(57)【要約】      （修正有）【課題】流水検知装置の２次圧調圧機能を利用して、ポンプ駆動モータを制御するインバータの周波数制御により、スプリンクラーヘッドの作動台数の増加などにより放水流量が変化しても２次側圧力を維持する。【解決手段】ポンプ制御装置３２は、火災によりスプリンクラーヘッド２２が作動した場合、火災発生階に基づき、予め記憶している周波数データをインバータ３６に設定してモータ１２を駆動するオープンループ制御を行う。続いてポンプ制御盤３２は、フィードバック制御に切替え、スプリンクラーヘッドの作動台数の増加による２次側圧力の低下があった場合においても、２次側圧力を一定に保持しながら調圧型流水検知装置１８の弁開度を目標開度に保つようにインバータ周波数を制御して１次側圧力を増加させることで、スプリンクラーヘッドに必要放水圧力の消火水を供給する。【選択図】図１
2014104007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の高さ方向に設置された給水本管に消火用水を加圧供給する消火ポンプと、
前記消火ポンプを駆動するモータと、
前記建物の階別に前記給水本管から引き出された分岐管毎に設けられた複数のスプリンクラーヘッドと、
前記建物の分岐管に設けられ、弁開度の調整により１次側圧力を減圧して２次側圧力を所定圧力に制御する２次圧調整機能を備えた流水検知装置と、
周波数の設定に基づいて前記モータの回転数を制御するインバータを備え、火災に伴い前記スプリンクラーヘッドが作動した場合に前記モータによる消火ポンプの駆動で消火用水を加圧供給して放水させる制御装置と、
を備えた消火設備に於いて、
前記流水検知装置に弁開度を検出する開度検出器を設け、
前記制御装置は、
前記流水検知装置を設けた階数に対応して、前記モータの回転数を制御する前記インバータの周波数データを予め記憶する記憶手段と、
火災発生階で前記スプリンクラーヘッドが作動した場合、前記火災発生階の階数に基づき、前記記憶手段から対応する周波数データを読み出して前記インバータにより前記モータの回転数を制御するオープンループ制御を行い、続いて、前記開度検出器の検出開度を所定の目標開度に維持するように前記インバータの周波数を変化させるフィードバック制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする消火設備。
【請求項２】
請求項１記載の消火設備に於いて、前記制御手段は、前記オープンループ制御を開始してから所定時間後、または前記オープンループ制御を開始してから前記流水検知装置の弁開度が安定した場合に、前記フィードバック制御を行うことを特徴とする消火設備。
【請求項３】
建物の高さ方向に設置された給水本管に消火用水を加圧供給する消火ポンプと、
前記消火ポンプを駆動するモータと、
前記建物の階別に前記給水本管から引き出された分岐管毎に設けられた複数のスプリンクラーヘッドと、
前記建物の分岐管に設けられ、弁開度の調整により１次側圧力を減圧して２次側圧力を所定圧力に制御する２次圧調整機能を備えた流水検知装置と、
周波数の設定に基づいて前記モータの回転数を制御するインバータを備え、火災に伴い前記スプリンクラーヘッドが作動した場合に前記モータによる消火ポンプの駆動で消火用水を加圧供給して放水させる制御装置と、
を備えた消火設備に於いて、
前記流水検知装置に弁開度を検出する開度検出器を設け、
前記制御装置は、火災発生階で前記スプリンクラーヘッドが作動した場合、火災発生階の前記流水検知装置に設けた前記開度検出器の検出開度を所定の目標開度に維持するように前記インバータの周波数を変化させるフィードバック制御を行うことを特徴とする消火設備。
【請求項４】
請求項１又は３記載の消火設備に於いて、
前記開度検出器は、弁開度に応じて変化する開度検出信号を出力するポテンショメータであることを特徴とする消火設備。
【請求項５】
請求項１又は３記載の消火設備に於いて、
前記開度検出器は、弁開度に応じて変化する開度検出信号を出力する非接触変位センサであることを特徴とする消火設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水検知装置を介してスプリンクラーヘッドに消火用水を供給すると共にインバータによるモータ制御で消火ポンプを駆動する消火設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビル等に設置されるスプリンクラー消火設備において、消火ポンプ設備に近い低層階などでは、スプリンクラーヘッドの放水圧力が規定の上限を超える場合がある。このような部分には、流水検知機能と減圧機能を備えた２次圧調圧機能付きの流水検知装置を設置している。
【０００３】
流水検知装置は、１次側圧力の変動に係らず、２次側圧力が規定の放水圧力となるように、弁開度を自動的に制御する。また、火災の拡大によりスプリンクラーヘッドの作動台数が増加して放水流量に変化が生じた場合においても、２次側圧力が規定の放水圧力となるように、流水検知装置は弁開度を自動的に制御する。
【０００４】
一方、近年にあっては、インバータの普及に伴い、消火ポンプを駆動するモータの制御にインバータを使用する消火設備が提案され、普及が始まっている。
【０００５】
