JP4570832B2 - 水性液体をシステムへ供給する動力源および消火装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、水性液体用のコンテナ、不凍液を充満した付加的コンテナ、および管系内の圧力が第一の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第一の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合に水性液体をコンテナから管系に液相状態で供給する手段が管系と連関されてなる、水性液体を待機圧力を有するように不凍液を充満した管系を通してシステムに供給する動力源に関する。
ここで“水性液体”という言葉は、液体が使用される目的に従って純水又は添加物を含む種々の水を意味する。
【０００２】
米国特許４３２６５８９は、消火活動に使用される同様の動力源を開示している。
各種システムへ給水する動力源で、この水用のコンテナおよび水をコンテナから水を充満した管系を介してシステムへ供給するポンプ部を含む動力源は、例えば家々で井戸などの淡水源から家の管系へ給水するために至極一般的に使用されている。斯様な動力源の別の適用分野は消火装置である。
本発明は又、水性液体用のコンテナ、不凍液を充満した付加的コンテナ、および管系内の圧力が一定水準より下に低下した場合に凍結性向のある水性液体を管系中および管系外へ液相状態で供給する手段が管系と連関されてなる、スプレイヘッドと水性液体を不凍液を充満した管系を通して火災から保護しなければならないユニットに供給する動力源とを有する消火装置に関する。
水又は水性液体を供給すべきある環境では凍結の恐れが関係してくる。この問題は気温が水の氷点以下に低下する国々では種々の状況でよく起こる。ある適用分野は再循環を有さないシステム、すなわち液体が特定の目的に使用されるに連れて液体の量が減少するシステムに関係する。その一例は消火物として水性液体を使用する消火装置である。これらのシステムでは、消火物が凍ると装置が作動しないため消火物が凍結しないことが特に重要になる。
【０００３】
いくつかの適用分野では、凍結を防止する物質を水に混合することによって凍結の問題を解決しているが、凍結を防止する物質すなわち不凍液は高価であって、事実、水又は水性液体より遥かに費用がかかる。システムおよび液体量が大になればなる程、高価な不凍液の添加が多くなる。このため、大きなコンテナを有する動力源での不凍液の使用はコストが高くなる問題を伴う。
【０００４】
上記の問題の生ずる適用分野の一例は、大きな火災を想定したサイズの消火物を多量に消費する消火装置である。更に、水性液体を使用する消火装置の水又は水性液体に不凍液を混合した場合、その結果としての消火物は不凍液を混合していない液体よりも消火力が悪くなる。このように、不凍液の使用は性能が劣化するという更なる問題を引き起こす。
【０００５】
高コストを回避するために、時折、凍結の恐れを防止する物質を水性液体から省くことがあるが、例えば消火装置の場合には重大な結果になることがある。水性液体は又、環境に有害な流体で代替されるかもしれない。更に、ある場合には水量を低減することがあるが、例えば消火装置の場合これは当然にリスクを伴う。
【０００６】
米国特許４３２６５８９は、初め管系に不凍剤を使用し、しかる後水をスプリンクラーに届ける消防設備を開示している。
【０００７】
本発明の目的は、凍結の恐れ無しに且つ水の氷結を防止する高価な物質はほんの少量だけ用いて、水性液体をシステムへ自動供給できるようにした水性液体を供給する動力源を提供することにある。
【０００８】
この目的を達成するため、本動力源は、コンテナから水性液体を供給する手段が動力源の一部としてポンプおよびポンプ用動力源からなるポンプ部を含み、動力源はポンプおよびポンプ用動力源からなる付加的ポンプ部を含み、付加的ポンプ部は管系の待機圧力を維持し、且つこの目的で管系内の圧力が第二の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第二の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合に不凍液を付加的コンテナから管系に供給するように配置され、第二の圧力水準は第一の圧力水準より大であることに特徴を有する。
不凍液はシステム中の氷点下の温度に曝されるであろう部分にだけ必要とされるので、付加的コンテナの容積は水性液体を用いるコンテナの容積より数倍小さくしてよい。当然ながら、これには水性液体を充満したコンテナが水性液体が凍らない場所に位置している必要がある。
