JP5997033B2

JP5997033B2 - 放水圧力制御装置

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Publication number: JP5997033B2
Application number: JP2012276422A
Authority: JP
Inventors: 博茨木
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: JP2014117546A

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。

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。

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。

特開２００６−２２３４４０公報特開２００４−２４８９３４号公報特開２００４−２６１４７８号公報

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。

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。

（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、
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と、
圧力設定スプリングの変位によりスプリング荷重を変えて圧力調整弁の設定圧力を変更するアクチュエータと、
アクチュエータによる前記設定スプリングの変位を検出する変位検出器と、
変位検出器で検出した変位を、所定の目標変位に保つようにアクチュエータを制御して圧力調整弁に目標放水圧力を設定する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

（フィードバック制御）
制御部は、所定の目標変位と変位検出器で検出した変位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。

（ポテンショメータ）
変位検出器は、圧力設定スプリングの変位に応じて変化する変位検出信号を出力するポテンショメータである。

（非接触変位センサ）
変位度検出器は、圧力設定スプリングの変位に応じて変化する変位検出信号を出力する非接触変位センサである。

本発明の放水圧力制御装置によれば、アクチュエータの駆動により圧力調整弁に設けた圧力設定スプリングを変位して設定圧力を変更可能とし、火源位置までの放水距離に応じた目標放水圧力に対応した圧力設定スプリングの目標変位と変位検出器で検出した圧力設定スプリングの変位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となる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。

また、圧力調整弁に設けた圧力設定スプリングのアクチュエータによる変位を直接検出して、圧力設定スプリングの変位が目標放水圧力に対応した変位となるようにフィードバック制御することで、圧力調整弁に対し目標放水圧力を正確に設定することができ、その結果、開放弁の２次側圧力を目標放水圧力に制御することができる。

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。

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アクチュエータの詳細を圧力調整弁と共に示した説明図圧力調整弁をシンボル表現で示した説明図目標放水圧力を目標変位に変換する変換特性を示したグラフ図

［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。

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。

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。

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。

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。

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。アクチュエータ２４による圧力設定スプリングの変位は変位検出器として機能するポテンショメータ２６により検出される。

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から変換した圧力設定スプリングの目標変位信号Ｌｉと、ポテンショメータ２６で検出した圧力設定スプリングの検出変位信号Ｌとの偏差ΔＬ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目標変位に制御して圧力調整弁２２に目標放水圧力Ｐｉを設定する電気的な自動調圧制御を行う。

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、目標変位信号Ｌｉ及び検出変位信号Ｌは、以下、目標放水圧力Ｐｉ、目標変位Ｌｉ及び検出変位Ｌという場合がある。

ここで、放水銃１０の実際の放水圧力は、開放弁２０の２次側圧力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。

火源検出器３０は例えば監視区域を斜め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。

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３２からの信号により所定の映像を表示する。

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を「定位」から「放水」に切り替えた場合に行われるが、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。

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。

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。

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。

［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。

（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。

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。

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。

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。

［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。

（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。

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を接続している。

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。

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。

ここで、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の圧力設定スプリング７０を目標変位Ｌｉに駆動して目標放水圧力Ｐｉを設定する制御を行う。

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８５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。

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により圧力調整弁２２の圧力設定スプリング７０を目標変位Ｌｉに駆動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。

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が開放した弁部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。

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駆動を継続する。

開放弁２０の開駆動が進んで２次側圧力が増加し、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。

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に保つ自動調圧制御が行われる。

（アクチュエータの構成）
図４はアクチュエータ２２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、また、ギアトレイン８５を介してポテンショメータ２６を設け、更に取付部材９６により圧力調整弁２２に対し取付固定している。

アクチュエータ２２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。

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。

ポテンショメータ２６はネジシャフト８６の回転を、ギアトレイン８５を介して受け、駆動軸９４のストローク、即ち圧力調整弁２２に設けた圧力設定スプリング７０の変位に比例した検出変位信号Ｌを外部に取出すことができる。

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。

［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、ポテンショメータ２６で構成される。

（制御部の構成）
図２に示すように、制御部２８は、ポテンショメータ２６で検出した圧力設定スプリング７０の検出変位信号Ｌ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た目標放水圧力信号Ｐｉから変換した目標変位Ｌｉとなる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２２の設定圧力が目標放水圧力になるようにする。

