JP2012125376A

JP2012125376A - 消火ノズル

Info

Publication number: JP2012125376A
Application number: JP2010278805A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Murakami; 匡史村上
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: JP5743522B2

Abstract

【課題】消火ノズルに作用する放水圧が高圧の場合に放水量を抑えることでき、水損を低減することが可能な消火ノズルを提供する。
【解決手段】ノズル本体１の内部に、消火液が通る放水流路２が形成され、放水流路２は、消火液の流れに抵抗を与えて放水流路２からの放出流の流水断面直径を変化させる抵抗流路１０を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、消火ノズルに関する。

スプリンクラ消火設備では、スプリンクラヘッドが室内に複数配置されており、スプリンクラヘッドは一定以上の温度で開栓するため、火災時には火源に近いスプリンクラヘッドが開栓して放水が行われる。湿式のスプリンクラ消火設備では、スプリンクラヘッドの開栓数に応じてスプリンクラヘッド１個当たりにかかる放水圧が異なってくる。すなわち、スプリンクラヘッドの開栓数が少ない場合にはスプリンクラヘッド１個当たりにかかる放水圧が高くなる。各スプリンクラヘッドに作用する放水圧は、規定された数のスプリンクラヘッドが開栓した状態（同時開栓数）を基準として設計されている。このため、一部のスプリンクラヘッドだけが開栓した場合、スプリンクラヘッド１個当たりに作用する放水圧は設計基準よりも高くなり放水量も増加する。

このようなスプリンクラ消火設備のスプリンクラヘッドに用いられる消火ノズルとして、例えば、消火液が通過する放水流路が、流入口から放出口に渡って略同径の円柱状に形成された消火ノズルがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１７９７８９号公報（特許請求の範囲、図１）

特許文献１のように、放水流路が流入口から放出口に渡って略同径の円柱状に形成されている消火ノズルでは、圧力を減圧する手段が何等講じられていない。このため、スプリンクラヘッドの開栓個数が少なく、高圧の放水圧が作用した場合、必要以上に多量に放水され、室内の設備に損害を与える等の水損による被害が大きくなるという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、消火ノズルに作用する放水圧が高圧の場合に放水量を抑えることができ、水損を低減することが可能な消火ノズルを提供することにある。

本発明に係る消火ノズルは、ノズル本体の内部に、消火液が通る放水流路が形成され、放水流路が、消火液の流れに抵抗を与えて放水流路からの放出流の流水断面直径を変化させる抵抗流路を有するものである。

本発明によれば、消火液の流れに対して抵抗を与える抵抗流路を設けたので、高圧時の放水量を抑えることができ、その結果、水損を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係る消火ノズルの縦断面図である。図１の消火ノズルにおける、消火液の放水圧に応じた抵抗流路の作用説明図である。本発明の実施の形態１に係る消火ノズルによる放水圧と放水量との関係を示す図である。抵抗流路を形成する抵抗部の他の形状例１を示す図である。図４の抵抗流路の作用説明図である。抵抗流路を形成する抵抗部の他の形状例２を示す図である。図６の抵抗流路の作用説明図である。本発明の実施の形態２に係る消火ノズルの縦断面図である。図８の消火ノズルにおける、消火液の放水圧に応じた抵抗流路の作用説明図である。図８の点線部分の拡大図である。本実施の形態２の消火ノズルによる放水圧と放水量との関係を示す図である。本実施の形態２の消火ノズル内の消火液の流れを示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスプリンクラヘッドの消火ノズルの縦断面図である。消火ノズルの下部にはデフレクタや弁体を支持する感熱分解機構等が組み込まれるフレームが接続され、上部には外周にネジ部を有し、配管に接続される。
消火ノズルの本体１の内部には、消火液が通る放水流路２が形成されている。放水流路２は、放水流路２の流入口１ａから略同径の円柱状に形成された上流側流路２０と、上流側流路２０の下流に形成され、放水流路２を通過する消火液の流れに抵抗を与える抵抗流路１０とを有している。

