JP7313121B2 - 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。

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、ダブルインターロック制御を採用しつつも、放水遅れを防止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、火災受信機に対して火災信号またはセンサ出力を送信する火災感知器と、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の値になると動作する圧力スイッチをさらに有し、前記制御盤は、前記火災信号及び、前記信号変換器のスプリンクラ作動信号又は圧力スイッチからの信号のいずれか一方の信号の入力があったときに前記予作動弁を開放することを特徴とするものである。

本発明においては、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作動信号を発信する信号変換器と、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予作動弁を開放する制御盤とを備えている。
そして、圧力センサは、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、二次側配管内の圧力が下がると、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。

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火災時の動作のフローチャートである。 本発明の他の態様の要部を説明する説明図である。 図４に示した他の態様の火災時の動作のフローチャートである。

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、この概要を図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、防護区画毎に分岐管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。
電動弁３１、圧力スイッチ３３、流水検知スイッチ３５はバルブ中継器３７を介して本発明の制御盤としての消火システム制御盤３９に電気的に接続されて、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画には火災感知器４１が設置されて、火災感知器４１の検知信号は、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。

以上が、一般的な予作動式スプリンクラ消火設備の概要であるが、本発明では、図１に示すように、二次側配管１９内の圧力を常時検知する圧力センサ４５と、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作動信号を発信する信号変換器４７を備えている。また、信号変換器４７と圧力センサ４５には非常電源装置４９が接続されている。非常電源装置４９により電源が供給されるので、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。なお信号変換器４７の出力は、バルブ中継器３７へ入力するようになっている。

また、本発明の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。

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る。このため、二次側配管１９内の圧力が所定値以下に下がると動作する圧力スイッチ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。
ここで信号変換器４７が演算する圧力変化率について言及する。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、バルブ中継器３７へスプリンクラ作動信号を出力する。
なお、圧力スイッチが動作する圧力を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１９内の圧力低下を検知することができる。

以上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３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バルブ中継器３７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。これに対して、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。
また、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がバルブ中継器３７を介して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、流水信号が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の信号がバルブ中継器３７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。

なお、上記の火災感知器４１が誤動作した場合とは、火災感知器４１自体は故障していないが、火災感知器４１が湯気等の非火災現象で動作した場合であったが、火災感知器４１自体が故障する場合も考えられる。
そこで、このような事態に対処するために、以下のような構成を採用することがより好ましい。
すなわち、図４に示すように、火災受信機４３は消火システム制御盤３９に故障信号を送信し、消火システム制御盤３９は、故障信号を受信すると、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。

上記のような構成を採用した場合の動作を図４、図５に基づいて説明する。
火災感知器４１が故障し、火災受信機４３が故障信号を受信すると、故障・連動遮断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内の圧力低下があれば予作動弁２９を開放する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がバルブ中継器３７を介して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はバルブ中継器３７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３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、火災受信機４３が火災感知器４１の故障信号を受信すると、以後は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。

本実施の形態では、圧力スイッチの代わりとして圧力センサを使用し、信号変換器で圧力の変化率を演算するようにした。信号変換器は、圧力変化率が所定値を越えたときにスプリンクラ作動信号を出力するようにしたが、例えば、圧力センサからサンプリングした圧力値をバルブ中継器を介して消火システム制御盤に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、火災受信機と消火システム制御盤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。

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
３７ バルブ中継器
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 (2)

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、火災受信機に対して火災信号またはセンサ出力を送信する火災感知器と、前記二次側配管内の圧力を常時短い時間間隔で検知する、非常電源装置が接続された圧力センサと、該圧力センサ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、スプリンクラ作動信号をバルブ中継器へ発信する、前記非常電源装置が接続された信号変換器と、前記二次側配管内の圧力が所定の値になると動作する圧力スイッチと、前記火災信号及び、前記バルブ中継器を介して入力される前記信号変換器のスプリンクラ作動信号又は前記圧力スイッチからの信号のいずれか一方の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、前記圧力スイッチが動作する圧力をＡとし、通常時、つまり監視状態の前記二次側配管内の圧力を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前記スプリンクラ作動信号を出力し、火災の場合、制御盤は、前記圧力スイッチからの信号の入力があると、前記信号変換器のスプリンクラ作動信号が入力されていなくても前記予作動弁を開放することを特徴とするスプリンクラ消火設備。
2. 前記制御盤は、前記圧力センサがサンプリングした圧力値を入力し、入力した圧力値を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラ消火設備。

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