JP7316914B2 - 消火システム - Google Patents

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本発明は、火災感知器と連動するスプリンクラヘッドを備えた消火システムに関する。
火災感知器が監視領域において火災を感知すると、天井又は天井近傍に設置されたスプリンクラヘッドから放水することで消火を行う消火システムがある。このスプリンクラヘッドを用いた消火システムは、水を供給するポンプに接続された主管を有し、主管には、主管を流れる水を複数の監視領域に分配するための枝管が接続されている。主管と枝管との間には、火災発生時以外は閉状態の弁が設けられ、枝管には、1又は複数のスプリンクラヘッドが設けられている。火災感知器が火災を感知すると、枝管に通じる弁が開くよう制御され、弁が開くと主管から枝管へ水が供給される。この枝管に設けられたスプリンクラヘッドが、火災の熱によって開栓すると、スプリンクラヘッドから放水が行われる。
特開2019-088557号公報
特許文献1では、建物の各階に設けられた火災感知器の監視領域に、複数のスプリンクラヘッドが設けられた1本の枝管が敷設された態様が示されている。しかし、消火システムが設置される建物によっては、1台の火災感知器の監視領域に、複数の枝管が設置される場合又は1台の火災感知器に複数の枝管が関連付けられる場合もある。このようなシステムにおいて火災感知器が火災を感知すると、主管と各枝管との間に設けられた弁は、予め決められた順で開かれる。そうすると、弁が開かれた枝管に設置されたスプリンクラヘッドであって、火災の熱によって開栓したスプリンクラヘッドから順に、放水が行われることになる。
ところが、複数の枝管のそれぞれと主管との間に設けられた複数の弁のうち、最初に開く弁は、火元に近いスプリンクラヘッドに通じる枝管の弁であるとは限らない。監視領域が広い場合には、当該監視領域により多くの枝管及びスプリンクラヘッドが設置されうるため、火元に近いスプリンクラヘッドに通じる枝管の弁の開放が遅れると、迅速な消火が行えないという課題があった。
本発明は、上記のような課題を背景とした発明であり、早期消火に寄与する消火システムを提供するものである。
本発明に係る消火システムは、監視領域における火災を検出すると火災信号を出力する火災感知器と、ポンプが設置された主管から分岐した複数の枝管と、前記監視領域に設けられ、前記複数の枝管のそれぞれに設けられたスプリンクラヘッドと、前記複数の枝管において前記スプリンクラヘッドの一次側に設けられた弁と、前記複数の枝管に設けられ、当該枝管に設けられた前記スプリンクラヘッドが開栓したことを検出すると開栓信号を出力するセンサと、前記火災信号と前記開栓信号のいずれか又は両方に基づいて、前記弁を開く消火制御部と、を備え、前記消火制御部は、予め定められた順序で前記複数の枝管に設けられた前記弁を開く第1モードと、前記複数の枝管に設けられたセンサの少なくともいずれかから出力された前記開栓信号に基づいて、開栓した前記スプリンクラヘッドが接続されている前記複数の枝管を特定し、当該先に開栓した前記スプリンクラヘッドと同じ前記枝管に設けられた前記弁を優先して開く第2モードと、を有するものである。
本発明によれば、スプリンクラヘッドからの放水によって早期消火を行うことができる。
実施の形態に係る消火システムのシステム構成図である。 実施の形態に係る消火制御盤5の機能ブロック図である。 実施の形態に係る消火システム100の動作を説明する図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す装置は、本発明の装置の一例を示すものであり、図面に示された装置によって本発明の装置が限定されるものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
実施の形態.
