JP2013226420A - 帯電散布ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドから帯電散布した消火剤粒子の飛距離を延ばして広い防護範囲を確保できるようにする。
【解決手段】消火剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッド１０は、小粒子噴射ノズル３８ａにより３０μｍ〜２００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径の消火剤と小粒子噴射ノズル３８ｂにより２００μｍ〜２０００μｍ比較的大きい粒子径の消化剤とを混合して散布し、大きい粒子径の消火剤粒子群の散布による気流により粒子径の小さい消火剤粒子群を搬送する。
【選択図】図４

Description

本発明は、水、海水、消火薬剤を含有した水系の消火剤粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに関する。

従来、この種の水系の火災防災設備には、スプリンクラー消火や水噴霧消火設備、ウォーターミスト消火設備などがある。特にウォーターミスト消火設備は水の粒子をスプリンクラー設備や水噴霧設備と比べて数分の１の２０〜２００μｍと小さくして、空間に放出することで、冷却効果と蒸発水による酸素供給の阻害効果により、少ない水量での消火効果を期待したものである。

近年、水を消火剤として用いるスプリンクラー消火設備や水噴霧消火設備、あるいはウォーターミスト消火設備にあっては、二酸化炭素やハロンなどのガス系消火剤などと比較して、環境及び人体にやさしい水を消火剤としていることから、見直されているところである。

特開平１１−１９２３２０号公報 特開平１０−１１８２１４号公報 特開平０８−２６６６７６号公報 特開平５８−１７４２５８号公報 特開平０３−１８６２７７号公報

しかしながら、従来のスプリンクラー消火設備や水噴霧消火設備にあっては、高い消火能力を有していることは一般の認めるところであるが、消火能力を確保するために放射水量が多くなり、消火時及び消火後の水濡れ被害を低減することが課題となっている。

一方、水濡れ被害が少ないとされるウォーターミスト消火設備にあっては、空間に比較的小さな水の粒子を充満させて、冷却効果と蒸発水による酸素供給の阻害効果をねらったものであるが、消火能力はあまり高くないのが実情である。

このような問題を解決するため本願発明者等にあっては、火災時おいて、ヘッドから散布する消火剤粒子を帯電させることにより、消火剤粒子に働くクーロン力によって燃焼物への濡らし効果を高めて高い消火効果を得ることができ、さらにまた、火災によって発生する煙の消火剤粒子のクーロン力による捕集効果を高めて消煙効果を高めることができる火災防災設備を提案している（特願２００７−２７９８６５号）。

このような消火効果及び消煙効果は、使用する消火剤の量が一定のときには消火剤の粒子径が、火災室雰囲気ですぐに蒸発消滅しない程度の、なるべく小さい粒子径である方が、高い。これは粒子径が小さいほどクーロン力による可燃物への回り込み付着量が多くなることや、粒子径が小さいほど粒子濃度（単位空間中の粒子個数）が大きくなり、煙粒子と消火剤粒子の距離が小さくなってクーロン力による捕集効果が大きくなるためと推測される。

一方で、消火剤粒子が小さくなればなるほど防護区域全体に、消火剤粒子を散布することが困難となる。例えば、水圧1MPaで粒子径２００μｍの水粒子を生成する散布ヘッドにあっては、水粒子はおよそ２３ｍ/ｓの初速度でヘッドから放出されるが、例えば真横方向においては、約１ｍ以下程度の飛距離で空気抵抗により失速してしまう。

従って、防護区域全体に小さい粒子径の消火剤を散布するためには、例えば天井面に小さなヘッド間隔で非常に多くのヘッドを配置する必要があり、ヘッド数が多いことによるコスト上の、あるいは照明等との取り合い上の、さらにはヘッドに消火剤を供給する配管が多いことによる配管を引き回す上での梁などとの取り合い上等の問題がある。

本発明は、ヘッドから帯電散布した消火剤粒子の飛距離を延ばして広い防護範囲を確保できるようにする帯電散布ヘッドを提供することを目的とする。

本発明は、水系消火剤の放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の水系消火剤を放射する小粒子ヘッド部と、
２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の水系消火剤を放射する大粒子ヘッド部と、
を備え、
小粒子ヘッド部と大粒子ヘッド部を横に並べて隣接配置し、
小粒子ヘッド部は、
水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子噴射ノズルと、
小粒子噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
小粒子噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
小粒子噴射ノズルの内部に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
を備え、
大粒子ヘッド部は、
水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子噴射ノズルと、
大粒子噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
大粒子噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
大粒子噴射ノズルの内部に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
を備え、
小粒子ヘッド部と大粒子ヘッド部の誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、小粒子噴射ノズル及び大粒子噴射ノズルにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする。

また、本発明は、水系消火剤の３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子噴射ノズルと、
小粒子噴射ノズルと同軸に外側に配置され、水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子噴射ノズルと、
小粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
大粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用螺旋と、
各噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
各噴射ノズルの流入側に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
を備え、
誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、小粒子噴射ノズル及び大粒子噴射ノズルにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする。

また、本発明は、水系消火剤の３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子径噴射ノズルと、
大粒子径噴射ノズルと同軸に外側に配置され、水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子噴射ノズルと、
大粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
小粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用螺旋と、
各噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
各噴射ノズルの流入側に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
を備え、
誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、小粒子噴射ノズル及び大粒子噴射ノズルにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする。

