JP5086094B2 - 弁を有するシステム、特に消火システム - Google Patents

Description

本発明は、弁の分野、特に消火システムのための弁の分野に関するが、さらに、例えば薬剤を注射および計量するシステム、圧力を調整するシステム、血液を処理するシステム等のような、医療分野で使用される弁の分野にも関する。

スプリンクラ型の消火システムが当業で公知である。こうしたシステムは自動消火システムとして使用されている。こうしたシステムは、熱の感知に応答して起動されることによって、火災が発生している場所に迅速に水を浴びせることを可能にする。その温度が特定の値（典型的には約６８℃）に達するや否や、スプリンクラヘッドが破裂して、水が当該箇所の上に散布される。こうしたシステムの有効性が認識されており、および、非常に広範に使用されている。

スプリンクラシステムには３つの主なタイプがあり、これらのタイプは次の通りである。
・「湿式システム」
このシステムは最も低コストであり最も効果的である。パイプが恒久的に加圧水で充満させられている。スプリンクラヘッドが破裂させられると、加圧水が直ちに散布され、および、火災が迅速に消火されることを可能にする。
・「発泡装置（ｆｏａｍ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）」
・「乾式システム」
このシステムは湿式システムと同様の原理に基づいて動作するが、パイプの凍結が生じやすく、および、したがって、水ではなく加圧空気でパイプが充満させられている時に使用される。このシステムの主な欠点が、水がスプリンクラに到達するのに要する時間である。

従来のタイプの乾式スプリンクラシステムの１つが、図１に概略的に示されている。一方の側では、水が約１６バールの圧力に達し、および、差圧逆止弁１によって止められている。逆止弁１の他方の側では、パイプ２、２′、２″、２′″が約１．５バールから約４バールの気圧を受けている。この気圧は、漏れ損失を補償することが可能な圧縮機４によって、逆止弁１と（グループの形である）スプリンクラヘッド３′、３″、３′″との間で所望の値に維持されている。火災発生時にこのシステムが働く仕方は次の通りである。スプリンクラヘッド３が破裂すると、そのスプリンクラヘッドの開口が、パイプ２、２′、２″、２′″内に存在する加圧空気がそのスプリンクラヘッドを通って放出されることを可能にする。空気圧が低下するので、この空気圧は、逆止弁１を閉鎖状態に保つには低すぎるようになる。逆止弁１は、開放状態では、水がパイプ２、２′、２″、２′″内に入って、検出された火災に水をかけることを可能にする。スプリンクラの様々なグループに関連付けられている警報が、その警報を生じさせるグループの正確な位置発見を可能にし、したがって、火災場所の正確な位置発見を可能にする。

現在の安全規格が、火災事象の場所が正確に特定されることが可能であるように、スプリンクラ３が互いにグループ化される（グループ１つ当たり５０００ｍ²の最大表面積）ことを要求する。現在までに知られている唯一の方法が、スプリンクラのグループ３、３′、３′″のそれぞれ毎に異なる水圧−空気圧組合せ（ｈｙｄｒｏ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を使用することである。消火システムが備え付けられている場所が幾つかの階をその範囲に含む場合には、それに応じて水圧−空気圧組合せの個数を増やすことが必要である。

こうしたユニットのコストは１０，０００スイスフランほどだろうし、および、その上、保護対象である建物の形状構成に応じて、多数のパイプが、必要とされる様々な箇所に到達するように並列に通される。さらに、組合せの個数が、この種のシステムにおいて定期的に行われなければならない検査をより複雑なものにし、および、潜在的な問題の原因を増加させる。

これに加えて、１つの水圧−空気圧組合せに接続されている２次回路２、２′、２″、２′″のすべてとその逆止弁１とが、当該のスプリンクラのグループにおいて圧力がその最大値に達する前に完全に充満させられなければならず、および、このことが、こうしたシステムのサイズの故に時間の損失の原因となり、および、この遅延が、最初の数分間または最初の数秒間さえが決定的に重要な状況である消火作業の際に、重大な事態を招く可能性がある。この理由から、公式の規格は、さらに、逆止弁１から最も遠いスプリンクラのグループ３′、３″、３′″に水が到達するのに要する可能性がある時間の最大許容量を規定する。

