JP2009211826A - 負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチおよび真空スイッチの受圧部構造並びに真空度検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負圧式スプリンクラーにおいて、火災時に加圧水が該配管に供給されたときの正圧で真空スイッチが破損するのを防止する。
【解決手段】樹脂フィルム製のダイヤフラム７０の中央部７０ｄを両面側から剛性部材６６、７４で挟み込む。これら部材７０、６６、７４を真空度監視対象空間３６に連通する容器４４内の空間６２に収容する。ダイヤフラムの周縁部７０ｃを容器４４に気密に支持して空間６２をこれら部材７０、６６、７４で真空度監視対象空間３６に連通する側の空間６２ａと外気に連通する側の空間６２ｂに気密に仕切る。ダイヤフラムの中央部７０ｄと周縁部７０ｃとの間に露出している面領域７０ａの撓みにより両剛性部材６６、７４を空間６２内で移動可能にする。各剛性部材６６、７４にダイヤフラム７０の両面側からばね力をそれぞれ作用させる。両剛性部材６６、７４の移動位置により真空度監視対象空間３６の真空度を検出する。
【選択図】図１

Description

この発明はスプリンクラーヘッドが装着された配管内の圧力を通常時（非火災時）に負圧に保つようにした負圧式スプリンクラーシステムにおいて該配管内の真空度を監視するための真空スイッチに関し、火災時に加圧水が該配管に供給されたときに該加圧水による大きな正圧で真空スイッチが破損するのを防止したものである。またこの発明は真空スイッチの受圧部構造および真空度検知方法に関する。

負圧式スプリンクラーシステムが例えば「真空スプリンクラー」等の名称で実用化され始めている。負圧式スプリンクラーシステムは通常時（非火災時）に、スプリンクラーヘッドが装着された配管（二次側配管）内を水を充填した状態で負圧に保ち（湿式）または水を充填せずに負圧に保つ（乾式）ようにしたものである。これにより非火災時にスプリンクラーヘッドを誤って破損させても真空ポンプが駆動されて二次側配管内を負圧に保ち、スプリンクラーヘッドから放水されるのを防止することができる。火災時には火災感知器により火災が検知されると二次側配管内に加圧水が供給され、火災による熱でスプリンクラーヘッドが溶けるのを待って放水を開始させることができる。なお下記特許文献１には負圧式スプリンクラーシステムが記載されている。

負圧式スプリンクラーシステムにおいては二次側配管内の真空度を監視するために二次側配管に真空スイッチが装備されている。通常時（非火災時）またはスプリンクラーヘッドを誤って破損させたときに真空スイッチが真空度の低下を検知すると、二次配管内の真空度を回復させるように真空ポンプが駆動される。

従来の圧力スイッチとして受圧部にダイヤフラムを使用したものが下記特許文献２，３等で知られている。また従来の真空スイッチとして受圧部にベローズを使用したものが実用化されている。受圧部にベローズを使用した既存の真空スイッチの受圧部付近の構造を図２に示す。真空スイッチ１０は検知部１２と受圧部１４を相互に連結して構成される。検知部１２のハウジング１３内にはいずれも図示しない作動ピストン、該作動ピストンに受圧部方向のバイアス力を与えるコイルばね、マイクロスイッチ、作動ピストンの動作をマイクロスイッチの押しボタン（アクチュエータ）に伝達して該マイクロスイッチをオン、オフ動作させる作動アーム等が備えられている。ハウジング１３内は大気圧下にある。

受圧部１４は金属製の容器１６内に金属製（りん青銅製等）のベローズ１８と該ベローズ１８に検知部１２のハウジング１３内のコイルばねに対抗する方向のバイアス力を与えるコイルばね２０を備えている。容器１６内はベローズ１８により、ベローズ１８の内側の空間２２とベローズ１８の外側の空間２４に仕切られている。ベローズ内側空間２２はハウジング１３の内部空間に連通し大気圧下にある。容器１６の下端部には容器１６と同軸上に接続部２６が連結されている。接続部２６にはその軸上に貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８の上端開口部はベローズ外側空間２４に連通している。接続部２６の下部外周面にはねじ部３０が形成されている。接続部２６はこのねじ部３０で監視対象配管３２の接続口３４にねじ込まれて装着される。これにより配管３２の内部空間３６は接続部２６の貫通孔２８を介してベローズ外側空間２４に連通する。したがってベローズ１８にはその外周面側に配管３２内の圧力が掛かり、ベローズ１８は配管３２内の圧力に応じて伸縮する。すなわち配管３２内の真空度が高くなる（気圧が下がる）とベローズ１８は伸長し（その分コイルばね２０は短縮する）、逆に配管３２内の真空度が低くなる（気圧が上がる）とベローズ１８は短縮する（その分コイルばね２０は伸長する）。

ベローズ１８にはその内部においてベローズ１８と同軸上に作動ロッド３８が連結されている。作動ロッド３８はベローズ１８の伸縮動作に伴って軸方向に移動し、ハウジング１３内のいずれも図示しないコイルばねで付勢されている作動ピストンおよび作動アームを介してマイクロスイッチの押しボタンを押しまたは戻す動作をさせる。押しボタンが押される（または戻される）ことにより配管３２内の真空度が設定値以上になっていることが検知され、押しボタンが戻される（または押される）ことにより配管３２内の真空度が設定値よりも低下したことが検知される。コイルばね２０に対抗配置されているハウジング１３内のコイルばねの付勢力により真空度の設定値を調整することができる。

