(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火災時に開動作して２次側に消火用水を供給する自動弁装置と、
前記自動弁装置の２次側から立ち上げてトンネル走行方向に配置した分岐配管に所定間隔で設けられ、前記消火用水をトンネル内の放水対象空間に放水する複数の水噴霧ヘッドと、
を備えた水噴霧設備に於いて、
前記水噴霧ヘッドは、前記分岐配管に接続されたヘッド本体に１又は複数のノズルを装着し、前記消火用水の供給に伴う水撃作用を受けた場合に作動して前記水撃作用を弱める水撃抑制機構を備え、
前記水撃抑制機構は、２次側に前記ヘッド本体が位置するように配置され、所定値を超える圧力の前記消火用水の供給を受けた場合に、前記ヘッド本体への流路面積を減少させることで前記ヘッド本体に加わる圧力を低下させるように調整する２次圧調整機構であることを特徴とする水噴霧設備。
【請求項２】
火災時に開動作して２次側に消火用水を供給する自動弁装置の２次側から立ち上げてトンネル走行方向に配置した分岐配管に所定間隔で設けられ、前記消火用水をトンネル内の放水対象空間に放水する水噴霧ヘッドに於いて、
前記分岐配管に接続されたヘッド本体に１又は複数のノズルを装着し、前記消火用水の供給に伴う水撃作用を受けた場合に作動して前記水撃作用を弱める水撃抑制機構を備え、
前記水撃抑制機構は、２次側に前記ヘッド本体が位置するように配置され、所定値を超える圧力の前記消火用水の供給を受けた場合に、前記ヘッド本体への流路面積を減少させることで前記ヘッド本体に加わる圧力を低下させるように調整する２次圧調整機構であることを特徴とする水噴霧ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火災時に水噴霧ヘッドから消火用水をトンネル内の散水対象空間に散水する水噴霧設備及び水噴霧ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車専用道路等のトンネルには、トンネル内で発生する火災事故から人身及び車両を守るため、非常用設備が設置されている。このような非常用設備としては、火災の監視と通報のため火災検知器や非常電話が設けられ、また火災の消火や延焼防止のために消火栓装置が設けられ、更にトンネル躯体を火災から防護するために水噴霧ヘッドから加圧消火用水を散水させる水噴霧設備が設けられる。
【０００３】
水噴霧設備は５０メートル間隔の散水区画単位に１台の自動弁装置を設置し、自動弁装置の１次側にポンプ設備から消火用水を供給する給水配管を接続し、自動弁装置の２次側からトンネル側壁に沿って給水配管を立上げてトンネル走行方向に配置した分岐配管に接続し、分岐配管に５メートル間隔に設けた複数の水噴霧ヘッドに対し自動弁装置から加圧消火用水を供給して一斉に散水させる。
【０００４】
水噴霧ヘッドは、トンネルの様な大きな散水対象空間に対し均等に散水するため、ヘッド本体に対し散水距離及び散水パターンの異なる複数のノズル、例えば遠投ノズルと近投ノズルを配置し、これらのノズルの散水パターンの組合せにより、トンネル内の散水対象空間に対し消火用水を略均一に散水するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５５３２４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の水噴霧設備にあっては、自動弁装置を開制御した場合、自動弁の１次側に接続している給水配管に空気が残っていること等に起因して、自動弁装置に設けた主弁の急激な開放によってウォーターハンマーとして知られた水撃作用を発生する場合があり、トンネル側壁天井となる高い位置に設置している水噴霧ヘッドに設けているノズルが破損する場合がある。
【０００７】
水撃作用によるノズルの破損は、ノズルが複数の部品を圧入して組み立てた構造であり、水撃作用により過大な圧力が瞬時的に加わることで、圧入した部品が外れて飛散するといった破損を起こす。
【０００８】
このように水撃作用により水噴霧ヘッドに設けたノズルが破損すると、ノズルの修理交換は高所作業車を使用して行うため、トンネル通行停止等の交通規制を必要とし、水噴霧ヘッドの修理に手間と時間がかかる問題がある。
本発明は、水撃作用（ウォーターハンマー）の発生による水噴霧ヘッドの破損を確実に防止可能とする水噴霧設備及び水噴霧ヘッド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】
【０００９】
（水噴霧設備）
本発明は、
火災時に開動作して２次側に消火用水を供給する自動弁装置と、
