JP4740707B2 - 消火設備 - Google Patents

Description

本発明は、火災時に消火ポンプにより加圧供給される消火用水に消火薬剤を混合した消火剤水溶液をヘッドに供給して散水する消火設備に関する。

従来、消火用水に消火剤を混合した消火剤水溶液を放射する閉鎖型噴霧消火設備として予作動式の消火設備が知られている（特許文献１）。この従来の消火設備にあっては、ポンプからの配管を消火剤タンクからの水成泡消火剤を混合する混合器を通して予作動式の流水検知装置の１次側に接続し、その２次側配管に閉鎖型ヘッドを接続し、更に閉鎖型ヘッドの放射区画に火災感知器を設置している。

消火設備の使用開始時には、流水検知装置を開弁し、消火剤タンクの消火剤供給管に設けた開閉弁を閉じた状態でポンプを運転し、流水検知装置の２次側配管に消火用水だけを充填する。２次側配管への消火用水の充填が済んだら、流水検知装置を閉弁し、消火剤供給管の開閉弁は開いて消火剤を混合器に供給可能な状態とする。

火災が発生すると、火災感知器からの火災信号により制御盤は流水検知装置に信号を送って開弁すると共にポンプを起動し、この状態で閉鎖型ヘッドが火災を感知すると開放作動し、混合器により消火剤を消火用水に混合した消火剤水溶液が作動した噴霧ヘッドから散水される。
特開２００２−２９１９３１号公報

しかしながら、このような従来の消火設備にあっては、薬剤タンクとして密閉構造の金属製圧力タンクを使用しており、タンクの構造が複雑でコスト的にも高いという問題がある。

即ち、従来の薬剤タンクは、密閉した金属製のタンク内にダイヤフラム等の可撓性部材を配置して上下に仕切り、ダイヤフラムの下側に消火薬剤を充填した状態で上側に給水本管から消火用水を導入して加圧し、火災時には消火ポンプからの加圧消火用水により薬剤タンクの消火薬剤を押し出して混合器に供給しており、耐圧を確保するために金属製のタンクとしなければならず、タンクの構造が複雑でコスト的にも高いという問題がある。

またタンク内部はダイヤフラムを境に上側に消火用水を充填し、下側に消火剤を充填しており、消火剤についてみると大気に開放された液面レベルは存在せず、そのためサイホン式の液面レベル計を設置して外部から消火剤の量を確認することができず、実際には、薬剤タンク設けた蓋を点検員が開けて目視により確認しており、薬剤タンクにおける消火剤の収納量の監視に手間と時間がかかる問題がある。

本発明は、薬剤タンクの構造が簡単で消火剤の収納量も簡単且つ容易に確認可能とする消火設備を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、火災時に消火ポンプにより加圧供給される消火用水に消火剤を混合した消火剤水溶液をヘッドに供給して散水させる消火設備に於いて、
消火剤を貯留した大気開放構造の薬剤タンクと、
薬剤タンクの消火剤を加圧供給する薬剤ポンプと、
薬剤ポンプにより供給された消火剤を消火ポンプから加圧供給された消火用水に混合して消火剤水溶液を流出する混合器と、
薬剤ポンプから混合器に対する薬剤供給管に設けられて消火剤の供給量を制御する制御弁と、
を設け、
制御部は、混合器の１次側圧力と２次側圧力との第１差圧、混合器の１次側圧力と制御弁の２次側薬剤圧力との第２差圧を検出し、第１差圧と第２差圧の比率が所定濃度に対応した所定値となるように、制御弁の開度を制御することを特徴とする。

ここで、薬剤タンクは外部から消火薬剤の液面レベルを視認可能な液面レベル計を備える。また、薬剤タンクは消火薬剤の液面レベルが所定レベル以下に低下したことを検出して液面低下検知信号を出力する液面検知器とを備え、制御部は液面検知器から液面低下検知信号を受けた際に液面低下警報を出力する。

更に詳細に説明すると、制御部は、混合器の１次側圧力Ｐ１と２次側圧力Ｐ２との第１差圧（Ｐ１−Ｐ２）と、混合器の１次側圧力Ｐ１と薬剤供給管に設けた制御弁の２次側薬剤圧力Ｐとの第２差圧（Ｐ１−Ｐ３）を検出し、第１差圧と第２差圧の比率
｛（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ３）｝
が所定濃度に対応した所定値Ｋとなるように、制御弁の開度を制御する。

本発明によれば、薬剤タンクは大気開放構造であり圧力タンクのような耐圧確保のために金属タンクとする必要がなくなり、また消火剤は薬剤ポンプにより供給することから、消火用水を導入して消火剤を加圧する内部仕切り構造が不要となり、タンク構造を簡単にしてコストの低減を図ることができる。

