專利名稱：消防設(shè)備及噴灑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消防設(shè)備和用于從噴頭噴灑水基滅火劑的噴灑方法，所述水基滅火劑包含水、海水和/或化學(xué)滅火劑。
背景技術(shù)：
通常，這種類型的水基消防設(shè)備包括噴灑滅火設(shè)備、水霧化滅火設(shè)備、細(xì)水霧滅火設(shè)備等。特別地，細(xì)水霧滅火設(shè)備將水粒的尺寸減小到20至200 μ m，或者減小到噴灑設(shè)備或水霧化滅火設(shè)備的水粒尺寸的幾分之一，并且將水粒排出到空間中，由此通過(guò)冷卻效果以及蒸發(fā)水的氧供給抑制效果以少的水量來(lái)實(shí)現(xiàn)滅火效果。近來(lái)，使用水作為滅火劑的噴灑滅火設(shè)備、水霧化滅火設(shè)備或細(xì)水霧滅火設(shè)備被重新評(píng)價(jià)，因?yàn)榕c例如二氧化碳和氮的氣基滅火劑相比，上述設(shè)備使用對(duì)環(huán)境和人體友好的水作為滅火劑。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平11-192320專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平10-11821
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題然而，盡管傳統(tǒng)的噴灑滅火設(shè)備和水霧化滅火設(shè)備的高滅火能力是公知的，但為了確保滅火能力，所述滅火設(shè)備的排水量大，并且降低在滅火時(shí)或滅火后引起的潮濕損壞也是個(gè)問(wèn)題。另一方面，被認(rèn)為引起小的潮濕損壞的細(xì)水霧滅火設(shè)備，旨在通過(guò)使空間充滿相當(dāng)小的水粒來(lái)獲得冷卻效果和獲得通過(guò)蒸發(fā)水產(chǎn)生的氧供給的抑制效果；然而，實(shí)際上所述細(xì)水霧滅火設(shè)備的滅火效果并不高。因此，可想到的原因是小的水粒被與高溫燃燒物接觸的高溫空氣的分子運(yùn)動(dòng)所排斥，其中附著到燃燒物的燃燒表面并且使該燃燒表面濕潤(rùn)的效果很小。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠以水基滅火劑的小的噴灑量來(lái)有效地熄滅和抑制火的消防設(shè)備和噴灑方法。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段(消防設(shè)備)本發(fā)明提供一種消防設(shè)備，該消防設(shè)備設(shè)置有滅火劑供給設(shè)備，該滅火劑供給設(shè)備用于經(jīng)由導(dǎo)管加壓供給水基滅火劑；帶電噴頭，該帶電噴頭用于使通過(guò)所述滅火劑供給設(shè)備加壓供給的所述滅火劑的噴射顆粒帶電并且噴灑所述顆粒，所述帶電噴頭安裝在防護(hù)區(qū)域中；以及電壓施加部，該電壓施加部用于將帶電電壓施加于所述帶電噴頭。這里，所述帶電噴頭設(shè)置有所述帶電噴頭設(shè)置有
噴嘴，該噴嘴用于通過(guò)將所述水基滅火劑噴射到外部空間而將該滅火劑轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒噴灑；感應(yīng)電極部，該感應(yīng)電極部布置在所述噴嘴的噴射空間側(cè)；以及水側(cè)電極部，該水側(cè)電極部布置在所述噴嘴中并且與所述水基滅火劑接觸；并且所述電壓施加部在所述帶電噴頭的所述感應(yīng)電極部與所述水側(cè)電極部之間施加電壓而產(chǎn)生外部電場(chǎng)，在所述噴嘴的噴射過(guò)程中將該外部電場(chǎng)施加到所述水基滅火劑來(lái)使所述噴射顆粒帶電。所述帶電噴頭的所述水側(cè)電極部是使用導(dǎo)電材料的所述噴嘴的一部分或者是使用導(dǎo)電材料的導(dǎo)管的一部分。所述帶電噴頭的所述感應(yīng)電極部是具有導(dǎo)電性的金屬、具有導(dǎo)電性的樹(shù)脂和具有導(dǎo)電性的橡膠中的任意一種或者是它們的復(fù)合體，并且具有環(huán)形、圓筒形、垂直平板形、平行板形、直線形以及金屬絲網(wǎng)形中的任意一種形狀。在所述帶電噴頭中，所述水側(cè)電極部的電壓為零伏，所述水側(cè)電極部接地，并且所述感應(yīng)電極部被從所述電壓施加部施加預(yù)定的帶電電壓。所述電壓施加部將預(yù)定的直流、交流或脈沖帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。所述電壓施加部將小于士20千伏的所述預(yù)定的帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。所述感應(yīng)電極部的一部分或全部覆有絕緣材料。所述水基滅火劑為水、海水或包含強(qiáng)化滅火性能的化學(xué)制劑的水。(噴灑方法)本發(fā)明提供一種消防設(shè)備的噴灑方法，該噴灑方法包括，在發(fā)生火災(zāi)的情況下，經(jīng)由導(dǎo)管對(duì)水基滅火劑進(jìn)行加壓并且將所述滅火劑供給到帶電噴頭，所述帶電噴頭安裝在防護(hù)區(qū)域中；以及當(dāng)從所述帶電噴頭噴灑由加壓供給的所述滅火劑形成的噴射顆粒時(shí)，使所述噴射顆粒帶電并噴灑所述噴射顆粒。