JP2012080961A - スプリンクラーヘッド - Google Patents

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Yasuaki Koiwa
康明 小岩
Hisataka Okoshi
久誉 大越
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Abstract

【課題】 作動時に支柱で吊設されたデフレクターが天井から室内側に突出して水を散布するスプリンクラーヘッドであり、支柱の設置された方向への水の散布量を増やしてスプリンクラーヘッドから飛散する水の散布領域において散布量に偏りがないスプリンクラーヘッドを提供する。
【解決手段】 デフレクター5は円盤形状をしており、デフレクター5の周縁から放射方向へ延出して形成された羽根H1に穿設された穴5Bにロッド5Cが挿通され、デフレクター5はロッド5Cの一端に固定され、ロッド5Cの他端は本体1の他端側に穿設された穴5Eに挿通されて該穴内を摺動可能であり、羽根H1は円盤部分Eよりも放水口1Bから遠方に配置され羽根H1と円盤部分Eは斜面Sにより接続されており、羽根H1の近隣には円盤部分Eから羽根H1の延出方向と同じ方向に延びた補助羽根H2を形成した。
【選択図】 図1

Description

本発明は、消火用のスプリンクラーヘッドに関するものである。
スプリンクラーヘッドは、天井や壁面に設置され、火災の際に作動して水を散布し消火を行うものである。スプリンクラーヘッドの一例として、作動時にデフレクターが天井から室内側に突出して水を散布するものがある。
上記のスプリンクラーヘッドは、複数の支柱で吊設されたデフレクターが、平時は円筒形のフレーム内に収納されている。火災が発生すると分解部分が分解して、該分解部分で支えていたデフレクターが一定距離だけ落下して停止し、本体の放水口から噴出してきた水がこのデフレクターに当たって四方に散布されるものである。
このスプリンクラーヘッドは、特にデフレクターを吊設する支柱の影響が水の散布に大きく現れてしまう。具体的に説明すると、図11に示すようにデフレクター上を流れる水が円柱状の支柱に当たって二手に分かれ、支柱に沿って流れて支柱の裏側で衝突する。水が衝突するとあちこちに飛び散り、支柱が設置された方向の水量が少なくなり散水分布量が不均一になってしまう問題があった。
そこで本考案出願人は、スプリンクラーヘッドにおける支柱による不均一散布を解消可能なスプリンクラーヘッドを提案している(例えば、特許文献1、2参照)。
登録実用新案第3014504号公報 実開平6−39030号公報
本発明では、特に支柱の設置された方向への水の散布量を増やし、スプリンクラーヘッドから飛散する水の散布領域において散布量に偏りがないスプリンクラーヘッドを提供することを目的とする。
上記目的を達成すべく本発明は以下のスプリンクラーヘッドを提供する。
筒状であり一端が給水配管に接続され内部に放水口を有する本体、本体の他端側に配置され放水口を閉塞する弁体、本体の他端側に配置され放水口から放出された水を衝突させ四方へ飛散させるデフレクター、本体の他端側の端からデフレクターを吊設するロッドを有するスプリンクラーヘッドであり、デフレクターは円盤形状をしており、デフレクターの周縁から放射方向へ延出して形成された羽根に穿設された穴にロッドが挿通され、デフレクターはロッドの一端に固定され、ロッドの他端は本体の他端側に穿設された穴に挿通されて該穴内を摺動可能であり、羽根は円盤部分よりも放水口から遠方に配置され羽根と円盤部分は斜面により接続されており、羽根の近隣には円盤部分から羽根の延出方向と同じ方向に延びた補助羽根が形成されている。
