JP5002129B2 - ノズル組立体 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばガス消火設備などに設けられるノズル組立体に関する。

建築物、車両等には、火災が発生した場合に備えて消火設備が設けられる。一般的な火災に対しては水もしくは化学消火剤を火元に対して散布する、たとえばスプリンクラーなどが消火設備として設けられている。しかしながら、火災の種類または消火対象物によっては、水または化学消火剤を散布することができない場合がある。たとえば、火災の発生した場所が、変電設備などの電気設備が設けられた部屋、大型コンピュータもしくはサーバなどが設けられた部屋の場合、水または化学消火剤等を散布することによって、上記設備の電気的絶縁が破られるので、その復旧に多大な費用と時間とを要するという問題がある。

このような水または化学消火剤を用いることができない空間の消火には、不活性ガスまたは不燃性ガス、たとえば、窒素ガス、二酸化炭素ガス、ハロゲンガスなどのガス系消火剤を、消火対象とする前記空間（ここでは、この空間を防護区画と呼ぶことにする）に充満させる方法がとられている。

ガス系消火剤を防護区画に充満させて消火する場合、その消火効果を高めるために、たとえばガス系消火剤である窒素ガスを放出開始後１分間の間に、防護区画に対する必要ガス量（以後、所要量と呼ぶ）の９０％の窒素ガスを放出できることとされている。

このように短時間に所要量のガス系消火剤を防護区画内に充満させるために、従来、ガス系消火剤の流路である配管を、防護区画内全域に行き渡るように敷設し、該配管の途中および末端に多数のノズル部材を設け、多数のノズル部材から一気にガス系消火剤を放出する方法が採られている（たとえば、非特許文献１参照）。

図５は、従来のガス系消火剤放出ノズル部材の設置事例を示す配置図である。図５では、不図示のたとえば大型コンピュータが設置された防護区画１に多数のノズル部材７が設置される事例について示す。

図５では、ガス供給源２に連なるガス系消火剤のガス供給配管３が、防護区画１内に引き込まれた所で２つに分岐され、２つに分岐された第１および第２配管４，５が、防護区画１の壁際に設けられる多数の柱部材６に取付けられるようにして防護区画１の壁長さのほぼ全長にわたって敷設される。

第１および第２配管４，５には、その途中および末端に複数個（図５の事例では合計１２個）の単孔ノズル部材７が装着される。この消火設備によれば、火災検知機によって火災の発生が検知されるとき、検知出力がガス供給源２に与えられ、ガス供給源２が、ガス供給配管３、第１および第２配管４，５を通じて単孔ノズル部材７までガス系消火剤を供給し、複数の単孔ノズル部材７が同時にガス系消火剤を放出する。複数の単孔ノズル部材７が、防護区画１内の隅々にまで配されているので、複数の単孔ノズル部材７を介することによって、短時間の間に所要量のガス系消火剤を防護区画１内に充満させることができる。

しかしながら、図５に示すような従来の消火設備では、第１および第２配管４，５を、防護区画１の壁に沿って長く敷設しなければならない。したがって、第１および第２配管４，５をそれぞれ柱部材６に取付ける取付工事、また複数の単孔ノズル部材７の装着に多大な作業時間を要し、また配管材料、配管を柱部材に取付ける取付部材などの諸資材を大量に必要とするので、作業効率と資材コストとの面において解決するべき課題を有する。

さらに、第１および第２配管４，５の敷設距離が長いので、配管距離の増加に伴うガス系消火剤の供給圧力損失が生じ、単孔ノズル部材７の設置個数が多いにも関らず、配管の末端では充分な量のガス系消火剤を放出できないという問題もある。

