以下、本発明の実施の形態によるガス発生装置を、例えば商業用ビル等の建物に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
ここで、図1ないし図3は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は建築物としての建物で、この建物1は、例えば(n−1)階、(n)階、(n+1)階からなる複数階の建築物を構成している。そして、建物1の(n)階には、例えば1または複数の部屋からなる内部空間2が形成され、(n+1)階にも同様な内部空間3が形成されている。
一方、建物1の(n−1)階は、例えば地下室となる内部空間4を有し、その下面は床面4Aとなっている。そして、床面4Aの上側には、後述のガス発生装置21等が設置され、床面4Aの下側には、例えば火災発生時の消火物質となる消火用水が貯留された消火水槽5等が設けられている。
6はスプリンクラーポンプとしての給水ポンプで、該給水ポンプ6は、消火用水(消火物質)を後述の1次側配管9、2次側配管15,17に向けて供給する供給ポンプを構成している。そして、給水ポンプ6は、消火水槽5、後述の配管ライン8等と共に建物1の消火設備を構成するものである。
ここで、給水ポンプ6は、図1に示す如く消火水槽5内の吸水フィルタ6A側から消火用水を汲上げつつ、これを消火物質供給配管としての給水管7内に吐出する。そして、この給水管7は、(n−1)階の内部空間4を上向きに延び、その上端(先端)側が後述する1次側配管9の流入側に切替弁11を介して接続されている。
8は建物1の(n−1)階から(n+1)階にわたってほぼ全体に延びるように配置して設けられた配管ラインで、この配管ライン8は、消火物質供給配管としての給水管7と、後述の1次側配管9、給気管10、切替弁11,12、アラーム弁13,14および各階毎の2次側配管15,17等とにより構成されるものである。
9は建物1に設けられた供給配管としての1次側配管で、該1次側配管9は、その流入側が接続点9Aの位置で給水管7と後述の給気管10とに接続され、流出側は後述のアラーム弁13,14に接続されている。そして、1次側配管9は、後述する切替弁11,12の開,閉弁操作に伴ってアラーム弁13,14側に給気と給水とを選択的に行う供給配管を構成し、ガス供給配管と消火物質供給配管とを兼用するものである。
10はガス供給配管を構成する給気管で、この給気管10は、一側がガス供給源である後述のガス発生装置21に接続され、他側が接続点9Aの位置で切替弁12を介して1次側配管9の流入側に接続されている。そして、給気管10は、後述する切替弁12の開弁時にガス発生装置21で発生したガス(窒素ガスまたは加圧空気)を1次側配管9に向けて供給するものである。
11は給水管7を1次側配管9に対して連通,遮断する切替弁、12は給気管10を1次側配管9に対して連通,遮断する切替弁を示している。ここで、切替弁11,12は、制御装置(図示せず)からの切替信号により選択的に開,閉弁されるものである。
即ち、火災発生前の通常時には、切替弁11が閉弁され、切替弁12は開弁される。これにより、1次側配管9は給気管10と連通し、後述のガス発生装置21で発生したガス(窒素ガスまたは加圧空気)が1次側配管9内に導入される。一方、火災の発生時には、切替弁11が即座に開弁され、切替弁12は閉弁される。これにより、1次側配管9は給水管7と連通し、給水ポンプ6から吐出された消火用水が1次側配管9内へと導入されるものである。
13は建物1の(n)階に設けられた弁装置としてのアラーム弁で、該アラーム弁13は、その流入側が1次側配管9に接続され、流出側は後述の2次側配管15に接続されている。そして、アラーム弁13は、2次側配管15内の圧力に応じて、1次側配管9と2次側配管15との間を連通,遮断する弁装置としての機能を有している。
即ち、アラーム弁13は、2次側配管15内の圧力が予め決められた規定圧力としての規定圧(例えば、0.1MPa)よりも低いときに、1次側配管9を後述の2次側配管15に連通させ、例えば後述の加圧空気または窒素ガスが給気管10から切替弁12、1次側配管9を介して2次側配管15に向け流通するのを許す。そして、2次側配管15内の圧力が前記規定圧に達すると、アラーム弁13は、閉弁して1次側配管9と2次側配管15との間を遮断し、2次側配管15内の圧力が規定圧よりも過剰に高くなるのを防ぐものである。
また、アラーム弁13は、後述の如く火災が発生したときに給水ポンプ6の駆動に伴う給水管7内の圧力上昇と、例えば2次側配管15内の圧力低下に伴って開弁され、このときには給水管7から切替弁11、1次側配管9を介して2次側配管15に向けて消火用水が勢いよく流通するのを許すものである。
