JPH11206907A - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のスプリンクラーヘッドは、全ての構成
部品が金属材料でできていたため金属色だけであり、取
り付ける部屋に合わせた色にすることが困難であった。
また塩素、酸、アルカリ等の腐食性ガスが発生するよう
な部屋にスプリンクラーヘッドを取り付けた場合、構成
部品が腐食して漏洩したり、或いは腐食生成物で弁が固
着して作動不能になったりすることがあった。 【解決手段】 本発明のスプリンクラーヘッドは、構成
部品が耐熱性と耐腐食性を有する樹脂やセラミックス等
の非金属材料である。これらの非金属材料に金属材料を
埋設しておくと、さらに機械的強度を向上させることも
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火災発生時に消火
液を噴出して消火を行うスプリンクラーヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】消火用スプリンクラーヘッドは、火災が
発生したときに消火液を噴出させて消火を行う。そのた
めスプリンクラーヘッドは火災の熱に耐えられなければ
ならない。また消火用スプリンクラーヘッドは設置後、
建物が取り壊されるまでその機能を保持し、如何なる場
合でも火災時には作動して消火を行わなければならない
ことから、スプリンクラーヘッドの構成部品は長期間に
わたって腐食しないものでなければならない。それ故、
従来のスプリンクラーヘッドは、構成部品が耐熱性や耐
腐食性に優れたステンレスや青銅等の金属材料で作られ
ていたものである。

【０００３】ここで従来のマルチ型のスプリンクラーヘ
ッドとフレームヨーク型のスプリンクラーヘッドについ
て簡単に説明する。

【０００４】図３は従来のマルチ型スプリンクラーヘッ
ドの正面断面図である。マルチ型スプリンクラーヘッド
は、本体１０、デフレクター２０、弁体部３０、感熱分
解部分４０、集熱板５０等の構成部品から構成されてお
り、全ての構成部品は金属で作られている。

【０００５】本体１０は、下部にフランジ１１を有する
円筒状で上部の外側には図示しない配管と接続するため
の牡ネジ１２が螺設されており、内側は円形状のノズル
１３となっている。本体下部のフランジ１１の内側には
後述デフレクターと螺合するための牝ネジ１４が螺設さ
れている。またノズル下端には先端が鋭利な環状となっ
た弁座１５が形成されている。本体は、スプリンクラー
ヘッドの取り付け時、取り付け工具で係合して強い力で
配管に螺合すること、そして本体の加工は、鍛造や切削
で行うことから、機械的強度に優れ、しかも鍛造と切削
加工のしやすい銅合金が用いられている。

【０００６】デフレクター２０は椀状であり、側面の円
周上には消火液を均一散布するための複数のスリット２
１・・・が一定間隔で刻設されている。またデフレクタ
ー２０の上部側面には、前述本体フランジ１１の牝ネジ
１４と螺合するための牡ネジ２２が螺設されている。該
デフレクターはプレス加工と切削加工が容易な燐青銅の
ような銅合金で作られている。

【０００７】弁体部３０は、パッキン３１、弁３２、ガ
イドポスト３３から構成されている。弁３２の下側には
球状の突起が付されている。この球状突起の一点を押圧
することにより上側全域に均等な力がかかり、上側の軟
質金属のパッキン３１が本体１の弁座１５に均一に食い
込んで水密を保つようになる。弁とガイドポストは鍛造
により製造するため、黄銅のような銅合金が使用されて
おり、パッキンは焼鈍で非常に軟化する純銅が使用され
ている。

【０００８】感熱分解部分４０は、低融点合金４１、一
対のレバー４２、４２、シリンダー４３、プランジャー
４４および他の構成部品から成り立っている。感熱分解
部分は平時、弁体部３０を保持しており、作動時（火災
発生時）に低融点合金４１がシリンダー４３からが溶融
流出することにより、感熱分解部分の力のバランスが崩
れて感熱分解部分が分解し、それにより弁座１５が開い
て消火液がノズル１３より噴出するものである。レバー
は小さな部品であり、ここに大きな力が掛かるため、こ
こには機械的強度に優れ、腐食破壊を起こしにくいステ
ンレスが使用されている。シリンダーには低融点合金を
充填し、該低融点合金をプランジャーで押圧するもので
あるため、シリンダーとプランジャーは低融点合金への
熱の伝播を良好にする銅合金で作られている。

