JP2020018343A - Water spray head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火災時にトンネル内の散水対象空間に散水する水噴霧ヘッドに関し、特に、ノズルが取り付けられたヘッド本体が、適正な取付角度で取り付けられているかの確認を容易に行うことを可能とする水噴霧ヘッドに関する。 The present invention relates to a water spray head that sprays water into a space to be sprayed in a tunnel at the time of a fire, and in particular, it is possible to easily check whether a head body to which a nozzle is mounted is mounted at an appropriate mounting angle. Water spray head.
従来、自動車専用道路等のトンネルには、トンネル内で発生する火災事故から人身及び車両を守るために非常用設備が設置されている。このような非常用設備としては、火災の監視と通報のために火災検知器や非常電話、また、火災の消火や延焼防止のために消火栓装置が設けられ、更に、トンネル躯体を火災から防護(冷却等)するため等の目的で水噴霧ヘッドから散水する水噴霧設備が設けられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a tunnel such as a motorway, emergency equipment is installed to protect persons and vehicles from a fire accident occurring in the tunnel. Such emergency equipment includes a fire detector and an emergency telephone for monitoring and reporting fires, and a fire hydrant device for extinguishing fires and preventing fire spread. Water spray equipment for spraying water from a water spray head for the purpose of cooling or the like is provided.
水噴霧設備は、50メートル間隔の散水区画単位に1台の自動弁装置が設置され、5メートル間隔に配置した複数の水噴霧ヘッドに自動弁装置から加圧水を供給して、トンネル壁面やトンネル路面に向けて一斉に散水する。 In the water spray equipment, one automatic valve device is installed in each sprinkling section at 50-meter intervals, and pressurized water is supplied from the automatic valve device to a plurality of water spray heads arranged at 5-meter intervals, and the tunnel wall surface and the tunnel road surface are Spray all at once.
水噴霧ヘッドは、トンネルのような大きな散水対象空間に均等に散水するため、ヘッド本体に散水距離及び散水パターンの異なる複数のノズル、例えば超遠投ノズル、遠投ノズル及び近投ノズルを配置し、これらのノズルの散水パターンの組合せにより、トンネル内の散水対象空間に略均一に散水するようにしている。 The water spray head is provided with a plurality of nozzles having different spraying distances and spray patterns, for example, a super far throw nozzle, a far throw nozzle and a near throw nozzle, on the head body in order to evenly spray water into a large spray target space such as a tunnel. By the combination of the watering patterns of these nozzles, water is sprayed almost uniformly to the watering target space in the tunnel.
図17及び図18は、このような水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図であり、図17は、接続管22、24及びエルボ26を介して給水配管20に接続されたヘッド本体232に、遠投ノズル42及び近投ノズル46を備えた二種組合せヘッド228、図18は、ヘッド本体232に超遠投ノズル38、遠投ノズル42及び近投ノズル46を備えた三種組合せヘッド230である。
17 and 18 are explanatory views showing an embodiment of such a water spray head. FIG. 17 shows a head
なお、本出願において「水噴霧ヘッド」とは、ヘッド本体に複数のノズルが取り付けられ、全体としてトンネルの水噴霧設備において要求される性能を満足できる状態に組み立てられたものとする。 In the present application, the “water spray head” is assumed to be a state in which a plurality of nozzles are attached to a head main body, and as a whole, the performance required in a water spray facility of a tunnel can be satisfied.
従来の水噴霧ヘッドにあっては、ヘッド本体に装着する個々のノズルについては、良好な散水を行うように高精度な製作を行っており、このようにして製作された複数のノズルをヘッド本体に取り付ける際には、ヘッド本体をトンネル内に設置した場合に各ノズルの散水方向が所定の方向となるように取り付け作業を行っている。 In the conventional water spray head, each nozzle attached to the head body is manufactured with high precision so as to perform good water spraying. When the head is installed in the tunnel, the installation work is performed so that the water spray direction of each nozzle becomes a predetermined direction when the head body is installed in the tunnel.
特許文献2には、ヘッド本体に対してノズルの取り付け方向が正しくないと散水性能に影響を及ぼすことを踏まえ、ヘッド本体のノズル取付部に対するノズルの位置決めを高精度に且つ容易に行うことを可能にした水噴霧ヘッドの発明が開示されている。 According to Patent Document 2, it is possible to accurately and easily position the nozzle with respect to the nozzle mounting portion of the head body based on the fact that improper mounting direction of the nozzle with respect to the head body affects water spraying performance. The invention of the water spray head described above is disclosed.
この発明は、水噴霧ヘッドの製造において、組立の容易さ、時間短縮、ひいてはコスト削減に寄与するが、水噴霧ヘッドの設置現場において、万一の破損やゴミ詰まり等の原因により、ヘッド本体からノズルを取り外してメンテナンスを実施し、メンテナンス後にノズルをヘッド本体に取り付ける作業を行うような場合でも、ノズルの位置決めを容易にすることができるというメリットを提供できるものである。 The present invention contributes to ease of assembly, time reduction, and cost reduction in the production of the water spray head.However, at the installation site of the water spray head, the head body is damaged due to breakage or clogging of dust. Even in a case where maintenance is performed with the nozzle removed, and the nozzle is attached to the head main body after the maintenance, it is possible to provide an advantage that the nozzle can be easily positioned.
このような水噴霧ヘッドをトンネル内に設置する場合、施工時に起こり得る水噴霧ヘッドの取付角度の誤差は、例えば、図18の三種組合せヘッド230を例にとれば、図19(A)に示すような配管接続口234の軸方向に対するロール方向の誤差r、及び図19(B)に示すような配管接続口234の軸方向に対するピッチ方向の誤差pがある。
When such a water spray head is installed in a tunnel, errors in the mounting angle of the water spray head that can occur during construction are shown in FIG. 19A, for example, in the case of the
このような取付角度の誤差の発生箇所としては、例えば、誤差rについては、エルボ26と接続管24との接続部、又は接続管24と配管接続口234との接続部、誤差pについては、接続管22とエルボ26との接続部が想定される。
Examples of locations where such mounting angle errors occur include, for example, the error r, the connection between the
このような水噴霧ヘッドをトンネル内に設置する場合、水噴霧ヘッドの基準面(設計上の取付角度で水平となる面)に水準器を置き、給水配管に標準取付角度(所定の性能が発揮できる設計上の取付角度)で接続されるようにすることで、各ノズルの散水方向が決定されている。 When installing such a water spray head in a tunnel, place a level on the reference surface of the water spray head (the surface that is horizontal at the design mounting angle), and install the water spray pipe at the standard mounting angle (the specified performance is exhibited). By connecting the nozzles at a design angle (a possible design angle), the water spray direction of each nozzle is determined.
例えば、図20に示すように、三種組合せヘッド230の配管接続口234に形成された基準面234aに置いた水準器250を確認しながら、水準器250が水平を示すように三種組合せヘッド230を接続することで、各ノズルは所定の散水角度、例えば、遠投ノズル42は水平からα°、近投ノズル46は、水平からβ°の散水角度となり、通常はこれで施工は終了する。
For example, as shown in FIG. 20, while checking the
しかし、各ノズルからの散水については、トンネル断面の形状や水噴霧ヘッドの設置高さ等の様々な要素が関係することから、水噴霧ヘッドが標準取付角度で接続されていても設計上の散水パターンとならないことがあり、その場合には、施工後に水噴霧ヘッドの接続を適切な散水パターンとなるように変更して各ノズルの取付角度を調整している。 However, since various factors such as the shape of the tunnel cross section and the installation height of the water spray head are related to the water spray from each nozzle, even if the water spray head is connected at the standard mounting angle, In some cases, the pattern may not be formed. In such a case, the connection angle of the water spray head is changed so as to have an appropriate watering pattern after construction, and the mounting angle of each nozzle is adjusted.