インバータ駆動の消火設備は、建物のフロア毎に消火ポンプの全揚程が決まることから、この全揚程に対応したポンプ駆動に必要なモータ回転数を与えるインバータの周波数をフロア毎に設定したデータテーブルを制御盤に予め記憶し、火災によりスプリンクラーヘッドが作動した場合、フロアに設けた２次圧調圧機能を持たない通常の流水検知装置の作動による流水検知信号を制御盤で受信し、データテーブルから火災フロアに対応したインバータ周波数を設定してモータ回転数を制御して最適な消火ポンプの運転を行うにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０２４７９３号公報
【特許文献２】特開２００９−１８９７００号公報
【特許文献３】特開２０１２−１６１５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来のインバータ駆動の消火設備にあっては、消火ポンプ駆動モータの回転数を制御するインバータの周波数データがフロア単位で設定されるため、例えば同一フロアの放水区画で火災拡大によりスプリンクラーヘッドの作動台数が増加して放水流量に変化があった場合、制御盤は放水流量の変化に応じたインバータ制御を行うことができず、消火ポンプ駆動モータの回転数は同じであるため、放水流量の増加に伴い放水圧力が低下する問題がある。
【０００８】
このような問題は、２次側調圧機能付き流水検知装置を設けた消火設備をインバータ駆動とした場合に同様に起きる。即ち、インバータ駆動とした場合、消火ポンプ駆動モータの回転数を制御するインバータの周波数データをフロア単位で設定しており、火災の拡大によりスプリンクラーヘッドの作動台数が増加して放水流量に変化があった場合、流水検知装置は低下した２次側圧力を規定の放水圧力に回復するように弁開度を大きくする方向に制御するが、放水量の増加したことで例えば全開に制御しても２次側圧力が規定放水圧力に回復せずに制御不能となる場合があり、放水流量の増加に伴い放水圧力が低下してしまう問題がある。
【０００９】
本発明は、流水検知装置の２次圧調圧機能を利用して、ポンプ駆動モータを制御するインバータの周波数制御により、スプリンクラーヘッドの作動台数の増加などにより放水流量が変化しても２次側圧力を維持する自動制御を可能とする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】
【００１０】
（消火設備）
本発明は、
建物の高さ方向に設置された給水本管に消火用水を加圧供給する消火ポンプと、
消火ポンプを駆動するモータと、
建物の階別に給水本管から引き出された分岐管毎に設けられた複数のスプリンクラーヘッドと、
建物の分岐管に設けられ、弁開度の調整により１次側圧力を減圧して２次側圧力を所定圧力（必要放水圧力）に制御する２次圧調整機能を備えた流水検知装置と、
周波数の設定に基づいてモータの回転数を制御するインバータを備え、火災に伴いスプリンクラーヘッドが作動した場合にモータによる消火ポンプの駆動で消火用水を加圧供給して放水させる制御装置と、
を備えた消火設備に於いて、
流水検知装置に弁開度を検出する開度検出器を設け、
制御装置は、
流水検知装置を設けた階数に対応して、モータの回転数を制御するインバータの周波数データを予め記憶する記憶手段と、
火災発生階でスプリンクラーヘッドが作動した場合、火災発生階の階数に基づき、記憶手段から対応する周波数データを読み出してインバータによりモータの回転数を制御するオープンループ制御を行い、続いて、開度検出器で検出した弁開度を所定の目標開度に保つようにインバータの周波数を変化させるフィードバック制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
（オープンループ制御からフィードバック制御への切替）
制御手段は、オープンループ制御を開始してから所定時間後、またはオープンループ制御を開始してから流水検知装置の弁開度が安定した場合に、フィードバック制御を行う。
【００１２】
（消火設備の別形態）
また、本発明の別の形態にあっては、
建物の高さ方向に設置された給水本管に消火用水を加圧供給する消火ポンプと、
消火ポンプを駆動するモータと、
建物の階別に給水本管から引き出された分岐管毎に設けられた複数のスプリンクラーヘッドと、
建物の分岐管に設けられ、弁開度の調整により１次側圧力を減圧して２次側圧力を所定圧力に制御する２次圧調整機能を備えた流水検知装置と、
周波数の設定に基づいてモータの回転数を制御するインバータを備え、火災に伴いスプリンクラーヘッドが作動した場合にモータによる消火ポンプの駆動で消火用水を加圧供給して放水させる制御装置と、
を備えた消火設備に於いて、
流水検知装置に弁開度を検出する開度検出器を設け、
制御装置は、火災発生階でスプリンクラーヘッドが作動した場合、火災発生階の流水検知装置に設けた開度検出器で検出した弁開度を所定の目標開度に保つようにインバータの周波数を変化させるフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
（開度検出器）
開度検出器は、弁開度に応じて変化する開度検出信号を出力するポテンショメータである。また、開度検出器は、弁開度に応じて変化する開度検出信号を出力する非接触変位センサとしても良い。
【発明の効果】
【００１４】
（本発明による効果）
