JP6851208B2 - 水噴霧ヘッド - Google Patents

Description

この発明は、 先端部にデフレクタが設けられているノズルを有する水噴霧ヘッドに関する。

道路トンネル（以下、単に「トンネル」と言う。）には、防災設備として、消火器や消火栓等の消火設備に加えて、水噴霧設備が設けられることがある。水噴霧設備は、トンネルの天井又は側壁上方等の高所に横方向（トンネルの長さ方向）に所定の間隔を空けて設置される複数の水噴霧ヘッドを備えており、火災発生時、それら水噴霧ヘッドから水を散水し、火勢の抑制及び天井面の保護、延焼の防止等をするために用いられる。

そのような水噴霧設備において、水噴霧ヘッドは、トンネルの片側の側壁上方に設置されることが多く、その場合、ヘッドが設置される側の一方の側壁側から天井側を含めて他方の側壁側に至るまで横方向に所定の幅を形成しつつ均一に散水することができるように、近い領域に向けて散水する近投ノズルや、遠い領域に向けて散水する遠投ノズル等の散水距離や散水パターン等を異にする複数のノズルを組み合わせて有するタイプのものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−３６０００号公報

なお、前記の特許文献１に記載の水噴霧ヘッドの場合、遠投ノズルとして、ノズル開口自体が偏向しているものが用いられているが（図９参照）、一般的には、ノズル開口の前方に散水方向を偏向するデフレクタを設けたものも用いられている。なお、デフレクタは、散水パターンが所定以上の幅を維持しつつ、遠方まで均一に散水するために設けられている。

ところで、トンネルにおいては、その経年劣化対策として既設の天井板が撤去される傾向にある。天井板が撤去されたトンネルに設置される水噴霧ヘッドの場合、天井側に防護すべき空間が増えることになるので、より高い位置まで散水できるものとする必要がある。

また、近年新設のトンネルに設置される水噴霧ヘッドの場合、従来より低い位置への設置を要求されることがある。その要求に応えるには、従来より低い設置位置から、これまでと同様の放水距離が必要となり、結果的により遠い位置まで散水できるものとする必要がある。

この発明は、上記の事情に鑑み、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができる水噴霧ヘッドを得ることを目的とする。

この発明は、ノズル開口の前方に散水方向を偏向するデフレクタが設けられているノズルを有する水噴霧ヘッドにおいて、前記デフレクタは、前記ノズル開口から散水される水が衝突し、その流れを偏向して散水方向を偏向する偏向面として、前記ノズル開口に対向する第１の偏向面と、前記第１の偏向面の両側部に立設された一対の側面からなる第２の偏向面とを備え、前記第１の偏向面と前記第２の偏向面とは、断面形状が略コ字状をなすように連続し、前記第２の偏向面をなす一対の側面は何れも、基端側から先端側に行くに従って高さ方向の寸法が大きくなる形状を有し、前記第２の偏向面をなす一対の側面は互いに、基端側から先端側に行くに従って幅方向の寸法が大きくなる間隔を形成するように対向し、前記第２の偏向面をなす一対の側面は何れも、下端部が、前記ノズル開口が形成されるノズル先端部と平行になるように形成されており、前記デフレクタは、それら下端部の何れもが、前記ノズル開口が形成されるノズル先端部に接する状態で設けられていることを特徴とする水噴霧ヘッドである。

また、この発明は、デフレクタが着脱自在であり、複数種類のデフレクタから選択してデフレクタを装着することで、複数種類の散水パターンに対応できることを特徴とする水噴霧ヘッドである。

この発明においては、ノズル開口の前方に散水方向を偏向するデフレクタが設けられているノズルを有するものであるが、そのノズルにおいて、ノズル開口から散水されて横方向に向かう水の流れをデフレクタの第２の偏向面をなす一対の側面により前方向に向けて偏向することができる。それにより、前方向に散水される水の量を増やすことができ、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができる。

したがって、この発明によれば、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができる水噴霧ヘッドを得ることができる。

