JP2014042811A

JP2014042811A - スプリンクラ消火設備

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Publication number: JP2014042811A
Application number: JP2013145757A
Authority: JP
Inventors: Shinji Murata; 眞志村田
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: JP6234092B2

Abstract

【課題】従来のスプリンクラ消火設備の問題点を解決し、金属火災に対しても有用なスプリンクラ消火設備を提供する。
【解決手段】防護領域Ｓに設けられ配管７に接続されたスプリンクラヘッド２と、該配管７に混合消火剤Ｅを圧送する加圧手段３とを備え、該加圧手段３によって、該配管７を介して該スプリンクラヘッド２から混合消火剤Ｅを放出するスプリンクラ消火設備１であって、該混合消火剤Ｅは、水Ｗ、揺変剤Ｔ及び粉末消火剤Ｐ又は粉末硬化剤Ｃを含有すると共にチキソトロピー性を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプリンクラ消火設備に関し、より詳細には金属火災に対しても用いることが可能なスプリンクラ消火設備に関する。

従来、スプリンクラ消火設備では、消火用水を火源又はその周囲に散布することにより、人が火源に近づくことなく水の冷却効果により火災を抑制若しくは消火すると共に、火源の周囲を濡らすことによって、延焼防止を図っている。

しかしながら、従来、この様な消火設備は、マグネシウムやアルミニウムといった金属が燃焼して起こる金属火災に対しては、高温（表面温度＞１０００℃）に熱せられたマグネシウムやアルミニウムといった金属と水（熱水）とが化学反応を起こし、継続的に可燃性の水素が発生し、当該水素に周囲の炎が引火して爆発を引き起こすことによって、火災による被害が更に拡大する可能性があるため使用することが出来なかった。

そこで、金属火災に対しては、粉末消火剤を散布することによって窒息消火させる消火方法が採られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−９３５３７号公報

しかしながら、粉末消火剤は、人が火源に近づいて、可燃物を覆うように静かに散布する必要があり、利用が困難であるという問題があった。又、この様な粉末消火剤は、消火水とは異なり、冷却作用が乏しく再着火が起こる可能性もあった。

そこで、本発明は、従来のスプリンクラ消火設備の問題点を解決し、金属火災に対しても有用なスプリンクラ消火設備を提供することを目的とする。

本発明は、防護領域に設けられ配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該配管に消火剤を圧送する加圧手段とを備え、該加圧手段によって、該配管を介して該スプリンクラヘッドから混合消火剤を放出するスプリンクラ消火設備であって、該混合消火剤は、水、揺変剤及び粉末消火剤を含有すると共にチキソトロピー性を有することを特徴とするスプリンクラ消火設備である。

又、本発明は、防護領域に設けられ配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該配管に消火剤を圧送する加圧手段とを備え、該加圧手段によって、該配管を介して該スプリンクラヘッドから混合消火剤を放出するスプリンクラ消火設備であって、該混合消火剤は、水、揺変剤及び粉末硬化剤を含有すると共にチキソトロピー性を有することを特徴とするスプリンクラ消火設備である。

又、本発明は、前記粉末消火剤は、膨張蛭石、塩化ナトリウム又はケイ酸ナトリウムであることを特徴とするスプリンクラ消火設備である。又、本発明は、前記粉末硬化剤は、セメントであること特徴とするスプリンクラ消火設備である。又、本発明は、前記揺変剤は、コロイド性含水ケイ酸塩であることを特徴とするスプリンクラ消火設備である。又、本発明は、前記混合消火剤は、前記加圧手段によって加圧されることでゾル状となり、前記配管内を移動して前記スプリンクラヘッドから均等に散布されると共に、該スプリンクラヘッドから散布されて静止するとゲル状となることを特徴とするスプリンクラ消火設備である。

チキソトロピー性を有する混合消火剤に、粉末消火剤又は粉末硬化剤を添加することによって、粉末消火剤や粉末硬化剤を遠方まで均一に散布可能となる。そのため、粉末消火剤又は粉末硬化剤と消火用水を混合して消火性能を高めた混合消火剤をスプリンクラヘッドから均一に散布することが可能となる。

又、特に、粉末消火剤が、膨張蛭石、塩化ナトリウム又はケイ酸ナトリウム等の金属火災用消火剤である場合は、混合消火剤がチキソトロピー性を有し、金属火災用消火剤を含有することによって、金属表面にゲル化した混合消火剤を留めることができると共に瞬時に水分が蒸発し、残った金属火災用消火剤が金属表面を覆い、水と該金属との接触を防止し水素の発生を防ぐことができる。そのため、金属火災を窒息消火できると共にゲル化した混合消火剤に含有される水の冷却効果によってその消火を促進することができる。

