JP5997032B2 - Water discharge pressure control device - Google Patents
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Description
本発明は、監視区域の火源位置に向けて消火用水を散水する放水銃システムの放水圧力制御装置に関する。
The present invention relates to a water discharge pressure control device for a water discharge gun system that sprays water for fire extinguishing toward a fire source position in a monitoring area.
従来、競技場、展示会場などの広い監視区域を有する施設の消火設備として放水銃システムが設置されている。放水銃システムは、走査型火源検出器による光学的な水平及び垂直走査により監視区域を監視しており、火災の炎によるエネルギーによる受光信号から火災を検出して火源位置を演算し、放水銃を水平旋回により火源位置に指向させ、火源までの距離に応じた放水圧力の制御で消火用水を散水して消火するようにしている。 Conventionally, a water gun system has been installed as a fire extinguishing equipment for facilities having a wide surveillance area such as a stadium and an exhibition hall. The water cannon system monitors the monitored area by optical horizontal and vertical scanning by a scanning fire source detector, detects fire from the light reception signal due to the energy of the fire flame, calculates the fire source position, and discharges the water. The gun is directed to the fire source position by horizontal turning, and fire extinguishing water is sprinkled by controlling the water discharge pressure according to the distance to the fire source.
放水銃の放水圧力制御は、放水銃の放水圧力を圧力センサで検出し、火源までの距離に基づいて設定された目標放水圧力との偏差を零とするように、放水銃に対し加圧消火用水を供給する配管に設けた電動弁の開度をフィードバック制御している。 The water discharge pressure control of the water discharge gun detects the water discharge pressure of the water discharge gun with a pressure sensor, and pressurizes the water discharge gun so that the deviation from the target water discharge pressure set based on the distance to the fire source is zero. Feedback control is performed on the opening degree of the motor-operated valve provided in the pipe for supplying fire-fighting water.
しかしながら、このような従来の放水圧力制御にあっては、放水銃に設けた圧力センサにより放水圧力を検出して目標放水圧力との偏差をなくすように電動弁をフィードバック制御した場合、電動弁はモータ駆動により弁体を開閉することから、必要とする弁開度に変化させて目標放水圧力との偏差がなくなるまでに時間遅れがあり、流量や圧力の変動に対し、迅速な自動調圧制御ができないという問題がある。 However, in such conventional water discharge pressure control, when the electric valve is feedback-controlled so as to eliminate the deviation from the target water discharge pressure by detecting the water discharge pressure by the pressure sensor provided in the water discharge gun, Since the valve body is opened and closed by motor drive, there is a time delay until the deviation from the target water discharge pressure disappears by changing to the required valve opening, and quick automatic pressure regulation control for fluctuations in flow rate and pressure There is a problem that can not be.
本発明は、流量や圧力の変動に対し迅速な自動調圧制御を可能とする放水圧力制御装置を提供することを目的とする。
An object of this invention is to provide the water discharge pressure control apparatus which enables quick automatic pressure regulation control with respect to the fluctuation | variation of flow volume and pressure.
(放水圧力制御装置)
本発明は、放水圧力制御装置に於いて、
弁ボディ内の1次側と2次側を仕切る弁座に対し開閉自在に配置された弁と、この弁を開閉駆動するピストンをシリンダ室に摺動自在に備えた駆動機構とを備えた開放弁と、
前記開放弁の2次側圧力を、圧力設定スプリングのスプリング荷重に基づいて設定した所定の設定圧力に保つように前記開放弁の弁開度を調整する圧力調整弁と、
前記圧力設定スプリングの変位により前記スプリング荷重を変えて前記圧力調整弁の設定圧力を変更するアクチュエータと、
前記開放弁の2次側圧力を検出する圧力検出器と、
前記圧力検出器で検出した2次側圧力を、所定の目標圧力に保つように前記アクチュエータを制御して前記圧力調整弁に前記目標圧力を設定する制御部と、
を備えたことを特徴とする。
(Water discharge pressure control device)
The present invention provides a water discharge pressure control device,
An opening provided with a valve that can be freely opened and closed with respect to a valve seat that partitions the primary side and the secondary side in the valve body, and a drive mechanism that is slidably provided in a cylinder chamber for opening and closing the valve. A valve,
A pressure adjusting valve that adjusts a valve opening of the open valve so as to maintain a secondary pressure of the open valve at a predetermined set pressure set based on a spring load of a pressure setting spring;
An actuator for changing the set pressure of the pressure regulating valve by changing the spring load by the displacement of the pressure setting spring;
A pressure detector for detecting a secondary side pressure of the release valve;
A control unit configured to control the actuator so as to keep the secondary pressure detected by the pressure detector at a predetermined target pressure and set the target pressure in the pressure regulating valve;
It is provided with.
(フィードバック制御)
制御部は、圧力検出器で検出した2次側圧力と所定の目標放水圧力との偏差をなくすようにアクチュエータをフィードバック制御する。
(Feedback control)
The control unit feedback-controls the actuator so as to eliminate the deviation between the secondary pressure detected by the pressure detector and the predetermined target water discharge pressure.
