火のスプリンクラー

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天井に取り付けられたスプリンクラー
天井に取り付けられたスプリンクラー

スプリンクラーまたはスプリンクラーヘッドは、所定の温度を超えた場合など、火災の影響が検出されたときに水を排出するスプリンクラーシステムのコンポーネントです火のスプリンクラーは世界中で広く使用されており、毎年4,000万を超えるスプリンクラーヘッドが取り付けられています。適切に設計および保守されたスプリンクラーによって保護されている建物では、99%以上の火災がスプリンクラーのみによって制御されていました。[1] [2] [3]

歴史

1812年、英国の発明家であるウィリアムコングリーブ卿は、天井に沿って穴あきパイプを使用する手動スプリンクラーシステムの特許を取得しました。[4] [5]誰かが火事に気づいたとき、建物の外のバルブを開いてパイプを通して水を送ることができました。[6]大規模な家具工場が繰り返し焼失した結果、再発を防ぐ方法についてハイラム・スティーブンス・マキシムに相談し、最初の自動スプリンクラーを発明したのは、しばらくしてからでした。それは、火事があった地域を消火し、消防署に火事を報告します。マキシムはアイデアを他の場所で販売することができませんでしたが、特許の有効期限が切れるとアイデアが使用されました。[7] [8] [説明が必要]

コネチカット州ニューヘブンのヘンリーS.パルマリー、1874年に最初の自動スプリンクラーシステムを作成して設置しました。火事で溶けたはんだを使用して、密閉された水道管の穴を開けました。[9]彼はMathusekPianoWorksの社長であり、途方もなく高い保険料に対応してスプリンクラーシステムを発明しました。パルマリーは彼のアイデアの特許を取得し、米国で大きな成功を収め、彼の発明を「自動消火器」と呼んでいます。[10]それから彼はヨーロッパに旅行し、完全に破壊される前に建物の火災を止める彼の方法を示した。

ほとんどの人がスプリンクラーシステムを設置する余裕がなかったため、パルマリーの発明は彼が計画したほど注目されませんでした。これに気づいた彼は、自分のシステムについて保険会社を教育することに力を注いだ。彼は、スプリンクラーシステムが損失率を減らし、保険会社のお金を節約するだろうと説明しました。彼は、保険料の引き下げという形で合理的な利益を保証できない限り、事業主からシステムを設置する契約を結ぶことは決してできないことを知っていました。

これに関連して、彼は保険業界で関係のある2人の男性の利益を得ることができました。最初のものは、ボルトンの大企業の綿紡績機であり、ボルトン綿花取引​​相互保険会社の会長でもあったヘスケス少佐でした。この会社の取締役とその秘書であるピーター・ケヴァンは、パルマリーの初期の実験に興味を持っていました。ヘスケスは、ボルトンのアストリーブリッジにあるジョンストーンズアンドカンパニーの綿紡績工場でスプリンクラーを設置するための最初の注文をパルマリーに与えました。その後すぐに、同じ町のジョン・バトラーが所有するアレクサンドラ・ミルズからの注文がありました。

1897年のGrinnell自動スプリンクラー広告

Parmaleeはその努力によって2つの売上を獲得しましたが、Bolton Cotton Trades Mutual Insurance Companyは、その地域以外ではそれほど大きな会社ではありませんでした。パルマリーはより広い影響力を必要としていました。彼は、マンチェスターの相互火災保険会社のマネージャーであるジェームズ・ノース・レーンでこの影響を見つけましたこの会社は、1870年にランカシャーヨークシャーの繊維製造業者協会によって設立されました。高い保険料に対する抗議として。彼らは、リスク管理、より具体的には消火のための最新の科学的装置の使用を奨励する方針を持っていました。彼はスプリンクラーシステムについて大衆を教育することに多大な努力と時間を費やしましたが、1883年までに約10の工場だけがパルマリースプリンクラーによって保護されました。

