JP2911154B2

JP2911154B2 - 気体媒質中に流動体を微細に分散させるための方法および装置

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Publication number: JP2911154B2
Application number: JP1509017A
Authority: JP
Inventors: セチュ，イシュトバーン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-01-04
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: HU203995B; US5305957A; DE68917293T2; CZ286258B6; ZA9038B; CZ5490A3; RU2053858C1; AU621652B2; DE68917293D1; DD291255A5; SK279167B6; AU4077689A; EP0402425A1; SK5490A3; HUT54537A; ATE109373T1; WO1990007373A1; SA90100212B1; TR27046A; EP0402425B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は気体媒質好ましくは空気中に流動材料例えば
液体、粉体等を微細に分散させるための方法及び装置に
関する。

空気中又はその他の媒質又は表面で液体又は粉体等の
流動材料を微細に分散させることが往々にして必要とさ
れることは良く知られている。本発明の利用分野は２つ
の主要なグループに分けられる。

そのうちの１つは、それぞれの状況において放出され
る物質の量が大量でないような利用分野である（治療、
化粧品、家庭内の利用分野等）。噴霧物質は正にこの目
的のために開発されたものである。これらの噴霧物質は
加圧容器内に充填され、バルブ機構を起動させることに
よって、噴霧システムを通って空気中に放出される。微
細に分散された液滴（噴霧液滴）は噴霧ノズルにより生
成される。

加圧容器のサイズを増大することは可能であるが、リ
ットル単位の容器は通常製造されない。

もう１つの利用分野グループにおいては、それぞれの
状況で大量の物質が使用されなくてはならない。という
のは、許容可能な成果がその方法でしか得ることができ
ないからである。そのような利用分野としては、例えば
建物の消毒、消火等が挙げられる。これらの用途では、
連続作動のスプレイ又はアトマイザが用いられる。

これらの解決策の１つはHU−PS 185 548に開示されて
いる。この装置は、DE−PS 28 40 723、US−PS 1 399 4
90、US−PS 4 116 387及びUS−PS 4 251 033に記述され
た装置の改良でり、これら装置は家畜小屋に入れられた
動物の治療又は免疫原処置のため有効成分を投与するた
めのものである。この種の装置は大容量の回転式アトマ
イザと、シャッタで開閉する円錐形液滴分離器から構成
される。これら円錐形液滴分離器では、５ミクロン以上
の液滴が空気中に放出されないようになっている。

US−PS 4 687 135による装置は高エネルギーでの空気
中放出用として開発されたものである。この装置での推
進力はガスの爆発的な燃焼によって得られ、粉末化され
た金属材料、金属−セラミクス材料、耐摩耗性かつ耐熱
性の電気絶縁性材料、あるいは導電性材料がノズルに取
り入れられる。ノズルから流出する粉末化物質は融点付
近まで加熱されて処理表面上に高エネルギーで析出し、
これより該処理表面上に層が形成される。このような装
置の作動は繰返し行われる。

この種の装置では、理論的には際限なく大量の物質を
放出することができるが、実際には、その作動は遅い。
というのは、単位時間当たりの放出量を増大させること
は噴霧システムによって制限されるからである。このよ
うな遅速性は、特に消火器といった消火目的の装置にお
いては不利である。

きわめて大量の物質を非常に広い空間内へ一度にほぼ
全て分散させなくてはならないといった、地下内火災を
代表とする状況がある。現在知られているスプレイシス
テムでは、これは不可能であるか、あるいは許容できな
いサイズの装置によってのみ実現可能である。

従って、本発明の目的は、大量の液体又は粉体等の流
動材料を一度に空気中といった気体媒質内に分散させ得
る方法及び装置に向けられている。本発明は、液体が高
速で空中に放出された際には空気抵抗が非常に大きくな
って液体の塊が衝撃により液滴に分散するという認識に
基づくものである。微細に粒状化された粉末の挙動もま
た同様である。それ故、液体又は粉体等の流動材料の放
出速度が非常に重要な問題となる。

本発明によれば、気体媒質好ましくは空気の中に液体
又は粉体等の流動材料を分散させるために、流動材料は
射出管内に配置され、加圧推進気体流が爆発的な速度で
充填物の背後に生成される。

恐らくは、最低圧力10バールの推進気体が最大20msec
で充填物の背後に導かれる。

本発明の好ましい一実施例によれば、容器には最低圧
力10バールの推進気体が装填され、その推進気体は容器
から射出管内の充填物の背後に導かれる。

また、粉体等の流動材料は合成ホイル製又は紙製の袋
の中に充填されてもよく、この場合該袋は密封されて射
出管内に置かれる。

一般に、充填物は射出管の体積の25％乃至100％まで
充填され、通常の条件下では、充填物の体積の30乃至75
0倍の推進気体が該充填物に対して導かれる。

また、推進気体は爆発によって生成されてもよく、こ
の場合在来のシェル内に装填された爆薬が推進材容器内
に置かれ、袋の中に充填された充填物は直接爆薬上に置
かれる。

本発明の別の目的は、本発明に従った方法でもって気
体媒体好ましくは空気中に液体又は粉体等の流動材料を
微細に分散させるための装置に向けられており、その装
置が流動材料の充填物を取り入れる射出管を有するよう
に構成された場合、該射出管の一端は推進材容器に取り
付けられ、このとき該射出管は少なくとも急速ロック要
素で閉じられるようになった移送孔によって推進材容器
と相互に連結される。

