(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリンクラヘッドと、該スプリンクラヘッドが接続され、加圧水が充水されるスプリンクラ配管とを備え、該スプリンクラ配管が、基端側に消火用水源が接続された消火本管と、該消火本管から分岐して設けられる枝管と、該枝管から複数分岐して設けられ、前記スプリンクラヘッドが接続される分岐管とから構成されるスプリンクラ消火設備において、
前記枝管に、超音波発振器によって作動する超音波振動子を制御弁を介して設けると共に、
前記分岐管に、前記加圧水の水温を測定する温度センサを制御弁を介して設け、
前記温度センサによって測定された水温が所定温度より低下した時に、前記超音波発振器を動作させることを特徴とするスプリンクラ消火設備。
【請求項２】
前記枝管は水平方向に直線状に設けられ、前記枝管端部に前記超音波振動子を設けたことを特徴とする請求項１記載のスプリンクラ消火設備。
【請求項３】
前記分岐管は、スプリンクラ配管の中で一番管径が細いことを特徴とする請求項１又は２記載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】
本発明はスプリンクラ消火設備に関するもので、特に寒冷地におけるスプリンクラ消火設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スプリンクラ消火設備の配管内には、常時加圧水が充水されている。このため寒冷地においては、配管内の水が凍ってしまうことがある。このためスプリンクラ配管にヒータ線を巻き付ける等の凍結対策がなされているスプリンクラ消火設備がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしヒータ線は、スプリンクラ配管自体を加熱してから、内部の加圧水を加熱するので、水温を上昇させるのに時間がかかり、効率が良くない。またスプリンクラ配管の配管の分岐部分が多いと、ヒータ線の本数が増え、施工作業が面倒である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、スプリンクラヘッドと、スプリンクラヘッドが接続され、加圧水が充水されるスプリンクラ配管とを備え、スプリンクラ配管が、基端側に消火用水源が接続された消火本管と、消火本管から分岐して設けられる枝管と、枝管から複数分岐して設けられ、スプリンクラヘッドが接続される分岐管とから構成されるスプリンクラ消火設備において、枝管に、超音波発振器によって作動する超音波振動子を制御弁を介して設けると共に、分岐管に、加圧水の水温を測定する温度センサを制御弁を介して設け、温度センサによって測定された水温が所定温度より低下した時に、超音波発振器を動作させることを特徴とするものである。また本発明は、枝管は水平方向に直線状に設けられ、枝管端部に超音波振動子を設けたことを特徴とするものである。また本発明は、分岐管は、スプリンクラ配管の中で一番管径が細いことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のスプリンクラ消火設備の主要な部分を示した系統図である。図において、１は消火本管２から分岐して設けられる枝管である。枝管１の基端側には流水検知装置３が設けられ、また末端側には、末端試験弁４が設けられる。
【０００６】
６は分岐管で、枝管１から複数分岐して設けられている。分岐管６には、複数のスプリンクラヘッド７が接続されている。なお本実施形態において、枝管１、消火本管２、及び分岐管６を併せてスプリンクラ配管と呼ぶ。また消火本管２の基端側は、消火用水源に接続され、スプリンクラ配管内には加圧水が充水されているものとする。ここで説明する加圧水は、水に限定されず、泡水溶液などでも構わない。
【０００７】
１１は分岐管に設けられた温度センサで、スプリンクラ配管内の加圧水の水温を測定するものである。１２は枝管１に接続された超音波振動子である。この超音波振動子１２は、信号線で接続された超音波発振器１３によって作動するものである。なお、温度センサ１１及び超音波振動子１２は、それぞれ制御弁１４を介して分岐管６、枝管１に接続され、管内の水に接するように取り付けられている。この制御弁１４は常時開放された手動の弁で、温度センサ１１などの点検を行う時に、一時的に閉じることをできるようにしたものである。
【０００８】
温度センサ１１及び超音波振動子１２は、スプリンクラ配管であれば、どこに設けてもよい。図１のようなスプリンクラ消火設備では、スプリンクラ配管の中でも分岐管６の部分が一番管径が細く、凍結しやすいので、ここに温度センサ１１を設けると、加圧水の低下をいち早く検出できる。なお、温度センサ１１及び超音波振動子１２の設置個数は、スプリンクラ消火設備の規模によって適宜変更可能である。
【０００９】
１５は信号線を介して温度センサ１１が接続される制御盤である。制御盤１５は、スプリンクラ配管内の水温を監視しており、温度センサ１１によって測定された水温が所定温度、例えば３℃より低下した時に、超音波発振器１３を動作させるものである。この制御盤１５は、必要に応じて建物シャフト内に配置した超音波発振器１３と併設される。
【００１０】
