JPS60249978A - 自動開閉型消火用スプリンクラヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動開閉型消火用スプリンタラヘッドに関する
ものである。

し従来の技術］ スプリンタラヘッドの一形式としてピストン型の弁体の
一端側に配置されたパイロット室の圧力を制御するため
に熱応動アクチュエータを用いたものがある。この自動
開閉型消火用スプリンクラヘッドでは熱応動アクチュエ
ータが水道と接続され、弁体の他端側に圧力を及ぼすよ
うになっている。周囲温度の変化に対応してパイロット
室の圧力は水道の水圧と相対的に変化し、これにより弁
体が開閉される。　゛ スプリンタラヘッドを開閉させるパイロット室は、例え
ば米国特許第３，７０２，１６０号明細書、米国特許第
３，７４６，０９８号明細書、米国特許第３．７４８．
１１６号明細書、米国特許第３，７５７，８６６号明細
書、米国特許第４，３５９，０９８号明細書などに開示
されている。これらのスプリンクラヘッドは構造が非常
に複雑であり、可動のシール部材から洩れが生じ、また
水道の水圧が変化すると弁体の動作点（温度）が変化す
るなどの欠点がある。

そこで、弁体を直接作動させるワックス（熱膨張体）な
どを用いた熱応動アクチュエータを備えたスプリンクラ
ヘッドも例えば米国特許第３，７３４．１９１号明細書
、米国特許第３，８０２，５１０号明細書、米国特許第
３，９１１，９４０号明細書などに開示されている。こ
の直接動作型のスプリンクラヘッドの欠点は、弁体を効
果的に閉鎖するためにばね部材を必要とすること、アク
チュエータの動作が比較的遅いことなどである。

後者の自動開閉型消火用スプリンクラヘッドにおける欠
陥は米国特許第３，９２４，６８７号明細書に開示され
たスプリンクラヘッドで明らかである。このスプリンク
ラヘッドは従来の直接動作型の開閉弁と直列に接続した
開放弁にストレートに働〈従来の可溶リンクを使用して
いる。直接動作型アクチュエータの動作点（温度）より
も高い可溶リンクの融点を選択することにより、開閉弁
はストレート開放弁が開く前に強制的かつ完全に開かれ
る。

米国特許第３，９２４，６８７号明細書に開示されたス
プリンクラヘッドでは、２種の弁を備えているので、構
造が複雑でコストが高いという欠点がある。

［発明が解決しようとする問題点１ そこで、本発明の目的は、構成が簡単でありながら周囲
温度の変化に対応して正確に弁体が開閉する信頼性の高
い自動開閉型消火用スプリンクラヘッドを提供すること
にある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は入口と出口
を区画するハウジングと、前記ハウジングにより保持さ
れかつ入口から出口への間の液の流れを阻止する閉鎖状
態と入口から出口への液の流れを許す開放状態とに移動
可能の弁体と、前記弁体を閉鎖状態にロックするラッチ
腕と、前記ラッチ腕を解除し前記弁体を開放状態に移動
可能とするアクチュエータと、所定の周囲温度に感応し
て前記ラッチ腕を解除するように前記ラッチ腕を作動さ
せるセンサと、前記弁体に連結されていて周囲温度が所
定の温度以上で前記弁体を開放状態に移動させかつ周囲
温度が所定の温度以上で前記弁体を閉鎖状態に付勢する
形状記憶合金からなるコイルとを具備したものである。

［作用］ ハウジング１３に備えられた熱交換用開口２８は形状記
憶合金からなるコイル１７．７０を収容する環状室２５
へ周囲の空気を循環させる。コイル１７．７０は周囲温
度に応じて伸縮するようになっている。ハウジング１３
に支持されたラッチ腕１４が通常は弁体１２を係止して
ロックし、火災発生時センサ１６とアクチュータ１５に
よりラッチ腕１４が弁体１２のロックを解除し、弁体１
２が開く。

