JP5519481B2

JP5519481B2 - ガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置

Info

Publication number: JP5519481B2
Application number: JP2010267862A
Authority: JP
Inventors: 克幸北原
Original assignee: Air Water Safety Service Inc
Current assignee: Air Water Safety Service Inc
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: JP2012115477A

Description

本発明は、窒素ガスやアルゴンガスなどの人体に対して安全性の高い不活性ガスを消火剤ガスとして使用する、いわゆるイナート系消火設備とも呼ばれるガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置に関する。

典型的な従来技術は、たとえば特許文献１に開示されている。この従来技術では、ガス系消火設備の作動を検知し、タイマーにより設定した所定時間の間、排気ダクトの避圧ダンパを開放状態に維持し、放出された消火剤ガスによって防護区画対象の空間内の圧力が上昇することを防止した後、前記避圧ダンパを閉鎖する避圧ダンパ駆動装置が提案されている。

前記避圧ダンパ駆動装置は、ガス系消火設備の作動に応じて、所定時間排気ダクトの避圧ダンパを開放状態に維持することによって、放出された消火剤ガスの量に見合った防護区画対象空間内の空気が順次排気ダクトを通って排出され、放出された消火剤ガスによって防護区画対象空間内の圧力が上昇することを抑制して、タイマーによって計時される所定時間経過後に、避圧ダンパを閉鎖するようにしている。そのため、放出された消火剤ガスの量に見合った防護区画対象空間内の空気の排出を排気ダクトの避圧ダンパを開放状態に維持して防護区画対象空間内の消火剤ガスの濃度を所定の値に維持している。

特開平９−２８７８０５号公報

前述の従来技術の避圧ダンパ駆動装置では、ガス系消火設備の作動を検知し、タイマーにより設定した所定時間の間、排気ダクトの避圧ダンパを開放状態に維持し、放出された消火剤ガスによって防護区画対象空間内の圧力が上昇することを防止した後、前記避圧ダンパを閉鎖するように構成されているため、防護区画対象空間の容積に応じてタイマーの設定時間を予め調整しなければならず、初期設定に手間を要するという問題がある。また、避圧ダンパを閉鎖する時期は、タイマーによって設定された時間に固定されるため、防護区画対象空間と屋外空間との差圧、温度差、風圧などの変化に追従させることができず、防護区画対象空間内に放出される消火剤ガスの濃度にばらつきが生じるという問題がある。

本発明の目的は、初期設定に手間を要せず、差圧、温度差、風圧などの環境変化に追従させて、防護区画対象空間内の消火剤ガスの濃度を最適に維持することができるガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置を提供することである。

本発明は、防護区画対象の空間内に設置される噴射ノズルと、噴射ノズルにガス系消火剤を導く配管と、前記空間と屋外空間とを連通する排気ダクトと、排気ダクトに設置される避圧ダンパとを備え、起動信号に応答してガス系消火剤を前記配管に供給するガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置であって、
前記配管の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段からの検出温度が低下から上昇へ変化すると、避圧ダンパを閉鎖させる制御手段とを含むことを特徴とするガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置である。

また本発明は、前記配管に設けられ、ガス系消火設備の作動によって発熱して前記配管を加熱する加熱手段を含むことを特徴とする。

さらに本発明は、前記温度検出手段は、前記配管の前記加熱手段による加熱対象領域またはその近傍に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、放出時に配管の温度を温度検出手段によって検出しておく。消火剤ガスが流れると、断熱膨張によって、配管温度が急激に低下する。ガスの流れが止まったとき、温度はそれ以上下がらなくなり、この温度変化によりガスの流れの終了を検出することができる。これによって、避圧ダンパの閉鎖時期などの初期設定に手間を要せず、差圧、温度差、風圧などの環境変化に追従させて、防護区画対象空間内の消火剤ガスの濃度を最適に維持することができる。

