JP6425966B2 - 消火用ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、消火設備に用いられる消火用ヘッドに関するものである。

スプリンクラヘッドは、消火水が流れる配管に接続されるヘッド本体と、ヘッド本体の放水口を開閉する弁体と、弁体が開いた際に放水口から噴射される消火水を散水するデフレクタとを有している（たとえば、特許文献１参照）。また、スプリンクラヘッドにおいて、ヘッド本体には消火水が流通する貫通孔が形成されており、貫通孔の一端側に配管が接続される流入口が形成され、他端側に弁体が設けられた放水口が形成されている。この際、圧力損失を低減させるために、貫通孔は流入口から放水口へ向かうにつれて径が小さくなるようなテーパ形状を有している。

特開２０１２−１６５８０１号公報（たとえば、図２参照）

しかしながら、特許文献１のように、ヘッド本体の中空部がテーパ形状になっている場合、小流量の放出が必要なときには流束径が非常に小さくなる。このため、例えば消火用ヘッドの散水分布が狭くなる、もしくは消火水が泡消火剤である場合には泡消火剤の泡立ちが悪くなる等の悪影響が生じることがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、散水特性を向上させることができる消火用ヘッドを提供することを目的としている。

本発明に係る消火用ヘッドは、泡消火薬剤を消火水に添加した泡水溶液を用いた消火剤を流通させる中空部が形成され、中空部の一端側に設けられた消火剤が流入する流入口と、中空部の他端側に設けられ消火剤を放出する放水口とを有するヘッド本体とを有し、ヘッド本体の中空部内に、流入口の径よりも小さい絞り穴が平板状の絞り部により形成されたノズル部材が設けられる消火用ヘッドにおいて、ノズル部材は、絞り部が、中空部の内壁面に対し略直交するように設けられ、中空部内において段部を形成しており、放水口と段部との間に消火剤を泡立たせる空間を備えるものである。

なお、ノズル部材は、絞り穴が、流入口から放水口までの長さに対し放水口から２５％以上５０％未満の間に位置するように、中空部内に設けられると共に、平板状の絞り部の外周から流入口へ向かって延びる円筒部を有しており、ノズル部材の円筒部の端に設けられたストップリングを用いて、ノズル部材が、中空部内に固定されるものであってもよい。

本発明に係る消火用ヘッドによれば、ヘッド本体の中空部に絞り穴を有するノズル部材が設けられていることにより、小流量の放出を必要とする場合であってもヘッド本体から流出する消火水の流束径が小さくなるのを防止して、消火剤の散水特性が悪化するのを防止することができる。

本発明の実施形態１に係る消火用ヘッドの外観図である。 図１の消火用ヘッドにおけるＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１及び図２の消火用ヘッドから消火水が放出される様子を示す模式図である。 本発明の実施形態２に係る消火用ヘッドの断面図である。 本発明の消火用ヘッドに係る変形例を示す外観図である。

実施形態１．
以下、本発明の消火用ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る消火用ヘッドを示す外観図、図２は図１の消火用ヘッドのＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図であり、図１及び図２を参照して消火用ヘッドについて説明する。なお、図１（ａ）は消火用ヘッドを正面から見た外観図であり、図１（ｂ）は消火用ヘッドを底面側から見た外観図である。なお、本実施形態の説明において、「上」「下」とは、消火用ヘッドを設置した状態における「上」「下」に対応しており、また、図１（ａ）、（ｂ）の「上」「下」とも対応している。

図１及び図２の消火用ヘッド１００は、例えば屋内施設もしくは地下施設等に設置され、消火剤の一例である消火水を散水することにより消火を行うスプリンクラヘッドであり、ヘッド本体１０、ノズル部材１８、弁体３０、デフレクタ４０及び弁体支持機構５０を備えている。なお、消火用ヘッド１００はスプリンクラ消火設備に用いられるものだけに限らず、泡水溶液を放射する泡消火設備に用いても良い。即ち、消火用ヘッド１００から放射される消火剤は、水からなる消火水であってもよいし、消火薬剤を消火水に添加した消火薬剤水溶液であってもよい。さらに、消火薬剤は、泡消火薬剤であっても良く、その場合、泡消火薬剤が消火水に添加された泡水溶液は、消火用ヘッド１００から放射されるときに発泡する。

