JP5117518B2 - ガス系消火設備 - Google Patents
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Description
(1)消火時の消火対象区画内の二酸化炭素の設計濃度は、約35%であり、この濃度では、万一消火対象区画内に人が存在していた場合、二酸化炭素の毒性(麻酔性)により人命に係わる事態が発生するおそれがある。
(2)二酸化炭素は、火災の際、噴射ヘッドまでは液体の状態で送られ、噴射ヘッドから消火対象区画内に放出された瞬間に気化して気体の状態となるが、このとき、周囲から気化熱を奪うため室内の空気の飽和蒸気圧が低下し、空気中の水分が結露するとともに、静電気が発生する。これにより、室内は霧がかかった状態となり、人の避難及び救出並びに消火作業の障害になるとともに、結露及び静電気により電子機器の絶縁不良や故障が起こり、重大な二次災害が発生するおそれがある。
(3)二酸化炭素は、密度が空気よりもはるかに大きいため、消火対象区画内に放出された二酸化炭素は、消火対象区画内の下部に滞留し消火効果が低下するほか、消火対象区画内の下部の開口部から外部へ散逸しやすい。
(4)地球温暖化に関する問題が世界的な規模で提起されていることから、二酸化炭素もハロンガスと同様に、将来的には使用が制限される可能性がある。
(1)ガス系消火設備の消火剤としての窒素ガスや混合ガスは、加圧してガス状態で貯蔵されたものを使用するため、加圧液化した状態で貯蔵されたものを使用する二酸化炭素やハロンガスに比べて、同容積の消火対象区画の消火に要する消火剤ガス貯蔵容器の数が数倍必要となり、消火剤ガス貯蔵容器の大きな設置スペースが必要となる。
(2)設置する消火剤ガス貯蔵容器の数を低減するためには、消火剤ガス貯蔵容器に充填する不活性消火剤ガスの充填圧力を高める必要があるが、不活性消火剤ガスの充填圧力を高めた場合、選択弁、主配管、枝管、噴射ヘッド等の消火設備の二次側機器にも不活性消火剤ガスの高いガス圧がかかることとなり、このため、これら二次側機器の耐圧グレードを上げる必要があり、設備費が著しく高くなり、また、既存の設備には、適用できない。
このため、起動用ガス容器とは別に基準ガス圧P1のガスを貯蔵するための定圧ガス容器を用意するとともに、起動用ガス容器から放出される起動用ガスをガス系消火設備を構成する各種機器に供給する起動用ガス管路と、定圧ガス容器から放出される基準ガス圧P1の定圧ガスを減圧装置に供給する定圧ガス管路とからなる2系統のガス管路を設ける必要があった。
また、二酸化炭素を液体状態で充填した起動用ガス容器から放出される起動用ガスのガス圧は、通常、9MPa程度あるため、圧力配管用炭素鋼鋼管としてスケジュール40を使用することができず、高価なスケジュール80を使用するようにしていた。
これらの理由から、上記従来のガス系消火設備は、起動用ガス管路及び定圧ガス管路の管路構成が複雑になるとともに、設備の構築コストが高くなるという問題があった。
また、ガス系消火設備を構成するガス管路に 各種の不活性消火剤ガス(窒素、二酸化炭素、ハロン、NE−1等)を使用する既存のガス系消火設備の配管系統をそのまま利用して、本発明のガス系消火設備を導入することができる。
このガス系消火設備は、3つの消火対象区画6−1、6−2、6−3を有する場合のガス系消火設備を模式的に示したものである。
ガス系消火設備は、不活性消火剤ガスとして、窒素ガスを使用し、これを加圧して高圧ガス容器に充填した状態(特に限定されるものではないが、例えば、35℃において、30MPa)で消火設備内に保管することにより、消火剤ガス貯蔵容器1として利用する。
本例のガス系消火設備には、9本の消火剤ガス貯蔵容器1−1、1−2、・・・、1−9を備え、各消火剤ガス貯蔵容器1には、消火剤ガス貯蔵容器弁2を介して連結管3を接続し、さらに連結管3を1本の集合管4に接続し、この集合管4を各消火対象区画6−1、6−2、6−3まで延設した主配管5−1、5−2、5−3に接続する。主配管5−1、5−2、5−3には、選択弁9−1、9−2、9−3を配設し、消火対象区画6−1、6−2、6−3に選択的に不活性消火剤ガスを送るようにする。
消火対象区画6−1、6−2、6−3まで延設した主配管5−1、5−2、5−3を、消火対象区画6−1、6−2、6−3にそれぞれ配設した枝管(図示省略)に接続し、この枝管を消火対象区画6−1、6−2、6−3内の適所に複数個配設した噴射ヘッド(図示省略)に接続する。
このため、必要に応じて、主配管5−1、5−2、5−3の口径を各消火対象区画6−1、6−2、6−3の容積に応じて異ならせるほか、火災の際、消火対象となる消火対象区画6−1、6−2、6−3に対応した本数の消火剤ガス貯蔵容器1が開放されるようにガス系消火設備を構成する。
