TW201508269A

TW201508269A - 泡沫原液檢測方法

Info

Publication number: TW201508269A
Application number: TW102130160A
Authority: TW
Inventors: Jhe-Ming Syu; Yan-Yu Lin; Cin-Yi Jhuang
Original assignee: Jhe-Ming Syu; Yan-Yu Lin; Cin-Yi Jhuang
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-03-01
Also published as: TWI532988B

Abstract

本發明係揭露一種泡沫原液檢測方法，其包含下列內容：放置泡沫原液於一溶液儲存槽中；設置金屬二極板於溶液儲存槽中；將一電化學交流阻抗分析儀連接金屬二極板，以輸出電壓及電流至泡沫原液中以進行電離子游移，進而透過電化學交流阻抗分析儀測量出泡沬原液之導納頻率等各種其他相對資訊；在泡沫滅火系統之泡沫實際放射部分，啟動加壓馬達以使泡沫原液經由一泡沫噴頭噴灑而出；利用量筒採集經噴灑出之泡沫於一預定量，並按壓碼錶以計算泡沫之發泡倍率及25%還原時間；比對導納頻率等各種相對資訊與發泡倍率及25%還原時間，求出發泡倍率及25%還原時間皆合格之導納頻率或相關資訊以產生一導納頻率或相關資訊之可接受曲線或資料，並將可接受曲線或資料儲存至一資料庫中；以及清洗溶液儲存槽，並放置同品牌或不知名品牌之另一泡沫原液至溶液儲存槽中，且利用電化學交流阻抗分析儀量測該另一泡沫原液之導納頻率曲線及各種相對資訊，進而依據可接受曲線或資料來判斷該另一泡沫原液之發泡倍率及25%還原時間合格與否。

Description

泡沫原液檢測方法

本發明是有關於一種泡沫原液檢測方法，特別是有關於一種利用電化學交流阻抗分析儀所執行之泡沫原液檢測方法。

停車場停了眾多的車輛(機車及汽車)，由於車輛本身的結構大多是易燃品，如燃油、座椅、橡膠輪胎、各種裝飾織物及隨車貨物，一旦發生火災時，燃燒速度快及延燒迅速，這些燃燒產生之煙、熱往往會造成大量的人命傷亡及財物損失。為了減少車輛燃燒的擴大，停車場依規定須設置泡沫滅火系統，提高即早滅火時間以增加人員逃生成功機率。泡沫是一種充滿空氣泡泡的水，其密度低於易燃性液體的一種團聚物，當經由泡沫滅火系統放射出來時會覆蓋在燃燒物體之表面上，可阻絕氧氣繼續供給燃燒物體進而使燃燒停止，由於泡沫不容易逸散掉，因此對於油類(B類)火災也特別有效。

泡沫原液平時單獨放於溶液儲存槽內，再藉由泡沫滅火系統中之泵浦及水管，最後從泡沫噴頭灑出以形成泡沫。所以泡沫原液的品質攸關泡沫放射出後，是否能具有足夠發泡倍率及是否會太早破滅而成為水，而無法大量覆蓋起火物體及防護物品表面，所以泡沫原液之品質不可不重視之。

泡沫原液詳細組成成分比例視為製造者之商業機密，一般使用者均無從得知，也無較簡單及快速之方法能立即得知泡沫原液之性能優劣，目前只能以販售者所提供之書面資料進行審核。以台灣為例，市售泡沫原液一般係行政機關書面審核通過後方可使用，申請者必須檢附國外檢驗標準及檢驗合格證書，販售者雖然號稱以桶裝原裝進口，但也有些是大量進口再予分裝至桶子中，但無論是哪一種方式，只要是販售者所提供之內容物不同時，當場是無法得知其品質是否與所提供之書面資料相同。

