JP5702171B2 - 火災防災装置、帯電散布ヘッド及び帯電散布方法 - Google Patents

Description

本発明は、水、海水、消火薬剤などを含有した水系の消火剤をヘッドから帯電散布する火災防災装置、帯電散布ヘッド及び帯電散布方法に関する。

従来、火災時において、帯電散布ヘッドから散布する消火剤粒子を帯電させることにより、消火剤粒子と被消火物や煙粒子との間に働くクーロン力を利用し、燃焼物への立体的で高効率の濡らし効果や煙補足効果等を高めて、高い消火と消煙性能を得ることができることが知られている（特許文献１）。

図８は従来の帯電散布ヘッドを示している。図８において、帯電散布ヘッド１００はポンプユニットからの配管に接続した立下り配管１３４の先端にヘッド本体１３６をねじ込み固定し、ヘッド本体１３６の先端内側には、絶縁部材１４１を介して、円筒状の水側電極部１４０が組み込まれている。

水側電極部（消火剤側電極部）１４０に対しては、図示しない電圧印加部より引き出されたアースケーブル１５０が絶縁部材１４１を挿通して接続され、水側電極部１４０をアース側に接続している。

水側電極部１４０の図示下側には噴射ノズル１３８が設けられ、水側電極部１４０側の内部に設けたノズル回転子１３８ａと、先端側に設けたノズルヘッド１３８ｂで構成される。噴射ノズル１３８は、加圧供給された消火剤を立下り配管１３４から受け、ノズル回転子１３８ａにより旋回流に変換した後にノズルヘッド１３８ｂから外部に噴射することにより消火剤を粒子群流に変換して散布する。

噴射ノズル１３８に対しては、固定部材１４３を介して、絶縁性材料を用いたカバー１４２がネジ止めにより固定され、カバー１４２の下側の開口部に、リング状誘導電極部１４４を組み込んでストッパリングと共にネジ止め固定している。リング状誘導電極部１４４は、リング状本体の中央に噴射ノズル１３８からの消火剤噴射粒子を通過させる開口を形成している。リング状誘導電極部１４４に対しては、外部に設けた電圧印加部からの電極印加ケーブル１４８が接続されている。

帯電散布ヘッド１００から消火剤を散布する際には、水側電極部１４０を０ボルトとなるアース側とし、リング状誘導電極部１４４に対し例えば数ＫＶから十数ＫＶ程度の直流、交流又はパルス状となる印加電圧（帯電電圧）を印加する。この電圧印加によって両電極間に外部電界が生じ、この外部電界の作用を受けて、噴射ノズル１３８から消火剤が粒子群流に変換される噴射過程を通じて、消火剤がこの外部電界の作用を受けて帯電され、帯電された粒子群流を外部対象領域（防護区画）に散布することができる。

特開２００９−１０６４０５号公報

このような従来の帯電散布（噴霧）ヘッドによる消火剤の帯電散布によれば、例えば消火剤が水の場合に消火や消煙に要する水量を、非帯電の散布ヘッドによる必要散布水量と比較して大きく減少させることができる。しかし、火災の規模が大きい場合などには、帯電散布ヘッドによる必要水量は、非帯電の散布ヘッドによる場合に比べ相当少水量となるものの、火災による発生熱量を所定以上吸収することができる最低限の総比熱と蒸発潜熱が得られる水量の散布は必要であり、水量が不足すると所望の効果を得ることができない。このように、火災規模が大きい時には、当然に水量の多い帯電散布ヘッドが必要となる。

しかし、図８に示した従来の帯電散布ヘッド１００にあっては、ヘッド本体１３６のノズル回転子１３８ａで水流に回転を与え遠心力を利用して噴射ノズル１３８から散布放射することで粒子群流に変換したフルコーン形の散布パターンを得ているが、このような従来の帯電散布にあっては、散布量の増加と共に単位水量当たりの帯電量が減少し、クーロン力による消火消煙効果を高める作用が小さくなってしまうという問題が、本願発明者の実験等によって確認されている。

図９は図８に示した従来の帯電散布ヘッド１００に印加する帯電用電圧を定常的に＋５ＫＶとしたときの帯電散布水の単位散布量当たりの平均帯電量をファラデーケージ法で計測した比電荷で示しており、散布量が増すほど（ヘッドが大型になるほど）平均帯電量を示す比電荷は小さい結果となっている。

