JP3766685B2

JP3766685B2 - 消火方法およびシステム

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Publication number: JP3766685B2
Application number: JP51898594A
Authority: JP
Inventors: スペクター，イェチール; ヤコブソン，エスター; ナイシュタット，ビダ; ビッテンバーグ，マイケル; ベイナート，ゾハー
Original assignee: スペクトロニックス・リミテッド; スペクトレックス・インコーポレイテッド
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: JPH08511958A; AU6166694A; US5492179A; US5441114A; US5610359A; WO1994019060A1; US5588493A; US5492180A; AU682682B2

Description

発明の分野および背景
本発明は、消火および発煙方法ならびに関連するシステムに関し、より特定的には、ハロカーボンを含まず、消火および／または煙幕設定の際に非常に効果的であり、たとえ比較的少量の化学薬品が使用されていても無毒である、方法および関連のシステムに関する。
本発明は特に、容積消火のための方法およびシステムに関するが、その中には効果的かつ無毒である煙幕を生成するのに使用可能な方法もある。以下の説明では大体において本発明に従う方法およびシステムの消火への応用について言及し、煙の生成におけるかかる方法およびシステムの利用についてはごく簡単に説明する。この両方の応用は、その他と同様本発明の範囲内であることが意図される。
容積消火は、典型的には比較的限定された容積である保護される容積内で、燃焼を維持することができない雰囲気を一時的に作り出すこと、または局所適用として周知であり、ポータブル消火器を用いて一般に実行される、炎の基部に消火剤を流すことを含む。
現在最も広範に使用されている容積消火方法の１つは、たとえばハロン１３０１といった揮発性ハロカーボンを保護される容積に導入することを含む。現在一般的に局所適用のために使用されている消火剤の１つは、ハロン１２１１である。ハロカーボンは燃焼の抑制剤であるため、優れた消火能力がある。ハロカーボンは、炎の中で発生する化学反応に活性的に干渉し、効果的にそれを抑制する。
さらに、ハロカーボンは毒性が低いといったような数多くの望ましい特性を有する。付け加えて、ハロカーボンガスは圧力の下では非常に容易に液化することが可能であり、液化された状態で簡単に貯蔵できる。ハロカーボンは、接触している装置およびその他の物質に不利な効果をもたらすことはない。
それにもかかわらず、ハロカーボンには基本的に不利な点があり、すなわち、ハロカーボンはオゾンと相互作用し、地球のオゾン層の破壊につながることが知られている。１９８７年のモントリオール議定書では、地球のオゾン層の保護に対する数多くの国際的な方策が定められており、ハロカーボンの使用は２０００年までに完全に禁止されることになっている。
全体的に放水したり、局所的に適用する際の消火剤としてＣＯ₂が一般的に使用される。消火力に対して重量比率が高いこと、また健康上の考慮から、ハロンが広範囲に受容されるにつれ、二酸化炭素の使用は大幅に減少している。
したがって、ハロカーボンの代替品として効果的に作用可能であり、またはＣＯ₂といった一般的に使用されている消火剤の性能を高めるための、代替の容積消火手段を発見することが急務である。ハロカーボンの代替に成功した場合、その代替の消火手段は、少なくともハロカーボンに等しい容積および局所消火効果を有するが、環境的には安全であり無毒であるだろう。
そのように環境にやさしい消火物質として現在知られているものには、２つの基本的なタイプがある。１つは、二酸化炭素、窒素水蒸気といった不活性気体希釈剤を含む。２番目のタイプは、炭酸塩、炭酸水素塩、アルカリ金属塩化物、燐酸アンモニウムといった鉱物塩をベースにした消火粉末を含む。
現在実現されているままでは、両方のタイプの材料には重大な不利な点がある。不活性気体希釈剤は、炎の中で発生している反応を中断させる上では効果がない。むしろ、不活性希釈剤は、保護される容積内の空気を希釈し、燃焼を維持するのに必要な程度よりも酸素濃度を下げることにより作用する。不活性希釈剤の利用の一例は、リード（Reed）への米国特許番号第４，６０１，３４４号に開示されており、これはグリシジルアジ化物ポリマーおよび高窒素含有添加剤を含むガス発生組成に関し、燃焼の際に大量の窒素を発生し、消火に使用することができる。
比較的気密性のある容積に対しては、必要な希釈剤の量は、燃焼の前に容積内に既に存在空気の量におよそ等しい。もし保護される容積が気密性でなければ、不活性希釈剤の必要な容積は、保護される容積の数倍でなければならない。
不活性希釈に基づいた消火方法は、かなり大量の希釈剤を必要とし、ハロカーボンを用いた消火よりもかなり効果が小さく信頼性も低い。
粉末を用いた容積消火は、保護される容積内に粉末エーロゾルを適用することにより実行される。エーロゾルは炎を包み、そうすることにより炎を弱める。粉末は、炎の中心における燃焼プロセスの維持の原因である連鎖成長体の再結合および非活性化を促すことにより、化学的に燃焼を妨げると考えられている。
かかる再結合は、エーロゾルの固体粒子の表面でも、また幾分かは連鎖成長体と蒸発の気体生成物との反応および炎の中での粉末の分解においても発生すると考えられている。連鎖成長体は、炭素を含む可燃性物質における燃焼プロセスの特徴である分岐された連鎖反応を開始し、維持するのに役立つ気体原子粒子、または自由原子価を有するラジカルである。
しかしながら、粉末を用いた現在実現されている容積消火はまた、消火粉末の分散度が比較的低いために、その効果は限定されている。現在使用されている粉末の粒子サイズは、約２０ないし約６０ミクロンの範囲である。このような大きな粒子は、体積に対して比較的表面積の比率が低い。望ましい反応は大部分粒子の表面で発生するため、連鎖反応を妨げかつ火を消すには、所与の量のかかる粉末では能力が限定されている。
さらに、保護される容積に均一的に分布するそのような粉末のエーロゾルを準備することは困難である。加えて、粉末粒子は、一旦形成された後使用されるまでに十分に長い期間保存される間、もとの浮遊状態のままであり、消火組成としての生成物の実現性を確かなものとすることは困難である。細かく分散した粉末は、貯蔵の間に凝集したり、または固まる傾向が強い。凝集すると、使用の際に貯蔵容器から材料を適用することが大きく妨げられる。さらに、貯蔵容器から出て火と接触することができる粒子は、比較的粒子の粗い粉末粒子であり、体積に対する表面積の比率は比較的低く、したがって重量単位当りの消火能力は減じられる。
細かく分散された粉末の長期貯蔵に関連する問題を解決するための試みが行なわれている。かかる試みの例は、タープリ（Tarpley）への米国特許番号第４，２３４，４３２号であり、粉末散布組成について開示しており、ここでは粉末は、粉末物質の凝集、焼結、および充填を防止するチオキソトロピックゲル内に収容される。細かく分散した粉末は、粒子の分布サイズが少なくとも２状態であり、分布はゲル化された液体内に封入される。この方法は、粒子が明確に規定されたサイズで分布している粉末の製造が必要であるため、複雑なように思われる。