図1は、実施の形態に係る消火システムのシステム構成図である。消火システム100は、監視領域200における火災を検出する火災感知器1と、消火用の水を送るポンプ2に接続された配管である主管3と、主管3から分岐した複数の枝管11、12、13とを有する。本実施の形態では、1本の主管3から、3本の枝管11、12、13が分岐した例を示すが、枝管の数はこれに限定されない。また、1つの監視領域200を図示しているが、監視領域200の数はこれに限定されない。ポンプ2は、図示しない貯水槽の水を主管3に送る。主管3及び枝管11~13内は、水又は気体によって、常時加圧された状態となっている。火災感知器1には、火災受信機6が電気的に接続されている。火災受信機6には、消火制御盤5が通信可能に接続されている。
枝管11、12、13のそれぞれには、1又は複数のスプリンクラヘッドが設けられている。本実施の形態の枝管11には、スプリンクラヘッド21a、21b、21cが設けられている。枝管12には、スプリンクラヘッド22a、22bが設けられている。枝管13には、スプリンクラヘッド23aが設けられている。スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aは、通常時には閉状態の弁体を有し、この弁体は半田等の熱によって融解する弁体固定部材によって閉状態に維持されている。スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aは、監視領域200の天井又は天井近傍に設置されており、火災の熱が天井付近に到達して弁体固定部材が火災の熱によって融解すると、弁体が開いて散水される。
枝管11には、センサ31と弁41とが設けられている。センサ31及び弁41は、枝管11においてスプリンクラヘッド21a~21cの一次側、すなわちスプリンクラヘッド21a~21cと主管3との間に設けられている。センサ31は、弁41とスプリンクラヘッド21a~21cとの間に設けられている。
弁41は、枝管11における水の流通を遮断又は開放する。弁41は、消火制御盤5によって開閉制御される。弁41は、通常は閉状態であり、通常時には枝管11の二次側において圧力変動は生じない。
センサ31は、枝管11に設けられたスプリンクラヘッド21a~21cのいずれかが開栓したことを検出すると、開栓信号を出力するセンサである。本実施の形態のセンサ31は、枝管11内の圧力変動を検出する圧力センサである。枝管11内は、水又は気体によって常時加圧されている。しかし、スプリンクラヘッド21a~21cの少なくともいずれかが開栓すると、開栓したスプリンクラヘッド21a~21cのいずれかから水又は気体が放出され、枝管11内の圧力が変化する。センサ31は、この枝管11内の圧力変動を検出すると、圧力変動を検出したことを示す電気信号を開栓信号として消火制御盤5に出力する。なお、ここで示したセンサ31の具体的構成は一例であり、スプリンクラヘッド21a~21cが開栓したことを検出できる他の構成のセンサを用いてもよい。
枝管12には、センサ32及び弁42が設けられ、枝管13にはセンサ33及び弁43が設けられている。センサ32及びセンサ33は、センサ31と同じ機能を有する。弁42及び弁43は、弁41と同じ機能を有する。
火災感知器1は、火災に伴って発生した煙、熱又はガス等を検知すると、火災であることを示す火災信号を火災受信機6に送信する。
火災受信機6は、火災感知器1から送信された火災信号を受信すると、消火制御盤5に対して火災信号を移報する。また火災受信機6は、ブザー又はライトなどの報知装置、防火扉又はシャッターなどの防排煙装置、又は消火設備などの端末機器に、火災の発生を知らせる信号を出力して、端末機器を動作させる。火災受信機6にはさらに、非常放送設備も接続されうる。なお、本実施の形態では、火災受信機6に対して1台の火災感知器1が接続された態様が図示されているが、複数の火災感知器1が火災受信機6に接続される。
消火制御盤5は、火災受信機6から移報された火災信号と、センサ31~33からの信号に基づいて、弁41~弁43の開閉状態を制御する。消火制御盤5は、監視領域200に設置された枝管11~13に設けられた弁41~43を開くモードとして、第1モードと第2モードとを有する。第1モードは、予め定められた順で弁41~43を開くモードである。第2モードは、センサ31~33からの信号に基づいて、弁41~43を開く順を決定するモードである。また、消火制御盤5は、火災信号を受信すると、火災信号を受信したことを示す音響を出力する。
