JPH114901A - 火災予防方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料とそれに着火し得るエネルギーが共存し
ているが常時無人である所、或いは一旦火災になったと
きは大変危険な所で、火災が起こらないようにし、且つ
人間が短時間入室しても安全な火災予防方法を実現す
る。 【解決手段】 火災予防室１内の空気中の酸素濃度を燃
焼室２内で燃料タンク３の中に入った水素又は水素を含
む燃料を燃焼させることにより、人間は呼吸可能である
が、燃焼は持続しない範囲に低下させ、その状態を常時
持続させて火災を予防する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気中の酸素の濃度
を或る値以下におさえて、本質的に火災或いは爆発が起
こらないように常時室内の状態を保つようにする、火災
予防方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の火災予防技術は、火種を無くする
か、火種のエネルギーを一定値以下に抑えるか、火が起
きたときは、逸早くそれを発見して火の小さい内に消し
止めると言う方法であった。しかし従来の方法では、燃
料と十分な酸素のある所でエネルギーを使用している場
合は、不測の事故で火災或るいは爆発が起こることを完
全に防ぐことは不可能であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大気中の酸素の濃度が
１０〜１２％程度以下になると、燃料と着火エネルギー
が存在しても燃焼は起こらなくなることは知られてい
る。この原理を利用して炭酸ガス消火装置が駐車場等で
使われていた。しかしこの方法は、最近明らかになった
ことであるが、濃度の高い炭酸ガスが人体に有毒である
と言う事実のためにあまり推奨できる方法ではない。

【０００４】炭酸ガス消火装置は、火災を消火できる
が、同時にその場所に人間が居た場合は、人間も死亡す
るという欠点が明らかになった。このため過去には、駐
車場で炭酸ガス消火装置が作動して人が死亡したという
痛ましい事故が何度か発生していた。酸素の欠乏のため
に人間が死亡するのではなく、炭酸ガスの毒性のために
人間が死亡するのである。そのために比較的無害なハロ
ン消火装置が考案された。しかしこれはハロンが高価で
あるという欠点とハロンが地球環境を汚染すると言う欠
点があった。

【０００５】本発明は、燃料とそれに着火し得るエネル
ギーが共存しているが常時無人である所、例えば自動運
転の静電塗装工場や乾燥室、或いは一旦火災になったと
きは、大変危険な所例えば原子力発電所等で、常時室内
の状態を本質的に火災が起こり得ないように保ち、且つ
非常時には人間が短時間入っても安全な火災予防方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】炭酸ガスの濃度を抑え
て、酸素濃度だけを減らすようにすると、酸素濃度が半
分以下に減っても、それだけでは人間の生命が直ちに危
険になると言うことは起こらない。例えば室内の空気中
の窒素の濃度を高めて、それによって酸素の濃度を、燃
焼が起こらない程度に迄下げてやっても、その室内の人
間は直ちに死亡すると言うようなことは起こらないで、
或る程度の活動は可能である。酸素濃度が９〜１４％に
なっても、人間は判断力が鈍ったり、発揚状態になった
りはしても数分以内に死に至ると言うことはないが、炭
酸ガスの濃度が１０％を越えると、数分以内に死に至
る。

【０００７】一方酸素濃度が１０％前後になると炎は消
えるか、または火の勢いがなくなる。換言すれば火災予
防の効果がある。一般的に言って、室内の空気中の炭酸
ガスの濃度を５％以内に抑え、酸素濃度を１０％以上に
保っていれば、その室内での人間の短期の活動は可能で
あり、且つ火災予防の効果は発揮させる。

【０００８】本発明では、人命の安全と火災の抑制を両
立させるような方法で酸素濃度を減らすための幾つかの
手段と、これらの手段によって達成された環境を持続さ
せる手段を提供する。第１の手段は水素又は水素を豊富
に含む燃料を燃やして、炭酸ガスの増加を抑えながら、
空気中の酸素を燃焼によって消費して酸素濃度を減らす
方法である。

【０００９】第２の手段は空気中の酸素を酸素吸着剤を
用いて吸着して酸素濃度を減らす方法である。第３の手
段は過度に酸素を減らすことを防ぐ装置を室内に設けて
人命の安全を確保することである。

