JP5057880B2 - 消火訓練装置 - Google Patents

Description

本発明は、消防士訓練のための分散バーナー（dispersion burner）すなわち消火訓練装置の構造に関する。より詳細には、本発明は、訓練中の現実感及び性能を改善した分散バーナーすなわち消火訓練装置の構造に関する。

消防士の訓練時に、訓練生が消火技術を練習することができるように、模擬の火災状態が生成される。模擬の火災状態を生成するための装置の一種が、水分散バーナー（water dispersion burner）（「水槽」バーナー（“water bath” burner）とも呼ばれる）と呼ばれている。

水分散バーナーは、消防士訓練システムのための、ガス燃料の火炎パターンを生成する。１９９１年１０月８日に刊行されたロジャー等による特許文献１には、このような水槽バーナーの一例が開示されている。特許文献１の消防訓練装置は、水、砂利又は他の分散媒を貯蔵するタンクを備える。可燃性燃料（例えば、プロパン等）が、分散媒内にパイプで送られている。可燃性燃料は、揮発して分散媒から滲出し、分散媒の表面で大気と混合して可燃性混合物を形成する。この混合物は、分散媒の表面で持続的な火炎を生成する口火によって点火される。消防士は、持続的な火炎に接して消火技術を練習することができる。

米国特許第５，０５５，０５０号明細書

特許文献１に開示されたような水槽バーナーは、一般的に消防士の訓練にとって好適なものであった。このような水槽バーナーは、一定の火炎パターンを生成し、高い熱出力を生み出す。しかし、水槽バーナーは、いくつかの欠陥を有している。例えば、水槽バーナーの水面は、露出しており、消火訓練生にとって視認可能である。結果として、模擬の火炎は、木、紙、布又は他のクラスＡの物質に表れる火炎のような実際の火災における火炎とはかけ離れたものとなってしまう。

消火技術は、火炎へのタイトな直接放水（「直接放水アタックパターン（direct stream attack pattern）」と呼ばれる）方向へ水を方向付けるように消火ホースを向けることを含む。このような技術は、ホースラインアタックパターン（hose line attack pattern）と呼ばれる方向へ火炎の表面を掃くように消火することも含む。

直接放水アタックパターンの間、消火ホースからの水流は、特許文献１の水槽バーナー等の水槽バーナーのタンクからの水の急速な移動を生じる。また、特許文献１の水槽バーナーにおいて生成された火炎は、ホースラインアタックパターンの間、水槽バーナーの表面から吹き飛ばされてしまう。このことは、燃えなかった燃料が訓練領域の大気中に放出され、高率で潜在的な危険を生成する原因となる。

本発明は、訓練中の現実感及び性能を改善した消火訓練装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、不燃性媒体を貯蔵するタンクと、燃料分散システムと、酸素含有ガス分散システムと、点火システムと、を備えた消火訓練装置であって、前記不燃性媒体の上面は、前記タンク内にあり、前記タンクは、前記不燃性媒体の上面を露出させる上端開口を有し、前記燃料分散システムは、前記不燃性媒体の上面の下方で前記タンク内に可燃性燃料を分散させ、前記酸素含有ガス分散システムは、酸素含有ガスを前記タンク内に分散させ、前記点火システムは、前記不燃性媒体の上面で前記可燃性燃料の気体と前記酸素含有ガスとの混合物に点火することによって火炎を生成することを特徴とする。

消火訓練装置は、前記不燃性媒体の上面から離隔した高さで前記タンクの上端開口を覆うスクリーンをさらに備え、前記スクリーンは、当該スクリーンを介して前記火炎を通過させる開口部を備えることが好ましい。

前記不燃性媒体は、水であることが好ましい。
また、消火訓練装置は、前記タンク内の水位の最大値を制限するオーバーフロー制御部をさらに備えることが好ましい。

前記燃料分散システムは、前記可燃性燃料を前記不燃性媒体に分散させ、前記可燃性燃料を前記不燃性媒体とともに噴出することによって前記不燃性媒体の上面で分散された蒸気を形成する配管系を備え、前記配管系は、前記タンクに組み込まれていることが好ましい。