ここで、ノズル開口に対向するデフレクタの第１の偏向面は、従来と同様の形状とすることができ、その両側部の第２の偏向面以外の構成部分は従来と同様のものとすることができるが、その場合、散水分布全体としては、第２の偏向面により前方向に向けて散水される水の量が増えて、前方向の散水パターンが拡がる分、横方向に向けて散水される水の量が減って、横方向の散水パターンが狭くなる。しかしながら、設計上、デフレクタの第２の偏向面の形状や大きさ等を変えることで、前方向に向けて散水される水の量と横方向に向けて散水される水の量との配分を調節することは可能であり、横方向の散水パターンの狭くなる分を横に隣接する水噴霧ヘッドの横方向の散水パターンと重なる範囲内に調節することにより、前方向に向けて散水される水の量を増やしつつ、横方向に向けて散水される水の量を必要な範囲で確保することは可能である。すなわち、前方向の散水パターンを拡げつつ、横方向の散水パターンを必要な範囲で確保することは可能である。

つまり、この発明によれば、横方向への散水パターンを必要な範囲で確保しつつ、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができる水噴霧ヘッドを得ることができる。

この発明の水噴霧ヘッドの実施形態の一例を示した図であり、デフレクタが設けられている遠投ノズルのノズル開口が見える側を正面として示した図である。なお、図示の便宜上、近投ノズルのノズル開口が真下に向く角度で示しているが、トンネルの側壁に対しては、その近投ノズルのノズル開口が斜め下方に向く角度で設置されることになる。 （ａ）が図１の左側面図、（ｂ）が同右側面図である。 同上の水噴霧ヘッドにおけるデフレクタのみを拡大して示した図であり、上部偏向面（第１の偏向面）及び側部偏向面（第２の偏向面）が見える側を正面として示した図である。なお、図中、矢印は、上部偏向面（第１の偏向面）及び側部偏向面（第２の偏向面）により水の流れが偏向して散水される様子を示している。 （ａ）が図３の左側面図、（ｂ）が同右側面図である。 図３と同様デフレクタのみを示した図であり、（ａ）が上部偏向面（第１の偏向面）及び側部偏向面（第２の偏向面）が見える側を上部偏向面（第１の偏向面）に対し垂直方向より見て示した図であり、（ｂ）がそのＤ−Ｄ線矢視断面図である。 トンネルの側壁に設置した際の水噴霧ヘッドからの散水パターンを側面視（側面パターン）で示すと共に、平面視（平面パターン）で示した散水パターン図であり、（ａ）が従来の水噴霧ヘッドによる場合のものを示しており、（ｂ）がこの発明の水噴霧ヘッドによる場合のものを示している。

この発明の水噴霧ヘッドの実施形態について、トンネルの防災設備の一つとして設置される水噴霧設備における複数種類のノズルを有する水噴霧ヘッドに適用する場合を例として、図１乃至図６に基づいて説明する。なお、この発明の水噴霧ヘッドは、ノズル先端部にデフレクタが設けられるものであれば、そのようなトンネルに設置される水噴霧ヘッドに限らず、種々の水噴霧ヘッドに適用することが可能である。また、この発明の水噴霧ヘッドは、ノズル先端部にデフレクタが設けられるものであれば、例えば、大空間に設置される放水型ヘッドとして用いられるものにも適用することが可能である。すなわち、この発明における水噴霧ヘッドとは、そのような放水型ヘッドとして用いられるものも含む概念のものである。

ここで、この発明の水噴霧ヘッドについて詳細に説明をする前に、トンネルに設置される水噴霧設備ついて簡単に説明する。

水噴霧設備は、トンネルの天井又は側壁上方に長さ方向（車両の走行方向）に所定の間隔を空けて設置される複数の水噴霧ヘッドを備えており、火災発生時、それら水噴霧ヘッドから霧状の水を散水して、火勢の抑制と延焼の防止等に用いられるものである。そして、水噴霧ヘッドは、一般に、トンネルの側壁上方の片側のみに設置されていることが多く、その場合、ヘッドが設置される側の一方の側壁側から天井側を含めて他方の側壁側に至るまで横方向に幅を形成しつつ均一に散水することができるように、近い領域に向けて散水する近投ノズルや、遠い領域に向けて散水する遠投ノズル等の散水距離や散水パターン等を異にする複数のノズルを組み合わせて有するタイプのものが用いられている。

この発明の水噴霧ヘッドは、そのようなトンネルの側壁上方の片側のみに設置されるものにおいて、ノズル開口の前方に散水方向を偏向するデフレクタが設けられているノズルを有するタイプのものに適用することが可能なものである。

