JP4140832B2 - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消火用のスプリンクラーヘッド、特に感熱分解部分が低融点合金を押圧する構造のスプリンクラーヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スプリンクラーヘッドは、火災が発生したときに火災の熱を感知し、自動的に水を散布して消火を行うものである。スプリンクラーヘッドで火災の熱により分解してスプリンクラーヘッドの弁体を開放する部分を感熱分解部分といい、一般に熱を感知する部分には低融点合金やガラス瓶にアルコールと少量の空気を封じ込めたグラスバルブが使用されている。
【０００３】
グラスバルブは、火災発生時にアルコールと空気の熱膨張でガラス瓶が破壊されることにより分解するものであるが、ガラス瓶の厚さや空気量等の条件でガラス瓶の破壊する温度が一定とならないため、信頼性に欠けるものであった。一方、低融点合金を使用した感熱分解部分は、低融点合金の溶融温度が常に一定であるため、必ず所定の温度で分解するという信頼性に富むものである。そのため、近時では低融点合金を設置した感熱分解部分が多く使用されている。
【０００４】
ところでスプリンクラーヘッドは、火災が発生した場合、なるべく早く作動して水を散布するようなものが好ましい。なぜならば火災が小さいうちに初期消火が行えれば、スプリンクラーヘッドからの散水時間が短くなり、水による二次災害が少なくなるからである。即ち、スプリンクラーヘッドの作動が早くて、火災が小さいうちに消火できれば水の散布量が少なくて済み、スプリンクラーヘッドから散布された水が火災発生場所でない隣室や階下に流入して、高価な家具や敷物、或はコンピューターや複写機等の事務機、さらには重要書類を水濡させるという水損を少なくできるものである。
【０００５】
そのため近時では、火災発生時に作動が早く行われる速動型のスプリンクラーヘッドが要求されるようになってきた。
【０００６】
そこでスプリンクラーヘッド内に組込まれた低融点合金が吸収した熱を他の構成品に逃がさないために、低融点合金が充填されているシリンダーと係合する部品を、シリンダーとの接触面積を小さくして、さらに熱伝導性が劣るステンレス鋼にて形成したものがある（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許 第２６３１１９７号公報（第２−４頁、第２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のスプリンクラーヘッドは、駐車場における自動車の排気ガスや化学工場内の化学物質等の腐食雰囲気中に設置される場合には、ステンレス鋼特有の応力腐食割れの問題があり、ステンレス鋼より形成された部品が腐食によりヒビや割れが生じることから、腐食雰囲気中には設置できず、耐腐食性能を向上させたスプリンクラーヘッドの開発が望まれていた。
【０００９】
そこで本発明では、スプリンクラーヘッドの性能および製造コストを維持しながら耐腐食性能を向上させ、腐食雰囲気中に設置可能なスプリンクラーヘッドの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、感熱分解部分内のシリンダーに充填された低融点合金をプランジャーにより押圧する構造を有する感熱分解部分によって閉位置に保持された弁体を有する感熱開放構造のスプリンクラーヘッドにおいて、シリンダーと接続されている部品をチタンにより形成したスプリンクラーヘッドである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、感熱分解部分内のシリンダーに充填された低融点合金をプランジャーにより押圧する構造を有する感熱分解部分によって閉位置に保持された弁体を有する感熱開放構造のスプリンクラーヘッドにおいて、シリンダーと接続されている部品をチタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−０．