(57)【要約】  【課題】補助的なポンプを必要とせず、高い天井／高い困難度の環境における保護を提供することのできるスプリンクラーおよびその配置方法を提供する。  【解決手段】それぞれの適用範囲が、特別な危険もしくは２５フィートもしくはそれ以上の天井高さ（３５〜４０フィートの天井高さを含む）までの高く積まれた保管庫の環境において、８０平方フィートを超え、好ましくは２００平方フィートを下回るように配列されることのできるデザインを有するスプリンクラー。その好ましい実施形態では、各スプリンクラーが低圧スプリンクラー（例えば、７〜１０ｐｓｉ）であり、２５もしくはそれ以上であって、好ましくは１８〜４０の範囲にある公称のＫ因数を持ち、１０１ｍ１／２ｓ１／２よりも大きいＲＴＩを持ち、大きい水滴を作りだすデフレクターを含み、ＮＦＰＡ−１３の基準を満たしている。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口端部および反対側端部とともに、入口端部と反対側端部の間に延びる内部通路を有する一般的な管状体を含み、少なくとも「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有に対して用いられ、スプリンクラーおよびこれに隣接するスプリンクラーの対象範囲が、８０平方フィートよりも大きく且つ２００平方フィートよりも小さい範囲となるように配列されるように構成されている低圧スプリンクラーであって、
スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクターと、
内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部と、
以下を特徴とし、閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガとを備え、
前記熱反応性トリガは、１０１meter1/2sec1/2(m1/2s1/2)よりも大きい応答時間指標を有し、
前記スプリンクラーは、１６よりも大きく且つ４０よりも小さいＫ因数を有し、
前記デフレクターは、少なくともＮＦＰＡ１３の１９９９年版ガイドラインの内容と同様に制御するために、２５フィート以上の高さの天井から落下した場合に、水が炎に関連する高さに位置するときに、１００平方フィート以上であり且つ２００平方フィート未満の領域をカバーするように、水の流れを外側に分散させるために、７ｐｓｉ〜５０ｐｓｉの範囲での水の解放に対応させている固体領域を有し、該固体領域と開口領域とが連続して配列されている一般に平面的なデフレクターであることを特徴とするスプリンクラー。
【請求項２】
前記スプリンクラーは、垂下のスプリンクラーであることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【請求項３】
前記スプリンクラーは、直立するスプリンクラーであることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【請求項４】
少なくとも「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有に対する保護に用いられ、各スプリンクラーの対象範囲が、８０平方フィートよりも大きく且つ２００平方フィートよりも小さい範囲となるように配列されるように構成されている少なくとも２つの低圧スプリンクラーの配列であって、各スプリンクラーが入口端部およびこれに対する反対側端部とともに、入口端部と反対側端部の間に延びる内部通路を有する一般的な管状体を含み、
スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクターと、
内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部と、
以下を特徴とし、閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガとを備え、
前記熱反応性トリガは、１０１meter1/2sec1/2(m1/2s1/2)よりも大きい応答時間指標を有し；
前記スプリンクラーは、１６よりも大きく且つ４０よりも小さいＫ因数を有し、
前記デフレクターは、少なくともＮＦＰＡ１３の１９９９年版ガイドラインの内容と同様に制御するために、２５フィート以上の高さの天井から落下した場合に、水が炎に関連する高さに位置するときに、１００平方フィート以上であり且つ２００平方フィート未満の領域をカバーするように、水の流れを外側に分散させるために、７ｐｓｉ〜５０ｐｓｉの範囲での水の解放に対応させている固体領域を有し、該固体領域と開口領域とが連続して配列されている一般に平面的なデフレクターであって、１つのスプリンクラーのトリガを活性化させるための十分な熱が、少なくとも１つの隣接するスプリンクラーにおけるトリガを活性化させるように、前記複数のスプリンクラーが間隔を空けて配置されることを特徴とするスプリンクラーの配列。
【請求項５】
各スプリンクラーは、それぞれが垂下のスプリンクラーであることを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【請求項６】
各スプリンクラーは、それぞれが直立するスプリンクラーであることを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、消火作業において使用されるスプリンクラーおよびスプリンクラーシステムに関する。
【０００２】
