JP2024070458A - 噴射ヘッド及び噴射ヘッドを含むガス消火設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 静音性を確保しつつ、シンプルな構造でヘッド圧を確保できる噴射ヘッド及び当該噴射ヘッドを含むガス消火設備を提供する。【解決手段】 消火用ガスを供給する配管と基端部において接続され、先端部側にオリフィスを有する筒状のノズルと、前記ノズルの前記先端部側に接続される消音機構と、を具備する噴射ヘッドであって、前記消音機構が、前記ノズルの軸方向に積層された、第１パンチングメタルと通気性の板状多孔質体との積層体と、前記積層体における前記ノズルとは反対側の略全面を覆う気密性のカバーと、を含み、前記ノズルから前記消音機構に供給された消火用ガスが、前記消音機構の周面から噴出すること、を特徴とする噴射ヘッド。【選択図】図３

Description

本発明は、消火用ガスを噴射する噴射ヘッド及び噴射ヘッドを含むガス消火設備に関する。

ガス消火設備において噴射ヘッドからの消火用ガスの噴出に伴う音圧による障害を抑制するべく、例えば特許文献１（特開２０２１－２８０００号公報）は、噴射ヘッドと、当該噴射ヘッドからの消火ガスの放出による音響を減衰させる消音手段を有する消火ガス噴射装置を開示している。この消火ガス噴射装置では、消音手段が、噴射ヘッド側に設けられた第１消音部材と、第１消音部材の下流側に設けられた第２消音部材とを有しており、第１および第２消音部材の各々は偏平な板状に形成され、気体が流通可能な多孔性材料からなる。

特開２０２１－２８０００号公報

しかし、特許文献１の噴射ヘッドでは、構造が複雑で、製造コストが上昇する。

そこで、本発明は、シンプルな構造でありながら静音性を確保することができる噴射ヘッド及び当該噴射ヘッドを含むガス消火設備を提供することを目的とする。

上述した課題を解決すべく、本発明は、
消火用ガスを供給する配管と基端部において接続され、先端部側にオリフィスを有する筒状のノズルと、
前記ノズルの前記先端部側に接続される消音機構と、を具備する噴射ヘッドであって、
前記消音機構が、
前記ノズルの軸方向に積層された、第１パンチングメタルと通気性の板状多孔質体との積層体と、
前記積層体における前記ノズルとは反対側の略全面を覆う気密性のカバーと、を含み、
前記ノズルから前記消音機構に供給された消火用ガスが、前記消音機構の周面から噴出すること、
を特徴とする噴射ヘッド、を提供する。

また、本発明の噴射ヘッドでは、前記積層体が、前記第１パンチングメタルの外縁を取り囲む通気性の環状多孔質体を含み、消火用ガスが前記環状多孔質体からも前記噴射ヘッドの外部に噴出すること、が好ましい。

また、本発明の噴射ヘッドでは、前記板状多孔質体が、前記環状多孔質体よりも小さい孔径を有すること、が好ましい。

また、本発明の噴射ヘッドでは、前記消音機構が、前記オリフィスと前記積層体との間に介在する第２パンチングメタルを有すること、が好ましい。

また、本発明の噴射ヘッドでは、前記第１パンチングメタルが、前記第２パンチングメタルよりも大きい孔径を有すること、が好ましい。

本発明は、上記のいずれかに記載の噴射ヘッドを含むガス消火設備をも提供する。

本発明の噴射ヘッドはノズルと消音機構とから構成され、消音機構が多孔質体とパンチングメタルとの積層体であるというシンプルな構造である。また、多孔質体とパンチングメタルとの組合せにより、静音性を確保しながら、適切なヘッド圧を確保することができる。

本実施形態に係るガス消火設備１の概略図である。 噴射ヘッド７の斜視図である。 噴射ヘッド７の上面図、Ａ－Ａ線断面図、Ｂ－Ｂ線断面図、Ｃ－Ｃ線断面図、及びＤ－Ｄ線断面図である。 噴射ヘッド７の分解図である。

以下、本発明に係る噴射ヘッド及びガス消火設備の代表的な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明はこれら図面に限定されるものではない。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。

ガス消火設備１は、ガス容器３、配管５、噴射ヘッド７を含み（図１参照）、消火対象区画内で火炎を感知すると当該区画を閉鎖して噴射ヘッド７から消火用ガス（不活性ガス）を噴射する。

ここで、ガス容器３は、不活性ガスを貯蔵し、その不活性ガスを配管５を介して噴射ヘッド７に供給する。ガスは例えば４ＭＰａ～１０ＭＰａの圧力で、噴射ヘッド７から消火対象区画内に噴射される。

