JP6170745B2 - 消防車 - Google Patents

Description

本発明は、消火用水に消火薬液及び圧縮空気を混合することで生成される消火泡を消火に用いることができる消防車に関する。

消防車には、消火用水に消火薬液を混合し、消火薬液が混合された消火用混合液に圧縮空気を供給することで、消火泡を生成するＣＡＦＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ａｉｒ Ｆｏａｍ Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載することがある。
一般に、消火用水の供給には水ポンプが用いられ、圧縮空気の供給には圧縮機が用いられる。
そして、水ポンプ及び圧縮機は、ＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）を介して走行用エンジンである駆動源と接続されて駆動される。
圧縮機が駆動源で駆動される回転軸とクラッチによって結合されていない場合には、水ポンプの駆動時には圧縮機も駆動状態にあるため、水ポンプの回転数を高めたい場合には、圧縮機に負担がかかってしまう。また、圧縮機の不使用時に、圧縮機を駆動することは動力の損失にもなる。
そのため、圧縮機が駆動源で駆動される回転軸とクラッチによって結合される場合がある。クラッチによって圧縮機を切り離すことで、水ポンプの回転数を上げることができ、消火活動に必要な十分な放水量を得ることができる。
一方、ＣＡＦＳにおける消防用水と圧縮空気との混合比は、一定の関係を保つことが消火泡を生成する上で重要である。
特許文献１では、消防用水の流量を少なくする場合に、圧縮空気の流量を減少させるために、圧縮空気の供給路にバイパス路を設け、このバイパス路に減圧弁を設けることを提案している。

特開２０１０−２２０６８６号公報

しかし、圧縮機をクラッチで結合する場合には、圧縮機の再起動が生じることが多くなる。
圧縮機は、停止直後には吐出側が高圧になっているため、吐出側が高圧状態で再起動を行うと、圧縮機に過度の負担が加わり、圧縮機の寿命に影響を与える。
従って、通常は、圧縮機の停止時から所定時間は再起動しないように、一定時間再起動できないように構成している。
しかし、特に泡消火による消火活動を行う上で、圧縮機の再起動が遅れることは、消火活動に支障をきたすことがある。
そこで、圧縮機の再起動時の負担を無くすとともに、迅速的確な圧縮機の再起動が望まれる。
特許文献１によれば、消防用水の流量を少なくする場合には、バイパス路を通して圧縮空気を供給することで、圧縮空気の量を少なくすることができる。
しかし、特許文献１では、消防用水の流量が、少容量の場合に対応できるが、消防用水の流量を連続的に変化させる場合には、消防用水と圧縮空気との混合比は、必ずしも適切に保たれていない。
そこで、消防用水の流量を変更しても、適切な消火泡を生成できることが望まれる。

本発明は、適正な泡消火が行える消防車を提供することを目的とする。
特に本発明は、迅速的確な圧縮機の再起動が行える消防車を提供することを目的とする。
また本発明は、消防用水の流量を変更しても、適切な消火泡を生成できる消防車を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の消防車は、駆動源により駆動されて消防用水を吐出する水ポンプと、前記消防用水に消火薬液を供給する薬液ポンプと、前記駆動源により駆動されて前記消防用水に前記消火薬液が混合された消火用混合液に圧縮空気を供給する圧縮機と、
前記水ポンプから吐出される前記消防用水を導く水供給管と、前記薬液ポンプから供給される前記消火薬液を導く薬液管と、前記消防用混合液が流れる混合液管と、前記圧縮機から吐出される前記圧縮空気を前記混合液管に導く空気供給管と、を備え、前記圧縮機が前記駆動源で駆動される回転軸とクラッチによって結合された消防車であって、前記空気供給管には、前記圧縮機の停止に伴って開となり前記空気供給管を大気に開放する開閉弁と、前記空気供給管内の前記圧力を検知する圧力検知手段とが接続され、前記空気供給管内の圧力が所定圧以上であることを前記圧力検知手段が検知すると前記クラッチの結合を行わないことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の消防車において、前記水供給管内の水圧よりも前記空気供給管内の空気圧が大きい時に開となる均圧弁を設け、前記均圧弁が開の時には、前記空気供給管内の前記空気圧を低下させることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の消防車において、前記均圧弁を、前記空気供給管に一端が接続され、前記圧縮機の吸入管に他端が接続されたバイパス管に設け、前記均圧弁が開の時には、前記バイパス管に導入される前記圧縮空気によって前記吸入管を閉塞して前記圧縮機への吸込空気の導入を停止することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の消防車において、前記水供給管を流れる前記消防用水の流量を調整する水量調整弁と、前記圧縮機に吸入される空気量を計測する空気量計測手段とを設け、前記空気量計測手段によって計測された前記空気量に応じて前記水量調整弁の弁開度を調整することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の消防車において、吸水口から前記水ポンプまでの給水管に接続された呼び水管と、前記呼び水管を接続したエゼクタとを有し、前記空気供給管に切換弁を設け、前記切換弁によって、前記混合液管への前記圧縮空気の供給と、前記エゼクタへの前記圧縮空気の供給とを切り替え、前記エゼクタに前記圧縮空気を供給することで、前記水ポンプへの揚水を行うことを特徴とする。

