JPH10192439A - スプリンクラ消火設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給水本管等に消火用水の充填に基づく、耐圧
や強度の必要性を軽減する。 【解決手段】 消火用水が送水される給水本管１３等に
よる一次側配管系統と、消火用水を散水するためのスプ
リンクラヘッド５が接続される二次側配管系統との連通
を開閉する開放弁３１〜３３を具備し、かつ二次側配管
系統に圧力流体が封入された状態で開放弁３１〜３３が
閉鎖状態を維持し、開放弁３１〜３３から一次側配管系
統側を給水本管１３を介して減圧してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火災時にスプリン
クラヘッドから確実に散水が行えるスプリンクラ消火設
備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスプリンクラ消火設備において、
スプリンクラヘッドに加圧送水する消火ポンプは、建物
の最上階のヘッドから例えば１キロ（１平方センチ当り
１Ｋｇｆ）の圧力で１分あたり８０リットルの放水を、
同時に３０個が放水可能になるように設計されている。
通常、消火ポンプは建物の地上階以下の低い位置に設け
られ、建物内を縦方向に貫通するように設けられた給水
本管を利用して、各フロアに消火用水を供給している。

【０００３】従来のスプリンクラ消火設備は、湿式、乾
式、予作動式等の種別に係らず、消火ポンプのような給
水装置と１本または複数本を組み合わせた給水本管が用
いられるのは共通していて、従来給水本管には、上記必
要な圧力で消火用水が充填されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】給水本管に常時消火用
水を充填していると、低い部分に水頭に基づく高圧がか
かってしまい、従来十分な耐圧を有する機材を用いてい
るが、それにはコストがかかる。

【０００５】さらに、給水本管自体に水が充填されてい
ると、その分重みを感じることとなり、建物自体に給水
本管を支持する強度が必要になるとともに、地震の際に
は重みによって大きな力が働き、給水本管のみならず、
周囲の配管系統を破損させてしまうことがある。

【０００６】とくに、地震の後は、火災の発生が起こり
えるにも係らず、消火設備が不能になることは、設備し
ていることが無駄になってしまう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の点に鑑み、本発明
は、消火用水が送水される一次側配管系統と、消火用水
を散水するためのスプリンクラヘッドが接続される二次
側配管系統との連通を開閉する開放弁を具備し、かつ前
記二次側配管系統に圧力流体が封入された状態で開放弁
が閉鎖状態を維持し、開放弁から一次側配管系統側を二
次側配管系統側よりも減圧してある。

【０００８】そして、火災発生時には、火災検出手段の
信号に基づいて、給水装置としての消火ポンプを起動し
て、一次側配管系統内の消火用水の圧力を回復させれば
よく、給水本管等に消火用水の充填に基づく、耐圧や強
度の必要性を軽減することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明する。図１は本発明を利用したスプリンクラ消火
設備の系統図である。

【００１０】図１において、１１は貯水槽、１２は加圧
給水装置を構成する消火ポンプであり、１３は建物に上
下に配設された立上り給水本管で、逆止弁１４および常
時開の仕切弁１５を介してポンプ１２に接続されてい
る。２１〜２３は給水本管１３から通常各フロアごとに
分岐された分岐管で、それぞれ地区弁装置の湿式自動警
報装置である開放弁３１〜３３に接続され、また、開放
弁３１〜３３の二次側は、二次側配管４１〜４３を介し
てそれぞれ必要数の速動型のスプリンクラヘッド５が設
けられ、所定の圧力に消火用水が充填されている。この
ような構成の消火設備において、開放弁３１〜３３か
ら、分岐管２１〜２３および給水本管１３等側が一次側
配管系統を、複数のスプリンクラヘッド５が接続される
二次側配管４１〜４３が二次側配管系統を、それぞれ構
成している。

