JP4104035B2 - 流水検知装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火災が発生したときにスプリンクラーヘッドから散水して消火を行うスプリンクラー消火設備およびスプリンクラー消火設備に使用する流水検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スプリンクラー消火設備では、スプリンクラーヘッドに物が当たったり下を通る人の持つ長い物が当たったりするという外的衝撃が加わると、スプリンクラーヘッドの内部に設置された感熱分解部分が破壊や変形することがある。すると感熱分解部分で保持していた弁体がずれて水を放出する所謂「不時散水」を起こすことがあった。火災が発生していないにもかかわらず不時散水を起こすと、室内に置かれたコンピューター、複写機、ファクシミリー等の事務機や高価な調度品、重要書類等を濡らす水損事故となってしまう。
【０００３】
そこで最近では、スプリンクラーヘッドだけが作動しても不用意に水を散布することがないという予作動スプリンクラー消火設備なるものが多く採用されるようになってきた。この予作動スプリンクラー消火設備とは、天井に取り付けたスプリンクラーヘッドの近傍に煙感知器や熱感知機のような火災感知器を設置したもので、スプリンクラーヘッドと火災感知器の両方が作動しないかぎり水を散布しないようになっている。従って、予作動スプリンクラー消火設備は、スプリンクラーヘッドが外的衝撃を受けても火災感知器が作動しなければ散水を行わないという信頼性・安全性に優れた消火設備である。
【０００４】
この予作動スプリンクラー消火設備には、乾式スプリンクラー消火設備と湿式スプリンクラー消火設備がある。
【０００５】
乾式スプリンクラー消火設備とは、流水検知装置の一次側配管（水源側）に水は充填されているが、二次側（スプリンクラーヘッド取り付け側）には水が充填されていない。この乾式スプリンクラー消火設備は、二次側配管に水が充填されていないため火災発生時に流水検知装置から作動したスプリンクラーヘッドまでに水が到達するのに時間がかかり、その間に火災を大きくしてしまうことがあった。
【０００６】
湿式スプリンクラー消火設備とは、流水検知装置の一次側と二次側に水が充填されたものである。従って、湿式スプリンクラー消火設備では、火災が発生すると作動したスプリンクラーヘッドから一次側の水が直ちに散布されるため初期消火に優れている。
【０００７】
従来の予作動式スプリンクラー消火設備は、火災感知器からの信号で流水検知装置の弁体を開放してしまい、弁体が開放されたと同時に警報を発してしまうものであった。つまり従来の予作動式スプリンクラー消火設備では、火災感知器がタバコや厨房の煙、或いは暖房装置からの熱気等を感知して信号を発してしまうと、スプリンクラーヘッドが作動していないにもかかわらず警報装置を起動させ、その度に人々を慌てさせるという問題があった。
【０００８】
この従来の問題に鑑み、本特許出願人は火災感知器が作動しただけでは警報を発しないという予作動湿式スプリンクラー消火設備を発明し、既に特許（第２８７６５０３号）として確立した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この予作動湿式スプリンクラー消火設備は、不用意な警報の発令という問題は解決されたが、スプリンクラーヘッドが不時放水したときには、スプリンクラーヘッドからの放水を停止させるためにスプリンクラー制御室に行って制御弁を閉じなければならないものであった。しかしながらスプリンクラーシステムでの作動は頻繁に起こるものではないので、スプリンクラー制御室がどこにあるのか分からなかったり制御弁の閉止が速やかに行われなかったりする等、人々がスプリンクラーヘッドの不時放水に気づいてからシステムを停止させるまでに手間取り、かなりの時間を要して、その間スプリンクラーヘッドから水が漏れ続けて水損が拡大する恐れがあった。
【００１０】
本発明は圧力損失が少なく、シンプルな構成でスプリンクラーヘッドの不時散水による水損を最小限に抑えるとともに、火災発生時には確実にスプリンクラーヘッドから散水が行われる予作動湿式スプリンクラー消火設備に設置される流水検知装置を提供することにある。
【００１２】
