JP2014121359A - 流水検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な制御を必要とせずに弁体の開放動作を緩慢にすることが可能な流水検知装置を提供する。
【解決手段】 筒状の本体１の内部が隔壁１２により一次側室Ｉと二次側室ＩＩに仕切られ、隔壁１２に穿設された連通口１３を開閉可能な逆止弁構造の弁体２を有しており、弁体２の開放を検知して作動するスイッチ装置とを備えており、本体１の内壁に沿って摺動するシリンダー６を可撓部材６６によって弁体２に連結して構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スプリンクラー設備に設置される流水検知装置に関するものである。

流水検知装置は、スプリンクラー設備の配管上に設置されるものであり、一次側が水源と接続され二次側にはスプリンクラーヘッドが設置された配管と接続している。流水検知装置の弁体は常時閉止状態にあるが、二次側に接続された配管上のスプリンクラーヘッドが作動して開放すると二次側内の流体が流出することで二次側内の流体圧力が減少する。そして一次側の流体圧力により弁体が開放動作して一次側の流体が二次側へ流れる。このときの弁体の開放をスイッチ装置により検知して外部の監視機器に信号を出力するのが流水検知装置である。

近年において二次側に充填される流体を負圧に維持した負圧スプリンクラー設備が存在する（例えば、特許文献１参照。）。負圧スプリンクラー設備は、平時において流水検知装置の弁体がロック機構によって閉止されており、スプリンクラーヘッドの近傍に設置された火災感知器の作動によってロック機構が解除される。ロック機構が解除になると弁体が開放可能になるが、二次側の流体が負圧であるため一次側の流体が二次側に急激に流れ込んでウォーターハンマーが発生して二次側配管やその配管上に設置されている機器を破損してしまうおそれがある。

そのため、特許文献１では、スプリンクラー設備の配管上に設置された予作動弁をバイパスするバイパス流路を設置して、火災感知器の作動信号によりバイパス流路上に設置した開放弁を先に開放させて一次側の流体を二次側に供給させ、所定時間が経過した後に予作動弁の弁体を開放することでウォーターハンマーを防止することが開示されている。

しかしながら上記のスプリンクラー設備においては、開放弁の開放後に所定時間が経過してから予作動弁を開放するので制御が複雑になるという問題がある。

特開２０１２−１９６３８４号公報

本発明では上記問題に鑑み、複雑な制御を必要とせずに弁体の開放動作を緩慢にすることが可能な流水検知装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の流水検知装置を提供する。
すなわち、筒状の本体の内部が隔壁により一次側室と二次側室に仕切られ、隔壁に穿設された連通口を開閉可能な逆止弁構造の弁体を有しており、弁体の開放を検知して作動するスイッチ装置とを備え、本体内壁に沿って摺動するシリンダーが可撓部材によって弁体に連結されている流水検知装置である。
これによれば、シリンダーと本体内壁との間に充填されている流体がシリンダーの動作を阻み、シリンダーと連結している弁体の開放動作を緩慢にするので弁体の急激な開放を防ぎウォーターハンマーの発生を防止することができる。

弁体が開放するときには弁体とシリンダーを連結している可撓部材によって弁体がシリンダーを牽引しながら動作するので弁体の動作が緩慢になる。一方、弁体が開放状態から閉止状態に戻る際には可撓部材が弛むので、弁体とシリンダーは別個に動作して弁体はシリンダーの影響を受けずに直ちに閉止状態に戻ることができる。

前記本発明については、シリンダーを一次側に設置して構成可能である。
これによれば、シリンダーと本体内壁との間に充填される流体として一次側室内の流体を用いることができる。

前記本発明については、シリンダーは弁体が微開状態から全開状態となる間に作用するように構成可能である。
弁体が閉止状態にあるときにシリンダーと弁体を連結する可撓部材には長さの余裕があり、弁体が微開状態以上に開放したときに可撓部材が緊張状態となってシリンダーが弁体の開放動作を緩慢にする。例えば、配管内の水の振動や二次側配管の微小漏れによる減圧で弁体が瞬時的に開閉する場合があるが、弁体が微開以上開放したときにスイッチ装置が作動するように構成することで、弁体の瞬時的な開閉の際に弁体が微開状態以上に開放することを防いで非火災時のスイッチ装置の作動を防止可能である。

