JP3787525B2 - 流体ノズルスプレー及び消火器 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、流体スプレー技術に関し、熱パワーステーション及び交通手段において燃料を燃焼させるための及び環境を湿潤するための、技術機器の一部としての消化システムにおいて使用することができる。消火器としての本発明は、種々異なる現場、例えば病院、図書館、美術館の部屋の中、及び船上、飛行機等における消火活動のための定置及び可動なシステムの部材として用いることができる。
【0002】
従来の技術
消化システムにおける用途を含む用途を有する種々異なるタイプの流体のズルスプレーがこの分野で知られている。
【0003】
例えば、著者の証書SU1220703号(B05 B1/14、30.03.86)から流体ノズルスプレーが知られており、この流体ノズルスプレーの構造は、ヘッドストライキング動作のスプレーノズルを有しており、前記ノズルは、1対のヘッドチャネルを介する形式で形成されている。これらのチャネルは、ノズルスプレーボディの対称軸線に対して傾斜させられている。チャネルの対称軸線の間の角度は30〜150°に選択されている。この構造的なスプレー実施例により、環境における流体散布及び噴霧のためのエネルギ供給を減じることができる。
【0004】
特許された流体ノズルスプレーの最も近い類似物は、RU2111033号(A626 31/02、20.05.98)に記載されている。公知のノズルスプレーは、ボディの外面に沿って一列に配置されたインジェクタを有している。各インジェクタは、ヘッド液体供給のために設けられた同じ横断面の2つの同軸的なチャネルと、外部円錐形通路と同軸的なチャネル面との部分的な交差により形成されたノズルとによって形成されている。前記ノズルの入口オリフィスは、円筒形チャネルの内面と、ノズルを形成した円錐面との交差によって形成されている。前記構造のノズルスプレーは、30〜150μmの細かく分散された噴霧の、容積が均一な流れを形成することができる。しかしながら、前記技術的解決は、環境容積における液滴の細かく分散された流れを発生させることを目的としており、例えば有効な消火のために必要な特定の横断面を備えた有利なサイズの液滴の指向された流れを形成することを目的としない。前記要求は、流体ノズルスプレーを消火器構造部材として使用する場合には非常に重要である。
【0005】
この他に、流体ノズルスプレーが装備された種々異なるタイプの消火器が知られている。これらの消火器は、例えば、著者の証書SU1657204A1号明細書(A62C 35/00、11.05.89)に開示された装置を含む。前記消火器は、サイホンパイプの排出分岐管の形状に形成された消火のための流体ノズルスプレーと、液体を含んだ容器と、液体排出システムと、ガス容器キャビティに接続された加圧ガスボトルと、サイホンパイプとを有しており、このサイホンパイプを介して液体がノズルスプレーに通過する。この技術的解決は、消火物質質量全体の排出を提供するための所望の圧力を維持するために消火効率の増大を目的としている。しかしながら、この装置は、所望の横断面の、指向された細かく分散されたガス及び液滴の流れを発生させるためのあらゆる手段と、消火のための液体供給を制御するために必要な手段とを有していない。
【0006】
特許された消火器に最も類似した装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第2635531号明細書(A6 2C 31/02、09.02.78)に記載された装置である。前記消火器は、マウスピースの形状の流体ノズルスプレーと、消火用液体を含んだ容器と、液体排出システムと、加圧ガスボトルと、液体容器キャビティとノズルスプレーとを接続した管と、ノズルスプレーへの液体供給を制御するためのレギュレータとを有している。前記技術的解決は、火災現場への発泡流体及び粉体を同時に供給することによる)消火効率の増大を目的としているが、環境空間に流体を噴霧するシステムの改良には関係しない。
