JP6080294B2 - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、火災熱による可溶合金の溶融で分解作動して放水する閉鎖型のスプリンクラーヘッドに関する。

従来、閉鎖型のスプリンクラーヘッドは、火災の熱気流を受けた場合に、感熱作動部に設けている可溶合金が溶融することにより、感熱作動部が熱分解して弁体を開くと同時にデフレクタを下方に落下させて消火用水を放水するようにしている。

図２は従来の閉鎖型のスプリンクラーヘッドを軸方向の半断面で示した説明図である。図２において、閉鎖型のスプリンクラーヘッド１００は、ヘッド本体１１２とフレーム１１４で構成される。ヘッド本体１１２は上部に給水配管に接続するネジ部１１６を設け、内部に上下に貫通した流路を形成し、流路の下側に開口したノズル１１８を形成し、ノズル１１８の開口の外側にフレーム１１４をねじ込み固定している。ノズル１１８には下側から弁体１２０が収納され、感熱作動部１２２により閉鎖位置に保持している。

感熱作動部１２２は、デフレクタ１２４、ガイドプレート１２６、円錐コイルバネ１２８、バルブピン１３０、ピストンピン１３２、スライダ１３４、バランサ１３６、ボール１３８、リング状の断熱部材１４０、可溶合金となる半田合金１４２、感熱板１４４，１４６を備えた集熱部１４８及びピストン１５０で構成される。

デフレクタ１２４は周囲に放射状に分かれた水拡散部を複数備え、その外周側に複数本のガイドピン１５２を介してガイドリング１５４を連結して摺動自在に組み込まれており、感熱作動部１２２が分解した場合に、フレーム１１４の下部開口から飛び出した位置に落下して保持される。

弁体１２０の下側には、デフレクタ１２４、ガイドプレート１２６、円錐コイルバネ１２８を間に介在してバルブピン１３０をねじ込み固定しており、円錐コイルバネ１２８は圧縮状態で組み込まれ、弁体１２０を開方向に付勢している。

スライダ１３４、バランサ１３６、ボール１３８、断熱部材１４０、半田合金１４２、感熱板１４４，１４６は、ピストンピン１３２の先端ねじ部にピストン１５０をねじ込んで締め付けることで、フレーム１１４の下端外側にバランサ１３６の外縁が当接し、これに伴いスライダ１３４の外周下端がボール１３８をバランサ１３６の外周上縁及びフレーム１１４の張出部１１４ａに押し付けることで組込み固定される。

スプリンクラーヘッド１００の動作は次のようになる。スプリンクラーヘッド１００は、火災による熱気流を感熱板１４４，１４６で受けると、感熱作動部１２２の半田合金１４２が所定温度に達した場合に溶け、バランサ１３６が下降する。

このため、ボール１３８とスライダ１３４のフレーム１１４への支持がなくなり、ピストンピン１３２、スライダ１３４、バランサ１３６、ボール１３８、断熱部材１４０、感熱板１４４，１４６を備えた集熱部１４８及びピストン１５０の部分が脱落し、これに伴い弁体１２０の閉鎖支持が解除され、ノズル１１８に加わっている消火用水の水圧、及び円錐コイルバネ１２８のバネ荷重による力で、弁体１２０、デフレクタ１２４、ガイドプレート１２６が落下し、ノズル１１８を開いて消火用水を放水する。

下側に落下したデフレクタ１２４は、ガイドリング１５４がフレーム１１４の下端開口内側の張出部１１４ａに当接して停止することで、ガイドピン１５２を介してフレーム１１４の開口部から下方にデフレクタ１２４を吊り下げ、このデフレクタ１２４にノズル１１８から放出した消火用水が当たって周囲に消火用水を散水する。なお、デフレクタ１２４には、弁体１２０、ガイドプレート１２６、円錐コイルバネ１２８、バルブピン１３０が残った状態で放水が行われる。