また大気開放型の薬剤タンクであることから、サイホン式の液面レベル計を設置することで、消火剤の液面レベルを直接的に目視して確認することができ、消火剤の収納量の監視が簡単且つ容易にできる。

また液面低下検出器を設置しておくことで、消火剤の収納量の低下に対し液面低下警報が出力され、ヘッドからの実放水試験などで消火剤を消費しても適切に管理でき、火災時に消火剤の不足を起すことなく、消火剤水溶液の散水により高い消火性能を発揮できる。

また消火剤を薬剤ポンプにより混合器に送って消火用水に混合させていることから、混合器に対する消火剤の供給量を制御弁により高精度に調整することが可能となり、これにより１％〜３％範囲内に設定した消火剤の設定濃度に正確に保つことができる。

図１は本発明による消火設備の実施形態を示した説明図である。図１において、本発明の消火設備は、建物の地階などに消火ポンプ１０を設置し、消火ポンプ１０にはモータ１２が連結され、ポンプ制御盤１４によるモータ１２の駆動で消火ポンプ１０を運転し、水源水槽１６からの消火用水を加圧して給水本管１８に供給するようにしている。

消火ポンプ１０に対しては圧力タンク２０と呼水槽２４が設けられている。圧力タンク２０は給水本管１８の消火用水を導入して内部の空気を圧縮しており、圧力スイッチ２２により給水本管１８の管内圧力の低下を監視している。給水本管１８の管内圧力が所定圧力以下に低下すると、圧力スイッチ２２が圧力検知信号をポンプ制御盤１４に出力し、モータ１２を駆動して消火ポンプ１０を起動する。

給水本管１８は混合器２６を通って建物の高さ方向に配置されている。建物の屋上には図示しない高架水槽が設置されており、高架水槽からの消火用水により給水本管１８の管内圧力を保持するようにしている。給水本管１８からは分岐管２８が消火対象区画に引き出されている。

分岐管２８の分岐部分には流水検知装置３０が設けられる。流水検知装置３０は分岐管２８内の消火用水の流水を検知して流水検知信号を出力する。分岐管２８には、この実施形態にあっては複数の閉鎖型ヘッド３２を設けている。閉鎖型ヘッド３２は感熱ヘッドを一体に備え、火災による熱気流を受けて感熱ヘッドが作動すると、内蔵する弁機構が開放して消火用水を散水する。

分岐管２８の末端側には、一斉開放弁３４を介して開放型ヘッド３８が設けられている。一斉開放弁３４に対しては、火災熱気流を受ける天井側に位置するように配管接続した感知ヘッド３６が設けられている。一斉開放弁３４は感知ヘッド３６の非作動状態で開放型ヘッド３８に対する流路を閉鎖しており、感知ヘッド３６が火災による熱気流を受けて作動すると、充填している加圧消火用水が放出され、加圧消火用水の放出による圧力低下に伴い、一斉開放弁３４の弁機構が開放動作し、開放型ヘッド３８から消火用水を散水させる。

この実施形態にあっては一斉開放弁３４の２次側に複数の開放型ヘッド３８を接した場合を例に取っているが、一斉開放弁３４の２次側に直接１つの開放型ヘッド３８を接続するようにしてもよい。また感知ヘッド３６も一斉開放弁３４に直接１つ接続するようにしても良い。

感知ヘッド３６の配管の末端には手動起動弁３９が設けられる。手動起動弁３９を設備試験の際に開放すると、開放型ヘッド３８からの火災時の散水と同等な水量の消火用水の排出が行われ、これにより分岐管２８内にヘッド作動時と同じ消火用水の流水を発生させて設備の動作試験を行えるようにしている。

混合器２６に対しては消火剤４２を収納した薬剤タンク４０が設けられる。薬剤タンク４０は大気開放型のタンク構造であり、従来の薬剤タンクのように給水本管１８からの消火用水の導入による加圧を受ける密閉型の圧力タンク構造とはなっておらず、大気開放型で圧力が加わらないことから、タンク隔壁としては充填している消火剤４２の収納に伴う重量に耐える構造であればよく、金属筐体とする必要は必ずしもなく、枠組などにより強化された樹脂材料からなるタンクであってもよい。

薬剤タンク４０に対しては薬剤ポンプ４４が設けられている。薬剤ポンプ４４はモータ４６により駆動される。モータ４６は薬剤ポンプ制御盤４８により起動、停止される。薬剤ポンプ４４からの薬剤供給管は、制御弁６０を介して混合器２６に接続されている。