特許第３２６４９３９号公報 実開昭５３−６１０６９号公報 特開平８−２９３２２３号公報

図２の構造の真空スイッチ１０はベローズ外側空間２４に正圧が掛かったときの耐圧が例えば０．５ＭＰａと低かった。このため図２の配管３２を負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された二次側配管として真空スイッチ１０でこの二次側配管３２の真空度を監視するものとすると、火災時に配管３２に加圧水が供給されたときに、該加圧水による大きな正圧がベローズ１８に掛かり、ベローズ１８のひだが潰れて破損する問題があった。破損を防止するためにベローズ１８の強度を高めると今度はベローズ１８の伸縮動作が阻害され、配管３２内の真空度を高精度に検知することができなくなる問題があった。

この発明は上述した問題を解決するもので、火災時に加圧水が該配管に供給されたときに該加圧水による正圧で真空スイッチが破損するのを防止した負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチを提供しようとするものである。またこの発明は真空スイッチの受圧部構造および真空度検知方法を提供しようとするものである。

この発明の負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチは、負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された配管に装備されて該配管内の真空度を監視する真空スイッチであって、前記配管に連通する空間を構成する容器と、前記容器の前記空間に収容され周縁部が該容器に気密に支持されて前記空間を前記配管に連通する側の空間と外気に連通する側の空間に気密に仕切る樹脂フィルム製のダイヤフラムと、前記配管に連通する側の空間と前記外気に連通する側の空間にそれぞれ配置され、相対向する面どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部を挟み込んで相互に突き合わせ、該ダイヤフラムの該中央部と前記周縁部との間の面領域の表裏各面を前記配管に連通する側の空間と前記外気に連通する側の空間にそれぞれ露出させた状態で、該ダイヤフラムの該露出した面領域の撓みにより該ダイヤフラムの面に直交する方向に一体に移動可能に配置された各剛性部材と、前記各剛性部材にそれぞれ作用して、該両剛性部材間に前記移動方向でかつ相対向する方向の付勢力を与え、もって前記配管に連通する側の空間の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材を前記配管に連通する側の空間に向かう方向に移動させ、前記配管に連通する側の空間の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材を前記外気に連通する側の空間に向かう方向に移動させる各ばねと、前記一体に移動する両剛性部材の移動範囲を規制する係止部と、前記外気に連通する側の空間に形成され、前記配管に加圧水が供給されたときに前記ダイヤフラムの該外気に連通する側の空間に露出する前記面領域を受けて支持する受け部と、前記一体に移動する前記両剛性部材の移動位置に応じてオン、オフ動作するスイッチとを具備してなるものである。

この真空スイッチによれば樹脂フィルム製のダイヤフラムの中央部をその両面側から剛性部材で挟み込み、該ダイヤフラムの周縁部を気密に支持し、両剛性部材をばねで相対向する方向に付勢して受圧部を構成する。そしてスプリンクラーヘッドが装着された配管内の圧力に応じてダイヤフラムの中央部と周縁部との間の面領域が撓んで両剛性部材がダイヤフラムの面に直交する方向に移動し、この移動位置をスイッチで検知することにより配管内の真空度を検知することができる。ダイヤフラムの中央部は剛性部材で両面側から押さえられ、両剛性部材の移動範囲は係止部で規制され、また配管に加圧水が供給されたときはダイヤフラムの外気に連通する側の空間に露出する面領域は受け部で受けて支持されるのでダイヤフラムの破損は防止される。

この発明の真空スイッチの受圧部構造は樹脂フィルム製のダイヤフラムと、相対向する面どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部を挟み込んで相互に突き合わせた各剛性部材とを具備し、前記ダイヤフラムと前記各剛性部材を真空度監視対象空間に連通する空間を有する容器の該空間に収容し、前記ダイヤフラムの周縁部を前記空間内に気密に支持して該空間を前記真空度監視対象空間に連通する側の空間と外気に連通する側の空間に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラムの前記中央部と前記周縁部との間に露出している面領域の撓みにより前記両剛性部材を前記空間内で前記ダイヤフラムの面に直交する方向に移動可能とし、前記各剛性部材に前記ダイヤフラムの両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材を該ダイヤフラムの面に垂直で相対向する方向に付勢してなるものである。これによれば真空度監視対象空間の真空度に応じて両剛性部材は前記空間内でダイヤフラムの面に直交する方向に移動するので、真空スイッチの受圧部構造として用いることができる。

