JP5797905B2 - 帯電散布ヘッド及び帯電散布装置 - Google Patents

Description

本発明は、水、海水、消火薬剤などを含有した水系の消火剤をヘッドから帯電散布する帯電散布ヘッド及び帯電散布装置に関する。

従来、火災時において、帯電散布ヘッドから散布する消火剤粒子を帯電させることにより、消火剤粒子と被消火物や煙粒子との間に働くクーロン力を利用し、燃焼物への立体的で高効率の濡らし効果や煙補足効果等を高めて、高い消火と消煙性能を得ることができることが知られている（特許文献１）。

図９は従来の帯電散布ヘッドを示している。図９において、帯電散布ヘッド１００はポンプユニットからの配管に接続した立下り配管１３４の先端にヘッド本体１３６をねじ込み固定し、ヘッド本体１３６の先端内側には、絶縁部材１４１を介して、円筒状の水側電極部（消火剤側電極部）１４０が組み込まれている。

水側電極部（消火剤側電極）１４０に対しては、図示しない電圧印加部より引き出されたアースケーブル１５０が絶縁部材１４１を挿通して接続され、水側電極部１４０をアース側に接続している。

水側電極部１４０の図示下側には噴射ノズル１３８が設けられ、水側電極部１４０側の内部に設けたノズル回転子１３８ａと、先端側に設けたノズルヘッド１３８ｂで構成される。噴射ノズル１３８は、加圧供給された消火剤を立下り配管１３４から受け、ノズル回転子１３８ａにより旋回流に変換した後にノズルヘッド１３８ｂから外部に噴射することにより消火剤を粒子群流に変換して散布する。

噴射ノズル１３８に対しては、固定部材１４３を介して、絶縁性材料を用いたカバー１４２がビス止めにより固定され、カバー１４２の下側の開口部に、リング状誘導電極部１４４を組み込んでストッパリングと共にネジ止め固定している。リング状誘導電極部１４４は、リング状本体の中央に噴射ノズル１３８からの消火剤噴射粒子を通過させる開口を形成している。リング状誘導電極部１４４に対しては、外部に設けた電圧印加部からの電極印加ケーブル１４８が接続されている。

帯電散布ヘッド１００から消火剤を散布する際には、水側電極部１４０を０ボルトとなるアース側とし、リング状誘導電極部１４４に対し例えば数ＫＶから十数ＫＶ程度の直流、交流又はパルス状となる印加電圧（帯電電圧）を印加する。この電圧印加によって両電極間に外部電界が生じ、この外部電界の作用を受けて、噴射ノズル１３８から消火剤が粒子群流に変換される噴射過程を通じて、消火剤がこの外部電界の作用を受けて帯電され、帯電された粒子群流を外部に散布することができる。

特開２００９−１０６４０５号公報

このような従来の帯電散布（噴霧）ヘッドによる消火剤の帯電散布によれば、例えば消火剤が水の場合に消火や消煙に要する水量は、非帯電の散布ヘッドによる必要散布水量と比較して大きく減少させることができる。しかし、火災の規模が大きい場合などには、帯電散布ヘッドによる必要水量は、非帯電の散布ヘッドによる場合に比べ相当少水量となるものの、火災による発生熱量を所定以上吸収することができる最低限の総比熱と蒸発潜熱が得られる水量の散布は必要であり、水量が不足すると所望の効果を得ることができない。このように、火災規模が大きい時には、当然に水量の多い帯電散布ヘッドが必要となる。

しかし、図９に示した従来の帯電散布ヘッド１００にあっては、ヘッド本体１３６のノズル回転子１３８ａで水流に回転を与え遠心力を利用して噴射ノズル１３８から散布放射することで粒子群流に変換したフルコーン形の散布パターンを得ているが、このような従来の帯電散布にあっては、散布量の増加と共に単位水量当たりの帯電量が減少し、クーロン力による消火消煙効果を高める作用が小さくなってしまうという問題が、本願発明者の実験等によって確認されている。

図１０は図９に示した従来の帯電散布ヘッド１００に印加する帯電用電圧を定常的に＋５ＫＶとしたときの帯電散布水の単位散布量当たりの平均帯電量をファラディーケージ法で計測した比電荷で示しており、散布量が増すほど（ヘッドが大型になるほど）平均帯電量を示す比電荷は小さい結果となっている。

また、従来の水流に回転を与えて噴射ノズル１３８から遠心力を利用して散布放射する帯電散布ヘッド１００では、消火剤の噴射角度（拡がり角度）はせいぜい９０°程度であり、且つ飛距離も比較的短いことから、帯電消火剤を広範囲に散布することができないという問題もある。

