JP6216488B2 - 消火設備 - Google Patents

Description

本発明は、火災が発生した場合に消火ポンプを起動してスプリンクラーヘッドから放水させる消火設備に関する。

従来、一般ビル向けの消火設備として、湿式スプリンクラー消火設備が知られている。湿式スプリンクラー消火設備は、水による初期消火を目的として、火災感知から消火まで全て自動で行う消火設備である。一般ビル向けの湿式スプリンクラー消火設備は、閉鎖型スプリンクラーヘッドを用い、全配管内に加圧水を充満させており、火災の場合、スプリンクラーヘッドが自動的に作動して流水検知装置を開き、毎分８０リットル以上の水を連続散水して消火する。

また、寒冷地向けとして、流水検知装置の２次側配管に圧縮空気を充填して凍結を防止した乾式スプリンクラー消火設備が知られている。

このようなスプリンクラー消火設備は、火災による熱気流を受けて閉鎖型のスプリンクラーヘッドが作動すると、スプリンクラーヘッドからの放水により消火ポンプからの配管内に充水していた加圧水の圧力が低下することから、この圧力低下を給水本管の加圧水を導入した圧力タンクに設けた圧力スイッチで検出し、圧力低下検出信号をポンプ制御盤に出力して消火ポンプを起動し、加圧水をスプリンクラーヘッドに供給して継続的に放水可能としている。

このような火災よりスプリンクラーヘッドが作動した場合の消火ポンプの起動は、予作動式スプリンクラー消火設備でも同様である。

スプリンクラー消火設備に設けた閉鎖型のスプリンクラーヘッドは、火災による熱気流を受けて開放するものであるが、大きな地震が発生して強い衝撃が加わった場合に破損すると、開放して水が漏れるという事故が起こす。

この問題を解決するため、緊急地震速報を受信したときに、ポンプ制御盤に停止信号を出力して、ポンプの起動を停止するように構成したスプリンクラー消火設備が提案され、地震発生時における、スプリンクラーヘッドの破損による水漏れを抑制できるようにしている（特許文献２）。

また、地震発生後に火災感知器が作動した場合には、制御盤に火災信号を入力させてポンプ運転の停止機能を解除し、給水本管の圧力低下を検出してポンプを起動するようにしている。

特開２００２−２９１９２号公報 特許第５１８７８８０号公報

ところで、このような従来の緊急地震速報を受信したときにポンプの起動を停止するようにしたスプリンクラー消火設備にあっては、地震発生後に火災感知器が作動した場合には、制御盤に火災信号を入力させてポンプ運転の停止機能を解除し、給水本管の圧力低下を検出してポンプを起動するようにしている。しかしながら、定常監視状態と同様に、給水本管の加圧水を導入した圧力タンクに設けた圧力スイッチで検出し、圧力低下検出信号をポンプ制御盤に出力して消火ポンプを起動しており、漏水による給水本管内の圧力低下も想定されることから、消火ポンプを起動してから規定のポンプ吐出圧の定格運転状態となるまでの時間遅れが大きくなり、その間、作動したスプリンクラーヘッドからの放水量が一時的に減少し、初期消火が不確実になる可能性がある。

一方、機能停止が許されない用途や、地域社会に生じた被害を早期に復旧するための中枢施設となる官庁施設、病院などでは建物機能を地震後にも継続して確保する必要があり、建築的・設備的に積極的な機能確保策を図る必要がある。

図３は従来設備における地震後に火災が発生した場合の設備動作の一例を示したタイムチャートである。

図３に示すように、時刻ｔ１で地震が発生したとすると、ポンプ起動停止を行い、給水機能を停止する。その後、時刻ｔ２で火災が発生したとすると、ポンプ起動停止を解除する。続いて時刻ｔ３で火災による熱気流を受けてスプリンクラーヘッドが作動したとすると、これに伴い給水本管内の圧力が低下し、時刻ｔ４で圧力スイッチが作動して消火ポンプを起動する。時刻ｔ４で起動した消火ポンプはその後の時刻ｔ５で定格運転に入り、その間に低下した給水本管内の圧力が回復し、作動したスプリンクラーヘッドからの放水を継続させる。