この発明の真空度検知方法は樹脂フィルム製のダイヤフラムの中央部を両面側から剛性部材の面どうしを突き合わせて挟み込んだ可動部材を使用し、前記可動部材を真空度監視対象空間に連通する空間を有する容器の該空間に収容し、前記ダイヤフラムの周縁部を前記容器に気密に支持して前記空間を前記可動部材で前記真空度監視対象空間に連通する側の空間と外気に連通する側の空間に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラムの前記中央部と前記周縁部との間に露出している面領域の撓みにより前記両剛性部材を前記空間内で前記ダイヤフラムの面に直交する方向に移動可能とし、前記各剛性部材に前記ダイヤフラムの両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材を該ダイヤフラムの面に垂直で相対向する方向に付勢することにより、前記真空度監視対象空間に連通する側の空間の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材を前記真空度監視対象空間に連通する側の空間に向かう方向に移動させ、前記真空度監視対象空間に連通する側の空間の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材を前記外気に連通する側の空間に向かう方向に移動させ、前記両剛性部材の移動位置に応じて前記真空度監視対象空間の真空度を検出するものである。これによれば樹脂フィルム製のダイヤフラムの中央部を両面側から剛性部材の面どうしを突き合わせて挟み込みんだ可動部材を使用して真空度監視対象空間の真空度を検出することができる。

この発明の実施の形態を説明する。図１、図３はこの発明による真空スイッチ４０の内部構造を軸を通る断面図で示す。配管３２は負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された二次側配管であり、真空スイッチ４０による真空度監視対象の配管である。配管３２内は通常時（非火災時）に、湿式であれば水が充填された状態で負圧に保たれ、乾式であれば水が充填されない状態で負圧に保たれている。図１は監視対象配管３２の内部空間３６の真空度が設定値以上のとき（気圧が十分に低いとき）の状態、図３は同真空度が設定値よりも低下しているとき（気圧が高くなったとき）の状態および火災時に監視対象配管３２に加圧水が供給されて該加圧水による正圧がかかったときの状態である。

図１を用いて真空スイッチの全体構成を説明する。真空スイッチ４０は検知部４２と受圧部４４を相互に連結して構成される。真空スイッチ４０はスイッチ１０８、スペーサ４５、ダイヤフラム７０、Ｏリング７２を除き全体が金属で構成されている。検知部４２は直方体状のハウジング４３を有し、ハウジング４３の底板４３ａの下面４３ａａに受圧部４４の容器５０が連結固定されている。受圧部４４の容器５０は上下方向に分割された上側容器構成部４６と下側容器構成部４８とを相互に同軸に連結して構成される。上側容器構成部４６は検知部４２のハウジング４３の底板４３ａに、硬質樹脂製（または金属製でも可）のリング状スペーサ４５を挟んで、一点鎖線４１の位置（全周で例えば４箇所）で下面４３ａａ側から図示しないねじを通して固定される。上側容器構成部４６の軸直角方向の断面形状（外形および内部空間の形状）は軸方向のいずれの位置でも円形である。下側容器構成部４８はその上面４８ａを上側容器構成部４６の同一外径の下面４６ａに同軸に突き合わせ、フランジ４８ｃの下面側から一点鎖線４７の位置（全周で例えば８箇所）で図示しないねじを通して上側容器構成部４６に固定される。下側容器構成部４８の下部には下方に突出する接続部５５が構成されている。下側容器構成部４８の軸直角方向の断面形状（外形および内部空間の形状）は接続部５５の六角ナット構成部４９の外形を除き軸方向のいずれの位置でも円形である。接続部５５の六角ナット構成部４９よりも下側の外周面にはねじ部５１が形成されている。真空スイッチ４０はねじ部５１を監視対象配管３２の接続口３４にねじ込んで装着される。

上側容器構成部４６の円形の下面４６ａの中央部には円形の凹所５２が同軸に形成され、凹所５２の中央部には円形の凹所５４が同軸に形成され、凹所５４の中央部には円形の貫通孔５６が同軸に形成されている。貫通孔５６は上側容器構成部４６の上面４６ｂに開口している。上側容器構成部４６の下面４６ａに突き合わされる下側容器構成部４８の上面４８ａの中央部には前記凹所５２，５４よりも小径の円形の凹所５８が同軸に形成され、凹所５８の中央部には円形の貫通孔６０が同軸に形成されている。貫通孔６０は下側容器構成部４８の下面４８ｂに開口している。上側容器構成部４６と下側容器構成部４８をフランジ４８ｃの下面側から一点鎖線４７の位置でねじ留めして相互に連結すると、上側容器構成部４６の凹所５２，５４、貫通孔５６および下側容器構成部４８の凹所５８および貫通孔６０が相互に同軸上に連通して容器５０の内部に空間６２が構成される。

空間６２には上側容器構成部４６の凹所５４から貫通孔５６にかけて作動ピストン６４が軸方向に移動可能に収容される。作動ピストン６４は板状部６６（一方の剛性部材）と棒状部６８を同軸上に相互に連結してまたははじめから一体に形成して構成される。板状部６６は凹所５４よりもわずかに小径の円形に形成され、凹所５４にほぼがたつき無くかつ軸方向に移動可能に収容される。板状部６６の厚さは凹所５４の深さとほぼ等しく形成されている（この実施の形態では板状部６６の厚さを凹所５４の深さよりもわずかに薄く形成しているが、凹所５４の深さと同じかあるいは凹所５４の深さよりもわずかに厚く形成することもできる）。したがって板状部６６が凹所５４に完全に収容された状態（板状部６６の上面６６ａが凹所５４の天井面５４ａに係止された状態）では、凹所５４の開口部の周りの面（凹所５２の天井面５２ａ）と板状部６６の下面６６ｂはほぼ同一平面上にある。棒状部６８は軸直角方向の断面が円形に形成され、貫通孔５６を通って容器５０の上面４６ｂから上方に突出し検知部４２のハウジング４３内に差し込まれている。棒状部６８の上部６８ａは円錐形に形成され、その尖った先端部６８ａａは焼き入れ硬化処理が施されている。

