JP3566307B2 - 消火のために消火媒体を噴霧ヘッドに供給するための駆動源 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は消火装置に関する。更に詳しくは、本発明は消火媒体を少なくとも１つの噴霧ヘッドに供給するための駆動源（drive source）又は駆動ユニットに関する。より詳しくは、本発明は、消火のために消火媒体を少なくとも１つの噴霧ヘッドに供給するための駆動源であって、
液体を含む液体源及びガスを含むガス源と、
液体源の液体とガス源のガスを混合するための混合手段と、
液体成分及びガス成分を含む消火媒体を噴霧ヘッドに導いて、消火媒体をガスと液体小滴の混合物の形態で噴霧ヘッドから放出するような方式で、液体及びガスを噴霧ヘッドに導くための輸送手段、
を具備する駆動源に関する。
圧力下のガスを使用して水容器から消火液を追い出し、そして消火液を更に噴霧ヘッド又はスプリンクラ、即ち放出手段を有する噴霧ヘッドに供給することは知られている。放出手段は典型的には熱に反応して破断し、かくして放出を引き起こすガラスアンプルであるが、必ずしもそれには限らない。
先行技術手段では所望される程正確にガスを液体に供給することを制御することは可能ではなかった。
非常に小さい小滴を有する消火媒体は、或る種の噴霧ヘッド又はスプリンクラにより得ることが可能であった。液体が水である場合には、水ミストが得られる。水ミストは消火に効果的でありそして環境に優しいことが証明された。非常に小さい水小滴は効果的に熱を吸収しそして消火効果も有する。更に、消火液の消費は低くてすむ。しかしながら、長期間十分に小さい水小滴を含む水ミストを放出することができる、蓄圧器を含むこのような装置を提供することが技術的問題になってきた。これは、蓄圧器が空になったとき、即ち、消火プロセスの終わりに圧力が減少するとき、小滴寸法が増大するので起こる。この問題は公開番号WO94/08659の国際特許出願に述べられたとおり、消火プロセスの終わりにガスを混合することにより部分的には解決された。このガスは、最初に消火液を追い出しそして後にガスを含有する消火媒体の液体成分を追い出すための推進剤として使用されるガスと同じガスであることができる。ガス混合物により、非常に小さい水小滴を得ることが可能となった。
最後に述べた装置によって良好な結果が得られたとしても、制御された方式で消火液中にガスを混合することができる駆動源を製造する必要があり、そして長期間及び非常に多量の消火媒体の放出期間中液滴の寸法が相対的に一定であるような方式で駆動源を製造する必要があった。利用可能なガス及び水容器の数及び容積をできる限り小さくする望みを含めて、消火装置をできるだけ簡単にする必要もあった。
発明の簡単な説明
本発明の目的は上記の問題及び欠点を取り除く事である。この目的で、本発明は、
混合手段が、第１シリンダ内に配置された第１ピストンと第２シリンダ内に配置された第２ピストンを含んで成るシリンダピストン装置を具備し、シリンダの両方共第１室と第２室を含んで成り、
ガス源は導管システムを通して第１シリンダの第２室又は第２シリンダの第２室に選択的に（alternatively）接続されており、導管システムに方向弁（directional valve）が接続されており、
方向弁は、制御装置によって、ガス源と第１シリンダの第２室との接続を開いて保つと共に第２シリンダの第２室と輸送手段の出口導管との接続を開いて保つための第１作用位置、及びガス源と第２シリンダの第２室との接続を開いて保つと共に第１シリンダの第２室と出口導管との接続を開いて保つための第２作用位置に配置される、
ことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は請求の範囲２〜14に開示されている。
