(57)【要約】【課題】配管内の消火液の凍結を確実に防止しながら、凍結防止に要する電力の消費量を抑制する。【解決手段】  消火設備における消火液が充填された配管を加熱するヒータと、前記配管の温度を計測する温度センサと、前記温度センサの計測結果が前記消火液の凝固点以下の予め設定された第１温度を示すと、前記ヒータへの通電を開始し、前記計測結果が前記凝固点よりも高い予め設定された第２温度を示すと、前記ヒータへの通電を停止するコントローラと、を具備することを特徴とする凍結防止システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消火設備における消火液が充填された配管を加熱するヒータと、
前記配管の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサの計測結果が前記消火液の凝固点以下の予め設定された第１温度を示すと、前記ヒータへの通電を開始し、前記計測結果が前記凝固点よりも高い予め設定された第２温度を示すと、前記ヒータへの通電を停止するコントローラと、
を具備することを特徴とする凍結防止システム。
【請求項２】
前記第１温度は、前記凝固点よりも実質的に１度低い温度以上、前記凝固点以下に設定されること、
を特徴とする請求項１に記載の凍結防止システム。
【請求項３】
前記第２温度は、前記凝固点より大きく、前記凝固点よりも実質的に１度高い温度以下に設定されること、
を特徴とする請求項２に記載の凍結防止システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の凍結防止システムを含む消火設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉鎖型消火設備の配管の凍結防止システム、及びその凍結防止システムを含む消火設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉鎖型消火設備の配管内には、常時消火液が充填されている。このため寒冷地においては、配管内の消火液が凍ることがあり、例えば、配管にヒータ線を巻き付けるといった凍結対策がなされる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０３５６号公報、従来の技術
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この場合、通常のヒータ制御としては、配管温度が消火液の凝固点から所定の温度だけ高い通電開始温度以下になると、ヒータへの通電を開始し、配管温度が通電開始温度よりも更に高い通電停止温度を超えると、ヒータへの通電を停止することになる。かかるヒータ制御は、確実な凍結防止を期待できるものの、通電開始から通電停止までの温度範囲が広いため相応の電力消費を必要とする。
【０００５】
そこで、本発明は、配管内の消火液の凍結を確実に防止しながら、凍結防止に要する電力の消費量を抑制することができる凍結防止システム及び消火設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決すべく、本発明は、消火設備における消火液が充填された配管を加熱するヒータと、前記配管の温度を計測する温度センサと、前記温度センサの計測結果が前記消火液の凝固点以下の予め設定された第１温度を示すと、前記ヒータへの通電を開始し、前記計測結果が前記凝固点よりも高い予め設定された第２温度を示すと、前記ヒータへの通電を停止するコントローラと、を具備することを特徴とする凍結防止システムを提供する。
【０００７】
上記のような構成を有する本発明の凍結防止システムでは、前記第１温度が、前記凝固点よりも実質的に１度低い温度以上、前記凝固点以下に設定されることが好ましい。また、前記第２温度が、前記凝固点より大きく、前記凝固点よりも実質的に１度高い温度以下に設定されることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、上記の凍結防止システムを含む消火設備をも提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配管内の消火液の凍結を確実に防止しながら、凍結防止に要する電力の消費量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る消火設備１の一例を示す概略図である。
【図２】凍結防止システム１０の一例を示す概略図である。