特開２００５−３０４８８７号公報 特開２０００−３４２７０８号公報

ところで、スプリンクラーヘッドは火災による熱気流を受けた場合、火災の初期段階で作動して放水することで、火災の延焼を抑制する必要がある。

このため半田合金１４２を配置した集熱部１４８とフレーム１１４側のバランサ１３６との間に合成樹脂で作られた熱伝導率の低いリング状の断熱部材１４０を配置し、火災による熱気流を集熱部１４８の感熱板１４４，１４６で受けた場合、集熱部１４６の熱が金属材料で作られたバランサ１３６を含むフレーム１１４及びヘッド本体側１１２に伝わることを抑制することにより半田合金１４２への熱の伝わりやすさを向上させて、火災の初期段階で半田合金１４２の溶融により感熱作動部１２２を作動して放水できるようにしている。

このようにスプリンクラーヘッド１００の作動感度を更に高めるためには、集熱部１４８からフレーム１１４及びヘッド本体１１２側に対する熱損失を低くすればよく、スプリンクラーヘッド１００について更に作動感度を高めるためには、断熱部材１４０を軸方向に長く伸ばした円筒状の断熱部材とし、熱損失を更に低くすることが考えられる。

しかしながら、断熱部材１４０を軸方向に長く伸ばした場合、断熱部材１４０を介して下側に組み付けている集熱部１４８の支持強度が低下し、設置状態で天井面から突出している集熱部１４８に、万一、物が当って破損した場合には誤作動する恐れがある。

本発明は、集熱部の支持強度を低下することなく作動感度を高めることを可能とする閉鎖型のスプリンクラーヘッドを提供することを目的とする。

（スプリンクラーヘッド）
本発明は、
上部に配管に接続するねじ部を有すると共に、内部に上下に連通した流路が形成されて流路下部にノズルが設けられたヘッド本体と、
ヘッド本体の下部に配置されて下方に開口した筒状のフレームと、
フレーム側の組込み部材に対し断熱部材を介して可溶合金を備えた集熱部を組付けた状態で、ノズルを塞ぐ位置に弁体を支持し、火災による熱気流を受けて可溶合金が溶融した場合に分解し、弁体の支持を解除してノズルから消火用水を放出させる感熱作動部と、
を備えたスプリンクラーヘッドを対象とする。

（感熱作動部詳細）
感熱作動部は、
ヘッド本体の外側に摺動自在に配置され、感熱作動部が分解した場合に、フレームの開口から飛び出した位置に落下して保持されるデフレクタと、
デフレクタの下部に落下自在に配置されたガイドプレートと、
ガイドプレートの下側に配置され、弁体を開方向に付勢するバネ部材と、
頭部及びねじ部を備え、バネ部材、ガイドプレート及びデフレクタを間に介在して、弁体の下端にねじ込み固定するバルブピンと、
バルブピンの下側に配置されたスライダと、
スライダの下側に配置され、外周鍔部をフレーム開口の下端外側に当接し、下端中央部からフレームの下端開口の下側に延在する延在部が設けられた、フレーム側の組込み部材をなすバランサと、
下側の一部がバランサの延在部下端より露出すると共に、当該延在部内側に露出した長さよりも深く収納され、集熱部を露出した下側の端部に当接した、断熱部材をなす円筒断熱体と、
頭部、軸部及びねじ部を備え、上部からスライダ及びバランサを貫通してねじ部をバランサの下側に取出したピストンピンと、
集熱部に下側から間に可溶合金を介在させた状態でピストンピンのねじ部にねじ込んで組立て荷重を発生し、スライダ、ボール部材、バランサをフレーム下端開口の内側張出部に組付け固定するピストンと、
を備える。
バランサの延在部及び円筒断熱体は、軸方向長さが集熱部の軸方向長さよりも長く形成される。

（感熱板の配置構造）
集熱部は、軸方向に重ねて複数枚の感熱板が配置され、最上部に位置する感熱板が、バランサの延在部下端と円筒断熱体の下端との間の空間に感熱面を位置するように配置される。

