JP2011081793A - 火炎検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】再利用可能な感知流体を利用する火炎検知システムを提供する。
【解決手段】火炎検知システム１０は、検知チューブ２２およびバルブ１６を備える。検知チューブ２２は、第１の物理的状態および第２の物理的状態を有する感知流体２３を含有する。感知流体２３は、第１の物理的状態において閾値温度より低く、第２の物理的状態において閾値温度より高い。感知流体は、第１の物理的状態において少なくとも部分的に液体である。検知装置は、感知流体の一部が第１の物理的状態から第２の物理的状態へと移行することによって開となる。火炎抑制剤１３を含有するシリンダ１２は、リリースバルブ１６を介して分配チューブ１４を通して火炎抑制剤１３を分配するように作動する。分配チューブ１４はノズル１８を有し、該ノズルを通って火炎抑制剤１３が放出される。リリースバルブ１６は、リリースバルブ作動アッセンブリ２０によって開放されるまで閉状態を維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、火炎検知に関し、特に、火炎検知システムに関する。

車両内やその周囲における熱を感知し、感知された熱が火炎によるものである場合に火炎抑制剤を供給するシステムが存在する。該システムは、例えば、タイヤなどに直接火炎抑制剤を供給してタイヤの火を消火する。

このようなシステムでは、自爆型の火炎検知機構を用いて熱を感知している。該機構は、例えば、熱に応じて溶けるか爆発して火炎抑制剤を放出する。したがって、このようなシステムや機構は再利用することができない。

本発明の火炎検知システムは、検知チューブおよび検知装置を備える。検知チューブは、第１の物理的状態および第２の物理的状態を有する感知流体を含む。感知流体は、第１の物理的状態において閾値温度より低く、第２の物理的状態において閾値温度より高い。感知流体は、第１の物理的状態において少なくとも部分的に液体である。検知装置は、感知流体の一部が第１の物理的状態から第２の物理的状態へと移行することにより開となる。

本発明の上記および他の特徴は、以下の発明を実施するための形態により明らかになるであろう。以下に図面の簡単な説明ついて記載する。

火災検知システムの概略図。 流体圧力と感知流体の流体圧力変化率との温度に応じた変化を示すグラフ。 図１の火災検知システムを自動車に用いた実施例を示す概略図。 非作動状態にある第１の例示的なリリースバルブ作動アッセンブリを示す概略図。 作動状態にある図４ａのリリースバルブ作動アッセンブリを示す概略図。 図４ａ、４ｂのリリースバルブ作動アッセンブリに対応する例示的なバルブを示す概略図。 非作動状態にある他のリリースバルブ作動アッセンブリを示す概略図。 作動状態にある図６ａのリリースバルブ作動アッセンブリを示す概略図。 非作動状態の他のリリースバルブ作動アッセンブリを示す概略図。 作動状態にある図７ａのリリースバルブ作動アッセンブリを示す概略図。 図６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂのリリースバルブ作動アッセンブリに対応する例示的なバルブを示す概略図。 火災警告アッセンブリを示す概略図。

検知チューブ２２およびバルブ１６を備える火炎検知システム１０を図１に概略的に示す。検知チューブ２２は、第１の物理的状態および第２の物理的状態を有する感知流体２３を含有する。感知流体２３は、閾値温度より低いときには第１の物理的状態にあり、閾値温度より高いときには第２の物理的状態にある。図１の実施例では、火炎検知システム１０は、付加的な構成要素を有しているが、該構成要素は、任意選択としてもよく、図１の実施例と異なる他の構成としてもよい。

