JP2012105952A - スプリンクラヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃に強い構造のスプリンクラヘッドを得る。
【解決手段】放水口１２を有するヘッド本体１０と、放水口１２の下端または内側に設けられた弁体３０と、弁体３０を支持する弁体支持機構５０とを有するスプリンクラヘッド。弁体支持機構５０は、下部にフランジ部を有する円筒状のプランジャー５２と、プランジャー５２のフランジ部に設けられる感熱体５５と、感熱体５５に接し、椀状に形成された感熱板カバー８０と、感熱板カバー８０内に設けられ、感熱体５５に直接または間接的に接する平板状の感熱板７１とを備える。感熱板カバー８０には、感熱板７１の周縁に熱気流に触れるように、感熱板７１の周縁と対向する位置に、開口部８０ｂが設けられる。
【選択図】図６

Description

本発明は、スプリンクラヘッドに関する。

従来のスプリンクラヘッドには、例えば、放水口を有するヘッド本体と、ヘッド本体に接続されるフレームと、フレーム内に設けられ、前記放水口を塞ぐ弁体と、弁体を支持する弁体支持機構などから構成されているものがある（例えば特許文献１参照）。このスプリンクラヘッドの弁体支持機構は、いくつかの部材から構成されており、下端には半田が設けられ、この半田が溶融することで、弁体支持機構が分解し、弁体の支持が解除されるようになっている。また、半田を収容するシリンダには、半田の溶融を促進するために、平板状の感熱板が取り付けられている。

特開平８−３０８９５３号公報

この特許文献１のスプリンクラヘッドにおいては、感熱板がスプリンクラヘッドの最下端に設けられている。このため、何らかの物がスプリンクラヘッドにぶつかった場合には、感熱板に当たってしまう。感熱板は薄い金属板からなり強度が弱いので、外力が加わると変形し易く、プランジャーが感熱板に食い込んでしまうような事態が起きる。感熱板は、半田などの溶融により作動するように構成されているが、プランジャーと結合してしまうと、半田などの流出する隙間が閉塞する、または、結合力により感熱板の下降が妨げられる、という問題を生じる虞がある。このようなことから、衝撃に強い構造のスプリンクラヘッドの開発が望まれていた。

本発明に係るスプリンクラヘッドは、
放水口を有するヘッド本体と、該放水口の下端または内側に設けられた弁体と、該弁体を支持する弁体支持機構とを有するスプリンクラヘッドにおいて、
前記弁体支持機構は、
下部にフランジ部を有する円筒状のプランジャーと、
該プランジャーのフランジ部に設けられる感熱体と、
前記感熱体に接し、椀状に形成された感熱板カバーと、
前記感熱板カバー内に設けられ、前記感熱体に直接または間接的に接する平板状の感熱板とを備え、
前記感熱板カバーには、感熱板の周縁に熱気流に触れるように、前記感熱板の周縁と対向する位置に、開口部が設けられる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記弁体支持機構は、弁体とプランジャーとの間にプランジャーに結合するセットスクリューを有しており、前記プランジャーは、内部に孔を有する周壁部を有しており、該周壁部は、フランジ部に設けた感熱体との接触部分にセットスクリューとの結合部分よりも内外径差が小さい薄肉部を有する。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドは、前記プランジャーの孔に断熱部材を設置した。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記断熱部材がプランジャーの端面より突出する突出部を有する。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記感熱板カバーの板厚は、前記感熱板の板厚より厚く形成される。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記感熱体は、ドーナツ状に形成され、前記感熱板カバーの開口部の幅は、前記感熱体の外径より大きく形成される。

本発明に係るスプリンクラヘッドによれば、平板状の感熱体は、感熱板カバーによって覆われているので、外力が加わっても変形することがなく、衝撃に強い構造のスプリンクラヘッドが実現されている。また、感熱板の周縁は、感熱板カバーの開口部を通して熱気流にさらされているので、効率よく熱気流にあたり、半田の加熱を促進することができる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドでは、プランジャーにおける感熱体との接触部分がセットスクリューとの結合部分よりも周壁部の断面積が小さい。このため感熱体との接触部分よりも熱伝導抵抗が大きい前記結合部分へと熱が逃げ難くなり、前記接触部分での感熱体の溶融を促進させることができる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドでは、断熱部材を設置することで感度性能を向上することができる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドでは、感熱体との前記接触部分の内側に断熱部材を設置することで、プランジャーを補強することができるので、耐衝撃性能を向上することもできる。こうした断熱部材としては例えば樹脂製のものを使用できる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドでは、外部から衝撃を受けた場合に断熱部材にぶつかるようにすることでプランジャーや感熱板の変形を抑制できる。したがって放水作動時に分解変位するプランジャー等の部材の変形を防ぐことができる。

本発明の実施形態１に係るスプリンクラヘッドの縦断面図である。 スプリンクラヘッドの動作状態を示す断面図である。 図１のプランジャーの詳細を示した断面図である。 皿ばねの平面図、正面図、側面図、斜視図及びＥ−Ｅ断面図である。 ストッパリング及びその周辺の斜視図及び正面図である。 本発明の実施形態２に係るスプリンクラヘッドの縦断面図である。 図６のスプリンクラヘッドの分解斜視図である。 図６のプランジャーの断面図である。 図６の感熱板カバーの平面図、正面図、Ｃ−Ｃ断面図である。 図６のスライダーの斜視図（下方から見た状態）及び正面図である。 図６の皿ばねの平面図、正面図、側面図、斜視図及びＥ−Ｅ断面図である。 図６で示すスプリンクラヘッドの動作状態を示す断面図である。 感熱部の変形例を示す部分拡大図である。 感熱部の他の変形例を示す部分拡大図である。 断熱部材を備えるプランジャーの部分拡大図である。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係るスプリンクラヘッドの縦断面図である。
このスプリンクラヘッド１は、ヘッド本体１０、フレーム２０、弁体３０、散水部４０及び弁体支持機構５０（ボール保持機構６０）を備えている。

