特許 5709612 スプリンクラ消火設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5709612

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】スプリンクラ消火設備

(51)【国際特許分類】

   A62C 35/62 20060101AFI20150409BHJP

   A62C 35/68 20060101ALI20150409BHJP

【ＦＩ】

   A62C35/62

   A62C35/68

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-79754(P2011-79754)

(22)【出願日】2011年3月31日

(65)【公開番号】特開2012-213464(P2012-213464A)

(43)【公開日】2012年11月8日

【審査請求日】2013年10月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000233826

【氏名又は名称】能美防災株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085198

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 久夫

(74)【代理人】

【識別番号】100098604

【弁理士】

【氏名又は名称】安島 清

(74)【代理人】

【識別番号】100087620

【弁理士】

【氏名又は名称】高梨 範夫

(74)【代理人】

【識別番号】100153936

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 健誠

(74)【代理人】

【識別番号】100160831

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 元

(72)【発明者】

【氏名】西村 弘紀

(72)【発明者】

【氏名】沢田 浩希

(72)【発明者】

【氏名】中川 治靖

【審査官】 柳元 八大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２３３５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３５３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１２３２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４６６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９５７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１７０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９５７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１５２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０３０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００００６８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実公平０６−０２６２９２（ＪＰ，Ｙ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６２Ｃ ３５／６２

Ａ６２Ｃ ３５／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、
前記給水用主管に、放水開始時から少なくとも前記給水用主管が充水されるまで開放して前記給水用主管と連通する、排気手段及び水撃吸収手段を備え、
前記給水用主管が高低差を有するように施工されて前記給水用主管の上部に空気が溜まったとしても排気できるようにするとともに、前記二次側配管の負圧空気に起因する過流量によるウォーターハンマを抑制することを特徴とするスプリンクラ消火設備。

【請求項2】

加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、
前記給水用主管に排気手段及び水撃吸収手段を備え、
前記排気手段及び前記水撃吸収手段は、
排水配管と、該排水配管と前記給水用主管との間に介在する電動弁と、を備え、
平常時には閉鎖されている前記電動弁が、放水開始時の所定時間だけ開弁するように制御されることを特徴とするスプリンクラ消火設備。

【請求項3】

加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、
前記給水用主管に排気手段及び水撃吸収手段を備え、
前記排気手段及び前記水撃吸収手段は、
前記給水用主管に一次側が接続されるエアベントと、該エアベントの二次側に一端が接続され他端が大気中に開放される電動弁と、を備え、
平常時には閉鎖されている前記電動弁が、放水開始時に開放するように制御されることを特徴とするスプリンクラ消火設備。

【請求項4】

加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、
前記給水用主管に排気手段及び水撃吸収手段を備え、
前記排気手段は、
前記給水用主管に一次側が接続されるエアベントと、該エアベントの二次側に一端が接続され他端が大気中に開放される逆止弁と、を備え、
前記水撃吸収手段は、
前記給水用主管に一次側が接続される水撃吸収装置と、該水撃吸収装置の二次側に接続される排水配管と、を備え、
前記水撃吸収装置は、
一次側から流入する消火用水によって閉鎖側へ押圧される弁体と、
該弁体を開放側に付勢する弾性体と、
前記弁体に接続されたピストン軸と、
連通流路を備え、前記ピストン軸に接続されたピストンと、
非圧縮性流体が充填され、前記弾性体及び前記ピストンを収納したダンパと、
を備えたことを特徴とするスプリンクラ消火設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スプリンクラ消火設備に関する。

【背景技術】

【0002】

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が破損した場合でも水損を起こさぬようにした予作動式スプリンクラ消火設備と呼ばれるものがある。
この予作動式スプリンクラ消火設備は、平常時は予作動式流水検知装置と呼ばれる開放弁の二次側配管を充水せず、加圧手段であるコンプレッサ等から供給される空気等の気体で加圧している。予作動式スプリンクラ設備は、防護区域にスプリンクラヘッドとは別に火災感知器を設けており、この火災感知器が火災発報したときに予作動式流水検知装置を開弁して二次側配管を充水し、その後、スプリンクラヘッドの開栓による配管内の圧力低下で消火ポンプを始動して、スプリンクラヘッドから散水するようにしている。したがって、スプリンクラヘッドや配管が破損しても、火災感知器が作動しない限り原理的に水損を起こさないものとして普及している。

【0003】

しかしながら、点検などで二次側配管を充水後に排水しても、予作動式流水検知装置の二次側である二次側配管から分岐して下方に位置するスプリンクラヘッドへ接続される立ち下がり管や枝管に排水されない残水が滞る場合があり、スプリンクラヘッドが破損した場合にその残水が漏れ出ることがあった。
そこで、予作動式スプリンクラ設備の開放弁の二次側配管を、加圧空気ではなく真空ポンプによって負圧空気とし、スプリンクラヘッド部分まで負圧を維持することによって枝管内等に残水が滞っていようとも漏れ出ることがない、負圧予作動式のスプリンクラ設備が提案されている。（特許文献１参照）
しかしながら、予作動式流水検知装置の二次側配管を負圧としているので、この配管を充水するときに消火ポンプから送出される消火用水が過流量となり、供給される消火用水が配管末端部等に激突してウォーターハンマー（水撃）を生じ、配管等を破損する虞があった。