少なくとも１つのケースでは、実際の粉末よりもむしろ貯蔵反応前駆体を生成することにより、この貯蔵の問題を回避する試みが行なわれている。クレビッツ（Krevitz）らへの米国法定発明第Ｈ３４９号では、固体のときには化学的に不活性であり、融解の際には化学的に活性である反応物組成を開示している。この反応物組成は、高分子量のろうまたはポリマーといった第１の物質と、第１の物質の固体マトリックス内で溶解し、分散し、またはカプセルに封入される第２の物質とを含んでもよい。第２の物質は、強塩基または強酸といった化学的に反応性の高い物質である。固体としては、反応物組成は不活性である。溶解すると、第２の物質は露出され、結果として生じる液体の溶液は非常に反応性が高い。
したがって、ハロカーボンの使用を含む場合と少なくとも同程度に効果的であり、しかし環境的には安全である消火方法およびシステムの必要性が広範に認識されている。
特定的には、地球のオゾン層に不本意な効果をもたらさず、迅速かつ効果的に消火可能な化学薬品を用いる消火方法およびシステムを有することが明らかに必要とされ、またその場合非常に利点が大きく望ましいであろう。
さらに、非常に効果的であるが毒性のない発煙方法およびシステムに対する必要性が広範に認識されている。
発明の概要
本発明に従って無毒の煙を生成する方法が提供され、煙生成装置を前もって設置するステップを含み、この装置は、
（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸カリウムからなる群より選択された第１の反応物、ならびに（２）還元剤として作用する第２の反応物を含む組成を含み、媒体は活性化されて第１の反応物と第２の反応物とを互いに反応させ、煙を発生するような生成物を作り出す。
本発明に従って無毒の煙を生成するためのシステムがまた提供され、煙発生装置を含み、この装置は、（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウム、および硝酸カリウムからなる群より選択された第１の反応物、ならびに（２）還元剤として作用する第２の反応物を含む組成を含み、媒体は活性化されて第１の反応物と第２の反応物とを互いに反応させ、煙を発生するような生成物を作り出す。
本発明に従って消火のためまたは無毒の煙を発生するためのシステムがまた提供され、１つの装置を含み、この装置は、（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウム、および硝酸カリウムよりなる群より選択された第１の反応物、ならびに（２）還元剤として作用する第２の反応物を含む組成を含み、媒体は活性化されて第１の反応物と第２の反応物とを互いに反応させ、消火または煙発生に効果的な生成物を作り出し、このシステムは活性化に続いて遠隔の場所に設置されるように設計されている。
本発明に従って消火のためのシステムがさらに提供され、
（ａ）圧縮された消火ガスを放出するための従来の消火シリンダ、および（ｂ）以下を含む組成を含む装置を含み、以下とは、（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウム、および硝酸カリウムよりなる群より選択された第１の反応物、ならびに（２）還元剤として作用する第２の反応物であり、媒体は活性化されて第１の反応物と第２の反応物とを互いに反応させ、消火に効果的な生成物を発生し、この装置は消火ガスとその生成物とが混合するように位置づけられている。
本発明に従って消火器具がさらに提供され、（ａ）圧縮された消火ガスを放出するための不活性ガス消火器具を含み、この器具は排出ノズルを含み、さらに（ｂ）以下を含む組成物を含む装置を含み、以下とは、（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウム、および硝酸カリウムからなる群より選択された第１の反応物、ならびに（２）還元剤として作用する第２の反応物であり、媒体は活性化されて第１の反応物と第２の反応物とを互いに反応させ、消火に効果的な生成物を発生し、この装置は消火ガスとその生成物とが混合するように位置づけられ、この装置は排出ノズル内またはその周辺に位置付けられ、不活性ガス消火器具およびこの装置は活性化されて不活性ガスとその生成物とが混合することを可能にする。
本発明に従うシステムのさらなる実施例に従えば、このシステムは手榴弾または発射可能な手榴弾の形式をとる。
本発明は、非常に効果的で保護される容積当りに必要とされる化学薬品の量が比較的少ない、環境にやさしい方法およびその関連のシステムを提供することにより、現在周知の構成の欠点に対応することに成功している。
本発明の従う方法は、保護される容積内のどの場所においても炎の中心の消火を迅速かつ信頼高く行なうことを促進するという点において、有利である。この方法は容易に自動化可能であり、したがってたとえば容積内で予め設定されたある高温状態、または放射、気体生成物、圧力の変化といったような火の存在を示すようなその他のパラメータを感知した際に自動的に活性化される。付け加えて、消火および煙発生の応用のいずれかにおいて使用される本発明に従うシステムは、手榴弾のような装置を投げることにより、または適切な発射装置を用いて装置を発射することにより、ある距離を持って火の方向に投射される能力を特徴とするだろう。
本発明に従う方法に含まれる組成は、少なくとも２つの基本的な方法で目標物を消火するように作用する。１つの方法は、現在周知の粉末消火器に共通するものであり、種々の化学種の蒸発により増幅される、固体粒子の熱の吸収とその結果としての固体粒子の加熱とを含む。第２の、またさらに重要な消火方法は、炎の連鎖反応を伴なう、本発明に従う組成物の活性化の間に表れる種の活性化中に発生するさまざまな種の化学的相互作用を通じて、これら連鎖反応を妨害することにより行なわれる。
本発明は、限定されるものではないが、種々のコンパートメント、機械室、ケーブルトンネル、地下室、化学薬品店、塗装室、リザーバ、石油製品および液化ガスのための貯蔵容器、可燃性物質を扱うポンプ室等、ならびに自動車、航空機、船舶、機関車、装甲車、艦艇等のさまざまな輸送手段を含む種々の容積の防火に適する。本発明はさらに、効果的であるが無毒の煙幕を発生する際に有効である。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の図面を参照し、例示という方法によってのみ説明される。
図１は、ある枠内に設置された固体または粉末形式の固体燃料組成（「ＳＦＣ」）物質を示す、本発明に従う構成である。
図２は、本発明に従う、孔が設けられた管内に設置された固体または粉末形式のＳＦＣ物質を示す別の構成である。
図３は、図１と同様の構成であるがＳＦＣの上に冷却物質の層が設置されたものである。
図４は、図２と同様の構成であるがＳＦＣのまわりに冷却物質の層が設置されたものである。
図５は、本発明に従う、親水性物質の層の間にＳＦＣが挟まれた配置を示す、別の構成である。
図６は、本発明に従う、冷却用液体により囲まれたパイプを通したエーロゾルの通路を含む冷却システムを示す、別の構成である。