【００１０】第４の手段は部分的に解放されている部屋
で、前期のような手段によって達成された低い酸素濃度
を保つために、酸素を減らした空気と外部の空気との混
合を妨げる方法を講ずることである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の手段の代表
的な実施形態を示す。図１の（ａ）は火災予防室の平面
図，（ｂ）は同側面図で、１は火災予防室、２は燃焼
室、３は燃料タンク、４は燃料を燃焼させるバーナー、
５は着火装置、６は燃料コック、７は燃焼室２の吸気
口、８は燃焼室２の排気口、９は吸気口７に付けられた
外気につながる自動吸気弁、１０は燃焼室２内の炎が火
災予防室１内の燃料に引火しないようにする金網、１１
は火災予防室１の下部に設けられる空気排出弁、１２は
燃焼検知器である。

【００１２】燃料タンク３には水素か或いは水素を多く
含む燃料が入っており、燃料コック６を通してバーナー
４に燃料を供給する。燃料は着火装置５によって着火さ
れ、バーナー４上で燃焼される。水素を燃料とすると酸
素は水蒸気になるので、有害な炭酸ガスを増やさずに酸
素を減らすことが出来る。燃焼室２は通常は火災予防室
の下部に設けられる。それは燃焼による排気は軽くて上
方に向かうからである。火災予防室１内の空気は吸気口
７から燃焼室２に入ってバーナー４に酸素を供給する。
燃焼によって酸素が減って水素と酸素の結合による水蒸
気を含んだ空気は排気口８から火災予防室１の内部に排
気される。

【００１３】バーナー４の炎が燃焼室２の外部の火災予
防室１の中に有るかもしれない可燃性ガスに引火しない
ように、吸気口７と排気口８とには金網１０を取り付け
る。この金網は炭鉱等で使われていた、可燃性のガスの
ある所で炎を使用したランプを使うときに、引火を防ぐ
ために使われていた方法である。

【００１４】水素の燃焼によって火災予防室１内の酸素
は消費され、室内の酸素濃度は低下する。密閉室の場
合、水素を燃焼させて空気中に含まれている約２０％の
酸素の内の半分に当たる約１０％の酸素を水素の燃焼に
よって消費すると、略その時点で酸素の欠乏で燃焼は不
可能の状態になる。

【００１５】燃焼した水素は酸素と結合して水蒸気にな
る。その部屋の温度や部屋の壁の温度が低いと水蒸気は
飽和し液化して水になるので、気圧がその分低下する。
部屋の内外の気圧のバランスを保つために自動吸気弁９
が働いて火災予防室１の外部から空気が入って気圧のバ
ランスをとる。このような場合は当然更に水素を燃焼さ
せねばならない。

【００１６】前記の場合と逆に部屋の温度が水蒸気が液
化しない程度に高い場合は、酸素１分子が燃焼して水蒸
気２分子になるので室内の気圧は上昇する。火災予防室
１の気圧があまり上昇するのは好ましくないので、この
場合は部屋の空気を外に出さねばならない。その為に火
災予防室１の気圧が外部の気圧より高くなっった場合
は、自動的に室内の空気を外部に排出する空気排出弁１
１が設けられる。

【００１７】水蒸気は軽くて部屋の天井に溜まる傾向が
あるから、空気排出弁１１は部屋の下部に取り付けるの
が良い。こうすると、余剰の空気は部屋の下部から外に
出るので、酸素を多く含んだ空気が外に出て、代わりに
水蒸気が室内に溜まることになり、早く酸素濃度を下げ
られる。以上のような理由から、水素を含む燃料で酸素
を消費する場合は発生した水蒸気が液化して水にならな
いように、室内の温度を上げて置くことが望ましい。通
常の空気中の酸素の半分を水蒸気で置換する場合は、室
温は５０℃以上に保つのが望ましい。

【００１８】純粋の水素の代わりに、メタンやブタン或
いはメタノール、エタノールのように、水素を多く含む
燃料を用いてもほぼ同じ目的を達する。例えばエタノー
ル１分子を燃焼させると、空気中の酸素２分子を減ら
し、その代わりに炭酸ガス１分子と水蒸気３分子が生成
される。このような、炭素も含んでいるが水素を多く含
む燃料を燃焼させると、炭酸ガスの濃度が人命に危険を
与える濃度になる前に、酸素濃度を火災予防に十分な程
度に下げることが出来る。

【００１９】勿論この場合も水蒸気が発生するので室温
を高く保つのが望ましい。この場合発生する炭酸ガス
を、炭酸ガスの吸着剤を用いて吸着するようにすれば更
に安全度が向上する。

