(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ制御により徐々に加圧する加圧給水装置から消火用水が送水される給水本管と、該給水本管から分岐されて複数のスプリンクラヘッドまで消火用水を供給するための必要数の分岐管と、を設けたスプリンクラ消火設備において、
前記各分岐管内の圧力範囲を制限するための下限を検知する必要数の下限圧力検出手段と、前記給水本管内の圧力範囲を制限するための上限を検知する上限圧力検出手段と、前記各分岐管から排水管への接続部分に設けられ常時閉の必要数の排水弁と、を設け、
さらに、監視状態において、前記下限圧力検出手段が動作するときに、前記加圧給水装置を起動して消火用水を徐々に加圧するとともに、前記上限圧力検出手段が動作するときに前記排水弁をわずかに開動作させて消火用水を徐々に排圧する制御手段を設けることを特徴とするスプリンクラ消火設備。
【請求項２】
各下限圧力検出手段とともに、スプリンクラヘッド作動時に機能する放水上限圧力手段がそれぞれ併設され、制御手段は、該放水上限圧力手段の動作時に加圧給水装置の消火水の加圧度合いを減少させる請求項１のスプリンクラ消火設備。
【請求項３】
各下限圧力検出手段がそれぞれ分岐管の末端部分に設置されている請求項１のスプリンクラ消火設備。
【請求項４】
上限圧力検出手段が給水本管の加圧給水装置近傍に設置されている請求項１のスプリンクラ消火設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内の圧力を監視するスプリンクラ消火設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスプリンクラ消火設備において、スプリンクラヘッドに加圧送水する消火ポンプは、建物の最上階のヘッドから例えば１キロ（１平方センチ当り１Ｋｇｆ）の圧力で１分あたり８０リットルの放水を、同時に３０個が放水可能になるように設計されていた。通常、消火ポンプは建物の地上階以下の低い位置に設けられ、建物内を縦方向に貫通するように設けられた給水本管を利用して、各フロアに消火用水を供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
給水本管に常時消火用水を充填していると、低い部分に水頭に基づく高圧がかかってしまい、従来用いる機材の耐圧の範囲になるように設計されるが、異常気象など予測しない事象により管内圧力が上昇することがある。
【０００４】
さらに、機材の耐圧のグレードは種々存在し、使用する機材に応じた圧力範囲を誤りなく設置する必要がある。
【０００５】
とくに、耐圧の範囲を越えているときに大震災が発生し、地震の後は火災の発生が起こりえるにも係らず、消火設備が不能になることは、設備していることが無駄になってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の点に鑑み、この発明は、インバータ制御により徐々に加圧する加圧給水装置から消火用水が送水される給水本管と、該給水本管から分岐されて複数のスプリンクラヘッドまで消火用水を供給するための必要数の分岐管と、を設けたスプリンクラ消火設備において、前記各分岐管内の圧力範囲を制限するための下限を検知する必要数の下限圧力検出手段と、前記給水本管内の圧力範囲を制限するための上限を検知する上限圧力検出手段と、前記各分岐管から排水管への接続部分に設けられ常時閉の必要数の排水弁と、を設け、さらに、監視状態において、前記下限圧力検出手段が動作するときに、前記加圧給水装置を起動して消火用水を徐々に加圧するとともに、前記上限圧力検出手段が動作するときに前記排水弁をわずかに開動作させて消火用水を徐々に排圧する制御手段を設けることを特徴とするものである。
【０００７】
そして、スプリンクラヘッドからの適正な放水に必要な下限の圧力を保持しながら、配管機材等の耐圧に基づく使用範囲を越えないための上限の圧力を監視するので、設備の機能を確実に保持するとともに、火災発生時には、適正にスプリンクラヘッドからの放水を開始させることができる。
【０００８】
また、各下限圧力検出手段とともに、スプリンクラヘッド作動時に機能する放水上限圧力手段がそれぞれ併設され、制御手段は、該放水上限圧力手段の動作時に加圧給水装置の消火水の加圧度合いを減少させるものであって、その結果、火災発生時には、高圧の消火用水供給に基づくスプリンクラヘッドからの過剰放水を防止して、適正に放水を行わせることができる。