特に、本出願は、「特殊スプリンクラー」として知られるものに関し、好ましくは補助的なポンプを必要とせず、「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有（ここでは、時々、ハイチャレンジファイアとして参照される）を制御するためにスプリンクラーを使用することができるような、天井の高い保管庫設備における、それらの配置方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
それらの実施方法として、防火スプリンクラーは数十年の間知られている。
【０００４】
スプリンクラーもしくは複数のスプリンクラーの配列は、火によって引き起こされる潜在的な困難性を与えられ、制御(つまり、封じ込め)あるいは抑制のいずれかを達成する。
【０００５】
しかしながら、現実的な用途を持ち、且つ、産業(NFPA（National Fire Protection Association）-13)および証明機関(例えば、保険業者安全試験所（ＵＬ）あるいは工場相互（ＦＭ））によって確立された様々な基準を満たすスプリンクラーもしくはスプリンクラーシステムの開発は、大きな挑戦となる。
【０００６】
その最も基本的観念では、スプリンクラーは一般に次のものを含む。
・入口端部およびこれに対する放出端部を有する一般的な管状体；
・入口端部と放出端部の間に延びる内部通路；
・スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクター；
・内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部；
・閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガ
【０００７】
同様に、多くの既知のタイプのスプリンクラーが一般にある。
【０００８】
2つの最も一般的なタイプは、「直立する」タイプおよび「垂下の」タイプである。
【０００９】
直立するスプリンクラーは、操作可能に給水管に埋め込まれ、給水管もしくは給水路上に鉛直方向に延びる。垂下のスプリンクラーは、操作可能に給水路に埋め込まれ、当該給水路の下方に垂れ下がる。
【００１０】
それぞれが様々な利点を持っている。
【００１１】
しかしながら、近年、より大型のスプリンクラーが開発されており、そしてそれらはより大きな水路によって給水される。
【００１２】
結果として、直立したスプリンクラーよりも下にあるより大きな送水管は、しばしば「影」と呼ばれる、水の流れに対する障害を作り出す。その上、水出口を下方ではなく上方に持っていることによって、水の勢いが減衰される。
【００１３】
さらに、直立させる方向付けは、パイプ上でのアクセスおよびクリアランスに関係する設備問題をしばしば生む。それにもかかわらず、水の流れを導くための傘状のデフレクターを使用することができるという利益から、直立させるデザインは特殊目的用途のためにしばしば設計されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、一般には、特別な要求を達成することができる場合、垂下タイプのスプリンクラーが好まれる。
【００１５】
スプリンクラーの管状体のサイズは、「流量係数」あるいは「Ｋ因数」と呼ばれるものによって通常は称される。一般に、Ｋ因数が大きいほど、管状体の内部通路の直径は大きくなる。
【００１６】
Ｋ因数は、内部通路を通る水の流量と等しく、平方インチ範囲当たりのポンドで表される管状体に供給される水の圧力の平方根によって、ガロン/分を割ったものとして、英国単位で以下に表現される(gpm/psi1/2)。
【００１７】
しかしながら、当業者は、１平方メートル当たりのニュートンで表される管状体に供給される水の圧力の平方根によって、1分当たりのリットルを割ったものとして、ＳＩ単位でＫ因数を表現することができることを十分理解するであろう(L/min/kPa1/2)。
【００１８】
産業上よく知られるように、流量係数は、通路の最も小さな横断面積（言いかえれば、通路の筒状部分の最も小さな直径）によってほぼ決定される。
【００１９】
スプリンクラーの流量係数かＫ因数は標準流量試験によって決定される。典型的には、Ｋ因数はスタンダードサイズで表現される。それは整数値あるいは半整数値である。
【００２０】
基準値あるいは公称値は、一定の整数あるいは半整数値±半整数を包含する。
したがって、２５の名目上のＫ因数は、２４．５と２５．５の間の測定されるＫ因数をすべて包含する。
【００２１】
与えられた環境の中で発揮されるスプリンクラーの能力もしくは複数のスプリンクラーからなるシステムの能力は、しばしば、アレイ中の単一のスプリンクラーあるいはアレイ中の複数のスプリンクラーが、どれくらい速く活性化されるかに基づいて変わる。
【００２２】
管状体の放出端部における閉鎖部を解放するために作動される熱反応性トリガによる速度にはいくつかのバリエーションが存在する。
【００２３】
業界は、一般に、当該応答時間を「応答時間指標」あるいは「ＲＴＩ」として参照する。これは、熱に対する感度の指標である。反応は、様々な方法で測定することができる。
【００２４】
スプリンクラーのための２つの主要なリスティング機関（ＦＭとＵＬ）は、適切な反応が提供されていると保証するために温度定格および応答時間指標の組み合わせを使用する。
【００２５】
τが秒単位のトリガの熱の時定数で、uがトリガを横切るガスの速度であるとき、ＲＴＩはτｕ１／２と等しい。
【００２６】
ＲＴＩは、次の方程式によって風洞の中で実験的に決定される。
ＲＴＩ  ＝  −ｔｘｕ１／２／ｌｎ（１−ΔＴｂ／ΔＴｇ）
【００２７】
ここでｔｘは、スプリンクラーの実際の反応時間もしくは動作時間である。ｕは、スプリンクラーを用いた場合における試験区間でのガス速度である。ΔＴｂは、トリガの動作温度（個別の熱浸透テストによって決定）と、トンネルの外側の周囲の温度（つまり、スプリンクラーの初期温度）との間の差である。また、ΔＴｇは、スプリンクラーが配置される場所におけるトンネル内でのガス温度と、トンネルの外側の周囲の温度との差分である。
