JP2010522579A - アジ化ナトリウムベース消火法 - Google Patents

Abstract

消火ガスを供給するためのデバイスおよび方法デバイスが提供される。当該デバイスは、空間内に配置されたハウジングと、ハウジング内に配置され、かつ、プレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントを収容する少なくとも一つのジェネレータと、アジ化ナトリウムベースプロペラントに点火し、これによって低水分消火ガスを発生させるための点火デバイスと、上記空間内に消火ガス混合気を送り込むためのハウジングの開口部とを具備してなる。

Description

本発明は、通常居住エリア内で火災を消し止めるためのシステムおよび方法に関する。

本願は、2006年12月11日付け提出の米国仮特許出願第60/873,979号から35U.S.C.119(e)のもと優先権を主張するものである。

ビル内での消火のための、さまざまなシステムおよび方法が開発されている。歴史的に、最も一般的な消火方法は、炎を冷却し、かつ、炎が広がるのに必要な、さらなる燃料を濡らすためにビル内に水をスプレーするためのスプリンクラーシステムの使用である。こうした解決策に付随する一つの問題は、居住空間内の物品に対する、水によって引き起こされるダメージである。

「トータルフラッド(total flood)」クリーン薬剤防火システム事業は、コンピュータールーム、通信施設、博物館、レコード保管場所、および発電装置を収容するもののようなスペースのための非常に高価な資産の保護を実現する。そうした用途における「トータルフラッド」保護は、それがどこに配置されていようとも火災が消し止められることを保証する均一濃度で、保護されるコンパートメントを自動的に完全に満たすことで実現される。そしたシステムにおいて使用される消火薬剤は「クリーン」であることが、すなわち、放出後、掃除しなければならない残留物を全くあるいは極めて僅かしか後に残さないことが求められる。

公知のトータルフラッド防火システムは、通常、高密度貯蔵を可能とするために高圧で消化剤(液状あるいはガス状)を保持するための複数(通常は１０本以上)の肉厚壁金属ボトルの列を有する。消化剤は、ボトルの高強度な、特殊目的バルブを手動であるいは自動で作動させることによって放出される。消火および吸入毒性要求の両方を満たすために必要な室内濃度の厳しい許容範囲の中で正確な消火濃度を実現するために質量にて必要な消化剤を輸送するために、当該スペース用に設計された複雑な配管ネットワークが必要となる。さらに、同じ分配ネットワークを用いる(工場あるいは高層ビルといった)典型的なマルチルーム保護シナリオにおける個々の部屋のために要求される独立した機能を考慮しなければならない。複雑な流動の考察のための流動計算方法の開発を含む、そうした設計および対応する設備作業は、かなりの事前の労力および費用を必要とする。

高圧ボトルは、漏れを生じやすいために、頻繁な検査を要する。漏れが確認されると、漏れボトルは、集中再充填施設へと輸送しなければならず、この結果、顧客側に保護のダウンタイムが生じる。そうしたダウンタイムはまた、ガス漏れ爆発、竜巻あるいは地震といった人災あるいは天災(これはまた配管ネットワーク自体に損傷を与えることがある)においても生じ得る。

ハロン1301として知られる炭化フッ素が「トータルフラッド」システムにおいて使用されているが、これは、それがクリーンで、ある程度無毒で、そして非常に有効であるからである。だが、オゾン劣化温室ガスを使用するために、ハロン1301を用いたシステムは、1987年モントリオールおよび1997年京都国際議定書によって命じられるように、より環境にやさしい代替システムによって置き換えられている。ハロン1301代替システムの一例は、ハイドロフルオロカーボンＨＦＣ‐227ea(たとえば、Kidde Fire Systemsによって製造されたもののような消火システム(Fire Suppression System)における「ＦＭ‐200」あるいは「ＦＥ‐227」として販売されている)を使用する。

「クリーン」ハイドロフルオロカーボンを含む、そうした「第一世代」ハロン代替品は、ハロン1301と同じように作用するが、それは通常はハロン1301の火炎化学的抑制作用を持たないので、さほど有効ではないことが分かっている。この結果、ハロン代替品を使用する消火システムは、２から１０倍の、消化剤質量および保管スペースを必要とし、したがってよりコストがかかる。さらに、消化剤ボトルの数の大幅な増加のために必要となる増加保管スペースは、設備エンジニアにとっての困難な配置問題と、限られた貯蔵スペース内で、既存のハロン設備を、そのハロン先行物よりも何倍も大きなボトル「ファーム」によって置き換えるという願望にとって、かなりの障害を提起する。

こうしたハロン代替ハイドロフルオロカーボンのほとんどは、その必要とされる消火設計濃度と非常に近い人体暴露毒性限界を有する。したがって、それらは、居住者リスクに関して室内貯蔵充填容量の変化に、より敏感である。そうした暴露時間は、通常は、５分以下に制限されるが、これは居住者の避難可能性を減じる。怪我をしていたり、年老いていたり、体が不自由であったり、そして医療患者であるかもしれない居住者にとって、この避難時間は厳しいものであり、こうしたハロン代替品消化剤の多くによる、増大する心臓毒性リスクは、限定された暴露シナリオを、より一層危機的なものとする。

