JPH10192441A - スプリンクラ消火設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消火効率がよく水損が少ない消火を行うた
め、直接個々のスプリンクラヘッドへ調圧された放水圧
を供給する。 【解決手段】 建物の各階に複数のスプリンクラヘッド
５が接続された二次側配管４１〜４３を設けるととも
に、二次側配管４１〜４３に所定範囲に調圧された消火
用水が供給され、二次側配管４１〜４３からの分岐され
て各スプリンクラヘッド５へ到達する巻出し配管５２に
定圧弁５１を備えている。個々のスプリンクラヘッド５
に１対１で定圧弁５１が配設されるので、スプリンクラ
ヘッド５から所望の放水圧による散水を行い、消火効率
がよく水損が少ない消火を行える。

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消火に適した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分あたり１キロ（１平方
センチ当り１Ｋｇｆ）の圧力で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】これに対して、本件出願人による特開平４
−２３６９７２号公報に開示されているように、スプリ
ンクラヘッドから消火用水を放水するときに、散水水滴
の直径が１．５〜２．０ｍｍのものが消火効率がよく、
かかる水滴の割合を多くするには放水圧が０．５〜４．
５キロの範囲の低い圧力で放水するのが効果的である。
そして、本件出願人は、水を有効に使用する極めて合理
的なニュースプリンクラシステムを具体化している。こ
のシステムは、従来のスプリンクラヘッドより火災検出
速度の速い速動型ヘッドを用いるとともに、各フロアの
地区弁装置には充水予作動式調圧型流水検知装置（自動
警報装置）として調圧弁を用いて、常時その調圧弁の二
次側を所定圧に調圧して速動型ヘッドの放水圧を消火に
適した圧力で散水させ、放水量の少量化および同時開放
個数の縮小化を可能としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】建物の各フロアの調圧
弁のみでスプリンクラヘッドの放水圧を所定圧にするに
は、１個の調圧弁に対して接続可能なスプリンクラヘッ
ドの個数が決まってしまう。これは、調圧弁の二次側配
管において配管長やエルボに基づく圧力ロスが生じ、ど
こまでも一定の圧力供給ができないことに基づく。

【０００５】したがって、上記ニュースプリンクラシス
テムでは、調圧弁の二次側を３．５キロに調圧して最末
端のスプリンクラヘッドに１キロの圧力が供給できるよ
うにシステム設計している。すなわち、接続されたスプ
リンクラヘッドからの放水圧は、その位置に基づき３．
５キロから順次１キロまでの範囲となり、その範囲内の
圧力での放水を行うことになる。この放水圧の範囲は、
上記公報に開示されているように、低圧側に効果が大き
く、そのように設定したいが、現実には不可能である。

【０００６】この発明は、消火効率がよく水損が少ない
消火を行うため、直接個々のスプリンクラヘッドへ調圧
された放水圧を供給するスプリンクラ消火設備を提供す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の点に鑑み、本発明
は、建物の各階に複数のスプリンクラヘッドが接続され
た二次側配管を設けるとともに、二次側配管に所定範囲
に調圧された消火用水が供給されるスプリンクラ消火設
備であって、二次側配管からの分岐されて各スプリンク
ラヘッドへ到達する巻出し配管に定圧弁を備えている。

【０００８】そして、個々のスプリンクラヘッドに１対
１で定圧弁が配設されるので、各フロアには所定の範囲
の圧力で消火用水が供給されればよく、スプリンクラヘ
ッドから所望の放水圧による散水を行うことができる。
その結果、消火効率がよく水損が少ない消火を行える。

【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ポンプであり、１３は建物に上下に
配設された立上り給水配管で、逆止弁１４および仕切弁
１５を介してポンプ１２に接続されている。２１〜２３
は給水配管１３から通常各フロアごとに分岐された分岐
管で、それぞれ調圧弁としての調圧機能付きの予作動式
自動警報装置３１〜３３に接続される。

