(57)【要約】消火設備は電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システム（１０）を用いる。水ポンプ（１４）はパイプ（２４）を介して水を汲む。泡消火剤ポンプ（３６）は、パイプ内にある混合チャンバ（４６）へ泡消火剤を送り、水−泡消火剤混合物を生成する。マイクロプロセッサに基づく制御回路（２０）が水ポンプおよび泡消火剤ポンプを制御する。混合物の導電率をモニタリングし泡消火剤ポンプを調節するフィードバック信号を制御回路へ提供するために、導電率センサ（５０）がインラインでパイプに連結されている。導電率センサは、混合物の導電率を測定するためにパイプの流体流中に配置されたステンレススチールプレート（６０、６２）を用いる。インタフェース回路（５４）は、双極性および５０％のデューティサイクルの電圧を導電率センサに対して生じる。第２の導電率センサ（３０）は、水の導電率をモニタリングし、フィードバック信号を制御回路へ提供する。
2007537780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接噴射式泡消火剤送達システムを有する消火設備のユニットであって、
パイプを介して水を汲み上げるための水ポンプと、
該水に泡消化剤を混合して混合物を生成するための、該パイプへ連結された泡消化剤ポンプと、
該泡消化剤ポンプを制御するための制御回路と、
該混合物の導電率をモニタリングし、該泡消化剤ポンプを調節するために混合物導電率信号を該制御回路へ提供するための、インラインで該パイプと連結された第１の導電率センサと
を備える、消火設備のユニット。
【請求項２】
前記水の導電率をモニタリングし水導電率信号を前記制御回路へ提供するための、インラインで前記パイプと連結された第２の導電率センサをさらに含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項３】
前記水と前記泡消火剤とを受けとって前記混合物を生成するために連結された混合チャンバをさらに含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項４】
前記制御回路が、前記混合物導電率信号を受信し、前記泡消火剤ポンプを調節するための制御信号を生成するために連結された、マイクロプロセッサを含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項５】
前記第１の導電率センサが、前記混合物の導電率を測定するために前記パイプの流体流中に配置された第１のプレートおよび第２のプレートを含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項６】
双極性および５０％のデューティサイクルを有する電圧を生じるために前記第１の導電率センサと前記制御回路との間に連結されたインタフェース回路をさらに含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項７】
前記泡消火剤ポンプが、
前記制御回路に応答して第１の範囲の流速を提供し、前記パイプに連結された出力部を有する、第１の泡消火剤ポンプと、
該制御回路に応答して第２の範囲の流速を提供し、該パイプに連結された出力部を有する、第２の泡消火剤ポンプと
を含み、該第２の範囲の流速は、該第１の範囲の流速よりも大きい、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項８】
前記制御回路が、前記第１の泡消火剤ポンプまたは前記第２の泡消火剤ポンプが前記泡消火剤を前記パイプへ提供することを可能にする、請求項７に記載の消火設備のユニット。
【請求項９】
第１の泡消火剤を前記パイプへ提供し、前記水と混合するための、第１の泡消火剤タンクと、
第２の泡消火剤を該パイプへ提供し、該水と混合するための、第２の泡消火剤タンクと
をさらに含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項１０】
化学薬剤を、液体と混合して混合物を生成するためにパイプへ導くためのポンプと、
該ポンプを制御するための制御回路と、
該混合物の導電率をモニタリングし、該ポンプを調節するために混合物導電率信号を該制御回路へ提供するための、該パイプに連結された第１の導電率センサと
を備える、混合システム。
【請求項１１】
前記液体の導電率をモニタリングし液体導電率信号を前記制御回路へ提供するための、インラインで前記パイプと連結された第２の導電率センサをさらに含む、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１２】
前記液体と前記化学薬剤とを受けとって前記混合物を生成するために連結された混合チャンバをさらに含む、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１３】
前記制御回路が、前記混合物導電率信号を受信し、前記ポンプを調節するための制御信号を生成するために連結された、マイクロプロセッサを含む、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１４】
