KR20140106521A

KR20140106521A - 스프링클러 헤드

Info

Publication number: KR20140106521A
Application number: KR1020147014181A
Authority: KR
Inventors: 야스아키 고이와; 료타로 지바
Original assignee: 센주스푸린쿠라 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2014-09-03
Also published as: JP3196269U; JPWO2013105241A1; KR101926695B1; WO2013105241A1

Abstract

(과제)
본 발명은, 부압 스프링클러 설비에 설치되는 스프링클러 헤드의 밸브체를 노즐단으로부터 분리하기 위한 힘이 작은 힘으로 해결되는 스프링클러 헤드를 제공한다.
(해결수단)
본체(1)의 일단에 급수원과 연결된 배관과 접속 가능한 노즐(6)을 구비하고 있으며, 노즐(6)의 출구는 화재의 열에 의하여 분해되어 작동하는 감열분해부(4)에 의하여 지지된 밸브체(3)에 의하여 폐쇄되어 있으며, 노즐(6)의 출구 근방에 설치된 스프링(S)은 밸브체(3)의 외주부의 일부를 노즐(6)의 출구로부터 분리하는 방향으로 가압하고 있으며 또한 스프링(S)은 노즐(6)과 밸브체(3)의 동축상태를 해제하는 방향으로 밸브체(3)를 가압하고 있다.

Description

스프링클러 헤드{SPRINKLER HEAD}

본 발명은 소화용(消火用)의 스프링클러 헤드(sprinkler head)에 관한 것이다.

스프링클러 헤드는 건물내의 천장면이나 벽면에 설치되고, 일단(一端)에 급수원(給水源)과 연결된 배관(配管)과 접속 가능한 노즐(nozzle)을 구비하고, 타단(他端)에는 감열분해부(感熱分解部)가 설치되어 있다. 평시에 있어서 감열작동부(感熱作動部)는 노즐을 폐쇄하는 밸브체(valve體)를 지지하고 있다.

상기 스프링클러 헤드의 일례로서, 배관내가 부압(負壓)인 부압 스프링클러 설비에 대응한 스프링클러 헤드가 있다(예를 들면 특허문헌1 참조).

도9에 나타내는 특허문헌1의 스프링클러 헤드는, 급수배관과 접속된 노즐을 폐쇄하고 있는 「밀봉판(密封板)」을 노즐단(nozzle端)으로부터 분리하는 방향으로 가압(加壓)한 「스프링(spring)」이 설치되어 있다. 상시(常時)에 있어서 「밀봉판」은 「저융점합금(低融點合金)」이 갖추어진 감열분해부에 의하여 지지되어 있지만, 화재의 열에 의하여 「저융점합금」이 용융(溶融)됨으로써 감열분해부가 분해되어 작동하면 「밀봉판」의 지지가 해제되어 「밀봉판」은 노즐단으로부터 개방 가능하게 된다. 이때에 노즐내는 부압이며 「밀봉판」은 노즐단에 흡착된 상태이지만, 상기 「스프링」의 가압력에 의하여 노즐내의 부압에 저항해서 「밀봉판」이 노즐단으로부터 분리되어 노즐이 개방된다.

특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개평11-206908호

상기의 스프링클러 헤드는 「밀봉판」의 전체 둘레를 「스프링」에 의하여 가압하고 있었지만, 노즐의 지름이 커지게 될수록 「스프링」의 가압력도 크게 하여야만 한다는 문제가 있었다. 또한 상기에 추가하여 노즐로부터 분리된 「밀봉판」이 노즐내의 부압에 의하여 흡인되어 다시 노즐을 폐쇄하는 것을 방지하는 구성으로 하여야만 한다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명에서는, 상기 문제를 감안하여 부압 스프링클러 설비에 설치되는 스프링클러 헤드의 밸브체를 노즐단으로부터 분리시키기 위한 힘이 작은 힘으로 해결되고, 또한 한번 노즐로부터 분리된 밸브체가 노즐내의 부압에 의하여 흡인되어 다시 노즐을 폐쇄하는 것을 방지할 수 있는 스프링클러 헤드를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이하의 스프링클러 헤드를 제공한다. 즉 본 발명은, 본체의 일단에 급수원과 연결된 배관과 접속 가능한 노즐을 구비하고 있으며, 노즐의 출구 부근으로부터 방수방향으로 연장된 프레임부의 선단에 결합되어 화재의 열에 의하여 분해되어 작동하는 감열분해부에 의하여 지지된 밸브체에 의하여 노즐이 폐쇄되어 있으며, 노즐의 출구 근방에 설치된 스프링은 밸브체를 노즐의 출구로부터 분리하고 또한 스프링은 노즐과 밸브체의 동축상태를 해제하는 방향으로 밸브체를 가압하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구조의 스프링클러 헤드는, 배관의 내부가 부압인 부압 스프링클러 설비에 설치된다. 화재시의 열에 의하여 감열분해부가 작동해서 밸브체의 지지가 해제되었을 때에, 밸브체는 스프링의 힘에 의하여 노즐의 출구로부터 분리되어 개방된다. 또한 밸브체가 노즐의 출구로부터 분리된 상태를 유지하기 위하여 노즐의 축과 밸브체의 축을 동축상태로 되지 않게 함으로써, 개방된 밸브체가 다시 노즐내의 부압에 의하여 흡인되어 노즐을 막는 것을 방지한다.

