JPH04261672A - 空調装置兼用消火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空調装置の配管にスプリンクラーヘッドを設
けた空調装置兼用消火装置に関する。

［従来の技術］ 従来、空調装置の熱源水を供給する配管にスプリンクラ
ーヘッドを設け、火災時に空調装置の熱源水を火災消火
に使用する装置としては、例えば実公昭６０−２２２４
８号の「空気調和兼防火装置」が知られている。

この空気調和兼防火装置では、建物の主要構造体である
柱を送水側配管として兼用し、送水側配管から各階毎に
天井側と床面側に分けて分岐配管を行い、天井側の分岐
配管にスプリンクラーヘッドを設け、床面側の分岐配管
を室内の空調ユニットに接続している。火災によりスプ
リンクラーヘッドが作動すると、スプリンクラーヘッド
の作動で不足した水は水道管から補充され、この水道管
に設けている流れ検出器の検出信号で火災警報を出す。

また水道管以外に外部接続口からも消火水を供給できる
。

このような空気調和兼防火装置にあっては、建物内の配
管設備を平常時は空気調和用の熱源水の循環用配管とし
て使用し、火災発生時にはスプリンクラーヘッドから消
火水を散水する消火用配管として使用でき、常用設備と
平素は使用されない消火用設備とを兼用させたことで、
２つの設備の配管を１つにまとめることができ、設備コ
ストの低減するという経済的効果がきわめて大きい。

また熱源水は常に配管内を流動しており、一般的に設置
されるスプリンクラー消火設備における配管内の消火用
水の滞留状態、所謂死水に比べ、設備維持の面から見て
もきわめて有効である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の空調装置兼用消火装置
にあっては、配管設備を兼用したことによる配管設備の
経済性及び保守性の向上にとどまっており、火災監視、
避難誘導等を含めた消火装置としての機能は不十分であ
り、常時、熱源水を循環している空調装置の特徴を生か
した消火装置の開発と実用化が望まれる。

更に、消火装置側のメリットばかりでなく、同時に空調
装置においても消火装置と兼用したことで従来得られな
かったメリットがなければ兼用装置としての普及は望め
ない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、配管設備を兼用することを前提に更に適切な火災
監視と消火制御、さらには空調装置の監視制御ができる
空調装置兼用消火装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため本発明は、次のように構成する
。尚、実施例図面中の符号を併せて示す。

即ち、本発明の空調装置兼用消火装置は、屋外等に設置
され、ポンプ装置１を介して一定温度に保たれた熱源水
を１次側送り配管２に供給するセンターヒートポンプユ
ニット３と；１次側送り配管２から各エリアに分岐され
た２次側送り配管４と； ２次側送り配管４に接続され、熱源水を利用してエリア
内の温度を調整する室内ヒートポンプユニット５と； 室内ヒートポンプユニット５から引き出された２次側戻
し配管６と； ２次側戻し配管６を集合接続してセンターヒートポンプ
ユニット３にループバック配管する１次側戻し配管７と
； 各エリアに引き出された２次側送り配管４及び又は２次
側戻し配管６に接続されたスプリンクラーヘッド８と； 各エリアに引き出された２次側送り配管４の送り流量Ｑ
１及び２次側戻し配管６の戻し流量Ｑ２を検出する流量
検知装置９と； 流量検知装置９で検出している送り流量Ｑ１と戻し流量
Ｑ２との差流量ΔＱが規定流量Ｑｔｈを越えた時にスプ
リンクラーヘッド８が作動したと判別して消火ポンプ１
０を駆動する消火制御手段１２と； を設けたことを特徴とする。

［作用］ このような構成を備えた本発明の空調装置兼用消火装置
によれば、室内ヒートポンプユニット５が設けられたエ
リア毎、例えば階別毎に流量検知装置９を設けておくこ
とで、スプリンクラーヘッド８が作動した火災発生場所
を特定することができ、出火場所がわかることで初期消
火、避難誘導を適切に行うことができる。

