JP7080753B2 - スプリンクラ消火設備 - Google Patents

Description

本発明は、スプリンクラ消火設備に関し、特に予作動式スプリンクラ消火設備に関するものである。

ある一定規模以上の建物には、消火設備としてスプリンクラ消火設備が設けられている。スプリンクラ消火設備は、天井に設置されたスプリンクラヘッドから放水することで、火災を消火する設備である。

スプリンクラ消火設備は、スプリンクラヘッドが火災の熱によって感熱部が溶融または破裂すると、水を放水するものであるが、設備としての信頼性を高めたものとして、予作動式のスプリンクラ消火設備がある。

この予作動式のスプリンクラ消火設備は、常時は閉じた予作動弁と、予作動弁の二次側に接続され、圧縮空気等が封入された二次側配管と、二次側配管に接続されたスプリンクラヘッドと、スプリンクラヘッドと同じ防護区域に設けられた火災感知器などから構成される。

この設備では、火災が発生すると、火災感知器が動作し、その火災感知器からの信号に基づいて、予作動弁が開放され、その後、スプリンクラヘッドが火災の熱によって開放すると、配管内の圧縮空気が排出され、スプリンクラヘッドから放水するものである。この設備の場合、万が一、外力などによってスプリンクラヘッドの感熱部が破損しても、火災感知器が動作していなければ、防護区域で水損が発生することがなく信頼性が高い。

しかし、予作動式のスプリンクラ消火設備は、火災感知器の動作により予作動弁が開放することから、火災感知器が非火災によって動作してしまうと、予作動弁が開放し、二次側配管内に水が流入してしまう。二次側配管内に水が入った場合には、その後水抜き作業が必要となるが、スプリンクラヘッドが接続された立下り管は、水抜きを行うことができず、長い期間が経過すると、そこに溜まった水と圧縮空気によって配管が腐食する場合がある。
そこで、特許文献１では、予作動式のスプリンクラ消火設備においては、予作動弁を開放させる条件として、火災感知器が動作することに加えて、二次側配管内の圧力が所定値以下になったことを検知する圧力スイッチが動作することとしている。

この設備では、防護区域で火災が発生し、スプリンクラヘッドが開放すると、二次側配管内の圧縮空気が排出されて配管内の圧力が低下して圧力スイッチが動作すると共に、その火災により火災感知器が動作した場合に、予作動弁が開放する。このように２つの条件で予作動弁を開放させることから、ダブルインターロック制御とも呼ばれている。
このダブルインターロック制御を採用した設備では、非火災で火災感知器が動作しても予作動弁が開放しないことから、二次側配管内に水が流入することがなく、しかも通常のスプリンクラ消火設備に対して水損が生じにくい点で優れている。

特開昭62-57569号公報

しかしながら、ダブルインターロック制御の場合、二次側配管内の圧力低下が所定値まで低下しないと圧力スイッチが動作しないし、また誤動作を防ぐために圧力スイッチにおける監視時の圧力と圧力低下設定値との差を大きくとっているため、スプリンクラヘッドが動作してから圧力低下信号が出るまでに時間がかかるので、結果的に、放水遅れにつながるという問題がある。

このような問題を解決するものとして、本出願人は先願（特願２０１８－５８０３８）において、圧力スイッチに代えて圧力センサを用いて、圧力センサの検知信号を入力して圧力変化率を演算し、該演算値が所定の値になるとスプリンクラ作動信号を発信する信号変換器を有し、火災感知器からの火災信号またはセンサ出力を火災受信機に送信し、該火災受信機からの火災信号及び前記信号変換器のスプリンクラ作動信号を消火システム制御盤に入力して、これらの２つの信号の入力があったときに、予作動弁を開放するようにしたスプリンクラ消火設備を提案している。
この先願のスプリンクラ消火設備によれば、二次側配管内の圧力が減圧して所定値に達する前に、圧力低下を検知でき、圧力スイッチを用いる従来例に比較して早期に減圧状態を検知できるので、放水遅れを防止する効果が高い。

しかしながら、火災受信機や消火システム制御盤が故障することも考えられ、これらの機器が故障した場合の対策をいかにするべきかという課題が残されている。

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、火災受信機や消火システム制御盤の故障があった場合であっても、放水遅れが生ずることなく、適切な対応のできるスプリンクラ消火設備を提供することを目的としている。