目前有關泡沫原液之品質管控，都是要將泡沫原液經由噴灑頭噴灑而出，再收集噴灑出之泡沫進行檢測，透過實際放射泡沫程序才得以確認發泡狀況。然而，實際放射泡沫需要許多人力，在準備、放射及清理善後時間也需要很多時間，其中最耗時及不便的是放射區域內之車輛要全部移開，皆要耗費相當的時間、金錢及人力，放射出之液體也會多少造成環境汙染。因此，本發明希望發展出更為簡便、正確、有效、經濟的泡沫原液檢驗替代方法，提供政府部門抽查、消防設備專業技術人員定期檢修、場所所有人及維護人員自我維修檢查，或學校機構、專業檢測機構代為檢驗之新方法，以節省時間及資源。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種利用電化學交流阻抗分析儀所進行之泡沫原液檢測方法，以期替代現行之泡沫檢驗方法，進而達到節省金錢、時間及人力等功效。

根據本發明之目的，提出一種泡沫原液檢測方法，其包含下列步驟：放置泡沫原液於一溶液儲存槽中；設置金屬二極板於該溶液儲存槽中；將一電化學交流阻抗分析儀連接該金屬二極板，以輸出電壓及電流至該泡沫原液中以進行電離子游移，進而透過該電化學交流阻抗分析儀測量出該泡沬原液之導納頻率等各種其他相對資訊；在泡沫滅火系統之泡沫實際放射部分，啟動加壓馬達以使該泡沫原液經由一泡沫噴頭噴灑而出；以及利用量筒採集經噴灑出之泡沫於一預定量，並按壓碼錶以計算該泡沫之發泡倍率及25%還原時間；比對導納頻率等各種相對資訊與發泡倍率及25%還原時間，求出發泡倍率及25%還原時間皆合格之導納頻率或相關資訊，以產生導納頻率或相關資訊之一可接受曲線或資料，並將可接受曲線或資料儲存至一資料庫中；以及清洗溶液儲存槽，並放置同品牌或不知名品牌之另一泡沫原液至溶液儲存槽中，且利用電化學交流阻抗分析儀量測該另一泡沫原液之導納頻率曲線及各種相對資訊，進而依據可接受曲線或資料來判斷另一泡沫原液之發泡倍率及25%還原時間合格與否。

較佳地，本發明所述之泡沫原液檢測方法，其更包含下列步驟：電化學交流阻抗分析儀量測部分，放置水於該溶液儲存槽中，並與該泡沫原液進行攪拌混合。

較佳地，本發明所述之泡沫原液檢測方法，其更包含下列步驟：在泡沫滅火系統之泡沫實際放射部分，放置水於該溶液儲存槽中，並與該另一泡沫原液進行攪拌混合。

較佳地，預定量為1000ml或其他適之量。

較佳地，加壓馬達之加壓壓力為6.0 kgf/cm²或其他壓力。

較佳地，電化學交流阻抗分析儀之激勵電壓係設定為0.02V 或其他可測試電壓，且設定頻率1HZ至100KHZ或其他可測試頻率，係以每50個點或其他可測試點進行資料紀錄。

較佳地，溶液儲存槽可為鋼鐵材質或其他材質所製。

根據本發明之目的所提出之泡沫原液檢測方法，係放置泡沫原液於溶液儲存槽中，且設置導電二極板於該溶液儲存槽中，並將該導電二極板連接一電化學交流阻抗分析儀，以輸出電壓及電流至該泡沫原液中以進行電離子游移，進而透過該電化學交流阻抗分析儀測量出該泡沬原液之導納頻率等各種其他相對資訊，並進行該泡沫原液之泡沫放射，以觀察紀錄發泡倍率及泡沫還原情形，且比對導納頻率等各種相對資訊與發泡倍率及泡沫還原相對情形，以求出發泡倍率及泡沫還原情形皆合格之導納頻率或相關資訊以產生一導納頻率或相關資訊之可接受曲線或資料。

承上所述，透過電化學交流阻抗分析儀量測泡沫滅火系統中之泡沫槽之泡沫原液，可測量該泡沫能否繼續使用，替代現行實際放射泡沫之檢測方式，以供給政府部門、消防設備專業技術人員、場所所有人、維護人員、學校機構及專業檢測機構來使用，使該檢測單位可節省大量之時間、金錢及人力。

