(57)【要約】【課題】放水銃の個体差による旋回速度の差を簡易に調節でき、かつシステムの処理に負担をかけることなく放水銃を略均一な速度で旋回させることのできる放水銃装置を提供する。【解決手段】消火対象区域の火災発生場所に向けて消火用水を放水する放水銃１と、放水銃１を水平旋回させるモータ２と、放水銃１を火災発生場所の方向に向けるようにモータ２を制御する制御装置３とを備えた放水銃装置において、制御装置３はモータ２の速度制御を行う制御部２０と、放水銃１の旋回速度を検出して制御部２０に出力する検出部２２とを備え、制御部２０はモータ２に初期電圧を付加して放水銃１の旋回試験を行い、旋回試験において検出部２２によって検出された旋回速度と定格旋回速度を比較すると共に、その速度差によってモータ２に付加する電圧を決定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消火対象区域の火災発生場所に向けて消火用水を放水する放水銃と、該放水銃を水平旋回させるモータと、上記放水銃を火災発生場所の方向に向けるように上記モータを制御する制御装置とを備えた放水銃装置において、
上記制御装置は上記モータの速度制御を行う制御部と、上記放水銃の旋回速度を検出して上記制御部に出力する検出部とを備え、
上記制御部は上記モータに初期電圧を付加して上記放水銃の旋回試験を行い、該旋回試験において上記検出部によって検出された旋回速度と定格旋回速度を比較すると共に、その速度差によって上記モータに付加する電圧を決定することを特徴とする放水銃装置。
【請求項２】
消火対象区域の火災発生場所に向けて消火用水を放水する放水銃と、該放水銃を水平旋回させるモータと、上記放水銃を火災発生場所の方向に向けるように上記モータを制御する制御装置とを備えた放水銃装置において、
上記制御装置は上記モータの速度制御を行う制御部と、上記放水銃の旋回時間を測定して上記制御部に出力する検出部とを備え、
上記制御部は上記モータに初期電圧を付加して上記放水銃の旋回試験を行い、該旋回試験において上記検出部によって検出された旋回時間と定格旋回時間を比較すると共に、その時間差によって上記モータに付加する電圧を決定することを特徴とする放水銃装置。
【請求項３】
上記制御装置はパルス信号を発生するパルス発生部を備え、
上記制御部は上記パルス発生部に所定のパルス信号を発生させ、上記モータにパルス電圧を付加することで上記初期電圧を付加して旋回試験を行うと共に、該旋回試験の結果に基づいて上記パルス発生部に発生させるパルス信号を決定することで、上記モータに付加する電圧を決定することを特徴とする請求項１または２記載の放水銃装置。
【請求項４】
上記パルス発生部はパルス周期を一定として該パルス周期に対する電圧付加時間を変化させることで、上記旋回試験の結果に基づいて上記パルス発生部に発生させるパルス信号を変化させることを特徴とする請求項３記載の放水銃装置。
【請求項５】
上記パルス発生部はパルス間隔を一定としてパルス幅を変化させることで、上記旋回試験の結果に基づいて上記パルス発生部に発生させるパルス信号を変化させることを特徴とする請求項３記載の放水銃装置。
【請求項６】
上記制御装置は上記モータに付加する電圧を変化させることのできる操作部と、上記検出部による放水銃の検出旋回速度を表示する表示部を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放水銃装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによって駆動されるノズルを火災発生場所に向ける放水銃装置に関し、特にノズルの水平方向の旋回速度を制御する放水銃装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、競技場や展示会場等の広い消火区域を有する施設において、放水銃装置が用いられている。例えば、特許文献１に挙げるようなものである。放水銃装置には、複数の放水銃が設けられ、各放水銃はそれぞれ監視区域が定められている。そしてこの放水銃は、消火対象区域を見渡せるような場所に設置される。火災時に放水銃は、ノズルを水平方向に旋回させて火災発生場所に向け、放水して消火を行う。ここで、ノズルは直流モータに接続されており、この直流モータの制御は、各放水銃に接続された制御盤によってなされる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２５８１３６号公報
【０００４】
放水銃装置は、火災検出時から放水銃を旋回して放水するまでに、予め決められた理想制御モデルが決定されており、このモデルに合わせて放水銃の旋回速度などが決められている。
