JPH04319370A - スプリンクラ消火設備の無圧水位監視装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スプリンクラ消火設
備の無圧水位監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スプリンクラ消火設備は、従来から開放
型、閉鎖型の湿式や乾式等の種々の系統が利用されてい
る。閉鎖型スプリンクラ消火設備では、各警戒地区に設
けた閉鎖型スプリンクラヘッドの端末まで加圧された消
火液を常時充填しておくものであり、火災検出と同時に
散水動作をとることができ、最も一般的な、ビル等に用
いられる設備である。この閉鎖型スプリンクラ消火設備
は、配管の端末まで加圧された消火液が常時充填されて
いるので、スプリンクラヘッドの火災検出による動作と
同時に消火液の放出が可能であるという特徴を有してい
る。しかし、物が当たる等による事故でスプリンクラヘ
ッドが開放してしまったときは、加圧された消火液が放
出されると共に、加圧送液装置が起動して火災でないこ
とを確認してポンプを停止するまでの間、散水が続けら
れ、大きな水損事故となる問題がある。これに対し、ス
プリンクラヘッドのほかに火災感知器を設置し、火災に
よる火災感知器の動作によりスプリンクラヘッドまで消
火液を充填し、更にスプリンクラヘッドが動作するとき
に散水を行う予作動式（プレアクション式）スプリンク
ラ消火設備がある。この予作動式ではスプリンクラヘッ
ドへの配管内では空気が僅かに加圧されていて、火災感
知器が火災を検出し、かつ、閉鎖型スプリンクラヘッド
が動作したとき、即ち、火災感知器とスプリンクラヘッ
ドとのＡＮＤ条件によってのみ消火液が放出されるもの
であり、常時は配管内には加圧空気が充填されているだ
けなので、閉鎖型スプリンクラヘッドへの衝撃等による
開放が発生しても水損事故にはならないという特徴を有
している。しかし、この予作動式スプリンクラ消火設備
は、閉鎖型スプリンクラヘッドが接続される二次側配管
を加圧するためのコンプレッサ等を必要とし、設備全体
が複雑で高価になり、実際に火災時には、スプリンクラ
ヘッドが動作しても当初は加圧された空気が出るので、
正常に消火液が放出を開始するまでに遅れがでるという
問題があり、更にこれらの従来の消火設備では、消火時
はスプリンクラヘッドが設けられている二次側配管系統
には開放弁の一次側と同等の高い液圧が加わるので、こ
の二次側配管、スプリンクラヘッドや弁類等、二次側配
管系統の機器部材は一次側と同等の耐圧グレ−ドのもの
を使用する必要があり、このため機器部材はコスト高と
なってスプリンクラ消火設備の普及を妨げる要因の一つ
となっている。

【０００３】そこで、本願出願人は、従来のスプリンク
ラ消火設備のこのような種々の問題を解決すべく、火災
監視時では開放弁の二次側配管系統に無圧の消火液を充
液することとして消火活動が迅速に行われ、更にヘッド
開放時には一次圧が所定圧に減圧調整されて低圧の消火
液が放液されることで消火効率を向上し、二次側配管系
統の機器部材の耐圧グレ−ドを低くできるようにしたス
プリンクラ消火設備を、特願平２−４１１２６７号や特
願平３−１０３８３号として提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の例えば前記予作
動式では予作動弁の二次側配管には加圧空気が充填され
ていて、この二次側配管の空気圧を監視することにより
、配管やスプリンクラヘッドの漏れ等の異常は報知でき
る。しかし、開放弁の二次側配管系統に無圧の消火液を
充液する前記既提案の消火設備の場合は、無圧の消火液
の圧力の監視は不可能で二次側配管系の漏れ等を報知さ
せることができない。このため、消火設備のメンテナン
ス等に不便がある。

【０００５】この発明は、前記既提案のスプリンクラ消
火設備のかかる問題を解決するために提案されたもので
あって、火災監視中、無圧に充液されている二次側配管
系内の消火液の水位を監視することにより、二側配管系
統の漏れ等の異常を正確に検出し報知しようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明は、警戒地区に、火災検出手段１と、閉鎖型の
スプリンクラヘッド４と、一次側８と二次側７とを常時
閉状態とし前記火災検出手段１の火災現象の検出により
開放状態にされる開放弁６とが設けられ、前記開放弁６
の一次側配管が消火液供給手段１３に、二次側配管５が
閉鎖型のスプリンクラヘッド４にそれぞれ接続され、前
記開放弁６は、この開放弁６の開放時に一次側８の圧力
に基づき、二次側７の圧力を所定圧に減圧調整できる調
圧装置Ｒを有し、前記開放弁６の二次側配管系統の上部
に、この二次側配管系統を無加圧とすべく大気に連通す
る開口手段Ａを設けているスプリンクラ消火設備におい
て、該開口手段Ａ内でのその開口部４３の位置より所定
だけ低い位置以下の液面を検出するフロ−ト式検出器４
８を設けた構成としている。

