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特開2017-202080噴射ノズル

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-202080(P2017-202080A)

(43)【公開日】2017年11月16日

(54)【発明の名称】噴射ノズル

(51)【国際特許分類】

A62C 31/12 20060101AFI20171020BHJP

B05B 1/02 20060101ALI20171020BHJP

B05B 1/12 20060101ALI20171020BHJP

A62C 31/03 20060101ALI20171020BHJP

A62C 31/05 20060101ALI20171020BHJP

【ＦＩ】

A62C31/12

B05B1/02 101

B05B1/12

A62C31/03

A62C31/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-95224(P2016-95224)

(22)【出願日】2016年5月11日

(71)【出願人】

【識別番号】591078712

【氏名又は名称】消防庁長官

(71)【出願人】

【識別番号】000192338

【氏名又は名称】深田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118706

【弁理士】

【氏名又は名称】青山陽

(72)【発明者】

【氏名】天野久徳

(72)【発明者】

【氏名】内藤浩由

(72)【発明者】

【氏名】大野正実

(72)【発明者】

【氏名】花井佑一朗

【テーマコード（参考）】

2E189

4F033

【Ｆターム（参考）】

2E189KA02

2E189KB03

4F033AA12

4F033BA02

4F033BA03

4F033CA01

4F033CA14

4F033DA01

4F033EA01

4F033JA02

4F033LA06

4F033NA01

(57)【要約】

【課題】長さが短くて軽量化が可能であり、放出される泡の還元時間が長い泡ノズルを提供する。
【解決手段】該水溶液の通路となる第１の流路と、該水溶液の通路となる第２の流路とが設けられている。第１の流路の途中には縮径部が少なくとも２か所に設けられており、該縮径部の下流側には外気を取入れるための空気取入口が設けられており、下流末端には流れが軸方向から径外方向に広がる形状とされた第１のデフレクターを有する第１の出口が設けられている。第２の流路の下流末端には、流れが軸方向から径外方向に広がり、且つ、第１の出口からの流れと衝突するような形状とされた第２のデフレクターを有する第２の出口が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

泡消火薬剤の水溶液を空気と混合して泡放射するための泡ノズルであって、
該水溶液の通路となる第１の流路と、該水溶液の通路となる第２の流路とが設けられており、
該第１の流路の途中には縮径部が少なくとも２か所に設けられており、該縮径部の下流側には外気を取入れるための空気取入口が設けられており、下流末端には流れを軸方向から径外方向に広げる形状とされた第１のデフレクターを有する第１の出口が設けられており、
該第２の流路の下流末端には、流れが軸方向から径外方向に広がり、且つ、第１の出口からの流れと衝突する形状とされた第２のデフレクターを有する第２の出口が設けられていることを特徴とする泡ノズル。

【請求項2】

泡ノズルの先端に第１及び第２の出口からの突出長さを調節することのできる外筒が設けられていることにより、放水形状が可変となることを特徴とする請求項１に記載の泡ノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油火災をはじめとする危険物火災の際に、泡消火薬剤を放射するためのノズル(以下「泡ノズル」という)に関する。本発明の泡ノズルは、可搬式の小流量ノズル(400L/min程度)のみならず、大容量泡放水砲(10,000L/min以上)に用いられる大容量の泡ノズルにも好適に用いることができる。

【背景技術】

【0002】

油火災等の危険物火災においては、泡ノズルから泡消火薬剤の水溶液を発泡させて放出するという、泡消火が行われる。泡消火に用いられる泡ノズルでは、泡の状態を長時間保つこと（すなわち泡の還元時間を長くすること）が要求される。泡の還元時間が短いと、火炎により泡が破壊されて消火が不十分となったり、不可能となったりする恐れが生じるからである。