また室内ヒートポンプユニット５に対する２次側送り配
管４の送り流量Ｑ１と２次側戻し配管６の戻し流量Ｑ２
の差流量ΔＱからスプリンクラーヘッドの作動を判断し
ているため、通常で生ずる差流量の範囲を越える放水量
をスプリンクラーヘッドに設定しておくことて、火災に
よるスプリンクラー作動を確実に検知できる。

更に、スプリンクラーヘッドの作動流量に至らない差流
量の発生については、配管の漏水や破損等の配管トラブ
ルと判断することができ、有効な保守情報が得られる。

［実施例］ 第１図は本発明の空調装置兼用消化装置の設備構成を示
した実施例構成図である。尚、第１図の実施例は地下１
階、地上３階の建物を例にとっている。

第１図において、まず空調装置を説明すると、建物の屋
上にポンプ装置１を介して一定温度、例えば２０〜３０
℃の範囲の中の一定温度に保たれた空調用の熱源水を１
次側送り配管２に供給するセンターヒートポンプユニッ
ト３を設置している。

１次側送り配管２は建物の垂直方向に設置される。

建物の各階には所定の空調エリア毎に室内の温度を調整
する室内ヒートポンプユニット５が設置されている。室
内ヒートポンプユニット５に対しては１次側送り配管２
から横方向に分岐された２次側送り配管４が接続され、
ポンプ装置１により屋上のセンターヒートポンプユニッ
ト３より送られてきた熱源水を供給する。室内ヒートポ
ンプユニット５に送り込まれた熱源水は破線で示す２次
側戻し配管６に送り出され、２次側戻し配管６は建物の
垂直方向に設置された１次側戻し配管７に集合接続され
る。１次側戻し配管７は屋上のセンターヒートポンプユ
ニット３にループバック配管される。

次に消火装置側を説明すると、各階に設置された室内ヒ
ートポンプユニット５に対し熱源水を供給する２次側送
り配管４にスプリンクラーヘッド８を接続している。ま
た、建物の地階Ｂ１には消火ポンプ１０が設置され、火
災時の消火ポンプ１０の駆動により水源水槽１３からの
消火水を加圧して、建物の垂直方向に設置された空調装
置側の１次側送り配管２に消火用水を加圧供給している
。

消火ポンプ１０の吐出側には制御弁１４が設けられ、通
常は弁１５を開、弁１６を閉とし、ポンプ起動時に制御
弁１４を開く。またポンプ試験時には弁１５を閉じ弁１
６を開いた状態で制御弁１４を開放してポンプ１０の運
転試験ができるようにしている。

更に、屋上には高架水槽１７が設置され、高架水槽１７
の消火水はチャッキ弁１８及び弁１９を介して空調装置
のポンプ装置１の吐出側に接続されている。高架水槽１
７の消火用水はスプリンクラーヘッド８が作動して熱源
水が放水された際にチャッキ弁１８を介して放水水頭（
最低１ｋｇｆ／ｃｍ２）を与えるために使用される。ま
た、弁１９を閉じ、弁２０を開いて放水水頭の確認がで
きるようにしている。

更に第１図の実施例にあっては、２次側送り配管４と２
次側戻し配管６の分岐点側に流量検知装置９を設けてい
る。流量検知装置９は２次側送り配管に送り流量計９ａ
を設置して送り流量Ｑ１を検出し、また２次側戻し配管
６に戻し側流量計９ｂを設置して戻し流量Ｑ２を検出し
ている。流量検出装置９で検出された送り流量Ｑ１と戻
し流量Ｑ２は、後の説明で明らかにする消火制御盤１２
に送られ、差流量ΔＱからスプリンクラーヘッド８の作
動の有無を判断する。更に各階に設けた室内ヒートポン
プユニット５に対する２次側送り配管４には定流量装置
２１が設置され、室内ヒートポンプユニット５に供給す
る熱源水の流量を例えば２０ｌ／分の一定値に保つよう
にする。

第２図は第１図の実施例における定流量装置２１の具体
的な実施例説明図であり、同図（ａ）に示すように、２
次側送り配管４の中に開口穴を備えた仕切り２２を形成
し、仕切り２２の流入側にゴム等の弾性体で作られたド
ーナツ状の弁部材２３を配置している。この定流量装置
は流入側の流量が増加して圧力が上昇すると、第２図（
ｂ）に示すようにゴムで作られた弁部材２３が仕切り２
２の開口穴に押し込まれて円錐状にすぼみ、弁部材２３
の開口穴が絞られることで流量を抑え、１次側の不定流
量に対し２次側に一定流量を得ることができる。

