JP3167826U - 負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチおよび真空スイッチの受圧部構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】負圧式スプリンクラーにおいて、火災時に加圧水が該配管に供給されたときの正圧で真空スイッチが破損するのを防止する。【解決手段】樹脂フィルム製のダイヤフラム70の中央部70dを両面側から剛性部材66、74で挟み込む。これら部材70、66、74を真空度監視対象空間36に連通する容器44内の空間62に収容する。ダイヤフラムの周縁部70cを容器44に気密に支持して空間62をこれら部材70、66、74で真空度監視対象空間36に連通する側の空間62aと外気に連通する側の空間62bに気密に仕切る。ダイヤフラムの中央部70dと周縁部70cとの間に露出している面領域70aの撓みにより両剛性部材66、74を空間62内で移動可能にする。各剛性部材66、74にダイヤフラム70の両面側からばね力をそれぞれ作用させる。両剛性部材66、74の移動位置により真空度監視対象空間36の真空度を検出する。【選択図】図1
Description
この考案はスプリンクラーヘッドが装着された配管内の圧力を通常時(非火災時)に負圧に保つようにした負圧式スプリンクラーシステムにおいて該配管内の真空度を監視するための真空スイッチに関し、火災時に加圧水が該配管に供給されたときに該加圧水による大きな正圧で真空スイッチが破損するのを防止したものである。またこの考案は真空スイッチの受圧部構造に関する。
負圧式スプリンクラーシステムが例えば「真空スプリンクラー」等の名称で実用化され始めている。負圧式スプリンクラーシステムは通常時(非火災時)に、スプリンクラーヘッドが装着された配管(二次側配管)内を水を充填した状態で負圧に保ち(湿式)または水を充填せずに負圧に保つ(乾式)ようにしたものである。これにより非火災時にスプリンクラーヘッドを誤って破損させても真空ポンプが駆動されて二次側配管内を負圧に保ち、スプリンクラーヘッドから放水されるのを防止することができる。火災時には火災感知器により火災が検知されると二次側配管内に加圧水が供給され、火災による熱でスプリンクラーヘッドが溶けるのを待って放水を開始させることができる。なお下記特許文献1には負圧式スプリンクラーシステムが記載されている。
負圧式スプリンクラーシステムにおいては二次側配管内の真空度を監視するために二次側配管に真空スイッチが装備されている。通常時(非火災時)またはスプリンクラーヘッドを誤って破損させたときに真空スイッチが真空度の低下を検知すると、二次配管内の真空度を回復させるように真空ポンプが駆動される。
従来の圧力スイッチとして受圧部にダイヤフラムを使用したものが下記特許文献2,3等で知られている。また従来の真空スイッチとして受圧部にベローズを使用したものが実用化されている。受圧部にベローズを使用した既存の真空スイッチの受圧部付近の構造を図2に示す。真空スイッチ10は検知部12と受圧部14を相互に連結して構成される。検知部12のハウジング13内にはいずれも図示しない作動ピストン、該作動ピストンに受圧部方向のバイアス力を与えるコイルばね、マイクロスイッチ、作動ピストンの動作をマイクロスイッチの押しボタン(アクチュエータ)に伝達して該マイクロスイッチをオン、オフ動作させる作動アーム等が備えられている。ハウジング13内は大気圧下にある。
受圧部14は金属製の容器16内に金属製(りん青銅製等)のベローズ18と該ベローズ18に検知部12のハウジング13内のコイルばねに対抗する方向のバイアス力を与えるコイルばね20を備えている。容器16内はベローズ18により、ベローズ18の内側の空間22とベローズ18の外側の空間24に仕切られている。ベローズ内側空間22はハウジング13の内部空間に連通し大気圧下にある。容器16の下端部には容器16と同軸上に接続部26が連結されている。接続部26にはその軸上に貫通孔28が形成されている。貫通孔28の上端開口部はベローズ外側空間24に連通している。接続部26の下部外周面にはねじ部30が形成されている。接続部26はこのねじ部30で監視対象配管32の接続口34にねじ込まれて装着される。これにより配管32の内部空間36は接続部26の貫通孔28を介してベローズ外側空間24に連通する。したがってベローズ18にはその外周面側に配管32内の圧力が掛かり、ベローズ18は配管32内の圧力に応じて伸縮する。すなわち配管32内の真空度が高くなる(気圧が下がる)とベローズ18は伸長し(その分コイルばね20は短縮する)、逆に配管32内の真空度が低くなる(気圧が上がる)とベローズ18は短縮する(その分コイルばね20は伸長する)。