【0003】

泡ノズルとしては、従来よりアスピレートノズルとノンアスピレートノズルの２種類の泡ノズルが知られている。
アスピレートノズルは、図５に示すように、ノズル１００の途中に空気吸引口１０１及びノズル１００の内径より小径のスプレイノズル１０３が設けられており、空気吸引口１０１の下流にプレパイプ１０２が延在する構造とされている。このアスピレートノズルでは、加圧された泡消火薬剤の水溶液がノズル１００の一端側から流入してスプレイノズル１０３から吐出されて負圧部が形成される。これにより空気吸引口１０１から空気が吸引され、プレパイプ１０２内で空気と水溶液とが攪拌され、発泡および整泡された後、プレパイプ１０２の先端から泡が放射される。このアスピレートノズルでは、プレパイプ内にて水溶液と空気が充分に撹拌・混合されるため、還元時間の長く安定した泡を放射することができるという利点はあるが、ノズル自体の長さが長くなるという欠点がある

【0004】

一方、ノンアスピレートノズルは、図６に示すように、略円筒状のノズル２００の先端にリング状の開口部２０１が設けられており、プレパイプや空気吸引口は設けられていない。このノンアスピレートノズルでは、加圧された泡消火薬剤の水溶液がノズル２００の一端側から流入し、リング状の開口部２０１から放出された後、放出された水溶液の水流同士が衝突する。この時、周囲の空気が水流に取り込まれ、空気と水溶液とが攪拌され、泡となる。このノンアスピレートノズルでは、プレパイプが設けられていないため、長さを短くすることができる。
また、ノンアスピレートノズルには、ノズル２００の先端に開口部２０１からノズル２００先端までの突出長さを調節可能とするスライド式外筒２０２が設けられているものもある。この突出長さの調整により、長くして水／泡の放水形状を直線的に放出したり、短くして水／泡の放水形状をコーン状にしたりすることが可能であり、火災状況に応じて放水形状を変化させることができるという利点を有している。しかしながら、アスピレートノズルと比較すると、放出される泡の還元時間が短く、泡の安定性が低いという欠点を有している。

【0005】

そして、さらにはノンアスピレートノズルとアスピレートノズルとを組み合わせたセミアスピレートノズルも開発されている(例えば特許文献１参照)。
セミアスピレートノズルの断面図を図７に示す。セミアスピレートノズルは、前述したノンアスピレートノズルと同様、略円筒状のノズル３００の先端のリング状の開口部３０１が設けられており、ノズル３００の先端には開口部３０１からノズル３００先端までの突出長さを調節可能とするスライド式外筒３０２が設けられている。さらに、ノズル３００の途中には、前述のアスピレートノズルと同様、空気吸引口３０３及びスプレイノズル３０４が設けられている。
このセミアスピレートノズルでは、スプレイノズル３０４から泡消火薬剤の水溶液が放射される際、スプレイノズル３０４の出口付近に負圧が発生することで、空気吸引口３０３から空気を取り込むことができる。これにより、ノズル３００の先端のリング状の開口部３０１から放出される前に、予め泡消火薬剤の水溶液と空気とを混合して泡を発生させることができる。そして、開口部３０１から放出されるときには、この泡が核となり、さらなる泡の発生を促すため、ノンアスピレートノズルと比較して還元時間が長い泡を放出することが可能となる。また、スライド式外筒３０２が設けられているため、突出長さを長くして水／泡の放水形状を直線的にしたり、コーン状にしたりすることができる。このため、火災状況に応じて放水形状を変化させることができるというノンアスピレートノズルと同様の利点を有している。

【0006】

しかしながらセミアスピレートノズルでは、スプレイノズル３０４から棒状に放射された泡水溶液と空気とを充分に混合するため、ある程度の長さが必要となり、これにより泡ノズル全体の長さが長くなり、重くなってしまうという欠点があった。また、泡ノズルを収納容器へ格納する場合、そのぶんのスペースを取ってしまい、収納容器の巨大化を招くという問題があった。

【0007】

こうした問題点を解決すべく、小型の棒状スプレイノズルを多数配置したり（特許文献１）、デフレクターとノズル本体間の泡消火薬剤水溶液が通過する箇所において、ノズル本体側に負圧機構を設け、ここで泡水溶液と空気を混合したり（特許文献２）する方法も提案されている。