本発明のスプリンクラーヘッドは、放水口から放出される水を四方へ散布するデフレクターの周縁から羽根を延出して形成し、さらに円盤部分と羽根を斜面により接続した。これによりデフレクターの中心から羽根の方向に流れてきた水は斜面に沿ってロッドの方向へ流れるとともに、斜面と円盤部分の境界付近を流れる水は斜面と円盤部分の高低差により斜面側に流れ、羽根側に水が導かれる。
円盤部分と斜面の間には段部が形成され、該段部は水流の抵抗となり流れの勢いが弱まる。羽根と補助羽根の間の隙間から飛散した水は、前述の段部にて水の勢いが減少しているのでスプリンクラーヘッドの直下付近である近距離域へ飛散される。
また補助羽根は円盤部分と同じ高さに形成されているので、羽根と補助羽根は高低差を有している。これにより、斜面上を流れてきた水が補助羽根の側面に衝突して該側面に沿って流れて飛散され、スプリンクラーヘッドから離れた中距離域および遠距離域へ散布される。
これらの作用によりロッド方向への水の散布量を増加することができる。
前記本発明について、斜面に穴が穿設されている。
斜面に穴を穿設したことで、斜面上を流れる水の一部が穴を通過して下方へ散布される。該穴を通過した水は斜面により水流が斜め下方へ向けられているので前述のロッド方向の飛散距離の中間部分である中距離域に散布される。
前記本発明について、円盤部分の中心からロッドの軸を通過する線に対して補助羽根の羽根と向かい合う側の側面は、補助羽根の末端に向かうに従い線に近づくように傾いて面している。
斜面を流れてロッドに衝突した水は、両脇にある補助羽根の方向に割れて流れ、デフレクターの中心から斜面を通過して補助羽根の側面に沿って流れた水と合流して補助羽根の末端から飛散される。
補助羽根の羽根と向かい合う側の側面を補助羽根の末端に向かうに従い円盤部分の中心からロッドの軸を通過する線に近づくように傾いて形成したことで、ロッドに衝突して補助羽根の方向に流れた水の方向を補助羽根の側面に沿って流れるように変更させ、ロッド方向の中距離域および遠距離域にまとまった水流を飛散させることができる。
前記本発明について、羽根と補助羽根の間の隙間形状は、羽根および補助羽根の末端側の隙間の間隔が羽根および補助羽根の根元側の隙間の間隔よりも狭く形成されている。
前記隙間において羽根および補助羽根の羽根および補助羽根の末端側の隙間の幅を根元側つまりデフレクターの中心に近い側の幅よりも狭く形成したことで、前述の段部の作用と合わせて根元側の間隔が広い隙間からより多くの水をロッド方向の近距離域へ飛散させる効果を有する。
前記本発明について、円盤部分の周縁には放射状のスリットが複数形成されており、該スリットは長いスリットと短いスリットが交互に形成されている。
円盤部分の周縁に放射状のスリットを形成したことで、長いスリットはデフレクターの直下へ水を散布可能とし、短いスリットはデフレクターから離れた中距離部分へ水を散布可能となる。スリットの無い部分から飛散した水は遠距離部分へ散布される。
上記に説明したように本発明によれば、支柱(ロッド)の方向への水の散布量を増やすことができ、これによりスプリンクラーヘッドから放出される水の散布領域において散布量に偏りがないスプリンクラーヘッドを実現することができる。
本発明のスプリンクラーヘッドの断面図 図1のスプリンクラーヘッドの本体の正面図 図2の側面図 感熱分解部の断面図 感熱分解部の分解斜視図 シリンダー・プランジャーの分解断面図 デフレクターの平面図 図7のZ−Z断面図 図7における流水時の要部拡大図 スプリンクラーヘッドの防護領域の説明図 従来のスプリンクラーヘッドのデフレクターにおける散布状態の説明図
以下、本発明のスプリンクラーヘッドを図1から図10を参照して説明する。
本発明のスプリンクラーヘッドAは、本体1、弁体3、感熱分解部4、デフレクター5、サポートカップ6、カバープレート7を備えており、コンシールド型スプリンクラーヘッドとして構成されている。
