(57)【要約】【課題】噴流口から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる流体導出装置を提供すること。【解決手段】本発明の流体導出装置１は、流体が流れる流路管１０と、流路管１０を流れる流体を噴出する噴流口１１と、噴流口１１に配置する拡散部材２０とを備え、拡散部材２０は、流体の流れ方向を変更する流れ方向変更部２２を有し、拡散部材２０の回転によって、噴流口１１から噴出する流体を拡散させることを特徴とする。【選択図】        図２
2019034272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流路管と、
前記流路管を流れる前記流体を噴出する噴流口と、
前記噴流口に配置する拡散部材と
を備え、
前記拡散部材は、前記流体の流れ方向を変更する流れ方向変更部を有し、
前記拡散部材の回転によって、前記噴流口から噴出する前記流体を拡散させる
ことを特徴とする流体導出装置。
【請求項２】
前記流体には、前記流れ方向変更部によって高密度領域が形成され、
前記流路管の管軸の延長線を仮想噴流軸としたとき、
前記高密度領域は、前記仮想噴流軸に直交する仮想噴流断面に対して、前記仮想噴流軸から半径方向に形成され、
前記高密度領域は、前記拡散部材の回転によって、前記仮想噴流軸を中心に一方向に旋回する
ことを特徴とする請求項１に記載の流体導出装置。
【請求項３】
前記流路管内に第１ノズルを設け、
前記第１ノズルを前記拡散部材の上流に配置し、
前記第１ノズルから噴出する前記流体を前記拡散部材に導く
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体導出装置。
【請求項４】
前記第１ノズル内に第２ノズルを設け、
前記第２ノズルからは気体を噴出し、
前記第１ノズルからは前記気体と液体とを混合して気液混相流とした前記流体を噴出する
ことを特徴とする請求項３に記載の流体導出装置。
【請求項５】
前記拡散部材の下流に、前記噴流口から噴出する前記流体の拡散を規制する導流部材を設けた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体導出装置。
【請求項６】
前記導流部材の上流側導流部材開口部と、前記導流部材の下流側導流部材開口部との断面形状を異ならせ、
前記上流側導流部材開口部より、前記下流側導流部材開口部を、開口面積を大きくした
ことを特徴とする請求項５に記載の流体導出装置。
【請求項７】
前記上流側導流部材開口部を前記噴流口に接続し、
前記下流側導流部材開口部を矩形形状とした
ことを特徴とする請求項６に記載の流体導出装置。
【請求項８】
前記導流部材を、少なくとも、対向する一対の導流板材で構成し、
一対の前記導流板材を前記噴流口に接続した
ことを特徴とする請求項５に記載の流体導出装置。
【請求項９】
前記導流板材の上流側端部より、前記導流板材の下流側端部を拡大し、
前記導流板材の幅を、前記上流側端部から前記下流側端部に向けて漸次大きくした
ことを特徴とする請求項８に記載の流体導出装置。
【請求項１０】
前記拡散部材は、前記流路管を流れる前記流体によって回転する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の流体導出装置。
【請求項１１】
前記拡散部材は、前記噴流口の内部に配置される筒部本体を有し、
前記筒部本体の内周面に前記流れ方向変更部を形成した
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の流体導出装置。
【請求項１２】
前記拡散部材は、前記噴流口の内部に配置される筒部本体を有し、
前記筒部本体より下流に前記流れ方向変更部を形成した
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の流体導出装置。
【請求項１３】
前記筒部本体に、内周面から外周面に至る貫通孔を形成した
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の流体導出装置。
【請求項１４】
前記貫通孔の前記内周面における内周開口部よりも、前記貫通孔の前記外周面における外周開口部を大きくした
ことを特徴とする請求項１３に記載の流体導出装置。
【請求項１５】
前記筒部本体には、中空軸部を有し、
前記筒部本体の内周側で前記中空軸部の外周側に前記流れ方向変更部を配置し、
前記筒部本体内を流れる前記流体は、
前記中空軸部を流れる第１流体と、前記前記筒部本体と前記中空軸部との間を流れる第２流体となり、
前記第１流体の流れ方向は変更されず、
前記第２流体の流れ方向が変更される
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の流体導出装置。
【請求項１６】
前記筒部本体と前記中空軸部とを前記流れ方向変更部で接続した
ことを特徴とする請求項１５に記載の流体導出装置。
【請求項１７】
前記中空軸部の下流側中空軸開口部の外径を、前記中空軸部の上流側中空軸開口部の外径よりも大きくした
ことを特徴とする請求項１５に記載の流体導出装置。
【請求項１８】
前記流路管に空気孔を形成し、
前記第１ノズルから噴出する前記流体により発生する負圧で前記空気孔から前記流路管内に空気が吸い込まれる
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の流体導出装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の流体導出装置を用いた排煙消火方法であって、
前記流路管に、消防車に搭載される圧縮空気源及び水供給源から供給される前記流体を導入し、
前記噴流口から噴出する前記流体を、火災区画にある第１開口部から前記火災区画内に導入し、前記火災区画にある第２開口部から前記火災区画内の煙及び加熱空気を排出させる
ことを特徴とする排煙消火方法。
【請求項２０】
請求項４に記載の流体導出装置を用いた排煙消火方法であって、
前記気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、