ベローズ18にはその内部においてベローズ18と同軸上に作動ロッド38が連結されている。作動ロッド38はベローズ18の伸縮動作に伴って軸方向に移動し、ハウジング13内のいずれも図示しないコイルばねで付勢されている作動ピストンおよび作動アームを介してマイクロスイッチの押しボタンを押しまたは戻す動作をさせる。押しボタンが押される(または戻される)ことにより配管32内の真空度が設定値以上になっていることが検知され、押しボタンが戻される(または押される)ことにより配管32内の真空度が設定値よりも低下したことが検知される。コイルばね20に対抗配置されているハウジング13内のコイルばねの付勢力により真空度の設定値を調整することができる。
図2の構造の真空スイッチ10はベローズ外側空間24に正圧が掛かったときの耐圧が例えば0.5MPaと低かった。このため図2の配管32を負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された二次側配管として真空スイッチ10でこの二次側配管32の真空度を監視するものとすると、火災時に配管32に加圧水が供給されたときに、該加圧水による大きな正圧がベローズ18に掛かり、ベローズ18のひだが潰れて破損する問題があった。破損を防止するためにベローズ18の強度を高めると今度はベローズ18の伸縮動作が阻害され、配管32内の真空度を高精度に検知することができなくなる問題があった。
この考案は上述した問題を解決するもので、火災時に加圧水が該配管に供給されたときに該加圧水による正圧で真空スイッチが破損するのを防止した負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチを提供しようとするものである。またこの考案は真空スイッチの受圧部構造を提供しようとするものである。
この考案の負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチは、負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された配管に装備されて該配管内の真空度を監視する真空スイッチであって、前記配管に連通する空間を構成する容器と、前記容器の前記空間に収容され周縁部が該容器に気密に支持されて前記空間を前記配管に連通する側の空間と外気に連通する側の空間に気密に仕切る樹脂フィルム製のダイヤフラムと、前記配管に連通する側の空間と前記外気に連通する側の空間にそれぞれ配置され、相対向する面どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部を挟み込んで相互に突き合わせ、該ダイヤフラムの該中央部と前記周縁部との間の面領域の表裏各面を前記配管に連通する側の空間と前記外気に連通する側の空間にそれぞれ露出させた状態で、該ダイヤフラムの該露出した面領域の撓みにより該ダイヤフラムの面に直交する方向に一体に移動可能に配置された各剛性部材と、前記各剛性部材にそれぞれ作用して、該両剛性部材間に前記移動方向でかつ相対向する方向の付勢力を与え、もって前記配管に連通する側の空間の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材を前記配管に連通する側の空間に向かう方向に移動させ、前記配管に連通する側の空間の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材を前記外気に連通する側の空間に向かう方向に移動させる各ばねと、前記一体に移動する両剛性部材の移動範囲を規制する係止部と、前記外気に連通する側の空間に形成され、前記配管に加圧水が供給されたときに前記ダイヤフラムの該外気に連通する側の空間に露出する前記面領域を受けて支持する受け部と、前記一体に移動する前記両剛性部材の移動位置に応じてオン、オフ動作するスイッチとを具備してなるものである。
この真空スイッチによれば樹脂フィルム製のダイヤフラムの中央部をその両面側から剛性部材で挟み込み、該ダイヤフラムの周縁部を気密に支持し、両剛性部材をばねで相対向する方向に付勢して受圧部を構成する。そしてスプリンクラーヘッドが装着された配管内の圧力に応じてダイヤフラムの中央部と周縁部との間の面領域が撓んで両剛性部材がダイヤフラムの面に直交する方向に移動し、この移動位置をスイッチで検知することにより配管内の真空度を検知することができる。ダイヤフラムの中央部は剛性部材で両面側から押さえられ、両剛性部材の移動範囲は係止部で規制され、また配管に加圧水が供給されたときはダイヤフラムの外気に連通する側の空間に露出する面領域は受け部で受けて支持されるのでダイヤフラムの破損は防止される。