しかしながら、水噴霧ヘッドの設置現場の最初の取り付け作業、あるいは定期的に行われる点検作業においては、次の(1)〜(5)の課題が残っている。 However, the following problems (1) to (5) remain in the initial installation work at the installation site of the water spray head or the inspection work performed periodically.
(1)施工時の取付角度が不明
設置現場での水噴霧ヘッドの取り付け作業において、トンネル路面または水平面から見て、水噴霧ヘッドの取付角度、すなわち水噴霧ヘッドを何度傾けるか、あるいは何度傾いているかが不明である。
(1) The installation angle at the time of construction is unknown. At the installation work of the water spray head at the installation site, the installation angle of the water spray head, that is, how many times the water spray head is tilted or viewed from the tunnel road surface or horizontal surface. It is unknown whether it is tilted.
この対策として、現状では、水噴霧ヘッドに基準面となる平面部を設け、設置現場で取り付け後、各水噴霧ヘッドの標準性能を基に、標準取付角度になるように角度計や水準器をその平面部に当てて取付角度を調整する、という作業を行っている。 Currently, as a countermeasure, the water spray head is provided with a flat part that serves as a reference plane, and after mounting at the installation site, an angle meter or level is installed based on the standard performance of each water spray head so that the angle becomes a standard mounting angle. The work of adjusting the mounting angle by touching the plane portion is performed.
しかし、水噴霧ヘッドの取付角度は、トンネルの形状(幅や高さ)、水噴霧ヘッドを設置する高さや位置、及び周囲の障害物(例えば、ジェットファン)等の設置条件によって適宜変更する必要があり、施工時に水噴霧ヘッドを標準取付角度で取り付けた場合でも、試運転により取付角度を調整すると、調整後の取付角度の詳細は不明となってしまう。 However, the mounting angle of the water spray head needs to be changed as appropriate according to the shape (width and height) of the tunnel, the height and position where the water spray head is installed, and the installation conditions of surrounding obstacles (for example, a jet fan). Therefore, even if the water spray head is mounted at the standard mounting angle at the time of construction, if the mounting angle is adjusted by trial operation, the details of the adjusted mounting angle will not be known.
(2)外観点検で取付角度の経時変化が確認できない
水噴霧ヘッドの取付角度は、トンネル内の振動等の要因でずれる可能性を否定できないが、水噴霧ヘッドの外観点検において、取付角度が正しく維持されているか否かを知る手段がない。
(2) A change in the mounting angle over time cannot be confirmed by an external inspection. The mounting angle of the water spray head cannot be denied due to factors such as vibration in the tunnel. However, in the external inspection of the water spray head, the mounting angle is incorrect. There is no way to know if it is maintained.
設置された水噴霧ヘッド毎に施工情報を記録しておき、外観点検時に角度計や水準器を使って取付角度を確認することはできるが、トンネル内の車両の通行規制を行って実施する点検作業は短時間とならざるを得ず、現実的な解決策にはならない。 The installation information is recorded for each installed water spray head, and it is possible to check the mounting angle using a goniometer or a level at the time of appearance inspection, but the inspection is carried out by restricting the traffic of vehicles in the tunnel The work has to be short and not a viable solution.
現状では、水噴霧ヘッドの錆、破損や欠損等は目視で確認できるが、取付角度が適切であって標準性能が発揮できるかまでの点検はできていない。 At present, rust, breakage, breakage, etc. of the water spray head can be visually confirmed, but it has not been possible to check whether the mounting angle is appropriate and standard performance can be exhibited.
(3)散水点検で取付角度の異常が確認できない
水噴霧ヘッドの散水点検においては、水噴霧試験車を使って散水量の測定をしていることから、ゴミ詰まり等による散水量や散水方向の異常は発見できるが、各水噴霧ヘッドの取付角度が正しいか否かの点検はされておらず、実際に散水した場合に、均一にトンネル断面を覆うように散水されているか、散水が反対車線まで達しているかは不明のままである。
(3) No abnormalities in the installation angle can be confirmed in the water spray inspection. In the water spray inspection of the water spray head, the water spray amount is measured using a water spray test vehicle. Although abnormalities can be found, the installation angle of each water spray head has not been checked to see if it is correct, and when water is actually sprayed, water is sprayed so as to cover the tunnel section evenly, or the water is sprayed on the opposite lane. It remains unclear if it has been reached.
(4)ゴミ詰まり処置後の取付角度が不明
水噴霧ヘッドの散水点検においてゴミ詰まりが発見された場合には、水噴霧ヘッドを外してゴミを除去しなければならないが、どのノズルにゴミ詰まりがあるかは散水点検では判断できないので、各水噴霧ヘッドを取り外して除去作業をすることになる。
(4) The mounting angle after the dust clogging process is unknown If dust clogging is found in the water spray inspection of the water spray head, the water spray head must be removed to remove dust. Since it is not possible to judge whether there is any water spray inspection, each water spray head is removed and the removal work is performed.
水噴霧ヘッドを取り外してゴミを除去した後、水噴霧ヘッドの再取り付けを行う際には、以前の取付角度が不明であるため、角度計や水準器を使用して標準推奨角度に調整するが、設置条件に適った取付角度で正しく設置されたかは不明である。 After removing the water spray head and removing dust, when re-installing the water spray head, since the previous mounting angle is unknown, use a goniometer or level to adjust to the standard recommended angle. It is unclear whether the installation was performed correctly at an installation angle suitable for the installation conditions.
但し、実際に散水ができる場合には、設置条件に適った取付角度であるかを確認することができるが、通常は実際に散水することが困難であるため、現実的な解決策とはなり難い。 However, if you can actually spray water, you can check whether the installation angle is suitable for the installation conditions, but it is usually difficult to actually spray water, so it is a practical solution. hard.
(5)取付角度の確認が容易ではない
水噴霧ヘッドの取付角度は、高所作業車に乗って水噴霧ヘッドに近寄らないと確認できないため、通常の点検においては(高所作業車は使用しない)、取付角度の確認が困難である。
(5) It is not easy to check the mounting angle. The mounting angle of the water spray head cannot be checked unless you are near the water spray head while riding on an aerial work vehicle. ), It is difficult to check the mounting angle.
現在のトンネル用の水噴霧ヘッドにおいては、その性能を発揮、保持するために必要となる重要な要素である、水噴霧ヘッドの取付角度について、このような解決すべき課題がある。 In the current water spray head for tunnels, there is such a problem to be solved regarding the mounting angle of the water spray head, which is an important factor required for exhibiting and maintaining its performance.
本発明は、水噴霧ヘッドが適正な取付角度で取り付けられているかの確認を容易に行うことを可能とするトンネル用の水噴霧ヘッドを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tunnel water spray head capable of easily checking whether the water spray head is mounted at an appropriate mounting angle.
[取付角度検出部]
本発明は、火災時にトンネル内に散水する水噴霧ヘッドであって、
給水配管に接続される配管接続口を有し、当該給水配管から加圧水が供給されるヘッド本体と、
ヘッド本体に取り付けられ、加圧水を噴霧するノズルと、
ヘッド本体に設けられ、当該ヘッド本体が初期設定されたヘッドの取付角度で接続されているか否かを確認可能な取付角度検出部と、
を備えたことを特徴とする。
[Mounting angle detector]
The present invention is a water spray head for spraying water in a tunnel in the event of a fire,
A head body having a pipe connection port connected to the water supply pipe, and pressurized water being supplied from the water supply pipe;
A nozzle attached to the head body and spraying pressurized water,
A mounting angle detection unit provided on the head main body and capable of confirming whether or not the head main body is connected at the initially set head mounting angle,
It is characterized by having.
