JP2007301389A - 流水検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の予作動式スプリンクラー消火設備では、不時散水時、水が流出されたままとなって水損が大きいばかりでなく、警報が発せられたままとなって人々を慌てさせることがあった。
【解決手段】スプリンクラー消火設備は火災感知器が作動した場合や二次配管内が減圧して一定時間経過後に火災感知器が作動した場合に弁体を開放し、二次配管が減圧しても火災感知器が作動しない場合は弁体を完全に閉止する。そして流水検知装置は本体外部に大きい断面積のチャンバーと小さい断面積のチャンバーを設置したことにより、それぞれのピストンに係る圧力の差で弁体を開閉するプッシュロッドの調整を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、火災が発生したときにスプリンクラーヘッドから散水して消火を行うスプリンクラー消火設備に使用する流水検知装置に関する。

スプリンクラー消火設備では、スプリンクラーヘッドに物が当たったり下を通る人の持つ長い物が当たったりするという外的衝撃が加わると、スプリンクラーヘッドの内部に設置された感熱分解部分が破壊や変形することがある。すると感熱分解部分で保持していた弁体がずれて水を放出する所謂「不時散水」を起こすことがあった。火災が発生していないにもかかわらず不時散水を起こすと、室内に置かれたコンピューター、複写機、ファクシミリー等の事務機や高価な調度品、重要書類等を濡らす水損事故となってしまう。

そこで最近では、スプリンクラーヘッドだけが作動しても不用意に水を散布することがないという予作動スプリンクラー消火設備なるものが多く採用されるようになってきた。この予作動スプリンクラー消火設備とは、天井に取り付けたスプリンクラーヘッドの近傍に煙感知器や熱感知機のような火災感知器を設置したもので、スプリンクラーヘッドと火災感知器の両方が作動しないかぎり水を散布しないようになっている。従って、予作動スプリンクラー消火設備は、スプリンクラーヘッドが外的衝撃を受けても火災感知器が作動しなければ散水を行わないという信頼性・安全性に優れた消火設備である。

この予作動スプリンクラー消火設備には、乾式スプリンクラー消火設備と湿式スプリンクラー消火設備がある。

乾式スプリンクラー消火設備とは、流水検知装置の一次側配管（水源側）に水は充填されているが、二次側（スプリンクラーヘッド取り付け側）には水が充填されていない。この乾式スプリンクラー消火設備は、二次側配管に水が充填されていないため火災発生時に流水検知装置から作動したスプリンクラーヘッドまでに水が到達するのに時間がかかり、その間に火災を大きくしてしまうことがあった。

湿式スプリンクラー消火設備とは、流水検知装置の一次側と二次側に水が充填されたものである。従って、湿式スプリンクラー消火設備では、火災が発生すると作動したスプリンクラーヘッドから一次側の水が直ちに散布されるため初期消火に優れている。

従来の予作動式スプリンクラー消火設備は、火災感知器からの信号で流水検知装置の弁体を開放してしまい、弁体が開放されたと同時に警報を発してしまうものであった。つまり従来の予作動式スプリンクラー消火設備では、火災感知器がタバコや厨房の煙、或いは暖房装置からの熱気等を感知して信号を発してしまうと、スプリンクラーヘッドが作動していないにもかかわらず警報装置を起動させ、その度に人々を慌てさせるという問題があった。

この従来の問題に鑑み、本特許出願人は火災感知器が作動しただけでは警報を発しないという予作動湿式スプリンクラー消火設備を発明し、既に特許（第２８７６５０３号）として確立した（特許文献１）。また、リフト式の逆止弁構造を有するものとして特許文献２に記載されたものがある。

特許 第２８７６５０３号公報 特開平１０−１７４７２６号公報

特許文献１に記載の流水検知装置は、特許文献２に記載のものと比較して圧力損失が少なく、またチャンバー内を摺動可能なピストンの動きをプッシュロッドとロック装置を介して弁体に作用させている。ロック装置は弁体の開放を阻止する作用を有しているが、スプリンクラーヘッドが不時放水した際には弁体と弁座の遊びの部分から作動したスプリンクラーヘッドへ水が供給され続けてしまう。

対して特許文献２に記載の流水検知装置は、ピストンと弁体が一体となった構成をしているので弁体の開閉制御は容易である。バルブ口径が大きくなるにつてピストンのサイズも大きくなるが、ピストンのサイズが大きくなるとピストンを動かすための力も大きくなり、ピストンの動力を水とした場合には給水・排水に時間を要することになる。

