JP6965155B2 - 消火栓装置操作方法案内システム - Google Patents

Description

本発明は、消火栓装置の操作方法を案内する消火栓装置操作方法案内システムに関する。

従来、自動車専用道路のトンネルには、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、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火災検知器や非常電話が設けられ、火災消火のために消火栓装置やトンネル防護のための水噴霧ヘッドから水を散布させる水噴霧自動弁装置が設けられる。

消火栓装置には放水ノズルを装着したホースが収納されており、火災時には消火栓扉を開いて放水ノズルを取り出してホースを引き出し、消火栓弁開閉レバーを開位置に操作することで消火栓弁を開放して放水ノズルから放水するようにしている。

また、消火栓装置は、火災時にトンネル内を通行中の車両ドライバー等の道路利用者を主な操作者として想定し、トンネル内で発生する比較的小規模の火災や初期段階の火災の消火を目的として設置されている。

しかしながら、サービスステーションなどに啓蒙を目的として消火栓装置を展示してはいるものの、道路利用者の認知度は低く、万一火災が発生した場合、実際に消火栓装置を使用する利用者の割合は、大きいとは言えないのが現状である。

また消火栓には使い方を示す操作方法銘板が近傍におかれてはいるものの、非常時の心理的動揺によって、目に入らないとか、落ち着いて読まないなど、焦って冷静な対応ができず、結局消火栓が使えなかったなどの事象も想定される。

このような課題を解決するため、火災通報用の押釦が押されると扉ハンドル表示部の場所を光学的に示す扉ハンドル表示部が作動し、続いて、消火栓扉が開いたことが検出されると放水ノズルの場所を光学的に示す放水ノズル表示部が作動し、更に、放水ノズルが取出されたことが検出されると弁開閉レバーの場所を光学的に示す開閉弁レバー表示部が作動し、消火栓装置の操作手順を表示部によって光学的に順次示すため、消火栓装置の使用方法を知らない道路利用者でも、トンネル火災において消火栓装置のどの部分の操作を行えばよいか容易に把握でき、消火栓装置の操作を正しく行うことができるようにした消火栓装置操作方法案内システムが提案されている（特許文献１）。

特開２００３−３１０７８５号公報

しかしながら、このような従来の消火栓装置操作方法案内システムにあっては、消火栓装置に設けられた扉ハンドル表示部、放水レバー表示部及び弁開閉レバー表示部等の操作案内表示部を動作させるためには外部からの電源供給が必要であり、既存のトンネルに設置された消火栓装置においては新たに電源系統を追加工事する必要があり、一方、新規トンネルにおいても新たな機器やケーブルの追加、結線工事の追加などを必要として作業工数と費用の上昇が解決課題となることが想定される。

本発明は、外部からの電源供給を必要とすることなく、新設及び既設を問わず、簡単に消火栓装置の操作方法を表示や音声により案内する機能を実現可能とする消火栓装置操作方法案内システムを提供することを目的とする。

（消火栓装置操作方法案内システム）
本発明は、消火栓装置の操作方法を案内する消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
操作に伴う運動エネルギーを元に発電する発電部と、
発電部で発電された電力によって次に操作すべき操作部について報知する報知部と、
を備えたことを特徴とする。

（発電部）
消火栓装置は放水用ホース、放水ノズル及び消火栓弁開閉レバーを収納した消火栓本体と、扉ハンドルを備えた消火栓扉と、火災通報用の押釦通報装置とが設けられた消火栓装置であって、
発電部として、
押釦通報装置の操作に伴う振動により発電して押釦通報装置の通報確認を示す通報装置表示部を作動させると共に扉ハンドルの場所を示す扉ハンドル表示部を動作させる通報装置発電部と、
扉ハンドルの解除操作による消火栓扉の開放に伴う振動により発電して放水ノズルの場所を示す放水ノズル表示部を作動させる消火栓扉発電部と、
放水ノズルの取出操作に伴う振動により発電して開閉弁レバーの場所を示す開閉弁レバー表示部を作動させる放水ノズル発電部と、
が設けられる。

（発電に応じた表示動作）
各表示部は各発電部の発電中に点灯又は点滅し、発電が停止した場合に消灯する。

（発電部の構成）
各発電部は、
振動を電気エネルギーに変換する振動発電素子と、
振動発電素子により発電された交番電力を所定電圧の直流電力に変換して電源を供給する電源回路部と、
電源回路部から電源供給を受けた場合に動作して表示制御信号を出力するコントローラと、
を備える。

（振動発電素子）
振動発電素子を、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とする。

（圧電式振動発電シート）
圧電式振動発電素子は、シート状の圧電膜の両面に電極膜が配置された可撓性の圧電式振動発電シート素子とする。

（音声出力部）
更に、通報装置発電部、消火栓扉発電部又は放水ノズル発電部から制御信号を受信して動作する音声出力部が設けられ、
音声出力部は、通報装置発電部から制御信号を受信した場合に通報信号の送信完了と扉ハンドルの操作方法を示す音声ガイダンスを出力し、消火栓扉発電部から制御信号を受信した場合に放水ノズル及び放水ホースの使用方法を示す音声ガイダンスを出力し、放水ノズル発電部から制御信号を受信した場合に消火栓弁開閉レバーの操作方法を示す音声ガイダンスを出力する。