また、本発明は、水系消火剤の３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
水系の消火剤の外部空間への噴射により回転する回転噴射ノズルと、
回転噴射ノズルに開口され、水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子用ノズルスリットと、
回転噴射ノズルに開口され、水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子用ノズルスリットと、
噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
回転噴射ノズルの流入側に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
を備え、
誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、小粒子用ノズルスリット及び大粒子用ノズルスリットにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする。

帯電散布ヘッドは、所定の粒子径範囲に含まれる消火剤粒子を、プラス又はマイナスに帯電させる。

本発明によれば、帯電散布ヘッドから所定の粒子径範囲、例えば３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された水系の帯電した消火剤粒子群を放射することにより、消火効果及び消煙効果の高い３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の小さな粒子径の消火剤粒子群を、飛距離の大きな２００μから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の大きな消火剤粒子群による空気の対流により広い範囲に散布することができる。

例えば１０００μｍから２０００μｍの比較的大きな粒子径の消火剤粒子群の散布では、０．１Ｍｐ程度の比較的低い圧力であっても容易に４ｍ程度の範囲に散布することができ、この散布のときには散布のパターンに従った空気の対流が認められる。この対流に小さな消火剤粒子群を乗せて搬送させることで、大きな消火剤粒子群と共に小さな消火剤粒子群を広い範囲に散布することができ、少ない数の散布ヘッドで、防護区域全体に大小の消火剤粒子群を散布することができる。

また、初期火災（比較的小さな火災）の時は小さな粒子径の消火剤粒子群で十分な消火効果が得られるが、灯油やガソリンなどを用いた放火火災の場合には、いきなり大規模な火災から始まることがある。このような火災の発熱量は大きく、火元に対してこれに負けない比較的大量の消火剤（水）を投入する必要がある。大きな粒子径の消火剤はこのような火災に対して火勢を弱める作用がある。しかしその後の、小さな隙間で継続燃焼している火炎の消火や、ヘッドから陰（死角）になる部分の火炎の消火は苦手である。これに対し小さな消火剤粒子はこれら隙間や、陰の部分をクーロン力により回り込んで濡らして消火する作用があり、相互作用により、放火火災などでも高い消火性能が得られる。

また、消火剤小粒子と消火剤大粒子を共にプラス帯電又は共にマイナス帯電させることにより、散布空間中において消火剤小粒子と消火剤大粒子の消火剤どうしが会合することを防ぐことができる。

本発明による火災防災設備の実施形態を示した説明図 図１の防護エリアＡを取り出して示した説明図 本発明による帯電散布ヘッドの第１実施形態を示した説明図 本発明による帯電散布ヘッドの第２実施形態を示した説明図 本発明による帯電散布ヘッドの第３実施形態を示した説明図 本発明による帯電散布ヘッドの第４実施形態を示した説明図

図１は本発明による火災防災設備の実施形態を示した説明図である。図１において、建物内の例えばコンピュータルームなどの防護エリアＡ及びＢの天井側には、本実施形態による帯電散布ヘッド１０が設置されている。

帯電散布ヘッド１０に対しては、消火剤供給設備として機能する水源１４に対し設置されたポンプユニット１２の突出側から手動弁（仕切弁）１３を介して配管１６が接続され、配管１６は分岐後に調圧弁３０及び自動開閉弁３２を介して、防護エリアＡ，Ｂのそれぞれに設置した帯電散布ヘッド１０に接続している。

防護エリアＡ，Ｂのそれぞれには、帯電散布ヘッド１０からの散布を制御する専用火災感知器１８が設置されている。また防護エリアＡ，Ｂのそれぞれに対しては連動制御中継装置２０が設けられ、更に帯電散布ヘッド１０からの散布制御を手動操作で行うための手動操作箱２２が設けられている。

連動制御中継装置２０に対しては、専用火災感知器１８及び手動操作箱２２からの信号線が接続されると共に、帯電散布ヘッド１０に帯電駆動のための電圧を印加するための信号線、及び自動開閉弁３２を開閉制御するための信号線が引き出されている。

更に防護エリアＡには自動火災報知設備の火災感知器２６が設置され、自動火災報知設備の受信機２８からの感知器回線に接続している。なお、防護エリアＢについては自動火災報知設備の火災感知器２６を設けていないが、必要に応じて設けてもよいことはもちろんである。

防護エリアＡ，Ｂに対応して設置した連動制御中継装置２０は、システム監視制御盤２４に信号線接続されている。システム監視制御盤２４に対しては自動火災報知設備の受信機２８も接続されている。更にシステム監視制御盤２４はポンプユニット１２を信号線接続し、ポンプユニット１２におけるポンプ起動停止を制御する。

図２は図１の防護エリアＡを取り出して示した説明図である。防護エリアＡの天井側には帯電散布ヘッド１０が設置されている。帯電散布ヘッド１０に対しては、図１に示したポンプユニット１２からの配管１６が調圧弁３０及び自動開閉弁３２を介して接続されている。

また帯電散布ヘッド１０の上部には電圧印加部１５が設置されており、後の説明で明らかにするように、帯電散布ヘッド１０に所定の電圧を印加して、帯電散布ヘッド１０から噴射する消火剤を帯電させて散布できるようにしている。また防護エリアＡの天井側には専用火災感知器１８が設置され、併せて自動火災報知設備の火災感知器２６も接続されている。

