JP4778495B2 - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、消火用のスプリンクラーヘッドに関するものであり、詳しくはスプリンクラーヘッドのノズルから放出される水の整流化に関するものである。

消火用のスプリンクラーヘッドは、建物内に敷設された配管に接続されており、火災時に分解作動して配管内の水を散布することで消火を行うものである。

スプリンクラーヘッドは、天井内に埋め込まれて設置されており、作動時にスプリンクラーヘッド内部のデフレクターが天井下面に突出される構造のスプリンクラーヘッドがある（例えば、特許文献１参照。）。

上記構造のスプリンクラーヘッドの作動時の状態を図８に示す。スプリンクラーヘッドの本体１は配管２に接続されている。本体鍔部の牝ネジと螺合している円筒状のフレーム３の下端段部４には、リング５が係止されており該リング５から下方へ複数のピン６が吊設されている。

ピン６の下端段部には板状で複数の羽を有するデフレクター７が係止されており、ノズル８から放出された水がデフレクター７上の平面を滑り、デフレクター７の周縁から飛散されることで水が広範囲に散布される。

特開平７−２８４５４５号公報

上記のスプリンクラーヘッドにおいて、配管との接続部がエルボに近い位置にスプリンクラーヘッドが設置されると、エルボによって配管内の水流に偏りが生じたままスプリンクラーヘッドのノズルから水が放出され、デフレクターに均等に水流が当たらない現象が生じることがある。デフレクターに水流が偏った状態で衝突すると、室内に散布される水の散布形状にも偏りが生じることとなり、正規の散水範囲に水を散布できない可能性がある。

また、デフレクターに不均一に水が衝突する状態でウォーターハンマー等によってデフレクターに大きな衝撃が加わるとデフレクターを支えているピンに過大な負荷が加わり、ピンが折れ曲がって変形してしまうおそれがある。

そこで本発明では、上記問題に鑑み、スプリンクラーヘッドをエルボに近接して設置された場合に、ノズルから放出される水に偏りが生じないスプリンクラーヘッドを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明者らはスプリンクラーヘッドがエルボに近接して設置された場合に水流が乱流となって放出され、デフレクターに不均一な力が作用することでピンの変形が引き起こされることに着目し、ノズルから放出される水を整流にすることでピンの変形を防止できるとして本発明を完成させた。

即ち、本発明のスプリンクラーヘッドは、筒状のノズルを有する本体が配管に接続されており、常時はデフレクターが内部に収納され、作動時にデフレクターがピンにより吊設されて天井下面に突出するとともに配管内の水をノズルの筒軸方向に沿ってノズルから放出するスプリンクラーヘッドについて、ノズルの内部空間に花弁状の断面形状を有する筒部材である整流手段を備えており、該整流手段による花弁状の断面形状は、ノズルの出口側の口径に対して50％〜80％の範囲内の直径を有するように前記筒部材に内接する内接円を中心として、該内接円からノズルの内周面に向けて突出する凸部と、該凸部から該内接円に向けて凹む凹部とを有する前記筒部材の側面によって形成されており、該側面は、ノズルの内部空間を、前記内接円と前記凸部の内側とを含むように該側面の内側に形成される花弁状の内側流路と、前記凹部とノズルの内周面との間に形成される外側流路とに仕切るとともに、配管から流れてくる水を該内側流路と外側流路に通して整流することでノズルから放出することを特徴とする。

前記本発明の整流手段は、ノズルの入口から出口に向かって断面形状が縮小するように形成されるものとして構成できる。

前記本発明の整流手段は、ノズルの出口側に切欠きを有するものとして構成できる。

前記本発明の整流手段は、ノズルの内部に複数重ねて設置するものとして構成できる。

前記本発明のノズルは内周面に縦溝を有するものとして構成できる。この場合には、整流手段の凹部がノズルの内周面の縦溝とノズルの径方向で重なるように整流手段を配置するように構成できる。

前記本発明の整流手段は、ノズルの内部に固定設置するように構成できる。

前記本発明の整流手段をなす前記筒部材は、周方向で継ぎ目無く連続する板材により形成したものとして構成できる。

前記本発明のノズルは、内周面に前記筒軸方向で整流手段が係止する段部を設けるように構成できる。また、前記本発明のノズルの内周面は、整流手段を収納する大径中空部が形成されており、大径中空部からノズルの出口側に向かうに従い流路が絞られており、ノズルの出口側に小径中空部が形成されるように構成できる。

本発明によれば、整流部材の断面形状を花弁状にして整流部材の側面の表面積を増やし、水流が整流部材の側面に沿って流れることで乱流が整流化される効果を得ることができる。それによりスプリンクラーヘッドのノズルから大流量の水が放出される際に、デフレクターを吊設しているピンの変形を防ぎ、正規の散水範囲に水を安定して散布することが可能であり、火災の際には確実に火源へ水を散布する効果を有する。

本発明のスプリンクラーヘッドは、ノズル内に花弁状の断面形状を有した筒状の整流部材を設けるものであり、花弁の数は３〜８設けることが好ましい。花弁の数がこれ以上多くなると流水抵抗が大きくなる可能性がある。

