JP2005287655A - 静電消煙装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 過大な装置・設備の増設を伴うことなく、火災発生時の視界を確保することを可能とする静電消煙装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 火災時の煙が伝播拡散する方向に直行して、該火災時の煙が伝播する空間の上部であって、煙の厚みに相当する領域に、煙を拡散させることなく上記空間の上部に一様に滞留させたまま、煙中の煙粒子を帯電させることの可能な帯電装置と、水ミストを発生させるためのミスト発生装置とを備え、上記帯電した煙粒子を、上記水ミストで形成した電界により捕集し、視界を確保するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電気を利用して、火災時の視界確保のために煙を除去する静電消煙装置に関する。

現在、建物には、火災に備えてスプリンクラー等の消火設備、火災報知器、消火栓等といった消防設備が設置されている。そして、建物内部で火災が発生しても、このような消防設備によって、警報を発するとともに、迅速に火災を消火することができるように手当てしている。
ところが、実際の火災は煙を伴い、その対策としては、最新の建物では火災時の安全の基準に応じて設置されている排気システムが働いて煙を外部に吐き出し、また、非常用の防火扉などで煙の拡がりを抑えるなどの手段が講じられている。
しかしながら、古い建物ではこれらの設備が十分でなく、そのため、換気ファンを追加増設するといった対策をとることが考えられるも、新たにこのような設備を増設するためには、ダクトを増設する必要があり、実質上不可能であることも多く、さらに新しい建物であっても、煙は避難する人々の視界をさえぎり、脱出を妨げるおそれがある。したがって、更なる安全性の向上のために、過大な設備の増設を伴うことなく、火災発生時の煙に対する有効な対策が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みて、過大な装置・設備の増設を伴うことなく、火災発生時の視界を確保することを可能とする静電消煙装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、静電消煙装置において、火災時の煙が伝播拡散する方向に直行して、該火災時の煙が伝播する空間の上部であって、煙の厚みに相当する領域に、煙を拡散させることなく上記空間の上部に一様に滞留させたまま、煙中の煙粒子を帯電させることの可能な帯電装置と、煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に、帯電した水ミストを発生させるためのミスト発生装置とを備え、上記帯電した煙粒子を、上記水ミスト自身で形成した電界により水ミストに捕集し、水ミストで煙粒子を除去することで視界を確保するようにしたことを特徴とする。本発明に係る静電消煙装置は、その一実施の形態で、上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置として帯電ノズルを設けることができる。

さらに、本発明に係る静電消煙装置は、別の実施の形態として、上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置としてノズルを設け、当該ノズルから噴霧される水ミストを正負に帯電させることができるノズルを交互に相隣接して配置したものも含む。さらに、別の実施の形態として、上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置として帯電ノズルを設け、当該帯電ノズルから噴霧される水ミストを正負に帯電させることができるノズルを交互に相隣接して配置したものも含む。またさらに、別の実施の形態として、上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置として帯電ノズルを設け、当該帯電ノズルから噴霧される水ミストに交番電界を印加させるようにしたものも含む。

またさらに、別の実施の形態として、本発明に係る静電消煙装置は、上記帯電装置がアース極を構成するメッシュボックス及びメッシュ放電極から成り、該メッシュ放電極が上記メッシュボックス内に設けられたものを含む。この場合、上記メッシュ放電極のメッシュに代替して、防煙垂れ壁を用い、該防煙垂れ壁を帯電装置の放電極として使用することもできる。また、上記メッシュボックスの縦方向の壁面を代替して、防煙垂れ壁を帯電装置のアース極として使用することもできる。

本発明によれば、過大な装置・設備の増設を伴うことなく、火災発生時の視界を確保することを可能とする静電消煙装置が提供される。

以下に、添付した図面を参照して、本発明に係る静電消煙装置について、その実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る静電消煙装置の一実施の形態を示す。該図１は、火災時の空間として通路の例を示し、通路の進路方向を横から見た断面を概念的に示している。
本静電消煙装置は、通路の天井１に設けられた水ミスト発生装置としてノズル２、３を含んでいる。さらに、煙４の流れ方向で見て上流に位置する帯電装置５を有する。この帯電装置５は、中央のメッシュ放電極６及びメッシュボックス７を主たる構成要素としている。なお、火災時には火災の場所が特定できないため、通路にはこのような装置を複数個設置し、煙の上流側に位置する帯電装置を荷電し、下流側の水ミスト発生装置を作動させることで、このような構成が可能となる。