[気泡管]
取付角度検出部は、接続されたヘッド本体の取付角度と初期設定されたヘッドの取付角度との誤差として、配管接続口の軸方向に対するピッチ方向の誤差及びロール方向の誤差の少なくとも何れかを視認可能な表示を行う気泡管である。
[Bubble tube]
The mounting angle detection unit visually recognizes at least one of an error in the pitch direction and an error in the roll direction with respect to the axial direction of the pipe connection port as an error between the mounting angle of the connected head body and the initially set mounting angle of the head. It is a bubble tube that provides a possible display.
[気泡管の配置]
ヘッド本体は、給水配管に設計上の取付角度で給水配管に接続された場合に水平となる基準面がヘッド本体の上部及び下部の少なくとも何れかに形成され、
気泡管は、基準面に設置されている。
[Arrangement of bubble tube]
The head body has a reference surface which is horizontal when connected to the water supply pipe at a design mounting angle to the water supply pipe, and is formed at least at one of the upper and lower parts of the head body.
The bubble tube is installed on the reference plane.
[蛍光表示]
気泡管は、標識の周囲及び内部の液体の少なくとも何れかが蛍光色に着色されている。
[Fluorescent display]
In the bubble tube, at least one of the liquid around and inside the marker is colored in a fluorescent color.
[可動標識]
気泡管は、ヘッド本体が初期設定されたヘッドの設置状態での気泡位置に移動可能な可動標識を備える。
[Movable sign]
The bubble tube includes a movable marker that can move to a bubble position in a head installation state in which the head main body is initially set.
[気泡管の方式]
気泡管は、1つの円筒型気泡管、軸方向が直交する2つの円筒型気泡管、又は1つの円型気泡管により構成されている。
[Bubble tube method]
The bubble tube is constituted by one cylindrical bubble tube, two cylindrical bubble tubes whose axes are orthogonal to each other, or one circular bubble tube.
[傾斜センサ]
取付角度検出部は、配管接続口の軸方向に対するピッチ方向の傾斜角及びロール方向の傾斜角の少なくとも何れかを検出して取付角度情報を出力する傾斜センサである。
[Tilt sensor]
The attachment angle detection unit is an inclination sensor that detects at least one of the inclination angle in the pitch direction and the inclination angle in the roll direction with respect to the axial direction of the pipe connection port, and outputs attachment angle information.
[傾斜センサの方式]
傾斜センサは、傾きによる静電容量の変化又は磁気特性の変化を角度に変換するMEMSセンサである。
[Tilt sensor method]
The tilt sensor is a MEMS sensor that converts a change in capacitance or a change in magnetic characteristics due to a tilt into an angle.
[発電手段]
本発明の水噴霧ヘッドは、トンネル内の風、車両走行、及び人為的な衝撃を含む任意の事象から与えられた振動により発電して傾斜センサを駆動する発電手段を備える。
[Power generation means]
The water spray head according to the present invention includes a power generation unit that generates power by vibration given from an arbitrary event including wind in a tunnel, vehicle running, and an artificial impact to drive the tilt sensor.
[情報出力手段]
取付角度情報及び傾斜センサにより検出された傾斜角と設計上の取付角度との誤差を示す取付角度誤差情報の少なくとも何れかを外部に出力する情報出力手段を備る。
[Information output means]
There is provided information output means for outputting at least one of the mounting angle information and mounting angle error information indicating an error between the tilt angle detected by the tilt sensor and the designed mounting angle to the outside.
[RFIDタグ]
情報出力手段は、RFIDリーダライタから電力を受けて当該RFIDリーダライタに取付角度情報及び取付角度誤差情報の少なくとも何れかを送信するRFIDタグである。
[RFID tag]
The information output unit is an RFID tag that receives power from the RFID reader / writer and transmits at least one of the attachment angle information and the attachment angle error information to the RFID reader / writer.
[出力装置]
情報出力手段は、接続された外部の読取装置から電力を受けて当該読取装置に取付角度情報及び取付角度誤差情報の少なくとも何れかを出力する出力装置である。
[Output device]
The information output unit is an output device that receives power from a connected external reading device and outputs at least one of the mounting angle information and the mounting angle error information to the reading device.
[表示灯]
情報出力手段は、ヘッド本体が設計上の取付角度の許容範囲にある場合に、表示灯を点灯又は点滅させる。
[Indicator light]
The information output unit turns on or blinks the indicator lamp when the head body is within the allowable range of the mounting angle in design.
[基本的な効果]
本発明の水噴霧ヘッドによれば、加圧水を噴霧するノズルが取り付けられたヘッド本体が初期設定されたヘッドの取付角度であるか否かを確認可能な取付角度検出部を備えることで、施工後の試運転時に初期設定された水噴霧ヘッドの取付角度が、水噴霧ヘッドの設置場所に行けば明確に確認でき、外観点検で従来実施できなかった取付角度の点検が可能となるため、水噴霧設備の信頼性が格段に上昇する。
[Basic effects]
According to the water spray head of the present invention, the head body to which the nozzle for spraying the pressurized water is mounted is provided with the mounting angle detection unit capable of confirming whether or not the mounting angle of the head is set at the initial setting. The installation angle of the water spray head, which was initially set during the test run, can be clearly checked by going to the installation location of the water spray head. The reliability of the system will increase significantly.
また、定期的に行われる点検作業において、水噴霧ヘッドの取付角度が初期設定よりずれを確認した場合でも、初期設定されたヘッドの取付角度に調整することができるため、火災が発生した場合に初期性能を発揮することが保証される。 In addition, even if it is confirmed that the mounting angle of the water spray head deviates from the initial setting during regular inspection work, it can be adjusted to the initial mounting angle of the head, so if a fire occurs Initial performance is guaranteed.
また、水噴霧ヘッドを取り外してゴミを除去した後、水噴霧ヘッドの再取り付けを行う場合でも、以前の取付角度に調整できるため、初期設定された水噴霧ヘッドの取付角度を維持することができる。 In addition, even when the water spray head is removed and dust is removed, the water spray head can be adjusted to the previous mounting angle even when the water spray head is reinstalled, so that the initially set mounting angle of the water spray head can be maintained. .
また、水噴霧設備の性能が維持されているかは、実際に散水してみないと確認できなかったが、試運転時の取付角度に容易に戻すことができるため、実際に散水する時間及び労力が不要となる。 Also, it was not possible to confirm whether the performance of the water spray equipment was maintained without actually spraying water.However, since it can be easily returned to the installation angle at the time of test operation, the time and labor for actually spraying water are reduced. It becomes unnecessary.
また、車両走行中の現場作業という制限がある状況下でも、水噴霧ヘッドの取付角度をパイプレンチ等の一般的な工具で簡単に調整ができるため、作業員に余計な負担を掛けずに確実に調整できる。 In addition, even in situations where on-site work is limited while the vehicle is running, the mounting angle of the water spray head can be easily adjusted with a general tool such as a pipe wrench, ensuring that no extra burden is applied to the workers. Can be adjusted.
また、外観点検時や散水点検時で未実施だった(物理的に困難であった)、水噴霧ヘッドの取付角度が適切であって標準性能が発揮できるかまでの点検が行えるようになる。 In addition, it is possible to perform an inspection until the water spray head is properly installed and the standard performance can be exhibited, which was not performed at the time of appearance inspection or watering inspection (it was physically difficult).