（音声出力部用の本体発電部）
消火栓本体に加わる振動により発電して音声出力部に電源を供給する本体発電部が設けられる。

（地震振動による操作案内表示の禁止）
本体発電部は、消火栓本体に加わる振動による発電電力のピーク値が所定の閾値以上又は前記閾値を超えた場合に、通報装置発電部、消火栓扉発電部及び放水ノズル発電部に表示禁止信号を出力して各表示部の作動を禁止させる。

（発電部から表示部への信号通信）
各発電部は有線又は無線により各表示部に制御信号を送信して作動させる。

（消火栓装置操作方法案内システム）
本発明は、消火栓装置の操作方法を案内する消火栓装置操作方法案内システムに於いて、操作に伴う運動エネルギーを元に発電する発電部と、発電部で発電された電力によって次に操作すべき操作部について報知する報知部とを備えたため、外部からの電源供給を必要とすることなく、新設及び既設を問わず、簡単に消火栓装置の操作方法を表示や音声により案内する機能を実現可能とすることができる。

（発電部の効果）
また、消火栓装置は放水用ホース、放水ノズル及び消火栓弁開閉レバーを収納した消火栓本体と、扉ハンドルを備えた消火栓扉と、火災通報用の押釦通報装置とが設けられた消火栓装置であって、発電部として、押釦通報装置の操作に伴う振動により発電して押釦通報装置の通報確認を示す通報装置表示部を作動させると共に扉ハンドルの場所を示す扉ハンドル表示部を動作させる通報装置発電部と、扉ハンドルの解除操作による消火栓扉の開放に伴う振動により発電して放水ノズルの場所を示す放水ノズル表示部を作動させる消火栓扉発電部と、放水ノズルの取出操作に伴う振動により発電して開閉弁レバーの場所を示す開閉弁レバー表示部を作動させる放水ノズル発電部とが設けられたため、車両事故等に伴う火災時に道路利用者が押釦通報装置を押すと、押釦操作による振動により通報装置発電部が発電を行い、この発電電力に基づく電源供給により通報装置表示部及び扉ハンドル表示部による案内表示が行われ、続いて、消火栓扉の扉ハンドルの解除操作を行うと、消火栓扉発電部が消火栓扉の開放に伴う振動を受けて発電を行い、発電電力に基づく電源供給により放水ノズル表示部を作動し、続いて、放水ノズルを取り出すと、放水ノズル発電部が放水ノズルの取出しに伴う振動を受けて発電を行い、この発電電力に基づく電源供給で消火栓弁の弁開閉レバー表示部を作動させて操作方法を案内表示するようになり、各表示部は、操作に伴う振動エネルギーを電気エネルギーに変換する各発電部からの電源供給により動作し、外部からの電源供給を必要とすることなく、消火栓装置自体の発電機能により操作方法を案内表示させることができ、既設及び新設の消火栓装置にいずれについても、外部電源を供給するための電源系統や電源ケーブル等を必要とすることなく、操作方法の案内機能を持たせることができ、消火栓装置の操作に不慣れな一般の道路利用者であっても、トンネル火災において消火栓装置のどの部分の操作を行えばよいか容易に把握でき、消火栓装置の操作を正しく行うことができる。

（発電に応じた表示動作の効果）
また、各表示部は各発電部の発電中に点灯又は点滅し、発電が停止した場合に消灯するようにしたため、表示制御を発電に連動した電源供給により簡単に行うことができる。

（発電部の構成による効果）
また、各発電部は、振動を電気エネルギーに変換する振動発電素子と、振動発電素子により発電された交番電力を所定電圧の直流電力に変換して電源を供給する電源回路部と、電源回路部から電源供給を受けた場合に動作して表示制御信号を出力するコントローラとを備えたため、振動発電素子は回転式発電機に比べ機械的な駆動機構を持たない小型化且つ軽量の発電素子であり、電源回路部及びコントローラも簡単な回路で済み、小型且つ軽量な部品として消火栓装置の必要とする操作部又はその近傍に配置して発電、電源供給及び表示制御を行うことを可能とする。

（振動発電素子の効果）
また、振動発電素子を、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としたため、磁歪式振動発電素子及び圧電式振動発電素子は、共に機械的な駆動部分を持たない固体発電素子であることから、消火栓装置の操作部又はその近傍に対する組付け配置が容易であり、劣化も起きないことから長期間に渡り放水振動を受けた場合に確実に発電して操作案内のための表示動作を行わせることができる。

（圧電式振動発電シート素子の効果）
また、圧電式振動発電素子は、シート状の圧電膜の両面に電極膜が配置された可撓性の圧電式振動発電シート素子としたため、操作により振動を起こす操作部やその近傍に配置する場合に、配置場所の表面に貼り付けたり、配置場所の形状に合わせて貼り付けたりすることが可能となり、必要とする場所に簡単且つ容易に配置することを可能とする。

