JPH11511675A - 泡消火剤発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 泡消火剤発生・適用装置は、消防の応用分野において使用される低水分の泡消火剤を作り出す。泡消火剤中の水分の低減は、泡／水混合物を撹拌して泡消火剤を作り出すために、スタタ管装置と共に水の代りに加圧ガスを使用することによって達成される。加圧ガス駆動ポンプを使って、供給タンクから水／泡混合物を積極的に吸い出し、圧の掛かった状態でそれをスタタ管と出口管に供給してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 泡消火剤発生装置 発明の分野 本発明は、消火装置、特に、消火の際に使用する泡消火剤を発生し配送する装 置に関するものである。 問題点 消防の分野においては、鎮火のために十分な量の消火材料を供給することが課 題である。この目的のために使用されてきた従来からの消火材料は水であったが 、これには火が点いた領域の中及び周辺の物的財産に、著しい量の水による被害 を与えるという望ましくない副作用がある。事実、多くの場合に物的財産への水 による被害の方が、火災による物的財産への被害より遙かに大きい。代りに使用 されている消火材料は泡消火剤である。しかし、泡消火剤での問題点は、この目 的のために使用される通常の機材として複雑な混合・ポンプ装置を必要とし、こ れによってもなお、この泡に含まれているかなりの水によって著しい量の水によ る被害を与えてしまうということである。 通常の応用分野では、相当の水の供給が得られるなら、消火材料として水を望 ましい選択としているが、これは泡消火剤自身もかなりの量の水を必要とするか らである。更に、泡消火剤には複雑な発生・配送装置が必要なので、燃料火災の 規模と範囲を抑制するために水を使用することが効果がない空港火災など、或る 特定の場合を除いてそれを使用することは実際的でないとされている。消防の分 野において、構成が単純で、消火活動の結果として物的財産に与える副作用の被 害を最小限に抑える有効な装置は今のところ存在しない。 田舎の家の持ち主は、山火事の危険から彼らの財産を守るという余分な問題に 直面している。荒れ地／都市部境界と呼ばれている場所に家を建てる人が増えて きている。この言葉の意味するところは、昔では主として住宅などの都市の構造 物が、森、草原、丘の中腹、谷などの荒れ地において、自然の中に見られた燃料 に近接して建てられた地理的な領域ということである。居住をするには、森は美 しい環境を与えてくれるが、いざ火災となると、この森は莫大な燃料源となる。 荒れ地／都市部境界として馴染みのある地域としては、カリフォルニアの海岸及 び丘陵地域、そしてコロラドの山岳地域がある（他にも多数あるが）。 これらの地域に建てられている住宅は、かなり大量の燃える植生を有する場所 にあることが多く、それ自身の構造材も燃える外壁であったりして、未処理の屋 根を持っているものが多い。これらの住宅の大部分は、また良い景観を得るため に丘の中腹の斜面に建てられているが、この斜面というのは自然に風を作り出し 、これが山火事を広げるのである。これらの住宅はまた防火機器から遙かに遠く 離れており、そして通常では毎分１〜３ガロンの範囲の水しか流れない井戸など のような小さな給水源しか持っていない。従って、荒れ地／都市部境界にある住 宅は、通常の消火材料である水を十分には得られないのである。このように、従 来からの消火技術には、多くの場合に有効性と入手可能性という点において厳し い制約がある。 解決法 本発明の泡消火剤発生・適用装置によれば上記の問題点は解決され、この分野 での技術的進歩が得られる。この装置は市販されている低水分の泡消火剤混合物 を新規な泡発生・適用装置と共に使用して、消火活動による物的財産への水によ る被害を最小限にする。この装置は構造と操作が簡単で、加圧ガスを使って水／ 泡混合物を生成し、配送装置によってそれを押し出し、そして１つの実施態様で は、補助ポンプを駆動して消火材料の圧力を加圧する。この装置は造りが軽量で 構造が単純なので、４輪駆動のピックアップ・トラックなどの軽量の作業車に装 備できるほどコンパクトなユニットにでき、また背負い型のユニットにもできる 。また、この装置は泡発生装置が泡／水濃縮物をかなり膨張させるので、火災に 適用する消火材料を作り出すために大きな能力を持つ水供給源を必要としない。 或る実施態様では、窒素ガスなどの加圧ガス源を推進力の供給に使用する。窒 素ガスは圧力調整器を介して、水／泡混合物供給タンクからの出口管と接続して いる供給管に入る。加圧された窒素ガスは、水／泡混合物がその管を押し進めら れるときに泡を発生させ、またその最終的な泡を従来からある消火ホースなどの 配送装置を通して押し出す。配送装置の固定物とホースの出口端との間に「スタ タ管」と称する混合装置があり、これが配送装置を通じて泡を配送することに先 立って、泡の膨張をかなり増強するように機能する。このスタタ管は外部筐体を 有し、この内部に泡を混合し膨張させる機能を果たす１セットの動かない混合ブ レードが取り付けられている。スタタ管は泡を大きく膨張させるだけでなく、構 造物に付いたときに泡が長持ちして良く付着し、より一貫した泡構造を作り出す のである。 別の実施態様では、空気圧縮機などの補助的な加圧ガス供給源で駆動してもよ いが、加圧ガス駆動ポンプを使って水／泡混合物を供給し、これにより泡消火剤 を作り出すために使用する加圧窒素ガスを貯蔵するようにする。 水／泡混合物は加圧ガスを入れると膨張する市販の泡立ち剤を使用し、そして スタタ管を使うと泡消火剤を作り出すために推進剤としての加圧水を使う必要が ない。このことは、泡消火剤の水分の低減、複雑な水ポンプ装置を使って加圧水 の流れを作る必要がないなどの幾つかの利点がある。配送剤として水を使わない ことは、この装置が消火に通常必要とされる大きな水源に依存しないようになる のである。更に、水は非圧縮性の媒体であるから、圧力を掛けても貯蔵と配送は 改善されないが、窒素ガスなどの不活性ガスを使うと、このガスは非常に高いレ ベルで圧縮できるので、貯蔵効率を上げる可能性が高くなり、大量の推進剤を物 理的に小さい空間に効率良く貯蔵できるようにする。同様に、配送される水／泡 混合物の圧力を高めるために加圧ガス駆動ポンプ・システムを使用すると、この 目的のためであれば軽量でサイズの小さいポンプで済むので、その装置を過度に 複雑にすることもない。従って、結果としてこの装置はかなり軽量で、寸法がコ ンパクトで実装にも安価となる。加圧ガスと水／泡混合物の流れを制御するのは 、単純な逆止弁と圧力調整器とによって達成でき、現在使用されている複雑な装 置が不要となる。消火材料として水／泡混合物を使用することは、少量の混合物 でも膨張して大きな体積の消火材料となるので有利である。従って、かなりの体 積の消火材料が少量の水／泡混合物と、加圧ガスのコンパクトな供給源とを使っ て作り出せるのである。従って、この新規な装置は従来の技術では知られていな かったコンパクトで安価に装備できるのである。 図面の簡単な説明 図１は本発明の泡消火剤発生システムの全体構成をブロック図、 図２はスタタ管泡撹拌装置の分解斜視図、 図３、図４は泡混合ブレードの第１の実施態様の斜視図、 図５はスタタ管泡撹拌装置の第２の実施態様の分解斜視図、 図６、図７は泡混合ブレードの第２の実施態様の斜視図、 図８は本発明の泡消火剤発生装置の背負い型の実施態様の斜視図、 図９はこのシステムを実装する際に使用できる典型的なポンプの断面図、 図１０は本発明の泡消火剤発生装置を住宅に装備した図、 図１１〜図１６は可燃材料に適用したときの本発明の泡消火剤発生装置の時間 経過と温度特性を示す断面図、そして 図１７は泡のカバー可能範囲を示す図である。 詳細な説明 荒れ地／都市部境界とされる地域に住宅が建てられることが多くなっている。 この地域は森、草原、丘の中腹及び谷などの荒れ地に自然に見られる燃え易い燃 料の直ぐ近くに住宅が建てられる地域である。これらの地域は、通常では不可能 ではないにしても、消火を困難にする多くの要素を抱えている。主たる要素は、 これらの地域に沢山見られる燃える植生である。近寄ってくる火は、周囲の植生 に火を点け段階状に家を襲い、通常の消火法では効果がない強さに達する。特に 、燃焼の強さが１フィート当たり５００ｂｔｕの１秒間当たりの火災前線の強さ になると、火は組織だった方法でも抑制できないと考えられている。毎秒１フィ ート当たり１０００ｂｔｕ以上になると、火は危険な飛び火、火の渦巻き、冠状 になったり、そして速い速度で走ったり、竜巻のように凶暴な動きをする。飛び 火は風で乗った燃えさしが主たる火災前線の更に前方に飛ばされて発生するので 、対処することが特に困難である。これらの燃えさしは、家の屋根や積み上げた 蒔の上に落ちることもあって、燃え易い燃料の上に着地すると、火災前線よりも 更に前方に新たな火災を発生する。 加えて、これらの田舎の地域に建てられている構造物の多くは、火の点き易い 材料で構成されている。