JP7284166B2 - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Description

本発明は、消火用のスプリンクラーヘッドに関するものである。

スプリンクラーヘッドは、天井や壁面に設置され、火災の際に作動して水を散布し消火を行うものである。スプリンクラーヘッドの一例として、作動時にデフレクターが天井から室内側に突出して水を散布するものがある。

上記のスプリンクラーヘッドは、複数の支柱で吊設されたデフレクターが、平時は円筒形のフレーム内に収納されている。火災が発生すると分解部分が分解して、該分解部分で支えていたデフレクターが一定距離だけ落下して停止し、本体の放水口から噴出してきた水がこのデフレクターに当たって四方に散布される。

一方アメリカでは、スプリンクラーヘッドの設置や施工の基準がthe National Fire Protection Association standardsによりNFPA 13として定められおり、建物の用途に応じたスプリンクラー設備の設計および設置のための基準が定められている。住宅用スプリンクラー設備の基準はNFPA 13D、13Rがある。また住宅用スプリンクラーヘッドの基準としてUnderwriters Laboratories（UL LLC）によりUL 1626が規定されている。

特許文献１のスプリンクラーヘッドは上記の住宅用スプリンクラーヘッドであり、該スプリンクラーヘッドは、デフレクターを吊設するピンが本体の外部に設置されている。図７に示すようにデフレクター５の外形は略円形をしているが、ピン５Ｃが設置された箇所の凸部Ｈ１は外方に延出した形状となっている。

デフレクター５の縁には複数のスリット５Ａが設置されており、スリット５Ａの形状（長さ、幅、角度、等）によって散水パターンをコントロールしている。一般的にスリット５Ａを設置した方向ではスプリンクラーヘッドの直下や近距離領域の床面の散水量が多くなる傾向にあり、２つのスリット５Ａ、５Ａの間に形成された凸部の方向おいては、スプリンクラーヘッドから離れた遠距離領域の床面の散水量が多くなる傾向がある。

住宅用スプリンクラーヘッドは、床面への散水に加えて壁面にも散水を行うようにUL 1626に定められている。壁面への散水の条件の一つとして、壁面の濡れが天井面から床面に向かって所定の距離以下を濡らさなければならない事が規定されている。

そのため、床面だけでなく壁面にもある程度の水が向かうようにスリットや凸部の形状を構成しているが、ピンが設置された位置からデフレクターの中心を起点に９０度回転した方向にはピンのような散水の妨げとなるものが無く、水が飛び過ぎる傾向があった。

また、散水しているスプリンクラーヘッドの周囲に設置されているスプリンクラーヘッドは、散水によって感熱分解部が水で冷やされると作動が遅れるおそれがある。このため、周囲に設置されているスプリンクラーヘッドを濡らさないように水平よりも下方に向けて水を飛散させなければならないが、前述の壁面の濡れ条件も満たさなければならない。

特開２０１２－８０９６１号公報

そこで本発明では、上記問題に鑑み、壁面を適度に濡らすことができ、周囲のスプリンクラーヘッドの作動に影響を及ぼさない散水パターンが得られるスプリンクラーヘッドを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は以下のスプリンクラーヘッドを提供する。
すなわち、給水配管と接続されたノズルを内部に備えた本体と、円盤状で縁部に複数のスリットを有しておりノズルの中心軸に交差して設置されたデフレクターと、本体とデフレクターとを連結する支持部材と、を備えたスプリンクラーヘッドであり、デフレクターの中心を起点として支持部材の位置から９０度回転した方向に円弧状の第１凸部が設置されており、該凸部の両隣には円弧状の第１スリットが設置され、一方の第１スリットから第１凸部、他方の第１スリットまでの形状が波型であるスプリンクラーヘッドである。

上記スプリンクラーヘッドにおいて、ノズルから放出されデフレクターに衝突して第１凸部に流れた水は第１凸部の縁から霧状の水が放射方向に飛散される。一方、第１スリットから飛散する水流はまとまった水流となり、このまとまった水流により周囲の空気が動いて気流が生じる。第１凸部から飛散した霧状の水は気流の影響を受けてスプリンクラーヘッドから離れた床面の遠距離領域や壁面まで到達する。