【００１１】また、自動警報装置３１〜３３の二次側で
は、二次側配管４１〜４３に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、二次側配管４１〜４
３の分岐部分から定圧弁５１を介して所定のユニット化
された巻出し配管５２を介してスプリンクラヘッド５が
詳細に示さない天井面等に配置されている。

【００１２】この速動型のスプリンクラヘッド５は、Ｒ
ＴＩ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５ｍ
ｍ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】これらのヘッド５が設けられる巻出し配管
５２には、従来の二次側配管４１〜４３から分岐後に一
端立ち下がりエルボを介して水平にヘッド位置まで伸び
て２個目のエルボを介して設置面まで到達するように配
管が接ぎ合わされるものでもよいが、ここでは、図示し
ないが分岐管の接続口からヘッド５の接続口まで、複数
の短管および自在回転継手を組み合わせたような圧損量
の固定的な巻出し配管ユニット、例えばいわゆるＤＬ管
（短管２本および自在回転継手３個）を用いることが好
ましい。これにより、ヘッド５までの配管長および屈曲
部数が統一され、巻出し配管５２での圧損量を統一でき
る。

【００１５】これら巻出し配管５２は、二次側配管４１
〜４３から分岐後、それぞれ定圧弁５１を介して接続さ
れる。これらの定圧弁５１は、図２および図３に示すよ
うに、流路となる開口部５３を有する座板５７と、そこ
を流れる消火用水の一次側５４と二次側５５との差圧に
より湾曲された自由端部が開口部５３に近づく変形を行
って通過面積を調整する舌片５６と、を有する構造であ
り、一次側５４と二次側５５との差圧の変動に係らず、
二次側の圧力を略一定にできるものである。

【００１６】すなわち、定圧弁５１において、一次側５
４の圧力が高くなると、舌片５６が押され、開口部５３
の開口面積が小さくなる。このとき、二次側５５への高
圧の消火用水の流入が制限されるので、二次側５５の圧
力は高くならない。この作用は、舌片５６が座板５７に
完全に着座するまで機能する。また、このような作用を
行う弁構造は、ゴムやばねの弾性体を用いたもので多様
なものが存在し、使用可能であるが、この実施形態にお
いてこの定圧弁５１を用いたのは、金属ばね板を用いる
ことにより、へたりが発生しにくく信頼性が高いととも
に、部品が少なく薄型にでき、舌片を湾曲させ、形状を
選択することにより、所望の一次側５４の圧力範囲に対
して二次側５５の圧力を定圧にすることができる。

【００１７】そして、地区弁装置としての自動警報装置
３１〜３３は、火災感知器の信号により弁体の開放動作
を可能とする予作動式の機能と、弁体開放時の消火用水
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り、さらに、調圧機能として二次圧
に基づいて高圧の一次側の消火用水を調整して二次側へ
導入する二次圧調整機能を有する。その簡略した自動警
報装置３１の構造について図２に示す。なお、他の自動
警報装置３２、３３の構造も同じものである。

【００１８】図４において、自動警報装置３１の本弁８
１は、ばねによって付勢された弁体８４によって一次側
８２および二次側８３を常時封止している。この弁体８
４と一体のピストン８５は、弁箱とともにシリンダ８６
を形成している。本弁８１には、一次側８２の加圧され
た消火用水を弁体８４の開度調整により所定の圧力まで
減圧調整して二次側８３に供給するための調圧パイロッ
ト弁８７と、本弁８１の加圧開放動作を常態では遮断し
て開放可能状態へと移行操作を行う電動式の起動弁６１
および手動起動弁８９とが設けられている。

【００１９】調圧パイロット弁８７は、本弁８１の二次
側８３から分岐して二次圧を配管を介して操作室８０１
に取り込み、本弁８１の一次側８２からストレーナを有
する配管を介して一次圧を取り込み、フラムとばねの作
用により弁体８０２の開度調整を行い、二次圧が低い場
合に弁体８０２を開放して配管８０３を通じて本弁８１
のシリンダへ一次圧を供給して弁体８４を開放動作させ
る。また、二次圧が上昇していくと、上記のフラムとば
ねの作用により弁体８０２が閉方向に開度調整され、シ
リンダ内が減圧されて弁体８４が閉動作を行う。これら
の動作により、設定された二次圧に調圧する動作を行
う。同時に、調圧パイロット弁８７は、本弁８１の二次
側８３へも直接通じているので、一次圧を用いて監視状
態の二次圧の低下を補足することができる。

