(57)【要約】【課題】簡易な構成により放水銃のノズルの水平旋回速度制御を行うことができると共に、細かい速度制御を行うことができ、停止目標位置で正確に停止させることのできる放水銃装置を提供する。【解決手段】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とを備えてなり、制御装置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モータ２にパルス電圧を付加する制御部２０と、放水銃１の旋回位置を検出する検出部２２とを備え、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が発生するパルス信号のデューティ比を変化させることで、モータ２の回転速度を変化させ、放水銃１の速度制御を行う。【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、
上記制御装置はパルス信号を発生するパルス発生部と、該パルス発生部に所定のパルス信号を発生させて上記モータにパルス電圧を付加する制御部と、上記放水銃の旋回位置を検出して上記制御部に出力する検出部とを備え、
上記制御部は上記検出部により検出された上記放水銃の旋回位置に応じて、上記パルス発生部が発生するパルス信号のデューティ比を変化させることで、上記モータの回転速度を変化させ、上記放水銃の速度制御を行うことを特徴とする放水銃装置。
【請求項２】
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パルス信号のデューティ比を変化させることを特徴とする請求項１記載の放水銃装置。
【請求項３】
上記制御部は上記モータの始動時には上記パルス発生部にデューティ比が次第に大きくなるようなパルス信号を発生させ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】
上記制御部は上記検出部によって放水銃の旋回位置が目標位置に近づいたことを検出すると、上記パルス発生部にデューティ比が次第に小さくなるようなパルス信号を発生させることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の放水銃装置。
【請求項５】
上記制御部は上記放水銃の旋回停止位置が目標位置と一致しない場合には、上記モータに１パルスの電圧を付加し、上記放水銃に微小動作させることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の放水銃装置。
【請求項６】
上記制御部は上記放水銃の旋回停止位置が目標位置と一致しない場合には、上記モータに旋回停止位置と目標位置の差分に応じてパルス幅を変化させた１パルスの電圧を付加することを特徴とする請求項１〜４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】
ところで、放水銃のノズルを水平旋回させ、火災発生場所に向くように制御するには、水平旋回の速度制御を行うことが必要である。このため、従来はモータに付加される電圧を変化させたり、機械的なギアを用いたりすることにより、速度制御を行っていた。モータに付加される電圧を変化させるには、電気回路により電圧を変化させることも考えられるが、モータの駆動には大電流を必要とするため、損失が大きくなり、現実的ではない。そこで通常、複数の電圧の異なる電源を用意して、それらをリレーで切り替えることにより、モータに付加される電圧を変化させている。
【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。
放水銃のノズルの速度制御を行うために、モータに付加される電圧を変化させる場合は、複数の電源を用意しなければならないために、コストアップにつながる。また、機械的なギアを用いる場合は、変速機における損失が生じる。さらに、いずれの場合においても、速度は段階的にしか変化させることができない。すなわち、電圧を変化させる場合には、電源の数に応じた速度変化しかできず、機械的なギアを用いる場合には、ギアの数に応じた速度変化しかできない。速度を段階的にしか変化させられないと、放水銃のノズルを火災発生場所に正確に向けることは困難である。段階的にしか速度制御できないことは、特に放水銃のノズルの停止位置付近での制御に大きく影響し、停止目標位置からのオーバーランの問題が発生する。
【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、簡易な構成により放水銃のノズルの水平旋回速度制御を行うことができると共に、細かい速度制御を行うことができ、停止目標位置で正確に停止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、
上記制御装置はパルス信号を発生するパルス発生部と、該パルス発生部に所定のパルス信号を発生させて上記モータにパルス電圧を付加する制御部と、上記放水銃の旋回位置を検出して上記制御部に出力する検出部とを備え、