第１凸部と、第１スリットに隣接した第２凸部は、デフレクターの外周径よりも内側に設置されており、ノズルから放出された水流は、その勢いを保った状態で第１スリットを通過してスプリンクラーヘッドの真下やその周囲の近距離領域に均一に散布される。これにより、床面の近距離領域と遠距離領域、壁面に対して必要な散水量が得られる。

以上、説明したように本発明によれば、第１凸部から飛散する水が霧状となり、第１スリットのまとまった水流により発生する気流によって、霧状の水を壁面や遠距離方向に到達させることができる。これにより、周囲に設置されたスプリンクラーヘッドが被水することを抑制して作動に影響を及ぼさないようにしたスプリンクラーヘッドを実現できる。

本発明のスプリンクラーヘッドの断面図。 本体の斜視図。 図１に示す感熱分解部のIII－III断面図。 デフレクターの要部拡大断面図。 図４のＶ－Ｖ断面図。 図５の要部拡大図。 従来のデフレクターの平面図。

本発明について図１～図６を参照して説明する。本発明のスプリンクラーヘッドＳは、本体１、弁体２、感熱分解部３、デフレクター４等から構成される。

本体１は図１～図２に示すように中空状であり内部にノズル１１を有する。本体１の一端は給水配管Ｐと接続可能な牡ネジ１２を有しており、他端には弁体２が設置されており常時ノズル１１が閉塞されている。

本体１の中間部分には外側に拡張した平面１３を有している。平面１３の外周部からノズル１１の放水方向に向かって円筒状の周壁部１４が設置されている。周壁部１４の下端の内側には段部１５が設置されており、段部１５には感熱分解部３のレバー３１、３１が係合される。段部１５には欠如部１６、１６を有しており、欠如部１６は対向して設置されている。欠如部１６から周壁部１４の内部にレバー３１、３１を通過可能となっている。

周壁部１４の外周にはデフレクター４を吊設するための突起１７が２箇所設置されている。突起１７は欠如部１６から離れて設置されており、図中において突起１７は欠如部１６から９０度回転した位置に設置されている。突起１７にはノズル１１の中心軸１０と平行に穿設された穴１８を有している。穴１８はテーパー穴となっており、ノズル１１側の端の穴径のほうが大きく形成されている。

周壁部１４の外周には円筒形状をしたサポートカップ１９が設置されており、サポートカップ１９の内側に本体１が配置されている。サポートカップ１９の上端面は平面１３との係合面となっており、サポートカップ１９は本体１に取付られている。サポートカップ１９の下方にはカバープレート２０が設置されており、図１に示すようにデフレクター４はカバープレート２０に載置された状態にある。

カバープレート２０は円筒状のリテーナー２０ａの下端と低融点合金によって接合しており、火災の熱により低融点合金が溶融するとカバープレート２０はリテーナー２０ａから分離して脱落する。リテーナー２０ａの上部はサポートカップ１９の内側に挿通される。サポートカップ１９の側面とリテーナー２０ａの側面は接続構造を有しており、リテーナー２０ａをサポートカップ１９に係合可能となっている。

弁体２は円盤形状をしており、前述のとおりノズル１１の出口端を閉塞している。弁体２において
ノズル１１側の面にはシール部材２１が設置されている。本実施形態ではシール部材２１としてフッ素樹脂シートを弁体２に貼付している。弁体２のシール部材２１が設置された面と反対側の面の中央には半球型の突起を有している。該突起はコンプレッションスクリュー２２の端と接しており、コンプレッションスクリュー２２によって弁体２がノズル１１の方向に押圧されている。

