JP2008245779A - 開放弁及びこれを用いた消火システム - Google Patents

Abstract

【課題】低流量では流量に応じて開度が変化し、作動流量以上の流量が流れると弁体を全開でき、圧力損失を極小に抑える開放弁及びこれを用いた消火システムを提供する。
【解決手段】開放弁１０の弁体１１は有底円筒形状で、底部が開閉弁１１ａをなすとともに通水孔１１ｅが設けられ、円筒部の外周部に第１円環壁１１ｂ、第２円環壁１１ｃ及び第３円環壁１１ｄが設けられ、第２円環壁１１ｃを第１，第３円環壁１１ｂ、１１ｄより外径を大きくし、シリンダ室９は、第１、第２、第３円環壁１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが各々摺動可能に形成された第１シリンダ室９ａと、第２シリンダ室９ｂと、第３シリンダ室９ｃとからなり、第３円環壁１１ｄが第３シリンダ室９ｃ内を弁体１１の開方向に所定長さＡを摺動すると、第３シリンダ室９ｃ内面とのシール性を失うように、第３シリンダ室９ｃ内に拡径するテーパ部１３ｂを設けた。
【選択図】図３

Description

この発明は、開放弁及びこれを用いた消火システムに関する。

従来は、スプリンクラヘッドの誤作動による不時放水を、スプリンクラヘッドの作動検知手段からの信号と、スプリンクラヘッドの近傍に設けられた火災感知器の信号とによって判断し、これらの信号により制御される給水遮断手段を有する流水検知装置において、調圧装置が制御室（シリンダ室）と二次側との間に設けられ二次側の圧力を調整している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−０４０３１２号公報（段落００１９〜００４１、図１，図２）

従来の減圧開方式の湿式流水検知装置を用いた消火システムは、火災感知器が作動すると通電閉止弁を開放し、制御室の消火水を２次側に通水することで弁体が全開する。この場合はシリンダ圧が即座に無圧になるので圧力損失が小さく抑えられるが、弁体の開閉を機械的に検知して流水信号として使用することができないという問題があった。
一方、上記従来例の課題を解決するために、監視時の２次側圧力と１次側圧力を加圧水で同圧に設定し、シリンダ室の水が２次側配管へ流れる構成として、スプリンクラヘッドが作動していないときはシリンダ圧と２次側圧力が同圧であるために、シリンダ室が減圧されないために弁体は開放せずに流水信号が発生しないが、スプリンクラヘッドが作動したときは２次圧が減圧して、シリンダの加圧水が２次側へ排出されるために弁体が開放して流水信号が発信される、としたものがある。

ただし、この場合はシリンダ室が即座に無圧にならす、流水時の２次圧と同程度の圧力が残り、圧力損失増大の要因となっていた。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、弁体の開閉を流水信号として使用でき、かつ、圧力損失を極小に抑えることができる減圧開方式の開放弁とこれを用いた消火システムを提供することを目的とする。

この発明に係る開放弁は、内部を１次側室と２次側室とに仕切る仕切壁に設けられた貫通孔及び前記貫通孔と同一軸上に開口部を有する本体と、前記開口部を覆う有底円筒形状の蓋体と、前記開口部と前記蓋体で構成されるシリンダ室と、このシリンダ室に摺動可能に設けられ前記貫通孔を開閉する開閉弁を有する弁体とを備えた開放弁において、前記弁体は有底円筒形状で、底部が前記開閉弁をなすとともに通水孔が設けられ、円筒部の外周部に第１円環壁、第２円環壁及び第３円環壁が設けられ、前記第２円環壁を前記第１，第３円環壁より外径を大きくし、前記シリンダ室は、前記第１、第２、第３円環壁が各々摺動可能に形成された第１シリンダ室と、第２シリンダ室と、第３シリンダ室とからなり、前記第３円環壁が前記第３シリンダ室内を前記弁体の開方向に所定長さを摺動すると、前記第３シリンダ室内面とのシール性を失うように、前記第３シリンダ室内に拡径するテーパ部を設けたものである。