本発明によれば、常に一定時間再起動を遅延させる場合と比較して迅速に圧縮機を再起動できるとともに、圧縮機に過度の負担が生じることがない。
また、本発明によれば、消防用水と圧縮空気との混合比を適切に維持することができ、適正な消火泡を生成できる。

本発明の一実施例による消防車の構成図 同消防車の均圧弁を用いた場合の効果を示すグラフ

本発明の第１の実施の形態による消防車は、空気供給管には、圧縮機の停止に伴って開となり前記空気供給管を大気に開放する開閉弁と、空気供給管内の圧力を検知する圧力検知手段とが接続され、空気供給管内の圧力が所定圧以上であることを圧力検知手段が検知するとクラッチの結合を行わないものである。本実施の形態によれば、常に一定時間再起動を遅延させる場合と比較して迅速に圧縮機を再起動できるとともに、圧縮機に過度の負担が生じることがない。また、圧縮機停止に伴って空気供給管内の圧力を迅速に低下させることができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による消防車において、水供給管内の水圧よりも空気供給管内の空気圧が大きい時に開となる均圧弁を設け、均圧弁が開の時には、空気供給管内の空気圧を低下させるものである。本実施の形態によれば、消防用水と圧縮空気との混合比を適切に維持することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による消防車において、均圧弁を、空気供給管に一端が接続され、圧縮機の吸入管に他端が接続されたバイパス管に設け、均圧弁が開の時には、バイパス管に導入される圧縮空気によって吸入管を閉塞して圧縮機への吸込空気の導入を停止するものである。本実施の形態によれば、圧縮機の負担を低減できる。

本発明の第４の実施の形態による消防車は、第１から第３のいずれかの実施の形態による消防車を搭載した消防車であって、水供給管を流れる消防用水の流量を調整する水量調整弁と、圧縮機に吸入される空気量を計測する空気量計測手段とを設け、空気量計測手段によって計測された空気量に応じて水量調整弁の弁開度を調整するものである。本実施の形態によれば、消防用水の流量を圧縮機に供給される空気量に対応させることで、消防用水と圧縮空気との混合比を適切に維持することができる。

本発明の第５の実施の形態による消防車は、第１から第４のいずれかの実施の形態による消防車を搭載した消防車であって、吸水口から水ポンプまでの給水管に接続された呼び水管と、呼び水管を接続したエゼクタとを有し、空気供給管に切換弁を設け、切換弁によって、混合液管への圧縮空気の供給と、エゼクタへの圧縮空気の供給とを切り替え、エゼクタに圧縮空気を供給することで、水ポンプへの揚水を行うものである。本実施の形態によれば、圧縮機を揚水にも併用する場合で、圧縮機の運転、停止が多くなる場合であっても、迅速に圧縮機を再起動できるとともに、圧縮機に過度の負担が生じることがない。

以下本発明の一実施例による消防車について説明する。
図１は本実施例による消防車の構成図である。
本実施例による消防車は、駆動源１１により駆動されて消防用水を吐出する水ポンプ１２と、消防用水に消火薬液を供給する薬液ポンプ１３と、駆動源１１により駆動されて消防用水に消火薬液が混合された消火用混合液に圧縮空気を供給する圧縮機１４とを有する。