ヘッド本体１０は、中心部が開口されている。この開口部１１は、後述の放水筒１６とともに放水口１２を形成する。ヘッド本体１０の外周部にはフランジ１３が形成されており、フランジ１３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１４が形成されており、また、フランジ１３の下側の外周部には、後述するフレーム２０が取り付けられるためのねじ部１５が形成されている。
ヘッド本体１０の内側には円筒状の放水筒１６が下方に突出して形成されている。また、放水筒１６の下端部には、例えば、平らに形成された弁座１７が形成されており、弁体３０によって塞がれている。この放水筒１６の下端部に、弁体３０の外周が嵌るような段部を設けるようにしてもよい。なお、ヘッド本体１０は、フランジ１３の下側の内周部と放水筒１６との間に略穴状または略リング状の空間１８が形成されており、この空間１８には後述のガイドロッド４２が収納される。

フレーム２０は、円筒状に形成されている。フレーム２０の上部の内周部にはねじ部２１が形成され、ヘッド本体１０の下部側に形成されたねじ部１５に取付けられる。フレーム２０の下部には、内側に突出した係止段部２２が設けられ、係止段部２２には後述のボール６１が係止される。

弁体３０は、凸状に形成されており、下部にフランジ部３１を有し、このフランジ部３１で、ヘッド本体１０の弁座１７を塞いでいる。なお弁座１７にはテフロン（登録商標）シートが設けられるか、テフロン（登録商標）コーティングが施される。弁体３０の下部中央には凹部３２が形成され、後述のセットスクリュー６５の頭部が挿入される。弁体３０は、後述する弁体支持機構５０によって支えられている。

散水部４０は、デフレクタ４１、ガイドロッド４２、ストッパリング４３（及び弁体３０）を備えている。

デフレクタ４１は、中央に開口部を有する円板によって構成されており、その開口部に弁体３０の下部が挿入された状態で、弁体３０のフランジ部３１下面に取り付けられている（固定されている）。また、デフレクタ４１には、ガイドロッド４２（例えば３本）が挿入される挿入穴４１ａ（例えば３個）が設けられており、ガイドロッド４２の下端は、その挿入穴４１ａから突出した状態でデフレクタ４１に固着されている。したがって、これらの弁体３０、デフレクタ４１及びガイドロッド４２は一体的に構成されている。

ここで、弁体３０へのデフレクタ４１の取付状態について詳述する。
弁体３０は弁座１７と接触し、止水を保つためのフランジ部３１と、フランジ部３１の下側に突出した、円筒状の脚部とを有しており、この脚部は、その上部がデフレクタ４１の中央開口部（穴）よりわずかに小径の溝部となっており、溝部の下側がデフレクタ４１の中央開口部の穴径よりもわずかに大径の円筒形状となっている。このため、デフレクタ４１は、弁体３０への接続箇所（溝部）で、回動可能な状態となっている。

ガイドロッド４２の上端にはストッパ用の拡径された段部４２ａが形成されており、ガイドロッド４２にはドーナツ状に形成されたストッパリング４３が上下動可能なように取り付けられる（図５参照）。
ストッパリング４３には、ガイドロッド４２を挿通させるための挿通穴（例えば３つ）が設けられており、この挿通穴により、ストッパリング４３は、放水動作時に、ガイドロッド４２に摺動して係止段部２２まで移動可能となるようにガイドロッド４２に取り付けられている。見方をかえると、ガイドロッド４２は、放水動作時に、ストッパリング４３の挿通穴に沿って下方に移動可能となるようにストッパリング４３に取り付けられている。なお、この挿通穴は、段部４２ａより小さく形成されている。このストッパリング４３は、通常時は、デフレクタ４１上に設置され、フレーム２０の高さ方向のほぼ中間であって、フレーム２０に設けたスリットに対向する位置に設けられている。なお、このスリットは、必ずしもストッパリング４３と対向する位置に設けなくてもよい。

通常時は、ストッパリング４３の下面は、コイルばね４４に押圧されてデフレクタ４１の上面にほぼ重なる位置にあるが、放水動作時には、デフレクタ４１とガイドロッド４２が下降し、ガイドロッド４２の上端の段部４２ａは、ストッパリング４３にあたるまで下降する（図２（ｃ）参照）。ストッパリング４３の外径は、フレーム２０の係止段部２２の内径よりも大きく形成され、放水動作時に、弁体支持機構５０が落下すると、ストッパリング４３は、コイルばね４４に押されてフレーム２０の係止段部２２まで下降する。
なお、コイルばね４４は、フレーム２０の内周面に接するような大きさ（外径）を有しており、ヘッド本体１０の外周部の下方とストッパリング４３の外周部との間に設けられており、コイルばね４４の設置には大きなスペースがいらないようになっている。

ストッパリング４３の中央に設けられた穴の内径は、放水筒１６の外径よりわずかに大きく形成されている。そしてストッパリング４３は、切欠溝を介して内周の一部を上方に折り曲げることで、断面Ｌ字形状のガイド部材４３ａが内周側の例えば３カ所に設けられている。ストッパリング４３は降下する際には、このガイド部材４３ａにより、ヘッド本体１０の下部に形成された放水筒１６の外周にガイドされる。ストッパリング４３がバランスよく降下できるように、ガイド部材４３ａの数やピッチは適宜設定される。
弁体支持機構５０は、感熱部５１、ボール保持機構６０、皿ばね６４及びセットスクリュー６５を備えている。