凹所５４に作動ピストン６４の板状部６６を収容した状態でその外側の凹所５２にはダイヤフラム７０が収容される。ダイヤフラム７０は凹所５２と同一径の円形に形成されている。ダイヤフラム７０は例えば図４に示すように複数枚（例えば５枚程度）の樹脂フィルム７０−１，７０−２，・・・を互いに貼り合わせずに重ね合わせて構成することができる。これにより万一樹脂フィルム７０−１，７０−２，・・・のうちの一部が破損しても気密状態が保持されるようにしている。樹脂フィルム７０−１，７０−２，・・・は平板状フィルムであり、その面の径方向中間位置には同心の波状等にうねらせた可撓部は予め形成されていない。樹脂フィルム７０−１，７０−２，・・・の材料としては例えばのテフロン（登録商標）等の高度な屈曲性を有するフッ素樹脂フィルムが好適である。

図１において凹所５２にはダイヤフラム７０の上からゴム製のＯリング７２が収容される。Ｏリング７２は凹所５２に収容する前の状態で凹所５２の内径よりもやや大きい外径を有し、凹所５２の深さよりもやや大きい厚さを有する。凹所５２にダイヤフラム７０およびＯリング７２を収容して下側容器構成部４８を上側容器構成部４６に一点鎖線４７の位置でねじ止めすることにより、Ｏリング７２は凹所５２内に強く挟み込まれてダイヤフラム７０の周縁部７０ｃを凹所５２の天井面５２ａに強く押し付ける。これによりダイヤフラム７０の周縁部７０ｃは容器５０内に気密に支持され、空間６２はダイヤフラム７０によって配管３２に連通する側の空間６２ａと外気に連通する側の空間６２ｂに気密に仕切られる。

配管３２に連通する側の空間６２ａには板状部材７４（他方の剛性部材）とコイルばね７６が収容される。板状部材７４は作動ピストン６４の板状部６６と同一外径の円形に形成されダイヤフラム７０を挟んで板状部６６と対面する。板状部材７４の下面中央部には凸部７４ａが突出形成されている。板状部材７４の中心部には貫通孔７４ｂが形成されている。コイルばね７６はその上側開口部７６ａに凸部７４ａを押し込むことにより板状部材７４と同軸上に一体化される。コイルばね７６は下側容器構成部４８の凹所５８に収容される。コイルばね７６の下端部７６ｂは凹所５８の底面５８ａに当接して支持される。凹所５８の内径は下側に向けて徐々に小径に形成され、底面５８ａの位置の内径はコイルばね７６の外径に等しく形成されている。これによりコイルばね７６は凹所５８にがたつき無く同軸に収容される。コイルばね７６は押圧力が加わらない状態では凹所５８から上方に十分に突出する長さを有する。

受圧部４４は次の手順で組み立てられる。
（１）検知部４２を上下反転した姿勢で組み立てを行う。始めに検知部４２のハウジング４３の底板４３ａの下面４３ａａにスペーサ４５を挟んで上側容器構成部４６を一点鎖線４１の位置でねじ止めする。
（２）作動ピストン６４の棒状部６８を貫通孔５６に通し、板状部６６を凹所５４に収容する。このとき棒状部６８の上部６８ａは穴８０から検知部４２のハウジング４３内に差し込まれる。
（３）凹所５２にダイヤフラム７０とＯリング７２を収容する。
（４）板状部材７４にコイルばね７６を連結する。
（５）板状部材７４をダイヤフラム７０の上に載せて板状部６６と板状部材７４の対向面６６ｂ，７４ｃどうしをダイヤフラム７０を挟んで同軸上に突き合わせる。
（６）コイルばね７６を凹所５８に収容しながら上側容器構成部４６に下側容器構成部４８を被せる。
（７）コイルばね７６を押し縮めて上側容器構成部４６に下側容器構成部４８を一点鎖線４７の位置でねじ止めし、上側容器構成部４６と下側容器構成部４８間を封止する。

