特開 2023-168525 消火システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023168525

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】消火システム

(51)【国際特許分類】

   A62C 37/40 20060101AFI20231116BHJP

   A62C 3/04 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

A62C37/40

A62C3/04

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023172479

(22)【出願日】2023-10-04

(62)【分割の表示】P 2020065147の分割

【原出願日】2020-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000233826

【氏名又は名称】能美防災株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 昌彦

(57)【要約】

【課題】本発明は、バイオマス発電等の貯蔵施設のような、上面に凹凸を有する堆積物を貯蔵する施設において、消火をおこなう消火システムを提供することを課題とする。
【解決手段】上面に凹凸を有する堆積物を貯蔵する施設において、検知による方向制御を行う可動式の放水部を設けたことを特徴とする消火システムとする。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に凹凸を有する堆積物を貯蔵する施設において、検知による方向制御を行う可動式の放水部を設けたことを特徴とする消火システム。

【請求項2】

防護区画に、赤外線検知部と前記放水部が回転するノズルユニットを備え、
火災信号が得られたときに、複数の前記ノズルユニットの前記赤外線検知部を回転させて炎を検出し、前記放水部からの放水により消火する消火システムにおいて、
複数の前記ノズルユニットの前記赤外線検知部により得られた赤外線情報から、炎位置を検出する炎検知動作を行い、
複数の前記ノズルユニットのうちのノズルユニットを放水ユニットとして前記放水部から放水を開始する放水開始動作を行い、
前記放水開始動作の後において、前記放水ユニット以外の他の前記ノズルユニットの前記赤外線検知部により得られた赤外線情報から、前記炎位置と放水位置を検出し、前記炎位置に落下するように前記放水ユニットの放水をフィードバック制御する放水修正動作を行うことを特徴とする請求項１に記載された消火システム。

【請求項3】

赤外線検知部が高温領域を検出したにもかかわらず、前記高温領域において炎検知部が炎の検知をしないとき、前記高温領域の下方領域に向けてブロー放水を行うことを特徴とする請求項１に記載された消火システム。

【請求項4】

前記ブロー放水の際に、前記放水部が所定の角度範囲内で上下に移動することを特徴とする請求項３に記載された消火システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、火災の炎に向けて自動的に放水する消火システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

バイオマス発電は生物的分解等により最終的にＣＯ_２となる廃木材などを利用するため、化石燃料と比較して最終的なＣＯ_２の排出量が増えず、温室効果ガスの排出削減に効果的なエネルギーとして注目されている。バイオマス発電の燃料は木質ペレットなどであり、直接燃焼方式では貯蔵施設の木質ペレット等をボイラーに運び、燃焼させた熱を用いる。しかし、貯蔵施設に可燃物を大量に保管すると、酸化反応等による温度上昇により自然発火する場合がある。そして、木質ペレットの貯蔵施設は、消防法上、指定可燃物貯蔵施設に分類される。そのため、放水型スプリンクラー設備、水噴霧設備、泡消火設備などを設置する必要がある。この中でも水噴霧設備を用いることが多い。

【0003】

しかし、水噴霧設備の場合には、防護区画である貯蔵施設の火災該当区画に大量の水を噴霧するため、大量の水を保管する水源と、大量に送水する能力を持つポンプが必要である。さらに、貯蔵施設の高天井面に配管を多く敷設し、大流量用の水噴霧ヘッドを配置しなければならず、足場などを仮設する必要があり、長い工事期間と高い工事費を要する。

【0004】

これらに対し、可動式の放水ヘッドを用いたシステムであれば、機器や配管を高天井面に設置したり敷設したりする必要がない。
また、バイオマス発電の木質ペレットや木質チップ以外にも、石炭の保管設備やゴミピット等でも可燃物が大量に保管されるため自然発火することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－０９７６１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１には、赤外線リニアセンサと炎感知器と消火ノズルとを備えた可動式放水ヘッドが記載されている。消火の際には、赤外線リニアセンサが旋回して熱源の位置を検出し、炎感知器は熱源方向に指向して火源の確定を行い、火源の方向に消火ノズルを向けて放水する。消火ヘッドは遠くに放水する遠投ヘッド、中程度の距離に放水する中投ヘッド、近くに放水する近投ヘッドを備えており、火源の方向に向けて、近い位置から遠い位置まで一度に放水する。特許文献１の可動式放水ヘッドは、アトリウムや体育館などの床面が平らな場所に用いられる。

