JP2009291275A - スプリンクラヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】フレームの制作を容易にしたスプリンクラヘッドを提供することを第１の目的とし、更に、部品点数の低減を可能にしたスプリンクラヘッドを提供することを第２の目的とする。
【解決手段】内部に放水口１１を有するヘッド本体１０と、放水口１１を塞ぐ弁体３１と、弁体３１を支持する感熱分解機構４０と、弁体３１に接続されたデフレクタ３３と、デフレクタ３３と支柱３４を介して接続されたストッパリング３５とを備えたスプリングラヘッド１において、ヘッド本体１０の下部に接続され、内壁に環状の溝部２１が形成された円筒状のフレーム部２０と、外側に広がるように付勢され、溝部２１にフレーム部２０の内壁より内側に突出するようにして装着された保持リング２２とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプリンクラヘッドに関するものである。

従来のスプリンクラヘッドの一例として例えば特開平７−２３１９４９号公報（特許文献１）に提案されているものがある。そのスプリンクラヘッドの本体は、配管にねじ込まれる雄ねじ部を上部に有するヘッド本体と、ヘッド本体の内側にねじ込まれる円筒状のフレームとから構成されている。そして、ヘッド本体は、中央に放水口を有しており、その放水口は弁体で塞がれる。また、フレームには、内側に突出した段部が形成され、この段部にリンク機構としての感熱分解部を係止させて、弁体を下方から支持するようにしている。また、このフレームの段部は、放水時において、デフレクタを吊したストッパリングが係止するようになっている。

このようなスプリングラヘッドは、組み立てる際に、フレームの内部に内側に突出した段部があることから、フレームの底部から部品を挿入することができない。このため、組み立て時には、まず、フレームの上部から感熱分解部を挿入し、そして、デフレクタ（ストッパリング・弁体）等の散水部を挿入し、最後に、ヘッド本体をフレームにねじ込むことで、スプリンクラヘッドを組み立てている。

特開平７−２３１９４９号公報

従来のスプリングラヘッドは、フレームが切削により製作されるが、上記のように、内部に段差を有する形状のため、切削が面倒であるという問題点がある。
また、組み立て上、フレームの上部から順次、感熱分解部等の部品を入れいくため、ヘッド本体とフレームとは必ず別部品として必要な構成となっているため、部品点数が増加するという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、フレームの製作を容易にしたスプリンクラヘッドを提供することを第１の目的とし、更に、部品点数の低減を可能にしたスプリンクラヘッドを提供することを第２の目的とする。

本発明に係るスプリンクラヘッドは、内部に放水口を有するヘッド本体と、前記放水口を塞ぐ弁体と、前記弁体を支持する感熱分解部と、前記弁体に接続されたデフレクタと、前記デフレクタと支柱を介して接続されたストッパリングとを備えたスプリンクラヘッドにおいて、前記ヘッド本体の下部に接続され、内壁に環状の溝部が形成された円筒状のフレーム部と、外側に広がるように付勢され、前記溝部に前記フレーム部の内壁より内側に突出するようにして装着された保持リングとを備えたものである。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドは、前記ヘッド本体と前記フレーム部とは一体に形成されたものである。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記感熱分解機構は、フレーム部側に係止される係止部材を保持する係止部材ホルダと、少なくともピストン、シリンダ及び感熱素子からなる感熱部とを備え、前記感熱部を感熱部保持リングを介して前記係止部材ホルダ側に固定したものである。

本発明に係るスプリンクラヘッドは、以上のように構成されており、円筒状のフレーム部の内壁に環状の溝部を形成し、保持リングをその溝に内側に突出するようにして装着したことにより、この保持リングにより火災の際にストッパリングは係止することができる。このため、フレーム部の内壁に突起した段差を形成する必要がなくなり、製作の際に、従来のように切削が面倒であるという問題点が解消されている。また、フレーム部の内壁に突起した段差が無いことから、組み立て部品を一方向から挿入して組み込むことが可能になっており、製作し易いものとなっている。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドは、ヘッド本体とフレーム部とは一体に形成されており、部品点数が減少しており、このため、製作工数の低減が可能になっている。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドは、感熱分解機構に含まれる感熱部を、感熱部保持リングによる外側に広がる力により係止部材ホルダ側に固定しており、ねじ機構を用いないので、感熱部を一軸方向に動かすだけで簡単に固定でき、そして、感熱部の感熱素子に回転力が与えることがないので、感熱素子にクリープが発生するのを抑制することができる。

