JP6936106B2

JP6936106B2 - 分岐ヘッダー

Info

Publication number: JP6936106B2
Application number: JP2017198286A
Authority: JP
Inventors: 明史石井; 義尚堤; 伸顕佐藤; 剛道永; 忠人江藤
Original assignee: Takenaka Corp; Mitsui Chemicals Industrial Products Ltd
Current assignee: Takenaka Corp; Mitsui Chemicals Industrial Products Ltd
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019071948A

Description

本発明は、スプリンクラー消火配管用のヘッダーに関する。

スプリンクラーは、火災発生時に被害が拡大しやすい場所や消火活動が困難な場所等に設置が義務付けられている消火設備である。図１に例示されているように、スプリンクラー消火配管１は、給水用主管２と、巻出管３と、天井に設置されるスプリンクラーヘッド４とを備えている。給水用主管２と巻出管３は、ヘッダー５を介して接続される。巻出管３とスプリンクラーヘッド４は、巻出管の管端部に連結されるヘッド取り付け管６を介して接続される。

図２に例示されているように、公知のスプリンクラー消火配管用のヘッダー１０は、給水用主管と接続するための給水側接続管１１、および、巻出管と接続するための出水側接続部１２を有する。出水側接続部１２には、基管１３と該基管から分岐した多数（図２では５本）の分岐管１４が設けられており、各分岐管１４の先端には出水側接続口１５が設けられている。巻出管は、出水側接続口１５に接続される。建築の分野では、コスト削減の観点から、スプリンクラー消火配管内に使用されるヘッダー数を極力少なくしたいというニーズがある。そのため、市場に流通しているヘッダーには多くの分岐管が設けられ、１つのヘッダーに多くの巻出管が接続できるようになっている。

ヘッダーと巻出管の接続手段としては、鋼管接続用継手を使うなど様々な手段があるが、スプリンクラー消火設備の分野では、耐震性、耐漏水性、防錆性の確保が重要であることから、巻出管をポリエチレン等の熱可塑性樹脂製とし、内面に電熱線を埋設したソケット状の樹脂製継手の一方の接続口に巻出管を挿入し、他方の接続口にヘッダーの出水側接続口を挿入してから通電し、巻出管、継手およびヘッダーの接続口を融着させる、電気融着という接続手段が好んで採用されている。電気融着は、鋼管接続用継手を使った接続手段に比べて、ヘッダーと巻出管を強固に接合でき、かつ、接合部分が適度な柔軟性を有するため、上記の各種特性を十分に確保することができる。

しかし、電気融着は、工程が多く作業に時間と手間がかかる。そのため、電気融着によりヘッダーと巻出管を接続し、スプリンクラー消火設備を設ける場合には、予め工場でヘッダー、継手および巻出管を融着してユニット配管を作製し、かかるユニット配管を現場に搬入し、給水用主管とヘッダーの接続、ヘッド取り付け管と固定金具の取り付け、パイプの支持・配管等を行うのが常である。この工法は、一般に、プレハブ工法と呼ばれている。プレハブ工法を実施すれば、現場の作業者は、電気融着によって作業性を損なわれることなく、効率的にスプリンクラー消火設備を設けることができる。

ところで、スプリンクラー消火設備を設けるにあたって、各部屋のスプリンクラーヘッドの数および位置は、建造物の構造や部屋の面積、スプリンクラーヘッドの種類等を考慮して決まる。例えばオフィスビル等の一般建築物は概して部屋が広いので、部屋ごとに多数の（５個以上）スプリンクラーヘッドが必要となる。オフィスビル等では、プレハブ工法により、ヘッダーと巻出管が電気融着されたユニット配管を使って、耐震性等に優れたスプリンクラー消火設備を簡単に設けることができる。

一方、ホテルの客室や病院の病室等は部屋が比較的狭く（例えば、ビジネスホテルでは１０〜１５ｍ^２程度、シティホテルでは２０〜２５ｍ^２程度）、スプリンクラーヘッドは各部屋に２〜４個あればよい。