そして、定圧遮断器11a−1、11a−2、11a−3には、起動用ガスのガス圧P3を、起動用ガス容器11−1、11−2、11−3から放出される二酸化炭素の圧力にかかわらず、基準ガス圧P1以下に抑えることができる任意の機構、例えば、遮断弁や減圧弁を用いることができる。
また、ライン制御弁14−A、14−Bの通過可能方向は、同様に、図の▲の向きで表しているが、このライン制御弁14−A、14−Bは、一旦通路が開放されると、当該通路の開放状態が維持され、当該流路の通過可能方向が両方向となる構造のものを使用するようにし、ライン制御弁14−Aの接続口Aに起動用ガス管路13−0の下流側の管路を、接続口Bに起動用ガス管路13−0の上流側の管路(起動用ガス管路13−2)を、接続口Cに起動用ガス管路13−3を、また、ライン制御弁14−Bの接続口Aに起動用ガス管路13−0の下流側の管路を、接続口Bに起動用ガス管路13−0の上流側の管路を、接続口Cに起動用ガス管路13−1を、それぞれ接続するようにしている。
そして、この減圧装置は、ガス流路21に配設した流路弁22が供給側ガス圧P0の影響を受けず、出口側ガス圧P2を安定的に維持できるとともに、構造が簡単で、部品点数が少なく低コストで製作することができる。
ここで、「有天筒状」、「外天面」及び「内天面」の用語は、この減圧装置が、通常、図2に示す状態で使用されることが多いため、便宜的に用いたものであり、当該用語によって、この減圧装置の設置方向が限定されるものではなく、例えば、図2に示す状態と逆方向や横向きで使用することを排除するものでない。
そして、流路弁22は、周壁22aの内面が、ガス供給口21aの上下両側に配設したOリング24a、24bと摺接することより、流路弁22が閉鎖状態のとき(図2(a)参照)、ガス供給口21aを密閉するようにするとともに、常時、流路弁22の開口側と内天面22dの内側空間とを遮断するようにする。
また、流路弁22は、天部22bを貫通して内天面22dの内側空間内に突入した定圧ガス源から基準ガス圧P1を導入するための定圧ガス供給管25に沿って摺動するようにする。
さらに、定圧ガス供給管25は、流路弁22の天部22bの貫通孔に配設したOリング24cと摺接することより、内天面22dの内側空間が外部と遮断されるようにする。
これにより、ガス流路21に配設した流路弁22が受ける供給側ガス圧P0の影響を相殺し、供給側ガス圧P0の影響を少なくすることができる。
これにより、供給側ガス圧P0の変動に応じたガス流量の調節、特に、ガス流量が少ない供給側ガス圧P0が高圧の場合のガス流量の調節を正確に行うことができ、供給側ガス圧P0の変動の影響を少なくすることができる。
なお、ガス供給口21aの形状は、上記の形状に限定されず、円形、長円形、矩形等の任意の形状に形成することもできる。
具体的には、出口側ガス圧P2がかかる面積を相殺した上で、流路弁22の内天面22dの面積をA1、定圧ガス供給管25の面積をA2とすると、以下の式(1)が成立し、供給側ガス圧P0の大きさ(変動)にかかわらず、出口側ガス圧P2が、基準ガス圧P1と一致するようにしている。
P2×(A1−A2)=P1×(A1−A2) ・・・(1)
これにより、出口側ガス圧の制御を簡易に行うことができる。
定圧ガス容器15から、起動用ガス管路13−0、消火剤ガス貯蔵容器弁2の消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20及び定圧ガス供給管25を介して、内天面22dの内側空間内に基準ガス圧P1の窒素ガスを供給することにより、流路弁22をばね23の付勢力に抗して図2(a)から図2(b)に示すように上方に移動させ、ガス供給口21aを開口させる。
ガス供給口21aが開口されると、消火剤ガス貯蔵容器1からガス流路21のガス出口側21bに不活性消火剤ガスが流入するが、これに合わせて、流路弁22の外天面22cにも出口側ガス圧P2がかかるようになる。
このため、上記の式(1)に従って、流路弁22は、瞬時に平衡し、本例の場合、出口側ガス圧P2は、定圧ガス容器15の基準ガス圧P1と等しい値に保持される。
なお、減圧装置からなる消火剤ガス貯蔵容器弁2は、定圧ガス源、すなわち、定圧ガス容器15からの窒素ガスの供給を停止するとともに、定圧ガス供給管25内の窒素ガスを排出することにより、ガス供給口21aを閉鎖することができる機能を有するものであり、この機能を利用して、一旦開放した消火剤ガス貯蔵容器を閉鎖するように構成することも可能である。
いま、消火対象区画6−1に火災が発生したとすれば、火災発見者がこの消火対象区画6−1に対応する押釦(手動操作の場合)を操作すると、電気信号が起動用ガス容器開放用のソレノイド12−1に送られ、ソレノイド12−1が動作して起動用ガス容器11−1が開放される。