（音声出力部の効果）
更に、通報装置発電部、消火栓扉発電部又は放水ノズル発電部から制御信号を受信して動作する音声出力部が設けられ、音声出力部は、通報装置発電部から制御信号を受信した場合に通報信号の送信完了と扉ハンドルの操作方法を示す音声ガイダンスを出力し、消火栓扉発電部から制御信号を受信した場合に放水ノズル及び放水ホースの使用方法を示す音声ガイダンスを出力し、放水ノズル発電部から制御信号を受信した場合に消火栓弁開閉レバーの操作方法を示す音声ガイダンスを出力するようにしたため、消火栓装置の操作方法が表示部により案内されると共に、表示部による案内に連動してスピーカから操作方法を説明する音声ガイダンスが出力されることで、消火栓装置の操作に不慣れな一般の道路利用者であっても、火災という緊迫した状況であっても、迅速且つ確実に消火栓装置を操作して消火活動を行うことを可能とする。

（音声出力部用の本体発電部による効果）
また、消火栓本体に加わる振動により発電して音声出力部に電源を供給する本体発電部が設けられたため、音声出力部は各表示部に比べ動作に必要な電力が大きいことから、トンネル内を車両が通行する場合に発生する走行振動又はトンネル内を常時吹く風を受けて定常的に発電を行って大容量キャパシタ等に蓄積しておくことで、消火栓装置の操作に伴い制御信号を受けた場合に、蓄積した発電電力を使用して確実に音声ガイダンスをスピーカから必要とする音量で出力させることを可能とする。

（地震振動による操作案内表示の禁止の効果）
また、本体発電部は、消火栓本体に加わる振動による発電電力のピーク値が所定の閾値以上又は前記閾値を超えた場合に、通報装置発電部、消火栓扉発電部及び放水ノズル発電部に表示禁止信号を出力して各表示部の作動を禁止させるようにしたため、
比較的大きな地震動を受けると消火栓装置に設けられた各発電部が発電を行って各表示部が一斉に作動する誤表示を行うことになるが、本体発電部で地震動に相当する大きな揺れによる発電が行なわれると、他の発電部に対し表示禁止信号が出力されて表示動作が禁止され、地震による揺れを受けても各表示部が一斉に作動する誤表示を防止可能とする。

（発電部から表示部への信号通信による効果）
また、各発電部は有線又は無線により各表示部に制御信号を送信して作動させるようにしたため、発電部と表示部との間の有線による通信は消火栓装置内での信号線接続で済むことから簡単であり、発電部と表示部との間の無線による通信は信号線接続を使用しないことで更に簡単となり、また、無線による通信距離も消火栓装置内での無線通信で済む短い通信距離で良いことから、微弱な送信電力により確実な無線通信ができ、振動発電素子による発電電力であっても、確実に無線による通信接続が可能となる。

消火栓装置の正面図 消火栓装置の消火栓扉を開いた状態における平面図 消火栓装置の消火栓扉を開いた状態における側面図 消火栓装置案内システムの構成を示したブロック図 通報装置発電部の機能構成を通信装置表示部及び扉ハンドル表示部と共に示したブロック図 音声出力部の機能構成を示したブロック図 圧電式振動発電シート素子の構造を示した説明図 消火栓扉発電部の構造を示した説明図 消火栓装置の操作に伴う操作方法案内動作を示した動作フロー図 本実施形態で振動発電素子として使用される圧電式振動発電素子の構造を示した説明図 本実施形態で振動圧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を示した説明図

［消火栓装置の概要］
図１は消火栓装置の正面図、図２は消火栓装置の消火栓扉を開いた状態における平面図、図３は消火栓装置の消火栓扉を開いた状態における側面図である。

図１乃至図３に示すように、消火栓装置１０は、装置本体（筐体）１２の前面右側の扉開口に、消火栓扉１４と保守扉１５が設けられており、その内部がホース収納空間及びバルブ類収納空間となっている。

消火栓扉１４は前倒し式の開閉扉であり、扉下側のヒンジ２５を中心に上側にある扉ハンドル１６を手前に引き出して前方下側に開放することができる。消火栓扉１４の上には、上側のヒンジを中心に上向きに開閉する保守扉１５が設けられており、点検時に消火栓扉１４を開いて上方向に持ち上げることで開くことができる。

装置本体１２の左側扉開口に設けられた消火器扉２６の右側には通報装置扉１８が設けられ、ここに押釦通報装置（発信機）２０、赤色表示灯２２が設けられ、更に、スピーカ２４が設けられている。押釦通報装置２０は、透明な保護板の背後に押釦スイッチが配置されており、保護板を押し込むことで押釦スイッチがオンし、監視センターの防災受信盤に火災通報信号を送信して火災警報を出力させる。

赤色表示灯２２は常時点灯し、消火栓装置１０の設置場所が遠方から分かるようにしている。火災時には、押釦通報装置２０を押して火災通報信号が監視センターの防災受信盤に送信されて火災警報が出され、これに伴い応答信号が防災受信盤から送られて、赤色表示灯２２が点滅される。

通報装置扉１８の左側には消火器扉２６が設けられ、内部に２本の消火器２８が収納されている。

装置本体１２の消火栓扉１４の背後に形成されたホース収納空間には放水ホース３８が内巻きして収納され、放水ホース３８の先端には放水ノズル４０が装着され、放水ノズル４０は消火栓扉１４の裏面に配置されたノズルホルダー４２に着脱自在に保持されている。

ホース収納空間の右側に配置したバルブ類収納空間には、ポンプ設備からの配管が接続される消火配管接続口３０からホース接続口に至る配管系統に、給水弁３２、消火栓弁３４を含む放水バルブ系統が設けられている。

