JPWO2019150687A1 - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Abstract

作動時におけるロッジメントを防止するとともに、組立が容易に行えるスプリンクラーヘッドを提供する。スプリンクラーヘッド（Ｓ１）は、給水配管と接続されるノズル（１２）を内部に有する本体（１）と、常時においてノズル（１２）を閉塞する弁（３）と、本体（１）からノズル（１２）の放水方向に延出した一対のフレーム（１４）と、フレーム（１４）の先端に設置されたデフレクター（２）と、弁（３）とデフレクター（２）との間に設置された感熱分解部（４）とを備える。Ｗ字状に屈曲されたバネ（５）は、その両端が一対のフレーム（１４）と係合され、バネ（５）の両端（５１、５２）の間の湾曲部（５３）の内側に感熱分解部（４）を収容した。

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。

スプリンクラー設備は建物内に設置されており、火災の熱を感知して自動的に作動して水を撒き消火を行う。スプリンクラーヘッドは内部にノズルを有しており、ノズルは給水源に続く配管と接続されており、常時はノズルが閉じた状態にある。火災が発生して熱によりスプリンクラーヘッドが作動するとノズルが開放され、ノズルから配管内に充填された水が放出される。スプリンクラーヘッドはノズルの出口の延長上に水を四方に飛散させるデフレクターを備えており、デフレクターに衝突した水が所定の範囲に散布され火災を鎮圧・消火する。

スプリンクラーヘッドの構成の一例として、フレーム型スプリンクラーヘッドがある。フレーム型スプリンクラーヘッドは、内部にノズルを有する本体の放水方向に馬蹄形のフレームが設置されており、フレームの先端にはノズルから放出された水を衝突させて四方へ飛散させるデフレクターが設置されている。

ノズルとデフレクターの間には常時においてノズルを閉止する弁が設置され、弁は感熱作動部によって支持されている。感熱作動部はグラスバルブや低融点合金を用いたものが広く知られている。火災の熱によって感熱作動部が動作したとき、稀にノズルの水流によって感熱作動部の構成品や弁がデフレクターに係留されてしまう現象（ロッジメント）が発生する。

ロッジメントを防止するために、弁が水流方向から外れる側へ付勢するバネが設置されたスプリンクラーヘッドがある。（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−３４６４９７号公報

上記のバネを備えたスプリンクラーヘッドは、Ｖ字型のバネの両端をフレームに係止させ中間の屈曲部を弁の側面に係止させている。感熱作動部が作動して弁が開放されるとバネの作用によって弁はノズルの放水方向から外れて外部に放出される。

上記のバネをスプリンクラーヘッドに設置する場合、感熱分解部を本体に組み込む前の段階において、バネの両端を摘んで両端を近づけるように変位させ、且つバネの中間部分には弁を係止させて本体上に設置する。しかしながら、バネによって弁はノズルの軸から外れる方向に付勢されており、弁の上に感熱分解部を組み込む作業が行い難いものであった。

あるいは、弁と感熱分解部を本体に組み込んだ後にバネを設置する場合には、弁とフレームの間にバネの端を通過させる細かい作業が必要となる。また、その際に感熱分解部へ衝撃を与えないように細心の注意を払って作業しなければならない。

そこで本発明では、上記問題に鑑み、スプリンクラーヘッドの作動時におけるロッジメントを防止するとともに、組立が容易に行え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るノズルを内部に備えた本体と、
常時においてノズルを閉塞する弁と、
本体からノズルの放水方向に延出した一対のフレームと、
フレームの先端はノズルの中心軸上で結合しており、その先端に設置されたデフレクターと、
弁とデフレクターとの間に設置された感熱分解部とを備えており、
Ｗ字状に屈曲されたバネは、その両端が一対のフレームと係合され、前記両端の間の湾曲部の内側に感熱分解部が収容されて構成されている。