また本発明によれば、加熱手段によって配管を温めるので、より明確にガスの流れの終了を検出でき、温度が下がりきった際の上昇点の検知を容易にし、配管の立上がりを早めることができ、これによって避圧ダンパの閉鎖するタイミングを高精度化することができる。

さらに本発明によれば、温度検出手段が配管の加熱手段による加熱対象領域またはその近傍に設けられるので、温度検出手段によって配管の温度変化を高感度で検出することができ、避圧ダンパを閉鎖するタイミングを高精度化することができる。

本発明の一実施形態の避圧ダンパ駆動装置１が設置されるガス系消火設備２の簡略化した鉛直断面図である。ガス系消火設備２の構成を示す系統図である。ガス系消火設備２の動作を説明するためのフローチャートである。ダンパ制御部１４の動作を説明するためのグラフである。

図１は本発明の一実施形態の避圧ダンパ駆動装置１が設置されるガス系消火設備２の簡略化した鉛直断面図である。本実施形態のガス系消火設備２は、窒素ガスやアルゴンガスなどの人体に対して安全性の高い不活性ガスを消火剤ガスとして使用する、いわゆるイナート系消火設備とも呼ばれるガス系消火設備であり、避圧ダンパ駆動装置１を具備する。

避圧ダンパ駆動装置１は、ガス系消火設備２に実施される。ガス系消火設備２は、防護区画の対象として規定された空間（以下、防護区画対象空間と記す）３内に設置される複数の噴射ノズル４と、噴射ノズル４にガス系消火剤を導く配管５と、防護区画対象空間３と屋外空間６とを連通する排気ダクト７と、排気ダクト７に設置される避圧ダンパ８と、火災発生時に検知信号を出力する火災感知器９と、火災発生時に押圧操作することよって起動信号を出力する起動釦１０と、火災感知器９からの検知信号または起動釦１０からの起動信号に応答しガス系消火剤を配管５に供給する消火装置１１とを備える。

建物１３内の防護区画対象空間３は、コンクリート構造の建物１３内のたとえば屋内駐車場であって、建物１３を構成するスラブや内壁などによって仕切られ、放出された消火剤ガスが防護区画対象空間３外に流出しないように、建物１３のたとえば部屋、通路、倉庫などの密閉構造の空間によって実現される。

排気ダクト７は、金属板などの耐火材料から成り、防護区画対象空間３から屋外空間６へのガスの流れ方向Ａに垂直な断面形状が長方形または円形である複数の直管および曲管などを接続して構成される。排気ダクト７の各直管部の寸法は、一例として述べると、縦幅１０００ｍｍ、横幅１０００ｍｍ、長さ２０〜４０ｍである。

避圧ダンパ８は、たとえば電磁ソレノイドおよび空気圧シリンダなどをアクチュエータとし、消火装置１１からの駆動信号によって開閉される。このような構成によって、防護区画対象空間３内の消火剤ガスの濃度を、防護区画対象空間３の容積に応じて最適な所定の値に維持することができる。

前記温度センサ１２は、前記配管の前記加熱手段による加熱対象領域またはその近傍に設けられ、本実施形態では、配管５の後述する加熱ヒータ１５が装着される領域の表面に貼着される。

図２はガス系消火設備２の構成を示す系統図である。前記避圧ダンパ駆動装置１は、配管５の温度を検出する温度検出手段である温度センサ１２と、温度センサ１２からの検出温度Ｔが低下から上昇へ変化すると、避圧ダンパ８を開放させる制御手段であるダンパ制御部１４と、前記配管５に設けられ、ガス系消火設備２に備えられる消火装置１１の作動によって発熱して前記配管５を加熱する加熱手段である加熱ヒータ１５とを含む。

前記消火装置１１は、窒素ガスやアルゴンガスなどの人体に対して安全性の高い液化された不活性ガスが充填される圧力容器本体１７と、圧力容器本体１７に装着される容器弁１８と、容器弁１８を火災感知器９からの起動信号または起動釦１０からの起動信号に応答して開放させる作動制御部１９とを含む。