本発明による装置の好ましい一実施例においては、射
出管の長さと内径との比率は２乃至20である。

本発明による装置の別の好ましい実施例においては、
セグメントから成る弾性材料の自動的に開放する蓋要素
が射出管の口に配置される。

本発明による更に別の実施例によれば、射出管は充填
用短管口を設けたロック要素を具備し、そこには可撓性
ホースを介して液体供給システムが接続される。

推進材容器に面した射出管の端部側には管底部を形成
してもよく、この場合移送孔から射出管の方向に分岐す
る分岐孔が設けられ、それら分岐孔は該管底部にその縁
部に接近して開口させられる。

推進材容器は充填用短管を具備してもよく、この充填
用短管はロック要素に設けられ、これにより推進材供給
器との連結を保証され、また該充填用短管は可撓性ホー
スを通して高圧ガス供給用動力システムと連結される。
かかる充填用短管はCO₂カートリッジを取り入れるため
の在来の要素を具備してもよい。

射出管を推進材容器と相互連結する移送孔を閉鎖する
ロック要素は、推進材容器の方向から移送孔の周りに機
械加工された弁座上に載る弁とされ、この弁はシリンダ
内に設けられたピストンと作動連結状態にあり、シリン
ダ空間はそこに向かって閉じる逆止弁を通して推進材容
器と、ロック要素を通して周囲環境と相互連結され、ロ
ック要素を具備した推進材容器の充填用短管はシリンダ
空間と直接的に連通させられる。

シリンダ空間と相互連結された推進材容器の充填用短
管を設けたロック要素と、シリンダ空間を周囲環境と相
互連結しているロック要素とは３方向位置を取り得るよ
うになったロック要素として一体的に構成してもよい。

本発明による装置の更に別の好ましい実施例において
は、射出管を推進材容器と相互連結する移送孔を閉鎖す
る弁と、この弁を作動させるピストンとが単一部品とし
て一体的に構成され、移送孔の断面積はシリンダ空間の
断面積よりも小さくされ、移送孔を閉鎖するロック要素
は蝶形弁、ボールピボット又は膜とされる。

射出管を推進材容器と相互連結する移送孔を閉鎖する
膜の背後に破裂用マンドレルを配置してもよく、この場
合マンドレルの軸部は推進材容器の外側に配置された起
動機構と機械的連結状態とされる。

好ましくは、かかる移送孔を閉鎖する膜の圧縮強度は
推進材容器の定格装入圧力の1.2倍から1.5倍とされる。

推進材容器と射出管を相互連結する移送孔を閉鎖する
膜に対し、起爆用機構好ましくは雷管キャップを組み込
むことも可能であり、この場合雷管キャップは着火機構
と相互連結させられる。

本発明による装置の更に別の好ましい実施例において
は、爆薬は従来の起爆用機構（雷管）と共に組み立てら
れた推進材容器に設けられ、起爆機構は着火機構と相互
連結させられる。

更に、本発明による装置の好ましい実施例において
は、推進材容器と射出管を相互連結する移送孔を閉鎖す
る膜に対し組込まれた起爆用機構と相互連結された着火
機構、又は推進材容器内の爆薬に組込まれた起爆用機構
と相互連結された着火機構は、爆発性混合ガス及び／又
は火炎の存在を検知する装置又は装置システムと起動連
結状態とされる。

最後に、本発明による装置の更に別の好ましい実施連
通においては、少なくとも２つの射出管が共通の推進材
容器と組み立てられ、各々の射出管はロック要素により
閉鎖された移送孔を通して共通の推進材容器と別々に連
通させられる。

本発明は、添付図面を参照しながら幾つかの実施例に
よって更に詳しく記述される。

第１図は本発明による装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図は同装置の詳細図、第３図は別の実施例を示す縦断面図、第４図は同装置の頂面図、第５図は第３図においてＩで示した横断面図、第６図は第３の実施例の縦断面図、第７図は第４の実施例の縦断面図、第８図は第５の実施例の縦断面図、第９図は第６の実施例の縦断面図、第10図は第７の実施例の縦断面図、第11図は第８の実施例の縦断面図、第12図は第９の実施例の縦断面図、第13図は第10の実施例の縦断面図、第14図は第11の実施例の縦断面図である。

先の記述から明らかなように、本発明による方法は幾
つかの態様で実施化され得るものであり、またその実施
化のためには幾多のタイプの装置も可能である。本発明
の理解を容易にするために、本発明による装置の一実施
例を説明し、その作動の記述の後に本発明による方法に
ついて言及することにする。

第１図に示した装置の射出管２及び推進材容器３は単
一の鋼管として機械加工されたものである。射出管２及
び推進材容器３は分割壁38によって互いに分離され、該
分離壁38はガスケット39によってシールされる。その移
動は射出管２の方向から機械加工された肩部41及び止め
ねじ40によって阻止される。

分割壁38については第２図に詳しく図示されている。
射出管２と推進材容器３を相互連結する中央部分には移
送孔８が配置される。移送孔８の周りには弁座15が機械
加工され、該移送孔８は推進材容器３の方向からディス
ク状ゲート弁14によって閉鎖される。

ゲート弁14は弁棒42を介してピストン16と相互連結さ
れる。ピストン16は本実施例では分割壁38と一体的に形
成されたシリンダ17内に配置される。ピストン16の気密
性はシールリング43によって保証される。シリンダ17の
壁部にはバルブ14に接近して窓部44が切り開かれ、この
窓部44を通して推進気体がバルブ14に向かって流れ込
む。