この考案の真空スイッチの受圧部構造は樹脂フィルム製のダイヤフラムと、相対向する面どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部を挟み込んで相互に突き合わせた各剛性部材とを具備し、前記ダイヤフラムと前記各剛性部材を真空度監視対象空間に連通する空間を有する容器の該空間に収容し、前記ダイヤフラムの周縁部を前記空間内に気密に支持して該空間を前記真空度監視対象空間に連通する側の空間と外気に連通する側の空間に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラムの前記中央部と前記周縁部との間に露出している面領域の撓みにより前記両剛性部材を前記空間内で前記ダイヤフラムの面に直交する方向に移動可能とし、前記各剛性部材に前記ダイヤフラムの両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材を該ダイヤフラムの面に垂直で相対向する方向に付勢してなるものである。これによれば真空度監視対象空間の真空度に応じて両剛性部材は前記空間内でダイヤフラムの面に直交する方向に移動するので、真空スイッチの受圧部構造として用いることができる。
この明細書に記載の真空度検知方法は樹脂フィルム製のダイヤフラムの中央部を両面側から剛性部材の面どうしを突き合わせて挟み込んだ可動部材を使用し、前記可動部材を真空度監視対象空間に連通する空間を有する容器の該空間に収容し、前記ダイヤフラムの周縁部を前記容器に気密に支持して前記空間を前記可動部材で前記真空度監視対象空間に連通する側の空間と外気に連通する側の空間に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラムの前記中央部と前記周縁部との間に露出している面領域の撓みにより前記両剛性部材を前記空間内で前記ダイヤフラムの面に直交する方向に移動可能とし、前記各剛性部材に前記ダイヤフラムの両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材を該ダイヤフラムの面に垂直で相対向する方向に付勢することにより、前記真空度監視対象空間に連通する側の空間の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材を前記真空度監視対象空間に連通する側の空間に向かう方向に移動させ、前記真空度監視対象空間に連通する側の空間の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材を前記外気に連通する側の空間に向かう方向に移動させ、前記両剛性部材の移動位置に応じて前記真空度監視対象空間の真空度を検出するものである。これによれば樹脂フィルム製のダイヤフラムの中央部を両面側から剛性部材の面どうしを突き合わせて挟み込みんだ可動部材を使用して真空度監視対象空間の真空度を検出することができる。
この考案の実施の形態を説明する。図1、図3はこの考案による真空スイッチ40の内部構造を軸を通る断面図で示す。配管32は負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された二次側配管であり、真空スイッチ40による真空度監視対象の配管である。配管32内は通常時(非火災時)に、湿式であれば水が充填された状態で負圧に保たれ、乾式であれば水が充填されない状態で負圧に保たれている。図1は監視対象配管32の内部空間36の真空度が設定値以上のとき(気圧が十分に低いとき)の状態、図3は同真空度が設定値よりも低下しているとき(気圧が高くなったとき)の状態および火災時に監視対象配管32に加圧水が供給されて該加圧水による正圧がかかったときの状態である。
図1を用いて真空スイッチの全体構成を説明する。真空スイッチ40は検知部42と受圧部44を相互に連結して構成される。真空スイッチ40はスイッチ108、スペーサ45、ダイヤフラム70、Oリング72を除き全体が金属で構成されている。検知部42は直方体状のハウジング43を有し、ハウジング43の底板43aの下面43aaに受圧部44の容器50が連結固定されている。受圧部44の容器50は上下方向に分割された上側容器構成部46と下側容器構成部48とを相互に同軸に連結して構成される。上側容器構成部46は検知部42のハウジング43の底板43aに、硬質樹脂製(または金属製でも可)のリング状スペーサ45を挟んで、一点鎖線41の位置(全周で例えば4箇所)で下面43aa側から図示しないねじを通して固定される。上側容器構成部46の軸直角方向の断面形状(外形および内部空間の形状)は軸方向のいずれの位置でも円形である。下側容器構成部48はその上面48aを上側容器構成部46の同一外径の下面46aに同軸に突き合わせ、フランジ48cの下面側から一点鎖線47の位置(全周で例えば8箇所)で図示しないねじを通して上側容器構成部46に固定される。下側容器構成部48の下部には下方に突出する接続部55が構成されている。下側容器構成部48の軸直角方向の断面形状(外形および内部空間の形状)は接続部55の六角ナット構成部49の外形を除き軸方向のいずれの位置でも円形である。接続部55の六角ナット構成部49よりも下側の外周面にはねじ部51が形成されている。真空スイッチ40はねじ部51を監視対象配管32の接続口34にねじ込んで装着される。
