JP2009526615A - 防火用特殊用途スプリンクラー - Google Patents
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Abstract
【課題】補助的なポンプを必要とせず、高い天井/高い困難度の環境における保護を提供することのできるスプリンクラーおよびその配置方法を提供する。
【解決手段】それぞれの適用範囲が、特別な危険もしくは25フィートもしくはそれ以上の天井高さ(35〜40フィートの天井高さを含む)までの高く積まれた保管庫の環境において、80平方フィートを超え、好ましくは200平方フィートを下回るように配列されることのできるデザインを有するスプリンクラー。その好ましい実施形態では、各スプリンクラーが低圧スプリンクラー(例えば、7〜10psi)であり、25もしくはそれ以上であって、好ましくは18〜40の範囲にある公称のK因数を持ち、101m1/2s1/2よりも大きいRTIを持ち、大きい水滴を作りだすデフレクターを含み、NFPA−13の基準を満たしている。
【選択図】図1
【解決手段】それぞれの適用範囲が、特別な危険もしくは25フィートもしくはそれ以上の天井高さ(35〜40フィートの天井高さを含む)までの高く積まれた保管庫の環境において、80平方フィートを超え、好ましくは200平方フィートを下回るように配列されることのできるデザインを有するスプリンクラー。その好ましい実施形態では、各スプリンクラーが低圧スプリンクラー(例えば、7〜10psi)であり、25もしくはそれ以上であって、好ましくは18〜40の範囲にある公称のK因数を持ち、101m1/2s1/2よりも大きいRTIを持ち、大きい水滴を作りだすデフレクターを含み、NFPA−13の基準を満たしている。
【選択図】図1
Description
本出願は、消火作業において使用されるスプリンクラーおよびスプリンクラーシステムに関する。
特に、本出願は、「特殊スプリンクラー」として知られるものに関し、好ましくは補助的なポンプを必要とせず、「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有(ここでは、時々、ハイチャレンジファイアとして参照される)を制御するためにスプリンクラーを使用することができるような、天井の高い保管庫設備における、それらの配置方法に関する。
それらの実施方法として、防火スプリンクラーは数十年の間知られている。
スプリンクラーもしくは複数のスプリンクラーの配列は、火によって引き起こされる潜在的な困難性を与えられ、制御(つまり、封じ込め)あるいは抑制のいずれかを達成する。
しかしながら、現実的な用途を持ち、且つ、産業(NFPA(National Fire Protection Association)-13)および証明機関(例えば、保険業者安全試験所(UL)あるいは工場相互(FM))によって確立された様々な基準を満たすスプリンクラーもしくはスプリンクラーシステムの開発は、大きな挑戦となる。
その最も基本的観念では、スプリンクラーは一般に次のものを含む。
・入口端部およびこれに対する放出端部を有する一般的な管状体;
・入口端部と放出端部の間に延びる内部通路;
・スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクター;
・内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部;
・閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガ
・入口端部およびこれに対する放出端部を有する一般的な管状体;
・入口端部と放出端部の間に延びる内部通路;
・スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクター;
・内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部;
・閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガ
同様に、多くの既知のタイプのスプリンクラーが一般にある。
2つの最も一般的なタイプは、「直立する」タイプおよび「垂下の」タイプである。
直立するスプリンクラーは、操作可能に給水管に埋め込まれ、給水管もしくは給水路上に鉛直方向に延びる。垂下のスプリンクラーは、操作可能に給水路に埋め込まれ、当該給水路の下方に垂れ下がる。
それぞれが様々な利点を持っている。
しかしながら、近年、より大型のスプリンクラーが開発されており、そしてそれらはより大きな水路によって給水される。