米国に戻ると、Parmaleeスプリンクラーを製造していたFrederick Grinnellが、より効果的なGrinnellスプリンクラーを設計しました。彼は、水とのすべての接触から可融性の接合部を取り除くことによって感度を高め、柔軟なダイヤフラムの中央にバルブを配置することによって、水圧のひずみから低融点はんだ接合部を解放しました。これにより、水圧によりバルブシートがバルブに押し付けられ、自動閉路動作を起こしました。水圧が高いほど、バルブはきつくなります。柔軟なダイヤフラムには、さらに重要な機能がありました。これにより、はんだ接合部が完全に切断されるまで、バルブとそのシートが同時に外側に移動しました。グリンネルは、彼のバージョンのスプリンクラーシステムの特許を取得しました。[11]彼はまた彼の発明をヨーロッパに持ち込み、そこではパルマリー版よりもはるかに大きな成功を収めました。最終的に、パルマリーシステムは撤回され、グリンネルと彼の発明への道が開かれました。[12]

米国の規制

スプリンクラーの適用と設置のガイドライン、および全体的なスプリンクラーシステムの設計ガイドラインは、全米防火協会(NFPA)13、(NFPA)13D、および(NFPA)13Rによって提供され、地域の管轄区域によって施行されます。

カリフォルニアペンシルベニアイリノイを含む特定の州では、少なくともいくつかの新しい住宅建設にスプリンクラーが必要です。[13]

スプリンクラーは自動またはオープンオリフィスにすることができます。自動スプリンクラーは、所定の温度で作動する可融性要素を使用します。可融性要素は、溶融するか、壊れやすい液体を含むガラス球を持っているため、スプリンクラー配管内の水圧によってプラグがスプリンクラー開口部から押し出され、開口部から水が噴霧されます。水流は、スプリンクラータイプの目標(つまり、制御または抑制)をサポートするように設計されたスプレーパターンに水を形成するデフレクターに衝突します。最新のスプリンクラーヘッドは、スプレーを下向きに向けるように設計されています。スプレーノズルは、さまざまな方向とパターンでスプレーを提供するために利用できます。自動スプリンクラーの大部分は、火災時に個別に作動します。映画表現とは逆に、[14] [15]

オープンオリフィススプリンクラーは、水噴霧システムまたは大洪水スプリンクラーシステムでのみ使用されます。それらは、熱に敏感な操作要素が削除されていることを除いて、それらが基づいている自動スプリンクラーと同じです。

壊れやすい球根を利用する自動スプリンクラーは、動作温度を示す標準化された色分け規則に従います活性化温度は、スプリンクラーシステムが保護する危険のタイプに対応しています。住宅の居住者には、生命の安全を独自の目標とする特殊なタイプの高速応答スプリンクラーが用意されています(住宅のスプリンクラーは、標準のスプレースプリンクラーよりも高い排出パターンを持ち、壁のより高い場所に水を排出するために特別に開発されました。天井ガス温度を低く保つため)。[16] [17]

クイックレスポンススプリンクラー

NFPA#13規格は、1996年に改訂され、危険性の低い占有分類を持つすべての建物にクイックレスポンススプリンクラーが必要になりました。

NFPA#13規格の2002年版、セクション3.6.1は、応答時間指数(RTI)が50(メートル秒) 1/2以下であるとクイック応答スプリンクラーを定義しています。RTIは、スプリンクラーの熱応答要素の熱応答性の尺度であり、スプリンクラーバルブの温度を熱風流の温度の63%に速度の平方根を掛けた値に上げるのに必要な時間として測定されます。気流。[18]

クイックレスポンスという用語は、高速レスポンスのリリース要素だけでなく、スプリンクラー全体(間隔、密度、位置を含む)のリストを指します。拡張カバレッジ通常ハザード(ECOH)スプリンクラーなどの多くの標準応答スプリンクラーは、火災試験に合格するために高速応答(低熱質量要素)を備えています。クイックレスポンススプリンクラーは、標準のスプレーデフレクターで利用できますが、拡張カバレッジデフレクターでも利用できます。[19]

