泡消火設備の加圧送水装置の種類と選定基準。ポンプ・加圧水タンク・圧力タンクの違い

泡消火設備が作動したとき、ヘッドや放出口に水と薬剤の混合液を送り込む装置が加圧送水装置です。消防設備士甲2試験では「3種類の加圧送水装置の特徴」と「性能要件の数値」が問われます。この記事では各方式の構造と選定ポイントを整理します。

加圧送水装置とは

加圧送水装置は、消防設備の水源(タンク・貯水槽)から送水ポンプまたは圧力タンクを経由して、各放出口に設計通りの圧力と流量で水を供給する装置の総称です。消防法施行規則第19条では泡消火設備の加圧送水装置の技術基準が定められており、「設計放水量を放水したときに各部の圧力が所定値以上を維持できること」が要件となります。

3種類の加圧送水装置

消防法施行規則第12条(屋内消火栓設備の基準)を準用した規定に基づき、加圧送水装置は以下の3方式があります。

(1)ポンプ方式

電動機(モーター)でポンプを駆動して送水する最も一般的な方式です。大規模設備から小規模設備まで幅広く使われています。

  • 電動機の出力と流量・揚程の組み合わせで設計する
  • 起動は火災感知器や手動起動装置からの信号で行う
  • 非常電源(非常用発電設備または蓄電池設備)が必要(消防法施行規則第19条)
  • ポンプ室の環境管理(温度・湿度・排水)が必要
  • 吸水管は端部(フート弁)まで確実に水中に浸ること

ポンプの性能試験方法は、消防法施行規則第12条第1項第7号ニに準じて実施します。試験では定格流量を流したときの吐出圧力を測定し、設計値以上であることを確認します。

(2)加圧水タンク方式

密閉された圧力タンクに、水と圧縮空気を蓄えておく方式です。タンク内の空気圧を利用して加圧・送水します。

  • 電力が不要で起動が速い(配管充水済みの場合)
  • タンク内の水と空気の圧力比率を管理する必要がある
  • タンク容量以上の放水はできないため容量設計が重要
  • 主に小規模設備や補助的な加圧装置として使われる

(3)圧力タンク方式(高架水槽方式)

建物の高所(屋上など)に設置した水槽を利用して、落差(水頭)による静水圧で送水する方式です。

  • 電力が不要で起動遅延がない(常時加圧状態)
  • 高架タンクの設置に建物の構造的強度が必要
  • 設計放水圧力を確保するために必要な高さが決まる
  • 主に旧来の建物に設置されているケースがある
  • 現在は大規模設備への新設では少ない

3方式の比較表

方式 動力源 起動の速さ 容量制限 主な用途
ポンプ方式 電動機 起動信号後数秒 なし(水源次第) 大〜中規模
加圧水タンク方式 圧縮空気 即時 タンク容量以内 小規模・補助
圧力タンク(高架水槽)方式 重力(落差) 即時(常時加圧) タンク容量以内 旧来設備等

泡消火設備のポンプに関する規格

消防法施行規則第19条に基づく泡消火設備の加圧送水装置(ポンプ方式)では、以下の要件が定められています。

  • ポンプは専用とすること(他の消防用設備との兼用は不可)
  • 起動用水圧開閉装置(圧力スイッチ)またはこれと同等の起動装置を設けること
  • 吸水管は専用とし、フート弁を設けること
  • 吐出側には逆止弁および止水弁(仕切弁)を設けること
  • ポンプの設置場所は浸水のおそれがなく、かつ火災による被害を受けるおそれが少ない場所であること

非常電源の要件

消防法施行規則第19条では、加圧送水装置に使用するポンプの電動機に対して非常電源の設置が義務づけられています。非常電源の種類と容量は以下の通りです。

  • 非常電源の種類: 非常用発電設備または蓄電池設備
  • 容量: 設備を20分間以上作動できる容量(延べ面積が大きい建物では30分以上の場合もある)

泡消火設備の放射時間は水源水量の計算根拠が10分ですが、非常電源の容量は20分(または30分)が必要です。この違いに注意しましょう。

試験での出題ポイント

消防設備士甲2の試験で加圧送水装置に関して問われやすい内容は以下の通りです。

  • 3種類の加圧送水装置の「動力源」と「特徴」の違い
  • ポンプ方式の「非常電源が必要」という規定
  • ポンプは「専用」でなければならないこと
  • 吸水管にフート弁を設けること
  • 吐出側に逆止弁と仕切弁を設けること