前記第１の導電率センサが、前記混合物の導電率を測定するために前記パイプの流体流中に配置された第１のプレートおよび第２のプレートを含む、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１５】
双極性および５０％のデューティサイクルを有する電圧を生じるために前記第１の導電率センサと前記制御回路との間に連結されたインタフェース回路をさらに含む、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１６】
前記ポンプが、
前記制御回路に応答して第１の範囲の流速を提供し、前記パイプに連結された出力部を有する、第１のポンプと、
該制御回路に応答して第２の範囲の流速を提供し、該パイプに連結された出力部を有する、第２のポンプと
を含み、該第２の範囲の流速は、該第１の範囲の流速よりも大きい、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１７】
前記制御回路が、前記第１のポンプまたは前記第２のポンプが前記化学薬剤を前記パイプへ提供することを可能にする、請求項１６に記載の混合システム。
【請求項１８】
第１の化学薬剤を前記パイプへ提供し、前記液体と混合するための、第１のタンクと、
第２の化学薬剤を該パイプへ提供し、該液体と混合するための、第２のタンクと
をさらに含む、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１９】
第１の流体と第２の流体とを混合するためのシステムであって、
圧力下で該第１の流体を輸送するための導管であって、該第１の流体と該第２の流体との混合物を生成するために該第２の流体が該導管中に投入される、導管と、
該第２の流体の流速を制御するための制御回路と、
該混合物の導電率をモニタリングして混合物導電率信号を該制御回路へ提供するための、第１の導電率センサと
を備える、システム。
【請求項２０】
前記第１の流体の導電率をモニタリングし流体導電率信号を前記制御回路へ提供するための、インラインで前記導管と連結された第２の導電率センサをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の流体と前記第２の流体とを受けとって前記混合物を生成するために前記導管に連結された混合チャンバをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の導電率センサが、前記混合物の導電率を測定するために前記導管の流体流中に配置された第１のプレートおよび第２のプレートを含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
双極性および５０％のデューティサイクルを有する電圧を生じるために前記第１の導電率センサと前記制御回路との間に連結されたインタフェース回路をさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
第１の流体と第２の流体とを混合するための方法であって、
導管を介して第１の流体を圧力下で輸送することと、
第２の流体を該第１の流体と混合して混合物を生成することと、
該混合物の導電率を検知することと、
該第２の流体の流速を、該混合物の該検知された導電率に応じて調節することと
を包含する、方法。
【請求項２５】
前記第１の流体の導電率を検知することと、
前記第２の流体の流速を、部分的に該第２の流体の検知された導電率に応じて調節することと
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の流体と前記第２の流体とを混合するステップが、該第１の流体と該第２の流体とを混合チャンバへ投入し、前記混合物を生成することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
第１の範囲の流速を有する第１のポンプを、前記第２の流体を輸送するために使用可能にすることと、
第２の範囲の流速を有する第２のポンプを、前記第２の流体を輸送するために使用可能にすることと
をさらに含み、該第２の範囲の流速は、該第１の範囲の流速よりも大きい、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（国内優先権に対する主張）
本特許出願は、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｆｏａｍ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ  Ｆｌｏｗ  ｏｆ  Ｆｏａｍ  ｉｎｔｏ  Ｗａｔｅｒ  Ｓｔｒｅａｍ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｍｅａｓｕｒｅ」と題された、２００４年３月３１日出願の、Ｇｅａｒｙ  Ｅ．Ｒｏｂｅｒｔｓによる仮出願第６０／５５８，３４７号に対する優先権を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般的には、電子制御された直接噴射式液体混合・送達システムに関し、より詳細には、消火活動中に導電率測定に基づいて水と泡消火剤との最終的な混合物を比例するように一定に維持しながら泡消火剤原液を水流中に混合する、システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
