JP7240725B2

JP7240725B2 - jet method

Info

Publication number: JP7240725B2
Application number: JP2019132168A
Authority: JP
Inventors: 宏之鳥飼; 友貴今淵
Original assignee: Hirosaki University NUC
Current assignee: Hirosaki University NUC
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: JP2021016433A

Description

本発明は、ホースを介してノズルから流体を噴流させる噴流方法に関する。 The present invention relates to a jet method for jetting fluid from a nozzle through a hose.

消火活動において、通常、消防士は地上に立ち、消火ノズルとホースとを腕によって保持し、体全体で空間中にホース先端の直管ノズルを固定して放水を行う。ホース内を流れる水流によってホースの湾曲部には湾曲方向にホースを押す力がかかるが、これを消防士からホースに作用する力によって相殺し静止状態が保たれる。特にこのとき、消防士の体を固定する上で、消防士の接地している地面との摩擦も重要となる。 In fire fighting, a firefighter usually stands on the ground, holds a fire extinguishing nozzle and a hose with his/her arm, and sprays water by fixing the straight pipe nozzle at the tip of the hose in the space with the whole body. The water current flowing through the hose exerts a force pushing the hose in the direction of the curve, but this force is offset by the force acting on the hose from the firefighter to keep it stationary. Especially at this time, friction with the ground on which the firefighter is grounded is also important in fixing the firefighter's body.

他方で、建物火災等で高い位置での（例えば、屋根からの）放水が必要になる場合がある。このとき、消防士は片手でホースを抱え、もう片方の手ではしごをつかんで登らなければならない。その後に高所からの放水を行う。これら一連の作業は、消防士が体勢を崩して転落する可能性があり極めて危険である。 On the other hand, building fires and the like may require water spraying from a high position (eg, from the roof). At this time, the firefighter must hold the hose in one hand and the ladder in the other to climb. After that, water is sprayed from a high place. This series of operations is extremely dangerous because the firefighters may lose their balance and fall.

安全に高所からの放水を行うため、高層ビル火災等で用いられる高所放水車、及び海上火災等に対して用いられる消防艇では、放水塔が設けられている。放水塔は、例えば、金属部材で構成された伸縮式（又は屈折式）であり、その先端に放水砲（又は放水銃）が設置されているものが用いられる。 2. Description of the Related Art In order to safely discharge water from a high place, a water discharge tower is provided in a high-altitude water cannon used for high-rise building fires, etc., and a fire boat used for marine fires, etc. The water tower is, for example, an extendable type (or a bending type) made of a metal member, and a water cannon (or a water cannon) is installed at the tip thereof.

また、特許文献１には、安全に高所からの放水を行うための装置として、火災時に利用できる液体噴射装置が提案されている。この液体噴射装置では、曲がったノズルから放出される水流噴流によって生じる反力でホースを湾曲させて、ノズルを浮遊させることを目指している。 Further, Patent Document 1 proposes a liquid injection device that can be used in the event of a fire as a device for safely spraying water from a high place. This liquid injection device aims to float the nozzle by bending the hose with the reaction force generated by the water jet discharged from the bent nozzle.

特開２０１７－１６４０６９号公報JP 2017-164069 A

上述した放水塔を製作するには高いコストを要し、そして装置構成上、接合部と可動部とが多いためメンテナンスにも大きな労力とコストとを必要とする。また、特許文献１に記載されている液体噴射装置は、ホース形状を一定に保つための制御機構を必要としており、容易に実現することはできない。 The production of the above-mentioned water tower requires a high cost, and since there are many joints and moving parts in the device configuration, maintenance requires a great deal of labor and cost. Further, the liquid injection device described in Patent Document 1 requires a control mechanism for keeping the shape of the hose constant, which cannot be easily realized.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、安全な高所からの放水等を容易に行うことができる噴流方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a jet method that can easily discharge water from a safe high place.

上記目的を達成するために、本発明に係る噴流方法は、弾性材料によって形成されたホースと当該ホースの一方の端部に接続されると共に所定の角度で曲がった管状のノズルとを備える噴流装置を用いて流体をホースに流入させてノズルから噴流させる噴流方法であって、ホースを一方の端部とは異なる位置で固定する固定工程と、ノズル、及びホースの一方の端部から固定工程で固定された位置までの部分を保持しない状態で、流体をホースの他方の端部から流入させてノズルから噴流させると共に、当該流入を、当該流体によってノズルにかかる力によって当該ホースの当該部分の一箇所において湾曲する流量で行う噴流工程と、を含み、噴流工程において流入させる流体の流量を、ホースを湾曲させる度合いに応じたものとする。 In order to achieve the above object, the jet method according to the present invention provides a jet device comprising a hose made of an elastic material and a tubular nozzle connected to one end of the hose and bent at a predetermined angle. A jet flow method in which a fluid is flowed into a hose and jetted from a nozzle using Fluid is allowed to enter the other end of the hose and jet out of the nozzle without holding the portion up to a fixed position, and the inflow is forced through the portion of the hose by the force exerted on the nozzle by the fluid. and a jet flow process performed at a curved flow rate at a point, and the flow rate of the fluid to be introduced in the jet process is set according to the degree of bending of the hose.

本発明に係る噴流方法では、ホースを介してノズルから流体を噴流させる際にホースが湾曲する。このホースの湾曲によって、例えば、高所からの流体の噴流を実現することができる。また、本発明に係る噴流方法では、流体の噴流の際に消防士等によるノズル及びホースの保持が不要である。また、本発明に係る噴流方法では、構成する部品が従来の装置等に比べて少ないため、容易な実現が可能である。このように本発明に係る噴流方法によれば、安全な高所からの放水等を容易に行うことができる。 In the jet method according to the present invention, the hose bends when the fluid is jetted from the nozzle through the hose. This bending of the hose makes it possible, for example, to achieve jets of fluid from a height. Further, in the jetting method according to the present invention, it is not necessary for a firefighter or the like to hold the nozzle and the hose when the fluid is jetted. In addition, the jet flow method according to the present invention can be easily realized because the number of parts constituting it is smaller than that of conventional devices. As described above, according to the jet method of the present invention, it is possible to easily discharge water from a safe high place.

