(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が消火液の消火設備配管に接続されるノズルを有する本体と、
ノズルの他端側を閉塞する弁体と、
一端側が本体に係合されており他端側が弁体を支持する感熱作動部とを備えるスプリンクラーヘッドにおいて、
本体の表面に、感熱作動部が作動する設定温度よりも低い融点を持つ低融点合金と、低融点合金を充填した穴状又は溝状の凹部とを備えることを特徴とするスプリンクラーヘッド。
【請求項２】
一端側が消火液の消火設備配管に接続されるノズルを有する本体と、
ノズルの他端側を閉塞する弁体と、
一端側が本体に係合されており他端側が弁体を支持する感熱作動部とを備えるスプリンクラーヘッドにおいて、
本体の表面に感熱作動部が作動する設定温度よりも低い融点を持つ低融点合金を備えており、該低融点合金は本体の表面に穿設された穴に係合させて設置することを特徴とするスプリンクラーヘッド。
【請求項３】
一端側が消火液の消火設備配管に接続されるノズルを有する本体と、
ノズルの他端側を閉塞する弁体と、
一端側が本体に係合されており他端側が弁体を支持する感熱作動部とを備えるスプリンクラーヘッドにおいて、
本体の表面に感熱作動部が作動する設定温度よりも低い融点を持つ低融点合金を備えており、低融点合金の表面に保護被膜を設けることを特徴とするスプリンクラーヘッド。
【請求項４】
本体が、ノズルの他端側から消火液の放出方向に伸長するアームと、アームの先端側に設置されるデフレクターとを備える請求項１〜請求項３何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
【請求項５】
感熱作動部がグラスバルブである請求項１〜請求項４何れか１項記載のスプリンクラーヘッド。
【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、室内の天井や壁面に設置されており、火災の熱によって作動して内部のノズルから放水を行い、火災を消しとめるものである。
【０００３】
従来のスプリンクラーヘッドの一例として、感熱作動部にグラスバルブを用いたスプリンクラーヘッドがある（例えば、特許文献１参照。）。グラスバルブはガラス製の容器に気化膨張する液体を封入した構造であり、このグラスバルブによってスプリンクラーヘッドのノズルの出口に設置された弁体を閉止状態に支持している。
【０００４】
上記のスプリンクラーヘッドにおいて火災が発生すると、火災の熱によりグラスバルブ内の液体が気化膨張してガラス製の容器が割れて破壊する。すると支持を失った弁体がノズルから離れてノズルが開放される。ノズルは給水配管に接続されており給水配管内部の水がノズルから放出されて消火を行う。
【０００５】
グラスバルブは構造がシンプルでスプリンクラーヘッドの構成部品が少なくて済むことから、コストが安価であるメリットを有する。しかしながら、ガラス製の容器が外的衝撃によって割れてしまうと弁体が開放してしまい、火災が発生していなくとも放水してしまうリスクがある。
【０００６】
グラスバルブの作動原因を突き止めるためにその破片を回収しようとしても、破片はノズルから放出された水によって流されてしまうので回収が困難である。そのため、グラスバルブの作動原因が外的衝撃によるものなのか周囲の温度上昇による正常作動なのかを判断することは極めて困難である。
【０００７】
上記の問題を解決する一手段として、スプリンクラーヘッドの外面に、スプリンクラーヘッドの作動温度を含む温度以上で変色する変色チップを用いたものが開示されている（特開平８−９８８９９号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２０１４２７号公報
【特許文献２】特開平８−９８８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スプリンクラーヘッドはビル等の建築物に組み込まれて設置されているため、その建物が使用されている間は機能が維持されなければならない。スプリンクラーヘッドは使用環境によって状況は異なるが、およそ２０年を目処に交換することが望ましい。これに対して変色チップの有効年数は５年程度なのが一般的あり、スプリンクラーヘッドの設置期間よりも短く、有効期限の過ぎた変色チップではグラスバルブの作動原因を立証できないおそれがある。また長期間設置されているとスプリンクラーヘッドの外面に設置した変色チップが何らかの理由で脱落して紛失してしまう可能性もある。