実施形態１．
図１（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態１に係るスプリンクラヘッドの正面図及び縦断面図、図２は一体化されたヘッド本体及びフレーム部の縦断面図、図３はデフレクタアッセンブリの縦断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）は係止部材ホルダの上面図、ｂ−ｂ断面図、ｃ−ｃ断面図及びｄ−ｄ断面図、図５は感熱部の断面図及び底面図、図６はピストンの縦断面図及び底面図である。

このスプリンクラヘッド１は、図１及び図２に示されるように、ヘッド本体１０を備えている。このヘッド本体１０は、中心部が貫設されて内部に放水口１１を有する。ヘッド本体１０の下部にはフランジ１２が形成されており、フランジ１２の上側のヘッド本体１０の外周部には給水管に接続されるねじ部１３が設けられ、フランジ１２の下面には、後述するフレーム部２０が一体的に形成されている。フレーム部２０の内側には円筒部１４が下方に突出して形成されており、円筒部１４の内側には放水口１１が形成されている。

また、このスプリンクラヘッド１は、図１及び図２に示されるように、ヘッド本体１０と一体的に形成された円筒状のフレーム部２０を備えている。このフレーム部２０は、円筒部１４よりも長く形成されており、フレーム部２０の内壁の円筒部１４の下端とほぼ同じ高さ位置に、環状の溝部２１が設けられている。この溝部２１には、外側に広がるように付勢された保持リング２２が装着される。この保持リング２２は、そのリングの外側半分が溝部２１内に入り込み、内側半分がフレーム部２０の内周面より内側に突出して、フレーム部２０の内周面に段差を形成する。フレーム部２０の下端には、外側に径が大きくなるテーパ面２３が形成されており、保持リング２２等の部品が挿入しやすい形状になっている。このテーパ面２３と溝部２１との間には、後述の感熱分解機構４０を保持するための環状の溝部２４が形成されている。この溝部２４の上部には、上方に向かって径が小さくなるテーパ面が設けられている。

また、このスプリンクラヘッド１は、図１及び図３に示されるように、デフレクタアッセンブリ３０を備えており、デフレクタアッセンブリ３０は、弁体３１、皿ばね３２、デフレクタ３３、支柱３４、及びストッパリング３５から構成されており、フレーム部２０と円筒部１４との間に形成される間隙１５（図２参照）に挿入される。

弁体３１は、ヘッド本体１０の放水口１１を塞ぐためのものであり、図３に示されるように、ヘッド本体１０の円筒部１４の内径より僅かに大きい外径の本体部３１ａ、及び本体部３１ａの中央上面に突設されヘッド本体１０の放水口１１内に挿入される頭部３１ｂから構成される。弁体３１と放水口１１との間には皿ばね３２が介設される。この皿ばね３２は、例えばフッ化樹脂がコーティングされ、断面ほぼハ字状で円形の皿ばねから構成されており、ヘッド本体１０の円筒部１４の下端縁（放水口端縁）に当接する。

弁体３１の下面には円板状であって、中央に貫通穴のあるドーナツ型のデフレクタ３３が接続されている（固定されている）。このデフレクタ３３は、支柱３４が遊嵌合される貫通孔が周方向に設けられ、その外径はフレーム部２０の内径より小さく形成され、貫通穴の内径は弁体３１の本体部３１ａの外径より小さく形成されており、弁体３１を保持・固定している。このデフレクタ３３は、支柱３４を介してストッパリング３５と接続されている。ストッパリング３５は、その内径がヘッド本体１０の円筒部１４の外径より僅かに大きく形成され、外径はフレーム部２０の内径より小さく、かつ、放水時における降下時に保持リング２２に係止される大きさに形成されている。ストッパリング３５の内径側は、円筒状に形成され、ストッパリング３５の降下時に、円筒部１４によってガイドされるようになっている。

