JP2012213443A

JP2012213443A - スプリンクラヘッド

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Publication number: JP2012213443A
Application number: JP2011079289A
Authority: JP
Inventors: Ryota Kakinuma; 亮太柿沼
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP5723653B2

Abstract

【課題】半田に常時かかる荷重によって半田が横方向に広がろうとして感熱板にその力が作用しても感熱板の変形が抑制され、且つ効率良く半田を加熱することを可能にしたスプリンクラヘッドを得る。
【解決手段】フランジ５２ａが形成されたプランジャ５２と、プランジャ５２のフランジ５２ａ上に設けられた半田５５と、半田５５の上部に取り付けられ、シリンダを構成する感熱板５３とからなる感熱部５１を有するスプリンクラヘッド１において、感熱板５３の垂直部５３ａの外周に設けられ、感熱板５３の垂直部５３ａの半径方向に広がりを抑制する筒状の補強部材８０を備える。
【選択図】図３

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、半田がピストンとシリンダとの間に挟まれるように設けられ、シリンダの下端外周部には、円板状の感熱板が設けられ、その感熱板の上方には薄い感熱板が設けられ、熱気流を受けて半田の溶融を促進するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。このスプリンクラへッドにおいて、直接半田に接し、シリンダと一体化されている最下層の感熱板は、直接半田に接し、上方にある他の２枚の感熱板よりも板厚が厚いものが使用されている。これは、半田に常時加わる荷重によって感熱板が変形するのを防止するためである。この点について更に詳細に説明する。

スプリンクラヘッドには常時半田に荷重がかかっている。この荷重自体は半田を上下方向に押しつぶす方向に加わっているが、半田がつぶれる（横方向に広がる）ときには横方向の力が生じる。半田が上から押された場合には、半田の下側及び内周側にはある程度肉厚があって強度が高いピストンがあるため、その方向には変形できないことから、半田は外周側に変形しようと（広がろうと）する。その広がろうとする力を抑えるために、最下層の感熱板には所定の厚みが必要となる。この感熱板が薄いと、外側に広がろうとする力を抑えきれず感熱板もろとも変形（広がる）してしまう。

特開２００４−２４３０３２号公報

従来のスプリンクラヘッドにおいては、荷重によってクリープを起こす半田に対して、板厚が厚い感熱板は、強度の上では好ましいが、熱容量が大きく、熱気流があたっても効率良く半田を加熱することができないという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、常時半田にかかる荷重によって半田が横方向に広がろうとして感熱板にその力が作用しても感熱板の変形が抑制され、且つ効率良く半田を加熱することを可能にした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ヘッドは、下端にフランジが形成されたプランジャと、該プランジャのフランジ上に設けられた半田と、該半田の上部に取り付けられ、シリンダを構成する下層感熱板とからなる感熱部を有するスプリンクラヘッドにおいて、前記下層感熱板の垂直部の外周に設けられ、前記下層感熱板の垂直部の半径方向への広がりを抑制する筒状の補強部材を備えたものである。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記感熱部は、前記下層感熱板の上方に設けられた上層感熱板を備え、前記下層感熱板の板厚を前記上層感熱板の板厚とほぼ同じ厚さにし、前記補強部材の厚みを、前記下層感熱板の板厚よりも厚くしたものである。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドにおいて、前記補強部材の高さは、前記下層感熱板と前記上層感熱板との間隔と同じである。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドは、下端にフランジが形成されたプランジャと、該プランジャのフランジ上に設けられた半田と、該半田の上部に取り付けられ、シリンダを構成する下層感熱板とからなる感熱部を有するスプリンクラヘッドにおいて、前記下層感熱板は、その垂直部の厚さを水平部分の厚さよりも厚く形成されている。

本発明に係るスプリンクラヘッドによれば、半田にかかる常時荷重によって半田が横方向に広がろうとして感熱板にその力が作用しても、筒状の補強部材を設けたことにより、感熱板の外周方向への変形が抑制される。また、感熱板の板厚を厚くする必要が無いことから熱容量が大きくならず、効率良く半田を加熱することができる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドによれば、感熱板の変形が補強部材によって抑制されることから、下層感熱板の板厚を薄くすることが可能となり、それによりスプリンクラヘッドの感度が向上する。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドによれば、補強部材は、その高さが下層感熱板と上層感熱板との間隔と同じであることから、下層感熱板に下から外力がかかっても、その力を補強部材を介して上層感熱板側へ伝えることができるので、下層感熱板の変形を抑制することができる。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドによれば、下層感熱板は、その垂直部の厚さが水平部分の厚さよりも厚く形成されているので、感熱板の外周方向への変形が抑制される。
また、本発明に係るスプリンクラヘッドによれば、感熱板は垂直部の厚さだけが厚いので、その部分に関しては熱容量は大きくなるが、感熱板全体としては熱容量の程度を少なくおえることができ、効率良く半田を加熱することができる。