シリンダ17はカバー45によって閉じられ、このカバー
45はねじ46で固定される。ピストン16とカバー45との間
にはばね47が挿入されるが、このばね47は作動に関して
顕著な役割は果たさず、作動上の安全性を改善するにす
ぎない。

カバー45の中央部には孔48が形成され、これにより推
進材容器３の空間とシリンダの空間37とが相互連通させ
られる。孔48は推進材容器の空間の方向から逆止弁18に
よって閉鎖される。

カバー45にはシリンダ空間と連通させられた環状空間
49が形成され、この環状空間49は孔50及び51を通してね
じ付き短管52及び53と連通させられる。

本実施例では、推進材容器３はその端部がねじ54で固
定された底部材55によって閉鎖されるという意味におい
て据付け構造となっている。底部材55にはダクト56及び
57が設けられ、そこにはねじ付き短管58及び59が推進材
容器３の方向から収容される。

ダクト56から連続したものとしてロック要素13が、又
ダクト57から連続したものとしてロック要素19が底部材
55に連結される。これらロック要素はハンドル62及び63
によって作動させられるボールピボットからなる。ロッ
ク要素13の自由端は推進材容器３の充填口管12を形成す
る。充填口管12は可撓性ホース34を通して圧縮空気源
（図示されない）に接続される。ロック要素19は周囲環
境に対して開放されている。

底部材55内のねじ付き短管58及び59は可撓性ホース60
及び61を通してシリンダ17のカバー45内のねじ付き短管
52及び53と相互連通させられる。

本発明による方法は以下の通りである。

ロック要素13が開放されると、圧縮空気が可撓性ホー
ス34を通してダクト56内に流入する。シリンダ17のシリ
ンダ空間37はダクト56及び環状空間49を通して圧縮空気
でもって充填される。ピストン16及びゲート弁14はばね
47のために弁軸42を通して移送孔８側に維持され、かく
してゲート弁14は弁座15上に位置させられて移送孔８を
閉鎖する。このとき圧縮空気はゲート弁14の閉鎖力を増
大させる。

シリンダ空間37内の圧力が上昇すると、逆止弁18が開
放されて、推進材容器が推進気体４すなわち圧縮空気で
もって充填される。充填が完了したとき、ハンドル62を
回すことによって、ロック要素13が閉鎖される。

以上のような作動期間中、ロック要素19は閉鎖状態に
維持される。

推進材容器３の充填と同時に、射出管２内に充填物１
を充填することも可能である。本実施例では、かかる充
填物は第１図に示すように水とされる。充填物１および
推進気体４の充填により、装置は噴出準備状態となる。

充填物１の噴出のためには、ハンドル63を回すことに
よってロック要素19が開放される。この時点で、シリン
ダ17のシリンダ空間37は環状空間49、孔51、可撓性ホー
ス61、ダクト57及びロック要素19を通して周囲環境に対
して放出状態となる。推進材容器３内の推進気体４の圧
力によって、ピストン16はカバー45側に移動させられ、
これによりゲート弁14が弁座15から離れる。

ゲート弁14の開放はきわめて急速であり、それは僅か
数ミリセカンドにすぎない。自由移送孔８を通して、推
進気体４は、充填物１の下から初期力でもって上方に押
し上げ、次いで充填物を射出管２から高速で噴出させ、
かくして該充填物を空気中で分散させてほぼ均一な噴霧
を生成させる。

噴出後、装置の充填が繰り返され得る。すなわち、そ
の作動は繰返し行い得る。

前述の記載から予測されるように、この方法の成果は
幾つかの要因によって左右される。

先ず第１に、方法の実施速度及び使用エネルギの大き
さは決定的な役目を果たす。推進気体４が20msec以上の
時間で充填物１の背後に得られる場合あるいは推進気体
の圧力が20バールに達しない場合、液滴のサイズもその
分布も均質とならず、液滴は噴霧、スプレイ又はエアゾ
ールを語る以上の大きさとなる。

たとえ上述したような条件が満たされたとしても、射
出管のL/D比（Ｌ＝長さ、Ｄ＝直径）と、射出管の体積V
Kおよび充填物１の体積VTの比とからも誤算は生じるこ
とになる。これら２つの要因は噴霧の細かさ、射出範囲
及び分散時のテーパ角度に影響を及ぼす。

L/D比は２から20の範囲で選択されなければならな
い。L/D比が２より小さい場合、分散時のテーパ角度は
非常に大きくなり、このため噴霧はもはや均質でなくな
り、側方に散布される液滴は許容できないほど大きく、
そのエネルギは小さく、かくして液滴は充分遠くに到達
し得ない。L/D比は理論的には20より大きくなり得る
が、これは本発明による方法の成果に影響を与えること
がないため不必要である。

射出管の体積VKおよび充填物の体積VTの比について
は、25％から100％の範囲で選択されるべきである。こ
の比の効果は分散時のテーパ角度に正比例する。すなわ
ち、体積比が小さくなれば、それに応じて分散時のテー
パ角度も小さくなる。体積比は分散時にテーパ角度の効
果のみに影響を与えるわけではない。体積比が小さくな
ると装置の適用範囲も広がり、噴霧は一層細かくまたよ
り均質なものとなる。