【００２８】
さらなる勢いを提供するＲＴＩを測定するために、工場相互および保険業者安全試験所によって確立された基準がある。
【００２９】
スプリンクラーが火をコントロールする希望の最終結果を達成する方法は、様々な専門家によって研究されてきた。見解の一致はないが、複数のスプリンクラーによって放出された水が、複合的な方法によって火を攻撃することは一般によく認識されている。
【００３０】
それらの方法の内の1つは、放出された水の比較的小さい水滴が火の熱によって天井までの冷たいガス層内を上昇させられている場所での天井における両方を冷却することによる。
【００３１】
より低いＫ因数を持ったスプリンクラーは、より大きな放出圧力を持つ傾向がある。したがって、より多くの割合の小液滴または霧が生成される。したがって、より小さなＫ因数を持ったスプリンクラー（つまり、一般により小さな穴を有するスプリンクラー）の利点のうちの１つは、天井の高さでの冷え方を増加させることである。
【００３２】
別の方法として、スプリンクラーの性能は、放出される水を有することによる。それが十分な量で十分に早く到達した場合、その領域が燃えているのを上回って湿らせる。そして、このようにして、炎のさらなる拡散のコントロールを補助する上での冷却効果をもたらす。水をより放射状に外側へと導くスプリンクラーは、この利点を備えている傾向がある。
【００３３】
最後に、一般に「浸透」と呼ばれる属性がある。これは、火に到達するための放水性能に関係がある。この放水性能は、その勢いのため、いずれも（つまり、速度及び／又は水滴サイズ）要求する。水は火炎プルームに浸透することができる。
【００３４】
水圧が同じである場合、大きなＫ因数は、より勢いが小さく、より大きな水滴を提供することは長い間認識されてきている。
【００３５】
当業者によって理解されているように、浸透が希望のレベルで且つ希望のパターンで生じるかどうかは、以下を含むいくつかの要因に依存している。
・放水時の水の速度は、同じ水圧供給に対して、一般により低いＫ因数でより速くなる傾向がある。
・スプリンクラーの、意図した範囲もしくは密度  −  流れに集中した狭い範囲で散布することによる、浸透の促進
・天井高さ  −  スプリンクラーのより高い位置への配置は、プルームに対して熱反応性トリガを作動させるのに要する時間を増加させ、またこのようにしてしばしば、浸透されるべき、より熱く、強いプルームを生じさせる。
・水をリリースするトリガ機構の速度もしくはＲＴＩ
・燃えている材料の性質
・目的(つまり、制御もくは抑制)
【００３６】
制御モード密度領域（ＣＭＤＡ：Control Mode Density Area）スプリンクラー保護は、保管庫の保護のために最も一般に用いられているスプリンクラー技術である。それは１９６０年代終わりに開発された。
【００３７】
この時期に、格納技術に急速な変革があった。棚型保管庫が開発され、また品物は、より高い位置においても保管庫にアクセス可能とする様々な装置によってアクセス可能な状態で、より大きな倉庫におけるより高い位置で保管されていた。
【００３８】
そのようなときに使用されたスプリンクラーは、５．６および８．０のＫ因数を有する多くの設備において今日まだ使用されている基準を使用しており、また、これらのスプリンクラーは慣習的な給水設備（設備に供給される５０ｐｓｉの一般的な領域に水圧を持っているが、高い圧力は必要ではない）によって給水されることができる。
【００３９】
１９７０年代に、より大きなＫ因数のスプリンクラー、特に、Ｋ１１．２のスプリンクラーが設計され、一般に「大粒の水滴」ＣＭＳＡと呼ばれる。用語「大粒の水滴」は、デフレクター設計に加えたより大きなＫ因数が大きな水滴のより多くの割合を生んだという事実を指す。これは勢いを弱めたが、水滴のより大きなサイズによって、浸透および性能を高めた。
【００４０】
当該分野に属する者は、保護されるべき対象領域において、より大きな重要性が放水密度にある場所では、特に高い困難性を有する保管庫用のスプリンクラーとみなされるであろうものに対して、小さいＫ因数（Ｋ５．６およびＫ８．０のスプレースプリンクラー）に代えて、より大きな開口およびより低い操作圧力が採用されるかもしれないことを認識した。
【００４１】
天井の高さに依存して、これら大粒の水滴スプリンクラーの使用は受け入れられ、場合によっては、保管棚の上に取り付けられるより小さいＫ因数のスプリンクラーをなくすことができた。
【００４２】
1980年代には、工場相互の研究が、名目上のK因数14を持った「初期の早期抑制早い反応」(ESFR)スプリンクラーと呼ばれるものを開発した。
【００４３】
その開発は、２つの目的を有していた。
【００４４】
１番目は、より天井が高い設備の問題を扱うことであった。また、他方は「抑制」と呼ばれるものを達成することであった。
【００４５】
制御モードスプリンクラーは、一般に火が発火領域で燃え続けることを許容するが、火がそれ自体を焼き尽くすか、消防のある追加の手段が火を消すまで、その広がりをコントロールする。
【００４６】
抑制モードスプリンクラーは、火の成長を迅速に阻止するために浸透し、熱の拡散を縮小して、好ましくは火を消せるようにする。
【００４７】
ＥＳＦＲスプリンクラーの次世代は、１６〜２５の範囲のより大きなＫ因数を採用した。
【００４８】
多くのこれらのＥＳＦＲスプリンクラーにとっては大きな前進であり、実際に、ＥＳＦＲ技術はエンドユーザによって受諾されたが、速い応答属性の属性のうちの１つは意図しない結果を持っている。
【００４９】
ＲＴＩは、制御モードスプリンクラーのための過去のケースよりも著しく迅速である。１４もしくはそれ以上のＫ因数を有するＥＳＦＲタイプのスプリンクラーの設計パラメータのかなりの部分は、特に、低水圧での操作を行うために設計されたものであり、スプリンクラーが活性化されたときの炎の大きさや活性化するスプリンクラーの数を制限するために、スプリンクラーの迅速な反応に頼っている。
