JP2000254245A - 水系自動消火設備 - Google Patents

水系自動消火設備

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JP2000254245A JP11065473A JP6547399A JP2000254245A JP 2000254245 A JP2000254245 A JP 2000254245A JP 11065473 A JP11065473 A JP 11065473A JP 6547399 A JP6547399 A JP 6547399A JP 2000254245 A JP2000254245 A JP 2000254245A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送水ポンプの昇圧運転と自己保持運転とを適
切に使い分けて制御する安価な水系自動消火設備を得る
こと。 【解決手段】 スプリンクラーヘッド12、送水ポンプ
14、及び送水管路16を有する水系自動消火設備に、
所定の圧力により圧力信号を送出する圧力スイッチ18
と、圧力スイッチからの圧力信号を受け、所定論理に従
って送水ポンプの運転回路の開閉を行う制御部22と、
起動され所定時間の経過後に時間信号tsを発するタイ
マー28とを備える。所定時間内の圧力変化を見極め、
送水ポンプの昇圧運転と自己保持運転とを使い分け、不
必要な水噴射を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、消火用スプリンク
ラーヘッドと送水ポンプとを備え、それらを連通する配
管路には常態として水が蓄えられた水系自動消火設備に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、消火用のスプリンクラーヘッ
ドを備えた水系の自動消火設備が大小のビルディングを
中心に普及している。この水系自動消火設備は、一般に
水噴射部位であるスプリンクラーヘッド、このスプリン
クラーヘッドに水を圧送する送水ポンプ、送水ポンプと
スプリンクラーヘッドとを通水可能に連結する送水管
路、送水管路の途中に設けられ高低の所定圧力で信号を
送出する圧力スイッチ、上記送水管路の送水ポンプ近傍
位置に設けられ水と空気を内蔵する圧力チャンバー及び
圧力スイッチからの信号を受けて送水ポンプの作動を制
御する制御装置を有している。
【0003】スプリンクラーヘッドは、それぞれ独立し
て設置され、その水噴射機能も別個に奏するものであ
る。すなわち、それぞれ個別に熱条件によって自動的に
水噴射を行うものである。圧力チャンバーは、予め納め
られた空気のスプリング作用により送水管路内での微小
な圧力振動や僅かな漏水による圧力低下等を補う役割を
担っている。また、送水ポンプは、吐出量が1分間に1
000リットル程度(通常900リットル〜2700リ
ットルの範囲)の大出力のものを用いる設備がほとんど
である。
【0004】こうした設備では、スプリンクラーヘッド
からの放水等で管内の圧力が低下した場合、圧力スイッ
チから圧力低下信号が制御装置に送られ、制御装置が送
水ポンプを作動させる。
【0005】しかしながら、この送水ポンプは上述の通
り大吐出量のため、末端のスプリンクラーヘッドに高圧
の水が到達する以前に圧力スイッチ周辺の圧力を一気に
上昇させてしまう。圧力スイッチでは圧力の上昇を受け
て制御装置に圧力上昇の信号を送出することから、制御
装置では起動して間もない送水ポンプをすぐに停止する
よう制御しており、送水ポンプに急激なオンオフ動作を
強いていた。この動作が頻繁なハンチング現象となり、
送水ポンプや制御装置を早期の故障に至らしめていた。
そこで、この問題点を回避するため、圧力が一度低下し
た場合には連続的に送水ポンプを回し続ける制御を行う
よう改修してハンチング現象を抑制していた。
【0006】また、送水ポンプとスプリンクラーヘッド
とを連結する配管の中は基本的には水で満たされてい
る。しかしながら、送水管路内の隅部等には初期注水時
等に水が満たされず残留した空気が混入している。この
空気のうち主に酸素が緩やかに水に溶け込み、その分空
気の体積が減って配管内の水圧が低下してしまうという
状況がある。
