消防设备及喷洒方法
专利名称：消防设备及喷洒方法
技术领域：
本发明涉及一种消防设备和用于从喷头喷洒水基灭火剂的喷洒方法，所述水基灭火剂包含水、海水和/或化学灭火剂。
背景技术：
通常，这种类型的水基消防设备包括喷洒灭火设备、水雾化灭火设备、细水雾灭火设备等。特别地，细水雾灭火设备将水粒的尺寸减小到20至200 μ m，或者减小到喷洒设备或水雾化灭火设备的水粒尺寸的几分之一，并且将水粒排出到空间中，由此通过冷却效果以及蒸发水的氧供给抑制效果以少的水量来实现灭火效果。近来，使用水作为灭火剂的喷洒灭火设备、水雾化灭火设备或细水雾灭火设备被重新评价，因为与例如二氧化碳和氮的气基灭火剂相比，上述设备使用对环境和人体友好的水作为灭火剂。专利文献1 日本特开平11-192320专利文献2 日本特开平10-11821
发明内容
发明解决的技术问题然而，尽管传统的喷洒灭火设备和水雾化灭火设备的高灭火能力是公知的，但为了确保灭火能力，所述灭火设备的排水量大，并且降低在灭火时或灭火后引起的潮湿损坏也是个问题。另一方面，被认为引起小的潮湿损坏的细水雾灭火设备，旨在通过使空间充满相当小的水粒来获得冷却效果和获得通过蒸发水产生的氧供给的抑制效果；然而，实际上所述细水雾灭火设备的灭火效果并不高。因此，可想到的原因是小的水粒被与高温燃烧物接触的高温空气的分子运动所排斥，其中附着到燃烧物的燃烧表面并且使该燃烧表面湿润的效果很小。本发明的一个目的是提供能够以水基灭火剂的小的喷洒量来有效地熄灭和抑制火的消防设备和喷洒方法。解决技术问题的技术手段(消防设备)本发明提供一种消防设备，该消防设备设置有灭火剂供给设备，该灭火剂供给设备用于经由导管加压供给水基灭火剂；带电喷头，该带电喷头用于使通过所述灭火剂供给设备加压供给的所述灭火剂的喷射颗粒带电并且喷洒所述颗粒，所述带电喷头安装在防护区域中；以及电压施加部，该电压施加部用于将带电电压施加于所述带电喷头。这里，所述带电喷头设置有所述带电喷头设置有
喷嘴，该喷嘴用于通过将所述水基灭火剂喷射到外部空间而将该灭火剂转变为颗粒喷洒；感应电极部，该感应电极部布置在所述喷嘴的喷射空间侧；以及水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷嘴中并且与所述水基灭火剂接触；并且所述电压施加部在所述带电喷头的所述感应电极部与所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加到所述水基灭火剂来使所述喷射颗粒带电。所述带电喷头的所述水侧电极部是使用导电材料的所述喷嘴的一部分或者是使用导电材料的导管的一部分。所述带电喷头的所述感应电极部是具有导电性的金属、具有导电性的树脂和具有导电性的橡胶中的任意一种或者是它们的复合体，并且具有环形、圆筒形、垂直平板形、平行板形、直线形以及金属丝网形中的任意一种形状。在所述带电喷头中，所述水侧电极部的电压为零伏，所述水侧电极部接地，并且所述感应电极部被从所述电压施加部施加预定的带电电压。所述电压施加部将预定的直流、交流或脉冲带电电压施加到所述感应电极部。所述电压施加部将小于士20千伏的所述预定的带电电压施加到所述感应电极部。所述感应电极部的一部分或全部覆有绝缘材料。所述水基灭火剂为水、海水或包含强化灭火性能的化学制剂的水。(喷洒方法)本发明提供一种消防设备的喷洒方法，该喷洒方法包括，在发生火灾的情况下，经由导管对水基灭火剂进行加压并且将所述灭火剂供给到带电喷头，所述带电喷头安装在防护区域中；以及当从所述带电喷头喷洒由加压供给的所述灭火剂形成的喷射颗粒时，使所述喷射颗粒带电并喷洒所述喷射颗粒。本发明的有益效果根据本发明，当从带电喷头喷出的水粒带电时，水粒会因为库仑力而附着到燃烧材料的所有表面，当然水粒也会附着到高温燃烧表面，其中湿润效果显著增强，并且与通常的不带电水粒相比，灭火能力得到了提高。此外，例如当仅用负电荷来进行带电喷洒时，在空中水粒之间存在排斥力作用，水粒相互碰撞和关联而增长并下落的可能性降低，滞留在空中的水粒的密度高，这也是高灭火能力的一个原因。当本申请的发明人实施灭火实验时，经证实与传统的不带电喷洒相比，对灭火性能的创新改进超过了原来的预期。根据本发明的带电喷洒，利用大约为传统不带电喷洒的灭火水量的四分之一的灭火水量，就能获得同等的灭火效果。此外，根据本发明的带电喷洒，经实验证实，与传统的不带电喷洒相比，对火灾时产生的烟的除烟性能显著提高，并且这是在开始时未预料到的创新结果。根据本发明的带电喷洒，利用大约为传统不带电喷洒的灭火水量的五分之一的灭火水量，就能获得同等的除烟效果。
图1是示出了根据本发明的消防设备的实施方式的说明图；图2是关注图1的防护区域A的说明图；图3是示出了使用环状感应电极部的带电喷头的实施方式的说明图；图4是示出了用于证实由火灾引起的烟带电的实验结果的说明图；图5是示出了用于证实本实施方式的除烟效果的实验结果的曲线图；图6是示出了施加供给到本实施方式的带电喷头的电压的时序图；图7是示出了使用圆筒形感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图；图8是示出了使用金属丝网状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图；图9是示出了使用平行平板感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图；以及图10是示出了使用针状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。
具体实施例方式图1是示出了根据本发明的消防设备的实施方式的说明图。在图1中，根据本实施方式的带电喷头10安装在诸如建筑物中的计算机房的防护区域A和B的屋顶侧。导管 16经由手控阀(闸门阀)13从为水源14安装的泵单元12的突出侧连接到带电喷头10，水源14用作灭火剂供给设备。导管16分支而出然后经由调压阀30和自动开/关阀32分别连接到安装在防护区域A和B中的带电喷头10。在防护区域A和B中均安装有控制带电喷头10喷洒的专用火灾探测器18。防护区域A和B均设置有联动控制中继装置20和通过手动操作来控制带电喷头10的喷洒的手动操作箱22。将从专用火灾探测器18和手动操作箱 22引出的信号线连接到联动控制中继装置20，并且用于向带电喷头10施加带电驱动所用的电压的信号线和用于对自动开/关阀32进行开/关控制的信号线连接到联动控制中继装置20。此外，自动火灾报警设备的火灾探测器沈安装在防护区域A中，并且连接到从自动火灾报警设备的接收器观引出的探测线。防护区域B没有设置自动火灾报警设备的火灾探测器26 ；然而，毫无疑问可以根据需要来设置所述探测器。对应于防护区域A和B安装的联动控制中继装置20分别通过信号线连接到系统监控板24。自动火灾报警设备的接收器观也连接至系统监控板24。此外，系统监控板M通过信号线连接到泵单元12并且控制泵单元12的泵启动/停止。图2是关注图1的防护区域A的说明图。带电喷头10安装在防护区域A的屋顶侧。图1所示的来自泵单元12的导管16经由调压阀30和自动开/关阀32连接到带电喷头10。如下文所述，电压施加部15安装在带电喷头10的上部处，以便将预定的电压施加到带电喷头10，从而使从带电喷头10喷射的灭火剂能够带电并被喷洒。此外，专用火灾探测器18安装在防护区域A的屋顶侧中，并且自动火灾报警设备的火灾探测器沈也连接到所述屋顶侧。图3 (A)和3 (B)示出了图1和图2所示的带电喷头10的实施方式，并且该实施方式的特征在于使用了环状感应电极部。在图3(A)中，在带电喷头10中，喷头主体36利用螺纹固定至下落管34的远端，