ところで、放水銃は、それ自体の個体差や、経年変化によって旋回速度にそれぞればらつきを有している。そのばらつきが誤差の範囲内であれば、システムでカバーできるものの、ある程度以上になると旋回制御に影響を与えるため、調整が必要である。従来は、電線径の変更や、電源電圧の変更を行うといった調整によって、放水銃の旋回速度が略均一となるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の放水銃装置においては、以下のような問題点を有していた。放水銃の旋回速度が略均一となるように放水銃装置そのものに調節を行うには、手間がかかり、またコストも大きなものとなる。そこで、フィードバック制御によるモータの速度制御も考えられる。しかし、放水銃装置においてはＣＰＵ等で速度制御を行っており、速度制御のためのサンプリング数を多くすると、ＣＰＵに負荷がかかり、全体としての処理速度が遅くなって、他の制御に影響を及ぼす可能性がある。一方、サンプリング数を少なくすると、モータの回転を一定させることができず、速度制御は困難となる。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、放水銃の個体差による旋回速度の差を簡易に調節でき、かつシステムの処理に負担をかけることなく放水銃を略均一な速度で旋回させることのできる放水銃装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る放水銃装置は、消火対象区域の火災発生場所に向けて消火用水を放水する放水銃と、該放水銃を水平旋回させるモータと、上記放水銃を火災発生場所の方向に向けるように上記モータを制御する制御装置とを備えた放水銃装置において、
上記制御装置は上記モータの速度制御を行う制御部と、上記放水銃の旋回速度を検出して上記制御部に出力する検出部とを備え、
上記制御部は上記モータに初期電圧を付加して上記放水銃の旋回試験を行い、該旋回試験において上記検出部によって検出された旋回速度と定格旋回速度を比較すると共に、その速度差によって上記モータに付加する電圧を決定することを特徴として構成されている。
【０００８】
また、本発明に係る放水銃装置は、消火対象区域の火災発生場所に向けて消火用水を放水する放水銃と、該放水銃を水平旋回させるモータと、上記放水銃を火災発生場所の方向に向けるように上記モータを制御する制御装置とを備えた放水銃装置において、
上記制御装置は上記モータの速度制御を行う制御部と、上記放水銃の旋回時間を測定して上記制御部に出力する検出部とを備え、
上記制御部は上記モータに初期電圧を付加して上記放水銃の旋回試験を行い、該旋回試験において上記検出部によって検出された旋回時間と定格旋回時間を比較すると共に、その時間差によって上記モータに付加する電圧を決定することを特徴として構成されている。
【０００９】
さらに、本発明に係る放水銃装置は、上記制御装置はパルス信号を発生するパルス発生部を備え、
上記制御部は上記パルス発生部に所定のパルス信号を発生させ、上記モータにパルス電圧を付加することで上記初期電圧を付加して旋回試験を行うと共に、該旋回試験の結果に基づいて上記パルス発生部に発生させるパルス信号を決定することで、上記モータに付加する電圧を決定することを特徴として構成されている。
【００１０】
さらにまた、本発明に係る放水銃装置は、上記パルス発生部はパルス周期を一定として該パルス周期に対する電圧付加時間を変化させることで、上記旋回試験の結果に基づいて上記パルス発生部に発生させるパルス信号を変化させることを特徴として構成されている。
【００１１】
そして、本発明に係る放水銃装置は、上記パルス発生部はパルス間隔を一定としてパルス幅を変化させることで、上記旋回試験の結果に基づいて上記パルス発生部に発生させるパルス信号を変化させることを特徴として構成されている。
【００１２】
また、本発明に係る放水銃装置は、上記制御装置は上記モータに付加する電圧を変化させることのできる操作部と、上記検出部による放水銃の検出旋回速度を表示する表示部を備えていることを特徴として構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態における放水銃装置のシステム概要図であり、図２は、本発明の実施形態における放水銃装置の詳細図である。これら各図において本実施形態の放水銃装置は、消火対象区域の火災発生場所に向けて消火用水を放水する放水銃１と、この放水銃１を水平旋回させるモータ２と、このモータ２の制御装置である制御盤３を備えてなるものである。
【００１４】
放水銃装置は、野球場や展示場等の広大な施設に設置されるものであり、図１に示すように複数の放水銃１が設置されていて、ポンプ室３０から配設される配水管５にそれぞれ接続される。ポンプ室３０にはポンプ制御盤３２によって制御されるポンプ３１が設けられており、水源から放水銃１に水を供給する。また、放水銃１は、コンプレッサ９からの空気配管６にもそれぞれ接続されている。空気配管６から供給された圧縮空気は放水銃１内における消火用水の周囲に吹き込まれ、空気と水を混合することによって、低い放水圧力及び少ない放水量で長距離にかつ広範囲に消火用水を散布することができる。