図７は、本発明に従う、冷却剤のエーロゾルへの注入を含む冷却システムを示す、別の構成である。
図８は、本発明に従う、ＳＦＣおよび冷却剤注入を含むコンパクトな装置を示す、別の構成の分解図である。
図９は、図８の構成の組み立てられたものの図である。
図１０は、ＳＦＣ物質および冷却剤の注入に続いてエーロゾルをさまざまな場所に伝えるための分配多岐管を特徴とする、消火システムの概略図である。
図１１は、本発明に従う、ＳＦＣ物質、冷却物質および逆火防止装置を特徴とする、別の構成である。
図１２は、本発明に従う、液体に浸された状態で使用するように設計された別の構成である。
図１３は、液体タンク内に配置されたときに現れる図１２の構成を示す。
図１４は、液体に浸された状態での使用のために設計された本発明に従う別の構成である。
図１５は、液体タンクに配置されたときに現れる、図１４の構成を示す。
図１６は、液体に浸された状態で使用するために設計される、図３に関連する本発明に従うさらに別の構成である。
図１７は、液体タンクに配置された際に現れる、図１６の構成を示す。
図１８は、ファンが使用されてＳＦＣエーロゾルを運搬し冷却するシステムを示す。
図１９は、ハンドルおよびトリガをさらに含み、装置はハンドガン形式である、図１８の実施例を示す。
図２０は、交換可能なＳＦＣマガジンを特徴とする、図１８および図１９と同様のシステムを示す。
図２１は、ＳＦＣ装置と組合わせた従来の消火シリンダを特徴とする実施例を示す。
図２２は、手榴弾形式の消火または煙発生装置を示す。
図２３は機械的発射可能な手榴弾の形式の、消火または無煙発生装置を示す。
図２４は、消火ポットまたは煙ポットの形式の消火または煙発生装置を示す。
図２５は、手榴弾形式の、別の消火または煙発生装置を示す。
図２６は、手榴弾形式の、さらに別の消火または煙発生装置を示す。
図２７は、手榴弾形式の、さらに別の消火または煙発生装置を示す。
図２８は、手榴弾形式の、さらに別の消火または煙発生装置を示す。
好ましい実施例の説明
本発明は、消火または煙幕発生を効果的に行なうために使用可能であり、オゾン層に害を与えない方法および関連のシステムに関する。
特定的には、本発明は、直接または間接的に活性化可能であり、火が発生した際に反応し、前冷却という利点を伴っても伴わなくても火の伝搬を妨げる傾向があり、そのようにして消火または密な煙の発生をするという働きをし、様々な一般および軍用の応用が行なわれる、２つまたはそれ以上の反応物の貯蔵の種々の手段に関する。
容積消火および煙発生のための方法を実行する新規の構成がこの明細書中に開示される。本発明に従う各構成の重要な特徴は、非常に細かく分散したエーロゾルのその場での形成である。エーロゾルは、現在周知のシステムのように前もって準備され、貯蔵されるものではない。それよりもむしろ、エーロゾルは、火事の際の消火の場合のように、少なくとも２つの互いに反応可能な反応物を含む固体燃料組成または媒体（以降「ＳＦＣ」と称する）を燃焼させることにより、必要なときにその場で生成または発生される。
好ましくは、反応物の一方は酸化剤であり、他方は還元剤である。より好ましくは、ＳＦＣはさらに、塩化カリウムまたは燐酸アンモニウムといった充填剤を含む。反応の際、ＳＦＣは燃焼生成物において気体生成物および固体エーロゾル粒子を形成する。気体生成物、および特に固体エーロゾル粒子は、燃焼伝搬の中心の再結合を促進し、したがって火の持続を抑制して消すことにより消されることになる火災に対して強い抑制効果を表す。
現在周知の粉末容積消火技術とは対照的に、本発明に従うシステムは、通常は粉末と、空気といった別個の圧縮された推進剤として貯蔵される、エーロゾルを貯蔵する必要を排除する。上記のように、こういった貯蔵により粒子が次第に凝集し、粒子の表面領域が減少することにより適用が困難になり、効果が減じられることになる。
本発明に従うシステムにおいて生まれるエーロゾルの消火能力は、周知の技術と比較して大幅に増大するが、その理由は、本発明に従うエーロゾルは、典型的には１ミクロンのオーダという非常に小さなサイズの粒子から作られ、したがって体積に対する表面積の比率が今まで周知であったものよりも非常に大きいからである。粒子のサイズがより小さいということは、分散性により優れ、より効果的なエーロゾルに役立つ。
粒子サイズが減少するにつれて、連鎖成長体の不均一な再結合が発生する、エーロゾルの消火表面は増大する。その他のすべて同じであっても、単位容積当りのエーロゾル粒子の数は、粒子の直径の３乗に反比例して増加し、一方粒子の表面領域は直径の４乗に正比例する。結果として、粒子の表面全体は、粒子の直径に反比例して、またはエーロゾルの分散に正比例して増大する。
さらに、粒子のサイズが減少するにつれて、昇華の速度は増大し、エーロゾルの凝縮された部分から形成される気体生成物を媒介として、火炎の均一的な気相を抑制することにより、消火効果は増大する。
エーロゾルが連鎖成長体の再結合を行う能力は、ある程度は固体粒子の化学的組成次第である。火の伝搬を抑制する最も優れた特性は、炭酸塩、炭酸水素塩、塩化物、硝酸塩、および限定するものではないがＬｉおよびＬｒを例外として周期表の族ＩＡに属する金属の酸化物により示されると判断されている。このことはたとえば、１９６２年の、モスクワのストロイツァット出版社（Strojizdat Publishers）の、Ａ．Ｎ．バラトフ（Baratov）およびＬ．Ｐ．ホグマン（Vogman）による、「消火粉末組成（Fire Extinguishing Powder Compositions）」で論じられており、この文献全体を本明細書中に引用により援用する。
最強の抑制剤は硫酸ストロンチウムおよび硫酸セシウムであり、塩素酸カリウムおよび塩化ナトリウムはそれほど効果的でなく、重炭酸カリウムおよび重炭酸ナトリウムは幾分効果がより低いと判断されている。
入手しやすさおよび費用、ならびにこれら種々の抑制剤の性能特徴を考慮すれば、アルカリ金属塩化物が、消火粉末およびエーロゾルとして使用するには商業的に最も適するであろう。
本発明に従って、これらの粉末は、ＳＦＣの反応を通して細かく分散された形式でその場で生成され、火に適用されるか、またはその生成にすぐ続いて煙幕を発生するのに用いられる。ＳＦＣは燃焼して上記の化合物を含む理想的なエーロゾルを発生する。燃焼に先行して、ＳＦＣは、互いに反応して所望の生成物を形成することができる少なくとも２つの反応物を含む。
好ましくは、ＳＦＣは、好ましくは過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸カリウム、塩素酸カリウム、硝酸セシウムといった酸化物である１つの反応物を含む。ＳＦＣはさらに、ゴム、高分子材料、エポキシ樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂等、またはリン、硫黄等でもよい、１つまたはそれ以上の種々の有機物質でもよい還元剤として好ましくは作用することができる、第２の反応物をさらに含む。ＳＦＣはまた、限定するものではないが塩化カリウムといった充填剤を含んでもよい。充填剤は、酸化−還元反応の熱を幾分吸収することにより、エーロゾルの温度を調整するという機能を果たす。同時に、充填剤は、消火の際に用いられるカリウム化合物の源として役立つ。