本発明の消火設備によれば、火災でスプリンクラーヘッドが作動した場合、火災発生階の階数に基づき、記憶手段から対応する周波数データを読み出してインバータによりモータの回転数を制御するオープンループ制御を行うことで、火災発生階の放水に必要な１次側圧力を確保するポンプ駆動モータの起動制御が行われ、流水検知装置の２次圧調整機能により規定の放水圧力を確保することができる。
【００１５】
続いて、オープンループ制御を開始してから所定時間後または流水検知装置の弁開度が安定した場合に、流水検知装置の弁開度を所定の目標開度に保つようにインバータの周波数を変化させるフィードバック制御を行うようにしたため、火災の拡大に伴いスプリンクラーヘッドの作動台数が増えて放水水量が増加し、これによる２次側圧力の低下を補うように弁開度を大きくした場合、インバータ周波数を制御して１次側圧力を高くし、１次側圧力が高くなると流水検知装置の２次圧調整機能により弁開度を小さくして必要放水圧力に調整し、スプリンクラーヘッドに必要放水圧力の消火水を供給して、消火抑制性能を維持することができる。
（本発明の別形態による効果）
本発明による別形態の消火設備によれば、火災でスプリンクラーヘッドが作動した場合、開度検出器で検出した弁開度を所定の目標開度に保つようにインバータの周波数を変化させるフィードバック制御を行うようにしたため、スプリンクラーヘッドの作動による放水開始に伴う弁開度の増加、及び火災の拡大に伴いスプリンクラーヘッドの作動台数が増加した場合の弁開度の増加に対し、流水検知装置の開度を目標開度に保つようにインバータ周波数を制御して１次側圧力を高くすることで、流水検知装置の２次圧調整機能によりスプリンクラーヘッドに必要放水圧力の消火水を供給し、消火抑制性能を維持することができる。
【００１６】
またスプリンクラーヘッドが作動した場合に、火災発生階に対応して記憶している周波数データをインバータに設定してモータの回転数を制御するオープンループ制御を行う必要がなく、最初から流水検知装置の開度を目標開度に保つフィードバック制御しているため、そのぶん構成及び制御を簡単することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による消火設備の実施形態を示した説明図
【図２】制御装置に記憶するインバータ制御に用いるデータテーブルを示した説明図
【図３】図２のデータテーブルの作成に使用する放水流量とポンプ全揚程の関係を示したグラフ図
【図４】図１におけるオープンループ制御系を取出して示した説明図
【図５】図１におけるフィードバック制御系を取出して示した説明図
【図６】図１に設けた流水検知装置の実施形態を示した説明図
【図７】オープンループ制御とフィードバック制御を順次行う場合のモータ回転数、制御モード、１次側圧力、弁開度、２次側圧力を示したタイムチャート
【図８】フィーバック制御のみを行う場合のモータ回転数、制御モード、１次側圧力、弁開度、２次側圧力を示したタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［消火設備の概要］
図１は本発明による消火設備の実施形態を示した説明図である。図１において、建物の地下階などのポンプ室に消火ポンプ１０が設置され、インバータ制御可能なモータ（誘導モータ）１２により駆動される。モータ１２はポンプ制御盤３２のインバータ制御により回転数を可変可能とする。消火ポンプ１０はモータ１２により駆動され、吸込み管により水源水槽１４から消火用水を吸入し、建物の高さ方向に設置した給水本管１６に消火用水を加圧供給する。
【００１９】
消火ポンプ１０に対しては起動用の空気タンク２８を設けている。空気タンク２８は給水本管１６に接続し、配管内の加圧消火用水を導入して内部の空気を圧縮している。空気タンク２８には圧力スイッチ３０を設け、圧力スイッチ３０は給水本管１６の管内圧力が規定圧力以下に低下したことを検出してポンプ制御盤３２に圧力低下検出信号を出力し、これによりモータ１２を起動して消火ポンプ１０の運転を開始する。
【００２０】
給水本管１６からは分岐管が放水区画、例えば建物の各階毎に引き出されている。低層階となる１Ｆ，２Ｆの分岐管の分岐部分には２次圧調圧機能付きの流水検知装置１８（以下「調圧型流水検知装置」という）を設けている。また高層階となる３Ｆ，４Ｆの分岐管の分岐部分には２次圧調圧機能を持ない流水検知装置２０を設けている。
【００２１】
調圧型流水検知装置１８は、分岐管にスプリンクラーヘッド２２からの散水に伴う流動が生じると、弁を開くと共に、弁開度の調整により１次側圧力を減圧して２次側圧力を規定の放水圧力に制御すると共に、流水検出器２４の作動により流水検知信号を火災受信盤３８へ出力する。また調圧型流水検知装置１８には弁開度を検出する開度検出器２６を設けており、その検出信号をポンプ制御盤３２へ出力する。
【００２２】
２次圧調圧機能を持たない流水検知装置２０は、分岐管にスプリンクラーヘッド２２からの散水に伴う流動が生じると、弁体を開いて流水検出器２４を作動し、流水検知信号を火災受信盤３８へ出力する。
【００２３】
調圧型流水検知装置１８及び流水検知装置２０の２次側の分岐管には閉鎖型のスプリンクラーヘッド２２を複数設置している。閉鎖型のスプリンクラーヘッド２２は感熱ヘッドとその作動により消火用水を散水する弁機構を一体に備えている。分岐管の末端側には末端試験弁２３を設け、排水側に接続している。
