TW202017654A - 灑水頭 - Google Patents

Abstract

提供一種藉由簡易之轉向板形狀而獲得所需之灑水模式之灑水頭。灑水頭S1包括：本體1，其於內部包括與給水配管連接之噴嘴12；一對臂14，其從本體1向噴嘴12之排水方向延伸，且該一對臂14之頂端係與設置於噴嘴12之中心軸A上之柱狀的凸座15連結，凸座15之內部具有內螺紋15B；壓力螺釘16，其與該內螺紋15B螺合，且頂端於噴嘴12側突出；以及圓板狀之轉向板2，其設置於凸座15之頂端；並且於轉向板2之周緣，從轉向板之外周朝向噴嘴之中心軸，以等間隔、相同長度而刻設有複數個裂縫21，設置在對與通過一對臂14之平面垂直地交叉且相對於通過噴嘴12之中心軸A之線C而言最近之位置的第1裂縫22之長度較其他裂縫21更長。

Description

灑水頭

本發明係關於一種滅火用之灑水頭，尤其關於一種住宅用之灑水頭。

灑水器設備設置於建築物內，感應火災之熱量而自動地啟動灑水來進行滅火。灑水頭於內部具有噴嘴，噴嘴係與連接於給水源之配管連接，平時噴嘴處於關閉之狀態。若產生火災，藉由火災之熱量而啟動灑水頭，打開噴嘴，從噴嘴中釋放出填充於配管內之水。灑水頭於噴嘴之出口之延長線上包括使水向四方飛散之轉向板，衝擊轉向板之水於既定之範圍內散布而鎮壓火勢・滅火。

灑水器設備設置於商業設施或公共設施、住宅等中，且規定有用於設置或施工之基準。於美國，根據美國消防協會標準（the National Fire Protection Association standards），定為NFPA 13，規定用於與建築物之用途相應之灑水器設備之設計及設置之基準。住宅用灑水器設備之基準有NFPA 13D、13R。另外，作為住宅用灑水頭之基準，由保險商實驗室（Underwriters Laboratories，UL LLC）規定有UL 1626。

現有之住宅用灑水頭有美國專利第6516893號或美國專利第7201234號。該等灑水頭藉由轉向板之結構而獲得所需之灑水模式。然而，轉向板之形狀變得複雜。作為其要因之一，可列舉出：由於該等住宅用灑水頭中所使用之本體與其他規格之灑水頭共通使用，故而本體結構之變更受到限制。

灑水模式大幅度影響轉向板之形狀，除此以外，對於從噴嘴中釋放出之水所衝擊之本體之部位，亦產生不小之影響。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：美國專利第6516893號說明書 專利文獻2：美國專利第7201234號說明書

[發明所欲解決之問題]

本發明中，鑒於上述問題，第1目的為提供一種藉由簡易之轉向板形狀而獲得所需之灑水模式之灑水頭。

另外，作為第2目的，目的為提供一種可以最少之流量來通過UL 1626中所規定之灑水試驗及滅火試驗之灑水頭。 [解決問題之手段]

為達成上述目的，本發明提供以下之灑水頭。 具備如下結構之灑水頭，其包括：本體，其於內部包括與給水配管連接之噴嘴；一對臂，其從本體向噴嘴之排水方向延伸，且臂之頂端係與設置於噴嘴之中心軸上之柱狀的凸座連結，凸座之內部具有內螺紋；壓力螺釘，其與該內螺紋螺合，且頂端於噴嘴側突出；以及圓板狀之轉向板，其設置於凸座之頂端；並且於轉向板之周緣，從轉向板之外周朝向噴嘴之中心軸，以等間隔、相同長度而刻設有複數個裂縫，設置在相對於與通過一對臂之平面垂直地交叉且相對於通過噴嘴之中心軸之線而言最近之位置的第1裂縫之長度較其他裂縫更長。

進而，具備如下結構之灑水頭，其包括：本體，其於內部包括與給水配管連接之噴嘴；一對臂，其從本體向噴嘴之排水方向延伸，且臂之頂端係與設置於噴嘴之中心軸上之柱狀的凸座連結，凸座之內部具有內螺紋；壓力螺釘，其與該內螺紋螺合，且頂端於噴嘴側突出；以及轉向板，其設置於凸座之頂端，為圓板狀，且於周緣刻設有複數個裂縫；並且凸座之噴嘴側之外周端成為曲面形狀，沿著壓力螺釘之頂端形狀之延長線與上述曲面接近或者接觸。