【0004】

一方、従来、防護区画におけるスプリンクラヘッドへ給水する開放弁の二次側配管（ここでは給水用主管と称する）をループ状に構成して、給水を右回りと左回りの二手に分け、給水用主管から分岐した枝管を介して給水用主管とスプリンクラヘッドとを連通させ、二手に分けた給水を開栓したスプリンクラヘッド直近で合流させて給水量を確保することが行われることがあった。給水用主管をこのようなループ状の配管とすることによって給水用主管の圧力損失を減らすことができるので、給水用主管の管径を小型化することも可能とされている。（特許文献２参照）
しかしながら、現実の配管設置工事にあたっては、建築物の駆体や設備を避けるなどの理由から、給水用主管を均一な高さで設置することが困難な場合があり、神社の鳥居の形のように、Ｕ字型に高低差を設けた配管、いわゆる“鳥居配管”が行われることがあった。（特許文献３参照）

【0005】

前記の負圧予作動式スプリンクラ消火設備にループ状の給水用主管を用いた場合には、上記のような鳥居配管が存在すると、鳥居配管におけるＵ字型配管の上部に空気が溜まることがあり、この部分を通過しようとする消火用水自体の重みによる落差抵抗が生じる問題があり、ループ状給水用主管を二手に分かれて散水するスプリンクラヘッドで合流して給水されるはずの消火用水が、ループ状給水用主管のうち抵抗の小さい片側の経路のみから給水されて十分な給水量を得られない通水障害を起こす虞があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実公平６−２６２９２号公報

【特許文献2】特開平１１−１２３２４９号公報

【特許文献3】特開２０１０−２４６６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ウォーターハンマーを抑制して設備が破損することを防止するとともに、給水用主管に神社の鳥居のようなＵ字型に高低差を設けた配管（いわゆる鳥居配管）が施工されても通水障害を起こすことなく、ループ状給水用主管を二手に分かれて進行する消火用水が、開栓したスプリンクラヘッドで合流して規定流量で放水することができるスプリンクラ消火設備を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、前記給水用主管に、放水開始時から少なくとも前記給水用主管が充水されるまで開放して前記給水用主管と連通する、排気手段及び水撃吸収手段を備え、前記給水用主管が高低差を有するように施工されて前記給水用主管の上部に空気が溜まったとしても排気できるようにするとともに、前記二次側配管の負圧空気に起因する過流量によるウォーターハンマを抑制するものである。

【0009】

また、本発明に係るスプリンクラ消火設備は、加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、前記給水用主管に排気手段及び水撃吸収手段を備え、前記排気手段及び前記水撃吸収手段は、排水配管と、該排水配管と前記給水用主管との間に介在する電動弁と、を備え、平常時には閉鎖されている前記電動弁が、放水開始時の所定時間だけ開弁するように制御される。
また、本発明に係るスプリンクラ消火設備は、加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、前記給水用主管に排気手段及び水撃吸収手段を備え、前記排気手段及び前記水撃吸収手段は、前記給水用主管に一次側が接続されるエアベントと、該エアベントの二次側に一端が接続され他端が大気中に開放される電動弁と、を備え、平常時には閉鎖されている前記電動弁が、放水開始時に開放するように制御される。

【0010】

また、本発明に係るスプリンクラ消火設備は、加圧送水装置と、開放弁と、該開放弁の一次側に設けられて基端側に加圧送水装置が接続される一次側配管と、前記開放弁の二次側に設けられ、スプリンクラヘッドが接続され、平常時は負圧空気で満たされる二次側配管と、を備えるとともに、防護区画における前記二次側配管が、給水用の第１の分岐点を有するループ状の給水用主管と、該給水用主管に接続されスプリンクラヘッドを有する枝管と、を備えるスプリンクラ消火設備において、前記給水用主管に排気手段及び水撃吸収手段を備え、前記排気手段は、前記給水用主管に一次側が接続されるエアベントと、該エアベントの二次側に一端が接続され他端が大気中に開放される逆止弁と、を備え、前記水撃吸収手段は、前記給水用主管に一次側が接続される水撃吸収装置と、該水撃吸収装置の二次側に接続される排水配管と、を備え、前記水撃吸収装置は、一次側から流入する消火用水によって閉鎖側へ押圧される弁体と、該弁体を開放側に付勢する弾性体と、前記弁体に接続されたピストン軸と、連通流路を備え、前記ピストン軸に接続されたピストンと、非圧縮性流体が充填され、前記弾性体及び前記ピストンを収納したダンパと、を備えた。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、上記の構成を採用したことにより、ウォーターハンマーを抑制し、ウォーターハンマーによる設備破損を防止することができるとともに、給水用主管に神社の鳥居のようにＵ字型に高低差を設けた配管（いわゆる鳥居配管）が施工されても、ループ状給水用主管を二手に分かれて進行する消火用水が開栓したスプリンクラヘッドで合流することができるので規定流量で放水することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態１に係るスプリンクラ消火設備のシステム構成図である。