【０００９】集熱部５０は、熱伝導性の良好な金属材料
を用いた集熱板５１と固定ネジ５２から成り、固定ネジ
５２を集熱板５１の中央の貫通孔に通してカシメにて固
定し、固定ネジ５２の内径部の牝ネジ５３をシリンダー
４３の下部の牡ネジ４５と螺合することで、集熱板５１
に集まった火災の熱をシリンダー４７を介して低融点合
金４１に伝播する。集熱板の材料は熱伝導性の良好な銅
合金である。

【００１０】図４は従来のフレームヨーク型スプリンク
ラーヘッドの正面断面図である。フレームヨーク型スプ
リンクラーヘッドは、本体６０、デフレクター７０、弁
体部８０、感熱分解部分９０から構成されており、全て
の構成部品は金属で作られている。

【００１１】本体６０は、上部の外側に図示しない配管
と接続するための牡ネジ６１が螺設されており、内側に
は円形状のノズル６２が穿設されている。本体下部には
環状で先端が鋭利となった弁座６３が形成されている。
該弁座の両側からは一対のフレームヨーク６４が馬蹄形
に突出しており、フレームヨークの交点がボス６５とな
っている。ボス６５には締め付けネジ６６が螺入されて
いる。本体６０は、複雑な形状をしているため、ロスト
ワックス法で製造している。ロストワックス法では湯流
れの良好な銅合金が使われている。また締め付けネジ６
６は、市販のステンレス製である。

【００１２】デフレクター７０は多数の羽根が形成され
た皿状であり、ボス６５の下端に固定されている。デフ
レクターは、複数の羽根を形成するためにプレス加工を
行うが、プレス加工には銅合金が適している。

【００１３】弁体部８０は、弁８１とパッキン８２から
成り、弁８１の一側に銅製のパッキン８２を被着してあ
る。パッキン８２は前述鋭利な弁座６３に食い込むこと
により、ノズル６２内の消火液の漏洩を防止している。
弁８１は円盤状であり、一側を後述感熱分解部分の支柱
と係合させるために、溝８３を形成しておくが、円盤と
溝を一度に加工するためにはプレス加工が効率的であ
る。プレス加工には銅合金が適している。パッキン８２
は、前述マルチ型スプリンクラーヘッド同様純銅の薄板
を使用する。

【００１４】感熱分解部分９０は、支柱９１、天秤９
２、シリンダー９３、プランジャー９４、可動片９５、
図示しない低融点合金等から構成されている。図中支柱
を途中から二点鎖線で描いてあるが、これは支柱が傾斜
していて図に現れていない部分である。感熱分解部分９
０は支柱９１の一端が弁８０の溝８３に係合しており、
可動片９５が締め付けネジ６６に係合している。従っ
て、締め付けネジ６６を締め付けることにより、感熱分
解部分９０を介して弁体部８０が押圧され、弁体部のパ
ッキン８２が弁座６３に食い込むようになる。感熱分解
部分は重要な構成部品であり、長期間にわたって腐食や
変形が起こってはならない。感熱分解部分の支柱や天秤
は、穴をあけたり曲げたりするためプレス加工で作製す
るが、耐腐食性、高機械強度、プレス加工性にはステン
レスが適している。シリンダーとプランジャーには、シ
リンダー内に充填した低融点合金に熱を効率よく伝播さ
せるため、熱伝導性の良好な銅合金を用いる。低融点合
金はＳｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄ等を合金にしたもの
で、これらの配合比率により所定の溶融温度が得られ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述従来のス
プリンクラーヘッドは、全ての構成部品が金属材料で構
成されていたため、材料からの加工に多大な手間がかか
っていたばかりでなく、複雑な形状に加工するための機
械や工具の調達に費用がかかっていた。そして従来のス
プリンクラーヘッドは、弁体部では弁がパッキンで覆わ
れているように部品点数が多いものであった。

