JP4458601B2 - 超高圧消火装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は超高圧消火装置に関し、さらに詳しくは、消防車、救助工作車等の動力車のPTO軸を介して駆動を行うようにした超高圧消火装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
超高圧消火装置は、消火水を約9.8MPa(約100kgf/cm2 )以上の超高圧に加圧してノズルから噴射することにより粒径30〜300μmの霧滴状にして消火する新しい消火方式であり、霧滴状の消火水が火焔を覆うことにより、気化熱を吸収する冷却効果と水蒸気化による酸素遮断効果(窒息効果)により、少量の水で効率のよい消火が行える特徴がある。そのため、特に初期消火に使用したり、中小規模火災の消火に大いに威力を発揮する。
【0003】
一般に超高圧消火装置の運転は、給水用の高圧ポンプを専用のエンジン(内燃機関)で駆動するようになっている。しかし、エンジンは重量が大きいため超高圧消火装置の運搬等に手間を要し、そのことが本来の特徴ある消火機能を十分に発揮できなくする原因になっている。
【0004】
上記問題点の解決策としては、例えば火災現場に出動する消防車、救助工作車或いはその他の車両等の動力車に搭載されたエンジンのPTO軸(動力取出軸)を利用することが考えられる。しかし、これら動力車等のエンジンPTO軸は、動力車本来の装備品である消防ポンプや発電機等を駆動するためのものであるため、そのPTO軸から取り出される動力は、消防ポンプや発電機等の使用状況に応じて変化することになり、超高圧消火装置の駆動源として利用すると、超高圧消火装置の性能が安定しないという問題が生ずる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、消防車、救助工作車等の動力車のエンジンPTO軸を動力源として利用する場合でも、噴射性能を安定させた運転を行えるようにする超高圧消火装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の超高圧消火装置は、動力車のエンジンPTO軸のうち、放水ポンプが連結されたPTO軸とは別のPTO軸を高圧ポンプの動力源とし、該高圧ポンプから噴射ノズルに至る給水路の途中に圧力調整弁と、該圧力調整弁から前記高圧ポンプの吸込側に還流する還流路を設け、前記圧力調整弁が、前記還流路よりも噴射ノズル側の給水路を開閉する主流路用逆止弁と、前記還流路を開閉する分岐路用逆止弁とを備え、前記主流路用逆止弁は前記高圧ポンプにより圧送された消火水の圧力によって開弁し、この消火水の主流路用逆止弁の設定圧を超える圧力分を前記分岐路用逆止弁に作用させることにより、分岐路用逆止弁を開弁させて消火水の一部を前記還流路へ分流させる構成にしたことを特徴とするものである。
【0007】
このように高圧ポンプと噴射ノズルとの間の給水路に、給水の一部が高圧ポンプの吸込側に還流する圧力調整弁を設けたため、PTO軸の出力変動によって高圧ポンプの駆動が変動しても圧力調整弁が給水の一部を高圧ポンプ側に還流させることにより、噴射ノズルに対する流量を安定させ、常に噴射性能を安定させた運転を行えるようにする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態によって説明する。
【0009】
図1において、1は消防車に搭載されたエンジン(内燃機関)であり、クランク軸から直接フルパワーを取り出すPTO軸1aと、トランスミッションから減速動力を取り出すPTO軸1bとが設けられている。この二つのPTO軸のうち、PTO軸1aにはクラッチ(図示せず)を介して消防車用の放水ポンプ2が連結され、またPTO軸1bに本発明の超高圧消火装置11用の高圧ポンプ21がクラッチ(図示せず)を介して連結されている。
【0010】
一般に消防車用の放水ポンプ2は、大量放水を必要とするため渦巻ポンプなどが使用され、かつ高速回転させるためフルパワーのPTO軸1aに連結される。これに対して、超高圧消火装置11用の高圧ポンプ21は、超高圧を発生させるためプランジャポンプやギヤポンプなどが使用され、かつ高トルクで駆動する必要があるためトランスミッションで減速されたPTO軸1bに連結される。高圧ポンプ21の駆動源は、図2の実施形態のように、フルパワーのPTO軸1aからプーリ40,41とベルト42を介して減速したPTO軸1cを使用してもよく、或いは、減速用のプーリ40,41とベルト42を歯車群に代えるようにしたものでもよい。
【0011】
