JP3335469B2 - 消火用スプリンクラー設備の操作法及び該操作法を実施する装置 - Google Patents

消火用スプリンクラー設備の操作法及び該操作法を実施する装置

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JP3335469B2
JP3335469B2 JP07477594A JP7477594A JP3335469B2 JP 3335469 B2 JP3335469 B2 JP 3335469B2 JP 07477594 A JP07477594 A JP 07477594A JP 7477594 A JP7477594 A JP 7477594A JP 3335469 B2 JP3335469 B2 JP 3335469B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は消火用スプリンクラー設
備の操作法及び該操作法を実施する装置に係る。
【0002】本発明は警報装置と、熱感知部を備えた複
数個のスプレーヘッドと、中央制御部により制御される
ポンプ装置と、該ポンプ装置を上記のスプレーヘッドに
接続する配管システムとを具備しており、上記のポンプ
装置が電気モータにより駆動され且つ待機状態では低圧
を有する水で満たされた状態に上記の配管システムを維
持し且つ上記の警報装置において発生した警報信号を受
信した場合には、上記のスプレーヘッドによる消火機能
に必要な作動用の比較的高圧を有する水を、スプレーヘ
ッドにより消火機能を果たすに必要な量において上記の
配管システムに給送するように配置された少なくとも1
つのスプリンクラー用ポンプを備えている消火用スプリ
ンクラー設備の操作法及び該操作法を実施するための装
置に係る。
【0003】本明細書において「スプレーヘッド」とは
噴流又は噴霧の形態で水を放出する部材を意味し、又
「熱感知部」とは関連スプリンクラーヘッドが加熱され
て所定温度に達した場合に作動する部材であって、一般
的には熱により破裂するグラスバルブを意味するもので
あることに留意され度い。
【0004】
【従来の技術】従来の慣用の消火用スプリンクラー設備
において、消火用水は比較的大量の水が必要とされる場
所に向かってスプレーヘッドから噴流の形態で放出され
る。公知のスプリンクラーシステムにおけるスプリンク
ラー用ポンプは電気モータにより駆動され、従って配管
システムは低圧状態の水[給水管における水圧、即ちス
プリンクラー設備の待機状態圧力を構成する約 4.08-5.
10kg/cm2 (4-5bar) の水圧を有する]で常時満たされて
いる。若干の漏洩を補償乃至許容するために、ポンプ装
置は、スプリンクラー用ポンプの他に、容量は小さいが
(一個のスプレーヘッドから放出される量より少ない量
を放出する)、上記の待機状態圧力よりも若干高い最大
圧力[例えば約 6.12-7.14kg/cm2 (6-7bar)]をもたら
す圧力安定用ポンプを備えている。この圧力安定用ポン
プはスイッチ・オンの状態にある圧安定装置(pressosta
t)により常時制御される。
【0005】スプリンクラー用ポンプ及びフランジ等を
有する配管システムは、システムの従来の作動圧力であ
る 10kg/cm2 (10bar)台の最大圧力に耐えるように設計
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ガラス製のグラスバル
ブが破裂して1つ又はそれ以上のスプレーヘッドが作動
状態になると、配管システム内の圧力は急激に低下し、
スプリンクラー用ポンプが自動的に起動してスプリンク
ラー装置全体が消火用水を放出する状態となる。これに
関連して、各スプレーヘッドからは毎分60-180リットル
の水を放出することこそ重要であり、スプレーヘッドに
供給される水の圧力[例えば約 10.2 kg/cm2(10 bar)]
は、この流量と比較するとそれ程重要な問題ではない。
従って、従来のスプリンクラー設備においては、上記の
ような流量を許容するために、配管システムを構成する
管は充分に大きい直径を有していなければならなかっ
た。
【0007】かかる従来のスプリンクラー設備において
は、スプリンクラー用ポンプの起動が若干遅延する(例
えば約40-50秒)場合があり、これは明らかに重大な欠