第３図は第１図の実施例におけるセンターヒートポンプ
ユニット３と室内ヒートポンプユニット５による空調装
置を取り出して示した説明図である。

第３図において、この実施例ではセンターヒートポンプ
ユニット３を２台、室内ヒートポンプユニット５を２台
設けた場合を例にとっている。センターヒートポンプユ
ニット３及び室内ヒートポンプユニット５のそれぞれに
は吸熱部（低温部）２４、ファン２５、コンプレッサ２
６、放熱部（高温部）２７及びキャピラリー２８が設け
られている。

空調装置のヒートポンプとは、冷凍サイクルを用いて低
温領域から高温領域へ熱を移動させる装置であり、冷房
時には室内の熱を室外に汲み上げ、暖房時には室外の熱
を室内へ汲み上げて空調を行なう。このとき消費するエ
ネルギー（通常は電力）は冷暖房の熱源としては直接使
われず、熱を移動させる動力として使われる。一般にヒ
ートポンプのエネルギー効率は非常に高く、消費エネル
ギーの数倍もの冷暖房エネルギーが得られる。

通常のヒートポンプ装置は単一の冷凍サイクルにより構
成されているか、本発明の空調装置にあっては、第３図
に示すように熱移動をセンター側と室内側との２段階の
冷凍サイクルを用いて行ない、この２つの冷凍サイクル
の間に熱の中継干渉媒体、即ち熱源水を設けることによ
り各冷凍サイクルを独立して作動させるようにしている
。

即ち暖房時にはセンターヒートポンプユニット３の室外
からの吸熱により熱源水を加熱し、この熱源水を熱源と
して室内ヒートポンプユニット５が暖房運転を行なう。

冷房時には室内から吸熱を行なって熱源水に放出し、こ
の熱源水をセンターヒートポンプユニット３で冷却する
。

熱源水は常に２５℃前後の中温となるようにセンターヒ
ートポンプユニット３により温度調整されるが、エネル
ギーコスト、外気条件等に応じて暖房時にはボイラーを
併設してバックアップあるいは切替使用することもでき
る。センターヒートポンプユニット３は通常、複数台を
連立設置し、センターヒートポンプユニット３の運転台
数を制御することにより能力を制御する。

センターヒートポンプユニット３で温度調整された熱源
水は室内ヒートポンプユニット５に送られ、室内ヒート
ポンプユニット５は送られてきた熱源水を熱源として各
部屋の冷暖房を行なう。センターヒートポンプユニット
３から送られてくる熱源水は冷暖房共通の熱源（冷熱源
）となるため、室内ヒートポンプユニット５毎に冷房と
暖房を自由に選択でき、また特定の室内ヒートポンプユ
ニット５が暖房、他の室内ヒートポンプユニット５が冷
房というように、同時に冷房と暖房の使用ができる。更
に、熱源水に回収された冷房排熱はセンターヒートポン
プユニット３により建物内の給湯系の予熱として利用す
ることも可能である。

このように、本発明で使用するセンターヒートポンプユ
ニット３と室内ヒートポンプユニット５に分けた２段階
の冷凍サイクルを行なう空調装置にあっては、建物内外
の熱の有効利用を徹底的に追求した画期的なシステムで
ある。

勿論、本発明で兼用する空調装置は第３図に示した２段
階の冷凍サイクルをもつ空調装置に限定されず、冷房時
に限られることなく暖房も含む年間を通じて常時熱源水
を室内ヒートポンプユニットに供給する空調装置であれ
ば適宜の装置を用いることができる。