くすぶっている物質の消火（クラスＡの火事）のためには、気相中で燃焼している炎を消火するだけでなく、燃焼している物質の表面を空気から孤立させることが必要であるということを考慮せねばならない。このことはたとえば、周知の消火化合物であるリン酸アンモニウムのＳＦＣをさらに含むことにより達成可能である。
本発明に従うシステムにおいて使用されるＳＦＣの正確な組成および濃度は、遭遇する可能性の高い火のタイプおよび費用、ならびにさまざまな適切な成分の入手可能性および使用の容易さに注目して選択される。ＳＦＣを構成する成分の可能な組合せおよびそれらの正確な濃度には事実制限がない。本発明に従う方法およびシステムに重要なことは、正確な組成ではなくその場での反応であり、好ましくはＳＦＣの２つまたはそれ以上の成分の酸化−還元反応が生じて非常に微細な固体粒子を有するエーロゾルを形成することである。
典型的なＳＦＣ組成の例示として、本発明の範囲をいかなる方法でも限定することなく、以下に１２の可能な組成を挙げる。
組成１：
過塩素酸カリウム４０−５０ｗｔ％
エポキシ樹脂７Ｄ−２０９−１２ｗｔ％
（硬化剤が添加されたもの）
塩化カリウム４０−４４ｗｔ％
マグネシウム粉末０−４ｗｔ％
組成２：
重クロム酸カリウム２０ｗｔ％
火薬グレード“Ｈ” ８０ｗｔ％
組成３：
Ｍｇ２５ｗｔ％
ＣｓＮＯ₃ ７５ｗｔ％
組成４：
Ｍｇ２５ｗｔ％
ＫＮＯ₃ ７５ｗｔ％
組成５：
イジトール（Iditol）３０ｗｔ％
（フェノール−ホルムアルデヒド樹脂）
ＫＮＯ₃ ７０ｗｔ％
組成６：
塩素酸カリウム６５−７０ｗｔ％
塩化カリウム１６−２０ｗｔ％
エポキシ樹脂１２−１８ｗｔ％
組成７：
塩素酸カリウム３７−４５ｗｔ％
硝酸カリウム３７−４５ｗｔ％
エポキシ樹脂１６−１９ｗｔ％
Ｍｇ（またはＡｌ）１−３ｗｔ％
組成８：
過塩素酸カリウム３７−４５ｗｔ％
硝酸カリウム３７−４５ｗｔ％
エポキシ樹脂１６−１９ｗｔ％
Ｍｇ（またはＡｌ）１−３ｗｔ％
組成９：
硝酸カリウム７０−８０ｗｔ％
エポキシ樹脂１９−２３ｗｔ％
Ｍｇ（またはＡｌ）２−４ｗｔ％
組成１０：
硝酸セシウム８０−９０ｗｔ％
エポキシ樹脂１０−２０ｗｔ％
組成１１：
ＫＮＯ₃ ７０−８０ｗｔ％
エポキシ２０−２５ｗｔ％
Ｍｇ０−２ｗｔ％
組成１２：
ＫＮＯ₃ ４０−４５ｗｔ％
ＫＣｌＯ₄ ２０−２５ｗｔ％
エポキシ３０−３３ｗｔ％
硬化剤２−５ｗｔ％
組成１２は固体のＡ型の火を消すことに特に適する。その組成の不完全燃焼の生成物が対象となる火の副生成物と組み合せられて、燃焼の連鎖反応を妨げ、効果的に固体の火を止める。この組成は、その他の組成と組合せて、その他の型の火を消すことがまた可能である。
固体燃料組成成分を選択する場合には、ＳＦＣの最初の組成もその燃焼の生成物も、無毒であり安定であることを確実にしておかねばならない。上に列挙した安定組成はテストされたものであり、それら組成の燃焼は急速であるが爆発するほど急速な訳ではないという特徴を有することがわかっている。例示としては、酸化剤として過塩素酸カリウム、還元剤としてエポキシＥＰＯＮ８２８、温度および燃焼速度を高めるためにマグネシウム、充填剤として塩化カリウムを組合せて使用することにより、燃焼の際に、抑制効果が高く、害がなく、安定であるエーロゾルを生成すると考えられている。
本発明の範囲を限定することなく、本発明に従う方法およびシステムの効果の原因であると考えられているメカニズムについて簡単に論ずることが役立つであろう。例示として、論点は、塩素酸カリウム、エポキシ樹脂および塩化カリウムを含むシステムに限定する。
塩素酸カリウム（６８ｗｔ％）、エポキシ樹脂（１６ｗｔ％）、および塩化カリウム（１６ｗｔ％）からなり、マグネシウムを用いないＳＦＣの燃焼の際、以下の気体生成物が、下記の質量分率で得られる。
Ｋ０．０２６
Ｈ₂ ０．０１７
Ｈ₂Ｏ０．１００
ＨＣｌ０．００２
Ｎ₂ ０．１６０
ＣＯ０．４３０
ＣＯ₂ ０．１８３
ＫＣｌ０．０８２
凝縮相はＫ₂ＣＯ₃の固体粒子からなる。凝縮相に対する気相の重量比は０．６ないし０．４である。
外気でのエーロゾルの冷却プロセスの間、ＫＣｌ、ＫＯＨ、ＫＨＣＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃およびおそらくＫＯおよびＫ₂Ｏといったカリウムの酸化物が、気相から凝縮相へと変化する。このようにして形成された固体粒子は、およそ１ミクロンのオーダの直径を有する。
エーロゾルが炭化水素の火といった、消される火の燃焼ゾーンと相互作用するとき、均一系反応および不均一系反応の両方が生じる。不均一な抑制プロセスは、通常は固相と気相との間であるが、約１０００°Ｋの温度までで発生する。この温度よりも高ければ、主な抑制プロセスは、典型的に気体の反応物の間で均一なものである。
不均一なプロセスは、以下の反応を用いて説明されるだろう。
Ａ・＋Ｓ→ＡＳ（１）
ＡＳ＋Ａ・→Ａ₂＋Ｓ（２）
Ａは消される火からのラジカル活性種であり、Ｓは固体エーロゾル粒子の表面であり、Ａ₂は分子種である。
上記の反応より、新しく作り出されたＡＳは別の活性種と反応して安定した分子種を生成し、一方同時に活性種とのさらなる相互作用に利用可能な自由エーロゾル粒子表面を再発生することができることがわかる。
気相において発生する均一な抑制プロセスは、以下の反応により説明できるだろう。
Ｋ＋・ＯＨ＋Ｍ→ＫＯＨ＋Ｍ（３）
ＫＯＨ＋・Ｈ→Ｈ₂Ｏ＋Ｋ（４）
ＫＯＨ＋・ＯＨ→Ｈ₂Ｏ＋ＫＯ（５）
ＨおよびＯＨはラジカル活性種であり、Ｍはエネルギ入力を表わす。
本発明に従うＳＦＣは、いかなる好都合な方法で準備されてもよい。３つの方法を、本発明の範囲を限定することなく、例示の目的のみで述べる。
１つのプロセスにおいては、さまざまな成分が共に乾式混合される。この混合物は次に機械的に押圧されて所望のサイズおよび形状のペレットまたはタブレットを形成する。
第２のプロセスにおいては、さまざまな成分が混合されてペーストを形成する。ペーストは適切なサイズおよび形状の型または枠組みに注がれ、たとえば加熱により乾燥され、いかなる溶媒も取り除きＳＦＣを固める。
第３のプロセスでは、成分は混合されてペーストを形成する。ペーストはスクリーン上で同時に乾燥および振り混ぜられ、乾燥粉末を形成する。粉末は適切な形状およびサイズの管またはシェルに入れられてＳＦＣの機能を促進する。
本発明に従う方法およびシステムには種々の改良が可能である。かかる２つの改良は、燃焼している際にＳＦＣの炎を閉じ込めること、および消される火に放出される前にその燃焼生成物を冷却することを含む。
ＳＦＣが発火するとき、燃焼している開いた炎（open flame）が発生する。ＳＦＣの燃焼の際に形成されるエーロゾルはまた、温度が高められている。開いた炎が存在すると、特定的な状況下では有害効果をもたらすかもしれない。たとえば、消される火が炭化水素リザーバを含む場合、または個人が近接した場所にいて、炎を肺の中に吸い込まざるを得ないかもしれない場合である。同様に、エーロゾルが高温の場合、保護される容積内での均一的な分布に不利に作用する。後者の難点は、熱いエーロゾルは最初に自然対流により構内の天井に向かって上昇し、エーロゾルが火の方に下降するのに十分冷却された後に、消される火の中心に到達するために生じるものである。エーロゾルはこのように回りくどい動きをするため、エーロゾルのある部分は留まるべき空間から脱出し、それに付随して消火効果が減少し、人間を含め環境に有害な効果をもたらす可能性があるかもしれない。