【００１０】
以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。その目的は、スプリンクラーヘッドの作動原因を特定するための素子が設置されており、この素子の機能を長期間に亘って維持できるスプリンクラーヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
すなわち、本発明は、一端側が消火液の消火設備配管に接続されるノズルを有する本体と、ノズルの他端側を閉塞する弁体と、一端側が本体に係合されており他端側が弁体を支持する感熱作動部とを備えるスプリンクラーヘッドについて、本体の表面に感熱作動部が作動する設定温度よりも低い融点を持つ低融点合金を備えることを特徴とするスプリンクラーヘッドを提供する。
【００１３】
スプリンクラーヘッドの本体に感熱作動部の作動温度よりも低い融点を持つ低融点合金を設置することで、低融点合金が溶融した痕跡に応じて感熱作動部の作動原因を特定することができる。また、低融点合金は、それを溶融させてスプリンクラーヘッドを構成する金属部品（例えば本体、デフレクター等）に半田付けして設置することができる。こうすると低融点合金と金属部品との間に金属間化合物が生成され、この金属間化合物により金属部品に対する低融点合金の結合強度を増すことができ、長期間に亘って低融点合金をスプリンクラーヘッドに設置しておくことができる。半田付けの際には溶融状態の低融点合金を、フラックス材を用いてスプリンクラーヘッドの金属部品の表面に接合させることができる。
【００１４】
上記低融点合金は、本体の金属部品の表面に形成された穴状又は溝状の凹部に充填すると、低融点合金に外力が直接加わることを防止することができる。また、平面上に低融点合金を接合させるよりも穴や溝といった凹部に充填させることで、低融点合金とスプリンクラーヘッドの金属部品との接合面積を大きくすることができる。そして外力の作用を阻止し接合面積を大きくできることから、低融点合金の脱落を防止して、その機能を長期間に亘って維持することができる。
【００１５】
上記低融点合金の表面に保護被膜を設けると、低融点合金の酸化や腐食を防止することができる。したがってより確実に長期間に亘って低融点合金の機能を維持することができる。
【００１６】
スプリンクラーヘッドの前記本体は、ノズルの他端側から消火液の放出方向に伸長するアームと、アームの先端側に設置されるデフレクターとを備えるものとし、少なくともその何れかに前記低融点合金を設けることができる。なお、低融点合金は、一般的なスプリンクラーヘッドならば通常備える本体の構成部品に設けたり、あるいは低融点合金を設置するための専用部品をスプリンクラーヘッドの本体に付加して設けることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、スプリンクラーヘッドの作動原因を特定するための素子として低融点合金を用いることで、この素子の機能を長期間に渡って維持できるスプリンクラーヘッドを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態によるスプリンクラーヘッドの正面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図４】弁体、ホルダー、弾性部材の分解断面図。
【図５】図１のスプリンクラーヘッドが設置されたスプリンクラー設備配管の系統図。
【図６】デフレクターの外周の切欠きに低融点合金を設置する変形例を示す図２相当の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のスプリンクラーヘッドの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
スプリンクラーヘッド１００は、本体１、弁体２、感熱作動部３、低融点合金４から構成される。
【００２１】
本体１は筒状であり内部にノズル１１を有する。本体１の外部は牡ネジ１２が形成されており、牡ネジ１２は消火設備配管Ｐの牝ネジと螺合する。ノズル１１の放出側端部１１ａには弁座１３が形成されている。弁座１３はノズル１１側に凹んだ凹部１３として形成されており、底面１３ａと内周面１３ｂとで構成されている。
