JP7266080B2

JP7266080B2 - 消火器

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Publication number: JP7266080B2
Application number: JP2021172171A
Authority: JP
Inventors: 寛梅原
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: JP2022009336A

Description

本発明は、窒素ガスを混合した微噴霧を放出して火災を消火する消火器に関する。

従来、消火器には、放射方式によって分類すると、加圧式と蓄圧式の２種類の放出方式がある。近年、加圧式の消火器を長期間悪環境下に放置したままにしておいたこと等で発生した腐食に気づかず、加圧式の消火器を操作したところ、消火器容器内部のＣＯ₂等の高圧ガスカートリッジの起動によって、急激に容器内の圧力が上昇したため、消火器容器が破壊するという事故例が報告されている。

この危険性を回避するため、蓄圧式の消火器が近年主流となってきている。蓄圧式の消火器の場合は、常時消火器が０．７～０．９８Ｍｐａ程度に蓄圧されているため、加圧式のように大気圧から急激な圧力上昇になる場合とは異なり、仮に消火器本体の腐食が進み、耐圧の低下が有った場合には、徐々に蓄圧気体が抜けていくため、大きな事故に繋がらないこと、また気体が漏洩した場合には圧力計によって、判断できるというメリットがあり、安全性の観点から主流となってきている。

一方、加圧式の消火器の場合は、常時、消火器内が加圧されていないため、圧力容器に
負荷がかからず、腐食が発生しない限り長期に使用が可能であること、また高圧ガスはガスカートリッジに封入されているため、ガスが漏れず、火災時に確実に消火剤を放出できるという利点がある。しかし、前述したように、加圧式は消火器が腐食していた場合には、破損、破裂による大きな事故の発生が危慎される。

特開平７－５１３９８号公報特開平１１－４７２９８号公報

このように従来の加圧式消火器や蓄圧式消火器に代わる消火器として、窒素ガスにより水を微噴霧化した窒素微噴霧を消火剤として放出する窒素微噴霧式の消火器が注目されている。

窒素微噴霧式の消火器は、非常に微細の粒子径(１０～１００μｍ)を持つ水を加圧窒素によって放出するとともに、窒素ガスを放出することによって、窒素の窒息作用と極少量の水の冷却作用、及び水が蒸発する際に膨張して火炎近くの空気（酸素）を排除する窒息作用等の相乗効果で消火できるという特性を持っている。

しかしながら、窒素微噴霧が消火効果をより発揮するには、窒素を単に水を噴霧状にするためのエネルギーとして使用するだけでなく、十分な窒素量の噴出による窒息効果の促進が必要となる。

そこで、窒素微噴霧の消火器における放射方式として、蓄圧式を採用する場合、消火効果を発揮するためには、消火器の容積を大きくすること或いは蓄積量を多くするため窒素の蓄圧力を大きくすること、またはその両方が必要となる。特に消火器の内圧を上げると、必然として消火器の耐圧力を上げるため容器の肉厚を上げるなどの対策が必要となり、容器が重くなり持ち運びに大きな負担が掛かること、またコスト高になることが想定される。

また、窒素微噴霧の消火器における放射方式として、加圧式を採用する場合、消火効果を発揮するためには、なるべく放出圧力を上げて水を微細化するとともに、大量の窒素を放出する必要があり、起動した際の容器内庄力上昇が更に大きくなって、万一消火器が腐食していた場合には、破損、破裂による大きな事故の発生が危慎される。

本発明は、蓄圧式と加圧式の両方のメリットを有し、さらには両方のデメリットを解決すると共に、両方の特長を生かして、微噴霧消火の性能と機能をより高く発揮させることを可能とする消火器を提供することを目的とする。

（２流体内部混合方式）
本発明は、消火器において、
所定量の消火液及び所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、
第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、
本体容器及びガス容器を一操作で開封する操作部と、
操作部により開封された本体容器から低圧ガスの加圧により流入した消火液と開封されたガス容器から流入した高圧ガスとを内部で混合して外部に放出する微噴霧ノズル機構と、
を備えたことを特徴とする。

（２流体外部混合方式）
本発明は、消火器において、
所定量の消火液及び所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、
第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、
本体容器及びガス容器を一操作で開封する操作部と、
操作部により開封された本体容器から低圧ガスの加圧により流入した消火液の微噴霧を外部に放出すると共に、開封されたガス容器から流入した高圧ガスを外部に放出して外部で消火液の微噴霧と混合させる微噴霧ノズル機構と、
を備えたことを特徴とする。

（２流体切替え方式）
本発明は、消火器において、
所定量の消火液及び所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、
第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、
ガス容器を開封する操作部と、
操作部により開封されたガス容器から流入した高圧ガスを外部に放出すると共に、高圧ガスのガス圧により放出切替機構を作動させて本体容器を開封し、低圧ガスで加圧された消火液の液圧より高圧ガスのガス圧が低下した場合に、液圧により放出切替機構を逆方向に作動させて消火液の放出経路を開放し、低圧ガスの加圧により消火液の微噴霧を外部に放出する微噴霧ノズル機構と、
を備えたことを特徴とする。