噴流工程において流入させる流体の流量を、ホースの曲げ剛性、及び当該ホースの湾曲する部分の長さに応じたものとすることとしてもよい。この構成によれば、ホースの曲げ剛性、及び当該ホースの湾曲する部分の長さに応じて確実にホースを湾曲させることができ、その結果、高所での放水等をより確実に行うことができる。 The flow rate of the fluid to be introduced in the jetting process may be set according to the bending rigidity of the hose and the length of the curved portion of the hose. According to this configuration, the hose can be reliably bent according to the bending rigidity of the hose and the length of the curved portion of the hose. can.

固定工程において、ホースが水平方向に向くと共に管状のノズルの曲がった方向が鉛直方向の下方向に向くように固定することとしてもよい。この構成によれば、鉛直方向の上方向にホースを湾曲させることができ、その結果、高所での放水等をより確実に行うことができる。 In the fixing step, the hose may be oriented horizontally and the bent direction of the tubular nozzle may be oriented downward in the vertical direction. According to this configuration, the hose can be curved upward in the vertical direction, and as a result, water can be discharged from a high place more reliably.

本発明によれば、安全な高所からの放水等を容易に行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, water discharge etc. can be easily performed from a safe high place.

本発明の実施形態に係る噴流方法に用いられる噴流装置を示す図である。It is a figure which shows the jet device used for the jet method based on embodiment of this invention. 流体をホースに流入する前にホースを固定した状態を示す図である。FIG. 4 shows the hose fixed before fluid is introduced into the hose; 流体をホースに流入してノズルから噴流させている状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which fluid is flowed into a hose and jetted from a nozzle; 噴流によってノズルに作用する力と、ホースの弾性によってはたらく復元力との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the force acting on the nozzle due to the jet flow and the restoring force acting due to the elasticity of the hose. ホースが立ち上がるときの高さとホースの湾曲する部分の長さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the height when a hose stands up, and the length of the curved part of a hose.

以下、図面と共に本発明に係る噴流方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, an embodiment of the jet method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Also, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those in the description.

本実施形態に係る噴流方法は、ホースを介してノズルから流体を噴流（噴射、噴出、出射）させる方法である。本実施形態に係る流体の噴流は、例えば、火災の消火のために行われる。消火剤として用いられる当該流体は、気体、液体、粉末消火剤のような固－気混相流、固－液混相流、及び泡消火剤のような気液二層流の何れかであってもよい。具体的には、当該流体として水が用いられる。なお、本発明に係る流体の噴流は、消火以外のために行われるものであってもよい。 The jet flow method according to the present embodiment is a method of jetting (injecting, jetting, ejecting) a fluid from a nozzle through a hose. The jet of fluid according to this embodiment is used, for example, to extinguish a fire. The fluid used as an extinguishing agent may be gas, liquid, solid-gas mixed phase flow such as powder extinguishing agent, solid-liquid mixed phase flow, and gas-liquid bilayer flow such as foam extinguishing agent. good. Specifically, water is used as the fluid. Note that the fluid jet according to the present invention may be used for purposes other than fire extinguishing.

まず、本実施形態に係る噴流方法の実行に用いる噴流装置を説明する。本実施形態で説明する噴流装置は、本発明者による噴流方法の実験に用いられた装置である。従って、実際の消火等に用いる場合には、それに応じて構成及び部材のサイズ等を変更してもよい。 First, the jet device used for executing the jet method according to the present embodiment will be described. The jet device described in this embodiment is the device used in the experiment of the jet method by the present inventor. Therefore, when used for actual fire extinguishing, etc., the configuration and size of members may be changed accordingly.

図１に本実施形態に係る噴流装置１０を示す。噴流装置１０は、流体を噴流させる構成として、ホース１１と、ノズル１２とを備える。 FIG. 1 shows a jet device 10 according to this embodiment. The jet device 10 includes a hose 11 and a nozzle 12 as components for jetting fluid.

ホース１１は、弾性材料によって形成されている。ホース１１は、力を受けた際に湾曲変形が可能であり、受けた力が取り除かれると元の形に戻るものである。例えば、ホース１１としては、ポリ塩化ビニール製又はポリエチレン製の従来のものを用いることができる。具体的には、ホース１１として、外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍのＭＥＧＡサンブレーホース等を用いることができる。ホース１１の長さは、消火に用いる場合には、例えば、数ｍ～数十ｍのものを用いることができる。但し、この範囲に含まれない長さのホース１１が用いられてもよい。更には、ホース１１として、以下の表に示すホースも用いることができる。

Hose 11 is made of an elastic material. The hose 11 can be bent and deformed when subjected to force, and returns to its original shape when the applied force is removed. For example, the hose 11 can be a conventional one made of polyvinyl chloride or polyethylene. Specifically, as the hose 11, a MEGA sunbray hose with an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 12 mm can be used. When the hose 11 is used for fire extinguishing, for example, a length of several meters to several tens of meters can be used. However, a hose 11 having a length outside this range may be used. Furthermore, as the hose 11, hoses shown in the following table can also be used.

