JP2019187707A - 消火疑似体験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消防ホースの放水時に受ける消火ノズルへの反動を疑似体験できるとともに、疑似体験をした後、自動的に消防ホースを元の長さ戻すことのできる、消火疑似体験装置を提供する。【解決手段】 断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を有するホース２と、ホース２の一端部に接続されたノズル３と、ノズル３に設けられ、放水流量を疑似的に切り換える流量切換機構と、前記流量切換機構の切換位置を検出する疑似流量検出器と、前記ホースの他端部に原位置Ｘから離れる方向に引張力を作用させるための空気圧シリンダ６と、ホース２の他端部２ａを原位置Ｘに戻す方向に弾性付勢する弾性部材７と、前記疑似流量検出器の検出信号に応じて、前記流量切換機構の切換位置に対応する所定の空気圧に空気圧シリンダ６の作動空気圧を制御する空気圧回路と、を備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、消防ホースを用いた消火活動を疑似体験するための装置に関する。

一般に、消防ホースの先端に取り付けられた消火ノズルには、放水流量を調節する機構や、放水形態をストレートやスプレー等に切り換える機構が備えられているものが知られている。

消防隊員は、消防ホース先端に接続された消火ノズルを手で持って消火にあたるが、消火ノズルから高圧の水が放出されるため、その放水による反動を、消火ノズルを通じて受ける。その反動の大きさは、放水流量或いは放水形態を切換えることによって変化する。

従来、放水によって消火ノズルが受ける反動を疑似体験することができる装置が提案されている（例えば、特許文献１等）。この装置は、消火ノズルが接続された可撓性の消防ホースと、消防ホースが巻回されたホースリールと、ホースリールの軸に連結されたサーボモータと、消火ノズルに設けられて放水流量や放水形態（スプレー、ストレート等）等の放水状態を疑似的に切換操作した際の疑似操作状態を検出する検出器と、を備え、消防ホースをホースリールに巻き取るトルクを前記検出器からの検出信号に基づいて決定し、ホースリールに決定されたトルクを加えることによって、消火ノズルが受ける反動を疑似体験できる。

国際公開ＷＯ２０１６／１３１１１０Ａ１パンフレット

しかしながら、上記従来の消火疑似体験装置は、消防ホースの巻き取り方向にトルクをかけて放水時の反動を疑似体験することができるが、ホースがホースリールに取られてしまうと、ホースを元の長さまで手動で引き出す必要がある。

また、上記従来の消火疑似体験装置は、トルク印加開始時に、モータ駆動によっていきなり規定トルクがかかって危険な場合がある。

そこで、本発明は、消防ホースの放水時に受ける消火ノズルへの反動を安全に疑似体験することができるとともに、ホースが引っ張られて元の位置から移動しても、自動的に消防ホースを元の位置に戻すことのできる、消火疑似体験装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る消火疑体験装置は、断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を有するホースと、前記ホースの一端部に接続されたノズルと、前記ノズルに設けられ、放水流量を疑似的に切り換える流量切換機構と、前記流量切換機構の切換位置を検出する疑似流量検出器と、前記ホースの他端部に原位置から離れる方向に引張力を作用させるための空気圧シリンダと、前記ホースの他端部を前記原位置に戻す方向に弾性付勢する弾性部材と、前記疑似流量検出器の検出信号に応じて、前記流量切換機構の切換位置に対応する所定の空気圧に前記空気圧シリンダの作動空気圧を制御する空気圧回路と、を備えることを特徴とする。

前記弾性部材は、前記ホースの他端部に接続された、ゴム紐、コイルバネ、定荷重バネ、又は渦巻きバネであることが好ましい。

前記空気圧回路は、前記空気圧シリンダと空気圧源との間に接続された並列回路と、前記並列回路の其々の回路に設けられて前記流量切換機構の複数の切換位置の其々に対応する所定の空気圧に設定されたレギュレータと、前記並列回路の其々に設けられて前記疑似流量検出器の検出信号に応じて作動する電磁弁とを備え、前記流量切換機構の切換位置に対応するレギュレータを介して前記空気圧シリンダに作動空気圧を供給するように前記電磁弁を開閉することが好ましい。