抵抗流路１０は、上流側流路２０の下流端の内面壁から内側に向けて水平方向に環状に延出された環状部１１と、環状部１１の先端から上流方向に突出した堰部１２とを有する抵抗部１３によって構成され、抵抗部１３の内周面が放水流路２内において最も小径の最小直径流路１４となっている。抵抗部１３の堰部１２は、上流側流路２０の下流端側から最小直径流路１４へと向かう消火液の流れを一部堰き止め、消火液の流れに対する抵抗を高める役割を有している。抵抗流路１０では、抵抗部１３によって消火液の流れに抵抗を与えることにより、放水流路２からの放出流の流水断面直径（以下、流水直径という）を変化させる。なお、堰部１２は図１では円筒状に形成されているが、全体として筒状であれば良い。

次に、このように構成された消火ノズルにおける消火液の流れについて説明する。
流入口１ａから放水流路２内に流入した消火液は、上流側流路２０を経て抵抗流路１０を通過する際、抵抗流路１０の抵抗を受けて流水直径が小さくなる。そして、流水直径が小さくなった消火液は、最小直径流路１４を経て放出口１ｂから放出される。

ここで、消火液の放水圧に応じた抵抗流路１０の作用について説明する。図２（ａ）は、低圧の場合の消火液の流れを示し、図２（ｂ）は、高圧の場合の消火液の流れを示している。ここで言う低圧とは、例えば０．３ＭＰａ以下を指し、高圧とは、例えば０．３ＭＰａ以上を指す。
低圧の場合、流入口１ａから放水流路２内に流入した消火液は、上流側流路２０を経て抵抗流路１０を通過する際、抵抗流路１０の抵抗を受けて流水直径を調整後、最小直径流路１４に流入する。最小直径流路１４に流入した低圧の消火液の流れは、図２（ａ）に示すように、最小直径流路１４の内壁面に接触した状態で最小直径流路１４を通過し、放出口１ｂから放出される。すなわち低圧の場合、消火液の流水直径Ａは最小直径流路１４の直径に等しくなる。

高圧の場合、流入口１ａから放水流路２内に流入した消火液の流れのうち、放水流路２の中心部付近の流れＷ１Ａは何の抵抗もなく最小直径流路１４に流入する。一方、放水流路２の周縁側の流れは上流側流路２０の内面を沿って流れ（ｗ１）、抵抗流路１０を通過する際、抵抗部１３の環状部１１に高圧状態で衝突し、堰部１２によって一部堰き止められて上方に向かう（ｗ２）。上方への流れｗ２が、下方への流れｗ１と衝突すると、水平方向で外側方向の流れｗ３と、水平方向で内側方向の流れｗ４が生じる。流れｗ３周辺は比較的高圧になるため、ｗ４よりも小さい力となる。また、流れｗ３は下方への流れｗ１に巻き込まれる。結果として、放水流路２の周縁側の消火液の流れは抵抗部１３によって放水流路２の中心側へ押し寄せる、水平方向への力を持った流れＷ２Ａとなる。高圧になるほど、流れＷ２Ａの放水流路２の中心側へ押し寄せる力は強くなる。よって、高圧時には、放水流路２の中心部付近の流れＷ１Ａと、水平方向への力が低圧時より強い流れＷ２Ａが最小直径流路を通ることになる。消火液の放水圧が一定以上の高圧になり、流れＷ２Ａの水平方向の力が一定以上の強さになった時に、流れＷ１ＡとＷ２Ａの力の合力により、最小直径流路の流れＷ３Ａは、最小直径流路の内壁から剥離する。これにより低圧時よりも流水直径が小さくなる。そして、抵抗流路１０である程度流水直径が調節された高圧の消火液は、最小直径流路１４に流入する。この際、高圧の消火液の流れは、図２（ｂ）に示すように、最小直径流路１４の内壁面から剥離した状態で最小直径流路１４を通過し、放出口１ｂから放出される。
このように、高圧になるほど、流路の中心に向かう流れＷ２Ａが強くなり、下方に向かう流れＷ１Ａを中心方向に押し寄せるように作用するので、結果として最小直径流路１４内においては、内壁面から剥離した状態の水流となる。