【００１６】また従来のスプリンクラーヘッドでは、部
屋の色に合わせてスプリンクラーヘッドに着色を施す場
合、メッキや塗装となるが、メッキでは金、銀、銅およ
びそれらの合金色のような金属色にしか着色できないた
め、部屋と調和した適宜な色を得ることが困難であっ
た。そしてスプリンクラーヘッドの塗装では、スプリン
クラーヘッドの構造が複雑であるため、塗装が困難であ
った。これらの表面処理は製造価格を高価にするばかり
でなく、表面処理材は安定性に欠けるため、長年月のう
ちに表面処理材が剥離して耐腐食性が劣化したり見栄え
が悪くなったりするという問題もあった。

【００１７】さらにまた従来のスプリンクラーヘッド
は、銅合金やステンレスのように比較的耐腐食性に優れ
た金属で作製されていても、環境の悪い部屋に取り付け
た場合、腐食により破壊して消火液が漏洩したり、或い
は腐食生成物が弁体部や感熱分解部分を覆ってしまい、
火災発生時に弁が外れなかったり、感熱分解部分が分解
しなかったりするという事故を起こすことがあった。こ
の環境の悪い部屋とは、塩素消毒をして塩素が大量に発
生する屋内プール、酢を大量に使うため酢酸が発生する
寿司店の厨房、酸やアルカリやハロゲンのような腐食ガ
スが発生する化学実験室等である。このような部屋にス
プリンクラーヘッドを取り付けると、スプリンクラーヘ
ッドが如何に耐腐食性に優れたステンレスや銅合金を使
用しているといえども、スプリンクラーヘッドの構成部
品が腐食して消火液の漏洩や作動不能を起こしてしまう
ものである。本発明は、従来の金属製スプリンクラーヘ
ッドよりも製造が容易であって、所望の着色が極めて容
易に行え、しかも非常に環境の悪い部屋に取り付けても
消火液の漏洩や作動不能とならないスプリンクラーヘッ
ドを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、近年のプ
ラスチックやセラミックス等の非金属材料は耐熱性があ
り、しかも耐腐食性に優れていることに着目して本発明
を完成させた。

【００１９】本発明は、構成部品が耐熱性と耐腐食性に
優れた非金属材料で構成されていることを特徴とするス
プリンクラーヘッドである。

【００２０】本発明では非金属材料で充分な機械的強度
や硬さが得られないときには、非金属材料の内部に補強
材として金属材料を埋設することもできる。このように
非金属材料の内部に金属材料を埋設すると、充分な機械
的強度が得られるばかりでなく、表面は樹脂で覆われて
いるため耐腐食性が良好となり、しかも簡単に所望の色
に着色することもできる。

【００２１】本発明のスプリンクラーヘッドにおいて、
非金属材料から構成部品を作る場合、その製造方法は切
削加工、焼成加工、射出成形加工等である。切削加工は
旋盤、フライス盤、ボール盤等の刃物を用いて製造する
方法である。焼成加工は粉末状の非金属材料を型で圧縮
成形してから炉のような加熱装置で焼き固める方法であ
る。そして射出成形加工は非金属材料を高温となったシ
リンダー内で溶融し、溶融状態となった非金属材料を型
内に射出して所定の形状にする方法である。非金属材料
を成形するときに、大量生産と寸法精度の両方を兼ね備
えた製造方法は、射出成形加工である。

【００２２】本発明で使用する耐熱性のある非金属材料
とは、火災の熱でスプリンクラーヘッドが作動する前に
変形したり破壊したりしない程度に耐熱性のあるもので
ある。また本発明に使用する耐腐食性のある非金属材料
とは金属材料の中でも耐腐食性に優れたステンレスより
もさらに耐腐食性に優れたものである。本発明に使用し
て好適な非金属材料としては、ポリブチレンテレフタレ
ートのような合成樹脂やアルミナのようなセラミックス
等である。

【００２３】以下、図面に基づいて本発明のスプリンク
ラーヘッドを説明する。図１は本発明のマルチ型スプリ
ンクラーヘッドの正面断面図であり、図２は本発明のフ
レームヨーク型スプリンクラーヘッドの正面断面図であ
る。