図1から図3に示す本体1は中空状であり、一端は充水された配管と接続可能な牡ネジが形成された配管接続部1Aとなっている。配管接続部1Aの他端側は放水口1Bとなっている。放水口1Bの端は弁体3によって閉塞されている。
配管接続部1Aと放水口1Bの間には外周部の断面形状が多角形であるサポートカップ係止部1Cが形成されている。サポートカップ係止部1Cより放水口1B側には、サポートカップ係止部1Cの外周部より大きな外周を有する鍔部が形成されており、その鍔部の縁から放水側に向けて筒状のフレーム部2が形成されている。本体1は前述の配管接続部1Aと配管接続部1Aより大きな外周面を有するフレーム部2とで構成されている。
フレーム部2の外周横断面形状は、円の2箇所を平行に切欠いた形状をしており、具体的には切欠かれた2箇所の直線部と各直線部の間の円弧部とが形成されている。従ってフレーム部2の外周面には断面円弧状の曲面部2Aと断面直線状の平面部2Bが形成されている。平面部2Bはフレーム部2の外周面を配管接続部1Aの側から後述する梁状部2Jまで切り欠くように形成された切欠面部として形成されており、そこに開口2Eが形成されている。フレーム部2の下部の外周断面形状は、平面部2Bが無くなり曲面部2Aと同じ半径寸法である円形となっている。即ち平面部2Bの下方にはフレーム部2の周方向に沿って架設した円弧状部分でなる梁状部2Jが形成されている。この梁状部2Jはフレーム部2の筒軸を中心とする対向位置に形成されている。
フレーム部2の内周下部(曲面部2Aの下部と梁状部2Jの内周面)には内側に向かって拡張して形成された内方フランジ2Cが形成されている。曲面部2Aの下部に位置する内方フランジ2Cにはレバー挿通溝2D、2Dが形成されている(図1)。
レバー挿通溝2Dから略90°回転したフレーム部2の平面部2Bには開口2Eが形成されている。開口2Eはフレーム部2の内側を曲線部2Aの外径寸法より小さく且つ2つの平面部2B間の寸法より大きい径寸法で切削することで形成される。
開口2Eの下方に位置する梁状部2Jの内方フランジ2Cは、後述する感熱分解部4のレバー11が係止されるレバー係止部2Fとなる。開口2Eの下方の梁状部2Jにレバー係止部2Fを設けたことで、レバー係止部2Fに放水口1B側からフレーム部2の下端側へ荷重を印加すると、梁状部2Jは印加された荷重によって弾性変形するが、開口2Eを設けない場合と比較して梁状部2Jの弾性変形による変形量を大きくすることができる。そしてこの梁状部2Jの弾性変形(たわみ)がバネ力となり、そのバネ力はスプリンクラーヘッドAが作動した際に感熱分解部4の構成部品を外へはね飛ばす作用を有しておりロッジメントの防止に機能する。
レバー挿通溝2Dの外周側にはフレーム部2の下端より下方へ垂下して形成されたデフレクター係止部2Gが形成されている。フレーム部2と放水口1Bとの境には、弁体3が収容可能な段部2Hが形成されている。段部2Hにより弁体3が振動や衝撃等によって放水口1Bから位置ずれした際の移動を段部2H内に留めて弁体3が放水口1Bから位置ずれして放水口1B内の水が漏れることを防止している。
弁体3は円盤形状であり、前述の段部2Hに収容される。弁体3は後述するコンプレッションスクリュー21により放水口1Bの端に押圧され放水口1Bを閉塞している。
図4〜図5に示す感熱分解部4はフレーム部2の梁状部2Jに形成された内方フランジ2C(レバー係止部2F)に係止され、火災時には火災の熱によって分解作動して弁体3を解放する。感熱分解部4は、レバー11、支持板12、バランサー13、シリンダー14、プランジャー15、低融点合金16、セットスクリュー17から構成される。感熱分解部4の構成は公知であるので詳細な説明は省略する。
感熱分解部4は図4に示すようなユニット部品として構成され、ユニット部品として保管、運搬が可能である。スプリンクラーヘッドの組立時においても図4で示すユニット部品の状態で本体1に組み込まれる。
