JP2010233668A - スプリンクラ消火設備及びスプリンクラヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】二次側配管の配管長が長いものにおいて、スプリンクラヘッドが誤動作を起こした場合であっても、そのスプリンクラヘッドから水が流出しないようにしたスプリンクラ消火設備を提供する。
【解決手段】一次側配管１１と、予作動弁１３ａと、二次側配管１４と、二次側配管１４に設けられたスプリンクラヘッド１５とを備え、二次側配管１４内に加圧されていない状態で水が充水されているスプリンクラ消火設備１００において、スプリンクラヘッド１５は、弁体側に向かって径が小さくなるように放水口３３がテーパ状に形成されたヘッド本体３１と、放水口３３のテーパ形状と対応するように、外周がテーパ状に形成され、弁体３４上に設けられた蓋部材３７とを備えたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、スプリンクラ消火設備及びスプリンクラヘッドに関する。

従来、スプリンクラ消火設備には、スプリンクラヘッドが接続された二次側配管内を圧縮空気で充填し、その二次側配管の基端側に予作動弁を設けた予作動式のスプリンクラ消火設備がある。この設備は、スプリンクラヘッドと同じ防護区画に設置された火災感知器が動作すると、予作動弁が開放し、二次側配管内に充水するように構成されている。この設備では、二次側配管内に圧縮空気が充填されていることから、火災時にスプリンクラヘッドが動作したときに、放水が遅れるという問題点がある。

そこで、二次側配管の基端側に予作動弁を設けた設備において、二次側配管内に充水すると共に、二次側配管から分岐して吸引配管を接続し、その吸引配管の末端に設けた真空ポンプにより、二次側配管内の水を負圧状態に維持するようにした消火設備がある（例えば特許文献1参照）。

この設備では、二次側配管内に水が充水されていることから、火災時に、放水遅れを起こすことなく水を放水できる。また、常時、二次側配管内の水を負圧状態に維持することで、スプリンクラヘッドが誤動作した場合には、二次側配管内の水を吸引配管から吸引してスプリンクラヘッドからは放水させないようにしている。

特許第３２６４９３９号公報

真空ポンプから近い所に設置されたスプリンクラヘッドが誤動作を起こした場合には、上述したように、スプリンクラヘッドからは放水されない。しかし、二次側配管の配管長が長い場合であって、真空ポンプから離れた場所にあるスプリンクラヘッドが誤動作を起こした場合には、真空ポンプによる吸引力が弱まり、そのスプリンクラヘッドから水が流出してしまう虞があった。

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、二次側配管の配管長が長いものにおいて、スプリンクラヘッドが誤動作を起こした場合であっても、そのスプリンクラヘッドから水が流出しないようにしたスプリンクラ消火設備及びそれに用いられるスプリンクラヘッドを提供することを目的とする。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、予作動弁と、該予作動弁の二次側に設けられた二次側配管と、該二次側配管に設けられ、弁体によって放水口が塞がれたスプリンクラヘッドと、前記予作動弁の一次側に設けられ基端側に給水ポンプが接続される一次側配管とを備え、前記二次側配管内に加圧されていない状態で水が充水されているスプリンクラ消火設備において、前記スプリンクラヘッドは、前記弁体側に向かって径が小さくなるように放水口がテーパ状に形成されたヘッド本体と、該放水口のテーパ形状と対応するように、外周がテーパ状に形成され、前記弁体上に設けられた蓋部材とを備えたものである。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、前記二次側配管と接続され、前記二次側配管内に充水された水を吸引して、負圧状態に維持する真空ポンプを備えたものである。

本発明に係るスプリンクラ消火設備は、前記ヘッド本体の前記放水口の端縁に拡径された段部を形成し、該段部に係止する係止部を前記蓋部材の下端に設けたものである。
本発明に係るスプリンクラ消火設備において、前記蓋部材には、空気のみを通過させるオリフィスを設ける。

