JP2007307692A - 不燃性気体を利用したウォータージェット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の穿孔や切断を行う装置では、それ自身が火炎を発生したり作業の過程で火花を発生させたりする場合が多い。水のみのウォータージェットでは、引火源や発火源となる危険性は皆無であるが、切削穿孔性能が不足しがちであり、アブレシブウォータージェットではスパークが発生する場合がある。
【解決手段】不燃性気体１と水２と研磨材１３とを供給する手段と、噴射口を物体の表面１０に向けて配置された水と研磨材とを噴射するノズル６と、このノズル６の噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分１０に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体１とで満たされた空間と、不燃性気体１をこの空間に供給する管路１１とを設けることにより、引火や爆発の危険性を有する気体中においても引火や爆発の危険を回避しながら物体１０に対し穿孔や切断を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は消防活動等においても利用可能な不燃性気体を用いて防爆化を図ったアブレシブウォータージェット装置に関するものである。

以前から消防活動等において壁などに開口部を設けるため、チェーンソー、エンジンカッター、ガス熔断器などが使用されている。（例えば、非特許文献１参照）
また、アブレシブウォータージェットを用いて穿孔や切断を行う装置も多数存在する。（例えば、非特許文献２参照）

東京消防庁装備部監修、消防機器便覧、東京消防機器研究会、２００１。 日本ウォータージェット学会編「日本ウォータージェット学会創立２０周年記念ＣＤ（ウォータージェット技術のすべて）」、（２００３年）、日本ウォータージェット学会。

従来の装置には次のような欠点が存在した。

従来のチェーンソー、エンジンカッター、ガス熔断器などの穿孔や切断を行う装置では、それ自身が火炎を発生したり作業の過程で火花を発生させたりする場合が多く、引火性や爆発性の気体の存在が疑われる場合などでは使用不可能であった。ウォータージェットは水のみを使用する場合、引火源や発火源となる危険性は皆無であり事実上無振動であるが、切削穿孔性能が実際の救助活動現場で必要とする能力を満たす装置では巨大になりすぎて、使用が非常に不便であった。多数の微小固体粒子の集合体である研磨材を水とともに用いるアブレッシブウォータージェットを用いることで装置の小型化（逆の言い方をすると装置の巨大化を回避した上での切削穿孔性能の向上）が可能ではあるが、これにも次の欠点が存在した。アブレッシブウォータージェットの一形態であるアブレッシブウォーターサスペンションジェット［ＡＷＳＪ］では装置が高価であり取り扱いも比較的難しく、もう一つの形態であるアブレッシブウォーターインジェクションジェット［ＡＷＩＪ］ではスパークが発生する場合があるため引火源や発火源となり得ることが知られている。

本発明は、このような従来の装置が有していた問題を解決しようとするものであり、爆発性や可燃性のある気体の存在が確認されるか疑われる救助活動現場でも活用可能なウォータージェット装置を実現することを目的とするものである。

そこで、本発明は上記の目的を達成するため、不燃性気体と水と研磨材とを供給する手段と、噴射口を物体の表面に向けて配置された水と研磨材とを噴射するノズルと、このノズルの噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間と、不燃性気体をこの空間に供給する管路とを設けたものである。

また、第２の課題解決手段は、上記の目的をより確実に達成するため、不燃性気体と水と研磨材とを供給する手段と、不燃性気体で内部の気相が満たされた研磨材供給タンクと、噴射口を物体の表面に向けて配置された水と研磨材と不燃性気体とを噴射するノズルと、このノズルの噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間と、不燃性気体をこの空間および前記の研磨材供給タンクに供給する管路と、この空間を安定に存在させるための、この空間に接して配置されたこの空間を囲うカバーまたは不燃性気体をこの空間に向けて噴射するノズルまたはその両方とを設けたものである。

上記１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、不燃性気体と水と研磨材とを供給する手段を有し、噴射口を物体の表面に向けて配置された水と研磨材とを噴射するノズルを有し、このノズルの噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間を有し、かつ、不燃性気体をこの空間に供給する管路を有することで、アブレシブウォータージェットに含まれる研磨材粒子と物体表面の衝突により万一火花が発生しても発生した火花を不燃物で満たされた空間に閉じ込めることができ、引火等の危険を回避してのアブレッシブウォータージェットによる高能率の穿孔や切断が可能となる。

上記２の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、不燃性気体と水と研磨材とを供給する手段を有し、不燃性気体で内部の気相が満たされた研磨材供給タンクを有し、噴射口を物体の表面に向けて配置された水と研磨材と不燃性気体とを噴射するノズルを有し、このノズルの噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間を有し、不燃性気体をこの空間および前記の研磨材供給タンクに供給する管路を有し、かつ、この空間を安定に存在させるためのこの空間に接して配置されたこの空間を囲うカバーまたは不燃性気体をこの空間に向けて噴射するノズルまたはその両方を有することで、アブレシブウォータージェットに含まれる研磨材粒子と物体表面の衝突により万一火花が発生しても発生した火花を不燃物で満たされた空間に閉じ込めることがより確実にでき、引火等の危険を回避してのアブレッシブウォータージェットによる高能率の穿孔や切断がより可能となる。

上述のように本発明のウォータージェット装置は、爆発性や可燃性のある気体の存在が確認されるか疑われる環境において引火や爆発の危険を回避しながら物体の形状に変化を生じさせることができる。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。ただし、これらの図およびここでの説明は、一つの実施の形態に関するもので、本発明の実施の形態の全てを示すものでもなく、また、本発明の特許請求の範囲を限定するものでもない。