制御盤１５の機能について更に説明すると、制御盤１５は、水温が５℃より上昇すると、超音波発振器１５の動作を停止させる。また連続動作上限時間が例えば２時間に設定されており、この時間にわたって継続して超音波発振器１３を動作させた場合には、超音波発振器１３を停止させる。また上限時間を越えた時には、必要に応じて警報信号を出力する。このようにすることで、寒波等による正常運転か、センサ等の異常かを判断する。
【００１１】
また温度の上限値を設定して、水温が所定温度を越えた時、警報信号を出力させると共に、超音波発振器の動作を停止させるようにしてもよい。なお超音波発振器１３には、図示しない商用電源が接続されており、また電源から迷走周波数などが逆流するため、必要に応じてシールドが設けられる。
【００１２】
次に、上記スプリンクラ消火設備において、スプリンクラ配管内の加圧水が低下して凍結する場合について説明する。加圧水の水温が低下すると、温度センサ１１が加圧水の水温の低下を検知する。そして水温が３℃以下になると、制御盤１５は超音波発振器１３を動作させる。なお、温度センサ１１は、設備に複数個設置されているので、それぞれの検出温度の最低温度をもとに、超音波発振器１３の制御を行う。
【００１３】
ここで超音波発振器１３及び超音波振動子１２の作用に伴う超音波について少し説明する。超音波発振器１３を動作させることで、高周波の電気振動を発生させ、これを超音波振動子１２に加えて作動させる。そうすると超音波振動子１２で機械振動になりスプリンクラ配管内の水中に振動が伝達して、超音波エネルギが放射される。
【００１４】
超音波によって水分子が振動すると共に、水中にキャビテーションが生じる。これはキャビテーション効果と呼ばれるもので、水中に空洞が生じたり消滅したりする現象（空洞現象）を繰り返す。このキャビテーションに伴って、水分子間の摩擦熱などによって水温が上昇することが一般的に知られている。なお水に放射される超音波の一例としては、１０〜５０Ｋヘルツの周波数を有するものである。
【００１５】
このように超音波振動子１２によって超音波がスプリンクラ配管内の水に放射されると、配管内の水温は上昇する。そしてその水温が５℃以上になると、温度センサ１１が温度の上昇を検知して、制御盤１５に信号を送り、制御盤１５は超音波発振器１３の動作を停止させる。
【００１６】
以上のように、超音波発振器１３及び超音波振動子１２を設けて、スプリンクラ配管内の水に超音波を放射することで、配管内の水温を高め凍結を防止することができる。また超音波発振器１３は温度センサ１１によって測定される水温が所定温度以下になった時にのみ動作するので、必要時にのみ動作し消費電力が低くすることができる。
【００１７】
なお本発明は、次のように実施形態を改良してもよい。
（１）例えば、超音波振動子が設けられた付近の配管に、ヒータ線を一部分だけ設けて、その部分だけを加熱させるようにしてもよい。このような場合に超音波振動子を振動させて超音波をだすと、超音波が水中を伝播するので、ヒータ線による熱が、他の部分へと伝わりやすく、熱が配管のすみずみに伝熱され、配管内の凍結を防止する。このようにヒータ線と超音波振動子を組み合わせて用いることで、配管全体にヒータ線を巻き付ける必要がなくなり、施工作業性が改善される。
（２）火災時に、スプリンクラヘッドが開放すると、流水検知装置がスプリンクラ配管内の流水を検知する。この時、流水検知装置は流水信号を出力して、その流水信号を制御盤が受信する。制御盤が流水信号を得たら、超音波発振器を動作させて、超音波振動子を振動させて超音波を出すようにしてもよい。このようにすると、超音波が伝播した消火水がヘッドから放水されることになる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、スプリンクラヘッドと、該スプリンクラヘッドが接続され、加圧水が充水されるスプリンクラ配管とを備えたスプリンクラ消火設備において、スプリンクラ配管に、超音波発振器によって作動する超音波振動子を接続したので、配管内の凍結を防止することができる。特に、超音波振動子は配管内の水と、直接接しているため、従来のヒータ線による加熱に比べて、短時間で水温を高めることができ効率が良い。また配管への設置作業も、スプリンクラ配管の適当箇所から分岐させて取り付ければよいので、施工作業も極めて容易である。
【００１９】
またスプリンクラ配管に、加圧水の水温を測定する温度センサを設けて、水温を直接測定するようにしているので、配管周りの外気温を測定する場合に比べて、温度の測定精度が高く、本当に配管内が凍結しそうであるかどうかを検知できる。また温度センサによって測定された水温が所定温度より低下した時に、超音波発振器を動作させるようにしているので、最小限の電力で設備を稼働できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスプリンクラ消火設備の系統図である。
【符号の説明】
１  枝管、  ２  消火本管、  ３  流水検知装置、  ４  末端試験弁、
６  分岐管、  ７  スプリンクラヘッド、  １１  温度センサ、
１２  超音波振動子、  １３  超音波発振器、  １４  制御弁、  １５  制御盤
【図１】
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