JP5313170B2 - 高圧ガス型消火システム制御方法およびその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ガス型消火システム制御方法およびその制御装置に関しており、少なくとも１個の圧縮ガス容器内に、好ましくはガスバルブを有する高圧ガスボトル内に、１５０乃至３００バールの高圧状況下で消火用ガスが収容されており、ガスボトルと消火管との間で消火用ガスの圧力が減圧される高圧ガス型消火システムの制御方法および制御装置に関する。

このような消火システムは経済的理由により、アルゴン、アルゴナイト、窒素、イナージェンなどの消火薬剤を用いて運用されている。前述の消火薬剤は、特許文献１に記載されているように高圧状況下で収容される。このような状況下では、高圧ガスボトル内部に圧縮された状態で消火薬剤が収容される。このような永久気体を用いることにより、加えられる圧力に応じて使用可能なガスの容量が増加する。したがって、高圧状況下でガスを収容することは、特に経済的である。

消火システムを経済的に運用するために、高圧ガスボトルから噴出する消火用ガスの圧力は、消火用管に入る前に減圧される。さらに、２回目の減圧を用いる運用方法も知られている（特許文献２）。

従来より用いられている減圧手段では、特に複数回の減圧を行う減圧手段では、静圧に対して減圧を行う必要があるがコンピュータ用ソフトウェアが不十分であることを理由として、望ましい低圧状況下で消火用ガスを消火用管システムに導くことを保証できなかった。さらに、これまで用いられていた減圧手段は、消費される材料がかなりかさむものであった。

特許文献３は、消火用ガス容器上に配置されるバルブを開示しており、バルブには制御圧力が加えられている。このバルブは、制御圧力が加えられる制御スプールを備えている。この制御スプールは、プランジャを用いて、圧縮ガス容器の排気口を閉じる別バルブに影響を与える。制御圧力は、圧縮ガス容器の圧力に逆らって別バルブを開く必要がある。制御ガス圧力がガスボトルの圧力に対抗する必要があるため、このようなバルブ構成は、比較的低圧力を利用したガスボトルに対してのみ効果的である。

特許文献４は、切断ピストンに対して容器の圧力が径方向に作用する圧力制御消火バルブを開示しており、この切断ピストンは、横断面を変更するように変位可能となっている。この切断ピストンは円錐形をしているため、容器の圧力は軸方向の力成分として切断ピストンに影響を及ぼすことになる。したがってこの装置もまた、高圧力の利用に適したものではない。

独国特許第４２２００６２号明細書 独国実用新案第２００００３６５号明細書 米国特許第５８９９２７５号明細書 国際公開第２００６／１１０１４９号パンフレット

本発明の目的の一つは、望ましい低圧力状況下で消火用ガスが消火用ガス管に送られることを簡単な方法を用いて保証する高圧ガス型消火システムの制御方法およびその装置を提供することにある。

本発明に関する装置は、請求項１で定義されている。制御バルブの構成に特徴があり、圧力ガス容器の高圧力が変位した力成分の影響を制御ピストンに与えないように構成されている。

圧縮ガス容器の圧力が制御バルブ内で補償される結果として、制御圧力を介してのみ制御ピストンが変位することになり、制御ピストンは高圧力に依存する必要がなくなる。したがって、排気圧力に対して容器の圧力が極めて高い場合においても、排気圧力の制御が非常に正確になる。このような構成により、複数回にわたる減圧も省略可能となる。

制御バルブとして構成される減圧バルブにより、高圧状況下での接続に必要とされる要素および高圧状況下用の管だけでなく、高圧状況下で必要と考えられているガスボトルのバルブと消火用ガス管システムとの間の周知の要素、例えば追加減圧手段など、が不必要となる。上記の構成により、消火用ガスの圧力を減少することが容易となる。制御圧力チャンバ及び所定の制御圧力を用いることにより、制御バルブから消火用ガス管システムに送られる消火用ガスの圧力が所定の制御圧力を超えない。したがって、消火用ガス管システム内の圧力は制御バルブを用いてダイナミックに制御されるため、消火用ガス管システム内の圧力が設定された圧力を超えないことが保証される。このような構成により、非常に高い圧力が原因で消火用ガス管システムに生じ得る破損を回避することができる。

本発明は、追加減圧手段を省略することができるため、消火システムの組み立てにおける処理が簡略化され得るという効果もある。さらに、油圧を２００乃至３００バールに保つためのコンピュータソフトウェアが不要となる。自由に利用可能で安全なコンピュータソフトウェアは現在でも市場に存在していないため、このことは本発明が有する他の顕著な効果と考えられる。

