(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形圧縮微粒子消火剤を運搬するための装置であって、或る量の消火剤を備蓄するための手段（50）と、加圧ガス流を供給するための手段（12,14）と、消火剤を加圧ガス流に混入するための手段（68,69,75）と、消火剤を半離散した塊状物に圧縮し、該塊状物を高速で放出するための手段（74）とを具備する装置。
【請求項２】
前記消火剤を圧縮するための手段が複数のステージを有するノズル（74）である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ノズル（74）が複数の圧縮スロート（105,109,112）を有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記圧縮スロートの少なくとも二つ（109,105）の間でガスを戻すための圧力戻し手段（125）を更に具備する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記圧力戻し手段が少なくとも一つの逆止弁（121）を有する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記或る量の消火剤を備蓄するための手段（50）へのガス流を検知圧力状態に応じて調節するための補償手段（36）を更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ガスと消火剤との初期放出の際に前記或る量の消火剤を備蓄するための手段（50）に或る量の補充ガスを実質的に直ぐに供給するための吸込手段（44）を更に具備する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
固形圧縮微粒子消火剤を運搬するための装置であって、或る量の消火剤を備蓄するための導管（50）と、該導管に加圧ガス流を供給するための供給源（12,14）と、加圧ガス流に消火剤を混入するために該供給源と疎通する放出チューブ（69）と、消火剤を圧縮して半離散状態の塊状物とし、該塊状物を高速で放出するために該放出チューブ（69）と疎通するノズル（74）とを具備する装置。
【請求項９】
前記ノズル（74）が複数のステージ（105,109,112）を有する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ノズルが複数の圧縮スロート（105,109,112）を有する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記圧縮スロートの少なくとも二つ（109,105）の間でガスを戻すための圧力不均衡機構（125）を更に具備する請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記圧力不均衡機構（125）が少なくとも一つの逆止弁（121）を有する請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記導管（50）へのガス流を検知圧力状態に応じて調節するための補償器（136）を更に具備する請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記補償器（36）が軸線方向へ間を開けて設けられた複数の通気穴（79,80,81,82,83,84）を順次開いてガス流を調節するように作動するようにばね（87）により付勢されたピストン（77）を有する請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
ガスと消火剤との初期放出の際に或る量の補充ガスを前記導管（50）に実質的に直ぐに供給するための圧力吸込器（44）を更に具備する請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧力吸込器（44）が前記導管（50）から前記ノズル（74）までの下流側の流路の容積に実質的に等しい容積を有する請求項15に記載の装置。
【請求項１７】
固形微粒子消火剤を運搬するための方法において、固形微粒子消火剤を加圧ガス流に混入する工程と、固形微粒子消火剤を複数のステージを有するノズル（74）にて圧縮して半離散状態の塊状物とする工程と、該塊状物を前記ノズル（74）から実質的に連続した高速流で放出する工程とを具備する方法。
【請求項１８】
前記高速流が少なくともマッハ１の速度である請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