【０００９】
さらに、各下限圧力検出手段がそれぞれ分岐管の末端部分に設置されていることにより、最末端での必要圧力を監視すればそれまでは必要圧以上であり、また、上限圧力検出手段が給水本管の加圧給水装置近傍に設置されていることにより、監視圧設定に水頭分の考慮を必要としない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明を利用したスプリンクラ消火設備の系統図である。
【００１１】
図１において、１１は貯水槽、１２は加圧給水装置を構成する消火ポンプであり、１３は建物に上下に配設された立上り給水本管で、逆止弁１４および常時開の仕切弁１５を介してポンプ１２に接続されている。２１〜２３は給水本管１３から各フロアごとに分岐された分岐管で、それぞれ複数の閉鎖型のスプリンクラヘッド５が設けられ、所定の圧力に消火用水が充填されている。
【００１２】
各フロアごとに分岐された分岐管２１〜２３の末端部分には、排水管３０へ接続されて常時閉鎖状態にある末端試験弁としての開度調整可能な電動弁３１〜３３が設けられている。また、分岐管２１〜２３の末端部分には、電動弁３１〜３３以外に２接点式の圧力スイッチ４１〜４３が設けられ、分岐管２１〜２３内の消火用水の圧力に基づいて別個にオンオフするように構成されている。また、給水本管１３の下方、消火ポンプ１２近傍にも圧力スイッチ４５が配設され、これら各圧力スイッチのオンオフは、信号線を介してスプリンクラ監視盤１９に収集される。
【００１３】
また、各フロアには、複数の火災感知器９が設置されていて、スプリンクラ監視盤１９とは別個に信号線が配設され、火災受信機９５に火災の情報が収集されるようになっている。さらに、ポンプ１２を駆動させるモータ１６を制御するポンプ制御盤１７が設けられている。
【００１４】
閉鎖型スプリンクラヘッド５は、通常型でもよいが、ここでは初期消火を効率良く行うために速動型のスプリンクラヘッドを用いている。この速動型のヘッドは、ＲＴＩ感度指数（熱気流中での作動を実測した熱時定数に基づく感度指数）が４０程度で、従来のヘッドが２００程度に比べ５倍の火災検知速度を持っている飛躍的に高感度で素早く作動する閉鎖型のヘッドであり、構造について詳細に説明しないが、半田を用いるフラッシュ型のヘッドの場合には、集熱板の近傍に半田を配置して、半田以外への熱伝導を防止する構造により達成されるヘッドであり、また、グラスバルブ型の場合には、直径５ｍｍ程度の細いグラスバルブを用いたものである。
【００１５】
また、この速動型のヘッド５は、初期消火が可能であるので１分当り５０リットルと調圧放水による少水量で消火を行い、防護面積も図示しないがフラット型のデフレクタにより有効散水半径が３．２５ｍと大きなものである。
【００１６】
そして、ポンプ１２は、モータ１６、ポンプ制御盤１７等を用いて加圧給水装置を構成し、貯水槽１１の消火水を給水本管１３へ圧送するものである。その他、ポンプ周りとしての呼水装置や圧力逃がし配管、試験装置等は省略している。モータ１６は、例えば三相かご型誘導モータであって、ポンプ制御盤１７の制御に基づいてその回転速度が制御され、上記のスプリンクラヘッド５からの放水圧を１〜４キロの範囲として最適な散水を行えるようにされる。そして、ポンプ制御盤１７の回転数制御は、例えばサイリスタを用いたインバータによるスイッチの開閉制御により省力的に行うものであり、すなわち、三相交流電源をコンバータにより直流に変換してインバータにより周波数を制御された三相交流を電源線を介してモータ１６に供給して回転速度が制御され、このスイッチの開閉制御の単位時間当りのスイッチング回数をポンプ制御盤１７において制御する。
【００１７】
このスイッチング回数は、例えばスプリンクラヘッド５の設けられるフロアごとに設定され、図示しないポンプ制御盤１７内の記憶装置に格納される。そして、スプリンクラ監視盤１９が情報を収集した結果として、ヘッド５の作動したフロアを信号線を介して信号伝送あるいはフロアごとの接点制御等により移報して、ポンプ制御盤１７はモータ１６の起動および制御を行う。
【００１８】