【０００９】
本動力源の好ましい実施態様は、添付の請求範囲第２乃至１１項に開示されている。
本動力源の主なる利点は、本動力源が水の氷結を防止する高価な物質の使用を最小限にできることであり、この利点はコンテナが大きい場合、すなわち凍結してはならない液体を大量に使用するシステムに関して特に顕著になる。
本発明の消火装置は、コンテナから水性液体を供給する手段が動力源の一部としてポンプおよびポンプ用動力源からなるポンプ部を含み、動力源はポンプおよびポンプ用動力源からなる付加的ポンプ部を含み、付加的ポンプ部は管系の待機圧力を維持し且つこの目的で管系内の圧力が第二の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第二の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合に不凍液を付加的コンテナから管系に供給するように配置され、第二の圧力水準は第一の圧力水準より大であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の動力源および消火装置にあっては、凍結の恐れのある液体は必要な時にのみ不凍液に置換される、すなわち凍結の恐れのある液体が凍る時のある環境であって、且つ凍結の恐れのある液体を短時間、すなわち凍結の恐れのある液体が凍結する間が全く無い程の短時間使用してもよい環境においてのみ不凍液に置換される。
【００１１】
本消火装置は特に列車に好適なものであり、これを適用した場合には消火物の費用を相当に低減できる。
本消火装置の好ましい実施態様は、添付の請求範囲第１３乃至１５項に開示されている。
【００１２】
本消火装置の主なる利点は消火物の費用を低く抑えることができる点にあり、特に消火物の量が大量な適用分野において有利である。同時に消火物が良好な消火性能を有し、実用的に凍結することがない。
【００１３】
【発明の詳細な記述】
図１は列車の３両の客車１、２、３からなるシステムを示す。客車のうち一つの車両３は、ポンプ部６，１０を有する動力源を含む。前記客車３はポンプ車両と呼んでよいだろう。列車は上記の動力源と幾つかのスプレイヘッド１５を含む消火装置を備えている。動力源は水性液体の状態の消火物を管系４を介してスプレイヘッド１５に供給するように配置される。客車１，２は、検出器１９および火災の際に所望のスプレイヘッド群を解放することのできる区分バルブ２０を備えている。代わりに、ある車両で火災が検出された場合、その客車の全てのスプレイヘッド１５が解放されるように配置してもよい。スプレイヘッド１５は別々に解放されるように配置することもできるが、その場合スプレイヘッド１５は概して熱作動の解放装置を含み、それら解放装置が破裂又は熱溶解した時に解放される。
【００１４】
動力源は水性液体を充満した主コンテナ５を含む。コンテナ５は周囲環境に対して熱絶縁された区域としての機能を果たすポンプ車両内にあるので、さもなくば斯様な消防装置の環境で起こるであろう液体凍結の恐れが全くない。コンテナ５は例えば２０−３００００ｌの大きな容積を有する。ポンプ部６は水性液体をコンテナ５から管を介して管系４に供給するように配置されており、例えば５０乃至２００バールの圧力を発生できる高圧タンク７とポンプ用動力源としての例えば出力が２００ｋWのデイーゼルエンジン８を含む。
【００１５】
動力源は不凍液を充満した付加的コンテナー９を含む。ポンプ１１およびポンプの動力源としての電動機１２を含むポンプ部１０は、不凍液をコンテナー９から管路１３を介して管系４に供給するように配置される。管路１３には圧力指示計１４およびアキュムレーター１６が接続されている。
【００１６】
コンテナー９と車両１間の管路１３にバルブ１７が取り付けられている。バルブ１７は閉じると液体がコンテナー９に逆流するのを防止する。
【００１７】
図に示されるシステムの作用を以下に説明する。
【００１８】
本実施例では、管系４は不凍液で充満されているので、管系４は気温が水の氷点以下に降下する環境において管中の液体を凍結させずに設置できる。スプレイヘッド１５が作動開始する前、管系４には例えば１０乃至３０バールの待機圧力がある。管系４は普通一つの車両から他の数車両に連続するので、客車を列車に連結し、切り離しする際に合体および分離できる車両間の継ぎ手１８を設けなければならない。
【００１９】