互いに間を開けて設けられた圧縮スロート（105,109,112）を有する複数のステージと、前記互いに間を開けて設けられた圧縮スロートの少なくとも二つ（105,109）を接続する主流路（106,107,108）と、前記互いに間を開けて設けられた少なくとも二つの圧縮スロート（105,109）間で流体を戻すように作動するように接続された副流路（122,118,117）とを具備するノズル（74）。
【請求項２０】
前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）間の状態が予め定められた圧力差状態にあるときにのみ流体を戻すことを許可する少なくとも一つの逆止弁（121）を前記副流路（122,118,117）に更に具備する請求項19に記載のノズル（74）。
【請求項２１】
前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）間の状態が予め定められた圧力差状態下にあるときにのみ前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）間で前記副流路（122,118,117）を介してガスを戻すことを許可する圧力戻し手段（125）を更に具備する請求項19に記載のノズル。
【請求項２２】
前記圧力戻し手段（125）が少なくとも一つの逆止弁（121）を有する請求項21に記載のノズル。
【請求項２３】
前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）間で前記副流路（122,118,117）を介してガスを戻すことを許可する圧力不均衡機構（125）を更に具備する請求項19に記載のノズル。
【請求項２４】
前記圧力不均衡機構が少なくとも一つの逆止弁（121）を有する請求項23に記載のノズル。
【請求項２５】
前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）が軸線方向下流に向かって直径が小さくなる円錐台状のテーパをそれぞれ有する請求項19に記載のノズル。
【請求項２６】
前記副流路（122,118,117）を介してガスが流れることを許可し且つ該副流路（122,118,117）内を固形微粒子材料が通ることを妨げる手段（123）を更に具備する請求項19に記載のノズル。
【請求項２７】
前記副流路（122,118,117）を介してガスが流れることを許可し且つ該副流路（122,118,117）内を固形微粒子材料が通ることを妨げるスクリーン（123）を更に具備する請求項19に記載のノズル。
【請求項２８】
前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの下流側の一つの圧縮スロート（109）の最小直径が前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの他方の圧縮スロート（105）のそれよりも小さい請求項19に記載のノズル。
【請求項２９】
互いに間を開けて設けられた圧縮スロート（105,109,112）を有する複数のステージと、前記互いに間を開けて設けられた圧縮スロートの少なくとも二つ（105,109）を接続する主流路（106,107,108）と、前記圧縮スロートの少なくとも一つ（109）の圧力を下降させると実質的に同時に別の一つの圧縮スロート（105）の圧力を上昇させるための手段（125）を具備するノズル。
【請求項３０】
前記少なくとも一つの圧縮スロート（109）の圧力を下降させると実質的に同時に別の一つの圧縮スロート（105）の圧力を上昇させるための手段（125）が前記少なくとも一つの圧縮スロート（109）と前記別の一つの圧縮スロート（105）との間に副流路（122,118,117）を具備する請求項29に記載のノズル（74）。
【請求項３１】
前記少なくとも一つの圧縮スロート（109）の圧力を下降させると実質的に同時に別の一つの圧縮スロート（105）の圧力を上昇させるための手段（125）が前記ノズル（74）の状態が予め定められた圧力差状態にあるときにのみ圧力下降と圧力上昇とを行う手段（121,116）を有する請求項29に記載のノズル（74）。
【請求項３２】
前記少なくとも一つの圧縮スロート（109）の圧力を下降させると実質的に同時に別の一つの圧縮スロート（105）の圧力を上昇させるための手段（125）が前記少なくとも一つの圧縮スロート（109）と前記別の一つの圧縮スロート（105）との間の状態が予め定められた圧力差状態にあるときにのみ圧力下降と圧力上昇とを行う手段（121,116）を有する請求項29に記載のノズル（74）。
【請求項３３】