【００２０】室内の酸素の濃度が或る程度以下になる
と、水素の燃焼は自動的に止まるので、水素の炎が消え
たら直ちに水素の供給を止めて、水素ガスによる爆発が
起こらないようにしなければならない。そのために燃焼
が継続しているか否かを検出する燃焼検知器１２を設け
る。燃焼が停止すると燃焼検知器１２が働いて燃焼の停
止が検出され、燃料コック６が動作してバーナー４への
燃料の供給を停止して爆発等の事故を防止する。水素を
燃料としているときは、燃焼していない水素が過剰に供
給されると、爆発の危険があるので燃料の自動停止は重
要な作業である。

【００２１】火災予防室１内の温度が低くて水蒸気がそ
の部屋の壁などに付着した場合は、室内の気圧が減少す
るので、室内外の気圧差が一定量に達すると、自動吸気
弁９が働いて外部から空気を取り入れる。この場合は室
内の空気と室外の空気との混合空気が燃焼室２に供給さ
れる。このような過程を連続して長く続けると、室内の
酸素は窒素と置換されて行く。

【００２２】燃焼室２は火災予防室１の内部に設けても
よいが、ダクトを通して外部に設けても良い。図２は火
災予防室１の外部に設けられたダクトの例を示す側面図
で２１はダクトを示す。燃焼によって酸素を減らす方法
は、それ自身が酸化燃焼を利用しているので、酸化燃焼
が或る程度進行すると自動的に燃焼が止まる。それ以上
に酸素濃度を減らすのには、従来行われていた、不燃性
ガス、例えば窒素、或いはアルゴン等の不活性ガスを、
対象とする室内に入れて空気と入れ替える方法或いは第
２の手段を併用する。

【００２３】第２の手段は酸素を選択的に吸着する物質
を、対象とする室内に置く方法である。図３は第２の手
段による火災予防方法の実施形態である。図３で３１は
ダクト２１内の燃焼室２の中に置かれた酸素吸着剤であ
る。酸素吸着剤３１としては、一般に還元剤と言われる
ものが酸素吸着剤として適している。その内で最も一般
的なものは、金属粉末である。空気と触れる面積を増や
した粉末になった金属は酸化し易く、その酸化時の発熱
を利用して携帯用の懐炉に使われる位である。酸素吸着
剤３１は通気性の良い収納法で纏められて通気性の良い
棚の上に置かれる。

【００２４】吸着剤の酸化時の発熱によって空気が暖め
られてダクト２１内の通気が行われるが、勿論強制的に
通気を行っても良い。そして酸化によって火災予防室１
内の酸素が減少するが、酸素の減少によって火災予防室
１内の気圧が減少した場合は、自動吸気弁９によって外
部の空気を取り入れて気圧の調節を行う。

【００２５】酸素吸着剤３１を酸化させるときには一般
的に発熱があるから、それが引火の原因にならないよう
に引火を防止するための金網１０を設ける。酸素吸着剤
３１は燃料の燃焼の場合と異なって、酸素の濃度が１０
％を割ってもなお酸素を吸着し続ける可能性があるか
ら、人間の短時間の活動も不可能にする位の酸素の減少
を齎さないように第３の手段を講ずる。

【００２６】図４は第３の手段の実施形態を示す図であ
る。図４で４１は酸素濃度計測器である。４２は酸素濃
度計測器４１の指示する濃度の大小に従って動作する自
動シャッターで、酸素の濃度が定められた値に達すると
自動的に動作して、火災予防室１から燃焼室２に続く空
気の通路を遮断するシャッターである。酸素の濃度が定
められた値、一般的には１０％に達すると、シャッター
４２が閉じて燃焼室２と火災予防室１との空気の流通を
阻止する。このシャッター４２の動作によって酸素が更
に減少することが防がれる。シャッター４２が動作する
とバーナー４への空気の供給が停止されるためにバーナ
ー４での燃焼は、多少の時間遅れはあるが、不可能にな
る。バーナー４の燃焼が停止されると、燃焼感知器１２
が動作して燃料コック６が燃料の供給を停止して、過剰
な燃料の供給による爆発等の災害を防止する。

【００２７】第４の手段は一旦酸素の濃度を下げた部屋
の空気と酸素の豊富な外部の空気との混合を妨げるため
の手段である。密閉された部屋では、空気の入れ替えは
ないから問題は無いが、品物が常時出入りする部屋のよ
うに、半解放の部屋の場合では、酸素の濃度を下げた部
屋の空気と外部の通常の空気との交流は出来るだけ減ら
したい。

