JP7472206B2 - 消火システム - Google Patents

Description

本開示は、飛行ロボットを用いた消火システムに関するものである。

ドローンのような、遠隔操作あるいは自動制御にて無人で飛行可能な飛行ロボットを消火作業に適用する技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された飛行ロボットは、飛行しながら露出した消火用ノズルを把持し、消火用ホースとともに放水位置まで消火用ノズルを運搬し、火源に放水して消火する。

この結果、特許文献１に係る消火システムは。遮蔽物があっても効率よく消火活動を行うことで、今まで以上に避難者の安全を確保できるとともに、屋内、廊下等の美観を損ねず、施工コストが少ない消火システムを提供することができる。

特開２０１９－２４８１３号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に係る消火システムは、消火作業のために水を使用する。従って、水損などの二次的な災害が発生する可能性があり、水による消火に適さない環境には適用できず、適用範囲が限定されてしまう。

また、特許文献１に係る消火システムで用いられている飛行ロボットは、周囲の空気を下方に向けて送ることで浮上する。このため、火源に向けて酸素を供給してしまう結果となり、火災を増長させてしまうおそれがある。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、水損のおそれがなく、かつ、火災の増長を抑制できる消火システムを得ることを目的とする。

本開示に係る消火システムは、遠隔制御指令を送信するリモートコントローラと、遠隔制御指令に基づいて飛行可能な飛行ロボットとを備え、火源の消火作業を行う消火システムであって、飛行ロボットは、周囲の空気から窒素と酸素を分離する分離装置と、分離装置により分離された窒素を噴射する複数の噴射部と、複数の噴射部のそれぞれから噴射させる窒素の噴射量を制御することにより遠隔制御指令に基づき火源へと飛行ロボットを移動させるとともに、複数の噴射部のそれぞれから噴射された窒素により形成された局所空間によって火源を取り囲むように飛行ロボットの位置決めをし、火源への酸素供給量を下げることで消火作業を実行する制御部とを備えたものである。
また、本開示に係る消火システムは、遠隔制御指令を送信するリモートコントローラと、遠隔制御指令に基づいて飛行可能な飛行ロボットとを備え、火源の消火作業を行う消火システムであって、飛行ロボットは、複数の分離装置と、リモートコントローラから送信された遠隔制御指令に基づいて複数の分離装置のそれぞれを制御することで、飛行ロボットの位置決め制御を実行する制御部とを備え、複数の分離装置のそれぞれは、周囲の空気から圧縮空気を生成する高圧送風機と、圧縮空気に含まれる窒素と酸素を分離するセパレータと、セパレータにより分離された窒素をあらかじめ決められた第１方向に噴射する噴射部と、セパレータにより分離された酸素を第１方向とは異なる、あらかじめ決められた第２方向に排出する排気管とを有し、制御部は、複数の分離装置が有するそれぞれの噴射部から第１方向に噴射させる窒素の噴射量を遠隔制御指令に基づいて調整し、窒素を使用して火源を消火するために適した位置に飛行ロボットを移動させるとともに、それぞれの噴射部から噴射された窒素により形成された複数の局所空間によって火源を取り囲むように位置決め制御を実行し、火源への酸素供給量を下げることで消火作業を実行するものである。

本開示によれば、水損のおそれがなく、かつ、火災の増長を抑制できる消火システムを得ることができる。

本開示の実施の形態１に係る消火システムに関する説明図である。 本開示の実施の形態１における飛行ロボットに複数搭載される分離装置の内部構成を示した図である。 本開示の実施の形態１における飛行ロボットに関する機能ブロック図である。 本開示の実施の形態２における飛行ロボットに関する機能ブロック図である。

以下、本開示の消火システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。
本開示に係る消火システムは、空気から分離生成された窒素により、火源の近傍においてホバリングできるように飛行ロボットを遠隔制御し、窒素により形成された複数の局所空間によって火源を取り囲んで火源への酸素供給量を減らすことで、消火を行うことを技術的特徴とするものである。