弁体２と感熱分解部３の間にはコンプレッションスクリュー２２とサドル２３が設置されている。コンプレッションスクリュー２２は外周に牡ネジ２４が刻設されており、サドル２３に設置された牝ネジ２５と螺合している。サドル２３は金属製であり矩形の平面を有している。該平面の中央には牝ネジ２５が設置されている。図中においてサドル２３の平面の両端は、下面が感熱分解部３のレバー３１、３１と接触している。これにより、段部１５に係止されたレバー３１、３１とサドル２３、コンプレッションスクリュー２２によって弁体２はノズル１１の出口端と接触した構成になる。この状態にてコンプレッションスクリュー２２を回転させて、その先端を弁体２の方向に移動させると弁体２がノズル１１の出口端に押圧される。

このとき、コンプレッションスクリュー２２を回転させても弁体２によりノズル１１側への移動が妨げられるので、サドル２３が図中下方に移動する。しかしながらサドル２３の両端はレバー３１、３１と係合しており下方への移動が妨げられているため、サドル２３の平面が弓状に湾曲して弾性変形され、牝ネジ２５が設置された中央付近が下方に凹んで湾曲した状態となる。このためサドル２３の両端に接しているレバー３１、３１にもサドル２３の弾性による力が作用している。

感熱分解部３は、前述の段部１５に係合され通常時は弁２を支持しており、火災時には火災の熱によって分解作動して弁体２を解放する。感熱分解部３は、図３に示すように一対のレバー３１、支持板３２、バランサー３３、シリンダー３４、プランジャー３５、低融点合金３６、セットスクリュー３７から構成される。感熱分解部３の構成は公知であるので詳細な説明は省略する。

感熱分解部３は図３に示すようなユニット部品として構成され、ユニット部品として保管、運搬が可能である。スプリンクラーヘッドＳの組立時においても図３で示すユニット部品の状態で本体１に組み込まれる。

デフレクター４は、円盤形状をしておりノズル１１の中心軸１０に対して垂直に交差している。図１においてデフレクター４は２本のピン４１、４１によって本体１に摺動可能に設置されている。より具体的には、ピン４１が本体１の穴１８に摺動可能に挿通されており、ピン４１の下端がデフレクター４に固定設置されている。ピン４１の上端は穴１８との係合部４２となっており、上端に向かうに従い拡径している。上記のピン４１と本体の穴１８は本体１とデフレクター４を連結する支持部材として機能する。

図４および図５においてデフレクター４の中心にはノズル１１の方向に突出したボタン４３が設置されている。デフレクター４にはノズル中心軸１０と交差しており、デフレクター４の平面に沿った直線Ｌ１上に２本のピン４１、４１が設置される。デフレクター４には縁部から中心に向かって線状に欠如されたスリットを複数有している。スリットはデフレクター４の中心側の端が円弧状をした円弧端となっている。また、一つのスリットと該スリットに隣接するスリットの間は凸部となっている。尚、図５に示すデフレクター４のスリット及び凸部の形状は直線Ｌ１に対して対称である。

図５において、デフレクター４の中心（ノズル１１の中心軸１０と直線Ｌ１の交点）を起点としてピン４１、４１の位置から９０度回転した方向に円弧状の第１凸部４４が設置されている。第１凸部４４の両隣には円弧状の第１スリット４５、４５が設置されている。より具体的には、一方の第１スリット４５から第１凸部４４を通過して他方の第１スリット４５までのデフレクター４の外形は波型をしている。また第１凸部４４と、第１スリット４５に隣接した第２凸部４６は、デフレクター４の外周円Ｃ１よりも内側に設置されている。

上記構成において、第１凸部４４と第２凸部４６は周囲の凸部よりも短く形成され、一方の第１スリット４５から他方の第１スリット４５までの間は波型形状となっている。ノズル１１から放出された水はボタン４３に衝突してデフレクター４の外周に向かって流れ、波型をした第１凸部４４から第２凸部４６の方向へ流れた水の一部は、第１スリット５５を通過してスプリンクラーヘッドＳの直下やその周囲の近距離領域へ均一に散布される。このとき第１スリット４５、４５の方向（矢印Ｂの方向）にまとまった水流が生じる。