(フィードバック制御詳細)
アクチュエータは、モータの駆動により圧力調整弁の圧力設定スプリングを変位し、
制御部は、目標放水圧力と圧力センサで検出した2次側圧力との偏差をなくすようにアクチュエータのモータをフィードバック制御する。
(Details of feedback control)
The actuator displaces the pressure setting spring of the pressure adjustment valve by driving the motor,
The control unit feedback-controls the motor of the actuator so as to eliminate the deviation between the target water discharge pressure and the secondary pressure detected by the pressure sensor.
本発明の放水圧力制御装置によれば、火源位置までの放水距離に応じた目標放水圧力と圧力検出器で検出した2次側圧力との偏差をなくすようにアクチュエータのモータを駆動して圧力調整弁の設定圧力を目標放水圧力に保つように制御する電気的な自動調圧制御(電気的なフィードバック制御)と、開放弁の2次側圧力を圧力調整弁に設定した目標放水圧力に保つように開放弁の弁開度を調整する応答速度の高い機械的な自動調圧制御(機械的なフィードバック制御)を設けたため、電気的な自動調圧制御により圧力調整弁の設定圧力を目標放水圧力に制御した状態で、流量や圧力が変動した場合、応答速度の高い機械的な自動調圧制御により変動した2次側圧力を目標放水圧力に収束させ、開放弁の2次側圧力を目標放水圧力に確実に安定させることを可能とする。 According to the water discharge pressure control apparatus of the present invention, the actuator motor is driven to reduce the pressure between the target water discharge pressure corresponding to the water discharge distance to the fire source position and the secondary pressure detected by the pressure detector. Electrical automatic pressure control (electric feedback control) that controls the set pressure of the regulating valve to keep it at the target discharge pressure, and keeps the secondary side pressure of the release valve at the target discharge pressure set in the pressure adjustment valve In order to adjust the valve opening of the release valve, a mechanical automatic pressure control with high response speed (mechanical feedback control) is provided. If the flow rate or pressure fluctuates under pressure control, the secondary pressure fluctuated by mechanical automatic pressure control with high response speed is converged to the target discharge pressure, and the secondary pressure of the release valve is targeted. Ensures reliable discharge pressure It makes it possible to be.
また、機械的な自動調圧制御は、圧力調整弁が消火用水の水圧を利用して開放弁の弁開度を調整することから、モータ駆動により圧力調整弁の設定圧力を目標放水圧力に制御する電気的な自動調圧制御に比べ高い応答速度が得られ、流量や圧力が変動に対し、放水銃の放水圧力を目標放水圧力に確実に安定させることを可能とする。 In addition, mechanical automatic pressure regulation control uses the water pressure of the fire-extinguishing water to adjust the opening of the open valve, so that the set pressure of the pressure adjustment valve is controlled to the target discharge pressure by driving the motor. Compared with the automatic electric pressure regulation control, a high response speed can be obtained, and it is possible to reliably stabilize the water discharge pressure of the water discharge gun to the target water discharge pressure against fluctuations in the flow rate and pressure.
また、電気的な自動調圧制御は、アクチュエータのモータ駆動により圧力調整弁の圧力設定スプリングを変位し、そのスプリング荷重を変えて設定圧力を目標放水圧力に制御しており、圧力設定スプリングの変位に必要な駆動力は小さくて済むことから、アクチュエータも小型のもので済み、従来の電動弁におけるモータ駆動に比べ、アクチュエータを大幅に小型化し、これにより電気的な自動調圧制御の応答速度を高めることもできる。
In addition, the automatic electric pressure regulation control displaces the pressure setting spring of the pressure adjustment valve by driving the motor of the actuator, and changes the spring load to control the set pressure to the target water discharge pressure. Therefore, the actuator can be small in size, and the actuator can be downsized significantly compared to the motor drive of the conventional motorized valve, thereby increasing the response speed of electrical automatic pressure control. It can also be increased.
[放水圧力制御装置の概要]
図1は本発明による放水圧力制御装置の実施形態を示した説明図であり、本実施形態は4系統の放水銃システムを設けているが、そのうちの1系統のみを示している。
[Outline of water discharge pressure control device]
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a water discharge pressure control apparatus according to the present invention. In this embodiment, four water discharge gun systems are provided, but only one of them is shown.
