(57)【要約】【課題】火災発生を小火以前に検知して、消火活動を開始する消火設備の提供。及び、既存の消火器にも容易に装着でき、個々の消火器を独自に作動させることができるようにした消火設備を提供する。【解決手段】形状記憶合金製弾性部材に電流を通電し、該弾性部材のマルテンサイト変態温度以上に加熱することにより、該弾性部材を変形させるようにしたアクチュエータを、消火器のレバー間に装着するようにした。【選択図】　　　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金製弾性部材に電流を通電し、該弾性部材のマルテンサイト変態温度以上に加熱することにより、該弾性部材を変形させるようにしたアクチュエータを、消火器のレバー間に装着した消火設備。
【請求項２】
レバーが握られた状態を保持するように、該レバー保持機構を装着した請求項１記載の消火設備。
【請求項３】
形状記憶合金製弾性部材がコイル形状である請求項１記載の消火設備。
【請求項４】
伸縮可能に構成された、ハーフ外管とハーフ内管内に形状記憶合金製弾性部材が収納されてなる請求項１記載の消火設備。
【請求項５】
形状記憶合金製弾性部材に蓄電池から電流を通電するようにした請求項１記載の消火設備。
【請求項６】
形状記憶合金製弾性部材にコンデンサーから電流を通電するようにした請求項１記載の消火設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、形状記憶合金製弾性部材からなるアクチュエータを消火器などに装着した消火設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】１）郵便ポスト内部の火災を検知し、形状記憶合金コイルバネバネに通電・加熱させて、バネを収縮させることにより、消火器の消火ガス噴出器を作動させるようにした特開２０００−３１７００３号がある。
２）また、形状記憶合金コイルバネを消火器のレバーに固着し、火災が発生した場合、該火災の発火熱により、前記形状記憶合金コイルバネがレバーを作動させるようにして、自動で消火活動を開始するようにした特開昭６２−１２３７１号などの発明が知られている。
【０００３】しかしながら、これら従来の消火装置は、
１）発火前のくすぶった状態（煙が発生し、小火の状態）で初めて消火活動を開始するので、消火が遅れ、火災が広範囲に拡大することが多い。
２）既存の消火器に装着するためには、設備変更が必要であった。
３）個別の消火器を独自に作動させることができないという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】火災発生を小火以前に検知して、消火活動を開始する消火設備の提供。及び、既存の消火器にも容易に装着でき、個々の消火器を独自に作動させることができるようにした消火設備を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】形状記憶合金製弾性部材に電流を通電し、該弾性部材のマルテンサイト変態温度以上に加熱することにより、該弾性部材を変形させるようにしたアクチュエータを、消火器のレバー間に装着するようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、火災原因場所に設置された火災センサー部が火災感知情報を感知し、コントロールユニット部（ＣＰＵ）に伝達される。該コントロールユニット部が火災の発生を確認した場合、リレー部を経由して、個々の消火器に取り付けられた形状記憶合金製弾性部材に電流を通電し、加熱、収縮変形させて消火剤を放出させるようにした。
以下図面に基づいて発明を詳細に説明する。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明のアクチュエータＡの断面図で、消火器の作動レバー１、２の間にビス３、４などの結合具により取り付けられている。
ハーフ外管４内にハーフ内管５が収納され、伸縮可能になっている。
ハーフ外管４、ハーフ内管５の材質は金属や、耐熱性合成樹脂で成形することができる。
【０００８】
７、８は、形状記憶合金製弾性部材コイル６の両端に電流を供給するための端子である。該端子７，８はビス１３、１４にナット１１、１２で固着されている。