室内に放出される場合、この種の公知のハロン代替品は、裸火にさらされた後、大量のフッ化水素へと分解する傾向があるハイドロフルオロカーボンである。フッ化水素は、水分に触れたとき腐食性酸を生じることがあるが、これは、居住者および救出要員にとって甚大な健康被害を引き起こすことがあり、かつ、設備に損傷を与えることがある。こうした理由から、消防要員を保護するために、コンパートメントの冷却に加えて、機械室の火災においてハイドロフルオロカーボン(「ＨＦＣ」)を放出した後、フッ化水素酸を洗い流すために、少なくとも米国海軍はウォーターミストを使用している。さらに、ＨＦＣ化学薬品は長い大気耐用年数を有するよう取り決められており、そのため、それは、次の数年間にわたって京都議定書に沿って世界規模で、その後の地球温暖化法制の影響下に置かれる。さらに、California Environmental Protection Agency's, Assembly Bill３２、2006年地球温暖化解決議決は、消火システムでのＨＦＣの最終的使用を禁止している。

ハイドロフルオロカーボンに対する「環境にやさしい」代替品が提案されており、限定された範囲で試験されているが、多くは、やはり、それ自身の設計および作用的限界に問題がある。ウオーターミストシステムはスプリンクラーシステムよりも少ない水を使用するよう設計され、したがって水に関係するダメージは少ないが、そうしたダメージは単に軽減されるだけであり、排除されない。国際的に、かなりの研究がなされ、かつ、エンジニアリングノウハウが注がれたが、ガスと同じぐらい有効な、障害物の周りで火を消し止めるためのミスト供給システムを設計するのは極めて困難であることが判明した。消火効率は、火災の規模および性質に大きな影響を受ける。窒素あるいはアルゴンを使用するもののような不活性ガスシステムは、(その非効率性および現実的な方法では圧力を加えても液化しない性質のために)そのハロン先行品の１０倍までのボトル数を必要とする。それは、かなりの付加的な貯蔵空間だけでなく、しばしば、ハロンに適したハイプと置き換えることを要するであろう大径配管を要する。不活性ガスシステムにおいて使用される非常に高圧なボトルはまた、ダメージを受けるか、その他の損傷をこうむったとき、ジョイント接続部において脆弱であるかもしれない肉厚壁分配配管を含む、さらなる安全障害を提起し得る。

消火のための他の方法は、密閉された空間内に酸素を移し、これによって火災を消し止めながら、依然としてある期間にわたって密閉空間を人が留まるのに安全なものとするために、窒素のようなガスの分散を伴う。たとえば、海軍長官に対して発行された米国特許第4,601,344号は、火災を消し止めるのに使用するための窒素ガスを発生させるために、グリシジルアジドポリマー組成物および高窒素固体添加物を使用する方法を開示している。この特許は、パイプおよびダクトを介して、火に、発生したガスを供給するものであるが、固体添加物を包装するための特別な手段は開示していない。さらに、この特許は、居住スペース内へ適切な量の発生した窒素ガスを分配するという問題を考慮しておらず、しかも、確実に火を消し止めながら、ある時間にわたる安全な滞在および人体への暴露を許容する濃度を考慮していない。

National Fire Protection Association(ＮＦＰＡ)、たとえばＮＦＰＡ Standard2001、ＵＳ United States Environment Protection Agency(ＥＰＡ)、たとえばＳＮＡＰ List、およびＵＬ／ＦＭ／ＵＬＵ Listing ＆ Approvalsに示された、通常居住スペース内の不活性ガスジェネレータ消火システムに関する要求によれば、スペースには５分までの間、留まることができなければならない。さらに、不活性ガスは、ジェネレータの放出ポートにおいて、最高でも摂氏７５度あるいは華氏１６７度まで、その温度を低下させなければならない。

米国特許第6,016,874号および第6,257,341号(Bennett)は、内蔵された不活性ガス組成物を有する放出可能コンテナの利用を開示している。放出バルブは、密閉されたコンテナから管路内へのガス成分の流れを制御する。固体プロペラントが電気式点火具によって点火されて燃焼し、これによって窒素ガスを発生させる。当該特許は、スペース内へ管路を経て発生ガスを供給することを想定している。

米国特許第7,028,782号(Richardson)および米国特許出願公開第2005/0189123(Richardson他)は、所与のコンテナ内の複数の別個のガスジェネレータカートリッジによって特徴付けられる独立型システムにおける非アジドプロペラントの使用によるガスジェネレータ技術を利用する手段を開示している。だが、いくつかの非アジド物質は水蒸気を生じ、これは、保護されるコンパートメントの壁およびその他の面で液化することがある。あるエンドユーザーは、紙の記録物あるいはその他の水分に敏感な内容物に害を与える、そうした凝結水が生じる可能性がほとんどあるいは全くない保護策を好む。さらに、非アジド物質由来の消化剤は、通常、極めて高温であり、したがって通常居住空間内での使用のために直ぐに冷却されなければならない。冷却は、やはりマルチカートリッジコンテナに近接して貯蔵された大量の冷却ベッド材を用いて実施される。それが大量であることにより、さらなるジェネレータを装填できるスペースが奪われるので、所与のカートリッジコンテナの全体的保護スペース効率が低下する。

米国特許第4,601,344号明細書 米国特許第6,016,874号明細書 米国特許第6,257,341号明細書 米国特許第7,028,782号明細書 米国特許出願公開第2005/0189123号明細書

トータルフラッド消火用途のシステムは存在するが、むろん改良が望まれている。本発明の目的は、空間内に消火ガスを供給するためのデバイスおよび方法を提供することである。

ある態様によれば、消火ガスを空間に供給するためのデバイスが提供されるが、当該デバイスは、
空間内に配置されたハウジングと、
ハウジング内に配置され、かつ、プレパック(pre-packed)アジ化ナトリウムベースプロペラントを収容する少なくとも一つのジェネレータと、
アジ化ナトリウムベースプロペラントに点火し、これによって低水分消火ガスを発生させるための点火デバイスと、
空間内に消火ガス混合気を送り込むためのハウジングの開口部とを具備してなる。