【図３】ヒータ１１の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の代表的な実施形態に係る凍結防止システムを含む消火設備を、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明はこれら図面に限定されるものではない。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る消火設備１を例示する。
消火設備１は、閉鎖型の消火設備であり、配管に消火液が充填されている。本実施形態では、消火液として水成膜泡消火薬剤水溶液を使用する泡消火設備を想定しているが、消火液として水を使用するスプリンクラー設備でもよいものとする。ここで、水成膜泡消火薬剤水溶液の凝固点は約０℃であるものとし、所定の圧力（例えば約０．８ＭＰａ）で配管に充填されている。
【００１３】
泡消火設備である消火設備１は、泡消火薬剤混合装置２、流水検知装置３、配管（１次側配管５及び２次側配管６）、複数のヘッド７、及び凍結防止システム１０を含んでいる。ここでは、流水検知装置３の上流に位置する配管を１次側と呼び、流水検知装置３の下流に位置する配管を２次側と呼ぶこととしている。
【００１４】
具体的には、泡消火薬剤混合装置２は、泡消火薬剤の原液を水槽の水と混合し、所定の濃度（例えば３％）の水溶液を生成する。流水検知装置３は、ヘッド７の開放により泡水溶液が流れると、警報を発する。ヘッド７は、２次側配管６に取り付けられて消火液（消火泡）を噴射する。本実施形態では、ヘッド７は火災感知部を備えた閉鎖型のヘッドであるが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１５】
配管は、消火液の充填圧力に長期間耐えられるように、例えば配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ配管）のような金属管であることが好ましいが、これに限られない。また、配管のうち特に外気に曝される部位は、配管内の消火液の凍結を防止するために、グラスウールなどの保温材６Ａで覆われるとともに、凍結防止システムが適用されている（図２参照）。
【００１６】
図２は、凍結防止システム１０を例示する。凍結防止システム１０は、図示するようにヒータ１１、温度センサ１３及びコントローラ１５を含む。
【００１７】
ヒータ１１は、例えば２次側配管６などの配管を加熱する、例えば線状又は帯状のヒータ線である。ヒータ１１は、配管に沿わせたり巻き付けたりするようにして配管に取り付けられ、更に保温材６Ａで被覆されてもよい。ヒータ１１の仕様は、ヒータ１１が適用される配管によって異なるが、例えば、ＳＧＰ配管２０Ａ及び２５Ａに対して消費電力１４Ｗ／ｍ、定格電圧ＡＣ２００Ｖでよい。
【００１８】
温度センサ１３は、配管の温度（例えば表面温度）を計測する。温度センサ１３は、２次側配管６などの配管に一定の間隔で取り付けられていてもよいし、例えば外気に曝される部位のように凍結が懸念される部位に重点的に取り付けられてよい。温度センサ１３は、所定の時間間隔（例えば１分間隔、５分間隔など）で配管の温度を計測し、計測結果を出力する。この計測結果はコントローラ１５又は外部コンピュータに記憶され、コントローラ１５によるヒータ１１の制御に利用される。なお、温度センサ１３は、例えば熱電対であるが、消火設備１の設置場所における最低気温を確実に計測できるものであれば種類を問わない。
【００１９】
コントローラ１５は、温度センサ１３の計測結果に基づいてヒータ１１を制御する。コントローラ１５は、１台のヒータ１１を制御してもよいし、複数台のヒータ１１を一括して制御してもよい。また、コントローラ１５は、１台のヒータ１１を制御するために、１台の温度センサ１３の計測結果を用いてもよいし、複数台の温度センサ１３の計測結果を用いてもよい。コントローラ１５は、複数台の温度センサ１３の計測結果に基づいて特定のヒータ１１を制御する場合、最も低い配管温度を示す計測結果を通電開始の判定のために使用してもよい。
【００２０】
具体的には、コントローラ１５は、温度センサ１３の計測結果、つまり配管の温度が予め設定された通電開始温度（第１温度）を示すと、ヒータ１１への通電を開始する。そして、コントローラ１５は、温度センサ１３の計測結果が予め設定された通電停止温度（第２温度）を示すと、ヒータ１１への通電を停止する。
【００２１】
ここで、発明者らは、配管内の消火液がその凝固点では凍結せず、凝固点から例えば−４℃〜−１℃まで冷却されてようやく凍結し始めることを見い出した。この現象は過冷却に起因するものと考えられる。つまり、一般に、振動や衝撃といった物理的刺激の少ない非常に安定した状況下では、凝固に必要な微小相の発達が不十分で、相転移が行われず、水溶液は凝固点を下回る温度になっても凍結しないことがある。消火設備の配管は上述した安定的な状況下にあり、また、配管に巻かれた保温材が緩衝材としても機能するため、外部環境からの物理的刺激を受けにくい。そのため、消火設備の配管内の消火液は、過冷却現象により凝固点を下回らないと凍結し始めないのである。
