JP2010263929A - スプリンクラーヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 消火設備配管に接続され、内部にノズルを有する本体と、該ノズルの出口を閉止する弁体と、平時は前記弁体をノズル閉止状態に保持しており火災時には分解作動する感熱分解部と、感熱分解部内に組み込まれておりシリンダー内に可溶合金が入れられ、該可溶合金をピストンにより押圧している感熱体から構成されるスプリンクラーヘッドにおいて、感熱体に可溶片として使用される可溶合金の酸化・腐食を防止すると共に、クリープの発生を抑えることが可能なスプリンクラーヘッドを提供する。
【解決手段】 可溶合金にはピストンが挿入可能な凹み部が形成され、さらに該可溶合金の表面にオイルが塗布されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、消火用のスプリンクラーヘッドの感熱体に関するものである。

スプリンクラーヘッドは、内部にノズルを有する本体が充水された消火設備配管と接続されており、火災が発生したときに火災の熱を感知して自動的に作動し、水を散布して消火を行うものである。

上記スプリンクラーヘッドにおいて、常時はノズルを閉止する弁体を保持し、火災時には火災の熱により分解してスプリンクラーヘッドの弁体を開放する部分を感熱分解部と言う。感熱分解部の構成品のなかで熱を感知する感熱体には融点が低い可溶合金が使用されており、可溶合金は有底筒状のシリンダー内に入れられ、さらにシリンダー内には可溶合金の表面上にピストンが配置される。

感熱分解部は弁体をノズルが閉止される位置に支持し、さらに前述のピストンをシリンダー底面側に押圧しており、火災の熱により感熱体に組み込まれた可溶合金が溶融してシリンダー内から溶け出し、ピストンがシリンダー内に没入することで感熱分解部が分解作動して弁体の支持が解除され弁体が開放する。弁体の開放によって本体のノズルから消火設備配管内に充填されていた水が外部に放出される。

上記の感熱体の構成例として特許文献１、２に記載されたものがある。

特許文献１に記載されたスプリンクラーヘッドの感熱体は、有底円筒形状のシリンダーに低融点合金（以下、可溶合金）が入れられており、可溶合金の上にプランジャーが載置されている。該感熱体はスプリンクラーヘッドに組み込まれた状態において、プランジャーの上方からシリンダー底面側へ押圧する構造になっており可溶合金には常に圧縮の力が作用している。

特許文献２に記載されたスプリンクラーヘッドの感熱体は、シリンダー内部に可溶合金からなるドーナツ型の可溶片を介在させてピストンが可溶片を貫くように配置されており、シリンダー内周面とピストン外周面の間に上記可溶片が溶出可能な間隙を有している。

さらに上記間隙にはグリスが充填されており、該間隙にゴミが侵入してくることや腐食生成物の発生を防いでいる。

特開平７−２８４５４５号公報 特開２００４−２４３０３２号公報

上記の特許文献１、２に記載されている感熱体は、平時においてシリンダーとピストン（特許文献１では「プランジャー」にて表記。以下「ピストン」に統一）で上記可溶合金を押圧していることから可溶合金には常に荷重が印加された状態にある。可溶合金として用いる金属材料は、スプリンクラーヘッドの部品として用いられる銅合金等と比較して強度が弱い材料である。

シリンダー内に挿入されるピストンが傾いてシリンダー内に挿入された場合、可溶合金には荷重が偏って印加される。該可溶合金はピストンによって常に押圧されているので、偏荷重が加わる部分にクリープが発生してピストンが沈み込み、ノズルを閉止している荷重が低下して火災でもないのにノズルから水漏れが発生するおそれがある。

また、可溶合金は複数の金属から成る合金であり、金属成分の配合比率や酸化・腐食等によって融点が変化するものである。可溶合金は表面部分（外気と接触する部分）の酸化・腐食により融点、つまりスプリンクラーヘッドの作動温度が変化するおそれがあり、場合によっては省令で定められているスプリンクラーヘッドの作動温度域から外れた温度で作動する可能性がある。

そこで本発明では、上記問題に鑑み、第１の目的としてスプリンクラーヘッドに使用されている感熱体の可溶合金のクリープ発生を抑えることにある。また第２の目的として前記可溶合金の酸化・腐食を防止することにある。

