JP7058818B1 - 給水車用配管制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
仮に、作業者が操作を誤ると、効率的な給水作業が困難になったり、給水設備の故障を引き起こしたりする虞がある。殊に、大規模な災害等が発生した緊急事態においては、習熟した作業者の必要員数の確保が困難となり、安全で迅速且つ適切な給水作業に支障が生じる虞がある。そこで、習熟者でなくても、安全で迅速且つ適切に給水作業を行うことができる給水車用の配管制御装置が求められていた。
給水車に搭載されたタンクと、前記タンクの水を給水する際の出水口になると共に前記タンクに水を注入する際の入水口ともなる水口と、
前記タンクと前記水口とを連通する配管流路と、
前記配管流路途中に配設されて水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり流路を開閉したりする流路切替弁と
前記水口に設けられて、水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり水口を開閉したりする開閉切替弁と、
水源元の圧力を用いてタンクに水を注入する圧送作業プログラムと、
ポンプを用いてタンクに水を注入するポンプ入水作業プログラムと、
前記タンクの水を重力落下を用いて給水する重力出水作業プログラムと、
前記タンクの水をポンプを用いて給水するポンプ出水作業プログラムとを備え、
これ等の作業プログラムに従って前記流路切替弁や開閉切替弁を制御する中央制御装置と、
前記中央制御装置に接続された入出力装置と、
前記入出力装置の作業開始における作業メニュー選択画面おいて、上記の圧送入水作業、ポンプ入水作業、重力出水作業、ポンプ出水作業の何れかを選択することにより、
選択された前記何れかの作業プログラムにおける前記流路切替弁や前記開閉切替弁の一連の操作作業を自動化し、
ポンプ入水作業又はポンプ出水作業において、流路切替弁を起点終点としてポンプを経由するループ状に設けられたループ状配管流路のポンプの吸入側流路に設けられた呼び水口と流路内の水不足を検出する水位レベルセンサと、
前記水位レベルセンサからの検出信号に応じた中央制御装置によって、エンジン動力とポンプとを接続したり遮断したりする電磁クラッチとを備え、
前記水位レベルセンサからの水不足信号を受けた中央制御装置が、ポンプ入水やポンプ出水の作業プログラムに従って、ポンプを停止させたり、入出力装置を通じてポンプ駆動の呼び水投入を促す旨を表示することを特徴とする。
給水車に搭載されたタンクと、前記タンクの水を給水する際の出水口になると共に前記タンクに水を注入する際の入水口ともなる複数の水口と、
前記タンクと前記複数の水口とを連通する配管流路と、
前記配管流路途中に配設されて水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり流路を開閉したりする流路切替弁と
前記複数の水口に各々配設されて、水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり水口を開閉したりする開閉切替弁と、
水源元の圧力を用いてタンクに水を注入する圧送作業プログラムと、
ポンプを用いてタンクに水を注入するポンプ入水作業プログラムと、
前記タンクの水を重力落下を用いて給水する重力出水作業プログラムと、
前記タンクの水をポンプを用いて給水するポンプ出水作業プログラムとを備え、
これ等の作業プログラムに従って前記流路切替弁や複数の開閉切替弁を制御する中央制御装置と、
前記中央制御装置に接続された入出力装置と、
前記入出力装置の作業開始における作業メニュー選択画面おいて、上記の圧送入水作業、ポンプ入水作業、重力出水作業、ポンプ出水作業の何れかを選択することにより、
選択された前記何れかの作業プログラムにおける前記流路切替弁や前記開閉切替弁の一連の操作作業を自動化し、