図2は、実施の形態に係る消火制御盤5の機能ブロック図である。消火制御盤5は、消火制御部51と、開栓信号受信部52と、開弁信号出力部53と、火災信号受信部54と、表示部55と、操作部56と、記憶部57とを備える。
操作部56は、使用者の操作入力を受け付ける。操作部56には、音響停止、火災断定、動作モードの切り替え、及び各種弁の状態を切り替えるための入力装置が設けられている。操作部56に設けられている入力装置は、例えば、ボタン、タッチパネル、キーボード等である。
表示部55は、使用者に対して情報を表示する装置である。表示部55は、スプリンクラヘッドからの放水状態、各種弁の状態、火災受信機6から取得した情報等を表示する。表示部55は、例えば、液晶画面及びLEDを有している。
記憶部57は消火制御盤5に接続された各種弁、センサ、及びスプリンクラヘッド等の端末機器を特定する情報、及び消火システム100の運転モード等を記憶する。また、記憶部57は、第1モードにおける弁41~43の開弁順序を記憶する。記憶部57は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。
火災信号受信部54は、火災受信機6に電気的に接続された回路である。火災信号受信部54は、火災受信機6から送信された火災信号を受信すると、受信した火災信号に応じた信号を消火制御部51に入力する。
開弁信号出力部53は、弁41~43のそれぞれに電気的に接続された回路である。開弁信号出力部53は、消火制御部51から指示された弁41~43に対し、弁を開くための信号を出力する。
開栓信号受信部52は、センサ31~33のそれぞれに電気的に接続された回路である。開栓信号受信部52は、センサ31~33から送信された開栓信号を受信すると、送信元のセンサを特定する情報を含む信号を消火制御部51に出力する。
消火制御部51は、操作部56、開栓信号受信部52及び火災信号受信部54から入力される信号に基づいて、表示部55及び開弁信号出力部53を制御する。消火制御部51は、CPUを有し、CPUが内部メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、消火制御部51の機能が実現される。消火制御部51は、前述の第1モードと第2モードのいずれかで弁41~43を開くが、第1モードを実行する際には、記憶部57に記憶された弁41~43を開く順序に関する情報を読み出す。なお、順序は、例えば弁に付与された番号順や、記憶部57に記憶された順および所定の計算方法等のあらゆる方法で定まればよい。
図3は、実施の形態に係る消火システム100の動作を説明する図である。図3の上段は、第1モードでの各部の動作を示している。図3の下段は、第1モード実行中に第2モードに切り替わる場合の各部の動作を示している。
(第1モードでの動作)
監視領域200内において、火災が発生したとする。火災に伴う煙、熱、ガス等が生じ、これら物理情報を火災感知器1が取得することにより、火災感知器1によって火災が感知される。ここで、スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aは、いずれも開栓していない状態であるものとする。
火災感知器1が火災を感知すると(ステップS1)、火災感知器1が火災信号を出力する(ステップS2)。火災信号は、火災受信機6によって受信される。
火災信号を受信した火災受信機6は、火災警報を出力するとともに、火災信号を消火制御盤5に対して移報する(ステップS3)。
消火制御盤5は、第1モードでの弁41~43の制御を開始する(ステップS4)。スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aは、いずれも開栓していない状態であり、したがってセンサ31~33のいずれからも開栓信号が出力されていない状態である。このように、開栓信号を受信していないときには、消火制御盤5は、第1モードを開始する。第1モードとは、予め決められた順序で弁41~43を開くモードであり、第1モードでの弁41~43を開く順番は、記憶部57に記憶されている。消火制御盤5は、この予め決められた順番で弁41~43を開くよう、これらに対して開弁信号を出力する。ここでは、弁41、弁42、弁43の順に開くよう設定されているものとする。