（第１放出口と第２放出口の配置）
微噴霧ノズル機構は、
環状開口として形成され、高圧ガスを外部に放出する第１放出口と、
環状開口の内側に開口し、低圧ガスによる消火液の微噴霧を外部に放出する第２放出口と、
を備える。

（基本的な効果）
本発明は、消火器において、所定量の消火液が収納されると共に所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、本体容器の内部に配置された第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、レバー操作により、本体容器を開封して消火液を微噴霧ノズル機構に流入させるとともに、ガス容器を開封して高圧ガスを微噴霧ノズル機構に流入させる操作部と、本体容器から低圧ガスの加圧により流入した消火液とガス容器から流入した高圧ガスをとを外部に放出する、又は消火液と高圧ガスとを混合して外部に放出する微噴霧ノズル機構とが設けられたため、低圧ガスにより送り出された消火液を高圧ガスにより微粒子化した微噴霧が放出されることで、窒素等のガスの窒息作用と極少量の消火液の冷却作用、及び消火液が蒸発する際に膨張して火炎近くの空気（酸素）を排除する窒息作用等の相乗効果により、消火性能が高めることができる。

また、消火器の構造を加圧方式と蓄圧方式の混合方式としたことで、蓄圧方式の容器の腐食や何らかの原因で発生した充填ガスの漏洩が、圧力計の指示値で明確に分かり、火災時消火剤不放出を防止できるというメリットがある。

一方、加圧方式を併用することで、密閉式のガス容器（カートリッジ）に微噴霧消火、例えば平均粒子径が１０μｍ～２００μｍ程度の微噴霧に必要な高圧ガスを安全に貯蔵できるため、容器破壊などの大きな事故を防止し、また、消火液を微細にするとともに窒素等のガスの窒息作用をして消火効果を大幅に上げることができる。

また、消火液の微噴霧に必要な十分な量の高圧ガスをガス容器（カートリッジ）に貯蔵することができ、消火器を小型化できる。この場合、ガス容器（カートリッジ）に充填された高圧ガスは、本体容器内に放出されることなく消火液を微細化するために外部に放出され、本体容器内の庄力は低圧の蓄圧以上に上昇しないため、使用時の容器破壊の事故を確実に防止できる。

また、消火液を送り出す低圧ガスと水を微細化する高圧ガスの両方を同じ本体容器内で提供できることになり、小型化、低コスト、構造の簡単さなど、そのメリットは非常に大きい。

（２流体・内部混合方式の効果）
また、微噴霧ノズル機構は、本体容器を開封して低圧ガスの加圧により送り出された消火液とガス容器の開封で送り出された高圧ガスとを内部で混合して外部に放出するようにし、具体的には、微噴霧ノズル機構は、消火液と高圧ガスとを混合する混合室、混合室に連通する第１導入口、第２導入口及び放出口を備えたノズル本体と、ノズル本体の第２導入口に上端が連結され、下端が消火液に浸漬して配置されたサイホン管と、操作部のレバー操作によりガス容器のシールを破封し、第１導入口を介して混合室に高圧ガスを供給する第１破封部材と、操作部のレバー操作又はガス容器から放出された高圧ガスによりサイホン管から第２導入口に至る経路を閉鎖するように配置されたシール部材を破封して、第２導入口を介して混合室に低圧ガスで加圧された消火液を供給する第２破封部材とが設けられたため、ノズル機構の混合室で高圧ガスと低圧ガスで押し出された消火液が混合されることから、例えば平均粒子径が数十μｍ～２００μｍといった粒子径の比較的大きな微噴霧が放出され、主として一般火災を対象としたＡ火災消火器として使用できる。

（２流体・外部混合方式の効果）
また、微噴霧ノズル機構は、本体容器を開封して低圧ガスの加圧により送り出された消火液の微噴霧を外部に放出すると共にガス容器の開封で送り出された高圧ガスを外部に放出して外部で消火液の微噴霧と混合させ、具体的には、微噴霧ノズル機構は、高圧ガスを外部に放出する第１放出口、消火液の微噴霧を外部に放出する第２放出口、第１放出口に連通する第１導入口、及び第２放出口に連通する第２導入口を備えたノズル本体と、ノズル本体の第２導入口に上端が連結され、下端が消火液に浸漬して配置されたサイホン管と、操作部のレバー操作によりガス容器のシールを破封し、第１導入口を介して第１放出口に高圧ガスを供給する第１破封部材と、操作部のレバー操作又はガス容器から放出された高圧ガスによりサイホン管から第２導入口に至る経路を閉鎖するように配置されたシール部材を破封して第２導入口を介して第２放出口に低圧ガスで加圧された消火液を供給する第２破封部材とが設けられたため、例えば平均粒子径が１０μｍ～数十μｍといった粒子径の比較的小さな微噴霧が放出され、電気火災に適したＢ火災消火器や油火災に適したＣ火災消火器として使用できる。

