(57)【要約】  本発明は、圧縮ガスと、液体と少なくとも１つの発泡剤の混合物の両方を、泡を放出するための出口を有する発泡室に供給することによって、特に消火又は汚染除去のための圧縮ガス泡を連続的に発生させる方法であって、この方法は、−発泡剤と液体の混合物を、第１の一定圧力と第１の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するステップと、−圧縮ガスを、第２の一定圧力と第２の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するステップと、−発泡室内の泡混合圧力を一定に維持するために、発泡室の出口における泡圧力を調整するステップとを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮ガスと、液体と少なくとも１つの発泡剤の混合物の両方を、泡を放出するための出口を有する発泡室（５）に供給することによって、特に消火又は汚染除去のための圧縮ガス泡を連続的に発生させる方法であって、
−発泡剤と液体の前記混合物を、第１の一定圧力と第１の一定体積流量で前記発泡室に連続的に供給するステップと、
−前記圧縮ガスを、第２の一定圧力及び第２の一定体積流量で前記発泡室に連続的に供給するステップと、
−前記発泡室内の前記泡混合圧力を一定に維持するように前記発泡室の前記出口における泡圧力を調整するステップとを含むことを特徴とする圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項２】
−前記発泡室内の前記泡混合圧力を所定値に維持するように前記発泡室の前記出口における泡圧力を調整するステップを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項３】
更に、
−前記所定値を選択的に調整する能力を提供するステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項４】
前記泡圧力を調整する前記ステップのために前記発泡室の前記出口に接続された自動弁（６）を使用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項５】
前記自動弁は、ピンチ弁であることを特徴とする、請求項４に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項６】
前記自動弁は、前記発泡室の前記出口における泡圧力を、前記自動弁に加えられる目標ガス圧力に対して調整するように適応されたことを特徴とする、請求項４又は５に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項７】
圧力調整器（２）と体積流量調整器（４）を使用して、発泡剤と液体の前記混合物を、第１の一定圧力と第１の一定体積流量で前記発泡室に連続的に供給するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項８】
圧力調整器（１）と体積流量調整器（３）を使用して、前記圧縮ガスを第２の一定圧力と第２の一定体積流量で前記発泡室に連続的に供給するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項９】
−前記第１の体積流量を、前記発泡室内の発泡剤と液体の混合物の空塔速度が、少なくとも０．３ｍ／秒になり、より好ましくは少なくとも２ｍ／秒になるように設定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項１０】
−前記第１の体積流量を、前記混合室内の発泡剤と液体の前記混合物の前記空塔速度が、３ｍ／秒以下になるように設定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項１１】
−第２の体積流量を、前記混合室内の圧縮ガスの空塔速度が、少なくとも０．３ｍ／秒になり、より好ましくは少なくとも２ｍ／秒になるように設定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項１２】
−前記第２の体積流量を、前記混合室内の前記圧縮ガスの前記空塔速度が、３ｍ／秒以下になるように設定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項１３】
−前記第１と第２の体積流量を、前記混合室内で相対ガス速度比が、０．３を超え、より好ましくは０．４以上になり、更により好ましくは０．５以上で且つ０．９５以下で、より好ましくは０．８以下で、より好都合には０．７５以下になるように設定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項１４】
−パイプ（８）の一端を前記発泡室の前記出口に接続し、前記パイプの他端を、泡発射装置（９）に接続するステップを含み、前記パイプの前記液圧断面積が、少なくとも前記発泡室の前記液圧断面積と等しいかそれより大きいことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡を発生させる方法。
【請求項１５】
圧縮ガス泡システムであって、
−発泡室（５）であって、