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)從帶電噴頭噴出的水粒帶電時(shí)，水粒會(huì)因?yàn)閹?kù)侖力而附著到燃燒材料的所有表面，當(dāng)然水粒也會(huì)附著到高溫燃燒表面，其中濕潤(rùn)效果顯著增強(qiáng)，并且與通常的不帶電水粒相比，滅火能力得到了提高。此外，例如當(dāng)僅用負(fù)電荷來(lái)進(jìn)行帶電噴灑時(shí)，在空中水粒之間存在排斥力作用，水粒相互碰撞和關(guān)聯(lián)而增長(zhǎng)并下落的可能性降低，滯留在空中的水粒的密度高，這也是高滅火能力的一個(gè)原因。當(dāng)本申請(qǐng)的發(fā)明人實(shí)施滅火實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)證實(shí)與傳統(tǒng)的不帶電噴灑相比，對(duì)滅火性能的創(chuàng)新改進(jìn)超過(guò)了原來(lái)的預(yù)期。根據(jù)本發(fā)明的帶電噴灑，利用大約為傳統(tǒng)不帶電噴灑的滅火水量的四分之一的滅火水量，就能獲得同等的滅火效果。此外，根據(jù)本發(fā)明的帶電噴灑，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，與傳統(tǒng)的不帶電噴灑相比，對(duì)火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙的除煙性能顯著提高，并且這是在開(kāi)始時(shí)未預(yù)料到的創(chuàng)新結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的帶電噴灑，利用大約為傳統(tǒng)不帶電噴灑的滅火水量的五分之一的滅火水量，就能獲得同等的除煙效果。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的消防設(shè)備的實(shí)施方式的說(shuō)明圖；圖2是關(guān)注圖1的防護(hù)區(qū)域A的說(shuō)明圖；圖3是示出了使用環(huán)狀感應(yīng)電極部的帶電噴頭的實(shí)施方式的說(shuō)明圖；圖4是示出了用于證實(shí)由火災(zāi)引起的煙帶電的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明圖；圖5是示出了用于證實(shí)本實(shí)施方式的除煙效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖；圖6是示出了施加供給到本實(shí)施方式的帶電噴頭的電壓的時(shí)序圖；圖7是示出了使用圓筒形感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖；圖8是示出了使用金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖；圖9是示出了使用平行平板感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖；以及圖10是示出了使用針狀感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的消防設(shè)備的實(shí)施方式的說(shuō)明圖。在圖1中，根據(jù)本實(shí)施方式的帶電噴頭10安裝在諸如建筑物中的計(jì)算機(jī)房的防護(hù)區(qū)域A和B的屋頂側(cè)。導(dǎo)管 16經(jīng)由手控閥(閘門閥)13從為水源14安裝的泵單元12的突出側(cè)連接到帶電噴頭10，水源14用作滅火劑供給設(shè)備。導(dǎo)管16分支而出然后經(jīng)由調(diào)壓閥30和自動(dòng)開(kāi)/關(guān)閥32分別連接到安裝在防護(hù)區(qū)域A和B中的帶電噴頭10。在防護(hù)區(qū)域A和B中均安裝有控制帶電噴頭10噴灑的專用火災(zāi)探測(cè)器18。防護(hù)區(qū)域A和B均設(shè)置有聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20和通過(guò)手動(dòng)操作來(lái)控制帶電噴頭10的噴灑的手動(dòng)操作箱22。將從專用火災(zāi)探測(cè)器18和手動(dòng)操作箱 22引出的信號(hào)線連接到聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20，并且用于向帶電噴頭10施加帶電驅(qū)動(dòng)所用的電壓的信號(hào)線和用于對(duì)自動(dòng)開(kāi)/關(guān)閥32進(jìn)行開(kāi)/關(guān)控制的信號(hào)線連接到聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20。此外，自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的火災(zāi)探測(cè)器沈安裝在防護(hù)區(qū)域A中，并且連接到從自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的接收器觀引出的探測(cè)線。防護(hù)區(qū)域B沒(méi)有設(shè)置自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的火災(zāi)探測(cè)器26 ；然而，毫無(wú)疑問(wèn)可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)置所述探測(cè)器。