陥である。この遅延の原因は、スプリンクラーとスプリ
ンクラー用ポンプとの間に配設されている逆止弁として
作動する警報弁が起動するのに約40秒間必要であること
による。すなわち、警報を発し、ポンプが充分な圧力に
達する為に自動作動(Y-D 起動)するのに約10秒間を要
するからである。
【0008】従って、本発明の目的は圧力安定用ポンプ
を省略することができ、配管システムを比較的小径の管
を以って構成することができ、更に起動遅延が生じな
い、スプリンクラー設備の操作法及び該操作法を実施す
る装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、上記の目的は、基本的には高圧ポンプにより達成さ
れる。ここで「高圧ポンプ」とは、慣用のスプリンクラ
ー用ポンプの最大圧力よりも10乃至20倍の圧力、即
ち約100-200kg/cm2 (100-200bar)台の圧力をもたらすポ
ンプを意味する。
【0010】本発明によれば、回転速度の調節される高
圧ポンプは、瞬時に消費される水量のみ、すなわち、供
給水をポンプへ再循環することなく、スプレーヘッドか
ら放射する水量のみを給水する。これは、消費されなか
った水がバイパスを経てポンプに再循環され、漏洩熱(s
pill heat)が発生する定量ポンプとは異なっている。
【0011】しかしながら、高圧ポンプが起動すると、
配管システムが水にて満たされていない又は完全には満
たされていない場合には、管内の空気が圧縮されて激し
い圧力ストローク[ハンマーストローク現象(hammer st
roke effect)]が生じて、或る時間経過後に配管システ
ム全体に振動が生じる場合があると云う欠点がある。本
発明による設備の配管システムにおいては、空気が入り
込まないように、待機状態圧力が、例えば約10.2kg/cm2
(10bar)の水にて常時満たされており、従って圧力が約
100-200kg/cm2 (100-200 bar)の作動圧力に上昇せしめ
られる場合にも、上記のような圧力ストロークは生じな
い。
【0012】従って、警報が発せられるとすぐに作動用
の高圧力を有する水がスプレーヘッドに到達はしている
が(グラスバルブがバルブロッドを支持することにより
水がスプレーヘッドに流れ込まないようになってい
る)、熱の影響によりグラスバルブが破裂した時点で、
この高圧水は直ちにスプレーヘッドを流過して散布され
ることになる。
【0013】これは、誤報が発せられた場合に、即ち警
報信号(例えば、煙の感知に基くもの)が発せられて
も、その後に所定温度以上の熱を検知しなければ、水の
散布は行われないことを意味する。ポンプの回転数の増
加に伴ってもたらされた作動圧力は手動操作により待機
状態圧力に下げることができる。
【0014】火災の虞れを含む諸般の事情に鑑みて、警
報装置が何等かの理由により作動しない場合であっても
ポンプの回転速度、延いては水圧を高い値に上昇させる
ための方策をプログラムとして講じておくのが好まし
い。このような場合にも、グラスバルブが熱により破裂
した場合にのみ、水の散布が開始される。
【0015】火災監視センターにおいて、或る検知器が
取り外されているか正常状態ではないことを示す信号を
受信する場合には、ポンプの制御部(制御ボックス)に
信号が送られて水圧を作動用圧力に上昇させる。火災監
視センターとポンプの制御部との間の連結(信号ライ
ン)が断たれる場合には、接続の断たれた制御ボックス
内のリレーが励起してポンプの制御部に信号が送られる
が、これは外部的に、即ち警報システムを操作状態にな
している電源からではなく別途の電源によりなされる。
これは、実際の火災警報の場合でも同じであり、リレー
電圧が回路に送られる。
【0016】信号が全く存在しない場合にも、グラスバ
ルブが破裂するやいなや、即ち水がスプレーヘッドに流
れ込み、この水の流れが生じたことがポンプの排出ライ
ンに配設された流量センサにより感知され又はポンプ用
モータのアーマチャー電圧により測定されたならば直ち
に水圧は作動用の高い値に増加せしめられる。
【0017】本発明の好ましい実施例によれば、ポンプ
装置は主ポンプとして作動するスプリンクラー用ポンプ
の他に、1個又は幾つかの(例えば8個)の補助ポンプ
を備えており、該補助ポンプは定速作動可能であり且つ