実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１に係る消火システムに関する説明図である。本実施の形態１に係る消火システムは、制御部２０および複数の分離装置１０が搭載された飛行ロボット１００と、リモートコントローラ５０とで構成されている。飛行ロボット１００は、外部からの遠隔制御指令に基づいて無人で飛行可能であり、飛行ロボット１００の具体例としてはドローンが挙げられる。

図１では、複数の分離装置１０として、２つの分離装置１０（１）、１０（２）により構成されている場合を例示している。分離装置１０は、火災規模、監視環境など、用途に応じて適宜適切な台数とすることができる。

リモートコントローラ５０は、操作部５１および表示部５２を有している。オペレータは、リモートコントローラ５０を操作することで、飛行ロボット１００を所望の位置に移動させるための遠隔制御指令を送信することができる。

図２は、本開示の実施の形態１における飛行ロボット１００に複数搭載される分離装置１０の内部構成を示した図である。複数の分離装置１０のそれぞれは、同一構成を有しており、高圧送風機１１、セパレータ１２、噴射部１３、および排気管１４を有して構成されている。

高圧送風機１１は、周囲の空気を取り込むことで圧縮空気を生成する。セパレータ１２は、高圧送風機１１で生成された圧縮空気を取り込み、圧縮空気に含まれている窒素と酸素を分離する。このセパレータ１２としては、例えば、宇部興産（株）製の窒素分離膜装置を適用することができる。

噴射部１３は、セパレータ１２により分離生成された窒素を、あらかじめ決められた第１方向に噴射する。本開示に係る消火システムは、空気から分離生成された窒素により、火源の近傍においてホバリングできるように飛行ロボット１００の位置を遠隔制御する点を第１の技術的特徴としている。さらに、本開示に係る消火システムは、図１に示したように、第１方向に噴射された窒素により形成された複数の局所空間によって火源を取り囲むことで、火源への酸素供給量を下げて消火を行うことを第２の技術的特徴としている。

排気管１４は、セパレータ１２により分離された酸素を第１方向とは異なる方向としてあらかじめ決められた第２方向に排出する。図１に示したように、セパレータ１２により分離された酸素は、排気管１４を経由して局所空間とは異なる方向である第２方向に向けて排出され、結果的に、火源への酸素供給量を下げることができる。

上述した第１の技術的特徴および第２の技術的特徴は、飛行ロボット１００が備える制御部によって実行される。そこで、制御部の機能について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、本開示の実施の形態１における飛行ロボット１００に関する機能ブロック図である。なお、図３では、１台目の分離装置１０（１）の機能ブロックに関して図示し、２台目の分離装置１０（２）の機能ブロックに関しては図示を省略している。

飛行ロボット１００は、複数の分離装置１０、および制御部２０を備えている。制御部２０は、複数の分離装置１０を統括制御するとともに、リモートコントローラ５０との通信制御を行う。

制御部２０は、リモートコントローラ５０から、飛行ロボット１００を所望の位置に移動させるための遠隔制御指令を受信する。そして、制御部２０は、複数の分離装置１０が有するそれぞれの噴射部１３から第１方向に噴射させる窒素の噴射量を、受信した遠隔制御指令に基づいて調整する。

具体的には、制御部２０は、窒素を使用して火源を消火するために適した位置に飛行ロボット１００を移動させるとともに、それぞれの噴射部１３から噴射された窒素により形成された複数の局所空間によって、火源を取り囲むように位置決め制御を実行する。この結果、飛行ロボット１００を用いて、火源への酸素供給量を下げ、酸素濃度を下げて消火作業を実行することができる。

本実施の形態１に係る消火システムによれば、以下のような効果を実現できる。
（効果１）環境面での効果
本実施の形態１に係る消火システムは、水を使用せずに、火源に対して窒素による局所空間を形成し、火源への酸素供給量を下げることで局所的な酸欠状態を作り消火を行っている。従って、水損などの二次的な災害が発生することがなく、種々の環境に対して適用可能となる。

