JP7199281B2 - 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、特に流水検知装置の二次側配管内に充水する湿式のスプリンクラ消火設備に関するものである。

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には、流水検知装置の二次側の配管（以下、単に「二次側配管」という）に消火水を充水するタイプのものがあり、このタイプのスプリンクラ消火設備には、スプリンクラヘッドの開放による二次側配管内の圧力低下によって消火が行われる湿式のものと、二次側配管内の圧力低下に加えて火災感知器の作動によって消火が行われる湿式予作動式のものがある（例えば特許文献１の従来の技術参照）。

いずれのタイプでも、二次側配管内の圧力の低下が作動条件となっているため、監視状態において二次側配管内の圧力を一定の範囲に調圧する必要があり、そのための機構として、流水検知装置のシリンダ室と二次側配管との間に調圧パイロット弁を設けている。
そして、監視状態において、例えばごくわずかな水漏れ等によって二次側配管内の圧力が調圧パイロット弁の設定圧よりも低下すると、調圧パイロット弁が僅かに開放して二次側配管へ充水し、圧力を回復するようにしている（例えば、特許文献２の背景技術参照）。

また、火災発生時においては、スプリンクラヘッドの作動により、二次側配管内の圧力が調圧パイロット弁の設定圧力より低くなると、調圧パイロット弁が開放してシリンダ室内の加圧水が二次側配管に流入する。
調圧パイロット弁の加圧水の流れが一定以上になるとシリンダ室の圧力が低下して本弁が開放する。本弁の流量が増加して二次側配管内の圧力が調圧パイロット弁の設定圧力に近づくと、調圧パイロット弁の開度が絞られて本弁のシリンダ室の圧力が上昇して本弁の開度が絞られ、二次側配管内の圧力が所定の圧力に制御される。これによって、スプリンクラヘッドからは所定の圧力で消火水が散水される。

特開平１１－４９０７号公報 特開２００９－１０３２５４号公報

最近では、スプリンクラヘッドの破損による水損を防止する観点から、監視状態における二次側配管内の圧力をできるだけ低圧、例えば0.4MPa程度になるように調圧パイロット弁の設定圧を調整している。
しかし、調圧パイロット弁の設定圧は、上述したように、火災時におけるスプリンクラヘッドから放水する圧力制御に関係しているため、設定圧力をさらに下げると、スプリンクラヘッドを最低放水圧力（0.1MPa）以上で放水するための圧力水頭を確保できない。
そのため、監視状態での二次側配管内の圧力を上記の例えば0.4MPa程度よりも下げることができず、さらなる水損防止の要請に応えることができなかった。
また、監視状態における二次側配管内の圧力が高いと、配管の腐食が進行しやすく、また二次側配管にわずかな亀裂等があっても水漏れを発生するという問題もある。

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、湿式、湿式予作動式のスプリンクラ消火設備において、監視状態における二次側配管内の圧力を可能な限り低くして、スプリンクラヘッドの破損による水損を可能なかぎり防止し、また二次側配管からの水漏れ防止が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、閉鎖型スプリンクラヘッドが設けられて監視状態で充水される二次側配管と、該二次側配管と一次側配管との間に設けられた流水検知装置と、該流水検知装置のシリンダ室と前記二次側配管との間に設けられて二次側圧力を調圧する調圧パイロット弁とを備えたものにおいて、
前記二次側配管と前記調圧パイロット弁との間に設けられて、監視状態において閉止状態で前記二次側配管内の圧力を前記調圧パイロット弁の二次側圧力よりも低い圧力に維持すると共に前記閉鎖型スプリンクラヘッドが開放した際には開放状態となる縁切り機構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、前記二次側配管内の圧力が所定圧以上になったときに前記二次側配管から排水して前記二次側配管内の圧力を所定圧未満に調整する排圧弁を備え、
前記排圧弁が調整する所定圧は、前記調圧パイロット弁の二次側圧力よりも低圧であることを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記縁切り機構は、火災感知器の作動に連動して開放する自動弁であることを特徴とするものである。

（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記二次側配管内の圧力を検知する圧力センサを有し、前記自動弁は前記圧力センサの検知信号に基づいて、監視状態において前記二次側配管内の圧力が低下した際に該二次側配管内の圧力を回復するように開放する機能を有していることを特徴とするものである。