【0008】

しかしながら、いずれのノズルも泡水溶液と空気が混合されてからノズル外部に放射されるまでの距離を短くした場合、空気と泡水溶液の混合は不十分となる。このため、泡ノズルの長さを短くしたまま、放出される泡の還元時間を長くすることは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許５７７９１５８号公報

【特許文献2】米国特許７０４８２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、長さが短くて軽量化が可能であり、放出される泡の還元時間が長い泡ノズルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の泡ノズルは、泡消火薬剤の水溶液を空気と混合して泡放射するための泡ノズルであって、
該水溶液の通路となる第１の流路と、該水溶液の通路となる第２の流路とが設けられており、
該第１の流路の途中には縮径部が少なくとも２か所に設けられており、該縮径部の下流側には外気を取入れるための空気取入口が設けられており、下流末端には流れを軸方向から径外方向に広げる形状とされた第１のデフレクターを有する第１の出口が設けられており、
該第２の流路の下流末端には、流れが軸方向から径外方向に広がり、且つ、第１の出口からの流れと衝突する形状とされた第２のデフレクターを有する第２の出口が設けられていることを特徴とする。

【0012】

本発明の泡ノズルでは、送液ポンプから加圧送液された泡消火薬剤の水溶液が、第１の流路及び第２の流路の二種類の流路を流れることとなる。
第１の流路に送られた泡消火剤の水溶液は、第１の流路の途中に設けられた縮径部によって流れが絞り込まれるため、オリフィスとして機能し、下流側が減圧状態となる。ここで、減圧状態となった複数個所に向かって空気取入口から外気が流入し、水溶液と空気が混合される。また、縮径部は少なくとも２か所に設けられているため、水溶液に乱流が生じ、下流側へ放射される水溶液は棒状と液滴群が組み合わさった放射形状となる。このため、従来の棒状の放射と比べて水溶液の表面積が広くなり、より短い長さで効率的に水溶液と空気を混合することができる。そして空気と混合された泡消火薬剤の水溶液は第１の出口に向かい、第１のデフレクターに衝突して流れが軸方向から径外方向に広がって放射される。
一方、第２の流路に送られた泡消火薬剤の水溶液は、液滴群とならず液体状態のまま第２の出口に向かい、第２のデフレクターに衝突して流れが軸方向から径外方向に変化して放射される。
ここで第２のデフレクターは第２の流路を流れる泡消火薬剤の水溶液の流れが、第１の出口からの流れと衝突するような形状とされているため、第１の出口から放出される水流と第２の出口から放出される水流とが衝突し、その際に水溶液と空気の混合・撹拌が更に促進される。したがって、より安定性に優れた還元時間の長い泡を放出することができる。また第１の流路においては、泡消火薬剤の水溶液は棒状と液滴群の放射が合わさった放射形状として縮径部より放射されるため、液滴群のみの放射と比較して流速の低下を抑えることができる。これにより、泡放射の射程の低減を抑えることができる。またその一方で、泡消火薬剤の水溶液は棒状と液滴群の放射が合わさった放射形状をとるため、空気と水溶液を充分に混合・撹拌することが可能となる。

【0013】

泡ノズルの先端には第１及び第２の出口からの突出長さを調節することのできる外筒が設けられていることが好ましい。こうであれば、外筒の突出長さを短くして、放出される泡をコーン状として広い範囲を消火できるようにしたり、外筒の突出長さを長くして、放出される泡をより直線状に遠くまで放出したりすることが可能となり、火災状況に応じて放水形状を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例１の泡ノズル（外筒を伸ばした状態）の断面図である。