上側容器構成部46の円形の下面46aの中央部には円形の凹所52が同軸に形成され、凹所52の中央部には円形の凹所54が同軸に形成され、凹所54の中央部には円形の貫通孔56が同軸に形成されている。貫通孔56は上側容器構成部46の上面46bに開口している。上側容器構成部46の下面46aに突き合わされる下側容器構成部48の上面48aの中央部には前記凹所52,54よりも小径の円形の凹所58が同軸に形成され、凹所58の中央部には円形の貫通孔60が同軸に形成されている。貫通孔60は下側容器構成部48の下面48bに開口している。上側容器構成部46と下側容器構成部48をフランジ48cの下面側から一点鎖線47の位置でねじ留めして相互に連結すると、上側容器構成部46の凹所52,54、貫通孔56および下側容器構成部48の凹所58および貫通孔60が相互に同軸上に連通して容器50の内部に空間62が構成される。
空間62には上側容器構成部46の凹所54から貫通孔56にかけて作動ピストン64が軸方向に移動可能に収容される。作動ピストン64は板状部66(一方の剛性部材)と棒状部68を同軸上に相互に連結してまたははじめから一体に形成して構成される。板状部66は凹所54よりもわずかに小径の円形に形成され、凹所54にほぼがたつき無くかつ軸方向に移動可能に収容される。板状部66の厚さは凹所54の深さとほぼ等しく形成されている(この実施の形態では板状部66の厚さを凹所54の深さよりもわずかに薄く形成しているが、凹所54の深さと同じかあるいは凹所54の深さよりもわずかに厚く形成することもできる)。したがって板状部66が凹所54に完全に収容された状態(板状部66の上面66aが凹所54の天井面54aに係止された状態)では、凹所54の開口部の周りの面(凹所52の天井面52a)と板状部66の下面66bはほぼ同一平面上にある。棒状部68は軸直角方向の断面が円形に形成され、貫通孔56を通って容器50の上面46bから上方に突出し検知部42のハウジング43内に差し込まれている。棒状部68の上部68aは円錐形に形成され、その尖った先端部68aaは焼き入れ硬化処理が施されている。
凹所54に作動ピストン64の板状部66を収容した状態でその外側の凹所52にはダイヤフラム70が収容される。ダイヤフラム70は凹所52と同一径の円形に形成されている。ダイヤフラム70は例えば図4に示すように複数枚(例えば5枚程度)の樹脂フィルム70−1,70−2,・・・を互いに貼り合わせずに重ね合わせて構成することができる。これにより万一樹脂フィルム70−1,70−2,・・・のうちの一部が破損しても気密状態が保持されるようにしている。樹脂フィルム70−1,70−2,・・・は平板状フィルムであり、その面の径方向中間位置には同心の波状等にうねらせた可撓部は予め形成されていない。樹脂フィルム70−1,70−2,・・・の材料としては例えばのテフロン(登録商標)等の高度な屈曲性を有するフッ素樹脂フィルムが好適である。
図1において凹所52にはダイヤフラム70の上からゴム製のOリング72が収容される。Oリング72は凹所52に収容する前の状態で凹所52の内径よりもやや大きい外径を有し、凹所52の深さよりもやや大きい厚さを有する。凹所52にダイヤフラム70およびOリング72を収容して下側容器構成部48を上側容器構成部46に一点鎖線47の位置でねじ止めすることにより、Oリング72は凹所52内に強く挟み込まれてダイヤフラム70の周縁部70cを凹所52の天井面52aに強く押し付ける。これによりダイヤフラム70の周縁部70cは容器50内に気密に支持され、空間62はダイヤフラム70によって配管32に連通する側の空間62aと外気に連通する側の空間62bに気密に仕切られる。
配管32に連通する側の空間62aには板状部材74(他方の剛性部材)とコイルばね76が収容される。板状部材74は作動ピストン64の板状部66と同一外径の円形に形成されダイヤフラム70を挟んで板状部66と対面する。板状部材74の下面中央部には凸部74aが突出形成されている。板状部材74の中心部には貫通孔74bが形成されている。コイルばね76はその上側開口部76aに凸部74aを押し込むことにより板状部材74と同軸上に一体化される。コイルばね76は下側容器構成部48の凹所58に収容される。コイルばね76の下端部76bは凹所58の底面58aに当接して支持される。凹所58の内径は下側に向けて徐々に小径に形成され、底面58aの位置の内径はコイルばね76の外径に等しく形成されている。これによりコイルばね76は凹所58にがたつき無く同軸に収容される。コイルばね76は押圧力が加わらない状態では凹所58から上方に十分に突出する長さを有する。