ラッチ腕１４を解除するアクチュエータ１５は１対のロ
ッド６５がデフレクタ３３の下面に移動可能に支持され
、かつセンサ１６の運動に対応してラッチ腕１４を押し
広げる。

［発明の実施例コ 本発明を実施例に基づいて説明する。第１〜４図に示す
ように、本発明による自動開閉型消火用スプリンクラヘ
ッド１１は弁体１２（第２図）がハウジング１３に支持
されており、この弁体１２は第１〜３図に示す閉鎖状態
と第４図に示す開放状態とに移動可能になっている。ス
プリンクラヘッド１１には１対のラッチ腕１４（第２図
）がハウジング１３に支持され、ラッチ腕１４を解除す
るためのアクチュエータ１５とセンサ１６が弁体１２に
支持されている。スプリンクラヘッド１１は弁体１２を
開閉するアクチュエータとしての形状記憶合金からなる
コイル１７を備えてあり、このコイル１７はハウジング
１３と弁体１２との間に支持されている。

形状記憶合金については、ｒｓＭＥプラス−新しい工業
材料Ｊ　（Ａ、Ｄ、ミカエル、Ｗ、Ｂ、ハート共著−「
冶金材料技術」第１２巻第８号１９８０年８月発行）、
「銅合金の記憶は保存エネルギを助けるＪ　（ｒ　Ｉ　
ＮＣＲＡＪ−１９８０年２月発行）、「形状記憶効果真
鍮を用いたアクチュエータの設計要領」（英国サフォー
ク・イブスウィッチのデルタ・メモリ・メタル社発行）
などに開示されているものが使用される。

スプリングラヘッド１１はハウジング１３に円筒部１８
を備えている。この円筒部１８は入口２１と出口２２と
の間に延びる軸線方向の流路１９を形成している。円筒
部１８の上端部は図示してない水道管などに螺合され、
水などの消化液が供給されるようになっている。ハウジ
ング１３には円筒部１８を取り囲む外筒２４が備えられ
、この外筒２４と円筒部１８との間に環状室２５を形成
する。このため、外筒２４の上端部は径内方へ延びるカ
ラー２６をもって円筒部１８に結合される。

外筒２４の下端部は環状板２７を介して円筒部１８の下
端部と結合される。外筒２４に複数個の開口２８が周方
向に間隔を存して形成される。円筒部１８の内周面には
スリーブ２９が固く嵌合され、環状室２５が流路１９か
ら熱遮蔽される。

弁体１２は半球形をなすヘッド３１を備えており、第１
〜３図に示す閉鎖位置では流路１９の下方部分に配置さ
れている。弁体１２の閉鎖状態でヘッド３１はこれに８
′着したＯリング３２をスリーブ２９の内周面に係合さ
れ、出口２２を完全に密封している。弁体１２の下面に
円板形のデフレクタ３３がこの中央部分３４を結合され
る。デフレクタ３３は第１〜３図に示す弁体１２の閉鎖
状態で環状板２７に接近して割溝３６を設けられる。

割溝３６はデフレクタ３３に周方向に間隔を存して多数
形成され、弁体１２が開くと消火液が所定の広がり（パ
ターン）をもって噴出されるようになっている。

第３図に示すように、弁体１２は付属部品として１対の
ストラット３７を備えており、このストラット３７は環
状室２５の軸線方向に延びかつ周方向に間隔を存して配
置される。ストラット３７の下端部は環状板２７の穴３
８を貫通してデフレクタ３３の上面に固定される。スト
ラット３７の上端部にはフランジ３９が結合され、コイ
ル１７の上端部を衝合支持している。