一旦起動されたならばフル稼働するようになされてい
る。該補助ポンプの目的は、主ポンプの出力が低下し
て、例えばその能力の25%に低減して補助ポンプの必
要性がなくなるまで、水圧及び流量を制御する前と同様
に水の給水能力を増加させることにある。そして遂に
は、主ポンプの出力が復旧する場合には、補助ポンプの
稼働は休止され、主ポンプのみが稼働し続け、必要であ
ればフル稼働状態となる。
【0018】原則的には、高圧ポンプとして可変速モー
タを備えたポンプを使用することも、或いは定速回転す
るモータと回転速度制御機構とを備えたポンプを使用す
ることもできるが、本発明の好ましい実施例においては
サイリスタ制御DCモータにより駆動されるものとして
高圧ポンプを使用している。
【0019】
【実施例】次に、添付図面を参照しつつ、本発明を更に
詳細に説明することとする。尚、図面において給水配管
は二重線にて、又電気的接続ラインは一重線で示してい
る。高圧ポンプ1はサイリスタ制御DCモータ20によ
り可変速度にて駆動され、該高圧ポンプには給水管18
から濾過器6、圧力を格別かけていない水タンク7及び
導入管18aを介して水が供給される。当該ポンプ1
は、途中に流量検出用の流量センサ3と圧力検出用のト
ランスデューサ4が配設されている高圧管として具象化
されている送水管17を介して複数個の噴霧型スプレー
ヘッド13と接続されており、これらの各スプレーヘッ
ドにはグラスバルブのような自体公知の熱感知部が設け
られている。送水管17内の圧力は表示装置5に示され
る。送水管17における噴霧型スプレーヘッド13に向
かう枝管171には、スプレーヘッドへの給水の遮断弁
11と排出弁12とが設けられている。
【0020】ポンプ1の他に、補助ポンプ2が設けられ
ており、これらの補助ポンプはACモータ21により駆
動され且つ導入管18bを通じて給水管18からの、更
には水タンク7からの水が送られている。補助ポンプ2
の排出管17aは主ポンプ1を介して送水管17に接続
されている。
【0021】電気モータ20及び21には、それぞれラ
イン20a及び21aを介して中央制御部(制御ボック
ス)8から電流が送られ、該中央制御部にはライン15
を介して電流が送られる。センサ3及び4により検出さ
れる流量値及び水圧値は、それぞれライン3a及び4a
を介して制御ボックス8に送られ、又水タンク7内に配
置されたレベルセンサ14により検出される水位情報も
ライン14aを介して制御ボックス8に送られる。制御
ボックス8内には、2種類の水圧値、即ち待機状態圧力
と作動圧力を設定するための2つのポテンショメータ4
1及び4b2と、モータ20を制御するためのサイリス
タブリッジ20bとが設けられている。
【0022】火災監視センター9は、モニタする適宜の
部位に配置された検知器(図示せず、煙又は熱感知式の
ものであることができる)に警報ライン16により接続
されており、又ライン9aを介して制御ボックス8に接
続されている。
【0023】遮断弁11は、ライン11aを介して、該
弁を制御するためのプログラマブルコントローラ(PL
S)10と接続されており、該システム10はライン1
0aを介して火災監視センター9に接続されている。
【0024】PLS10は、火災が検知される場合に、
火災検知区画において閉鎖状態にある弁(例えば遮断弁
11)を開放し、或いは広いスペース(例えば、レスト
ラン)においてあらゆる部位に同時に散水する流量を制
御する遮断弁を開放するようにプログラムされているこ
とができる。
【0025】専門の消防士が到着して持参の消火器具に
より適切な消火活動を開始した時には、もはやスプリン
クラーの必要性はなくなる。その時には、先に開放され
た弁を手動的に若しくは予め設定されたプログラムに従
い、或る時間を経過した後に(例えば、4分間)PLS
10により自動的に閉鎖する。弁が閉鎖される場合に
は、流量は減少し、補助ポンプを作動させておく必要は
ない。
【0026】本発明による設備は下記の要領で操作され
る。送水管17内の圧力を例えば約10.2kg/cm2 (10bar)
(スプリンクラー設備の待機状態圧力)にする回転速度
のモータ20により高圧ポンプ1を連続的に駆動させて
おき、次いで遮断弁11を開放する。モータ21及び補
助ポンプ2は休止状態を保っている。