前記ホースの周囲を囲むようにして四方に配置され、前記ホースの長さ方向の移動をガイドする４本のガイドロールを更に備えることが好ましい。

本発明に係る消火疑似体験装置によれば、放水流量を流量切換機構で疑似的に切り換えると、その切換位置を疑似流量検出器が検出し、疑似流量に対応した切換位置に応じた空気圧で空気圧シリンダを作動させることにより、放水流量に応じた反動力が疑似体験でき、空気圧シリンダによって引っ張られて元の位置からホースが移動しても、放水流量を停止位置にすれば放水停止に応じて空気圧シリンダの作動圧を減少させることにより、弾性部材によってホースを折れ曲がることなく自動的に原位置に戻すことができる。空気圧シリンダは、圧縮性流体で作動するため緩衝性があり、また、規定のストロークへ移動するまでの間は少ない引張力になるため、より安全な疑似体験が可能となる。

図１は、本発明に係る消火疑似体験装置の一実施形態を示す側面図である。 図２は、図１の消火疑似体験装置の部分断面正面図である。 図３は、図１の消火疑似体験装置を一部省略して示す縦断側面図である。 図４は、図３のＩＶ―ＩＶ線に沿う断面図である。 図５は、図１の消火疑似体験装置のノズルの断面図である。 図６は、図１の消火疑似体験装置の空気圧回路図である。

本発明に係る消火疑似体験装置の一実施形態について、以下に図１〜図６を参照して説明する。

消火疑似体験装置１は、断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を有するホース２と、ホース２の一端部に接続されたノズル３と、ノズル３に設けられて放水量を疑似的に切り換える流量切換機構４（図５）と、流量切換機構４の切換位置を検出する疑似流量検出器５（図５）と、ホース２の他端部２ａに原位置Ｘから離れる方向に引張力を作用させる空気圧シリンダ６と、ホース２の他端部を原位置Ｘに戻す方向に弾性付勢する弾性部材７と、疑似流量検出器の検出信号に応じて、前記流量切換機構の切換位置に対応する所定の空気圧に前記空気圧シリンダの作動空気圧を制御する空気圧回路１９（図６）と、を備える。

図示例において、消火疑似体験装置１は、ケーシング８を備えている。空気圧シリンダ６は、ケーシング８内に鉛直方向に向けて取り付けられている。ケーシング８の全面の下方に、ホース２が挿通された開口部８ａが形成されている。ケーシング８の開口部８ａの内側に、ホース２の周囲を囲むようにして四方に配置され、ホース２の長さ方向の移動をガイドするガイドロール９…が回転自在に支持されている。ホース２の他端部２ａに連結されたロープ１０は、固定滑車１１、動滑車１２を介して、ケーシング８の内底部１３に連結されている。動滑車１２に空気圧シリンダ６のピストンロッド６ａが連結されている。弾性部材７は、ケーシング８に固定されたブラケット１４に支持された定荷重バネで形成されており、定荷重バネの自由端部がホース２の他端部２ａに連結されている。弾性部材７は、定荷重バネに限らず、例えば、ゴム紐、コイルバネ、その他の渦巻きバネによって形成することもできる。

ホース２は、断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を有する保形ホースが好適に用いられ得る。保形ホースは、タテ糸に合成繊維等の糸を使用し、ヨコ糸に剛性の高いモノフィラメントが使用されることにより、ホース断面が常時円形に保たれて折り癖がつきにくい。このような保形ホースを用いることにより、弾性部材７によってホース２を原位置に戻す際に、ホース２が折れ曲がることがない。ホース２が折れ曲がると、ホース２に対して引張力を作用させてノズルに疑似的反動を与えることができなくなる。

ホース２は、断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を有するホースであればよく、いわゆる保形ホースに限らない。本発明に用いるホース２は、通水するわけではないため、折り畳み容易なホースの内部に補強材を挿入することにより、断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を持たせたホースを使用することができる。消防用ホースの一種として一般的に使用される平ホースは、綿、合成繊維等の糸を使用して円織機・平織機で筒状に折った織布（ジャケット）の内面にチューブ状のライニング（内張り：ゴムや合成樹脂等）が接着剤等で貼りつけられたホースであって扁平状をしており折れ曲がりやすいため、そのままでは本発明に利用できないが、例えば、内側に別のゴムホースやＰＶＣホースを挿入することにより、断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を持たせることにより、本発明に用いるホース２とすることもできる。