結果として、直立したスプリンクラーよりも下にあるより大きな送水管は、しばしば「影」と呼ばれる、水の流れに対する障害を作り出す。その上、水出口を下方ではなく上方に持っていることによって、水の勢いが減衰される。
さらに、直立させる方向付けは、パイプ上でのアクセスおよびクリアランスに関係する設備問題をしばしば生む。それにもかかわらず、水の流れを導くための傘状のデフレクターを使用することができるという利益から、直立させるデザインは特殊目的用途のためにしばしば設計されていた。
しかしながら、一般には、特別な要求を達成することができる場合、垂下タイプのスプリンクラーが好まれる。
スプリンクラーの管状体のサイズは、「流量係数」あるいは「K因数」と呼ばれるものによって通常は称される。一般に、K因数が大きいほど、管状体の内部通路の直径は大きくなる。
K因数は、内部通路を通る水の流量と等しく、平方インチ範囲当たりのポンドで表される管状体に供給される水の圧力の平方根によって、ガロン/分を割ったものとして、英国単位で以下に表現される(gpm/psi1/2)。
しかしながら、当業者は、1平方メートル当たりのニュートンで表される管状体に供給される水の圧力の平方根によって、1分当たりのリットルを割ったものとして、SI単位でK因数を表現することができることを十分理解するであろう(L/min/kPa1/2)。
産業上よく知られるように、流量係数は、通路の最も小さな横断面積(言いかえれば、通路の筒状部分の最も小さな直径)によってほぼ決定される。
スプリンクラーの流量係数かK因数は標準流量試験によって決定される。典型的には、K因数はスタンダードサイズで表現される。それは整数値あるいは半整数値である。
基準値あるいは公称値は、一定の整数あるいは半整数値±半整数を包含する。
したがって、25の名目上のK因数は、24.5と25.5の間の測定されるK因数をすべて包含する。
したがって、25の名目上のK因数は、24.5と25.5の間の測定されるK因数をすべて包含する。
与えられた環境の中で発揮されるスプリンクラーの能力もしくは複数のスプリンクラーからなるシステムの能力は、しばしば、アレイ中の単一のスプリンクラーあるいはアレイ中の複数のスプリンクラーが、どれくらい速く活性化されるかに基づいて変わる。
管状体の放出端部における閉鎖部を解放するために作動される熱反応性トリガによる速度にはいくつかのバリエーションが存在する。
業界は、一般に、当該応答時間を「応答時間指標」あるいは「RTI」として参照する。これは、熱に対する感度の指標である。反応は、様々な方法で測定することができる。
スプリンクラーのための2つの主要なリスティング機関(FMとUL)は、適切な反応が提供されていると保証するために温度定格および応答時間指標の組み合わせを使用する。
τが秒単位のトリガの熱の時定数で、uがトリガを横切るガスの速度であるとき、RTIはτu1/2と等しい。
RTIは、次の方程式によって風洞の中で実験的に決定される。
RTI = −txu1/2/ln(1−ΔTb/ΔTg)
RTI = −txu1/2/ln(1−ΔTb/ΔTg)
ここでtxは、スプリンクラーの実際の反応時間もしくは動作時間である。uは、スプリンクラーを用いた場合における試験区間でのガス速度である。ΔTbは、トリガの動作温度(個別の熱浸透テストによって決定)と、トンネルの外側の周囲の温度(つまり、スプリンクラーの初期温度)との間の差である。また、ΔTgは、スプリンクラーが配置される場所におけるトンネル内でのガス温度と、トンネルの外側の周囲の温度との差分である。
さらなる勢いを提供するRTIを測定するために、工場相互および保険業者安全試験所によって確立された基準がある。
スプリンクラーが火をコントロールする希望の最終結果を達成する方法は、様々な専門家によって研究されてきた。見解の一致はないが、複数のスプリンクラーによって放出された水が、複合的な方法によって火を攻撃することは一般によく認識されている。
それらの方法の内の1つは、放出された水の比較的小さい水滴が火の熱によって天井までの冷たいガス層内を上昇させられている場所での天井における両方を冷却することによる。
より低いK因数を持ったスプリンクラーは、より大きな放出圧力を持つ傾向がある。したがって、より多くの割合の小液滴または霧が生成される。したがって、より小さなK因数を持ったスプリンクラー(つまり、一般により小さな穴を有するスプリンクラー)の利点のうちの1つは、天井の高さでの冷え方を増加させることである。
別の方法として、スプリンクラーの性能は、放出される水を有することによる。それが十分な量で十分に早く到達した場合、その領域が燃えているのを上回って湿らせる。そして、このようにして、炎のさらなる拡散のコントロールを補助する上での冷却効果をもたらす。水をより放射状に外側へと導くスプリンクラーは、この利点を備えている傾向がある。