【００２４】実施例に示すマルチ型スプリンクラーヘッ
ドは取り付ける部屋との調和を主眼としたもので、特に
デフレクターを所望の色に着色した。本発明のマルチ型
スプリンクラーヘッドの構造、形状は、前述従来のマル
チ型スプリンクラーヘッドと殆ど同一であるため、図面
では表してあっても説明は省略してある部分がある。

【００２５】本体１１０は、配管に取り付け時、レンチ
のような取り付け工具で係合して漏洩しないように配管
に強く螺合するため大変大きな力が掛かるが、これに耐
えられるような非金属材料も存在する。しかしながら、
このように機械的強度に優れた非金属材料は材料費が大
変に高価となるため、ここでは安価な銅合金を使用し
た。

【００２６】デフレクター１２０は、取り付け後、天井
面から最も目立つため、天井と調和した色合いが必要で
ある。そこでデフレクターには茶系の天井と調和した同
色系の耐熱性プラスチックを使用した。

【００２７】従来のマルチ型スプリンクラーヘッドで
は、弁体部にパッキン、弁、ガイドポストの３つの構成
部品により構成されていたが、耐熱性プリント基板を用
いることで弁とパッキンを１つの構成部品にすることが
できる。つまり従来のスプリンクラーヘッドでは、本体
の弁座との密閉に軟金属のパッキンが必要不可欠なもの
であったが、本発明のスプリンクラーヘッドでは多少柔
軟性を有する耐熱性プラスチックだけを用いることによ
り、弁座が弾性のある耐熱性プラスチックに食い込んで
水密を保つようになる。つまり本発明のスプリンクラー
ヘッドは、部品点数が従来のスプリンクラーヘッドより
も少なくなっている。

【００２８】感熱分解部分１４０の構成部品であるシリ
ンダー、プランジャーについては、前述のように熱伝導
性の点から銅合金とするが、他の構成部品であるレバ
ー、天秤等は非金属材料である。感熱分解部分を構成す
る部品は形状が小さく大きな力が掛かるため、特に機械
的強度と耐腐食性に優れたセラミックス材料のうちから
アルミナを使用した。

【００２９】集熱部１５０は、火災の熱を集めてシリン
ダーに伝播するものであるため、従来の熱伝導性の良好
な銅合金を使用する。集熱部は天井面に露出するため、
デフレクターと同色の塗料で塗装しておくと、インテリ
アデザイン的に調和が採れるようになる。

【００３０】次に本発明のフレームヨーク型スプリンク
ラーヘッドについて説明する。

【００３１】フレームヨーク型スプリンクラーヘッド
は、本体１６０、デフレクター１７０、弁体部１８０、
感熱分解部分１９０から構成されている。

【００３２】本体１６０は、耐熱性樹脂を射出成形で作
られている。本体上部の外側には図示しない配管と接続
するための牡ネジ１６１が螺設されており、内側には円
形状のノズル１６２が穿設されている。本体下部には環
状で先端が鋭利となった弁座１６３が形成されている。
該弁座の両側からは一対のフレームヨーク１６４、１６
４が馬蹄形に突出しており、フレームヨークの交点がボ
ス１６５となっている。ボス１６５には樹脂製の締め付
けネジ１６６が螺入されている。本体１６０には、金属
の補強材１６７が埋め込まれている。補強材１６７は、
ノズル１６２のところでは環状となってノズルを回周し
ており、ボス１６５のところでは締め付けネジを横切っ
てつながっている。この締め付けネジの部分は締め付け
ネジと螺合する穴が穿設されている。つまり補強材１６
７は、樹脂製のフレームヨーク内で全て連続しており、
フレームヨーク内に感熱分解部分を設置して該感熱分解
部分で弁体部を弁座に強力に押し付けても、それに耐え
られるだけの機械的強度を有しているものであり、また
該補強材が適当なバネ力（たわみ）となってスプリンク
ラーヘッドの作動を確実にするようになる。