밸브체가 폐쇄된 상태에 있어서 동축이었던 노즐의 축과 밸브체의 축은, 밸브체가 개방되면 노즐의 축과 밸브체의 축의 동축상태가 해제된다. 밸브체가 개방되었을 때에 노즐과 밸브체가 동축의 상태라면 노즐내의 부압에 의하여 밸브체가 노즐측으로 흡인되기 쉬운 상태가 되지만, 밸브체가 개방된 상태에 있어서 노즐과 밸브체가 동축이 아닌 경우에는 노즐내의 부압에 의하여 밸브체를 노즐측으로 흡인시키는 힘이 미치는 범위가 감소한다. 구체적으로 설명하면 노즐의 축과 밸브체의 축이 평행이며 2개의 축 사이에 소정의 간격을 구비하는 경우에, 노즐내의 부압이 밸브체에 작용하는 면적이 감소하거나 혹은 노즐의 축에 대하여 밸브체의 축이 기울어져 있는 경우에는, 밸브체와 노즐 출구단의 간격이 밸브체상에 있어서 가까운 부분과 먼 부분이 발생하고, 먼 부분에 있어서는 노즐내의 부압에 의한 흡인력이 작아지므로 밸브체가 노즐측으로 흡인되는 것을 제지할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 밸브체에는 스프링이 장착되어 있으며, 스프링이 무부하의 상태에서는 노즐의 중심축에 대하여 밸브체의 중심축은 기울어진 위치관계에 있다.

이에 따라 스프링클러 헤드가 작동해서 스프링의 작용에 의하여 밸브체가 노즐로부터 멀어졌을 때에, 밸브체의 중심축이 노즐의 중심축에 대하여 기울어져 있기 때문에 노즐로부터 물이 방출되면 기울어진 상태의 밸브체에 충돌한다. 밸브체가 기울어져 있기 때문에 밸브체는 경사방향으로 비산하여, 노즐의 중심축의 연장선상에 설치된 디플렉터와 간섭하지 않고 스프링클러 헤드의 외부로 방출된다. 혹은 스프링의 가압력을 증가시켜 스프링클러 헤드가 작동했을 때에 스프링의 가압력에 의하여 밸브체를 스프링클러 헤드의 외부로 튕겨 나가게 하는 것도 가능하다. 또한 노즐의 방수방향이 하측을 향하여 설치되는 하향형 스프링클러 헤드(下向型 sprinkler head)에서는, 스프링클러 헤드가 작동했을 때에 밸브체는 자체 중량 및 스프링의 가압에 의하여 비스듬히 하방으로 변위해서 노즐단으로부터 멀어지고, 노즐의 중심축의 연장선상에 설치된 디플렉터와 간섭하지 않고 밸브체와 스프링을 스프링클러 헤드의 외부로 방출시킬 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링의 일단측은 밸브체를 지지하는 밸브체 지지부이며, 타단측은 노즐 근방에 설치되는 지지부로서 구성된다.

이에 따라 스프링을 형성할 때에는, 와이어 모양의 스프링재를 굴곡시켜 구성할 수 있다. 또는 평판 모양의 스프링재를 절곡하여 일단측에 밸브체 지지부를 형성하고, 타단측에 지지부를 형성하는 것도 가능하다. 그때에 밸브체 지지부를 밸브체의 외주부를 따라 밸브체의 상면 및 하면을 덮도록 절곡하여 밸브체를 지지하는 구성으로 하면 밸브체를 스프링에 고정시켜 설치할 수 있다. 또한 상기의 구성으로 함으로써 스프링 자체를 크게 할 수 있으며, 스프링에 의한 변위량이나 가압력을 증대시킬 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링의 지지부는 노즐 출구의 환상 돌기부에 삽입하여 설치된다.

스프링의 지지부를 노즐 출구의 환상 돌기부에 삽입시켜서 설치함으로써 스프링클러 헤드를 조립할 때에 스프링의 지지부와 노즐을 동축상에 설치할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 밸브체 지지부와 지지부를 접속하는 연결부를 프레임으로부터 90° 회전한 방향으로 배치해서 구성한다.

이에 의하면 스프링클러 헤드가 작동했을 때에 밸브체의 축이 프레임의 방향으로 향하는 것을 방지하고, 노즐로부터 방출되는 물의 기세에 의하여 밸브체가 프레임에 충돌하는 것을 피할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링은 밸브체의 노즐측의 면에서 노즐보다 외측의 외주부의 일부를 가압하고 있다.

이에 의하면 종래의 스프링클러 헤드에 있어서는 스프링이 밸브체의 전체 둘레를 가압하고 있으며, 스프링이 밸브체를 가압하는 방향이 노즐의 방수방향이었기 때문에 밸브체에 걸리는 부압 이상의 가압력을 가하지 않으면 밸브체는 개방되지 않았다. 본 발명의 스프링클러 헤드에서는, 밸브체가 노즐의 축과 밸브체의 축이 다른 방향 예를 들면 밸브체의 외주부의 일부에만 집중해서 스프링으로 가압시킴으로써 밸브체에는 항상 기우는 듯한 힘 또는 밸브체와 노즐의 동축상태를 해제하는 힘을 작용시킨다. 감열분해부가 분해되어 작동했을 때에는, 상기 스프링에 의하여 밸브체는 기울어지면서 또한 밸브체와 노즐의 동축상태를 해제시키면서 노즐 출구로부터 멀어지기 때문에 작은 힘으로 노즐을 개방시킬 수 있다. 예를 들면 글라스(glass)에 흡착되어 있는 흡입반(吸入盤)을 분리할 때에 흡입반의 중심부를 잡아당겨도 좀처럼 흡입반을 분리할 수 없지만, 흡입반의 가장자리를 걷어 올리면 간단하게 흡입반을 분리할 수 있는 것과 같은 원리이다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링은 노치를 구비하는 링 형상을 하고 있으며, 각각의 단은 서로 멀어지는 방향으로 굴곡되어 있다.

스프링을 링 형상으로 형성함으로써 노즐 출구의 외주에 삽입시켜서 설치 가능하며, 이에 따라 밸브체의 외주부의 일부만을 가압하는 스프링의 위치결정을 할 수 있다.

또한 링의 각각의 단을 서로 멀어지는 방향으로 굴곡시킴으로써, 노치 부분에 있어서 링의 축방향으로의 변위량을 확보할 수 있으며, 밸브체의 노치부와 접촉하는 부분만을 가압할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링은 링 형상이며, 링의 가장자리의 일부가 외측으로 연장되어 형성되고, 상기 연장부가 절곡되어 판스프링부가 형성되어 있다.

