JP3079445B2 - スプリンクラ消火設備の無圧水位監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スプリンクラ消火設
備の無圧水位監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スプリンクラ消火設備は、従来から開放
型、閉鎖型の湿式や乾式等の種々の系統が利用されてい
る。閉鎖型スプリンクラ消火設備では、各警戒地区に設
けた閉鎖型スプリンクラヘッドの端末まで加圧された消
火液を常時充填しておくものであり、火災検出と同時に
散水動作をとることができ、最も一般的な、ビル等に用
いられる設備である。この閉鎖型スプリンクラ消火設備
は、配管の端末まで加圧された消火液が常時充填されて
いるので、スプリンクラヘッドの火災検出による動作と
同時に消火液の放出が可能であるという特徴を有してい
る。しかし、物が当たる等による事故でスプリンクラヘ
ッドが開放してしまったときは、加圧された消火液が放
出されると共に、加圧送液装置が起動して火災でないこ
とを確認してポンプを停止するまでの間、散水が続けら
れ、大きな水損事故となる問題がある。これに対し、ス
プリンクラヘッドのほかに火災感知器を設置し、火災に
よる火災感知器の動作によりスプリンクラヘッドまで消
火液を充填し、更にスプリンクラヘッドが動作するとき
に散水を行う予作動式(プレアクション式)スプリンクラ
消火設備がある。この予作動式ではスプリンクラヘッド
への配管内では空気が僅かに加圧されていて、火災感知
器が火災を検出し、かつ、閉鎖型スプリンクラヘッドが
動作したとき、即ち、火災感知器とスプリンクラヘッド
とのＡＮＤ条件によってのみ消火液が放出されるもので
あり、常時は配管内には加圧空気が充填されているだけ
なので、閉鎖型スプリンクラヘッドへの衝撃等による開
放が発生しても水損事故にはならないという特徴を有し
ている。しかし、この予作動式スプリンクラ消火設備
は、閉鎖型スプリンクラヘッドが接続される二次側配管
を加圧するためのコンプレッサ等を必要とし、設備全体
が複雑で高価になり、実際に火災時には、スプリンクラ
ヘッドが動作しても当初は加圧された空気が出るので、
正常に消火液が放出を開始するまでに遅れがでるという
問題があり、更にこれらの従来の消火設備では、消火時
はスプリンクラヘッドが設けられている二次側配管系統
には開放弁の一次側と同等の高い液圧が加わるので、こ
の二次側配管、スプリンクラヘッドや弁類等、二次側配
管系統の機器部材は一次側と同等の耐圧グレ−ドのもの
を使用する必要があり、このため機器部材はコスト高と
なってスプリンクラ消火設備の普及を妨げる要因の一つ
となっている。

【０００３】そこで、本願出願人は、従来のスプリンク
ラ消火設備のこのような種々の問題を解決すべく、火災
監視時では開放弁の二次側配管系統に無圧の消火液を充
液することとして消火活動が迅速に行われ、更にヘッド
開放時には一次圧が所定圧に減圧調整されて低圧の消火
液が放液されることで消火効率を向上し、二次側配管系
統の機器部材の耐圧グレ−ドを低くできるようにしたス
プリンクラ消火設備を、特願平２−４１１２６７号や特
願平３−１０３８３号として提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の例えば前記予作
動式では予作動弁の二次側配管には加圧空気が充填され
ていて、この二次側配管の空気圧を監視することによ
り、配管やスプリンクラヘッドの漏れ等の異常は報知で
きる。しかし、開放弁の二次側配管系統に無圧の消火液
を充液する前記既提案の消火設備の場合は、無圧の消火
液の圧力の監視は不可能で二次側配管系の漏れ等を報知
させることができない。このため、消火設備のメンテナ
ンス等に不便がある。

