JPH03186276A

JPH03186276A - 消煙装置

Info

Publication number: JPH03186276A
Application number: JP32779789A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Watanabe; 渡辺　茂男; Kenji Okazaki; 健志岡崎; Tsugukazu Hayashi; 二一林; Teruo Yamada; 山田　輝男
Original assignee: Nagao Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nagao Kogyo Co Ltd
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-08-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、建物火災時に発生する煙を低減する消煙装置
に関する。

［従来の技術］最近のビル火災などにおける人的被害は、発生した煙を
その主な原因としている。すなわち、火災初期に建材な
どから発生する大量の煙によって、視界を遮られて避難
が遅れ、そのうちに煙や有毒ガス、更には火熱により致
命的な状態に陥ってしまう。

建物火災における従来の防煙手段として、階段などの避
難路への煙の侵入を遮断する防火ドア、又は煙の発生を
感知して外部に排気する排煙フ７ン、更にコロナ放電に
より煙粒子を帯電させて電極（一般には建物の壁面）に
吸着させる静電集塵型の消煙機などが用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記防火シャッタは単に局地的に煙を遮断す
るだけであって、煙が充満している側では視界が低下し
て呼吸が困難となる。排煙ファンにより建物各部の煙を
希望レベルまで抑圧することは装置規模の点で困難であ
り、また、燃焼部位に新鮮空気を導入してしまう不利も
ある。静電集塵型の消煙機も局部的な消煙には好適であ
るが、建物各部の消煙に対しては装置規模の点で同様に
困難である。

本発明は上記した問題に鑑みなされたものであり、火災
などによる煙が充満した場合、速やかに消煙し得る経済
的手段を提供することを、その解決すべき課題としてい
る。

［課題を解決するための手段］本発明の消煙装置は、室内天井部又は壁部に設けられた
噴霧ノズルと、該噴霧ノズルに０．１？−３０００ＰＰ
Ｍの範囲で界面活性剤が添加された高圧水を供給する高
圧水供給部と、上記噴霧ノズルへの上記高圧水の供給を
制御する制御手段とを具備している。

例えば、上記制御手段は、室内の煙濃度を検出する煙セ
ンサと、煙センサの出力信号を処理して所定値以上の煙
濃度を判別して作動信号を発する判別部と、作動信号の
入力により高圧水を噴霧ノズルに供給する弁装置とで構
成することができる。

また、噴霧ノズルに高電圧を印加すれば割出水滴を帯電
（一般的には正帯電〉させることができる。一般に、煙
は正又は負（一般には負）に帯電しているので、割出水
滴を逆帯電させることにより、消煙性を向上することが
できる。

割出水滴径の多くは０．０１〜５ｍｍの範囲となってい
ることが好ましい。水滴径が上記範囲よりも大きい場合
には、水消費量に比較して消煙効果が小さく、水滴径が
上記範囲よりも小さい場合には、水滴の落下速度が小さ
く、水滴自体が煙の一部となって視界を遮る。

界面活性剤としては、カチオン性、アニオン性両性又は
ノニオン性のいずれの種類のものでもよいが、負に帯電
した煙粒子の吸着に好適なカチオン性のものがより好適
である。

カチオン性界面活性剤の濃度は、１〜１１００ＰＰとす
ることが好適である。アニオン性界面活性剤の濃度は、
１〜１１００ＰＰとすることが好適である。両性界面活
性剤の濃度は、１０〜３０００ＰＰＭとすることが好適
である。ノニオン性界面活性剤の濃度は、１０〜３００
０ＰＰＭとすることが好適である。上記した範囲を外れ
ると、消煙効果は小さくなる。

水滴の表面張力は４０ｄｙｎｅ／ｃｍ下と、更には３０
ｄｙｎｅ／Ｃｍとすることが好ましい。

表面張力が小さいほど、一般には消煙効果が向上する。

［作用］制御手段が例えば煙を感知すると、高圧水供給部から噴
霧ノズルに高圧水を供給させる。煙粒子は噴霧ノズルか
ら煙中に割出された水滴に濡れく吸着して〉、共に落下
する。

水滴に０．１〜３０００ＰＰＭの範囲で添加されている
界面活性剤は、その小さい表面張力又は静電的な結合力
により、煙粒子の補集性を向上させる。

［実施例コ（実施例１）本発明の消煙装置の一実施例を第１図により説明する。

この消煙装置は、建物通路消煙用のものであって、噴霧
ノズル１、高圧水供給部２、煙センサ３、判別部４、弁
装置５、高電圧電源６を備えており、煙センサ３、判別
部４、弁装置５は本発明でいう制御手段を構成している
。