また、局所空間を形成することで、呼吸はできるが着火しない環境を局所的に作ることができる。従って、放水をせず、環境に悪影響を与えることなしに、局所空間を形成して消火試験を実施することが可能となる。さらに、周囲の空気を使用して消火を行うことができるため、環境にやさしいシステムを実現できる。

（効果２）費用面での効果
在来設備は、設置コスト、機器更新コストが高額であった。これに対して、本実施の形態１に係る消火システムは、配管が不要であり、水も使用しないため、水源や消火剤貯蔵タンクが不要となり、凍結の心配もない。従って、設備の初期費用、維持費用を削減することができる。

（効果３）適用範囲拡大の効果
本実施の形態１に係る飛行ロボットは、配線、配管なしに、リモートコントローラを用いて遠隔制御することが可能である。従って、大空間など、広範囲の警戒に適したシステムを実現できる。

また、スプリンクラを用いた消火システムでは、例えば１０ｍ以下の高さの空間しか監視できず、感知能力に限界があった。さらに、スプリンクラを用いた消火システムでは、ピンポイントで火源を判別できないため、広範囲に放水を行うことになり、効果的な消火が実現できないおそれがあった。

これに対して、本実施の形態１に係る飛行ロボットは、大空間に対しても適用でき、かつ、ピンポイントで火源を判別でき、適用範囲の拡大を図ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、飛行ロボット１００にカメラを搭載し、カメラで撮像した画像データをリモートコントローラ５０の表示部５２に表示できる付加機能を備えたシステム構成について説明する。

図４は、本開示の実施の形態２における飛行ロボットに関する機能ブロック図である。本実施の形態２に係る図４に示した機能ブロック図は、先の実施の形態１に係る図３に示した機能ブロック図と比較すると、制御部２０によって制御される機能として、カメラ３０をさらに備えている点が異なっている。

なお、先の図１では、飛行ロボット１００にカメラ３０が搭載された状態が例示されている。そこで、カメラ３０関連の機能を中心に、以下に説明する。

カメラ３０は、飛行ロボット１００に搭載され、第１方向を撮像した画像データを生成する。すなわち、カメラ３０は、窒素によって形成される局所空間で囲まれる領域の画像データを撮像することができる。制御部２０は、カメラ３０により撮像された画像データを、リモートコントローラ５０に対して送信する。

リモートコントローラ５０は、制御部２０から送信された画像データを受信し、表示部５２に表示させることで、飛行ロボット１００から第１方向を見た画像情報をオペレータに提供する。

従って、リモートコントローラ５０を操作するオペレータは、表示部５２に表示された画像データを参照しながら、飛行ロボット１００を火源に対する所望の位置へ容易に移動させることができる。この結果、火源を消火するための適切な位置に飛行ロボット１００を迅速に誘導し、消火作業を実施することができる。

また、カメラとともに熱感知器を搭載する、あるいはカメラとして赤外線カメラを用いるなどの対応を取ることで、高温部分をより確実に特定できる機能を持たせることができる。この結果、火源位置を迅速に特定し、効果的な消火作業を行うことができる。

また、このようなカメラ機能を備えることで、飛行ロボット１００を消火作業に用いるだけでなく、重要施設、文化財などの監視作業にも用いることができ、火災を未然に防ぐ役割を果たすことができる。

本実施の形態２に係る消火システムによれば、先の実施の形態１における効果１～効果３に加え、以下のようなさらなる効果を実現できる。
（効果４）消火作業の迅速化面での効果
オペレータは、飛行ロボット１００から第１方向を見た画像情報を参照することで、火源位置に対して飛行ロボット１００を迅速に誘導し、適切な位置で窒素により形成した局所空間を利用した消火作業を実施することができる。

また、撮像エリア内での高温部分を特定できる機能を備えることで、火源位置を迅速に特定し、効果的な消火作業を行うことができる。

（効果５）画像情報を利用した応用面での効果
飛行ロボットから第１方向を見た画像情報を参照することで、火災が発生する前段階での火災監視に適用することができる。特に、先の効果３でも説明したように、本開示に係る飛行ロボットによれば、大空間に適用することができ、重要施設、文化財、公共施設など、種々の火災監視に適用できる。

