飲料タンクを用いた消火装置

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【発明の名称】	飲料タンクを用いた消火装置
【発明者】	【氏名】藤田一誠【氏名】菅洋一【氏名】綾部慎治【氏名】野中光之【氏名】香川洸ニ
【要約】	【課題】本発明は、建物屋上に設置される飲料用水槽を消火用水に兼用する消火装置を提供する。【解決手段】本発明の消火装置は、飲料用水槽と、前記水槽と雰囲気とを連絡する消火用配管とを備え、該配管は、前記水槽と雰囲気とを隔離するための隔離手段が付与されている。また隔離手段は、消火用配管の一部を略凸形状又は逆Ｕ字形状に形成し、該配管の一部内に空気を充填させることにより達成される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】建物の頂部に設置される飲料用水槽からの排水を消火用水に使用する消火装置であって、飲料用水槽と、前記水槽と雰囲気とを連絡する配管とを備え、該配管は、前記水槽と雰囲気とを隔離するための隔離手段が付与された消火装置。
【請求項２】前記隔離手段は、前記配管内に空気のみ充填される区間を付与することを特徴とする請求項１に記載の消火装置。
【請求項３】前記配管の進行経路の一部は、進行経路の他の部分より上方に配置され、前記区画は、前記上方に配置された進行経路の一部に付与されることを特徴とする請求項２に記載の消火装置。
【請求項４】前記隔離手段は、前記配管に逆止弁を付与することを特徴とする請求項１に記載の消火装置。
【請求項５】前記隔離手段は、前記配管にラプチャーハッチを付与することを特徴とする請求項１に記載の消火装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物の頂部に設置される飲料用高架水槽から排出される水を飲料水のみならず建物の火災時に必要な消火用水に使用する消火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビルには、その火災時にビル内の消火をするために消火用水供給システムが設置されている。通常従来の消火用水供給システムでは、水が充填された地下タンクをビルに併設させ、火災時には地下水槽から水をポンプでビルの最頂部まで汲み上げ、汲み上げられた水をビルの下方の階に順番に給水することによって、各階毎に設置されたスプリンクラー等で消火させる構造を有している。この場合、ビルの建造時に地下水槽をビルと別途に建造する必要があり、コストが掛かり、地下水槽用のスペースの確保も必要となる。また、地下水槽から汲み上げるためのポンプは、特に高層ビルにおいては水を最頂部まで汲み上げるに足る駆動力を有する必要があり、大型化しコスト高となる。さらに、上記ポンプは通常電動駆動のものが用いられるため、火災時に停電が生じた場合に対応できない又は停電に対応し得る自家発電消火装置を別途必要とする。
【０００３】この問題を解決するために消火用水供給システムに地震等の際にビルを制振させるためにビルの頂部に設置される制振用高架水槽を消火用水槽と兼用することが考えられている（２０００年１１月７日付建設通信新聞及び同日付建設産業新聞参照）。制振用高架水槽はビルの最頂部に設置されるため該水槽内の水を火災時の消火用水に使用すれば、重力を利用して下方に水を概ね給水することができる。給水される水の速度が上昇するまで、すなわち初動の際及びビルの頂部付近の階への給水にはポンプを使用する必要があるが、大きな駆動力は必要でなく小型で安価のもので足りる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制振用高架水槽は大型のものであり主として高層ビルの耐震構造として設置されるものであり、必ずしもビルに設置されるものではなく、特に雑居ビル等には設置されない場合が多い。一方、ビルの頂部には飲料用水槽が設置されており常に一定量の水が充填されている。従って、この飲料用水槽をビル火災時の消火用水に使用されることが望ましい。
【０００５】しかしながら、飲料用水槽を消火用に兼用しようとすると該水槽から消火用水を給水するための配管が雰囲気とを連絡しているため配管内を介して水槽内に雑菌やゴミ等の不純物が進入するおそれがあり、衛生上の問題が懸念された。従って、従来の消火用水供給システムではビル建造のおける設計段階から飲料用水槽を消火用に兼用することは全く考慮されていなかった。
【０００６】
【課題を解決しようとする手段】本発明によれば、上記飲料用水槽を消火用として使用する場合に生じる衛生上の問題を解決し、簡単且つ安価に火災時のビルを消火するための消火装置を提供することを目的とする。