前記気液混相流とした前記流体には、消火水又は消火薬剤を含む
ことを特徴とする排煙消火方法。
【請求項２１】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の流体導出装置を用いた可搬式排煙消火装置であって、
前記流路管には、消防車に搭載される圧縮空気源又は水供給源から供給される前記流体を導入する消防ホースが接続され、
前記噴流口から噴出する前記流体を、火災区画にある第１開口部から前記火災区画内に導入し、前記火災区画にある第２開口部から前記火災区画内の煙及び加熱空気を排出させる
ことを特徴とする可搬式排煙消火装置。
【請求項２２】
請求項４に記載の流体導出装置を用いた可搬式排煙消火装置であって、
前記気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、
前記気液混相流とした前記流体には、消火水又は消火薬剤を含む
ことを特徴とする可搬式排煙消火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物等の火災区画で発生する煙や熱気を火災区画外に強制的に排出して消火する排煙消火方法や可搬式排煙消火装置に特に適した流体導出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物火災、特に耐火建物火災において、火災区画の消火活動や人命救助活動等を妨げる最大の要因は、火災区画内の濃煙と熱気である。火災区画内の濃煙と熱気（加熱空気）は、消防（救命）隊員の火災区画内への侵入を妨げ、火点や要救助者の捜索を困難にすることに加え、隊員自身の安全にとっても脅威となる。
建物の中には、建築基準法で排煙設備を設置することが義務付けられているものもあり（建築基準法で定められている基準を満たす劇場、映画館、病院、学校、ホテル、百貨店等の特殊建築物）、そのような建物に固定的に設置される排煙設備については、多くの提案がなされている（例えば、特許文献１、２）。
一方、排煙設備が設置されていない居住用ビルやオフィスビル等の建物の区画内で火災が発生した場合、消防（救命）隊員が可搬式の排煙装置を火災区画の近くまで運び、排煙装置を作動させて、火災区画の入口等の開口部から火災区画内に空気を強制送風し、濃煙と加熱空気を火災区画の窓等の排気口から煙及び加熱空気とともに火災区画外に排出するという排煙方法が採られている。
上記のような排煙方法に用いられる流体導出装置としては、一般に可搬式のブロアー装置が用いられている。消防（救命）隊員が、可搬式のブロアー装置を火災区画の近くまで運んで消火・救助活動を行っている。また、送風・排煙用ファン（ブロアー装置）及びこれに接続された専用ダクトを多用途作業車に搭載したものもある（特許文献３）。
消火・救助活動で用いられている可搬式ブロアー装置は、一般に体積が大きく、重量も数十ｋｇになるため、隊員一人で運ぶことが困難である。また、火災時はエレベータが使用できないため、排煙装置を中高層の階の火災区画まで運ぶことは、隊員にとって大きな負担になる。
【０００３】
また、可搬式ブロアー装置は送風羽根の回転により送風気流を発生させるものであり、発生する送風気流の断面形状は送風羽根の回転軌跡と同じ円形になる。一方、居住室や事務室等の火災区画の入口（開口部）は、大抵、縦横比２：１の矩形状である。
図１０にブロアー装置の火災区域での使用状態を示す。
図１０（ａ）では、ブロアー装置ａを、火災区域ｂの入口ｃに近づけて用いる場合を示している。
ブロアー装置ａを入口ｃに近づけて用いることで、ブロアー装置ａからの全ての送風気流を入口ｃから火災区画ｂ内に供給することができる。
しかし、入口ｃにおける送風領域ｄは、入口ｃの一部しか覆わない。
従って、ブロアー装置ａからの送風は、送風領域ｄで覆われていない入口ｃの部分から逆流し、火災区域ｂ内の煙や加熱空気は、窓等の排気口ｅから排出されにくい。
図１０（ｂ）では、ブロアー装置ａを、火災区域ｂの入口ｃから遠ざけて用いる場合を示している。
ブロアー装置ａを入口ｃから遠ざけて用いることで、送風領域ｄが入口ｃの全域を覆うことができる。
しかし、入口ｃから外れた送風領域ｄの部分では、ブロアー装置ａからの送風は、火災区画ｂ内に入らない。
【０００４】
図１１は、送風領域ｄが入口ｃの全域を覆う状態でのパラメータを示している。
送風領域ｄの半径をＲ、入口ｃの幅をＬ、高さを２Ｌとすると、送風領域ｄの面積はπ×Ｒ２、入口ｃの面積は２Ｌ２である。ここで、Ｒ２＝（５／４）Ｌ２であるので、送風領域ｄに対する入口ｃの面積比は、２Ｌ２／π（５／４）Ｌ２、すなわち５１％となる。
すなわち、図１１に示す条件では、送風効率が約５０％低下する。また、ブロアー装置ａを入口ｃから遠ざけて配置するので、火災区画ｂ内に所定の風圧で強制送風するためには、より強力なブロアー装置ａを使用する必要が生じる。
また、入口ｃの前方スペースが狭い場合（狭い廊下をもつ中高層建築等）、ブロアー装置ａを図１０（ｂ）のように遠ざけて用いることができない。
このような問題点を解決するため、特許文献４は、ＣＡＦＳ車の圧縮空気を利用して、軽量小型で運び易く、かつ、火災区画内への送風効率が高い可搬式排煙装置を提示している。
特許文献４の可搬式排煙装置は、圧縮空気を噴射する複数の噴射ノズルで構成される噴射ノズル群と、噴射ノズル群が配置されたノズル配置部材とを主体として構成される。ノズル配置部材は、各噴射ノズルに圧縮空気を供給できるように管材で形成され、複数の横管部を設け、これらの横管部にそれぞれ複数の噴射ノズルが所定間隔で配置される。噴射ノズル群の外縁側に位置する複数の噴射ノズルの各中心を結ぶ輪郭線は、火災区画の開口部の形状に適合する矩形状をなす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９２３７号公報
【特許文献２】特表２００２−５３６０９３号公報
【特許文献３】特開２００３−８１０００号公報
【特許文献４】特許第５５８７２３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献４では、従来のブロアー式陽圧排煙装置と同様に、消火のための機能が備えられていない。そのため、火災区画ｂに対して、送風により排煙すると同時に、消防隊員が迅速に火災区画ｂに進入して消火する必要がある。しかし、火盛期の火災区画ｂへの進入は危険を伴う行動であり、隊員の安全確保の観点より、排煙と同時に消火が実現できる装置が理想的である。