ノズル２、３は、細かな水滴を噴射することができるようにした水ミスト発生装置として帯電ノズルを用いた例である。これらの帯電ノズル２、３は、２が噴射する水ミストがプラス、３が噴射する水ミストがマイナス側となるように噴射する水を帯電することができる構成になっている。これによって、噴射される水ミスト自身により、本図では水平方向に正と負のそれぞれの電荷を有する水ミスト群が存在することで、両者の間には水ミスト自身が有する電荷により電界が形成される。また、正負の電荷を同じ量にすることで、全体としての電荷量は偏らないため、この下を人が潜り抜けても安全である。
なお、自己形成電界を大きく取る必要がない場合は、例えばマイナスに帯電させる帯電ノズルをアース極として用いてもかまわない。ただし、この場合は、全体としての電荷量は偏るため、適切な電荷量の設定が必要である。

帯電ノズル２、３自体の構成は、当業者にとって公知のものを採用することができ、例えば誘導帯電やコロナ放電などの手法を用いて、水ミストに電荷を与えることが可能となる。
また、帯電ノズルという外部から水ミストに電荷を与える方式でなく、ノズルの流路の過程にフィルタ状の素材を用いて流動することで帯電させることができる原理を利用し、例えば有機材質のフィルタを挿入したノズル（流動では正に帯電）と無機質のフィルタを挿入したノズル（流動では負に帯電）を図１のように相隣接する配置することでも、同等の機能を満足する。また帯電ノズル２、３は、消火作用を兼ね備えることが可能である。

帯電ノズル２、３は、図１では各々一つずつ表示されているが、一般的には、多数の水ミストの粒子で通路の幅方向を一様にカバーし、水ミストによる一様な電界が構成することができるように、通路の幅方向に複数併設されている。また図では煙の伝播方向に正負のノズルを配しているが、煙の伝播方向に直交して正負のノズルを相隣接する配置にして電界を形成させることも可能である。

また、図１では、帯電装置として、メッシュ状の電極を設けた形態を示している。メッシュ放電極６は、図示のようにメッシュボックス７の中央に設けられている。メッシュ電極６は、導電性のメッシュ状の素材で構成されている。ここで、導電性のメッシュ状の素材とは、要するに煙を拡散させることなくスムースに透過することができる素材であればよく、グリッド状、ネット状、多孔状のいずれであっても、本発明の目的に反しない限り採用することができる。メッシュ放電極６は、図示のように互いに反対側を向いた少なくとも一の刺部８、９を供えている。メッシュ放電極６は、高電圧発生装置１０により、放電極の先端から対向するメッシュのアース極に対し、コロナ放電が可能な数ｋｖ／ｃｍの電界強度を与えることができる高電圧を印加され、刺部８、９からの放電によって、図中左右のどちらから煙が来ても、これを帯電させることができるように構成されている。
なお、本図では、メッシュの素材に刺をつけた放電極の構成としているが、放電極自身は、煙の流動に対し、抵抗とならない構造であれば、特に限定するものでなく、例えばフラットバーに刺を設けてコロナ放電しやすくした素材を煙の流動方向に向けて、複数本配置することも可能である。

メッシュボックス７は、導電性のメッシュ状の素材でかご状に構成されている。ここで、導電性のメッシュ状の素材とは、要するに煙を透過することができる素材であればよく、グリッド状、ネット状、多孔状のいずれであっても、本発明の目的に反しない限り採用することができる。メッシュボックス７は、内部にあるメッシュ放電極６を保護すると共に、非常時の高電圧印加時には、人が触れないように保護する機能を有していることもその一つの働きとしている。したがって、メッシュボックス７は、導電性のメッシュ状の素材で構成されると共に、その目的に適う機械的強度を備えている。また、メッシュボックス７は、メッシュアース極を構成している。メッシュボックス７の高さは、正常時にその下を人が通行可能な範囲で、煙の想定される厚みに応じ、できる限り大きくとることが望ましいが、一般的に天井から数十ｃｍ程度（例えば３０ｃｍ）下まで延長する。発生した煙をこの厚さで帯電できればほぼ目的を達成するためである。