次に検知部４２の構成を説明する。ハウジング４３の底板４３ａには作動ピストン６４の棒状部６８が差し込まれる穴８０が形成されている。ハウジング４３内にはフレーム７８が収容され、フレーム７８の底板７８ａ上にはベース板７７が配置される。ハウジング４３の底板４３ａの下面４３ａａ側からは一点鎖線７９の位置（全周で例えば４箇所）でねじが差し込まれて、フレーム７８の底板７８ａを貫通してベース板７７にねじ込まれる。これによりフレーム７８およびベース板７７はハウジング４３の底板４３ａに一緒にねじ留めされる。フレーム７８およびベース板７７にはハウジング４３の穴８０に連通する穴８４，８５が形成されている。ハウジング４３内にフレーム７８およびベース板７７を収容して固定した後、ハウジング４３の前面開口部４３ｂ（フレーム７８の差込口）は蓋８２で塞がれる。ただし蓋８２で塞がれてもハウジング４３内は完全には密封されず大気圧下にある。フレーム７８およびベース板７７には検知部４２に必要な構成部品がフレーム７８およびベース板７７をハウジング４３内に収容する前に装着される。すなわちフレーム７８の上板７８ｂの穴８６にはねじ棒８８の上部８８ｂが受圧部４４と同軸で回転自在に差し込まれる。ねじ棒８８のフランジ８８ａはフレーム７８の上板７８ｂの下面７８ｂａに当接して支持される。ねじ棒８８のフランジ８８ａよりも下側の外周面にはねじ部９０が形成されている。ねじ部９０にはナット９２がねじ込まれている。ナット９２の上部には板部９４が一体に形成されている。板部９４は、フレーム７８の一部を構成し縦方向に延在する側板７８ｃに、ねじ部９０の軸方向に移動可能でかつ軸回り方向に回転不能に支持されている。したがってねじ棒８８をその軸回り方向に回転させると、板部９４はねじ棒８８の軸方向に移動する。

ベース板７７の上には板材をＬ字状に折り曲げた作動アーム９６が、ベース板７７に固定された水平方向に延在する軸棒１００に対しその軸回り方向に回動可能に取り付けられている。この作動アーム９６は作動ピストン６４の小さな移動量をてこを利用して大きな移動量に拡大して後述するスイッチ１０８を動作させる。作動アーム９６の水平部９６ａとその上方の板部９４との間にはコイルばね９８が押し縮めて配置されている。コイルばね９８の上側開口部９８ａにはナット９２が嵌め込まれている。これによりコイルばね９８の上端部は板部９４の下面９４ａに安定に係止され、ねじ棒８８とコイルばね９８は同軸上に配置される。

作動アーム水平部９６ａの端部９６ａａはフレーム７８の側板７８ｃに形成された穴１０４に通されている。コイルばね９８の押圧力による作動アーム水平部９６ａの下方向への回動は、作動アーム水平部９６ａの下面に突出形成された凸部９１とベース板７７の対向する面に突出形成された凸部９３どうしが当接することで規制される。すなわち凸部９１，９３が板状部６６、板状部材７４（上下の剛性部材）の下方向の移動に対する係止部を構成する。なおこのとき同時に作動アーム水平部端部９６ａａの下面９６ａｃが穴１０４の底面１０４ａに当接し、ここでも作動アーム水平部９６ａの下方向への回動が係止される。

作動アーム水平部９６ａには下面側に開口するすり鉢状の凹所９５がコイルばね９８と同軸上に形成されている。コイルばね９８の下側開口部９８ｂには凹所９５の裏面側に形成される凸部９９が丁度収まり、これによりコイルばね９８の下端部は作動アーム９６の水平部９６ａ上に安定に支持される。凹所９５には焼き入れ硬化処理を施した受け皿９７が収容される。受け皿９７もすり鉢状に形成され、作動ピストン６４の棒状部６８の円錐形上部６８ａの尖った先端部６８ａａをすり鉢の中心部で受けて支持する。これにより作動ピストン６４とコイルばね９８は同軸上に配置される。なお受け皿９７は前記受圧部４４の組み立て手順において、検知部４２のハウジング４３の下面４３ａａに上側容器構成部４６をねじ止めする前（前記工程（１）の前）に穴８０の開口部から落とし込んですり鉢状の凹所９５に配置する。

なおコイルばね７６で付勢された作動ピストン６４の押圧力による作動アーム水平部９６ａの上方向への回動は作動ピストン６４の板状部６６の上面６６ａが凹所５４の天井面５４ａに係止されることで規制される。すなわち板状部上面６６ａと凹所天井面５４ａが板状部６６、板状部材７４（上下の剛性部材）の上方向の移動に対する係止部を構成する。なおこのとき同時に作動アーム水平部端部９６ａａの上面９６ａｂが穴１０４の天井面１０４ｂに当接し、ここでも作動アーム水平部９６ａの上方向への回動が係止される。

ハウジング４３の上板４３ｃにはねじ棒８８の上方位置に穴１０１が形成されている。穴１０１は通常はキャップ１０２で塞がれている。真空度の設定値を調整するときはキャップ１０２を外して穴１０１から工具をハウジング４３内に挿入し、ねじ棒８８の頂部に形成された図示しない凹所に工具を差し込んでねじ棒８８を回転させる。これによりナット９２が軸方向に移動してコイルばね９８を伸縮し作動アーム９６の水平部９６ａに与える押圧力を変化させる。すなわちコイルばね９８を短縮させれば押圧力が増加し（真空度設定値を低くすることに相当）、伸長させれば押圧力は減少する（真空度設定値を高くすることに相当）。フレーム７８の側板７８ｃの前面７８ｃａには図示しない圧力目盛が縦方向に形成されている（上に行くほど高い真空度を指示し、下に行くほど低い真空度を指示する）。またナット９２と連動して昇降する板部９４の先端部９４ｂには図示しない指針が装着され、該指針は圧力目盛の該当する真空度設定値を指示する。圧力目盛はハウジング４３の蓋８２に形成された窓部１０４を通して外部から視認することができ、指針が指示する目盛位置を見て真空度の設定値の調整を行うことができる。