また、特許文献４は、従来のブロアー式排煙装置に比べ、送風効率が高いが、送気口に対して均等な風圧を得るために、一定数量の噴射ノズルを設ける必要がある。しかし、それがコストの上昇につながる。
より低コストの可搬式排煙消火装置を実現するには、多数の噴射ノズルを設けることなく、噴流口から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる流体導出装置が望まれる。
【０００７】
本発明は、噴流口から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる流体導出装置を提供することを目的とする。
また本発明は、所定範囲に拡げた流体を導入でき、煙及び加熱空気を第２開口部から排出させやすい排煙消火方法及び可搬式排煙消火装置を提供することを目的とする。
また本発明は、拡散効果を高めるとともに到達距離を伸ばすことができ、煙及び加熱空気を排出させやすい排煙消火方法及び可搬式排煙消火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明の流体導出装置は、流体が流れる流路管と、前記流路管を流れる前記流体を噴出する噴流口と、前記噴流口に配置する拡散部材とを備え、前記拡散部材は、前記流体の流れ方向を変更する流れ方向変更部を有し、前記拡散部材の回転によって、前記噴流口から噴出する前記流体を拡散させることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の流体導出装置において、前記流体には、前記流れ方向変更部によって高密度領域が形成され、前記流路管の管軸の延長線を仮想噴流軸としたとき、前記高密度領域は、前記仮想噴流軸に直交する仮想噴流断面に対して、前記仮想噴流軸から半径方向に形成され、前記高密度領域は、前記拡散部材の回転によって、前記仮想噴流軸を中心に一方向に旋回することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の流体導出装置において、前記流路管内に第１ノズルを設け、前記第１ノズルを前記拡散部材の上流に配置し、前記第１ノズルから噴出する前記流体を前記拡散部材に導くことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の流体導出装置において、前記第１ノズル内に第２ノズルを設け、前記第２ノズルからは気体を噴出し、前記第１ノズルからは前記気体と液体とを混合して気液混相流とした前記流体を噴出することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の流体導出装置において、前記拡散部材の下流に、前記噴流口から噴出する前記流体の拡散を規制する導流部材を設けたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の流体導出装置において、前記導流部材の上流側導流部材開口部と、前記導流部材の下流側導流部材開口部との断面形状を異ならせ、前記上流側導流部材開口部より、前記下流側導流部材開口部を、開口面積を大きくしたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載の流体導出装置において、前記上流側導流部材開口部を前記噴流口に接続し、前記下流側導流部材開口部を矩形形状としたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項５に記載の流体導出装置において、前記導流部材を、少なくとも、対向する一対の導流板材で構成し、一対の前記導流板材を前記噴流口に接続したことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の流体導出装置において、前記導流板材の上流側端部より、前記導流板材の前記下流側端部を拡大し、前記導流板材の幅を、前記上流側端部から下流側端部に向けて漸次大きくしたことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の流体導出装置において、前記拡散部材は、前記流路管を流れる前記流体によって回転することを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の流体導出装置において、前記拡散部材は、前記噴流口の内部に配置される筒部本体を有し、前記筒部本体の内周面に前記流れ方向変更部を形成したことを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の流体導出装置において、前記拡散部材は、前記噴流口の内部に配置される筒部本体を有し、前記筒部本体より下流に前記流れ方向変更部を形成したことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の流体導出装置において、前記筒部本体に、内周面から外周面に至る貫通孔を形成したことを特徴とする。
請求項１４記載の本発明は、請求項１３に記載の流体導出装置において、前記貫通孔の前記内周面における内周開口部よりも、前記貫通孔の前記外周面における外周開口部を大きくしたことを特徴とする。
請求項１５記載の本発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の流体導出装置において、前記筒部本体には、中空軸部を有し、前記筒部本体の内周側で前記中空軸部の外周側に前記流れ方向変更部を配置し、前記筒部本体内を流れる前記流体は、前記中空軸部を流れる第１流体と、前記前記筒部本体と前記中空軸部との間を流れる第２流体となり、前記第１流体の流れ方向は変更されず、前記第２流体の流れ方向が変更されることを特徴とする。
請求項１６記載の本発明は、請求項１５に記載の流体導出装置において、前記筒部本体と前記中空軸部とを前記流れ方向変更部で接続したことを特徴とする。
請求項１７記載の本発明は、請求項１５に記載の流体導出装置において、前記中空軸部の下流側中空軸開口部の外径を、前記中空軸部の上流側中空軸開口部の外径よりも大きくしたことを特徴とする。