6该下落管34连接到来自泵单元12的导管。圆筒形的水侧电极部40经由绝缘构件41结合到喷头主体36的远端的内部。接地线缆50从电压施加部15引出并且连接到水侧电极部 40，该电压施加部15相对于水侧电极部40如图2所示安装在上部，该水侧电极部40经由绝缘构件41安装在喷头主体36的内部。通过接地线缆50的连接使水侧电极部40的施加电压为0伏并将其接地。喷嘴38设置在水侧电极部40的下方。喷嘴38包括设置在水侧电极部40侧的内部的喷嘴转子38a，以及设置在远端侧的喷嘴头38b。喷嘴38接收水基灭火剂的供给，该水基灭火剂从下落管34通过图1的泵单元12 加压供给；并且在水基灭火剂经过喷嘴主体38a并且从喷嘴头38b喷射到外部时，喷嘴将水基灭火剂转变为颗粒并喷洒所述颗粒。在本实施方式中，喷嘴38喷洒的喷洒图案具有所谓的全锥形状。使用绝缘材料的盖42相对于喷嘴38经由固定构件43用螺纹固定而固定。盖42 为大致圆筒形构件，并且通过止挡环46的螺纹固定将环状感应电极部44结合到下侧的开口部中。如图3(B)所示，环状感应电极部44在其环状主体的中心处形成有开口 45，该开口 45允许从喷嘴38喷射出的颗粒穿过。相对于布置在盖42下方的环状感应电极部44，电压施加线缆48从图2中所示的处于上部的电压施加部15引出；并且电压施加线缆48贯穿由绝缘材料制成的盖42并且连接到环状感应电极部44，从而将电压施加到感应电极部44。这里，在本发明的本实施方式的带电喷头10中使用的水侧电极部40和环状感应电极部44，除了具有导电性的金属以外，还可以是具有导电性的树脂、具有导电性的橡胶或二者的结合。当从带电喷头10喷洒水基化学灭火剂时，图2中所示的电压施加部15通过来自图1中所示的联动控制中继装置20的控制信号来操作，并且将例如小于20千伏的直流、交流或脉冲施加电压施加到环状感应电极部44，而水侧电极部40用作0伏的接地侧。例如，当以这种方式将几千伏的电压施加于水侧电极部40和环状感应电极部44 之间时，通过这种电压施加在电极之间产生了外部电场，通过使水基灭火剂转变为从喷嘴 38喷射的颗粒的喷射过程使喷射颗粒带电，并且可将带电的喷射颗粒喷洒到外部。接下来，将描述图1的实施方式中的监控操作。例如，如果在防护区域A中在此点发生火灾F，则专用火灾探测器18检测火灾并且经由联动控制中继装置20将火灾检测信号发送到系统监控板对。当系统监控板M接收到安装在防护区域A中的专用火灾探测器18发送的警报时，系统监控板M启动泵单元12，从水源14泵送灭火水，通过泵单元12使水加压，并且将水供给到导管16。同时，系统监控板M将带电喷头10的启动信号输出至对应于防护区域A设置的联动控制中继装置20。响应于该启动信号，联动控制中继装置20进行自动开/关阀32的打开操作，由此经由打开的自动开/关阀32将由调压阀30调节的恒定压力的水基灭火剂供给到带电喷头10，并且将灭火剂以喷射颗粒从带电喷头10喷洒到如图2所示的防护区域 A0同时，如图2所示，联动控制中继装置20将启动信号发送到设置在带电喷头10处的电压施加部15 ；并且，响应于该启动信号，电压施加部15将例如几千伏的直流、交流或脉冲施加电压供给到带电喷头10。因此，在图3(A)所示的带电喷头10中，当加压的水基灭火剂通过从喷嘴38喷射而转变为喷射颗粒被喷洒时，几千伏的电压施加到连接于电压施加线缆48的环状感应电极部44侧，而连接到接地线缆50的水侧电极部40为0伏。通过该电压施加产生的外部电场可被施加到处于喷洒过程中的水基灭火剂，在该喷洒过程中，灭火剂从喷嘴38喷射并且穿过环状感应电极部44的开口 45，从而使通过喷射转变成的喷洒颗粒带电并喷洒这些颗粒。如图2所示，使从带电喷头10朝向发生火灾F的防护区域A喷射的水粒带电。因此，由于充电产生的库仑力，水粒有效地附着到火灾F的高温燃烧源，并且同时附着至燃料材料的所有表面；其中与喷洒通常不带电水粒的情况相比，对燃烧材料的湿润效果显著增强，并且发挥了高的灭火能力。此外，例如当在图3㈧所示的带电喷头10中以脉冲的方式将正电压施加到环状感应电极部44同时水侧电极部40为0伏时，被喷洒的水粒在喷洒中仅带有负电荷。当喷洒以这种方式带电的仅带有负电荷的水粒时，在空中带电水粒之间存在排斥力作用，从而减小水粒相互碰撞和关联而增长并下落的可能性，从而滞留在空中的水粒的密度高。结果， 发挥了高的灭火能力。此外，通过从带电喷头10将带电水粒喷洒到防护区域A，能够获得有效去除由火灾F产生的烟的除烟效果。通过喷洒传统的水粒所发挥的除烟效果是一种通过水粒与烟粒间的随机碰撞产生的捕获作用；另一方面，在本实施方式中，如上所述本实施方式的除烟效果在使喷洒水粒带电而产生的库仑力作用下由水粒收集同样处于带电状态下的烟粒，从而发挥了显著的除烟作用。这里，对于从本实施方式的带电喷头10喷洒的水粒的颗粒尺寸而言，例如在使用图3(A)的喷嘴38的情况下颗粒尺寸包括多种颗粒尺寸。在本实施方式中，对水粒的颗粒尺寸没有特别的限定。然而，考虑到通过库仑力而附着到燃烧物质的优点，理想的是使用包含约200 μ m以下的多数水粒的喷嘴38。接下来，将说明根据本实施方式的灭火效果。如上所述，在使用本实施方式的带电喷头10喷洒带电喷射颗粒时，使水粒带电；结果，由于库仑力而附着到燃烧材料的所有表面，当然也会附着到高温燃烧表面，并且与传统不带电的水粒相比，湿润效果显著增强。所以，获得了高的灭火能力。此外，例如当使水粒仅带有负电荷而带电排放时，空中的水粒之间存在排斥力作用，水粒相互碰撞和关联而增长并下落的可能性降低，从而滞留在空中的水粒的密度变高， 这也是高灭火能力的一个原因。由于这些原因，在使用本实施方式的带电喷头带电排放水粒时，与传统的不带电水粒喷洒相比，灭火性能显著提高。为了证实灭火性能的提高，本申请的发明人进行了以下灭火实验。(实验例1)木垛火灾的灭火试验结果