【０００７】請求項１によれば、本発明は建物の頂部に設置される飲料用水槽からの排水を消火用水に使用する消火装置であって、飲料用水槽と、前記水槽と雰囲気とを連絡する配管とを備え、該配管は、前記水槽と雰囲気とを隔離するための隔離手段が付与された消火装置を提供することを目的とする。
【０００８】本消火装置は、建物の頂部に設置される飲料用水槽と建物内とを連絡する配管内に建物内と隔離する手段が設けられている。従って、建物内又はその他の雰囲気から雑菌等が進入することが回避される。本消火装置によれば、建物の頂部に設置される飲料用水槽を使用することができるため、高層ビルのみならず雑居ビル等においても地下水槽等の専用の消火用水槽を別途設置する必要がない。さらに、地下水槽からの水の汲み上げに使用するポンプを備える必要がなく、火災時に停電が生じた場合にポンプを駆動させるための大型自家発電消火装置を備える必要もない。従って、ビルの建造費を大幅に削減することができる。
【０００９】請求項２によれば、本発明は請求項１に記載の消火装置であって、前記隔離手段は、前記配管内に空気のみ充填される区間を付与することを特徴とする消火装置を提供することを目的とする。
【００１０】本消火装置は、飲料用水槽への雑菌等の流入を防止するために飲料用水槽と雰囲気とを隔離する手段として、該水槽と建物の各階とを連絡する配管の内部に空気層２０を介在させることとしている。通常、該配管内には全域に亙って水が充填されている。これは火災時に迅速に消火活動を行うためにも望ましい。しかしながら、この配管内の水により、雰囲気と飲料用水槽とは流体的にも接続された状態となっており、雑菌等の進入を回避することができない。本消火装置では、配管内の一定区画に亙って水を排除し空気のみを充填させることにより、飲料用水槽と雰囲気とを流体的に接続させないことができる。従って、単に空気層２０を配管内に介在させるだけで飲料用水槽内への雑菌等の進入を防止することができる。
【００１１】請求項３によれば、本発明は請求項２に記載の消火装置であって、前記配管の進行経路の一部は、前記配管の進行経路の一部は、進行経路の他の部分より上方に配置され、前記区画は、前記上方に配置された進行経路の一部に付与されることを特徴とする消火装置を提供することを目的とする。
【００１２】本消火装置によれば、飲料用水槽と雰囲気とを隔離するために配管内の介在される空気層２０を、飲料用水槽内の水面に対して下方に介在させないこととしている。例えば凸状、逆Ｕ字状の配管内に水を充填させ、一方の端部を水槽に接続させ他方の端部を開放させた場合、水は流出され続ける。この場合、配管の最頂部で最も水の流速が減少する。また、配管の最上部を水槽の水面よりも高く位置させていくにつれて水の流速は減少する。本消火装置の配管は消火時以外は閉経路であって、流速は生じないが、配管の進行経路の一部を折り曲げて略凸状等に形成させ、流速が最も小さくなり得る該配管の頂部付近に空気層２０を介在させることにより、容易且つ安定した空気層２０を形成させることが可能となる。
【００１３】請求項４によれば、本発明は請求項１に記載の消火装置であって、前記隔離手段は、前記配管に逆止弁を付与することを特徴とする消火装置を提供することを目的とする。
【００１４】本消火装置によれば、飲料用水槽と雰囲気とを連絡する配管に飲料用水槽から雰囲気に向かってのみ水が流れるように逆止弁を取付けている。すなわち、逆止弁より雰囲気側に存在する配管内の水が飲料用水槽内に流入することはなく、消火時には雰囲気側方向のみに水が流れる。従って、雑菌等が配管内の水を介して飲料用水槽内に進入することを回避することができる。
【００１５】請求項５によれば、本発明は請求項１に記載の消火装置であって、前記隔離手段は、前記配管にラプチャーハッチを付与することを特徴とする消火装置を提供することを目的とする。
【００１６】本消火装置によれば、上記配管内にラプチャーハッチ（「ラプチャーディスク」とも称す：内部圧力の異常上昇で破れて、流体を一気に放出する板状の安全消火装置を言う）を取付けることにより配管内の水をラプチャーハッチを境界として物理的に隔離分離している。従って、飲料用水槽内に雑菌等が進入することはない。なお、消火時にはラプチャーハッチは破られ、配管内の水は流体的に接続され、雰囲気側に流れることとなる。
【００１７】本発明は、添付図面を参照しつつ本発明の消火装置の実施の形態について以下説明することにより、さらに明白に理解できるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１を参照すれば、本発明の消火装置を備える消火システム全体の概略を略示している。通常、図示するように飲料用水槽１０には飲料用配管１２が接続され、ビルの各階へ飲料水を提供し、水槽内へは減少した水量に応じて給水管１４から補充される。従って、ビルの屋上に設置された飲料用水槽１０には常時、一定量以上の水が充填されている。