最後に、一般に「浸透」と呼ばれる属性がある。これは、火に到達するための放水性能に関係がある。この放水性能は、その勢いのため、いずれも(つまり、速度及び/又は水滴サイズ)要求する。水は火炎プルームに浸透することができる。
水圧が同じである場合、大きなK因数は、より勢いが小さく、より大きな水滴を提供することは長い間認識されてきている。
当業者によって理解されているように、浸透が希望のレベルで且つ希望のパターンで生じるかどうかは、以下を含むいくつかの要因に依存している。
・放水時の水の速度は、同じ水圧供給に対して、一般により低いK因数でより速くなる傾向がある。
・スプリンクラーの、意図した範囲もしくは密度 − 流れに集中した狭い範囲で散布することによる、浸透の促進
・天井高さ − スプリンクラーのより高い位置への配置は、プルームに対して熱反応性トリガを作動させるのに要する時間を増加させ、またこのようにしてしばしば、浸透されるべき、より熱く、強いプルームを生じさせる。
・水をリリースするトリガ機構の速度もしくはRTI
・燃えている材料の性質
・目的(つまり、制御もくは抑制)
・放水時の水の速度は、同じ水圧供給に対して、一般により低いK因数でより速くなる傾向がある。
・スプリンクラーの、意図した範囲もしくは密度 − 流れに集中した狭い範囲で散布することによる、浸透の促進
・天井高さ − スプリンクラーのより高い位置への配置は、プルームに対して熱反応性トリガを作動させるのに要する時間を増加させ、またこのようにしてしばしば、浸透されるべき、より熱く、強いプルームを生じさせる。
・水をリリースするトリガ機構の速度もしくはRTI
・燃えている材料の性質
・目的(つまり、制御もくは抑制)
制御モード密度領域(CMDA:Control Mode Density Area)スプリンクラー保護は、保管庫の保護のために最も一般に用いられているスプリンクラー技術である。それは1960年代終わりに開発された。
この時期に、格納技術に急速な変革があった。棚型保管庫が開発され、また品物は、より高い位置においても保管庫にアクセス可能とする様々な装置によってアクセス可能な状態で、より大きな倉庫におけるより高い位置で保管されていた。
そのようなときに使用されたスプリンクラーは、5.6および8.0のK因数を有する多くの設備において今日まだ使用されている基準を使用しており、また、これらのスプリンクラーは慣習的な給水設備(設備に供給される50psiの一般的な領域に水圧を持っているが、高い圧力は必要ではない)によって給水されることができる。
1970年代に、より大きなK因数のスプリンクラー、特に、K11.2のスプリンクラーが設計され、一般に「大粒の水滴」CMSAと呼ばれる。用語「大粒の水滴」は、デフレクター設計に加えたより大きなK因数が大きな水滴のより多くの割合を生んだという事実を指す。これは勢いを弱めたが、水滴のより大きなサイズによって、浸透および性能を高めた。
当該分野に属する者は、保護されるべき対象領域において、より大きな重要性が放水密度にある場所では、特に高い困難性を有する保管庫用のスプリンクラーとみなされるであろうものに対して、小さいK因数(K5.6およびK8.0のスプレースプリンクラー)に代えて、より大きな開口およびより低い操作圧力が採用されるかもしれないことを認識した。
天井の高さに依存して、これら大粒の水滴スプリンクラーの使用は受け入れられ、場合によっては、保管棚の上に取り付けられるより小さいK因数のスプリンクラーをなくすことができた。
1980年代には、工場相互の研究が、名目上のK因数14を持った「初期の早期抑制早い反応」(ESFR)スプリンクラーと呼ばれるものを開発した。
その開発は、2つの目的を有していた。
1番目は、より天井が高い設備の問題を扱うことであった。また、他方は「抑制」と呼ばれるものを達成することであった。
制御モードスプリンクラーは、一般に火が発火領域で燃え続けることを許容するが、火がそれ自体を焼き尽くすか、消防のある追加の手段が火を消すまで、その広がりをコントロールする。
抑制モードスプリンクラーは、火の成長を迅速に阻止するために浸透し、熱の拡散を縮小して、好ましくは火を消せるようにする。
ESFRスプリンクラーの次世代は、16〜25の範囲のより大きなK因数を採用した。
多くのこれらのESFRスプリンクラーにとっては大きな前進であり、実際に、ESFR技術はエンドユーザによって受諾されたが、速い応答属性の属性のうちの1つは意図しない結果を持っている。