水ポンプ１２及び圧縮機１４は、ＰＴＯ１５を介して駆動源１１と接続される。圧縮機１４は、駆動源１１で駆動される回転軸１６とクラッチ１７によって結合されている。
吸水口２１から水ポンプ１２までは給水管２２で接続されている。水ポンプ１２の吐出側には消防用水を導く第１の放水管２３が接続されている。第１の放水管２３には、第１の放水口２４に消防用水を導く第２の放水管２５と、第２の放水口２６に消防用水を導く第３の放水管２７とが接続されている。
第１の放水管２３には、ＣＡＦＳ切換弁２８と逆止弁２９とを備えている。逆止弁２９は、ＣＡＦＳ切換弁２８の上流側に配置している。なお、逆止弁２９は、ＣＡＦＳ切換弁２８の下流側に配置してもよい。

第１の放水管２３は、逆止弁２９の上流側に接続されている。第3の放水管27は、ＣＡＦＳ切換弁２８の下流側に接続されている。ＣＡＦＳ切換弁２８は開閉弁であり、開の時には第２の放水口２６から消防用水を放水し、閉の時には第２の放水口２６から消火泡を放出する。
従って、第１の放水口２４は消防用水の放水に用い、第２の放水口２６は消防用水の放水に用いることができるとともに、消火泡の放出にも用いることができる。

第１の放水管２３の逆止弁２９より上流側には、水ポンプ１２から吐出される消防用水を導く水供給管３１が接続されている。
薬液ポンプ１３は、タンク３０から消火薬液を薬液管３２に導く。薬液管３２は、水供給管３１に接続され、薬液管３２が接続された水供給管３１の下流側は、消防用水に消火薬液が混合された消防用混合液が流れる混合液管３３となる。
混合液管３３は、第１の放水管２３のＣＡＦＳ切換弁２８より下流側に接続されている。
水供給管３１には、水供給管３１を流れる消防用水の流量を調整する水量調整弁３４と逆止弁３５とを設けている。逆止弁３５は、水量調整弁３４よりも上流側に配置している。薬液管３２には、逆止弁３６を設けている。なお、逆止弁３５は、水量調整弁３４よりも下流側に配置してもよい。

圧縮機１４の吐出側には空気供給管４１が接続されている。空気供給管４１は、圧縮機１４から吐出される圧縮空気を混合液管３３に導く。
空気供給管４１には切替弁４７を設けている。切替弁４７よりも上流側の空気供給管４１ａには、レシーバタンク４２を設けている。レシーバタンク４２よりも下流側の空気供給管４１ａには、圧縮機１４の停止時に開となる開閉弁４３と、空気供給管４１ａ内の圧力を検知する圧力検知手段４４とが接続されている。

開閉弁４３は、開状態では空気供給管４１ａを大気に開放する。空気供給管４１ａを大気に開放することで、圧縮機１４の停止時に空気供給管４１ａ内の圧力を迅速に低下させることができる。
開閉弁４３は、圧縮機１４の吸入管４５に接続された制御管４６を備えている。制御管４６は、圧縮機１４が運転している時は負圧となり、圧縮機１４が停止すると大気圧となる。開閉弁４３は、制御管４６が負圧の時には閉塞され、制御管４６が大気圧になると開となる。従って、開閉弁４３は圧縮機１４の停止と共に開状態となる。なお、開閉弁４３は、電磁弁で構成し、圧縮機１４の停止に伴って開動作を行うように制御してもよい。

圧力検知手段４４は、空気供給管４１ａ内の圧力が所定圧以上であることを検知するとクラッチ１７の結合を行わない。空気供給管４１ａ内の圧力が所定圧を下回った場合にクラッチ１７を結合し、空気供給管４１ａ内の圧力が所定圧以上であるとクラッチ１７の結合を行わないことで、常に一定時間再起動を遅延させる場合と比較して迅速に圧縮機１４を再起動できるとともに、高圧状態で起動させないことで圧縮機１４に過度の負担が生じることがない。