起動用ガス容器11−1が開放されることにより放出された起動用ガスは、まず、選択弁開放装置10−1に導入されて選択弁9−1を開放してから、選択弁開放装置10−1に付設した不還弁を経て起動用ガス管路13−1を通り、ライン制御弁14−BのC部を通過して、起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−8、1−9の消火剤ガス貯蔵容器弁2を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給され、消火剤ガス貯蔵容器弁2を仮開放し、さらに、定圧ガス容器15の定圧ガス容器弁16を開放する定圧ガス容器弁開放装置16aに供給され、定圧ガス容器弁16を開放する。
定圧ガス容器弁16が開放されることにより、定圧ガス容器15に貯留されていた基準ガス圧P1の窒素ガスが、起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−8、1−9の消火剤ガス貯蔵容器弁2の消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給される。
このとき、基準ガス圧P1の窒素ガスは、ライン制御弁14−BのB部を通過できないため、消火剤ガス貯蔵容器1−7から先の消火剤ガス貯蔵容器弁2は開放されない。
ところで、消火剤ガス貯蔵容器弁2には、高圧の供給側ガス圧P0を定圧ガス源からの基準ガス圧P1によって規定される所定の出口側ガス圧P2に減圧することができる減圧装置を用いているため、開放された2本の消火剤ガス貯蔵容器1−8、1−9から基準ガス圧P1に規制された不活性消火剤ガスが、消火剤ガス貯蔵容器弁2、連結管3、集合管4、選択弁9−1及び主配管5−1を介して消火対象区画6−1内に放出され、消火が行われる。
起動用ガス容器11−2が開放されることにより放出された起動用ガスは、まず、選択弁開放装置10−2に導入されて選択弁9−2を開放してから、選択弁開放装置10−2に付設した不還弁を経て起動用ガス管路13−2及び起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−1、1−2の消火剤ガス貯蔵容器弁2を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給され、消火剤ガス貯蔵容器弁2を仮開放し、さらに、ライン制御弁14−AのB部を通過して、起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−3、・・・、1−7の消火剤ガス貯蔵容器弁2を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給され、消火剤ガス貯蔵容器弁2を仮開放し、さらに、ライン制御弁14−BのB部を通過して、起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−8、1−9の消火剤ガス貯蔵容器弁2を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給され、消火剤ガス貯蔵容器弁2を仮開放し、さらに、定圧ガス容器15の定圧ガス容器弁16を開放する定圧ガス容器弁開放装置16aに供給され、定圧ガス容器弁16を開放する。
定圧ガス容器弁16が開放されることにより、定圧ガス容器15に貯留されていた基準ガス圧P1の窒素ガスが、起動用ガス管路13−0を通り、先とは逆の経路をたどって、消火剤ガス貯蔵容器1−1、・・・、1−9の消火剤ガス貯蔵容器弁2の消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給される。
ところで、消火剤ガス貯蔵容器弁2には、高圧の供給側ガス圧P0を定圧ガス源からの基準ガス圧P1によって規定される所定の出口側ガス圧P2に減圧することができる減圧装置を用いているため、開放された9本の消火剤ガス貯蔵容器1−1、・・・、1−9から基準ガス圧P1に規制された不活性消火剤ガスが、消火剤ガス貯蔵容器弁2、連結管3、集合管4、選択弁9−2及び主配管5−2を介して消火対象区画6−2内に放出され、消火が行われる。