RTIは、制御モードスプリンクラーのための過去のケースよりも著しく迅速である。14もしくはそれ以上のK因数を有するESFRタイプのスプリンクラーの設計パラメータのかなりの部分は、特に、低水圧での操作を行うために設計されたものであり、スプリンクラーが活性化されたときの炎の大きさや活性化するスプリンクラーの数を制限するために、スプリンクラーの迅速な反応に頼っている。
ほとんどのスプリンクラーに対する環境は、配列された棚のある倉庫であり、火災が発生したとき、火炎プルームが上昇するが、必ずしも直接に炎の直上ではない。多くの場合、空気の流れ、保管庫の配置、保管されている物の間の間隔、もしくは他の理由により、炎の熱分散パターンにはばらつきがある。
結果として、火に近い位置に配置されているスプリンクラーよりも先に、実施の意図したゾーンの向こう側のスプリンクラーが開くことはあり得る。このようなことが生じる場合、スプリンクラーシステムは、その意図した方法で作動しない。また、適切なスプリンクラーが適切なタイミングで起動されなかったことにより、炎が、制御もしくは抑制のいずれかのスプリンクラーシステムの性能を超える範囲まで成長すると、その有効性は大幅に縮小され、実際に保管設備全体の喪失をもたらすかもしれない。
スプリンクラーおよびスプリンクラーシステムの設計に付随する技術的困難性に加えて、市場において受け入れられるために、スプリンクラーはある特定の業界標準を満たし、また認められたリスティング機関によるそれら標準を満たすものとして保証されなければならない。
業界基準は全国防火協会(NFPA:National Fire Protection Association)によって確立される。自動防火スプリンクラーシステムの設計および導入のための最低必要条件を管理する現行の基準は、「スプリンクラー装置の導入基準」という題目のNFPA 13の1999年版である。
NFPA13の1999年版は、「軽度の危険」、「通常の危険」、「特別な危険」および「特殊な占有による危険」、様々なタイプの格納商品のクラスと同様に、「様々な保管庫」および「高く積まれた保管庫」、といった占有の様々なクラスを承認する。高く積まれた保管庫(ストレージ)は、立体的に積まれた、パレットに積まれた、高さ12フィートを越える棚型保管庫、貯蔵箱および棚を含む。
NFPA−13は、占有タイプおよび遭遇するであろう潜在的な火災の危険に基づいて、自動防火スプリンクラー装置用の必要条件を指定している。
その名称によって示唆されるように、軽度の危険の占有は、内容物の量もしくは可燃性が低く、比較的低い熱発生率を備えた火が予測される場所である。
その名称がほのめかすように、通常の危険は、内容物の量もしくは可燃性が軽度の危険に対して等しいかより大きい場所、可燃物の量が適度であり、貯蔵品の重なりが12フィートを超えない場所、および、中程度から高い程度の熱発生率を備える火が予測される場所での占有に関連する。
特別な危険の占有とは、内容物の量および可燃性が非常に高い場所において、高い熱発生率で急速に炎を成長させる可能性が非常に高いような状態である。
2つの他のカテゴリーとして、様々な保管庫および高く積まれた保管庫がある。それらの状態については、様々なレベルの防火必要条件は、材料がどのように格納されているかと同様に、材料のタイプ、材料の量、格納庫の高さ、および天井と格納庫の上面との間隔に基づく。
NFPA-13は更に、様々な危険な占有に対する、スプリンクラー1台当たりの保護の最大領域を指定する。
例えば、妨げられることのない天井構造をもつ軽度の危険用途についてはスプリンクラー1台当たり225平方フィート、すべてのタイプの承認された天井構造をもつ通常の危険用途についてはスプリンクラー1台当たり130平方フィート、任意のタイプの承認された天井構造に関して、1平方フィート当たり0.25ガロン/分以上の放水密度要求のある、特別な危険および高く積まれた保管庫については、スプリンクラー1台当たり100平方フィートである。
様々な保管庫のためのスプリンクラー1台当たりの保護の最大領域は、その通常の危険もしくは特別な危険の分類によって決定される。
NFPAは、このように上記基準を定める。また、リスティング機関は、同種のスプリンクラーに起こる選択された危険にふさわしい火炎試験に基づく標準のスプレー型の直立するスプリンクラーおよび垂下のスプリンクラーに対して、最大の許容間隔および最小の放水要求に対応する特別な設計によって基準が満たされているかどうかを確かめるための試験を実施する。