本発明は、散布量が増加しても十分な帯電量を確保してクーロン力を利用した高い消火消煙効果を奏する帯電散布ヘッド及び帯電散布装置を提供することを目的とする。

また本発明は、帯電量の大きな消火剤を広範囲に、均一的に散布する帯電散布ヘッド及び帯電散布装置を提供することを目的とする。

（帯電散布ヘッド）
本発明は、
散布区画に設置され、散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に、電圧印加部からの帯電電圧の印加により帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
ノズルから出た散布剤の一部を、任意の方向に偏向して第１薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第１偏向散布部材と、
第１薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第１誘導電極部と、
ノズルから出た散布剤の残りを、第１薄膜流の外側に位置して同方向に偏向する第２薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第２偏向散布部材と、
第２薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第２誘導電極部と、
を備え、
第１薄膜流と第２薄膜流との間に位置する第１誘導電極部を、第２誘導電極部から延在して第２薄膜流に局所的に交差するアーム状部材により支持することで２重円錐状に粒子群流を散布させ、
散布剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、第１誘導電極部及び第２誘導電極部に帯電電圧として所定の同電圧を印加して、２重円錐状に散布した粒子群流を帯電させることを特徴とする。

ノズルは、中心ノズル穴とその後方周囲にリング状ノズル穴を同軸に形成し、
第１偏向散布部材は、円錐形状又は角錐形状の偏向面により、中心ノズル穴から放出された散布剤を円錐面状又は角錐面状の薄膜流に拡散偏向し、
第２偏向散布部材は、円錐形状又は角錐形状の偏向面により、リング状ノズル穴から放出された散布剤を円錐面状又は角錐面状の薄膜流に拡散偏向する。

第１誘導電極部及び第２誘導電極部は、導電性を有する、金属、樹脂、繊維束、ゴムのいずれか又は複合体である。

第１誘導電極部及び第２誘導電極部の一部又は全部を絶縁性材料で被覆する。

散布剤側電極部は、散布剤供給流路の一部またはノズルである。

第１誘導電極部及び第２誘導電極部に直流、交流又はパルス状となる帯電電圧を印加する。

本形態においては、１又は複数の誘導電極部に対し数の異なる偏向散布部材を設けてもよい。

または、１又は複数の誘導電極部に対し数の異なる偏向散布部材を１組として複数組設けてもよい。

本発明の帯電散布ヘッドにおいて、散布区画は防護区画であり、散布剤供給設備を消火剤供給設備とし、散布剤を消火剤供給設備により供給された消火剤とする。

（帯電散布装置）
本発明は、
水系の散布剤を、配管を介して供給する散布剤供給設備と、
散布区画に設置され、散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッドと、
帯電散布ヘッドに帯電電圧を印加する電圧印加部と、
を備えた帯電散布装置に於いて、
帯電散布ヘッドは、
散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
ノズルから出た散布剤の一部を、任意の方向に偏向して第１薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第１偏向散布部材と、
第１薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第１誘導電極部と、
ノズルから出た散布剤の残りを、第１薄膜流の外側に位置して同方向に偏向する第２薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第２偏向散布部材と、
第２薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第２誘導電極部と、
を備え、
第１薄膜流と第２薄膜流との間に位置する第１誘導電極部を、第２誘導電極部から延在して第２薄膜流に局所的に交差するアーム状部材により支持することで２重円錐状に粒子群流を散布させ、
散布剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、第１誘導電極部及び第２誘導電極部に帯電電圧として所定の同電圧を印加して、２重円錐状に散布した粒子群流を帯電させることを特徴とする。

本発明の帯電散布装置において、散布区画は防護区画であり、散布剤供給設備を消火剤供給設備とし、散布剤を消火剤供給設備により供給された消火剤とする。

本発明によれば、帯電散布ヘッドのノズルから噴出した消火剤を偏向散布部材となるデフレクターによって任意の所定方向に広がる薄膜流を形成し、薄膜流が粒子群流に変換される分裂分離部近傍に誘導電極を配置して外部電界を印加し帯電させることで、散布量が多いヘッドでありながら、帯電量の大きな帯電散布を行うことができる。

また、ノズルから噴射した消火剤を任意の所定方向の薄膜流に偏向する偏向散布部材の偏向形状の設定により、従来に比べ広角の帯電散布が容易に実現でき、散水量の増加と相俟って十分な飛距離が得られ、広範囲に帯電消火剤を散布してクーロン力を利用した高い消火消煙効果を得ることができる。

また本発明の他の形態によれば、帯電散布ヘッドのノズルから噴出した消火剤を偏向散布部材となる２段階に同軸配置したデフレクターによってそれぞれ任意の所定方向に広がる薄膜流を形成し、各薄膜流が粒子群流に変換される分裂分離部近傍に誘導電極をそれぞれ配置して外部電界を印加し帯電させることで、二重円錐状（ダブルコーン状）となる粒子群流を散布し、広範囲に帯電量の大きな帯電散布を行うことができる。