火炎抑制剤１３を含有するシリンダ１２は、リリースバルブを介して分配チューブ１４を通して火炎抑制剤１３を分配するように作動する。一実施例では、火炎抑制剤には、例えば、以下の物質が含まれ、ガス状物質、例えば、希ガス（例えば、ＣＯ₂やＮ₂）、ハロン（例えば、ハロン１２１１やハロン１３０１）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）（例えば、ヘプタフルオロプロパンとして知られるＦＭ２００（登録商標）およびヘキサフルオロプロパンとして知られるＦＥ３６（登録商標））、ペルフルオロカーボン（ＰＦＣ）（例えば、ペルフルオロケトンとしてしられるＮｏｖｅｃ１２３０（登録商標））、および乾燥化学パウダー（例えば、ＢＣパウダーやＡＢＣパウダー）などがある。火炎抑制剤１３は、泡状物質を含んでいてもよく、例えば、フルオロプロテイン（ＦＰ）泡（fluoroprotein foam）、被膜形成フルオロプロテイン（ＦＦＦＰ）泡（film-forming fluoroprotein foam）、水成膜泡（ＡＦＦＦ）（aqueous film-forming foam）、耐アルコール泡（例えば、ＡＲ−ＡＦＦＦやＡＲ−ＦＦＦＰ）などが挙げられる。しかし、これらに限定されず、他の火炎抑制剤を用いてもよいことを理解されたい。

分配チューブ１４はノズル１８を有し、該ノズルを通って火炎抑制剤１３が放出される。一実施例では、分配チューブ１４は、ステンレス綱、鉄系金属、非鉄金属、鉄系金属合金あるいは非鉄金属合金から形成されてもよい。他の物質を用いて分配チューブ１４を形成してもよいことを理解されたい。リリースバルブ１６は、リリースバルブ作動アッセンブリ２０によって開放されるまで閉状態を維持する。リリースバルブ作動アッセンブリ２０については後述する。

前述のように、検知チューブ２２は、感知流体２３を含有する。一実施例では、感知流体２３は、ガスや液体などの単一の要素を含む。また、他の実施例では、感知流体２３は、液体に溶解したガスなど複数の要素からなる混合物を含む。感知流体２３は、検知チューブ２２など制限容積に含有される場合、閾値温度より高い温度に加熱されると、温度の関数として圧力の変化の割合（圧力変化率）が急速に上昇する。

図２は、流体圧力９４と、感知流体２３の流体圧力変化率９６が温度によりどのように変化するかを示すグラフ９０である。図２に示すように、閾値温度９２では、流体圧力９４および流体圧力変化率９６の双方が上昇する。圧力変化率の急速な上昇により、作動アッセンブリ２０が作動する。一実施例では、感知流体２３の一部分（例えば、感知流体２３の少なくとも１０％）が閾値温度を超えた場合に検知装置が開となるように、感知流体２３は対応する圧力変化率を有するように選択される。

一実施例では、感知流体２３あるいは感知流体２３の要素が、第１の物理的状態では対応する臨界温度より低くなり、第２の物理的状態では臨界温度より高くなるかあるいは臨界温度に近づくように、感知流体２３が選択される。一実施例では、感知流体２３は、第１の物理的状態においてガスが感知流体に溶解し、第２の物理的状態においてガスが感知流体から抽出されるように選択される。感知流体２３は、前述した感知流体の種々の組合せを用いてもよいし、他の感知流体を用いてもよく、上記のものに限定されないことを理解されたい。

前述のように、検知チューブ２２の近傍における火災の兆候に伴う所定の温度を越える加熱事象（例えば、火災）に応じて検知チューブ２２の圧力が所定の閾値９２を越えて上昇するように、感知流体２３が選択される。一実施例では、検知チューブ２２は、ステンレス綱、銅、黄銅やアルミニウムなどのベースメタル（母材）から形成される。他の金属あるいは非金属を用いてもよいことを理解されたい。検知チューブ２２および検知チューブ２２内の感知流体２３は、例えば、溶解やバースト（爆発）などを必要とせず、物理的状態変化の複数のサイクルや複数回の火炎抑制剤１３の放出にわたって完全に再利用することができる。

図１の火炎検知システム１０を自動車２４に使用した実施例を図３に概略的に示す。検知チューブ２２はタイヤ２６の近傍に配設され、自動車２４のタイヤ２６からの熱が感知流体２３の閾値温度を超えた場合に、感知流体２３の物理的状態が変化し、検知チューブ２２内の感知流体２３の圧力が所定の閾値圧力を超えて上昇して、作動アッセンブリ２０によりバルブ１６が作動する。バルブ１６の作動により、火炎抑制剤がシリンダ１２から分配チューブ１４を通ってノズル１８へと流れる。