すなわち、建物通路１００の天井部分１０１に複数の噴
霧ノズル１が設けられており、噴霧ノズル１は配管１０
及び弁装置５を介して高圧水供給部２に接続されている
。ここで、煙センサ３は電極間隙中の煙粒子をイオン化
して電極間抵抗を検出する型式のものを用いているが、
当然他の型式のものでもよい。弁装置５は電磁２方弁か
らなり、高圧水供給部２は高圧の炭酸ガス液と３ＰＰＭ
のカチオン性界面活性剤が添加された水（図示せず）と
が充填されたボンベからなる。

判別部４はマイコン装置からなり、煙センサ３の出力電
流を判断して煙濃度が規定レベル以上となった場合に、
作動信号を弁装置５と高電圧電源６とに出力する。

高電圧電源６の出力端は絶縁被覆電線２０により噴霧ノ
ズル１に接続されており、高電圧電源６は判別部４から
作動信号が入力された場合に噴霧ノズル１に高電圧（約
＋１０ｋＶ）を出力する。

なお、噴霧ノズル１はテフロンシール（図示せず〉を介
して配管１０に結合されており、上記高電圧は噴霧ノズ
ル１にのみ印加される。

この消煙装置の動作を以下に説明すれば、建物通路１０
０に煙が充満すると煙センサ３は煙濃度に対応する信号
を判別部４に出力し、判別部４は煙濃度が規定レベルを
超えると、弁装置２を開き噴霧ノズル１から微粒の水滴
を噴霧する。水滴は落下する途中において、煙粒子を捕
集し、建物通路１００を消煙する。

なお、水滴は正の高電位を付与されているので、一般に
負に帯電している煙粒子を静電力により捕集する。更に
、３ＰＰＭの界面活性剤が水滴に添加されているので、
界面活性剤が添り口されていない場合に比較して水滴は
煙粒子を濡らしやすくなっており、水滴の煙粒子捕集能
が格段に改善されている。これは、主として水滴の表面
張力が低下して水滴の濡らし性が向上するためであると
考えられる。

噴霧ノズル３から射出される水滴の平均粒径は、噴霧圧
力とノズル形状とに依存して決定されるが、水滴径の多
くが０．０１〜１ｍｍの範囲に入るようにすることが好
ましい。

次に、界面活性剤添加の水を噴霧した場合の消煙効果を
以下に説明する。

実験装置は、第３図に示すように、間口が３４０ｃｍ、
高さが１２０ｃｍ、奥行が５Ｑｃｍの密閉箱３０を用い
、その互いに対面する２側壁３１．３１に、それぞれ小
間口３２が３箇所づつ設けられている。各小開口３２に
は対物レンズ（図示せず〉が装着されており、対面する
一対のレンズ対の光軸は一致している。図中、左の側壁
３１の外側において各光軸上にそれぞれ発光装置３４が
設けられ、同様に、右の側壁３１の外側において各光軸
上にそれぞれ受光装置３５が設けられている。

そして、各発光装置３４は白熱電球（図示せず）を内蔵
しており、これら白熱電球から出た光は左右一対のレン
ズを通して受光装置３５に入射して電流に変換される。

また、密閉箱３０の上部には内部に被試験液を噴霧する
噴霧ノズル３６が装着されており、密閉箱３０の底部に
は蚊取り線香６゜１グラムからなる電源３７が設置され
ている。

実験は、上記蚊取り線香を燃焼させ終えた後、各被試験
水を所定時間噴霧して実施した。

なお、実験前における（煙発生前における）受光装置３
５の出力電流は’ｌｏｏｍＡ（約３００ルクスに相当）
に調整した。

出力電流（照度）はほぼ煙濃度に反比例するものと考え
られる。噴霧時間は５秒間、噴霧水量は１６．５ＣＣ１
射出水滴の平均粒径は０．４２３ｍｍと、０．２２５ｍ
ｍとした。第４図〜第１０図中、点線は平均粒径が０．
４２３ｍｍの場合、実線は平均粒径が０．２２５ｍｍの
場合である。

また、界面活性剤が添加されていない水を噴霧した場合
及びなんら噴霧しない（無噴霧の）場合についても実験
した。　時間経過にともなう上記電流の変化を示す第４
図〜第１０図かられかるように、無噴霧の場合における
電流増加（視界回復〉の程度に比べて、界面活性剤を混
入しない水を噴霧しても消煙効果はほとんどない。

