(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
防護区画に延びた分岐管にスプリンクラーヘッドが設置され、火災時に給水源から加圧されて供給された消火用水をスプリンクラーヘッドに供給して散水を行う水系消火設備と、
前記水系消火設備の分岐管に接続されて特定の防護区画に設置され、不活性ガスおよび消火用水を流入し不活性ガスの放出に伴って消火用水を微噴霧化して放出する噴霧ヘッドと、
前記噴霧ヘッドが設置された防護区画の火災を検出する火災検出手段と、
前記噴霧ヘッドに供給する不活性ガスを高圧状態で貯蔵したガス貯蔵部と、
前記火災検出手段の火災検出時に、前記ガス貯蔵部の不活性ガスおよび前記水系消火設備の消火用水を前記噴霧ヘッドに供給して消火用水を不活性ガスにより微噴霧化して放出させ、前記不活性ガスの放出が終了した後は前記噴霧ヘッドから前記水系消火設備の加圧供給された消火用水のみを継続して放出させる微噴霧制御部と、
を備えたことを特徴とする固定式消火システム
【請求項２】
請求項1記載の固定式消火設備に於いて、
前記火災検出手段は前記噴霧ヘッドに設けられ、
前記噴霧ヘッドは、消火用水が加圧充填された前記水系消火設備の給水配管に接続され、定常監視状態で前記消火用水と不活性ガスの放出口を弁体により閉鎖し火災による熱気流を受けた際に前記消火用水と不活性ガスの放出口を開放させる感熱作動機構を備えた閉鎖型の噴霧ヘッドであり、
前記微噴霧制御部は、前記噴霧ヘッドの感熱作動機構が火災の熱気流を受けて作動した際の消火用水の流水を流水検知装置で検知して前記ガス貯蔵部からガス配管に設けているガス制御弁を開放させることを特徴とする固定式消火システム。
【請求項３】
請求項1記載の固定式消火設備に於いて、
前記火災検出手段は防護区画に設けられた火災感知器であり、
前記噴霧ヘッドは、消火用水が加圧充填された前記水系消火設備の給水配管に給水制御弁を介して接続されると共に、前記ガス貯蔵部からのガス配管にガス制御弁を介して接続され、消火用水と不活性ガスの放出口を常時開放状態とした開放型の噴霧ヘッドであり、  前記微噴霧制御部は、前記火災感知器で前記噴霧ヘッドを設置している防護区画の火災を検出した際に、前記給水制御弁及びガス制御弁の各々を開制御して不活性ガスの放出に伴って消火用水を微噴霧化して放出させることを特徴とする固定式消火システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火用水を高圧の不活性ガスにより微噴霧化して放出させる２流体を用いた固定式消火システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消火液を不活性ガスにより噴霧化して放出させる２流体の微噴霧消火システムとしては図６のものがある。図６において、ガスボンベ１００には窒素ガス等の不活性ガスが高圧状態で充填されており、また水タンク１０３には消火液が貯蔵されている。火災時には、バルブ１０２を開いてガスボンベ１００の不活性高圧ガスをガス配管１０１により防護区画に設置しているヘッド１０７に供給する。
【０００３】
同時にバルブ１０６を開いて水タンク１０３の消火液を不活性ガスで加圧し、バルブ１０５を開くことで給水配管１０４によりヘッド１０７に消火用水を供給する。