（２流体切替え方式の効果）
また、微噴霧ノズル機構は、ガス容器を開封した場合にガス容器から送り出された高圧ガスを外部に放出すると共に、高圧ガスのガス圧による放出切替機構の作動で本体容器を開封して、低圧ガスで加圧された液圧より高圧ガスのガス圧が低下した場合に放出切替機構を液圧により逆方向に作動させて消火液の放出経路を確保し、低圧ガスにより消火液の微噴霧を外部に放出し、具体的には、微噴霧ノズル機構は、高圧ガスを外部に放出する第１放出口、消火液の微噴霧を外部に放出する第２放出口、放出切替機構が収納される第１シリンダ室と第２シリンダ室とが連設されたシリンダ室、第１放出口及び第１シリンダ室に連通する第１導入口、第２シリンダ室に連通する第２導入口、及び第２放出口と第２シリンダ室と間に導入口を備えたノズル本体と、ノズル本体の第２導入口に上端が連結され、下端が消火液に浸漬して配置されたサイホン管と、操作部のレバー操作によりガス容器のシールを破封し、第１導入口を介して第１放出口及び第１シリンダ室に高圧ガスを供給する第１破封部材と、第１シリンダ室に摺動自在に収納される第１ピストン、第２シリンダ室に第１ピストンとロッドで連結され摺動自在に収納された第２ピストン、及び第２ピストンの第１ピストンの反対側に設けられた第２破封部材を備えた放出切替機構と、が設けられ、操作部のレバー操作によりガス容器から放出された高圧ガスを外部に放出させると共に第１シリンダ室に導入して第１ピストン及び第２ピストンを摺動させ第２破封部材によりサイホン管から第２導入口に至る経路を閉鎖するように配置されたシール部材を破封して第２ピストンの当接により第２導入口を閉鎖状態とし、低圧ガスで加圧された液圧より高圧ガスのガス圧が低下した場合に低圧ガスで加圧された液圧で第２ピストンを摺動させて閉鎖状態を解除することにより、低圧ガスによる消火液の微噴霧を外部に放出させるため、消火器の操作部をレバー操作すると最初にガス容器から高圧ガスが放出され、窒素等のガスによる窒息作用で火力が抑制され、時間が経過して高圧ガスの圧力が低下してくると、本体容器の低圧ガスによる消火液の微噴霧の放出に切り替わり、微噴霧による冷却作用と窒素等のガスによる窒息作用により消火することができる。

（第１放出口と第２放出口の配置による効果）
また、ノズル本体の高圧ガスが放出される第１放出口は環状開口として形成され、低圧ガスによる消火液の微噴霧が放出される第２放出口は環状開口の中心穴として開口されたため、低圧ガスによる加圧で中心穴から放出された消火液の周囲を包むように環状開口から高圧ガスが放出され、消火液を微細化すると共に高速で微噴霧を飛翔させ、火災を効率良く抑制消火可能とする。

（ガスの圧力）
低圧ガスの圧力は１．０ＭＰａ以下であり、高圧ガスは２．０ＭＰａ以上であり、これにより低圧ガスは消火液を確実に送り出し、高圧ガスは送り出された消火液を例えば内部混合方式又は外部混合方式によってその範囲は変わるが、総じて平均粒子径が１０μｍ～２００μｍ程度の微細化して微噴霧することができる。

（微噴霧粒子の効果）
微噴霧ノズル機構から放出する微噴霧の平均粒子径は１０μｍ及至２００μｍとしたため、高圧ガスの圧力を例えば２ＭＰａ以上の範囲で調整し、圧力を高くすることで平均粒子径を小さくし、圧力を低くすることで平均粒子径を大きくするといった制御が可能となり、火災の種類に対応した粒子径による微噴霧の消火器が簡単に実現できる。

２流体内部混合放射を行う消火器の実施形態を示した断面図図１の消火器による窒素ガスと微噴霧の内部混合による２流体内部混合放射を示した断面図２流体内部混合放射を行う消火器の他の実施形態を示した断面図２流体外部混合放射を行う消火器の実施形態を示した断面図２流体切替え放射を行う消火器の実施形態を示した断面図図５のノズル機構を取り出して示した断面図図６のノズル機構による高圧窒素ガスの放出状態を示した断面図図６のノズル機構による窒素微噴霧への切替え状態を示した断面図

［２流体内部混合放射型消火器の実施形態］
（消火器の構造）
図１は２流体内部混合放射を行う消火器１０の実施形態を示した断面図であり、本実施形態の消火器は高圧窒素ガスと窒素微噴霧の２流体を内部で混合し、混合１流体として窒素微噴霧を放出するようにしたことを特徴とする。

図１に示すように、本実施形態の消火器は、本体容器１２の上部開口に蓋部材１４が配置されており、蓋部材１４の下側にはガス容器１６が配置されている。ガス容器１６は内部に高圧窒素ガスが充填された高圧カートリッジが使用され、上端の取出口はシール１６ａにより封止され、ガス容器１６には２．０ＭＰａ以上の高圧窒素ガスが充填されている。

また、蓋部材１４の下側にはサイホン管２２の上部がシール４８の配置により封止された状態で連結され、サイホン管２２の下端は本体容器１２の底部に近い位置に降ろされており、下端をテーパ状に切失したテーパ吸込口２２ａとしている。

本体容器１２の内部には少量の消火液として水２０が収納されると共に低圧窒素ガス１８が充填されている。低圧窒素ガス１８の圧力は、例えば０．７ＭＰａ～０．９ＭＰａの範囲に設定されている。