当業者ならこの場合、部屋の外にヘッダーを配置し、あるいは、数部屋おきにヘッダーを配置し、ヘッダーから各部屋まで必要本数の巻出管を引き込むことでスプリンクラー消火設備を効率的に設ける方法を考えるであろうが、病室やホテルでは火災拡大時の影響が深刻であり、一室ごとを防火区画として区切ることが通常であるため、樹脂製巻出管を壁を跨いで隣の部屋等まで這わせることが許されない。よって、この方法は現実的でなく、実際には、作業性を重視して、電気融着によるヘッダーと巻出管の接続をあきらめて他の接続手段（鋼管接続用継手を用いる等）を採用するか、あるいは、耐震性等を重視して、オフィスビル等の場合と同じく多くの出水側接続口を有するヘッダーを使ってユニット配管を作製し、これを各部屋に配置し、不要な接続口にキャップを嵌めたうえで作業を行っている。現場の作業者にとって、不要な接続口にキャップを嵌める作業の繰り返しは、作業性が著しく損なわれるので、負担である。

このように狭い部屋にスプリンクラー消火設備を設ける場合には、電気融着の作業性の問題が残っていたが、かかる問題を解決する手段として、本出願人は、特許文献１で、給水用主管側に一つの接続口を、巻出管側に複数の接続口（出水側接続口）を放射状に突設した多口継手であって、出水側接続口の巻出管との接合面に電熱線を埋設した合成樹脂管用多口継手を開示している。特許文献１では、具体例として、４つの出水側接続口を十字状に直交させた態様を開示している。更に、かかる多孔継手をヘッダーとして利用する旨も開示している。特許文献１の多孔継手は、出水側接続口数が客室や病室に設けるヘッドの数とほぼ一致しているので、不要接続口の数を抑えることができ、キャップを嵌める作業を大幅に減らすことができる。加えて、別途ソケット状継手を用意しなくても、出水側接続口に巻出管を直接挿入して通電するだけで出水側接続口と巻出管を電気融着できる。

特開平１０−０３０７７８公報

しかしながら、特許文献１の多孔継手は、接続口が放射状に突設された立体的な構造であるため、必ず、給水用主管と給水側接続口とをエルボ継手等の他の継手を介して接続しなければならず、未だ作業性の点で改善の必要があった。

従って、本発明の目的は、電気融着により巻出管と接続することができ且つ作業性に優れている、スプリンクラー消火配管用のヘッダーを提供することである。

本発明によれば、スプリンクラー消火配管において、給水用主管と熱可塑性樹脂製巻出管とに接続して使用されるヘッダーであって、前記給水用主管に接続される給水側接続管と、前記巻出管に接続する出水側接続部とを有しており、前記出水側接続部は、前記給水側接続管と一体に連なり且つ給水側接続管の軸線方向に伸びている基管と、該基管から分岐している分岐管とを備え、各分岐管の先端に、又は、各分岐管の先端および基管の先端に、合計で２〜４個の出水側接続口が設けられており、前記２〜４個の出水側接続口は、巻出管との接触面に電熱線が埋設された電気融着継手構造を有しており、前記分岐管は、前記基管と同一面上に形成され、前記給水側接続管が、筒状胴部と上流方向に漸次拡径する給水側接続口とが連結し、且つ、該給水側接続口の上流側端部に外向きフランジ部が連なった構造を有しており、前記給水側接続管に、前記給水用主管と接続するための鍔状の金属盤が装着されていることを特徴とするヘッダーが提供される。

前記出水側接続口が合計で３個設けられたヘッダーは、本発明の好適な態様である。

各出水側接続口に、前記電熱線に導通する１組の金属端子が外部に露出するようにして設けられており、該金属端子も、前記基管と同一面上に配置されているヘッダーは、本発明の好適な態様である。

本明細書では、図面の記載にあわせて、「上流方向」や「上流側」を「下方」と呼び、「上流側端部」を「下端」と呼び、「下流方向」や「下流側」を「上方」と呼び、「下流側端部」を「上端」と呼ぶことがある。