本発明による帯電散布ヘッドを備えた火災防災設備の実施形態を示した説明図 図１の防護エリアＡを取り出して示した説明図 本発明による帯電散布ヘッドの実施形態を示した断面図 図２の帯電散布ヘッドを下側から見た説明図 本実施形態による散布量と比電荷の関係を従来ヘッドと対比して示したグラフ図 本実施形態の帯電散布ヘッドに供給する印加電圧を示したタイムチャート図 本発明による帯電散布ヘッドの他の実施形態を示した断面図 図７の帯電散布ヘッドを天井設置状態に於ける下側から見た説明図 従来の帯電散布ヘッドを示した断面図 従来の帯電散布ヘッドによる散布量と比電荷の関係を示したグラフ図

図１は本発明による帯電散布ヘッドを備えた火災防災装置（火災防災設備）の実施形態を示した説明図である。図１において、建物内の例えばコンピュータルームなどの防護エリアＡ及びＢの天井側には、本実施形態による帯電散布ヘッド１０が設置されており、これら帯電散布ヘッド１０から、ぞれぞれの防護エリアに対し消火剤散布を行うようにしている。

消火剤貯留・供給設備として機能する水源１４に対し設置されたポンプユニット１２から手動弁（仕切弁）１３を介して配管１６が接続され、配管１６は分岐後に調圧弁３０及び自動開閉弁３２を介して、防護エリアＡ，Ｂのそれぞれに設置した帯電散布ヘッド１０に接続している。水源１４は水、海水、或いはその他水系の消火剤を貯留している。

防護エリアＡ，Ｂのそれぞれには、帯電散布ヘッド１０からの消火剤散布を制御する入力信号源となる専用火災検出器１８が設置されている。また防護エリアＡ，Ｂのそれぞれに対しては連動制御中継装置２０が設けられ、信号線に専用火災検出器１８が接続されている。連動制御中継装置２０には更に帯電散布ヘッド１０からの散布制御を手動操作で行うための手動操作箱２２が接続されている。

連動制御中継装置２０に対しては、このように専用火災検出器１８及び手動操作箱２２からの信号線が接続されると共に、帯電散布ヘッド１０に帯電電圧（帯電駆動電圧）を印加制御するための信号線、及び自動開閉弁３２を開閉制御するための信号線が引き出されている。

更に防護エリアＡには自動火災報知設備の火災感知器２６が設置され、自動火災報知設備の受信機２８から引き出された感知器回線に接続している。なお、防護エリアＢについては自動火災報知設備の火災感知器２６を設けていないが、必要に応じて設けてもよいことはもちろんである。

防護エリアＡ，Ｂに対応して設置した連動制御中継装置２０は、一方でシステム監視制御盤２４に信号線接続されている。システム監視制御盤２４には自動火災報知設備の受信機２８も接続されている。更にシステム監視制御盤２４はポンプユニット１２を信号線接続し、ポンプユニット１２のポンプ起動停止を制御するようになっている。

図２は図１の防護エリアＡを取り出して示した説明図である。防護エリアＡの天井側には帯電散布ヘッド１０が設置されている。帯電散布ヘッド１０が接続された天井側配管（図３の立下り配管３４）は、図１に示したポンプユニット１２からの配管１６に、調圧弁３０及び自動開閉弁３２を介して接続されている。

また帯電散布ヘッド１０の上部には電圧印加部１５が設置されており、後の説明で明らかにするように、帯電散布ヘッド１０に所定の電圧を印加して、帯電散布ヘッド１０から噴射する消火剤を帯電させて散布できるようにしている。また防護エリアＡの天井側には専用火災検出器１８が設置され、併せて自動火災報知設備の火災感知器２６も接続されている。なお、電圧印加部１５は帯電散布ヘッド１０と一体に設けても良い。

図３は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の実施形態であり、その縦断面を示している。また図４には、帯電散布ヘッド１０を天井設置状態で下側（床側）から見た説明図を示す。

図３及び図４において、帯電散布ヘッド１０は上下に分割した金属製のボディ３６，３８をボルト３７で連結固定しており、ポンプユニット１２からの配管１６に接続した立下り配管３４の先端にボディ３６をねじ込み固定している。ボディ３６，３８の内部流路には円筒状の消火剤側）電極部４６が組み込まれている。消火剤側電極部４６は導電性を持つ金属材料で作られ、更に絶縁材料で被覆されており、金属製のボディ３６，３８に対し電気的に絶縁されている。

消火剤側電極部４６に対しては、図２に示したように、外部近傍に設置している電圧印加部１５から引き出されたアースケーブル５４が接続されている。このアースケーブル５４の接続で、消火剤側電極部４６を接地するようにしている。

下部に配置したボディ３８の内部流路先端にはノズル部４０が形成される。ノズル部４０の噴射側には偏向散布部として機能するデフレクター４２が配置される。デフレクター４２はボディ３８内の消火剤側電極部４６に続いて絶縁性のスペーサ４３を介して組込み固定したデフレクター支持部４４から延在したロッド４５の先端に設けられ、ノズル部４０前方（図示下方）の空間に対向配置されている。