本発明は、本体内には一次側と二次側に分けるチャッキ式の弁体が設置されており、該弁体の近傍には、平時弁体の開放を阻止するロック装置が設置されているとともに、弁体とロック装置の係止部とは弁体が閉の状態のときに少量の水を通過させることのできる遊びを有しており、しかも弁座または弁座近傍には信号水取り入れ口があって、該信号水取り入れ口は本体外部に設置された作動警報用圧力スイッチと接続している流水検知装置において、前記ロック装置は本体の壁面を挿通したプッシュロッドに当接されており、該プッシュロッドは本体外部に形成された段付きチャンバーの小面積チャンバーに設置されたピストンに固定されているとともに大面積チャンバー内に設置されたピストンには摺動自在に挿通されていて、しかも大面積チャンバーと小面積チャンバーにはそれぞれ電磁弁を設置した排水パイプと停止弁を設置した給水パイプが接続されている。さらに本体外部に設けられたプッシュロッドの移動手段によって、弁体とロック装置との係止部とに隙間を有している状態から弁体を解放する方向または閉止する方向に移動可能な構成となっている。
【００１３】
【実施の形態】
以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明のスプリンクラー消火設備の概略図、図２は本発明スプリンクラー消火設備に用いる流水検知装置の拡大断面図、図３は弁体を開放した状態を説明する流水検知装置の断面図、図４は弁体を完全に閉塞した状態を説明する流水検知装置の断面図、図５はスプリンクラーヘッドが先に作動したときのフロー図、図６は火災感知器が先に作動したときのフロー図である。
【００１４】
流水検知装置の本体１は、内部が弁体２で一次側Ｉと二次側ＩＩとに分けられている。一次側Ｉには給水管３が接続されており、該給水管の末端は水源４の水中に浸漬されていて、その途中には停止弁５が接続されている。また給水管３には、ポンプ６と流水検知装置本体１間に圧力タンク７と圧力スィッチ８が設置されている。
【００１５】
流水検知装置の二次側ＩＩには屋内の天井まで延長された配管９が接続されており、該配管には多数のスプリンクラーヘッドＳ・・・が取り付けられている。また配管９の末端にはスプリンクラーヘッドＳと同一口径を有する末端試験装置１０が接続されている。末端試験装置とは、スプリンクラーヘッドが散布する水と同量の水を流出させることにより、スプリンクラー消火設備の各部分の機能を試験するものである。本発明のスプリンクラー消火設備では、平時、流水検知装置の一次側はもちろん、二次側および二次側配管９にも水が充填されている。
【００１６】
スプリンクラーヘッドＳの近傍には、火災感知器Ｋが取り付けられている。火災感知器は熱感知器や煙感知器等であり、複数のスプリンクラーヘッド群の中に１個ずつ取り付けられている。火災感知器Ｋの配線１１は制御盤１２に接続されている。
【００１７】
流水検知装置の本体１の中に設置された弁体２は平時、ロック装置１３で係止されているが、一次側Ｉの水を二次側ＩＩに少しずつ通過させることができる構造のものを使用する。該ロック装置は、火災感知器Ｋが異常を感知すると弁体２の係止を解除し、従来の湿式スプリンクラー消火設備と同様、弁体がいつでも開放できる準備をするようになっている。
【００１８】
また流水検知装置は、一次側Ｉの水が二次側ＩＩに少量流出したときには何ら作動することはないが、これが大量に流出したときには、警報を発するようになっている。
【００１９】
流水検知装置は、本体１内に弁体２が設置されており、該弁体で本体内を一次側Ｉと二次側ＩＩとに分けている。弁体２はチャッキ式であり、一端が本体１の二次側ＩＩに回動自在に取り付けられていて、一次側Ｉの弁座１４を開閉するようになっている。
【００２０】
弁座１４には信号水取り入れ口１５が穿設されており、該信号水取り入れ口は弁体２が弁座１４を閉塞したときに弁体で閉塞されるようになっている。信号水取り入れ口は弁座に穿設してもよいし、また弁座近傍に穿設してもよい。信号水取り入れ口１５は本体１の外部に通じており、パイプで作動警報用圧力スイッチ１６と接続されている。
【００２１】
本体１内には、弁体取り付け部の反対側にロック装置１３が設置されている。ロック装置１３は略「く」字型をしており、中心より少し下方となるところで本体１に回動自在に取り付けられている。
【００２２】