【図2】本発明の実施の形態２に係るスプリンクラ消火設備のシステム構成図である。

【図3】本発明の実施の形態３に係るスプリンクラ消火設備のシステム構成図である。

【図4】図２のエアベントの構成例を示す図である。

【図5】図２のエアベントの吸気動作を説明する図である。

【図6】図２のエアベントの排気動作を説明する図である。

【図7】図２のエアベントの閉止動作を説明する図である。

【図8】図３の水撃吸収装置の構成及び平常時の状態を説明する図である。

【図9】図３の水撃吸収装置の排水動作を説明する図である。

【図10】図３の水撃吸収装置の閉止動作を説明する図である。

【図11】ループ状給水用主管における通水障害を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るスプリンクラ消火設備のシステム構成図である。 本実施の形態のスプリンクラ消火設備は、平常時に二次側配管１２を充水せずに負圧とする負圧監視型乾式予作動式スプリンクラ消火設備（以下、負圧予作動式スプリンクラ設備と称する）であり、スプリンクラヘッド２、平常時は閉止している開放弁としての予作動弁２２、一次側配管１１、二次側配管１２、真空配管１４、真空ポンプ２４、平常時は開弁している流水遮断弁３１、ヘッド作動検出装置４６、真空スイッチ４１、５３、加圧送水装置２１等から構成されている。

【0014】

まず、前記負圧予作動式スプリンクラ設備の構成を説明する。
防護区画１には、該区画の消火を行う複数のスプリンクラヘッド２が設けられている。また、防護区画１には、該区画内で発生した火災を感知する火災感知器３が設けられている。この火災感知器３は火災受信機４と電気的に接続されており、火災感知器３の火災発報を受信した火災受信機４は、火災信号を消火システム制御盤５と真空ポンプ制御盤５２へと送出する。

【0015】

消火システム制御盤５は、中継器５１を介して、予作動弁２２を駆動する電動のパイロット弁である遠隔起動弁２２ｂ、予作動弁２２の開放による消火用水の通水を検知する流水信号用スイッチ２２ａ、開放弁４７、真空スイッチ４１、ヘッド作動検出装置４６及び電動弁３６と電気的に接続されている。消火システム制御盤５は、所定の圧力以上で作動する真空スイッチ４１、又は単位時間当たりの圧力上昇が所定の値を超えるときに作動するヘッド作動検出装置４６の何れかが作動することによって、スプリンクラヘッド２が開栓したかどうかを判断する。また、加圧送水装置２１は、図示しない消火ポンプ制御盤と電気的に接続されており、図示しない圧力検出手段が予作動弁２２の開放に伴う二次圧の低下を検出することによって始動する。

【0016】

二次側配管１２は、防護区画１において第１の分岐点１２ｂでループ状給水用主管１２ａに接続され、このループ状給水用主管１２ａには、防護区画１を防護するように配設される複数のスプリンクラヘッド２が各々接続される枝管１３ｂが立ち下がり配管１３ａを介して接続されている。
二次側配管１２の一方の端部は、平常時は閉止しており火災時に電気的に開放される開放弁としての予作動弁２２の一方の端部に接続されている。予作動弁２２の他方の端部は、一次側配管１１の一方の端部に接続されている。また、一次側配管１１の他方の端部（基端側）は、加圧送水装置２１の吐出口に接続されており、加圧送水装置２１と、一次側配管１１と、予作動弁２２とで、二次側配管１２へ消火用水を圧送する給水装置を構成している。

【0017】

一方、防護区画１内の二次側配管１２は、ループ状給水用主管１２ａと、ループ状給水用主管１２ａへの給水点である第１の分岐点１２ｂの反対側、すなわち第１の分岐点１２ｂから最も遠い位置に第２の分岐点１２ｃを有し、第２の分岐点１２ｃから分岐した配管は、排気手段及び水撃抑制手段としての電動弁３６の一端に接続されるとともに、末端試験弁２５の一方の端部に接続されている。さらに電動弁３６の他端及び末端試験弁２５の他端には排水配管１６が接続されている。スプリンクラ消火設備の水漏れ試験等によって二次側配管１２に充填された水は、末端試験弁２５及び予作動弁２２に備えた図示しない排水弁を開くことにより、外部に排出される。通常の監視状態においては、末端試験弁２５は閉じられた状態となっている。電動弁３６は平常時には閉弁しており、平常時には負圧となっている二次側配管１２の負圧は保たれる。

【0018】

また、二次側配管１２には、真空配管１４の一方の端部が接続されており、真空配管１４の他方の端部には、真空ポンプ２４が接続されている。
この真空配管１４には、二次側配管１２との接続部側から真空ポンプ２４側に向けて、二次側の圧力上昇で閉止する流水遮断弁３１、真空スイッチ４１、単位時間当たりの圧力上昇が所定の値以上で作動するヘッド作動検出装置４６及びオリフィス４２が順に設けられている。また、オリフィス４２と真空ポンプ２４との間の真空配管１４には、真空スイッチ５３が接続されており、真空配管１４の内圧を所定の値以下となるように真空ポンプ制御盤５２を介して、真空ポンプ２４を制御している。