【００２２】
本体１には、弁座１３の近傍からノズル１１から放出される消火水の放出方向に湾曲して伸びる２本のアーム１４、１４が設置されている。アーム１４、１４はノズル１１の中心軸の延長上で連結しており、その連結部分はボス１５となっている。ボス１５はノズル１１の中心軸上に形成された牝ネジ１６を有する。牝ネジ１６には頭部の無い止めネジ１７が螺合される。
【００２３】
ボス１５の先端には、円盤状のデフレクター１８が設置されている。デフレクター１８の周縁部１８ａには波状に連続する爪が形成されている。
【００２４】
弁体２は円盤状であり、ノズル１１側の面にはシール材２１が設置されている。本実施形態ではフッ素樹脂シートでなるシール材２１を接着剤で弁体２に貼り付けて弁体２と一体に構成している。
【００２５】
シール材２１が設置された面の反対側には、段部２２および穴部２３が形成されている。段部２２には弾性部材２７が載置されている。段部２２の表面には穴部２３が穿設されており、穴部２３には後述するホルダー４の凸部４２が挿通される。
【００２６】
ホルダー２４は円盤形状をしており、弁体２と感熱作動部３の間に設置される。ホルダー２４の弁体２側の面には、弁体２の穴部２３に挿通される凸部２５が形成されている。図３では凸部２５が穴２３内に挿通されており、凸部２５の先端と穴２３の底面との間には可動隙間６が設けられている。
【００２７】
凸部２５の反対面には、感熱作動部３を支持する座部２６が形成されている。座部２６は、感熱作動部３の表面に形成された斜面を支持可能な斜面または曲面形状として形成されている。ホルダー２４には、座部２６から凸部２５の端まで貫通する穴２６Ａが穿設されている。穴２６Ａの内部には感熱作動部３の一端側が差し込まれて収容される。
【００２８】
弾性部材２７は、皿ばねであり弁体２をノズル１１側へ押圧するとともに、ホルダー２４を感熱作動部３側に押圧する作用を有する。弾性部材２７は止めネジ１７により荷重が印加される。つまり止めネジ１７をノズル１１の方向に螺入させると、弾性部材２７は、止めネジ１７の先端から感熱作動部３およびホルダー２４を介して押圧されて弾性変形し、完全には潰れておらず可動隙間６が残る所定の圧力で潰された状態となる。弾性部材２７がこのように潰された状態となることで、弁体２に閉止荷重を与えて弁体２によってノズル１１の放出側端部１１ａが閉止された状態を得ることができる。
【００２９】
なお、スプリンクラーヘッド１００は、夏場の異常な気温の上昇や冬場の消火液の凍結等により、消火設備配管Ｐに充填された消火液が弁体２の閉止荷重を超えて異常昇圧した場合でも、弁体２の変位を弾性部材２７が可動隙間６の範囲で弾性変位して吸収することができる。このため弁体２が変位しても感熱作動部３には過大な力が作用せず、その誤作動を回避できるようになっている。
【００３０】
また、弾性部材２７を構成する皿ばねはサイズが小さいのでスプリンクラーヘッド１００に組み込みやすく、また大きな荷重で弾性変形させることができる利点がある。具体的には、弁体２の受圧面積を１ｃｍ２とした場合、皿ばね２７が変位する荷重を５００Ｎ程度に設定すると、ノズル１１内の水圧が略５ＭＰａに達したときに皿ばね２７が弾性変形して弁体２が弁座１３から離れてノズル１１内の消火液を外部に逃すことができる。
【００３１】
感熱作動部３は、グラスバルブでありガラス容器３１の中に気化膨張する液体３２が封入されている。液体３２には一般的にアルコールが用いられる。火災の熱によって液体３２が気化膨張してガラス容器３１が破壊して作動する。
【００３２】
低融点合金４は、４０〜１００℃の融点を持つ合金である。例えば、ウッドメタル（ビスマス５０％、鉛２６．７％、錫１３．３％、カドミウム１０％）や、錫−ビスマス−インジウムによる三元合金が公知である。
【００３３】
低融点合金４の溶融温度は、感熱作動部３が作動する設定温度が７２℃の場合には、例えば５５℃〜７０℃の融点を持つ低融点合金４を用いる。また、感熱作動部３が作動する設定温度が１００℃の場合には、例えば８０℃〜９５℃の融点を持つ低融点合金４を用いる。
【００３４】