（ヘッド本体１０）
ヘッド本体１０は、消火水が供給される配管に接続されるものであって、上下方向に延びる中空部１０Ａが形成されている。中空部１０Ａには、上端に流入口１１が形成され、下端に放水口１２が形成されている。火災時には、配管から流入口１１へ消火水が流入し、放水口１２から消火水がデフレクタ４０へ向かって放水される。ヘッド本体１０の外周部にはフランジ１３が形成されており、フランジ１３の上側のヘッド本体１０の外周部には給水管に接続されるねじ部１４が形成されている。また、ヘッド本体１０の中空部１０Ａ内には、高さ方向における中間部分にノズル部材１８が設けられている。

さらに、ヘッド本体１０には、高さ方向における下端部に弁体３０に接触する弁座１７が形成されている。弁座１７に弁体３０が圧接されている状態（平常時）においては、弁座１７の内側に形成されている放水口１２が閉じられて、ヘッド本体１０の消火水が放水口１２から放出されることが防止される。

（弁体３０）
弁体３０は、消火用ヘッド１００の平常時においてヘッド本体１０の弁座１７に圧接されて設けられている。弁体３０は、その下面が弁体支持機構５０によって保持されている。ヘッド本体１０には、たとえばバネなどの弾性部材（図示省略）が取り付けられており、消火用ヘッド１００の平常時において、弁体３０は、この弾性体によって下側に押し付けられている。また、消火用ヘッド１００の平常時において、弁体３０は、その下面部が弁体支持機構５０によって支持されている。

（フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂ）
フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂは、上部側がヘッド本体１０に接続されて固定され、下端側にデフレクタ４０が取り付けられている。フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂは、フレーム２０Ａの内周側とフレーム２０Ｂの内周側との間に、弁体３０の開閉を制御する弁体支持機構５０が位置するように上下に延び、いわゆる馬蹄形に形成されている。フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂは、上端側がヘッド本体１０に接続され、当該接続部分から下側に延びるように形成されている。また、フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂの下端側には、後述するボス部２１が接続されている。

（ボス部２１）
ボス部２１は、フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂの下端側に位置しており、フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂと一体的に形成されている。ボス部２１には上下に延びるねじ穴が形成されており、その開口部の内周面に雌ねじが形成されている。ボス部２１には、雄ねじであるネジ２２が締結されている。このネジ２２をねじ込むことで、ネジ２２は上側に移動し、ボス部２１に締結されたネジ２２の先端は、ボス部２１の上面よりも上側に突出して突出部２２Ａを形成している。このため、弁体支持機構５０は、上端側が弁体３０に当接し、下端側がネジ２２に当接し、両者に挟み込まれて固定され、ネジ２２と弁体３０とは、弁体支持機構５０の上下を挟み込んでいる。突出部２２Ａは、たとえば、先端側に向かうに従って先細るように円錐状に形成されている。突出部２２Ａは、放水口１２の下側に配置されている。

（デフレクタ４０）
デフレクタ４０は、円板形状を有し、フレーム２０Ａ及びフレーム２０Ｂの下端側に設けられたボス部２１にかしめられて取り付けられている。デフレクタ４０は、ヘッド本体１０の放水口１２から放出された消火水を例えば円状に均一に分散させ散水するものであり、放射状に複数のスリットＳが形成されている。この際、放水口１２から放水された水等の一部は突出部２２Ａにあたり円錐状に広がった状態でデフレクタ４０側に放射されるようになっている。

（弁体支持機構５０）
弁体支持機構（感熱分解部）５０は、上方に弁体の下面が接しており、弁体を支持している。弁体支持機構５０には、溶融部５３Ｃ（半田）を有する感熱部５３が設けられており、感熱部５３が火災の熱により熱せられると、溶融部５３Ｃが溶融し、弁体支持機構５０はバランスを崩して分解され、消火用ヘッド１００から落下する。

［ノズル部材１８の詳細説明］
上述のように、ノズル部材１８は、ヘッド本体１０の中空部１０Ａ内に収容され、流入口１１の径よりも小さい絞り穴１８ｙが形成されたものである。具体的には、ノズル部材１８は、例えば真鍮からなっており、絞り穴１８ｙが形成された平板状の絞り部１８ａと、絞り部１８ａの外周からヘッド本体１０の流入口１１へ向かって延びる円筒部１８ｂを有する。絞り部１８ａは、中空部１０Ａの内壁面に対し略直交するように中空部１０Ａ内に固定されたものであって、中空部１０Ａ内において消火水が流れるときの抵抗部となる段部を形成している。