本発明のヘッダーは、２〜４本の巻出管と接続することができるよう、出水側接続部に２〜４個の出水側接続口を有しているので、比較的狭い部屋を多く備えるホテルや病院等のスプリンクラー消火配管に用いたとき、不要接続口数を減らすことができ、不用接続口にキャップを嵌める作業を極力減らすことができる。また、出水側接続口が電気融着継手構造を有しているので、出水側接続口に巻出管を直接挿入して電気融着することができ、電気融着工程も単純化されている。更にまた、出水側接続部が、給水側接続管と一体に連なり且つ給水側接続管の軸線方向に伸びている基管と、基管から分岐している分岐管とを備えた形状であることから、給水用主管との接続に際しエルボ継手等の他の継手を用いなくてもよく、給水用主管と簡単に接続することが可能である。このように本発明のヘッダーは、作業性が格段に向上している。

また、客室や病室では、近年、天井を高くして広々とした室内を作ることが求められているところ、本発明のヘッダーは、上述の形状を有していることから天井懐を狭くして室内を広くすることが可能であり、かかる要求に応えることができる。

加えて、本発明は、水流を極力低下させずに散水できるという効果も有する。

スプリンクラー消火配管の一例を示す概略図である。従来のスプリンクラー消火配管用のヘッダーの一例を示す概略正面図である。本発明のヘッダーの第一の態様を示す概略図である。（ａ）は斜視図である。（ｂ）は部分断面正面図である。（ｃ）は天面図である。本発明のヘッダーの第二の態様を示す概略図である。（ａ）は断面図である。（ｂ）は側面図である。本発明のヘッダーの第三の態様を示す概略断面図である。本発明のヘッダーの第四の態様を示す概略断面図である。本発明のヘッダーの第五の態様を示す概略部分断面正面図である。本発明のヘッダーの第六の態様を示す概略正面図である。本発明のヘッダーの第七の態様を示す概略断面図である。本発明のヘッダーの第八の態様を示す概略正面図である。

本発明のヘッダーを添付図面に示す具体例に基づいて説明する。

図３は、本発明のヘッダーの第一の態様を示す概略図である。図３に示す第一の態様のヘッダー２０は、給水用主管に接続される給水側接続管２１と、巻出管に接続される出水側接続部２２とで構成されている。

まず出水側接続部２２について説明する。出水側接続部２２は、基管２３と、かかる基管２３の末端から分岐した２本の分岐管２４とからなる。

基管２３は、給水側接続管２１と一体に連なり、且つ、給水側接続管２１の軸線方向に伸びている。基管２３の先端は、巻出管と接続するための出水側接続口２５となっている。詳述すると、基管２３は、給水側接続管２１と同径の胴部２３ａと、かかる胴部２３ａに連なり且つ先端方向に漸次縮径するテーパー部２３ｂと、かかるテーパー部２３ｂに連なる出水側接続口２５とを有している。

分岐管２４は、全体としてまっすぐに伸びた筒型形状であり、その先端は、基管２３と同様、巻出管と接続できるように出水側接続口２５となっている。図３（ｃ）に示されているように、本態様では、分岐管２４が基管２３と同一面上に且つ基管２３に対して線対称となるように形成されている。図３に示す第一の態様では、分岐管の中心軸と基管の中心軸とによって形成される角度が略４５度となっており、即ち、一方の分岐管２４と基管２３との間の角度が略４５度であり、他方の分岐管２４と基管２３との間の角度も略４５度となっている。

上述したように基管２３の先端および２本の分岐管２４の先端は、出水側接続口２５となっており、即ち、本態様のヘッダーには合計で３個の出水側接続口２５が設けられている。これにより、本態様のヘッダーには、最大で３本の巻出管を接続することができる。

出水側接続口２５は、いずれも電気融着継手構造を有しており、換言すると、出水側接続口内側の、巻出管との接触面に電熱線２６が埋設された構造を有している。これにより、別途ソケット状継手等を使用しなくとも、巻出管を直接出水側接続口に挿入して電気を流すだけで、巻出管と出水側接続口とを融着させることができる。

具体的には、出水側接続口２５の周壁には、その上端から奥に向かって環状溝２７が切られており、環状溝２７に巻出管を嵌めて、巻出管を固定しながら電気融着できるようになっている。そして電熱線２６は、巻出管を嵌めたときに巻出管外面と接触することとなる面、即ち、環状溝２７の外周面にコイル状に埋設されている。