【0007】したがって、上述の設備で漏水や残留空気
の溶け込みにより送水管路内の圧力が低下した場合には
圧力スイッチがこれを検知してスイッチが入り、送水ポ
ンプが回り続けてしまう。その際、設備管理者が単なる
圧力低下と判断し、適切に送水ポンプの動作を終えるよ
う対処しないと送水ポンプが水を送出し続ける。その結
果、例えば夜間に設備管理者の居ない小規模のビルディ
ング等では、スプリンクラーヘッドの作動による本来的
な火災消火ではないにも関わらず、12時間以上無駄に
送水ポンプが作動して水を回してしまうなど、設備及び
水の浪費と電力の浪費による被害が生じていた。
【0008】そこで、比較的小さな吐出量の補助加圧ポ
ンプを送水管路の途中に追加して備える設備が提案され
利用されている。この補助加圧ポンプは送水管路内の圧
力が例えば7〜6kgf/cm2程度に低下した場合に
作動させて圧力を維持させるものであり、漏水等の単な
る圧力低下の場合にはメインポンプである送水ポンプを
回さずに圧力を回復できる利点がある。これには1分間
に10リットルから20リットル程度の吐出量のポンプ
が選ばれる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この補助加圧
ポンプは高価であり(1台130万円程度)、また、相
応の設置場所や電源・水源等が更に必要となる。こうし
た補助加圧ポンプは、大規模なビルディングでは設備投
資が十分なされる関係から当初より備え付けられるが、
設備管理費や設置場所が十分に無い小さなビルディング
では備え付けは難しかった。しかしながら後者のビルデ
ィングでは夜間設備管理者が不在になることが多く、か
えって補助加圧ポンプの必要性が高い。こうした状況の
中、小〜中規模のビルディングでは結局補助加圧ポンプ
が設備されず、度々メインポンプが作動し連続運転され
てしまっていた。
【0010】更に、補助加圧ポンプを備えた設備では、
メインポンプである送水ポンプが長時間運転されない事
が多くなることから錆び付きを起こし易く、最悪の場合
にはロックを起こして故障してしまうおそれがあった。
これに対し、ひとつの送水ポンプのみを昇圧運転と連続
運転とに切り替える制御が可能な水系自動消火設備が望
まれていた。
【0011】本発明は、上記従来技術における課題を解
決するためになされたものであり、その目的は、一つの
送水ポンプによって、本来的な火災消火時のみに適切な
水噴射機能を発揮させることのできる安価かつ故障の無
い水系自動消火設備を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る水系自動消火設備は、送水管路の所
定位置に配置され前記送水管路内の圧力を検知して圧力
信号を送出する圧力検知部と、起動されたのち所定時間
が経過することにより時間信号を発するタイマーと、前
記圧力検知部から所定の圧力信号を受けたときに前記タ
イマーを起動すると共に前記タイマーからの時間信号に
基づいて前記ポンプ手段の動作を制御する制御部とを備
え、前記タイマーは起動された後、それぞれ所定時間を
おいて2回、前記時間信号を送出するものとし、前記制
御部は前記圧力信号が所定値以下の圧力値を示した場合
に前記ポンプ手段を作動させると共に前記タイマーを起
動し、第1回目の時間信号により前記ポンプ手段を停止
させ、第2回目の時間信号が送出された時に前記圧力信
号に基づき圧力値が所定値以下であると判断した場合に
のみ前記ポンプ手段を作動させ維持するようにしてい
る。
【0013】これにより、送水管路内の圧力状態に応じ
て単なる漏水なのかスプリンクラーヘッドによる放水な
のかを適切に自動判断し、ポンプ手段の運転を切り替え
ることが可能である。
【0014】次に、請求項2に係る水系自動消火設備
は、前記タイマーが起動された後、所定時間をおいて1
回、前記時間信号を送出するものとされ、前記制御部
は、前記請求項1の制御に代え、前記圧力信号が第1の
所定値以下の圧力値を示した場合に前記ポンプ手段を作
動させると共に前記タイマーを起動し、前記時間信号が
送られるまでの間に前記圧力信号が前記第1の所定値よ
りも低い第2の所定値以下の圧力値となった場合にのみ
前記ポンプ手段の作動状態を維持し、前記第2の所定値
以上となった場合には前記ポンプ手段を停止させるよう
