図1は本発明による消防用筒先装置の実施 形態を示した説明図である。図1において、� �実施形態の消防用筒先装置10は、本体12の先� ��側にノズル部を備えた筒先14を設け、根元� �に水ホース接続口16を設け、水ホース接続口 16には弁などを介して水ホースが接続され、� ��、海水、または水系の消火剤が加圧供給さ� ��、筒先14から散布される。

 本体12に対しては握り部18を備えたフレー ム20が一体に設けられ、フレーム20の握り部18 側には噴射粒子を帯電して放射させるための 電圧印加スイッチ22を設けている。

 本体12の筒先14側には放射角調整ハンドル 24が設けられ、放射角調整ハンドル24を回す� �とで、筒先14から噴射される散布消火水の放 射角を調整することができる。また筒先14側� ��は吸気穴26が開口され、筒先14の内側に配置 しているノズルからの消火水の噴射に伴う空 気の吸込みを可能としている。

 図2は図1の実施形態を筒先側から示した� �明図である。図2において、本体12の先端と� �る筒先14には円筒開口が設けられ、この円筒 開口の中に、中心側にデフレクター25を配置� ��、その外側に内周上にリング状スリット15a� ��備えたノズル部15を配置している。また本� �12の内部となるノズル部15の外側の先端側位� ��には、点線で示すように、噴射粒子に外部� ��界を加えて帯電させるための一方の電極で� ��る誘導電極部30が配置されている。

 図3は本実施形態の内部構造を図2のA-A断� �として示した断面図である。図3において、� ��実施形態の消防用筒先装置10は、本体12の内 部に軸方向に貫通した円筒穴を備えた筒本体 28を収納している。また本体12には握り部18を 備えたフレーム20と一体に形成されており、� ��成樹脂などの絶縁体材料で作られている。

 本体12の内部に配置した導電性の金属か� �なる筒本体28の下部には水ホース接続口16が� ��けられる。また筒本体28の上部となる筒先14 側にはノズル部15が形成され、ノズル部15の� �にデフレクター25を配置している。デフレク ター25はデフレクター支持橋部48により筒本� �28の内部に支持されている。

 ノズル部15は筒本体28の先端に配置した放 射角調整筒44の先端に一体に形成されている� ��放射角調整筒44は放射角調整ネジ部46によっ て筒本体28に対しねじ込みにより軸方向に移� ��自在に組み付けられている。即ち放射角調� ��ネジ部46は、筒本体28側に外ネジを形成し、 ここに放射角調整筒44側に形成した内ネジを� ��じ込んでいる。

 放射角調整筒44の外側には絶縁体材料で� �成された放射角調整ハンドル24が固定されて おり、放射角調整ハンドル24を回すと放射角� ��整筒44が一体に回転し、筒本体28側を固定と して放射角調整ネジ部46により放射角調整筒4 4が軸方向に移動し、これによってデフレク� �ー25に対しノズル部15が軸方向に移動し、デ� ��レクター25の周囲に形成している図2に示す� ��ズル部15のリング状スリット15aに対する間� �の変化で、筒先14からの散布消火水45の放射� ��を調整可能としている。

 ここで図3にあっては、放射角調整筒44を� ��定側となるデフレクター26側に移動させて� �散布消火水45の放射角を広角側にした状態を 示している。

 デフレクター支持橋部48は、図3のB-B断面� ��もって示した図4の断面端面図に示す構造を 持つ。図4において、デフレクター支持橋部48 は、筒本体28に対しリング状の支持部から十� ��型に中央に橋部を張り出し、中央でデフレ� ��ター25を支えて支持している。

 再び図3を参照するに、本実施形態の消防 用筒先装置にあっては、筒先14側に設けてい� ��ノズル部15に対する開口側の外側位置に誘� �電極部30を配置している。誘導電極部30は、� ��5に取り出して示すように、リング形状を持 った導電性の部材である。

 一方、筒本体28における水ホース接続口16 側の内部には水側電極部32が配置されている� ��水側電極部32は金属を用いた導電性の円筒� �材であり、上下を絶縁体を用いた電極支持� �ング34により筒本体28に支持固定しており、� ��極支持リング34の内側、外側のそれぞれに� �Oリングが装着され、電極支持リング34の外� �に消火水が入らないようにしている。

 ここで誘導電極部30及び水側電極部32とし ては導電性を有する金属を使用しているが、 これ以外に、導電性を有する樹脂、導電性を 有するゴム、あるいは導電性を有する金属、 樹脂またはゴムの複合体としてもよい。また 誘導電極部30及び水側電極部32は、その一部� �たは全部を絶縁性材料で被覆した構造とし� �もよい。

 本体12の右側に一体に設けたフレーム20の 握り部18の内部には、電池36と電圧印加装置38 が組み込まれている。電池36は電圧印加装置3 8に直流電源を供給する。電圧印加装置38は、 誘導電極配線40によりノズル部15に相対して� �けた誘導電極部30に接続し、また水側電極配 線42により水側電極部32に接続している。更� �、握り部18の指を掛ける位置に設けた電圧印 加スイッチ22に配線接続している。