【００５０】
ほとんどのスプリンクラーに対する環境は、配列された棚のある倉庫であり、火災が発生したとき、火炎プルームが上昇するが、必ずしも直接に炎の直上ではない。多くの場合、空気の流れ、保管庫の配置、保管されている物の間の間隔、もしくは他の理由により、炎の熱分散パターンにはばらつきがある。
【００５１】
結果として、火に近い位置に配置されているスプリンクラーよりも先に、実施の意図したゾーンの向こう側のスプリンクラーが開くことはあり得る。このようなことが生じる場合、スプリンクラーシステムは、その意図した方法で作動しない。また、適切なスプリンクラーが適切なタイミングで起動されなかったことにより、炎が、制御もしくは抑制のいずれかのスプリンクラーシステムの性能を超える範囲まで成長すると、その有効性は大幅に縮小され、実際に保管設備全体の喪失をもたらすかもしれない。
【００５２】
スプリンクラーおよびスプリンクラーシステムの設計に付随する技術的困難性に加えて、市場において受け入れられるために、スプリンクラーはある特定の業界標準を満たし、また認められたリスティング機関によるそれら標準を満たすものとして保証されなければならない。
【００５３】
業界基準は全国防火協会（ＮＦＰＡ：National Fire Protection Association）によって確立される。自動防火スプリンクラーシステムの設計および導入のための最低必要条件を管理する現行の基準は、「スプリンクラー装置の導入基準」という題目のNFPA 13の1999年版である。
【００５４】
ＮＦＰＡ１３の１９９９年版は、「軽度の危険」、「通常の危険」、「特別な危険」および「特殊な占有による危険」、様々なタイプの格納商品のクラスと同様に、「様々な保管庫」および「高く積まれた保管庫」、といった占有の様々なクラスを承認する。高く積まれた保管庫（ストレージ）は、立体的に積まれた、パレットに積まれた、高さ12フィートを越える棚型保管庫、貯蔵箱および棚を含む。
【００５５】
ＮＦＰＡ−１３は、占有タイプおよび遭遇するであろう潜在的な火災の危険に基づいて、自動防火スプリンクラー装置用の必要条件を指定している。
【００５６】
その名称によって示唆されるように、軽度の危険の占有は、内容物の量もしくは可燃性が低く、比較的低い熱発生率を備えた火が予測される場所である。
【００５７】
その名称がほのめかすように、通常の危険は、内容物の量もしくは可燃性が軽度の危険に対して等しいかより大きい場所、可燃物の量が適度であり、貯蔵品の重なりが１２フィートを超えない場所、および、中程度から高い程度の熱発生率を備える火が予測される場所での占有に関連する。
【００５８】
特別な危険の占有とは、内容物の量および可燃性が非常に高い場所において、高い熱発生率で急速に炎を成長させる可能性が非常に高いような状態である。
【００５９】
２つの他のカテゴリーとして、様々な保管庫および高く積まれた保管庫がある。それらの状態については、様々なレベルの防火必要条件は、材料がどのように格納されているかと同様に、材料のタイプ、材料の量、格納庫の高さ、および天井と格納庫の上面との間隔に基づく。
【００６０】
NFPA-13は更に、様々な危険な占有に対する、スプリンクラー1台当たりの保護の最大領域を指定する。
【００６１】
例えば、妨げられることのない天井構造をもつ軽度の危険用途についてはスプリンクラー１台当たり２２５平方フィート、すべてのタイプの承認された天井構造をもつ通常の危険用途についてはスプリンクラー１台当たり１３０平方フィート、任意のタイプの承認された天井構造に関して、１平方フィート当たり０．２５ガロン／分以上の放水密度要求のある、特別な危険および高く積まれた保管庫については、スプリンクラー１台当たり１００平方フィートである。
【００６２】
様々な保管庫のためのスプリンクラー１台当たりの保護の最大領域は、その通常の危険もしくは特別な危険の分類によって決定される。
【００６３】
ＮＦＰＡは、このように上記基準を定める。また、リスティング機関は、同種のスプリンクラーに起こる選択された危険にふさわしい火炎試験に基づく標準のスプレー型の直立するスプリンクラーおよび垂下のスプリンクラーに対して、最大の許容間隔および最小の放水要求に対応する特別な設計によって基準が満たされているかどうかを確かめるための試験を実施する。
【００６４】
１９７３年頃には、ＮＦＰＡが、「特殊スプリンクラー」として知られるカテゴリー・スプリンクラーを承認し始めた。「特殊スプリンクラー」は、例えば、放水パターン、床や壁の濡れ具合、構造上の要因によって起こり得るスプレーパターンの干渉、および反応感度といった危険有害性物質カテゴリーとしての要因についての相応の検討がなされるための、それらについての火炎試験が実施される場において、より広い領域をカバーするために特別に設計されたスプリンクラー（すなわち、対象範囲拡大型スプリンクラー）を含む。
【００６５】
１９９０年代の対象範囲拡大型の特殊スプリンクラーは、軽度の危険および通常の危険に対応して開発され承認された。また、特別に積まれたストレージにおける特殊スプリンクラーの使用は、配列の中でのそれぞれのスプリンクラーについての最大保護領域を削減した一般的ガイドラインの下で認可された。
【００６６】
実際に、１９９６年には、Ｋ因数２２およびＫ因数３０の範囲内の、より大きいＫ因数のスプリンクラーは、特別な危険および高く積まれたストレージの占有に対して好ましい特性を有していることが同様に示唆されており、対象範囲拡大型の直立するスプリンクラーおよび垂下のスプリンクラーの導入のためのガイドラインは、ＮＦＰＡ−１３の１９９６年版に含まれている。