また、従来の水流に回転を与えて噴射ノズル１３８から遠心力を利用して散布放射する帯電散布ヘッド１００では、消火剤の噴射角度（下向きの拡がり角度）はせいぜい９０°程度であり、且つ飛距離も比較的短いことから、帯電消火剤を広範囲に散布することができないという問題もある。

また、従来の電界散布ヘッドにあっては、水平回りの３６０度となる全周方向に帯電消火剤を散布する無指向性の散布としているが、防護区画によっては、区画の壁際に電界散布ヘッドを設置せざるを得ない場合も予想され、このような場合には水平方向について所定の指向性をもった帯電散布を行うことが解決課題として残されている。

本発明は、散布量が増加しても十分な帯電量を確保してクーロン力を利用した高い消火消煙効果を奏すると共に所定の指向性を有する帯電散布を可能とする火災防災装置（設備）、帯電散布（噴霧）ヘッド及び帯電散布（噴霧）方法を提供することを目的とする。

（火災防災装置）
本発明は、
水系の消火剤を、配管を介して供給する消火剤供給設備と、
防護区画に設置され、消火剤供給設備により加圧供給された消火剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッドと、
帯電散布ヘッドに帯電電圧を印加する電圧印加部と、
を備えた火災防災装置に於いて、
帯電散布ヘッドは、
消火剤を外部空間に噴射するノズルと、
ノズルの内部に配置されて消火剤に接触する消火剤側電極部と、
ノズルから噴射された消火剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に略半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、偏向散布部材は、ノズルの、消火剤を垂直方向下向きに噴射する開口部の背後に、当該開口部を基準に所定の角度に広がる略垂直方向の垂直面と、垂直面に続いて水平方向に対し下向きに所定の傾斜角をもつ傾斜面とを形成する。

誘導電極部は、デフレクタ−により形成された薄膜流の分裂分離部近傍の上側に略半円形乃至扇形状に配置する。

また誘導電極部を、デフレクタ−により形成された薄膜流の分裂分離部近傍の下側に略半円形乃至扇形状に配置しても良い。

誘導電極部は、導電性を有する、金属、樹脂、繊維束、ゴムのいずれか又は複合体であり、散布される消火剤に対して電気的に絶縁されるように絶縁性材料で被覆する。

消火剤側電極部は、消火剤供給流路の一部またはノズルである。

消火剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、誘導電極部に所定の帯電電圧を印加する。誘導電極部に直流、交流又はパルス状となる所定の帯電電圧を印加する。

（帯電散布ヘッド）
本発明は、防護区画に設置され、消火剤供給設備により供給された消火剤の噴射粒子に、電圧印加部からの帯電電圧の印加により帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
消火剤を外部空間に噴射するノズルと、
ノズルの内部に配置されて消火剤に接触する消火剤側電極部と、
ノズルから噴射された消火剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に略半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
を備えたことを特徴とする。

それ以外の特徴は、火災防災装置の場合と基本的に同じになる。

（帯電散布装置）
本発明は、
水系の散布剤を、配管を介して供給する散布剤供給設備と、
散布区画に設置され、散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッドと、
帯電散布ヘッドに帯電電圧を印加する電圧印加部と、
を備えた帯電散布装置に於いて、
帯電散布ヘッドは、
散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
ノズルから噴射された散布剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
を備えたことを特徴とする。

それ以外の特徴は、火災防災装置の場合と基本的に同じになる。ただし、火災防災装置における消火剤は散布剤と読み替える。

（帯電散布ヘッド）
本発明は、散布区画に設置され、散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に、電圧印加部からの帯電電圧の印加により帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
ノズルから噴射された散布剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
を備えたことを特徴とする。

それ以外の特徴は、火災防災装置の場合と基本的に同じになる。ただし、火災防災装置における消火剤は散布剤と読み替える。

本発明によれば、防護区画の壁際などに帯電散布ヘッドを設置するような場合、帯電散布ヘッドのノズルから噴出した消火剤を偏向散布部材となるデフレクターによって任意の所定方向に略半円形乃至は扇形状に広がる薄膜流を形成し、薄膜流が粒子群流に変換される分裂分離部近傍に誘導電極を配置して外部電界を印加し帯電させることで、散布量が多いヘッドでありながら、所定方向に広がる指向性を持った帯電量の大きな帯電散布を行うことができる。

また、ノズルから噴射した消火剤を任意の所定方向の薄膜流に偏向する偏向散布部材形状の設定により、任意の指向角をもつ帯電散布が容易に実現でき、散水量の増加と相俟って十分な飛距離が得られ、必要とする広範囲に帯電消火剤を散布して、クーロン力を利用した高い消火消煙効果を得ることができる。