好適な装置としては、バルブハウジング内にある吸気開口部の近傍に高圧チャンバを備えている特徴と、バルブハウジング内にある排気開口部の近傍に動作圧力チャンバを備えている特徴とを有する。これらのチャンバは、閉鎖ピストン及び制御ピストンが結合してある隔壁内の切替開口部を用いた手段により接続されている。補償用開口部を有する閉鎖ピストンの後側には補償チャンバが配置されており、制御ピストンの後側には制御ガス用接続部を有する制御圧力チャンバが配置されている。さらに、閉鎖ピストンは接続ロッドを介して制御ピストンに接続されている。

制御バルブを配置するために容器取付部を備えており、この容器取付部は、ボトル頸部と制御バルブとの間にはめ込まれている。また容器取付部は、ボトルノズルを用いて圧縮ガス容器上にねじ込まれるバルブソケットを備えており、このバルブソケットは、バルブソケット穴に通されたバルブ接続部を介して制御バルブに接続されている。

本発明の実施の形態および制御バルブの稼働形式について、図面に基づいて更に詳細に説明する。

参考形態１に関するバルブソケットを備えた制御バルブの全体断面図であ る。 図１で示された制御バルブの個々の稼働段階を説明する図である。 図１で示された制御バルブの個々の稼働段階を説明する図である。 図１で示された制御バルブの個々の稼働段階を説明する図である。 図１で示された制御バルブの個々の稼働段階を説明する図である。 実施の形態１の制御バルブを示す図である。 容器バルブに対する制御バルブの接続を示す図である。 高圧力が継続的に制御バルブに影響することを制御圧力に基づいて容器バル ブを開くことにより防止する実施の形態２の制御バルブを示す図である。

図１乃至５の制御バルブ３は、切替開口部１１を有する隔壁６を備えたバルブハウジング５により形成されている。隔壁６の片側には、高圧消火用ガスに用いる吸気開口部７が制御バルブ３の底部に配置されている。隔壁６の他の片側には、減圧された消火用ガスに用いる排気開口部８が制御バルブ３の上部に配置されている。バルブハウジング５の一側面にはカバー１９が配置してあるが、バルブハウジング５の他側面にはカバー２０が配置してある。隔壁６の右側には制御ピストン１３が配置してあり、隔壁６の左側には閉鎖ピストン１２が設置してある。両ピストンは、接続ロッド１８により接続されている。閉鎖ピストン１２は、自身の位置に基づいて、隔壁６内の切替開口部１１に対して気密閉鎖状態を保証することができ、又は切替開口部１１が開放状態になることを保証することができるよう構成されている。閉鎖ピストン１２は、吸気開口部７の領域内に高圧チャンバ９を形成し、後側面とカバー１９との間に補償チャンバ１５を形成する。補償チャンバは、閉鎖ピストン１２内部の補償用開口部１４を介して動作圧力チャンバ１０に接続されている。補償チャンバ１５内部には、閉鎖ばね２１が設置される。排気開口部８の領域に配置された制御ピストン１３は、カバー２０を用いて制御圧力チャンバ１６を形成し、隔壁６を用いて動作圧力チャンバ１０を形成している。カバー２０には、制御ガス用の制御圧力管１７ａを接続する制御圧力接続部１７が設けてある。

容器取付部４は圧縮ガス容器１上に回してはめ込まれている。この圧縮ガス容器は、好ましくは高圧ガスボトルであり、１５０乃至３００バールである高圧ガスで満たされており、たとえばこの圧縮ガス容器１は、この取付部により組立作業の間は閉鎖状態に保たれる。制御バルブ３は容器取付部４に接続されている。バルブソケット２２とこの構造の上部に配置されたバルブ適合接続部２３とを用いて、制御バルブ３の吸気開口部７にバルブ適合接続部を接続することにより、この構造は形成されている。このようにするために、バルブ適合接続部２３は、下方に向けて口広げ加工が施された注入口２５を有しており、この注入口の上部に接続穴２５を有している。この容器取付部は、その上部に配置されて制御バルブ３の吸気開口部７に接続されているバブル適合接続部２３を有するバルブソケット２２により構成されている。バルブソケット２２はその中央部に、注入口３２を囲うリング肩部３１を有するバルブソケット穴２７を備えている。リング肩部上には、ばね封止要素３０が密閉状態で支持されている。バルブ適合接続部２３は、プランジャ２８を押圧している。バルブディスク２９は、プランジャ２８の下方部分に配置されている。ばね封止要素３０は偏りを有しており、ガスが通気可能となっている。ばね封止要素はボトル圧力により圧縮された場合、それにより注入口３４を密閉する。