本発明の駆動源に関する大きな利点は、消火液中へのガスの使用量（dosage）及び制御された混合を可能とすること、及び消火プロセス中の長期間にわたり一様で且つ所望により非常に小さい小滴寸法が得られるということである。他の利点は、駆動源の容量が噴霧ヘッドの数及び噴霧ヘッドにおける抵抗（圧力の損失）に自動的に適合すること、即ち、シリンダピストン装置の作動速度（単位時間当たりのストローク）がノズルの数及びノズルにおける抵抗に依存しているということである。ノズルの数が大きくそして抵抗が低いならば、シリンダピストン装置は速く作動し、ノズルの数が小さくそして抵抗が高いならば、シリンダピストン装置はゆっくりと作動する。このため、消火システムは特別の計算なしで設計することができ、そして同じ駆動源が一般に大きな消火システム及び小さな消火システムの両方に適している。更なる利点は、駆動源のシリンダピストン装置が自己吸引性である（self−sacking）［自己始動性（self−priming）］であるので、水主管と同様に、このような普通の低圧液体源（例えば約４〜10バール）が適当であり、又は無圧液体源ですら適当であるということである。水主管は、必要ならば、大量の消火液を排出することができる。かくして、水容器の必要がなくなる。他の利点は、駆動源の非常に安全な作用及びその作用を電気と関係なくする可能性である。
【図面の簡単な説明】
以下において、本発明を添付図面を参照して３つの態様によって更に詳細に説明しよう。
図１は本発明の第１の態様を示す。
図２は本発明の第２の態様を示す。
図３は本発明の第３の態様を示す。
図４は本発明の第４の態様を示す。
図５は本発明の第５の態様を示す。
図６は本発明の第６の態様を示す。
図７は本発明の第７の態様を示し、そして
図８は図１〜図７の駆動源を制御する選択的方式（alternative manner）を示す。
発明の詳細な説明
図１は、消火媒体を出口導管１を介して噴霧ヘッド２、３に供給するための駆動源又は駆動ユニットを示す。消火媒体は液体とガスの混合物である。水又は水をベースとする液体が液体として使用され、そしてガスとしては好ましくは不燃性ガス、例えば窒素が使用される。不燃性ガスとは言われないガス、例えば空気をガスとして使用することができることは留意されるべきである。液体は水主管５から水導管７を介して得られる。結果として、水主管５は駆動源のための液体源を提供する。ガスは、10個のガス容器６から成るガス源９から得られ、ガス容器６は２組の各々５個のガス容器として配列されており、該２つの組は並列に接続されている。ガス容器６は窒素を含有し、50リットルの容積と200バールの圧力を有する。ガス圧力は好ましくは50〜300バールの範囲内にあることができる。ガス源の構造は当然変わることができ、これはガス容器６の数及びその容積が何故変わりうるかの理由である。ガス容器の組の数も変わることができるが、１組のみを使用することも可能である。
ガス容器６のガスを水に混合するために、駆動源はインラインで配置された２つの別々のシリンダ10及び11を含んで成るシリンダピストン装置50を含んで成り、各シリンダ10及び11はそれぞれピストン12及びピストン13を含む。シリンダ10、11は各々、それぞれ２つの室14、15及び16、17を含む。ピストン12、13はピストンロッド18により相互に接続されており、そしてピストン13が右に動くときはピストン12も右に動くような方式で同期して動き、かくしてピストンはそれぞれのシリンダにおいて反対の方向に動く。ピストンロッドの代わりに、他のタイプの接続部を使用してピストン12、13の運動を接続することができる。参照番号53、54はシールを示す。
ガス源９は方向弁19を含む導管システム24を介して随時室15及び室17に接続される。方向弁19の位置は磁性の変化に反応する２つの検出器−信号装置８、20を含んで成る制御装置７により与えられる信号により決定される。ピストン12は磁性バンド25又は磁性を有する他の部品を含んで成る。検出器−信号装置８、20は、同じ方向のすべての新たなピストンストロークのための方向弁19への信号を与えるように磁性バンドの存在に反応する。信号は電気的であることができる（制御装置と方向弁との間の電気配線は図には示されていない）。
制御装置７及び方向弁19によって、ガス源９はピストン12、13が方向を変える度毎に室15及び室17に接続される。
方向弁19は、室15とガス源９との接続が破られそして室17とガス源との接続が開かれるるとき、方向弁19が室15を導管27を介して出口導管１に接続するように作動する。室15とガス源９との接続が開かれているとき、導管27を介しての室17と出口導管１との接続もまた開かれる。
参照番号37はガス源からの圧力を約６バールに減少させる減圧弁を示し、相対的に低い圧力は、方向弁19を上記した異なる作動位置に接続するのに必要な仕事を与える。