상기와 마찬가지로 링 모양으로 함으로써, 노즐 출구의 외주에 삽입시켜 설치 가능하고 또한 링 가장자리의 일부를 외측으로 연장시켜서 상기 연장부를 접어 구부려 판스프링부를 형성함으로써, 밸브체의 판스프링부가 접촉하는 부분만을 가압할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 밸브체는 상기 스프링이 결합되는 스프링 결합부가 밸브체 외주부에 형성되어 있다.

밸브체에 스프링이 결합되는 스프링 결합부를 설치함으로써, 스프링 결합부에만 스프링의 가압력을 작용시킬 수 있으며, 밸브체가 기울어져 동작하는 힘을 가압할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링에는 회전을 방지하는 본체와의 결합부가 형성되어 있다.

본체와의 결합부를 설치함으로써 스프링이 회전해서 소정의 가압위치로부터 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

상기의 본 발명에 대해서는, 스프링클러 헤드는 노즐의 방수방향이 상향인 상향형 스프링클러 헤드(上向型 sprinkler head)이다.

상기의 스프링을 상향형 스프링클러 헤드에 적용함으로써 스프링클러 헤드의 감열분해부가 작동하였을 경우에는 확실하게 밸브체를 노즐단으로부터 분리하여 개방시킬 수 있다. 또한 노즐로부터 방출되는 물에 의하여 밸브체를 스프링클러 헤드의 외부로 방출시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 부압 스프링클러 설비에 설치되는 스프링클러 헤드의 밸브체를 스프링으로 가압시켜서, 밸브체를 기울어진 상태로 개방시킴으로써 노즐단으로부터 밸브체를 분리시키기 위한 힘이 작은 힘으로 해결되고, 또한 한번 노즐로부터 분리된 밸브체가 노즐내의 부압에 의하여 흡인되어 다시 노즐을 폐쇄하는 것을 방지할 수 있는 스프링클러 헤드를 제공할 수 있다.

[도1] 본 발명의 스프링클러 헤드의 정면도
[도2] 도1의 Ｘ-Ｘ 단면도
[도3] 도1의 Ｙ-Ｙ 단면도
[도4] 도2의 밸브체 부분의 확대 단면도 : (a) 평시, (b) 작동시
[도5] 본 발명의 스프링클러 헤드가 설치된 스프링클러 설비의 계통도
[도6] 판스프링의 변형예 : (a) 평시, (b) 작동시
[도7] 도6의 판스프링의 측면도
[도8] 밸브체의 변형예 : (a) 밸브체 부분의 확대 단면도, (b) 밸브체의 평면도
[도9] 종래의 스프링클러 헤드의 단면도
[도10] 제2실시형태의 스프링클러 헤드의 단면도
[도11] (a) 도10의 밸브체 및 스프링 부분만의 평면도, (b) 도10의 밸브체 부분의 확대 단면도(작동후), (c) 스프링 부분만의 측면도
[도12] (a) 제2실시형태의 스프링 변형예1의 사시도, (b) 상기의 스프링을 조립한 스프링클러 헤드의 밸브체 부분의 확대 단면도(작동후), (c) 상기의 스프링의 편(40a)의 평면도 : 폴부를 설치한 상태
[도13] (a) 제2실시형태의 스프링 변형예2의 사시도, (b) 상기의 스프링을 스프링클러 헤드에 조립한 상태(스프링만 도면에 나타냄)

제1실시형태( 도1 ∼ 도5 )

이하에서는 제1실시형태의 스프링클러 헤드(sprinkler head)에 대해서 도1∼도5를 참조하여 설명한다.

스프링클러 헤드(A)는, 본체(本體)(1), 디플렉터(deflector)(2), 밸브체(valve體)(3), 감열분해부(感熱分解部)(4), 감열체(感熱體)(5)로 구성된다.

본체(1)는 외주면(外周面)에 소화설비배관(消火設備配管)과 접속하는 수나사를 구비하고 있으며, 내부(內部)에는 배관내의 물을 방출시킬 수 있는 노즐(nozzle)(6)이 형성되어 있다. 노즐(6)의 출구측의 단면(端面)(6A) 근방에는, 상기 단면(6A)으로부터 노즐(6)의 방수방향(放水方向)(도1 및 도2의 상측방향)으로 연장된 2개의 프레임(frame)(7)이 설치되고, 상기 프레임(7)에는 노즐(6)의 축선(軸線)상에서 교차하는 보스부(boss部)(8)가 형성되어 있다.

보스부(8)의 선단(先端)에는 노즐(6)로부터 방수된 물을 충돌시켜 사방으로 비산(飛散)시키는 디플렉터(2)가 고정되어 설치되어 있다. 디플렉터(2)는 원반모양을 하고 있으며, 가장자리에는 복수의 노치(notch)가 형성되어 있다(도2에 있어서 노치를 도면에 나타내는 것은 생략). 보스부(8)의 내부에는 암나사(8A)가 형성되어 있다. 암나사(8A)에는 후술하는 임프레스 나사(impress screw)(21)가 결합되고, 임프레스 나사(21)의 선단이 감열분해부(4)를 결합하고 있다.

노즐(6)의 출구측의 프레임(7, 7) 사이에는 후술하는 스프링(S)을 결합하기 위한 플랜지부(flange部)(6B)가 형성되어 있으며 또한 플랜지부에는 오목부(6C)가 형성되어 있다.

밸브체(3)는 노즐(6)을 폐쇄(閉鎖)하는 것으로서 노즐(6)의 출구단(出口端)에 배치되고, 후술하는 감열분해부(4)에 의하여 노즐(6)측으로 가압(加壓)되어 있다. 밸브체(3)와 노즐(6)의 단면(6A) 사이에는 밀봉재(密封材)(3A)가 삽입되어 있다. 밀봉재(3A)는 점착제(粘着劑)에 의하여 밸브체(3)측에 부착되어 있지만, 노즐(6)의 단면(6A)에 부착하더라도 좋다.