図１及び図２は、この発明の水噴霧ヘッドの実施形態の一例として、そのようなタイプの水噴霧ヘッドに適用する場合を例示するものである。同図に示したように、水噴霧ヘッド１は、１つのヘッド中に、上下二段に配置される近投ノズル２と遠投ノズル３の２つのノズルを有している。近投ノズル２は、下段に位置して、近い領域に向けて散水するものであり、ノズル開口が形成されるノズル先端部２ａを散水区画に対し斜め下方に向けて設置されるものである。遠投ノズル３は、上段に位置して、近投ノズル２より遠い領域に向けて散水するものであり、ノズル開口３ａが形成されるノズル先端部３ｂを散水区画に対し斜め上方に向けて設置されるものである。 そして、これら２つのノズルのうち、遠投ノズル３がノズル開口３ａの前方にデフレクタ３ｃが設けられたものとなっている。

そして、この発明の水噴霧ヘッド１は、遠投ノズル３のデフレクタ３ｃに特徴的な構成部分を備えている。

すなわち、デフレクタ３ｃは、ノズル開口３ａから散水される水が衝突し、その流れを偏向して散水方向を偏向する偏向面として、ノズル開口３ａに所定角度で傾斜して対向する上部偏向面３ｄ（第１の偏向面の一例）に加え、上部偏向面３ｄの横方向両側部に立設された左右一対の側面からなる側部偏向面３ｅ，３ｅ（第２の偏向面の一例）を備えている。

このデフレクタ３ｃは、具体的には、図３乃至図５に示したように、支柱部３ｆの上部に設けられる天板部３ｇと、その天板部３ｇの横方向両側部に立設された左右一対の側板部３ｈ，３ｈを有している。そして、天板部３ｇの内面として前記の上部偏向面３ｄが形成されており、側板部３ｈ，３ｈの内面として前記の側部偏向面３ｅ．３ｅが形成されている。なお、本実施形態の場合、上部偏向面３ｄ及び側部偏向面３ｅ，３ｅは何れも、平坦な面として形成されており、幅方向に略コ字状をなして連続するものとしている（図５の（ｂ）参照）。

そして、遠投ノズル３において、デフレクタ３ｃは例えば前記のように構成されており、ノズル開口３ａから散水される水Ｗは、上部偏向面３ｄに衝突して前方向（矢印Ｗ１）および横方向（矢印Ｗ２）に偏向する。横方向に広がるように偏向した水Ｗ２は、さらに側部偏向面３ｅ、３ｅに衝突して、前方向に偏向する（矢印Ｗ３）。

水噴霧ヘッド１は、前記のように構成されるデフレクタ３ｃが設けられている遠投ノズル３を有していることにより、その遠投ノズル３において、前記の通り、ノズル開口３ａから散水されて上部偏向面３ｄに衝突して、横方向に向かう水の流れをデフレクタ３ｃの側部偏向面３ｅ，３ｅにより前方向に向けて偏向することができる。それにより、前方向に向けて散水される水の量を増やすことができるので、前方向への水勢が増し、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができる。

ここで、デフレクタ３ｃにおいて、ノズル開口３ａに対向するデフレクタ３ｃの上部偏向面３ｄは、従来型と同様の形状とすることができ、その両側部の側部偏向面３ｅ，３ｅ以外の構成部分は従来型と同様のものとすることができるが、その場合、散水分布全体としては、側部偏向面３ｅ，３ｅにより前方向に向けて散水される水の量が増えて、前方向の散水パターンが拡がる（到達高さおよび到達距離が増す）分、横方向に向けて散水される水の量が減って、横方向の散水パターンが狭くなる。しかしながら、設計上、側部偏向面３ｅ，３ｅの形状や大きさ等を変えることで、前方向に向けて散水される水の量と横方向に向けて散水される水の量との配分を調節することで必要な散水パターンを得ることは可能であり、横方向の散水パターンを隣接する水噴霧ヘッドの散水パターンと重なる最小限の範囲内に調節することにより、前方向に向けて散水される水の量を増やしつつ、横方向に向けて散水される水の量を必要な範囲で確保することは可能である。すなわち、前方向の散水パターンを拡げつつ、横方向の散水パターンを必要な範囲で確保することは可能である。

したがって、この発明の水噴霧ヘッド１によれば、遠投ノズル３が例えば前記のような側部偏向面３ｅ，３ｅを備えるデフレクタ３ｃが設けられているものであることにより、幅方向への散水パターンを必要な範囲で確保しつつも、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができる。

