(57)【要約】【課題】  摩擦損失抵抗が少なく、水理計算も容易で、プレハブ構築を可能とした散水消火設備を提供することを目的としている。【解決手段】配管と、前記配管から送水される流水を散水するための散水ノズルとを備えた散水消火設備において、配管の末端を隣接又は並列する配管と相互に連結することにより、複数のループを構成したことを特徴とする散水消火設備であって、各配管を所定の位置で分割してモジュール化し、プレハブ構築可能としている。そして、前記ノズルの分岐部及び管路の屈曲部を溶接結合とすると共に、直管同士をフランジ結合及び／又はメカニカル結合するとともに、分岐部をバーリング加工することにより形成し、屈曲部は直管部をベンダー加工することにより構成されることを特徴とする散水消火設備を提供することにより、前記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管と、前記配管から送水される流水を散水するための散水ノズルとを備えた散水消火設備において、配管の末端を隣接又は並列する配管と相互に連結することにより複数のループを構成したことを特徴とする散水消火設備。
【請求項２】
前記配管がステンレス鋼管で構成されることを特徴とする請求項１に記載の散水消火設備。
【請求項３】
前記配管を所定の位置で分割することによりモジュール化し、それらをフランジ継手あるいはメカニカル継手結合によってプレハブ可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の散水消火設備。
【請求項４】
配管の分岐部及び屈曲部において溶接結合により管路を形成するとともに、直管部においてフランジ結合及び／又はメカニカル結合により管路を構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の散水消火設備。
【請求項５】
直管部をバーリング加工することによりノズル分岐部を形成するとともに、屈曲部は直管部をベンダー加工することにより形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の散水消火設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物あるいは危険物に設置される消火設備に関する技術であり、特に屋内スプリンクラー設備や車庫等の水噴霧消火設備等の散水消火設備に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来からスプリンクラー設備は建物の屋内や天井などに設置され、水源、加圧送水装置、配管、流水検知装置、スプリンクラーヘッド、末端試験弁、スプリンクラー専用送水口等から構成されている。そして加圧送水装置からスプリンクラーヘッドまでの配管は常時、加圧送水装置の圧力で加圧充水されており、ヘッドが感熱により開放されれば、直ちに散水を始める方式の装置であって、この装置は火災が大きくならないうちに完全に消火するための自動消火設備となっている。
【０００３】
この種の装置の配管は多数のヘッドを装着し、末端が閉鎖されている単管よりなる配水小管を並列させると共に、それらを屋内形状に応じて配置し、他端を配水本管に接続してなる樹枝形状の配管方式がとられていた。この方式は水理計算が簡単であるので安易に用いられてきたが、管の途中に故障が生じた場合は、その下流は断水や減水がおこるばかりでなく、夫々の枝管の損失水頭にもバラツキがあるなどの問題点があった。また、管の材質は普通、鉄管を使用しているので管内腔が腐食して錆瘤によるツマリが生じていた。さらに、ヘッド取り付けの分岐部の接続がネジ嵌合であると、ネジ切り部分で該部所の肉厚が薄くなるため、肉厚の大きな管の使用を余儀なくされることとなり、結果として設備の重量が大きくなり、据え付け作業にも不便を生じていた。
【０００４】