また整流手段の断面形状に内接する円の直径は、スプリンクラーヘッドの口径に対して５０％〜８０％の範囲内であることが好ましく、６０〜７０％程度の寸法とするのが最良である。整流手段の断面形状に内接する円の直径がこの５０％より小さい場合には、配管内部のゴミが詰まってしまうおそれや、流水抵抗が大きくなることが危惧される。また８０％より大きい場合には整流効果が少なくなってしまう。

整流手段は、円筒部材を塑性変形させて形成するか、ワイヤーカット工法等で材料を切り抜いて形成することが好ましい。板材を蛇腹状に屈曲させて形成する手段もあるが、板材により形成した場合には板材の端同士が重なり合い継目ができるが、継目の部分は強度が弱く水流の勢いによって整流部材が変形してしまう可能性があることから、継目が生じない工法で形成することが好ましい。

整流手段の断面形状をノズルの入口から出口に向かって縮小するように形成したり、ノズル出口側に切欠きを設けることも可能である。また、整流手段を複数個重ねてノズル内に設置してもよい。さらにスプリンクラーヘッドのノズルに縦溝を形成することで整流効果を得ることもできる。

また、整流手段が水流によってノズル内で回転しないように整流手段をノズル内に固定設置することが好ましい。固定する手段としては接着剤や溶接、ろう付けによる方法や、しまり嵌め、あるいは整流手段をノズル内に挿入した後にリングを嵌め込みノズル内に固定させてもよい。

上記の実施形態を複数組み合わせて実施することも可能である。

以下、この発明の実施例を図１から図７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のスプリンクラーヘッドの斜視図（ノズル一部断面）、図３はスプリンクラーヘッドと整流手段の分解斜視図（ノズル一部断面）、図４は切欠きを有する整流手段の斜視図、図５はスプリンクラーヘッドと整流手段（複数設置）の分解斜視図（ノズル一部断面）、図６は整流手段の他の実施形態、図７は図１のスプリンクラーヘッドの散水時の断面図である。

図１および図２に示すスプリンクラーヘッドは、前述の特許文献１に記載のスプリンクラーヘッドと同様な構成である。スプリンクラーヘッドの構成については本発明の要旨ではないので詳細な説明は省略する。

図１のスプリンクラーヘッド１０は、充水された配管１１の末端に本体１２の牡ネジ１３が接続されており、内部が中空となっておりノズル１４を有している。ノズル１４は入口側である配管１１側の端から中間の段部１５まではストレート穴となっている大径中空部１４Ａであり、段部１５から出口側に向かうに従い流路が絞られている。

ノズル１４の出口端付近においては再びストレート穴になり小径中空部１４Ｂが設けられている。ここで小径中空部１４Ｂの内径はスプリンクラーヘッドのノズル口径にあたるものであり、スプリンクラーヘッドの流量が所定仕様となるように口径寸法が厳密に管理されている部分である。

ノズル１４の出口末端１６は鋭角状に形成されており、止水部材である金属パッキン１７に食込みやすい形状となっている。金属パッキン１７は弁１８に被着されており、該弁１８は円盤状のデフレクター１９に取外し不可能な状態で設置されている。

デフレクター１９は、周縁が切欠かれ複数の羽が形成されている。デフレクター１９の周縁には複数のピン２０が貫通されて設けられており、ピン２０の下端には段部２０ａが形成されてデフレクター１９が係止可能となっている。

ピン２０の上端は環状をしたリング２２に固定設置されている。デフレクター１９はピン２０に沿って摺動可能であり、常時においてはデフレクター１９に取付けられた弁１８が金属パッキン１７を介してノズル１４の出口末端１６の位置にあり、スプリンクラーヘッド１０のフレーム２１内に収納されている。

デフレクター１９の下にはサドル２３を介して感熱分解部２４が設置されている。感熱分解部２４は火災の熱によって分解作動するものであり、詳細については特許文献１に記載されているので説明は省略する。

本発明の整流手段２５は、筒状であり断面形状が花弁状になっている。整流手段２５の凸部２６、２６・・・に接する円の直径はノズル１４の大径中空部１４Ａの内径と同じか僅かに小径であるのが好ましい。

整流手段２５の凹部２７に内接する円２８（図６）の径は、小径中空部１４Ｂの内径（ノズル口径）に対して５０〜８０％の寸法であることが好ましく、６０〜７０％程度の寸法とするのが最良である。

本発明の整流手段２５は、ノズル１４の大径中空部１４Ａ内に挿入され段部１５に係止される。本実施例では嵌合により設置されるが、それ以外にも接着剤や溶接による固定、あるいはノズル１４内に設けた縦溝２９に整流手段の凸部２６を嵌め合わせて回転が防止されるよう固定設置することも可能である。

また、縦溝２９によって整流効果を得たい場合には、整流手段の凹部２７と縦溝２９の位置が重なるように整流手段２５を大径中空部１４Ａ内に設置することも可能である（図３参照）。さらに、整流手段２５の出口側に切欠き３０を形成することによっても整流効果を得ることが可能となる（図４参照）。