前記本発明については、弁体が平時においてロック機構により閉止されており、火災感知器の作動によってロック機構が解除されるように構成することができる。
これによれば、上記の流水検知装置を二次側が負圧に維持された負圧スプリンクラー設備に設置した場合に弁体の開放時にウォーターハンマーが発生することを防止可能である。

本発明によれば、複雑な制御を必要とせずに弁体の開放時の動作を緩慢にすることができるので、ウォータハンマーの発生を防止可能な流水検知装置を提供することができる。

第１実施形態の流水検知装置の断面図 図１のＸ−Ｘ断面図 図２のＹ−Ｙ断面図（シリンダーの図示は省略） 予作動式スプリンクラー設備の系統図 図１の弁体開放時の断面図

本発明の流水検知装置の実施形態を図１〜図５を参照して説明する。本発明の流水検知装置は予作動スプリンクラー設備に設置される予作動式流水検知装置１００であり、本体１、弁体２、ロッド３、弁体制御部材４、弁体開放検知機構５、シリンダー６から構成される。

本体１は中空状であり、上下の端には配管と接続するためのフランジ１１が形成されている。本体１の内部はスイングチャッキ構造となっており、内部の隔壁１２によって一次側室Ｉと二次側室ＩＩに仕切られており、隔壁１２には穴１３が穿設されている。穴１３には円筒形状のシートリング１４が設置されており、シートリング１４の一端側に弁体２が載置され、弁体２が載置される面が弁座１５となっている。本体１の二次側室ＩＩには、二次側室ＩＩ内の水を外部に排出可能な排水弁１６が設置されている。

弁体２は円板形状をしており弁座１５の上に回動自在に載置されている。弁体２の回動軸２１は二次側室ＩＩに設置されており、回動軸２１が設置された側の本体１の外部から弁体２の近傍にかけてロッド３が配置されている。また弁体２の弁座１５との接触面の反対側には弁体制御部材４が固定設置されている。弁体２は弁体制御部材４を介してロッド３により押圧されており、開放方向への回動を阻止された状態にある。

弁体２において弁座１５と接触する面の内側には、シートリング１４の内側へ延出したスカート２２が形成されている。スカート２２は弁体２にボルト２２Ａによって固定設置されており、一次側室Ｉ方向の端はやや先細りとなるテーパー状に形成されている。スカート２２の側面とシートリング１４の内側との間には間隙部２３が形成される。間隙部２３を形成したことで弁体２の開放量を増加することができる。

より具体的に説明すると、一次側室Ｉと二次側室ＩＩが同圧のときにスプリンクラーヘッド７２が作動した場合、弁体２の開放量は作動しているスプリンクラーヘッド７２から放水される水量が通過する量しか開放せず、極僅かしか開放しないので間隙部２３により水が通過できる面積を絞ることで弁体２の開放（回動）量を増加することができる。

弁体２の開放量を増加させたことで、後述する弁体開放検知機構５に用いられるスイッチ装置５６は汎用の安価なものを使用することが可能となる。また弁体２の開放量が大きいことにより、弁体開放検出範囲を広く設定することができるので、弁体開放検知性能が安定しており信頼性が高い弁体開放検知機構５を安価に製造することが可能となる。

ロッド３は本体１の外部から弁体２に向けて挿通されており、ロッド３の先端３１は弁体２の近傍に配置される。本体１の外部側の端３２は本体１の外部に設置されたピストン機構３３のピストン３４と接続されている。ピストン機構３３はロッド３の動力源であり、チャンバー３５内にピストン３４を摺動可能に設置してある。ロッド３とピストン３４は接続しており一緒にチャンバー３５内を移動可能である。