（１）本発明に係るスプリンクラ消火設備は、常時は閉じた予作動弁と、該予作動弁の二次側に接続され、圧縮気体が封入された二次側配管と、該二次側配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該スプリンクラヘッドと同じ防護区域に設けられ、火災感知器からの火災信号またはセンサ出力を受信する火災受信機と、前記二次側配管内の圧力を常時検知する圧力センサと、該圧力センサの検知信号を入力して圧力変化率を演算して該演算値が所定の値になるとスプリンクラ作動信号を発信する信号変換器と、前記火災受信機からの火災信号及び前記信号変換器のスプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御盤とを備え、
前記火災受信機は故障信号を前記制御盤に送信する機能を有し、前記制御盤は前記故障信号を受信すると前記火災信号の入力がなくても前記スプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御に切り替えると共に前記故障信号を前記信号変換器に通知し、該信号変換器は該通知を受けるとスプリンクラ作動信号を発信する条件を、より厳しい条件に変更する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、前記信号変換器が演算する圧力変化率は、所定時間ごとに取得した圧力の値と、取得時間との関係について、最小二乗法による直線回帰をした回帰直線の傾きであり、前記より厳しい条件は、前記スプリンクラ作動信号を発信する前記傾きのしきい値を大きくする又は直線回帰するデータ数を増やすことを特徴とするものである。

（３）さらに、本発明に係るスプリンクラ消火設備は、常時は閉じた予作動弁と、該予作動弁の二次側に接続され、圧縮気体が封入された二次側配管と、該二次側配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該スプリンクラヘッドと同じ防護区域に設けられ、火災感知器からの火災信号またはセンサ出力を受信する火災受信機と、前記二次側配管内の圧力を常時検知する圧力センサと、該圧力センサの検知信号を入力して圧力変化率を演算して該演算値が所定の値になるとスプリンクラ作動信号を発信する信号変換器と、前記火災受信機からの火災信号及び前記信号変換器のスプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御盤とを備え、
前記信号変換器は、前記制御盤との通信が不能になると、前記制御盤に代わって前記予作動弁を開放する機能を有し、前記制御盤との通信が不能になったときには前記制御盤との通信が成立していたときにスプリンクラ作動信号を発信する条件よりも、より厳しい条件で予作動弁を開放するようにしたことを特徴とするものである。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、前記二次側配管内の圧力を常時検知する圧力センサと、該圧力センサの検知信号を入力して圧力変化率を演算して該演算値が所定の値になるとスプリンクラ作動信号を発信する信号変換器と、前記火災受信機からの火災信号及び前記信号変換器のスプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御盤とを備えたことにより、二次側配管内の圧力が減圧して所定値に達する前に、二次側配管内の圧力低下を検知できる。このため、圧力スイッチを用いる従来例に比較して早期に減圧状態を検知できるので、放水遅れを防止する効果が高い。
また、火災受信機は故障信号を前記制御盤に送信する機能を有し、前記制御盤は前記故障信号を受信すると前記火災信号の入力が無くても前記スプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御に切り替えると共に前記故障信号を前記信号変換器に通知し、該信号変換器は該通知を受けるとスプリンクラ作動信号を発信する条件を、より厳しい条件に変更するようにしたので、火災受信機の故障があった場合であっても、放水遅れが生ずることなく、適切な対応をすることができる。

本発明の一実施の形態に係るスプリンクラ消火設備の全体構成の説明図である。 図１に示したスプリンクラ消火設備の要部の説明図である。 図１に示したスプリンクラ消火設備の信号変換器における圧力変化率による判定方法の説明図である（その１）。 図１に示したスプリンクラ消火設備の信号変換器における圧力変化率による判定方法の説明図である（その２）。 図１に示したスプリンクラ消火設備の信号変換器における圧力変化率による判定方法の効果を説明する説明図である（その１）。 図１に示したスプリンクラ消火設備の信号変換器における圧力変化率による判定方法の効果を説明する説明図である（その２）。 火災受信機が故障した場合の信号変換器の機能を説明する説明図である（その１）。 火災受信機が故障した場合の信号変換器の機能を説明する説明図である（その２）。 火災受信機が故障した場合の信号変換器の機能を説明する説明図である（その３）。 図１に示したスプリンクラ消火設備の火災時の動作のフローチャートである。 図１に示したスプリンクラ消火設備の火災受信機が故障した状態を説明する説明図である。 図１に示したスプリンクラ消火設備の火災受信機が故障した場合の火災時の動作のフローチャートである。 図１に示したスプリンクラ消火設備の消火システム制御盤が故障した状態を説明する説明図である。