밸브체(3)의 노즐 단면(6A)측에는 스프링(S)이 설치되어, 밸브체(3)의 외주부(外周部)의 일부를 밸브체(3)가 열리는 방향으로 가압하고 있다. 스프링(S)은 도3에 나타나 있는 바와 같이 링(ring) 형상을 하고 있으며, 노즐 단면(6A)으로부터 노즐(6)의 외주부에 삽입된다. 스프링(S)의 외주 가장자리의 일부에는 외측(外側)으로 연장된 연장부(延長部)(S1)(도3에서 점선으로 나타낸다)가 형성되어 있으며, 상기 연장부(S1)를 굴곡시켜 스프링부(S2)를 설치하고 있다. 스프링부(S2)는 링부의 내주 가장자리로부터 내측(內側)으로 연장시켜 설치할 수도 있다.

스프링부(S2)에 의하여 밸브체(3)의 외주부의 일부만이 개방방향(開放方向)으로 가압되어, 감열분해부(4)가 분해되어 작동했을 때에는 스프링부(S2)의 작용에 의하여 밸브체(3)를 노즐 단면(6A)으로부터 분리할 수 있다.

스프링부(S2)와 대향하는 측에는 본체(1)의 플랜지부(6B)와 결합되도록 연장된 결합부(S3)가 형성되어 있다. 결합부(S3)의 선단(S4)(도면중에 점선으로 나타낸다)은 폭이 넓게 형성되어 있으며, 스프링(S)을 노즐(6)의 외주부에 삽입했을 때에, 결합부(S3)를 플랜지부(6B)의 오목부(6Ｃ)내에 결합시키면서 굴곡해서 설치하면 선단(S4)은 플랜지부(6B)와 결합된다.

결합부(S3)를 오목부(6Ｃ)의 내측에 결합시킴으로써 스프링(S)의 회전을 방지하는 작용을 구비한다. 또한 결합부(S3)의 선단(S4)을 플랜지부(6B)와 결합시킴으로써 스프링(S)의 탈락을 방지하는 작용을 구비한다. 상기 실시형태에서는 결합부(S3)가 1군데만 설치되어 있었지만, 본체(1)의 오목부(6C)는 2군데 있으므로 이에 맞춰 결합부(S3)를 2군데 설치하는 것도 가능하다. 그때에 연장부(S1)는 2개의 결합부(S3) 사이에 예를 들면 일방(一方)의 프레임(7)측에 설치하는 것도 가능하다.

감열분해부(4)는, 레버(lever)(10), 지주(支柱)(11), 천칭(天秤)(12)으로 구성되어 있다. 감열분해부(4)는 각각의 부품과 후술하는 감열체(5)를 조합시켜서 구성되어 있으며, 각각의 부품에는 하중(荷重)이 인가된 상태에서 조립되어 있다.

레버(10)는 단면(斷面)이 L자모양으로 되어 있으며, 보스부(8)측의 표면(表面)에는 반구홈(半球groove)(10A)이 새겨져 형성되어 있고, 이면(裏面)에는 반구홈(10A)보다 내측에 V자홈(10B)이 새겨져 형성되어 있다.

지주(11)는 대략 타원형상으로 중앙에 구멍(11A)이 형성되고, 상기 구멍의 단부(端部)로부터는 결합 가지(結合 branch)(11B)가 구멍(11A)으로부터 외측으로 굴곡되어 있으며, 구멍(11A)의 타단(他端)으로부터는 피벗지지 가지(pivot支持 branch)(11C)가 결합 가지(11B)와 동일한 방향으로 굴곡되어 있다. 지주(11)의 양단(兩端)은 나이프 에지(knife edge)로 되어 있다.

천칭(12)은 일단(一端)이 굵은 폭으로 된 굽은 목모양으로서, 굵은 폭부에는 반구모양의 돌기(突起)(12A)가 형성되고, 타단은 경사방향으로 굴곡된 결합부(12B)가 형성되어 있다.

감열체(5)는, 실린더(cylinder)(14), 가용합금(可溶合金)(15), 피스톤(piston)(16)으로 구성되고, 실린더(14)는 바닥을 구비하는 원통형상을 하고 있으며 내부에 가용합금(15)이 넣어져 있다. 이 가용합금(15)은 용융상태의 합금재료를 실린더(14)에 주입하여 경화(硬化)시킴으로써 일체화(一體化)된다. 또한 도면에 나타낸 가용합금(15)을 미리 실린더(14)의 내부에 삽입하여 일체화하더라도 좋다. 실린더(14)의 바닥면의 외부측에는 절구형상의 결합구멍(14A)이 형성되어 있다.

상기의 구성으로 이루어지는 감열체(5)는, 레버(10), 지주(11), 천칭(12)에 포함되어 감열분해부(4)의 유닛(unit)을 구성한다. 이하에 유닛의 구성을 나타낸다.

레버(10)의 반구홈(10A)이 임프레스 나사(21)의 반구모양의 선단과 결합하고, 레버(10)의 단부가 천칭(12)의 결합부(12B)와 결합하고 있다. 또한 레버(10)의 Ｖ자홈(10B)이 지주(11)의 일단과 결합하고, 지주(11)의 타단이 밸브체(3)의 Ｖ자모양의 홈과 결합하고 있다. 레버(10)의 단부와 결합하고 있는 천칭(12)은 지주(11)의 구멍(11A)에 삽입되고, 도2중에 하면(下面)이 되는 곳이 지주(11)의 피벗지지 가지(11C)상에 올라타 있다.

지주(11)의 결합 가지(11B)에는 실린더(14)의 결합구멍(14A)이 결합하고 있다. 실린더(14)내에 삽입된 피스톤(16)의 구멍(16A)에는 천칭(12)의 반구모양의 돌기(12A)가 결합하고 있다.

본체(1)에 있어서 보스부(8)의 암나사(8A)로부터 임프레스 나사(21)를 결합시켜 가면, 임프레스 나사(21)의 선단으로부터 감열분해부(4)로 하중이 인가됨과 아울러 밸브체(3)를 노즐(6)측으로 가압하여 노즐(6)을 폐쇄한다.

감열분해부(4)는, 밸브체(3)와 임프레스 나사(21)에 의하여 항상 하중이 인가된 상태가 되어, 지주(11)의 결합 가지(11B)로부터 실린더(14)로 힘이 작용함과 아울러, 천칭(12)의 반구모양의 돌기(12A)로부터 피스톤(16)으로 힘이 작용하여 가용합금(15)에 압축력이 작용된다.

