スプリンクラーヘッドの今昔
平成３０年度
千住スプリンクラー株式会社
竹内 孝

1

１． 火の歴史
 ２． 世界の三大大火
 ３． 世界の消火設備のはじめ 1、2
 ４． スプリンクラーヘッドの歴史1、2、3、4
 ５． スプリンクラーヘッドの型式の変遷
 ６． 紡績工場とスプリンクラーヘッド
 ７． 日本初のスプリンクラーヘッド
 ８． 三越百貨店のスプリンクラーヘッド
 ９． 東京タワーのスプリンクラーヘッド
 １０．火災事例と消防法 1、2、3、4、5
 １１．閉鎖型スプリンクラーヘッド技術基準の変遷
 １２．雑学 スプリンクラーヘッドの消火性能
2

＊５０万年前の北京原人の遺跡から火を使った痕跡が発見された。火は、肉や魚を焼いたり、寒さをしのぐための暖房用に利用されたほか、動物から身を守るためにも使われた。 その貴重な火を生活の中で用いるようになると、その反作用として「火災」という弊害が伴ってきた。⇒ 火の用心
初期の火は、落雷や山火事によって燃えている木の枝などを住居あるいは洞窟に持ち帰り、火種として保存していたと思われる。

火を使ったことで知られる初期のヒト属、ホモ・エレクトスの再現像

出典：フリー百科事典 ウィキペディア

3明暦の大火 1657年3月2日

ローマ大火 西暦64年7月19日

出典：フリー百科事典 ウィキペディア

ロンドン大火 1666年9月1日

4Ambrose Godfrey 1666~1741）
アンブローズ・ゴットフレイ

1723年
出典：フリー百科事典 ウィキペディア

5

1806年 ジョン・キャレイ (John Carey） の穴空きパイプの消火設備の発明

ワイヤー

ジョン・キャレイ(John Carey)(1772 ～1828)

プラグ
ロープ

消火水
穴空きパイプ錘6フレデリック・グリンネル
Frederick Grinnell(1836 – 1905)

Patent 269199 in 1882

ウイリアム・コングレーブ (William Congrave)

英国の発明家 (1772 ～1828)『穴あけパイプ』 登場

1812年

7
出典：フリー百科事典 ウィキペディア NFPA Fire Protection Hand Book 12edition 1962

フレデリック・グリンネルの自動消火設備 1882年
はんだリンク

設 置 状 態錘

火災発生

リンクの作動

バルブ作動

散水開始

作動・消火

消火
8

４. スプリンクラーヘッドの歴史 １Φ 75mmHistory of Automatic Sprinklers

1875年
Φ1.6mmBrass Cap
Model 5 Upright

1864年

Solder1864 London
Major A. Stewart Harrison
ヘンリー・S.パーマリー
Henry S. Parmelee(1846 – 1902)
出典：フリー百科事典 ウィキペディア、Fire Protection Handbook 1962 NFPA

WaterDistributor

9スプリンクラーヘッドの歴史 ２
Solder
SolderCharles Barnes KY.

フレデリック・グリンネル
Frederick Grinnell(1836 – 1905)

Model 2 Pendent

Solder1885
SolderRotating, toothdeflector

Charles Barnes KY.

Model 5 Pendent Sprinkler
by Charles E. Buell10

スプリンクラーヘッドの歴史 ３
Pendent Sprinkler
by Star Manufacturing Co.

SolderStar Shaped
Deflector

Solder

PAT. April 22,1884

Solder

SolderModel 3 Upright Sprinkler byWilliam Neracher in 1888

Model 4 Pendent Sprinkler
By John C. Markey

William Neracher

11スプリンクラーヘッドの歴史 ４
SlottedRotating
deflector

Solder
Solder

SolderTootheddeflector
Model 2 Pendent Sprinkler
by J. Kane in 1892

Tootheddeflector
Model A Upright SP.
Solder1899

1-1/4”½”

SolderModel 5 UprightSprinkler with 1-1/4”
thread by Estys

Removed from the top of an elevator shaft
in a building in New York.