バネの湾曲部の内側に感熱分解部を収容したことで、ノズルが開放された際にはバネとバネの湾曲部に収容された感熱分解部がノズルの軸から外れてバネの付勢方向に移動する。これにより感熱分解部がノズルから放出される水流によってデフレクターに係留されることを防止できる。

感熱分解部の一例として、複数枚の薄板を低融点合金で接合したリンクを用いた場合、リンクと係合される支柱とレバーを含んで構成可能である。バネの湾曲部に感熱分解部の構成品である支柱を収容する際には、バネの両端をお互いに近づける方向に力を加えて変位させると湾曲部の開口部の間隔が拡がり、湾曲部の内側に支柱を収容することが可能である。バネの両端に印加される力を解除するとバネは元の形状に戻り、湾曲部の開口部の間隔が縮小して湾曲部の内側に支柱が保持される。

バネをスプリンクラーヘッドに設置する場合、弁と感熱分解部を本体に組み込んだ後に、ノズルの中心軸に対して垂直方向からＷ字状のバネの湾曲部を支柱に近づける。すると、バネの両端が一対のフレームに接触する。そのままバネを支柱に近づけるとバネの両端と一対のフレームが干渉してバネの両端がお互いに近づく方向に変位する。この変位によって湾曲部の開口部の間隔が拡がるので湾曲部の内部に支柱を収容させる。この時点でバネを解放すると、湾曲部の内側に支柱を収容した状態でバネの両端が一対のフレームに係合される。

また、感熱分解部としてグラスバルブを用いることもできる。この場合の構成の一例として、有底円筒形状の弁を用いる。弁の底面側をノズル内に収容させ、開口側に感熱分解部の一端を係合させており、弁の開口側をバネの湾曲部の内側に収容させて構成できる。

上記に説明したように本発明では、スプリンクラーヘッドの作動時におけるロッジメントを防止するとともに、組立が容易に行える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正面図。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図。 図２における感熱分解部の拡大断面図。 図１のＩＶ−ＩＶ断面図。 バネの正面図。 図１のＶＩ−ＶＩ断面図であり、（ａ）はバネを設置する前の状態、（ｂ）はバネを設置した後の状態。 バネの変形例を備えたスプリンクラーヘッドの正面図。 フレームと支柱にバネを係止する溝を備えた変形例において、バネを設置する前のスプリンクラーヘッドの正面図。 図８におけるバネを設置する前のＩＸ−ＩＸ断面図。

図１および図２に示す本発明のスプリンクラーヘッドＳ１は、本体１、デフレクター２、弁３、感熱分解部４、バネ５から構成される。

本体１は中空状をしており、建物の天井付近に配置された配管と接続するための牡ネジ１１が外部に設けられ、内部はノズル１２となっている。ノズル１２のサイズは、ノズル１２の流量と放水圧力から導かれるＫファクターの値が３から５．８の範囲にあり、本実施形態ではＫファクターの値が５．６である。配管と接続される牡ネジ１１のサイズはＮＰＴ１／２またはＲ１／２とする。

ノズル１２の出口付近には、略矩形をしたベース１３が設置され、ベース１３からノズル１２の放水方向に伸びる一対のフレーム１４が設置されている。フレーム１４はノズルの中心軸Ａと略平行に伸びた直線部１４Ａと、直線部１４Ａの端からノズル１２の中心軸Ａに設置されたボス１５に連結される交差部１４Ｂをと備えている。図３に示すように交差部１４Ｂは直線部１４Ａよりも細く、断面形状は楕円形をしている。

ボス１５はテーパーが付された円柱状で、その先端にはデフレクター２が設置されており、デフレクター２と接する側のボス１５の直径Ｄ１は９〜１０ｍｍとなっている。ボス１５のノズル１２側の端の外周径は、デフレクター２側の直径Ｄ１よりも小径である。ボス１５のノズル１２側の外周端１５Ａは曲面形状であり、曲面の半径は１ｍｍ〜３ｍｍの範囲とし、本実施形態では２ｍｍとしている。