实验条件喷嘴喷射量在1兆帕时8升/分钟感应电极电压2千伏火灾模型12平方毫米、150平方毫米的木材22根点火剂正庚烷(n-h印tane)点火灭火时间带电的情况下14秒不带电的情况下54秒根据这些实验结果，在根据本实施方式的带电喷洒中，能够以大约为不带电喷洒量的的灭火水量来获得同等的灭火效果，换句话说，以大约四分之一的灭火水量来获得同等的灭火效果。接下来，将说明本实施方式中的带电喷洒所带来的除烟效果。与传统不带电喷洒相比，本实施方式的带电喷洒显著提高了对火灾时产生的烟的除烟性能。本申请的发明人通过实验证实，由火灾导致的烟带电。图4(A)是示出了通过穿过式法拉第测量仪(passing type Faraday gauge)测量到的烟的电荷状态的同步示波器的照片。图4(A)示出了在无烟状态下穿过式法拉第测量仪的输出，其中噪声水平是近似恒定的。图4(B)示出了当烟通过穿过式法拉第测量仪时所获得的所述穿过式法拉第测量仪的输出，其中在屏幕上同步示波器的波形大幅地上升和下降，这表明烟粒的带电状态是显著的。根据本实施方式通过带电喷洒获得高的除烟效果的原因在于，由于在本实施方式中使水粒带电，所以如图4(B)的脉冲示波器波形清晰所示，由于处于带电状态的烟粒通过库仑力被收集，从而除烟效果增强，而传统的不带电喷洒捕获烟是一种通过烟粒与水粒间的随机碰撞的捕获方式。例如，如果处于带电状态的水粒为100到200 μ m，同样处于带电状态的烟粒为1到 2 μ m，则水粒周围的许多小烟粒通过库仑力被收集。结果，获得了强大的除烟效果。为了证实根据本实施方式的除烟效果的增强，进行了以下实验。(实验例2)喷嘴喷射量在1兆帕时8升/分钟感应电极电压2千伏水排放模式脉冲式施加水排放火灾模型通过在1. 8立方米的密闭空间中燃烧50毫升汽油使该空间充满烟之后，以排放水60秒间隔120秒进行五次循环喷洒，并且测量烟浓度的转变。图5是示出了实验例2的实验结果的曲线图。图5的实验结果以横轴示出经过的时间，以纵轴示出烟浓度。实验特性曲线100是根据本实施方式的带电喷洒，而实验特性曲线200是传统的不带电喷洒。在图5中，当在时间tl汽油点燃汽油时，如实验特性曲线100和200所示，烟浓度快速增加；并且，当实际上从外部观察时，由于燃烧产生的烟，所述密闭空间是完全黑暗的，处于完全不可见的状态。随后，在时间t2开始喷洒。对于本实施方式的实验特性曲线100，首先从时间t2 到t3进行第一次带电喷洒，并且通过该第一次带电喷洒使烟浓度快速降低至1. 3%。烟浓度从时间t2到t3的变化是快速除烟作用，其中在进行视觉观察时密闭空间中完全黑暗的烟状态下立刻除去烟，并且获得了内部变得略微可见的状态；并且这是在仅 60秒的带电喷洒期间进行的。随后，在120秒的时间间隔结束之后，在时间t4到t5进行第二次带电喷洒。之后，在时间t6到t738到t9以及tlO到til重复带电喷洒。结果，随着带电喷洒次数的增加，例如通过第5次带电喷洒，烟浓度变得接近0%，换句话说，能够除去烟而达到完全无烟的状态。另一方面，在不带电喷洒的传统特性曲线200中，与本实施方式的实验特性曲线一样，在时间t2到t3、时间t4到t5、时间t6到t7、时间t8到t9以及时间tlO到til,以 120秒的时间间隔进行5次不带电喷洒。然而，烟浓度的降低缓慢，并且传统的不带电实验特性曲线200的烟浓度约为本实施方式的实验特性曲线100的烟浓度的两倍；并且，根据实验结果的这种对比，证实了在本实施方式中获得了显著的除烟效果。尽管在最早想到将带电喷洒引入灭火的构思时本申请的发明人对灭火效果有所预期，但对于通过图5所示的实验结果说明的根据本实施方式的除烟效果来说，所述除烟效果是完全未预料到的显著结果。注意，根据图5的实验结果，根据在相同的喷洒水量的条件下带电喷洒和不带电喷洒的烟浓度随时间迁移的结果，证实了通过根据本实施方式的带电喷洒以大约五分之一的喷洒水量获得了与传统不带电喷洒同等的除烟效果。图6 (A)至6 (F)是示出了从本实施方式的电压施加部15施加到带电喷头10的施加电压的时序图。图6(A)示出了施加+V的直流电压的情况，其中在这种情况下持续喷洒带负电荷的水粒。图6(B)示出了施加-V的直流电压的情况，其中在这种情况下持续喷洒带正电荷的水粒。图6(C)示出了施加士V的交流电压的情况，其中在这种情况下，根据在正半周期期间交流电压的变化而持续喷洒带负电荷的水粒，并且根据在负半周期期间交流电压的变化而持续喷洒带正电荷的水粒。图6(D)示出了以预定时间间隔施加+V的脉冲电压的情况，其中在这种情况下间歇地喷洒带负电荷的水粒，并且在未施加电压的期间内，喷洒不带电的水粒。图6(E)示出了以预定时间间隔施加-V的脉冲电压的情况；其中在这种情况下间歇地喷洒带正电荷的水粒，并且在未施加电压的期间内，喷洒不带电的水粒。图6(F)示出了以预定的时间间隔交替地施加士V的脉冲电压的情况，其中在这种情况下，以所述时间间隔交替地喷洒带负电荷的水粒和带正电荷的水粒，并且在未施加电压的期间内，喷洒不带电的水粒。市售的配备有控制输入端(control input)的升压单元可用作电压施加部15，该电压施加部15将如图6(A)至6 (F)所示的带电电压供给到带电喷头10。市售的升压单元包括这样的单元，当将0到20伏的直流电施加到其输入端时该单元能够输出0到20千伏的直流电作为输出，可以使用这样的市售单元。图7(A)和7(B)是示出使用圆筒形感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。在图7(A)中，在本实施方式的带电喷头10中，喷头主体36通过螺纹固定而固定到下落管34的远端，水侧电极部40经由绝缘构件41布置在喷头主体36的内部，并且接地线缆 50从上侧连接到水侧电极部40。喷嘴38布置在水侧电极部40的下方，并且喷嘴38包括喷嘴主体(转子)38a和喷头38b。圆筒形盖56经由固定构件43附接到喷头38b的下部的外侧。圆筒形感应电极部52借助止挡环58通过螺纹固定而布置在盖56的下端的开口部的内部。在圆筒形感应电极部52的圆筒体内形成通孔M，如就此示出的图7(B)的平面图所示。线缆48通过使用绝缘材料的盖56连接到圆筒形感应电极部52，并且用于充电的施加电压从线缆48供给。同样在使用圆筒形感应电极部52的带电喷头10中，当从喷嘴38 喷射加压的水基灭火剂以喷洒水粒时，例如几千伏的电压施加到圆筒形感应电极部52，而水侧电极部40为0伏。结果，在喷射过程中，水粒经过圆筒形感应电极部52的通孔M的空间，在该空间中形成有通过施加电压而产生的外部电场，从喷嘴38排出的水粒可以在该喷射过程中带电，从而能够喷洒带电的水粒。图8㈧和8(B)是示出使用金属丝网状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。在图8(A)的带电喷头10中，喷头主体36通过螺纹固定而固定到下落管34的下部，水侧电极部40经由绝缘构件41布置在喷头主体36中，并且接地线缆50连接到水侧电极部40。盖62经由固定构件43附接到喷嘴38的下侧，并且金属丝网状感应电极部60附接到盖62的内部的开口部。金属丝网状感应电极部60具有如图8 (B)所示的平面形状并且使用由金属制成的具有预定网眼的金属丝网。盖62是绝缘材料，并且电压施加线缆48通过盖62连接到金属丝网状感应电极部60，从而能够将电压施加到金属丝网状感应电极部60。同样在图8(A)和8(B)的实施方式中，当水基灭火剂从喷嘴38喷射并且转变为水粒时，以脉冲或交流电的方式将例如几千伏的电压施加到金属丝网状感应电极部60侧，而水侧电极部40为0伏。结果，在从喷嘴38喷射的空间中产生外部电场，当颗粒经过金属丝网状感应电极部60的网眼的开口部时能够带电，所以能够喷洒带电的水粒。图9(A)和9(B)是示出使用平行板感应电极部的带电喷头的实施方式的说明图。 在图9(A)的带电喷头10中，通过螺纹固定将喷嘴68固定在下落管34的下部处。在该实施方式中，水侧电极部使用下落管；34本身。所以，使用连接环66使下落管34与接地线缆 50直接连接。通过螺纹固定将环保持器70固定在喷嘴68的下部处，并且一对板状保持器72a 和72b以如下状态平行布置保持器呈悬臂状并且悬挂在环保持器70的下侧。平行板感应电极部7 和74b分别固定在保持器7 和72b的对置的内表面上。如图9(B)所示，在从下侧观察的平面图中，平行板感应电极部7 和74b平行地布置。保持器7 和72b是绝缘材料，通过分支部76从电压施加线缆48分支出的分支线缆48a和48b通过保持器7 和72b分别连接到平行板感应电极部7 和74b，以便施加例如几千伏的施加电压。