【０００５】この発明は、前記既提案のスプリンクラ消
火設備のかかる問題を解決するために提案されたもので
あって、火災監視中、無圧に充液されている二次側配管
系内の消火液の水位を監視することにより、二側配管系
統の漏れ等の異常を正確に検出し報知しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明は、警戒地区に、火災検出手段１と、閉鎖型の
スプリンクラヘッド４と、一次側８と二次側７とを常時
閉状態とし前記火災検出手段１の火災現象の検出により
開放状態にされる開放弁６とが設けられ、前記開放弁６
の一次側配管が消火液供給手段１３に、二次側配管５が
閉鎖型のスプリンクラヘッド４にそれぞれ接続され、前
記開放弁６は、この開放弁６の開放時に一次側８の圧力
に基づき、二次側７の圧力を所定圧に減圧調整できる調
圧装置Ｒを有し、前記開放弁６の二次側配管系統の上部
に、この二次側配管系統を無加圧とすべく大気に連通す
る開口手段Ａを設けているスプリンクラ消火設備におい
て、開口手段Ａ内での開口部４３の位置より所定だけ低
い位置以下の液面を検出する減水監視用の電極Ｑを配置
した構成としている。

【０００７】そして開口手段Ａ内での開口部４３の位置
付近の液面を検出する満水監視用の電極Ｐを配置した構
成としている。

【０００８】

【作用】開放弁６の閉止時にはスプリンクラヘッド４ま
での二次側配管系統は、開口手段Ａを介して大気に開放
されているので、二次側配管系統には無加圧の消火液が
充液される。開口手段Ａの開口部４３の位置より所定だ
け低い位置に配置された減水監視用の電極Ｑは、二次側
配管系統の消火液が開口部４３の位置まで充液されてい
るときは、導通している。そして、液漏れ等により二次
側配管系統内の水位が開口部４３の位置より低下する
と、減水監視用の電極Ｑに導通は無くなり、これにより
液漏れ等の異常が検出される。

【０００９】二次側配管系統の無圧充液操作は、開放弁
６を徐々に開放して開口手段Ａの開口部４３の位置に消
火液が到達すると、開口部４３の位置付近に配置された
満水監視用の電極Ｐが導通して、これにより充液完了が
検出される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づき説明す
る。図１は、スプリンクラ消火設備の実施例を示すブロ
ック図である。警戒地区に設けられた差動式又は定温式
等の火災検出手段としての火災感知器１は、電路２を介
して受信盤３に接続される。火災感知器１と同様に警戒
地区の天井に設けられた閉鎖型のスプリンクラヘッド４
は、二次側配管５を介して警戒地区に設けられる開放弁
６の二次側７に接続される。開放弁６の一次側８は、消
火液供給手段の一例としての加圧送液装置１３に接続さ
れており、図示した仕切弁９を介し、ポンプ１０と、電
路１１により受信盤３に接続されたモ−タ−１２と、図
示は省略したが、通常の逆止弁や、圧力空気槽等の加圧
手段などがこの加圧送液装置１３に設けられている。二
次側配管５に複数本の枝管５３が接続され、各枝管５３
には複数個のスプリンクラヘッド４が、巻き出し管５６
を介して接続される。図示例の巻き出し管５６は、枝管
５３からいったん少し立上つてから下がる形としてい
る。

【００１１】この開放弁６には、一次側８の液圧を所定
圧に減圧調整して二次側７に供給する調圧装置Ｒを備え
ている。即ち、開放弁６の一次側８と二次側７とは弁座
１４とこの弁座１４を開閉する弁体１５とにより仕切ら
れていて、弁箱１６内の弁座壁２０とこの弁体１５とに
より操作室１７が形成され、ばね１８にて弁座１４を閉
じるよう付勢された弁体１５には一次側８の液圧の一部
を導入するための小孔１９が開いている。弁座壁２０と
弁箱１６内の隔壁２１とによって操作二次室１７ａが形
成され、操作二次室１７ａは、電路２３にて受信盤３に
接続されたモ−タ−又はソレノイドの如き電動部２４に
よって開閉される操作弁２５に通じている。操作室１７
には、これと操作二次室１７ａとを連通する弁体開度調
整穴２６が設けられ、ニ−ドル２７の他端に取り付けら
れたフラム２９によって弁箱１６内に二次圧監視室３０
が形成され、二次圧監視室３０は配管３１によって開放
弁６の二次側７に連通される。フラム２９は、二次圧設
定ばね２８により弁体開度調整穴２６の開度が大きくな
るように付勢されていて、このフラム２９と一体にされ
たニ−ドル２７の変位により弁体開度調整穴２６の開度
が調整され、一次側８の液圧は所定圧に減圧調整して二
次側７に供給される。

