TWI397435B - Fire nozzle head device - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種朝火災散佈業已經由軟管等加壓送水的消防水之消防用噴嘴頭裝置。
以往，此種消防用噴嘴頭裝置包括：具有圓形之噴嘴截面的棒狀放水式；及藉由具有環狀狹縫之噴嘴截面而放射微細水粒子被稱作所謂噴霧噴嘴的噴嘴頭裝置。
於噴霧噴嘴設置有噴角調整機構，操作者係依照火災之狀況進行下述等操作，即：舉例言之，在起火點因煙等而難以辨識時，進行可利用廣角噴射微細水粒子之廣角放射，藉此，進行起火點附近之散水冷卻，且於可辨識起火點時，利用狹角噴射進行朝起火點之集中放射。
又，已知的亦包括：與業經加壓送水之消防水同時地導入壓縮空氣等並呈霧狀噴射之所謂二流體方式的噴嘴頭裝置，由於二流體方式的噴嘴頭裝置可利用高速放射更微細之霧狀消防水粒子，因此具有更高之滅火效率或環境氣體之冷卻效果，及於廣角噴霧時可壓制有煙氣體。
日本專利公開公報特開2000-093536號公報
特公昭64-6822號公報
然而，於此種使用習知消防水的噴嘴頭裝置之滅火法中，舉例言之，特別是若為於區分所有之公寓大廈中的火災等，則消防水之水耗亦會擴及至火災室以外之樓下數層，且水耗之降低會成為課題。
又，於火災時之燃燒物中，合成樹脂類逐漸地增加而使煙量變多，且消防活動上之障礙會成為課題，因此，習知棒狀放水噴嘴是理所當然的，且必須要有一種相較於噴霧噴嘴可利用更少量之消防水量有效地滅火並具有更高之煙控制能力的噴嘴頭裝置。
本發明之目的係提供一種可利用少量之消防水量有效地滅火並具有更高之煙控制能力的消防用噴嘴頭裝置。
本發明係一種消防用噴嘴頭裝置，且該消防用噴嘴頭裝置係自噴嘴頭噴射、散佈業經加壓送液之水、海水或水系滅火劑者，包含有：感應電極部，係配置於位在噴嘴頭內側之噴嘴部的放射空間側者；水側電極部，係配置於與筒本體內部之消防水接觸的位置者；電壓施加部，係將藉由於感應電極部與水側電極部間施加電壓所產生之外部電場，藉由噴嘴部施加於處在噴射過程之水、海水或水系滅火劑而使噴射粒子帶電並放射者；及電源部，係於電壓施加部供給電源者。
在此，水側電極部係使用導電性材質且與消防水接觸之筒本體內部的一部分。
電壓施加部包含有於感應電極部與水側電極部間施加電壓之電壓施加開關。
本發明之消防用噴嘴頭裝置更於筒本體內部設置有加壓氣體噴出口，且該加壓氣體噴出口噴射加壓氣體，並與水、海水或水系滅火劑同時地自噴嘴部噴射。加壓氣體噴出口噴射空氣或惰性氣體作為加壓氣體。
感應電極部係具有導電性之金屬、具有導電性之樹脂、具有導電性之橡膠中之任一者或複合體。
電壓施加部係將水側電極部之電壓作成零伏特，並於感應電極部施加不超過±20千伏之電壓。
電壓施加部係將水側電極部之電壓作成零伏特，並於感應電極部施加直流、交流或構成脈衝狀之電壓。
感應電極部之一部分或全部係被絕緣性材料覆蓋。
於噴嘴部設置有噴射角度調整機構。
依據本發明之消防用噴嘴頭裝置，使來自習知噴霧噴嘴或二流體方式的噴嘴頭裝置之消防水粒子進一步地帶電，藉此，利用庫侖力，產生對燃燒材全面之附著，且對燃燒面之附著是理所當然的，相較於習知非帶電水粒子，對燃燒面及未燃燒面可得到高潤濕效果。
又，舉例言之，僅藉由負電荷進行帶電放射時，於空間中的水粒子間斥力會作用，且碰撞聚集而成長掉落之機率小，滯留於空間中的水粒子密度及其比表面積會保持在較大狀態，藉此，可得到空間之高冷卻效果與利用蒸發水蒸氣之相對氧濃度降低之效果。
利用該等效果之加乘，相較於習知非帶電放射，藉由本發明之消防用噴嘴頭裝置之帶電放射可大幅地提升滅火性能。
若藉由本發明之消防用噴嘴頭裝置，則可得到較高的煙控制效果。利用習知非帶電放射之煙捕捉係利用煙粒子與消防水粒子之機率性碰撞來進行的捕捉足作用，相對於此，於本發明中，藉由使消防水粒子帶電，而可藉由庫侖力來收集帶電狀態之煙粒子，因此可增加收集效果，並得到較高的煙控制效果。