本実施形態において、デフレクター４２は所定の頂角θをもった円錐状板体であり、ノズル部４０から出た消火剤を円錐状面に沿って偏向し、薄膜流５６に変換して放射する。デフレクター４２により形成された薄膜流５６は、分裂分離部Ｐ付近から薄膜流５６が分裂分離して粒子群流５８となって放射され、模式的に図示した散布パターン６０のように散布される。

ボディ３８には下部に開口した筒状のフレーム５０がボルト３７により組付け固定されている。フレーム５０はその開口端を分裂分離部Ｐよりも下部、即ち散布空間側に位置させており、更に分裂分離部Ｐの近傍となる内周面に円環状の誘導電極部４８を配置している。

誘導電極部４８は導電性の部材で形成されると共に絶縁材料で被覆されており、金属製のフレーム５０及び散布される消火剤に対し電気的に絶縁されている。

フレーム５０の下部内周側に配置した誘導電極部４８に対しては、図２に示した電圧印加部１５から引き出された電圧印加ケーブル５２が接続されている。

なお図３では、前記誘導電極部４８を例えば薄膜流５６の分裂分離部Ｐの上流方向に１０mm以下、下流方向に３０mm以下、また薄膜流５６の表面から２０mm以下となる領域内に配置している。

ここで、本実施形態の帯電散布ヘッド１０に使用している消火剤側電極部４６及び誘導電極部４８としては、導電性を有する金属以外に、導電性を有する樹脂、繊維束、ゴム等であってもよく、更にこれらを組合せた複合体であってもよい。

帯電散布ヘッド１０から消火剤を散布する際には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、消火剤側電極部４６を基準電位（アース）側とし、誘導電極部４８に対し例えば数ＫＶから十数ＫＶ程度の直流状（定常）印加電圧、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。発明者の実験によれば、印加電圧は２０ＫＶを超えない範囲とするのが好ましいが、これに限定されるものではない。

このように消火剤側電極部４６と誘導電極部４８との間に例えば数ＫＶとなる電圧が加えられると、この電圧印加によって外部電界が生じ、この作用により、ノズル部４０から噴射放出した消火剤がデフレクター４２の円錐状面に沿った薄膜流５６となり、薄膜流５６が分裂分離部Ｐ付近から分裂分離を始めて粒子群流５８に変換される噴射過程を通じて噴射粒子が帯電され、帯電された噴射粒子を外部の防護エリア対象領域に散布することができる。

なお、ノズル部４０から噴射した消火剤をデフレクター４２で偏向する場合、剥離や飛散等により消火剤の一部が誘導電極部４８に接触する場合があるが、誘導電極部４８は絶縁材料で被覆されているため、消火剤が接触して短絡や電荷の中和が問題になることなく、消火剤に帯電させることができる。

図５はある条件における散布量と比電荷の関係を、デフレクターを設けた本実施形態による帯電散布ヘッドとデフレクターを設けない従来の帯電散布ヘッドの場合とで対比した例を模式的に示したグラフ図である。

図５において、特性Ｂは従来の帯電散布ヘッドの特性であり、所定帯電電圧を定常印加した場合である。単位時間当りの散布量の増加に対し、帯電量を示す比電荷が大きく減少しているが、これに対し本実施形態の帯電散布ヘッド１０にあっては、例えば特性Ａのように、散布量の増加に対して比電荷の減少が少ない。図５の例では、本実施形態のノズルの、散布量７［リットル／min］における比電荷（特性Ａのａ点）は、従来ノズルの散布量１．５［リットル／min］における比電荷（特性Ｂのｂ点）に相当するレベルとなっている。

このように、本実施形態の帯電散布ヘッド１０によれば、従来の帯電散布ヘッドにおける散布量増加に伴い単位水量当りの帯電量が大きく減少してしまうという問題を解決し、高効率で帯電させることができるので、散布量の多い帯電散布ヘッドでありながら、帯電量の大きな散布を行うことができる。

また、デフレクター４２によりノズル部４０から噴射した消火剤を、薄膜流５６を経て粒子群流５８に変換して散布するので、デフレクター４２の頂角θを適宜設定することにより、従来の帯電散布ヘッドに比べ広角の帯電散布が容易に実現でき、帯電ロスを抑えつつ散水量を増加させることができるため十分な飛距離が得られ、広範囲に帯電消火剤を散布して高い消火消煙効果を得ることができる。

次に図１の実施形態における監視動作を説明する。いま、防護エリアＡにおいて火災Ｆが発生したとすると、例えば専用火災検出器１８が火災を検出して連動制御中継装置２０を介しシステム監視制御盤２４に火災検出信号を送る。

システム監視制御盤２４は防護エリアＡに設置している専用火災検出器１８からの火災検出信号を受信するとポンプユニット１２を起動し、水源１４から消火用水を汲み上げてポンプユニット１２により加圧し、配管１６に供給する。