乾式システムで直面する別の問題が、火災が発生する時にその回路から空気が放出されるのに要する時間の問題である。実際には、こうした回路の長さが考慮される時に、この放出時間を最小にするために、逆止弁１の下流に位置するその回路の部分内で可能な限り低い圧力を作用させることが必要である。この問題を解決するために、その回路の端部において、弁の形態の一種の空気放出加速器（ａｉｒ ｒｅｌｅａｓｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）が付加されてきた。この弁は、このシステムをより複雑なものにし、および、個別的な制御を必要とする。これに加えて、それでもなお、回路全体が水で充満し、この観点からは、空気放出加速器を持たないシステムに比べて向上していない状況。

最後に、多数の湾曲部と継ぎ目とを伴う、数キロメートルにわたって延びることがあるこうしたパイプ回路では、逆止弁１の下流の部分内において圧力低下の問題が常に存在する。こうした圧力低下を補償するために、および、逆止弁１を閉鎖状態に保つ圧力を維持するために、必要に応じてパイプ回路の中に加圧空気を送り込む圧縮機４が使用される（図１を参照されたい）。

この公知のシステムを改良して、上述の欠点を克服することが、本発明の目的である。

さらに明確に述べると、本発明は、許容可能なコストを維持すると同時に、この公知のシステムよりも適切に機能する、乾式消火システムを提案することを求める。

さらに一般的な観点からは、消火システム分野に加えて、様々な技術分野、特に医療分野に適用されることが可能なシステムを提案することが、本発明の目的である。

本発明の着想の１つが、水逆止弁の下流のパイプ回路を幾つかの副回路（ｓｕｂｎｅｔｗｏｒｋ）に分割することであり、この副回路の各々は個別の弁によって隔離されており、こうして、必要がない場合にはその回路の一部分に水が入ることを防止することを可能にし、したがって性能を改善する。

本発明の別の着想は、回路内の圧力低下を補償することと、火災が検出される時に完全に開くこととの両方が可能である、こうした中間弁を提案することである。

本発明を、本出願に添付されている図面によって示されている例を使用して、以下でさらに詳細に説明する。

図１は、従来技術に関連してすでに上述されている。

図２は、本発明による消火システムのブロック図を示す。このシステムは、この場合もまた、逆止弁１によって閉鎖される（典型的には約１６バールの圧力の）給水設備５を有する。この逆止弁１の下流には、スプリンクラのグループ３′、３″、３′″に通じる回路２の２次回路２′、２″、２′″の各々に中間弁６、６′、６″が存在する。スプリンクラのグループ３′、３″、３′″が火災によって影響を受けていない時に逆止弁１を閉鎖状態に保つために、空気が圧縮機４によって２次回路２、２′、２″、２′″内の圧力より低く保たれる。典型的には、この空気は約１．５バールから約４バールの圧力にある。

逆止弁１と弁６′、６″、６′″との間での圧力低下を補償するために、圧縮機４が従来通りに使用される。これとは対照的に、２次回路２′、２″、２′″のパイプ内には、これを行うための特殊な圧縮機は、過剰に高コストなので存在しない。したがって、本発明による弁は、弁６、６′、６″とスプリンクラのグループ３′、３″、３′″との間の回路の枝２′、２″、２′″内で生じる圧力低下を補償することが可能である。

弁６、６′、６″、とスプリンクラのグループ３′、３″、３′″との間で維持される圧力は、典型的には約０．５バールから約３バールである。これとは対照的に、逆止弁１と弁６、６′、６″との間で維持される圧力は、典型的には約１．５バールから約４バールであり、したがって上述した圧力よりも１バール高い。

互いに同一である弁６′、６″、６′″の動作と、これらの弁の制御が働く仕方とが、図３に関連して、および、図４から図６と、図４Ａと図５Ａと図６Ａとにそれぞれに非限定的に示されている例に関連して、さらに詳細に説明される。

図３から図６と、図４Ａから図６Ａとにおいて、図１と図２とに関連してすでに上述されている要素が同じ参照記号を有する。この場合も同様に、弁６の一方の側に達するパイプ２（上流側）と、弁６の他方の側から出て行くパイプ２′（下流側）とが存在する。これらの図は、さらに、弁６の下流における漏洩を補償するための機構も示す。