第1圖係顯示利用本發明之消防用噴嘴頭裝置之實施形態說明圖。於第1圖中，本實施形態之消防用噴嘴頭裝置10係於本體12之前端側設置具有噴嘴部之噴嘴頭14，且於根部側設置水管連接口16，並經由閥等於水管連接口16連接水管，且加壓供給水、海水或水系滅火劑並自噴嘴頭14散佈。
具有握把部18之框架20係與本體12一體地設置，且於框架20之握把部18側設置有用以使噴射粒子帶電並放射之電壓施加開關22。
於本體12之噴嘴頭14側設置有放射角調整柄24，藉由轉動放射角調整柄24，可調整噴射自噴嘴頭14之散佈消防水的放射角。又，吸氣孔26係於噴嘴頭14側開口，且可伴隨著來自配置於噴嘴頭14內側之噴嘴的消防水之噴射而吸入空氣。
第2圖係自噴嘴頭側顯示第1圖之實施形態之說明圖。於第2圖中，在構成本體12前端之噴嘴頭14設置有圓筒開口，且於該圓筒開口中，在中心側配置有偏轉器25，且於其外側配置有噴嘴部15，該噴嘴部15係於內周上具有環狀狹縫15a。又，如虛線所示，於構成本體12內部之噴嘴部15外側的前端側位置配置有感應電極部30，且該感應電極部30係用以於噴射粒子施加外部電場而使其帶電的一個電極。
第3圖係以第2圖之A-A截面顯示本實施形態之內部結構截面圖。於第3圖中，本實施形態之消防用噴嘴頭裝置10係於本體12之內部收納筒本體28，且該筒本體28係具有朝軸向貫通之圓筒孔，又，本體12係與具有握把部18之框架20一體地形成，且藉由合成樹脂等絕緣體材料所作成。
於配置在本體12內部且由導電性金屬所構成之筒本體28之下部設置有水管連接口16，又，於構成筒本體28上部之噴嘴頭14側形成噴嘴部15，且於噴嘴部15中配置有偏轉器25，偏轉器25係藉由偏轉器支持橋部48支持於筒本體28之內部。
噴嘴部15係一體地形成於被配置在筒本體28前端之放射角調整筒44的前端，放射角調整筒44係藉由放射角調整螺紋部46相對於筒本體28扭入，藉此，組裝成可朝軸向自由移動，即，放射角調整螺紋部46係於筒本體28側形成外螺紋，且在此將形成於放射角調整筒44側之內螺紋扭入。
於放射角調整筒44之外側固定有藉由絕緣體材料所構成之放射角調整柄24，若轉動放射角調整柄24，則放射角調整筒44會一體地旋轉，且將筒本體28側固定而藉由放射角調整螺紋部46使放射角調整筒44朝軸向移動，藉此，噴嘴部15會相對於偏轉器25朝軸向移動，且藉由相對於形成在偏轉器25周圍如第2圖所示之噴嘴部15的環狀狹縫15a之間隔變化，作成可調整來自噴嘴頭14之散佈消防水45的放射角。
在此，於第3圖中，顯示使放射角調整筒44朝構成固定側之偏轉器26側移動而將散佈消防水45的放射角作成廣角側之狀態。
偏轉器支持橋部48係具有於藉由第3圖之B-B截面所示之第4圖的截面端面圖中所示之結構，於第4圖中，偏轉器支持橋部48係相對於筒本體28自環狀支持部呈十字型朝中央伸出橋部，且於中央支撐、支持偏轉器25。
再度參照第3圖，於本實施形態之消防用噴嘴頭裝置中，在相對於被設置在噴嘴頭14側之噴嘴部15的開口側外側位置配置有感應電極部30，且如第5圖中取出所示，感應電極部30為具有環形狀之導電性構件。
另一方面，於筒本體28中的水管連接口16側之內部配置有水側電極部32，水側電極部32係使用金屬之導電性圓筒構件，且藉由使用絕緣體之電極支持環34將上下支持固定於筒本體28，於電極支持環34之內側、外側分別裝設有O環，且消防水不會進入電極支持環34之外側。
在此，感應電極部30及水側電極部32係使用具有導電性之金屬，然而，除此以外，亦可作成具有導電性之樹脂、具有導電性之橡膠或是具有導電性之金屬、樹脂或橡膠之複合體，又，感應電極部30及水側電極部32亦可作成藉由絕緣性材料覆蓋其一部分或全部之結構。
於一體地設置於本體12右側之框架20的握把部18內部裝入電池36與電壓施加裝置38，電池36係於電壓施加裝置38供給直流電源，電壓施加裝置38係藉由感應電極配線40與設置成和噴嘴部15相對的感應電極部30連接，並藉由水側電極配線42與水側電極部32連接，更與設置於握把部18放置手指之位置的電壓施加開關22配線連接。