【００２２】
このことを踏まえ、本実施形態では、通電開始温度Ｔｓを、次式のとおり、消火液の凝固点Ｔｆよりもα℃だけ低い温度に設定するものとする。
Ｔｓ＝Ｔｆ−α
例えば、αを０≦α≦１に設定することが好ましい。とりわけα＝０、つまり通電開始温度Ｔｓを消火液の凝固点Ｔｆと一致させることが、確実な凍結防止の観点から好ましい。
【００２３】
また、次式のとおり、通電停止温度Ｔｅを、凝固点Ｔｆよりもβ℃だけ高い温度に設定するものとする。
Ｔｅ＝Ｔｆ＋β
とりわけ、βを０＜β≦１の範囲に設定することがヒータ１１の電力消費の抑制の観点から好ましい。つまり、通電開始温度Ｔｓと通電停止温度Ｔｅとの差を小さくすることで電力消費を抑制するのである。
【００２４】
なお、通電開始温度及び通電停止温度の具体的な設定は、実験により決定することもできるし、消火設備の管理者が凍結のリスクと電力のコストを考慮して決定することもできる。
【００２５】
図３は、ヒータ１１の制御手順の一例を示すフローチャートである。コントローラ１５は、所定の時間間隔（例えば１分間隔、５分間隔など）でこの手順を繰り返すものとする。
【００２６】
コントローラ１５は、ステップＳ１において最新の配管温度（計測結果）を取得する。コントローラ１５は、最新の配管温度を温度センサ１３から直接取得してもよいし、記憶されたログのうち最新の記録を最新の配管温度として用いてもよい。
【００２７】
次いで、コントローラ１５は、ステップＳ２において最新の配管温度を通電開始温度（消火液の凝固点−α）と比較する。コントローラ１５は、最新の配管温度が通電開始温度より高いと判定すると、手順をステップＳ１に戻す。他方、最新の配管温度が通電開始温度以下であると判定すると、コントローラ１５は、ステップＳ３においてヒータ１１への通電を開始させる。
【００２８】
このようにしてヒータ１１への通電が始まると、コントローラ１５は、ステップＳ４において再び温度センサ１３の最新の配管温度を取得し、ステップＳ５において最新の配管温度を通電停止温度（消火液の凝固点＋β）と比較する。最新の配管温度が通電停止温度未満であると判定すると、コントローラ１５は手順をステップＳ４に戻す。他方、最新の配管温度が通電停止温度以上であると判定すると、コントローラ１５は、ステップＳ６においてヒータ１１への通電を停止させ、手順をステップＳ１に戻す。
【００２９】
コントローラ１５がこのような手順を繰り返すことで、凍結防止システム１０は、ヒータ１１の消費電力をできるだけ抑制しながら配管内の消火液の凍結を確実に防止することが可能となる。
【００３０】
このように、本実施形態では、ヒータ１１への通電開始温度を消火液の凝固点以下に設定しているため、ヒータ通電制御を凝固点を上回る温度設定で行う一般的な凍結対策に比べて消費電力が少なくて済む。また、通電開始温度を凝固点に設定しておけば、より確実に凍結防止を図ることができる。
【００３１】
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それらも本発明に含まれる。
【００３２】
凍結防止システム１０は、配管に吹き付ける風の速度を計測する風速計を含んでもよく、コントローラ１５は、風速データにも基づいてヒータ１１を制御してもよい。例えば、コントローラ１５は、例えば次式のように、風速が大きくなるほど通電開始温度Ｔｓが高くしてもよい。
Ｔｓ＝Ｔｆ−α＋γ
γ：風速に応じた補正係数
これにより、風の影響を考慮したヒータ１１の制御が可能となる。
【００３３】
また、凍結防止システム１０は、配管の内圧を計測する圧力センサを含んでもよく、コントローラ１５は、内圧データにも基づいてヒータ１１を制御してもよい。例えば、コントローラ１５は、配管温度が消火液の凝固点以下となった後、配管の内圧が所定の閾値を超えると、配管温度が通電開始温度に到達していなくてもヒータ１１への通電を開始してもよい。これにより凍結防止の確実性が高まる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・消火設備、
５・・・１次側配管、
６・・・２次側配管、
７・・・ヘッド、
１０・・・凍結防止システム、
１１・・・ヒータ、
１３・・・温度センサ、
１５・・・コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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