自動弁装置の２次側から立ち上げてトンネル走行方向に配置した分岐配管に所定間隔で設けられ、消火用水をトンネル内の放水対象空間に放水する複数の水噴霧ヘッドと、
を備えた水噴霧設備に於いて、
水噴霧ヘッドは、分岐配管に接続されたヘッド本体に１又は複数のノズルを装着し、消火用水の供給に伴う水撃作用（ウォーターハンマー）を受けた場合に作動して水撃作用を弱める水撃抑制機構を備え、
水撃抑制機構は、２次側にヘッド本体が位置するように配置され、所定値を超える圧力の消火用水の供給を受けた場合に、ヘッド本体への流路面積を減少させることでヘッド本体に加わる圧力を低下させるように調整する２次圧調整機構であることを特徴とする。
【００１５】
（水噴霧ヘッド）
本発明は、火災時に開動作して２次側に消火用水を供給する自動弁装置の２次側から立ち上げてトンネル走行方向に配置した分岐配管に所定間隔で設けられ、消火用水をトンネル内の放水対象空間に放水する水噴霧ヘッドに於いて、
分岐配管に接続されたヘッド本体に１又は複数のノズルを装着し、消火用水の供給に伴う水撃作用を受けた場合に作動して水撃作用を弱める水撃抑制機構を備え、
水撃抑制機構は、２次側にヘッド本体が位置するように配置され、所定値を超える圧力の消火用水の供給を受けた場合に、ヘッド本体への流路面積を減少させることでヘッド本体に加わる圧力を低下させるように調整する２次圧調整機構であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
（基本的な効果）
本発明は、火災時に開動作して２次側に消火用水を供給する自動弁装置と、自動弁装置の２次側から立ち上げてトンネル走行方向に配置した配管に所定間隔で設けられ、消火用水をトンネル内の放水対象空間に放水する複数の水噴霧ヘッドとを備えた水噴霧設備に於いて、水噴霧ヘッドに、消火用水の供給に伴う水撃を受けた場合に作動して水撃を弱める水撃抑制機構を設けるようにしたため、自動弁装置の開制御に伴い水撃作用が発生しても、水噴霧ヘッドに加わる水撃作用が弱められ、水撃作用による水噴霧ヘッドの破損を確実に防止可能とする。
【００１８】
（水撃抑制機構を設ける水噴霧ヘッドの位置による効果）
また、水撃抑制機構を、分岐配管の末端に接続した水噴霧ヘッドに設けるようにしたため、水撃作用による圧力変動は、水撃作用で発生した過大な圧力が配管両側の閉鎖した末端間で反射伝搬を繰り返しなから振動的に減衰する現象であり、分岐配管に接続している複数の水噴霧ヘッドの内、分岐配管の末端側に接続している水噴霧ヘッドに水撃作用による最も大きな圧力が加わることから、分岐配管の末端側に接続している水噴霧ヘッドに水撃抑制機構を設けることで、水撃作用による水噴霧ヘッドの破損を確実に防止可能とする。
【００１９】
また、分岐配管に接続している全ての水噴霧ヘッドに水撃抑制機構を設ける必要がないことから、設備構成を簡単にしてコストを低減可能とする。
【００２０】
（圧力逃し機構による効果）
また、水噴霧ヘッドは、分岐配管を接続した中空のヘッド本体に複数のノズルを装着しており、水撃抑制機構として、ヘッド本体の所定位置に、所定値を超える圧力の消火用水の供給を受けた場合に排水側に開放して圧力を逃がす圧力逃し機構を設けるようにしたため、圧力逃し機構は水撃作用による圧力上昇で排水する安全弁として機能して、水撃作用による水噴霧ヘッドに設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００２１】
（圧力吸収機構による効果）
また、水噴霧ヘッドは、分岐配管を接続した中空のヘッド本体に複数のノズルを装着しており、水撃抑制機構として、ヘッド本体の所定位置に、所定値を超える圧力の消火用水の供給を受けた場合にヘッド本体内の容積を増加させて圧力吸収する圧力吸収機構を設けるようにしたため、外部に消火用水を排出することなく、ヘッド本体内の容積増加により水撃作用による圧力上昇を抑えて噴霧ヘッドに設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００２２】
（圧力帰還機構による効果）
また、水噴霧ヘッドは、分岐配管を接続したヘッド本体に複数のノズルを装着しており、水撃抑制機構として、ヘッド本体の分岐配管を接続した流入側とヘッド本体の末端側とを外部接続するバイパス配管と、ヘッド本体の末端側に設けられ、所定値を超える圧力の消火用水の供給を受けた場合に開放し、バイパス配管を介して水撃を流入側に戻す圧力帰還機構とを設けるようにしたため、バイパス配管により水撃作用による加わる圧力を流入側に戻すことでヘッド本体内での圧力上昇を抑制し、水噴霧ヘッドに設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００２３】