図８は制御装置７に替わるものとしての制御装置７′を示す。この制御装置は、空気式に制御された方向弁19′を、室15、17の間に配置されそして室15、17へと突き出している弁装置によって制御する。空気圧式圧力源821は弁装置820に接続されている。圧力源821はガス源９のガス容器６の１つにより置き換えることができる。弁装置820は圧力により及び圧力源821を介して、検出器−信号装置８、20と同じ方法で方向弁19′の位置を制御し、そして方向弁19′は方向弁19と同じ方法でピストン12、13の運動を制御する。ピストン12が最も左の位置に移動するとき、ピストン13は弁装置820を機械的に押圧し、それにより弁装置は第１の位置に定まり、そしてピストン12が右に動きそしてピストン13が最も右の位置に移動するときは、ピストンは弁装置820を機械的に押圧し、それにより弁装置は第２の位置に定まる。圧力源821は方向弁19′を上記した作用位置に位置づけるために必要な力を与える。弁装置820を異なる位置に配置するのに必要な力は、方向弁19′を異なる作用位置に配置するのに必要な力と比べて最小である。
制御装置７に比べて制御装置７に関する利点は、電気なしで作用することができる（空気圧式作用機構により）ことである。駆動源は電気なしで作用することができ、これは火事の場合に消火設備における必須の利点である。
参照番号28〜30は、水を室16に供給するための導管を示し、参照番号28、31、32は水を室14に供給するための導管を示す。参照番号42及び43並びに30及び32は水を出口導管１に運ぶための導管を示す。参照番号33、34、35、36、38は逆止め弁を示す。逆止め弁の機能は媒体（水又はガス）が望ましくない方向に流れるのを抑制することである。
番号39は系の全体の機能を遮断しそして出口導管１に接続されている弁を表す。番号40及び44は、それぞれ、上の組及び下の組のガス容器を接続及び接続を断つ弁を表す。
参照番号45は、出口導管１に水を運ぶ導管43に絞り46を介して接続されている試験弁を示す。試験弁45は圧力下に液体の存在を確かめることができる。
以下において駆動力の機能を説明する。
駆動源は火事が検出された後始動される。最初に、室14及び16内には水があり、そしてピストンシリンダ装置のピストンは図１に示された位置にある。弁39〜41は開いている。高圧で室15に流れ込むガスのため、ピストン12、13は左に運ばれる。これにより、水は室14から導管32、43に押し出されそして更に出口導管１に押し出される。ピストンが左に動くと同時に、空気が室17から導管27を通して出口導管１にポンプで送られ、そして室16は水で満たされる。ピストン12における磁性バンド25が検出器−信号装置８に十分近接すると、これは、高圧下のガスがガス源９から室17に流れることができそして室15の高圧ガスが導管72を通して出口導管１に流れることができるように、接続する方向弁19に信号を与える。次いでピストンは右に移動し、そして室16の水は導管30及び42を通って出口導管１に流れ出し、水は同時に導管31及び32を通して室14に流れる。ピストン12の磁性バンド25が検出器−信号装置20に十分近接すると、これは、ガスが再び室15に流れることができるように、接続している方向弁19に信号を与え、それにより、今からは窒素ガスが空気の代わりに導管27を通して出口導管にポンプで送られることを除いては、上記の手順が繰り返される。
この故に、ピストンが左又は右に移動する度毎に、水と窒素ガスの両方共出口導管１に同時にポンプで送られる。ピストンは例えば１秒当たり１ストロークの速度を有することができる。駆動源はブースタとして機能する。
上記機能により、出口導管１は、噴霧ヘッド２、３から排出される非常に良好な消火媒体を形成するガスと水の混合物で満たされる。
上記した駆動源は制御された量の消火液中のガスを加える（dose）ことを可能とし、そして小滴の寸法が僅かに変わるだけの、非常に小さな小滴を含む消火媒体を１時間のような長い期間にわたり噴霧ヘッドから得ることも可能とする。例えば、室14及び16の容器に関してピストンロッド18の直径を変えることによって、室15及び17の容積を変えることが可能である。かくして、種々のガス液体比を与える液体中に混合されたガスの量を得ることができる。
