JP2012196384A

JP2012196384A - スプリンクラ消火設備

Info

Publication number: JP2012196384A
Application number: JP2011063694A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Nishimura; 弘紀西村; Hiroki Sawada; 浩希沢田; Haruyasu Nakagawa; 治靖中川
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-18

Abstract

【課題】過流量に起因するウォーターハンマによる設備の破損を防止するスプリンクラ消火設備を得る。
【解決手段】流量制限手段２８と第２の開放弁２９とが介在する流路を、予作動弁２２を迂回するバイパス流路として設け、送水開始時に第２の開放弁２９を開放して所定時間が経過するまでの間には送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないように制御し、かつ、所定時間が経過した後には開放した予作動弁２２によって定格流量で送水されるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプリンクラ消火設備に関し、特に、予作動弁の二次側にある二次側配管を負圧状態にしたスプリンクラ消火設備に関するものである。

従来より、スプリンクラヘッドが接続された二次側配管内を圧縮空気で充填し、その二次側配管の基端側に予作動弁を設けた、加圧型予作動式スプリンクラ消火設備がある。この設備は、スプリンクラヘッドと同じ防護区画に設置された火災感知器が動作すると、予作動弁が開放し、二次側配管に充水するように構成されている。

このような予作動式のスプリンクラ消火設備では、火災感知器とスプリンクラヘッドの両方が動作したときに水が放水されるので水損を生じにくいが、竣工時等の通水試験を行った後に二次側配管を排水しても、スプリンクラヘッドが接続される立ち下がり管部分に水が残る場合があり、スプリンクラヘッドが破損した場合に漏水を起こすことがある。

そこで、二次側配管に真空ポンプを接続し、配管内を負圧にした予作動式スプリンクラ消火設備が提案されている（例えば特許文献１参照）。この負圧型予作動式スプリンクラ消火設備では、二次側配管内は圧縮空気の代わりに負圧空気となるので、前述のような漏水が起こりにくい。

実公平６−２６２９２号公報

しかしながら、従来の負圧型の予作動式スプリンクラ消火設備は、設備が破損する虞れがある。すなわち、火災感知器が動作して予作動弁が開放するとき、二次側配管内が負圧状態になっていることから、配管内を流れる水の流量が規定放水量を超えた過流量となり、ウォーターハンマが発生してスプリンクラ消火設備の配管が破損する虞れがある。本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あり、配管内を流れる水の流量が過流量となることを防止し、過流量に起因するウォーターハンマによるスプリンクラ消火設備の破損を防止できるスプリンクラ消火設備を得ることを目的とする。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、加圧送水装置と、第１の開放弁と、該第１の開放弁一次側に設けられ、基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記第１の開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は充水されない二次側配管と、前記二次側配管に接続されて前記二次側配管内を負圧にする真空ポンプと、を備えるスプリンクラ消火設備において、前記一次側配管と前記二次側配管との間であって前記第１の開閉弁を迂回するバイパス流路に介在する流量制限手段と第２の開閉弁とを備え、放水開始時に前記第２の開放弁を開放し、少なくとも前記二次側配管への送水によって該二次側配管内の負圧が解消される所定時間が経過するまでの間は送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないように制御し、かつ、前記所定時間が経過した後には送出する消火用水の流量が定格送水量となるように、前記第１の開放弁を開放する制御を行うことを特徴とする。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、前記流量制限手段が、オリフィスまたは定流量弁であることを特徴とする。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、請求項１乃至３に記載の構成によれば、二次側配管内を流れる水が急激に加圧されず、配管内を流れる水の流量が過流量とならないので、過流量に起因するウォーターハンマによるスプリンクラ消火設備の破損を防止することができる。