又、セメント等の粉末硬化剤を添加した場合は、粉末硬化剤が金属表面で硬化して、金属表面を覆うため水と該金属との接触を防止し水素の発生を防ぐことができる。そのため、金属火災を窒息消火できると共にゲル化した混合消火剤に含有される水の冷却効果によってその消火を促進することができる。

更に、混合消火剤がチキソトロピー性を有することによって、消火用水と金属火災用消火剤又は粉末硬化剤を混合した状態であっても、消火用水内に金属火災用消火剤又は粉末硬化剤が均一に混ざり合った状態を維持できるので、金属火災用消火剤や粉末硬化剤をスプリンクラヘッドから散布しても金属火災を消火できるという効果が得られる。

本発明の第１実施形態を示す図であり、スプリンクラ消火設備の系統図である。本発明の第２実施形態を示す図であり、スプリンクラ消火設備の系統図である。

本発明の第１実施形態を、湿式スプリンクラ消火設備を例に図１に基づき説明する。先ず、湿式スプリンクラ消火設備１の構成について説明する。

湿式スプリンクラ消火設備１は、スプリンクラヘッド２及び加圧手段としてのポンプ３、薬剤タンク４、消火用水タンク５及び粉末消火剤タンク６を備える。スプリンクラヘッド２は、常時は閉鎖されていると共に防護領域Ｓ内に設けられスプリンクラ配管７に接続されている。スプリンクラ配管７は一端が混合器８に接続され、他端が末端試験弁９に接続されている。

消火用水タンク５は、消火用水Ｗを貯留するためのタンクであり、ポンプ３によって連通される２つの配管１０ａ，１０ｂからなる消火用水配管１０を介して混合器８と接続されている。

薬剤タンク４には、消火用水Ｗにチキソトロピー性（揺変性）を与える物質（以下、揺変剤Ｔという）が貯蔵される。又、薬剤タンク４は、薬剤配管１１を介して混合器８に接続されている。ここで、チキソトロピー性とは、「単に掻き混ぜたり振り混ぜたりすることによってゲルが流動性のゾルに変わり、これを放置しておくとふたたびゲルにもどる性質」をいう（岩波理化学辞典第４版、岩波書店発行、より引用）。

揺変剤Ｔとしては、例えば、スメクタイト、ベントナイト及びモンモリロナイト等のコロイド性含水ケイ酸塩を含有する鉱物や当該ケイ酸塩からなる合成無機高分子化合物等が挙げられる。

粉末消火剤タンク６には、金属火災（特に、消防法で規定される危険物第二類・鉄粉、金属粉若しくはマグネシウム又はこれらのいずれかを含有するものによる火災）の消火に用いられる粉末消火剤等（以下、金属火災用消火剤Ｐという）が貯蔵される。又、粉末消火剤タンク６は、粉末消火剤配管１２を介して混合器８に接続されている。

金属火災用消火剤Ｐとしては、水溶性や非水溶性、又は、粒子状のものがあり、例えば、以下の様な消火剤が挙げられる。
（１）熱によって、結晶水が蒸発することにより膨張し、金属表面に付着した結晶が広がると共に結晶間の架橋作用によって金属表面を覆うことができる消火剤、例えば、膨張蛭石（バーミキュライト）や膨張真珠岩（パーライト）等。
（２）金属表面上で板状に硬化する消火剤、例えば、塩化ナトリウムやケイ酸ナトリウム等。
（３）その他、消火砂等。

混合器８は、薬剤配管１１を介して供給された揺変剤Ｔと消火用水配管１０を介して供給された消火用水Ｗとを混合すると共に粉末消火剤配管１２を介して供給される金属火災用消火剤Ｐを消火用水Ｗに略均一に分散しチキソトロピー性を有する混合消火剤Ｅを調整し、調整した混合消火剤Ｅをスプリンクラ配管７に供給するために設けられる。

消火用水Ｗ、揺変剤Ｔ及び金属火災用消火剤Ｐの混合割合は、求められる混合消火剤Ｅの性能に応じて適宜調整されるが、少なくとも、混合消火剤Ｅがゾル状となった際には、その粘度（以下、ゾル状態における混合消火剤Ｅの粘度を粘度η_ｓという）が、スプリンクラヘッド２から均等に散布ができる程度に低粘度となり、スプリンクラヘッド２から散布されて静止し、混合消火剤Ｅがゲル状となった際には、その粘度（以下、ゲル状態における混合消火剤Ｅの粘度を粘度η_ｇという）が、可燃物である金属表面上で留まることができる程度に高粘度となる混合割合で調整される。

ポンプ３は、消火用水タンク５に貯留された消火用水Ｗを混合器８に供給すると共にゲル状の混合消火剤Ｅをゾル状にする加圧手段として設けられる。ポンプ３は、防護領域Ｓ内に設けられた火災感知器１４と接続された防災盤１３によって制御される。