このように感熱分解部３の設定温度よりも低い融点を持つ低融点合金４を用いるのは、消防の関連法規にてグラスバルブの正常作動範囲が設定温度に対して−５％〜＋１５％の範囲で許容されているためであり、設定温度よりも低い温度で作動するケースでも上記の範囲内であれば正常作動となる。そのため、グラスバルブ３が設定温度よりも低い温度で作動した場合であっても、低い融点を持つ低融点合金４が溶融した痕跡により熱による作動であると判断することができる。
【００３５】
低融点合金４は、本体１の表面やデフレクター１８に設置することが好ましい。弁体２や感熱作動部３はスプリンクラーヘッド１００の作動時にノズル１１から放出された水によって流されてしまい回収できない場合があるためである。但し、回収できるならば弁体２に設けることもできる。
【００３６】
本実施形態の低融点合金４は、図２および図３で示すようにデフレクター１８に形成された「凹部」としての溝４１に充填される。低融点合金４は加熱して溶融させた状態で溝４１に充填される。デフレクター１８の材質が銅合金の場合、低融点合金４とデフレクター１８の境界に金属間化合物が形成されて接合強度が上がる。
【００３７】
また、溝４１の内部に低融点合金４を収容したことで、スプリンクラーヘッド１００に物がぶつかったときに、低融点合金４に直接外力が加わらない構成にすることができる。さらに低融点合金４が溝４１の中に収容されているので外部から目立ちにくくすることができる。
【００３８】
スプリンクラーヘッド１００の動作等の説明〔図４〕
続いて、本実施形態によるスプリンクラーヘッド１００の動作について説明する。
【００３９】
火災時の作動：正常作動
スプリンクラーヘッド１００は、図５に示すように例えば天井付近または屋根の下に設置されている。火災が発生すると、火災の熱により温められた空気が上昇して天井付近または屋根の下に滞留する。この温められた空気によってスプリンクラーヘッド１００の感熱作動部３および低融点合金４にも熱が伝わる。
【００４０】
低融点合金４の融点は、感熱作動部３が作動する設定温度よりも低い温度なので、感熱作動部３の作動より先に低融点合金４が溶融する。溶融した低融点合金４は溝４１から流出してその痕跡が残る。
【００４１】
低融点合金４の溶融に続いて、感熱作動部３の内部に封入された液体３２が気化膨張してガラス容器３１が破壊され、ガラス容器３１は破片となりスプリンクラーヘッド１００の外部に飛び散る。
【００４２】
感熱作動部３によりノズル１１側に支持されていた弁体２は、感熱作動部３が作動したことで支持が無くなり、ノズル１１の内部に充填されている水の圧力によってノズル１１の放出側端部１１ａから離れ、ノズル１１が開放する。
【００４３】
消火を確認した後に、制御弁ＳＶを手動で閉止させてスプリンクラーヘッド１００からの放水を停止する。作動したスプリンクラーヘッド１００またはその周囲に設置されているスプリンクラーヘッド１００の低融点合金４を観察すると、低融点合金４に溶融した痕跡が見られるので、スプリンクラーヘッド１００の作動原因は熱による作動と判断できる。
【００４４】
外力により感熱作動部３が損傷した場合の作動
天井に設置されたスプリンクラーヘッド１００に物がぶつかって感熱作動部３が損傷すると、ガラス容器３１が割れて弁体２がノズル１１の放出側端部１１ａから離れる。ノズル１１が開放して室内に水が散布される。この場合、火災は発生していないので、制御弁ＳＶを手動で閉止させてスプリンクラーヘッド１００からの放水を停止する。
【００４５】
作動したスプリンクラーヘッド１００またはその周囲に設置されているスプリンクラーヘッド１００の低融点合金４を観察すると、低融点合金４に溶融した痕跡が見られないことからスプリンクラーヘッド１００の作動原因は、熱以外の原因によって感熱作動部３が破損して作動に至ったと判断できる。
【００４６】
周囲温度の上昇による作動
気温が高くなる夏場に、自動車の車内にスプリンクラーヘッド１００を載せたままにしておくと、車内の温度上昇によってスプリンクラーヘッド１００が作動してしまうことがある。この場合において、作動したスプリンクラーヘッド１００または同梱されたスプリンクラーヘッド１００の低融点合金４を観察すると、低融点合金４に溶融した痕跡が見られるので、スプリンクラーヘッド１００の作動原因は熱による作動と判断できる。
【００４７】
点検時における低融点合金４の状態確認