これらの大部分は、未処理の木材の屋根板或いは木材の 目回りの屋根など未処理の木材による屋根葺きである。更に、これらの構造物は 、可燃性の外壁、或いはデッキ及びデッキの下の、或いはその構造物の直ぐ近く に置かれた薪の山などの関連木造構造物を持っている。これらの構造物の多く は自然の風を生ずる斜面にあるが、これが煙突効果によって山火事の速度を速め るのである。これらの構造物が遠隔地にあるということは、消火機器が火事の現 場に到達する可能性の妨げとなる。決定的なのは、通常では消火のための水が著 しく足りないということである。消火栓も池もなく、消火水タンク・トラックが 、消火用の水源にするために火事の現場に行かなければならない。これらの構造 物は、通常では低い供給能力しかない井戸から成る家庭内の水源を持っている。 従って、これらの要素の内の大部分、或いは全てが合わさっているので、この環 境での消火は到底困難である。 通常の消火は荒れ地／都市部境界では殆ど効果がないが、他の住宅への適用で は有効である。しかし、消火材料として水を使用することに関する問題は、それ によって著しい副作用的な被害を消火活動の結果として、住宅及びその内容物に 与えるということである。従って、代替の消火材料を見付けることが望まれてい る。 動作原理 図１はブロック図の形で、本発明の泡消火剤発生・適用装置の全体構成を示し ている。泡消火剤は、液体／泡混合物と、この液体／泡混合物を撹拌して泡を膨 張させると共に火に対する適用装置にそれを配送するための高圧ガスとを組合わ せたものである。この火災遅延泡発生・適用装置は、消火のために乾いた泡消火 剤混合物を作り出すのである。泡消火剤の液体の割合を減少させることを、液体 の代りに加圧ガスを使用して撹拌と加圧配送力を作り出して達成できた。更に、 加圧ガスを使用することによって、これまでスプレー・ノズルに泡混合物を撹拌 して供給するために使われていた水などの非圧縮流体を汲み出す大きく複雑なポ ンプを不要にする。水力或いは加圧ガスで動作するポンプを使って、水／泡混合 物を供給タンクから積極的に吸い出し、圧力を掛けてそれを出口管に供給すると 、そこで加圧ガスと混ざり合って撹拌され泡を生じさせることができる。通常の 適用分野では、水／泡混合物の入った２００ガロンのタンクで、複雑なポンプ装 置を使わずに、１０，０００ガロンの水ベースの生物分解性の泡を作り出すこと ができる。この泡がカバーする範囲は図１７のグラフに示してある。このグラフ から明らかなように、少量の泡消火剤で相当の範囲をカバーする。泡がかなり 膨張するのは、スタタ管を使うことによって泡消火剤液を撹拌するために劇的な 効果があり、その結果として泡にバブル構造を作り出すからである。 この選択肢としては、窒素ガスが不活性要素であって火を援護しないので、窒 素ガスを使うことに多くの利点がある。１ガロンの泡濃縮材を３２０ガロンの水 に対して使用し、高圧の空気又は窒素ガスと混合すると、スタタ管の中で泡材料 が大きく膨張して泡消火剤となる。この泡消火剤は多くの種々の特性によって火 災を消す働きをするのである。泡剤の中に少量の洗剤を混ぜると、水が内・外面 に通常見られる油や埃による表面張力に打ち勝つようになる。これによって、構 造物を構成する可燃材料に水だけを使う場合よりも、泡が遙かに速く入り込み、 濡らすことができるようにする。また、この泡は材木や植生を瞬間的に濡らすの で、表面に貯まり易い水を使うよりも蒸発の問題がかなり少ない。泡の底の泡は 、保護すべき表面を濡らして冷却する。更に、泡の頂部の層は酸素を含まない絶 縁と熱を反射するなかなか消えない冷却カバーとなる。泡消火剤から出てくる窒 素ガスは火から酸素を枯渇させ、泡が掛かった材料に延焼することを遅くする。 従って、水を同様に使用したときに単に走り去り蒸発するのに対して、泡は火に 入り込み、これを冷却し窒息させるのである。 熱的・時間的ダイナミクス 泡消火剤の時間的な熱的なダイナミクスを簡単に説明することが、以下に開示 する泡消火剤発生装置の種々の実施態様が有する利点を理解するのに適切である 。図１１〜図１６に本発明の装置によって生成された泡消火剤で覆われた可燃材 料の熱に対する反応を、時間を追って断面図にして示してある。特に、部分１１ １０は小屋の壁などの通常では積層ベニヤ板や複合材の板で作られている可燃材 料の厚みである。或る厚さの泡消火剤１１１１が可燃材料１１１０の外面に付着 し、この可燃材料が部分となっている構造物を飲み込もうとしている火に対して 障害となっている。温度計のシンボルＴ３〜Ｔ１は、それぞれ可燃材料１１１０ の内部と、泡消火剤１１１１の内部と、泡消火剤１１１１の外側の露出している 面の相対温度を示している。図１１は火が掛かる前のこの組み合わせを示してお り、全ての層が定常状態の外気温度になっている。 図１２には、山火事など、華氏１３００〜２４００度の範囲の温度になる火Ｆ によって生成された高熱（実波線）が掛かっていることを示している。泡消火剤 １１１１の表面から出ている点線は、泡消火剤１１１１の表面から反射されてい る熱を表している。この時間経過の第２の時間部分である図１２の温度計Ｔ１〜 Ｔ３から判るように、泡消火剤１１１１の露出面は火Ｆによって生じた高温に曝 されるが、泡消火剤１１１１の熱伝導度が低いために、可燃性材料１１１０には 掛かった熱のうち僅かしか伝わらない。泡消火剤１１１１の中心は、温度計Ｔ２ によって示しているように火が掛かる前よりも温度が上昇するが、可燃材料１１ １０は温度計Ｔ３に示しているように温度が上昇することはない。時間経過の第 ３の時間部分である図１３に示しているように火Ｆが持続すると、泡消火剤１１ １１には水が含まれているので、火Ｆの高温の炎に曝されて泡消火剤１１１１の 表面は沸騰する。泡消火剤１１１１の表面に蒸気が生じ、温度計Ｔ２に示してい るように泡消火剤層１１１１は高温になる。可燃材料１１１０は高温の炎からは 断熱されているが、火Ｆが長く持続しているために温度計Ｔ３に示しているよう に温度が上がる。図１４は次の時間部分の図を示しているが、火Ｆに曝されてい る泡消火剤１１１１の側部が乾燥して炭１１１３に変化している。そして、泡材 料は犠牲材料として働いて、その内に火Ｆがその構造物から去ってゆくか消える まで、火Ｆによって徐々に消耗してゆく。温度計Ｔ１〜Ｔ３から判るように、図 １１〜図１３に示している前の時間部分に比べると、様々な層（可燃材料１１１ ０、泡１１１１、炭１１１３）を通じて温度は上昇してゆく。図１５では、火Ｆ が通り過ぎ材料（可燃材料１１１０、泡１１１１、炭１１１３）の層が冷め始め ている。可燃材料１１１０は未だになお保護されており、泡１１１１／炭１１１ ３の層が残っている限りは華氏２１２度（温度計Ｔ３）を超えることはない。図 １６に示しているように、時間が経つにつれて様々な層（可燃材料１１１０、泡 １１１１、炭１１１３）は周囲温度に戻り、表面が炭化した層１１１３になって いる泡１１１１は水で洗い流すことができ、無傷の可燃性材料１１１０は元の状 態のままである。 システム構成 上記のように有用な材料を生成する泡消火剤発生装置を、実物大でありながら 持ち運びができるシステムとして、図１にブロック図にして示してある。この装 置は完全に受動形のシステムで、作動させるために電動或いはガソリン駆動のポ ンプを使用する必要がない。従って、山火事の場合には電力線が通常落ちており 、消火のための水源に限界があるときには、この装置はそのユニークな能力が相 俟って、このような状況で使用するために理想的なものになる。 図１に示している実施態様においては、水／泡混合物（泡消火剤液）は泡濃縮 剤の製造者が決めた分量で混合した形で、貯蔵タンク１０３に貯蔵されている。 典型的な泡材料としては、ケモニクス・インダストリ社が「ＦＩＲＥ−ＴＲＯＬ （登録商標）、ＦＩＲＥＦＯＲＭ（登録商標）１０３」という商品名で販売して いる。この泡剤（泡濃縮剤）は、非引火性の溶剤に溶かされた発泡及び湿潤剤の 混合物である。この濃縮物は水などの液体で希釈されて水／泡混合物となるが、 これは高圧ガスによって撹拌され、更に撹拌を強める適切な撹拌機（スタタ管） となるシステム、そして適正な寸法のパイプ或いはホースを通って分配されると 泡消火剤製品となるのである。泡消火剤発生装置においては、高圧ガスは不活性 の窒素ガスから成り、これはマニフォールド１０２を介して相互接続されている １本又はそれ以上の窒素瓶１０１に高圧で加圧されて貯蔵されている。窒素マニ フォールド１０２の出力は、通常の設計の圧力調整器１０５を通って供給管１０ ６に入っている。供給管１０６は図１に示す複数の装置に接続できる接続１１７ を介して、１つ又はそれ以上の泡混合システムに供給することができる。説明を 単純にするために、この付加的な装置は図１では省略してある。 供給管１０６を通って出てくる加圧窒素ガスを、加圧ガス駆動ポンプ１０４の 駆動に使ってもよいし、空気圧縮機１１５などの別の加圧ガス源を使って、加圧 ガスを管１１０を介して供給し加圧ガス駆動ポンプ１０４を作動させてもよい。 