次に、最初に開弁信号を受けた弁41が開弁する(ステップS5)。弁41が開くと、枝管11において弁41の二次側にポンプ2からの水が流入可能な状態となる。続けて、弁42が開弁し(ステップS6)、さらに続けて弁43が開弁する(ステップS7)。弁42が開弁すると枝管12において弁42の二次側にポンプ2からの水が流入可能な状態となり、弁43が開弁すると枝管13において弁43の二次側にポンプ2からの水が流入可能な状態となる。
ここで、火災による熱により、スプリンクラヘッドの弁体を固定している弁体固定部材が融解すると、スプリンクラヘッドが開栓する。ここでは、スプリンクラヘッド21aが最初に開栓したものとする(ステップS8)。
スプリンクラヘッド21aが開栓すると(ステップS8)、加圧状態であった枝管11内の圧力が低下し、この圧力変動をセンサ31が検知する。センサ31は、圧力変動を示す信号を、開栓信号として出力する(ステップS9)。
消火制御盤5は、センサ31から出力された開栓信号を受信する(ステップS10)。開栓信号を受信した消火制御盤5は、スプリンクラヘッド21aからの放水を開始したことを示す警報を、音響と表示部55とで行う。
このように、火災感知器1から火災信号が出力された場合であって、スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aのいずれも開栓していない状態においては、弁41~43は、予め決められた順番で開く。
(第1モードから第2モードに切り替わったときの動作)
次に、第1モードで弁41~43が制御されているときに、第2モードに切り替わるときの動作例を具体的に説明する。
監視領域200内において、火災が発生したとする。火災に伴う煙、熱、ガス等が生じ、これら物理情報を火災感知器1が取得することにより、火災感知器1によって火災が感知される。ここで、スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aは、いずれも開栓していない状態であるものとする。
火災感知器1が火災を感知すると(ステップS20)、火災感知器1が火災信号を出力する(ステップS21)。火災信号は、火災受信機6によって受信される。
火災信号を受信した火災受信機6は、火災警報を出力するとともに、火災信号を消火制御盤5に対して移報する(ステップS22)。
消火制御盤5は、第1モードでの弁41~43の制御を開始する(ステップS23)。スプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aは、いずれも開栓していない状態であり、したがってセンサ31~33のいずれからも開栓信号が出力されていない状態である。このように、開栓信号を受信していないときには、消火制御盤5は、第1モードを開始する。ここでは、第1モードで最初に開くよう設定されている弁41に対して、開弁信号が出力される。
弁41に対して開弁信号が出力されると、開弁信号を受けた弁41が開弁する(ステップS24)。弁41が開くと、枝管11において弁41の二次側にポンプ2からの水が流入可能な状態となる。
ここで、火元がスプリンクラヘッド23aの近くであるために、火災の熱によってスプリンクラヘッド23aの弁体が開いたとする(ステップS25)。
スプリンクラヘッド23aが開栓すると(ステップS25)、加圧状態であった枝管13内の圧力が低下し、この圧力変動をセンサ33が検知する。センサ33は、圧力変動を示す信号を、開栓信号として出力する(ステップS26)。
消火制御盤5は、センサ33から出力された開栓信号を受信する(ステップS27)。開栓信号を受信した消火制御盤5は、第2モードを開始する(ステップS28)。第2モードは、開栓したスプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aが設置された枝管11~13の弁41~43を、第1モードで設定された順番よりも優先させて開くモードである。消火制御盤5は、第2モードを開始すると、開栓したスプリンクラヘッド23aが設置された枝管13の弁43に対し、開弁信号を出力する。
そうすると、開弁信号を受信した弁43が開弁する(ステップS29)。弁43が開くと、枝管13において弁43の二次側にポンプ2からの水が流入し、弁43を通った水は開栓状態にあるスプリンクラヘッド23aから放水される。火元に近いスプリンクラヘッド23aから放水されることにより、火災の早期消火が可能となる。
