JP2004275273A

JP2004275273A - 放水銃装置

Info

Publication number: JP2004275273A
Application number: JP2003068122A
Authority: JP
Inventors: Mikio Yamaguchi; 幹雄山口
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】電力損失やそれによる発熱のない短絡検出であって、またヒューズを用いることなくモータ制御線の短絡を検出して、短絡保護を行う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に接続された２本の制御線７、７を介して制御する制御装置３とを備えた放水銃装置において、制御装置３は制御線７、７の電位差を監視する検出部２３と、検出部２３によって制御線７、７の電位差が所定時間以上に渡って線路抵抗による電圧低下値以下であることを検出した場合には、モータ２に対する電力供給を停止する制御部２０を備えている。
【選択図】図２

Description

【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、特にモータの制御線の短絡を検知してモータを短絡から保護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。放水銃のモータは制御線を介して制御盤に接続されている。モータには制御線から電力が供給され、制御盤のその電力供給を制御することによって、モータの速度制御を行う。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２５８１３６号公報
【０００４】
ところで、モータの制御線に何らかの原因で短絡が発生した場合、制御盤側に過大な電流が流れることになって、制御盤の破損を招くことがある。一般的に、短絡による過大電流から回路を保護するためには、微小な抵抗をラインに挿入し、そこに発生する電圧を監視することで過大電流を検出する検出回路を設けたり、過大電流が流れたら溶断するヒューズを設けたりすることが行われている。また、制御線間のインピーダンスにより短絡を判断する方法もある。
【０００５】
ここで、放水銃装置について短絡保護を行う場合には、モータの定格電流が非常に大きいので、ラインに挿入した抵抗の電圧降下を計測する方法では、常時大きな電流がラインに挿入された抵抗を流れることになる。このため、抵抗において発熱し、電力効率が悪くなると共に、放熱のためのスペースを必要とする。また、制御線間のインピーダンスにより短絡を判断する方法では、モータの巻線抵抗が数Ω以下と非常に小さいために、短絡との区別は困難である。そこで、従来は回路での短絡検出は行わず、短絡による過電流からはヒューズによって保護する方法が用いられてきた。
【０００６】
【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ける短絡保護では以下に述べる問題点を有していた。
ヒューズによって短絡保護を行う場合、ヒューズは一度溶断すると自己復帰しないため、常時予備品として用意しておかなければならず、また万一、予備がなくなった場合には、補充がなされるまでモータを駆動させることができなくなってしまう。
【０００７】
また、モータには始動時に定格の数倍程度の電流が流れるため、この始動電流によってヒューズを溶断させないために、ヒューズの容量は通常よりも大きく設定する必要がある。しかし、ヒューズの容量を大きくすることで、実際に短絡により過大電流が流れた場合に、ヒューズの溶断までには時間がかかり、それまで制御盤には大きな負荷がかかることになる。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、電力損失やそれによる発熱のない短絡検出であって、またヒューズを用いることなくモータ制御線の短絡を検出して、短絡保護を行うことのできる放水銃装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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に接続された２本の制御線を介して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制御線の電位差を監視する検出部と、該検出部によって上記制御線の電位差が所定時間以上に渡って線路抵抗による電圧低下値以下であることを検出した場合には、上記モータに対する電力供給を停止する制御部を備えていることを特徴として構成されている。
【００１０】
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制御線の線路抵抗による電圧低下値以下の電位差を上記モータの始動時に過大電流が流れる時間よりも長く検出したら、上記モータに対する電力供給を停止することを特徴として構成されている。
【００１１】
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に電圧付加している間であって上記検出部が短絡を検出した場合に、上記モータに対する電力供給の停止動作を行うことを特徴として構成されている。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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に制御線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。
【００１５】