本発明に係るスプリンクラ消火設備の構成図である。本発明に係るスプリンクラ消火設備の流量制御を説明する図である。

図１及び図２に基づいて、本発明の実施の形態に係るスプリンクラ消火設備について説明する。

まず図１を用いて、スプリンクラ消火設備の構成について説明する。

本実施の形態のスプリンクラ消火設備は、スプリンクラヘッド２、第１の開放弁としての予作動弁２２、一次側配管１１、二次側配管１２、真空配管１４、真空ポンプ２４、流水遮断弁３１、ヘッド作動検出装置４６、真空スイッチ４１および５３、及び、加圧送水装置２１等から構成されている。

防護区画１には、複数のスプリンクラヘッド２が設けられている。また、防護区画１には、防護区画１内で発生した火災を感知する火災感知器３が設けられている。この火災感知器３は火災受信機４と電気的に接続されており、火災感知器３の火災発報を受信した火災受信機４は、火災信号を消火システム制御盤５と真空ポンプ制御盤５２へと送出する。また、消火システム制御盤５は、中継器５１を介して、予作動弁２２を駆動する電動のパイロット弁である遠隔起動弁２２ｂおよび予作動弁２２の開放による消火用水の通水を検知する流水信号スイッチ２２ａ、開放弁４７、真空スイッチ４１、ヘッド作動検出装置４６、および、予作動弁２２をバイパスする流路に設けられる第２の開放弁としての開放弁２９と電気的に接続されており、さらに消火ポンプ制御盤６は加圧送水装置２１と電気的に接続されている。消火システム制御盤５は、所定の圧力で作動する真空スイッチ４１、または、単位時間当たりの圧力上昇が所定の値を超えるときに作動するヘッド作動検出装置４６のいずれかが作動することによって、スプリンクラヘッド２が作動したかどうかを判断する。

複数のスプリンクラヘッド２は各々立ち下がり配管１３に接続されている。また、立ち下がり配管１３のそれぞれは、二次側配管１２に接続されている。この二次側配管１２の一方の端部は、平常時は閉止しており火災時に電気的に開放される予作動弁２２の一方の端部、および、予作動弁２２をバイパスする流路に設けられる流量制限手段としてのオリフィス２８の一方の端部に接続されている。予作動弁２２の他方の端部は一次側配管１１の一方の端部に、また、オリフィス２８の他方の端部は、平常時は閉止しており火災時に電気的に開放される第２の開放弁としての開放弁２９を介して一次側配管１１に、それぞれ接続されている。また、一次側配管１１の他方の端部（基端側）は、加圧送水装置２１の吐出口に接続されている。

加圧送水装置２１と、一次側配管１１と、予作動弁２２と、開放弁２９と、オリフィス２８と、開放弁２９とオリフィス２８とが介在し予作動弁２２を迂回する流路としてのバイパス流路と、で給水装置を構成している。なお、流量制限手段としてのオリフィス２８は定流量弁に代えても良い。

一方、二次側配管１２の他方の端部は、末端試験弁２５の一方の端部に接続されている。末端試験弁２５の他方の端部には、排水配管１６が接続されている。スプリンクラ消火設備の水漏れ試験等によって二次側配管１２に充填された水は、末端試験弁２５及び予作動弁２２に備えた図示しない排水弁を開くことにより、外部に排出される。通常の監視状態においては、末端試験弁２５は閉じられた状態となっている。

また、二次側配管１２には、真空配管１４の一方の端部が接続されている。真空配管１４の他方の端部には、真空ポンプ２４が接続されている。

この真空配管１４には、二次側配管１２との接続部側から真空ポンプ２４側に向けて、二次側の圧力上昇で閉止する流水遮断弁３１、真空スイッチ４１、圧力上昇が所定の値以上で作動するヘッド作動検出装置４６及びオリフィス４２が順に設けられている。なお、平常状態において二次側配管１２を負圧とする時間を短縮するときに開放する開放弁４７が、オリフィス４２と並列に接続される。また、オリフィス４２と真空ポンプ２４との間の真空配管１４には、真空スイッチ５３が接続されており、真空配管１４の内圧を所定の値以下とするように真空ポンプ制御盤５２を介して、真空ポンプ２４を制御している。
＜スプリンクラ消火設備の動作＞
本実施の形態に係るスプリンクラ消火設備は、平常時の監視状態においては、二次側配管１２は充水せず、真空ポンプ２４を起動させて二次側配管１２内及び真空配管１４内が大気圧より低い負圧となっている、真空式の予作動式スプリンクラ消火設備である。