同時にシステム監視制御盤２４は、防護エリアＡに対応して設けている連動制御中継装置２０に対し帯電散布ヘッド１０の起動信号を出力する。この起動信号を受けて、連動制御中継装置２０は自動開閉弁３２を開放動作し、これによって調圧弁３０により調圧された一定圧力の水系消火剤が、開放した自動開閉弁３２を介して帯電散布ヘッド１０に供給され、図２に取り出して示すように、帯電散布ヘッド１０から防護エリアＡに噴射粒子（群）として散布されることになる。

このとき連動制御中継装置２０は、図２に示す帯電散布ヘッド１０に設けている電圧印加部１５に対し起動信号を送り、この起動信号を受けて電圧印加部１５は、帯電散布ヘッド１０に対し例えば数ＫＶとなる直流、交流又はパルス状となる印加電圧を供給する。

このため図３及び図４に示した帯電散布ヘッド１０にあっては、ノズル部４０から加圧された水系の消火剤を噴射してデフレクター４２により偏向した薄膜流５６を粒子群流５８に変換して散布する際に、フレーム５０の内側に設けた環状の誘導電極部４８側に例えば消火剤側電極部４６の基準電位（アース）に対し数ＫＶの電圧が所定パターンで印加され、この電圧印加により生じた外部電界を、分裂分離部Ｐ付近で消火剤に印加することにより帯電させて散布することができる。

第２デフレクター４２−２は中央にノズル穴を開口形成し、先端外周側を外側に向けて円錐状に広げた形状であり、中央のノズル穴にはロッド４５は挿通されるようになるが、この挿通部に於けるノズル穴とロッド４５との隙間によって、第１デフレクター４２−１に向けて消火剤を放出する第１ノズル部４０−１を形成している。

また、燃焼に伴い発生する煙（火災煙）に対しても同様にして消火剤が付着して落下するため、高い消煙効果が得られる。つまり、このような本実施形態における消煙効果は、従来のような非帯電消火剤粒子の散布による消煙効果が消火剤粒子と煙粒子との確率的な衝突による捕捉作用であることに対し、本実施形態にあっては、帯電散布している消火剤粒子のクーロン力により、反対極性の帯電状態にある煙粒子を捕集し、これによって煙拡散抑制効果を含む高い消煙効果が発揮される。

更に図３及び図４の帯電散布ヘッド１０にあっては、例えば消火剤側電極部４６を０ボルトとし、誘導電極部４８に対しプラスの電圧を直流的或いはパルス的に印加したような場合には、散布される水粒子はマイナスの電荷のみに帯電することとなる。

このようにマイナスの電荷のみに同極性帯電した消火剤粒子を散布した場合には、空間中で帯電した消火剤粒子間には斥力が働き、これによって消火剤粒子が衝突会合して成長落下する確率が小さくなり、空間中に滞留する消火剤粒子の密度が高くなるため高い消火能力が発揮される。即ち、消火剤粒子同士を同極性に帯電させることで、粒子間に働く斥力により対流粒子密度を低下させることなく散布することができ、高い消火能力が発揮される。

このような本実施形態における消煙効果は、従来のような非帯電水粒子の散布による消煙効果が水粒子と煙粒子との確率的な衝突による捕捉作用であることに対し、本実施形態にあっては、帯電散布している水粒子のクーロン力により、同じく帯電状態にある煙粒子を捕集し、これによって大幅な消煙効果が発揮される。

なお、帯電の極性は、散布対象によって適宜選択することができ、単純には、例えば散布対象の極性が概ねプラスである場合には、消火剤粒子をマイナスの極性に帯電させるといった制御を行う。

図６は本実施形態の電圧印加部１５から帯電散布ヘッド１０に加える電圧印加パターンを示したタイムチャートであり、それぞれの時刻ｔ１から以下のように電圧印加している。

図６（Ａ）は＋Ｖの直流状（定常）電圧を印加する場合であり、この場合には、マイナスに帯電した消火剤粒子が連続的に散布される。

図６（Ｂ）は−Ｖの直流状（定常）電圧を印加する場合であり、この場合には、プラスに帯電した消火剤粒子が連続的に散布される。

図６（Ｃ）は±Ｖの交流電圧を印加する場合であり、この場合には、プラスの半サイクルの期間に交流電圧の変化に応じてマイナスに帯電した消火剤粒子が散布され、マイナスの半サイクルの期間に交流電圧の変化に応じてプラスに帯電した消火剤粒子が交互に散布される。

図６（Ｄ）は＋Ｖのパルス状電圧を所定のインターバルを空けて繰り返し印加する場合であり、この場合には、マイナスに帯電した消火剤粒子が間欠的に散布され、電圧を印加していない期間には、帯電していない消火剤粒子の散布となる。

図６（Ｅ）は−Ｖのパルス状電圧を所定のインターバルを空けて繰り返し印加する場合であり、この場合には、プラスに帯電した消火剤粒子が間欠的に散布され、電圧を印加していない期間には、帯電していない消火剤粒子の散布となる。