放水銃10は、架台12の上に水平回動部14を介して水平方向に回動自在に装着している。また、放水銃10は垂直方向に対して最大飛距離を与える仰角θ(例えば25°前後)をもって角度付けしている。
The
放水銃10には消火ポンプ(図示略)で加圧された消火用水が給水配管16を通して供給されるとともに、空気配管18を通して圧縮空気が供給される。空気配管18から供給された圧縮空気は放水銃10内における消火用水の周囲に吹き込まれ、この圧縮空気の吹き込みにより、低い放水圧力および少ない放水量で長距離および広散布領域が確保できる。
The
給水配管16には開放弁20が配置される。開放弁20は弁開度に応じて1次側圧力を減圧した2次側圧力の消火用水を放水銃10へ供給して散水させる。
An
開放弁20に対しては圧力調整弁22が設けられる。圧力調整弁22は、開放弁20の2次側圧力となる放水銃10の放水圧力を、火源位置までの放水距離に対応した所定の目標放水圧力に保つように、開放弁20の2次側圧力を調整する機械的な自動調圧制御を行う。圧力調整弁22は、後述するように、スプリング荷重に基づいて設定圧力を決める圧力設定スプリングを備えている。
A
圧力調整弁22に対しては、電気的な自動調圧制御を可能とするため、その設定圧力を変更するアクチュエータ24を設けている。アクチュエータ24はモータの回転力を直線運動に変換する機構を備え、圧力調整弁22に設けた圧力設定スプリングの変位を変えることで、スプリング荷重を変化させ、スプリング荷重に応じて設定圧力を変更可能としている。また開放弁20にはその2次側圧力を検出する圧力センサ26を設けているが、圧力センサ26を放水銃10に設け、放水銃10の放水圧力を検出するようにしても良い。
An
制御部28は、操作盤32から出力された所定の目標放水圧力信号Piと、圧力センサ26で検出した2次側の検出圧力信号Pを入力し、圧力センサ26で検出した2次側の検出圧力信号Pと目標放水圧力信号Piとの偏差ΔPをなくすようにアクチュエータ24をフィードバック制御し、これにより圧力調整弁22の圧力設定スプリングを変位してバネ荷重に基づく設定圧力を目標放水圧力Piに保つ電気的な自動調圧制御を行う。
The
これに伴い圧力調整弁22が開放弁20の弁開度を制御して放水銃10に供給する2次側圧力を目標放水圧力Piに保つ機械的な自動調圧制御を行う。なお、目標放水圧力信号Pi及び検出圧力信号Pは、以下、目標放水圧力Pi及び検出圧力Pという場合がある。
Accordingly, the
ここで、放水銃10の実際の放水圧力は、圧力センサ26で検出する2次側の検出圧力Pから配管長による損失を差し引いた圧力となり、このため操作盤32から出力される目標放水圧力Piは、火源位置までの放水距離に応じた目標放水圧力に上記の損失を加えた圧力となる。なお、圧力センサ26を放水銃10に設けた場合、放水銃10の放水圧力は目標放水圧力Piと同値と考えて良い。
Here, the actual water discharge pressure of the
火源検出器30は例えば監視区域を上方から見渡せる場所に設置され、監視区域を走査して火災発生位置を検出する。火源検出器30の走査としては、例えば検出部を水平回りに所定ステップずつ断続的に回動走査させ、さらに各ステップ毎に内蔵した反射鏡の垂直回転により垂直方向の走査を行って火災による炎からの反射エネルギーを検出する。
The
放水銃10に対しては操作盤32が設けられる。操作盤32には、制御部28、火源検出器30、モニタ34、スピーカ44が信号線接続されている。スピーカ44は操作盤32からの信号により所定の報知音を出力し、モニタ34は操作盤323らの信号により所定の映像を表示する。
An
操作盤32は、火源検出器30より出力される検出信号に基づいて火源位置を確認すると、その火源位置に消火水が散布されるように放水銃10の方向付けを行うとともに、火源位置に対応した設定放水距離に応じた目標放水圧力信号Piを制御部28に出力する。なお、制御部28に対する目標放水圧力信号Piの出力は、後述するキースイッチ40「定位」から「放水」に切り替えた場合に行われる。なお、キースイッチ40の操作を不要とする自動放水機能を搭載しても良い。
When the
また、操作盤32は、通常の監視状態ではモニタ34の表示画面に監視区域平面図を表示し、監視区域平面図の中に放水銃10や火源検出器30の設定位置を示すマークを併せて表示しており、火源検出器30にて火災を検出すると、火源位置を示す水平走査角と垂直走査角で定まる火源位置を監視区域平面図の中に火源位置マークとして表示する。また、操作盤32は、スピーカ44に報知音信号を出力して報知音を出力させる。
In the normal monitoring state, the
操作盤32の前面左パネル32aには、監視区域に設定されている4台の放水銃10のいずれか一つを選択するための銃切替釦35、放水距離を遠距離、中距離、近距離の3段階に切替えるための距離設定釦36、放水銃10を右または左回りに回動操作するための回動操作釦38を設け、放水銃システムの手動操作を可能としている。
The front
操作盤32の前面右パネル32bには、放水の起動および停止を行うためのキースイッチ40、キースイッチ40へのキーの挿入禁止を解除する手動設定スイッチ42を設けている。キースイッチ40は、通常は、キーの挿入ができないようになっているが、火源検出器30からの検出信号が受信された場合、又は手動設定スイッチ42が押された場合に挿入禁止が解除され、キーの挿入が可能になり、キーを差し込んで「定位」位置から「放水」位置まで回すと、図示しない消火ポンプを起動すると共に、制御部28へ目標放水圧力信号Piを出力し、選択した放水銃10から放水が開始される。また、「放水」位置から時計回りにキーを回し、「停止」位置に設定すると、放水が停止する。
The front
[放水圧力制御装置の構成]
図2は、図1の開閉弁、圧力調整弁及び電気的な自動調圧制御系を取出してその詳細を示した説明図である。
[Configuration of water discharge pressure control device]
FIG. 2 is an explanatory view showing the details of the on-off valve, the pressure regulating valve, and the electric automatic pressure control system of FIG.