【0027】火災警報情報がライン16を介して制御ボ
ックス8のインターフェースにより受信される場合に、
サイリスタブリッジ20bにより主ポンプ1の回転速度
が制御され、配管システムにおける圧力が増加して所定
の作動圧力、例えば約100 kg/cm2 (100bar)に保たれ、
水の流れが可能な状態となる。
【0028】この増加した圧力は噴霧型スプレーヘッド
13に波及するが、スプレーヘッドに設けられた熱感知
部が感熱するまで、即ち、グラスバルブが熱により破裂
するまで水はスプレーヘッドに流入することは出来ず、
従って散水は開始されない。即ち、このグラスバルブの
破裂が生じるまで、高圧水はスプレーヘッド内で既に待
機状態に保たれていることになる。
【0029】圧力センサ4は圧力情報を連続的に制御ボ
ックス8に送り、送水管17内の圧力がポテンショメー
タ4b1及び4b2により設定される所定の作動圧力値
[例えば約100kg/cm2 (100bar)よりも低い値であれば、
当該作動圧力に達するまで主ポンプ1の回転速度が増加
せしめられ、この場合に主ポンプがその最大出力内の或
る所定値(例えば75%)に達した場合には、その時点
で制御ボックスにおいて発生した信号が第1のモータ2
1に送られて関連する最初の補助ポンプ2が起動し、同
時に信号がモータ20に送られて回転速度が所定の低い
値(例えば、主ポンプの最大出力の25%に相当する
値)に設定される。
【0030】第1の補助ポンプと共に稼働している主ポ
ンプの出力は、必要であれば、再び増加せしめられる
が、この場合に主ポンプの出力が再び所定の値(最大出
力の75%)に達したならば、第2の補助ポンプが起動
し、同時に信号が主ポンプ1に与えられ、主ポンプの出
力は所定の低レベル値(例えば、主ポンプの最大出力の
25%に相当する値)に設定される。この操作は、必要
であれば、すべての補助ポンプが稼働状態となるまで繰
り返される。従って、主ポンプの出力が所定の値になっ
た時点で第1番目の補助ポンプが起動され、一旦低下せ
しめられた主ポンプの出力が再び上昇し所定値になった
時点で第2番目の補助ポンプ が起動され、このように
して補助ポンプは順次起動せしめられる。
【0031】従って、主ポンプは全システムの回転速度
を調整し、斯くて水に正確な圧力と流量とがもたらさ
れ、主ポンプ1からの及び補助ポンプ2からの水は配管
17を経てスプレーヘッド13に至る。
【0032】検知器からの火災警報信号が何等かの理由
で主ポンプに伝達されない場合にも、スプレーヘッドに
装着された熱感知部(グラスバルブ)が破壊されたこと
を条件として、主ポンプは稼働状態となる。この場合
に、スプレーヘッドから最初に散布される水の圧力は待
機状態圧[即ち、約10.2kg/cm2 (10bar)]に過ぎない
が、配管17内を水が流れ始めて流量が流量センサによ
り検出されれば直ちにモータ20の回転速度を増加させ
る信号が発せられ、水圧は作動圧力値、例えば約 100kg
/cm2 (100bar)に増加する。
【0033】起動されるとフル稼働状態となる少なくと
も1個の補助ポンプを配置する目的は、水の容量を増加
させることにある。配管17内の水の流量及び圧力は、
既述のように補助ポンプ2の必要性が最早なくなるま
で、(出力25%に低下せしめられた)主ポンプ1によ
り連続的に調整される。従って、1個又は複数個の補助
ポンプが稼働状態に保たれている必要がなくなった際に
は、その運転が休止され、場合によっては主ポンプ1の
みが稼働状態に保たれる。
【0034】1個又は複数個の非速度調整方式であって
AC駆動される自動起動方式の補助ポンプを用いる利点
は所要の容量を有するポンプが市場において廉価で入手
し得ること、構造が簡単で保守の容易なこと及び交換部
品を廉価に貯えておけることにある。また、補助ポンプ
をスペアとし、個々に起動して火災に対する安全性を高
めるために使用することもできる。
【0035】
【発明の効果】本発明による消火用スプリンクラー設備
によれば、常時水にて満たされている配管システムと、
電気モータで駆動され且つ待機状態においては配管内の
水を低圧状態に維持し、火災警報又は例えば煙のみの偽
火災警報が発せられた場合には配管内の水を加圧して作
動圧力になす可変出力を有する高圧ポンプとが組み合わ
されている。慣用の設備においては待機状態圧力が給水