消火栓弁３４に対しては消火栓扉１４の裏側に配置された消火栓弁開閉レバー３６が設けられ、消火栓弁開閉レバー３６を操作すると、平行リンクワイヤー機構を介して消火栓弁３４の開閉操作が行われる。

また、消火栓弁開閉レバー３６の下側には消火栓弁開閉検出スイッチ３５が設けられており、消火栓弁開閉レバー３６を手前側の開位置に操作すると、消火栓弁開閉検出スイッチ３５がオンし、これによってポンプ制御盤にポンプ起動信号が送られ、ポンプ設備が起動される。放水を停止する際には、消火栓弁開閉レバー３６を元の位置に戻すと消火栓弁が閉じ、同時に消火栓弁開閉検出スイッチ３５がオフとなってポンプ設備の運転停止が行われる。

［消火栓装置の操作表示部と発電部］
（通報装置表示部と通報装置発電部）
図１に示すように、消火栓装置１０の通報装置扉１８に設けられた押釦通報装置２０には、その周囲を囲んでリング状の表示部をもった通報装置表示部４４が設けられ、更に、押釦通報装置２０には通報装置発電部が設けられている。

通報装置発電部は、押釦通報装置２０に設けられた保護板の裏面に後の説明で明らかにする圧電式振動発電シート素子を張り付けることで構成しており、押釦通報装置２０の押釦操作による保護板の押し込みによる振動を受けて発電を行う。押釦通報装置２０のスイッチカバーとして機能する保護板は、押し込み操作により内部に脱落した状態で押し込まれて押釦スイッチをオンすることとなり、このときの保護板が押し込まれて脱落することによる振動で、保護板の裏面に配置された押釦装置発電部が発電を行うことになる。

押釦通報装置２０の押し込み操作により押釦装置発電部が振動を受けて発電すると、発電電力を直流電力に変換して通報装置表示部４４に駆動電圧を供給して表示素子として設けられたＬＥＤを点灯又は点滅し、火災通報信号が送信されたことの確認表示行わせる。

（扉ハンドル表示部）
図１に示すように、消火栓扉１４に設けられた扉ハンドル１６には、その周囲を矩形に囲んだ表示部をもつ扉ハンドル表示部４６が設けられる。扉ハンドル表示部４６は、釦通報装置２０の押し込み操作により押釦装置発電部が振動を受けて発電した場合に駆動電圧の供給を受け、扉ハンドル表示部４６に表示素子として設けられたＬＥＤを点灯又は点滅し、扉ハンドル１６の場所を示す案内表示を行う。

（消火栓扉発電部と放水ノズル表示部）
図１及び図２に示すように、消火栓扉１４には、例えば扉裏面の左下隅や左上隅に、消火栓扉発電部５４が設けられている。また、図２に示すように、開放した消火栓扉１４の裏面のノズルホルダー４２に保持された放水ノズル４０の近傍には放水ノズル表示部４８が配置されている。

消火栓扉発電部５４は、扉ハンドル１６の解除操作に伴う消火栓扉１４の開放動作で発生する振動を受けて発電を行い、発電電力を直流電力に変換して放水ノズル表示部４８に駆動電圧を供給して表示素子として設けられたＬＥＤを点灯又は点滅し、放水ノズル４０の場所を示す案内表示を行う。

（放水ノズル発電部と弁開閉レバー表示部）
図２に示すように、消火栓扉１４の裏面に配置されたノズルホルダー４２の下には放水ノズル発電部５６が配置される。また、図２に示すように、開放した消火栓扉１４の裏面に配置された消火栓弁開閉レバー３６の近傍には弁開閉レバー表示部５０が配置されている。

放水ノズル発電部５６は、ノズルホルダー４２に保持された放水ノズル４０を取り出し操作により発生する振動を受けて発電を行い、発電電力を直流電力に変換して弁開閉レバー表示部５０に駆動電圧を供給して表示素子として設けられたＬＥＤを点灯又は点滅し、消火栓弁開閉レバー３６の場所を示す案内表示を行う。

（音声出力部と本体発電部）
図１に示すように、通報装置扉１８には音声出力部のスピーカ２４が設けられている。音声出力部のスピーカ２４からは、押釦通報装置２０の押し込み操作、扉ハンドル１６の解除操作、放水ノズル４０の取出し操作に連動して、操作方法等を示す所定の音声ガイダンスが出力される。

図３に示すように、装置本体１２の内部背面あるいは化粧パネルにはそれぞれ本体発電部６０とパネル発電部６０１が配置されている。本体発電部６０は、トンネル内を車両が通行する場合に発生する走行振動を受けて定常的に発電を行って発電電力を大容量キャパシタ等に蓄積し、蓄積電力に基づき音声出力部に電源を供給している。また、本体発電部６０とパネル発電部６０１は、トンネル内を流れる風を受けて振動を発生することにより、定常的に発電電力を大容量キャパシタ等に蓄積し、同様の目的で電源を供給するようにしても良い。

スピーカ２４から音声出力を行う音声出力部は、案内表示を行う各表示部に比べて消費電力が大きく、各表示部に対応して設けられた発電部からの発電電力では不足することから、専用の発電部として本体発電部６０を設け、音声出力部によりスピーカ２４から十分な音量で音声ガイダンスを出力可能としている。