第４図は第１図の実施例を対象とした消火装置の制御部
の実施例構成図である。

第４図において、１２は消火制御盤であり、消火制御盤
１２に対しては流量検知装置９に設けた送り側流量計９
ａと戻し側流量計９ｂで検出した送り流量Ｑ１及び戻し
流量Ｑ２が入力される。消火制御盤１２は流量検知装置
９から得られた送り流量Ｑ１と戻し流量Ｑ２の差流量Δ
ＱをΔＱ＝Ｑ１−Ｑ２ として求め、この差流量ΔＱが閾値流量Ｑｔｈ以上とな
ったときにスプリンクラーヘッド８の作動による火災と
判断し、ポンプ制御部３０及び弁制御部３２に制御信号
を出力して消火ポンプ１０を駆動し同時に制御弁１４を
開くようにしている。

消火制御盤１２における火災判断の具体例としては、第
１図の室内ヒートポンプユニット５の１台当たりの熱源
水の流量は約２０ｌ／分であり、１つの階に例えば５台
の室内ヒートポンプユニット５が設置されていたとする
。この場合、通常時には２次側送り配管４及び２次側戻
し配管６にはそれぞれ約１００ｌ／分の流量Ｑ１、Ｑ２
が流れる。このため、通常時に差流量ΔＱは略零となっ
ている。一方、スプリンクラーヘッド８の１台当たりの
放水量を例えば８０ｌ／分に設定していたとすると、火
災時のスプリンクラーヘッド８による熱源水の放水で２
次側送り配管４に流れる送り流量Ｑ１がそれまでのＱ１
＝１００ｌ／分からＱ１＝１８０ｌ／分に増加する。こ
のとき、戻し流量Ｑ２はＱ２＝１００ｌ／分と変化がな
いことから、差流量ΔＱはスプリンクラーヘッド８の放
出流量に略等しい８０ｌ／分増加し、予め設定した閾値
流量Ｑｔｈを超えることでスプリンクラーヘッド８の作
動による火災と判断することができる。

また、スプリンクラーヘッド８の１台当たりの放出流量
が分かっていることから消火制御盤１２で求められた差
流量ΔＱからスプリンクラーヘッド８の作動台数を推定
することもできる。

次に上記の実施例の動作を説明する。

まず通常状態にあっては、ポンプ装置１によりセンター
ヒートポンプユニット３から例えば２５℃程度の一定温
度に保たれた熱源水が１次側送り配管２及び２次側送り
配管４を介して各室内ヒートポンプユニット５に供給さ
れ、定流量装置２１により例えばヒートポンプユニット
５の１台当たり約２０ｌ／分の熱源水を流している。室
内ヒートポンプユニット５から排出された熱交換済の熱
源水は２次側戻し配管６及び１次側戻し配管７を介して
ヒートポンプユニット３に戻される。このとき流量検知
装置９で検出される送り流量Ｑ１と戻し流量Ｑ２は略等
しく、第４図の消火制御盤１２で得られる差流量ΔＱは
零もしくは極く僅かな値であり、当然に閾値流量Ｑｔｈ
を下回っている。

次に、特定のフロアで火災か発生して１台のスプリンク
ラーヘッド８が作動すると、例えば８０ｌ／分の熱源水
の放出が行なわれる。このスプリンクラーヘッド８から
の熱源水の放水に伴い、流量検知装置９における送り流
量Ｑ１が増加し、第４図の消火制御盤１２で得られる差
流量ΔＱが閾値流量Ｑｔｈを超え火災発生が判断される
。火災発生が判断されると消火制御盤１２はポンプ制御
部３０及び弁制御部３２に制御信号を送って消火ポンプ
１０を駆動し、また制御弁１４を開放し、消火ポンプ１
０により消火用水を１次側送り配管２に加圧供給し、高
架水槽１７による放水圧力のバックアップを行なう。

更に消火制御盤１２は消火ポンプ１０を起動すると同時
に火災受信盤に対し火災検出信号を送り、また火災発生
フロアの識別信号を送って火災警報を行なわせるように
してもよい。

一方、通常時に２次側送り配管４もしくは２次側戻し配
管６のいずれか一方に水漏れが起きた場合には、消火制
御盤１２で閾値流量Ｑｔｈ以下の差流量ΔＱが得られ、
通常時の差流量の変動分を超えていた場合には配管水漏
れと判断して水漏れ警報を出し、配管系の点検修理を促
す。この場合にも漏水が発生したフロアを識別表示でき
ることから漏水を起こした配管の特定が容易となる。

