JP5221429B2

JP5221429B2 - 消火設備

Info

Publication number: JP5221429B2
Application number: JP2009072022A
Authority: JP
Inventors: 栄二古澤
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: JP2010220849A

Description

本発明は、給水配管に消火液が充填される消火設備に関するものである。

プラント向け等の大規模な消火設備においては、配管容量が大きいため、配管内に充水される消火液の量が多くなり、気温の上昇に起因する消火液の膨張によって配管内の圧力上昇が生じ、配管の破裂等が生ずる危険がある。このような危険を回避するために、配管内の圧力上昇を緩和する機器として配管途中に圧力空気槽が設置されている（例えば、特許文献１の図９参照）。

このように圧力緩和機器としての圧力空気槽は、単なる空ボンベのようなもので、充水された給水配管から分岐した分岐配管に取り付けられている。圧力空気槽内には加圧空気が封入されているが、この加圧空気は、従来、給水配管への充水時に配管内の空気や元々圧力空気槽に入っていた空気が充水される消火水によって圧力空気槽内で押し上げられて、結果的に所定圧に加圧されている。
そして、監視状態において、配管内の消火液が膨張した場合には、その膨張分がこの圧力空気槽内の空気を圧縮することにより充水配管内の圧力上昇が緩和されるようになっている。

このような圧力上昇を緩和する作用は、圧力空気槽内の空気が消火液に押されて圧縮されることによって行われるものであり、圧力上昇を緩和できるのは圧力空気槽内の空気層の範囲であって、膨張量に対して空気層が少ないと圧力上昇を十分に緩和することができない。そのため、圧力空気槽の容量は、配管容量、設定圧等の条件に基づき、気温変化に対する圧力上昇の幅を緩和できるのに必要な大きさを算出し、算出された容量に見合うような圧力空気槽を設置している。

例えば、配管容量5000Ｌ（リットル）の場合において、容量100Ｌの圧力空気槽を用い、その配管内の設定圧が０℃で５（Kg/cm2）であるとすると、気温２５℃になると10.2（Kg/cm2）、３５℃では16.8（Kg/cm2）となる。同じ条件で、圧力空気槽の容量を200Ｌ（リットル）にすれば、気温２５℃では8.2（Kg/cm2）、３５℃では11.0（Kg/cm2）となり、圧力空気槽の容量を300Ｌ（リットル）にすれば、気温２５℃では7.5（Kg/cm2）、３５℃では9.2（Kg/cm2）となる。このように、圧力空気槽の容積を大きくすれば、配管内の圧力上昇を抑えることができる。

特開平８−１３１５７４号公報

しかし、近年の地球温暖化の傾向から、夏季の気温上昇の度合いは例年よりも大きくなっており、今後さらに大きく上昇することが予想される。最高気温として４０℃はもちろん、４５℃まで上昇することを想定する必要もある。
このような状況に対して、従来のような方法で圧力空気槽を設置するだけでは、配管内の圧力上昇を抑えるのは難しく、また、無理に圧力空気槽によって圧力上昇を抑えようとすると、その容量が巨大なものとなってしまうことになる。
また、従来の圧力空気槽は、充水配管における給水源に近いところに単体で設けられるのが一般的であり、単体の圧力空気槽で圧力上昇を抑えようとすれば、その容量はさらに大きくなってしまう。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、圧力空気層の容量を巨大なものにせずとも充水配管の圧力上昇を抑えることのできる技術を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る消火設備は、給水源のポンプの先に設けられる第１逆止弁から泡原液の混合器の一次側に設けられる第２逆止弁までの区画である水源区画と、前記第２逆止弁から流水検知装置までの区画である給水配管区画と、前記各流水検知装置の二次側の区画である防護区画ごとに区画された給水配管系において、
各区画における充水された給水配管から分岐する分岐配管を設け、該分岐配管に圧力気体が封入された圧力空気槽を設け、該圧力空気槽に封入する圧力気体の量を、前記圧力空気槽が空の状態から前記給水配管に充水して所定圧にしたときに前記圧力空気槽に貯留される空気量よりも多い量になるようにすると共に、前記分岐配管に、前記給水配管内の圧力が設定圧力以上に上昇したときに開放し、前記給水配管内の圧力が設定圧力を下回ると閉止する圧力制御弁を設けたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記圧力気体は、空気よりも消火水に対する溶解度の低い気体を用いていることを特徴とするものである。