（５）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記二次側配管と前記一次側配管との間に設けられて、監視状態において前記二次側配管内の圧力が低下した際に充水して前記二次側配管内の圧力を回復する第２調圧パイロット弁を設け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においては、二次側配管と調圧パイロット弁との間に設けられて、監視状態において閉止状態で前記二次側配管内の圧力を前記調圧パイロット弁の二次側圧力よりも低い圧力に維持すると共に前記閉鎖型スプリンクラヘッドが開放した際には開放状態となる縁切り機構を設けたことにより、監視状態における二次側配管内の圧力設定を調圧パイロット弁の設定圧力と切り離して設定することが可能になり、二次側配管内の圧力を、圧力変動の検知ができる程度のごく低圧に設定することができる。
これによって、スプリンクラヘッドの破損時の水損を効果的に防止できる。

本発明の実施の形態１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（監視状態）。 本発明の実施の形態１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（火災発生時）。 本発明の実施の形態２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（監視状態）。 本発明の実施の形態２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（火災発生時）。

［実施の形態１］
本発明が対象としているスプリンクラ消火設備は、二次側配管に充水する湿式、湿式予作動式のものであるが、以下の説明では、湿式予作動式のものを例に挙げて説明する。
本実施の形態にかかるスプリンクラ消火設備１は、図１に示すように、閉鎖型スプリンクラヘッド３（以下、単に「スプリンクラヘッド３」という）が設けられて監視状態で充水される二次側配管７と、二次側配管７と一次側配管５との間に設けられた流水検知装置９と、流水検知装置９のシリンダ室１１と二次側配管７との間に設けられて二次側圧力を調圧する調圧パイロット弁１３とを備えたものであって、二次側配管７と調圧パイロット弁１３との間に、監視状態において調圧パイロット弁１３が二次側配管７内の圧力の影響を受けないように縁を切るための縁切り機構としての自動弁１５を設けている。
本実施の形態は、湿式予作動式であり、火災感知器１７の信号を受信する火災受信機１９、火災受信機１９の火災信号及び二次側配管７内の圧力を検知する圧力センサ２１の信号を入力して自動弁１５を開放する消火システム制御盤２３を備えている。
以下、主な構成および該構成に付随する機器について説明する。

＜一次側配管、二次側配管＞
一次側配管５は、流水検知装置９の一次側に設けられ、図示しない給水本管に接続されている。
二次側配管７は、流水検知装置９の二次側に設けられ、火災時において消火水をスプリンクラヘッド３に給水する給水管の一部を形成する。
監視状態において、二次側配管７には常時所定圧力の消火水が充水されている。二次側配管７内に充水された消火水を所定圧に調整しているのは、二次側配管７内の圧力の低下を検知することで、スプリンクラヘッド３の開放を検知するためである。
二次側配管７内の圧力調整は、二次側配管７に接続された排水管２５に設けられた排圧弁２７、圧力センサ２１及び自動弁１５によって行われる。二次側配管７内の調圧方法については後述する。

＜流水検知装置＞
流水検知装置９は、二次側配管７と一次側配管５との間に設けられて、スプリンクラヘッド３の開放時に一次側と二次側を連通させて消火水を二次側配管７に供給すると共に流水信号を発信する機能を有している。
このような機能を有する流水検知装置９の構造を概説すると、図１に示すように、弁箱２９の内部が、弁体としての機能を有するジスク３１が設置されたシリンダ室１１、一次側配管５に連通する一次室３３、及び二次側配管７に連通する二次室３５に区画されている。ジスク３１は、シリンダ室１１の内壁に沿ってスライド可能に構成され、開放時にはリミットスイッチ３７を作動させて流水信号を発信する。
一端側がシリンダ室１１に接続されると共に他端側が一次室３３に接続され、シリンダ室１１と一次室３３を連通させる連通管３９が設けられ、連通管３９には一次室３３からシリンダ室１１への流れのみを可能にする逆止弁４１が設置されている。