感熱分解部4と弁体3の間にはサドル20が設置される。サドル20は金属の板材から形成されており、一面には一対のレバー11が係合する凹部20Aが形成されている。凹部20A、20Aの間には、牝ネジ20Bが螺刻されており、該牝ネジ20Bにはコンプレッションスクリュー21が螺入されている。このコンプレッションスクリュー21とサドル20は本発明の荷重発生部材を構成する。
コンプレッションスクリュー21を感熱分解部4側から弁体3に向かって牝ネジ20Bに螺入すると、コンプレッションスクリュー21の先端が弁体3を押圧して、弁体3が放水口1Bの端に押圧され放水口1Bを閉塞するとともに、一対のレバー11が係止されているフレーム部2の内方フランジ2Cを下方に押圧する。これによって梁状部2Jが弾性変形し極僅かな変位が生じる。このような梁状部2Jのたわみによる変位によって、分解作動時に感熱分解部4の構成部品をフレーム部2の外にはじき飛ばすバネ力が生じる。本実施形態ではコンプレッションスクリュー21とサドル20による簡易な部品構成と簡単な組立作業によって、弁体3の止水性と梁状部2Jのたわみ変形とに必要な荷重を得ることができる。
デフレクター5は、円盤状であり円盤部分Eの周縁に複数のスリット5Aが形成されている。デフレクター5にはガイドピン5Cが嵌合される穴5B、5Bが円盤部分Eの周縁から放射方向へ延出して形成された羽根H1に穿設されており、該穴5Bにガイドピン5Cの一端が挿通され、カシメ固定される。
ガイドピン5Cは本体1のデフレクター係止部2Gに穿設された穴5Eに挿通されている。ガイドピン5Cは穴5Eに挿通された状態で摺動可能である。ガイドピン5Cの他端側には鍔部5Dが形成されており、本体1のデフレクター係止部2Gの穴5Eの端面に係止可能である。
デフレクター5の羽根H1は円盤部分Eと高低差が設けられており、羽根H1は円盤部分Eよりも放水口1Bから遠い側へ配置されている。羽根H1と円盤部分Eは斜面Sにより接続されており、羽根H1の近隣には円盤部分Eから羽根H1の延出方向と同じ方向に延びた補助羽根H2が形成されている。
デフレクター5の中心から羽根H1の方向に流れてきた水は斜面Sに沿ってガイドピン5Cの方向へ流れるとともに、斜面Sと円盤部分Eの境界付近を流れる水は斜面Sと円盤部分Eの高低差により斜面S側に流れ、羽根H1側に水が導かれる。
羽根H1と補助羽根H2の間には隙間H4が形成されており、斜面Sと円盤部分Eの境界に形成された段部Dは水流の抵抗となり、勢いが弱まった水は隙間H4からデフレクター5の直下へ飛散して図10に示すスプリンクラーヘッドAに近い近距離域A1へ散布される。
ここで図10について説明する。点線で示す矩形の領域内がスプリンクラーヘッドAの防護範囲であり、スプリンクラーヘッドAは防護範囲内において定められた水量よりも多く散布しなければならないことが法令にて定められている。本発明では説明を理解しやすくするために、スプリンクラーヘッドAを中心として、近い位置から近距離域A1、中距離域A2、遠距離域A3として分けている。
補助羽根H2は円盤部分Eと同じ高さに設置され、補助羽根H2と羽根H1には高低差が設けられている。羽根H1の部分に流れてガイドピン5Cに衝突して補助羽根H2の方向に分散した水は、補助羽根H2の側面H3に沿って流れる水と合流される。
補助羽根H2の羽根H1側の側面H3は、円盤部分Eの中心からガイドピン5Cの軸を通過する線Lに対して末端側が線Lに近づくように傾いて面している。それに対して羽根H1は線Lと平行に形成されており、隙間H4は末端側の間隔がデフレクターの中心側の間隔より狭く形成されている。
このように構成したことで、デフレクター5の中心から補助羽根H2に向かって流れてきた水は、側面H3に衝突して線Lの方向へ向かう流れの向きに変更され補助羽根H2の末端から図10に示すスプリンクラーヘッドAから離れた中距離域A2および遠距離域A3へ散布される。また羽根H1と補助羽根H2の間の隙間H4はデフレクターの中心側の幅の広い部分から水が下方へ飛散され近距離域A1に散布される。