1973年頃には、NFPAが、「特殊スプリンクラー」として知られるカテゴリー・スプリンクラーを承認し始めた。「特殊スプリンクラー」は、例えば、放水パターン、床や壁の濡れ具合、構造上の要因によって起こり得るスプレーパターンの干渉、および反応感度といった危険有害性物質カテゴリーとしての要因についての相応の検討がなされるための、それらについての火炎試験が実施される場において、より広い領域をカバーするために特別に設計されたスプリンクラー(すなわち、対象範囲拡大型スプリンクラー)を含む。
1990年代の対象範囲拡大型の特殊スプリンクラーは、軽度の危険および通常の危険に対応して開発され承認された。また、特別に積まれたストレージにおける特殊スプリンクラーの使用は、配列の中でのそれぞれのスプリンクラーについての最大保護領域を削減した一般的ガイドラインの下で認可された。
実際に、1996年には、K因数22およびK因数30の範囲内の、より大きいK因数のスプリンクラーは、特別な危険および高く積まれたストレージの占有に対して好ましい特性を有していることが同様に示唆されており、対象範囲拡大型の直立するスプリンクラーおよび垂下のスプリンクラーの導入のためのガイドラインは、NFPA−13の1996年版に含まれている。
同様に、1990年代に、範囲拡張型(つまり、特殊スプリンクラー)は、より迅速な応答時間を有していなければならない旨が示唆されている。具体的には、熱反応性トリガのRTIは、100 meter1/2sec1/2 (m1/2s1/2)よりも小さく、好ましくは、50 meter1/2sec1/2 (m1/2s1/2)よりも小さい値であり、大きいK因数であるべきである(例えば、16よりも大きい値が使用されるべきである。)。
よって、初期抑制スプリンクラーもしくは対象範囲拡張型特殊スプリンクラーの両方に関して、16よりも大きいK因数であり、100 meter1/2 sec1/2よりも小さいRTIが開発されたのは驚くべきことではない。
それにも拘わらず、特殊スプリンクラーが、各スプリンクラー均等割りで拡張対象範囲を提供するように意図されていたという事実にもかかわらず、NFPA13のより近接した配置の要求は、スプリンクラーが特別な危険および高く積まれた保管庫施設において使用される場合に、より高密度に配列されることを要求している(例えば、スプリンクラーあたり100平方フィート以内の範囲)。
結果として、非常に敏感なトリガ機構を有するスプリンクラーは、それらの対象範囲の設計において意図されたよりも近接して配列される。その結果、より速いRTIは、誤ったスプリンクラーが活性化され、複数のスプリンクラーからなるシステムが意図したように振舞わない、という可能性に帰着した。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、補助的なポンプを必要とせず、高い天井/高い困難度の環境における保護を提供することのできるスプリンクラーおよびその配置方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、それぞれの適用範囲が、特別な危険もしくは25フィートもしくはそれ以上の天井高さ(35〜40フィートの天井高さ、さらに60フィートと同等の高さを含む)までの高く積まれた保管庫の環境において、80平方フィートを超え、好ましくは200平方フィートを下回るように配列されることのできるデザインを有するスプリンクラーが開示されている。
具体的には、その好ましい実施形態では、各スプリンクラーが低圧スプリンクラー(例えば、7〜10psi)であり、25もしくはそれ以上であって、好ましくは18〜40の範囲にある公称のK因数を持ち、101m1/2s1/2よりも大きいRTIを持ち、大きい水滴を作りだすデフレクターを含み、NFPA−13の基準を満たしている。
より速いRTIが有益であるという概念に反して、本発明はより遅いRTIを採用する。したがって、トリガの役割をするのに必要な、より高いレベルで検知される熱が必要である。
結果として、それは最初に1つ以上のスプリンクラーヘッドを操作することを意図して設計され、また、低い速度、より広い対象領域に起因した、誤ったスプリンクラーの早すぎる活性化による、スプリンクラーの活性化における障害物の悪影響、および、スプリンクラーヘッドの数が少ない場所での悪影響は、大幅に低減される。
同様に、複数のスプリンクラーを同時に作動させる場所において、「影」効果は、適切な適用範囲を提供するスプリンクラーに対する悪影響を持ちそうにない。
上述のように、本発明は、それゆえに、さらに垂下のスプリンクラーと同様に直立するスプリンクラーの使用も熟考する。
結果として、システムは、35、40あるいは60フィートの天井高を含む高い天井/高い困難度の環境における保護を提供する。
以上に詳述したように本発明によれば、補助的なポンプを必要とせず、高い天井/高い困難度の環境における保護を提供することのできるスプリンクラーおよびその配置方法を提供することができる。