このためヘッド１０７は、高圧不活性ガスと消火液の供給を同時に受け、不活性ガスの放出に伴って消火液を微噴霧化して放出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の２流体の微噴霧消火システムにあっては、消火液の微噴霧化による放出をガスボンベに充填した高圧不活性ガスに頼っており、放出できる消火液の量がガスボンベの容量によって制限され、消火が完了する前にガスを放出し尽くしてしまう恐れもあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、消火用水の不活性ガスの２流体を用いた微噴霧消火につき、不活性ガスの放出に制限されずに継続的に消火できる固定式消火シテムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、次のように構成する。本発明の固定式消火システムは、防護区画に延びた分岐管にスプリンクラーヘッドが設置され、火災時に給水源から加圧されて供給された消火用水をスプリンクラーヘッドに供給して散水を行う水系消火設備と、水系消火設備の分岐管に接続されて特定の防護区画に設置され、不活性ガスおよび消火用水を流入し不活性ガスの放出に伴って消火用水を微噴霧化して放出する噴霧ヘッドと、噴霧ヘッドが設置された防護区画の火災を検出する火災検出手段と、噴霧ヘッドに供給する不活性ガスを高圧状態で貯蔵したガス貯蔵部と、火災検出手段の火災検出時に、ガス貯蔵部の不活性ガスおよび水系消火設備の消火用水を噴霧ヘッドに供給して消火用水を不活性ガスにより微噴霧化して放出させ、不活性ガスの放出が終了した後は噴霧ヘッドから水系消火設備の加圧供給された消火用水のみを継続して放出させる微噴霧制御部を設けている。
【０００７】
このような本発明の固定式消火システムによれば、不活性ガスの使用が火災初期の微噴霧消火のみに必要となり、不活性ガスの貯蔵容量を低減できる。また不活性ガスは、従来のように消火用水をヘッドに供給する加圧源としては使用されないため、消火用水の貯蔵タンクやガス配管が不要になる。
更に、ガス貯蔵部に蓄えられるガス量は限られており、微噴霧の放出で消火が完了する前にガスを放出し尽くしてしまうことも考えられるが、その後は水系消火設備からの消火用水の加圧供給による散水が継続して行われる。即ち、ガス放出による消火用水の微噴霧化による放出が終了すると、通常のスプリンクラーヘッドとして機能する２流体消火が実現され、確実に消火できる。
【０００８】
また既存のスプリンクラー消火設備において、任意の防護区画の分岐管に、噴霧ヘッド、ガス貯蔵部及び微噴霧制御部を追加するだけで、簡単に２流体による微噴霧を可能とする本発明の固定式消火システムに変更することが可能になる。
噴霧ヘッドは、消火用水が加圧充填された水系消火設備の給水配管に接続され、定常監視状態で消火用水と不活性ガスの放出口を弁体により閉鎖し火災による熱気流を受けた際に消火用水と不活性ガスの放出口を開放させる感熱作動機構を備えた閉鎖型の噴霧ヘッドとする。この閉鎖型の噴霧ヘッドを設置した場合、微噴霧制御部は、噴霧ヘッドの感熱作動機構が火災の熱気流を受けて作動した際の消火用水の流水を流水検知装置で検知してガス貯蔵部からガス配管に設けているガス制御弁を開放させる。
【０００９】
また噴霧ヘッドは、消火用水が加圧充填された水系消火設備の給水配管に給水制御弁を介して接続されると共に、ガス貯蔵部からのガス配管にガス制御弁を介して接続され、消火用水と不活性ガスの放出口を常時開放状態とした開放型の噴霧ヘッドとしてもよい。
開放型の噴霧ヘッドを使用した場合には、微噴霧制御部は、火災感知器で噴霧ヘッドを設置している防護区画の火災を検出した際に、給水制御弁及びガス制御弁の各々を開制御して不活性ガスの放出に伴って消火用水を微噴霧化して放出させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の固定式消火システムのシステム構成の一実施形態を示した説明図であり、水径消火設備として閉鎖型スプリンクラーヘッドを用いたスプリンクラー消火設備に本発明を適用した場合を例にとっている。