【００２４】
［ポンプ制御盤の構成］
（ポンプ制御盤の機能構成）
ポンプ制御盤３２は、制御手段として機能する制御部３４、記憶手段として機能する記憶部３５、及びインバータ３６を備えている。制御部３４及び記憶部３５のハードウェアとしては、ＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等を使用する
記憶部３５は、調圧型流水検知装置１８を設けた建物の階数に対応して、モータ１０の回転数を制御するインバータ３６の周波数データを設定したデータテーブルを予め記憶している。
【００２５】
図２はポンプ制御盤の記憶部に格納するデータテーブルの説明図であり、図２（Ａ）は記憶内容を符号で示し、図２（Ｂ）は具体的な数値例を示している。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、データテーブルは、建物１階〜４階に対応してインバータ周波数ｆ１〜ｆ４を設定している。インバータ周波数ｆ１〜ｆ４の決め方は、図３を参照して説明すると次のようになる。
【００２７】
図３は、図２（Ａ）のデータテーブルの作成に使用する流量と水頭の関係を示したグラフ図であり、１階のインバータ周波数ｆ１を決める場合を例にとっている。
【００２８】
図３において、横軸は流量を示し、縦軸は水頭を示している。図１の１Ｆの場合は負荷曲線Ｒ１となり、負荷曲線Ｒ１の水頭は、流量が零の場合について示すように、消火ポンプ１０から１Ｆまでの高さによる水頭Ｈ１と、スプリンクラーヘッド２２の規定放水圧力（必要放水圧力）による端末圧Ｈ２に分けられる。
【００２９】
ここでスプリンクラーヘッド２２が作動した場合の流量をＱ１とすると、流量Ｑ１を得るための動作点は、流量Ｑ１からの点線が負荷曲線Ｒ１と交わる動作点ａとなる。
【００３０】
そこで、動作点ａを通るＨ−Ｑ特性を与える消火ポンプ１０の回転数を決めるインバータ周波数は、動作点ａでは周波数ｆ１となり、これを図２（Ａ）のデータテーブルに格納する。
【００３１】
図１の２Ｆ〜４Ｆについても、図３に示したと同様に、２Ｆ〜４Ｆの負荷曲線に基づき、周波数ｆ２〜ｆ４を決定し、これを図２（Ａ）のデータテーブルに格納する。
【００３２】
図２（Ｂ）は、データテーブルの具体例であり、最上階となる４Ｆのインバータ周波数ｆ４を１００％とし、調圧型流水検知装置１８を設けた１Ｆ，２Ｆの１台作動のインバータ周波数ｆ１，ｆ２を５０％とし、また３Ｆの１台作動のインバータ周波数ｆ３を、４Ｆと同じ１００％としている。
【００３３】
ここで、１００％とするインバータ周波数は、最上階となる４Ｆのインバータ周波数ｆ４とする以外に、消火ポンプ１０の最大定格回転数を与える最大定格インバータ周波数としても良い。
【００３４】
なお、図３の流量Ｑ２は例えばスプリンクラーヘッドが２台作動した場合の流量であり、流量Ｑ２を得るための動作点は、流量Ｑ２からの点線が負荷曲線Ｒ１と交わる動作点ｂとなる。この動作点ｂを通るＨ−Ｑ特性を与える消火ポンプ１０の回転数を決めるインバータ周波数はｆｘとなるが、本発明ではインバータ周波数ｆｘはデータテーブルに格納しておらず、後の説明で明らかにする、調圧型流水検知装置１８の弁開度を目標開度に保つインバータ周波数のフィードバック制御で設定されることになる。
【００３５】
再び図１を参照するに、ポンプ制御盤３２の制御部３４は、調圧型流水検知装置１８を設けている１Ｆ，２Ｆのスプリンクラーヘッド２２が火災により作動した場合、インバータ周波数のオープンループ制御を行い、続いて、調圧型流水検知装置１８の弁開度に基づくインバータ周波数のフィードバック制御を行う。なお、流水検知装置２０を設けている３Ｆ，４Ｆのスプリンクラーヘッド２２が火災により作動した場合、インバータ周波数のオープンループ制御のみを行う。
【００３６】
（オープンループ制御）
ポンプ制御盤３２の制御部３４は、スプリンクラーヘッド２２が火災により作動した場合、インバータ周波数のオープンループ制御を行う。制御部３４によるオープルループ制御は、火災受信盤３８を経由して受信した流水検知信号、例えば１Ｆの調圧型流水検知装置１８に設けた流水検知器２４から受信した流水検知信号に基づき、火災発生階１Ｆでのスプリンクラーヘッド２２の作動を判別し、記憶部３５に格納している例えば図２（Ｂ）のデータテーブルを参照し、１階に対応した周波数データ５０％を読み出し、インバータ３６に周波数データ５０％を設定する。
【００３７】
これにより制御部３４は空気タンク２８に設けた圧力スイッチ３０から圧力低下検出信号を受信した場合、インバータ３６によりモータ１２の回転数を５０％に制御して消火ポンプ１０を駆動する。なお、最上階となる４Ｆに対応したモータ１２で駆動する消火ポンプ１０の回転数を１００％としている。
【００３８】
図４は図１におけるオープンループ制御系を取出して示した説明図であり、記憶部３５、制御部３４、インバータ３６、モータ１２、消火ポンプ１２、及び調圧型流水検知装置１８を備える。
【００３９】
制御部３４がインバータ３６に周波数５０％を設定してオープンループ制御を行うと、インバータ３６はモータ１２により消火ポンプ１０を５０％の回転数で駆動し、調圧型流水検知装置１８の１次側圧力を上昇させ、調圧型流水検知装置１８は弁開度を調整する２次圧調整機能により１次側圧力を減圧してスプリンクラーヘッド２２からの規定放水圧力（必要放水圧力）による消火用水の散水を行う。