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、制御盤３に設けられ直流電流を供給する電源部４に、２本の制御線７、７を介して接続される。電源部４は制御盤３の中で制御部２０に接続されており、制御部２０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、制御部２０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、信号線によって制御盤３の旋回検出部２２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には、モータ２に電力を供給する電源部４と、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旋回検出部２２と、モータ２の制御線７、７に短絡が発生するとそれを検知する短絡検出部２３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。旋回検出部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、旋回検出部２２から制御部２０に対して片方向の信号伝送を行う。また、短絡検出部２３は、制御線７、７の短絡を検出して制御部２０に出力するため、短絡検出部２３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、５Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度の一定周期のパルス信号を発生し、その１周期に対するパルス幅の割合、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。したがって、パルス信号としてはデューティ比０．１％〜９９．９％の範囲で発生される。
【００２０】
制御部２０は、旋回検出部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、本実施形態におけるモータ２の制御線７、７の短絡保護について説明する。モータ２の制御線７、７は、制御部２０からモータ２までの間のいずれでも短絡しうる。短絡が発生すると、抵抗値が制御線７、７の線路抵抗のみになってしまうため、過大電流が流れることになり、制御盤３の破損の原因となる。そこで、制御盤３に制御線７、７の短絡を検出する短絡検出部２３を設けて、短絡が発生した場合にモータ２に対する電圧付加を停止するように制御を行う。
【００２２】
短絡検出部２３は、制御線７、７の電位をそれぞれ監視し、その電位差が小さくなった場合に短絡の検出信号を制御部２０に送信し、制御部２０は短絡を判断してモータ２に対する電圧付加を停止する。図３には、モータ２の制御線７、７に短絡が生じた場合の模式図を示す。なお、図３では短絡保護に関係しないパルス発生部２１等は省略している。図３に示すように、短絡は制御盤３とモータ２の間で発生するので、短絡が発生した場合であっても、短絡発生位置と制御盤３との間の線路抵抗によって、電位差は僅かながら発生する。電位差を生じさせる線路抵抗は、線長が長いほど大きくなるので、短絡が発生した場合における、制御線７、７の電位差の最大値は、制御盤３からモータ２までの制御線７、７の、往復での線路抵抗値（すなわち制御盤３からモータ２の間の制御線７の長さにおける線路抵抗値の２倍の値）に、電源部４の定格電流を乗じた値となる。したがって、この電位差の最大値よりも、検出された制御線７、７の電位差が小さくなった場合に、短絡検出部２３は短絡の検出信号を制御部２０に対して送信する。
【００２３】
また、モータ２の始動時には、図４に示すようにモータ２の定格電流を大きく超えた過大電流が流れる。始動直後には定格電流の数倍に達し、その後急速に低下して、ある程度、時間経過すると定常な定格電流となる。この過大電流が流れる時間は、モータ２自身の特性及びモータ２に接続される負荷、すなわち放水銃１によって定まるものであり、本実施形態においては、数百（ｍｓ）程度である。モータ２の始動時に過大電流が流れるのは、短絡によるものではないため、制御部２０は始動時の過大電流と短絡による過大電流とを区別する必要がある。そこで、制御部２０は上述した短絡が発生した場合における制御線７、７の電位差の最大値より小さな電位差を短絡検出部２３が検出しても、直ちに短絡とは判断せず、始動時に過大電流が流れる時間よりも長くその小さな電位差を検出した場合に、短絡発生と判断する。
【００２４】
図５には、本実施形態における短絡検出部２３の回路図を示す。この図において、Ａ及びＢはそれぞれ制御線７、７に接続されており、またＣ．Ｃは制御部２０に対する出力信号を示している。この回路では、制御線７、７に短絡が発生しておらず、正常な状態である場合には、ＡとＢの間に電位差があり、トランジスタＴＲ３６またはトランジスタＴＲ３８のいずれかがＯＮの状態となり、それに対応してフォトカプラＰＣ９９またはフォトカプラＰＣ１００のいずれかがＯＮの状態となるので、Ｃ．ＣにはＧＮＤ出力がなされる。ＡとＢの間の電位差が、上述した線路抵抗による電圧低下の最大値より大きい場合に、ここで述べたＣ．ＣからのＧＮＤ出力がなされる。
【００２５】
例えば、Ａの電位がＢの電位よりも高い場合には、トランジスタＴＲ３６がＯＮになることで、トランジスタＴＲ３５もＯＮになり、フォトカプラＰＣ９９に電流が流れることで、Ｃ．ＣはＧＮＤの出力をなす。逆に、Ｂの電位がＡの電位よりも高い場合には、トランジスタＴＲ３８がＯＮになることで、トランジスタＴＲ３７もＯＮになり、フォトカプラＰＣ１００に電流が流れることで、この場合にもＣ．ＣはＧＮＤの出力をなす。
【００２６】