本発明においては、充水された給水配管から分岐する分岐配管に、圧力気体が封入された圧力空気槽を設け、該圧力空気槽に封入する圧力気体の量を、前記圧力空気槽が空の状態から前記給水配管に充水して所定圧にしたときに前記圧力空気槽に貯留される空気量よりも多い量になるようしたので、圧力気体の層が従来のものよりも厚くなり、給水配管の圧力上昇を緩和する能力が高い。そのため、圧力空気槽自体の容量を大きくしなくても、圧力緩和を十分に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る消火設備の系統図である。本発明の一実施の形態に係る一次圧制御弁の説明図である。

図１は本発明を、泡消火を行う消火設備に適用した場合の説明図であり、泡消火を行う消火設備の系統図を示している。
本実施の形態に係る消火設備１は、ポンプ３が設置された給水源５から消火用水を供給する給水配管７が配設され、給水配管７の途中には泡原液タンク９が設置され、泡原液タンク９の出口側配管１１と給水配管７との間に消火水に泡原液を混入するための混合器１３が設けられている。混合器１３の先には、さらに給水配管７が延びその先に、複数の防護区画Ｃ_１、Ｃ_２が設けられ、防護区画Ｃ_１、Ｃ_２ごとに流水検知装置１５が設置されている。さらに、各流水検知装置１５の先には各防護区画Ｃ_１、Ｃ_２の起動手段としての一斉開放弁１７が設置され、一斉開放弁１７の先には泡ヘッド１９が設置されている。

一斉開放弁１７には感知用配管２１が接続され、感知用配管２１には感知ヘッド２３が設置されている。一斉開放弁１７は、感知ヘッド２３が火災の熱によって開放されることによる感知配管内の減圧を検出し、これによって開放する仕組みになっている。
一斉開放弁１７から泡ヘッド１９までの間は空配管であるが、それ以外の配管である給水源５から一斉開放弁１７までの配管、及び感知用配管２１は泡水溶液等の消火液が充水されて充水状態になっている。

充水状態となる給水配管７は、その途中に逆止弁機能を有する弁装置が設けられ、該弁装置によって区画分けされている。図１に示す例では、給水源５のポンプ３の先に第１逆止弁２５が設けられるとともに、泡原液の混合器１３の手前に第２逆止弁２７が設けられており、この第１逆止弁２５から第２逆止弁２７までの部分は水源区画Ａとして区画されている。

また、混合器１３の先には流水検知装置１５が設けられているが、流水検知装置１５はその一次側から二次側への流水検知に逆止弁機構を利用するもので、逆止弁機能を有しており、第２逆止弁２７から流水検知装置１５までの部分が給水配管区画Ｂとして区画されている。
さらに、前述のように流水検知装置１５を含んでその先は各防護区画Ｃ_１、Ｃ_２として区画されている。
したがって、図１の例では、水源区画Ａ、給水管区画Ｂ、防護区画Ｃ_１、Ｃ_２の、大きく３種類の区画を備えた系統になっている。

本実施の形態においては、区画ごとに、分岐管７ａを介して圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２が設置されている。これら圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２には、圧力気体としての所定圧の窒素ガスが封入されている。封入されている窒素ガスの量は、圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２が空の状態において給水配管７にゆっくり充水して圧力空気槽内を所定圧にしたときに圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に溜まる空気量よりも多くの量の窒素ガスが封入されている。
また、各区画の給水配管７から圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に連通する分岐管７ａには、それぞれ一次圧制御弁３１が設けられている。

図２は一次圧制御弁３１の説明図である。
一次圧制御弁３１は、図２に示すように、給水配管７に連通する一次室３３と、圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に連通する二次室３５と、一次室３３と二次室３５を仕切る弁体３７と、弁体３７に連結されて一次室３３を区画するように設けられたダイアフラム３９と、一端側がダイアフラム３９に連結されると共に弁体３７を閉止方向に付勢するバネ４１と、バネ４１のバネ４１力を調整する調整ボルト４３、とを有している。

