JPH07303713A - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 火災が発生したときに、火災が小さいうちに
作動して初期消火を早く行わしめるとともに、感熱分解
部分を構成する部品が長期間のクリープに対しても機械
的強度に優れているという速動性と信頼性を有したスプ
リンクラーヘッドである。 【構成】 シリンダー１９内の低融点合金２０は量が少
なく細長い状態に充填されており、該低融点合金上に載
置されるプランジャー２２も細いものである。当然プラ
ンジャーを押し圧する止めネジ１７も細くなっていて機
械的強度に弱い。そこで感熱分解部分５を構成する支持
板１５と天秤１６の間に圧縮バネ２４を設置し、止めネ
ジや低融点合金に掛かる力に対して逆方向に力を作用さ
せて、これらに掛かる力を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消火用のスプリンクラ
ーヘッド、特に感熱分解部分が低融点合金を押圧する構
造のスプリンクラーヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】スプリンクラーヘッドは、火災が発生し
たときに火災の熱を感知し、自動的に水を散布して消火
を行うものである。スプリンクラーヘッドで火災の熱に
より分解してスプリンクラーヘッドの弁体を開放する部
分を感熱分解部分といい、一般に熱を感知する部分には
低融点合金や、ガラス瓶にアルコールと少量の空気を封
じ込めたグラスバルブが使用されている。

【０００３】グラスバルブは、火災発生時にアルコール
と空気の熱膨張でガラス瓶が破壊されることにより分解
するものであるが、ガラス瓶の厚さや空気量等の条件で
ガラス瓶の破壊する温度が一定とならないため、信頼性
に欠けるものであった。一方、低融点合金を使用した感
熱分解部分は、低融点合金の溶融温度が常に一定である
ため、必ず所定の温度で分解するという信頼性に富むも
のである。そのため、近時のスプリンクラーヘッドには
低融点合金を設置した感熱分解部分が多く使用されてい
る。

【０００４】ところでスプリンクラーヘッドは、火災が
発生した場合、なるべく早く作動して水を散布するよう
なものが好ましい。なぜならば火災の小さいうちに初期
消火が行えれば、スプリンクラーヘッドからの散水時間
が短くなり、水による二次災害が少なくなるからであ
る。即ち、スプリンクラーヘッドの作動が早くて、火災
が小さいうちに消火できれば水の散布量が少なくて済
む。散布量が少ないということは、スプリンクラーヘッ
ドから散布された水が火災発生場所でない隣室や階下に
流入して、高価な家具や敷物、或はコンピューターや複
写機等の事務機、さらには重要書類を水濡させるという
水損を少なくできるものである。

【０００５】そのため近時では、火災発生時に作動が早
く行われる速動型のスプリンクラーヘッドが要求される
ようになってきた。

【０００６】スプリンクラーヘッドを速動型にするに
は、火災から発生する熱を大量に吸収し、大量の熱を低
融点合金に伝播して低融点合金の溶解を早めたり、低融
点合金に伝播してきた熱を逃がさないようにして効率よ
く低融点合金を溶解したりすることが行われていた。

【０００７】火災の熱を大量に吸収するには、実開平５
−９１７１４号に示すように、感熱分解部分の下部に複
数枚の集熱板を設置し、大きな表面積の集熱板で大量の
熱を吸収する手段がある。

【０００８】また低融点合金に集まった熱を逃がさない
で効率的に低融点合金を溶解させるには、実開平５−１
１９６３号に示されているようにプランジャーを押圧す
るピストンピンを先細りにし、プランジャーとピストン
ピンとの接触面積を小さくして低融点合金の上に載置さ
れたプランジャーから逃げる熱を極力少なくする手段が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】集熱板を複数枚設置す
ることは、火災の熱を大量に収集するのに大いに効果が
あるものの、これだけでは熱が逃げるのも多く、期待し
た程の速動性が得られないことがあった。