對(duì)應(yīng)于防護(hù)區(qū)域A和B安裝的聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20分別通過(guò)信號(hào)線連接到系統(tǒng)監(jiān)控板24。自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的接收器觀也連接至系統(tǒng)監(jiān)控板24。此外，系統(tǒng)監(jiān)控板M通過(guò)信號(hào)線連接到泵單元12并且控制泵單元12的泵啟動(dòng)/停止。圖2是關(guān)注圖1的防護(hù)區(qū)域A的說(shuō)明圖。帶電噴頭10安裝在防護(hù)區(qū)域A的屋頂側(cè)。圖1所示的來(lái)自泵單元12的導(dǎo)管16經(jīng)由調(diào)壓閥30和自動(dòng)開(kāi)/關(guān)閥32連接到帶電噴頭10。如下文所述，電壓施加部15安裝在帶電噴頭10的上部處，以便將預(yù)定的電壓施加到帶電噴頭10，從而使從帶電噴頭10噴射的滅火劑能夠帶電并被噴灑。此外，專用火災(zāi)探測(cè)器18安裝在防護(hù)區(qū)域A的屋頂側(cè)中，并且自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的火災(zāi)探測(cè)器沈也連接到所述屋頂側(cè)。圖3 (A)和3 (B)示出了圖1和圖2所示的帶電噴頭10的實(shí)施方式，并且該實(shí)施方式的特征在于使用了環(huán)狀感應(yīng)電極部。在圖3(A)中，在帶電噴頭10中，噴頭主體36利用螺紋固定至下落管34的遠(yuǎn)端，
6該下落管34連接到來(lái)自泵單元12的導(dǎo)管。圓筒形的水側(cè)電極部40經(jīng)由絕緣構(gòu)件41結(jié)合到噴頭主體36的遠(yuǎn)端的內(nèi)部。接地線纜50從電壓施加部15引出并且連接到水側(cè)電極部 40，該電壓施加部15相對(duì)于水側(cè)電極部40如圖2所示安裝在上部，該水側(cè)電極部40經(jīng)由絕緣構(gòu)件41安裝在噴頭主體36的內(nèi)部。通過(guò)接地線纜50的連接使水側(cè)電極部40的施加電壓為0伏并將其接地。噴嘴38設(shè)置在水側(cè)電極部40的下方。噴嘴38包括設(shè)置在水側(cè)電極部40側(cè)的內(nèi)部的噴嘴轉(zhuǎn)子38a，以及設(shè)置在遠(yuǎn)端側(cè)的噴嘴頭38b。噴嘴38接收水基滅火劑的供給，該水基滅火劑從下落管34通過(guò)圖1的泵單元12 加壓供給；并且在水基滅火劑經(jīng)過(guò)噴嘴主體38a并且從噴嘴頭38b噴射到外部時(shí)，噴嘴將水基滅火劑轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒并噴灑所述顆粒。在本實(shí)施方式中，噴嘴38噴灑的噴灑圖案具有所謂的全錐形狀。使用絕緣材料的蓋42相對(duì)于噴嘴38經(jīng)由固定構(gòu)件43用螺紋固定而固定。蓋42 為大致圓筒形構(gòu)件，并且通過(guò)止擋環(huán)46的螺紋固定將環(huán)狀感應(yīng)電極部44結(jié)合到下側(cè)的開(kāi)口部中。如圖3(B)所示，環(huán)狀感應(yīng)電極部44在其環(huán)狀主體的中心處形成有開(kāi)口 45，該開(kāi)口 45允許從噴嘴38噴射出的顆粒穿過(guò)。相對(duì)于布置在蓋42下方的環(huán)狀感應(yīng)電極部44，電壓施加線纜48從圖2中所示的處于上部的電壓施加部15引出；并且電壓施加線纜48貫穿由絕緣材料制成的蓋42并且連接到環(huán)狀感應(yīng)電極部44，從而將電壓施加到感應(yīng)電極部44。這里，在本發(fā)明的本實(shí)施方式的帶電噴頭10中使用的水側(cè)電極部40和環(huán)狀感應(yīng)電極部44，除了具有導(dǎo)電性的金屬以外，還可以是具有導(dǎo)電性的樹(shù)脂、具有導(dǎo)電性的橡膠或二者的結(jié)合。當(dāng)從帶電噴頭10噴灑水基化學(xué)滅火劑時(shí)，圖2中所示的電壓施加部15通過(guò)來(lái)自圖1中所示的聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20的控制信號(hào)來(lái)操作，并且將例如小于20千伏的直流、交流或脈沖施加電壓施加到環(huán)狀感應(yīng)電極部44，而水側(cè)電極部40用作0伏的接地側(cè)。例如，當(dāng)以這種方式將幾千伏的電壓施加于水側(cè)電極部40和環(huán)狀感應(yīng)電極部44 之間時(shí)，通過(guò)這種電壓施加在電極之間產(chǎn)生了外部電場(chǎng)，通過(guò)使水基滅火劑轉(zhuǎn)變?yōu)閺膰娮?38噴射的顆粒的噴射過(guò)程使噴射顆粒帶電，并且可將帶電的噴射顆粒噴灑到外部。接下來(lái)，將描述圖1的實(shí)施方式中的監(jiān)控操作。例如，如果在防護(hù)區(qū)域A中在此點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)F，則專用火災(zāi)探測(cè)器18檢測(cè)火災(zāi)并且經(jīng)由聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20將火災(zāi)檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)監(jiān)控板對(duì)。