本発明による火災防災設備の実施形態を示した説明図 図１の防護エリアＡを取り出して示した説明図 本発明による帯電散布ヘッドの実施形態を示した説明図 図３の帯電散布ヘッドに設けたノズル部を取り出して示した説明図 本実施形態による散布量と比電荷の関係を従来ヘッドと対比して示したグラフ図 本実施形態の帯電散布ヘッドに供給する印加電圧を示したタイムチャート図 本発明による帯電散布ヘッドの他の実施形態を示した説明図 従来の帯電散布ヘッドを示した断面図 従来の帯電散布ヘッドによる散布量と比電荷の関係を示したグラフ図

図１は本発明による火災防災装置（火災防災設備）の実施形態を示した説明図である。図１において、建物内の例えばコンピュータルームなどの防護エリアＡ及びＢの壁際に近い天井側には、本実施形態による帯電散布ヘッド１０が設置されており、これら帯電散布ヘッド１０から、それぞれの防護エリアに対し所定の指向性を有する消火剤散布を行うようにしている。

消火剤貯留・供給設備として機能する水源１４に対し設置されたポンプユニット１２から手動弁（仕切弁）１３を介して配管１６が接続され、配管１６は分岐後に調圧弁３０及び自動開閉弁３２を介して、防護エリアＡ，Ｂのそれぞれに設置した帯電散布ヘッド１０に接続している。水源１４は水、海水、或いはその他水系の消火剤を貯留している。

防護エリアＡ，Ｂのそれぞれには、帯電散布ヘッド１０からの消火剤散布を制御する入力信号源となる専用火災検出器１８が設置されている。また防護エリアＡ，Ｂのそれぞれに対しては連動制御中継装置２０が設けられ、信号線に専用火災検出器１８が接続されている。連動制御中継装置２０には更に帯電散布ヘッド１０からの散布制御を手動操作で行うための手動操作箱２２が接続されている。

連動制御中継装置２０に対しては、このように専用火災検出器１８及び手動操作箱２２からの信号線が接続されると共に、帯電散布ヘッド１０に帯電駆動電圧を印加制御するための信号線、及び自動開閉弁３２を開閉制御するための信号線が引き出されている。

更に防護エリアＡには自動火災報知設備の火災感知器２６が設置され、自動火災報知設備の受信機２８から引き出された感知器回線に接続している。なお、防護エリアＢについては自動火災報知設備の火災感知器２６を設けていないが、必要に応じて設けてもよいことはもちろんである。

防護エリアＡ，Ｂに対応して設置した連動制御中継装置２０は、一方でシステム監視制御盤２４に信号線接続されている。システム監視制御盤２４には自動火災報知設備の受信機２８も接続されている。更にシステム監視制御盤２４はポンプユニット１２を信号線接続し、ポンプユニット１２のポンプ起動停止を制御するようになっている。

図２は図１の防護エリアＡを取り出して示した説明図である。防護エリアＡの壁際に近い天井側には帯電散布ヘッド１０が防護エリアの中央側を帯電散布方向として指向設定して設置されている。帯電散布ヘッド１０が接続された天井側配管（図３の立下がり配管３４）は、図１に示したポンプユニット１２からの配管１６に、調圧弁３０及び自動開閉弁３２を介して接続されている。

また帯電散布ヘッド１０の近傍上部には電圧印加部１５が設置されており、後の説明で明らかにするように、帯電散布ヘッド１０に所定の電圧を印加して、帯電散布ヘッド１０から噴射放出する消火剤を帯電させて散布できるようにしている。また防護エリアＡの天井側には専用火災検出器１８が設置され、併せて自動火災報知設備の火災感知器２６も接続されている。なお、電圧印加部１５は帯電散布ヘッド１０と一体に設けてもよい。

図３は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の実施形態であり、図３（Ａ）に縦断面を示し、図３（Ｂ）には帯電散布ヘッド１０を天井設置状態で下側（床側）から見た平面を示している。

図３において、帯電散布ヘッド１０は上下に分割した金属製のボディ３６，３８をボルト３７で連結固定しており、ポンプユニット１２からの配管１６に接続した立下り配管３４の先端にボディ３６をねじ込み固定している。ボディ３６，３８の内部流路には円筒状の消火剤側電極部４６が組み込まれている。消火剤側電極部４６は導電性を持つ金属材料で作られ、更に絶縁材料で被覆されており、金属製のボディ３６，３８に対し電気的に絶縁されている。