【００１５】
放水銃１は、それぞれについて消火監視区域が定められている。そして、それぞれ制御盤３に信号線７を介して接続されており、この制御盤３によって制御される。制御盤３には現地操作盤４０が接続されており、この現地操作盤４０から制御盤３を介して放水銃１を操作することもできる。
【００１６】
また、これら制御盤３はさらに中央監視盤３３及び中央操作卓３４に接続されており、複数の放水銃１の状態を同時に監視したり、制御したりすることができる。中央制御盤３３は、複数の火災検出器８に接続されていて、火災発生時に警報を発生したり、火災発生場所を消火監視区域に含む放水銃１の制御盤３に指令を出したりすることができる。さらに、中央監視盤３３は、ポンプ室３０のポンプ制御盤３２に接続されていて、複数の放水銃１に対する水の供給をコントロールする。中央操作卓３４には、放水銃１の旋回状態を示したり、後述する旋回試験において放水銃１の旋回速度や旋回時間等を表示したりする表示部４１と、放水銃１の旋回や放水開始の指示、及び旋回試験において放水銃１に付加する電圧を変化させる操作を行う操作部４２を設けている。
【００１７】
図２に示すように放水銃１は、架台１０の上に、モータ２を内蔵した水平旋回部１１を介して、ノズル１２を配置してなるものである。ノズル１２は、水平旋回部１１に内蔵されたモータ２によって水平方向に旋回する。ノズル１２は配水管５に接続されており、ポンプ室３０から加圧消火用水の供給を受ける。配水管５は、設置される放水銃１の数だけ分岐しており、分岐個所と放水銃１の間には、放水圧力制御弁５ａが設けられている。この放水圧力制御弁５ａで水圧を制御することにより、ノズル１２から放水される消火用水の放水距離を変えるようにしている。なお、ノズル１２の仰角は、垂直方向に対して消火用水に最大飛距離を与えるように角度付けされている。また、放水圧力制御弁５ａの下流部には点検ゲート弁５ｂが設けられる。放水圧力制御弁５ａ及び点検ゲート弁５ｂは、それぞれ信号線７を介して、制御盤３に接続されている。
【００１８】
放水銃１の水平旋回部１１に設けられるモータ２は、直流モータであり、直流電流を供給する電源部４に接続される。電源部４はさらに制御盤３に信号線７によって接続されており、制御盤３からの信号に基づいて所定の電圧をモータ２に付加する。すなわち、モータ２は電源部４を介して、制御盤３による制御を受けることとなり、放水銃１の水平旋回制御が行われる。また、モータ２にはエンコーダ１３が取付けられており、このエンコーダ１３によってモータ２の回転量を測定することができ、放水銃１の旋回位置を特定することができる。エンコーダ１３は、信号線７によって制御盤３に接続されている。なお、エンコーダ１３は、一般的なロータリエンコーダを用いることができ、磁気式や光学式のいずれも用いることができる。また、モータ２の回転の検出には、その他にタコジェネレータをモータ２に連結するようにしてもよく、この場合にはタコジェネレータとモータ２とは回転軸を直結し、中間にウォームギアを挟んで放水銃１の回転軸に動力を伝えるようにする。このようにタコジェネレータを用いると、モータ２の回転速度を直接検出することができる。
【００１９】
制御盤３は、パルス信号を発生するパルス発生部２１と、パルス発生部２１に所定のパルス信号を発生させて、そのパルス信号に基づいたパルス電圧を電源部４からモータ２に対して出力させる制御部２０と、モータ２に取付けられたエンコーダ１３からの信号を受信して、放水銃１の旋回位置を検出する検出部２２を備えている。制御部２０はパルス発生部２１に指令を出し、パルス発生部２１は制御部２０にパルス信号を出力するので、これらは双方向の信号伝送を行う。一方、検出部２２は、放水銃１の旋回位置を検出してその検出信号を制御部２０に出力するため、検出部２２から制御部２０に対して片方向の信号伝送を行う。
【００２０】
パルス発生部２１は、図３に示すように、５Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度の一定周期のパルス信号を発生し、その１周期Ｔ１に対するパルス幅Ｔ２の割合、すなわちデューティ比を変化させることができる。デューティ比は、０％から１００％まで０．１％単位で変化させることができ、デューティ比０％とは、パルス信号の無い状態を意味し、デューティ比１００％とは、パルス状ではなく、連続した定常信号の状態を意味する。すなわち、パルス信号はデューティ比０．１％〜９９．９％の範囲で発生される。
【００２１】