消防設備士講習用テキスト消火設備編、財団法人日本消防設備安全センター、平成１５年５月３０日、第１２版、ｐ１２８

本発明の目的は、長大な配管を必要とすることなく、短時間で必要量のガス系消火剤を防護区画内へ充満させることのできるノズル組立体を提供することである。

本発明は、ガス系消火剤を流過させる配管が設置される消火対象区画である防護区画内の天井板であって、開口部が形成され、当該開口部は、開口部に対応する寸法に形成される天井蓋部材によって塞がれる天井板の内方の空間に収容され、前記開口部を通過可能なノズル組立体において、
前記開口部は、前記天井板の前記ノズル組立体の下方にあたる部位に形成され、
ガス系消火剤を放出するためのノズル孔が形成されるノズルキャップと、円筒状の短管として形成され、前記ノズルキャップが装着されるノズル部材本体とを含んで構成される複数のノズル部材と、
前記配管に設けられ、有底円筒状に形成されるノズルヘッドであって、ガス系消火剤を流過させる配管に対して伸縮自在に形成され、前記複数のノズル部材が装着される１つのノズルヘッドと、
前記ガス系消火剤の供給源であって、前記ノズル部材のノズル孔からガス系消火剤を放出するとき、前記ノズルヘッドが前記配管に対して伸長するように駆動させる駆動手段とを含み、
前記複数のノズル部材は、前記ノズルヘッドの軸線に垂直な平面上に装着され、
前記ノズルヘッドの一端部側には、外周端部にシール部材が嵌め込まれる凹所が形成されるフランジ部が形成され、
前記フランジ部の外径は、前記配管の内径と等しいか、前記配管の内径よりもわずかに小さく形成され、
前記ノズルヘッドは、前記フランジ部側が前記配管に内装され、前記フランジ部が前記シール部材によって前記配管の内壁に摺接し、
前記配管の末端部は、前記フランジ部の外径よりも小さくなるように形成され、
前記配管の末端部の外面部には、前記配管内のガス系消火剤の供給圧力によって、伸長または切断するリング保持部材が前記ノズル部材を周回して設けられ、
前記ノズルヘッドは、前記リング保持部材によって保持され、
前記ノズルヘッドの他端部側には、封止板が固着され、
前記天井蓋部材は、前記天井内方に臨む側の面が、前記封止板の外面と連結部材によって連結されることを特徴とするノズル組立体である。

また本発明は、１つのノズルヘッドには、複数のノズル部材が放射状に配置されて装着されることを特徴とする。

本発明によれば、ノズル組立体は、複数のノズル部材と、ノズルヘッドとを含む。ノズル部材は、ガス系消火剤を放出するためのノズル孔が形成されるノズルキャップと、円筒状の短管として形成され、ノズルキャップが装着されるノズル部材本体とを含んで構成される。ノズルヘッドは、ガス系消火剤を流過させる配管に設けられ、有底円筒状に形成される。ノズルヘッドには、ノズルヘッドの軸線に垂直な平面上に、複数のノズル部材が装着される。このノズル組立体が、ガス系消火剤を流過させる配管に設けられると、１つのノズル組立体から多量のガス系消火剤を放出することが可能になる。したがって、消火するべき防護区画内の隅々にまで敷設するような長大な配管を必要とすることなく、距離の短い配管であっても該配管に本発明のノズル組立体を装着することによって、該ノズル組立体から短時間で必要量のガス系消火剤を防護区画内へ充満させることが可能になる。
また、ノズルヘッドが配管に対して伸縮自在に形成され、ノズル部材のノズル孔からガス系消火剤を放出するときにのみ、駆動手段はノズルヘッドが伸長するように駆動させる。したがって、火災が発生しないとき、ノズル組立体を、たとえば装着されている天井板の内方に収容しておき、火災が発生して消火のためにガス系消火剤を放出するときにのみ、ノズル組立体を伸長させて天井板から外方へ突出させることができる。このことによって、ガス系消火剤を放出するとき以外のノズル組立体が装着される部分の美観を向上することができる。
また、ガス系消火剤をノズル部材のノズル孔から放出しないとき、すなわち火災が発生しておらず、消火動作を行わないとき、ノズル組立体は、ノズル部材を周回し配管の末端部に装着されるリング保持部材によって保持され、重力方向に移動しないように、すなわち下方へ落ちないように装着状態を保つことができる。
また、消火動作を行わないとき、天井蓋部材は、連結部材によってノズル組立体に保持され、天井板の開口部を塞ぎ、ノズル組立体が防護区画の内部空間に露出しないようにするので、美観を向上することができる。