（基本的な効果）
本発明のスプリンクラーヘッドによれば、集熱部とフレーム側の組込み部材（バランサ）との間に配置する断熱部材を、集熱部とフレーム側の組込み部材との軸方向の断熱距離を長くする円筒断熱体とし、フレーム側の組込み部材の下端に延在した延在部の内側に円筒断熱体を配置して、円筒断熱体の強度を確保する構造としたため、円筒断熱体としたことで、集熱部とフレーム側の組込み部材（バランサ）との断熱距離を長くし、集熱部からフレーム及びヘッド本体側への熱の伝導度を十分に低くすることで、火災による熱気流を受けた場合の半田合金の溶融により作動して放水するスプリンクラーヘッドの作動感度を高め、火災の初期段階で作動することにより、より高い延焼抑制効果を発揮することが可能となる。

また、円筒断熱体によるフレーム側に対する集熱部の支持強度の低下については、円筒断熱体の上部を支持するフレーム側の組込み部材（バランサ）の下端から延在した延在部の内側に円筒断熱体を配置して補強することで、十分な支持強度を確保し、作動感度の向上と支持強度の維持を両立することを可能とする。

（集熱部の感熱板構造による効果）
また、フレーム側の組込み部材と集熱部との間に、軸方向の断熱距離を長くする円筒断熱体を配置したことで、フレーム下端と集熱部との間の間隔が長くなり、フレーム下端と円筒断熱体の間の空間に感熱面が位置するように感熱板を配置することで、感熱板を従来の２枚から３に増やすことができ、感熱板の数が増えることで、火災に伴う熱気流の集熱効率を高くし、スプリンクラーヘッドの作動感度を高めることを可能とする。

本発明によるスプリンクラーヘッドの実施形態を示した説明図 従来のスプリンクラーヘッドを示した説明図

図１は本発明による閉鎖型のスプリンクラーヘッドの実施形態を軸方向の半断面で示した説明図である。図１において、本実施形態による閉鎖型のスプリンクラーヘッド１０は、ヘッド本体１２とフレーム１４で構成される。ヘッド本体１２は上部に給水配管に接続するねじ部１６を設け、内部に上下に貫通した流路を形成し、流路の下側に開口したノズル１８を形成し、ノズル１８の開口の外側にフレーム１４をねじ込み固定している。ノズル１８には下側からＯリング２１を装着した弁体２０が収納され、感熱作動部２２により閉鎖位置に保持している。

感熱作動部２２は、デフレクタ２４、ガイドプレート２６、円錐コイルバネ２８、バルブピン３０、ピストンピン３２、スライダ３４、バランサ３６、ボール３８、断熱部材として機能する円筒断熱体４０、可溶合金となる半田合金４２、３枚の感熱板４４，４５，４６を備えた集熱部４８及びピストン５０で構成される。

デフレクタ２４は周囲に放射状に分かれた水拡散部を複数備え、その外周側に複数本のガイドピン５２を介してガイドリング５４を連結して摺動自在に組み込まれ、感熱作動部２２が分解した場合に、フレーム１４の下部開口から飛び出した位置に落下して保持される。

弁体２０の下側には、デフレクタ２４、ガイドプレート２６、円錐コイルバネ２８を配置し、頭部、軸部、ねじ部を備えたバルブピン３０を下から挿入して弁体２０にねじ込むことで固定している。この場合、円錐コイルバネ２８は圧縮されることで、弁体２０を開方向に付勢している。

スライダ３４、バランサ３６、複数のボール３８、円筒断熱体４０、半田合金４２、感熱板４４〜４６は、上から挿入した頭部とねじ部を備えたピストンピン３２に対し、下か
らピストン５０をねじ込んで締め付け固定することで、フレーム１４の下端開口内側に形成した張出部１４ａに対し組み付け固定され、バルブピン３０を介して弁体２０を閉鎖位置に支持している。

即ち、ピストンピン３２をスライダ３４とバランサ３６に通し、その下側に円筒断熱体４０を間に介在して集熱部４８を嵌め入れ、ピストンピン３２の先端ねじ部にピストン５０を下側からねじ込んで締め付けることで、フレーム１４の下端外側にバランサ３６の外周鍔部３６ｃが当接し、これに伴いスライダ３４の外周下縁でボール３８の球面上部を押し、ボール３８の球面下部外側をフレーム１４の張出部１４ａに押し当てると共に、ボール３８の球面下部内側をバランサ３６の外周上縁に押し当てることで、組み付け固定される。

