JP4795432B2 - 消火装置および消火ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、様々な消火液、特に水噴霧微粒子の散布を行う固定システム及び消防車に適用される消火装置及び消火ヘッドに関する。

殆どの火災(蒸気−燃焼液体−火災を除いた)は、火災−膨張熱分解ガスを発生して燃焼性固体材料を燃やす。このような火災の消火は、二段階で進むようになる。ガスの相(phase)(火炎)は、第１段階において消火される。燃焼する固体材料は冷却され、それらの消火は第２段階において完了する。割と低い冷却容量の水微粒子の散布は、第１段階で極めて効果的で、高消火容量、従って冷却剤のような多くの数量が冷却のために必要であり、また極めて高い熱容量の固体燃焼性材料の火災を消火するようになる。

一つ以上の水タンク、消防用ホースノズルに供給する水ポンプ及び圧縮機が提供されて水噴霧微粒子の散布を行う消火装置およびシステムは、よく知られている。水および圧縮空気は、二重ライン消防用ホースを通して消火ヘッドに供給され水微粒子の生成または少量の水流れが必要に応じて付随的に選択される場合、水および空気流動の調整可能性がある。

圧縮空気タンクに連結された水タンクを有する消火装置は、ポーランド特許公報ＰＬ１８８６８１号に開示される。気泡剤の添加可能な、加圧下の水がノズルヘッドへの２つの排出チャンネルを持つ１つのブランチ端部ラインを通して排出され、排出ノズルは水および水微粒子消火および気泡ノズルとして適合する。ブランチには、必要に応じて選択されたノズルに消火液を排出させるよう第１または第２排出チャンネルを完全にまたは部分的且つ選択的に閉鎖する逆転弁が配置される。

水微粒子の散布を行う、ここで使用される消火装置は、水適流れの適切な運動エネルギーを得難いものに関連した根本的な問題が現される。これは低くなると水滴の重量に影響があり、高くなると噴霧の質に影響があるので重要である。十分に小さい水滴の直径を得るために、前記流れは非常に小さい孔を通して流出されたり、または散布装置(ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)で粉砕されなければならず、これは吸入回路のポンプにより生成される非常に高い圧力を必要とする。しかし、微細な水滴の重量は、消火特性の面において十分な運動エネルギーの水微粒子の生成を不可能にする。この問題は、同軸に配置された２つの収縮―膨張（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ−ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ)ノズル及び前記ノズル軸に対し収縮され、ノズル間に同芯に配置された環形ワターギャップ（消火用の水が流れる隙間。以下同じ）を提供することによるダブルフロー水微粒子生成ヘッドに関するポーランド特許明細書第Ｐ．３６８２６９号において解決されている。この解決策は、速度２÷３Ｍに加速された空気流による気体力学的微粒子生成過程における水滴運動エネルギーの発生に基づいている。その結果、水微粒子流れのより高い距離への到達が得られたものの、発生された微粒子流れは、固体消火の場合に、火炎温度の好ましくない局部的上昇により明らかになり、中間部分において過度に低い微粒子密度を示した。また、ヘッド前方から４ｍまでの距離における微粒子流れは、非常に高い水滴濃度を特徴とし、これは特に、液体消火液の場合及びヘッドが固定消火装備の要素として使用される応用において不利になる。

現在の解決策のこのような短所は、１つの消火装置が使用される場合に、様々な火災状態において同一なノズルの助けで他の消火液を散布する可能性を制限させる。

本解決の目的は、火災の状態および必要に応じて、水、水微粒子、イオンを取り除いた水、自由に溶解可能な金属またはアンモニューム塩の水溶液、水及びハロン置換物の混合物および圧縮された気泡などの他の消火液の散布を行う数種の火災の消火に適する入れ替え可能な消火ヘッドが備えられた消火装置を開発することである。

消火装置には、側面及び中央ヘッダ、消火液供給源、特に水タンクに連結された水ポンプ、プロポーショニングシステム、特に水ポンプ回路に連結された、気泡剤を含む補助タンク、圧縮機、及び水ラインが前記側面ヘッダの側面ヘッダ及び排出側で水ポンプに連結され、ガスラインは中央ヘッダ及び圧縮機に連結される二重ライン消火ホースを含む二重流動消火ヘッドが提供され、本発明によると、前記水ポンプはツーウェー遮断弁を通してホース水ラインに連結され、その第２パスは、連結導管により、第１逆止弁(ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ ｖａｌｖｅ)及び気泡ミキサを通して消火ホースガスラインに連結される。前記気泡ミキサ及びガスラインは、遮断弁を通して圧縮機の回路に連結される。消火ヘッドの出口には、収縮―膨張プロファイル（内側の断面形状が収縮して拡がる、という意味。以下同じ）の１つ以上の内側ガスノズル及び前記内側ガスノズル周に同軸に配置されたスリーブにより形成された環形断面の内側ワターギャップが提供される。ワターギャップ出口には、内側ガスノズル軸に対し０°ないし４５°の角度で、好ましく拡がる水ノズルが提供される。