【0019】

＜スプリンクラ消火設備の動作＞
本実施の形態に係るスプリンクラ消火設備は、平常時の監視状態において、給水用主管１２ａを含む二次側配管１２は、充水せず、真空ポンプ２４を運転することにより大気圧より低い負圧となっている、（真空式の）負圧予作動式スプリンクラ消火設備である。
以下、このスプリンクラ消火設備の動作について説明する。まず、スプリンクラヘッド２の開栓を検出する動作について説明する。続いて、スプリンクラ消火設備の消火動作について説明する。

【0020】

（スプリンクラヘッド作動検出動作）
スプリンクラヘッド２の作動（開栓）を検出する動作について説明する。
上述のように、平常時の監視状態において、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内及び真空配管１４内は負圧空気となっている。これら二次側配管１２内及び真空配管１４内は、枝管１３ｂと立ち下がり配管１３ａとスプリンクラヘッド２との接続部等から徐々に空気が流入し、負圧である管内圧力が上がってくる（大気圧に近づいてくる）。負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が所定の圧力以上となったことを真空配管１４に接続した真空スイッチ５３で検出すると真空ポンプ制御盤５２が真空ポンプ２４を作動させ、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内及び真空配管１４内の負圧を一定以下の圧力に保っている。
なお、負圧である二次側配管１２内の圧力が上昇する場合には、スプリンクラヘッド２の開栓によるものと、配管からの空気流入による場合とがある。ここでは、配管からの空気流入による圧力上昇を真空スイッチ５３で検出し、スプリンクラヘッド２の開栓による圧力上昇をヘッド作動検出装置４６または真空スイッチ４１で検出している。

【0021】

防護区画１で火災が発生し、スプリンクラヘッド２が開栓すると（スプリンクラヘッド２の放水口が開放されると）、開栓したスプリンクラヘッド２ａの放水口から枝管１３ｂ、立ち下がり配管１３ａを介して、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内及び真空配管１４内に防護区画１の空気が流入する。これにより、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が上昇する。

【0022】

そこで、本実施の形態では、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力を真空スイッチ４１で検出し、ヘッド作動検出装置４６における所定時間当たりの圧力変化量に基づいてスプリンクラヘッド２の開栓を検出している。より具体的には、平常状態において配管の接続部等から空気が流入する場合には、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇速度は小さい。つまり、平常状態における圧力の所定時間当たりの変化量は小さい。一方、スプリンクラヘッド２が開栓したときにおいては、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇速度は、通常の監視状態の場合よりも大きくなる。つまり、火災によってスプリンクラヘッド２が作動（開栓）したときの所定時間当たりの圧力変化量は、平常状態の場合よりも大きくなる。ヘッド作動検出装置４６は所定時間当たりの圧力変化量のこの違いによって、スプリンクラヘッド２の開栓を検出している。換言すると、ヘッド作動検出装置４６は所定時間当たりの圧力変化量の絶対値が所定の閾値よりも大きくなったときにスプリンクラヘッド２が開栓したと判断し、ヘッド作動信号を、中継器５１を介して消火システム制御盤５へ送出している。

【0023】

ここで、スプリンクラヘッド２の作動検出（開栓検出）を所定時間当たりの圧力変化量に基づいてヘッド作動検出装置４６で行う理由について説明する。
従来のスプリンクラ消火設備は、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力がある閾値よりも大きくなったとき（ある閾値よりも大気圧に近い値となったとき）、スプリンクラヘッド２が開栓したと判断していた。しかしながら、二次側配管１２内及び真空配管１４内の体積と比較してスプリンクラヘッド２の放水口は小さく、また二次側配管１２内の圧力と防護区画１の圧力差が小さいため、スプリンクラヘッド２から二次側配管１２に流入する単位時間あたりの空気量が少ないので、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力上昇には時間がかかってしまう。このため、スプリンクラヘッド２の開栓時に、例えば真空ポンプ２４を起動したばかりで負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力が低く、現在の圧力と前記ある閾値との圧力差が大きい場合には、前記閾値まで圧力が上昇するのには時間がかかり、スプリンクラヘッド２の作動検出（開栓検出）が遅くなってしまう。

【0024】

一方、本実施の形態の負圧予作動式スプリンクラ消火設備では、負圧である二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力（真空スイッチ４１の検出値）の所定時間当たりの変化量の絶対値が所定の閾値よりも大きくなったときに、スプリンクラヘッド２が開栓したと判断している。このため、スプリンクラヘッド２の開栓時における二次側配管１２内及び真空配管１４内の圧力にかかわらず、早期にスプリンクラヘッド２の開栓を検出することができる。なお、本実施の形態では、真空ポンプ２４の作動中にスプリンクラヘッド２が開栓したとき、二次側配管１２の圧力が変化しなくなり、ヘッド作動検出装置４６が作動しなくなることを防ぐため、ヘッド作動検出装置４６と真空ポンプ２４の間の真空配管１４にオリフィス４２を設けている。本実施の形態では、火災感知器３が火災を感知すると、真空ポンプ２４の運転を停止させるか、又は、火災検出時には真空配管１４内の圧力が上昇しても真空ポンプ２４を起動しないように制御する。このため、必ずしもオリフィス４２を設ける必要はない。