感熱部５１は、プランジャー５２、感熱板５３及び断熱材５４を備えている。
プランジャー５２は、円筒状に形成され、下部にフランジ部５２ａが形成されている。また、フランジ部５２ａは、その下面が感熱板５３下面より突出して形成されている。プランジャー５２の内部には、雌ねじ５２ｂが形成され、セットスクリュー６５の脚部にある雄ねじがねじ込まれ両者は結合している。プランジャー５２の上部からドーナツ状の感熱体（例えば半田等）５５が挿入され、プランジャー５２のフランジ部５２ａ上に載っている。この感熱体５５の上部に、円板状であって、断面クランク型の感熱板５３が設けられている。即ち、この感熱板５３は、プランジャー５２のフランジ部５２ａに設けられた感熱体５５を覆う突部５３ａと、この突部５３ａに連続し、ヘッド本体１０の軸芯に対して直交する方向に延びた円板部５３ｂとを備えている。そして、感熱板５３には、後述するボール保持機構６０によって感熱体５５を圧縮するように力がかかっている。

感熱板５３の上部には、ドーナツ状の断熱材５４が設けられ、感熱板５３で受熱した熱が後述するバランサー６３側に逃げないようにしてある。なお、図１に示されるように、断熱材５４と感熱板５３との間には、径の大きい別の感熱板７１を必要に応じて設けるようにしてもよい。

ボール保持機構６０は、ボール６１、スライダー６２、バランサー６３及び皿ばね６４を備えている。なお、バランサー６３は感熱体５５を圧縮する機能を有することからピストンに相当する機能を果たす。
ボール６１の外周下部は、フレーム２０の係止段部２２に係止されている。この状態で、ボール６１を上から押さえるのがスライダー６２であり、スライダー６２からボール６１に力がかかることで、ボール６１には内側に入り込む方向に力が作用する。
バランサー６３は、ボール６１の内側に設けられ、この内側に入りこもうとするボール６１の動きを規制する。スライダー６２及びバランサー６３は、ともに円板状に形成され、中央には貫通穴があり、バランサー６３の貫通穴にはプランジャー５２が貫通している。プランジャー５２の外径は、バランサー６３の貫通穴の内径よりもわずかに小さく、両者は結合していない。またスライダー６２の貫通穴の内径は、セットスクリュー６５の脚部の外径よりもわずかに大きく形成され、両者は結合していない。

バランサー６３は、貫通穴を有する筒部と、その筒部の上方に設けられた円板部とを組み合わせた形状となっている。バランサー６３の外周下部には段部が形成されている。この外周下部の段部は、フレーム２０の係止段部２２の内周下部にある段部に、当接するように構成されており、バランサー６３の下側から外力がかかった場合には、この部分で衝撃を吸収する。また、バランサー６３の筒部の下部であって中央の貫通穴の周りには、断熱材５４がはまる段部６３ａが突出し、バランサー６３の円板部の上部には、ボール６１があたるボール受け用の段部６３ｂが突出して形成されている。

スライダー６２の外周側下部には凹部６２ａが形成され、その凹部６２ａのボール６１が接する面は、下方に向かって内側に傾斜するようにテーパー状（傾斜部）に形成されている。

上述のように、ボール６１には常に内側に移動するように力がかかるので、バランサー６３を下方に、またスライダー６２を上方に移動させるように力が作用する。従って、感熱体５５である半田が溶融して流出すれば、バランサー６３が下方に移動し、それに伴って、ボール６１が内側に入り込み、フレーム２０の係止段部２２との係止状態が解除されるので、ボール保持機構６０は感熱部５１と共に落下する。ボール保持機構６０が落下すれば、それに伴って、散水部４０を構成する弁体３０、ストッパリング４３等が落下して、放水が行われることになる。

セットスクリュー６５は、拡径された頭部と細径の脚部とからなるボルトであって、その脚部の下部がプランジャー５２の上部と結合することで、ボール保持機構６０としてのバランサー６３、スライダー６２及び感熱部５１を一体化している。
皿ばね６４は、図４に示されるように、中央に貫通穴６４ａのあるものが使用される。そして、中央の貫通穴６４ａから均等に６０°の間隔で放射状にスリット６４ｂが設けられている。またスリット６４ｂ間には、貫通穴６４ｃが設けられている。この皿ばね６４は、例えば３枚上下方向に組み合わせ、弁体３０とスライダー６２との間に配置される。なお、この皿ばね６４の詳細は後述する。

皿ばね６４は、貫通穴６４ａ内にセットスクリュー６５が挿通されて、弁体３０とスライダー６２との間に設けられる。つまり、皿ばね６４の貫通穴６４ａは、セットスクリュー６５の頭部の外径とほぼ同じか、それより少し大きく形成されている。また、セットスクリュー６５の頭部の高さは、積層された複数枚の皿ばね６４の自由高さよりも大きく形成されており、皿ばね６４を重ね合わせた際にガイドの役割を果たす。セットスクリュー６５の頭部の高さが低いと、組立て時に、皿ばね６４を必要以上に潰すと機能しなくなることから、そのようなことがない程度にセットスクリュー６５の頭部の高さを設定することで、安定した状態で皿ばね６４を保持することが可能となる。