・圧縮ガスを前記発泡室に供給するための第１の入口（１１）と、
・液体と少なくとも１つの発泡剤の混合物を前記発泡室に供給するための第２の入口（１０）と、
・泡を放出するための出口（１２）とを有する発泡室と、
−前記出口（１２）に接続されて、前記発泡室の出口における前記泡圧力を一定に維持するための圧力調整機構（６，７）とを含むことを特徴とする圧縮ガス泡システム。
【請求項１６】
発泡剤と液体の前記混合物を第１の一定圧力と第１の一定体積流量で前記発泡室に連続的に供給するための圧力調整器（２）と体積流量調整器（４）を更に含むことを特徴とする、請求項１５に記載の圧縮ガス泡システム。
【請求項１７】
前記圧縮ガスを第２の一定圧力と第２の一定体積流量で前記発泡室に連続的に供給するための圧力調整器（１）と体積流量調整器（３）を更に含むことを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の圧縮ガス泡システム。
【請求項１８】
前記圧力調整機構は、自動弁（６）を含むことを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡システム。
【請求項１９】
前記自動弁（６）は、ピンチ弁であることを特徴とする、請求項１８に記載の圧縮ガス泡システム。
【請求項２０】
前記発泡室の前記出口に接続されたパイプ（８）を更に含み、前記パイプの他端が、泡発射装置（９）に接続されており、前記パイプの前記液圧断面積は、前記発泡室の前記液圧断面と少なくとも等しいかそれより大きいことを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡システム。
【請求項２１】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法を実施するように設計されたことを特徴とする、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の圧縮ガス泡システム。
【請求項２２】
圧縮ガス泡を発生させるように適応された発泡室であって、
−導管であって、
・圧縮ガスのための入口（１１）と、
・少なくとも１つの発泡剤を含む液体のための入口（１０）と
・泡を放出するための出力とを有する導管と、
−前記導管の断面を通過するように構成された少なくとも１つのふるい（１４；１５）とを含むことを特徴とする発泡室。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのふるいの前記メッシュ・サイズは、０．１３〜０．５ｍｍの範囲内で選択されたことを特徴とする、請求項２２に記載の発泡室。
【請求項２４】
前記導管の断面内にそれぞれ配列され、長さ方向の距離に互いに離された２つのふるい（１４，１５）を含むことを特徴とする、請求項２２又は２３に記載の発泡室。
【請求項２５】
前記２つのふるいは、同じメッシュ・サイズを有することを特徴とする、請求項２４に記載の発泡室。
【請求項２６】
前記２つのふるいの間の前記距離は、前記入口（１０，１１）の側の前記ふるい（１４）の前記メッシュ・サイズの１０〜３０倍の範囲、より好ましくは１５〜２５倍の範囲、より好都合には２０倍に選択されたことを特徴とする、請求項２４又は２５に記載の発泡室。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのふるいの前記メッシュは、生成される前記膨張泡の前記気泡の前記平均相当直径より小さい液圧相応メッシュ直径を有することを特徴とする、請求項２２〜２６のいずれか１項に記載の発泡室。
【請求項２８】
前記圧縮ガスのための入口は、前記導管内に延在するノズル（１３）に接続され、前記ノズルは、前記導管内の発泡剤と液体流の混合物に対して垂直に前記導管内にガスを発射するための放射状の穴（１６）を有することを特徴とする、請求項２２〜２７のいずれか１項に記載の発泡室。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのふるいの前記自由断面積は、前記導管の前記自由断面積と等しいか又はそれより大きいことを特徴とする、請求項２２〜２８のいずれか１項に記載の発泡室。
【請求項３０】
特に消火又は汚染除去用に、圧縮ガス泡を連続的に発生させることを特徴とする、請求項２２〜２９のいずれか１項に記載の発泡室。
【請求項３１】
請求項２２〜３０のいずれか１項に記載の発泡室を含むことを特徴とする、圧縮ガス泡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に消火するための圧縮ガス泡、詳細には圧縮空気泡を連続的に発生させる方法、及び圧縮ガス泡システム、詳細には圧縮空気泡システム、並びに詳細には圧縮ガス泡を連続的に発生させるように適応された発泡室とに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気泡（ＣＡＦ）で消火することは当該技術分野で既知である。一般に、発泡剤が水流に連続的に追加され、得られた発泡剤と水の混合物の流れが、空気圧も供給される発泡管路又は発泡室に供給されて、泡が生成される。発泡管路又は発泡管路室から出た泡は、剛性又は柔軟パイプを通って、泡を火に放射するためのノズルに進む。発泡管路又は発泡管路室は、混合器又は混合室とも呼ばれ、通常、静止型、或いはモーションレス（ｍｏｔｉｏｎｌｅｓｓ）とも呼ばれ、即ち可動部分がない。