受圧部44は次の手順で組み立てられる。
(1)検知部42を上下反転した姿勢で組み立てを行う。始めに検知部42のハウジング43の底板43aの下面43aaにスペーサ45を挟んで上側容器構成部46を一点鎖線41の位置でねじ止めする。
(2)作動ピストン64の棒状部68を貫通孔56に通し、板状部66を凹所54に収容する。このとき棒状部68の上部68aは穴80から検知部42のハウジング43内に差し込まれる。
(3)凹所52にダイヤフラム70とOリング72を収容する。
(4)板状部材74にコイルばね76を連結する。
(5)板状部材74をダイヤフラム70の上に載せて板状部66と板状部材74の対向面66b,74cどうしをダイヤフラム70を挟んで同軸上に突き合わせる。
(6)コイルばね76を凹所58に収容しながら上側容器構成部46に下側容器構成部48を被せる。
(7)コイルばね76を押し縮めて上側容器構成部46に下側容器構成部48を一点鎖線47の位置でねじ止めし、上側容器構成部46と下側容器構成部48間を封止する。
(1)検知部42を上下反転した姿勢で組み立てを行う。始めに検知部42のハウジング43の底板43aの下面43aaにスペーサ45を挟んで上側容器構成部46を一点鎖線41の位置でねじ止めする。
(2)作動ピストン64の棒状部68を貫通孔56に通し、板状部66を凹所54に収容する。このとき棒状部68の上部68aは穴80から検知部42のハウジング43内に差し込まれる。
(3)凹所52にダイヤフラム70とOリング72を収容する。
(4)板状部材74にコイルばね76を連結する。
(5)板状部材74をダイヤフラム70の上に載せて板状部66と板状部材74の対向面66b,74cどうしをダイヤフラム70を挟んで同軸上に突き合わせる。
(6)コイルばね76を凹所58に収容しながら上側容器構成部46に下側容器構成部48を被せる。
(7)コイルばね76を押し縮めて上側容器構成部46に下側容器構成部48を一点鎖線47の位置でねじ止めし、上側容器構成部46と下側容器構成部48間を封止する。
次に検知部42の構成を説明する。ハウジング43の底板43aには作動ピストン64の棒状部68が差し込まれる穴80が形成されている。ハウジング43内にはフレーム78が収容され、フレーム78の底板78a上にはベース板77が配置される。ハウジング43の底板43aの下面43aa側からは一点鎖線79の位置(全周で例えば4箇所)でねじが差し込まれて、フレーム78の底板78aを貫通してベース板77にねじ込まれる。これによりフレーム78およびベース板77はハウジング43の底板43aに一緒にねじ留めされる。フレーム78およびベース板77にはハウジング43の穴80に連通する穴84,85が形成されている。ハウジング43内にフレーム78およびベース板77を収容して固定した後、ハウジング43の前面開口部43b(フレーム78の差込口)は蓋82で塞がれる。ただし蓋82で塞がれてもハウジング43内は完全には密封されず大気圧下にある。フレーム78およびベース板77には検知部42に必要な構成部品がフレーム78およびベース板77をハウジング43内に収容する前に装着される。すなわちフレーム78の上板78bの穴86にはねじ棒88の上部88bが受圧部44と同軸で回転自在に差し込まれる。ねじ棒88のフランジ88aはフレーム78の上板78bの下面78baに当接して支持される。ねじ棒88のフランジ88aよりも下側の外周面にはねじ部90が形成されている。ねじ部90にはナット92がねじ込まれている。ナット92の上部には板部94が一体に形成されている。板部94は、フレーム78の一部を構成し縦方向に延在する側板78cに、ねじ部90の軸方向に移動可能でかつ軸回り方向に回転不能に支持されている。したがってねじ棒88をその軸回り方向に回転させると、板部94はねじ棒88の軸方向に移動する。
ベース板77の上には板材をL字状に折り曲げた作動アーム96が、ベース板77に固定された水平方向に延在する軸棒100に対しその軸回り方向に回動可能に取り付けられている。この作動アーム96は作動ピストン64の小さな移動量をてこを利用して大きな移動量に拡大して後述するスイッチ108を動作させる。作動アーム96の水平部96aとその上方の板部94との間にはコイルばね98が押し縮めて配置されている。コイルばね98の上側開口部98aにはナット92が嵌め込まれている。これによりコイルばね98の上端部は板部94の下面94aに安定に係止され、ねじ棒88とコイルばね98は同軸上に配置される。
作動アーム水平部96aの端部96aaはフレーム78の側板78cに形成された穴104に通されている。コイルばね98の押圧力による作動アーム水平部96aの下方向への回動は、作動アーム水平部96aの下面に突出形成された凸部91とベース板77の対向する面に突出形成された凸部93どうしが当接することで規制される。すなわち凸部91,93が板状部66、板状部材74(上下の剛性部材)の下方向の移動に対する係止部を構成する。なおこのとき同時に作動アーム水平部端部96aaの下面96acが穴104の底面104aに当接し、ここでも作動アーム水平部96aの下方向への回動が係止される。