請求項１８記載の本発明は、請求項３又は請求項４に記載の流体導出装置において、前記流路管に空気孔を形成し、前記第１ノズルから噴出する前記流体により発生する負圧で前記空気孔から前記流路管内に空気が吸い込まれることを特徴とする。
請求項１９記載の本発明の排煙消火方法は、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の流体導出装置を用いた排煙消火方法であって、前記流路管に、消防車に搭載される圧縮空気源及び水供給源から供給される前記流体を導入し、前記噴流口から噴出する前記流体を、火災区画にある第１開口部から前記火災区画内に導入し、前記火災区画にある第２開口部から前記火災区画内の煙及び加熱空気を排出させることを特徴とする。
請求項２０記載の本発明の排煙消火方法は、請求項４に記載の流体導出装置を用いた排煙消火方法であって、前記気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、前記気液混相流とした前記流体には、消火水又は消火薬剤を含むことを特徴とする。
請求項２１記載の本発明の可搬式排煙消火装置は、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の流体導出装置を用いた可搬式排煙消火装置であって、前記流路管には、消防車に搭載される圧縮空気源又は水供給源から供給される前記流体を導入する消防ホースが接続され、前記噴流口から噴出する前記流体を、火災区画にある第１開口部から前記火災区画内に導入し、前記火災区画にある第２開口部から前記火災区画内の煙及び加熱空気を排出させることを特徴とする。
請求項２２記載の本発明の可搬式排煙消火装置は、請求項４に記載の流体導出装置を用いた可搬式排煙消火装置であって、前記気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、前記気液混相流とした前記流体には、消火水又は消火薬剤を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流体導出装置によれば、噴流口から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる。
また本発明の排煙消火方法及び可搬式排煙消火装置によれば、所定範囲に拡げた流体を導入でき、煙及び加熱空気を第２開口部から排出させやすい。
また本発明の排煙消火方法及び可搬式排煙消火装置によれば、拡散効果を高めるとともに到達距離を伸ばすことができ、煙及び加熱空気を排出させやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例による流体導出装置の構成を示す断面図
【図２】図１に示す拡散部材の斜視図
【図３】同拡散部材による噴流を説明するイメージ図
【図４】図１に示す導流部材の平面図及び側面断面図
【図５】本実施例による流体導出装置を用いた可搬式排煙消火装置の斜視図
【図６】本実施例による流体導出装置を用いた排煙消火方法を示す説明図
【図７】本発明の他の実施例による流体導出装置の構成を示す写真
【図８】図７に示す実施例による流体導出装置による動作確認実験を示す写真
【図９】本発明の更に他の実施例による拡散部材の斜視図
【図１０】従来のブロアー装置の火災区域での使用状態を示す図
【図１１】従来の送風領域が入口の全域を覆う状態でのパラメータを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第１の実施の形態による流体導出装置は、拡散部材が、流体の流れ方向を変更する流れ方向変更部を有し、拡散部材の回転によって、噴流口から噴出する流体を拡散させるものである。本実施の形態によれば、噴流口から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる。
【００１２】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による流体導出装置において、流体には、流れ方向変更部によって高密度領域が形成され、流路管の管軸の延長線を仮想噴流軸としたとき、高密度領域は、仮想噴流軸に直交する仮想噴流断面に対して、仮想噴流軸から半径方向に形成され、高密度領域は、拡散部材の回転によって、仮想噴流軸を中心に一方向に旋回するものである。本実施の形態によれば、高密度領域を旋回させることで、所定範囲に拡大させた流体の到達距離を伸ばすことができる。
【００１３】
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による流体導出装置において、流路管内に第１ノズルを設け、第１ノズルを拡散部材の上流に配置し、第１ノズルから噴出する流体を拡散部材に導くものである。本実施の形態によれば、拡散部材に導く流体の流速を高めることで、拡散効果を高めるとともに到達距離を伸ばすことができる。
【００１４】
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態による流体導出装置において、第１ノズル内に第２ノズルを設け、第２ノズルからは気体を噴出し、第１ノズルからは気体と液体とを混合して気液混相流とした流体を噴出するものである。本実施の形態によれば、気液混相流とすることで、拡散効果を高めるとともに到達距離を伸ばすことができる。
【００１５】
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による流体導出装置において、拡散部材の下流に、噴流口から噴出する流体の拡散を規制する導流部材を設けたものである。本実施の形態によれば、導流部材によって流体の拡散を規制することで、対象空間又は対象物の形状に合わせることができ、無駄なく対象空間又は対象物の全域に流体を到達させることができる。
【００１６】
本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態による流体導出装置において、導流部材の上流側導流部材開口部と、導流部材の下流側導流部材開口部との断面形状を異ならせ、上流側導流部材開口部より、下流側導流部材開口部を、開口面積を大きくしたものである。本実施の形態によれば、拡散部材による拡散効果を阻害することなく、対象空間又は対象物の形状に合わせて流体の拡散を規制することができる。