[気泡管を設置する効果]
気泡管を水噴霧ヘッドの上面(トンネルの天井側)ではなく、下面(トンネルの路面側)に配置した場合は、外観点検が双眼鏡等を使用して目視で下方の監視員通路からできるようになる。
[Effect of installing a bubble tube]
If the bubble tube is placed on the lower surface (road surface of the tunnel) instead of the upper surface (the ceiling side of the tunnel) of the water spray head, the appearance can be visually inspected using binoculars etc. from the lower guard passage. Become.
また、気泡管を水噴霧ヘッドの上面と下面の両方に配置した場合は、水噴霧ヘッドの施工時には上方から、外観点検時には下方から取付角度を確認することができる。 In addition, when the bubble tube is disposed on both the upper surface and the lower surface of the water spray head, the mounting angle can be checked from above when the water spray head is installed, and from below when the appearance is inspected.
また、ヘッド本体が所定の取付角度の許容範囲にある場合の気泡管の気泡位置を示す標識を備え、標識の周囲を蛍光色とすると共に、気泡管内の液体に蛍光剤を混合することで、暗いトンネル内の点検作業であっても下方から目視しやすくなり、より効率的に点検作業ができるようになる。 In addition, a mark indicating the bubble position of the bubble tube when the head body is within the allowable range of the predetermined mounting angle is provided, and the surroundings of the mark are set to fluorescent color, and a fluorescent agent is mixed with the liquid in the bubble tube, Even in the dark tunnel, the inspection work can be easily seen from below, and the inspection work can be performed more efficiently.
[傾斜センサを設置する効果]
水噴霧ヘッドの施工後の試運転時に初期設定されたヘッドの取付角度が、RFIDリーダライタ又は読取装置を使用すれば、水噴霧ヘッドに近づかずに監視員通路や路面上から明確に確認できるため、従来、外観点検時に実施できなかった水噴霧ヘッドの取付角度の確認が更に容易にできるようになり、点検作業の省力化や、水噴霧設備の保守性及び信頼性が格段に向上する。
[Effect of installing tilt sensor]
If you use an RFID reader / writer or an RFID reader / writer, the initial setting angle of the head during test operation after installation of the water spray head can be clearly checked from the observer's passage or on the road surface without approaching the water spray head, Conventionally, it is possible to easily check the mounting angle of the water spray head, which could not be performed at the time of appearance inspection, so that labor for inspection work can be saved, and maintainability and reliability of the water spray equipment can be significantly improved.
また、振動発電素子により発電する発電手段を備え、当該発電手段で傾斜センサを駆動する構成としたため、外部から傾斜センサ駆動用の電源が供給できない場合でも、傾斜センサが検出した傾斜角に基づいて水噴霧ヘッドの取付角度が確認できる。 Further, since the power generation means for generating power by the vibration power generation element is provided and the inclination sensor is driven by the power generation means, even when power for driving the inclination sensor cannot be supplied from the outside, the inclination sensor detects the inclination based on the inclination angle detected by the inclination sensor. The installation angle of the water spray head can be checked.
[トンネル水噴霧設備の概要]
図1は、本発明が適用されるトンネル水噴霧設備の設置状態をトンネル断面で示した説明図である。図1に示すように、トンネルのコンクリート躯体10内を通して給水配管20が立ち上げられており、この給水配管20のトンネル壁面12の上部から突出した部分に接続管22を介して水噴霧ヘッド30が接続されている。本実施形態では、水噴霧ヘッド30は、超遠投ノズル38、遠投ノズル42及び近投ノズル46を備えているが(三種組合せヘッド)、他の形式でも構わない。
[Overview of tunnel water spray equipment]
FIG. 1 is an explanatory view showing an installation state of a tunnel water spray facility to which the present invention is applied in a cross section of a tunnel. As shown in FIG. 1, a
給水配管20は、給水本管16に分岐接続され、途中に自動弁装置18が設けられている。自動弁装置18は、トンネル内の火災時に遠隔制御により開制御され、給水本管16に消火ポンプから給水された加圧水を、給水配管20を通して水噴霧ヘッド30に供給し、水噴霧ヘッド30のからトンネル壁面12及びトンネル路面14を含む散水対象空間に散水して、コンクリート躯体10の防護及び火災の抑制を行っている。
The
[水噴霧ヘッドの構成]
図2は、本発明による水噴霧ヘッドの実施形態を、図18に示した従来の水噴霧ヘッドに対応させた説明図であり、図2(A)は、図1に示した水噴霧ヘッド30を接続管22から取り外した状態の側面を、超遠投ノズル38を省略して遠投ノズル42及び近投ノズル46の部分を示し、図2(B)は、図2(A)を正面(右側)から見た状態を示している。
[Configuration of water spray head]
FIG. 2 is an explanatory view showing an embodiment of the water spray head according to the present invention corresponding to the conventional water spray head shown in FIG. 18, and FIG. 2 (A) shows the
図2に示すように、本実施形態の水噴霧ヘッド30は、ヘッド本体32の側方(水平方向)に内周面にネジが形成された配管接続口34、上方(垂直方向)に超遠投ノズル取付部36が形成されている。また、ヘッド本体32の斜め上向きに遠投ノズル取付部40、斜め下向きに近投ノズル取付部44が形成され、遠投ノズル取付部40には遠投ノズル42が、近投ノズル取付部44には近投ノズル46が取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
配管接続口34には、上部と下部に、水噴霧ヘッド30の取り付け角度を検出する基準となる平面(設計上の取付角度で水平となる面)として基準面34a、34bが形成されており、この基準面34a、34bの各々に取付角度検出部50が設置されている。取付角度検出部50は、水噴霧ヘッド30の取り付け角度の誤差として、図2(A)(B)に示す、遠投ノズル42や近投ノズル46の向き(散水方向)の角度誤差r、pが検出可能である(詳細は後述)。
Reference surfaces 34a and 34b are formed in the upper and lower portions of the
本実施形態では、配管接続口34の上部と下部に基準面34a、34bが形成されているが、水噴霧ヘッド30の設置状況によっては、上部か下部の何れか一方でも良く、その場合、設置される取付角度検出部50は1台となる。また、施工時の作業性のために、配管接続口34は六角形(六角ナット面)に形成されているが、上下の基準面34a、34bが形成されていれば六角形である必要はなく、基準面が複数形成されている場合でも、取付角度検出部50は、上部側と下部側の何れか一方に設置するようにしても良い。
In the present embodiment, the reference surfaces 34a and 34b are formed at the upper and lower portions of the
[取付角度検出部となる気泡管の構成]
図3は、図2の取付角度検出部50として気泡管が設置された実施形態を示した説明図である。本実施形態では、配管接続口34の上部側の基準面34aに、軸方向が直交する2つの円筒型気泡管58a、58bで構成された気泡管ユニット52が、ボルト48により固定されている。この気泡管ユニット52により、水噴霧ヘッド30の二方向の傾き、すなわち、図2に示す取付角度の二方向の角度誤差r、pを検出できる。
[Structure of bubble tube as attachment angle detector]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an embodiment in which a bubble tube is installed as the attachment
本実施形態の円筒型気泡管(後述する円形気泡管も含む)は、一般的に水準器として使用されるものと同様な構造であり、金属製のケースに収納されたガラス製の密閉容器、又はプラスチック製の密閉容器に所定の大きさの気泡を残してアルコールやエーテル等の液体が封入されており、密閉容器の表面には、気泡の位置を視認するための基準線(標線)が設けられている(詳細は後述)。 The cylindrical bubble tube (including a circular bubble tube described later) of the present embodiment has a structure similar to that generally used as a level, and is a glass sealed container housed in a metal case. Alternatively, a liquid such as alcohol or ether is sealed in a plastic closed container leaving bubbles of a predetermined size, and a reference line (marked line) for visually checking the position of the bubbles is provided on the surface of the closed container. (Details will be described later).