スプリンクラヘッド23aが開いたことにより優先的に弁43に開弁信号を送信した後は、消火制御盤5は、第1モードに戻る(ステップS30)。第1モードに戻った後は、閉止状態にある弁に対し、予め定められた順に開弁信号が送信される。この例では、弁41~43のうち閉止状態にある弁42に対して開弁信号が送信される。開弁信号を受信すると、弁42が開弁する(ステップS31)。
なお、第2モード中に、複数のスプリンクラヘッドが開栓した場合には、開栓したスプリンクラヘッドに関連づけられた弁から順に開く。このようにすることで、火元に近いスプリンクラヘッドから優先的に放水され、火災の早期消火が可能となる。
以上のように本実施の形態では、消火制御盤5は、予め定められた順序で複数の弁41~43を開弁させる第1モードと、センサ31~33の検知情報に基づいて複数の弁41~43を開弁させる第2モードとを有する。この第2モードでは、複数の枝管11~13に設けられたセンサ31~33の少なくともいずれかから出力された開栓信号に基づいて、開栓したスプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aが接続されている複数の枝管11~13を特定する。そして、当該先に開栓したスプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aと同じ枝管11~13に設けられた弁41~43を、優先して開く。開栓したスプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aに通じる枝管11~13の弁41~43が優先して開くので、より火元に近いスプリンクラヘッド21a~21c、22a~22b、23aからの放水が迅速に行われ、早期消火が可能となる。
なお、本実施の形態では、火災感知器1が火災を感知すると、弁41~43を開く制御を開始するものとして説明したが、火災感知器1が火災を感知するのに加えて、センサ31~33のいずれかが枝管の圧力低下を検出すると弁41~43を開く制御を開始する、所謂ダブルアクションの消火システムにも適用できる。この場合は、第2モードから開始され、開栓したスプリンクラヘッドが設置された枝管の弁に対して、開弁信号を出力し、その後、第1モードになり、閉止状態にある弁に対して、予め定められた順に開弁信号が送信される。
また、本実施の形態では、1つの監視領域200に設けられた火災感知器1と弁41~43について説明したが、火災感知器と複数の弁が関連付けられていればよく、火災感知器1の監視領域とは異なる監視領域にある弁を、第1モード及び第2モードにて制御してもよい。例えば、隣接する監視領域Aと監視領域Bとがある場合、監視領域Aにおいて火災が感知されたときに、第1モード及び第2モードで制御される弁として、監視領域Bの枝管に設けられたBのうち監視領域Aに隣接するものを含める。このようにすることで、広範囲に迅速に放水されて延焼を抑制することができる。
(変形例)
上記説明では、センサ31~33が、圧力変動を検出したことを示す情報を開栓信号として出力する例を示した。しかし、センサ31~33は、枝管11~13のアナログ信号を出力してもよい。具体的には、センサ31~33は、枝管11~13を流れる流体の流量を示すアナログ信号を、流量信号として出力する。消火制御部51は、開栓信号受信部52にて流量信号を取得する。センサ31~33がアナログ信号を出力するものである場合は、開栓信号を出力するものよりも、敏感に枝管の流体の流れを検知できる。消火制御部51は、流量信号によって示される流量が、閾値を超えた場合に、流量信号を出力したセンサ31~33に対応づけられたスプリンクラヘッドが開栓したと判定することができる。
複数のセンサ31~33に、開栓信号を出力するものと流量信号を出力するものとが含まれていてもよい。消火制御部51は、第2モードにおいて、開栓信号と流量信号とを同時期に取得した場合には、流量信号を出力したセンサ31~33に対応する弁41~43を、優先して開弁してもよい。ここでいう同時期とは、厳密に同時であることを要求するものではなく、閉止状態の複数の弁41~43が存在する状態において、この閉止状態の複数の弁41~43に対応するセンサ31~33からの開栓信号と流量信号とを時間差を有して取得した状態も含む。例えば、センサ31から開栓信号を取得した後であって弁41を開くよりも前に、センサ32から流量信号を取得した場合には、開栓信号と流量信号を同時期に取得したものとする。