界面活性剤の適量混合により電流は大幅に増加する。た
だ、最大効果を奏する界面活性剤濃度は界面活性剤の種
類により大幅に異なる。すなわち、アニオン性界面活性
剤の濃度は、ネオペレックスＦ−２５及びエマール２Ｆ
ニードル（商品名、花王株式会社製〉を用いた第４図及
び第５図かられかるように、０．１〜１１０００ＰＰ、
特に、１０〜１１００ＰＰがよい。

カチオン性界面活性剤の濃度は、サニゾールＣ及びコー
タミン２４Ｐ（商品名、花王株式会社製）を用いた第７
図及び第８図かられかるように、０゜１〜１１０００Ｐ
Ｐ、特に、１〜１１００ＰＰがよい。更に、サニゾール
Ｃの方がコータミン２４Ｐよりも優れていた。

両性界面活性剤の濃度は、アンヒトール２ＯＮ（商品名
、花王株式会社製）を用いた第６図かられかるように、
０．１〜３０００ＰＰＭ、特に１０〜３０００ＰＰＭと
することがよい。

ノニオン性界面活性剤の濃度は、エマルケン１２０及び
エマルケン９０９（商品名、花王株式会社製）を用いた
第９図及び第１０図かられかるように、１０〜３０００
ＰＰＭがよい。ノニオン性界面活性剤の場合には１１０
ＰＰといった低濃度領域と１１０００ＰＰといった高濃
度領域において効果が高く、双峰特性を有している。

次に、カチオン性界面活性剤であるサニゾールＣを用い
、射出水滴の平均粒径を約０．１ｍｍに縮小した場合に
ついて実験結果を第１１図に示す。

噴霧水量は約１６．５０Ｃとしたままで噴霧時間は２６
秒間に延長した。この場合、割出水滴の平均粒径が微小
であるために、電流は噴霧直後に低下しその後、水滴の
凝集、沈降とともに回復することがわかった。この実験
結果から、射出水滴の平均粒径は少なくとも約０．１ｍ
ｍ以上であれば有効であることがわかる。

次に、サニゾールＣを用い、噴霧時間は５秒間、噴霧水
量は１６．５０Ｃのままとし、噴霧ノズル３６の形状を
、市販のスプリンクラ−のものに代えた場合について第
１２図〜第１３図に示す。

第１２図は割出水滴の平均粒径を約０．２２５ｍｍとし
た場合、第１３図は割出水滴の平均粒径を約０．４２３
ｍｍとした場合である。その結果、噴霧ノズル３６の変
更にかかわらず、同様の結果を得た。

次に、界面活性剤型７Ｉｎ水及び非添加水の表面張力と
照度変化との関係を第１４図に示す。

ただし、射出水滴の平均粒径は約０．１７８ｍｍ、噴霧
水量は１６．５ＣＣ１噴霧時間は５秒問とした。なお、
噴霧直前の照度は４Ｑｌｘである。

更に、界面活性剤非添加水の場合も参考に示す。

第１４図かられかるように、水滴の表面張力が小ざいほ
ど、照度増加効果すなわち視界改善効果がより早く示現
する。

以上の実験結果より更に以下のことが判明した。

すなわち、カチオン性界面活性剤のサニゾールＣが良い
消煙効果をもつ。これは、煙粒子が一般に負に帯電する
ため、正に荷電したカチオン性界面活性剤と引合って吸
着効果を向上させるからであると考えられる。

更に、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤
では、ベンゼン環を有するもの（例えば第７図に示すサ
ニゾールＣ〉の消煙効果がそれを持たないもの（例えば
第８図に示すコータミン２４Ｐ）に対して優れているこ
とも判明した。

（第２実施例〉本発明の消煙装置の他の実施例を第２図に示す。

この消煙装置は、噴霧ノズル１ａと高圧水供給部２ａと
弁装置５ａと配管１０ａと高電圧電源６ａとを防火ドア
３００に内蔵した点を除いて、実施例１のものと同じ構
成を有している。

噴霧ノズル１ａは防火ドア３００の両側面上部に複数個
設けられており、高圧水供給部２ａは防火ドア３００の
肉厚に合わせて形成された薄肉タンクからなる。

この消煙装置の動作は基本的に実施例１のものと同じで
あり、図示しない煙センサから出力される煙濃度信号に
より作動する。

ただ、この消煙装置では、判別部（図示せず）が出す作
動信号は防火ドア３００のドア係止解除部（図示せず〉
にも出力され、このドア係止解除部は防火ドア３００を
閉鎖する。