このように高圧時では、消火液は最小直径流路１４の内壁面から剥離した状態で最小直径流路１４を通過するため、高圧時の流水直径ａは低圧時の流水直径Ａに比べて小さくなる。よって、従来に比べて高圧時の放水量が減少する。消火液の最小直径流路１４の内壁面からの剥離度合いは、高圧になるほど大きくなる。ところで、最小直径流路１４の放水方向の長さが長すぎると、最小直径流路１４の内壁面から剥離した消火液の流れが、最小直径流路１４の下流側で内壁面に接する流れとなり、低圧時と同様に流水直径が最小直径流路１４の直径と等しくなってしまう。このため、最小直径流路１４の放水方向の長さは、最小直径流路１４の直径の２倍以下に設定する。

ここで、流水直径について従来の消火ノズル（放水流路が流入口から放出口に渡って略同径の円柱状に形成されたノズル）と比較すると、従来の消火ノズルでは、低圧時も高圧時も流水直径が変わらず、放水流路の直径に等しくなる。これに対し、本実施の形態１の消火ノズルでは、流入口１ａから流入した消火液の流路が最小直径流路１４によって絞られることに加え、高圧になると抵抗流路１０の作用によって更に絞られて小さくなる。よって、放水量の低減度合いを高めることができる。

図３は、本実施の形態１の消火ノズルによる放水圧と放水量との関係を示す図である。なお、図３の点線は、比較のため従来の消火ノズルについて示したものである。
本実施の形態１の消火ノズルは、上述したように最小直径流路１４によって流路が絞られるため、低圧時において従来よりも放水量が少なくなっている。そして、高圧になるにしたがって放水量は増加するが、本実施の形態１の消火ノズルは、高圧になると流水直径が次第に小さくなるため、放水量の増加度合いは従来に比べて少なくなる。言い換えれば、本実施の形態１の消火ノズルは、高圧になるほど従来に比べて放水量の低減度合いを高めることが可能となっている。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、消火液の流れに対して抵抗を与える抵抗流路１０を設けたので、高圧時の放水量を抑えることができる。また、抵抗流路１０として堰部１２を設けたため、高圧時の流水直径の縮小効果を効果的に発揮することができる。

また、高圧時における無駄な放水を抑えることができるため、水損による被害を低減することができる。また、消火液の放水圧が高くなりすぎたときに起こる霧状の散水を防止することができる。

なお、抵抗流路１０を形成する抵抗部１３の形状としては、高圧時の流水直径の縮小効果の面から、図１に示したように堰部１２を有する形状が好ましいが、次の図４及び図６に示す形状としてもよい。以下の各図において図１と同一部分には同一符号を付す。

図４は、抵抗流路を形成する抵抗部の他の形状例１を示す図である。図５は、図４の抵抗流路の作用説明図である。
この抵抗部１３Ａは、上流側流路２０の下流端から内側に向けて環状に延出された環状部１１の上流側の面を、下流に向かうに従って縮径するテーパー面１２Ａとし、その傾斜角度θを４５°以上（図４には４５°の例を示している）としたものである。このように構成した場合、流入口１ａから放水流路２内に流入した消火液の流れのうち、放水流路２の中心部付近の流れＷ１Ｂは何の抵抗もなく最小直径流路１４に流入する。一方、放水流路２の周縁側の消火液の流れは上流側流路２０を経て抵抗部１３Ａを通過する際、抵抗部１３Ａのテーパー面１２Ａに衝突し、テーパー面１２Ａによって一部堰き止められる。そして、テーパー面１２Ａに堰き止められた流れＷ２Ｂは放水流路２の中心側へ押し寄せる流れとなる。消火液が高圧になるほど、流れＷ２Ｂの放水流路２の中心側へ押し寄せる力は強くなる。よって、高圧時には、放水流路２の中心部付近の流れＷ１Ｂと、放水流路２の中心側へ押し寄せる力が低圧時より強い流れＷ２Ｂが最小直径流路を通ることになる。消火液の放水圧が一定以上の高圧になり、流れＷ２Ｂの放水流路２の中心側へ押し寄せる力が一定以上の強さになった時に、流れＷ１ＢとＷ２Ｂの力の合力により、最小直径流路の水の流れＷ３Ｂは最小直径流路の内壁から剥離する。これにより高圧時は低圧時よりも流水直径が小さくなる。つまり、図５に示すように低圧時には流水直径Ａが最小直径流路１４の直径に等しくなり、高圧時には消火液の流れが最小直径流路１４の内壁面から剥離するため、流水直径は低圧時よりも小さい流水直径ａとなり、放水量を抑えることができる。なお、この場合も最小直径流路１４の放水方向の長さは１０ｍｍ以下とする。