(開放弁の構成)
図2に示すように、開放弁20は弁本体50と弁駆動部51で構成する。弁本体50は給水配管16からの加圧水が供給される1次側の流入口46と放水銃側を接続する2次側の流出口48を備え、両者を仕切る内部の仕切壁の弁穴に弁座54を形成している。
(Configuration of open valve)
As shown in FIG. 2, the
弁駆動部51はシリンダ58内にピストン56を摺動自在に収納し、ピストン56から弁本体50内に延在した先端部分に弁体52を装着し、弁座54に対し弁体52を開閉自在に支持している。弁体52には軸方向にステム60を連結し、ステム60はシリンダ58の上部から外部に取出してピストン56のストロークをガイドしており、ピストン56の上部には弁体52を閉鎖方向に付勢するスプリング62を設けている。
The
ピストン56で仕切られた一方のシリンダ室58aに対しては入出力ポート63を連通し、ここから加圧消火用水(以下「加圧水」という)をシリンダ室58aに供給することで、スプリング62に抗してピストン56を図示上方にストロークして弁体52を弁座54から離して開放弁20を開き、入出力ポート63から加圧水を排出することで、スプリング62によりピストン56を図示下方にストロークして弁体52を弁座54に当接して開放弁20を閉じる。
An input /
開放弁20は、流入口46に供給された加圧水の1次側圧力を、弁体52の弁座54に対する弁開度に応じて発生する差圧分(損失分)だけ減圧して2次側圧力の加圧水とし、流出口48から放水銃へ供給する。
The
[機械的な自動調圧制御系の構成]
開放弁20の放水圧力を調圧する機械的な自動調整圧制御系は、圧力調整弁22、アクチュエータ24、手動起動弁64及び自動排水弁66を備える。手動起動弁64は定常監視状態で閉鎖されており、テスト放水時などに手動により開操作され、1次圧側の加圧水を開放弁20のシリンダ室58aへ開放圧として供給して強制的に開放弁20を開き、テスト放水終了で閉操作すると、シリンダ室58aに対する加圧水の供給を停止して開放弁20を閉じる。自動排水弁66は、開放弁20の閉鎖により2次側圧力が所定圧力以下に低下した場合に開いて2次側の残水を排水側に流す。
[Configuration of mechanical automatic pressure control system]
The mechanical automatic adjustment pressure control system that regulates the water discharge pressure of the
(圧力調整弁の構成)
圧力調整弁22は、圧力設定スプリング70、ダイヤフラム72、弁部80、スプリング85を備える。圧力設定スプリング70は一端にアクチュエータ24の駆動軸を当接し、他端をダイヤフラム72に当接しており、アクチュエータ24の駆動軸により軸方向に変位してダイヤフラム72に加えるスプリング荷重を変化し、このスプリング荷重に基づき開放弁20の2次側圧力を調整する設定圧力を決定する。
(Configuration of pressure regulating valve)
The
ダイヤフラム72の下側には液室74.76,78を形成し、ダイヤフラム72に一端を固定したロッドを液室74と液室76の間のオリフィスを貫通すると共に液室76,78の境界に設けた弁部80の弁体を固定し、更に液室78に配置したスプリング85に当接している。液室78は開放弁20の1次側に配管接続され、1次側加圧水が供給される。液室76は開放弁20のシリンダ室58aに配管接続される。液室74は開放弁20の2次側に配管接続され、この配管は更に自動排水弁66及び圧力センサ26を接続している。
Liquid chambers 74.76, 78 are formed below the diaphragm 72, and a rod having one end fixed to the diaphragm 72 passes through the orifice between the
圧力調整弁22は図3(A)(B)にシンボル表現で示すように、上下に分けて示す2つの切替位置をもち、この切替位置は下側に設けた圧力設定スプリング70のスプリング荷重と、上側のパイロットポートPLに加わる2次側圧力による力のバランスで切り替わる。なお、圧力設定スプリング70のスプリング荷重はアクチュエータ24により変更可能であることから、矢印でアクチュエータ24による可変機能を示している。
3A and 3B, the
圧力調整弁22は、アクチュエータ24による圧力設定スプリング70の変位でスプリング荷重を調整し、これにより所定の目標放水圧力が設定される。
The
図1に示した操作盤32による放水銃10の放水操作は、まず図示しない消火ポンプを起動して開放弁20の1次側に加圧水を供給し、続いて制御部28に目標放水圧力信号Piを出力し、アクチュエータ24の駆動で圧力調整弁22に目標放水圧力Piを設定する制御を行う。
In the water discharge operation of the
このため、消火ポンプから開放弁20の1次側に加圧水が供給された場合、この時点ではアクチュエータ24による圧力設定スプリング70の変位は行われておらず、スプリング荷重は略零の初期位置にあり、スプリング78の力で弁部80は閉じている。この状態で消火ポンプの起動に伴い1次圧ポートP1に加圧水が加わるが、弁部80が閉じているため、シリンダポートCLから開放弁20のシリンダ室58aへ加圧水は供給されず、開放弁20は閉鎖状態を保持している。
For this reason, when pressurized water is supplied from the fire pump to the primary side of the
続いて、操作盤32から制御部28に目標放水圧力信号Piが出力されると、アクチュエータ24の駆動で圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を変位してスプリング荷重を増加し、目標放水圧力Piが設定される。
Subsequently, when the target water discharge pressure signal Pi is output from the
このため圧力設定スプリング70のスプリング荷重の増加に伴い、スプリング85に抗して弁部80が開放され、1次圧ポートP1から流入した加圧水は開放した弁部80からシリンダポートCLを介して開放弁20のシリンダ室58aに供給され、スプリング62に抗してピストン56を図示上方にストロークして弁体52を弁座54から離して開駆動し、2次側へ加圧水を供給して放水銃10からの散水を開始させる。
Therefore, as the spring load of the
開放弁20の開駆動が始まった段階では、2次側圧力による力は目標放水圧力Piを設定している圧力設定スプリング70による力より小さいため、圧力調整弁22は図3(A)の切替位置にあり、1次圧ポートP1がシリンダポートCLに連通し、開放弁20のシリンダ室58aに加圧水を供給して開放弁20の開駆動を継続する。
Since the force due to the secondary pressure is smaller than the force due to the