(関連出願に関する言及)
この出願は、2006年2月15日に出願された米国仮出願60/774,052号の利益を主張する。当該出願の開示内容は、その全体が参照(参考)としてここに組み込まれ、この出願の一部を構成している。
この出願は、2006年2月15日に出願された米国仮出願60/774,052号の利益を主張する。当該出願の開示内容は、その全体が参照(参考)としてここに組み込まれ、この出願の一部を構成している。
図1に関して、本発明の好ましい実施形態に従うスプリンクラー10は、2つの主な構成要素(フレーム12およびデフレクター14)を有している。
フレーム12は、水のような消防液体(不図示)の流れを受けるために、その上部が入口開口部16を有する中空形状であり且つ実質的に管状となっている。
便宜上、本出願では、液体を水と呼ぶが、どのような適切な流動性物質が使用されてもよい。
フレーム12は、それを通じて水の流れを下方に放出することのできる、下部の出口開口部(不図示)をさらに含んでいる。
スプリンクラー10は、水の流れを、水の流れから所定のパターンでまかれる水滴のスプレーへと変換するために、少なくとも部分的に水の流れを遮断する、フレーム12の下方に配置されたデフレクター14を備えた垂下のタイプである。
フレーム12は、上部の入口端部24に入口開口部16を持っている内部通路22を定義する管状体20を含んでいる。
フレーム12中の通路22の下部の放出端部(反対側端部)は、出口開口部を形成する。
ネジ山28は、水もしくは他の消火用液をそれへ運ぶため、スプリンクラー10が滴下もしくは給水用のパイプ(不図示)に連結されることを可能にするために、入口端部24の外部に設けられている。
20代の中間値から、40代の低い値から中間値までのK因数で、パイプは、主な、公称3インチの直径のパイプにより供給されると思われ、且つスプリンクラーは、公称1インチの直径のパイプに備えつけられている。このようにして、直立するスプリンクラーにはそれほど相応しくなくなる。
図1に示されるように、フレーム12は更に、一般に、本体20の放出端部26から離れるように延び、内部通路の中心軸に沿った円錐形のスクリューボスもしくはノーズ36を形成するために合流する、向かい合う支えアーム32,34を有するヨーク30を含んでいる。
支えアーム32、34およびスクリューボスあるいはノーズ36は、本体20の放出端部と並列に配置され、該放出端部と間隔を空けて面しているデフレクター14を支持する。
2つの対称的に位置する支えアームが推奨されるのに加え、好ましくは、中心軸周りに対称的に位置し、中心軸から間隔を空けて配置された、追加の支えアームが提供されてもよい。
同様に、管状体20の放出端部を出る水の散布パターンを支援するために、ノーズ36は、形状および設計において修正されてもよい。
フレーム12は、組み立て負担を軽減し、多くの角度からの容易な締結を可能とするために好ましくは6角形状に形成された周縁ボス38におけるボディ20の放出端部で好ましくは拡大されている。
スプリンクラー10は、更に、火災が発生するまで、水の流れを防ぐために、内部通路22を出口穴18(図2の中で示される)で閉塞するための作動機構40を含んでいる。
1つの実施形態では、脆弱なガラス球46の熱反応性トリガは、トリガが活性化されるまでの間、開放可能に閉鎖を保持するためにマウントされる。
バルブ46は、熱反応性の液体で満たされる。
火災の間、周囲の温度が上昇し、その結果バルブ46中の液体を膨張させる。
周囲の温度がスプリンクラー10の定格温度に達する場合、バルブ46は粉々になる。
その結果、通路22はすべての密閉部材が取り除かれ、水はデフレクター14へ向けて放出される。
脆弱なガラス球が図示されているが、当該分野でよく知られるような他のトリガ装置も適用可能である。
例えば、図2に示されるように、作動機構40は可溶性のはんだリンク42の形状であることができる。
火からの周囲の温度がスプリンクラー10の定格温度に達する場合、はんだは柔らかくなり、リンクが分離し、それによって、出口穴18を閉じる密閉部材を解放する。
その結果、通路22はすべての密閉部材が取り除かれ、水はデフレクター14へ向けて放出される。
図3に詳細に示されるデフレクター14は、好ましくは垂下のスプリンクラーと使用される。
上記デフレクターは、一実施形態であり、他の実施形態は、作動する上で、スプリンクラーの下方のやや中央へ向けて、また同様に、対象範囲の有効な放射状の外側領域が、好ましくは100平方フィートを超え、好ましくは200平方フィートよりも小さく、また、好ましくはほぼ144平方フィート程度となるように放射状に外側へ向けて水を導くための通路を提供するスプリンクラーをもつ前提を付与された必要以上の実験を行わずとも、当業者にとっては明らかなものになるであろう。