【0025】

（消火動作）
続いて、スプリンクラ消火設備の消火動作について説明する。
平常状態においては、一次側配管１１の予作動弁２２まで水が充填され、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内及び真空配管１４内は充水されず、負圧空気で満たされている状態となっている。
防護区画１で火災が発生して火災感知器３が火災を感知すると、火災感知器３から送出される火災信号を火災受信機４が受信し、火災受信機４は火災警報を発するとともに消火システム制御盤５に火災信号を送出する。また、その後スプリンクラヘッド２が開栓し、負圧である二次側配管１２の圧力が上昇すると、ヘッド作動検出装置４６はその位置における所定時間当たりの圧力変化量に基づいて、スプリンクラヘッド２の開栓を検出し、中継器５１を介して、消火システム制御盤５にスプリンクラヘッド２の作動検出信号を送出する。消火システム制御盤５は、前記火災信号とスプリンクラヘッド２の開栓の両方を検知すると、中継器５１を介して遠隔起動弁２２ｂを開弁させることによって予作動弁２２を開放して二次側配管１２に消火用水を供給（充水）する。これにより、ループ状給水用主管１２ａ、立ち下がり配管１３ａ及び枝管１３ｂを介して開栓したスプリンクラヘッド２ａから防護区画１に放水し、防護区画１で発生した火災を消火する。なお、予作動弁２２が開放されると、予作動弁２２に設けられた流水信号用スイッチ２２ａは、中継器５１を介して消火システム制御盤５に流水信号を発信する。

【0026】

このとき、予作動弁２２の開放に伴って一次側配管１１の圧力が低下し、図示しない圧力検出手段がこれを検出して図示しない消火ポンプ制御盤へ信号を送出し、これによって前記消火ポンプ制御盤は加圧送水装置２１を始動する。加圧送水装置２１によって圧送される消火用水は、開弁している予作動弁２２を通過し、二次側配管１２へ圧送され、開栓しているスプリンクラヘッド２ａから散水され、火災を消火する。
また、本実施の形態では、二次側配管１２の圧力上昇によって流水遮断弁３１が閉止されるように動作する。このため、予作動弁２２が開放して二次側配管１２に水が供給されても、流水遮断弁３１より下流部の真空配管１４に水が流入することを防止できる。つまり、真空ポンプ２４に水が流入することを防止できる。したがって、真空ポンプ２４が水を吸引して、過負荷で停止したり故障を起こしたりすることを防止できる。なお、ここでは予作動弁２２の開放と流水遮断弁３１の閉止とを機械的に連動させたが、これに限らず、予作動弁２２の開放と流水遮断弁３１の閉止とを、消火システム制御盤５を介して電気的に連動させてもよい。

【0027】

（排気及び水撃抑制の動作）
ループ状給水用主管１２ａに、神社の鳥居のようなＵ字型に高低差を設けた配管“いわゆる鳥居配管”（以下、鳥居配管と称する）が施工された一例を図１１に示す。二次側配管１２から圧送されてくる消火用水はループ状給水用主管１２ａの給水部である第１の分岐点１２ｂで、右回り流路Ｒと左回り流路Ｌとに分岐して流れ、開栓したスプリンクラヘッド２ａへ向かって流れてゆく。
図１１に示されたケースでは、左回り流路Ｌの経路で流れる消火用水は、開栓したスプリンクラヘッド２ａに近いので、すぐにスプリンクラヘッド２ａへ到達することができる。一方、右回り流路Ｒの経路で流れる消火用水は、いわゆる鳥居配管の頭頂部に溜まる空気を押し流して進行するものの、この経路で最も遠い位置で開栓したスプリンクラヘッド２ａの手前の鳥居配管に空気が溜まってくる。

【0028】

このような状態になると、鳥居配管の底部から頭頂部へ消火用水を押し上げるだけの圧力を要するが、この部分の落差における消火用水自体の重みによる圧力損失、いわゆる「落差抵抗」を複数の鳥居配管で受ける。このような鳥居配管における落差抵抗によって、右回り流路Ｒで圧送される消火用水の送水圧力が途中で失われてしまうと、消火用水は右回り流路Ｒの経路では開栓したスプリンクラヘッド２ａへ到達できなくなってしまい、左回り流路Ｌのみで放水するスプリンクラヘッド２ａは規定流量に達しなくなる虞がある。

【0029】

ここで、上記の右回り流路Ｒの途中で、ループ状給水用主管１２ａ内の空気を排気すると、上記の如く配管内に空気が溜まることが無く、したがって上記落差抵抗を生じることもなく、右回り流路Ｒで開栓したスプリンクラヘッド２ａへ消火用水が到達できるようになり、上記スプリンクラヘッド２ａから規定流量で放水が行われ、有効な消火活動を行うことができる。
そこで、本実施の形態では、図１に示されるように、ループ状給水用主管１２ａにおいて第１の分岐点１２ｂから最も遠い位置に第２の分岐点１２ｃを設けている。すなわち、第２の分岐点１２ｃは、ループ状給水用主管１２ａが同一口径の配管で構成されている場合には第１の分岐点１２ｂを起点とする総延長距離の中間点であり、ループ状給水用主管１２ａを構成する配管に異なる口径の配管が混在している場合には延べ容積（全容積）が第１の分岐点１２ｂとで二等分される位置である。