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の感熱部の断面図である。補強部材平面図及び縦断面図である。本発明の実施形態２に係るスプリンクラヘッドの加熱部の縦断面図である。

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の下側の内周部には、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、弁座１７に皿ばね３２の上面側が当接するように配置されている。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の上部の外周部にはねじ部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、フランジ部３１を有し、このフランジ部３１の上側には皿ばね３２が配置されており、この皿ばね３２とともにヘッド本体１０の放水筒１６を塞いでいる。なお、皿ばね３２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の下部には後述のセットスクリュー６５の頭部が当接されている。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（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。

通常時は、ストッパリング４３は、図１に示される位置にあるが、放水動作時には、デフレクタ４１、ガイドロッド４２及びストッパリング４３が下降する（後述の図２参照）。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はフレーム２０の係止段部２２まで下降する。

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おり、そして、その穴の周囲に縁に下方に突起したガイド部４３ａが設けられている。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。

弁体支持機構５０は、感熱部５１、ボール保持機構６０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５２、感熱板５３、７１、７２及び断熱材５４を備えている。プランジャ５２は、円筒状に形成され、下部にフランジ５２ａが形成されている。プランジャ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５２の上部からドーナツ状の半田５５が挿入され、プランジャ５２のフランジ５２ａ上に載っている。この半田５５の上部に、円板状であって、断面クランク型であってシリンダーを構成する感熱板５３が設けられている。即ち、この感熱板５３は、プランジャ５２のフランジ５２ａに設けられた半田５５を覆う突部（垂直部）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によって半田５５を圧縮するように力がかかっている。感熱板５３の突部（垂直部）５３ａには、筒状の補強部材８０が装着されている。なお、この補強部材８０についての詳細は後述する（図３参照）。

感熱板７２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。また、断熱材５４と感熱板５３との間には、別の感熱板７１、７２が設けられている。

ボール保持機構６０は、ボール６１、スライダー６２及びバランサー６３を備えている。なお、バランサー６３は半田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の貫通穴にはセットスクリュー６５が貫通している。バランサー６３の貫通穴はセットスクリュー６５の外径よりも僅かに大きく、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があたる傾斜部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。

ボール６１には、皿ばね３２のバネ力が、弁体３０、セットスクリュー６５をスライダー６２を介して伝達され、常に内側に移動するように力がかかり、その結果、また、バランサー６３を下方に移動させるように力が作用する。従って、半田５５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、頭部と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。

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６１を保持している。そして、この状態においては、弁体３０及び皿ばね３２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は、図１のスプリンクラヘッド１の動作説明図である。
（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、７１、７２に当たると加熱され、感熱板５３、７１、７２の熱は半田５５へ伝播する。そして、半田５５が周囲から加熱されて溶融し始めると、溶融した半田５５はプランジャ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。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が移動しても皿ばね３２は弁座１７に圧接されて、弁体３０及び皿ばね３２は放水口１２を塞いだ状態を維持する。

（ｂ）半田５５が溶融して外部に流出すると、感熱板５３、７１、７２は半田５５の流出量に対応して降下する。感熱板５３、７１、７２が降下すると、感熱板５３、７１、７２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。

（ｃ）弁体３０の下に配置されている皿ばね３２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、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。即ち、図２に示される状態になる。

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。

（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。

次に、本実施の形態の特徴部分の構成について説明する。
図３は、感熱部の断面図であり、図４（Ａ）（Ｂ）は、補助部材の平面図及び縦断面図である。
このスプリンクラヘッドの感熱部５１は、プランジャ５２と、プランジャ５２のフランジ５２ａ上に設けられた半田５５と、感熱板５３、７１、７２を備えている。感熱板５３は本発明の下層感熱板として機能するものであり、その突部（垂直部）５３ａの外周に、図４に示される筒状の補強部材８０が装着されている。感熱板７１、７２は本発明の上層感熱板として機能するものである。補強部材８０の高さは、例えば感熱板（下層感熱板）５３と感熱板（上層感熱板）７１、７２との間隔に相当するものとなっている。感熱板５３、７１、７２は厚さが同じ厚さとなっているが、補強部材８０の厚み（肉厚）は、これらの感熱板５３、７１、７２の厚さよりも厚く設定されている。

