JP3745366B2 - 液体霧と不燃性ガスの混合物を使用する消火のための方法と設備 - Google Patents

Description

本発明は、特に、床構造の下又は電気装置のキャビネットにおける火災の危険を含む空間に対して、液体霧を噴霧するための少なくとも一つのスプレーヘッド又はスプリンクラーを具備する、火災の消火のための方法と設備に関する。
問題の空間は、例えば、床下を走って、種々の装置キャビネットと多分通信するケーブル路を有するコンピュータ室、あるいはいわゆるビルジ空間において床下の火災が燃え移りやすい物体を有する船舶エンジン室である。
そのような空間に関する重要な問題は、ケーブル路、装置キャビネット等が、一般に狭幅であり、さらに、ケーブル、枠組、配管等を有し、これにより、接近が困難な隅部が、形成されることである。液体霧がすべての隅部へ接近するように、スプレーヘッド又はスプリンクラーを位置付けることは、非常に困難である。不釣合いに非常に多数のスプレーヘッドが必要とされ、設備は高価となり、そして一般的な狭幅さのために、液体霧は、噴射されず、大きな水滴になり、構造を流れ下る。
発明の目的は、上記の問題を解決するために、火災の消火のための新方法と新設備を提供することである。
発明の方法により、液体霧が、空間の主要部分において噴霧され、この主要部分は、通常余地として見なされ、一方、好ましくは空気よりも重い不燃性ガスが、ケーブル等の狭幅の部分空間に噴霧される。問題のガスは、好ましくは、アルゴンガスであるが、アルゴンガスと窒素ガスの適切な混合物がまた、考えられ、ある場合には、空気よりも軽い窒素ガスのみさえも考えられる。原則として、ある種類の消火効果を有する任意のガスが、使用される。
ガスは、すべての狭い空間に十分に侵入して充満し、これにより、発生する火災をおおい消すことができる。ガスが噴霧されるこれらの空間は、液体霧が噴霧されるいわゆる通常余地に関して小容積であるために、ガスの全濃度が、健康上の弊害を呈する非許容高値を生ずることは、回避される。例えば、電話中央局において、液体霧と混合したアルゴンが、使用されるならば、ガスは、全容積のわずかに約５％であり、この点において、余地における酸素含有量は、約２０％から約１９％に減少し、極めて無害である。
アルゴンガスが消火用ガスとして使用されるならば、ガスは、余地において層状に集積し、こうして、ガスは、床の下と装置キャビネット等に十分に残留する。床レベルにガスが有する余地において、液体霧のスプレー又は噴射が、床に噴霧されるならば、ガスは、壁と余地の隅部の方に押しやられ、特に、液体霧が独自に達するのが困難な余地の上方隅部に隅部に沿ってまっすぐに押し上げられる。これにより、液体霧はまた、床に直立するキャビネットと、液体霧があまり容易に侵入しない同様の構造にガスを押し入れる傾向がある。例えば、アルゴンガスの濃度は、全容積の約１０％に選ばれ、酸素含有量を２０％から約１８％に下降させ、同様に、極めて無害である。おおよその一般規則は、空気酸素を押しやる（交換する）ことにより消火を達成するために、アルゴンガスの濃度が、問題の部分空間内で、容積の４０〜５０％であることである。これを基礎として、問題の部分空間は、作用空間の全容積の約３０％になり、この点において、人体に適用される有害限界である全容積の１５％酸素が、安全マージンをクリアされる。
ケーブル火災は、しばしば、例えば、コンピュータ装置を損傷させる、ＰＶＣ煙ガスを発生させる。例えば、コンピュータ室において、液体霧スプレー内へ室の天井に沿って吸引を生成する、発明による消火用ガスと液体霧スプレーの混合物は、ガスが、有害なＰＶＣガスを含む煙ガスを天井に向かって押し上げる効果を有し、その後、煙ガスは、霧に吸引され、一方において、洗浄及び冷却され、他方において、床レベルに噴霧され、その結果、コンピュータと他の検知装置は、少なくとも本質的に、損傷を回避する。液体霧はまた、良好な一般冷却効果を有する。
