JP2011241956A

JP2011241956A - 消火設備用アキュームレータ、消火設備用アキュームレータを設置した消火装置

Info

Publication number: JP2011241956A
Application number: JP2010116845A
Authority: JP
Inventors: Saburo Aonuma; 三郎青沼
Original assignee: SATAKO KK
Current assignee: SATAKO KK
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】火災等により高温となったときにアキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、また、構造も簡便であり製作コストも安価な消火設備用アキュームレータおよび消火設備用アキュームレータを設置した消火装置を提供することを目的とする。
【解決手段】消火設備用アキュームレータ３は、両端をフランジ３２，３３により密封されたシリンダ３１と、一端のフランジ３２側に設けられた液導入口４１と、他端のフランジ３３側に設けられた気体導入口４２と、シリンダ内にあって導入された液体と気体Ｇとを隔離すると共にシリンダ３１の内壁に沿って摺動自在であるピストン３４と、ピストン３４により隔離された気体Ｇ側にあってピストン３４の端面と気体導入口側のフランジ３３にその両端を固定されたコイルスプリング３５と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、スプリンクラー設備や泡系消火設備において、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収する用途等に好適な消火設備用アキュームレータ技術に関する。

スプリンクラー設備や泡系消火設備において、配管の周辺温度変化に影響を受けて膨張・収縮が繰り返される。特に、高温期（夏期）になると配管内圧力が異常な高圧力になり、周辺機器及び継ぎ手類の破損が生じる場合が多くなる。

周辺機器及び継ぎ手類の破損が生じると、誤動作がおき、スプリンクラー設備や泡系消火設備が機能不全となる。

そこで、スプリンクラー設備や泡系消火設備にアキュームレータを設置する技術が提案されている。

例えば、特開２００６−０１０００５号公報に開示された技術は、火災等により高温となったときにアキュームレータによりシェル内部の圧力を逃す技術である。特開２００６−０１０００５号公報に開示されたアキュームレータは、シェルと、ベローズと、セルフシール部材とを有している。シェルの内部は、ベローズによって、液室とガスが封入された気室とに仕切られている。セルフシール部材は、金属製の基材と、基材の外面を覆う弾性部材とを有している。基材のシール面と対応する側に、平坦な第１の部分と、溝からなる第２の部分が形成されている。アキュームレータが火災等により高温にさらされ、弾性部材が熱分解等を生じると、第１の部分と第２の部分の間に隙間が生じ、シール機能が喪失することにより、シェルの内部の圧力が液流入口側に徐々に逃がされる。

特開２００６−０１０００５号公報

特開2006-10005号公報に開示されたアキュームレータは、気室と液室が金属ベローズによって仕切られた構成であり、金属ベローズは、構造が複雑であり、製作コストが高いといった問題がある。

また、ガス方式単独のアキュームレータは、圧力のバリエーションには対応できるが、圧力が均衡した時、ピストンの動きが鈍くなり、現状復帰が遅れるといった問題もある。

更に、２００９年４月の法改正により、気密試験・耐薬品性試験・耐熱性試験（軽易耐熱性試験）の３項目が追加され、火災時で漏れない構造という非常に厳しく規制が強化されたものとなり、従来のブラダ方式などゴムを使用するアキュームレータでは耐熱及び耐薬品試験に適合が困難な状況にある。

従ってこの発明の目的は、法改正後の気密試験・耐薬品性試験・耐熱性試験（軽易耐熱性試験）の３項目試験に適合し、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収してアキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、また、構造も簡便であり製作コストも安価な消火設備用アキュームレータ、消火設備用アキュームレータを設置した消火装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１の発明は、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液導入口の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液導入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータである。

請求項１の発明によれば、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。

また、請求項２の発明は、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータである。

請求項２の発明によれば、スプリング方式とガス圧併用方式の構成により、２方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。

更に、請求項３の発明は、消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の２次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液体の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液体入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置である。

請求項３の発明によれば、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収して消火設備用アキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。

更に、請求項４の発明は、消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の２次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置である。

請求項４の発明によれば、スプリング方式とガス圧併用方式の構成により、２方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応でき、一層、装置配管内の圧力が過度に上昇して消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。

上記構成によれば、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。そして、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収してアキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。

特に、請求項２または請求項４の発明のように、スプリング方式とガス圧併用方式の構成により、２方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。

本発明の消火設備用アキュームレータの説明図である。別の実施形態の消火設備用アキュームレータの説明図である。本発明の消火設備用アキュームレータを設置した消火装置の説明図である。本願の消火設備用アキュームレータ３，３００と、ガス圧方式のもの３０１との比較図である。本発明の加圧力吸収試験の説明図である。図５の吸収試験の結果データを吸収容積・作動距離に関して対応表にまとめたものである。