＜調圧パイロット弁＞
調圧パイロット弁１３は、流水検知装置９のシリンダ室１１と二次側配管７との間に設けられて調圧パイロット弁１３（流水検知装置９）の二次側の圧力（以下、単に「二次側圧力」という）を調圧する機能を有している。
調圧パイロット弁１３の二次側には、二次側配管７に連通するように調圧二次側配管４３が設けられており、調圧二次側配管４３には、縁切り機構としての自動弁１５が設けられている。
自動弁１５が閉止状態では、調圧パイロット弁１３の二次側と二次側配管７とは連通しておらず、調圧パイロット弁１３は、二次側配管７内の圧力の影響を受けない。
なお、調圧二次側配管４３には、自動弁１５をバイパスするバイパス管４５が設けられ、バイパス管４５には手動起動弁４７が設けられている。

＜自動弁＞
自動弁１５は、調圧二次側配管４３に設けられて、上述した縁切り機構として機能する。すなわち、自動弁１５は、監視状態において閉止状態で二次側配管７内の圧力を二次側圧力（調圧パイロット弁１３～自動弁１５までの間の圧力）よりも低い圧力に維持できるようにすると共にスプリンクラヘッド３が開放した際には開放状態となる。
本実施の形態に係るスプリンクラ消火設備１は、湿式予作動式であり、自動弁１５は火災感知器１７の作動に連動し、消火システム制御盤２３の制御によって開放する遠隔起動弁（例えば電動弁）によって構成されている。

自動弁１５は、消火システム制御盤２３によって開放されるが、監視状態と火災発生時ではその開放方法が異なり、監視状態では二次側配管７内の圧力（自動弁１５の二次側の圧力）を回復する程度に開放し、火災時には全開する。具体的な開放方法は後述する。

以上のように構成された本実施の形態の動作について、監視状態、火災発生時、スプリンクラヘッド３破損時に分けて説明する。

＜監視状態＞
監視状態では、ジスク３１は閉止状態となっているが、二次側配管７内の圧力は排圧弁２７及び自動弁１５によって常時一定の圧力に調圧されている（図１参照）。
すなわち、温度上昇等により、二次側配管７内の圧力が所定の圧力よりも上昇した場合には、排圧弁２７が開放して排水管２５から排水され、二次側配管７内の圧力を低下させる。
本実施の形態では、二次側配管７と調圧パイロット弁１３との間には、縁切り機構としての自動弁１５が設けられているので、排圧弁２７の設定圧力を調圧パイロット弁１３の設定圧力と切り離して、可能な限り低く設定できる。

他方、二次側配管７内の圧力が所定圧よりも低下した場合、これが圧力センサ２１の信号が入力される消火システム制御盤２３により検知され、自動弁１５が開放して自動弁１５の一次側の消火水が二次側配管７に供給されて圧力が回復される。消火システム制御盤２３による二次側配管７内の圧力低下の検知方法は以下の通りである。
消火システム制御盤２３は、圧力センサ２１の出力値を定期的にサンプリングし、圧力変化率を演算する機能を有し、緩やかな圧力低下の場合には圧力変化率が小さく、スプリンクラヘッド３の開放によるものではない圧力低下であることを検知する。
この場合、自動弁１５は予め設定された極短時間、例えば0.5秒開放される。

なお、圧力センサ２１の信号を受信して圧力変化率を演算する機能は、消火システム制御盤２３自体が有してもよいし、別途このような機能を有する信号変換器等を設けて、信号変換器から消火システム制御盤２３に演算結果に基づく信号を入力するようにしてもよい。

調圧パイロット弁１３の設定圧力を0.4MPa、排圧弁２７の設定圧力を0.05MPaとした場合、監視状態における圧力状態を例示すると、調圧パイロット弁１３の一次側圧力（一次側配管５内の圧力）：0.5MPa～1.4MPa、調圧二次側配管４３内の圧力（調圧パイロット弁１３～自動弁１５までの間の圧力）：0.4MPa、二次側配管７内の圧力：0.03MPa～0.05MPaとなる。

＜火災発生時＞
火災が発生し、火災感知器１７が作動して火災受信機１９が火災信号を消火システム制御盤２３に発信する。
また、スプリンクラヘッド３が開放して、二次側配管７内の圧力が急激に低下すると、これを消火システム制御盤２３が圧力センサ２１の信号から検知し、上記の火災信号とのＡＮＤ条件により、自動弁１５を開放する（図２参照）。
自動弁１５が開放することで、二次側配管７と調圧二次側配管４３が連通し、二次側配管７内の圧力は調圧パイロット弁１３で、例えば0.4MPaに調圧されて開放したスプリンクラヘッド３から放水される。