羽根H1と円盤部分Eの間の斜面Sには長穴H5が穿設されている。長穴H5は斜面S上を流れる水を長穴H5から下方へ導き、近距離域A1と遠距離域A3の間の中距離域A2へ散布される。
円盤部分Eの放水口1B側の面には曲面形状の突起Tが設置されている。突起Tは放水口1Bより放出された水を衝突させて放射方向へ流れの向きを変え、デフレクター5の周縁に向かって流す作用を有している。突起Tの曲面部分T1とデフレクター5の間には突起Tの側面T2が形成されている。
デフレクター5の周縁には放射状のスリットが複数形成されており、該スリットは長いスリットE1と短いスリットE2が交互に形成されている。
これらのスリットE1、E2を形成したことで、突起Tの曲面T1上を流れる水が側面T2に沿って流れ、スリットE1を通過してデフレクター5の直下の近距離域A1へ水が散布される。また短いスリットE2は突起Tから離れた位置に形成されているので、水は突起T上を流れてデフレクター5の円盤部分Eを通過してスリットE2から飛散されるので中距離域A2へ水が散布される。スリットの無い部分から飛散した水はスリットにより水流の勢いを失うことがないので遠距離域A3へ散布される。
サポートカップ6は、本体1のフレーム部2の外側を覆う有底円筒形状の部材である。サポートカップ6の底部6Aには前述の本体1のサポートカップ係止部1Cと嵌合可能な開口6Bが形成されている。サポートカップ係止部1Cと開口6Bを嵌合させることで、サポートカップ6が本体1に対して回転することを防止できる。
開口6Bの周縁には外側へ向かって立設した筒状部6Cが形成されている。筒状部6Cの端面の位置はサポートカップ係止部1Cの端面より配管接続部1A側にあり、筒状部6Cの端は本体1の配管接続部1Aとサポートカップ係止部1Cとの間の括れ部1D付近に位置する。筒状部6Cの根元の数箇所に切り込みを入れた後、切り込みの上部を外周側から括れ部1D側に押圧して切り込みの上部を括れ部1D側に変形させ係合部6Dを形成することで係合部6Dと括れ部1Dが係合され、サポートカップ6を本体1に固定設置することができる。
サポートカップ6の底面内側には前述の開口6Bと同様な開口が形成されたベースプレート6Eが設置されている。またサポートカップ6の底面6Aの周縁付近には均等間隔で複数の開口6Fが穿設されている。開口6Fはサポートカップの底面6Aから側面6Gにまで及んでいる。側面6Gの端面側には螺旋溝6Hが形成されている。
カバープレート7は、サポートカップ6内の本体1や感熱分解部4、デフレクター5を覆い隠す薄板状の蓋7Aと、円筒形状のリテーナー7Bから構成される。カバープレート7は、本体1の配管接続部1Aを消火設備配管に接続した後にサポートカップ6に接続されることから、前述の本体1やサポートカップ6とは別部品として組立てられる。
蓋7Aは円盤形状であり材質は熱を伝播しやすい銅や銅合金を用いる。リテーナー7Bは筒状であり下端から垂下した複数の脚の先端が折り曲げられ、蓋7Aとの接続面7Cが形成されている。接続面7Cと蓋7Aは低融点合金7Dにより接合される。低融点合金7Dは前述のシリンダー14内の低融点合金16より融点が低いものを用いる。
リテーナー7Bの周面には前述のサポートカップ6の螺旋溝6Hと螺合可能な突起7Eが形成されている。該突起7Eはリテーナー7Bの周面に切り込みを入れ、突起7Eが斜め下方に突出するように形成されている。突起7Eはストッパーの作用を有しておりサポートカップ6の螺旋溝6Hと螺合状態の際にリテーナー7Bを下方に引き抜こうとすると突起7Eが螺旋溝6Hに引っ掛かり抜け止めとなる。