【0007】
発明の概要
特許された発明は、可搬式消火手段を用いる効果的な消火のために使用することができる有利な寸法構成のガス及び液滴の流れを生ぜしめることができる装置を発展させることを目的とする。前記技術的結果の達成は、特定領域の表面全体に噴霧される流体の均一性、すなわち強度の増大と結合されている。
【0008】
本発明によって解決されかつ所望の技術的結果を得ることを目的とする課題は、特別な手段を用いて、楕円形横断面を有する細かく分散されたガス及び液滴の流れを形成することである。指向された液滴流れの断面の前記形状は、火災現場表面に沿って段階的にノズルスプレーを移動させることによって大きな及び小さな領域に亘って所定の強度で流体を効果的に噴霧することを可能にする。
【0009】
前記技術的結果の達成は、流体ノズルスプレーが、ヘッド液体供給のために設計された同じ横断面の2つの同軸的なチャネルとノズルとを備えたボディの形状で形成されており、ノズルの入口オリフィスが、チャネル内面と、本発明によるノズル形成面との交差によって形成されており、ノズルは、チャネルに対して横方向に延びた円錐形ディフューザ形状であることによって提供される。ディフューザ入口オリフィスは、チャネル断面の面積を超過すべきではない。
【0010】
本質的な特徴の前記集合は、ノズルスプレーの助けによって楕円形断面を有する細かく分散されたガス及び液滴の流れを形成する可能性を提供する。
【0011】
ノズルスプレー構造的設計の有利な態様においては、チャネルの対称軸線と、ディフューザを形成した円錐面の対称軸線との間の角度は89〜91°である。この場合、断面の領域に亘ってガス及び液滴の流れの対称的な細かく分散された液滴分布が得られる。
【0012】
技術的観点から、円筒形のチャネルを形成すると有利である。
【0013】
形成された流れにおける最も均一な液滴分布は、30゜〜90°のディフューザ形成円錐頂点の角度選択の場合に得られる。
【0014】
ボディに形成された円錐形オリフィスを備えたノズルスプレーディフューザを形成すると有利である。この場合、ノズルスプレー構成技術が単純化される。
【0015】
前記技術的結果は、流体ノズルスプレーと、消火のための液体容器と、液体排出システムと、液体容器キャビティとノズルスプレーとを結合したパイプラインと、ノズルスプレーへの液体供給を制御するための少なくとも1つの弁又はレギュレータとを有する消火器によって達成され、本発明によれば、流体ノズルスプレーは、液体ヘッド供給のために設計された同じ横断面を有する2つの同軸的なチャネルを供えたボディの形状に形成されている。ノズルスプレーは、ノズルを有していなければならず、ノズルの入口オリフィスは、チャネル内面とノズル形成面との交差によって形成されている。ノズルは、円錐形ディフューザ形状であり、チャネルに対して横方向に延びている。ディフューザ入口オリフィスは、チャネルの合計断面積を超過すべきではない。
【0016】
消火器構造の特徴である、本質的な特徴の前記集合は、消火器の助けにより楕円形を有する細かく分散されたガス及び液滴の流れを提供する。
【0017】
前記消火器の有利な実施例において、ノズルスプレーの対称軸線と、円錐形ディフューザ形成面の対称軸線との間の角度は89゜〜91°であることができる。ノズルスプレーチャネルは円錐形であることができる。ノズルスプレーディフューザ形成円錐頂点における角度は、30゜〜90°であることができる。ノズルスプレーディフューザは、ボディに形成された円錐形オリフィスによって形成されることができる。
【0018】
消火器のためには、液体キャビティを流体ノズルスプレーに接続するために液体排出サイホンパイプが容器キャビティに配置されると有利である。
【0019】
消火のために最適な液体は、発泡剤を含む水である。容器からの液体排出の効果を増大するために、揮発性液体、有利には二酸化炭素CO2及び/又は液化エレガスSF6を水に添加することができる。
