JPH0951960A - 消火薬液自動注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の消火薬液自動注入装置の課題は、水
と混合される消火薬液とその割合を任意に選定でき且之
を定量型ポンプの回転制御で消火水ポンプの吸入管側へ
注入して消火薬液の制御を正確で且小型化でき、之の回
転数の積算を明確にするにある。 【解決手段】 本発明は多数並列に設けられた熱感知自
動スプリンクラへ消火液を送る装置において、水ポンプ
２１とその吸入管側へ消火薬液を注入するモータ２４駆
動の定量型ポンプ２２と、水流量計２５と消火薬液流量
計２９と、薬液混合比設定スイッチ５２と、前記水流量
計測定値と混合比との積を薬液指定流量として前記モー
タ２４の回転速度のＰＩＤ制御装置と、前記制御装置の
電源開閉器と之を操作する消火液圧力計と薬液タンクレ
ベル計の順序回路と、前記薬液ポンプの回転数積算器と
を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃物製造工場、
可燃物取り扱い工場、倉庫等の施設、及び一般の建物等
の消火設備において、消火用水に消火薬液等を注入する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】消火用水と消火薬液との混合比を、予め
定められた値に自動的に調整する自動比例混合装置が、
化学消防自動車に取付ける設備用として、特公昭５７−
７１号に提案されているので、従来の技術例としてこれ
を説明する。

【０００３】図３において、１は河川、池、水槽等から
水を吸上げる水ポンプ、２は化学消防自動車に設置され
た薬液槽（図示略）から薬液を吸上げる薬液ポンプであ
り、この両ポンプ１，２は動力取出装置３，４にそれぞ
れ直結されており、エンジンのミッションから動力を夫
々単独に取出して駆動させるようにしておく。５は水ポ
ンプ１の吐出口と発泡ノズル６とを結ぶ管路ａ中に介在
させた、水ポンプ１より送り出される水の流量を検出す
る第１の流量検出器、７は薬液ポンプ２の吐出口と管路
ａとを結ぶ管路ｂ中に介在させた、薬液ポンプ２から送
り出される薬液の流量を検出するための第２の流量検出
器であり、これらの検出器５，７には流量を電気信号に
変換する形式のものを使用する。

【０００４】８は薬液槽（図示略）内に水ポンプ１より
吐出された水が流入するのを防止するため、管路ｂ中に
設置した逆止弁、９は薬液ポンプ２と第２の流量検出器
７との間に介在させた可変絞り弁、１０は可変絞り弁９
の開口度を調整するためのサーボモータ等の駆動装置で
あり、この駆動装置１０を後述する制御アンプによりコ
ントロールして可変絞り弁９の開口度を変更させること
により、管路ｂ内を流れる薬液の流量を調整するように
しておく。

【０００５】１１は第１及び第２の流量検出器５，７よ
り出力される電気信号を比較し、水の流量と薬液の流量
とが予め定められた比率になっていなかった場合、駆動
装置１０を作動させて可変絞り弁９により薬液の流量を
調整し、水と薬液との比率を所定値に保つための制御ア
ンプである。上記構成において、水ポンプ１及び薬液ポ
ンプ２を駆動させて水及び薬液を吸上げ、管路ａ内で両
者を混合した後、発泡ノズル６から泡沫液を放射させる
と、ポンプ１，２より吐出される水及び薬液の流量は第
１及び第２の流量検出器５，７により電気信号に変換さ
れた後、制御アンプ１１に送られる。

【０００６】すると制御アンプ１１では両検出器５，７
より送られてきた電気信号を比較し、予め設定された水
と薬液の混合比に対し、水の流量の方が多ければ駆動装
置１０を作動させて可変絞り弁９の開口度を大きくし、
薬液の流量を増加させ、又薬液の流量の方が多ければ、
可変絞り弁９の開口度を小さくして薬液の流量を減少さ
せるため、水ポンプ１より吐出される水と、薬液ポンプ
２より吐出される薬液の流量が種々の原因により変化し
ても、制御アンプ１１の働きにより水と薬液との混合比
を常に一定に保つことができる。