14は建物1の(n+1)階に設けられた弁装置としてのアラーム弁で、該アラーム弁14は、前述した(n)階のアラーム弁13と同様に構成され、後述する2次側配管17内の圧力に応じて、1次側配管9と2次側配管17との間を連通,遮断するものである。
15は(n)階の天井側に沿って配置された流出側配管としての2次側配管を示し、該2次側配管15は、一側がアラーム弁13を介して1次側配管9に接続され、他側は後述する末端バルブ19の位置まで延びている。そして、2次側配管15の途中には、内部空間2内に位置して複数のスプリンクラーヘッド16,16,…が設けられ、これらのスプリンクラーヘッド16は、例えば内部空間2の天井側に互いに間隔をもって配設されている。
ここで、各スプリンクラーヘッド16は、2次側配管15(配管ライン8)の吐出口を構成し、その開口部は開通手段としての可溶性物質からなる栓体16Aにより閉塞されている。そして、各スプリンクラーヘッド16は、火災発生時の高熱が及ぶと少なくとも一のスプリンクラーヘッド16側で栓体16Aが溶融されることにより、該当するスプリンクラーヘッド16が開口して後述の如く放水が行われるものである。
17は(n+1)階の天井側に沿って配置された流出側配管としての2次側配管で、該2次側配管17は、一側がアラーム弁14を介して1次側配管9に接続され、他側は後述する末端バルブ20の位置まで延びている。そして、2次側配管17の途中には、内部空間3内に位置して複数のスプリンクラーヘッド18,18,…が設けられ、これらのスプリンクラーヘッド18も、前述したスプリンクラーヘッド16と同様に構成されている。
即ち、各スプリンクラーヘッド18は、2次側配管17(配管ライン8)の吐出口を構成し、その開口部は開通手段としての可溶性の栓体18Aにより閉塞されている。そして、各スプリンクラーヘッド18は、火災発生時の高熱等で栓体18Aが溶融されることにより、該当するスプリンクラーヘッド18のいずれかが開口して放水が行われるものである。
19は建物1の(n)階において2次側配管15の先端側(他側)に設けられた末端バルブで、該末端バルブ19は、前記制御装置によりアクチュエータ(いずれも図示せず)を介して開,閉制御される。そして、末端バルブ19を開弁したときには、2次側配管15内が大気に連通して大気圧(0.0MPa)状態となる。
また、2次側配管15内の圧力を規定圧(例えば、0.1MPa)まで上昇させるときには、末端バルブ19が閉弁状態に保持されるものである。一方、建物1の(n+1)階には、2次側配管17の先端側(他側)に同様な末端バルブ20が設けられている。
21はガス供給源を構成するガス発生装置で、このガス発生装置21は、所謂PSA式の気体分離装置を用いて構成され、図2に示すように後述の空気圧縮機22、ドライヤ25、吸着ユニット28等によって構成されている。
22は圧縮空気の供給源となる空気圧縮機(以下、圧縮機22という)で、該圧縮機22は、例えば電動モータ23等によって駆動され、吸込口から吸込んだ空気を圧縮して圧縮空気を発生するものである。そして、圧縮機22の吐出側には、空気タンクとしての空気槽24が空気導管等を介して接続されている。
25は空気槽24の吐出側に設けられた除湿手段としてドライヤで、該ドライヤ25は、例えば外部からの給電により除湿動作を行う冷凍式のドライヤ(乾燥機)等により構成されている。そして、ドライヤ25は、外部からの給電時に圧縮機22から吐出された圧縮空気中の水分を除去し、乾燥した圧縮空気を後述のドライ配管26側に供給するものである。また、ドライヤ25の下部側にはドレン排出弁25Aが付設され、該ドレン排出弁25Aは、ドライヤ25内に溜まった水分を外部に排出するために開,閉されるものである。
26はドライヤ25の流出側に接続して設けられたドライ配管で、該ドライ配管26は、図2中に示すように途中位置にエアフィルタ27等が設けられ、その下流側は後述の吸着ユニット28内で導入配管29,30に接続されている。
28は圧縮空気中の酸素を吸着して窒素ガスを分離する窒素ガス生成機としての吸着ユニットで、該吸着ユニット28は、後述の吸着槽31,32等を含んで構成されている。そして、吸着ユニット28は、ドライ配管26側から導入される圧縮空気中から酸素を後述の吸着槽31,32等で分離しつつ、窒素槽45側で窒素ガスを生成するものである。
29,30は吸着ユニット28内に圧縮空気を導入する導入配管で、該導入配管29,30は、ドライ配管26の下流側に接続され、ドライヤ25側からドライ配管26を介して吸着ユニット28内に導かれる圧縮空気(加圧空気)を、後述の吸着槽31,32に向けて流通させるものである。