同样在图9 (A)的带电喷头10中，当水基灭火剂从喷嘴68喷射出并且以喷射颗粒喷洒时，在平行地布置在用作水侧电极部的下落管34的远端侧部的平行板感应电极部7 和74b之间施加例如几千伏的电压。结果，在夹于平行板感应电极部7 和74b之间的空间中能够产生外部电场，从喷嘴68喷射出的水粒在经过外部电场的过程中能够带电，因此喷洒带电的水粒。图10(A)和10(B)是示出使用针状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。在图10(A)的带电喷头10中，通过螺纹固定将喷嘴68固定在用作水侧电极部的下落管34的远端处，连接环66附接到下落管34以便与接地线缆50电连接。环保持器80经由固定构件43附接到喷嘴68的远端侧。针状感应电极部78附接到环保持器80的下部。针状感应电极部78以反L形折弯并且具有远端朝向喷嘴68的开口部倾斜折弯的针状，并且从其下侧看到的平面图如图10(B)所示。电压施加线缆48电连接到针状感应电极部78，针状感应电极部78附接到环保持器80。同样在此实施方式中，当水基灭火剂被喷射、转变为水粒并且从喷嘴68喷洒时， 例如几千伏的电压施加到用作水侧电极部的下落管34和布置在喷嘴的远端侧中的针状感应电极部78之间。结果，在喷嘴开口部和针状感应电极部78的远端之间的空间中产生外部电场，在喷射过程中喷射的颗粒能够在所述空间处带电，在喷射过程中，灭火剂被转变为从喷嘴68喷射出的水粒，因此能够以带电的水粒被喷洒。在上述实施方式中所示的各种结构可以应用于在本实施方式中使用的带电喷头 10 ；然而，所述结构不限于此，而是可以使用具有任意结构的带电喷头。对于施加到带电喷头的带电电压来说，同样可以根据作为灭火目标的燃烧部件一方的情况，根据需要任意地确定感应电极部是在正/负施加电压下、仅在正施加电压下还是仅在负施加电压下，而水侧电极部为0伏。此外，本发明包括不损害本发明的目标和优点的任意变型，并且本发明不受上述实施方式中所示的数值限制。
1权利要求
1.一种消防设备，该消防设备包括灭火剂供给设备，该灭火剂供给设备用于经由导管加压供给水基灭火剂； 带电喷头，该带电喷头用于使通过所述灭火剂供给设备加压供给的所述灭火剂的喷射颗粒带电并且喷洒所述颗粒，所述带电喷头安装在防护区域中；以及电压施加部，该电压施加部用于将带电电压施加至所述带电喷头。
2.根据权利要求1所述的消防设备，其中所述带电喷头设置有喷嘴，该喷嘴用于通过将所述水基灭火剂喷射到外部空间而将该灭火剂转变为颗粒喷洒；感应电极部，该感应电极部布置在所述喷嘴的喷射空间侧；以及水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷嘴中并且与所述水基灭火剂接触；并且所述电压施加部在所述带电喷头的所述感应电极部与所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加到所述水基灭火剂来使所述喷射颗粒带电。
3.根据权利要求2所述的消防设备，其中，所述带电喷头的所述水侧电极部是使用导电材料的所述喷嘴的一部分或者是使用导电材料的导管的一部分。
4.根据权利要求2所述的消防设备，其中，所述带电喷头的所述感应电极部是具有导电性的金属、具有导电性的树脂和具有导电性的橡胶中的任意一种或者是它们的复合体， 并且具有环形、圆筒形、垂直平板形、平行板形、直线形以及金属丝网形中的任意一种形状。
5.根据权利要求2所述的消防设备，其中，在所述带电喷头中，所述水侧电极部的电压为零伏，所述水侧电极部接地，并且所述感应电极部被从所述电压施加部施加预定的带电电压。
6.根据权利要求5所述的消防设备，其中，所述电压施加部将预定的直流、交流或脉冲带电电压施加到所述感应电极部。
7.根据权利要求5所述的消防设备，其中，所述电压施加部将小于士20千伏的所述预定的带电电压施加到所述感应电极部。
8.根据权利要求2所述的消防设备，其中，所述感应电极部的一部分或全部覆有绝缘材料。
9.根据权利要求1所述的消防设备，其中，所述水基灭火剂为水、海水或包含强化灭火性能的化学制剂的水。
10.一种消防设备的喷洒方法，该喷洒方法包括在发生火灾的情况下，经由导管对水基灭火剂进行加压并且将所述灭火剂供给到带电喷头，所述带电喷头安装在防护区域中；以及当从所述带电喷头喷洒由加压供给的所述灭火剂形成的喷射颗粒时，使所述喷射颗粒带电并喷洒所述喷射颗粒。
11.根据权利要求10所述的消防设备的喷洒方法，其中所述带电喷头设置有喷嘴，该喷嘴用于通过将所述水基灭火剂喷射到外部空间而将该灭火剂转变为颗粒喷洒；感应电极部，该感应电极部布置在所述喷嘴的喷射空间侧；以及水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷嘴中并且与所述水基灭火剂接触；并且在所述感应电极部与所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加到所述水基灭火剂而使所述喷射颗粒带电。
12.根据权利要求11所述的消防设备的喷洒方法，其中，使所述水侧电极部的电压为零伏并使所述水侧电极部接地，并且将预定的带电电压施加到所述感应电极部。
13.根据权利要求12所述的消防设备的喷洒方法，其中，将预定的直流、交流或脉冲带电电压施加到所述感应电极部。
14.根据权利要求12所述的消防设备的喷洒方法，其中，将小于士20千伏的所述预定的带电电压施加到所述感应电极部。
全文摘要
水基灭火剂被加压供给到灭火剂供给设备，该水基灭火剂供给设备用于通过导管加压供给水基灭火剂，并且通过导管将水基灭火剂供给到安装在防护区域(A)中的带电喷头，灭火剂的喷射颗粒在带电后从带电喷头喷洒。将脉冲带电电压或交流带电电压从电压施加部(15)施加到带电喷头，在水侧电极部与感应电极部之间施加电压而产生外部电场，在喷洒过程中将该外部电场施加到灭火剂，因此使喷射颗粒带电。
文档编号A62C31/02GK102223925SQ200980146619
公开日2011年10月19日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者林龙也, 辻利秀 申请人:报知机股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种消防设备和用于从喷头喷洒水基灭火剂的喷洒方法，所述水基灭火剂包含水、海水和/或化学灭火剂。