図１において、まずスプリンクラー消火設備は消火ポンプ６に対しモータ７を設け、制御盤８によりモータ７の起動停止を行うようにしている。消火ポンプ６の吸込側は水源水槽９に引き下げられており、また突出側は建物の垂直方向に配置した給水本管１０を接続されている。給水本管１０に対しては、屋上等に設置した高架水槽１７が接続される。
【００１３】
給水本管１０からは建物の階ごとに分岐管１１が接続され、分岐管１１はアラーム弁１５、圧力スイッチ１６を備えた流水検知装置３を介して防護区画に引き出されており、防護区画で枝管を介して閉鎖型スプリンクラーヘッド１３を接続している。
また給水本管１０に対しては空気タンク１８が接続され、給水本管１０に加圧状態で充填保持された消火用水を導入して内部空気を圧縮し、この圧縮空気の圧力を圧力スイッチ１９に投入し、規定圧力以下となったときに圧力スイッチ１９を作動して制御盤８に対しポンプ起動を行わせるようにしている。
【００１４】
更に分岐管１１に設けた流水検知装置３の圧力スイッチ１６による流水検知信号は、別途設置された火災報知設備の火災受信機２０に火災検出信号として与えられ、閉鎖型スプリンクラー１３の作動で火災の警報表示を行わせるようにしている。更に流水検知装置３に設けた圧力スイッチ１６からの流水検知信号は制御盤８にも与えられ、火災表示等ができるようにしている。
【００１５】
このようなスプリンクラー消火設備の火災時の動作は次のようになる。防護区画に設置している閉鎖型スプリンクラーヘッド１３のいずれかが火災による熱気流を受けて作動すると、アラーム弁１５の二次側の分岐管１１の管内圧力の低下を受けてアラーム弁１５が開放作動し、スプリンクラーヘッド１３からの放水に伴って給水本管１０の管内圧力も低下する。
【００１６】
このため、圧力タンク１８の圧縮空気の空気圧も低下して圧力スイッチ１９がオンし、制御盤８によりモータ７を起動して消火ポンプ６の運転を開始する。またアラーム弁１５が開放作動すると圧力スイッチ１６がオンし、制御盤８や火災受信機２０で火災発生の警報表示ができる。
このようなスプリンクラー消火設備につき本発明にあっては、分岐管１１の管末の例えばコンピュータルーム等の防護区画Ａについて、閉鎖型噴霧ヘッド１ａを設置し、分岐管１１を流水検知装置３を介して接続している。閉鎖型噴霧ヘッド１ａは消火用水と高圧不活性ガスの同時供給を受け、高圧不活性ガスの噴出に伴って消火用水を微噴霧化して放出させる２流体放出構造を備えている。
【００１７】
このため閉鎖型噴霧ヘッド１ａに対しては、ガス貯蔵部としてのガスボンベ２が設置され、ガスボンベ２には窒素ガスや二酸化炭素ガス等の不活性ガスが高圧状態で充填されている。ガスボンベ２からはガス配管１４が引き出され、ガス配管１４にはガス制御弁としての電磁弁５が設けられ、このガス配管１４を閉鎖型噴霧ヘッド１ａに接続している。
【００１８】
更に防護区画Ａには、微噴霧制御部として機能するローカル制御盤４が設置されている。ローカル制御盤４に対しては、閉鎖型噴霧ヘッド１ａに接続した分岐管１１に設けている流水検知装置３と、ガス配管１４に設けた電磁弁５を接続している。流水検知装置３は、閉鎖型噴霧ヘッド１ａが火災による熱気流を受けて開放作動したときの消火用水の放水に伴う分岐管１１内の消火用水の流水を検知して流水検知信号をローカル制御盤４に出力する。
【００１９】
流水検知装置３から流水検知信号を受けたローカル制御盤４は、電磁弁５を開放作動し、ガスボンベ２に充填している高圧の不活性ガスを、ガス配管１４を介して閉鎖型噴霧ヘッド１ａに供給する。ガスボンベ２からの高圧の不活性ガスの供給を受けた閉鎖型噴霧ヘッド１ａは、高圧ガスの噴射に伴って分岐管１１から供給されている消火用水を数十μｍ〜数百μｍ程度の粒径に微噴霧化して火源Ｆに向けて放出する。