にしている。
【0015】これによって、請求項1の場合と同様に、
送水管路内の圧力状態に応じて単なる漏水なのかスプリ
ンクラーヘッドによる放水なのかを一度の時間信号内で
適切に判断し、簡便にポンプ手段の運転を制御可能であ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
について図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発
明にかかる水系自動消火設備の第1の実施の形態のシス
テム構成10を概略的に示している。
【0017】図2は図1の圧力スイッチ18の圧力状
態、圧力スイッチ18の信号、及び送水ポンプ14への
制御信号の各時刻歴を示すタイミングチャート、、及び
図4は制御装置20のリレーを中心とした回路図であ
る。
【0018】図示のように、水系自動消火設備のシステ
ム10では、従来と同様なスプリンクラーヘッド12が
各階各箇所に設けられ、圧力チャンバ13、送水ポンプ
14は階下の所定領域に設置されている。各スプリンク
ラーヘッド12と送水ポンプ14とは送水管路16にて
連通されている。圧力スイッチ18は、送水管路16の
送水ポンプ14とスプリンクラーヘッド12の間での圧
力検知が可能な任意位置に配置されている。本実施の形
態では圧力チャンバ13から通水可能に連結されてい
る。
【0019】この圧力スイッチ18は、送水管路16内
の圧力を検知して圧力信号を発信する圧力検知部として
備えられているものである。この圧力スイッチ18は1
つ以上の圧力検知設定・信号発信が可能なものでればい
ずれのものを用いても良い。
【0020】本発明の特徴的部分である制御装置20
は、制御部22とタイマー28とを有しており、制御装
置20には、プログラマブルコントローラ(以下PCと
記す。)を使用する。そして、制御部22とタイマー2
8とをひとつの筺体に備えており、更に成人の手の上に
載せ置ける小型サイズのものとするのが好適である。
【0021】図2は、制御装置20の構成図であり、予
め組んだ制御プログラムを記憶可能なメモリー24、圧
力スイッチ18からの圧力信号を受けられる入力部2
5、入力信号を受けた制御プログラムやタイマー28か
らの指示により制御信号を送出可能な出力部26などを
有している。また、制御部としては、必ずしもPCを用
いる必要はなく、リレーを用いた制御回路を構成し、制
御部22として使用しても良く、安価に作成できるとい
う利点がある。
【0022】上記の出力部26は、送水ポンプ14を起
動させる制御を行うが、そのため送水ポンプ14を直接
起動する直接起動回路27を開閉する接点S1を開閉制
御する。また、同じく出力部26は、送水ポンプ14を
起動し連続運転させる自己保持起動回路29を開閉する
接点S2を備えている。
【0023】このように構成された制御装置20、制御
部22は、圧力スイッチ18からの圧力信号を受けた際
に後述のタイマー28を起動する起動信号ksを発し、
またタイマー28から送出される時間信号tsに基づい
て送水ポンプ14の動作を制御する。
【0024】制御装置20に設けられるタイマー28
は、制御部22からの起動信号ksを受けて起動し、予
め定められた設定時間に至るまでタイムカウントを行
い、所定時間となった場合に時間信号tsを発する機能
を備えている。この設定時間は複数設けることが可能で
ある。そして、タイマー28自体に予め設定された複数
の時間毎に、時間信号tsを発信するようにすることも
可能であり、また、制御部22により、そのリセットと
起動の動作制御を行うようにしても良い。
【0025】すなわち、所定時間経過後に時間信号st
1を発信し、更に、次に設定された時間経過時に時間信
号ts2を発信するものである。なお、制御部として、
リレー回路を用いる場合ではタイマー28は別の部品で
構成される。
【0026】以下に、上記構成を有する本実施の形態の
作用を図3、図4に基づいて詳細に説明する。まず、図
1に示した水系自動消火設備のシステム10の標準状態
を定めておく。通常、漏れが無くスプリンクラーヘッド
12が作動していない理想的な状態の送水管路16内圧
力P1は系の長さ等によって異なるがここでは10kg
f/cm2程度とする。