消火剤側電極部４６に対しては、図２に示したように、外部近傍に設置している電圧印加部１５から引き出されたアースケーブル５４が接続されている。このアースケーブル５４の接続で、消火剤側電極部４６を接地するようにしている。

下部に配置したボディ３８の内部流路先端には消火剤側電極部４６に続いて絶縁性のスペーサ４４を介しノズル部４０が配置される。

ノズル部４０は図４Ａ（Ａ）〜（Ｃ）に取り出して示すように、上部を大径とし下部を小径とした段付き円筒体であり、上部に流入口４３を開口し、下部側に切り欠き部４７を設け、この一部としてデフレクター４２を一体に形成しており、円筒内部でデフレクター４２に向けてノズル穴（ノズル開口）４１を開口している。なお、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のノズル穴開口位置の下側から見た断面を示している。

本実施形態において、デフレクター４２はノズル穴４１の開口部背後に略垂直方向の垂直デフレクター面４２ａを形成し、垂直デフレクター面４２ａに続いて水平方向に対し下向きに傾斜角αをもつ傾斜デフレクター面４２ｂを図示の如く形成しており、ノズル穴４１から噴出した消火剤をデフレクター４２に当てることで、水平方向については略半円形乃至は扇形状に広がる指向角θをもち、垂直方向については斜め下向きに傾斜角αとなる薄膜流５６（図３（Ａ））に変換して放射する。

デフレクター４２の垂直デフレクター面４２ａは、図４（Ｃ）に矢印で示す指向方向中心６０に対し概ね左右９０度（ｄｅｇ）となるθ=１８０度の水平回りの指向角を設定している。

ここで、水平回りの指向角θは、必要に応じて指向方向中心６０に対し左右９０度以下の任意の角度をもつように形成することで、θ＝１８０度以下となる所定の指向角をもたせることもできる。例えば指向角θを小さくしたい場合には例えば図４（Ｄ）に示すように、デフレクター４２の垂直デフレクター面４２ａの指向方向中心６０に対する角度θを１８０度以下の所定角度とすれば良い。

また、指向角θを１８０度以上としても良く、この場合には指向方向中心６０に対する角度は左右９０度以上となり、薄膜流は背後に広がるようになる。また、垂直デフレクタ−面４２ａを凹状または凸状に湾曲させることで指向調整を行っても良い。さらに、必要に応じ指向角を左右非対称としてもよい。

再び図３を参照するに、デフレクター４２により偏向形成された薄膜流５６は、分裂分離部Ｐ付近から薄膜流５６が分裂分離して粒子群流５８となって放射され、防護エリアに指向性をもって散布される。

デフレクター４２により偏向された薄膜流５６の上側に沿ってボディ３８の下端から扇形に広がる枠構造のフレーム５０が一体に形成され、薄膜流５６の分裂分離部Ｐの近傍となるフレーム５０の先端側に、図３（Ｂ）に示す半円リング状の誘導電極部４８を下向きに、薄膜流５６に対向するように配置している。

誘導電極部４８は導電性の部材で形成されると共に絶縁材料で被覆されており、金属製のフレーム５０及び散布される消火剤に対し電気的に絶縁されている。

フレーム５０の先端下側に配置した誘導電極部４８に対しては、図２に示した電圧印加部１５から引き出された電圧印加ケーブル５２が接続されている。

なお図３では、前記誘導電極部４８を例えば薄膜流５６の分裂分離部Ｐの上流方向に１０mm以下、下流方向に３０mm以下、また薄膜流５６の表面から２０mm以下となる領域内に配置している。

ここで、本実施形態の帯電散布ヘッド１０に使用している消火剤側電極部４６及び誘導電極部４８としては、導電性を有する金属以外に、導電性を有する樹脂、繊維束、ゴム等であってもよく、更にこれらを組合せた複合体であってもよい。

帯電散布ヘッド１０から消火剤を散布する際には、図２に示した電圧印加部１５が図１に示す連動制御中継装置２０からの制御信号により動作し、消火剤側電極部４６を基準電位（アース）側とし、誘導電極部４８に対し例えば数ＫＶから十数ＫＶ程度の直流状（定常）印加電圧、交流又はパルス状となる印加電圧を印加する。発明者の実験によれば、印加電圧は２０ＫＶを超えない範囲とするのが好ましいが、これに限定されるものではない。

