JP2002078815A - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のスプリンクラーヘッドは、感熱分解部分
の感熱材料として使用していた低融点合金にＰｂやＣｄ
等が含まれていたため、古くなったスプリンクラーヘッ
ドを埋め立て処分すると酸性雨でＰｂやＣｄが溶け出し
て地下水を汚染することが懸念されていた。 【解決手段】本発明のスプリンクラーヘッドは、感熱分
解部分に使用する感熱材料の低融点合金がＳｎ、Ｂｉ、
Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｇから選ばれた二種以上の金属か
らなる合金を使用し、該低融点合金中にはＰｂやＣｄが
全く含まれていない。従って、スプリンクラーヘッドが
古くなって新しいものと交換して処分するときに埋め立
て処分をしても地下水を汚染することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，火災発生時に水を
散布して消火を行なうスプリンクラーヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】スプリンクラーヘッドは、火災の異常高
温で感熱分解部分が分解し、該感熱分解部分で保持して
いた弁体を開放することにより、水を散布して消火を行
うものである。

【０００３】スプリンクラーヘッドの感熱分解部分に使
用する感熱材料としては、液体と低融点合金がある。

【０００４】感熱分解部分の感熱材料に用いられる液体
は、アルコールである。アルコールを用いた感熱分解部
分をグラスバルブ型と称しており、アルコールは、ガラ
ス製のアンプルの中に少量の空気と一緒に充填されてい
る。グラスバルブ型は、アンプルをスプリンクラーヘッ
ドの弁体と本体間に設置することにより弁体を閉塞して
いる。グラスバルブ型は、火災が発生するとアンプル内
のアルコールが沸騰し、気化することにより内圧を高め
てアンプルを破壊する。そしてアンプルで保持していた
弁体を開放するものである。

【０００５】このグラスバルブ型は、感熱分解部分がガ
ラス製のアンプルだけであるため、構造が非常に簡単で
あり、また安価であるという生産性、経済性に優れたも
のであるが、一定温度で必ず作動するとは限らないとい
う安定性に欠けるものである。なぜならばグラスバルブ
型は、アンプル内のアルコールが気化して、その圧力で
アンプルを破壊するものであるため、アンプルの厚さ、
強さ、内部のアルコール量、空気量、等が多少相違する
だけで、アンプルが破壊するまでの時間にバラツキが出
てしまうからである。

【０００６】感熱分解部分の感熱材料として低融点合金
を用いたものは、低融点合金が配合組成や配合比率等に
よって融点が定まっているため、スプリンクラーヘッド
の感熱分解部分に用いた場合、作動にバラツキが生じな
いという優れた特長を有している。低融点合金を用いた
感熱分解部分としては、ラップジョイント型と圧縮型が
ある。

【０００７】ラップジョイント型とは、二枚の小判状の
金属板を低融点合金で接着したものである。ラップジョ
イント型では、それぞれの金属板の端部にレバーを係合
し、一方のレバーで弁体を保持するとともに、もう一方
のレバーをスプリンクラーヘッドの本体に当設して弁体
を押圧する力を支えるようになっている。ラップジョイ
ント型の感熱分解部分を組み込んだスプリンクラーヘッ
ドでは、火災が発生すると火災の熱で低融点合金が溶融
し、金属板が分離してレバーが外れ、弁体を開放する。

【０００８】ラップジョイント型の感熱分解部分は、感
熱材料が低融点合金を用いているため、作動温度は正確
であるが、長期間の信頼性に欠けるという問題があっ
た。即ち、スプリンクラーヘッドの感熱分解部分には、
常時弁体を密閉するための力と作動時に感熱分解部分を
散水の妨げにならないように遠方に跳ね飛ばすための弾
性力がかかっている。しかしながら、ラップジョイント
型では、二枚の金属板を低融点合金で接着してあるた
め、長年月間にクリープ現象で接着部分が剥離してしま
う恐れがあるものである。

【０００９】圧縮型とは、シリンダー内に低融点合金を
充填し、さらに該低融点合金をプランジャーが押圧して
いるもので、シリンダーとプランジャーが他の構成部品
を介して弁体を保持したり、本体に係合したりしてい
る。この圧縮型の感熱分解部分を組み込んだスプリンク
ラーヘッドでは、火災が発生するとシリンダー内の低融
点合金が溶融してプランジャーがシリンダー内に没入す
ることにより感熱分解部分の構成部品がバランスを崩し
て分解し、弁体を開放するものである。