図4は、気泡管により検出される取付角度の誤差を示した説明図である。図4に示すように、水噴霧ヘッド30は、ヘッド本体32の配管接続口34が接続管24に接続され、更にエルボ26及び接続管22を経て給水配管20に接続されている(図1参照)。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an error of the mounting angle detected by the bubble tube. As shown in FIG. 4, the
配管接続口34に形成されている基準面34aには気泡管ユニット52が設置され、ヘッド本体32の実際の取付角度と設計上の取付角度との誤差として、配管接続口34の軸方向に対するピッチ方向Pの角度誤差pを円筒型気泡管58aで、ロール方向Rの角度誤差rを円筒型気泡管58bで視認可能である。
A
水噴霧ヘッド30の取付角度を調整する際には、円筒型気泡管58a、58bの気泡位置と固定標識(詳細は後述)の関係を確認しながら、ピッチ方向Pの調整であれば接続管22とエルボ26との接続部を相対回転させ、ロール方向Rの調整であればエルボ26と接続管24、又は接続管24と配管接続口34との接続部を相対回転させ、設計上の取付角度又はその許容範囲内にして固定する。
When adjusting the mounting angle of the
ここで、水噴霧ヘッド30の取付角度の誤差は、図4に示すロール方向Rの角度誤差rとピッチ方向Pの角度誤差pが、それぞれ図2(A)に示す遠投ノズル42や近投ノズル46の向き(散水方向)の角度誤差rと図2(B)に示す角度誤差pとに対応する。
Here, the error of the mounting angle of the
図5は、取付角度検出部となる気泡管の他の実施形態を示した説明図であり、図5(A)の気泡管ユニット54は、1つの円筒型気泡管58により構成され、図5(B)の気泡管ユニット56は、1つの円型気泡管60により構成されている。
FIG. 5 is an explanatory view showing another embodiment of a bubble tube serving as an attachment angle detecting unit. The bubble tube unit 54 of FIG. 5A is constituted by one
図5(A)の気泡管ユニット54は、水噴霧ヘッド30の設置状況により、取付角度の一方向だけが検出検知できれば良い場合、例えば図4に示すにピッチ方向Pの角度誤差pが検出できればよい場合等に使用され、図5(B)の気泡管ユニット56を使用すれば、図3の気泡管ユニット52と同様に、水噴霧ヘッド30の取付角度の二方向、例えば図4に示すにピッチ方向Pの角度誤差pとの誤差とロール方向Rの角度誤差rが検出できる。
The bubble tube unit 54 in FIG. 5A only needs to be able to detect and detect only one direction of the mounting angle depending on the installation state of the
図6は、気泡管について、ヘッド本体が所定の取付角度にある場合の気泡位置を示す固定標識となる基準線の説明図であり、図6(A)は、図3の気泡管ユニット54を示し、図6(B)は、図5(A)の気泡管ユニット56を示し、図6(C)は、図5(B)の気泡管ユニット58を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a reference line serving as a fixed marker indicating a bubble position when the head main body is at a predetermined mounting angle in the bubble tube. FIG. 6A illustrates the bubble tube unit 54 of FIG. 6 (B) shows the
図6(A)に示すように、気泡管ユニット52の円筒型気泡管58a、58bは、ヘッド本体32が設計上の取付角度にある場合の気泡62の位置を示す一対の第一基準線64と、ヘッド本体32が記設計上の取付角度の許容範囲にある場合の気泡62の位置を示す一対の第二基準線66を備えている。
As shown in FIG. 6A, the
同様に、図6(B)に示す気泡管ユニット54の円筒型気泡管58は、ヘッド本体32が設計上の取付角度にある場合の気泡62の位置を示す一対の第一基準線64と、ヘッド本体32が記設計上の取付角度の許容範囲にある場合の気泡62の位置を示す一対の第二基準線66を備えている。
Similarly, the
また、図6(C)に示す気泡管ユニット56の円型気泡管60は、ヘッド本体32が設計上の取付角度にある場合の気泡62の位置を示す十字状に配置された四本の第一基準線68と、ヘッド本体32が記設計上の取付角度の許容範囲にある場合の気泡62の位置を示す円形の第二基準線70を備えている。
Further, the
図7は、気泡管について、ヘッド本体の現在の設置状態、例えば、取付角度が適切に調整された時点での気泡位置に移動可能な可動標識の説明図であり、図7(A)は、可動標識を移動させる前の状態を示し、図7(B)は、可動標識を気泡位置に移動させた状態を示している。 FIG. 7 is an explanatory diagram of a movable marker that can be moved to a bubble position when the head body is currently installed in the bubble tube, for example, when the mounting angle is appropriately adjusted. FIG. FIG. 7B shows a state before the movable marker is moved, and FIG. 7B shows a state where the movable marker is moved to the bubble position.
図7に示すように、円筒型気泡管58には、図6に示すような固定された基準線(固定標識)はなく、その代わりに、移動可能な可動標識72を備えている。可動標識72は、気泡62の位置確認用の基準面74を有する開口部72aを有し、気泡62の位置に基準面74を移動可能となっている。
As shown in FIG. 7, the
例えば、水噴霧ヘッドの施工後に、試運転をしながら適切な散水距離及び散水パターンとなるように水噴霧ヘッドの取付角度を調整した場合、設計上の取付角度とは異なっていることがあり、その際には、基準線を備えた気泡管の場合、気泡管の気泡位置が基準線の中に入っていないことがある。 For example, after installation of the water spray head, if the mounting angle of the water spray head is adjusted so as to have an appropriate watering distance and watering pattern while performing a test run, the mounting angle may differ from the design mounting angle. In some cases, in the case of a bubble tube having a reference line, the bubble position of the bubble tube may not fall within the reference line.