フレーム７８には端子ボックス１０６が装着されている。端子ボックス１０６の側面にはスイッチ１０８が装着されている。スイッチ１０８はマイクロスイッチ（スナップアクションスイッチ）で構成される。スイッチ１０８の押しボタン１１１は作動アーム９６の垂直部９６ｂの上部内側の面９６ｃに対面している。スイッチ１０８はここでは常閉接点型が用いられており、作動アーム９６が反時計回り方向に回動すると押しボタン１１１は押し込まれてオフ状態となり、作動アーム９６が時計回り方向に回動すると押しボタン１１１は戻されてオン状態となる。

以上の構成によれば、監視対象配管３２の内部空間はダイヤフラム７０で外気と遮断される。またコイルばね７６で上方向に付勢された板状部材７４とコイルばね９８で下方向に付勢された作動ピストン６４の板状部６６は対向面７４ｃ，６６ｂどうしを同心状に突き合わせて互いに押し合っており、これによりダイヤフラム７０は板状部材７４と板状部６６に常に挟まれた状態となる。そして監視対象配管３２内の圧力と大気圧との差圧により板状部材７４と板状部６６はその軸方向に移動する。このときダイヤフラム７０は板状部材７４と板状部６６とで挟まれた中央部７０ｄとＯリング７２でシールされた周縁部７０ｃとの間の面領域７０ａが撓んで、監視対象配管３２の内部空間と外気との気密を保ちながら板状部材７４と板状部６６の該軸方向の移動を可能にする。

以上の構成の真空スイッチ４０の動作を説明する。監視対象配管３２の真空度が設定値以上のときは図１の状態になる。すなわち下側のコイルばね７６による付勢力が配管３２内の高い真空度により弱められて上側のコイルばね９８による付勢力が勝り、作動アーム９６を軸棒１００を中心に反時計回り方向に回動させて、作動ピストン６４を下方へ移動させる。作動ピストン６４の下方への移動は作動アーム９６の水平部９６ａの下面の凸部９１がベース板７７の対向する面に突出形成された凸部９３に当接することで停止する。この状態では作動アーム９６の垂直部９６ｂはスイッチ１０８の押しボタン１１１を押し込み、スイッチ１０８をオフ状態にする。これにより監視対象配管３２の真空度が設定値以上であることが検知される。このときのダイヤフラム７０の周辺の状態を図５に拡大して示す。作動ピストン６４の板状部６６の下面６６ｂはその外側の凹所５２の天井面５２ａよりもわずかに突出し（段差ｄ１＝０．１５ｍｍ程度）、ダイヤフラム７０は板状部材７４と板状部６６とで挟まれた中央部７０ｄとＯリング７２でシールされた周縁部７０ｃとの間の面領域７０ａがわずかに撓んだ状態となる（図５のＡ部拡大図参照）。ダイヤフラム７０の中央部７０ｄは板状部材７４と板状部６６とで挟まれているので膨らまない。

監視対象配管３２の真空度が設定値よりも低下しているときは図３の状態になる。すなわち下側のコイルばね７６による付勢力が配管３２内の真空度の低下により強められて作動ピストン６４は上方に移動し、作動アーム９６を軸棒１００を中心に時計回り方向に回動させる。作動ピストン６４の上方への移動は板状部６６の上面６６ａが凹所５４の天井面５４ａに係止されることで停止する。作動アーム９６の回動により作動アーム９６の垂直部９６ｂはスイッチ１０８の押しボタン１１１から離れる方向に移動する。これによりスイッチ１０８は押しボタン１１１が戻されてオン状態となり、監視対象配管３２の真空度が設定値よりも低下したことが検知される。このときのダイヤフラム７０の周辺の状態を図６に拡大して示す。作動ピストン６４の板状部６６の下面６６ｂはその外側の凹所５２の天井面５２ａよりもわずかに引っ込む（段差ｄ２＝０．１５ｍｍ程度）。この状態ではダイヤフラム７０の、板状部材７４と板状部６６とで挟まれた中央部７０ｄとＯリング７２でシールされた周縁部７０ｃとの間の面領域７０ａは概ね凹所５２の天井面５２ａに支持され、面領域７０ａの、凹所５２と凹所５４の境界の角部５３に当接する部分７０ａｂがわずかに撓んで段差ｄ２が生じた状態となる。しかしこの段差ｄ２はわずか（０．１５ｍｍ程度）であるので、この部分７０ａｂでダイヤフラム７０が破断することは防止される。またダイヤフラム７０の中央部７０ｄは板状部材７４と板状部６６とで挟まれているので膨らまない。なお凹所５２と凹所５４の境界の角部５３と板状部材７４の角部７４ｂとでダイヤフラム７０を挟み込まないように板状部材７４の角部７４ｂは面取りが施されている。また凹所５２と凹所５４の境界の角部５３、板状部６６のダイヤフラム７０と当接する角部６６ｃにもそれぞれ小さい面取りが施されてダイヤフラム７０を傷付けないようにしている（図６のＡ部拡大図参照）。