背景技术：
通常，这种类型的水基消防设备包括喷洒灭火设备、水雾化灭火设备、细水雾灭火设备等。特别地，细水雾灭火设备将水粒的尺寸减小到20至200 μ m，或者减小到喷洒设备或水雾化灭火设备的水粒尺寸的几分之一，并且将水粒排出到空间中，由此通过冷却效果以及蒸发水的氧供给抑制效果以少的水量来实现灭火效果。近来，使用水作为灭火剂的喷洒灭火设备、水雾化灭火设备或细水雾灭火设备被重新评价，因为与例如二氧化碳和氮的气基灭火剂相比，上述设备使用对环境和人体友好的水作为灭火剂。专利文献1 日本特开平11-192320专利文献2 日本特开平10-11821
发明内容
发明解决的技术问题然而，尽管传统的喷洒灭火设备和水雾化灭火设备的高灭火能力是公知的，但为了确保灭火能力，所述灭火设备的排水量大，并且降低在灭火时或灭火后引起的潮湿损坏也是个问题。另一方面，被认为引起小的潮湿损坏的细水雾灭火设备，旨在通过使空间充满相当小的水粒来获得冷却效果和获得通过蒸发水产生的氧供给的抑制效果；然而，实际上所述细水雾灭火设备的灭火效果并不高。因此，可想到的原因是小的水粒被与高温燃烧物接触的高温空气的分子运动所排斥，其中附着到燃烧物的燃烧表面并且使该燃烧表面湿润的效果很小。本发明的一个目的是提供能够以水基灭火剂的小的喷洒量来有效地熄灭和抑制火的消防设备和喷洒方法。解决技术问题的技术手段(消防设备)本发明提供一种消防设备，该消防设备设置有灭火剂供给设备，该灭火剂供给设备用于经由导管加压供给水基灭火剂；带电喷头，该带电喷头用于使通过所述灭火剂供给设备加压供给的所述灭火剂的喷射颗粒带电并且喷洒所述颗粒，所述带电喷头安装在防护区域中；以及电压施加部，该电压施加部用于将带电电压施加于所述带电喷头。这里，所述带电喷头设置有所述带电喷头设置有
喷嘴，该喷嘴用于通过将所述水基灭火剂喷射到外部空间而将该灭火剂转变为颗粒喷洒；感应电极部，该感应电极部布置在所述喷嘴的喷射空间侧；以及水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷嘴中并且与所述水基灭火剂接触；并且所述电压施加部在所述带电喷头的所述感应电极部与所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加到所述水基灭火剂来使所述喷射颗粒带电。所述带电喷头的所述水侧电极部是使用导电材料的所述喷嘴的一部分或者是使用导电材料的导管的一部分。所述带电喷头的所述感应电极部是具有导电性的金属、具有导电性的树脂和具有导电性的橡胶中的任意一种或者是它们的复合体，并且具有环形、圆筒形、垂直平板形、平行板形、直线形以及金属丝网形中的任意一种形状。在所述带电喷头中，所述水侧电极部的电压为零伏，所述水侧电极部接地，并且所述感应电极部被从所述电压施加部施加预定的带电电压。所述电压施加部将预定的直流、交流或脉冲带电电压施加到所述感应电极部。所述电压施加部将小于士20千伏的所述预定的带电电压施加到所述感应电极部。所述感应电极部的一部分或全部覆有绝缘材料。所述水基灭火剂为水、海水或包含强化灭火性能的化学制剂的水。(喷洒方法)本发明提供一种消防设备的喷洒方法，该喷洒方法包括，在发生火灾的情况下，经由导管对水基灭火剂进行加压并且将所述灭火剂供给到带电喷头，所述带电喷头安装在防护区域中；以及当从所述带电喷头喷洒由加压供给的所述灭火剂形成的喷射颗粒时，使所述喷射颗粒带电并喷洒所述喷射颗粒。本发明的有益效果根据本发明，当从带电喷头喷出的水粒带电时，水粒会因为库仑力而附着到燃烧材料的所有表面，当然水粒也会附着到高温燃烧表面，其中湿润效果显著增强，并且与通常的不带电水粒相比，灭火能力得到了提高。此外，例如当仅用负电荷来进行带电喷洒时，在空中水粒之间存在排斥力作用，水粒相互碰撞和关联而增长并下落的可能性降低，滞留在空中的水粒的密度高，这也是高灭火能力的一个原因。当本申请的发明人实施灭火实验时，经证实与传统的不带电喷洒相比，对灭火性能的创新改进超过了原来的预期。根据本发明的带电喷洒，利用大约为传统不带电喷洒的灭火水量的四分之一的灭火水量，就能获得同等的灭火效果。此外，根据本发明的带电喷洒，经实验证实，与传统的不带电喷洒相比，对火灾时产生的烟的除烟性能显著提高，并且这是在开始时未预料到的创新结果。根据本发明的带电喷洒，利用大约为传统不带电喷洒的灭火水量的五分之一的灭火水量，就能获得同等的除烟效果。
图1是示出了根据本发明的消防设备的实施方式的说明图；图2是关注图1的防护区域A的说明图；图3是示出了使用环状感应电极部的带电喷头的实施方式的说明图；图4是示出了用于证实由火灾引起的烟带电的实验结果的说明图；图5是示出了用于证实本实施方式的除烟效果的实验结果的曲线图；图6是示出了施加供给到本实施方式的带电喷头的电压的时序图；图7是示出了使用圆筒形感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图；图8是示出了使用金属丝网状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图；图9是示出了使用平行平板感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图；以及图10是示出了使用针状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。
具体实施例方式图1是示出了根据本发明的消防设备的实施方式的说明图。在图1中，根据本实施方式的带电喷头10安装在诸如建筑物中的计算机房的防护区域A和B的屋顶侧。导管 16经由手控阀(闸门阀)13从为水源14安装的泵单元12的突出侧连接到带电喷头10，水源14用作灭火剂供给设备。导管16分支而出然后经由调压阀30和自动开/关阀32分别连接到安装在防护区域A和B中的带电喷头10。在防护区域A和B中均安装有控制带电喷头10喷洒的专用火灾探测器18。防护区域A和B均设置有联动控制中继装置20和通过手动操作来控制带电喷头10的喷洒的手动操作箱22。将从专用火灾探测器18和手动操作箱 22引出的信号线连接到联动控制中继装置20，并且用于向带电喷头10施加带电驱动所用的电压的信号线和用于对自动开/关阀32进行开/关控制的信号线连接到联动控制中继装置20。此外，自动火灾报警设备的火灾探测器沈安装在防护区域A中，并且连接到从自动火灾报警设备的接收器观引出的探测线。防护区域B没有设置自动火灾报警设备的火灾探测器26 ；然而，毫无疑问可以根据需要来设置所述探测器。对应于防护区域A和B安装的联动控制中继装置20分别通过信号线连接到系统监控板24。自动火灾报警设备的接收器观也连接至系统监控板24。此外，系统监控板M通过信号线连接到泵单元12并且控制泵单元12的泵启动/停止。图2是关注图1的防护区域A的说明图。带电喷头10安装在防护区域A的屋顶侧。图1所示的来自泵单元12的导管16经由调压阀30和自动开/关阀32连接到带电喷头10。如下文所述，电压施加部15安装在带电喷头10的上部处，以便将预定的电压施加到带电喷头10，从而使从带电喷头10喷射的灭火剂能够带电并被喷洒。此外，专用火灾探测器18安装在防护区域A的屋顶侧中，并且自动火灾报警设备的火灾探测器沈也连接到所述屋顶侧。图3 (A)和3 (B)示出了图1和图2所示的带电喷头10的实施方式，并且该实施方式的特征在于使用了环状感应电极部。在图3(A)中，在带电喷头10中，喷头主体36利用螺纹固定至下落管34的远端，