ボス１５の内部には牝ネジ１５Ｂが設置されており、インプレスネジ１６が螺入される。インプレスネジ１６の先端１６Ａは尖っており、斜面１６Ｂを備えている。先端１６Ａはノズル１２と対向しており、斜面１６Ｂの角度αは８０°〜１００°の範囲であり、本実施形態では９０°となっている。先端１６Ａの頂点は球面状となっており、球面半径は２ｍｍ以下が好ましく本実施形態では１ｍｍ以下としている。

インプレスネジ１６は感熱分解部４を介して弁３をノズル１２側に押圧する機能を有する。図３において、インプレスネジ１６の先端１６Ａの斜面１６Ｂに沿った延長線１６Ｃはボス１５の外周端１５Ａの曲面に対して近接または接しており、先端１６Ａの表面に沿って流れた水が外周端１５Ａを通過する際に流れの妨げとならず、乱流の発生を防いでいる。このとき、インプレスネジ１６の斜面１６Ｂとボス１５のノズル１２側の端面との間隔ａは２ｍｍ以下とし、より好ましくは１ｍｍ以下とする。これ以上間隔が広がると乱流が発生する可能性が大きくなる。

図１に示すデフレクター２は円板形状をしており、その周縁には複数の爪２１が設置されている。

弁３は平時においてノズル１２の出口を塞いでいる。弁３はバルブキャップ３１、ディスク３２、皿バネ３３から構成されている。バルブキャップ３１は、有底円筒形状をしており一端側は球状の底部３１Ａとなっている。他端側は拡径されており、段３１Ｂが設置されている。

段３１Ｂの内周側には円盤状のディスク３２が載置される。ディスク３２は中心に凹み３２Ａを有しており、凹み３２Ａには感熱分解部３の支柱４２の一端と係合される。

段３１Ｂの外周側には皿バネ３３が係止される。皿バネ３３はバルブキャップ３１の底部３１Ａから挿通される。皿バネ３３の表面はフッ素樹脂により覆われている。皿バネ３３の外周縁はノズル１２の出口端に配置され、皿バネ３３はインプレスネジ１６をボス１５の牝ネジ１５Ｂに螺入すると感熱分解部４を介して押圧され弾性変形により潰れた形状になる。その際、フッ素樹脂がシール材の役目をしてノズル１２を封止する。

感熱分解部４はリンク４１、支柱４２、レバー４３から構成される。リンク４１は火災の熱により作動する感熱体であり、２枚の薄い金属板４４を低融点合金で接合して構成されている。低融点合金は６０〜２００℃の範囲内に融点を持つものを使用しており、融点が７２℃や９６℃の低融点合金が一般的に使用されている。

略四角形をした２枚の金属板４４は、一方の端に穴４５を有しており、他方の端にはコ字型の欠如部４６が設置されている。２枚の金属板４４は低融点合金により接合されている。その際、一方の金属板４４の穴４５の位置には、他方の金属板４４の欠如部４６が重ね合わされる。接合後のリンク４１の２つの穴４５には、それぞれ支柱４２とレバー４３が挿通される（図４参照）。

支柱４２は短冊型であり、一端はノズル１２の出口に設置された弁３のディスク３２と係合され、他端はレバー４３の先端に係合される。前述のように支柱４２はリンク４１の穴４５に挿通されている。支柱４２の中間には突起４７が設置されており、突起４７の付近に設置された溝４７Ａにリンク４１を係止している。

レバー４３は細長い板を略Ｌ字型に屈曲させて構成している。前述のようにレバー４３の一端側はリンク４１の穴４５に挿通されている。レバー４３の他端側は支柱４２と係合しており、レバー４３には支柱４２の先端が係合される溝４８が設置されている。

