JP2020028411A - 消火システムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリンクラーヘッドが故障しても水を放水しない消火システムを提供する。【解決手段】常態で水が溜められるスプリンクラー用配管を有するスプリンクラーシステムのスプリンクラー用配管からの漏水を、スプリンクラー用配管の外側に漏水個所を塞ぐように補修材１０８を付着させることで漏水を止めたのちにそのスプリンクラー用配管に負圧ポンプを接続することで負圧スプリンクラーシステムを構成する工程を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、消火システムおよびその製造方法に関する。

従来、湿式スプリンクラーは、特許第３２６４９３９号に開示されている。

特許第３２６４９３９号

従来のスプリンクラーシステムでは、スプリンクラーヘッドが故障した場合に、スプリンクラーヘッドから水が放水されるという問題があった。

消火システムは、スプリンクラーヘッドと、スプリンクラーヘッドに水を供給する内部が負圧の二次配管とを有する負圧スプリンクラーシステムと、負圧スプリンクラーシステムを常態で負圧状態に維持する負圧ポンプとを備え、二次配管には二次配管を厚み方向に貫通するピンホールが形成されており、ピンホールの開口を二次配管の外側から封止する補修材をさらに備える。

常態で水が溜められるスプリンクラー用配管を有するスプリンクラーシステムのスプリンクラー用配管からの漏水個所を特定し、スプリンクラー用配管の外側に漏水個所を塞ぐように補修材を付着させたのちにスプリンクラー用配管に負圧ポンプを接続することで負圧スプリンクラーシステムを構成する工程を備える。

なお、常態とは、平常状態をいい、火災が発生していない状態をいう。
本発明者は、負圧スプリンクラーシステムにおいて、従来の加圧式または無加圧式スプリンクラーを用いて低コストで負圧スプリンクラーシステムを製造する方法を見出した。

通常の建物には、加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムが設けられている。スプリンクラーシステムの配管には水が満たされているため、水が配管を腐食させ、配管にピンホールが形成されることがある。この場合にはピンホールから水が漏れる。

一旦ピンホールが形成されて配管を貫通すると、他の部分でも腐食が進行しており、配管を貫通しないピンホールが多数形成されている可能性が高い。そのため、一つのピンホールのみを補修して再度加圧または無加圧式のスプリンクラーシステムとして運転をする場合には顕在化していないピンホールにおいて腐食が進行し、再度の水漏れ発生する。これを防止するためには、加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムの配管を残し、他の部分を撤去する。そして配管を負圧スプリンクラーシステムの二次配管として再利用することで、消火システムを構築する。

消火システムは湿式または乾式の負圧スプリンクラーシステムのいずれであってもよい。湿式の負圧スプリンクラーシステムでは二次配管内に水が溜められるため、顕在化していないピンホールにおいて腐食が進行する可能性がある。しかしながら、仮にピンホールの腐食が進行してピンホールが二次配管を貫通したとしてもピンホールを経由して外部から内部へ空気が入るだけでありピンホールから水が漏れることはない。乾式の負圧スプリンクラーシステムでは二次配管内に水が溜められないため、顕在化していないピンホールにおいて腐食が進行することがない。さらに二次配管内は負圧にされるため絶対湿度を低下させることができ、腐食の進行を停止させることができる。

実施の形態１に従った消火システムの模式図である。 図１で示す負圧スプリンクラーシステム１００における二次配管１０２の一部分の断面図である。 実施の形態１に従った消火システムを製造する方法を説明するためのフローチャートである。

（実施の形態１）
（消火システムの構成）
図１は、実施の形態１に従った消火システムの模式図である。図１で示すように、消火システム１は、たとえば、医療施設、原子力発電所、リチウム電池工場などの水分を嫌う環境で用いられる。消火システム１は建物１０に設けられる。建物１０は、下層階である第一区画１１と、上層階である第二区画とを有する。なお、消火システム１は必ずしも水分を嫌う環境で用いられる必要はなく、加圧式または無加圧式スプリンクラーシステムが用いられる環境で用いられるものでもよい。