１５Ｐｂ、Ｔｉ−５Ｔａの何れかにより形成したスプリンクラーヘッドである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、感熱分解部分にはシリンダー、シリンダー内に充填された低融点合金、および低融点合金上に載置されシリンダー内に嵌入されるプランジャーを有しており、シリンダーには上部に形成された外方に突出したフランジ状の係合部が形成されており、該係合部は保持体の下部に形成された内方に突出したフランジからなる係合部と係合されている請求項１または２記載のスプリンクラーヘッドである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、感熱分解部分にはシリンダー、シリンダー内に充填された低融点合金、および低融点合金上に載置されシリンダー内に嵌入されるプランジャー、プランジャーを押圧する止めネジ、止めネジと螺合される支持板、シリンダーが係止される保持体、保持体が係止される天秤、天秤と支持板が係止される一対のレバーを有しており、シリンダーには上部に形成された外方に突出したフランジ状の係合部が形成されており、該係合部は保持体の下部に形成された内方に突出したフランジからなる係合部と係合されている請求項１または２記載のスプリンクラーヘッドである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記感熱分解部分において、天秤と保持体が一体に形成されている請求項４記載のスプリンクラーヘッドである。
【００１５】
チタンやチタン合金は、ステンレス鋼と比較して特に塩素雰囲気中での耐腐食性能に優れ、またステンレス鋼と同等の機械的強度および熱伝導性能を有しており、銅合金に比べて熱伝導性能が良くないので断熱材としても好ましい。
【００１６】
チタンやチタン合金は切削加工を行うと工具磨耗が大きく、また焼付きを起こしやすいので、製造コストが増加してしまうが、プレス加工により形成することで切削加工と比較して製造コストが安くなり、さらに加工硬化によって機械的強度も向上するというメリットがある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図１、２を参照して説明する。図１は本発明のスプリンクラーヘッドの断面図、図２は図１の感熱分解部分の拡大断面図である。
【００１８】
実施例に示すスプリンクラーヘッドはフラッシュ型であり、本体１、フレーム２、弁体３、デフレクター４、感熱分解部分５、および集熱板６等から構成されている。
【００１９】
本体１は、中央に導水孔７が穿設されており、その下端は弁座８となっていて、外周上部は牡ネジ９が螺設され、下端にはフランジ１０が形成されている。
【００２０】
フレーム２は、円筒状であり、下端は内方フランジ１１となっていて、上端は前述本体１のフランジ１０に螺合している。
【００２１】
弁体３は、上部にパッキンが被着されており、平時、本体１の弁座８を閉塞している。
【００２２】
デフレクター４は、皿状で周囲に多数の羽根が形成されており、羽根の上にはリング１２が載置されていて、作動時、リング１２で吊設されるようになっている。デフレクター４は前述弁体３の下部に設置されている。
【００２３】
感熱分解部分５は、フレーム２の下部に設置されており、ガイドポスト１３を介して弁体３を保持している。
【００２４】
ここで感熱分解部分５について詳細に説明する。上部が外方に屈曲した一対のレバー１４、１４は、屈曲した部分の下端が前述フレーム２の内方フランジ１１に係合している。該レバーには上方に支持板１５が係合し、下方には天秤１６が係合している。
【００２５】
支持板１５には、下端が半球状となった止めネジ１７が螺合されており、天秤１６には保持体１８が係合されている。図１、２に示す保持体１８は円筒状で上部にフランジ１９、下部に内方フランジ２０が形成されており、上部のフランジ１９が天秤１６に穿設された穴２１に係合されている。
【００２６】
保持体１８は、ステンレス鋼よりも塩素雰囲気中での耐腐食性が優れており、かつ銅合金よりも熱伝導性のよくないチタン材料から形成され後述シリンダーからの熱を逃がしにくくなる。またチタン材料は、機械的強度も強いことから切削加工を行うと工具磨耗が大きいので、製造コストが増加することから、保持体１８を金型によるプレス加工により形成することで大量生産可能とし、製造コストを下げることができる。
【００２７】
なお、チタン材料としては、純チタン、チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−０．１５Ｐｂ、Ｔｉ−５Ｔａ等があげられる。
【００２８】