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控板M接收到安裝在防護(hù)區(qū)域A中的專用火災(zāi)探測(cè)器18發(fā)送的警報(bào)時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)控板M啟動(dòng)泵單元12，從水源14泵送滅火水，通過(guò)泵單元12使水加壓，并且將水供給到導(dǎo)管16。同時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)控板M將帶電噴頭10的啟動(dòng)信號(hào)輸出至對(duì)應(yīng)于防護(hù)區(qū)域A設(shè)置的聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20。響應(yīng)于該啟動(dòng)信號(hào)，聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)/關(guān)閥32的打開(kāi)操作，由此經(jīng)由打開(kāi)的自動(dòng)開(kāi)/關(guān)閥32將由調(diào)壓閥30調(diào)節(jié)的恒定壓力的水基滅火劑供給到帶電噴頭10，并且將滅火劑以噴射顆粒從帶電噴頭10噴灑到如圖2所示的防護(hù)區(qū)域 A0同時(shí)，如圖2所示，聯(lián)動(dòng)控制中繼裝置20將啟動(dòng)信號(hào)發(fā)送到設(shè)置在帶電噴頭10處的電壓施加部15 ；并且，響應(yīng)于該啟動(dòng)信號(hào)，電壓施加部15將例如幾千伏的直流、交流或脈沖施加電壓供給到帶電噴頭10。因此，在圖3(A)所示的帶電噴頭10中，當(dāng)加壓的水基滅火劑通過(guò)從噴嘴38噴射而轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚漕w粒被噴灑時(shí)，幾千伏的電壓施加到連接于電壓施加線纜48的環(huán)狀感應(yīng)電極部44側(cè)，而連接到接地線纜50的水側(cè)電極部40為0伏。通過(guò)該電壓施加產(chǎn)生的外部電場(chǎng)可被施加到處于噴灑過(guò)程中的水基滅火劑，在該噴灑過(guò)程中，滅火劑從噴嘴38噴射并且穿過(guò)環(huán)狀感應(yīng)電極部44的開(kāi)口 45，從而使通過(guò)噴射轉(zhuǎn)變成的噴灑顆粒帶電并噴灑這些顆粒。如圖2所示，使從帶電噴頭10朝向發(fā)生火災(zāi)F的防護(hù)區(qū)域A噴射的水粒帶電。因此，由于充電產(chǎn)生的庫(kù)侖力，水粒有效地附著到火災(zāi)F的高溫燃燒源，并且同時(shí)附著至燃料材料的所有表面；其中與噴灑通常不帶電水粒的情況相比，對(duì)燃燒材料的濕潤(rùn)效果顯著增強(qiáng)，并且發(fā)揮了高的滅火能力。此外，例如當(dāng)在圖3㈧所示的帶電噴頭10中以脈沖的方式將正電壓施加到環(huán)狀感應(yīng)電極部44同時(shí)水側(cè)電極部40為0伏時(shí)，被噴灑的水粒在噴灑中僅帶有負(fù)電荷。當(dāng)噴灑以這種方式帶電的僅帶有負(fù)電荷的水粒時(shí)，在空中帶電水粒之間存在排斥力作用，從而減小水粒相互碰撞和關(guān)聯(lián)而增長(zhǎng)并下落的可能性，從而滯留在空中的水粒的密度高。結(jié)果， 發(fā)揮了高的滅火能力。此外，通過(guò)從帶電噴頭10將帶電水粒噴灑到防護(hù)區(qū)域A，能夠獲得有效去除由火災(zāi)F產(chǎn)生的煙的除煙效果。通過(guò)噴灑傳統(tǒng)的水粒所發(fā)揮的除煙效果是一種通過(guò)水粒與煙粒間的隨機(jī)碰撞產(chǎn)生的捕獲作用；另一方面，在本實(shí)施方式中，如上所述本實(shí)施方式的除煙效果在使噴灑水粒帶電而產(chǎn)生的庫(kù)侖力作用下由水粒收集同樣處于帶電狀態(tài)下的煙粒，從而發(fā)揮了顯著的除煙作用。這里，對(duì)于從本實(shí)施方式的帶電噴頭10噴灑的水粒的顆粒尺寸而言，例如在使用圖3(A)的噴嘴38的情況下顆粒尺寸包括多種顆粒尺寸。在本實(shí)施方式中，對(duì)水粒的顆粒尺寸沒(méi)有特別的限定。然而，考慮到通過(guò)庫(kù)侖力而附著到燃燒物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，理想的是使用包含約200 μ m以下的多數(shù)水粒的噴嘴38。接下來(lái)，將說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施方式的滅火效果。如上所述，在使用本實(shí)施方式的帶電噴頭10噴灑帶電噴射顆粒時(shí)，使水粒帶電；結(jié)果，由于庫(kù)侖力而附著到燃燒材料的所有表面，當(dāng)然也會(huì)附著到高溫燃燒表面，并且與傳統(tǒng)不帶電的水粒相比，濕潤(rùn)效果顯著增強(qiáng)。所以，獲得了高的滅火能力。此外，例如當(dāng)使水粒僅帶有負(fù)電荷而帶電排放時(shí)，空中的水粒之間存在排斥力作用，水粒相互碰撞和關(guān)聯(lián)而增長(zhǎng)并下落的可能性降低，從而滯留在空中的水粒的密度變高， 這也是高滅火能力的一個(gè)原因。