図６は、抵抗流路を形成する抵抗部の他の形状例２を示す図である。図７は、図６の抵抗流路の作用説明図である。
この抵抗部１３Ｂは、言わば図１の抵抗流路１０の抵抗部１３から堰部１２を削除した構成に相当し、環状部１１の上流側の面が、上流側流路２０の下流端から上流側流路２０の内側に向けて垂直に延びる環状面１２Ｂとなっている。このように構成した場合、流入口１ａから放水流路２内に流入した消火液の流れのうち、放水流路２の中心部付近の流れＷ１Ｃは何の抵抗もなく最小直径流路１４に流入する。一方、放水流路２の周縁側の流れは上流側流路２０を経て抵抗部１３Ｂを通過する際、抵抗部１３Ｂの環状面１２Ｂに衝突し、環状面１２Ｂによって一部堰き止められる。そして、環状面１２Ｂに堰き止められた流れＷ２Ｃは放水流路２の中心側へ押し寄せる、水平方向への力を持った流れとなる。消火液が高圧になるほど、水の流れＷ２Ｃの放水流路２の中心側へ押し寄せる力は強くなる。よって、高圧時には、放水流路２の中心部付近の流れＷ１Ｃと、水平方向への力が低圧時より強い流れＷ２Ｃが最小直径流路を通ることになる。消火液の放水圧が一定以上の高圧になり、流れＷ２Ｃの水平方向の力が一定以上の強さになった時に、流れＷ１ＣとＷ２Ｃの力の合力により、最小直径流路の流れＷ３Ｃは最小直径流路の内壁から剥離する。これにより高圧時は低圧時よりも流水直径が小さくなる。つまり、図７に示すように低圧時には流水直径Ａが最小直径流路１４の直径に等しくなり、高圧時には低圧時よりも小さい流水直径ａとなり、放水量を抑えることができる。なお、この場合も最小直径流路１４の放水方向の長さは、最小直径流路１４の直径の２倍以下とする。

実施の形態２．
実施の形態２は、放水流路２の途中に抵抗流路を有する点は実施の形態１と同様であり、抵抗流路及び上流側流路の形状が実施の形態１と異なるものである。

図８は、本発明の実施の形態２に係るスプリンクラヘッドの消火ノズルの縦断面図である。
消火ノズルの本体１０１の内部には、消火液が通る放水流路１０２が形成されている。放水流路１０２は、放水流路１０２の流入口１０１ａから内径寸法が徐々に縮小するテーパー状の上流側流路１２０と、上流側流路１２０の下流に形成され、放水流路１０２を通過する消火液の流れに抵抗を与える抵抗流路１１０とを有している。なお、上流側流路１２０は、テーパー状に限られたものではない。

抵抗流路１１０は、上流側流路１２０の下流端から下流方向に同径で延び、放水流路１０２内において最も小径の円柱状の最小直径流路１１１を有している。抵抗流路１１０は更に、最小直径流路１１１の下流端から内径寸法が徐々に拡大するテーパー状のテーパー状流路１１２を有している。そして、図８の例では、テーパー状流路１１２の更に下流側に円筒状の流路１１３が形成されているが、この流路１１３は必須の流路ではなく、省略可能の流路である。また、テーパー状流路１１２のテーパー面の傾斜角度θは、放水流路１０２の流入口１０１ａに作用する放水圧が低圧時には消火液の流れがテーパー状流路１１２の内壁面に接する流れとなり、高圧時には消火液の流れがテーパー状流路１１２の内壁面から剥離する流れとなるように、テーパー状流路１１２の傾斜角度が調整されており、その傾斜角度は１０°以下となっている。