（２次圧調整機構による効果）
また、水噴霧ヘッドは、分岐配管を接続したヘッド本体に複数のノズルを装着しており、水撃抑制機構として、分岐配管を接続するヘッド本体の流入側に、所定値を超える圧力の消火用水の供給を受けた場合にヘッド本体に加わる圧力を低下させるように調整する２次圧調整機構を設けるようにしたため、水撃作用により過大な圧力が加わるとヘッド本体内の圧力上昇を抑制し、噴霧ヘッドに設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００２４】
なお、水撃抑制機構を備えた水噴霧ヘッドによる効果は、前述した水噴霧設備の場合と同様になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】トンネル水噴霧設備の設置状況をトンネル断面で示した説明図
【図２】トンネル水噴霧設備の概略を示した説明図
【図３】水噴霧ヘッドの側面を示した説明図
【図４】水噴霧ヘッドの側面断面を示した説明図
【図５】図３のＡ−Ａ断面を展開して圧力逃し機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図
【図６】水撃作用により水噴霧ヘッドに加わる圧力の時間変化を示したタイムチャート
【図７】圧力吸収機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図
【図８】圧力帰還機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図
【図９】２次圧調整機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［トンネル水噴霧設備の概要］
図１はトンネル水噴霧設備の設置状態をトンネル断面で示した説明図、図２はトンネル水噴霧設備の概略を示した説明図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、路面１１に近いトンネル壁面１０には自動弁装置１４を設けている。自動弁装置１４の１次側には消火ポンプ１７からの給水本管１２を仕切弁１３を介して分岐接続し、自動弁装置１４の２次側は仕切弁１５を介してコンクリート躯体内を通して水噴霧配管１６を立ち上げて天井部分に側壁横方向に沿って配置した分岐配管１８に接続し、分岐配管１８に例えば５メートル間隔で１０台の水噴霧ヘッド２０を分岐引出配管１８ａを介して接続している。
【００２８】
自動弁装置１４は主弁、遠隔起動弁、圧力調整弁等で構成しており、自動弁装置１４はトンネル内の火災時に遠隔制御により開制御され、給水本管１２に消火ポンプ１７から加圧給水された消火用水を、水噴霧配管１６及び分岐配管１８を通して水噴霧ヘッド２０に供給し、水噴霧ヘッド２０に設けた近投ノズル３０と遠投ノズル３２から路面１１及びトンネル壁面１０を含む放水対象空間に消火用水を放水して、トンネル躯体の防護及び火災の抑制を行う。
【００２９】
このような水噴霧設備は、設備の運用を開始する場合に、自動弁装置１４を閉鎖状態とし、併せて自動弁装置１４の１次側の配管内の空気抜きを十分に行っているが、消火ポンプ１７からトンネル内の自動弁装置１４までの配管は相当な距離となるため、配管内の空気を完全に抜くことは困難であり、部分的に空気が残留している場合がある。
【００３０】
このように自動弁装置１４の１次側の配管内に空気が残っている状態で、例えば設備点検や火災に伴い、消火ポンプ１７を起動して自動弁装置１４を開制御したとすると、自動弁装置１４に設けている主弁の急激な開放により水撃作用が発生し、分岐配管１８に接続している水噴霧ヘッド２０に消火用水が供給された場合に、水撃作用により過大な圧力が加わる。この水撃作用により加わる圧力は分岐配管１８の末端部Ａに接続した水噴霧ヘッド２０で最大となる。
【００３１】
そこで本実施形態にあっては、分岐配管１８の末端部Ａに設けた水噴霧ヘッド２０に、消火用水の供給に伴う水撃作用を受けた場合に作動して水撃作用を弱める水撃抑制機構２４を設けている。
【００３２】
また、水撃抑制機構２４は少なくとも分岐配管１８の末端部Ａに接続した水噴霧ヘッド２０に設けるだけで良く、分岐配管１８に接続している全ての水噴霧ヘッド２０に水撃抑制機構２４を設ける必要がないことから、設備構成を簡単にしてコストを低減可能とする。
【００３３】
［水噴霧ヘッドの構成］
（水噴霧ヘッドの概要）
図３は水噴霧ヘッドの側面を示した説明図、図４は水噴霧ヘッドの側面断面を示した説明図である。
【００３４】