火災時に監視対象配管３２に加圧水が供給されて該加圧水による正圧がかかったときも図３、図６と同じ状態になる。したがってダイヤフラム７０の、板状部材７４と板状部６６とで挟まれた中央部７０ｄとＯリング７２でシールされた周縁部７０ｃとの間の面領域７０ａは概ね凹所５２の天井面５２ａで受けて支持され、面領域７０ａの、凹所５２と凹所５４の境界の角部５３に当接する部分７０ａｂがわずかに撓んで段差が生じた状態となるだけであるので、ダイヤフラム７０の破損は防止される。なお凹所５４の壁面と作動ピストン板状部６６の外周面との間の隙間５７（図６のＡ部拡大図参照）の距離ｄ３は、加圧水が供給されたときに、ダイヤフラム７０が加圧水による正圧でこの隙間５７に入り込まないように十分に小さく（例えばダイヤフラム７０の厚さ以下もしくは０．５ｍｍ以内またはダイヤフラム７０の厚さ以下でかつ０．５ｍｍ以内に）設定する。

以上の構成においてダイヤフラム７０を直径４０ｍｍで０．１ｍｍ厚のテフロンフィルムを５枚重ねにして全体で０．５ｍｍ厚に構成し、板状部６６および板状部材７４の直径を３０ｍｍとし、板状部６６および板状部材７４の移動量を０．３ｍｍ（図５のｄ１（＝０．１５ｍｍ）＋図６の段差ｄ２（＝０．１５ｍｍ））として配管３２から加圧水を供給したところ５ＭＰａの耐圧が得られ、負圧式スプリンクラーシステム用真空スイッチとして十分な耐圧が得られた。

なお前記実施の形態では板状部６６、板状部材７４、ダイヤフラム７０を相互に連結しない構造にしたが相互に連結して一体化した構造とすることもできる。例えばダイヤフラムの中央部に穴を開けてドーナツ状に構成し、板状部６６と板状部材７４の突き合わせ面の一方の中心部にねじ棒を突出形成し、他方の中心部にねじ穴を形成し、ねじ棒をダイヤフラムの中心穴に通し、ねじ棒にＯリングを通して、ねじ棒をねじ穴にねじ込むことにより板状部６６と板状部材７４の間にダイヤフラムを気密に挟み込んで一体化した構造とすることができる。

この発明による真空スイッチの実施の形態を示す図で、内部構造を軸を通る面で切断して示した断面図であり、監視対象配管３２の真空度が設定値以上のときの状態を示す。 従来実用化されていた、受圧部にベローズを使用した真空スイッチの受圧部付近の構造を示す断面図である。 この発明による真空スイッチの実施の形態を示す図で、内部構造を軸を通る面で切断して示した断面図であり、監視対象配管３２の真空度が設定値よりも低下しているときの状態および火災時に監視対象配管３２に加圧水が供給されて該加圧水による正圧がかかったときの状態を示す。 図１のダイヤフラム７０の構成を示す斜視図である。 図１のダイヤフラム７０の周辺の状態を拡大して示す図である。 図３のダイヤフラム７０の周辺の状態を拡大して示す図である。

符号の説明

３２…スプリンクラーヘッドが装着された配管、３６…真空度監視対象空間、４０…真空スイッチ、５０…容器、５２ａ…受け部、６２…配管に連通する空間、６２ａ…配管に連通する側の空間、６２ｂ…外気に連通する側の空間、６６、７４…剛性部材（可動部材）、６６ｂ、７４ｃ…剛性部材の相対向する面、７０…ダイヤフラム（可動部材）、７０ａ…ダイヤフラムの中央部と周縁部との間の面領域、７０ｃ…ダイヤフラムの周縁部、７０ｄ…ダイヤフラムの中央部、７６、９８…ばね、９１、９３、６６ａ、５４ａ…係止部、１０８…スイッチ、ｄ２…段差

Claims (5)