それにもかかわらず、当業者によって理解されるように、より狭い対象領域(例えば、80平方フィート)が、複数のスプリンクラーの近接した配列(つまり、配置)が要求される場において、望まれるかもしれない。
図1および図2において示されるように、デフレクター14は一般に環状の外周部36を持つ一般に平面状であり環状の中央部50を有している。
複数の枝52それぞれは、それぞれの外側端部54まで放射状に外側に延びている。
枝52は、周方向において間隔を空けられている。
枝52は、周方向において間隔を空けられている。
図3に示されるように、各ペアの枝は、配列中に10個のこのようなY形状のユニット56を有する図3における実施形態を備えた幾分Y形状のユニット56を定義する。それぞれのY形ユニット56の固体表面58は、水の流れを外側へ導く。
長孔領域もしくは開口領域60は、水をより直接的に下方へ導くための通路を提供している。
その好ましい実施形態では、より直接的にデフレクター下方への流れを許容する上記開口は、例えば、同等のサイズの防火スプリンクラーのための比較可能なデフレクターよりも狭い。
その結果、水の大部分は外側に放射状に導かれる。また、ある程度は、スプリンクラーヘッドの下方に導かれる水量は減少される。
図4は、好ましくは直立したスプリンクラーと共に使用されるデフレクター14の実施形態を示している。スプリンクラーの本体は、一般的に、垂下のスプリンクラーについて上述された通りである。
デフレクター14は一般に環状の外周部36を持つ一般に固体であり環状の中央部50を含んでいる。
開口62は、従来の方法でフレーム12に接続するために、中央部50の中央に設けられる。
好ましくは、垂下14がフレーム12に付けられている場合、中央部50は、出口穴18の観点から多少凹面となっている。
環状のフランジ64は、中央部50の外周部36上に一体的に形成されている。環状のフランジ64は、中央部50に対して、多少垂直な方角に曲げられるか傾斜させられている。
環状のフランジ64は、それぞれの外側端部54まで放射状に外側に延びており、複数の別々に間隔を置かれた枝52を形成する複数の長孔60を含んでいる。
中央部50の固体表面および複数の枝58は、水の流れを下方へ導く。
つまり、直立するスプリンクラーが活性化される場合、水は出口穴18から流れ出て、凹面状に形成された中央部50およびデフレクター14の下方に傾斜する枝52によって下方へ向きをそらされる。
つまり、直立するスプリンクラーが活性化される場合、水は出口穴18から流れ出て、凹面状に形成された中央部50およびデフレクター14の下方に傾斜する枝52によって下方へ向きをそらされる。
反対に、長孔もしくは開口領域60は、水をより直接的に上向きで、かつ外側へ向けて導くための通路を提供している。
好ましい実施形態では、デフレクターからフローが放射状に外側へ流れるのを許容する長孔領域は、例えば、同等のサイズのスプリンクラーのための比較可能なデフレクターよりも開口している。
さらに、環状のフランジ64に形成された長孔60は、さらに中央部50へ距離を拡張することができ(図4の隠れ線で図示)、及び/又は、追加の長孔60(不図示)を、中央部に形成することができる。
その結果、水の大部分は外側に放射状に導かれる。また、ある程度は、スプリンクラーヘッドの下方に導かれる水量は減少される。
図5は、例えば、10〜12フィートの距離でそれぞれ間隔を空けて、個々のスプリンクラー10の複数を組込んだスプリンクラーシステムを概略的に示している。
上記間隔は、スプリンクラー10のRTIと分散の特徴を与えられる。単一のスプリンクラーを活性化させるプルームは、同時に、少なくとも1つの追加の、好ましくは4〜10個のスプリンクラーからなる配列を実質的に同時に活性化させる。また、それによって、プルームを貫通させ、天井を冷却し、近接する領域を予め濡らし、またより好ましくは、高天井での特別な危険および高く積まれた保管庫(ストレージ)の占有における実際の大火災の領域を直接攻撃するために組み合わされた実際の実現される密度(ADD:actual delivered density)を提供する。
同様に、上記スプリンクラーは、通常は補助的なポンプを必要とすることなく、水圧が十分に低い場合において利用可能である。
開示された装置が好ましい実施形態に関して特に示され記述されたが、発明の範囲および精神から逸脱することなく、形状および詳細における様々な変更がそれらにおいてなされるであろうことは、当業者によって理解される。