スリーブが内側ガスノズルに対し同軸に配置された、環形断面で収縮―膨張プロファイルの第２ガスノズルの内側部分であれば好ましい。

また、第２ガスノズルが環形断面の外側ワターギャップ（water-gap）を形成する第２スリーブ内側に同軸に配置され第２スリーブが、内側ガスノズルに対し同軸に配置された収縮―膨張プロファイルの第３ガスノズルの内側部分を形成すれば好ましい。この解決の場合、第３ガスノズル及び外側ワターギャップ出口がそれらの外側壁により形成されたディフューザの端部に配置され前記第２スリーブにより形成された外側ワターギャップが内側ガスノズル側に対し０°ないし４５°の角度で、好ましく拡がる水ノズルをその出口に有すれば好ましい。

前記装置の内側ガスノズルが環形断面の第１ガスノズルの形態または円形ノズルの形態に設計され、その内部要素端部がこのノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる円錐形表面の形態でなされている。また、このような解決は第２及び第３ガスノズル軸が内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる場合に適合する。

前記有益な装置は、第２逆止弁を通して圧縮機に連結されるガス遮断弁及び２位置二方遮断弁の切換スイッチの消火ヘッドを特徴とする。第１ガス遮断弁は、気泡ミキサに対し側面ラインを閉鎖し、第２ガス遮断弁は連結ライン及び第２逆止弁間のガスラインを閉鎖する。

消火ヘッドは水及びガスヘッダ、収縮―膨張プロファイルの内側ガスノズル及び前記内側ガスノズル周に同軸に配置されたスリーブにより形成された環計断面の内側ワターギャップを含むダブルフロー本体を有し、本発明によるとスリーブにより形成された内側ワターギャップは内側ガスノズル軸に対し０°ないし４５°の角度で、好ましく拡がる水ノズルをその出口に有する。また、前記スリーブは収縮―膨張プロファイルの第２ガスノズルの内側部分及び内側ガスノズルに対し同軸に配置された環形断面を形成する。

第２ガスノズルが環形断面の外側ワターギャップを形成する第２スリーブ内側に同軸に配置され、第２スリーブは内側ガスノズルに対し同軸に配置された収縮―膨張プロファイルの第３ガスノズルの内側部分を形成すれば好ましい。第３ガスノズル端部が内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がり、第３ガスノズル及び外側ワターギャップ出口がそれらの外側壁により形成されたディフューザの端部にあれば好ましい。この解決は第２スリーブにより形成され、内側ガスノズル軸に対し０°ないし４５°の角度で、好ましく拡がる水ノズルをその出口に有する外側ワターギャップを含み、第２ガスノズル端部側が内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる。

消火ヘッドの内側ガスノズルは環形断面の第１ガスノズルの形態または円形ノズルの形態として設計され、内部要素は前記内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる円錐形表面を有するノズル出口で終結される。

他の消火装置は、水及びガスヘッダ、収縮―膨張プロファイルの内側ガスノズル及び前記内側ガスノズル周に同軸に配置されたスリーブにより形成された環形断面の内側ワターギャップを含むダブルフロー本体を有し、本発明によるとスリーブにより形成された内側ワターギャップは内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる水ノズルをその出口に有し、前記内側ガスノズルは同軸に配置された内部要素を有する環形断面の第１ガスノズルを形成する。また、前記内部要素は前記内側ガスノズル軸に対し鋭角で拡がる円錐形表面を有するノズル出口で終結される。