31,32は吸着ユニット28の一部を構成する第1,第2の吸着槽で、該第1,第2の吸着槽31,32内には、例えば分子ふるいカーボン等からなる吸着剤が充填されている。そして、吸着槽31,32は、導入配管29,30等を介して空気槽24に接続され、前記圧縮空気中から酸素を分離しつつ窒素ガスを生成するものである。
ここで、導入配管29,30の途中には、電磁弁からなる遮断手段としての空気供給弁33,34が設けられている。そして、空気供給弁33,34は、交互に開弁、閉弁することにより、空気槽24内の圧縮空気を吸着槽31,32に対してそれぞれ交互に供給するものである。
35,36は排気用配管で、該排気用配管35,36は、吸着槽31,32内の吸着剤から酸素分子を脱着させるときに、吸着槽31,32からの脱着排ガス(気体)を排出する配管であり、その排出端側には、排気音を下げるためのサイレンサ37,37が設けられている。
また、排気用配管35,36の途中には、電磁弁からなる排気弁38,39が設けられ、該排気弁38,39は、吸着槽31,32内の脱着排ガスをそれぞれの半サイクル(一方の吸着槽における吸着工程から均圧工程にわたる半サイクル)毎に交互に排出するために開,閉弁されるものである。
40,41は吸着槽31,32から製品ガスとしての窒素ガスを取出すための取出配管で、該取出配管40,41は、一側が吸着槽31,32に接続され、他側が導出配管42に連結されている。また、取出配管40,41の途中には、電磁弁からなる取出弁43,44がそれぞれ設けられ、該取出弁43,44は、後述する制御回路62からの制御信号により半サイクルの間だけ交互に開,閉弁されるものである。そして、導出配管42は、取出配管40,41の下流側を後述の窒素槽45に接続している。
45は導出配管42に接続された貯留タンクとしての窒素槽で、該窒素槽45は、吸着槽31,32により生成された製品ガスとしての窒素ガスを内部に貯留し、後述の窒素取出配管51を介して後述のバッファタンク63に向け窒素ガスを供給するものである。
46,47は吸着槽31,32間を連通する均圧用管路で、該均圧用管路46,47のうち一方の均圧用管路46は、吸着槽31,32の上流側で導入配管29,30間に配設されている。また、他方の均圧用管路47は、吸着槽31,32の下流側で取出配管40,41間に配設されている。
ここで、導入配管29,30間を接続する均圧用管路46には、その途中に電磁弁からなる下均圧弁48が設けられている。一方、取出配管40,41間を接続する均圧用管路47には、その途中に他の電磁弁からなる上均圧弁49が設けられている。そして、これら上,下の均圧弁48,49は、吸着槽31,32による各半サイクルの終了間際に所定の数秒だけ開弁して後述の均圧工程を実行し、吸着槽31,32間の圧力を均圧化するものである。なお、均圧用管路47には、絞り50が並列接続されている。
51は窒素槽45の流出側に接続された窒素取出配管で、該窒素取出配管51は、窒素槽45側で生成された窒素ガスを後述のバッファタンク63に向けて取出すため、その先端(下流)側がバッファタンク63に接続されている。また、窒素取出配管51の途中位置には、フィルタレギュレータ52、後述の窒素取出弁57、流量調整弁58等が設けられている。
53は窒素槽45内に収容した窒素ガスの濃度を検出する濃度センサを示し、該濃度センサ53は、例えば酸素センサ等を用いて構成され、窒素取出配管51の途中位置から分岐した分岐管54の先端側に接続されている。また、分岐管54の途中には、電磁弁からなる濃度検出弁55と流量調整弁56とが設けられている。そして、濃度検出弁55は、窒素槽45内の窒素ガス濃度(酸素濃度)を濃度センサ53で検出できるように、ガス発生装置21の作動中には常に開弁状態に保持されるものである。
57は電磁弁からなる窒素取出弁で、該窒素取出弁57は、分岐管54よりも下流側に位置して窒素取出配管51の途中に設けられている。また、窒素取出弁57の流出側は、流量調整弁58を介して後述のバッファタンク63に接続されている。そして、窒素取出弁57は、後述する制御回路62からの制御信号により開,閉制御されるものである。
即ち、窒素取出弁57は、濃度センサ53側で検出した検出濃度(窒素ガス濃度)が、例えば99.9%程度の規定濃度に達するまでは、閉弁状態に保持される。そして、前記検出濃度が規定濃度を越えたときには、窒素取出弁57が開弁され、窒素槽45内の窒素ガスがバッファタンク63側に向けて流通(供給)されるものである。