また、本体発電部６０は、地震による大きな揺れによる発電電力のピーク値を検出した場合、他の発電部に表示禁止信号を出力して表示動作を禁止させ、地震による大きな揺れで発電が行なわれても、各表示部により一斉に誤った案内表示が行われることを防止している。例えば、本体発電部６０は発電電力のピーク値を検出して所定の閾値と比較しており、ピーク値が閾値以上又は閾値を超えた場合に他の発電部に表示禁止信号を出力し、地震による大きな揺れによる一斉表示を防止させる。

［消火栓装置操作方法案内システムの構成］
（システム全体の機能構成）
図４は消火栓装置操作方法案内システムの構成を示したブロック図である。図４に示すように、押釦通報装置２０に対しては通報装置表示部４４と通報装置発電部５２が設けられ、押釦通報装置２０の押し込み操作を行うと通報装置発電部５２の発電により駆動電圧信号Ｅ１が通報装置表示部４４に出力されて火災通報信号の送信確認が表示され、同時に、扉ハンドル１６の扉ハンドル表示部４６にも駆動電圧信号Ｅ１が出力されて扉ハンドル１６の場所を示す案内表示が行われる。

更に、通報装置発電部５２は音声出力部５８に制御信号Ｅ１１を出力し、制御信号Ｅ１１を受信した音声出力部５８は、スピーカ２４から例えば「火災通報信号が送信されました。扉ハンドルを引いて消火栓扉を開いてください」とする音声ガイダンスを出力する。

また、消火栓扉１４に対応して消火栓扉発電部５４が設けられており、扉ハンドル１６の解除操作により消火栓扉１４が開放すると、扉開放に伴う振動を受けた消火栓扉発電部５４が発電により駆動電圧信号Ｅ２を放水ノズル４０の近傍に設けられた放水ノズル表示部４８に出力し、放水ノズル４０の場所を示す案内表示が行われる。また、消火栓扉発電部５４は、音声出力部５８に制御信号Ｅ２１を出力し、制御信号Ｅ２１を受信した音声出力部５８は、スピーカ２４から例えば「放水ノズルを取り出してホースを引き出してください」とする音声ガイダンスを出力する。

また、放水ノズル４０に対応して放水ノズル発電部５６が設けられており、放水ノズル４０の取出し操作に伴う振動を受けた放水ノズル発電部５６が発電により駆動電圧信号Ｅ３を消火栓弁開閉レバー３６の近傍に設けられた弁開閉レバー表示部５０に出力し、消火栓弁開閉レバー３６の場所を示す案内表示が行われる。また、放水ノズル発電部５６は、音声出力部５８に制御信号Ｅ３１を出力し、制御信号Ｅ３１を受信した音声出力部５８は、スピーカ２４から例えば「レバーを引くと放水が開始されます レバーを引いて消火活動を始めてください」とする音声ガイダンスを出力する。

（通報装置発電部の機能構成）
図５は通報装置発電部の機能構成を通信装置表示部及び扉ハンドル表示部と共に示したブロック図である。

図５に示すように、通報装置発電部５２は、振動発電素子６２，電源回路部６４及びコントローラ６６で構成される。通報装置発電部５２は押釦通報装置２０の押し込み操作により発生した振動を受け、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。振動発電素子６２としては、後の説明で明らかにするように、圧電式振動発電素子又は磁歪式振動発電素子が使用される。

電源回路部６４は振動発電素子６２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コントローラ６６に直流電源を供給する。コントローラ６６は電源回路部６４からの直流電源の供給を受けて動作し、通報装置表示部４４のＬＥＤ４４ａ及び扉ハンドル表示部４６のＬＥＤ４６ａに駆動電圧信号Ｅ１を出力し、点灯又は点滅させる。また、コントローラ６６は音声出力部５８へ制御信号Ｅ１１を出力し、火災通報信号の送信確認と扉ハンドルの操作方法を示す音声ガイダンスを出力させる。

図４に示した消火栓扉発電部５４、放水ノズル発電部５６及び本体発電部６０、パネル発電部６０１も、通報装置発電部５２と同様に、振動発電素子，電源回路部及びコントローラで構成され、同様の機能を果たしている。

（音声出力部の機能構成）
図６は音声出力部の機能構成を示したブロック図である。図６に示すように、音声出力部５８は、制御部６８、音声メモリ７０、Ｄ／Ａコンバータ７２、音声アンプ７４及びスピーカ２４で構成される。

制御部６８は、ＣＰＵ、音声メモリ７０を含むメモリ、Ｄ／Ａコンバータ７２を含む入出力ポート等を備えたコンピュータ回路であり、ＣＰＵによるプログラムの実行により音声出力制御を行う。

Ｄ／Ａコンバータ７２は制御部６８により音声メモリ７０から読み出された所定の音声ガイダンスの音声データをアナログ音声信号に変換する。音声アンプ７４は音声信号を所定レベルに増幅してスピーカ２４に出力し、スピーカ２４から周囲の騒音に妨げられることのない所定の音量で音声ガイダンスを出力させる。

［圧電式振動発電シート素子］
図７は本実施形態の発電部に使用される圧電式振動発電シート素子６２Ａの構造を示した説明図であり、図７（Ａ）に側面を示し、図７（Ｂ）に平面を示す。