S11~S17‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之泡沫原液檢測方法之流程圖。

第2圖係為例舉(A)品牌之泡沫原液於不同濃度下之頻率與導納關係圖。

第3圖係為例舉各品牌之泡沫原液之頻率與導納關係圖

為利貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本發明之泡沫原液檢測方法之流程圖，其流程步驟包含：步驟S11：電化學交流阻抗分析儀測部分，放置泡沫原液於一溶液儲存槽中；步驟S12：設置金屬二極板於該溶液儲存槽中；步驟S13：將一電化學交流阻抗分析儀連接該金屬二極板，以輸出電壓及電流至該泡沫原液中以進行電離子游移，進而透過該電化學交流阻抗分析儀測量出該泡沬原液之導納頻率等各種其他相對資訊；步驟S14：在泡沫滅火系統之泡沫實際放射部分，啟動加壓馬達以使該泡沫原液經由一泡沫噴頭噴灑而出；以及步驟S15：利用量筒採集經噴灑出之泡沫於一預定量，並按壓碼錶以計算該泡沫之發泡倍率及25%還原時間。

步驟S16：比對導納頻率等各種相對資訊與發泡倍率及25%還原時間，求出發泡倍率及25%還原時間皆合格之導納頻率或相關資訊，以產生導納頻率或相關資訊之一可接受曲線或資料，並將可接受曲線或資料儲存至一資料庫中。

步驟S17：清洗溶液儲存槽，並放置同品牌或不知名品牌之另一泡沫原液至溶液儲存槽中，且利用電化學交流阻抗分析儀量測該另一泡沫原液之導納頻率曲線及各種相對資訊，進而依據可接受曲線或資料來判斷另一泡沫原液之發泡倍率及25%還原時間合格與否。

上述中，本發明之泡沫原液檢測方法之步驟S11及步驟S17中，將水置於溶液儲存槽中，並置入同品牌或不知名品牌之泡沫原液進行攪拌混合。

上述中，所述預定量可為1000ml或其他適宜量，加壓馬達之加壓壓力為6.0 kgf/cm²或其他壓力。

本發明係世界上首次運用電化學交流阻抗分析儀於泡沫原液量測。電化學交流阻抗分析儀過去有成功運用於檢測牛奶的濃度，也應用於分析金屬材料的介面行為、電池之測試研究、有機蒸氣的聚矽氧烷膜(a polysiloxane film to organic vapours)之導納值研究，甚至用於量測混凝土細骨材面乾內飽和之研究。儀器的應用愈來愈加廣泛，均獲得不錯的學術成果，尤其在生醫方面應用的數量也不少，所以電阻抗之應用應是可信任的一種量測方法。但是截至目前尚無人使用此方法應用於泡沫原液之品控研究。

上述中，舉一操作範例如下，其他運用本發明而使用不同規格之器具、材質、電壓、頻率、點數、樣品體積、靜待時間、所得相關數據圖形資料等，得以測試出相關資料者亦屬本發明範圍。於穩定性量測之試驗環境溫度為25℃，溶液儲存槽為壓克力製長方立體形槽，壓克力厚度為4.94mm，槽體內側長度為12.4cm、內側寬度為7.7cm及內側高度為8.0cm。於溶液儲存槽之二側內設有二個白鐵金屬板材質之極板，厚度1.18mm、長度10.0cm及寬度7.8cm。各極板之一端各使用兩條單獨屏蔽同軸電纜與交流阻抗分析儀連接進行電壓及電流輸出與資料輸入傳遞。電化學交流阻抗分析儀之激勵電壓係設定為0.02V，且設定頻率1HZ至100KHZ係以每50個點做一次資料紀錄。交流阻抗分析儀並透過EIA-RS-232之接頭再連接筆記型電腦進行試驗控制及數據紀錄。當置入泡沫溶液樣品體積為50ml後，靜置約5分鐘待液面平穩後再進行量測「頻率一導納」關係圖形。