超高圧消火装置11は、図中に破線で囲むように構成されていて、高圧ポンプ21は吸込管22を介して水タンク23を連結し、また吐出管24には先端部に圧力調整弁25を取り付け、その圧力調整弁25にホース26を連結し、さらに先端に噴射ノズル27を取り付けている。ホース26はリール28に積層状に巻かれ、このリール28から必要な長さだけを展張できるようになっている。
【0012】
上記噴射ノズル27には2本のノズル27a,27bが二股状に設けられ、ノズル27aから消火水を噴射し、ノズル27bから泡消火剤を噴射するようになっている。また、噴射ノズル27には開閉弁が内蔵され、手許の引金27c又はスイッチ(図示せず)の操作によりノズルを開閉するようになっている。2本のノズル27a,27bは切替弁45を介して交互に位置が上側と下側とに入れ替わり、上側に位置したとき噴射し、下側に位置したとき停止する。
【0013】
高圧ポンプ21の吸込側には、水タンク23のほかに、泡消火剤を貯留した薬剤タンク29が開閉弁30を介して連結されている。この開閉弁30は上記噴射ノズル27の切替弁45と連動し、この切替弁45によりノズル27bを上側位置に切り換えたとき開弁するようになっている。
【0014】
吐出管24とホース26との間に設けた圧力調整弁25からは、高圧ポンプ21の吸込側に連結された還流管31が分岐している。また、還流管31の途中に温度調整弁32が取り付けられている。温度調整弁32は、異常内圧の発生で水温が上昇したとき流路断面積を拡大し、その上昇温度を正常に戻すことにより高圧ポンプ21の能力低下を防止する。
【0015】
上記圧力調整弁25は、図3に示すように、ホース26側の主流路と還流管31側の分岐路とにそれぞれ逆止弁35,36が設けられ、それら逆止弁35,36はバネ35a,36aで付勢されている。逆止弁36のバネ36aは、調整ナット37の螺合位置を変えることにより強さ(付勢力)が調整できるようになっている。また、逆止弁36にはシリンダ39内を摺動するようにした差動ピストン38が設けられ、そのシリンダ39が逆止弁35側の吐出側40(ホース26側)に連通管41を介して連絡するようになっている。
【0016】
上述した超高圧消火装置11において、高圧ポンプ21は水タンク23から消火水を吸引し、約9.8MPa(100kgf/cm2 )以上の超高圧にして吐出管24に吐出し、圧力調整弁25の逆止弁35を開弁させて噴射ノズル27に圧送し、噴射ノズル27から粒径約30〜300μmの霧滴状にして噴射する。このように霧滴状になった消火水が火焔を覆うと、気化熱を吸熱する冷却効果と水蒸気化による酸素遮断効果(窒息効果)とにより消火を行い、少ない水量で効率よく消火する。
【0017】
消防車の放水ポンプ2が未だ稼働状態になっていない間は、PTO軸1b(又は1c)からは十分に高い出力が得られるため、高圧ポンプ21は高い吐出圧で消火水を圧送する。したがって、圧力調整弁25は逆止弁35の設定圧を超える圧力分を連通管41を介してシリンダ39内の差動ピストン38に作用させ、逆止弁36を開弁させて消火水の一部を還流路31へ分流させる。この消火水の分流により逆止弁35の設定圧が維持され、噴射ノズル27から安定した噴射を行うことができる。
【0018】
また、噴射ノズル27の開閉弁を閉止して噴射を止めたときは、逆止弁35,36が全開することにより、高圧ポンプ21から吐出される消火水の全量を還流路31に循環させることができる。
【0019】
他方、放水ポンプ2が稼働状態になってエンジン1の負荷が増大すると、PTO軸1b(又は1c)からの出力は低下し、高圧ポンプ21の吐出圧も低下する。このように吐出圧が低下すると、その低下量に応じて差動ピストン38が上昇して逆止弁36が絞られるため、消火水の分流量が低減或いはゼロになって噴射ノズル27からの噴射は常に安定に維持される。
【0020】
図4は本発明の超高圧消火装置を救助工作車のエンジンPTO軸で駆動する場合の例を示す。
【0021】
救助工作車のエンジン1’のフルパワーPTO軸1aに、電動工具や投光器などに電力を供給する発電機2がクラッチ(図示せず)を介して連結され、トランスミッションで減速されたPTO軸1bには油圧ポンプ3が同じくクラッチ(図示せず)を介して連結されている。この油圧ポンプ3が作動油を循環させる油圧回路は、ウィンチ,クレーン,ジャッキ等の油圧機器を駆動し、さらに本発明の超高圧消火装置11を駆動するようになっている。すなわち、超高圧消火装置11は、PTO軸1bが駆動源であるが、直接連結されているのではなく、間接的に駆動されるようになっている。
【0022】