本発明に係るスプリンクラヘッドは、弁体によって放水口が塞がれたスプリンクラヘッドにおいて、前記弁体側に向かって径が小さくなるように放水口がテーパ状に形成されたヘッド本体と、該放水口のテーパ形状と対応するように、外周がテーパ状に形成され、前記弁体上に設けられた蓋部材とを備えたものである。

本発明においては、二次側配管は加圧されていない状態で充水されており、そして、スプリンクラヘッドが、弁体側に向かって径が小さくなるように放水口がテーパ状に形成されたヘッド本体と、放水口のテーパ形状と対応するように、外周がテーパ状に形成され、弁体上に設けられた蓋部材とを備えているので、スプリンクラヘッドが仮に破損により誤動作し、弁体が離脱しても蓋部材が放水口の栓として機能し、二次側配管内にある水が漏れることはない。

また、本発明においては、真空ポンプにより二次側配管が負圧状態に維持されており、このため、仮に弁体が離脱しても、真空ポンプが起動することにより、蓋部材には水圧がかからないので、蓋部材をヘッド本体内に止めておくことができ、放水口の栓としての機能が維持される。

また、本発明においては、ヘッド本体の段部に蓋部材の係止部を係止させるようにしており、このため、二次側配管が負圧になっていても蓋部材が二次側配管側に移動することが防止され、ヘッド本体内部に確実に係止しておくことができる。

また、本発明においては、蓋部材には空気のみを通過させるオリフィスが設けられており、このため、スプリンクラヘッドのみが作動した場合（破損等により）には、スプリンクラヘッドに蓋部材が残った状態で、オリフィスを介してスプリンクラヘッドの周囲の空気が二次側配管側へと吸い込まれ、より一層、二次側配管内の水が漏れにくくなっている。

本発明の一実施の形態に係るスプリンクラ消火設備の概要図である。 図１のスプリンクラヘッドの断面図であり、（Ａ）は常時、（Ｂ）は散水時の状態を示している。 図２の蓋部材の断面図である。 図１のスプリンクラヘッドの破損時の断面図である。

図１は、本発明の一実施の形態に係るスプリンクラ消火設備の概要図である。
このスプリンクラ消火設備１００には、水槽１０の水を一次側配管１１に給水するための給水手段としての給水ポンプ１２が一次側配管１１の基端側である端部に設けられている。そして、一次側配管１１は、例えば防護区域に応じて分岐され、その分岐配管には予作動式流水検知装置１３が取り付けられており、その下流側には二次側配管１４が設けられている。二次側配管１４にはスプリンクラヘッド１５が取り付けられている。このスプリンクラヘッド１５は例えば建物の天井部分にその一部が露出するようにして取り付けられる。また、二次側配管１４には弁１６を有した吸引配管を介して真空ポンプ１７が接続されている。

防護区域には火災感知器（以下、感知器という）２１が設けられており、感知器２１の出力は受信機２２に送信される。予作動式流水検知装置１３は、予作動弁１３ａ、流水検知部１３ｂ、二次圧力スイッチ部１３ｃを備えている。流水検知部１３ｂは二次側配管１４内の水の流れを検知し、二次圧力スイッチ部１３ｃは二次側配管１４内の圧力上昇を検知するものである。流水検知部１３ｂ及び二次圧力スイッチ部１３ｃの出力は、中継器２３を介して受信機２２に送信される。受信機２２は、感知器２１からの信号に基づいて中継器２３を介して予作動弁１３ａを制御する。また、受信機２２は、予作動式流水検知装置１３からの信号又は、図示しない圧力空気槽の圧力低下信号に基づいて、ポンプ用制御盤２４を介してモーター２５を制御することにより給水ポンプ１２を駆動させる。