【０００７】又、フロ−ト式検出器４８は、開口手段Ａ
内でのその開口部４３の位置付近の液面を検出可能にし
た構成としている。

【０００８】

【作用】開放弁６の閉止時にはスプリンクラヘッド４ま
での二次側配管系統は、開口手段Ａを介して大気に開放
されているので、二次側配管系統には無加圧の消火液が
充液される。そして、液漏れ等により二次側配管系統内
の水位が開口部４３の位置より低下すると、フロ−ト式
検出器４８によって開口手段Ａ内での開口部４３の位置
より所定だけ低い位置以下の液面が検出され、これによ
り液漏れ等の異常が報知される。

【０００９】フロ−ト式検出器４８を、開口手段Ａ内で
のその開口部４３の位置付近の液面を検出可能に構成し
ているので、二次側配管系統の無圧充液操作の際、開放
弁６を徐々に開放して開口手段Ａの開口部４３の位置付
近に消火液が到達すると、フロ−ト式検出器４８により
充液完了が検出される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づき説明す
る。図１は、スプリンクラ消火設備の実施例を示すブロ
ック図である。警戒地区に設けられた差動式又は定温式
等の火災検出手段としての火災感知器１は、電路２を介
して受信盤３に接続される。火災感知器１と同様に警戒
地区の天井に設けられた閉鎖型のスプリンクラヘッド４
は、二次側配管５を介して警戒地区に設けられる開放弁
６の二次側７に接続される。開放弁６の一次側８は、消
火液供給手段の一例としての加圧送液装置１３に接続さ
れており、図示した仕切弁９を介し、ポンプ１０と、電
路１１により受信盤３に接続されたモ−タ−１２と、図
示は省略したが、通常の逆止弁や、圧力空気槽等の加圧
手段などがこの加圧送液装置１３に設けられている。二
次側配管５に複数本の枝管５３が接続され、各枝管５３
には複数個のスプリンクラヘッド４が、巻き出し管５６
を介して接続される。図示例の巻き出し管５６は、枝管
５３からいったん少し立上つてから下がる形としている
。

【００１１】この開放弁６には、一次側８の液圧を所定
圧に減圧調整して二次側７に供給する調圧装置Ｒを備え
ている。即ち、開放弁６の一次側８と二次側７とは弁座
１４とこの弁座１４を開閉する弁体１５とにより仕切ら
れていて、弁箱１６内の弁座壁２０とこの弁体１５とに
より操作室１７が形成され、ばね１８にて弁座１４を閉
じるよう付勢された弁体１５には一次側８の液圧の一部
を導入するための小孔１９が開いている。弁座壁２０と
弁箱１６内の隔壁２１とによって操作二次室１７ａが形
成され、操作二次室１７ａは、電路２３にて受信盤３に
接続されたモ−タ−又はソレノイドの如き電動部２４に
よって開閉される操作弁２５に通じている。操作室１７
には、これと操作二次室１７ａとを連通する弁体開度調
整穴２６が設けられ、ニ−ドル２７の他端に取り付けら
れたフラム２９によって弁箱１６内に二次圧監視室３０
が形成され、二次圧監視室３０は配管３１によって開放
弁６の二次側７に連通される。フラム２９は、二次圧設
定ばね２８により弁体開度調整穴２６の開度が大きくな
るように付勢されていて、このフラム２９と一体にされ
たニ−ドル２７の変位により弁体開度調整穴２６の開度
が調整され、一次側８の液圧は所定圧に減圧調整して二
次側７に供給される。

【００１２】二次側７に接続した配管３２には、開放弁
６の開放を検知して電路３３により受信盤３にこれを報
知し、受信盤３をして加圧送液装置１３を起動させる圧
力スイッチ３４を設け、仕切弁３５を介してドレン管３
６にこの配管３２と操作弁２５の二次側を接続している
。開放弁６の一次側８の液圧が圧力計４０で、二次側配
管５の端末の液圧が圧力計５０でそれぞれ検知される。