本体容器１２に収納した水２０のレベルに対し、サイホン管２２の下端に形成されたテーパ吸込口２２ａは、テーパ吸込口２２ａ全体が水２０に浸漬するように配置している。

蓋部材１４の上部にはノズル機構２４Ａが設けられている。ノズル機構２４Ａは、ガス容器１６のシール１６ａを開封するための機構として、蓋部材１４に固定されたプランジャーケース４３に上下方向に摺動自在にプランジャー４２が配置され、プランジャー４２の下側に破封部材として機能するカッター４４が収納されている。

蓋部材１４には下レバー３６が固定されると共に、上レバー３８が軸ピン４０により下向き回りに回動自在に配置されている。なお、上レバー３８には安全栓４５が装着されており、安全栓４５を外さない限り、上レバー３８を押し下げることはできない。

プランジャー４２の上端は上レバー３８の内側に接触又は近接しており、安全栓４５を引き外して上レバー３８を押し下げると、プランジャー４２が押し込まれ、これによりカッター４４を押し込んでガス容器１６のシール１６ａを破って開封させ、これによりガス容器１６から放出された高圧窒素ガスを、プランジャー４２内の内部通路４２ａを介して第１導入口２８からノズル本体２６の混合室２７に送り込んでいる。

また、ノズル本体２６の下側には第２導入口３０が設けられ、第２導入口３０にはシール４８を介してサイホン管２２の上端が固定されている。第２導入口３０には、ノズル本体２６を上下に貫通したプランジャー４６の先端が位置し、プランジャー４６の先端には形成された破封部材として機能するカッター４６ａが形成されている。

ノズル本体２６の上側に取り出されたプランジャー４６の先端は、上レバー３８の下側に接触又は近接しており、安全栓４５を引き外して上レバー３８を押し下げると、プランジャー４６が押し込まれ、これによりカッター４６ａを押し込んで第１導入口３０を封止しているシール４８を突き破って開封させ、これにより本体容器１２内に収納している水２０を本体容器１２内に充填している低圧窒素ガス１８の力でノズル本体２６の混合室２７に送り込むようしにている。

ノズル本体２６は先端に放出口３２を開口しており、放出口３２にはゴム製の防護キャップ３４が装着されている。

なお、本体容器１２内に充填した低圧窒素ガス１８の圧力を示すために圧力計を設けても良いが、図示は省略している。

（窒素微噴霧の放出動作）
図２は図１の消火器による窒素ガスと微噴霧の内部混合による２流体内部混合放射を示した断面図である。

火災時に消火器１０を使用する場合には、図１に示した安全栓４５を抜いて上レバー３８のロックを解除し、続いて、図２に示すように、上レバー３８を押し下げる。上レバー３８が押し下げられると、プランジャー４２が押し下げられ、プランジャー４２の先端のよりカッター４４も押し下げられ、カッター４４によりガス容器１６のシール１６ａが突き破られて開封し、内部に充填している高圧窒素ガス１５が点線で示すように、ノズル本体２６の第１導入口２８から混合室２７に送り込まれる。

また、上レバー３８が押し下げられると、プランジャー４６も押し下げられ、プランジ
ャー４６の先端のカッター４６ａによりシール４８が突き破られて本体容器１２が開封され、本体容器１２の内部に充填している低圧窒素ガス１８の加圧により水２０がサイホン管２２から第２導入口３０を通って混合室２７に送り込まれる。この場合、サイホン管２２の下端のテーパ吸込口２２ａは水２０に浸かっていることから、低圧窒素ガス１８の圧力で水２０が混合室２７に送り込まれる。

混合室２７では、第１導入口２８から送り込まれた高圧窒素ガス１５の高速噴流が略直交する方向から送り込まれた水２０に衝突して水を微噴霧化し、放出口３２から混合１流体としての窒素微噴霧５０が高速で噴射される。

なお、防護キャップ３４は高圧窒素ガスの放出で吹き飛して外すことができ、外れた防護キャップ３４を紛失しないため、紐やチェーンで連結しておくことが望ましい。

このため本実施形態の消火器１０から窒素微噴霧５０が放出されることで、窒素ガスの窒息作用と極少量の水の冷却作用、及び水が蒸発する際に膨張して火炎近くの空気（酸素）を排除する窒息作用等の相乗効果により、消火性能が高めることができる。

また、消火器１０の構造として、高圧窒素ガスを充填してガス容器１６を用いた加圧式と、本体容器１２に低圧窒素ガス１８を充填した蓄圧式の混合方式としたことで、蓄圧式の本体容器１２の腐食や何らかの原因で発生した充填ガスの漏洩が、圧力計を設けていた場合にはその指示値で明確に分かり、火災時の消火剤不放出を防止できるというメリットがある。

一方、高圧窒素ガス１５を充填してガス容器１６を用いた加圧式を併用することで、密閉式のガス容器１６（カートリッジ）に微噴霧消火、例えば平均粒子径が１０μｍ～２００μｍ程度の微噴霧に必要な高圧窒素ガスを安全に貯蔵できるため、水を微細にするとともに窒素ガスの窒息作用をして消火効果を大幅に上げることができる。