次に、このように構成された消火ノズルにおける消火液の流れについて説明する。
流入口１０１ａから放水流路１０２内に流入した消火液は、上流側流路１２０を経て抵抗流路１１０を通過する際、最小直径流路１１１にて流路が絞られることにより消火液の流れに対して抵抗が与えられ、流水直径を調節する。そして、最小直径流路１１１にて流水直径を調節された消火液は、テーパー状流路１１２及び流路１１３を経て放出口１０１ｂから放出される。

ここで、消火液の放水圧に応じた抵抗流路１１０の作用について説明する。図９（ａ）は、低圧の場合の消火液の流れを示し、図９（ｂ）は、高圧の場合の消火液の流れを示している。図１０は、図８の点線部分の拡大図で、低圧、中圧及び高圧の場合それぞれの流水直径をまとめて示した図である。また、図１０のＰＡ、Ｐｂ、Ｐａは放水圧を示しており、それぞれ流水直径ａ、ｂ、Ａに対応している。
高圧の場合、上流側流路１２０を経て抵抗流路１１０に流入した消火液は、抵抗流路１１０を通過する際、抵抗流路１１０の抵抗を受けて低圧時よりも流水直径が小さくなる。そして、抵抗流路１１０で流水直径が調節された高圧の消火液は、テーパー状流路１１２に流入する。この際、高圧の消火液の流れは、図９（ｂ）に示すようにテーパー状流路１１２の内壁面から剥離した状態となってテーパー状流路１１２を通過し、流路１１３を経て放出口１０１ｂから放出される。最小直径流路１１１を通って流水直径が調節された消火液がテーパー状流路１１２でよどみＷ５を生じさせて、流路１１３を通る（図１２参照）。この際、よどみＷ５が生じるエリアは高圧になるほど大きくなり、よどみＷ５が生じるエリアが放水口１０１ｂ内に収まらなくなると、消火液の流路とテーパー状流路１１２の間に空気が侵入し、空気層が形成される。この空気層によって、最小直径流路１１１を通って流水直径が調節された消火液は、そのままの直径で放水口１０１ｂを通ることになる。このように、高圧時では、消火液はテーパー状流路１１２の内壁面から剥離した状態でテーパー状流路１１２を通過するため、流水直径ａは低圧時の流水直径Ａに比べて小さくなり、最小直径流路１１１の直径に等しくなる。

低圧の場合、上流側流路１２０を経て抵抗流路１１０に流入した消火液は、抵抗流路１１０の抵抗を受けて流水直径が調節された後、図９（ａ）に示すように表面張力等によりテーパー状流路１１２の内壁面に沿って流れ、流路１１３を経て放出口１０１ｂから放出される。テーパー状流路１１２で生じるよどみＷ５のエリアは、高圧時に比べて小さく、よどみＷ５が生じるエリアが放水口１０１ｂ内に収まっているため、消火液の流路とテーパー状流路１１２の間に空気が侵入せず、空気層が形成されない。空気層が形成されないため、最小直径流路１１１を通って流水直径が調節された消火液は、テーパー状流路１１２の内壁を沿うこととなる。すなわち、低圧の場合は、消火液の流水直径Ａは、テーパー状流路１１２の下流端の直径に等しいものとなる。

また、中圧の場合は、図１０に示すように低圧時に比べて小さく且つ高圧時に比べて大きい流水直径ｂとなる。このように、低圧から中圧、更には高圧といったように圧力が高くなるにつれて流水直径は小さくなり、高圧時の最小流水直径は最小直径流路１１１の直径に等しくなる。