【００４０】
（フィードバック制御）
またポンプ制御盤３２の制御部３４は、周波数データ５０％の設定よるインバータ３６のオープンループ制御の開始から所定時間が経過した場合、またはオープンループ制御を開始してから調圧型流水検知装置１８の弁開度Ａの変動が所定範囲内に安定した場合、開度検出器２６で検出している調圧型流水検知装置１８の弁開度Ａを、所定の目標開度Ａｏ、例えば目標開度Ａｏ＝５０％に保つようにインバータ３６の周波数を変化させるフィードバック制御を行う。
【００４１】
図５は図１におけるフィードバック制御系を取出して示した説明図であり、制御部３４、インバータ３６、モータ１２、消火ポンプ１０、調圧型流水検知装置１８、開度検出器２６を備える。
【００４２】
制御部３４は開度検出器２６で検出した弁開度Ａを入力して目標開度Ａｏとの開度偏差ΔＡ（＝Ａ−Ａｏ）を検出し、開度偏差ΔＡに対応する周波数偏差Δｆをインバータ２２に出力し、現在のインバータ周波数ｆを（ｆ＋Δｆ）に変更する。
【００４３】
このためインバータ３６はモータ１２による消火ポンプ１０の現在の回転数Ｎを（Ｎ＋ΔＮ）へ変化させ、１次側圧力Ｐ１は（Ｐ１＋ΔＰ１）と変化し、調整圧型流水装置１８は２次圧調整機能により弁開度Ａを変化させ、２次側圧力Ｐ２が規定放水圧力となるように、１次側圧力（Ｐ１＋ΔＰ１）を減圧する。
【００４４】
例えば目標開度Ａｏ＝５０％に対し、検出した弁開度Ａ＝６０％と高かったとすると、制御部３４は開度偏差ΔＡ＝６０％−５０％＝１０％を検出する。ここで、開度偏差ΔＡに対応した周波数偏移Δｆを１０％とし、現在のインバータ周波数ｆ＝５０％とすると、制御部３４はインバータ周波数ｆを（ｆ＋Δｆ）＝５０％＋１０％＝６０％に変更する。
【００４５】
このためインバータ３６はモータ１２による消火ポンプ１０の現在の回転数Ｎ＝５０％を（Ｎ＋ΔＮ）＝５０％＋１０％＝６０％に増加し、１次側圧力Ｐ１を（Ｐ１＋ΔＰ１）に増加させる。１次側圧力が（Ｐ１＋ΔＰ１）に増加すると、調圧型流水装置１８は２次圧調整機能により弁開度Ａを小さくし、２次側圧力Ｐ２が規定放水圧力となるように、１次側圧力（Ｐ１＋ΔＰ１）の減圧（弁部差圧）を大きし、弁開度Ａを目標開度Ａｏに安定させる。
【００４６】
一方、目標開度Ａｏ＝５０％に対し、検出した弁開度Ａ＝４０％と低かったとすると、制御部３４は開度偏差ΔＡ＝４０％−５０％＝−１０％を求める。ここで、開度偏差ΔＡに対応した周波数偏移Δｆを−１０％とし、現在のインバータ周波数ｆ＝５０％とすると、制御部３４はインバータ周波数を（ｆ２＋Δｆ）＝５０％−１０％＝４０％に変更する。
【００４７】
このためインバータ３６はモータ１２による消火ポンプ１０の現在の回転数Ｎ＝５０％を（Ｎ＋ΔＮ）＝５０％−１０％＝４０％と低下させ、１次側圧力Ｐ１は（Ｐ１−ΔＰ１）に減少する。１次側圧力が（Ｐ１−ΔＰ１）に減少すると、調圧型流水装置１８は２次圧調整機能により弁開度Ａを大きくし、２次側圧力Ｐ２が規定放水圧力となるように、１次側圧力（Ｐ１＋ΔＰ１）の減圧（弁部差圧）を小さくし、弁開度Ａを目標開度Ａｏに安定させる。
【００４８】
［流水検知装置の構成］
図６は図１に設けた調圧型流水検知装置の実施形態を示した説明図である。図６において、調圧型流水検知装置１８は、弁ボディ１０２の下側に１次側の流入口１０４を形成し、ここに仕切弁１０６を介して１次側配管１０８を接続している。弁ボディ１０２の上側には２次側となる流出口１１０を形成し、ここに２次側配管１１２を接続し、２次側配管１１２の先にはスプリンクラーヘッドや補助散水栓が接続されている。
【００４９】
弁ボディ１０２の内部には、後方にピストンを一体に形成した本弁１１４をシリンダ室１２０に摺動自在に組み込んでおり、弁ボディ１０２側に一体に形成した弁シート１１６に当接して、通常監視状態では閉鎖状態となっている。
【００５０】
本弁１１４には同軸にガイドロッド１２２を連結し、ガイドロッド１２２の先端は右側に取り出されている。本弁１１４の背後（右側）にはスプリング１１８を設け、本弁１１４を閉鎖方向に付勢している。本弁１１４は、本弁１次側の加圧水をピストン背後側のシリンダ室１２０へ流入／流出することにより開閉される。
【００５１】
本弁１１４が当接する弁シート１１６からは配管１３８を介して圧力スイッチを用いた流水検出器２４を接続し、本弁１１４の開動作により２次側に供給する圧力水を導入するようしにている。流水検出器２４は、本弁１１４が開放した場合に２次側圧力水を導入し、流水検出器２４内に圧力水が流入した時にタイマを起動し、所定時間後に流水検知信号を外部に出力する。
【００５２】
ピストンを一体に形成した本弁１１４とシリンダ室１２０は、調圧型流水検知装置１８に設けた本弁１１４の本弁駆動機構を構成し、本弁駆動機構は本弁１１４の１次側と２次側を接続する配管１３０に設けた制御弁１５０により制御される。
【００５３】
配管１３０に設けた制御弁１５０は、不作動流水量弁部１５２と調圧パイロット弁部１５４を同一軸上に一体に配置した弁構造を備えている。
【００５４】