図３及び図４に示すように、本実施形態の水噴霧ヘッド２０は、内部を中空としてヘッド室３４を形成したヘッド本体２６を有し、ヘッド本体２６の横に流入口２８を形成して分岐引出配管１８ａを接続している。ヘッド本体２６の下側に斜め下向きにノズル取付部３６を形成し、そこに近投ノズル３０を取り付け、また、ヘッド本体２６の上側に斜め上向きにノズル取付部３８を形成し、そこに遠投ノズル３２を取り付けている。
【００３５】
なお、近投ノズル３０及び遠投ノズル３２の先端には図示しない防塵用のキャップを装着し、キャップはバンドを介してヘッド本体２６に固定しており、消火用水の供給でキャップを飛ばして放水する。
【００３６】
（圧力逃し機構）
図５は図４のＡ−Ａ断面を展開して圧力逃し機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図である。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態の水噴霧ヘッド２０は、水撃抑制機構として圧力逃し機構４０を設けている。
【００３８】
圧力逃し機構４０は、ヘッド本体２６の流入口２８に相対した末端側に、ヘッド室３４に連通するねじ穴を備えた取付部４４を一体に形成し、取付部４４のねじ穴に弁本体４２をねじ込み固定し、弁本体４２の流入穴４６の出口側に弁座を形成してそこにロッド５０を後方に設けた弁体４８を配置し、弁本体４２の後部の開口にカバー５４をねじ込み固定することで、内部に収納したスプリング５２により弁体４８を閉鎖位置に押圧しており、弁体４８のロッド５０はカバー５４のシール無しの排水穴５６から外部に取り出している。
【００３９】
（水撃作用を受けた場合の圧力逃し機構の動作）
図５に示す圧力逃し機構４０は、通常状態では分岐引出配管１８ａ側からの消火用水の供給はないため、スプリング５２の力による押圧で弁体４８を流入穴４６の右端の弁座に当接して排水側への流路を閉鎖している。
【００４０】
この状態で水噴霧ヘッド２０が自動弁装置の開制御による消火用水の供給を受け、水撃作用により供給された消火用水の圧力が所定の設定圧力を超えたとすると、圧力逃し機構４０の弁体４８がスプリング５２を圧縮して右側に移動して流路を開き、ヘッド室３４に供給されて水撃作用で圧力が上昇している消火用水を流入穴４６から排水穴５６を介して外部に排出し、これによりヘッド室３４に加わる水撃作用による圧力上昇を抑える。
【００４１】
図６は水撃作用により水噴霧ヘッドに加わる圧力の時間変化を示したタイムチャートであり、水撃作用によりヘッド室の圧力は点線で示す圧力ピークａをもつように急激に上昇して振動的に変動するが、圧力逃し機構４０を設けたことで、水撃作用により圧力ピークａは排水設定圧力Ｐ１付近の圧力ピークｂに抑えられ、ヘッド本体２６に設けている近投ノズル３０や遠投ノズル３２に加わる圧力ピークが抑えられ、複数部品の圧入構造を持つ近投ノズル３０や遠投ノズル３２の破損を確実に防止可能とする。
【００４２】
［圧力吸収機構］
図７は圧力吸収機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図である。図７に示すように、本実施形態の水噴霧ヘッド２０は、水撃抑制機構として圧力吸収機構６０を設けている。
【００４３】
圧力吸収機構６０は、ヘッド本体２６の流入口２８に相対したヘッド室３４の末端側にシリンダ室６２を一体に形成し、シリンダ室６２にシール６６を備えたピストン６４を摺動自在に組込んでストッパリング６５で位置決めし、シリンダ室６２の外側をカバー７０の装着で閉鎖して内部にスプリング６８を配置してピストン６４をストッパリング６５で決まる初期位置に保持している。
【００４４】
図７に示す圧力吸収機構６０は、通常状態では分岐引出配管１８ａ側からの消火用水の供給はないため、スプリング６８の押圧によりピストン６４をストッパリング６５で決まる初期位置に保持し、ヘッド室３４の容積を所定値に保持している。
【００４５】
この状態で水噴霧ヘッド２０が自動弁装置の開制御による消火用水の供給を受け、水撃作用により供給された消火用水の圧力が所定の設定圧力を超えたとすると、圧力吸収機構６０のピストン６４がスプリング６８を圧縮して右側にストロークしてヘッド室３４の容積を増加させる。このようにヘッド室３４の容積が増加するとヘッド室３４の圧力が低下し、水撃作用による圧力上昇を抑えて水噴霧ヘッド２０に設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００４６】
［圧力帰還機構］
図８は圧力帰還機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図である。図８に示すように、本実施形態の水噴霧ヘッド２０は、水撃抑制機構として圧力帰還機構８０を設けている。
【００４７】
