特開 2023-41 スプリンクラーヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023000041

(43)【公開日】2023-01-04

(54)【発明の名称】スプリンクラーヘッド

(51)【国際特許分類】

   A62C 37/12 20060101AFI20221222BHJP

【ＦＩ】

A62C37/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021100623

(22)【出願日】2021-06-17

(71)【出願人】

【識別番号】000199186

【氏名又は名称】千住スプリンクラー株式会社

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 幸喜

【テーマコード（参考）】

2E189

【Ｆターム（参考）】

2E189CC02

2E189CD01

(57)【要約】

【課題】 ボディの小型軽量化を図るとともに、長期間において性能を維持可能なスプリンクラーヘッドを提供する。
【解決手段】 消火液を放出するノズル１１を有するボディ１と、ノズル１１の出口端を閉鎖する閉止部材４と、ノズル１１に対する閉止部材４の閉止状態を保持し、分解作動時に前記閉止状態を開放する感熱作動部５と、ノズル１１から放出される消火液をノズルの軸との交差方向で外向きに飛散させる板状のデフレクター３と、該デフレクター３を支持するピン３１と、を備えており、ボディ１にはコ字型に屈曲した形状のフレーム２が設置され、フレーム２の両端はノズルの軸と平行に延出された一対の第１アーム２２となっており、第１アーム２２に対してピン３３が摺動可能に接続され、一対の第１アーム２２の間にボディ１との接続部２３が設置されており、第１アーム２２と接する環状のリング２７を設置した。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

消火液を放出するノズルを有するボディと、
前記ノズルの出口端を閉鎖する閉止部材と、
前記ノズルに対する前記閉止部材の閉止状態を保持し、分解作動時に前記閉止状態を開放する感熱作動部と、
前記ノズルから放出される前記消火液を前記ノズルの軸との交差方向で外向きに飛散させる板状のデフレクターと、
前記デフレクターを支持するピンと、を備えるスプリンクラーヘッドであり、
前記ボディにはコ字型に屈曲した形状のフレームが設置されており、前記フレームの両端は前記ノズルの軸と平行に延出された一対の第１アームとなっており、前記第１アームに対して前記ピンが摺動可能に接続しており、
前記フレームには前記一対の第１アームの間に前記ボディとの接続部が設置されており、
さらに前記第１アームと接する環状のリングが設置されていることを特徴とするスプリンクラーヘッド。

【請求項2】

前記第１アームの内側に前記感熱作動部が係止される段を設置した請求項１記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項3】

前記フレームには前記ボディとの接続部を有するベースと、前記ベースの周縁に設置された前記第１アームを備える請求項１記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項4】

前記ベースに第２アームが設置され、第２アームに前記感熱作動部が係止される段を設置した請求項３記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項5】

前記第１アームまたは第２アームには前記リングと係合する溝が設置されている請求項１～請求項４の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項6】

前記溝は、前記ピンの接続部と前記段との間に設置されている請求項５記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項7】

前記ベースから前記ノズルの軸と交差する方向に延出されたレンチ係合部を設置した請求項１から請求項６の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項8】

前記リングは開放端を有するＣ字形状であり、溝と係合された状態において前記開放端が閉じる構成である請求項１～請求項７の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項9】

前記リングは複数の円弧片から構成され、溝と係合された状態において円形に結合する請求項１～請求項７の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項10】

前記リングはコイル状に積層されており、径方向に拡張・収縮可能である請求項１～請求項７の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

【請求項11】

前記スプリンクラーヘッドにおいて、前記ボディと接続された筒状のサポートカップを備えており、前記サポートカップの下端開口に、筒状のリテーナーを介してプレートが設置され、前記リテーナーと前記プレートは前記感熱作動部が作動に至る温度よりも低い融点の合金で接合されている請求項１～請求項１０の何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

スプリンクラーヘッドは火災時に自動的に作動して水を散布する。常時においてノズルは弁により閉止されており、弁は感熱作動部によりボディ下端に支持されている。感熱作動部に組み込まれた感熱要素が火災の熱により作用することで感熱作動部が分解作動する。弁は感熱作動部によりノズル側に押圧されていたが、感熱作動部の分解作動により弁がノズルから離れてノズルが開放される。ノズルから放出された水はノズルの軸の延長方向に設置された板状のデフレクターに衝突して四方に飛散され火災を消し止める。