メッシュ放電極６及びメッシュボックス７は、図１中では、その断面が表示されている。いずれも、一般的形態として、天井１に通路の全幅に亘って設けられている。
このようにして、帯電装置５は、火災時の煙が伝播拡散する方向に直行して、一様にその空間の上部（天井1付近）であって、煙の高さに相当する領域（天井１から例えば３０ｃｍ）に、煙を拡散させることなく該空間の上部に滞留させたまま、煙中の煙粒子を帯電させることが可能となる。

次に、本実施の形態に係る静電消煙装置の作用について説明する。
火災が発生し、煙４が向かって左側から流れて来たとする。メッシュボックス１０のメッシュを通過した煙４中の煙粒子１１は、メッシュ放電極６とメッシュボックス７との間に形成された高電界によってコロナ放電を生じ、煙４が帯電装置５を流動する過程でマイナスに帯電させられる。
ここで、火災時には、帯電ノズル２、３より水が噴射され、水ミスト群１２、１２´が形成される。この水ミスト群１２は、微細な水滴から成る水ミストの集合体である。帯電ノズル２からの水ミストがプラスに、帯電ノズル３からの水ミストがマイナス極となるように帯電する。これによって、水ミスト群１２、１２´の間に水平方向の電界が形成される。
帯電装置で、例えばマイナスに帯電した煙粒子１１は、メッシュ放電極６のメッシュを通り抜け、プラスに帯電した水ミスト群とマイナスに帯電した水ミスト群により形成される電界の中に導かれ、静電気的な力で効果的に水ミストに捕集される。これによって、水ミストに捕集された煙粒子１１が、水ミスト自身の落下に伴い、通路の床面２０に落下する。この結果、上方の空間にある煙が消失し、避難する人々の視界を確保することができる。

本実施の形態に係る静電消煙装置では、煙が向かって右から来た際にも、刺部８、９で帯電させ、図示しない左側の帯電ノズルから噴射される水ミストによってこれを同様にして捕集することができる。これによって、左右いずれからの煙にも対応することができる。

次に、図２に本発明に係る静電消煙装置の他の実施の形態を示す。
この実施の形態は、帯電ノズル２´に交流を供給し、帯電ノズル２´に交番電界を印加している。これ以外の構成要素は、図１の実施の形態と同様であり、同一番号を付した要素は同一の構成・作用を行う。
この実施の形態では、落下する水ミスト群２１の保有する電荷が、時間とともに変動する。このため、上下方向に正と負の電荷を有する水ミスト群２１を形成することで、上下方向に電界を形成することが可能となる。
この実施の形態でも、例えばマイナスに帯電した煙粒子１１は、メッシュ放電極６のメッシュを通り抜け、上下方向にプラスに帯電した水ミスト群とマイナスに帯電した水ミスト群により形成される電界の中に導かれ、静電気的な力で効果的に水ミストに捕集される。これによって、水ミストに捕集された煙粒子１１が、水ミスト自身の落下に伴い、通路の床面２０に落下する。この結果、上方の空間にある煙が消失し、避難する人々の視界を確保することができる。
なお、このように帯電ノズルに交番電界を印加することは、後述する図３、図４の実施の形態でも同様に可能であり、後述する図３、図４の実施の形態については、図に基づく説明を省略する。

次に、図３に本発明に係る静電消煙装置の他の実施の形態を示す。
この実施の形態では、防煙垂れ壁１３を図1の実施の形態のメッシュ放電極６のメッシュを代替して活用している。
図１、２の実施の形態では拡散する途中、例えば通路の天井１に帯電装置５を設けており、このため煙４を拡散させずに帯電させることを主眼としたが、本実施の形態もその意図するところは同じで、ためていた煙が溢れ出す最初の段階、すなわち防煙垂れ壁１３の個所で煙粒子１１を帯電させるものである。
防煙垂れ壁１３は、火災の初期に熱せられて上部に滞留する煙４が天井１で水平方向に拡散するのを防止する機能を有する。やがて、蓄積された煙４が垂れ壁１３の深さを越えてあふれて拡散していく。