出水側接続口２５の周壁の上端は、成形不良等抑制のため、先細形状となっている。

各出水側接続口２５には、電熱線２６に導通する１組の金属端子２８が外部に露出するようにして設けられており、金属端子２８を電源に繋ぐと通電する仕組みになっている。

金属端子２８は、任意の位置に設けてもよいが、図３（ｃ）に示されているように基管２３と同一面上となる位置に設けると、金型をシンプルな構造とすることができ、成形を容易且つ低コストでできるので好ましい。

尚、電気融着時には、この金属端子２８に電気融着器のコネクタを接続するが、金属端子周辺に充分なスペースを確保して容易に融着作業ができるよう、基管２３の先端の出水側接続口２５は、他の２つの出水側接続口よりも上方に位置しており、それに伴い、基管の筒状胴部２３ａの長さが決められている。

次いで、給水側接続管２１について説明する。給水側接続管２１は、筒状胴部２１ａと、筒状胴部２１ａに連なり下方に向かって漸次拡径している給水側接続口２１ｂと、給水側接続口２１ｂの下端に連なる外向きフランジ部２１ｃとを有する。給水側接続口２１ｂでは、水圧に影響が出ないように内径は一定となっているが外径は下方に向かって漸次拡径しており、それ故、給水側接続口２１ｂを構成する周壁は徐々に厚くなっている。

給水側接続管２１には、給水用主管との接続手段として、ボルト挿入用の貫通孔を複数（図３では４個）備えた鍔状の金属盤２９が装着されている。かかる金属盤２９は、給水側接続管２１の外向きフランジ部２１ｃによって係止され、抜けなくなっている。

このように金属盤２９が装着された給水側接続管２１を給水用主管に接続するにあたっては、給水用主管の先端にも金属盤２９と同じ金属盤を取り付け、２つの金属盤を重ね合わせてボルトで係止する。このようにしてヘッダーと給水用主管とを接続すると、他の接続方法に比べて液漏れをより確実に回避できる。

本発明のヘッダーは、上述の図３の態様に限定されず、種々の変更が可能である。

例えば、出水側接続部における基管と分岐管の間の角度は、図３では４５度であったがこれに限定されず、巻出管の太さ等に応じて、３０〜９０度の範囲から適宜選択することができる。基管と分岐管の間の角度がかかる範囲内にある場合、巻出管を急カーブで曲げる必要がないので、配管作業がしやすく施工性が向上するとともに、配管の省スペース化を実現できるというメリットがある。基管と分岐管との角度が小さすぎると、巻出管の挿入や電気融着の作業をし辛くなり、大きすぎると、前述した施工性と省スペース化のメリットを享受することができない。更に、水流が損なわれる虞もある。

また、出水側接続口の数は、図３では合計で３個であったが、２〜４個の中から適宜選択すればよい。

分岐管は、図３では基管に対して線対称になるように配置されていたが、非対称となるように配置されていてもよい。

更にまた、給水用主管と本発明のヘッダーの給水側接続管との接続手段は、図３では金属盤を使ってのボルト留めであったが、それ以外に公知の手段を採用してもよい。

例えば図４には、基管と分岐管の角度および給水用主管との接続手段を変更した、本発明のヘッダーの第二の態様が示されている。

図４に示されているヘッダー３０では、基管３３と分岐管３４との間の角度が図３よりも大きくなっており、具体的には略９０度となっている。そのため、金属端子３８周辺に充分なスペースを確保できるので図３のように基管を長くする必要がなく、図４では図３に比べて基管の胴部３３ａが短くなっている。

また、第二の態様のヘッダーは、給水用主管との接続に際し、金属盤とボルトを使っての接続方法ではなく、給水側接続管３１にナットを取り付け、給水用主管に、ナットと係合しうる接続部材を取り付け、ナットと接続部材を係合させる方法を採用している。

そのため、給水側接続管３１は、筒状胴部と給水側接続口と外向きフランジ部とが連なった構造を有しておらず、代わりに、給水側接続管３１の下方には、金属部材４０がインサート成形により挿入固定されている。金属部材４０の下方には、ナット５０が装着されている。このように給水側接続管３１にナット５０が装着された構造は、一般に、ユニオン継手構造と呼ばれている。