また、水の微噴霧に必要な十分な量の高圧窒素ガスをガス容器１６に貯蔵することができ、消火器１０を小型化できる。この場合、ガス容器１６に充填された高圧窒素ガスは、本体容器１２内に放出されることなく水を微細化するためノズル機構２４Ａを介して外部に放出され、本体容器１２内の庄力は低圧窒素ガス１８の蓄圧０．７～０．９ＭＰａ以上に上昇しないため、使用時の容器破壊の事故を確実に防止できる。

また、水２０を送り出す低圧窒素ガス１８と水を微細化する高圧窒素ガスの両方を同じ本体容器１２内で提供できることになり、小型化、低コスト、構造の簡単さなど、そのメリットは非常に大きい。

また、本実施形態の消火器１０は、ノズル本体２６の混合室２７で高圧窒素ガス１５を水２０と低圧窒素ガス１８の気液混合流体に衝突させて内部で水を微噴霧化していることから、微噴霧化した水の平均粒子径は数十μｍ～２００μｍと比較的大きく、このため一般火災を対象としたＡ火災消火器としての使用に適している。

［２流体内部混合放射型消火器の他の実施形態］
（消火器の構造）
図３は２流体内部混合放射を行う消火器の他の実施形態を示した断面図であり、本実施形態の消火器は、レバー操作によりガス容器を開封して放出された高圧窒素ガスの力により本体容器を開封させるようにしたことを特徴とする。

図３に示すように、本実施形態の消火器１０は、蓋部材１４の下側に配置されたサイホ
ン管２２の開口に配置されたシール４８を開封させる構造として、ノズル本体２６の上下方向にシリンダ５６を形成してロッド５４を備えたピストン５２を摺動自在に設け、ロッド５４の上端はプラグ５５を通して取出し、ロッド５４の下端には破封部材として機能するカッター５４ａが形成され、ピストン５２とプラグ５５の間のシリンダ室を貫通して、ガス容器１６からの高圧窒素ガスを第１導入口２８に送り込む通路を形成し、更に、ピストン５２の下側からノズル本体２６の第２導入口３０に配管３１が接続されている。

それ以外の構成及び機能は、図１の実施形態と同じになることから、同一符号を付して、その説明は省略する。

（窒素微噴霧の放出動作）
図３に示す消火器１０を火災時に使用する場合には、安全栓４５を抜いて上レバー３８のロックを解除し、続いて、上レバー３８を押し下げるとプランジャー４２が押し下げられ、プランジャー４２の先端のカッター４４も押し下げられ、カッター４４によりガス容器１６のシール１６ａが突き破られて開封し、内部に充填している高圧窒素ガスがノズル本体２６のシリンダ室を通って第１導入口２８から混合室２７に送り込まれる。

このようにガス容器１６から放出された高圧窒素ガスがピストン５２の上側のシリンダ室に送り込まれると、高圧窒素ガスによる加圧を受けてピストン５２が下降し、ロッド５４の先端のカッター５４ａによりシール４８が突き破られて本体容器１２が開封され、本体容器１２の内部に充填している低圧窒素ガス１８の加圧により水２０がサイホン管２２から配管３１及び第２導入口３０を通って混合室２７に気液混合流体として送り込まれる。

混合室２７では、第１導入口２８から送り込まれた高圧窒素ガスの高速噴流が略直交する方向から送り込まれた水２０と低圧窒素ガス１８との気液混合流体に衝突して水を微噴霧化し、放出口３２から混合１流体としての窒素微噴霧が高速で噴射される。

このように本実施形態は、レバー操作により放出された高圧窒素ガスの力を利用して本体容器１２のシール４８を開封させることから、図１に示した上レバー３８の操作によりプランジャー４６を押し下げて本体容器１２を開閉させる場合に比べ、簡単な構造とすることができる。

［２流体外部混合放射型消火器の実施形態］
（消火器の構造）
図４は２流体外部混合放射を行う消火器の実施形態を示した断面図であり、本実施形態の消火器は高圧窒素ガスと水を低圧窒素ガスで微噴霧化した窒素微噴霧の２流体を外部に放出して混合させるようにしたことを特徴とする。

図４に示すように、本実施形態の消火器は、本体容器１２の上部開口に蓋部材１４が配置され、蓋部材１４の下側には２．０ＭＰａ以上の高圧窒素ガスが充填されたガス容器１６が配置され、また、サイホン管２２の上部がシール４８の配置により封止された状態で連結され、サイホン管２２の下端はテーパ吸込口２２ａが形成され、本体容器１２の内部には少量の水２０が収納されると共に０．７ＭＰａ～０．９ＭＰａの低圧窒素ガス１８が充填されている。

蓋部材１４の上部には２流体外部混合放射型のノズル機構２４Ｂが設けられている。ノズル機構２４Ｂは、ノズル本体６０が基部６０ａ、周囲ノズル６０ｂ及び中心ノズル６０ｃで構成されており、中心ノズル６０ｃと周囲ノズル６０ｂは同軸に配置されている。