次に、湿式スプリンクラ消火設備１の動作について、金属火災を例として説明する。湿式スプリンクラ消火設備１は、常時においてもスプリンクラ配管７に混合消火剤Ｅが充填されている。この時、混合消火剤Ｅは静止しており、ゲル状となっている。そのため、スプリンクラ配管７内においても、粒子状の金属火災用消火剤Ｐが沈殿することなく、消火用水Ｗ内に均一に混合された状態で充填することが可能となる。

この際、混合消火剤Ｅの粘度η_ｇをより高粘度とし、流動性が殆どなくなる程度に、消火用水Ｗと揺変剤Ｔとの混合割合を調整することで、スプリンクラヘッド２が外力等で破損し開放された際に、スプリンクラヘッド２から漏れ難くなるため、水損事故を未然に防ぐことが可能となる。又、スプリンクラヘッド２を交換する際にも、スプリンクラ配管７内の混合消火剤Ｅを事前に抜く必要がなくなり、より容易に交換することができる様になる。

防護領域Ｓ内で火災が発生すると、その熱等によって、スプリンクラヘッド２が開放されると共に火災感知器１４が防護領域Ｓ内の火災を感知し、火災信号を防災盤１３に送信する。防災盤１３は、火災信号を受信すると、ポンプ３に起動信号を送信する。ポンプ３は、起動信号を受信すると起動し、消火用水タンク５に貯留されている消火用水Ｗを混合器８へと供給する。

又、ポンプ３の起動により、スプリンクラ配管７に予め充填されていた混合消火剤Ｅにはその圧力によって剪断応力が加わり、ゲル状態からゾル状態へと変化し、開放されたスプリンクラヘッド２から放出され、防護領域Ｓへと散布される。この時、スプリンクラ配管７内に充填されていた混合消火剤Ｅには、消火用水Ｗのゲル化によって、金属火災用消火剤Ｐが均一に混合された状態で充填されているので、スプリンクラヘッド２からも均一に混合された状態で散布される。

混合器８に消火用水Ｗが供給されると、薬剤タンク４内の揺変剤Ｔ及び粉末消火剤タンク６内の金属火災用消火剤Ｐが混合器８へと供給され、ゾル状の混合消火剤Ｅが調整される。そして、混合消火剤Ｅはゾル状のまま、スプリンクラ配管７へと供給され、スプリンクラヘッド２から防護領域Ｓへと散布される。この際、混合消火剤Ｅは、粘度η_ｓ又はそれに近い比較的低い粘度の状態で放出され、所定の散水半径で均等に散布される。

その後、空中を移動する混合消火剤Ｅは、ポンプ３の圧力による剪断応力から解放されるので、徐々にゲル化、即ち、その粘度が粘度η_ｇに向かって徐々に増加していき、ゲル状の混合消火剤Ｅが火災源である金属の表面に付着する。そして、ゲル状の混合消火剤Ｅは当該金属表面から流れ落ちずに留まる。

ゲル状の混合消火剤Ｅが金属表面に付着すると、混合消火剤Ｅに略均一に分散された金属火災用消火剤Ｐは瞬時に水分が蒸発し、残った金属火災用消火剤Ｐが当該金属表面と混合消火剤Ｅとの間に被覆層を形成し、混合消火剤Ｅに含有される水分や水蒸気と当該金属表面との接触を防止すると共に火災を窒息消火していく。そして、混合消火剤Ｅに含有される消火水Ｗは、当該被覆層を介して、金属表面を冷却することで、消火を促進する。

この際、混合消火剤Ｅにチキソトロピー性を有していることが重要となる。混合消火剤Ｅにチキソトロピー性を有している場合は、混合消火剤Ｅのゲル化によって、金属火災用消火剤Ｐをゲル内に留めることができるが、混合消火剤Ｅにチキソトロピー性を有していない場合、つまり、消火用水Ｗと金属火災用消火剤Ｐのみを混合した場合は、金属火災用消火剤Ｐの自重によって、スプリンクラ配管７内で金属火災用消火剤Ｐが沈殿してしまい、均一に混合された状態でスプリンクラヘッド２から散布できないだけでなく、スプリンクラヘッド２から散布され金属表面に到達するまでの間に消火水Ｗと金属火災用消火剤Ｐとの分離が起こり、消火水Ｗが直接、金属表面に接触することとなるからである。

揺変剤Ｔが上記ケイ酸塩を含有するものである場合は、消火用水Ｗが蒸発した後も、耐火性の高いケイ酸塩成分も金属表面に残存するため、当該物体の再着火を更に防止することが可能となる。