【０００３】
圧縮空気泡システム（ＣＡＦＳ）は、例えば火災緊急車両に取り付けられたときには移動することがある。また、ＣＡＦＳは、例えば乗用車及び貨物車交通用のトンネル内の固定火災安全システムで使用されるときには固定されることがある。
【０００４】
ＣＡＦを発生させる様々な技術が存在し、それらの技術はしばしば互い大きく異なる。
【０００５】
ＣＡＦを発生させるための主要な問題は、火を消すための適切な特性を有し且つ時間が経っても安定したままの泡を連続的に提供するために、混合室に供給される水流と気流を適切に制御することである。この問題は、混合室に供給される水と空気と、泡を輸送し放射するためのパイプとノズルの物理的状態が両方とも変化する可能性があるということから生じる。詳細には、ＣＡＦＳには、例えば水ポンプを使用するときに時間と共に圧力と流量が変化する可能性のある水流が供給されることがある。移動式システムは、干渉地点にあり、従って異なる圧力及び流量特性を有する可能性がある消火栓等の水源で使用される場合がある。更に、特に、混合室の出口に接続されたパイプの長さと直径、パイプの端に接続されたノズルのタイプ、パイプの高さの程度、混合室の出口に接続されたパイプの数によって、混合室の機能状態が変化し影響を受け、それにより泡の品質が変化し影響を受けることがある。
【０００６】
従って、混合室に供給される水の圧力と空気の圧力を平衡させるか、水の圧力が変化したときに空気の圧力を適応させるために、複雑なシステムとプロセスが使用される。
【０００７】
特許文献１は、泡流量に対する空気流量の比率を、ユーザ調整可能な比率入力に基づいて維持するために、水流量計と空気流量計から提供される信号に応じて空気流制御弁を制御するためのシステムコントローラを含むＣＡＦＳを開示している。
【０００８】
特許文献２は、圧縮空気が空気圧コントローラと空気体積流量制御弁を介して発泡管路に送り込まれるＣＡＦＳを開示している。更に、発生したＣＡＦは、泡の密度を設定しそれにより泡の品質を設定するための閉ループ制御回路を構成する泡圧力センサと電気空気作動弁を介して、泡放射装置に流れる。水が、水圧コントローラを介してシステムに注入され、発泡剤及び添加剤と混ぜ合わされる。発泡剤と添加剤と水の混合物は、水体積流量制御弁を介して流れ、圧縮空気が水体積流量制御弁を介して事前設定された圧力及び体積流量パラメータで注入される発泡管路に流れ込む。この文献は、泡発射装置を使用することにより分散されたＣＡＦの泡品質が、流量に依存し、従って発泡管路内の泡の停滞時間に依存することに言及しており、またその停滞時間を、電気空気作動弁（泡圧力制御）を使用して、泡圧力センサによって測定された泡圧力によって制御することを教示している。
【０００９】
しかしながら、この文献は、混合室が火を消すための良質の泡を連続的に提供するために、様々なパラメータ、詳細には空気、水、及び泡の圧力、体積流量、及び速度／停滞時間を制御する方法に関して詳細に説明していない。更に、閉ループ制御は実現するのが複雑になる場合がある。
【００１０】
特許文献３は、乗用車及び貨物車交通トンネル用のＣＡＦＳを開示している。この文献は、混合室の機能状態を最適化する問題に取り組んでいないが、泡が長いパイプを介して輸送されても良質の泡を放射することを可能にする問題に取り組んでいる。従って、この文献は、泡放射装置における泡圧力が所定値より低くなるのを防ぎ、それにより消火特性が高いままの安定した泡を提供するために、混合室の後の泡圧力を所定圧力に自動的に設定することを教示している。混合室の後の泡圧力は、圧力センサを基準にして制御された弁によって、パイプの調整可能な断面積制限によって得られる。
【００１１】
しかしながら、この文献は、混合室が消火のための良質の泡を連続的に提供することを保証するために、様々なパラメータ、詳細には空気、水、及び泡の圧力、体積流量及び速度／停滞時間を制御する問題に全く取り組んでいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願２００４／０１７７９７５号明細書
【特許文献２】ＷＯ  ２００６／０００１７７号明細書
【特許文献３】欧州特許Ａ−１  ６３２２７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、特に消火又は物体の汚染除去のために、ＣＡＦ、又はより一般には圧縮ガス泡を、優れた一定の品質で連続的に発生させるための、実現が簡単な改善された技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、圧縮ガス（好ましくは空気）と、液体（好ましくは水）と少なくとも１つの発泡剤の混合物の両方を、泡を放出するための出口を有する発泡室に供給することによって、特に消火又は汚染除去のための圧縮ガス泡（詳細には、圧縮空気泡）を連続的に発生させる方法によって達成され、この方法は、
−発泡剤と液体の混合物を、第１の一定圧力と第１の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するステップと、