また、このスプリンクラヘッド１は感熱分解機構４０を備えており、この感熱分解機構４０は係止部材ホルダ４１及び感熱部５１から構成されている。

係止部材ホルダ４１は、フレーム部２０の下端に設けられ、フレーム部２０内に摺動可能に配設されており、その詳細を図４（ａ）〜（ｄ）に示している。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ断面図、図４（ｃ）は同図（ａ）のｃ−ｃ断面図、図４（ｄ）は同図（ｂ）のｄ−ｄ断面図である。

係止部材ホルダ４１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるように、上部に天板４２が形成された円筒状の形状から構成されている。上部の天板４２には調整ねじ４３が挿通されるねじ穴４４が設けられ、筒部の側面にはボール挿入穴４５が例えば４個形成されている。更に、筒部の内周面には感熱部保持リング５５が挿入される溝部４６が形成され、その溝部４６の下方には外側方向に径が大きくなるテーパ面４７が形成されている。筒部の下部にはフランジ部４８が形成されており、このフランジ部４８の上面とフレーム部２０の下端面とが当接する。係止部材ホルダ４１の筒部の外形は、フレーム部２０の内径よりわずかに小さく形成されている。係止部材ホルダ４１のボール挿入穴４５には鋼材からなるロックボール４９が挿入され、その外側にはロックボール４９を内側に押圧する一部に切り込みのあるＣ型リング（係止部材）５０が取り付けられる。また、このＣ型リング５０は、フレーム部２０の溝部２４にその一部が挿入された状態になり、感熱分解機構４０がフレーム部２０から落下しないようにしてある。なお、ボール挿入穴４５の直径は、ロックボール４９の外径よりも大きく形成されているものとして、ピストン５７（図１（ｂ）、図６参照）の降下により内側に移動する。

感熱部５１は、図１（ｂ）に示されるように、シリンダ５２、感熱部保持リング５５、可溶合金５６、及びピストン５７から構成される。シリンダ５２は、図５（ａ）（ｂ）に示されるように、有底円筒状に形成され、その外壁に円板状の感熱板５３を備えている。また、シリンダ５２の上部の感熱板５３はその外側を肉厚にし、その外周壁には溝部５４が形成されている。この溝部５４は、係止部材ホルダ４１の溝部４６と対向して配置され、感熱部保持リング５５が溝部５４と係止部材ホルダ４１の溝部４６とに跨って装着されることにより、シリンダ５２が係止部材ホルダ４１に保持される。可溶合金５６は、例えばコンプレッション半田等からなる感熱素子であり、シリンダ５２内の下部に収容され、熱によって溶融する。

ピストン５７は、図６（ａ）（ｂ）に示されるように、断面Ｔ字型に形成され、シリンダ５２内において可溶合金５６上に上下に摺動可能に収容される。またピストン５７の外周部にはテーパ面５７ａが形成されており、このテーパ面５７ａは係止部材ホルダ４１のロックボール４９が内側に落ち込まないようにロックボール４９を支えている。即ち、ロックボール４９はＣ型リング５０により内側に付勢されているが、テーパ面５７ａはロックボール４９に当接してその移動を規制している。

上記のようなスプリンクラヘッド１においては、加圧された消火水が供給されており、弁体３１がヘッド本体１０の放水口１１を封止しており、消火水が漏れないようにしている。この状態においては、放水口１１の消火水の水圧や部品の組立荷重が、デフレクタアッセンブリ３０、係止部材ホルダ４１を介してＣ型リング５０に作用することになるが、Ｃ型リング５０は、フレーム部２０の溝部２４の下面側に面接触（又は線接触）しているので、点接触によって引き起こされるような噛み込みは起こらない。そして、Ｃ型リング５０はロックボール４９を常に内側に移動させるように作用しているが、ピストン５７のテーパ面５７ａによって移動が阻止されているために、その位置に保持され、係止部材ホルダ４１がフレーム部２０に保持されている状態が継続する。また、感熱部５１は感熱部保持リング５５によって係止部材ホルダ４１と係合されており、その結果、感熱分解機構４０がフレーム部２０に保持された状態になっている。また、デフレクタアッセンブリ３０は、直接的には、係止部材ホルダ４１に取り付けられた調整ねじ４３により保持されており、皿ばね３２によるばね力を調整するには、この調整ねじ４３の位置を調整する。このようにして、フレーム部２０内にはデフレクタアッセンブリ２０及び感熱分解機構４０が収納されてその位置が保持されている。なお、感熱部保持リング５０も保持リング２０もＣ型リング５０と同様に一部に切り込みのある環状のリング体であるが、これらはＣ型リング５０と違って、組み立て状態においては、外側に広がるように付勢されており、Ｃ型リング５０だけが内側に縮むように付勢されている。