図の場合においは、１は不燃性気体貯蔵タンクである。本実施形態では、タンク１に蓄えられた不燃性気体が、タンク１から弁１８、管路１７、弁１５を経由して、研磨材供給タンク１３に供給される。なお本発明で不燃性気体とは、窒素ガス，二酸化炭素ガス、その他の、通常の大気内で引火して燃えたり自然発火したりしない気体を意味している。通常、空気も不燃性気体であるので、引火性気体や爆発性気体が無い場合にはタンク１、弁１８、管路１７および弁１５を使用しない利用形態も本発明の実施の形態の一つである。
また、適切な圧力および流量で不燃性気体を管路１７に供給する手段が他にあり、タンク１および弁１８が存在しない場合も本発明の実施の形態の一つである。

弁１４および管路１１は主に、管路１７を経由して供給される不燃性気体をカバー７内の空間８に供給し、空間８内の既存気体を排除するために使用される。弁１６は主に、管路１７を経由して供給される不燃性気体を適切な圧力および流量で管路１２に供給し、管路１２内の既存気体をあらかじめ追い出しておくために使用される。なお、弁１６、弁１４、管路１１の全て、あるいはそのうちの幾つかが存在しない場合も、本発明の実施の形態の一つである。

図は、適切な量と粒度の研磨材が事前に研磨材供給タンク１３に蓄えられていて、適切なタイミングで弁１５を経由して管路１７から不燃性気体が適切な圧力および流量でタンク１３に供給される場合を示している。この場合、タンク１３内の研磨材と不燃性気体は混合され、ノズル６内の混合室２０内に開口部１９から噴射される噴流の作用に生じる圧力差の作用により固気混合流体のかたちで混合室２０に送られる。なお本発明で研磨材とは、硅砂，ガーネット、その他の、適切な硬さと大きさを有する微粒子の集合体を意味し、研磨の目的に使用される物質のみを意味しているわけではない。

図は、事前に適切な量の水が水タンク２に蓄えられていて、この水が給水用管路３を経由してポンプ４に供給され、ポンプ４により適切な圧力に加圧され、管路５を経由してノズル６内の開口部１９に導かれ、この開口部１９からノズル６内の混合室２０内に噴射される場合を示している。なお本発明で水とは、純粋な水のみを意味しているわけではなく、添加物や不純物を含む水、および、水の使用が不適切な場合におけるその代替液体をも意味している。

図は、上記によりノズル６内の混合室２０の内部に導かれた水と研磨材と不燃性気体が混合室内で固気液混合流体を形成し，ノズル６内の噴射口２１から、カバー７で囲まれた空間８に噴射され、研磨材・水・不燃性気体からなる固気液混合流体の流れ９を形成し、この流れ９が物体の表面の部分１０に衝突し、噴流の作用により物体の形状に変化を生じさせる場合を示している。なお、噴射口２１からだけで十分な量の不燃性気体が空間８に供給され、弁１４、管路１１、噴射口２２、またはカバー２２、またはそれらの全部、またはそれらの幾つかが不要で配置されない場合も、本発明の実施の形態の一つである。

本発明の一つの実施形態における、使用時の想定の概要を示す図。 本発明の一つの実施形態における、水と研磨材と不燃性気体を噴射するノズルの概要を示す断面図。

符号の説明

１ 不燃性気体貯蔵タンク。
２ 水タンク。
３ 給水用管路。
４ 水を加圧するポンプ。
５ 加圧された水を通す管路。
６ ノズル。
７ カバー。
８ ノズル６から噴射された物質が接触する物体の表面の部分１０に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間。
９ ノズル６から噴射された物質の流れ。
１０ ノズル６から噴射された物質が接触する物体の表面の部分。
１１ 不燃性気体を空間８に供給する管路。
１２ 不燃性気体と研磨材を研磨材供給タンク１３からノズル６に供給する管路。
１３ 不燃性気体で内部の気相が満たされた研磨材供給タンク。
１４ 管路１１内の不燃性気体の圧力および流量を調整するための弁。
１５ 研磨材供給タンク１３に供給する不燃性気体の圧力および流量を調整するための弁。
１６ 管路１２内の不燃性気体の圧力および流量を調整するための弁。
１７ 不燃性気体供給用管路。
１８ 不燃性気体貯蔵タンク１から不燃性気体供給用管路１７に送る不燃性気体の圧力および流量を調整するための弁
１９ 加圧された水を混合室２０内に噴射する開口部。
２０ 管路１２につながる開口部と管路５につながる開口部と噴射口２１とを周囲の壁面に有する混合室。
２１ 水と研磨材と不燃性気体とを噴射する噴射口。
２２ 不燃性気体を空間８に向けて噴射する噴射口。
２３ 不燃性気体の流れ
２４ 研磨材の流れ。
２５ 管路１２につながる開口部。
２６ 水の流れ

Claims (2)

1. 不燃性気体と水と研磨材とを供給する手段を有し、噴射口を物体の表面に向けて配置された水と研磨材とを噴射するノズルを有し、このノズルの噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間を有し、かつ、不燃性気体をこの空間に供給する管路を有することを特徴とするウォータージェット装置。
2. 不燃性気体と水と研磨材とを供給する手段を有し、不燃性気体で内部の気相が満たされた研磨材供給タンクを有し、噴射口を物体の表面に向けて配置された水と研磨材と不燃性気体とを噴射するノズルを有し、このノズルの噴射口から噴射された物質が接触する上記の物体の表面の部分に接して配置された水または研磨材または物体を構成していた物質またはこれらのうちの幾つかと不燃性気体とで満たされた空間を有し、不燃性気体をこの空間および前記の研磨材供給タンクに供給する管路を有し、かつ、この空間を安定に存在させるための
   この空間に接して配置されたこの空間を囲うカバー、
   または不燃性気体をこの空間に向けて噴射するノズル、
   またはその両方
   を有することを特徴とするウォータージェット装置。