上記のようなスプリンクラヘッド１には、図１の状態においては、放水口１２の消火水の水圧や部品の組立荷重がボール６１に作用し、ボール６１は内側（中心側）に移動しようとするが、ボール６１は、バランサー６３によってその移動が阻止されており、ボール保持機構６０はボールを保持している。そして、この状態においては、皿ばね６４が弁体３０を上方に押圧しており、弁体３０がヘッド本体１０の放水口１２を封止している。このため、スプリンクラヘッド１には、加圧された消火水が供給されるが、消火水は漏れない。また、散水部４０は、弁体３０にデフレクタ４１が固定され、デフレクタ４１にガイドロッド４２が固定されており、弁体３０が放水口１２を封止している状態では、ガイドロッド４２がヘッド本体１０の空間１８に収納された状態になっている。

次に、図１のスプリンクラヘッド１の動作を説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、スプリンクラヘッド１の動作過程を示した図である。
（ａ）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１２には加圧された消火水が供給されており、弁体３０には消火水の圧力が加えられている（図１参照）。火災が発生し、その熱気流が感熱板５３に当たると加熱され、感熱板５３の熱は感熱体５５へ伝播する。そして、感熱体５５が周囲から加熱されて溶融し始めると、溶融した感熱体５５はプランジャー５２と感熱板５３（突部５３ａ）との間に形成された隙間から流出してその体積が減少する（図２（ａ））。
このときバランサー６３によって上方から押されたボール６１が内側に移動することになるが、ボール６１が移動しても弁体３０は弁座１７に圧接されて、放水口１２を塞いだ状態を維持する。これは、皿ばね６４の作用によるもので、皿ばね６４を複数枚重ねることで、皿ばね６４が弁体３０によるシールを維持できるだけの所定量のストロークを有するためである。こうしてボール保持機構６０が完全に落下するまで弁体３０が弁座１７から離れるのを防止して、確実に動作できるようにしている。

（ｂ）感熱体５５が溶融して外部に流出すると、感熱板５３は感熱体５５の流出量に対応して降下する。感熱板５３が降下すると、感熱板５３の上に取り付けられている断熱材５４及びバランサー６３が降下する。バランサー６３が降下すると、バランサー６３とスライダー６２との間の間隙が広がり、内側に付勢されているボール６１がバランサー６３の段部６３ｂを越えて内側に移動し、フレーム２０の係止段部２２とボール６１との係合が解かれる。それによって、弁体３０及び弁体支持機構５０は降下する（図２（ｂ））。

（ｃ）弁体３０の下に配置されている皿ばね６４を含む弁体支持機構５０は落下すると、弁体３０が降下する。また、弁体３０の降下に伴って、弁体３０に取り付けられているデフレクタ４１、デフレクタ４１に取り付けられているガイドロッド４２、及びストッパリング４３が降下する。ガイドロッド４２が降下すると、その上部にある段部４２ａがストッパリング４３に係止され、ストッパリング４３はフレーム２０の係止段部２２に係止され、弁体３０及びデフレクタ４１がガイドロッド４２によりフレーム２０から吊り下げられた状態になる（図２（ｃ））。なお、この動作の際、ストッパリング４３は係止段部２２に係止するまではガイドロッド４２と共に下降し、ストッパリング４３が係止した後にガイドロッド４３のみが更に下降する場合もある。
本実施の形態では、放水動作時において、デフレクタ４１は、ガイド部材４３ａによりガイドされながらガイドロッド４２と共に下降するので、デフレクタ４１の下降動作が円滑に行われる。またストッパリング４３をフレーム２０の高さ方向のほぼ中間に設けることで、ストッパリング４３自体の下降量も減らせるので、放水時の動作がスムーズになる。
ところで、ストッパリング４３のガイド部材４３ａは、上方に折り曲げられており、このため、放水時の散水障害となりにくい。この点について説明すると、従来のガイド部材は、下方に折り曲げられていたものがあるが、この場合、ガイド部材の長さが長かったり、太かったりすると、放水時、弁体にあたった水が反射する際など、ガイド部材に水があたって、ガイド部材が散水の障害となっていた。つまり、ガイド部材４３ａを上方に折り曲げ、放水時における弁体３０との距離を離すことで、ガイド部材４３ａが散水障害となるのを防止できる。

（ｄ）以上のようにして弁体３０が降下すると放水口１２は開放され、加圧された消火水がデフレクタ４１から散水されて火災を消火する（図２（ｄ））。

次に、本発明のスプリンクラヘッドを構成する部品であるプランジャー５２、スライダー６２及び皿ばね６４の特徴部分について、それぞれ詳細に説明する。

（プランジャー５２）
図３は、プランジャー５２の詳細を示した断面図である。
図１のプランジャー５２は、上記のように、その先端部が感熱板５３よりも下方に突出して設けられている。図１からその該当部分を抽出すると、図３に示されるようになるが、何らかの物がスプリンクラヘッド１にぶつかった場合（特に下方から）には、プランジャー５２がこのように突出しているので、その物がプランジャー５２に当たり、感熱板５３に、その物が当たるのが避けられる。プランジャー５２は、感熱板５３に比べてその剛性が高くなるような部材で構成されているので、変形するおそれがない。このため、プランジャー５２が感熱板５３に食い込むようなおそれがなく、作動不良が起きない。

また、プランジャー５２は、その上端部がバランサー６３の上端までの長さを有し（図１参照）、セットスクリュー６５がプランジャー５２と結合しており、剛性が高くなっている。このため、スプリンクラヘッド１に対して横方向からの外力が加わったとしても、プランジャー５２又はセットスクリュー６５が変形するおそれがなく、作動不良が起きない。特に、バランサー６３の外周下部にある段部は、係止段部２２の内周下部にある段部と係止しているので、横方向や下方向からの外力に強く、受けた外力はフレーム２０へと伝わる。