保持体１８には、上部にフランジ２２が形成されたシリンダー２３が挿入され、保持体１８の内方フランジ２０とシリンダー２３のフランジ２２とが係合している。これらの係合部の接触は、保持体１８の内方フランジ２０の上面と、シリンダー２３のフランジ２２の下面での接触であるため、接触面積は極めて小さい。しかしながら、これらの接触部分は円状であるため、接触面積が小さいものである。
【００２９】
シリンダー２３は有底筒状で、下部には牡ネジ２４が螺設され、その内側には牝ネジ２５が螺設されている。牡ネジ２４には椀状のカバー２６が螺合されている。該カバーは、感熱分解部分５を覆い隠す効果と、火災の熱を収集する効果を有している。また牝ネジ２５には、平ネジ２７が螺入されており、平ネジ頭部とシリンダー２３間には集熱板６が挟持されている。従って、カバーと集熱板は、シリンダーとの接触面積が大きいため、シリンダーへの熱の伝播は良好となっている。
【００３０】
シリンダー２３内には低融点合金２８が充填されている。低融点合金はスプリンクラーヘッドを取り付ける場所に応じて各種の温度のものを選択する。例えば一般の事務所、居間のようなところには７２℃、厨房のように火を使うところでは９６℃、サウナのように周囲が高温となるところには１３９℃や１８３℃の低融点合金を使用する。
【００３１】
該低融点合金の上には、プランジャー２９が載置され、プランジャー２９はシリンダー２３内に嵌入された状態にある。プランジャー２９の上部は、逆円錐形の溝３０が刻設されており、該溝には前述止めネジ１７の下端部が載置されている。プランジャーの溝３０が逆円錐形であり、止めネジの下端が半球形であるため、これらの接触部は、円状の線接触となり、接触面積は極めて小さいものである。
【００３２】
また、プランジャー２９を熱伝導率の低いチタン材料で形成すると、シリンダー２３から低融点合金２８に伝わった熱が、プランジャー２９に吸収されることなく低融点合金２８の溶融を促す効果がある。
【００３３】
シリンダー２３、平ネジ２７、カバー２６、集熱板６等は熱伝導の良好な真鍮や青銅のような銅合金や銅で作製するとカバー２６や集熱板６で収集した火災の熱を低融点合金２８に早く伝播することができる。
【００３４】
次に上記構造の感熱分解部分を有する本発明スプリンクラーヘッドの作動状態について説明する。
【００３５】
火災が発生すると、火災の熱が上昇気流となって天井に達し、天井に取り付けたスプリンクラーヘッドを熱する。スプリンクラーヘッドでは、集熱板６やカバー２６が火元に近い下部に設置されており、しかも表面積が大きくなっているため、気流の熱を多く受ける。また集熱板６やカバー２６は直接シリンダー２３に取り付けられているため、集熱板６とカバー２６で受けた熱は直ぐにシリンダー２３に伝播される。
【００３６】
シリンダー２３に伝播された熱は、シリンダー２３に接している保持体１８や止めネジ１７にも伝播しようとするが、シリンダー２３と保持体１８とはシリンダー上部のフランジ２２と保持体下部の内方フランジ２０との接触であり、接触面積が非常に小さいため、この接触部からは熱は伝播しにくい。また、保持体１８を熱伝導の良くないチタン製にしたことで、さらに熱の伝播が少なくなる。
【００３７】
プランジャー２９を熱伝導率が小さいチタン材料により形成された場合は、低融点合金２８への熱の伝導も極めて少ない。
【００３８】
従って、シリンダー２３に伝播された熱は、他の部品へ伝播されることなくシリンダー２３に蓄積されるため、シリンダー２３の温度が急激に上昇し、その熱がシリンダー２３内に充填された低融点合金２８を早急に溶解するようになる。
【００３９】
スプリンクラーヘッドでは、弁体３を押圧する力が感熱分解部分５を構成する一対のレバー１４・１４、支持板１５、止めネジ１７を介してプランジャー２９に掛かっているため、プランジャー２９で押圧されていた低融点合金２８が溶融すると、プランジャー２９がシリンダー２３内に没入する。すると、天秤１６で係止されていた一対のレバー１４、１４の係止が解かれ、それぞれのレバーの下部が外方に回動してフレーム２の内方フランジ１１に係合していたレバーの屈曲端部が外れ、感熱分解部分５が分解して全ての構成部品は下方に落下していく。
【００４０】