圧力帰還機構８０は、ヘッド本体２６の流入口２８に相対したヘッド室３４の末端側に、ヘッド室３４に連通するねじ穴を設けた取付部８２を一体に形成し、取付部８２のねじ穴に弁本体８４をねじ込み固定し、弁本体８４の流入穴８５の出口側に弁座を形成してそこにロッド８８を後方に設けた弁体８６を配置し、弁本体８４の後部の開口にカバー９２をねじ込み固定することで、内部に収納したスプリング９０により弁体８６を閉鎖位置に押圧しており、弁体８６のロッド８８はシール９１を設けたカバー９２の通し穴９５から外部に取り出している。
【００４８】
また、スプリング９０を収納した弁本体８４の２次側に連通して接続部材９４によりバイパス配管９６の一端を接続し、バイパス配管９６の他端はヘッド室３４の流入側に設けた帰還ポート１００に接続部材９８により接続している。
【００４９】
図８に示す圧力帰還機構８０は、通常状態では分岐引出配管１８ａ側からの消火用水の供給はないため、スプリング９０の力による押圧で弁体８６を流入路８５の右端の弁座に当接してバイパス配管９６に対する流路を閉鎖している。
【００５０】
この状態で水噴霧ヘッド２０が自動弁装置の開制御による消火用水の供給を受け、水撃作用により供給された消火用水の圧力が所定の設定圧力を超えたとすると、圧力帰還機構８０の弁体８６がスプリング９０を圧縮して右側に移動して流路を開き、ヘッド室３４の末端側に加わった水撃作用によるピーク圧力の消火用水はバイパス配管９６を通ってヘッド室３４の流入側に帰還され、この消火用水の帰還によってヘッド室３４に加わる水撃作用による圧力上昇を抑え、水噴霧ヘッド２０に設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００５１】
［２次圧調整機構］
図９は２次圧調整機構を設けた水噴霧ヘッドの実施形態を示した説明図である。図９に示すように、水噴霧ヘッド２０には水撃抑制機構として２次圧調整機構１１０を設けている。
【００５２】
２次圧調整機構１１０は、ヘッド本体２６の分岐引出配管１８ａを接続した流入口２８の部分に、弁穴１１５を設けた弁座部材１１２をストッパリング１１４の嵌着で位置決め固定し、弁穴１１５の流入側に弁体１１６を配置し、弁体１１６の後方に一体に設けたロッド１１８をヘッド室３４を貫通して末端側に設けたシール１２２を備えた通し穴１２０に通しており、ロッド１１８の途中に設けた鍔部１２４と末端側との間にスプリング１２６を配置して弁体１１６を図示の開位置に保持している。
【００５３】
この状態で水噴霧ヘッド２０が自動弁装置の開制御による消火用水の供給を受け、水撃作用により供給された消火用水の圧力が所定の設定圧力を超えたとすると、２次圧調整機構１１０の弁体１１６がスプリング１２６を圧縮して右側に移動して弁穴１１５の流路面積を減少させて差圧を発生させ、ヘッド本体に加わる２次側圧力を低下するように調整し、水撃作用によるピーク圧力を持つ消火用水のヘッド室３４への供給を抑制してヘッド室３４に加わる水撃作用による圧力上昇を抑え、水噴霧ヘッド２０に設けたノズルの破損を確実に防止可能とする。
【００５４】
［本発明の変形例］
上記の実施形態にあっては、分岐配管の両端の末端側に設けた水噴霧ヘッドに水撃抑制機構として機能する圧力逃し機構、圧力吸収機構、圧力帰還機構又は２次圧調整機構を設けた場合を例にとっているが、それ以外の水噴霧ヘッドについて必要に応じて水撃抑制機構を設けるようにしても良い。
【００５５】
また、上記の実施形態は、水噴霧ヘッドに遠投ノズルと近投ノズルを設けた場合を例にとっているが、必要に応じて異なる散布パターンと散布距離をもつ複数のノズルを装着しても良い。
【００５６】
また、上記の実施形態は、トンネル水噴霧設備に使用する水噴霧ヘッドを例にとるものであったが、それ以外の用途に使用するヘッド本体にノズルを取付け固定する構造の水噴霧ヘッドについて、同様に適用できる。
【００５７】
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】
【００５８】
１０：トンネル壁面
１２：給水本管
１４：自動弁装置
１６：水噴霧配管
１８：分岐配管
１８ａ：分岐引出配管
２０：水噴霧ヘッド
２４：水撃抑制機構
２６：ヘッド本体
２８：流入口
３０：近投ノズル
３２：遠投ノズル
３４：ヘッド室
３６，３８：ノズル取付部
４０：圧力逃し機構
６０：圧力吸収機構
８０：圧力帰還機構
９６：バイパス配管
１１０：２次圧調整機構
【図１】
0006389584.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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