59はフィルタレギュレータ52と窒素取出弁57との間で窒素取出配管51から分岐して設けられた排気管で、該排気管59の途中には、電磁弁からなる排出弁60と窒素ガスの排出量を一定に保つ可変の流量調整弁61とが設けられている。そして、排出弁60は、後述する制御回路62からの制御信号により開,閉弁される。
この場合、排出弁60は、濃度センサ53による検出濃度が前記規定濃度に達すまで開弁状態に保持され、窒素槽45内の窒素ガスが排気管59から流量調整弁61を介して外部に排出されるのを許す。しかし、前記検出濃度が規定濃度に達したときには、排出弁60が閉弁され、排気管59を通じた窒素ガスの排出を禁止するものである。
62はガス発生装置21の制御回路で、該制御回路62は、空気供給弁33,34、排気弁38,39、取出弁43,44、均圧弁48,49を開閉制御して窒素ガスの生成処理を行うものである。また、制御回路62は、濃度センサ53から出力される濃度信号により窒素槽45内の窒素ガス濃度を検出し、その検出値に基づいて窒素取出弁57、排出弁60を開閉制御して窒素ガスの供給、排出制御等を実行する。
即ち、制御回路62は、第1,第2の吸着槽31,32において後述の如く、吸着工程、取出工程、均圧工程、再生工程を交互に実行させ、圧縮空気から窒素ガスと酸素ガスを分離しつつ窒素ガスを取出す制御を行う。また、制御回路62は、窒素槽45内の窒素濃度が規定濃度(例えば、99.9%)を越えたときに排出弁60を閉弁すると共に、窒素取出弁57を開弁させ、バッファタンク63に向けて窒素ガスを供給する制御を行うものである。
63は窒素ガスを一時的に蓄えるタンク(以下、バッファタンク63という)で、該バッファタンク63は、例えば2つの流入口63A,63Bと1つの流出口63Cとが設けられ、2つの流入口63A,63Bのうち一方の流入口63Aには、吸着ユニット28(窒素ガス生成機)の窒素槽45が窒素取出配管51等を介して接続されている。
また、他方の流入口63Bには、後述のバイパス管路67が接続され、流出口63Cには、供給対象物である消火設備の給気管10が接続されるものである。そして、バッファタンク63は、内部に貯留した窒素ガス(または加圧空気)を給気管10、切替弁12等を介して図1に示す建物1の2次側配管15,17側に供給するものである。
64は流量調整弁58とバッファタンク63との間に位置して窒素取出配管51の途中に設けられた逆止弁で、該逆止弁64は、窒素槽45からバッファタンク63に向けて窒素取出配管51内を窒素ガスが流通するのを許し、窒素ガスが逆向きに流れるのを阻止するものである。
65はバッファタンク63内の圧力を大気圧との差圧として検出する圧力センサで、該圧力センサ65は、その検出信号を前記制御装置に出力することにより、バッファタンク63内の圧力が予め決められた上限設定圧(例えば、0.55MPa)に達したか否かを判定させるものである。そして、圧力センサ65による検出圧力が上限設定圧まで上昇したときには、電動モータ23による圧縮機22等の運転が停止させる。
66はバッファタンク63に付設された排出弁で、該排出弁66は、バッファタンク63内のガスを外部に排出するときに開弁され、これ以外のときには閉弁状態に保持されるものである。
67はバッファタンク63の流入口63Bに接続されたバイパス管路で、該バイパス管路67は、圧縮機22の吐出側(ドライヤ25)とバッファタンク63との間に吸着ユニット28(窒素ガス生成機)をバイパスして設けられている。即ち、バイパス管路67は、その一側がドライヤ25とエアフィルタ27との間でドライ配管26の途中位置に接続され、他側はバッファタンク63の流入口63Bに接続されている。
そして、バイパス管路67は、後述の如く圧縮機22から吐出される圧縮空気(加圧空気)の一部を後述の減圧弁69、逆止弁68等を介してバッファタンク63の流入口63Bに流通させ、このときの加圧空気は、吸着ユニット28をバイパスしてバッファタンク63内に供給されるものである。
68はバイパス管路67の途中に設けられた逆止弁で、該逆止弁68は、圧縮機22の吐出側からバッファタンク63に向けてバイパス管路67内を加圧空気が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止するものである。そして、逆止弁68は、バイパス管路67をバッファタンク63に対して連通,遮断する弁手段を後述の減圧弁69と共に構成している。
69はバイパス管路67の途中に設けられた減圧弁を示し、該減圧弁69は、後述の止め弁70と逆止弁68との間に配置され、その下流側(減圧弁69と逆止弁68との間)の圧力を予め決められた設定圧(例えば、0.3MPa程度)以下に抑えるものである。