開放弁20の開駆動が進んで2次側圧力が増加し、圧力調整弁22のパイロットポートPLに加わる2次側圧力が圧力設定スプリング70のスプリング荷重で設定した目標放水圧力Piより高くなると、圧力調整弁22は図3(B)に示す切替位置に切り替わる。
When the opening drive of the
この切替位置では、1次圧ポートP1がシリンダポートCLから切り離され、シリンダポートCLは2次圧ポートP2に連通した状態となる。このため、シリンダ室58aの1次側圧力となっていた加圧水は、そのときの開放弁20の低い方の2次側圧力との差圧により2次側に流れ出し、これによってシリンダ室58aの圧力が低下し、スプリング62の力を受けてピストン56が弁体52を閉じる図示下方にストロークし、弁体52の開度が少なくすることで、減圧が増加し、2次側圧力を目標放水圧力に下げ、これより開放弁20の2次側圧力を所定の目標放水圧力Piに保つ自動調圧制御が行われる。
At this switching position, the primary pressure port P1 is disconnected from the cylinder port CL, and the cylinder port CL is in communication with the secondary pressure port P2. For this reason, the pressurized water that has been the primary side pressure in the
(アクチュエータの構成)
図4はアクチュエータ24の詳細を圧力調整弁22と共に示した説明図である。図4に示すように、アクチュエータ24は、モータ82、ギアトレイン84、ネジシャフト86、スライダ88、回り止め90、ガイドロッド92、駆動軸94を備え、取付部材96により圧力調整弁22に対し取付固定している。
(Configuration of actuator)
FIG. 4 is an explanatory view showing details of the
アクチュエータ24は、モータ82の回転を駆動軸94の直線運動に変換し、圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を変位してダイヤフラム72に加えるスプリング荷重を変え、設定圧力を変更する。
The
モータ82の回転はギアトレイン84により減速されてネジシャフト86を回転する。ネジシャフト86にはネジ穴をもつスライダ88がねじ込まれ、スライダ88の外側に一体に形成した回り止め90をガイドロッド92に嵌め入れている。これによりネジシャフト86が回転するとスライダ88が回転方向に応じて進退し、スライダ88に連結している駆動軸94により圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を変位させる。
The rotation of the motor 82 is decelerated by the gear train 84 and rotates the screw shaft 86. A slider 88 having a screw hole is screwed into the screw shaft 86, and a detent 90 integrally formed on the outside of the slider 88 is fitted into the guide rod 92. Thus, when the screw shaft 86 rotates, the slider 88 advances and retreats according to the rotation direction, and the
ここで、駆動軸94を押し出して圧力調整弁22の圧力設定スプリング70のスプリング荷重を増加させて設定圧力を高くするモータ82の回転方向を正回転とし、駆動軸94を引き込んで圧力調整弁22の圧力設定スプリング70のスプリング荷重を減少させて設定圧力を低くするモータ82の回転方向を逆回転とする。
Here, the rotational direction of the motor 82 that pushes out the drive shaft 94 to increase the spring load of the
[電気的な自動調圧制御系の構成]
圧力設定スプリング70の変位により圧力調整弁22の設定圧力を目標放水圧力に制御して開放弁20の放水圧力を調圧する電気的な自動調整圧制御系は、図1に示すように、操作盤32、制御部28、アクチュエータ24、圧力調整弁22、圧力センサ26で構成される。
[Electric automatic pressure control system configuration]
As shown in FIG. 1, an electric automatic adjustment pressure control system for adjusting the discharge pressure of the
(制御部の構成)
図2に示すように、制御部28は、圧力センサ26で検出した2次側の検出圧力信号Pを、図1に示す操作盤32から出力された火源位置までの放水距離に応じて設定した所定の目標放水圧力信号Piに保つようにアクチュエータ24を制御し、これにより圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を変位して設定圧力が目標放水圧力となるようにスプリング荷重を変化させる。
(Configuration of control unit)
As shown in FIG. 2, the
制御部28は、加算部100、フィードバック制御部102及びモータ駆動部104を備える。加算部100は、操作盤32から出力された目標放水圧力信号Piと圧力センサ26で検出した2次側の検出圧力信号Pとの偏差ΔPを、
ΔP=Pi−P
として算出してフィードバック制御部102に出力する。
The
ΔP = Pi−P
And output to the feedback control unit 102.
フィードバック制御部102は、目標放水圧力Piと圧力センサ26で検出した2次側の検出圧力Pとの偏差ΔPをなくすように、アクチュエータ24のモータ82を駆動して圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を変位させて設定圧力を目標放水圧力Piに保つフィードバック制御を行う。
The feedback control unit 102 drives the motor 82 of the
図5はフィードバック制御部102の制御をコンピュータ回路のプログラム制御で行う場合の一例を示したフローチャートあり、図6に偏差が正弦波的に変化した場合のモータ駆動のタイムチャートを示す。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of the case where the feedback control unit 102 is controlled by program control of a computer circuit, and FIG. 6 shows a time chart of motor drive when the deviation changes sinusoidally.