【００１０】圧縮型は、ラップジョイント型同様低融点
合金を用いているため、作動温度は正確であり、しかも
低融点合金をシリンダー内に充填して、それをプランジ
ャーで押圧していることから、長年月低融点合金に強い
力がかかっても低融点合金が変形するようなクリープ現
象は起こらない。従って、圧縮型は最も信頼性に優れた
感熱分解部分である。

【００１１】スプリンクラーヘッドは、それぞれの取り
付け場所に合った温度の低融点合金を用いている。例え
ば高層住宅やデパートのような一般の建物ではなるべく
早く作動して初期消火が行なえるように、比較的融点の
低い７２℃の低融点合金を用いている。また一般の建物
でも厨房のコンロの上方や暖房装置の温風の吹き出し口
では、融点が低い７２℃の低融点合金を用いていたので
は、スプリンクラーヘッド近傍が融点近くに昇温した場
合、火災が発生していないにもかかわらずスプリンクラ
ーヘッドが作動して水を散布してしまったり、或いは低
融点合金の融点以上の温度にならなくとも融点近くまで
昇温すると低融点合金の機械強度が極端に弱くなってラ
ップジョイント型では二枚の金属板が分離してしまった
り、また圧縮型では低融点合金が軟化して押しつぶされ
てしまったりする。そこで厨房や暖房装置の温風吹き出
し口のように温度が高くなるところには融点が９６℃の
低融点合金を用いている。また温度が１００℃近くにな
るサウナ風呂のようなところには融点の高い１８３℃の
低融点合金を用いている。

【００１２】従来のスプリンクラーヘッドでは、感熱分
解部分に用いる低融点合金はほとんどＰｂやＣｄが含有
されたものであった。例えば融点が７２℃の低融点合金
は５０Ｂｉ−１２．５Ｃｄ−２５Ｐｂ−１２．５Ｓｎで
あり、また融点が９６℃の低融点合金は５２Ｂｉ−３２
Ｐｂ−１６Ｓｎであり、そして融点が１８３℃の低融点
合金は３７Ｐｂ−６３Ｓｎである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところでスプリンクラ
ーヘッドはホテル、劇場、病院等、不特定多数の人が集
合する建物に取り付けられるものであるが、建物で火災
が発生しない限りスプリンクラーヘッドは恒久的に使用
が可能な状態で取り付けたれたままとなる。しかしなが
らスプリンクラーヘッドは長年月大気に曝された状態に
置かれると、外観が悪くなってしまう。つまりスプリン
クラーヘッドは金属製であるため、長年月経過するうち
に表面のメッキが剥がれたり、銅製のものでは緑青が発
生したりし、さらにはタバコや調理の油煙、クモの巣や
塵埃等も付着したりして外観が悪くなるものであった。
また建物が古くなって内装をリフォームした場合、建築
当時に取り付けられたスプリンクラーヘッドはデザイン
が陳腐化して新しい内装と適合しなくなることがあっ
た。このように外観が悪くなったり、デザインが適合し
なくなったりしたスプリンクラーヘッドは新しい綺麗な
スプリンクラーヘッドや斬新なデザインのスプリンクラ
ーヘッドに取りかえられる。

【００１４】一般に新しいスプリンクラーヘッドと取り
代えるために天井から取り外された古いスプリンクラー
ヘッドは廃棄処分となるが、廃棄処分のために埋め立て
処分はできなかった。なぜならば、前述のようにスプリ
ンクラーヘッドの感熱分解部分の感熱材料にはＰｂやＣ
ｄが使われていたからである。つまりスプリンクラーヘ
ッドを埋め立て処分すると、ＰｂやＣｄが地下水を汚染
することが懸念されていて公害問題となる。これは近年
のガソリンや重油などの化石燃料の多用により大気中に
硫黄酸化物が大量に放出され、その結果、地上に降る雨
は酸性雨となっており、該酸性雨は地中に埋め立て処分
されたスプリンクラーヘッドの感熱材料からＰｂやＣｄ
を溶出させて地下に染み込んで地下水を汚染するように
なる。このようにＰｂやＣｄを含んだ地下水を長年月に
わたって飲用すると、これらが人体に蓄積され鉛中毒や
カドミ中毒を起こす恐れが出てくる。そこで建築業界や
消火設備業界からは、ＰｂやＣｄを全く含まない感熱材
料からなるスプリンクラーヘッドの出現が望まれてい
た。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、毒性のない
Ｓｎ、ＢＩ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｇを適宜組み合わせ
るとスプリンクラーヘッドが必要とする６０〜２００℃
の融点にすることができることを見い出し、本発明を完
成させた。

【００１６】本発明は、感熱分解部分に低融点合金を用
いたスプリンクラーヘッドにおいて、感熱分解部分に使
用する低融点合金がＳｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａ
ｇから選ばれた二種以上の金属からなる合金であること
を特徴とするスプリンクラーヘッドである。