由于這些原因，在使用本實(shí)施方式的帶電噴頭帶電排放水粒時(shí)，與傳統(tǒng)的不帶電水粒噴灑相比，滅火性能顯著提高。為了證實(shí)滅火性能的提高，本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了以下滅火實(shí)驗(yàn)。(實(shí)驗(yàn)例1)木垛火災(zāi)的滅火試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)條件噴嘴噴射量在1兆帕?xí)r8升/分鐘感應(yīng)電極電壓2千伏火災(zāi)模型12平方毫米、150平方毫米的木材22根點(diǎn)火劑正庚烷(n-h印tane)點(diǎn)火滅火時(shí)間帶電的情況下14秒不帶電的情況下54秒根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在根據(jù)本實(shí)施方式的帶電噴灑中，能夠以大約為不帶電噴灑量的的滅火水量來(lái)獲得同等的滅火效果，換句話說(shuō)，以大約四分之一的滅火水量來(lái)獲得同等的滅火效果。接下來(lái)，將說(shuō)明本實(shí)施方式中的帶電噴灑所帶來(lái)的除煙效果。與傳統(tǒng)不帶電噴灑相比，本實(shí)施方式的帶電噴灑顯著提高了對(duì)火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙的除煙性能。本申請(qǐng)的發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，由火災(zāi)導(dǎo)致的煙帶電。圖4(A)是示出了通過(guò)穿過(guò)式法拉第測(cè)量?jī)x(passing type Faraday gauge)測(cè)量到的煙的電荷狀態(tài)的同步示波器的照片。圖4(A)示出了在無(wú)煙狀態(tài)下穿過(guò)式法拉第測(cè)量?jī)x的輸出，其中噪聲水平是近似恒定的。圖4(B)示出了當(dāng)煙通過(guò)穿過(guò)式法拉第測(cè)量?jī)x時(shí)所獲得的所述穿過(guò)式法拉第測(cè)量?jī)x的輸出，其中在屏幕上同步示波器的波形大幅地上升和下降，這表明煙粒的帶電狀態(tài)是顯著的。根據(jù)本實(shí)施方式通過(guò)帶電噴灑獲得高的除煙效果的原因在于，由于在本實(shí)施方式中使水粒帶電，所以如圖4(B)的脈沖示波器波形清晰所示，由于處于帶電狀態(tài)的煙粒通過(guò)庫(kù)侖力被收集，從而除煙效果增強(qiáng)，而傳統(tǒng)的不帶電噴灑捕獲煙是一種通過(guò)煙粒與水粒間的隨機(jī)碰撞的捕獲方式。例如，如果處于帶電狀態(tài)的水粒為100到200 μ m，同樣處于帶電狀態(tài)的煙粒為1到 2 μ m，則水粒周圍的許多小煙粒通過(guò)庫(kù)侖力被收集。結(jié)果，獲得了強(qiáng)大的除煙效果。為了證實(shí)根據(jù)本實(shí)施方式的除煙效果的增強(qiáng)，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。(實(shí)驗(yàn)例2)噴嘴噴射量在1兆帕?xí)r8升/分鐘感應(yīng)電極電壓2千伏水排放模式脈沖式施加水排放火災(zāi)模型通過(guò)在1. 8立方米的密閉空間中燃燒50毫升汽油使該空間充滿煙之后，以排放水60秒間隔120秒進(jìn)行五次循環(huán)噴灑，并且測(cè)量煙濃度的轉(zhuǎn)變。圖5是示出了實(shí)驗(yàn)例2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以橫軸示出經(jīng)過(guò)的時(shí)間，以縱軸示出煙濃度。實(shí)驗(yàn)特性曲線100是根據(jù)本實(shí)施方式的帶電噴灑，而實(shí)驗(yàn)特性曲線200是傳統(tǒng)的不帶電噴灑。在圖5中，當(dāng)在時(shí)間tl汽油點(diǎn)燃汽油時(shí)，如實(shí)驗(yàn)特性曲線100和200所示，煙濃度快速增加；并且，當(dāng)實(shí)際上從外部觀察時(shí)，由于燃燒產(chǎn)生的煙，所述密閉空間是完全黑暗的，處于完全不可見(jiàn)的狀態(tài)。隨后，在時(shí)間t2開(kāi)始噴灑。對(duì)于本實(shí)施方式的實(shí)驗(yàn)特性曲線100，首先從時(shí)間t2 到t3進(jìn)行第一次帶電噴灑，并且通過(guò)該第一次帶電噴灑使煙濃度快速降低至1. 3%。煙濃度從時(shí)間t2到t3的變化是快速除煙作用，其中在進(jìn)行視覺(jué)觀察時(shí)密閉空間中完全黑暗的煙狀態(tài)下立刻除去煙，并且獲得了內(nèi)部變得略微可見(jiàn)的狀態(tài)；并且這是在僅 60秒的帶電噴灑期間進(jìn)行的。隨后，在120秒的時(shí)間間隔結(jié)束之后，在時(shí)間t4到t5進(jìn)行第二次帶電噴灑。之后，在時(shí)間t6到t738到t9以及tlO到til重復(fù)帶電噴灑。結(jié)果，隨著帶電噴灑次數(shù)的增加，例如通過(guò)第5次帶電噴灑，煙濃度變得接近0%，換句話說(shuō)，能夠除去煙而達(dá)到完全無(wú)煙的狀態(tài)。另一方面，在不帶電噴灑的傳統(tǒng)特性曲線200中，與本實(shí)施方式的實(shí)驗(yàn)特性曲線一樣，在時(shí)間t2到t3、時(shí)間t4到t5、時(shí)間t6到t7、時(shí)間t8到t9以及時(shí)間tlO到til,以 120秒的時(shí)間間隔進(jìn)行5次不帶電噴灑。