【0020】
液体排出システムには、液体キャビティから容器のガスキャビティを分離する弾性的な分離ダイアフラムが設けられていることができる。この構造により、キャビティ加圧ガスと排出される液体との相互作用を排除することができる。
【0021】
図面の簡単な説明
特許された発明は、添付の図面に図示された特定の実施例に関して説明される。
【0022】
図1は、消火器と、この消火器に接続されたノズルスプレーとを示す概略図である。
【0023】
図2は、拡大した(2倍に拡大した)ディフューザの入口オリフィスにおけるノズルスプレーを示す横断面図である。
【0024】
発明の有利な実施形態
図1及び図2に示された流体ノズルスプレーは、ボディ1を有しており、ボディ1には2つの同軸的な円筒形のチャネル2が、液体ヘッド供給のために設計されて形成されている。スプレーノズルは、ボディ1における円錐形オリフィスによって形成された円錐形ディフューザ3の形状に形成されており、チャネル2に対して横方向に延びている。軸方向円筒形チャネルの対称軸線と、ディフューザ3を形成した円錐面の対称軸線との間の角度は、(技術的誤差±30′を考慮して)90°である。ディフューザ3を形成した円錐頂点の角度は40°である。
【0025】
ディフューザ3の入口ノズルオリフィスは、チャネル内面と、ノズルを形成した円錐面との交差によって形成されている。ディフューザの入口オリフィス領域は、チャネル2の合計断面積から0.7である。
【0026】
前記構造のノズルスプレーが装備された消火器は、消火液体を含んだ容器4をも有しており、消火液体は有利には水及び発泡剤であることができる。容器4は、液体5とガス6キャビティから成る。液体排出システムは、サイホンパイプ7を有しており、このサイホンパイプ7は、ばね負荷された閉鎖体9と制御レバー10とから成る制御弁8を介して、フレキシブルなパイプライン11に接続されている。ノズルスプレーのボディ1は、分岐管12に装着されており、分岐管12のキャビティは、サイホンパイプ7と、制御弁8と、フレキシブルなパイプライン11とを介して容器4の液体キャビティ5に接続されている。
【0027】
容器4を充填する液体の組成は、容器4からの液体排出効果を高めるために、液体揮発性添加物、例えば液化二酸化炭素(CO2)又はエレガス(SF6)を含むことができる。容器4の加圧ガスと液体との交互作用を排除するために、付加的に弾性的なダイアフラム(図示せず)を装着することができる。
【0028】
流体ノズルスプレー及び、このノズルスプレーが装備された消火器(図1呼び図2参照)以下の形式で機能する。
【0029】
同軸的なチャネル2によって、液体は、〜1MPa(0.3〜3MPaの作動圧力範囲)の下で2つのヘッド流の形式で供給され、これらのヘッド流はディフューザ3の入口オリフィス領域において衝突する。ディフューザ入口オリフィスから流出するヘッド流の相互作用中は、ヘッド流の断面積は、供給チャネル2の全体面積よりも小さく、液体流キャビテーションが生じる。ディフューザ3から流体が流出する経過において、楕円形横断面を有する細かく分散されたガス及び液滴の流れが形成される。実験が行われた結果、ノズルスプレー出口区分から2mの距離において、2.3mの横方向最大寸法と0.5mの横方向最小寸法とを備えた楕円形横断面のガス及び液滴の流れが生ぜしめられる。楕円形横断面の範囲に噴霧される液滴の分散度は、100μm〜130μmである。
【0030】
同じ形式で、ノズルスプレーは消火器の構造的部材として機能する。(水を用いた)消火のための液体容器は予め所望の貯蔵圧力(3MPaまで)ガスで充填されており、容器は、添加物としての液化二酸化炭素又はエレガスで充填されていてよい。
【0031】