作動アーム水平部96aには下面側に開口するすり鉢状の凹所95がコイルばね98と同軸上に形成されている。コイルばね98の下側開口部98bには凹所95の裏面側に形成される凸部99が丁度収まり、これによりコイルばね98の下端部は作動アーム96の水平部96a上に安定に支持される。凹所95には焼き入れ硬化処理を施した受け皿97が収容される。受け皿97もすり鉢状に形成され、作動ピストン64の棒状部68の円錐形上部68aの尖った先端部68aaをすり鉢の中心部で受けて支持する。これにより作動ピストン64とコイルばね98は同軸上に配置される。なお受け皿97は前記受圧部44の組み立て手順において、検知部42のハウジング43の下面43aaに上側容器構成部46をねじ止めする前(前記工程(1)の前)に穴80の開口部から落とし込んですり鉢状の凹所95に配置する。
なおコイルばね76で付勢された作動ピストン64の押圧力による作動アーム水平部96aの上方向への回動は作動ピストン64の板状部66の上面66aが凹所54の天井面54aに係止されることで規制される。すなわち板状部上面66aと凹所天井面54aが板状部66、板状部材74(上下の剛性部材)の上方向の移動に対する係止部を構成する。なおこのとき同時に作動アーム水平部端部96aaの上面96abが穴104の天井面104bに当接し、ここでも作動アーム水平部96aの上方向への回動が係止される。
ハウジング43の上板43cにはねじ棒88の上方位置に穴101が形成されている。穴101は通常はキャップ102で塞がれている。真空度の設定値を調整するときはキャップ102を外して穴101から工具をハウジング43内に挿入し、ねじ棒88の頂部に形成された図示しない凹所に工具を差し込んでねじ棒88を回転させる。これによりナット92が軸方向に移動してコイルばね98を伸縮し作動アーム96の水平部96aに与える押圧力を変化させる。すなわちコイルばね98を短縮させれば押圧力が増加し(真空度設定値を低くすることに相当)、伸長させれば押圧力は減少する(真空度設定値を高くすることに相当)。フレーム78の側板78cの前面78caには図示しない圧力目盛が縦方向に形成されている(上に行くほど高い真空度を指示し、下に行くほど低い真空度を指示する)。またナット92と連動して昇降する板部94の先端部94bには図示しない指針が装着され、該指針は圧力目盛の該当する真空度設定値を指示する。圧力目盛はハウジング43の蓋82に形成された窓部104を通して外部から視認することができ、指針が指示する目盛位置を見て真空度の設定値の調整を行うことができる。
フレーム78には端子ボックス106が装着されている。端子ボックス106の側面にはスイッチ108が装着されている。スイッチ108はマイクロスイッチ(スナップアクションスイッチ)で構成される。スイッチ108の押しボタン111は作動アーム96の垂直部96bの上部内側の面96cに対面している。スイッチ108はここでは常閉接点型が用いられており、作動アーム96が反時計回り方向に回動すると押しボタン111は押し込まれてオフ状態となり、作動アーム96が時計回り方向に回動すると押しボタン111は戻されてオン状態となる。
以上の構成によれば、監視対象配管32の内部空間はダイヤフラム70で外気と遮断される。またコイルばね76で上方向に付勢された板状部材74とコイルばね98で下方向に付勢された作動ピストン64の板状部66は対向面74c,66bどうしを同心状に突き合わせて互いに押し合っており、これによりダイヤフラム70は板状部材74と板状部66に常に挟まれた状態となる。そして監視対象配管32内の圧力と大気圧との差圧により板状部材74と板状部66はその軸方向に移動する。このときダイヤフラム70は板状部材74と板状部66とで挟まれた中央部70dとOリング72でシールされた周縁部70cとの間の面領域70aが撓んで、監視対象配管32の内部空間と外気との気密を保ちながら板状部材74と板状部66の該軸方向の移動を可能にする。