第２図に示すように、弾性体からなるラッチ腕１４は円
筒部１８の外周面に周方向に間隔を存して設けた軸線方
向の溝に保持される。ラッチ腕１４の上端部は円筒部１
８に固定される一方、下端部は円筒部１８に対して弾性
的に径外方へ変形し得るように支持されている。ラッチ
Ｉ？ｌｉ！１４の下端部は環状板２７の穴４０とデフレ
クタ３３の穴４１を貫通し、径内方へ突出するフック４
２を備えている。フック４２は弁体１２の閉鎖状態でデ
フレクタ３３の下面に係合される。ラッチ腕１４のフッ
ク４２にはこの径方向内端から径外方かつ斜め下方へ突
出するカム４３が設けられる。

第３図に示すように、センサ１６には熱収集体５１とこ
れにより保持された形状記憶合金からなるコイル５２と
が内臓される。熱収集体５１はデフレクタ３３の下面４
４に固定した中空のハブ５４を有する上部円板５３と、
この上部円板５３に固定された中空のハブ５６を有する
中間円板５５と、さらに中間円板５５に固定された中空
のハブ５８を有する下部円板５７とから構成される。中
空のハブ５４，５６．５８は円筒室５９を形成しており
、形状記憶合金からなるコイル５２を収容している。中
間ハブ５６と下部ハブ５８との周壁に円筒室５９の内部
に連通ずる複数個の開口６１が形成される。

第４図に示すように、アクチュエータ１５はデフレクタ
３３の下面に固定された１対の一直線に並ぶ断面長方形
の案内筒６４を備えている。案内筒６４の内端は上部円
板５３のハブ５４（第３図）に衝合する。ロッド６５が
各案内筒６４に摺動可能に支持され、この外端は弁体１
２の閉鎖状態で第２図に示すようにフック４２の内端部
に係合する。ロッド６５のテーパ状の内端は、上部円板
５３のハブ５４を貫通し、これに嵌合されたピストン６
７の円錐端部に係合している。ピストン６７はデフレク
タ３３の中心開口６９と一直線に並んでいる。

第５図に示す実施例では、スプリンタラヘッド７１は第
１〜４図に示した実施例と対応する部材を備えており、
これらの部材には共通の符号が付しである。この実施例
では、ハウジング１３の内部に径内方へ突出する上端突
出部７３と、径外方へ突出する下端突出部７４とを備え
た１対の上部ブラケット７２が支持され、これに形状記
憶合金からなるコイル７０の上端７５が保持される。１
対の下部ブラケット７６は径内方へ突出しかつフランジ
７８に固定された下端突出部７７と、径外方へ突出する
上端突出部７９とを備えており、上端突出部７９がコイ
ル７０の下端部８１を保持する。□ １対のストラット８２が環状室２５の内部に配置される
。ス］−ラット８２の上端部はフランジ７８に固定され
、下端部はハウジング１３の下部環状板８４の穴８３を
貫通し、かつデフレクタ３３に固定される。

次に、本考案による自動開閉型消火用スプリンクラヘッ
ドの作動について説明する。保護区域にスプリンクラヘ
ッド１１を設置する場合、スプリンクラヘッド１１の円
筒部１８が水道などの適当な消火液を供給する装置のね
じ継手（図示せず）に螺合される。保護区域内で爆発が
生じて周囲湿度が高くならない限り、スプリンクラヘッ
ド１１は第１〜３図に示すように弁体１２が開鎖状態に
あって非作動状態に保持される。第２図に示すように、
形状記憶合金からなるコイル１７はハウジング１３に固
定された環状板２７とフランジ３９との間に拡開されて
いる。

しかし、保護区域で火災が発生すると、周囲温度が高く
なり、空気が開口２８（第２図）を経て環状室２５の内
部へ流入する。これに応じてコイル１７の温度も高くな
る。周囲温度が所定の濃度、例えば１２０°Ｆ（４８，
９°Ｃ）よりも高くなると、コイル１７が変形温度に達
し、コイル１７が環状板２７とフランジ３９との間隔よ
りも僅かに縮んでフランジ３９から離れる。しかし、弁
体１２はその閉鎖状態でラッチ腕１４により押さえられ
、ラッチ腕１４のフック４２がデフレクタ３３の下面４
４に係合されたままとなっている。