【0003】

上記のスプリンクラーヘッドの一例としてコンシールド型スプリンクラーヘッドがある（例えば特許文献１参照）。図１０に示すコンシールド型スプリンクラーヘッド１００は、構成部品の略全てが天井裏に配置され、室内側には円板状のプレート１０１のみが設置されている。火災時においてプレート１０１が脱落した後にデフレクター１０２が室内側に一定距離移動して天井Ｃから突き出た状態となり、この後に感熱作動部１０３が分解作動してノズル１０４が開放され水が散布される（図１１参照）。

【0004】

このようにコンシールド型ヘッドは、プレート１０１に載置されていたデフレクター１０２が火災時においては室内側に移動するのでデフレクター１０２の移動距離が長い。そのためデフレクター１０２に設置されたピン１０５が長く、さらにピン１０５の係止位置が天井近くに配置され、ノズル１０４から離間している。

【0005】

一方、ボディ１０６の材料として銅合金が用いられている。これはノズル１０４内が常時水に接しているので耐腐食性能が要求されるためである。一般的に銅合金は鉄鋼と比較すると材料費が高価である。図１０のスプリンクラーヘッド１００はボディ１０６上にノズル１０４と、感熱作動部１０３の係止部１０７、ピン１０５の係合部１０８の３つの構造・機能が設置されており、またノズル１０４と係合部１０８の間の距離が長いことから、ボディ１０６の体積及び重量が嵩み材料費が高いものとなっている。

【0006】

またボディ１０６において、感熱作動部１０３の係止部１０７には閉止部材１０９をノズル１０４の出口端に押圧保持する力が常時印加されている。さらにスプリンクラーヘッド１００の作動時においてピン１０５の係合部１０８にはノズル１０４から放出される水の放水圧が印加される。そのため長期間に渡ってスプリンクラーヘッドの性能が維持できるように、感熱作動部１０３の係止部１０７及びピン１０５の係合部１０８は前述の負荷に耐える強度を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４－１９３４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで本発明では、ボディの小型軽量化を図るとともに、長期間において性能を維持可能な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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。
これによれば、消火液を放出するノズルを有するボディと、前記ノズルの出口端を閉鎖する閉止部材と、前記ノズルに対する前記閉止部材の閉止状態を保持し、分解作動時に前記閉止状態を開放する感熱作動部と、前記ノズルから放出される前記消火液を前記ノズルの軸との交差方向で外向きに飛散させる板状のデフレクターと、前記デフレクターを支持するピンと、を備えるスプリンクラーヘッドであり、前記ボディにはコ字型に屈曲した形状のフレームが設置されており、前記フレームの両端は前記ノズルの軸と平行に延出された一対の第１アームとなっており、前記第１アームに対して前記ピンが摺動可能に接続され、前記フレームには前記一対の第１アームの間に前記ボディとの接続部が設置されており、さらに前記第１アームと接する環状のリングが設置されているものである。

【0010】

上記のスプリンクラーヘッドにおいて、第１アームに感熱作動部の係止部、ピンの係合部を設置した。これによりボディの構造・機能がノズルのみとなり、ボディが軽量小型化できる。またアームにリングを設置したことでアームの変形が防止され、強度を補うことができる。アームは金属製であり銅合金より安価な鉄鋼で構成するのが好ましい。

【0011】

また前記スプリンクラーヘッドにおいて、前記ボディと接続された筒状のサポートカップを備えており、前記サポートカップの下端開口に、筒状のリテーナーを介してプレートが設置され、前記リテーナーと前記プレートは前記感熱作動部が作動に至る温度よりも低い融点の合金で接合した構成とすることができる。

【発明の効果】

【0012】

上記に説明したように、本発明のスプリンクラーヘッドによれば、ボディを小型軽量化可能であり、さらにアームにリングを設置して強度を補うことにより長期間において性能を維持可能なスプリンクラーヘッドを実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のスプリンクラーヘッドの一実施形態における断面図。

