JP2020507708A - 流体流制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.粉塵抑制:流体流制御装置10は、粉塵を抑制または軽減するために、および悪臭の軽減化するためにも、使用され得る。粉塵抑制は、重工業、特に開放環境に存在する重工業(例えば、容易に空気を汚染する鉱山、道路、滑走路または建設現場)において、重要である。
2.正圧換気:本発明は、巨大構造物(例えばトンネル、鉱山、ホール、倉庫、高層ビル、ショッピングモール、など)に関連する消火において使用するためのポータブル型正圧換気送風機を提供し得る。
3.化学物質およびエアロゾルの噴霧:本発明が有するポータブル性のために、本発明は、化学物質およびエアロゾルの散布(例えば蚊のスプレー)に用いられる。
4.クラウドコントロールのための地域拒否兵器:本発明が車両上または車両内に搭載可能であるため、流体流制御装置10はクラウドコントロールの分野で利用可能である。流体(例えば水、またはいくつかの場合では、トウガラシ・スプレー)と組み合わされた空気の噴流は、群衆または無秩序な暴動を分散させるために容易に利用され得る。
5.工業洗浄:高速度の空気および流体の組み合わせは、安全、環境的に持続可能、および責任のある方法で、維持設備および施設を洗浄するよう設計され得る。
6.周辺温度の冷却:上述のように、流体流制御装置は、微細ミストを分散させるための流体流出口に接続されたいくつかのノズルも含み得る。これは、参加者を冷却するためにコンサートなどのイベントにおいて屋外に対して特に有用である。
7.人工降雪:本発明は、降雪(水および圧搾空気を低温の流体制御装置内に強制的に通過させることによる雪の生成)の分野でも利用され得る。
8:軽量航空機または他の車両に対する推力源:いくつかの異なる車両は本発明により動力を供給され得る。例えば軽量航空機は、流体流制御装置を航空機の翼または胴体に取り付けることにより、動力を供給され得る。同様に、他の車両(ジェットボート、ホバークラフト、および自動車など)は、それぞれの車両に能力が付与されるように流体流制御装置を追加することが可能となるよう、改造され得る。
本発明が、全般に、流体の流れを制御するための装置に関するものであることは明らかであろう。さらに詳細には、本発明は、消火において有用な高速流体を生成する流体流装置を使用する消火機器に関する。
前述の説明が単に説明的な事例として与えられたものに過ぎないこと、および、当業者に明らかとなるであろう他のすべての変更および変形が、本明細書で説明される本発明の広範な範囲および趣旨に含まれると考えられることが理解されるであろう。
(a)任意の特定的に説明または図示された特徴、機能、活動、または要素を、任意の特定的な順序の活動、または要素の任意の特定的な相互関係を、含むことは要求されず、
(b)いずれの特徴、機能、活動、または要素は、「必要不可欠」ではなく、
(c)任意の要素は、統合、分離、および/または複製されることが可能であり、
(d)任意の活動は反復されることが可能であり、任意の活動は複数の実体により実行されることが可能であり、および/または任意の活動は複数の権限において実行されることが可能であり、
(e)任意の活動または要素は、特定的に除外されることが可能であり、活動の順序は変更されることが可能であり、および/または、要素の相互関係は変更されることが可能である。
Claims (49)
- 装着環状部品の周りにおいて等距離地点に装着された複数のモータ組立体と、
前記モータ組立体を包囲し、前記モータ組立体から外側に離間され、かつ、前記モータ組立体とともに環状空気通路を画成する、長尺環状外側ケーシングであって、中心長手方向軸、周囲空気を受容するための実質的に開放された前方端部、および、空気強制混合流体を放出するための実質的に開放された後方端部を有する、長尺環状外側ケーシングと、
前記長尺環状外側ケーシングがその上に装着された支持構造と、
前記支持構造の近傍に取り付けられた流体流入口と、および、前記中心長手方向軸の近傍に、かつ、前記長尺環状外側ケーシングの前記開放された後方端部内に、配置された流体流出口を、有する流体流組立体と、
前記支持構造が円弧状に回転することが可能となるよう、前記支持構造に連結されたターンテーブルと、