다음에 제1실시형태의 스프링클러 헤드(A)의 작동에 대해서 설명한다.

본 발명의 스프링클러 헤드는, 부압 스프링클러 설비(負壓 sprinkler 設備)에 설치되어 있으며 배관내가 부압이 되도록 유지되어 있다. 부압 스프링클러 설비에 관해서는 일본국 특허 제3264939호 공보나 일본국 공개특허 특개2004-201746호 공보에 기재되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

스프링클러 헤드(A)는 도5에 나타나 있는 바와 같이 지붕(130)의 하측 즉 옥내에 설치된 소화설비배관(P)의 입설부(立設部)(131)에 스프링클러 헤드(ＳＨ)의 수나사가 접속되고, 디플렉터(2) 및 노즐(6)의 방수방향이 지붕(130)측(상향(上向))을 향하도록 설치되어 있다.

스프링클러 헤드(A)의 근방에는 화재감지기(火災感知器)(K)가 설치되어 있다. 화재감지기(K)는 화재를 감지하면 급수장치(給水裝置)를 기동시켜서 배관(P)에 물을 공급한다.

화재가 발생하면, 화재의 열에 의하여 주위온도가 상승해서 스프링클러 헤드(A)의 실린더(14)가 열을 흡수하여 실린더(14)내의 가용합금(15)이 녹는다. 한편 화재감지기(K)는 주위온도의 상승에 의하여 작동해서 작동신호를 출력한다.

가용합금(15)이 용융(溶融)되면 피스톤(16)이 실린더(14)내로 몰입(沒入)하여 감열분해부(4)의 힘의 균형이 무너져서, 천칭(12)이 피벗지지 가지(11C)의 선단을 지점으로 하여 반구모양의 돌기(12A)가 피스톤(16)측으로 회전한다. 천칭(12)의 회전에 의하여 천칭(12)의 결합부(12B)에 대한 레버(10)의 하단부의 결합이 빠져서 그 하단부는 반구홈(10A)을 지점으로 하여 회전한다. 레버(10)의 회전에 따라 지주(11)도 레버(10)와의 결합이 해제되어 감열분해부(4)가 분해되어 작동한다.

밸브체(3)를 지지하고 있던 감열분해부(4)가 분해됨으로써 밸브체(3)를 노즐(6)측으로 가압하고 있던 힘이 해방되므로 밸브체(3)는 개방 가능한 상태가 된다. 스프링(S)이 밸브체(3)를 노즐 단면(6A)으로부터 분리시키는 방향으로 작용해서 밸브체(3)는 노즐(6)로부터 분리되고, 노즐(6)내 및 배관내가 가압되어 밸브체(3)를 흡인하는 힘이 약해져 노즐(6)이 개방된다. 도4에 나타나 있는 바와 같이 작동하기 전의 스프링클러 헤드(도4(a))에 있어서는, 노즐(6)의 축(6E)과 밸브체(3)의 축(3E)이 동축(同軸)으로 되어 있지만, 작동후의 스프링클러 헤드(도4(b))에 있어서는, 노즐(6)의 축에 대하여 밸브체(3)의 축이 기울어진 상태로 되어 있다.

스프링클러 헤드(A)의 근방에 설치된 화재감지기(K)의 작동신호에 의하여 급수장치가 기동하고 있기 때문에, 스프링클러 헤드(A)에 급수가 시작되어 물은 노즐(6)로부터 방출된다. 물의 기세에 의하여 밸브체(3)와 스프링(S)이 스프링클러 헤드(A)의 외부로 방출되고, 디플렉터(2)에 충돌한 물은 사방으로 비산됨으로써 화재의 억제·소화가 이루어진다.

또한 스프링클러 헤드(A)가 작동한 뒤에 화재감지기(K)가 작동하는 경우에 대해서 설명한다.

화재의 열에 의하여 스프링클러 헤드(A)가 작동하면 밸브체(3)를 지지하고 있던 감열분해부(4)가 분해되어 작동해서 스프링클러 헤드(A)의 외부로 방출된다. 밸브체(3)는 스프링(S)에 의하여 가압되어 있기 때문에 노즐 단면(6A)으로부터 분리되어, 밸브체(3)가 기울어진 상태로 개방된다.

배관(Ｐ)내에는 밸브체(3)의 개방에 의하여 노즐(6)로부터 배관(Ｐ)내로 외기(外氣)가 유입되어 오기 때문에 압력이 상승한다. 배관(Ｐ)내의 압력이 상승해서 소정의 압력에 도달하면, 배관(P)에 접속된 도면에 나타나 있지 않은 흡인장치(吸引裝置)가 작동해서 배관(Ｐ)내의 압력을 다시 부압화(負壓化)시킨다. 밸브체(3)는 스프링(S)에 의하여 기울어진 상태로 지지되어 있기 때문에, 노즐(6)내의 부압에 의하여 밸브체(3)가 노즐 단면(6A)으로 가까이 끌어 당겨지는 것을 방지한다.

화재감지기(K)가 작동하면, 흡인장치가 정지해서 배관(P)상에 설치된 급수장치가 기동하여, 작동된 스프링클러 헤드(B)로 수원(水源)으로부터 가압물이 송수(送水)된다. 작동된 스프링클러 헤드(B)의 노즐(6)로부터는 물이 방출되고, 물의 기세에 의하여 밸브체(3)는 스프링(S)과 함께 스프링클러 헤드(B)의 외부로 방출된다. 물은 디플렉터(2)에 충돌해서 사방으로 비산하여 화재의 억제·소화가 이루어진다.