【００１２】二次側７に接続した配管３２には、開放弁
６の開放を検知して電路３３により受信盤３にこれを報
知し、受信盤３をして加圧送液装置１３を起動させる圧
力スイッチ３４を設け、仕切弁３５を介してドレン管３
６にこの配管３２と操作弁２５の二次側を接続してい
る。開放弁６の一次側８の液圧が圧力計４０で、二次側
配管５の端末の液圧が圧力計５０でそれぞれ検知され
る。

【００１３】そしてこの発明の実施例では、二次側配管
系統の無圧充液のため、二次側配管５、スプリンクラヘ
ッド４等の二次側配管系統の配置位置よりも高い位置に
て大気に小さい開口面積で開口する開口手段Ａを設けて
いる。図示例ではこの開口手段Ａは、二次側配管５の入
口側を形成している立上り管４１と二次側配管５とを接
続するＴ継ぎ手形の筒体４２(横倒し状に接続されてい
る)と、この筒体４２の上部に設けた開口部である小孔
４３(二次側配管５の筒体４２との接続部５ａよりも上
位に形成している)とによって構成したものであり、小
孔４３から溢れた消火液は、筒体４２に接続した排液管
４４を介して前記ドレン管３６へ排液されるようにして
いる。

【００１４】筒体４２内には、開口部である小孔４３の
高さ位置付近に満水監視用の電極Ｐを、また、小孔４３
より所定だけ低い位置(例えば二次側配管５の接続部５
ａより少し低い位置)に減水監視用の電極Ｑを、夫々配
置している。図示例の満水監視用の電極Ｐは、上位の電
極４５と減水監視用の電極Ｑである下位の二つ電極４６
と４７の内の一つの電極４６とからなり、減水監視用の
電極Ｑは、下位の２つの電極４６、４７とで構成され、
電極４５、４６、４７は、水位検出器４８を介して電路
４９により受信盤３に接続されている。筒体４２内の液
面が図２の実線で示すように小孔４３の下面であるとき
は、満水監視用の電極Ｐの二つの電極４５と４６との間
に導通があり、液面が図２の点線の位置(例えば二次側
配管５の接続部５ａの付近)であれば電極４５、４６間
の導通はないが減水監視用の電極Ｑの電極４６と４７と
の間の導通はあり、そして、液面が図２の２点鎖線で示
す位置(例えば二次側配管５の接続部５ａよりも低い位
置)であるときは、何れの電極４５、４６、４７間の導
通もなくなるようにこれらの電極４５、４５、４７を位
置設定している。

【００１５】次に上記実施例における動作を説明する。
二次側配管５、立上り管３７等の二次側配管系統に無圧
の消火液を充液しておく。充液は、まず、加圧送液装置
１３により開放弁６の一次側８を介して操作室１７まで
加圧している状態とする。次に仕切弁９を閉じ、操作弁
２５を開いて操作室１７内が減圧されることで開放弁６
を開放可能な状態とする。そして、仕切弁９を徐々に開
放し、消火液をゆっくり開放弁６の二次側配管系に流入
させる。消火液は、開放弁６の二次側７から立上り管４
１、二次側配管５、枝管５３、巻き出し管５６からスプ
リンクラヘッド４に流れ、立上り管４１から筒体４２の
小孔４３を越えて排液管４４からドレン管３９に流れ落
ちる。消火液が筒体４２の小孔４３を越える状態になる
と、満水監視用の電極Ｐの電極４５、４６間が導通して
水位検出器４８から受信盤３に報知され、これに基づき
開放弁６を手動或は自動操作により閉止状態にする。

【００１６】これにより、二次側配管系に作用していた
圧力液は、小孔４３を介してドレン管３９へ排出されて
二次側配管系は無圧に充液された状態になる。このよう
にして二次側配管５、スプリンクラヘッド４等は充液さ
れ、開口手段Ａに小孔４３を用いて大気連通の割合を微
小にしておくことで、消火液の大気への拡散を抑え、無
圧充液状態を長期に保つことができる。火災感知器１が
動作していない常態では各警戒地区の開放弁６の一次側
８の消火液は小孔１９から操作室１７に入り、加圧送液
装置１３の液圧とばね１８によって弁体１５は弁座１４
を閉じ、この消火設備は監視状態となっている。二次側
配管５等の消火液は無加圧で充液されているので、監視
時では消火液の排出損失は僅かである。若し二次側配管
系統に液漏れ等が発生して二次側配管系統内の液面が小
孔４３の位置よりも所定だけ低下すると、減水監視用の
電極Ｑである下位の電極４６、４７間にも導通は無くな
って水位検出器４８から受信盤３に液漏れが報知され
る。 更に、電極４６、４７と電極４５との間に多数の
電極を上記と同様に配設すれば、水位の変化を段階的に
検出することができる。この液漏れ報知により、遅滞無
く修理等の対応が可能となって消火設備のメンテナンス
に便利となった。