切替弁４７よりも下流側の空気供給管４１ｂには、逆止弁４８を設けている。
切替弁４７よりも下流側で逆止弁４８よりも上流側の空気供給管４１ｂには、バイパス管５１を接続している。バイパス管５１は、空気供給管４１ｂに一端５１ａが接続され、圧縮機１４の吸入管４５に他端５１ｂが接続されている。
バイパス管５１には、均圧弁５０を設けている。均圧弁５０には水圧供給管５２が接続されている。水圧供給管５２は、水供給管３１又は水供給管３１と同一水圧が加わる第１の放水管２３若しくは第２の放水管２５に連通されている。

均圧弁５０は、水供給管３１内の水圧よりも空気供給管４１内の空気圧が大きい時に開となる。そして、均圧弁５０が開の時には、空気供給管４１内の空気を、バイパス管５１に導出させることで、空気供給管４１内の空気圧を低下させる。すなわち、均圧弁５０は、空気供給管４１内の空気圧が、水供給管３１内の水圧とバランスするように動作する。
このように、均圧弁５０を設けることで、消防用水と圧縮空気との混合比を適切に維持することができる。なお、均圧弁５０には、水圧７２の圧力を制御部７０で検知し、その信号で制御する電磁切換弁を用いてもよい。

圧縮機１４の吸入管４５には、アンローダ弁５６を設けている。
バイパス管５１の他端５１ｂは、吸入管４５に接続されるとともに、他端５１ｂから分岐させた分岐管５３をアンローダ弁５６に接続している。
均圧弁５０が開の時には、バイパス管５１に導入される圧縮空気をアンローダ弁５６に導入することで吸入管４５を閉塞して圧縮機１４への吸込空気の導入を停止する。圧縮機１４への吸込空気の導入を停止することで、圧縮機１４の負担を低減できる。また、均圧弁５０が開の時には、バイパス管５１の他端５１ｂから吸入管４５を介して圧縮空気を排出する。
均圧弁５０より下流側のバイパス管５１には逆止弁５４を設けている。また、バイパス管５１の他端５１ｂとアンローダ弁５６との間に逆止弁５５を設けている。

給水管２２には呼び水管６０を接続している。呼び水管６０は、その一端６０ａを給水管２２に接続し、その他端６０ｂをエゼクタ６１に接続している。
呼び水管６０には、止水弁６２と逆止弁６３を設けている。切替弁４７とエゼクタ６１とはエゼクタ供給管６４で接続している。
切替弁４７は、空気供給管４１とエゼクタ供給管６４とを切り替える。すなわち、切替弁４７によって、混合液管３３への圧縮空気の供給と、エゼクタ６１への圧縮空気の供給とを切り替える。
切替弁４７の切り替えによって、エゼクタ６１に圧縮空気を供給することで、水ポンプ１２への揚水を行うことができる。すなわち、エゼクタ６１に圧縮空気を供給することで、呼び水管６０は負圧になり、給水管２２及び水ポンプ１２内の空気が呼び水管６０に導かれ、その結果給水口２１から吸入される水が水ポンプ１２に導かれる。
本実施例のように、圧縮機１４を揚水にも併用する場合で、圧縮機１４の運転、停止が多くなる場合であっても、迅速に圧縮機１４を再起動できるとともに、圧縮機１４に過度の負担が生じることがない。

吸入管４５には、圧縮機１４に吸入される空気量を計測する空気量計測手段７１を設けている。空気量計測手段７１には、差圧センサを用いることができ、差圧センサによって吸入管４５内の圧力と大気圧との差圧を検出し、この差圧から圧縮機１４に吸入される空気量を演算することができる。
空気量計測手段７１で計測される計測値は、制御部７０に送られ、制御部７０では、空気量計測手段７１によって計測された空気量に応じて水量調整弁３４の弁開度を調整する。水量調整弁３４の弁開度の調整による水供給管３１を流れる消防用水の流量は、水量調整弁３４より上流側の水圧７２と、水量調整弁３４より下流側の水圧７３との差圧から演算することができる。
本実施例によれば、消防用水の流量を圧縮機１４に供給される空気量に対応させることで、消防用水と圧縮空気との混合比を適切に維持することができる。