最後に、通常の条件下で測定された充填物の体積VTと
推進材の体積VHの比は、装置の利用分野を選抜する上で
著しい影響を与える。かかる比は30から750の間で選択
され得る。これが噴射のために用いられるエネルギの大
きさを特徴付けることは明らかであろう。本発明による
装置は手で保持し得るような大きさで製造することが可
能であるが、大寸法で安定した構造でも製造し得る。

手動式の利用たとえば小型消火器の場合、大きなエネ
ルギは不必要であり、反力が過度に大きく操作する人に
危害を及ぼし得るような場合には、かかる使用は勧めら
れない。

一方、本発明によれば、焼入油やガスの爆発に適した
装置も製造し得る。このような装置はボーリングタワー
から離れた固定スタンド上に据え付けられ、噴出は消火
用充填物が有効であるだけでなく火炎を吹き飛ばし得る
ようなエネルギで行なわれる。

エネルギを際限なく増大することは無意味なことであ
る。空気抵抗は分散範囲について絶対的な制限となる。
従って、体積比を750以上にすることは不必要である。

手動式使用に適した実施例は第３図から第５図までに
示されている。

噴出管２及び推進材容器３は独立して作られ、スペー
サ部材64の両側に取り付けられる。射出管２はそこに溶
接されたフランジ付きハブを用いてねじ65で固定され、
その間に設けられたガスケット66によって耐漏洩性が与
えられる。同様に、推進材容器３もそこに溶接されたフ
ランジ付きハブを用いてスペーサ部材64に固定される。
推進材容器３はねじで固定され、ガスケット68でシール
される。

推進材容器３の端部は溶接底部材71でもって閉鎖され
る。

移送孔８は、スペーサ部材64中に機械加工される。射
出管２の内部の下端部はスペーサ部材64内で管底部28を
形成し、かくしてねじ付きインサート73がスペーサ部材
64内に打ち込まれるようになっている。孔29がインサー
ト73内で移送孔８から分岐しており、その開口部30は底
部28の周囲に沿って射出管２の空間内へ開放される。孔
29は分布空間74から始まっているが、これは流れに関し
て移送孔８の一部分とみなされている。

弁14が載っている弁座15は、推進材容器３に対面する
移送孔８の端部の周りに機械加工される。

弁14及び作動ピストン16は単一の部品として作られ
る。その作動はピストン16の断面積Ａが移送孔８の断面
積ａよりも大きいものであることを条件としている。

スペーサ部材64にはシリンダ17が機械加工され、その
中にピストン16が配置される。ピストン16はパッキンリ
ング43によってシールされ、その形状はジャムを防止す
るためにポット形とされる。前述のように、その作動は
ばね47によって保証される。

シリンダ17のシリンダ空間37はカバー69によって閉じ
られ、このカバー69はねじ70でもってスペーサ部材64に
固定される。逆止弁18はカバー69内で推進材容器３の空
間に向かって開放される。

環状弁空間81はピストン16の弁座15に面した側に配置
される。環状弁空間はダクト72を通して推進材容器３の
空間と相互連通される。図中には１本のダクト72しか示
されていないが、流体抵抗がより低いため更に多くのダ
クトを準備することが勧められる。

スペーサ部材64に孔78がシリンダ空間37と隣接して形
成される。三方向位置を取り得るロック要素20は孔78に
隣接している。ロック要素20の連結用短管の１つは可撓
性ホース34を通して圧縮空気源（図示されない）と接続
され、その他の連結用短管は周囲環境に対し開放され得
る。ロック要素20はハンドル80により作動される。

射出管２の空間に導く孔75がスペーサ部材64の一部す
なわち射出管２の空間を取り囲む部分に形成される。ロ
ック要素32を通して孔75に隣接したその充填用短管31は
可撓性ホース33を通して水栓（図示せず）に連結され
る。ロック要素32はハンドル79によって作動されるボー
ルピボットとして構成される。

射出管２の管口９には自動開放する蓋要素10が固定さ
れる。これはセグメント11に分割されるゴムシートであ
ってよい。ロック要素10はリング76により管口９に押し
付けられる。リング76はねじ77で固定される。

以上の装置は前述の場合と同様に機能する。

三方向位置を取り得るロック要素20の１つの位置では
シリンダ空間37は可撓性ホース34を通して圧縮機と連結
される。従って、ピストン16は弁14を閉鎖状態に保ち、
一方推進材容器は逆止弁18を通して推進気体４すなわち
圧縮空気でもって充填される。

推進材容器３の充填後、ロック要素20はハンドル80に
よって第３図に示す位置まで回転させられる。

ロック要素32を開放することにより、射出管２も同様
に充填される。当然のことながら、先に述べられた事項
は充填の際に考慮されなくてはならない。射出管２の充
填後、ロック要素32はハンドル79によって閉鎖される。
この時、装置は作動準備状態とされる。

ロック要素20の回転によりシリンダ空間37が孔78を介
して周囲環境と相互連通させられると、装置の作動が開
始される。このときピストンは移動し、弁14は移送孔８
を開放する。流出する推進材４によって、充填物１が管
口９から噴出させられる。

本装置は特に手動操作用のものとして構成されたもの
であり、従ってグリップ及び肩ひも（図示せず）が設け
られる。セグメント11を有する自動的に開放する蓋要素
10が管口に配設されていて移動中に充填物１が射出管２
から流れ出ることがないようにされている。