本発明は圧力損失が少なく、シンプルな構成でスプリンクラーヘッドの不時散水による水損を最小限に抑えるとともに、火災発生時には確実にスプリンクラーヘッドから散水が行われる予作動湿式スプリンクラー消火設備に設置される流水検知装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、本体内には一次側と二次側に分けるチャッキ式の弁体が設置されており、該弁体の近傍には、平時弁体の開放を阻止するロック装置が設置されているとともに、弁体とロック装置の係止部とは弁体が閉の状態のときに少量の水を通過させることのできる遊びを有しており、しかも弁座または弁座近傍には信号水取り入れ口があって、該信号水取り入れ口は本体外部に設置された作動警報用圧力スイッチと接続している流水検知装置において、前記ロック装置は本体の壁面を挿通したプッシュロッドに当接されており、該プッシュロッドは本体外部に形成された段付きチャンバーの小面積チャンバーに設置されたピストンに固定されているとともに大面積チャンバー内に設置されたピストンには摺動自在に挿通されていて、しかも大面積チャンバーと小面積チャンバーにはそれぞれ電磁弁を設置した排水パイプと停止弁を設置した給水パイプが接続されていることを特徴とする流水検知装置である。

請求項２記載の発明は、前記流水検知装置において、常時大面積チャンバーと小面積チャンバー内は充水され、各チャンバーに接続されている電磁弁は閉止状態にあり、ロック装置による弁体の開放阻止状態を解除する際には、小面積チャンバーに接続された電磁弁のみが開放され、弁体とロック装置の間の遊び無くして弁体を閉止状態にする場合には大面積チャンバーに接続された電磁弁のみが開放されることを特徴とする請求項１記載の流水検知装置である。

請求項３記載の発明は、前記プッシュロッドまたはピストンに変位センサーを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の流水検知装置である。

本発明によれば、流水検知装置をチャッキ構造として圧力損失が少なくシンプルな構成となり、またスプリンクラーヘッドの不時散水には一定時間経過後に弁体を閉止するので水損を最小限に抑えられる。

本発明の流水検知装置は、平時はロック装置と弁体の間に少量の水を通過させることのできる遊びを有した状態にあり、弁体を閉止する際には平時の状態からロック装置を弁座方向に回動させて弁体を弁座に押圧させる構造である。このとき回動距離は極僅かであり、また前記遊びから通水される水の量は極僅かであることから弁体を閉止方向に回動させる流水抵抗も小さいので回動動作に必要な力も少なくて済む。

上記よりチャンバーのサイズを小さく抑えることができ、またチャンバーの容積が小さいのでチャンバー内への給水・排水を迅速に行うことが可能なので、一定時間経過後に弁体を閉止するまでの時間がリフト式の逆止弁構造のものよりも短いので迅速にスプリンクラーヘッドからの放水を停止できる。特にバルブ口径が大きくなるにつれ効果の差は大きくなる。

さらに、大面積チャンバーと小面積チャンバーにそれぞれ電磁弁を設けたことで、チャンバー毎の給水・排水が可能となりピストンの移動を迅速に行うことができる。

一方、火災感知器が故障または何らかの理由により作動しない場合でも弁体と弁座の隙間から水が流出され、スプリンクラーヘッドから散水可能なので、火災時には確実にスプリンクラーヘッドから散水が行われるという信頼性に優れた効果を奏することができる。

プッシュロッドやピストンに変位センサーを設けて、該変位センサーによって弁体の開閉状態を検知することが可能である。

以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明のスプリンクラー消火設備の概略図、図２は本発明スプリンクラー消火設備に用いる流水検知装置の拡大断面図、図３は弁体を開放した状態を説明する流水検知装置の断面図、図４は弁体を完全に閉塞した状態を説明する流水検知装置の断面図、図５はスプリンクラーヘッドが先に作動したときのフロー図、図６は火災感知器が先に作動したときのフロー図である。

流水検知装置の本体１は、内部が弁体２で一次側Ｉと二次側ＩＩとに分けられている。一次側Ｉには給水管３が接続されており、該給水管の末端は水源４の水中に浸漬されていて、その途中には停止弁５が接続されている。また給水管３には、ポンプ６と流水検知装置本体１間に圧力タンク７と圧力スィッチ８が設置されている。

流水検知装置の二次側ＩＩには屋内の天井まで延長された配管９が接続されており、該配管には多数のスプリンクラーヘッドＳ・・・が取り付けられている。また配管９の末端にはスプリンクラーヘッドＳと同一口径を有する末端試験装置１０が接続されている。末端試験装置とは、スプリンクラーヘッドが散布する水と同量の水を流出させることにより、スプリンクラー消火設備の各部分の機能を試験するものである。本発明のスプリンクラー消火設備では、平時、流水検知装置の一次側はもちろん、二次側および二次側配管９にも水が充填されている。