【００６７】
同様に、１９９０年代に、範囲拡張型（つまり、特殊スプリンクラー）は、より迅速な応答時間を有していなければならない旨が示唆されている。具体的には、熱反応性トリガのＲＴＩは、100 meter1/2sec1/2 (m1/2s1/2)よりも小さく、好ましくは、50 meter1/2sec1/2 (m1/2s1/2)よりも小さい値であり、大きいＫ因数であるべきである（例えば、１６よりも大きい値が使用されるべきである。）。
【００６８】
よって、初期抑制スプリンクラーもしくは対象範囲拡張型特殊スプリンクラーの両方に関して、１６よりも大きいＫ因数であり、100 meter1/2 sec1/2よりも小さいＲＴＩが開発されたのは驚くべきことではない。
【００６９】
それにも拘わらず、特殊スプリンクラーが、各スプリンクラー均等割りで拡張対象範囲を提供するように意図されていたという事実にもかかわらず、ＮＦＰＡ１３のより近接した配置の要求は、スプリンクラーが特別な危険および高く積まれた保管庫施設において使用される場合に、より高密度に配列されることを要求している（例えば、スプリンクラーあたり１００平方フィート以内の範囲）。
【００７０】
結果として、非常に敏感なトリガ機構を有するスプリンクラーは、それらの対象範囲の設計において意図されたよりも近接して配列される。その結果、より速いＲＴＩは、誤ったスプリンクラーが活性化され、複数のスプリンクラーからなるシステムが意図したように振舞わない、という可能性に帰着した。
【００７１】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、補助的なポンプを必要とせず、高い天井／高い困難度の環境における保護を提供することのできるスプリンクラーおよびその配置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００７２】
本発明によれば、それぞれの適用範囲が、特別な危険もしくは２５フィートもしくはそれ以上の天井高さ（３５〜４０フィートの天井高さ、さらに６０フィートと同等の高さを含む）までの高く積まれた保管庫の環境において、８０平方フィートを超え、好ましくは２００平方フィートを下回るように配列されることのできるデザインを有するスプリンクラーが開示されている。
【００７３】
具体的には、その好ましい実施形態では、各スプリンクラーが低圧スプリンクラー（例えば、７〜１０ｐｓｉ）であり、２５もしくはそれ以上であって、好ましくは１８〜４０の範囲にある公称のＫ因数を持ち、１０１ｍ１／２ｓ１／２よりも大きいＲＴＩを持ち、大きい水滴を作りだすデフレクターを含み、ＮＦＰＡ−１３の基準を満たしている。
【００７４】
より速いＲＴＩが有益であるという概念に反して、本発明はより遅いＲＴＩを採用する。したがって、トリガの役割をするのに必要な、より高いレベルで検知される熱が必要である。
【００７５】
結果として、それは最初に１つ以上のスプリンクラーヘッドを操作することを意図して設計され、また、低い速度、より広い対象領域に起因した、誤ったスプリンクラーの早すぎる活性化による、スプリンクラーの活性化における障害物の悪影響、および、スプリンクラーヘッドの数が少ない場所での悪影響は、大幅に低減される。
【００７６】
同様に、複数のスプリンクラーを同時に作動させる場所において、「影」効果は、適切な適用範囲を提供するスプリンクラーに対する悪影響を持ちそうにない。
【００７７】
上述のように、本発明は、それゆえに、さらに垂下のスプリンクラーと同様に直立するスプリンクラーの使用も熟考する。
【００７８】
結果として、システムは、３５、４０あるいは６０フィートの天井高を含む高い天井／高い困難度の環境における保護を提供する。
【発明の効果】
【００７９】
以上に詳述したように本発明によれば、補助的なポンプを必要とせず、高い天井／高い困難度の環境における保護を提供することのできるスプリンクラーおよびその配置方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
（関連出願に関する言及）
この出願は、２００６年２月１５日に出願された米国仮出願６０／７７４，０５２号の利益を主張する。当該出願の開示内容は、その全体が参照（参考）としてここに組み込まれ、この出願の一部を構成している。
【００８１】
図１に関して、本発明の好ましい実施形態に従うスプリンクラー１０は、２つの主な構成要素（フレーム１２およびデフレクター１４）を有している。
【００８２】
フレーム１２は、水のような消防液体（不図示）の流れを受けるために、その上部が入口開口部１６を有する中空形状であり且つ実質的に管状となっている。
【００８３】
便宜上、本出願では、液体を水と呼ぶが、どのような適切な流動性物質が使用されてもよい。
【００８４】
フレーム１２は、それを通じて水の流れを下方に放出することのできる、下部の出口開口部（不図示）をさらに含んでいる。
【００８５】
スプリンクラー１０は、水の流れを、水の流れから所定のパターンでまかれる水滴のスプレーへと変換するために、少なくとも部分的に水の流れを遮断する、フレーム１２の下方に配置されたデフレクター１４を備えた垂下のタイプである。
【００８６】
フレーム１２は、上部の入口端部２４に入口開口部１６を持っている内部通路２２を定義する管状体２０を含んでいる。
【００８７】
フレーム１２中の通路２２の下部の放出端部（反対側端部）は、出口開口部を形成する。
【００８８】
ネジ山２８は、水もしくは他の消火用液をそれへ運ぶため、スプリンクラー１０が滴下もしくは給水用のパイプ（不図示）に連結されることを可能にするために、入口端部２４の外部に設けられている。
【００８９】