本発明による解決は、同一消火ヘッドの使用で消火ヘッド出口で水微粒子または水及び水気泡(２００μｍ未満)が等しく分散された均一な流れが得られる。また、本装置の長所は、吸引点に連結したりまたは他のタンクに連結可能で、消火ヘッドに配置された切換スイッチにより分配弁を制御することができるということである。
本発明による消火ヘッドは、同時に相当に遠くまで均一な円錐形を維持し到達する水微粒子ストリームを生成できるようにする。収縮―膨張ノズル間のワターギャップの適用はヘッド出口で直接高い分散グレードの気体力学的微粒子を生成する。ガスノズルスロート(ｔｈｒｏａｔｓ)端部及びノズルの端部の適切な角度差は様々な分散角度の消火液流れを得られるようにする。
内側ガスノズルに対し同芯に配置された他のガスノズルが、消火液分散グレード及びその到達距離を増加させ得るようにする。前記到達距離はディフューザ(ｄｉｆｆｕｓｅｒ)の応用で増加されることもある。内側ガスノズルとして円形ノズルの使用は、消火液到達距離及び流速を増加させることができるようにする。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例による消火装置および消火ヘッドについて詳細に説明する。

図１に示したように、消火装置には、側面及び中央ヘッダ、水タンクＷ１に連結された水ポンプＰ、水ポンプＰ回路に連結された気泡剤プロポーショニングシステムを含む補助タンクＷ２、圧縮機Ｓ、“二重ホース(ｈｏｓｅ−ｉｎ−ｈｏｓｅ)タイプの二重ライン消防ホース及びワインダーＫを含むダブルフロー消火ヘッドが備えられている。ホース水ラインの一端部は、消火ヘッドの側面ヘッダに連結され、他端部は排水側で水ポンプＰに連結される。ガスラインの一端部は、消火ヘッドの中央ヘッダに連結され、他端部は圧縮機回路に連結される。水ポンプＰは、二方(ｔｗｏ−ｗａｙ)遮断弁Ｚ４の第１通路を通して消防用ホース水ラインに連結される。前記弁の他の通路は、連結ラインにより、第１逆止弁ＺＺ１を通して消防用ホースガスラインと気泡ミキサＭに連結される。圧縮された気泡生成のための気泡ミキサＭの空気入口は、側面ラインにより圧縮機に連結される。気泡ミキサＭ及びガスラインは、遮断弁Ｚ５、Ｚ６を通して圧縮機Ｓの回路に、また第２逆止弁ＺＺ２に連結される。第１ガス遮断弁Ｚ５が気泡ミキサＭへの側面ライン上に配置され、第２ガス遮断弁Ｚ６は、前記連結ライン及び第２逆止弁ＺＺ２間のガスライン上に配置される。第１逆止弁は、水ポンプＰへの連結ラインの連結を閉鎖する。第２逆止弁ＺＺ２は圧縮機Ｓとの連結ラインの連結を閉鎖する。水ポンプＰの吸入側に、水吸入点と水タンクＷ１を連結する第１連結装置Ｎ１への連結が提供される。第２連結装置Ｎ２への他の連結は補助タンクＷ２の充填を提供する。水タンクＷ１にはフィルタＦが備えられる。

水ポンプＰの吸入側のストップ弁Ｚ１、Ｚ２は、選択されたタンク及びその代替物を分離させることができ、また水タンクＷ１、Ｗ２からポンプＰへの流動を制御することもできる。逆止弁ＺＺ１、ＺＺ２は、好ましくない逆流効果に対して圧縮機械を保護する。メインストップ弁Ｚ３は、水ポンプＰの排出側に配置される。

消火ヘッド出口には、中央ヘッダに連結された収縮―膨張プロファイル（内側の断面形状が収縮して拡がる、という意味。以下同じ）の内部ガスノズル及び側面ヘッダに連結された環形断面の内部ワターギャップ（消火用の水が流れる隙間。以下同じ）が提供される。前記ヘッダは、消防用ホースラインを分離するよう連結される。側面ヘッダをヘッド出口の夫々のノズルと連結するよう、消火ヘッド本体７に分離型排出ダクトが提供される。２−位置二方遮断弁Ｚ４の切換スイッチが前記ヘッドに取付けられる。

二方遮断弁Ｚ４の第１位置は、第１弁通路を開放する。消火液は、消防用ホース水ラインを通して水タンクＷ１から消火ヘッドへ排出され圧縮空気がガスラインを通して排出される。実際、消火ヘッド出口において気体―力学的に分散された水噴霧微粒子流れが得られる。水微粒子の非常に高い分散は、水噴霧微粒子の消火時に発生し、同時にヘッド出口での高い運動エネルギーの微粒子が密集された領域を維持する。消火ヘッドにより生成される水噴霧微粒子の質量は、水質量だけでなく空気質量でも構成される。これにより、生成された微粒子の運動エネルギーが、消火条件において満足な距離である、８−１０ｍ程生成された微粒子流れを前に配向させることができる程度に向上される。