また、この発明に係る消火システムは、火災を検知して火災信号を出力する火災感知器と、火災による熱で開放するスプリンクラヘッドと、請求項１記載の前記開放弁と、前記開放弁の前記第２シリンダ室の排水管に設けられた遠隔起動弁と、前記火災信号を受信したときに前記遠隔起動弁を開放する制御盤とを備えた消火システムにおいて、前記開放弁は、前記制御盤からの起動信号により前記遠隔起動弁が開放すると、前記第２シリンダ室の加圧水が排水されるとともに、前記スプリンクラヘッドの開放によって前記第１シリンダ室の加圧水が前記通水孔を通って前記２次側室に排水されて前記開閉弁が開き始め、前記１次室側の加圧水により前記第２円環壁が押されて前記開閉弁が一定の開度になると、前記第３シリンダ室のテーパ部から前記第３シリンダ室に浸入した加圧水により、前記第２シリンダ室の加圧水が排水された分だけ前記第２円環壁が押されて前記開閉弁が開放状態となるものである。

この発明に係る開放弁において、弁体は有底円筒形状で、底部が開閉弁をなすとともに通水孔が設けられ、円筒部の外周部に第１円環壁、第２円環壁及び第３円環壁が設けられ、第２円環壁を第１，第３円環壁より外径を大きくし、シリンダ室は、第１、第２、第３円環壁が各々摺動可能に形成された第１シリンダ室と、第２シリンダ室と、第３シリンダ室とからなり、第３円環壁が第３シリンダ室内を弁体の開方向に所定長さを摺動すると、第３シリンダ室内面とのシール性を失うように、第３シリンダ室内に拡径するテーパ部を設けたので、第３シリンダ室のテーパ部により、開閉弁が微小開状態から開放状態までの作動流量で第３シリンダ室に浸入した加圧水により、第２シリンダ室の加圧水が排水された分だけ第２円環壁が押されて開閉弁を即座に全開することができる。また、圧力損失を極小に抑えることができる。

また、この発明の消火システムにおいて、開放弁は、制御盤からの起動信号により遠隔起動弁が開放すると、第２シリンダ室の加圧水が排水されるとともに、スプリンクラヘッドの開放によって第１シリンダ室の加圧水が通水孔を通って２次側室に排水されて開閉弁が開き始め、１次室側の加圧水により第２円環壁が押されて開閉弁が一定の開度になると、第３シリンダ室のテーパ部から第３シリンダ室に浸入した加圧水により、第２シリンダ室の加圧水が排水された分だけ第２円環壁が押されて開閉弁が開放状態となるので、火災発生時に開放弁を即座に全開でき、また圧力損失を極小に抑えることができるので、初期消火を確実に行うことができる。

図１、図２はこの発明の開放弁を備えた消火システムを示す図であり、それぞれ監視時の状態と火災時の状態を示す。図３は消火システムに用いられる開放弁の断面図であり、監視時の状態を示す。図４、図５は開放弁を備えた消火システムを示す図（一部省略）であり、それぞれ監視時と火災時の状態を示す。

図１、図２において、消火システムは、火災を検知して火災信号を出力する火災感知器１と、閉鎖型で熱検知により開放するスプリンクラヘッド２と、火災感知器１が作動することにより後述の各種装置を起動する制御盤３と、１次側室４と２次側室５とに貫通孔６を有する仕切壁７に仕切られ後述の第１〜第３シリンダ室９ａ，９ｂ，９ｃを有する本体８と、貫通孔６を開閉する弁体１１とを備えた開放弁１０と、開放弁１０の２次側室５とスプリンクラヘッド２に給水する２次配管１５と、１次側室４に接続される１次配管（図示せず）と、１次側室４と第２シリンダ室９ｂの間に設けられた導入管１６と、２次側室５と導入管１６の間に設けられたバイパス管１７と、第２シリンダ室９ｂに設けられた第２シリンダ室９ｂ、第３シリンダ室９ｃ及びバイパス管１７に接続された排水管１８と、常時ＯＦＦで弁体１１が一定距離移動するとＯＮとなり流水検知信号を制御盤３に送るリミットスイッチＬＳと、が設けられている。

導入管１６には、１次側室４側から第２シリンダ室９ｂにかけて、常時開でメンテナンス時の止水弁として使用される制水弁２３、１次側の圧力を表示する圧力計２４、管路内の異物を除去するストレーナ２５、２次側の減圧警報用圧力スイッチＰＳ、２次側の圧力を表示する圧力計２７及び第２シリンダ室９ｂへの給水時の流量調整用のオリフィス２８が順次設けられている。バイパス管１７には、１次側（高圧）から２次側（低圧）のみ通水が可能とする逆止弁３２と、常時開でメンテナンス時の止水弁として使用する制水弁３３が設けられている。第２シリンダ室９ｂからの排水管１８には常時閉で火災感知器１の作動時に制御盤３により開かれる遠隔起動弁２１と、遠隔起動弁２１と並列接続された手動起動弁３０が設けられ、第３シリンダ室９ｃからの排水管１８には流量調整用のオリフィス３１が設けられ、バイパス管１７には常時閉でスプリンクラヘッド２の作動テスト時および排水時に開放される手動テスト弁３４（排水弁兼用）が設けられている。