加えて、特許文献１に記載の発明においては分液管を非可撓性の田の字状に配管することが開示されている。この田の字状に配管された散水消火設備によれば、田の字状の分液管を工場で量産することができ、現場で給液管に接続すればよく、消火設備の据え付けを容易になし得る。さらには非可撓性の直管を使用し、可撓性の配管を短い距離にしてヘッドと連結するようにしているので、圧力損失が少なくなるという効果をも有している。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７５４１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、直管同士の接続には多口継手及びエルボが使用され、さらに給水管には中央部でフランジ結合されることが開示されている。このように直管同士の接続に多口継手及びエルボが使用されると、圧力は損失されるという問題点がある。また、特許文献１に記載の発明において、直管の途中を切断し、その切断端部に一体固着したフランジで接続することが記載されているものの、直管の分岐点においては多口継手やエルボを使用せざるを得ないため、圧力損失が生じる。
【０００７】
また、特許文献１に記載の発明では、田の字状の設備の中央部から下向きに送水しているため、高さが必要である。しかしながら本発明は水平方向に水が流れるため、さほど高さを必要としない。
【０００８】
そこで本発明では上記問題を解決するべく、圧力損失の少ない散水消火設備を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）配管と、前記配管から送水される流水を散水するための散水ノズルとを備えた散水消火設備において、配管の末端を隣接又は並列する配管と相互に連結することにより複数のループを構成したことを特徴とする散水消火設備を提供することにより、前記課題を解決する。つまり、流水が循環分岐されるように、配管によって多重ループを構成している。
【００１０】
（２）上記（１）の配管をステンレス鋼管で構成することにより、さらに効果の高い散水消火設備を提供できる。
【００１１】
（３）前記配管を所定の位置で分割することによりモジュール化し、それらをフランジ継手あるいはメカニカル継手結合によってプレハブ可能としたことを特徴とする（１）又は（２）に記載の散水消火設備を提供することにより、前記課題を解決する。
【００１２】
（４）（１）乃至（３）に記載の配管の分岐部及び屈曲部において溶接結合により管路を形成するとともに、直管部においてフランジ結合及び／又はメカニカル結合により管路を構成することを特徴とする散水消火設備を提供することにより、前記課題を解決する。
【００１３】
（５）直管部をバーリング加工することによりノズル分岐部を形成するとともに、屈曲部は直管部をベンダー加工することにより形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の散水消火設備を提供することにより、前記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１４】
（１）流水が循環分岐するように、配管を多重ループに配管されているため、管の途中に故障が生じても、断水や減水が生じることはなく、散水地点まで水を供給することができる。また、損失水頭がどの場所でもほぼ一定であるため、水理計算がし易い。
【００１５】
（２）ステンレス製の配管を使用することにより、腐食や錆瘤によるツマリを防止することができるとともに、材料の軽量化を図ることができる。さらに、ステンレスは管の内面が平滑であるため、管径が細くても、流量を確保することができる。これにより、所望の流量を確保する場合でも、他の粗い平面を有する材質による配管と比して管径を細くすることができ、これにより一層の材料の軽量化を図ることができ、運送や組み立てに有利である。
【００１６】
（３）また、配管が所定の位置で分割して構成されているため、モジュール化でき、プレハブ可能であって、容易に組み立てできる。そして各モジュールの量産も可能であるので、より一層のコストダウンを期待できる。
【００１７】
（４）ノズルの分岐部及び管路の屈曲部において溶接結合とすると共に直管部でフランジ結合及び／又はメカニカル結合にて管路を構成するため、摩擦損失抵抗が少ない。さらには管の肉厚を薄くすることができるので、より摩擦損失抵抗を減じることができる。
【００１８】