この機構は、特に、３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃを有する３方弁７を備え、この３方弁７は一方の側においてパイプ２′に連結されており、かつ、他方の側において絞り弁９を経由してシリンダ８に連結されている。このシリンダは、弁６を駆動する（したがって弁６が開閉されることを可能にする）ピストン１０と、その図の左側に向かってシリンダ８内においてピストン１０を駆動するスプリング１１とを備える。

シリンダ８は、さらに、逆止要素（ｎｏｎｒｅｔｕｒｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）１３を備えかつ遅延なしにピストンから圧力が抜かれることを可能にするコミッショニングパイプ（ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ ｐｉｐｅ）１２によってパイプ２′に連結されている。

このシステムを使用して、後述する仕方で上流のパイプ２内に存在するより高い圧力を使用することによって、下流のパイプ２′内の圧力低下を補償することが可能である。

弁７の位置Ａ（図３と図４と図４Ａとを参照されたい）は、このシステムが空にされることが可能な休止位置に相当する。弁Ｖ２はブリード弁である。この弁Ｖ２は、本発明による弁に圧力を送る前に、パイプから上流の不純物のすべてを抜く。

位置Ｂ（図３と図５と図５Ａとを参照されたい）では、このシステムは稼働開始されている。この手順の開始時には、図４に示されているように、大気圧（１バール）を超える高い圧力は存在せず、および、ついでながら、本出願で示されている圧力値のすべては（通常の大気圧に加えられる必要がある）ゲージ圧力である。したがって、ピストン１０は、ばね１１によってシリンダ８の端部に右に（図４では左に、または、図４Ａでは右に）駆動される。この位置では、駆動手段１４（例えば、棒）が、弁６を開けるように弁６に作用する。圧縮機１の起動が加圧空気を回路２の中に送り込み、（開いている）弁６を通過させてスプリンクラ３′、３″、３′″まで回路２′の中に送り込む。この加圧空気は、さらに、（位置Ｂにおける）弁７の中を通過してパイプ１２の中に進み、および、通路１５を経由してピストン１０の前方のシリンダ８を満たす。弁７はこの形状に保たれ、および、この動作モードが、シリンダ８の頂部に向かって（図５では右に、または、図５Ａでは左に）ピストン１０を押し戻してばね１１を圧縮するように維持される。稼働開始の終わりには、このシステムが準備されて動作の用意が整う。

ピストンが、絞り弁９に連結されている第２の通路１６を通過し終わると、補償を可能にしかつ弁７の位置Ｃに相当する標準的な動作モードに入ることが可能である。

この補償動作モードが図６と図６Ａとに示されている。ピストン１０の前方に（図６では左に、または、図６Ａでは右に）位置しているシリンダ８内の体積が、ピストン１０の位置を設定することを可能にし、および、したがって、弁６の開放を可能にする。実際には、稼働開始の終わりには、その弁の下流の部分全体が、予め決められている同一の圧力（図ではＰ２）で平衡状態にある。漏洩がパイプ２′、１２内の圧力が（逆止要素１３を経由して）低下することを引き起こすだろうし、および、これに対応して、シリンダの体積内の圧力が、通路１５を通過して逃れる空気によって低下するだろう。この体積内のこの圧力低下は、ばね１１がピストン１０を左（図６）または右（図６Ａ）に移動させることを可能にするだろうし、および、このことが弁６を開かせる効果を有するだろう。当然のことながら、これらの移動が加圧空気回路の中での漏洩によって生じさせられるので、これらの移動の振幅は小さい。

弁６がわずかに開いているので、圧縮機４によって弁６の上流で約１バールよりも高い圧力に保たれている空気が、弁６の中を通してパイプ２′の中に放出される。この空気は、逆止要素１３のせいで通路１５を通ってシリンダの体積内に入ることができないが、これとは対照的に、弁７と絞り弁９とを通過して、最終的にシリンダ８の体積の中に入って、ピストン１０を（図６では右に、または、図６Ａでは左に）戻し、このことが弁６を再び閉じさせる効果を有する。このようにして、圧縮機を追加することなしに、しかし、上流のパイプ２上に作用する圧縮機を単に使用して、弁６の下流の回路内の圧力低下を補償することが可能である。