図７に示すように、本実施形態で使用する圧電式振動圧電シート素子６２Ａは、振動板１００の表面上に下部電極１０６が形成され、その上に圧電性膜１０２が形成され、更に圧電性膜１０２の表面上に上部電極１０４が形成され、振動板１００を振動源１１６上に据え付けられた固定台１１０上にボルト１１４により固定し、振動源１１６の振動により振動板１００の自由振動が励振され、振動板１００の振動に伴い、圧電性膜１０２に歪みが生じ、圧電性膜１０２の圧電効果によって上部電極１０４と下部電極１０６の各々から導電接着部により固定されたリード配線１１８介して電荷が得られる構成となっている。

圧電式振動圧電シート素子６２Ａの製造方法は、振動板１００の表面上に銀ペーストを塗布して下部電極１０６を形成し、その表面に圧電性溶剤をスプレーコートした後、１００℃で熱風乾燥して膜を生成する。次に、膜の表面より所定距離だけ離間したコロナ電極から例えば所定の高電圧を所定時間印加して分極し、圧電性膜１０２を生成する。続いて圧電性膜１０２の上面に銀ペースを塗布して上部電極１０４を形成し、上部電極１０４と下部電極１０６に導電接着剤を用いてリード線１１８を接着して完成する。

リード配線１１８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５の通報装置発電部５２の振動発電素子６２として、図７の圧電式振動発電シート素子６２Ａを使用した場合には、電源回路部６４の整流平滑回路の前段にはチャージアンプ（電荷増幅器）が設けられることとなり、この点は他の発電部も同様となる。

また、図７に示す圧電式振動発電シート素子６２Ａとしては、振動版１００を可撓性シート材料で形成していることから、固定台１１０を使用せずに、振動源に直接接着固定して使用することもできる。

本実施形態の通報装置発電部５２にあっては、押釦スイッチの前面に配置された保護板の裏面に、圧電式振動発電シート素子６２Ａを直接接着固定することで、押釦通報装置２０の押釦操作による保護板の押し込みと脱落による振動により保護板の裏面に接着固定した圧電式振動発電シート素子６２Ａによる発電を行うことができる。

［消火栓扉発電部の構造］
図８は消火栓扉発電部の構造を示した説明図である。図８に示すように、装置本体１２の前面開口にはヒンジ２５により消火栓扉１４が開閉自在に設けられており、消火栓扉発電部５４はヒンジ２５の中心軸線が通る消火栓扉１４の裏面の位置に配置されている。

消火栓扉発電部５４は例えば箱型のケース内に図７に示した圧電式振動発電シート素子６２Ａを収納しており、箱型のケースを振動源１１６としている。振動源１１６となるケースからは振動レバー８０が内側に向けて水平に突出されており、消火栓扉１４の開放に伴う振動レバー８０の描く円弧軌跡に沿って本体内の側壁からピン部材８２ａ，８２ｂ，８２ｃが横向きに突出され、振動レバー８０の先端はピン部材８２ａ〜８２ｃとの当接位置を僅かに超える長さとしている。

扉ハンドルの解除操作を行うと、消火栓扉１４は自重によりヒンジ２５を中心に前方に開くように開放を始め、これに伴い扉裏面に配置した消火栓扉発電部５４のケースから突出させている振動レバー８０も回動し、ピン部材８２ａ，８２ｂ，８２ｃを乗り越えるごとに衝撃的な振動が発生してケース内に収納している圧電式振動発電シート素子６２Ａを励振して十分な発電電力を発生させることができる。

なお、消火栓扉１４の開放により消火栓扉発電部５４に加える振動を発生する機構は図８に限定されず、必要に応じて適宜の振動発生機構や振動発生構造とすることができる。

［放水ノズル発電部の構造］
放水ノズル４０は消火栓扉背面から屹立した金属板で形成されるノズルホルダー４２によって係止されている。ノズルホルダー４２は放水ノズル４０の取り出しによって振動が生じ、この振動によって放水ノズル発電部５６は振動発電素子から発電を行う。放水ノズル発電部５６で発電した電力は消火栓扉背面の配線を通じて弁開閉レバー表示部５０に給電して表示させる。

また、放水ノズル発電部５６の別の構成として、放水ノズル４０側に振動発電素子を備えるようにしても良い。このような構成とすることで、放水ノズル４０の取り出しによる振動や放水に伴うノズル部分の振動によって発電する。この場合、放水ホース３８に配線を設けて弁開閉レバー表示部５０に給電して表示させる。

［消火栓装置操作方法案内システムの動作］
図９は消火栓装置の操作に伴う操作方法案内動作を示した動作フロー図であり、消火栓装置操作方法案内システムの動作を説明すると次のようになる。なお、消火栓装置の操作に連動した音声ガイダンスの出力は省略している。

トンネル内での車両事故等により火災が発生した場合、ドライバー等の道路利用者は、５０メートル間隔で監視員通路に沿って設置されている消火栓装置１０に駆けつけ、押釦通報装置２０の押釦操作を行う。