【００１７】
本発明の第７の実施の形態は、第６の実施の形態による流体導出装置において、上流側導流部材開口部を噴流口に接続し、下流側導流部材開口部を矩形形状としたものである。本実施の形態によれば、対象空間又は対象物の形状が矩形形状である場合に、対象空間又は対象物の形状に合わせることができ、無駄なく対象空間又は対象物の全域に流体を到達させることができる。
【００１８】
本発明の第８の実施の形態は、第５の実施の形態による流体導出装置において、導流部材を、少なくとも、対向する一対の導流板材で構成し、一対の導流板材を噴流口に接続したものである。本実施の形態によれば、一対の導流板材によって、対象空間又は対象物の形状に合わせることができ、無駄なく対象空間又は対象物の全域に流体を到達させることができる。
【００１９】
本発明の第９の実施の形態は、第８の実施の形態による流体導出装置において、導流板材の上流側端部より、導流板材の下流側端部を拡大し、導流板材の幅を、上流側端部から下流側端部に向けて漸次大きくしたものである。本実施の形態によれば、拡散部材による拡散効果を阻害することなく、対象空間又は対象物の形状に合わせて流体の拡散を規制することができる。
【００２０】
本発明の第１０の実施の形態は、第１から第９のいずれかの実施の形態による流体導出装置において、拡散部材は、流路管を流れる流体によって回転するものである。本実施の形態によれば、動力源を備えることなく拡散部材を回転させることができ、噴流口から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる。
【００２１】
本発明の第１１の実施の形態は、第１から第１０のいずれかの実施の形態による流体導出装置において、拡散部材は、噴流口の内部に配置される筒部本体を有し、筒部本体の内周面に流れ方向変更部を形成したものである。本実施の形態によれば、筒部本体が噴流口内で回転でき、流れ方向変更部によって、噴流口から噴出する流体を拡散させることができる。
【００２２】
本発明の第１２の実施の形態は、第１から第１０のいずれかの実施の形態による流体導出装置において、拡散部材は、噴流口の内部に配置される筒部本体を有し、筒部本体より下流に流れ方向変更部を形成したものである。本実施の形態によれば、筒部本体が噴流口内で回転でき、流れ方向変更部によって、噴流口から噴出する流体を拡散させることができる。
【００２３】
本発明の第１３の実施の形態は、第１１又は第１２の実施の形態による流体導出装置において、筒部本体に、内周面から外周面に至る貫通孔を形成したものである。本実施の形態によれば、筒部本体内の流体を貫通孔から筒部本体の外周面と噴流口の内周面との間に導き、筒部本体の回転摩擦を低減することができる。
【００２４】
本発明の第１４の実施の形態は、第１３の実施の形態による流体導出装置において、貫通孔の内周面における内周開口部よりも、貫通孔の外周面における外周開口部を大きくしたものである。本実施の形態によれば、筒部本体内の流体を貫通孔から流出させやすい。
【００２５】
本発明の第１５の実施の形態は、第１１又は第１２の実施の形態による流体導出装置において、筒部本体には、中空軸部を有し、筒部本体の内周側で中空軸部の外周側に流れ方向変更部を配置し、筒部本体内を流れる流体は、中空軸部を流れる第１流体と、筒部本体と中空軸部との間を流れる第２流体となり、第１流体の流れ方向は変更されず、第２流体の流れ方向が変更されるものである。本実施の形態によれば、第１流体は仮想噴流軸に沿った流れを維持し、第２流体は仮想噴流軸に対して角度を持った流れとなり、仮想噴流軸方向については、第１流体が第２流体より流速が高く、第２流体が第１流体に引っ張られるため、第２流体によって拡散した流体の到達距離を伸ばすことができる。
【００２６】
本発明の第１６の実施の形態は、第１５の実施の形態による流体導出装置において、筒部本体と中空軸部とを流れ方向変更部で接続したものである。本実施の形態によれば、中空軸部の配置に必要な接続部材を流れ方向変更部とすることで、無駄な抵抗を無くし、流れ方向変更部に対して流体の抵抗を与えることができる。
【００２７】
本発明の第１７の実施の形態は、第１５の実施の形態による流体導出装置において、中空軸部の下流側中空軸開口部の外径を、中空軸部の上流側中空軸開口部の外径よりも大きくしたものである。本実施の形態によれば、拡散効果を高めることができる。
【００２８】
本発明の第１８の実施の形態は、第３又は第４の実施の形態による流体導出装置において、流路管に空気孔を形成し、第１ノズルから噴出する流体により発生する負圧で空気孔から流路管内に空気が吸い込まれるものである。本実施の形態によれば、流路管内に空気を吸い込むことで、噴流口から噴出する流体の流速を更に高めることができる。
【００２９】
本発明の第１９の実施の形態による排煙消火方法は、第１から第１８のいずれかの実施の形態による流体導出装置を用い、流路管に、消防車に搭載される圧縮空気源及び水供給源から供給される流体を導入し、噴流口から噴出する流体を、火災区画にある第１開口部から火災区画内に導入し、火災区画にある第２開口部から火災区画内の煙及び加熱空気を排出させるものである。本実施の形態によれば、第１開口部に対して、所定範囲に拡げた流体を導入でき、煙及び加熱空気を第２開口部から排出させやすい。
【００３０】
本発明の第２０の実施の形態による排煙消火方法は、第４の実施の形態による流体導出装置を用い、気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、気液混相流とした流体には、消火水又は消火薬剤を含むものである。本実施の形態によれば、煙及び加熱空気を排出させるとともに消火を行える。
【００３１】
本発明の第２１の実施の形態による可搬式排煙消火装置は、第１から第１８のいずれかの実施の形態による流体導出装置を用い、流路管には、消防車に搭載される圧縮空気源又は水供給源から供給される流体を導入する消防ホースが接続され、噴流口から噴出する流体を、火災区画にある第１開口部から火災区画内に導入し、火災区画にある第２開口部から火災区画内の煙及び加熱空気を排出させるものである。本実施の形態によれば、第１開口部に対して、所定範囲に拡げた流体を導入でき、煙及び加熱空気を第２開口部から排出させやすい。