このモータ１６の起動について、各部に設けられた煙や熱等による火災感知器９と信号線を介してそれぞれ接続される火災受信機９５から、起動信号がスプリンクラ監視盤１９を通して信号線を介してポンプ制御盤１７に入力される。このとき、ポンプ制御盤１７は、インバータ制御により低速から起動して、給水本管１３内の送水に基づくハンマー作用を生じないように加圧する。火災受信機９５は、各火災感知器９に個別のアドレスを付与して受信機９５が個別に呼び出して火災信号を収集するものであるが、火災感知器９に回線ごとの信号線を接続する方式の受信機であってもよく、火災情報をスプリンクラ監視盤１９に移報できればよい。
【００１９】
また、上記ポンプ制御盤１７内の記憶装置には、フロアごとのスイッチング回数と同様に、所望の吐出圧が格納されている。この吐出圧は、必要な回転数が設定されるスイッチング回数の根拠であるが、この吐出圧を設定しておくことにより、回転数に対する吐出圧の割合が変化するときに、フィードバックをかけて実際のスイッチング回数を微調整することができる。本実施形態では詳細に示さないが、そのためには、ポンプ１２の直近部分にアナログ出力可能な圧力計を設置し、ポンプ制御盤１７までポンプ１２の吐出圧力を信号伝送すればよい。
【００２０】
次に、上記実施形態における動作について説明する。火災監視の前に、消火ポンプ１２を起動して貯水槽１１の消火用水を給水本管１３最上部までゆっくりシステム全体に消火水を充水する。このとき、分岐管２１〜２３を通って各フロアのスプリンクラヘッド５とともに末端の電動弁３１〜３３まで充水される。
【００２１】
ここで、消火ポンプ１２による充水は、インバータ制御が可能であるので、徐々に水位を上げていくことができ、補助的なブースターポンプを用いる必要がなく、効果的な充水速度で充水することができる。そして、充水完了は、給水本管１３内の圧力を監視する圧力スイッチ４５の動作に基づいてよいが、圧力スイッチ３１〜３３により必要な圧力に昇圧した時点でよい。
【００２２】
このようにして、監視を開始すると、配管系統内の圧力は、給水本管１３の下端部分を監視する上限が設定された圧力スイッチ４５と、各フロアの二次側に配置され下限が設定された圧力スイッチ３１〜３３とによって、所定の範囲に維持される。この圧力スイッチ３１〜３３の下限の意味は、スプリンクラヘッドからの放水に必要とされる最低限の圧力１キロを維持するためのものであり、接点の設定としては、例えば２キロが設定される。また、圧力スイッチ４５の上限の意味は、通常配管系統に用いられる材質の耐圧グレードは１４キロ程度であり、設計は設備の高さｈの水頭圧を含めて１０キロ以下になるようにされている。その点から圧力スイッチ４５の接点には、例えば８キロが設定される。
【００２３】
そして、監視状態において、下限としての圧力スイッチ４１が作動すると、スプリンクラ監視盤１９に信号が上げられ、ポンプ制御盤１７およびモータ１６を介してポンプ１２が起動され、徐々に加圧される。そして、圧力スイッチ４１が作動を停止すると、ポンプ１２による加圧を徐々に低下させて停止する。また、上限としての圧力スイッチ４５が作動すると、同様に、スプリンクラ監視盤１９に信号が上げられ、スプリンクラ監視盤１９の制御に基づき電動弁３３がわずかに開動作されて消火用水が徐々に排水されてゆっくり排圧される。この排水された消火用水は、排水管３０が貯水槽１１へ戻すようにされているので、無駄にならない。そして、圧力スイッチ４５が作動を停止すると、電動弁３３による排圧を停止する。これらの動作を繰り返し、配管系統内の圧力は所定の範囲に維持される。このように、加圧または排圧は徐々に行えるようにしているが、電動弁３３は所定量の放水を断続的に行うものとしてもよい。そうすると、放水ごとに圧力状態の確認を行え、開閉動作中の圧力の上がり過ぎおよび下がり過ぎの防止の確認が行える。
【００２４】
また、火災の発生時には、スプリンクラヘッド５からの放水が行われるが、実際には、火災地点の天井に併設される火災感知器９の方が通常高感度であるので、まず、火災感知器９が火災信号を火災受信機９５に送出する。火災信号を受けた火災受信機９５は、その火災信号に基づいて、通常の火災動作を行うとともに火災の発生したフロアを特定する階別信号をスプリンクラ監視盤１９へ移報する。そして、火災の発生したフロアを認識したスプリンクラ監視盤１９は、そのフロアの圧力スイッチ４１〜４３の下限の接点の作動をスプリンクラヘッド５の放水開始と認識する。すなわち、火災発生階ではスプリンクラヘッド５の開放に基づき、分岐管２１〜２３内の圧力が低下して圧力スイッチ４１〜４３の下限の接点を閉じ、その信号がスプリンクラ監視盤１９に送出される。