以下、このスプリンクラ消火設備の動作について説明する。まず、スプリンクラヘッド２の作動を検出する動作について説明する。続いて、スプリンクラ消火設備の消火動作について説明する。
（スプリンクラヘッド作動検出動作）
スプリンクラヘッド２の作動を検出する動作について説明する。

上述のように、通常の監視状態において、二次側配管１２内及び真空配管１４内は負圧となっている。これら二次側配管１２内及び真空配管１４内は、立ち下がり配管１３とスプリンクラヘッド２との接続部等から徐々に空気が流入し、負圧である管内圧力が上がってくる（大気圧に近づいてくる）。負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が所定の圧力以上となったことを真空スイッチ５３で検出した場合、真空ポンプ制御盤５２が真空ポンプ２４を作動させて、二次側配管１２内及び真空配管１４内の負圧を一定以下の圧力に保っている。なお、負圧である二次側配管１２内の圧力が上昇する場合には、スプリンクラヘッド２の作動によるものと、配管からの空気流入による場合とがある。ここでは、配管からの空気流入による圧力上昇を真空スイッチ５３で検出し、スプリンクラヘッド２の作動による圧力上昇をヘッド作動検出装置４６または真空スイッチ４１で検出している。

防護区画１で火災が発生し、スプリンクラヘッド２が作動すると（スプリンクラヘッド２の放水口が開放されると）、スプリンクラヘッド２の放水口から二次側配管１２内及び真空配管１４内に防護区画１の空気が流入する。これにより、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が上昇する。

そこで、本実施の形態では、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力を真空スイッチ４１および真空スイッチ５３で検出し、ヘッド作動検出装置４６における所定時間当たりの圧力変化量に基づいてスプリンクラヘッド２の作動を検出している。より具体的には、平常状態において配管の接続部等から空気が流入する場合には、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇速度は小さい。つまり、平常状態における圧力の所定時間当たりの変化量は小さい。一方、スプリンクラヘッド２作動時においては、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇速度は、通常の監視状態の場合よりも大きくなる。つまり、スプリンクラヘッド２作動時における所定時間当たりの圧力変化量は、平常状態の場合よりも大きくなる。ヘッド作動検出装置４６は所定時間当たりの圧力変化量のこの違いによって、スプリンクラヘッド２の作動を検出している。換言すると、ヘッド作動検出装置４６は所定時間当たりの圧力変化量の絶対値が所定の閾値よりも大きくなったときに、消火システム制御盤５はスプリンクラヘッド２が作動したと判断している。

ここで、スプリンクラヘッド２の作動検出を所定時間当たりの圧力変化量に基づいてヘッド作動検出装置４６で行う理由について説明する。

従来のスプリンクラ消火設備は、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力がある閾値よりも大きくなったとき（ある閾値よりも大気圧に近い値となったとき）、スプリンクラヘッド２が作動したと判断していた。しかしながら、二次側配管１２内及び真空配管１４内の体積と比較してスプリンクラヘッド２の放水口は小さく、また二次側配管１２内の圧力と防護区画１の圧力差が小さいため、スプリンクラヘッド２から二次側配管１２に流入する空気量が少ないので、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇には時間がかかってしまう。このため、スプリンクラヘッド２作動時に例えば真空ポンプ２４を起動したばかりで、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が低く、現在の圧力とある閾値との圧力差が大きい場合、閾値まで圧力が上昇するのには時間がかかり、スプリンクラヘッド２の作動検出が遅くなってしまう。