しかし、時刻ｔ３で作動したスプリンクラーヘッドからの放水は、ポンプ起動となる時刻ｔ４までに低下し、時刻ｔ４からの消火ポンプの起動により時刻Ｔ５で回復するが、この間に放水量が一時的に低下して十分な消火能力が得られなくなる。特に、地震が起きた場合には、配管の損傷による漏水の影響で、消火ポンプを起動しても給水本管内の圧力が時刻ｔ５のように規定圧力に回復するまでに時間がかかり、その間、スプリンクラーヘッドからの放水量が低下して初期消火が不確実になる可能性がある。

本発明は、地震発生により漏水を起こす損傷を受けた場合であっても、消火設備機能を可能な限り継続的に確保して、地震発生後に起きる火災に対処可能とする消火設備を提供することを目的とする。

本発明は、流水検知装置の二次側の配管に閉鎖型のスプリンクラーヘッドが接続され、消火ポンプから流水検知装置までの一次側配管内に加圧水が充満した消火設備に於いて、
一次側配管内の圧力低下を検出して圧力低下検出信号を出力する圧力検出器と、
地震を検出して地震検出信号を出力する地震検出装置と、
防護区画の火災を検出して火災信号を出力する火災感知器と、
圧力低下信号による起動制御及び火災信号による起動制御の何れか一方を選択した状態で消火ポンプを制御する制御部と、
を備え、制御部は、
通常監視状態では、圧力低下信号による起動制御を選択して圧力低下信号を受信した場合に消火ポンプを起動し、
地震検出信号を受信した場合は、火災信号による消火ポンプの起動制御を選択して火災検出信号を受信した場合に消火ポンプを起動する、
ことを特徴とする。

ここで、地震検出装置として、緊急地震速報を受信した場合に地震検出信号を出力する受信装置を備える。

また、地震検出装置として、所定以上の震度で作動して地震検出信号を出力する感震器を防護区画に備えてもよい。

本発明によれば、流水検知装置の二次側の配管に閉鎖型のスプリンクラーヘッドを接続し、消火ポンプから流水検知装置までの一次側配管内に加圧水を充満した消火設備に於いて、一次側配管内の圧力低下を検出して圧力低下検出信号を出力する圧力検出器と、地震を検出して地震検出信号を出力する地震検出装置と、防護区画の火災を検出して火災信号を出力する火災感知器と、地震検知信号を受信することなく圧力低下信号を受信した場合に消火ポンプを起動し、地震検出信号を受信した場合は、圧力低下信号を受信しても消火ポンプを起動せず、火災検出信号を受信した場合に消火ポンプを起動する制御部とを設けるようにしたため、大きな地震が発生して強い衝撃が加わってスプリンクラーヘッドや配管が破損し、水漏れを起こして圧力低下を検出しても、地震を検知している場合は、消火ポンプを起動せず、損傷したスプリンクラーヘッドや配管部分からの漏水を配管内に充満していた水の漏水に留めて水損被害を抑制し、また、水源水槽の貯留水を確保して地震発生後の火災に備えることを可能とする。

また、地震を検知した場合に配管内の圧力低下を検出しても消火ポンプを起動しないが、このとき防護区画の火災を検出した場合は、火災検出に基づき消火ポンプを起動し、火災による熱気流を受けてスプリンクラーヘッドが作動する前に、起動した消火ポンプは定格運転状態に立ち上がっており、スプリンクラーヘッドが作動した場合に、放水量の一時的な減少を起こすことなく、最初から十分な放水量を確保して確実な初期消火を可能とする。