このように消火剤側電極部４６と誘導電極部４８との間に例えば数ＫＶとなる電圧が加えられると、この電圧印加によって外部電界が生じ、この作用により、ノズル部４０から噴射放出した消火剤がデフレクター４２に沿って下向きで略半円形乃至は扇形状に広がる指向性をもった薄膜流５６に変換され薄膜流５６が分裂分離部Ｐ付近から分裂分離を始めて粒子郡流５８に変換される過程を通じて、消火剤粒子が帯電され、帯電された噴射粒子を外部の防護エリア対象領域に散布することができる。

なお、ノズル部４０から噴射した消火剤をデフレクター４２で偏向する場合、剥離や飛散等により消火剤の一部が誘導電極部４８に接触する場合があるが、誘導電極部４８は絶縁材料で被覆されているため、消火剤が接触して短絡や電荷の中和が問題になることなく、消火剤を帯電させることができる。

図５はある条件における散布量と比電荷の関係を、デフレクターを設けた本実施形態による帯電散布ヘッドとデフレクターを設けない従来の帯電散布ヘッドの場合とで対比した例を模式的に示したグラフ図である。

図５において、特性Ｂは従来の帯電散布ヘッドの特性であり、所定帯電電圧を定常印加した場合である。単位時間当りの散布量の増加に対し、帯電量を示す比電荷が大きく減少しているが、これに対し本実施形態の帯電散布ヘッド１０にあっては、例えば特性Ａのように、散布量の増加に対して比電荷の減少が少ない。図５の例では、本実施形態のノズルの、散布量７［リットル／min］における比電荷（特性Ａのａ点）は、従来ノズルの散布量１．５［リットル／min］における比電荷（特性Ｂのｂ点）に相当するレベルとなっている。

このように、本実施形態の帯電散布ヘッド１０によれば、従来の帯電散布ヘッドにおける散布量増加に伴い単位水量当りの帯電量が大きく減少してしまうという問題を解決し、高効率で帯電させることができるので、散布量の多い帯電散布ヘッドでありながら、高効率で、帯電量の大きな散布を所定方向に指向性を持たせて行うことができる。特に、帯電散布ノズルを壁面付近に設置するような場合に、壁面側への散布を抑制しつつ所望の対象領域に向けては高効率の散布を実現することができる。

また、デフレクター４２によりノズル部４０から噴射した消火剤を、薄膜流５６を経て粒子群流５８に変換して散布するので、従来の帯電散布ヘッドに比べ、任意の指向角をもった帯電散布が容易に実現でき、帯電ロスを抑えつつ散水量を増加させることができるため十分な飛距離が得られ、任意の指向方向に任意の指向角で帯電消火剤を散布して高い消火消煙効果を得ることができる。

次に図１の実施形態における火災防災装置の監視動作を説明する。いま、防護エリアＡにおいて火災Ｆが発生したとすると、例えば専用火災検出器１８が火災を検出して連動制御中継装置２０を介しシステム監視制御盤２４に火災検出信号を送る。

システム監視制御盤２４は防護エリアＡに設置している専用火災検出器１８からの火災検出信号を受信するとポンプユニット１２を起動し、水源１４から消火用水を汲み上げてポンプユニット１２により加圧し、配管１６に供給する。

同時にシステム監視制御盤２４は、防護エリアＡに対応して設けている連動制御中継装置２０に対し帯電散布ヘッド１０の起動信号を出力する。この起動信号を受けて、連動制御中継装置２０は自動開閉弁３２を開放動作し、これによって調圧弁３０により調圧された一定圧力の水系消火剤が、開放した自動開閉弁３２を介して帯電散布ヘッド１０に供給され、図２に取り出して示すように、帯電散布ヘッド１０から防護エリアＡに噴射粒子（群）として所定の指向方向と指向角を持って散布されることになる。

このとき連動制御中継装置２０は、図２に示す帯電散布ヘッド１０に設けている電圧印加部１５に対し起動信号を送り、この起動信号を受けて電圧印加部１５は、帯電散布ヘッド１０に対し例えば数ＫＶとなる直流状、交流又はパルス状となる印加電圧を供給する。

このため図３に示した帯電散布ヘッド１０にあっては、ノズル部４０から加圧された水系の消火剤を噴射してデフレクター４２により偏向形成した薄膜流５６を粒子群流５８に変換して散布する際に、フレーム５０の内側に設けた扇形に広がるリング状の誘導電極部４８側に例えば消火剤側電極部４６の基準電位（アース）に対し数ＫＶの電圧が所定パターンで印加され、この電圧印加により生じた外部電界を、分裂分離部Ｐ付近で消火剤に印加することにより帯電させて散布することができる。