【００２０】
ガスボンベに充填している不活性ガスの量は限られており、不活性ガスの放出ができなくなると、閉鎖型噴霧ヘッド１ａによる消火用水の微噴霧化による放出はできなくなる。この間に閉鎖型噴霧ヘッド１ａからの消火用水の微噴霧化による放出に伴って給水本管１０の管内圧力が低下し、圧力タンク１８に設けている圧力スイッチ１９のオンによるモータ７の起動で消火ポンプ６の運転が開始されており、ガス放出が停止した状態では通常のスプリンクラー設備に設けている閉鎖型スプリンクラーヘッド１３と同様にして消火用水のみの閉鎖型噴霧ヘッド１ａからの放水が火源Ｆに対し継続されることになる。
【００２１】
図２は図１の防護区画Ａに設けている閉鎖型噴霧ヘッド１ａの断面図である。図２において、閉鎖型噴霧ヘッド１ａはヘッド本体２１の上部に分岐管側に接続する接続ネジ２２を形成しており、接続ネジ２２の部分に内部通路に至る消火用水流入口２３を設けており、下部に消火用水放出口２４を開口している。
一方、ヘッド本体２１の側面には不活性高圧ガスを導入するガス流入口２５が形成され、ガス流入口２５から内部流路を通って下部の消火用水放出口２４に隣接する位置にガス放出口２６を開口している。
【００２２】
ヘッド本体２１下部の消火用水放出口２４とガス放出口２６に対しては、弁体２７がヘッド本体下部より延在した支持フレーム２８の間に配置したグラスバルブ３０の支持をもって固定され、定常監視状態で消火用水放出口２４及びガス放出口２６を閉鎖している。
グラスバルブ３０は、周知のようにグラスチューブの中にアルコール系の溶液を封入しており、火災による熱気流を受けたときの噴入溶液の膨脹によりグラスチューブが破壊され、弁体２７が脱落することで消火用水放出口２４及びガス放出口２６を開放する。
【００２３】
図３は図２の閉鎖型噴霧ヘッド１ａが火災による熱気流を受けて開放作動したときの微噴霧の放出状態の説明図である。即ち、図２のグラスバルブ３０が火災による熱気流を受けて破壊されて弁体２７が脱落すると、図３のように弁体２７で閉鎖されていた消火用水放出口２４及びガス放出口２６が開放し、消火用水流入口２３に対する消火用水とガス流入口２５に対する高圧の不活性ガスの同時供給が行われ、下部のガス放出口２６からの高圧不活性ガスの噴射に伴って、隣接配置した消火用水放出口２４から放出される消火用水がガスにより飛散され、微噴霧化されて放出される。
【００２４】
閉鎖型噴霧ヘッド１ａに対する不活性ガスの供給は、図１に示したガスボンベ２が空になると停止する。この不活性ガスの供給が停止した状態にあっては、消火用水流入口２３に対しスプリンクラー消火設備より分岐管１１を介して継続的に加圧消火用水が供給されており、このため消火用水が消火用水放出口２４から継続して放出され、支持フレーム２８がこの場合にディフレクタとなって消火用水を散水するようになる。
【００２５】
次に図１の固定消火システムの動作を説明する。防護区画Ａでの火災発生による火源Ｆからの熱気流を受けて閉鎖型噴霧ヘッド１ａが図３のように開放作動すると、まず消火用水が噴出される。この消火用水の噴出に伴う分岐管１１の流水を流水検知装置３が検知してローカル制御盤４に流水検知信号を出力し、ローカル制御盤４がガスボンベ２に設けている電磁弁５を開放作動し、ガス配管１４から閉鎖型噴霧ヘッド１ａに高圧の不活性ガスを供給する。
【００２６】
この不活性ガスの供給を受けて閉鎖型噴霧ヘッド１ａは、ガス放出に伴って消火用水を微噴霧化し、火源Ｆに対し放出する。このため火源Ｆは、ガスボンベ２からの窒素ガスや二酸化炭素ガス等の不活性ガスと同時に、微噴霧化された消火用水の液滴の噴霧を受け、不活性ガスによる冷却・窒息効果と、微噴霧化された消火用水による液滴の蒸発による冷却と蒸発した水蒸気による窒息効果の相乗効果を受けて、効率的に消火される。