上述灑水頭為住宅用灑水頭，由噴嘴之流量及排水壓力所導出之K因數之值成為3至5.8。可藉由轉向板以及設置有轉向板之凸座、設置於凸座上之壓力螺釘之形狀而獲得所需之灑水模式。更具體地進行說明，藉由難以從噴嘴中釋放出之水於最初所衝擊之壓力螺釘之頂端以及壓力螺釘與凸座之邊界部分產生紊流之構成，轉向板之裂縫形狀變得簡易，灑水模式之控制變得容易。

壓力螺釘之頂端於噴嘴側突出，其形狀尖銳。藉此，水流之阻力變少，並且具有使衝擊頂端之水向四方均勻分配之效果。從壓力螺釘之頂端至凸座側成為斜面，水流沿著斜面流淌。沿著斜面之延長線係與凸座之外周端之曲面接近或者接觸，水流從斜面沿著凸座外周端之曲面而滑順地流淌。而且，通過凸座之外周而到達轉向板之平面之水流通過以等間隔設置於轉向板之外周之裂縫而向地板面飛散。或者到達轉向板之外周而向牆面飛散。

此時，與通過一對臂之平面垂直地交叉且通過噴嘴之中心軸之線的方向為藉由臂而阻礙水流之影響最少之位置，不存在阻礙水流者，流淌順利。因此，水勢強，水飛散得更遠，因此對於牆面可獲得超過規定之潤濕高度之灑水量。但是，另一方面，存在灑水頭正下方之近距離範圍之灑水量不足之傾向。對此，可使該位置之裂縫較其他裂縫更長而將水流引導至地板面，從而增加近距離範圍之灑水量。藉此，可對地板面均勻地灑水，對於牆面亦可獲得所需之潤濕高度。 [發明之效果]

如以上所說明，依據本發明，藉由壓力螺釘之頂端及凸座而抑制紊流之產生，可藉由簡易之轉向板形狀而獲得所需之灑水模式。進而藉由上述構成之灑水頭，可實現能夠以最少之流量通過UL 1626所規定之灑水試驗及滅火試驗之灑水頭。

圖1及圖2所示之本發明之灑水頭S1包括本體1、轉向板2、閥3、感熱分解部4。

本體1為中空狀，外部設置有用以與天花板內之配管連接之外螺紋11，內部成為噴嘴12。關於噴嘴12之尺寸，由噴嘴12之流量及排水壓力所導出之K因數之值在3至5.8之範圍內，本實施方式中，K因數之值為4.9。與配管連接之外螺紋11之尺寸設為NPT1/2或者R1/2。

於噴嘴12之出口附近，設置有大致呈矩形之基底13，且設置有從基底13向噴嘴12之排水方向延伸之一對臂14。臂14包括：與噴嘴之中心軸A大致平行地延伸之直線部14A、以及從直線部14A之端部與設置於噴嘴12之中心軸A上之凸座15連結之交叉部14B。如圖3所示，交叉部14B較直線部14A更細，剖面形狀為橢圓形。

凸座15為帶有錐形之圓柱狀，且於其頂端設置有轉向板2，與轉向板2接觸之側之凸座15之直徑D1為9～10 mm。凸座15之噴嘴12側之端部之外周直徑較轉向板2側之直徑D1更小。凸座15之噴嘴12側之外周端15A為曲面形狀，曲面之半徑設為1 mm～3 mm之範圍，本實施方式中設為2 mm。

於凸座15之內部設置有內螺紋15B，螺入壓力螺釘16。壓力螺釘16之頂端16A尖銳，具備斜面16B。頂端16A係與噴嘴12對向，且斜面16B之角度α為80°～100°之範圍，本實施方式中成為90°。頂端16A之頂點成為球面狀，球面半徑較佳為2 mm以下，本實施方式中設為1 mm以下。