制御バルブ３が容器取付部４に接続されている場合、プランジャ２８が、ばね封止要素３０を用いた手段により密閉される注入口３４を管理することになる。バルブ適合接続部２３が回してはめ込まれた場合、バルブ適合接続部とバルブソケット２２との間に耐密な接続がまず形成される。ばね封止要素３０を伴なったプランジャ２８は、依然として注入口３４を密閉している。バルブ適合接続部２３をバルブソケット２２内部に更に移動させた場合、バルブ適合接続部２３は、プランジャ２８の基底板３２にかかる力とは反対方向の力を加える。それにより、バルブディスクが圧縮ガス容器１側に移動する。したがって、ばね封止要素３０がのばされた場合、隙間を生じたばね封止要素を通りて１５０乃至３００バールの高圧ガスが高圧チャンバ９内部に流入することになる。

以下に、図１乃至５の制御バルブ３の機能について詳細に述べる。

まず、隔壁６の切替開口部１１は閉鎖ピストン１２により閉じられている。たとえば６０バールといった所定の圧力を有する制御ガスが、制御圧力管１７ａを介して制御圧力チャンバ１６に与えられる。この圧力は任意の圧力に設定可能であり、消火用ガス管２に接続されたパイプ網内部に排気開口部８から流入する消火用ガスの圧力を規定する。制御圧力は、制御ピストン１３を制御バルブ３の内側に押圧する。制御ピストン１３は、接続ロッド１８を用いた手段により閉鎖ピストン１２を動かす。それにより、切替開口部１１は開放状態となり、制御バルブ３が開く。この状態で、消火用ガスが動作圧力チャンバ１０内部に流入して、補償用開口部１４を介して補償チャンバ１５内部に流入する。消火用ガスは動作圧力チャンバ１０から消火用ガス管ネットワーク２へ流れて消火用ガス管ネットワークを満たしており、パイプネットワーク内部と動作圧力チャンバ１０とに同じ圧力が発生する。動作圧力チャンバ１０の圧力が制御圧力チャンバ１６の圧力を超えた場合、閉鎖ピストン１２および制御ピストン１３が前述した方向とは反対の方向に移動して切替開口部１１が閉鎖される。閉鎖動作は、補償チャンバ１５に設置されている閉鎖ばね２１により補助される。パイプネットワーク内に生じる圧力減少および制御圧力チャンバ１６と比較した場合の圧力差の増大により、制御ピストン１３と閉鎖ピストン１２とは後方へ移動することになり、切替開口部１１が再び開放状態に導かれる。この工程は、圧縮ガス容器１内の圧力が制御圧力よりも低くなるまで継続される。したがって、圧縮ガス容器１が空になるまで、制御バルブが開かれたままとなる。

参考形態の制御バルブの構成を用いることにより、動作圧力チャンバ１０と制御圧力チャンバ１６との間が、一定のバランスで保たれる。その結果、消火用ガス管２内部にある消火用ガスの圧力は、決して制御ガスの圧力を超えることがない。

制御バルブ３と緩和孔３５を備える容器取付部４とのモジュール構造とすることにより、圧縮ガス容器１が圧力を有する場合においても、容器取付部４から制御バルブ３の取り外しが可能となる。この特徴も、参考形態のさらなる効果であり、既存のボトルバルブでは達成していない効果である。

図６の制御バルブ３は、一端部にあるねじ式継手内に排気開口部８を有しているバルブハウジング５を備えている。他端部からバルブハウジング５内部へ、バルブ蓋２０を有するシリンダブッシュ４０が挿入されている。シリンダブッシュは、制御圧力接続部１７と制御圧力チャンバ１６とを備えている。シリンダブッシュ４０は、ピストン４２が移動するシリンダ穴４１を有している。ピストン４２は、実施の形態１の閉鎖ピストン１２と制御ピストン１３との両方の機能を備えている。ピストン４２は、シリンダ穴４１を密封するための封止リングを備えている。バルブハウジング５の位置で支持された閉鎖ばね２１は、ピストン４２を制御圧力接続部１７に向かって押圧する。したがって、制御圧力が閉鎖ばね２１とは反対の方向に作用することとなる。