管における慣用の水圧である約4.08-5.10kg/cm2 (4-5ba
r)に設定され、消火用水噴射用の作動用圧力が非常起動
されるスプリンクラー用ポンプの助けにより最大10kg/c
m2 (10bar)台の圧力に設定されるが、比較的低圧である
ために消火用水を多量に供給しようと配管の管径を大に
せねばならず、又加圧のためのスプリンクラー用ポンプ
の起動および機能発現に遅延を生じる。
【0036】本発明による設備においては、上記のよう
に配管内の水圧を待機状態圧力に保ち、又作動時圧力に
上昇させるために高圧ポンプが使用され、待機状態及び
作動時圧力のレベルを従来のものと比べて[待機状態は
10kg/cm2(10bar)台、作動時は100-200kg/cm2 (100-200b
ar)台と]著しく高く設定される。従って配管内の水圧
が待機状態圧力の場合に、放水の必要性が生じても対応
できる。高圧ポンプの出力を待機状態圧力から作動圧力
をもたらす出力に急激に上昇させると配管システムに振
動を生じる虞があるが、これは配管内を常時水にて完全
に満たしておくことで回避される。
【0037】尚、補助ポンプを併設し、作動圧力の達
成、維持を助成させることができ、この目的でAC駆動
方式の定速乃至定容量モータを使用すれば設備コストを
低減することができ、このような補助ポンプを複数個設
置し、必要に応じて順次起動するようにすれば、消火用
部位が高範囲にわたる場合にも合理的に対応することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による消火用スプリンクラー設備の概要
を示すダイヤグラムである。
【符号の説明】
1 高圧ポンプ(スプリンクラー用ポンプ) 2 補助ポンプ 3 流量センサ 4 圧力センサ(トランスデューサ) 4b1、4b2 ポテンショメータ(待機状態圧力及び
作動圧力設定用) 5 (圧力)表示装置 7 水タンク 8 中央制御部(制御ボックス) 9 火災監視センター 10 プログラマブルコントローラ(PLS) 11 逆止弁 12 排出弁 13 スプレーヘッド 14 (水)レベルセンサ 17 送水管 18 導入管 20 モータ(高圧ポンプ1駆動用) 20b サイリスタブリッジ(モータ20制御用) 21 モータ(補助ポンプ駆動用)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−84322(JP,A) 特開 昭64−58274(JP,A) 実開 昭60−87383(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A62C 27/00 - 39/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 警報装置と、熱感知部を備えた複数個の
    スプレーヘッドと、中央制御部により制御されるポンプ
    装置と、該ポンプ装置を上記のスプレーヘッドに接続す
    る配管システムとを具備しており、上記のポンプ装置が
    電気モータにより駆動され且つ待機状態では低圧を有す
    る水で満たされた状態に上記の配管システムを維持し且
    つ上記の警報装置において発生した警報信号を受信した
    時、上記のスプレーヘッドによる消火機能に必要な量の
    高圧作動圧力を有する水を上記の配管システムに給送す
    るように配置された少なくとも一つのスプリンクラー用
    ポンプを備え、ポンプ装置にはスプリンクラー用ポンプ
    として可変回転速度を有する高圧ポンプが配設され、斯
    くて回転速度の変更により配管システムに給送する水の
    量及び/又は圧力が変更され、通常、ポンプ装置は最初
    比較的低い回転速度にて駆動され、斯くて配管システム
    における待機圧力が低下した場合には、圧力安定化用ポ
    ンプとして上記の圧力を所定値に維持し、一方警報信号
    が発せられた場合には、高い回転速度にて駆動され、ス
    プリンクラー設備が消火機能を果たすに必要な流量及び
    高い作動圧力を配管システムにもたらす消火用スプリン
    クラー設備の操作法において、配管システムにはポンプ
    装置の制御部に接続された流量/圧力センサが設けら