ピストン３４がチャンバー３５内の左側に移動した状態のときロッド３の先端３１は弁体２の近傍に配置され、この位置を第１位置とする。逆にピストン３４がチャンバー３５の右側に移動した状態のときロッド３の先端３１は弁体２から離れた位置に配置され、この位置を第２位置とする。

チャンバー３５には給水管３６と排水管３７が接続されている。給水管３６は一次側配管７１に接続され本体１の一次側室Ｉと連通しており、一次側室Ｉの水がチャンバー３５内に充填される。排水管３７には電動弁ＥＶが設置されている。電動弁ＥＶは常時閉止状態となっており、火災感知器７４の作動によって開放する。

電動弁ＥＶが閉止しているときチャンバー３５内は一次側室Ｉから給水管３６を通ってきた水が充填された状態となっており、ピストン３４は弁体２側に移動した位置つまりチャンバー３５の左側に配置される。電動弁ＥＶが開放してチャンバー３５内の水が排水管３７から排水されるとピストン３４とチャンバー３５の左端の間に設置されたバネ３４Ａの作用によりピストン３４はチャンバー３５の右側へ移動する。

電動弁ＥＶは停電時に開放状態となるものを用いると、停電時に予作動式流水検知装置１００を湿式流水検知装置として機能させることができる。具体的に説明すると、停電時にチャンバー３５内の水を排出してロッド３を第１位置から第２位置に移動可能としたことで弁体２が開閉可能な状態となり、特開２０１１−２５５０５８号公報や特開２０１１−１５２１８２号公報に記載された湿式流水検知装置と同じ機構・機能を有する。電動弁ＥＶとして例えば停電時にはバネの力により開放状態になるスプリングリターン式の電動弁を用いてもよい。または通電時に閉弁する電磁弁を用いることも可能である。

弁体制御部材４は棒状であり、前述のように一端が弁体２の弁座１５と接触する面と反対側に設置される。弁体制御部材４は弁体２の中心位置に固定設置され、本実施形態では弁体２の中心に螺刻された牝ネジに弁体制御部材４の牡ネジを螺合させて構成している。

弁体制御部材４を弁体２の中心位置に垂直に設置することで、弁体制御部材４が受ける力を弁体２の中心位置に作用させることができる。これにより弁体２の中心位置に力が作用することで弁体２から弁座１５に均一に力を作用させることができるので弁体２と弁座１５の間にＯリング２５を設置することでシール性が確保され、シール構造をシンプルなもので構成することができる。

弁体制御部材４にはロッド３が作用しているとともに、弁体２に印加されている水の圧力も作用している。より詳しく説明すると弁体２には一次側室Ｉ内の水の圧力による力と二次側室ＩＩ内の水の圧力による力が作用している。本実施形態では、一次側室Ｉ内の水圧力は二次側室ＩＩ内の水の圧力よりも高く設定しているので、弁体２には二次側室ＩＩ方向へ押し上げられる力が印加されている。

上記の弁体２に作用している力は弁体制御部材４を介してロッド３にも伝わっている。従ってロッド３が弁体制御部材４に及ぼす力は上記の弁体２に作用している力を上回らなければ弁体２を閉止状態に維持することができず、これによりチャンバー３５とピストン３４のサイズが設計される。ロッド３が弁体制御部材４から離れると、上記の弁体２に作用している力により弁体２は二次側室ＩＩ方向へ押し上げられ開放動作する。

弁体開放検知機構５は図２に示すように弁体２の回動軸２１から離れた位置、より具体的には回動軸２１と反対側の本体１の外部に設置される。弁体開放検知機構５の検知棒５１は弁体２の周縁に形成された突出部２４の下面と接触している。この検知棒５１の突出部２４と接触している側の先端は鍔状に形成されたフランジ５２となっている。