感熱分解部分５の分解落下とともに、レバー１４の屈曲頂部で保持していたガイドポスト１３が落下し、デフレクター４と一体となった弁体３およびデフレクター４で保持されていたリング１２も落下する。ところがデフレクター４は、リング１２に吊設され、またリング１２はフレーム２の内方フランジ１１で係止される仕組みとなっているため、リング１２が内方フランジ１１で係止されるとデフレクター４も途中で落下が停止する。
【００４１】
弁体３が落下して弁座８を開放するため、図示しない配管で送られる水が導水孔７から噴出される。噴出された水は、途中で止まったデフレクター４に当たって四方に散布され、火炎にかかって消火を行う。
【００４２】
図３は本発明の他の実施例の要部拡大断面図であり、これは保持体１８が天秤１６と一体となったものである。
【００４３】
なお、実施例では、シリンダーと係合する保持体としては円筒状のもので示したが、シリンダーを接触面積が小さくなるように係合して、シリンダーに蓄積された熱の伝播を防止することができるものであれば、如何なる構造のものでも採用できるものである。
【００４４】
また、実施例はフラッシュ型スプリンクラーヘッドで示したが、感熱分解部分が低融点合金を押圧する構造のものであれば、マルチ型やフレームヨーク型等のスプリンクラーヘッドにも採用可能である。
【００４５】
さらに感熱分解部分５を構成するレバー１４や支持板１５、天秤１６等の材質をチタン材料とすることも可能であり、該部品をチタン材料とすることで耐腐食性能に優れたスプリンクラーヘッドを提供することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスプリンクラーヘッドの感熱分解部分構成品において、シリンダーと係合する部品をチタン材料から形成したことで、腐食雰囲気中においても長年の設置に耐えうる機械的強度が維持され、また前記部品をプレス加工によって形成したことにより製造コストを維持したまま耐腐食性能を有するスプリンクラーヘッドを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスプリンクラーヘッドの断面図
【図２】図１の要部拡大断面図
【図３】本発明の他の実施例の要部拡大断面図
【符号の説明】
１ 本体
２ フレーム
３ 弁体
４ デフレクター
５ 感熱分解部分
６ 集熱板
１７ 止めネジ
１８ 保持体
１９ フランジ
２０ 内方フランジ
２３ シリンダー
２６ カバー
２８ 低融点合金
２９ プランジャー

Claims (5)

1. 感熱分解部分内のシリンダーに充填された低融点合金をプランジャーにより押圧する構造を有する感熱分解部分によって閉位置に保持された弁体を有する感熱開放構造のスプリンクラーヘッドにおいて、シリンダーと接続されている部品をチタンにより形成したことを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 感熱分解部分内のシリンダーに充填された低融点合金をプランジャーにより押圧する構造を有する感熱分解部分によって閉位置に保持された弁体を有する感熱開放構造のスプリンクラーヘッドにおいて、シリンダーと接続されている部品をチタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−０．１５Ｐｂ、Ｔｉ−５Ｔａの何れかにより形成したことを特徴とするスプリンクラーヘッド。
3. 感熱分解部分にはシリンダー、シリンダー内に充填された低融点合金、および低融点合金上に載置されシリンダー内に嵌入されるプランジャーを有しており、シリンダーには上部に形成された外方に突出したフランジ状の係合部が形成されており、該係合部は保持体の下部に形成された内方に突出したフランジからなる係合部と係合されていることを特徴とする請求項１または２記載のスプリンクラーヘッド。
4. 感熱分解部分にはシリンダー、シリンダー内に充填された低融点合金、および低融点合金上に載置されシリンダー内に嵌入されるプランジャー、プランジャーを押圧する止めネジ、止めネジと螺合される支持板、シリンダーが係止される保持体、保持体が係止される天秤、天秤と支持板が係止される一対のレバーを有しており、シリンダーには上部に形成された外方に突出したフランジ状の係合部が形成されており、該係合部は保持体の下部に形成された内方に突出したフランジからなる係合部と係合されていることを特徴とする請求項１または２記載のスプリンクラーヘッド。
5. 前記感熱分解部分において、天秤と保持体が一体に形成されていることを特徴とする請求項４記載のスプリンクラーヘッド。

Images