また本発明によれば、１つのノズルヘッドには、複数のノズル部材が放射状に配置されて装着される。このように形成されるノズル組立体を、防護区画の平面図上でほぼ中央付近に配することによって、ノズル組立体から放出されるガス系消火剤を、防護区画内に短時間でほぼ均一に充満させることができる。

図１は本発明の実施の第１形態であるノズル組立体１０の上面図であり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。

ノズル組立体１０は、ガス系消火剤を放出するためのノズル孔１１が形成されるノズル部材１２と、ガス系消火剤を流過させる配管に設けられ、複数（本実施の形態では６個）のノズル部材１２が装着される１つのノズルヘッド１３と、覆い部材１４とを含んで構成される。ノズル組立体１０は、ガス消火設備に設けられる。なお、６個設けられるノズル部材１２については、総称する場合数字のみの参照符で表し、個々についてはフルファベットａ〜ｆを付して表す。

ノズルヘッド１３は、有底円筒状の形状を有し、金属製、たとえば日本工業規格（ＪＩＳ）Ｇ３４５４に規定される圧力配管用炭素鋼鋼管ＳＴＰＧ３７０などが素材として用いられる。ノズルヘッド１３の寸法は、特に限定されるものではなく、ノズル組立体１０が設置される消火対象区画である防護区画の容積に応じ、設計値として適宜定められる。

ノズルヘッド１３の一端部１３ａ側には、封止板１５が固着されて前述の底が形成される。ノズルヘッド１３の長さ方向における略中央もしくは一端部１３ａから１／３長さの付近には、ノズルヘッド１３の内部空間と、ノズルヘッド１３に装着されるノズル部材１２の内部空間とを連通させるためのノズル連結孔１６が、ノズルヘッド１３の筒壁を貫通して形成される。ノズル連結孔１６は、装着されるべきノズル部材１２に合わせて６個が、円筒状のノズルヘッド１３の軸線に垂直な１仮想平面１７上において、孔の中心が等角度（６０°）間隔になるように放射状に配置されて形成される。

ノズルヘッド１３の他端部１３ｂ側は、開口状態であり、他端部１３ｂ付近の外周面には、雄ねじが刻設されて雄ねじ部１８が形成される。ノズルヘッド１３は、内面側に雌ねじ部の形成された円筒状の継手部材であるソケット１９によって、後述するガス系消火剤の流路を構成する配管２４に接続される。

ノズル部材１２は、円筒状の短管であるノズル部材本体２１と、ノズル部材本体２１の一端部に着脱自在に装着され、ノズル孔１１を有するノズルキャップ２２とを含んで構成される。ノズル部材本体２１は、金属製であり、ノズルヘッド１３と同様に、たとえばＳＴＰＧ３７０などが素材として用いられる。ノズルキャップ２２は、長さが短い有底円筒状の部材であり、底部のほぼ中央に、底部を貫通してノズル孔１１が形成される。ノズルキャップ２２は、金属、たとえば鋼、ステンレス鋼、銅合金などを素材として用いることができる。

ノズル部材本体２１の一端部側外周面には、雄ねじが刻設されて雄ねじ部が形成され、ノズルキャップ２２のノズル孔１１が形成されるのと反対側の開口部の側には、雌ねじが刻設されて雌ねじ部が形成される。ノズル部材本体２１の雄ねじ部と、ノズルキャップ２２の雌ねじ部とが螺合されることによって、ノズルキャップ２２が着脱自在にノズル部材本体２１に装着される。ノズル部材１２は、ノズル部材本体２１の他端部が、ノズルヘッド１３に形成されるノズル連結孔１６に位置合わせされた状態で、ノズルヘッド１３に溶接接合にて装着される。前述のようにノズル連結孔１６は、１仮想平面１７上で６０°間隔で放射状に形成されるので、ノズル連結孔１６に位置合わせされて装着されるノズル部材１２も、１仮想平面１７上で、放射状に配置されてノズルヘッド１３に装着される。

このように構成されるノズル組立体１０では、配管２４を通してノズルヘッド１３の内部空間に供給されるガス系消火剤が、ノズルヘッド１３からノズル連結孔１６を流過し、さらにノズル部材本体２１の内部空間を通ってノズルキャップ２２のノズル孔１１から外部空間に向って放射される。このとき、１つのノズルヘッド１３に６個のノズル部材１２が集中して装着されているので、１つのノズル組立体１０から、短時間に多量のガス系消火剤を放出することが可能になる。