ロック装置１３には弁体２が弁座１４を閉塞しているときに、弁体の端部を係止する段部１７が形成されている。該段部は、弁体２が弁座１４を閉塞した状態において、弁体上面との間に遊びＴ、即ち少しの間隙をもっている。従って、弁体２がロック装置１３の段部１７に当たるまで開いた場合には、一次側Ｉの水がこの少し開いた間隙から二次側ＩＩへ少しずつ流入するようになっている。
【００２３】
ロック装置１３の取り付け部の軸には常時ロック装置の上端を本体１の壁方向に押す力を加えている捻りバネ１９が設置されている。
【００２４】
ロック装置１３の上端には、本体１の外部から挿入されたプッシュロッド２０が当接している。プッシュロッド２０は、本体１の外部に設置されたチャンバー２１内のピストンに固定されている。
【００２５】
チャンバー２１は、チャンバー２１Ａとチャンバー２１Ａよりも断面積の広いチャンバー２１Ｂの二室から成り、チャンバー２１Ａ内にピストン２２Ａが、そしてチャンバー２１Ｂ内にピストン２２Ｂが摺動可能に設置されている。前述プッシュロッド２０はピストン２２Ａに固定され、ピストン２２Ｂには摺動自在に挿通されている。
【００２６】
チャンバー２１Ａの断面積はチャンバー２１Ｂの断面積より小さいため、ピストン２２Ａはピストン２２Ｂより受圧面積が小さくなっている。チャンバー２１Ａとチャンバー２１Ｂの境目は段部Ｚとなっており、ピストン２２Ｂは段部より図中左方には移動できない。またピストン２２Ａもピストン２２Ｂに形成された突起Ｙおよびチャンバー２１Ｂの本体側壁面の突起Ｘによりチャンバーの境目、つまり段部Ｚより図中右方には移動できないようになっている。
【００２７】
チャンバー２１Ａとチャンバー２１Ｂには、それぞれ給水孔と排水孔が穿設されている。給水孔には、途中にオリフィス２５と停止弁２３ＡＶ、２３ＢＶを取り付けたパイプ２３Ａ、２３Ｂが接続されており、これらのパイプは合流して流水検知装置の一次側Ｉに通じる給水パイプ２３に接続されている。また排水孔には排水用の電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶを設置したパイプ２４Ａ、２４Ｂが接続されている。
【００２８】
前述オリフィス２５は、チャンバー２１内への水の流入量を電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶから流出する量より少なくするものである。つまり電磁弁が開いたときにはチャンバー２１内への流入量を流出量より小さくして水圧を下げ、ピストンを対向するチャンバー側に移動させるためである。
【００２９】
またスプリンクラーヘッドの作動を電気信号により制御盤に伝送するために、二次側ＩＩに減圧通報用圧力スイッチ２６が設置されている。該減圧通報用圧力スイッチは電線により制御盤１２に接続されている。
【００３０】
前述弁体２と弁座１４の隙間は、少量の水、例えばスプリンクラーヘッド１個が散布する量の水を通過させることのできるくらいにセットされている。このセットは、プッシュロッド２０が固定されたピストン２２Ａの平時の位置を電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶおよびパイプ２３Ａ、２３Ｂに設置された停止弁２３ＡＶ、２３ＢＶを適宜調整することにより行う。
【００３１】
ここで弁体のロック装置１３における弁体２と弁座１４の隙間を適切な隙間にセットする方法を説明する。スプリンクラー消火設備の二次側ＩＩに充水する前の初期状態において、パイプ２３Ａ、２３Ｂに設置された停止弁２３ＡＶ、２３ＢＶおよび電磁弁２４ＡＶ、２４ＢＶを閉止状態にしておく。そして電磁弁２４ＡＶを開くと、ロック装置１３に固定された捻りバネ１９の復元力によりピストンロッド２０が図中左方に移動する。すると弁体２の開放を阻んでいたロック装置１３の段部１７の係止がはずれ、弁体２が開放される。
【００３２】
続いて一次側配管３の停止弁５および二次側配管９の末端試験弁１０を開き、ポンプ６を起動して水源４の水を二次側配管９内にエア抜きをしながら充水した後、末端試験弁１０を閉じる。次にパイプ２３Ｂに設置された停止弁２３ＢＶを開き、チャンバー２１Ｂに充水し、ピストン２２Ｂを段部Ｚまで移動させる。さらにパイプ２３Ａに設置された停止弁２３ＡＶを開き、チャンバー２１Ａに充水し、ピストン２２Ａを図中右方に移動させる。このときピストン２２Ａはピストン２２Ｂより断面積が小さく、チャンバー２２ＡとチャンバーＢの両チャンバー内の水圧が等しいことから図２に示すようにピストン２２Ａはピストン２２Ｂに当接した状態で静止する。この状態がプッシュロッド２０の先端で押圧しているロック装置の段部１７の位置が弁体２と弁座１４間において少量の水を通過せることのできる隙間の状態であり、弁体のロック装置のセットが完了する。