ポンプ入水作業又はポンプ出水作業において、流路切替弁を起点終点としてポンプを経由するループ状に設けられたループ状配管流路のポンプの吸入側流路に設けられた呼び水口と流路内の水不足を検出する水位レベルセンサと、
前記水位レベルセンサからの検出信号に応じた中央制御装置によって、エンジン動力とポンプとを接続したり遮断したりする電磁クラッチとを備え、
前記水位レベルセンサからの水不足信号を受けた中央制御装置が、ポンプ入水やポンプ出水の作業プログラムに従って、ポンプを停止させたり、入出力装置を通じてポンプ駆動の呼び水投入を促す旨を表示することを特徴とする。
圧送入水作業又はポンプ入水作業において、タンク内に配設された満水水位を検出する水位レベルセンサスイッチからの満水信号を受けた中央制御装置が、
圧送入水作業の場合には、
入出力装置に満水表示させると共に入水口の開閉切替弁を閉じる旨の指示画面を表示させて、指示画面の停止ボタンがタッチされると、
中央制御装置が流路切替弁を停止状態にさせると共に、入水口の開閉切替弁を閉めさせて水口を閉じさせて、圧送入水作業を終了させ、
ポンプ入水作業の場合には、
電磁クラッチリレーに遮断信号を送ってポンプを停止させる共に、流路切替弁に停止信号を送って入水口の弁を閉めてポンプ注入作業を終了することを特徴とする。
ポンプ出水作業において、出水量設定が可能な入出力装置と、ポンプの排出側の配管流路の瞬時流量値を中央制御装置に送る水量検出器とを設け、
中央制御装置が、前記瞬時流量値を積算した積算値が設定された前記出水量に達すると、電磁クラッチリレーに離脱信号を送ってポンプを停止させ、流路切替弁に対しては流路を閉じる停止信号を送って弁を閉じさせ、出水口として選択された開閉切替弁に対しては閉信号を送って弁を閉じさせて、ポンプ出水作業を終了することを特徴とする。
ポンプ出水作業において、入出力装置で設定された出水量と、中央制御装置に予めプログラミングされたポンプの最大流量値と、水量検出器からの瞬時流量値を受けた中央制御装置が、
前記瞬時流量値とポンプの最大流量値とを比較して、
初めは徐々にポンプ回転数を上げ、最大流量値に近づくと徐々にポンプ回転数を下げ、最大流量値に達するとポンプ回転数を一定に保ち、
前記積算流量値と設定された出水量値とを比較して、値が近づくと、ポンプ回転数を下げて、緩やかにポンプ出水を終了させるよう制御することを特徴とする。
又、給水作業における一連の入水作業や出水作業の手順について習熟時間を短縮できる。又、給水作業に携わる作業員数も従来に較べて大幅に削減でき、操作ミスによる作業停滞や設備故障を低減させることもできる。
自動式二方弁の電動アクチュエータ3bはこの中央制御装置13から送られた信号に従ってモータ(図示せず)を駆動して、出力軸3cを回転させて流路を切り替えたり、源口を閉じたりする。
自動式四方弁の電動アクチュエータ2bはこの中央制御装置13から送られた信号に従ってモータ(図示せず)を駆動し、出力軸2cを回転させて流路を切り替える。
このように、中央制御装置13は、作業者による液晶タッチ操作パネル14の操作による入力情報や配管流路の各所に配設された種々の機器からの情報や信号等を受けて、前記の流路切替弁2や開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5)をはじめとして所要の機器等を作動させる。
制御部は、予めプログラミングされた制御プログラムに従って、外部接続された入出力装置としての液晶タッチ操作パネル14や、後述の水位検出器としての水位レベルセンサ7や水位レベルセンサスイッチ11や水量検出器としての超音波式流量計10等(図1乃至図3)等の各種検出装置や各種機器からの検出信号を入力部を経由して読み込んで演算し、結果を出力部を経由して電磁クラッチ8やガバナ用アクチュエータ12等の各種の駆動機器等をさせるための信号を外部出力する。
入力部は、液晶タッチ操作パネル14や水位レベルセンサ7、水位レベルスイッチ11、超音波式流量計10等の各種の検出装置や機器からの検出等の種々の信号を入力端子から制御部に取り込む。