［実施の形態１］
本実施の形態が対象としているスプリンクラ消火設備は、予作動式スプリンクラ消火設備であるため、従来例に備わっている機器構成を含めてその概要を図１に基づいて説明する。
予作動式スプリンクラ消火設備１は、図１に示すように、建物の地下階に消火水を貯留する貯水槽３を設け、貯水槽３の消火水は消火ポンプ５によって給水本管７に供給される。給水本管７には、消火ポンプ５の起動に使用される圧力タンク９が接続され、圧力タンク９には給水本管７の圧力水が導入され、内部の空気を圧縮するように構成されている。圧力タンク９には、圧力スイッチ１１が設けられ、圧力スイッチ１１が規定圧力以下の減圧を検出すると、この減圧信号がポンプ制御盤１３に出力されて、消火ポンプ５が起動するように構成されている。

給水本管７からは、防護区域毎に分岐管１５が引き出され、分岐管１５には予作動式流水検知装置１７が設けられている。そして、分岐管１５における予作動式流水検知装置１７の二次側、すなわち二次側配管１９に閉鎖型のスプリンクラヘッド２１が取り付けられ、さらに二次側配管１９の末端には試験弁２３が設けられている。また、二次側配管１９には、コンプレッサ２５によって所定の圧力に加圧された圧縮空気（請求項内の、圧縮気体に相当する）が空気配管２７を介して供給されている。
予作動式流水検知装置１７は、予作動弁２９と予作動弁２９を開放する電動弁３１と、減圧を検知する圧力スイッチ３３と、流水検知スイッチ３５を備えている。
また、二次側配管１９には、内部の圧力を常時検知する圧力センサ４５が設けられている。圧力センサ４５は、常時極めて短い時間間隔（例えば、10m秒間隔）で配管内の圧力値をサンプリングして、後述の信号変換器４７に出力している。

圧力センサ４５、電動弁３１、圧力スイッチ３３、流水検知スイッチ３５は信号変換器４７に電気的に接続されており、信号伝送が可能になっている。
信号変換器４７は、圧力センサ４５の検知信号を入力して圧力の変化率を演算して該演算値が所定の値になるとスプリンクラを作動するための信号であるスプリンクラ作動信号を発信する機能を備えている。

また、信号変換器４７には非常電源装置４９が設けられており、非常電源装置４９から信号変換器４７及び圧力センサ４５に常時給電されている。このため、火災が発生し、かつ停電が発生するような場合であっても信号変換器４７は正しくスプリンクラ作動信号を送信できる。
信号変換器４７は、一つの予作動式流水検知装置１７に対応して一つが設けられているため、一つの建築物には複数の信号変換器４７が存在するが、これら複数の信号変換器４７は本発明の制御盤としての消火システム制御盤３９に接続されて信号伝送が可能になっている。

また、スプリンクラヘッド２１が設置された防護区域には火災感知器４１が設置されて、火災感知器４１が火災であると判断すると火災信号が火災受信機４３に入力され、火災受信機４３から消火システム制御盤３９に火災信号が入力されるようになっている。また、火災受信機４３は、自身が故障した場合、火災感知器４１が故障した場合には故障信号を消火システム制御盤３９に送信する機能を有している（図２参照）。
なお、上記は火災感知器４１が火災であると判断する場合であるが、火災感知器４１がアナログ式のものである場合には、火災感知器４１からのセンサ出力が火災受信機４３に入力され、火災受信機４３がそのセンサ出力と所定値とを比較して火災か否かを判断する。火災受信機４３が火災であると判断したときには、その判断に基づく火災信号が消火システム制御盤３９に入力される。