前記酸素含有ガス分散システムは、前記タンク内に配置され、前記タンクの底部から前記不燃性媒体の上面に向かって上方へ延設された複数のチューブを備え、前記複数のチューブは、空気を当該複数のチューブに送り込む空気の供給源に接続されており、前記不燃性媒体の上面で前記可燃性燃料と混合させるための前記不燃性媒体の上面で空気を分散させることが好ましい。
また、前記複数のチューブは、前記タンク内の水の上面で平面を規定する上端部を備えており、水が前記平面を超えた場合に、前記タンク内の水を前記複数のチューブ内に流出させることが好ましい。

以下、本発明の好適な実施形態について、適宜図面を参照して説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、１９９１年１０月８日に刊行されたロジャー等による米国特許第５，０５５，０５０号明細書に開示されたような水槽バーナーの改良物であり、当該米国明細書は参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本発明に係る消火訓練装置は、符号１０で示される。消火訓練装置１０は、床面（底壁ともいう）１４と、内部空間１８を規定する鉛直壁（側壁ともいう）１６と、を有するタンク１２を備える。タンク１２は、内部に貯蔵される水の上面を露出させる上端開口を備える。鉛直壁１６の上端は、外向きフランジ２０を備えてもよく、備えなくてもよい。非制限的な例によると、タンク１２は、約６フィート（約１．８２９ｍ）の長さＬと、約３フィート（約０．９１４４ｍ）の幅Ｗと、約４〜約６インチ（約１０．１６〜約１５．２４ｃｍ）の深さＤと、を有することができる。床面１４及び鉛直壁１６は、床面１４を横切って溶接されたストラット１５によって強化されている。タンク１２は、例えば耐食鋼等の不燃性剛体材料から形成されることが好ましい。

複数の鋼製シリンダ２２は、その円柱軸が鉛直に整列されて床面１４に直交するように配列された各鋼製シリンダ２２とともに床面１４に固定されている。これら複数の鋼製シリンダ２２が、特許請求の範囲における「複数のチューブ」の一例である。鋼製シリンダ２２の高さは、タンク１２の深さＤに等しく（例えば、一例において約４インチ（約１０．１６ｃｍ）の高さ）、視認可能となるように、外向きフランジ２０との共通面で終わることが好ましい。一例において、鋼製シリンダ２２は、約４インチ（約１０．１６ｃｍ）の直径を有する。

鋼製シリンダ２２は、鉛直壁１６から離隔していることが好ましい。自明であるように、このことによって、燃焼用空気が火炎の中心まで提供可能となる。この矩形タンクの例において、鋼製シリンダ２２は、バーナーループ２６によって囲まれている。タンク１２が丸い場合には、鋼製シリンダ２２は中心に集められ、バーナーループ２６は、シリンダパターンを囲むこととなる。空気が非円筒形状のチューブを介してタンクの中心に提供可能であることに留意することが重要である。このようなチューブのサイズ及び特定のパターンは、図示されているものに限定されず変形可能である。

消火訓練装置１０は、燃料分散システム２４を備える。燃料分散システム２４は、タンク２４内において鋼製シリンダ２２及び外向きフランジ２０によって規定された上面の下方に配置された燃料分散パイプ２６を備える。この燃料分散パイプ２６が、特許請求の範囲における「配管系」の一部の一例である。

燃料分散パイプ２６は、床面１４の近傍でタンク１２の内周を囲む。結果的に得られたフレームは、当然、パターンの中心を埋める。

燃料分散パイプ２６は、タンク１２内に貯蔵される水中の圧力下で燃料を放出するために穴が開けられている。燃料分散パイプ２６は、必要に応じて、燃料を放出するためにノズル（図示せず）を装着可能である。燃料分散パイプ２６から放出されると、燃料は、燃料蒸気泡（fuel vapor bubble）２９として水２７を通って拡散する（図５参照）。

外側パイプ２８は、内側パイプである燃料拡散パイプ２６を可燃性燃料の供給源（図示せず）に接続する。バルブ３０は、前記供給源から燃料拡散パイプ２６への加圧された可燃性燃料の送出を制御するために設けられる。好ましい実施形態において、可燃性燃料は、加圧されたプロパン又は天然ガスである。