＜スプリンクラヘッド破損時＞
スプリンクラヘッド３が破損すると、二次側配管７内の消火水が破損したスプリンクラヘッド３から放水されるが、上述したように、監視状態における二次側配管７内の圧力は極低圧（0.03MPa～0.05MPa）であるため、水損を極力小さく抑えることができる。
スプリンクラヘッド３が破損した場合には、火災感知器１７が作動していないので、火災受信機１９から火災信号は発信されず、消火システム制御盤２３は自動弁１５を開放しないので、調圧二次側配管４３の消火水が二次側配管７に流入することはない。

以上のように、本実施の形態に係るスプリンクラ消火設備１においては、二次側配管７と調圧パイロット弁１３との間に設けられて、監視状態において閉止状態で二次側配管７内の圧力を調圧パイロット弁１３の二次側圧力よりも低い圧力に維持すると共に閉鎖型スプリンクラヘッド３が開放した際には開放状態となる縁切り機構としての自動弁１５を設けたことにより、監視状態における二次側配管７内の圧力設定を調圧パイロット弁１３の設定圧力と切り離して設定することが可能になり、二次側配管７内の圧力を、圧力変動の検知ができる程度のごく低圧に設定することができる。
これによって、スプリンクラヘッド３の破損時の水損を効果的に防止でき、また監視状態における二次側配管７からの水漏れ防止、腐食進行防止の要請に応えることができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、排水管２５に二次側配管７内の圧力を検知する圧力センサ２１を設置し、消火システム制御盤２３では、圧力センサ２１の圧力変化率の違いにより、スプリンクラヘッド３の開放か否かを判断するようにし、スプリンクラヘッド３の開放でない緩やかな圧力低下の際には、自動弁１５を極短時間開くことで二次側配管７内の圧力の回復をするようにしていた。

本実施の形態に係るスプリンクラ消火設備４９は、制御をより簡単にするため、圧力センサ２１に代えて圧力スイッチ５１を設け消火システム制御盤２３はスプリンクラヘッド３の開放時の圧力低下のみを検知できるようにしたものである。
この場合、消火システム制御盤２３は、スプリンクラヘッド３の開放以外の二次側配管７内のわずかな圧力低下を検知できず、このような場合の二次側配管７内の圧力回復を自動弁１５によっては図ることができない。

そこで、本実施の形態では、図３に示すように、一次側配管５と二次側配管７を繋ぐ第２連通管５３を設けると共に、第２連通管５３に二次側配管７内の圧力を調圧パイロット弁１３の設定圧よりも低い圧力に調整する第２調圧パイロット弁５５を設け、二次側配管７内のわずかな圧力低下の回復を行うようにしている。
なお、図３に示す例では、第２連通管５３は調圧二次側配管４３の一部を共用しているが、第２連通管５３は調圧二次側配管４３とは別に設けてもよい。

本実施の形態では、図３に示すように、排水管２５に遠隔操作で開閉する遠隔テスト弁５７を更に設けて、遠隔テストを可能にしている。

調圧パイロット弁１３の設定圧力を0.4MPa、排圧弁２７の設定圧力を0.07MPa、第２調圧パイロット弁５５の設定圧力を0.05MPa、圧力スイッチ５１の設定圧力を0.03MPaとした場合、監視状態における圧力状態を例示すると、調圧パイロット弁１３の一次側圧力（一次側配管５内の圧力）：0.5MPa～1.4MPa、調圧二次側配管４３内の圧力（調圧パイロット弁１３～自動弁１５までの間の圧力）：0.4MPa、二次側配管７内の圧力：0.05MPa～0.07MPaとなる。

火災が発生した場合には、火災感知器１７が作動して火災受信機１９が火災信号を消火システム制御盤２３に発信する。
また、スプリンクラヘッド３が開放して、二次側配管７内の圧力が急激に低下すると、圧力スイッチ５１が作動して、圧力スイッチ５１の作動信号が消火システム制御盤２３に入力され、消火システム制御盤２３は、上記の火災信号とのＡＮＤ条件により、自動弁１５を開放する（図４参照）。
自動弁１５が開放することで、二次側配管７と調圧二次側配管４３が連通し、二次側配管７内の圧力は調圧パイロット弁１３で、例えば0.4MPaに調圧されて開放したスプリンクラヘッド３から放水される。