6该下落管34连接到来自泵单元12的导管。圆筒形的水侧电极部40经由绝缘构件41结合到喷头主体36的远端的内部。接地线缆50从电压施加部15引出并且连接到水侧电极部 40，该电压施加部15相对于水侧电极部40如图2所示安装在上部，该水侧电极部40经由绝缘构件41安装在喷头主体36的内部。通过接地线缆50的连接使水侧电极部40的施加电压为0伏并将其接地。喷嘴38设置在水侧电极部40的下方。喷嘴38包括设置在水侧电极部40侧的内部的喷嘴转子38a，以及设置在远端侧的喷嘴头38b。喷嘴38接收水基灭火剂的供给，该水基灭火剂从下落管34通过图1的泵单元12 加压供给；并且在水基灭火剂经过喷嘴主体38a并且从喷嘴头38b喷射到外部时，喷嘴将水基灭火剂转变为颗粒并喷洒所述颗粒。在本实施方式中，喷嘴38喷洒的喷洒图案具有所谓的全锥形状。使用绝缘材料的盖42相对于喷嘴38经由固定构件43用螺纹固定而固定。盖42 为大致圆筒形构件，并且通过止挡环46的螺纹固定将环状感应电极部44结合到下侧的开口部中。如图3(B)所示，环状感应电极部44在其环状主体的中心处形成有开口 45，该开口 45允许从喷嘴38喷射出的颗粒穿过。相对于布置在盖42下方的环状感应电极部44，电压施加线缆48从图2中所示的处于上部的电压施加部15引出；并且电压施加线缆48贯穿由绝缘材料制成的盖42并且连接到环状感应电极部44，从而将电压施加到感应电极部44。这里，在本发明的本实施方式的带电喷头10中使用的水侧电极部40和环状感应电极部44，除了具有导电性的金属以外，还可以是具有导电性的树脂、具有导电性的橡胶或二者的结合。当从带电喷头10喷洒水基化学灭火剂时，图2中所示的电压施加部15通过来自图1中所示的联动控制中继装置20的控制信号来操作，并且将例如小于20千伏的直流、交流或脉冲施加电压施加到环状感应电极部44，而水侧电极部40用作0伏的接地侧。例如，当以这种方式将几千伏的电压施加于水侧电极部40和环状感应电极部44 之间时，通过这种电压施加在电极之间产生了外部电场，通过使水基灭火剂转变为从喷嘴 38喷射的颗粒的喷射过程使喷射颗粒带电，并且可将带电的喷射颗粒喷洒到外部。接下来，将描述图1的实施方式中的监控操作。例如，如果在防护区域A中在此点发生火灾F，则专用火灾探测器18检测火灾并且经由联动控制中继装置20将火灾检测信号发送到系统监控板对。当系统监控板M接收到安装在防护区域A中的专用火灾探测器18发送的警报时，系统监控板M启动泵单元12，从水源14泵送灭火水，通过泵单元12使水加压，并且将水供给到导管16。同时，系统监控板M将带电喷头10的启动信号输出至对应于防护区域A设置的联动控制中继装置20。响应于该启动信号，联动控制中继装置20进行自动开/关阀32的打开操作，由此经由打开的自动开/关阀32将由调压阀30调节的恒定压力的水基灭火剂供给到带电喷头10，并且将灭火剂以喷射颗粒从带电喷头10喷洒到如图2所示的防护区域 A0同时，如图2所示，联动控制中继装置20将启动信号发送到设置在带电喷头10处的电压施加部15 ；并且，响应于该启动信号，电压施加部15将例如几千伏的直流、交流或脉冲施加电压供给到带电喷头10。因此，在图3(A)所示的带电喷头10中，当加压的水基灭火剂通过从喷嘴38喷射而转变为喷射颗粒被喷洒时，几千伏的电压施加到连接于电压施加线缆48的环状感应电极部44侧，而连接到接地线缆50的水侧电极部40为0伏。通过该电压施加产生的外部电场可被施加到处于喷洒过程中的水基灭火剂，在该喷洒过程中，灭火剂从喷嘴38喷射并且穿过环状感应电极部44的开口 45，从而使通过喷射转变成的喷洒颗粒带电并喷洒这些颗粒。如图2所示，使从带电喷头10朝向发生火灾F的防护区域A喷射的水粒带电。因此，由于充电产生的库仑力，水粒有效地附着到火灾F的高温燃烧源，并且同时附着至燃料材料的所有表面；其中与喷洒通常不带电水粒的情况相比，对燃烧材料的湿润效果显著增强，并且发挥了高的灭火能力。此外，例如当在图3㈧所示的带电喷头10中以脉冲的方式将正电压施加到环状感应电极部44同时水侧电极部40为0伏时，被喷洒的水粒在喷洒中仅带有负电荷。当喷洒以这种方式带电的仅带有负电荷的水粒时，在空中带电水粒之间存在排斥力作用，从而减小水粒相互碰撞和关联而增长并下落的可能性，从而滞留在空中的水粒的密度高。结果， 发挥了高的灭火能力。此外，通过从带电喷头10将带电水粒喷洒到防护区域A，能够获得有效去除由火灾F产生的烟的除烟效果。通过喷洒传统的水粒所发挥的除烟效果是一种通过水粒与烟粒间的随机碰撞产生的捕获作用；另一方面，在本实施方式中，如上所述本实施方式的除烟效果在使喷洒水粒带电而产生的库仑力作用下由水粒收集同样处于带电状态下的烟粒，从而发挥了显著的除烟作用。这里，对于从本实施方式的带电喷头10喷洒的水粒的颗粒尺寸而言，例如在使用图3(A)的喷嘴38的情况下颗粒尺寸包括多种颗粒尺寸。在本实施方式中，对水粒的颗粒尺寸没有特别的限定。然而，考虑到通过库仑力而附着到燃烧物质的优点，理想的是使用包含约200 μ m以下的多数水粒的喷嘴38。接下来，将说明根据本实施方式的灭火效果。如上所述，在使用本实施方式的带电喷头10喷洒带电喷射颗粒时，使水粒带电；结果，由于库仑力而附着到燃烧材料的所有表面，当然也会附着到高温燃烧表面，并且与传统不带电的水粒相比，湿润效果显著增强。所以，获得了高的灭火能力。此外，例如当使水粒仅带有负电荷而带电排放时，空中的水粒之间存在排斥力作用，水粒相互碰撞和关联而增长并下落的可能性降低，从而滞留在空中的水粒的密度变高， 这也是高灭火能力的一个原因。由于这些原因，在使用本实施方式的带电喷头带电排放水粒时，与传统的不带电水粒喷洒相比，灭火性能显著提高。为了证实灭火性能的提高，本申请的发明人进行了以下灭火实验。(实验例1)木垛火灾的灭火试验结果