제1실시형태의 변형예( 도6 ∼ 도8 )

상기의 실시형태의 변형예를 도6, 도7에 나타낸다. 도면중에 나타나 있는 바와 같이 스프링(S)을, 링의 일부를 절단한 형상으로 하고, 링의 노치부(notch部)(22)의 각각의 단(端)(22A, 22B)을 서로 멀어지는 방향으로 굴곡시켜 구성한 것이다. 도7에서는 2종류의 스프링을 나타내고 있으며, (a)는 링의 노치의 선단부를 각각의 단이 서로 멀어지는 방향으로 굴곡시킨 것이다. 도면중에 있어서는 노치 선단의 양방의 단을 굴곡시켜 형성하고 있지만, 한쪽만을 굴곡시켜 형성하는 것도 가능하다. 도7(b)는 링의 노치 부분에 있어서 각각의 단이 멀어지도록 링 전체를 휘어지게 하여 형성한 것이다.

또한 밸브체의 변형예를 도8에 나타낸다. 도8에 나타내는 밸브체는 외주부의 일부만을 외측으로 돌출시켜서 스프링 결합부(3B)를 형성한 것이다.

제2실시형태( 도10 ∼ 도11 )

이어서 제2실시형태의 스프링클러 헤드에 대해서 설명한다. 또한 제1실시형태와 구성이 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

제2실시형태는 도6, 도7에서 설명한 제1실시형태의 변형예의 발전형으로서, 스프링의 일단측에 밸브체 지지부를 설치하고 타단측에는 노즐 근방에 설치되는 지지부를 설치한 것이다. 도10의 스프링클러 헤드(B)는 밸브체(3)의 노즐 단면(6A)측에 스프링(30)이 설치되어 있다. 도6, 도7에 나타내는 제1실시형태의 변형예에서는 스프링(S)의 선단부분만으로 밸브체(3)를 가압하고 있었지만, 제2실시형태의 스프링(30)은 밸브체 지지부(31)에 의하여 밸브체(3)의 대부분을 가압하고 있다.

스프링(30)은 도11(a)∼(c)에 나타나 있는 바와 같이 와이어 모양의 스프링재(spring材)를 층모양으로 굴곡시켜 구성하고 있으며, 밸브체(3)를 지지하는 밸브체 지지부(31)와, 노즐(6)의 출구 근방에 설치되는 지지부(32)로 이루어진다. 밸브체 지지부(31)는 와이어 모양의 스프링재가 원판모양의 밸브체(3)의 외주부를 따라 밸브체(3)의 상면 및 하면을 덮도록 절곡되어 밸브체(3)를 지지하고 있다. 밸브체 지지부(31)는 밸브체(3)의 노즐(6)과 접촉하는 부분보다 외주측에 설치되어 있으며, 스프링클러 헤드(B)를 조립할 때에 밸브체 지지부(31)가 밸브체(3)와 노즐(6) 사이에 끼워져서 간섭하지 않도록 구성된다. 더 구체적으로 설명하면, 도11(a)에 파선으로 나타내는 밸브체 지지부(31)는 밸브체(3)의 노즐(6)측의 면에 설치되는 부분이며, 같은 도면에 2점쇄선으로 나타내는 환상 돌기부(環狀突起部)(33)의 외주지름의 외측에 상기의 파선부분이 배치되도록 구성되어 있다.

지지부(32)는 직사각형 모양으로 절곡되어 있으며, 내측은 프레임(7)의 밑 부근으로부터 보스(8)측으로 돌출하여 형성된 노즐(6)의 출구단의 환상 돌기부(33)에 삽입하여 설치된다. 상기의 구성에서는 지지부(32)를 직사각형 모양으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 원형 모양으로 형성하더라도 좋다. 또한 지지부(32)를 코일 스프링과 같이 나선상(螺旋狀)으로 적층해서 형성하는 것도 가능하며 스프링(30)의 가압력을 증가시킬 수 있다. 더 구체적으로는 나선상으로 적층시킨 지지부(32)에 의하여 노즐(6)의 방수방향으로의 가압력이 얻어지고, 후술하는 연결부(34)에 의하여 노즐(6)의 축(36)보다 기울어진 방향으로의 가압력이 얻어짐으로써 스프링(30)은 비스듬히 상방으로 가압하고 있다. 이에 따라 스프링클러 헤드(B)의 작동시에 스프링(30)의 작용에 의하여 지지부(32)가 노즐(6)의 환상 돌기부(33)로부터 빠져나가 밸브체(3)와 스프링(30)을 스프링클러 헤드(B)의 외부로 방출시킬 수 있다.

밸브체 지지부(31)와 지지부(32) 사이는 연결부(34)로 되어 있다. 평시(스프링클러 헤드(B)가 작동하기 전의 상태)에 있어서는 도10에 나타나 있는 바와 같이 연결부(34)는 밸브체(3)와 임프레스 나사(21) 사이에 갖추어지는 감열분해부(4)에 의하여 가압되어 굴곡된 상태로 되어 있다.

스프링클러 헤드(B)가 작동해서 감열분해부(4)가 스프링클러 헤드(B)의 외부로 방출되면 도11(b)에 나타나 있는 바와 같이 연결부(34)는 원래의 직선형상으로 되돌아가고, 밸브체(3)의 축(35)이 노즐(6)의 축(36)으로부터 기울어진 상태로 지지된다. 연결부(34)의 길이를 길게 할수록 스프링클러 헤드(B)의 작동시에 밸브체(3)가 노즐(6)로부터 멀어지는 거리를 크게 할 수 있다.

또한 밸브체 지지부(31)와 지지부(32) 사이의 각도는 소정의 각도(θ)로 설정된다. 이 각도(θ)는 스프링(30)이 무부하상태에 있어서 15°∼50°의 간격이며, 더 바람직하게는 20°∼40°이다. 이 각도(θ)의 경사를 구비함으로써 노즐(6)로부터 방출된 물에 의하여 밸브체(3)를 스프링클러 헤드의 외부로 방출시킬 수 있다. 가령 밸브체 지지부(31)와 지지부(32)가 평행한 위치에 지지되었을 경우에, 노즐(6)로부터 방출된 물에 의하여 밸브체(3)는 보스(8)의 방향으로 비산하여 디플렉터(2)의 가장자리부에 계류(係留)될 우려가 있다.