噴射ヘッド７は、配管５に取り付けられる部材であり、ノズル１０及び消音機構２０を具備する（例えば図２及び図３参照）。

ノズル１０は、真鍮などの金属材料により作製される、筒状の部材である。
ノズル１０は、基端部１１に配管５との係合機構１３を有する。ここでは、係合機構１３は、ノズル１０の内面に形成されたネジ溝であり、配管５の先端部の外周面に形成されたネジ溝と係合する。
また、ノズル１０の先端部１２側にはオリフィス１４が形成されている。ここでは、オリフィス１４として多孔オリフィスが設けられており、各孔の直径は例えば５ｍｍ～１０ｍｍである。

ノズル１０の先端部１２側（下流側）には消音機構２０が取り付けられている。例えば図３（Ｂ）に示すように、消音機構２０は、板状多孔質体２２及びパンチングメタル２３（第１パンチングメタル）の積層体２１を含む。このような積層体２１に供給された消火用ガスは、パンチングメタル２３の複数の孔において分散して整流された後、板状多孔質体２２に導入されるとさらに細かく分散して流れる。その結果消火用ガスの圧力も適切に分散され、消音機構の周面から噴出する際に発生する音圧を低減することができる。

板状多孔質体２２は、通気性を有する板体である。板状多孔質体２２は、例えばニッケルクロムなどの金属材料で好適に作製されるが、セラミックスなどの他の材料で作製されてもよい。

板状多孔質体２２のメッシュ粗さ（孔径）は、例えば０．７ｍｍ～１．２ｍｍである。
板状多孔質体２２の厚みは例えば５ｍｍ～１５ｍｍである。

板状多孔質体２２は、外周に沿って形成されたネジ孔２２Ａを有する（図４参照）。ネジ孔２２Ａは、板状多孔質体２２及びカバー２６をネジで一体化するために利用される。

パンチングメタル２３は、アルミニウムなどの金属材料から構成される板体である。
パンチングメタル２３に形成されている各孔の直径は、後述するパンチングメタル（第２パンチングメタル）２５に形成された孔の直径よりも大きく（図３（Ｄ），（Ｅ）参照）、例えば４ｍｍ～７ｍｍである。
また、パンチングメタル２３の厚みは、例えば５ｍｍ～１５ｍｍである。

パンチングメタル２３の外径は板状多孔質体２２の外径よりも小さく、板状多孔質体２２の外径は環状多孔質体２４の外径と略同一である。すなわち、パンチングメタル２３の外縁の周りを環状多孔質体２４が取り囲んでいる。

環状多孔質体２４は、通気性を有する環状体である。環状多孔質体２４は、ニッケルクロムなどの金属材料で好適に作製されるが、セラミックスなどの他の材料で作製されてもよい。

環状多孔質体２４は、板状多孔質体２２よりも大きい孔径（メッシュ粗さ）を有する。例えば、環状多孔質体２４のメッシュ粗さは１．４ｍｍ～３．０ｍｍである。
このように環状多孔質体２４と板状多孔質体２２について異なるメッシュ粗さを採用するのは、パンチングメタル２３の複数の孔を通り板状多孔質体２２の内部の多数の孔を導通した消火用ガスが抵抗なく環状多孔質体２４に導入されやすくなり、より一層消火用ガスの分散効果が高まるため、消音効果が高くなるからである。
環状多孔質体２４の厚みは、パンチングメタル２３の厚みと略同一であるか、やや厚くてもよい。

環状多孔質体２４は、外周に沿って形成されたネジ孔２４Ａを有する（例えば図３（Ｅ）参照）。ネジ孔２４Ａは、板状多孔質体２２のネジ孔２２Ａに対応する位置に配置されている（図４参照）。

本実施形態では、積層体２１は、上述した板状多孔質体２２、パンチングメタル２３及び環状多孔質体２４を１ユニットとして、４ユニットを含んでいる（例えば図３（Ｂ）参照）。
この点、積層体２１のユニットの数が増えると、通気抵抗が大きくなり、消火用ガスの流量が不足するとともに圧力損失が大きくなる可能性がある。逆に積層体２１のユニットの数が減ると、強度が不足する可能性がある。
ただし、採用される多孔質体及びパンチングメタルの材質及び寸法に応じて、積層体２１のユニット数は適宜決定されてよい。

消音機構２０は、パンチングメタル２５（第２パンチングメタル）を更に含んでもよい。すなわち、パンチングメタル２５はノズル１０のオリフィス１４と積層体２１との間に介在し、積層体２１の強度を補う。ここでは２枚のパンチングメタル２５が設けられている。

パンチングメタル２５は、アルミニウムなどの金属材料から作成される。
パンチングメタル２５の直径は、パンチングメタル２３の直径よりも小さく、例えば３．０ｍｍ～４．０ｍｍである。
パンチングメタル２５の厚みは、５ｍｍ～１５ｍｍである。

積層体２１においてノズル１０から最も離れた（つまり最も下流側の）面は、その略全面を気密性のカバー２６で覆われている（例えば図３（Ｂ）参照）。カバー２６は例えば真鍮などの金属材料により作製されるが、気密性及び必要な強度を備える限り樹脂材料等の他の材料で作製されてよい。