形状記憶合金製弾性部材は、ニッケルとチタンの合金製コイルである。所定温度で記憶成形された合金は、成形後変形しても、所定の温度以上に加熱された場合、記憶された形状に戻るように設定されている。上記の合金に、鉄、コバルト、ニッケル、バナジュームなどを混入した、形状記憶合金も知られている。
【０００９】
コイル６は、ビス３及び、ビス４に連続した電気絶縁材９、１０を介して、ビス１３、１４に形成された係止孔１５，１６に係止され、ハーフ外管４、ハーフ内管５の管内に伸長された状態で固着されている。
コイル６に直接電流を流すようにしたのは、形状記憶合金製弾性部材が外部からヒータなどで過熱した場合に比べ、コイル６が均一に加熱されるようにするためである。
電気絶縁材９，１０の材質は、セラミックスや耐熱合成樹脂などで成形され、ビス３，４が螺着される螺溝と、ビス１３，１４が一帯に成形されている。
【００１０】
コイル形状の形状記憶合金製弾性部材を用いたのは、変形幅および、作動力を大きく取れることができるためである。
コイルの太さ、全長は、使用する消火器を作動させるに必要な変形幅と作動力などにより設定される。
【００１１】
ハーフ外管４、ハーフ内管５の管内にコイル６を収容したのは、供給された電流により過熱されたコイル６の熱を該ハーフ管内に閉じ込め保温して、小電流でも確実な作動を保障するためである。さらに、コイル６が作動して収縮した場合、コイルの間に指や異物などが挟まるのを防止するためである。
【００１２】
伸長させたコイル６を用いたのは、消火器のレバーを握るように作動させるために最適の形状であるからである。勿論、収縮した状態のコイル６を伸長させるように使用することも可能である。
形状記憶合金製弾性部材の形状は、コイルの他、板バネ（曲げ）や、螺旋（捩れ）にすることも可能であり、使用目的に合わせて最適の形状を設定することができる。
【００１３】
図２、図３は、本発明のアクチュエータＡを消火器に取り付けて、作動を説明したものである。
消火器本体２０は、一般の、ＡＢＣ粉末消火器、強化液消火器、泡消火器、水消火器、二酸化炭素消火器、ＢＣ粉末消火器などレバー式の消火器である。
消火器本体２０の頂部２１に、消火剤を放出する作動レバー１、２、及び、放出ノズル２５が装着されている。
安全栓２４が開放され、作動レバー１が押し下げられた場合、放出ノズル２５から消火器本体２０内の消火剤２５ａが火災に向けて放出されるような構造になっている。
【００１４】
アクチュエータＡは、消火器本体２０の作動レバー１、２の間に取り付けられている。
また、アクチュエータＡは、安全栓２４の解除をするための解除装置を備えている。
【００１５】
消火器２０を移動する場合など、作動レバー１の動きを制限する必要があるときは、安全栓２４により施錠しておくが、消火器を防火を必要とする場所に設置した後は、安全栓２４を解除して、アクチュエータＡの作動を待機状態にする。
【００１６】
作動レバー１が押し下げられた場合、押し下げられた状態を保持するために係止具を備えている。
係止具は、レバー１の回転軸に形成された歯車とそれに係合する係止爪を設けた構造や、レバー１の先端に形成された鋸歯の係止部とレバー２に形成された係合部とより構成することができる。
押し下げられた状態を保持することにより、二酸化炭素消火器のようなガス消火器の場合、消火ガスの放出を続けることができる。
ガスボンベに収納された消火ガスを放出する消火器やスプリンクラーのように消火剤（水）の開閉装置の場合、消火剤放出の起動部（開閉装置）にアクチュエータＡを装着し、ガス開閉もしくは、消火剤の開閉を行うように構成すればよい。
【００１７】
図４〜図１０は、本発明の第２実施例である。図１〜図３のアクチュエータＡと異なる点は、形状記憶合金製弾性部材３６の保持構造である。耐熱性合成樹脂製のハーフ外管３４、ハーフ内管３５が伸縮可能になっている。耐熱性合成樹脂は、耐熱温度１００℃程度の樹脂でポリエチレン、ポリプロピレンなどで成型されている。コイルジョイント４５、４６の外周に、螺旋溝４５ａ、４６ａが形成され、コイル状で伸張された状態の形状記憶合金製弾性部材３６が螺着されるようになっている。
【００１８】