【００２５】
そして、火災発生階が特定されたときには、圧力を維持する範囲は、各フロアの圧力スイッチ４１〜４３の下限および上限で行われる。このときの圧力範囲は、スプリンクラヘッド５からの放水が適正に行われる範囲であり、１キロから５キロ程度が好ましい。したがって圧力スイッチ４１〜４３の上限としての接点は例えば４キロと設定される。そして、各フロアにおいて上限および下限が設定された圧力スイッチ３１〜３３によって、放水圧が消火に適正な所定の範囲に維持される。このとき、分岐管２１〜２３からの排圧は、スプリンクラヘッド５から放水されているので、電動弁３１〜３３を作動させる必要はない。
【００２６】
また、各フロアの分岐管２１〜２３の圧力を分断するように、給水本管１３の各々の位置に逆止弁を設けてもよい。その結果、各フロアで維持する圧力範囲は、圧力スイッチ４１〜４３に設定される上限および下限の圧力となり、常時各スプリンクラヘッド５には消火に適正な放水圧が供給されることになる。ここで、配管の材質等に基づき、耐圧自体が適正放水圧の上限より低い場合、材質等の耐圧を圧力スイッチ４１〜４３の上限に設定する必要がある。ここで、各分岐管２１〜２３に直接逆止弁を設けてもよい。
【００２７】
ここで、詳細には説明しないが、消火ポンプ１２は、インバータ制御で加圧可能なものであるので、起動時や停止時に徐々に加圧程度を変化させることができ、さらに、排圧も微妙な調整を電動弁３１〜３３で行えるように構成される。これら加圧または排圧を極端に行うと、加圧排圧を連続的に繰り返すことが起こりうる。設備の規模が大きくて現実的にオンオフ制御で可能であれば、調整がなくてもよい。
【００２８】
上記実施形態において、給水本管１３下端部分の上限が設定された圧力スイッチ４５の代わりに、設備の高さｈは予め想定されるので、その水頭圧を考慮すれば、給水本管１３の上側に圧力スイッチ４５を設けてもよい。このときには、理論的な設定が必要になる。また、本実施形態の配管系統では、上から下まで連通しているので、下限を監視するための設定には圧力スイッチ４１のみあればよい。また、圧力スイッチ４１を３接点として、監視時の上限および下限、放水時の上限を設定することもできる。
【００２９】
以上、上記のような実施形態では、消火ポンプ１２等で構成されるインバータ制御により徐々に加圧する加圧給水装置から消火用水が送水される給水本管１３と、給水本管１３から分岐されて複数のスプリンクラヘッド５まで消火用水を供給するための必要数の分岐管２１〜２３と、を設けたスプリンクラ消火設備において、各分岐管２１〜２３内の圧力範囲を制限するための下限を検知する圧力スイッチ４１〜４３の下限の接点のような下限圧力検出手段と、給水本管１３内の圧力範囲を制限するための上限を検知する圧力スイッチ４５や圧力スイッチ４１〜４３の上限の接点のような上限圧力検出手段と、各分岐管２１〜２３から排水管３０への接続部分に設けられ常時閉の必要数の排水弁３１〜３３と、を設け、さらに、監視状態において、下限圧力検出手段が動作するときに、加圧給水装置を起動して消火用水を徐々に加圧するとともに、上限圧力検出手段が動作するときに排水弁３１〜３３をわずかに開動作させて消火用水を徐々に排圧する制御手段を設けており、スプリンクラヘッド５からの適正な放水に必要な圧力を保持しながら、配管機材等の耐圧に基づく使用範囲を越えないための上限の圧力を監視するので、設備の機能を確実に保持するとともに、火災発生時には、適正にスプリンクラヘッド５からの放水を開始させることができる。また、近年、樹脂配管など多様な材質が検討されており、上記監視は重要な意味を持っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】システムの一実施形態を概略的に示す系統図。
【符号の説明】
１２  消火ポンプ
１３  給水本管
１９  スプリンクラ監視盤
２１、２２、２３  分岐管
３１、３２、３３  電動弁
４１、４２、４３、４５  圧力スイッチ
５    スプリンクラヘッド
【図１】
0003611161.tif 000002