【００１０】一方、プランジャーから逃げる熱を少なく
するために、ピストンピンを先細りにすることも速動性
に大いに効果はあるが、ピストンピンを先細りにすると
強度的に弱くなるという問題が生じてくる。つまり、ス
プリンクラーヘッドでは、水の噴出口である弁座を密閉
して水を漏洩させないようにしなければならず、そのた
めに弁座を密閉する弁体に強い力を掛けてある。該弁体
は感熱分解部分で保持されており、感熱分解部分には弁
体程ではないが、或る程度の力が掛かっている。この力
は長期間、即ちスプリンクラーヘッド製造後、火災で作
動するか、或はスプリンクラーヘッドを取り付けた建物
が取り壊されるまでの相当長い期間、例えば数十年以上
に渡って強い力がクリープとなって掛かりっぱなしとな
ることもある。従って、感熱分解部分の部品が強度的に
弱いものであると、このクリープにより変形して弁体の
密着度を弱め、漏水を起こしたり、或は感熱分解部分の
バランスが崩れて分解し、火災でもないのに散水したり
するという事故を起こしてしまう。

【００１１】本発明は、作動性に優れているばかりでな
く、止めネジの下部を先細りにするにもかかわらず長期
間のクリープに対しても十分耐えられるというスプリン
クラーヘッドを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、低融点合金
を使用したスプリンクラーヘッドでは、低融点合金の量
が少なければ少しの熱量でも溶解して作動が早くなるこ
とに着目して本発明を完成させた。

【００１３】本発明は、感熱分解部分がシリンダー、シ
リンダー内に充填された低融点合金、および低融点合金
上に載置されたプランジャーから構成されており、プラ
ンジャーが低融点合金を押圧する構造のスプリンクラー
ヘッドにおいて、シリンダーに充填する低融点合金の量
を少なくするとともに、感熱分解部分にはプランジャー
の押圧方向とは逆方向に力が作用する圧縮バネを設置し
てあることを特徴とするスプリンクラーヘッドである。

【００１４】

【作用】シリンダーに充填する低融点合金の量が少ない
と、初期火災の小さな火炎でも低融点合金は溶解する。
また圧縮バネはプランジャーの押圧方向とは逆方向に力
が作用するため、低融点合金へ掛かる力を軽減する。

【００１５】一般にスプリンクラーヘッドの弁体を弁座
に密閉させる締め付け荷重は１００Ｋｇｆである。この
ように高荷重を直接感熱分解部分の低融点合金に掛けた
のでは、機械的強度に弱い低融点合金が短期間のうちに
変形して感熱分解部分が分解してしまう。そこでスプリ
ンクラーヘッドでは、低融点合金に掛かる力を弱めるよ
うな工夫がなされている。

【００１６】その工夫とは、感熱分解部分のレバーで受
けた弁体の力を低融点合金に作用させるまでに、梃子の
原理を応用して下げようとするものである。図２でその
原理を説明する。弁体からの力がレバーの屈曲頂部にＡ
のように掛かる。その力はレバーの屈曲端部が支点Ｆと
なってレバーの垂直部にＢのように作用する。このと
き、支点と屈曲頂部間の距離がＸであると力のモーメン
トはＡＸであり、支点Ｆと垂直部間の距離がＹであると
力のモーメントはＢＹとなる。このとき、両方のモーメ
ントはバランスしているためＡＸ＝ＢＹとなる。即ちＡ
の力が１００Ｋｇｆであるなら垂直部に掛かる力は、Ｂ
＝１００Ｘ／ＹとなるがＹ＞Ｘであるため、垂直部に掛
かる力Ｂは１００Ｋｇｆよりも大分小さくなっている。

【００１７】また、垂直部に掛かった力は、シリンダー
を保持する天秤でさらに軽減される。天秤は斜め下方に
屈折しているため、天秤には天秤の屈折部に対して直角
方向に力Ｃが掛かり、この力は天秤を上方向に持ち上げ
る力Ｄと天秤を横方に引き抜く力Ｅとに分散される。従
って、天秤を持ち上げる力Ｄは小さくなり、この力が低
融点合金に掛かる力となる。スプリンクラーヘッドで
は、低融点合金に掛かる力が弁体に掛かる力の約１／１
０となるように設計されているため、弁体に掛かる力が
１００Ｋｇｆであれば、低融点合金に掛かる力は１０Ｋ
ｇｆとなる。

【００１８】速動性を良好にするため、低融点合金の形
状を細くしたり、止めネジの下部を細くしたりしても、
１０Ｋｇｆという弱い力が長期間掛かっているとクリー
プで低融点合金や止めネジが変形し、また破壊して感熱
分解部分を分解させてしまうものである。

