JP2000079182A - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】感熱分解部分にかかる力を板バネの複数の係合
片で係合するスプリンクラーヘッドでは、板バネの力が
強いため、感熱分解部分に使用する低融点合金の量を多
くしないと強い力に耐えることができないが、低融点合
金の量が多くすると速動性が悪くなるという問題があっ
た。 【解決手段】感熱分解部分にかかる力を受ける板バネの
力を弱くするためには、無負荷時（作動時）の板バネの
係合片の屈曲角を２０〜６０度とし、負荷時（平時）の
屈曲角を５〜５５度とする。板バネの力が弱くなった
分、低融点合金の使用量が少なくなって速動性を高める
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火災発生時に自動
的に消火液を散布して消火を行うスプリンクラーヘッド
に関する。

【０００２】一般にスプリンクラーヘッドは平時、弁体
がノズルの弁座を閉塞しており、該弁体をフレームに係
合された感熱分解部分で保持するようになっている。ス
プリンクラーヘッドは火災発生時に感熱分解部分が分解
して弁体もろとも落下し、弁座を開放することにより消
火液を散布するものである。

【０００３】従来、スプリンクラーヘッドでは感熱分解
部分をフレームに係合するのに一対のレバーを用いてい
た。しかしながら、一対のレバーを用いたスプリンクラ
ーヘッドでは、フレームに係合するレバーの面積が小さ
いため、レバーや他の構成部分に外的衝撃が加わると、
感熱分解部分が変形したり、部品が位置ずれしたりして
水漏事故となることがあった。

【０００４】そこで本発明出願人は、フレームに係合す
る面積を大きくすれば、外的衝撃に対して機械的強度が
向上することから、板バネに多数の係合片を形成し、こ
の多数の係合片をフレーム内側に係合させて係合部の面
積を大きくしたスプリンクラーヘッド（以下、板バネ係
合スプリンクラーヘッドという）を発明し、特願平９−
９２７８９号で提案した。

【０００５】ここで本発明出願人が既に提案した板バネ
係合スプリンクラーヘッドを図８に基づいて簡単に説明
する。

【０００６】図８の板バネ係合スプリンクラーヘッド
は、本体２０、弁体３０、フレーム４０、デフレクター
５０、感熱分解部分６０、押さえ片７０、等から構成さ
れている。

【０００７】本体２０は、中央にノズル２１が穿設され
ており、ノズルの下方は弁座２２となっている。また本
体２０の外部には図示しない配管に取り付けるための牡
ネジ２３が螺設されており、牡ネジ２３の下部にはスプ
リンクラーヘッドを配管に取り付けるときに工具を係合
するための係合突起２４が形成され、さらに該係合突起
の下部にはフレーム４０と螺合する牡ネジ２５が螺設さ
れている。

【０００８】弁体３０は、上面が半球状で、下部がフラ
ンジ３１となっており、底面中央には球状突起３２が形
成されている。フランジ３１の少し上方はノズル２１の
下部の内径よりもごく僅かだけ小径となっており、この
部分にはＯリング３３が嵌合されている。Ｏリング３３
はノズル２１の内側と密着して水密状態を保つようにな
っている。

【０００９】フレーム４０は、円筒形であり、内側上部
に前述本体の牡ネジ２５と螺合する牝ネジ４１が螺設さ
れ、また内側下部には内側フランジ４２が形成されてい
る。

【００１０】デフレクター５０は、多数の羽根を有する
円盤状であり、上方に伸びた複数の吊設脚５１が設置さ
れている。該吊設脚の上部はワッシャー状のリング５２
に固定されており、該リングの上にはつる巻バネ５３が
圧縮した状態で設置されている。リング５２はフレーム
４０の内径よりも僅かに小径であり、フレーム４０の内
側フランジ４２よりも大径となっている。デフレクター
５０の中心には孔が穿設され、該孔には前述弁体の球状
突起３２が嵌合されていて、デフレクター５０と弁体３
０とは一体となっている。

【００１１】感熱分解部分６０は、シリンダー１、低融
点合金２、プランジャー３から構成されている。シリン
ダー１は有底筒状であり、この中に低融点合金２を七〜
八分目程度充填した後、低融点合金とともにシリンダー
１の中央にプランジャー３の軸部１１より僅かに大径の
孔を穿設する。プランジャー３はシリンダー１の内径よ
りも小径の円盤部１０と軸部１１から成り、軸部１１は
円盤部１０の中央に突設され、その先端に牡ネジ１２が
螺設されている。プランジャー３の軸部１１を前述シリ
ンダーと低融点合金の孔に挿通させ、牡ネジ１２を後述
上片７１に牝ネジ７４と螺合する。

【００１２】押さえ片７０は、上片７１、下片７２、板
バネ７３から構成されている。円形の上片７１と円形の
下片７２の直径は同一径であり、フレーム４０の内側フ
ランジ４２の内径よりも少し小径である。上片７１の中
央には前述プランジャー３の軸部１１の牡ネジ１２と螺
合する牝ネジ７４が螺設され、また上片７１の上部には
球状溝が形成されており、下部は平らな面となってい
る。上部の球状溝は皿バネ７５を介して弁体の突起３２
を保持するものである。皿バネ７５は、スプリンクラー
ヘッドの力のかかる部分にたわみ性を持たせて押さえ片
７０を下方に押し付け、作動時の作動性を良好にするも
のである。下片７２の中央には軸部１１を容易に挿通す
ることのできる孔が穿設されている。下片７２の上部は
平らであり、下部にはシリンダー１を嵌合できる円形溝
７６が該設されている。

【００１３】板バネ７３は、図１０〜１２に示すように
円形の底面７７から複数の係合片７８・・・が屈曲して
形成されている。無負荷時の板バネ７３は、図１１、１
２に示すように底面の延長線（一点鎖線）と係合片のな
す角度（以下屈曲角という）γが１０〜２０度である。
無負荷時に係合片の先端を結んで形成された円の直径
（以下、係合片の直径という）は押さえ片７０の直径以
下である。また板バネ７３は上片７１の平らな面と下片
７２の平らな面により狭持され、バネ付勢に抗して荷重
を加えたときには、図１２の点線で示すように底面７７
と係合片７８とは平らな状態、即ち負荷時の屈曲角δが
０度となっており、このときの係合片の直径は押さえ片
７０の直径よりも大径となるようになっている。つまり
負荷時、板バネの係合片の先端は図８に示すように押さ
え片７０の周囲から突出した状態となり、この突出した
係合片がスプリンクラーヘッドの係合部であるフレーム
４０の内側フランジ４２に係合する。板バネ７３の中央
にはプランジャー３の軸部１１を容易に挿通することの
できる孔７９が穿設されている。

【００１４】続いてこの板バネ係合スプリンクラーヘッ
ドの作動状態を図９で説明する。火災の熱により低融点
合金２が溶融し、プランジャー３の円盤部１０とシリン
ダー１の内側の隙間から流出する。するとプランジャー
の円盤部１０が板バネ７３の復元力により上方に引き上
げられ、シリンダー１内に没入する。さらに押さえ片７
０の上片７１と下片７２が分離し、板バネ７３は係合片
７８が内方に戻って係合片の直径が小さくなる。ここで
板バネ７３はフレーム４０の内側フランジ４２との係合
が解除され、押さえ片７０は下方に落下すると同時にデ
フレクター５０及び該デフレクターと一体となった弁体
３０も落下してノズルが開き、図示しない配管より送ら
れてきた消火液が放出され、デフレクター５０に当たっ
て床面に均一に散布されて消火が行われる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の板バネ係合スプ
リンクラーヘッドは、板バネの多数の係合片を係合部で
あるフレームに係合させて係合面積を大きくしてあるた
め、強度が強く外的衝撃に対しては優れた耐性を有する
ものであるが、速動性に多少の問題があった。即ち、従
来の板バネ係合スプリンクラーヘッドは、一般のスプリ
ンクラーヘッドと同等の速動性を有しており、普通の建
物の火災に対しては何ら問題はなかったが、室内が燃え
やすいような建物の火災に対しては、火災が短時間で大
火災に発展してしまうため従来のスプリンクラーヘッド
の速動性では充分ではなかった。本発明は、外的衝撃に
対して充分な耐性を有しているとともに、従来の板バネ
係合スプリンクラーヘッドよりも早い速動性を有する板
バネ係合スプリンクラーヘッドを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】スプリンクラーヘッドに
おいて、速動性が良好になる要素としては次のようなも
のがある。 火災の熱を大量に収集する。 感熱分解部分における低融点合金までの熱の伝播を早
くする。 低融点合金の溶融を早くする。