消火設備および消火プロセスは、公共の安全および財産の保護の本質的な部分である。市、郡、民間企業および民間団体の下、消火活動部門が編成されている。消火活動部門は、多様な設備を用い、また、消火、防火、個人または公共の安全におけるこのような設備の適切な使用の訓練を消防団員に対して提供する。
【０００４】
消火設備は、その設備が最も効果的である可燃性素材の種類によって分類されることが多い。クラスＡの火災および関連の設備は、固形可燃物、建築材、建造物、廃棄物、輸送機関、工業製品、船舶、荒地等に関連する。クラスＢの火災は、可燃性の液体に関連し、クラスＣの火災は電気による火災であり、クラスＤの火災は可燃性金属に関連する。水単独では最も効率が良くかつ効果的な消火手段とはならないことが多い。水は、熱−燃料−酸素の火災トライアングルのうちの熱の部分しか処理しない。ほとんどの状況において、炎を消すには水を含有するクラスＡの泡消火剤がより効果的である。クラスＡの泡消火剤は界面活性剤を含有し、界面活性剤が水の表面張力を低下させ、より泡消火剤が燃料の表面に浸透できるようにする。泡消火剤の気泡は燃料表面に付着し、熱および酸素から燃料を分離させる。クラスＡの泡消火剤中の水滴は、従来の水しぶきのスプレーパターンよりも細かく、そのため、火にかけるとより素早く蒸気に変化し、結果として熱をよりよく吸収する。
【０００５】
水および泡消火剤は、水流中に泡消火剤の適切な混合すなわちパーセント濃度を有していなければならない。水は圧力とパイプの直径とによって決められた流速を有する。水はまた、鉱物、異物または粒子含有物に基づく、所定の導電率（水源の硬度としても知られる）がある。泡消火剤は、タンクまたは貯槽から汲み出され、水流中に投入される。火に対して放出された際に水流中で効果的な泡消火剤濃度を生じるためには、泡消火剤の流速は、水流の流速に比例するように整合しなければならず、また、水源の導電率を考慮しなければならない。
【０００６】
従来の電子直接噴射式泡消火剤調合設備は、泡消火剤送達システム用のタービン流速計によって測定された水流速を用いた、容積測定のプロセスに基づく。泡消火剤原液の流量は、水流の所望のパーセンテージに手動であるいは自動的に調節される。泡消火剤は、水流量に従って水流中へ導入される。
【０００７】
しかしながら、様々な電子直接噴射式泡消火剤送達システムにおいて、火にかけられる水流中の泡消火剤原液の不適切な比率につながり得るような多くの変数が存在する。容積測定の、流量に基づいた電子泡消火剤調合器は、水の硬度の変動に合わせて自動調節せず、そのことが完成した泡消火剤混合物の質に影響する。泡消火剤調合器はまた、市販の泡消火剤原液の界面活性（ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ）の強さの変動に合わせて自動調節せず、そのこともまた完成した泡消火剤の質に著しく影響する。モータを取り付けた速度フィードバックセンサを利用したものもあるが、それは実際の泡消火剤原液の流量を表わさないこともある。水流量の速度や水流中の泡消火剤濃度は実際に独立した変数であり、システムが完全に機能しているときにのみ関連する。泡消火剤ポンプは乾燥したり不適切な液体を汲んだりすることさえあり得、泡消火剤調合器はあたかも正確に作動しているかのように、機能し続ける。
【０００８】
ある状況では、たとえば大規模な火災に対応する場合、炎の付近に消火栓がない場合がある。あるいは、不適当な水圧のため、火を消すために必要な流量を提供する補助的な水源を利用することが必要となり得る。水は、火災タンカーのような代替的な水源から供給され得、あるいは近辺にある大量の水から引かれ得る。トラックのタンクに蓄えられた水、あるいは大量の水から引かれた水は、消火栓の給水系統から利用可能な水と同じ導電率特性を持たない場合がある。さらに、水の導電率は場所によって変動すると知られている。水の導電率の変動は、火にかけられる水流中において不適切な泡消火剤濃度または泡消火剤の有効性をもたらす可能性がある。
【０００９】
水や泡消火剤原液の導電率における変動を考慮し、かつ調合設備において可能性のある測定ミスを克服するような泡消火剤送達システムの必要性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態において、本発明は、パイプを介して水を汲み上げるための水ポンプを備える、直接噴射式泡消火剤送達システムを有する消火設備のユニットである。パイプには、水に泡消化剤を混合して混合物を生成するために、泡消化剤ポンプが連結されている。制御回路が泡消化剤ポンプを制御する。混合物の導電率をモニタリングし、泡消化剤ポンプを調節するため混合物導電率信号を制御回路へ提供するために、導電率センサがインラインでパイプと連結されている。
【００１１】