電極カラー４３，４４は、銅などの導電性金属で構成され、リード線３７，３８がはんだ付け３７ａ、３８ａされている。電極カラー４３、４４は内面がテーパー状に形成されており、前記弾性部材３６を螺着することにより、電極カラー４３、４４の内面に弾性部材３６が押圧され、リード線３７，３８と通電可能となる。４１，４２は、コイルジョイント４４，４５に螺着するナットで、螺締めすることにより、弾性部材３６の端部と電極カラー４３，４４がより強固に取り付けられる。取り付けジョイント３３、３４はコイルジョイント４４、４５に螺着され、アクチュエータＢの全長を調整でき、取り付けられる消火器の取り付け部位との調整ができるようになっている。
取り付けジョイント３３、３４の端部に通孔３３ａ、３４ａが設けられており、たとえば、図９に示す消火器５０のレバー５１，５２に取り付ける場合、レバー５１，５２の適所に穴を孔設し、そこに取り付けジョイント３３，３４の両端の通孔３３ａ、３４ａを挿通して、該通孔に割ピン、安全ピン５３等を挿通して取り付ける。
【００１９】
図５は図４の状態のアクチュエータＢを作動させた状態を示した断面図である。リード線３７、３８に電流が供給された場合、電極カラー４３，４４に接している部分の弾性部材３６端部は加熱されず、電極カラー４３，４４の間に位置する弾性部材３６が瞬時（０．２秒〜０．５秒間）に９０℃以上に加熱され、図５に示す状態に変形する。このアクチュエータＢが取り付けられている消火器のレバーが握られた状態になり、消火活動が開始される。
【００２０】
図６，図７，図８はレバー保持機構を説明する部分断面図である。図６（ａ）は、ハーフ外管３４の開放端３４ａの一部に係止部３４ｂを形成すると共に、ハーフ内管３５の底部外面３５ａに係合突部３５ｂを形成した構造である。
図７（ａ）は、ハーフ外管３４の開放端３４ａの一部に係合爪３４ｃを、一方ハーフ内管３５の外周にラチェット溝３５ｃを形成した構造である。
ラチェット溝３５ｃを複数設けることにより、アクチュエータＡ，Ｂの縮幅に余裕を持つことができる。
図８は、ハーフ外管３４の開放端３４ａの一部に係合突起３４ｄを、一方ハーフ内管の底部近傍に係合孔３５ｄを形成した構造である。
弾性部材３６に電流が通電された場合、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示したように、弾性部材３６が収縮し、前記ハーフ外管に形成された、係止部など３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとハーフ内管に形成された係合部など３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが係合することにより、アクチュエータＡ，Ｂが収縮した状態を保持でき、アクチュエータＡ，Ｂに連結されたレバーが握られた状態に保持される。係止部がハーフ外管の開放端の一部に形成したのは、収縮した状態のアクチュエータＡ，Ｂを開放して、伸張可能とするためである。
【００２０】
レバー保持機構は、上記実施例の他、ハーフ外管３４もしくはハーフ内管３５のいずれか一方もしくは、両方にラチェット機構を形成することも可能である。
【００２１】
アクチュエータＡ，Ｂにレバー保持機構を設けることにより、アクチュエータＡ，Ｂが収縮した状態を維持することにより、形状記憶合金製弾性部材が消火剤の放出圧力などにより、伸長されるのを防止することができ、形状保持のための電流を必要としないので、電池やコンデンサーの容量を小さくできる。
【００２２】
図９、図１０は前記アクチュエータＢを取り付けた消火器５０の作動を示したもので、図２、図３に対し変更された点は、サポート板５１ａにアクチュエータＢの一端が取り付いていることである。アクチュエータＢの形状が消火器のレバー間隔に合致しない場合、調整可能となっている。
５１’消火器に安全ピン５３’が取り付けられた状態を示す初期レバー位置である。安全ピン５３’を抜き取りロックを開放して、アクチュエータＢをレバー５１，５２に装着した場合、取り付けジョイント３３、３４を挿通し、３３ａ、３４ａに割ピンもしくは安全ピン５３を挿通して取り付ける。
アクチュエータＢは、レバー５１，５２に対し揺動可能に取り付けられているので、アクチュエータＢが作動した場合、レバー５１の回転軸５４を中心に回動しやすい。
