(57)【要約】      （修正有）【課題】過流量に起因するウォーターハンマによる設備の破損を防止するスプリンクラ消火設備を得る。【解決手段】予作動弁に弁開度制御手段を備え、送水開始後所定時間が経過するまでの間には送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないように制御し、かつ、所定時間が経過した後には弁開度が全開となるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁一次側に設けられ、基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は充水されない二次側配管と、前記二次側配管に接続されて前記二次側配管内を負圧にする真空ポンプと、を備えるスプリンクラ消火設備において、；
前記開放弁は弁開度制御手段を備え、該弁開度制御手段は、送水開始後、少なくとも前記二次側配管への送水によって該二次側配管内の負圧が解消される所定時間が経過するまでの間、送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないように制御し、かつ、前記所定時間が経過した後には送出する消火用水の流量が定格送水量となるように制御することを特徴とするスプリンクラ消火設備。
【請求項２】
前記弁開度制御手段が、送水開始後前記所定時間が経過するまでの間には、送出する消火用水の流量を漸次増大させるように制御することを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラ消火設備。
【請求項３】
前記開放弁の出口部に流量計測手段を備え、該流量計測手段からの計測信号により、前記開放弁から送出される消火用水の流量が定格送水量を超えぬように、前記弁開度制御手段がフィードバック制御されることを特徴とする請求項１または２に記載のスプリンクラ消火設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプリンクラ消火設備に関し、特に、予作動弁の二次側にある二次側配管を負圧状態にしたスプリンクラ消火設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スプリンクラヘッドが接続された二次側配管内を圧縮空気で充填し、その二次側配管の基端側に予作動弁を設けた、加圧型予作動式スプリンクラ消火設備がある。この設備は、スプリンクラヘッドと同じ防護区画に設置された火災感知器が動作すると、予作動弁が開放し、二次側配管に充水するように構成されている。
【０００３】
このような予作動式のスプリンクラ消火設備では、火災感知器とスプリンクラヘッドの両方が動作したときに水が放水されるので水損を生じにくいが、竣工時等の通水試験を行った後に二次側配管を排水しても、スプリンクラヘッドが接続される立ち下がり管部分に水が残る場合があり、スプリンクラヘッドが破損した場合に漏水を起こすことがある。
【０００４】
そこで、二次側配管に真空ポンプを接続し、配管内を負圧にした予作動式スプリンクラ消火設備が提案されている（例えば特許文献１参照）。この負圧型予作動式スプリンクラ消火設備では、二次側配管内は圧縮空気の代わりに負圧空気となるので、前述のような漏水が起こりにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平６−２６２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の負圧型の予作動式スプリンクラ消火設備は、設備が破損する虞れがある。すなわち、火災感知器が動作して予作動弁が開放するとき、二次側配管内が負圧状態になっていることから、配管内を流れる水の流量が規定放水量を超えた過流量となり、ウォーターハンマが発生してスプリンクラ消火設備の配管が破損する虞れがある。  