本発明は、空気分散システム３２も備える。この空気分散システム３２が、特許請求の範囲における「酸素含有ガス分散システム」の一例である。空気分散システム３２は、ファン３６の出力に接続された空気プレナム３４を備える。制御バルブ３８は、空気プレナム３４を介してファン３６からの空気の流量を制御するために、空気プレナム３４内に設けられる。若しくは、空気分散システム３２は、タンク１２下の領域を直接加圧する専用の燃焼用送風機を用いることができる。シートメタルは、床面１４に拡張されてダクトシステムを形成する。制御バルブ３８に代えて、変速駆動送風機がタンク１２への空気流を変化させるために利用可能である。

ファン３６は、外気から空気を取り込む。空気プレナム３４は、当該空気プレナム３４から鋼製シリンダ２２へ空気を放出するための、鋼製シリンダ２２内に設けられたノズル４０を備える。

口火装置４４は、制御部４８を介して好適なガス供給源（図示せず）に接続されたパイロットライン４６を備える。この口火装置４４が、特許請求の範囲における「点火システム」の一例である。口火装置４４は、鋼製シリンダ２２の上面に口火を吹き付けることができるように配置される。

スクリーンすなわちメッシュ材４２は、外向きフランジ２０上に乗るように設けられており、鋼製シリンダ２２によって規定された平面の上方に、例えば０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）といった小さい間隔Ｓをあけて設けられている（図５参照）。スクリーン４２は、タンク１２内の水面の上方に配置された耐食鋼である。スクリーン４２は、約５０％の開口比を有する。その目的は、高圧の直接放水アタックパターンをより小さい水滴に分散することである。

剛体の格子５０は、スクリーン４２上に載置される。剛体の格子５０は、約８０％の開口比を有する重い鋼材から構成される。剛体の格子５０は、スクリーン４２を好適な位置に保持し、スクリーン４２が熱サイクル中に拡張及び収縮することを可能にする。また、剛体の格子５０は、消火訓練後に剛体の格子５０上を歩く人の重量に耐える。また、剛体の格子５０は、特定の消火訓練用の実物大模型の上面を模した剛体の平面を形成する。

使用時には、水は、鋼製シリンダ２２の上面によって規定された水位を有するようにタンク１２内に溜められる。鋼製シリンダ２２は、鋼製シリンダ２２の上端部を超えて鋼製シリンダ２２の内部に流出する水を収集するために、床面１４を介して収集トラフ５２内へと開いている。収集トラフ５２は、除去のための好適なドレイン等（図示せず）に水を向かわせてもよい。若しくは、分離シリンダ（図示せず）が、鋼製シリンダ２２よりも僅かに低い（例えば、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ））上端部を有して設けられてもよい。結果として、水位は、鋼製シリンダ２２よりも低くすることができる。

制御バルブ３０は、加圧されたプロパンが燃料分散パイプ２６内に入ることができるように駆動する。空気は、鋼製シリンダ２２内に入ることができる。

水中において、燃料分散パイプ２６からの燃料は、パイプの穴を介して水中に射出され、射出された燃料は、燃料蒸気泡（本実施形態では、プロパン蒸気泡）２９として水を通って拡散する気体内に流れ込む。表面では、水面２７より上方の燃料気体６０は、鋼製シリンダ２２からの空気６２と混合して可燃性混合物を形成する（図５参照）。空気−燃料混合物は、口火装置４４からの口火によって点火される。点火によって、スクリーン４２及び剛体の格子５０を経由する火炎７０が生成される。

訓練中の消防士は、消火ホース等を持って消火訓練装置１０に近づく。消防士が近づくと、消防士にとって、スクリーン４０より上方の火炎は見えるが、スクリーン４０が障害物となるので、水面は見えない。結果として、結果的に得られた火炎は、クラスＡの物質（例えば、木、紙、布等）が燃焼しているような、より現実的な表現となる。

結果的に、消防士である訓練生は、火炎に対して直接放水アタックパターンを使用し、スクリーン４２は、消火ホースからの水がタンク１２内の水を移動させるのを防止する。さらに、消火ホースからタンク１２に入った水は、鋼製シリンダ２２を超えて流出し、収集システム５２によって収集される。また、消防士である訓練生がホースラインアタックパターンにおいて消火ホースからの水を用いるときでも、火炎が水面２７から外れない。その代わり、可燃物が発生する水面は、スクリーン４２によって保護される。