起動用ガス容器11−3が開放されることにより放出された起動用ガスは、まず、選択弁開放装置10−3に導入されて選択弁9−3を開放してから、選択弁開放装置10−3に付設した不還弁を経て起動用ガス管路13−3を通り、ライン制御弁14−AのC部を通過して、起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−3、・・・、1−7の消火剤ガス貯蔵容器弁2を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給され、消火剤ガス貯蔵容器弁2を仮開放し、さらに、ライン制御弁14−BのB部を通過して、起動用ガス管路13−0を通り、消火剤ガス貯蔵容器1−8、1−9の消火剤ガス貯蔵容器弁2を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給され、消火剤ガス貯蔵容器弁2を仮開放し、さらに、定圧ガス容器15の定圧ガス容器弁16を開放する定圧ガス容器弁開放装置16aに供給され、定圧ガス容器弁16を開放する。
定圧ガス容器弁16が開放されることにより、定圧ガス容器15に貯留されていた基準ガス圧P1の窒素ガスが、起動用ガス管路13−0を通り、先とは逆の経路をたどって、消火剤ガス貯蔵容器1−3、・・・、1−9の消火剤ガス貯蔵容器弁2の消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置20に供給される。
ところで、消火剤ガス貯蔵容器弁2には、高圧の供給側ガス圧P0を定圧ガス源からの基準ガス圧P1によって規定される所定の出口側ガス圧P2に減圧することができる減圧装置を用いているため、開放された7本の消火剤ガス貯蔵容器1−3、・・・、1−9から基準ガス圧P1に規制された不活性消火剤ガスが、消火剤ガス貯蔵容器弁2、連結管3、集合管4、選択弁9−3及び主配管5−3を介して消火対象区画6−3内に放出され、消火が行われる。
また、定圧遮断器11aによって、ガス系消火設備を起動する起動用ガスのガス圧P3を、6.5MP以下に抑えるとともに、定圧ガス容器15から放出されるガスの基準ガス圧P1を、6.5MP以下に設定するようにすることにより、定圧ガス管路として共用する起動用ガス管路13、13−0にスケジュール40の圧力配管用炭素鋼鋼管を使用することが可能となり、設備の構築コストを一層低廉化できる。
また、ガス系消火設備を構成するガス管路に 各種の不活性消火剤ガス(窒素、二酸化炭素、ハロン、NE−1等)を使用する既存のガス系消火設備の配管系統をそのまま利用して、本発明のガス系消火設備を導入することができる。
2 消火剤ガス貯蔵容器弁
20 消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置
21 ガス流路
21a ガス供給口
21b ガス出口側
22 流路弁
22a 周壁
22b 天部
22c 外天面
22d 内天面
22e 径大鍔部
22f 外側端面
22g 内側端面
23 ばね
24a Oリング
24b Oリング
24c Oリング
25 定圧ガス供給管
6 消火対象区画
9 選択弁
11 起動用ガス容器
11a 定圧遮断器
13 起動用ガス管路
13−0 起動用ガス管路
10 選択弁開放装置
14 ライン制御弁
15 定圧ガス容器
16 定圧ガス容器弁
16a 定圧ガス容器弁開放装置
P0 供給側ガス圧
P1 基準ガス圧
P2 出口側ガス圧
Claims (2)
- ガス流路に配設した流路弁の摺動方向に出口側ガス圧(P2)及び基準ガス圧(P1)がそれぞれ所定の面積割合でかかるように構成した減圧装置を用いて消火剤ガス貯蔵容器内にガス状態で貯蔵されている窒素ガスを減圧して消火対象区画内に放出するようにしたガス系消火設備において、二酸化炭素を液体状態で充填した起動用ガス容器から放出されるガス系消火設備を起動する起動用ガスのガス圧(P3)を基準ガス圧(P1)以下に抑える定圧遮断器を配設し、起動用ガス容器から放出される起動用ガスを、定圧遮断器及び起動用ガス管路を介して、消火対象区画に選択的に窒素ガスを供給する選択弁を開放する選択弁開放装置、起動用ガス管路に配設したライン制御弁、起動用ガス管路、消火剤ガス貯蔵容器の消火剤ガス貯蔵容器弁を開放する消火剤ガス貯蔵容器弁開放装置及び基準ガス圧(P1)の窒素ガスを貯蔵している定圧ガス容器の定圧ガス容器弁を開放する定圧ガス容器弁開放装置に供給するとともに、起動用ガスが供給されることによって定圧ガス容器弁が開放された定圧ガス容器から放出される基準ガス圧(P1)のガスを、起動用ガス管路を介して、消火剤ガス貯蔵容器弁に供給して、流路弁に基準ガス圧(P1)がかかるようにしたことを特徴とするガス系消火設備。
- 定圧遮断器によって、ガス系消火設備を起動する起動用ガスのガス圧(P3)を、6.5MP以下に抑えるとともに、定圧ガス容器から放出されるガスの基準ガス圧(P1)を、6.5MP以下に設定するようにしたことを特徴とする請求項1記載のガス系消火設備。
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