図２は、図１のスプリンクラヘッド１５の断面図であり、（Ａ）は常時、（Ｂ）は動作した散水（放水）時の状態をそれぞれ示している。ここでは、図２（Ａ）を参照して、スプリンクラヘッド１５の構成を説明する。
スプリンクラヘッド１５は、二次側配管１４からの立ち下がり配管に接続されるヘッド本体３１を備えている。ヘッド本体３１は、その外周壁には立ち下がり配管に螺合するためのネジ３２が設けられており、内側は開口して放水口３３を形成している。この放水口３３は上方側が径が大きくなるテーパ形状に形成されており、その下方に弁体３４が取り付けられている。弁体３４は感熱分解機構３５に支持されており、所定の温度以上の熱が加えられると、感熱分解機構３５が分解して、弁体３４の支持が解除されることにより弁体３４はヘッド本体３１側から離脱し、弁体３４が降下する。なお、ヘッド本体３１の放水口３３の縁部には拡径された段部３６が形成されており、この段部３６は、後述の蓋部材３７の係止部を係止する。

図３は、蓋部材の断面図である。
上記のヘッド本体３１の放水口３３の下部には、蓋部材３７が取り付けられている。蓋部材３７は、例えばゴム、シリコン樹脂、スポンジ等の弾性部材から構成されている。蓋部材３７の外形状は、ヘッド本体３１の放水口３３のテーパ形状に対応した形状を有し、断面円形であり、その中央部には空気のみを通過させる程度の大きさの１又は複数のオリフィス３８が設けられており、その下部には拡径された係止部３９が設けられている。オリフィス３８は、蓋部材３７の垂直方向に貫通した径から構成されており、直径は例えば１ｍｍ程度の大きさである。オリフィス３８は、上記のような直径であり、空気のみを通過させる程度に微小に形成されているので、水の表面張力によってオリフィス３８から水が漏れることはない。このようなオリフィス３８を設けることにより、二次側配管１４内に充水された水が加圧されていない限り常時は水が漏れることはないが、火災時に加圧された水がスプリンクラヘッド１５に供給されると、蓋部材３７は加圧によって変形する（つぶされて縮まる）。蓋部材３７がつぶされて小さくなると、放水口３３のテーパ形状よりも、外径が小さくなり、放水口３３から落下する。また、蓋部材３７に形成された係止部３９は、ヘッド本体３１に設けられた段差３６に係止される。

以上のような構成のスプリンクラ消火設備１００の動作を説明する。
(常時)
予作動式流水検知装置１３の予作動弁１３ａを開いた状態で、モーター２５を駆動して給水ポンプ１２を起動し、水槽１０の水を一次側配管１１及び二次側配管１４に充水する。その後、予作動弁１３ａを閉じる。この状態で、弁１６を開き、真空ポンプ１７を起動し、二次側配管１４を負圧（例えば−０．０５ＭＰａ）にし、弁１６を閉じる。即ち、常時は、一次側配管１１及び二次側配管１４は充水されているが、二次側配管１４は負圧になっている。スプリンクラヘッド１５は、この状態では、図２（Ａ）に示される状態になっている。なお、二次側配管１４の水圧は、加圧状態でなければよいので、上記のように負圧ではなく、無加圧状態であってもよい。

（火災発生）
（ａ）火災が発生すると、感知器２１は火災を検出して火災信号を受信機２２に送信する。
（ｂ）受信機２２は、火災信号を受信すると、中継器２３を介して予作動弁１３ａを開放させる。予作動弁１３ａが開放されることで、一次側配管１１の加圧された水が負圧の二次側配管１４に充水され、二次側配管１４の水圧と一次側配管１１の水圧とがほぼ同じになる。スプリンクラヘッド１５の蓋部材３７は、その水圧を受けることで離脱可能な状態になる。しかし、この段階では、蓋部材３７の下に弁体３４があり、弁体３４は感熱分解機構３５に支持されており、蓋部材３７は離脱しない。

（ｃ）感熱分解機構３５は火災の熱を受けるとヘッド本体３１側から離脱し、感熱分解機構３５の離脱により、アームガイド４１及びそれを支持しているガイドロッド４２が降下し、アームガイド４１に取り付けられている弁体３４も降下する。弁体３４がこのようにヘッド本体３１側から離脱するので、蓋部材３７も離脱する。具体的には、蓋部材３７は上記のように弾性部材から構成されており、オリフィス３８が設けられているので、一次側配管１１の水圧が加わるとつぶれて縮小し、放水口３３のテーパー形状よりも外径が小さくなり放水口３３から落下する。この状態を示したのが図２（Ｂ）である。