円筒断熱体４０は、ガラス入りポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂で作られた断熱部材であり、図２に示した従来のリング状の断熱部材１４０に対し、軸方向の断熱距離を長くして熱損失を低下させるための構造としており、本実施形態では従来構造に対し例えば４倍を超える軸方向の断熱距離を確保している。

バランサ３６は下端に延在部３６ａを延在し、延在部３６ａに下側から大径の段付穴３６ｂを形成し、段付穴３６ｂの中に円筒断熱体４０を収納し、延在部３６ａによる補強で円筒断熱体４０による集熱部４８側の支持強度を高くしている。バランサ３６の延在部３６ａの肉厚は、熱損失を低くするためには薄くする必要があり、一方、支持強度を高めるためには厚くする必要があり、所定の支持強度を確保する範囲で可能な限り薄くして熱損失を低くする。

集熱部４８は、感熱板４４，４５を下側に分離配置すると共に、感熱板４５の上側に３枚目の感熱板４６を、中央部を感熱板４５上に固定し、感熱板４６の感熱面をフレーム１４の下端と円筒断熱体４０の間の空間に位置するように配置している。このように集熱部４８に３枚の感熱板４４〜４６を設けることで、熱気流を受けた場合の集熱効率を高め、スプリンクラーヘッド１０が作動する感度を高めている。

即ち、軸方向の断熱距離を長くする円筒断熱体４０を介してバランサ３６の下側に集熱部４８を支持したことで、フレーム１４の下端と集熱部４８との間の間隔が長くなり、この間を熱気流が通過することになるため、この部分に３枚目の集熱板４６を配置することが可能となり、３枚目の集熱板４６を配置したことで、集熱効率を十分に高めている。

本発明による閉鎖型のスプリンクラーヘッドの動作は次のようになる。スプリンクラーヘッド１０は、火災による熱気流を受けると、集熱部４８が過熱する。この場合、集熱部４８に設けた３枚の感熱板４４〜４６により熱気流を効率良く受けて半田合金４２が加熱され、また、集熱部４８の熱はフレーム側１４に対し軸方向の断熱距離を長くした円筒断熱体４０を介して支持されることで、フレーム１４側に対する熱損失を低くして熱が逃げることを防いでいる。

また円筒断熱体４０を補強しているバランサ３６の延在部３６ａは、３枚目の感熱板４６と同様、火災による熱気流が通過する空間に露出しているため、火災による熱気流を受けた場合、延在部３６ａの温度も上昇する。このため、感熱板４４〜４６を設けた集熱部４８とバランサ３６の延在部３６ａとの火災の熱気流を受けた場合の温度差は縮まり、間に配置した円筒断熱体４０から見たバランサ３６側と集熱部４８との温度差が小さくなり、温度差が小さくなることで円筒断熱体４０により熱損失を更に低くして集熱部４８からの熱がフレーム１４側に逃げることを防いでいる。

火災の熱気流を受けた集熱部４８の温度が所定温度に達すると、半田合金４２が溶け、バランサ３６が下降する。このため、ボール３８、スライダ３４のフレーム１４への支持がなくなり、ピストンピン３２、スライダ３４、バランサ３６、ボール３８、円筒断熱体４０、感熱板４４〜４６を備えた集熱部４８及びピストン５０の部分が脱落し、これに伴い弁体２０の閉鎖支持が解除され、ノズル１８に加わっている消火用水の水圧、及び円錐コイルバネ２８のバネ荷重による力で、弁体２０、デフレクタ２４、ガイドプレート２６及びデフレクタ２４が落下し、ノズル１８を開いて消火用水を放水する。