【0030】

この第２の分岐点１２ｃを介し、平常時は閉弁している電動弁３６を放水開始から所定時間（例えば６０秒間）開弁し、二次側配管１２から圧送されてくる消火用水を排水配管１６へ排水すると、配管内の空気も排水とともに排気することができる。前記所定時間が経過した後に電動弁３６は閉鎖するように制御されるが、そのときにはループ状給水用主管１２ａから空気は追い出されている。したがって、ループ状給水用主管１２ａの前記左回り流路Ｌと前記右回り流路Ｒの両方の経路で消火用水が開栓したスプリンクラヘッド２ａへ到達するので、規定流量で放水し、有効な消火活動を行うことができる。
以上の説明では、分岐点１２ｃを給水点である第１の分岐点１２ａから最も遠い位置の１点のみであったが、鳥居配管等の圧損発生点に応じて適宜増設配置すると、なお効果がある。

【0031】

なお、放水開始時に電動弁３６を開弁すると、負圧であるループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２へ、排水配管１６から外気が流れこみ、配管内を常圧（大気圧）にする。二次側配管１２へ向かって加圧送水装置２１から圧送される消火用水は、二次側配管１２内が負圧であると、それに吸引されて過流量で送水してしまい、ウォーターハンマーを生じる虞があるが、上記のように二次側配管１２内が常圧になると、上記のような過流量となることを防止できるので、ウォーターハンマーを抑制することができる。
ところで、前記のような排気手段及び水撃抑制手段によらず、鳥居配管を考慮せずに開栓したスプリンクラヘッド２ａから規定流量で散水させる送水圧力値に、鳥居配管による圧力損失値相当を加えた送水圧力値で、加圧送水装置２１から消火用水を圧送することによって、ループ状給水用主管１２ａ内の空気を開栓したスプリンクラヘッド２から強制的に排気させてしまい、右回り流路Ｒと左回り流路Ｌの双方の経路から通水する手段も考えられる。そのような手段を用いた場合には、高圧の消火用水によるウォーターハンマー発生の虞が高まるので、特にその対策を要求されることとなる。

【0032】

以上のように、本実施の形態によれば、排気手段及び水撃抑制手段を、排水配管１６と、排水配管１６と給水用主管１２ａとの間に介在する電動弁３６とによって構成し、排気手段及び水撃抑制手段を兼用した構成にしたことにより、簡単な構成で、ウォーターハンマーを抑制し、ウォーターハンマーによる設備破損を防止することができる。更に、給水用主管１２ａに神社の鳥居のようにＵ字型に高低差を設けた配管（いわゆる鳥居配管）が施工されても、ループ状給水用主管１２ａを二手に分かれて進行する消火用水が開栓したスプリンクラヘッド２ａで合流することができるので、規定流量で放水することができる、という効果が得られる。

【0033】

なお、以上の説明は、火災感知器３が火災を感知し、かつ、スプリンクラヘッド２の開栓を検出することによって予作動弁２２を開放するように制御するスプリンクラ消火設備に関するものである。しかし、一般的な予作動式スプリンクラ消火設備のように、火災感知器３が火災を感知したときに予作動弁２２を開放するように制御するスプリンクラ消火設備においても、スプリンクラヘッドの開栓を待たずに二次側配管１２を充水するだけであり、本発明を同様に適用することができる。その場合においても、ウォーターハンマーを抑制し、ループ状給水用主管１２ａから空気を排出して鳥居配管が存在しても開栓したスプリンクラヘッド２ａから規定流量で散水できるという効果を奏することに変わりはない。

【0034】

［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の形態２に係るスプリンクラ消火設備のシステム構成図である。実施の形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
まず、本実施の形態の構成について、実施の形態１と異なる部分について説明する。
第２の分岐点１２ｃには、図１の電動弁３６に代えて、平常時は開弁しているエアベント３４の一端が接続され、エアベント３４の他端は平常時は閉弁している電動弁３５の一端に接続され、電動弁３５の他端は大気中に開放されている。このエアベント３４と電動弁３５とが本実施の形態における排気手段及び水撃抑制手段として作用する。電動弁３５は、中継器５１を介して消火システム制御盤５と電気的に接続されている。

【0035】

ここでエアベント３４について、図４乃至図７に基づいて説明する。
前記説明の如く、第２の分岐点１２ｃにはエアベント３４の入口部３４ａが接続される。エアベント入口部３４ａは内部のフロート室３４ｃと連通しており、フロート室３４ｃが充水されない状態では、フロート室３４ｃは、さらに、その上部に設けられた弁口３４ｅ、通気路３４ｆを介して、エアベント出口部３４ｂと連通している。そして、出口部３４ｂは電動弁３５に接続される。フロート室３４ｃ内にはフロート３４ｄが封じ込まれている（図４参照）。
フロート室３４ｃが充水されないとき、入口部３４ａと出口部３４ｂとの間は空気が流通できる状態であり、気圧の高い方から気圧の低い方へと流れる（図５及び図６参照）。フロート室３４ｃが入口部３４ａから流入する水で満たされると、フロート３４ｄは、その浮力によって上昇し、弁口３４ｅを閉鎖し、エアベント３４は閉鎖される（図７参照）。