上述中，舉一例子說明過程如下，其他運用本發明而使用不同品牌之泡沫原液、所得相關數據、圖形、資料等，得以測試出相關資料者亦屬本發明範圍。進行交流阻抗試驗時，每種濃度都是各取均勻新液再加水充分混合，再分別各自進行試驗。第一階段首先進行(A)品牌各種濃度之交流阻抗分析，(A)品牌各種濃度之頻率(1Hz至100KHz)與導納之關係曲線如第2圖所示，發現無論是哪一種濃度情況時，當頻率在約100Hz以前之斜率(導納÷頻率)都差異很大，泡沫原液未加水時之斜率最大，當泡沫原液之濃度被水稀釋最多時之斜率最小。100%泡沬原液在100KHz之相對導納值0.02106 S，90%泡沬原液在100KHz之相對導納值0.01929 S，80%泡沬原液在100KHz之相對導納值為0.01719 S，60%泡沬原液在100KHz之相對導納值為0.01273 S，40%泡沬原液在100KHz之相對導納值為0.008590 S，20%泡沬原液在100KHz之相對導納值為0.004301 S，例如100%泡沬原液在100KHz之相對導納值約為40%泡沬原液在100KHz之相對導納值之2.5倍(0.02106÷0.008590=2.45)，100%泡沬原液在100KHz之相對導納值約為20%泡沬原液在100KHz之相對導納值之5倍(0.02106÷0.004301=4.90)，從頻率100Hz至100KHz後，各種濃度之斜率(導納÷頻率)由100%、90%、80%、60%、40%、20%依序量測為0.0000000038、0.0000000029、0.0000000024、0.0000000011、0.0000000005、0.0000000001，斜率都接近於0，亦即是呈現水平線的狀態，差異在於導納值之不同。

上述中，舉一例子說明過程如下，其他運用本發明而使用不同品牌之泡沫原液、所得相關數據、圖形、資料等，得以測試出相關資料者亦屬本發明範圍。當液體插入一對電極時，通電之後，在電場的作用下，帶電的離子就產生一定方向的移動，水中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，使液體起導電作用。因此100%泡沫原液之電導納值最高，當增加水的比例時，由於稀釋了泡沫原液離子，所以20%泡沫原液之電導納值是最低。第二階段進行三種不同品牌之交流阻抗分析，各種品牌之頻率(1Hz至100KHz)與導納之關係曲線如第3圖所示，(A)(B)(C)三品牌之關係曲線具有明顯差異性，各種品牌於頻率約100Hz以前之斜率(導納÷頻率)都差異較大，(C)品牌之斜率最大，(B)品牌之斜率最小，從頻率100Hz至100KHz以後，(A)(B)(C)三種品牌之斜率(導納÷頻率)依序量測為，0.0000000038、0.0000000036、0.0000000054，斜率也都接近於0，亦即是呈現水平線的狀態，不同的差異在於導納值的大小。其中，(A)(B)兩種品牌雖選用一樣之物理性質，酸鹼值為6~7，比重為1.00~1.02，但經由測試後，(A)(B)兩種品牌之曲線圖仍為不同。

再者，進行泡沫放射之試驗。其所採用之試驗方法係參考日本泡消火設備發泡倍率及25%還原時間測定方法及台灣泡沫噴頭認可基準所制定，主要是採集放射出之泡沫於二量筒內，觀察其發泡倍率大於5倍且25%還原時間大於60秒時，方視為符合規定。5倍發泡倍率及25%還原時間，是一種國際認可之方法。以上這僅是舉例說明，泡沫放射之試驗方式可配合各國規範進行，各國有關發泡倍率及25%還原時間之標準舉例如表1所示。