図６（Ｆ）は±Ｖのパルス状電圧を所定のインターバルを空けて交互に繰り返し印加する場合であり、この場合には、マイナスに帯電した消火剤粒子とプラスに帯電した消火剤粒子がインターバルを空けて交互に散布され、電圧を印加していない期間には、帯電していない消火剤粒子の散布となる。このようなインターバルを設けずに±Ｖのパルス状電圧を交互に繰り返し印加しても良い。

図６（Ｃ）〜（Ｆ）に例示した印加電圧パターンにおける印加周期や転極周期は適宜に定めることができ、また図６（Ａ）〜（Ｆ）の各パターンのうち複数を組み合わせたパターンとすること等もできる。

図６に例示した各パターンの印加電圧を帯電散布ヘッド１０に供給する電圧印加部１５としては、制御入力付きの市販の昇圧ユニットを利用することができる。市販の昇圧ユニットには、例えば入力にＤＣ０〜２０ボルトを加えると出力にＤＣ〜２０キロボルトを出力するものがあり、このような昇圧ユニットが利用できる。

また、誘導電極部やデフレクターの数は任意で、例えばそれぞれを３つ組み合わせたトリプルコーン型としてもよい。もちろん、ノズル部の数も任意である。

図７及び図８において、帯電散布ヘッド１０は上下に分割した金属製のボディ３６，３８をボルト３７で連結固定しており、ポンプユニット１２からの配管１６に接続した立下り配管３４の先端にボディ３６をねじ込み固定している。ボディ３６，３８の内部流路には円筒状の消火剤側電極部４６が組み込まれている。消火剤側電極部４６は導電性を持つ金属材料で作られ、更に絶縁材料で被覆されており、金属製のボディ３６，３８に対し電気的に絶縁されている。また消火剤側電極部４６の下側には絶縁性のスペーサ４３が配置される。

消火剤側電極部４６に対しては、図２に示したように、外部近傍に設置している電圧印加部１５から引き出されたアースケーブル５４が接続されている。このアースケーブル５４の接続で、消火剤側電極部４６を接地するようにしている。

下部に配置したボディ３８の内部流路の先端にはノズル部７０が形成される。本実施形態のノズル部７０は、図７に示す如く、中心位置に配置したデフレクター支持部４４−１から延在したロッド４５の先端側の空間に第１偏向散布部材として第１デフレクター４２−１を配置し、また、同軸に配置したデフレクター支持部４４−２に円筒基部をねじ込み支持して第１デフレクター４２−１の後方となる先端側の空間に第２散布偏向部材として第２デフレクター４２−２を配置している。

第２デフレクター４２−２は中央にノズル穴を開口形成し、先端外周側を外側に向けて円錐状に広げた形状であり、中央のノズル穴にはロッド４２−１は挿通されるようになるが、この挿通部に於けるノズル穴とロッド４２−１との隙間によって、第１デフレクター４２−１に向けて消火剤を放出する第１ノズル部４０−１を形成している。

またノズル部７０のノズル開口と、このノズル開口に挿通して第２デフレクター４０−２を支持している円筒基部との間にはリング状の隙間（リング状ノズル穴）が形成され、このリング状の隙間が第２デフレクター４２−２に向けて消火剤を放出する第２ノズル部４０−２を形成している。

本実施形態において、第１デフレクター４２−１は所定の頂角θ１をもった円錐状体であり、第１ノズル部４０−１から射出された消火剤を円錐状面に沿って偏向し、薄膜流５６−１に変換して放射する。第１デフレクター４２−１により形成された薄膜流５６−１は、分裂分離部Ｐ１付近から分裂分離して第１粒子群流５８−１となって放射され、模式的に図示した散布パターン６０−１のように散布される。

また第２デフレクター４２−２は、第１デフレクター４０−１の頂角θ１より大きな所定の頂角θ２をもった円錐状体を円筒基部の先端に図示の如く形成しており、リング状の隙間をもつ第２ノズル部４０−２から射出された消火剤を円錐状面に沿って広角に偏向し、薄膜流５６−２に変換して放射する。第２デフレクター４２−２により形成された薄膜流５６−２は、分裂分離部Ｐ２付近から分裂分離して第２粒子群流５８−２となって放射され、模式的に図示した散布パターン６０−２のように、第１デフレクター４０−１による散布パターン６０−２の外側を覆うように広角に散布され、これによって２重円錐状（ダブルコーン状）の広域を均一的にカバーする散布パターンを形成する。

ボディ３８には下側に開口した筒状のフレーム５０がボルト３７により組付け固定されている。フレーム５０はその開口端を第２デフレクター４２−２で偏向形成された薄膜流５６−２の分裂分離部Ｐ２よりも下部、即ち散布空間側に位置させており、更に分裂分離部Ｐ２の近傍となる内周面に円環状の第２誘導電極部４８−２を配置している。

またフレーム５０の下方にはホルダアーム７２によりリング状のフレーム７４が支持されている。フレーム７４はその下側の開口端を第１デフレクター４０−１で偏向された薄膜流５６−１の分裂分離部Ｐ１よりも下部、即ち散布空間側に位置させており、更に分裂分離部Ｐ１の近傍となる内周面に円環状の第１誘導電極部４８−１を配置している。