別の実施形態において、本発明は、化学薬剤を液体と混合して混合物を生成するためにパイプへ導くポンプを備える、混合システムである。制御回路がポンプを制御する。混合物の導電率をモニタリングし、ポンプを調節するため混合物導電率信号を制御回路へ提供するために、導電率センサがパイプに連結されている。
【００１２】
さらに別の実施形態において、本発明は、第１の流体と第２の流体とを混合するための方法であって、導管を介して第１の流体を圧力下で輸送することと、第２の流体を第１の流体と混合して混合物を生成することと、混合物の導電率を検知することと、第２の流体の流量を、混合物の検知された導電率に応じて調節することとを含む、方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照した以下の記載において、１つ以上の実施形態にて本発明を説明する。図面において、同様の参照番号は同一または類似の要素を表す。本発明の目的を達成するために最良の方法という観点で本発明を説明するが、添付の請求項ならびに後続の開示および図面によって裏付けられたその均等物によって定義される、本発明の精神および範囲内に含まれるものとして、その代替物、修正、均等物をもカバーすることを意図されているということが、当業者によって認識されよう。
【００１４】
図１を参照する。消防自動車内に取り付けられた、電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システム１０を備える消火設備のユニットとして、消防自動車８が図示されている。消防自動車８は、泡消火剤送達システムを収容するための多数のコンパートメントおよびサポートフレームを含む。電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システム１０は、消防艇、飛行機、ヘリコプターおよび携帯消防設備にも取り付けられ得る。
【００１５】
泡消火剤送達システム１０は、直接噴射式であり、電子制御されており、消火用途のための水流中における泡消火剤濃度を調節するために、導電率の検知を利用する。都会および地方の環境において活動している消火部門、企業、団体は、消火したり個人および公共の安全を維持するために、図１に示す設備を利用する。導電率に基づく電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システム１０は、従来の泡消火剤送達システムに比べて実質的な利点を提供する。
【００１６】
電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システム１０のブロック図を図２に示す。手動バルブまたは圧力調節器が、水源１２からパイプ２４への流速を設定する。水源１２は、消火栓、タンカートラック、または固定された大量の水であり得る。代替的に、水源１２からの水は水ポンプ１４によって汲み上げられてもよい。この場合、モータ１６が、水ポンプ１４を動作させる主な原動力である。モータ１６は、一般的にはディーゼルエンジンまたはガソリン燃焼エンジンであるが、電気モータとしても実施され得る。モータ１６は、個別のオペレータ制御パネルを有するか、あるいは制御ユニット２０から制御信号を受信する。制御ユニット２０は、オペレータコマンドを処理し、センサ情報を受信し、制御信号を生成するための、マイクロプロセッサまたはその他の論理回路を含む。制御回路２０は、不揮発性メモリ記憶容量を含む。制御ユニット２０は、モータ１６およびモータ３６のようなデバイスを制御するための、パルス幅変調された（ＰＷＭ）ドライバ回路をさらに含む。
【００１７】
システムオペレータ、たとえば消防士は、手で操作するバルブやレバーによって手動で制御を設定するか、オペレータ制御パネル２２を用いてコマンドを入力することができる。システムオペレータは、オペレータ制御パネル２２を介して、水における泡消火剤原液の泡消火剤調合比率をパーセンテージに関して入力する。制御回路２０は、水ポンプ流速コマンドを受信し、モータ１６へのＰＷＭ制御信号を生成する。モータ１６は次いで水ポンプ１４を回転させ、水源１２から水を引く。水ポンプ１４は、指定された流量でパイプ、マニホルド、ホース、または導管２４へ水を送り込む。水ポンプ１４は、マニホルド２６を用いて浄水（すなわち泡消火剤の含量がない）の放出を送り出すこともできる。
【００１８】
水流は、水ポンプ１４によって導入された圧力とパイプまたはホース２４の直径によって決められた流速を有する。水はまた、導電率（すなわち水源の硬度）として知られる、所定の電気化学特性を有する。これは、鉱物、異物、粒子含有物、の測定値である。水導電率は、場所、地域、水源によって変化する。水の硬度は脱イオン化水、すなわち実質的に粒子のないものから、海水のように非常に荒いものまで様々である。パイプ２４内の水の導電率を測定するために、パイプ２４には導電率センサ３０がインラインで配置されている。導電率センサ３０は、精密モーム導電率センサである。導電率センサ３０は、泡消火剤原液を導入する前に水の導電率値を測定する。導電率の測定値は、水の導電率の基底線または基準点を提供するために制御回路２０へ送信される。基底線の水の導電率の基準点は、導電率センサ３０によって、制御回路２０内で継続的に更新される。パイプ２４内には、パイプ２４内から導電率センサ３０への逆流を防ぐために、逆流防止バルブ３２もインラインで配置されている。