【００１９】上記飲料用水槽１０には消火用配管１６が接続される。詳細には、配管１６の一方の端部が水槽の底部に設けられた開口（図示せず）に接続され、他方の端部はビル内の消火システム、例えば各階に設置された複数のスプリンクラー等（図示せず）に接続され、ビル内の雰囲気に開放されている。また、消火用配管１６は、水槽の底部に設けられた開口付近に排水弁１８が取付けられている。
【００２０】さらに、配管１６は水槽１０からビル内の消火システムへの進行途中において水槽１０内の水面よりも上昇し、一定距離進行した後、下降する。すなわち消火時における飲料用水槽１０から排出された水は、水槽底部の開口から流出し、配管内を一定距離流れた後、流速を落としながら一旦上昇し、水槽内の水面の高さより上方に到達した後、再び流速を上げながら元の高さ付近まだ下降する工程を辿ることとなる。
【００２１】非消火時には配管１６のビル内の消火システム側の端部と排水弁１８とは、共に閉鎖されており、配管内の水は静止している。しかしながらこの閉鎖は配管内の水の流れを静止させることを目的とするものであり、完全な密閉状態を確保することはできない。従って、ビル内の消火システム側から雰囲気内に含有する雑菌やごみ等が配管を介して水槽１０内に進入する可能性を否定できない。これは、静止状態において配管の全域に亙って水が充填され、消火システムと水槽との間が流体的に接続されているからである。従って、配管内の水を水槽側と消火システム側との間で遮断する手段が必要とされる。
【００２２】図１に示す実施形態では、遮断手段の１つを例示している。本実施形態は配管１６内に空気層２０を介在させることにより遮断する手段を提供している。上述するように配管１６は、その進行途中で一旦、水槽内の水面の高さよりも上方に上昇し、再び元の高さまで下降している。すなわち、配管の一部が略凸形状又は逆Ｕ字形状を形成している。この配管の上昇した部分に空気を流入させる。例えば、配管の頂部２２に弁２４を設置し、水が静止した状態でこの弁を開放させることにより空気を流入させる。この際、流入させる空気は雑菌等が混入されていない清浄空気である必要がある。
【００２３】流入させる空気の量は図１に示すように配管内の水面が水槽１６内の水面の高さまで到達する程度であることが好ましい。なぜなら、弁２４を完全に開放した状態で釣り合う高さが水槽水面と配管内水面とが同じ高さである場合であるからである、すなわち、大気圧と同じ圧力の空気を流入させた場合だからである。従って、この場合、弁２４から流入させる清浄空気を圧縮空気等を使用する必要なく、容易に流入させることができ、また流入後の弁２４に大きな負荷を与えない。さらに、水槽内水面と配管内水面とが大気圧で釣り合うため空気層２０を容易に静止させることができ安定した状態を確保することが可能となる。
【００２４】このように配管内の一部に空気が充填された部分すなわち空気層２０を形成させた場合、仮にビルの消火システム側から配管１６内に雑菌やごみ等の不純物が進入した場合でも空気層２０で遮断され、それ以降の進入を回避することができる。
【００２５】なお、参考までに本実施形態における消火時にビル内の消火システムに水を送出させる方法について、説明する。
【００２６】図１を参照すれば、配管１６は上記空気層２０が形成された部分からさらに進行し、配管が元の高さに下降した後、一定距離離間した位置に存在する加圧ポンプ２６に接続している。さらに加圧ポンプ２６はチャンバ２８に所定の配管を介して接続される。
【００２７】ビルの火災時、すなわち消火時にはまず加圧空気が排水弁１８と加圧ポンプ２６とに付与される。排水弁１８は一定以上の圧力が作用すると開放される機構を有する。また、加圧ポンプ２６は加圧空気（圧縮空気）が付与されると作動する機構を有する。従って、上述するように加圧空気が排水弁１８と加圧ポンプ２６とに付与されると排水弁１８が開放され、加圧ポンプ２６が配管内の水を吸引し、チャンバ２８方向に水を送出し、最終的には水槽１０内の水をビル内の消火システムに送出することとなる。
【００２８】加圧ポンプ２６は、空気駆動式であることが好ましい。圧縮空気のみで駆動し電力を必要としないためビルの火災時に停電となった場合にも容易に対応できる、すなわち自家発電消火装置や蓄電池を要しないからである。
【００２９】再び図１を参照すれば、上記加圧ポンプ２６は脈動しながら水を送出するため、ビル内の消火システムに送出する場合、該脈動を消失させる必要がある。この脈動の消失はチャンバ２８によって達成される。