以上、本発明が好適な実施形態において如何に実現されるかについて説明した。開示された概念の改良及び均等物は、本明細書に添付された特許請求の範囲の技術的範囲に含まれるものとする。

本発明に係る装置の平面図であり、内部構成を表すためにスクリーン及び格子を除去した状態を示す図である。 図１の装置の側断面図である。 図１及び図２の装置のためのスクリーンの一部の平面図である。 図１及び図２の装置のための格子の一部の平面図である。 図１の装置の一部の側断面図であり、火炎を生成するための気体及び空気の流れを示す図である。

符号の説明

１０ 消火訓練装置
１２ タンク
２２ 鋼製シリンダ
２４ 燃料分散システム
２６ 燃料分散パイプ
３２ 空気分散システム
４４ 口火装置

Claims (6)

1. 不燃性媒体を貯蔵するタンクと、燃料分散システムと、酸素含有ガス分散システムと、点火システムと、を備えた消火訓練装置であって、
   前記不燃性媒体の上面は、前記タンク内にあり、
   前記タンクは、前記不燃性媒体の上面を露出させる上端開口を有し、
   前記燃料分散システムは、前記不燃性媒体の上面の下方で前記タンク内に可燃性燃料を分散させ、
   前記酸素含有ガス分散システムは、酸素含有ガスを前記タンク内に分散させ、
   前記点火システムは、前記不燃性媒体の上面で前記可燃性燃料の気体と前記酸素含有ガスとの混合物に点火することによって火炎を生成し、
   前記不燃性媒体の上面から離隔した高さで前記タンクの上端開口を覆うスクリーンをさらに備え、
   前記スクリーンは、当該スクリーンを介して前記火炎を通過させる開口部を備える
   ことを特徴とする消火訓練装置。
2. 不燃性媒体を貯蔵するタンクと、燃料分散システムと、酸素含有ガス分散システムと、点火システムと、を備えた消火訓練装置であって、
   前記不燃性媒体の上面は、前記タンク内にあり、
   前記タンクは、前記不燃性媒体の上面を露出させる上端開口を有し、
   前記燃料分散システムは、前記不燃性媒体の上面の下方で前記タンク内に可燃性燃料を分散させ、
   前記酸素含有ガス分散システムは、酸素含有ガスを前記タンク内に分散させ、
   前記点火システムは、前記不燃性媒体の上面で前記可燃性燃料の気体と前記酸素含有ガスとの混合物に点火することによって火炎を生成し、
   前記酸素含有ガス分散システムは、前記タンク内に配置され、前記タンクの底部から前記不燃性媒体の上面に向かって上方へ延設された複数のチューブを備え、
   前記複数のチューブは、空気を当該複数のチューブに送り込む空気の供給源に接続されており、前記不燃性媒体の上面で前記可燃性燃料と混合させるための前記不燃性媒体の上面で空気を分散させ、
   前記複数のチューブは、さらに、前記タンク内の前記不燃性媒体の上面で平面を規定する上端部を備えており、前記不燃性媒体が前記平面を超えた場合に、前記タンク内の前記不燃性媒体を前記複数のチューブ内に流出させる
   ことを特徴とする消火訓練装置。
3. 前記不燃性媒体は、水である
   ことを特徴とする請求項１に記載の消火訓練装置。
4. 前記不燃性媒体は、水である
   ことを特徴とする請求項２に記載の消火訓練装置。
5. 前記複数のチューブとは別の複数のチューブであって、
   前記タンク内に配置され、前記タンクの底部から前記水の上面に向かって上方へ延設された複数のチューブを備え、
   前記タンク内の前記水を前記複数のチューブ内に流出させることにより前記タンク内の水位の最大値を制限するオーバーフロー制御部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の消火訓練装置。
6. 前記燃料分散システムは、前記可燃性燃料を前記不燃性媒体に分散させ、前記可燃性燃料を前記不燃性媒体とともに噴出することによって前記不燃性媒体の上面で分散された蒸気を形成する配管系を備え、
   前記配管系は、前記タンクに組み込まれている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の消火訓練装置。

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