前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）が軸線方向下流に向かって直径が小さくなる円錐台状のテーパをそれぞれ有する請求項29に記載のノズル（74）。
【請求項３４】
前記少なくとも二つの圧縮スロート（109,105）のうちの下流側の一つの圧縮スロート（109）の最小直径が前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの他方の圧縮スロート（105）のそれよりも小さい請求項29に記載のノズル（74）。
【請求項３５】
高速ガス流で推進される固形圧縮微粒子材料を運搬するためのノズル（74）において、混入された固形微粒子材料とともに高圧でガスを選択的に流し、且つノズル（74）を通る流れを制御するために円筒形の第１ステージ入口路（103）と疎通するバルブ（100）と、前記第１ステージ入口路（103）の下流にそれに隣接して疎通するように配置され、且つ軸線方向下流へ向かって直径が大きくなる円錐台状のテーパを有する第１ステージ充填室（104）と、該第１ステージ充填室（104）の下流にそれに隣接して疎通するように配置され、且つ軸線方向下流へ向かって直径が小さくなる円錐台状のテーパを有する第１ステージスロート（105）と、該第１ステージスロート（105）の下流にそれに隣接して疎通するように配置された円筒形の第２ステージ入口路（106）と、該第２ステージ入口路（106）の下流にそれに隣接して疎通するように配置され、且つ軸線方向下流へ向かって直径が大きくなる円錐台状のテーパを有する第１ステージ逃がし室（107）と、該第１ステージ逃がし室（107）の下流にそれに隣接して疎通するように配置された円筒形の第２ステージ充填室（108）と、該第２ステージ充填室（108）の下流にそれに隣接して疎通するように配置され、且つ軸線方向下流へ向かって直径が小さくなる円錐台状のテーパを有する第２ステージスロート（109）と、該第２ステージスロート（109）の下流にそれに隣接して疎通するように配置された円筒形の第３ステージ入口路（110）と、該第３ステージ入口路（110）の下流にそれに隣接して疎通するように配置され、且つ軸線方向下流へ向かって直径が大きくなる円錐台状のテーパを有する第２ステージ逃がし室（111）と、該第２ステージ逃がし室（111）の下流にそれに隣接して疎通するように配置され、且つ軸線方向下流へ向かって直径が小さくなる円錐台状のテーパを有する第３ステージスロート（112）と、該第３ステージスロート（112）の下流にそれに隣接して疎通するように配置された円筒形の放出路（113）と、前記第２のステージ充填室（108）を前記第１ステージ充填室（104）に接続する圧力戻しガスポート（122,118,117）と、前記圧力戻しガスポート（122,118,117）を介してガスが流れることを許可し且つ該圧力戻しガスポート（122,118,117）を介して固形微粒子材料が流れることを妨げるために前記第２ステージ充填室に隣接した前記圧力戻しガスポートの入口部分（122）に設けられたスクリーン（123）と、前記圧力戻しガスポート（122,118,117）の入口部分（122）に設けられた第１調節可能ばね（120）付勢逆止弁（121）であって、前記第２ステージ充填室（108）の圧力が該第１調節可能ばね付勢逆止弁（121）により決まる調節可能な第１限界値に上昇したときにのみガスを前記圧力戻しガスポート（122,118,117）の入口部分（122）を通して戻すための第１ばね付勢逆止弁と、前記圧力戻しガスポート（122,118,117）の出口部分に設けられた第２調節可能ばね（115）付勢逆止弁（116）であって、前記圧力戻しガスポート（122,118,117）の圧力が上記第１限界値と当該第２調節可能ばね付勢逆止弁（116）により決まる調節可能な第２限界値と前記第１ステージ充填室（104）の圧力との合計を越えたときのみ前記圧力戻しガスポート（122,118,117）の出口部分（17）を通してガスを戻すための第２調節可能ば��付勢逆止弁とを具備するノズル（74）。
【請求項３６】
第３ステージスロート（112）の最小直径が第２ステージスロート（109）の最小直径よりも小さく、第２ステージスロート（109）の最小直径が第１ステージスロート（105）の最小直径よりも小さい請求項35に記載のノズル。
【請求項３７】
上記第１調節可能ばね付勢逆止弁がボール逆止弁（121）を具備する請求項35に記載のノズル。
【請求項３８】
上記第２調節可能ばね付勢逆止弁が摺動弁（116）を具備する請求項35に記載のノズル。
【請求項３９】