（ｄ）スプリンクラヘッド１５の放水口３３がこのようにして開放されると、二次側配管１４に充水されている水が散水される。これによって、二次側配管１４に水が流れ、二次側配管１４の水圧が低下する。予作動式流水検知装置１３の流水検知部１３ｂは、その状態を検出して流水信号を中継器２３を介して受信機２２に出力する。受信機２２は、その入力信号に基づいてポンプ用制御盤２４を介して給水ポンプ１２を駆動する。給水ポンプ１２は、水槽１０内の消火水を一次側配管１１、予作動式流水検知装置１３及び二次側配管１４を介してスプリンクラヘッド１５に供給する。スプリンクラヘッド１５は、その供給された消火水を放水口３３を介して下方に放水（散水）する。そして、その状態が給水ポンプ１２が駆動されている間継続する。

（スプリンクラヘッド１５の破損）
上記の動作は正常時の動作であるが、仮に、非火災時にスプリンクラヘッド１５に物がぶつかって破損した場合の動作を次に説明する。
図４は、スプリンクラヘッド１５の破損時の状態を示した断面図である。
上記のように、常時、二次側配管１４内には加圧されていない状態、即ち無加圧か負圧状態で充水されている。ここで、二次側配管１４に設けたスプリンクラヘッド１５が物がぶつかる等して誤動作を起こした場合には、スプリンクラヘッド１５の感熱分解機構３５が落下し、弁体３４も落下する。しかし、弁体３４の上部であって、テーパ状に形成された放水口３３内には、蓋部材３７が設けられている。この蓋部材３７は、放水口３３のテーパ形状と対応するように、その外周が形成されているので、火災時において一次側配管１１の加圧された水が加わらない限り、落下することはない。つまり、二次側配管１４内に水が充水されていても無加圧又は負圧である場合には、蓋部材３７がヘッド放水口３３の栓をなし、二次側配管１４内にある水が漏れることはない。ところで、スプリンクラヘッド１５が誤動作を起こすと、蓋部材３７のオリフィス３８を介して防護区域の空気が吸引されることになる。よって二次側配管１４内は負圧状態から正圧になるので、圧力が上昇する。この圧力上昇を、二次圧力スイッチ部１３ｃが検知して受信機２２に圧力上昇信号を出力する。この時、受信機２２は、感知器２１からの火災信号が入力していなければ、スプリンクラヘッド１５の誤動作が生じたものと判断し、真空ポンプ１７を起動すると共に、弁１６を解放させる。こうして二次側配管１４内の水を真空ポンプ１７側に吸引することで、破損したスプリンクラヘッド１５から水が流出するのを防止する。

なお、二次側配管１４内に充水された水を吸引して、負圧状態に維持する真空ポンプ１７がある場合には蓋部材３７を上側へ吸引してしまうおそれがある。これを防ぐために、上記のように、ヘッド本体３１の放水口３３の端縁には拡径された段部３６が形成され、蓋部材３７には、その段部３６に係止する係止部３９が下端に形成されている。この係止部３９により蓋部材３７が真空ポンプ１７により吸引されても移動することはない。

なお、スプリンクラヘッド１５から水漏れさせないためには、負圧又は無圧であることが必要になる。しかし、二次側配管１４内の圧力がない状態であっても、立ち下がり配管が長くて水頭圧がかかった場合には、蓋部材３７が外れて水漏れしてしまうこともあり得る。このため、蓋部材３７によるヘッド本体３１への結合力が、この水頭圧よりも勝っていることが望ましい。

（実施形態の効果）
以上のように、本実施の形態においては、常時、二次側配管１４内には加圧されていない状態（即ち無加圧又は負圧状態）で充水されている。ここで、二次側配管１４に設けたスプリンクラヘッド１５が物がぶつかる等して誤動作を起こした場合には、スプリンクラヘッド１５の感熱分解機構３５が落下して弁体３４も落下するが、蓋部材３７が弁体３４の上部に設けられており、この蓋部材３７が放水口３３のテーパ形状と対応するように、その外周が形成されているので、火災時において加圧された水が加わらない限り、落下することはない。つまり、二次側配管１４内に水が充水されていても無加圧又は負圧である場合には、蓋部材３７がヘッド放水口３３の栓をなし、二次側配管１４内にある水が漏れることはない。