一方、本実施の形態では、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力（真空スイッチ４１の検出値）の所定時間当たりの変化量の絶対値が所定の閾値よりも大きくなったときに、スプリンクラヘッド２が作動したと判断している。このため、スプリンクラヘッド２作動時における二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力にかかわらず、早期にスプリンクラヘッド２の作動を検出することができる。なお、本実施の形態では、真空ポンプ２４の作動中にスプリンクラヘッド２が作動したとき、二次側配管１２の圧力が変化しなくなり、ヘッド作動検出装置４６が作動しなくなることを防ぐため、ヘッド作動検出装置４６と真空ポンプ２４の間の真空配管１４にオリフィス４２を設けている。なお、本実施の形態では、火災感知器３が火災を感知すると、真空ポンプ２４の運転は停止させるか、又は、火災検出時には真空配管１４内の圧力が上昇しても真空ポンプ２４を起動しないように制御する。このため、必ずしもオリフィス４２を設ける必要はない。
（消火動作）
続いて、スプリンクラ消火設備の消火動作について、図１および図２に基づいて説明する。

平常状態においては、一次側配管１１の予作動弁２２まで水が充填され、二次側配管１２内及び真空配管１４内に水が充填されていない状態となっている。

防護区画１で火災が発生すると、火災感知器３は火災を感知する。そして、火災受信機４は消火システム制御盤５に火災信号を発信する。また、その後スプリンクラヘッド２が作動し、負圧である二次側配管１２の圧力が上昇すると、消火システム制御盤５は中継器５１を介して、ヘッド作動検出装置４６における所定時間当たりの圧力変化量に基づき、スプリンクラヘッド２の作動を検出する。火災信号とスプリンクラヘッド２の作動の両方を検知した場合、消火システム制御盤５は、開放弁２９を、次に遠隔起動弁２２ｂを開放することによって予作動弁２２を、順に開放して二次側配管１２に水を供給する（充填する）。開放弁２９または予作動弁２２の開放に伴って一次側配管１１の圧力が低下し、図示しない圧力検出手段がこれを検出して消火ポンプ制御盤６に圧力低下信号を送出し、これを受けた消火ポンプ制御盤６が加圧送水装置２１を始動させる。これにより、立ち下がり配管１３を介して作動したスプリンクラヘッド２から防護区画１に放水し、防護区画１で発生した火災を消火する。なお、予作動弁２２が開放されると、予作動弁２２に設けられた流水信号用スイッチ２２ａは、中継器５１を介して消火システム制御盤５に流水信号を発信する。

なお、予作動弁２２の開放に先立ち、まず開放弁２９が放水開始時に開放されるが、開放弁２９を通過する消火用水はオリフィス２８で流量が制限され、二次側配管１２内が負圧となっているときの流量が、予作動弁２２を通過する消火用水の定格送水量よりも少なくなるように設定しておく。すなわち、放水開始から所定時間が経過するまでは予作動弁２２を開放せず、二次側配管１２へ送水される消火用水の流量がオリフィス２８によって定格送水量を超えぬように制限される。

図２は放水開始時を原点とした時間軸に対する動作を説明する図であり、上図に開放弁２９と予作動弁２２の開閉状態を、下図に開放弁２９と予作動弁２２の開閉状態に伴って送出する消火用水の流量を、それぞれ示す。図２に示すように、放水開始時に開放弁２９のみを開放し、少なくとも二次側配管１２への送水によって二次側配管１２内の負圧が解消される所定時間Ｔ（例えば６０秒）が経過するまでの間、すなわち二次側配管１２内の圧力が大気圧以上となるまで、送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないような値ｎ％（ｎは１００未満）に制限されるように、また、所定時間Ｔが経過した後は、開栓したスプリンクラヘッド２から規定流量で散水する為、送出する消火用水の流量が定格送水量に達するまでの時間遅れΔＴを考慮して、所定時間ＴよりΔＴ以上を減じた早い時間に予作動弁２２を開放するように、消火システム制御盤５から中継器５１を介して開放弁２９と予作動弁２２とが制御される。