薬剤タンク４０には液面レベル計５０が設けられている。液面レベル計５０はサイフォン式のレベル計であり、透明なガラス管などによるパイプ材を上下両端で薬剤タンク４０内に連通させることで、消火剤４２の液面レベルと同レベルに消火薬剤を導入し、目視により消火剤４ ２の液面レベルを見ることができる。また薬剤タンク４０には液面低下検知器５２が設けられており、予め定めた液面レベル以下に消火剤４２の液面レベルが低下すると液面レベル低下検出信号を出力する。

薬剤ポンプ４４により混合器２６に供給される消火剤の濃度は、薬剤制御盤６２による制御弁６０の開度制御で調整される。薬剤制御盤６２には、混合器２６の１次側に設けた圧力センサ５４からの圧力検出信号Ｐ１、混合器２６の２次側に設けた圧力センサ５６からの圧力検出信号Ｐ２、更に薬剤供給管の制御弁６０の２次側に設けた圧力センサ５８からの圧力検出信号Ｐ３が入力され、これらの圧力検出信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づいて、混合器２６における薬剤濃度を例えば１％〜３％の範囲内の一定濃度となるように制御弁６０を制御する。

薬剤制御盤６２による濃度制御としては、圧力センサ５４による混合器２６の１次側の検出圧力Ｐ１と２次側の検出圧力Ｐ２の差第１差圧（Ｐ１−Ｐ２）と、混合器２６の１次側圧力Ｐ１と薬剤供給管における制御弁６０の２次側の検出圧力Ｐ３との第２差圧（Ｐ１−Ｐ３）との比率が、目標とする設定濃度に対応した一定値Ｋとなるように、制御弁６０の開度を制御する。即ち、次式に従った制御弁６０の制御を行う。
（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ１−Ｐ３）＝Ｋ （１）

監視制御盤６４は消火設備の全体的な制御を行う。監視制御盤６４に対しては流水検知装置３０からの流水検知信号が入力されている。流水検知装置３０は、分岐管２８に設けている閉鎖型ヘッド３２の火災による開放作動、もしくは一斉開放弁３４に設けている感知ヘッド３６の作動による開放型ヘッド３８からの放水による分岐管２８の流水を検知すると、流水検知信号を出力する。

監視制御盤６４は流水検知信号を受信すると、図示しない火災報知設備の受信機に流水検知信号を移報出力すると共に薬剤制御盤６２にも移報出力し、これにより薬剤制御盤６２は薬剤ポンプ制御盤４８にポンプ起動を指示し、モータ４６の駆動で薬剤ポンプ４４を起動する。

一方、消火ポンプ１０については、閉鎖型ヘッド３２または開放型ヘッド３８からの散水で給水本管１８の管内圧力が低下し、この圧力低下を圧力タンク２０に設けている圧力スイッチ２２が検知して、圧力低下検出信号をポンプ制御盤１４に出力し、モータ１２の駆動により消火ポンプ１０を起動する。

なおポンプ制御盤１４にあっては、圧力スイッチ２２からの圧力低下検出信号と監視制御盤６４からの流水検知信号の移報信号の両方が得られたときに、ポンプ１２を駆動して消火ポンプ１０を運転するようにしてもよい。

図２は図１の薬剤制御盤６２による薬剤供給制御のフローチャートである。図２において、薬剤供給制御は、ステップＳ１で初期設定として制御弁６０を全閉として、モータ４６による薬剤ポンプ４４の運転を停止している。

このような薬剤ポンプ４４を停止した初期状態において、消火設備としては、制御弁６０を閉じた状態で消火ポンプ１０を運転することにより、配管内に消火用水のみを充水した状態で、設備の運用に入っている。

このような消火設備の監視状態で、火災による熱気流を受けて例えば閉鎖型ヘッド３２が作動すると、分岐管２８に充水している消火用水を散水する。この消火用水の散水に伴い、流水検知装置３０が流水を検知して流水検知信号を監視制御盤６４に出力し、薬剤制御盤６２は監視制御盤６４から流水検知信号の移報信号を受信する。

このためステップＳ２で流水検知を判別するとステップ３に進み、消火ポンプ１０の起動の有無をチェックしている。消火ポンプ１０は、閉鎖型ヘッド３２の作動に伴う給水本管１８の管内圧力の低下を圧力タンク２０に設けた圧力スイッチ２２で検出して、圧力低下検出信号によるポンプ制御盤１４の動作でモータ１２を駆動して、消火ポンプ１０を運転する。