尚、入力端子には、それぞれ固有の入力リレー番号が割り当てられ、この番号が制御部で使用するリレー番号となる。入力部は外部接続された装置からの信号を制御部で扱う内部信号に変換する機能を持つ。
即ち、液晶タッチ操作パネル14はタンク1への入水作業やタンク1からの出水作業等、一連の作業内容の設定、開始、終了の指示を、作業者が表示された液晶画面にタッチ操作での入力をすることによって、中央制御装置13に指示信号を伝えたり、作業開始後の各種機器や装置等の稼働状態や作業指示を作業者が視認可能に表示したりする。
図6は、上述した作業メニューの選択画面であり、圧送入水、重力出水、ポンプ入水、ポンプ出水の4つの選択ボタンが表示され、ボタンタッチで作業選択される。
図7は、選択された圧送入水作業についての作業開始前の設定画面であり、圧送入水ボタンと、入水口として車台の後側の水口3を示す「後」ボタンと車台の右側の水口4を示す「右」ボタンと車台の左側の水口5を示す「左」ボタンとの何れを選択するかの3つの水口選択ボタンと、入水作業を開始させる開始ボタンと、開始した入水作業を任意で停止させる停止ボタンとが表示される。
尚、表示された出水量表示欄にタッチして画面上に表れたキーパッドで所望の数値を入力すると、その欄に入力された数値が確認のため表示される。
図16に示す画面は、ポンプ入水作業において、作業開始後に中央制御装置13から作業者に対しての作業指示画面の例であり、現在稼働中の作業がポンプ入水作業であることを示すポンプ入水の表示と、注水口として車台右側の水口4が選択されていることを示す「右」表示と、詳しくは後述する、呼び水不足であることを示す不足表示と、呼び水を投入することを促す呼び水投入表示の画面表示と案内音声が流れる。
又、この画面には、これ等の表示を視認した作業者が入水作業停止を任意で停止させるための停止指示ボタンも合わせて画面表示される。
又、この画面にも上記と同様に、これ等の表示を視認した作業者が入水作業停止を任意で停止させるための停止指示ボタンも合わせて画面表示されている。
この無線LAN通信装置をアクセスポイントとして使用することにより、遠隔地のパソコンやタブレットやスマートフォン等の情報機器との通信が可能となるため、離れた場所から、本発明の制御装置の操作や給水活動の進捗状況の確認をすることができる。
この電磁クラッチ8が接続されるのは、ポンプ入水、ポンプ出水が開始され、水位レベルセンサ7がポンプ6に送り込まれる配管内の水を検出することで、電磁クラッチリレー(図示せず)が働き、電磁クラッチ8に電流が流れた時である。
図19に示すように、このガバナ用アクチュエータ12は、中央制御装置13から送られるポンプ出水作業の開始から終了までの作業進捗に応じて変化する制御信号に従って、ガバナ19(図3)を制御し、エンジン回転数を制御し、ポンプ回転数を制御し、流量を制御するための位置決め動作を行う。
この水位レベルセンサ7が配管内の水を検出すると、電磁クラッチ8に電流が流れてエンジン動力とポンプ6とを接続する。
一方、水位レベルセンサ7が配管内の水を検出できなければ、電磁クラッチ8に電流が流れず、中央制御装置13に対して水が無い旨の「無」信号を送り、図16に示すように、呼び水が不足している場合にはその旨の呼び水不足表示及び呼び水投入指示表示を液晶操作タッチパネル14に画面表示させて、図1乃至図3に示す呼び水口17から必要量の呼び水の投入を要する旨を作業者に視認させて、投入を促す。
タンク1内の水が電極に接触すると、水を通して閉回路ができ、その回路に流れる電流量によって水位レベルを検出し、検出の際、水の電極間抵抗を直接検出して、設定した水の抵抗値より大きいか小さいかによって、設定された満水水位や最低水位の液面の有無を調べる装置である。
又、図8の重力出水作業設定画面や図10のポンプ出水作業設定画面では、出水作業の際の出水口となる3つの出水口3(後)、4(右)、5(左)即ち、車台後側の開閉切替弁(3)、車台右側の開閉切替弁(4)、車台左側の開閉切替弁(5)の何れかを選択するための左右後選択ボタンが表示される。