特に、この装置を車に搭載する場合は、動力取り出し（ＰＴＯ）駆動ポンプなど の水力或いは機械駆動ポンプを加圧ガス駆動ポンプ１０４の代りに使ってもよい 。加圧窒素ガスを使ってポンプ１０４を動作させるときは、引出管１１６が加圧 窒素ガスを供給管１０６から引き込んで、圧力調整器１０７を通してポンプ１０ ４の加圧ガス供給口にそれを入れる。空気圧縮機１１５からの圧縮空気を使うに しても、供給管１０６からの加圧窒素ガスを使うにしても、何れの場合でも加圧 ガスが機能してポンプ１０４を作動させ、管１０９を介して貯蔵タンク １０３から水／泡混合物を積極的に吸い出し、かなり加圧して逆止弁１１２を通 じて水／泡混合物容積弁１１３にそれを出力する。水／泡混合物容積弁１１３は 水／泡混合物の流れを制御し、これにより撹拌された泡混合物になるようになさ れた水／泡混合物と加圧ガスとの混合物を制御して調整するようにする。加圧ガ ス供給管１０８は供給管１０６から加圧窒素ガスを引き込むように設けられ、弁 １１９を介してそれをスタタ管１１８に出し、そこで、それは水／泡混合物容積 弁１１３によって出力された水／泡混合物と混合される。スタタ管１１８は加圧 され膨張させられた泡混合物を出口管１１１に出力し、そこで、それはスタタ管 １１８を介してそれに加えられた加圧窒素ガスの運動によって出口管１１１の全 長の間で推し進められる。スタタ管１１８を通る液体の流れによって、泡材料は 体積が相当に膨張して出口管１１１を通ってスプレ・ノズル１１４の方へ急速に 動き、これを使って消防士が炎に飲み込まれている対象物にこの泡消火剤を掛け るのである。この出口１１４はまた構造物の内の外に配置されている複数のスプ リンクラ・ヘッドとし、守るべき対象物に泡を受動的に掛けるようにしてもよい 。 出口管１１１は１本のホースとして描かれているが、実際には複数の管のそれ を単一の外側カバーで覆ったものであってもよい。この実施例によれば、泡構造 は出口管１１１の直径の関数なので、最終的な泡の構造を更に制御できる。従っ て、生成した泡を大量に供給できるようにするには、生成した泡を単一の鞘に収 めた複数の管を通して供給することが有利である。 スタタ管装置 図２、図５はスタタ管装置１１８の２つの実施態様の斜視図と分解図を示して いる。図３、図４、図６、図７はスタタ管１１８の中に収まっている混合ブレー ドの２つの実施態様の斜視図を示している。この装置はその第１端部から第２端 部まで延伸する内部通路を持つ外部筐体２０１を有し（液体の流れの方向は外部 筐体２０１に印刷されている矢印で示されている）、この内部に水・泡混合物を 混合し撹拌する機能を果たす静止ブレード２０２のセットが装着されている。好 適な実施例の外部筐体２０１は円筒形になっていて、このスタタ管１１８を弁１ １３と配送装置のホース１１１との間に同軸に挿入して取り付けられるよう にしている。筐体２０１はステンレス鋼などの耐久力のある材料からできており 、図２に示すようにその両端にねじが切られており、このスタタ管１１８が管１ １１及び弁１１３に簡単に結合できるようにしてある。 ブレード２０２は実質的に半楕円形のブレード要素２１１、２１２のセット、 ２セットを有し、各セットは複数のブレード要素を有している。ブレード要素２ １１、２１２は軸方向のコア要素２１３に取り付けられている。ブレード要素の 第１セットは、複数（ｎ枚）の互いに平行で間隔の開いたブレード要素２１１を 有し、これはその真っ直ぐな端の実質的に中間地点でコア要素２１３に固定され 、コア要素２１３の長さ方向に或る角度を持って整列している。第２セットのブ レード要素は、第１ブレード要素の約２倍の数（ｍ枚）のブレード要素２１２を 有し、コア要素２１３の長さ方向に対して或る角度を持ったジグザグの角度が付 けられている。ブレード要素２１２のセットの第１サブセットは、複数（ｍ／２ 枚）の互いに平行で間隔の開いたブレード要素２１２を有し、これはその真っ直 ぐな端の実質的に中間地点でコア要素２１３に、コア要素２１３の長さ方向に或 る角度を持って固定されている。ブレード要素２１２のセットの第２サブセット は、複数（ｍ／２枚、或いはｍ／２＋１、或いはｍ／２−１）の互いに平行で間 隔の開いたブレード要素２１２を有し、これはその真っ直ぐな端の実質的に中間 地点でコア要素２１３に、コア要素２１３の長さ方向にある角度を持って固定さ れている。ブレード要素２１２の第１及び第２サブセットは、１つのサブセット の各ブレード要素２１２の遠い方の端が、別のサブセットの近傍にあるブレード 要素２１２の遠い方の端に並行して配置され、実質的にジグザグ型をなしている 。ブレード要素２１２の第１サブセットのブレード要素２１２はコア要素２１３ に取り付けられると、ブレード要素２１１に対して実質的に直交する向きになっ ている。通常では、第１セットのブレード要素の数（ｎ枚）は、第２セット（ｍ ／２枚）の第１サブセットのブレード要素の数と等しく、これは第２セット（ｍ ／２枚）の第２サブセットのブレード要素の数にも等しい。しかし、各グループ のブレード要素の数は、別のグループのブレード要素の数と必ずしも等しくなけ ればならないということはない。 ２つのセットのブレード要素２１１、２１２は、各ブレード要素２１１、 ２１２の曲面になった側が外側筐体２０１の内面に密着して嵌まり込むようにし て、外側筐体２０１の中に静止するように取り付けられる。保持バー２１４が外 側筐体の内側に取り付けられ、外側筐体２０１の内部開口に、その内部開口の直 径の寸法がどの程度であろうと、その直径の中央線に実質的に沿って整列して渡 るようにされている。泡混合物によって発生した圧力は、そのブレード２０２を 保持バー２１４に押し付ける。保持バー２１４はコア要素２１３の端部と最も端 のブレード要素２１１、２１２とに接触し、ブレード２０２が外側筐体２０１の 長さ方向に保持バー２１４を越えて動かないようにし、また外側筐体の中でブレ ード２０２が回転しないようにする。この構成によって、スタタ管１１８を通る 液体の流れを多数の部分に分割し、流れがスタタ管１１８を横切るときにコア要 素２１３の回りを旋回する。このように、液体の流れを分割すると同時に旋回さ せることによって、泡／水混合物が均等に混ざり合い、同時に結果として混合物 を撹拌して泡が膨張する。スタタ管１１８を使用することによって、泡の膨張係 数が高くなるだけでなく、泡が構造物に付いたときに寿命が長く、かつ良く付着 し、より一貫した泡構造をも作り出すのである。 図２のスタタ管１１８は図５に示しているガス注入口２１５があり、図５に示 されているものとは異なる。図１に示しているように、加圧ガスはポンプ１０４ によってスタタ管１１８に配送される泡消火剤液に注入される。図２のスタタ管 １１８は、泡消火剤液がスタタ管１１８に入る点に取り付けられている外側の固 定物（図示していない）を利用し、一方で図５のスタタ管１１８は、この固定物 をガス注入口２１５の形にしてスタタ管１１８の基本構造に組み込んでいる。ガ スの注入は泡消火剤液がブレード２０２に達する以前に行われ、これにより加圧 ガスが泡消火剤液をスタタ管１１８を通るように押し出すと共に、泡消火剤液が 膨張して泡消火剤になるようにするのである。 加圧ガス駆動ポンプ 図８は現在ウィルデン・ポンプ・アンド・エンジニアリング社から市販され、 いろいろな商品名で売られている加圧ガス駆動ポンプの断面図を示している。ウ ィルデン・ポンプの或る機種は、空気駆動二重ダイアフラム非金属シールレス容 積式ポンプでＣＨＡＭＰ（商標）という商品名で販売されている。このポンプ はポリプロピレン、フッ素ポリビニリデン及びテフロン（登録商標）材で作られ ており、軽量で安価なパッケージでありながら、化学的耐性、優れた機械特性及 び弾性疲労耐力を備えている。このポンプは１／１０〜１５５ガロン／分の能力 がある。これらのポンプは自給式で能力が可変である。 動作は加圧ガスが液体コラムに直接加えられ、そこで１対のエラストマ・ダイ アフラム３０１、３０２によって分割される。ダイアフラム３０１、３０２は反 対に作動して負荷のバランスを取り、安定したポンプ出力を出す。押し出される べきものは、「スラリー」とも呼ばれ、ポンプ１０４の底部に位置している入口 ３１１に入れられ、ダイアフラム３０１、３０２の動作によって液体室に引き込 まれる。２枚のダイアフラム３０１、３０２はアーム３０３で機構的に接続され ており、１セットの空気弁（図示していない）によって供給される空気圧で動作 する。圧力の掛かったダイアフラム３０２がそのストロークの限界まで行って、 ポンプ１０４の頂部に位置している出口管３１２からそのスラリーを押し出すと 、空気弁が作動して供給空気圧を反対のダイアフラム３０１に移す。それから、 圧が掛かったダイアフラム３０２が活動ストロークを通ると、別のダイアフラム ３０１は内側へ引き込まれ、スラリーをポンプ入口３１１を通じて液体室３２１ の中に引き込む吸引力を作り出す。ポンプの入口３１１と出口３１６とに設けら れている逆止弁は、２枚のダイアフラム３０１、３０２が相次いで作動すること によって、ダイアフラム３０１、３０２の間で逆流しないようにしている。