図２は図１の本発明の別の態様を示す。対応する部品については、図２において図１と同じ参照番号が使用される。図２の駆動源は、好ましくは200バールの高圧のガスボトル21を導管システム24に接続することによって、図１の駆動源とは異なる。ガスボトル21は、駆動源が最初にガス容器６がスイッチを入れられる前に出口導管１及び噴霧ヘッド２、３に、これらを冷却するために、相対的に低い圧力、５〜25バール、例えば16バールの水を供給するために、ガス源９と方向弁19との間に接続される。相対的に低い圧力は、絞り51又は減圧弁を介して導管システム24にガスボトル21が接続されることにより得られる。ガスボトル21の高い圧力により、その容積は低くすることができる。ガスボトル21はそれぞれ、第１シリンダの第２室15又は第２シリンダの第２室17に選択的に（alternatively）接続された方向弁19の位置に依存している。
図３は、図１の本発明の第３の態様を示す。対応する部品については、図１におけると同じ参照番号が図３で使用されている。図３の駆動源は、第１シリンダの第２室15又は第２シリンダの第２室17から選択的にガス圧力を得るために、泡を含む容器22がガス導管27に接続されており、容器22は出口導管１中の消火媒体に泡を供給するために出口導管１に接続されているという点で、図１の駆動源とは異なる。室15、17からのガス圧力は、容器22から泡を押出すための駆動力として機能する。容器22が空になるにつれて、それは衝撃吸収体として機能して、出口導管１にガスを排出する際室15、17のガスが空になるとき、出口導管１で生じる圧力ピークを吸収する。容器22のため、駆動源導管24、27、１における圧力負荷は減少され、そしてこれらは高い圧力負荷のための寸法にする必要はない。
図４は、図１の本発明の第４の態様を示す。対応する部品については、図１におけると同じ参照番号が図４で使用されている。図４の駆動力は、第１シリンダの第２室15又は第２シリンダの第２室17から選択的にガス圧力を得るために、水容器23がガス導管27に接続されており、水容器23は最初に水だけを出口導管１に供給するために出口導管１に接続されているという点で図１の駆動力とは異なる。室15、17からのガス圧力は、水容器23からの水を押し出すための駆動力として機能する。駆動源は、最初に配管100を介して噴霧ヘッド200、300に水を供給するように配列されており、該噴霧ヘッドは水のミストを供与しそして煙ガスを引き付ける吸引を遂行するように構成されている。水ミストは煙ガスを洗浄するのに使用される。これらの噴霧ヘッド200、300は、PCT/F1 97/00523に記載の噴霧ヘッドと同様に管400に配置することができる。水容器23からの水が空になった後、駆動装置は図１に記載の駆動装置と同様に機能するが、出口導管１にガスを排出する際室15、17のガスが空になるとき出口導管１に生じる圧力ピークを水容器23が減少させることができるという点で異なっている。容器23のために、駆動源導管24、27、１における圧力負荷は減少しそしてこれらは高い圧力負荷のための寸法にする必要はない。
図５は、図１の本発明の第４の態様を示す。対応する部品については図１と同じ参照番号が図５で使用される。図５の駆動力は、導管28に水を供給するために水容器500を接続することによって、図１の駆動力とは異なる。水容器500は、例えば煙検出器（示されていない）又は他の検出器からの信号に基づいてV1又はV2を開いた後加圧され、しかる後圧力はガス容器６から水容器500に流れる。水容器500の圧力は、最初は例えば４バールであることができ、そして典型的には２〜12バールの範囲内にあることができる。水容器500は、ガス容器６から入ってくる圧力を減少させる減圧弁37を介して圧力を得る。水容器500が空になった後、更に多くの水を導管28及びピストンシリンダ装置50に排出するために水主管５のスイッチを入れることができる。
図６は図１の駆動源の別の態様を示す。図６に示された駆動源は導管28に水を供給するための加圧されていない水容器501を除いては、図１に示された駆動源に対応する。シリンダピストン装置は水容器501から水を吸引することができる。何故ならばピストン12、13は負圧によって室14、16に水を吸引するからである。水主管５は水容器501の容積及び水含有率が十分であるならば全然必要とされない。