図３は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の第１実施形態であり、図３（Ａ）は断面、図３（Ｂ）は下側から見た平面、図３（Ｃ）は誘導電極を取り出して示している。

図３（Ａ）において、帯電散布ヘッド１０は小粒子ヘッド部１０Ａと大粒子ヘッド部１０Ｂで構成され、両者を横に並べて隣接配置している。帯電散布ヘッド１０は、所定の粒子径範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された水系消火剤を放射する。例えば、帯電散布ヘッド１０は、３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された水系消火剤を放射する。

この内、小粒子ヘッド部１０Ａは、３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の消火剤粒子群を放射し、大粒子径ヘッド部１０Ｂは２００μから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の消火剤粒子群を放射する。

小粒子ヘッド部１０Ａの構造は次のようになる。小粒子ヘッド部１０Ａは、ポンプユニット１２からの配管に接続した立下り配管３４ａの先端にヘッド本体３６ａをねじ込み固定している。ヘッド本体３６ａの先端内側には、絶縁部材４１ａを介して、円筒状の水側電極部４０ａが組み込まれている。

水側電極部４０ａに対しては、図２に示したように、上部に設置している電圧印加部１５よりアースケーブル５０ａが引き出され、ヘッド本体３６ａの内側に絶縁部材４１ａを介して設置した水側電極部４０ａに接続されている。このアースケーブル５０ａによる接続で、水側電極部４０ａは印加電圧を０ボルトとし、且つアース側に落とすようにしている。

水側電極部４０ａの下側には小粒子噴射ノズル３８ａが設けられる。小粒子噴射ノズル３８ａは、水側電極部４０ａ側の内部に設けた水流旋回用中子３７ａと、先端側に設けたノズルヘッド３９ａで構成される。

小粒子噴射ノズル３８ａは、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４ａから受け、ヘッド本体３６ａを通過してノズルヘッド３９ａから外部に噴射される際に、水系消火薬剤を３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の小粒子に変換して散布する。本実施形態において、小粒子噴射ノズル３８ａから散布される散布パターンは、いわゆるフルコーンの形状を持つことになる。

小粒子噴射ノズル３８ａに対しては、固定部材４３ａを介して、絶縁性材料を用いたカバー４２ａがビス止めにより固定される。カバー４２ａはほぼ円筒状の部材であり、下側の開口部にストッパリング４６ａのネジ止めによりリング状の誘導電極部４４ａを組み込んでいる。

誘導電極部４４ａは、図３（Ｃ）に取り出して示すように、リング状本体の中央に小粒子噴射ノズル３８ａからの噴射粒子を通過させる開口５４ａを形成している。

カバー４２ａの下部に配置したリング状誘導電極部４４ａに対しては、図２に示した上部の電圧印加部１５より電極印加ケーブル４８ａが引き出され、電極印加ケーブル４８ａは絶縁性材料からなるカバー４２ａを貫通して誘導電極部４４ａに接続され、電圧を印加できるようにしている。

ここで、本実施形態の帯電散布ヘッド１０に使用している水側電極部４０ａ及び誘導電極部４４ａとしては、導電性を有する金属以外に、導電性を有する樹脂、導電性を有するゴムであってもよく、更にこれらの組合せであってもよい。

小粒子ヘッド部１０Ａから水系の消火薬剤を散布する際には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、水側電極部４０を０ボルトとなるアース側とし、誘導電極部４４ａに対し例えば２０キロボルトを超えない直流、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。

このように水側電極部４０ａと誘導電極部４４ａとの間に例えば数キロボルトとなる電圧が加えられると、この電圧印加によって両電極間に外部電界が生じ、小粒子噴射ノズル３８ａから水系の消火剤が３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射小粒子に変換される噴射過程を通じて噴射小粒子が帯電され、帯電された噴射小粒子を外部に散布することができる。

大粒子ヘッド部１０Ｂの構造は基本的に小粒子ヘッド部１０Ａと同じであるが、２００μから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の消火剤粒子群を放射する点で相違する。

即ち、大粒子ヘッド部１０Ｂは、ポンプユニット１２からの配管に接続した立下り配管３４ｂの先端にヘッド本体３６ｂをねじ込み固定している。

ヘッド本体３６ｂには内側に圧力制限オリフィス５５が設けられており、圧力制限オリフィス５５を通過することでノズルヘッド３９ａ内の水圧は大きく下げられて大粒子径の噴射が得られる。ヘッド本体３６ｂの先端内側には、絶縁部材４１ｂを介して、円筒状の水側電極部４０ｂが組み込まれている。

水側電極部４０ｂに対しては、図２に示したように、上部に設置している電圧印加部１５よりアースケーブル５０ｂが引き出され、ヘッド本体３６ｂの内側に絶縁部材４１ｂを介して設置した水側電極部４０ｂに接続されている。このアースケーブル５０ｂによる接続で、水側電極部４０ｂは印加電圧を０ボルトとし、且つアース側に落とすようにしている。