円筒部１８ｂは、外径が中空部１０Ａの内径とほぼ同一になるように形成されており、円筒部１８ｂの外周が中空部１０Ａの内壁に隙間なく密着した状態で固定される。円筒部１８ｂには、流入口１１側に開口１８ｘが形成され、絞り穴１８ｙの開口径は開口１８ｘの径より小さくなっている。したがって、ノズル部材１８において、消火水は開口１８ｘ側から円筒部１８ｂ内に流入し、絞り部１８ａの絞り穴１８ｙから流束径が絞られた状態で放水口１２側へ流出することになる。

ノズル部材１８は、ヘッド本体１０側に形成された係止部１５とストップリング１９とを用いて中空部１０Ａに固定されている。すなわち、中空部１０Ａの内壁面には、内側に突出した係止部１５が設けられており、ノズル部材１８の放水口側（絞り部１８ａ側）である下端は、係止部１５において係止される。一方、ノズル部材１８の流入口側（開口１８ｘの上端）には、例えばステンレスからなるストップリング１９が設けられている。このとき、ヘッド本体１０には、ノズル部材１８の上端よりも上側の内周面に環状の凹部１６（凹条部）が形成されており、ストップリング１９は凹部１６に取り付けられている。

なお、ストップリング１９は、ノズル部材１８が中空部１０Ａから脱落するのを防止するものであればよく、ノズル部材１８が軸方向にわずかに移動可能な位置に設けられていてもよい。このように、ノズル部材１８は、係止部１５及びストップリング１９により上下方向の動きが規制される。さらに、ノズル部材１８の絞り穴１８ｙの位置ＤＰ（ノズル部材１８の下端の位置）が、ヘッド本体１０の放水口１２から流入口１１までの長さＬ１の２５〜５０％の範囲内に位置するように、ノズル部材１８は中空部１０Ａ内に固定される。

図１及び図２を参照して消火用ヘッド１００の動作例について説明する。まず、火災が発生した際には、火災の熱により周囲温度が上昇して、感熱部５３が熱を吸収する。すると、溶融部５３Ｃが溶融し、弁体支持機構５０のバランスが崩れ、弁体支持機構５０は分解され、消火用ヘッド１００から落下する。すると、弁体３０をヘッド本体１０側に押圧していた力が解放され、弁体３０が開き、ヘッド本体１０から消火水がデフレクタ４０へ放出される。

図３は、図１及び図２の消火用ヘッドから消火水が放出される様子を示す模式図である。ヘッド本体１０の流入口１１から中空部１０Ａ内に流入した消火水は、開口１８ｘからノズル部材１８内へ流入し絞り穴１８ｙに到達する。ここで、絞り穴１８ｙの開口径は流入口１１及び開口１８ｘの径よりも小さくなっているため、絞り穴１８ｙを通過した直後は負圧域になり消火水に縮流ＶＣが発生する。特に、絞り部１８ａは、円筒部１８ｂの壁面に直交するように設けられ、中空部１０Ａ内に段部が形成された状態になっているため、消火水は絞り部１８ａにおいて流束径が急激に縮小する。また、消火水の流れの主流から外れた領域において乱流が発生する。

そして、消火水は縮流ＶＣから正圧域に流れると流束径が広がり、この流束径が大きくなった状態でヘッド本体１０の放水口１２からデフレクタ４０側へ放出される。よって、流束径が広がった状態で消火水をヘッド本体１０から放出してデフレクタ４０に放射することができ、散水分布を向上させることができる。さらに、上述した負圧域において乱流が発生するため、消火剤が消火水ではなく泡消火薬剤を消火水に添加した泡水溶液である場合には乱流により消火剤を泡立てることができる。よって、消火用ヘッド１００の泡立ちの特性を向上させることができる。

特に、図２のように、絞り穴１８ｙの位置ＤＰが流入口１１から放水口１２までの長さに対し放水口１２から２５％以上５０％未満の間に位置している場合、ヘッド本体１０又は円筒部１８ｂと消火水との間に生じる損失を最小限に抑えつつ、消火水が縮流ＶＣの状態から充分に流束径が広がった状態で放水口１２から放出させることができる。よって、散水分布の特性をさらに向上させることができるとともに、消火用ヘッド１００の泡立ちの特性をさらに向上させることができる。