【００１９】本発明では、低融点合金に掛かる力をバネ
で緩和してさらに軽減させようとするものである。

【００２０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の感熱分解部分
について説明する。図１は本発明のスプリンクラーヘッ
ドの正面断面図、図２は要部の拡大断面図、図３は他の
実施例の要部拡大断面図である。

【００２１】実施例に示すスプリンクラーヘッドはフラ
ッシュ型であり、本体１、フレーム２、弁体３、デフレ
クター４、感熱分解部分５、および集熱板６等から構成
されている。

【００２２】本体１は、中央に導水孔７が穿設されてお
り、その下端は弁座８となっていて、外周上部は牡ネジ
９が螺設され、下端にはフランジ１０が形成されてい
る。

【００２３】フレーム２は、円筒状であり、下端は内方
フランジ１１となっていて、上端は前述本体１のフラン
ジ１０に螺合している。

【００２４】弁体３は、上部にパッキンが被着されてお
り、平時、本体１の弁座８を閉塞している。

【００２５】デフレクター４は、皿状で周囲に多数の羽
根が形成されており、羽根の上にはリング１２が載置さ
れていて、作動時、リングで吊設されるようになってい
る。デフレクター４は前述弁体３の下部に設置されてい
る。

【００２６】感熱分解部分５は、フレーム２の下部に設
置されており、ガイドポスト１３を介して弁体３を保持
している。

【００２７】ここで感熱分解部分について詳細に説明す
る。上部が外方に屈曲した一対のレバー１４、１４は、
屈曲した部分の下端が前述フレーム２の内方フランジ１
１に係合している。該レバーには上方に支持板１５が係
合し、下方には天秤１６が係合している。

【００２８】支持板１５には、下部が細くて、その先端
が半球状となった止めネジ１７が螺合されている。天秤
１６には上部にフランジ１８が形成されたシリンダー１
９が嵌合されている。

【００２９】シリンダー１９は有底筒状で、従来のスプ
リンクラーヘッドに使用されるものよりも細くて長いも
のである。該シリンダーには底部に低融点合金２０が充
填されている。この低融点合金の充填量も従来のスプリ
ンクラーヘッドに使用されているものの約１／２と少な
い量である。

【００３０】低融点合金はスプリンクラーヘッドを取り
付ける場所に応じて各種の温度のものを選択する。例え
ば一般の事務所、居間のようなところには７２℃、厨房
のように火を使うところでは９６℃、サウナのように周
囲が高温となるところには１３９℃や１８３℃の低融点
合金を使用する。

【００３１】シリンダー１９の下部には椀状のカバー２
１と集熱板６がカシメ状態で設置されている。椀状の大
きなカバーは、感熱分解部分５を覆い隠す効果と、火災
の熱を収集する効果を有している。カバーと集熱板は、
シリンダーとの接触面積が大きいため、シリンダーへの
熱の伝播は良好となっている。

【００３２】低融点合金２０の上には、プランジャー２
２が載置されている。プランジャー２２の上部は、逆円
錐形の溝２３が刻設されており、該溝には前述止めネジ
１７の細い下端部が載置されている。プランジャーの溝
２３が逆円錐形であり、止めネジの下端が半球形である
ため、これらの接触部は、円状の線接触となり、接触面
積は極めて小さいものである。

【００３３】支持板１５と天秤１６間には圧縮バネ２４
が設置されている。該圧縮バネのバネ力はあまりに強す
ぎると、火災の発生で低融点合金が溶解したときに、天
秤が下方に下がるだけとなり、レバーが外れなくなって
しまうため、あまりに強いバネは設置できない。

【００３４】次に上記構造の感熱分解部分を有する本発
明スプリンクラーヘッドの作動状態について説明する。

【００３５】火災が発生すると、火災の熱が上昇気流と
なって天井に達し、天井に取り付けたスプリンクラーヘ
ッドを熱する。スプリンクラーヘッドでは、集熱板やカ
バーが火元に近い下部に設置されており、しかも表面積
が大きくなっているため、気流の熱を多く受ける。また
集熱板やカバーは直接シリンダーに取り付けられている
ため、集熱板とカバーで受けた熱は効率よくシリンダー
に伝播される。