なお、本開示に係るリモートコントローラ５０は、火災受信機、上位装置などの他のシステムと相互通信を行うことで、火源位置情報を取得することができる。このような場合には、リモートコントローラ５０は、取得した火源位置情報に基づいて、あらかじめ設定された空間座標系の適切な位置に飛行ロボット１００を移動させるための遠隔制御指令を生成し、飛行ロボット１００の飛行制御を実施することが可能である。

また、本開示に係るリモートコントローラ５０は、カメラ３０から得られた画像情報を他のシステムへ転送することも可能である。

また、火災の大きさ、あるいは火災監視環境に応じて、飛行ロボットを複数台用いて消火作業を行うことも可能である。

また、リモートコントローラの代わりに、携帯端末、現場に設置される制御盤等を利用することも考えられる。

また、本実施の形態１では、飛行ロボットで説明したがセパレータを車両の様な自走ロボットに搭載して、飛行ロボットと同様に自走ロボットを火源に向かわせて消火作業を実行するようにしてもよい。その場合に、車輪を駆動して自走してもよいし、セパレータで分離した窒素を後方に噴射して駆動するようにしてもよいし、火源近くまでは窒素と酸素を後方に噴射して、火源には窒素のみを噴射するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１、２では、飛行ロボットが複数の分離装置を備える消火システムについて説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、複数の噴射部を有する１つの分離装置を備える構成、あるいは、ノズルの方向を可変制御可能な１つの噴射部を有する１つの分離装置を備えるような構成を採用することによっても、同様の効果を実現できる。

１０ 分離装置、１１ 高圧送風機、１２ セパレータ、１３ 噴射部、１４ 排気管、２０ 制御部、３０ カメラ、５０ リモートコントローラ、５１ 操作部、５２ 表示部、１００ 飛行ロボット。

Claims (2)

1. 遠隔制御指令を送信するリモートコントローラと、
   前記遠隔制御指令に基づいて飛行可能な飛行ロボットと
   を備え、火源の消火作業を行う消火システムであって、
   前記飛行ロボットは、
   周囲の空気から窒素と酸素を分離する分離装置と、
   前記分離装置により分離された窒素を噴射する複数の噴射部と、
   前記複数の噴射部のそれぞれから噴射させる前記窒素の噴射量を制御することにより前記遠隔制御指令に基づき火源へと前記飛行ロボットを移動させるとともに、前記複数の噴射部のそれぞれから噴射された前記窒素により形成された局所空間によって前記火源を取り囲むように前記飛行ロボットの位置決めをし、前記火源への酸素供給量を下げることで消火作業を実行する制御部と
   を備えた消火システム。
2. 遠隔制御指令を送信するリモートコントローラと、
   前記遠隔制御指令に基づいて飛行可能な飛行ロボットと
   を備え、火源の消火作業を行う消火システムであって、
   前記飛行ロボットは、
   複数の分離装置と、
   前記リモートコントローラから送信された前記遠隔制御指令に基づいて前記複数の分離装置のそれぞれを制御することで、前記飛行ロボットの位置決め制御を実行する制御部と
   を備え、
   前記複数の分離装置のそれぞれは、
   周囲の空気から圧縮空気を生成する高圧送風機と、
   前記圧縮空気に含まれる窒素と酸素を分離するセパレータと、
   前記セパレータにより分離された前記窒素をあらかじめ決められた第１方向に噴射する噴射部と、
   前記セパレータにより分離された前記酸素を前記第１方向とは異なる、あらかじめ決められた第２方向に排出する排気管と
   を有し、
   前記制御部は、前記複数の分離装置が有するそれぞれの前記噴射部から前記第１方向に噴射させる前記窒素の噴射量を前記遠隔制御指令に基づいて調整し、前記窒素を使用して前記火源を消火するために適した位置に前記飛行ロボットを移動させるとともに、それぞれの前記噴射部から噴射された前記窒素により形成された複数の局所空間によって前記火源を取り囲むように前記位置決め制御を実行し、前記火源への酸素供給量を下げることで前記消火作業を実行する
   消火システム。