配管１３０は弁ボディ１０２の１次側から取り出し、ストレーナ１４２及び逆止弁１４４を介して制御弁１５０に設けた不作動流水量弁部１５２のポートａと調圧パイロット弁部１５４のポートｃにそれぞれ分岐して接続している。また配管１３１は制御弁１５０に設けた不作動流水量弁部１５２のポートｂから取り出し、定流量弁１４８を介して弁ボディ１０２の２次側に接続している。また配管１３３は制御弁１５０に設けた調圧パイロット弁部１５４のポートｄから配管１３１を介して弁ボディ１０２の２次側に接続し、２次側圧力をポートｄに導入している。
【００５５】
制御弁１５０に設けた調圧パイロット弁部１５４は調圧制御用のポートｅを持ち、ポートｅは配管１３５を介してシリンダ室１２０のポートに接続している。
【００５６】
シリンダ室１２０のポートには手動開放弁１１５を接続している。手動開放弁１１５は、調圧型流水検知装置１８の本弁１１４の開制御が何らかの原因でできなくなった異常時に、手動開放弁１１５を開放することで、シリンダ室１２０の１次側圧力水を強制的に排水し、１次側圧力による本弁１１４の押上げで全開位置に作動できるようにしている。
【００５７】
また流水検出器２４に対する配管１３８は排水側に接続され、そこにオートドリップ１３６と逆止弁１３４を設けている。また弁ボディ１０２の２次側には排水管１２８が接続され、そこに排水弁１３８を設けている。
【００５８】
制御弁１５０に設けた不作動流水量弁部１５２から引き出された２次側に対する配管１２６の途中には定流量弁１４８を設け、不作動流水量弁部１５２の制御で流す不作動流水量を一定流量とするようにしている。
【００５９】
調圧型流水検知装置１８の１次側には１次側圧力計１５６が接続され、２次側には２次側圧力計１５８が接続される。
【００６０】
通常監視状態にあっては、本弁１１４は閉鎖状態にあり、このとき２次側配管１１２の圧力は予め定めた締切設定圧力となっている。
【００６１】
通常監視状態で２次側配管１１２側の漏水などにより２次側圧力が締切設定圧力より低下すると、それまで閉鎖状態にあった不作動流水量弁部１５２が開作動し、配管１３０から開放した不作動流水量弁部１５２を通って、更に定流量弁１４８で決まる一定の不作動流水量の流水を２次側に供給し、低下した２次側圧力を締切設定圧力に回復させる。このとき本弁１１４は閉鎖状態にあり流水検出器２４は作動しないことから、このときの流水を不作動流水と呼んでいる。
【００６２】
火災などによりスプリンクラーヘッドが作動し、２次側配管に一定量を超える流水が発生すると、２次側圧力は締切設定圧力から急速に低下し、まず不作動流水量弁部１５２が開いて配管１３０により１次側圧力水を定流量弁１４８で決まる一定の流水量で２次側に供給するが、これでは２次側圧力は回復せず、締切設定圧力に対し低い圧力に設定した調圧パイロット設定圧力を下回ると、本弁１１４の開放による調圧制御が開始される。
【００６３】
ここで調圧パイロット弁部１５４は、２次側圧力が調圧パイロット設定圧力（規定放水圧力）に低下するまではシリンダ室１２０をポートｅからポートｃを介して１次側の配管１３０との連通した状態としており、シリンダ室１２０に圧力水を保持し、本弁１１４は１次側圧力水の押圧とスプリング１１８による付勢により弁シート１１６に押付けられた閉鎖状態を維持している。
【００６４】
この状態で２次側圧力が低下して調圧パイロット設定圧力以下になると、調圧パイロット弁部１５４はポートｅからポートｄを介してシリンダ室１２０の圧力水を２次側に排出する切替え状態となる。このためシリンダ室１２０から圧力水が排出されて本弁１１４を右方向にストロークさせ、本弁１１４の開放が行われる。
【００６５】
本弁１１４が開放すると、１次側加圧水が２次側に供給されることで２次側圧力が回復し、２次側圧力が調圧パイロット設定圧力を超えると調圧パイロット弁部１５４はシリンダ室１２０をポートｅからポートｃを介して１次側の配管１３０に連通することで、シリンダ室１２０に１次側加圧水を導入して再び本弁１１４が閉鎖方向に移動し、以下、本弁１１４を移動させてシリンダ室１２０の流量調整を繰り返しながら、調圧パイロット設定圧力を維持するように１次側圧力水を２次側に継続的に供給することになる。
【００６６】
調圧型流水検知装置１８に設けたガイドロッド１２２の取出し側には、開度検出器２６としてポテンショメータ１６０を設けている。ポテンショメータ１６０はカバー外側のガイドロッド１２２の取出し位置に固定され、ポテンショメータ１６０のロッド１６２と調圧型流水検知装置１８側のガイドロッド１２２を連結部材１６４で連結し、本弁１１４の移動をポテンショメータ１６０内の摺動接点に伝えている。このためポテンショメータ１６０は調圧型流水検知装置１８の弁開度に比例した開度検出信号を、図１のポンプ制御盤３２の制御部３４へ出力する。
【００６７】
ポテンショメータ１６０で検出する弁開度は、本弁１１４を全閉位置に移動した場合に弁開度を０％とし、本弁１１４を全開位置に移動した場合に弁開度を１００％とし、その間の本弁１１４の位置に比例して変化する弁開度となる。
【００６８】
［スプリンクラーヘッドの作動した場合の動作］
図７は、オープンループ制御とフィードバック制御を順次行う場合のモータ回転数、制御モード、１次側圧力、弁開度、２次側圧力を示したタイムチャートであり、図７（Ａ）にスプリンクラーヘッド作動台数を、図７（Ｂ）に制御モードを、図７（Ｃ）にモータ回転数を、図７（Ｄ）に１次側圧力を、図７（Ｅ）に弁開度を、図７（Ｆ）に２次側圧力を、それぞれ示している。