ノズル１８は、安全領域に火炎抑制剤を分配するように構成される。図３を参照すると、安全領域は、例えば、タイヤ２６の近傍に位置する。しかし、図３にタイヤの安全領域を概略的に図示しているが、エンジンを冷却するノズルなどの他の構成や自動車以外の用途などであってもよいことを理解されたい。

図４ａに非作動状態の第１の例示的なリリースバルブ作動アッセンブリ２０を概略的に示す。作動アッセンブリ２０は、キッダフェンフォル社のウエットケミカルバルブ（Ｋｉｄｄｅ Ｆｅｎｗａｌ Ｗｅｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｌｖｅ）（部品番号８７−１２００９−００１）などの圧力パイロット弁（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｐｉｌｏｔｅｄ ｖａｌｖｅ）とともに用いられるように構成される。上記バルブを図５に概略的に示す。

作動アッセンブリ２０は、ピン３０を有し、該ピンは、第１の位置（図４ａ参照）と第２の位置（図４ｂ参照）との間で軸３１に沿って移動する。ピン３０は、第１の部分３２と、第２の部分３４と、第１および第２の部分３２，３４の間に延びるチャネル３３と、を備える。検知チューブ２２内の感知流体２３は、ピン３０に圧力を加える。検知チューブ２２内の圧力が所定の閾値圧力を超えて上昇すると、ピン３０は、付勢部材３６を圧縮し、これにより、チャネル３３とパイロット圧力チャネル３８とが整列する（図４ｂ）。このように整列すると、パイロット圧力チャネル３８によってバルブ１６に圧力が加わりバルブから火炎抑制剤が放出される。パイロット圧力チャネル３８は、例えば、チャネル３８を通る流体の流れを許容することによって圧力を加える。

図５を参照すると、バルブ１６’は、パイロット圧力を受けるように作動可能なパイロット圧力入口ポート３９を有する。パイロット圧力は（圧力が十分な場合）、バルブ１６’を通した火炎抑制剤の流れを許容するように、バルブ１６’内のバルブ機構（図示せず）を軸８０に沿って移動させる。別の実施例として、作動アッセンブリ２０ａに他の圧力パイロットバルブを用いてもよいことを理解されたい。

一実施例では、検知チューブ２２の温度が閾値温度より低くなると（例えば、火災が消火されたことを示す）、検知チューブ２２の圧力は閾値圧力より低くなる。これにより、付勢部材３６が膨張して、ピン３２を第１の位置（図４ａ参照）へと戻し、リリースバルブ１６が閉となる。

図６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂに例示的なリリースバルブ作動アッセンブリ２０ｂ、２０ｃを概略的に示す。該アッセンブリ２０ｂ、２０ｃは、図８に図示したバルブなど強制駆動ピストン（ｆｏｒｃｅ−ｄｒｉｖｅｎ ｖａｌｖｅ）やピン作動式バルブ（ｐｉｎ−ａｃｔｕａｔｅｄ ｖａｌｖｅ）とともに用いられる。図６ａに非作動状態のリリースバルブ作動アッセンブリ２０ｂを概略的に示す。作動アッセンブリ２０ｂはピン４２を有し、該ピンは、作動アッセンブリ２０ｂの作動に要求される力を加えるように用いられる。ピン４２は、第１の位置（図６ａ参照）と第２の位置（図６ｂ参照）との間で軸４１に沿って移動する。検知チューブ２２内の圧力が所定の閾値圧力を超えて上昇すると、ピン４２の頭部４０に加わる圧力はダイアフラム４４を破裂（破断）させる程度まで上昇して、これにより、ピン４２がダイアフラム４４を貫通する（図６ｂ参照）。ダイアフラム４４を貫通するピン４２が、通常の強制駆動ピストンやピンアクチュエータと同様の方法でバルブ１６を作動させるように、リリースバルブ作動アッセンブリ２０ｂが構成される。ダイアフラム４４は、例えば、所定の閾値圧力で破裂するように、鉄系金属、非鉄金属、鉄系金属合金あるいは非鉄金属合金から形成されてもよい。他の物質を用いてダイアフラム４４を形成してもよいことを理解されたい。図６ａ、６ｂの実施例では、ダイアフラム４４の破裂後にダイアフラム４４の置換が必要となる場合があるが、検知チューブ２２および検知チューブ２２内の感知流体２３は、完全に再利用可能であり、火災検知システム１０内の火炎検知のプロセスには、溶解やバーストなどは要求されない。