实验条件喷嘴喷射量在1兆帕时8升/分钟感应电极电压2千伏火灾模型12平方毫米、150平方毫米的木材22根点火剂正庚烷(n-h印tane)点火灭火时间带电的情况下14秒不带电的情况下54秒根据这些实验结果，在根据本实施方式的带电喷洒中，能够以大约为不带电喷洒量的的灭火水量来获得同等的灭火效果，换句话说，以大约四分之一的灭火水量来获得同等的灭火效果。接下来，将说明本实施方式中的带电喷洒所带来的除烟效果。与传统不带电喷洒相比，本实施方式的带电喷洒显著提高了对火灾时产生的烟的除烟性能。本申请的发明人通过实验证实，由火灾导致的烟带电。图4(A)是示出了通过穿过式法拉第测量仪(passing type Faraday gauge)测量到的烟的电荷状态的同步示波器的照片。图4(A)示出了在无烟状态下穿过式法拉第测量仪的输出，其中噪声水平是近似恒定的。图4(B)示出了当烟通过穿过式法拉第测量仪时所获得的所述穿过式法拉第测量仪的输出，其中在屏幕上同步示波器的波形大幅地上升和下降，这表明烟粒的带电状态是显著的。根据本实施方式通过带电喷洒获得高的除烟效果的原因在于，由于在本实施方式中使水粒带电，所以如图4(B)的脉冲示波器波形清晰所示，由于处于带电状态的烟粒通过库仑力被收集，从而除烟效果增强，而传统的不带电喷洒捕获烟是一种通过烟粒与水粒间的随机碰撞的捕获方式。例如，如果处于带电状态的水粒为100到200 μ m，同样处于带电状态的烟粒为1到 2 μ m，则水粒周围的许多小烟粒通过库仑力被收集。结果，获得了强大的除烟效果。为了证实根据本实施方式的除烟效果的增强，进行了以下实验。(实验例2)喷嘴喷射量在1兆帕时8升/分钟感应电极电压2千伏水排放模式脉冲式施加水排放火灾模型通过在1. 8立方米的密闭空间中燃烧50毫升汽油使该空间充满烟之后，以排放水60秒间隔120秒进行五次循环喷洒，并且测量烟浓度的转变。图5是示出了实验例2的实验结果的曲线图。图5的实验结果以横轴示出经过的时间，以纵轴示出烟浓度。实验特性曲线100是根据本实施方式的带电喷洒，而实验特性曲线200是传统的不带电喷洒。在图5中，当在时间tl汽油点燃汽油时，如实验特性曲线100和200所示，烟浓度快速增加；并且，当实际上从外部观察时，由于燃烧产生的烟，所述密闭空间是完全黑暗的，处于完全不可见的状态。随后，在时间t2开始喷洒。对于本实施方式的实验特性曲线100，首先从时间t2 到t3进行第一次带电喷洒，并且通过该第一次带电喷洒使烟浓度快速降低至1. 3%。烟浓度从时间t2到t3的变化是快速除烟作用，其中在进行视觉观察时密闭空间中完全黑暗的烟状态下立刻除去烟，并且获得了内部变得略微可见的状态；并且这是在仅 60秒的带电喷洒期间进行的。随后，在120秒的时间间隔结束之后，在时间t4到t5进行第二次带电喷洒。之后，在时间t6到t738到t9以及tlO到til重复带电喷洒。结果，随着带电喷洒次数的增加，例如通过第5次带电喷洒，烟浓度变得接近0%，换句话说，能够除去烟而达到完全无烟的状态。另一方面，在不带电喷洒的传统特性曲线200中，与本实施方式的实验特性曲线一样，在时间t2到t3、时间t4到t5、时间t6到t7、时间t8到t9以及时间tlO到til,以 120秒的时间间隔进行5次不带电喷洒。然而，烟浓度的降低缓慢，并且传统的不带电实验特性曲线200的烟浓度约为本实施方式的实验特性曲线100的烟浓度的两倍；并且，根据实验结果的这种对比，证实了在本实施方式中获得了显著的除烟效果。尽管在最早想到将带电喷洒引入灭火的构思时本申请的发明人对灭火效果有所预期，但对于通过图5所示的实验结果说明的根据本实施方式的除烟效果来说，所述除烟效果是完全未预料到的显著结果。注意，根据图5的实验结果，根据在相同的喷洒水量的条件下带电喷洒和不带电喷洒的烟浓度随时间迁移的结果，证实了通过根据本实施方式的带电喷洒以大约五分之一的喷洒水量获得了与传统不带电喷洒同等的除烟效果。图6 (A)至6 (F)是示出了从本实施方式的电压施加部15施加到带电喷头10的施加电压的时序图。图6(A)示出了施加+V的直流电压的情况，其中在这种情况下持续喷洒带负电荷的水粒。图6(B)示出了施加-V的直流电压的情况，其中在这种情况下持续喷洒带正电荷的水粒。图6(C)示出了施加士V的交流电压的情况，其中在这种情况下，根据在正半周期期间交流电压的变化而持续喷洒带负电荷的水粒，并且根据在负半周期期间交流电压的变化而持续喷洒带正电荷的水粒。图6(D)示出了以预定时间间隔施加+V的脉冲电压的情况，其中在这种情况下间歇地喷洒带负电荷的水粒，并且在未施加电压的期间内，喷洒不带电的水粒。图6(E)示出了以预定时间间隔施加-V的脉冲电压的情况；其中在这种情况下间歇地喷洒带正电荷的水粒，并且在未施加电压的期间内，喷洒不带电的水粒。图6(F)示出了以预定的时间间隔交替地施加士V的脉冲电压的情况，其中在这种情况下，以所述时间间隔交替地喷洒带负电荷的水粒和带正电荷的水粒，并且在未施加电压的期间内，喷洒不带电的水粒。市售的配备有控制输入端(control input)的升压单元可用作电压施加部15，该电压施加部15将如图6(A)至6 (F)所示的带电电压供给到带电喷头10。市售的升压单元包括这样的单元，当将0到20伏的直流电施加到其输入端时该单元能够输出0到20千伏的直流电作为输出，可以使用这样的市售单元。图7(A)和7(B)是示出使用圆筒形感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。在图7(A)中，在本实施方式的带电喷头10中，喷头主体36通过螺纹固定而固定到下落管34的远端，水侧电极部40经由绝缘构件41布置在喷头主体36的内部，并且接地线缆 50从上侧连接到水侧电极部40。喷嘴38布置在水侧电极部40的下方，并且喷嘴38包括喷嘴主体(转子)38a和喷头38b。圆筒形盖56经由固定构件43附接到喷头38b的下部的外侧。圆筒形感应电极部52借助止挡环58通过螺纹固定而布置在盖56的下端的开口部的内部。在圆筒形感应电极部52的圆筒体内形成通孔M，如就此示出的图7(B)的平面图所示。线缆48通过使用绝缘材料的盖56连接到圆筒形感应电极部52，并且用于充电的施加电压从线缆48供给。同样在使用圆筒形感应电极部52的带电喷头10中，当从喷嘴38 喷射加压的水基灭火剂以喷洒水粒时，例如几千伏的电压施加到圆筒形感应电极部52，而水侧电极部40为0伏。结果，在喷射过程中，水粒经过圆筒形感应电极部52的通孔M的空间，在该空间中形成有通过施加电压而产生的外部电场，从喷嘴38排出的水粒可以在该喷射过程中带电，从而能够喷洒带电的水粒。图8㈧和8(B)是示出使用金属丝网状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。在图8(A)的带电喷头10中，喷头主体36通过螺纹固定而固定到下落管34的下部，水侧电极部40经由绝缘构件41布置在喷头主体36中，并且接地线缆50连接到水侧电极部40。盖62经由固定构件43附接到喷嘴38的下侧，并且金属丝网状感应电极部60附接到盖62的内部的开口部。金属丝网状感应电极部60具有如图8 (B)所示的平面形状并且使用由金属制成的具有预定网眼的金属丝网。盖62是绝缘材料，并且电压施加线缆48通过盖62连接到金属丝网状感应电极部60，从而能够将电压施加到金属丝网状感应电极部60。同样在图8(A)和8(B)的实施方式中，当水基灭火剂从喷嘴38喷射并且转变为水粒时，以脉冲或交流电的方式将例如几千伏的电压施加到金属丝网状感应电极部60侧，而水侧电极部40为0伏。结果，在从喷嘴38喷射的空间中产生外部电场，当颗粒经过金属丝网状感应电极部60的网眼的开口部时能够带电，所以能够喷洒带电的水粒。图9(A)和9(B)是示出使用平行板感应电极部的带电喷头的实施方式的说明图。 在图9(A)的带电喷头10中，通过螺纹固定将喷嘴68固定在下落管34的下部处。在该实施方式中，水侧电极部使用下落管；34本身。所以，使用连接环66使下落管34与接地线缆 50直接连接。通过螺纹固定将环保持器70固定在喷嘴68的下部处，并且一对板状保持器72a 和72b以如下状态平行布置保持器呈悬臂状并且悬挂在环保持器70的下侧。平行板感应电极部7 和74b分别固定在保持器7 和72b的对置的内表面上。如图9(B)所示，在从下侧观察的平面图中，平行板感应电极部7 和74b平行地布置。保持器7 和72b是绝缘材料，通过分支部76从电压施加线缆48分支出的分支线缆48a和48b通过保持器7 和72b分别连接到平行板感应电极部7 和74b，以便施加例如几千伏的施加电压。