本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、配管内を流れる水の流量が過流量となることを防止し、過流量に起因するウォーターハンマによるスプリンクラ消火設備の破損を防止できるスプリンクラ消火設備を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るスプリンクラ消火設備は、加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁一次側に設けられ、基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は充水されない二次側配管と、前記二次側配管に接続されて前記二次側配管内を負圧にする真空ポンプと、を備えるスプリンクラ消火設備において、前記開放弁は弁開度制御手段を備え、該弁開度制御手段は、送水開始後、少なくとも前記二次側配管への送水によって該二次側配管内の負圧が解消される所定時間が経過するまでの間、送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないように制御し、かつ、前記所定時間が経過した後には送出する消火用水の流量が定格送水量となるように制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るスプリンクラ消火設備は、前記弁開度制御手段が、送水開始後前記所定時間が経過するまでの間には、送出する消火用水の流量を漸次増大させるように制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るスプリンクラ消火設備は、前記開放弁の出口部に流量計測手段を備え、該流量計測手段からの計測信号により、前記開放弁から送出される消火用水の流量が定格送水量を超えぬように、前記弁開度制御手段がフィードバック制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るスプリンクラ消火設備は、請求項１乃至３に記載の構成によれば、二次側配管内を流れる水が急激に加圧されず、配管内を流れる水の流量が過流量とならないので、過流量に起因するウォーターハンマによるスプリンクラ消火設備の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るスプリンクラ消火設備の構成図である。
【図２】予作動弁２７の弁開度制御の一例を説明する図である。
【図３】予作動弁２７の弁開度制御の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至図３に基づいて、本発明の実施の形態に係るスプリンクラ消火設備について説明する。
【００１３】
まず図１を用いて、スプリンクラ消火設備の構成について説明する。
【００１４】
本実施の形態のスプリンクラ消火設備は、スプリンクラヘッド２、開放弁としての予作動弁２７、一次側配管１１、二次側配管１２、真空配管１４、真空ポンプ２４、流水遮断弁３１、ヘッド作動検出装置４６、真空スイッチ４１および５３、及び、加圧送水装置２１等から構成されている。
防護区画１には、複数のスプリンクラヘッド２が設けられている。また、防護区画１には、防護区画１内で発生した火災を感知する火災感知器３が設けられている。この火災感知器３は火災受信機４と電気的に接続されており、火災感知器３の火災発報を受信した火災受信機４は、火災信号を消火システム制御盤５と真空ポンプ制御盤５２へと送出する。また、消火システム制御盤５は、中継器５１を介して、予作動弁２７を駆動する電動のパイロット弁である遠隔起動弁２７ｂおよび予作動弁２７の開放による消火用水の通水を検知する流水信号スイッチ２７ａ、開放弁４７、真空スイッチ４１およびヘッド作動検出装置４６と電気的に接続されており、さらに消火ポンプ制御盤６は加圧送水装置２１と電気的に接続されている。消火システム制御盤５は、所定の圧力で作動する真空スイッチ４１、または、単位時間当たりの圧力上昇が所定の値を超えるときに作動するヘッド作動検出装置４６のいずれかが作動することによって、スプリンクラヘッド２が作動したかどうかを判断する。
【００１５】
複数のスプリンクラヘッド２は各々立ち下がり配管１３に接続されている。また、立ち下がり配管１３のそれぞれは、二次側配管１２に接続されている。この二次側配管１２の一方の端部は、平常時は閉止しており火災時に電気的に開放される予作動弁２７の一方の端部に接続されている。予作動弁２７の他方の端部は、一次側配管１１の一方の端部に接続されている。また、一次側配管１１の他方の端部（基端側）は、加圧送水装置２１の吐出口に接続されている。加圧送水装置２１と、一次側配管１１と、弁開度制御手段を備える予作動弁２７とで給水装置を構成している。なお、弁開度制御手段は後述するように消火システム制御盤５に設けても良い。
【００１６】