【００３３】
弁体のロック装置は、火災感知器Ｋおよび減圧通報用圧力スイッチ２６の状態によって、制御盤１２により二つの電磁弁２４ＡＶと２４ＢＶを開閉することでチャンバー内の圧力を変化させ、プッシュロッド２０を移動せることによりロック装置１３を回動して弁体２の閉止・開放を行う。
【００３４】
次に本発明のスプリンクラー消火設備において、スプリンクラーヘッドや火災感知器などの状態によって生じる状態について説明する。
【００３５】
本発明のスプリンクラー消火設備は、制御盤１２に接続された火災感知器Ｋまたは減圧通報用圧力スイッチ２６のどちらかが先に作動したかによって火災警報出力までのフローが異なる。ここではスプリンクラーヘッドが先に作動した場合をケース１とし、図５にフロー図を示す。また火災感知器が先に作動した場合をフロー２とし、図６にフロー図を示す。
【００３６】
先ずケース１のスプリンクラーヘッドが先に作動した場合のフローについて説明する。スプリンクラーヘッドが作動すると、制御盤上では前述の通り流水検知装置の二次側ＩＩに設けられた減圧通報圧力スイッチ２６がオンになった状態となる。しかし減圧通報用圧力スイッチ２６は、火災によるスプリンクラーヘッドの正常作動の他にもスプリンクラーヘッドが不時散水した場合や、二次側配管から水が漏れている場合にもスイッチがオンになる。そのため、これだけでは火災と断定できないことから制御盤１２は、減圧通報用圧力スイッチ２６がオン状態になってから一定時間中に火災感知器Ｋが作動した場合を火災であると判断するようになっている。そして火災と判断された場合のみ弁体を開放する。
【００３７】
弁体２を開放するためには、制御盤１２により電磁弁２４ＡＶを開放させ、チャンバー２１Ａを減圧させることにより図３に示すようにピストン２２Ａと一体のプッシュロッド２０が図中左方へ移動してロック装置１３を本体壁面側に回動させ段部１７が弁体２の端面から外れて係止が解除される。
【００３８】
係止が解除された弁体は、通常の湿式スプリンクラー消火設備と同様な構成となり、二次側ＩＩの減圧により弁体２が開き、一次側Ｉから二次側ＩＩへの流水により作動警報用圧力スイッチ１６がオンになる。さらに作動警報用圧力スイッチ１６の信号により制御盤１２からポンプ６を起動させ水源４から水を汲み上げ、配管９を通じて作動しているスプリンクラーヘッドより散水して消火を行う。同時に火災警報が発せられ人間にも火災が発生したことを知らせる。
【００３９】
一方、減圧通報用圧力スイッチ２６がオン状態になってから一定時間経過しても火災感知器が作動しなかった場合、制御盤１２はスプリンクラーヘッドの誤作動または二次側配管からの漏水と判断し、弁体２を閉止する。
【００４０】
弁体２を閉止するためには、制御盤１２により２４ＢＶを開放し、チャンバー２１Ｂを減圧させることにより、図４に示すようにピストン２２Ｂおよびピストン２２Ａと一体のプッシュロッド２０を図中右方へ移動させるとプッシュロッド２０はロック装置１３を弁座側に回動させ、段部１７が弁体２の端面を押圧して弁体２を弁座１４に密着させる。
【００４１】
また実際に火災が発生してスプリンクラーヘッドが作動していたのに火災感知器が何らかの理由により直ぐに作動せず、弁体閉止後に火災感知器が作動した場合は、制御盤が弁体を開放させ、先に作動したスプリンクラーヘッドから散水して消火を行うと同時に火災警報が発せられる。
【００４２】
そして実際に火災が発生していたのに、火災感知器が故障等により作動しなかった場合でも、一定時間内は弁体と弁座の隙間から水が流出される。この水の流出量はスプリンクラーヘッド１個当たりの散水に必要な水量になるよう弁体の開度を設定してあるので、スプリンクラーヘッドからの散水により消火あるいは火災の拡大を抑えることができる。
【００４３】