【００３３】デフレクター１７０は、多数の羽根が形成
された皿状であり、ボス１６５の下端に固定されてい
る。デフレクターは、耐熱性の樹脂板をプレス加工で打
ち抜いて作られている。

【００３４】弁体部１８０は、多少柔軟性を有する樹脂
性の弁１８１だけである。弁１８１は外側に環状の段部
１８２が形成された壺状である。段部１８２が前述本体
の鋭利な弁座１６３に押圧されるものであるが、弁１８
１は柔軟性があるため鋭利な弁座１６３が該弁に食い込
んでノズル１６２内の消火液を漏洩させない。

【００３５】感熱分解部分１９０は、金属を全く使用し
ないグラスバルブ１９１である。グラスバルブは、内部
にアルコールと少量の空気が充填されており、火災が発
生すると内部のアルコールが気化して内部の空気内に充
満して、ついにはアルコールの気化圧力でグラスバルブ
を破壊してしまうものである。感熱分解部分１９０は、
ガラス製のグラスバルブと耐熱樹脂製の押さえ片１９２
から成り、腐食する金属を全く使用していない。

【００３６】デフレクターを茶系の耐熱性樹脂で作った
本発明のマルチ型スプリンクラーヘッドを、色がやはり
茶系となった天井に取り付けたところ、スプリンクラー
ヘッドが全く奇異に映らず、調和したものとなってい
た。

【００３７】また金属が全く表面に露出していない本発
明のフレームヨーク型スプリンクラーヘッドと従来の金
属製フレームヨーク型スプリンクラーヘッドを塩水噴霧
試験装置（ＪＩＳ Ｃ ００２３）により６７２時間
（４週間）の試験を行ったところ、従来のフレームヨー
ク型スプリンクラーヘッドは弁体部や感熱分解部分に腐
食生成物が大量に発生していたが、本発明のフレームヨ
ーク型スプリンクラーヘッドは全く腐食していなかっ
た。

【００３８】なお実施例では感熱分解部分を有する所謂
閉鎖型のマルチ型スプリンクラーヘッドとフレームヨー
ク型スプリンクラーヘッドで説明したが、本発明は平時
デフレクターがフレーム内に収納されていて火災発生時
にデフレクターが一定距離だけ落下するフラッシュ型ス
プリンクラーヘッドや、感熱分解部分が設置されてな
く、他の火災感知機の信号で送られて消火液を散布する
開放型のスプリンクラーヘッドにも適応できることは言
うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスプリン
クラーヘッドは、構成部品に耐熱性の非金属材料を用い
たことから、火災発生時にスプリンクラーヘッドが変形
することなく正常な消火液の散布ができ、しかも耐腐食
性に優れているため腐食の激しい箇所に取り付けても腐
食するようなことがないという信頼性があり、また型に
より大量生産ができるため均一化した品質のものが安価
に製造できるうえに部品点数も削減できるという経済性
に優れており、さらには色も成形前に所望の色に着色で
きることから塗装の手間も省けるばかりでなく、インテ
リアデザイン的に優れているという従来のものには期待
できない優れた効果を奏するスプリンクラーヘッドであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチ型スプリンクラーヘッドの正面
断面図

【図２】本発明のフレームヨーク型スプリンクラーヘッ
ドの正面断面図

【図３】従来のマルチ型スプリンクラーヘッドの正面断
面図

【図４】従来のフレームヨーク型スプリンクラーヘッド
の正面断面図

【符号の説明】

１１０ 本体 １２０ デフレクター １３０ 弁体部 １４０ 感熱分解部分 １５０ 集熱部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構成部品が耐熱性と耐腐食性に優れた非
   金属材料で構成されていることを特徴とするスプリンク
   ラーヘッド。
2. 【請求項２】 前記構成部品は、マルチ型スプリンクラ
   ーヘッドのデフレクターであ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】 前記構成部品は、弁体部であることを特
   徴とする請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
4. 【請求項４】 前記構成部品は、型によって成形された
   ものであ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。
5. 【請求項５】 前記構成部品は、所望の色に着色されて
   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。
6. 【請求項６】 前記構成部品には、内部に金属が埋設さ
   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。