上記のスプリンクラヘッド１の組み立て方法の一例を説明する。
図７及び図８は、スプリンクラヘッド１の組み立て過程を時系列に示した工程図である。なお、図７及び図８は切断端面を図示しているが、ハッチング等の記載は省略されている。ヘッド本体１０とフレーム部２０とを上下方向を逆にして載置し（図７（ａ））、フレーム部２０の底部の開口部にデフレクタアッセンブリ３０を挿入する（図７（ｂ））。そのデフレクタアッセンブリ３０の挿入の際には保持リング２２を溝部２１に装着する。
ここまでの過程を具体的に説明すると、保持リング２２は通常では、ヘッド本体１０のフレーム部２０の内径よりも大きい外径を有するので、少し径方向に押し縮めた状態にしてフレーム２０内に挿入する。フレーム部２０の下端のテーパ面２３は、径が大きくなっているので、保持リング２２の挿入が行いやすい。保持リング２２は、デフレクタアッセンブル３０のデフレクタ３３で押し込むようにして、フレーム部２０の溝部２１側に入れていく。
テーパ面２３を通過した保持リング２２は、まず溝部２４に嵌まることになるが、溝部２４の上方がテーパ面となっていることから、デフレクタ３３を押しこむことで、そのテーパ面を乗り越えて、溝部２１に嵌まって保持されることになる。こうして、図７（ｂ）の状態になる。
そして、その上に、係止部材ホルダ４１を装着する。その際には、係止部材ホルダ４１にはロックボール４９及びＣ型リング５０は装着されているものとする（図７（ｃ））。Ｃ型リング５０は、内側に縮むバネであるので、フレーム部２０への挿入は、容易に行える。続いて、ピストン５７を装着し（図８（ｄ））そのテーパ面５７ａにより、ロックボール４９を外側に押し出し、それによりＣ型リング５０を溝部２４にはめる。そして、可溶合金５６が収納されているシリンダ５２を装着する（図８（ｅ））。シリンダ５２の装着に際しては、感熱部保持リング５５が溝部５４に装着された状態で行うものとし、感熱部保持リング５５はシリンダ５２の溝部５４と係止部材ホルダ４１の溝部４６とに跨って装着される。この感熱部保持リング５５の取り付けも、保持リング２２の取り付けと同様であり、最初は、係止部材ホルダ４１の下端の開口がテーパ面４７となっているので、感熱部保持リング５５の挿入を行いやすくなっている。テーパ面４７を乗り越えた感熱部保持リング５５は、外側方向に広がって、溝部５４に嵌まって保持されることになる。
このように部品が組み込まれたスプリンクラヘッドを上下方向を逆にすると、図１（ａ）（ｂ）に示されるような状態が得られる。このように組み立てにおいては、内部の部品を順次一軸上に、つまり部品を傾けることなく挿入していくことで組み立てることができる。しかも、ねじ込み作業がまったく不要であるため、向上において組み立てを自動化させやすい。なお、上記の説明においては、感熱分解機構４０の部品を個別に組み込む例について説明したが、感熱分解機構４０を組み立てておいてから、それを組み込むようにしてもよい。

次に、上記のスプリンクラヘッド１の動作を説明する。
図９（ａ）（ｂ）はスプリンクラヘッド１の動作過程を示した図である。
スプリンクラヘッド１の監視状態においては、ヘッド本体１０の放水口１１には加圧された消火水が供給されており、弁体３１には消火水の圧力が加えられている（図１（ｂ）参照）。火災が発生すると、その熱気流が感熱板５３に当たると感熱板５３は加熱され、その熱がシリンダ５２へ伝播する。そして、シリンダ５２内に収容された可溶合金５６が周囲から加熱されて溶融し始め、溶融した可溶合金５６はシリンダ５２とピストン５７との間から流出してその体積が減少する（図９（ａ））。