スプリンクラーヘッドＳの近傍には、火災感知器Ｋが取り付けられている。火災感知器は熱感知器や煙感知器等であり、複数のスプリンクラーヘッド群の中に１個ずつ取り付けられている。火災感知器Ｋの配線１１は制御盤１２に接続されている。

流水検知装置の本体１の中に設置された弁体２は平時、ロック装置１３で係止されているが、一次側Ｉの水を二次側ＩＩに少しずつ通過させることができる構造のものを使用する。該ロック装置は、火災感知器Ｋが異常を感知すると弁体２の係止を解除し、従来の湿式スプリンクラー消火設備と同様、弁体がいつでも開放できる準備をするようになっている。

また流水検知装置は、一次側Ｉの水が二次側ＩＩに少量流出したときには何ら作動することはないが、これが大量に流出したときには、警報を発するようになっている。

流水検知装置は、本体１内に弁体２が設置されており、該弁体で本体内を一次側Ｉと二次側ＩＩとに分けている。弁体２はチャッキ式であり、一端が本体１の二次側ＩＩに回動自在に取り付けられていて、一次側Ｉの弁座１４を開閉するようになっている。

弁座１４には信号水取り入れ口１５が穿設されており、該信号水取り入れ口は弁体２が弁座１４を閉塞したときに弁体で閉塞されるようになっている。信号水取り入れ口は弁座に穿設してもよいし、また弁座近傍に穿設してもよい。信号水取り入れ口１５は本体１の外部に通じており、パイプで作動警報用圧力スイッチ１６と接続されている。

本体１内には、弁体取り付け部の反対側にロック装置１３が設置されている。ロック装置１３は略「く」字型をしており、中心より少し下方となるところで本体１に回動自在に取り付けられている。

ロック装置１３には弁体２が弁座１４を閉塞しているときに、弁体の端部を係止する段部１７が形成されている。該段部は、弁体２が弁座１４を閉塞した状態において、弁体上面との間に遊びＴ、即ち少しの間隙をもっている。従って、弁体２がロック装置１３の段部１７に当たるまで開いた場合には、一次側Ｉの水がこの少し開いた間隙から二次側ＩＩへ少しずつ流入するようになっている。

ロック装置１３の取り付け部の軸には常時ロック装置の上端を本体１の壁方向に押す力を加えている捻りバネ１９が設置されている。

ロック装置１３の上端には、本体１の外部から挿入されたプッシュロッド２０が当接している。プッシュロッド２０は、本体１の外部に設置されたチャンバー２１内のピストンに固定されている。

チャンバー２１は、チャンバー２１Ａとチャンバー２１Ａよりも断面積の広いチャンバー２１Ｂの二室から成り、チャンバー２１Ａ内にピストン２２Ａが、そしてチャンバー２１Ｂ内にピストン２２Ｂが摺動可能に設置されている。前述プッシュロッド２０はピストン２２Ａに固定され、ピストン２２Ｂには摺動自在に挿通されている。

チャンバー２１Ａの断面積はチャンバー２１Ｂの断面積より小さいため、ピストン２２Ａはピストン２２Ｂより受圧面積が小さくなっている。チャンバー２１Ａとチャンバー２１Ｂの境目は段部Ｚとなっており、ピストン２２Ｂは段部より図中左方には移動できない。またピストン２２Ａもピストン２２Ｂに形成された突起Ｙおよびチャンバー２１Ｂの本体側壁面の突起Ｘによりチャンバーの境目、つまり段部Ｚより図中右方には移動できないようになっている。

チャンバー２１Ａとチャンバー２１Ｂには、それぞれ給水孔と排水孔が穿設されている。給水孔には、途中にオリフィス２５と停止弁２３ＡＶ、２３ＢＶを取り付けたパイプ２３Ａ、２３Ｂが接続されており、これらのパイプは合流して流水検知装置の一次側Ｉに通じる給水パイプ２３に接続されている。また排水孔には排水用の電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶを設置したパイプ２４Ａ、２４Ｂが接続されている。

前述オリフィス２５は、チャンバー２１内への水の流入量を電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶから流出する量より少なくするものである。つまり電磁弁が開いたときにはチャンバー２１内への流入量を流出量より小さくして水圧を下げ、ピストンを対向するチャンバー側に移動させるためである。

またスプリンクラーヘッドの作動を電気信号により制御盤に伝送するために、二次側ＩＩに減圧通報用圧力スイッチ２６が設置されている。該減圧通報用圧力スイッチは電線により制御盤１２に接続されている。