【図2】図１のスプリンクラーヘッドのボディとフレームとを組合せた状態の平面図。

【図3】図１のスプリンクラーヘッドにおいてカバーが脱落した状態。

【図4】図１のスプリンクラーヘッドの作動時の状態。

【図5】図１のスプリンクラーヘッドの変形例１。

【図6】図５のスプリンクラーヘッドのＶＩ－ＶＩ線における断面図。

【図7】図５のスプリンクラーヘッドのボディとフレームとを組合せた状態の平面図。

【図8】図１のスプリンクラーヘッドの変形例２。

【図9】図８のスプリンクラーヘッドのＩＸ－ＩＸ線における断面図。

【図10】従来のスプリンクラーヘッドの断面図。

【図11】従来のスプリンクラーヘッドの作動時の状態。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

本発明のスプリンクラーヘッドの実施形態について図１～図４を参照して説明する。スプリンクラーヘッドＳ１は、ボディ１と、フレーム２と、デフレクター３と、閉止部材４と、感熱作動部５と、カバープレートユニット６とを有している。

【0015】

ボディ１は中空筒状であり、その内部がノズル１１となっている。ノズル１１は、ボディ１の一端側と他端側との間を筒軸方向（高さ方向、上下方向）として伸長している。ボディ１の一端側には、給水配管Ｐと接続する牡ねじ１２が設置されている。ボディ１の他端側にはフランジ１３が設置されており、牡ねじ１２とフランジ１３との間には断面が多角形をした係合部１４が設置されている。本実施形態において係合部１４の断面は六角形となっている。

【0016】

フレーム２は板材をコ字型に屈曲した形状をしており、ベース２１と一対のアーム２２、２２とを有する。図１に示すように１対のアーム２２、２２はノズル１１の軸Ａに対して対称に構成されている。フレーム２は金属製の板を折り曲げて構成してもよいし、鍛造や鋳造により構成してもよい。ベース２１には係合部１４の外形と同じ形状の係合穴２３が形成されている。係合穴２３はボディ１１の係合部１４との接続部であり、係合部１４と係合穴２３とを組合せると、ボディ１とフレーム２が供回り可能に接続される。

【0017】

アーム２２はベース２１からノズル１１の軸Ａと平行に図中下方へ伸延している。それぞれのアーム２２の端は、デフレクター３と接続されたピン３１の接続部であり、ベース２１と平行に形成された平面２４がアーム２２から外側に向けて形成される。該平面２４にはピン３１が挿通される穴２５が設置されている。

【0018】

アーム２２の中間部の内側には、感熱作動部５を係止する段２６が形成されている。平面２４（ピン３１の接続部）と段２６との間にはリング２７が係合される溝２８が設置されており、本実施形態では溝２８はアーム２２の外側に設置されている。リング２７は径方向に拡張および収縮可能である。

【0019】

リング２７は、具体的にはＣ字形状をした開放端を有している。さらに溝２８と係合した状態においては開放端が閉じられて円形となることが好ましい。リング２７によってアーム２２の外側への変形が防止され、これにより段２６と感熱作動部５との係合状態を長期間に渡って安定して維持できる。

【0020】

リング２７の他の構成例として、複数の円弧片から構成され、溝２８と係合した状態においては円形に結合するものや、あるいは金属製のワイヤー等をコイル状に積層して形成すると径方向に拡張・収縮可能である。また、リング２７は円形だけに限定されず、四角形、五角形、六角形、八角形等の多角形として構成してもよい。

【0021】

デフレクター３は、板状をしており周縁に複数のスリットを有している。デフレクター３には前述のピン３１が接続されている。ピン３１は穴２５に挿通されており、アーム２２に沿って図中上下方向に移動可能である。ピン３１は一端がデフレクター３と接続されており、他端は拡径部３２となっている。拡径部３２は端に向かって外径が大きくなるテーパー状であり、端部の外径は穴２５の内径よりも大きく、デフレクター３が図中下方に移動したとき拡径部３２は穴２５の縁と係合される（図３、図４参照）。

【0022】

閉止部材４は、円盤状でありノズル１１側の面にはシール部材４１が設置され、ノズル１１内に充填された水が漏れないように構成されている。ノズル１１側の面と反対側の面の中心部には先端が球状の突起４２が設置されている。突起４２はコンプレッションスクリュー４３によりノズル１１側に押圧されている。コンプレッションスクリュー４３には牡ねじが設置されており、該牡ねじはサドル４４の牝ねじと螺合している。

【0023】

サドル４４は板状であり、閉止部材４とレバー５１との間に設けられている。レバー５１は段２６と係合されており、コンプレッションスクリュー４３の上端をノズル１１の方向に移動させると閉止部材４がノズル１１の側に押圧される。これにより閉止部材４がノズル１１の出口端を閉塞している。