【００１１】この給水本管１３には、減圧弁１８を介し
て消火用水を貯水槽１１へ戻す戻し分岐管２０が配設さ
れている。この減圧弁１８は、給水本管１３内の圧力を
設定された圧力まで少しづつ逃がすものであって、常時
閉鎖している開放弁３１〜３３よりも一次側の配管系統
内がすべて減圧される。ここでは、消火ポンプ１２の起
動時のために、消火用水を残しているが、この減圧弁１
８は、完全に水を落とすように配置して排水弁としても
よい。

【００１２】速動型のスプリンクラヘッド５は、ＲＴＩ
感度指数（熱気流中での作動を実測した熱時定数に基づ
く感度指数）が４０程度で、従来のヘッドが２００程度
に比べ５倍の火災検知速度を持っている飛躍的に高感度
で素早く作動する閉鎖型のヘッドであり、構造について
詳細に説明しないが、半田を用いるフラッシュ型のヘッ
ドの場合には、集熱板の近傍に半田を配置して、半田以
外への熱伝導を防止する構造により達成されるヘッドで
あり、また、グラスバルブ型の場合には、直径５ｍｍ程
度の細いグラスバルブを用いたものである。

【００１３】また、この速動型のヘッド５は、初期消火
が可能であるので１分当り５０リットルと調圧放水によ
る少水量で消火を行い、防護面積も図示しないがフラッ
ト型のデフレクタにより有効散水半径が３．２５ｍと大
きなものである。

【００１４】そして、開放弁３１〜３３は、弁体開放時
の消火水の流れを検知する流水検知の機能と、ヘッドの
誤開放や配管からの漏水等による二次側配管監視の機能
とをそれぞれ有するものである。

【００１５】開放弁３１〜３３は、詳細に示さないが例
えば、逆止弁構造の弁体によって一次側および二次側を
常時封止している。弁体は、二次側配管４１〜４３に封
入された圧力が閉鎖方向に作用する構造とすることによ
り、弁体は常時閉止状態を継続している。

【００１６】そして、火災発生時には、消火ポンプ１２
が起動して給水本管１３を介して分岐管２１〜２３に加
圧された消火用水が送水されてくるとともに、二次側配
管４１〜４３内の消火用水はスプリンクラヘッド５の散
水に基づき減圧し、分岐管２１〜２３側が高い圧力とな
り、その圧力差に基づき開放弁３１〜３３の弁体は容易
に開放され、スプリンクラヘッド５に消火ポンプ１２か
らの消火用水を供給するようになる。

【００１７】この開放弁３１〜３３の弁体開放時に、そ
の一次側と二次側以外の図示しない流水検知室にも消火
用水が流れ込み、接続された流水検知用の圧力スイッチ
６６〜６８が設定された圧力を越えるときに作動して流
水検知信号を出力する。

【００１８】また、開放弁３１〜３３の二次側には、二
次側配管監視用の圧力スイッチ７１〜７３が接続され、
設定された圧力を下回るときに作動して二次圧低下信号
を出力する。この二次圧低下信号は、二次側配管４１〜
４３からの漏水やスプリンクラヘッド５の何らかの誤開
放等に基づき、開放弁３１〜３３の二次側配管系統全体
の異常を包括的に示すものである。

【００１９】そして、ポンプ１２は、モータ１６、ポン
プ制御盤１７等を用いて加圧給水装置を構成し、貯水槽
１１の消火水を給水本管１３へ圧送するものである。そ
の他、ポンプ周りとしての呼水装置や圧力逃がし配管、
試験装置等は省略している。モータ１６は、例えば三相
かご型誘導モータであって、ポンプ制御盤１７の制御に
基づいてその回転速度が制御され、上記のスプリンクラ
ヘッド５からの放水圧を０．５〜４．５キロの範囲とし
て最適な散水を行えるようにされる。そして、ポンプ制
御盤１７の回転数制御は、例えばサイリスタを用いたイ
ンバータによるスイッチの開閉制御により省力的に行う
ものであり、すなわち、三相交流電源をコンバータによ
り直流に変換してインバータにより周波数を制御された
三相交流を電源線９４を介してモータ１６に供給して回
転速度が制御され、このスイッチの開閉制御の単位時間
当りのスイッチング回数をポンプ制御盤１７において制
御する。