ノズル１２は、管状（例えば、円管状）の部品であり、出口から流体Ｆを噴流する。ノズル１２は、出口とは逆側の開口部でホース１１の一方の端部に接続される。ホース１１とノズル１２とは、例えば、ホースクランプ１３によって接続される。ノズル１２は、所定の角度に曲がっている。即ち、ノズル１２において、ホース１１に接続される端部の軸方向と流体Ｆを噴流する出口の軸方向とに所定の角度がつけられている。曲げられる角度は、例えば、９０°である。即ち、ノズル１２は、Ｌ字状のＬ字ノズルを用いることができる。但し、角度は、９０°以上であってもよいし、９０°以下であってもよい。 The nozzle 12 is a tubular (for example, cylindrical) component that jets the fluid F from an outlet. The nozzle 12 is connected to one end of the hose 11 at the opening opposite the outlet. The hose 11 and nozzle 12 are connected by a hose clamp 13, for example. Nozzle 12 is bent at a predetermined angle. That is, in the nozzle 12, the axial direction of the end connected to the hose 11 and the axial direction of the outlet through which the fluid F is jetted form a predetermined angle. The bent angle is, for example, 90°. That is, the nozzle 12 can use an L-shaped L-shaped nozzle. However, the angle may be 90° or more, or may be 90° or less.

ノズル１２は、比較的重量が小さく、また、弾性率が非常に大きな材料である金属又はセラミックス等によって形成される。例えば、ノズル１２としては、外径６．３５ｍｍ、内径４．７５ｍｍの銅管によって形成されたＬ字ノズルを用いることができる。 The nozzle 12 is made of metal, ceramics, or the like, which is relatively light in weight and has a very high elastic modulus. For example, the nozzle 12 can be an L-shaped nozzle made of a copper tube with an outer diameter of 6.35 mm and an inner diameter of 4.75 mm.

また、噴流装置１０は、流体Ｆをホース１１に流入させるための構成として、タンク（槽）１４と、第１ポンプ１５と、第２ポンプ１６と、ニードルバルブ１７と、ストップバルブ１８と、流量計１９とを備える。これらの装置としては、従来と同様のものを用いることができる。 The jet device 10 also includes a tank (tank) 14, a first pump 15, a second pump 16, a needle valve 17, a stop valve 18, a flow rate A total of 19 are provided. As these devices, conventional devices can be used.

タンク１４は、ノズル１２から噴流させる流体Ｆの容器である。第１ポンプ１５は、タンク１４に入っている流体Ｆを第２ポンプ１６に圧送する装置である。第１ポンプ１５と第２ポンプとの間には、流体Ｆが流れる配管２０が設けられている。第２ポンプ１６は、第１ポンプ１５から流入した流体Ｆをホース１１に圧送する装置である。第２ポンプ１６には、圧送される流体Ｆが流れる配管２０が設けられている。 The tank 14 is a container for the fluid F jetted from the nozzle 12 . The first pump 15 is a device for pumping the fluid F contained in the tank 14 to the second pump 16 . A pipe 20 through which the fluid F flows is provided between the first pump 15 and the second pump. The second pump 16 is a device that pressure-feeds the fluid F that has flowed in from the first pump 15 to the hose 11 . The second pump 16 is provided with a pipe 20 through which the fluid F to be pumped flows.

第２ポンプに接続された配管２０は分岐しており、それらの一方はホース１１に向かい、他方はタンク１４に向かっている。ニードルバルブ１７は、ホース１１に向かう配管２０及びタンク１４に向かう配管２０にそれぞれ設けられた、流体Ｆの流量を制御するためのバルブ（流量調整器）である。ストップバルブ１８は、ホース１１に向かう配管２０及びタンク１４に向かう配管２０にそれぞれ設けられた、流体Ｆの流れを止めるためのバルブである。流量計１９は、ホース１１に向かう配管２０に設けられた、ホース１１に向かう流体Ｆの流量を計測する装置である。 A pipe 20 connected to the second pump is branched, one of which leads to the hose 11 and the other to the tank 14 . The needle valve 17 is a valve (flow rate regulator) for controlling the flow rate of the fluid F, which is provided in each of the piping 20 directed to the hose 11 and the piping 20 directed to the tank 14 . The stop valve 18 is a valve for stopping the flow of the fluid F, which is provided in each of the pipe 20 directed to the hose 11 and the pipe 20 directed to the tank 14 . The flowmeter 19 is a device that measures the flow rate of the fluid F toward the hose 11 and is provided in the pipe 20 toward the hose 11 .

なお、噴流装置１０は、流体Ｆをホースに流入させるための構成として必ずしも上記の構成を取る必要はなく、流体Ｆをホース１１に流入させると共に流入させる流体Ｆの流量を制御可能できる構成であればよい。 It should be noted that the jet device 10 does not necessarily have to adopt the above-described configuration as a configuration for causing the fluid F to flow into the hose. Just do it.

また、噴流装置１０は、ホース１１の一部を固定するための構成（治具）として、バイス２１を備える。バイス２１としては、従来と同様のものを用いることができる。なお、ホース１１の一部を固定するための構成として、必ずしもバイス２１を用いる必要はなく、流体Ｆが流通可能な状態でホース１１の一部を固定できるものであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、ポンプとの接続によってホース１１の一部が固定されてもよい。以上が、本実施形態に係る噴流装置１０の構成である。 The jet device 10 also includes a vise 21 as a configuration (jig) for fixing a portion of the hose 11 . As the vise 21, the same one as the conventional one can be used. As a configuration for fixing a part of the hose 11, it is not always necessary to use the vise 21, and any device can be used as long as it can fix a part of the hose 11 in a state in which the fluid F can flow. may be used. For example, a portion of hose 11 may be fixed by connection with a pump. The above is the configuration of the jet device 10 according to the present embodiment.