壓力螺釘16具有藉由感熱分解部4而將閥3向噴嘴12側推壓之功能。圖3中，沿著壓力螺釘16之頂端16A之斜面16B的延長線16C相對於凸座15之外周端15A之曲面而接近或者接觸，於沿著頂端16A之表面而流淌之水通過外周端15A時不會成為流淌之阻礙，防止紊流之產生。此時，壓力螺釘16之斜面16B與凸座15之噴嘴12側之端面的間隔a設為2 mm以下，更佳為設為1 mm以下。若間隔進一步擴大，則產生紊流之可能性變大。

圖4所示之轉向板2為圓板形狀，其外周直徑D3設為28～32 mm之範圍，本實施方式中為30 mm。於轉向板2之周緣設置有複數個裂縫21。裂縫21形成於從轉向板2之周緣通過中心點之直線上。圖4中，以虛線表示之臂14配置於直線B上。直線B表示通過一對臂14之平面，在與直線B垂直地交叉且通過中心軸A之線C之線上設置有裂縫22（第1裂縫）。

裂縫22較裂縫21更長，裂縫21之長度設為4.5～7 mm之範圍，本實施方式中成為5.8 mm。裂縫22之長度為5.5～8 mm之範圍，本實施方式中成為6.3 mm。

所有的裂縫21、22於轉向板2之外周上，與鄰接之裂縫之間隔相等。將裂縫21與裂縫22合併之裂縫之總數設為16～24個之範圍，本實施方式中設為20個。裂縫21及裂縫22之寬度W1全部相同，設定為1～2 mm之範圍。本實施方式中全部為1.4 mm。轉向板2相對於線B而為對稱形狀，進而相對於線C而為對稱形狀。

於圖5所示之灑水頭S1與灑水試驗設備之位置關係中，灑水頭S1設置於縱橫方向上無間隙地排列之採水方格M之角之位置之天花板上。圖中，於箭頭X方向上配置有臂14，於箭頭Y方向上配置有裂縫22。UL 1626規章中，對於1個方格M必須確保既定之水量以上。該試驗設備中，可測定灑水頭S1之防護區域之1/4區域內的灑水量。灑水模式反映出轉向板2之形狀，成為大致圓形，理想上，較佳為於位於圖5中以虛線表示之1/4之圓中的所有採水方格中均勻地噴灑水。

然而，臂14成為從噴嘴12中釋放出之水流之阻礙，向箭頭X方向之水之飛行距離較箭頭Y方向更短。相反地，箭頭Y方向雖存在：對從灑水頭S1離開之區域Y1之灑水量多，且對近前之區域Y2之灑水量少之傾向；但可藉由調整裂縫22之長度而減少對區域Y1之灑水量，且增加對區域Y2之灑水量，使水大致均勻地噴灑於灑水方格整體中。藉此，可任意地控制對區域Y1、Y2之灑水量。

此時，裂縫22之長度若相對於裂縫21而設為超過1倍且為1.5倍以下，則對地板面之灑水分佈變得均勻。若超過1.5倍，則有灑水頭S1之正下方附近之區域Y2之灑水量過度增加之傾向。

圖6為裂縫21之放大圖，將鄰接之2個裂縫21之最小間隔以L1表示，且將最大間隔以L2表示。進一步將裂縫21之凸座15側之端部所接觸之內切圓以D2表示。此處，最小裂縫間隔L1與最大裂縫間隔L2之比（L1/L2）、以及裂縫21之最小間隔L1與裂縫21之寬度W1之比（L1/W1）會對地板面之灑水密度造成影響，根據裂縫21之形狀，較佳為L1/L2之數值設於1.8～2之範圍內，且L1/W1之數值設於1.15～1.3之範圍內。

圖5之灑水頭S1中，為了測定藉由灑水而潤濕之牆面之高度（從牆面之天花板面至所潤濕之部位為止之距離，以下稱為「牆面之潤濕高度」），在相當於由一點鍊線所表示之位置設置牆面。裂縫21之凸座15側之端部所接觸之內切圓D2會對牆面之潤濕高度造成影響，若將內切圓D2之直徑設為18 mm～19.5 mm，則牆面之潤濕高度成為20英吋～35英吋之範圍內。