一方、二次側配管１２の他方の端部は、末端試験弁２５の一方の端部に接続されている。末端試験弁２５の他方の端部には、排水配管１６が接続されている。スプリンクラ消火設備の水漏れ試験等によって二次側配管１２に充填された水は、末端試験弁２５及び予作動弁２７に備えた図示しない排水弁を開くことにより、外部に排出される。通常の監視状態においては、末端試験弁２５は閉じられた状態となっている。
【００１７】
また、二次側配管１２には、真空配管１４の一方の端部が接続されている。真空配管１４の他方の端部には、真空ポンプ２４が接続されている。
【００１８】
この真空配管１４には、二次側配管１２との接続部側から真空ポンプ２４側に向けて、二次側の圧力上昇で閉止する流水遮断弁３１、真空スイッチ４１、圧力上昇が所定の値以上で作動するヘッド作動検出装置４６及びオリフィス４２が順に設けられている。なお、平常状態において二次側配管１２を負圧とする時間を短縮するときに開放する開放弁４７が、オリフィス４２と並列に接続される。また、オリフィス４２と真空ポンプ２４との間の真空配管１４には、真空スイッチ５３が接続されており、真空配管１４の内圧を所定の値以下とするように真空ポンプ制御盤５２を介して、真空ポンプ２４を制御している。
＜スプリンクラ消火設備の動作＞
本実施の形態に係るスプリンクラ消火設備は、平常時の監視状態においては、二次側配管１２は充水せず、真空ポンプ２４を起動させて二次側配管１２内及び真空配管１４内が大気圧より低い負圧となっている、真空式の予作動式スプリンクラ消火設備である。
【００１９】
以下、このスプリンクラ消火設備の動作について説明する。まず、スプリンクラヘッド２の作動を検出する動作について説明する。続いて、スプリンクラ消火設備の消火動作について説明する。
（スプリンクラヘッド作動検出動作）
スプリンクラヘッド２の作動を検出する動作について説明する。
【００２０】
上述のように、通常の監視状態において、二次側配管１２内及び真空配管１４内は負圧となっている。これら二次側配管１２内及び真空配管１４内は、立ち下がり配管１３とスプリンクラヘッド２との接続部等から徐々に空気が流入し、負圧である管内圧力が上がってくる（大気圧に近づいてくる）。負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が所定の圧力以上となったことを真空スイッチ５３で検出した場合、真空ポンプ制御盤５２が真空ポンプ２４を作動させて、二次側配管１２内及び真空配管１４内の負圧を一定以下の圧力に保っている。なお、負圧である二次側配管１２内の圧力が上昇する場合には、スプリンクラヘッド２の作動によるものと、配管からの空気流入による場合とがある。ここでは、配管からの空気流入による圧力上昇を真空スイッチ５３で検出し、スプリンクラヘッド２の作動による圧力上昇をヘッド作動検出装置４６または真空スイッチ４１で検出している。
【００２１】
防護区画１で火災が発生し、スプリンクラヘッド２が作動すると（スプリンクラヘッド２の放水口が開放されると）、スプリンクラヘッド２の放水口から二次側配管１２内及び真空配管１４内に防護区画１の空気が流入する。これにより、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が上昇する。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力を真空スイッチ４１および真空スイッチ５３で検出し、ヘッド作動検出装置４６が所定時間当たりの圧力変化量に基づいてスプリンクラヘッド２の作動を検出している。より具体的には、平常状態において配管の接続部等から空気が流入する場合には、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇速度は小さい。つまり、平常状態における圧力の所定時間当たりの変化量は小さい。一方、スプリンクラヘッド２作動時においては、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇速度は、通常の監視状態の場合よりも大きくなる。つまり、スプリンクラヘッド２作動時における所定時間当たりの圧力変化量は、平常状態の場合よりも大きくなる。ヘッド作動検出装置４６は所定時間当たりの圧力変化量のこの違いによって、スプリンクラヘッド２の作動を検出している。換言すると、ヘッド作動検出装置４６は所定時間当たりの圧力変化量の絶対値が所定の閾値よりも大きくなったときに、消火システム制御盤５はスプリンクラヘッド２が作動したと判断している。
【００２３】
ここで、スプリンクラヘッド２の作動検出を所定時間当たりの圧力変化量に基づいてヘッド作動検出装置４６で行う理由について説明する。