実際問題として、管系４の圧力はスプレイヘッド１５が全く開放されていなくても変化する。管系４の常時液体で充満された状態を確保して圧力変動を無くすため、ポンプ１０を配置して管系における上記待機圧力を維持する。圧力指示計１４は待機圧力を制御し、管系４内の圧力が第二の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第二の圧力レベルを瞬間的に生じさせるとモーター１２を始動させる。第二の圧力水準は待機圧力よりほんの僅かに小さく、例えば２０バールである。ポンプ部１０が圧力を上げることにより圧力がある一定の高い値、例えば３０バールを超えて上昇すると、圧力指示計１４はモーター１２を停止させる。モーター１２が短い間隔で幾度もオン、オフ切り替えされないように、アキュムレーター１６を配置して不凍液を管路１３および管系４に供給する。このように、アキュムレーター１６は緩衝器としての機能を果たす。
【００２０】
検知器１９が火災に反応して区分バルブ２０を開く信号を与えたことにより消防装置のスプレイヘッド１５が液体の噴射を開始すると、管系４の圧力は第一の圧力値だけ低下し、管系４内の第一の圧力を生じさせる。第一の圧力水準が例えば５バールの時に、圧力指示計１４が圧力低下に反応してデイーゼルエンジン８に始動するよう信号を与え、この場合ポンプ７が始動して水性液体を管系４に高圧で送り込む。その圧力は例えば５０乃至２００バールの範囲が好ましい。逆止め弁２５は、高圧の液体が付加的ポンプ部１０に抗して付加的ポンプ部１０に流入するのを防止する。水性液体は温度が相対的に高く且つ管系中を比較的高速で送られるので、液体が凍る程に液体の温度が大きく低下する間が無い。そのため、液体はスプレイヘッド１５の外部へ流出する。
【００２１】
圧力指示計は、このように両ポンプ部の動力源すなわち電動機１２およびデイーゼルエンジン８を制御する。圧力指示計１４の代わりに、圧力が一定水準より下に低下、すなわち一定水準を超えた時ポンプ部に信号を与える多数の圧力スイッチを使用することが可能である。
【００２２】
不凍液は消火装置が消火物を噴霧する以前に管系４で起り得る漏洩を補うためにのみ必要とされるので、コンテナ９の容積は主コンテナ５の容積より数倍小さくできる。コンテナ９の容積は例えば１００乃至３００ｌになろう。
【００２３】
参照番号２１は、ポンプ部１０が圧力指示計１４が適切に作動しない場合に発生するかもしれない、動力源の部品を損傷する懸念のある高すぎる圧力で、不凍液を管系４に供給するのを防止する締切バルブである。３０バールより高い圧力が生成されると、圧力は管２４を介してコンテナ９に逆導される。締切バルブ２１は安全弁として機能する。
【００２４】
参照番号２２は、圧力指示計１４が適切に作動しない場合にポンプ部６が例えば２００バール以上の高圧で水性液体を管系４に供給するのを防止する締切バルブである。斯様な圧力は管２３を介してコンテナ５に逆導される。締切バルブ２２は締切バルブ２１と同一の機能を有しており、従ってこれも安全弁と言える。以上、本発明を一実施例のみを用いて記述したので、本発明の細部は添付請求範囲の枠内で幾通りも変更し得ることを強調しておく。例えばポンプ部の構造を変えてよく、エンジン８を電動機にし、電動機１２をデイーゼルエンジンにしてよいだろう。コンテナ５，９は上記したものと異なっても良い。ただし、基本思想が変わらない、すなわちコンテナ５はコンテナ９より相当に大きく、又絶対的条件で（in absolute terms）一般に数千リットルの非常に大きなものである必要がある。本システムは客車以外の場所でも使用できる。又、本発明は特に消火設備に好適なものではあるが、本システムが消火装置からなる必要はない。本実施例の管系中に存在する不凍液は、コンテナ９で使用されるものと同じ不凍液が好ましいが、必ずしも同一である必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基ずく客車の消火装置および消火装置の動力源を示す。
【符号の説明】
１，２，３ 客車（車両）
４ 管系
５ コンテナ
６ ポンプ部
７ 高圧ポンプ
８ デイーゼルエンジン
９ コンテナ
１０ ポンプ部
１１ ポンプ
１２ 電動機
１３ 管路
１４ 圧力指示計
１５ スプレイヘッド
１６ アキュムレータ
１７ バルブ
１８ 継ぎ手
１９ 検知器
２０ 区分バルブ
２１ 締切バルブ
２２ 締切バルブ
２３ 管

Claims (15)