なお、本実施の形態では、ノズル部材１２をノズルヘッド１３に溶接にて装着しているけれども、ノズル部材１２とノズルヘッド１３とがねじの螺合によって装着されても良く、また接合形態をとることなく、たとえば薄肉鋳造でノズルヘッド１３のノズル部材本体２１とを一体成形し、該一体物にノズルキャップ２２を装着するようにしても良い。

ノズル組立体１０には、さらにノズルヘッド１３の封止板１５に覆い部材１４が設けられる。覆い部材１４は、ノズルヘッド１３の一端部１３ａ側、すなわち封止板１５が設けられる側からノズルヘッド１３の一端部１３ａに対向する前記１仮想平面１７に対して形状を投影するとき、６個のノズル部材１２を覆い隠すことができるように、その寸法／形状が定められて、本実施の形態では封止板１５に設けられる。

すなわち、覆い部材１４は、覆い部材１４の設けられる側から、矢符２３で示すように覆い部材１４に対して垂直方向にノズル組立体１０を見るとき、ノズルヘッド１３およびノズル部材１２を隠すことを目的として設けられる。このように、覆い部材１４は矢符２３方向から見た場合の美観向上を目的として設けられるので、覆い部材１４を化粧板と呼ぶことがある。

覆い部材１４である化粧板は、縁部分が曲率を有するようにカールさせた略円板形状を有し、金属製、たとえばＪＩＳ−Ｇ３１４１に規定されるＳＰＣＣなどが素材として用いられる。なお、化粧板１４は、一層の美観向上のためにＳＰＣＣに代えて塗装鋼板などが用いられても良い。

図３は、ノズル組立体１０を防護区画１に設置した状態を示す図である。図３では、前述の図５に示すのと同じ防護区画１に２つのノズル組立体１０ａ，１０ｂを設置した例を示す。図３に示す配置例では、防護区画１の長手方向における略１／３長さ、２／３長さ、かつ短手方向における略中央部に、第１および第２ノズル組立体１０ａ，１０ｂを配置し、防護区画１の天井部に設置する。

ノズル組立体１０ａ，１０ｂは、前述のように、１つについて６個のノズル部材１２が集中して装着されているので、ガス系消火剤の放出能が高く、１つのノズル組立体から短時間で多量のガス系消火剤を放出することができる。したがって、ガス流過容量が大きい太径の配管２４を敷設し、該配管２４をそれぞれのノズル組立体１０ａ，１０ｂに接続することによって、防護区画１内に多数の単孔ノズル部材を配置することなく、所要量のガス系消火剤を防護区画１内に充満させることができる。

またノズル組立体１０ａ，１０ｂは、それぞれ１つのノズルヘッド１３に放射状に６個のノズル部材１２が装着され、６個のノズル部材１２のすべてから一気にガス系消火剤を放出することができる。したがって、ノズル組立体１０ａ，１０ｂを防護区画１の平面図上でほぼ中央に該当する位置に設置することによって、ノズル組立体１０ａ，１０ｂから放出されるガス系消火剤を、防護区画１の内部空間に短時間でほぼ均一に充満させることが可能になる。

このように、防護区画１内の多くの箇所にノズル部材を配置する必要がなくなり、防護区画１の略中央部の２箇所にノズル組立体１０ａ，１０ｂを設置するだけで良いので、ガス供給管３に連なって敷設される配管２４も、その敷設距離が著しく短縮される。配管２４の敷設距離が、多数の単孔ノズル部材を用いる場合に比べて短くなるので、配管２４の敷設工事およびノズル部材１０ａ，１０ｂの装着に要する作業時間を削減するとともに、配管材料、取付部材などの諸資材の節減が実現される。また配管２４の敷設距離が短く、かつ太径の管材が用いられるので、供給されるガス系消火剤の圧力損失も低減される。