【0007】

本発明は、バイオマス発電等の貯蔵施設のような、上面に凹凸を有する堆積物を貯蔵する施設において、消火をおこなう消火システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上面に凹凸を有する堆積物を貯蔵する施設において、検知による方向制御を行う可動式の放水部を設けたことを特徴とする消火システムである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によると、上面に凹凸を有する堆積物を貯蔵する施設で放水する消火システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】木質ペレット３の貯蔵施設に設置した消火システム２。

【図2】実施例１のノズルユニット２１。

【図3】ノズルユニット２１から火災の炎４に放水している状況を示す図。

【図4】消火システム２のシステム構成。

【図5】消火のフロー図。

【図6】放水しているノズルユニット２１以外のノズルユニット２１ｄにおける赤外線カメラ２９３ｄの画像。

【図7】実施例２のノズルユニット２９。

【図8】木質ペレット３の谷に炎４が発生している状況を示す図。

【図9】実施例３において、ノズルユニット２９により木質ペレット３を放水で飛ばしている状況を示す図。

【図10】ノズルユニット２９の赤外線カメラ２９３からみた貯蔵施設１の内部。

【発明を実施するための形態】

【実施例0011】

図１は、木質ペレット３の貯蔵施設１に設置した消火システム２を示す。図１（Ａ）は防護区画である貯蔵施設１を上から見た図、図１（Ｂ）は横から見た図を示す。消火システム２は貯蔵施設１内の設備として、複数のノズルユニット２１と複数の熱感知器２２を備える。実施例１の消火システム２において、複数のノズルユニット２１は、貯蔵施設１の壁面１１の高い場所に、側方の間隔をあけて同じ高さで設置される。また、熱感知器２２は作動分布型であり、図１では天井面１２に這わせた空気管の部分を示している。そして、図１（Ｂ）に示すように木質ペレット３は貯蔵施設１の内部に山積される。貯蔵した木質ペレット３の内部が高温になり可燃性ガスが発生すると、炎４が木質ペレット３の上面に現れ、火災となる。なお図１は４つのエリアに分けられ、各エリア毎に熱感知器２２が設けられて、エリア内の火災を検出することができる。

【0012】

図２は、実施例１のノズルユニット２１である。ノズルユニット２１は、放水部であるノズル２１１の先端に可動するデフレクタ２１２を備えている。また、ノズル２１１の下に、赤外線検知部である赤外線カメラ２１３を備え、その下に炎検知部である炎検知装置２１４を備える。赤外線カメラ２１３は、赤外線情報である赤外線画像や赤外線映像を得るために用いる。また、炎検知装置２１４は、赤外線カメラがとらえた熱源が炎であることを確認するために用いる。そして、ノズル２１１の下方には、ノズル２１１を水平方向に回転させる横回動装置２１５を有している。横回動装置２１５の下方は基台２１６となっており、全体を支えている。実施例１の基台２１６は水が通過する管となっており、放水用の水は基台２１６の中をとおり、横回動装置２１５を通過してノズル２１１の中に入る。ノズル２１１の先端は斜め上方を向いており、赤外線カメラ２１３と炎検知装置２１４は斜め下方を向いている。ノズル２１１、赤外線カメラ２１３、炎検知装置２１４は一体的に水平方向へ回転し、水平方向では同方向であって、ノズルユニット２１を上方から見ると同じ方向を向いている。

【0013】

図３は、ノズルユニット２１から火災の炎４に放水している状況を示す図である。放水は山なりの放水軌跡５で行われる。そのため、炎４のほぼ真上から水が炎４の場所に落下する。落下した水は木質ペレット３の山の中へ拡がりながら浸透し、可燃性ガスが発生している熱源を冷却する。放水の水平方向の角度は横回動装置２１５により合わせられ、飛距離はデフレクタ２１２を動かして、そのデフレクタ２１２の作用で調整される。デフレクタ２１２の作用を弱くすると、放水は棒状となって遠方に落下し、作用を強くすると、放水が弱められて近くに落下する。実施例１ではデフレクタ２１２の作用は連続的に変化するため、放水の強さは連続的に変化する。

【0014】

図４は、消火システム２のシステム構成を示す。複数のノズルユニット２１は、シリアル配線２６１により中央操作盤２３に接続している。中央操作盤２３は、火災受信機２４とポンプ制御盤２５に接続する。火災受信機２４は、複数の熱感知器２２から火災信号を受ける。また、複数のノズルユニット２１は、シリアル配線２６２により現地制御盤２７に接続している。現地制御盤２７には、開放弁２８と図示しない操作ユニットが接続されている。開放弁２８は個々のノズルユニット２１毎に弁を有し、複数のノズルユニット２１のうちのいずれかを選択して水を供給することができる。中央操作盤２３と火災受信機２４、ポンプ制御盤２５は発電所の管理室に設けられ、開放弁２８は貯蔵施設１の近傍に設けられる。なお、現地制御盤２７を設けずに、中央操作盤２３から開放弁２８の開閉制御を行うようにしてもよい。