図5に示すように、フィードバック制御部102による制御は、検出圧力Pが目標放水圧力Piより低い場合は偏差ΔPがプラスとなり、ステップS1(以下「ステップ」は省略)で図6の時刻t1に示すように、偏差ΔPがプラスの所定の閾値Pth以上となることを判別した場合は、S2に進んでアクチュエータ24のモータ82を正転駆動し、駆動軸94を押し出して圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を縮む方向に変位し、スプリング荷重を増加して設定圧力を高くし、目標放水圧力Piへ収束するように制御する。続いてS3で偏差ΔPが図6の時刻t2に示すように閾値Pthを下回ると、S4に進んでモータ82の駆動を停止する。
As shown in FIG. 5, in the control by the feedback control unit 102, when the detected pressure P is lower than the target water discharge pressure Pi, the deviation ΔP becomes positive, and in step S1 (hereinafter “step” is omitted) at time t1 in FIG. As shown, when it is determined that the deviation ΔP is equal to or greater than the predetermined positive threshold value Pth, the process proceeds to S2 to drive the motor 82 of the
一方、検出圧力Pが目標放水圧力Piより高い場合は偏差ΔPがマイナスとなり、この場合はS1からS5に進み、ステップS5で、図6の時刻t3に示すように、偏差ΔPがマイナスの所定閾値−Pth以下であることを判別するとS6に進んでモータ82を逆転駆動し、駆動軸94を引き込んで圧力調整弁22の圧力設定スプリング70を延ばす方向に変位し、スプリング荷重を低下して設定圧力を低くし、目標放水圧力Piへ収束するように制御する。続いてS7で偏差ΔPが図6の時刻t4に示すように閾値−Pthを上回ると、S4に進んでモータ82の駆動を停止する。
On the other hand, when the detected pressure P is higher than the target water discharge pressure Pi, the deviation ΔP becomes negative. In this case, the process proceeds from S1 to S5, and in step S5, as shown at time t3 in FIG. When it is determined that the pressure is equal to or less than -Pth, the process proceeds to S6 to drive the motor 82 in the reverse direction, retract the drive shaft 94 and displace the
この結果、圧力調整弁22の設定圧力は目標放水圧力Piを中心とした正負の閾値Pthの範囲に入るように制御される。この場合、正負の閾値Pthの範囲を狭くすることで、圧力調整弁22の設定圧力を目標放水圧力Piに略一致させることができる。
As a result, the set pressure of the
また、別の制御として、偏差ΔPが目標放水圧力Piを中心とした正負の閾値Pthの範囲に入った場合に、モータ82の駆動と停止を間欠的に行うと共に偏差ΔPに比例してモータ82の駆動期間を変化させることで、偏差をなくして圧力調整弁22の設定圧力を目標放水圧力Piに一致させるようにしても良い。
As another control, when the deviation ΔP falls within a positive / negative threshold value Pth centered on the target water discharge pressure Pi, the motor 82 is intermittently driven and stopped, and the motor 82 is proportional to the deviation ΔP. By changing the drive period, the set pressure of the
また、別の制御として、モータ82の駆動と停止を間欠的に行い、偏差ΔPの値に比例或いは対応して、モータ82の駆動と停止時間を変化させることで、圧力調整弁22の設定圧力を目標放水圧力Piに緩慢であるが安定した圧力制御を可能とする。
As another control, the motor 82 is driven and stopped intermittently, and the set pressure of the
このような制御により、圧力調整弁22の設定圧力は操作盤32から出力された目標放水圧力Piに一致するようにフィードバック制御する電気的な自動調圧制御が行われ、その結果、圧力調整弁22により開放弁20の2次側圧力を目標放水圧力Piに一致させる機械的な自動調圧制御が行われる。
[放水銃の放水圧力制御]
次に、図1乃至図4を参照して、火災検出に基づき放水を開始し、放水中に圧力の変動が発生し、更に放水を停止するまでの動作を説明する。
By such control, electrical automatic pressure control is performed in which feedback control is performed so that the set pressure of the
[Water pressure control of water gun]
Next, with reference to FIG. 1 thru | or FIG. 4, the operation | movement until it starts water discharge based on a fire detection, the fluctuation | variation of a pressure generate | occur | produces in water discharge, and also stops water discharge is demonstrated.