２０代の中間値から、４０代の低い値から中間値までのＫ因数で、パイプは、主な、公称３インチの直径のパイプにより供給されると思われ、且つスプリンクラーは、公称１インチの直径のパイプに備えつけられている。このようにして、直立するスプリンクラーにはそれほど相応しくなくなる。
【００９０】
図１に示されるように、フレーム１２は更に、一般に、本体２０の放出端部２６から離れるように延び、内部通路の中心軸に沿った円錐形のスクリューボスもしくはノーズ３６を形成するために合流する、向かい合う支えアーム３２，３４を有するヨーク３０を含んでいる。
【００９１】
支えアーム３２、３４およびスクリューボスあるいはノーズ３６は、本体２０の放出端部と並列に配置され、該放出端部と間隔を空けて面しているデフレクター１４を支持する。
【００９２】
2つの対称的に位置する支えアームが推奨されるのに加え、好ましくは、中心軸周りに対称的に位置し、中心軸から間隔を空けて配置された、追加の支えアームが提供されてもよい。
【００９３】
同様に、管状体２０の放出端部を出る水の散布パターンを支援するために、ノーズ３６は、形状および設計において修正されてもよい。
【００９４】
フレーム１２は、組み立て負担を軽減し、多くの角度からの容易な締結を可能とするために好ましくは６角形状に形成された周縁ボス３８におけるボディ２０の放出端部で好ましくは拡大されている。
【００９５】
スプリンクラー１０は、更に、火災が発生するまで、水の流れを防ぐために、内部通路２２を出口穴１８（図２の中で示される）で閉塞するための作動機構４０を含んでいる。
【００９６】
１つの実施形態では、脆弱なガラス球４６の熱反応性トリガは、トリガが活性化されるまでの間、開放可能に閉鎖を保持するためにマウントされる。
【００９７】
バルブ４６は、熱反応性の液体で満たされる。
【００９８】
火災の間、周囲の温度が上昇し、その結果バルブ４６中の液体を膨張させる。
【００９９】
周囲の温度がスプリンクラー１０の定格温度に達する場合、バルブ４６は粉々になる。
【０１００】
その結果、通路２２はすべての密閉部材が取り除かれ、水はデフレクター１４へ向けて放出される。
【０１０１】
脆弱なガラス球が図示されているが、当該分野でよく知られるような他のトリガ装置も適用可能である。
【０１０２】
例えば、図２に示されるように、作動機構４０は可溶性のはんだリンク４２の形状であることができる。
【０１０３】
火からの周囲の温度がスプリンクラー１０の定格温度に達する場合、はんだは柔らかくなり、リンクが分離し、それによって、出口穴１８を閉じる密閉部材を解放する。
【０１０４】
その結果、通路２２はすべての密閉部材が取り除かれ、水はデフレクター１４へ向けて放出される。
【０１０５】
図３に詳細に示されるデフレクター１４は、好ましくは垂下のスプリンクラーと使用される。
【０１０６】
上記デフレクターは、一実施形態であり、他の実施形態は、作動する上で、スプリンクラーの下方のやや中央へ向けて、また同様に、対象範囲の有効な放射状の外側領域が、好ましくは１００平方フィートを超え、好ましくは２００平方フィートよりも小さく、また、好ましくはほぼ１４４平方フィート程度となるように放射状に外側へ向けて水を導くための通路を提供するスプリンクラーをもつ前提を付与された必要以上の実験を行わずとも、当業者にとっては明らかなものになるであろう。
【０１０７】
それにもかかわらず、当業者によって理解されるように、より狭い対象領域（例えば、８０平方フィート）が、複数のスプリンクラーの近接した配列（つまり、配置）が要求される場において、望まれるかもしれない。
【０１０８】
図１および図２において示されるように、デフレクター１４は一般に環状の外周部３６を持つ一般に平面状であり環状の中央部５０を有している。
【０１０９】
複数の枝５２それぞれは、それぞれの外側端部５４まで放射状に外側に延びている。
枝５２は、周方向において間隔を空けられている。
【０１１０】
図３に示されるように、各ペアの枝は、配列中に１０個のこのようなＹ形状のユニット５６を有する図３における実施形態を備えた幾分Ｙ形状のユニット５６を定義する。それぞれのＹ形ユニット５６の固体表面５８は、水の流れを外側へ導く。
【０１１１】
長孔領域もしくは開口領域６０は、水をより直接的に下方へ導くための通路を提供している。
【０１１２】
その好ましい実施形態では、より直接的にデフレクター下方への流れを許容する上記開口は、例えば、同等のサイズの防火スプリンクラーのための比較可能なデフレクターよりも狭い。
【０１１３】
その結果、水の大部分は外側に放射状に導かれる。また、ある程度は、スプリンクラーヘッドの下方に導かれる水量は減少される。
【０１１４】
図4は、好ましくは直立したスプリンクラーと共に使用されるデフレクター14の実施形態を示している。スプリンクラーの本体は、一般的に、垂下のスプリンクラーについて上述された通りである。
【０１１５】
デフレクター１４は一般に環状の外周部３６を持つ一般に固体であり環状の中央部５０を含んでいる。
【０１１６】
開口62は、従来の方法でフレーム１２に接続するために、中央部50の中央に設けられる。
【０１１７】
好ましくは、垂下14がフレーム１２に付けられている場合、中央部50は、出口穴18の観点から多少凹面となっている。
【０１１８】
環状のフランジ６４は、中央部５０の外周部３６上に一体的に形成されている。環状のフランジ６４は、中央部５０に対して、多少垂直な方角に曲げられるか傾斜させられている。
【０１１９】
環状のフランジ６４は、それぞれの外側端部５４まで放射状に外側に延びており、複数の別々に間隔を置かれた枝５２を形成する複数の長孔６０を含んでいる。
【０１２０】
中央部５０の固体表面および複数の枝５８は、水の流れを下方へ導く。
つまり、直立するスプリンクラーが活性化される場合、水は出口穴１８から流れ出て、凹面状に形成された中央部５０およびデフレクター１４の下方に傾斜する枝５２によって下方へ向きをそらされる。