以上の構成の真空スイッチ40の動作を説明する。監視対象配管32の真空度が設定値以上のときは図1の状態になる。すなわち下側のコイルばね76による付勢力が配管32内の高い真空度により弱められて上側のコイルばね98による付勢力が勝り、作動アーム96を軸棒100を中心に反時計回り方向に回動させて、作動ピストン64を下方へ移動させる。作動ピストン64の下方への移動は作動アーム96の水平部96aの下面の凸部91がベース板77の対向する面に突出形成された凸部93に当接することで停止する。この状態では作動アーム96の垂直部96bはスイッチ108の押しボタン111を押し込み、スイッチ108をオフ状態にする。これにより監視対象配管32の真空度が設定値以上であることが検知される。このときのダイヤフラム70の周辺の状態を図5に拡大して示す。作動ピストン64の板状部66の下面66bはその外側の凹所52の天井面52aよりもわずかに突出し(段差d1=0.15mm程度)、ダイヤフラム70は板状部材74と板状部66とで挟まれた中央部70dとOリング72でシールされた周縁部70cとの間の面領域70aがわずかに撓んだ状態となる(図5のA部拡大図参照)。ダイヤフラム70の中央部70dは板状部材74と板状部66とで挟まれているので膨らまない。
監視対象配管32の真空度が設定値よりも低下しているときは図3の状態になる。すなわち下側のコイルばね76による付勢力が配管32内の真空度の低下により強められて作動ピストン64は上方に移動し、作動アーム96を軸棒100を中心に時計回り方向に回動させる。作動ピストン64の上方への移動は板状部66の上面66aが凹所54の天井面54aに係止されることで停止する。作動アーム96の回動により作動アーム96の垂直部96bはスイッチ108の押しボタン111から離れる方向に移動する。これによりスイッチ108は押しボタン111が戻されてオン状態となり、監視対象配管32の真空度が設定値よりも低下したことが検知される。このときのダイヤフラム70の周辺の状態を図6に拡大して示す。作動ピストン64の板状部66の下面66bはその外側の凹所52の天井面52aよりもわずかに引っ込む(段差d2=0.15mm程度)。この状態ではダイヤフラム70の、板状部材74と板状部66とで挟まれた中央部70dとOリング72でシールされた周縁部70cとの間の面領域70aは概ね凹所52の天井面52aに支持され、面領域70aの、凹所52と凹所54の境界の角部53に当接する部分70abがわずかに撓んで段差d2が生じた状態となる。しかしこの段差d2はわずか(0.15mm程度)であるので、この部分70abでダイヤフラム70が破断することは防止される。またダイヤフラム70の中央部70dは板状部材74と板状部66とで挟まれているので膨らまない。なお凹所52と凹所54の境界の角部53と板状部材74の角部74bとでダイヤフラム70を挟み込まないように板状部材74の角部74bは面取りが施されている。また凹所52と凹所54の境界の角部53、板状部66のダイヤフラム70と当接する角部66cにもそれぞれ小さい面取りが施されてダイヤフラム70を傷付けないようにしている(図6のA部拡大図参照)。
火災時に監視対象配管32に加圧水が供給されて該加圧水による正圧がかかったときも図3、図6と同じ状態になる。したがってダイヤフラム70の、板状部材74と板状部66とで挟まれた中央部70dとOリング72でシールされた周縁部70cとの間の面領域70aは概ね凹所52の天井面52aで受けて支持され、面領域70aの、凹所52と凹所54の境界の角部53に当接する部分70abがわずかに撓んで段差が生じた状態となるだけであるので、ダイヤフラム70の破損は防止される。なお凹所54の壁面と作動ピストン板状部66の外周面との間の隙間57(図6のA部拡大図参照)の距離d3は、加圧水が供給されたときに、ダイヤフラム70が加圧水による正圧でこの隙間57に入り込まないように十分に小さく(例えばダイヤフラム70の厚さ以下もしくは0.5mm以内またはダイヤフラム70の厚さ以下でかつ0.5mm以内に)設定する。
以上の構成においてダイヤフラム70を直径40mmで0.1mm厚のテフロンフィルムを5枚重ねにして全体で0.5mm厚に構成し、板状部66および板状部材74の直径を30mmとし、板状部66および板状部材74の移動量を0.3mm(図5のd1(=0.15mm)+図6の段差d2(=0.15mm))として配管32から加圧水を供給したところ5MPaの耐圧が得られ、負圧式スプリンクラーシステム用真空スイッチとして十分な耐圧が得られた。
なお前記実施の形態では板状部66、板状部材74、ダイヤフラム70を相互に連結しない構造にしたが相互に連結して一体化した構造とすることもできる。例えばダイヤフラムの中央部に穴を開けてドーナツ状に構成し、板状部66と板状部材74の突き合わせ面の一方の中心部にねじ棒を突出形成し、他方の中心部にねじ穴を形成し、ねじ棒をダイヤフラムの中心穴に通し、ねじ棒にOリングを通して、ねじ棒をねじ穴にねじ込むことにより板状部66と板状部材74の間にダイヤフラムを気密に挟み込んで一体化した構造とすることができる。
32…スプリンクラーヘッドが装着された配管、36…真空度監視対象空間、40…真空スイッチ、50…容器、52a…受け部、62…配管に連通する空間、62a…配管に連通する側の空間、62b…外気に連通する側の空間、66、74…剛性部材(可動部材)、66b、74c…剛性部材の相対向する面、70…ダイヤフラム(可動部材)、70a…ダイヤフラムの中央部と周縁部との間の面領域、70c…ダイヤフラムの周縁部、70d…ダイヤフラムの中央部、76、98…ばね、91、93、66a、54a…係止部、108…スイッチ、d2…段差