【００３２】
本発明の第２２の実施の形態による可搬式排煙消火装置は、第４の実施の形態による流体導出装置を用い、気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、気液混相流とした流体には、消火水又は消火薬剤を含むものである。本実施の形態によれば、煙及び加熱空気を排出させるとともに消火を行える。
【実施例】
【００３３】
以下本発明の一実施例による流体導出装置について説明する。
図１は本実施例による流体導出装置の構成を示す断面図である。
本実施例による流体導出装置１は、流体が流れる流路管１０と、流路管１０を流れる流体を噴出する噴流口１１と、噴流口１１に配置する拡散部材２０と、拡散部材２０の下流に配置する導流部材３０とを備えている。
【００３４】
流路管１０内には第１ノズル４１を設けている。第１ノズル４１は拡散部材２０の上流に配置している。
第１ノズル４１内には第２ノズル４２を設けている。
第１ノズル４１は混相流発生部５１の一端に形成している。混相流発生部５１の他端側には液体供給管５２の一端が接続されている。
液体供給管５２の他端には液体接続媒体５３を設けている。液体供給管５２には、液体の供給を制御する液バルブ５４を設けている。
第２ノズル４２は気体供給管５５の一端に形成している。気体供給管５５の他端には気体接続媒体５６を設けている。気体供給管５５には、気体の供給を制御する気体バルブ５７を設けている。
第２ノズル４２からは気体を噴出し、第１ノズル４１からは気体と液体とを混合して気液混相流とした流体を噴出する。このように、気液混相流とすることで、拡散効果を高めるとともに到達距離を伸ばすことができる。
拡散部材２０には、第１ノズル４１から噴出する流体を導く。第１ノズル４１によって拡散部材２０に導く流体の流速を高めることで、拡散効果を高めるとともに到達距離を伸ばすことができる。
【００３５】
流路管１０には空気孔１２を形成している。流路管１０内には、第１ノズル４１から噴出する流体により発生する負圧で空気孔１２から空気が吸い込まれる。このように、流路管１０内に空気を吸い込むことで、噴流口１１から噴出する流体の平均流速を更に高めることができる。
拡散部材２０は、流路管１０を流れる流体によって噴流口１１内にて回転し、噴流口１１から噴出する流体を拡散させる。このように、動力源を備えることなく拡散部材２０を回転させることで、噴流口１１から噴出する流体を、流速の低下を押さえて所定範囲に拡げることができる。
【００３６】
本実施例による流体導出装置１を可搬式排煙消火装置２（図５参照）として用いる場合には、液体接続媒体５３には、消防車６０に搭載される水供給源６１から供給される液体を導入する消防ホース６２が接続され、気体接続媒体５６には、消防車６０に搭載される圧縮空気源６３から供給される気体を導入する消防ホース６４が接続される。
水供給源６１から供給される液体は消火水又は消火薬剤であり、圧縮空気源６３から供給される気体は空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかである。
【００３７】
図２は図１に示す拡散部材の斜視図である。
図２（ａ）は拡散部材の上流側から見た斜視図、図２（ｂ）は拡散部材の下流側から見た斜視図である。
拡散部材２０は、噴流口１１の内部に配置される筒部本体２１を有している。筒部本体２１の内周面２１ｓには、流体の流れ方向を変更する流れ方向変更部２２を形成している。
筒部本体２１が噴流口１１内で回転することで、回転する流れ方向変更部２２によって、噴流口１１から噴出する流体を拡散させることができる。
筒部本体２１には、内周面２１ｓから外周面２１ｔに至る貫通孔２３を形成している。貫通孔２３の内周面２１ｓにおける内周開口部よりも、貫通孔２３の外周面２１ｔにおける外周開口部を大きくしている。
このように、筒部本体２１に貫通孔２３を形成することで、筒部本体２１内の流体を貫通孔２３から筒部本体２１の外周面２１ｔと噴流口１１の内周面との間に導き、筒部本体２１の回転摩擦を低減することができる。また貫通孔２３の内周開口部よりも、貫通孔２３の外周開口部を大きくすることで、筒部本体２１内の流体を貫通孔２３から流出させやすい。
【００３８】
筒部本体２１には中空軸部２４を有し、筒部本体２１と中空軸部２４とを流れ方向変更部２２で接続している。従って、流れ方向変更部２２は、筒部本体２１の内周側で中空軸部２４の外周側に配置される。
中空軸部２４は、下流側中空軸開口部２４ｄの外径を、上流側中空軸開口部２４ｕの外径よりも大きくしている。
このように、中空軸部２４を有することで、筒部本体２１内を流れる流体は、中空軸部２４内を流れる第１流体と、筒部本体２１と中空軸部２４との間を流れる第２流体となり、第１流体の流れ方向は変更されず、第２流体の流れ方向は流れ方向変更部２２によって変更される。従って、第１流体は仮想噴流軸Ｘに沿った流れを維持し、第２流体は仮想噴流軸Ｘに対して角度θを持った流れとなり、仮想噴流軸Ｘ方向については、第１流体が第２流体より流速が高く、第２流体が第１流体に引っ張られるため、第２流体によって拡散した流体の到達距離を伸ばすことができる。
また、中空軸部２４の配置に必要な接続部材を流れ方向変更部２２とすることで、無駄な抵抗を無くし、流れ方向変更部２２に対して流体の抵抗を与えることができる。
また、上流側中空軸開口部２４ｕの外径よりも下流側中空軸開口部２４ｄの外径を大きくすることで、拡散効果を高めることができる。
【００３９】
図３は同拡散部材による噴流を説明するイメージ図である。
図３（ａ）は噴流口から噴出した流体のイメージ図、図３（ｂ）から図３（ｆ）は時間周期Ｔにおける仮想噴流断面での高密度領域の変化のイメージ図である。なお、図２では６つの流れ方向変更部２２を備えているが、図３では、流れ方向変更部２２を１つとして説明する。
流路管１０の管軸の延長線を仮想噴流軸Ｘとしたとき、噴流口１１から一定の距離だけ離間し、仮想噴流軸Ｘに直交する１つの仮想噴流断面Ｈに対して、流速ｖの噴流により高密度領域Ｊが形成される。