さらに、本実施形態の水噴霧ヘッド１における遠投ノズル３のデフレクタ３ｃについて詳細に説明する。

本実施形態の場合、デフレクタ３ｃにおいて、側部偏向面３ｅ，３ｅは何れも、上部偏向面３ｄの基端縁部３ｑと共に支柱部３ｆと連続する基端縁部３ｊ，３ｊから上部偏向面３ｄの左右両側部に沿ってその散水方向前方（図４の矢印Ａ１方向）側の先端縁部３ｐよりも手前の位置（面取り形状の左右両隅部よりも手前の位置）まで延在しつつ、上部偏向面３ｄ側の上端縁部３ｍ，３ｍと、ノズル開口３ａ側の下端縁部３ｉ，３ｉと、その散水方向前方（図４の矢印Ａ２方向）側の先端縁部３ｋ，３ｋとから形成される略三角形の形状を有すると共に、その基端縁部３ｊ，３ｊ（基端側の一例）から上端縁部３ｍ，３ｍ及び下端縁部３ｉ，３ｉに沿って先端縁部３ｋ，３ｋ（先端側の一例）に行くに従ってその高さ方向（図４の矢印Ａ３方向）の寸法が大きくなる形状を有するものとしている（図３乃至図５参照）。また、側部偏向面３ｅ，３ｅは何れも、下端縁部３ｉ，３ｉがノズル開口３ａの形成されるノズル先端部３ｂの先端面と平行になるように形成されると共に、デフレクタ３ｃがノズル先端部３ｂの所定位置に設けられている状態で、下端縁部３ｉ，３ｉがノズル先端部３ｂの先端面に接するように設けられるものとしている（図１及び図２参照）。つまり、デフレクタ３ｃは、側部偏向面３ｅ，３ｅのある部分においては、それらによりノズル開口３ａの正面側の側方空間を閉じるように設けられるものとしている共に、側部偏向面３ｅ，３ｅのない部分（上部偏向面３ｄの先端縁部３ｐ側の部分）においては、その側方空間を開放するように設けられるものとしている（図１及び図２参照）。設計上、この側部偏向面３ｅ，３ｅにおける、基端縁部３ｊ，３ｊから先端縁部３ｋ，３ｋに至るまでの長さや形状を変えたり、上端縁部３ｍ，３ｍから下端縁部３ｉ，３ｉに至るまでの長さや形状を変えたりすることにより、前方向に向けて散水される水の量と横方向に向けて散水される水の量との配分を調節することが可能である。

さらに、側部偏向面３ｅ，３ｅは互いに、基端縁部３ｊ，３ｊ（基端側の一例）から先端縁部３ｋ，３ｋ（先端側の一例）に行くに従って幅方向の寸法が大きくなる角度間隔（上端縁部３ｍ，３ｍが上部偏向面３ｄ上になす角度間隔としてθ１）を形成して対向するものとしている（図５の（ａ）参照）。また、側部偏向面３ｅ，３ｅは互いに、上部偏向面３ｄと連続する上端縁部３ｍ、３ｍから、上部偏向面３ｄの垂直方向に離間するにつれて幅方向の寸法が大きくなる角度間隔（図５（ａ）のＤ−Ｄ線の部分における角度間隔としてθ２）を形成して対向するものとしている（図５の（ｂ）参照）。ただし、基端縁部３ｊ，３ｊ及び先端縁部３ｋ，３ｋの部分においては、互いに平行となる間隔を形成して対向している（図３参照）。設計上、この角度間隔θ１、θ２を変えることによっても、前方向に向けて散水される水の量と横方向に向けて散水される水の量との配分を調節することが可能である。

ここで、水噴霧ヘッド１において、デフレクタ３ｃは、遠投ノズル３に対して着脱自在に設けられるものとしている。すなわち、デフレクタ３ｃは、詳細な図示は省略するが、支柱部３ｆが遠投ノズル３の外周部に所定位置に位置決めされた状態で外側からナット３ｎが螺着されることにより固定されるものとしている（図１及び図２参照） 。このようにデフレクタ３ｃを着脱自在とすることにより、散水パターンを異にする複数種類のデフレクタから選択してデフレクタを装着することができ、複数種類の散水パターンに対応することができる。また、デフレクタ３ｃは、側部偏向面３ｅ，３ｅ以外の構成部分は、この固定構造を含めて従来型と同様のものとすることができる。そのようにすることにより、製造時、装着するデフレクタとして、水噴霧ヘッドの設置高さに応じ、従来型のものとこの発明による新型のものとで適宜選択することが可能となり、また、既設の水噴霧ヘッドの交換等の必要が発生した際においても、安価に対応できる。