    れ、定速回転数で駆動し、且つ別の流量/圧力センサに
    より感知して主ポンプの出力がその最大出力内の事前設
    定値まで達した場合に自動的に起動される少なくとも1
    個の補助ポンプを更に具備しており、該補助ポンプが起
    動すると同時に主ポンプの回転数が減少して、主ポンプ
    がその最大出力内の低設定圧力で稼働せしめられること
    を特徴とする消火用スプリンクラー設備の操作法。
  2. 【請求項2】 補助ポンプが複数個存在する場合、第1
    の補助ポンプが起動した後に主ポンプの稼働出力が最大
    出力内の規定出力に達した際に第2の補助ポンプが自動
    的に起動し、第3以降の補助ポンプも同様に自動起動せ
    しめられることを特徴とする請求項1に記載の消火用ス
    プリンクラー設備の操作法。
  3. 【請求項3】 格別の流量要求が最早不要となった場合
    に1個又は複数個の補助ホンプが稼働を停止し、主ポン
    プだけが場合により最大能力で稼働し続けることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の消火用スプリンクラー設
    備の操作法。
  4. 【請求項4】 警報装置と、熱感知部を備えた複数個の
    スプレーヘッド(13)と、制御部(8)により制御されるポ
    ンプ装置と、該ポンプ 装置を上記のスプレーヘッドに
    接続する配管システム(17、171)とを具備しており、上
    記のポンプ装置が電気モータにより駆動され且つ待機状
    態では低圧を有する水で満たされた状態に上記の配管シ
    ステムを維持し且つ上記の警報装置において発生した警
    報信号を受信した場合には、上記のスプレーヘッドによ
    る消火に必要な量の高圧水を上記の配管システムに給送
    するように配置された少なくとも1つのスプリンクラー
    用ポンプ(1)を備え、上記のポンプ装置にはスプリンク
    ラー用ポンプとして可変回転速度を有する高圧ポンプが
    配設され、上記の制御部が待機条件を維持するように高
    圧ポンプの回転速度を設定するように配置され、回転速
    度を比較的低い値に設定した場合の圧力が待機時に給送
    される水の事前設定された比較的低い圧力値に相当し、
    警告信号又は起動信号の受信により給送される水の比較
    的高い第2の圧力値に相当する比較的高い第2の回転数
    値にポンプの回転数を増加させるようにした消火用スプ
    リンクラー設備の操作法を実施する装置において、定速
    回転数で駆動可能であり且つ比較的低流量の少なくとも
    1つの至補助ポンプ(2)を更に具備しており、制御部が
    主ポンプとして稼働するスプリンクラーポンプの能力が
    その最大出力内の設定値に達した場合に、1個又は複数
    個の補助ポンプを起動するようになされていることを特
    徴とする消火用スプリンクラー設備の操作法を実施する
    装置。
  5. 【請求項5】 主ポンプの稼働状態が最大出力内の低い
    設定値まで下がり、1個又は複数個の補助ポンプを稼働
    させる必要性がなくなった場合にその稼働を停止させる
    ように制御部がなされていることを特徴とする請求項4
    に記載の消火用スプリンクラー設備の操作法を実施する
    装置。
  6. 【請求項6】 主ポンプが直流モータ(20)により可変回
    転速度で駆動され、場合により設置された補助ポンプが
    交流モータ(21)により駆動されることを特徴とする請求
    項4又は5に記載の消火用スプリンクラー設備の操作法
    を実施する装置。
  7. 【請求項7】 1個又は複数個の補助ポンプの能力が、
    主ポンプの能力の約半分であることを特徴とする請求項
    4乃至6の何れか1つに記載の消火用スプリンクラー設
    備の操作法を実施する装置。
  8. 【請求項8】 ポンプ装置から出た水の圧力を示す表示
    装置が設けられていることを特徴とする請求項4乃至7
    の何れか1つに記載の消火用スプリンクラー設備の操作
    法を実施する装置。
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