整流手段２５の高さは、大径中空部１４Ａ内に収まる寸法とするのが好ましい。また複数の整流手段２５を重ねて大径中空部１４Ａ内に設置することも可能である（図５参照）。

さらに、整流手段の形状として図６（ａ）に示すように凸部２６の先が丸みを帯びた断面十字型のものや、同図（ｂ）のように凸部２６の先端側が狭いもの、同図（ｃ）では凸部２６の先が膨らんでいるものがある。また、凸部２６の数は（ａ）から（ｂ）に示すように４とは限らず、同図（ｄ）、（ｅ）のように６、８にすることも可能である。

続いて、本発明のスプリンクラーヘッドの散水時の状態について説明する。

図１に示すようにスプリンクラーヘッドは、下部が天井面より下に突出した状態で設置されている。火災が発生し、火災の熱によって弁１８を支持していた感熱分解部２４が作動すると、弁１８はノズル４内の水の圧力等によって下方へ落下し、ノズル１４が開放する。

ノズル１４が開放したことで、配管１１内の水がノズル１４から放出される。その際、配管１１内の水は整流手段２５を通過して整流化され、ノズル１４からは棒状の水流が放出されて大部分がデフレクター１９上の弁１８に被着されている金属パッキン１７に衝突する。金属パッキン１７に衝突した水は金属パッキン１７およびデフレクター１９の表面に沿って流れ、デフレクター１９の周縁から飛散される。

このときデフレクター１９は略水平に設置されており、デフレクター１９の表面に沿って流れた水は水平方向への勢いが強い状態で飛散されるのでより遠くへ飛散される。

ノズル１４から放出された水が乱流である場合、水の多くはデフレクター１９の表面に直接衝突し、デフレクター１９の表面に沿って周縁方向に流れる距離は前述の金属パッキン１７に衝突した場合と比較して少なくなる。その結果水平方向への飛距離は伸びない傾向になる。

上記の整流手段は、スプリンクラーヘッドのノズル内部に設置されているが、配管の末端内部に設置することも可能である。また、上記実施例においては、作動時にデフレクターが天井下面に突出する構造のスプリンクラーヘッドについて説明したが、フレームヨーク型やマルチ型のスプリンクラーヘッドのノズル内に設置することも可能であり、さらに水噴霧ノズルや泡ヘッドのノズル内に設置することも可能である。

本発明のスプリンクラーヘッドの断面図 図１のスプリンクラーヘッドの斜視図（ノズル一部断面） スプリンクラーヘッドと整流手段の分解斜視図（ノズル一部断面） 切欠きを有する整流手段の斜視図 スプリンクラーヘッドと整流手段（複数設置）の分解斜視図（ノズル一部断面） 整流手段の他の実施形態 図１のスプリンクラーヘッドの散水時の断面図 従来のスプリンクラーヘッドの散水時の断面図

符号の説明

１０ スプリンクラーヘッド
１１ 配管
１２ 本体
１４ ノズル
１７ 金属パッキン
１８ 弁
１９ デフレクター
２０ ピン
２１ フレーム
２２ リング
２４ 感熱分解部
２５ 整流手段

Claims (10)

1. 筒状のノズルを有する本体が配管に接続されており、常時はデフレクターが内部に収納され、作動時にデフレクターがピンにより吊設されて天井下面に突出するとともに配管内の水をノズルの筒軸方向に沿ってノズルから放出するスプリンクラーヘッドにおいて、
   ノズルの内部空間に花弁状の断面形状を有する筒部材である整流手段を備えており、
   該整流手段による花弁状の断面形状は、ノズルの出口側の口径に対して50％〜80％の範囲内の直径を有するように前記筒部材に内接する内接円を中心として、該内接円からノズルの内周面に向けて突出する凸部と、該凸部から該内接円に向けて凹む凹部とを有する前記筒部材の側面によって形成されており、
   該側面は、ノズルの内部空間を、前記内接円と前記凸部の内側とを含むように該側面の内側に形成される花弁状の内側流路と、前記凹部とノズルの内周面との間に形成される外側流路とに仕切るとともに、配管から流れてくる水を該内側流路と外側流路に通して整流することでノズルから放出することを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 整流手段はノズルの入口から出口に向かって断面形状が縮小するように形成されている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
3. 整流手段はノズルの出口側に切欠きを有する請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
4. 整流手段がノズルの内部に複数重ねて設置されている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
5. ノズルが内周面に縦溝を有する請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
6. 整流手段をノズルの内部に固定設置する請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
7. 整流手段の凹部がノズルの内周面の縦溝とノズルの径方向で重なるように整流手段を配置する請求項５記載のスプリンクラーヘッド。
8. 整流手段をなす前記筒部材は周方向で継ぎ目無く連続する板材により形成されている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
9. ノズルの内周面に前記筒軸方向で整流手段が係止する段部を設ける請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
10. ノズルの内周面には、整流手段を収納する大径中空部が形成されており、大径中空部からノズルの出口側に向かうに従い流路が絞られており、ノズルの出口側に小径中空部が形成されている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。

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