二方遮断弁Ｚ４の第２位置は、水ポンプＰにおいて、連絡ラインを通して気泡ミキサＭで消火液を配向させ、そこで消防用ホースガスラインに排出される。圧縮された気泡を生成するよう、水タンクＷ１の遮断弁Ｚ１が閉鎖され、気泡生成剤を有した補助タンクＷ２の遮断弁Ｚ２は、開放されて維持される。圧縮された気泡は、気泡ミキサＭの作動過程で生成される。第２遮断弁Ｚ６は閉鎖される。生成された圧縮気泡は、消防用ホースガスラインを通して流動した後、消火ヘッド出口でガスノズルを通過しながら、圧縮が解除される。

消火液は、ガスラインを通して消火ヘッドに排出され二方遮断弁Ｚ４の第２位置の装置作動過程においてガスノズルにより分散されるが、気泡ミキサＭがオフされて遮断弁Ｚ６が開放される。

前記装置には様々な消火ヘッド実行バージョンが備えられる。固定ユニットの場合、消防用ホースが消火ヘッドの連結される水及びガスラインを含むシステムとして代替されることができる。

図２に示された消火ヘッドは、水およびガスヘッダを含む本体７、収縮―膨張プロファイルの内側ガスノズル及びスリーブ４により形成され内側ガスノズル周に同軸に配置された環形断面の内側ワターギャップを有する。内側ガスノズル軸に対し平行に配置された内側水ノズルは、スリーブ４により形成された内側ワターギャップに配列される。前記スリーブ４は、収縮―膨張プロファイルの第２ガスノズル２の内部および内側ガスノズルに対し同軸に配置された環形断面を形成する。膨張ノズル出口において、ガスノズル２の端部が前記内側ガスノズル軸に対し平行に配置される。円形ノズル１は、内側ガスノズルを形成する。ヘッドの他のバージョンでスリーブ４により形成された内側ワターギャップは、内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる水ノズルをその出口に有し、前記内側ガスノズルは、同軸に配置された内部要素６を有する環形断面の第１ガスノズル１’を形成する。前記内部要素６は、前記内側ガスノズル軸に対し鋭角で拡がる円錐形表面を有するノズル出口で終結される。

図３は、３つのガスノズルを含む消火ノズルを示している。前記ヘッドには、円形ノズル１及び前記円形ノズル１周に同軸に配置されたスリーブ４により形成された環形断面の内側ワターギャップが提供される。

前記スリーブ４は第２ガスノズル２の内部を構成する。このノズルは、第２スリーブ５内側に同軸に配置され、前記第２スリーブ５が内側ガスノズルに対し同軸に配置され収縮―膨張プロファイルの第３ガスノズル３の内部を形成する、環形断面の外側ワターギャップを形成する。この方式は全てのノズルが出口で円形ノズル１の軸に対し平行する壁を有する状態を予想させる。また、第３ガスノズル３及び外側ワターギャップは、それらの外部壁により形成されたディフューザの端部に配列された出口を有する。

図４は、内側ガスノズルが環形断面の第１ガスノズル１’を形成し、前記ノズル出口の内部要素６が第１ガスノズル１’の軸に対し約３０°の角度で拡がる円錐形領域に終結されるヘッドの他の構成を示している。また、内側ワターギャップには、第１ガスノズル１’の軸に対し平行に配置された水ノズルが提供され、第２ガスノズル２の軸の最終断面は、内側ガスノズル軸に対し３０°の角度で拡がる。中間部８を通したスリーブ４と本体７の連結がこのノズルに適用される。

図５は、夫々内側ガスノズル軸に対し約３０°の角度で拡がる端部を有し、ワターギャップ出口での水ノズルが同一角度で拡がる、同芯に配置された２つの第１’及び第２ガスノズルを含む他のバージョンのヘッドを示している。

図６は、収縮―膨張プロファイル及びガスヘッダ及び内側ガスノズル周に同軸(ｃｏａｘｉａｌｌｙ)に配置されたスリーブ４により形成された環形断面の内側ワターギャップを含む二重流動本体７の他の消火ヘッドを示している。スリーブ４により形成された内側水ノズルは、前記スリーブ４により形成されたワターギャップの出口で４５°を超えない角度で、内側ガスノズル軸で膨張関係に配置された水ノズルを出口に有する。スリーブ４により形成された内側ガスノズルは、同軸に配置された内部要素６を含む環形断面の第１ガスノズル１’を形成する。内部要素６は、内側ガスノズル軸に対し鋭角で成る膨張表面を有する状態でノズル出口で終結される。