周囲温度が設定温度、例えば１３５°Ｆ　（５７，２’
Ｃ）まで高くなると、コイル５２が変形温度を超え、第
３図に示す円筒室５９の内部でコイル５２を軸方向に伸
長させる。円筒室５９の内部における熱伝達はハブ５６
．５８の開口６１から流入する空気により達せられる。

コイル５２の伸長はピストン６７を押し上げてデフレク
タ３３の開口６９（第２図）へ突出させる。このピスト
ン６７の運動は第２図に示す１対のロッド６５を互いに
隔離させ、ロッド６５の外端によりフック４２を径外方
へ押す。ラッチ腕１４が径外方へ変形されてフック４２
がデフレクタ３３の下面から外れる。

したがって、弁体１２が流路１９の液圧により押し下げ
られ、第４図に示す開放位置へ移動する。

弁体１２が開放位置へ移動する時、デフレクタ３３の軸
線方向の運動に対してフック４２は穴４１（第２図）の
内方へ相対移動し、ストラット３７（第３図）は環状板
２７の穴３８により案内されて軸線方向に移動する。弁
体″″Ｉ２を開放するのに必要とされるストラット３７
の軸線方向の移動量はコイル１７の縮み量により決定さ
れる。

弁体１２が開くと入口２１へ供給された消火液は出口２
２を経て保護区域へ放出される。この消火液はデフレク
タ３３により放散され、所要の放散パターンを形成する
。消火液が放出されている間、スリーブ２９は環状室２
５の内面を区画する円筒部１８を熱絶縁する。放出され
る消火液と環状室２５との間の熱伝達量が少ないので、
コイル１７の早すぎる伸長（戻り）が抑えられる。

保護区域の鎮火は周囲温度の低下を伴う。センサ１６の
コイル５２が変形温度（記憶温度）以下になると、ピス
トン６７を円筒室５９（第３図）の内方へ引き戻すよう
に作用する。周囲温度がコイル１７の変形温度以下にな
ると、コイル１７は第２．３図に示す伸長状態となる。

このコイル１７の伸びはハウジング１３の底部に支持し
た環状板２７とフランジ３９との間に力を及ぼし、フラ
ンジ３９とストラット３７を環状室２５において上方へ
移動させる。ストラット３７の上方移動は弁体１２を引
き上げて出口２２を閉鎖する。これにより消火液の放出
が止められる。弁体１２が完全に閉じる前にデフレクタ
３３の穴４１の上縁部はカム４３に係合し、ラッチ腕１
４を径外方へ撓ませ、ラッチ腕１４が穴４１を通過でき
るように働く。

弁体１２が完全な閉鎖状態になると、弾性体からなるラ
ッチ腕１４は径内方へ戻り、デフレクタ３３の下面４４
にフック４２を係合させる。これにより弁体１２は再び
開鎖状態にロックされる。

弁体１２の開放と閉鎖の繰返し動作は周囲温度の変化に
応じて上述のように達せられる。

第５図に示す実施例では、スプリンクラヘッド７１が保
護区域の周囲温度の変化に対応して同様に作動する。し
かし、形状記憶合金からなるコイル７０は、第１・〜４
図に示したスプリンクラヘッド１１のコイル１７とは逆
に、通常は巻き軸線方向に縮められた形状となっている
。弁体１２の運動はフランジ７８、ストラット８２およ
びデフレクタ３３を保持するコイル７０により制御され
る周囲温度がコイル７０の変形湿度よりも高くなると、
コイル７０が伸長して軸線方向に移動させる力が発生す
る。しかし、この移動はフランジ７８、ストラット８２
およびラッチ＠１４により係止されているデフレクタ３
３により制限される。