又、アクチュエータの取り付け位置の関係は、回転軸５４からほぼ等距離に、その両端を取り付けるようにするとレバー５１が円滑に作動する。
【００２３】
図１１は、消火設備を作動させるためのコントロールユニット（ＣＰＵ）の構成図である。
ＣＰＵ６１は、表示部６２、操作部６３、センサー部６４、リレー部６５が連結されている。
６６ａ、６６ｂは、ＣＰＵ６１に作動電流を供給する電力線である。
ＣＰＵ６１は、センサー部６４で感知した火災情報に基づいて、該情報が火災かどうかを判断し、表示部６２、リレー部６５などに情報伝達する。
【００２４】
表示部６２は、一般に火災の発生の状況及び、ＣＰＵ６１の状態を表示するためのもので、集中監視室（警備室）などに設置された表示板や、火災発生各所に設けられた注意灯や警報装置などである。
別に、ＣＰＵ６１の作動状況を表示するディスプレーなどがある。
【００２５】
アクチュエータＡ、Ｂの消火剤放出に先立ち、避難警報、及び防火扉の遮断などを行う。さらに集中監視及び、警備会社、消防署などへの通報を自動発信するようになっている。
【００２６】
操作部６３は、ＣＰＵ６１を正常に作動させるためのもので、一般にキーボードなどの入力装置や操作盤である。
【００２７】
センサー部６４は、火災の発生を監視するセンサー等が接続されている。赤外線センサー、紫外線センサー、温度センサー、煙センサーなどがある。
上記センサー部６４が感知した火災情報は、ＣＰＵ６１に伝達される。
さらに、センサー部６４以外に、火災報知機の作動情報や、無線等の遠隔操作発信機から発信された火災情報を受信してＣＰＵ６１に伝達することも可能である。
【００２８】
リレー部６５は、個々の消火器２０や、５０に装着されたアクチュエータＡ、Ｂを作動するためのリレー機２７のスイッチＲｙ０、Ｒｙ１に、電線２６で連結されている。
スイッチＲｙ０、Ｒｙ１の開閉は電磁スイッチなどで行う。
平時スイッチＲｙ０は短絡されており、蓄電池７４（図１２）や、スーパーキャパシターコンデンサー７５（図１３）の充電を行っている。スイッチＲｙ１は開放されている。ＣＰＵ６１が火災情報を確認した場合、リレー機２７は、ＣＰＵの指令に基づき、スイッチＲｙ０を開放後直ちに、スイッチＲｙ１を短絡させるように作動する。
スイッチＲｙ１が短絡すると、蓄電池７４、コンデンサー７５などから電流がアクチュエータＡや、Ｂに供給され、アクチュエータＡや、Ｂの形状記憶合金製弾性部材が変形する。
【００２９】
図１２は、アクチュエータＡや、Ｂ、ＣＰＵ６１の作動させるための配線図である。
外部電源７１は、交流電源に接続されている。Ｆｕはフューズ、ＳＷはスイッチである。スイッチＳＷが短絡された状態で、ＣＰＵ６１及び、ＣＰＵ６１に接続された装置が作動するようになっている。Ｔはトランスであり、外部電源７１を６Ｖ〜１２Ｖに減圧し、パワーユニット７２で直流電源に変換されるようになっている。
【００３０】
Ｆは電解コンデンサーで、整流器７３が介在された回路から、電流が充電されるようになっている。
この電解コンデンサーＦは、３０ファラッドの大容量を持ち、外部電源７１が故障した場合でも、該電解コンデンサーＦから電流がＣＰＵ６１に供給され約３０分間作動可能である。
【００３１】
７４はニッケル・カドミューム電池などの二次電池より構成され、６Ｖ〜１２Ｖになるように直列に接続されている。
火災信号がリレー機２７に入力された場合スイッチＲｙ０を解放後直ちに、スイッチＲｙ１を短絡することにより、電池７４などからアクチュエータＡや、Ｂの形状記憶合金製弾性部材６、３６に電流が通電し、該弾性部材６、３６がマルテンサイト変態温度以上に加熱される。該弾性部材６、３６が設定温度（本発明の場合９０℃）以上に加熱された場合、記憶された元の形状に変形し、アクチュエータＡ、Ｂが収縮して、消火剤が放出される。
【００３２】
図１３は図１２の実施例に示す、蓄電池７４の代わりにスーパーキャパシターコンデンサー７５を用いた点が異なる。スーパーキャパシターコンデンサー（ＳＣ）７５は、２０００マイクロファラッド〜２５００マイクロファラッドの電気容量を持つ電解コンデンサーを複数個並列に接続させたものである。使用個数は形状記憶合金製弾性部材６、３６を確実に作動させるに十分な電気容量を確保する数で決まる。
【００３３】
作動実験