この発明の水噴霧ヘッド１は、前記の通り、遠投ノズル３が例えば前記のような側部偏向面３ｅ，３ｅを備えるデフレクタ３ｃが設けられているものであることにより、横方向への散水パターンを必要な範囲で確保しつつも、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができるものであるが、これについては、図６の（ａ）及び（ｂ）に示した比較実験の結果によっても確認することができる。

実験は、この発明による新型の水噴霧ヘッドとして、前記の水噴霧ヘッド１と同じ構成の水噴霧ヘッドを用意すると共に、従来型の水噴霧ヘッドとして、水噴霧ヘッド１とデフレクタ３ｃの側部偏向面３ｅ，３ｅの有無のみを異にし、その他の構成部分を同様とした水噴霧ヘッドを用意し、それら２つの水噴霧ヘッドについて、ヘッドの取り付け高さ及び上下ノズル（遠投ノズル及び近投ノズル）からの散水量を同一として、それぞれの散水パターンを測定することによって行った。

図６の（ａ）が従来型の水噴霧ヘッドからの散水パターンを示したものであり、同（ｂ）が新型の水噴霧ヘッドからの散水パターンを示したものである。なお、図中、上段の側面パターンが前方向の散水パターンを示ししており、下段の平面パターンが横方向の散水パターンを示している。また、建築限界とは、トンネルにおける車両の安全な通行等を確保するために空間上に設けられる限界であり、トンネル内に設けられる各種設備はこの限界の範囲外に設けられることになる。

同図に示される通り、（ａ）の従来型の水噴霧ヘッドによる散水パターンに比べ、（ｂ）の新型の水噴霧ヘッドによる散水パターンは、平面パターン（横方向の散水パターン）については、より狭くなってはいるものの、側面パターン（前方向の散水パターン）については、高さ方向も含めて、より拡がっている。

つまり、実験の結果は、この発明の新型の水噴霧ヘッドが、従来型の水噴霧ヘッドに比べて、より高い位置まで散水することができると共に、より遠い位置まで散水することができることを示している。

以上、この発明の実施形態について詳細に説明したが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、側部偏向面３ｅ，３ｅの先端縁部３ｋ，３ｋは何れも、ノズル開口３ａの中心軸と平行になるように形成されるものとしているが（図１及び図２参照）、その中心軸に対して傾斜するように形成されるものとしてもよく、その中心軸に対する角度を変えることによっても、前方向に向けて散水される水の量と横方向に向けて散水される水の量との配分を調節することが可能である。

１：水噴霧ヘッド ２：近投ノズル ２ａ：ノズル先端部 ３：遠投ノズル
３ａ：ノズル開口 ３ｂ：ノズル先端部 ３ｃ：デフレクタ
３ｄ：上部偏向面 ３ｅ，３ｅ：側部偏向面 ３ｆ：支柱部 ３ｇ：天板部
３ｈ，３ｈ：側板部 ３ｉ，３ｉ：下端縁部 ３ｊ，３ｊ：基端縁部
３ｋ，３ｋ：先端縁部 ３ｍ，３ｍ：上端縁部 ３ｎ，３ｎ：ナット
３ｐ：先端縁部 ３ｑ：基端縁部

Claims (2)

1. ノズル開口の前方に散水方向を偏向するデフレクタが設けられているノズルを有する水噴霧ヘッドにおいて、
   前記デフレクタは、前記ノズル開口から散水される水が衝突し、その流れを偏向して散水方向を偏向する偏向面として、前記ノズル開口に対向する第１の偏向面と、前記第１の偏向面の両側部に立設された一対の側面からなる第２の偏向面とを備え、
   前記第１の偏向面と前記第２の偏向面とは、断面形状が略コ字状をなすように連続し、
   前記第２の偏向面をなす一対の側面は何れも、基端側から先端側に行くに従って高さ方向の寸法が大きくなる形状を有し、
   前記第２の偏向面をなす一対の側面は互いに、基端側から先端側に行くに従って幅方向の寸法が大きくなる間隔を形成するように対向し、
   前記第２の偏向面をなす一対の側面は何れも、下端部が、前記ノズル開口が形成されるノズル先端部と平行になるように形成されており、前記デフレクタは、それら下端部の何れもが、前記ノズル開口が形成されるノズル先端部に接する状態で設けられていることを特徴とする水噴霧ヘッド。
2. デフレクタが着脱自在であり、複数種類のデフレクタから選択してデフレクタを装着することで、複数種類の散水パターンに対応できることを特徴とする請求項１に記載の水噴霧ヘッド。

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