下側に落下したデフレクタ２４は、ガイドリング５４がフレーム１４の下端開口内側の張出部１４ａに当接して停止することで、ガイドピン５２を介してフレーム１４の開口部から下方にデフレクタ２４を露出させ、このデフレクタ２４にノズル１８から放出した消火用水が当たって周囲に消火用水を散水する。なお、デフレクタ２４には、弁体２０、ガイドプレート２６、円錐コイルバネ２８、バルブピン３０が残った状態で放水が行われる。

なお、本発明の感熱作動部の構造は、上記の実施形態に限定されず、フレーム側の組込み部材に対し断熱部材を介して可溶合金を備えた集熱部を組付けた構造であれば、適宜の感熱作動部に適用することができる。

また、上記の実施形態は、集熱部に３枚の感熱板を配置しているが、最上部の感熱板を除いた２枚構造としても良く、この場合にも、円筒断熱体を配置したことで、従来構造に対し、十分に感度を高めることができる。

また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：スプリンクラーヘッド
１２：ヘッド本体
１４：フレーム
１４ａ：張出部
１８：ノズル
２０：弁体
２２：感熱作動部
２４：デフレクタ
３４：スライダ
３６：バランサ
３６ａ：延在部
３６ｂ：段付穴
３８：ボール
４０：円筒断熱体
４２：半田合金
４４〜４６：感熱板
４８：集熱部

Claims (3)

1. 上部に配管に接続するネジ部を有すると共に、内部に上下に連通した流路が形成されて流路下部にノズルが設けられたヘッド本体と、
   前記ヘッド本体の下部に配置されて下方に開口した筒状のフレームと、
   前記フレーム側の組込み部材に対し断熱部材を介して可溶合金を備えた集熱部を組付けた状態で、前記ノズルを塞ぐ位置に弁体を支持し、火災による熱気流を受けて前記可溶合金が溶融した場合に分解し、前記弁体の支持を解除して前記ノズルから消火用水を放出させる感熱作動部と、
   を備えたスプリンクラーヘッドに於いて、
   前記感熱作動部は、
   前記ヘッド本体の外側に摺動自在に配置され、感熱作動部が分解した場合に、前記フレームの開口から飛び出した位置に落下して保持されるデフレクタと、
   前記デフレクタの下部に落下自在に配置されたガイドプレートと、
   前記ガイドプレートの下側に配置され、前記弁体を開方向に付勢するバネ部材と、
   頭部及びねじ部を備え、前記バネ部材、前記ガイドプレート及び前記デフレクタを間に介在して、前記弁体の下端にねじ込み固定するバルブピンと、
   前記バルブピンの下側に配置されたスライダと、
   前記スライダの下側に配置され、外周鍔部を前記フレーム開口の下端外側に当接し、下端中央部から前記フレームの下端開口の下側に延在する延在部が設けられた、前記フレーム側の組込み部材をなすバランサと、
   下側の一部が前記バランサの延在部下端より露出すると共に、当該延在部内側に前記露出した長さよりも深く収納され、前記集熱部を前記露出した下側の端部に当接した、前記断熱部材をなす円筒断熱体と、
   頭部、軸部及びねじ部を備え、上部から前記スライダ及びバランサを貫通して前記ねじ部を前記バランサの下側に取出したピストンピンと、
   前記集熱部に下側から間に前記可溶合金を介在させた状態で前記ピストンピンのねじ部にねじ込んで組立て荷重を発生し、前記スライダ、ボール部材、バランサを前記フレーム下端開口の内側張出部に組付け固定するピストンと、
   を備えたことを特徴とするスプリンクラーヘッド。
   
2. 請求項１記載のスプリンクラーヘッドに於いて、前記バランサの延在部及び前記円筒断熱体は、軸方向長さが前記集熱部の軸方向長さよりも長いことを特徴とするスプリンクラーヘッド。
   
3. 請求項１記載のスプリンクラーヘッドに於いて、前記集熱部は、軸方向に重ねて複数枚の感熱板が配置され、最上部に位置する感熱板が、前記バランサの延在部下端と前記円筒断熱体の下端との間の空間に感熱面を位置するように配置されたことを特徴とするスプリンクラーヘッド。

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