水側電極部４０ｂの下側には大粒子噴射ノズル３８ｂが設けられる。大粒子噴射ノズル３８ｂは、水側電極部４０ｂ側の内部に設けた水流旋回用中子３７ｂと、先端側に設けたノズルヘッド３９ｂで構成される。

大粒子噴射ノズル３８ｂは、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４ｂから受け、ヘッド本体３６ｂを通過して圧力制限オリフィス５５を介してノズルヘッド３９ｂから外部に噴射される際に、水系消火薬剤を２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の大粒子に変換して散布する。本実施形態において、大粒子噴射ノズル３８ｂから散布される散布パターンは、いわゆるフルコーンの形状を持つことになる。

大粒子噴射ノズル３８ｂに対しては、固定部材４３ｂを介して、絶縁性材料を用いたカバー４２ｂがビス止めにより固定される。カバー４２ｂはほぼ円筒状の部材であり、下側の開口部にストッパリング４６ｂのネジ止めによりリング状の誘導電極部４４ｂを組み込んでいる。

誘導電極部４４ｂは、図３（Ｃ）に取り出して示すように、リング状本体の中央に大粒子噴射ノズル３８ｂからの噴射粒子を通過させる開口５４ｂを形成している。

カバー４２ｂの下部に配置したリング状誘導電極部４４ｂに対しては、図２に示した上部の電圧印加部１５より電極印加ケーブル４８ｂが引き出され、電極印加ケーブル４８ｂは絶縁性材料からなるカバー４２ｂを貫通して誘導電極部４４ｂに接続され、電圧を印加できるようにしている。

ここで、本実施形態の帯電散布ヘッド１０に使用している水側電極部４０ｂ及び誘導電極部４４ｂとしては、導電性を有する金属以外に、導電性を有する樹脂、導電性を有するゴムであってもよく、更にこれらの組合せであってもよい。

大粒子ヘッド部１０Ｂから水系の消火薬剤を散布する際には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、水側電極部４０ｂを０ボルトとなるアース側とし、リング状誘導電極部４４ｂに対し例えば２０キロボルトを超えない直流、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。

このように水側電極部４０ｂと誘導電極部４４ｂとの間に例えば数キロボルトとなる電圧が加えられると、この電圧印加によって両電極間に外部電界が生じ、大粒子噴射ノズル３８ｂから水系の消火剤が２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射大粒子に変換される噴射過程を通じて噴射大粒子が帯電され、帯電された噴射大粒子を外部に散布することができる。

小粒子ヘッド部１０Ａによる消火剤小粒子群の噴射と大粒子ヘッド部１０Ｂによる消火剤大粒子群の噴射は同時に行われて混合されることから、２００μｍから２０００μｍの範囲にある消火剤大粒子群の噴射による散布のパターンに従って空気の対流が発生し、この空気の対流により３０μｍから２００μｍの範囲にある消火剤小粒子群が搬送され、消火剤大粒子群と共に消火剤小粒子群を広い範囲に散布することができ、少ない数の帯電散布ヘッド１０で、防護区画全体に小粒子と大粒子を混合した消火剤を散布することができる。

例えば大粒子ヘッド部３８ｂによる消火剤粒子群の散布は、１．０Ｍｐ程度の圧力が供給されている場合であっても、圧力制限オリフィス５５によって、たとえば０．１Ｍｐ程度の圧力に低下することによって消火剤粒子径は１０００μｍから２０００μｍの大粒子径となって４メートル程度の範囲に散布することができ、このような消火剤大粒子群の散布で発生する対流により、小粒子ヘッド部３８ａから同じく１．０Ｍｐ程度の圧力で散布された３０μｍから２００μｍの小さな消火剤粒子群を確実に４メートル程度の広い範囲に散布することができる。

次に図１の実施形態における監視動作を説明する。いま、防護エリアＡにおいて火災Ｆが発生したとすると、例えば専用火災感知器１８が火災を検出して火災検出信号を連動制御中継装置２０を介してシステム監視制御盤２４に送る。

システム監視制御盤２４は防護エリアＡに設置している専用火災感知器１８の発報を受信するとポンプユニット１２を起動し、水源１４から消火用水を汲み上げてポンプユニット１２により加圧し、配管１６に供給する。

同時にシステム監視制御盤２４は、防護エリアＡに対応して設けている連動制御中継装置２０に対し帯電散布ヘッド１０の起動信号を出力する。この起動信号を受けて、連動制御中継装置２０は自動開閉弁３２を開放動作し、これによって調圧弁３０により調圧された一定圧力の水系の消火剤が、開放した自動開閉弁３２を介して帯電散布ヘッド１０に供給され、図２に取り出して示すように、帯電散布ヘッド１０から防護エリアＡに噴射粒子として散布される。

同時に連動制御中継装置２０は、図２に示す帯電散布ヘッド１０に設けている電圧印加部１５に対し起動信号を送り、この起動信号を受けて電圧印加部１５は、帯電散布ヘッド１０に対し例えば数キロボルトとなる直流、交流又はパルス状となる印加電圧を供給する。