然而，煙濃度的降低緩慢，并且傳統(tǒng)的不帶電實(shí)驗(yàn)特性曲線200的煙濃度約為本實(shí)施方式的實(shí)驗(yàn)特性曲線100的煙濃度的兩倍；并且，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的這種對(duì)比，證實(shí)了在本實(shí)施方式中獲得了顯著的除煙效果。盡管在最早想到將帶電噴灑引入滅火的構(gòu)思時(shí)本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)滅火效果有所預(yù)期，但對(duì)于通過(guò)圖5所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明的根據(jù)本實(shí)施方式的除煙效果來(lái)說(shuō)，所述除煙效果是完全未預(yù)料到的顯著結(jié)果。注意，根據(jù)圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)在相同的噴灑水量的條件下帶電噴灑和不帶電噴灑的煙濃度隨時(shí)間遷移的結(jié)果，證實(shí)了通過(guò)根據(jù)本實(shí)施方式的帶電噴灑以大約五分之一的噴灑水量獲得了與傳統(tǒng)不帶電噴灑同等的除煙效果。圖6 (A)至6 (F)是示出了從本實(shí)施方式的電壓施加部15施加到帶電噴頭10的施加電壓的時(shí)序圖。圖6(A)示出了施加+V的直流電壓的情況，其中在這種情況下持續(xù)噴灑帶負(fù)電荷的水粒。圖6(B)示出了施加-V的直流電壓的情況，其中在這種情況下持續(xù)噴灑帶正電荷的水粒。圖6(C)示出了施加士V的交流電壓的情況，其中在這種情況下，根據(jù)在正半周期期間交流電壓的變化而持續(xù)噴灑帶負(fù)電荷的水粒，并且根據(jù)在負(fù)半周期期間交流電壓的變化而持續(xù)噴灑帶正電荷的水粒。圖6(D)示出了以預(yù)定時(shí)間間隔施加+V的脈沖電壓的情況，其中在這種情況下間歇地噴灑帶負(fù)電荷的水粒，并且在未施加電壓的期間內(nèi)，噴灑不帶電的水粒。圖6(E)示出了以預(yù)定時(shí)間間隔施加-V的脈沖電壓的情況；其中在這種情況下間歇地噴灑帶正電荷的水粒，并且在未施加電壓的期間內(nèi)，噴灑不帶電的水粒。圖6(F)示出了以預(yù)定的時(shí)間間隔交替地施加士V的脈沖電壓的情況，其中在這種情況下，以所述時(shí)間間隔交替地噴灑帶負(fù)電荷的水粒和帶正電荷的水粒，并且在未施加電壓的期間內(nèi)，噴灑不帶電的水粒。市售的配備有控制輸入端(control input)的升壓?jiǎn)卧捎米麟妷菏┘硬?5，該電壓施加部15將如圖6(A)至6 (F)所示的帶電電壓供給到帶電噴頭10。市售的升壓?jiǎn)卧ㄟ@樣的單元，當(dāng)將0到20伏的直流電施加到其輸入端時(shí)該單元能夠輸出0到20千伏的直流電作為輸出，可以使用這樣的市售單元。圖7(A)和7(B)是示出使用圓筒形感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖。在圖7(A)中，在本實(shí)施方式的帶電噴頭10中，噴頭主體36通過(guò)螺紋固定而固定到下落管34的遠(yuǎn)端，水側(cè)電極部40經(jīng)由絕緣構(gòu)件41布置在噴頭主體36的內(nèi)部，并且接地線纜 50從上側(cè)連接到水側(cè)電極部40。噴嘴38布置在水側(cè)電極部40的下方，并且噴嘴38包括噴嘴主體(轉(zhuǎn)子)38a和噴頭38b。圓筒形蓋56經(jīng)由固定構(gòu)件43附接到噴頭38b的下部的外側(cè)。圓筒形感應(yīng)電極部52借助止擋環(huán)58通過(guò)螺紋固定而布置在蓋56的下端的開(kāi)口部的內(nèi)部。在圓筒形感應(yīng)電極部52的圓筒體內(nèi)形成通孔M，如就此示出的圖7(B)的平面圖所示。線纜48通過(guò)使用絕緣材料的蓋56連接到圓筒形感應(yīng)電極部52，并且用于充電的施加電壓從線纜48供給。同樣在使用圓筒形感應(yīng)電極部52的帶電噴頭10中，當(dāng)從噴嘴38 噴射加壓的水基滅火劑以噴灑水粒時(shí)，例如幾千伏的電壓施加到圓筒形感應(yīng)電極部52，而水側(cè)電極部40為0伏。結(jié)果，在噴射過(guò)程中，水粒經(jīng)過(guò)圓筒形感應(yīng)電極部52的通孔M的空間，在該空間中形成有通過(guò)施加電壓而產(chǎn)生的外部電場(chǎng)，從噴嘴38排出的水粒可以在該噴射過(guò)程中帶電，從而能夠噴灑帶電的水粒。圖8㈧和8(B)是示出使用金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖。在圖8(A)的帶電噴頭10中，噴頭主體36通過(guò)螺紋固定而固定到下落管34的下部，水側(cè)電極部40經(jīng)由絕緣構(gòu)件41布置在噴頭主體36中，并且接地線纜50連接到水側(cè)電極部40。蓋62經(jīng)由固定構(gòu)件43附接到噴嘴38的下側(cè)，并且金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部60附接到蓋62的內(nèi)部的開(kāi)口部。金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部60具有如圖8 (B)所示的平面形狀并且使用由金屬制成的具有預(yù)定網(wǎng)眼的金屬絲網(wǎng)。