図２は、均圧弁を用いた場合の効果を示すグラフである。
図２は、横軸を水供給管３１内の水圧、縦軸を圧縮空気が混合された後の消火泡の圧力である。
比較例１は、圧縮空気の供給量が一定の場合であり、水量調整弁３４によって水圧を０．７〜１．５ＭＰａまで変化させても、消火泡の圧力は０．７ＭＰａで一定であり、放出する消火泡の圧力を変更することはできなかった。
一方、比較例２は、特許文献１による減圧弁を備えたバイパス弁を利用した場合を示しており、水圧を０．７ＭＰａより小さくし、消火泡の圧力も０．３ＭＰａにすることができた。
しかし、比較例２の場合においても、消火泡の圧力を水圧に応じて変更できなかった。
これに対して、本発明の実施例では、均圧弁５０を用いることで、水圧の変動に応じて消火泡の圧力を変動することができた。
以上のように、本実施例によれば、消防用水と圧縮空気との混合比を適切に維持することができる。
なお、本実施例では、１つのＰＴＯ１５に、水ポンプ１２と圧縮機１４とを接続する場合を示したが、２つのＰＴＯ１５を備えている場合には、一方のＰＴＯに水ポンプ１２を接続し、他方のＰＴＯに圧縮機１４を接続してもよい。

本発明は、消火泡を生成するＣＡＦＳを搭載した消防車に適用できる。

１１ 駆動源
１２ 水ポンプ
１３ 薬液ポンプ
１４ 圧縮機
１５ ＰＴＯ
１６ 回転軸
１７ クラッチ
２１ 吸水口
２２ 給水管
２３ 第１の放水管
２４ 第１の放水口
２６ 第２の放水口
２８ ＣＡＦＳ切換弁
３１ 水供給管
３２ 薬液管
３３ 混合液管
３４ 水量調整弁
４１ 空気供給管
４３ 開閉弁
４４ 圧力検知手段
４５ 吸入管
４７ 切替弁
５０ 均圧弁
５１ バイパス管
５２ 水圧供給管
５３ 分岐管
６０ 呼び水管
６１ エゼクタ
７０ 制御部
７１ 空気量計測手段

Claims (5)

1. 駆動源により駆動されて消防用水を吐出する水ポンプと、
   前記消防用水に消火薬液を供給する薬液ポンプと、
   前記駆動源により駆動されて前記消防用水に前記消火薬液が混合された消火用混合液に圧縮空気を供給する圧縮機と、
   前記水ポンプから吐出される前記消防用水を導く水供給管と、
   前記薬液ポンプから供給される前記消火薬液を導く薬液管と、
   前記消防用混合液が流れる混合液管と、
   前記圧縮機から吐出される前記圧縮空気を前記混合液管に導く空気供給管と、
   を備え、
   前記圧縮機が前記駆動源で駆動される回転軸とクラッチによって結合された消防車であって、
   前記空気供給管には、前記圧縮機の停止に伴って開となり前記空気供給管を大気に開放する開閉弁と、前記空気供給管内の圧力を検知する圧力検知手段とが接続され、
   前記空気供給管内の前記圧力が所定圧以上であることを前記圧力検知手段が検知すると前記クラッチの結合を行わないことを特徴とする消防車。
2. 前記水供給管内の水圧よりも前記空気供給管内の空気圧が大きい時に開となる均圧弁を設け、
   前記均圧弁が開の時には、前記空気供給管内の前記空気圧を低下させることを特徴とする請求項１に記載の消防車。
3. 前記均圧弁を、前記空気供給管に一端が接続され、前記圧縮機の吸入管に他端が接続されたバイパス管に設け、
   前記均圧弁が開の時には、前記バイパス管に導入される前記圧縮空気によって前記吸入管を閉塞して前記圧縮機への吸込空気の導入を停止することを特徴とする請求項２に記載の消防車。
4. 前記水供給管を流れる前記消防用水の流量を調整する水量調整弁と、前記圧縮機に吸入される空気量を計測する空気量計測手段とを設け、
   前記空気量計測手段によって計測された前記空気量に応じて前記水量調整弁の弁開度を調整することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の消防車。
5. 吸水口から前記水ポンプまでの給水管に接続された呼び水管と、前記呼び水管を接続したエゼクタとを有し、
   前記空気供給管に切換弁を設け、
   前記切換弁によって、前記混合液管への前記圧縮空気の供給と、前記エゼクタへの前記圧縮空気の供給とを切り替え、
   前記エゼクタに前記圧縮空気を供給することで、前記水ポンプへの揚水を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の消防車。