負圧スプリンクラーシステム１００は、一次配管１０１と、一次配管１０１に接続された二次配管１０２と、二次配管１０２に設けられたスプリンクラーヘッド１０３と、一次配管１０１と二次配管１０２との境界に設けられたバルブ１０５と一次配管１０１に水を送るための水ポンプ１０６とを有する。

一次配管１０１には水が充填されている。この水は、水ポンプ１０６により加圧されている。水ポンプ１０６には消火水槽（図示せず）から水が供給される。建物１０の最上階の高架水槽から水ポンプ１０６に水が供給されてもよい。

一次配管１０１は、水ポンプ１０６から建物１０の最上部まで垂直に立ち上がり、各階で分岐されている。この実施の形態では２階建ての建物１０を記載しているが、建物１０の階は２階に限定されない。

一次配管１０１の水は、バルブ１０５で止められており、バルブ１０５が開くことで一次配管１０１の水が二次配管１０２へ送られる。バルブ１０５の開閉は、コンピューター３０２により制御される。

二次配管１０２はバルブ１０５に接続されている。二次配管１０２は第二区画１２に配置されている。なお、この実施の形態ではバルブ１０５が第二区画１２に配置されている例を示しているが、バルブ１０５が第一区画１１に配置されていてもよい。

二次配管１０２は第二区画１２の天井に配置されている。二次配管１０２には複数のスプリンクラーヘッド１０３が設けられている。スプリンクラーヘッド１０３の数は、第二区画１２の広さによって決定される。

この実施の形態では、第二区画１２にスプリンクラーヘッド１０３が設けられる例を示しているが、第一区画１１に二次配管１０２およびスプリンクラーヘッド１０３が配置されていてもよい。

スプリンクラーヘッド１０３は、閉鎖型のスプリンクラーヘッドであり、水を放出する孔が複数設けられている。スプリンクラーヘッド１０３は感熱機構（可溶金属片）を有する。常態では、水を放出する孔と、一次配管１０１との間はスプリンクラーヘッド１０３内で遮蔽されている。感熱機構が火災時の火炎により溶融すると遮断が開放されて一次配管１０１を経由して水がスプリンクラーヘッド１０３の孔から放出される。

負圧システム２００は、負圧用配管２０１と、負圧用配管２０１内を負圧にする第一負圧ポンプ２０４と、負圧用配管２０１に接続されるアウトレット２０３と、負圧用配管２０１と二次配管１０２とを接続する接続管２０５とを有する。区画内に接続管２０５を設けて負圧用配管２０１と二次配管１０２とを接続するだけで、負圧のスプリンクラーシステムを実現することができる。なお、アウトレット２０３は必ずしも設けられなくてもよい。

第一負圧ポンプ２０４は第一区画１１に設けられて負圧を発生させる。第一負圧ポンプ２０４は負圧ポンプにより構成される。この実施の形態では、水ポンプ１０６および第一負圧ポンプ２０４は同じ第一区画１１に設置されているが、これらが互いに異なる区画に設けられてもよい。

第一負圧ポンプ２０４（吸引ポンプ）は主機および予備機により構成されてもよい。この場合には、故障時、メンテナンス時にも施設全体の使用量を賄える。医療施設で用いる場合には吸引された細菌およびバクテリアを含む空気は大気を汚染しないよう、吸引フィルターによってこれらが採集される。

第一負圧ポンプ２０４に接続された負圧用配管２０１は第一負圧ポンプ２０４から建物１０の最上階まで垂直に立ち上がり、各階で分岐されている。各階において負圧用配管２０１が分岐して各部屋に負圧用配管２０１が張り巡らされている。第二負圧ポンプ２１４が負圧用配管２０１に接続される。第一負圧ポンプ２０４が例えばメンテナンス時に停止した場合には、第二負圧ポンプ２１４を用いて負圧用配管２０１に負圧を供給することができる。消火システム１はスプリンクラー用配管としての二次配管１０２と負圧用配管２０１に負圧を供給するための第一負圧装置としての第一負圧ポンプ２０４と、負圧用配管２０１に負圧を供給するための第二負圧装置としての第二負圧ポンプ２１４とを備える。