蓋62是絕緣材料，并且電壓施加線纜48通過(guò)蓋62連接到金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部60，從而能夠?qū)㈦妷菏┘拥浇饘俳z網(wǎng)狀感應(yīng)電極部60。同樣在圖8(A)和8(B)的實(shí)施方式中，當(dāng)水基滅火劑從噴嘴38噴射并且轉(zhuǎn)變?yōu)樗r(shí)，以脈沖或交流電的方式將例如幾千伏的電壓施加到金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部60側(cè)，而水側(cè)電極部40為0伏。結(jié)果，在從噴嘴38噴射的空間中產(chǎn)生外部電場(chǎng)，當(dāng)顆粒經(jīng)過(guò)金屬絲網(wǎng)狀感應(yīng)電極部60的網(wǎng)眼的開(kāi)口部時(shí)能夠帶電，所以能夠噴灑帶電的水粒。圖9(A)和9(B)是示出使用平行板感應(yīng)電極部的帶電噴頭的實(shí)施方式的說(shuō)明圖。 在圖9(A)的帶電噴頭10中，通過(guò)螺紋固定將噴嘴68固定在下落管34的下部處。在該實(shí)施方式中，水側(cè)電極部使用下落管；34本身。所以，使用連接環(huán)66使下落管34與接地線纜 50直接連接。通過(guò)螺紋固定將環(huán)保持器70固定在噴嘴68的下部處，并且一對(duì)板狀保持器72a 和72b以如下?tīng)顟B(tài)平行布置保持器呈懸臂狀并且懸掛在環(huán)保持器70的下側(cè)。平行板感應(yīng)電極部7 和74b分別固定在保持器7 和72b的對(duì)置的內(nèi)表面上。如圖9(B)所示，在從下側(cè)觀察的平面圖中，平行板感應(yīng)電極部7 和74b平行地布置。保持器7 和72b是絕緣材料，通過(guò)分支部76從電壓施加線纜48分支出的分支線纜48a和48b通過(guò)保持器7 和72b分別連接到平行板感應(yīng)電極部7 和74b，以便施加例如幾千伏的施加電壓。
同樣在圖9 (A)的帶電噴頭10中，當(dāng)水基滅火劑從噴嘴68噴射出并且以噴射顆粒噴灑時(shí)，在平行地布置在用作水側(cè)電極部的下落管34的遠(yuǎn)端側(cè)部的平行板感應(yīng)電極部7 和74b之間施加例如幾千伏的電壓。結(jié)果，在夾于平行板感應(yīng)電極部7 和74b之間的空間中能夠產(chǎn)生外部電場(chǎng)，從噴嘴68噴射出的水粒在經(jīng)過(guò)外部電場(chǎng)的過(guò)程中能夠帶電，因此噴灑帶電的水粒。圖10(A)和10(B)是示出使用針狀感應(yīng)電極部的帶電噴頭的另一實(shí)施方式的說(shuō)明圖。在圖10(A)的帶電噴頭10中，通過(guò)螺紋固定將噴嘴68固定在用作水側(cè)電極部的下落管34的遠(yuǎn)端處，連接環(huán)66附接到下落管34以便與接地線纜50電連接。環(huán)保持器80經(jīng)由固定構(gòu)件43附接到噴嘴68的遠(yuǎn)端側(cè)。針狀感應(yīng)電極部78附接到環(huán)保持器80的下部。針狀感應(yīng)電極部78以反L形折彎并且具有遠(yuǎn)端朝向噴嘴68的開(kāi)口部?jī)A斜折彎的針狀，并且從其下側(cè)看到的平面圖如圖10(B)所示。電壓施加線纜48電連接到針狀感應(yīng)電極部78，針狀感應(yīng)電極部78附接到環(huán)保持器80。同樣在此實(shí)施方式中，當(dāng)水基滅火劑被噴射、轉(zhuǎn)變?yōu)樗２⑶覐膰娮?8噴灑時(shí)， 例如幾千伏的電壓施加到用作水側(cè)電極部的下落管34和布置在噴嘴的遠(yuǎn)端側(cè)中的針狀感應(yīng)電極部78之間。結(jié)果，在噴嘴開(kāi)口部和針狀感應(yīng)電極部78的遠(yuǎn)端之間的空間中產(chǎn)生外部電場(chǎng)，在噴射過(guò)程中噴射的顆粒能夠在所述空間處帶電，在噴射過(guò)程中，滅火劑被轉(zhuǎn)變?yōu)閺膰娮?8噴射出的水粒，因此能夠以帶電的水粒被噴灑。在上述實(shí)施方式中所示的各種結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于在本實(shí)施方式中使用的帶電噴頭 10 ；然而，所述結(jié)構(gòu)不限于此，而是可以使用具有任意結(jié)構(gòu)的帶電噴頭。對(duì)于施加到帶電噴頭的帶電電壓來(lái)說(shuō)，同樣可以根據(jù)作為滅火目標(biāo)的燃燒部件一方的情況，根據(jù)需要任意地確定感應(yīng)電極部是在正/負(fù)施加電壓下、僅在正施加電壓下還是僅在負(fù)施加電壓下，而水側(cè)電極部為0伏。此外，本發(fā)明包括不損害本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)的任意變型，并且本發(fā)明不受上述實(shí)施方式中所示的數(shù)值限制。
1權(quán)利要求