制御部２０は、検出部２２により検出された放水銃１の旋回位置に応じて、パルス発生部２１にパルス信号を発生させ、そのパルス信号に基づいて電源部４にパルス電圧を出力させる。パルス電圧を受けたモータ２は、パルス発生部２１の発生したパルス信号のデューティ比によって、時間あたりの平均投入電力が決まるため、デューティ比の変化によって、回転速度を変化させることができる。したがって、パルス発生部２１の発生するパルス信号のデューティ比の制御により、放水銃１の水平旋回速度制御を行うことができる。また、放水銃１の水平旋回については、中央操作卓３４の操作部４２から制御部２０に指令を出して、操作者によって火災発生場所に向けるように、または微調整を行うようにしてもよい。また、放水銃１の設置位置付近に設けられた現地操作盤４０に設けた操作部を使用して旋回制御を行うこともできる。
【００２２】
ところで、モータ２の出力は個体差によらず比較的均一であるのに対して、放水銃１を旋回させるために必要なトルクは、放水銃１の建て付けや経年変化等によって、ばらつきを有している。したがって、各放水銃１のモータ２に同じ電圧を付加しても、その旋回速度にはばらつきを生じることになる。本実施形態ではそのばらつきをなくして、各放水銃１が個体差によらず均一な旋回速度により旋回するように、以下に説明する旋回試験を行ってあらかじめモータ２に対する電圧付加をそれぞれ決定しておく。
【００２３】
図４には、本実施形態における放水銃１の旋回試験のフローチャートを示す。旋回試験は、放水銃装置を設置した際及びその後定期的に行って、放水銃１の旋回速度が常に略均一であるようにしておくことで、火災発生時に備えることができる。本実施形態では、放水銃装置のシステム立ち上げ時または旋回試験の開始スイッチが押された場合に旋回試験を行うようにしている。
【００２４】
旋回試験の手順について説明する。まず、システムを立ち上げる（ステップＳ１）。制御部２０は、システム立ち上げ時に自動的に旋回試験を行う設定となっているかどうかを判断し、自動的に旋回試験を行う設定となっている場合には、そのまま旋回試験を開始する。一方、自動的に旋回試験を行う設定となっていない場合には、旋回試験の開始スイッチが押されるのを待って、旋回試験を開始する。
【００２５】
旋回試験を開始したら、制御部２０は現在のパルスの設定により、パルス発生部２１にパルス信号を発生させ、そのパルス信号に基づいたパルス電圧を電源部４を介してモータ２に付加する（ステップＳ２）。現在のパルスの設定とは、システム立ち上げ時であれば、モータ２の出力と放水銃１の設計値から求められる設計値である。すなわちまず予め設定された初期電圧をモータ２に付加して放水銃１を旋回させる。旋回試験における旋回完了位置は、予め決められており、その位置まで放水銃１を旋回させる。ここで、放水銃１の旋回中には旋回開始してからの時間を測定しておく（ステップＳ３）。そして、検出部２２により検出した放水銃１の旋回位置が、予め決められた旋回完了位置に到達したら、モータ２に対する電圧付加を停止して、放水銃１を停止させる。この放水銃の旋回開始位置と旋回終了位置は、放水銃に設けたリミットスイッチのオン／オフで検出したり、エンコーダで位置を検出してもよい。また、範囲としては左右の旋回両端としてもよく、左右両端内の所定の範囲を設定してもよい。
【００２６】
放水銃１が旋回を開始してから停止するまでの時間と、放水銃１の旋回開始位置から旋回完了位置までの角度から、放水銃１の旋回速度を算出することができる。制御部２０は、実際に放水銃１を旋回させて検出された旋回速度と、放水銃装置の設計値である定格旋回速度とを比較する（ステップＳ４）。測定した時間と本来目標とする時間は、表示部４１に表示される。ここで検出旋回速度と定格旋回速度に差がなければ、旋回速度の修正を行う必要はないため、このまま旋回試験の制御を完了する（ステップＳ６）。検出旋回速度と定格旋回速度に差があった場合には、旋回速度の修正のため、パルス設定の変更が行われる。また、旋回速度を算出して定格旋回速度と比較するのではなく、旋回にかかった時間と、定格旋回速度であればかかる時間との差に基づいてパルス設定の変更を行ってもよい。
【００２７】
パルス設定の変更は、自動または手動にて行われる。どちらの方法で行うかは、予め設定されており、自動で行う設定である場合には、検出旋回速度と定格旋回速度の差分に応じた割合で、パルス発生部２１に発生させるパルスの設定を変更する（ステップＳ５−１）。すなわち、検出旋回速度が定格旋回速度よりも小さい場合には、パルス発生部２１に発生させるパルスのデューティ比をその差に応じて大きく設定し、モータ２に対する平均投入電力を大きくすることで、旋回速度を大きくして定格旋回速度となるようにする。一方、検出旋回速度が定格旋回速度よりも大きい場合には、パルス発生部２１に発生させるパルスのデューティ比をその差に応じて小さく設定することで、放水銃１の旋回速度を小さくし、定格旋回速度となるようにする。また、旋回時間に基づいてパルス設定の変更を行う場合には、検出旋回時間と定格旋回時間の差分に応じた割合で、パルス発生部２１に発生させるパルスの設定を変更する。
【００２８】