従って、変更が上述のように示唆されたが、添付された請求項を参照することにより決定される発明の範囲内において、それらに限定されるものではないと考えられる。
10 スプリンクラー、12 フレーム、14 デフレクター、20 管状体、22 通路、32,34 支えアーム、40 作動機構、46 バルブ、50 中央部、56 Y形ユニット、58 固体表面、60 開口領域。
Claims (6)
- 入口端部および反対側端部とともに、入口端部と反対側端部の間に延びる内部通路を有する一般的な管状体を含み、少なくとも「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有に対して用いられ、スプリンクラーおよびこれに隣接するスプリンクラーの対象範囲が、80平方フィートよりも大きく且つ200平方フィートよりも小さい範囲となるように配列されるように構成されている低圧スプリンクラーであって、
スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクターと、
内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部と、
以下を特徴とし、閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガとを備え、
前記熱反応性トリガは、101meter1/2sec1/2(m1/2s1/2)よりも大きい応答時間指標を有し、
前記スプリンクラーは、16よりも大きく且つ40よりも小さいK因数を有し、
前記デフレクターは、少なくともNFPA13の1999年版ガイドラインの内容と同様に制御するために、25フィート以上の高さの天井から落下した場合に、水が炎に関連する高さに位置するときに、100平方フィート以上であり且つ200平方フィート未満の領域をカバーするように、水の流れを外側に分散させるために、7psi〜50psiの範囲での水の解放に対応させている固体領域を有し、該固体領域と開口領域とが連続して配列されている一般に平面的なデフレクターであることを特徴とするスプリンクラー。 - 前記スプリンクラーは、垂下のスプリンクラーであることを特徴とする請求項1に記載のスプリンクラー。
- 前記スプリンクラーは、直立するスプリンクラーであることを特徴とする請求項1に記載のスプリンクラー。
- 少なくとも「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有に対する保護に用いられ、各スプリンクラーの対象範囲が、80平方フィートよりも大きく且つ200平方フィートよりも小さい範囲となるように配列されるように構成されている少なくとも2つの低圧スプリンクラーの配列であって、各スプリンクラーが入口端部およびこれに対する反対側端部とともに、入口端部と反対側端部の間に延びる内部通路を有する一般的な管状体を含み、
スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクターと、
内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部と、
以下を特徴とし、閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガとを備え、
前記熱反応性トリガは、101meter1/2sec1/2(m1/2s1/2)よりも大きい応答時間指標を有し;
前記スプリンクラーは、16よりも大きく且つ40よりも小さいK因数を有し、
前記デフレクターは、少なくともNFPA13の1999年版ガイドラインの内容と同様に制御するために、25フィート以上の高さの天井から落下した場合に、水が炎に関連する高さに位置するときに、100平方フィート以上であり且つ200平方フィート未満の領域をカバーするように、水の流れを外側に分散させるために、7psi〜50psiの範囲での水の解放に対応させている固体領域を有し、該固体領域と開口領域とが連続して配列されている一般に平面的なデフレクターであって、1つのスプリンクラーのトリガを活性化させるための十分な熱が、少なくとも1つの隣接するスプリンクラーにおけるトリガを活性化させるように、前記複数のスプリンクラーが間隔を空けて配置されることを特徴とするスプリンクラーの配列。 - 各スプリンクラーは、それぞれが垂下のスプリンクラーであることを特徴とする請求項4に記載のスプリンクラーの配列。
- 各スプリンクラーは、それぞれが直立するスプリンクラーであることを特徴とする請求項4に記載のスプリンクラーの配列。
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