消火目的のためのハロンと二酸化炭素のようなガスの使用は、それ自体、長い間公知であったが、いわゆる全使用でもあった。そのような全使用とは異なり、本発明は、空間の残部に対する液体霧と組み合わせた、各場合に関与した全作用空間容積に関する部分空間又は部分領域へのガスの局所的な制御された濃度に向けられる。ハロゲンの使用は、明らかに、近い将来に中止されるであろう。ガスの交換は、開発中であるが、これまで、不釣合いに高価である。少量のガスを取り扱うことを可能にする本発明は、経済的に考慮に値する高価なガスさえも使用する。ハロンのために意図されたすでに現存する設備は、本発明に係わる関連部分空間の一部に対して、小修正のみで使用される。一般に、発明による設備は、好ましくは、現存するハロン設備よりも高い動作圧力を使用するために、適切な場所において減圧弁を付加する必要がある。
少量のガスを取り扱うことができる事実のおかげで、所望ならば、二酸化炭素が重大な健康上の弊害を意味した場合においても二酸化炭素を使用することができる。二酸化炭素含有量は、占有された室において５容積％を越えてはならない。
発明は、以下に、添付の図面に示された好ましい例示の実施態様を参照して、さらに詳細に記載される。
第１〜５図は、コンピュータ室又は同等物に関連した異なる実施態様を示す。
第６図は、船舶エンジン室又は同等物に関連した第１実施態様を示す。
第７〜９図は、第４図と第６図の実施態様における使用のために好ましい弁を示す。
第１０図は、船舶エンジン室又は同等物に関連した第２実施態様を示す。
第１１〜１４図は、エンジン室の床において取り付け可能なスプレーヘッドの好ましい実施態様を示す。
第１５〜１７図は、エンジン室の床の下に取り付け可能なガスノズルの好ましい実施態様を示す。
第１８〜２１図は、エンジン室の天井において取り付け可能なスプレーヘッドの好ましい実施態様を示す。
第２２〜２４図は、好ましくは船舶における自動車甲板の床又はそれに匹敵する別の空間において取り付けられる、第１１〜１４図のスプレーヘッドの応用を示す。
第１〜４図において、参照番号１は、コンピュータ室を示し、その床は、２で示される。床の下に、ケーブル路３があり、床における開口４と５を介して、装置キャビネット６と７と連通する。室１の天井において、適切な数のスプレーヘッド又はスプリンクラー８が位置付けられ、ケーブル路３において、多数のガスノズル９が配置される。
液体は、一つ又は複数の油圧蓄圧器、第１図と第２図において液体容器１０、いわゆる気圧びん、からスプレーヘッド８に送り出され、液体は、高圧ガス容器１１から駆動ガス例えばアルゴンにより放出される。
第１図において、駆動ガスの一部は、すでに始めから、スロットル１２を介してガスノズル９に導かれ、第２図において、ノズル９へのガスの送り出しは、容器１１における圧力が所定値まで降下した時開放するように配置された例えば電気作動弁１３を介して行われる。
第３図と第４図において、駆動ガスは、油圧蓄圧器１４の上側部分において圧縮される。第３図において、駆動ガスは、例えば電気作動弁１５を介して、第２図と原理的に同じ方法においてノズル９に送り出され、そして第４図において、駆動ガスは、びん１４が液体を空にされ、膨張後の駆動ガスの圧力が所定値まで降下した時、スプレーヘッド８への液体管路における弁１６が閉じるが、ガスノズル９への分岐管路における弁１７が開くようにして適合された弁１６と１７の組み合わせを使用することにより、ノズル９に送り出される。第４図の実施態様は、所望の動作が、電流へのアクセスなしに達成されるという利点を有する。弁１７の好ましい実施態様は、第７〜９図を参照してさらに詳細に記載される。
第５図の実施態様は、第１図の実施態様と原理的に同じ方法において作動する。第５図において、コンピュータ室１又は同等物はまた、床２の下のケーブル路３のほかに、ガスノズル９ａを具える室の天井の上の上側ケーブル路３ａを有する。ガスノズル９ｂは、装置キャビネット６と７に直接に開くように配置される。ノズル９ａへの駆動ガスの送り出しは、スロットル１２ａを介して、ノズル９と９ｂと同様に行われる。