医療施設の場合の建物１０には、病室、スタッフステーション、共用部、手術室などの区画（部屋）があり、それぞれの区画に負圧用配管２０１が到達している。病室、手術室では、たとえば患者の痰を吸引するために負圧が用いられる。スタッフステーションおよび共用部では、負圧が発生しているかどうかをモニターする圧力モニターに負圧用配管２０１が接続されている。

アウトレット２０３は第二区画１２に設けられている。アウトレット２０３に負圧用配管２０１が接続されている。

なお、吸引用のアウトレット２０３に隣接して、酸素、笑気、空気、窒素、二酸化炭素などの医療ガス用のアウトレットが設けられてもよい。これらの配管は、中央配管(セントラルパイピング)とすることにより、維持管理の集中化が図れるとともに、壁裏、天井裏に配管することで、スペースを有効活用できる上、衛生的で経済的である。

負圧用配管２０１と二次配管１０２とは接続管２０５により接続されている。接続管２０５と二次配管１０２とは接続点２０２で接続されている。これにより、常態において、二次配管１０２内は負圧とされている。

負圧スプリンクラーシステム１００が湿式負圧スプリンクラーシステムである場合には、常態では、二次配管１０２内が負圧とされ、配管１０２内に水が存在する。負圧とすることで、仮にスプリンクラーヘッド１０３が破損したとしてもスプリンクラーヘッド１０３から水が放出されることを防止できる。水が二次配管１０２から接続管２０５へ移動することを防止するために、接続点２０２付近または接続管２０５内に水蒸気は通過させるが水を通過させない膜または気液分離装置などを設けてもよい。二次配管１０２内が負圧であるため水は蒸発する。水を補充するために、水が減少すればバルブ１０５を開いて二次配管１０２に水を補充してもよい。また、図示しない別の系統から二次配管１０２に水を補充してもよい。

負圧スプリンクラーシステム１００が乾式負圧スプリンクラーシステムである場合には状態では二次配管１０２内が負圧とされ、配管１０２内に水が存在しない。

検知システム３００は、火災検知器３０１およびコンピューター３０２を有する。第二区画１２内で火災が発生すると、その熱または煙を火災検知器３０１が検知する。コンピューター３０２とバルブ１０５とが信号線３１１により接続されている。コンピューター３０２と水ポンプ１０６とが信号線３１２により接続されている。

上記の消火システム１は、スプリンクラーヘッド１０３と、スプリンクラーヘッド１０３に水を供給するためのスプリンクラー用配管としての二次配管１０２とを有し、二次配管１０２が常態で負圧状態に維持されている負圧スプリンクラーシステム１００と、医療施設内で用いる負圧を供給するための負圧用配管２０１と、二次配管１０２と負圧用配管２０１に負圧を供給するための負圧装置としての第一負圧ポンプ２０４とを備える。医療施設の消火システム１は、医療施設の第二区画１２内に設けられて二次配管１０２と負圧用配管２０１とを接続する接続管２０５をさらに備える。負圧用配管２０１内に常態で水が充填されて負圧状態に保たれているか、水が充填されずに負圧状態に保たれている。温度が０℃超に保たれている第二区画１２内にスプリンクラーヘッド１０３が設置される。

図２は、図１で示す負圧スプリンクラーシステム１００における二次配管１０２の一部分の断面図である。図２で示すように、二次配管１０２にはピンホール１０７が形成されている。ピンホール１０７は補修材１０８で外側から塞がれている。

二次配管１０２は、元は二次配管１０２内が減圧されないスプリンクラー設備の配管である。このような配管として、加圧水または無加圧水が配管内に封入される湿式のスプリンクラー設備の配管がある。