ポンプ制御盤１４が消火ポンプ１０を起動すると、ポンプ起動信号が監視制御盤６４を経由して薬剤制御盤６２に入力され、これによりステップＳ３で消火ポンプ１０の起動が判別される。ステップＳ３で消火ポンプ１０の起動が判別されると、ステップＳ４に進み、薬剤ポンプ制御盤４８に対し起動指令を出力し、モータ４６の駆動により薬剤ポンプ４４を起動する。

続いてステップＳ５で混合器２６の１次側圧力Ｐ１、２次側圧力Ｐ２、薬剤供給管の圧力Ｐ３を、圧力センサ５４，５６，５８で検出し、前記（１）式に基づいて制御弁６０の開度を制御し、これによって混合器２６における消火用水に対する消火剤の混合比率を１％〜３％の範囲内で設定した設定濃度となるようにフィードバック制御する。

混合器２６に対する制御弁６０の濃度制御中にあっては、ステップＳ６で消火ポンプ１０の停止の有無をチェックしており、鎮火により消火ポンプ１０を停止すると、ポンプ停止信号を監視制御盤６４を経由して受信し、ステップＳ７に進んで薬剤ポンプ４４の運転を停止する。

なお上記の実施形態にあっては、定常時に、薬剤供給管に設けた制御弁６０を常時閉としているが、逆に制御弁６０を常時開としてもよい。

図３は消火薬剤の混合比率を調整する別実施形態である。図３では、薬剤ポンプ４４から混合器２６側へ出される消火剤の一部を薬剤タンク４０へ戻す戻し管６５を用意し、戻し管６５を介して戻す消火剤の量を制御する制御弁６６を備えている。散水時には、消火剤水溶液の濃度を調整するために制御弁６６の開度を制御し、混合器２６へ入力する消火剤４２の量を調整する。

なお、上記の実施形態にあっては、混合器２６の１次側圧力Ｐ１、２次側圧力Ｐ２、薬剤供給管に設けた制御弁６０の２次側圧力Ｐ３に基づいた消火薬剤の混合比率の制御を例にとるものであったが、圧力以外に、消火用水の流量と消火剤の流量をそれぞれ検出して一定比率となるように制御弁６０の開度を制御する薬剤供給制御であっても良いし、流量の計測であっても良く、適宜の消火薬剤の濃度制御を用いることができる。

また上記の実施形態にあっては、給水本管１８と分岐管２８は消火用水を充水しているが、消火剤を含む消火剤水溶液を充水しても良い。

また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、特に消火薬剤を消火用水に混合してヘッドから放水する消火設備であれば、適宜の消火設備にそのまま本発明を適用することができる。

本発明による消火設備の実施形態を示した説明図 図１の薬剤制御盤による薬剤供給制御のフローチャート 本発明による消火設備の別実施形態を示した説明図

符号の説明

１０：消火ポンプ
１２：モータ
１４：ポンプ制御盤
１６：水源水槽
１８：給水本管
２０：圧力タンク
２２：圧力スイッチ
２４：呼水槽
２６：混合器
２８：分岐管
３０：流水検知装置
３２：閉鎖型ヘッド
３４：一斉開放弁
３６：感熱ヘッド
３８：開放型ヘッド
４０：薬剤タンク
４２：消火剤
４４：薬剤ポンプ
４６：モータ
４８：薬剤ポンプ制御盤
５０：液面レベル計
５２：液面低下検知器
５４，５６，５８：圧力センサ
６０，６６：制御弁
６２：薬剤制御盤
６４：監視制御盤
６５：戻し管

Claims (1)

1. 火災時に消火ポンプにより加圧供給される消火用水に消火剤を混合した消火剤水溶液を
   ヘッドに供給して散水させる消火設備に於いて、
   消火剤を貯留した大気開放構造の薬剤タンクと、
   前記薬剤タンクの消火剤を加圧供給する薬剤ポンプと、
   前記薬剤ポンプにより供給された消火剤を前記消火ポンプから加圧供給された消火用水に混合して消火剤水溶液を流出する混合器と、
   前記薬剤ポンプから混合器に対する薬剤供給管に設けられて消火剤の供給量を制御する制御弁と、
   前記混合器から流出する消火剤水溶液の消火剤濃度を所定濃度に保つように前記制御弁の開度を制御する制御部と、
   を設け、
   前記制御部は、前記混合器の１次側圧力と２次側圧力との第１差圧、前記混合器の１次側圧力と前記制御弁の２次側薬剤圧力との第２差圧を検出し、前記第１差圧と第２差圧の比率が所定濃度に対応した所定値となるように、前記制御弁の開度を制御することを特徴とする消火設備。

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