【００１７】の火災の熱を大量に収集する手段として
は、感熱分解部分の外部に大面積の集熱板を設置するこ
とで容易に解決できる。しかしながら、感熱分解部分に
大面積の集熱板を設置することは、外観の見栄えを悪く
するばかりでなく材料費の高騰につながる。

【００１８】の低融点合金までの熱の伝播を早くする
手段としては、熱が伝播する部分に熱伝導性が良好な銅
や銅合金を使用する。熱の伝導部に銅や銅合金を用いる
ことは従来から行われていたが、熱伝導性を良好にする
だけでは速動性の改善に限度があった。

【００１９】の低融点合金の溶融を早くする手段とし
ては、低融点合金の量を少なくすることである。つまり
火災発生直後は小火災であるため火災発生場所から発せ
られる熱量は少なく、スプリンクラーヘッドにも少ない
熱しか到達しない。しかしながら、スプリンクラーヘッ
ドに使用される低融点合金の量が少なければ低融点合金
に到達する熱量が少なくても低融点合金は容易に溶融し
てスプリンクラーヘッドを早急に作動させるようにな
る。従って、速動性を良好にするには低融点合金の使用
量を少なくすることが最も効果的であり、しかも高価な
低融点合金の量を少なくすることは経済的にも有効とな
る。

【００２０】ところで感熱分解部分の低融点合金の量を
少なくすると、感熱分解部分の機械的強度に問題が生じ
てくる。つまりスプリンクラーヘッドではスプリンクラ
ーヘッドを接続した配管から弁体に高圧の水がかかって
おり、この高圧の水を押さえるために弁体が弁座を強固
に押しつけている。この弁体の強い力は感熱分解部分に
かかり、それが低融点合金にもかかるようになってい
る。低融点合金は機械的強度に弱いＳｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、
Ｉｎ等の金属を合金化したものであるため、当然機械的
強度に弱いものであり、長期間にわたって強い力を受け
続けると変形したり、破壊したりする。そこで低融点合
金が組み込まれたスプリンクラーヘッドでは低融点合金
の量を多くして低融点合金の機械的強度を強くしてい
る。しかしながら、低融点合金の量を多くすることは前
述のように速動性に影響するものであり、低融点合金の
使用量の多・少は速動性と機械的強度において相反する
ものとなってしまう。本発明者等は外的衝撃に対して優
れた耐性を有する板バネ係合スプリンクラーヘッドにお
いて低融点合金の量を少なくして速動性を高めるととも
に、如何にして低融点合金にかかる力を少なくすること
ができるかについて鋭意研究を重ねて本発明を完成させ
た。

【００２１】本発明は、板バネは複数の係合片が底面か
ら屈曲した状態で形成されており、平時、該板バネの係
合片がスプリンクラーヘッドの係合部に係合されてい
て、作動時には前記係合片が係合部から外れる構造のス
プリンクラーヘッドにおいて、板バネは底面の延長線と
係合片のなす屈曲角が無負荷時には２０〜６０度であ
り、負荷時には５〜５５度となっていることを特徴とす
るスプリンクラーヘッドである。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明のスプリンクラーヘッドに
使用する板バネは、図３〜７に示すように円盤状の底面
８７から放射状に複数の係合片８８・・・が屈曲して形
成されており、中央には穴８９が穿設されている。図
３、４に示す板バネ８３は、係合片８８の先端が少し下
方に屈曲した係合縁９０となっており、図５、６に示す
板バネ８３は係合縁がないものである。板バネの先端に
係合縁を形成しておくと、負荷時にスプリンクラーヘッ
ドの係合部との接触面積が大きくなって、より安定性を
増すようになる。

【００２３】本発明では、図７で説明するように無負荷
時の屈曲角αが２０〜６０度の板バネを、負荷時（図７
の点線）の屈曲角βが５〜５５度となるようにして使用
する。

【００２４】本発明で使用する板バネは、無負荷時の屈
曲角が２０度よりも小さいと、係合部に係合させるのに
必要な直径方向の変位を得るための軸方向変位が大きく
なり、必然的に低融点合金の厚さが厚くなって速動性に
影響をきたすようになってしまう。また無負荷時の屈曲
角が６０度よりも大きいと、軸方向変位が小さくなりす
ぎて長期間の受圧によって低融点合金が変形し、勝手な
作動、つまり誤作動となってしまう。