この ように、２枚のダイアフラム３０１、３０２は共働して動作して第１液体室３２ １で引き込み、第２液体室３２２で押し出してスラリーを流し出すのである。単 純な空気弁で、運動範囲内のダイアフラム３０１、３０２の位置によって加圧ガ スをダイアフラム３０１、３０２の内の各所に移すのである。ポンプ１０４は加 圧窒素ガスによって、或いは可搬形の空気圧縮機などの加圧ガス補助供給源で作 動させてもよい。何れにしても、水／泡混合物は供給タンク１０３から積極的に 吸い出され、ポンプ１０４の働きによって加圧されて逆止弁１１２を通って出力 される。 恒久的設備の配送システム 上記の人手による配送システムと一緒に使用するものに加えて、泡消火剤発生 システムは、住宅や商業的ビルに使用されている通常のスプリンクラ・システム に類似した恒久的設備の配送システムと共に使用してもよい。典型的な住宅用ス プリンクラ・システムの例を図１０に示しているが、２階建て構造の住宅に７個 のスプリンクラ・ヘッド４０１〜４０７が７１７平方フィートの１階に、別に４ 個のスプリンクラ・ヘッド４０８〜４１１が５７４平方フィートの２階に設置さ れている。消火スプリンクラ・システムの標準の設計基準を使うと、このシステ ムでは水の流量が毎分約６５ガロン必要である。この設備では、この水の体積は 通常では得られないので、荒れ地／都市部境界の環境において実用的でない。ま た実用上も、これだけの流量の水はその構造物の中身に甚大な被害を与え、更に 相当の時間これが動作したままになると、その構造物自身にも被害が及ぶことも ある。 泡消火剤発生装置の水／泡混合物容積弁１１３は、生成される最終的な泡消火 剤の水分の調整に使う。これによって、住宅用スプリンクラ・システムからの泡 消火剤による水の被害は著しく低減される。水の被害を低減させることは、多数 の紙の記録があるビジネス環境においては特に重要である。従って、図１０に設 置されているスプリンクラ・システムの入口４００を、泡消火剤発生装置の出口 管１１１に接続して、従来からある住宅用の固定設置のスプリンクラ・システム で、低水分の泡消火剤を使用するという利点を受ければよいのである。 背負いユニット 図８は本発明の泡消火剤発生システムの背負い形の実施態様を斜視図にして示 している。この装置は図１に示す基本的な泡消火剤発生装置の縮小版となってい る。背負い形ユニットは職業消防士でも素人でも使用できるようにしている。こ のユニットは特に、森の飛び火と闘う森林消防隊、野火と闘う田舎の消防署や農 夫や牧場主、及び建物火災と闘う全ての消防士にとって有益である。このユニッ トは実質的にＵ字形をした要素８０１として示している貯蔵タンクを有し、これ には泡濃縮液／水の混合物８０２が入っている。窒素ガスでも窒素・空気混合ガ スでも、或いはその他の適当な混合ガスでもよいが、加圧ガスが入っている高圧 タンク８０３が、図示しているように筐体８０１に形成されている開口に収まっ ている。貯蔵タンク８０１と高圧タンク８０３は両方とも制御弁と調整器要素 ８０４に接続され、小型の２つのダイアフラム・ポンプ８０６が図１のシステム と同様に設けられている。長さの短いホース８０５がノズル８０７が付いていて 、スタタ管８０８に接続され、消防士が生成された泡を火に掛けることができる ようになっている。 高圧タンク８０３に呼吸を可能にするガスが入っていれば、マウスピースを随 意に取り付け、これによりそのユニットに泡消火剤発生装置の機能と共に緊急の 呼吸システムの機能をも与えてもよい。背負いユニットの装置全部の寸法は、図 １の実寸から比例して縮小されていて、スタタ管８０８、ホース５０５及びノズ ル８０７を有する配送装置の直径が小さいので、図１の実寸のユニットよりもよ り均一な泡構造を発生するという別の利点がある。この最終的な泡構造が、寿命 が長く垂直面にも並外れて付着する泡を作り出すのである。 まとめ まとめると、この泡消火剤発生・適用装置は、消火用の低水分の泡消火剤混合 物を生成する。泡消火剤の水分の低減は、撹拌と加圧配送の機能を作り出すため に、水の代りに加圧ガスを使用することと、スタタ管を使用することとによって 達成される。更に、加圧窒素ガスを使用すると、過去において泡混合物を撹拌し てスプレ・ノズルに供給するために使用されてきた水などの非圧縮性液体を押し 出すための、大きくて複雑なポンプ装置の必要がなくなる。加圧ガス駆動ポンプ を使って、供給タンクから水／泡混合物を積極的に吸い出し、圧力を掛けてこれ を出口管に供給し、ここでそれは加圧窒素ガスと混合し、このガスによって撹拌 され最終的な泡となる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年４月１４日 【補正内容】 特許請求の範囲 １．泡消火剤を発生する装置であって、 加圧ガスの供給源（８０３）と、 泡消火剤液（８０２）の供給源（８０１）と、 前記泡消火剤液（８０２）の前記供給源（８０１）からの前記泡消火剤の流れ を作り出す手段（８０６）と、 前記加圧ガスの流れを前記泡消火剤液（８０２）の前記流れに注入し、泡消火 剤を作り出す手段（８０４）と、 前記泡消火剤を膨張させる手段（８０８）と、 前記泡消火剤を配送する手段（８０５、８０７）とを有する装置であって、 該装置が更に背負い子であって、これに加圧ガスの前記供給源（８０３）が取 り付けられ、また前記泡消火剤液（８０２）の前記供給源（８０１）が取り付け られている背負い子によって特徴付けられている装置。 ２．前記加圧ガスの前記供給源（８０３）が少なくとも１つの加圧された実質 的に不活性なガスの容器を有する請求項１の装置。 ３．前記加圧不活性ガスが窒素ガスを有する請求項１の装置。 ４．泡消火剤液の流れを作り出す前記手段（８０６）が、前記泡消火剤液の前 記供給源からの制御可能な前記泡消火剤液の流れを引き込む手段を有する請求項 １の装置。 ５．前記引き込み手段が加圧ガス駆動ポンプを有する請求項４の装置。 ６．前記膨張手段（８０８）が、 泡消火剤液の流れを作り出す前記手段（８０６）に接続されている第１端から 前記配送手段（８０５、８０７）に接続されている第２端までその中に形成され た内部通路を持ち、これにより泡消火剤液の流れを作り出す前記手段（８０６） から前記配送手段（８０５、８０７）にこの内部通路を通り抜けている液体経路 を形成している外部筐体（２０１）と、そして 前記内部通路に取り付けられ、前記泡消火剤液（８０２）が前記内部通路を前 記第１端から前記第２端へ横断するとき前記泡消火剤液を撹拌し、前記配送手段 （８０５、８０７）への出力に先立って前記泡消火剤を作り出す静止ブレード手 段（２０２）と、 を有する請求項１の装置。 ７．前記静止ブレード手段（２０２）が、 前記内部通路の長軸に実質的に揃えられたコア要素（２１３）と、そして 複数のブレード要素であって、それぞれ前記コア要素（２１３）に固定され、 前記内部通路の内面の方へ延在し、前記外部筐体（２０１）の実質的に前記第１ 端から前記第２端まで延伸する複数の液体経路を形成するブレード要素（２１１ 、２１２）と、 を有する請求項６の装置。 ８．前記複数のブレード（２１１、２１２）要素が、 前記コア要素（２１３）の第１の側に取り付けられているブレード要素を平行 に連続させた形で整列しているｎ枚の実質的に半楕円形の要素において、ｎが１ より大きい正の整数である半楕円形要素（２１１）と、そして 前記コア要素（２１３）の前記第１の側とは反対の第２の側に取り付けられて いる、ブレード要素をジグザグに連続させた形で整列しているｍ枚の実質的に半 楕円形の要素において、ｍが１より大きい正の整数である半楕円形要素（２１２ ）と、 を有する請求項７の装置。 ９．前記泡消火剤液の前記供給源（８０１）が、ベースとこのベースから延伸 している２本のアームとを持ち、これらの間に画成される凹部のあるほぼＵ字形 のタンクを有する背負い子に取り付けられる貯蔵タンクを有し、 前記加圧ガスの（８０３）前記供給源が前記貯蔵タンクの前記凹部の中に配置 されている高圧タンクを有する請求項８の装置。 １０．前記泡消火剤液の前記供給源（８０１）が濃縮泡消火剤と液体との混合 物を含んでいる貯蔵タンクを有する請求項１の装置。 １１．背負い子に取り付けられた加圧ガスの供給源（８０３）と、前記背負い 子に取り付けられた泡消火剤液（８０２）の供給源（８０１）とを使用する泡配 送システムための泡消火剤発生方法であって、 前記背負い子に取り付けられている前記泡消火剤液の前記供給源からの前記泡 消火剤の流れを作り出すステップと、 制御可能な量の前記加圧ガスを前記背負い子に取り付けられている前記加圧ガ ス供給源から前記泡消火剤液の前記流れに注入し、泡消火剤を作り出すステップ と、 前記泡消火剤液を膨張させるステップと、そして 前記泡消火剤を前記配送システムに配送するステップと を有する方法。 １２．前記背負い子に取り付けられ、加圧された不活性ガスで少なくとも１つ の容器を満たすステップを前記加圧ガス供給源が有する請求項１１の方法。 １３．前記作り出すステップが、制御可能な前記泡消火剤液の流れを前記泡消 火剤液の前記供給源からポンプによって引き込むステップを有する請求項１１の 方法。 １４．前記膨張させるステップが、内部に形成された内部通路を持つ外部筐体 を有するスタタ管を通じて、前記泡消火剤液の前記供給源に接続されている第１ 端から前記配送システムに接続されている第２端に前記泡消火剤液を通過させる ステップを有し、これにより前記泡消火剤液の前記供給源から前記内部通路を通 って前記配送システムへ行く液体経路を形成するようにするステップであって、 この通路が更に前記内部通路に取り付けられ、前記泡消火剤液が前記内部通路を 前記第１端から前記第２端に横断するとき前記泡消火剤液を撹拌し、前記配送手 段への出力に先立って前記泡消火剤を作り出す静止ブレード装置を有する請求項 １１の方法。 １５．前記膨張させるステップが、前記内部通路の長軸に実質的に揃えられた コア要素と、そして複数のブレード要素であって、それぞれ前記コア要素に固定 され、前記外部筐体の前記内部通路の内面の方へ延在し、前記外部筐体の実質的 に前記第１端から前記第２端まで延伸する複数の液体経路を形成するブレード要 素とを有する前記静止ブレード装置を通じて前記泡消火剤液を通すステップを更 に有する請求項１４の方法。 【図１０】 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年８月１日 【補正内容】 泡消火剤発生装置 発明の分野 本発明は、消火装置、特に、消火の際に使用する泡消火剤を発生し配送する装 置に関するものである。 問題点 消防の分野においては、鎮火のために十分な量の消火材料を供給することが課 題である。この目的のために使用されてきた従来からの消火材料は水であったが 、これには火が点いた領域の中及び周辺の物的財産に、著しい量の水による被害 を与えるという望ましくない副作用がある。事実、多くの場合に物的財産への水 による被害の方が、火災による物的財産への被害より遙かに大きい。代りに使用 されている消火材料は泡消火剤である。しかし、泡消火剤での問題点は、この目 的のために使用される通常の機材として複雑な混合・ポンプ装置を必要とし、こ れによってもなお、この泡に含まれているかなりの水によって著しい量の水によ る被害を与えてしまうということである。 通常の応用分野では、相当の水の供給が得られるなら、消火材料として水を望 ましい選択としているが、これは泡消火剤自身もかなりの量の水を必要とするか らである。更に、泡消火剤には複雑な発生・配送装置が必要なので、燃料火災の 規模と範囲を抑制するために水を使用することが効果がない空港火災など、或る 特定の場合を除いてそれを使用することは実際的でないとされている。消防の分 野において、構成が単純で、消火活動の結果として物的財産に与える副作用の被 害を最小限に抑える有効な装置は今のところ存在しない。 田舎の家の持ち主は、山火事の危険から彼らの財産を守るという余分な問題に 直面している。荒れ地／都市部境界と呼ばれている場所に家を建てる人が増えて きている。この言葉の意味するところは、昔では主として住宅などの都市の構造 物が、森、草原、丘の中腹、谷などの荒れ地において、自然の中に見られた燃料 に近接して建てられた地理的な領域ということである。居住をするには、森は美 しい環境を与えてくれるが、いざ火災となると、この森は莫大な燃料源となる。 荒れ地／都市部境界として馴染みのある地域としては、カリフォルニアの海岸及 び丘陵地域、そしてコロラドの山岳地域がある（他にも多数あるが）。 これらの地域に建てられている住宅は、かなり大量の燃える植生を有する場所 にあることが多く、それ自身の構造材も燃える外壁であったりして、未処理の屋 根を持っているものが多い。これらの住宅の大部分は、また良い景観を得るため に丘の中腹の斜面に建てられているが、この斜面というのは自然に風を作り出し 、これが山火事を広げるのである。これらの住宅はまた防火機器から遙かに遠く 離れており、そして通常では４〜１２リットル／分（１〜３ガロン／分）の範囲 の水しか流れない井戸などのような小さな給水源しか持っていない。従って、荒 れ地／都市部境界にある住宅は、通常の消火材料である水を十分には得られない のである。このように、従来からの消火技術には、多くの場合に有効性と入手可 能性という点において厳しい制約がある。 解決法 本発明の泡消火剤発生・適用装置によれば上記の問題点は解決され、この分野 での技術的進歩が得られる。この装置は市販されている低水分の泡消火剤混合物 を新規な泡発生・適用装置と共に使用して、消火活動による物的財産への水によ る被害を最小限にする。この装置は構造と操作が簡単で、加圧ガスを使って水／ 泡混合物を生成し、配送装置によってそれを押し出し、そして１つの実施態様で は、補助ポンプを駆動して消火材料の圧力を加圧する。この装置は造りが軽量で 構造が単純なので、背負い型のユニットにもできる。また、この装置は泡発生装 置が泡／水濃縮物をかなり膨張させるので、火災に適用する消火材料を作り出す ために大きな能力を持つ水供給源を必要としない。 或る実施態様では、窒素ガスなどの加圧ガス源を推進力の供給に使用する。窒 素ガスは圧力調整器を介して、水／泡混合物供給タンクからの出口管と接続して いる供給管に入る。加圧された窒素ガスは、水／泡混合物がその管を押し進めら れるときに泡を発生させ、またその最終的な泡を従来からある消火ホースなどの 配送装置を通して押し出す。配送装置の固定物とホースの出口端との間に「スタ タ管」と称する混合装置があり、これが配送装置を通じて泡を配送することに先 立って、泡の膨張をかなり増強するように機能する。このスタタ管は外部筐体を 有し、この内部に泡を混合し膨張させる機能を果たす１セットの動かない混合ブ レードが取り付けられている。スタタ管は泡を大きく膨張させるだけでなく、構 造物に付いたときに泡が長持ちして良く付着し、より一貫した泡構造を作り出す のである。 別の実施態様では、空気圧縮機などの補助的な加圧ガス供給源で駆動してもよ いが、加圧ガス駆動ポンプを使って水／泡混合物を供給し、これにより泡消火剤 を作り出すために使用する加圧窒素ガスを貯蔵するようにする。 水／泡混合物は加圧ガスを入れると膨張する市販の泡立ち剤を使用し、そして スタタ管を使うと泡消火剤を作り出すために推進剤としての加圧水を使う必要が ない。このことは、泡消火剤の水分の低減、複雑な水ポンプ装置を使って加圧水 の流れを作る必要がないなどの幾つかの利点がある。配送剤として水を使わない ことは、この装置が消火に通常必要とされる大きな水源に依存しないようになる のである。更に、水は非圧縮性の媒体であるから、圧力を掛けても貯蔵と配送は 改善されないが、窒素ガスなどの不活性ガスを使うと、このガスは非常に高いレ ベルで圧縮できるので、貯蔵効率を上げる可能性が高くなり、大量の推進剤を物 理的に小さい空間に効率良く貯蔵できるようにする。同様に、配送される水／泡 混合物の圧力を高めるために加圧ガス駆動ポンプ・システムを使用すると、この 目的のためであれば軽量でサイズの小さいポンプで済むので、その装置を過度に 複雑にすることもない。従って、結果としてこの装置はかなり軽量で、寸法がコ ンパクトで実装にも安価となる。加圧ガスと水／泡混合物の流れを制御するのは 、単純な逆止弁と圧力調整器とによって達成でき、現在使用されている複雑な装 置が不要となる。消火材料として水／泡混合物を使用することは、少量の混合物 でも膨張して大きな体積の消火材料となるので有利である。従って、かなりの体 積の消火材料が少量の水／泡混合物と、加圧ガスのコンパクトな供給源とを使っ て作り出せるのである。従って、この新規な装置は従来の技術では知られていな かったコンパクトで安価に装備できるのである。 図面の簡単な説明 図１は本発明の泡消火剤発生システムの全体構成をブロック図、 図２はスタタ管泡撹拌装置の分解斜視図、 図３、図４は泡混合ブレードの第１の実施態様の斜視図、 図５はスタタ管泡撹拌装置の第２の実施態様の分解斜視図、 図６、図７は泡混合ブレードの第２の実施態様の斜視図、 図８は本発明の泡消火剤発生装置の背負い型の実施態様の斜視図、 図９はこのシステムを実装する際に使用できる典型的なポンプの断面図、 図１０は泡のカバー可能範囲を示す図、そして 図１１〜図１６は可燃材料に適用したときの本発明の泡消火剤発生装置の時間 経過と温度特性を示す断面図である。 詳細な説明 荒れ地／都市部境界とされる地域に住宅が建てられることが多くなっている。 この地域は森、草原、丘の中腹及び谷などの荒れ地に自然に見られる燃え易い燃 料の直ぐ近くに住宅が建てられる地域である。これらの地域は、通常では不可能 ではないにしても、消火を困難にする多くの要素を抱えている。主たる要素は、 これらの地域に沢山見られる燃える植生である。近寄ってくる火は、周囲の植生 に火を点け段階状に家を襲い、通常の消火法では効果がない強さに達する。特に 、燃焼の強さが１ｍ当たり４１．