上記制御部は上記検出部により検出された上記放水銃の旋回位置に応じて、上記パルス発生部が発生するパルス信号のデューティ比を変化させることで、上記モータの回転速度を変化させ、上記放水銃の速度制御を行う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、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パルス信号のデューティ比を変化させ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、上記制御部は上記モータの始動時には上記パルス発生部にデューティ比が次第に大きくなるようなパルス信号を発生させ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、上記制御部は上記検出部によって放水銃の旋回位置が目標位置に近づいたことを検出すると、上記パルス発生部にデューティ比が次第に小さくなるようなパルス信号を発生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、上記制御部は上記放水銃の旋回停止位置が目標位置と一致しない場合には、上記モータに１パルスの電圧を付加し、上記放水銃に微小動作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、上記制御部は上記放水銃の旋回停止位置が目標位置と一致しない場合には、上記モータに旋回停止位置と目標位置の差分に応じてパルス幅を変化させた１パルスの電圧を付加す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には現地操作卓３ａが接続されており、この現地操作卓３ａ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。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
次に、制御部２０による、パルス信号のデューティ比変化のパターンについて説明する。図４は、パルス信号のデューティ比変化の第１のパターンを示した図である。この図において、横軸は時間経過を示し、縦軸はデューティ比の大きさを示す。この第１のパターンでは、放水銃１の旋回を開始する際には、デューティ比を０％から次第に大きくしていき、所定の値に達すると一定のデューティ比とし、旋回目標位置が近くなるとデューティ比を次第に小さくしていき、旋回目標位置に達するとデューティ比を０％に戻して旋回を完了する。第１のパターンでは、デューティ比を図４に示すように直線的に変化させる。ここで、放水銃１が旋回目標位置に近くなったことは、検出部２２からの信号によって制御部２０が判断する。
【００２２】
放水銃１の旋回を開始する際に、デューティ比を０％から次第に大きくしていくことにより、放水銃１は次第に速度を増していくことになる。このようにデューティ比を変化させるのは、モータ２が回転を開始する際に、最初から定常な定格電圧をかけると、通常よりも大きな電流が流れることがあり、それを防ぐためである。これについては、後述するように放水銃装置の設定を行う際に、旋回開始時に大電流を防ぐ動作を行うかどうか選択することができるので、ここでその動作が選択された場合に、旋回開始時にデューティ比を変化させるように制御される。一方、その動作が選択されなかった場合には、旋回開始時からデューティ比を最大値として動作させる。この点については、以降のパターンにおいても同様である。
【００２３】
図５は、パルス信号のデューティ比変化の第２のパターンを示した図である。この第２のパターンでは、第１のパターンと同様に、放水銃１の旋回を開始する際にデューティ比を次第に大きくし、旋回目標位置が近くなるとデューティ比を次第に小さくする。ただし、第２のパターンでは、図５に示すようにデューティ比を段階的に変化させる。
【００２４】
図６及び図７は、パルス信号のデューティ比変化の第３及び第４のパターンを示した図である。これら第３及び第４のパターンにおいても、第１のパターンと同様に、放水銃１の旋回を開始する際にデューティ比を次第に大きくし、旋回目標位置が近くなるとデューティ比を次第に小さくする。ただし、第３及び第４のパターンでは、図６及び図７に示すようにデューティ比を曲線的に変化させる。
【００２５】
パルス信号のデューティ比変化のパターンは、上記４パターンのように、直線的な変化や、段階的な変化、及び曲線的な変化など様々に変化させることができる。また、上記４パターンには限られず、それらの変化を組合せてもよい。いずれの変化においても、放水銃１の旋回開始時及び旋回目標位置に近づいた時にそれぞれデューティ比を変化させる。または、放水銃１の旋回目標位置に近づいた時のみでもよい。このようにデューティ比を変化させて放水銃１の旋回速度制御を行うことにより、様々なパターンによる速度制御を行うことができ、またデューティ比は細かく設定することができるので、１つの電源で細かい速度制御を行うこともできる。
【００２６】
次に、火災発生時における放水銃装置の動作について説明する。火災が発生すると、火災検出器８がそれを検出し、火災が発生したことを示す信号を中央監視盤３３に送信する。中央監視盤３３は、火災発生場所を消火監視区域に含む放水銃１に接続された制御盤３に火災発生場所を示す信号を送信すると共に、警報等を発生させる。制御盤３は、中央監視盤３３から送信された火災発生場所を示す信号を基に、放水銃１の旋回目標位置を決定する。その後の制御盤３の動作については、図９にそのフローチャートを示す。
【００２７】
制御盤３については、モータ２の始動時に大電流が流れることを防ぐ動作を行うか否かについてあらかじめ設定を行っておく。旋回制御を開始すると（ステップＳ１）、大電流が流れることを防ぐ設定になっている場合には、制御部２０は、モータ２の始動電流抑制用パルスをパルス発生部２１に発生させて、そのパルス信号を基にモータ２を加速させるようなパルス電圧を付加する（ステップＳ２）。すなわち、上述した第１〜第４のパターンのようにデューティ比が０％から次第に大きくなるようにパルス信号を発生させる。そして、モータの回転数が十分に上昇したら、モータ２に定格の電圧を付加するように、定常なデューティ比のパルス信号をパルス発生部２１に発生させる（ステップＳ３）。
【００２８】
一方、大電流が流れることを防ぐ設定になっていない場合には、制御部２０は、モータ２に対して最初から定格の電圧を付加する（ステップＳ３）。すなわち、始動時から定常なデューティ比のパルス信号をパルス発生部２１に発生させ、モータ２に電圧付加する。モータ２に定格の電圧が付加されている間、モータ２は等速で回転し、放水銃１は等速で旋回する。