【0027】また、圧力スイッチ18の下限設定圧力P
2を6kgf/cm2と設定しておく。タイマー28の
設定時間は、例えばT1を30秒、T2を10分と2つ
設定する。したがって、タイマー28は起動された後、
まず30秒経過時に時間信号ts1を発信し、更に10
分経過時に時間信号ts2を発信する。なお、上記圧力
や時間の設定は、全体の系を考慮し送水ポンプ14の制
御が無意味にならない程度に任意に決定して良い。
【0028】初期の待機状態t100として、送水管路
16内には水が充填され、スプリンクラーヘッド12は
作動しておらず、送水ポンプ14が作動していない状態
を常態とする。
【0029】図3、図4は、本発明の水系自動消火設備
システム10における圧力スイッチ18の圧力状態、圧
力スイッチ18の信号、及び送水ポンプ14への制御信
号の各時刻歴を示すタイミングチャートである。各図の
各左端に示したように、初期の待機状態t100では圧
力スイッチ18が送水管路16内の圧力状態を検出して
おり、送水ポンプ14は停止している。何らかの要因で
送水管路16内の圧力状態がt100からt110へと
向かって変化し、圧力値がP1からP2に低下した際、
圧力スイッチ18は下限の圧力信号を制御装置20に向
けて送出する。
【0030】制御装置20の制御部22は下限を超えた
ことを示す圧力信号を入力部25で受け取る。この信号
入力により制御部22はメモリー24に納められた制御
プログラムに従って送水ポンプ14を作動させるため、
出力部26により接点S1を閉状態とする。これにより
直接起動回路27に電流が流れ、送水ポンプ14が運転
を開始する。この制御と同時に制御部22はタイマー2
8を起動させT1のカウントを開始させる。
【0031】図3に示した通り、設備全体はt110か
らt120へと移行し、送水ポンプ14の運転により送
水管路16内の圧力は上昇していく。
【0032】タイマー28に設定されたT1が経過し、
t120に至るとタイマー28から時間信号が制御部2
2に向けて送出される。制御部22は接点S1を開状態
とし送水ポンプ14を停止させる。これにより送水管路
16内への送水はストップする。
【0033】続いて、制御装置20はt120からt1
30へと移行しつつ、圧力スイッチ18からの信号入力
を監視する圧力監視状態に入る。すなわち、タイマー2
8からの設定時間T2の経過を示す時間信号ts2の受
信を待つ。
【0034】図3に示したように、この設定時間T2の
間に下限の圧力信号が送出されることなくタイマー28
からの時間信号ts2が入力されると、制御部22は圧
力監視状態から脱して初期の待機状態t100へと戻
る。この場合、制御装置20は圧力低下が漏水や残留空
気の溶け込みによるものであり火災ではないと判断して
おり、圧力復帰のみで送水を停止させている。なお、タ
イマー28は、時間信号ts2を送信した後にリセット
され、次の起動信号の入力に備える。
【0035】また、図4に示したように、上記設定時間
T2の間に送水管路16内の圧力が再度低下し圧力値P
2を下回ると、圧力スイッチ18から下限の圧力信号が
制御部22に送出される。入力部25で受けた圧力信号
を受信した制御部22は、メモリー24の制御プログラ
ムに従い出力部26からの制御により接点S2を閉状態
とする。この動作で自己保持起動回路29に電流が流
れ、送水ポンプ14は連続運転を開始する。
【0036】この場合、制御装置20は圧力低下がいず
れかのスプリンクラーヘッド12の作動に起因している
ものと判断しており、多量の水を連続的に送り込んで消
火させている。火災消火に至るまで送水ポンプ14に送
水させた後、設備管理者等は送水ポンプ14の自己保持
送水を停止させ、制御装置20を初期の待機状態に戻
す。
【0037】このように本実施の形態では、圧力スイッ
チ18の下限圧力信号の所定時間内の送出状態如何によ
り、送水管路16での単純な水漏れなのか消火放水なの
かを簡単なシステムで的確に判断し、送水ポンプ14の
昇圧運転と連続運転とを適切に使い分けることが可能で
ある。
【0038】次に、第2の実施の形態について図5及び
図6に基づいて詳細に説明する。図5は本発明の水系自
動消火設備システム10における圧力スイッチ18の圧
力状態、圧力スイッチ18の信号、及び送水ポンプ14