−圧縮ガスを、第２の一定圧力と第２の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するステップと、
−発泡室内の泡混合圧力を一定に維持するために、発泡室の出口における泡圧力を調整するステップとを含む。
【００１５】
この方法の好ましい実施形態は、
−発泡室内の泡混合圧力を所定値に維持するために、発泡室の出口における泡圧力を調整するステップと、
−前記所定値を選択的に調整する能力を提供するステップと、
−泡圧力を調整するステップのために、発泡室の出口に接続された自動弁（好ましくは、ピンチ弁）を使用するステップと、
−自動弁は、発泡室の出口における泡圧力を、自動弁に加えられた目標空気圧力に対して調整するように適応されたことと、
−圧力調整器及び体積流量調整器を使用して、発泡剤と液体の混合物を、第１の一定圧力と第１の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するステップと、
−圧力調整器と体積流量調整器を使用して、圧縮ガスを、第２の一定圧力と第２の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するステップと、
−第１の体積流量を、発泡室内の発泡剤と液体の混合物の空塔速度が、少なくとも０．３ｍ／秒になり、より好ましくは少なくとも２ｍ／秒になるように設定するステップと、
−第１の体積流量を、混合室内の発泡剤と液体の混合物の流速が、３ｍ／秒以下になるように設定するステップと、
−第２の体積流量を、混合室内の圧縮ガスの空塔速度が、少なくとも０．３ｍ／秒になり、より好ましくは少なくとも２ｍ／秒になるように設定するステップと、
−第２の体積流量を、混合室内の圧縮ガスの空塔速度が３ｍ／秒以下になるように設定するステップと、
−混合室内で、第１と第２の体積流量を、相対ガス速度比が、０．３を超え、好ましくは０．４以上になり、更に好ましくは０．５以上で且つ０．９５以下で、より好ましくは０．８以下で、より好都合には０．７５になるように設定するステップと、
−パイプの一端を発泡室の出口に接続し、パイプの他端を泡発射装置に接続するステップであって、パイプの液圧断面積が、発泡室の液圧断面積と少なくとも等しいかそれより大きいステップの１つ又は複数を含む方法。
【００１６】
別の態様によれば、本発明は、圧縮ガス泡システム、詳細には圧縮空気泡システムを提案し、圧縮ガス泡システムは、
−発泡室であって、
・圧縮ガス（好ましくは空気）を発泡室に供給するための第１の入口と、
・液体（好ましくは水）と少なくとも１つの発泡剤の混合物を発泡室に供給するための第２の入口と、
・泡を放出するための出口とを有する発泡室と、
−出口に接続され、発泡室の出口における泡圧力を一定に維持するための圧力調整機構とを含む。
【００１７】
システムの好ましい実施形態は、
−発泡剤と液体の混合物を第１の定圧で発泡室に連続的に供給するための圧力調整器と、
−発泡剤と液体の混合物を第１の一定体積流量で発泡室に連続的に供給するための体積流量調整器と、
−圧縮ガスを発泡室に第２の定圧で連続的に供給するための圧力調整器と、
−圧縮ガスを発泡室に第２の一定体積流量で連続的に供給するための体積流量調整器のうちの１つ又は複数を含み、
−圧力調整機構は、自動弁（好ましくはピンチ弁）を含むことと、
−発泡室の出口に接続されたパイプであって、パイプの他端は、泡発射装置に接続されており、パイプの液圧断面積は、少なくとも発泡室の液圧断面積と等しいかそれより大きい、
−本発明による方法を実施するように設計されたシステム。
【００１８】
更に別の態様によれば、本発明は、ＣＡＦＳで有利に使用することができる圧縮ガス泡を生成するように適応された発泡室を提案する。本発明による発泡室は、
−導管であって、
・圧縮ガス（好ましくは空気）のための入口と、
・少なくとも１つの発泡剤を含む液体（好ましくは水）のための入口と、
・泡を放出するための出口とを含む導管と、
−導管の断面を通過するように構成された少なくとも１つのふるいとを含む。
【００１９】
発泡室の好ましい実施形態は、
−少なくとも１つのふるいのメッシュ・サイズが、０．１３〜０．５ｍｍの範囲で選択されることと、
−発泡室は、導管の断面をそれぞれ通過し且つ長さ方向の距離で互いに離された２つのふるいを含み、２つのふるいは、同じメッシュ・サイズを有すると好都合であり、２つのふるいの間の距離は、入口の側のふるいのメッシュ・サイズの１０〜３０倍の範囲内、より好ましくは１５〜２５倍の範囲内、より好都合には２０倍と等しく選択されると好都合な場合があることと、
−少なくとも１つのふるいのメッシュは、生成された膨張泡内の気泡の平均相当直径（ａｖｅｒａｇｅ  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）より小さい液圧相応メッシュ直径（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ  ｍｅｓｈ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を有することと、
−圧縮ガスのための入口は、導管内に延在するノズルに接続され、ノズルは、導管内の発泡剤と液体流の混合物に対して垂直に導管内にガスを発射するための放射状の穴を有することと、