1. 負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された配管（３２）に装備されて該配管内の真空度を監視する真空スイッチ（４０）であって、
   前記配管に連通する空間（６２）を構成する容器（５０）と、
   前記容器（５０）の前記空間（６２）に収容され周縁部（７０ｃ）が該容器（５０）に気密に支持されて前記空間（６２）を前記配管（３２）に連通する側の空間（６２ａ）と外気に連通する側の空間（６２ｂ）に気密に仕切る樹脂フィルム製のダイヤフラム（７０）と、
   前記配管に連通する側の空間（６２ａ）と前記外気に連通する側の空間（６２ｂ）にそれぞれ配置され、相対向する面（６６ｂ、７４ｃ）どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部（７０ｄ）を挟み込んで相互に突き合わせ、該ダイヤフラムの該中央部（７０ｄ）と前記周縁部（７０ｃ）との間の面領域（７０ａ）の表裏各面を前記配管に連通する側の空間（６２ａ）と前記外気に連通する側の空間（６２ｂ）にそれぞれ露出させた状態で、該ダイヤフラム（７０）の該露出した面領域（７０ａ）の撓みにより該ダイヤフラム（７０）の面に直交する方向に一体に移動可能に配置された各剛性部材（６６、７４）と、
   前記各剛性部材（６６、７４）にそれぞれ作用して、該両剛性部材（６６、７４）間に前記移動方向でかつ相対向する方向の付勢力を与え、もって前記配管に連通する側の空間（６２ａ）の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材（６６、７４）を前記配管に連通する側の空間（６２ａ）に向かう方向に移動させ、前記配管に連通する側の空間（６２ａ）の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材（６６、７４）を前記外気に連通する側の空間（６２ｂ）に向かう方向に移動させる各ばね（７６、９８）と、
   前記一体に移動する両剛性部材（６６、７４）の移動範囲を規制する係止部（９１、９３、６６ａ、５４ａ）と、
   前記外気に連通する側の空間（６２ｂ）に形成され、前記配管（３２）に加圧水が供給されたときに前記ダイヤフラム（７０）の該外気に連通する側の空間（６２ｂ）に露出する前記面領域（７０ａ）を受けて支持する受け部（５２ａ）と、
   前記一体に移動する前記両剛性部材の移動位置に応じてオン、オフ動作するスイッチ（１０８）と
   を具備してなる負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチ。
2. 前記係止部（９１、９３、６６ａ、５４ａ）は前記一体に移動する両剛性部材（６６、７４）の移動範囲を前記ダイヤフラム（７０）の厚さ以下もしくは０．５ｍｍ以内または該ダイヤフラム（７０）の厚さ以下でかつ０．５ｍｍ以内の範囲に規制する請求項１記載の負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチ。
3. 前記係止部（９１、９３、６６ａ、５４ａ）は前記配管（３２）に加圧水が供給されたときに前記外気に連通する側の空間（６２ｂ）に配置されている剛性部材（６６）の前記ダイヤフラム（７０）を支持する支持面（６６ｂ）の外周縁部（６６ｃ）とその外側の前記受け部（５２ａ）との段差（ｄ２）を該ダイヤフラム（７０）の厚さ以下もしくは０．５ｍｍ以内または該ダイヤフラム（７０）の厚さ以下でかつ０．５ｍｍ以内の範囲に規制する請求項１または２記載の負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチ。
4. 樹脂フィルム製のダイヤフラム（７０）と、
   相対向する面（６６ｂ、７４ｃ）どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部（７０ｄ）を挟み込んで相互に突き合わせた各剛性部材（６６、７４）とを具備し、
   前記ダイヤフラム（７０）と前記各剛性部材（６６、７４）を真空度監視対象空間（３６）に連通する空間（６２）を有する容器（４４）の該空間（６２）に収容し、
   前記ダイヤフラム（７０）の周縁部（７０ｃ）を前記空間（６２）内に気密に支持して該空間（６２）を前記真空度監視対象空間（３６）に連通する側の空間（６２ａ）と外気に連通する側の空間（６２ｂ）に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラム（７０）の前記中央部（７０ｄ）と前記周縁部（７０ｃ）との間に露出している面領域（７０ａ）の撓みにより前記両剛性部材（６６、７４）を前記空間（６２）内で前記ダイヤフラム（７０）の面に直交する方向に移動可能とし、
   前記各剛性部材（６６、７４）に前記ダイヤフラム（７０）の両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材（６６、７４）を該ダイヤフラム（７０）の面に垂直で相対向する方向に付勢してなる真空スイッチの受圧部構造。
5. 樹脂フィルム製のダイヤフラム（７０）の中央部（７０ｄ）を両面側から剛性部材（６６、７４）の面どうしを突き合わせて挟み込んだ可動部材を使用し、
   前記可動部材（７０、６６、７４）を真空度監視対象空間（３６）に連通する空間（６２）を有する容器（４４）の該空間（６２）に収容し、
   前記ダイヤフラム（７０）の周縁部（７０ｄ）を前記容器（４４）に気密に支持して前記空間（６２）を前記可動部材（７０、６６、７４）で前記真空度監視対象空間（３６）に連通する側の空間（６２ａ）と外気に連通する側の空間（６２ｂ）に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラム（７０）の前記中央部（７０ｄ）と前記周縁部（７０ｃ）との間に露出している面領域（７０ａ）の撓みにより前記両剛性部材（６６、７４）を前記空間（６２）内で前記ダイヤフラム（７０）の面に直交する方向に移動可能とし、
   前記各剛性部材（６６、７４）に前記ダイヤフラム（７０）の両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材（６６、７４）を該ダイヤフラム（７０）の面に垂直で相対向する方向に付勢することにより、前記真空度監視対象空間（３６）に連通する側の空間（６２ａ）の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材（６６、７４）を前記真空度監視対象空間に連通する側の空間（６２ａ）に向かう方向に移動させ、前記真空度監視対象空間に連通する側の空間（６２ａ）の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材（６６、７４）を前記外気に連通する側の空間（６２ｂ）に向かう方向に移動させ、
   前記両剛性部材（６６、７４）の移動位置に応じて前記真空度監視対象空間（３６）の真空度を検出する真空度検知方法。

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