本発明の第２実施形態を、湿式スプリンクラ消火設備を例に図２に基づき説明する。第１実施形態との相違は、金属火災用消火剤Ｐの代わりに粉末硬化剤Ｃを用いたことである。その他の構成については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

粉末硬化剤Ｃは、耐火性を有しており、水と混練されることによって硬化する性質を有する化合物又は混合物である。例えば、各種セメント類や石膏等、又は、その他これに類する化合物（混合物）が挙げられる。尚、水硬性であるか気硬性であるかは問わない。

本実施形態の混合消火剤Ｅは、粉末硬化剤Ｃが消火水Ｗ内に分散した状態でゲル化することによって、当該ゲル状態においては、粉末硬化剤Ｃの硬化反応が非常に減速されるため、例え、湿式スプリンクラ消火設備１であっても、混合消火剤Ｅをスプリンクラ配管７内で硬化することなく保持がすることが可能である。

そして、ゲル状の混合消火剤Ｅがゾル化し、スプリンクラヘッド２から散布され、その後、金属表面に付着すると、混合消火剤Ｅに略均一に分散された粉末硬化剤Ｃは瞬時に水和反応等によって硬化し、更に、水分が蒸発することによって、当該金属表面と混合消火剤Ｅとの間に被覆層を形成し、混合消火剤Ｅに含有される水分や水蒸気と当該金属表面との接触を防止すると共に火災を窒息消火していく。そして、混合消火剤Ｅに含有される消火水Ｗは、当該被覆層を介して、金属表面を冷却することで、消火を促進する。

本実施形態では、粉末硬化剤Ｃが金属表面で凝結又は重合等し被覆層が形成されるため、より密な被覆層を形成することが可能である。そのため、より消火を促進することが可能である。

以上、本発明を上記実施形態で説明したが、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、常時は、スプリンクラ配管７に混合消火剤Ｅ（消火用水Ｗ）が充填（充水）されていない、乾式のスプリンクラ消火設備に対しても適用が可能である。

又、混合器８を設けずに、予め、消火用水Ｗ、揺変剤Ｔ及び金属火災用消火剤Ｐ又は粉末硬化剤Ｃとを混合し、混合消火剤Ｅを調整しておき、消火用水Ｗの替わりにゾル状態の混合消火剤Ｅを直接供給する様にし、パッケージタイプの消火設備に用いることもできる。そして、スプリンクラヘッド２等の数は適宜変更することが可能である。

尚、本発明は、金属火災専用のスプリンクラ消火設備ではなく、一般的にスプリンクラ消火設備の使用が想定される火災に対しても当然使用することができる。より詳しく述べると、金属火災用消火剤Ｐに限らず、粉末状の消火剤を消火用水Ｗに添加することによって、粉末消火剤を遠方まで均一に散布可能となる。つまり、粉末消火剤と消火用水Ｗを混合して消火性能を高めた混合消火剤をスプリンクラヘッドから均一に散布することが可能となる。

１湿式スプリンクラ消火設備２スプリンクラヘッド３ポンプ
４薬剤タンク５消火用水タンク６粉末消火剤タンク
７スプリンクラ配管８混合器９末端試験弁
１０消火用水配管１１薬剤配管１２粉末消火剤配管
１３防災盤１４火災感知器Ｃ粉末硬化剤
Ｅ混合消火剤Ｐ金属火災用消火剤Ｓ防護領域
Ｔ揺変剤Ｗ消火用水

Claims

防護領域に設けられ配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該配管に消火剤を圧送する加圧手段とを備え、該加圧手段によって、該配管を介して該スプリンクラヘッドから混合消火剤を放出するスプリンクラ消火設備であって、
該混合消火剤は、水、揺変剤及び粉末消火剤を含有すると共にチキソトロピー性を有することを特徴とするスプリンクラ消火設備。
前記粉末消火剤は、膨張蛭石、塩化ナトリウム又はケイ酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラ消火設備。
防護領域に設けられ配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該配管に消火剤を圧送する加圧手段とを備え、該加圧手段によって、該配管を介して該スプリンクラヘッドから混合消火剤を放出するスプリンクラ消火設備であって、
該混合消火剤は、水、揺変剤及び粉末硬化剤を含有すると共にチキソトロピー性を有することを特徴とするスプリンクラ消火設備。
前記粉末硬化剤は、セメントであること特徴とする請求項３に記載のスプリンクラ消火設備。
前記揺変剤は、コロイド性含水ケイ酸塩であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のスプリンクラ消火設備。
前記混合消火剤は、前記加圧手段によって加圧されることでゾル状となり、前記配管内を移動して前記スプリンクラヘッドから均等に散布されると共に、
該スプリンクラヘッドから散布されて静止するとゲル状となることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のスプリンクラ消火設備。