更に第１図の実施例にあっては、２次側送り配管４と２
次側戻し配管６を接続した消火栓３１を設置している。

尚、第１図の実施例は２次側送り配管４にスプリンクラ
ーヘッド８を設けた場合を例にとるものであったが、２
次側戻し配管６にスプリンクラーヘッド８を設けるよう
にしてもよい。また、弁１５、１６、１９、２０は手動
弁を使用し、高架水槽１７にはチャッキ弁１８を接続し
ているが、自動点検を考慮し、他の適宜の弁、例えば遠
隔で開閉制御可能な電動制御弁を用いても勿論よい。遠
隔的に制御の行える電動制御弁とすることで点検中に火
災が生じても、遠隔制御により消火モードに切り替える
ことができる。

更に、火災時の放水初期にあっては２５゜前後の水が放
水されることから、老人や子供等に対しヒートショック
を与えることがなく、より安全な消火活動が行える。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、室内ヒートポ
ンプユニットか設けられたエリア毎、例えば階別毎に流
量検知装置を設けて送り流量と戻し流量の差流量を監視
することで、スプリンクラーヘッドの作動と作動エリア
を検出することができ、出火場所が分かることで初期消
火、避難誘導を適切に行なうことができる。

また、室内ヒートポンプユニットに対する送り流量と戻
し流量の差流量からスプリンクラーヘッドの作動を判断
しているため、通常生ずる差流量の変動範囲を超える放
水量をスプリンクラーヘッドに設定しておくことで、火
災によるスプリンクラーヘッドの作動を確実に検出でき
る。更に、スプリンクラーヘッドの作動流量に至らない
差流量を監視することで配管の漏水を判断でき、配管設
備の保守管理か適切にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空調兼用消火装置の設備構成を示した
実施例構成図； 第２図は本発明で用いる定流量装置の説明図；第３図は
本発明で用いる２段階の冷凍サイクルをもつ空調装置の
説明図； 第４図は本発明の消火制御部の実施例構成図である。 ［符号の説明］ １：ポンプ装置 ２：１次側送り配管 ３：センターヒートポンプユニット ４：２次側送り配管 ５：室内ヒートポンプユニット ６：２次側戻し配管 ７：１次側戻し配管 ８：スプリンクラーヘッド ９：流量検知装置 ９ａ：送り側流量計 ９ｂ：戻し側流量計 １０：消火ポンプ １２：消火制御盤（消火制御手段） １３：水源水槽 １４：制御弁 １５、１６、１９、２０：弁 １８：チャッキ弁 ２１：定流量装置 ２２：仕切り ２３：弁部材 ２４：吸熱部（低温部） ２５：ファン ２６：コンプレッサ ２７：放熱部（高温部） ２８：キャピラリー ３０：ポンプ制御部 ３１：消火栓 ３２：弁制御部 特許出願人　ホーチキ株式会社 特許出願人　サンデン株式会社 代理人弁理士　竹内　進 代理人弁理士　宮内　佐一郎

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屋外等に設置され、ポンプ装置を介して一
   定温度に保たれた熱源水を１次側送り配管に供給するセ
   ンターヒートポンプユニットと；前記１次側送り配管か
   ら各エリアに分岐された２次側送り配管と、 該２次側送り配管に接続され、前記熱源水を利用して前
   記エリア内の温度を調整する室内ヒートポンプユニット
   と； 該室内ヒートポンプユニットから引き出された２次側戻
   し配管と； 該２次側戻し配管を集合接続して前記センターヒートポ
   ンプユニットにループバック配管する１次側戻し配管と
   ； 前記各エリアに引き出された２次側送り配管及び又は２
   次側戻し配管に接続されたスプリンクラーヘッドと； 前記各エリアに引き出された２次側送り配管の送り流量
   及び２次側戻し配管の戻し流量を検出する流量検知装置
   と； 該流量検知装置で検出している送り流量と戻し流量との
   差流量が規定流量を越えた時に前記スプリンクラーが作
   動したと判別して消火ポンプを駆動する消火制御手段と
   ； を備えたことを特徴とする空調装置兼用消火装置。