図示例においては、図４に示すように、２本のホース２、２と、各ホース２、２に連結された２本の空気圧シリンダ６、６が備えられている。２本のホース２、２は異なる直径を有しており、異なる太さのホース２、２を持って消火疑似体験ができる。

ノズル３の流量切換機構４は、図５に示すように、消火ノズルに一般的に備えられているものと同様の切換機構とすることができ、ノズル外周に設けられて回動自在なリング状となっている。消火ノズルに一般的に備えられている噴霧切換機構は、噴霧拡散角度等の噴霧状態を切り換える際に操作される。消火ノズルに一般的に備えられている流量切換機構は、放水量を切り換える際に操作される。図示例の流量切換機構４は、大流量、中流量、小流量、及び放水停止の４段階に切換可能となっている。

疑似流量検出器５は、図示例において、ノズル内に内蔵されたロータリースイッチで構成されている。疑似流量検出器５は、流量切換機構４の切換位置（大流量、中流量、小流量、停止）に応じて、４接点のものが使用されている。

図６の空気圧回路図を参照して、空気圧シリンダ６のロッド室６ｂに、コンプレッサや圧縮空気ボンベ等の空気圧源１５から作動圧力空が供給される。空気圧シリンダ６は、単動型シリンダを好適に使用し得る。

空気圧シリンダ６を制御する空気圧回路１９は、３本の並列回路２０、２１、２２備えており、並列回路２０、２１、２２の各回路にノーマルクローズタイプの電磁弁２４、２５、２６が其々介在されている。電磁弁２４、２５、２６は、其々、流量切換機構４の流量が大流量、中流量、小流量の位置に対応する疑似流量検出器５の各接点端子５ａ、５ｂ、５ｃと導線接続されている。疑似流量検出器５の各接点端子に接続された導線（図示せず）は、ホース２内を通すことができる。並列回路２０、２１，２２の各並列回路には、更に、流量切換機構４の切換流量に応じた設定圧力に圧力調整するためのレギュレータ２７、２８、２９が電磁弁２４、２５、２６と其々直列接続されている。図示例において、レギュレータ２７の設定圧力が０．１ＭＰａ、レギュレータ２８の設定圧力が０．２ＭＰａ、レギュレータ２９の設定圧力が０．３Ｍｐａに設定され、其々が、小流量、中流量、大流量の切換位置に対応している。

空気圧回路１９は、更に、ロッド室６ｂを排気してピストンロッド６ａを下降させるための排気路３０を備え、排気路３０にノーマルクローズタイプの電磁弁３１が接続されている。電磁弁３１は、疑似流量検出器５の放水停止位置の接点端子５ｄと導線接続されている。

また、空気圧回路１９は、ロッド室６ｂの内部圧力が所定圧力（図示例では０．３ＭＰａ）を超えた場合に、ロッド室６ｂ内部の圧力空気を排気するリリーフ弁３２を含む安全回路３３を備えている。

上記のような空気圧回路１９を有する消火疑似体験装置によれば、消火疑似体験者Ｍがノズル３を手で持って、ノズル３の流量切換機構４を放水停止位置から切換操作し、所望の流量位置、例えば大流量の位置を切り換えると、疑似流量検出器５が切換位置に応じた電磁弁２６を開き、切換位置に応じた設定圧力（図示例では０．３ＭＰａ）の圧力空気がロッド室６ｂに供給される。それにより、ピストン６ｃが押され、ピストンロッド６ａがロープ１０を介してホース２に引張力を付与する。このとき、ホース２が引っ張られてケーシング８内に引き込まれると、動滑車１２を介することにより、ピストンロッド６ａの上昇距離の２倍の長さに相当する距離だけホース２が引っ張られる。更にこのとき、ホース２が引っ張れてホース２の他端部２ａが原位置（図３のＸの位置）から離れる方向に移動した長さ分、弾性部材７が図３に仮想線で示すように弾性的に延びる。疑似体験終了後、流量切換機構４を停止位置に戻すと、電磁弁２６が閉じて、排気路３０の電磁弁３１が開き、弾性部材７が縮んでホース２を原位置に戻す。ホース２が原位置に戻る時、ホース２は、耐折れ曲がり剛性を有することにより、ホース２の長さ方向に沿って戻ることができるので、すぐに疑似体験を再開できる。また、ガイドロール９が設けられていることにより、ホース２はスムースに移動でき、開口部８ａに引っかかることもない。