【0024】

図１及び図３に示す感熱作動部５は、一対のレバー５１と、サポートプレート５２と、バランサー５３と、セットスクリュー５４と、シリンダー５５と、プランジャー５６と、可溶合金５７とを有して構成される。感熱作動部５は公知であり、例えば特開２００５－２７９２９号公報等に記載されている。感熱作動部５は前述のようにサドル４４及びコンプレッションスクリュー４３を介して閉止部材４をノズル１１の出口端に支持している。感熱作動部５は火災の熱によって可溶合金５７が溶融すると構成部品が移動してレバー５１が段２６から外れる。これにより閉止部材４の支持が解除され、ノズル１１が開放される。

【0025】

感熱作動部５の下方（天井Ｃ側）にはカバープレートユニット６が設置される。カバープレートユニット６はプレート６１と、リテーナー６２、サポートカップ６３を有している。プレート６１は円盤状であり天井Ｃの表面付近に設置される。プレート６１は室内側からスプリンクラーヘッドＳ１の他の構成部材を覆い隠しており、筒状のリテーナー６２と接続している。

【0026】

リテーナー６２は一方の端にプレート６１と対向する接続面６４を有している。接続面６４はリテーナー６２に複数設置されており、筒６２Ａの端よりも図中下方に延出して形成され、筒６２Ａの端から離間して設けられている。筒６２Ａと接続面６４の間には、鍔２６Ｂが複数箇所に形成されている。鍔６２Ｂはリテーナー６２をサポートカップ６３と接続する際に、天井Ｃに対してストッパーの作用を有する。

【0027】

プレート６１と接続面６４とは可溶合金６５にて接続される。可溶合金６５は、感熱作動部５が作動に至る温度よりも低い融点の合金により構成される。より具体的には可溶合金５７よりも融点が低い合金が用いられる。

【0028】

筒６２Ａには接続面６４が設置された側と反対の端にサポートカップ６３と係合する突起６６が設置されている。突起６６は周面上に複数設置されている。本実施形態において突起６６は筒６２Ａの外周側に突出して設置されている。

【0029】

サポートカップ６３は筒状であり、周面には螺旋状の溝６７が形成されている。溝６７は前述の突起６６と着脱可能に係合できる。より詳しくは、サポートカップ６３の内部にリテーナー６２を挿通すると突起６６が溝６７に係合してサポートカップ６３とリテーナー６２が接続する。リテーナー６２を接続する前の状態でサポートカップ６３の内部にはホディ１、フレーム２、感熱作動部５が配置される。サポートカップ６３において感熱作動部５が配置された側の開口にリテーナー６２を接続すると、デフレクター３がプレート６１の上に載置される（図１参照）。

【0030】

サポートカップ６３においてボディ１が配置された側の端には平面６８が形成されている。平面６８の中心にはボディ１の係合部１４の外形と同じ形状の係合穴６９が形成されており、フレーム２、サポートカップ６３の順に係合部１４へ挿通される。係合穴６９の周縁には牡ねじ１２に向かって立設された周壁６９Ａを有しており、係合部１４に挿通された後、周壁６９Ａの先端部をノズル１１の軸Ａに向かって変形させることでフレーム２及びサポートカップ６３がボディ１に固定設置される。

【0031】

続いて本発明の一実施形態によるスプリンクラーヘッドＳ１の設置過程を説明する。

【0032】

先ず、スプリンクラーヘッドＳ１を給水配管Ｐに接続する。その際、プレート６１と接合しているリテーナー６２はサポートカップ６３から取り外した状態で給水配管Ｐに接続する。給水配管ＰにスプリンクラーヘッドＳ１を接続した後、天井Ｃが設置される。天井Ｃにはサポートカップ６３の設置位置に貫通穴Ｈが穿設されており、室内側からサポートカップ６３に対してリテーナー６２を接続可能となっている。

【0033】

次にリテーナー６２の上端をサポートカップ６３の下端開口に挿通させる。その際、デフレクター３はプレート６１の上に載置される。プレート６１を天井Ｃの方向に押し込むと突起６６が溝６７と係合する。鍔部６２Ｂが天井Ｃと接触するまでプレート６１を天井Ｃの方向に押し込んだら設置が完了する。設置が完了した状態において、プレート６１と天井Ｃとの間には僅かな隙間を有しており、この隙間から貫通穴Ｈの内部に気流が通過可能となっている。