Solder

A 1899 Walworth 9
Improved Upright12スプリンクラーヘッドの歴史 ５
April 17,1900
J. Kane165°F（74℃）

レバーリンク構造

Solder

Solder1907 Model B 212°1928 Model Cby International Sprinkler Co.
Solder1933
SolderSpecial deflector(smooth, no teeth)
155°F（68℃）
1933 Grinnell
Picker Trunk Model.
リンク13

1950年（昭和25年）

1850年（嘉永3年） 1900年（明治33年）

Frame Type ・・・・
1892年
（明治25年）
Grinnell

1923年（大正12年）

1963年 1965年 1971年 1973年 1997年

1952年

1977年

日本製

MultipleType

1964年

・・・

1971年
Job GmbH（ドイツ） 創立

1922年
GrinnellQuartzBulb SP

世界初のグラスバルブSP誕生

・・・ 1969年
日本製

・・・

1948年

1973年

1999年 2000年 2004年

日本製
1972年

日本固有のSP
Flush Type
Bulb & Disc ： Glass

1998年

1966年

1935年

Glass Bulb
Type

2000年（平成12年）

1951年

1971年

1988年
ISO 6182-1
Special Sprinkler

1976年

1980年 1996年 2000年

1965年 1974年 1986年 1990年 2004年

出典：アイエススプリンクラー、五十鈴工業、立売堀製作所、千住スプリンクラー、能美防災、ホーチキのWeb siteのカタログから
その他海外製品：フリー百科事典 ウィキペディア等

1996年

2008年

2011年

日本製 14

参考

馬蹄形ヘッドとは？

馬蹄
馬の蹄の形状の Frame Typeスプリンクラーフレーム
馬のひずめの蹄鉄

15

参 考

マルチ型ヘッドとは？

マルチタイプ（多孔式 ）フレーム型
フラッシュ型

ノズル

デフレクター16

参考先付ヘッドとは？

後付けヘッドとは？

先付ヘッド（埋込タイプ）

天井ボード
天井ボード

後付ヘッド（露出タイプ）

白ヤトイ管
17開放ヘッド数
火災発生日
火災発生場所
火災原因●日本に初めてスプリンクラーの設置：（個）
１８８７年（明治２０年）
ダービーシャー・
1948年2月 5日
打綿室の火災
３６
チェスターフィールド●紡績プラントと共に輸入され、その後発展
1948年2月25日

ランカシャー・ホリンウッド

トップ精紡室の火災

96

1948年3月12日

ランカシャー・ミッドルトン

精紡機のバースト

53

1948年7月28日

ランカシャー・ミッドルトン

精紡機の軸受の摩擦

５７

1948年7月29日

ランカシャー・チャダートン 精紡機の軸受の摩擦50

1948年8月 3日

ランカシャー・ロイトン

富岡製糸場 明治時代
1948年8月 6日
ランカシャー・ミッドルトン

精紡機の火災

摩擦が風綿に着火

出典：工場防火指針 （社）日本損害保険協会 災害予防部 昭和33年12月25日発行

136
大阪紡績株式会社

192
理工図書株式会社

特許第６２３４９號
大正１２年８月１８日出願

特許第７３４９６號
大正１５年１２月１３日出願

小宮山倭亮氏（こみやま・わすけ）（株式会社 建設工業社 創設者
CEC Construction Engineering Company 商標 明治１６年生まれ ） 大正10年(1921年）4月 大日本ビール吾妻橋工場、大日本セルロイド、


森永製菓、片倉製紙等危険の多いところに採用、設置された
大正10年4月
 大正12年(1923年)8月18日 国産第一号のスプリンクラーヘッドの特許
大日本ビール㈱ 吾妻工場を出願した。特許第６２３４９號（大正１３年公告第１６３０號）を取得したに設置されたスプリンクラー
その他50点余りの特許、実用新案を取得
出典：「スプリンクラーについて」 東京消防機器研究会 会報106号より 平成17年8月 神谷 保三記より

19

エスカレーター

エレベーター スプリンクラー

20

出典：大三越写真歴史写真帳 1932年（昭和7年）「複製」より

1958年
東京タワーの消火設備（東京消防庁）
1957年
6月29日
（昭和32年）（昭和33年12月）

施 工設計
建築物の東京タワー

東京タワー開業

出典：「建築のお巡りさん」 ㈱建築総合資料社
昭和37年1月25日 第3版発行

1959年(昭和34年)

消防法 第186号
1948年(昭和23年7月24日）
1949年（昭和24年）
12月29日
国家公安委員会告示第八号
スプリンクラーヘッド規格

スプリンクラーの設置は市町村条例による技術上の規格を定める省令
昭和40年1月12日
自治省令2号

1961年（昭和36年）3月25日
制定消防施行令 政令第37号＊市町村条例による規制から全国統一的な規制にするために新たに制定された

1948年（昭和23年）9月24日の東京都火災予防条例 第105号を運用した
スプリンクラーヘッド
1個当たり床面積10㎡
以下、設置間隔3.7ｍ
以下
Reliable
１９５５年