又、開始ボタンにタッチした後の作業中に、作業者の任意の判断で停止ボタンにタッチすると、選択された作業内容指示情報が中央制御装置13に送られて作業が停止する。
以上の順序で、本装置の作業メニューである圧送入水、重力出水、ポンプ入水、ポンプ出水の何れかの作業の開始と、作業途中の任意停止に必要な流路切替弁2の流路切替と、開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5)の何れかの弁の開閉作業とが、作業者による液晶タッチ操作パネル14への入力操作のみで可能となる。
この制御は、作業者が、作業選択メニュー(図6)で、図13のポンプ入水作業又は図14のポンプ出水作業の開始ボタンにタッチしてから、給水車のエンジン動力を利用して駆動させるポンプ6が駆動するまでの間の配管流路の制御である。
図3において、エンジン動力ポンプの配管流路は、流路切替弁2を起点終点として、図3に示す、流路切替弁2→呼び水口17→水位レベルセンサ7→ポンプ6→超音波流量計10→流路切替弁2とするループ状の配管流路である。
このエンジン動力ポンプ配管流路を制御する際には、ポンプ6に給水車のエンジン動力と接続又は遮断させる電磁クラッチ8を連結状態としておく。
即ち、ポンプ入水作業であれば、起点は入水口となる水口3、4、5(開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5))の何れかからポンプ6に吸入される流路であり、終点はポンプ6から排出される水をタンク1へ送り込む流路となる。
又、ポンプ出水であれば、起点はタンク1内の水がポンプ6に吸入される流路であり、終点はポンプ6から排出される水を出水口となる水口3、4、5(開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5))の何れかに送り出す流路となる。
この水不足信号を受けた中央制御装置13は、液晶タッチパネル14に、ポンプ6を駆動させるために、呼び水口17からの呼び水の投入を促す呼び水投入情報画面(図14)を画面表示すると共に、その旨の音声案内を流す。
これにより、作業者に空運転によるポンプ故障の危険を知らせて、空運転によるポンプの故障を防止することができる。
圧送入水作業の場合には、満水信号を受けた中央制御装置13は、液晶操作タッチパネル14に対して満水信号を送る。
この指示画面を視認し音声案内に接した作業者が、液晶タッチ操作パネル14に表示されている停止ボタンにタッチする。
停止信号を受けた流路切替弁2の流路は停止状態に切り替わると共に、閉信号を受けた入水口の開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5)の何れかはその弁を閉じて、圧送入水作業が終了する。
停止信号を受けた流路切替弁2の流路は停止状態に切り替わり、閉信号を受けた開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5)の何れかはその弁を閉じて、ポンプ注入作業が終了する。
中央制御装置13は、送られて来た瞬時流量知を積算して、その積算値(積算流量値)が予め設定された出水量(図10)に達すると、電磁クラッチ8、より具体的には電磁クラッチリレーに対してはポンプ6と接続されたエンジン動力を遮断する遮断信号を送ってポンプ6を停止させ、流路切替弁2に対しては流路を閉じる停止信号を送って弁を閉じ、出水口として弁が開かれている開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5)の何れかに対してはその弁を閉じる閉信号を送って出水口を閉じさせる。
この制御は、液晶タッチ操作パネル14による出水量(図10)の設定と、中央制御装置13に予めプログラミングされたポンプ6の最大流量(目標値)と、水量検出器としての超音波流量計10による瞬時流量の検出と、中央制御装置13による瞬時流量の積算と、ガバナ用アクチュエータ12によるサーボ機構(図示せず)を利用したポンプ入水の開始から終了するまでの作業の進捗に応じた流量制御である。