図２に示すように、壁際に設置している帯電散布ヘッド１０から火災Ｆが発生している防護エリアＡに向けて噴射された消火剤粒子は帯電しているため、帯電によるクーロン力により火災Ｆの燃焼源に効率良く付着する。また回り込み効果により燃焼剤のあらゆる面への付着が起こり、従来のように非帯電の水粒子を散布した場合に比べ、燃焼剤に対する濡らし効果が大幅に増大し、高い消火能力が発揮される。

また、燃焼に伴い発生する煙（火災煙）に対しても同様にして消火剤が付着して落下するため、高い消煙効果が得られる。つまり、このような本実施形態における消煙効果は、従来のような非帯電消火剤粒子の散布による消煙効果が消火剤粒子と煙粒子との確率的な衝突による捕捉作用であることに対し、本実施形態にあっては、帯電散布している消火剤粒子のクーロン力により、反対極性の帯電状態にある煙粒子を捕集し、これによって煙拡散抑制効果を含む高い消煙効果が発揮される。

更に図３の帯電散布ヘッド１０にあっては、例えば消火剤側電極部４６を０ボルトとし、誘導電極部４８に対しプラスの電圧を直流的或いはパルス的に印加したような場合には、散布される水粒子はマイナスの電荷のみに帯電することとなる。

このようにマイナスの電荷のみに同極性帯電した消火剤粒子を散布した場合には、空間中で消火剤粒子間に斥力が働き、これによって消火剤粒子が衝突会合して成長落下する確率が小さくなり、空間中に滞留する消火剤粒子の密度が高くなるため、高い消煙消火能力が発揮される。即ち、消火剤粒子同士を同極性に帯電させることで、粒子間に働く斥力により対流粒子密度を低下させることなく散布することができ、高い消煙消火能力が発揮される。

このような本実施形態における消煙効果は、従来のような非帯電水粒子の散布による消煙効果が水粒子と煙粒子との確率的な衝突による捕捉作用であることに対し、本実施形態にあっては、帯電散布している水粒子のクーロン力により、同じく帯電状態にある煙粒子を捕集し、これによって大幅な消煙効果が発揮される。

なお、帯電の極性は、散布対象によって適宜選択することができ、単純には、例えば散布対象の極性が概ねプラスである場合には、消火剤粒子をマイナスの極性に帯電させるといった制御を行う。

図６は本実施形態の電圧印加部１５から帯電散布ヘッド１０に加える印加電圧パターンを例示したタイムチャートであり、それぞれ時刻ｔ１から以下のように電圧印加している。

図６（Ａ）は＋Ｖの直流状（定常）電圧を印加する場合であり、この場合には、マイナスに帯電した消火剤粒子が連続的に散布される。

図６（Ｂ）は−Ｖの直流状（定常）電圧を印加する場合であり、この場合には、プラスに帯電した消火剤粒子が連続的に散布される。

図６（Ｃ）は±Ｖの交流状電圧を印加する場合であり、この場合には、プラスの半サイクルの期間に交流電圧の変化に応じてマイナスに帯電した消火剤粒子が散布され、マイナスの半サイクルの期間に交流電圧の変化に応じてプラスに帯電した消火剤粒子が交互に散布される。

図６（Ｄ）は＋Ｖのパルス状電圧を所定のインターバルを空けて繰り返し印加する場合であり、この場合には、マイナスに帯電した消火剤粒子が間欠的に散布され、電圧を印加していない期間には、帯電していない消火剤粒子の散布となる。

図６（Ｅ）は−Ｖのパルス状電圧を所定のインターバルを空けて繰り返し印加する場合であり、この場合には、プラスに帯電した消火剤粒子が間欠的に散布され、電圧を印加していない期間には、帯電していない消火剤粒子の散布となる。

図６（Ｆ）は±Ｖのパルス状電圧を所定のインターバルを空けて交互に繰り返し印加する場合であり、この場合には、マイナスに帯電した消火剤粒子とプラスに帯電した消火剤粒子がインターバルを空けて交互に散布され、電圧を印加していない期間には、帯電していない消火剤粒子の散布となる。このようなインターバルを設けずに±Ｖのパルス状電圧を交互に繰り返し印加しても良い。