運用中の定常監視状態にあっては、消火ポンプは停止状態で、また圧力調整弁22の弁体80と手動起動弁64は閉止している為、開放弁20の弁体52はスプリング62の力で閉じている。
In the steady monitoring state during operation, the fire pump is stopped, and the
またアクチュエータ24は圧力調整弁22の圧力設定スプリング70に荷重を与えない初期位置に駆動軸94を後退させている。
Further, the
この状態で、警戒区画で火災が発生して火源検出器30が検出信号を操作盤32に出力すると、操作盤32は火源位置を演算により検出し、火源位置に対応した放水銃10を選択してノズルを旋回走査により指向させ、また、火源位置の放水距離に対応して「遠」「中」・「近」の対応する放水距離を選択し、選択した放水距離に対応した目標放水圧力信号Piの制御部28への出力を準備する。
In this state, when a fire occurs in the alert zone and the
続いて火災報知により火災発生を知った操作員が操作盤32のキースイッチ40にキーを差込み、「定位」から「放水」にキースイッチ40を操作すると、図示しない消火ポンプへ起動信号が出力されてポンプ運転が開始され、開放弁20に対し加圧水が供給される。続いて操作盤32から放水距離に対応した目標放水圧力信号Piが制御部28へ出力される。なお、キースイッチ40の操作を不要とする自動放水機能を搭載しても良い。
Subsequently, when an operator who knows that a fire has occurred by fire notification inserts a key into the
制御部28の加算部100は目標放水圧力信号Piが入力された場合、圧力センサ26で検出した検出圧力信号Pとの偏差ΔPを出力するが、最初は開放弁20が閉鎖していることから2次側の検出圧力PはP=0であり、偏差ΔPは目標放水圧力Piと同じになり、フィードバック制御部102はモータ駆動部104によりアクチュエータ24のモータ82を正転駆動し、駆動軸94を押し出して圧力設定スプリング70を縮める方向に変位し、設定圧力を目標放水圧力Piに向けて増加させる。
When the target water discharge pressure signal Pi is input, the adding
アクチュエータ24により圧力調整弁22に設けた圧力設定スプリング70のスプリング荷重が増加すると、圧力設定スプリング70の力により弁部80がスプリング85に抗して開き、図3(A)の切替位置となり、1次側の加圧水は1次圧ポートP1からシリンダポートPLを通って開放弁20のシリンダ室58aに供給され、スプリング62に抗してピストン56を図示上方にストロークし、弁体52を弁座54から離して弁開度を広げ、2次側に加圧水を供給して放水銃10からの放水を開始させる。
When the spring load of the
圧力調整弁22により開放弁20を開いて2次側に加圧水が流れると、圧力調整弁22の2次圧ポートP2とパイロットポートPLのそれぞれに2次側加圧水が供給される。なお、パイロットポートPLはダイヤフラムに2次側圧力を作用させるポートであり、内部的なポートとなっている。
When the
開放弁20の開放による放水銃10からの放水開始に伴い圧力センサ26による2次側の検出圧力Pが増加すると、制御部28の加算部100からの偏差ΔPが減少し、図5及び図6に示したように、正負の閾値Pthの範囲に入るとアクチュエータ24のモータ駆動を停止し、圧力調整弁22の設定圧力を目標放水圧力Piに保つ制御状態とする。
When the secondary side detection pressure P by the
圧力調整弁22のパイロットポートPLに加わる開放弁20の2次側圧力が、目標放水圧力Piより低い間は、ピストン56によって弁体52が開き続け、これによって開放弁20の2次側圧力が目標放水圧力Piに向かって上昇する。開放弁20の2次側圧力が目標放水圧力Piより高くなると、圧力調整弁22はそれまでの図3(A)に示す位置から図3(B)に示す位置に切り替わる。
While the secondary side pressure of the
圧力調整弁22が図3(B)に示す位置に切り替わると、1次圧ポートP1がシリンダポートCLから切り離され、シリンダポートCLが2次圧ポートP2に連通する。このため、シリンダ室58aの1次側圧力となっていた加圧水は、そのときの開放弁20の低い方の2次側圧力との差圧により2次側に流れ、これによってシリンダ室58aの圧力が低下する。
When the
シリンダ室58aの圧力が低下すると、スプリング62の力を受けてピストン56が弁体52を閉じる図示下方にストロークし、弁体52の開度が少なくなることで、2次側圧力が目標放水圧力Piに向けて下げられる。
When the pressure in the
放水銃10からの目標放水圧力Piによる放水中に、消火ポンプからの流量または圧力が何らかの原因で変動したとすると、圧力調整弁22に加わる2次側圧力も変動し、この2次側圧力の変動を相殺するように、圧力調整弁22が開放弁20の弁開度を制御し、2次側圧力を圧力設定スプリング70で設定している目標放水圧力Piに保ち、放水銃10からの放水圧力を目標放水圧力Piに安定させ、火源位置を含む範囲に確実に消火用水を散布する放水状態を維持する。
If the flow rate or pressure from the fire extinguishing pump fluctuates for some reason during water discharge with the target water discharge pressure Pi from the
この場合、流量または圧力の変動に伴う開放弁20の2次側圧力の変動は圧力センサ26でも検出され、制御部28の加算部100で求めている偏差ΔPを変動させる。しかし、図5及び図6に示したように、目標放水圧力Piに対する正負の閾値Pthの範囲内となる偏差ΔPの変動であれば、アクチュエータ24のモータ駆動により圧力調整弁22の設定圧力を変更する電気的な自動調圧制御は行われず、圧力調整弁22の機械的な自動調圧制御により開放弁20の2次側圧力を目標放水圧力Piに保つ制御が行われる。
In this case, the change in the secondary pressure of the
また、目標放水圧力Piに対する正負の閾値Pthの範囲を超える大きな偏差ΔPの変動であった場合は、アクチュエータ24のモータ駆動により圧力調整弁22の設定圧力を変更する電気的な自動調圧制御を行うが、同時に、圧力調整弁22の機械的な自動調圧制御により開放弁20の2次側圧力を目標放水圧力Piに保つ制御が行われて2次側の検出圧力Pと目標放水圧力Piとの偏差ΔPがなくなり、応答速度の低い電気的な自動調圧制御を行う前に、機械的な自動調圧制御により2次側圧力を目標放水圧力Piに保つことができる。
Further, when the deviation ΔP is large and exceeds the range of the positive / negative threshold value Pth with respect to the target discharge pressure Pi, electric automatic pressure regulation control for changing the set pressure of the
[本発明の変形例]
本発明で使用する圧力調整弁は、上記の実施形態に限定されず、開放弁の2次側圧力を、圧力設定スプリングのスプリング荷重に基づいて設定した所定の設定圧力に保つように開放弁の弁開度を調整する圧力調整弁であれば、適宜の構造の圧力調整弁を含む。
[Modification of the present invention]
The pressure regulating valve used in the present invention is not limited to the above-described embodiment. The pressure regulating valve of the opening valve is used to keep the secondary pressure of the opening valve at a predetermined set pressure set based on the spring load of the pressure setting spring. If it is a pressure control valve which adjusts a valve opening degree, the pressure control valve of an appropriate structure is included.