互いに間を開けて設けられた圧縮スロートを有する複数のステージと、前記互いに間を開けて設けられた圧縮スロートのうちの少なくとも二つを接続する主流路と、前記互いに間を開けて設けられた少なくとも二つの圧縮スロート間で流体を戻すように作動するように接続された副流路と、前記少なくとも二つの圧縮スロートのうち下流側の一つの圧縮スロート内の圧力が前記少なくとも二つの圧縮スロートの上流側の一つの圧縮スロート内の圧力に予め定められた限界値を加算した圧力を超えたときにのみ前記少なくとも二つの圧縮スロート間で流体が戻ることを許可し且つ前記上流側の圧縮スロートから前記副流路を介して前記下流側の圧縮スロートへ流体が流れることを実質的に防止するように作動するように前記副流路に連結された圧力戻し手段とを具備するノズル。
【請求項４０】
前記予め定められた限界値を調節する手段を更に具備する請求項39に記載のノズル。
【請求項４１】
前記予め定められた限界値を調節する手段が調節可能なばね付勢逆止弁を有する請求項40に記載のノズル。
【請求項４２】
前記副流路を介して流体が流れることを許可し且つ該副流路内を固形微粒子材料が通ることを実質的に妨げるばねを更に具備する請求項39に記載のノズル。
【請求項４３】
前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの下流側の一つの圧縮スロートの最小直径が前記圧縮スロートのうちの上流側の圧縮スロートのそれよりも小さい請求項39に記載のノズル。
【請求項４４】
互いに間を開けて設けられた圧縮スロートを有する複数のステージと、前記互いに間を開けて設けられた圧縮スロートのうちの少なくとも二つを接続する主流路とを具備し、前記少なくとも二つの圧縮スロートが軸線方向下流に向かって直径が小さくなる実質的に円錐台状のテーパをそれぞれ有し、前記互いに間を開けて設けられた少なくとも二つの圧縮スロート間で流体を戻すように作動するように接続された副流路を更に具備するノズル。
【請求項４５】
互いに間を開けて設けられた圧縮スロートを有する複数のステージと、前記互いに間を開けて設けられた圧縮スロートのうちの少なくとも二つを接続する主流路と、前記少なくとも二つの圧縮スロート間で流体を戻すように作動するように接続された副流路と、前記副流路を介して流体が流れることを許可し且つ該副流路内を固形微粒子材料が通ることを実質的に妨げる手段を具備するノズル。
【請求項４６】
前記副流路を介して流体が流れることを許可し且つ該副流路内を固形微粒子材料が通ることを実質的に妨げる手段がスクリーンを有する請求項45に記載のノズル。
【請求項４７】
前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの下流側の一つの圧縮スロートの最小直径が前記少なくとも二つの圧縮スロートの他方の圧縮スロートのそれよりも小さい請求項45に記載のノズル。
【請求項４８】
互いに間を開けて設けられた圧縮スロートを有する複数のステージと、前記互いに間を開けて設けられた圧縮スロートのうちの少なくとも二つを接続する主流路と、前記少なくとも二つの圧縮スロート間で流体を戻すように作動するように接続された副流路とを具備し、前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの下流側の一つの圧縮スロートの最小直径が前記少なくとも二つの圧縮スロートのうちの他方の圧縮スロートのそれよりも小さいノズル。
【請求項４９】
前記少なくとも二つの圧縮スロート間の状態が予め定められた圧力差状態にあるときにのみ前記副流路を介して前記少なくとも二つの圧縮スロート間で流体を戻すことを許可するように作動するように前記副流路に連結された圧力戻し手段を更に具備する請求項44,45および48のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項５０】
前記圧力戻し手段が少なくとも一つの逆止弁を有する請求項39または49に記載のノズル。
【請求項５１】
前記副流路を介して前記少なくとも二つの圧縮スロート間で流体を戻すことを許可するように作動するように前記副流路に連結された圧力不均衡機構を更に具備する請求項44,45および48のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項５２】
前記圧力不均衡機構が少なくとも一つの逆止弁を有する請求項51に記載のノズル。
【請求項５３】
前記少なくとも二つの圧縮スロート間の状態が予め定められた圧力差状態にあるときにのみ流体を戻すことを許可する少なくとも一つの逆止弁を前記副流路に更に具備する請求項44,45および48のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項５４】