1. 水性液体用のコンテナ（５）、不凍液を充満した付加的コンテナ（９）、および管系内の圧力が第一の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第一の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合にコンテナ（５）から管系に水性液体を液相状態で供給する手段が管系と連関されてなる、水性液体を待機圧力を有するように不凍液を充満した管系（４）を通してシステム（１，２）へ供給する動力源であって、
   コンテナ（５）から水性液体を供給する手段は動力源の一部として第１のポンプ（７）および第１のポンプ用動力源（８）からなるポンプ部（６）を含み、動力源は第２のポンプ（１１）および第２のポンプ用動力源（１２）からなる付加的ポンプ部（１０）を含み、付加的ポンプ部は管系（４）の待機圧力を維持し、且つ当該待機圧力を維持する目的で、管系内の圧力が第二の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第二の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合に不凍液を付加的コンテナ（９）から管系（４）に供給するように付加的ポンプ部が配置され、第二の圧力レベルは第一の圧力レベルより大であることを特徴とする水性液体をシステムへ供給する動力源。
2. 付加的コンテナ（９）の容積がコンテナ（５）の容積より数倍小さいことを特徴とする請求項１の動力源。
3. 第２のポンプ（１１）用の動力部が電動機（１２）からなることを特徴とする請求項１の動力源。
4. 管系（４）にアキュムレーター（１６）が接続されており、このアキュムレーターは不凍液を管系に供給することによって管系内の圧力差を補うように配置されることを特徴とする請求項１の動力源。
5. ポンプ部（６）の第１のポンプは高圧ポンプ（７）であることを特徴とする請求項１の動力源。
6. ポンプ部（６）は管系（４）に５０乃至２００バールの圧力を与えるように配置されることを特徴とする請求項５の動力源。
7. ポンプ部（７）の第１のポンプ（７）用の動力源はデイーゼルエンジン（８）であることを特徴とする請求項１の動力源。
8. 管系（４）は管系内の圧力が第二の圧力値だけ待機圧力より低下した時に付加的ポンプ部（１０）をオンに切り替える圧力指示計（１４）を備えていることを特徴とする請求項１の動力源。
9. 管系（４）は管系内の圧力が第一の圧力値だけ待機圧力より低下した時にポンプ部（６）をオンに切り替える圧力指示計（１４）を備えていることを特徴とする請求項１の動力源。
10. 付加的ポンプ部の第２のポンプ（１１）は管系（４）において１０乃至３０バールの待機圧力を維持するように配置されることを特徴とする請求項１の動力源。
11. 水性液体を充満したコンテナ（５）は熱絶縁された区域に存在することを特徴とする請求項１の動力源。
12. 水性液体用のコンテナ（５）、不凍液を充満した付加的コンテナ（９）、および管系内の圧力が第一の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第一の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合に凍結性向のある水性液体を管系中および管系外に液相状態で供給する手段が管系と連関されてなる、スプレイヘッド（１５）と水性液体を待機圧力を有するように不凍液を充満した管系（４）を通して火災から保護されるべきユニット（１，２）に供給する動力源とを含む消火装置であって、
    コンテナ（５）から水性液体を供給する手段は動力源の一部として第１のポンプ（７）および第１のポンプ用動力源（８）からなるポンプ部（６）を含み、動力源は第２のポンプ（１１）および第２のポンプ用動力源（１２）からなる付加的ポンプ部（１０）を含み、付加的ポンプ部は管路（１３）を介して管系の待機圧力を維持し、且つ当該待機圧力を維持する目的で管系内の圧力が第二の圧力値だけ待機圧力より低下し、管系内の第二の圧力レベルを瞬間的に生じさせる場合に不凍液を付加的コンテナ（９）から管系（４）に供給するように配置され、第二の圧力レベルは第一の圧力レベルより大であることを特徴とする消火装置。
13. ユニットが列車であり、従って装置が列車に乗っており且つコンテナ（５）が客車（３）の熱絶縁された区域であることを特徴とする請求項１１の消火装置。
14. 全動力源が客車（３）に設置されることを特徴とする請求項１３の消火装置。
15. 付加的コンテナ（９）の容積はコンテナ（５）の容積より数倍小さいことを特徴とする請求項１２の消火装置。

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