1.一種消防設(shè)備，該消防設(shè)備包括滅火劑供給設(shè)備，該滅火劑供給設(shè)備用于經(jīng)由導(dǎo)管加壓供給水基滅火劑； 帶電噴頭，該帶電噴頭用于使通過(guò)所述滅火劑供給設(shè)備加壓供給的所述滅火劑的噴射顆粒帶電并且噴灑所述顆粒，所述帶電噴頭安裝在防護(hù)區(qū)域中；以及電壓施加部，該電壓施加部用于將帶電電壓施加至所述帶電噴頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消防設(shè)備，其中所述帶電噴頭設(shè)置有噴嘴，該噴嘴用于通過(guò)將所述水基滅火劑噴射到外部空間而將該滅火劑轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒噴灑；感應(yīng)電極部，該感應(yīng)電極部布置在所述噴嘴的噴射空間側(cè)；以及水側(cè)電極部，該水側(cè)電極部布置在所述噴嘴中并且與所述水基滅火劑接觸；并且所述電壓施加部在所述帶電噴頭的所述感應(yīng)電極部與所述水側(cè)電極部之間施加電壓而產(chǎn)生外部電場(chǎng)，在所述噴嘴的噴射過(guò)程中將該外部電場(chǎng)施加到所述水基滅火劑來(lái)使所述噴射顆粒帶電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消防設(shè)備，其中，所述帶電噴頭的所述水側(cè)電極部是使用導(dǎo)電材料的所述噴嘴的一部分或者是使用導(dǎo)電材料的導(dǎo)管的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消防設(shè)備，其中，所述帶電噴頭的所述感應(yīng)電極部是具有導(dǎo)電性的金屬、具有導(dǎo)電性的樹(shù)脂和具有導(dǎo)電性的橡膠中的任意一種或者是它們的復(fù)合體， 并且具有環(huán)形、圓筒形、垂直平板形、平行板形、直線形以及金屬絲網(wǎng)形中的任意一種形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消防設(shè)備，其中，在所述帶電噴頭中，所述水側(cè)電極部的電壓為零伏，所述水側(cè)電極部接地，并且所述感應(yīng)電極部被從所述電壓施加部施加預(yù)定的帶電電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的消防設(shè)備，其中，所述電壓施加部將預(yù)定的直流、交流或脈沖帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的消防設(shè)備，其中，所述電壓施加部將小于士20千伏的所述預(yù)定的帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消防設(shè)備，其中，所述感應(yīng)電極部的一部分或全部覆有絕緣材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消防設(shè)備，其中，所述水基滅火劑為水、海水或包含強(qiáng)化滅火性能的化學(xué)制劑的水。
10.一種消防設(shè)備的噴灑方法，該噴灑方法包括在發(fā)生火災(zāi)的情況下，經(jīng)由導(dǎo)管對(duì)水基滅火劑進(jìn)行加壓并且將所述滅火劑供給到帶電噴頭，所述帶電噴頭安裝在防護(hù)區(qū)域中；以及當(dāng)從所述帶電噴頭噴灑由加壓供給的所述滅火劑形成的噴射顆粒時(shí)，使所述噴射顆粒帶電并噴灑所述噴射顆粒。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的消防設(shè)備的噴灑方法，其中所述帶電噴頭設(shè)置有噴嘴，該噴嘴用于通過(guò)將所述水基滅火劑噴射到外部空間而將該滅火劑轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒噴灑；感應(yīng)電極部，該感應(yīng)電極部布置在所述噴嘴的噴射空間側(cè)；以及水側(cè)電極部，該水側(cè)電極部布置在所述噴嘴中并且與所述水基滅火劑接觸；并且在所述感應(yīng)電極部與所述水側(cè)電極部之間施加電壓而產(chǎn)生外部電場(chǎng)，在所述噴嘴的噴射過(guò)程中將該外部電場(chǎng)施加到所述水基滅火劑而使所述噴射顆粒帶電。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的消防設(shè)備的噴灑方法，其中，使所述水側(cè)電極部的電壓為零伏并使所述水側(cè)電極部接地，并且將預(yù)定的帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的消防設(shè)備的噴灑方法，其中，將預(yù)定的直流、交流或脈沖帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的消防設(shè)備的噴灑方法，其中，將小于士20千伏的所述預(yù)定的帶電電壓施加到所述感應(yīng)電極部。
全文摘要
水基滅火劑被加壓供給到滅火劑供給設(shè)備，該水基滅火劑供給設(shè)備用于通過(guò)導(dǎo)管加壓供給水基滅火劑，并且通過(guò)導(dǎo)管將水基滅火劑供給到安裝在防護(hù)區(qū)域(A)中的帶電噴頭，滅火劑的噴射顆粒在帶電后從帶電噴頭噴灑。將脈沖帶電電壓或交流帶電電壓從電壓施加部(15)施加到帶電噴頭，在水側(cè)電極部與感應(yīng)電極部之間施加電壓而產(chǎn)生外部電場(chǎng)，在噴灑過(guò)程中將該外部電場(chǎng)施加到滅火劑，因此使噴射顆粒帶電。
文檔編號(hào)A62C31/02GK102223925SQ200980146619
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者林龍也, 辻利秀 申請(qǐng)人:報(bào)知機(jī)股份有限公司