引き続いて、本実施形態に係る噴流方法を説明する。本方法では、まず、ホース１１を、ノズル１２が接続された端部とは異なる位置で固定する（固定工程）。図２にホース１１が固定された状態を示す。ホース１１の固定は、例えば、消火対象の近傍の位置における地面等の水平面において、ノズル１２の側が消火対象に向かうように行われる。ホースの水平面への固定は、バイス２１によって行われる。ホース１１のノズル１２が接続された端部からバイス２１によって固定される位置までの部分１１ａは、後述するように湾曲する。当該部分１１ａの長さＬ_ｈは、湾曲が適切に行える程度の長さとされる。なお、ノズル１２の、ホース１１に接続される側の端部から曲がっているところの円管中心までの長さ（即ち、ホース１１に接続される端部の軸方向の長さ）Ｌ_ｎ、及びホース長さＬ_ｈとノズル長さＬ_ｎとの和である全体長さＬも、湾曲が適切に行える程度の長さとされる。 Subsequently, the jet method according to this embodiment will be described. In this method, first, the hose 11 is fixed at a position different from the end to which the nozzle 12 is connected (fixing step). FIG. 2 shows a state in which the hose 11 is fixed. The fixation of the hose 11 is performed, for example, so that the nozzle 12 faces the object to be extinguished on a horizontal surface such as the ground in the vicinity of the object to be extinguished. A vise 21 fixes the hose to the horizontal surface. A portion 11a from the end of the hose 11 to which the nozzle 12 is connected to the position fixed by the vise 21 is curved as described later. The length _Lh of the portion 11a is set to the extent that it can be bent appropriately. The length of the nozzle 12 from the end connected to the hose 11 to the center of the curved tube (that is, the axial length of the end connected to the hose 11) L _n , And the total length L, which is the sum of the hose length _Lh and the nozzle length _Ln , is also set to a length that allows for appropriate bending.

また、図２に示すように、ホース１１の固定の際、上記の部分１１ａを水平面に配置する等して水平方向に向くようされると共にノズル１２の先端である曲がった方向が鉛直方向の下方向に向くようにしてもよい。なお、図２では、ノズル１２の先端が、ホース１１が置かれる水平面より下に位置しているが、ノズル１２の先端が、ホース１１が置かれる水平面に接していて、それによってホース１１が持ち上げられていてもよい。また、ノズル１２が９０°に曲がっているため、ノズルの先端が鉛直方向に向いているが、角度が９０°でない場合等には、ノズル１２の先端が下方向に向いていればよく、必ずしも鉛直方向でなくてもよい。 Further, as shown in FIG. 2, when fixing the hose 11, the above-mentioned portion 11a is arranged on a horizontal plane so that it faces in the horizontal direction, and the bent direction of the tip of the nozzle 12 is downward in the vertical direction. You may make it turn in a direction. 2, the tip of the nozzle 12 is positioned below the horizontal surface on which the hose 11 is placed, but the tip of the nozzle 12 is in contact with the horizontal surface on which the hose 11 is placed, thereby lifting the hose 11. may have been Also, since the nozzle 12 is bent at 90°, the tip of the nozzle faces the vertical direction. It does not have to be vertical.

ホース１１の固定の後、ノズル１２及びホース１１の上記の部分１１ａは、保持されない、即ち、自由に動くことができる状態にされる。その状態で、流体Ｆを、ノズル１２に接続された端部とは逆側の端部からホース１１に流入させる（噴流工程）。流体Ｆの流入は、噴流装置１０の上述した流体Ｆをホース１１に流入させるための構成によって行われる。ホース１１に流入した流体Ｆはノズル１２から噴流する。流体Ｆがノズル１２から噴流する際に噴流する方向とは逆方向の力π_１がかかる。そして、流体Ｆの流量が一定以上であると、図３に示すように、ノズル１２にかかる力π_１によって、ホース１１が、上記の部分１１ａの一箇所において湾曲する。また、ホース１１が湾曲する際、ホース１１が各部分で伸縮するため、湾曲した方向とは逆向きにホース１１の弾性に基づき元の形に戻ろうとする復元力（弾性力）π_２がはたらく。また、ホース１１、ノズル１２及びそれらの中を流れる流体Ｆそれぞれに重力がはたらく。また、ホース１１には、地面に設置されたままとなっている部位において摩擦力及び垂直抗力がはたらく。ホース１１は、これらの力のバランスが取れた湾曲の状態となり、その状態で安定する。即ち、ホース１１は、時間的に変動がなく、湾曲した状態となる。 After fixation of the hose 11, the nozzle 12 and said portion 11a of the hose 11 are left unheld, ie free to move. In this state, the fluid F is caused to flow into the hose 11 from the end opposite to the end connected to the nozzle 12 (jet flow process). The inflow of the fluid F is performed by the configuration of the jet device 10 for causing the above-described fluid F to flow into the hose 11 . The fluid F flowing into the hose 11 jets from the nozzle 12 . When the fluid F jets from the nozzle 12, a force _π1 is applied in the direction opposite to the jetting direction. When the flow rate of the fluid F is above a certain level, the hose 11 bends at one point of the portion 11a due to the force _π1 applied to the nozzle 12, as shown in FIG. Also, when the hose 11 is bent, since the hose 11 expands and contracts at each part, a restoring force (elastic force) _π2 acts in the direction opposite to the bending direction to return to the original shape based on the elasticity of the hose 11. . Gravity acts on the hose 11, the nozzle 12 and the fluid F flowing therethrough. In addition, frictional force and normal force act on the hose 11 at the portion left on the ground. The hose 11 is in a curved state in which these forces are balanced, and is stable in that state. That is, the hose 11 is in a curved state without temporal fluctuation.