金属部材４０は、大まかに言って筒状形状を有している。金属部材の内面４１および底面４２は、ヘッダーを構成する樹脂と同じ樹脂で被覆されている。金属部材の外面４３に１つ、内面４１に２つ、環状凹部４４が切り欠かれており、これにより、金属部材４０が強固に保持されている。

外面４３の下端には、下方に伸びる円環部４５が一体となって連結されている。

ナット５０は、天面５１と、かかる天面５１の周縁から垂下するスカート壁５２とを有し、天面５１の中心には開口５３が設けられている。金属部材の円環部４５の外径は、ナットの開口５３より大きく設定されており、そのため、円環部４５がナット５０に係止し、ナット５０が金属部材４０から抜けないようになっている。

スカート壁５２の内面には、雌螺子（図４では省略）が形成されている。給水側接続管３１と給水用主管とを接続するにあたっては、給水用主管に、外面に雄螺子が形成された接続用部材を装着し、給水用主管側の接続用部材とナットを螺子係合すればよい。

図５には、本発明のヘッダーの第三の態様が示されている。第三の態様のヘッダー６０は、出水側接続口６５の数および基管６３と分岐管６４の角度以外は、図４に示す第二の態様のヘッダー３０と共通の構造を有している。

具体的に、ヘッダー６０では、基管６３から４つの分岐管６４が分岐している。そして、出水側接続口６５は、基管６３には設けられておらず、各分岐管６４の先端に設けられている。その結果、ヘッダー６０は、合計で４つの出水側接続口６５を備え、最大で４本の巻出管と接続することができる。

また、４本の分岐管６４のうち、基管６３の末端から分岐している２本の分岐管６４ａについては、かかる分岐管６４ａと基管６３との間の角度は略９０度となっている。また、基管６４の先端から分岐している２本の分岐管６４ｂについては、かかる分岐管６４ｂと基管６３との間の角度は略３０度となっている。

図６には、本発明のヘッダーの第四の態様が示されている。第四の態様のヘッダー７０は、出水側接続口７５の数および基管７３と分岐管７４の角度が、図４に示す第二の態様のヘッダー３０と違っている。ヘッダー７０では、基管７３から２つの分岐管７４が分岐している。分岐管７４と基管７３との間の角度は、いずれも略４５度である。出水側接続口７５は、基管７３には設けられておらず、各分岐管７４の先端に設けられている。その結果、ヘッダー７０は、合計で２つの出水側接続口７５を備えている。

図７には、本発明のヘッダーの第五の態様が示されている。第五の態様のヘッダー８０は、給水用主管との接続手段以外は、図３に示す第一の態様のヘッダー２０と共通の構造を有している。

詳述すると、第五の態様では、給水用主管との接続に際し、内面に電熱線が埋設された電気融着ソケット状継手の一方の接続口に給水側接続管８１の先端を挿入し、かかる電気融着ソケット状継手の他方の接続口に給水用主管の先端を挿入して、電気融着を行う方法を採用している。

そのため、本態様のヘッダーの給水側接続管８１は、スピゴット継手構造を有している。具体的には、給水側接続管８１は、周壁の厚みが一定でまっすぐな筒状であり、その外径がソケット状継手（図示せず）の内径と略一致した構造となっている。

図８には、本発明のヘッダーの第六の態様が示されている。第六の態様のヘッダー９０もまた、給水用主管との接続手段以外は、図３に示す第一の態様のヘッダー２０と共通の構造を有している。第六の態様では、給水用主管との接続に際し、別途ソケット継手等を使わずに給水側接続口９１ｂに給水用主管を直接挿入して電気融着を行う方法を採用している。

本態様のヘッダーの給水側接続管９１は、筒状胴部９１ａと給水側接続口９１ｂを有しており、給水側接続口９１ｂは、給水用主管との接触面に電熱線が埋設された電気融着継手構造となっている。そのため、出水側接続口の外面だけでなく給水側接続口の外面にも金属端子９８が露出している。

筒状胴部９１ａと給水側接続口９１ｂの間には、筒状胴部９１ａに連なり下方に向かって径が漸次拡大しているテーパー部９１ｅが設けられている。テーパー部９１ｅの下端は、給水側接続口９１ｂの上端と連なっている。