【００２５】そして負荷時の屈曲角が５度よりも小さい
と軸方向変位が大きくなり、前記同様速動性に影響する
ことは勿論、バネ付勢部に生じる弾性応力が大きくな
り、板バネの弾性限界を越えてしまうことになりかねな
い。即ちスプリンクラーヘッドが作動する際に板バネが
元の形状に復元せず、係合部から外れないといった問題
が生じる可能性がある。また負荷時の屈曲角が５５度よ
りも大きいと軸方向変位が小さくなり過ぎて前記同様誤
作動の原因となってしまう。

【００２６】板バネ係合スプリンクラーヘッドとして
は、板バネが従来の板バネ係合スプリンクラーヘッドの
ように負荷持に平ら（屈曲角が０度）で無負荷時に或る
角度まで戻るものと、本発明のスプリンクラーヘッドの
ように負荷時に或る角度だけ屈曲していて無負荷時に屈
曲角度がさらに大きくなるものとがあるが、負荷時のバ
ネの力は後者の方が弱く低融点合金にかかる力も弱くて
すむようになる。

【００２７】板バネ係合スプリンクラーヘッドでは、平
時、係合片の先端が係合部であるフレームの内方フラン
ジに係合しており、感熱分解部分が作動落下するために
は作動時の板バネの係合片の直径がフレーム内方フラン
ジより小さくなることが必要である。係合片が係合部に
安定して係合するには、係合片が係合部に係合する長さ
（以下、係合長さという）は、少なくとも０．２mm以上
は必要である。従って、板バネが係合部から外れるため
には係合部が０．２mm以上内方に引き込まれるようにし
なければならない。つまり板バネは、無負荷となったと
きには係合片の直径が負荷時の係合片の直径よりも０．
４mm以上小さくならなければスプリンクラーヘッドの係
合部から解除できないものである。

【００２８】ここで板バネの無負荷時と負荷時における
屈曲角と係合長さの関係を表１に示す。表１では係合長
さと無負荷時の屈曲角を一定にしたときの負荷時の屈曲
角を計算式により求めたものである。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１からも分かるように、例えば係合長さ
を１．０mmにしたいときには、無負荷時の屈曲角が２０
度のとき負荷時の屈曲角は１４．０度であり、無負荷時
５０度のときは負荷時４１．８度であり、無負荷時６０
度のときは負荷時５０．０度である。

【００３１】

【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図１
は本発明の板バネ係合スプリンクラーヘッドの平時にお
ける正面断面図、図２は本発明スプリンクラーヘッドの
作動時における正面断面図である。

【００３２】本発明の板バネ係合スプリンクラーヘッド
は、本体２０、弁体３０、フレーム４０、デフレクター
５０、感熱分解部分６０、押さえ片８０、等から構成さ
れている。これらの構成部分のうち、前述従来の板バネ
係合スプリンクラーヘッドと同一部分については詳細な
説明は省略し、また説明を要しない部分の符号も省略す
る。

【００３３】感熱分解部分６０のプランジャー３の軸部
１１と螺合した押さえ片８０は、円形の上片８１、円形
の下片８２、板バネ８３から構成されている。上片８１
と下片８２の直径は同一径であり、フレーム４０の内側
フランジ４２の内径よりも少し小径である。上片８１の
中央には前述プランジャー３の軸部１１の牡ネジ１２と
螺合する牝ネジ８４が螺設され、また上片８１の上部に
は球状溝が形成されており、下部は平らな面となってい
る。

【００３４】下片８２の上部には円形溝９１刻設されて
おり、該円形溝の周囲は円環突部９２となっている。ま
た下片８２の下部にはシリンダー１を嵌合できる円形溝
９３が該設されている。

【００３５】板バネ８３は係合片８８の係合縁９０が上
片８１の平らな面と下片８２の円環突部の円形溝９１内
に設置されている。ここに設置する板バネ８３は、図
３、４に示すように係合片８８が上方に屈曲しており、
該係合片の先端は係合縁９０が形成されたものである。