消火疑似体験装置１は、疑似流量検出器５からの信号を受け取るコンピュータ３５と、コンピュータ３５に接続されたヘッドマウントディスプレイ３６を備えることができる。疑似流量検出器５からの信号がコンピュータ３５に送られ、コンピュータ３５が受け取った流量切換位置に関する信号を所定のプログラムで演算処理し、疑似流量検出器５の切換状態に応じて、消火疑似体験者Ｍが放水量を変えながら疑似消火活動をしている様子を仮想現実映像として、ヘッドマウントディスプレイ３６に表示するように構成することもできる。

ノズル３は、図５に示すように、消火ノズルに一般的に備えられているものと同様の噴霧切換機構４０を更に備えている。消火ノズルに一般的に備えられている噴霧切換機構４０は、リング状をしており、噴霧拡散角度を切り換える際に回動操作される。本発明のノズル３は、噴霧切換機構４０の切換位置を検出するための噴霧状態検出器４１がノズル内に内蔵されている。図示例において、噴霧状態検出器４１は４接点のロータリースイッチが使用されている。噴霧切換機構４０の切換位置を噴霧状態検出器４１で検出し、噴霧状態検出器４１の切換位置に関する信号をコンピュータ３５が所定のプログラムで演算処理し、ノズル３からの噴霧状態が切り換る様子を仮想現実映像として、消火疑似体験者Ｍが装着しているヘッドマウントディスプレイ３６に表示するように構成することもできる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、図示例の空気圧回路ではレギュレータと電磁弁の組合せによりロッド室への供給圧を切り換える回路としたが、それに代えて、電空レギュレータを用いた空気圧回路とすることもできる。

１ 消火疑似体験装置
２ ホース
２ａ 他端部
３ ノズル
４ 流量切換機構
５ 疑似流量検出器
６ 空気圧シリンダ
７ 弾性部材
８ ケーシング
９ ガイドロール
１９ 空気圧回路
２０〜２２ 並列回路
２４ 電磁弁
２５ 電磁弁
２６ 電磁弁
２７ レギュレータ
２８ レギュレータ
２９ レギュレータ
３１ 電磁弁
Ｘ 原位置

Claims (4)

1. 断面丸形状を保持し耐折れ曲がり剛性を有するホースと、
   前記ホースの一端部に接続されたノズルと、
   前記ノズルに設けられ、放水流量を疑似的に切り換える流量切換機構と、
   前記流量切換機構の切換位置を検出する疑似流量検出器と、
   前記ホースの他端部に原位置から離れる方向に引張力を作用させるための空気圧シリンダと、
   前記ホースの他端部を前記原位置に戻す方向に弾性付勢する弾性部材と、
   前記疑似流量検出器の検出信号に応じて、前記流量切換機構の切換位置に対応する所定の空気圧に前記空気圧シリンダの作動空気圧を制御する空気圧回路と、
   を備えることを特徴とする、消火疑似体験装置。
2. 前記弾性部材が、前記ホースの端部に接続された、ゴム紐、コイルバネ、定荷重バネ、又は渦巻きバネであることを特徴とする請求項１に記載の消火疑似体験装置。
3. 前記空気圧回路は、前記空気圧シリンダと空気圧源との間に接続された並列回路と、前記並列回路の其々の回路に設けられて前記流量切換機構の複数の切換位置の其々に対応する所定の空気圧に設定されたレギュレータと、前記並列回路の其々に設けられて前記疑似流量検出器の検出信号に応じて作動する電磁弁とを備え、前記流量切換機構の切換位置に対応するレギュレータを介して前記空気圧シリンダに作動空気圧を供給するように前記電磁弁を開閉することを特徴とする請求項１に記載の消火模擬体験装置。
4. 前記ホースの周囲を囲むようにして四方に配置され、前記ホースの長さ方向の移動をガイドする４本のガイドロールを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の消火模擬体験装置。