ワターギャップ出口は、消火ヘッドにより内側ガスノズル軸に平行する壁または膨張壁を有する状態で終結される。このノズルは、内側ガスノズル軸に対し０°ないし４５°の角度で配置され、この角度のアームは、内側ノズル軸を通じて延びる平面においてノズル出口断面の軸を決める。水ノズル前の部分のワターギャップには、外側または内側ワターギャップ壁の環形スロートまたは溝により形成されたスワール(ｓｗｉｒｌ)チェンバーが提供される。

消火装置性能の効率は、排出される水の密度を増加させるよう、塩溶液及び特にＮａＣｌなどの、添加剤の認可により増加されることができる。火炎領域に水溶液または水より揮発性の劣る他の物質を導入することにより消火効率を増加させ、火災領域に残っている蒸発された固体粒子が追加的な鎮火因子を提供する。この溶液は、吸入側の水ポンプＰに容易に連結される、補助タンクで備えられる。また、補助水ポンプの協力により排出側で補助タンクを連結したり、または水ポンプＰを吸引点に直接連結することができる。

本発明による消火装置及び消火ノズルは、決められた様々なノズルのシステムが到達され、分散及び流出方向性が求められる、ルーム、通信及び装備ラインを保護するよう消火装置の固定システムに適用することができる。また、それらは生成された水微粒子により化学薬品を分散させるよう応用することができる。この場合、前記装置は一つの作動サイクルにおいて消火ヘッドを入れ替えることなく汚染を中和し水で洗浄できるようになる。

本発明による解決を例示的に説明する。
消火装置の構成を簡単に示した図。 円形ノズル及び環形ワターギャップを含む消火ヘッドの軸方向断面図。 ３つのガスノズル及び２つのワターギャップを含む消火ヘッドの軸方向断面図。 ガスノズル軸に対し平行に配置された水ノズルを含む環形断面の２つのガスノズルが提供された消火ヘッドの軸方向断面図。 内側ガスノズル軸に対して拡がるよう配置された水ノズルを含む内側ワターギャップ及び環形断面の２つのガスノズルが提供された消火ヘッドの軸方向断面図。 他の消火ヘッドの断面図。

Claims (8)

1. 水及びガスヘッダと、収縮して拡がる内径側断面を有する内側ガスノズルと、前記内側ガスノズルの周囲に同軸に配置されたスリーブの内側に形成された環形断面の内側消火水間隙と、を含むダブルフロー本体を有する消火ヘッドにおいて、
   内側消火水間隙は、内側ガスノズル軸に対し０ないし４５°の角度で拡がる水ノズルをその出口に有し、
   前記スリーブ（４）は、収縮して拡がる内径側断面を有する第２ガスノズル（２）の内側部分と、内側ガスノズルに対して同軸に配置された環形断面と、を形成することを特徴とする消火ヘッド。
2. 前記第２ガスノズル（２）は、環形断面の外側消火水間隙を形成する第２スリーブ（５）の内側に同軸に配置され、
   第２スリーブ（５）は、内側ガスノズルに対し同軸に配置された収縮して拡がる内径側断面を有する第３ガスノズル（３）の内側部分を形成する、請求項１記載の消火ヘッド。
3. 前記第３ガスノズル（３）は、内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる端部を有する、請求項２記載の消火ヘッド。
4. 前記第３ガスノズル（３）及び外側消火水間隙はいずれもそれらの外側壁により形成されたディフューザの端部に出口を有する、請求項２記載の消火ヘッド。
5. 前記内側ガスノズルは円形ノズル（１）を形成する、請求項１記載の消火ヘッド。
6. 前記内側ガスノズルは環形断面の第１ガスノズル（１’）を形成し、内部要素（６）は前記ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる円錐形表面を有するノズル出口で終結する、請求項１記載の消火ヘッド。
7. 前記第２スリーブ（５）により形成された内側消火水間隙は、外側ガスノズル軸に対し０°ないし４５°の角度で拡がる水ノズルをその出口に有する、請求項２記載の消火ヘッド。
8. 前記第２ガスノズル（２）は内側ガスノズル軸に対し４５°を超えない角度で拡がる端部を有する、請求項１記載の消火ヘッド。

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