 電圧印加装置38は、電圧印加スイッチ22を オン操作すると、水側電極部32を0ボルトとし て、誘導電極部30に対し20キロボルトを超え� �い所定の電圧、例えば数キロボルトの電圧� �印加し、ノズル部15より噴射される噴射過程 にある消火水に外部電界を印加し、噴射粒子 を帯電させて散布消火水45として放射させる� ��

 図6は本実施形態について放射角を狭角側 に調整した状態を示した断面図である。図3� �示した散布消火水45の広角側の状態から、放 射角調整ハンドル24を回して、図6のようにデ フレクター25に対しノズル部15が飛び出すよ� �に放射角調整筒44を前進させると、散布消火 水45の放射角を狭角側に調整することができ� ��。

 このような本実施形態の消防用筒先装置� ��あっては、消防隊員などの操作者が水ホー� ��の先端に本実施形態の消防用筒先装置10を� �着して使用し、消火活動の際には火災状況� �応じて放射角調整ハンドル24を操作し、図3� �ような散布消火水45の広角放射、もしくは図 6のような散布消火水45の狭角放射を行いなが ら消火を行う。

 このとき握り部18の指を掛ける部分に設� �ている電圧印加スイッチ22をオン操作すると 、電圧印加装置38から誘導電極部30と水側電� �部32に例えば数キロボルトの電圧が加わり、 この電圧印加によって両電極間に外部電解を 生じ、ノズル部15から消火水を噴射粒子に変� ��する噴射過程を通じて噴射粒子が帯電され� ��帯電された噴射粒子を外部に散布すること� ��できる。

 次に本実施形態による消火効果を説明す� ��。本実施形態による帯電散布にあっては、� ��粒子を帯電させることにより、クーロン力� ��より高燃焼面への付着はもとより燃焼剤の� ��らゆる面への付着が起こり、従来の非帯電� ��粒子と比較して濡らし効果が大幅に増大す� ��ため、高い消火力が得られている。

 更に、例えばマイナス電荷のみに帯電放� ��した場合には、空間中での水粒子間には堰� ��が働き、衝突会合して成長落下する確率が� ��さくなり、空気中に滞留する水粒子密度が� ��くなることも消火能力が高い要因となって� ��る。

 このような理由により、本実施形態によ� ��水粒子の帯電放射にあっては、従来の非帯� ��散布に比較して消火性能が大幅に向上する� ��

 また、本実施形態の帯電散布によって高� ��消煙効果が得られる理由は、従来の非帯電� ��布による煙の捕捉は煙粒子と水粒子の確率� ��な衝突による捕捉手段であることに対し、� ��実施形態にあっては水粒子を帯電させるこ� ��により、帯電状態にある煙粒子をクーロン� ��によって捕集するため、消煙効果が増大し� ��いる。

 例えば帯電状態にある水粒子が100~200μmで あったとすると、同じく帯電状態にある煙粒 子は1~2μmであり、水粒子が周囲に存在する多 数の小さな煙粒子をクーロン力により捕集す ることとなり、その結果、大きな消煙効果が 得られることになる。

 本実施形態による消煙効果の増大を確認す� ��ため、次の実験を行っている。
(実験例)
ノズル噴射量:8リットル/分at1MPa
誘導電極電圧:2キロボルト
放水パターン:パルス状印加放水
火災模型:1.8メートル立方の閉鎖空間内でガ� �リン50ミリリットルを燃焼させて煙を充満さ せた後、60秒放水と120秒のインターバルで5サ イクルの散布を実施して、煙の濃度推移を測 定
 図7は実験例による実験結果を示したグラフ 図である。図7の実験結果は、横軸に経過時� �、縦軸に煙濃度を示している。また実験特� �100が本実施形態による帯電散布であり、実� �特性200が従来の非帯電による散布である。

 図7において、時刻t1でガソリンに点火す� ��と、実験特性100,200に示すように煙濃度は急 激に増加し、実際、外部から観察していると 閉鎖空間内は燃焼した煙で真っ黒く、まった く見えない状態になっている。

 続いて時刻t2で散布を開始する。本実施� �態の実験特性100にあっては、まず時刻t2から t3まで1回目の帯電散布を行っており、この1� �目の帯電散布で煙濃度は1.3パーセントに急� �に低下している。

 この時刻t2からt3への煙濃度の変化は、視 覚的に見ていると真っ黒であった閉鎖空間内 の煙の状態が、見る見るうちに煙が消えて少 し中が見える状態となる急激な消煙作用であ り、これが僅か60秒の帯電散布の間に行われ� ��いる。

 続いて120秒のインターバルを終えた後、� ��刻t4~t5で2回目の帯電散布を行い、以下、t6~t 7、t8~t9、t10~t11というように帯電散布を繰り� �すと、帯電散布の回数の増加に伴って煙濃� �は、例えば5回目の帯電散布でほぼ0パーセン ト、即ちまったく煙のない状態に消煙するこ とができる。