可溶合金５６が溶融してピストン５７の下の部分の体積が減少すると、ピストン５７がその体積の減少に対応して降下する。ピストン５７が降下すると、Ｃ型リング５０により内側に付勢されているロックボール４９がピストン５７のテーパ面５７ａを超えて内側に移動し、それによってＣ型リング５０も内側に移動することになる。Ｃ型リング５０の移動によって感熱分解機構４０とフレーム部２０との係合が解除されることになる。その結果、感熱分解機構４０は自重、皿ばね３２のばね力及び消火水の水圧により下降し、フレーム部２０から離脱して落下する。同時に、弁体３１を含むデフレクタアッセンブリ３０も自重、皿ばね３２のばね力及び消火水の水圧によって落下し、ストッパリング３５がフレーム部２０の溝部２１に取り付けられている保持リング２２に係合し、フレーム部２０に吊り下げられた状態で保持される（図９（ｂ））。以上の動作により、ヘッド本体１０の放水口１１が開放され、消火水はデフレクタ３３から散水されて火災を消火する。

以上のように本実施形態においては、円筒状のフレーム部２０の内壁に環状の溝部２１を形成し、保持リング２２を溝部２１に内側に突出するようにして装着しており、そして、この保持リング２２により火災の際にストッパリング３５を係止するようにしているため、フレーム部２０の内壁に突起した段差を形成する必要がなくなり、製作の際に、従来のように切削が面倒であるという問題点が解消されている。
また、フレーム部２０の内壁に突起した段差が無いことから、図７及び図８に示されたように、組み立て部品を一方向から挿入して組み込むことが可能になっており、製作がし易いものとなっている。
また、本実施形態のスプリンクラヘッド１は、ヘッド本体１０とフレーム部２０とが一体に形成されており、部品点数が減少しており、このため、製作工数の低減が可能になっている。

また、本実施形態のスプリンクラヘッド１は、感熱部５１を、フレーム部２０に固定されている係止部材ホルダ４１に固定するのに、感熱部保持リング５５を用いている。この感熱部保持リング５５の外側に広がる力で感熱部５１が固定されている。例えば感熱部５１を固定するのにねじ構造を用いると、組み立ての際に感熱素子である可溶合金５６に回転力が加わり、可溶合金５６にクリープを発生させるおそれがある。しかし、本実施形態では感熱部保持リング５５を用いるので、感熱部５１を一軸方向に動かすだけで簡単に固定でき、可溶合金５６に回転力を与えることがないので、可溶合金５６にクリープが発生するのを抑制することができる。また、可溶合金５６に円柱状のものを用いた場合には、ドーナツ形状のものとの対比においても、面積当たりの荷重が小さくなるので、この点からもクリープの発生が抑制される。

また、本実施形態においては、フレーム部２０と感熱分解機構４０とを係合するための機構として、ロックボール４９の外側にＣ型リング５０を設けて、水圧等の荷重をロックボール４９ではなく、Ｃ型リング５０が受けるようにしてある。このため、Ｃ型リング５０はフレーム部２０の溝部２４に対して面荷重（又は少なくとも線荷重）として作用するので、ロックボール４９で直接加重を受けた場合に起こるようなフレーム部２０の溝部２４への食い込み（噛み込み）が生じない。よって動作不良を起こしにくくすることができる。

また、本実施形態においては、係止部材ホルダ４１は、その下部に外周方向に拡径されたフランジ部４８が形成され、フランジ部４８の上面とフレーム部２０の下面とが当接するように構成されていることから、衝撃力がフランジ部４８に加わったとしても、その衝撃力はフレーム部２０側に伝達されて、弁体３１やシリンダ５２等に伝達されるのが避けられている。このため、破損が避けられており、水漏れ等のおそれが無い。特に、係止部材ホルダ４１内にあるＣ型リング５０がフレーム部２０の溝部２４と線状で接しているので、Ｃ型リング５０全体で衝撃力を吸収できるので、衝撃により強い構造となる。