Claims (4)
- 負圧式スプリンクラーシステムのスプリンクラーヘッドが装着された配管(32)に装備されて該配管内の真空度を監視する真空スイッチ(40)であって、
前記配管に連通する空間(62)を構成する容器(50)と、
前記容器(50)の前記空間(62)に収容され周縁部(70c)が該容器(50)に気密に支持されて前記空間(62)を前記配管(32)に連通する側の空間(62a)と外気に連通する側の空間(62b)に気密に仕切る樹脂フィルム製のダイヤフラム(70)と、
前記配管に連通する側の空間(62a)と前記外気に連通する側の空間(62b)にそれぞれ配置され、相対向する面(66b、74c)どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部(70d)を挟み込んで相互に突き合わせ、該ダイヤフラムの該中央部(70d)と前記周縁部(70c)との間の面領域(70a)の表裏各面を前記配管に連通する側の空間(62a)と前記外気に連通する側の空間(62b)にそれぞれ露出させた状態で、該ダイヤフラム(70)の該露出した面領域(70a)の撓みにより該ダイヤフラム(70)の面に直交する方向に一体に移動可能に配置された各剛性部材(66、74)と、
前記各剛性部材(66、74)にそれぞれ作用して、該両剛性部材(66、74)間に前記移動方向でかつ相対向する方向の付勢力を与え、もって前記配管に連通する側の空間(62a)の真空度が設定値以上のときは前記両剛性部材(66、74)を前記配管に連通する側の空間(62a)に向かう方向に移動させ、前記配管に連通する側の空間(62a)の真空度が前記設定値よりも低下しているときは前記両剛性部材(66、74)を前記外気に連通する側の空間(62b)に向かう方向に移動させる各ばね(76、98)と、
前記一体に移動する両剛性部材(66、74)の移動範囲を規制する係止部(91、93、66a、54a)と、
前記外気に連通する側の空間(62b)に形成され、前記配管(32)に加圧水が供給されたときに前記ダイヤフラム(70)の該外気に連通する側の空間(62b)に露出する前記面領域(70a)を受けて支持する受け部(52a)と、
前記一体に移動する前記両剛性部材の移動位置に応じてオン、オフ動作するスイッチ(108)と
を具備してなる負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチ。 - 前記係止部(91、93、66a、54a)は前記一体に移動する両剛性部材(66、74)の移動範囲を前記ダイヤフラム(70)の厚さ以下もしくは0.5mm以内または該ダイヤフラム(70)の厚さ以下でかつ0.5mm以内の範囲に規制する請求項1記載の負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチ。
- 前記係止部(91、93、66a、54a)は前記配管(32)に加圧水が供給されたときに前記外気に連通する側の空間(62b)に配置されている剛性部材(66)の前記ダイヤフラム(70)を支持する支持面(66b)の外周縁部(66c)とその外側の前記受け部(52a)との段差(d2)を該ダイヤフラム(70)の厚さ以下もしくは0.5mm以内または該ダイヤフラム(70)の厚さ以下でかつ0.5mm以内の範囲に規制する請求項1または2記載の負圧式スプリンクラーシステム用高耐圧真空スイッチ。
- 樹脂フィルム製のダイヤフラム(70)と、
相対向する面(66b、74c)どうしを、間に前記ダイヤフラムの中央部(70d)を挟み込んで相互に突き合わせた各剛性部材(66、74)とを具備し、
前記ダイヤフラム(70)と前記各剛性部材(66、74)を真空度監視対象空間(36)に連通する空間(62)を有する容器(44)の該空間(62)に収容し、
前記ダイヤフラム(70)の周縁部(70c)を前記空間(62)内に気密に支持して該空間(62)を前記真空度監視対象空間(36)に連通する側の空間(62a)と外気に連通する側の空間(62b)に気密に仕切り、かつ前記ダイヤフラム(70)の前記中央部(70d)と前記周縁部(70c)との間に露出している面領域(70a)の撓みにより前記両剛性部材(66、74)を前記空間(62)内で前記ダイヤフラム(70)の面に直交する方向に移動可能とし、
前記各剛性部材(66、74)に前記ダイヤフラム(70)の両面側からばね力をそれぞれ作用させて、該両剛性部材(66、74)を該ダイヤフラム(70)の面に垂直で相対向する方向に付勢してなる真空スイッチの受圧部構造。
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