（５）直管部をバーリング加工することによりノズル分岐部を形成するとともに、屈曲部は直管部をベンダー加工することにより構成されるので、肉厚を薄くでき、摩擦損失抵抗を減じることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を図面によって説明する。図１は本願発明の散水消火設備の配管図である。図２は屈曲モジュールの平面図である。図３は配管の直管モジュールの平面図である。図４は散水ノズル分岐部の拡大図である。図５はフランジ結合の図である。
【００２０】
本発明の配管１は直管モジュール１１、屈曲モジュール１２、散水ノズル１５からなる。これら直管モジュール１１と屈曲モジュール１２を結合して図１のような多重ループを形成することとなる。このとき、送水方向と平行して配管を敷設することが望ましい。屈曲による摩擦損失抵抗を軽減するためである。その結合は図５に示すフランジ結合又はメカニカル結合により行われる。無論、同一多重ループ上に両結合が混在していても差し支えない。メカニカル結合による場合は、管の外縁の両端に溝を設けて、それらの溝を継手で挟持して管をジョイントする等の方法により結合される。これらの結合によれば、管内に凹凸などの障害物をもたらさないので、摩擦損失を低減させることができる。
【００２１】
送水はいずれの方向から配管に流入しても差し支えないが、摩擦損失抵抗を低減するために、望ましくは配管方向と同様の方向から流入することが望ましい。
【００２２】
図２に示すように、屈曲モジュール１２は分岐部１４を有し、分岐部１４末端にはフランジ１５が設けられ、直管モジュール１１とフランジ結合可能に構成されている。このようにして平行する複数の配管を敷設することができる。直管と連結される際には同径の管を用いることが望ましい。
【００２３】
また、屈曲モジュール１２は直管１１をベンダー加工したものであり、エルボや多口継手を用いて結合した場合と比して摩擦損失抵抗を低減することができる。
【００２４】
図３に示すように、直管モジュール１１の所定の箇所にはバーリング加工が施される。バーリング加工によって出来たフランジ部分とソケット１３とが溶接結合され、その末端に散水ノズル１６が取り付けられる。無論、ソケット１３から散水ノズル１６までは適宜単管等によって連結されていても構わない。ソケット１３は直管の径よりも小さいものを用いることが望ましい。
【００２５】
配管はステンレス製とすることが望ましいが、それに限られるものではなく、平滑面であれば差し支えない。この平滑度を表すものに粗度係数があるが、例えば、表１に示すヘーゼン・ウィリアムの公式で定められている定数Ｃ（以後、流速係数Ｃという。）が高い材質（Ｃ＝１２０以上）であれば代用可能である。当該流速係数Ｃは、極めて平滑な内壁面を有する材質管では１４０〜１５０、新しい鋼管は１３０、古めの鋼管で１００、錆瘤を有する程の古さで６０〜８０となり、材質によって異なるものである。
【００２６】
【表１】
2008206620.tif 000003
【００２７】
管路における流量Qは、例えば下記のヘーゼン・ウィリアムの公式によって求めることができる。
【００２８】
【数１】
2008206620.tif 000004
【００２９】
ここで、ｄは円径、Iは動水勾配である。この式から明らかなように、流量は流速係数Ｃと比例関係にあり、流速係数が高ければ、つまり平面が滑らかであれば流量も増えるのである。したがって逆を言えば、配管の材質によっては、同一の管径でも所求の流量や流速を得ることはできなくなることになる。そして粗度係数を大きいものにすれば、管径を低下させても、流量・流速において、その目的を達成することができる。
【００３０】
例えば、Ｃ＝１５０の材質の配管において、管径ｄ＝２００ｍｍ、動水勾配Ｉ＝０．００２１９の時の流量Ｑを計算すれば、Ｑ＝０．０２２ｍ3／ｓとなる。同一条件でＣ＝１００の材質を用いれば、流量は０．０１５ｍ3／ｓとなり、材質の差によって流量の差が生じることが分かる。
【００３１】
本発明では、図２や４に示すように、ノズルの分岐部及び管路の屈曲部を溶接結合とすることにより、エルボや多口継手を用いず、摩擦損失抵抗を低減している。さらに、直管部でフランジ結合及び／又はメカニカル結合にて管路を構成することにより、損失水頭を軽減できる。さらに図２に示すように直管部をバーリング加工することによりノズル分岐部を形成するとともに、屈曲部は直管部をベンダー加工することにより、同様に摩擦損失抵抗を低減できる。
【００３２】