（スライダー６２）
まず、スライダー６２、ボール６１などからなるボール保持機構６０を有するスプリンクラヘッド１に求められる構成について説明する。ボール６１がフレーム２０の係止段部２２から完全に外れる前に、弁体３０が弁座１７から離れると、作動途中の漏水によって不作動を生じるおそれがあることから、スプリンクラヘッド１には、弁体を支える残存荷重が必要となる。また、残存荷重を確保するためには、スライダー６２の下降量（作動ストロークという）を抑える必要がある。このため、従来では、コイルばねのような変位量の大きいばねを使用することで、スライダー６２の作動ストロークよりもコイルばねの変位量を大きくして、作動途中の水漏れを防止している。
本発明では、スライダー６２の形状を変更することで、スライダー６２の作動ストロークを小さくし、かつ、皿ばね６４の形状を工夫することで、皿ばね自体の変位量を大きくして、嵩張るコイルばねを使わずに済むようにした。

ここで、図１に戻ってスライダー６２の形状に着目すると、スライダー６２の外周部側の凹部６２ａのボール６１と接する面はテーパーが形成されており、このテーパー面がボール６１と接触している。
スライダー６２はこのような形状が採用されたことにより、ボール６１がスライダー６２の内側に入り込んでバランサー６３に乗り上げるときの、スライダー６２の軸方向の移動量（作動ストローク）が、スライダー６２の内側に凹部が設けられずに平らになっている場合（従来例）に比べて少なくて済み、このため、皿ばね６４に必要な変位量、つまりボール６１が係止段部２２から完全に外れるまで弁体３０を弁座１７に圧接しておくために必要なストロークを少なくすることが可能になっている。

（皿ばね６４）
次に、図１の皿ばね６４について説明する。
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、皿ばねの平面図、正面図、側面図、斜視図、及びＥ−Ｅ断面図である。
この皿ばね６４は、中央に貫通穴６４ａが設けられており、この貫通穴に連続するように放射状の６本のスリット６４ｂが設けられている。スリット間には、扇型状（三角形状で角が円弧状になった）貫通穴６４ｃが設けられている。
この皿ばね６４は、上記のように、６本のスリット６４ｂが設けられているが、このスリット６４ｂの個数が例えば４本のように少ないと（従来例）、応力が高くなり皿ばねが割れる、バックリングを起こす、経年変化を起こしやすいという不具合がある。また、スリット６４ｂが１０本以上あると（従来例）、荷重不足、撓み量の不足、皿ばねが元の形状に戻らない、という不具合がある。このようなことから、本実施の形態においては、スリット６４ｂの個数を例えば６個にしている。

また、スリット６４ｂの間に貫通穴６４ｃが設けられているが、これは、皿ばね６４にかかる応力を減らすためである。スリット６４ｂの間に貫通穴６４ｃが無いと、高い応力が発生して皿ばねが割れ、クラックが発生したりするという不具合がある。
また、スリット間の貫通穴６４ｃの形状は、三角形で角を円弧状（扇型状）にしているが、これは各部にかかる応力を分散するためである。なお、この貫通穴の形状が、従来のように、長穴や四角であると応力が分散せず、大きな荷重がかかった際、皿ばねが割れることになる。

また、上記の皿ばね６４の利点を別の観点から説明する。
この皿ばね６４は、荷重を受ける部分と、内周部（中心側）に形成される撓む部分とに分けられる。荷重を受ける部分は、皿ばねの外周部（周縁部）が相当し、撓む部分はスリット部の形状が相当する。これらの２つの部分をバランス良く変化させることで、皿ばねを任意の荷重と撓み量にすることが可能になっている。更に、応力を分散させるため、割れたりバックリングが発生したりすることはない。このため、従来の皿ばねでは達成できなかった高荷重と高変位量の２つを両立している。
本実施形態においては、皿ばねを、放射状のスリットと、スリット間に設けられる貫通穴とからなる断面形状が蓮根型となるものを使用して、組立荷重と、止水に必要なストロークを確保するようしたが、スプリンクラヘッドに使用される皿ばねの形状は、この形状に限定されない。例えば、組立荷重と止水に必要なストロークを有するもので、かつ耐食性を考慮したものであれば、適時１枚から複数枚の類似の皿ばねを組み合わせて使用するようにしてもよい。

［実施形態２］
図６は、本発明の実施の形態２に係るスプリンクラヘッドの縦断面図であり、図７は、図６のスプリンクラヘッドの分解斜視図である。これらの図において、図１と同一図面符号はその名称及び機能が同一であり、上記の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお、図７はコイルばね４４の図示が省略されている。

（ヘッド本体１０）
ヘッド本体１０とフレーム２０との結合関係は、ヘッド本体１０に雌ねじが設けられ、フレーム２０に雄ねじが設けられており、フレーム２０の雄ねじがヘッド本体１０の雌ねじに係合して両者が結合されている。このため、ヘッド本体１０とフレーム２０との結合関係において、図１の実施の形態とは、雄ねじと雌ねじの関係が逆になっている。

（弁体３０）
スプリンクラヘッドの弁体３０は、弁体３０の下方にセットスクリュー６５の上部が収まる凹部がある点では同じであるが、セットスクリュー６５内に挿通された皿ばね６４と、弁体３０との間には、ワッシャーＢが設けられる。ワッシャーＢは、所定の厚みを有するドーナツ状の円板である。散水部４０のデフレクタ４１の下面には、図５に示すように、ガイドロット４２の下端、及びガイドロッド４２と対向する部分の下方に折り曲げられたデフレクタ４１の羽（爪）等が出っ張り部分として形成されることから、このワッシャーＢを設けることでデフレクタ４１の下面の出っ張り部分をワッシャーＢの上面でうけて、皿ばね６４に均等な力をかけるようにしてある。