即ち、後述の止め弁70を開いた状態で圧縮機22の吐出側(ドライヤ25)からバイパス管路67を介してバッファタンク63内へと加圧空気を供給するときに、減圧弁69の上流側(止め弁70側)の圧力が前記設定圧を越えるまでは減圧弁69が開いて加圧空気の流通を許し、この設定圧を越えたときには減圧弁69が閉じることにより、バッファタンク63に向けた加圧空気の流通は遮断されるものである。
70はバイパス管路67の途中に設けられた止め弁で、該止め弁70は、例えば手動で開閉される手動弁等からなり、常時は開弁されている。しかし、圧縮機22で発生した加圧空気をバイパス管路67、バッファタンク63側に流通させる必要がないときには、止め弁70を閉弁することにより、例えば減圧弁69等に余分な負荷が作用するのを抑えるものである。
71はエアフィルタ27と空気供給弁33,34との間に位置してドライ配管26の途中に設けられた他の止め弁を示し、該止め弁71も、例えば手動弁等により構成され、常時は開弁されている。しかし、例えば吸着ユニット28の点検、整備を行うメンテナンス時等に、止め弁71は必要に応じて閉弁されるものである。
72は空気槽24に設けられた圧力センサで、該圧力センサ72は、空気槽24内に貯留された加圧空気(圧縮空気)の圧力が予め決められた所定圧、即ち吸着ユニット28側で窒素ガスを生成するのに必要な所定圧(例えば、0.93MPa)まで昇圧したか否か検出するものである。そして、空気槽24内の圧力が所定圧に達すると、例えば制御回路62からの制御信号で空気供給弁33,34等が開,閉弁されることにより、吸着ユニット28側で後述の吸着工程、取出工程、均圧工程、再生工程等が行われることになる。
本実施の形態によるガス発生装置21と当該ガス発生装置21を用いた消火システムは、上述の如き構成を有するもので、次にガス発生装置21による窒素ガスの生成動作について説明する。
まず、図2に示す電動モータ23により圧縮機22を駆動すると、該圧縮機22は吸込口側から空気(外気)を吸込みつつ、これを圧縮して圧縮空気を発生させる。そして、この圧縮空気は、圧縮機22の吐出側から空気槽24に一時的に貯留され、その後はドライヤ25を通過する間に水分が除去されると共に、ドライ配管26を介して吸着ユニット28へと導入される。
次に、吸着ユニット28は、以下のように、吸着槽31,32で吸着工程、取出工程、均圧工程、再生工程を順次繰返すことによって、圧縮空気中の窒素ガスと酸素ガスを分離して、窒素ガスの生成動作を実行するものである。
即ち、吸着工程とは、吸着剤が充填された吸着槽31,32に空気槽24からの圧縮空気を導入すると共に、窒素槽45内に残存する窒素ガスを吸着槽31,32に還流して吸着槽31,32内を昇圧させ、このときの圧力を利用して吸着剤に酸素分子を吸着させる工程である。また、次なる取出工程とは、前記吸着工程に引続いて圧縮空気を吸着槽31,32内に導入し続けると同時に、吸着剤により分離生成された窒素ガスを吸着槽31,32から取出す工程である。
次に、均圧工程とは、前記取出工程の終了後に吸着槽31,32内に残存する窒素濃度の高い残留ガスを吸着工程前の他の吸着槽31,32に供給して吸着槽31,32間の圧力を均圧化し、次回の吸着工程の吸着効率を高めて、より高純度の窒素ガスを生成するための工程である。そして、再生工程とは、前記均圧工程の終了後に吸着槽31,32内を大気解放または真空ポンプで減圧して吸着剤に吸着された酸素分子を脱着し、これにより吸着剤を再生する工程である。
そして、吸着ユニット28は、これらの吸着工程、取出工程、均圧工程、再生工程を各吸着槽31,32毎に繰返し行い、窒素ガスを分離生成すると共に、各吸着槽31,32から取出された窒素ガスは窒素槽45内に貯留されるものである。
この場合、第2の吸着槽32では、最初に吸着工程、取出工程、均圧工程が実行されるのに対し、第1の吸着槽31では、第2の吸着槽32が吸着工程、取出工程を行っている間に再生工程が実行され、再生工程の終了後に第2の吸着槽32との均圧工程が実行される。
そして、第2の吸着槽32の吸着工程では、第2の吸着槽32側の空気供給弁34、取出弁44を開弁する。これにより、第2の吸着槽32に加圧空気としての圧縮空気が圧縮機22より供給されると共に、窒素槽45内の窒素ガスが導出配管42を逆流して上部(下流側)より吸着槽32内に還流する。これにより、第2の吸着槽32は圧縮機22からの圧縮空気と窒素槽45内の窒素ガスとの上・下方向から流入したガスにより昇圧状態にあり、内部の吸着剤(分子ふるいカーボン)に酸素が吸着される。
一方、第1の吸着槽31では再生工程が実行され、排気弁38の開弁により減圧状態にあり、吸着していた酸素が脱着して排出されている。