への制御信号の各時刻歴を示すタイミングチャートであ
る。本実施の形態では、図中において第1の実施の形態
と同様の構成要素について同一の符号を付することでそ
の詳細な説明を省略する。
【0039】本実施の形態では、圧力スイッチ18が高
低ふたつの圧力信号を発信する圧力検知部として備えら
れている点が特徴である。この圧力スイッチ18は複数
の圧力検知設定・信号発信が可能なものであればいずれ
を用いても良い。他の構成要素は第1の実施の形態と同
様である。
【0040】上記構成を有する本実施の形態の作用は以
下の通りである。図1の水系自動消火設備システム10
の標準状態として上述に加え、圧力スイッチ18に別の
圧力値である上限設定圧力P3を例えば8kgf/cm
2に設定しておく。また、タイマー28の設定時間は、
例えば設定時間T1を3分に設定する。設定時間T2に
ついては設定を行わない。これら圧力・時間の設定は、
設備全体を考慮し送水ポンプ14の制御が無意味になら
ないよう慎重に決定する。
【0041】図5及び図6の各左端に示したように、初
期の待機状態t200では圧力スイッチ18が送水管路
16内の圧力状態を検出しており、送水ポンプ14は停
止している。何らかの要因で送水管路16内の圧力状態
がt200からt210へと向かって変化し、圧力値が
P1からP2に低下した際、圧力スイッチ18は下限の
圧力信号を制御装置20に向けて送出する。
【0042】制御部22が下限の圧力信号を受け取り、
接点S1を閉状態とし、送水ポンプ14が運転を開始す
るまでは第1の実施の形態と同様である。この制御と同
時に制御部22はタイマー28を起動させ設定時間T1
のカウントを開始させる。送水管路16内の圧力は上昇
し、t210からt220へと移行していく。
【0043】図5に示したように、この設定時間T1の
間に送水管路16内の圧力が上昇し圧力値P3を上回る
と、上限の圧力信号が圧力スイッチ18から送出され
る。入力部25で圧力信号を受けた制御部22は、メモ
リー24内の制御プログラムに従って接点S1を開状態
とし送水ポンプ14の作動を停止する。そして制御装置
20は初期の待機状態t200に戻る。
【0044】この場合、漏水等に対する送水ポンプ14
による送水管路16内の圧力回復の早さを判断の基準と
している。こうして制御装置20は圧力復帰のみで送水
を停止させる。
【0045】また、図6に示したように、上記設定時間
T1の間に送水管路16内の圧力が圧力値P3に至るこ
となく、タイマー28から時間信号ts1が制御部22
に送られてきた場合、このとき時間信号ts1を受けた
制御部22は、出力部26に対し接点S1を開放すると
ともに接点S2を閉鎖する制御を行う。この動作で自己
保持起動回路に電流が流れ、送水ポンプ14は連続運転
を開始する。
【0046】この場合には、スプリンクラーヘッド12
の作動より圧力が低下している場合には送水管路16内
の圧力回復に時間がかかるであろう事を判断の基準とし
たものである。したがって、制御装置20は多量の水を
連続的に送り込むよう制御している。その後は、第1の
実施の形態と同様、火災消火までの送水を確認した後、
設備管理者等は自己保持状態の送水ポンプ14を停止さ
せ、制御装置20を初期の待機状態に戻す。
【0047】上述の通り本実施の形態では、一度の所定
時間内における圧力スイッチ18の上側の圧力信号の送
出如何により、漏水等か消火放水かを判断し、送水ポン
プ14の昇圧運転と連続運転とを適切に使い分けるてい
る。本実施の形態では、タイマー28の設定は1度でよ
く、また制御プログラムも多少簡易となる。
【0048】なお、本発明は、上述の各実施の形態の構
成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種
々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態にお
いては、圧力スイッチ18の設定圧力を圧力低下側で圧
力値P2のみとしたが、更に最下限の設定圧力P4を設
けてもよい。この場合、スプリンクラーヘッド12が複
数個同時に作動し圧力低下が急激に起こって、送水管路
16内の圧力がP2のみでなくP4をも下回る場合に
は、制御部22が最初から接点S2を閉鎖し送水ポンプ