前記環状外側ケーシングを上昇および下降させるための作動組立体であって、前記支持構造と前記長尺環状外側ケーシングの外側表面との間に連結された作動組立体と
を備える流体流制御装置。 - 以下の用途、すなわち、
a)消火、
b)粉塵抑制、
c)正圧換気、
d)化学物質およびエアロゾルの噴霧、
e)クラウドコントロールのための地域拒否兵器、
f)工業洗浄、
g)周辺温度の冷却、
h)人工降雪、
i)航空機の除氷、または
j)軽量航空機または他の車両に対する推力源
のうちの任意の1つまたは複数の用途に対して使用されることが可能である、請求項1に記載の流体流制御装置。 - 前記複数のモータ組立体は、
a)電流、
b)作動液圧力、
c)空気圧力、または
d)高圧流体
のうちの任意の1つにより動力供給される、請求項1または請求項2に記載の流体流制御装置。 - 前記電流は直流または交流の電流である、請求項3に記載の流体流制御装置。
- 前記長尺環状外側ケーシングは、前記流体流制御装置からの空気の流れを前記流体流制御装置を通して集中させるよう設計された円柱管形状ケーシングであるか、または、前記外側ケーシングは、前記流体流制御装置からの空気の流れを前記流体流制御装置を通して集中させるためのチャンバとして使用される空気力学的環状ケーシングである、請求項1〜請求項4のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記外側ケーシングの前記開放された前方端部は、前記複数のモータ組立体のうちの各モータ組立体の流入フランジを包囲するよう配置された後方収容フランジを有する、請求項5に記載の流体流制御装置。
- 前記外側ケーシングの前記開放された後方端部は、前記複数のモータ組立体のうちの各モータ組立体の空気送達ハウジングの流出口を包囲するよう配置された前方収容フランジを有する、請求項5または請求項6に記載の流体流制御装置。
- 前記支持構造は、前記長尺環状外側ケーシングの装着組立体を受容するための凹陥部を画成する1対の離間した直立部分と、支持基部と、を含み、前記長尺環状外側ケーシングは、各直立部分と前記外側ケーシングの前記装着組立体との間に差し挟まれた回転部材により、前記直立部分に対して枢動可能に接続されている、請求項5〜請求項7のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記回転部材は、前記装着組立体の対向側面において各直立部分に連結されたベアリング組立体と、前記ベアリング組立体および前記装着組立体の両方を貫通する回転軸と、を含む、請求項8に記載の流体流制御装置。
- 前記ベアリング組立体は、枢動運動するよう前記長尺環状外側ケーシングの前記装着組立体を前記回転軸に対して支持するためのジャーナルベアリングを前記支持構造の各直立部分において含む、請求項9に記載の流体流制御装置。
- 前記回転部材は、枢動運動するよう、各直立部分に設けられたアパーチャを、および、前記装着組立体に設けられた対応するアパーチャを、貫通する、前記長尺環状外側ケーシングの前記装着組立体を支持するためのジャーナル軸を含む、請求項8に記載の流体流制御装置。
- 前記モータ組立体装着環状部品は前記外側ケーシング内に嵌合するよう適応され、前記環状部品は、前記複数のモータ組立体を支持するために中心ハブから前記環状部品まで径方向に延長する複数の周方向に離間した支柱を有する、請求項1に記載の流体流制御装置。
- 前記支柱は、前記複数のモータ組立体が前記環状部品の周りで、等距離で離間され、かつ支持されるよう、前記環状部品の周りで均等に離間されている、請求項12に記載の流体流制御装置。
- 前記支持構造に連結された前記ターンテーブルは、表面上に装着されるかまたは装着可能である、請求項1に記載の流体流制御装置。
- 前記ターンテーブルは、前記流体流制御装置が円弧状に回転することが可能となるよう、前記支持構造に連結され、前記ターンテーブルは、
前記表面に対して装着されるかまたは装着可能である第1プレートと、
前記支持構造の前記支持基部に対して装着されるかまたは装着可能である第2プレートと、
前記流体流制御装置が円弧状に回転することが可能となるよう、前記第1プレートと前記第2プレートとの間に装着された回転手段と、