作動制御部１９は、たとえば既存の建物１３に設置されている消火システムの制御盤によって実現され、中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称ＣＰＵ）を含んで構成される。またダンパ制御部１４は、中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称ＣＰＵ）を搭載したコンピュータによって実現され、前記作動制御部１９と接続され、作動制御部１９との間で前記起動信号などを含む動作信号の送受信が可能であるように構成される。

前記加熱ヒータ１５は、たとえば２枚のシリコンゴム製のフィルム間に、電力の供給によってジュール熱を発生する発熱抵抗体が挟み込まれた状態で被覆される発熱シートによって実現される。このような発熱シートは、幅２００〜２５０ｍｍ、長さ８００ｍｍ〜１７００ｍｍの可撓性を有し、連続使用温度が２００℃〜２５０℃の帯状体として実現されるので、配管５の外径に拘らず巻回して取付けることができ、取付け性がよく、既存の配管５に対して安価に加熱手段を設けることができる。

前記避圧ダンパ８は、消火剤ガスが防護区画対象空間３内に放出されるのと同時に開放され、作動制御部１９に火災感知器９または起動釦１０から起動信号が入力されることによって、その起動信号に応答して容器弁１８に開放信号を出力して容器弁１８を開放させて、配管５に消火剤ガスを供給するとともに、前記起動信号をダンパ制御部１４にも与える。

ダンパ制御部１４は、作動制御部１９から入力した起動信号に応答して、避圧ダンパ８を開放させ、放出された消火剤ガスの量に見合った防護区画対象空間３内の空気が順次排気ダクト７を通って屋外空間６へ排出され、放出された消火剤ガスにより防護区画対象空間３内の圧力が上昇することを防止することができる。

図３はガス系消火設備２の動作を説明するためのフローチャートであり、図４はダンパ制御部１４の動作を説明するためのグラフである。図４において、縦軸は温度センサ１２によって検出される温度であり、横軸は時間である。まず、ステップｓ０で、消火装置１１および避圧ダンパ駆動装置１に電源電力が供給されて作動状態になる。このとき、避圧ダンパ８は、閉鎖状態である。次に、ステップｓ１で、火災の発生が火災感知器９によって感知され、あるいは火災の発見者などの通報者が起動釦１０を押圧操作すると、火災感知器９または起動釦１０から起動信号が出力され、この起動信号は作動制御部１９に入力される。

作動制御部１９は、ステップｓ１で火災感知器９または起動釦１０からの起動信号を受信すると、開放信号を出力して容器弁１８を開放させるとともに、図示しない報知器に警報音を鳴動させ、火災警報ランプを点滅させる。作動制御部１９からに開放信号によって容器弁１８が開放すると、圧力容器本体１７内の液化消火剤ガスは、容器弁１８を介して配管５へ供給され、各噴射ノズル４によって、防護区画対象空間３にガス化された状態で放出される。このとき、作動制御部１９は、避圧ダンパ８を開放させ、ダンパ制御部１４は加熱ヒータ１５に電力を供給して発熱させる。配管５は、液化消火剤ガスの噴射ノズル４からの噴射による断熱膨張によって冷却され、温度が急激に低下する。

前記作動制御部１９の起動信号は、ダンパ制御部１４へも入力され、温度センサ１２による配管５の温度検出動作が時刻ｔ１から開始される。温度センサ１２は、配管５の検出温度Ｔ_Ｎ（ここに、Ｎは正の整数）を、たとえば周期ΔＷ＝３ｓｅｃ毎に検出してダンパ制御部１４に出力する。

ステップｓ２で、ダンパ制御部１４は、時刻ｔ２における検出温度Ｔ_Ｎ−１と、時刻ｔ２から周期ΔＷ＝３秒後の時刻ｔ３の検出温度Ｔ_Ｎとの差ΔＴ（＝Ｔ_Ｎ−１−Ｔ_Ｎ）を算出する動作を行い、ステップｓ３で、差ΔＴがΔＴ＜０であれば、ステップｓ１へ戻って温度センサ１２による配管温度の３秒毎のサンプリング動作が繰り返される。このようなサンプリング周期ΔＷは、３ｓｅｃに限るものではなく、高い精度が要求される場合には、さらに短い周期、たとえば０．５ｓｅｃ≦ΔＷ＜３ｓｅｃの範囲で適宜設定すればよい。