（散水部４０）
スプリンクラヘッドの散水部４０は、その基本構成は図１の実施の形態と同じであるが、コイルばね４４が、ヘッド本体１０の空間１８の上部とストッパリング４３との間に装着されており、この点が図１の例とは相違している。

（プランジャー５２）
図８は、弁体支持機構５０のプランジャー５２の断面図である。
弁体支持機構５０のプランジャー５２は、その先端部が感熱板カバー８０よりも下方に突出して設けられている。何らかの物がスプリンクラヘッド１にぶつかった場合（特に下方から）には、プランジャー５２がこのように突出しているので、その物がプランジャー５２に当たり、感熱板カバー８０に、その物が当たるのが避けられる。プランジャー５２は、感熱板カバー８０に比べてその剛性が高くなるような部材で構成されているので、変形するおそれがない。このため、プランジャー５２が感熱板カバー８０に食い込むようなおそれがなく、作動不良が起きない。

また、プランジャー５２は、その上端部がバランサー６３の上端までの長さを有し（図６参照）、セットスクリュー６５がプランジャー５２と結合しており、剛性が高くなっている。このため、スプリンクラヘッド１に対して横方向からの外力が加わったとしても、プランジャー５２又はセットスクリュー６５が変形するおそれがなく、作動不良が起きない。特に、バランサー６３の外周下部にある段部は、係止段部２２の内周下部にある段部と係止しているので、横方向や下方向からの外力に強く、受けた外力はフレーム２０へと伝わる。

また、プランジャー５２は、そのフランジ部５２ａの下端にテーパー（面取りＣ面）５２ｆが設けられている。プランジャー５２は、フランジ部５２ａのその下端を、このようなフランジ部５２ａの上部よりも細径となる形状にしたことにより、下方及び斜め下方からの外力により下端部が仮に変形したとしても、その変形部分が隙間５２ｄを塞いだり、変形によりプランジャー５２と感熱板カバー８０がかみ合い、結合するおそれがなく、作動性に影響を与えない。

（感熱板カバー８０）
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、感熱板カバー８０の平面図、正面図及びＣ−Ｃ断面図である。
感熱板カバー８０は、実施形態１の感熱板５３をお椀状に形成して、上側にある感熱板７１を覆えるようにした点で、実施形態１と異なる。つまり、感熱カバー８０は、下側がお椀状に形成されており、上部が開口し、その中央部にはプランジャーが挿通する開口部８０ａが形成されている。更に、その周壁には、外気を感熱板７１側に取り込むためのスリット状の開口部８０ｂが形成されている。感熱板カバー８０は、感熱板７１を収納し、その開口部８０ｂはその高さ方向の中央部に感熱板７１の周縁部が位置するようにして感熱板７１の周縁部が露出するようにし（図６参照）、熱気流が感熱板７１の周縁部に直接触れるように構成されている。このように開口部８０ｂを通過した熱気流が直接当たるように、感熱板７１の外径は、フレーム２０の係止段部２２の内周側の径とほぼ等しい大きなものが使用されている。
なお、感熱板７１は、図６及び図７に示されるように、平板状に形成され、金属製の感熱カバー８０の開口８０ａの外側部分を介して感熱体５５と熱的に接続されている。そして、感熱板７１は、上記のように、感熱板カバー８０に収納されている。なお、感熱板７１は、感熱体５５に熱を伝達することができれば良いので、それが可能であれば、感熱板７１が感熱体５５に接するのは直接又間接の何れでも良い。

感熱板カバー８０は、金属部材から構成され、その下部は図１の感熱板７１と同様に感熱体５５を包み込むように形成されて感熱体５５と接しており（図６、図８参照）、感熱板としても機能する。感熱板カバー８０は、感熱板７１を外力から保護する役割を果たしており、感熱板７１と同じ材料を用いた場合にはその厚さを厚くする。例えば、感熱板７１の板厚さが０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの場合には、感熱板カバー８０の板厚を０．２ｍｍ〜０．３ｍｍにする。
なお感熱板カバー８０の開口部８０ｂの高さは、開口部８０ｂの下辺が、感熱体５５の上面とほぼ同じ高さかまたは、それよりも下側に位置するように設計されており、更に、開口部８０ｂの幅は、ドーナツ状の感熱体５５の外径（即ちプランジャ５２の外径）より大きく形成されている。これにより、開口部８０ｂを通過した熱気流が感熱体５５の加熱を促進するようにしてある。

感熱板カバー８０は、その開口部８０ｂの面積が大きい程又個数が多い程、感熱板７１に対して熱気流を送り込むことができるが、開口部は対向して形成した方が熱気流が流れ易くなることと、開口部と開口部との間に形成される梁（柱）が大きい程外力に耐えられる（強度が強くなる）こととの兼ね合いから、本実施の形態においては、開口部８０ｂは等間隔で４個設けられている。