検知棒５１は弁体開放検知機構５内に回動軸５３を有しており図３において検知棒５１の両端は上下方向に揺動可能である。検知棒５１のフランジ５２は弁体開放検知機構５内の付勢部材である圧縮バネ５４によって弁体２の開放方向つまり図３において上方に付勢されている。従って弁体２が開放動作すると圧縮バネ５４の作用により検知棒５１のフランジ５２は図中上方へ回動動作する。一方、検知棒５１の弁体開放検知機構５内部に配置された側の端５５も下方へ回動変位する。検知棒５１の端５５の近傍に配置されたスイッチ装置５６は、端５５により係止されていたスイッチ押圧片５７が開放されスイッチ装置５６側に移動して、スイッチ装置５６をオン状態として外部に信号が出力される。

回動変位した検知棒５１は図３の二点鎖線で示すように、本体１の内部と弁体開放検知機構５の間の貫通穴１７の端に係留されており、弁体２が開放した後で閉止状態に戻るときには貫通穴１７の端に係留されている検知棒５１のフランジ５２が弁体２の突出部２４と係合するので、弁体２が弁座１５に着座する際には検知棒５１も元の状態に戻ることができる。尚、弁体開放検知機構５の詳しい内部構造は特開２０１１−１５２１８２号公報に記載されているので上記以外の部分の説明は省略する。

シリンダー６は筒状をしており、一次側室Ｉ内に収容されている。シリンダー６は筒部６１と筒部６１の下端に形成された鍔部６２からなり、鍔部６２は外周方向へ拡張している。鍔部６２の外周径は一次側室Ｉの内周径より僅かに小径となっている。鍔部６２の外周部にはＯリング６２Ａが設置されている。筒部６１の上部はシートリング１４の内部へ挿通されており、筒部６１はシートリング１４の内周部に沿って図中上下方向に移動可能となっている。

筒部６１と一次側室Ｉの内壁の間には空間６３が形成される。この空間６３と一次側室Ｉとを連通する穴６４が鍔部６２に形成されている。

筒部６１の内側には筒部６１の中心軸Ａに向かって突出した梁６５が複数設置され、複数の梁は中心軸Ａ上で結合する。梁６５の結合部には弁体２とシリンダー６を連結する連結部材６６が設置される。連結部材６６は可撓性を有しており、具体的にはワイヤーや鎖によって構成される。

連結部材６６の一端は筒部６１の中心軸Ａと梁６５が交わる部分に設置したジョイント６７Ａと接続され、他端は弁体２のスカート２２に設けたジョイント６７Ｂに接続される。ジョイント６７Ｂは弁体２が閉止状態のとき本体１の中心軸上に配置される。本実施形態では筒部６１の中心軸Ａと本体１の中心軸は同一直線上にある。

一次側室Ｉの下方には、リング状のストッパー６８が設置されている。ストッパー６８の外周部には牡ネジが形成されており、該牡ネジが螺合される牝ネジが一次側室Ｉの内壁に形成されている。ストッパー６８の上面には鍔部６２の下面が載置され、シリンダー６がこれよりも下方に移動できないように構成している。ストッパー６８上にシリンダー６が載置され、弁体２が弁座１５に着座しているとき連結部材６６は弛みを有している。弁体２が僅かに開放した「微開状態」のときに連結部材６６が緊張状態となり、さらに弁体２が開放動作すると連結部材６６に接続されているシリンダー６が図中上方へ移動する。

次に本実施形態の予作動式流水検知装置１００の動作について説明する。

予作動式流水検知装置１００は予作動式スプリンクラー設備の配管上に設置される。図４に示すように予作動式流水検知装置１００の一次側室Ｉは貯水槽ＷやポンプＰが設置された一次側配管７１と接続され、二次側室ＩＩは末端にスプリンクラーヘッド７２が設置された二次側配管７３と接続している。一次側配管７１および二次側配管７３には貯水槽からポンプＰで汲み上げた水が充填されている。ここで、一次側配管７１内の水の圧力よりも二次側配管７３内の水の圧力は低く設定されている。場合によっては二次側配管７３内の水の圧力を負圧とすることも可能である。

スプリンクラーヘッド７２の近傍には火災感知器７４が設置されており、火災感知器７４は予作動制御盤７５と電気的に接続され、予作動制御盤７５は電動弁ＥＶと電気的に接続されている。図１に示すように電動弁ＥＶは平時において閉止状態となっており、チャンバー３５内には一次側Ｉから給水管３６を通じて水が供給され、ピストン３４が図中左側に移動した状態となる。