前記少なくとも二つの圧縮スロートが軸線方向下流に向かって直径が小さくなる実質的に円錐台状のテーパをそれぞれ有する請求項39,45および48のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項５５】
前記副流路を介して流体が流れることを許可し且つ該副流路内を固形微粒子材料が通ることを実質的に妨げる手段を更に具備する請求項44または48に記載のノズル。
【請求項５６】
前記副流路を介して流体が流れることを許可し且つ該副流路内を固形微粒子材料が通ることを実質的に妨げるスクリーンを更に具備する請求項39,44および48のいずれか一つに記載のノズル。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、消火剤の応用に関し、特に圧縮された微粒子からなる固形の消火剤を運搬するための改良型の方法及び装置に関する。
背景技術
従来の装置においては、圧力ガス流を用いて、微粒子からなる固形の消火剤を混入して運搬していた。周囲の空気の抵抗、消火すべき火によって生じる乱流及び圧力変化、ノズルキャビテーション、運搬用のホース及びノズルにおけるガス滑り（gas slippage）、その他の問題があったために、従来のシステムでは、大火災に際して消火剤を安全距離から効果的な量だけ運搬することができないことは分かっていた。従来のシステムでは、微粒子からなる消火剤を疎な雲状物にして火の周囲に噴霧するのみであり、十分な距離をおいて消火剤の微粒子を放出するのに十分な運動エネルギを得ることができない。典型的な構造火災における非常に高温の熱によって、強い風の流れ及び乱流が生じ、消火剤の疎な雲状の微粒体を破壊して効果がなくなってしまう。
発明の開示
これらの問題を解決し、本発明の他の目的を達成するために、本発明は、圧縮された微粒子からなる固形の消火剤を運搬するための改良した方法及び装置を提供し、これは、微粒子からなる消火剤を高圧ガス流に混入し、消火剤を半離散、半固形の塊状のスラグに圧縮し、高速の一定流で圧縮されたスラグを安全な距離から消火すべき火の中心へ運搬するための空気圧システムを有する。スラグは、このように運搬されたあとで、火のところで微粒子からなる消火剤の雲状物開いて大量の吸熱反応をおこない、火を制御又は消す。このシステムは、高圧ガス供給源と、圧力調節装置と、圧力補償器と、圧力吸込器と、消火剤を備蓄するための導管と、圧力不均衡機構を有する複数のステージを有する運搬用のノズルとを具備する。微粒子からなる消火剤は、脈動ガス供給効果のために複数のノズルステージで実質的に圧縮され、約マッハ１、又はそれ以上の速度で固形のスラグの一定流で放出される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好適実施例に従った圧縮された微粒子からなる固形の消火剤を運搬するための装置を示す略工程系統図である。
図２は、本発明の構成要素である消火剤を保持しておく導管と圧力吸込器とを示す詳細部分断面図である。
図３は、圧力補償器を示す長手方向の断面図である。
図４は、圧力補償器を示す図３の線４−４に沿った横断方向の断面図である。図５は、運搬用のノズルを示す長手方向の断面図である。
図６は、運搬用のノズルを示す前端図である。
図７は、運搬用のノズルの圧力不均衡システムの構成要素である調節可能なばね摺動逆止弁を示す詳細断面図である。
図８は、運搬用のノズルの圧力不均衡システムの構成要素である調節可能なばね摺動逆止弁を示す詳細断面図である。
発明を実施するための最良の形態
図面を参照すると、同じ参照番号は、図面全体にわたって一致する構造を示しており、特に図１を参照すると、改良型の装置は、本発明の第１好適実施例の圧縮された微粒子からなる固形消火剤10を運搬するためのものであり、従来の高圧ガスタンクを必要数有し、このような高圧ガスタンクとしては、例えば3500〜5000psi（246〜352kg/cm2）の高圧で窒素ガスを充填した一対のタンク12及び14のようなものがある。タンク12及び14の出口は、従来の弁16及び18によってマニホルド20に接続され、高圧力をライン22を介して従来の圧力調節装置26の入口ポート24へ入力する。圧力調節装置26は、それぞれ50〜80psi（3.5〜5.6kg/cm2）、280〜300psi（19.7〜21.1kg/cm2）、320〜420psi（22.5〜29.5kg/cm2）の範囲の低、中、高の出口圧力段階を有するのが好ましい。圧力調節装置26は、従来から広く利用されており、適切な圧力調節装置の１つは、グローベ（Glove）で製造されており、これは、大きさが異なるユニットを収容するために異なる流量に対する様々な仕様である。