第１誘導電極部４８−１及び第２誘導電極４８−２は導電性の部材で形成されると共に絶縁材料で被覆されており、金属製のフレーム５０，７４及び散布される消火剤に対し電気的に絶縁されている。

フレーム５０，７４に配置した第１誘導電極部４８−１及び第２誘導電極４８−２に対しては、図２に示した電圧印加部１５から引き出された電圧印加ケーブル５２が接続されている。

また第１誘導電極部４８−１及び第２誘導電極４８−２は、例えば薄膜流５６−１，５６−２の分裂分離部Ｐ１，Ｐ２の上流方向に１０mm以下、下流方向に３０mm以下、また薄膜流５６−１，５６−２の表面から２０mm以下となる領域内に配置している。

ここで、本実施形態の帯電散布ヘッド１０に使用している消火剤側電極部４６、第１誘導電極部４８−１及び第２誘導電極部４８−２としては、導電性を有する金属以外に、導電性を有する樹脂、繊維束、ゴム等であってもよく、更にこれらを組合せた複合体であってもよい。

図７、図８の帯電散布ヘッド１０から消火剤を散布する場合には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、消火剤側電極部４６をアース側とし、第１誘導電極部４８−１及び第２誘導電極４８−２に対し例えば数ＫＶから十数ＫＶ程度の直流、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。発明者の実験によれば、印加電圧は２０ＫＶを超えない範囲とするのが好ましいが、これに限定されるものではない。

このように消火剤側電極部４６と第１誘導電極部４８−１及び第２誘導電極部４８−２の間に例えば消火剤側電極４６の基準電位（アース）に対し数ＫＶとなる電圧が所定パターンで印加され、この電圧印加によって外部電界が生じ、第１ノズル部４０−１及び第２ノズル部４０−２から噴射した消火剤が第１デフレクター４２−１及び第２デフレクター４２−２の円錐状面に沿った薄膜流５６−１，５６−２となり、薄膜流５６−１．５６−２が分裂分離部Ｐ１，Ｐ２付近から分裂分離を始めて第１粒子群流５８−１及び第２粒子群流５８−２に変換される過程を通じて消火剤の噴射粒子が帯電され、帯電された噴射粒子を外部に広域を均一的にカバーする２重円錐状（ダブルコーン状）のパターンとして帯電散布することができる。

なお、本実施形態で使用する帯電散布ヘッド１０としては、デフレクター４２や４２−１、４２−２の頂角を適宜調整することで、防護区画の広さに適合した散布パターンを確保することができる。

また、上記の実施形態にあっては、誘導電極部４８、４８−１、４８−２として環状電極を使用しているが、それぞれの形状は任意で、例えばデフレクター４２、４２−１、４２−２で生成された薄膜流５６、５６−１、５６−２の流れ方向に略平行な電極面をもつ環状電極を使用してもよい。このように誘導電極部４８、４８−１、４８−２として薄膜流の流れ方向に略平行な環状電極を使用した場合には、電極面内各部と薄膜流表面との距離が均一となり、帯電効率を高めると共に安定した帯電を得ることができる。

また、帯電散布ヘッドへの印加電圧パターンを、消火剤側電極部に対し誘導電極部側をプラスマイナス交互の印加電圧とするか、プラスのみの印加電圧とするか、あるいはマイナスのみの印加電圧とするか、また直流状の印加とするかパルス状の印加とするか、或いは、例えば正弦波状に変化する交流印加等とするかは、散布対象や散布対象領域、その他各種の条件、状況やその変化等に応じて適宜に定めることができる。もちろん、印加や転極の周期なども適宜さだめることができる。

また、誘導電極部やデフレクターの数は任意で、例えばそれぞれを３つ組み合わせたトリプルコーン型としてもよい。もちろん、ノズル部の数の任意である。

また、誘導電極部の数とデフレクターの数の組み合わせも任意で、例えば１つの誘導電極部に対して複数のデフレクターを設けるものであっても、複数の誘導電極部に対して１つのデフレクターを設けるものであってもよい。またこのように異なる数の誘導電極部とデフレクターの組み合わせからなるノズル部を複数備えたものであってもよい。

また、本発明の帯電散布ヘッドおよび消火剤散布方法は、消火や延焼防止、或いは消煙のうち１つまたは複数を目的とした各種の利用が可能である。もちろん、これ以外の他の目的に使用するものであってもよい。

また本発明は、上記に限定されず、適宜の散布対象区画に水系の散布剤を帯電散布する静電散布装置（設備）、帯電散布ヘッド及び帯電散布装置の散布方法を含む。この場合には上記の実施形態における消火剤、消火剤側電極部を、散布剤、散布剤側電極部と読み替えれば良い。