配管内の水に含まれる酸素等によりピンホール１０７が形成される。ピンホール１０７が存在することで水がピンホール１０７から流出する。ピンホール１０７の位置を特定した後に外側から補修材１０８でピンホール１０７を防ぐことができる。

補修材１０８としては、アルミテープ、ガラス繊維布にレジンを含ませたテープ、ガムテープがある。さらに金属板を二次配管１０２に溶接して補修材１０８を構成することも可能である。

負圧スプリンクラーシステム１００は、元は加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムであり、ピンホール１０７が形成されたことでピンホール１０７を塞ぎ、負圧式に改修されたものである。

消火システム１は、スプリンクラーヘッド１０３と、スプリンクラーヘッド１０３に水を供給する内部が負圧の二次配管１０２とを有する負圧スプリンクラーシステム１００と、負圧スプリンクラーシステム１００を常態で負圧状態に維持する第一負圧ポンプ２０４とを備え、二次配管１０２には二次配管１０２を厚み方向に貫通するピンホール１０７が形成されており、ピンホール１０７の開口を二次配管の外側から封止する補修材１０８をさらに備える。

図３は、実施の形態１に従った消火システムを製造する方法を説明するためのフローチャートである。図３で示すように、通常の加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムの配管から漏水する（ステップＳ１）。スプリンクラーシステムを設置した後に長期間が経過すると配管内の水分により配管内側から配管外側に向かって腐食が進行し、ついには配管内側から外側に貫通するピンホール１０７が形成される。

配管内には水が存在しているため、ピンホール１０７を経由して水が漏れ、水が第二区画１２内に入る。これにより第二区画１２内の人は漏水が発生していることを知る。

漏水箇所を特定し、配管の外部からピンホール１０７を補修する（ステップＳ２）。漏水個所を含む配管を取り外すことも考えられるが、配管の取り外しとなると、大規模な改修であり、第二区画室１２内を養生する手間が増える。さらに、施工費も高くなる。そのため、外部からピンホール１０７を補修材１０８で補修することで、漏水を停止させる。後に負圧スプリンクラーシステム１００を構築するため、補修材１０８が負圧によりピンホール１０７に向かって吸引されることは有っても、ピンホール１０７から外側に向かって補修材１０８が加圧されることはない。そのため、補修材１０８が剥がれることはない。

補修された配管を残し、加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムでのみ用いる部材を除去する（ステップＳ３）。加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムと負圧スプリンクラーシステム１００では多くの構成部品が異なる。そのため、加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムでのみ用いる機器を除去する。

負圧スプリンクラーシステム１００の機器を設置する（ステップＳ４）。具体的には、検知システム３００は再利用できる場合には再利用する。その他の負圧スプリンクラーシステム１００にのみ存在する負圧に関する装置を設置することで消火システム１が完成する。

消火システム１の製造方法は、常態で水が溜められるスプリンクラー用配管を有するスプリンクラーシステムのスプリンクラー用配管からの漏水個所を特定し、スプリンクラー用配管の外側に漏水個所を塞ぐように補修材１０８を付着させたのちにスプリンクラー用配管に第一負圧ポンプ２０４を接続することで負圧スプリンクラーシステム１００を構成する工程を備える。

（消火システムの動作）
第二区画１２で火災が発生すると、火災による熱または煙を火災検知器３０１が検知する。検知された情報は火災検知器３０１からコンピューター３０２に送られる。コンピューター３０２はバルブ１０５を開くようにバルブ１０５に信号を与える。コンピューター３０２は水ポンプ１０６を駆動させるか、水ポンプ１０６の駆動力を増大させる。これにより、乾式の負圧スプリンクラーシステム１００においては常態では水が存在せず負圧状態であった二次配管１０２内に水が充填される。湿式の負圧スプリンクラーシステム１００においては常態では二次配管１０２内は負圧状態で水が充填される。

火災による熱は、スプリンクラーヘッド１０３の感熱機構を溶融させる。これにより、スプリンクラーヘッド１０３の水放出用の孔と二次配管１０２とが接続される。バルブ１０５が開かれたことでスプリンクラーヘッド１０３の水放出用の孔からは水が放出されて消火することができる。