このため図３（Ａ）に示した帯電散布ヘッド１０にあっては、小粒子ヘッド部１０Ａの小粒子噴射ノズル３８ａと大粒子ヘッド部１０Ｂの大粒子噴射ノズル３８ｂのそれぞれから加圧された水系の消火薬剤を噴射粒子に変換して散布する際に、アースケーブル５０ａ，５０ｂが接続された水側電極部４０ａ，４０ｂを０ボルトとして、電圧印加ケーブル４８ａ，４８ｂが接続された誘導電極部４４ａ，４４ｂ側に数キロボルトの電圧が印加され、この電圧印加により生じた外部電解を、小粒子噴射ノズル３８ａと大粒子噴射ノズル３８ｂから噴射されて誘導電極部４４ａ，４４ｂの開口５４ａ，５４ｂを通過する噴射過程にある水系の消火剤に印加し、噴射により変換された消火剤小粒子と消火剤大粒子を帯電させた後に混合して散布することができる。

図２に取り出して示すように、帯電散布ヘッド１０から火災Ｆが発生している防護エリアＡに向けて消火剤大粒子群を散布すると共に、２００〜２０００μｍの消火剤大粒子群の散布、特に１０００〜２０００μｍの比較的大きな消火剤大粒子群の散布で発生した空気の対流により３０〜２００μｍの消火剤小粒子群を搬送して確実に広い範囲に散布することができる。

また、３０〜２００μｍの消火剤小粒子群は帯電しているため、帯電によるクーロン力により火災Ｆによる高温燃焼源に効率良く付着すると同時に、燃焼剤のあらゆる面への付着が起こり、従来の非帯電の水粒子を散布した場合に比べ、燃焼剤に対する濡らし効果が大幅に増大し、高い消火能力が発揮される。

また、消火剤大粒子群が散布されることで、灯油やガソリンなどを用いた放火火災のようにいきなり大規模な火災から始まる火災の火勢を弱め、同時に散布した消火剤小粒子群による濡らし効果により高い消火能力が発揮される。

更に図３（Ａ）の小粒子ヘッド部１０Ａと大粒子ヘッド部１０Ｂにあっては、例えば水側電極部４０ａ，４０ｂを０ボルトとし、リング状誘導電極部４４ａ，４４ｂに対しプラスの電圧をパルス的に印加したような場合には、散布される水粒子はマイナスの電荷のみに帯電した散布となる。

このようにマイナスの電荷のみに帯電した消火剤小粒子と消火剤大粒子を混合して散布した場合には、空間中で帯電した水粒子間には斥力が働き、これによって水粒子が衝突会合して成長落下する確率が小さくなり、空間中に滞留する水粒子の密度が高くなり、これによって高い消火能力が発揮される。

また、防護エリアＡに帯電散布ヘッド１０から帯電した消火剤小粒子群を消火剤大粒子群の散布で発生した気流により搬送して散布することで、火災Ｆにより発生した煙を効率的に消す消煙効果が得られる。

このような本実施形態における消煙効果は、従来の水粒子の散布による消煙効果が水粒子と煙粒子との確率的な衝突による捕捉作用であることに対し、本実施形態にあっては、散布している水粒子を帯電させることにより、同じく帯電状態にある煙粒子を水粒子がクーロン力によって捕集し、これによって大幅な消煙作用が発揮される。

図４は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の第２実施形態であり、図４（Ａ）は断面、図４（Ｂ）は下側から見た平面、図４（Ｃ）は誘導電極を取り出して示している。

図４（Ａ）において、第２実施形態の帯電散布ヘッド１０は、小粒子ヘッド部を構成する小粒子ノズル３８ａと大粒子ヘッド部を構成する大粒子噴射ノズル３８ｂを同軸配置している。

即ち、帯電散布ヘッド部１０は、ポンプユニット１２からの配管に接続した立下り配管３４の先端にヘッド本体３６をねじ込み固定している。ヘッド本体３６の先端内側には、絶縁部材４１を介して、円筒状の水側電極部４０が組み込まれている。

水側電極部４０に対しては、図２に示したように、上部に設置している電圧印加部１５よりアースケーブル５０が引き出され、ヘッド本体３６の内側に絶縁部材４１を介して設置した水側電極部４０に接続されている。このアースケーブル５０による接続で、水側電極部４０は印加電圧を０ボルトとし、且つアース側に落とすようにしている。

水側電極部４０の下側には小粒子噴射ノズル３８ａが設けられ、その外側に同軸に大粒子噴射ノズル３８ｂが設けられている。小粒子噴射ノズル３８ａは、内部に設けた水流旋回用中子３７ａと先端側に設けたノズルヘッド３９ａで構成される。大粒子噴射ノズル３８ｂは、内側に位置するノズルヘッド３９ａの外周に設けた圧力制限オリフィス５５及び水流旋回用螺旋５６ａと先端側に設けたノズルヘッド３９ｂで構成される。

小粒子噴射ヘッド３８ａは図４（Ｂ）に示すように、下向きに小粒子ノズル穴５８ａを形成し、大粒子噴射ヘッド３８ｂは、その外側にリング状の大粒子ノズル開口５８ｂを形成している。

小粒子噴射ノズル３８ａは、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４から受け、ヘッド本体３６を通過してノズルヘッド３９ａからその一部を外部に噴射させる際に、水系消火薬剤を３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の小粒子に変換して散布する。本実施形態において、小粒子噴射ノズル３８ａから散布される散布パターンは、いわゆるフルコーンの形状を持つことになる。