図4に例示した油ポンプ3の油圧回路では、油ポンプ3が貯油タンク13から作動油を還流管5を介し吸引して供給管4から吐出し、リリーフ弁6,供給管4aを介して切替弁7へ供給する。切替弁7は3本の供給管8,9,10に流路を選択的に切り替え、供給管8をウィンチ(図示せず)へ、供給管9を流量調整弁14と供給管9aを介してクレーン(図示せず)へ、供給管10を流量調整弁15と供給管10aを介して本発明の超高圧消火装置11へ供給する。超高圧消火装置11では作動油により油圧モータ20が駆動され、その油圧モータ20により高圧ポンプ21が駆動される。
【0023】
マニホールド16には、リリーフ弁6から分岐管4bを介して作動油の一部が溢流し、流量調整弁14からは過剰の作動油が還流管17bを介して流入すると共に、供給管17aを介して不足分を流量調整弁14へ供給する。また、ウィンチからは還流管8aを介して作動油が還流するようになっている。
【0024】
供給管10から作動油を流入する流量調整弁15は、マニホールド16からも供給管18aを介して流入する。また、設定流量から余剰のドレンを還流管18bを介してマニホールド16へ戻し、供給管10aから油圧モータ20への流量を一定にするようにしている。
【0025】
したがって、図4の実施形態では、超高圧消火装置11の高圧ポンプ21は流量調整弁15により安定化されると共に、超高圧消火装置11内に設けた流量調整弁25によっても、図1及び図2の態様のように噴射ノズル27からの噴射を安定化させることができる。
【0026】
上述した図の実施形態では、消防車のエンジンPTO軸、救助工作車のエンジンPTO軸を動力源として利用する場合について説明したが、本発明はこれらの動力車に限定されるものではなく、火災現場に出動する各種の動力車がいずれも利用可能である。例えば、上記消防車や救助工作車の動力車として、水タンク車、化学車、梯子車、先行指令車、空気充填車、資材運搬車などを挙げることができる。
【0027】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、高圧ポンプと噴射ノズルとの間の給水路に、給水の一部が高圧ポンプの吸込側に還流する圧力調整弁を設けたため、PTO軸の出力変動によって高圧ポンプの駆動が変動しても圧力調整弁が給水の一部を高圧ポンプ側に還流させることにより、噴射ノズルに対する流量を安定させ、常に噴射性能を安定させた運転が行えるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超高圧消火装置の動力源として消防車のエンジンPTO軸を利用する場合を例示した概略図である。
【図2】本発明の超高圧消火装置の動力源として消防車のエンジンPTO軸を利用する他の例を示した概略図である。
【図3】本発明に使用される圧力調整弁の一例を示す概略縦断面図である。
【図4】本発明の超高圧消火装置の動力源として救助工作車のエンジンPTO軸を利用する場合を例示した概略図である。
【符号の説明】
1,1’ エンジン
1a,1b,1c PTO軸
21 高圧ポンプ
22 吸引管
23 水タンク
24 吐出管(給水路)
25 圧力調整弁
26 ホース
27 噴射ノズル
27a,27b ノズル
28 リール
31 還流管
Claims (4)
- 動力車のエンジンPTO軸のうち、放水ポンプが連結されたPTO軸とは別のPTO軸を高圧ポンプの動力源とし、該高圧ポンプから噴射ノズルに至る給水路の途中に圧力調整弁と、該圧力調整弁から前記高圧ポンプの吸込側に還流する還流路を設け、前記圧力調整弁が、前記還流路よりも噴射ノズル側の給水路を開閉する主流路用逆止弁と、前記還流路を開閉する分岐路用逆止弁とを備え、前記主流路用逆止弁は前記高圧ポンプにより圧送された消火水の圧力によって開弁し、この消火水の主流路用逆止弁の設定圧を超える圧力分を前記分岐路用逆止弁に作用させることにより、分岐路用逆止弁を開弁させて消火水の一部を前記還流路へ分流させる構成にした超高圧消火装置。
- 前記分岐路用逆止弁は、その軸部にシリンダ内を摺動するようにした差動ピストンを有し、前記主流路用逆止弁により開閉される位置よりも前記噴射ノズル側の位置で、給水路を前記シリンダと連通管を介して連絡し、前記消火水の主流路用逆止弁の設定圧を超える圧力分をこの連通管を介して前記差動ピストンに作用させることにより、分岐路用逆止弁を開弁させて消火水の一部を前記還流路へ分流させる構成にした請求項1に記載の超高圧消火装置。
- 前記噴射ノズルが噴射/停止を行う開閉弁を設けている請求項1又は2に記載の超高圧消火装置。
- 前記動力車が消防車又は救助工作車である請求項1,2又は3に記載の超高圧消火装置。
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