図7(A)は、そのような場合を示しており、円筒型気泡管58の気泡62が可動標識72の初期位置における両側の基準面74から外れた状態である。この状態から、気泡62が両側の基準面74内に入るように可動標識72をS方向に移動させることで、水噴霧ヘッド30の取付角度が適切に調整された場合の可動標識72の位置が設定される。
FIG. 7A shows such a case, in which the
図7(B)は、このように可動標識72の位置が設定された状態であり、気泡62が両側の基準面74内に位置しており、後の点検時に気泡62が移動していなければ、水噴霧ヘッド30の取付角度は適切であることが確認できる。可動標識72は、この状態で、振動等により位置がずれないように保持される機構を備えていることが望ましい。
FIG. 7B shows a state in which the position of the
図8は、蛍光表示される気泡管を、図5(B)及び図6(C)の気泡管ユニット56を例にして示した説明図であり、図8(A)は、第二基準線70の周囲G1を蛍光色に着色した形態、図8(B)は、円型気泡管60内の液体G2を蛍光色に着色した形態、図8(C)は、第二基準線70の周囲G1と円型気泡管60内の液体G2の両方を蛍光色に着色した形態である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a bubble tube to be fluorescently displayed using the
このように気泡管を蛍光表示することで、暗いトンネル内の点検作業であっても下方か目視しやすくなり、より効率的に点検作業ができるようになる。また、図8(C)に示すように、第二基準線70の周囲G1と円型気泡管60内の液体G2を蛍光色に着色する場合は、第二基準線70の周囲G1と円型気泡管60内の液体G2とを異なる色の蛍光色に着色することで、更に、気泡位置の確認が容易となる。
By performing the fluorescent display on the bubble tube in this way, even in the inspection operation in the dark tunnel, it is easy to visually check the lower side, and the inspection operation can be performed more efficiently. Further, as shown in FIG. 8C, when the periphery G1 of the
[取付角度検出部となる傾斜センサの構成]
図9は、図2の取付角度検出部50として傾斜センサが設置された実施形態を示した説明図である。本実施形態では、配管接続口34の上部側の基準面34aに、傾斜センサユニット82がボルト48により固定されている。傾斜センサユニット82は、取付角度検出部として傾斜センサ80、発電手段として発電部90及び情報出力手段としてRFID(Radio Frequency IDentifier)タグ92が一体化されている。
[Configuration of tilt sensor serving as mounting angle detector]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an embodiment in which an inclination sensor is installed as the attachment
傾斜センサユニット82は、傾斜センサ80が二軸計測用であれば、水噴霧ヘッド30の二方向の傾き、すなわち、図2に示す取付角度の二方向の角度誤差r、pを検出でき、一軸計測用であれば、角度誤差r、pのいずれかを検出できる。本実施形態において、傾斜センサは、傾きによる静電容量の変化又は磁気特性の変化を角度に変換するMEMSセンサを使用しているが、他の方式のものでも構わない。
If the
また、傾斜センサユニット82は、ヘッド本体32が設計上の取付角度の許容範囲にある場合に点灯する表示灯としてLED120を備えている。LED120は、ヘッド本体32が正確な取付角度になったときに点灯、不正確な場合は消灯、正確な取付角度に近づいたときは早い点滅、遠ざかると遅い点滅で知らせる等の方式を採るようにすれば、より調整が容易になる。
Further, the tilt sensor unit 82 includes an
図10は、図9に示す実施形態の機能構成を示したブロック図である。図10に示すように、傾斜センサユニット82は、傾斜センサ80、発電部90、RFIDタグ92及びLED120を備えている。また、RFIDタグ92に対して水噴霧ヘッド30の取付角度に関する情報を送受信するRFIDリーダライタ94も併せて示している。
FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of the embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 10, the tilt sensor unit 82 includes a
傾斜センサ80は、検出部106及び駆動回路108で構成され、配管接続口34の軸方向に対するピッチ方向の傾斜角p及びロール方向の傾斜角rの少なくとも何れかを検出して取付角度情報を出力する。検出部106は、本実施形態においては、傾きによる静電容量の変化又は磁気特性の変化を角度に変換するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)センサを使用しているが、他の方式のものでも構わない。
The
発電部90は、振動発電素子110及び電源回路112で構成され、トンネル内の風、車両走行、及び人為的な衝撃(施工時又は点検時のハンマーでの配管の殴打等)を含む任意の事象から与えられた振動を受け、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電を行う。
The
振動発電素子110としては、振動による磁歪作用により発電する磁歪式振動発電素子、又は振動による圧電作用により発電する圧電式振動発電素子を使用している(詳細は後述)。電源回路112は、振動発電素子110の発電作用により出力される交番電力を整流平滑して直流電力に変換して傾斜センサ80の駆動回路108に直流電源を供給し、駆動回路108は、この直流電源により検出部106を駆動して取付角度情報を出力する。
As the vibration power generating element 110, a magnetostrictive vibration power generating element that generates power by a magnetostrictive action by vibration or a piezoelectric vibration power generating element that generates power by a piezoelectric action by vibration is used (details will be described later). The
RFIDタグ92は、RFIDリーダライタ94から受けた電波を電力に変換して応答するパッシブ型のICタグであり、制御部114、通信部116及びメモリ118で構成されている。パッシブ型のICタグは、通信可能距離が数メートルのものが実用化されており、これを使用することで、トンネル路面14上からRFIDリーダライタ94を使用して各種情報の授受が可能となる。
The
通信部116は、RFIDリーダライタ94からの電波を整流して直流電力に変換する整流回路を備え、制御部114は、通信部116が受信したRFIDリーダライタ94からの読み出し要求に対し、メモリ118から読み出した識別情報と傾斜センサ80から入力された取付角度情報を応答する。
The communication unit 116 includes a rectifier circuit that rectifies radio waves from the RFID reader /
また、制御部114は、RFIDリーダライタ94から取付角度情報の初期値等の書き込み要求を受信してメモリ118に記憶させるようにすれば、RFIDリーダライタ94からの読み出し要求に対して、傾斜センサ80により検出された傾斜角と設計上の取付角度との誤差を示す取付角度誤差情報を応答するようにすることもできる。
If the
また、制御部114は、ヘッド本体32が正確な取付角度になったときにLED120を点灯させる。LED120は、ヘッド本体32が正確な取付角度に近づいたときは早い点滅、遠ざかると遅い点滅するようにしてもよい。
Further, the
RFIDリーダライタ94は、制御部122、通信部124、メモリ126、表示部128、操作部130及び電源部132で構成されている。制御部122は、外観検査や散水試験の際に、操作部130の操作によりRFIDタグ92に対する読み出し要求がされた場合、通信部124からRFIDタグ92に読み出し要求の信号を送信し、RFIDタグ92から識別情報や取付角度情報又は取付角度誤差情報の応答を受信した際には、これらの情報を液晶ディスプレイ等で構成された表示部128に表示する。
The RFID reader /
また、制御部122は、RFIDタグ92から受信した識別情報及び取付角度情報を関連付けてメモリ126に書き込み、再度RFIDタグ92から識別情報及び取付角度情報を受信した際に、同一の識別情報について、受信した取付角度情報と記憶している取付角度情報との誤差を表示部128に表示するようにしてもよい。
In addition, the
図11は、図2の取付角度検出部50として傾斜センサが設置された他の実施形態であり、図17に示したような二種組合せヘッドを例にして示した説明図である。図9及び図10に示した実施形態では、取付角度検出部として傾斜センサ、発電手段として発電部及び情報出力手段としてRFIDタグが一体化されていたが、本実施形態では、取付角度検出部、発電手段及び情報出力手段がそれぞれ個別に配置されている。
FIG. 11 shows another embodiment in which a tilt sensor is installed as the mounting
図11に示すように、水噴霧ヘッド28は、ヘッド本体32に遠投ノズル42及び近投ノズル46を備え、配管接続口34の上部に傾斜センサ80、下部に情報出力手段として出力装置96、接続管24上に発電部90が固定されている。傾斜センサ80と発電部90は電源ケーブル100で接続され、傾斜センサ80と出力装置96は、信号ケーブル102で接続されている。
As shown in FIG. 11, the water spray head 28 includes a
出力装置96は、コネクタ138を介してケーブル等により物理的に接続された外部の読取装置から電源を供給されて作動し、読取装置から読み出し要求に対して取付角度情報や取付角度誤差情報を出力する。また、出力装置96は、図9及び図10に示した傾斜センサユニット82と同様に、LED120備えるようにしてもよい。
The
出力装置96の設置場所は、配管接続口34の下部でなくともよく、ヘッド本体32の他の場所や接続管24、22上でも構わない。また、発電部90の設置場所も、接続管24上でなくともよく、水噴霧ヘッド28や他の場所でも構わない。更に、想像線(二点鎖線)で示すように、複数の発電部90を直列又は並列に接続することも可能である。
The installation location of the
図12は、図2の取付角度検出部50として傾斜センサが設置された他の実施形態の説明図であり、図12(A)は、取付角度検出部と情報出力手段が一体化された構造を示し、図12(B)は、取付角度検出部と発電手段が一体化された構造を示している。
FIG. 12 is an explanatory view of another embodiment in which an inclination sensor is installed as the attachment
図12(A)に示す傾斜センサユニット84は、取付角度検出部として傾斜センサ80及び情報出力手段として出力装置96が一体化され、図9の傾斜センサユニット82や図11の傾斜センサ80と同様に、配管接続口34上に固定され、発電手段として任意の場所に設置された発電部90が電源ケーブル100により接続されている。また、図12(B)に示す傾斜センサユニット86は、傾斜センサ80及び発電部90が一体化されて配管接続口34上に固定され、任意の場所に設置された出力装置96が信号ケーブル102により接続されている。