なお、上記の実施形態においては、係止部材ホルダ４１の外周側にロックボール４９及びＣ型リング５０を設けた例について説明したが、内側に付勢されるリング体であれば他の構成でもよく、例えば係止部材としてロックボール４９を用いずにＣ型リング５０ｄだけで構成するようにしてもよい。
また、感熱素子として円柱状のものを用いた例について説明したが、その形状は任意の形状を採用してもよい。またヘッド本体とフレーム部とは別体で構成するようにしてもよい。感熱素子となる可溶合金は、合金でなくてもよく、例えば樹脂からなる可溶片であってもよい。
また、フレーム部は、ヘッド本体と一体で形成されたもので説明したが、これらは別体構造で構成してもよく、ヘッド本体にフレーム部をねじ込む構造のものに本発明を適用してもよい。
また、感熱分解機構に関してはボール、リングを使用したもので説明したが、ボールやリングに限定されず、一対のレバーを利用したリンク機構で感熱分解機構を構成してもよく、要は、弁体を支持し、火災時に分解または破裂する機構であれば、他の感熱分解機構を使用してもよい。

本発明の実施形態１に係るスプリンクラヘッドの正面図及び縦断面図である。 ヘッド本体及びフレーム部の縦断面図である。 デフレクタアッセンブリの縦断面図である。 係止部材ホルダの上面図、ｂ−ｂ断面図、ｃ−ｃ断面図及びｄ−ｄ断面図である。 感熱部の断面図及び底面図である。 ピストンの縦断面図及び底面図である。 スプリンクラヘッドの組み立て過程を時系列に示した工程図（その１）である。 スプリンクラヘッドの組み立て過程を時系列に示した工程図（その２）である。 スプリンクラヘッドの動作過程を示した図である。

符号の説明

１ スプリンクラヘッド、１０ ヘッド本体、１１ 放水口、１２ フランジ、１３ ねじ部、１４ 円筒部、 ２０ フレーム部、２１ 溝部、２２ 保持リング、２３ テーパ面、２４ 溝部、２５ 間隙、３０ デフレクタアッセンブリ、３１ 弁体、３１ａ 本体部、３１ｂ 頭部、 ３３ デフレクタ、３４ 支柱、３５ ストッパリング、 ４０ 感熱分解機構、４１ 係止部材ホルダ、４２ 天板、 ４３ 調整ねじ、４４ ねじ穴、 ４５ ボール挿入穴、４６ 溝部、４７ テーパ面、４８ フランジ部、４９ ロックボール、５０ Ｃ型リング、５１ 感熱部、５２ シリンダ、５３ 感熱板、５４ 溝部、 ５５ 感熱部保持リング、５６ 可溶合金、５７ ピストン、５７ａ テーパ面。

Claims (3)

1. 内部に放水口を有するヘッド本体と、
   前記放水口を塞ぐ弁体と、
   前記弁体を支持する感熱分解機構と、
   前記弁体に接続されたデフレクタと、
   前記デフレクタと支柱を介して接続されたストッパリングと
   を備えたスプリンクラヘッドにおいて、
   内壁に環状の溝部が形成された、前記ヘッド本体の下部に接続された円筒状のフレーム部と、
   外側に広がるように付勢され、前記フレーム部の内壁より内側に一部が突出するようにして前記溝部に装着された保持リングと
   を備えたことを特徴とするスプリンクラヘッド。
2. 前記ヘッド本体と前記フレーム部とは一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載のスプリンクラヘッド。
3. 内部に放水口を有するヘッド本体と、
   前記ヘッド本体の下部に接続された円筒状のフレーム部と、
   前記放水口を塞ぐ弁体と、
   前記弁体を支持する感熱分解機構と、
   を備えたスプリンクラヘッドにおいて、
   前記感熱分解機構は、
   前記フレーム部側に係止される係止部材を保持する係止部材ホルダと、
   少なくともピストン、シリンダ及び感熱素子からなる感熱部とを備え、
   前記感熱部を感熱部保持リングを介して前記係止部材ホルダ側に固定したことを特徴とするスプリンクラヘッド。

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