前記ターンテーブルが時計方向および反時計方向の両方に駆動されることが可能となるよう前記回転手段に装着されたターンテーブル駆動組立体と、
前記ターンテーブルの回転運動を制限するためのリミットスイッチ組立体と
を含む、請求項14に記載の流体流制御装置。 - 前記ターンテーブル駆動組立体は、電流、作動液圧力、高圧流体、または空気圧力のうちの任意の1つにより動力供給される、請求項14または請求項15に記載の流体流制御装置。
- 前記電流は直流または交流の電流である、請求項16に記載の流体流制御装置。
- 前記作動組立体は、前記支持構造に対する前記外側ケーシングの角度位置を調整するために前記作動組立体が前記外側ケーシングを垂直方向に上方および下方に移動させることが可能となるよう、前記支持構造の前記支持基部と、前記長尺環状外側ケーシングの前記外側表面上の装着アーム部と、の間に接続されたアクチュエータをさらに含む、請求項1に記載の流体流制御装置。
- 前記アクチュエータは延長バネ棒を有する線形アクチュエータであり、前記バネ棒が伸長または収縮したときに、前記支持構造に対する前記流体流制御装置の前記外側ケーシングの前記垂直角度位置が調整されるよう、前記アクチュエータの第1端部は前記支持基部に対して枢動可能に接続され、前記延長バネ棒の端部は前記外側ケーシング上の前記装着アーム部に取り付けられている、請求項18に記載の流体流制御装置。
- 前記作動組立体は前記流体流制御装置の前記外側ケーシングの垂直運動を制限するための少なくとも1つのリミットスイッチをさらに含む、請求項18または請求項19に記載の流体流制御装置。
- 前記アクチュエータは、電流、作動液圧力、高圧流体、または空気圧力のうちの任意の1つにより動力供給される、請求項18〜請求項20のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記電流は、直流または交流の電流であり得る、請求項21に記載の流体流制御装置。
- 各モータ組立体は、長手方向中心軸を中心とする直列に流体連通する状態で、ファン組立体および空気送達組立体を含む、請求項1に記載の流体流制御装置。
- 前記ファン組立体は、複数の周方向に離間したファンブレードを有するファンロータを共通軸上で駆動するファンモータと、前記ファンモータおよび前記ファンブレードを取り囲む外側ファンハウジングと、を含む、請求項23に記載の流体流制御装置。
- 前記空気送達組立体は、
モータ組立体の長手方向中心軸の周りに形成された環状外側ハウジングであって、ファン組立体を受容するための実質的に開放された第1端部と、ファンブレードにより圧縮された周囲空気の部分を放出するための実質的に開放された第2端部と、を有する環状外側ハウジングと、
前記環状外側ハウジングの前記長手方向中心軸に沿って延長する中央本体と、
前記環状外側ハウジングと前記中央本体との間で径方向に延長する複数の周方向に離間した支柱と
を含み、
前記環状外側ハウジング、前記中央本体、および前記支柱は、前記流体流制御装置に対して強制混合空気供給を提供するために前記モータ組立体のうちの各々のファンブレードにより圧縮された空気を集中させるよう、成形される、
請求項23または請求項24に記載の流体流制御装置。 - 前記環状外側ハウジングは、
第1端部および第2端部を有する第1円筒体と、
入力端部および出力端部を有する円筒形空気誘導ハウジングと
を含み、
前記第1円筒体の前記第1端部は前記ファン組立体の端部に対して当接するよう適応され、前記第2端部は前記空気誘導ハウジングの前記入力端部内に受容されるよう適応される、
請求項25に記載の流体流制御装置。 - 前記中央本体は、
第1端部および第2端部を有する第1円筒形状本体部分であって、前記モータ組立体の前記長手方向中心軸に沿って前記空気誘導ハウジングの前記入力端部と前記出力端部との間で延長する、第1円筒形状本体部分と、
前記第1本体部分の前記第1端部から頂点まで一定距離延長する第1円錐形状端部と、
丸みを帯びた半球状端部が形成されるよう前記第1本体部分の前記第2端部から一定距離延長する第2出力端部と