【００１７】尚、前記無圧水位監視装置において、厳寒
期と酷暑期との間や夜間と昼間との間での環境温度の変
動に伴って二次側配管系統(容積１００〜２００リット
ル程度)内に現われる容積変化により、液漏れ等の誤警
報が出されることがないように、配慮しておく必要があ
る。例えば、室内温度が２０℃だけ変動した場合を考
え、二次側配管５の容積は２００リットル、水の膨張係
数を０．０００２１、空気の膨張係数を０．０００３６
７とする。 (1)二次側配管５内が全て水で充満して空気は残ってい
ないとき。水の体積変化は、０．０００２１×２０×２
００＝０．８４リットル (2)二次側配管５内に２０リットルの空気が残っている
とき。水の体積変化は、０．０００２１×２０×１８０
＝０．７６リットル 空気の体積変化は、０．０００３６７×２０×２０≒
１．４７リットルとなり、合計の体積変化(二次側配管
５内の容積変化)は、０．７６＋１．４７＝２．２３リ
ットルである。 (3)従って、上記容積変化の最大値である２．２３リッ
トルに対応する水位変化が開口手段Ａの筒体４２内で発
生する可能性がある。かかる環境温度の変動による水位
変化に対して液漏れ等の警報が出されることの無いよう
な対策が必要である。この２．２３リットル程度の容積
変化を筒体４２内では僅かな水位変化とするには、筒体
４２の断面積を充分大きく設定すること、減水監視用の
電極Ｑである下位の電極４６、４７の高さ位置を二次側
配管５の接続部５ａに対して若干上方位置に設定する等
によって対処できる。

【００１８】図示例の巻き出し管５６は、枝管５３から
いったん少し立上つてから下がる形としているので、充
液の際、二次側配管５内の空気はドレン管３９からすべ
てが排出されず、巻き出し管５６の頂部に溜っている。
このため監視状態時に物が当るなどの機械的な衝撃によ
り一つのスプリンクラヘッド４が開放されると、このス
プリンクラヘッド４から筒体４２の小孔４３までのヘッ
ドの配管容量に相当する消火液は放出されるが、他のス
プリンクラヘッド４の巻き出し管５６や枝管５３内の消
火液は、夫々の巻き出し管５６の頂部の空気のため開放
されたヘッド４からの吸引作用を受けることはなく、サ
イフォン作用による放出を発生させない。従って、放出
される消火液は、上記のように開放されたスプリンクラ
ヘッド４のヘッドの配管容量に相当する極めて僅かな量
で済み、スプリンクラヘッド４の機械的な開放により蒙
る水損被害は僅かとなる。

【００１９】無圧に充液された監視状態において火災が
発生し火災感知器１が動作すると、火災信号が受信盤３
に伝達される。受信盤３ではこの火災信号と同時に電動
部２４を動作させ操作弁２５を開けるので、開放弁６の
操作室１７の液圧は操作二次室１７ａを介しドレン管３
６から排出されてその液圧は減圧し、一次側８の液圧に
より開放弁６は開かれる。一方、図示しない圧力空気槽
等の加圧手段により一次側８の圧力液は二次側７を経て
二次側配管５と配管３２へ流れ、圧力スイッチ３４が動
作して受信盤３に開放弁６の開放を報知する。

【００２０】そして二次側７の液圧が調圧装置Ｒの設定
圧を越えるとフラム２９とニ−ドル２７が左方へ押され
て弁体開度調整穴２６は絞られ、操作室１７の排液は減
少して二次側７の液圧とばね１８とにより弁体１５は弁
座１４を絞る。二次側７の液圧が調圧装置Ｒの設定圧を
下回ると二次圧設定ばね２８によってニ−ドル２７は戻
されて弁体開度調整穴２６は開き、操作室１７の圧力液
は操作二次室１７ａを介し排液されて一次側８の液圧に
よって弁体１５が戻って弁座１４は開き、一次側８の消
火液が二次側７に導入され、二次側７の液圧は回復し、
このようにして二次側７の液圧は一次側８の消火液の液
圧に対し、消火活動に必要な所定圧に減圧調整される。