図１１は、本実施の形態２の消火ノズルによる放水圧と放水量との関係を示す図である。なお、図１１の点線は、比較のため従来の消火ノズルについて示したものである。また、図１１のＰＡ、Ｐｂ、Ｐａは、図１０のＰＡ、Ｐｂ、Ｐａにそれぞれ対応している。ＰＡは、消火液の流れがテーパー状流路１１２の内壁面から剥離し始めるときの放水圧（低圧）である。Ｐａは、消火液の流れの流水直径が最小直径流路１１１の直径に等しくなるときの放水圧（高圧）である。Ｐｂは、その中間の放水圧である。
図１１より、本実施の形態２の消火ノズルは流水直径Ａの従来の消火ノズルと比較すると何れの放水圧においても放水量が低減されるが、その低減度合いは、高圧になるほど大きくなることがわかる。すなわち、高圧になるほど放水量の低減効果が高くなる。

以上説明したように、本実施の形態２によれば、消火液の流れに対して抵抗を与える抵抗流路１１０を設けたので、高圧時の放水量を抑えることができる。また、抵抗流路１１０として最小直径流路１１１の下流側に、低圧時には消火液の流れが接し、放水圧が高くなるにしたがって消火液の流れが剥離するように傾斜角度を調整したテーパー状流路１１２を設けたので、高圧時の流水直径の縮小効果を効果的に発揮することができる。

また、放水流路１０２の上流側流路１２０はテーパー状でなく、最小直径流路１１１と同じ直径の円柱状の流路を形成しても良い。つまり、放水流路１０２内において最も小径の最小直径流路１１１と、最小直径流路１１１の下流端から内径寸法が徐々に拡大するテーパー状流路１１２とを有し、最小直径流路１１１を経てテーパー状流路１１２に流入した消火液の流れが、放水流路１０２の流入口１０１ａに作用する放水圧が低圧の場合には、前記テーパー状流路１１２の内壁面に接する流れとなり、高圧の場合には、前記テーパー状流路１１２の内壁面から剥離する流れとなるように、前記テーパー状流路の傾斜角度が調整されている。

１本体、１ａ流入口、１ｂ放出口、２放水流路、１０抵抗流路、１１環状部、１２堰部、１２Ａテーパー面、１２Ｂ環状面、１３抵抗部、１３Ａ抵抗部、１３Ｂ抵抗部、１４最小直径流路、２０上流側流路、１０１本体、１０１ａ流入口、１０１ｂ放出口、１０２放水流路、１１０抵抗流路、１１１最小直径流路、１１２テーパー状流路、１１３流路、１２０上流側流路。

Claims

ノズル本体の内部に、消火液が通る放水流路が形成され、
該放水流路は、消火液の流れに抵抗を与えて前記放水流路からの放出流の流水断面直径を変化させる抵抗流路を有することを特徴とする消火ノズル。
前記抵抗流路は、前記放水流路の内壁面から内側に環状に延出され、更にその延出部分の先端から上流方向に突出した抵抗部によって構成され、前記抵抗部の内周面が前記放水流路内において最も小径の最小直径流路を成すことを特徴とする請求項１記載の消火ノズル。
ノズル本体の内部に、消火液が通る放水流路が形成され、該放水流路内において最も小径の最小直径流路と、該最小直径流路の下流端から内径寸法が徐々に拡大するテーパー状流路とを有し、前記最小直径流路を経て前記テーパー状流路に流入した消火液の流れが、前記放水流路の流入口に作用する放水圧が低圧の場合には、前記テーパー状流路の内壁面に接する流れとなり、高圧の場合には、前記テーパー状流路の内壁面から剥離する流れとなるように、前記テーパー状流路の傾斜角度が調整されていることを特徴とする消火ノズル。
前記放水流路は、前記最小直径流路の上流に上流側流路を有し、該上流側流路は、前記放水流路の流入口から内径寸法が徐々に縮小するテーパー状を有し、
前記最小直径流路は、前記上流側流路の下流端から下流方向に同径で延びて、前記放水流路内において最も小径の最小直径部を形成することを特徴とする請求項３記載の消火ノズル。