【００２７】
更にガスボンベ２からの不活性ガスの供給が停止しても、このとき既に起動している消火ポンプ６からの加圧消火用水が閉鎖型噴霧ヘッド１ａより放水されるため、不活性ガスの放出による消火用水の微噴霧化による消火で、万が一、火源Ｆが完全に消えないような状況であっても、ガス放出後の消火用水の通常のスプリンクラーヘッドと同等な放出により確実に消火することができる。
【００２８】
このため、不活性ガスを供給するためのガスボンベ２の容量としては、閉鎖型噴霧ヘッド１ａが火災の熱気流で開放作動した直後の不活性ガスの噴出に伴う消火用水の微噴霧の衝撃的な噴出で効果的な消火ができればよく、ガス容量はそれほど必要とせず、小型のガスボンベ２で済む。
更に防護区画Ａに設けた閉鎖型噴霧ヘッド１ａ、ガスボンベ２、流水検知装置３、ローカル制御盤４及び電磁弁５からなる不活性ガスの噴出を利用した消火用水の微噴霧消火設備は、通常の閉鎖型スプリンクラー消火設備における分岐管１１をそのまま利用して設置することができ、スプリンクラー消火設備側に特別な改造や機器の増設等を必要とせず、新規設備はもちろんのこと、既設のスプリンクラー消火設備であっても簡単に増設する改造ができる。
【００２９】
図４は本発明の固定式消火システムの他の実施形態であり、この実施形態にあっては、防護区画Ａについて閉鎖型噴霧ヘッド１ａ及びガスボンベ２のみを設けるだけでよく、図１の実施形態のように分岐管１１に設けた流水検知装置３やローカル制御盤４、更には電磁弁５を不要にしたことを特徴とする。
図４において、防護区画Ａには閉鎖型噴霧ヘッド１ａが設置され、噴霧ヘッド１ａに対しては消火用水を供給するスプリンクラー消火設備の分岐管１１を接続すると同時に、高圧不活性ガスを充填したガスボンベ２を手動弁３４を介してガス配管１４により直接接続している。
【００３０】
この図４の実施形態にあっては、定常監視状態においてガスボンベ２からのガス配管１４に設けている手動弁３４を開き、高圧不活性ガスを閉鎖型噴霧ヘッド１ａに供給した状態とする。また消火用水も分岐管１１に加圧充填されていることから、噴霧ヘッド１ａに供給された状態となる。
このような加圧消火用水及び高圧不活性ガスの供給に対し、閉鎖型噴霧ヘッド１ａは図２に示したように、消火用水放出口２４及びガス放出口２６がグラスバルブ３０による弁体２７の支持で閉鎖されており、消火用水及び高圧不活性ガスが放出されることはない。
【００３１】
防護区画Ａで火災が発生し、火源Ｆからの熱気流を受けて図３のように閉鎖型噴霧ヘッド１ａが開放作動すると、ガスボンベ２からの高圧不活性ガスの噴出に伴って分岐管１１からの加圧供給された消火用水が微噴霧化され、火源Ｆに不活性ガスと微噴霧化した消火用水を噴射して効率的に消火することができる。特に図４の実施形態にあっては、防護区画Ａの設備に電気的な制御機構を持たないことから、その分、構成が簡単となり、コスト的にも安価に実現できる。
【００３２】
図５は本発明の固定式消火システムの他の実施形態であり、この実施形態にあっては、開放型噴霧ヘッドを使用したことを特徴とする。
図５において、防護区画Ａには開放型噴霧ヘッド１ｂが設置されている。開放型噴霧ヘッド１ｂは例えば図２の閉鎖型噴霧ヘッド１ａから弁体２７とグラスバルブ３０を取り除いた構造であり、定常監視状態で消火用水放出口２４及びガス放出口２６が開放状態となっている。
【００３３】
開放型噴霧ヘッド１ｂに対しては、スプリンクラー消火設備の分岐管１１が給水制御弁としての電動弁１２を介して接続され、またガスボンベ２からのガス配管１４がガス制御弁としての電磁弁５を介して接続されている。更に防護区画Ａには火災感知器３２が設置され、防護区画Ａでの火災発生を検出するようにしている。