上記実施形態１によれば、ヘッド本体１０の中空部１０Ａ内に流入口１１の径よりも小さい絞り穴１８ｙが形成されていることにより、小流量の放出を必要とする場合であってもヘッド本体１０から流出する消火水の流束径が小さくなるのを防止して、消火水の散水特性が悪化するのを防止することができる。

すなわち、従来のように、中空部の内壁が放水口に向かって細くなるようなテーパ形状を有している場合、流束径が小さくなった状態でヘッド本体１０の放水口１２から消火水が放射してしまうため、例えば散水分布が小さくなる等、散水の特性に悪影響が生じるとともに、泡立ちが悪いという問題がある。また、ヘッド本体１０にはフレーム２０Ａ、２０Ｂが固定されているという構造から、ヘッド本体１０における中空部１０Ａの加工は、流入口１１側からしか行うことができず、中空部１０Ａ内をテーパ形状とは異なる複雑な形状にするのは難しいという問題がある。

一方、本発明の消火用ヘッド１００は、ヘッド本体１０内にノズル部材１８を設けることにより、上記従来の問題を解消し、小流量の放出を必要とする場合であってもヘッド本体１０から流出する消火水の流束径が小さくなるのを防止して、消火水の散水特性が悪化するのを防止し、泡立ちの悪化を防止することができる。

さらに、ノズル部材１８が、絞り部１８ａの外周からヘッド本体１０の流入口１１へ向かって延びる円筒部１８ｂを有し、円筒部１８ｂが中空部１０Ａの内壁に接触した状態で固定されている場合、ノズル部材１８を中空部１０Ａ内に確実に固定することができる。

また、中空部１０Ａの内壁面には、内側に突出した係止部１５が設けられており、ノズル部材１８の放水口１２側は、係止部１５において係止されており、ノズル部材１８の流入口１１側は、ストップリング１９を用いて固定されているとき、消火水による腐食を防止することができ、ノズル部材１８の固定の安定性を増すことができる。

実施形態２．
図４は本発明の消火用ヘッドの実施形態２を示す断面図であり、図４を参照して消火用ヘッド２００について説明する。なお、図４の消火用ヘッド２００において図２の消火用ヘッド１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図４の消火用ヘッド２００が図２の消火用ヘッド１００と異なる点は、ノズル部材２１８の固定方法である。

図４の消火用ヘッド２００において、ノズル部材２１８はヘッド本体１０の中空部１０Ａに圧入により固定されている。具体的には、ノズル部材２１８は、例えば真鍮からなっており、ノズル部材２１８の円筒部２１８ｂは、上部２１８ｘの外径が下部２１８ｙの外径より大きくなるように段部２１８ｚが形成されており、円筒部２１８ｂの上部２１８ｘの外径は、中空部１０Ａの内径よりも大きく形成されている。これにより、ノズル部材２１８が中空部１０Ａ内に圧入されることになり、ノズル部材２１８は中空部１０Ａの内壁と円筒部２１８ｂの外周面との間に隙間が生じることなく中空部１０Ａ内に固定される。このとき、円筒部２１８ｂの下部２１８ｙの外径は、中空部１０Ａの内径とほぼ等しく形成されている。また、ノズル部材２１８の下端は、中空部１０Ａに形成される係止部１５に係止している。即ち、ノズル部材２１８は、下方は係止部１５によって固定されると共に、上方は拡径されている円筒部２１８ｂの上部２１８ｘの圧入により固定されている。なお、絞り部１８ａの位置ＤＰは、実施形態１と同様、流入口１１から放水口１２までの長さに対し放水口１２から２５％以上５０％未満の間に絞り穴１８ｙが位置していることが好ましい。