【００１９】
制御回路２０は、モータ３６へもＰＷＭ制御信号を送信する。モータ３６は、泡消火剤ポンプ３８を動作させるための主な原動力である。モータ３６は、一般的には電気モータであるが、ディーゼルエンジンまたはガソリン燃焼エンジン、水力駆動式モータまたは水圧駆動式モータとしても実施され得る。泡消火剤ポンプ３８は、泡消火剤タンク４０から泡消火剤原液あるいはその他の難燃剤または化学薬剤を引く。
【００２０】
制御回路２０は、モータ３６へのＰＷＭ制御信号を生成する。モータ３６は、次いで泡消火剤ポンプ３８を回転させ、泡消火剤タンク４０から泡消火剤を引く。泡消火剤ポンプ３８は、指定された流速でパイプ４２へ泡消火剤原液を送り込む。パイプ４２から泡消火剤ポンプ３８への逆流を防ぐために、パイプ４２内には逆流防止バルブ４４がインラインで配置され得る。
【００２１】
混合チャンバ４６は、パイプ４２からパイプ２４内の主水流中へ泡消火剤原液を直接噴射する。混合チャンバ４６は、パイプ４２を主流パイプ２４に接続する、「Ｔ」または「Ｙ」字型のパイプ連結であり得る。代替的に、水流に泡消火剤原液を完全に調合・混合するために、混合チャンバ４６は循環的な混合操作または乱流混合操作を提供し得る。
【００２２】
パイプ２４内には、流速計４８がインラインで配置されている。流速計４８は、インペラまたはパドルホイール駆動式流速センサであり得、混合チャンバ４６へ続くパイプ２４内の水−泡消火剤混合物の流速をモニタリングする。流速計の読みは、水流速のリアルタイムの測定値を提供するために制御回路２０へ送信される。流速計４８は、パイプ２４に沿った任意の位置に配置され得る。
【００２３】
混合チャンバ４６へ続く、パイプ２４内の水−泡消火剤混合物は、泡消火剤ポンプ３８からの泡消火剤の流速と水ポンプ１４からの水流速とに基づく、所定のパーセンテージすなわち濃度の泡消火剤を含有する。水−泡消火剤混合物はまた、水流中の泡消火剤の導電率と水の導電率とによって決められた導電率を有する。
【００２４】
混合物は、消火剤として効果的であるために、泡消火剤と水との適切な比率を維持しなければならない。水の導電率や水−泡消火剤混合物の導電率を知ることによって、水における泡消火剤のパーセント濃度が決定され得る。換言すれば、水−泡消火剤混合物の導電率は、消火剤としての水−泡消火剤混合物の効果を維持するのに必要な、水流中の泡消火剤のパーセント濃度の指標である。
【００２５】
水−泡消火剤混合物または泡消火剤溶液の導電率を測定するために、パイプ２４と共に導電率センサ５０がインラインで配置されている。導電率センサ５０は、インタフェース回路５４を介して、制御回路２０へ信号を送信し、制御回路２０から信号を受信する。
【００２６】
導電率センサ５０のさらなる細部を図３に示す。導電率センサ５０は、組み合わせられた流体の導電率を読みとってレポートするために混合チャンバ４６の後にパイプ２４と共にインラインで配置された、精密モーム導電率センサである。パイプ２４の流体流（ｆｌｏｗ  ｓｔｒｅａｍ）の中には、導電プレートまたは導電ワイヤ６０および６２が配置されている。プレート６０および６２はステンレススチールまたはその他の非腐食性の金属で形成され、同一かつ均等の質量を有する。プレート６０はコンダクタ６４によってグラウンドへ連結されており、プレート６２はコンダクタ６６へ連結されている。
【００２７】
インタフェース回路５４を図４に示す。制御回路２０は、公知の周波数および正確な５０％のデューティサイクルで動作する、ＰＷＭ信号を提供する。ＰＷＭ信号が論理ゼロである場合、ｐ−チャネル電界効果トランジスタ７０は、抵抗７８を介し、電源コンダクタ７４上の電圧により、コンデンサ７２を導電し、帯電させる。コンデンサ７２は、１００マイクロファラド、１０％のバリアンスの電解コンデンサとして選択される。電源コンダクタ７４は、ＶＤＤ＝１０ボルトＤＣで動作する。ＰＷＭ信号が論理１である場合、ｎ−チャネル電界効果トランジスタ７６が、電源コンダクタ７８上の電圧により、抵抗７８を介してコンデンサ７２を導電し、帯電させる。電源コンダクタ７８は、グラウンド電位で動作する。トランジスタ７０と７６との間の接合部にあるコンデンサのプレートがグラウンドへ引かれると、コンデンサ７２の他方のプレート上、すなわちコンダクタ６６上の電圧が極性を逆にする。抵抗８０にわたって印加されたコンダクタ６６上の電圧は、ＰＷＭ信号の周波数およびデューティサイクルを伴って、＋１０ボルトＤＣから−１０ボルトＤＣへ変化する。
【００２８】
コンダクタ６６上の電圧が＋１０ボルトＤＣから−１０ボルトＤＣまで振れている場合、プレート６０および６２上の定常状態の差動電圧は、一定した１０ボルトを維持する。差動電圧の５０％のデューティサイクルは、プレート６０および６２上の電気めっき効果を低減する。５０％のデューティサイクルが正確にはない場合、水−泡消火剤混合物の鉱物、不純物、および粒子含有物はプレート６０および６２にめっきされ、導電率の読みとりにおける誤差やメンテナンス問題を起こす。
【００２９】