次に、流量計算の方法について説明する。配管内の流量、流速を左右するものに上述した内面の平滑度に管径する流速係数、管の口径の他、管内壁の摩擦損失水頭がある。摩擦損失水頭は管の分岐部の形状や平滑度によっても大きく異なるので、多数のノズルを装着する場合は、ノズル分岐部の形状抵抗にも配慮することが必要となる。
【００３３】
摩擦抵抗による直線部の損失水頭はダルシーワイズバッハ式によって求める。
【００３４】
【数２】
2008206620.tif 000005
【００３５】
ここで、Ｒ：損失水頭（ｋｐａ）、ｄ：管内径（ｍ）、ｆｓ：摩擦損失係数、Ｖ＝管内流体の流速（ｍ／ｓｅｃ）、ｌ：管路長（ｍ）、γ：流体の比重（水の場合０．９８）である。摩擦損失係数ｆｓはレイノルズ数Ｒｅ及び管壁の粗度の関数である。この損失水頭が最も少ないものを用いれば所求の流量が確保できるのである。
【００３６】
表２及びは流量を一定にした場合であって、同一の管径及び動水勾配とした場合の摩擦損失係数を示した表である。表２はＱ＝９００ｍ3／ｓを所求流量として摩擦損失を計算した場合のデータである。
【００３７】
【表２】
2008206620.tif 000006
【００３８】
さらに表３はＱ＝１０８０ｍ3／ｓを所求流量として摩擦損失を計算した場合のデータである。
【００３９】
【表３】
2008206620.tif 000007
【００４０】
管材の肉厚による流水量を比較してみると、流量９００ｍ3／ｓ、呼径３２の配管において、肉厚３．５ｍｍと１．２ｍｍの摩擦損失を比較すると、４４％の管内摩擦損失水頭を減じることができる。また、呼び径４０の配管において、肉厚３．５ｍｍと１．２ｍｍの摩擦損失を比較すると、４０％の低減があり、さらに・呼び径５０の配管においてで肉厚３．８ｍｍと１．２ｍｍの摩擦損失を比較すると、４６％の低減がある。同様の傾向は表３に示すＱ＝１０８０ｍ3／ｓの場合にも見られる。このことから、肉厚の薄い管材を使用すれば、管径が小さくとも同じ水量を確保できることがわかる。
【００４１】
本発明のように、直管モジュール及び屈曲モジュールの結合をフランジ結合及び／又はメカニカル結合により行い、さらに散水ノズルの分岐部を溶接結合及びバーリング加工によって設けることによって、管の肉厚を薄くすることができ、摩擦損失抵抗を減じることができる。
【００４２】
埋設された管路の流速係数の値は、管内面の粗度と管路中の屈曲、分岐部等の数及び通水年数により異なるが、一般に、新管を使用する設計においては、屈曲部損失などを含んだ管路全体としてC＝１１０、直線部のみの場合は１３０が適当である。
【００４３】
このように、粗度係数の高い管材を使用することと、肉厚の薄い管材を使用することによる相乗効果で、本発明は機能及び製造コストを抑えることができる。
【実施例１】
【００４４】
図６に示すように、屈曲による摩擦損失抵抗も大きくなるが、建造物の構造によっては、平行する配管を直交するような網目状の配管とした多重ループを構成することも可能である。この場合でも、直管の結合にはフランジ結合及び／又はメカニカル結合により連結し、ノズル分岐部をバーリング加工及び溶接結合により結合させることにより、摩擦損失抵抗を減じることができる。
【００４５】
この実施例においては、直管モジュール１１に分岐部を設けて、その末端にフランジを設けて十字の構成にした十字直管モジュール１７により、他の直管モジュール１１や屈曲モジュール１２とフランジ結合できるようにすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る散水消火設備の配管網を示した図である。
【図２】本発明に係る散水消火設備を構成する直間部の図である。
【図３】本発明に係る散水消火設備を構成する屈曲部の図である。
【図４】本発明に係る散水消火設備の分岐部の図である。
【図５】フランジ結合を示した図
【図６】実施例１を示した図。
【符号の説明】
【００４７】
１  散水消火設備
１１  直管モジュール
１２  屈曲モジュール
１３  ソケット
１４  分岐部
１５  フランジ
１６  散水ノズル
１７  十字直管モジュール
【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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