【００６９】
図７において、１Ｆで発生した火災により時刻ｔ１でスプリンクラーヘッドが作動して消火用水の散水を開始すると、この散水に伴う２次側圧力Ｐ２の低下に対し、２次側圧力Ｐ２を回復するために調圧型流水検知装置１８の弁が開き始め、２次側圧力Ｐ２の圧力低下は分岐管から給水本管１６へ伝わり、１次側圧力Ｐ１が所定圧力以下に低下すると空気タンク２８に設けた圧力スイッチ３０が時刻ｔ２でオンして圧力低下検出信号をポンプ制御盤３２に出力する。
【００７０】
ポンプ制御盤３２の制御部３５は、圧力スイッチ３０からの圧力低下検出信号を受信すると、インバータ３６によりモータ１２を起動して消火ポンプ１０の運転を開始させる。
【００７１】
また、調圧型流水検知装置１８の弁が時刻ｔ１から開き始めると、その流水検知器２４が流水検知信号を火災受信盤３８に出力して火災警報を出力させると共に、火災受信盤３８を経由して流水検知信号をポンプ制御盤３２の制御部３４に送る。
【００７２】
このため制御部３４は受信した流水検知信号から火災発生階となる１階を認識し、記憶部３５に格納している例えば図２（Ｂ）のデータテーブルを参照し、１階に対応したインバータ周波数５０％を取得してインバータ３６に設定し、時刻ｔ２で圧力タンク２８に設けた圧力スイツチ３０から圧力低下検出信号を受信した場合に、インバータ３６をインバータ周波数５０％で動作し、モータ１２を５０％の回転数に制御するオープンループ制御を行う。
【００７３】
モータ１２のインバータ制御による消火ポンプ１０の駆動により、低下した１次側圧力Ｐ１は時刻ｔ２から回復し、１次側圧力Ｐ１の回復に伴い２次側圧力Ｐ２も回復し、調圧型流水検知装置１８は２次圧調整機能により弁開度Ａを調整し、２次側圧力Ｐ２が規定放水圧力となるように、１次側圧力Ｐ１を減圧し、２次側圧力Ｐ２を規定放水圧力に調圧している場合の弁開度Ａを例えば５０％付近としている。
【００７４】
制御部３４は、時刻ｔ１でインバータ３６のオープンループ制御を開始してから所定時間Ｔを経過した時刻ｔ３への到達を検知すると、制御モードをそれまでのオープンループ制御からフィードバック制御に切り替える。なお、この切替は、時刻ｔ１でオープンループ制御を開始してから弁開度Ａの変動幅が所定範囲、例えば５％の範囲に安定した場合に、オープンループ制御からフィードバック制御に切り替えるようにしても良い。
【００７５】
制御部３４は、フィードバック制御に切り替えた場合、そのときの弁開度Ａが例えば目標開度Ａｏを超えていたとすると、弁開度Ａと目標弁開度Ａｏとの開度偏差ΔＡ（＝Ａ−Ａｏ）を求め、この場合、正の開度偏差＋ΔＡとなることから、開度偏差＋ΔＡに対応した周波数偏差Δｆだけインバータ３６に設定している現在のインバータ周波数ｆを増加させて（ｆ＋Δｆ）に変更し、これによりインバータ３６はモータ１２による消火ポンプ１０の回転数を増加して１次側圧力Ｐ１を高くする。
【００７６】
１次側圧力Ｐ１が高くなると、調圧型流水検知装置１８は、２次圧調整機能により弁開度Ａを小さくし、２次側圧力Ｐ２が規定放水圧力となるように、高くなった１次側圧力Ｐ１の減圧（弁部差圧）を大きくし、弁開度Ａを小さくすることで目標開度Ａｏに安定させる。
【００７７】
続いて、火災の拡大に伴い時刻ｔ４で２台目のスプリンクラーヘッド２２が作動したとする。このため放水流量が増加し、２次側圧力Ｐ２が低下する。この２次側圧力Ｐ２の低下に対し、調圧型流水検知装置１８は、２次圧調整機能により弁開度Ａを大きくして減圧（弁部差圧）を小さくするが、放水流量が多いために、弁開度Ａを大きくして減圧（弁部差圧）を小さくしても、弁開度Ａが全開となった場合には２次側圧力Ｐ２は回復しない。
【００７８】
この場合、制御部３４は、弁開度Ａと目標弁開度Ａｏとの開度偏差ΔＡ（＝Ａ−Ａｏ）を求め、このとき正の開度偏差＋ΔＡとなることから、開度偏差＋ΔＡに対応してインバータ３６に設定している現在のインバータ周波数ｆを周波数偏差Δｆだけ増加させて（ｆ＋Δｆ）とし、モータ１２による消火ポンプ１０の回転数を増加して１次側圧力Ｐ１を高くする。
【００７９】
このときのインバータ周波数（ｆ＋Δｆ）は、図３に示すように、２台のスプリンクラーヘッド２２が作動した場合の流量をＱ２とすると、流量Ｑ２からの点線が負荷曲線Ｒ１と交差する動作点ｂを通るＨ−Ｑ曲線を与えるインバータ周波数ｆｘとなる。
【００８０】
１次側圧力Ｐ１が高くなると、調圧型流水検知装置１８は２次圧調整機能により弁開度Ａを小さくし、高くなった１次側圧力Ｐ１の減圧（弁部差圧）を大きくして２次側圧力Ｐ２を規定放水圧力に調整し、弁開度Ａを小さくすることで目標開度Ａｏに安定させる。
【００８１】
［フィードバック制御のみの実施形態］
本発明の消火設備の他の実施形態にあっては、ポンプ制御盤３２の制御部３４は、図１の実施形態におけるインバータ周波数のオープンループ制御は行わず、スプリンクラーヘッドが作動した場合、最初からインバータ周波数のフィードバック制御を行うようにする。
【００８２】
即ち、ポンプ制御盤３２の制御部３４は、火災によりスプリンクラーヘッドが作動した場合、火災発生階の調圧流水検知装置１８に設けた開度検出器２６で検出した弁開度Ａを所定の目標開度Ａｏに維持するようにインバータ３６の周波数を変化させるフィードバック制御を行う。
【００８３】