差ΔＴがΔＴ≧０であれば、配管５の温度は低下する傾向から上昇する傾向にあり、したがって消火剤ガスの放出が完了したものと判断することができ、ステップｓ４に進む。このように、配管５を加熱ヒータ１５によって加熱することによって、消火剤ガスの放出完了時点を検出温度の低下から上昇への変曲点として高精度で、しかも迅速に検出することができ、避圧ダンパ８を閉鎖するタイミングを、防護区画対象空間３と屋外空間６との差圧、温度差、風圧などの変化に追従させ、防護区画対象空間３内に放出される消火剤ガスの濃度を最適とすることができる。

次のステップｓ４において、ダンパ制御部１４は加熱ヒータ１５への電力供給を停止するとともに、作動制御部１９へダンパ閉鎖信号を出力し、作動制御部１９によって避圧ダンパ８を閉鎖させ、ステップｓ５で消火動作が終了する。

このようにして、防護区画対象空間３内に放出された消火剤ガスの濃度を所望する最適な範囲に維持することができる。また、温度センサ１２が配管５の加熱ヒータ１５による加熱対象領域またはその近傍に設けられるので、温度センサ１２によって配管５の温度変化を高感度で検出することができ、避圧ダンパ８を閉鎖するタイミングを高精度化することができる。

前記配管５の温度は、液化消火剤ガスが放出されると、前述したように、液化消火剤ガスの断熱膨張によって低下し、その後、液化消火剤ガスが配管５内を流下している２０ｓｅｃ〜３０ｓｅｃの間は、液化消火剤ガスの温度に近い−６０℃〜−７０℃のほぼ一定の温度に保たれる。液化消火剤ガスの放出が完了すると、断熱膨張の終了によって配管５への吸熱がなくなるため、配管５の温度は徐々に上昇することになる。

本実施形態では、配管５を積極的に加熱することによって、消火剤ガスの放出完了から温度上昇までの時間を短縮し、かつ温度の立上がりを急峻にし、消火剤ガスの放出が完了したことを環境温度や前記従来技術のようなタイマーの設定時間などに拘束されず、早期にかつ高精度で的確に検出しようとするものであるが、本発明の他の実施形態では、前記加熱ヒータ１５を用いずに、配管５の外周面の温度を温度センサ１２によって検出してもよい。この場合においても、液化消火剤ガスの放出完了を配管５の温度変化が低下から上昇への変曲点によって検出することができるので、従来技術に比べて、消火剤ガスの放出完了を的確に検出することができる。

１避圧ダンパ駆動装置
２ガス系消火設備
３防護区画対象空間
４噴射ノズル
５配管
６屋外空間
７排気ダクト
８避圧ダンパ
９火災感知器
１０起動釦
１１消火装置
１２温度センサ
１３建物
１４ダンパ制御部
１５加熱手段

Claims

防護区画対象の空間内に設置される噴射ノズルと、噴射ノズルにガス系消火剤を導く配管と、前記空間と屋外空間とを連通する排気ダクトと、排気ダクトに設置される避圧ダンパとを備え、起動信号に応答してガス系消火剤を前記配管に供給するガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置であって、
前記配管の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段からの検出温度が低下から上昇へ変化すると、避圧ダンパを閉鎖させる制御手段とを含むことを特徴とするガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置。
前記配管に設けられ、ガス系消火設備の作動によって発熱して前記配管を加熱する加熱手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置。
前記温度検出手段は、前記配管の前記加熱手段による加熱対象領域またはその近傍に設けられることを特徴とする請求項２に記載のガス系消火設備の避圧ダンパ駆動装置。