【００１３】そしてこの発明の実施例では、二次側配管
系統の無圧充液のため、二次側配管５、スプリンクラヘ
ッド４等の二次側配管系統の配置位置よりも高い位置に
て大気に小さい開口面積で開口する開口手段Ａを設けて
いる。図示例ではこの開口手段Ａは、二次側配管５の入
口側を形成している立上り管４１と二次側配管５とを接
続するエルボ４５と一体に形成したＬ形の筒体４２（エ
ルボ４５と上下の連通孔４６と４７とにより連通させて
いる）と、この筒体４３の上部に設けた開口部である小
孔４３（二次側配管５の筒体４２との接続部５ａよりも
上位に形成している）とによって構成したものであり、
小孔４３から溢れた消火液は、筒体４２内の排液路５８
に接続した排液管４４を介して前記ドレン管３６へ排液
されるようにしている。

【００１４】筒体４２内には、開口部である小孔４３の
高さ位置より所定だけ低い位置（例えば二次側配管５の
接続部５ａより少し低い位置）以下の液面（減水時の液
面）や、小孔４３の位置付近の液面（満水時の液面）等
を検出するフロ−ト式検出器４８を設けている。図示例
のフロ−ト式検出器４８は、筒体４２内にて上下方向に
設けた非磁性パイプ状の支柱部４９に上下動自在に嵌合
した非磁性のフロ−ト５１と、フロ−ト５１に埋め込ん
だリング状の永久磁石５２と、支柱部４９内で上下に間
隔をおいて配置されて永久磁石５２の接近によりその接
点が閉じる例えばリ−ドスイッチの如きスイッチ５４ａ
、５４ｂ、５４ｃと、これらのスイッチ５４ａ、５４ｂ
、５４ｃ、の夫々のリ−ド線５５ａ、５５ｂ、５５ｃに
よる情報を電路６５を介して受信盤３に報知するスイッ
チ箱５７とにより構成される。

【００１５】最上位のスイッチ５４ａは、筒体４２内の
液面が連通孔４６の位置付近からこれを越えて小孔４３
の付近となっているとき（満水時の液面のとき）、フロ
−ト５１の永久磁石５２により閉じられ、最下位のスイ
ッチ５４ｃは、筒体４２内の液面が二次側配管５の接続
部５ａの下面（図２の２点鎖線で示した）付近であると
きに永久磁石５２により閉じられ、筒体４２内の液面が
これらの中間位置であるときは中間位置のスイッチ５４
ｂが閉じられ、そして液面が小孔４３に対し所定だけ低
い位置（例えば二次側配管５の接続部５ａより少し低い
位置）となっている減水時の液面のときでは、最下位の
スイッチ５４ｃも開かれたままであるように、上記スイ
ッチ５４ａ、５４ｂ、５４ｃの位置を設定している。

【００１６】図示例の支柱部４９は、その頭部５９に角
孔５９ａを設け、上下部に形成したねじ部４９ａ、４９
ｂを、筒体４２の蓋６０のめねじ６０ａと筒体４２の下
部のめねじ６１とに捩じ込むことにより、スイッチ５４
ａ、５４ｂ、５４ｃの位置を調整可能とし、支柱部４９
に設けている上下のストッパ６２、６３によりフロ−ト
５１の動作範囲を規制している。筒体４２には排液路５
８に通じるテ−パ−ねじ孔６４、６７を上下に明け、ド
レン管３６の配設位置に応じてテ−パ−ねじ孔６４、６
７の何れか一つに排液管４４を接続して他は塞ぐ（例え
ば図２のように下位のテ−パ−ねじ孔６７に排液管４４
を接続して上位のテ−パ−ねじ孔６４は盲栓６６により
塞ぐ）ようにする。

【００１７】次に上記実施例における動作を説明する。 二次側配管５、立上り管３７等の二次側配管系統に無圧
の消火液を充液しておく。充液は、まず、加圧送液装置
１３により開放弁６の一次側８を介して操作室１７まで
加圧している状態とする。次に仕切弁９を閉じ、操作弁
２５を開いて操作室１７内が減圧されることで開放弁６
を開放可能な状態とする。そして、仕切弁９を徐々に開
放し、消火液をゆっくり開放弁６の二次側配管系に流入
させる。消火液は、開放弁６の二次側７から立上り管４
１、二次側配管５、枝管５３、巻き出し管５６からスプ
リンクラヘッド４に流れ、エルボ４５の連通孔４７、４
６から筒体４２内に流入し、筒体４２の小孔４３を越え
て排液管４４からドレン管３９に流れ落ちる。消火液が
筒体４２の小孔４３を越える状態になると、フロ−ト５
１は上位のストッパ６２に係止した位置となり、最上位
のスイッチ５４ａは永久磁石５２により閉じられて液面
は満水状態であるとスイツチ箱５７から受信盤３に報知
され、これに基づき開放弁６を手動或は或は自動操作に
より閉止状態にする。