カバー２６は、外周に沿って形成されたネジ孔２６Ａを有する（図４参照）。ネジ孔２６Ａは、板状多孔質体２２のネジ孔２２Ａに対応する位置に配置されている。したがって、積層体２１及びカバー２６はネジ等の固定手段により一体化され、これにより消音機構２０の周面から消火用ガスが噴出することになる。なお、カバー２６は積層体２１を保護する役割をも果たす。

次いで、ガス消火設備１及び噴射ヘッド７の動作を説明する。
ガス消火設備１は、消火対象区画内で火炎を感知すると、当該区画を閉鎖するとともに、ガス容器３を開く。消火用ガスはガス容器３から配管５を介して噴射ヘッド７に供給され、消火対象区画内に噴射される。

このとき、噴射ヘッド７では、消火用ガスがノズル１０からオリフィス１４を経由して消音機構２０に流れ込む。消音機構２０では、消火用ガスがパンチングメタル２５を介して積層体２１に流れ込む。
積層体２１では、上記のとおり、消火用ガスはパンチングメタル２３の複数の孔において分散して整流された後、板状多孔質体２２に導入されるとさらに細かく分散して流れる。その結果消火用ガスの圧力も適切に分散され、消音機構の周面から噴出する際に発生する音圧を低減することができる。
積層体２１の下流側の面はカバー２６で封止されているため、消火用ガスは、板状多孔質体２２及び環状多孔質体２４を通って積層体２１の周面から噴出する。

本実施形態によれば、噴射ヘッド７はノズル１０と消音機構２０とから構成され、消音機構２０が板状多孔質体２２とパンチングメタル２３との積層体であるというシンプルな構造である。
また、板状多孔質体２２及びパンチングメタル２３により、消火用ガスが適度に吸音及び整流され、したがって静音性を確保しつつ適度なヘッド圧を確保できる。

実験例
噴射ヘッドを試作し、所定のボンベ圧の下でのヘッド圧及び音圧を調べた。
試作した噴射ヘッドでは、板状多孔質体及び環状多孔質体として、富士ケミカル株式会社製の多孔質体（製品名：セルメット；材質：ニッケルクロム）を利用した。板状多孔質体用として、セル数２７～３３個／インチ、孔径０．８ｍｍ、比表面積２，５００、外径１２０ｍｍ、厚み１０ｍｍのものを用いた。また、環状多孔質体用として、例えばセル数１１～１６個／インチ、孔径１．９ｍｍ、比表面積１，０００を用いた。
また、噴射ヘッドのオリフィスの孔径は９．１ｍｍであり、孔数を７つとした。

ガス容器のボンベ圧を７．５ＭＰａに設定したとき、ヘッド圧が６．０ＭＰａ、音圧が９６．８ｄＢであった。このことから、試作した噴射ヘッドは、十分なヘッド圧及び静音性を有することが確認された。

また、ガス容器のボンベ圧を１１．６ＭＰａに設定したとき、ヘッド圧が９．２ＭＰａ、音圧が１０７．５ｄＢであった。このことから、試作した噴射ヘッドが十分な耐圧強度を備えることが確認された。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それらも本発明に含まれる。

１ ガス消火設備
３ ガス容器
５ 配管
７ 噴射ヘッド
１０ ノズル
１１ 基端部
１２ 先端部
１４ オリフィス
２０ 消音機構
２１ 積層体
２２ 板状多孔質体
２３ パンチングメタル
２４ 環状多孔質体
２５ パンチングメタル
２６ カバー

Claims (6)

1. 消火用ガスを供給する配管と基端部において接続され、先端部側にオリフィスを有する筒状のノズルと、
   前記ノズルの前記先端部側に接続される消音機構と、を具備する噴射ヘッドであって、
   前記消音機構が、
   前記ノズルの軸方向に積層された、第１パンチングメタルと通気性の板状多孔質体との積層体と、
   前記積層体における前記ノズルとは反対側の略全面を覆う気密性のカバーと、を含み、
   前記ノズルから前記消音機構に供給された消火用ガスが、前記消音機構の周面から噴出すること、
   を特徴とする噴射ヘッド。
2. 前記積層体が、前記第１パンチングメタルの外縁を取り囲む通気性の環状多孔質体を含み、
   消火用ガスが前記環状多孔質体からも前記噴射ヘッドの外部に噴出すること、
   を特徴とする請求項１に記載の噴射ヘッド。
3. 前記板状多孔質体が、前記環状多孔質体よりも小さい孔径を有すること、
   を特徴とする請求項２に記載の噴射ヘッド。
4. 前記消音機構が、前記オリフィスと前記積層体との間に介在する第２パンチングメタルを有すること、
   を特徴とする請求項１に記載の噴射ヘッド。
5. 前記第１パンチングメタルが、前記第２パンチングメタルよりも大きい孔径を有すること、
   を特徴とする請求項４に記載の噴射ヘッド。
6. 請求項１～５のいずれかに記載の噴射ヘッドを含むガス消火設備。