図７は図１の駆動源の別の態様を示す。図７に示された駆動源は、それが出口導管１及びスプリンクラ2000、3000において待機圧力（standby pressure）を保つために配列されていることを除いては図１の駆動源に対応する。これはモータ48及び導管27に接続されたポンプ49を含むポンプユニット47により達成される。ポンプユニット47はその駆動力を加圧されたガス容器39から得る。ポンプユニット47は水主管５からの圧力を４バールから例えば20バールに増加させ、かくして出口導管１を20バールの待機圧力に保つ。スプリンクラ2000、3000は、出口導管１に接続された噴霧ヘッド、即ち、アンプルのような放出手段を有する噴霧ヘッドを具備する。スプリンクラ2000、3000の構造は該待機圧力による負荷を許容する。スプリンクラ2000、3000は、好ましくはWO92/15370及びWO94/16771に記載のような構造であることができる。ガス容器39は、方向弁19にガス容器39からのパワーを与えるために減圧弁37を介して方向弁19に接続されている。熱又は煙によるスプリンクラ2000、3000放出の後、検出器は導管27において十分に大きい或る圧力損失、又は出口導管１又は導管27における流れ又は圧力損失を観測し、該圧力損失又は流れは検出器が弁V1又はV2に開くように信号を与えることを引き起こし、しかる後駆動源は図１の駆動源と同様に作動する。
本発明を例として上記に説明したが、本発明の詳細は請求の範囲内で多くの方法で変更することができることが指摘される。かくして、ピストン12、13はそれぞれインラインで配置されたシリンダ10及び11内に配置される必要はない。しかしながら、このような設置は非常に容易であり且つ技術的に実行するのが簡単であるのでこれは好ましいとされる。
制御弁７の構造は変えることができる。方向弁19のための駆動力は種々の方法で達成することができる。駆動源は噴霧ヘッドから相対的に大きい小滴を含む液状噴霧を排出するのに使用することができる。ガス源は加圧されたガス容器６から構成される必要はなく、例えば、その代わりに好ましくは圧力空気ネットワーク（示されていない）を適用することができる。このような圧力空気ネットワークは高い圧力を必要としなくて、６〜10バールの低い圧力を有することができる。

Claims (14)

1. 消火するための少なくとも１つの噴霧ヘッド（２、3;2、3;200、300;2000、3000）に消火媒体を供給するための駆動源であって、
   液体を含む液体源（5;500;501）及びガスを含むガス源（9;900）と、
   液体源（5;500;501）の液体とガス源（9;900）のガスを混合するための混合手段と、
   液体成分及びガス成分を含む消火媒体を噴霧ヘッドに導いてガスと液体小滴の混合物の形態で噴霧ヘッドから消火媒体を放出するような方式で噴霧ヘッドに液体及びガスを送るための輸送手段を具備する駆動源において、
   混合手段が、第１シリンダ（10）内に配置された第１ピストン（12）と第２シリンダ（11）内に配置された第２ピストン（13）を含んでい成るシリンダピストン装置（50）を具備し、該シリンダの両方共第１室（それぞれ14及び16）と第２室（それぞれ15及び17）を含んで成り、
   ガス源（9;900）は導管システム（24）を通して第１シリンダの第２室（15）又は第２シリンダの第２室（17）に選択的に接続されており、導管システム（24）に方向弁（19、19′）が接続されており、
   方向弁（19、19′）は、制御装置（７、７′）によって、ガス源（9;900）と第１シリンダの第２室（15）との接続を開いて保つと共に第２シリンダの第２室（17）と輸送手段の出口導管（1;1、100）との接続を開いて保つための第１作用位置、及びガス源（9;900）と第２シリンダの第２室（17）との接続を開いて保つと共に第１シリンダの第２室（15）と出口導管（1;1、100）との接続を開いて保つための第２作用位置に配置される、
   ことを特徴とする駆動源。
2. ピストン（12、13）が接続部分（18）によって相互接続されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
3. 接続部分（18）が少なくとも実質的に真っすぐなピストンロッド（18）であり、そしてシリンダ（10、11）は少なくとも実質的に互いにインラインで配置されており、それによりピストン（12、13）はそれらのそれぞれのシリンダにおいて反対方向に同期的に動くように配置されていることを特徴とする請求の範囲２に記載の駆動源。
4. 制御装置（７）が磁性の変化に反応する検出器−信号装置（８、20）を具備し、第１シリンダ（1 0）のピストン（12）が磁性材料の一部（25）を含んで成り、それにより検出器−信号装置は、シリンダ（10）におけるピストン（12）の移動に反応してピストンストロークのための方向弁（19）の作用位置を変えるための信号を方向弁（19）に与えるためにシリンダ（10）に接続されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