これにより図９のステップＳ１で押釦通報装置２０が押されたことが判別され、ステップＳ２に進んで通報装置発電部５２が発電を行い、ステップＳ３で通報装置表示部４４のＬＥＤのオンにより火災通報信号の送信確認を表示し、続いて、ステップＳ４で扉ハンドル表示部４６のＬＥＤをオンして扉ハンドル１６の場所を示す案内表示が開始される。これによって、道路利用者は扉ハンドル１６の解除操作により消火栓扉１４を開けなければならないことを認識すると共に、その場所を明確に認識することができる。

続いて、ステップＳ５で扉ハンドル１６の操作が判別されると、ステップＳ６で消火栓扉１４の開放が開始され、これに伴いステップＳ７で消火栓扉発電部５４が発電を開始し、ステップＳ８で開放された消火栓扉１４の内側に配置されている放水ノズル表示部４８のＬＥＤがオンし、放水ノズル４０の場所を示す案内表示が開始される。
これによって、道路利用者は次に放水ノズル４０を取出して放水ホース３８を引き出すことを認識すると共に、その場所を明確に認識することができる。

ステップＳ９で放水ノズル４０の取出しが判別されると、これに伴いステップＳ１０で放水ノズル発電部５６が発電を開始し、ステップＳ１１で開放された消火栓扉１４の内側に配置されている弁開閉レバー表示部５０のＬＥＤがオンし、消火栓弁開閉レバー３６の場所を示す案内表示が開始される。これによって、道路利用者は消火栓弁開閉レバー３６を引くことで放水が開始されることを認識することができ、また消火栓弁開閉レバー３６の場所を明確に認識することができる。

続いてステップＳ１２で消火栓弁開閉レバー３６の操作が判別されると、消火栓弁開閉検出スイッチ３５がオンしてポンプ起動信号がポンプ制御盤に送信され、消火ポンプの起動により加圧された消火用水が継続的に供給され、放水による消火作業が行われる。

なお、道路利用者によっては、押釦通報装置２０を操作せずに、扉ハンドル１６を操作する場合があり、この場合には、ステップＳ５からの動作となる。

［圧電式振動発電素子］
図１０は本実施形態の振動発電素子として使用される圧電式振動発電素子の構造を示した説明図である。図１０に示すように、圧電式振動発電素子６２Ｂは、ケース１２０の中に、両側に電極１２４ａ，１２４ｂが設けられた圧電素子１２２を、起立したボルト１２５に通して配置すると共に、その上におもり１２６を配置してナット１２８により締付け固定し、振動体１３０に固定されている。

図１０の圧電式振動発電素子６２Ｂは圧縮型と呼ばれる構造であり、ナット１２８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１２２とボルト１２５のバネ性とおもり１２６の質量から成る系を構成している。

一定のプリロードにより圧電素子１２２には一定の電荷が生じており、振動体１３０が図示の上方に向けて加速している時には、おもり１２６の慣性によって圧電素子１２２を更に圧縮する力が加わり（加圧）、逆に振動体１３０が図の下方に向けて加速している時には圧電素子１２２の圧縮を弱める方向に力が加わる（減圧）ことになる。

このようにして振動により繰り返される加圧と減圧に応じて圧電素子１２２の両極に生じる電荷が増減し、この電荷をチャージアンプ（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。

図１０に示した構造の圧電式振動発電素子６２Ｂは、図４に示した消火栓扉発電部５４、放水ノズル発電部５６及び本体発電部６０に用いることができる。

［磁歪式振動発電素子］
図１１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を示した説明図であり、図１１（Ａ）は正面を示し、図１１（Ｂ）は側面を示し、図１３（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１１（Ｄ）は発電原理を示す。

図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、磁歪式振動発電素子６２Ｃは、コイル１４６ａ，１４６ｂを巻いた２枚の板状の磁歪素子１４４ａ，１４４ｂを平行に並べ、一端を固定部１４０と結合し、他端を可動部１４２と結合した平行梁が構成され、固定部１４０と可動部１４２には磁石１４８が吸着され、ヨーク１５０により結合されている。

図１１（Ｃ）に示すように、固定部１４０を固定し、可動部１４２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１４４ａには圧縮力が加わって磁力線が減少し、一方、磁歪素子１４４ｂには引張り力が加わって磁力線が増加する。

このため図１１（Ｄ）に示すように、平行梁に振動が加わると、磁歪素子１４４ａ，１４４ｂに加わっている磁力線は交番状に変化し、コイル１４６ａ，１４６ｂ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。

図１１に示した構造の磁歪式振動発電素子６２Ｃは、図４に示した消火栓扉発電部５４、放水ノズル発電部５６及び本体発電部６０に用いることができる。

（安定的に発電／充電を行う方法）
車両の振動、風を受けての振動により発電する本体発電部６０あるいはパネル発電部６０１は、常時エネルギー発生の振動を受けることができるので、このエネルギーを充電し、前述した各表示部への電源としても良い。

［本発明の変形例］
（無線による通信接続）
上記の実施形態は、各発電部と各表示部や音声出力部の間を信号線を用いた有線による通信接続としているが、近距離無線を利用した無線による通信接続としても良い。無線による通信接続では、各発電部は、各表示部及び音声出力部に固有のアドレスを設定し、送信元と送信先のアドレスを設定した制御信号を送信して案内表示及び音声ガイダンス出力を行うようにする。