旋回速度の修正を手動にて行うように設定されている場合には、放水銃１の旋回が完了すると、中央操作卓３４の表示部４１に検出旋回速度及び定格旋回速度が表示される。操作者は、表示部４１の表示を基に、操作部４２から適切なパルス設定を入力し、これによって、放水銃１の旋回速度が所定の範囲に収まるように設定する。旋回速度の修正を自動または手動のいずれでも行うことができるので、いずれかを任意に選んで放水銃１の調整を行うことができる。ここでも、表示部４１に表示させるのは旋回速度ではなく、旋回にかかった時間でもよい。
【００２９】
自動または手動によって放水銃１の旋回速度を設定したら、再試験を行うか否かを決定する。これは、現地操作盤４０の操作部４２から指示を出し、再試験を行う場合には、再びステップＳ２に戻って、現在のパルスの設定値によって放水銃１を旋回させる。一方、再試験を行わない場合には、このまま旋回試験の制御を完了する（ステップＳ６）。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は上記実施の形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、本実施形態では、放水銃１の旋回速度を制御するために、図３に示すモータ２に付加するパルスの周期Ｔ１を一定として、その周期に対する電圧付加時間Ｔ２を変化させているが、パルスの発生方法はこれに限られず、図３に示すパルス間隔Ｔ３を一定として、各パルス幅Ｔ２を変化させることで、モータ２に対する平均投入電力を変化させるようにしてもよい。このように、パルス発生部２１に発生させるパルスを変化させるだけで、モータ２に対して様々なパターンによる電圧付加を行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態のように放水銃１の旋回制御をパルスによって行う場合に限られず、回路によって電圧値を変化させる等の方法によって、電圧値そのものを変化させるような構成である場合にも、本発明を適用することができる。すなわち、旋回試験を行って、検出旋回速度と定格旋回速度の差に基づいて電圧値を変化させるようにしてもよい。また、本実施形態における手動操作は中央操作卓３４から行ったが、現地操作盤４０や他の制御盤に設けた操作部から行ってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、制御部はモータに初期電圧を付加して放水銃の旋回試験を行い、該旋回試験において検出部によって検出された旋回速度と定格旋回速度を比較すると共に、その速度差によってモータに付加する電圧を決定することにより、予め旋回試験を行っておいて、放水銃の個体差による旋回速度の差をなくしておくことができるので、放水銃の個体差による旋回速度の差を簡易に調節できると共に、火災時のシステムの処理に負担をかけることなく放水銃を略均一な速度で旋回させることができる。
【００３３】
また、本発明によれば、制御部はパルス発生部に所定のパルス信号を発生させ、モータにパルス電圧を付加することで初期電圧を付加して旋回試験を行うと共に、パルス発生部に発生させるパルス信号を変化させることで、モータに付加する電圧を決定することにより、パルスの設定変更だけで放水銃の旋回速度を変化させることができ、複数の電源を用意したり、電圧値を回路で変更したりする必要がなく、簡易な構成で調節を行うことができる。
【００３４】
さらに、本発明によれば、制御装置はモータに付加する電圧を変化させることのできる操作部と、検出部による放水銃の検出旋回速度を表示する表示部を備えていることにより、放水銃の個体差を確認しながら手動でモータに付加する電圧を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における放水銃装置のシステム概要図である。
【図２】本発明の実施形態における放水銃装置の詳細図である。
【図３】本発明の実施形態においてパルス発生部が発生するパルスを示した図である。
【図４】本発明の実施形態における放水銃旋回試験のフローチャートである。
【符号の説明】
１      放水銃
２      モータ
３      制御盤
４      電源部
５      配水管
６      空気配管
７      信号線
８      火災検出器
９      コンプレッサ
１０      架台
１１      水平旋回部
１２      ノズル
１３      エンコーダ
２０      制御部
２１      パルス発生部
２２      検出部
３３      中央監視盤
４０      現地操作盤
４１      表示部
４２      操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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