消火器は以下の形式で機能する。レバー10を押圧すると、閉鎖エレメント9が弁座から解放され、ガスキャビティ6内の加圧ガスによって形成された過剰圧力下の液体が、サイホンパイプ7及びフレキシブルなパイプライン11を介して容器4の液体キャビティ5から排出される。次いで、液体は同軸的なチャネル2に進入し、このチャネル2において同じ量のヘッド流が形成され、ディフューザ3のノズル入口オリフィスの領域において衝突する。ヘッド液体流衝突の結果、オリフィスの縁部において液滴の霧化が生じ、楕円形横断面を備えたガス及び液滴の流れが生ぜしめられる。横断面横方向に細長い流れのこの形状は、火災現場の表面に沿ってノズルスプレーを段階的に移動させることによってかなり大きな火災現場領域に亘って流体を噴霧することができる。火災現場の大きな領域の表面に沿って流体ノズルスプレーを移動させる可能性は、フレキシブルなパイプライン11の長さと消火器の全体質量とによって決定される。
【0032】
ガス及び液滴流れ供給の有利な継続時間及び強度は、容器4に形成された弁8のレバー10によって制御される。液体排出効果を増大するために、揮発性液体、有利には液化二酸化炭素(CO2)及びエレガス(SF6)を利用することができる。これらの物質は、消火のための液体(水)に添加される。液体排出の過程時に容器4内の揮発性添加物の飽和蒸気圧力よりも圧力が低下した場合には、添加物の気化が生じ、その結果ガスキャビティ6内の圧力が自動的に有利なレベルに保たれ、ノズルスプレーを介する液体排出は許容レベルよりも低くなることはない。
【0033】
ガスとの化学反応及び液体飽和を含む加圧ガスと排出液体との相互作用を排除するために、液体キャビティ5は、弾性的な材料から形成された密閉式の分離ダイアフラム(図示せず)によってガスキャビティ6から分離されている。液体排出システムのこの実施例は消火器構造をより複雑にするが、この場合消火器の動作信頼性が向上する。実施例の最も単純な態様では、加圧ガスとして利用される不活性ガスと共に、消火のための液体として水が使用される場合、分離ダイアフラムを使用する必要はない。
【0034】
消火器の作動を停止させるために使用者は弁8のレバー10を解放しなければならない。圧縮ばねの力が加えられた閉鎖コンポーネント9は、弁座に向かって移動させられ、弁座の通路横断面を遮断し、これによりノズルスプレーを介する流体供給を遮断する。
【0035】
本発明により形成された消火器の助けによる消火効率は、楕円形横断面と、流れ横断面に沿った液滴の均一な強度及び分散度とを備えたガス及び液滴流を生ぜしめることができることにより保証される。流過横断面の、(矩形に接近する)この細長い形状は、慣用的に用いられる円形流過横断面と比較して、ガス及び液滴流の断面積を著しく超過する面積を有する火災現場において、分散された流体をより効果的に分配することを可能にする。課題の解決は、液体消費を低減させることができ、液体の容量は、消火現場の消火のために、容器4の容積によって決定される。
【0036】
実験が行われた結果、楕円形横断面及び、均一な強度及び分散度を備えたガス及び液滴流の発生は、同軸的な供給チャネルに対して横方向に延びた円錐形ディフューザの形式のスプレーノズルを用いることによって保証される。チャネル内面とディフューザ形成面との交差によって形成されたディフューザ入口オリフィスの面積は、チャネルの合計断面積を超過すべきではない。これらの条件は、所望の技術的結果を達成する能力を決定する。
【0037】
工業上の用途
本発明は、閉鎖された空間及び開放した空間において流体流の噴霧を生ぜしめる必要のある種々異なるエンジニアリング分野において使用されてよい。ノズルスプレーは、熱パワーステーション及び交通手段において燃料を燃焼させるために、環境を湿潤させるために、及び農業用地及び工業用敷地内に種々異なる化学物質を噴霧するために、テクノロジー機器の一部として消火システムにおいて使用されてよい。本発明による流体ノズルスプレーが装備された消火器は、種々異なる対象物、例えば病室、図書館、美術館、船上、飛行機内、その他重要な場所における消火のための標準的機器としての用途を有していてよい。
【0038】