圧力調節装置26からの高圧出口28は、ライン32によって圧力補償器36の入口34へ接続され、詳細は以下で説明する。圧力補償器36は、３つの等圧出口38、64、66を有する。等圧出口38は、弁40を介して圧力吸込器44の入口42へ供給する。圧力吸込器44の出口46は、消火剤を貯蔵するための球状の導管50の入口48へ供給する。導管50は、消火剤容器としても機能する清掃用のアクセスポート54と、充填キャップ52とを有する。導管50の圧力入口56及び58は、ライン60及び62によって圧力補償器36の等圧出口64及び66に接続される。導管50からの出口68は、弁70及びライン72を介して運搬ノズル74に接続される。
弁40は、圧力吸込器44と導管50との間の圧力が等しくなると作動して閉まるタイプの気圧弁である。適切な弁は、商業的に広く利用されており、適切なタイプの１つは、ナショナル（National）で製造されており、これは所望の体積流量によって異なる様々な大きさである。弁70は、圧力調節装置26の低圧段階の出口30から手動制御弁25を介したガス圧によって制御され、気圧で開閉する弁である。弁70として使用可能な種々の適切な弁は、商業的に利用されており、その１つのタイプは、ナショナル（National）で製造されている。
作動の際には、窒素ガスをタンク12及び14から圧力調節装置26及び圧力補償器36を通し、導管50へ導き、ここで備蓄された微粒子からなる固形の消火剤を混入し、次に運搬用のノズル74を通して高速（マッハ１以上）で放出する。適切な消火剤は、MAP、つまり第一燐酸アンモニウム及び／又は炭酸ナトリウム塩基P.K.として取引されており、微粉稠度（40〜100ミクロン）であるものが知られている。これら消火剤は、典型的に2.0重量パーセントのオーダーの少量のシリコンを含んでいる。本発明においては、運搬用のノズルの摩擦熱でシリコンを乱切（scarifying）してしまうので、固形の消火剤の微粒子の結合を高めるために、シリコンの量を4.0〜4.5重量パーセントへ増加するのが好ましい。本発明の構成要素である運搬用のノズル74、圧力補償器36、圧力吸込器44、及び導管50は、協働して脈動効果を提供し、結果として、微粒子からなる固形の消火剤を、半離散しかつ圧縮された半固形である塊状のスラグの状態で運搬し、そのスラグは、高速で一定の流れで移動する。ここでは、半離散及び半固形という用語を、射出物の流れを定義するのに用いており、射出物は、高速で移動し、非常に接近した距離を開けており、実際には、少量の圧縮されていない疎であるルーズ微粒子からなる消火剤によって圧縮しているが離散している微粒子からなる。スラグは、完全に固体であるわけでなく、火災の中心に放出されるとルーズな雲状の微粒体へ戻る。
図２を参照すると、導管50は、取付けフランジ又はブラケット46を有し、この取付けフランジ又はブラケット46によって圧力吸込器44が取り付けられる。圧力吸込器44の出口46は、導管50内で消火剤を混入するためのチューブ69と接続されて疎通している。補強支柱71は、チューブ69の円錐状に広がった混入口75を消火剤容器54の上方で支持する。作動の際には、初めに導管50を微細な微粒子からなる固形の消火剤で実質的に完全に充填し、例えば消防車の適切な支持用基部55に取り付ける。
図３及び図４に示すように、圧力補償器36は、対向する円形の端部壁35及び39と、放出ポート38、64、66と、圧力調節装置26（図１参照）の高圧出口28に接続される入口ポート34とを有する外側シリンダ37を有する。共軸線上にある第２の内側シリンダ76は、ピストン77を備えており、そのピストン77は、往復摺動する。ピストン77は、シールリング78を有しており、ピストン77の実質的な気密シール関係が、内側シリンダ76内において得られる。コイル圧縮ばね87がピストン棒85を包囲しており、そして円筒形のボス88及び89に当接するので、ピストン77を基部プレート91へ向かって入口ポート34が閉じるところまで付勢する。シール86は、往復摺動するピストン棒85を支持するとともに、そのピストン棒85の周りからガスが漏れるのを防ぐ。軸線方向へ間を開けて設けられた複数の通気穴79、80、81、82、83及び84は、内側シリンダ37を貫通して設けられており、ピストン77が入口ポート34から動いて離れると、外側シリンダ37と順次疎通するようになっている。お分かりのように、入口ポート34の圧力が、コイル圧縮ばね87の付勢力と、出口ポート38、64及び66の圧力とを十分越えるときのみ、ガスが入口ポート34に入る。したがって、出口ポート38、64及び66の圧力が入口ポート34の圧力と等しいときには、ピストン77は、コイル圧縮ばね87の付勢力によって確実に閉じている。