【0034】

続いて火災時における本発明の一実施形態によるスプリンクラーヘッドＳ１の作動過程を説明する。

【0035】

図１に示すようにスプリンクラーヘッドＳ１は、ボディ１が給水配管Ｐとねじ接続されており、天井Ｃに対してプレート６１のみが室内側から見える状態で設置されている。火災が発生すると、火災の熱で室内の空気が暖められ、上昇気流が生じて暖められた空気が天井Ｃの下にたまる。この上昇気流を原動力とする空気は、天井Ｃとプレート６１との隙間から貫通穴Ｈへと流れ込み、サポートカップ６３内の感熱作動部５に到達するとともに、プレート６１と接続面６４とを接合している可溶合金６５の溶融を促す。

【0036】

可溶合金６５が溶融するとプレート６１が脱落する。続いてデフレクター３が室内側に移動して拡径部３２が平面２４に係合され、デフレクター３が天井Ｃから室内に突出した状態となる。プレート６１の脱落により感熱作動部５が露出され、火災による上昇気流の熱が感熱作動部５に伝播して可溶合金５７が溶融して感熱作動部５の構成部品が分解・脱落する。これにより感熱作動部５により支持されていた閉止部材４がノズル１１の出口端から離脱してノズル１１が開放する。

【0037】

ノズル１１が開放すると給水配管Ｐ内の水がノズル１１から放出されてデフレクター３に衝突する。デフレクター３に衝突した水は四方に飛散して火災を抑制、鎮圧する。

【0038】

次に、上記に説明した実施形態における変形例１について図５～図７を参照して説明する。尚、構造及び機能が同様な箇所については同符号を付して説明は省略する。

【0039】

図５～図７に示す変形例１のスプリンクラーヘッドＳ２では、ベース２１に感熱作動部５と係合される段２６を有する一対のアーム２２Ａ、２２Ａと、ピン３１を支持する一対のアーム２２Ｂ、２２Ｂが設置されている。図７において、アーム２２Ａに対するアーム２２Ｂの配置は、ノズル１１の軸Ａを起点としてアーム２２Ａから９０度回転した位置に設置されている。このような構成にすることで用途に応じてアームの構成を変えることができる。例えば図５、図６のアーム２２Ａはアーム２２Ｂよりも長さが短く構成されている。

【0040】

またアーム２２Ａ、２２Ｂの他に、図７に破線で示すアーム２２Ｃを設置することもできる。アーム２２Ｃはボディ１を給水配管Ｐに締結する際のレンチ係合部として用いることが可能である。アーム２２Ｃはベース２１の外縁からノズル１１の軸Ａに対して直交する方向に拡張して設置されている。また図７において、アームＣの先端は二点鎖線で示すサポートカップ６３の内側に収まるように配置されている。尚、アームの組合せは適宜選択できるものとし、例えば図１のスプリンクラーヘッドＳ１にアーム２２Ｃを追加して構成可能である。またアーム２２Ｃの数についても図面に示すような４か所のみでなく、２～６箇所として構成可能である。

【0041】

上記の変形例１において溝２８はアーム２２Ｂに設置されている。一方アーム２２Ａの下端には段２８Ａが形成されており、この段２８Ａにリング２７が係合される。このときリング２７は溝２８において平面２４と接しており、段２８Ａにより図中上方への移動が阻まれている。

【0042】

また図８、図９に示す変形例２のスプリンクラーヘッドＳ３では、感熱作動部５の代わりにリンク７を設置して構成することも可能である。リンク７については公知であり、例えば米国特許明細書第６１５２２３６号や特開２００８－１５４６９７号公報に記載されている。この場合、アーム２２にはピン３１の接続部である平面２４とリング２７を設置して、レバー５１が係合される段２６はボディ１上のノズル１１の下方に配置して構成可能である。

【符号の説明】

【0043】

１ ボディ
２ フレーム
３ デフレクター
４ 閉止部材
５ 感熱作動部
６ カバープレートユニット
７ リンク
１１ ノズル
２１ ベース
２２ アーム
２３ 係合穴（ボディとの接続部）
２４ 平面（ピンの接続部）
２６ 段
２７ リング
２８ 溝
３１ ピン
５１ レバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】