上記のように構成された一次圧制御弁３１においては、一次室３３内の圧力が上昇し、この圧力が設定値を超えると、弁体３７がダイアフラム３９を介して押し上げられることで開放する。したがって、一次圧が所定値を超えている状態では弁開状態を維持することになり、給水配管７と圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２とが連通状態になる。一次圧制御弁３１が開放する所定圧は、調整ボルト４３によってバネ４１力を調整することによって設定される。この一次圧制御弁３１が開放する設定圧は、給水配管７に充水が行われる設置当初の圧力と同じか、あるいはそれ以上に設定する。もっとも、設定圧力が高すぎると、給水配管７の圧力上昇緩和としての意味を成さないので、給水配管７の圧力上昇緩和としての意味を成す程度の圧力以下にする必要はある。具体的には、配管の材質にもよるが、例えば1.3MPa以下に設定する。

以上のように構成された本実施の形態においては、給水配管７の各区画で異常昇圧が発生すると、一次圧制御弁３１が開放して、給水配管７側と圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２側とが連通状態となり、泡水溶液（消火水）が圧力気体を押して圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に流入し、給水配管７内の昇圧を緩和する。
圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２には、窒素ガスが封入されており、その封入量が上述したように充水時に自然に貯留される量よりも多量であるため、気体の層が従来のものよりも多く、圧力の緩和能力が高い。そのため、圧力空気槽自体の容量を大きくしなくても、圧力緩和を十分に行うことができる。

一方、給水配管７内の圧力が低下し、設定圧力を下回ると、一次圧制御弁３１が閉止する。そのため、圧力空気槽内の圧力気体が給水配管７側へ流出することはない。それ故、圧力空気槽内には圧力気体が封入された状態を維持できる。

以上のように、本実施の形態においては、圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に、充水時に自然に貯留される空気量よりも多量の窒素ガスが封入されており、それ故、気体の層が従来のものよりも厚いので、給水配管７の圧力上を緩和する能力が高い。そのため、圧力空気槽自体の容量を大きくしなくても、圧力緩和を十分に行うことができる。

一方、給水配管７内の圧力が低下し、設定圧力を下回ると、一次圧制御弁３１が閉止する。そのため、圧力空気槽内の圧力気体が給水配管７側へ流出することはない。それ故、圧力空気槽内には圧力気体が封入された状態を維持できる。
また、給水配管７から圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に連通する分岐管７ａに一次圧制御弁３１を設けたので、圧力空気槽内の圧力気体が給水配管７側へ流出することがなく、圧力空気槽内に圧力気体が封入された状態を維持できる。

なお、上記の実施の形態においては、圧力空気槽２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２に封入する気体として窒素ガスを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、空気であってもよい。もっとも、窒素のように、空気よりも消火液に溶けにくい気体であればより好ましい。

本発明はプラント向け等の大規模な消火設備１について特に効果が大きいものであるが、このような大規模な消火設備１に限定されるものではない。

なお、上記の実施の形態においては、圧力空気槽に窒素ガスを封入する方法については特に説明していないが、例えば予め圧力空気槽内に加圧した窒素を封入しておき、その後、充水するようにすればよい。あるいは、圧力気体が空気の場合には、充水後に圧力空気槽に例えばコンプレッサなどによって圧力空気を追加して注入するようにしてもよい。

１消火設備３ポンプ５給水源
７給水配管７ａ分岐管９泡原液タンク
１１出口側配管１３混合器１５流水検知装置
１７一斉開放弁１９泡ヘッド２１感知用配管
２３感知ヘッド２５第１逆止弁２７第２逆止弁
２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ_１、２９Ｃ_２圧力空気槽
３１一次圧制御弁３３一次室３５二次室
３７弁体３９ダイアフラム４１バネ
４３調整ボルト

Claims

給水源のポンプの先に設けられる第１逆止弁から泡原液の混合器の一次側に設けられる第２逆止弁までの区画である水源区画と、前記第２逆止弁から流水検知装置までの区画である給水配管区画と、前記各流水検知装置の二次側の区画である防護区画ごとに区画された給水配管系において、
各区画における充水された給水配管から分岐する分岐配管を設け、該分岐配管に圧力気体が封入された圧力空気槽を設け、該圧力空気槽に封入する圧力気体の量を、前記圧力空気槽が空の状態から前記給水配管に充水して所定圧にしたときに前記圧力空気槽に貯留される空気量よりも多い量になるようにすると共に、前記分岐配管に、前記給水配管内の圧力が設定圧力以上に上昇したときに開放し、前記給水配管内の圧力が設定圧力を下回ると閉止する圧力制御弁を設けたことを特徴とする消火設備。
前記圧力気体は、空気よりも消火水に対する溶解度の低い気体を用いていることを特徴とする請求項１記載の消火設備。