以上のように、感熱部５１は上記の補強部材８０を備えているので、半田５５にかかる荷重によって半田が広がろうして感熱板５３の突部５３ａにその力が作用しても、感熱板５３の外周方向への変形が防止される。このように感熱板５３の変形が補強部材８０によって防止されるので、感熱板（下層感熱板）５３の板厚を薄くすることが可能になっており、それによってスプリンクラヘッド１の感度が向上する。更に、補強部材８０の高さが、感熱板（下層感熱板）５３と感熱板（上層感熱板）７１、７２との間隔と同じであるから、感熱板（下層感熱板）５３に下から外力がかかっても、その力を補強部材８０を介して感熱板（上層感熱板側）７１、７２に伝えることができるので、感熱板（下層感熱板）５３の変形を抑制することができる。

本実施形態においては、補助部材を、感熱板の変形を抑制する位置に設けることで、感熱板の板厚を、感度の点で最適な厚みにすることができ、高感度化が可能となる。なお、この補助部材は、熱気流が良好にあたる場合には、熱伝導率の高い材質を使用して吸熱の働きをもたせ、そうでない場合には、熱伝導率の低い材質を使用して、感熱板からは断熱することで熱容量を増加させない。

ところで、この感熱部５１は、下層の感熱板５３がプランジャ５２の下端よりも下方に位置するようにし、そして、補強部材８０がプランジャ５２の下端よりも下方に延ばした形状になっている。このように、補強部材８０をプランジャ５２の下端よりも下方に延ばしたことにより、例えば斜め下からの外力に対する保護効果も得られ、感熱板５３のプランジャ５２への噛み込みを防止することができる。

図３において、感熱部５１は、下層の感熱板５３の補強部材８０に加えて、上層の感熱板７２の上部とバランサ７３との間にも別の補強部材を配置するようにしてもよい。このように感熱板５３及び感熱板７２にそれぞれ補強部材８０設けたことにより、鉛直方向の外力から、プランジャ５２、半田５５及び断熱材５４を保護することができ、それらの変形を防止することができる。これによりプランジャ５２や感熱板の薄肉化が可能になっており、感度も向上する。

なお、本実施の形態においては、補強部材８０が上記の構成の感熱部５１に設けられた例について説明したが、感熱部５１は他の構成であっても良い。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る係るスプリンクラヘッドの感熱部の断面図である。上記の実施の形態１においては補強部材８０を設けた例について説明したが、本実施の形態２においては補強部材を用いない例について説明する。
本実施の形態２の感熱部５１は、感熱板（下層感熱板）５３の垂直部分の肉厚を水平部分である円板部５３ｂの肉厚よりも厚くすることで、補強部材の機能を果たすことができる。

本実施形態では、感熱板の垂直部の変形を防ぐために、感熱板の全体の板厚を調整するのではなく、半田からの応力がかかって変形しやすい部分である垂直部のみを強度が必要な部分として、その板厚を応力によっても変形しない厚みに調整している。そして、その垂直部以外の他の部分である水平部分に関しては、受熱効率が高まるように板厚が薄くなるように形成したので、感熱板全体の板厚を厚くすることによる熱容量の問題を最低限に抑えることができ、スプリンクラヘッドの高感度化をはかることが可能となる。
なお、感熱板の水平部分の板厚を、均等な厚みにせず、外周に向かうほど板厚が薄くなるように形成してもよく、このようにすることで、より熱容量を抑えることも可能である。また、このような感熱板は、筒素材をプレス成型することで低いプレス圧で加工することが可能である。

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皿ばね、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、５０弁体支持機構、５１感熱部、５２プランジャ、５２ａフランジ、５２ｂ雌ねじ、５３感熱板、５４断熱材、５５半田、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、７２感熱板、８０補強部材。

Claims

下端にフランジが形成されたプランジャと、
該プランジャのフランジ上に設けられた半田と、
該半田の上部に取り付けられ、シリンダを構成する下層感熱板と
からなる感熱部を有するスプリンクラヘッドにおいて、
前記下層感熱板の垂直部の外周に設けられ、前記感熱板の垂直部の半径方向への広がりを抑制する筒状の補強部材を備えたことを特徴とするスプリンクラヘッド。
前記感熱部は、前記感熱板の上方に設けられた上層感熱板を備え、
前記下層感熱板の板厚を前記上層感熱板の板厚とほぼ同じ厚さにし、
前記補強部材の厚みを、前記下層感熱板の板厚よりも厚くしたことを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラヘッド。
前記補強部材の高さは、前記下層感熱板と前記上層感熱板との間隔と同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載のスプリンクラヘッド。
下端にフランジが形成されたプランジャと、
該プランジャのフランジ上に設けられた半田と、
該半田の上部に取り付けられ、シリンダを構成する下層感熱板と
からなる感熱部を有するスプリンクラヘッドにおいて、
前記下層感熱板は、その垂直部の厚さを、水平部分の厚さよりも厚くしたことを特徴とするスプリンクラヘッド。