消火システム制御盤３９は、火災受信機４３からの火災信号及び、信号変換器４７のスプリンクラ作動信号又は圧力スイッチ３３の信号のいずれかの信号の入力があったときに電動弁３１を制御して、予作動弁２９を開放するように構成されている。
また、消火システム制御盤３９は、火災受信機４３から故障信号が入力されると、当該故障信号を信号変換器４７に通知すると共に（図２参照）、それ以後は、火災信号の入力がなくてもスプリンクラ作動信号又は圧力スイッチ３３の信号のいずれかの信号の入力があったときに電動弁３１を制御して、予作動弁２９を開放するように構成されている。

信号変換器４７と消火システム制御盤３９との間における信号の伝送はいわゆるポーリング方式といって消火システム制御盤３９から信号変換器４７に対して呼びかけを行って、信号変換器４７がその状態を知らせるという方式を採用しているのが一般的である。
しかしながら、この方式の場合には、信号変換器４７が消火システム制御盤３９に複数接続されていた場合、消火システム制御盤３９は先頭の信号変換器４７から順次呼びかけを行うため、信号変換器４７がスプリンクラ作動信号を発信できる状態となってから実際に発信するまでにタイムラグが生じるため、消火システム制御盤３９にその情報が送信されるまでに時間を要するという問題がある。
そこで、信号変換器４７と消火システム制御盤３９を専用線で接続して、信号変換器４７がスプリンクラ作動信号を発信すれば、消火システム制御盤３９からの呼びかけを待たずに、その時点でその信号が消火システム制御盤３９に送信されるようにするのが好ましい。このようにすることで、信号変換器４７がスプリンクラ作動信号を発信してから放水までの時間短縮が可能となる。

信号変換器４７の特徴的な機能として、圧力変化率を演算してスプリンクラ作動信号を発信する機能（第１機能）と、火災受信機４３が発信する故障信号を受信したときに、スプリンクラ作動信号を発信するアリゴリズムをより厳しい条件（火災であることがより確実であると判断される条件のときにスプリンクラ作動信号を発信するアリゴリズム）に変更し、変更後のアリゴリズムに基づいてスプリンクラ作動信号を発信する機能（第２機能）を有している。
以下、これらの機能について詳細に説明する。

＜第１機能について＞
信号変換器４７が演算する圧力変化率の求め方として、本実施の形態では、所定時間ごとに取得した圧力の値と、取得時間との関係について、最小二乗法による直線回帰をした回帰直線の傾きとして求めるようにしている。
具体的には、図３に示すように、10m秒毎に圧力値のサンプリングデータを取得し、例えば199個のデータ（≒2秒分）について、図４に示すように、縦軸Yを圧力値、横軸Xを時間としたグラフにおいて、最小二乗法による直線回帰をした回帰直線の傾きを求める。
なお、図４においては、模式図であるため、サンプリングデータ数は4個しか図示していないが実際には、上述のように200個程度のデータによって直線回帰を行う。もっとも、データ数が多いほど電気的ノイズの影響が少なくなり精度は向上するが、直線回帰に時間を要するので、例えば200個から400個程度のデータ数とするのが好ましい。
これを式で表現すると以下のようになる。
傾き＝XY共分散/X分散
ただし、XY共分散=(xi*yi)平均-(xi平均*yi平均)
X分散=合計((xi平均-xi)^2)
i=1～199

傾きの計算は、図３に示すように、所定時間（図３の例では、10m秒×20=200m秒=0.2秒）毎に行い、予め設定した所定のしきい値と比較してスプリンクラ作動信号発信の要否を判定する。
例えば、図３に示すように、
(i)n1～n199のデータで「最小二乗法」により傾きを算出し、しきい値と比較して判定
(ii)n21～n219のデータで「最小二乗法」により傾きを算出し、しきい値と比較して判定
(iii)n41～n239のデータで「最小二乗法」により傾きを算出し、しきい値と比較して判定
(iv)n61～・・（以下略）・・・
傾きの値が、しきい値を超えると、信号変換器４７は、消火システム制御盤３９にスプリンクラ作動信号を出力する。