【0036】

＜スプリンクラ消火設備の動作＞
スプリンクラヘッド２作動検出動作、消火動作、及びループ状給水用主管１２ａにおける鳥居配管の影響については、実施の形態１と同じなので説明を省略し、排気及び水撃抑制の動作について説明する。
平常時は、電動弁３５及び末端試験弁２５を閉弁するので、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２と真空配管１４の負圧は保たれている。火災が発生して放水を開始するときは電動弁３５を開弁するように制御するので、開弁した電動弁３５を通った外気は、エアベント３４を介してループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２と真空配管１４へ流入する（図５参照）。この為、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内は常圧（大気圧）となる。このように放水開始時はエアベント３４が真空破壊弁として作用し、二次側配管１２を常圧とするので、二次側配管１２が負圧であることによって加圧送水装置２１から送出される消火用水が過流量となる現象は防止される。これによって、二次側配管１２が負圧であることによって発生し得るウォーターハンマー（水撃）を防止することができる。

【0037】

ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内の空気は、未だ消火用水が達せず充水されないで開弁しているエアベント３４と開弁している電動弁３５とを介して、加圧送水装置２１から圧送される消火用水によって押し出されるように排気される（図６参照）。そして、消火用水がエアベント３４に達し、その内部のフロート室３４ｃが充水されるとエアベント３４は閉弁し（図７参照）、消火用水はループ状給水用主管１２ａを通って開弁しているスプリンクラヘッド２ａへ向かい、規定流量で放水することができる。

【0038】

以上のように本実施の形態によれば、本発明の排気手段及び水撃抑制手段を、エアベント３４と電動弁３５とによって構成し、排気手段及び水撃抑制手段を兼用した構成にしたことにより、簡単な構成で、ウォーターハンマーを抑制し、ウォーターハンマーによる設備破損を防止することができる。更に、給水用主管１２ａに神社の鳥居のようにＵ字型に高低差を設けた配管（いわゆる鳥居配管）が施工されても、ループ状給水用主管１２ａを二手に分かれて進行する消火用水が開栓したスプリンクラヘッド２ａで合流することができるので、規定流量で放水することができる、という効果が得られる。

【0039】

［実施の形態３］
図３は、本発明の実施の形態３に係るスプリンクラ消火設備のシステム構成図である。実施の形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
まず、本実施の形態の構成について、実施の形態１と異なる部分について説明する。
第２の分岐点１２ｃには、図１の電動弁３６に代えて、平常時は開弁しているエアベント３４の一端が接続され、エアベント３４の他端は平常時にはループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内の負圧によって閉弁している逆止弁３９の一端に接続され、逆止弁３９の他端は大気中に開放されている。なお、逆止弁３９はループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２から外部へ流れる方向に設けられる。このエアベント３４及び逆止弁３９が本実施の形態における排気手段として作用する。
さらに、第２の分岐点１２ｃには、水撃吸収装置３２の一端が接続され、水撃吸収装置の他端は逆止弁３３の一端に接続され、逆止弁の他端は排水配管１６に接続される。なお、逆止弁３３は、水撃吸収装置３２から排水配管１６へ水が流れる方向に設けられる。この水撃吸収装置３２及び逆止弁３３が本実施の形態における水撃抑制手段として作用する。

【0040】

ここで水撃吸収装置３２について、図８乃至図１０に基づいて説明する。
水撃吸収装置３２は、第２の分岐点１２ｃへ接続される入口部３２ａ、及び排水配管１６へ接続される出口部３２ｂを備える。入口部３２ａ及び出口部３２ｂはネジ切りされており、配管と接続して使用するようになっているが、接続する配管によってはフランジ形状としてもよい。
水撃吸収装置３２は、平常時には開弁しており、弁体３２ｃは連通口３２ｌから離れており、入口部３２ａと連通している一次室３２ｆは開放されている連通口３２ｌを介して、出口部３２ｂと連通している二次室３２ｇと連通している。弁体３２ｃはピストン軸３２ｉの一方の端部に固定されており、ピストン軸３２ｉは、連通口３２ｌ、二次室３２ｇを貫通して、さらに第１室３２ｅ及び第２室３２ｄを貫通している。ピストン軸３２ｉにはピストン３２ｈが固定されており、ピストン３２ｈが第１室３２ｅと第２室３２ｄとを区画している。第２室３２ｄ内にはピストン３２ｉに固定される弁体３２ｃを開方向へ付勢するようにピストン３２ｉを付勢する弾性体としてのスプリング３２ｋが収納されており、第２室３２ｄ及び第１室３２ｅには非圧縮性流体（例えばオイル）が充填される。前記非圧縮性流体は、ピストン３２ｉに設けられた連通流路３２ｊを介し、第２室３２ｄと第１室３２ｅとの間で流通がある（図８参照）。なお、上記の第２室３２ｄ、第１室３２ｅ、非圧縮性流体及びピストン３２ｈが本発明のダンパを構成している。