手動操作は同様に３方向位置ロック要素20が用いられ
る。前述の装置と比べて、３方向位置ロック要素20を充
填用ロック要素13及び噴出開始用ロック要素19と一体に
なったユニットとしてみなすことができるということ
は、容易に理解できる。

管底部28に対し開放している孔29の目的は、推進材４
を充填物１の下に均等に導くことにある。その結果は、
分散時のテーパ角度を減少させる点で明らかであり、こ
れは実際大きい直径の射出管において意義深い。

同様に軽量な手動操作式装置が第６図に示されてい
る。

射出管２及び推進材容器３はスペーサ部材83の両側に
ねじ込み式連結で固定される。シール用にパッキンリン
グ85及び86が用いられる。推進材容器３の端部は、前述
のように、底部材71で閉鎖される。

スペーサ部材83は、ハンドル82により作動させられる
組込み型のボールピボット22を伴う移送孔８を含んでい
る。

ハンドルホィール88により作動させられるロック要素
13は孔84を通してスペーサ部材83の推進材容器３と面す
る側と合流する。連結要素87はロック要素13に機械加工
された充填用短管12に組込まれ、大きなCO₂ボンベ35を
取り入れるのに適する。連結要素87は他の技術分野例え
ば家庭用サイフォンボトルとして知られているので、そ
の詳しい説明については省くことにする。

本実施例による装置は以下のように機能する。

CO₂ボンベ35を設置した後、推進材容器３はハンドホ
ィール88を回転させることによりロック要素13を通して
推進材４でもって充填される。この場合、推進材CO₂ガ
スである。推進材容器３は大きなCO₂ボンベ35から数回
に亘って充填されてもよい。充填物１も同様に射出管内
に入れられる。充填の間、図示されているようにボール
ピボット22は閉鎖される。ハンドル82の回転によりボー
ルピボット22が開放されると、装置の作動が開始され、
推進材４は移送孔８を通って充填物１の下側に流れる。
かくして、充填物１の噴出が誘発される。

同様に、上述の装置を手動操作用に構成された実施例
が第７図に示されている。

２本の射出管２がスペーサ部材89に連結される。射出
管２にはフランジが付けられ、ガスケット92によってシ
ールされる。これら射出管はねじ（図示せず）で固定さ
れる。

単一の推進材容器３がネジ91でスペーサ89のもう一方
の側に固定される。該容器はガスケット90で密封されて
いる。

各射出管２毎に対して移送孔８がスペーサ部材89内に
機械加工され、各移送孔にはハンドル82により作動させ
られるボールピボット22が設けられる。

ハンドホィール88により開閉されるロック要素13は、
推進材容器３内へ開放しているスペーサ部材89内の孔84
に連結される。ロック要素13に機械加工された充填用短
管12には連結要素87を介してCO₂ボンベ35が連結され
る。

装置は前述のように機能する。

当然のことながら、推進材容器３への繰返しの充填に
続いて、２本の射出管２は互いに前後して作動される。
この装置の利点については、各々の射出管２を充填物１
でもって予め充填して、充填用ホースと共に装置を用い
る必要なくあるいは充填のため充填場所に戻る必要もな
く充填物１の噴出を数回行い得るということである。

第８図には、ねじ94でスペーサ93部材に固定され、ガ
スケット95及び96によりシールされた装置の実施例が示
されている。スペーサ部材93には蝶形弁21を組込まれた
形で移送孔８が形成される。蝶形弁21の弁レバー97はシ
リンダ98のピストンロッド99にヒンジ止めされる。

推進材容器３は底部材100で閉鎖され、この底部材100
はガスケット102でシールされてねじ101で固定される。
充填用短管12を持つロック要素13が底部材100の孔103に
連結される。充填用短管12は可撓性ホース34を通して推
進材動力源（図示せず）と接続される。

この装置の詳しい作動については省く。充填物１及び
推進材４を取り込んだ後、蝶形弁21がシリンダ98を用い
て開放され、これにより充填物１が噴出される。

推進材４は充填のために気体状態にある必然性は無
く、液化されたCO₂ガスであってもよい。上述の場合と
同様に、推進材は蝶形弁21の開放時点で既に気体状態と
なって充填物１の下に流れる。

第９図から第11図までは、移送孔８が膜23によって閉
鎖されるようになった実施例を示している。これは個々
に構成されてもよいし、また工場で作られるか、あるい
は既製の密封スロット付ディスクであってもよい。工場
生産においては、膜23はパッキンを使用することなく漏
れが防止されるように周囲の締付けリング114と共に加
工される。半加工の完全既製のスロット付きディスクも
又、本発明による装置のために用いることができる。

第９図に示されている工場生産の装置では、射出管２
は締付けリング114に取り囲まれた膜23の片側に組み付
けられ、一方推進材容器３は反対側に組み付けられ、そ
れらはガスケット115及び116によってシールされて、ね
じ117で固定される。

ガスケット118及びねじ（図示せず）と共に１つの底
部材104が推進材容器３のもう一方の端部に取り付けら
れ、この底部材104はダクト113を通してロック要素13及
び充填用短管12と連通される。底部材104上にはガスケ
ット126及びねじ（図示されない）でもってシリンダ106
が取り付けられる。