The tilt sensor unit 84 shown in FIG. 12A integrates a
図13は、図11及び図12に示す実施形態の機能構成を示したブロック図であり、図10に示す実施形態に対して、RFIDタグ92が出力装置96に、RFIDリーダライタ94が読取装置98に替わっている点で異なっているが、傾斜センサ80及び発電部90の機能は同じである。
FIG. 13 is a block diagram showing a functional configuration of the embodiment shown in FIGS. 11 and 12. In the embodiment shown in FIG. 10, an
出力装置96は、制御部114、入出力インターフェース136及びメモリ118で構成されている。制御部114は、入出力インターフェース136に接続された接続ケーブル102を介して読取装置98から電源が供給されて作動し、読取装置98からの読み出し要求に対し、メモリ118から読み出した識別情報と傾斜センサ80から入力された取付角度情報を応答する。
The
また、制御部114は、読取装置98から取付角度情報の初期値等の書き込み要求を受信してメモリ118に記憶させるようにすれば、読取装置98からの読み出し要求に対して、傾斜センサ80により検出された傾斜角と設計上の取付角度との誤差を示す取付角度誤差情報を応答するようにすることもできる。
If the
また、制御部114は、ヘッド本体32が正確な取付角度になったときにLED120を点灯させる。LED120は、ヘッド本体32が正確な取付角度に近づいたときは早い点滅、遠ざかると遅い点滅するようにしてもよい。
Further, the
読取装置98は、制御部122、入出力インターフェース134、メモリ126、表示部128、操作部130及び電源部132で構成されている。制御部122は、外観検査や散水試験の際に操作部130の操作により出力装置96に対する読み出し要求がされた場合、入出力インターフェース134から接続ケーブル102を介して出力装置96に読み出し要求の信号を送信し、出力装置96から識別情報や取付角度情報又は取付角度誤差情報の応答を受信した際には、これらの情報を液晶ディスプレイ等で構成された表示部128に表示する。
The
また、制御部122は、出力装置96から受信した識別情報及び取付角度情報を関連付けてメモリ126に書き込み、再度出力装置96から識別情報及び取付角度情報を受信した際に、同一の識別情報について、受信した取付角度情報と記憶している取付角度情報との誤差を表示部128に表示するようにしてもよい。
Further, the
[磁歪式振動発電素子]
図14は本実施形態の振動発電素子として使用される磁歪式振動発電素子の構造と動作原理の説明図であり、図14(A)は正面を示し、図14(B)は側面を示し、図14(C)は磁歪素子の変位に対する磁力線変化(コイルは省略)を示し、図14(D)は発電原理を示している。
[Magnetostrictive vibration power generation element]
FIG. 14 is an explanatory view of the structure and operation principle of a magnetostrictive vibration power generation element used as the vibration power generation element of the present embodiment. FIG. 14 (A) shows a front view, FIG. 14 (B) shows a side view, FIG. 14C shows a change in the magnetic field lines with respect to the displacement of the magnetostrictive element (the coil is omitted), and FIG. 14D shows the principle of power generation.
図14(A)(B)に示すように、磁歪式振動発電素子140は、コイル148a、148bを巻いた2枚の板状の磁歪素子146a、146bを平行に並べ、一端を固定部142と結合し、他端を可動部144と結合した平行梁が構成され、固定部142と可動部144には磁石150が吸着され、ヨーク152により結合されている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the magnetostrictive vibration
図14(C)に示すように、固定部142を振動体200に固定し、振動体200の振動により可動部144に、例えば上方向の曲げ力Fを作用させると平行梁は湾曲し、磁歪素子146aには圧縮力が加わって磁力線が減少し、一方、磁歪素子146bには引張り力が加わって磁力線が増加する。
As shown in FIG. 14C, when the fixed
このため図14(D)に示すように、平行梁に振動Vが加わると、磁歪素子146a、146bに加わっている磁力線は交番状に変化し、コイル148a、148bに起電力Vpが発生し、振動エネルギーが電気エネルギーに変換される。
Therefore, as shown in FIG. 14D, when the vibration V is applied to the parallel beam, the lines of magnetic force applied to the
[圧電式振動発電シート素子]
図15は本実施形態の発電部に使用されるシート状の圧電式振動発電素子の構造の説明図であり、図15(A)に側面を示し、図15(B)に平面を示し、図15(C)は発電原理を示している。
[Piezoelectric vibration power generation sheet element]
FIG. 15 is an explanatory diagram of a structure of a sheet-shaped piezoelectric vibration power generation element used in the power generation unit of the present embodiment. FIG. 15A shows a side view, and FIG. 15 (C) shows the power generation principle.
図15に示すように、本実施形態で使用する圧電式振動発電シート素子160は、振動板162の表面上に下部電極168が形成され、その上に圧電性膜164が形成され、更に、圧電性膜164の表面上に上部電極166が形成され、振動板162を振動体200上に据え付けられた固定台170上にボルト172により固定されている。
As shown in FIG. 15, the piezoelectric vibration power
振動体200の振動により振動板162の振動Vが励振され、振動板162の振動Vに伴い圧電性膜164に歪みが生じ、圧電性膜164の圧電効果によって上部電極166と下部電極168の各々に導電接着剤を用いて接着されたリード配線174を介して電荷が得られる構成となっている。
The vibration V of the vibrating
リード配線174を介して得られた電荷はチャージアンプ(電荷増幅器)で電圧に変換することにより、加速度に比例した電圧信号を取り出すことができる。このため図10及び図13に示す発電部90の振動発電素子110として、図15の圧電式振動発電シート素子160を使用した場合には、電源回路部112の前段にはチャージアンプが設けられることとなり、この点は他の振動発電素子を使用した場合も同様となる。
The charge obtained via the
また、図15に示す圧電式振動発電シート素子160としては、振動板162を可撓性シート材料で形成していることから、固定台170を使用せずに、振動体200に直接接着固定して使用することもできる。
In the piezoelectric vibration power
[圧電式振動発電素子]
図16は本実施形態の振動発電素子として使用される圧縮型の圧電式振動発電素子の構造を示した説明図である。図16(A)に示すように、圧電式振動発電素子180は、両側に上部電極184及び下部電極186が設けられた圧電素子182を、起立したボルト190に通して配置すると共に、その上に慣性ウェイト188を配置してナット192により締付け固定し、振動体200に固定されている。
[Piezoelectric vibration power generation element]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the structure of a compression-type piezoelectric vibration power generation element used as the vibration power generation element of the present embodiment. As shown in FIG. 16A, in the piezoelectric vibration
圧電式振動発電素子180は、ナット192を締めることで一定のプリロードをかけるとともに、圧電素子182とボルト190のバネ性と慣性ウェイト188の質量から成る系を構成している。
The piezoelectric vibrating
一定のプリロードにより圧電素子182には一定の電荷が生じており、振動体200の振動により、圧電式振動発電素子180が図示の上方に向けて加速している時には、図16(B)に示すように、慣性ウェイト188の慣性によって圧電素子182を更に圧縮する力が加わり(加圧)、逆に圧電式振動発電素子180が図の下方に向けて加速している時には、図16(C)に示すように、圧電素子182の圧縮を弱める方向に力が加わる(減圧)ことになる。
When a certain amount of electric charge is generated in the
このようにして振動体200の振動Vにより繰り返される加圧と減圧に応じて圧電素子182の両極に生じる電荷が増減し、リード配線194を介して得られた電荷をチャージアンプで電圧に変換することにより、加速度に比例した電圧を取り出すことができる。
In this way, the charge generated at both poles of the
[本発明の変形例]
(傾斜センサユニットの構成)
上記の実施形態では、情報出力手段が出力装置96である場合、図11に示すように、傾斜センサ80、発電部90及び出力装置96が独立したユニットである形態と、図12(A)に示す傾斜センサユニット84のように、傾斜センサ80及び出力装置96が一体化されたユニットで発電部90が独立したユニットである形態、図12(B)に示す傾斜センサユニット86のように、傾斜センサ80及び発電部90が一体化されたユニットで出力装置96が独立したユニットである形態を例にとっているが、傾斜センサ80、発電部及び出力装置96を一体化したユニットとしても構わない。
[Modification of the present invention]
(Configuration of tilt sensor unit)
In the above embodiment, when the information output means is the
(発電手段の省略)
情報出力手段として出力装置96を備え、外部の読取装置98から電源が供給される場合、この電源により傾斜センサ80を駆動するようにすれば、発電部90を省略した構成、すなわち、図12(A)に示す実施形態に対して発電部90が存在しない構成も可能である。
(Omission of power generation means)
An
(その他)
また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
(Other)
Further, the present invention includes appropriate modifications without impairing the objects and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.