周囲ノズル６０ｂの後部には第１導入口６２が連通され、先端にはリング状に開口した第１放出口６６が形成されている。中心ノズル６０ｃの後部には下側から第２導入口６４が連通され、先端には中心穴となる第２放出口６８が形成されている。第１放出口６６及び第２放出口６８には防護キャップ７０が装着されている。

ノズル機構２４Ｂは、ガス容器１６のシール１６ａを開封するための機構として、蓋部材１４に固定されたプランジャーケース４３に上下方向に摺動自在にプランジャー４２が配置され、プランジャー４２の下側に破封部材として機能するカッター４４が収納されている。

蓋部材１４には下レバー３６が固定されると共に、上レバー３８が軸ピン４０により下向き回りに回動自在に配置されている。上レバー３８には安全栓４５が装着されており、安全栓４５を外さない限り、上レバー３８を押し下げることはできない。

プランジャー４２の上端は上レバー３８の内側に接触又は近接しており、安全栓４５を引き外して上レバー３８を押し下げると、プランジャー４２が押し込まれ、これによるカッター４４を押し込んでガス容器１６のシール１６ａを破って開封させ、これによりガス容器１６から放出された高圧窒素ガスを第１導入口６２からノズル本体６０の周囲ノズル６０ｂに送り込み、リング状に開口された第１放出口６６から筒状に高圧窒素ガスを放出させるようにしている。

また、ノズル本体６０の中心ノズル６０ｃに対する第２導入口６４の下側に設けたシール４８を開封させるため、ノズル本体６０の基部６０ａを上下に貫通したプランジャー４６が配置され、プランジャー４６の先端には形成された破封部材として機能するカッター４６ａが形成されている。

ノズル本体６０の上側に取り出されたプランジャー４６の先端は、上レバー３８の下側に接触又は近接しており、安全栓４５を引き外して上レバー３８を押し下げると、プランジャー４６が押し込まれ、これによりカッター４６ａを押し込んで第２導入口６４を封止しているシール４８を突き破って開封させ、これにより本体容器１２内に収納している水２０を本体容器１２内に充填している低圧窒素ガス１８の力でノズル本体６０の中心ノズル６０ｃに気液混合状態で送り込み、先端の第２放出口６８から窒素微噴霧の流体として放出させるようにしている。

なお、上レバー３８の操作によりプランジャー４２とプランジャー４６を押し下げてシール１６ａ，４８を開封させる機構は、基本的には図１の実施形態と同じになることから、同一符号で示している。

このようにノズル機構２４Ｂの先端のリング状の開口となる第１放出口６６からの高圧窒素ガスの放出と、中心穴となる第２放出口６８からの水と低圧窒素ガスの窒素微噴霧の放出が同時に行われることで、外部空間を飛翔する中で窒素微噴霧の中の水の微粒子が高圧窒素ガスにより更に微噴霧化されながら放出される。

（窒素微噴霧の放出動作）
図４に示した消火器１０を火災時に使用する場合には、安全栓４５を抜いて上レバー３８のロックを解除して押し下げると、プランジャー４２が押し下げられて先端のカッター４４によりガス容器１６のシール１６ａが突き破られて開封し、内部に充填している高圧窒素ガスがノズル本体６０の第１導入口６２を通って周囲ノズル６０ｂに送り込まれ、先端の第１放出口６６から筒状に高圧窒素ガスが放出される。

また、上レバー３８が押し下げられると、プランジャー４６も押し下げられ、先端のカッター４６ａによりシール４８が突き破られて本体容器１２が開封され、本体容器１２の内部に充填している低圧窒素ガス１８の加圧により水２０がサイホン管２２から第２導入口６４を通って中心ノズル６０ｃに送り込まれ、先端の第２放出口６８から低圧窒素ガスにより水を微粒子化した窒素微噴霧の流体が放出される。

中心ノズル６０ｃから低圧窒素ガスにより水を微噴霧化した窒素微噴霧の気液混合流体は、その周囲に放出された高圧窒素ガスの高速ガス流の衝突を受けて水粒子が更に微細化され、平均粒子径が１０μｍ～数十μｍといった比較的細かい窒素微噴霧として火炎に放出される。

このため本実施形態の消火器１０からは高圧窒素ガスと、低圧窒素ガスによる水の微噴霧との２流体が放出され、飛翔中に両者の混合により水粒子が更に微噴霧化された窒素微噴霧となって放出されることで、窒素等の窒素ガスの窒息作用と極少量の水の冷却作用、及び水が蒸発する際に膨張して火炎近くの空気（酸素）を排除する窒息作用等の相乗効果により、消火性能が高めることができる。

一方、高圧窒素ガスを充填してガス容器１６を用いた加圧式を併用することで、密閉式のガス容器１６に微噴霧消火に必要な２．０ＭＰａ以上の高圧窒素ガスを安全に貯蔵できるため、水を微細にするとともに窒素ガスの窒息作用をして消火効果を大幅に上げることができる。

また、水の微噴霧に必要な十分な量の高圧窒素ガスをガス容器１６に貯蔵することができ、消火器１０を小型化できる。この場合、ガス容器１６に充填された高圧窒素ガスは、本体容器１２内に放出されることなく水を微細化するためノズル機構２４Ｂを介して外部に放出され、本体容器１２内の圧力は低圧窒素ガス１８の蓄圧０．７～０．９ＭＰａ以上に上昇しないため、使用時の容器破壊の事故を確実に防止できる。