図３において、開放弁１０は、内部を１次側室４と２次側室５とに仕切る仕切壁７に貫通孔６を設け、貫通孔６と同一軸心上に開口部１３を有する本体８と、開口部１３を覆い、一端に凸部１４ａを有する底面及び他端に開口部１４ｂを有する有底円筒形状の蓋体１４とが設けられ、シリンダ室９が開口部１３と蓋体１４の各々の内側で構成されている。
本体の開口部１３にフランジ１３ｃ、蓋体１４の開口部１４にフランジ１４ｃが各々設けられ、蓋体１４の開口部１４のフランジ１４ｃが本体８の開口部１３のフランジ１３ｃに固定されている。

また、シリンダ室９内を摺動し、シリンダ室９の圧力により貫通孔６を開閉する開閉弁１１ａを有する弁体１１が設けられており、弁体１１は一端に開口部、他端に底部を有する有底円筒形状であり、底部が開閉弁１１ａをなすとともに、通水孔１１ｅが設けられ、弁体１１の円筒部の周縁部において、円筒部の開口部側から開閉弁１１ａ側にかけて、第１円環壁１１ｂ、第２円環壁１１ｃ及び第３円環壁１１ｄが設けられている。第１，第３円環壁１１ｂ，１１ｄの間の第２円環壁１１ｃの外径は、シリンダ室９内の加圧水の受圧面積を大きくするため、第１，第３円環壁１１ｂ，１１ｄの各々の外径より大きくしている。また、開閉弁１１ａから開口部に向けて突設されたロッド１１ｆが設けられ、このロッド１１ｆの外周に弁体１１を閉じる方向に付勢するスプリング１２が設けられている。

シリンダ室９において、第１の円環壁１１ｂが摺動する蓋体１４の凸部１４ａの内側を第１シリンダ室９ａとし、第２円環壁１１ｃが摺動する蓋体１４の開口部１４ｂの内側を第２シリンダ室９ｂとし、第３円環壁１１ｄが摺動する本体８の開口部１３の内側を第３シリンダ室９ｃとしている。
なお、各円環壁の側面には図示しないシール部品が設けられ、各シリンダ室毎にシール性を保っている。
また、第３シリンダ室９ｃには、第３円環壁１１ｄが所定長さＡを弁体１１が開く方向に平行部１３ａを摺動すると、第３シリンダ室９ｃの内面とのシール性を失うように、第３シリンダ室９ｃの内面がフランジ１３ｃに向かって拡径する長さＢのテーパ部１３ｂを設けている。

次に、この発明の実施の形態の動作について説明する。
監視時の動作では、図１、図４に示すように、まず、開放弁１０の１次側室４に一次配管（図示せず）を介して給水されると、導入管１６の常時開の制水弁２３を介して第２シリンダ室９ｂが充水され、また、バイパス管１７の常時開の制水弁３３を介して２次側室５が充水され、２次側室５から通水孔１１ｅを介して第１シリンダ室９ａが充水される。一方、第３シリンダ室９ｃは充水されない。
また、２次側室５を介してスプリンクラヘッド２の２次配管１５も充水される。

このとき、第２シリンダ室９ｂ内の水圧による力が弁体１１の閉止方向に作用しているため、第２シリンダ室９ｂが無圧の場合よりも弁体１１の閉止力が大きい。
なお、第２シリンダ室９ｂが無圧となるのは、メンテナンス時などに、導入管１６の制水弁２３を閉じ、第２シリンダ室９ｂが充水されないときであり、２次側室５の水圧とスプリング１２が弁体１１を押す力とが釣り合っており、弁体１１の開放弁１１ａにより貫通孔６が閉じられている。また、遠隔起動弁２１は常時閉の状態にあり、シリンダ室９の第２シリンダ室９ｂ内の圧力は保持されており弁体１１は閉止している。