同样在图9 (A)的带电喷头10中，当水基灭火剂从喷嘴68喷射出并且以喷射颗粒喷洒时，在平行地布置在用作水侧电极部的下落管34的远端侧部的平行板感应电极部7 和74b之间施加例如几千伏的电压。结果，在夹于平行板感应电极部7 和74b之间的空间中能够产生外部电场，从喷嘴68喷射出的水粒在经过外部电场的过程中能够带电，因此喷洒带电的水粒。图10(A)和10(B)是示出使用针状感应电极部的带电喷头的另一实施方式的说明图。在图10(A)的带电喷头10中，通过螺纹固定将喷嘴68固定在用作水侧电极部的下落管34的远端处，连接环66附接到下落管34以便与接地线缆50电连接。环保持器80经由固定构件43附接到喷嘴68的远端侧。针状感应电极部78附接到环保持器80的下部。针状感应电极部78以反L形折弯并且具有远端朝向喷嘴68的开口部倾斜折弯的针状，并且从其下侧看到的平面图如图10(B)所示。电压施加线缆48电连接到针状感应电极部78，针状感应电极部78附接到环保持器80。同样在此实施方式中，当水基灭火剂被喷射、转变为水粒并且从喷嘴68喷洒时， 例如几千伏的电压施加到用作水侧电极部的下落管34和布置在喷嘴的远端侧中的针状感应电极部78之间。结果，在喷嘴开口部和针状感应电极部78的远端之间的空间中产生外部电场，在喷射过程中喷射的颗粒能够在所述空间处带电，在喷射过程中，灭火剂被转变为从喷嘴68喷射出的水粒，因此能够以带电的水粒被喷洒。在上述实施方式中所示的各种结构可以应用于在本实施方式中使用的带电喷头 10 ；然而，所述结构不限于此，而是可以使用具有任意结构的带电喷头。对于施加到带电喷头的带电电压来说，同样可以根据作为灭火目标的燃烧部件一方的情况，根据需要任意地确定感应电极部是在正/负施加电压下、仅在正施加电压下还是仅在负施加电压下，而水侧电极部为0伏。此外，本发明包括不损害本发明的目标和优点的任意变型，并且本发明不受上述实施方式中所示的数值限制。
1权利要求
1.一种消防设备，该消防设备包括灭火剂供给设备，该灭火剂供给设备用于经由导管加压供给水基灭火剂； 带电喷头，该带电喷头用于使通过所述灭火剂供给设备加压供给的所述灭火剂的喷射颗粒带电并且喷洒所述颗粒，所述带电喷头安装在防护区域中；以及电压施加部，该电压施加部用于将带电电压施加至所述带电喷头。
2.根据权利要求1所述的消防设备，其中所述带电喷头设置有喷嘴，该喷嘴用于通过将所述水基灭火剂喷射到外部空间而将该灭火剂转变为颗粒喷洒；感应电极部，该感应电极部布置在所述喷嘴的喷射空间侧；以及水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷嘴中并且与所述水基灭火剂接触；并且所述电压施加部在所述带电喷头的所述感应电极部与所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加到所述水基灭火剂来使所述喷射颗粒带电。
3.根据权利要求2所述的消防设备，其中，所述带电喷头的所述水侧电极部是使用导电材料的所述喷嘴的一部分或者是使用导电材料的导管的一部分。
4.根据权利要求2所述的消防设备，其中，所述带电喷头的所述感应电极部是具有导电性的金属、具有导电性的树脂和具有导电性的橡胶中的任意一种或者是它们的复合体， 并且具有环形、圆筒形、垂直平板形、平行板形、直线形以及金属丝网形中的任意一种形状。
5.根据权利要求2所述的消防设备，其中，在所述带电喷头中，所述水侧电极部的电压为零伏，所述水侧电极部接地，并且所述感应电极部被从所述电压施加部施加预定的带电电压。
6.根据权利要求5所述的消防设备，其中，所述电压施加部将预定的直流、交流或脉冲带电电压施加到所述感应电极部。
7.根据权利要求5所述的消防设备，其中，所述电压施加部将小于士20千伏的所述预定的带电电压施加到所述感应电极部。
8.根据权利要求2所述的消防设备，其中，所述感应电极部的一部分或全部覆有绝缘材料。
9.根据权利要求1所述的消防设备，其中，所述水基灭火剂为水、海水或包含强化灭火性能的化学制剂的水。
10.一种消防设备的喷洒方法，该喷洒方法包括在发生火灾的情况下，经由导管对水基灭火剂进行加压并且将所述灭火剂供给到带电喷头，所述带电喷头安装在防护区域中；以及当从所述带电喷头喷洒由加压供给的所述灭火剂形成的喷射颗粒时，使所述喷射颗粒带电并喷洒所述喷射颗粒。
11.根据权利要求10所述的消防设备的喷洒方法，其中所述带电喷头设置有喷嘴，该喷嘴用于通过将所述水基灭火剂喷射到外部空间而将该灭火剂转变为颗粒喷洒；感应电极部，该感应电极部布置在所述喷嘴的喷射空间侧；以及水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷嘴中并且与所述水基灭火剂接触；并且在所述感应电极部与所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加到所述水基灭火剂而使所述喷射颗粒带电。
12.根据权利要求11所述的消防设备的喷洒方法，其中，使所述水侧电极部的电压为零伏并使所述水侧电极部接地，并且将预定的带电电压施加到所述感应电极部。
13.根据权利要求12所述的消防设备的喷洒方法，其中，将预定的直流、交流或脉冲带电电压施加到所述感应电极部。
14.根据权利要求12所述的消防设备的喷洒方法，其中，将小于士20千伏的所述预定的带电电压施加到所述感应电极部。
全文摘要
水基灭火剂被加压供给到灭火剂供给设备，该水基灭火剂供给设备用于通过导管加压供给水基灭火剂，并且通过导管将水基灭火剂供给到安装在防护区域(A)中的带电喷头，灭火剂的喷射颗粒在带电后从带电喷头喷洒。将脉冲带电电压或交流带电电压从电压施加部(15)施加到带电喷头，在水侧电极部与感应电极部之间施加电压而产生外部电场，在喷洒过程中将该外部电场施加到灭火剂，因此使喷射颗粒带电。
文档编号A62C31/02GK102223925SQ200980146619
公开日2011年10月19日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者林龙也, 辻利秀 申请人:报知机股份有限公司
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