図１に示すアクチュエータＡの形状記憶合金製弾性部材６は、１２Ｖの蓄電池から電流を供給した場合、電流を供給してから約０．５秒〜１．０秒の間に９０℃以上に過熱され、収縮変形をして消火剤２５ａが放出された。
【００３４】
図１に示すアクチュエータＡの形状記憶合金製弾性部材６は、２５００マイクロファラッドのコンデンサーＳＣ４５を１個用いて電流を供給した場合、電流を供給してから約０．５秒〜１．０秒の間に９０℃以上に過熱され、収縮変形をして消火剤２５ａが放出された。
なお、図４に示す第２実施例のアクチュエータＢを用いて実験したところ、図１に示したアクチュエータＡとまったく同様の作動をし、消火剤が放出された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上のような構成になっているので、
１）極初期消火が可能となった。
火災発生を小火以前に検知して、消火活動を開始させるので、最小限の消火活動で消火することができ、火災の損害を極少にすることができた。
【００３６】
２）確実な消火活動が可能となった。
ハーフ管の中に、形状記憶合金製弾性部材を収納してあり、該弾性部材に直接通電し過熱するようにしたので、弾性部材が均一に過熱され、変形スピードが速く、変形力も強い。
電池、コンデンサーなどから電流の供給を受けるようにしたので確実な消火活動ができる。
また、消火作動部に形状記憶合金製弾性部材を用いているので、電池やコンデンサーが破損した場合であっても、小火の燃焼熱により形状記憶合金製弾性部材が加熱され、収縮変形をして、消火活動が起動させることができるので、確実な消火活動が可能となった。
【００３７】
３）設置の容易性
本発明のアクチュエータは、小型で簡単な構造であるので、既存の消火器を大変更することなく装着できる。
さらに、レバー保持機構が形成されたものは、アクチュエータを作動させる電池やコンデンサーの容量を小さくできるので、消火設備全体を簡素化・小型化できる。
また、既存のＣＰＵに付属するリレー部と個々の消火器に取り付けたリレー機とを接続だけで、個々の消火器の消火活動を開始させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクチュエータの断面図。
【図２】図１のアクチュエータを装着した消火器の作動前の状態説明図。
【図３】図２のアクチュエータ作動状態説明図。
【図４】は、本発明の第２実施例を示す、アクチュエータの断面図。
【図５】同上アクチュエータが作動した場合の状態を示した断面図。
【図６】レバー保持機構を説明する部分断面図。
【図７】レバー保持機構を説明する部分断面図。
【図８】レバー保持機構を説明する部分断面図。
【図９】アクチュエータＢの取り付け状態を説明した消火器
【図１０】同上アクチュエータＢの作動状態説明図
【図１１】消火設備を作動させるためのコントロールユニット（ＣＰＵ）の構成図。
【図１２】アクチュエータ及び、ＣＰＵの作動をするための配線図（蓄電池を作動電源とした例）。
【図１３】アクチュエータ及び、ＣＰＵの作動をするための配線図（スーパーキャパシターコンデンサーを作動電源とした例）である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ・・・アクチュエータ
１、２・・・レバー
４、３４・・・ハーフ外管
５、３５・・・ハーフ内管
６、３６・・・形状記憶合金製弾性部材
３４ｂ・・・係止部
２４ｃ・・・係合部
３４ｄ・・・係合突起
３５ｂ・・・係合突部
３５ｃ・・・ラチェット溝
３５ｄ・・・係合孔
２０、５０・・・消火器
４４・・・蓄電池
４５・・・コンデンサー
【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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【図７】
2004008750.tif 000009
【図８】
2004008750.tif 000010
【図９】
2004008750.tif 000011
【図１０】
2004008750.tif 000012
【図１１】
2004008750.tif 000013
【図１２】
2004008750.tif 000014
【図１３】
2004008750.tif 000015