ピストン４２は、制御圧力チャンバ１６を規定する閉塞前側壁を有している。その他に、ピストン４２は中空状に形成されており、後方端部が開口してあり、動作圧力チャンバ６４を形成している。ピストンは、シリンダブッシュ４０の横軸穴４４と一致し得る横軸穴４３を有している。横軸穴４４は、吸気開口部７に接続されている周方向の溝が有する領域内に配置されている。それにより、高圧チャンバ４５が形成される。チャンバの圧力は、横軸穴４４を通してピストン４２に対して径方向に作用する。したがって、ピストン４２に対して軸方向に押圧することはない。制御チャンバ１６の制御圧力のみによってピストン４２は移動して、排気開口部８の圧力または消火用ガス管２（図１）内部の圧力の影響を受ける。これらの圧力は、ピストン４２に対して軸方向に排他的に作用する。

本発明のバルブを使用した場合、制御圧力を例えば１０バールから１００バールの間で調節することが可能となる。制御圧力は、常に、圧縮ガス容器１の圧力に影響されることなく、パイプネットワークにつながる消火用ガス管２の圧力を決定する。

圧縮ガス容器内部の圧力は、吸気開口部７を通して環状高圧チャンバ４５に到達する。この圧力は、横軸穴４４を介して径方向に排他的にピストン４２に作用する。したがって、軸方向の力成分の影響はない。このような構成により、圧縮ガス容器内部の高圧力が補償されるため、制御ピストン４２を移動させるような力成分が制御ピストンに働かない。したがって制御ピストンは、制御圧力チャンバ１６内部の制御ピストンのみによって調節される。

図７で示されているように、アダプタ３７はバルブハウジング５の吸気開口部７に接続されている。このアダプタは、バルブハウジング５と容器バルブ４６とを接続するねじ山を備えた管継手である。容器バルブ４６は、公知のものである。この容器バルブは、一端部にトリガ圧を与えるためのコネクタ４７と他端部に位置する圧縮ガス容器を貫通するためのコネクタ４８とを有する細長ハウジングを備えている。容器バルブは、ばねを用いた手段によりシート５０に対して押圧されるピストン４９を備えている。したがって、圧縮ガス容器から排気口５１へ向かう通路を閉鎖することができる。トリガ圧をコネクタ４７に与えることにより、ピストン４９が動かされて、高圧状況下の消火用ガスに対する通路が確保される。排気口５１は、アダプタ３７に接続されている。容器バルブ４６と制御バルブ３とは、アダプタ３７を用いることによりＨ字型の堅固なユニットを形成する。

コネクタ４７にトリガ圧を与える代わりに、機械的に、電気的に又は油圧的に、容器バルブ４６が作動される構成でもよい。容器バルブは、高圧力を制御バルブ３へ開放する。したがって、制御バルブ３は常に高圧状況下にさらされているわけではなく、容器バルブ４６が開いた場合にのみ高圧状況下にさらされることになる。この瞬間から、制御コネクタ１７に圧力を与えることによってピストン４２は自身の圧力調節機能を発揮することができる。

図８の実施の形態においては、圧縮ガス容器に回してはめこまれるバルブソケット２２の上にバルブハウジング５が取り付けられている。バルブハウジング５は、２個の蓋部１９、２０により閉じられた構造としてある。蓋部２０は、制御ガス用の制御圧力コネクタ１７を備えており、蓋部１９は、内部に排気開口部８を有する筒状部材を備えている。バルブハウジングはハウジング穴６１を有しており、このハウジング穴の内部には長手方向に変位可能なシリンダブッシュ４０が配置される。シリンダブッシュ４０はピストン６２を備えており、このピストンの前方壁は制御圧力チャンバ１６を規定する。またこのピストンは、シリンダブッシュのシリンダ穴４１内部で変位可能である。閉鎖ばね２１は、ピストン６２を制御圧力コネクタ１７の方向へ押圧する。閉鎖ばね２１は、シリンダブッシュ４０のリング肩部５３に支持されている。他のリング肩部は、ピストン６２に対する受面５４として機能する。

ピストン６２には、外部から高圧チャンバ４５内部へ誘導する横軸穴４３を設けてある。横軸穴４３は、シリンダブッシュ４０の横軸穴４４と協働する。制御圧力がピストン６２をシリンダ穴４１の受面５４まで動かした場合、横軸穴４３と横軸穴４４とは連通するようになる。