構造機能の25問の中では、加圧送水装置の「構造要件」と「設置基準」が問われるケースが多いです。

実務での選定基準

実際の設備設計では、設置する建物の規模・設備面積・予算・建物の構造によって方式を選定します。現在新設される泡消火設備のほとんどはポンプ方式が採用されています。加圧水タンク方式は主に小規模設備の補助として使われるケースがあります。

電動機のポンプは定期的な試験運転(消防法施行規則第31条の6に基づく総合点検で年1回)が義務づけられているため、ポンプ室のアクセス性やメンテナンス性を考慮した設計が重要です。

まとめ

泡消火設備の加圧送水装置は3種類あります。試験ではポンプ方式が最も詳しく問われ、「専用ポンプ・フート弁・逆止弁・仕切弁・非常電源(20分以上)」の要件セットを押さえることが得点のポイントです。加圧水タンク方式と圧力タンク方式は「電動機不要・即時起動・容量制限あり」という特徴で区別できます。

消防用ポンプの種類と選定

泡消火設備の加圧送水装置(消防ポンプ)には電動ポンプと内燃機関(エンジン)ポンプがあります。いずれも消防庁告示で定める性能基準を満たすものを使用します。

種類特徴使用場面
電動ポンプ起動が確実・維持管理が容易・停電時に不利電源確保が容易な屋内・地下
内燃機関ポンプ(エンジン)停電時も稼働・排気対策が必要・大型になりやすい屋外・停電リスクが高い場所

ポンプの性能要件(消防法施行規則第18条)

泡消火設備のポンプには次の性能が求められます。

  • 定格吐出量(Q):設計流量を満たすこと
  • 全揚程(H):最も遠い末端放出口で必要圧力を確保できること
  • 締切揚程:定格全揚程の140%以下であること(過圧防止)
  • 吐出量が定格の150%時の揚程は定格全揚程の65%以上であること

ポンプ揚程の計算式

必要揚程は次の式で求めます。

H(m)= Hd(落差または実揚程)+ Hf(配管摩擦損失)+ 10(放出口の必要圧力換算)

配管摩擦損失Hfは、ハーゼン・ウィリアムス式またはダルシー・ワイスバッハ式で算出します。試験では「10m相当」として扱う簡易計算が出題されることもあります。

圧力調整弁・リリーフ弁の役割

ポンプが締切(流量ゼロ)状態になると圧力が過剰に上がります。これを防ぐため、次の安全装置が設けられます。

  • 圧力調整弁(リリーフ弁):設定圧力を超えると水を逃がし、ポンプの過負荷を防止
  • 自動排水弁:ポンプ停止後に配管内の残留水を排出し、凍結・腐食を防ぐ
  • 逆止弁:ポンプ停止時に配管内の水がポンプ側に逆流するのを防ぐ

ポンプ室の設置基準

ポンプ室は次の基準に従って設置します。

  • 振動を吸収する防振装置(防振ゴム・スプリング)を設ける
  • 排水設備(排水ピット・排水ポンプ)を設け、浸水を防ぐ
  • 電気設備は防湿・防水型とし、非常電源(蓄電池または非常用発電機)に接続する
  • 操作盤(制御盤)から起動・停止・異常表示ができること

試験で必須の数値と計算

甲2の試験でポンプ関係の問題によく出る数値をまとめます。

  • 締切揚程:定格全揚程の140%以下
  • 150%流量時の揚程:定格全揚程の65%以上
  • ポンプ吐出量確認試験は毎年1回(機能点検)
  • ポンプの全揚程確認試験は3年に1回(総合点検)

よくある質問

Q. 消防ポンプは一般の給水ポンプと同じものを使えますか?

使えません。消防ポンプは消防庁告示の性能基準(締切揚程・流量特性など)を満たした型式承認品でなければなりません。建築設備用の給水ポンプは消防用途には使用できません。

Q. ポンプが2台設置されている場合の目的は何ですか?

主ポンプと予備ポンプを設ける「2ポンプ方式」は、一方の故障時にもう一方が自動的に起動するために設置します。消防法では一定規模以上の設備に予備ポンプの設置を求めています。

Q. キャビテーションが起きると何が問題ですか?

キャビテーションとはポンプ内部で液体が気泡化する現象です。ポンプの吸入側圧力が過度に下がると発生し、騒音・振動・インペラの浸食(えぐれ)を引き起こします。ポンプの有効吸い込みヘッド(NPSH)を確保する配管設計が重要です。