［消火設備用アキュームレータの構成］
図１に基づき、本発明の実施形態である消火設備用アキュームレータを説明する。

図１に示すように、消火設備用アキュームレータ３は、両端をフランジ３２，３３により密封された中空形状のシリンダ３１と、一端のフランジ３２側に設けられた液導入口４１と、シリンダ３１内にあって導入された液体（例えば、消火液）を隔離すると共にシリンダ３１の内壁に沿って摺動自在であるピストン３４と、ピストン３４により隔離された液体の反対側にあってピストン３４の端面と液導入口４１と反対側のフランジ３３にその両端を固定されたコイルスプリング３５と、を備えている。なお、液導入口４１にはＰＴネジ穴が形成されており、後述する消火設備側の感知ライン配管に接続される。なお、前記液体が導入されていない状態ではコイルスプリング３５の付勢により、上フランジ３２の内面とピストン３４の上面は密着状態にあり、間に液溜まり等の空間部は設けていない。

シリンダ３１は、例えば、１００Ａ（外径114.3mm）ステンレス管を使用する。

シリンダ３１を挟んで上下フランジ３２，３３はボルト、ナットで固定されている。また、シリンダ３１と上下フランジ３２，３３との間にも気密を保持するためのフッ素ＯリングおよびメタルＯリングシールが設置されている。更に、シリンダ３１の内壁とピストン３４との間には気密を保持するためのフッ素ＯリングおよびメタルＯリングシールが設置されている。なお、フッ素Ｏリングの耐熱温度は、例えば、３００℃とする。また、メタルＯリングシールの耐熱温度は、材質がＳＵＳ３２１の場合、例えば、８７０℃とする。

シリンダ３１，上下フランジ３２，３３、ピストン３４の材質は、ステンレス材質（例えば、ＳＵＳ３０４）である。

コイルスプリング３５は、最大荷重867kgfに設計され、その材質はステンレス材質（例えば、ＳＵＳ６３１）である。

［別の実施形態である消火設備用アキュームレータの構成］
図２に基づき、別の実施形態である消火設備用アキュームレータを説明する。

図２に示すように、消火設備用アキュームレータ３００は、両端をフランジ３２，３３により密封された中空形状のシリンダ３１と、一端のフランジ３２側に設けられた液導入口４１と、他端のフランジ３３側に設けられた気体導入口４２と、シリンダ内にあって導入された液液体（例えば、消火液）と気体（窒素）Ｇとを隔離すると共にシリンダ３１の内壁に沿って摺動自在であるピストン３４と、ピストン３４により隔離された気体Ｇ側にあってピストン３４の端面と気体導入口４２側のフランジ３３にその両端を固定されたコイルスプリング３５と、を備えている。なお、液導入口４１にはＰＴネジ穴が形成されており、後述する消火設備側の感知ライン配管に接続される。なお、前記液体が導入されていない状態ではコイルスプリング３５の付勢により、上フランジ３２の内面とピストン３４の上面は密着状態にあり、その間に液溜まり等の空間部は設けていない。また、気体（窒素）Ｇによって摺動部分の環境を保証することができる。

気体導入口４２は、チャッキ弁３６およびチャッキ弁３６の先端側の窒素ガス充填口と、窒素ガス充填後に、この窒素ガス充填口を塞ぐ封止栓３７と、を備えている。なお、チャッキ弁３６は下フランジ３３とＰＴネジを介して着脱自在に接続されている。このように、チャッキ弁３６をシリンダ３１内に設けたことにより、外部障害に対してチャッキ弁３６（すなわち、窒素ガス充填口）を安全に保持することができる。

［消火設備用アキュームレータを設置した消火装置の構成］
図３に基づき、消火設備用アキュームレータを設置した消火装置の構成を説明する。

消火設備１００は、図３に示すように、消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管５５と、この主配管５５と各階に分岐する各階配管１１と、この各階配管１１と分岐し一斉開放弁１３を介してフォームヘッド１４に消火液を配送する消火用配管１５と、一斉開放弁１３より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管１６上に設けられた感知用スプリンクラーヘッド２と、一斉開放弁１３の2次側の感知ライン配管１６上に設けられた消火設備用アキュームレータ３（３００）と、を備えている。また、主配管５５と消火用配管１１との分岐近傍には自動警報弁１２が設けられている。この自動警報弁１２は、感知用スプリンクラーヘッド２の感知度合いにより弁を全開にして、主配管５５からの消火液を消火用配管１１側に圧送すると共にアラーム（警報サイレン）を発生させる。

消火ポンプユニットは、外部よりの給水を貯めておく貯水槽５１と、貯水槽５１内の水を主配管５５を介して圧送するポンプモータ５３と、ポンプモータ５３を制御するポンプ制御盤５２と、火災時においてポンプモータ５３と共に消火液（水および消火薬剤：例えば、水成膜泡消火剤）を圧送するための圧力タンク５４と、を備えている。また、消火ポンプユニットには、消火薬剤を貯蔵する消火薬剤貯蔵容器５６と、この消火薬剤貯蔵容器５６と接続すると共に主配管５５と接続する貯蔵容器加圧管５７および消火薬剤送液管５８が設けられている。