３キロカロリー（１フィート当たり５００ｂｔ ｕ）の１秒間当たりの火災前線の強さになると、火は組織だった方法でも抑制で きないと考えられている。毎秒１ｍ当たり８２．６８キロカロリー（１フィート 当たり１０００ｂｔｕ）以上になると、火は危険な飛び火、火の渦巻き、冠状に なったり、そして速い速度で走ったり、竜巻のように凶暴な動きをする。飛び火 は風で乗った燃えさしが主たる火災前線の更に前方に飛ばされて発生するので、 対処することが特に困難である。これらの燃えさしは、家の屋根や積み上げた蒔 の上に落ちることもあって、燃え易い燃料の上に着地すると、火災前線よりも更 に前方に新たな火災を発生する。 加えて、これらの田舎の地域に建てられている構造物の多くは、火の点き易い 材料で構成されている。これらの大部分は、未処理の木材の屋根板或いは木材の 目回りの屋根など未処理の木材による屋根葺きである。更に、これらの構造物は 、可燃性の外壁、或いはデッキ及びデッキの下の、或いはその構造物の直ぐ近く に置かれた薪の山などの関連木造構造物を持っている。これらの構造物の多くは 自然の風を生ずる斜面にあるが、これが煙突効果によって山火事の速度を速める のである。これらの構造物が遠隔地にあるということは、消火機器が火事の現 場に到達する可能性の妨げとなる。決定的なのは、通常では消火のための水が著 しく足りないということである。消火栓も池もなく、消火水タンク・トラックが 、消火用の水源にするために火事の現場に行かなければならない。これらの構造 物は、通常では低い供給能力しかない井戸から成る家庭内の水源を持っている。 従って、これらの要素の内の大部分、或いは全てが合わさっているので、この環 境での消火は到底困難である。 通常の消火は荒れ地／都市部境界では殆ど効果がないが、他の住宅への適用で は有効である。しかし、消火材料として水を使用することに関する問題は、それ によって著しい副作用的な被害を消火活動の結果として、住宅及びその内容物に 与えるということである。従って、代替の消火材料を見付けることが望まれてい る。 動作原理 図１はブロック図の形で、本発明の泡消火剤発生・適用装置の全体構成を示し ている。泡消火剤は、液体／泡混合物と、この液体／泡混合物を撹拌して泡を膨 張させると共に火に対する適用装置にそれを配送するための高圧ガスとを組合わ せたものである。この火災遅延泡発生・適用装置は、消火のために乾いた泡消火 剤混合物を作り出すのである。泡消火剤の液体の割合を減少させることを、液体 の代りに加圧ガスを使用して撹拌と加圧配送力を作り出して達成できた。更に、 加圧ガスを使用することによって、これまでスプレー・ノズルに泡混合物を撹拌 して供給するために使われていた水などの非圧縮流体を汲み出す大きく複雑なポ ンプを不要にする。水力或いは加圧ガスで動作するポンプを使って、水／泡混合 物を供給タンクから積極的に吸い出し、圧力を掛けてそれを出口管に供給すると 、そこで加圧ガスと混ざり合って撹拌され泡を生じさせることができる。通常の 適用分野では、水／泡混合物の入った８００リットル（２００ガロン）のタンク で、複雑なポンプ装置を使わずに、４０，０００リットル（１０，０００ガロン ）の水ベースの生物分解性の泡を作り出すことができる。この泡がカバーする範 囲は図１０のグラフに示してある。このグラフから明らかなように、少量の泡消 火剤で相当の範囲をカバーする。泡がかなり膨張するのは、スタタ管を使うこと によって泡消火剤液を撹拌するために劇的な効果があり、その結果として泡に バブル構造を作り出すからである。 この選択肢としては、窒素ガスが不活性要素であって火を援護しないので、窒 素ガスを使うことに多くの利点がある。４リットル（１ガロン）の泡濃縮材を１ ２８０リットル（３２０ガロン）の水に対して使用し、高圧の空気又は窒素ガス と混合すると、スタタ管の中で泡材料が大きく膨張して泡消火剤となる。この泡 消火剤は多くの種々の特性によって火災を消す働きをするのである。泡剤の中に 少量の洗剤を混ぜると、水が内・外面に通常見られる油や埃による表面張力に打 ち勝つようになる。これによって、構造物を構成する可燃材料に水だけを使う場 合よりも、泡が遙かに速く入り込み、濡らすことができるようにする。また、こ の泡は材木や植生を瞬間的に濡らすので、表面に貯まり易い水を使うよりも蒸発 の問題がかなり少ない。泡の底の泡は、保護すべき表面を濡らして冷却する。更 に、泡の頂部の層は酸素を含まない絶縁と熱を反射するなかなか消えない冷却カ バーとなる。泡消火剤から出てくる窒素ガスは火から酸素を枯渇させ、泡が掛か った材料に延焼することを遅くする。従って、水を同様に使用したときに単に走 り去り蒸発するのに対して、泡は火に入り込み、これを冷却し窒息させるのであ る。 熱的・時間的ダイナミクス 泡消火剤の時間的な熱的なダイナミクスを簡単に説明することが、以下に開示 する泡消火剤発生装置の種々の実施態様が有する利点を理解するのに適切である 。図１１〜図１６に本発明の装置によって生成された泡消火剤で覆われた可燃材 料の熱に対する反応を、時間を追って断面図にして示してある。特に、部分１１ １０は小屋の壁などの通常では積層ベニヤ板や複合材の板で作られている可燃材 料の厚みである。或る厚さの泡消火剤１１１１が可燃材料１１１０の外面に付着 し、この可燃材料が部分となっている構造物を飲み込もうとしている火に対して 障害となっている。温度計のシンボルＴ３〜Ｔ１は、それぞれ可燃材料１１１０ の内部と、泡消火剤１１１１の内部と、泡消火剤１１１１の外側の露出している 面の相対温度を示している。図１１は火が掛かる前のこの組み合わせを示してお り、全ての層が定常状態の外気温度になっている。 図１２には、山火事など、摂氏７００〜１３１５度（華氏１３００〜２４００ 度）の範囲の温度になる火Ｆによって生成された高熱（実波線）が掛かっている ことを示している。泡消火剤１１１１の表面から出ている点線は、泡消火剤１１ １１の表面から反射されている熱を表している。この時間経過の第２の時間部分 である図１２の温度計Ｔ１〜Ｔ３から判るように、泡消火剤１１１１の露出面は 火Ｆによって生じた高温に曝されるが、泡消火剤１１１１の熱伝導度が低いため に、可燃性材料１１１０には掛かった熱のうち僅かしか伝わらない。泡消火剤１ １１１の中心は、温度計Ｔ２によって示しているように火が掛かる前よりも温度 が上昇するが、可燃材料１１１０は温度計Ｔ３に示しているように温度が上昇す ることはない。時間経過の第３の時間部分である図１３に示しているように火Ｆ が持続すると、泡消火剤１１１１には水が含まれているので、火Ｆの高温の炎に 曝されて泡消火剤１１１１の表面は沸騰する。泡消火剤１１１１の表面に蒸気が 生じ、温度計Ｔ２に示しているように泡消火剤層１１１１は高温になる。可燃材 料１１１０は高温の炎からは断熱されているが、火Ｆが長く持続しているために 温度計Ｔ３に示しているように温度が上がる。図１４は次の時間部分の図を示し ているが、火Ｆに曝されている泡消火剤１１１１の側部が乾燥して炭１１１３に 変化している。そして、泡材料は犠牲材料として働いて、その内に火Ｆがその構 造物から去ってゆくか消えるまで、火Ｆによって徐々に消耗してゆく。温度計Ｔ １〜Ｔ３から判るように、図１１〜図１３に示している前の時間部分に比べると 、様々な層（可燃材料１１１０、泡１１１１、炭１１１３）を通じて温度は上昇 してゆく。図１５では、火Ｆが通り過ぎ材料（可燃材料１１１０、泡１１１１、 炭１１１３）の層が冷め始めている。可燃材料１１１０は未だになお保護されて おり、泡１１１１／炭１１１３の層が残っている限りは摂氏１００度（華氏２１ ２度）（温度計Ｔ３）を超えることはない。図１６に示しているように、時間が 経つにつれて様々な層（可燃材料１１１０、泡１１１１、炭１１１３）は周囲温 度に戻り、表面が炭化した層１１１３になっている泡１１１１は水で洗い流すこ とができ、無傷の可燃性材料１１１０は元の状態のままである。 システム構成 上記のように有用な材料を生成する泡消火剤発生装置を、実物大でありながら 持ち運びができるシステムとして、図１にブロック図にして示してある。この装 置は完全に受動形のシステムで、作動させるために電動或いはガソリン駆動のポ ンプを使用する必要がない。従って、山火事の場合には電力線が通常落ちており 、消火のための水源に限界があるときには、この装置はそのユニークな能力が相 俟って、このような状況で使用するために理想的なものになる。 図１に示している実施態様においては、水／泡混合物（泡消火剤液）は泡濃縮 剤の製造者が決めた分量で混合した形で、貯蔵タンク１０３に貯蔵されている。 典型的な泡材料としては、ケモニクス・インダストリ社が「ＦＩＲＥ−ＴＲＯＬ （登録商標）、ＦＩＲＥＦＯＲＭ（登録商標）１０３」という商品名で販売して いる。この泡剤（泡濃縮剤）は、非引火性の溶剤に溶かされた発泡及び湿潤剤の 混合物である。この濃縮物は水などの液体で希釈されて水／泡混合物となるが、 これは高圧ガスによって撹拌され、更に撹拌を強める適切な撹拌機（スタタ管） となるシステム、そして適正な寸法のパイプ或いはホースを通って分配されると 泡消火剤製品となるのである。