（スライダー６２）
図１０（ａ）（ｂ）は、ボール保持機構６０のスライダー６２の斜視図及び正面図である。 実施の形態１のスライダー６２は、平らな板の下面を全周にわたって切削してボール６１の接触面である凹部６２ａを形成したものである。これに対して、本実施形態２のスライダー６２は、平らな板をプレス加工したものである。つまりボール６１との接触面の部分だけを斜め上方に折り曲げて凹部６２ａを形成したものである。
なお、スライダー６２と皿ばね６４との間には、ワッシャーＡが設けられる。ワッシャーＡは、ドーナツ状の薄い円板から構成されている。ワッシャーＡを設ける理由は、スライダー６２の外周にあるボール６１との接触部が上方に折れ曲がっているため、その傾斜に合わせて、皿ばね６４とスライダー６２との間の距離を保つためのスペーサとして機能させるためである。

（皿ばね６４）
図１１（ａ）〜（ｅ）は、皿ばね６４の平面図、正面図、右側面図、斜視図、Ｅ−Ｅ断面図である。
この皿ばね６４は、外周部６４ｅとそれから中心に向かって突起した突起部６４ｆとから構成されている。外周部６４ｅは荷重を受ける機能を果たし、突起部６４ｆはたわみ（変位量）として機能するように構成されている。突起部６４ｆは、図示のように、ほぼ同じ幅（平行）から成っており、その根元は円弧状に形成されている。突起部６４ｆの先端同士の間隔は、図４の貫通穴６４ａの径と同様な長さとなっている。また、この皿ばね６４は、中心に向かうに従って高くなるように形成されており、そして、ワッシャーＡとワッシャーＢとによって挟み込まれるようにして構成されている（図６参照）。このようにして構成したことにより皿ばね６４それ自体の構成と均等な力が加わることにより、従来の皿ばねが例えば３枚必要であったとしても、１枚の皿ばね６４で同様な機能を得ることが可能になっている。

（セットスクリュー６５）
セットスクリュー６５の頭部は弁体３０の底面の凹部３２に収容されている。実施形態１ではセットスクリュー６５の頭部外周と弁体３０の凹部３２の内周の隙間はごく僅かである。しかしながら、本実施形態では大きな隙間３２Ａが形成されるようにしている（図６参照）。さらにセットスクリュー６５の頭部端面は球面状に形成されており、凹部３２の底面とは球面部が接触している。
また、セットスクリュー６５の頭部に挿通される皿ばね６４は外周縁が弁体３０側、内周縁がスライダー６２側に配置される。
これらの構成は、セットスクリュー６５が凹部３２の内部で傾くことを許容するためのものである。即ち、図１２（ｂ）で示すようにボール保持機構６０が傾いて作動した場合に、セットスクリュー６５の頭部が球面部であるため、弁体３０の凹部３２の底面との摩擦抵抗が低減される。またセットスクリュー６５の頭部と弁体３０の凹部３２との間の隙間３２Ａを設けたことで、凹部３２の内部でのセットスクリュー６５が傾くことが可能となり、それによりセットスクリュー６５がボール保持機構６０の傾きに追従しやすくしている。そして皿ばね６４が圧縮状態から無荷重状態に復元する際に、ボール保持機構６０の傾きを吸収してワッシャーＢが傾くことを防止している。これによりセットスクリュー６５が傾いても弁体３０の閉止状態が維持され、ボール保持機構６０がフレーム２０から脱落するまでに弁体３０が開いて放水筒１６からヘッド本体１０の水が漏れないようになっている。

以上のように構成されたスプリンクラヘッド１は、火災時に熱気流が感熱板７１及び感熱板カバー８０に当たると、上記の図２（ａ）〜（ｄ）と同様に動作して、消火水がデフレクタ４１から散水されて火災を消火する。

次に、実施形態２のスプリンクラヘッド１の動作を説明する。基本的な動作は実施形態１の説明（段落００２７〜００３０）と同じであるため、実施形態２に固有の構成に基づく動作を中心に説明する。図１２（ａ）〜（ｄ）はスプリンクラヘッド１の動作過程を示した図である。

（ａ）実施形態１では火災が発生し、その熱気流が感熱板５３に当たって加熱されて感熱体５５へ伝播する。これに対して本実施形態では、感熱板７１及び感熱板カバー８０が熱気流に当たって加熱されることで熱を感熱体５５に伝播することになる。
そして、感熱体５５が溶融し始めると、溶融した感熱体５５はプランジャー５２と感熱板カバー８０との間に形成された隙間から流出してその体積が減少する。
このときバランサー６３とスライダー６２によって上方から押されたボール６１は内側に移動する力を受けており、後述するようにバランサー６３が感熱板カバー８０側へ降下してボール６１が移動しても弁体３０は弁座１７に圧接されて、放水口１２を塞いだ状態を維持する。これは、皿ばね６４の作用によるもので、皿ばね６４は中心に向かうに従って高くなるように形成されており、ワッシャーＡとワッシャーＢとによって挟み込まれるようにして構成することで、皿ばね６４が弁体３０によるシールを維持できるだけの所定量のストロークを有するためである。こうしてボール保持機構６０が完全に落下するまで弁体３０が弁座１７から離れるのを防止して、確実に動作できるようにしている。

（ｂ）感熱体５５が溶融して外部に流出すると、感熱板カバー８０は感熱体５５の流出量に対応して降下する。感熱板カバー８０が降下すると、感熱板カバー８０の上に取り付けられている断熱材５４及びバランサー６３が降下する。バランサー６３が降下すると、バランサー６３とスライダー６２との間の間隙が広がり、内側に付勢されているボール６１がバランサー６３の段部６３ｂを越えて内側に移動し、フレーム２０の係止段部２２とボール６１との係合が解かれる。それによって、弁体３０及び弁体支持機構５０が降下する（図１２（ｂ））。