【００１７】

【発明の実施の形態】Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎの共晶温度は５
９℃であり、これらの配合割合を適宜組み合わせること
により５９〜１２０℃間で所望の作動温度を得ることが
できる。またＢｉ、Ｉｎの共晶温度は７２℃であり、こ
れらを適宜組み合わせることにより７２〜１００℃間で
所望の温度を得ることができる。そしてＳｎ、Ｚｎ、Ｂ
ｉの共晶温度は１３０℃であり、これらを適宜組み合わ
せることにより１３０〜２００℃間の所望の作動温度を
得ることができる。さらにこれらの合金にＧａやＡｇを
添加すると、融点の選択幅を広くできる。

【００１８】Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｇの二
種以上からなる感熱分解部分用の低融点合金を表１にし
ます。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【実施例】ここで圧縮型の感熱分解部分を組み込んだス
プリンクラーヘッドについて簡単に説明をする。図１
は、圧縮型の感熱分解部分を組み込んだスプリンクラー
ヘッドの正面断面図である。

【００２１】スプリンクラーヘッドＳは、本体１、フレ
ーム２、弁体３、デフレクター４、および感熱分解部分
５から構成されている。

【００２２】本体１は中央に導水孔６が穿接されてお
り、下端は弁座７となっている。また本体１の外周上部
には牡ネジ８が螺設され、その下端はフランジ９となっ
ている。

【００２３】フレーム２は円筒状であり、下端は内側フ
ランジ１０となっていて、上端は前述フランジ９に螺合
している。

【００２４】弁体３は上部にパッキン１１が被着されて
いて、平時、本体１の弁座７を水密状態に密封してい
る。

【００２５】デフレクター４は、円盤状で周囲に多数の
羽根が形成されており、作動時、リング１２で吊設され
るようになっている。デフレクター４は、前述弁体３の
下部に配設されている。

【００２６】感熱分解部分５は、フレーム２の下部に配
設されており、ガイドポスト１３を介して弁体３を保持
している。

【００２７】感熱分解部分５は、シリンダー１４、プラ
ンジャー１５、低融点合金１６、支持板１７、天秤１
８、一対のレバー１９、１９から構成されている。

【００２８】シリンダー１４内には低融点合金１６が充
填されており、その上にプランジャー１５が載置されて
いる。シリンダー１４は天秤１８の中央孔に嵌合されて
おり、天秤の両端はレバー１９、１９の孔に係合してい
る。プランジャー５の上部には止めネジ２０が載置され
ており、該止めネジは上部で支持板１７に螺合してい
る。レバー１９、１９は上部が屈曲しており、該屈曲し
たところで支持板１７と係合している。レバー１９、１
９は、屈曲した端部が前述フレーム２の内側フランジ１
０に載置され、屈曲部先端がガイドポスト１３に接して
いる。

【００２９】上記構造からなるスプリンクラーヘッドに
おいて、作動試験を行なった。作動試験は、水中にスプ
リンクラーヘッドを置き、電熱ヒーターにより水温を１
℃／分で加熱して、作動した温度を読み取る。試験を行
なったスプリンクラーヘッドは、感熱分解部分のシリン
ダー内に融点が７２℃のＩｎ−３４Ｂｉ合金を充填した
ものである。５個のスプリンクラーヘッドの作動試験を
行なったところ、作動温度は全て７３〜７５℃の間にあ
り、非常にバラツキの少ない結果が得られた。

【００３０】

【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、感熱分解部分に使用する感熱材料とし
て従来必須と考えられていたＰｂやＣｄが全く含まれて
いないにもかかわらず、所望の作動温度が得られるため
火災発生時には必ず早い時期に作動して初期消火に多大
な効果を発揮するという信頼性に優れたものであり、ま
たＰｂやＣｄが全く含まれていないため古くなって新し
いスプリンクラーヘッドと交換したときに、埋め立て処
分をしても地下水を汚染することがないという安全性に
も優れたスプリンクラーヘッドである。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧縮型の感熱分解部分を組み込んだスプリンク
ラーヘッドの正面断面図

【符号の説明】

１ 本体 ２ フレーム ３ 弁体 ４ デフレクター ５ 感熱分解部分 １４ シリンダー １５ プランジャー １６ 低融点合金

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮型の感熱分解部分に低融点合金を用い
   たスプリンクラーヘッドにおいて、感熱分解部分に使用
   する低融点合金がＳｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｇ
   から選ばれた二種以上の金属からなる合金であることを
   特徴とするスプリンクラーヘッド。