したがって、ＳＦＣの燃焼において発生した炎を閉じ込め、一方同時にＳＦＣの燃焼中に形成された熱いエーロゾルを冷却することが一般に望ましい。
このように閉じ込めたり冷却したりすることは、あらゆる適切な方法により実行されるだろう。これらの方策は、物理的冷却および化学反応を含む冷却に分割することが可能である。こういったさまざまな技術の例を以下に説明する。
かかる方法の１つは、ＳＦＣをたとえば排出により、熱いエーロゾルと冷却剤との組合せで激しく燃焼させることである。別の方法は、化合された混合物の全定格量（entire rated quantity）の同時の燃焼の際に形成されたエーロゾルを空気媒体と集中的に混合することにより、ＳＦＣを分散させ、保護される容積内にその質量が分布されるようにすることを含む。
冷却の第１の方法では、冷却剤空気として、窒素、二酸化炭素、水、ナトリウム塩およびカリウム塩の水溶液などを使用することが可能である。実験により、水または塩の水溶液を応用することは、これら冷却剤は熱容量が高く、蒸発熱が高いため好ましいということを示している。
例示のために、気体および液体の混合を実行する２つの基本的な方法が提示される。第１の方法は、液体を混合室に気体フラックスとともに移動させることを含む。第２の方法は、気体フラックスにより液体を、２つのフラックスの圧力および温度が均一になる混合室に排出することを含む。後者の方法は前者の方法に対し数多くの利点をもたらす。主として、この方法は圧力の下で動作するリザーバを必要とせず、設計がより簡単である。
気体−液体イジェクタ（排出器）を設計するための手順は、モスクワのゴセネルゴイツァット出版社（Gosenergoizdat Publishers）の１９８４年の、Ｅ．Ｙａ．ソコロフ（Sokolov）およびＮ．Ｍ．ジンジャー（Zinger）による、「流動性装置（Fluidic Apparatus）」と題された（ロシア語の）論文で述べられており、この明細書中にその全文を引用により援用する。上記の論文に開示されている気体−液体イジェクタ設計は、ＳＦＣエーロゾルの冷却にはほとんど応用できない。その理由は、炎または高温のエーロゾルは、冷却剤フラックスの供給の遅延により、ＳＦＣカートリッジの発火後すぐ混合室へおよび保護される容積にさえ突入する傾向があるからである。
本発明に従うシステムの基礎となる原理が、イスラエルの特許出願第１０１２９８号および１０１８０２号に開示され、説明されており、この明細書中に引用により援用する。
本発明は一連の新規かつ独自の構成からなり、基本原理を事実上実現するのに使用可能である。特定的には、この明細書中に開示されクレームされる構成は、基本的なＳＦＣを基にしたシステムが実現される際に遭遇する困難を克服する、消火または発煙技術を実現することを意図する。特に、以下に述べられる実施例のいくつかは、エーロゾルを冷却して、周囲の人間および所有物に対する有害効果を減じまたは排除するため、および物質の浪費または遅延を伴わずに火の基部にエーロゾルを導くために、エーロゾルの温度を低下させその密度を増大させるさまざまな手段を含む。この構成はさらに、エーロゾル形成の速度を高め、エーロゾルがそうでなければ可能な場合よりも迅速に消火するのに利用可能とする方法を扱う。
本発明に従う様々な構成の原理および動作は、添付の図面および付随する説明により十分に理解可能である。
図面を参照すれば、図１は本発明に従う消火または発煙システムの基本的な実施例を示す。ここにおいて、固体、粒状、粉末またはゲル状のＳＦＣ１０が、典型的には金属で作られた適切なサイズおよび形状であり所望される長さを有する枠１２内に詰められ、または形作られる。点火装置１４が使用されてＳＦＣを活性化し、点火装置ケーブル１６を介して、火炎または熱検出器、適当な手動または自動の活性化メカニズムのようなものに接続されてもよい。活性化の際、ＳＦＣは反応して、スロットを設けられた枠１２の開きを通して均一的に放出されるエーロゾルの壁を形成する。図１に示されたようなユニットを２つまたはそれ以上、端と端で接続して何らかの適切な長さを有する装置を形成し、部屋またはその他の構内の廊下または壁に沿って設置可能である。
エーロゾル形成の速度を制御するためには、ＳＦＣ粒子のサイズを制御することが望ましい。あるサイズの範囲では、ＳＦＣ粒子が小さくされその体積に対する表面積の比率が増大するにつれて、エーロゾル形成の速度が増し、また消火効果が増大することが知られている。さらに、ＳＦＣ粒子があまりにも小さければ、エーロゾル形成速度はあまりにも速く、結果として消火効果は減少し、閉鎖された空間内では爆発する可能性があることが知られている。多くの消火の応用において、エーロゾル形成の開始から１０または２０秒内にすべてのエーロゾルが形成されることが望ましい。適切なＳＦＣ反応速度は、反応面のＳＦＣカートリッジへの貫入が、約０．６５ないし約１．３５ｍｍ／秒で、最適にはおよそ１．１ｍｍ／秒の速度で発生するような速度である。
さらに重要なことは、ＳＦＣタブレット、カートリッジ等を消火または発煙の最高の効果をもたらすのに適切な幾何学的形状を有するように設計することである。特定的には、使用されるＳＦＣの容積が、理論上は消火のために利用可能なエーロゾルの全量を制御する一方、タブレット、カートリッジなどの露出した表面領域が、エーロゾル形成の速度を決定する上において、粒子サイズとともに重要な役割を果たすということに注目せねばならない。したがって、タブレット、カートリッジなどの表面合計が大きいほど、エーロゾル形成速度は速くなる。たとえば、以下に説明すように、ＳＦＣを壁といった大きな表面に薄い層で「塗装する」場合、高速度が達成可能である。
別の構成は図２に示される。ここで、好ましくは円筒の形状をしたＳＦＣが、孔が設けられた管２０の中に位置している。活性化の際、ＳＦＣは反応し、孔２２を通り、保護されるかまたは煙で満たされることになる空間に脱出するエーロゾルを形成する。
図１および２の２つの実施例の変形は、それぞれ図３および４に示される。ここで、適切な冷却物質３０は、ＳＦＣの上に（図３）またはＳＦＣのまわりに（図４）位置付けられる。これらの実施例において、ＳＦＣの活性化の際に形成されるエーロゾルは、強制的に冷却物質３０を通され、結果として保護される空間に放出される前にエーロゾルが冷却されることになる。
エーロゾルの冷却にはさまざまな手段が可能である。１つの方法は、エーロゾルと、水、水とエチレングリコールとの溶液または水とアセトンとの溶液、固体の粒状化されたドライアイス（ＣＯ₂）等の適切な熱吸収媒体との間の熱交換を行なうことである。
エーロゾルの冷却の別の手段は、エーロゾルを吸熱または熱吸収反応によって適切な物質と反応させるか、または大きな熱容量を有し、大量の熱を吸収することのできる水分子を作り出すことにより行なうものである。
適切な化学的冷却剤の例は硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）および同様の酸であり、ＳＦＣの発火の際に生成される中塩基性の水酸化カリウムと反応して水を形成する。反応は以下のようになると考えられている。
Ｈ₃ＢＯ₃＋３ＫＯＨ→Ｋ₃ＢＯ₃＋３Ｈ₂Ｏ
この文脈において適切であろうさらなる物質は、限定するものではないが、ＮａＨＣＯ₃、ＫＨＣＯ₃、Ｈ₂ＣＯ₃等を含む。