以上のように、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、二次側配管７の圧力変動を検知できる程度のごく低圧に設定することができ、スプリンクラヘッド３の破損時の水損を効果的に防止できる。

なお、上記の実施の形態１、２においては、自動弁１５を調圧パイロット弁１３の二次側に配置して、予作動を実現するための自動弁１５を縁切り機構として機能させた例であるが、本発明はこれに限られるものではなく、自動弁１５を調圧パイロット弁１３の一次側に設け、調圧パイロット弁１３の二次側と二次側配管７との間に別途縁切り機構を設けるようにしてもよい。
この場合の縁切り機構としては、例えば調圧パイロット弁１３の設定圧力よりも低圧で開放して二次側配管７内の圧力を調整し、スプリンクラヘッド３が開放して大量の消火水が通過した場合には、開放状態を維持するような調圧開放弁を設けるようにすればよい。

また、上記の実施の形態１、２に示したスプリンクラ消火設備１、４９は、湿式予作動式であり、消火システム制御盤２３は、火災受信機１９の火災信号と、圧力センサ２１又は圧力スイッチ５１のＡＮＤ条件で自動弁１５を開放するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、消火システム制御盤２３に火災信号を入力せず、圧力センサ２１又は圧力スイッチ５１の信号のみで自動弁１５を開放する、いわゆる湿式のものも含む。

１ スプリンクラ消火設備(実施の形態１）
３ 閉鎖型スプリンクラヘッド
５ 一次側配管
７ 二次側配管
９ 流水検知装置
１１ シリンダ室
１３ 調圧パイロット弁
１５ 自動弁
１７ 火災感知器
１９ 火災受信機
２１ 圧力センサ
２３ 消火システム制御盤
２５ 排水管
２７ 排圧弁
２９ 弁箱
３１ ジスク
３３ 一次室
３５ 二次室
３７ リミットスイッチ
３９ 連通管
４１ 逆止弁
４３ 調圧二次側配管
４５ バイパス管
４７ 手動起動弁
４９ スプリンクラ消火設備(実施の形態２）
５１ 圧力スイッチ
５３ 第２連通管
５５ 第２調圧パイロット弁
５７ 遠隔テスト弁

Claims (5)

1. 閉鎖型スプリンクラヘッドが設けられて監視状態で充水される二次側配管と、該二次側配管と一次側配管との間に設けられた流水検知装置と、該流水検知装置のシリンダ室と前記二次側配管との間に設けられて二次側圧力を調圧する調圧パイロット弁とを備えたスプリンクラ消火設備において、
   前記二次側配管と前記調圧パイロット弁との間に設けられて、監視状態において閉止状態で前記二次側配管内の圧力を前記調圧パイロット弁の二次側圧力よりも低い圧力に維持すると共に前記閉鎖型スプリンクラヘッドが開放した際には開放状態となる縁切り機構を設けたことを特徴とするスプリンクラ消火設備。
2. 前記二次側配管内の圧力が所定圧以上になったときに前記二次側配管から排水して前記二次側配管内の圧力を所定圧未満に調整する排圧弁を備え、
   前記排圧弁が調整する所定圧は、前記調圧パイロット弁の二次側圧力よりも低圧である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. 前記縁切り機構は、火災感知器の作動に連動して開放する自動弁であることを特徴とする請求項１又は２記載のスプリンクラ消火設備。
4. 前記二次側配管内の圧力を検知する圧力センサを有し、前記自動弁は前記圧力センサの検知信号に基づいて、監視状態において前記二次側配管内の圧力が低下した際に該二次側配管内の圧力を回復するように開放する機能を有していることを特徴とする請求項３記載のスプリンクラ消火設備。
5. 前記二次側配管と前記一次側配管との間に設けられて、監視状態において前記二次側配管内の圧力が低下した際に充水して前記二次側配管内の圧力を回復する第２調圧パイロット弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスプリンクラ消火設備。

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