シリンダーとピストンの間の隙間は可溶合金が溶融した際に外部へ溶出可能な程度の間隔を有する必要がある。しかしながら、該隙間が大きすぎるとピストンが傾いてシリンダー内に挿入される可能性がある。そこで、該隙間を可溶合金により埋めることで、シリンダーとピストンの間の隙間を極力小さくすることができる。シリンダー内の可溶合金にピストンが挿入可能な凹み部を形成し、該凹み部にピストンを挿入することで、ピストンが傾かないでシリンダーに挿入可能とした。シリンダー内周面とピストン外周面の間の可溶合金はシリンダー底部付近の可溶合金と同様に火災の熱によって溶融するので、火災時にはシリンダー内の溶融した可溶合金の排出の妨げとはならない。

本発明は、消火設備配管に接続され、内部にノズルを有する本体と、該ノズルの出口を閉止する弁体と、平時は前記弁体をノズル閉止状態に保持しており火災時には分解作動する感熱分解部を備えており、感熱分解部内に組み込まれておりシリンダー内には可溶合金が入れられ、該可溶合金をピストンにより押圧している感熱体を有するスプリンクラーヘッドにおいて、可溶合金にはピストンが挿入可能な凹み部が形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。

シリンダー内の可溶合金にピストンが挿入可能な凹み部を形成し、該凹み部にピストンを挿入することで、シリンダー内周面とピストン外周面の間は可溶合金で充たされ、凹み部の内周面とピストン外周面の間には極僅かな隙間しか存在しない。凹み部の内径をピストンの外径より極僅かに大径にすると、ピストンが傾いた状態では凹み部内に挿入することができないので、ピストンが可溶合金に均一に接する状態でシリンダー内に挿入される。

また、ピストンは、凹み部内へ部分的に挿入された状態よりも完全に挿入された状態のほうがよい。さらにピストンは凹み部に圧入してもいいし、あるいはピストン側面を可溶合金に接触する側の径が小さくなるようにテーパーを付し、凹み部の挿入側の形状も同様にすることも可能である。

凹み部の内周面とピストン外周面の間の隙間が小さくなったことで、隙間にゴミが侵入したり腐食生成物が付着することが防止される。しかしながら極僅かでも隙間が存在するため隙間に腐食生成物が全く発生しないとは言えないことから、可溶合金の凹み部内面あるいは外気に曝される箇所にオイルを塗布することで可溶合金の酸化・腐食を防止することができる。

ピストンを挿入する前の段階でシリンダー内の可溶合金の表面全体にオイルを塗布すれば、ピストン挿入前のシリンダーを長期保管しても可溶合金の表面がオイルによって覆われているため酸化・腐食を防止できる。またピストンをシリンダーに挿入した後、つまり感熱体の状態でオイルを塗布してもよい。感熱体にオイルをスプレーしたり、またはオイルにディップすることで感熱体全体にオイルが塗布され作業効率が向上する。

また、可溶合金の凹み部内面の全体にオイルを塗布しなくても、該凹み部にピストンが挿入された状態の感熱体において、ピストン表面あるいはピストンと凹みの境界部にオイルを塗布することによりオイルが毛細管現象によってピストンと凹みの間の極僅かな隙間に浸透する。また、凹み部にピストンが挿入された状態の感熱体において可溶合金が外気に曝される部分にもオイルを塗布することで、該部分の可溶合金の酸化・腐食を防止できる。オイルは塗布面を外気から遮断するものであるので、塗布領域の外に多少はみ出して塗布してもよい。

凹み部内にピストンが完全に挿入された状態で凹み部内周面の可溶合金の一部が外気に曝される構造の場合、外気に曝されている部分の可溶合金と凹み部底面とシリンダー底面の間にある部分の可溶合金を比較すると、外気に曝されている部分の可溶合金の方が体積に対して外気と接する面積が大きいことから可溶合金表面の酸化や腐食によって溶融温度が変化しやすい状態にある。可溶合金の部位によって溶融温度に差が生じてしまうと、火災時に可溶合金が溶融した部分とまだ固体の部分が混在することになり、スプリンクラーヘッドのスムーズな作動に支障をきたすおそれがあるが、可溶合金が外気に曝される箇所にオイルを塗布しておくことで酸化や腐食を防止でき、溶融温度の変化を防止できる。