【０１２１】
反対に、長孔もしくは開口領域６０は、水をより直接的に上向きで、かつ外側へ向けて導くための通路を提供している。
【０１２２】
好ましい実施形態では、デフレクターからフローが放射状に外側へ流れるのを許容する長孔領域は、例えば、同等のサイズのスプリンクラーのための比較可能なデフレクターよりも開口している。
【０１２３】
さらに、環状のフランジ６４に形成された長孔６０は、さらに中央部５０へ距離を拡張することができ（図４の隠れ線で図示）、及び／又は、追加の長孔６０（不図示）を、中央部に形成することができる。
【０１２４】
その結果、水の大部分は外側に放射状に導かれる。また、ある程度は、スプリンクラーヘッドの下方に導かれる水量は減少される。
【０１２５】
図５は、例えば、１０〜１２フィートの距離でそれぞれ間隔を空けて、個々のスプリンクラー１０の複数を組込んだスプリンクラーシステムを概略的に示している。
【０１２６】
上記間隔は、スプリンクラー１０のＲＴＩと分散の特徴を与えられる。単一のスプリンクラーを活性化させるプルームは、同時に、少なくとも１つの追加の、好ましくは４〜１０個のスプリンクラーからなる配列を実質的に同時に活性化させる。また、それによって、プルームを貫通させ、天井を冷却し、近接する領域を予め濡らし、またより好ましくは、高天井での特別な危険および高く積まれた保管庫（ストレージ）の占有における実際の大火災の領域を直接攻撃するために組み合わされた実際の実現される密度（ＡＤＤ：actual delivered density）を提供する。
【０１２７】
同様に、上記スプリンクラーは、通常は補助的なポンプを必要とすることなく、水圧が十分に低い場合において利用可能である。
【０１２８】
開示された装置が好ましい実施形態に関して特に示され記述されたが、発明の範囲および精神から逸脱することなく、形状および詳細における様々な変更がそれらにおいてなされるであろうことは、当業者によって理解される。
【０１２９】
従って、変更が上述のように示唆されたが、添付された請求項を参照することにより決定される発明の範囲内において、それらに限定されるものではないと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】低圧かつ高い困難度の、比率においてわずかに縮小されて示されたデフレクターを備えた本発明に従う垂下の防火スプリンクラーの一実施形態の正面図である。
【図２】本発明の垂下の防火スプリンクラーの他の実施形態の底面斜視図である。
【図３】図１および図２におけるデフレクターの平面図である。
【図４】直立したスプリンクラーとの併用にふさわしいデフレクターの斜視図である。
【図５】本発明に従ったスプリンクラーの配列の概略図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  スプリンクラー、１２  フレーム、１４  デフレクター、２０  管状体、２２  通路、３２，３４  支えアーム、４０  作動機構、４６  バルブ、５０  中央部、５６  Ｙ形ユニット、５８  固体表面、６０  開口領域。
【図１】
2009526615.tif 000003
【図２】
2009526615.tif 000004
【図３】
2009526615.tif 000005
【図４】
2009526615.tif 000006
【図５】
2009526615.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月2日(2008.1.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口端部および反対側端部とともに、入口端部と反対側端部の間に延びる内部通路を有する一般的な管状体を含み、少なくとも「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有に対して用いられ、スプリンクラーおよびこれに隣接するスプリンクラーの対象範囲が、８０平方フィートよりも大きく且つ２００平方フィートよりも小さい範囲となるように配列されるように構成されている低圧かつ大粒の水滴のスプリンクラーであって、
スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクターと、
内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部と、
以下を特徴とし、閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガとを備え、
前記熱反応性トリガは、１０１meter1/2sec1/2(m1/2s1/2)よりも大きい応答時間指標を有し、
前記スプリンクラーは、１６よりも大きく且つ４０よりも小さいＫ因数を有し、
前記デフレクターは、少なくともＮＦＰＡ１３の１９９９年版ガイドラインの内容と同様に制御するために、２５フィート以上の高さの天井から落下した場合に、水が炎に関連する高さに位置するときに、８０平方フィート以上であり且つ２００平方フィート未満の領域をカバーするように、水の流れを外側に分散させるために、７ｐｓｉ〜５０ｐｓｉの範囲での水の解放において、構成されている固体領域を有し、該固体領域と開口領域とが連続して配列されている一般に平面的なデフレクターであることを特徴とするスプリンクラー。
【請求項２】
前記スプリンクラーは、垂下のスプリンクラーであることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【請求項３】
前記スプリンクラーは、直立するスプリンクラーであることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【請求項４】