大粒子噴射ノズル３８ｂは、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４から受け、ヘッド本体３６を通過して圧力制限オリフィス５５を介してノズルヘッド３９ｂからその一部を外部に噴射させる際に、水系消火薬剤を２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の大粒子に変換して散布する。本実施形態において、小粒子噴射ノズル３８ａから散布される散布パターンは、いわゆるフルコーンの形状を持つことになる。

このとき外側に位置する大粒子ノズル開口５８ｂからの消火剤大粒子群の散布により発生した気流により、内側に位置する小粒子ノズル穴５８ａから散布された消火剤小粒子群が搬送され、消火剤大粒子群と共に消火剤小粒子群を広い範囲に散布することができ、少ない数の帯電散布ヘッド１０で、防護区画全体に小粒子と大粒子を混合した消火剤を散布することができる。

小粒子噴射ノズル３８ａに対しては、固定部材４３を介して、絶縁性材料を用いたカバー４２がビス止めにより固定される。カバー４２はほぼ円筒状の部材であり、下側の開口部にストッパリング４６のネジ止めによりリング状の誘導電極部４４を組み込んでいる。

誘導電極部４４は、図４（Ｃ）に取り出して示すように、リング状本体の中央に小粒子噴射ノズル３８ａ及び大粒子噴射ノズル３８ｂからの噴射粒子を通過させる開口５４を形成している。

カバー４２の下部に配置した誘導電極部４４に対しては、図２に示した上部の電圧印加部１５より電圧印加ケーブル４８が引き出され、電極印加ケーブル４８は絶縁性材料からなるカバー４２を貫通して誘導電極部４４に接続され、電圧を印加できるようにしている。

小粒子噴射ノズル３８ａと大粒子噴射ノズル３８ｂから水系の消火薬剤を散布する際には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、水側電極部４０を０ボルトとなるアース側とし、リング状誘導電極部４４に対し例えば２０キロボルトを超えない直流、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。

このように水側電極部４０とリング状誘導電極部４４との間に例えば数キロボルトとなる電圧が加えられると、この電圧印加によって両電極間に外部電界が生じ、小粒子噴射ノズル３８ａから水系の消火剤が３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射小粒子に変換される噴射過程を通じて噴射小粒子が帯電され、同時に、大粒子噴射ノズル３８ｂから水系の消火剤が２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射大粒子に変換される噴射過程を通じて噴射大粒子が帯電され、帯電された消火剤小粒子群と消火剤大粒子群を外部に混合して散布することができる。

この小粒子噴射ノズル３８ａと大粒子噴射ノズル３８ｂを同軸配置した帯電散布ヘッド１０によれば、図３の隣接配置した第１実施形態に比べ、ヘッドを小型化して設置スペースとコストの低減を図ることができる。

図５は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の第３実施形態であり、図５（Ａ ）は断面、図５（Ｂ）は下側から見た平面、図５（Ｃ）は誘導電極を取り出して示している。

図５（Ａ）において、第３実施形態の帯電散布ヘッド１０は、図４の第２実施形態とは逆に、大粒子噴射ノズル３８ｂを中心に配置し、その外側に小粒子噴射ノズル３８ａを同軸に配置したことを特徴とする。中心に位置する大粒子噴射ノズル３８ｂは、内部に設けた圧力制限オリフィス５５及び水流旋回用中子３７ｂと先端側に設けたノズルヘッド３９ｂで構成される。外側に設けた小粒子噴射ノズル３８ａは、内側に位置するノズルヘッド３９ｂの外周に設けた水流旋回用螺旋５６ｂと先端側に設けたノズルヘッド３９ａで構成される。

内側の大粒子噴射ヘッド３８ｂは図５（Ｂ）に示すように、下向きに大粒子ノズル穴６０ｂを形成し、外側の小粒子噴射ヘッド３８ａは、その外側にリング状の小粒子ノズル開口６０ａを形成している。

それ以外の構造は図４の第２実施形態と同じであることから同一番号を付して説明は省略する。

図５の第３実施形態にあっても、小粒子噴射ノズル３８ａは、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４から受け、ヘッド本体３６を通過してノズルヘッド３９ａからその一部を外部に噴射させる際に、水系消火薬剤を３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の小粒子に変換して散布する。

同時に、大粒子噴射ノズル３８ｂは、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４から受け、ヘッド本体３６を通過して圧力制限オリフィス５５を介してノズルヘッド３９ｂからその一部を外部に噴射させる際に、水系消火薬剤を２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の大粒子に変換して散布する。

このとき内側に位置する大粒子ノズル開口６０ｂからの消火剤大粒子群の散布で発生した気流により、外側に位置する小粒子ノズル開口６０ａから散布された消火剤小粒子群が搬送され、消火剤大粒子群と共に消火剤小粒子群を広い範囲に散布することができ、少ない数の帯電散布ヘッド１０で、防護区画全体に小粒子と大粒子を混合した消火剤を散布することができる。

また水側電極部４０と誘導電極部４４との間に例えば数キロボルトとなる電圧が加えられことによって両電極間に外部電界が生じ、小粒子噴射ノズル３８ａから水系の消火剤が３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射小粒子に変換される噴射過程を通じて噴射小粒子が帯電され、同時に、大粒子噴射ノズル３８ｂから水系の消火剤が２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射大粒子に変換される噴射過程を通じて噴射大粒子が帯電され、帯電された消火剤小粒子群と消火剤大粒子群を外部に混合して散布することができる。