舉一例子說明過程如下，，其他運用本發明而使用不同規格之器具、材質、電壓、頻率、點數、樣品體積、靜待時間、所得相關數據圖形資料等，得以測試出相關資料者亦屬本發明範圍。(A)品牌進行加水稀釋進行不同濃度之泡沫滅火系統實際放射試驗，以觀察各種濃度之發泡膨脹情況，共計進行九次實際放射試驗，100%一次(100%泡沫原液)、90%二次(90%泡沫原液+10%水)及85%二次(85%泡沫原液+15%水)，80%三次(80%泡沫原液+20%水)、60%一次(60%泡沫原液+40%水)、分別與相同濃度泡沫原液之交流阻抗值進行直接比對分析。本實施例所使用之器材包含泡沫噴頭一個、1000ml玻璃量筒二個、泡沫試料採集器一個、量秤二個、碼錶二個及計算器二個，泡沫噴頭放射高度為2.2m，泵浦壓力採用6.0 kgf/cm2，泡沫溫度為26.4℃及環境溫度25℃。各種不同濃度之泡沫原液皆分別充分混合於溶液儲存槽中，槽體為鋼鐵製，長190cm、寬169.5cm及高114cm，未使用完之溶液皆予排放捨棄後並重新沖洗槽壁，以確保後續試驗之品質。主要程序為(1)沖洗槽壁→(2)先放一定比例水量再置入一定濃度比例泡沫原液→(3)充分混合→(4)啟動加壓馬達→(5)放射泡沫溶液→(6)採集泡沫於1000m1二個量筒內→(7)量筒充滿泡沫後停止採集，隨即按下碼錶→(8)量測發泡倍率=1000ml/扣除容器重量後淨重換算之試體體積(ml)→(9)量測25%還原時間=所採集之泡沫消泡為泡沫水量，還原至全部泡沫水量之25%所需之時間。泡沫還原成水達25%時即接下碼錶並紀錄之。其中，發泡倍率指測量在未混入空氣前之泡沫水與最終發泡量之比率。

舉一例子說明過程如下，其他運用本發明而使用不同規格之器具、材質、電壓、頻率、點數、樣品體積、靜待時間、所得相關數據圖形資料等，得以測試出相關資料者亦屬本發明範圍。泡沫實際放射試驗結果如表2所示，100%濃度之(A)品牌之發泡倍率平均為6.75倍及25%還原時間為75.12秒，90%濃度之(A)品牌泡沫原液經實際放射泡沫，發泡倍率平均為5.125倍及25%還原時間為73.50秒，85%濃度之(A)品牌泡沫原液經實際放射泡沫，發泡倍率平均為4.5及25%還原時間為72.95秒，80%濃度之(A)品牌泡沫原液經實際放射泡沫，發泡倍率平均為5倍及25%還原時間為70.13秒，，60%濃度之(A)品牌泡沫原液經實際放射泡沫，發泡倍率平均為3.75及25%還原時間為70.55秒。由以上試驗結果得知，針對(A)品牌，90%濃度以上之泡沫原液之泡沫特性為佳，故(A)品牌需維持在90%以上之濃度始能有效達到滅火之功效。然，各品牌之較佳泡沫濃度特性不為相同，較佳90%濃度僅針對(A)品牌而言，其它品牌需另外試驗，而各品牌之試驗皆可以本發明之泡沫檢測方法來完成。

據上述，本發明所提供之檢測方法可清楚判斷泡沫原液之品質，其中可以分成兩類檢測方法，第一種為原液之品牌辨識，第二種為原液之品質控制，說明如下：原液之品牌辨識：可將販售者提供之泡沫原液導納頻率或相關資訊，紀錄於電腦資料庫中，日後當要再確定泡沫原液之品牌時，可使用先前之電腦資料以為比對判斷之依據。

舉一(A)品牌例子說明過程如下，其他運用本發明而使用不同之泡沫品牌，所得相關數據圖形資料等，得以測試出相關資料者亦屬本發明範圍。原液之品質控制：當泡沫原液品牌已知時，但不知其品質是否能符合規定，可使用本方法進行導納值量測，當(A)品牌導納值低於90%以下曲線圖形時(係針對(A)品牌)，不視為合格或得繼續使用之泡沫原液，需要再進行泡沫實際放射試驗；反之，當(A)品牌導納值高於90%以上曲線圖形時，則視為安全之泡沫原液，無須再進行泡沫實際放射試驗。