室１が、床の下の火が燃え移りやすいケーブル路又は同様の空間を有さないが、火が燃え移りやすい装置キャビネットを有する場合に、第５図の実施態様は、第５図における如く下からの代わりに、多分上から、ガスノズルがキャビネットに向けられるように据え付けるように修正される。天井レベルから下に噴霧された液体霧は、キャビネットにおいてガスを保つことに相当に参与する。
第６図において、船舶エンジン室は、２１で示され、エンジン室の床は２２で示され、そして床の下のビルジ空間は、２３で示される。エンジン、例えばディーゼルエンジンは、２４で示される。エンジン室の天井において、多数のスプレーヘッド又はスプリンクラー２５が位置付けられ、そしてエンジン２４に接近して、さらに、多数のスプレーヘッド又はスプリンクラー２６が位置付けられる。ビルジ空間２３において、多数のガスノズル２７が位置付けられる。
第６図の消火設備は、高圧駆動ユニット２８と低圧駆動ユニット２９を具備する。高圧ユニット２８は、その送出上昇管３１の壁が、好ましくは、例えばフィンランド特許出願９２４７５２において示された如く、種々のレベルにおける多数の孔を有し、送出液体へ駆動ガスを逐次混合するための多数の液体びん３０と、ＡとＢで示された２群のバッテリにおいて配置された駆動ガスびん３２とを含む。送出液体は、好ましくは、フィンランド特許出願９２５８３６において提示された如く作成された弁３３を用いて、関連火災ゾーン、第６図において、火災ゾーンＤに向けられる。
設備は、次のようにして作動する。
始めに、液体びん３０は、最初は一方の駆動ガスバッテリ、例えば、バッテリＡを用いて、空にされる。びん３０と３２が空にされる時、低圧ユニット２９は、主に冷却の目的のために、一方において、びん３０を再び液体で満たすために、他方において、スプレーヘッド２５と２６に液体を送るために切り換えられる。びん３０が再び満ちた時、それらは、２度目は第２駆動ガスバッテリＢを用いて、空にされる。このようにして、液体びんの容量は倍増される。
送出液体管路３４には、ガスノズル２７につながる分岐３５が連結される。管路３５において、例えば２０バールよりも低い管路圧力と例えば１００バールよりも高い管路圧力において閉じられるが、圧力区間２０〜１００バール内で開くような構成の弁３６が取り付けられる。駆動ガスびん３２は、これにより、液体びん３０の空けを完了した後、１００バールよりもいくらか低いガス圧力を有するようにして適合される。びん３２のガスは、ガスノズル２７に送り出される。
第６図に示された駆動ユニットはまた、もちろん、液体霧のみが噴霧される、即ち、ガスノズル２７と弁３６を具えるガス管路３５のない消化設備においても使用される。
弁３６の好ましい構造が、第７〜９図において示される。弁ハウジング３６ａ、３６ｂの内側に、第９図に示された如く、一つの弁ハウジング部３６ａにおける開口に対してバネ３８によって押圧された閉鎖突き合わせにおける第１位置と、第７図に示された如く、他方の弁ハウジング部３６ｂにおける開口に対してバネ３８が圧縮された閉鎖突き合わせにおける第２位置との間で可動な弁ヘッド３７が位置付けられる。バネ３８は、困難なく、各場合に望ましい如く、例えば、最大約２０バールの圧力と約１００バールの圧力に抗して第９図の位置において弁ヘッド３７を保持するように適合され、弁ヘッド３７と弁ハウジング部３６ａの間のこの目的のために適合された環状通路３９における液体圧力降下のおかげで、弁ヘッドが第７図の位置を取る。両方の場合に、弁３６は、閉じられる。圧力区間２０〜１００バール内で、バネ３８は、第８図に示された如く、部分的にのみ降伏し、弁は、前述の如く、ガスがガスノズル２７に流れるために開く。通路３９におけるガスの圧力降下は、同一圧力における液体よりも相当に小さい。このようにして高圧液体と低圧ユニット２９によって送り出された液体は、ガスノズルに行くことは、避けられる。前述の如く、類似の弁構造は、同様に、第４図の実施態様の弁１７において使用される。
エンジン室及び同様物のための第２の好ましい実施態様が、第１０図に示される。設備の駆動ユニットは、第６図におけるものと同様に第１０図に示されるが、エンジン室２１自体における配置は、幾らか異なる。