ノズル１２から流体が噴流する際にホース１１及びノズル１２にかかる力から考えられるモーメントについて説明する。図３に示すモーメントＭ_１［Ｎ・ｍ］は、流体Ｆを噴流させることによってホース１１に生じるモーメントである。モーメントＭ_２［Ｎ・ｍ］は、ホース１１及びノズル１２、並びにホース１１及びノズル１２内を流れる流体Ｆに作用する重力によって生じるモーメントである。モーメントＭ_３［Ｎ・ｍ］は、湾曲したホース１１内を流れる流体Ｆによってホース１１に作用する力によって生じるモーメントである。モーメントＭ_４［Ｎ・ｍ］は、ホース１１が曲がることによって発生するモーメントである。これらの各モーメントがバランスすることで、噴流によって湾曲したホース１１は、一定の湾曲形状を保って空間中に静止する。 A moment considered from the force applied to the hose 11 and the nozzle 12 when the fluid jets from the nozzle 12 will be described. A moment M ₁ [N·m] shown in FIG. 3 is a moment generated in the hose 11 by causing the fluid F to flow. The moment M ₂ [N·m] is a moment caused by gravity acting on the hose 11 and nozzle 12 and the fluid F flowing through the hose 11 and nozzle 12 . The moment M ₃ [N·m] is a moment generated by a force acting on the hose 11 by the fluid F flowing inside the curved hose 11 . Moment M ₄ [N·m] is a moment generated by bending of hose 11 . By balancing each of these moments, the hose 11 curved by the jet flow maintains a constant curved shape and stands still in space.

従って、流体Ｆは、ホース１１が湾曲した状態でノズル１２から噴流する。例えば、図３に示すように、ホースが立ち上がって流体Ｆがノズル１２から噴流する。ホース１１のノズル１２が接続された端部の軸方向と、固定された位置の軸方向との角度（湾曲の角度）が９０°になる場合には、流体Ｆを噴流していない状態では下方向を向いていたノズル１２の先端が、ホース１１の湾曲に応じた高い位置で水平方向に向き、水平方向に流体Ｆが噴流される。このようにホース１１が湾曲して持ち上がることで、ノズル１２の流体放出口を空間的に高く、そして安定して配置することが可能となる。 Therefore, the fluid F is jetted from the nozzle 12 while the hose 11 is curved. For example, as shown in FIG. 3, the hose rises and fluid F jets out of nozzle 12 . When the angle (angle of curvature) between the axial direction of the end of the hose 11 to which the nozzle 12 is connected and the axial direction of the fixed position is 90°, the fluid F is not jetted downward. The tip of the nozzle 12, which had been oriented, is oriented horizontally at a high position corresponding to the curve of the hose 11, and the fluid F is jetted horizontally. By curving and lifting the hose 11 in this way, the fluid discharge port of the nozzle 12 can be arranged spatially high and stably.

流体Ｆをホース１１に流入させる際の流量は、ホース１１を湾曲させる度合いに応じたものとされる。ホース１１を湾曲させる度合いは、予め設定されたものであってもよい。流量の制御は、噴流装置１０の上述した流体Ｆをホース１１に流入させるための構成によって行われる。 The flow rate at which the fluid F flows into the hose 11 is determined according to the degree to which the hose 11 is curved. The degree to which the hose 11 is bent may be set in advance. The flow rate is controlled by the configuration of the jet device 10 for causing the above-described fluid F to flow into the hose 11 .

ホース１１が湾曲してノズル１２が立ち上がる高さは、ホース１１に流入される流体Ｆの流量に応じたものとなる。一定の流量までは流量が大きくなるほど、ホース１１の湾曲の角度が９０°に近づいていき、立ち上がり高さは高くなる。当該一定の流量を超えて流量が更に大きくなると、ホース１１の湾曲の角度が９０°を超えて、立ち上がり高さは低くなる。図３に示すように、ホース１１の湾曲が９０°になる場合、最も高い位置から流体Ｆを噴流することができる。従って、最も高い位置から流体Ｆを噴流させるため、ホース１１を湾曲させる度合いは、９０°としてもよい。 The height at which the hose 11 bends and the nozzle 12 rises depends on the flow rate of the fluid F flowing into the hose 11 . As the flow rate increases up to a certain flow rate, the bending angle of the hose 11 approaches 90° and the rise height increases. When the flow rate further increases beyond the constant flow rate, the bending angle of the hose 11 exceeds 90° and the rising height becomes low. As shown in FIG. 3, when the curve of the hose 11 is 90°, the fluid F can be jetted from the highest position. Therefore, in order to jet the fluid F from the highest position, the degree of bending of the hose 11 may be 90°.

ホース１１が湾曲する度合い、即ち、ノズル１２が持ち上がる高さは、ホース１１中を流れる流体Ｆの流量の大きさによって簡単に調節することができる。ホース１１が湾曲する度合いは、後述するようにホース１１の弾性率、形状及び長さ等に応じたものとなる。 The degree to which the hose 11 bends, that is, the height at which the nozzle 12 is lifted can be easily adjusted by adjusting the flow rate of the fluid F flowing through the hose 11 . The degree to which the hose 11 bends depends on the elastic modulus, shape, length, etc. of the hose 11, as will be described later.