ピストン３４に固定設置されたロッド３の先端は弁体制御部材４を押圧している。図１においてロッド３は弁体２の回動軸２１側から弁体制御部材４の側面を押圧しており、弁体２の開放を阻止している。このときピストン３４およびロッド３は第１位置に配置されている。

火災が発生すると、スプリンクラーヘッド７２の近傍に設置された火災感知器７４が作動する。火災感知器７４の作動信号は予作動制御盤７５に出力され、予作動制御盤７５は電動弁ＥＶへ開放信号を出力する。電動弁ＥＶが開放するとチャンバー３５内の水が排水管３７から外部へ流出してチャンバー３５内の圧力が低下する。

チャンバー３５内の圧力低下によりピストン３４を弁体制御部材４側に押圧する力が減少する。それによりピストン３４内の水がロッド３の先端３１から弁体制御部材４を押圧する力よりも、チャンバー３５の左端に設置されたバネ３４Ａの作用および弁体２に作用している一次側室Ｉの水の圧力による力が上回り、弁体制御部材４と弁体２は開放方向（図中時計回り）に回動してピストン３４およびロッド３は図中右側に移動を始める。チャンバー３５内の水が全て排出されると、ピストン３４は図５に示すように第２位置まで移動して、弁体２が全開放可能な状態となる。

弁体２は一次側室Ｉ内の水の圧力によって二次側室ＩＩの方向に押圧されているので、ロッド３の移動により弁体２も回動軸２１を支点として開放動作する。このとき、弁体２と連結している連結部材６６の一端も弁体２とともに移動する。連結部材６６の他端側はシリンダー６と連結されており、弁体２の開放動作により連結部材６６も移動するが、連結部材６６には弛みがあるので弁体２の開放動作の初期段階（微開状態）ではシリンダー６は移動しない。

この弁体２が閉止状態から微開状態までの間に一次側室Ｉから二次側室ＩＩへ水を少量（具体的にはウォータハンマーが発生しない程度の量）供給して一次側室Ｉと二次側室ＩＩの水の圧力の差を緩和する。

弁体２の開放動作により連結部材６６が緊張状態になると弁体２に牽引されてシリンダー６が二次側室ＩＩの方（図中上方）へ移動する。しかしながら空間６３内には穴６４から空間６３内に供給された一次側室Ｉ内の水が充填されており、シリンダー６の上方への移動を阻んでいる。

シリンダー６は空間６３内の水を穴６４から一次側室Ｉへ排出させながら上方へ移動するのでシリンダー６の移動は緩慢になる。またシリンダー６と連結部材６６により接続された弁体２の開放動作も同様に緩慢になる。

弁体２の開放により一次側室Ｉの水が二次側室ＩＩに流入して、一次側室Ｉと二次側室ＩＩの水の圧力が略等しくなると、弁体２は自重によって弁座１５に着座し、シリンダー６は自重により図中下方へ移動する。このとき連結部材６６は可撓性を有していることから弁体２とシリンダー６は別個に動作する。

このロッド３による弁体２の閉止状態が解除され弁体２が弁座１５に着座して閉止している状態において、予作動式流水検知装置１００は一般の湿式流水検知装置と同じ機能・作用を行うことができる。

火災感知器７４の作動後にスプリンクラーヘッド７２が火災の熱によって作動すると、作動したスプリンクラーヘッド７２から二次側配管７３内の水が放出されるので二次側配管７３および二次側ＩＩ内の水の圧力は減少する。

二次側ＩＩの水の圧力減少により、弁体２に一次側Ｉから作用する水の圧力による力が二次側ＩＩから作用する力を上回り、弁体２が開放動作する。このとき一次側Ｉから二次側ＩＩへ供給される水量は作動しているスプリンクラーヘッド７２から放水される水量しか通過しないので、弁体２は閉止位置から５〜１０°程度開いた状態となる。