次にケース２の火災感知器が先に作動した場合のフローについて図６で説明する。火災感知器が作動すると、直ちに弁体を開放してスプリンクラーヘッドの作動に備える。弁体を開放する方法は、前述のケース１と同じである。弁体を開放したことでスプリンクラーヘッドが作動したときに、直ちに作動警報用圧力スイッチ１６がオンとなって制御盤１２からポンプ６を起動させ、同時に火災警報を発する。
【００４４】
火災感知器が作動してもスプリンクラーヘッドが作動しない場合は、弁体が開放されるだけで、通常の湿式スプリンクラー消火設備と同じ状態になり、もちろん火災警報も発しない。
【００４５】
上記のスプリンクラー消火設備において、ピストンまたはプッシュロッドに変位センサーを設置することで弁体の状態をモニターすることも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、流水検知装置をチャッキ構造として圧力損失が少なくシンプルな構成となり、またスプリンクラーヘッドの不時散水には一定時間経過後に弁体を閉止するので水損を最小限に抑えるとともに、火災感知器が故障または何らかの理由により作動しない場合でも弁体と弁座の隙間から水が流出されスプリンクラーヘッドから散水可能なので、火災時には確実にスプリンクラーヘッドから散水が行われるという信頼性に優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスプリンクラー消火設備の概略図
【図２】本発明スプリンクラー消火設備に用いる流水検知装置の拡大断面図
【図３】弁体を開放した状態を説明する流水検知装置の断面図
【図４】弁体を完全に閉塞した状態を説明する流水検知装置の断面図
【図５】スプリンクラーヘッドが先に作動したときのフロー図
【図６】火災感知器が先に作動したときのフロー図
【符号の説明】
１ 流水検知装置本体
２ 弁体
３ 一次側配管
４ 水源
９ 二次側配管
１２ 制御盤
１３ ロック装置
１４ 弁座
１６ 作動警報用圧力スイッチ
１７ 段部
２０ プッシュロッド
２１Ａ チャンバー
２１Ｂ チャンバー
２２Ａ ピストン
２２Ｂ ピストン
２３ＡＶ 停止弁
２３ＢＶ 停止弁
２４ＡＶ 電磁弁
２４ＢＶ 電磁弁
２５ オリフィス
２６ 減圧通報用圧力スイッチ

Claims (3)

1. 流水検知装置の一次側には水源に通じた給水管が接続されており、二次側には多数のスプリンクラーヘッドを取付けた配管が接続されているとともに、本体内には一次側と二次側に分けるスイングチャッキ式の弁体が設置されており、該弁体の近傍には、平時弁体の開放を阻止するロック装置が本体に回動自在に設置されているとともに、該ロック装置の回動軸に設けられた捻りバネによって弁体から遠ざかる方向に付勢されており、弁体とロック装置との係止部とは弁体が閉の状態のときに少量の水を通過させることのできる遊びを有しており、弁座または弁座近傍には信号水取り入れ口が形成され、該信号水取り入れ口は本体外部に設置された作動警報用圧力スイッチと接続している流水検知装置において、前記ロック装置は、本体の外部から挿入されたプッシュロッドに当接され、弁体とロック装置との係止部に遊びを有している状態において弁体が前記係止部に当たるまで開くことが可能であり（弁体係止状態）、本体外部に設けられたプッシュロッドの移動手段によりプッシュロッドを介してロック装置を、弁体から離れる方向に回動させることでロック装置の係止部が捻りバネの復元力によって弁体の端面から外れて弁体が開放可能となり、またはロック装置を弁座の方向に回動させるとロック装置の係止部が弁体を押圧して弁体を弁座に密着させて閉止状態にできる構成となっており、プッシュロッドを介してロック装置の位置を制御することで弁体が閉止・係止・開放されることを特徴とする流水検知装置。
2. 前記流水検知装置におけるプッシュロッドの移動手段とは、プッシュロッドが本体外部に形成された段付チャンバーの小面積チャンバーに設置されたピストンに固定されているとともに大面積チャンバー内に設置されたピストンには摺動自在に挿通されていて、各々のチャンバー内に流体を供給・排出可能な給排制御手段が設置されている構造であることを特徴とする請求項１記載の流水検知装置。
3. 前記流水検知装置の給排制御手段とは、各々のチャンバーに接続されている電磁弁を設置した排水パイプと停止弁を設置した給水パイプであることを特徴とする請求項２記載の流水検知装置。

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