ポンプ性能試験の実施方法

消防ポンプの性能試験は定期点検の一環として実施します。試験方法と判定基準を整理します。

  • 吐出量試験:流量計を配管に挿入してポンプ吐出量を測定する。定格吐出量の±10%以内が目安
  • 全揚程試験:吐出側と吸込側の圧力計の差から全揚程を算出。設計値との比較を行う
  • 締切試験:吐出弁を全閉してポンプを運転し、締切揚程(最大圧力)が定格全揚程の140%以下であることを確認
  • 電流値確認:運転電流が定格電流の範囲内であることをクランプメーターで確認

ポンプ周りの補助機器と役割

泡消火設備のポンプには複数の補助機器が設置されています。試験では各機器の役割と設置目的を問う問題が出ます。

補助機器役割
圧力タンク(補助加圧装置)配管内圧力を維持し、微小漏れを補う。ポンプの頻繁な起動を防止
フート弁ポンプ停止時に吸込み配管内の水が逆流するのを防ぐ
逆止弁ポンプ吐出側で水の逆流を防止
仕切弁(ゲート弁・バタフライ弁)ポンプ吸込側・吐出側の開閉。整備時に配管を閉止できるよう設置
フレキシブル継手ポンプの振動が配管に伝わるのを防止

非常電源の要件

泡消火設備のポンプは停電時も作動できるように非常電源への接続が義務付けられています(消防法施行規則第18条)。非常電源には次のものが使用されます。

  • 非常電源専用受電設備(キュービクル式):外部からの電力供給で停電リスクが一定残る
  • 自家発電設備:専用の発電機。停電時も独立して電力を供給できる。起動に時間がかかる(40秒以内)
  • 蓄電池設備:停電と同時に切り替わる。ポンプの定格電流・連続運転時間(20分以上)を満たすもの

試験では「自家発電設備の切替時間は40秒以内」という数値が頻出です。

消防用ポンプ:試験で出る数値の最終確認

甲2試験でポンプに関して出題される数値・基準をまとめます。

  • 締切揚程:定格全揚程の140%以下(過圧防止)
  • 150%流量時の揚程:定格全揚程の65%以上
  • 自家発電設備の切替時間:40秒以内
  • ポンプ吐出量確認試験(機能点検):6ヶ月ごと
  • ポンプ全揚程確認試験(総合点検):1年ごと(泡放出試験と同時実施)
  • 圧力タンクの目的:配管内圧力維持・ポンプの頻繁起動防止

消防用ポンプは泡消火設備の動力源として最も重要な機器のひとつです。試験では「締切揚程140%以下」と「150%流量時65%以上」という性能曲線の基準値が頻出です。ポンプの性能曲線をイメージしながら覚えると混同を防げます。消防設備士甲2の問題集ツール(fufumumu-design.com/shobo-ko2/)では、ポンプ関連の計算問題・仕組み問題を集中して演習できます。

消防設備士甲2の勉強で困ったときの確認方法

消防設備士甲2の勉強を進めていると「この数値は法律のどこに書いてあるのか」「条文の解釈が参考書によって違う」という疑問が出てくることがあります。そういった場合に頼りになるのが一次資料(法令原文)です。

  • e-Gov法令検索(https://elaws.e-gov.go.jp/):消防法・消防法施行令・消防法施行規則・消防庁告示の原文を無料で確認できる
  • 消防試験研究センター公式サイト(https://www.shoubo-shiken.or.jp/):試験の申し込み・試験日程・試験の概要(出題範囲)を確認できる
  • 都道府県消防学校・消防局のWebサイト:地域ごとの様式・特記事項を確認できる場合がある

参考書の数値は執筆時点の法令に基づいているため、法改正後に数値が変わっている場合があります。試験直前には一次資料で重要数値を確認する習慣を持つと、法改正による出題変更への対応ができます。

AI問題集ツールでの実践的な試験対策

fufumumu-design.com/shobo-ko2/ では消防設備士甲2専用のAI問題集ツールを公開しています。法令・構造機能・基礎的知識(機械・電気)の問題をランダム出題します。解説付きで間違えた問題の原因がすぐに分かり、繰り返し演習することで弱点を効率よく克服できます。スマートフォンからアクセスできるため、すきま時間での活用に適しています。試験直前の最終確認にも使えます。

この記事を書いた人

業種別のツールを、一人で作っています。開業前の収支シミュレーター、法定研修キット、資格の問題集。どれも、厚生労働省の告示や調査の原文を自分で確かめてから数字を組み込んでいます。使う人が「この数字、合ってるか」と不安になるようなツールは作りたくないので。

上場企業で20年間、営業ひとすじ。電話営業・インサイドセールスから、約70名のチームのマネジメントへ。現場で「根拠のない数字」が判断を狂わせる場面を見続けてきたせいか、ツールを作るときも出典を確かめずにはいられません。

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