図９には、本発明のヘッダーの第七の態様が示されている。第七の態様のヘッダー１００は、分岐管１０４の角度および配置が図４に示す第二の態様とは異なっている。

詳述すると、第七の態様では、基管１０３から略４５度の角度で２つの分岐管１０４が分岐しているが、一方の分岐管が他方の分岐管よりも下方に配置されており、基管１０３に対して非線対称な配置となっている。

図１０には、本発明のヘッダーの第八の態様が示されている。第八の態様のヘッダー１１０は、分岐管１１４の配置が図８に示す第六の態様と異なっている。

詳述すると、第八の態様では、基管１１３から略４５度の角度で２つの分岐管１１４が分岐しているが、２つともが基管１１３の片側に配置されており、基管１１３に対して非線対称に配置されている。本態様では、分岐管同士の距離を作業がしやすい程度に確保する必要があることから、基管１１３は第六態様に比べて長くなっている。

本発明のヘッダーは、上述した構造を有する限り、インサート成形等の従来公知の方法により成形することができる。例えば、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂と、電熱線や金属端子、必要に応じて、ナットを装着した金属部材等のインサート部品を用意し、インサート部品を樹脂成形金型に装填し、樹脂成形金型に熱可塑性樹脂を注入し、インサート品を溶融樹脂で包み込み固化させて製造することができる。

図３に示す第一の態様のように給水側接続管に鍔状の金属盤を装着する場合は、かかる金属盤の中心の開口に成形金型を挿入してから、常法に従ってインサート成形を行えばよい。

巻出管との電気融着をより強固なものにすると同時にヘッダー自体に耐熱性や耐久性を付与するために、本発明のヘッダーは、巻出管外面と接触する面を非架橋性ポリエチレンで形成し、それ以外の部分を架橋性ポリエチレンで形成することが好ましい。

本発明のヘッダーは、スプリンクラー消火配管において、給水用主管と巻出管に接続して使用される。巻出管は、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂製である。特に、外層が非架橋ポリエチレン製であり且つ内層が架橋ポリエチレン製である２層構造の巻出管を用いると、より強固に電気融着が行え、更に、巻出管自体の耐久性も良好になるので好ましい。

接続される巻出管の太さに特に制限はないが、通常は、１６〜２０Ａである。

１スプリンクラー消火配管
２給水用主管
３巻出管
４スプリンクラーヘッド
５ヘッダー
６ヘッド取り付け管
１０，２０，３０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０ヘッダー
１１，２１，３１，８１，９１給水側接続管
１２，２２，３２，８２，９２出水側接続部
１３，２３，３３，６３，７３，１０３，１１３基管
１４，２４，３４，６４，７４，１０４，１１４分岐管
１５，２５，３５，６５，７５，９５，１０５，１１５出水側接続口
２６，３６電熱線
２７，３７環状溝
２８，３８，９８金属端子
２９金属盤
４０金属部材
５０ナット

Claims

スプリンクラー消火配管において、給水用主管と熱可塑性樹脂製巻出管とに接続して使用されるヘッダーであって、
前記給水用主管に接続される給水側接続管と、前記巻出管に接続する出水側接続部とを有しており、
前記出水側接続部は、前記給水側接続管と一体に連なり且つ給水側接続管の軸線方向に伸びている基管と、該基管から分岐している分岐管とを備え、各分岐管の先端に、又は、各分岐管の先端および基管の先端に、合計で２〜４個の出水側接続口が設けられており、
前記２〜４個の出水側接続口は、巻出管との接触面に電熱線が埋設された電気融着継手構造を有しており、
前記分岐管は、前記基管と同一面上に形成され、
前記給水側接続管が、筒状胴部と上流方向に漸次拡径する給水側接続口とが連結し、且つ、該給水側接続口の上流側端部に外向きフランジ部が連なった構造を有しており、
前記給水側接続管に、前記給水用主管と接続するための鍔状の金属盤が装着されていることを特徴とするヘッダー。
前記出水側接続口が合計で３個設けられている、請求項１に記載のヘッダー。
各出水側接続口に、前記電熱線に導通する１組の金属端子が外部に露出するようにして設けられており、
該金属端子も、前記基管と同一面上に配置されている、請求項１または２に記載のヘッダー。