【００３６】シリンダーに伝播された熱は、直ぐに内部
の低融点合金へと伝播されていく。このとき、シリンダ
ー内の低融点合金は充填量が少ないため、少しの熱量で
も溶解してしまう。つまり、低融点合金に熱が伝播され
ると、短時間で溶解し感熱分解部分を分解させてしまう
ものである。

【００３７】またプランジャーと止めネジとは、プラン
ジャーの逆円錐形の溝と半球形との線接触であるため、
接触面積が小さく、プランジャーから止めネジへの熱の
伝播も極めて少ない。従って、低融点合金に伝播された
熱は、止めネジからは逃げず、低融点合金に蓄積され
る。

【００３８】スプリンクラーヘッドでは、弁体を押圧す
る力が感熱分解部分を構成する一対のレバー１４・１
４、天秤１６、シリンダー１９を介して低融点合金２０
に掛かっているため、低融点合金２０が溶融すると、プ
ランジャー２２がシリンダー１９内に没入する。する
と、天秤１６で係止されていた一対のレバー１４・１４
の係止が解かれ、それぞれのレバーの下部が外方に回動
してフレーム２の内方フランジ１１に係合していたレバ
ーの屈曲端部が外れ、感熱分解部分が分解して全ての構
成部品は下方に落下していく。

【００３９】感熱分解部分の分解落下とともに、レバー
１４の屈曲頂部で保持していたガイドポスト１３が落下
し、デフレクター４と一体となった弁体３およびデフレ
クター４で保持されていたリング１２も落下する。とこ
ろがデフレクター４は、リング１２に吊設され、またリ
ング１２はフレーム２の内方フランジ１１で係止される
仕組みとなっているため、リングが内方フランジで係止
されるとデフレクターも途中で落下が停止する。

【００４０】弁体３が落下して弁座８を開放するため、
図示しない配管で送られる水が導水孔７を通って弁座８
から噴出される。噴出された水は、途中で止まったデフ
レクター４に当たって四方に散布され、火炎にかかって
消火を行う。

【００４１】図３は本発明の他の実施例の要部拡大断面
図であり、これはシリンダー下部が細くなっているもの
である。ここではシリンダー下部の細くなった部分に低
融点合金を充填し、該低融点合金の上には上部にフラン
ジが形成されたプランジャーを載置してある。そして、
このプランジャーのフランジ下部とシリンダーの太径部
間に圧縮バネを設置してある。

【００４２】なお、実施例はフラッシュ型スプリンクラ
ーヘッドで示したが、本発明は感熱分解部分が低融点合
金を押圧する構造のものであれば、マルチ型やフレーム
ヨーク型等のスプリンクラーヘッドにも採用可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明のスプリンク
ラーヘッドは、作動性を良好にするために、低融点合金
の量を減らしてあり、そのため該低融点合金上のプラン
ジャーを押圧する止めネジの下部を細くして強度的に弱
くなったにもかかわらず、低融点合金に掛かる力を圧縮
バネで軽減したため、長期間のクリープに対しても止め
ネジや低融点合金が変形したり、破壊したりすることが
ないという速動性と信頼性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスプリンクラーヘッドの正面断面図

【図２】要部の拡大断面図

【図３】他の実施例の要部拡大断面図

【符号の説明】

１ 本体 ２ フレーム ３ 弁体 ４ デフレクター ５ 感熱分解部分 ６ 集熱板 １５ 支持板 １６ 天秤 １７ 止めネジ １９ シリンダー ２０ 低融点合金 ２１ カバー ２２ プランジャー ２４ 圧縮バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感熱分解部分がシリンダー、シリンダー
   内に充填された低融点合金、および低融点合金上に載置
   されたプランジャーから構成されており、プランジャー
   が低融点合金を押圧する構造のスプリンクラーヘッドに
   おいて、シリンダーに充填する低融点合金の量を少なく
   するとともに、感熱分解部分にはプランジャーの押圧方
   向とは逆方向に力が作用する圧縮バネを設置してあるこ
   とを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 【請求項２】 前記圧縮バネは、支持板と天秤間に設置
   されていることを特徴とする請求項１記載のスプリンク
   ラーヘッド。
3. 【請求項３】 前記圧縮バネは、シリンダー内に設置さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のスプリンクラ
   ーヘッド。