クイックレスポンス火災スプリンクラー
NFPAに準拠したクイックレスポンス13RTI<50(ms)1/2 呼び径(mm) Norbulbモデル[20] 秒単位の動作時間 応答時間インデックス(RTI)(ms)1/2
はい 2.5 N2.5 9 25
はい 3 N3 11.5 33
はい 3.3 N3.3 13.5 38
番号 5 NF5 23 65
番号 5 N5 32 90

操作

高い放出温度を示す青い電球が付いた標準のスプレースプリンクラーヘッド

各クローズドヘッドスプリンクラーは、感熱ガラス電球(以下を参照)またはウッドメタル[21]などの可溶合金および同様の組成の他の合金と一緒に保持された2つの部分からなる金属リンクのいずれかによって閉じられています。[22]ガラス球またはリンクは、スプリンクラーの周囲温度が個々のスプリンクラーの設計活性化温度に達するまで水が流れるのを防ぐプラグとして機能するパイプキャップに圧力をかけます。各スプリンクラーは所定の熱レベルに達すると独立して作動するため、作動するスプリンクラーの数は火の近くのスプリンクラーのみに制限され、それによって火の起点で利用可能な水圧が最大になります。

ガラス球内の液体は、表示温度定格に合わせて色分けされています。

バルブは、バルブ内の液体の熱膨張の結果として壊れます。[23]電球が壊れるまでにかかる時間は、温度に依存します。設計温度を下回ると破損せず、設計温度を超えると破損し、温度が設計しきい値を超えると破損する時間が短くなります。応答時間は、応答時間インデックス(RTI)として表されます。これは通常、35〜250m½s½の値を持ち、値が小さいほど応答が速いことを示します。[24]標準的なテスト手順(速度2.5 m / sの135°Cの空気)では、RTIに応じて、68°Cのスプリンクラーバルブが7〜33秒以内に破損します。[25]RTIは、インペリアル単位で指定することもできます。ここで、1ft½s½0.55m½s½相当ますサーマルエレメントが塗装されている場合、スプリンクラーの感度に悪影響を与える可能性があります。

最高天井温度 温度定格 温度分類 カラーコード(フュージブルリンク付き) ガラス球色の液体アルコール
100°F/38°C 135-170°F/57-77°C 普通 無着色または黒 オレンジ(135°F / 57°C)または赤(155°F / 68°C)
150°F/66°C 175-225°F/79-107°C 中級 黄色(175°F / 79°C)または緑(200°F / 93°C)
225°F/107°C 250-300°F/121-149°C 高い 青い 青い
300°F/149°C 325-375°F/163-191°C エクストラハイ 紫の
375°F/191°C 400-475°F/204-246°C 非常に高い
475°F/246°C 500-575°F/260-302°C 超高 オレンジ
625°F/329°C 650°F/343°C 超高 オレンジ

表6.2.5.1から、 NFPA 13 2007 Editionは、最高天井温度、スプリンクラーの公称動作温度、バルブまたはリンクの色、および温度分類を示しています。

タイプ

スプリンクラーにはいくつかの種類があります:[26]

  • 迅速な対応
  • 標準応答
  • CMSA(制御モード固有のアプリケーション)
  • 居住の
  • ESFR(早期抑制高速応答)

ESFR

ESFR(早期抑制高速応答)は、スプリンクラーの概念とタイプの両方を指します。「コンセプトは、スプリンクラーの高速応答は、応答が有効な排出密度を伴う場合、つまり、燃焼を抑制するのに十分な量で火の噴煙を通り抜けることができるスプリンクラースプレーを伴う場合、火災で利点を生み出すことができるということです。燃料パッケージ。」[27]このコンセプトのために開発されたスプリンクラーは、ハイラックストレージで使用するために作成されました。

ESFRスプリンクラーヘッドは1980年代に開発され、最新の高速応答スプリンクラーテクノロジーを利用して、特定の高負荷の火災の危険を防火します。これらのスプリンクラーが導入される前は、消防署が到着するまで火災を制御するように保護システムが設計されていました