図７ａに非作動状態のリリースバルブ作動アッセンブリ２０ｃを概略的に示す。図７ａの実施例において、作動アッセンブリ２０ｃは、複数の作動ピン５０，５２を有し、各ピンは、第１の位置（図７ａ参照）と第２の位置（図７ｂ参照）との間を移動する。ピン５０は、軸５１に沿って移動するとともに、付勢部材５４と接触する。ピン５２は、軸５３に沿って移動するとともに、付勢部材５６と接触する。検知チューブ２２内の圧力が所定の閾値圧力を超えて上昇すると、ピン５０は、ピン５０のチャネル５８と開口部６０が整列するまで付勢部材５４を圧縮する。上記のように整列すると、付勢部材５６は、チャネル５８，６０を通してピン５２を付勢するように膨張する（図７ｂ参照）。

例示的な作動アッセンブリ２０ａ、２０ｃでは、付勢部材３６，５４，５６をばねとして図示しているが、付勢部材３６，５４，５６に作動力および抵抗力を付与する他の機構と置き換えてもよいことを理解されたい。付勢部材３６，５４，５６の代わりに、例えば、圧縮ガスや種々の数の機構を用いてもよい。

図８にフラッパバルブ（ｆｌａｐｐｅｒ ｖａｌｖｅ）１６”を概略的に示す。このフラッパバルブ１６”は、閉位置にあり、ボアプラグ７０によって閉位置に保持される。ボアプラグ７０は、ビーム７２によって所定の位置に保持され、該ビーム７２は、作動スピンドル７４によって所定の位置に保持される。作動スピンドル７４には作動アーム（図示せず）が取り付けられる。作動アームに力（例えば、ピン４０やピン５２の移動）が加わると、作動スピンドル７４が回転し、ビーム７２が移動してボアプラグ７０が解放され、バルブ入口７６からバルブ出口７８への火炎抑制剤の流れが許容される。

図９に火災警告アッセンブリ１００を概略的に示す。常開（ＯＦＦ）圧力スイッチ１０４は、可撓性のダイアフラム１０６および接触ピン１０８を有する。検知チューブ１０２の制限容積内の感知流体１０１の流体圧力が所定の閾値圧力を超えて上昇すると、可撓性のダイアフラム１０６が接触ピン１０８に向かって撓み、スイッチ１０４を閉鎖し（ＯＮとなり）、警告（例えば、火災アラーム）を行う。例示的な火災警告アッセンブリ１００を他の構成としてもよいことを理解されたい。一実施例では、火災警告アッセンブリ１００において、可撓性ダイアフラム１０６を省略してもよく、接触ピン１０８を圧力変換器や圧電抵抗装置と置き換えてもよい。

本発明の例示的な実施例について説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されず、当業者であれば特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲および精神を逸脱することなく種々の変更がなされることを理解されたい。

Claims (15)