【0015】

図５は、消火のフロー図である。このフロー図にしたがって、消火の動作を説明する。火災が発生すると熱感知器２２が作動し、火災受信機２４に火災信号を送信する。火災受信機２４で火災と判断されると、移報信号が中央操作盤２３に送られる（ステップＳ１）。移報信号により炎検知動作が始まる。

【0016】

＜炎検知動作＞
中央操作盤２３から全てのノズルユニット２１に向けて、炎４を探索するための探索指示信号を送信する（ステップＳ２）。各ノズルユニット２１では、探索動作（ステップＳ３）を行う。探索動作では、横回動装置２１５によりノズル２１１を旋回させると、ノズル２１１の下方に設置された赤外線カメラ２１３も旋回する。そして、赤外線情報である赤外線画像によって防護区域における高温領域の方向を探索し、最も温度が高い高温領域が赤外線カメラ２１３の左右方向の中心になる位置で止まる。このとき、赤外線カメラ２１３と同じ方向を向いて取り付けられている炎検知装置２１４は高温領域に向いている。そうして、炎検知装置２１４は、炎特有のＣＯ_２共鳴放射とその強度の揺らぎを検出することにより炎判断を行う。炎でないと判断された場合には、次に温度が高い高温領域を探索して炎判断を行う。

【0017】

炎と判断された場合にはそのときに向いている水平角を得る。そして、全てのノズルユニット２１から、得られた水平角度データと赤外線カメラ２１３の赤外線画像を中央操作盤２３に送信する（ステップＳ４）。

【0018】

中央操作盤２３では、各ノズルユニット２１から送られた赤外線カメラ２１３の赤外線画像から上下方向の角度を算出し、受信した水平角度データとともに各ノズルユニット２１からの炎方向ベクトルを得る。そして、複数のノズルユニット２１について、記憶している各ノズルユニット２１の位置と炎方向ベクトルから、炎４の３次元的な位置である炎位置を算出する（ステップＳ５）。

【0019】

＜放水開始動作＞
次に、中央操作盤２３は、炎４の位置に最も近いノズルユニット２１を放水ユニットとして選定する。そして、炎４の３次元的な位置と放水ユニットの位置から水平距離データを算出する（ステップＳ６）。そして、中央操作盤２３から選出したノズルユニット２１である放水ユニットに、放水指示信号と水平距離データを送信する（ステップＳ７）。さらに、ポンプ制御盤２５にポンプ作動信号を送信し（ステップＳ８）、ポンプ（図示せず）を作動させる。

【0020】

放水指示信号を受信したノズルユニット２１は放水ユニットとなる。そして、水平距離データによりデフレクタ２１２の位置を制御する（ステップＳ９）。デフレクタ２９２が強く効いていると放水の水平距離は短くなり、弱いと長くなる。また、放水ユニットは、シリアル配線２６２を介して、現地制御盤２７に自らのユニット識別信号と弁開放信号を送信する（ステップＳ１０）。現地制御盤２７は、開放弁２８において放水ユニットの弁を開放する（ステップＳ１１）。放水ユニットは、高温領域が赤外線カメラ２１３の左右の中心になる位置で止まっており、水平方向における赤外線カメラ２１３とノズル２１１の方向が一致しているため、炎４の方向へ放水が行われる。そして、水平距離データにより調整されたデフレクタ２１２によって、炎位置に落下するように放水が行われる。実施例１では以上のように、放水の前に放水の落下点が炎位置となるように計算して位置制御する。

【0021】

＜放水修正動作＞
放水が開始すると、放水ユニットでは図示しない放水センサーにより放水を検出し（ステップＳ１２）、放水確認信号を中央操作盤２３に送信する（ステップＳ１３）。中央操作盤２３は、記憶している炎の３次元位置とノズルユニット２１の位置から、各ノズルユニット２１の水平角度データを算出する（ステップＳ１４）。そして、放水信号をうけた中央操作盤２３は、放水ユニット以外のノズルユニット２１に、撮影指示信号と水平角度データを送信する。撮影指示信号を受けたノズルユニット２１は、水平角度データに従い赤外線カメラ２１３を炎４の方向へ向けて撮影する（ステップＳ１５）。これにより、放水ユニット以外のノズルユニット２１の水平方向のずれを修正する。そして、赤外線映像を中央操作盤２３へ送信する（ステップＳ１６）。