【００２８】部屋に出入りする品物に合わせた最小の広
さの出入り口にすることは勿論、第４の手段として、部
屋の中にエアカーテンを多段に設ける。図５は第４の手
段のエアカーテンを用いた実施形態を示す図である。５
１は空気の吹き出し口、５２は吸い込み口、５３は送風
機、５４はカーテン、５５はベルトコンベア、５６はベ
ルトコンベアに乗って火災予防室１に出入りする品物で
ある。吹き出し口５１と吸い込み口５２とは天井面と床
面にそれぞれ交互に複数個設けられ、上下一組となって
エアカーテンを形成している。

【００２９】エアーカーテンは天井から吹き出し、床か
ら吸い取るようにするか、その逆方向の風の流れにする
か何れでも良い。複数のエアーカーテンを設けるとき
は、相隣れる二つのエアーカーテンの風の向きは反対に
なるように設置する。このようにして二つのエアーカー
テンに挟まれた部分の部屋の空気が、エアーカーテンに
吸い込まれた空気も、吸い込まれなかった空気も一緒に
なって、上下方向に渦状になって常時回転しているよう
にする。

【００３０】エアーカーテンの吸い込み口５２から吸い
込まれた空気は隣のエアーカーテンの吹き出し口５１か
ら吹き出されるようにする。図５の矢印で示したよう
に、エアカーテン５１と５２とカーテン５４とは相俟っ
て火災予防室１内の空気を同じ所で回転させて、内外の
空気の混合を妨げ、火災予防室１内の酸素濃度の低い空
気の状態を維持するように働く。 カーテン５４は布或
いはプラスチックで作られた通常のカーテンで、品物は
通過させるがそれ以外の所は塞いで空気の流通は妨げる
目的で設けられる。エアカーテンとカーテン５４とは共
同して火災予防室１と外部の空気の交流を阻止する。

【００３１】

【発明の効果】本発明により、人体に有害な炭酸ガスの
発生を抑えながら室内の酸素の濃度を下げることができ
るので、火災を予防してしかも人間の点検のための入室
が安全にできる火災予防方法を得ることが可能になり、
その防災上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 本発明の実施形態を示す平面図 （ｂ） 同じく側面図

【図２】ダクトの例を示す側面図

【図３】本発明の第２の実施形態を示す図

【図４】本発明の第３の実施形態を示す図

【図５】本発明の第４の実施形態を示す図

【符号の説明】

１ 火災予防室 ２ 燃焼室 ３ 燃料タンク １０ 金網 ３１ 酸素吸着剤 ４１ 酸素濃度計測器 ４２ シャッター ５１ 吹き出し口 ５２ 吸い込み口 ５３ 送風機

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 火災予防室内の空気中の酸素濃度を、人
   間は呼吸可能であるが、燃焼は持続しない範囲に低下さ
   せて、火災を抑制することを特徴とする火災予防方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、炭酸ガスを増加させ
   ることなく酸素濃度を低下させることを特徴とする火災
   予防方法。
3. 【請求項３】 前記酸素濃度を９〜１２％の範囲に低下
   させることをを特徴とする請求項１に記載の火災予防方
   法。
4. 【請求項４】 引火を防止する手段を施した燃焼室内で
   水素又は水素を多く含む燃料を燃焼させることによって
   火災予防室内の酸素を消費して酸素濃度を下げるように
   した請求項１〜３のいずれかに記載の火災予防方法。
5. 【請求項５】 酸素吸着剤を集積した燃焼室に火災予防
   室内の空気を循環させ、前記吸着剤に酸素を吸着させて
   火災予防室内の酸素濃度を下げるようにしたことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の火災予防方法。
6. 【請求項６】 前記吸着剤が還元剤であることを特徴と
   する請求項５に記載の火災予防方法。
7. 【請求項７】 火災予防室内の酸素濃度を監視する装置
   と、該装置と連動して前記酸素濃度が低くなり過ぎるこ
   とを防ぐ装置を備え、前記酸素濃度が一定レベルに達す
   ると、火災予防室から燃焼室へ続く空気の通路を遮断す
   ることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の火
   災予防方法。
8. 【請求項８】 火災予防室内にエアカーテンを多重に設
   けて火災予防室内の空気と室外の空気との交流を阻害す
   るようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のい
   ずれかに記載の火災予防方法。