Grinnel
1955年

海外製品

Globe
1961年

出典：週刊新潮 昭和34年5月11日号

21参 考東京タワーの第二展望台新設工事

H=228m
0.81㎥

第二展望台高架水槽

作業台
223m

高架水槽（125m）
15㎥（SP用）

施設高さ： 221m
着工：1967年（昭和42年）3月15日
竣工：1967年（昭和42年）7月25日
高架水槽：
1350×600×1000＝0.81㎥（有効：0.721 ㎥）
配管：
スケジュール80の圧力配管用炭素鋼
鋼管40A （t=5.5mm）
弁・継手類：16K

H=125 m
15㎥（SP用）

出典：空気調和・衛生工学 第42巻 第4号

無線機械室 130m
展望台第2層 125m
展望台第1層 120 m

近代科学館
B1～5F

22＊消防法施行令の一部を改正する政令
昭和47年12月1日 政令第411号

1972年（S47）5月13日
大阪市千日デパート火災
死者118名1973年（S48）11月29日
熊本大洋デパート火災
死者104名・別表第一 （１）項～（４）項、（5）項イ、（6）項及び（9）項イ 防火対象物 平屋以外 6,000㎡以上
・別表第一（16）項イの防火対象物で、（1）項～（4）項、(5)項イ、（6）項、及び（9）項イの用途に供される部分3,000㎡以上＊消防法の改正 昭和49年6月1日 法律第64号
特定防火対象物における消防用設備等の遡及適用＊消防法施行令の一部改正
昭和49年7月1日 政令第252号
・別表第一 (1)項～(4)項、（5）項イ、（6）項及び（9）項イ 防火対象物で地階を除く階数が11階以上のものを追加
・10階以下の階にもすべてスプリンクラー設備を設置
出典：フリー百科事典 ウィキペディア

23＊昭和55年11月の川治プリンスホテル火災を契機として発足した「敵マーク制度」 ⇒この火災を教訓に表示・公表制度の意義がさらに浸透し、昭和57年3月末にはほぼ全国的に「敵マーク」の交付が進んだ 昭和58年3月には、同制度を劇場や百貨店にも拡大された

1982年（S57）2月8日
ホテルニュージャパン
火災 死者33名＊昭和62年10月2日 消防法施行令改正＊昭和62年10月23日 消防法施行規則第30号
・（6）項イのうち病院：3,000㎡以上、（6）項ロのうち自ら避難することが困難なもの入所するもの（福祉施設）：1,000㎡以上
1987年（S62）6月6日
東村山市 特別養護老人ホーム松寿園火災 死者17名

24
出典：フリー百科事典 ウィキペディア

＊消防法施行令の一部を改正
平成2年6月19日 政令第170号
・物販店舗のスプリンクラー設備の設置が、3,000㎡以上のものに義務付けられた。

1990年（H2）3月18日
長崎屋尼崎店火災
死者15名

1995年（H7)11月8日
東洋製罐 埼玉工場
ラック式倉庫火災
死者3名（消防士2名）＊平成14年4月26日
消防法改正 法律第30号
・違反是正の徹底
・防火管理の徹底
・避難・安全基準関係
2001年（H13）9月1日
新宿区歌舞伎町ビル火災
死者44名＊平成10年7月24日
消防法施行規則の一部を改正する省令（自治省令31号） 5号告示・ラック式倉庫を4つの等級に区分
・スプリンクラー 有効散水半径：r2.3m、呼び20に限る
・放水圧力1kgf/c㎡以上で、放水量が114L/min以上

出典：フリー百科事典 ウィキペディア 共同通信の報道写真25

2006年（H18) 1月8日
長崎やすらぎの里さくら館火災
死者7名 279.1㎡＊平成19年6月13日 政令第179号
・消防法施行令の改正SP設置面積の引下げ
平屋建て以外1,000㎡以上⇒
275㎡以上（平屋建て含む）
・省令第66号（平成19年6月13日） ：特定施設水道
連結型スプリンクラー設備の規定
・平成19年12月21日 消防予第390号
・全てのGH自火報設備、火災通報装置、消火器設置の義務付け＊社会福祉施設等に係る防火対策の更なる徹底
平成22年3月13日 消防予第130号
・消施行令改正に係る指導（防火管理者の選定）
・消防法令違反等の是正の徹底
・夜間予防対策の推進
・火災予防対策の推進
2010年（H22) 3月13日
札幌グループホーム
みらいとんでん
死者7名 248.43㎡