シリンダ106のピストン108のピストンロッド107には
膜23側に破裂用マンドレル24がある。ピストンロッド10
7はステッチ溶接又は固着により推進材容器３に固定さ
れた案内ディスク105により偏向しないように支持され
る。推進材４の妨害のない流れは案内ディスク105に形
成された孔110によって保証される。シリンダ106は短管
111及び可撓性ホース112を介して圧縮空気源と連通され
る。ピストロッド107はばね109により通常の位置に保持
される。

充填物１及び推進材４の充填の後、シリンダ106に対
し圧力を加えると、装置の作動が開始される。ピストン
108及びピストンロッド107の端部にある破裂用マンドレ
ル24は高速で膜23の方向に移動してこれを破って通過す
る。推進材４は充填物１の下へ自由な移送孔８を通って
流れ、これにより充填物が噴出させられる。

第10図に示す装置では、予め圧縮された膜23が射出管
２と推進材容器３の間に締付け用リング114、ガスケッ
ト127、128及びねじ129を用いて設置される。推進材容
器３の端部は溶接された底部材119により閉じられ、こ
の底部材には充填用短管12を持つロック要素13が嵌め込
まれる。

充填の間、膜23は推進材容器３内の推進気体４の圧力
より幾分か高い圧縮強度を有していなくてはならない。

装置を作動状態にするためには、推進気体４の圧力は
噴出中ロック要素13を開放することによってさらに増大
され、増大された圧力は膜23を破り、かくして移送孔８
は解放される。

作動原理は、膜23の圧縮強度が定格充填圧力の1.2倍
から1.5倍に選定されるべきであることを実証してい
る。かくして、膜は偶発的な破壊に対して充分安全にな
るが、噴出のために過度な圧力は全く必要とされない。

第11図は、装置の遠隔操作を従来の要素を用いて達成
できないような分野で用いられる装置を示している。か
かる分野とは例えば鉱山での深部坑内作業である。

ここでは、締付けリング114の間に組み付けられた膜2
3はガスケット130で射出管に接合され、締付けリング12
0、ガスケット131及びねじ132を支持する閉鎖プレート
を挿入した状態で推進材容器に接合される。

推進材容器３の端部は溶接された底部材133で閉じら
れ、この底部材には充填用短管12を持つロック要素13が
設けられる。

装置を作動させるためには、まず第１に起爆機構26が
膜23と閉鎖プレート121の間に置かれる。起爆機構26
は、電気的に点火される雷管を持つ従来のどのような爆
薬であってもよい。かかる雷管の電線は閉鎖プレート12
1に沿って導かれる。起爆機構26の設置に続いて充填物
１及び推進材４が充填される。

ここで、水以外に充填物１として他の多くの物質が用
いられ得ることに留意されたい。例えば、消火のために
用いられる粉末などである。さらに、坑内ガスの危険性
の場合には、岩粉も充填物１であり得る。

深部坑内作業において、該装置は以下のように使用さ
れる。入口の体積及び充填物１のサイズによって必要と
されるだけの数の装置（充填された状態で）を坑内ガス
の危険性がある地域に設置する。電線122は坑内ガス又
は火炎の存在に対し反応するセンサ141の具備された着
火機構27（表象的に示されている）に接続される。例え
ば、坑内ガスが爆発性のレベルに達したとき、着火機構
27は起爆機構26を爆裂させ、起爆機構は膜23と遥かに弱
い材料から作られた閉鎖プレート121とを破砕する。か
くして、推進材４は移送孔８を通って充填物の下を流
れ、これにより充填物が噴出される。

推進気体４は爆薬を用いてもたらすこともできる。

第12図に示した装置においては、ロックディスク134
がガスケット135及び136及びねじ137と共に射出管２と
推進材容器３の間に設けられる。推進材容器３はねじ込
み式底部材123によって閉じられ、この底部材には押え
ねじ124により起爆機構36が組み込まれ、この起爆機構3
6は電線138を通して着火機構27に接続される。検知装置
141は着火機構27に接続される。

装置の作動のために、推進材容器３には爆薬７が置か
れる。これはどのような低級爆薬であってもよい。爆薬
７の爆発により、ロックディスク134が破壊されて、解
放状態となった移送孔８を通って充填物１の下に推進気
体が流入させられる。

第13図は、装置の最も単純な態様を示している。射出
管２及び推進材容器３は単一管として機械加工され、従
って移送孔は管の最大断面積となる。推進材容器３は、
溶接された底部材125により閉じられ、この底部材には
押えネジ139によって起爆機構36が組み込まれる。起爆
機構36は電線140で着火機構27に接続される。検知用装
置141が着火機構27と連結されている。

装置の作動のためには、先ず第１に、管体に入った爆
薬７を推進材容器３内に入れ、その後紙又は合成ホイル
等のシート材料でできたシールされた袋５の中に入った
充填物１が置かれる。爆薬７の起爆時点でもたらされた
推進気体によって、充填物１は噴出させられる。

袋５を使用した場合には、袋５を引き裂くようなエネ
ルギが充填物１の噴出には必要であることから、装置の
あらゆる態様において袋を用いることができるというこ
とを記しておきたい。

袋５は更に別の可能性を提供する。本発明による方法
にあっては、液体又は粉末の材料のみが噴出され得る。
しかしながら袋５を用いることにより、ハロゲンガスも
袋５の中に液体状態で保存、充填され得るので、ハロゲ
ンガスも同様に噴出され得る。