この弁体２の開放による変位量を弁体開放検知機構５が検出して流水信号を出力する。具体的には図３にて二点鎖線で示すように検知棒５１を付勢する圧縮バネ５４が回動軸５３を中心としてフランジ５２側の端を図中上方に回動させる。また、スイッチ装置５６側の端５５を図中下方に回動させる。

ここで検知棒５１は弁体２の開放方向と離れる方向に回動する。具体的に説明すると、弁体２が開放するとき弁体２は時計回りに回動動作するが、検知棒５１は反時計回りに回動する。これにより弁体２の開放動作の軌跡と検知棒５１の回動動作の軌跡とは交わらないので、弁体２が急激に開放動作した場合に検知棒５１が弁体２の動作によって損傷することや過負荷を受けることを防止できる。

スイッチ装置５６側の端５５の回動によりスイッチ装置５６がオン状態となり、管理人室に設置されている受信盤に流水信号を出力して、館内の人々に火災が発生したことを報知することができる。また一方では、ポンプＰが連続運転を開始して貯水槽Ｗから汲み上げた水を作動したスプリンクラーヘッド７２から連続的に放出して室内へ散布し、火災を消し止めることができる。

次に予作動式流水検知装置１００を元の状態つまりロッド３により弁体２を閉止した状態に戻す動作について説明する。

まず、ポンプＰを停止して一次側配管７１および二次側配管７３内の水の流れを止める。このとき作動したスプリンクラーヘッドは新品のスプリンクラーヘッドに交換しておく。配管内の流水が無い状態では弁体２が弁座１５に着座しているので、この状態でロッド３を弁体２上に設置された弁体制御部材４と係合させる。

電動弁ＥＶを閉じるとチャンバー３５内に一次側室Ｉの水が充填される。これによりピストン３４は図中左側に移動してピストン３４に固定接続されているロッド３も図中左側に移動する。ロッド３の先端３１が弁体制御部材４の側面に当たるとロッド３及びピストン３４の移動が阻止され、ロッド３の押圧力が弁体制御部材４を介して弁体２の中心に印加され、弁体２に均一に封止力が作用する。これによりロッド３により弁体２が閉止した状態に戻る。

１００ 予作動式流水検知装置
１ 本体
２ 弁体
３ ロッド
４ 弁体制御部材
５ 弁体開放検知機構
６ シリンダー
１１ フランジ
１２ 隔壁
１４ シートリング
１５ 弁座
１６ 排水弁
２１ 弁体の回動軸
２２ スカート部
２３ 間隙部
２４ 突出部
２５ Ｏリング
３３ ピストン機構
３４ ピストン
３５ チャンバー
３６ 給水管
３７ 排水管
４１ 斜面
４２ 弁体制御部材の回動軸
４３ 弁体当接部
５１ 検知棒
５２ フランジ
５３ 検知棒の回動軸
５４ バネ
５６ スイッチ装置
５７ スイッチ押圧片
６１ 筒部
６２ 鍔部
６３ 空間
６４ 穴
６５ 梁
６６ 連結部材（可撓部材）
６７Ａ、６７Ｂ ジョイント
６８ ストッパー
７１ 一次側配管
７２ スプリンクラーヘッド
７３ 二次側配管
７４ 火災感知器
７５ 予作動制御盤
ＥＶ 電動弁

Claims (4)

1. 筒状の本体の内部が隔壁により一次側室と二次側室に仕切られ、
   隔壁に穿設された連通口を開閉可能な逆止弁構造の弁体を有しており、
   弁体の開放を検知して作動するスイッチ装置とを備え、
   本体内壁に沿って摺動するシリンダーが可撓部材によって弁体に連結されていることを特徴とした流水検知装置。
2. シリンダーは一次側室に設置されている請求項１記載の流水検知装置。
3. シリンダーは弁体が微開状態から全開状態となる間に作用する請求項１または請求項２記載の流水検知装置。
4. 弁体は平時においてロック機構により閉止されており、火災感知器の作動によってロック機構が解除される請求項１〜請求項３の何れか１項記載の流水検知装置。
   

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