【００２０】ここで、上記定圧弁５１のみでスプリンク
ラヘッド５の放水圧を所定値に定圧にできる圧力範囲が
狭くても、自動警報装置３１により調圧された範囲が定
圧弁５１の対応できる圧力範囲であればよく、自動警報
装置３１によってある程度調圧することにより、定圧弁
５１の圧力範囲を極端に大きくする必要がなくなる。

【００２１】そして、火災発生時には、火災感知器の信
号に基づいて起動弁６１を開放し、二次側配管４１に接
続されているスプリンクラヘッド５が作動して散水を開
始すると、本弁８１の二次側８３が減圧して弁体８４が
開放され、一次側８２の消火用水が弁座を介して二次側
８３に流れ込むことになる。この弁体８４の開放時に、
一次側８２と二次側８３以外にも流水検知室８８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。

【００２２】また、二次側８３には、二次側配管監視用
の圧力スイッチ７１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、自動警報装置
３１の二次側全体の異常を包括的に示すものである。

【００２３】そして、ポンプ１２は、モータ１６、ポン
プ制御盤１７、圧力空気槽１８等を用いて加圧給水装置
を構成し、貯水槽１１の消火用水を給水配管１３へ圧送
するものである。その他、呼水装置や圧力逃がし配管、
試験装置等は省略している。そして、ポンプ制御盤１７
は、給水配管１３内の圧力低下を検出する圧力空気槽１
８に設けられた圧力スイッチ９２による信号線９３を介
した起動信号により、モータ１６の起動および制御を行
う。

【００２４】そして、９５は火災受信機であり、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ていて、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。また、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、火災の発生したフロアを判別して信号線９９を介し
てその情報をスプリンクラ監視盤１９に移報できればよ
い。また、スプリンクラ監視盤１９は、各自動警報装置
３１〜３３を監視制御するための中継器９７に信号線９
８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および制御命令を行うもの
であり、中継器９７は、基本的に図２に示された圧力ス
イッチ６６、７１による二次圧低下信号および流水検知
信号の検知、および起動弁６１の開閉制御を行うもので
ある。

【００２５】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、給水配管１３最上部の補助
高架水槽２０から消火用水をゆっくり落として、システ
ム全体に消火用水を充水する。このとき、自動警報装置
３１〜３３の起動弁６１〜６３は開放状態とされ、消火
用水は二次側配管４１〜４３および巻出し配管５２を介
し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。同時に、圧力空気槽１８にも消火用水が充填され
ることになるが、図示しないコンプレッサにより空気層
を形成し、配管における呼吸作用による圧力変化に対応
させ、監視圧を維持させる。ここで、自動警報装置３１
〜３３の二次側配管４１〜４３へは調圧機能に基づいて
調圧充水されている。そのため、水頭による高圧が二次
側配管４１等に流入しない。

【００２６】そして、充水が完了すると、自動警報装置
３１〜３３の起動弁６１〜６３を閉止状態とする。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９
６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１９に階別信号を出力する。
そして、階別信号を受けたスプリンクラ監視盤１９は、
対応するフロアに設けられた中継器９７を判別し、この
場合低層部の中継器９７をアドレス指定した起動命令を
送出する。そして、信号線９８を介して起動命令を受け
た中継器９７は、起動弁６１の開放制御を行う。起動弁
６１が開放された自動警報装置３１は、二次側８３へ消
火用水を供給するときの弁体８４の開放可能状態とな
る。