【００１８】これにより、二次側配管系に作用していた
圧力液は、小孔４３を介してドレン管３９へ排出されて
二次側配管系は無圧に充液された状態になる。このよう
にして二次側配管５、スプリンクラヘッド４等は充液さ
れ、開口手段Ａに小孔４３を用いて大気連通の割合を微
小にしておくことで、消火液の大気への速度を抑え、無
圧充液状態を長期に保つことができる。火災感知器１が
動作していない常態では各警戒地区の開放弁６の一次側
８の消火液は小孔１９から操作室１７に入り、加圧送液
装置１３の液圧とばね１８によって弁体１５は弁座１４
を閉じ、この消火設備は監視状態となっている。二次側
配管５等の消火液は無加圧で充液されているので、監視
時では消火液の排出損失は僅かである。若し二次側配管
系統に液漏れ等が発生して二次側配管系統内の液面が小
孔４３の位置よりも所定だけ低下すると、フロ−ト５１
は下位のストッパ６３に乗った位置となり、永久磁石５
２は最下位のスイッチ５４ｃよりも下方に位置してこの
最下位のスイッチ５４ｃも開かれたままであり、液面は
減水状態であるとスイッチ箱５７から受信盤３に液漏れ
が報知される。この液漏れ報知により、遅滞無く修理等
の対応が可能となって消火設備のメンテナンスに便利と
なった。

【００１９】尚、前記無圧水位監視装置において、厳寒
期と酷暑期との間や夜間と昼間との間での環境温度の変
動に伴って二次側配管系統（容積１００〜２００リット
ル程度）内に現われる容積変化により、液漏れ等の誤警
報が出されることがないように、配慮しておく必要があ
る。例えば、室内温度が２０℃だけ変動した場合を考え
、二次側配管５の容積は２００リットル、水の膨張係数
を０．０００２１、空気の膨張係数を０．０００３６７
とする。 （１）二次側配管５内が全て水で充満して空気は残って
いないとき。水の体積変化は、０．０００２１×２０×
２００＝０．８４リットル （２）二次側配管５内に２０リットルの空気が残ってい
るとき。水の体積変化は、０．０００２１×２０×１８
０＝０．７６リットル 空気の体積変化は、０．０００３６７×２０×２０≒１
．４７リットルとなり、合計の体積変化（二次側配管５
内の容積変化）は、０．７６＋１．４７＝２．２３リッ
トルである。 （３）従って、上記容積変化の最大値である２．２３リ
ットルに対応する水位変化が開口手段Ａの筒体４２内で
発生する可能性がある。かかる環境温度の変動による水
位変化に対して液漏れ等の警報が出されることの無いよ
うな対策が必要である。この２．２３リットル程度の容
積変化を筒体４２内では僅かな水位変化とするには、筒
体４２の断面積を充分大きく設定すること、減水監視用
である最下位のスイッチ５４ｃの高さ位置を二次側配管
５の接続部５ａに対して若干上方位置に調整設定する等
によって対処できる。

【００２０】図示例の巻き出し管５６は、枝管５３から
いったん少し立上つてから下がる形としているので、充
液の際、二次側配管５内の空気はドレン管３９からすべ
てが排出されず、巻き出し管５６の頂部に溜っている。 このため監視状態時に物が当るなどの機械的な衝撃によ
り一つのスプリンクラヘッド４が開放されると、このス
プリンクラヘッド４から筒体４２の小孔４３までのヘッ
ドに相当する配管容量の消火液は放出されるが、他のス
プリンクラヘッド４の巻き出し管５６や枝管５３内の消
火液は、夫々の巻き出し管５６の頂部の空気のため開放
されたヘッド４からの吸引作用を受けることはなく、サ
イフォン作用による放出を発生させない。従って、放出
される消火液は、上記のように開放されたスプリンクラ
ヘッド４のヘッドの配管容量に相当する極めて僅かな量
で済み、スプリンクラヘッド４の機械的な開放により蒙
る水損被害は僅かとなる。

【００２１】無圧に充液された監視状態において火災が
発生し火災感知器１が動作すると、火災信号が受信盤３
に伝達される。受信盤３ではこの火災信号と同時に電動
部２４を動作させ操作弁２５を開けるので、開放弁６の
操作室１７の液圧は操作二次室１７ａを介しドレン管３
６から排出されてその液圧は減圧し、一次側８の液圧に
より開放弁６は開かれる。一方、図示しない圧力空気槽
等の加圧手段により一次側８の圧力液は二次側７を経て
二次側配管５と配管３２へ流れ、圧力スイッチ３４が動
作して受信盤３に開放弁６の開放を報知する。