10:コンクリート躯体
12:トンネル壁面
14:トンネル路面
16:給水本管
18:自動弁装置
20:給水配管
22、24:接続管
26:エルボ
28、30:水噴霧ヘッド
32:ヘッド本体
34:配管接続口
36:超遠投ノズル取付部
38:超遠投ノズル
40:遠投ノズル取付部
42:遠投ノズル
44:近投ノズル取付部
46:近投ノズル
48:ボルト
50:取付角度検出部
52、54、56:気泡管ユニット
58:円筒型気泡管
60:円型気泡管
62:気泡
64、68:第一基準線(固定標識)
66、70:第二基準線(固定標識)
72:可動標識
74:基準面
76:第一蛍光表示(固定標識の周囲)
78:第二蛍光表示(内部の液体)
80:傾斜センサ
82、84、86:傾斜センサユニット
90:発電部
92:RFIDタグ
94:RFIDリーダライタ
96:出力装置
98:読取装置
100:電源ケーブル
102:信号ケーブル
104:接続ケーブル
106:検出部
108:駆動回路
110:振動発電素子(A:磁歪式振動発電素子、B、C:圧電式振動発電素子)
112:電源回路
114、122:制御部
116、124:通信部
118、126:メモリ
120:LED(表示灯)
128:表示部
130:操作部
132:電源部
134、136:入出力インターフェース
138:コネクタ
140:磁歪式振動発電素子
142:固定部
144:可動部
146:磁歪素子
148:コイル
150:磁石
152:ヨーク
160:圧電式振動圧電シート素子
162:振動板
164:圧電性膜
166:上部電極
168:下部電極
170:固定台
172:ボルト
174:リード配線
180:圧電式振動発電素子
182:圧電素子
184:上部電極
186:下部電極
188:慣性ウェイト
190:ボルト
192:ナット
194:リード配線
200:振動体
228:二種組合せヘッド
230:三種組合せヘッド
232:ヘッド本体
234:配管接続口
250:水準器
10: Concrete frame 12: Tunnel wall surface 14: Tunnel road surface 16: Water supply main pipe 18: Automatic valve device 20:
66, 70: Second reference line (fixed marker)
72: movable marker 74: reference surface 76: first fluorescent display (around fixed marker)
78: Second fluorescent display (liquid inside)
80: tilt sensors 82, 84, 86: tilt sensor unit 90: power generation unit 92: RFID tag 94: RFID reader / writer 96: output device 98: reading device 100: power cable 102: signal cable 104: connection cable 106: detection unit 108: drive circuit 110: vibration power generation element (A: magnetostrictive vibration power generation element, B, C: piezoelectric vibration power generation element)
112:
128: display unit 130: operation unit 132:
Claims (13)
給水配管に接続される配管接続口を有し、当該給水配管から加圧水が供給されるヘッド本体と、
前記ヘッド本体に取り付けられ、前記加圧水を噴霧するノズルと、
前記ヘッド本体に設けられ、当該ヘッド本体が初期設定されたヘッドの取付角度で接続されているか否かを確認可能な取付角度検出部と、
を備えたことを特徴とする水噴霧ヘッド。
A water spray head that sprays water into the tunnel during a fire,
A head body having a pipe connection port connected to the water supply pipe, and pressurized water being supplied from the water supply pipe;
A nozzle attached to the head body and spraying the pressurized water,
A mounting angle detection unit provided on the head main body, capable of confirming whether or not the head main body is connected at the initially set head mounting angle,
A water spray head comprising:
2. The water spray head according to claim 1, wherein the mounting angle detector detects an error between an attached angle of the connected head main body and an initially set mounting angle of the head with respect to an axial direction of the pipe connection port. A water spray head, which is a bubble tube that performs a display in which at least one of a pitch direction error and a roll direction error is visually recognized.
前記ヘッド本体は、前記給水配管に前記設計上の取付角度で接続された場合に水平となる基準面が前記ヘッド本体の上部及び下部の少なくとも何れかに形成され、
前記気泡管は、前記基準面に設置されたことを特徴とする水噴霧ヘッド。
In the water spray head according to claim 2,
In the head body, a reference plane that is horizontal when connected to the water supply pipe at the design mounting angle is formed on at least one of an upper part and a lower part of the head body,
The water spray head, wherein the bubble tube is installed on the reference surface.
The water spray head according to claim 2, wherein at least one of the liquid around and inside the marker is colored in a fluorescent color in the bubble tube.
3. The water spray head according to claim 2, wherein the bubble tube includes a movable marker that is movable to a bubble position when the head main body is initially set in a head installation state. .
3. The water spray head according to claim 2, wherein the bubble tube is formed of one cylindrical bubble tube, two cylindrical bubble tubes whose axes are orthogonal to each other, or one circular bubble tube. And water spray head.
2. The water spray head according to claim 1, wherein the attachment angle detection unit detects at least one of an inclination angle in a pitch direction and an inclination angle in a roll direction with respect to the axial direction of the pipe connection port, and detects the attachment angle information. A water spray head comprising an output inclination sensor.
8. The water spray head according to claim 7, wherein the tilt sensor is a MEMS sensor that converts a change in capacitance or a change in magnetic characteristics due to the tilt into an angle.
8. The water spray head according to claim 7, further comprising a power generation unit that generates power by vibration given from an arbitrary event including wind in a tunnel, vehicle running, and an artificial impact to drive the tilt sensor. A water spray head characterized in that:
8. The water spray head according to claim 7, wherein at least one of the mounting angle information and mounting angle error information indicating an error between the tilt angle detected by the tilt sensor and the designed mounting angle is output to the outside. A water spray head comprising:
11. The RFID tag according to claim 10, wherein the information output unit receives power from an RFID reader / writer and transmits at least one of the attachment angle information and the attachment angle error information to the RFID reader / writer. A water spray head, characterized in that:
11. The water spray head according to claim 10, wherein the information output unit receives power from a connected external reader and outputs at least one of the attachment angle information and the attachment angle error information to the reader. A water spray head characterized in that the water spray head is an output device.
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