圧力変化率を上記のように求めることの効果について、図５、図６に基づいて説明する。
図５は、実際には圧力変化がほとんどない監視状態において、10m秒毎×199個（≒2秒分）の圧力センサから出力されるサンプリングデータに基づく圧力変化を示したグラフであり、縦軸が圧力（kPa）、横軸が時間（秒）をそれぞれ示している。
図５に示すように、圧力センサから出力されるサンプリングデータに基づく圧力値は極めて短時間に常時変化している。この変化は、実際の圧力変化を示したものではく、電気的ノイズによる変化である。
このような電気的ノイズの影響を受けているサンプリングデータに基づいて圧力変化率を求める場合、例えば、所定時間間隔における最初と最後の値のみから傾きを算出したものを図示すると、図５の一点鎖線で示すように、一定の傾きを持った直線となる。一定の傾きをもっているということは、圧力が変化していることを示しており、実際には圧力変化がないのに圧力変化があることを示すことになる。

これに対して、最小二乗法による直線回帰をした回帰直線の傾きを求めると、図５の破線で示すように、傾きがほぼゼロの直線となる。
このように、最小二乗法を用いることで、電気的ノイズの影響を除いて、実際の圧力の変化を正しく捉えることができる。

図６はスプリンクラヘッドが作動した場合の、サンプリングデータに基づく圧力値の変化を示すグラフであり、グラフ中には、最小二乗法による直線を記載している。
直線の傾きは、図中にも記載しているように約-1.557kPa/秒であり、スプリンクラが作動した際の圧力変化率を正しく表している。

以上のように、信号変換器４７が第１の機能を有することにより、常時極めて短い時間間隔で配管内の圧力値をサンプリングし、信号変換器４７はこのサンプリング信号を入力して常時圧力の変化率を演算しているので、二次側配管１９内の圧力が減圧して所定値に達する前に、圧力低下を検知できる。このため、圧力スイッチのみを用いる従来例に比較して減圧状態を極めて早期に検知できるので、放水遅れを防止する効果が高い。
しかも、本実施の形態では、圧力変化率を、最小二乗法を用いて演算するようにしているので、電気的ノイズの影響を可及的に少なくすることができる。

なお、本発明において、信号変換器４７による圧力変化率の演算は、上記のものに限定されず、例えば以下のようにしてもよい。
信号変換器４７は、定期的に圧力センサ４５の出力値をサンプリングし、例えば、サンプリングするたび今回サンプリングした出力値と、前回の出力値とを差分し、圧力が減少傾向にあるかを判定する。そして圧力の減少傾向が、何回かにわたって連続してあり、かつ所定値以上の圧力低下である場合に、信号変換器４７は、消火システム制御盤３９へスプリンクラ作動信号を出力する。
なお、圧力スイッチ３３が動作する圧力をＡとし、通常時、つまり監視状態の二次側配管１９内の圧力をＢとした場合、圧力Ａと圧力Ｂの中間値である圧力Ｃよりも高い圧力で、ある一定の圧力の減少傾向があるときにスプリンクラ作動信号を出力するようにすることで、早期に二次側配管１９内の圧力低下を検知することができる。

＜第２機能について＞
第２機能は、上述したように、火災受信機４３が故障した場合に発信する故障信号を受信したときに、スプリンクラ作動信号を発信するアリゴリズムをより厳しい条件（火災であることがより確実であると判断される条件のときにスプリンクラ作動信号を発信するアリゴリズム）に変更し、変更後のアリゴリズムに基づいてスプリンクラ作動信号を発信する機能である。
通常時のスプリンクラ作動信号を発信する機能が上述した最小二乗法に基づくものである場合について、図７～図９に基づいて説明する。
図７は、圧力センサ４５によって10m秒ごとに取得されたサンプリングデータに基づく圧力変化を示すグラフである。また、図８、図９は図７のデータに基づいて上述した最小二乗法によって求めた回帰直線の傾きの時間変化を示すグラフであり、縦軸が傾きを、横軸が時間を示している。そして、図８は、10m秒ごとに取得した１００個のデータに基づいて傾きを求めた場合であり、図９は10m秒ごとに取得した２００個のデータに基づいて傾きを求めた場合を示している。

図８のグラフと図９のグラフを比較すると、図９の方がデータのバラつきが小さく、かつ傾きが緩やかになっていることがわかる。データのバラつきが小さいことから、精度が向上していることが分かる。また、傾きが緩やかになっていることから、傾きが所定の値以上になったときにスプリンクラ作動信号を発信するという場合、図８の場合にはスプリンクラ作動信号を発信するが、図９の場合には発信しないという状態が生じうる。したがって、図９の方が、スプリンクラ作動信号を発信するアリゴリズムをより厳しい条件にした、すなわち図９の方が、火災であることがより確実であると判断される条件のときにスプリンクラ作動信号を発信するアリゴリズムであるといえる。