次に、第2の吸着槽32の取出工程では、第2の吸着槽32側の空気供給弁34および取出弁44を吸着工程に引続き開弁したままで、圧縮空気を第2の吸着槽32に供給し続けるため、第2の吸着槽32内の圧力が窒素槽45内の圧力より高くなり、第2の吸着槽32内の窒素ガスが取出される状態となる。このとき、第1の吸着槽31は排気弁38が開弁した減圧状態の再生工程のままである。
次に、均圧工程では、均圧弁48,49を開弁すると共に、空気供給弁34、取出弁44、排気弁38を閉弁する。これにより、吸着槽31,32と空気槽24(圧縮機22)との間が遮断されると共に、吸着槽31,32と窒素槽45との間が遮断され、吸着槽31,32間が連通する。この結果、第2の吸着槽32内に残存する窒素ガスは第1の吸着槽31に回収され、各吸着槽31,32の圧力は均圧となる。
以上により、1サイクルのうち、前半のサイクルが終了したことになり、次に第1の吸着槽31側において空気供給弁33、取出弁43、排気弁39を開弁することによって、後半のサイクルに切替り、これらの各工程を繰返す。そして、この後半のサイクルにおいて、第1の吸着槽31では吸着工程、取出工程、均圧工程を行うのに対し、第2の吸着槽32では、第1の吸着槽31が吸着工程、取出工程を行っている間に再生工程が実行され、再生工程の終了後に第1の吸着槽31との均圧工程が実行される。
このように、制御回路62は、上記の各サイクルを繰返すことにより、圧縮機22、空気槽24側から供給される原料気体(圧縮空気)を吸着槽31,32内で窒素ガスとそれ以外のガス(酸素ガス)とに分離し、吸着槽31,32で分離された窒素ガスを窒素槽45内に貯留させる。
また、制御回路62は、ガス発生装置21(圧縮機22)の起動時に窒素取出弁57を閉弁させた状態で、濃度センサ53により窒素槽45内の窒素ガス濃度を測定する。そして、窒素槽45内の窒素濃度が予め決められた所定の規定濃度(例えば99.9%)を越えるまでの間、制御回路62は排出弁60を開弁させて窒素槽45内の低濃度の窒素ガスを排気管59から排出する。
そして、その後に窒素槽45内の窒素濃度が高まって所定の規定濃度を越えると、制御回路62は、排出弁60を閉弁すると共に、窒素取出弁57を開弁させる。これにより、窒素槽45内に蓄えられた高濃度の窒素ガスは、窒素取出配管51、窒素取出弁57、流量調整弁58および逆止弁64を介してバッファタンク63内に供給される。
次に、バッファタンク63内に蓄えられた窒素ガスは、図2に示す切替弁12の開弁により給気管10から1次側配管9、アラーム弁13,14を介して2次側配管15,17(図1参照)へと供給される。そして、2次側配管15,17内に供給される窒素ガスは、所謂低活性ガスであるため、建物1内の2次側配管15,17(1次側配管9も含む)内に酸化物である錆が発生するのを抑えることができ、火災発生時の消火用水が錆により邪魔されて放水性能が低下するのを防止できるという利点がある。
ところで、建物1内の給水ポンプ6、消火水槽5、配管ライン8等からなる消火設備は、例えば定期点検時等に全ての電気設備(例えば、ガス発生装置21の電動モータ23、吸着ユニット28等)を一旦停止させ、このときに1次側配管9、2次側配管15,17内のガス(窒素ガス)は、末端バルブ19,20等から大気中に放出されることがある。
そして、定期点検等の終了後にガス発生装置21の電動モータ23等を休止状態から再び稼働し始めるときには、火災発生時に早期に対処できるようにするため、2次側配管15,17内の圧力を所定時間(例えば、30分程度)以内に規定圧まで昇圧させることが要求されている。
しかし、ガス発生装置21の吸着ユニット28(窒素ガス生成機)で窒素ガスを生成するためには、上述の如く空気槽24内の圧力が所定圧(例えば、0.93MPa)まで昇圧した後に、吸着槽31,32で吸着工程、取出工程、均圧工程、再生工程を順次繰返す必要があり、例えばバッファタンク63内の圧力を、圧縮機22等の運転開始後の所定時間内に窒素ガスによって規定の圧力(例えば、0.3MPa)まで昇圧させることは、実際上では非常に難しいものある。
そこで、本実施の形態では、ガス発生装置21を用いた1次側配管9、2次側配管15,17に対するガス供給処理を、図3に示す処理手順に沿って行うことにより、バッファタンク63、1次側配管9内の圧力を規定の圧力(例えば、0.3MPa)まで早期に昇圧できると共に、2次側配管15,17内の圧力も予め決められた規定圧(例えば、0.1MPa)まで早期に昇圧できるようにしているものである。
即ち、図3に示すガス供給処理は、例えば定期点検等の終了後にガス発生装置21を休止状態から再び稼働し始めるときに行われるもので、まず、ステップ1では、ガス発生装置21の電源が投入されたか否かを判定し、「YES」と判定したときには再稼働時であるから、次なるステップ2に移る。