また、本実施形態の消火器１０は、放出された高圧窒素ガスを低圧窒素ガスにより微噴霧化した窒素微噴霧に衝突させて更に水粒子を微細化していることから、微噴霧化して水の平均粒子径が１０μｍ～数十μｍといった粒子径の比較的小さな窒素微噴霧が放出され、電気火災に適したＢ火災消火器や油火災に適したＣ火災消火器として使用できる。

［２流体切替え放射型の消火器］
図５は２流体切替え放射を行う消火器の実施形態を示した断面図であり、図６は図５のノズル機構を取り出して示した断面図である。

（消火器の構造）
本実施形態の消火器は、消火器を使用する場合、最初に高圧窒素ガスが放出され、時間
が経過すると窒素微噴霧の放出に切り替わることを特徴とする。

図５及び図６に示すように、本実施形態の消火器１０は、基本的な構造及び機能は、図４の２流体外部混合放射型の消火器と同じになるが、次の点が相違している。

本実施形態のノズル機構２４Ｂは、基部６０ａに上下方向に分けて第１シリンダ７６と第２シリンダ７８を形成し、第１シリンダ７６に第１ピストン７２を摺動自在に組み込むと共に第２シリンダ７８に第２ピストン７４を摺動自在に組込み、第１ピストン７２と第２ピストン７４はロッド８０により連結され、更に、ロッド８０は第２ピストン７４の下側に延在され、先端にシール４８を開封させるためのカッター８０ａが形成されている。

第１ピストン７２の上側のシリンダ室には、高圧窒素ガスが供給される第１導入口６２からの通路が連通され、第２ピストン７４の下側のシリンダ室には、本体容器１２内の低圧窒素ガス１８により加圧された水が供給される第２導入口６４と中心ノズル６０ｃに至る導入口６５が連通されている。

ここで、第１ピストン７２が高圧窒素ガスの圧力Ｐ１を受ける受圧面積をＳ１、第２ピストン７４が本体容器１２内の低圧窒素ガス１８の圧力Ｐ２を受ける受圧面積をＳ２とすると、
Ｓ１＜Ｓ２
となるように、第１ピストン７２の径を小さくし、第２ピストン７４の径を大きくしている。

また、第１ピストン７２には１本のシールリング８２が設けられているが、第２ピストン７４には２本のシールリング８４，８６が設けられており、第２ピストン７４が下端に当接した場合に、２本のシールリング８４，８６の間に中心ノズル６０ｃに対する導入口６５が位置して密閉できるように配置している。

（２流体放出の切替え動作）
図７は図６のノズル機構による高圧窒素ガスの放出状態を示した断面図、図８は図６の窒素微噴霧への切替え状態を示した断面図である。

図５及び図６に示した消火器１０を火災時に使用する場合には、安全栓４５を抜いて上レバー３８のロックを解除して押し下げると、プランジャー４２が押し下げられて先端のカッター４４によりガス容器１６のシール１６ａが突き破られて開封し、内部に充填している高圧窒素ガスがノズル本体６０の第１導入口６２を通って周囲ノズル６０ｂに送り込まれ、図７に示すように、先端の第１放出口６６から筒状に高圧窒素ガス９０が放出される。

また、ガス容器１６から放出された高圧窒素ガスは、第１ピストン７２の上側のシリンダ室に加わり、図７に示すように、第１ピストン７２は（Ｐ１・Ｓ１）の力を受けて下降し、ロッド８０の先端のカッター８０ａによりシール４８が突き破られて本体容器１２が開封され、本体容器１２の内部に充填している低圧窒素ガス１８の加圧により水２０がサイホン管２２から第２導入口６４に供給される。

このとき第２ピストン７４は第２シリンダ７８の下側に当接する位置に移動し、第２ピストン７４に設けたシールリング８４，８６は、中心ノズル６０ｃに対する導入口６５の両側に位置し、中心ノズル６０ｃへの流路を閉鎖している。

このため第２ピストン７４には（Ｐ２・Ｓ２）となる上向きの力が加わるが、第１ピス
トン７２に加わっている下向きの力（Ｐ１・Ｓ１）との間には、
（Ｐ１・Ｓ１）＞（Ｐ２・Ｓ２）
の関係があるため、第１ピストン７２及び第２ピストン７４は動かず、ガス容器１６からの高圧窒素ガス９０のみが消火器１０から放出された１流体放出を維持している。

ガス容器１６の開封により高圧窒素ガスの放出を始めてから時間が経つと、高圧窒素ガスの圧力Ｐ１が徐々に低下し、
（Ｐ１・Ｓ１）＜（Ｐ２・Ｓ２）
となって下向きの力（Ｐ１・Ｓ１）に対し上向きの力（Ｐ２・Ｓ２）が上回ると、図８に示すように、第２ピストン７４は第１ピストン７２と共に押し上げられ、第２導入口６４が中心ノズル６０ｃに連通し、本体容器１２の内部に充填している低圧窒素ガス１８の加圧により水２０がサイホン管２２から第２導入口６４を通って中心ノズル６０ｃに送り込まれ、先端の第２放出口６８からの放出により微噴霧化された窒素微噴霧９２が放出され、２流体放出に切り替わる。