中央制御装置13は、超音波式流量計10から送られた瞬時流量と予めプログラミングされたポンプ6の最大流量(目標値)との値を比較し、最初は徐々にポンプ6の回転数を上げながら最大流量に近付けて行く旨の制御信号をガバナ用アクチュエータ12に送る。
超音波式流量計10が最大流量に近づいた流量を検出し、中央制御装置13にその流量情報を送ると、中央制御装置13は目標の最大流量に達する前に徐々に回転数を下げ、最大流量に達すると回転数を一定に保つ制御信号をガバナ用アクチュエータ12に送る。
ガバナ用アクチュエータ12は、送られて来た制御信号に従ってガバナ19を制御することで、エンジン回転数を制御し、ポンプ回転数を減速し、ポンプ出水終了に向けた緩やかな流量調整を行う。
遮断信号を受けた電磁クラッチ8はポンプ6とエンジン動力とを遮断し、流路切替弁2の流路は停止状態に切り替わり、開閉切替弁(3)、開閉切替弁(4)、開閉切替弁(5)の何れかはその弁を閉じて、ポンプ出水作業は終了する。
2 流路切替弁(自動式四方弁)
3 開閉切替弁(自動式二方弁)
4 開閉切替弁(自動式二方弁)
5 開閉切替弁(自動式二方弁)
6 ポンプ
7 水位レベルセンサ
8 電磁クラッチ(電磁クラッチリレー)
9 リリーフ弁
10 水量検出器(超音波式流量計)
11 水位レベルセンサスイッチ
12 ガバナ用アクチュエータ
13 中央制御装置
14 入出力装置(液晶操作タッチパネル)
16 遠隔操作装置(無線LAN通信装置)
17 呼び水口
Claims (6)
- 給水車に搭載されたタンクと、前記タンクの水を給水する際の出水口になると共に前記タンクに水を注入する際の入水口ともなる水口と、
前記タンクと前記水口とを連通する配管流路と、
前記配管流路途中に配設されて水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり流路を開閉したりする流路切替弁と
前記水口に設けられて、水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり水口を開閉したりする開閉切替弁と、
水源元の圧力を用いてタンクに水を注入する圧送作業プログラムと、
ポンプを用いてタンクに水を注入するポンプ入水作業プログラムと、
前記タンクの水を重力落下を用いて給水する重力出水作業プログラムと、
前記タンクの水をポンプを用いて給水するポンプ出水作業プログラムとを備え、
これ等の作業プログラムに従って前記流路切替弁や開閉切替弁を制御する中央制御装置と、
前記中央制御装置に接続された入出力装置と、
前記入出力装置の作業開始における作業メニュー選択画面おいて、上記の圧送入水作業、ポンプ入水作業、重力出水作業、ポンプ出水作業の何れかを選択することにより、
選択された前記何れかの作業プログラムにおける前記流路切替弁や前記開閉切替弁の一連の操作作業を自動化し、
ポンプ入水作業又はポンプ出水作業において、流路切替弁を起点終点としてポンプを経由するループ状に設けられたループ状配管流路のポンプの吸入側流路に設けられた呼び水口と流路内の水不足を検出する水位レベルセンサと、
前記水位レベルセンサからの検出信号に応じた中央制御装置によって、エンジン動力とポンプとを接続したり遮断したりする電磁クラッチとを備え、
前記水位レベルセンサからの水不足信号を受けた中央制御装置が、ポンプ入水やポンプ出水の作業プログラムに従って、ポンプを停止させたり、入出力装置を通じてポンプ駆動の呼び水投入を促す旨を表示することを特徴とする給水車用配管制御装置。 - 給水車に搭載されたタンクと、前記タンクの水を給水する際の出水口になると共に前記タンクに水を注入する際の入水口ともなる複数の水口と、
前記タンクと前記複数の水口とを連通する配管流路と、
前記配管流路途中に配設されて水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり流路を開閉したりする流路切替弁と