また、誘導電極部やデフレクターは必ずしも円錐形状である必要は無く、例えば角錐状
としてもよい。

また、本発明の帯電散布ヘッドにより帯電散布される消火剤は水或いは各種の水系消火剤などの散布剤が適用できる。

また本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：帯電散布ヘッド
１２：ポンプユニット
１３：手動弁
１４：水源
１５：電圧印加部
１６：配管
１８：専用火災検出器
２０：連動制御中継装置
２２：手動操作箱
２４：システム監視制御盤
２６：火災感知器
２８：受信機
３０：調圧弁
３２：自動開閉弁
３４：立下り配管
３６，３８：ボディ
４０，７０：ノズル部
４２：デフレクター
４２−１：第１デフレクター
４２−２：第２デフレクター
４４，４４−１，４４−２：デフレクター支持部
４５：ロッド
４６：消火剤側電極部
４８：誘導電極部
４８−１：第１誘導電極部
４８−２：第２誘導電極部
５０，７４：フレーム
５２：電圧印加ケーブル
５４：アースケーブル
５５：ケーブルホルダ
５６，５６−１，５６−２：薄膜流
５８：粒子群流
５８−１：第１粒子群流
５８−２：第２粒子群流
６０：散布パターン
６０−１：第１散布パターン
６０−２：第２散布パターン
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２：分裂分離部

Claims (11)

1. 散布区画に設置され、散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に、電圧印加部からの帯電電圧の印加により帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
   前記散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
   前記ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
   前記ノズルから出た散布剤の一部を、任意の方向に偏向して第１薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第１偏向散布部材と、
   前記第１薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第１誘導電極部と、
   前記ノズルから出た散布剤の残りを、前記第１薄膜流の外側に位置して同方向に偏向する第２薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第２偏向散布部材と、
   前記第２薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第２誘導電極部と、
   を備え、
   前記第１薄膜流と前記第２薄膜流との間に位置する前記第１誘導電極部を、前記第２誘導電極部から延在して前記第２薄膜流に局所的に交差するアーム状部材により支持することで２重円錐状に粒子群流を散布させ、
   前記散布剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、前記第１誘導電極部及び第２誘導電極部に帯電電圧として所定の同電圧を印加して、前記２重円錐状に散布した粒子群流を帯電させることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
2. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、
   前記ノズルは、中心ノズル穴とその後方周囲にリング状ノズル穴を同軸に形成し、
   前記第１偏向散布部材は、円錐形状又は角錐形状の偏向面により、前記中心ノズル穴から放出された散布剤を円錐面状又は角錐面状の薄膜流に拡散偏向し、
   前記第２偏向散布部材は、円錐形状又は角錐形状の偏向面により、前記リング状ノズル穴から放出された散布剤を円錐面状又は角錐面状の薄膜流に拡散偏向することを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
3. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、前記第１誘導電極部及び第２誘導電極部は、導電性を有する、金属、樹脂、繊維束、ゴムのいずれか又は複合体であることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
4. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、前記第１誘導電極部及び第２誘導電極部の一部又は全部を絶縁性材料で被覆したことを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
5. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、前記散布剤側電極部は、散布剤供給流路の一部またはノズルであることを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
6. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、前記第１誘導電極部及び第２誘導電極部に直流、交流又はパルス状となる帯電電圧を印加することを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
7. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、１又は複数の前記誘導電極部に対し数の異なる前記偏向散布部材を設けたことを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
8. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、１又は複数の前記誘導電極部に対し数の異なる前記偏向散布部材を１組として複数組設けたことを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
9. 請求項１記載の帯電散布ヘッドに於いて、前記散布区画は防護区画であり、前記散布剤供給設備を消火剤供給設備とし、前記散布剤を前記消火剤供給設備により供給された消火剤としたことを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
10. 水系の散布剤を、配管を介して供給する散布剤供給設備と、
    散布区画に設置され、前記散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッドと、
    前記帯電散布ヘッドに帯電電圧を印加する電圧印加部と、
    を備えた帯電散布装置に於いて、
    前記帯電散布ヘッドは、
    前記散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
    前記ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
    前記ノズルから出た散布剤の一部を、任意の方向に偏向して第１薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第１偏向散布部材と、
    前記第１薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第１誘導電極部と、
    前記ノズルから出た散布剤の残りを、前記第１薄膜流の外側に位置して同方向に偏向する第２薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する第２偏向散布部材と、
    前記第２薄膜流の分裂分離部近傍に配置された第２誘導電極部と、
    を備え、
    前記第１薄膜流と前記第２薄膜流との間に位置する前記第１誘導電極部を、前記第２誘導電極部から延在して前記第２薄膜流に局所的に交差するアーム状部材により支持することで２重円錐状に粒子群流を散布させ、
    前記散布剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、前記第１誘導電極部及び第２誘導電極部に帯電電圧として所定の同電圧を印加して、前記２重円錐状に散布した粒子群流を帯電させることを特徴とする帯電散布装置。
    
11. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記散布区画は防護区画であり、前記散布剤供給設備を消火剤供給設備とし、前記散布剤を前記消火剤供給設備により供給された消火剤としたことを特徴とする帯電散布装置。
    

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