本発明によれば、シリンダー内の可溶合金にピストンが嵌合可能な凹部を形成し、該凹み部にピストンを挿入して感熱体を構成したことで、ピストンから可溶合金に印加される力は凹み部底面に均一に作用するのでクリープが発生しにくい構成になる。

さらに火災時においては、火災の熱によって凹み部の側面の可溶合金が溶融すると、凹み部底面とシリンダー底面の間にある溶融した可溶合金がシリンダーの外に排出可能な隙間が形成され、可溶合金を遅滞なく排出することが可能である。

また、可溶合金の表面にオイルを塗布しておくことで酸化や腐食を防止でき、溶融温度が変化することを防止できる。さらにピストンの表面にもオイルを塗布しておくと、ヒストンと可溶合金の境界付近での腐食生成物の発生を防ぎ、腐食生成物によるピストンの固着を防止できる。

第一の実施形態によるフレーム型スプリンクラーヘッドの正面図。 図１のスプリンクラーヘッドのＸ−Ｘ線断面図。 図２の感熱体の分解状態を示す断面図。 可溶合金の凹み内面にオイルを塗布した状態を示す断面図。 （ａ）ピストンが凹みから突出する形態 （ｂ）可溶合金の外周面がシリンダーから突出する形態 （ｃ）ピストンが凹みの中に収まっている形態 以下の図５から図７まで（ａ）から（ｃ）のシリンダー・ピストンの形態は図４と同じ 可溶合金の外気に曝される箇所にオイルを塗布した状態を示す断面図。 可溶合金の凹みに挿入されたピストンの表面にオイルを塗布した状態を示す断面図。 可溶合金の凹みに挿入されたピストンと凹みの境界部分にオイルを塗布した状態を示す断面図。 他の感熱体の実施形態を示す図３相当の断面図。 図１のスプリンクラーヘッドが設置された消火設備配管系統図。 本発明の実施形態であるフラッシュ型スプリンクラーヘッドの断面図。 本発明の他の実施形態であるマルチ型スプリンクラーヘッドの断面図。

以下、この発明の実施形態を図１から図３を参照して説明する。図１はフレーム型スプリンクラーヘッドの正面図、図２は図１のスプリンクラーヘッドのＸ−Ｘ断面図、図３は図２の感熱体の分解状態の断面図、図４は可溶合金の凹み内面にオイルを塗布した状態を示す断面図、図５は可溶合金の外気に曝される箇所にオイルを塗布した状態を示す断面図、図６は可溶合金の凹みに挿入されたピストンの表面にオイルを塗布した状態を示す断面図、図７は可溶合金の凹みに挿入されたピストンと凹みの境界部分にオイルを塗布した状態を示す断面図、図８は他の感熱体の実施形態を示す図３相当の断面図である。

図２に示すスプリンクラーヘッドは、本体に馬蹄形のフレームを有するフレーム型スプリンクラーヘッドである。

図２のスプリンクラーヘッドは、本体１、デフレクター２、弁体３、感熱分解部４、感熱体５から構成される。

本体１は外周面に消火設備配管に接続する牡ネジを有しており、内部には配管内の水を放出可能なノズル６が穿設されている。ノズル６の出口側の端面には、該端面からノズルの放水方向（図１及び図２の上方向）に延出された２本のフレーム７が設けられ、該フレーム７にはノズル６の軸線上で交差するボス部８が形成されている。

ボス部８の先端にはノズル６より放水された水を衝突させ、四方に飛散させるデフレクター２が固定設置されている。デフレクター２は円盤状をしており、周縁には複数の切欠きが形成されている（切欠きの図示は省略）。ボス部８の内部には牝ネジ８Ａが形成されている。

弁体３はノズル６を閉塞するものでありノズル６の出口端に配置され、後述の感熱分解部４によりノズル６側に押圧されている。

感熱分解部４は、レバー１０、支柱１１、天秤１２から構成されている。感熱分解部４は各々の部品と後述の感熱体５を組み合わせて構成されており、各々の部品には荷重が印加された状態で組み立てられている。

レバー１０は断面Ｌ字形となっており、ボス部８側の表面には半球溝１０Ａが刻設され、裏面には半球溝１０Ａよりも内側にＶ字溝１０Ｂが刻設されている。

支柱１１は略楕円形状で中央に穴１１Ａが穿設され、該穴の端部からは係合枝１１Ｂが穴１１Ａから外方に屈曲しており、穴１１Ａの他端からは支承枝１１Ｃが係合枝１１Ｂと同一方向に屈曲している。支柱４１の両端はナイフエッヂとなっている。