綜合上述，同一品牌之不同濃度泡沫原液，使用交流阻抗分析儀量測取得頻率與導納之圖形及其他所得相關數據圖形資料等確有不同，而且穩定性佳，各種濃度間具有一定之比例關係，故以交流阻抗分析儀量測未知濃度之泡沫原液所得之圖形，來判定泡沫原液濃度呈現之方式確為可行。不同品牌之泡沫原液，使用交流阻抗分析儀量測取得頻率與導納之圖形亦有不同，故每一品牌皆應建立其各自之可接受曲線。(A)品牌90%濃度之泡沫原液為其符合規定之可接受值，所測得90%濃度之泡沫原液其頻率與導納之圖形亦認可為可接受曲線，當低於該線以下之泡沫原液，不視為合格或得繼續使用之泡沫原液。以交流阻抗分析儀量測未知濃度之泡沫原液所得之圖形，可作為檢測市售及進口泡沫原液之品質依據。交流阻抗分析儀量測建築物中設置泡沫滅火系統中之泡沫槽之泡沫原液，可測量該泡沫能否繼續使用，以替代現行實際放射泡沫之檢測方式，節省大量之時間、金錢及人力。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

S11~S17‧‧‧步驟

Claims

一種泡沫原液檢測方法，其包含下列步驟：A、在電化學交流阻抗分析儀測部分，放置泡沫原液於一溶液槽中，並設置金屬二極板於該溶液槽中；B、將一電化學交流阻抗分析儀連接該金屬二極板，以輸出電壓及電流至該泡沫原液中以進行電離子游移，進而透過該電化學交流阻抗分析儀測量出該泡沬原液之頻率與導納、頻率與阻抗、頻率與電導、頻率與電納之四種相對資料。C、在泡沫滅火系統之泡沫實際放射部分，啟動加壓馬達以使該泡沫液經由泡沫噴頭噴灑而出；D、利用量筒採集經噴灑出之泡沫於一預定量，進行發泡倍率及泡沫還原情形觀察紀錄；E、比對頻率與導納、頻率與阻抗、頻率與電導、頻率與電納之四種相對資料與發泡倍率及泡沫還原情形，求出發泡倍率及泡沫還原情形之相對關係，並與之記錄。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中A步驟中，更包含下列步驟：放置水於該溶液槽中，並與該泡沫原液進行攪拌混合。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中C步驟中，更包含下列步驟：放置水於該溶液槽中，並置入泡沫原液進行攪拌混合。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中該預定量為1~1000ml。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中該加壓馬達之加壓壓力為1~100 kgf/cm²。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中該電化學交流阻抗分析儀之激勵電壓係設定為0.002~30V，且設定頻率0.1Hz至10000KHz。
一種泡沫原液檢測方法，係放置泡沫原液於溶液槽中，且設置導電二極板於該溶液儲存槽中，並將該導電二極板連接一電化學交流阻抗分析儀，以輸出電壓及電流至該泡沫原液中以進行電離子游移，進而透過該電化學交流阻抗分析儀測量出該泡沬原液之頻率與導納、頻率與阻抗、頻率與電導、頻率與電納之四種相對資料，並進行該泡沫原液之泡沫放射，以觀察紀錄發泡倍率及泡沫還原情形，且比對頻率與導納、頻率與阻抗、頻率與電導、頻率與電納之四種相對資料與發泡倍率及泡沫還原相對情形之相對關係，並與之紀錄。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中更包含下列步驟順序：C、D、A、B、E
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中A及C步驟中，更包含下列步驟：該溶液槽在每次試驗前，需要清洗。
如申請專利範圍第1項所述之泡沫原液檢測方法，其中A步驟中，更包含下列步驟：該溶液槽在每次試驗時，須保持液面平整。