エンジン室の天井において位置付けられたスプリンクラー又はスプレーヘッド２５は、エンジン２４の近くのスプレーヘッド２６と同様に、第６図におけるものと同様である。エンジン室の床２２において、さらに、多数のスプレーヘッド４０が、好ましくはエンジン２４に近接して取り付けられる。スプレーヘッド４０は、本来、国際特許出願ＰＣＴ／ＦＩ９２／００２１３において提示された如く、カバー４１を押しあけながら、活動化により、床２２からある高さに上昇するように配置され、そして第１段階において、上に向けられた液体霧スプレー又は噴射を生成し、ビルジ空間２３から上方に強い吸引を生成し、後の段階において、一般に、第７〜９図に示された原理的な解法を適用して、ガスをビルジ空間に噴霧する。ビルジ空間２３において十分な量のガスを確保するために、スプレーヘッド４０は、同様に第７〜９図の弁解法を適用する多数のガスノズル４２によって補充される。すべてのスプリンクラーとスプレーヘッド及びガスノズルは、これにより、設備の駆動ユニットから出て行く一つの同一管路４３によって送り込まれる。第１０図の実施態様において本質的な床スプレーヘッド４０の動作方法が、第１１〜１４図を参照して、次に記載される。
第１１図は、待機状態におけるスプレーヘッド４０を示し、第１２図と第１３図は、液体霧を生成する該第１活動化段階におけるスプレーヘッドを示し、そして第１４図は、ガスをビルジ空間に噴霧する該後続活動化段階を示す。
スプレーヘッド４０は、フランジ４５を用いて、エンジン室の床２２に確実に締結された主要ハウジング又は保持器４４を具備する。主要ハウジング４４は、それぞれ、液体とガスのための入口４３ａを有し、そしてその下方部分において、側面に斜めに指向された多数の液体ノズル４６と、好ましくは側面に指向されたオリフィス４８を具える中央ガスノズル４７とを有する。入口４３ａからノズル４６と４７への連結は、第７〜９図による弁と原理的に同じ方法において、バネ５０の作用の下にある弁ヘッド４９により調節される。
主要ハウジング４４の上方部分において、側面に斜め上方に指向された多数の液体スプレーノズル５２を具える二次ハウジング５１が、すべり可能に配置される。入口４３ａからスプレーノズル５２への連結は、第１１図に示された如く、バネ５４によって連結を閉じる端部位置に押されるスピンドル５３を用いて調節される。バネ５４は、ハウジング５１とスピンドル５３の間の環状空間において位置付けられ、この環状空間は、スピンドルにおいて形成された中央チャネルを介して、入口と連通する。該環状空間の寸法を適切に決めることにより、入口における圧力は、例えば、比較的弱いバネ５４さえも、例えば最大１００バールの圧力に抗して第１１図による閉位置においてバネを保持することができるようにして、部分的に平衡される。
火災が始まった後、設備が活動化される時、液体が、１００バールよりも高い圧力、例えば、２８０バールにより、スプレーヘッド４０に送り出され、この状態は、第１２図と第１３図において示される。二次ハウジング５１は、保持器リング５５に対して上方端部位置に大きな力で引き上げられ、これにより、カバー４１を押しはなしている。高圧力はまた、スピンドル５３を駆動し、その上方突出端部は、カバーが、入口４３ａと連通しているノズル５２の前方に居残らないことを確実にする。ノズル５２は、強力な上向き液体霧スプレー又は噴射を生成し、フランジ４５に隣接したフレーム孔５６を介してビルジ空間からの強力な吸引を生成し、該吸引は、矢印５７によって示される。例として、毎分約５リットル液体の液体霧スプレーが、最大５０００リットルの煙ガスと空気とともに吸引されることが挙げられる。ビルジ空間は、実際に、火の海であり、著しい火炎が、フレーム孔５６から吸引される。これらの火炎は、熱い煙ガスとともに、床レベルにおいて、ほとんど即座に噴霧液体霧において非常に強力な蒸気発生を生ずる。蒸気は、消火に非常に効果的に参与する。
同時に、入口４３ａの高圧力が、弁ヘッド４９をガスノズル４７に対して打ち降ろし、その結果、その連結は、液体がノズル４６から噴霧される間、閉じられる。