図５から図８に示すように、運搬用のノズル74は、ボール弁100を有しており、レバー101を手動操作してボール弁100を作動し、供給ライン72（図１参照）を選択的に開いたり閉じたりする。ノズル74は、複数のステージを有しており、このステージは、徐々に直径が小さくなり、テーパの付いた段差を有し、微粒子からなる固形の消火剤の微粉を離散した固形のスラグへ圧縮する。初めに、窒素及び混入された消火剤は、一番目の外側へ円錐状に広がった第１ステージの充填室104に入って圧縮され、二番目の外側へ円錐状に広がった第１ステージの逃がし室107の小さくなった直径の入口106を通る前に、内側へテーパの付いた第１ステージのスロート105でせん断される。微粒子からなる固形の消火剤は、テーパの付いた第２ステージのスロート109で更に圧縮される前に、円形の第２ステージの充填室108に集められて圧縮される。それから圧縮された微粒子のスラグは、小さくなった直径の円筒形部分110を通ってせん断される。それから圧縮された消火剤は、外側へ広がった第２ステージの逃がし室111及びテーパの付いた第３ステージのスロート112を通って放出路113まで流動し、この放出路113を通って、おおよそマッハ１以上の速度で放出される。
ノズル74内において消火剤を離散したスラグへ容易に圧縮できるようにするための圧力不均衡システム125は、相互接続したガスポート117、118及び122を有する。第２ステージの充填室108内の圧力が、第１ステージの充填室104の圧力と、ばね120及び115の付勢力とを加えたものを越えるならば、ボール逆止弁121（図８参照）が持ち上がって、ガスをライン122及び118を通して戻すことができる。スクリーン123は、消火剤を濾過し、ガスのみを戻す。それから摺動逆止弁116（図７参照）は、ばね117の付勢力に抗して後退し、ガスが充填室104へ噴出する。ねじ114（図７参照）及び119（図８参照）によって、逆止弁116及び121の解放圧力を手動で調節して、ノズルの作動を微調節することが可能である。したがってノズル74は、長さ及び直径が異なる個々の３つのステージに形成されており、消火剤を順次、各局面において、半射出物又はスラグの形態の完成物へ成形するように作動する。
作動形態を理解しやすいように以下で説明する。初めに高圧ガスは、タンク12及び14から圧力調節装置26及び圧力補償器36を通って導管50（図１参照）へ運搬される。この状態においては、弁70が開く前に、圧力吸込器44を含む圧力調節装置26から導管50までの全ての構成要素は、等圧力で安定しており、弁40は閉じている。システムの圧力は、圧力調節装置26の高圧出口28の圧力から、典型的に約20psiを選択する圧力補償器36のコイル圧縮ばね87（図３参照）のオーバーライド圧力を引いたものに等しい。低圧制御弁25（図１参照）を手動で操作して、空気圧弁70を開くと、消火剤は、カップ54（図２参照）から混入口75及びチューブ69を通り、窒素ガス流へ導かれて、続いて順次、出口68、弁70、ホース72を通りノズル74へ導かれる。この影響で消火剤及びガスの特定の重力が、半径方向へ異なってしまうという種の要因が存在するので、ガスの体積に対する消火剤の量が少なく、不釣り合いになってしまう。放出流におけるガスに対する消火剤の効果的なバランスを得るために、圧力補償器36（図１参照）は、戻り圧力の効果によって圧力変化を検知し、したがってガス流を調節する。
供給用のホース72がガスと消火剤との混合物でいっぱいになると、導管50の漏損圧力はすぐに減少する。この圧力低下は、圧力補償器36のポート64及び66（弁40は、初めに閉じていていたので、ポート38においてはすぐではない。）で検知され、ピストン77が素早く完全に開き、高圧ガスを入口34及び通気穴79、80、81、82及び83を通して流す。下流へ余分なガスが通るのを避けるために、圧力吸込器44（図１及び図２参照）は、ホース72、弁70、出口68、チューブ69、混入口75を組み合わせた体積と等しい体積を有し、補充ガスを導管50へ実質的にすぐに放出する。この補充されたガスの体積は、圧力補償器36が検知した圧力低下の衝撃を少なくし、衝撃吸収器として機能する効果がある。それから弁40を吸込器44と導管50との間の差圧によって開き、圧力補償器36のポート38を通して吸込器44を補充する。吸込器44から補充ガスをすぐに供給することで、ライン60及び62を通る流れを減少するのに効果がある程度に圧力補償器36のピストン77（図３参照）を閉め、所望でないポケット作用及びバイパス乱流を防ぎ、ホース72へのかつホース72に沿っての消火剤の滑らかな流れを促進する。