も参照してください

参照

  1. ^ 「国内および住宅の火のスプリンクラー情報」2014年3月25日にオリジナルからアーカイブされました2014年3月25日取得
  2. ^ 「火のスプリンクラー」火のスプリンクラースコットランド。2018年7月15日にオリジナルからアーカイブされました2013年2月6日取得
  3. ^ 「産業用火のスプリンクラー」火災安全アドバイスセンター2013年2月6日取得
  4. ^ 「スプリンクラー」(PDF)グレーターマンチェスター消防博物館2019年12月21日取得
  5. ^ Wonning、Paul R.(2019)。消防の短い歴史:消防士と消防署の話苔むした足の本。p。64。
  6. ^ Dana 1919、p。12
  7. ^ Chinn、George M.(1951)、The Machine Gun、vol。私、海軍兵站局、127ページ。
  8. ^ US 141062、マキシム、Hiram S。、「消火器」、1873年7月22日発行 
  9. ^ 米国特許154,076
  10. ^ Dana 1919、pp。16–21
  11. ^ 米国特許248,828
  12. ^ Dana、Gorham(1919)、自動スプリンクラー保護(第2版)、John Wiley&Sons、Inc.
  13. ^ Wotapka、夜明け(2010年12月22日)。「ビルダーは新しいスプリンクラールールに夢中になる」ウォールストリートジャーナル2019年12月21日取得
  14. ^ ノーマン、ジョン(2005)。消防士の戦術ハンドブック(第3版)。ペンウェルブックス。p。111. ISBN 1-59370-061-X
  15. ^ スミス、マイケル(2019年3月20日)。「現代のスプリンクラーシステムの歴史と、それらがどのように火災を防ぐのか?」GPFSupply.com 2019年12月21日取得
  16. ^ 「クイックレスポンス」(PDF)ミネソタ州公共安全局2006年6月2019年12月21日取得
  17. ^ Yao、Cheng(1997)。「スプリンクラー技術研究の概要」(PDF)第5回国際シンポジウムの議事録国際火災安全科学協会:107 2019年12月21日取得
  18. ^ マルトラーノ、スコット。「自動スプリンクラー熱感度:高速応答と高速応答という用語の明確化」(PDF)バイキンググループ。2016年7月10日にオリジナル(PDF)からアーカイブされました2019年3月5日取得
  19. ^ Asplund、David L.(2007年7月9日)。「最新の自動火災スプリンクラーの進化」(PDF)2016年3月5日にオリジナル(PDF)からアーカイブされました2015年11月24日取得
  20. ^ 「ガラス球RTI」norbulb.de2016-03-04にオリジナルからアーカイブされました2015年11月24日取得
  21. ^ Dictionary.com Unabridged(v 1.1)でのメタルウッドのメタル定義。2008年5月17日取得
  22. ^ ウェイバックマシンで2012年10月12日にアーカイブされた低融点ビスマスベースの合金 錬金術鋳造製品情報。
  23. ^ スプリンクラー電球の仕様 は、DayImpexLtdのWaybackMachineで2010年8月28日にアーカイブされました。
  24. ^ SFPE(NZ)テクニカルペーパー95 – 3:スプリンクラーの応答時間インデックス 2008年9月29日にウェイバックマシンでアーカイブされました。防火技術者協会、ニュージーランド支部。
  25. ^ 「JOBThermoBulbs製品範囲」job-bulbs.com2011年9月11日にオリジナルからアーカイブされまし2010年6月9日取得
  26. ^ Multer、Thomas L.(2009年9月1日)。「貯蔵施設のスプリンクラー保護がグリーンになる」BNPメディア2013年2月6日取得
  27. ^ オコナー、ブライアン(2018年11月1日)。「基本に戻る:スプリンクラーのタイプとシステム」NFPAジャーナル2019年12月21日取得

外部リンク