特に、地震による配管の損傷により漏水が発生していることが想定されるが、漏水があっても、火災検出に基づく消火ポンプの起動により、スプリンクラーが作動したときには、消火ポンプは定格運転またはそれに近い状態となっていることで、漏水があっても、作動したスプリンクラーヘッドからの十分な放水量を確保可能とする。

スプリンクラー消火設備の概略を示した説明図 本発明の消火設備について地震後に火災が発生した場合の設備動作を示した説明図 従来の消火設備について地震後に火災が発生した場合の設備動作を示した説明図

［スプリンクラー設備の概要］
図１は本発明の消火設備として湿式スプリンクラー消火設備の概要を示した説明図である。図１に示すように、建物の地下階などのポンプ室には消火ポンプ１０を設置し、モータ１２により駆動する。モータ１２はポンプ制御盤１４により起動・停止の運転制御を受ける。モータ１２により駆動された消火ポンプ１０は水源水槽１５からの消火用水を吸入し、建物の高さ方向に配置した給水本管１６に加圧した消火用水を供給する。

消火ポンプ１０に対してはポンプ起動用の圧力スイッチ２０を備えた圧力タンク１８を設ける。圧力検出器として機能する圧力スイッチ２０は給水本管１６の管内圧力が規定圧力以下に低下したことを検出してポンプ制御盤１４に圧力低下検出信号Ｅ１を出力し、これによってモータ１２を駆動して消火ポンプ１０を起動する。

給水本管１６からは建物の例えば階別の防護区画毎に分岐管２２を引き出している。分岐管２２の分岐部分には流水検知装置２４を設け、その２次側の分岐管２２には閉鎖型のスプリンクラーヘッド２６を設けている。分岐管２２の末端側には末端試験弁２８を設け、その２次側を、オリフィス３０を介して排水管３２に接続している。

消火ポンプ１０、給水本管１６及びスプリンクラーヘッド２６にいたる配管内には加圧水を充満している。流水検知装置２４は通常の監視状態で弁体を閉じており、火災によりスプリンクラーヘッド２６が開放作動して消火用水を散水すると、散水に伴う水流により弁体を開き、弁体の動きに連動して流水検知スイッチをオンし、スプリンクラー監視盤３４に流水検知信号を送信して作動表示又は火災表示を行う。

またスプリンクラーヘッド２６を設置した防護区画には、自火報受信機３８から引き出された感知器回線に接続した火災感知器３６を設置している。自火報受信機３４は火災感知器３６からの火災検出信号を受信して火災警報を出力し、また、移報信号としての火災信号Ｅ３を出力する。

［ポンプ制御盤と震災対策の設備機器］
図１に示したスプリンクラー消火設備の地震検出装置として、防護区画に感震器４０を設けると共に受信装置４２を設けている。

（感震器の構成）
感震器４０は、所定以上の震度で作動して地震検出信号Ｅ４をポンプ制御盤１４に出力する。感震器４０が作動して地震検出信号Ｅ２を出力する震度は、防護区画の耐震強度や消火設備の耐震強度に応じて定め、例えば震度５以上で作動するように設定する。感震器４０は例えば地震に伴う横揺れ及び縦揺れを検知する加速度センサや、移動する内蔵の球体でスイッチ接点をオンして検知する機械式の地震センサ等を使用する。

（受信装置の構成）
受信装置４２は、テレビ放送、ＦＭ放送又はＡＭ放送の受信機能を備え、気象庁から発表される緊急地震速報（ＥＥＷ：Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅａｒｌｙ Ｗａｒｎｉｎｇ）を受信した場合に、地震検出信号Ｅ２をポンプ制御盤１４へ出力する。受信装置４２が受信する緊急地震速報は、一般向けの場合、推定最大震度５弱以上で気象庁から発表される警報であり、強い揺れが予想される地域に対し、地震動により重大な災害が起こるおそれのある旨を警告する放送である。