導管50及び吸込器44の圧力が作動圧力になると、圧力補償器36のピストン77は、通気穴79、80、81、82及び83を閉じる。ここでシステムは、圧力調節装置26の高圧段階の出口28の圧力から、コイル圧縮ばね87の20psiの圧力をひいた圧力へ加圧される。
それからオペレータは、消火剤を火へ供給するために、レバー101を用いてノズル74のボール弁100（図５参照）を開く。消火剤及びガスはボール弁100及びホース72から路103を通って第１ステージの充填室104に入る。それから消火剤は、第１ステージの圧縮スロート105を通過して圧縮され、直径が小さくなったステージ１の出口106を通過してせん断される。せん断された又は残った消火剤は、戻って第１ステージの充填室104を充填する。
標準のマルチステージベンチュリノズルにおいては、消火剤の小さくなった直径のコラムは、ノズルのステージのスロートで安定し、各充填室のせん断された残りは、円錐の周囲にたまる。したがってこのようなノズルは、圧縮された微粒子からなる消火剤のスラグの高速流を運搬することはできない。さらに、ノズル内において消火剤を疎にしたりふんわりしたりするパーコレーションが、ステージからステージへのガス滑り（消火剤が混入されていないガス流）によって生じる。
これらの問題を解決するために、本発明は圧力不均衡機構を備えており、この圧力不均衡機構は、第２ステージの充填室108から第１ステージの圧縮スロート105へ放出圧力を循環するインパルスを生じ、次にすぐに第２ステージのスロート109の圧力を下げ、周囲の消火剤が逃がし室111内で壊れ、第３ステージのスロート112へ突破する前に、再加圧工程を始める。特に、初期の消火剤のコラムが第２ステージのスロート109へ通過したあと、スロート109は、部分的に詰まり、結果として第１ステージのスロート105との連結点に隣接した第１ステージの充填室104の圧力よりも大きい第２ステージの充填室108の圧力を生じる。この高圧力のために、ガス（スクリーン123によって消火剤はない）はポート122、逆止弁121（図８参照）、ポート118、逆止弁116（図７参照）、ポート117を通って充填室104へ戻る。充填室104の上昇した圧力は、前にせん断された消火剤を第１ステージのスロート105へ壊し、一時的にポート117の圧力をポート122の圧力以上に上昇し、したがって逆止弁116及び121が閉じて、戻り流を止める。ノズルの脈動作用は、逆止弁を調節するためのねじ114及び119を操作することによって作動中に微調整される。
スロート105から出口106を通った微粒子のコラムの通過によって生じた第１ステージの充填室104の圧力の減少、その結果として、ポート117を通る逃がし室108からの戻り流と同時に、圧力補償器36は圧力低下を検知し、反応して、ピストン77を開き、ガス流を上昇する。同様に、圧力補償器36は、第１ステージの充填室104の圧力が上昇するとき、ガス流を減少する。
それから微粒子からなる消火剤は、順次、第２ステージのスロート109、通路110、第２ステージの逃がし室111、第３ステージのスロート112を通ると、圧縮されて成形される。周囲の気圧は、放出オリフィス113に小さいが効果的な圧力遮壁を提供し、微粒子のスラグをノズルから放出する前に最終的に圧縮する。ノズルを通るガス及び微粒子流の摩擦効果によって、かなりの熱が生じ、その熱によって消火剤を構成するシリコンが部分的に溶け、周囲圧力壁及び火のところの境界の乱流を通ると、放出されたスラグの粘着性に寄与する。圧縮された消火剤の離散したスラグが、マッハ１のオーダーの連続的な非常に高速流で放出されるのが分かる。
ある２つの場合で消火剤の運搬用の可撓性のホースを同一形態に配置することは非常に困難であるので、異なる組の流れ特性方程式が、ホース72を配置するたびに存在する。内部摩擦の差、ガスポケット、ホースのカーブを検知するための制御方法を備えなければ、自然にガスが消火剤を越えて、充填放出にとって望ましくない乱流を生じてしまう。これら物理的変異は、ノズルの戻り圧力作用及び脈動によってかなり減少され、これらは、圧縮された消火剤のスラグの均一な圧縮及び放出を促進する。システムが作動圧力を調整するようになっているので、システムの保有気圧を通したノズル74と圧力補償器36との間の相互作用は、消火剤の流れ特性における不適切な効果をかなり少なくする機能をする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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