逆にサポートカップ6にリテーナー7Bを嵌め入れる際には突起7Eは螺旋溝6H上で弾性変形して螺旋溝6H上を通過することが可能である。従って、サポートカップ6にリテーナー7Bを嵌め込む際にはリテーナー7Bをサポートカップ6に押し込むワンプッシュ操作で設置可能である。
次に本発明のスプリンクラーヘッドの作動について説明する。
本発明のスプリンクラーヘッドAは常時において、配管接続部1Aが充水された消火設備配管に接続されており、放水口1B内は水で満たされている。天井面Wからはカバープレート7の蓋7Aのみが露出している。
火災が発生すると、火災の熱によって熱せられた空気が上昇して天井面W付近を漂う。蓋7Aは熱気流より熱を吸収して低融点合金7Dに熱を伝える。また天井面Wと蓋7Aの隙間からカバープレート7内に流入してきた熱気流はスプリンクラーヘッドAの感熱分解部4に熱を伝える。
低融点合金7Dが溶融して蓋7Aとリテーナー7Bの接続面7Cとの接合強度が弱まると、蓋7Aは落下してカバープレート7内部にあるデフレクター5が落下し、鍔部5Dが本体1のデフレクター係止部2Gに係止され、デフレクター5が吊設した状態になる。
続いて感熱分解部4が火災の熱により分解作動することで感熱分解部4により支えられていた弁体3が開放して放水口1Bが開放する。放水口1Bの開放により消火設備配管内の水が放水口1Bから放出してデフレクター5の突起Tに衝突し放射方向へ流水の向きを変えられる。
突起Tの表面を沿って流れた水はデフレクター5の円盤部分Eおよび羽根H1、補助羽根H2やスリットE1、E2の表面を通過して四方へ飛散され、火災の消火を行う。
A スプリンクラーヘッド
1 本体
1A 配管接続部
1B 放水口
2 フレーム部
2B 平面部
2C 内方フランジ
2D レバー挿通溝
2E 開口(開口部)
2F レバー係止部
2G デフレクター係止部
2H 段部
2J 梁状部
3 弁体
4 感熱分解部
5 デフレクター
5C ガイドピン(ロッド)
6 サポートカップ
7 カバープレート
D 段部
E 円盤部分
E1 長いスリット
E2 短いスリット
H1 羽根
H2 補助羽根
H5 長穴(穴)
S 斜面
T 突起

Claims (5)

  1. 筒状であり一端が給水配管に接続され内部に放水口を有する本体、本体の他端側に配置され放水口を閉塞する弁体、本体の他端側に配置され放水口から放出された水を衝突させ四方へ飛散させるデフレクター、本体の他端側の端からデフレクターを吊設するロッドを有するスプリンクラーヘッドであり、
    デフレクターは円盤形状をしており、デフレクターの周縁から放射方向へ延出して形成された羽根に穿設された穴にロッドが挿通され、デフレクターはロッドの一端に固定され、ロッドの他端は本体の他端側に穿設された穴に挿通されて該穴内を摺動可能であり、羽根は円盤部分よりも放水口から遠方に配置され羽根と円盤部分は斜面により接続されており、羽根の近隣には円盤部分から羽根の延出方向と同じ方向に延びた補助羽根が形成されていることを特徴とするスプリンクラーヘッド。
  2. 斜面に穴が穿設されている請求項1記載のスプリンクラーヘッド。
  3. 円盤部分の中心からロッドの軸を通過する線に対して補助羽根の羽根と向かい合う側の側面は、補助羽根の末端に向かうに従い線に近づくように傾いて面している請求項1または請求項2記載のスプリンクラーヘッド。
  4. 羽根と補助羽根の間の隙間形状は、羽根および補助羽根の末端側の隙間の間隔が羽根および補助羽根の根元側の隙間の間隔よりも狭く形成されている請求項1〜請求項3何れか1項記載のスプリンクラーヘッド。
  5. 円盤部分の周縁には放射状のスリットが複数形成されており、該スリットは長いスリットと短いスリットが交互に形成されている請求項1〜請求項4何れか1項記載のスプリンクラーヘッド。

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