【００３６】ここで本発明のスプリンクラーヘッドの作
動状態を図２で説明する。火災の熱により低融点合金２
が溶融し、プランジャー３の円盤部１０とシリンダー１
の内側の隙間から流出する。すると上片８１が板バネ８
３の復元力により上方に引き上げられとともにプランジ
ャー３が引き上げられるため、プランジャーの円盤部１
０がシリンダー１内に没入する。さらに押さえ片８０の
上片８１と下片８２が分離するため、板バネ８３は係合
片８８が内方に戻って係合片の直径が小さくなる。ここ
で板バネ８３の係合片がフレーム４０の内側フランジ４
２から解除され、押さえ片８０は下方に落下すると同時
にデフレクター５０及び該デフレクターと一体となった
弁体３０も落下してノズルが開き、図示しない配管より
送られてきた消火液が放出され、デフレクター５０に当
たって床面に均一に散布されて消火が行われる。

【００３７】従来の板バネ係合スプリンクラーヘッドと
本発明の板バネ係合スプリンクラーヘッドの作動時間の
測定を熱気流試験で行ったところ、従来の板バネ係合ス
プリンクラーヘッドは作動時間が３３秒であったのに対
して、本発明の板バネ係合スプリンクラーヘッドは作動
時間が２８秒であった。ちなみに熱気流試験とは、１３
５℃の熱風が１．８ｍ／秒で循環しているチャンバー内
にスプリンクラーヘッドを設置し、設置後スプリンクラ
ーヘッドが作動するまでの時間を測定するものである。

【００３８】なお本発明の実施例では、平時、デフレク
ターがフレーム内に収納され、作動時にそれが一定距離
だけ落下するフラッシュ型スプリンクラーヘッドで説明
したが、本発明は本体の両側から馬蹄形のフレームヨー
クが突出したフレームヨーク型スプリンクラーヘッド
や、本体を覆う椀状のデフレクターに多数の穴が穿設さ
れたマルチ型スプリンクラーヘッドにも適応できること
はいうまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスプリン
クラーヘッドは多数の係合片がスプリンクラーヘッドの
係合部に係合しているため、外的衝撃に対して優れた耐
性を有しており、しかも板バネの係合部の係合長さを充
分に取るにもかかわらず、低融点合金にかかる板バネの
力を従来の板バネ係合スプリンクラーヘッドよりも弱く
することができるため、長期間安定した状況が保たれる
ばかりでなく、高価な低融点合金を少なくして速動性を
さらに早めることができるという信頼性、経済性の面に
おいて従来に無い優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】平時における本発明のスプリンクラーヘッドの
正面断面図

【図２】作動時における本発明のスプリンクラーヘッド
の正面断面図

【図３】本発明のスプリンクラーヘッドに使用する板バ
ネの斜視図

【図４】図３の正面断面図

【図５】本発明に使用する他の板バネの斜視図

【図６】図５の正面断面図

【図７】本発明スプリンクラーヘッドに使用する板バネ
の負荷時と無負荷時の屈曲角を説明する図

【図８】平時における従来のスプリンクラーヘッドの正
面断面図

【図９】作動時における従来のスプリンクラーヘッドの
正面断面図

【図１０】従来のスプリンクラーヘッドに使用する板バ
ネの斜視図

【図１１】従来のスプリンクラーヘッドに使用する板バ
ネの負荷時と無負荷時の屈曲角を説明する図

【符号の説明】

１ シリンダー ２ 低融点合金 ３ プランジャー ２０ 本体 ３０ 弁体 ４０ フレーム ５０ デフレクター ６０ 感熱分解部分 ８０ 押さえ片 ８１ 上片 ８２ 下片 ８３ 板バネ ８８ 係合片

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１０月２６日（１９９８．１０．
２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１２】従来のスプリンクラーヘッドに使用する板バ
ネの負荷時と無負荷時の屈曲角を説明する図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板バネは複数の係合片が底面から屈曲し
   た状態で形成されており、平時、該板バネの係合片がス
   プリンクラーヘッドの係合部に係合されていて、作動時
   には前記係合片が係合部から外れる構造のスプリンクラ
   ーヘッドにおいて、板バネは底面の延長線と係合片のな
   す屈曲角が無負荷時には２０〜６０度であり、負荷時に
   は５〜５５度となっていることを特徴とするスプリンク
   ラーヘッド。
2. 【請求項２】 前記板バネは、係合片の先端がスプリン
   クラーヘッドの係合部と係合する係合長さが０．２mm以
   上であることを特徴とする請求項１記載のスプリンクラ
   ーヘッド。