【0022】

中央操作盤２３は、赤外線映像から高温領域と、低温領域を抽出する。高温領域は炎４の位置であり、低温領域は図３に示した放水軌跡５である。放水落下位置である低温領域の下部と高温領域の３次元的な位置がずれている場合には、放水の落下位置が炎位置と異なっているため、ずれの量と方向を算出して、水平角度データと水平距離データを算出し（ステップ１７）、放水ユニットに送信する（ステップ１８）。

【0023】

放水ユニットでは、受信した水平角度データと水平距離データにより回転角とデフレクタ２１２の位置を修正して放水の修正を行う（ステップＳ１９）。

【0024】

＜繰り返し動作＞
放水ユニット以外のノズルユニット２１による画像信号は中央操作盤２３に送り続けられ、ずれの量と方向の算出及び水平角データとデフレクタ２１２の強度信号を送る。このフィードバック制御より、放水の落下点と炎４のずれは収束して炎４に放水が落下する。炎４の位置に低温の放水が落下することが赤外線画像により確認されてから一定時間経過後に、中央操作盤２３は、放水ユニットに放水停止信号を送信し（ステップＳ２０）、放水ユニットは現地制御盤２７へ弁閉鎖信号を送信する（ステップＳ２１）。そして現地制御盤２７は開放弁２８の弁を閉鎖する（ステップＳ２２）。放水ユニットの弁が閉じて放水は一旦停止する。そして、再び炎検知動作、放水開始動作、放水修正動作をおこなう。これを繰り返す。

【0025】

実施例１によれば、放水修正動作のフィードバック制御によって、炎４の３次元的な位置である炎位置に正確に放水を落下させることができる。そのため、少ない水量でも炎４やその元になっている熱源に水が達して消火を行うことができる。また、特に複数の箇所で炎４が発生している場合には、炎４の３次元的な位置に誤差が生じやすいが、放水の落下位置は一箇所であるため、誤差を修正して放水修正動作により正しい位置に放水することができる。
さらに、再動作により、複数の箇所で炎４が発生している場合に順番に炎４を消していくことができる。

【0026】

本実施形態では、水平方向に回動可能な赤外線検知部（赤外線カメラ２９３）と放水部（ノズル２１１）とを有するノズルユニット２１が防護区画（貯蔵施設１）に複数設けられた消火システム２において、火災時に一のノズルユニット２１が放水するときに、その一のノズルユニット２１以外のノズルユニット２１の赤外線カメラ２９３から得られる情報をもとに、一のノズルユニット２１のノズル２１１の制御を行うようにしたものである。このような放水制御を行うことで、火災の炎４に対して、一のノズルユニット２１からの放水を効率よく当てることができ、消火効率を高めることができる。ここで、一のノズルユニット２１は、例えば、自身の赤外線カメラ２９３からの情報をもとに放水制御を行うことも考えられるが、炎４に対する放水の向きと赤外線カメラ２９３の視野とが重なり、上手く熱源情報を取得することができない。

【0027】

そこで、一のノズルユニット２１ではなく、好ましくは、この一のノズルユニット２１に隣接するノズルユニット２１ｄまたは斜向かい方向にあるノズルユニット２１ｄからの赤外線検知部からの情報を取得して、一のノズルユニット２１からの放水軌跡５と炎４の位置とがずれていないかを判断するのが好ましい。なお、当然にノズルユニット２１，２１ｄ等の各ノズルユニットには、個別のＩＤが設定される。中央操作盤２３は、放水しているノズルユニット２１以外のノズルユニット２１ｄを指定して、指定したノズルユニット２１ｄの赤外線カメラ２９３ｄの情報を取得する。これにより放水位置と異なった場所から、放水による低温領域（放水軌跡５）と高温領域（炎４）との位置ずれがないかを検出できる。そして、位置ずれがある場合には、最適な放水角度やデフレクタ２１２の向きなどを中央操作盤２３から放水しているノズルユニット２１に伝えて、位置ずれを修正することで効果的な放水が行えるものである。