この第３実施形態の小粒子噴射ノズル３８ａと大粒子噴射ノズル３８ｂを同軸配置した帯電散布ヘッド１０によれば、図３の隣接配置した第１実施形態に比べ、ヘッドを小型化して設置スペースとコストの低減を図ることができる。

また、第２実施形態とは逆に内側に大粒子噴射ノズル３８ｂを配置していることで、外側に位置する小粒子噴射ノズル３８ａから散布された消火剤小粒子群を、消火剤大粒子群の散布により発生する気流で押し広げるように搬送し、消火剤小粒子群を効率よく搬送できる。

図６は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の第４実施形態であり、図６（Ａ）は断面、図６（Ｂ）は下側から見た平面、図６（Ｃ）は誘導電極を取り出して示している。

図６（Ａ）において、第４実施形態の帯電散布ヘッド１０は、小粒子ヘッド部と大粒子ヘッド部を構成するノズルヘッドを回転噴射ノズル６２としたことを特徴とする。即ち、帯電散布ヘッド１０は、ポンプユニット１２からの配管に接続した立下り配管３４の先端にヘッド本体３６をねじ込み固定している。ヘッド本体３６の先端内側には、絶縁部材４１を介して、円筒状の水側電極部４０が組み込まれている。

水側電極部４０に対しては、図２に示したように、上部に設置している電圧印加部１５よりアースケーブル５０が引き出され、ヘッド本体３６の内側に絶縁部材４１を介して設置した水側電極部４０に接続されている。このアースケーブル５０による接続で、水側電極部４０は印加電圧を０ボルトとし、且つアース側に落とすようにしている。

水側電極部４０の下側には回転噴射ノズル６２が設けられる。回転噴射ノズル６２は固定部材４３の内側にベアリング６４を介して回転自在に載置され、水側電極４０との間に別の固定部材６６を配置している。

回転噴射ノズル６２には図６（Ｂ）に示すように、回転中心からオフセットした位置に、小粒子噴射スリット６８と大粒子噴射スリット７０の組を２つ形成している。

小粒子噴射スリット６８は、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４から受け、ヘッド本体３６を通過して外部に噴射させる際に、水系消火薬剤を３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の小粒子に変換して散布する。

大粒子噴射スリット７０は、図１のポンプユニット１２から加圧供給された水系の消火剤の供給を立下り配管３４から受け、ヘッド本体３６を通過して外部に噴射させる際に、水系消火薬剤を２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の大粒子に変換して散布する。

小粒子噴射スリット６８と大粒子噴射スリット７０は肉厚方向に対し斜めに形成されており、このため小粒子噴射スリット６８と大粒子噴射スリット７０からの消火剤の噴出で回転噴射ノズル６２を旋回させながらスパイラル状に消火剤小粒子群と消火剤大粒子群を散布する。

このとき大粒子噴射スリット７０からの消火剤大粒子群の散布で発生した気流により、小粒子噴射スリット６８から散布された消火剤小粒子群が搬送され、消火剤大粒子群と共に消火剤小粒子群を広い範囲に散布することができ、少ない数の帯電散布ヘッド１０で、防護区画全体に小粒子と大粒子を混合した消火剤を散布することができる。

ヘッド本体３６に対しては固定部材４３を介して、絶縁性材料を用いたカバー４２がビス止めにより固定される。カバー４２はほぼ円筒状の部材であり、下側の開口部にストッパリング４６のネジ止めによりリング状の誘導電極部４４を組み込んでいる。

誘導電極部４４は、図６（Ｃ）に取り出して示すように、リング状本体の中央に小粒子噴射スリット６８及び大粒子噴射スリット７０からの噴射粒子を通過させる開口５４を形成している。

カバー４２の下部に配置した誘導電極部４４に対しては、図２に示した上部の電圧印加部１５より電圧印加ケーブル４８が引き出され、電圧印加ケーブル４８は絶縁性材料からなるカバー４２を貫通して誘導電極部４４に接続され、電圧を印加できるようにしている。

回転噴射ノズル６２小粒子噴射スリット６８と大粒子噴射スリット７０から水系の消火薬剤を散布する際には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、水側電極部４０を０ボルトとなるアース側とし、リング状の誘導電極部４４に対し例えば２０キロボルトを超えない直流、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。

このように水側電極部４０と誘導電極部４４との間に例えば数キロボルトとなる電圧が加えられると、この電圧印加によって両電極間に外部電界が生じ、回転噴射ノズル６２の小粒子噴射スリット６８から水系の消火剤が３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射小粒子に変換される噴射過程を通じて噴射小粒子が帯電され、同時に、大粒子噴射スリット７０から水系の消火剤が２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の噴射大粒子に変換される噴射過程を通じて噴射大粒子が帯電され、帯電された消火剤小粒子群と消火剤大粒子群を回転噴射ノズル６２の旋回により混合しながらスパイラル状に散布することができる。

この回転噴射ノズル６２を用いた帯電散布ヘッド１０によれば、ノズル内部に水流旋回用中子や水流旋回用螺旋を設ける必要がないことから、その分、ノズル構造が簡単となり、ヘッドを小型化して設置スペースとコストの低減を図ることができる。