図４は、本発明の実施の第２形態であるノズル組立体３０の構成を簡略化して示す図である。本実施形態のノズル組立体３０は、実施の第１形態のノズル組立体１０に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態のノズル組立体３０において注目すべきは、ノズルヘッド３１がガス系消火剤を流過させる配管２４に対して伸縮自在に形成され、ノズル部材１２のノズル孔１１からガス系消火剤を放出するとき、ノズルヘッド３１が前記配管２４に対して伸長するように駆動することである。

ノズルヘッド３１の他端部３１ｂ側には、フランジ部３２が形成される。このフランジ部３２は、その外径ｄ１が、配管２４の内径ｄ２と等しいか、または配管２４の内径ｄ２よりもわずかに小さく形成され、フランジ部３２の外周端部には凹所が形成され、該凹所にはシール部材３３が嵌め込まれる。ノズルヘッド３１は、フランジ部３２の側が配管２４に内装され、フランジ部３２がシール部材３３によって配管２４の内壁に摺接する。配管２４の末端部３４が、フランジ部３２の径ｄ１よりも小さくなるように絞られて形成されるので、配管２４に内装されるノズルヘッド３１は、フランジ部３２によって配管２４から抜け落ちることなく、保持される。また、フランジ３２と、配管２４の内壁と、ノズルヘッド３１の外周面と、配管２４の末端部３４の絞られて形成される部位とにおいて、可変空間３４が形成される。

また本実施形態のノズル組立体３０の特徴は、配管２４に内装されるノズルヘッド３１が、配管２４の末端部３４の外面部にノズル部材１２を周回して設けられるリング保持部材３６によって保持されることである。図４（ａ）に示すように、ガス系消火剤をノズル部材１２のノズル孔１１から放出しないとき、すなわち火災が発生しておらず、消火動作を行わないとき、ノズル組立体３０は、ノズル部材１２を周回し配管２４の末端部３４に装着されるリング保持部材３６によって保持され、重力方向に移動しないように、すなわち下方へ落ちないように装着状態が保たれる。なお、リング保持部材３６は、所定の力が付加された場合には伸長または切断されるような、たとえばばねまたははんだワイヤなどを素材として形成される。

さらに、消火動作を行わないとき、化粧板を備えないノズル組立体３０は、配管２４が敷設される保護区画の天井板３７の内方の空間に収容されるようにして、配管２４に装着される。天井板３７には、ノズル組立体３０が配管２４に装着される位置に対応し、その下方にあたる部位に、ノズル組立体３０が通過可能な寸法に開口部３９が形成される。該開口部３９は、開口部３９に対応する寸法に形成される天井蓋部材３８によって塞がれる。この天井蓋部材３８は、その天井内方に臨む側の面３８ａが、ノズル組立体３０の封止板１５の外面１５ａと、たとえば金属製のワイヤなどから成る連結部材４０によって連結される。すなわち、消火動作を行わないとき、天井蓋部材３８は、連結部材４０によってノズル組立体３０に保持され、天井板３７の開口部３９を塞ぎ、ノズル組立体３０が防護区画の内部空間に露出しないようにして、美観を向上する。

防護区画内において火災が発生し、その火災が火災検知器によって検出され、検出出力がガス供給源に与えられると、ガス供給源からガス系消火剤、たとえば窒素ガスが配管２４を通してノズル組立体３０に供給される。図４（ｂ）は、上記のようにして窒素ガスがノズル組立体３０に供給され、ノズル部材１２のノズル孔１１から放出される状態を示す。

配管２４を通してノズル組立体３０に供給される窒素ガスは、供給圧力を有し、その窒素ガスの圧力が、ノズルヘッド３１のフランジ部３２にも負荷される。このフランジ部３２に負荷される圧力は、重力方向の下向きに作用するので、該圧力によって前述の可変空間３５が圧縮される。すなわち、ノズル組立体３０全体が下方へ移動するように力を受ける。ノズル組立体３０を配管２４の末端部３４に保持するリング保持部材３６は、所定の力が付加された場合には伸長または切断されるので、窒素ガスの供給圧力の作用によって伸長または切断され、ノズル組立体３０の保持状態が解除され、ノズルヘッド３１が配管２４に対して伸長するようにして下方に向かって移動する。このことによって、ノズル組立体３０は、連結部材４０で連結される天井蓋部材３８とともに、矢府４１方向へ移動し、天井板３７から防護区画の内部空間へと突出し、防護区画の内部空間に窒素ガスを放出することができる。