緊急地震速報は例えば「（チャイム音２回）緊急地震速報です。強い揺れに警戒してください。・・・・・」といった放送を繰り返す。受信装置４２は、緊急地震速報のチャイム音を判別して地震検出信号Ｅ４を出力する。また、受信装置４２による緊急地震速報の受信は、放送受信以外に、携帯電話網、無線ＬＡＮを経由したインターネット配信などによる緊急地震速報を受信して地震検出信号Ｅ２を出力しても良い。

（ポンプ制御盤の構成）
ポンプ制御盤１４は、制御部４４と駆動部４６を備えている。制御部４４には、圧力スイッチ２０からの圧力低下検出信号Ｅ１、感震器４０からの地震検出信号Ｅ２、自火放受信機３８からの火災信号Ｅ３、受信装置４２からの地震検出信号Ｅ４及び呼水水槽１７に設けた水位検出スイッチ１７ａからの水位検出信号Ｅ５を入力している。なお、水位検出スイッチ１７ａからの水位検出信号Ｅ５は正常水位範囲を検出してポンプ起動条件をみたしているものとてして説明する。

制御部４４は、通常監視状態にあっては、感震器４０及び又は受信装置４２から地震検知信号Ｅ２又はＥ４を受信することはなく、この場合は、圧力タンク１８に設けた圧力スイッチ２０により給水本管１６の圧力低下信号を受信した場合に駆動部４６に指示して消火ポンプ１０を起動する制御を行う。これは火災によりスプリンクラーヘッド２６が作動して給水本管１６の管内圧力の低下を検出して消火ポンプ１０を起動する通常の制御である。

一方、制御部４４は、感震器４０及び又は受信装置４２から地震検知信号Ｅ２及び又はＥ４を受信した場合は、防護区画に設けた火災感知器３６の火災検出による火災信号Ｅ３を自火報受信機３８から受信した場合に、駆動部４６に指示して消火ポンプ１０を起動する制御を行う。

このため、大きな地震が発生して強い衝撃が加わってスプリンクラーヘッド２６や配管が破損し、水漏れを起こして給水本管１６の管内圧力の低下を圧力スイッチ２０で検出しても、例えば感震器４０で地震を検知している場合は、消火ポンプ１０を起動せず、損傷したスプリンクラーヘッド２６や配管部分からの漏水を配管内に充満していた加圧水の漏水に留めて水損被害を抑制し、また、水源水槽１５に貯留水を確保して地震発生後の火災に備えることを可能とする。

また、制御部４４は、感震器４０及び又は受信装置４２からの地震検知信号Ｅ２及び又はＥ４を受信している場合に、給水本管１６の管内圧力の低下を検出しても消火ポンプ１０を起動しないが、このとき防護区画の火災を火災感知器３６で検出した場合には、火災信号Ｅ３の受信に基づき消火ポンプ１０を起動し、火災により作動したスプリンクラーヘッド２６からの継続放水を可能として初期消火を可能とする。

また、制御部４４は、感震器４０及び又は受信装置４２からの地震検知信号Ｅ２及び又はＥ４を受信しているときに、自火報受信機３８が火災信号Ｅ１を出力できない障害を示す障害信号を受信した場合には、火災信号Ｅ３の受信に基づく消火ポンプ１０の起動制御を解除し、圧力タンク１８に設けた圧力スイッチ２０により給水本管１６の圧力低下信号を受信した場合に消火ポンプ１０を起動する制御を行う。自火報受信機３８が火災信号Ｅ３を出力できない障害としては、例えば、自火報受信機３８の連動停止、移報停止、電源断、点検中などを示す信号がある。

ここで、地震を検出する地震検出器として、受信装置４２に加え感震器４０を設けたことで、緊急地震速報が出されずに地震による揺れを受けた場合、感震器４０で地震を感知して地震検出信号Ｅ２を出力して、火災感知器３６が作動した場合の消火ポンプ１０の起動制御を可能とし、地震検知の確実性を向上可能とする。