また、複数のセンサ31~33が、流量信号を出力するものであってもよい。消火制御部51は、第2モードにおいて、複数の流量信号を同時期に取得した場合には、より多い流量を示す流量信号を出力したセンサ31~33に対応する弁41~43を優先して開栓させる。ここでいう同時期とは、厳密に同時であることを要求するものではなく、閉止状態の複数の弁41~43が存在する状態において、この閉止状態の複数の弁41~43に対応するセンサ31~33から流量信号を、時間差を有して取得した状態も含む。このように、より多い流量を示す流量信号を出力したセンサ31~33に対応する弁41~43を優先して開栓させることで、火災の早期消火が可能となる。センサ31~33のいずれかによって検出された流体の流量が大きいということは、そのセンサが設けられた枝管においてより多くのスプリンクラヘッドが開栓したことを示唆している。このため、当該枝管に設けられたスプリンクラヘッドは、火元に近いといえる。したがって、この火元に近いスプリンクラヘッドに通じる枝管の弁を優先して開栓することで、早期消火に資する。また、センサ31~33のいずれかによって検出された流体の流量が大きいということは、そのセンサが設けられた枝管に設けられたスプリンクラヘッドは、より放水量の大きいスプリンクラヘッドであることを示唆している。このため、当該枝管に設けられたスプリンクラヘッドは、放水量が多いため消火能力が高いといえる。したがって、この消火能力の高いスプリンクラヘッドに通じる枝管の弁を優先して開弁することで、早期消火に資する。
1 火災感知器、2 ポンプ、3 主管、5 消火制御盤、6 火災受信機、11 枝管、12 枝管、13 枝管、21a スプリンクラヘッド、21b スプリンクラヘッド、21c スプリンクラヘッド、22a スプリンクラヘッド、22b スプリンクラヘッド、23a スプリンクラヘッド、31 センサ、32 センサ、33 センサ、41 弁、42 弁、43 弁、51 消火制御部、52 開栓信号受信部、53 開弁信号出力部、54 火災信号受信部、55 表示部、56 操作部、57 記憶部、100 消火システム、200 監視領域。

Claims (4)

  1. 監視領域における火災を検出すると火災信号を出力する火災感知器と、
    ポンプが設置された主管から分岐した複数の枝管と、
    前記監視領域に設けられ、前記複数の枝管のそれぞれに設けられたスプリンクラヘッドと、
    前記複数の枝管において前記スプリンクラヘッドの一次側に設けられた弁と、
    前記複数の枝管に設けられ、当該枝管に設けられた前記スプリンクラヘッドが開栓したことを検出すると開栓信号を出力するセンサと、
    前記火災信号と前記開栓信号のいずれか又は両方に基づいて、前記弁を開く消火制御部と、を備え、
    前記消火制御部は、
    予め定められた順序で前記複数の枝管に設けられた前記弁を開く第1モードと、
    前記複数の枝管に設けられたセンサの少なくともいずれかから出力された前記開栓信号に基づいて、開栓した前記スプリンクラヘッドが接続されている前記複数の枝管を特定し、当該先に開栓した前記スプリンクラヘッドと同じ前記枝管に設けられた前記弁を優先して開く第2モードと、を有する
    消火システム。
  2. 前記消火制御部は、前記第1モードの実行中に前記開栓信号を取得した場合には、前記第2モードに移行し、当該開栓信号を出力した前記センサと同じ前記枝管に設けられた前記弁を優先して開栓させる
    請求項1記載の消火システム。
  3. 前記センサのうちの少なくとも一つは、前記枝管を流れる流体の流量を示す流量信号を出力し、
    前記消火制御部は、前記開栓信号と前記流量信号とを同時期に取得した場合には、前記第2モードにおいて、前記流量信号を出力した前記センサと同じ前記枝管に設けられた前記弁を優先して開栓させる
    請求項1又は請求項2に記載の消火システム。
  4. 前記センサのうちの少なくとも二つは、前記枝管を流れる流体の流量を示す流量信号を出力し、
    前記消火制御部は、複数の前記流量信号を同時期に取得した場合には、前記第2モードにおいて、流量が多い方の前記流量信号を出力した前記センサと同じ前記枝管に設けられた前記弁を優先して開栓させる
    請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の消火システム。
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