出典：フリー百科事典 ウィキペディア

26

＊平成25年12月27日 政令第368号改正

2013年（H25) 2月8日
長崎グループホーム
ベルハウス東山手
死者5名 259.64㎡

2013年（H25)10月11日
福岡市整形外科医院火災
死者10名 665.87㎡

・対象火気器具等の取扱いに関する条例制定基準の見直し
・スプリンクラー設備の設置基準の見直し
以下の対象物において延べ面積が275㎡未満を追加①令別表第一（6）項ロ （1）及び（3）の対象物②令別表第一（6）項ロ （2）、（4）及び（5）の対象物（介助がなければ避難できないものとして総務省令で定めるものを主として入所させるものに限る） 平成27年4月1日施行＊平成26年10月16日 政令第333号改正
消防予第412号 消防法施行令の一部を改正する
政令等の公布について
スプリンクラー設備の設置基準の見直し
・令別表第1 （6）項イ（1）に掲げる病院
・令別表第1 （6）項イ（2）に掲げる診療所
・令別表第1 （6）項イ（3）に掲げる防火対象物
・令別表第1 （6）項イ（4）に掲げる無床診療所、 無床助産所
延べ面積にかかわらず義務設置※火災発生時の延焼を抑制する機能を備える構造を有するものは例外として設置不要
出典：フリー百科事典 ウィキペディア

27

規格、改正の経緯基準等の要因等

基準内容の概略

昭和24年12月29日
国家公安委員会
告示第8号
消防法第19条によって勧告する「スプリンクラーヘッドの規格」を定めた。

SPは明治末期から紡績設備と共に輸入された外国製品のものが使用されていたが、国際品開発のために昭和24年に国家公安委員会
告示8号として制定された。
規格は1条から3条

規格の使用単位は、長さ「フィート、インチ」、流量「ガロン」、圧力「ポンド／平方インチ」である。フレームの強度、温水中作動試験、感度試験、散水分布試験（1個）が規定されているが、不明確な内容で状況である。

SPの型式申請は国家消防庁消防研究所に提出した。

昭和34年2月11日
一部改正

国家消防本部は消防法（昭和24年法律第186号）第19条第1項の規定に基き、スプリンクラーヘッドの規格の一部を改正する。

ポンド毎平方インチ⇒重量キログラム
毎平方センチメートル、フィート⇒メートル

昭和34年1月1日より適用する。（単位変更）

昭和38年12月28日
スプリンクラーヘッドの規格

国家公安委員会告示第8号を整備するためにこれを廃止して新たに消防庁告示第6号規定された。

1条：趣旨、2条：用語の意義、3条：構造、4条：材質、5条：強度、6条：性能、7条：標示

6条：放水量K定数：79、98、106、13条の放水量試験のK定数は、41(3/8B)、81(1/2B)、104(13A)、114(17/32B)の分類である。14条の散水分布試験は、上下両用のヘッドの場合、10ます試験と下向用のヘッドの場合、16ますの分布試験がある。
国家公安委員会告示第８号

放水量試験
では、試験水圧は0.5kgf/c㎡となった。
昭和38年では1.0kgf/c㎡であった。

昭和40年1月12日
閉鎖型スプリンクラーヘッドの技術上の規格（自治省令第2号）

昭和40年になり「閉鎖型スプリンクラーヘッドの技術上の規格を定める省令」となった。規格は1条から15条までの内容となった。

昭和24年12月29日
昭和51年1月27日
閉鎖型スプリンクラーヘッドの技術上の規格（自治省令第1号）
一部改正

前回定められた昭和40年自治省
令第2号一部を運用上の都合により、改正した。スプリンクラーヘッドの分類に「標準型ヘッド」「側壁型ヘッド」が加わった

合格印

13条の放水量試験におけるK定数は80（15 A)、114（20A）に分類された。散水分布試験は、１０ます、１６ます試験が削除され、1個ヘッドの8方向の試験となった。側壁型ヘッドの分布試験も追加された。

備

考

放水量試験の水圧が0.5kgf/c㎡が削除され、1.0kgf/c㎡となった。 28

参 考
16ます散水試験

UL規格と日本の規格

昭和40年1月12日
閉鎖型スプリンクラーヘッドの技術上の規格（自治省令第2号）

UL199
2013 edition

10ます散水試験29

16ます散水試験

10ます散水試験
Rule for Automatic Sprinkler
Installation by Fire Offices’
Committee 1st Edition in 1888
*These rules were notpublished until 1892

Automatic Sprinkler for Fire
Protection Service UL199
2nd Edition in 1966

参考 UL199
1st Edition 1919

30

雑学
火災検知

Qs= f [(a)・(RTI/C・ΔT・Spacing)・（火源の部屋の大きさ・天井の 高さ・給排気条件・開口部の開閉）・(可燃物の条件）・（スプリンクラーの仕様条件）]
a ： 火災の面積、RTI／C：（感度指数／伝達係数）、ΔT ：（スプリンクラーの作動標示温度と周囲温度の差）
Spacing：（スプリンクラーの取付間隔）（NFPでは縦×横、消防法では有効散水半径）