上述中，對地板面之灑水量（灑水密度）與牆面之潤濕高度處於互斥關係。因此，為滿足對地板面之灑水量與牆面之潤濕高度此兩者，較佳為以上述最小裂縫間隔L1與最大裂縫間隔L2之比（L1/L2）、以及裂縫21之最小間隔L1與裂縫21之寬度W1之比（L1/W1）、內切圓D2之直徑尺寸成為上述範圍內之方式，來構成裂縫21。

圖7為轉向板2之變形例，設置有鄰接於線C之裂縫22者。圖7中設有4個裂縫22，將裂縫21與裂縫22合併之裂縫之總數為18個。裂縫21、22之寬度W2全部相同，設定為1～2 mm之範圍。本實施方式中成為1.7 mm。鄰接於線C之2個裂縫22、22與線C之間隔b相等。

平時，閥3堵塞噴嘴12之出口。閥3包括閥蓋31、碟32、盤狀彈簧33。閥蓋31為筒狀，且一端側成為球狀之底部31A。另一端側擴大直徑，設置有台階31B。

於台階31B之內周側載置有圓盤狀之碟32。碟32於中心具有凹陷32A，於凹陷32A中與感熱分解部3之支柱42之一端卡合。

於台階31B之外周側卡止盤狀彈簧33。盤狀彈簧33從閥蓋31之底部31A插通。盤狀彈簧33之表面係由含氟樹脂所覆蓋。盤狀彈簧33之外周緣配置於噴嘴12之出口端，若將壓力螺釘16螺入凸座15之內螺紋15B中，則盤狀彈簧33受感熱分解部4按壓，成為因彈性變形而壓扁之形狀。此時，含氟樹脂扮演密封材之角色，將噴嘴12密封。

感熱分解部4包括連桿41、支柱42、槓桿43。連桿41係藉由火災之熱而動作之感熱體，係將2片薄金屬板44以低熔點合金接合而構成。低熔點合金係使用於60～200℃之範圍內具有熔點者，通常使用熔點為72℃或96℃之低熔點合金。

大致呈四角形之2片金屬板44於其中一端具有孔45，且於另一端設置有倒ㄈ字型之缺口部46。2片金屬板44係以將設置有缺口部46之側之端部重疊之狀態，由低熔點合金所接合。此時，於其中一片金屬板44之孔45之位置重合另一片金屬板44之缺口部46。於接合後之連桿41之2個孔45中，分別插通支柱42及槓桿43。

支柱42為長條型，一端與設置於噴嘴12之出口處之閥3之碟32卡合，另一端與槓桿43之頂端卡合。如上所述，支柱42插通至連桿41之孔45。於支柱42之中間設置有突起47，且於設置於突起47之附近之溝槽47A中卡合連桿41。

槓桿43係使細長之板彎曲成大致L字型而構成。如上所述，槓桿43之一端側於連桿41之孔45中插通。槓桿43之另一端側係與支柱42卡合，於槓桿43上設置有支柱42之頂端所卡合之溝槽48。

於設置有溝槽48之面之背側之面上設置有凹部49。凹部49較溝溝槽48而言設置於更靠近槓桿43之另一端。壓力螺釘16接觸凹部49。若壓力螺釘16之頂端按壓槓桿43之凹部49，，則以支柱42所卡止之溝槽48為支點而旋轉之力會作用於槓桿43上。然而，槓桿43之一端側插通至連桿41之孔45，阻止槓桿43之旋轉。藉此，構成感熱分解部4之連桿41、支柱42、槓桿43維持卡合狀態。另外，壓力螺釘16經由感熱分解部4而將閥3按壓保持於噴嘴12側。

火災時，若連桿41之低熔點合金熔融，則其中一片金屬板44藉由上述槓桿43之旋轉而從另一片金屬板44上剝離。藉此，感熱分解部4之卡合狀態解除，隨著連桿41、支柱42、槓桿43之卡合脫落，由支柱42所支持之閥3從噴嘴12上脫離而脫落，噴嘴12打開。