導電率測定値は、抵抗８２を介してＭＩＸＴＵＲＥ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ信号として提供される。ＭＩＸＴＵＲＥ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ信号は、図２中の制御回路２０内にあるアナログ−デジタル変換器へ送信され、コンダクタ６６上の電圧をサンプリングする。電圧は高点において、すなわち、コンダクタ６６が＋１０ボルトＤＣであるときに測定され、また、低点において、すなわちコンダクタ６６が−１０ボルトＤＣであるときに再び測定される。基準を上回る高点は、基準を下回る低点と同じ割合である。高い測定値は、差すなわちオフセット抵抗値を与えるために低い測定値から引かれる。オフセット抵抗値は、水−泡消火剤混合物の導電率に比例する。オフセット抵抗値は、水−泡消火剤混合物の滴定を表し、かつ滴定に比例する。
【００３０】
プレート６０と６２との間の抵抗の測定値は、パイプ２４内の水−泡消火剤混合物の電気化学的な導電特性によって決定される。水−泡消火剤混合物中の不純物や粒子含有物の濃度が高くなるほど、導電率測定値が大きくなる。水−泡消火剤混合物中の不純物や粒子含有物の濃度が低くなるほど、導電率測定値が小さくなる。
【００３１】
水−泡消火剤混合物中の不純物や粒子含有物の濃度は、水流中の泡消火剤のパーセント濃度および水の基本導電率に依存する。公知である水の導電率、すなわち導電率センサ３０によって提供された導電率を想定すると、導電率測定値が大きくなるほど、水流中の泡消火剤のパーセント濃度が高くなる。導電率測定値が小さくなるほど、水流中の泡消火剤のパーセント濃度が低くなる。プレート６０と６２との間の抵抗の測定値は、水−泡消火剤混合物の導電率に直接関係し、また、水−泡消火剤混合物の導電率は、水流中の泡消火剤のパーセント濃度に直接関係している。抵抗の測定値が大きくなるほど、導電率測定値は大きくなり、また、水流中の泡消火剤のパーセント濃度は高くなる。抵抗の測定値が小さくなるほど、導電率測定値は小さくなり、また、水流中の泡消火剤のパーセント濃度は低くなる。
【００３２】
図２を参照する。水−泡消火剤混合物の導電率を示す混合物導電率信号が制御回路２０へ送信される。制御回路２０は、混合物導電率信号を導電率センサ３０からの水導電率測定値と組み合わせて利用してモータ３６を制御し、パイプ２４内の水−泡消火剤混合物の導電率を適切な範囲内に維持するように泡消火剤ポンプ３８の流速を加速または減速する。水−泡消火剤混合物の導電率が設定値から上昇または下降すると、泡消火剤ポンプ３８は、水流中の泡消火剤のパーセント濃度を補正し、再確立し、維持するために、泡消火剤の流速を調整する。導電率センサ５０は、水における実際の泡消火剤濃度を示す導電率測定値に基づいた、フィードバック情報を提供することによって、泡消火剤ポンプ３８の流速を調節する。水−泡消火剤混合物の適切な導電率の範囲は、水流中の泡消火剤の適切なパーセント濃度に変換される。泡消火剤の適切なパーセント濃度を有する水−泡消火剤混合物が、効果的に消火するためにマニホルド５２から放出される。
【００３３】
一実施形態において、泡消火剤タンク４０内の泡状難燃剤は、多様な商品名で入手可能なクラスＡの泡消火剤である。クラスＡの泡消火剤は、固形可燃物、建築材、建造物、廃棄物、輸送機関、工業製品、船舶、荒地等に関する火災に対して有用である。その他のクラスの泡消火剤が、泡消火剤タンク４０内に保存され得、システム１０と共に用いられ得る。たとえば、クラスＢの泡消火剤は、可燃性の液体の火災に対して用いられ、クラスＣの泡消火剤は電気による火災に対して効果的であり、クラスＤの泡消火剤は、可燃性金属に対して最適である。タンク４０は、その他の難燃剤および化学薬剤を含み得る。
【００３４】
火災は、燃え続けるためには熱と酸素と燃料とを必要とする（火災トライアングルとして知られる）。水単独では、火災トライアングルのうちの熱の部分を低減させる。水−泡消火剤混合物は、火災トライアングルの３つの脚全てを攻撃するという利点を提供する。泡消火剤は、燃料を被覆し、熱および酸素を分離させる。泡消火剤はまた、水滴の大きさを小さくし、より効果的に熱を下げる。多くのタイプの火災に対し、水−泡消火剤混合物の使用は火災をより素早く消し、必要な水がより少なく、財産の損害を低減し、形跡を保存する。
【００３５】
電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システム１０の、以下の動作説明を考慮されたい。一度水ポンプの流速が手動またはオペレータ制御パネル２２を介して設定されると、システムオペレータは、次に、制御回路２０のメモリ中に導電率の設定点を入力および保存する。水の体積流速および導電率設定点または泡消火剤濃度レベルがディスプレイ５６上に表示され、システム設定に関する情報を提供する。導電率設定点は、最終的なつりあった水−泡消化剤混合物の目標導電率を示し、パイプ２４内の水流中の泡消火剤のパーセンテージすなわち濃度を決定する。より高い導電率設定点は、水流中の泡消火剤のより高いパーセント濃度に変換され、より低い導電率設定点は、水流中の泡消火剤のより低いパーセント濃度に対応する。導電率設定点は、水−泡消火剤混合物の滴定全体の正確な測定値であり、水流中の泡消火剤の実際の濃度の正確な測定値と直接的な関係がある。パイプ２４内の水−泡消火剤混合物の導電率は、泡消火剤濃度に比例して変化する。