【００２０】このスイッチング回数は、例えばスプリン
クラヘッド５の設けられるフロアごとに設定され、図示
しないポンプ制御盤１７内の記憶装置に格納される。そ
して、スプリンクラ監視盤１９が情報を収集した結果と
して、流水検知信号の得られたフロアを信号線９１を介
して信号伝送あるいはフロアごとの接点制御等により移
報して、ポンプ制御盤１７は、信号線９４を介してモー
タ１６の起動および制御を行う。

【００２１】このモータ１６の起動について、各部に設
けられた煙や熱等による火災感知器９と信号線９６を介
してそれぞれ接続される火災受信機９５から、起動信号
が信号線９９を介してスプリンクラ監視盤１９を通して
信号線９１を介してポンプ制御盤１７に入力される。こ
のとき、ポンプ制御盤１７は、インバータ制御により低
速から起動して、給水本管１３内の送水に基づくハンマ
ー作用を生じないように、給水本管１３への充水を行
う。火災受信機９５は、各火災感知器９に個別のアドレ
スを付与して受信機９５が個別に呼び出して火災信号を
収集するものであるが、火災感知器９に回線ごとの信号
線を接続する方式の受信機であってもよく、火災情報を
スプリンクラ監視盤１９に移報できればよい。

【００２２】また、上記ポンプ制御盤１７内の記憶装置
には、フロアごとのスイッチング回数と同様に、所望の
吐出圧が格納されている。この吐出圧は、必要な回転数
が設定されるスイッチング回数の根拠であるが、この吐
出圧を設定しておくことにより、回転数に対する吐出圧
の割合が変化するときに、フィードバックをかけて実際
のスイッチング回数を微調整することができる。そのた
め、この実施形態では、ポンプ１２の直近部分にアナロ
グ出力可能な圧力計１０を設置し、信号線１００を介し
てポンプ制御盤１７までポンプ１２の吐出圧力を信号伝
送している。

【００２３】また、スプリンクラ監視盤１９は、各開放
弁３１〜３３を監視制御するための中継器９７に信号線
９８を介してそれぞれ接続されていて、各中継器９７に
個別のアドレスが付与され監視盤１９がアドレスにより
中継器９７を特定して情報収集を行うものであり、中継
器９７は、基本的に圧力スイッチによる二次圧低下信号
および流水検知信号の検知を行うものである。

【００２４】次に、上記実施形態における動作について
説明する。火災監視の前に、消火ポンプ１２を起動して
貯水槽１１の消火用水を給水本管１３最上部の補助高架
水槽２０までゆっくりシステム全体に消火水を充水す
る。このとき、開放弁３１〜３３を介して消火用水は二
次側配管４１〜４３を通って各フロアの末端のスプリン
クラヘッド５まで充水される。ここで、開放弁３１〜３
３での一次側と二次側は、同圧であり、高層部の二次側
配管４３内の圧力に比べて、低層部の二次側配管４１内
の圧力は水頭の関係で高い圧力となる。

【００２５】ここで、給水本管１３からの戻し分岐管２
０に設けられた減圧弁１８が働き、給水本管１３内を減
圧する。このとき、減圧弁１８の流量を小さいものとす
ることにより、消火ポンプ１２起動時には、配管内加圧
の妨げとならない微量の排水であれば、常時排圧を行う
ようにしても不具合はない。また減圧弁１８から排圧さ
れた消火用水は、貯水槽１１に戻るので、消火用水全体
の水量的な損失はない。