【００２１】そして火災地点の温度がさらに上昇する
と、スプリンクラヘッド４が開放して配管５内の消火液
が放出され、二次側７の液圧は急に低下するので加圧送
液装置１３の圧力空気槽等の加圧手段からの加圧水の減
少割合から、小孔４３からの溢れ或は液漏れによる減圧
であるか、スプリンクラヘッド４からの減圧であるかが
受信盤３において判別され、スプリンクラヘッド４から
の減圧である場合は加圧送液装置１３のポンプ１０が起
動される。尚、加圧送液装置１３のポンプ１０の起動
は、上記加圧手段の連続加圧時間を検知することによっ
て行ってもよい。スプリンクラヘッド４及び二次側配管
５内は無加圧の消火液が充液されていて前記従来の予作
動式スプリンクラ消火設備の如き空気は介在していない
ので、スプリンクラヘッド４の開放動作と同時に消火液
は放出され、消火動作に遅れは無い。又、開口手段Ａ
は、図示例のような立上り管４１に限らず、例えば二次
側配管５の途中から枝管を設けて立ち上げてもよい。ま
た、前記各実施例では調圧装置Ｒは開放弁６に付加設備
したが、この調圧装置Ｒを開放弁６とは別体に構成して
もよく、調圧装置Ｒの構造も図示例の他、公知な種々の
ものであってよい。以上の各実施例において、開放弁６
の開放は、火災感知器１の信号に基づくものに限らず、
微圧の二次側配管５内のスプリンクラヘッドの開放によ
る圧力変化によって行うものでもよく、又、無加圧の場
合を含めて、スプリンクラヘッドの開放動作を検知する
接点によって行う等でもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、二次側
配管系統内に発生する液漏れ等は、無圧充液のための開
口手段Ａに設けた減水監視用の電極Ｑの導通の有無によ
り容易、且つ、正確に検出される。これにより、液漏れ
を少なくし、開放弁の開放時の消火活動を迅速に行うた
め、火災監視時では開放弁６の二次側配管系統に無圧の
消火液を充液することとし、更にヘッド開放時には一次
圧が所定圧に減圧調整されて低圧の消火液が放液される
ことで消火効率を向上し、二次側配管系統の機器部材の
耐圧グレ−ドを低くできるようにした簡易で効果的なス
プリンクラ消火設備のメンテナンスに大いに役立つもの
となった。

【００２３】二次側配管系統の無圧充液操作の完了は、
開口手段Ａの開口部４３の位置付近に配置された満水監
視用の電極Ｐが導通することで容易に検出され、前記既
提案の消火設備取扱に便利となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例の構成を示したブロック図
である。

【図２】図１の要部を示す拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１ 火災感知器(火災検出手段) ４ スプリンクラヘッド ５ 二次側配管 ６ 開放弁 ７ 二次側 ８ 一次側 １３ 加圧送液装置(消火液供給手段) ４３ 小孔(開口手段Ａ) ４５、４６、４７ 電極 Ｐ 満水監視用の電極 Ｑ 減水監視用の電極 Ｒ 調圧装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 警戒地区に、火災検出手段と、閉鎖型
   のスプリンクラヘッドと、一次側と二次側とを常時閉状
   態とし前記火災検出手段の火災現象の検出により開放状
   態にされる開放弁とが設けられ、前記開放弁の一次側配
   管が消火液供給手段に、二次側配管が閉鎖型のスプリン
   クラヘッドにそれぞれ接続され、前記開放弁は、この開
   放弁の開放時に一次側の圧力に基づき、二次側の圧力を
   所定圧に減圧調整できる調圧装置を有し、前記開放弁の
   二次側配管系統の上部に、この二次側配管系統を無加圧
   とすべく大気に連通する開口手段を設けているスプリン
   クラ消火設備において、開口手段内での開口部の位置よ
   り所定だけ低い位置以下の液面を検出する減水監視用の
   電極を配置したことを特徴とするスプリンクラ消火設備
   の無圧水位監視装置。
2. 【請求項２】 開口手段内での開口部の位置付近の液
   面を検出する満水監視用の電極を配置したことを特徴と
   する請求項１のスプリンクラ消火設備の無圧水位監視装
   置。