図５には、ハニカム状の構成の実施例が示され、そのハニカム状のものの空所の各々は、好ましくは最上部および最下部で、物理的および／または化学的手段によりエーロゾルの冷却をもたらす物質３０の層で覆われる、ＳＦＣ１０の層を含む。上記の物質のいずれも、物質３０として用いられ得る。さらに、物質３０として、長期間水分を吸収および保持することができる真珠岩、バーミキュル石または同様の親水性の鉱物の粒状化されたベットを用いても有用であろう。エーロゾルが粒状化されたベットを通して放出されるとき、エーロゾルは粒状化された粒子のかなりの表面領域にわたって水分と相互作用し、そのプロセスにおいて冷却される。
本発明に従う別の構成は、図６に示され、ここではＳＦＣは燃焼室４０内で反応し、そこからエーロゾルが置換室４２へと通過し、ここで適切な冷却液４４と接触する。エーロゾルは冷却液４４を通る羽口４６を通してシステムから脱出し、このことはエーロゾルがシステムから脱出して保護される空間に侵入する前に、エーロゾルをさらに冷却するという役目を果たす。
関連の構成は図７に示され、ここでＳＦＣ１０の活性化の際に形成されたエーロゾルは、ＳＦＣカートリッジを固定し、排気管５２を通りシステムから脱出する前に開きが封鎖されることを防止する役割をするストツパ５０に侵入する。エーロゾルは排気管５２を通過する間に、パイプ５６を通して排気管５２に侵入する、リザーバ５４からの適切な冷却剤を加えることにより冷却される。
同様の構成は、図８の分解図および図９の組立図に示される。図８および９に示されるコンパクトなＳＦＣ発生器は、ＳＦＣ１０を収容する燃焼室６０を特徴とする。冷却剤ポンプ６２は、チューブ６４を通してエーロゾルに冷却剤を注入する。
上記のさまざまな構成を修正して、もし所望されれば冷却後、多岐管を通してさまざまな場所に形成されたエーロゾルを通すことが可能である。係るシステムは、図１０に概略的に示されている。ここで、燃焼室６０はＳＦＣ１０を含む。排気管７０は、熱いエーロゾルを燃焼室６０から離れるように導く。冷却剤パイプ７２は、好ましくは適切なノズル７４を備え、冷却剤を排気管７０に導入するのに用いられる。バルブ７６が使用されて冷却剤の流れを制御してもよい。冷却されたエーロゾルは次に、分配弁７８に侵入し、そこから２つまたはそれ以上の場所に分配される。このような配置は、隣接するが別々の部屋が、それらの部屋の１つで生じた火の危険にさらされ、１つの部屋での火がむしろいくつかの部屋における消火手段を誘発する場合には、効果的であろう。このような状況の一例は、商業用航空機の收納庫である。
本発明に従うさらなる構成は、図１１に提示され、上記の実施例とは対照的に、逆火防止装置８０を特徴とし、その間に好ましくは適切な冷却物質３０が位置する。逆火防止装置８０は、炎を分裂させ、炎が装置の外側に到達して環境の望ましくない燃焼を誘発する可能性を防止するのに役立ち、さらにエーロゾルと冷却物質３０との接触を高めるのに役立つ。
本発明に従うシステムはまた、ＳＦＣの活性化の際に冷却媒体の役割をする油といった液体に浸して使用されてもよい。２つのこのような構成が図１２ないし１５に示される。
図１２に示される装置は、ＳＦＣ１０を収容する燃焼室４０を含む。燃焼室４０は、装置がオイルタンク８２（図１３）に浸されたとき、水が燃焼室４０に侵入するのを防止するように角度が定められた、１つまたはそれ以上の排気管または羽口８０を除いて、完全に閉鎖されている。ＳＦＣ１０が活性化すると、発生したエーロゾルは、十分な圧力を得て、排気管８０を通って装置を脱出し、オイルリザーバに進入し、ここでエーロゾルは、消される火が典型的には位置するオイルタンク８２の最上部にある蒸気空間へとオイルを通って上昇するにつれて冷却される。
類似するがわずかに異なる構成を有する装置が、図１４および図１５に示される。この図面において、図１２および図１３の排気管９０は、外向きに延在するリム１０２を好ましくは特徴とするカバー（覆い）１００と置換えられる。ＳＦＣ１０が活性化されるとき、形成されたエーロゾルは、燃焼室４０とカバー１００との間の空間を通じて燃焼室４０を出て、リム１０２の幾何学的形状により主として決定される範囲に、オイルの方に外側に向かって放射状に分散する。
さらなる同様の装置が図１６および１７に示される。ここでは図３と同様の装置を使用するが、特別のカバー２００をさらに含み、これは図１４および１５に示された実施例のカバーと異なり、おそらくは数メートルといった比較的長い距離にわたって延在する。カバー２００は、ＳＦＣ１０が活性化されたときに、形成されたエーロゾルが図１７に示されるようにカバー２００の長さに渡って脱出し、エーロゾルのスクリーンまたはカーテンを形成するように形作られている。適切なＳＦＣ反応速度は、約１２ｃｍ／秒の速度でのＳＦＣ面に沿う反応面の広がりの結果として生じる速度である。
特定的な空間内での消火において効果的な別の構成は、保護される空間の内部の壁またはその他の何らかの表面を塗料のようなペーストまたは速乾性の液体の形状のＳＦＣで「塗装する」ことを含む。このような構成は、ＳＦＣの上に、適切な冷却剤物質３０の層を「塗装する」ことにより、エーロゾルを冷却するという利点を好ましくは組入れてもよい。
本発明に従う装置により形成されたエーロゾルを放出するさらなるさまざまな方法が考えられるだろう。図１８には、空気を動かし、ＳＦＣ３０２により生成されたエーロゾルの装置からの運搬およびエーロゾルの冷却を同時に行なう働きをするファン３００により、エーロゾルの冷却を実行する実施例が示される。
図１８の別の実施例が図１９に示される。ここにおいてハンドガン装置が使用されてエーロゾルを生成し、それを所望の場所に放出する。この装置は、ＳＦＣ３０２およびファン３００を収容するハウジング３１０を含む。ハウジング３１０は、トリガ３１４または同様の活性体を特徴とするハンドル３１２に接続され、またはそれとともに全体を形成するように設けられる。好ましくは、ハンドル３１２はまた、開始装置３１８を用いてＳＦＣ３０２の反応を開始するのに用いられる、バッテリといった電源３１６を含む。
図２０に示される本発明に従う別の実施例において、図１８または図１９に示されたような装置は、交換可能なＳＦＣマガジン３３０を含めることにより修正される。マガジン３３０を使用すると、使用済のマガジンを新しいものと単に取替えることにより、同じ「ガン」を繰り返しの動作において使用することが可能になる。
本発明に従う装置はまた、圧縮されたＣＯ₂またはＮ₂の放出に基づいたより従来的な消火器と関連付けて使用可能である。ＣＯ₂またはＮ₂および不活性気体のさまざまな混合物を含む従来の消火器は、その中身を開放空間に効果的に放出する能力に制限がある。この難点を克服するためには、ＳＦＣ能力を追加し、装置の消火効果を増大させ、効果的な消火活動に要求される従来の消火剤の濃度を減じることにより、かかる従来の消火器を変形することが可能である。
窒素に基づいた従来の消火器は典型的に、不活性化に基づき、すなわち消火器は火に近接する酸素の濃度を低下させ、開いた炎に酸素供給を行なわないようにすることに基づく。かかるシステムの難点の１つは、ＣＮ₂およびＮＯ₂といった有毒ガスが少量形成されることである。こういった有毒なガスの形成を回避するために、有毒な化学物質を形成しないアルゴンといった完全に不活性な気体を用いることが好ましいが、窒素よりも非常に費用のかかるものである。