高密度領域Ｊは、仮想噴流軸Ｘに直交する仮想噴流断面Ｈに対して、仮想噴流軸Ｘから半径方向に形成され、拡散部材２０が回転することで、流れ方向変更部２２によって、仮想噴流軸Ｘを中心に一方向に旋回する。
【００４０】
仮想噴流軸Ｘを中心とした半径rの仮想円筒面Ｋに対して、高密度領域Ｊの仮想円筒面ＫにおけるポイントをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。
高密度領域Ｊが仮想噴流断面ＨのポイントＡに到達した時刻をｔ＝０とすると、ｔ＝０における仮想噴流断面Ｈでは、ポイントＡの流速は噴流の流速ｖとなり、ポイントＢ、Ｃ、Ｄの流速は０である。
図３（ｂ）は、ｔ＝０における仮想噴流断面Ｈでの高密度領域ＪがポイントＡにあることを示している。
図３（ｃ）は、ｔ＝１／４Ｔにおける仮想噴流断面Ｈでの高密度領域ＪがポイントＢにあることを示している。
図３（ｄ）は、ｔ＝２／４Ｔにおける仮想噴流断面Ｈでの高密度領域ＪがポイントＣにあることを示している。
図３（ｅ）は、ｔ＝３／４Ｔにおける仮想噴流断面Ｈでの高密度領域ＪがポイントＤにあることを示している。
図３（ｆ）は、ｔ＝４／４Ｔにおける仮想噴流断面Ｈでの高密度領域ＪがポイントＡにあることを示している。
時間ｔ＝Ｔになると、ポイントＡはポイントＡ’に、ポイントＢはポイントＢ’に、ポイントＣはポイントＣ’に、ポイントＤはポイントＤ’に、それぞれ到達し、ポイントＡからポイントＡ’までの移動距離はｖ・Ｔ、ポイントＢからポイントＢ’ までの移動距離はｖ・3／4Ｔ、ポイントＣからポイントＣ’ までの移動距離はｖ・2／4Ｔ、ポイントＤからポイントＤ’ までの移動距離はｖ・1／4Ｔとなる。
例えば、ポイントＡからポイントA’までの線上の風速は、ｔ＝０における流速がｖであり、その後、ポイントＡの随伴流の流速が次の高密度領域Ｊが来るまで徐々に低下する。時間周期Ｔが長い場合、随伴流が一旦消滅することもあり得るため、随伴流が消滅しない時間周期Ｔとする。
【００４１】
仮想噴流断面Ｈにおける仮想噴流軸Ｘから仮想円筒面Ｋまでの半径方向に連続する高密度領域Ｊを1本の線と仮想すると、この仮想線の軌跡が仮想噴流軸Ｘを中心とするスクリュー状になる。噴流の旋回速度が十分速い場合、スクリューの螺線の間隔が短く、すなわち、高密度領域Ｊの通過により発生した随伴流が大きく減衰する前に次の高密度領域Ｊが来ることになり、全体でみれば流速はほぼ一定になる。
このように、高密度領域Ｊを旋回させることで、所定範囲に拡大させた流体の到達距離を伸ばすことができる。
【００４２】
図４は図１に示す導流部材の平面図及び側面断面図である。
図４（ａ）は導流部材の上流側平面図、図４（ｂ）は拡散部材の側面断面図、図４（ｃ）は導流部材の下流側平面図である。
導流部材３０は、上流側導流部材開口部３１ｕは円形形状とし、下流側導流部材開口部３１ｄは矩形形状として、上流側導流部材開口部３１ｕと、下流側導流部材開口部３１ｄとの断面形状を異ならせている。また、上流側導流部材開口部３１ｕより、下流側導流部材開口部３１ｄを、開口面積を大きくしている。
上流側導流部材開口部３１ｕと下流側導流部材開口部３１ｄとの間は導流板材３２で構成される。
導流部材３０は、上流側導流部材開口部３１ｕを噴流口１１に接続し、噴流口１１から噴出する流体の拡散を、導流板材３２によって規制する。
このように、導流部材３０によって流体の拡散を規制することで、対象空間又は対象物の形状に合わせることができ、無駄なく対象空間又は対象物の全域に流体を到達させることができる。
また、上流側導流部材開口部３１ｕより、下流側導流部材開口部３１ｄを、開口面積を大きくすることで、拡散部材２０による拡散効果を阻害することなく、対象空間又は対象物の形状に合わせて流体の拡散を規制することができる。
また、対象空間又は対象物の形状が矩形形状である場合に、対象空間又は対象物の形状に合わせることができ、無駄なく対象空間又は対象物の全域に流体を到達させることができる。
【００４３】
図５は、本実施例による流体導出装置を用いた可搬式排煙消火装置の斜視図である。
本実施例による可搬式排煙消火装置２は、放水銃３に流体導出装置１を取り付けている。
放水銃３は、放水銃３を自立させる脚部６５と、液体供給管５２に液体を供給する放水銃側液体接続媒体６６とを備えている。
流体導出装置１は、流体が流れる流路管１０と、流路管１０を流れる流体を噴出する噴流口１１と、噴流口１１に配置する拡散部材２０と、第１ノズル４１を一端に形成する混相流発生部５１と、混相流発生部５１の他端側に接続される液体供給管５２と、液体供給管５２の他端に設けた液体接続媒体５３と、液体の供給を制御する液バルブ５４と、第２ノズル４２を一端に形成する気体供給管５５と、気体供給管５５の他端に設けた気体接続媒体５６と、気体の供給を制御する気体バルブ５７とを備え、流路管１０には空気孔１２を形成している。なお、図１に示す導流部材３０を備えていることが好ましい。
そして、図１に示すように、液体接続媒体５３には、消防車６０に搭載される水供給源６１から供給される液体を導入する消防ホース６２が放水銃側液体接続媒体６６を介して接続され、気体接続媒体５６には、消防車６０に搭載される圧縮空気源６３から供給される気体を導入する消防ホース６４が接続される。
【００４４】
図６は、本実施例による流体導出装置を用いた排煙消火方法を示す説明図である。
火災区画７０の第１開口部７１の手前附近の適切な位置に流体導出装置１を設置する。
消防車６０に搭載されているＣＡＦＳ車のエアーコンプレッサ（圧縮空気源）６３と流体導出装置１とを消防ホース６４で接続し、消防車６０の水供給源６１と流体導出装置１とを消防ホース６２で接続する。
火災区画７０の第１開口部７１から火災区画７０内に空気と水の混相流を強制的に送り、火災区画７０の第２開口部７２から煙及び加熱空気を排出させる。第１開口部７１は、通常、居住室や事務室等の建物区画の出入口であり、所定の縦横比（大抵は縦横比２：１）の矩形状をなしている。第２開口部７２は、建物区画の窓を用いることが多いが、その他の部位の開口部分を第２開口部７２として用いても良い。あるいは、建物区画の壁の一部分を破壊して、第２開口部７２とする場合もある。
【００４５】