電壓施加裝置38係於開啟操作電壓施加開關22時，將水側電極部32作成0伏特，並對感應電極部30施加不超過20千伏之預定電壓，例如數千伏之電壓，且於噴射自噴嘴部15處在噴射過程之消防水施加外部電場，並使噴射粒子帶電而放射作為散佈消防水45。
第6圖係顯示針對本實施形態將放射角調整為狹角側之狀態之截面圖。若自第3圖所示之散佈消防水45之廣角側狀態轉動放射角調整柄24，且如第6圖般使放射角調整筒44前進以相對於偏轉器25使噴嘴部15飛出，則可將散佈消防水45的放射角調整為狹角側。
於此種本實施形態之消防用噴嘴頭裝置中，消防隊員等操作者係將本實施形態之消防用噴嘴頭裝置10裝設於水管之前端而加以使用，且於滅火活動時，依照火災狀況操作放射角調整柄24，並一面進行如第3圖之散佈消防水45之廣角放射或如第6圖之散佈消防水45之狹角放射一面進行滅火。
此時，若開啟操作被設置於握把部18放置手指之部分的電壓施加開關22，則可自電壓施加裝置38將例如數千伏之電壓施加於感應電極部30與水側電極部32，且藉由該電壓施加，於兩電極間產生外部電解，並透過自噴嘴部15將消防水轉換成噴射粒子之噴射過程使噴射粒子帶電，且將業已帶電之噴射粒子朝外部散佈。
其次，說明利用本實施形態之滅火效果。於利用本實施形態之帶電散佈中會使水粒子帶電，藉此，利用庫侖力，產生對燃燒劑全面之附著，且對高燃燒面之附著是理所當然的，相較於習知非帶電水粒子，由於潤濕效果會大幅地增加，因此可得到高滅火力。
再者，舉例言之，僅對負電荷進行帶電放射時，於空間中的水粒子間斥力會作用，且碰撞聚集而成長掉落之機率變小，同時滯留於空間中的水粒子密度提高亦會構成滅火能力高之主要原因。
藉由此種理由，於利用本實施形態之水粒子之帶電放射中，相較於習知非帶電散佈，可大幅地提升滅火性能。
又，藉由本實施形態之帶電散佈可得到高消煙效果的理由係由於利用習知非帶電散佈之煙捕捉乃利用煙粒子與水粒子之機率性碰撞來進行的捕捉方法，相對於此，於本實施形態中，藉由使水粒子帶電，而可藉由庫侖力來收集處在帶電狀態之煙粒子，因此可增加消煙效果。
舉例言之，若作成處在帶電狀態之水粒子為100μm至200μm，則同樣地處在帶電狀態之煙粒子為1μm至2μm，水粒子會藉由庫侖力來收集存在於周圍之多數小煙粒子，其結果，可得到較大之消煙效果。
為了確認利用本實施形態之消煙效果之增加，進行下述實驗。
噴嘴噴射量：8公升/分at1MPa
感應電極電壓：2千伏
放水型樣：脈衝狀施加放水
火災模型：於1.8米立方之密閉空間內使汽油50毫升燃燒而充滿煙後，以60秒放水與120秒之間隔實施5周期之散佈並測定煙之濃度推移
第7圖係顯示依據實驗例之實驗結果圖表。第7圖之實驗結果係橫軸表示經過時間且縱軸表示煙濃度，又，實驗特性100係利用本實施形態之帶電散佈，實驗特性200則為利用習知非帶電之散佈。
於第7圖中，若於時刻t1對汽油點火，則如實驗特性100、實驗特性200所示，煙濃度會急遽地增加，若實際自外部觀察，則密閉空間內會因業已燃燒的煙構成漆黑且完全看不到之狀態。
其次，於時刻t2開始散佈。於本實施形態之實驗特性100中，首先，時刻t2至時刻t3係進行第1次之帶電散佈，且藉由該第1次之帶電散佈，煙濃度會急遽地降低至1.3百分比。
自該時刻t2朝時刻t3之煙濃度變化係視覺上觀看時呈漆黑之密閉空間內的煙狀態構成轉眼間煙消失而稍微可看見內部的狀態之急遽消煙作用，此僅於60秒之帶電散佈期間進行。
其次，在結束120秒之間隔後，於時刻t4至時刻t5進行第2次之帶電散佈，以下若如時刻t6至時刻t7、時刻t8至時刻t9、時刻t10至時刻t11般反覆帶電散佈，則隨著帶電散佈次數之增加，煙濃度可消煙成例如在第5次之帶電散佈中大致為0百分比，即，完全無煙之狀態。
相對於此，於構成非帶電散佈之習知特性200中，雖然與本實施形態之實驗特性相同地於時刻t2至時刻t3、時刻t4至時刻t5、時刻t6至時刻t7、時刻t8至時刻t9及時刻t10至時刻t11之5次，隔著120秒之間隔進行非帶電散佈，然而，煙濃度之降低緩慢，且相對於本實施形態之實驗特性100，於習知非帶電之實驗特性200中為大致加倍之煙濃度，由該實驗結果之比較中可確認，於本實施形態中可得到大幅之消煙效果。