泡消火剤発生装置においては、高圧ガスは不活性 の窒素ガスから成り、これはマニフォールド１０２を介して相互接続されている １本又はそれ以上の窒素瓶１０１に高圧で加圧されて貯蔵されている。窒素マニ フォールド１０２の出力は、通常の設計の圧力調整器１０５を通って供給管１０ ６に入っている。供給管１０６は図１に示す複数の装置に接続できる接続１１７ を介して、１つ又はそれ以上の泡混合システムに供給することができる。説明を 単純にするために、この付加的な装置は図１では省略してある。 供給管１０６を通って出てくる加圧窒素ガスを、加圧ガス駆動ポンプ１０４の 駆動に使ってもよいし、空気圧縮機１１５などの別の加圧ガス源を使って、加圧 ガスを管１１０を介して供給し加圧ガス駆動ポンプ１０４を作動させてもよい。 代りに、水力或いは機械駆動ポンプを加圧ガス駆動ポンプ１０４に使ってもよい 。加圧窒素ガスを使ってポンプ１０４を動作させるときは、引出管１１６が加圧 窒素ガスを供給管１０６から引き込んで、圧力調整器１０７を通してポンプ１０ ４の加圧ガス供給口にそれを入れる。空気圧縮機１１５からの圧縮空気を使うに しても、供給管１０６からの加圧窒素ガスを使うにしても、何れの場合でも加圧 ガスが機能してポンプ１０４を作動させ、管１０９を介して貯蔵タンク １０３から水／泡混合物を積極的に吸い出し、かなり加圧して逆止弁１１２を通 じて水／泡混合物容積弁１１３にそれを出力する。水／泡混合物容積弁１１３は 水／泡混合物の流れを制御し、これにより撹拌された泡混合物になるようになさ れた水／泡混合物と加圧ガスとの混合物を制御して調整するようにする。加圧ガ ス供給管１０８は供給管１０６から加圧窒素ガスを引き込むように設けられ、弁 １１９を介してそれをスタタ管１１８に出し、そこで、それは水／泡混合物容積 弁１１３によって出力された水／泡混合物と混合される。スタタ管１１８は加圧 され膨張させられた泡混合物を出口管１１１に出力し、そこで、それはスタタ管 １１８を介してそれに加えられた加圧窒素ガスの運動によって出口管１１１の全 長の間で推し進められる。スタタ管１１８を通る液体の流れによって、泡材料は 体積が相当に膨張して出口管１１１を通ってスプレ・ノズル１１４の方へ急速に 動き、これを使って消防士が炎に飲み込まれている対象物にこの泡消火剤を掛け るのである。この出口１１４はまた構造物の内の外に配置されている複数のスプ リンクラ・ヘッドとし、守るべき対象物に泡を受動的に掛けるようにしてもよい 。 出口管１１１は１本のホースとして描かれているが、実際には複数の管のそれ を単一の外側カバーで覆ったものであってもよい。この実施例によれば、泡構造 は出口管１１１の直径の関数なので、最終的な泡の構造を更に制御できる。従っ て、生成した泡を大量に供給できるようにするには、生成した泡を単一の鞘に収 めた複数の管を通して供給することが有利である。 スタタ管装置 図２、図５はスタタ管装置１１８の２つの実施態様の斜視図と分解図を示して いる。図３、図４、図６、図７はスタタ管１１８の中に収まっている混合ブレー ドの２つの実施態様の斜視図を示している。この装置はその第１端部から第２端 部まで延伸する内部通路を持つ外部筐体２０１を有し（液体の流れの方向は外部 筐体２０１に印刷されている矢印で示されている）、この内部に水・泡混合物を 混合し撹拌する機能を果たす静止ブレード２０２のセットが装着されている。好 適な実施例の外部筐体２０１は円筒形になっていて、このスタタ管１１８を弁１ １３と配送装置のホース１１１との間に同軸に挿入して取り付けられるよう にしている。筐体２０１はステンレス鋼などの耐久力のある材料からできており 、図２に示すようにその両端にねじが切られており、このスタタ管１１８が管１ １１及び弁１１３に簡単に結合できるようにしてある。 ブレード２０２は実質的に半楕円形のブレード要素２１１、２１２のセット、 ２セットを有し、各セットは複数のブレード要素を有している。ブレード要素２ １１、２１２は軸方向のコア要素２１３に取り付けられている。ブレード要素の 第１セットは、複数（ｎ枚）の互いに平行で間隔の開いたブレード要素２１１を 有し、これはその真っ直ぐな端の実質的に中間地点でコア要素２１３に固定され 、コア要素２１３の長さ方向に或る角度を持って整列している。第２セットのブ レード要素は、第１ブレード要素の約２倍の数（ｍ枚）のブレード要素２１２を 有し、コア要素２１３の長さ方向に対して或る角度を持ったジグザグの角度が付 けられている。ブレード要素２１２のセットの第１サブセットは、複数（ｍ／２ 枚）の互いに平行で間隔の開いたブレード要素２１２を有し、これはその真っ直 ぐな端の実質的に中間地点でコア要素２１３に、コア要素２１３の長さ方向に或 る角度を持って固定されている。ブレード要素２１２のセットの第２サブセット は、複数（ｍ／２枚、或いはｍ／２＋１、或いはｍ／２−１）の互いに平行で間 隔の開いたブレード要素２１２を有し、これはその真っ直ぐな端の実質的に中間 地点でコア要素２１３に、コア要素２１３の長さ方向にある角度を持って固定さ れている。ブレード要素２１２の第１及び第２サブセットは、１つのサブセット の各ブレード要素２１２の遠い方の端が、別のサブセットの近傍にあるブレード 要素２１２の遠い方の端に並行して配置され、実質的にジグザグ型をなしている 。ブレード要素２１２の第１サブセットのブレード要素２１２はコア要素２１３ に取り付けられると、ブレード要素２１１に対して実質的に直交する向きになっ ている。通常では、第１セットのブレード要素の数（ｎ枚）は、第２セット（ｍ ／２枚）の第１サブセットのブレード要素の数と等しく、これは第２セット（ｍ ／２枚）の第２サブセットのブレード要素の数にも等しい。しかし、各グループ のブレード要素の数は、別のグループのブレード要素の数と必ずしも等しくなけ ればならないということはない。 ２つのセットのブレード要素２１１、２１２は、各ブレード要素２１１、 ２１２の曲面になった側が外側筐体２０１の内面に密着して嵌まり込むようにし て、外側筐体２０１の中に静止するように取り付けられる。保持バー２１４が外 側筐体の内側に取り付けられ、外側筐体２０１の内部開口に、その内部開口の直 径の寸法がどの程度であろうと、その直径の中央線に実質的に沿って整列して渡 るようにされている。泡混合物によって発生した圧力は、そのブレード２０２を 保持バー２１４に押し付ける。保持バー２１４はコア要素２１３の端部と最も端 のブレード要素２１１、２１２とに接触し、ブレード２０２が外側筐体２０１の 長さ方向に保持バー２１４を越えて動かないようにし、また外側筐体の中でブレ ード２０２が回転しないようにする。この構成によって、スタタ管１１８を通る 液体の流れを多数の部分に分割し、流れがスタタ管１１８を横切るときにコア要 素２１３の回りを旋回する。このように、液体の流れを分割すると同時に旋回さ せることによって、泡／水混合物が均等に混ざり合い、同時に結果として混合物 を撹拌して泡が膨張する。スタタ管１１８を使用することによって、泡の膨張係 数が高くなるだけでなく、泡が構造物に付いたときに寿命が長く、かつ良く付着 し、より一貫した泡構造をも作り出すのである。 図２のスタタ管１１８は図５に示しているガス注入口２１５があり、図５に示 されているものとは異なる。図１に示しているように、加圧ガスはポンプ１０４ によってスタタ管１１８に配送される泡消火剤液に注入される。図２のスタタ管 １１８は、泡消火剤液がスタタ管１１８に入る点に取り付けられている外側の固 定物（図示していない）を利用し、一方で図５のスタタ管１１８は、この固定物 をガス注入口２１５の形にしてスタタ管１１８の基本構造に組み込んでいる。ガ スの注入は泡消火剤液がブレード２０２に達する以前に行われ、これにより加圧 ガスが泡消火剤液をスタタ管１１８を通るように押し出すと共に、泡消火剤液が 膨張して泡消火剤になるようにするのである。 加圧ガス駆動ポンプ 図８は現在ウィルデン・ポンプ・アンド・エンジニアリング社から市販され、 いろいろな商品名で売られている加圧ガス駆動ポンプの断面図を示している。ウ ィルデン・ポンプの或る機種は、空気駆動二重ダイアフラム非金属シールレス容 積式ポンプでＣＨＡＭＰ（商標）という商品名で販売されている。このポンプ はポリプロピレン、フッ素ポリビニリデン及びテフロン（登録商標）材で作られ ており、軽量で安価なパッケージでありながら、化学的耐性、優れた機械特性及 び弾性疲労耐力を備えている。このポンプは２／５〜６２０リットル／分（１／ １０〜１５５ガロン／分）の能力がある。これらのボンプは自給式で能力が可変 である。 動作は加圧ガスが液体コラムに直接加えられ、そこで１対のエラストマ・ダイ アフラム３０１、３０２によって分割される。ダイアフラム３０１、３０２は反 対に作動して負荷のバランスを取り、安定したポンプ出力を出す。