火災時の動作では、図２、図５に示すように、火災が発生すると、まず火災感知器１が作動し、制御盤３が遠隔起動弁２１を開放する。これにより、第２シリンダ室９ｂの水が排水管１８を介して排水され、第２シリンダ室９ｂが減圧され、スプリング１２が弁体１１を押す力のみとなり、弁体１１はいつでも開放可能な待機状態となる。
この状態でスプリンクラヘッド２が作動して２次側室５の圧力が低下すると、連通孔１１ｅを介して連通している第１シリンダ室９ａも同様に減圧するため、1次側室４の水圧が第３円環壁１１ｄを押して弁体１１が開方向へ動作し始める。
なお、第２シリンダ室９ｂの減圧の程度はオリフィス２８で調整可能である。

そして、弁体１１の第３円環壁１１ｄが第３シリンダ室９ｃの所定長さＡを弁体１１が開く方向に摺動し、テーパ部１３ｂに達すると第３シリンダ室９ｃの内面とのシール性を失い、１次側室４より、第３シリンダ室９ｃ及び第２シリンダ室９ｂの第２円環壁１１ｃから第３シリンダ室９ｃ側に流水して水圧が発生し、この水圧による力が第２円環壁１１ｃを弁体１１の開方向へ押すため、この力が発生しない場合と比べて弁体１１の開度をより大きくして、弁体１１を即座に全開し、開放弁１０の圧力損失を低減する。
このとき、弁体１１の開放によって、弁体１１のロッド１１ｆがリミットスイッチＬＳを作動させ、流水検知信号を発する。

非火災時の動作では、火災感知器１のみ作動した場合、遠隔起動弁２１が開放するため第２シリンダ室９ｂの加圧水が排水され、弁体１１が待機状態となるが、第１シリンダ室９ａの庄力とスプリング１２の力によって弁体１１は閉止状態を保つ。
また、スプリンクラヘッド２のみ作動した場合、２次側室５の圧力が低下するため、それに通水孔１１ｅを介して連通している第１シリンダ室９ｂの圧力も低下するが、第２シリンダ室９ｂの圧力が保たれているため弁体１１は閉じたままである。

以上のように、内部を１次側室４と２次側室５とに仕切る仕切壁７に設けられた貫通孔６及び貫通孔６と同一軸上に開口部１３を有する本体８と、開口部１３を覆う有底円筒形状の蓋体１４と、開口部１３と蓋体１４で構成されるシリンダ室９と、このシリンダ室９に摺動可能に設けられ貫通孔６を開閉する開閉弁１１ａを有する弁体１１とを備えた開放弁１０において、弁体１１は有底円筒形状で、底部が開閉弁１１ａをなすとともに通水孔１１ｅが設けられ、円筒部の外周部に第１円環壁１１ｂ、第２円環壁１１ｃ及び第３円環壁１１ｄが設けられ、第２円環壁１１ｃを第１，第３円環壁１１ｂ、１１ｄより外径を大きくし、シリンダ室９は、第１、第２、第３円環壁１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが各々摺動可能に形成された第１シリンダ室９ａと、第２シリンダ室９ｂと、第３シリンダ室９ｃとからなり、第３円環壁１１ｄが第３シリンダ室９ｃ内を弁体１１の開方向に所定長さＡを摺動すると、第３シリンダ室９ｃ内面とのシール性を失うように、第３シリンダ室９ｃ内に拡径するテーパ部１３ｂを設けたので、テーパ部１３ｂにより、開閉弁１１ａが閉止状態から微小開状態までは弁体１１のシール性を維持して、開閉弁１１ａが微小開状態から開放状態までの作動流量で流水時に第３シリンダ室９ｃに浸入した加圧水により第２円環壁１１ｃが押されて開閉弁１１ａを即座に全開することができる。

また、弁体の開閉を機械的に検知して流水信号として使用することができる。
また、１次側室４と２次側室５の圧力差が０．０５ＭＰａ程度にでき、圧力損失が低減される。
また、第２円環壁１１ｃは受圧面を十分大きくしているので、開閉弁１１ａの閉鎖時は開けにくくでき、開閉弁１１ａの開放時は閉めにくくできる。