【0041】

水撃吸収装置３２の入口部３２ａから圧送されてくる消火用水が流入すると、水撃吸収装置３２の弁体３２ｃは開弁しており、水撃吸収装置３２の第２室３２ｄ及び第１室３２ｅには非圧縮性流体が充填されていることから弁体３２ｃは急激には移動できないので、消火用水は弁体３２ｃを押圧しながら水撃吸収装置連通口３２ｌを通過して２次室３２ｇ、出口部３２ｂへと流れ、逆止弁３３を通過して排水配管１６へと流れ出す。このように圧送されてくる消火用水は、二次側配管１２の末端部で排水されるのでウォーターハンマー（水撃）の発生が抑制される。（図９参照）

【0042】

水撃吸収装置３２の入口部３２ａには消火用水が連続的に流入してくるので、弁体３２ｃは押圧され続け、水撃吸収装置第２室３２ｄに充填された非圧縮性流体は狭い連通流路３２ｊから水撃吸収装置３２の第１室３２ｅへと押し出され、弁体３２ｃは徐々に閉鎖方向へと移動する。そして所定時間（例えば６０秒）が経過すると、弁体３２ｃは連通口３２ｌを完全に閉鎖する（図１０参照）。

【0043】

＜スプリンクラ消火設備の動作＞
スプリンクラヘッド２作動検出動作、消火動作、及び、ループ状給水用主管１２ａにおける鳥居配管の影響については、実施の形態１と同じなので説明を省略し、排気及び水撃抑制の動作について説明する。
平常時は、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２の負圧により、逆止弁３３、３９及び末端試験弁２５は閉弁しているので、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２と真空配管１４の負圧は保たれている。
火災が発生して放水を開始するとき、ループ状給水用主管１２ａを含む二次側配管１２内の空気は、加圧送水装置２１から圧送される消火用水によって押し出されてきて、未だ消火用水が達せず充水されないで開弁しているエアベント３４を介して、順方向となって開弁する逆止弁３９を通って排気される。そして、消火用水がエアベント３４に達し、その内部のフロート室３４ｃが充水されるとエアベント３４は閉弁し、消火用水はループ状給水用主管１２ａを通って開栓しているスプリンクラヘッド２ａへ向かい、規定流量で放水することができる。

【0044】

また、消火用水が水撃吸収装置３２に達すると、既に説明したように消火用水を排水することによってウォーターハンマーの発生を抑制し、所定時間が経過すると水撃吸収装置３２は閉弁するので、圧送されてくる消火用水はループ状給水用主管１２ａを開栓したスプリンクラヘッド２ａへ向かい、規定流量で放水することができる。
なお、放水が終わると、水撃吸収装置３２への消火用水の流入が停止するので、弁体３２ｃを消火用水が押圧しなくなり、ピストン３２ｈを開弁方向に付勢している弾性体としてのスプリング３２ｋにより、弁体３２ｃは開放される。

【0045】

以上のように本実施の形態によれば、本発明の排気手段をエアベント３４と逆止弁３９とによって構成し、本発明の水撃抑制手段を水撃吸収装置３２と逆止弁３３とよって構成したので、簡単な構成で、ウォーターハンマーを抑制し、ウォーターハンマーによる設備破損を防止することができる。更に、給水用主管１２ａに神社の鳥居のようにＵ字型に高低差を設けた配管（いわゆる鳥居配管）が施工されても、ループ状給水用主管１２ａを二手に分かれて進行する消火用水が開栓したスプリンクラヘッド２ａで合流することができるので、規定流量で放水することができる、という効果が得られる。

【符号の説明】

【0046】

１ 防護区画、２ スプリンクラヘッド、２ａ 開栓したスプリンクラヘッド、３ 火災感知器、４ 火災受信機、５ 消火システム制御盤、１１ 一次側配管、１２ 二次側配管、１２ａ 給水用主管、１２ｂ 第１の分岐点、１２ｃ 第２の分岐点、１３ａ 立ち下がり配管、１３ｂ 枝管、１４ 真空配管、１６ 排水配管、２１ 加圧送水装置、２２ 予作動弁、２２ａ 流水信号用スイッチ、２２ｂ 遠隔起動弁、２４ 真空ポンプ、２５ 末端試験弁、３１ 流水遮断弁、３３ 逆止弁、３５、３６ 電動弁、４１、５３ 真空スイッチ、４２ オリフィス、４６ ヘッド作動検出装置、５１ 中継器、５２ 真空ポンプ制御盤。
３２ 水撃吸収装置、３２ａ 入口部、３２ｂ 出口部、３２ｃ 弁体、３２ｄ 第２室、３２ｅ 第１室、３２ｆ １次室、３２ｇ ２次室、３２ｈ ピストン、３２ｉ ピストン軸、３２ｊ 連通流路、３２ｋ スプリング、３２ｌ 連通口、３４ エアベント、３４ａ 入口部、３４ｂ 出口部、３４ｃ フロート室、 ３４ｄ フロート、３４ｅ 弁口、３４ｆ 通気路。
Ｒ 右回り流路、Ｌ 左回り流路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】