絞り弁９は、そのシステムが直ぐに平衡状態に戻ることを防止し、および、圧力リザーバとして下流の回路の体積を使用することによって弁６が正しく閉じられることを確実なものにするので、遅延効果を有する。

火災発生時には、動作が次の通りである。例えばスプリンクラヘッド３′のような１つのスプリンクラヘッドが、弁６の下流のパイプ２′内に存在する空気が放出されるように破裂する。シリンダ内の圧力が低下し、ピストンが図６では左に移動すること、または、図６Ａでは右に移動することを引き起こす。弁６がこうした低下を補償できないので、ピストンが箇所１６を超えて移動し続け、したがってさらなる補償を可能にしない。このピストンはその移動を突き当たる形で終える。その次に、このシステムは警報状況にあり、弁６が大きく開いている。一方、圧縮機４は、空気の放出に起因する圧力低下を補償することが不可能である。上流の圧力が低下し、および、逆止弁１が開いて、これによって水がパイプの中に流れ込み、警報を生じさせたスプリンクラグループ３′に水が到達することを可能にする。枝２″、２′″を隔離する弁６′、６″の存在の故に、スプリンクラグループ３″、３′″に供給するパイプの枝の中に水が入らず、したがって、すべての枝２′、２″、２′″の中の圧力を上昇させる必要がないので、スプリンクラグループ３′に水が到着するのに要する時間を大幅に削減することが可能である。

上述の実施形態は例示のためのものであり、および、これらの着想は、同様の動作を必要とする他の用途に関して、すなわち、一方の状態では、流体が、逆止弁において止められたより低い下流の特定の圧力の流体によって上流の圧力に保たれ、および、別の状態では、流体が、下流の圧力が予め決められた圧力よりも低く低下する場合に逆止弁を使用可能にすることによって通過可能にされるシステムにおいて、本発明の要素と原理とを使用することによって広範に適用されることが可能である。

スプリンクラ回路の主パイプの開閉に関与している要素、すなわち、逆止弁は、次の通りだろう。
− ボール弁、
− ウェッジ弁、
− 球形弁、
− ウェッジ仕切弁、
− ナイフ仕切弁、
− バタフライ弁、
− 機械的に維持されるかまたは面積差を有する羽打弁、
− これらの類似物。

本発明によるシステムによって行われる下流の圧力の補償は、開閉要素の内側であってもよく、または、その外側であってもよい。さらに、この補償は、開放／閉鎖において遅延を伴ってまたは遅延なしに実現されてよく、および、調節制御装置の開放／閉鎖の以前にまたはそうでない形で行われてよい。

補償を実現するかまたは警報状態（そのシステムの開放または閉鎖）を生じさせる調節制御装置は次の通りだろう。
− 空気圧式制御装置、
− 電気式制御装置、
− 機械式制御装置、
− これらの類似物。

例えば、調節パラメータとして上流の圧力と下流の圧力とを使用し、かつ、上述した方法と同等の方法でこれらの値に基づいて弁の開放／閉鎖を命令する、電子式制御装置を備えるアクチュエータを想定することが可能である。

上述の実施形態においてはスプリンクラである遮断要素（ｔｒｉｐ ｅｌｅｍｅｎｔ）によって、同じ機能を果たす他のタイプのセンサを想定することが可能である。熱検出器は別にして、当該の用途にとって有益であり得る圧力センサまたは他の任意のタイプのセンサが使用されてもよい。

当然のことながら、本発明によるシステムは、次のシステムを使用する配管網に連結されてもよい。
− 溶接部、
− フランジ、
− ねじ継手（ｓｃｒｅｗｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）、
− クイック継手（ｑｕｉｃｋ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）システムまたは圧着継手（ｃｒｉｍｐｅｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）システム。

本発明によるシステムは、このシステムが開閉される時に警報を伝送しなければならない。電気接点、空気圧式接点、機械式接点、または、他の接点を使用して生じさせられたこの警報。