【００３６】
水−泡消火剤混合物の導電率と、水流中の泡消火剤のパーセント濃度との間の関係は、較正プロセスにおいて決定される。泡消火剤の有名なメーカーや品質が水準点として用いられる。較正プロセスは、水−泡消火剤音号物の導電率を、泡消火剤濃度の範囲にわたって測定する。０．１％ごとの目盛りにおいて、溶液中０．１％〜３．０％までの泡消火剤濃度をパイプ２４の水流中に確立する。わかっている溶液濃度の各目盛りにおいて、導電率を測定する。水導電率レベルの範囲に対してもプロセスを繰り返す。水のみの導電率の各レベルに対し、導電率測定値およびそれに対応する泡消火剤濃度の表を作成し、制御回路２０のメモリ内に保存する。
【００３７】
水−泡消火剤の導電率は、導電率センサ５０によって測定され、制御回路２０へ送信される。制御回路２０では、導電率表に従って、最終的な放出混合物の導電率値を、操作・入力された導電率設定点と比較する。導電率センサ３０は、現在の、水のみの導電率測定値を提供する。導電率センサ３０は、導電率センサ５０に関して記載したように実施される。特定の水導電率に対し、導電率表は、水−泡消火剤混合物における所望の泡消火剤濃度に対する導電率設定点に変換される。導電率センサ５０から測定された導電率が導電率設定点よりも小さい場合、制御回路２０は、モータ３６に、ポンプ３８からの泡消火剤の流速を加速させる。導電率センサ５０から測定された導電率が導電率設定点よりも大きい場合、制御回路２０は、モータ３６に、ポンプ３８からの泡消火剤の流速を減速させる。パイプ２４内の水−泡消火剤混合物の実際の導電率を測定し、測定された導電値をオペレータによって入力された導電率設定点と比較することによって、所定の水導電率に対して、制御回路２０はマニホルド５２から放出する水流中の泡消火剤の適切なパーセント濃度を維持することができる。フィードバックシステムは、システム１０における誤差、ミスアラインメント、較正ミスを補正し、効果的かつ効率的に消火しながら泡消火剤原液の消費を低減するために適切な泡消火剤濃度を達成する。
【００３８】
泡消火剤ポンプの流速を変えることによって導電率設定点に整合するように水−泡消火剤混合物の導電率を補正することができない場合、制御回路２０は、可聴式または可視式のアラームを発する。オペレータは、問題についてシステムをチェックすることができる。おそらくは泡消火剤タンクが空であるか、異物を含んでいるかであろう。
【００３９】
図５に戻る。共通の泡消火剤ポンプ１００を駆動する低容量モータ９６と高容量モータ９８とを含む、泡消火剤ポンプ３８の代替的な実施形態が図示されている。単独の高容量モータ３６によって駆動される泡消火剤ポンプ３８の動力性は、低い水流速および低い泡消火剤パーセント濃度においては、十分かつ正確に高流量のポンプモーターを減速することが不可能なため、水−泡消火剤混合物の正確な滴定を維持することが困難になるような動力性である。低い水流速および低い泡消火剤パーセント濃度の問題を解決するために、制御回路２０は、滴定設定点および水流速に基づいて、低容量モータ９６か高容量モータ９８かを選択し、泡消火剤ポンプ１００を駆動する。水流速は、流速計４８によって決定される。低容量モータ９６は、たとえば、１０ＧＰＭの水流速において０．３％程度の泡消火剤のように、滴定が低い設定点を有する場合に用いられる。制御回路２０は、泡消火剤ポンプ１００の流速を設定するように低容量モータ９６を制御する。高容量モータ９８は、より高い滴定設定点および水流速において用いられる。制御回路２０は、泡消火剤ポンプ１００の流速を設定するように高容量モータ９８を制御する。
【００４０】
水−泡消火剤混合物の導電率は、導電率センサ５０によって測定され、制御回路２０へ送信される。制御回路２０では、導電率表に従って、最終的な放出混合物の導電率値を、操作・入力された導電率設定点と比較する。低い滴定レベルおよび低い水流速に対し、導電率センサ５０から測定された導電率が導電率設定点よりも小さい場合、制御回路２０は、低容量モータ９６に、ポンプ１００からの泡消火剤の流速を加速させる。さらに、低い滴定レベルおよび低い水流速に対し、導電率センサ５０から測定された導電率が導電率設定点よりも大きい場合、制御回路２０は、低容量モータ９６に、ポンプ１００からの泡消火剤の流速を減速させる。より高い滴定レベルおよびより高い水流速に対しては、導電率センサ５０から測定された導電率が導電率設定点よりも小さい場合、制御回路２０は、高容量モータ９８に、ポンプ１００からの泡消火剤の流速を加速させる。さらに、より高い滴定レベルおよびより高い水流速に対し、導電率センサ５０から測定された導電率が導電率設定点よりも大きい場合、制御回路２０は、高容量モータ９８に、ポンプ１００からの泡消火剤の流速を減速させる。
【００４１】