−少なくとも１つのふるいの自由断面積は、導管の自由断面積と等しいか又はそれより大きいことのうちの１つ又は複数を含む。
【００２０】
本発明による発泡室を使用して、特に消火又は汚染除去のために、圧縮ガス泡、詳細には圧縮空気泡を連続的に発生させると好都合である。従って、本発明は、また、本発明による発泡室を含む圧縮ガスシステム、詳細にはＣＡＦＳを提案する。
【００２１】
以上定義したような本発明の範囲内で、言及した圧縮ガスは、単一のガスでもよいが、空気の場合のように幾つかの異なるガスの混合物でもよい。同様に、本発明の範囲内で、言及した液体は、単一の液体でもよいが、幾つかの異なる液体の混合物でもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、特に消火又は物体の汚染除去のために、ＣＡＦ、又はより一般には圧縮ガス泡を、優れた一定の品質で連続的に発生させるための、方法及びシステム並びに発泡室を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態によるＣＡＦＳを概略的に示す図である。
【図２】本発明による発泡室を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明のさらに他の特徴及び利点は、非限定的な例として提供された以下に挙げた添付図面に関する本発明の実施形態の以下の説明から明かになるであろう。
【実施例】
【００２５】
本発明によれば、少なくとも発泡剤を含む水と圧縮空気との両方を、放出用の出口を有する発泡室に供給することによって、ＣＡＦが連続的に生成される。発泡剤と水の混合物は、第１の一定圧力と第１の一定体積流量で発泡室に連続的に供給される。同様に、圧縮空気は、第２の一定圧力と第２の一定体積流量で発泡室に連続的に供給される。更に、発泡室内の圧力（以後、泡混合圧力と呼ぶ）は、発泡室の出口に接続された泡輸送管路内の圧力が低いことがあっても前記泡圧力を一定に維持するように調整される。言及した泡の連続生成と、圧縮空気並びに発泡剤と水の混合物の連続供給は、ＣＡＦＳが使用中、即ち詳細には、ノズル等の泡発射装置が、発泡室の出口に接続されたパイプの端に配置されたときに、ＣＡＦＳが開いている場合に関連する。発泡室の泡混合圧力を一定に維持するための言及した圧力調整では、必ずしも発泡室内中のどの位置も圧力が同じである必要はないことを理解されるであろう。実際に、発泡室の様々な部分が、多少の圧力損失を引き起こす場合があり、その結果として、発泡室内の位置によって圧力が多少異なる場合がある。代わりに、言及した圧力調整の結果として、発泡室内の所定の位置を検討するときに圧力が時間と共に実質的に変化しないことを理解されたい。
【００２６】
その結果、圧縮空気並びに発泡剤と水流の混合物は、混合室内を、泡を発泡室から泡発射装置まで輸送するために後でパイプ内で生じる可能性のある圧力の変化と関係なく、それぞれ一定体積流量と一定流量速度で流れる。その結果、泡は、発泡室から一定品質で連続的に出力される。更に、圧縮空気並びに発泡剤と水の混合物の圧力と体積流量を釣り合わせる必要がない。
【００２７】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるＣＡＦＳを示す。ＣＡＦＳは、水と少なくとも１つの発泡剤の混合物が、圧力調整器２と体積流量調整器４とを介して連続的に供給される発泡室５を含む。発泡剤は、消火に適した任意のタイプでよい。発泡室５には、また、圧力調整器１と体積流量調整器３を介して圧縮空気が連続的に供給される。圧力調整器１，２及び体積流量調整器３，４は、空気源及び／又は水源に変化があった場合でも一定の圧力及び体積流量の空気及び発泡剤と水の混合物を発泡室５に供給するために提供される。発泡室５は、注入された圧縮空気と、発泡剤と水の混合物とを混合して泡を発生させる。発泡室５は、任意の既知のタイプのものでよい。発泡室５は、静的な混合室であることが好ましい。
【００２８】
水は、消火ポンプ、消火栓、又は建物若しくはトンネル内の固定式配水網などの任意の適切な水源（図示せず）から供給されればよい。圧縮空気は、従来通り、コンプレッサによって供給されればよい。発泡剤は、水に、例えば特許文献２に記載されたような任意の適切な方法によって、適切な量が連続且つ均質に加えられる。水に加えられる発泡剤の量は、通常、水と発泡剤の混合物の全体積の１％未満である。
【００２９】
発泡室５の出口は、泡を輸送するためのパイプ８に接続される。パイプ８の端には、ノズル等の泡発射装置９が接続される。パイプ８は、用途により剛性でもよく柔軟でもよい。発泡室５の出口でパイプ８内に圧力調整機構６，７が配置される。圧力調整機構６，７は、発泡室５の出口において一定圧力を維持し、その結果、発泡室５内の泡混合圧力も一定に維持するように適応される。従って、発泡室５内の泡混合圧力は、その後のパイプ８と泡発射装置９の状態によって変化しない。
【００３０】
発泡室５内の泡圧力は、圧力調整器１及び２の出口における発泡剤と水の混合物及び圧縮空気の圧力より低く設定された圧力に維持される。
【００３１】