【０００７】このように上記に説明した消火薬液混合装
置の機能を要約すれば、水ポンプ、薬液ポンプはエンジ
ンのミッションと単独に動力が取り出せるように機械的
結合させてあり、作動時は水ポンプ、薬液ポンプ両者を
連動させる。また、薬液ポンプから送り出される薬液の
流量を薬液検出器で検出し、フィードバック制御により
薬液流量を安定させる特徴を有している。

【０００８】一般の消火設備として、消火用水を吸い上
げる消火用水ポンプの配管に水流量計を設け、消火用水
ポンプ吸入側配管の分岐管から、定量型ポンプにより、
消火薬液を注入する消火薬液自動注入装置が知られてい
る（図示なし）。この場合は、同定量型ポンプはサーボ
モータにより駆動され、前記水流量計の計測した水流量
に比例した回転数に制御され、所定混合比になるように
消火薬液を注入している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来例で述べた水と消
火薬液の混合装置は消防自動車に使用されるものである
が、もう一つの従来例のように、最近はこのような薬液
入りの消火用水を、一般の建物の消火用スプリンクラに
も採用するようになってきている。しかし上述の消火薬
液混合装置は、消火薬液の注入場所が消火水ポンプの出
口の高圧側であるため、消火薬液注入用ポンプも排出側
を高圧にしなければならないし、駆動モータも高出力の
ものを必要とするのでポンプ装置が高価格となる。

【００１０】また、同装置は消火薬液流量と水流量の各
検出信号の比率と同設定比率の比較のみで薬液吐出量を
制御しているため、始動時や水流量変動時等に混合比率
脈動や定常偏差（誤差）が生じる可能性がある。更に、
前記装置においては、薬液吐出量が“０”の場合でもサ
ーボモータは駆動状態にあるので、長時間使用或いは待
機後に制御部の性能劣化等の不安がある。また、薬液ポ
ンプの駆動累積が不明なので、メンテナンス時期が特定
できない。

【００１１】本発明の目的は、消火薬液及びその混合比
を任意に選択でき、且これを回転数制御の定量型ポンプ
で消火水ポンプの吸入管側へ注入して、消火薬液の制御
を正確で且小型化するとともに、回転数の積算を明確に
するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
建物内に分布設置された多数の熱感知自動スプリンクラ
に消火用液を送る消火用設備であって、消火用の水タン
ク３３より消火用水を吸い上げ消火用液メイン配管４８
に送り出す消火用水ポンプ２１と、該消火用水ポンプの
吸入側配管の分岐配管４３から消火薬液を注入する定量
型ポンプ２２とにより構成される消火薬液注入装置にお
いて、前記消火用水ポンプ配管４２に設けられた消火水
流量計２５と、前記消火薬液用分岐配管４３に設けられ
た消火薬液流量計２９と、前記定量型ポンプを駆動する
モータ２４と、消火水流量に対する消火薬液量の混合比
を設定するスイッチ５２と、消火水流量計測値に前記混
合比を乗じたものを薬液流量指定値とし、消火薬液流量
計の出力をフィードバック値としてＰＩＤ制御を行い、
この操作量により前記消火薬液ポンプ駆動モータの回転
制御する制御回路とにより構成されてなることを特徴と
している。

【００１３】請求項２記載の発明は請求項１において、
消火薬液用定量型ポンプ駆動モータ２４のモータコント
ローラ６１の駆動電源をＯＮ／ＯＦＦする電磁開閉器を
有し、圧力計信号ｅと薬液レベル信号ｆを入力する順序
回路を持ち、該順序回路出力により前記電磁開閉器動
作、前記モータコントローラの駆動信号を制御すること
を特徴としている。

【００１４】請求項３記載の発明は請求項１及び２にお
いて、前記消火薬液ポンプ２２駆動用モータ２４の回転
数指令信号の時間積算、または、エンコーダのパルス１
回転に１パルスを積算するカウンタを有し、同カウンタ
の内容を保持する電池を有し、保持した内容を定量ポン
プ回転数積算表示器５６へ出力することを特徴としてい
る。

【００１５】次に前記消火薬液自動注入装置の作用につ
いて説明する。建物内に火災が発生し、各室に分布設置
された多数の熱感知自動スプリンクラ２６の中の数個が
火災による発熱を感知して、スプリンクラのノズルが開
き、消火液が噴出すると、消火用メイン配管４８の圧力
が下がり、配管に設置されている圧力センサ３８が圧力
低下の信号ｅを制御盤６０に送り、ここで消火用水ポン
プ駆動モータの動力回路のスイッチＭ１がＯＮとなり
（このスイッチはスプリンクラにおける熱感知スイッチ
でも良い）、消火用水ポンプ２１が回り、水を水タンク
３３から吸い上げ、配管内圧力が上がり、消火用水とし
てスプリンクラに送られる。

【００１６】同時に消火薬液用ポンプ２２の駆動回路も
ＯＮとなり同ポンプ（定量ポンプ）も回って消火薬液を
前記分岐管４３から送り出す。配管内圧力が上がり、圧
力センサ３８が圧力回復の信号を制御盤６０に送り、消
火用水ポンプの動力回路の接点が切れるが保持回路によ
り消火用水ポンプ駆動モータ２３は停止しない。消火用
水ポンプ２１のメイン配管４８に設けてある水流量計２
５がこの配管を流れる消火用水の流量を検出してその信
号ｃを制御回路に送り、他方において、前記分岐管４３
に設けられた消火薬液流量計２９がこの分岐管を流れる
消火薬液流量を検出してその信号ｄを制御回路に送る。

【００１７】消火薬液混合比制御回路において、消火水
流量計測値に消火薬液量の混合比設定スイッチ５２にお
いて指定された混合比を乗じたものを薬液流量指定値と
し、消火薬液流量計の出力をフィードバック値としてＰ
ＩＤ制御を行い、この操作量により前記消火薬液ポンプ
駆動モータの回転を加減し、消火薬液用ポンプ２２の流
量を制御する。消火薬液は分岐配管４３より消火用水ポ
ンプ２１のメイン配管４８に流れ込む。このようにし
て、多数の熱感知自動スプリンクラ２６の中の任意の数
のスプリンクラの噴出水量に対応して、常に消火薬液の
混合比を所定値に保つようにしている。消火薬液の種類
を変更し、混合比を変えたいときは、消火薬液量の混合
比設定スイッチ５２において、混合比設定値を変更すれ
ばよい。

【００１８】システムを駆動させない場合、すなわち、
消火水ポンプが止まり、圧力計信号が下がっていない時
は、順序回路の（圧力計信号と消火水流量の信号による
リレー）動作により、モータコントローラへの動力を断
ち、モータコントローラ、モータを保護する。前記モー
タコントローラは消火薬液レベル低下信号でも単独で止
められる。消火薬液用ポンプ２２のモータ回転数指令信
号の時間積算、または、モータ２４に取付けたエンコー
ダからの信号をカウントし、これを電池等でバックアッ
プ保持させ、必要に応じて表示器への出力を行う。消火
薬液を水ポンプ２１の吸入管４２側に注入すると、消火
薬液用ポンプは吐出側を高圧にする必要なく、消火薬液
ポンプ２２及びサーボモータ２４の容量は小さいもので
良い。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図によって説
明する。図１は多数の熱感知自動スプリンクラが取付け
てある建築物に設置した定置型消火薬液自動注入装置の
系統図、図２は同装置の制御盤内の制御回路図である。
図１において、２１は水タンク３３から水を吸上げ、メ
イン配管４８に送り出す消火用水ポンプで、モータ２３
により駆動される遠心ポンプである。４１は水タンク３
３内に水ポンプ２１及びメイン配管４８内の消火用水が
逆流するのを防止するため、吸入配管４２の途中に設置
した逆止弁である。２２は消火薬液タンク３４から消火
薬液を吸込み、分岐配管４３を経て、消火用水ポンプ２
１の吸入配管４２に同液を注入する消火薬液ポンプであ
る。

【００２０】消火薬液ポンプ２２は、回転数が一定であ
れば、排出量が吐出圧力の変動に殆ど影響されない定量
型のポンプであり、モータ２４により駆動される。この
消火薬液ポンプ２２は、後述する制御盤６０において制
御され、流量変化の大きい消火水に対し、消火薬液を所
定（任意）の比率で消火用水内に注入することができ
る。

【００２１】２８は消火薬液ポンプ２２と消火用水ポン
プ２１の吸入配管４２との間の分岐配管４３に介在させ
た背圧弁である。この背圧弁２８は消火薬液ポンプ２２
が駆動されて、送り出された消火薬液になにがしかの圧
力が生じないと開かない構造の弁であり、消火薬液ポン
プ２２が停止中に薬液が吸入配管４２に流れ込むことを
防ぐと同時に、消火薬液ポンプ２２の定量送り性を確保
するために設けてある。３６は消火薬液タンク３４の液
面の最低限レベルを検知してアラーム信号を発するレベ
ルセンサである。

【００２２】２５は水タンク３３と消火用水ポンプ２１
の吸入口とを結ぶ吸入配管４２の途中に設けられ、スプ
リンクラ２６の開作動の個数に応じて変化する消火水の
流量を検出する流量計であり、吸入配管４２の外周に跨
がるように設置し、超音波パルスを流水を通して送り、
流速に対応した超音波の伝播速度の差により流速を測定
する方式のものであり、流量は配管の有効通路面積と流
速との積によって算出される。２９は分岐配管４３中を
流れる消火薬液の流量を検出する流量計であり、前述の
流量計２５と同じ形状機能をもっている。

【００２３】消火用水ポンプ２１の吐出側メイン配管４
８は、幾つかに枝分かれして建物内に入り、平均に分布
される多数のスプリンクラ２６が取付けられる。このス
プリンクラ２６はノズルを備えた熱感知自動スプリンク
ラで、火災により発生する高温ガスの熱を感知したスプ
リンクラ２６が個々に、自動的にそのノズル部を開き、
消火薬液を混入した消火液を広げて放出する構造のもの
である。３７はメイン配管４８の圧力を蓄圧するアキュ
ムレータであり、このアキュムレータ３７には圧力セン
サ３８が備えられている。

【００２４】制御盤６０においては、図２に示すよう
に、上記の圧力センサ３８の信号ｅ、消火薬液タンク３
４の液面レベルセンサ３６の液面レベル低下信号ｆ以外
に、水流量計２５の流量値信号ｃ、消火薬液流量計２９
の流量値信号ｄが伝えられ、増幅される。３１は操作盤
であり、制御盤６０と信号電線で結ばれ、消火用水の流
量表示器５１、消火薬液と消火用水の混合比設定スイッ
チ５２、消火薬液タンク３４の最低レベルアラームの表
示灯５４、消火用水ポンプ用モータ２３の停止ボタン５
３、及び定量ポンプ回転数積算表示器５６を設けてい
る。

【００２５】定量ポンプ回転数積算表示器５６には、薬
液混合比制御回路のＰＩＤ制御で算出された消火薬液ポ
ンプ駆動モータの回転数（液ポンプ２２の回転数）指令
信号の時間積算が表示される。この積算表示器５６は、
同カウンタの内容を保持する電池を有し、保持した内容
を表示器へ出力する。また、この積算表示器５６に表示
する消火薬液ポンプ駆動モータの回転数は、消火薬液ポ
ンプ駆動モータ２４に直結のエンコーダを設け、このエ
ンコーダのパルス（１回転に１パルス）を積算したもの
でもよい。

【００２６】前記構成の実施形態の作用について説明す
る。建物内に火災が発生し、各室に分布設置された多数
の熱感知自動スプリンクラ２６の中の数個が火災による
発熱を感知して、スプリンクラ２６の発泡ノズルが開く
と、消火用メイン配管４８の圧力が下がり、配管４８に
設置されているアキュムレータ３７に備えられた圧力セ
ンサ３８が圧力低下の信号ｅを制御盤６０に送り、この
信号に基づいて消火用水ポンプ２１の駆動モータ２３を
始動させる順序回路が設けられている（圧力センサ３８
の圧力低下信号ｅによりリレーＰＳが作動して、リレー
Ｍ１の回路がＯＮとなり、図２の制御盤６０内の駆動モ
ータ２３の動力回路のリレーＭ１接点がＯＮとなる）。

【００２７】また、順序回路においては、消火用水ポン
プ２１の駆動モータ２３の動力回路をＯＮさせるリレー
Ｍ１の接点はリレーＭ２の回路にも設けてあり、リレー
Ｍ１を作動させると、リレーＭ２接点のＯＮにより消火
薬液ポンプ駆動モータ２４のモータコントローラ６１に
動力電源が繋がり、消火薬液ポンプ２２が回り始める。

【００２８】消火用水ポンプ２１のモータ２３の動力回
路はリレーＭ１の接点により自己保持回路となってお
り、水ポンプ２１の圧力が規定圧力以上となって圧力セ
ンサ３８の信号によりリレーＰＳの接点がＯＦＦとなっ
ても、消火用水ポンプ２１のモータ２３は停止しないで
回りつづける。消火用水ポンプ２１は、圧力センサ３８
に繋がるリレーＰＳがＯＦＦとなると同時に、水流量計
２５から流量ゼロの信号で作動するリレーＦＭが、リレ
ーＭ１の回路をＯＦＦ作動させるか、又、手動で停止ス
イッチ５３を押すことでリレーＭ１をＯＦＦして初めて
停止する。

【００２９】このときリレーＭ２もＯＦＦとなり、消火
薬液ポンプ駆動モータ２４のモータコントローラ６１へ
の動力もＯＦＦとなる。また、消火用水ポンプ２１が運
転中でも、消火薬液タンク３４の薬液レベルが低下すれ
ば、レベルセンサ３６の消火薬液レベル低下信号により
作動するリレーＬＳの接点によってリレーＭ２の回路を
ＯＦＦしてモータコントローラ６１への動力が遮断さ
れ、消火薬液ポンプ２２は停止する。

【００３０】制御盤６０における水流量計２５の流量値
信号ｃ及び、消火薬液流量計２９の流量値信号ｄは、以
下のように消火薬液混合比制御回路において処理され
る。水流量計２５の流量値信号ｃに消火薬液量の混合比
設定スイッチ５２で指定された混合比を乗じたものを薬
液流量指定値とし、消火薬液流量計２９の流量値信号ｄ
をフィードバック値としてＰＩＤ制御を行い、この操作
量をモータコントローラ６１に送って消火薬液ポンプ駆
動モータ２４の回転を加減し、薬液用ポンプ２２の流量
を制御する。

【００３１】消火液の種類によって混合比を変えたいと
きは、操作盤３１の混合比設定スイッチ５２により設定
を変えてやればよい。定量ポンプ回転数積算表示器５６
には、消火薬液ポンプ駆動モータ２４の積算回転数が表
示されるので、定量ポンプ２２の点検・調整等のメンテ
ナンス時期を判断することができる。この積算表示器５
６は、同カウンタの内容を保持するバックアップ電池を
有しているのでポンプ駆動モータ２４の動力が切れ、制
御回路が休止状態にあっても、積算値を保持しつづける
ことができる。

【００３２】消火薬液を吸入配管４２側に注入するの
で、消火液用ポンプ２２は吐出側を高圧にする必要な
く、ポンプ２２及びサーボモータ２４の容量は小さいも
ので良い。また、消火用水ポンプ２１においてミキシン
グ効果が得られ、余分な混合器の必要がなくなる。この
場合、注入ポンプ２２の吐出側配管４３に背圧弁２８を
設けることにより、装置休止時、注入液が吸入管４２に
漏出するのを防止すると同時に、消火液用ポンプ２２の
背圧が一定となるため、回転数と排出量の関係が安定す
るので、排出量の精度が向上する。

【００３３】また、図１のように消火用水の流量計２５
を乱流の少ない水ポンプ２１の吸入配管４２側に設けれ
ば、水ポンプ２１による配管中の乱流を避けることがで
きるので、流量計設置部の直管長さが短くて済む。

【００３４】

【発明の効果】従来の消火装置では消火薬液注入比は一
定であり、注入する消火薬液の選択に自由度がないが、
本発明の消火薬液注入装置は注入液の混合比率を任意に
選択することができるので、異なった種々の消火薬液に
も対応できる。従って、将来に亙り最も効果的な消火薬
液を用いることができる。又、同じ装置を利用して、寒
冷地では管内凍結防止のため不凍液を入れ替えて注入で
き、これにより保温加温対策費を不要にすることができ
る。さらに、消火薬液を吸入配管側に注入しているので
消火薬液ポンプは吐出側を高圧にする必要がなく、ポン
プ及びサーボモータの容量は小さくて済む。

【００３５】消火薬液混合比制御回路において、消火水
流量に混合比を乗じたものを薬液流量指定値とし、消火
薬液流量計の出力をフィードバック値としてＰＩＤ制御
を行い、消火薬液ポンプ駆動モータの回転を加減し、薬
液用定量型ポンプの流量を制御をするので、薬液の流量
制御がより正確に行え、安価なインバータモータの使用
が可能である。また、簡単な制御回路により、モータ及
びその駆動回路を保護できるので設備の寿命が延びる。
薬液ポンプの回転数累積を操作者に知らせることによ
り、同ポンプ及び周辺機能部品のメンテナンス時期を明
確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る消火薬液自動注入装置
の系統図、

【図２】図１の装置の制御盤の制御回路図、

【図３】従来の消防自動車の消火液自動比例混合装置の
系統図である。

【符号の説明】

２１…消火用水ポンプ、２２…消火薬液ポンプ、２４…
モータ、２５…流量計、２６…熱感知自動スプリンク
ラ、２９…流量計、３１…操作盤、３８…水タンク、３
４…消火薬液タンク、３８…圧力センサ、４２…吸入配
管、４８…メイン配管、５２…混合比設定スイッチ、６
０…制御盤、６１…モータコントローラ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物内に分布設置された多数の熱感知自
   動スプリンクラに消火用液を送る消火用設備であって、
   消火用の水タンク（３３）より消火用水を吸い上げ消火
   用液メイン配管（４８）に送り出す消火用水ポンプ（２
   １）と、該消火用水ポンプの吸入側配管の分岐配管（４
   ３）から消火薬液を注入する定量型ポンプ（２２）とに
   より構成される消火薬液注入装置において、前記消火用
   水ポンプ配管（４２）に設けられた消火水流量計（２
   ５）と、前記消火薬液用分岐配管（４３）に設けられた
   消火薬液流量計（２９）と、前記定量型ポンプを駆動す
   るモータ（２４）と、消火水流量に対する消火薬液量の
   混合比を設定するスイッチ（５２）と、消火水流量計測
   値に前記混合比を乗じたものを薬液流量指定値とし、消
   火薬液流量計の出力をフィードバック値としてＰＩＤ制
   御を行い、この操作量により前記消火薬液ポンプ駆動モ
   ータの回転制御する制御回路とにより構成されてなるこ
   とを特徴とする消火薬液自動注入装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、消火薬液用定量型ポ
   ンプ駆動モータ（２４）のモータコントローラ（６１）
   の駆動電源をＯＮ／ＯＦＦする電磁開閉器を有し、圧力
   計信号（ｅ）と薬液レベル信号（ｆ）を入力する順序回
   路を持ち、該順序回路出力により前記電磁開閉器動作、
   前記モータコントローラの駆動信号を制御することを特
   徴とする消火薬液自動注入装置。
3. 【請求項３】 請求項１及び２において、前記消火薬液
   ポンプ（２２）駆動用モータ（２４）の回転数指令信号
   の時間積算、または、エンコーダのパルス（１回転に１
   パルス）を積算するカウンタを有し、同カウンタの内容
   を保持する電池を有し、保持した内容を定量ポンプ回転
   数積算表示器（５６）へ出力することを特徴とする消火
   薬液自動注入装置。