制御部２８は、変換部９８、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。

変換部９８には例えば図５に示す変換特性が予め設定されており、入力した目標放水圧力Ｐｉを、この変換特性に従って目標変位Ｌｉに変換して加算部１００へ出力する。図５の変換特性は、圧力調整弁２２に設けた圧力設定スプリング７０の変位量と、この変位量に対応した設定圧力の関係に基づき設計作業及び実機の試験作動を通じで定めている。

加算部１００は、変換部９８から出力された目標変位信号Ｌｉとポテンショメータ２６で検出した圧力設定スプリング７０の検出変位信号Ｌとの偏差ΔＬを、
ΔＬ＝Ｌｉ−Ｌ
として算出してフィードバック制御部１０２に出力する。

フィードバック制御部１０２は、目標変位Ｌｉとポテンショメータ２６で検出した圧力設定スプリング７０の検出変位信号Ｌとの偏差ΔＬ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、圧力設定スプリング７０の変位を目標変位Ｌｉに保つフィードバック制御を行う。

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の設定状態となるように、圧力設定スプリング７０の検出変位Ｌを目標変位Ｌｉと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次側圧力を目標変位Ｌｉに対応した目標放水圧力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。

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。

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。

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。

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、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。

制御部２８の変換部９８は目標放水圧力信号Ｐｉが入力された場合、図５に示した変換特性に従って変換した目標変位信号Ｌｉを加算部１００へ出力する。加算部１００は、目標変位Ｌｉとポテンショメータ２６で検出した検出変位信号Ｌとの偏差ΔＬを出力するが、最初は開放弁２０が閉鎖していることからポテンショメータ２６の検出変位ＬはＬ＝０であり、偏差ΔＬは目標変位Ｌｉ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、検出変位Ｌを目標変位Ｌｉに向けて大きし、検出変位Ｌが目標変位Ｌｉに一致する位置に変位させ、この結果、圧力調整弁２２に目標放水圧力Ｐｉが設定される。

このような圧力調整弁２２に目標放水圧力Ｐｉが設定された状態で、開放弁２０の１次側に加圧水が供給されると、２次側圧力がそのときの目標放水圧力より低い場合、圧力調整弁２２は図３（Ａ）の切替位置にあることから、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。

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及びパイロットポート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。

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次側圧力による力が、アクチュエータ２４による圧力設定スプリング７０の変位で設定している目標放水圧力Ｐｉより低い間は、ピストン５６によって弁体５２が開放動作が継続し、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次側圧力が圧力設定スプリング７０で設定している目標放水圧力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。

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。

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。

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２２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。

［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。

また、圧力調整弁に設けた圧力調整スプリングの変位を検出する変位検出器は、アクチュエータによる駆動軸の変位に応じて回転して変位検出信号を出力するポテンショメータを例にとっているが、アクチュエータの駆動軸の変位を検出する近接センサや渦電流式変位センサなどの非接触変位センサを適用して、圧力調整スプリングの変位を検出しても良い。

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。

また、アクチュエータ２４により圧力調整弁２２の変位を目標変位とするアクチュエータ２４のフィードバック制御では、目標圧力Ｐｉと圧力調整弁２２による２次側圧力との間に差を生ずる場合があることから、開放弁２０の２次側に圧力検出器を設け、制御部２８が圧力調整弁の変位を目標変位とするフィードバック制御を一定時間行った後に、圧力検出器の値を目標放水圧力Ｐｉと比較し、偏差ΔＰをなくすようにアクチュエータ２４に対して調整制御しても良い。

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。

１０：放水銃
２０：開放弁
２２：圧力調整弁
２４：アクチュエータ
２６：ポテンショメータ
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
８４，８５：ギアトレイン
８６：ネジシャフト
８８：スライダ
９４：駆動軸
９８：変換部
１００：加算部
１０２：フィードバック制御部
１０４：モータ駆動部

Claims

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、前記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、
前記アクチュエータによる前記設定スプリングの変位を検出する変位検出器と、
前記変位検出器で検出した変位を、所定の目標変位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放水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。
請求項１記載の放水圧力制御装置に於いて、前記制御部は、所定の目標変位と前記変位検出器で検出した変位との偏差をなくすように前記アクチュエ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。
請求項１記載の放水圧力制御装置に於いて、
前記変位検出器は、前記圧力設定スプリングの変位に応じて変化する変位検出信号を出力するポテンショメータであることを特徴とする放水圧力制御装置。
請求項１記載の放水圧力制御装置に於いて、
前記変位度検出器は、前記圧力設定スプリングの変位に応じて変化する変位検出信号を出力する非接触変位センサであることを特徴とする放水圧力制御装置。