14に連続送水を行わせることで、より早急な火災対応
も可能となる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る水系
自動消火設備によれば、送水管路内の圧力状態の変化に
応じて自動的に状況判断をし、昇圧運転と連続運転とを
使い分けることが可能である。これにより不必要な水噴
射を防止することができ、また適度に送水ポンプを動か
すことから錆び付きやロック故障も起きない。
【0050】更に、設備管理者が不在の際でも無駄な送
水を未然に防止することができ、かつ安価で小型な制御
装置を設備に追加するのみで良いことから、高価で場所
をとる補助加圧ポンプを設けられなかった小〜中規模の
水系自動消火設備にも容易に導入可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における水系自動消
火設備のシステム構成を概略的に示す構成図である。
【図2】図1の水系自動消火設備に備えられた制御装置
のPCによる構成図である。
【図3】図1の圧力スイッチの圧力状態、圧力スイッチ
の信号、及び送水ポンプへの制御信号のタイミングチャ
ートである。
【図4】図1の圧力スイッチの圧力状態、圧力スイッチ
の信号、及び送水ポンプへの制御信号のタイミングチャ
ートである。
【図5】本発明の第2の実施の形態における圧力スイッ
チの圧力状態、圧力スイッチの信号、及び送水ポンプへ
の制御信号のタイミングチャートである。
【図6】本発明の第2の実施の形態における圧力スイッ
チの圧力状態、圧力スイッチの信号、及び送水ポンプへ
の制御信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
10 水系自動消火設備 12 スプリンクラーヘッド 14 送水ポンプ 16 送水管路 18 圧力スイッチ 22 制御部 28 タイマー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年2月10日(2000.2.1
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 消火用のスプリンクラーヘッドと、該ス
    プリンクラーヘッドへ水の供給を行うポンプ手段と、該
    ポンプ手段と前記スプリンクラーヘッドとを通水可能に
    連結し内部に水を充填させた状態を常態とする送水管路
    と、を具備する水系自動消火設備において、 前記送水管路の所定位置に配置され前記送水管路内の圧
    力を検知して圧力を示す圧力信号を送出する圧力検知部
    と、 起動されたのち所定時間が経過することにより時間信号
    を発するタイマーと、 前記圧力検知部から所定の圧力信号を受けたときに前記
    タイマーを起動すると共に前記タイマーからの時間信号
    に基づいて前記ポンプ手段の動作を制御する制御部とを
    備え、 前記タイマーは起動された後、それぞれ所定時間をおい
    て2回、前記時間信号を送出するものとし、 前記制御部は前記圧力信号が所定値以下の圧力値を示し
    た場合に前記ポンプ手段を作動させると共に前記タイマ
    ーを起動し、第1回目の時間信号により前記ポンプ手段
    を停止させ、第2回目の時間信号が送出された時に前記
    圧力信号に基づき圧力値が所定値以下であると判断した
    場合にのみ前記ポンプ手段を作動させ維持することを特
    徴とする水系自動消火設備。
  2. 【請求項2】 前記タイマーは起動された後、所定時間
    をおいて1回、前記時間信号を送出するものとし、 前記制御部は、前記請求項1の制御に代え、前記圧力信
    号が第1の所定値以下の圧力値を示した場合に前記ポン
    プ手段を作動させると共に前記タイマーを起動し、前記
    時間信号が送られるまでの間に前記圧力信号が前記第1
    の所定値とは異なる値の第2の所定値以下の圧力値を示
    した場合にのみ前記ポンプ手段の作動状態を維持し、前
    記第2の所定値を越えている場合には前記ポンプ手段を
    停止させることを特徴とする請求項1に記載の水系自動
    消火設備。
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