이에 따라 스프링클러 헤드(B)가 접속되어 있는 배관내가 부압의 상태이더라도 밸브체(3)가 노즐(6)측으로 흡인되어 다시 노즐(6)을 폐쇄하는 것을 방지할 수 있다. 또한 밸브체(3)의 축(35)과 노즐(6)의 축(36)이 동축이 아님으로써, 스프링클러 헤드(B)의 작동후에 노즐(6)로부터 물이 방출되었을 때에는 밸브체(3)가 수류(水流)에 의하여 스프링클러 헤드(B)의 외부로 방출될 수 있다.

지지부(32)에는 본체(1)와 결합 가능한 결합부(37)가 형성되어 있다. 결합부(37)는 지지부(32)의 말단(末端)에 형성되어 있으며, 본체(1)의 노즐(6) 부근에 형성된 오목부(6C)의 내측에 결합된다. 이에 따라 스프링(30)의 회전을 방지할 수 있어, 스프링(30)의 가압위치를 유지할 수 있다.

결합부(37)를 연결부(34)의 근방에 형성하면, 한 쌍의 프레임(7, 7)의 중간에 형성된 오목부(6C)에 결합부(37)가 결합되어, 스프링클러 헤드(B)가 작동했을 때에는 밸브체(3)의 축(35)이 프레임(7)의 방향으로 향하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 밸브체(3)는 노즐(6)로부터 방출되는 수류에 의하여 비산할 때에 프레임(7)에 충돌하는 것을 피할 수 있다.

또한 제2실시형태의 스프링(30)은 밸브체 지지부(31)에 의하여 밸브체(3)의 대부분을 가압한 것으로서, 제1실시형태의 스프링(S)과 비교해서 대형화되어 있으며 스프링(30)의 가압력이나 변위량이 제1실시형태의 스프링(S)보다 증가하고 있다.

더 구체적으로 설명하면 제1실시형태의 스프링(S)은 밸브체(3)의 외주부의 일부분만을 스프링부(S2)에 의하여 가압하고 있지만, 제2실시형태의 스프링(30)은 밸브체(3)의 외주부의 대부분이 스프링(30)에 의하여 지지되어 있으며,

스프링클러 헤드(B)의 작동후의 상태(도11(b))에서는 밸브체(3)의 변위량도 커지고 있다. 그러나 스프링클러 헤드(B)에 갖추어진 상태(도10)에서는, 스프링(30) 전체의 크기가 제1실시형태의 스프링(S)과 대략 동일한 정도이며, 스프링(30)의 설치위치는 제1실시형태의 스프링(S)과 마찬가지로 노즐 출구단 부근에 설치된다. 본 실시형태는 스프링(30)에 의한 밸브체(3)의 변위량을 증가시키면서 스프링(30)의 설치공간을 컴팩트(compact)하게 얻을 수 있다는 메리트(merit)를 구비하는 것이다.

제2실시형태의 변형예1( 도12 )

다음에 제2실시형태의 변형예에 대해서 설명한다. 도12에 나타내는 스프링(40)은 둘로 접힌 판스프링(板spring) 형상을 하고 있으며, 일방의 편(片)(40a)에 밸브체 지지부로서 오목부(41)가 설치되고, 타방의 편(40b)에는 지지부로서 노즐(6)의 출구단의 환상 돌기부(33)를 삽입 가능한 구멍(42)이 형성되어 있다.

오목부(41)는 원형(圓形)을 하고 있으며, 그 내경(內徑)은 밸브체(3)의 외경(外徑)보다 약간 크다. 오목부(41)에는 내방 플랜지(內方 flange)(41a)가 형성되어 있으며, 내방 플랜지(41a)에 밸브체(3)의 외주부가 결합된다. 노즐(6)의 출구단은, 내방 플랜지(41a)의 내측의 밸브체(3)와 접촉하고 있으며, 내방 플랜지(41a)가 밸브체(3)와 노즐(6) 사이에 끼워져서 간섭하지 않도록 구성된다.

편(40a)과 편(40b)의 중간은 굴곡부(屈曲部)(43)로 되어 있으며, 제2실시형태의 연결부(34)에 상당한다. 굴곡부(43)는 스프링(40)이 무부하상태에 있을 때에는 편(40a)과 편(40b) 사이의 각도를 소정의 각도로 유지한다. 이 각도는 무부하상태에 있어서 15°∼50°의 간격이며, 더 바람직하게는 20°∼40°이다. 도12(b)에 나타내는 무부하상태에 있어서 밸브체(3)의 축(44)은 구멍(42)의 축(45)에 대하여 기울어져 있으며, 이에 따라 노즐(6)로부터 방출된 물에 의하여 밸브체(3)를 스프링클러 헤드의 외부로 방출시킬 수 있다. 환상 돌기부(33)가 노즐(6)의 구멍(42)에 삽입되어 있기 때문에 구멍(42)의 축(45)은 노즐(6)의 축(36)과 동축이다.

또한 굴곡부(43)를 프레임(7, 7)이 설치된 방향으로부터 90° 회전한 방향에 설치함으로써 스프링클러 헤드가 작동했을 때에는 밸브체(3)의 축(44)이 프레임(7)의 방향으로 향하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 밸브체(3)는 노즐(6)로부터 방출되는 수류에 의하여 비산할 때에 프레임(7)에 충돌하는 것을 피할 수 있다.

또한 도12(c)에 나타나 있는 바와 같이 오목부(41)의 가장자리에 ㄷ자형의 노치(46)를 형성하여, 노치(46)와 오목부(41) 사이에 형성된 폴부(pawl部)(47)를 설치한다. 오목부(41)내에 밸브체(3)를 수용한 후에 폴부(47)를 오목부(41)의 내측으로 절곡하면 폴부(47)는 점선으로 나타낸 상태가 되어, 밸브체(3)의 상면 및 하면을 덮도록 밸브체(3)를 지지할 수 있어 스프링(40)에 밸브체(3)를 고정시켜 설치할 수 있다.