一斉開放弁１３の２次側の感知ライン配管１６上に設けられた消火設備用アキュームレータ３（３００）は約３０ｍ間隔で複数個設置されている。なお、上フランジ３２の内面とピストン３４の上面との間に液溜まり等の空間部は設けていないので、消火設備用アキュームレータ３（３００）は縦位置ばかりではなく横位置に設置しても、液体が均一にピストン３４側に導入され、誤動作が生じにくい。

［本願の消火設備用アキュームレータの作用］
図４に基づいて、本願の消火設備用アキュームレータ３，３００と、ガス圧方式のもの３０１とを比較する。

ガス方式の消火設備用アキュームレータ３０１は、圧力のバリエーションには対応できるが、圧力が均衡した時、ピストンの動きが鈍くなり、現状復帰が遅れる場合がある。

一方、スプリング式の消火設備用アキュームレータ３は、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式消火設備用アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。

また、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００は、２方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。

図５に基づき、加圧力（４段階の水圧：1.1MPa,1.2MPa,1.3MPa,1.4MPa）の吸収試験について説明する。なお、消火設備用アキュームレータ３，３００は、水圧が1.0MPa以下の場合は作動しないように設計されている。消火設備用アキュームレータ３，３００は作動するのは、水圧が1.09MPa以上の場合である。

この試験では、スプリング式の消火設備用アキュームレータ３およびスプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００を用いて説明する。

なお、スプリング式の消火設備用アキュームレータ３およびスプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００の主要仕様は下記の通りである。

設計圧力：1.47MPa
最大圧力：1.37MPa
常時圧力：1.09MPa
窒素充填圧力：0.98MPa
体積変化：約500cc
非常時耐熱温度：870℃
常時温度：約20℃
ピストンのストローク：56mm

図５（ａ）に示すように、スプリング式の消火設備用アキュームレータ３は、水圧1.1MPaに対してピストン３４が17.6mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン３４が23.5mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン３４が35.4mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン３４が56mm（理論値：57.9mm）作動した。なお、ここではスプリングの荷重を最大の867kgfとした。

図５（ｂ）に示すように、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００は、水圧1.1MPaに対してピストン３４が22.0mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン３４が30.0mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン３４が43.8mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン３４が56mm（理論値：71.6mm）作動した。なお、ここではスプリングの荷重を600kgfとした。

図５（ｃ）に示すように、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００は、水圧1.1MPaに対してピストン３４が19.0mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン３４が26.4mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン３４が38.4mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン３４が56mm（理論値：62.7mm）作動した。なお、ここではスプリングの荷重を700kgfとした。

図５（ｄ）に示すように、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００は、水圧1.1MPaに対してピストン３４が17.0mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン３４が30.0mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン３４が34.2mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン３４が56mm作動した。なお、ここではスプリングの荷重を800kgfとした。

図６は、図５の吸収試験の結果データを吸収容積・作動距離に関して対応表にまとめたものである。

（試験結果）
スプリング式の消火設備用アキュームレータ３によれば、スプリング式の消火設備用アキュームレータ３は、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式消火設備用アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。

また、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００によれば、２方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。特に、スプリング荷重800kgfの消火設備用アキュームレータ３００（図５（ｄ））は、水圧1.4MPaに対してピストン３４がストローク56mm内で高圧力変化を吸収できる。

上記試験結果から、消火設備用アキュームレータ３を設置した消火装置の場合、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収して消火設備用アキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。

また、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ３００を設置した消火装置の場合、２方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応でき、一層、異常な高圧力変化を吸収でき、消火装置の誤動作を防止できる。

本発明は、スプリンクラー設備や泡系消火設備において、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収する用途等に好適な消火設備用アキュームレータ技術に利用可能である。

１感知ライン配管
２感知用スプリンクラーヘッド
３消火設備用アキュームレータ
４手動起動装置
１１各階配管
１２アラーム弁
１３一斉開放弁
１４フォームヘッド
１５消火用配管
１６感知ライン配管
３１シリンダ
３２上フランジ
３３下フランジ
３４ピストン
３５コイルスプリング
３６チャッキ弁
３７封止弁
３８連結装置
４１液導入口
４２気体導入口
５０消火ホンクユニット
５１貯水槽
５２ポンプ制御盤
５３ポンプモータ
５４圧力タンク
５５主配管
５６消火薬剤貯蔵容器
５７貯蔵容器加圧配管
５８消火薬剤送出配管
１００低発泡装置
３０１ガス圧方式消火設備用アキュームレータ
３０２スプリング方式消火設備用アキュームレータ

Claims

両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液導入口の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液導入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータ。
両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータ。
消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の２次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液体の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液体入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置。
消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の2次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置。