を含む、請求項25または請求項26に記載の流体流制御装置。 - 前記第1円錐形状端部は、前記第1円錐形状端部の前記頂点が前記ファン組立体の近傍に配置されるよう、前記第1円筒体内に延長する、請求項25〜請求項27のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記丸みを帯びた半球状端部は、前記環状外側ハウジングの前記開放された第2端部の外部に配置された地点まで延長する、請求項25〜請求項28のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記複数の周方向に離間した支柱は、後縁部から離間した前縁部を有し、前記前縁部および前記後縁部は各モータ組立体の前記長手方向中心軸に対して一定の角度をなすよう形成される、請求項25〜請求項29のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記前縁部および前記後縁部が各モータ組立体の前記長手方向中心軸に対して形成される前記角度は20度〜90度の範囲である、請求項30に記載の流体流制御装置。
- 前記前縁部および前記後縁部が各モータ組立体の前記長手方向中心軸に対して形成される前記角度はおよそ60度である、請求項31に記載の流体流制御装置。
- 前記流体流組立体は、前記流体流出口に取り付けられた少なくとも1つのノズルをさらに含む、請求項1に記載の流体流制御装置。
- 前記流体流組立体は、前記流体流出口に取り付けられた複数のノズルをさらに含む、請求項1に記載の流体流制御装置。
- 前記ノズルは、前記流体流出口から流体の噴霧を供給するよう、配置され、前記開放された後方端部において空気流と混合されたとき、集中された高推進力空気および流体の混合により達成される、流体の噴霧ミストの集中されたストリームを、または、流体の大型液滴の分散、または任意の他の分散混合得物の分散を、生成する、請求項33または請求項34に記載の流体流制御装置。
- 前記流体流組立体は、流体供給マニホールドをさらに含み、前記マニホールドは、流体を保持するよう構成された少なくとも1つの流体容器と、前記少なくとも1つの流体容器に対して機械的に連結され、かつ、前記流体を第1圧力で前記少なくとも1つの容器から前記流体流入口へと少なくとも部分的にポンプ圧送するよう構成された、第1ポンプと、を含む、請求項33〜請求項35のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記流体流制御装置により分散される空気強制混合流体は、継続的に変形する、液体または気体の物質のいずれかの任意の物質(例えば、水、水性の防火発泡製品、化学物質性の消火用製品、二酸化炭素、ハロン、または重炭酸ナトリウムのうちの任意の1つ)である、請求項1〜請求項36のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記流体流制御装置は、前記流体流制御装置を遠隔操作するための制御器をさらに備える、請求項1〜請求項37のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記制御器は有線または無線の制御器である、請求項38に記載の流体流制御装置。
- 前記制御器は、前記ターンテーブル駆動組立体、前記作動組立体、前記モータ組立体、および前記流体流組立体を遠隔操作するよう設計されている、請求項38または請求項39に記載の流体流制御装置。
- 前記制御器は、
中央処理装置、メモリ、少なくとも1つのシリアルポート、および少なくとも1つのデジタルプログラム可能入出力、および少なくとも1つのアナログプログラム可能入出力を有する、マイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに遠隔接続されたマスター制御パネルであって、少なくとも1つのユーザインターフェース、および、前記流体流制御装置を操作または制御するために使用される少なくとも1つの定義されたパラメータを提示するためのディスプレイを有する、マスター制御器と
をさらに含む、請求項38〜請求項40のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。 - 前記制御器は、
i)各モータ組立体または全モータ組立体のモータスピードと、
ii)前記作動組立体を制御することによる前記支持構造に対する前記環状外側ケーシングの角度位置と、