一方、第１凸部４４から飛散した水流は図６において第１凸部４４の周囲に図示された矢印のように第１凸部４４の縁から放射方向に飛散される。そのため矢印Ａ方向の水流は霧状の水流となる。しかしながら第１スリット４５、４５の方向にまとまった水流が生じていることから、この水流によって生じる気流により矢印Ａ方向に飛散した霧状の水流が遠くまで運ばれてＡ方向の延長上にある壁面を濡らす。第２凸部４６の先端と、隣の第１スリット４５および第２スリット４７の間の角は、丸みを帯びた円弧状となっており、この円弧状の部分から飛散する水は第１凸部４４の縁から飛散する水と同じように放射方向に飛散される。

図６に示すように、第１凸部４４の先端と第１スリットの円弧端までの距離ａは、１～２ｍｍにするのが好ましい。距離ａが大きくなり過ぎると、矢印Ｂ方向への水流が増して矢印Ａ方向への水流が減る傾向となる。

第２凸部４６の長さｂは、それと隣接する凸部４ａの長さよりも短い。凸部４ａの長さから第２凸部４６の長さｂを差し引いた寸法ｃは、第２凸部４６の長さと略同じか僅かに寸法ｃの方が長く構成されている。第２凸部４６の長さｂを調整することでデフレクター４の中心から第２凸部４６に向かう方向（矢印Ｃの方向）への水流をコントロールできる。より具体的には、第２凸部４６の長さｂを短くすると矢印Ｃの方向に飛散する水流が矢印Ｂで示す水流の方に引き寄せられる傾向があり、矢印Ｃ方向の散水量が減少する。

第３凸部４８は直線Ｌ１上に配置されておりピン４１が設置されている。ピン４１はデフレクター４の外周円Ｃ１よりも外側に設置されており、また第３凸部４８の先端はデフレクター４の外周円Ｃ１よりも外側に延出している。第３凸部４８の両隣には、直線Ｌ１に沿って第４凸部４９が設置され、第４凸部４９の先端と第３凸部４８の先端は直線Ｌ１と垂直に交わる直線Ｌ２上にある。

第３凸部４８の先端は第４凸部４９の平面よりもノズル１１から離れる方向に屈曲され、段５０が設置されている。段５０にはピン４１の下端が挿通される穴が穿設されており、ピン４１を該穴に挿通した後、ピン４１を段５０に固定設置する。第３凸部４８上において段５０の近傍に斜面５１を有しており、斜面５１はデフレクター４の外周円Ｃ１よりも外側に設置されている。

第３凸部４８と第４凸部４９の間の第３スリット５２は、直線Ｌ１に対して僅かに傾いて設置されている。このため第３凸部４８は先端に向かうに従って幅が細くなっている。

第４凸部４９に隣接した第４スリット５３と第１スリット４５、第２スリット４７の円弧端は、デフレクター４の外周円Ｃ１と同芯である円Ｃ２に接している。円Ｃ２はデフレクター４の外周円Ｃ１よりも小径である。

ピン４１が設置された直線Ｌ１の方向への水の飛距離はピン４１が水の流れの妨げとなる。そのため第３凸部４８と第４凸部４９の先端はデフレクター４の外周円Ｃ１よりも外側に設けられ、ボタン４３からピン４１の方向に流れる水の滑走距離を長くして水流の勢いを増加させている。

第３スリット５２に到達した水は、第３スリットを通過して下方に流れるが、第３凸部４８の表面を流れた水は斜面５１に到達するまで水流の勢いを維持して滑走する。そのためＬ１方向の延長上に設けられた壁面を十分濡らす程度の流量を確保できる。

以上、説明した本発明のスプリンクラーヘッドＳの構成は上記に限定されるものではなく、例えば感熱分解部３としてグラスバルブやリンクを用いることができる。また、本体とデフレクターとを連結する支持部材を、本体からノズルの放水方向に延出したフレームアームとして構成することも可能であり、フレームアームの先端に本発明のデフレクターを設置してもよい。