点検時に低融点合金４に過熱の痕跡、具体的には変形や膨らみが見て取れる場合には、後に誤作動により放水するリスクがあるのでスプリンクラーヘッド１００を新品に交換することが望ましい。このように低融点合金４が溶融して溝４１から流れていなくても、変形や膨らみ等によっても状態を視認することができる。
【００４８】
実施形態の変形例〔図６〕
【００４９】
上記実施形態では感熱作動部３としてグラスバルブを例示したが、その代替として、低融点合金や樹脂が組み込まれた感熱作動部３を使用することができる。例えば特開平１１−１２３２５０号公報や特開２０１０−２６３９２９号公報、特開２００２−７８８１４号公報に記載のものを使用することができる。これらの感熱作動部３は、低融点合金や樹脂が火災の熱によって溶融することで分解作動する。
このように低融点合金を用いる感熱作動部３は、低融点合金の溶融温度付近まで周囲温度が上昇するとクリープ現象によって低融点合金が変形して、非火災時に感熱作動部３が作動に至るケースがある。このケースについても、低融点合金４の溶融を確認することによって、消防の関係規格によって定められているスプリンクラーヘッドの最高周囲温度（スプリンクラーヘッドの作動温度が７２℃の場合：３８℃）を超えて温度が上昇したことが作動原因であることを証明することが可能である。
【００５０】
上記実施形態ではデフレクター１８の溝４１に低融点合金４を設ける構成を示したが、例えば図６で示すように、デフレクター１８に穿設された穴や切欠きに糸状の低融点合金４を挿通させて両端を押し潰して変形させることで低融点合金４をデフレクター１８上に固定設置する構成とすることもできる。
【００５１】
上記実施形態ではデフレクター１８に４つの溝４１を設け、融点が同じ低融点合金４を設ける例を示したが、溝４１ごとに融点の異なる低融点合金４をスプリンクラーヘッド１００に設置することができる。例えば、４つの溝４１のうちの幾つかの低融点合金４についてはスプリンクラーヘッド１００の最高周囲温度よりも高い融点のものを用い、残りの溝４１の低融点合金４については先に説明した感熱分解部３の設定温度よりも低い融点を持つものを用いるようにする。これにより２種類の低融点合金４の溶融状態を観察することで、スプリンクラーヘッド１００の周囲温度がどの程度であったかを判断できる。３つ以上の融点の異なる低融点合金４を使用してもよい。
【００５２】
上記実施形態ではデフレクター１８に低融点合金４を設ける例を示したが、デフレクター１８に加えて本体１に１以上の低融点合金４を設けることもできる。また、デフレクター１８に替えて本体１に１以上の低融点合金４を設けるようにしてもよい。
【００５３】
上記実施形態の低融点合金４については、その表面に保護被膜を施すと酸化を防止することができる。保護被膜として油やグリス、ワックス等を表面に塗布することや、フッ素樹脂のコーティングを施すことや、樹脂の薄いシートを低融点合金４の表面に貼り付けて覆ってもよい。これによってより確実に長期間に亘って低融点合金４の機能を維持することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００  スプリンクラーヘッド
１  本体
１１  ノズル
１１ａ  放出側端部
１２  牡ネジ
１３  弁座
１３ａ  底面
１３ｂ  内周面
１４  アーム
１５  ボス
１６  牝ネジ
１７  止めネジ
１８  デフレクター
１８ａ  周縁部
２  弁体
２１  シール材
２２  段部
２３  穴部
２４  ホルダー
２５  凸部
２６  座部
２６Ａ  穴
２７  弾発体
３  感熱作動部
３１  ガラス容器
３２  液体
４  低融点合金
４１  溝（凹部）
５  弾性部材弾発体
６  可動隙間
Ｐ  消火設備配管
ＳＶ  制御弁
【要約】
【課題】スプリンクラーヘッドの作動原因を特定するための素子が設置されており、この素子の機能を長期間に渡って維持できるスプリンクラーヘッドを提供する。
【解決手段】スプリンクラーヘッド１００の表面に感熱作動部３の作動温度よりも低い融点を持つ低融点合金４を設置する。スプリンクラーヘッドの作動原因を特定するために、その低融点合金４の状態を観察することで、正常動作によるものなのか、異常動作によるものかを知ることができる。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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