発泡室５内で泡混合圧力を一定に維持することにより、発泡室内の機能パラメータが正確に制御され且つ時間が経っても安定している泡を連続的に発生させることができる。その結果、泡を一定品質で連続的に発生させることができる。この結果は、所定値に設定された体積流量調整器３，４によって決定された空気及び発泡剤と水の混合物の体積流量が、実際には、体積流量調整器３，４の入口と出口の圧力差による影響を受けるという事実により実現されることが分かった。圧力調整器１，２との組み合わせで発泡室５内の泡混合圧力を一定に維持することにより、体積流量調整器３，４における圧力差が一定になる。この結果、発泡室５に供給される空気及び発泡剤と水の混合物の実際の流量も一定になる。
【００３２】
圧力調整器１，２は、市販されているタイプを始めとする圧力制限弁でよい。体積流量調整器３，４は、市販されているタイプを始めとする体積流量調整弁でよい。
【００３３】
更に、圧力調整機構６，７は、市販されているものを始めとする自動弁６を含むことが好ましい。この場合、弁６を通る流路の開口度は、弁６の目標圧力と共にパイプ８と泡発射装置９内の泡の背圧によって決定される。
【００３４】
その結果、一定の泡圧力を達成するために、圧力センサや、マイクロコントローラを備えたＰＬＣや電子回路等の制御手段は必要ない。即ち、自動弁は、きわめて単純で安価に実現することができる。
【００３５】
自動弁６は、調整可能であることが好ましい。即ち、所望の水と空気の比率に従って自動弁６を一定の目標圧力を選択的に設定することができる。また、結果として、自動弁６は、発泡室５内の泡混合圧力を、目標圧力と等しくなるように調整する。その結果、発泡室５内の泡混合圧力を変化させ、それにより流速を調整することができる。
【００３６】
図１に示した好ましい実施形態では、目標圧力は、自動弁６に空気圧で提供される。目標圧力は、発泡室５に供給するために使用される圧縮空気源に接続された圧力調整弁７を介して提供されてもよい。或いは、目標圧力は、液圧式、電気液圧式、電気気圧式に自動弁６に印加されてもよい。自動弁６は、また、目標圧力を機械式に設定するように設計されてもよい。
【００３７】
自動弁６は、ピンチ弁（インナーチューブ弁とも呼ばれる）であると好都合である。ピンチ弁は、当該技術分野で既知である。一般に、ピンチ弁は、弁体が、流体の流れを制御するために変形される柔軟なスリーブから成る直接状の弁である。動作では、ピンチ弁は、例えばパイプ８と泡発射装置９内の状態が変化した結果として弁の開口度が変化したときでも、発泡室５によって生成された泡内の気泡に悪影響を及ぼさない。実際には、ピンチ弁は、弁の断面積の滑らかな（即ち、柔軟な）変化に対応する。更に、ピンチ弁内の流体経路は、滑らかな表面によって画定される。その結果、気泡は、流路内で弁に鋭い縁がある場合に生じることがある悪影響や破壊を受けることなく弁を通過することができる。
【００３８】
圧力調整器１，２と体積流量調整器３，４は、空気源及び／又は水源がそれぞれ必要な圧力と体積流量を有する対応する流れを提供する場合には、それぞれ省略されてもよい。
【００３９】
良質の泡を提供し且つ例えば０．５〜１ｍｍの平均相当直径（ａｖｅｒａｇｅ  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を有する小さな気泡を均一に発生させるためには、発泡室５内の発泡剤と水流の混合物の速度は、好ましくは少なくとも０．３ｍ／秒であるが、より好ましくは少なくとも２ｍ／秒である。しかしながら、速度は、３ｍ／秒以下であることが望ましい。同様に、発泡室５内の圧縮空気流の速度は、好ましくは少なくとも０．３ｍ／秒であるが、より好ましくは少なくとも２ｍ／秒である。しかしながら、速度も３ｍ／秒以下であることが望ましい。
【００４０】
言及した速度は、実際の速度として理解されるべきではなく、以下のように計算されるいわゆる空塔速度（ｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に対応する。
【００４１】
Ｖａｉｒ＝ＶＦＲａｉｒ／Ｓ （１）
【００４２】
Ｖｗａｔｅｒ＝ＶＦＲｗａｔｅｒ／Ｓ （２）
【００４３】
Ｖａｉｒ：発泡室５内の圧縮空気流の速度。発泡室５内の空気の空塔速度とも呼ばれる。
ＶＦＲａｉｒ：発泡室５の入口における圧縮空気の体積流量。
Ｖｗａｔｅｒ：発泡室５内の発泡剤と水の混合物の速度。発泡室５内の混合物の空塔速度とも呼ばれる。
ＶＦＲｗａｔｅｒ：発泡室５の入口における発泡剤と水の混合物の体積流量。
Ｓ：混合室５の液圧断面積。
【００４４】
１つの入力流のそのような空塔速度が、他の入力流が発泡室５に供給されなかったかのように計算されることを理解するであろう。
【００４５】
また、発泡室５の入口における相対空気速度比率（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ａｉｒ  ｓｐｅｅｄ  ｒａｔｉｏ）は、０．３より大きいことが好ましく、０．４以上であることがより好ましい。しかしながら、相対空気速度比率は、好ましくは０．９５以下であり、より好ましくは０．８以下であり、更により好ましくは０．７５以下である。相対空気速度比率の最も好ましい値は０．５である。
【００４６】
この相対空気速度比率「Ｒ」は、圧縮空気の空塔速度と、圧縮空気の空塔速度と発泡剤と水の混合物の空塔速度の和との比率であり、そのような空塔速度は、上の式（１）及び（２）によって計算されたものであり、即ちＲは、次のように計算される。