なお本実施形態で使用する帯電散布ヘッド１０としては、上記の実施形態に示したさまざまな構造を適用できるが、これに限定されず、適宜の構造の帯電散布ヘッドを使用することができる。

また帯電散布ヘッドに印加する帯電電圧も、水側電極部を０ボルトとして誘導電極部側をプラスマイナスの印加電圧とするか、プラスのみの印加電圧とするか、あるいはマイナスのみの印加電圧とするかは、消火対象とする燃焼部材側の状況に応じて、必要に応じて適宜に定めることができる。

また本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：帯電散布ヘッド
１０Ａ：小粒子ヘッド部
１０Ｂ：大粒子ヘッド部
１２：ポンプユニット
１３：手動弁
１４：水源
１５：電圧印加部
１６：配管
１８：専用火災感知器
２０：連動制御中継装置
２２：手動操作箱
２４：システム監視制御盤
２６：火災感知器
２８：受信機
３０：調圧弁
３２：自動開閉弁
３４：立下り配管
３６，３６ａ，３６ｂ：ヘッド本体
３７ａ，３７ｂ：水流旋回用中子
３８，６８：噴射ノズル
３８ａ：小粒子噴射ノズル
３８ｂ：大粒子噴射ノズル
３９ａ，３９ｂ：ノズルヘッド
４０，４０ａ，４０ｂ：水側電極部
４１，４１ａ，４１ｂ：絶縁部材
４３，４３ａ，４３ｂ，６６：固定部材
４２，４２ａ，４２ｂ：カバー
４４，４４ａ，４４ｂ：誘導電極部
４５，４５ａ，４５ｂ，５４，５４ａ，５４ｂ：開口
４６，４６ａ，４６ｂ：ストッパリング
４８，４８ａ，４８ｂ：電圧印加ケーブル
５２ａ，５８ａ：小粒子ノズル穴
５２ｂ，６０ｂ：大粒子ノズル穴
５５：圧力制限オリフィス
５６ａ，５６ｂ：水流旋回用螺旋
５８ｂ：大粒子ノズル開口
６０ａ：小粒子ノズル開口
６２： 回転噴射ノズル
６４：ベアリング
６８：小粒子噴射スリット
７０：大粒子噴射スリット

Claims (5)

1. 水系消火剤の放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
   ３０μｍから２００μｍの範囲にある平均粒子径の水系消火剤を放射する小粒子ヘッド部と、
   ２００μｍから２０００μｍの範囲にある平均粒子径の水系消火剤を放射する大粒子ヘッド部と、
   を備え、
   前記小粒子ヘッド部と大粒子ヘッド部を横に並べて隣接配置し、
   前記小粒子ヘッド部は、
   水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子噴射ノズルと、
   前記小粒子噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
   前記小粒子噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
   前記小粒子噴射ノズルの内部に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
   を備え、
   前記大粒子ヘッド部は、
   水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子噴射ノズルと、
   前記大粒子噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
   前記大粒子噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
   前記大粒子噴射ノズルの内部に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
   を備え、
   前記小粒子ヘッド部と大粒子ヘッド部の前記誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、前記小粒子噴射ノズル及び大粒子噴射ノズルにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
2. 水系消火剤の３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
   水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子噴射ノズルと、
   前記小粒子噴射ノズルと同軸に外側に配置され、水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子噴射ノズルと、
   前記小粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
   前記大粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用螺旋と、
   前記各噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
   前記各噴射ノズルの流入側に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
   を備え、
   前記誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、前記小粒子噴射ノズル及び大粒子噴射ノズルにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
3. 水系消火剤の３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
   水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子径噴射ノズルと、
   前記大粒子径噴射ノズルと同軸に外側に配置され、水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子噴射ノズルと、
   前記大粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用中子と、
   前記小粒子径噴射ノズルに供給する水流を旋回させる水流旋回用螺旋と、
   前記各噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
   前記各噴射ノズルの流入側に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
   を備え、
   前記誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、前記小粒子噴射ノズル及び大粒子噴射ノズルにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
4. 水系消火剤の３０μｍから２０００μｍまでの範囲に含まれる比較的小さい粒子径と比較的大きい粒子径が混合された放射粒子を帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
   水系の消火剤の外部空間への噴射により回転する回転噴射ノズルと、
   前記回転噴射ノズルに開口され、水系の消火剤の外部空間への噴射により小粒子径の粒子に変換して散布する小粒子用ノズルスリットと、
   前記回転噴射ノズルに開口され、水系の消火剤の外部空間への噴射により大粒子径の粒子に変換して散布する大粒子用ノズルスリットと、
   前記噴射ノズルの噴射空間側に配置した誘導電極部と、
   前記回転噴射ノズルの流入側に配置されて水系の消火剤に接触する水側電極部と、
   を備え、
   前記誘導電極部と水側電極部との間に電圧を加えることにより生じる外部電界を、前記小粒子用ノズルスリット及び大粒子用ノズルスリットにより噴射過程にある水系の消火剤に印加して、噴射粒子を帯電させることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
5. 請求項１乃至４記載の帯電散布ヘッドに於いて、所定の粒子径範囲に含まれる消火剤粒子を、プラス又はマイナスに帯電させることを特徴とする帯電散布ヘッド。

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