第8圖係顯示自本實施形態之電壓施加裝置38施加於感應電極部30與水側電極部32間之施加電壓時間圖。
第8(A)圖係施加+V之直流電壓時，此時，連續地散佈帶負電之水粒子。
第8(B)圖係施加-V之直流電壓時，此時，連續地散佈帶正電之水粒子。
第8(C)圖係施加±V之交流電壓時，此時，於正的半周期期間依照交流電壓之變化連續地散佈帶負電之水粒子，且於負的半周期期間依照交流電壓之變化交互地散佈帶正電之水粒子。
第8(D)圖係空出預定間隔施加+V之脈衝狀電壓時，此時，間歇地散佈帶負電之水粒子，且於未施加電壓之期間構成未帶電之水粒子之散佈。
第8(E)圖係空出預定間隔施加-V之脈衝狀電壓時，此時，間歇地散佈帶正電之水粒子，且於未施加電壓之期間構成未帶電之水粒子之散佈。
第8(F)圖係空出預定間隔交互地施加±V之脈衝狀電壓時，此時，隔著間隔交互地散佈帶負電之水粒子與帶正電之水粒子，且於未施加電壓之期間構成未帶電之水粒子之散佈。
將第8圖所示之施加電壓施加於感應電極部30與水側電極部32間的電壓施加裝置38可利用具有控制輸入之市售升壓單元，市售升壓單元包括輸入為施加DC0伏特至20伏特與輸出為輸出DC至20千伏者，且可利用此種市售單元。
第9圖係顯示設置加壓氣體噴射口而作成二流體方式之本發明消防用噴嘴頭裝置之其他實施形態說明圖。於第9圖中，消防用噴嘴頭裝置10係具有與第3圖相同之結構，除此以外，於筒本體28內部之消防水供給路徑之途中朝噴射方向配置有加壓氣體噴出口50。
加壓氣體噴出口50係配置成將設置於框架20之握把部18中的加壓氣體供給管54之前端彎曲形成，且於加壓氣體供給管54之根部側設置有加壓氣體供給連接口52，並藉由具有強化覆蓋之橡皮軟管等在此供給加壓氣體。供給至加壓氣體供給連接口52之加壓氣體係供給壓縮空氣或是二氧化碳或氮等惰性氣體。
於該第8圖之實施形態中，與來自水管連接口16之消防水之供給同時地自加壓氣體供給連接口52供給空氣或惰性氣體等加壓氣體，並自加壓氣體噴出口50噴出同時自噴嘴部15噴射，藉此，可利用高速放射更微細之霧狀消防水粒子。
同時，藉由該二流體方式，除了放射外若開啟操作電壓施加開關22，則可於感應電極部30與水側電極部32間施加例如數千伏之電壓，且於兩電極間產生外部電解，並使噴射自噴嘴部15之噴射粒子帶電，且將業已帶電之噴射粒子朝外部散佈。
藉由進行利用此種二流體方式之噴射粒子之微細化，且使業已微細化之二次粒子帶電，而可達成更高之滅火效率與排煙控制。
另，前述實施形態係以具有放射角調整機構之滅火用噴嘴頭裝置為例，然而，業已固定放射角之結構的消防用噴嘴頭裝置亦可同樣地設置用以實現帶電噴霧之電極結構。
又，於前述實施形態中，將電池內建於噴嘴頭裝置而可輕易地攜帶，然而，亦可藉由電纜連接而自外部供給電源，舉例言之，作業者攜帶電池組，且可自該攜帶電池組將電源供給至消防用噴嘴頭裝置，藉此，可充分地確保所使用之電源容量，並長時間地進行安定之帶電散佈。
又，本發明之消防用噴嘴頭裝置之結構並不限於前述實施形態，只要是具有感應電極部與水側電極部且可藉由預定電壓之施加而進行帶電散佈之結構，則每個適當之結構皆可直接地適用。
又，本發明包含有未損害其目的與優點之適當變形，更不受限於前述實施形態中所示之數值。
10．．．消防用噴嘴頭裝置
12．．．本體
14．．．噴嘴頭
15．．．噴嘴部
15a．．．環狀狹縫
16．．．水管連接口
18．．．握把部
20．．．框架
22．．．電壓施加開關
24．．．放射角調整柄
25．．．偏轉器
26．．．吸氣孔
28．．．筒本體
30．．．感應電極部
32．．．水側電極部
34．．．電極支持環
36．．．電池
38．．．電壓施加裝置
40．．．感應電極配線
42．．．水側電極配線
44．．．放射角調整筒
45．．．散佈消防水
46．．．放射角調整螺紋部
48．．．偏轉器支持橋部
50．．．加壓氣體噴出口
52．．．加壓氣體供給連接口
54．．．加壓氣體供給管
100，200．．．實驗特性