【0028】

図６は、放水しているノズルユニット２１以外のノズルユニット２１ｄにおける赤外線カメラ２９３ｄの画像を示す。炎４から図６（Ａ）のように放水軌跡５がずれている場合には、放水の勢いが増加するようにデフレクタ２１２を制御するなどして、図６（Ｂ）のように放水軌跡５が炎４に重なるようにする。また、図６（Ｃ）のように放水軌跡がずれている場合には、放水の勢いが減少するようにデフレクタ２１２を制御するなどして、図６（Ｂ）のように放水軌跡５が炎４に重なるようにする。制御は、赤外線カメラ２９３ｄの映像により連続的にフィードバックをかけておこなうことができる。これによれば、図６（Ａ）の状態から放水の勢いを増加しすぎて図６（Ｃ）の状態になっても、フィードバックによって図６（Ｂ）の状態に収束する。また、複数のノズルユニット２１ｄにおける赤外線カメラ２９３ｄを用いることもできる。その場合、３次元的に正確な炎４と放水軌跡５の位置を得て、ノズルユニット２１を制御し、放水軌跡５を炎４の位置へ誘導することができる。

【0029】

＜放水開始動作の変形例＞
放水開始動作において、実施例１では放水の前に放水の落下点が炎位置となるように計算して位置制御する。しかし、上記の位置制御を行わないか、一部を省略して制御してもよい。たとえば、水平距離データを算出せずに水平方向だけとして放水を開始し、放水修正動作で放水の落下点が炎位置になるようにしてもよい。

【0030】

＜繰り返し動作の変形例＞
実施例１の繰り返し動作では、炎４の位置に放水が落下することが赤外線画像により確認されてから一定時間経過後に弁を閉鎖して放水を一旦停止し、再び炎検知動作等を行う。しかし、赤外線情報により放水の落下位置の近傍に炎４の熱の位置を確認できなくなったとき、放水を一旦停止し、再び炎検知動作等を行ってもよい。

【実施例0031】

図７は、実施例２のノズルユニット２９である。図７（Ａ）は側方図、図７（Ｂ）は下方から見上げた図である。ノズルユニット２９は、ノズル２９１の先端にデフレクタ２９２を備えている。また、ノズル２９１の下に、赤外線検知部である赤外線カメラ２９３と炎検知部である炎検知装置２９４を備える。図７（Ａ）において、炎検知装置２９４は赤外線カメラ２９３の影に隠れている。そして、基台２９７の上に横回動装置２９５が設けられ、その上はノズル台２９８となっており、縦回動装置２９６を介してノズル２９１が設置されている。横回動装置２９５はノズル２９１を水平方向に回転させ、縦回動装置２９６はノズル２９１の先端を上下方向に回転させる。ノズル２９１、赤外線カメラ２９３、炎検知装置２９４は、水平方向及び縦方向に一体的に回転する。またノズル２９１の後部にはホース２９９が接続されている。図７（Ａ）に点線で示すように、赤外線カメラ２９３の軸は縦回動装置２９６の軸を通る。炎検知装置２９４も同様である。

【0032】

また、図７（Ｂ）に点線で示すように、ノズル２９１と赤外線カメラ２９３と炎検知装置２９４は、下から見てノズル２９１の軸から外方を向いて取り付けられている。すなわち、ノズル２９１の軸であるノズル軸２９１ａと、赤外線カメラ２９３の軸であるカメラ軸２９３ａと、炎検知装置２９４の軸である炎検知軸２９４ａは、下方から見て横回動装置２９５の軸である横回動軸２９５ａで交わっている。したがって、ノズル２９１と赤外線カメラ２９３と炎検知装置２９４は、横回動装置２９５と縦回動装置２９６の位置を制御することにより、カメラ軸２９３ａの位置に炎検知軸２９４ａを移動させるなど、同じ方向へ移動させることができる。また、回転により移動しない縦回転軸と横回転軸の交点を３つの装置の中心軸が通っており、同じ角座標で計算することができる。

【0033】

実施例２のノズルユニット２９は、縦回動装置２９６を備えており３次元的に回転するため、より適切な放水軌跡５で消火等を行うことができる。また、ノズル２９１、赤外線カメラ２９３、炎検知装置２９４は、水平方向及び縦方向に一体的に回転することから、２つの回動装置で３つの装置の上下左右の方向制御を行うことができる。

【0034】

＜実施例２の変形例＞
実施例２では、炎検知装置２９４を用いたが、赤外線カメラ２９３から得られた赤外線映像によりちらつきを解析して炎検知を行うこともできる。変形例では炎検知装置２９４はなく、赤外線カメラ２９３はノズル２９１の真下に設けられ、ノズル軸２９１ａとカメラ軸２９３ａの水平方向が一致する。本変形例においても、２つの回動装置で各装置の上下左右の方向制御を行うことができる。なお、赤外線カメラ２９３とノズル２９１は上記のように一体的に設けられていなくても良く、個別に回転する機構を持つものでも良い。