（効果）
このように構成された医療施設の消火システム１では、第一負圧ポンプ２０４は吸引用のポンプであり、かつ、二次配管１０２を負圧にするポンプでもある。吸引用のポンプは本来医療施設に備わっているものであるため、新たな装備を追加することなく、二次配管１０２内を負圧にすることができる。

常態においてスプリンクラーヘッド１０３が損傷して水放出用の孔が二次配管１０２に連通すると、その孔は第二区画１２内の空気を吸引して音を発生させる。医療施設では吸引などの作業を負圧を用いて行うため、空気の吸込音は医療施設の至る所で発生している。損傷したスプリンクラーヘッド１０３から吸込音が発生したとしても、それは医療施設の至る所で発生している音であり、患者は不安を感じることは無い。

接続管２０５は、負圧用配管２０１および二次配管１０２が設けられる第二区画１２に設けられる。そのため、負圧用配管２０１および二次配管１０２の接続管２０５を短くすることができ、施工コストを低下させることができる。

さらに、常態において二次配管内が常圧の乾式スプリンクラーシステム（予作動式スプリンクラーシステム）と比較して、実施の形態１に従った負圧スプリンクラーシステム１００（医療施設の消火システム１）は以下の効果がある。常圧乾式スプリンクラーシステムでは、火災時にポンプが作動して二次配管内に水が充填されるが、この時、二次配管内の空気が水で圧縮されるため、スムーズに（短時間で）二次配管内に水が充填されない。これに対して、湿式の負圧スプリンクラーシステム１００では二次配管１０２内が負圧で水が充填されているため、早期にスプリンクラーヘッド１０３から散水できる。そのため、従来の乾式のスプリンクラー（予作動式スプリンクラー）の欠点であった、スプリンクラーヘッドからの水の散水が遅れるという問題を解決することができる。乾式の負圧スプリンクラーシステム１００の場合であっても二次配管１０２内が負圧であるため早急に二次配管１０２内に水が充填されるため早期にスプリンクラーヘッド１０３から散水できる。

二次配管１０２は加圧式または無加圧式のスプリンクラーシステムで用いられていたものであるため新たに設置するものと比較して製造コストを低減させることができる。さらに二次配管１０２の外側に補修材１０８を張り付けているが、二次配管１０２内が常態では負圧であるためピンホール１０７から再度水が漏れることが無い。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 消火システム、１０ 建屋、１１ 第一区画、１２ 第二区画、１００ 負圧スプリンクラーシステム、１０１ 一次配管、１０２ 二次配管、１０３ スプリンクラーヘッド、１０５ バルブ、１０６ 水ポンプ、１０７ ピンホール、１０８ 補修材、２００ 負圧システム、２０１ 負圧用配管、２０２ 接続点、２０３ アウトレット、２０４ 第一負圧ポンプ、２０５ 接続管、２１４ 第二負圧ポンプ、３００ 検知システム、３０１ 火災検知器、３０２ コンピューター、３１１，３１２ 信号線。

Claims (2)

1. スプリンクラーヘッドと、前記スプリンクラーヘッドに水を供給する内部が負圧の二次配管とを有する負圧スプリンクラーシステムと、
   前記負圧スプリンクラーシステムを常態で負圧状態に維持する負圧ポンプとを備え、
   前記二次配管には前記二次配管を厚み方向に貫通するピンホールが形成されており、前記ピンホールの開口を前記二次配管の外側から封止する補修材をさらに備えた、消火システム。
2. 常態で水が溜められるスプリンクラー用配管を有するスプリンクラーシステムの前記スプリンクラー用配管からの漏水個所を特定し、前記スプリンクラー用配管の外側に前記漏水個所を塞ぐように補修材を付着させたのちに前記スプリンクラー用配管に負圧ポンプを接続することで負圧スプリンクラーシステムを構成する工程を備えた、消火システムの製造方法。

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