押し出される べきものは、「スラリー」とも呼ばれ、ポンプ１０４の底部に位置している入口 ３１１に入れられ、ダイアフラム３０１、３０２の動作によって液体室に引き込 まれる。２枚のダイアフラム３０１、３０２はアーム３０３で機構的に接続され ており、１セットの空気弁（図示していない）によって供給される空気圧で動作 する。圧力の掛かったダイアフラム３０２がそのストロークの限界まで行って、 ポンプ１０４の頂部に位置している出口管３１２からそのスラリーを押し出すと 、空気弁が作動して供給空気圧を反対のダイアフラム３０１に移す。それから、 圧が掛かったダイアフラム３０２が活動ストロークを通ると、別のダイアフラム ３０１は内側へ引き込まれ、スラリーをポンプ入口３１１を通じて液体室３２１ の中に引き込む吸引力を作り出す。ポンプの入口３１１と出口３１６とに設けら れている逆止弁は、２枚のダイアフラム３０１、３０２が相次いで作動すること によって、ダイアフラム３０１、３０２の間で逆流しないようにしている。この ように、２枚のダイアフラム３０１、３０２は共働して動作して第１液体室３２ １で引き込み、第２液体室３２２で押し出してスラリーを流し出すのである。単 純な空気弁で、運動範囲内のダイアフラム３０１、３０２の位置によって加圧ガ スをダイアフラム３０１、３０２の内の各所に移すのである。ポンプ１０４は加 圧窒素ガスによつて、或いは可搬形の空気圧縮機などの加圧ガス補助供給源で作 動させてもよい。何れにしても、水／泡混合物は供給タンク１０３から積極的に 吸い出され、ポンプ１０４の働きによって加圧されて逆止弁１１２を通って出力 される。 背負いユニット 図８は本発明の泡消火剤発生システムの背負い形の実施態様を斜視図にして示 している。この装置は図１に示す基本的な泡消火剤発生装置の縮小版となってい る。背負い形ユニットは職業消防士でも素人でも使用できるようにしている。こ のユニットは特に、森の飛び火と闘う森林消防隊、野火と闘う田舎の消防署や農 夫や牧場主、及び建物火災と闘う全ての消防士にとって有益である。このユニッ トは実質的にＵ字形をした要素８０１として示している貯蔵タンクを有し、これ には泡濃縮液／水の混合物８０２が入っている。窒素ガスでも窒素・空気混合ガ スでも、或いはその他の適当な混合ガスでもよいが、加圧ガスが入っている高圧 タンク８０３が、図示しているように筐体８０１に形成されている開口に収まっ ている。貯蔵タンク８０１と高圧タンク８０３は両方とも制御弁と調整器要素８ ０４に接続され、小型の２つのダイアフラム・ポンプ８０６が図１のシステムと 同様に設けられている。長さの短いホース８０５がノズル８０７が付いていて、 スタタ管８０８に接続され、消防士が生成された泡を火に掛けることができるよ うになっている。 高圧タンク８０３に呼吸を可能にするガスが入っていれば、マウスピースを随 意に取り付け、これによりそのユニットに泡消火剤発生装置の機能と共に緊急の 呼吸システムの機能をも与えてもよい。背負いユニットの装置全部の寸法は、図 １の実寸から比例して縮小されていて、スタタ管８０８、ホース５０５及びノズ ル８０７を有する配送装置の直径が小さいので、図１の実寸のユニットよりもよ り均一な泡構造を発生するという別の利点がある。この最終的な泡構造が、寿命 が長く垂直面にも並外れて付着する泡を作り出すのである。 まとめ まとめると、この泡消火剤発生・適用装置は、消火用の低水分の泡消火剤混合 物を生成する。泡消火剤の水分の低減は、撹拌と加圧配送の機能を作り出すため に、水の代りに加圧ガスを使用することと、スタタ管を使用することとによって 達成される。更に、加圧窒素ガスを使用すると、過去において泡混合物を撹拌し てスプレ・ノズルに供給するために使用されてきた水などの非圧縮性液体を押し 出すための、大きくて複雑なポンプ装置の必要がなくなる。加圧ガス駆動ポンプ を使って、供給タンクから水／泡混合物を積極的に吸い出し、圧力を掛けてこれ を出口管に供給し、ここでそれは加圧窒素ガスと混合し、このガスによって撹拌 され最終的な泡となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．泡消火剤を発生する装置であって、 背負い子と、 前記背負い子に取り付けられている加圧ガスの供給源と、 前記背負い子に取り付けられている泡消火剤液の供給源と、 前記泡消火剤液の前記供給源からの前記泡消火剤の流れを作り出す手段と、 前記加圧ガスの流れを前記泡消火剤液の前記流れに注入し泡消火剤を作り出す 手段と、 前記泡消火剤を膨張させる手段と、そして 前記泡消火剤を配送する手段と、 を有する装置。 ２．前記加圧ガスの前記供給源が少なくとも１つの加圧された実質的に不活性 なガスの容器を有する請求項１の装置。 ３．前記加圧ガスが窒素ガスを有する請求項１の装置。 ４．前記泡消火剤液の前記供給源からの制御可能な前記泡消火剤液の流れを引 き込む手段を前記供給手段が有する請求項１の装置。 ５．前記引き込み手段が加圧ガス駆動ポンプを有する請求項４の装置。 ６．前記膨張手段が前記供給手段に接続されている第１端から前記配送手段に 接続されている第２端にその中に形成された内部通路を持ち、これにより前記供 給手段から前記配送手段までこの内部通路を通り抜ける液体経路を形成している 外部筐体と、そして 前記内部通路に取り付けられ、前記泡消火剤液が前記内部通路を前記第１端か ら前記第２端へ横断するとき前記泡消火剤液を撹拌し、前記配送手段への出力に 先立って前記泡消火剤を作り出す静止ブレード手段と、 を有する請求項１の装置。 ７．前記静止ブレード手段が、 前記内部通路の長軸に実質的に揃えられたコア要素と、そして 複数のブレード要素であって、それぞれ前記コア要素に固定され、前記内部通 路の内面の方へ延在し、前記外部筐体の実質的に前記第１端から前記第２端まで 延伸する複数の液体経路を形成するブレード要素と、 を有する請求項６の装置。 ８．前記複数のブレード要素が、 前記コア要素の第１の側に取り付けられているブレード要素を平行に連続させ た形で整列しているｎ枚の実質的に半楕円形の要素において、ｎが１よりも大き い正の整数である半楕円形要素と、そして 前記コア要素の前記第１の側とは反対の第２の側に取り付けられているブレー ド要素をジグザグに連続させた形で整列しているｍ枚の実質的に半楕円形の要素 において、ｍが１よりも大きい正の整数である半楕円形要素と、 を有する請求項７の装置。 ９．前記泡消火剤液の前記供給源が、ベースとこのベースから延伸している２ 本のアームとを持ち、これらの間に画成される凹部のあるほぼＵ字形のタンクを 有する背負い子に取り付けられる貯蔵タンクを有し、前記加圧ガスの前記供給源 が前記貯蔵タンクの前記凹部の中に配置されている高圧タンクを有する請求項８ の装置。 １０．前記泡消火剤液の前記供給源が濃縮泡消火剤と液体との混合物を含んで いる貯蔵タンクを有する請求項１の装置。 １１．前記配送システムが管とこの管に取り付けられた泡配送ヘッドとの組み 合わせを有し、恒久的に構造物の中に設置されている請求項１の装置。 １２．背負い子に取り付けられた加圧ガスの供給源と、前記背負い子に取り付 けられた泡消火剤液の供給源とを使用する泡配送システムための泡消火剤発生方 法であって、 前記背負い子に取り付けられている前記泡消火剤液の前記供給源からの前記泡 消火剤の流れを作り出すステップと、 制御可能な量の前記加圧ガスを前記背負い子に取り付けられている前記加圧ガ ス供給源から前記泡消火剤液の前記流れに注入し、泡消火剤を作り出すステップ と、 前記泡消火剤を膨張させるステップと、そして 前記泡消火剤を前記配送システムに配送するステップと、 を有する方法。 １３．前記背負い子に取り付けられ、加圧された不活性ガスで少なくとも１つ の容器を満たすステップを前記加圧ガス供給源が有する請求項１２の方法。 １４．前記作り出すステップが、制御可能な前記泡消火剤液の流れを前記泡消 火剤液の前記供給源からポンプによって引き込むステップを有する請求項１２の 方法。 １５．前記膨張させるステップが、内部に形成された内部通路を持つ外部筐体 を有するスタタ管を通じて、前記泡消火剤液の前記供給源に接続されている第１ 端から前記配送システムに接続されている第２端へ前記泡消火剤液を通過させる ステップを有し、これにより前記泡消火剤液の前記供給源から前記内部通路を通 って前記配送システムへ行く液体経路を形成するようにするステップであって、 この通路が更に前記内部通路に取り付けられ、前記泡消火剤液が前記内部通路を 前記第１端から前記第２端に横断するとき前記泡消火剤液を撹拌し、前記配送手 段への出力に先立って前記泡消火剤を作り出す静止ブレード装置を有する請 求項１２の方法。 １６．前記膨張させるステップが、前記内部通路の長軸に実質的に揃えられた コア要素と、複数のブレード要素であって、それぞれ前記コア要素に固定され、 前記外部筐体の前記内部通路の内面の方へ延在し、前記外部筐体の実質的に前記 第１端から前記第２端まで延伸する複数の液体経路を形成するブレード要素とを 有する前記静止ブレード装置を取り付けるステップを有する請求項１６の方法。