溝４８が設置された面の裏側の面には、凹部４９が設置されている。凹部４９は溝４８よりもレバー４３の他端よりに設置される。凹部４９にはインプレスネジ１６が接触している。インプレスネジ１６の先端がレバー４３の凹部４９を押圧すると、レバー４３には支柱４２が係止されている溝４８を支点として回転する力が作用する。しかしながらレバー４３の一端側にはリンク４１の穴４５が挿通されており、レバー４３の回転を阻止している。これにより感熱分解部４を構成するリンク４１、支柱４２、レバー４３は係合状態を維持している。またインプレスネジ１６は感熱分解部４を介して弁３をノズル１２側に押圧保持している。

図５に図示するバネ５は、バネ用線材を略Ｗ字型に形成したものである。バネ５の２つの端５１、５２は図６（ｂ）に示すようにフレーム１４、１４に係止される。バネ５の端５１、５２の間に位置する湾曲部５３は円弧状に湾曲して構成されており、湾曲部５３はＣ字型をしている。湾曲部５３の内側には支柱４２が収容される。

図６（ａ）に示すバネ５は、フレーム１４に係止される前の状態であり、このとき湾曲部５３の開口部５４の間隔Ｌ１は、支柱４２の幅Ｌ２よりも狭く、湾曲部５３の内側に支柱４２を収容できない。バネ５をフレーム１４に係止する際、端５１、５２を互いに近づく方向に力を加えるとバネ５は弾性変形して開口部５４の間隔Ｌ１が広がる。このとき湾曲部５３の内部に支柱４２を収容させた状態で端５１、５２に印加された力を解放すると、湾曲部５３の内側に支柱４２が保持され、端５１、５２がフレーム１４、１４に係止される（図６（ｂ）参照）。

図４において、ノズルの中心軸Ａとフレーム１４、１４を通過する線Ｂに対して、バネ５の端５１、５２はレバー４３側のフレーム１４の外周と係合している。湾曲部５３の内側に収容された支柱４２は、バネ５の作用によりレバー４３側に付勢されており、スプリンクラーヘッドＳ１が作動するとバネ５および支柱４２はレバー４３の方向へ移動する。

バネ５をスプリンクラーヘッドＳ１に組み込む手順について説明する。

先ず、スプリンクラーヘッドＳ１の本体１に弁３と感熱分解部４を組み込む。この後、バネ５をフレーム１４に係止させ、且つ湾曲部５３の内側に支柱４２を収容させる。バネ５はリンク４１と弁３の間を通過させ、バネ５の開口部５４と支柱４２が向かい合うように、図６（ａ）に矢印Ｃで示した方向（ノズルの中心軸Ａに対して垂直方向）へ移動させる。するとバネ５の端５１、５２がフレーム１４に干渉して、端５１、５２がお互いに近づくように弾性変形するとともに、湾曲部５３の開口部５４が拡張する。

さらにバネ５を矢印Ｃ方向へ移動させると、支柱４２が開口部５４を通過して湾曲部５３の内部に収容される。この状態でバネ５を解放すると、バネ５の両端５１、５２はフレーム１４に係止され、湾曲部５３の内側に支柱が保持された状態となり、バネ５のスプリンクラーヘッドＳ１への取付が完了する。

続いて火災時におけるスプリンクラーヘッドＳ１の動作を説明する。

スプリンクラーヘッドＳ１はデフレクター２が上向きに設置されており、常時において、ノズル１２は図示しない配管と牡ネジ１１により接続されている。ノズル１２の内部には加圧水が充填されているが、ノズル１２は弁３および感熱分解部４により閉塞されている。

火災時が発生してリンク４１の低融点合金が溶融すると、レバー４３が回転してレバー４３と係合している金属板４４が支柱４２と係合している金属板４４から引き剥がされる。これにより感熱分解部４の係合状態は解除され、リンク４１、支柱４２、レバー４３の係合が外れるとともに支柱４２によって支えられていた弁３はノズル１２から離れて脱落し、ノズル１２が開放される。

このとき、バネ５はフレーム１４、１４に係止され、バネ５は図２の矢印Ｄで示す方向に付勢されているので、バネ５は支柱４２を湾曲部５３の内側に保持したままノズル１２から放出される水流の方向から外れて矢印Ｄの方向に移動してスプリンクラーヘッドＳ１の外部に放出される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これ以外の構造、作用を以下に記載する。