図６（Ｃ）〜（Ｆ）に例示した印加電圧パターンにおける印加周期や転極周期は適宜に定めることができ、また図６（Ａ）〜（Ｆ）の各パターンのうち複数を組み合わせたパターンとすること等もできる。

図６に例示した各パターンの印加電圧を帯電散布ヘッド１０に供給する電圧印加部１５としては、制御入力付きの市販の昇圧ユニットを利用することができる。市販の昇圧ユニットには、例えば入力にＤＣ０〜２０ボルトを加えると出力にＤＣ〜２０キロボルトを出力するものがあり、このような昇圧ユニットが利用できる。

図７は図１及び図２に示した帯電散布ヘッド１０の他の実施形態であり、図７（Ａ）に縦断面を示し、図７（Ｂ）には帯電散布ヘッド１０を天井設置状態で下側（床側）から見た平面を示しており、本実施形態は誘導電極をデフレクターにより形成された薄膜流の下側に配置したことを特徴とする。

本実施形態にあっては、デフレクター４２により偏向形成された薄膜流５６の下側に沿ってボディ３８の下端から扇形に広がる枠構造のフレーム５０が図示の如く一体に形成され、薄膜流５６の分裂分離部Ｐの近傍となるフレーム５０の先端側に半円リング状の誘導電極部４８を上向きに、薄膜流５６或いは分離分裂部Ｐに対向するように配置している。それ以外の構成及び機能は図３の実施形態と同じになる。

このようにデフレクター４２により偏向された薄膜流５６の分裂分離部Ｐの下側に誘導電極４８を配置した場合にも、図３の実施形態と同様、ノズル部４０から噴射した消火剤がデフレクター４２に沿って下向きで扇形に広がる指向性をもった薄膜流５６に変換され薄膜流５６が分裂分離部Ｐ付近から分裂分離を始めて粒子郡流５８に変換される過程を通じて、誘導電極部４８に対する電圧印加により生じた外部電界の作用で消火剤粒子が帯電され、帯電された消火剤粒子を、指向性をもって散布することができる。

なお、上記の実施形態にあっては、ノズル部４０にデフレクター４２を一体に形成しているが、別々の部材として配置しても良いし、デフレクター４２を別部材とした場合には、フレーム５０側に配置しても良い。

また、帯電散布ヘッドへの印加電圧パターンを、消火剤側電極部に対し誘導電極部側をプラスマイナス交互の印加電圧とするか、プラスのみの印加電圧とするか、あるいはマイナスのみの印加電圧とするかは、散布対象とする燃焼部材側の状況等に応じて適宜に定めることができる。もちろん、印加や転極の周期等も適宜定めることができる。

また、本発明の帯電散布ヘッドおよび帯電散布方法は、消火や延焼防止のみ、或いは消煙のみを目的とした各種の利用も可能である。

また本発明は、消火に限定されず、適宜の散布区画に水系の散布剤を帯電散布する帯電散布装置（設備）、帯電散布ヘッド及び帯電散布装置の散布方法を含む。この場合には上記の実施形態における消火剤、消火剤側電極部を、散布剤、散布剤側電極部と読み替えれば良い。

また、本発明の帯電散布ヘッドにより帯電散布される消火剤は水或いは各種の水系消火剤等の散布剤が適用できる。

また本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：帯電散布ヘッド
１２：ポンプユニット
１３：手動弁
１４：水源
１５：電圧印加部
１６：配管
１８：専用火災検出器
２０：連動制御中継装置
２２：手動操作箱
２４：システム監視制御盤
２６：火災感知器
２８：受信機
３０：調圧弁
３２：自動開閉弁
３４：立下り配管
３６，３８：ボディ
４０：ノズル部
４１：ノズル穴
４２：デフレクター
４３：流入口
４６：消火剤側電極部
４８：誘導電極部
５０：フレーム
５２：電圧印加ケーブル
５４：アースケーブル
５６：薄膜流
５８：粒子群流
Ｐ：分裂分離部

Claims (18)

1. 水系の消火剤を、配管を介して供給する消火剤供給設備と、
   防護区画に設置され、前記消火剤供給設備により加圧供給された消火剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッドと、
   前記帯電散布ヘッドに帯電電圧を印加する電圧印加部と、
   を備えた火災防災装置に於いて、
   前記帯電散布ヘッドは、
   前記消火剤を外部空間に噴射するノズルと、
   前記ノズルの内部に配置されて消火剤に接触する消火剤側電極部と、
   前記ノズルから噴射された消火剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
   前記薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、前記薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
   を備えたことを特徴とする火災防災装置。
   
2. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記偏向散布部材は、
   前記ノズルの、前記消火剤を垂直方向下向きに噴射する開口部の背後に、当該開口部を基準に所定の角度に広がる略垂直方向の垂直面と、
   前記垂直面に続いて水平方向に対し下向きに所定の傾斜角をもつ傾斜面と、
   を形成したことを特徴とする火災防災装置。
   
3. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記誘導電極部を、前記分裂分離部の上側に半円形乃至扇形状に配置したことを特徴とする火災防災装置。
   
4. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記誘導電極部を、前記分裂分離部の下側に半円形乃至扇形状に配置したことを特徴とする火災防災装置。
   
5. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記誘導電極部は、導電性を有する、金属、樹脂、繊維束、ゴムのいずれか又は複合体であることを特徴とする火災防災装置。
   
6. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記誘導電極部を、前記散布される消火剤に対して電気的に絶縁されるように絶縁性材料で被覆したことを特徴とする火災防災装置。
   
7. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記消火剤側電極部は、消火剤供給流路の一部またはノズルであることを特徴とする火災防災装置。
   
8. 請求項１記載の火災防災装置に於いて、前記消火剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、前記誘導電極部に直流、交流又はパルス状となる所定の帯電電圧を印加することを特徴とする火災防災装置。
   
9. 防護区画に設置され、消火剤供給設備により供給された消火剤の噴射粒子に、電圧印加部からの帯電電圧の印加により帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
   前記消火剤を外部空間に噴射するノズルと、
   前記ノズルの内部に配置されて消火剤に接触する消火剤側電極部と、
   前記ノズルから噴射された消火剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
   前記薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、前記薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
   を備えたことを特徴とする帯電散布ヘッド。
   
10. 水系の散布剤を、配管を介して供給する散布剤供給設備と、
    散布区画に設置され、前記散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に帯電させて散布する帯電散布ヘッドと、
    前記帯電散布ヘッドに帯電電圧を印加する電圧印加部と、
    を備えた帯電散布装置に於いて、
    前記帯電散布ヘッドは、
    前記散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
    前記ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
    前記ノズルから噴射された散布剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
    前記薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、前記薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
    を備えたことを特徴とする帯電散布装置。
    
11. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記偏向散布部材は、
    前記ノズルの、前記散布剤を垂直方向下向きに噴射する開口部の背後に、当該開口部を基準に所定の角度に広がる略垂直方向の垂直面と、
    前記垂直面に続いて水平方向に対し下向きに所定の傾斜角をもつ傾斜面と、
    を形成したことを特徴とする帯電散布装置。
    
12. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記誘導電極部を、前記分裂分離部の上側に半円形乃至扇形状に配置したことを特徴とする帯電散布装置。
    
13. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記誘導電極部を、前記分裂分離部の下側に半円形乃至扇形状に配置したことを特徴とする帯電散布装置。
    
14. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記誘導電極部は、導電性を有する、金属、樹脂、繊維束、ゴムのいずれか又は複合体であることを特徴とする帯電散布装置。
    
15. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記誘導電極部を、前記散布される散布剤に対して電気的に絶縁されるように絶縁性材料で被覆したことを特徴とする帯電散布装置。
    
16. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記散布剤側電極部は、散布剤供給流路の一部またはノズルであることを特徴とする帯電散布装置。
    
17. 請求項１０記載の帯電散布装置に於いて、前記散布剤側電極部の電圧を所定の基準値とし、これに対し、前記誘導電極部に直流、交流又はパルス状となる所定の帯電電圧を印加することを特徴とする帯電散布装置。
    
18. 散布区画に設置され、散布剤供給設備により供給された散布剤の噴射粒子に、電圧印加部からの帯電電圧の印加により帯電させて散布する帯電散布ヘッドに於いて、
    前記散布剤を外部空間に噴射するノズルと、
    前記ノズルの内部に配置されて散布剤に接触する散布剤側電極部と、
    前記ノズルから噴射された散布剤を、水平方向に対し所定角度下向き方向に半円形乃至扇形状に偏向して薄膜流を形成した後に粒子群流に分裂分離させて散布する偏向散布部材と、
    前記薄膜流の分裂分離部の所定領域内に、前記薄膜流に対向するように配置された円弧状の誘導電極部と、
    を備えたことを特徴とする帯電散布ヘッド。
    
    

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