天秤１２は一端が太巾となった鎌首状で、太巾部には半球状の突起１２Ａが形成され、他端は斜め方向に屈曲した係合部１２Ｂが形成されている。

感熱体５は、シリンダー１４、可溶合金１５、ピストン１６から構成され、シリンダー１４は有底円筒形状をしており内部に可溶合金１５が入れられている。この可溶合金１５は溶融状態の合金材料をシリンダー１４に注入硬化させることで一体化される。また、予め図示の可溶合金１５をシリンダー１４の内部に差し込んで一体化してもよい。シリンダー１４の底面の外部側には、すり鉢形状の係合穴１４Ａが形成されている。

図３で示すように可溶合金１５の表面には、ピストン１６が挿入可能な凹み１７が穿設されている。凹み１７の表面にはオイル１８が塗布されている。オイル１８は、凹み１７にピストン１６を挿入する前の段階で、凹み１７の表面に塗布しておき、ピストン１６を凹み１７内に挿入すると、オイル１８がピストン１６と凹み１７の間に介在される。

オイル１８の量は、凹み１７の表面を万遍なく覆う程度の量を用いる。またオイル１８は可溶合金１５の酸化・腐食を防止することから、図４（ａ）から同図（ｃ）に示す可溶合金１５の凹み１７の内面にオイル１８を塗布することや、凹み１７の内部のみでなく図５（ａ）から同図（ｃ）に示すように可溶合金１５の端面にも塗布する。さらに本実施形態では、図６に示すように可溶合金１５だけでなく、ピストン１６の表面にオイル１８を塗布することや、図７に示すように可溶合金１５とシリンダー１４との境界部分にも塗布するようにして、可溶合金１５の酸化・腐食の防止対策を確実にしている。

オイル１８として粘性の低いオイルを使用する場合、粘性が低いという特性を利用して感熱体５の組立後にオイル１８を塗布することができる。塗布方法は、スプレーや刷毛塗り、ディップがよい。粘性の低いオイルはピストン１６と凹み１７の間の僅かな隙間にも毛細管現象によって浸透しやすい。

オイル１８の粘性が高いものを使用する場合は、オイルを凹み１７内に注入した後にピストン１６を挿入してオイル１８を押し潰し、凹み１７の表面に行渡らせることができる。あるいは凹み１７内にピストン１６を挿入した後にオイル１８を塗布してもよい。具体的には図８（ａ）に示すようにピストン１６と凹み１７の間の僅かな隙間の入り口付近、あるいは同図（ｂ）のように凹み１７内にピストン１６が完全に挿入される構造の場合には凹み１７の外気に曝された箇所およびピストン１６の表面に塗布する。隙間内部にオイル１８は浸透しにくいが長期間に渡って隙間を外気から遮断することができる。

また、オイル１８にはピストン１６が凹み１７内から外れにくくする効果を有する。オイル１８の粘性が低い場合には表面張力による効果があり、逆に粘性が高い場合にはオイル自体の粘性でピストン１６を凹み１７から外れにくくなる。ピストン１６が外れにくいことで、スプリンクラーヘッドを組立てる際に感熱体５を逆さまにしても取り扱いが容易となり組立作業性がよいものになる。

本発明に使用するオイルは、耐熱性、耐薬品性に優れており、最大使用温度が１００〜３００℃のフッ素系やシリコーン系のオイル・グリースを用いている。

上記構成から成る感熱体５は、レバー１０、可動片１１、天秤１２に組み込まれ感熱分解部４のユニットを構成する。以下にユニットの構成を示す。

レバー１０の半球溝１０Ａがインプレスネジ２１の半球状の先端と係合し、レバー１０の端部が天秤１２の係合部１２Ｂと係合している。またレバー１０のＶ字溝１０Ｂが支柱１１の一端と係合し、支柱１１の他端が弁体３のＶ字状溝と係合している。レバー１０の端部と係合している天秤１２は支柱１１の穴１１Ａを挿通し、図２中下面となるところが支柱１１の支承枝１１Ｃ上に乗っている。