【００２４】
従来のスプリンクラ消火設備は、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力がある閾値よりも大きくなったとき（ある閾値よりも大気圧に近い値となったとき）、スプリンクラヘッド２が作動したと判断していた。しかしながら、二次側配管１２内及び真空配管１４内の体積と比較してスプリンクラヘッド２の放水口は小さく、また二次側配管１２内の圧力と防護区画１の圧力差が小さいため、スプリンクラヘッド２から二次側配管１２に流入する空気量が少ないので、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇には時間がかかってしまう。このため、スプリンクラヘッド２作動時に例えば真空ポンプ２４を起動したばかりで、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が低く、現在の圧力とある閾値との圧力差が大きい場合、閾値まで圧力が上昇するのには時間がかかり、スプリンクラヘッド２の作動検出が遅くなってしまう。
【００２５】
一方、本実施の形態では、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力（真空スイッチ４１の検出値）の所定時間当たりの変化量の絶対値が所定の閾値よりも大きくなったときに、スプリンクラヘッド２が作動したと判断している。このため、スプリンクラヘッド２作動時における二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力にかかわらず、早期にスプリンクラヘッド２の作動を検出することができる。なお、本実施の形態では、真空ポンプ２４の作動中にスプリンクラヘッド２が作動したとき、二次側配管１２の圧力が変化しなくなり、ヘッド作動検出装置４６が作動しなくなることを防ぐため、ヘッド作動検出装置４６と真空ポンプ２４の間の真空配管１４にオリフィス４２を設けている。なお、本実施の形態では、火災感知器３が火災を感知すると、真空ポンプ２４の運転は停止させるか、又は、火災検出時には真空配管１４内の圧力が上昇しても真空ポンプ２４を起動しないように制御する。このため、必ずしもオリフィス４２を設ける必要はない。
（消火動作）
続いて、スプリンクラ消火設備の消火動作について、図１乃至図３に基づいて説明する。
【００２６】
平常状態においては、一次側配管１１の予作動弁２７まで水が充填され、二次側配管１２内及び真空配管１４内に水が充填されていない状態となっている。
【００２７】
防護区画１で火災が発生すると、火災感知器３は火災を感知する。そして、火災受信機４は消火システム制御盤５に火災信号を発信する。また、その後スプリンクラヘッド２が作動し、負圧である二次側配管１２の圧力が上昇すると、消火システム制御盤５は中継器５１を介して、ヘッド作動検出装置４６における所定時間当たりの圧力変化量に基づき、スプリンクラヘッド２の作動を検出する。火災信号とスプリンクラヘッド２の作動の両方を検知した場合、消火システム制御盤５は、遠隔起動弁２７ｂを開放することによって予作動弁２７を開放し、二次側配管１２に水を供給する（充填する）。このとき、予作動弁２７の開放に伴って一次側配管１１の圧力が低下し、これによって加圧送水装置２１が始動する。これにより、立ち下がり配管１３を介して作動したスプリンクラヘッド２から防護区画１に放水し、防護区画１で発生した火災を消火する。なお、予作動弁２７が開放されると、予作動弁２７に設けられた流水信号用スイッチ２７ａは、中継器５１を介して消火システム制御盤５に流水信号を発信する。
【００２８】
このとき、予作動弁２７は直ちに全開するのではなく、放水開始時に開放を始め、所定時間が経過するまでは弁開度を制限して放水流量を制限する。
【００２９】
例えば、図２に示すように、放水開始から、少なくとも二次側配管１２への送水によって二次側配管１２内の負圧が解消される所定時間Ｔ（例えば６０秒）が経過するまでの間、すなわち二次側配管１２内の圧力が大気圧以上となるまで、予作動弁２７の弁開度を、送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないような値ｎ％（ｎは１００未満）に制限し、所定時間Ｔが経過した後は、全開（弁開度を１００％）とするように、予作動弁２７が自律的に、または、消火システム制御盤５が中継器５１を介して、予作動弁２７の弁開度を制御する。