また、本実施の形態においては、真空ポンプ１７により二次側配管１４が負圧状態に維持されており、このため、仮に弁体３４が離脱しても、真空ポンプ１７が起動することにより、蓋部材３７には水圧がかからないので、蓋部材３７はスプリンクラヘッド１５のヘッド本体３１に確実に止めておくことができるので、二次側配管１４内にある水が漏れることはない。

また、本実施の形態においては、真空ポンプ１７により二次側配管１４が負圧状態にされており、その場合には蓋部材３７が上側へ吸引されてしまうおそれがあるが、蓋部材３７の係止部３９をヘッド本体３１の段部３６に係止させるようにしているので、真空ポンプ１７により吸引されても、移動することはない。

また、本実施の形態においては、蓋部材３７には空気のみを通過させるオリフィス３８が設けられており、このため、スプリンクラヘッド１５のみが作動した場合（破損等により）にはスプリンクラヘッド１５に蓋部材３７が残り、そして、二次側配管１４内が負圧状態に維持されているので、蓋部材３７のオリフィス３８を介して、そのスプリンクラヘッド１５の周囲の空気が配管内側へと吸い込まれて、より一層、二次側配管１４内の水が漏れにくくなっている。
なお、給水手段の一例として、給水ポンプ１２を使用した場合で説明したが、給水ポンプ１２以外に建物の屋上等に設けられた高架水槽を給水手段として設けてもよく、この場合には、一次側配管の末端側にこの高架水槽が接続される。またこれ以外には、加圧された水源を給水手段として利用してもよい。

１０ 水槽、 １１ 一次側配管、 １２ 給水ポンプ、１３ 予作動式流水検知装置、１３ａ 予作動弁、１４ 二次側配管、１５ スプリンクラヘッド、１６ 弁、１７ 真空ポンプ、 ２１ 感知器、 ２２ 受信機、２３ 中継器、２４ ポンプ用制御盤、２５ モーター、 ３１ ヘッド本体、３２ ネジ、３３ 放水口、３４ 弁体、３５ 感熱分解機構、３６ 段部、 ３７ 蓋部材、３８ オリフィス、３９ 係止部、１００ スプリンクラ消火設備。

Claims (5)

1. 予作動弁と、
   該予作動弁の二次側に設けられた二次側配管と、
   該二次側配管に設けられ、弁体によって放水口が塞がれたスプリンクラヘッドと、
   前記予作動弁の一次側に設けられ端部に給水手段が接続される一次側配管と
   を備え、
   前記二次側配管内に加圧されていない状態で水が充水されているスプリンクラ消火設備において、
   前記スプリンクラヘッドは、
   前記弁体側に向かって径が小さくなるように放水口がテーパ状に形成されたヘッド本体と、
   該放水口のテーパ形状と対応するように、外周がテーパ状に形成され、前記弁体上に設けられた蓋部材と
   を備えたことを特徴とするスプリンクラ消火設備。
2. 前記二次側配管と接続され、前記二次側配管内に充水された水を吸引して、負圧状態に維持する真空ポンプを備えたことを特徴とする請求項１記載のスプリンクラ消火設備。
3. 前記ヘッド本体の前記放水口の端縁に拡径された段部を形成し、該段部に係止する係止部を前記蓋部材の下端に設けたことを特徴とする請求項２記載のスプリンクラ消火設備。
4. 前記蓋部材には、空気のみを通過させるオリフィスを設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のスプリンクラ消火設備。
5. 弁体によって放水口が塞がれたスプリンクラヘッドにおいて、
   前記弁体側に向かって径が小さくなるように放水口がテーパ状に形成されたヘッド本体と、
   該放水口のテーパ形状と対応するように、外周がテーパ状に形成され、前記弁体上に設けられた蓋部材と
   を備えたことを特徴とするスプリンクラヘッド。

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