この実施の形態では、防煙垂れ壁１３で煙４を滞留させ、煙４の拡散防止の効果を保ちつつ、煙粒子１１を有効に帯電させることができる。煙４は、防煙垂れ壁１３で一旦滞留するが、煙４の量が多くなるとその下端を超えた（矢印１４）後、また、天井１の方向に向かい、さらに水平方向に移動し帯電ノズル２、３の方向に流れる。そして、図１と同様にして、水ミストに捕集された煙粒子１１が、重量により通路の床面２０に落下する。この結果、上方の空間にある煙が消失し、避難する人々の視界を確保することができる。本図３の実施の形態で、同一番号を付した要素は、図１と同様の機能を果たす。

さらに、図４に本発明に係る静電消煙装置のさらに他の実施の形態を示す。
この実施の形態では、防煙垂れ壁１５、１５を用いており、図1の実施の形態のメッシュボックス７で、その縦壁を形成するメッシュを防煙垂れ壁１５、１５で代替している。
この実施の形態では、防煙垂れ壁１５、１５で煙を滞留させ、防煙の効果を保ちつつ、煙粒子１１を帯電させることができる。煙は、防煙垂れ壁１５、１５で一端滞留するが、その下端を超えて（矢印１４）、帯電ノズル２、３に流れる。
図３の実施の形態に比して、この実施の形態では、メッシュボックス７内での滞留が長く、より帯電時間を稼げる利点がある。
そして、図３と同様にして、水滴に捕集された煙粒子１１が、重量により通路の床面に落下する。この結果、上方の空間にある煙が消失し、非難する人々の視界を確保することができる。本図４の実施の形態で、同一番号を付した要素は、図1、２と同様の機能を果たす。

本発明に係る静電消煙装置の一実施の形態を説明する概念的断面図である。 本発明に係る静電消煙装置の他の実施の形態を説明する概念的断面図である。 本発明に係る静電消煙装置の他の実施の形態を説明する概念的断面図である。 本発明に係る静電消煙装置の他の実施の形態を説明する概念的断面図である。

符号の説明

１、 天井
２、２´ 帯電ノズル
４ 煙
５ 帯電装置
６ メッシュ放電極
７ メッシュボックス
８、９ 刺部
１０ 高電圧発生装置
１１ 煙粒子
１２、１２´、２１ 水ミスト群
２０ 床面

Claims (8)

1. 火災時の煙が伝播拡散する方向に直行して、該火災時の煙が伝播する空間の上部であって、煙の厚みに相当する領域に、煙を拡散させることなく上記空間の上部に一様に滞留させたまま、煙中の煙粒子を帯電させることの可能な帯電装置と、煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に、帯電した水ミストを発生させるためのミスト発生装置とを備え、上記帯電した煙粒子を、上記水ミスト自身で形成した電界により水ミストに捕集し、水ミストで煙粒子を除去することで視界を確保するようにしたことを特徴とする静電消煙装置。
2. 上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置として帯電ノズルを設けたことを特徴とする請求項１の静電消煙装置。
3. 上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置としてノズルを設け、当該ノズルから噴霧される水ミストを正負に帯電させることができるノズルを交互に相隣接して配置したことを特徴とする請求項１の静電消煙装置。
4. 上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置として帯電ノズルを設け、当該帯電ノズルから噴霧される水ミストを正負に帯電させることができるノズルを交互に相隣接して配置したことを特徴とする請求項１の静電消煙装置。
5. 上記帯電装置と、火災時の煙が伝播拡散する方向であって、帯電装置の下流側に上記ミスト発生装置として帯電ノズルを設け、当該帯電ノズルから噴霧される水ミストに交番電界を印加させることを特徴とする請求項１の静電消煙装置。
6. 上記帯電装置がアース極を構成するメッシュボックス及びメッシュ放電極から成り、該メッシュ放電極が上記メッシュボックス内に設けられていることを特徴とする請求項1〜５のいずれかの静電消煙装置。
7. 上記メッシュ放電極のメッシュに代替して、防煙垂れ壁を用い、該防煙垂れ壁を帯電装置の放電極として使用することを特徴とする請求項６の静電消煙装置。
8. 上記メッシュボックスの縦方向の壁面を代替して、防煙垂れ壁を帯電装置のアース極として使用することを特徴とする請求項６の静電消煙装置。

Images