第14図は、爆発から派生した高いエネルギと、管底面
に花輪のように配置された孔の利点を組合わせた装置の
態様を示している。

底板142はガスケット143,144及びネジ145を用いて推
進材容器３と射出管２の間に設けられる。底板142は実
際には、射出管２の管底面28を画定する。

管底面の縁部28の近くの底板142内に孔29が花輪のよ
うに配置される。底板142はガスケット143と底板142の
間の膜23によって閉鎖される。この場合、膜23は強度の
低い薄いシート又はホイルであってよい。

孔29は移送孔８と連通される。図面では、その断面積
は事実上推進材容器３のものと同じであるが、第３図に
示されているような構造も又実行可能である。各図面
（１つだけ除いて）は射出管及び推進材容器の直径が同
じであるような態様を示しているものの、これは全く必
要なことではないということに留意されたい。

推進材容器３は、底部材146により閉じられ、底部材
にはは押えネジ147を用いて起爆機構36が固定される。
起爆機構は電線148を通して手動式着火機構27と相互に
連結される。

装置の作動のためには、充填物１が射出管２内に置か
れ、推進材容器３に爆薬７が充填される。着火機構は雷
管を爆裂させ、雷管は爆薬７を爆裂させる。

爆薬７によりもたらされた推進気体は孔29の中を流
れ、膜23を引裂させ、次に充填物１の下を通り、これに
より充填物が噴出させられる。

前述の説明は、当該方法及び装置の主要な利用分野の
１つが消火であることを立証している。細かい分布のお
かげで、あたかも従来の手段を用いて放出されるかのご
とく、はるかに少ない量の消火材（何よりもまず水）し
か必要とされないということは極めて大きな利点である
と考えられる。

当然のことながら、本発明は他の分野でも利用でき、
当該方法を他の装置で実現することも又可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０５Ｂ 7/24 Ｂ０５Ｂ 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気体媒質中に流動材料を微細に分散させる
ための方法であって、底端部に分離手段が配置され該分離手段上に大量の流動
材を貯留可能であって、底端部の反対の端部に流動材の
貯留部分と略同径の開放された開口（９）を有する筒状
の射出管（２）に、開口（９）を介して大量の流動材を
充填する段階と、分離手段を介して射出管（２）に連結されている推進材
容器（３）に加圧推進気体（４）を充填する段階と、急速開放手段により分離手段の少なくとも一部を急速に
開放し射出管内部と推進材容器内部を連通させて、加圧
推進気体（４）を射出管（２）内の大量の流動材（１）
の背後に、流動材を射出管（２）の開口（９）から一気
に微細に分散できる速度で、爆発的に導入する段階とか
ら成る方法。
【請求項２】請求の範囲１に記載の方法において、少な
くとも10バールの加圧推進気体（４）を最大20msecで充
填された大量の流動材料（１）の背後に押し込むことを
特徴とする方法。
【請求項３】請求の範囲１または２に記載の方法におい
て、推進材容器（３）に少なくとも10バールの加圧推進
気体（４）を満たし、この加圧推進気体（４）を該推進
材容器（３）から射出管（２）内に充填された大量の流
動材料（１）の背後に導くことを特徴とする方法。
【請求項４】請求の範囲１から３のいずれか１項に記載
の方法において、流動材料がシート材料で作られた袋
（５）の中に充填され、この袋（５）が閉じられて射出
管（２）内に置かれることを特徴とする方法。
【請求項５】請求の範囲１から４のいずれか１項に記載
の方法において、射出管（２）の体積の25〜100％の量
の流動材料（１）が該射出管（２）内に充填されること
を特徴とする方法。
【請求項６】請求の範囲１から５のいずれか１項に記載
の方法において、通常の条件下で充填された大量の流動
材料（１）の背後に、その体積の30〜750倍の量の推進
気体（４）が導入されることを特徴とする方法。
【請求項７】請求の範囲１から６のいずれか１項に記載
の方法において、推進気体（４）が爆発によりもたらさ
れることを特徴とする方法。
【請求項８】請求の範囲１から７のいずれか１項に記載
の方法において、シェル（６）に入った爆薬（７）が推
進材容器（３）内に置かれ、袋（５）の中に充填された
大量の流動材料（１）が該推進材容器（３）上に直接置
かれることを特徴とする方法。
【請求項９】気体媒質中に流動材料を微細に分散させる
ための装置であって、底端部に分離手段が配置され該分離手段上に大量の流動
材を貯留可能であって、底端部の反対の端部に流動材の
貯留部分と略同径の開放された開口（９）を有する筒状
の射出管（２）と、分離手段を介して射出管（２）に連結され、加圧推進気
体（４）を貯留するための推進材容器（３）と、加圧推進気体（４）を射出管（２）内の大量の流動材
（１）の背後に、流動材を射出管（２）の開口（９）か
ら一気に微細に分散できる速度で、爆発的に導入するた
めに、分離手段の少なくとも一部を急速に開放し射出管
内部と推進材容器内部を連通させる急速開放手段と、を具備することを特徴とする装置。
【請求項１０】請求の範囲９に記載の装置において、射
出管（２）の長さ（Ｌ）及びその内径（Ｄ）の比（L/
D）が２から20であることを特徴とする装置。
【請求項１１】請求の範囲９または10に記載の装置にお
いて、弾性材料で作られかつセグメントから成る自動的
に開放する蓋要素（10）が射出管（２）の開口（９）に
設けられることを特徴とする装置。
【請求項１２】請求の範囲９から11までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）が充填用短管（3
1）を具備し、この充填用短管（31）が可撓性ホース（3
3）を通して液体供給システムに接続されるロック要素
（32）に設けられることを特徴とする装置。
【請求項１３】請求の範囲９から12までのいずれか１項
に記載の装置において、管底部（28）が推進材容器
（３）と面した射出管（２）の端部に形成され、急速開
放手段により開放される移送孔（８）から射出管（２）
の方向に孔（29）が分岐し、孔の開口部（30）が管底部
（28）内でその縁部の近傍に形成されていることを特徴
とする装置。
【請求項１４】請求の範囲９から13までのいずれか１項
に記載の装置において、推進材容器（３）が充填用短管
（12）を具備し、この充填用短管（12）が推進材供給用
器具との連結のためのロック要素（13）に設けられてい
ることを特徴とする装置。
【請求項１５】請求の範囲９から14までのいずれか１項
に記載の装置において、ロック要素（13）に設けられた
推進材容器（３）の充填用短管（12）が可撓性ホース
（34）を通して適当に高圧ガス供給用エネルギシステム
に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１６】請求の範囲９から15までのいずれか１項
に記載の装置において、ロック要素（13）が設けられた
推進材容器（３）の充填用短管（12）がCO₂カートリッ
ジを取り入れるための要素を具備することを特徴とする
装置。
【請求項１７】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、推進材容器（３）と射出管
（２）を相互連結している移送孔（８）を急速開放する
急速開放手段が推進材容器（３）の方向から移送孔
（８）の周りに機械加工された弁座（15）上に載った弁
（14）であり、この弁（14）がシリンダ（17）内に設け
られたピストン（16）と作動連結させられ、シリンダ
（17）のシリンダ空間（37）がそこに向かって閉鎖する
逆止弁（18）を通して推進材容器（３）と相互連結さ
れ、かつ別のロック要素（19）を通して周囲環境と相互
連結され、前記ロック要素（13）に設けられた推進材容
器（３）の充填用短管（12）がシリンダ（17）のシリン
ダ空間（37）と直接的に連通させられていることを特徴
とする装置。
【請求項１８】請求の範囲９から17までのいずれか１項
に記載の装置において、シリンダ（17）のシリンダ空間
（37）と相互連結する推進材容器（３）の充填用短管
（12）を設けたロック要素（13）と、シリンダ（17）の
シリンダ空間（37）を周囲環境と相互連結するロック要
素（19）とが単一の３方向位置を取り得るようになった
ロック要素（20）として構成されることを特徴とする装
置。
【請求項１９】請求の範囲９から18までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）を推進材容器
（３）と相互連結する移送孔（８）を急速開放する急速
開放手段と作動ピストン（16）とが一体的に形成され、
移送孔（８）の断面積（ａ）がシリンダ（17）のシリン
ダ空間（37）の断面積（Ａ）よりも小さいことを特徴と
する装置。
【請求項２０】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）を推進材容器
（３）と相互連結する移送孔（８）を急速開放する急速
開放手段が蝶形弁（21）であることを特徴とする装置。
【請求項２１】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）を推進材容器
（３）と相互連結する移送孔（８）を急速開放する急速
開放手段がボールピボット（22）であることを特徴とす
る装置。
【請求項２２】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）を推進材容器
（３）と相互連結する移送孔（８）を急速開放する急速
開放手段が膜（23）であることを特徴とする装置。
【請求項２３】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、推進材容器（３）と射出管を相
互連結する移送孔（８）を急速開放する膜（23）の背後
に推進材容器（３）の方向から破裂用マンドレル（24）
が配置され、破裂用マンドレル（24）の軸部（25）が推
進材容器（３）の外側に配置された起動機構と機械的連
結状態にあることを特徴とする装置。
【請求項２４】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）を推進材容器
（３）と相互連結する移送孔（８）を急速開放する膜
（23）の圧縮強度が推進材容器の定格充填圧力の1.2倍
から1.5倍であることを特徴とする装置。
【請求項２５】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、起爆用機構（26）好ましくは雷
管キャップが推進材容器（３）と射出管（２）を相互連
結する移送孔（８）を急速開放する膜（23）に対し組み
込まれ、起爆用機構（26）が着火機構（27）と相互連結
されていることを特徴とする装置。
【請求項２６】請求の範囲９から13までのいずれか１項
に記載の装置において、爆薬（７）は推進材容器（３）
内に入れられ、この推進材容器（３）に対しては着火機
構（27）と共に起爆機構（雷管）（36）が相互連結され
ていることを特徴とする装置。
【請求項２７】請求の範囲９から16までのいずれか１項
に記載の装置において、射出管（２）を推進材容器
（３）と相互連結する移送孔（８）を閉鎖する膜（23）
に対し組込まれた起爆機構（26）と相互連結された着火
機構（27）、または推進材容器（３）内の爆薬（７）に
対し組込まれた起爆機構（36）と相互連結された着火機
構（27）が爆発性混合ガス及び／又は火炎の存在を検知
する計器又は計器システムと起動連結させられているこ
とを特徴とする装置。
【請求項２８】請求の範囲９から26までのいずれか１項
に記載の装置において、少なくとも２つの射出管（２）
が共通の推進材容器（３）と合わせて組み立てられ、各
々の射出管（２）が各々１つの急速開放手段により急速
開放される移送孔（８）を介して共通の推進材容器
（３）と別々に連結されていることを特徴とする装置。