コイル５２の予め設定された変形湿度よりもさらに周囲
温度が高くなると、センサ１６とアクチュエータ１５に
よりラッチｌ！１４が径外方へ変形される。ラッチＩｆ
！１４がデフレクタ３３から解除されると、第４図に示
すスプリンクラヘッド１１のラッチ腕１４の場合と同様
に弁体１２が開放状態へ移動する。

周囲温度がコイル７０の変形温度よりも低くなると、コ
イル７０の軸線方向の縮みにより第５図に示すように弁
体１２が絞られる。このコイル７０が縮むとブラケット
７６を介してコイル７０を保持するフランジ７８、スト
ラット８２およびデフレクタ３３が上述のように引き上
げられる。したがって、弁体１２は完全な閉鎖状態に戻
され、ラッチ腕１４により自動的にロックされる。

上述の説明から明らかなように、本発明は種々の変更実
施態様が可能である。したがって、本発明は明細書に詳
細に説明した事柄に限定されないで実施し得るものであ
る。

［発明の効果］ 本発明は火災発生時、弁体１２を開くアクチュエータと
して形状記憶合金からなるコイル１７゜７０を使用して
いるので、その動作力が大きく、したがって、弁体１２
の開放動作が確実である。

しかも、鎮火した場合に周囲温度が低下すると、再び形
状記憶合金が元の形状に戻り、弁体１２を確実完全に閉
じるので、無駄な消火液の数州を回避することができる
。一旦弁体１２が閉じられると、弁体１２はラッチ腕１
４により係止されるので、弁体１２の完全な閉鎖状態が
維持される。弁体１２の開く温度は形状記憶合金のもつ
変形ｍ度により決まり、この動作温度は極めて精度が高
いので、誤作動を生じる恐れがなく、火災発生時のみ弁
体１２が確実に開く。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る自動開閉型消火用ス
プリンクラヘッドの非作動状態を示す斜視図、第２図は
第１図の１１２−２による正面断面図、第３図は第２図
の線３−３による側面断面図、第４図は自。動量閉型消
火用スプリンク〉ヘッドの作動状態を示す斜視図、第５
図は本発明の第２実施例に係る自動開閉型消火用スプリ
ンクラヘッドの正面断面図である。 １１ニスプリンタラヘツド　１２：弁体　１３：ハウジ
ング　１４：ラッチ腕　１５：アクチュエータ　１６：
センサ　１７：コイル　１８：円筒部　１９：；流路　
２１：入口　２２：出口　２４：外筒　２５：環状賓　
２７：環状板　２８：開口　３３：デフレクタ　３７：
ストラット　４２ニアツク　５１：熱収集体　５２：コ
イル　５９：円筒室　６４：案内筒　６５：ロッド　６
７：ピストン　７０：コイル 特許出願人　ニー　ニス　ファイヤ コントロール　コーポレイション 代理人　弁理士　山水　俊夫 ＦＩ　Ｇ、　Ｊ ＦＩＧ、４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　入口と出口を区画するハウジングと、前記ハウ
   ジングにより保持されかつ入口から出口への間の液の流
   れを阻止する閉鎖状態と入口から出口への液の流れを許
   す開放状態とに移動可能の弁体と、前記弁体を閉鎖状態
   にロックするラッチ腕と、前記ラッチ腕を解除し前記弁
   体を開放状態に移動可能とするアクチュエータと、所定
   の周囲温度に感応して前記ラッチ腕を解除するように前
   記ラッチ腕を作動させるセンサと、前記弁体に連結され
   ていて周囲温度が所定の温度以上で前記弁体を開放状態
   に移動させかつ周囲温度が所定の温度以下で前記弁体を
   閉鎖状態に付勢する形状記憶合金からなるコイルとを具
   備することを特徴とする自動開閉型消火用スプリンクラ
   ヘッド。
2. （２）　前記ラッチ腕が前記熱応動コイルの運動に対応
   して前記弁体を閉鎖状態に再ロックするようになってい
   る特許請求の範囲（１）に記載の自動開閉型消火用スプ
   リンクラヘッド。