前記複数の水口に各々配設されて、水を給水する際の出水流路と水を注水する際の入水流路とに流路を切り替えたり水口を開閉したりする開閉切替弁と、
水源元の圧力を用いてタンクに水を注入する圧送作業プログラムと、
ポンプを用いてタンクに水を注入するポンプ入水作業プログラムと、
前記タンクの水を重力落下を用いて給水する重力出水作業プログラムと、
前記タンクの水をポンプを用いて給水するポンプ出水作業プログラムとを備え、
これ等の作業プログラムに従って前記流路切替弁や複数の開閉切替弁を制御する中央制御装置と、
前記中央制御装置に接続された入出力装置と、
前記入出力装置の作業開始における作業メニュー選択画面おいて、上記の圧送入水作業、ポンプ入水作業、重力出水作業、ポンプ出水作業の何れかを選択することにより、
選択された前記何れかの作業プログラムにおける前記流路切替弁や前記開閉切替弁の一連の操作作業を自動化し、
ポンプ入水作業又はポンプ出水作業において、流路切替弁を起点終点としてポンプを経由するループ状に設けられたループ状配管流路のポンプの吸入側流路に設けられた呼び水口と流路内の水不足を検出する水位レベルセンサと、
前記水位レベルセンサからの検出信号に応じた中央制御装置によって、エンジン動力とポンプとを接続したり遮断したりする電磁クラッチとを備え、
前記水位レベルセンサからの水不足信号を受けた中央制御装置が、ポンプ入水やポンプ出水の作業プログラムに従って、ポンプを停止させたり、入出力装置を通じてポンプ駆動の呼び水投入を促す旨を表示することを特徴とする給水車用配管制御装置。 - 圧送入水作業又はポンプ入水作業において、タンク内に配設された満水水位を検出する水位レベルセンサスイッチからの満水信号を受けた中央制御装置が、
圧送入水作業の場合には、
入出力装置に満水表示させると共に入水口の開閉切替弁を閉じる旨の指示画面を表示させて、指示画面の停止ボタンがタッチされると、
中央制御装置が流路切替弁を停止状態にさせると共に、入水口の開閉切替弁を閉めさせて水口を閉じさせて、圧送入水作業を終了させ、
ポンプ入水作業の場合には、
電磁クラッチリレーに遮断信号を送ってポンプを停止させる共に、流路切替弁に停止信号を送って入水口の弁を閉めてポンプ注入作業を終了することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の給水車用配管制御装置。 - ポンプ出水作業において、出水量設定が可能な入出力装置と、ポンプの排出側の配管流路の瞬時流量値を中央制御装置に送る水量検出器とを設け、
中央制御装置が、前記瞬時流量値を積算した積算値が設定された前記出水量に達すると、電磁クラッチリレーに離脱信号を送ってポンプを停止させ、流路切替弁に対しては流路を閉じる停止信号を送って弁を閉じさせ、出水口として選択された開閉切替弁に対しては閉信号を送って弁を閉じさせて、ポンプ出水作業を終了することを特徴とする請求項1乃至新請求項3の何れかに記載の給水車用配管制御装置。 - ポンプ出水作業において、入出力装置で設定された出水量と、中央制御装置に予めプログラミングされたポンプの最大流量値と、水量検出器からの瞬時流量値を受けた中央制御装置が、
前記瞬時流量値とポンプの最大流量値とを比較して、
初めは徐々にポンプ回転数を上げ、最大流量値に近づくと徐々にポンプ回転数を下げ、最大流量値に達するとポンプ回転数を一定に保ち、
前記積算流量値と設定された出水量値とを比較して、値が近づくと、ポンプ回転数を下げて、緩やかにポンプ出水を終了させるよう制御することを特徴とする請求項4に記載の給水車用配管制御装置。 - 入出力装置に遠隔操作装置を接続させたことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の給水車用配管制御装置。
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