t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8，t9，t10，t11．．．時刻
第1圖係顯示利用本發明之消防用噴嘴頭裝置之實施形態說明圖。
第2圖係自噴嘴頭側顯示第1圖之實施形態之說明圖。
第3圖係以第2圖之A-A截面顯示本實施形態之內部結構截面圖。
第4圖係以第3圖之B-B截面顯示本實施形態之放射角調整機構的截面端面圖。
第5圖係取出、顯示於本實施形態中所使用之感應電極部之說明圖。
第6圖係顯示針對本實施形態將放射角調整為狹角側之狀態之截面圖。
第7圖係顯示用以確認本實施形態之消煙效果的實驗結果圖表。
第8A至8F圖係顯示供給至本實施形態之帶電散佈頭的施加電壓時間圖。
第9圖係顯示設置加壓氣體噴射口而作成二流體方式之本發明消防用噴嘴頭裝置之其他實施形態說明圖。
10．．．消防用噴嘴頭裝置
12．．．本體
14．．．噴嘴頭
15．．．噴嘴部
16．．．水管連接口
18．．．握把部
20．．．框架
22．．．電壓施加開關
24．．．放射角調整柄
25．．．偏轉器
28．．．筒本體
30．．．感應電極部
32．．．水側電極部
34．．．電極支持環
36．．．電池
38．．．電壓施加裝置
40．．．感應電極配線
42．．．水側電極配線
44．．．放射角調整筒
45．．．散佈消防水
46．．．放射角調整螺紋部
48．．．偏轉器支持橋部
Claims (10)
- 一種消防用噴嘴頭裝置，係自噴嘴頭噴射、散佈業經加壓送液之消防水者，該消防水係水、海水或水系滅火劑，包含有：感應電極部，係配置於位在噴嘴頭內側之噴嘴部的放射空間側者；水側電極部，係配置於筒本體內部之與前述消防水接觸的位置者；電壓施加部，係將藉由於前述感應電極部與水側電極部間施加電壓所產生之外部電場，施加於處在藉由前述噴嘴部噴射的過程之前述消防水而使噴射粒子帶電並放射者；及電源部，係對前述電壓施加部供給電源者。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述水側電極部係使用導電性材質且與前述消防水接觸之筒本體內部的一部分。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述電壓施加部包含有於前述感應電極部與水側電極部間施加電壓之電壓施加開關。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中於前述筒本體內部設置有加壓氣體噴出口，且該加壓氣體噴出口噴射加壓氣體，並與前述消防水一起自前述噴嘴部噴射。
- 如申請專利範圍第4項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述 加壓氣體噴出口噴射空氣或惰性氣體作為加壓氣體。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述感應電極部係具有導電性之金屬、具有導電性之樹脂、具有導電性之橡膠中之任一者或複合體。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述電壓施加部係將前述水側電極部之電壓作成零伏特，並於前述感應電極部施加不超過±20千伏之電壓。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述電壓施加部係將前述水側電極部之電壓作成零伏特，並於前述感應電極部施加直流、交流或構成脈衝狀之電壓。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中前述感應電極部之一部分或全部係被絕緣性材料覆蓋。
- 如申請專利範圍第1項之消防用噴嘴頭裝置，其中於前述噴嘴部設置有噴射角度調整機構。
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| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |