JPWO2011126127A1 - 小規模建築物用消火装置 - Google Patents

Abstract

課題小規模建築物用の水道利用スプリンクラー設備では、水道水の圧力と水量の確保が前提であるが大半は不足しており、既存建築物では設備の設置スペースも不足している。また、大規模災害によるライフラインの遮断である。初期消火能力と水道水を効率よく使用し飲用水の確保と設置スペースに多様性を持ったスプリンクラー装置を提供する事。解決手段２戸以上に引き込まれた水道配管の制御弁を返しスプリンクラー配管の連結で水量の確保、または水道水の貯水槽を設け、不活性ガス又は圧縮空気の加圧による貯水型送水装置で初期消火分の水量を確保し、水道水を併用送水させる手段と貯水槽の各戸の共有及び配管型貯水槽による設置スペースの多様性に対応する。また、一戸でも機能し飲用水の貯水機能と初期消火用の水量を保持できる装置を提供する。

Description

本発明は、小規模建築物用スプリンクラーと水道水の貯水に関するものである。

従来、水道を利用するスプリンクラー装置がある（特許文献１参照）。この中で水道本管から分岐した一次側配管口径が４０Ａ以上の建物には実用上十分であるが盗水の可能性がある。また、上水道配管から分岐した、同じ系統の水道水が他の分岐水栓から風呂給水などに使用された場合、水量の不足が発生する。（特許文献２参照）
また、メーター口径が２５Ａ以下の場合は増圧ポンプを付加しても水量が不足する欠点があった。
小規模建築物または、集合住宅や雑居ビルでは個別にメーターが設置され、水道口径が小さい事と、増圧ポンプ用の動力電源がない事などの問題がある。
この改善策として、水道配管と水道メーターを４０Ａ以上にして、水道圧力の足らない場合は増圧ポンプ用動力電源を設置し改善する方法もあるが、各契約による基本料金が発生しランニングコストと各設備費が発生した。

特許公開２００１−２７６２６５ 特許公開平５−２９３１９５ 特許公開２００８−０９３３１８ 特許公開２００９−１３１６６０ 特許公開２００７−１１１４６５

加圧用動力電源の必要がなく、スプリンクラー設備に必要な水量、水圧の安定確保と水道と電気の遮断（ライフラインの遮断）が発生しても初期消火が可能なスプリンクラー装置と飲用水の確保を課題とする。

本発明は、災害発生時など水道水が遮断された場合を考慮し、水道水の貯水構造を有し、不活性ガス又は圧縮空気の圧力により送水する事で電力を必要としない装置により解決する。水道水を利用するにあたり、水道水が空気またはガスと接触しない構造で飲用水を確保できる。また各戸のスプリンクラー配管を接続集合させる事で貯水構造部を共有でき、各戸の水道メーターは小さくても、スプリンクラー配管の集合により必要水量と水圧が確保される装置を提供する。

本発明のスプリンクラー装置は、集合戸数が多いほど水道水の水量と水圧の確保が容易になり、各戸の設備費用も少なく成るという利点がある。また、貯水構造部の加圧に使用するチューブを利用した装置の場合、常に新しい水道水が確保されるため、緊急時の飲用水確保が可能となる利点がある。

図１は二次側配管部に加圧感知部と乾式負圧部があり複数戸を連結した実施方法を示した図面である。（実施例１）
図２は二次側配管部を乾式負圧にし、複数戸を連結した実施方法を示した図面である。（実施例２）
図３は二次側配管部を加圧感知状態にして、複数戸を連結した実施方法を示した図面である。（実施例３）
図４は球形貯水部の内管構造の実施方法を示した図面である。（実施例４）
図５は球形貯水部のチューブ構造の実施方法を示した図面である。（実施例５）
図６は配管型貯水部のチューブ構造の実施方法を示した図面である。（実施例６）
図７は配管型貯水部の内管構造の実施方法を示した図面である。（実施例７）
図８は配管型貯水部のチューブ構造の実施方法を示した図面である。（実施例８）
図９は二軸四方弁のＬポートとＴポートの実施方法を示した図面である。（実施例１）
図１０は二軸四方弁のＬポートと逆支弁とＴポートの実施方法を示した図面である。（実施例２）
図１１は二軸四方弁のＬポートとＬポートの実施方法を示した図面である。（実施例１）
図１２は一軸一ポート六方弁の実施方法を示した図面である。（実施例９）
図１３はスライド回転軸五方弁の実施方法を示した図面である。（実施例１０）
図１４は球形タンクに吐水空間を持った構造の実施方法を示した図面である。（実施例１１）
図１５は配管型タンクに吐水空間を持った構造の実施方法を示した図面である。（実施例１２）
図１６は屋内水道配管の一次側に遮断弁を配置した図面である。（実施例１３）
図１７は三方弁の実施方法を示した図面である。（実施例２）
図１８は制御を電気で行う実施方法を示した図面である。（実施例１４）
図１９は制御を電気で行い消火用と飲用水用の別々の貯水槽を設けた実施例を示した図面である。（実施例１４）

感知配管の圧力変動により、スプリンクラー装置を起動し水道水を常に新しく貯水又は消火液を利用し水道水の併用で水道水の水量や水圧が小さくても、又は水道電気が遮断された場合にも初期消火を可能とする目的を、水道水に死に水（停滞水）の発生と逆流を防ぎ実現した。消防設備において消火設備と警報設備は連動した機能が必要であるが本発明の主体は飲用水貯水とスプリンクラー装置の実施方法にあるので、（実施例１４）以外の（各実施例）の警報設備との連携機能及びセンサーの説明は省く。
また、スプリンクラー配管内の圧力保持について乾式と湿式があるが本方式では圧縮空気又は不活性ガスにより圧力保持又は真空保持とするが、実施の場合水圧試験により残水がある事が考えられ、乾式と湿式の判定が困難である。水道水又はスプリンクラーポンプによる水圧保持ではなく、スプリンクラー配管内の残水の有無に関係なく、圧縮空気又は不活性ガスの圧力による圧力保持を表現している。
仮にスプリンクラー配管に水を充満させ圧縮空気又は不活性ガスで圧力保持をしても機器構成は同じであり動作事態に違いは発生しない物とする。実施例の説明において図中の番号で１３と１４は一体で、減圧装置と表現している。
また、常に新しく貯水する貯水槽は球形と配管型の五種類あり、指定して表現しない場合は貯水槽と表現している。図１４と１５ではチューブ構造を持たないので球形と配管型があるがタンクと表現する。
また、制御弁は四種類あるが指定して表現しない場合は制御弁と表現している。

（図１）は本発明の消火装置のシステム図である。（図１）に表記する３は水道管から分岐した各戸の水道メーターである。通常時は３から水道水が３１を通り、７から８へ通水し８の中を撹拌しながら停滞水が起こらない状態で制御弁２を経て４に供給される。８の詳細は（図４）に示す。
８の断面図で１７の内部に１９があり７からの水道水が蓄えられる。水道水が充満し、その圧力で１９が１７の内壁に張り付く状態が通常時で、１７の耐圧力で１９は保持され同等の耐圧力となる。１９内部の水道水の流れは中間部に設けた２２により、水圧差相当分が２０に流れ１９内部を撹拌しながら回転し１８に戻り２２を通る水道水と合流し、２の方向へ流れる。この流れは２２による水圧抵抗で発生する。
（図１）の４６建物Ａについて消火動作を説明する。４６の室内天井部に１が配置され２９と１０を通じ配管が２に繋がっている。１２は微量の圧縮空気又は不活性ガスを送給し微量の配管漏れに対応した補給装置である。２９内部に圧縮空気又は不活性ガスを一定圧力で保持しており、３２にも同圧が掛かり１０で逆流閉止されて、感知動作となる。１の開放動作で圧力が開放される圧力変動を感知して配管内の圧力低下で３２を通じ２と５が作動する制御をしている。２は感知圧力の変動により起動し水道水を屋内給水側からスプリンクラー側へ切り替える動作をする制御弁である。５は感知圧力の変動によりガスボンベの起動を制御する弁である。
通常時、感知圧力は１０で閉止している。１０から２に繋がる配管は２を経由して１１につながり１１により微量の真空引きで一定の不圧状態で保持されている。これは、２の故障による、漏水時に水道水への逆流をなくし、漏水検知をしている。２の詳細は（図９）に示す。５の動作は９に不活性ガス又は不活性液化ガス又は圧縮空気が充填されており、８の貯水量の放出に必要な圧力が維持されるガス量が予め計量してある。３２の圧力低下で開放状態となり、４４から（８の内部構造図４）１７と１９の間に不活性ガス又は不活性液化ガスの気化ガス又は圧縮空気を放出し１９に一定圧力を加える事で、水道水の圧力が低下又は絶対水量の不足する場合、貯水量に応じ補助する事ができる。
又、断水時にも１９に貯水された水量で初期消火できる。この時、水道水の圧力差で逆流が起こらない様に７で閉止している。９から放出されるガス圧の調整は（図４）に示す。９に不活性ガスの種類の内、液化炭酸ガスを想定して説明する。液化炭酸ガスが充填してあり５が開放を行った場合、液体が直接８へ送られれば圧力制御が困難になるおそれがある。１３と１４（減圧装置）を配置することで一定圧を調整している。
１３は空冷式又は水冷式で液体の気化とガスボンベからの放出圧力を減圧する能力があるキャピラリー管で、１４の凍りつきを防ぎ圧力の安定化をはかる二段階減圧を特徴としている。また、９に気体窒素が充填されている場合でも１４だけでは、減圧動作による低温化が進み動作不良が起こる可能性があるが１４の一次側に１３を設け、減圧動作により集熱をする事でガス温度の低下を防ぎ、１４が安定化する。１３は気化集熱と減圧を同時に行え、小型化が容易である。（一定圧とは消火動作に必要な圧力と配管損出計算を計算した圧力）（キャピラリー管は細管を利用した減圧管で水冷、空冷があり、冷凍サイクルなどに利用される方式。また、集熱の量によって圧力が一定ではないので圧力調整弁とはならない）（減圧弁は圧力調整弁で設定した圧力を一定にたもつ）
（図４）において１９の説明をする。１９は外部からガスの一定圧力で水道水を圧縮するが３１からの流入水量が不足して来ると蓄えた水を搾り出す要領で１９がしぼむ形となり、最終的に１８に巻き付く様に収縮して行き、２０の流れがふさがれる形となるが水道水は２２を通過して供給される。
２は二軸が連動して動く四方弁（図９に示す）であり、動作を示す略図である。通常時、水道水は８から３７へ入り２８を通り３８から４へ供給される。この時１０から３９及び３５の配管内は２７を通じ４０から１１により真空引きされ、一定の不圧保持をされる。この状態で１０から１１までの配管内及び３５の内部に水が混入した場合は１１により排出と不圧状態による乾燥が起こり経時変化で乾式保持される。消火時、２８と２７の各軸が連結されて９０度回転して、水道水が３７から２８を通り３５を通じて２７を通り３９へ送水される。この時４０と３８は閉止状態となる。二軸四方弁の特徴はＬ形ポートとＴ形ポートの組合せにより弁体内に残水が残らない事が特徴である。また、弁の駆動方式はスプリング力、空圧力、不圧力、水圧力、油圧力、電動式、重力式がある。（起動は１の開放による圧力変動でなるが、たとえばスプリング力を圧縮しておいてロックピンで固定し、ダイヤフラムで圧力変動をキャッチしてロックピンを解除する方式と直接駆動する方法がある）
（図１）の４７及び４８の動作を説明する。４７と４８は同じ構造の一戸であり４６の２９と連結することで８を共有している。まず、各戸のどれかが火災となり１が開放動作と成った場合、各戸の２がスプリンクラー側に切り替り、それぞれのメーターから同時に水道水の送水が始まり、開放した１へ集合送水となる。これにより、一戸のメーターが小さくても水量と水圧が増加することで消火に必要な水量の確保が容易となり、８の貯水量は初期消火が行える量で貯水を小さく出来る。
通常時は１から２９、３２，１０迄感知圧保持され、１０から２を経て１１まで不圧保持される。水道水は３から７と２を経て４へ供給されている。火災発生で消火時はまず１が開放動作し２９と３２の減圧動作で２が作動しスプリンクラー側に切り替り、水道水が１０を通り２９を経て開放した１から放出される。例えば、試験的又は故障により２９へ通水した場合は１５から排水処理を行い復旧するが１０から２の配管内の残水は１１により排水と乾燥で残水が残らない構造とし不圧を保持する。２の故障で水道水が１０から２の管内に漏れてきても不圧による圧力差で逆流する事を防ぎ、排水し乾燥状態となる。
また、（図１１）の弁は二軸四方弁であるが三方弁を二個組合せた構造の（特許文献４参照）の構成通り、（図１１）の様に３５部分に残水がたまり、中間部に弁を設け排水をする必要がある。又、三方弁を二個配置した場合は別々の制御が必要である。
複数戸の水道メーターからの給水を連結し同時給水が可能に成れば９、５、４４、８、６を省き水道水だけの水量で消火動作が可能となる。例、水道メーターが水道本管からでは無く、高層集合住宅に、給水槽と非常用発電施設が整ったビルであれば、ライフラインが遮断されても機能する事となる。
既存設備との差異は消火ポンプを省き給水ポンプで兼ねている形となり、設備が簡素化される事になる。また、断水や減水が少ない地域であれば、水道メーターが水道本管から引込みされた建物であっても機能し、価格の多様性で優位となる。

（図２）は本発明の消火装置のシステム図である。図に表記する３は水道管から分岐した各戸の水道メーターである。通常時は３から水道水が３１を通り、７から８へ通水し８の中を撹拌しながら停滞水が起こらない状態で制御弁２を経て蛇口４に供給される。（８の詳細は図４）に示す。
８の断面図の説明は（実施例１）で説明しているので省略する。
（図２）の４６建物Ａについて消火動作を説明する。４６の室内天井部に１が配置され２９を通じ、配管が制御弁５０に繋がっている。１１は微量の真空引きを行い微量の配管漏れに対応した真空装置である。５０をかえし２９内部を一定の不圧状態を乾式保持し停止している。２９につながる３２も同様に不圧が掛かり、１の開放動作で不圧が大気開放される圧力変動を検知してなる乾式不圧配管で、１の開放により５０と５が作動する制御をしている。
５０の詳細は（図１０）に示す。５の動作は９に不活性ガス又は不活性液化ガス又は圧縮空気が充填されており、８の貯水量の放出に必要な圧力が維持されるガス量を予め計量してあり、３２の圧力変動で開放状態となり、４４から１７と１９の間に不活性ガス又は不活性液化ガスの気化ガス又は圧縮空気を放出し１９に一定圧力を加える事で、水道水の圧力が低下又は絶対水量の不足する場合、貯水量に応じ補助する事ができる。又、断水時にも１９に貯水された水量で初期消火できる。この時、水道水の圧力差で逆流が起こらない様に７で閉止している。
９から放出されるガスの調整は（実施例１）で説明しているので省略する。
（図４）において、１９の説明は（実施例１）で説明しているので省略する。
（図１０）は二軸が連動して動く四方弁であり、動作を示す略図である。通常時、水道水は８から３７へ入り２８を通り３８から４へ供給される。この時１から２９、３９及び３５の配管内は２７を通じ４０から１１により真空引きされ、一定の不圧保持をされる。この状態で１から２９、５０、１１までの配管内及び３５の内部に水が混入した場合は１１により排出と不圧状態による乾燥が起こり経時変化で乾式保持される。消火時、２８と２７の各軸が連結されて９０°回転し、水道水が３７から２８を通り１０、３５を通じて２７を通り３９へ送水される。この時４０と３８は閉止状態となる。１０は３５の中間部に設けるがスプリンクラー配管の圧力試験用に付加してあるが一連の動作には必要ない物で付加しなくても良い。二軸四方弁の特徴はＬ形ポートとＴ形ポートの組合せにより弁体内に残水が残らない事が特徴である。
また、弁の駆動方式はスプリング力、空圧力、不圧力、水圧力、油圧力、電動式、重力式がある。（起動は１の開放による圧力変動でなるが、たとえばスプリング力を圧縮しておいてロックピンで固定し、ダイヤフラムで圧力変動をキャッチしてロックピンを解除する方式と直接駆動する方法がある）
（図２）の４７及び４８の動作を説明する。４７と４８は同じ構造の１戸であり４６の２９と連結することで８を共有している。
まず、各戸のどれかが火災となり１が開放動作と成った場合、各戸の２がスプリンクラー側に切り替り、それぞれのメーターから同時に送水が始まり、開放した１へ集合送水となる。これにより、１戸のメーターが小さくても水量と水圧が増加することで消火に必要な水量の確保が容易となり、８の貯水量を小さく出来る。まず、通常時は１から２９、３２，１０、５２のスプリンクラーポート迄、４６の１１により感知乾式不圧保持される。水道水は３から７と５２を経て４へ供給されている。火災発生で消火時はまず１が開放動作し２９と３２の感知不圧が大気開放動作で５２が作動しスプリンクラーポート側に切り替り、水道水が１０を通り２９を経て開放した１から放出される。例えば、試験的又は故障により２９へ通水した場合は１５から排水処理を行い復旧するが２９から１０、５２の配管内の残水は４６の１１により排水と乾燥で残水が残らない構造とし不圧を保持する。５２の故障で水道水が１０から５２の管内に漏れてきても不圧保持による圧力差で逆流する事を防ぎ、排水と乾燥で乾式状態となる。
５２は（図１７）に示す。本人発明の（特開２００４−９７５０３）に記載の制御弁を不圧の大気開放で動作する制御弁（三方弁）にした物である。
複数戸の水道メーターからの給水を連結は（実施例１）で説明しているので省略する。

（図３）は本発明の消火装置のシステム図である。（図３）において、（図１）との相違点をのべ、共通する動作は省略する。
（図１）との差異は１１の不圧装置が省かれ、１０から２の配管は通常時３３の排水管により大気開放されている点である。（図９）の４０真空ポンプ口（排水口）が３３に繋がれ大気開放されている事になる。よって残水は自然的に排水される。また、２９に感知用圧縮空気又は不活性ガスが加圧保持されているが１０の故障による漏れも排出され水道水への混入は防げる構造となる。消火時には４０と３８が閉止状態となり水道水の排水を閉止する。（図１）の場合は１０と２の漏れにより、不圧装置の圧力を保持する機能で不圧装置が起動する事による漏れ検知が可能となるが、（図３）の場合は大気開放により漏れ検知が難しくなる点にあるが、構造が簡素化される。
複数戸の水道メーターからの給水を連結は（実施例１）で説明しているので省略する。

（図４）は本発明の球形貯水槽である。（請求項１記載）（図４）は断面図で１７の内部に１９があり３１からの水道水が１９に蓄えられる。水道水が充満し、その圧力で１９が１７の内壁に張り付く状態となり１７の耐圧力で１９は保持され同等の耐圧力となる。６は加圧ガスによる許容耐圧用の安全弁である。
１９内部の水道水の流れは３１から１８に流れ中間部に設けた２２により、水圧差相当分が２０に流れ１９内部を撹拌しながら１８に戻り２２を通る水道水と合流し２の方向へ流れる。この流れは２２による水圧抵抗で発生する。２２は水圧抵抗が増せば流路を拡大する弁でも良い。５、９、１３、１４の説明は（実施例１）で説明しているので省略する。（２２はオリフィスまたは水圧抵抗が増せば流路を拡大する弁）
１９内の水道水は常に新しい水が蓄えられる構造で、１５と１６を設ける事により各配管から切り離せる様にし、緊急時の飲用水に利用可能となる。また、移動ができるため使用範囲が広がり災害時の貯蔵飲用水として利用できる。下側配管フランジから水道水を取り出す事も可能である。

（図５）は本発明の球形貯水槽である。（図５）は断面図で１７の内部に１９があり３１からの水道水が１７に蓄えられる。水道水が充満し、その圧力で１９が１７の内壁に張り付く状態で収縮している。
１８は撹拌用に多数の穴が設けてあり１７内部の水道水の流れは３１から１８へ流れ中間部に設けた２２により、水圧差相当分が２０に流れ１７内部を撹拌しながら１８に戻り２２を通る水道水と合流し２制御弁の方向へ流れる。この流れは２２による水圧抵抗で発生する。（図４）との差異は１９加圧チューブの外側からガス圧力をかけるのに対し、図５は１９内部にガス圧力を加え水道水を加圧する。この時１９加圧チューブは浮力により上部から膨らむ形となり、最終的には１７内部の水道貯水が無くなる。１９は１８と１７に張り付く形となり３１からの水道水は２２を通過する事になる。２２は水圧抵抗が増せば流路を拡大する弁でも良い。

（図６）は本発明の配管型貯水槽である。（図６）は断面図で２１の内部に１９があり３１からの水道水が１９に蓄えられる。水道水が充満し、その圧力で１９が２１の内壁に張り付く状態となり２１の耐圧力で１９は保持され同等の耐圧力となる。
１９は往路と復路があり３１接続口付近に２２が設けてある。１９内部の水道水の流れは３１から１９の往路に流れ１９の末端で復路に流れる。これにより停滞水が無く水道給水する構造である。２２は往路の水圧抵抗が増せば流路を拡大する弁でも良い。
消火時、加圧ガスが２１の末端から供給され１９を加圧収縮して送水する。この時、１９内の往復路は潰され通水が出来なくなるが２２が圧力差でバイパス回路の働きを行い、水道水と水道貯水が圧力差に比例して２へ供給される構造である。この時（図６）では２２の取り付け位置が２１内の隔壁より内側の給水入口の直近に配置されているが、隔壁の外にバイパス配管を取り付け、その配管中間部に２２を配置する事も可能である。（図６）の配管型構造は設置場所の応用が利き、内部点検も容易となる。また、（図１５）の様に制御機器を配管内部に収納できる利点がある。

（図７）は本発明の配管型貯水槽である。（図７）は平面図で（図４）の１７を２１の配管型に置換えたものであり、作用は（実施例４）と同じであるので省略する。また配管型の利点は設置場所の応用が利き、内部点検も容易となる点である。また、（図１５）の様に制御機器を配管内部に収納できる利点がある。

（図８）は本発明の配管型貯水槽である。（図８）は断面図で（図５）の１７の球形タンクを２１の配管型に置換えたものであり、作用は（実施例５）と同じであるので省略する。また配管型の利点は設置場所の応用が利き、内部点検も容易となる点である。また、（図１５）の様に制御機器を配管内部に収納できる点が利点である。

（図１２）は本発明の制御弁である、一軸一ポート六方弁。（図１２）は断面図で、通常時水道水が３７から３８へ通水される。この時２６が３６でシールドされる。点検時などにスプリンクラー配管内に残水が発生しても３９から４０へ排水され、又は真空引きされ、水道水に混入しない構造となる。また、故障により３６が漏水を起こしても４９から排水される二重シールド構造である。
消火時、２６が回転して、水道水が３７から３９へ通水され、３８、４０、４９は２６と３６により閉止される。この後、通常時の位置に２６が復旧した場合、２６弁体内の残水は４９から排水される。なお、４９が二口あるが一口でも機能する。一軸一ポート五方弁の場合、重力による排水を行う必要がある。この一軸一ポート六方弁は２又は５０に置換える事が出来る。また、弁の駆動方式はスプリング力、空圧力、不圧力、水圧力、油圧力、電動式、重力式がある。（起動は１の開放による圧力変動でなるが、たとえばスプリング力を圧縮しておいてロックピンで固定し、ダイヤフラムで圧力変動をキャッチしてロックピンを解除する方式と直接駆動する方法がある）

（図１３）は本発明の制御弁である、スライド回転軸五方弁。（図１３）は制御弁の横断面図と縦断面図で、通常時は（０度）と表記している。２６の弁体に４１と５１が設けてあり水道水は３７から３８へ通水される。この時、５１は２５で閉止、４９は２６で閉止、３９は４０より真空引き又は排水状態となる。
排水時は（９０度）と表記している。２６が（９０度）回転と横スライドをして移動し４１が横方向に向く。この時スプリンクラー配管内に残水がある場合は３９から５１、４１、４９へと排水される。また、弁体内の残水も排水される。この時、３７，３８，４０は２６により閉止されている。
消火時は（１８０度）と表記している。２６が（１８０度）回転と横スライドして移動する。水道水は３７から３９に通水され、３８、４０、４９が２６により閉止、５１は２５により閉止される。この後、通常の位置に復旧する場合は（９０度）の位置で一旦停止し、残水の排水を行い弁体内の水を排水して後、（０度）に復旧する。そこで、スプリンクラー配管内の一部に残水が存在していても真空引きにより経時変化で乾燥する事となる。このスライド回転軸五方弁は２又は５０に置換えることが出来る。また、弁の駆動方式はスプリング力、空圧力、不圧力、水圧力、油圧力、電動式、重力式がある。（起動は１の開放による圧力変動でなるが、たとえばスプリング力を圧縮しておいてロックピンで固定し、ダイヤフラムで圧力変動をキャッチしてロックピンを解除する方式と直接駆動する方法がある）

（図１４）は本発明の消火装置のシステム図である。（図１４）は断面図で球形消火液水槽（タンク）に吐水空間を持つ事を特徴としている。水道水は３１から３、２３、２又は５０を経て４に屋内給水される。１２から３２がつながる５、４５、２又は５０と３２から分岐して１０を通り２９から５５、１まで圧縮空気又は不活性ガスによる圧力保持をしている。４２には水道水又は消火液が吐水空間ラインまで貯水してあり、この水位はセンサーにより管理されている。５から１３，１４，４４へ加圧ガス配管が設置され突出口は吐水空間の上部に設けてあるが圧力は掛かっていない。６は安全弁である。４２から４５、５４へ通気管が大気開放されている。４２から２４が５５へ配管してあり２９へ繋がっている。この時２４は４２の水道水又は消火液が流れ込んでいる。２又は５０のスプリンクラー配管口から５３、７、２３を通り４２の吐水空間上部に配管が繋がっている。
１２は微量の圧縮空気を送給するコンプレッサー又は不活性ガス装置であり、配管漏れによる感知圧の低下を補う装置で逆止内蔵である。
消火時の動作説明、１が火災感知で開放し２９、３２内部の感知エアー又は感知不活性ガスが１から放出され圧力が変動する。この圧力変動（圧力低下）で５、４５、２又は５０が動作する。４５は閉止し、２又は５０はスプリンクラー側に水道水を供給する。水道水は５３、７、２３を通り４２へ供給され４２内部が徐々に圧縮されて行き、２４から５５、２９を通り１から水道水又は消火液が放出される。同時に９が５により開放され不活性ガス又は液体不活性ガスが１３を通り減圧と気化及び集熱を行い１４で圧力調整し４４を通り吐水空間に放出し消火液又は水道水を加圧する。４４から分岐して６が設けてある。水道水の圧力と加圧ガスの圧力が同時に４２へ掛かるが圧力バランスによる比率でそれぞれ供給される。
これにより貯水量は水道水が供給されながらスプリンクラーヘッドから放射され、水道水の供給量分だけ４２の貯水量が少なく設定できる。また、貯水には水道水にかぎらず消火液が搭載できる点にある。これは、吐水空間があり消火液が水道水へ逆流する事をふせぐ為であり、加圧ガスの水道水への混入を防ぐ機構として７が設けてある。この時、７の故障により加圧ガスが逆流した場合は５３のフロート機構により気体の放出を行う。５３は作用的には排除しても良いが安全上設けてある。
また、制御弁に５０を使用すれば内部に逆止弁を搭載しているのでダブルチャッキとなり安全度が増す。４５は１の開放で起動する閉止弁である。（圧力バランスとは、水道水は地域や建物階でことなる。１４からの圧縮空気または不活性ガスの圧力は消火動作に必要な圧力と配管損出計算値の合計で設定される。バランス状態ではガス圧は一定であるが水道水は地域変動の減圧や断水により変化する事の意味であり、各実施例の同時加圧の場合と同じである）

（図１５）は本発明の消火装置のシステム図である。（図１５）は断面図で、配管型消火液水槽（タンク）に吐水空間を持つ事を特徴としている。作用は（実施例１１）と同じで４２を５６に置換えた構造であるため説明を省略する。配管型の利点は設置場所の応用が利き、内部点検も容易となる点である。また、制御機器を配管内部に収納できる利点がある。

（図１６）は本発明の消火装置のシステム図である。（図１６）は屋内水道配管の末端部に（実施例１、２、３、１１、１２）のシステムを接続した場合の実施方法を示した図面である。システム（実施例１、２、３、１１、１２）は水道メーター直下にシステムを接続する事により水道水の供給を最大限利用するものであり、３とシステムをつなぐ配管途中に分岐した屋内給水がある場合に、たとえば風呂給水が行われた時に消火動作と成った場合、水道水の供給能力が低下し水量が少なくなる。（図１６）では３とシステムをつなぐ３１から分岐した配管部に１の開放による感知圧制御で動作する閉止弁４５を設ける事で給水能力の低下を防ぐ機構を付加する事を特徴としている。また、この方式ではシステムを離れた倉庫等別棟に設置でき、屋内給水の水圧低下を防ぐ事が出来る。

（図１８）は本発明の消火装置のシステム図である。図に表記する３は水道管から分岐した各戸の３１に配置された水道メーターである。
通常時は３から水道水が３１により、６３、７、６４へ通水し７１の中間から分岐して６６、７０、７２を通り屋内給水へ供給される。この、屋内給水管は７１の各所から分岐可能で建物の形状に対応できる。この分岐配管による給水は配管抵抗の圧力損失を防ぐ事にも有効である。また、この分岐配管は設けなくてもよい。水道水は７１を通り６５から貯水槽内の１８へつながり常に新しい水道水の貯水を行う。貯水槽を経由して７３の中間に７０を配置して４へ通水される。１は７１の各所に配置されている。
貯水槽の説明では、１７の内部に１９があり７１からの水道水が１８により１９に蓄えられる。水道水が充満し、その圧力で１９が１７の内壁に張り付く状態となり１７の耐圧力で１９は保持され同等の耐圧力となる。６は加圧ガスによる許容耐圧用の安全弁である。１９内部の水道水の流れは７１から１８に流れ中間部に設けた２２により、水圧差相当分が２０に流れ１９内部の水道水を撹拌しながら１８に戻り、２２を通る水道水と合流し遮断弁７０の方向へ流れる。この流れは２２による水圧抵抗で発生する。２２は水圧抵抗が増せば流路を拡大する弁でも良い。１７に４４がつながり、４４が分岐して６８、６９へ接続されている。さらに４４は１４、１３へつながり６７に接続されている。
制御方法は、電気と通信により制御している。建物電源から６１へ電力供給され６１で電気を蓄え７４により６２へ供給され制御している。６２から６０を通じ各機器の６３、６４、６５、６６、６７、６９、７０へつながっている。６１は無停電電源装置で、停電時に消火動作に必要な電気を供給出来る容量がある。
通常時の説明をする。水道水は各機器を通過し遮断弁７０開で４蛇口に供給されているが、一時的な水道の減圧または断水に対応する構造で、圧力センサー６３が減圧信号を発し、コントロール制御装置が６９を作動させ、圧縮空気が６８を通過し４４から１７内部へ送給されチューブ１９を一定圧で加圧し貯水量に応じて各４へ供給する手段を装備する。（一定圧とは水道水を供給できる最低限の圧力である。最低限の圧力は地域の水道法できまる）この装置により一時的断水と緊急災害時（火災時以外）の飲用水の確保が行える。（図１８と図１９の違いについて説明しておく。図１９は、別々の貯水槽を直列に二台設けた図である。火災時と飲用水を同時に確保できるが貯水槽を並列に設けた場合は二台の貯水槽の循環水量のバランスを考慮する必要があり、直列の場合は水道水の圧力損失を考慮する必要がある。図１９の機器配置では７３に貯水槽を追加し６８を省き６９から追加した貯水槽へ接続する。）圧力センサ６３は６９の起動と減水、断水信号を出す役目を行う。（チューブ１９について、材質では水道水に進出のない物で水道法の規定による。伸縮状またはシート状でテフロン、シリコーン、塩化ビニルがある、他の材質の表面に張り合わせた物や塗布した物があり、テフロン、シリコーン、塩化ビニルを含有した材質がある）
消火時の説明をする。６４，６５，６６は流量センサー（流量計）（６５は正逆両方向計測型）である。コントロール制御装置は６４の流量数値から６５と６６の数値の和を比較して差異により１の開放動作を検出する。１の開放による水量は１５ｌ／分以上であるため多少の配管漏れや流量センサーの誤差は比較にならない事からコントロール制御に余裕を持たせ誤動作を防ぐ事ができる。
７１から分岐する７２を複数個所に設ける場合も６６と７０を配置すればコントロール制御の演算による１の開放検出は可能である。また、分岐を設けない場合も６４と６５の比較演算を行い１の開放検出はできる。
既存設備のスプリンクラー装置では１の開放検出にはアラーム弁を使用するが（ＯＮ，ＯＦＦ）動作のため、様々な水量に対応する本システムの流量センサーに置き換える事はできない。
コントロール制御装置は１の開放検出により７２、７３に配置した７０へ６０で送電して遮断を行い６７も電磁ロックが開放して９の不活性ガスまたは圧縮空気を放出し１３，１４，４４を経由して１７から１９を所定圧で圧縮する。この時４４の圧力が６９からの圧力より高い場合は６８により逆流をふせぐ。１９内部の水道水が１８から７１へ送水され、断水でなければ３１からの給水も７１からの送水との圧力バランスによる水量で１から放水状態となる。（所定圧とは、消火に必要な流量と圧力が得られる値以上の圧力である）
また、図には表記していないが電気的絶縁および耐震および貯水槽の着脱を行うため、バルブ、フランジ、フレキシブルジョイントを設ける。
以上各実施例中の貯水槽は施工後において追加が可能である。この事によって、将来に建物の増築及びリニューアルに対応でき、貯水量を増やせば小さい子供の施設（学校など）に断水時等また災害時に対応できるので衛生面においても優位である。既存のスプリンクラー設備では水槽は有るものの密閉された循環水でないため衛生的に飲用水に対応出来ないからである。また本発明の送水圧力は貯水槽内の水を最後まで一定圧力で送水できるため水道につながる機器の誤動作が防げる上、短時間の断水や減圧であれば使用者が不自由しないバックアップ機能が可能である。（貯水圧送用コンプレッサーは手動式エアーポンプでも可能で断水時に飲用水の補給に対応できる）（誤動作機器、瞬間湯沸し器など）（短時間とは貯水量の放出時間）

日本においては、水道施設の普及率が高く、火災の発生している多くは住宅や雑居ビルに集中し被害者の多くは高齢者や弱者となっている。大型施設には消火設備は設置されているものの小規模建築物には設置が無いのが実状で、老人ホームやデイサービスホームなどの小型施設に消火設備が設置され始めた。安価に広く普及が進めば火災事故は少なく成り、より多くの設備形態が市販される事で社会ニーズも高まる。災害発生時、特に地震災害では出火件数が人命に大きく関わり、住宅や雑居ビル以外に工場などにも簡易設備として設置が可能となる事から産業上の利用価値は大きい。また、貯水構造は飲用水に対応しているので防災の観点からも意味合いは大きいと考える。

１．スプリンクラーヘッド
２．制御弁（図９、１２、１３）
３．水道メータ
４．蛇口
５．起動制御弁
６．安全弁
７．逆止弁
８．チューブ内臓タンク
９．ガスボンベ
１０．逆止弁
１１．真空ポンプ
１２．エアーコンプレッサ
１３．キャピラリー管
１４．減圧弁
１５．仕切弁
１６．フランジ継手
１７．球形貯水槽
１８．内管
１９．加圧チューブ
２０．水道水
２１．配管型貯水槽
２２．オリフィス
２３．フレキシブルジョイント
２４．貯水送水管
２５．ケーシング
２６．弁体
２７．Ｔポート
２８．Ｌポート
２９．スプリンクラー配管
３０．通常時不圧配管
３１．水道配管
３２．感知管
３３．排水管
３４．操作ハンドル
３５．連結ポート
３６．シール部
３７．給水入口
３８．屋内給水口
３９．スプリンクラー供給口
４０．真空ポンプ口（排水口）
４１．Ｓポート
４２．球形消火液水槽
４３．吐水空間
４４．加圧ガス配管
４５．遮断制御弁
４６．建物Ａ
４７．建物Ｂ
４８．建物Ｃ
４９．排水口
５０．制御弁（図１０）
５１．Ｓポート横穴
５２．三方制御弁（図１７）
５３．エアー抜き弁
５４．通気管
５５．逆止弁
５６．配管型消火液水槽
５７．逆止弁
５８．起動制御弁（電気式）
５９．遮断制御弁（電気式）
６０．制御線
６１．無停電電源装置
６２．コントロール制御装置
６３．圧力センサー
６４．流量センサー
６５．流量センサー（正逆両方向計測型）
６６．流量センサー
６７．起動制御弁（電気制御式）
６８．気体用逆止弁
６９．貯水圧送用コンプレッサー（空気圧縮機）
７０．遮断制御弁（電気制御式）
７１．給水兼用スプリンクラー配管
７２．屋内給水配管
７３．給水配管
７４．電源供給線