【００３４】
微噴霧制御部として機能するローカル制御盤４は、電磁弁５、電動弁１２及び火災感知器３２を接続しており、火災感知器３２の発報信号を受けると電動弁１２を開いて消火用水を開放型噴霧ヘッド１ｂに供給すると同時に、電磁弁５を開いてガスボンベ２からの高圧不活性ガスを開放型噴霧ヘッド１ｂに供給し、高圧不活性ガスの噴射により消火用水を微噴霧化して火源Ｆに放出し、不活性ガスと微噴霧化した消火用水の同時放射で効率的な消火ができる。
【００３５】
尚、上記の実施形態は、閉鎖型スプリンクラーを用いたスプリンクラー消火設備に不活性ガスの放出により消火用水を微噴霧化する噴霧ヘッドを用いた２流体式の微噴霧消火設備を組み合わせた場合を例にとっているが、消火用水を加圧供給して散水する水系消火設備としては、これ以外に開放型スプリンクラーヘッドを用いたスプリンクラー消火設備や泡消火設備等、適宜の固定式消火設備としてもよいことはもちろんである。即ち、防護区画に対し消火用水を加圧供給できる設備であれば設備形態は問わない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、噴霧ヘッドに対し水系消火設備から消火用水を供給し、ガスボンベ等のガス貯蔵部から高圧不活性ガスを供給してヘッドからの放出により消火用水を微噴霧化して消火しており、消火用水の供給に専用の貯蔵タンクや不活性ガスによる加圧供給を必要としないため、消火用水と不活性ガスの２流体による微噴霧消火の設備構成を、通常のスプリンクラー設備における特定の防護区画での消火性能の向上のために簡単に実現できる。
【００３７】
またガス貯蔵部に蓄えられるガス量は限られており、ガス放出に伴う消火用水の微噴霧化による放出で消火が完了する前に不活性ガスを放出してしまうことも考えられるが、不活性ガスがなくなっても水系消火設備からの消火用水の加圧供給による散水が継続されるため、不活性ガスと微噴霧化した消火用水の２流体消火で、万が一消火できなくとも、その後の消火用水の散水で確実に消火できる。
【００３８】
更に、不活性ガスにより消火用水を微噴霧化して放出する２流体による消火は、消火性能が極めて高いことから、放出時間は短時間でよく、このため高圧不活性ガスを供給するガス貯蔵部のガスボンベの容量も小型で済み、設備構成が簡単でコスト的にも安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固定式消火システムのシステム構成図
【図２】図１で使用する閉鎖型噴霧ヘッドの断面図
【図３】図２の噴霧ヘッドが熱気流を受けて作動した際の微噴霧放出の説明図
【図４】図２の閉鎖型噴霧ヘッドを用いた直動型システムの説明図
【図５】開放型噴霧ヘッドを用いたシステム構成の説明図
【図６】従来の２流体による微噴霧消火システムの説明図
【符号の説明】
１ａ：閉鎖型噴霧ヘッド
１ｂ：開放型噴霧ヘッド
２：ガスボンベ（ガス貯蔵部）
３：流水検知装置
４：ローカル制御盤（微噴霧制御部）
５：電磁弁（ガス制御弁）
６：消火ポンプ
７：モータ
８：制御盤
９：水源水槽
１０：給水本管
１１：分岐管
１２：電動弁（給水制御弁）
１３：閉鎖型スプリンクラーヘッド
１４：ガス配管
１５：アラーム弁
１６，１９：圧力スイッチ
１７：高架水槽
１８：空気タンク
２０：火災受信機
２１：ヘッド本体
２３：消火用水流入口
２４：消火用水放出口
２５：ガス流入口
２６：ガス放出口
２７：弁体
２８：支持フレーム
３０：グラスバルブ
３２：火災感知器
３４：手動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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