【００２７】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内の消火用水がまず放出される。そして、自動
警報装置３１では、二次側８３への消火用水の供給に基
づき弁体８４が開放され、一次側８２の消火用水が二次
側８３に供給され、二次側配管４１には調圧された約
３．５〜６キロに消火用水が流入してくる。このとき、
巻出し配管５２の圧損量が約１キロだとすると、定圧弁
５１は、この約３．５〜６キロの一次側５４の圧力範囲
に対して、二次側５５の圧力を約２キロにすればよく、
その結果、ヘッド５の放水圧は約１キロになる。この圧
力には構造が簡便な定圧弁５１でも十分対応でき、ヘッ
ド５から最適な散水パターンで消火用水を放出すること
ができる。

【００２８】自動警報装置３１の弁体８４の開放ととも
に、流水検知室８９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。

【００２９】また、自動警報装置３１で一次側８２の消
火用水が二次側８３に供給されていくと、分岐管２１を
介して給水配管１３内の消火用水が供給され、圧力空気
槽１８内の圧力が低下していく。そして、圧力空気槽１
８内が所定の圧力まで低下すると、圧力スイッチ９２が
作動して、信号線９３を介してポンプ制御盤１７に起動
信号を出力する。この起動信号が入力されたポンプ制御
盤１７は、モータ１６の始動を制御する。

【００３０】上記実施形態では、調圧機能付きの予作動
式自動警報装置を用いた設備について示したが、自動警
報装置として、湿式や乾式のものを用いてもよく、ま
た、調圧弁として自動警報装置ではなく、一斉開放弁に
調圧機能を設けた設備であってもよい。

【００３１】また、上記実施形態では、各フロアの自動
警報装置３１〜３３の調圧機能に基づき二次側配管４１
〜４３に所定圧の消火用水を導入しているが、それ以外
に、フロアの高さに合わせたポンプ１２の吐出圧の制御
等、加圧給水装置によっても、二次側配管４１〜４３を
所定圧にすることができる。

【００３２】その場合、ポンプ１２は、モータ１６、ポ
ンプ制御盤１７、圧力空気槽１８等を用いて構成された
加圧給水装置において、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。

【００３３】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を適切な部分に分けて
それぞれ設定され、図示しないポンプ制御盤１７内の記
憶装置に格納される。このとき、各部内の最も高いフロ
アに所定圧を送出しようとしたときに、最下部のフロア
が圧力範囲内になればよい。そして、スプリンクラ制御
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部
分ごとの接点制御等により移報して、ポンプ制御盤１７
は、給水配管１３内の圧力低下を検出する圧力空気槽１
８に設けられた圧力スイッチ９２による信号線９３を介
した起動信号とのアンドにより、モータ１６の起動およ
び制御を行う。

【００３４】また、上記ポンプ制御盤１７内の記憶装置
には、部分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、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。そのためには、
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の二次側圧力を信号伝送すればよい。

【００３５】以上のように、上記実施形態では、建物の
各階に複数のスプリンクラヘッド５が接続された二次側
配管４１〜４３を設けるとともに、二次側配管４１〜４
３に所定範囲に調圧された消火用水が供給されるスプリ
ンクラ消火設備であって、二次側配管４１〜４３からの
分岐されて各スプリンクラヘッド５へ到達する巻出し配
管５２に定圧弁５１を備えている。

【００３６】そして、個々のスプリンクラヘッド５に１
対１で定圧弁５１が配設されるので、各フロアの二次側
配管４１〜４３には所定の範囲の圧力で消火用水が供給
されれば、スプリンクラヘッド５から所望の放水圧によ
る散水を行うことができる。その結果、消火効率がよく
水損が少ない消火を行える。

【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。

【図２】図１に使用される定圧弁の断面図。

【図３】図２の舌片および座板の形状を示すの外観図。

【図４】図１に使用される自動警報装置の概略構成図。

【符号の説明】

４１、４２、４３ 二次側配管 ５ スプリンクラヘッド ５１ 定圧弁 ５２ 巻出し配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の各階に複数のスプリンクラヘッド
   が接続された二次側配管を設けるとともに、該二次側配
   管に所定範囲に調圧された消火用水が供給されるスプリ
   ンクラ消火設備であって、 前記二次側配管からの分岐されて各スプリンクラヘッド
   へ到達する巻出し配管に定圧弁が設けられていることを
   特徴とするスプリンクラ消火設備。