前述弁体２と弁座１４の隙間は、少量の水、例えばスプリンクラーヘッド１個が散布する量の水を通過させることのできるくらいにセットされている。このセットは、プッシュロッド２０が固定されたピストン２２Ａの平時の位置を電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶおよびパイプ２３Ａ、２３Ｂに設置された停止弁２３ＡＶ、２３ＢＶを適宜調整することにより行う。

ここで弁体のロック装置１３における弁体２と弁座１４の隙間を適切な隙間にセットする方法を説明する。スプリンクラー消火設備の二次側ＩＩに充水する前の初期状態において、パイプ２３Ａ、２３Ｂに設置された停止弁２３ＡＶ、２３ＢＶおよび電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶを閉止状態にしておく。そして電磁弁２４ＡＶを開くと、ロック装置１３に固定された捻りバネ１９の復元力によりピストンロッド２０が図中左方に移動する。すると弁体２の開放を阻んでいたロック装置１３の段部１７の係止がはずれ、弁体２が開放される。

続いて一次側配管３の停止弁５および二次側配管９の末端試験弁１０を開き、ポンプ６を起動して水源４の水を二次側配管９内にエア抜きをしながら充水した後、末端試験弁１０を閉じる。次にパイプ２３Ｂに設置された停止弁２３ＢＶを開き、チャンバー２１Ｂに充水し、ピストン２２Ｂを段部Ｚまで移動させる。さらにパイプ２３Ａに設置された停止弁２３ＡＶを開き、チャンバー２１Ａに充水し、ピストン２２Ａを図中右方に移動させる。このときピストン２２Ａはピストン２２Ｂより断面積が小さく、チャンバー２２ＡとチャンバーＢの両チャンバー内の水圧が等しいことから図２に示すようにピストン２２Ａはピストン２２Ｂに当接した状態で静止する。この状態がプッシュロッド２０の先端で押圧しているロック装置の段部１７の位置が弁体２と弁座１４間において少量の水を通過せることのできる隙間の状態であり、弁体のロック装置のセットが完了する。

弁体のロック装置は、火災感知器Ｋおよび減圧通報用圧力スイッチ２６の状態によって、制御盤１２により二つの電磁弁２４ＡＶと２４ＢＶを開閉することでチャンバー内の圧力を変化させ、プッシュロッド２０を移動せることによりロック装置１３を回動して弁体２の閉止・開放を行う。

次に本発明のスプリンクラー消火設備において、スプリンクラーヘッドや火災感知器などの状態によって生じる状態について説明する。

本発明のスプリンクラー消火設備は、制御盤１２に接続された火災感知器Ｋまたは減圧通報用圧力スイッチ２６のどちらかが先に作動したかによって火災警報出力までのフローが異なる。ここではスプリンクラーヘッドが先に作動した場合をケース１とし、図５にフロー図を示す。また火災感知器が先に作動した場合をフロー２とし、図６にフロー図を示す。

先ずケース１のスプリンクラーヘッドが先に作動した場合のフローについて説明する。スプリンクラーヘッドが作動すると、制御盤上では前述の通り流水検知装置の二次側ＩＩに設けられた減圧通報圧力スイッチ２６がオンになった状態となる。しかし減圧通報用圧力スイッチ２６は、火災によるスプリンクラーヘッドの正常作動の他にもスプリンクラーヘッドが不時散水した場合や、二次側配管から水が漏れている場合にもスイッチがオンになる。そのため、これだけでは火災と断定できないことから制御盤１２は、減圧通報用圧力スイッチ２６がオン状態になってから一定時間中に火災感知器Ｋが作動した場合を火災であると判断するようになっている。そして火災と判断された場合のみ弁体を開放する。

弁体２を開放するためには、制御盤１２により電磁弁２４ＡＶを開放させ、チャンバー２１Ａを減圧させることにより図３ に示すようにピストン２２Ａと一体のプッシュロッド２０が図中左方へ移動してロック装置１３を本体壁面側に回動させ段部１７が弁体２の端面から外れて係止が解除される。

係止が解除された弁体は、通常の湿式スプリンクラー消火設備と同様な構成となり、二次側ＩＩの減圧により弁体２が開き、一次側Ｉから二次側ＩＩへの流水により作動警報用圧力スイッチ１６がオンになる。さらに作動警報用圧力スイッチ１６の信号により制御盤１２からポンプ６を起動させ水源４から水を汲み上げ、配管９を通じて作動しているスプリンクラーヘッドより散水して消火を行う。同時に火災警報が発せられ人間にも火災が発生したことを知らせる。