【００３０】
また、図３に示すように、放水開始から所定時間Ｔ（例えば６０秒）が経過するまでの間、少なくとも二次側配管１２への送水によって二次側配管１２内の負圧が解消されるまで、予作動弁２７の弁開度を漸次増大させてゆき、所定時間Ｔが経過した後は、予作動弁２７を全開（開度１００％）とするように、予作動弁２７が自律的に、または、消火システム制御盤５から中継器５１を介して予作動弁２７の弁開度を制御されるようにしてもよい。
【００３１】
なお、図２および図３に基づいて説明した上記制御を行うにあたっては、特開２００５−０６９３４４号公報で開示した二段階放水を行う自動調圧弁や、特開２００５−１０３０５０号公報で開示した開閉弁装置を用いて、上記の如く放水開始から所定時間Ｔが経過するまでの間を上記の弁開度となるように予め設定しておいて自律的に制御を行うようにしても良いし、消火システム制御盤５に備わる図示しない制御部に、図示しない計時手段を設けるとともに経過時間による弁開度を図示しない記憶部に予め登録しておき、予作動弁２７の弁開度をシーケンシャルに制御しても良いし、予作動弁２７の出口部、すなわち二次側配管１２の基端側に、図示しない流量計測手段を設け、該流量計測手段の計測信号を消火システム制御盤５へ送出し、消火システム制御盤５に備わる図示しない制御部によって、予作動弁２７から送出される消火用水の流量が定格送水量を超えぬように予作動弁２７の弁開度をフィードバック制御するようにしても良い。
【００３２】
以上の説明のように、予作動弁２７から送水する消火用水の流量を制御するので、二次側配管１２に流入する水の流量が過流量となることを防止できる。したがって、前記過流量に起因するウォーターハンマは防止することができる。また、ウォーターハンマは、配管内を流れる水の流量が大きいほど発生しやすいので、予作動弁２７を送水開始時の流量が一定の流量に制限されるように制御することにより、二次側配管１２等でのウォーターハンマの発生を抑制することができる。
【００３３】
本実施の形態では、二次側配管１２の圧力上昇によって流水遮断弁３１が閉止される。このため、予作動弁２７が開放して二次側配管１２に水が供給されても、流水遮断弁３１より下流部の真空配管１４に水が流入することを防止できる。つまり、真空ポンプ２４に水が流入することを防止できる。したがって、真空ポンプ２４が水を吸引して、過負荷で停止したり故障を起こしたりすることを防止できる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、予作動弁２７の開放と流水遮断弁３１の閉止とを、機械的に連動させたが、これに限らず、予作動弁２７の開放と流水遮断弁３１の閉止とを、消火システム制御盤５を介して電気的に連動させてもよい。  以上の説明は、火災感知器３が火災を感知し、かつ、スプリンクラヘッド２の作動を検出することによって予作動弁２７を開放するように制御するスプリンクラ消火設備に関するものであるが、一般的な予作動式スプリンクラ消火設備のように、火災感知器３が火災を感知したときに予作動弁２７を開放するように制御するスプリンクラ消火設備においても、スプリンクラヘッド２の作動を待たずに二次側配管１２を充水するだけであり、本発明がウォーターハンマを抑制する効果を奏することに変わりはない。
【００３５】
また、二次側配管１２が負圧でない消火設備においても、過流量以外の要因で発生し得る放水開始時のウォーターハンマを抑制することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  防護区画、  ２  スプリンクラヘッド、  ３  火災感知器、
４  火災受信機、  ５  消火システム制御盤、  ６  消火ポンプ制御盤、
１０  消火水槽、  １１  一次側配管、  １２  二次側配管、
１３  立ち下がり配管、  １４  真空配管、  １６  排水配管、
２１  加圧送水装置、  ２４  真空ポンプ、  ２５  末端試験弁、
２７  予作動弁、  ２７ａ  流水信号用スイッチ、  ２７ｂ  遠隔起動弁、  
３１  流水遮断弁、  ４１  真空スイッチ、  ４２  オリフィス、
４６  ヘッド作動検出装置、  ４７  開放弁、  ５１  中継器、
５２  真空ポンプ制御盤、  ５３  真空スイッチ
【図１】
2012196385.tif 000003
【図２】
2012196385.tif 000004
【図３】
2012196385.tif 000005