液体びん３０が空にされ、びん３２における駆動ガスの圧力が、１００バールよりも幾分下がった後、スプレーヘッド４０は、原理的に第１４図による位置を取る。二次ハウジング５１は、なお、上昇位置にあるが、スピンドル５３は、バネ５４によって押し戻され、その結果、入口４３ａからノズル５２への連結は、再び閉じられる。バネ５０は、入口４３ａと連通しているガスノズル４７から弁ヘッド４９を引き上げる。ガスの大部分は、ノズル４７のオリフィス４８を通って流出し、ガスの小部分は、ノズル４６を通って流出する。この状態は、ガス圧力が、例えば２０バールの低圧力まで降下し、バネ５０が弁ヘッド４９を第１１図の位置に押し戻すまで、継続する。第１２図と第１３図による段階中、強力な蒸気の発生は、多くの場合に、火災を明確に消すために十分であるが、ガスによる最終の消火が、安全対策として推奨される。
上記の同一原理の解法は、相補的ガスノズルにも適用され、第１５図は、圧力が２０バールよりも低い時、そのようなノズルを示し、第１６図は、圧力区間２０〜１００バール内のノズルの状態を示し、そして第１７図は、圧力が１００バールを超える時、ノズルの状態を示す。
第１１〜１７図により作成された床スプレーヘッドとガスノズルにより、そして好ましくは、液体びん３０の上昇管３１の壁における孔により、設備の低圧駆動ユニット２９によって送り出された液体のむだな消費のない、いわゆる駆動ガスの最適な利用が達成される。
エンジンの近くの天井において位置付けられたスプレーヘッド２５と２６に関して、状況は異なり、即ち、それらは、１００バールよりも高く、２０バールよりも低い圧力において開になるが、圧力区間２０〜１００バール内で閉じられる。この目的のための好ましい構造は、第１８〜２１図において示される。
スプレーヘッド２５は、ハウジング６０において、斜め下方に向けられた多数のノズル６１と中央通過ノズル６２を取り付けている。入口４３ｂとノズル６１及びノズル６２の間の連結は、ノズル６２に対して支持された、それぞれバネ６５と６６によって作用される２つの協働する部分６３と６４においてスピンドル構造を用いて調節される。スピンドル部分６３に作用するバネ６５が、入口４３ｂにおいて１００バールの圧力に耐えるように適合され、そしてスピンドル部分６４において作用するバネ６６が、２０バールのみを克服するように適合されるならば、機能は、次の如くである。
待機状態において、第１８図により、入口４３ｂにおける圧力がほとんどゼロであると、スピンドル部分６３は、入口穴と密封して突き合わされるようにバネ６５によって圧接され、そしてスピンドル部分６４は、スピンドル部分６３に対してバネ６６によって圧接され、これにより、スピンドル部分６３を通って走っている軸方向の適切に絞られたチャネル６７を閉鎖する。入口４３ｂから全ノズルへの連結が、閉じられる。
設備が活動化される時、例えば２８０バールの圧力を有する液体が、連結されるが、この点において、全スピンドル構造６３、６４は、第１９図に示された如く、スピンドル部分６４をノズル６２の入口に対して密封して突き合わされて、底部へ駆動される。入口４３ｂは、ノズル６２ではなく、ノズル６１と連通する。
入口４３ｂにおける圧力が、１００バールよりも降下するが、第２０図の場合にであると想定される、２０バールよりも高い時、バネ６５は、スピンドル部分６３を第１８図の位置に押し戻すが、スピンドル部分６４は、第１９図の位置においてなお保持される。入口４３ｂから全ノズルへの連結が、再び閉じられる。
入口４３ｂにおける圧力が、設備の低圧ユニット２９が連結される時発生する２０バールよりも降下する時、スピンドル部分６４は、第２０図の位置から第２１図による「浮動」中間位置に上昇し、この点において、入口４３ｂからノズル６１への連結は、なお閉じられるが、ノズル６２への連結は、浮動スピンドル部分６４を通過して、スピンドル部分６３の軸方向チャネル６７により開かれる。