一方、減圧通報用圧力スイッチ２６がオン状態になってから一定時間経過しても火災感知器が作動しなかった場合、制御盤１２はスプリンクラーヘッドの誤作動または二次側配管からの漏水と判断し、弁体２を閉止する。

弁体２を閉止するためには、制御盤１２により２４ＢＶを開放し、チャンバー２１Ｂを減圧させることにより、図４に示すようにピストン２２Ｂおよびピストン２２Ａと一体のプッシュロッド２０を図中右方へ移動させるとプッシュロッド２０はロック装置１３を弁座側に回動させ、段部１７が弁体２の端面を押圧して弁体２を弁座１４に密着させる。

また実際に火災が発生してスプリンクラーヘッドが作動していたのに火災感知器が何らかの理由により直ぐに作動せず、弁体閉止後に火災感知器が作動した場合は、制御盤が弁体を開放させ、先に作動したスプリンクラーヘッドから散水して消火を行うと同時に火災警報が発せられる。

そして実際に火災が発生していたのに、火災感知器が故障等により作動しなかった場合でも、一定時間内は弁体と弁座の隙間から水が流出される。この水の流出量はスプリンクラーヘッド１個当たりの散水に必要な水量になるよう弁体の開度を設定してあるので、スプリンクラーヘッドからの散水により消火あるいは火災の拡大を抑えることができる。

次にケース２の火災感知器が先に作動した場合のフローについて図６で説明する。火災感知器が作動すると、直ちに弁体を開放してスプリンクラーヘッドの作動に備える。弁体を開放する方法は、前述のケース１と同じである。弁体を開放したことでスプリンクラーヘッドが作動したときに、直ちに作動警報用圧力スイッチ１６がオンとなって制御盤１２からポンプ６を起動させ、同時に火災警報を発する。

火災感知器が作動してもスプリンクラーヘッドが作動しない場合は、弁体が開放されるだけで、通常の湿式スプリンクラー消火設備と同じ状態になり、もちろん火災警報も発しない。

上記のスプリンクラー消火設備において、ピストンまたはプッシュロッドに変位センサーを設置することで弁体の状態をモニターすることも可能である。

本発明のスプリンクラー消火設備の概略図 本発明スプリンクラー消火設備に用いる流水検知装置の拡大断面図 弁体を開放した状態を説明する流水検知装置の断面図 弁体を完全に閉塞した状態を説明する流水検知装置の断面図 スプリンクラーヘッドが先に作動したときのフロー図 火災感知器が先に作動したときのフロー図

符号の説明

１ 流水検知装置本体
２ 弁体
３ 一次側配管
４ 水源
９ 二次側配管
１２ 制御盤
１３ ロック装置
１４ 弁座
１６ 作動警報用圧力スイッチ
１７ 段部
２０ プッシュロッド
２１Ａ チャンバー
２１Ｂ チャンバー
２２Ａ ピストン
２２Ｂ ピストン
２３ＡＶ 停止弁
２３ＢＶ 停止弁
２４ＡＶ 電磁弁
２４ＢＶ 電磁弁
２５ オリフィス
２６ 減圧通報用圧力スイッチ

Claims (3)

1. 本体内には一次側と二次側に分けるチャッキ式の弁体が設置されており、該弁体の近傍には、平時弁体の開放を阻止するロック装置が設置されているとともに、弁体とロック装置の係止部とは弁体が閉の状態のときに少量の水を通過させることのできる遊びを有しており、しかも弁座または弁座近傍には信号水取り入れ口があって、該信号水取り入れ口は本体外部に設置された作動警報用圧力スイッチと接続している流水検知装置において、前記ロック装置は本体の壁面を挿通したプッシュロッドに当接されており、該プッシュロッドは本体外部に形成された段付きチャンバーの小面積チャンバーに設置されたピストンに固定されているとともに大面積チャンバー内に設置されたピストンには摺動自在に挿通されていて、しかも大面積チャンバーと小面積チャンバーにはそれぞれ電磁弁を設置した排水パイプと停止弁を設置した給水パイプが接続されていることを特徴とする流水検知装置。
2. 前記流水検知装置において、常時大面積チャンバーと小面積チャンバー内は充水され、各チャンバーに接続されている電磁弁は閉止状態にあり、ロック装置による弁体の開放阻止状態を解除する際には、小面積チャンバーに接続された電磁弁のみが開放され、弁体とロック装置の間の遊び無くして弁体を閉止状態にする場合には大面積チャンバーに接続された電磁弁のみが開放されることを特徴とする請求項１記載の流水検知装置。
3. 前記プッシュロッドまたはピストンに変位センサーを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の流水検知装置。
   
   

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