したがって、この実施例では既存の防火ドアに一部構成
要素を付加するだけで防火ドア周辺の消煙が可能となり
、防火ドア３００の視認性を簡単に向上させることがで
きる。

実施例３第３実施例の消煙装置を第１５図に示す。

この消煙装置は、実施例１の消煙装置（第１図参照〉に
おいて噴霧ノズル、弁装置、高圧水供給部及び高電圧電
源をそれぞれ２種類設けたものであり、第１の高圧水供
給部３１は第１の弁装置５１を介して第１の噴霧ノズル
３２にカチオン性界面活性剤添加水を供給し、第２の高
圧水供給部３３は第２の弁装置５２を介して第２の噴霧
ノズル３４にアニオン性界面活性剤添加水を供給し、第
１の噴霧ノズル３２はより小さな平均粒径（約０゜１ｍ
ｍ＞をもつ水滴を噴霧し、第２の噴霧ノズル３４はより
大きな平均粒径（約０．７ｍｍ＞をもつ水滴を噴霧する
。そして、第１の高電圧電源６１は第１の噴霧ノズルに
正の高電圧を印カロし、第２の高電圧電源６２は第２の
噴霧ノズルに負の高電圧を印力Ｏｆる。なお、水滴の平
均粒径は周知のようにノズル構造及び水圧により決定さ
れる。

このようにすると、一般に負に帯電する煙粒子は微小な
カチオン性界面活性剤添加水滴に良好に吸着され、そし
て、カチオン性界面活性剤添加水滴は平均粒径がより大
きく沈降速度がより大きなアニオン性界面活性剤添加水
滴に吸着される。したがって、カチオン性界面活性剤添
加水滴を微小化してその合計表面積を増加し更にその正
電荷を分散して、煙粒子を良好に吸着することができる
。

なお、アニオン性界面活性剤添加水をカチオン性界面活
性剤添加水よりも遅く噴霧すれば、カチオン性界面活性
剤添加水滴が充分に煙粒子を吸着した後で、アニオン性
界面活性剤添加水滴がカチオン性界面活性剤添加水滴を
吸着、沈降させることができる。

［発明の効果コ上記説明したように、本発明の消煙装置は噴霧ノズルか
ら０．１〜３０００ＰＰＭの界面活性剤を添加した水を
噴霧して消煙するので、室内火災において人的被害を格
段に減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の消煙装置を示すブロック図、第２
図は第２実施例の消煙装置を示す斜視図、第３図は実験
装置を示す断面図、第４図〜第１３図は各種界面活性剤
添加水の噴霧による視界回復実験の結果を示す電流（視
界〉−時開特性図、第１４図は各種界面活性剤添加水の
噴霧による視界回復実験における各種界面活性剤添加水
の表面張力値の影響を示す特性図、第１５図は第３実施
例の消煙装置を示すブロック図である。１・・・噴霧ノズル２・・・高圧水供給部３・・・煙センサ（制御手段）４・・・制御部（制御手段〉５・・・弁装置（制御手段〉

Claims

【特許請求の範囲】

（１）室内天井部又は壁部に設けられた噴霧ノズルと、
該噴霧ノズルに０．１〜３０００ＰＰＭの範囲で界面活
性剤が添加された高圧水を供給する高圧水供給部と、上
記噴霧ノズルへの上記高圧水の供給を制御する制御手段
とを具備してなる消煙装置。
（２）上記制御手段は、室内の煙濃度を検出する煙セン
サと、該煙センサの出力信号を処理して所定値以上の煙
濃度を判別して作動信号を発する判別部と、上記作動信
号の入力により上記高圧水を上記噴霧ノズルに供給する
弁装置とを備えている請求項１記載の消煙装置。
（３）上記噴霧ノズルに高電圧を印加する高電圧電源を
備えている請求項１記載の消煙装置。
（４）上記噴霧ノズル及び上記高圧水供給部はそれぞれ
２種類設けられており、上記第１の高圧水供給部は上記
第１の噴霧ノズルにカチオン性界面活性剤添加水を供給
し、上記第２の高圧水供給部は上記第２の噴霧ノズルに
アニオン性界面活性剤添加水を供給し、上記第２の噴霧
ノズルは上記第１の噴霧ノズルよりも大きな平均粒径を
もつ水滴を噴霧するものである請求項１記載の消煙装置
。