【００４７】
Ｒ＝Ｖａｉｒ／（Ｖａｉｒ＋Ｖｗａｔｅｒ） （３）
【００４８】
ここで、ＶａｉｒとＶｗａｔｅｒはそれぞれ、前述の式（１）及び（２）で得られたものである。
【００４９】
従って、如何なる理論によっても拘束されたくないが、相対空気速度比率が、このような制限を超える値を有する場合は、圧縮空気と、発泡剤と水の混合物との間に、これらが発泡室５内で適正に混合しない程度の滑り効果が生じ、その結果、低品質の泡が発生するか、更には何も泡が発生しないことになる。
【００５０】
言及した条件は、発泡室５の液圧断面積を、発泡室５の入口において、圧力調整器１，２及び圧力調整機構６，７の所定の状況下で体積流量調整器３，４によって設定された圧縮空気の体積流量と、発泡剤と水の混合物の体積流量との組み合わせによって適切に定義することによって満たすことができる。
【００５１】
発泡室５の液圧断面積が同じで、発泡室５の入口で供給される圧縮空気の体積流量が同じ場合は、発泡室５に供給される体積水流速度を小さくすることによって、空気の速度及び発泡剤と水の混合物の速度が、定義された制限から外れることなく、好ましい値の相対空気速度比率と異なる泡を発生させることができる。しかしながら、既に述べたように、体積水流速度は、発泡室５内の水と発泡剤の混合物の空塔速度が０．３ｍ／秒未満に小さくしないことが望ましい。結果として、発生した泡は、設定により多少湿っているか乾いている。消火のために、大気圧で考えた空気の体積流量（０℃で考えた）に対する発泡剤と水の混合物の体積流量（１０℃で考えた）の適切な比率（以後、水空気比率（ｗａｔｅｒ  ａｉｒ  ｒａｔｉｏ）と呼ぶ）は、１：７である。しかし、この比率は、特に言及した状況の変化によって、好ましくは１：５〜１：２１の範囲内で変化してもよい。ＣＡＦＳは、ユーザが制御装置でこの比率を選択的に変更できるように設計されてもよく、それに応じて、ＣＡＦＳは、体積流量調整器４と圧力調整機構６，７の設定を変更することによって、泡圧力と、発泡剤と水流の混合物の流量とを変化させる。
【００５２】
発泡室５の出口における泡圧力が、泡発射装置９の入口における泡圧力より大きいことを理解するであろう。この圧力差によって、泡をパイプ８を通して輸送することができる。この圧力差は、パイプ８内で泡を膨張させる。泡速度が高くなりすぎると、泡の気泡が、外部及び内部摩擦と、せん断力とによって破壊されることが分かった。この好ましくない影響を防ぐために、（泡発射装置９において）パイプ８の端における体積流量と圧力を考慮してパイプ８の最適な断面積を選択できることが分かった。詳細には、パイプ８の断面積を少なくとも発泡室５の液圧断面積と等しいかそれより大きくなるように選択することが好ましいことが分かった。
【００５３】
図２は、優れた発泡性能を提供する発泡室５の有利な構造を示す。発泡室は、入口１０，１１と出口１２とを備えた導管の形を有する。発泡室５の断面は、パイプ内で所定の直径ｄ−ＭＫなどを有する円形でよい。或いは、断面は、三角形や任意の多角形等の異なる形状を有してもよい。発泡室５は、空気及び発泡剤と水の混合物の空塔速度が、前述の制限の範囲内になるような断面で設計される。上式（１）及び（２）を参照されたい。
【００５４】
入口１０は、発泡剤と水の混合物、又は発泡剤と別の液体の混合物を発泡室５に供給するためのパイプに接続されるように設計される。図１の実施形態に使用される場合、入口１０は、水体積流量調整器４に接続される。入口１０は、発泡室５の断面積と同一の断面積を有することが好ましい。
【００５５】
入口１１は、泡の用途により、圧縮空気又は別の適切なガスを発泡室５に供給するためのパイプに接続されるように設計される。図１の実施形態に使用される場合、入口１１は、空気体積流量調整器３に接続される。入口１１は、ノズル１３と共に発泡室５内に延在する。ノズル１３は、発泡室５の断面の中心にあることが好ましい。
【００５６】
出口１２は、泡を泡発射装置に輸送するパイプに接続されるように設計される。図１の実施形態に使用される場合、出口１２は、圧力調整機構６，７のすぐ前でパイプ８に接続される。出口１２は、発泡室５と同じ断面積を有することが好ましい。
【００５７】
発泡室５は、ノズル１３の出口の下流の距離ａ−Ｄ−Ｓに、発泡室５の断面全体に広がる第１のふるい（ｓｉｅｖｅ）１４を含む。発泡室５は、第１のふるい１４の下流の距離ａ−Ｓ−Ｓに発泡室５の断面全体に広がる第２のふるい１５を含むことが好ましい。ふるい１４と１５の間の距離ａ−Ｓ−Ｓは、好ましくはふるい１４及び１５のメッシュサイズの１０〜３０倍の範囲で選択され、より好ましくは１５〜２５倍の範囲で選択され、より好都合には、ふるい１４，１５のメッシュ・サイズの２０倍と等しく、メッシュ・サイズは、液圧相応（同等）メッシュ直径である。ふるい１５のメッシュ・サイズが、ふるい１４のメッシュ・サイズと異なる場合、前の１０〜３０倍と１５〜２５の範囲、並びに２０倍の有利な値は、流体の流れ方向の第１のふるい（即ち、図１では入口１０，１１の側にあるふるい。つまり、ふるい１４）のメッシュ・サイズに関して計算される。更に、ふるいの全てのメッシュが同じサイズとは限らない場合、考えるメッシュ・サイズは、平均メッシュ・サイズである。距離ａ−Ｓ−Ｓは、ふるい１４，１５の形状又は縦断面の長さがいかなる場合も、図２に示したように、第１のふるいのふるい部分の境界と、第２のふるいのふるい部分の境界の間で測定される。