更に時間が経過して、ガス容器１６から放出された高圧窒素ガスの圧力Ｐ１が更に低下すると、第２ピストン７４に加わる上向きの力（Ｐ２・Ｓ２）により押し上げられ、第１ピストン７２が第１シリンダ７６の上端に当接する位置まで移動し、中心ノズル６０ｃに対する流路を完全に開き、窒素微噴霧９２を主体とした放出に切り替わる。

このため本実施形態の２流体切替え型の消火器によれば、消火器のレバーを操作すると最初にガス容器から高圧窒素ガスが放出され、窒素ガスによる窒息作用で火力が抑制され、時間が経過して高圧窒素ガスの圧力が低下してくると、本体容器の低圧窒素ガスにより水を微噴霧化した窒素微噴霧の放出に切り替わり、窒素微噴霧による冷却作用と窒素ガスによる窒息作用により消火することができる。

［本発明の変形例］
（消火液）
本実施形態にあっては、消火液として通常の水を使用しているが、不純物によるイオン化を抑制するために蒸留水や純水あるいは超純水を使用してもよい。また、消火作用のある薬剤を混入した液体としても良い。

（不活性ガス）
上記の実施形態は、窒息消火の窒素ガスを使用しているが、窒素ガス以外の不活性ガス、例えば二酸化炭素を使用することもできる。しかし、不活性ガスとして二酸化炭素を使用した場合、酸欠の問題があることから、屋外等の開放空間での消火器としての使用に限定する必要がある。

（ホース）
上記の実施形態は、消火上部に設けたノズルから窒素微噴霧を放出しているが、ノズル機構２４Ａ，２４Ｂのノズル部分にホースを接続し、ホース先端のノズルから窒素微噴霧を放出させるようにしても良い。

（消火器サイズ）
また、消火器のサイズは必要に応じて小型、中型、大型といった適宜の容量をとすることができる。

（その他）
また、本発明は上記の実施形態に限定されること無く、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：消火器
１２：本体容器
１４：蓋部材
１５，９０：高圧窒素ガス
１６：ガス容器
１６ａ：シール
１８：低圧窒素ガス
２０：水
２２：サイホン管
２４Ａ，２４Ｂ：ノズル機構
２６，６０：ノズル本体
２７：混合室
２８：第１導入口
３０：第２導入口
３１：配管
３２：放出口
３４，７０：防護キャップ
３６：下レバー
３８：上レバー
４０：軸ピン
４２，４６：プランジャー
４３：プランジャーケース
４４，４６ａ，５４ａ，８０ａ：カッター
４５：安全栓
４８：シール
５０，９２：窒素微噴霧
５２：ピストン
５４：ロッド
５６：シリンダ
６０ａ：基部
６０ｂ：周囲ノズル
６０ｃ：中心ズル
６２：第１導入口
６４：第２導入口
６６：第１放出口
６８：第２放出口
７２：第１ピストン
７４：第２ピストン
７６：第１シリンダ
７８：第２シリンダ
８０：ロッド
８２，８４，８６：シールリング

Claims

所定量の消火液及び所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、
前記第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、
前記本体容器及び前記ガス容器を一操作で開封する操作部と、
前記操作部により開封された前記本体容器から前記低圧ガスの加圧により流入した前記消火液と前記開封されたガス容器から流入した前記高圧ガスとを内部で混合して外部に放出する微噴霧ノズル機構と、
を備えたことを特徴とする消火器。
所定量の消火液及び所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、
前記第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、
前記本体容器及び前記ガス容器を一操作で開封する操作部と、
前記操作部により開封された前記本体容器から前記低圧ガスの加圧により流入した前記消火液の微噴霧を外部に放出すると共に、前記開封されたガス容器から流入した前記高圧ガスを外部に放出して外部で前記消火液の微噴霧と混合させる微噴霧ノズル機構と、
を備えたことを特徴とする消火器。
所定量の消火液及び所定の第１圧力範囲の低圧ガスが充填された本体容器と、
前記第１圧力範囲より高い所定の第２圧力範囲の高圧ガスが封入されたガス容器と、
前記ガス容器を開封する操作部と、
前記操作部により開封された前記ガス容器から流入した高圧ガスを外部に放出すると共に、前記高圧ガスのガス圧により放出切替機構を作動させて前記本体容器を開封し、前記低圧ガスで加圧された前記消火液の液圧より前記高圧ガスのガス圧が低下した場合に、前記液圧により前記放出切替機構を逆方向に作動させて前記消火液の放出経路を開放し、前記低圧ガスの加圧により前記消消火液の微噴霧を外部に放出する微噴霧ノズル機構と、
を備えたことを特徴とする消火器。
請求項２又は３記載の消火器に於いて、
前記微噴霧ノズル機構は、
環状開口として形成され、前記高圧ガスを外部に放出する第１放出口と、
前記環状開口の内側に開口し、前記低圧ガスによる前記消火液の微噴霧を外部に放出する第２放出口と、
を備えたことを特徴とする消火器。