バルブハウジング５は、高圧チャンバ４５を形成する環状溝を備えている。横軸穴４３と横軸穴４４とが高圧チャンバ４５の領域に到達した場合、容器の圧力は、横軸穴を通して動作圧力チャンバ６４内部に開放されて、動作圧力チャンバ内部から排気開口部８に開放される。

シリンダブッシュ４０の外側はカム輪郭５５を有しており、カム輪郭はかど取り面を有する外周凹部の形態になっている。バルブソケット内部に設けてある容器バルブ５７のプランジャ５６は、このカム曲線内に位置する。容器バルブ５７は、ばね５９によりバルブシート６０の方向に押圧されるバルブボディ５８を備える。プランジャ５６の端部がカム曲線５５の凹部に入った場合、図８に示してあるように、ばね５９がバルブボディ５８を閉鎖位置へ押圧する。ピストン６２が制御圧力チャンバ１６内の圧力により動いた場合、横軸穴４３と横軸穴４４とがまず連通するようになり、その後、シリンダブッシュ４０が図８の左側へと移動する。したがって、プランジャ５６の先端がカム曲線５５の傾斜面に到達する。プランジャ５６はバルブボディ５８を開放位置へと押圧するため、容器バルブ５７が開き、圧縮ガス容器内部において高圧状況下におかれていた消火用ガスが開放されて制御バルブ３内に流れ込む。ねじ式継手６３は、圧縮ガス容器に接続されている。

図８の実施の形態では、常に高圧チャンバ４５が高圧状況下の消火用ガスにさらされているわけではないようにしてある。むしろ、通常は閉じられている容器バルブ５７によって、高圧力が制御バルブ３に作用しないようにしてある。制御圧力コネクタ１７にある制御ガスは、容器バルブ５７を開く動作と制御バルブ３による圧力制御とに影響を与える。簡単な方法を用いているにもかかわらず、バルブソケット２２を有する制御バルブにより望ましい低圧力状況下で消火用ガスが消火用ガス管に流入することを保証できるようになる。また、高圧チャンバが常に高圧ガスにより満たされているということもない。

Claims (8)

1. 少なくとも１個の圧縮ガス容器及び減圧バルブを備える高圧ガス型消火システムの出力圧力を制御する装置であって、
   前記減圧バルブは、圧力により制御されており自己調節可能な制御バルブであり、制御圧力が加えられる制御圧力チャンバ及び前記制御圧力により制御される制御ピストンを備え、
   該制御ピストンは、ばね手段の作用に反してバルブハウジング内部のシリンダ穴内で変位可能であり、
   前記制御ピストン及び前記シリンダ穴は協働通路を有しており、
   該協働通路は吸気開口部と排気開口部とを前記制御ピストンの定められた位置において接続し、
   前記圧縮ガス容器の高圧力が前記制御ピストンに変位力成分の影響を与えないように構成してある
   ことを特徴とする装置。
2. 前記制御バルブは、
   脱着可能な状態でバルブソケットに固定されており、
   該バルブソケットの一端部はねじ式継手を用いた手段により前記圧縮ガス容器へ回してはめ込まれるように構成されており、
   他端部はバルブソケット穴に挿入可能なバルブ適合接続部を用いた手段により前記制御バルブの吸気開口部に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. バルブディスクを有するプランジャが、
   前記バルブソケットのバルブソケット穴に設置してあり、
   該プランジャは前記バルブ適合接続部の挿入により変位可能であり、
   前記バルブディスクと前記バルブソケットのリング肩部との間にあるばね封止要素により前記プランジャが囲まれている
   ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記シリンダ穴は、
   前記バルブハウジングに含まれるシリンダブッシュの一部である
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記バルブハウジングは、
   自身の吸気開口部を用いてアダプタに固定されており、
   次は該アダプタが容器バルブに固定されており、
   トリガ信号に応じて前記圧縮ガス容器の圧力が前記アダプタに与えられる開放機構を前記容器バルブが備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記シリンダブッシュは前記バルブハウジング内部で変位可能であってカム輪郭を有しており、
   前記シリンダブッシュの変位後の位置に基づいて前記カム輪郭が容器バルブを開放状態にする
   ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 前記制御ピストンを押圧する前記ばね手段は、
   前記シリンダブッシュにより支持されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記制御ピストンは、
   前記シリンダブッシュの受面とは反対側に接触しており、
   前記受面と協働する
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。

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