一方、制御線７、７のいずれかで短絡が発生している場合には、ＡとＢの間の電位差が極めて小さく、トランジスタＴＲ３６及びトランジスタＴＲ３８のいずれもＯＮの状態とはならず、フォトカプラＰＣ９９及びフォトカプラ１００のいずれも起動しないため、Ｃ．Ｃは高インピーダンスの出力をなす。制御部２０では、このＣ．Ｃからの信号と、放水銃１が旋回中であることを示す信号のＡＮＤを取って、放水銃１が旋回中であって、かつＣ．Ｃから高インピーダンスの信号が上述した所定時間以上検出された場合に短絡と判断する。すなわち、モータ２に電圧を付加している放水銃１の旋回中のみ、短絡と判断して次のモータ２に対する電力供給停止動作を行う。
【００２７】
制御部２０は、制御線７を短絡と判断したら、モータ２に対する電力供給を停止する。具体的には、モータ２と電源部４とを電気的に切り離すことによって停止し、制御部２０がトランジスタやリレー等（図示しない）の制御を行うことによってモータ２と電源部４とは切り離される。一方、それ以外の場合には、そのまま電源部４からモータ２に対する電力供給を継続する。このように制御部２０が、モータ２の旋回中であって、制御線７の電位差が所定時間以上に渡って、所定の電位差以下であった場合に、短絡と判断してモータ２に対する電力供給を停止することにより、制御線７に短絡が発生した場合のみにおいて保護動作を行わせることができる。すなわち、モータ２に電力が供給されていない場合や、モータ２の始動時に過大電流が流れていることとは区別して、短絡のみを検出することができる。
【００２８】
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、本実施形態では短絡検出部２３として図５に回路を示したが、短絡検出部２３の構成としてはこれに限られるものではなく、２本の制御線７、７の電位差を検出して制御部２０に出力できるものであれば、どのような回路でもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、放水銃１の水平旋回を制御するために、パルス信号を用いてモータ２にパルス電圧を付加するようにしているが、これに限られず、モータ２の制御方法については、どのような方法を用いていてもよい。例えば、複数の電源を用意して、それらを切替えることでモータ２の速度制御を行うものなどがあり、このようなものであっても本発明を適用することは可能である。
さらに、本実施形態においては、ノズル１２を水平に旋回させるモータ２を設けているが、垂直方向に旋回させるモータを備えるノズルにおいても、垂直制御用の制御線の監視に本発明を適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出部で制御線の電位差を監視し、検出部によって制御線の電位差が所定時間以上に渡って線路抵抗による電圧低下値以下であることが検出された場合には、モータに対する電力供給を停止することにより、電力損失やそれによる発熱なしにモータ制御線の短絡を検出して、短絡保護を行うことができる。また、この場合にヒューズを用いなくてよいので、短絡保護が行われた後の復帰動作も容易に行うことができる。
【００３１】
また、本発明によれば、検出部が制御線の線路抵抗による電圧低下値以下の電位差をモータの始動時に過大電流が流れる時間よりも長く検出したら、モータに対する電力供給を停止することにより、モータの始動時に発生する過大電流と短絡による過大電流とを区別して短絡保護を行うことができる。したがって、短絡の場合のみ、モータに対する電力供給を停止することができる。また、短絡が発生した場合、短絡保護を行うまでに、モータの始動電流が流れる時間分の遅延でよいため、機器に大きな負担をかけることなく短絡から保護できる。
【００３２】
さらに、本発明によれば、モータに電圧付加している間であって検出部が短絡を検出した場合に、モータに対する電力供給の停止動作を行うことにより、モータに電圧付加されていない場合と短絡の場合とを区別して短絡保護を行うことができる。したがって必要なときにのみ、モータに対する電力供給の停止動作を行うことができる。
【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、モータの制御線に短絡が生じた場合の模式図である。
【図４】本発明の実施形態におけるモータの消費電流特性図である。
【図５】本発明の実施形態における検出部の回路図である。
【符号の説明】
１放水銃
２モータ
３制御盤
３ａ現地操作盤
４電源部
５配水管
６空気配管
７制御線
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旋回検出部
２３短絡検出部
３３中央監視盤

Claims

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に接続された２本の制御線を介して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制御線の電位差を監視する検出部と、該検出部によって上記制御線の電位差が所定時間以上に渡って線路抵抗による電圧低下値以下であることを検出した場合には、上記モータに対する電力供給を停止する制御部を備えていることを特徴とする放水銃装置。
上記制御部は、上記検出部によって制御線の線路抵抗による電圧低下値以下の電位差を上記モータの始動時に過大電流が流れる時間よりも長く検出したら、上記モータに対する電力供給を停止することを特徴とする請求項１記載の放水銃装置。
上記制御部は上記モータに電圧付加している間であって上記検出部が短絡を検出した場合に、上記モータに対する電力供給の停止動作を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の放水銃装置。