1. 第１の物理的状態および第２の物理的状態を有する感知流体を含む検知チューブと、
   検知装置と、
   を備え、
   感知流体は、第１の物理的状態において閾値温度より低く、第２の物理的状態において閾値温度より高く、
   感知流体は、検知チューブ内で不可避的にシールされ、かつ第１の物理的状態において少なくとも部分的に液体であり、
   検知装置は、感知流体の一部が第１の物理的状態から第２の物理的状態へと移行すると開となるように移動可能であることを特徴とする火炎検知システム。
2. 検知チューブは、内部で感知流体が不可避的にシールされる制限容積を形成し、かつ物理的状態変化の複数のサイクルにわたって再利用可能であることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
3. 感知流体は、温度の関数として圧力の変化率が閾値温度を超えると急速に上昇し、感知流体の一部だけが閾値温度を超えた場合に、検知装置が開となるように移動することを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
4. 感知流体が検知チューブ内で第１の物理的状態と第２の物理的状態との間を繰り返し移行することができるように、検知チューブがシールされることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
5. 検知装置は、ピンを備えた作動部分を有する火炎抑制バルブアッセンブリに対応し、該ピンは、第１の物理的状態と第２の物理的状態との間の移行による圧力上昇に応じて第１の位置から第２の位置へと移動し、
   火炎抑制バルブアッセンブリは、作動部分の第２の位置への移動に応じて開となることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
6. ピンは、感知流体と流体的に接触する第１の端部と、付勢部材と接触する第２の端部と、を有し、
   ピンの開口部は、ピンが第２の位置にあるときにパイロット圧力チャネルと整列し、これにより、流体が第２の位置にあるピンを通流して火炎抑制バルブアッセンブリを移動させることを特徴とする請求項５に記載の火炎検知システム。
7. ピンは、第２の物理的状態から第１の物理的状態への移行に応じて炎抑制バルブを閉鎖するように移動可能であることを特徴とする請求項８に記載の火炎検知システム。
8. ピンは、感知流体と流体的に接触する第１の端部と、ダイアフラムと接触する第２の端部と、を有し、
   ピンは、第２の位置にある火炎抑制バルブアッセンブリを移動させるようにダイアフラムを破裂させることを特徴とする請求項５に記載の火炎検知システム。
9. 検知装置は、作動部分を有する火炎抑制バルブアッセンブリに対応し、
   作動部分は、第１のピンおよび第２のピンを有し、
   第１のピンは、第１の物理的状態と第２の物理的状態との間の移行に応じて第１の位置から第２の位置へと移動可能であり、第１のピンの第１の端部は、感知流体と流体的に接触し、第２の端部は、第１の付勢部材と接触し、
   第２のピンの第１の端部は、第１のピンと接触し、第２の端部は、第２の付勢部材と接触し、これにより、第２のピンが第１のピンのチャネルを通って延びて、第１のピンが第２の位置にあるときに火炎抑制バルブアッセンブリを作動させることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
10. 検知装置は、可撓性ダイアフラムおよび接触ピンを備えた火炎警告バルブアッセンブリに対応し、
    可撓性ダイアフラムは、第１の物理的状態と第２の物理的状態との間の移行に応じて第１の位置から第２の位置へと移動し、これにより、可撓性ダイアフラムは、火災警告を示すように第２の物理的状態にある接触ピンを作動させるか、あるいは、検知装置は、圧電抵抗装置または圧力変換器を有し、これにより、圧電抵抗装置あるいは圧力変換器が第２の物理的状態にある火災警告をトリガすることを特徴とする請求項１記載の火炎検知システム。
11. 火炎抑制剤のコンテナと、
    検知装置を通して前記コンテナから火炎抑制剤を受けるように配設された火炎抑制剤分配チャネルと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
12. 感知流体は、第１の物理的状態において、温度に対する第１の圧力変化率を有し、第２の物理的状態において、温度に対する第２の圧力変化率を有し、
    第２の圧力変化率は第１の圧力変化率より高いことを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
13. 閾値温度は、感知流体あるいは感知流体の要素の臨界温度に対応し、
    感知流体は、第１の物理的状態において、臨界温度より低く、第２の物理的状態において、臨界温度より高いことを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
14. 第１の物理的状態において、ガスが感知流体に溶解し、第２の物理的状態において、ガスが感知流体から抽出されることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。
15. 検知チューブは、ステンレス綱、銅、黄銅あるいはアルミニウムの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１に記載の火炎検知システム。

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