そして、ステップ2では、電動モータ23により圧縮機22の運転を開始する共に、冷凍式のドライヤ25も作動させ、ドライ配管26内に乾燥した圧縮空気(加圧空気)を吐出させる。なお、この状態では、止め弁70,71が予め開弁されている。
このため、次なるステップ3では、圧縮機22で発生した加圧空気がドライ配管26から吸着ユニット28側に供給されると共に、バイパス管路67を介してバッファタンク63側にも供給される。そして、バッファタンク63に供給された加圧空気は、流出口63Cから建物1の配管ライン8(給気管10、切替弁12、1次側配管9)へと導入されると共に、アラーム弁13,14を介して2次側配管15,17(図1参照)内に供給される。
この結果、例えば消防法等の法律で定められた所定の時間内において、2次側配管15,17内の圧力を加圧空気により規定圧(例えば、0.1MPa)まで早期に昇圧することができ、火災発生時等の緊急事態にも迅速に対処することが可能となる。
そして、2次側配管15,17内の圧力が規定圧に達するときには、1次側配管9からバッファタンク63にわたる部分が、例えば0.3MPa程度の圧力まで上昇するようになり、バイパス管路67内(バッファタンク63と減圧弁69との間)が減圧弁69の設定圧(例えば、0.3MPa程度)を越えると、ステップ4の如く減圧弁69と逆止弁68が閉弁し、バイパス管路67を通じたバッファタンク63への加圧空気の流通が遮断される。
このため、ステップ5に示す如く圧縮機22で発生した圧縮空気が空気槽24内に貯められ、空気槽24内の圧力が漸次増加し、所定圧(例えば0.93MPa程度)まで上昇すると、これを圧力センサ72で検出することにより、図2に示す制御回路62は、吸着ユニット28の運転を開始させる。
そして、吸着ユニット28は吸着槽31,32側で前述の如く吸着工程、取出工程、均圧工程、再生工程を順次繰返すことにより、ステップ6に示すように、空気槽24側から供給される圧縮空気を吸着槽31,32内で窒素ガスと酸素ガスとに分離し、吸着槽31,32で生成された窒素ガスを窒素槽45内に貯留させる。
次に、ステップ7では、窒素槽45内の窒素ガスが規定濃度まで達したか否かを濃度センサ53で検出しつつ、その検出濃度が規定濃度に達した段階で、制御回路62は、排出弁60を閉弁すると共に、窒素取出弁57を開弁させることにより、窒素槽45内に蓄えられた高濃度の窒素ガスを、窒素取出配管51、窒素取出弁57、流量調整弁58および逆止弁64を介してバッファタンク63内に供給する。
そして、次なるステップ8では、圧力センサ65によりバッファタンク63内の圧力(窒素ガスによる圧力)が、例えば0.55MP程度の上限設定圧まで昇圧したか否かを監視し、バッファタンク63内の圧力が上限設定圧に達した段階で、電動モータ23による圧縮機22の運転を停止させると共に、冷凍式のドライヤ25、吸着ユニット28も運転停止させる。
しかし、図1に示す2次側配管15,17内の圧力は、例えばスプリンクラーヘッド16,18側で僅かなガス漏れが発生する等の理由で、時間の経過と共に前記規定圧よりも低下することがある。そして、このような場合には、バッファタンク63内のガス(主に窒素ガスで、一部は加圧空気を含む)が給気管10、切替弁12、1次側配管9、アラーム弁13,14を介して2次側配管15,17内に補充される。
そして、このような補充処理を繰返すうちに、バッファタンク63内の圧力は漸次低下するため、ステップ9では、バッファタンク63内の圧力が、例えば0.35MP程度の下限設定圧まで低下したか否かを監視し、バッファタンク63内の圧力が下限設定圧まで下がった段階で、窒素ガスの供給を再開させる。この窒素ガスの供給を再開する際は、ステップ2及びステップ5〜ステップ7と同様な処理を行う(図示省略)。
即ち、前述したステップ2の同様に圧縮機22、ドライヤ25の運転を再開し、その後に空気槽24の内圧が所定圧まで達した後、吸着ユニット28を運転開始し(ステップ5)、その後、窒素ガスが生成され(ステップ6)、その濃度が規定濃度に達すると窒素ガスを供給する(ステップ7)。
そして、ステップ10では、ガス発生装置21の電源が遮断されたか否かを判定し、「NO」と判定する間はステップ8以降の処理を繰返すようにする。そして、ステップ10で「YES」と判定したときには、ガス発生装置21の電源が遮断されているので、全ての処理動作を終了させる。