【００２６】そして、排圧された給水本管１３内は、一
次側配管系統のほとんどの消火用水を排水して減圧状態
となり、詳細に示していないが、逆止弁構造の開放弁３
１〜３３内の消火用水のみに圧力が残る。そして、この
圧力を圧力スイッチ７１〜７３で監視することにより、
二次側配管系統の包括的な不具合を検出することができ
る。このとき、開放弁３１〜３３にも、二次側から一次
側へ戻す戻し配管を設け、二次側圧力を監視に適した所
定の圧力、例えば２キロ（１平方センチ当り２Ｋｇｆ）
まで排圧する減圧弁を設けてもよく、そうすると二次側
配管４１〜４３内を所定圧に統一でき、監視用圧力スイ
ッチ７１〜７３の設定を同じにできる。

【００２７】このように、一次側配管系統内を減圧する
ことによって、配管系統のとくに給水本管１３の軽量化
が図られるとともに、配管や器具が常時加圧されていな
いので、地震など衝撃に対して安全な消火設備となる。
また、減圧弁１８の作用で所定圧を残すことにより、一
次側配管系統の不具合を圧力計１０により包括的に検出
することができる。この場合、一次側配管系統の密封性
が要求されるが、当然、減圧弁１８の給水配管１３側近
傍に圧力スイッチを設けて監視してもよい。

【００２８】そして、この状態において、建物の低層部
から火災が発生したとすると、まず、低層部の火災感知
器９がその火災を検知して自己のアドレスを付与して火
災信号を発生し、信号線９６を介して火災受信機９５が
火災信号を受信する。火災受信機９５は、火災信号を受
信すると、そのアドレスに基づいて火災の発生階を判別
し、移報用の信号線９９を介してスプリンクラ監視盤１
９に階別信号を出力する。この信号を受けたスプリンク
ラ監視盤１９からポンプ制御盤１７に起動信号が入力さ
れ、ポンプ制御盤１７はモータ１６の始動を制御する。
このとき、ポンプ制御盤１７は、給水本管１３内には消
火用水が加圧充填されていないので、当初ゆっくり起動
させるようにモータ１６の回転速度のインバータ制御を
行う。そして、消火ポンプ１２起動時の高圧の消火用水
流入に伴う水撃作用（ウォーターハンマー現象）を防止
し、衝撃を少なくした後にモータ１６の回転速度を上げ
て所定の駆動状態として消火用水の充填を行う。

【００２９】そして、図示しないポンプ制御盤１７内の
記憶装置に格納された低層部のフロアのスイッチング回
数に基づいて電源線９４を介してモータ１６の回転速度
をインバータ制御する。そして、ポンプ１２の吐出圧を
低層部のフロアに適正な圧力とする。このように、本実
施形態では、ポンプ制御盤１７のインバータ制御に基づ
いてポンプ１２の回転速度が制御され、減圧された給水
本管１３が加圧されて、開放弁３１の二次側配管系統へ
も消火用水が供給され、初期火災の内に作動する速動型
のスプリンクラヘッド５からの放水圧を０．５〜４．５
キロの範囲として最適な散水を行えるようにして、火災
による消失や水損等の被害を最低限に抑えることが可能
となっている。

【００３０】そして、火災が進展すると速動型のスプリ
ンクラヘッド５が初期火災のうちに感熱開放して二次側
配管４１内の消火水がまず放出される。そして、開放弁
３１では、二次側への消火用水の供給に基づき図示しな
い弁体が開放され、一次側の消火用水が二次側配管４１
に供給されるとともに、図示しない流水検知室にも消火
用水が流入して圧力スイッチ６６を作動させる。その圧
力スイッチ６６の作動を検知して、中継器９７は自己の
アドレスを付与して流水検知信号を発生し、信号線９８
を介してスプリンクラ監視盤１９が流水検知信号を受信
する。スプリンクラ監視盤１９は、流水検知信号を受信
すると、そのアドレスに基づいて放水を開始したフロア
を判別し、移報用の信号線９９を介して火災受信機９５
に放水信号を出力する。そして、放水信号を受けた火災
受信機９５は、対応するフロアの放水開始を図示しない
盤面に表示する。