【図2】実施例１の泡ノズル（外筒を引っ込めた状態）の断面図である。

【図3】実施例１の泡ノズルの図１のX−X矢視断面図である。

【図4】比較例１の泡ノズル（外筒を引っ込めた状態）の部分断面図である。

【図5】ノンアスピレートノズルの泡放出状態における断面図である。

【図6】アスピレートノズルの泡放出状態における断面図である。

【図7】セミアスピレートノズルの泡放出状態における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を具体化した実施例を比較例と比較しつつ説明する。
（実施例１）
実施例１の泡ノズルは固定モニターに搭載して使用する中流量泡ノズル（全長162cm、重量2.51kg）であり、図１に示すように、泡ノズル本体１と、泡ノズル本体１の先端にスライド溝２ａに沿ってスライド可能に取り付けられた円筒形状の外筒２と、泡ノズル本体１の後端にボルト１ａで固定された略円筒形状の後筒３とを備えている。泡ノズル本体１の軸心部分には、第１の水路を形成する貫通孔４が開けられており、貫通孔４の後端は径が小さくされた縮径部５ａが設けられており、縮径部５ａの少し下流側には縮径部５ａと同じ径とされた縮径部５ｂが設けられている。泡ノズル本体１の縮径部５ｂの少し下流側には、外気と連通する空気取入口を形成する空気取入口６ａ，ｂ，ｃ，ｄが４か所に設けられている。縮径部５ａ、５ｂ及び空気取入口６ａ，ｂ，ｃ，ｄによってオリフィスが形成されている。第１の水路の流末端には、流れが軸方向から径外方向に広がるようにテーパ形状とされた第１のデフレクター７がボルト７ａによって固定されるとともに、外気と連通する第１の出口８が設けられている。
また、泡ノズル本体１の貫通孔４よりも少し径外方向には、図３にも示すように、４か所に第２の水路を形成する貫通孔９ａ，ｂ，ｃ，ｄが設けられており、第２の水路の流末端には、流れが軸方向から径外方向に広がるようにテーパ形状とされ、第１の出口８からの流れと衝突するような形状とされた第２のデフレクター１０を有する第２の出口１１が設けられている。

【0016】

以上のように構成された実施例１の泡ノズルでは、泡消火薬剤の水溶液が図示しない送液ポンプから後筒３に送られ、図１に示すように、第１の流路及び第２の流路に流入する。第１の流路では、縮径部５ａ及び縮径部５ｂがオリフィスの役割を果たし、泡消火薬剤の水溶液の流れは乱流となり、縮径部５ｂから棒状と液滴群が組み合わさった形状となって放射される。ここで、縮径部は５ａと５ｂの２か所に設けられているため、縮径部５ａと縮径部５ｂ間において効率的に乱流が生じ、縮径部５ｂ後方が減圧状態となる。さらに、該縮径部５ｂの下流側には外気を取入れるための空気取入口６ａ，ｂ，ｃ，ｄが設けられているため、乱流が生じて減圧状態となった水溶液に空気が混入して泡−水溶液の混合状態となって、第１の出口８に向かい、第１のデフレクター７に衝突して流れが軸方向から径外方向に広がるとともに、第１の出口８から放射される。

【0017】

一方、第２の流路を流れる泡消火薬剤の水溶液は、液体状態のまま第２の出口１１に向かい、第２のデフレクター１０に衝突して流れが軸方向から径外方向に広がり放出される。ここで、第２のデフレクター１０は第２の流路を流れる泡消火薬剤の水溶液の流れが第１の出口１１からの流れと衝突するような形状とされているため、第１の出口８から放出される水流と激しく衝突し、その際に水溶液と空気の混合・撹拌が更に促進される。したがって、安定性に優れた還元時間の長い泡となる。そして、泡は外筒２に前方向に案内されるため、広角に広がらずに前方に棒状態で放出される。ここで、第１の流路においては、泡消火薬剤の水溶液は棒状と液滴群の放射が合わさった放射形状として縮径部５ｂより放射されるため、液滴群のみが放射される場合と比較して流速の低下を抑えることができる。これにより、泡放射の射程の低減を抑えることができる。したがって、実施例１の泡ノズルによれば、長さが短くて軽量化が可能であり、放出される泡の還元時間が長い泡を遠方まで放出することができる。

【0018】

また、図１の状態における外筒２の突出長さを、図２に示すように短くした場合、出口８及び出口１１からの流れは、外筒２によって案内されることがないため、広角に広がったコーン状に放出される。
以上のように、実施例１の泡ノズルによれば、射程距離の長い棒状の放出としたり、広角に広がったコーン状に広範囲に放出したりできるため、火災状況に応じて放水形状を変化させることができる。