5. 方向弁（19）にガス源（9;900）からの駆動力を与えるために減圧弁（37）がガス源（9;900）と方向弁（19）との間に接続されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
6. 制御装置（７′）は弁装置（820）を具備し、弁装置（820）は、ピストン（12、13）が移動の方向を変えるとき常に弁装置が一方の位置から他方の位置に移動するような方式で、ピストン（12、13）により機械的に制御された第１の位置から第２の位置に動くようになっており、弁装置は、弁装置が第１位置にあるとき圧力源が方向弁（19′）を第１作用位置に動かし、そして弁位置が第２位置にあるとき方向弁を第２位置に動かすような方法で圧力源（821）を圧力により制御するようになっていることを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
7. 液体を液体源（5;5、500;50１）から第１シリンダ（10）の第１室（14）に供給するための逆止弁（36）を含む第１導管（31）と、液体を液体源から第２シリンダ（11）の第１室（16）に供給するための逆止弁（33）を含む第２導管（29）と、液体を第１シリンダの第１室（14）から出口導管（1;1,100）に供給するための逆止弁（35）を含む第３導管（43）と、液体を第２シリンダの第１室（16）から出口導管（1;1,100）に供給するための逆止弁（34）を含む第４導管（42）と、
   方向弁（19）から出口導管（1;1,100）への接続を与えるための逆止弁（38）を含む第１ガス導管（27）、
   により特徴付けられる請求の範囲１に記載の駆動源。
8. ガスボトル（21）が導管システム（24）に接続されており、該ガスボトルはガス源（９）と方向弁（19）との間に配置されて、それぞれ第１シリンダの第２室（15）又は第２シリンダの第２室（17）と選択的に連通して、出口導管（１）及び噴霧ヘッド（2,3）をガ ス源（９）の圧力より低い圧力である消火媒体で冷却することを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
9. 泡を含む容器（22）が第１ガス導管（27）に接続されていて、それぞれ第１シリンダの第２室（15）又は第２シリンダの第２室（17）からガス圧力を得るようになっており、容器（22）は、出口導管（１）に接続されていて、出口導管における消火媒体に泡を供給するようになっていることを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
10. 水容器（23）が第１ガス導管（27）に接続されていて、それぞれ第１シリンダの第２室（15）又は第２シリンダの第２室（17）からガス圧力を得るようになっており、水容器（23）は出口導管（1,100）に接続されていて、最初に水のみを出口導管に供給するようになっていることを特徴とする請求の範囲７に記載の駆動源。
11. 液体源が減圧装置（37）を通してガス源（900）に接続された液体容器（500）を具備していて、ガス源の圧力より低い液体容器中の圧力を得るようになっていることを特徴とする請求の範囲１又は７に記載の駆動源。
12. 液体源が加圧されていない液体容器（501）を具備することを特徴とする請求の範囲１又は７に記載の駆動源。
13. 噴霧ヘッドがスプリンクラ（2000,3000）の噴霧ヘッドである場合には、モータ（48）及びポンプ（49）を具備するポンプユニット（47）が液体源（５）及び出口導管（１）に接続されていて、出口導管を液体源の圧力より高い待機圧力下に保つようになっており、モータ（48）には加圧されたガス容器（39）が接続されていてモータ及びポンプに駆動力を与えることを特徴とする請求の範囲１に記載の駆動源。
14. 減圧弁（37）はガス容器（39）とポンプ ユニット（47）の間に接続され、該ガス容器（39）は減圧弁（37）を通じて方向弁（19）にさらに接続されていて、方向弁（19）にガス容器（39）からの駆動力を与えるようになっていることを特徴とする請求の範囲13に記載の駆動源。

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