特許された発明のグループが有利な実施形態の例として説明されているが、当業者は、発明を定義する請求項によって特徴付けられる発明趣旨から逸脱することなく構造的改良及び別の実施態様を提供することができることが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 消火器と、消火器に接続されたノズルスプレーを示す概略図である。
【図2】 拡大された(2倍に拡大された)ディフューザの入口オリフィスにおけるノズルスプレーの横断面図である。
【符号の説明】
1 ボディ、 2 チャネル、 3 ディフューザ、 4 容器、 5 液体、 6 ガスキャビティ、 7 サイホンパイプ、 8 制御弁、 9 閉鎖体、 10 制御レバー、 11 パイプライン、 12 分岐管
Claims (15)
- ボディ(1)の形式で形成された流体ノズルスプレーにおいて、ヘッド液体供給のために設計された同じ横断面を有する2つの同軸のチャネル(2)と、ノズルとが設けられており、該ノズルの入口オリフィスが、チャネル内面とノズル形成面との交差によって形成されている形式のものにおいて、前記ノズルが、チャネル(2)に対して直交方向に延びた円錐形ディフューザ(3)の形状を有しており、該ディフューザ(3)の入口オリフィス面積が、前記2つのチャネル(2)の断面積の合計を超過しないことを特徴とする、流体ノズルスプレー。
- 前記チャネル(2)の対称軸線と前記ディフューザ(3)を形成する円錐面の対称軸線との間の角度が、89゜〜91°である、請求項1記載のノズルスプレー。
- 前記チャネル(2)が円筒形である、請求項1又は2記載のノズルスプレー。
- 前記ディフューザ(3)を形成した円錐の頂点における角度が30〜90°である、請求項1から3までのいずれか1項記載のノズルスプレー。
- 前記ディフューザ(3)が、前記ボディ(1)に形成された円錐形オリフィスによって形成されている、請求項1から4までのいずれか1項記載のノズルスプレー。
- 消火器において、
流体ノズルスプレーと、消火のための液体を含む容器(4)と、液体排出システムと、液体容器キャビティ(5)をノズルスプレーに接続させたパイプライン(11)と、ノズルスプレーへの液体供給を制御するための少なくとも1つの弁又はレギュレータ(8)とが設けられている形式のものにおいて、
前記流体ノズルスプレーが、ヘッド液体供給のために設計された同じ横断面を有する2つの同軸のチャネル(2)と、ノズルとを有するボディ(1)の形式で形成されており、前記ノズルの入口オリフィスが、チャネルの内面とノズル形成面との交差によって形成されており、前記ノズルが、円錐形ディフューザ(3)の形状を有していてかつチャネル(2)に対して直交方向に延びており、この場合、ディフューザ(3)の入口オリフィス面積が前記2つのチャネル(2)の断面積の合計を超過していないことを特徴とする、消火器。 - 前記チャネル(2)の対称軸線と、ディフューザ(3)を形成する円錐面の対称軸線との間の角度が、89゜〜91°である、請求項6記載の消火器。
- 前記ノズルスプレーのチャネル(2)が円筒形である、請求項6記載の消火器。
- 前記ノズルスプレーのディフューザ(3)を形成する円錐の頂点における角度が、30゜〜90°である、請求項6記載の消火器。
- 前記ノズルスプレーのディフューザ(3)が、ボディに形成された円錐形オリフィスによって形成されている、請求項6記載の消火器。
- 前記液体排出システムが、容器キャビティに装着されたサイホンパイプ(7)を有している、請求項6記載の消火器。
- 消火用液体が、発泡剤を含んだ水である、請求項6記載の消火器。
- 消火用液体が、揮発性流体である、請求項6記載の消火器。
- 消火用液体が、揮発性流体、液化二酸化炭素CO2及び/又は液化エレガスSF6を含んでいる、請求項6記載の消火器。
- 液体排出システムに、液体キャビティからガスキャビティを分離する弾性的な分離ダイアフラムが装備されている、請求項6記載の消火器。
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