 これに対し非帯電散布となる従来特性200� ��あっては、本実施形態の実験特性と同様、� ��刻t2~t3、時刻t4~t5、時刻t6~t7、時刻t8~t9及び� �刻t10~t11の5回に亘り、非帯電散布を120秒のイ ンターバルをおいて行っているが、煙濃度の 低下は緩やかであり、本実施形態の実験特性 100に対し、従来の非帯電の実験特性200にあっ てはほぼ倍の煙濃度であり、この実験結果の 比較から、本実施形態にあっては大幅な消煙 効果が得られることが確認されている。

 図8は本実施形態の電圧印加装置38から誘� ��電極部30と水側電極部32の間に加える印加電 圧を示したタイムチャートである。

 図8(A)は+Vの直流電圧を印加する場合であ� ��、この場合には、マイナスに帯電した水粒� ��が連続的に散布される。

 図8(B)は-Vの直流電圧を印加する場合であ� ��、この場合には、プラスに帯電した水粒子� ��連続的に散布される。

 図8(C)は±Vの交流電圧を印加する場合であ り、この場合には、プラスの半サイクルの期 間に交流電圧の変化に応じてマイナスに帯電 した水粒子が連続的に散布され、マイナスの 半サイクルの期間に交流電圧の変化に応じて プラスに帯電した水粒子が交互に散布される 。

 図8(D)は+Vのパルス状電圧を所定のインタ� ��バルを空けて印加する場合であり、この場� ��には、マイナスに帯電した水粒子が間欠的� ��散布され、電圧を印加していない期間には� ��帯電していない水粒子の散布となる。

 図8(E)は-Vのパルス状電圧を所定のインタ� ��バルを空けて印加する場合であり、この場� ��には、プラスに帯電した水粒子が間欠的に� ��布され、電圧を印加していない期間には、� ��電していない水粒子の散布となる。

 図8(F)は±Vのパルス状電圧を所定のインタ ーバルを空けて交互に印加する場合であり、 この場合には、マイナスに帯電した水粒子と プラスに帯電した水粒子がインターバルを置 いて交互に散布され、電圧を印加していない 期間には、帯電していない水粒子の散布とな る。

 図8に示した印加電圧を誘導電極部30と水� ��電極部32の間に加える電圧印加装置38として は、制御入力付きの市販の昇圧ユニットを利 用することができる。市販の昇圧ユニットに は、入力にDC0~20ボルトを加えると出力にDC~20� ��ロボルトを出力するものがあり、このよう� ��市販ユニットが利用できる。

 図9は加圧ガス噴射口を設けて二流体方式 とした本発明による消防用筒先装置の他の実 施形態を示した説明図である。図9において� �消防用筒先装置10は図3と同じ構造を有する� �、これに加えて、筒本体28の内部の消火水供 給経路の途中に、噴射方向に向けて加圧ガス 噴出口50を配置している。

 加圧ガス噴出口50は、フレーム20の握り部 18の中に設けた加圧ガス供給管54の先端を屈� �形成して配置しており、加圧ガス供給管54の 根元側には加圧ガス供給接続口52が設けられ� ��ここに強化被覆を持つゴムホースなどによ� ��加圧ガスを供給するようにしている。加圧� ��ス供給接続口52に供給する加圧ガスとして� �、圧縮空気あるいは二酸化炭素や窒素など� �不活性ガスを供給する。

 この図8の実施形態にあっては、水ホース 接続口16からの消火水の供給と同時に、加圧� ��ス供給接続口52から空気や不活性ガスなど� �加圧ガスを供給し、加圧ガス噴出口50から噴 出させて同時にノズル部15から噴射させるこ� ��で、より微細な霧状の消火水粒子を高速で� ��射することができる。

 同時に、この二流体方式により放射に加� ��て、電圧印加スイッチ22をオン操作すると� �誘導電極部30と水側電極部32の間に例えば数� ��ロボルトの電圧が印加され、両電極間に外� ��電解が生じ、ノズル部15から噴射される噴� �粒子が帯電され、帯電された噴射粒子を外� �に散布することができる。

 このような二流体方式による噴射粒子の� ��細化が行われ、且つ微細化された二次粒子� ��帯電されることで、より高い消火効率と排� ��制御を果たすことができる。

 なお上記の実施形態は放射角調整機構を� ��えた消火用筒先装置を例に取るものであっ� ��が、放射角が固定した構造の消防用筒先装� ��についても同様に、帯電噴霧を実現する電� ��構造を設けるようにしてもよい。

 また上記の実施形態にあっては、筒先装� ��に電池を内蔵して容易に携帯できるように� ��ているが、ケーブル接続により外部から電� ��を供給するようにしてもよい。例えば作業� ��がバッテリーを携帯し、この携帯バッテリ� ��から消防用筒先装置に電源を供給できるよ� ��にする。これによって、使用する電源容量� ��充分に確保し、長時間に亘って安定した帯� ��散布を行うことができる。

 また本発明の消防用筒先装置の構造は上� ��の実施形態に限定されず、誘導電極部と水� ��電極部を備えて所定の電圧の印加により帯� ��散布を可能とする構造であれば、適宜の構� ��につきそのまま適用することができる。

 また本発明はその目的と利点を損なうこ� ��のない適宜の変形を含み、更に上記の実施� ��態に示した数値による限定は受けない。