【００３１】ここで、ポンプ１２の回転速度をインバー
タ制御するときの判別の基準となる信号として、火災感
知器９の火災信号を直接用いているが、開放弁３１〜３
３の圧力スイッチ６６〜６８の流水検知信号を利用して
もよい。

【００３２】また、同様に高層部で火災が発生すると、
まず、低層部の場合と同様、高層部の火災感知器９が火
災信号を発生し、火災受信機９５を介してスプリンクラ
監視盤１９に階別信号を出力する。そして、スプリンク
ラ監視盤１９は、ポンプ制御盤１７へ高層部の起動命令
を送出し、ポンプ制御盤１７はポンプ１２の回転速度を
インバータ制御しながら起動する。ここで、ポンプ制御
盤１７は、低層部の場合と同様、新たに図示しないポン
プ制御盤１７内の記憶装置に格納された高層部のフロア
のスイッチング回数を読み出してモータ１６の回転速度
を高層部にあわせるようにインバータ制御する。そし
て、ポンプ１２の吐出圧を高層部のフロアに適正な圧力
とする。このように、本実施形態では、ポンプ制御盤１
７のインバータ制御に基づいてポンプ１２の回転速度が
制御される。

【００３３】また、上記実施形態においては、湿式のス
プリンクラ設備に対応させて、開放弁３１〜３３の二次
側配管系統に消火用水を充填した場合について説明した
が、乾式に対応させて、別系統でコンプレッサを用意し
て加圧空気を所定圧に充填してもよく、二次側配管系統
の監視することができる。また、乾式対応では、一次側
配管系統の消火用水を抜くこともでき、寒冷地の場合に
は配管の保護範囲が、従来の乾式よりも少なくなる。さ
らに、開放弁３１〜３３の開放を火災感知器の信号に基
づく予作動式（湿式または乾式に係らず）の弁としても
よく、火災感知器のプレ段階で一次側配管系統に加圧充
水して火災段階で開放弁を開放してもよい。

【００３４】また、上記実施形態では、給水本管１３の
水撃作用防止に、消火ポンプ１２のインバータ制御を用
いたが、定格運転に起動するポンプの場合には、給水本
管１３の所定位置に水撃を受け止める緩衝部材（オリフ
ィス等）を設ければよい。

【００３５】以上のように、上記実施形態では、消火用
水が送水される一次側配管系統と、消火用水を散水する
ためのスプリンクラヘッド５が接続される二次側配管系
統との連通を開閉する開放弁３１〜３３を具備し、かつ
二次側配管系統に圧力流体（消火用水や加圧空気等）が
封入された状態で開放弁３１〜３３が閉鎖状態を維持
し、開放弁３１〜３３から一次側配管系統側を給水本管
１３を介して減圧してある。

【００３６】そして、火災発生時には、火災検出手段
（火災感知器９の信号、スプリンクラヘッド５の開放検
知など）の信号に基づいて、給水装置としての消火ポン
プ１２を起動して、給水本管１３を介して一次側配管系
統内の消火用水の圧力を回復させればよく、給水本管１
３等に消火用水の充填に基づく、耐圧や強度の必要性を
軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】システムの一実施形態を概略的に示す系統図。

【符号の説明】

１３ 給水本管 ３１、３２、３３ 開放弁 ４１、４２、４３ 二次側配管 ５ スプリンクラヘッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消火用水が送水される一次側配管系統
   と、消火用水を散水するためのスプリンクラヘッドが接
   続される二次側配管系統との連通を開閉する開放弁を具
   備し、かつ前記二次側配管系統に圧力流体が封入された
   状態で前記開放弁が閉鎖状態を維持してなる消火設備で
   あって、前記開放弁から前記一次側配管系統側を前記二
   次側配管系統側よりも減圧してあることを特徴とするス
   プリンクラ消火設備。