以上，已對本發明之實施方式進行說明，將除此以外之結構、作用記載於以下。

先前所說明之實施方式中，槓桿43之與壓力螺釘16卡合之部位之形狀設為凹部49，但並不限定於此，可設為突起形狀。此時，壓力螺釘16之頂端形狀可變更為與上述突起形狀對應之凹陷或溝槽。

另外，亦可應用於對感熱分解部4使用玻璃泡之灑水頭。此時，壓力螺釘16之頂端形狀亦可為了可容納玻璃泡而設為凹形狀。

凸座之直徑D1與裂縫21之凸座15側之端部所接觸之內切圓D2、轉向板之外周直徑D3之比大致成為D1：D2：D3＝1：2：3。藉此，可滿足對地板面之灑水量與牆面之潤濕高度此兩者。

S1:灑水頭 1:本體 2:轉向板 3:閥 4:感熱分解部 12:噴嘴 14:臂 14A:直線部 14B:交叉部 15:凸座 15A:凸座之外周端 16:壓力螺釘 16B:斜面 21:裂縫 22:裂縫（第1裂縫） 31:閥蓋 32:碟 33:盤狀彈簧 41:連桿 42:支柱 43:槓桿 B:直線 C:線 D3:外周直徑 W1:寬度

圖1係本發明之灑水頭之外觀圖。 圖2係圖1之II-II剖面圖。 圖3係圖2之凸座周邊之放大圖。 圖4係轉向板之平面圖。 圖5係表示灑水頭與灑水試驗設備之位置關係之圖。 圖6係圖4之裂縫部分之放大圖。 圖7係圖4之轉向板之變形例。 圖8係圖1之7-7剖面圖。

2:轉向板

14A:直線部

14B:交叉部

15:凸座

21:裂縫

22:裂縫(第1裂縫)

B:直線

C:線

D3:外周直徑

W1:寬度

Claims (14)

1. 一種灑水頭，其特徵在於包括： 本體，其於內部包括與給水配管連接之噴嘴； 一對臂，其從該本體向該噴嘴之排水方向延伸，且 該一對臂之頂端係與設置於該噴嘴之中心軸上之柱狀的凸座連結，該凸座之內部具有內螺紋； 壓力螺釘，其與該內螺紋螺合且頂端往該噴嘴側突出；以及 圓板狀之轉向板，其設置於該凸座之頂端；並且 於該轉向板之周緣，從該轉向板之外周朝向該噴嘴之中心軸，以等間隔、相同長度刻設有複數個裂縫，設置在相對於與通過該一對臂之平面垂直地交叉且相對於通過該噴嘴之中心軸之線而言最近之位置之第1裂縫之長度較該些裂縫更長。
2. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 該第1裂縫設置在與通過一對臂之平面垂直地交叉且通過該噴嘴之中心軸之線上。
3. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 該些裂縫之長度為4.5～7 mm，且該第1裂縫之長度相對於該些裂縫超過1倍且為1.5倍以下。
4. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 包含該些裂縫及該第1裂縫之裂縫之總數為16～24個。
5. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 該第1裂縫及該些裂縫之寬度全部相同。
6. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 該凸座之該噴嘴側之外周端成為曲面形狀，且沿著該壓力螺釘之頂端形狀之延長線與該曲面接近或接觸。
7. 如申請專利範圍第6項之灑水頭，其中 該壓力螺釘頂端之斜面之角度為100°～80°。
8. 如申請專利範圍第7項之灑水頭，其中 該壓力螺釘之頂端尖銳，其頂點為曲面狀，且曲面半徑為2 mm以下。
9. 如申請專利範圍第6項之灑水頭，其中 該凸座之該噴嘴側之外周端成為曲面狀。
10. 如申請專利範圍第9項之灑水頭，其中 該凸座之該噴嘴側之外周端之曲面半徑為1 mm～3 mm。
11. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 鄰接之2個裂縫之間之最小間隔與最大間隔之比為1.8～2。
12. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 鄰接之2個裂縫之間之最小間隔與裂縫之寬度之比為1.15～1.3。
13. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 該些裂縫之該凸座側之端部所接觸之內切圓之直徑為18 mm～19. 5 mm。
14. 如申請專利範圍第1項之灑水頭，其中 由該噴嘴之流量及排水壓力所導出之K因數之值為3～5.8。

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