支柱１１の係合枝１１Ｂにはシリンダー１４の係合穴１４Ａが係合している。シリンダー４４内に挿入されたピストン１６の穴１６Ａには天秤１２の半球状の突起１２Ａが係合している。

本体１のボス部８の牝ネジ８Ａからインプレスネジ２１を螺入させていくとインプレスネジ２１の先端から、感熱分解部４に荷重が印加されると共に、弁体３をノズル６側に押圧してノズル６を閉塞する。

感熱分解部４は、弁体３とインプレスネジ２１により常に荷重が印加された状態になり、支柱１１の係合枝１１Ｂからシリンダー１４へ力が作用すると共に、天秤１２の半球状の突起１２Ａからピストン１６へ力が作用して、可溶合金１５に圧縮力が作用される。

次に本発明のスプリンクラーヘッドの作動について説明する。

本発明のスプリンクラーヘッドは、図９に示すように屋根３０の下側つまり屋内に配設された消火設備配管Ｐの立設部３１にスプリンクラーヘッドＳＨの牡ネジ５が接続され、デフレクター２が屋根３０側に向くように設置されている。

火災が発生した際には火災の熱により周囲温度が上昇して、シリンダー１４が熱を吸収する。シリンダー１４内の可溶合金１５はシリンダー１４から伝わった熱により溶ける。また、オイル１８も周囲の熱により軟化して粘性が低下しピストン１６との粘着強度が低下してピストン１６がスムーズに移動可能な状態となる。

可溶合金１５が溶融するとピストン１６がシリンダー１４内に没入して、感熱分解部４の力のバランスが崩れ、天秤１２が支承枝１１Ｃの先端を支点として半球状の突起１２Ａがピストン１６側に回転する。天秤１２の回転により天秤１２の係合部１２Ｂに対するレバー１０の下端部の係合が外れてその下端部は半球溝１０Ａを支点として回転する。レバー１０の回転に伴い支柱１１もレバー１０との係止が解除され、感熱分解部４が分解作動する。

弁体３を支持していた感熱分解部４が分解したことで弁体３をノズル６側に押圧していた力が解放されるので弁体３はノズル６から離れ、ノズル６および配管内の水が放出される。

ノズル６より放出された水はデフレクター２に衝突して四方へ飛散されることで火災の抑制・消火が行われる。

本発明のスプリンクラーヘッドの形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、実公昭４２−１６５５３号に記載されているように上下両方向に用いることが可能である。また、図１０および特開平7-２８４５４５号公報に記載されているフラッシュ型スプリンクラーヘッドや、図１１に示すマルチ型スプリンクラーヘッドに用いることも可能である。

あるいは、ピストンがシリンダーを貫通している特公平７−１６５３１号公報や、実用新案登録２５４４１６２号公報に記載されている構造のスプリンクラーヘッドに用いることも可能である。

１ 本体
２ デフレクター
３ 弁体
４ 感熱分解部
５ 感熱体
６ ノズル
７ フレーム
８ ボス部
１０ レバー
１１ 可動片
１２ 天秤
１４ シリンダー
１５ 可溶合金
１６ ピストン
１７ 凹み（凹み部）
１８ オイル

Claims (6)

1. 消火設備配管に接続されるノズルを有する本体と、
   ノズルを止水する弁体と、
   シリンダーに収容した可溶合金をピストンにて押圧保持する感熱体を有し、火災を感知する可溶合金の軟化又は溶融によってピストンがシリンダーの中に移動することで弁体がノズルの閉止を開放する感熱分解部とを備えるスプリンクラーヘッドにおいて、
   可溶合金にピストンを挿入する凹み部を形成したことを特徴とするスプリンクラーヘッド。
2. 可溶合金の凹み部の内面にオイルが塗布されている請求項１記載のスプリンクラーヘッド。
3. 可溶合金の外気に曝される箇所にオイルが塗布されている請求項１又は請求項２記載のスプリンクラーヘッド。
4. 可溶合金の凹み部に挿入されたピストンの表面にオイルが塗布されている請求項１〜請求項３何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
5. 可溶合金の凹み部に挿入されたピストンと凹み部の境界部分にオイルが塗布されている請求項１〜請求項４何れか１項記載のスプリンクラーヘッド
6. 感熱体全体にオイルが塗布されている請求項１〜請求項５何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
   
   

Images