二酸化炭素に基づいた消火器は広範に用いられており、その理由は主として、消火器としての有効性およびその電気的絶縁特性とともに、コストが低く毒性のないことである。窒素に対する二酸化炭素の大きな利点は、二酸化炭素は液化が容易であり、７０°Ｆで８５０ｐｓｉの蒸気圧を有することである。冷凍という手段を用いれば、二酸化炭素を０°Ｆで３００ｐｓｉという圧力に保つことが可能である。二酸化炭素の消火効果は、以下の２つの現象の組合せを原因とするものであり、すなわち（１）火の領域にブランケットを設けることにより、その領域における酸素濃度が減少すること、および（２）有効酸素濃度を約１２％よりも下回って減少することおよび主として吸熱化学反応により熱を吸収して火を冷却することである。これらの反応は以下を含む。
ＣＯ₂＋Ｈ₂＋１８２５２Ｂtu/lbｍｏｌｅ
→ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ
Ｃ＋Ｈ₂Ｏ＋５６７１８Ｂtu/lbｍｏｌｅ
→ＣＯ＋Ｈ₂
上記を合計すれば、以下となる。
ＣＯ₂＋Ｃ＋７４９７０Ｂtu/lbｍｏｌｅ→２ＣＯ
このようにして、燃焼している炭素と二酸化炭素との間の反応全体により、吸熱反応を介して一酸化炭素が発生する。このような反応は、二酸化炭素を用いて消火する際に発生するものとされている。二酸化炭素の導入の前には、炎は炭素が存在するために黄色であり、炭素の不完全燃焼のために濃い黒煙を放出する。二酸化炭素が導入されると、燃焼ゾーンにおいて２つの効果が観察される。炎の色は黄色から青色へと、黄色の層を伴って次第に変化する。同時に、煙の濃度が減少し、最終的な消火の前に煙は完全に消失する。
二酸化炭素は、ポータブルおよびポータブルでない消火器の両方において、全体的な放水／不活性化／消火剤として何年にもわたり使用されている。しかしながら、軽量であり分散性が高いために二酸化炭素は比較的効果が小さく、所与の火を消すには大量の気体を用いることが要求される。対照的に、本発明に従うＳＦＣの消火効率は非常に高く、そのため少量のＳＦＣでそれよりも大量の二酸化炭素と同じ消火能力を有する。大きな容積での応用におけるＳＦＣの２つの固有の欠点は、上記のとおりである。その１つは、ＳＦＣ反応の吸熱という性質であり、もう一方はエーロゾル粒子のサイズが小さいことである。火の熱と関連して発生する熱は、エーロゾルを軽量化し、または密度を減少させ、したがってエーロゾルは火の源に的をしぼるというよりもむしろ、火の基部から離れて上昇することになり、エーロゾルの消火効果を減ずる。上記のように、これらの難点を克服するためには、ＳＦＣエーロゾルを冷却して火のある場所により正確に放出することを促進することがしばしば所望される。
ＳＦＣエーロゾルを冷却しない場合、エーロゾルは浮遊状態で、浮上し火の源から離れるかもしれない。火による熱で火の上にある空気が乱れて上昇し、ＳＦＣエーロゾルをさらにまき散らし、分散させて火の基部に到達できなくなり、その有効性を減ずる場合に、この効果が拡大する。
本発明に従うある実施例では、従来の二酸化炭素による消火器の冷却および駆動力を利用して、ＳＦＣエーロゾルを冷却および駆動し、二酸化炭素およびＳＦＣ両方の消火能力を高める。
このような複合システムの一例は、図２１に示される。ここで従来と異なるのは、二酸化炭素の流れをそらす役割りをし、直接ＳＦＣに影響を与え、ＳＦＣ成分の反応の終結を生じさせる可能性を防止する反射装置３４４をまた含む、排出拡散器３４２内に位置するＳＦＣ３０２を消火器のシリンダ３４０に追加することにより、修正されていることである。さらに、反射装置３４４は、液体の二酸化炭素の凝縮が発生する可能性のある好都合な表面の役割をする。適切な点火装置３４６がＳＦＣ３０２を活性化するために使用される。拡散器３４２の前面は、逆火防止装置３４８として働くメッシュ状のスクリーンまたは同様の装置で覆われることが好ましい。
動作の際、シリンダ３４０の排出の際に放出されるＣＯ₂といった気体の噴出により、エーロゾルが冷却され、これはおよそ同じ時間間隔で放出されるように設計されており、所望される場所への分配を容易にする。従来の消火ガスにエーロゾルを加えることにより、同時に、従来の消火器の消火の能力を大きく高めることになる。好ましくは、シリンダの中身が空になる時間は、ＳＦＣが排出されるのに必要な時間に相当する。いかなる適切なＳＦＣ組成もいかなる適切な点火システムも使用できる。好ましくは、ＳＦＣは４０−４５％のＫＣＬＯ₄、４５−４５％のＫＮＯ₃、および１０−２０％のエポキシ樹脂を含む。さらに、この混合物は約２％までのＭｇを含んでもよい。
従来の消火媒体をＳＦＣエーロゾルと組合わせた結果として、新規の消火媒体が生成されるが、これはたとえば所定の濃度の二酸化炭素とＳＦＣエーロゾルとの混合物であり、この混合物は二酸化炭素および微細化された乾性の化学粒子の両方を含む。
二酸化炭素といった不活性ガス、および使用されるＳＦＣ物質の正確な量は、容易に計算して望ましい状態に適合させることが可能である。たとえば、二酸化炭素が約７９℃から約１００℃へと、合計およそ１８０℃加熱されると仮定すると、二酸化炭素のこの温度範囲に対する熱容量は、平均で０．２８４ｃａｌ／ｇｍ°Ｋであるため、二酸化炭素の１グラムにつき吸収される熱の量は、以下のとおりとなる。
Ｑ＝ｍ×ｃ×ΔＴ＝１×０．２８４×１８０
＝５ｌｃａｌ
１グラムのＳＦＣはおよそ７００ｃａｌ／ｇｍを発生する。したがって、ＳＦＣに対する二酸化炭素の比率は、１５：１のオーダでなければならない。たとえば、１．５ｋｇの二酸化炭素を含む消火剤は、およそ３００秒で放出可能であるが、およそ１０ｇｍのＳＦＣを含むであろう。
本発明に従うシステムのさらなる実施例が、図２２ないし２４に示される。これらの実施例は上記の多くの実施例と同様、消火剤としておよび発煙剤としての応用を有する。どちらの応用においても、オペレータのいる場所からいくぶん離れた場所に煙または消火物質を放出することがしばしば所望され、または要求される。たとえば、消火装置を、アクセスが遮断されているかまたは困難である燃えている建物内に設置する必要がしばしばある。同様に、数百メートル離れているかもしれない群衆を離散させるためにその近くに発煙弾を設置する必要があるかもしれない。
図２２には、消火器または煙幕発生装置のいずれかとして使用可能な手榴弾の形式の装置が示される。この装置は、適切なサイズおよび形状であり、何らかの適切な技術を用いて形成されたＳＦＣ３０２を含むハウジング４００を有する。この装置は、安全ピン４０４で固定されるハンドル４０２を特徴とする。安全ピン４０４が除去されると、ハンドル４０２が旋回して開始装置４０６を下に押圧し、ＳＦＣ３０２の反応を開始させるという働きをする。ＳＦＣ３０２の反応の間に形成されるエーロゾルは、適切な穴４０８を通してハウジング４００から脱出可能であり、この穴は、使用の前には、接着テープのような適切な覆いで覆われ、装置の汚染を防止するが、ＳＦＣ３０２がエーロゾルの生成を開始すると自動的に除去される。
図２２に示されるような装置は、手で所望の場所に投げることが可能である。その代わりとして、このような装置は、図２３に示されるような機械的発射装置を用いて所望の場所に発射可能である。ここで、開始装置４０６の活性化は、発射装置の前方の端部に示される配置を通した発射の瞬間に実行される（図示せず）。