제2실시형태의 변형예2( 도13 )

상기와는 다른 제2실시형태의 변형예에 대해서 설명한다. 도13에 나타내는 스프링(50)은 셋으로 접은 판스프링 형상을 하고 있으며, 일방의 편(50a)에 밸브체 지지부로서 구멍(51)이 형성되고, 타방의 편(50b)에는 지지부로서 노즐(6)의 출구단의 환상 돌기부(33)를 삽입 가능한 구멍(52)이 형성되어 있다. 편(50a, 50b) 사이는 연결부(50c)로 되어 있다.

구멍(51)은 원형을 하고 있으며, 내경은 밸브체(3)의 외경보다 작고 노즐(6)의 출구단의 외경보다 크다. 평시에 있어서 밸브체(3)의 외주부는 구멍(51)의 가장자리부와 접촉한 상태에서 노즐(6)의 출구단에 가압된다. 스프링(50)은 밸브체(3)의 외주부를 가압하고 있다. 구멍(51)의 구성은 상기의 변형예1과 동일한 오목부(41)로 치환할 수 있다.

연결부(50c)는, 스프링(50)이 무부하상태일 때에는 구멍(51)의 축(53)과 구멍(52)의 축(54)을 소정의 간격으로 분리하는 작용을 구비한다. 평시(스프링클러 헤드가 작동하기 전의 상태)에 있어서는 연결부(50c)는 편(50a, 50b) 사이에 꺽여 접혀서 축(53, 54)은 동축이지만, 스프링클러 헤드가 작동한 후의 상태에서는 구멍(51, 52)의 동축상태는 해제되어, 각각의 축은 간극(間隙)에 의하여 분리된다. 이에 따라 스프링클러 헤드의 작동후에 노즐(6)내의 부압에 의하여 밸브체(3)가 노즐(6)측으로 가까이 끌어 당겨져 노즐(6)이 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다.

또한 밸브체(3)가 수용되는 구멍(51)의 축(53)과, 노즐(6)의 환상 돌기부(33)가 삽입되는 구멍(52)의 축(54) 사이에 소정의 간격을 구비하고 있기 때문에, 스프링클러 헤드의 작동시에 스프링(50)은 밸브체(3)가 지지되어 있는 편(50a)이 스프링(50)의 복원력과 밸브체(3)의 자체 중량에 의하여 편(50b)을 지점으로 하여 회전동작을 하여, 스프링(50) 및 밸브체(3)를 스프링클러 헤드의 외부로 방출시킬 수 있다.

1 ; 본체
2 ; 디플렉터
3 ; 밸브체
4 ; 감열분해부
5 ; 감열체
6 ; 노즐
6A ; 노즐 단면
6B ; 플랜지부
6C ; 오목부
7 ; 프레임
22 ; 노치부
S, 30, 40 ; 스프링
S1 ; 연장부
S2 ; 스프링부
S3, 37 ; 결합부
S4 ; 결합부의 선단
31 ; 밸브체 지지부
32 ; 지지부
33 ; 환상 돌기부
34 ; 연결부
35 ; 밸브체의 축
36 ; 노즐의 축

Claims

본체(本體)의 일단(一端)에 급수원(給水源)과 연결된 배관(配管)과 접속 가능한 노즐(nozzle)을 구비하고 있고, 노즐의 출구 부근으로부터 방수방향(放水方向)으로 연장된 프레임부(frame部)의 선단(先端)에 결합되어 화재의 열에 의하여 분해되어 작동하는 감열분해부(感熱分解部)에 의하여 지지된 밸브체(valve體)에 의하여 노즐이 폐쇄되어 있고, 노즐의 출구 근방에 설치된 스프링(spring)은 밸브체를 노즐의 출구로부터 분리하고 또한 스프링은 노즐과 밸브체의 동축상태(同軸狀態)를 해제하는 방향으로 밸브체를 가압하고 있는 것을 특징으로 하는 스프링클러 헤드(sprinkler head).
제1항에 있어서,
밸브체에는 스프링이 장착되어 있고, 스프링이 무부하(無負荷)의 상태에서는 노즐의 중심축(中心軸)에 대하여 밸브체의 중심축은 기울어진 위치관계에 있는 스프링클러 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
스프링의 일단측은 밸브체를 지지(支持)하는 밸브체 지지부이며, 타단(他端)측은 노즐 근방에 설치되는 지지부로서 구성되는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
스프링의 지지부는 노즐 출구의 환상 돌기부(環狀突起部)에 삽입하여 설치되는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
스프링은 와이어 모양의 스프링재(spring材)를 층모양으로 굴곡(屈曲)시켜 구성하고 있는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
스프링은 평판 모양의 스프링재를 절곡하여 형성하고 있고, 일단측을 밸브체 지지부로 하고, 타단측을 노즐 근방에 설치되는 지지부로서 구성한 스프링클러 헤드.
제5항 또는 제6항에 있어서,
밸브체 지지부는 밸브체의 외주부(外周部)를 따라 밸브체의 상면(上面) 및 하면(下面)을 덮도록 형성되어 밸브체를 지지하고 있는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제7항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
밸브체 지지부와 지지부를 접속하는 연결부(連結部)를 프레임으로부터 90° 회전한 방향으로 배치시킨 스프링클러 헤드.
제1항에 있어서,
스프링은 밸브체의 노즐측의 면(面)에서 노즐보다 외측의 외주부의 일부를 가압하고 있는 스프링클러 헤드.
제9항에 있어서,
스프링은 노치(notch)를 구비하는 링(ring) 형상을 하고 있고, 각각의 단(端)은 서로 멀어지는 방향으로 굴곡되어 있는 스프링클러 헤드.
제9항 또는 제10항에 있어서,
스프링은 링 형상이며, 링의 가장자리의 일부가 외측으로 연장되어 형성되고, 상기 연장부가 절곡되어 판스프링부(板spring部)가 형성되어 있는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제11항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
밸브체는 상기 스프링이 결합되는 스프링 결합부가 밸브체 외주부에 형성되어 있는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제12항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
스프링에는 회전을 방지하는 본체와의 결합부가 형성되어 있는 스프링클러 헤드.
제1항 내지 제13항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
스프링클러 헤드는, 노즐의 방수방향이 상향(上向)인 상향형 스프링클러 헤드인 스프링클러 헤드.