先に説明した実施形態において、レバー４３のインプレスネジ１６と係合する箇所の形状は凹部４９としたが、これに限らず突起形状にすることができる。その際、インプレスネジ１６の先端形状は前記突起形状に対応する凹みや溝に変更可能である。

バネ５の変形例として図７に示すスプリンクラーヘッドＳ２のように、バネ５の湾曲部５３の内側にバルブキャップ３１を収容させて構成可能である。より具体的には、バルブキャップ３１の他端側の縁に形成された鍔部３１Ｃとベース１３の間に配置されたバルブキャップ３１の外周部に湾曲部５３を係合させることができる。このような構成にすることで、感熱分解部としてグラスバルブが使用されたスプリンクラーヘッドにもバネ５を適用可能となる。

図１〜図７に示す実施形態では、デフレクター２が上向きに設置された上向型スプリンクラーヘッドについて説明したが、バネ５は下向型スプリンクラーヘッドや側壁型スプリンクラーヘッドにも適用可能である。

図４および図６において、バネ５はレバー４３が配置された方向から支柱４２に向かって取付られていたが、これと逆の方向から設置することも可能である。バネ５はスプリンクラーヘッドの作動時においてノズル１２からの水流により感熱分解部４の構成品がデフレクター２に係留されるのを防止するものであるから、デフレクター２の形状に合わせてバネ５の設置位置を適宜選択可能である。

例えば側壁型スプリンクラーヘッドの場合、ノズルの延長上に配置されたデフレクターの近傍に補助デフレクターが設置されているケースがあるが、バネ５を補助デフレクターから離れる方向に付勢させて構成可能である。

また、図８及び図９に示す変形例では、フレーム１４にバネ５と係合する溝１４Ｃが設置されている。溝１４Ｃは一対のフレーム１４、１４が互いに対向する面に設置されている。さらに支柱４２にも同様な溝４２Ａが設置されている。このような構成によりバネ５の上下方向の位置ズレを抑えて所定の位置にバネ５を安定して配置することができる。

Ｓ１ スプリンクラーヘッド
１ 本体
２ デフレクター
３ 弁
４ 感熱分解部
５ バネ
１２ ノズル
１３ ベース
１４ フレーム
１５ ボス
１６ インプレスネジ
２１ 爪
３１ バルブキャップ
３２ ディスク
３３ 皿バネ
４１ リンク
４２ 支柱
４３ レバー
５１、５２ バネの端
５３ 湾曲部
５４ 開口部

Claims (7)

1. 給水配管と接続されるノズルを内部に備えた本体と、
   常時において前記ノズルを閉塞する弁と、
   前記本体から前記ノズルの放水方向に延出した一対のフレームと、
   前記フレームの先端は前記ノズルの中心軸上で結合しており、その先端に設置されたデフレクターと、
   前記弁と前記デフレクターとの間に設置された感熱分解部とを備えており、
   Ｗ字状に屈曲されたバネは、その両端が一対の前記フレームと係合され、前記両端の間の湾曲部の内側に前記感熱分解部が収容されていることを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 前記感熱分解部は、複数枚の薄板を低融点合金で接合したリンクが用いられており、リンクと係合される支柱とレバーを含む請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
3. 前記バネの湾曲部の内側に支柱が収容されている請求項１または請求項２記載のスプリンクラーヘッド。
4. 前記感寝部分解部としてグラスバルブが用いられている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
5. 前記弁は有底円筒形状をしており、弁の底面側は前記ノズル内に収容され、弁の開口側に前記感熱分解部の一端が係合されており、前記弁の開口側を前記バネの湾曲部の内側に収容されている請求項１〜請求項４の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
6. 前記フレームには前記バネと係合される溝が設置されている請求項１〜請求項５の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
7. 前記支柱には前記バネと係合される溝が設置されている請求項１〜請求項６の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
   

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