少なくとも「特別な危険」および「高く積まれたストレージ」の占有に対する保護に用いられ、各スプリンクラーの対象範囲が、８０平方フィートよりも大きく且つ２００平方フィートよりも小さい範囲となるように配列されるように構成されている少なくとも２つの低圧かつ大粒の水滴のスプリンクラーの配列であって、各スプリンクラーが入口端部およびこれに対する反対側端部とともに、入口端部と反対側端部の間に延びる内部通路を有する一般的な管状体を含み、
スプリンクラーが活性化された状態において、当該通路の放出端部から放出される水の流れによって衝突されるように、放出端部から離されて当該管状体に連結され、一般に内部通路の放出端部に合致するデフレクターと、
内部通路を閉じるように、管状体の放出端部に解放可能に配置される閉鎖部と、
以下を特徴とし、閉鎖部を解放可能に保持するために、管状体の放出端部に取り付けられる熱反応性トリガとを備え、
前記熱反応性トリガは、１０１meter1/2sec1/2(m1/2s1/2)よりも大きい応答時間指標を有し；
前記スプリンクラーは、１６よりも大きく且つ４０よりも小さいＫ因数を有し、
前記デフレクターは、少なくともＮＦＰＡ１３の１９９９年版ガイドラインの内容と同様に制御するために、２５フィート以上の高さの天井から落下した場合に、水が炎に関連する高さに位置するときに、８０平方フィート以上であり且つ２００平方フィート未満の領域をカバーするように、水の流れを外側に分散させるために、７ｐｓｉ〜５０ｐｓｉの範囲での水の解放において、構成されている固体領域を有し、該固体領域と開口領域とが連続して配列されている一般に平面的なデフレクターであって、１つのスプリンクラーのトリガを活性化させるための十分な熱が、少なくとも１つの隣接するスプリンクラーにおけるトリガを活性化させるように、前記複数のスプリンクラーが間隔を空けて配置されることを特徴とするスプリンクラーの配列。
【請求項５】
各スプリンクラーは、それぞれが垂下のスプリンクラーであることを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【請求項６】
各スプリンクラーは、それぞれが直立するスプリンクラーであることを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【請求項７】
前記天井は、３０フィート以上から約６０フィートまでの範囲内での高さを有することを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【請求項８】
前記天井は、おおよそ３５フィートから４０フィートの範囲内での高さを有することを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【請求項９】
それぞれのスプリンクラーの対象範囲は、おおよそ１４４平方フィートであることを特徴とする請求項４に記載のスプリンクラーの配列。
【請求項１０】
前記天井は、３０フィート以上から約６０フィートまでの範囲内での高さを有することを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【請求項１１】
前記天井は、おおよそ３５フィートから４０フィートの範囲内での高さを有することを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【請求項１２】
それぞれのスプリンクラーの対象範囲は、おおよそ１４４平方フィートであることを特徴とする請求項１に記載のスプリンクラー。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月22日(2008.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
図１から図３において示されるように、デフレクター１４は一般に環状の外周部を持つ一般に平面状であり環状の中央部５０を有している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
図３に示されるように、各ペアの枝５２は、配列中に１０個のこのようなＹ形状のユニット５６を有する図３における実施形態を備えた幾分Ｙ形状のユニット５６を定義する。それぞれのＹ形ユニット５６の固体表面５８は、水の流れを外側へ導く。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
デフレクター１４は一般に環状の外周部５５を持つ一般に固体であり環状の中央部５０を含んでいる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
環状のフランジ６４は、中央部５０の外周部５５上に一体的に形成されている。環状のフランジ６４は、中央部５０に対して、多少垂直な方角に曲げられるか傾斜させられている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
中央部５０の固体表面および複数の枝５２は、水の流れを下方へ導く。
つまり、直立するスプリンクラーが活性化される場合、水は出口穴１８から流れ出て、凹面状に形成された中央部５０およびデフレクター１４の下方に傾斜する枝５２によって下方へ向きをそらされる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
好ましい実施形態では、デフレクターからフローが放射状に外側へ流れるのを許容する長孔領域６０は、例えば、同等のサイズのスプリンクラーのための比較可能なデフレクターよりも開口している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009526615.tif 000008
【国際調査報告】
2009526615.tif 000009