iii)前記ターンテーブル駆動組立体を制御することよる前記流体流制御装置の回転位置と、
iv)前記流体流組立体の前記第1ポンプを制御することによる流体の流速と
のうちの各1つを制御するための別個の制御装置をさらに含む、請求項38〜請求項41のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。 - 前記制御器は、
i)各モータ組立体または全モータ組立体のモータスピードと、
ii)前記作動組立体を制御することによる前記支持構造に対する前記環状外側ケーシングの角度位置と、
iii)前記ターンテーブル駆動組立体を制御することよる前記流体流制御装置の回転位置と、
iv)前記流体流組立体の前記第1ポンプを制御することによる流体の流速と
のうちの各1つを制御するよう前記マイクロコントローラを使用してプログラムされた単一の制御装置をさらに含む、請求項38〜請求項41のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。 - 前記モータ組立体のうちの各モータ組立体は、前記モータ温度を監視するために前記ファンモータの近傍に装着された温度センサをさらに含む、請求項1〜請求項43のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記温度センサは、前記モータ組立体の加熱状態の稼働を防止するために前記制御器に接続された遮断システムをさらに含む、請求項44に記載の流体流制御装置。
- 前記ターンテーブル駆動組立体、前記作動組立体、前記モータ組立体、および前記流体流組立体が作動液圧力により動力供給されている場合、前記流体流装置は作動液槽に対して流体連通する液圧ポンプをさらに含む、請求項1〜請求項45のうちのいずれか1項に記載の流体流制御装置。
- 前記液圧ポンプは、電動モータまたは原動機のうちの任意の1つにより動力供給される、請求項46に記載の流体流制御装置。
- 消火、粉塵抑制、正圧換気、化学物質ならびにエアロゾルの噴霧、クラウドコントロールのための地域拒否兵器、工業洗浄、大気温度の冷却、または人工降雪のための用途に使用される場合、前記流体流制御装置は、車両に取り付けられた可動ブーム上のプラットフォーム上に装着される、請求項2に記載の流体流制御装置。
- 流体流制御装置を制御する方法であって、
a)請求項1〜請求項48のうちのいずれか1項に記載の特徴のうちの任意の1つを備える流体流制御装置を提供するステップと、
b)前記流体流制御装置のための動力源を提供するステップであって、前記動力源は、電流、作動液圧力、高圧流体、または空気圧力のうちの任意の1つまたは複数から選択される、ステップと、
c)前記ターンテーブル駆動組立体、前記作動組立体、前記モータ組立体、および前記流体流組立体を遠隔操作するよう設計された制御器を提供するステップと、
d)前記モータに動力供給するステップと、
e)前記複数のモータのうちの各モータのスピードを徐々に増加させるよう前記制御器上のスピード制御スイッチを操作するステップと、
f)前記開放された前方端部空気入力領域から前記開放された後方端部空気放出領域までの空気流が生成されるよう各モータの前記スピードを安定化させるステップと、
g)前記流体流制御装置が時計方向または反時計方向に回転されるよう前記ターンテーブル駆動組立体を調整するステップと、
h)前記流体流制御装置の垂直姿勢を調整するために前記環状外側ケーシングが上昇および下方されるよう前記作動組立体を調整するステップと、
i)少なくとも1つの流体容器に機械的に連結され、かつ、第1圧力で前記少なくとも1つの容器から前記流体流入口へと少なくとも部分的に流体をポンプ圧送するよう構成された第1ポンプに、動力供給し、それにより、前記流体が、前記流体流制御装置の中心線の近傍に、かつ、前記開放された後方端部空気放出領域内に、配置された流体流出口に提供され、その結果、前記流体流装置から出力が生成され、それにより、前記モータ組立体の前記推進力から生成された空気流と、前記流体流出口からの流体と、が混合および集中されるステップと
を含む、方法。
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