ＣＡＦＳ車に搭載されるコンプレッサは、空気流量が約３０００Ｌ／ｍｉｎ〜４５００Ｌ／ｍｉｎで、送気圧力が約０．６ＭＰａ〜０．９ＭＰａである。このようなコンプレッサを用いれば、毎分数百リットルの水を気流に追随できる微細水滴に分裂できる。このような多量の微細水滴を強い噴流によって火災区画７０に導入することで高い消火効果をもたらす。それによって、消防隊員が危険な火災区画７０に進入せずに外部から火災を鎮圧することが可能であり、消防隊員がより安全に消火することができる。
このように、本実施例による排煙消火方法は、流体導出装置１を用い、流路管１０に、消防車６０に搭載される圧縮空気源６３及び水供給源６１から供給される流体を導入し、噴流口１１から噴出する流体を、火災区画７０にある第１開口部７１から火災区画７０内に導入し、火災区画７０にある第２開口部７２から火災区画７０内の煙及び加熱空気を排出させる。そして、第１開口部７１に対して、所定範囲に拡げた流体を導入でき、煙及び加熱空気を第２開口部７２から排出させやすい。
そして、気体を、空気、窒素、及び二酸化炭素のいずれかとし、気液混相流とした流体には、消火水又は消火薬剤を含むことで、煙及び加熱空気を排出させるとともに消火を行える。
【００４６】
図７は本発明の他の実施例による流体導出装置の構成を示す写真である。なお、同一機能部材には同一符号を付し、上記実施例との相違点のみを以下に説明する。
本実施例では、拡散部材２０を内部に配置した噴流口１１を、流路管１０の端部に取り付けている。本実施例のように、噴流口１１を流路管１０とは別部材として着脱可能とすることもできる。
本実施例では、導流部材３０を、少なくとも、対向する一対の導流板材３３で構成し、
一対の導流板材３３を噴流口１１に接続している。従って、一対の導流板材３３によって、対象空間又は対象物の形状に合わせることができ、無駄なく対象空間又は対象物の全域に流体を到達させることができる。
導流板材３３は、上流側端部３３ｕより、下流側端部３３ｄを拡大し、導流板材３３の幅を、上流側端部３３ｕから下流側端部３３ｄに向けて漸次大きくしている。また、一対の導流板材３３は、対向する上流側端部３３ｕ間の隙間より、対向する下流側端部３３ｄ間の隙間を広くしている。従って、拡散部材２０による拡散効果を阻害することなく、対象空間又は対象物の形状に合わせて流体の拡散を規制することができる。
【００４７】
図８は図７に示す実施例による流体導出装置による動作確認実験を示す写真である。
図８に示すように、一対の導流板材３３によって、対象空間又は対象物の形状に合わせることができる。
また、図８では、図３で説明した高密度領域Ｊが形成されていることが分かる。
【００４８】
図９は本発明の更に他の実施例による拡散部材の斜視図である。
図９（ａ）は拡散部材の上流側から見た斜視図、図９（ｂ）は拡散部材の下流側から見た斜視図である。なお、同一機能部材には同一符号を付し、上記実施例との相違点のみを以下に説明する。
本実施例による拡散部材２０は、更に筒部本体２１より下流に流れ方向変更部２５を形成している。
本実施例による拡散部材２０では、中空軸部２４を下流に延出させて円錐台状突出部２６を形成している。そして、円錐台状突出部２６の中央には下流側中空軸開口部２４ｄを、下流側中空軸開口部２４ｄの周囲には複数の流れ方向変更部２５を形成している。
流れ方向変更部２５は、流れ方向変更部２２と同様に、流れ方向変更部２５を流れる流体が仮想噴流軸Ｘに対して角度θを持った流れとなるように、仮想噴流軸Ｘに対して角度θを持った貫通孔２３で形成している。
このように、筒部本体２１が噴流口１１内で回転でき、流れ方向変更部２２及び流れ方向変更部２５によって、噴流口１１から噴出する流体を拡散させることができる。
なお、本実施例では、流れ方向変更部２２に加えて流れ方向変更部２５を設けたが、流れ方向変更部２２に代えて流れ方向変更部２５を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明による流体導出装置は、特に建物等の火災区画で発生する煙や加熱空気を火災区画外に強制的に排出して消火する可搬式排煙消火装置に適しているが、シャワーヘッドや送風機にも適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  流体導出装置
２  可搬式排煙消火装置
３  放水銃
１０  流路管
１１  噴流口
１２  空気孔
２０  拡散部材
２１  筒部本体
２１ｓ  内周面
２１ｔ  外周面
２２  流れ方向変更部
２３  貫通孔
２４  中空軸部
２４ｄ  下流側中空軸開口部
２４ｕ  上流側中空軸開口部
２５  流れ方向変更部
２６  円錐台状突出部
３０  導流部材
３１ｄ  下流側導流部材開口部
３１ｕ  上流側導流部材開口部
３２  導流板材
３３  導流板材
４１  第１ノズル
４２  第２ノズル
５１  混相流発生部
５２  液体供給管
５３  液体接続媒体
５４  液バルブ
５５  気体供給管
５６  気体接続媒体
５７  気体バルブ
６０  消防車
６１  水供給源
６２  消防ホース
６３  圧縮空気源（エアーコンプレッサ）
６４  消防ホース
６５  脚部
７０  火災区画
７１  第１開口部
７２  第２開口部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  ポイント
Ａ’ 、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’  ポイント
Ｈ  仮想噴流断面
Ｊ  高密度領域
Ｋ  仮想円筒面
Ｔ  時間周期
Ｘ  仮想噴流軸
【図１】
2019034272.tif 000003
【図２】
2019034272.tif 000004
【図３】
2019034272.tif 000005
【図４】
2019034272.tif 000006
【図５】
2019034272.tif 000007
【図６】
2019034272.tif 000008
【図７】
2019034272.tif 000009
【図８】
2019034272.tif 000010
【図９】
2019034272.tif 000011
【図１０】
2019034272.tif 000012
【図１１】
2019034272.tif 000013