【００５８】
距離ａ−Ｄ−Ｓは、ゼロから導管５の（同等）液圧直径ｄ−ＭＫの半分までの範囲であることが好ましい。
【００５９】
ふるい１４，１５は、異なるメッシュ又は穴サイズを有してもよい。しかし、ふるい１４，１５が同じメッシュ又は穴サイズを有すると好都合である。実際には、試験から、同じメッシュ又は穴サイズを有するふるいを使用したときは、生成された泡の気泡は、ノズル９から出て広がった後でより均一であり、膨張泡（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｆｏａｍ）の気泡サイズの範囲は、異なるサイズのメッシュ又は穴のふるいを使用したときより狭いことが分かった。
【００６０】
ふるいのメッシュ又は穴は、生成される泡の気泡のサイズを考慮して定義される。詳細には、生成される膨張泡の気泡の平均相当直径より小さい液圧相応（同等）メッシュ直径を選択することが好ましい。泡が、泡発射装置９において膨張泡で発射されたことを理解されたい。ふるいが、互いに異なるメッシュ・サイズを有する場合は、言及した好ましい液圧相応（同等）メッシュ直径は、流れ方向の最後のふるい、即ち説明した実施形態ではふるい１５に適用されることが好ましい。一般に、特に消火用途で使用されるときは、膨張泡内の気泡の平均相当直径が０．５〜１ｍｍの範囲になるように、ふるいのメッシュ・サイズを定義すると好都合である。以下のように好ましいメッシュ・サイズを決定できることが明かになった。
【００６１】
【数１】
2010525851.tif 000003
【００６２】
−Ｄｍｅｓｈ：メッシュ・サイズ
−ｄ：膨張した気泡の液圧相応直径
−ｋ：プロセス・パラメータ（特に、発泡室５内の水空気比と混合圧力）により２〜１１の係数。
【００６３】
従って、０．５〜１ｍｍの膨張泡の気泡を提供するために、ふるい１４，１５のそれぞれのメッシュ・サイズは、０．１３〜０．５ｍｍの範囲内で選択されることが好ましい。
【００６４】
ふるい１４，１５は、「ハット型」、ピラミッド、球台、円錐、円錐台の形のような様々な断面形状を有することができる。しかしながら、各ふるい１４，１５の自由断面積は、少なくとも、発泡室５の周囲壁を構成する言及した導管の液圧断面積と等しいことが好ましい。これは、流量の調整が、圧縮空気の空塔速度及び水と発泡剤の混合物の空塔速度の好ましい範囲に従って行われるからである。同様に、「空気速度比率（ａｉｒ  ｓｐｅｅｄ  ｒａｔｉｏ）」を特定の範囲内で設定することが望ましい。これまでのところ、ふるいの自由断面積は、導管の断面ほど小さくなく、その結果、これらのパラメータは変化しない。さらに、ふるいを通る流れの圧力損失はきわめて小さいままである。
【００６５】
ノズル１３には、様々なタイプのノズルを使用することができる。ノズル１３は、発泡室５内で空気の規則的分布を提供するために、発泡剤と水流の混合物に対して垂直に発泡室５内に空気を発射するための一連の放射状の穴１６を有するように設計されると好都合である。
【００６６】
本発明は、好ましい実施形態に関して説明された。しかしながら、本発明の範囲内で多数の変形が可能である。本発明によるＣＡＦＳを消火以外の目的に使用できることを理解されたい。例えば、本発明によるＣＡＦＳは、物体の汚染除去に使用されてもよい。当然ながら、用途により適切な発泡剤が選択される。説明した実施形態で述べた流体は、空気と水であったが、本発明はこれらの流体に限定されない。生成された泡の用途により、空気は、別のガス又はガス混合物と置き換えられてもよく、或いは、空気は、１つ又は幾つかの他のガスと混合されてもよい。同様に、水は、別の液体又は幾つかの液体の混合物と置き換えられてもよく、或いは、水は、１つ又は幾つかの他の液体と混合されてもよい。そのような場合は、空気と水に関して行われた以上の説明は、必要に応じて変更が加えられる。詳細には、空塔速度Ｖａｉｒ及びＶｗａｔｅｒ並びに相対空気速度比率「Ｒ」に関して述べた条件は、必要に応じて変更が加えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、圧縮ガス泡を連続的に発生させる方法、システム、発泡室に関し、特に消火又は物体の汚染除去のための圧縮発泡ガスの発生に利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  圧力調整器
２  圧力調整器
３  体積流量調整器
４  体積流量調整器
５  発泡室
６  圧力調整機構
７  圧力調整機構
８  パイプ
９  泡発射装置
１０  入口
１１  入口
１２  出口
１３  ノズル
１４  第１のふるい
１５  第２のふるい
１６  穴
【図１】
2010525851.tif 000004
【図２】
2010525851.tif 000005
【国際調査報告】
2010525851.tif 000006
2010525851.tif 000007
2010525851.tif 000008
2010525851.tif 000009
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