【００３０】以上、図１を参照しつつ本発明の１つの実施形態について説明してきたが、配管１６内の流体的接続を遮断する手段は、空気層２０を介在させること以外にも考えられる。
【００３１】図３を参照すれば、図１に示すような配管の一部を上昇・下降させ、該部分に空気層２０を介在させる替りに、加圧ポンプ２６と排水弁１８との間に逆止弁２００が取付けられている。逆止弁２００は、水槽１０から消火システム方向への水の流れは自由であるが、逆方向すなわち消火システムから水槽１０方向への水の流れは閉鎖される構造を有する。従って、配管１６を介してビル内の消火システムから雑菌やゴミ等の不純物が進入することはない。
【００３２】上記逆止弁は、図３に示す加圧ポンプ２６の替りに図４に示すような加圧ポンプ内に逆止弁が内蔵された逆止弁内臓加圧ポンプ３００を取付けたものであっても良い。この逆止弁内蔵加圧ポンプ３００は、エア駆動式ダイヤフラムポンプ(商品名：エアクッションポンプ)が好ましい。
【００３３】図２は上記ダイヤフラムポンプの構造の断面図を示している。まず加圧空気が空気吸入口１００から吸入され、センターブロック１０８に内蔵されたエア切替弁（図示せず）により空気が左側の空気室１０２-Ｌに送出され、左側のダイヤフラム１０６-Ｌがポンプ室１０４-Ｌ方向に押出される。その結果、左側のポンプ室１０４-Ｌは加圧され、左上方のチャッキ弁１１０-Ｌ1が開放され左上方のチャッキ弁１１０-Ｌ2は、該チャッキ弁１１０-Ｌ2前後の圧力差により閉じられ、ポンプ室１０４-Ｌ内の水が吐出口１１２に給水される。さらに、上記ダイヤフラム１０６-Ｌが左側に押出される動作に対応して連結棒１１３を介して機械的に連結された右側のダイヤフラム１０６-Ｒも左側に引張られる。その結果、右側のポンプ室１０４-Ｒが減圧され、右下方のチャッキ弁１１０-Ｒ２が開放され同時に右上のチャッキ弁１１０-Ｒ１が圧閉されて水吸入口１１４から水がポンプ室１０４-Ｒ内に給水される。次に上記センターブロック１０８に内蔵するエア切替弁が切替わり、加圧空気が右側の空気室１０２-Ｒに送出され、同時に左側の空気室１０２-Ｌ内の空気は大気へ排出される。その後は上述の工程と同様の工程を反復して行う。この一連の工程を反復することにより加圧ポンプは空気吸引口１００に加圧空気を付与し続けるだけで水を脈動しながら送出し続けることとなる。
【００３４】図５を参照すれば、図３に示す逆止弁２００の替りにラプチャーハッチ４００が取付けられても良い。ラプチャーハッチ４００は、配管１６内の排水弁１８と加圧ポンプ２６との間に設置される。このラプチャーハッチ４００は、通常閉鎖され、配管１６内に一定以上の圧力が付与されると破れ、水を一気に放出する構造を有する。従って、静水時すなわち非火災時には排水弁１８が閉鎖され且つ加圧ポンプ２６が駆動していないため閉鎖されており水槽１０内に雑菌等が進入することを回避できるが、火災時には排水弁１８が開放され水槽１０からの水圧が負荷されると共に、加圧ポンプ２６が作動し配管内の水が消火システム方向に吸引されるため、ラプチャーハッチ４００に消火システム方向への強い圧力が作用し、破れ、水槽内の大量の水が消火システム方向に放出されることとなる。
【００３５】以上、本発明の消火装置に関する種々の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の概念及び精神を逸脱することない範囲で種々の変形例と改良例とが存在し得ることが明白であろう。
【００３６】
【発明の効果】本発明の消火装置によれば、ビルの頂部に設置された飲料用水槽をビル内の消火用水供給システムに使用する水に兼用させることにより、別途消火用水供給システム用の地下水槽を設置する必要をなくすことができる。また、火災時に地下水槽からビル頂部にまで水を汲み上げる大型の電動ポンプを設置する必要をなくすことができる。従って、本発明は、ビルの建設に伴うコストを大幅に削減することができるという効果を奏する。
【００３７】さらに、本発明の消火装置によれば、ビル内のスプリンクラー等の消火システムへ水を送出するために空気式駆動のポンプを使用することができ、電動ポンプ等を使用する必要がないため火災時における停電等にも対応することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２０８【氏名又は名称】三菱重工業株式会社【識別番号】５９１０９９１８６【氏名又は名称】株式会社パル構造
【出願日】	平成１４年３月４日（２００２．３．４）
【代理人】	【識別番号】１０００７７５１７【弁理士】【氏名又は名称】石田敬（外４名）
【公開番号】	特開２００３－２５０９２６（Ｐ２００３－２５０９２６Ａ）
【公開日】	平成１５年９月９日（２００３．９．９）
【出願番号】	特願２００２－５７６８４（Ｐ２００２－５７６８４）