（放水ノズルの発電部と表示部）
更に、放水ノズルに発電部を設けて振動による発電で、棒状放水と広角放水の切替え表示や音声ガイダンスの出力を行うようにしても良い。

（屋内消火栓への適用）
上記の実施形態は、トンネル消火栓について記載したが、建物内に設置された屋内消火栓についても適用しても良い。屋内消火栓の消火作業は、屋内消火栓近くに配置された押釦通報装置の操作後に消火栓扉の開放を行い、ノズルの取り出しを行った後、消火栓弁を開放することにより行われる。

屋内消火栓への適用においては、トンネル消火栓と同様に発信機の操作に伴って発電して消火栓扉の開放方法を表示したうえで消火栓扉の開放操作に伴って発電して放水ノズルの場所を表示し、放水ノズルの取出操作に伴う振動により発電して消火栓弁の場所を示す消火栓弁表示部を作動させる。

（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。

１０：消火栓装置
１２：装置本体
１４：消火栓扉
１５：保守扉
１６：扉ハンドル
１８：通報装置扉
２０：押釦通報装置
２２：赤色表示灯
２４：スピーカ
２５：ヒンジ
２６：消火器扉
２８：消火器
３０：給水配管接続口
３２：給水弁
３４：消火栓弁
３５：消火栓弁開閉検出スイッチ
３６：消火栓弁開閉レバー
３８：放水ホース
４０：放水ノズル
４２：ノズルホルダー
４４：通報装置表示部
４６：扉ハンドル表示部
４８：放水ノズル表示部
５０：弁開閉レバー表示部
５２：通報装置発電部
５４：消火栓扉発電部
５６：放水ノズル発電部
５８：音声出力部
６０：本体発電部
６２：振動発電素子
６２Ａ：圧電式振動発電シート素子
６２Ｂ：圧電式振動発電素子
６２Ｃ：磁歪式振動発電素子
６４：電源回路部
６６：コントローラ
６８：制御部
７０：音声メモリ
７２：Ｄ／Ａコンバータ
７４：音声アンプ

Claims (10)

1. 消火栓装置の操作方法を案内する消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   操作に伴う運動エネルギーを元に発電する発電部と、
   前記発電部で発電された電力によって次に操作すべき操作部について報知する報知部と、
   を備えたことを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
2. 請求項１記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記消火栓装置は放水用ホース、放水ノズル及び消火栓弁開閉レバーを収納した消火栓本体と、扉ハンドルを備えた消火栓扉と、火災通報用の押釦通報装置とが設けられた消火栓装置であって、
   前記発電部として、
   前記押釦通報装置の操作に伴う振動により発電して前記押釦通報装置の通報確認を示す通報装置表示部を作動させると共に前記扉ハンドルの場所を示す扉ハンドル表示部を動作させる通報装置発電部と、
   前記扉ハンドルの解除操作による前記消火栓扉の開放に伴う振動により発電して前記放水ノズルの場所を示す放水ノズル表示部を作動させる消火栓扉発電部と、
   前記放水ノズルの取出操作に伴う振動により発電して前記開閉弁レバーの場所を示す開閉弁レバー表示部を作動させる放水ノズル発電部と、
   を備えたことを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
3. 請求項２記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記各表示部は前記各発電部の発電中に点灯又は点滅し、前記発電が停止した場合ら消灯することを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
4. 請求項２記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記各発電部は、
   前記振動を電気エネルギーに変換する振動発電素子と、
   前記振動発電素子により発電された交番電力を所定電圧の直流電力に変換して電源を供給する電源回路部と、
   前記電源回路部から電源供給を受けた場合に動作して表示制御信号を出力するコントローラと、
   を備えたことを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
5. 請求項２記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記振動発電素子を、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としたことを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
6. 請求項２記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記圧電式振動発電素子は、シート状の圧電膜の両面に電極膜が配置された可撓性の圧電式振動発電シートであり、前記圧電式振動発電シートは所定の振動対象物の表面に固着されたことを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
7. 請求項２記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   更に、前記通報装置発電部、前記消火栓扉発電部又は前記放水ノズル発電部から制御信号を受信して動作する音声出力部が設けられ、
   前記音声出力部は、前記通報装置発電部から制御信号を受信した場合に通報信号の送信完了と前記扉ハンドルの操作方法を示す音声ガイダンスを出力し、前記消火栓扉発電部から制御信号を受信した場合に前記放水ノズル及び前記放水ホースの使用方法を示す音声ガイダンスを出力し、前記放水ノズル発電部から制御信号を受信した場合に前記消火栓弁開閉レバーの操作方法を示す音声ガイダンスを出力することを特徴とすることを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
8. 請求項７記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記消火栓本体に加わる振動により発電して前記音声出力部に電源を供給する本体発電部が設けられたことを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
9. 請求項８記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
   前記発電部は前記消火栓本体に加わる振動による発電電力のピーク値が所定の閾値以上又は前記閾値を超えた場合に、前記通報装置発電部、前記消火栓扉発電部及び前記放水ノズル発電部に表示禁止信号を出力して前記各表示部の作動を禁止させることを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。
   
10. 請求項８記載の消火栓装置操作方法案内システムに於いて、
    前記各発電部は有線又は無線により前記各表示部に制御信号を送信して作動させることを特徴とする消火栓装置操作方法案内システム。

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