なお、ホース１１が、中心軸を中心にねじれた場合、上記と同様にホース１１には復元力がはたらく。加えて、噴流で立ち上がったホース１１の部分１１ａは、地面等の水平面から浮いているため、当該面との接触抵抗（摩擦力）が生じない。その結果、例えば、風等の外部擾乱によって左右、前後、上下というようなどのような方向からホース１１に力がかかったとしても、それらの外部からの力が取り除かれれば、外部の力がかかっていない状態の形状に戻ることになる。なお、ノズル１２にかかる重力がホース１１の復元力に比して大きくなりすぎないように、比較的小さい質量のノズル１２を用いることとするのがよい。 In addition, when the hose 11 is twisted around the central axis, a restoring force acts on the hose 11 in the same manner as described above. In addition, since the portion 11a of the hose 11 raised by the jet is floating from a horizontal surface such as the ground, no contact resistance (frictional force) is generated with the surface. As a result, for example, even if force is applied to the hose 11 from any direction such as left and right, front and back, and up and down due to an external disturbance such as wind, if the force from the outside is removed, the external force will be applied. It will return to the shape it was in. In order to prevent the gravity applied to the nozzle 12 from becoming too large compared to the restoring force of the hose 11, it is preferable to use a nozzle 12 having a relatively small mass.

また、流体Ｆをホース１１に流入させる際の流量は、ホース１１の曲げ剛性、及び当該ホース１１の湾曲する部分の長さに応じたものとすることとしてもよい。例えば、以下のようにする。 Also, the flow rate at which the fluid F flows into the hose 11 may be set according to the bending rigidity of the hose 11 and the length of the curved portion of the hose 11 . For example:

図４に、噴流によって最もホース１１が立ち上がる場合における、噴流によってノズル１２に作用する力π_１と、ホース１１の弾性によってはたらく復元力π_２との関係を示す。なお、この関係は、本発明者の実験及び研究によって発見されたものである。図４のグラフにおいて、横軸（ｘ軸）は、復元力π_２＝ＥＩ／ｌ^２［Ｎ］であり、縦軸（ｙ軸）は、噴流の力π_１＝ρ_ｗｕ^２Ｄ_ｎ ^２［Ｎ］である。 FIG. 4 shows the relationship between the force π ₁ acting on the nozzle 12 due to the jet and the restoring force π ₂ due to the elasticity of the hose 11 when the hose 11 is most raised by the jet. This relationship was discovered by the inventor's experiments and research. In the graph of FIG. 4, the horizontal axis (x-axis) is the restoring force π ₂ =EI/l ² [N], and the vertical axis (y-axis) is the jet force π ₁ =ρ _w u ² D _n ² [N].

ここで、ＥＩは、ホース１１の曲げ剛性［Ｎ・ｍ^２］である。ホースの曲げ剛性の値は、ホース１１のヤング率Ｅ［ＭＰａ］及び断面二次モーメントｌ×１０^－９［ｍ^４］から算出することができる。復元力の式中のｌは、図３に示すホース１１の立ち上がる位置である支点位置Ｓからノズル１２側の先端までの距離［ｍ］である。即ち、ｌは、ホース１１の湾曲する部分の長さである。なお、ホース１１の湾曲に対して、ホース１１のノズル１２が接続された端部からバイス２１によって固定される位置までの部分１１ａの長さが十分に長ければ、支点位置Ｓは、当該固定される位置よりもノズル１２側に位置する。一方で、ホース１１の湾曲に対して当該部分１１ａの長さが十分に長くなければ、支点位置Ｓは、当該固定される位置に一致する。ρ_ｗは、流体の密度［ｋｇ／ｍ^３］である。ｕは、ノズル１２出口での噴流の流速［ｍ／ｓ］（断面平均流速）である。Ｄ_ｎは、ノズル１２の内径［ｍ］である。 Here, EI is the bending rigidity [N·m ² ] of the hose 11 . The bending stiffness value of the hose can be calculated from the Young's modulus E [MPa] and the geometrical moment of inertia l×10 ⁻⁹ [m ⁴ ] of the hose 11 . l in the formula of the restoring force is the distance [m] from the fulcrum position S where the hose 11 rises shown in FIG. 3 to the tip on the nozzle 12 side. That is, l is the length of the curved portion of the hose 11 . If the length of the portion 11a from the end of the hose 11 to which the nozzle 12 is connected to the position fixed by the vise 21 is sufficiently long with respect to the bending of the hose 11, the fulcrum position S will be fixed. It is positioned closer to the nozzle 12 than the position where the nozzle 12 is located. On the other hand, if the length of the portion 11a is not sufficiently long with respect to the curve of the hose 11, the fulcrum position S will match the fixed position. ρ _w is the density of the fluid [kg/m ³ ]. u is the flow velocity [m/s] of the jet at the exit of the nozzle 12 (cross-sectional average flow velocity). D _n is the inner diameter [m] of the nozzle 12 .

実験の値に基づいて、横軸の値をｘ、縦軸の値をｙとしたときにｙ＝Σａ_ｎｘ^ｎ、ａ_０＝０．５７０１４７１０１、ａ_１＝１．７５７０７０３６との関係が導かれた。相関係数ｒ＝０.９９６９５５８７３である。このようにこれらの力の関係は、一次関係式となる。ＥＩ、ρ_ｗ及びＤ_ｎは、噴流に用いるホース１１及びノズル１２によって定まる。ｌは、ホース１１に流体Ｆを流入させる試験を行って支点位置Ｓを確認することで算出することができる。これらの値と上記の関係式とから、噴流の流速ｕを算出することができる。算出した流速ｕから、ホース１１に流入させる際の流量を算出して、算出した流量の流体Ｆをホース１１に流入させる。 Based on experimental values, the relationships y=Σa _n x ⁿ , a ₀ =0.570147101, and a ₁ =1.75707036 are derived, where x is the value on the horizontal axis and y is the value on the vertical axis. rice field. The correlation coefficient r=0.996955873. Thus, the relationship between these forces becomes a linear relational expression. EI, ρ _w and D _n are determined by the hose 11 and nozzle 12 used for the jet. l can be calculated by confirming the fulcrum position S by conducting a test in which the fluid F flows into the hose 11 . From these values and the above relational expression, the flow velocity u of the jet can be calculated. From the calculated flow velocity u, the flow rate at which the fluid flows into the hose 11 is calculated, and the calculated flow rate of the fluid F is caused to flow into the hose 11 .