かくして、本実施の形態によれば、圧縮機22側の空気槽24とバッファタンク63との間には、窒素ガス生成用の吸着ユニット28をバイパスして空気槽24からバッファタンク63内に向け加圧空気を流通させるバイパス管路67を設け、該バイパス管路67の途中には、空気槽24からバッファタンク63に向けてバイパス管路67内を加圧空気が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する逆止弁68と、該逆止弁68との間でバイパス管路67内の圧力を設定圧(例えば0.3MPa程度)以下に抑える減圧弁69とを設ける構成としている。
これにより、逆止弁68と減圧弁69とによりバッファタンク63に対してバイパス管路67を遮断しているときには、吸着ユニット28の吸着槽31,32等で生成した窒素ガスを窒素槽45からバッファタンク63内に順次蓄えつつ、該バッファタンク63内の窒素ガスを、供給対象物である建物1の配管ライン8(1次側配管9および2次側配管15,17)に向けアラーム弁13,14を介して供給することができる。
そして、供給対象物に供給すべき窒素ガスのガス量(または圧力)が不足するようなときには、バッファタンク63内の圧力が減圧弁69の設定圧よりも低下するので、逆止弁68が開いてバイパス管路67をバッファタンク63と連通させる。これにより、バイパス管路67内には吸着ユニット28をバイパスして空気槽24からバッファタンク63内に向け加圧空気を流通させることができ、このときの加圧空気をバッファタンク63内に順次蓄えつつ、該バッファタンク63内の加圧空気(圧縮空気)を供給対象物に向けて供給することができる。
この結果、例えば建物1の消火システムを定期点検するとき等に、ガス発生装置21を含めて消火設備を一旦休止した状態から再び稼働し始めるようなときには、配管ライン8(1次側配管9および2次側配管15,17)に向けアラーム弁13,14を介して供給すべき窒素ガスの不足分を、前述の如く加圧空気によって賄うことができ、供給対象物側の圧力を加圧空気により早期に昇圧できる。そして、建物1内の2次側配管15,17側圧力を、規定圧まで迅速に昇圧させることができ、火災発生等の緊急時にも早期に対処することができる。
従って、ガス発生装置21に付設している圧縮機22、空気槽24等を有効に活用して、供給対象物(例えば、消火設備側の配管ライン8)内の圧力を早期に規定圧まで昇圧することができ、火災発生時の安全性、信頼性等を向上することができる。
また、ガス発生装置21全体の設置スペースを従来技術に比較して小さくすることができ、装置21全体の小型、軽量化を図ることができる。そして、ガス発生装置21の部品点数が増えるのを抑えることができ、組立時やメンテナンス時の作業性等を高めることができる。
なお、前記実施の形態では、バイパス管路67の途中に逆止弁68と減圧弁69とを設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばバッファタンク63の流入口63B側に弁手段(例えば、逆止弁68と減圧弁69)を設ける構成としてもよく、または、ドライヤ25の流出側に弁手段を設ける構成としてもよい。要は、バイパス管路67を含むバッファタンク63と圧縮機22(ドライヤ25)との間の流路に、弁手段を設ける構成とすればよいものである。
また、前記実施の形態では、(n−1)〜(n+1)階の建物1に消火システムを適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば1階または2階建ての建築物、3階建て以上の建築物、中,高層階の建築物等にも消火システムとして広く適用できるものである。
また、前記実施の形態では、給水管7、給気管10と1次側配管9との間を切替弁11,12により選択的に連通,遮断する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば方向制御弁等を用いて給水管7、給気管10と1次側配管9との間を連通,遮断する構成としてもよいものである。
一方、前記実施の形態では、冷凍式のドライヤ25を用いて圧縮空気を乾燥させる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、圧縮空気中の水分を除湿できるものであれば、例えばシリカゲル等の乾燥剤等を利用したドライヤであってもよい。
また、前記実施の形態では、窒素ガス生成機として一対の吸着槽31,32を有するPSA式の吸着ユニット28からなるガス発生装置21を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧縮機と吸着槽の間を遮断する遮断手段を有しているものであれば、1個または2個以上の吸着槽を有する構成としてもよいものである。