より厳しい条件としては、バラつきの影響がないようにするために、例えば回帰直線におけるスプリンクラ作動信号を発信する傾きの値を若干大きくするという条件変更もあり得る。

次に、上記のように構成された本実施の形態の予作動式スプリンクラ消火設備１の動作を図２、図１０に基づいて説明する。
＜監視状態＞
監視状態では、圧力センサ４５は常時二次側配管１９の圧力を検知して、信号変換器４７が圧力の変化率を演算している。しかし、演算した圧力の変化率が予め設定した所定値を越えない限り、信号変換器４７はスプリンクラ作動信号を消火システム制御盤３９へは送信しない。

＜火災時の動作＞
火災時には、通常、まず火災感知器４１が作動し（Ｓ１）、その信号が火災受信機４３に入力され、火災受信機４３が火災信号を消火システム制御盤３９に送信する（Ｓ２）。
なお、ここでは、火災感知器４１自体が火災であるかを判定した場合で説明する。つまり、火災感知器４１が検出した出力値が所定値を上回り火災であると判定した場合に、火災感知器４１は火災受信機４３へ火災信号を送信する。なお、前述したように、火災受信機４３が火災であるかを判断する場合であっても本発明は適用できる。この場合には、火災感知器４１からはセンサ出力が火災受信機４３へ送信され、そのセンサ出力と所定値とを比較して、火災受信機４３が火災か否かを判断する。いずれの場合であっても、火災が発生した場合には、火災受信機４３からの火災信号が消火システム制御盤３９に入力される。
次に、火災の熱によってスプリンクラヘッド２１が開放して二次側配管１９の圧力が減圧すると（Ｓ３）、信号変換器４７の演算値である圧力変化率が所定の値を越えるため、信号変換器４７が消火システム制御盤３９にスプリンクラ作動信号を送信する（Ｓ４）。

上述したように、圧力センサ４５は、常時極めて短い時間間隔で配管内の圧力値をサンプリングし、信号変換器４７はこのサンプリング信号を入力して常時圧力の変化率を演算しているので、二次側配管１９内の圧力が減圧して所定値に達する前に、圧力低下を検知でき、スプリンクラヘッド２１が開放した後、きわめて早い時期に減圧状態を検知できる。

消火システム制御盤３９は、火災信号とスプリンクラ作動信号の両方の信号を入力すると、電動弁３１を制御して予作動弁２９を開放する（Ｓ５）。予作動弁２９が開放すると、その後、給水本管７から継続して水が流れる状態となり、その水の流れを検知し、流水検知スイッチ３５が作動して、流水信号を消火システム制御盤３９に送信する（Ｓ６）。消火システム制御盤３９が流水信号を受信すると（Ｓ７）、消火システム制御盤３９から火災受信機４３にも流水信号が送信される（Ｓ８）。
また予作動弁２９が開放したときには、分岐管１５における予作動弁２９の一次側配管の圧力低下が生じ、これによって、圧力タンク９に設けた圧力スイッチ１１が作動して、ポンプ制御盤１３が消火ポンプ５を起動する。
消火ポンプ５が起動することで、加圧された消火水が給水本管７を通じて二次側配管１９に供給されて作動したスプリンクラヘッド２１から放水されて消火が行われる（Ｓ９）。

＜火災感知器の誤動作の場合＞
火災感知器４１が非火災によって動作した場合、消火システム制御盤３９には火災信号は入力されるがスプリンクラ作動信号は入力されない。したがって、消火システム制御盤３９は予作動弁２９の開放をしない。このため、二次側配管１９に消火水が供給されることはなく、水抜き作業が発生することはない。

＜圧力センサが故障の場合＞
圧力センサ４５が故障すると、火災であるにも拘わらずスプリンクラ作動信号が発信されない場合がありうる。しかし、スプリンクラヘッド２１が開放したことで、二次側配管１９内の減圧が生ずるので、二次側配管１９内の圧力が所定値まで減圧すると圧力スイッチ３３が作動して、圧力スイッチ３３の信号が信号変換器４７を介して消火システム制御盤３９に入力される。
火災の場合、消火システム制御盤３９には火災信号が入力されているので、消火システム制御盤３９は圧力スイッチ３３からの信号の入力があると、例え信号変換器４７からのスプリンクラ作動信号が入力されていなくても予作動弁２９を開放する。