開放／閉鎖命令が、電気モータ、空気圧式アクチュエータ、水圧式アクチュエータ、オレオ式アクチュエータ（ｏｌｅｏｐｎｅｕｍａｔｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ）、または、この代わりに、機械式アクチュエータを含むシステムによる、本発明の主弁に対する作用を可能にする。

当然のことながら、上述の諸要素は、本発明の原理を使用することによって行われる適用にしたがって自由に選択されることが可能である。

図１は、従来技術による消火システムのブロック図である。 図２は、本発明による消火システムのブロック図である。 図３は、本発明による弁のブロック図である。 図４は、本発明によるシステムを休止状態で示す。 図４Ａは、本発明によるシステムを休止状態で示す。 図５は、準備されかつ動作の用意が整っている本発明によるシステムを示す。 図５Ａは、準備されかつ動作の用意が整っている本発明によるシステムを示す。 図６は、補償中の本発明によるシステムを示す。 図６Ａは、補償中の本発明によるシステムを示す。

符号の説明

１ 逆止弁
２ 主回路
２′、２″、２′″ ２次回路
３′、３″、３′″ スプリンクラのグループ
４ 圧縮機
５ 給水設備
６、６′、６″ 弁
７ ３方弁
８ シリンダ
９ 絞り弁
１０ ピストン
１１ ばね
１２ 回路
１３ 逆止要素
１４ 駆動手段１４（例えば棒）
１５ 第１の通路
１６ 第２の通路
Ｖ２ 弁

Claims (10)

1. 上流部分（２）と下流部分とを有する、消化システムの加圧回路で使用されることが意図されている弁（６、６′、６″）であって、前記上流部分と前記下流部分との間の異なる圧力を維持することが可能な調節手段を備え、前記調節手段は、前記下流部分の圧力が低下しても設定値よりも高いままである場合には、前記上流部分からの圧力を使用することによって前記下流部分の圧力を補償し、および、前記下流部分の圧力が低下して前記設定値よりも低くなった場合には、前記弁を完全に開放し、そして、前記調節手段がシリンダ（８）の中にピストン（１０）を備えており、箇所１６に対する前記ピストンの相対位置により、前記弁が補償モードであるのか開放モードであるのかが決定される、弁。
2. 前記調節手段は、前記弁（６、６′、６″）を開閉するための少なくとも１つのアクチュエータを備え、および、前記アクチュエータは、前記上流部分と前記下流部分との間の圧力差を生じさせるように設定されている請求項１に記載の弁。
3. 前記ピストンは、ばね（１１）の力を受ける請求項２に記載の弁。
4. 前記調節手段は３方弁（７）をさらに備える請求項３に記載の弁。
5. 前記調節手段は絞り弁（９）をさらに備える請求項４に記載の弁。
6. 消火回路である回路システムであって、加圧液体（５）の少なくとも１つの供給源と、逆止弁（１）と、一方の側では前記逆止弁（１）に連結されており、かつ、他方の側では、予め決められたパラメータに対して感度を有する少なくとも１つの遮断要素（３′、３″、３′″）に各々が連結されている幾つかの枝（２、２′、２″、２′″）に連結されている主回路と、前記主回路に加圧流体（４）を供給する要素とを備え、および、前記遮断要素は、前記回路が開放されかつ大気圧に対して通気されることを可能にし、大気圧に対するこの通気は、前記回路（２）とその枝（２′、２″、２′″）とが前記遮断要素（３′、３″、３′″）まで前記液体で満たされることを可能にするように、前記弁（６、６′、６″）を介して逆止弁（１）を開放し、および、各枝（２′、２″、２′″）と前記回路（２）との間の連結は前記枝が満たされないことを可能にし、および、前記弁は請求項１から５に記載の弁であるシステム。
7. 前記液体は水または別のタイプの液体である請求項６に記載のシステム。
8. 前記流体は空気または別のタイプの流体である請求項６または７に記載のシステム。
9. 前記遮断要素はスプリンクラ９３′、３″、３′″）である請求項６、７、または、８に記載のシステム。
10. 前記遮断要素はセンサである請求項６、７、または、８に記載のシステム。

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