また、上記の実施形態のフィードバック制御部は、コンピュータ装置によるプログラム制御を例にとっているが、同じ機能をアナログ回路で実現してもよい。例えば、偏差を加算器で求め、加算器から出力した偏差を、正負の閾値を設定したウィンドウコンパレータに入力し、偏差が負で閾値範囲を外れた場合にアクチュエータのモータに正転駆動信号を出力し、偏差が正で閾値範囲を外れた場合にアクチュエータのモータに逆転駆動信号を出力し、偏差が閾値範囲に入ったらモータ駆動を停止すれば良い。 In addition, although the feedback control unit of the above embodiment takes program control by a computer device as an example, the same function may be realized by an analog circuit. For example, the deviation is obtained with an adder, the deviation output from the adder is input to a window comparator with a positive / negative threshold value set, and if the deviation is negative and out of the threshold range, a forward drive signal is output to the actuator motor. When the deviation is positive and out of the threshold range, a reverse drive signal is output to the motor of the actuator, and when the deviation enters the threshold range, the motor drive may be stopped.
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。
The present invention includes appropriate modifications without impairing the object and advantages thereof, and is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.
10:放水銃
20:開放弁
22:圧力調整弁
24:アクチュエータ
26:圧力センサ
28:制御部
30:火源検出器
32:操作盤
50:弁本体
52:弁体
51:弁駆動部
54:弁座
56:ピストン
58:シリンダ
58a:シリンダ室
64:手動起動弁
66:自動排水弁
70:圧力設定スプリング
72:ダイヤフラム
80:弁部
82:モータ
84:ギアトレイン
86:ネジシャフト
88:スライダ
94:駆動軸
100:加算部
102:フィードバック制御部
104:モータ駆動部
10: Water cannon 20: Open valve 22: Pressure adjustment valve 24: Actuator 26: Pressure sensor 28: Control unit 30: Fire source detector 32: Operation panel 50: Valve body 52: Valve body 51: Valve drive unit 54: Valve Seat 56: Piston 58:
Claims (3)
前記開放弁の2次側圧力を、圧力設定スプリングのスプリング荷重に基づいて設定した所定の設定圧力に保つように前記開放弁の弁開度を調整する圧力調整弁と、
前記圧力設定スプリングの変位により前記スプリング荷重を変えて前記圧力調整弁の設定圧力を変更するアクチュエータと、
前記開放弁の2次側圧力を検出する圧力検出器と、
前記圧力検出器で検出した2次側圧力を、所定の目標圧力に保つように前記アクチュエータを制御して前記圧力調整弁に前記目標圧力を設定する制御部と、
を備えたことを特徴とする放水圧力制御装置。
An opening provided with a valve that can be freely opened and closed with respect to a valve seat that partitions the primary side and the secondary side in the valve body, and a drive mechanism that is slidably provided in a cylinder chamber for opening and closing the valve. A valve,
A pressure adjusting valve that adjusts a valve opening of the open valve so as to maintain a secondary pressure of the open valve at a predetermined set pressure set based on a spring load of a pressure setting spring;
An actuator for changing the set pressure of the pressure regulating valve by changing the spring load by the displacement of the pressure setting spring;
A pressure detector for detecting a secondary side pressure of the release valve;
A control unit configured to control the actuator so as to keep the secondary pressure detected by the pressure detector at a predetermined target pressure and set the target pressure in the pressure regulating valve;
A water discharge pressure control device comprising:
The water discharge pressure control device according to claim 1, wherein the control unit feedback-controls the actuator so as to eliminate a deviation between the target pressure and a secondary pressure detected by the pressure detector. Water discharge pressure control device.
前記アクチュエータは、モータの駆動により前記圧力調整弁の圧力設定スプリングを変位し、
前記制御部は、前記目標圧力と前記圧力検出器で検出した2次側圧力との偏差をなくすように前記アクチュエータのモータをフィードバック制御することを特徴とする放水圧力制御装置。 The water discharge pressure control device according to claim 1,
The actuator displaces a pressure setting spring of the pressure adjusting valve by driving a motor,
The water discharge pressure control device, wherein the control unit feedback-controls the motor of the actuator so as to eliminate a deviation between the target pressure and the secondary pressure detected by the pressure detector.
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