本発明に従う消火または煙幕発生装置のさらなる実施例が、図２４に示され、ここで消火ポットまたは煙ポットが示されている。図２４の装置は図２２の装置と同様であるが、典型的にはより大きく、ある距離に投げられたりまたは発射されるというよりむしろ、適切な場所で活性化されるように設計されている。
特に手榴弾の形式で消火または発煙物質を排出するためのさらに３つの構成が、図２５、２６、２７および２８に示される。
図２５の構成においては、ハウジング２５２０内に位置するＳＦＣチャージ２５１０は、点火装置２５３０により点火され、この点火装置は化学的導火体または電気的点火装置であってもよい。結果として発生するエーロゾルは次に、装置の下部にある空間を通り、経路２５４０を通って移動し、この経路は数多くの直列に並んだ収縮部および拡大部を含み、矢印により示されるように、この装置から脱出して大気中に入る前の、逆火防止装置として作用する。
同様の装置が図２６に示される。ＳＦＣチャージ２６１０は、典型的にはシリンダ状の管であるハウジング２６２０内に位置し、点火装置２６３０により活性化される。図２５の構成では、エーロゾルは逆火防止装置を含む経路を通して流れるようにされたが、今度は金属の突起部２６４０の形式をとり、エーロゾルは湾曲した経路をたどる。エーロゾルの経路の外側を取囲むのは、第２のハウジング２６５０であり、ＭＡＰ−ＡＢＣ７０粉末、炭素、水、エチレングリコールなどのような適切な熱吸収媒体を含む。熱吸収媒体は、エーロゾルから熱を吸収し、エーロゾルを冷却するという働きをする。手榴弾の最上部の上にあるのは、別のハウジング２６６０であり、好ましくは適切な消火粉末である粉末化された熱消滅媒体２６７０を含み、さらにエーロゾルを冷却させ、またエーロゾルと混合することができる。装置から脱出する結果として発生した生成物は、乾燥した粉末と混合したエーロゾルである。
同様の装置が図２７に示される。ここでＳＦＣチャージ２７１０は点火装置２７２０によって活性化される。バッフル２７３０は、生成したエーロゾルに、脱出することができるようになる前に長い経路をとらせる。経路のある部分は、適切な熱吸収物質２７４０によって境界が設けられ、大気中に排出される前にエーロゾルを冷却する助けとなる。
図２８に示されるのは、曲がりくねった経路をエーロゾルの冷却と組合せる別の構成である。ＳＦＣチャージ２８１０は、点火装置２８２０により活性化される。この装置の内部の仕切りは、軽い成分と重い成分とを分離する化学的処理において通常用いられる蒸留コラムの構成に似ている。エーロゾルが上昇するにつれて、エーロゾルは一連のステージにおいて進路をそらされ、熱吸収物質２８３０の上を通され、冷却される。システムの幾何学的形状、形成されるエーロゾルおよび使用される熱吸収物質ならびに大気中に放出される前のエーロゾルの冷却の所望される程度次第で、いかなる数のステージを使用してもよい。
本発明に従う発煙装置の利点は、ＳＦＣ生成物は非常に効果的な煙の形成に寄与する微粒子を含むが、完全に無毒であり環境にやさしいことである。本発明に従う発煙装置は、可視、赤外線またはマイクロ波放射をしめ出すために用いられてもよい。この装置の活性化は、電気的、機械的、または化学的であってもよい。さまざまなＳＦＣ組成が利用されるだろう。たとえば、ＳＦＣは、ＫＣｌＯ₄、ＫＣｌＯ₃、ＫＮＯ₃、ＮａＮＯ₃、およびＫ₂ＣＯ₃といったアルカリ酸化剤を含むことが可能である。ＳＦＣはさらに、エポキシ樹脂を基にした有機還元剤、およびＫＣｌ、ＮａＣｌといったアルカリ塩の充填剤を含むことができる。さらに燃焼を制御するために、Ｍｇ、Ａｌ等のさまざまな添加剤が含まれてもよい。
可視スペクトルを効果的に弱める煙を生成することに対する最良の結果が、以下のＳＦＣ組成を用いて得られる。
ＫＣｌ₄ ４１％
ＫＮＯ₃ ４１％
エポキシ１６％
Ｍｇ２％
選択された混合物は、さらにさまざまな添加剤を含んで赤外線およびマイクロ波放射を弱めるのに効果的な煙を作り出すことができる。赤外線放射を弱めるために用いられた場合、ＭｇまたはＡｌといった金属片を、煙の温度を上昇させ赤外線の弱体化を高めるために加えることが可能である。マイクロ波放射の弱体化を高めるためには、Ｆｅ、Ｃｕ等のような金属ファイバを加えることが望ましいだろう。

Claims

ある容積内の火を消す方法であって、その容積と連通するように消火装置を予め設置するステップを含み、前記装置は、
（１）第１の反応物、および
（２）第２の反応物
を含む組成を含み、前記組成は活性化されて前記第１の反応物と前記第２の反応物とを互いに反応させ、およそ１ミクロンまたはそれよりも小さな直径を有する固体粒子状生成物を発生し、前記生成物が前記容積へ放出される段階で冷却剤により冷却されて、前記生成物が火と接触する際に、前記生成物が火炎の連鎖反応を化学的に抑制し、消火をもたらす、消火方法。
ある容積内の火を消すためのシステムであって、その容積と連通するように予め設置された消火装置を含み、前記装置は、
（１）第１の反応物、および
（２）第２の反応物
を含む組成を含み、前記組成は活性化されて前記第１の反応物と前記第２の反応物とを互いに反応させ、約１ミクロンまたはそれよりも小さな直径を有する固体粒子状生成物を発生し、前記生成物が前記容積へ放出される段階で冷却剤により冷却されて、前記生成物が火と接触する際に、前記生成物は火の連鎖反応を化学的に抑制し、消火をもたらす、消火システム。
無毒の煙を発生する方法であって、発煙装置を予め設置するステップを含み、前記装置は、
（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸カリウムよりなる群から選択された第１の反応物、ならびに
（２）還元剤として作用する第２の反応物
を含む組成を含み、前記組成は活性化されて前記第１の反応物と前記第２の反応物とを互いに反応させ、約１ミクロンまたはそれよりも小さな直径を有する固体粒子状生成物を発生し、前記生成物が冷却剤を通って煙を発生する、無毒の煙を発生する方法。
無毒の煙を発生するためのシステムであって、発煙装置を含み、前記装置は、
（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウムおよび硝酸カリウムよりなる群から選択された第１の反応物、ならびに
（２）還元剤として作用する第２の反応物
を含む組成を含み、前記組成は活性化されて前記第１の反応物と前記第２の反応物とを互いに反応させ、約１ミクロンまたはそれよりも小さな直径を有する固体粒子状生成物を発生し、前記生成物が冷却剤を通って煙を発生する、無毒の煙を発生するためのシステム。
消火のためのシステムであって、
（ａ）圧縮された消火ガスを放出するための従来の消火シリンダと、
（ｂ）以下を含む組成を含む装置とを含み、以下とは
（１）塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、重クロム酸カリウム、硝酸セシウム、および硝酸カリウムよりなる群から選択された第１の反応物ならびに
（２）還元剤として作用する第２の反応物であり、
前記組成は活性化されて前記第１の反応物と前記第２の反応物とを互いに反応させ、消火に有効な、約１ミクロンまたはそれよりも小さな直径を有する固体粒子状生成物を発生し、前記装置は前記消火ガスおよび前記生成物が混合するように位置付けられる、消火のためのシステム。