このように、本実施の形態では、圧力センサ４５が故障したような場合でも、火災時に放水が行われないという最悪の事態を確実に回避することができ、消火設備としての信頼性が高い。

＜火災感知器や火災受信機が故障した場合＞
火災感知器４１や火災受信機４３が故障すると、図１１に示すように、火災受信機４３は消火システム制御盤３９に故障信号を送信する。消火システム制御盤３９は故障信号を受信すると、故障信号を信号変換器４７に送信すると共に、その後は、火災信号の入力がなくても、信号変換器４７の信号又は圧力スイッチ３３の信号のいずれかの信号の入力があったときに電動弁３１を制御して、予作動弁２９を開放する。

そして、信号変換器４７は消火システム制御盤３９から故障信号を受信すると、上述した第２機能によって、より厳しい条件によってスプリンクラ作動信号の発信要否の判定を行うようになる。

火災感知器４１又は火災受信機４３が故障した場合の動作を図１１、図１２に基づいて説明する。
火災感知器４１又は火災受信機４３が故障すると、火災受信機４３が故障信号を消火システム制御盤３９に発信する（Ｓ１１）。この信号を受信すると消火システム制御盤３９は、火災信号がなくても二次側配管１９内の圧力低下があれば予作動弁２９を開放する単独モードに切り替わる（Ｓ１２）。

この状態で、火災が発生し、スプリンクラヘッド２１が作動すると（Ｓ１３）、信号変換器４７の演算値である圧力変化率が所定の値を越えるため、信号変換器４７が消火システム制御盤３９にスプリンクラ作動信号を送信する（Ｓ１４）。消火システム制御盤３９は、火災信号の入力がなくても、スプリンクラ作動信号の信号を入力すると、電動弁３１を制御して予作動弁２９を開放する（Ｓ１５）。予作動弁２９が開放すると、流水検知スイッチ３５が作動して、流水信号が消火システム制御盤３９に送信され（Ｓ１６）、消火システム制御盤３９は信号変換器４７を介して流水信号を受信する（Ｓ１７）。
予作動弁２９が開放した後は、図１０において説明したのと同様の動作がおこなわれて消火が行われる（Ｓ１８）。

このように、火災感知器４１や火災受信機４３が故障した場合、消火システム制御盤３９の単独での動作によって予作動弁２９を動作させるようにすることで、火災感知器４１や火災受信機４３が故障した場合であっても、火災時に放水が行われないという最悪の事態を確実に回避することができ、消火設備としての信頼性が高い。
しかも、信号変換器４７によるスプリンクラ作動信号の発信のアリゴリズムをより厳しい条件のものに切り替えているので、非火災のときにスプリンクラ作動信号が発信されることを防止できるという効果もある。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、火災感知器４１又は火災受信機４３が故障した場合であったが、消火システム制御盤３９が故障する場合も考えられ、本実施の形態は消火システム制御盤３９が故障した場合の対策を講じたスプリンクラ消火設備に関するものである。

本実施の形態のスプリンクラ消火設備が実施の形態１と異なる点は、信号変換器４７の機能に関し、本実施の形態の信号変換器４７は、図１３に示すように、消火システム制御盤３９との通信が不能になると、消火システム制御盤３９に代わって電動弁３１を制御して、予作動弁２９を開放するように構成されている。

また、信号変換器４７が予作動弁２９を開放する条件は、消火システム制御盤３９との通信が成立している場合よりも、より厳しい条件となるようにしている。
ここでいう、より厳しい条件とは、実施の形態１で説明したのと同様である。
なお、信号変換器４７は、圧力スイッチ３３からの情報も得ており、圧力スイッチ３３が作動したら予作動弁２９を開放するように構成されている。

信号変換器４７が予作動弁２９の開放制御を行う場合の動作は、火災感知器４１又は火災受信機４３が故障した場合の動作を示した図１２の場合と基本的に同様であり、制御主体が消火システム制御盤３９から信号変換器４７に代わる点が異なるのみである。