なお、上記図２に基づいて説明した制御を行うにあたっては、図示しない計時手段を消火システム制御盤５内に備え、該計時手段は放水開始からの経過時間を計時し、この計時結果に基づいて消火システム制御盤５内に備わる図示しない制御部が中継器５１を介して予作動弁２２と開放弁２９とを制御する。

以上の説明のように、放水開始時は予作動弁２２を開弁せず、開放弁２９と流量を制限するオリフィス２８とが介在する、予作動弁２２を迂回する流路であるバイパス流路から送水して、送水する消火用水の流量を定格送水量を超えぬように制御するので、二次側配管１２に流入する水の流量が過流量となることを防止できる。したがって、前記過流量に起因するウォーターハンマを防止することができる。また、ウォーターハンマは、配管内を流れる水の流量が大きいほど発生しやすいので、オリフィス２８が介在する予作動弁２２をバイパスする流路によって送水開始時の流量を制限するように制御することにより、二次側配管１２等でのウォーターハンマの発生を抑制することができる。

本実施の形態では、二次側配管１２の圧力上昇によって流水遮断弁３１が閉止される。このため、開放弁２９または予作動弁２２が開放して二次側配管１２に水が供給されても、流水遮断弁３１より下流部の真空配管１４に水が流入することを防止できる。つまり、真空ポンプ２４に水が流入することを防止できる。したがって、真空ポンプ２４が水を吸引して、過負荷で停止したり故障を起こしたりすることを防止できる。

なお、本実施の形態では、開放弁２９または予作動弁２２の開放と流水遮断弁３１の閉止とを、機械的に連動させたが、これに限らず、開放弁２９または予作動弁２２の開放と流水遮断弁３１の閉止とを、消火システム制御盤５を介して電気的に連動させてもよい。

以上の説明は、火災感知器３が火災を感知し、かつ、スプリンクラヘッド２の作動を検出することによって予作動弁２２を開放するように制御するスプリンクラ消火設備に関するものであるが、一般的な予作動式スプリンクラ消火設備のように、火災感知器３が火災を感知したときに予作動弁２２を開放するように制御するスプリンクラ消火設備においても、スプリンクラヘッド２の作動を待たずに二次側配管１２を充水するだけであり、本発明がウォーターハンマを抑制する効果を奏することに変わりはない。

また、二次側配管１２が負圧でない消火設備においても、過流量以外の要因で発生し得る放水開始時のウォーターハンマを抑制することができる。

１防護区画、２スプリンクラヘッド、３火災感知器、
４火災受信機、５消火システム制御盤、６消火ポンプ制御盤、
１０消火水槽、１１一次側配管、１２二次側配管、
１３立ち下がり配管、１４真空配管、１６排水配管、
２１加圧送水装置、２２予作動弁、２２ａ流水信号用スイッチ、
２２ｂ遠隔起動弁、２４真空ポンプ、２５末端試験弁、
２８オリフィス、２９開放弁、３１流水遮断弁、
４１真空スイッチ、４２オリフィス、４６ヘッド作動検出装置、
４７開閉弁、５１中継器、５２真空ポンプ制御盤、
５３真空スイッチ

Claims

加圧送水装置と、第１の開放弁と、該第１の開放弁一次側に設けられ、基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記第１の開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は充水されない二次側配管と、前記二次側配管に接続されて前記二次側配管内を負圧にする真空ポンプと、を備えるスプリンクラ消火設備において、；

前記一次側配管と前記二次側配管との間であって前記第１の開閉弁を迂回するバイパス流路に介在する流量制限手段と第２の開閉弁とを備え、放水開始時に前記第２の開放弁を開放し、少なくとも前記二次側配管への送水によって該二次側配管内の負圧が解消される所定時間が経過するまでの間は送出する消火用水の流量が定格送水量を超えないように制御し、かつ、前記所定時間が経過した後には送出する消火用水の流量が定格送水量となるように、前記第１の開放弁を開放する制御を行うことを特徴とするスプリンクラ消火設備。
前記流量制限手段が、オリフィスまたは定流量弁であることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラ消火設備。