このため図２に示した階数に対応して周波数データを設定したデータテーブルが不要となり、制御モードを途中でオープンループ制御からフィードバック制御に切り替える必要もないため、そのぶん構成及び制御を簡単にすることができる。
【００８４】
図８は、最初からフィードバック制御を行う場合のモータ回転数、制御モード、１次側圧力、弁開度、２次側圧力を示したタイムチャートであり、図８（Ａ）にスプリンクラーヘッド作動台数を、図８（Ｂ）に制御モードを、図８（Ｃ）にモータ回転数を、図８（Ｄ）に１次側圧力を、図８（Ｅ）に弁開度を、図８（Ｆ）に２次側圧力を、それぞれ示している。
【００８５】
図８において、例えば１Ｆで発生した火災により時刻ｔ１でスプリンクラーヘッドが作動して消火用水の散水を開始すると、この散水に伴う２次側圧力Ｐ２の低下に対し、２次側圧力Ｐ２を回復するために調圧型流水検知装置１８の弁が開き始め、２次側圧力Ｐ２の圧力低下は分岐管から給水本管１６へ伝わり、１次側圧力Ｐ１が時刻ｔ２で所定圧力以下に低下すると空気タンク２８に設けた圧力スイッチ３０がオンして圧力低下検出信号をポンプ制御盤３２に出力する。
【００８６】
ポンプ制御盤３２の制御部３４は、圧力スイッチ３０からの圧力低下検出信号を受信すると、インバータ３６のフィードバック制御によりモータ１２を起動して消火ポンプ１０の運転を開始させる。
【００８７】
制御部３４が時刻ｔ２で消火ポンプ１０の運転を開始した場合、調圧型流水検知装置１８の弁開度Ａは、目標開度Ａｏを大きく上回っており、大きな正の開度偏差＋ΔＡが生じている。このため制御部３４は例えば１００％に近いインバータ周波数をインバータ３６に設定してモータ１２により消火ポンプ１０の回転数を上げる制御を開始させる。
【００８８】
１次側圧力Ｐ１が上昇すると、調圧型流水検知装置１８は、２次圧調整機能により弁開度Ａを小さくし、上昇した１次側圧力Ｐ１の減圧（弁部差圧）を大きくして２次側圧力Ｐ２を規定放水圧力に調整し、弁開度Ａが小さくすることで目標開度Ａｏに近づける。
【００８９】
弁開度Ａが目標開度Ａｏを下回ると、負の開度偏差＋ΔＡとなり、制御部３４は、インバータ周波数を低下させ、モータ１２により消火ポンプ１０の回転数を下げる。これにより１次側圧力Ｐ１が低下すると、調圧型流水検知装置１８は、２次圧調整機能により弁開度Ａを大きくし、低下した１次側圧力Ｐ１の減圧（弁部差圧）を小さくして２次側圧力Ｐ２を規定放水圧力に調整し、弁開度Ａが大きくなることで目標開度Ａｏに回復させ、弁開度Ａを所定の目標開度Ａｏに保つ安定した制御状態へ移行させる。
【００９０】
［本発明の変形例］
本発明の消火設備に設ける調圧型流水検知装置は、上記の実施形態に限定されず、２次圧調圧機能を備えたものであれば、適宜の構造の流水検知装置で良い。
【００９１】
また、上記調圧型流水検知装置の弁開度検出器は、ポテンショメータを例にとっているが、近接センサや渦電流式変位センサなどの非接触変位センサを適用してガイドロッドの変位を検出しても良い。
【００９２】
また、上記の実施形態にあっては、インバータ周波数のフィードバック制御において、調圧型流水検知装置の目標開度として５０％を設定した場合を例にとっているが、この目標開度Ａｏは、図４に示した主弁１１４の開閉構造からある程度大きな開度になる方が、弁開度とその減衰量（弁部差圧）の関係の直線性が良くなることから、例えば３０％〜７０％の範囲に設定し、望ましくは６０％前後に設定する。
【００９３】
また、上記の実施形態にあっては、制御部によるフィードバック制御として、調圧型流水検知装置の開度偏差に比例してインバータ周波数を変化させる比例制御（Ｐ制御）を例にとっているが、開度偏差によりインバータ周波数を変更して開度の変化が現れるまでに所定の遅れ時間があることから、この遅れ時間に対応した積分定数を設定して比例積分制御（ＰＩ制御）を行うようにしても良い。
【００９４】
また、上記の消火設備は、閉鎖型スプリンクラーヘッドから散水する消火設備を例にとっているが、開放型スプリンクラーヘッドから散水する設備であっても良く、また消火栓にホースを接続して放水する消火設備であっても良く、更に調圧型流水検知装置の２次側の配管にスプリンクラーヘッドと補助散水栓などを混在した設備であっても良い。
【００９５】
また、本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【符号の説明】
【００９６】
１０：消火ポンプ
１２：モータ
１４：水源水槽
１６：給水本管
１８：調圧型流水検知装置
２０：流水検知装置
２２：スプリンクラーヘッド
２４：流水検出器
２６：開度検出器
２８：空気タンク
３０：圧力スイッチ
３２：ポンプ制御盤
３４：制御部
３５：記憶部
３６：インバータ
３８：火災受信盤
１０２：弁ボディ
１１４：主弁
１２０：シリンダ室
１２２：ガイドロッド
１６０：ポテンショメータ
【図１】
2014104007.tif 000003
【図２】
2014104007.tif 000004
【図３】
2014104007.tif 000005
【図４】
2014104007.tif 000006
【図５】
2014104007.tif 000007
【図６】
2014104007.tif 000008
【図７】
2014104007.tif 000009
【図８】
2014104007.tif 000010