なお、上記の関係式は、ホース１１を湾曲させる度合い毎に実験等で予め用意しておくことができ、流体Ｆを噴流させる際の予め設定した度合いに応じた関係式を用いて流量を算出してもよい。 Note that the above relational expression can be prepared in advance by experiment or the like for each degree of bending of the hose 11, and the flow rate is calculated using the relational expression according to the degree set in advance when the fluid F is jetted. You may

流体Ｆの流量は、噴流の流速ｕから以下の式によって算出することができる。例えば、体積流量Ｑ_ｖ［ｍ^３／ｍｉｎ］又はＱ_ｖ［ｌ／ｍｉｎ］を以下の式によって算出することができる。
Ｑ_ｖ＝π（Ｄ_ｎ／２）^２×ｕ×６０［ｍ^３／ｍｉｎ］
Ｑ_ｖ＝π（Ｄ_ｎ／２）^２×ｕ×６０×１０００［ｌ／ｍｉｎ］
上記の式において、π（Ｄ_ｎ／２）^２はノズル１２の断面積［ｍ^２］であり、ｕ×６０は流速［ｍ／ｍｉｎ］である。また、質量流量Ｑ_ｖ［ｋｇ／ｍｉｎ］を以下の式によって算出することができる。
Ｑ_ｖ＝π（Ｄ_ｎ／２）^２×ｕ×６０×ρ_ｗ［ｋｇ／ｍｉｎ］ The flow rate of the fluid F can be calculated from the flow velocity u of the jet by the following formula. For example, the volumetric flow rate Q _v [m ³ /min] or Q _v [l/min] can be calculated by the following formula.
Q _v = π(D _n /2) ² × u × 60 [m ³ /min]
Q _v = π(D _n /2) ² × u × 60 × 1000 [l/min]
In the above formula, π(D _n /2) ² is the cross-sectional area of the nozzle 12 [m ² ] and u×60 is the flow velocity [m/min]. Also, the mass flow rate Q _v [kg/min] can be calculated by the following formula.
Q _v = π(D _n /2) ² × u × 60 × ρ _w [kg/min]

また、ホース１１を湾曲させる度合い、例えば、放水位置を最も高くする条件を、噴流する流体Ｆによってノズル１２に作用する力と、使用しているホース１１の断面形状、弾性率及び長さとで決まるバランスで予測することとしてもよい。予測した条件に応じた流量の流体Ｆをホース１１に流入させてもよい。 In addition, the degree to which the hose 11 is bent, for example, the condition for maximizing the water discharge position is determined by the force acting on the nozzle 12 by the jetted fluid F, and the cross-sectional shape, elastic modulus, and length of the hose 11 being used. It is also possible to make a prediction based on the balance. The fluid F may flow into the hose 11 at a flow rate corresponding to the predicted conditions.

図３に示すようなホース１１の湾曲の角度が９０°になる場合、流体Ｆが噴流する位置の水平面から高さＨは以下のように計算で算出することができる。立ち上がったときのホース１１の湾曲部を適当な曲線を用いて近似し、その曲線を示す関数を用いてホースが立ち上がるときの高さＨを算出する。図３に示すように噴流によって９０°の角度で立ち上がったときのホース１１の部分の湾曲を１／４の円として近似する。この場合の曲線の関数は以下となる。

ここでＲは、近似した円の半径を表し、（ｘ，ｙ）はホース１１上の位置である支点位置Ｓを原点として、水平方向の距離をｘ、垂直方向をｙとした座標を表す。ｘとｙとが取り得る範囲は、０≦ｘ≦Ｒ，０≦ｙ≦Ｒとなる。 When the bending angle of the hose 11 as shown in FIG. 3 is 90°, the height H from the horizontal plane at the position where the fluid F jets can be calculated as follows. The curved portion of the hose 11 when it rises is approximated using an appropriate curve, and the height H when the hose rises is calculated using a function representing the curve. As shown in FIG. 3, the curvature of the portion of the hose 11 when it is raised at an angle of 90° by the jet is approximated as a quarter of a circle. The function of the curve in this case is

Here, R represents the radius of the approximated circle, and (x, y) represents coordinates with the fulcrum position S, which is the position on the hose 11, as the origin, the horizontal distance being x, and the vertical distance being y. The possible ranges of x and y are 0≤x≤R and 0≤y≤R.

式（１）の１次導関数ｄｙ／ｄｘを以下の式に代入することで、ホース１１の湾曲する部分の長さｌを表すことができる。

その結果、以下の関係式が得られる。

また、図３から分かるようにホース１１の湾曲する部分によって立ち上がった高さはＲと等しくなる。 The length l of the curved portion of the hose 11 can be expressed by substituting the first derivative dy/dx of the formula (1) into the following formula.

As a result, the following relational expression is obtained.

Further, as can be seen from FIG. 3, the height raised by the curved portion of the hose 11 is equal to R.

以上から、計算によって予測されるホースの立ち上がり高さＨ_ｃａｌ（Ｈの予測値）は以下のように表すことができる。

式（４）を用いて計算した結果、上述した表に示すホースを用いた場合の結果を図５に示す。ホース１１の湾曲する部分の長さｌが求まれば、図５に示す関係を用いて、流体Ｆが噴流する位置の水平面から高さＨを算出することができる。 From the above, the hose rising height H _cal (predicted value of H) predicted by calculation can be expressed as follows.