したがって、ガス系消火剤である窒素ガスの供給圧力が、ノズル組立体３０を駆動させる駆動源として作用するので、ガス系消火剤ひいてはガス供給源が、ノズルヘッド３１を伸長移動させる駆動手段を構成する。なお、ノズルヘッド３１の退縮移動は、リング保持部材３６がばねであるときはばね力によって復帰させることが可能であり、リング保持部材３６がたとえばはんだワイヤであるときは、より安価とするために消火終了後人力で退縮させて、リング保持部材３６を新しい非破断のものに更新することによって、ノズル組立体３０の配管２４に対する保持状態へと復帰させる。

なお、ノズル組立体３０を移動させる駆動手段は、ガス系消火剤の供給圧力に限定されることなく、たとえばノズルヘッド３１にラックを設け、該ラックを駆動させるピニオンを出力軸に装着するモータおよびその駆動電源などで構成されても良い。
以上に述べたように、本実施の形態では、１つのノズルヘッドに６個のノズル部材が装着されるけれども、ノズル部材の数は６個に限定されるものではなく、防護区画の容積に応じて、２個以上の数で適宜設定されて良い。

本発明の実施の第１形態であるノズル組立体１０の上面図である。 図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。 ノズル組立体１０を防護区画１に設置した状態を示す配置図である。 本発明の実施の第２形態であるノズル組立体３０の構成を簡略化して示す図である。 従来のガス系消火剤放出ノズル部材の設置事例を示す配置図である。

符号の説明

１０，３０ ノズル組立体
１１ ノズル孔
１２ ノズル部材
１３，３１ ノズルヘッド
１４ 覆い部材

Claims (2)

1. ガス系消火剤を流過させる配管が設置される消火対象区画である防護区画内の天井板であって、開口部が形成され、当該開口部は、開口部に対応する寸法に形成される天井蓋部材によって塞がれる天井板の内方の空間に収容され、前記開口部を通過可能なノズル組立体において、
   前記開口部は、前記天井板の前記ノズル組立体の下方にあたる部位に形成され、
   ガス系消火剤を放出するためのノズル孔が形成されるノズルキャップと、円筒状の短管として形成され、前記ノズルキャップが装着されるノズル部材本体とを含んで構成される複数のノズル部材と、
   前記配管に設けられ、有底円筒状に形成されるノズルヘッドであって、ガス系消火剤を流過させる配管に対して伸縮自在に形成され、前記複数のノズル部材が装着される１つのノズルヘッドと、
   前記ガス系消火剤の供給源であって、前記ノズル部材のノズル孔からガス系消火剤を放出するとき、前記ノズルヘッドが前記配管に対して伸長するように駆動させる駆動手段とを含み、
   前記複数のノズル部材は、前記ノズルヘッドの軸線に垂直な平面上に装着され、
   前記ノズルヘッドの一端部側には、外周端部にシール部材が嵌め込まれる凹所が形成されるフランジ部が形成され、
   前記フランジ部の外径は、前記配管の内径と等しいか、前記配管の内径よりもわずかに小さく形成され、
   前記ノズルヘッドは、前記フランジ部側が前記配管に内装され、前記フランジ部が前記シール部材によって前記配管の内壁に摺接し、
   前記配管の末端部は、前記フランジ部の外径よりも小さくなるように形成され、
   前記配管の末端部の外面部には、前記配管内のガス系消火剤の供給圧力によって、伸長または切断するリング保持部材が前記ノズル部材を周回して設けられ、
   前記ノズルヘッドは、前記リング保持部材によって保持され、
   前記ノズルヘッドの他端部側には、封止板が固着され、
   前記天井蓋部材は、前記天井内方に臨む側の面が、前記封止板の外面と連結部材によって連結されることを特徴とするノズル組立体。
2. １つのノズルヘッドには、
   複数のノズル部材が放射状に配置されて装着されることを特徴とする請求項１記載のノズル組立体。

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