【００２９】
モータ２に取付けられたエンコーダ１３は、モータ２の回転を常時検出しており、その回転量を制御盤３の検出部２２に送信している。放水銃１の旋回中には、制御部２０はモータ２の回転量を基に、放水銃１の旋回位置と旋回目標位置との差を監視する。そして、その差が小さくなると、制御部２０は、旋回停止用パルス信号をパルス発生部２１に発生させ、そのパルス信号を基にモータ２を減速させるようなパルス電圧を付加する（ステップＳ４）。すなわち、上述した第１〜第４のパターンのようにデューティ比が次第に小さくなって、旋回目標位置に達した時点でデューティ比が０％となるようなパルス信号を発生させる。
【００３０】
検出部２２によって、放水銃１の旋回位置が旋回目標位置に到達したことを検出すると、制御部２０はモータ２の制御線を短絡させることでブレーキをかけて、旋回を停止させる（ステップＳ５）。放水銃１の旋回を停止させると、検出部２２は放水銃１の旋回停止位置と旋回目標位置との差を確認する。ここで、オーバーランすることなく、放水銃１の旋回停止位置が旋回目標位置と一致している場合には、放水銃１の旋回制御を完了し、放水動作に移る（ステップＳ８）。一方、放水銃１がオーバーランしている場合には、制御部２０は放水銃１を旋回目標位置に正確に向きを合わせるために、以下のような制御を行う。
【００３１】
検出部２２によって、放水銃１のオーバーランを検出した場合、制御部２０はまず放水銃１の現在位置と旋回目標位置とを比較して、その差を算出する（ステップＳ６）。そして、放水銃１の現在位置と旋回目標位置との差だけ旋回するように、その差分に等しい分のパルスをパルス発生部２１に１パルス発生させて、モータ２に電圧付加する（ステップＳ７）。ここでの１パルスは、モータ２の出力と放水銃１の旋回に必要なトルクから算出される。モータ２が１パルス分の動作をすると、検出部２２によって再度旋回目標位置との差を検出する。ここで、旋回目標位置と一致していれば制御完了し、一致していない場合には再びステップＳ６に戻って現在位置と旋回目標位置が一致するまで繰り返し微調節を行う。このようにして、放水銃１を旋回目標位置に正確に停止させたら、旋回制御を完了し、放水動作に移る（ステップＳ８）。
【００３２】
なお、この微調整の１パルスは、予め決められた幅のパルスを出力し、旋回目標位置との差を徐々に減らしていく方法で行ってもよい。また、最初に予め決められた１パルスを出力し、さらに目標位置との差がある場合には、前述の差分に応じて求めたパルス幅のパルスを出力して、位置を調整してもよい。このように制御することで、放水銃１の精密な旋回制御を行うことができる。また、放水銃１により、旋回動作に個体差があっても確実に精度よく旋回制御を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、制御部は検出部により検出された放水銃の旋回位置に応じて、パルス発生部が発生するパルス信号のデューティ比を変化させることで、モータの回転速度を変化させ、放水銃の速度制御を行うことにより、電源を１つ用意するだけでよいので、簡易な構成により低コストで放水銃の速度制御を行うことができる。さらに、デューティ比は細かく設定することができるので、精密な速度制御を行うことができて、放水銃を精度よく火災発生場所の方向に向けることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、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パルス信号のデューティ比を変化させるので、一定周期のパルスに基づく制御を行うことができ、その設計を容易に行うことができる。
【００３５】
さらに、本発明によれば、制御部はモータの始動時にはパルス発生部にデューティ比が次第に大きくなるようなパルス信号を発生させることにより、モータの始動時に大電流が流れるのを防ぐことができる。
【００３６】
さらにまた、本発明によれば、制御部は検出部によって放水銃の旋回位置が目標位置に近づいたことを検出すると、パルス発生部にデューティ比が次第に小さくなるようなパルス信号を発生させることにより、放水銃を旋回目標位置に正確に停止させることができる。
【００３７】
そして、本発明によれば、放水銃の旋回停止位置が目標位置と一致しない場合に、モータに１パルスの電圧を付加して放水銃を微小動作させることにより、放水銃をより正確に火災発生場所の方向に向けることができる。
【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いてパルス発生部が発生するパルスのデューティ比時間変化の第１のパターンを示した図である。
【図５】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のデューティ比時間変化の第２のパターンを示した図である。
【図６】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のデューティ比時間変化の第３のパターンを示した図である。
【図７】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のデューティ比時間変化の第４のパターンを示した図である。
【図８】本発明の実施形態における放水銃水平旋回制御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
【図１】
2004248934.tif 000003
【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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【図８】
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