パイプ２４内の水−泡消火剤混合物の実際の導電率を測定し、測定された導電率値をオペレータによって入力された導電率設定点と比較することによって、所定の水導電率に対して、制御回路２０はマニホルド５２から放出する水流中の泡消火剤の適切なパーセント濃度を維持することができる。制御回路２０は、低容量モータ９６と高容量モータ９８との間で自動的に選択する。泡消火剤ポンプ１００を駆動する低容量モータ９６は、低い滴定レベルおよび低い水流速に対してより適している。泡消火剤ポンプ１００を駆動する高容量モータ９８は、より高い滴定レベルおよびより高い水流速に対してより適している。
【００４２】
図６において、低容量モータ９６は低容量泡消火剤ポンプ１０２を駆動し、高容量モータ９８は高容量泡消火剤ポンプ１０４を駆動する。制御回路２０は、滴定設定点および水流速に基づいて低容量モータ９６か高容量モータ９８かを選択する。ここでも、水流速は、流速計４８によって決定される。低容量モータ９６および低容量泡消火剤ポンプ１０２は、たとえば、１０ＧＰＭの水流速において０．３％程度の泡消火剤のように、滴定が低い設定点を有する場合に用いられる。制御回路２０は、低容量泡消火剤ポンプ１０２の流速を設定するように低容量モータ９６を制御する。高容量モータ９８および高容量泡消火剤ポンプ１０４は、より高い滴定設定点および水流速において用いられる。制御回路２０は、高容量泡消火剤ポンプ１０４の流速を設定するように高容量モータ９８を制御する。
【００４３】
図７において、泡消火剤タンク１１０は、第１のタイプの泡消火剤（たとえばクラスＡの泡消火剤）を含んでおり、泡消火剤タンク１１２は、第２のタイプの泡消火剤（たとえばクラスＢの泡消火剤）を含んでいる。セレクタバルブ１１４が泡消火剤タンク１１０と泡消火剤タンク１１２との間を選択する。制御回路２０は、オペレータ制御パネル２２を介したシステムオペレータの入力に応じてセレクタバルブ１１４を制御する。制御回路２０はさらに、選択された泡消火剤を、パイプ４２を介して汲み上げるように泡消火剤ポンプ３８を回転させるように、モータ３６を制御する。デュアル泡消火剤タンクシステムは、図５または図６で述べたデュアル容量ポンプシステムと共に用いられ得る。
【００４４】
本記載は、水および難燃性泡消火剤に向けられたものであるが、直接噴射式送達システム１０は、２つの流体の導電率測定値の関係が、組み合わせられた最終的な混合物を表すものであれば、その他の流体、液体および化学薬剤にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システムを備える、消火設備を示す。
【図２】図２は、電子制御された直接噴射式泡消火剤送達システムのブロック図である。
【図３】図３は、混合物導電率センサのさらなる細部を示す。
【図４】図４は、導電率センサインタフェース回路のさらなる細部を示す。
【図５】図５は、高容量モータおよび低容量モータを用いた泡消火剤送達サブシステムを示す。
【図６】図６は、高容量ポンプおよび低容量ポンプを用いた泡消火剤送達サブシステムを示す。
【図７】図７は、異なるタンクの異なる泡消火剤にアクセスする泡消火剤送達サブシステムを示す。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月10日(2006.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接噴射式泡消火剤送達システムを有する消火設備のユニットであって、
パイプを介して水を汲み上げるための水ポンプと、
該水に泡消化剤を混合して混合物を生成するための、該パイプへ連結された泡消化剤ポンプと、
該泡消化剤ポンプを制御するための制御回路と、
該混合物の導電率をモニタリングし、該泡消化剤ポンプを調節するために混合物導電率信号を該制御回路へ提供するための、インラインで該パイプと連結された第１の導電率センサと
を備える、消火設備のユニット。
【請求項２】
前記水の導電率をモニタリングし水導電率信号を前記制御回路へ提供するための、インラインで前記パイプと連結された第２の導電率センサをさらに含む、請求項１に記載の消火設備のユニット。
【請求項３】
化学薬剤を、液体と混合して混合物を生成するためにパイプへ導くためのポンプと、
該ポンプを制御するための制御回路と、
該混合物の導電率をモニタリングし、該ポンプを調節するために混合物導電率信号を該制御回路へ提供するための、該パイプに連結された第１の導電率センサと
を備える、混合システム。
【請求項４】
前記液体の導電率をモニタリングし液体導電率信号を前記制御回路へ提供するための、インラインで前記パイプと連結された第２の導電率センサをさらに含む、請求項３に記載の混合システム。
【請求項５】
第１の流体と第２の流体とを混合するための方法であって、
導管を介して第１の流体を圧力下で輸送することと、
第２の流体を該第１の流体と混合して混合物を生成することと、
該混合物の導電率を検知することと、
該第２の流体の流速を、該混合物の該検知された導電率に応じて調節することと
を包含する、方法。
【請求項６】
前記第１の流体の導電率を検知することと、
前記第２の流体の流速を、部分的に該第２の流体の検知された導電率に応じて調節することと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。