また、火災を検知して火災信号を出力する火災感知器１と、火災による熱で開放するスプリンクラヘッド２と、開放弁１０と、開放弁１０の第２シリンダ室９ｂの排水管１８に設けられた遠隔起動弁２１と、火災信号が入力したときに遠隔起動弁２１を開放することにより、開放弁１０を開放する制御盤３とを備えた消火システムにおいて、開放弁１０は、制御盤３からの起動信号により遠隔起動弁２１が開放すると、第２シリンダ室９ｂの加圧水が排水されるとともに、スプリンクラヘッド２の開放によって第１シリンダ室９ａの加圧水が通水孔１１ｅを通って２次側室５に排水されて開閉弁１１ａが開き始め、１次室側４の加圧水により第３円環壁１１ｄが押されて開閉弁１０が一定の開度になると、第３シリンダ室９ｃのテーパ部１３ｂから第３円環壁１１ｄを超えて第３シリンダ室９ｃ側に浸入した加圧水により、第２シリンダ室９ｂの加圧水が排水された分だけ第２円環壁１１ｃが押されて開閉弁１０が開放状態となるので、火災時に開閉弁１１ａを即座に全開することができ、また圧力損失を極小に抑えることができるので、初期消火を確実に行うことができる。

この発明の実施の形態を示す開放弁を備えた消火システムを示す図（監視時）である。 この発明の実施の形態を示す開放弁を備えた消火システムを示す図（火災時）である。 この発明の実施の形態を示す開放弁の断面図である。 この発明の実施の形態を示す開放弁の断面図（監視時）である。 この発明の実施の形態を示す開放弁の断面図（火災時）である。

符号の説明

１ 火災感知器、２ スプリンクラヘッド、３ 制御盤、４ １次側室、５ ２次側室、６ 貫通孔、７ 仕切壁、８ 本体、９ シリンダ室、９ａ 第１シリンダ室、９ｂ 第２シリンダ室、９ｃ 第３シリンダ室、１０ 開放弁、１１ 弁体、１１ａ 開閉弁、１１ｂ 第１円環壁 、１１ｃ 第２円環壁、１１ｄ第３円環壁、１１ｅ 通水孔、１３ 開口部、１３ａ 平行部、１３ｂ テーパ部、１４ 蓋体、１４ａ 凸部、１４ｂ 開口部、１５ ２次配管、１６ 導入管、１７ バイパス管、１８ 排水管、２１ 遠隔起動弁、ＰＳ 減圧警報用圧力スイッチ。

Claims (2)

1. 内部を１次側室と２次側室とに仕切る仕切壁に設けられた貫通孔及び前記貫通孔と同一軸上に開口部を有する本体と、前記開口部を覆う有底円筒形状の蓋体と、前記開口部と前記蓋体で構成されるシリンダ室と、このシリンダ室に摺動可能に設けられ前記貫通孔を開閉する開閉弁を有する弁体とを備えた開放弁において、
   前記弁体は有底円筒形状で、底部が前記開閉弁をなすとともに通水孔が設けられ、
   円筒部の外周部に第１円環壁、第２円環壁及び第３円環壁が設けられ、
   前記第２円環壁を前記第１，第３円環壁より外径を大きくし、
   前記シリンダ室は、前記第１、第２、第３円環壁が各々摺動可能に形成された第１シリンダ室と、第２シリンダ室と、第３シリンダ室とからなり、
   前記第３円環壁が前記第３シリンダ室内を前記弁体の開方向に所定長さを摺動すると、前記第３シリンダ室内面とのシール性を失うように、前記第３シリンダ室内に拡径するテーパ部を設けたことを特徴とする開放弁。
2. 火災を検知して火災信号を出力する火災感知器と、火災による熱で開放するスプリンクラヘッドと、請求項１記載の前記開放弁と、前記開放弁の前記第２シリンダ室の排水管に設けられた遠隔起動弁と、前記火災信号を受信したときに前記遠隔起動弁を開放する制御盤とを備えた消火システムにおいて、
   前記開放弁は、前記制御盤からの起動信号により前記遠隔起動弁が開放すると、前記第２シリンダ室の加圧水が排水されるとともに、前記スプリンクラヘッドの開放によって前記第１シリンダ室の加圧水が前記通水孔を通って前記２次側室に排水されて前記開閉弁が開き始め、前記１次室側の加圧水により前記第２円環壁が押されて前記開閉弁が一定の開度になると、前記第３シリンダ室のテーパ部から前記第３シリンダ室に浸入した加圧水により、前記第２シリンダ室の加圧水が排水された分だけ前記第２円環壁が押されて前記開閉弁が開放状態となることを特徴とする消火システム。

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