なお、上記の実施の形態では、圧力スイッチ３３の代わりとして圧力センサ４５を使用し、圧力センサ４５がサンプリングした圧力値を信号変換器４７に送信するようしているが、例えば、圧力センサ４５からサンプリングした圧力値を、消火システム制御盤３９にも送信するように構成してもよい。
この場合には、消火システム制御盤が、二次側配管内の圧力値を直接表示できる表示部を有し、管理者が一定時間における圧力値の変化を視認できるようにすることで、例えば夏季において、配管内の圧力上昇があるときは、管理者が、試験弁２３を開放するなどして、配管内の圧力を低下させることができる。
また本実施の形態では、火災受信機４３と消火システム制御盤３９をそれぞれ設けたが、これらの盤が有する機能を一つにまとめた一体盤で構成するようにしてもよい。

さらに、上記の実施の形態では、圧力センサ４５が故障する場合に備えて圧力スイッチ３３を設けるようにしているが、本発明においては、圧力スイッチ３３は必須ではなく、本発明は、圧力センサ４５の情報のみに基づいて予作動弁２９を開放制御するものを含む。

１ 予作動式スプリンクラ消火設備
３ 貯水槽
５ 消火ポンプ
７ 給水本管
９ 圧力タンク
１１ 圧力スイッチ(圧力タンク)
１３ ポンプ制御盤
１５ 分岐管
１７ 予作動式流水検知装置
１９ 二次側配管
２１ スプリンクラヘッド
２３ 試験弁
２５ コンプレッサ
２７ 空気配管
２９ 予作動弁
３１ 電動弁
３３ 圧力スイッチ(予作動式流水検知装置)
３５ 流水検知スイッチ
３９ 消火システム制御盤
４１ 火災感知器
４３ 火災受信機
４５ 圧力センサ
４７ 信号変換器
４９ 非常電源装置

Claims (3)

1. 常時は閉じた予作動弁と、該予作動弁の二次側に接続され、圧縮気体が封入された二次側配管と、該二次側配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該スプリンクラヘッドと同じ防護区域に設けられ、火災感知器からの火災信号またはセンサ出力を受信する火災受信機と、前記二次側配管内の圧力を常時検知する圧力センサと、該圧力センサの検知信号を入力して圧力変化率を演算して該演算値が所定の値になるとスプリンクラ作動信号を発信する信号変換器と、前記火災受信機からの火災信号及び前記信号変換器のスプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御盤とを備え、
   前記火災受信機は故障信号を前記制御盤に送信する機能を有し、前記制御盤は前記故障信号を受信すると前記火災信号の入力がなくても前記スプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御に切り替えると共に前記故障信号を前記信号変換器に通知し、該信号変換器は該通知を受けるとスプリンクラ作動信号を発信する条件を、より厳しい条件に変更することを特徴とするスプリンクラ消火設備。
2. 前記信号変換器が演算する圧力変化率は、所定時間ごとに取得した圧力の値と、取得時間との関係について、最小二乗法による直線回帰をした回帰直線の傾きであり、前記より厳しい条件は、前記スプリンクラ作動信号を発信する前記傾きのしきい値を大きくする又は直線回帰するデータ数を増やすことを特徴とする請求項１記載のスプリンクラ消火設備。
3. 常時は閉じた予作動弁と、該予作動弁の二次側に接続され、圧縮気体が封入された二次側配管と、該二次側配管に接続されたスプリンクラヘッドと、該スプリンクラヘッドと同じ防護区域に設けられ、火災感知器からの火災信号またはセンサ出力を受信する火災受信機と、前記二次側配管内の圧力を常時検知する圧力センサと、該圧力センサの検知信号を入力して圧力変化率を演算して該演算値が所定の値になるとスプリンクラ作動信号を発信する信号変換器と、前記火災受信機からの火災信号及び前記信号変換器のスプリンクラ作動信号の入力があったときに前記予作動弁を開放する制御盤とを備え、
   前記信号変換器は、前記制御盤との通信が不能になると、前記制御盤に代わって前記予作動弁を開放する機能を有し、前記制御盤との通信が不能になったときには前記制御盤との通信が成立していたときにスプリンクラ作動信号を発信する条件よりも、より厳しい条件で予作動弁を開放するようにしたことを特徴とするスプリンクラ消火設備。

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