消火能力１）スプリンクラーヘッドの感度（時定数）２）スプリンクラーヘッド感度の定量化

３）実散水密度と消火に必要な散水密度４）スプリンクラーヘッドの水滴粒子
311） スプリンクラーヘッドの感度 時定数τ①τは、ある熱気流温度におけるｽﾌﾟﾘﾝｸﾗｰﾍｯﾄﾞの作動の速さを示す（τが小さい → 作動が速い）。
②気流速度が一定の場合、時定数τにより任意の気流温度におけるｽﾌﾟﾘﾝｸﾗｰﾍｯﾄﾞの作動時間を予測することが可能。

ｔ＝τlog e { 1+(θ-θr) /δ }ｔ ：作動時間（ｓ）
τ：時定数（ｓ）
θ：標示温度（℃）θr ：投入前のヘッドの温度（℃）δ：気流温度と参考

標示温度の差（℃）＊時定数は、SPが気流温度の63%になるまでの時間をいう。
出典：Fire Protection Handbook ofNFPA

32２）スプリンクラーヘッド感度の定量化
時定数による方法
τ = 時定数 （s）
τ  mc / Ahm = 質量 （ｇ）
c = 比熱 （J/ｇ.K）
時定数は、感熱素子の質量（m）と比熱（2c）に比例し、A= 表面積 （m ）表面積（A）と伝熱係数（h)に反比例する。
h = 伝熱係数（W/m2・K）
金属の比熱（J/g・K)
金

属

比熱

金属の伝熱係数（W/㎡・K）
金

属

熱伝導率

アルミニュウム

０．８８

銀４２０

鉄０．４３５

銅３９０

銅０．３７９アルミニュウム２３６

銀０．２３５鉄８４33

熱の伝達 ： 火災の熱 ⇒ ﾋｰﾄｺﾚｸﾀｰ ⇒ 部品 ⇒ はんだ

例

ボディ

デフレクタ
ヒートコレクター

可溶合金（はんだ）

感熱素子
34

閉鎖型スプリンクラーヘッドの感度の要因
SPの感度を向上させるに有効な材料や形状がポイント
質量の差
大

小

比熱の差
鉄

銅

表面積の差
（質量は同じ）

大小35

３）実散水密度と消火に必要な散水密度
消火抑制性能のファクターの１つに散水密度がある。
散水密度＝散水量÷散水面積＜消火性能の要因＞
・実散水密度 （ＡＤＤ） ・・・火源に届く水の密度
・必要散水密度（ＲＤＤ） ・・・消火に必要な密度
・設計散水密度（ＤＤＤ） ・・・設計上の散水密度
スプリンクラー感知・消火性能のバランス

DDD ＞ADD＞RDD

ADD: Actual Delivered Density
RDD: Required Delivered Density
DDD: Design Delivered Density36

参 考 要求散水密度（RDD)と実散水密度（ADD)の測定装置
RDD試験装置

ADD測定装置

ESFR Sprinkler
363L/min(0.35Mpa)
FMStandard 2008
出典： Factory Mutual Research Cop. “UPDATE”

37dm  ⊿P

1 / 3D

2/3dm : スプリンクラーの水滴粒子径 D：スプリンクラーのノズル
P：スプリンクラーの散水圧力

水滴粒子径は、ノズルの内径の2/3乗に比例し、散水圧力の1/3乗に反比例する。
スプリンクラーの消火能力は、火災火源の上昇気流(Plume)への貫通力（Penetration)との相関関係にある。スプリンクラーが散水する場合の水滴粒子が大きければ、その粒子が有する火源に到達する能力が高くなる。
水滴粒子が小さければ火災火源に到達する前に蒸発する事になる。
水滴粒子が0.1mmであれば、４４８ｋWの火災熱出力に対して、約３６%粒子が蒸発しロスとなるとの事。しかしながら、0.5mm（500μm）以上の粒子であれば、効果的に火源に到達する可能性であると報告されている。
出典：「Water Distribution and Spray Cooling Characteristics of Sprinkler」 NFPA Fire Protection Engineering (Fourth edition)

38スプリンクラーヘッド

Vaporize ( 蒸発 ) しやすい39

スプリンクラーヘッド

Penetration （貫通力） が大きい40ご清聴有り難う御座いました
お疲れ様でした
千住スプリンクラー株式会社
竹内 孝41