Claims (20)

1. 水道水を常に新しく貯水する貯水槽内部に水道水の入口と出口を繋ぐ内管と水道水を蓄えるチューブを前記内管の外側に設け、前記内管に撹拌用の出口入口の開口が有り、前記内管の出口と入口の間にオリフィス又は水圧で通水路が拡大する弁を配置する貯水槽。
2. 水道水を常に新しく貯水する貯水内部に加圧ガスを蓄えるチューブを設け、前記球形貯水槽又は配管型貯水槽の内壁に添って内管を設け、前記球形貯水槽又は配管型貯水槽部の水道水入口と出口を繋ぐ形に配置し撹拌用の出口入口の開口を複数作り、前記内管の出口と入口の間にオリフィス又は水圧で通水路が拡大する弁を配置する貯水槽。
3. 水道水を常に新しく貯水する貯水槽内部に前記水道水を蓄えるチューブを設け、水道水入口と出口の反対の端まで往路復路を設け、前記水道水入口直近の往路と復路の境のチューブにオリフィス又は水圧で通水路が拡大する弁を配置する貯水槽。
4. スプリンクラー装置の加圧ガス制御でガスボンベに接続された起動制御弁からキャピラーリー管と減圧弁が接続される減圧装置。
5. スプリンクラーヘッドの配置されたスプリンクラー配管の水道メーター側と貯水槽側と前記スプリンクラー配管から分岐した屋内給水配管に各流量計を配置して、コントロール制御装置で前記スプリンクラーヘッドの開放を検出する検出装置。
6. 二軸が連動して動く弁体流路部にＬポートとＴポートを配置した四方弁で流れ方向の切換え手段と弁内部の残水の排水手段を装備した制御弁。
7. 一軸一ポート六方弁で弁体に一個のポートとケーシングに六個の接続口があり、流れ方向の切換え手段と弁体内の残水の排出手段を装備した制御弁。
8. スライド回転軸五方弁でスライド回転する弁体にＳ型のポートを配置し排水用の横穴がある三ポート弁体とケーシングに五個の接続口があり、流れ方向の切換え手段と弁体内の残水の排出手段を装備した制御弁。
9. （請求項６）記載の制御弁のＬポートとＴポートをつなぐ通路に逆止弁を配置した制御弁。
10. 上部に吐水空間のある貯水槽で前記吐水空間に制御弁からの給水管と加圧ガス配管が接続され同時に加圧する手段を装備した貯水槽。
11. （請求項１〜３のいずれか）の貯水層とガスボンベに配置された起動制御弁と（請求項４）を装備した飲用水およびスプリンクラー装置の貯水槽。
12. （請求項１〜３のいずれか）の貯水層をスプリンクラー用と飲用水用に二台以上の組合せを直列または並列に接続する貯水槽。
13. （請求項１〜３のいずれか）の貯水槽の出口と入口の配管にバルブとフランジとフレキシブルジョイントを配置し絶縁、耐震、着脱機能を装備した貯水槽。
14. （請求項４）と（請求項６〜９のいずれか）と（請求項１０）とバルブとフランジとフレキシブルジョイントを配置したスプリンクラー装置。
15. （請求項１〜３のいずれか）と（請求項４）と（請求項５）とフランジとフレキシブルジョイントを配置したスプリンクラー装置。
16. （請求項４）と（請求項５）を配置した貯水層をスプリンクラー用と飲用水用に二台以上の組合せを直列または並列に接続しバルブとフランジとフレキシブルジョイントを配置し絶縁、耐震、着脱機能を装備したスプリンクラー装置。
17. （請求項１〜３のいずれか）と（請求項４）と（請求項６〜９のいずれか）を装備し、スプリンクラー配管の加圧感知式、または不圧感知式、または加圧感知と逆支弁を返し不圧動作をするスプリンクラー装置。
18. （請求項１〜３のいずれか）と（請求項４）と（請求項６〜９のいずれか）を装備し、スプリンクラー配管の加圧感知式、または不圧感知式、または加圧感知と逆支弁を返し不圧動作をするスプリンクラー装置が一戸としてなり、二戸以上の各スプリンクラー配管を連結するもの、または前記一戸と前記二戸以上のスプリンクラー装置から貯水槽を省いたもの、または全戸のスプリンクラー装置から貯水槽を省いた、スプリンクラー配管の連結をするスプリンクラー装置。
19. （請求項１〜３のいずれか）、または（請求項１３）、または（請求項１５）、または（請求項１６）、または（請求項１７）、または（請求項１８）の貯水槽に貯水圧送用コンプレッサー、または手動圧送手段を配置し屋内給水の減圧と断水のバックアップ機能を装備した貯水槽。
20. （請求項１４）、または（請求項１５）、または（請求項１６）、または（請求項１７）、または（請求項１８）の蛇口につながる屋内給水配管に遮断弁を配置したスプリンクラー装置。

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