上記実施形態２によれば、ノズル部材２１８はヘッド本体１０の中空部１０Ａに圧入により固定されていることにより、中空部１０Ａ内に消火水が流入しても中空部１０Ａの内壁とノズル部材２１８との接触箇所には消火水が付着するのを防止することができる。このため、消火水が水又は泡水溶液であっても接触箇所は腐食しないため固定の安定性を向上させることができる。また、ノズル部材２１８は圧入により固定されており、分解する際に大きな力を要するものであるため、デフレクタ４０が上向きになるように設置される場合であっても、製品劣化等によりノズル部材２１８がヘッド本体１０から外れることを防止することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。例えば、実施形態１、２の消火用ヘッド１００、２００において、デフレクタ４０がヘッド本体１０よりも下側に設けられた場合（下向き型）について例示しているが、ノズル部材１８、２１８は上方、下方共に固定されているため、デフレクタ４０がヘッド本体１０よりも上側に設けられた場合（上向き型）に適用することもできる。

また、弁体支持機構５０は、図１に記載のものに限らず、種々の公知の構成のものを採用することができる。さらに、ノズル部材１８は、円筒部１８ｂ及び絞り部１８ａを有する場合について例示しているが、中空部１０Ａ内において縮流を発生させるものであればその形状を問わない。例えばノズル部材１８は、絞り穴１８ｙが形成された板状の部材からなっており、このノズル部材１８が中空部１０Ａ内に固定されるものであってもよい。

［変形例］
図５は、本発明の消火用ヘッドに係る変形例を示す外観図である。図１〜図４においては、弁体支持機構５０を備えた消火用ヘッド１００、２００（いわゆる閉鎖型）について一例を説明したが、それに限定されるものではない。図５に示す消火用ヘッド３００は、弁体３０及び弁体支持機構５０に対応する構成を有していない開放型の消火用ヘッドである。なお、この開放型の消火用ヘッド３００を建物に設置する場合には、たとえば、給水管に弁体３０に対応する構成及び弁体支持機構５０に対応する構成（たとえば、グラスバルブなど）を備えた感熱開放継手（図示省略）、一斉開放弁等を設置する。感熱開放継手等は、消火用ヘッド３００よりも給水管の上流側に設置される。感熱開放継手は、熱によって弁体支持機構５０に対応する構成が作動すると、弁体に対応する構成が給水管の流路を開放し、消火用ヘッド３００に消火水が流れる。ヘッド本体１０の放水口１２は開放されているので、消火用ヘッド３００に供給された消火水は、そのまま突出部２２Ａに流れ落ち、デフレクタ４０を流れて散水される。

１０ ヘッド本体、１０Ａ 中空部、１１ 流入口、１２ 放水口、１３ フランジ、１４ ねじ部、１５ 係止部、１６ 凹部、１７ 弁座、１８、２１８ ノズル部材、１８ａ 絞り部、１８ｂ 円筒部、１８ｘ 開口、１８ｙ 絞り穴、１９ ストップリング、２０Ａ フレーム、２０Ｂ フレーム、２１ ボス部、２２ ネジ、２２Ａ 突出部、３０ 弁体、３１ 凹部、４０ デフレクタ、５０ 弁体支持機構、５３ 感熱部、５３Ｃ 溶融部、１００、２００、３００ 消火用ヘッド、２１８ｂ 円筒部、２１８ｘ ノズル部材の上部、２１８ｙ ノズル部材の下部、２１８ｚ 段部、Ｓ スリット、ＶＣ 縮流。

Claims (2)

1. 泡消火薬剤を消火水に添加した泡水溶液を用いた消火剤を流通させる中空部が形成され、前記中空部の一端側に設けられた消火剤が流入する流入口と、前記中空部の他端側に設けられ消火剤を放出する放水口とを有するヘッド本体とを有し、前記ヘッド本体の前記中空部内に、前記流入口の径よりも小さい絞り穴が平板状の絞り部により形成されたノズル部材が設けられる消火用ヘッドにおいて、
   前記ノズル部材は、前記絞り部が、前記中空部の内壁面に対し略直交するように設けられ、前記中空部内において段部を形成しており、
   前記放水口と前記段部との間に前記消火剤を泡立たせる空間を備える
   ことを特徴とする消火用ヘッド。
2. 前記ノズル部材は、前記絞り穴が、前記流入口から前記放水口までの長さに対し前記放水口から２５％以上５０％未満の間に位置するように、前記中空部内に設けられると共に、前記平板状の絞り部の外周から前記流入口へ向かって延びる円筒部を有しており、
   前記ノズル部材の前記円筒部の端に設けられたストップリングを用いて、前記ノズル部材が、前記中空部内に固定される
   ことを特徴とする請求項１記載の消火用ヘッド。

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