【0019】

（比較例１）
比較例１の泡ノズルは従来から利用されているセミアスピレートノズル（深田工業株式会社製 SAN1500）である。全長は210cm、重量は5.28kgであり、図４に示すように、泡ノズル本体２１と、泡ノズル本体２１の先端にスライド可能に取り付けられた円筒形状の外筒２２と、泡ノズル本体２１の後端に接続された略円筒形状の後筒２３とを備えている。泡ノズル本体２１の軸心部分には、水路を形成する貫通孔２４が開けられており、貫通孔２４の途中には径がテーパ形状となっている縮径部２５が設けられている。泡ノズル本体２１の縮径部２５の少し下流側には、外気と連通する空気取入口を形成する空気取入口２６が設けられている。縮径部２５及び空気取入口２６によってオリフィスが形成されている。第１の水路の流末端には、流れが軸方向から径外方向に広がるようにテーパ形状とされたデフレクター２７が固定されるとともに、外気と連通する出口２８が設けられている。

【0020】

以上のように構成された比較例１の泡ノズルでは、泡消火薬剤の水溶液が図示しない送液ポンプから後筒２３に送られ、流路に流入する。このとき、縮径部２５がオリフィスの役割を果たし、泡消火薬剤の水溶液は棒状の形状で縮径部２５より放射されるとともに、減圧状態となって空気取入口２６から空気が混入して泡−水溶液の混合状態となる。そして、デフレクター２７に衝突して流れが軸方向から径外方向に広がるとともに、液滴の状態で出口２８から放出される。さらに外筒２２によって液滴の流れは前方向へ案内され放出され、液滴同士が衝突して空気を巻き込むため、ノンアスピレートノズルと比較して還元時間が長い泡を放出することが可能となる。しかしながら、泡消火薬剤の水溶液は棒状の形状で縮径部２５より放射されるため、棒状と液滴群の放射が合わさった放射形状として放射される実施例１の泡ノズルに比べて、空気との混合・撹拌が不十分となる。このため、空気との混合・撹拌を十分なものとするために、全長は210cmと実施例１の泡ノズル（全長162cm）よりも長くされている。このため、全体の重量が実施例１の泡ノズルよりも重くなっている。

【0021】

＜評価＞
上記実施例１及び比較例１の泡ノズルを用い、仰角30°、毎分1500[L/min]の放射量で泡放射実験を実施し、泡の安定性を示す指標となる25%還元時間、発泡倍率に加え、最大射程を測定した。泡消火薬剤は粘性付与水成膜泡消火薬剤「フカダ・ライトニングAR(泡第24〜1号)」を用い、泡水混合比は3%となるように比例混合器(WQ150, 深田工業)にて調節した。なお、泡性状(発泡倍率・25%還元時間)の測定については、「消防用設備等の試験基準の全部改正について」(消防予第282号)記載の「泡消火設備発泡倍率及び25%還元時間測定方法」に準拠しておこなった。また、泡射程については最大値を測定員の目視により測定した。

【0022】

その結果、表１に示すように、実施例１の泡ノズルでは、発泡倍率が９．３倍、25%還元時間が５７４秒となり、比較例１の泡ノズルでは、発泡倍率が７．８倍、25%還元時間が１８６秒となり、共に実施例１の泡ノズルの方が高い値となった。特に、25%還元時間では、実施例１の泡ノズルの方が比較例１の泡ノズルの２倍程度の長さとなり、実施例１の泡ノズルでは、泡水溶液と空気が十分に交じり合い、安定した泡が生成可能であることが分かった。
また最大射程距離については、実施例１及び比較例１の泡ノズルも同程度となり、発泡倍率及び還元時間が優れているにもかかわらず、射程距離は比較例１の泡ノズルと遜色ないことがわかった。
更に、実施例１の泡ノズルは比較例１の泡ノズルと比較して、ノズル全長が２割程度短くなり、それに伴ってノズル重量は５割程度軽くなった。したがって実施例１により、長さが短くて軽量かつ、放出される泡の還元時間が長い泡ノズルを実現できた。

【0023】

【表1】