他の態様によれば、空間内の火災を消し止めるための装置が提供されるが、当該装置は、
火災を検出するためのセンサーと、
センサーからの信号を受けたとき、実質的に乾燥した消火窒素ガス混合気を発生させると共に、それを空間に供給するための少なくとも一つの固体アジ化ナトリウムベース不活性ガスジェネレータと、
空間内に消火ガス混合気を送り込むための不活性ガス放出ディフューザーとを具備してなる。

他の態様によれば、空間内の火災を消し止めるための方法が提供されるが、当該方法は、
少なくとも一つのアジ化ナトリウムベースプロペラント薬品から第１の消火ガス混合気(この第１の消火ガス混合気は主として窒素からなるものである)を発生させることと、
第２の消火ガス混合気を生成するために、第１の消火ガス混合気から、水分、さらなるガスおよび固体微粒子のうちの少なくとも一つを濾過することと、
空間内に第２の消火ガス混合気を供給することとを具備する。

他の態様によれば、通常居住かつまたは非居住空間内の火災を消し止めるための装置が提供されるが、当該装置は、
火災を検出するためのセンサーと、
センサーからの信号を受けたとき、実質的に乾燥した窒素を含む消火ガス混合気を発生させると共に、それを前記空間に供給するための少なくとも一つの固体アジ化ナトリウムベース不活性ガスジェネレータと、
空間内に消火ガス混合気を送り込むための不活性ガス放出ディフューザーとを具備してなる。

他の態様によれば、実質的に乾燥した消火ガス混合気を発生させると共に、それを空間へ供給するためのガスジェネレータが提供されるが、当該ガスジェネレータは、
ハウジングと、
ハウジング内に配置された少なくとも一つのプレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントと、
アジ化ナトリウムベースプロペラントに点火し、これによって上記消火ガス混合気を発生させるための発火デバイスと、
密閉空間内に消火ガス混合気を送り込むための放出ディフューザーとを具備してなる。

これまで、アジ化ナトリウムベースプロペラントは、一般に、通常居住空間には不適切であると考えられていた。さらなる研究によって、通常居住空間にとって全く好適であるアジ化ナトリウムベースプロペラントを提供できることが明らかとなった。

アジ化ナトリウムベースプロペラントは、その即時利用可能性および手頃なコストによって、そしてそのガス状燃焼後副産物としてほとんど純粋な窒素ガスを生成するというその特性により、多くの用途において好ましいものである。アジ化ナトリウムは、当業者には一般によく知られているように、プロペラントバインダーとして機能するかあるいはその他作用的性能の向上をもたらす、その他の僅かな成分と混ぜ合わせることができる。

有利なことを言えば、アジ化ナトリウムベース物質から生じるプロペラントは、通常、非アジ化物ベースプロペラントから生じるものの温度の１０％ないし１５％である。たとえば、一般に、アジ化ナトリウムプロペラントはおよそ華氏４００度で燃焼し、かつ、非アジ化物プロペラントはおよそ華氏３,０００度で燃焼する。それゆえ、アジ化ナトリウムベースプロペラントは、そうした非アジ化物ベースプロペラントにとって必要な嵩張るヒートシンクの概ね１０％ないし１５％しか必要としない。アジ化ナトリウムベース原料の使用は、それゆえ、サイズの著しい低減を、あるいは所与の容積内により多くのプロペラントジェネレータを組み込むことを可能とする。

ある実施形態では、複数の、均一サイズの固体プロペラントガスジェネレータカートリッジが、配管またはダクトを使用せずに、保護される空間内に設置される単一の「タワー」構造物内に組み込まれる。この構造によって、さもなければ必要となるであろう、遠隔ボトル設備および分配配管のネットワークが不要となる。

各タワーは、開放コンパートメント容積のうちの所与の立方フィート数を保護するよう構成されてもよい。たとえば、いくつかのカートリッジを備えた複数のタワーは広い領域のために使用でき、一方、部分容積カバレージ(coverage)は所与のタワー内のカートリッジの数を単に減少させることによって実現できる。

こうした通常非加圧タワーは、手動で、あるいは従来の火災アラームパネルによって作動させられたとき、今度は、タワー内の複数のジェネレータカートリッジによってプロペラントゼネレーションを作動させ、各カートリッジがその個々の放出を完了した後、その各々が順に続く。

たとえカートリッジが長い年月(おそらくは２０年までの)の貯蔵寿命を有していても、その交換は、単なる取り外しおよび「フレッシュ」なカートリッジを再装填することによる簡単なものとなっており、これは、再仕上げのためのシップユニットを要さずに、あるいは特殊訓練を受けかつ高圧設備のための特殊ツールを備えた人員を要さずに、現場の人員によって実施できる。これによって、所有コストが大幅に低減される。

設置およびメンテナンスの簡易性は、高圧設備に経験豊富な分野の人員のチームを目下配備していない代理店にとって、その現時の人的サポートインフラを用いて顧客に製品を提供するための機会を提供する。

固体ガスプロペラントは、保護される空間内に配置されたタワーシステム内に収容されるので、配管を必要としない。これによって、コストの大幅な低減が図れ、そしてさらに、既存のハロン1301システムの交換の間の資産保護「ダウンタイム」が最小となる。

本発明のタワーは、再充填のために、それが保護している位置から移動させる必要はない。それどころか、本発明のシステムは、プレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントジェネレータの使用によって、現場で再充填可能である。本システムは、(たとえば、消火には依然として有効でありながら、ある期間にわたって人が留まることを可能とするよう、ビル内でのガスの十分な混合を維持することによって)、好ましくは、ある期間にわたって人命が維持されることを可能とするよう作動させられる。

代替実施形態によれば、ガスジェネレータユニットは天井から吊下げられ、あるいは、実際に天井に取り付けられ、あるいはドロップ天井の上におよびまたは世界中で利用されているコンピューター、サーバーネット、プログラム制御室などの中で電力供給「レースウェイ」として一般に使用されている***床スペース内に取り付けられる。そうした取り付けスペースは、室内での人の活動あるいは使用可能なスペースの使用を妨害しないように選択可能である。保護ユニットは、保護されるコンパートメント容積のためのサイズとされた単一のユニットであってもよく、あるいは、所与の保護容積を保護するために付加された十分なカートリッジを備える、設備内に設けられた小さな別個のカートリッジの集合体であってもよい。非使用空間内に設けられた単一のおよびまたは複数のガスジェネレータは、必要に応じて各ジェネレータに付加された、外部ヒートシンクモジュールを備えることができる。

ある実施形態では、ブラケットは、たとえばコンピュータールームの基礎床に設置され、そして複数のジェネレータを支持する。

消火ガス混合気は、所定の時間、スペース内に人が留まることを可能とする。好ましくは、この所定の時間は、クリーン薬剤ハロン1301代替品に関するNational Protection Association's 2001基準、ならびに居住空間内での消火利用に関するＵＳ ＥＰＡ ＳＮＡＰ Listingsに従って、約１ないし５分の範囲である。

ある実施形態では、上記装置はさらに、通常居住およびまたは非居住空間への消火ガスの供給に先立って、固体微粒子を濾過すると共に発生したガスの熱を低減させるための少なくとも一つのフィルターおよびスクリーンを具備してなる。

以下で明らかとなる他の態様および利点を備えた実施形態は、図面(同じ数字は全図を通じて同じ部材を意味する)を参照して以下でより完全に説明するような構成および作用の細部にある。

以下、図面を参照し、実施形態について、さらに詳しく説明する。

好ましい実施形態に基づく、組み立てられたガスジェネレータ消火タワーを示す図である。 図１Ａの火災抑制タワーの分解図である。 図１Ａおよび図１Ｂのタワーのディフューザーキャップに対する電気的接続部を示す図である。 図１Ａおよび図１Ｂのガスジェネレータ消火タワーと共に使用するためのディフューザーキャップの代替実施形態を示す図である。 図１Ａおよび図１Ｂのガスジェネレータ消火タワーと共に使用するためのディフューザーキャップの代替実施形態を示す図である。 図１Ａおよび図１Ｂのガスジェネレータ消火タワーと共に使用するためのディフューザーキャップの代替実施形態を示す図である。 本発明のガスジェネレータ消火タワーを用いて保護される密閉空間の概略図である。 本発明の代替実施形態に基づく、保護される部屋のコーナーに設けられた単一のガスジェネレータユニットの一部断面図である。 複数のガスジェネレータカートリッジからなる、図４の単一ガスジェネレータ部屋ユニットの変形例を示す図である。 本発明のさらなる代替実施形態に基づく、複数のガスジェネレータカートリッジを保持する天井設置式設備を示す図である。 本発明のさらに他の代替実施形態に基づく、複数の埋め込み型ガスジェネレータユニットからなる天井設置式設備を示す図である。 タワーの代替実施形態を示す図である。 複数のプロペラントカートリッジをその中に固定するためのブラケットを備えた、タワーの他の代替実施形態を示す図である。 図９のブラケットに対するその結合前の、カートリッジへの電線の取り付けを示す図である。 タワーのない空間内に、単一のまたは複数のカートリッジを固定するための代替ブラケットを示す図である。 四つのアジ化物ベース窒素発生ジェネレータを収容するタワー構造を示す図である。

火災を消し止めるのに好適な、アジ化ナトリウムベース化学物質からガス混合気を発生させるためのプレパック固体ガスジェネレータが提供される。

好ましい実施形態によれば、米国特許第3,741,585号明細書に開示されるように、主としてアジ化ナトリウム(約８０.３重量パーセント)および硫黄(１９.７重量パーセント)である固体化学物質混合物が提供される。そうした混合物は、１立方フィートの固体プロペラント混合物当たり概ね６０ポンドの窒素ガスを発生させることができる。最新技術に鑑みると、こうした要件を満たす、その他のアジ化物ベース混合物が存在することは明らかである。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、プレパックアジ化ナトリウムベース固体プロペラントキャニスター３と、発生させられたガスを放出するための放出ディフューザー５とを含むガスジェネレータ火災抑止タワー１が設けられている。タワー１は、取り付けフランジ１０を貫通するフロアー取り付けボルト７、あるいはその他の好適な手段によって、適所に固定されている。ディフューザー５も同様に、ナット６と共にフランジボルトを用いて、タワー１に対して固定されている。

発火デバイス９(すなわち点火具)が、コネクター１１によってプレパックアジ化ナトリウムプロペラントキャニスター３に対して、そして図２Ａおよび図３を参照してさらに詳しく説明する火災検出および放出制御パネルに対して取り付けられている。点火具は、電気的起動に応答して、不活性ガスの生成を開始するために使用される。

以下で詳しく説明するように、プロペラントリテーナ１２が、さまざまな任意のフィルターおよび／またはヒートシンクスクリーン１３と共に設けられてもよい。

図３と共に図２Ａを参照すると、有孔キャップ１５を有する放出ディフューザー５が示されている。レースウェイ天井取り付けフット１７が、火災検出および放出パネル２１(図３)とブラケット２５上の管路接続部２３との間に管路／配線レースウェイ１９(たとえばスチールハイプ)を固定するために設けられている。管路は、２７で示すように、点火具９まで下方に延在している。

図２Ｂ〜２Ｄは、タワー１の異なる設置のための放出ディフューザー５の代替実施形態を示しているが、これは、穿孔キャップディフューザー用の代替品として機能するか、あるいはその上に配置される。さらに詳しく言うと、図２Ｂは、タワーが壁に沿って配置される設置状態にとって有用な１８０°指向性キャップ５Ａを示している。図２Ｃは、タワーが中央に配置される設置状態にとって有用な３６０°指向性キャップ５Ｂを示している。図２Ｄは、タワーがコーナーに配置される設置状態にとって有用な９０°指向性キャップ５Ｃを示している。

図３を参照すると、図１および図２に示される複数のタワー１を用いて空間内の火災を消し止めるための本発明に基づくシステムが示されている。作動時、センサー３１は、火災を検出すると、制御パネル２１に信号を発するが、この制御パネル２１は、これに応答して、アラームシグナリングデバイス３３(たとえば可聴および／または可視アラーム)を起動させる。これに代えて、アラームは、手動式プルステーション３５を駆動することによって発生させられてもよい。応答時、制御パネル２１は、発火デバイス９を起動させることによって固体ガスジェネレータを作動させるが、当該デバイスは、消火ガスを発生させるプレパックキャニスター３内のアジ化ナトリウム化学物質に点火する。この消火ガス混合気は主として窒素からなる。

消火ガス混合気は僅かな量の二酸化炭素および水蒸気を含んでいてもよく、これらはフィルター(図１)を用いて任意選択で濾過されるので、濾過された、乾燥した消火ガス混合気が生じ、したがって保護領域内に凝結が水が生じることはない。さらに詳しく言うと、消火ガス混合気は、部屋(図３)の中に導入されたガスが約ゼロないし約５ｗｔ％の二酸化炭素を、好ましくは約ゼロないし約３％の二酸化炭素を含むように濾過可能である。さらに好ましくは、混合気中の二酸化炭素の実質的に全てが、混合気から濾過して除去される。

プレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントキャニスター３に点火した結果として生じる消火ガスの温度を低下させるためにヒートシンクスクリーンが使用可能である。フィルターおよびスクリーン１３はプレパックキャニスターとは別体であるように図示されているが、少なくともスクリーンをキャニスター構造体の一部として組み込むことが考ええられる。これは、特に、アジ化ナトリウムベースプロペラントジェネレータの使用によって可能となっている。というのは、上述したように、必要な放熱量は、通常、非アジ化物ベースジェネレータが必要とするそれよりも、はるかに少ないからである。

消火ガス混合気の供給または輸送のために圧縮ガスシリンダー、放出配管および放出ノズルを使用する必要がないので、図３のシステムは公知の従来技術に比べて、さまざまな利点を有する。まず、固体ガスジェネレータを使用することで、比較的小さな貯蔵容積しか必要とせずに、大量のガスを発生させることが可能となる。これによってシステムのコストが低減され、既存のハロン1301システムを、環境に適合した代替品で置き換えることが、より魅力的なものとなる(すなわち不活性あるいはほぼ不活性のガスは、オゾンを破壊しない特徴があり、しかも全くあるいはほとんど地球温暖化ポテンシャルを持たない)。

第二に、本システムは簡素化された設置および制御から利益を得る。なぜなら、固体ガスジェネレータの全ては、一つの中央位置に設ける必要がないからである。その代わりに、一つ以上の固体ガスジェネレータすなわちタワー１は、好ましくは、火災を消し止めなければならない位置に配置される。このようにして、危険領域内での消火ガスの発生によって、ビルをくまなく、あるいはおそらくは一つまたは二つの壁を貫通して延在する配管システムを要さずに、ガスの供給が実質的に簡素化される。

第三に、別個配置状態でタワー１を設けたことによって、ガスは、放出されると、ほとんど直ちに危険領域に発生供給される。これによって、消火システムの応答時間、および危険領域を不活性にしかつ通常居住およびまたは非居住スペース内で火災を消し止めるその能力が向上する。必要ならば、各個体ガスジェネレータ１は、好ましくは、いずれか一つのアジ化ナトリウムベースプレパックプロペラントジェネレータ消火システムによって保護されている空間の実際の総容積によって等分された特定の容積内での火災を消し止めるために必要な、ある量のガスを発生させるよう設計される。

潜在的に濾過された消火ガス混合気は、火災が発生している室内(図３)に供給される。室内に供給される濾過された消火ガスの体積は、部屋の大きさに依存する。好ましくは、十分な濾過された消火ガス混合気が、室内の火災を消し止めるために、だが依然として、所定時間の間、室内に人間が留まることを可能とするよう室内に供給される。さらに好ましくは、ハロン1301クリーン薬剤品に関するNational Fire Protection Association's 2001Standardならびに通常居住およびまたは非居住スペースでの消火システムの使用に関するＵＳ ＥＰＡ ＳＮＡＰ Listingの要求に従って、概ね１ないし５分間、より好ましくは３ないし５分間、室内に人間が留まることを可能とする、ある体積の濾過された消火ガス混合気が室内に供給される。

図４の代替実施形態を参照すると、保護される部屋のコーナーに設けられた単一のガスジェネレータユニットの一部断面が示されている。この実施形態では、防火システムユニット１１０は、火災から保護される部屋１２０内の床設置ユニットである。ユニット１１０は、居住者による部屋の通常使用を、あるいは他の設備の所望の配置を妨げない室内のスペースに設置される。一体型の煙または熱検出器１３０は、この実施形態ではユニット１１０に設けられるが、一般的な天井設置型煙検出器と電線でつなぐこともできる。検出器１３０によって火災あるいは煙が検出されたとき、それは、ガスジェネレータプロペラント１５０(これは、ユニット１００の外面のオリフィスあるいはディフューザー１７０を経て放出される、居住コンパートメント内の火災を消し止めるのに十分な量の不活性ガスを発生させる)の燃焼を引き起こすプロペラント点火具１４０に電気信号を送る。保護される室内に直に設けられた、そうしたシステムにより、遠隔貯蔵位置からの分配配管の費用と、その設置の費用とを省ける。この代替実施形態の変形例においては、ユニット１１０を、病室内でテレビを設置するのに使用されているものと類似の壁ブラケットの使用を伴って、天井からぶら下がるように取り付けたり、あるいは壁に直に取り付けたりすることができる。

図５は、複数のガスジェネレータカートリッジからなる、単一のガスジェネレータユニットを示している。図４に開示されたシステムに対する、この変形例では、ユニット２１０は複数の別個のガスジェネレータユニット２２０を収容するが、そのそれぞれが、所与の容積の居住スペースにとって十分な量の不活性ガスを提供するために特定の容量を備えている。内部ラック２３０は、さまざまな数のユニット２２０を選択的に設置するための手段であり、そのそれぞれが、所与の容積の保護される居住スペースを保護するために必要な正確な量の不活性ガスを供給するために、それ自身の点火具２４０を備え、かつ、検出器２５０に対して結線されている。ユニット２１０は、極めて大きなスペースを保護するために、多数のそうしたユニットを付加するのに十分なサイズとすることができるが、非常に大きなコンパートメントに関して、室内でのより良い混合および不活性ガスの保護範囲を実現するために、コンパートメント全体にわたって間隔を置いて配置された複数のユニット２１０も許容されるであろう。

図６は天井固定型設備を示しており、これは複数のガスジェネレータカートリッジを備えている。天井設備３１０は天井に設置され、天井高の下方に、僅かな距離だけ突出する。複数のガスジェネレータユニット３２０は、別個の蛍光バルブ用の取り付けブラケット同様、さまざまなブラケット位置３３０において、設備内に装填できる。図５のシステムと同様、さまざまな数のユニット３２０が、生成された不活性ガスの量を変更するために、そして保護される部屋容積を調整するために、設備３１０に付加できる。設備３１０は、一つの設備によって保護できる最大部屋容積、あるいは所与の天井高に関する床スペースに対応する、ある最大数のユニット３２０を保持するためのサイズとすることができる。この部屋容積を超える場合、部屋全体にわたって等しい間隔で配置された、さらなる設備が付加されるであろう。付加的選択肢として、従来型の室内煙検出器３４０を、設備３１０内でユニット３２０を直に作動させるために、設備３１０内に(たとえばその中央に)設置することができる。このようにして、電力および検出器ラインを遠隔配置することなく、かつ、天井の上に付加的電力ラインを配置する費用を掛けずに、検出器に取り付けられた電力線がまた、ユニットの点火具を作動させるために使用できる。設備３１０は装飾ダストカバーで覆われるが、これは、天井図柄にとけこむ魅了的カバーによってユニットおよび設備を隠し、かつ、ユニットによって放出された不活性ガス３７０を室内に導くためのディフューザーとして機能するその周囲の排出孔３６０を特徴とする。システムのそうした位置および放出様式は、室内空気との効果的な混合を促進し、かつ、その下方の居住者と接する前に高温の不活性ガスを冷やすための最大距離をもたらす。天井に位置設定することで、システムには、設置のための床スペースあるいは室内位置が不要となり、したがって部屋の床スペースの活用あるいは使用が妨げられない。

図７は、複数の埋め込み型ジェネレータユニットからなる、天井設置型設備を示している。当該システムは図６に示すシステムと実質的に同じものであるが、この変形例は、多くのビジネスおよびコンピュータールームによく見られるドロップ天井の存在、あるいは天井レベル上にガスジェネレータユニット４１０を設置することを可能とする、その他の天井構造を利用する点で異なる。ユニット４１０は天井と面一の天井カバー４２０に取り付けられるが、ガスジェネレータユニット４１０からの不活性ガス４４０の拡散および放出を可能とするために排出孔４３０がカバー４２０に存在する。こうした形態には、さらに一層控えめな設計で、天井下の突出物を伴わずに、同一面に設置された天井ユニットを実現できるという利点がある。

コンパートメント内に全て存在する、その局所的検出、電力(コンデンサーあるいは小型バッテリーからバックアップ電力が供給される場合)および放出機能、放出機能を備えた、そうした「室内」ガスジェネレータ防火システムは、頑強な保護システムを提供するが、これは、施設の残りの部分が激しく傷付いてさえ、危機に瀕したコンパートメントを保護し続けるために、地震または他の天災、たとえばガス漏れに起因する爆発、あるいはテロ事件による当該施設での異常事態において、電力低下、水圧低下、あるいはビルまたは構築物、または水道管の物理的破壊(これはまた水スプリンクラーを使用不能とするであろう)によって妨害されない。

特定サイズの例の図は、図４〜図７の代替実施形態において言及した形態の特徴を示している。

１２％の酸素濃度は、十分に消火がなされる間、５分まで空間に留まることを可能とするのに望ましい目標レベルである。プロトタイプガスジェネレータの先行試験は、体積が概ね２０ガロンのサイズとされたユニット(１３００立方フィート(従来型の圧縮貯蔵不活性ガスの一つの標準キャニスターのよって保護される等価容積)の室内に放出さる、０.５３５ｋｇ‐モルの窒素不活性ガスを発生する)に関して、満足できる消火性能を示した。そうしたユニットは、放出された窒素ガスを冷却するために使用される大量の最適化されていない冷却ベッド材の量に関して、いかなる点でもサイズの最適化がなされていなかった。

その過剰な冷却ベッド容量を伴う、そうした非最適化ユニットのサイズが比例配分されたとき、それは、ガスジェネレータ技術および性能に関する現時の技術を考慮するときに必要な、個々のユニットおよびカートリッジのサイジングの非常に伝統的な評価を提供し得る。０.５３５ｋｇ‐モルのガスは、通常居住スペースにとって許容し得る酸素濃度を生じるために、要求される２０％の安全係数を付加するために、０.６８８４ｋｇ‐モルまで増加させることができる。ただ１００立方フィートの室内空間に関する保護のための大きさとすると、総量１.４８３ｋｇ(１.５ｋｇに切り上げられる)の窒素が必要である。有効密度の試験ユニットを利用することで、非最適化冷却ベッドを用いてさえ、直径２４インチで厚さ１.５インチのディスク形ユニットあるいは厚さ４インチで幅９インチ、長さ１８インチの長方形ユニットは、そうした量を発生させることができる。先に試験された２４０lbs.ユニットをある率で減じると、いずれのユニット変形例も重さ２３.４lbsと算出される。多数のディスク形状ユニットを、床あるいは壁設置型モデルのために積み重ねることができる。標準圧縮不活性ガスキャニスターと関連付けられた１３００立方フィートの空間を保護するためには、直径２４インチで高さ１９.５インチのユニットが必要となるであろう(室内で非常に僅かなスペースしかとらない)。そうしたユニットは、必要とあれば、それを幅が広くかつ背が高い(理論的には天井高まで)ものとすることによって、部屋容量を増大させることができるが、その代わりに、大きな部屋には、さらなる床ユニットを付加することが好ましいであろう。天井設置型ユニットに関して、上記長方形ガスジェネレータユニットを採用できる。これは、ほんの４インチ超のユニットの天井の下の突出設備距離を生じるであろう。天井に埋め込まれたユニットは、概ね、直径１０インチ、高さ８インチのものであってもよい。こうした個々のユニットは、個々の設置技術者が、それを持上げ、頭上の添乗設備に設置することに関して現実的な重量であることが分かるであろう。

そうした設備が、８フィート天井が存在する場合に１０×１０床スペースを保護するために、１個の設備当たり８個までのガスジェネレータカートリッジを保持するよう設計される場合、天井梁に対する取り付けに関しては、１８７lbs.の全体最大設備重量が現実的である(かつ、ある装飾的な照明設備よりも小さい)。個々のガスジェネレータユニットは、その長さに沿った対向する面に沿って複数の孔から、そのガスを放出するよう設計されるであろうが、そうした構造によって。さもなければ生じ得るスラスト荷重が相殺される。そうした８ユニット設備は、ガスを放出流動させるためのガスジェネレータユニット間のスペースを含んで、約３フィート×３フィートの天井スペースしか必要としないであろうが、これは面積に関して概ね二つの共通天井タイルと同等である。酸素濃度は、余分な室内容量を調節するために各付加的な別個のガスジェネレータユニットが調整されかつ付加されたとき、８００立方フィート空間内で１％未満変動するだけである(これは確かに許容可能な公差レベルである)。さらに、一つあるいは二つの付加的な別個のガスジェネレータユニットを、一般的なコンピュータールームの基礎床の下で、こうしたスペースにおいて必要な火災保護を同様に実現するために使用できる。カートリッジに関する標準サイズを定めることは、一サイズのユニットを多数製造することによって、ガスジェネレータ製造のコスト低減に有利に作用する。ガスジェネレータプロペラントおよびユニットが将来において最適化され続ける場合、４インチ×２.５インチ×５インチで、重量３.３lbsといった小さな個々のユニットが実現可能であり、しかも、１００％近いユニット効率が求められる場合、完全な８ユニット天井設備は、４インチの厚みを備えた１２インチ四方内にフィットし、かつ、完全装填状態で２６.５lbs.の重量となり得る。

代表的生成タワー構造を図８に示し、そしてジェネレータを備えた予備タワーモックアップを図９に示す。図１０は、タワーの内部にカートリッジの一つを設置し、そしてその電線を接続する様子を示している。図１１は、コンピュータールームの基礎床の下に、一つ以上のジェネレータカートリッジを設置するべく構成された特殊アセンブリを示している。こうした形態はタワーハウジングを利用しない。

図１２は、四つのアジ化物ベース窒素発生ジェネレータを収容するタワー構造を示している。

このように、ソジウムベースプロペラントガスジェネレータを採用する、居住空間用の消火システムの性能を改善するための新規な技術および特徴について説明してきたが、これは、本明細書で述べた目的の全てに合致し、かつ、既存の技術の欠点を克服する。

本発明のさまざまな特徴および利点は、発明の詳細な説明から明白であり、したがって、特許請求の範囲の記載は、本発明の趣旨および範囲内に包含される、そうした全ての本発明の特徴および利点をカバーすることを意図したものである。さらに、変更および改変は当業者にとって自明であるので、本発明を図示説明した正確な構造および作用に限定することは望ましくなく、したがって本発明の範疇に属する、全ての適切な変更および等価物を採用できる。

実施形態を説明してきたが、特許請求の範囲において規定された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく変更および改変が可能であることは当業者にとって自明である。

１ ガスジェネレータ火災抑止タワー
３ プレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントキャニスター
５ 放出ディフューザー
７ フロアー取り付けボルト
９ 点火具
１０ 取り付けフランジ
１１ コネクター
１２ プロペラントリテーナ
１３ フィルター(ヒートシンクスクリーン)
１５ 有孔キャップ
１７ レースウェイ天井取り付けフット
１９ 管路／配線レースウェイ
２１ 制御パネル
２３ 管路接続部
２５ ブラケット
２７ 管路
３１ センサー
３３ アラームシグナリングデバイス
３５ 手動式プルステーション

Claims (19)

1. 消火ガスを空間に供給するためのデバイスであって、
   前記空間内に配置されたハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、かつ、プレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントを収容する少なくとも一つのジェネレータと、
   前記アジ化ナトリウムベースプロペラントに点火し、これによって低水分消火ガスを発生させるための点火デバイスと、
   前記空間内に前記消火ガス混合気を送り込むための前記ハウジングの開口部と、
   を具備してなることを特徴とするデバイス。
2. 前記少なくとも一つのジェネレータと前記開口部との間に配置された少なくとも一つのヒートシンクをさらに具備してなることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 空間内の火災を消し止めるための装置であって、
   ａ．火災を検出するためのセンサーと、
   ｂ．前記センサーからの信号を受けたとき、実質的に乾燥した消火窒素ガス混合気を発生させると共に、それを前記空間に供給するための少なくとも一つの固体アジ化ナトリウムベース不活性ガスジェネレータと、
   ｃ．前記空間内に前記消火ガス混合気を送り込むための不活性ガス放出ディフューザーと、
   を具備してなることを特徴とする装置。
4. 空間内の火災を消し止めるための方法であって、
   ａ．少なくとも一つのアジ化ナトリウムベースプロペラント薬品から第１の消火ガス混合気を発生させるステップであって、前記第１の消火ガス混合気は主として窒素からなるものであるステップと、
   ｂ．第２の消化ガス混合気を生成するために、前記第１の消火ガス混合気から、水分、さらなるガスおよび固体微粒子のうちの少なくとも一つを濾過するステップと、
   ｃ．前記空間内に前記第２の消火ガス混合気を供給するステップと、
   を具備することを特徴とする方法。
5. 保護空間内に、生成されたガス混合気を放出するのに先立って、前記第２の不活性ガス混合気をヒートシンク材を通過させることを具備することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記供給の間、前記空間内の酸素の濃度は、５分までの間、居住者が前記空間内に留まることを可能とするものであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
7. 前記第２の消火ガス混合気を前記空間内に供給するのに先立って、前記第２の消火ガス混合気をヒートシンク材を通過させることによって、前記第２の消火ガス混合気の温度を低下させるステップをさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 通常居住かつまたは非居住空間内の火災を消し止めるための装置であって、
   ａ．火災を検出するためのセンサーと、
   ｂ．前記センサーからの信号を受けたとき、実質的に乾燥した窒素を含む消火ガス混合気を発生させると共に、それを前記空間に供給するための少なくとも一つの固体アジ化ナトリウムベース不活性ガスジェネレータと、
   ｃ．前記空間内に前記消火ガス混合気を送り込むための不活性ガス放出ディフューザーと、
   を具備してなることを特徴とする装置。
9. 前記消火ガス混合気は主として窒素であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記消火ガス混合気は少なくとも二つのガスを具備してなるものであり、かつ、前記装置はさらに、居住およびまたは非居住空間内へのその供給に先立って、前記消火ガス混合気から、前記ガスおよびまたは副産物微粒子の少なくとも一つの少なくとも一部を濾過するための少なくとも一つのフィルターを具備してなることを特徴とする請求項８に記載の装置。
11. 前記フィルターは、前記第１の消火ガス混合気から、ガスおよびまたは微粒子のうちの少なくとも一つの実質的に全てを濾過するよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 実質的に乾燥した消火ガス混合気を発生させると共に、それを空間へ供給するためのガスジェネレータであって、
    ａ．ハウジングと、
    ｂ．前記ハウジング内に配置された少なくとも一つのプレパックアジ化ナトリウムベースプロペラントと、
    ｃ．前記アジ化ナトリウムベースプロペラントに点火し、これによって前記消火ガス混合気を発生させるための発火デバイスと、
    ｄ．前記密閉空間内に前記消火ガス混合気を送り込むための放出ディフューザーと、
    を具備してなることを特徴とするガスジェネレータ。
13. 一つのガスの少なくとも一部およびまたは前記消火ガス混合気からの微粒子を濾過するための少なくとも一つのフィルターをさらに具備してなることを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。
14. 前記消火ガス混合気の温度を低減するための少なくとも一つのヒートシンクをさらに具備してなることを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。
15. 前記放出ディフューザーは１８０°指向性キャップを含むことを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。
16. 前記放出ディフューザーは３６０°指向性キャップを含むことを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。
17. 前記放出ディフューザーは有孔キャップを含むことを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。
18. 前記放出ディフューザーは９０°指向性キャップを含むことを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。
19. 前記ガス混合気は実質的に窒素であることを特徴とする請求項１２に記載のガスジェネレータ。

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