［設備動作］
図２は地震後に火災が発生した場合の図１の消火設備の動作の一例を示したタイムチャートである。

図２に示すように、時刻ｔ１で地震が発生したとすると、ポンプ制御盤１４は、それまでの圧力スイッチ２０からの圧力低下検出信号によるポンプ起動制御から、火災感知器３６の作動によるポンプ起動制御に切替える。その後、時刻ｔ２で火災が発生して火災信号Ｅ３を受信すると、消火ポンプ１０を起動する。

このときスプリンクラーヘッド２６はまだ作動しておらず、このため給水本管１６の管内圧力は、もし漏水がなければ規定圧力にあり、起動した消火ポンプ１０は所定時間のあいだに定格運転に立ち上がる。続いて、火災による熱気流を受けて時刻ｔ３でスプリンクラーヘッド２６が作動し、このとき消火ポンプ１０は定格運転に入っているか、定格運転に入る手前の段階にあり、スプリンクラーヘッド２６の作動による管内圧力の低下は僅かであり、スプリンクラーヘッド２６からの放水量は殆ど落ち込むことがなく、規定の方水量を継続して確保することで、確実な初期消火を可能とする。

また、時刻ｔ１の地震発生により配管が損傷して水漏れが起きた場合、給水本管１６内の圧力は、例えば想像線に示すように低下を始めるが、時刻ｔ２で火災が発生して火災信号Ｅ３を受信すると、ポンプ制御盤１４は消火ポンプ１０を起動し、低下した圧力は速やかに規定圧力に回復し、時刻ｔ３でスプリンクラーヘッド２６が作動したとき、消火ポンプ１０は定格運転に入っているか、定格運転に入る手前の段階にあり、スプリンクラーヘッド２６からの放水量は殆ど落ち込むことがなく、確実な初期消火を可能とする。

［本発明の変形例］
（地震検出器）
上記の実施形態は、地震検出器として受信装置と感震器を設けているが、何れか一方だけであってもよい。

（他のスプリンクラー消火設備）
上記の実施形態は、湿式スプリンクラー設備を例にとっているが、これ以外に、乾式スプリンクラー設備、湿式又は乾式の予作動スプリンクラー消火設備のポンプ起動にも適用できる。

（その他）
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、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：消火ポンプ
１４：ポンプ制御盤
１６：給水本管
１８：圧力タンク
２０：圧力スイッチ
２２：分岐管
２４：流水検知装置
２６：スプリンクラーヘッド
３４：スプリンクラー監視盤
３６：火災感知器
３８：自火報受信機
４０：感震器
４２：受信装置
４４：制御部
４６：駆動部

Claims (3)

1. 流水検知装置の二次側の配管に閉鎖型のスプリンクラーヘッドが接続され、消火ポンプから前記流水検知装置までの一次側配管内に加圧水が充満した消火設備に於いて、
   前記一次側配管内の圧力低下を検出して圧力低下検出信号を出力する圧力検出器と、
   地震を検出して地震検出信号を出力する地震検出装置と、
   防護区画の火災を検出して火災信号を出力する火災感知器と、
   前記圧力低下信号による起動制御及び前記火災信号による起動制御の何れか一方を選択した状態で前記消火ポンプを制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は、
   通常監視状態では、前記圧力低下信号による起動制御を選択して前記圧力低下信号を受信した場合に消火ポンプを起動し、
   前記地震検出信号を受信した場合は、前記火災信号による前記消火ポンプの起動制御を選択して前記火災検出信号を受信した場合に前記消火ポンプを起動する、
   ことを特徴とする消火設備。
   
2. 請求項１記載の消火設備に於いて、前記地震検出装置として、緊急地震速報を受信した場合に地震検出信号を出力する受信装置を備えたことを特徴とする消火設備。
   
3. 請求項１記載の消火設備に於いて、前記地震検出装置として、所定以上の震度で作動して地震検出信号を出力する感震器を防護区画に備えたことを特徴とする消火設備。

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