（ｃ）弁体３０の下に配置されているワッシャーＢ、皿ばね６４、ワッシャーＡを含む弁体支持機構５０が落下すると、弁体３０が降下する。また、弁体３０の降下に伴って、弁体３０に取り付けられているデフレクタ４１、デフレクタ４１に取り付けられているガイドロッド４２、及びストッパリング４３が降下する（図１２（ｃ））。

（ｄ）ガイドロッド４２が降下すると、その上部にある段部４２ａがストッパリング４３に係止され、ストッパリング４３はフレーム２０の係止段部２２に係止され、弁体３０及びデフレクタ４１がガイドロッド４２によりフレーム２０から吊り下げられた状態になる。
以上のようにして弁体３０が降下すると放水口１２は開放され、加圧された消火水がデフレクタ４１を介して散水されて火災を消火する（図１２（ｄ））。

実施形態の変形例〔図１３〜図１５〕
本発明の各実施形態においては、ボール、スライダー、バランサーによるボール保持機構を備えた弁体支持機構によって弁体を支持するスプリンクラヘッドで実施形態を説明したが、感熱体である半田を圧縮する一般的なピストンを有するフラッシュ型のスプリンクラヘッド、例えば、一対のアームから弁体支持機構を構成したレバー式のスプリンクラヘッドに本発明を適用するようにしてもよい。
また、弁体を、放水筒の下端にある弁座に圧接させたが、弁体は、放水筒の内側に設けるようにしてもよい。
なお、ガイドロッドに対して、ストッパリングだけを摺動可能な状態に取り付けたが、デフレクタもガイドロッドに対して摺動可能な状態で取り付けるようにしてもよい。

実施形態２の感熱板カバー８０の周壁にはスリット状の開口部８０ｂを設ける例を示したが、図１３で示すように開口部８０ｂを設けない感熱板５３として構成することもできる。なお、図１３では感熱板７１がない実施形態を例示しているが、感熱板７１を設けるようにしてもよい。
また、実施形態２では感熱板７１を備える実施形態を示したが、図１４で示すように感熱板７１を備えない実施形態として構成することもできる。

前記実施形態ではプランジャー５２に孔が形成されており、それが外部に対して開口している例を示したが、図１５で示すように孔を塞ぐ断熱部材８１を設けることができる。このようにプランジャー５２の孔を塞ぐ断熱部材８１を設けることで、プランジャー５２の肉厚が薄くなった部分を補強することができ、且つ断熱効果を有することから感度性能も確保することができる。
また、断熱部材８１はプランジャー５２の端面から突出するように設置している。このため下方から物がぶつかる際に最も突出している断熱部材８１に当てやすくすることができ、消火時の動作に影響するプランジャー５２や感熱板５３ができるだけ変形しないようにすることができる。
なお、実施形態２のプランジャー５２にも図１５で示す断熱部材８１を設置してもよい。また断熱部材８１は硬質材料、例えば硬質樹脂にて形成することができる。またプランジャ−５２には、感熱板と感熱板カバーのいずれか一方が設けられればよく、感熱板カバーの形状は椀状に形成されていなくてもよい。

１ スプリンクラヘッド、１０ ヘッド本体、１１ 開口部、１２ 放水口、１３ フランジ、１４、１５ ねじ部、１６ 放水筒、１７ 弁座、１８ 空間、２０ フレーム、２１ ねじ部、２２ 係止段部、３０ 弁体、３１ フランジ部、３２ 凹部、４０ 散水部、４１ デフレクタ、４１ａ 挿入穴、４２ ガイドロッド、４２ａ 段部、４３ ストッパリング、４３ａ ガイド部材、４４ コイルばね、５０ 弁体支持機構、５１ 感熱部、５２ プランジャー、５２ａ フランジ部、５２ｂ 雌ねじ、５３ 感熱板、５４ 断熱材、５５ 感熱体、６０ ボール保持機構、６１ ボール、６２ スライダー、６２ａ 凹部、６３ バランサー、６４ 皿ばね、６５ セットスクリュー、７１ 感熱板、８０ 感熱板カバー。

Claims (6)

1. 放水口を有するヘッド本体と、
   該放水口の下端または内側に設けられた弁体と、
   該弁体を支持する弁体支持機構とを有するスプリンクラヘッドにおいて、
   前記弁体支持機構は、
   下部にフランジ部を有する円筒状のプランジャーと、
   該プランジャーのフランジ部に設けられる感熱体と、
   前記感熱体に接し、椀状に形成された感熱板カバーと、
   前記感熱板カバー内に設けられ、前記感熱体に直接又は間接的に接する平板状の感熱板とを備え、
   前記感熱板カバーには、前記感熱板の周縁に熱気流に触れるように、前記感熱板の周縁と対向する位置に開口部が設けられたことを特徴とするスプリンクラヘッド。
2. 前記弁体支持機構は、弁体とプランジャーとの間にプランジャーに結合するセットスクリューを有しており、
   前記プランジャーは、内部に孔を有する周壁部を有しており、
   該周壁部は、フランジ部に設けた感熱体との接触部分にセットスクリューとの結合部分よりも内外径差が小さい薄肉部を有する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. 前記プランジャーの孔に断熱部材を設置したことを特徴とする請求項２記載のスプリンクラヘッド。
4. 前記断熱部材がプランジャーの端面より突出する突出部を有することを特徴とする請求項３記載のスプリンクラヘッド。
5. 前記感熱板カバーの板厚は、前記感熱板の板厚より厚く形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスプリンクラヘッド。
6. 前記感熱体は、ドーナツ状に形成され、前記感熱板カバーの開口部の幅は、前記感熱体の外径より大きく形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスプリンクラヘッド。

Images