FIG. 5 shows the result of calculation using the formula (4) and the result of using the hose shown in the above table. Once the length l of the curved portion of the hose 11 is obtained, the height H can be calculated from the horizontal plane where the fluid F jets using the relationship shown in FIG.

上述したように本実施形態では、ホース１１を介してノズル１２から流体Ｆを噴流させる際にホース１１が湾曲する。このホースの湾曲によって、例えば、高所からの流体の噴流を実現することができる。また、本実施形態では、ノズル１２から離れた位置においてホース１１を固定しておくだけで流体の噴流を可能とするため、流体の噴流の際に消防士（消火者）等によるノズル１２及びノズル１２に近い部分のホース１１の保持が不要である。従って、消防士等が安全な地上に居ながらにして、高所から火災が発生している空間に対して当該火災を消火するための流体Ｆを供給することができる。 As described above, in this embodiment, the hose 11 bends when the fluid F is jetted from the nozzle 12 through the hose 11 . This bending of the hose makes it possible, for example, to achieve jets of fluid from a height. Further, in the present embodiment, since the fluid can be jetted only by fixing the hose 11 at a position away from the nozzle 12, a firefighter (fire extinguisher) or the like can remove the nozzle 12 and the nozzle when the fluid is jetted. No holding of the hose 11 near 12 is required. Therefore, the fluid F for extinguishing the fire can be supplied from a high place to the space where the fire is breaking out, while the firefighter or the like is safely on the ground.

また、本実施形態では、複雑な構成の装置及び高度な制御機構等を必要とせず、構成する部品が従来の装置等に比べて少ない。そのため、製作及びメンテナンスのコスト等を従来よりも低減することができ、容易な実現が可能である。このように本実施形態によれば、安全な高所からの放水等を容易に行うことができる。 In addition, in this embodiment, there is no need for a device with a complicated configuration, an advanced control mechanism, or the like, and the number of parts constituting the device is smaller than that of a conventional device or the like. Therefore, manufacturing and maintenance costs can be reduced compared to the conventional art, and easy realization is possible. As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily discharge water from a safe high place.

また、本実施形態のようにホース１１に流入させる流体Ｆの流量を、ホース１１の曲げ剛性、及び当該ホース１１の湾曲する部分の長さに応じたものとすることとしてもよい。この構成によれば、ホースの曲げ剛性、及び当該ホースの湾曲する部分の長さに応じて確実に予め設定された度合いでホース１１を湾曲させることができ、その結果、高所での放水等をより確実に行うことができる。但し、流量の制御は、必ずしも上記のように行われる必要はなく、流量を変化させて湾曲の度合いを確かめる実験を行って実験に基づいた流量での流体Ｆの流入を行ってもよい。また、上記以外のパラメータを考慮して流量を決めることとしてもよい。 Further, the flow rate of the fluid F flowing into the hose 11 may be set according to the bending rigidity of the hose 11 and the length of the curved portion of the hose 11 as in the present embodiment. According to this configuration, the hose 11 can be bent at a predetermined degree according to the bending rigidity of the hose and the length of the curved portion of the hose. can be done more reliably. However, the control of the flow rate does not necessarily have to be performed as described above, and an experiment may be conducted to confirm the degree of curvature by changing the flow rate, and the inflow of the fluid F may be performed at the flow rate based on the experiment. Also, the flow rate may be determined in consideration of parameters other than the above.

また、本実施形態のようにホース１１を固定する際に、ホース１１が水平方向に向くと共に管状のノズルの曲がった方向が鉛直方向の下方向に向くようにしてもよい。この構成によれば、鉛直方向の上方向にホース１１を湾曲させる、即ち、ホース１１を立ち上がらせることができる。その結果、高所での放水等をより確実に行うことができる。但し、ホース１１及びノズル１２は、噴流の用途等に応じてどのような向きで固定されてもよい。 Further, when fixing the hose 11 as in the present embodiment, the hose 11 may be oriented horizontally and the bent direction of the tubular nozzle may be oriented vertically downward. According to this configuration, the hose 11 can be bent upward in the vertical direction, that is, the hose 11 can be raised. As a result, it is possible to more reliably perform water discharge or the like at a high place. However, the hose 11 and the nozzle 12 may be fixed in any orientation depending on the application of the jet flow.

１０…噴流装置、１１…ホース、１２…ノズル、１３…ホースクランプ、１４…タンク、１５…第１ポンプ、１６…第２ポンプ、１７…ニードルバルブ、１８…ストップバルブ、１９…流量計、２０…配管、２１…バイス。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Jet device, 11... Hose, 12... Nozzle, 13... Hose clamp, 14... Tank, 15... First pump, 16... Second pump, 17... Needle valve, 18... Stop valve, 19... Flow meter, 20 ... Piping, 21 ... Vise.

Claims

A jet flow method in which a jet device comprising a hose made of an elastic material and a tubular nozzle connected to one end of the hose and bent at a predetermined angle is used to flow fluid into the hose and jet from the nozzle. and
a fixing step of fixing the hose at a position different from the one end;
In a state where the nozzle and the portion from the one end of the hose to the position fixed in the fixing step are not held, the fluid is caused to flow in from the other end of the hose and jet from the nozzle, and a jet process in which the inflow is at a flow rate that bends at one point in the portion of the hose due to the force exerted on the nozzle by the fluid;
including
A jetting method in which the flow rate of the fluid to be introduced in the jetting step is set according to the degree of bending of the hose.

2. The jetting method according to claim 1, wherein the flow rate of the fluid to be introduced in the jetting step is determined according to the bending rigidity of the hose and the length of the curved portion of the hose.

3. The jet method according to claim 1, wherein in the fixing step, the hose is oriented horizontally and the curved direction of the tubular nozzle is oriented downward in the vertical direction.