【００２２】そして二次側７の液圧が調圧装置Ｒの設定
圧を越えるとフラム２９とニ−ドル２７が左方へ押され
て弁体開度調整穴２６は絞られ、操作室１７の排液は減
少して二次側７の液圧とばね１８とにより弁体１５は弁
座１４を絞る。二次側７の液圧が調圧装置Ｒの設定圧を
下回ると二次圧設定ばね２８によってニ−ドル２７は戻
されて弁体開度調整穴２６は開き、操作室１７の圧力液
は操作二次室１７ａを介し排液されて一次側８の液圧に
よって弁体１５が戻って弁座１４は開き、一次側８の消
火液が二次側７に導入され、二次側７の液圧は回復し、
このようにして二次側７の液圧は一次側８の消火液の液
圧に対し、消火活動に必要な所定圧に減圧調整される。

【００２３】そして火災地点の温度がさらに上昇すると
、スプリンクラヘッド４が開放して配管５内の消火液が
放出され、二次側７の液圧は急に低下するので加圧送液
装置１３の圧力空気槽等の加圧手段からの加圧水の減少
割合から、小孔４３からの溢れ或は液漏れによる減圧で
あるか、スプリンクラヘッド４からの減圧であるかが受
信盤３において判別され、スプリンクラヘッド４からの
減圧である場合は加圧送液装置１３のポンプ１０が起動
される。尚、加圧送液装置１３のポンプ１０の起動は、
上記加圧手段の連続加圧時間を検知することによって行
ってもよい。スプリンクラヘッド４及び二次側配管５内
は無加圧の消火液が充液されていて前記従来の予作動式
スプリンクラ消火設備の如き空気は介在していないので
、スプリンクラヘッド４の開放動作と同時に消火液は放
出され、消火動作に遅れは無い。又、開口手段Ａは、図
示例のような入り口部分に限らず、例えば立上り管４１
の途中から枝管を設けて立ち上げてもよい。また、前記
各実施例では調圧装置Ｒは開放弁６に付加設備したが、
この調圧装置Ｒを開放弁６とは別体に構成してもよく、
調圧装置Ｒの構造も図示例の他、公知な種々のものであ
ってよい。以上の各実施例において、開放弁６の開放は
、火災感知器１の信号に基づくものに限らず、微圧の二
次側配管５内のスプリンクラヘッドの開放による圧力変
化によって行うものでもよく、又、無加圧の場合を含め
て、スプリンクラヘッドの開放動作を検知する接点によ
って行う等でもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、二次側
配管系統内に発生する液漏れ等は、無圧充液のための開
口手段Ａに設けたフロ−ト式検出器４８により容易、且
つ、正確に検出される。これにより、液漏れを少なくし
、開放弁の開放時の消火活動を迅速に行うため、火災監
視時では開放弁６の二次側配管系統に無圧の消火液を充
液することとし、更にヘッド開放時には一次圧が所定圧
に減圧調整されて低圧の消火液が放液されることで消火
効率を向上し、二次側配管系統の機器部材の耐圧グレ−
ドを低くできるようにした簡易で効果的なスプリンクラ
消火設備のメンテナンスに大いに役立つものとなった。

【００２５】二次側配管系統の無圧充液操作の完了は、
又、このフロ−ト式検出器４８によって容易に検出され
、前記既提案の消火設備取扱に便利となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例の構成を示したブロック図
である。

【図２】図１の要部を示す拡大縦断面図である。

【符号の説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　警戒地区に、火災検出手段と、閉
   鎖型のスプリンクラヘッドと、一次側と二次側とを常時
   閉状態とし前記火災検出手段の火災現象の検出により開
   放状態にされる開放弁とが設けられ、前記開放弁の一次
   側配管が消火液供給手段に、二次側配管が閉鎖型のスプ
   リンクラヘッドにそれぞれ接続され、前記開放弁は、こ
   の開放弁の開放時に一次側の圧力に基づき、二次側の圧
   力を所定圧に減圧調整できる調圧装置を有し、前記開放
   弁の二次側配管系統の上部に、この二次側配管系統を無
   加圧とすべく大気に連通する開口手段を設けているスプ
   リンクラ消火設備において、該開口手段内でのその開口
   部の位置より所定だけ低い位置以下の液面を検出するフ
   ロ−ト式検出器を設けたことを特徴とするスプリンクラ
   消火設備の無圧水位監視装置。
2. 【請求項２】　　　　該フロ−ト式検出器は、開口手段
   内でのその開口部の位置付近の液面を検出可能に構成し
   ていることを特徴とする請求項１のスプリンクラ消火設
   備の無圧水位監視装置。