１ 本体
２ 弁体
３ 感熱分解部
４ デフレクター
１１ ノズル
４１ ピン
４３ ボタン
４４ 第１凸部
４５ 第１スリット
４６ 第２凸部
４７ 第２スリット
４８ 第３凸部
４９ 第４凸部
５０ 段

Claims (13)

1. 給水配管と接続されたノズルを内部に備えた本体と、
   円盤状であり縁部から中心に向かって線状に欠如された複数のスリットを有しており前記ノズルの中心軸に交差して設置されたデフレクターと、
   前記本体と前記デフレクターとを連結する支持部材と、
   を備えたスプリンクラーヘッドであり、
   前記デフレクターの中心を起点として前記支持部材の位置から９０度回転した方向に円弧状の第１凸部が設置されており、前記第1凸部の両隣には円弧状の第１スリットが設置され、一方の前記第１スリットから前記第１凸部、他方の前記第１スリットまでの形状が波型であり、前記ノズルから放出された水を前記第１凸部の縁から放射方向に飛散し、
   前記第１凸部と、前記第１スリットに隣接した第２凸部は、前記デフレクターの外周径よりも内側に設置され、
   前記第１凸部の幅は、前記デフレクターの外周側から前記デフレクターの中心側に向かって拡がっており、
   前記第２凸部は、その先端の角が丸みを帯びた円弧状であることを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 前記支持部材は、一端が前記デフレクターに設置され他端には前記本体との係合部を有するピンと、前記本体に設置されており前記ピンが摺動可能に挿通されている穴とから構成されている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
3. 前記第１スリットの円弧端と、前記第２凸部に隣接する第２スリットの円弧端は同じ円周上に接している請求項１または請求項２記載のスプリンクラーヘッド。
4. 前記ノズルの中心軸と交差しており前記デフレクター平面に沿った直線上に２つの前記ピンが設置されており、前記ピンは前記デフレクターの外周径よりも外側に延出された第３凸部に設置されている請求項１～請求項３の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
5. 前記第３凸部の両隣には、前記直線に沿って第４凸部が設置され、前記第４凸部の先端と前記第３凸部の先端は前記直線と垂直に交わる一つの直線上にある請求項４記載のスプリンクラーヘッド。
6. 前記第３凸部の先端は前記第４凸部の平面よりも前記ノズルから離れる方向に屈曲された段が設置されている請求項５記載のスプリンクラーヘッド。
7. 前記第３凸部と前記第４凸部の間の第３スリットは前記デフレクター平面に沿った直線に対して傾いて設置されおり、前記第３凸部は先端に向かうに従って幅が細くなっている請求項５または請求項６記載のスプリンクラーヘッド。
8. 前記第４凸部に隣接した第４スリットと前記第１スリット、前記第２スリットの円弧端は同じ円周上に接している請求項５～請求項７の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
9. 前記スプリンクラーヘッドは、前記ノズルを閉塞する弁が設置され、通常は前記弁を支持しており火災の熱によって作動する感熱分解部が前記本体に設置されている請求項５～請求項８の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
10. 前記スプリンクラーヘッドは筒部材を有しており、前記筒部材の内側に前記本体が配置され、前記筒部材の一端は前記本体に取付られており、他端は筒状のリテーナーとの接続構造を有する請求項１～請求項９の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
11. 前記リテーナーには熱により分離されるカバープレートが設置されている請求項１～請求項１０の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
12. 前記デフレクターの外周円と前記第２スリットの円弧端が接する円との半径差から、前記第２凸部の長さを差し引いた寸法は、前記第２凸部の長さと略同じか、前記第２凸部の長さよりも大きい請求項３記載のスプリンクラーヘッド。
13. 前記デフレクターの中心には、前記ノズルの方向に突出したボタンが設置されており、前記スリットの円弧端及び第１スリットの円弧端が前記ボタンの周縁と離間している請求項１～請求項１２の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

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