第２２〜２４図は、最終的に、床の下の火の燃え移りやすい接近が困難な部分空間を具備しない種類の作用空間において好ましくは使用される発明の応用を示すが、床レベル自体は、一般に、特定の火災危険ゾーンを構成することが想定される。例として、船舶における自動車甲板が挙げられる。
自動車甲板床は、７０で示され、そして床において取り付けられたスプレーヘッドは、一般に、７１で示される。側面に斜め上方に指向された多数のノズル７２を有するスプレーヘッドのハウジング７２は、フランジ７５を用いて床７０に確実に締結された保持器７４において、すべり可能に配置される。液体とガスのための入口７６から、それぞれ、ノズル７３と上方中央ガスノズル７７への連結は、例えば、入口７６に低圧力でカバー８０をかぶせた待機状態において、バネ７９の作用下で、連結を閉じる第２２図による位置において保持された弁ヘッド７８を用いて、第１１〜１４図におけると同様の方法で調節される。設備は、第６図と第１０図において示されたと同様の方法で動作される。
第２３図において、スプレーヘッドは、ほぼ３００バールもの高圧力下に液体を連結することにより活動化され、この点において、ハウジング７２は、保持器リング８１に対して上方端部位置まで引き上げられ、そしてカバー８０は、ガスノズル７７によって押しはなされ、側部に落下している。弁ヘッド７８は、液体圧力によって、ガスノズル７７に対して駆動され、そして連結を閉じるが、前述の方法において、強力な液体霧を生成するノズル７３への連結を開放する。
第２４図において、駆動ガス圧力は、例えば１００バールよりも低い値に降下し、この点において、バネ７９は、第２３図の位置から弁ヘッドを押しはなし、その結果、この段階において利用可能なガス、好ましくは、空気よりも重いアルゴン又は別の不活性ガスの大部分が、好ましくは本質的に水平方向において、ガスノズル７７のオリフィス８２を通って流出し、そして床７０に沿ってガス層を形成し、該ガス層は、酸素を押しやり、こうして、火災をおおい消す。
発明はまた、物体が、物体の上及び／又は回りに適切に位置付けられた少なくとも一つ、好ましくは複数のスプレーヘッド又はスプリンクラーを使用して、液体霧により周囲領域から遮られ、そしてガスが、物体の上、中、又は下に噴霧されるような方法で、孤立物体又は小グループにおける物体、例えば、大室又はホールにおける分離コンピュータ又は分離ディーゼルエンジンに適用される。それから、液体霧は、ある種類の外部保護として作用するが、ガスは、内部保護として作用する。
液体霧における液滴は、雨に匹敵する消火液体を噴霧する従来のスプリンクラー設備とは全く異なる、一般に約１０〜２００ミクロンの大きさである。設備に含まれたスプリンクラーとスプレーヘッドは、好ましくは、国際特許出願ＰＣＴ／ＦＩ９２／０００６０とＰＣＴ／ＦＩ９２／００１５５において提示されたものにより構成される。しかし、もちろん、各場合に全作用空間容積の部分領域又は部分空間にガスの局所的な制御濃度を使用して、低圧力動作に発明の基本思想を適用することも、可能である。

Claims (2)

1. 液体が駆動ガスによって噴出される少なくとも一つのスプレーヘッド又はスプリンクラーを用いて液体霧が全作用空間（１；２１）の大部分に噴霧される火災の消火方法において、上述の液体霧の噴霧に加えて、全作用空間の容積に関して小さく且つ限定された部分空間（３；３ａ；２３）内で、上記駆動ガスの少なくとも一部をなす消火用ガス又は不活性ガスの濃縮物が液体を伴うことなく、局所的にスプレイされることを特徴とする方法。
2. 全作用空間（１；２１）の大部分において液体霧を生成するための少なくとも一つのスプリンクラー又はスプレーヘッド（２５）と、駆動ガスを含むガス駆動ユニット（２８）とを有する火災の消火設備において、駆動ガスの少なくとも一部が、設備の作用空間（１；２１）の少なくとも一つの局所的に制限された部分空間（３；２３）内に位置付けられたガスノズル（９；２７；４０）に、液体を伴うことなく、送られるようになっていることを特徴とする設備。

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