JP2004532090A - スプリンクラー - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は消火活動に使用する熱で誘発されるスプリンクラーに関する。さらに特定的に述べれば、本発明は温度で賦活される装置、ハウジング、媒質(medium)の入口、中央のノズル、少なく1個の側方のノズル、スプリンクラーが活動状態にある間入口から中央のノズルへと媒質を案内する第1の通路、および該入口から該少なくとも1個の側方のノズルへと媒質を案内する第2の通路を具備し、スプリンクラーが待機状態にある間該第2の通路はスピンドル装置によって閉じられており、該スピンドル装置はスプリンクラーの待機状態においてはハウジングの通路の中で第2の通路を閉じた状態に維持するように配置された第1の位置にあり、また該スピンドル装置はスプリンクラーが熱に対して反応する熱で賦活される装置によって活動状態になった場合第2の位置に移動し第2の通路を開くように配置されているスプリンクラーに関する。
【背景技術】
【0002】
上記の型のスプリンクラーは公開された特許文献1から公知である。この公知のスプリンクラーは、温度で賦活される装置(アンプル)が破壊されない状態にある待機状態から温度で賦活される装置が熱によって破壊された後の活動状態にスプリンクラーが移行する際、すべてのノズルが消火用の媒質を噴射するタイプのものである。温度で賦活される装置が破壊された後、消火用の媒質がスプリンクラーの入口に供給される限りすべてのノズルは噴射を続ける。
【0003】
通常の場合、消火装置においてこの公知のスプリンクラーを使用するのに問題はない。しかし、空気流のために火災が生じた場所から高温の可燃性ガスが遠くへ移動することができるような用途にこの公知のスプリンクラーを使用する場合には、温度で賦活される装置が破壊された後、スプリンクラーは通常の方法で該活動状態に移行する。この場合、消火用の媒質は大部分それを必要としない場所に噴射される危険性がある。このような不必要に噴射される消火用の媒質のために火災が起こっている場所に近い噴霧ノズルの出力が減少する。何故ならば、消火用の媒質の圧力はその消火装置の設計圧力よりも低い値に減少するか、および/または設計されたよりも速く消火用の流体が空になるからである。このような用途の例は車両用のトンネルのようなトンネルに対する用途である。火災の起こっている場所から遠くにあるスプリンクラーから噴射が行われた場合、実際に火災が起こっている場所は十分な出力の噴射を受けことができず、消火活動は失敗するか、或いは不幸な結果を伴った不十分なものになる。
【特許文献1】
WO 95/31252。
【発明の開示】
【0004】
本発明の目的は、上記の欠点を除去するか、少なくとも実質的に減少させるスプリンクラーを提供することである。この目的を達成するために本発明のスプリンクラーおいては、該スプリンクラーが待機状態にある間、スピンドル装置はそれが第1の位置にある場合に第2の通路を閉じた状態に保つように配置された第1のスピンドル部分を具備し、該第1のスピンドル部分はスプリンクラーの温度で賦活される装置が誘発された後スプリンクラーが活動状態にある間媒質の圧力に露出される第1の作用表面区域を具備し、また該第1のスピンドル部分はスプリンクラーの温度で賦活される装置が誘発された際バネの後方へ働く力に抗して第1の位置から第2の位置へと動き、媒質が少なくとも第1の圧力を第1の作用表面区域へかける結果として第2の通路が開くように配置され、また該第1のスピンドル部分はそれがその第1の位置から第2の位置へと動く際媒質の該少なくとも第1の圧力に露出される付加的な表面区域を具備し、該付加的な表面区域の大きさは、媒質の圧力の結果として、該第1の圧力よりも実質的に低い第2の圧力より媒質の圧力が高い場合に該第1のスピンドル部分を該第2の位置に保つように選ばれ、それによって温度で賦活される装置が誘発された後に該スプリンクラーは該第1のスピンドル部分がその第2の位置にある際には第1の活動状態にあり、第1のスピンドル部分がその第1の位置にある際には第2の活動状態にあることを特徴としている。この第1の圧力は開始圧力と呼ぶことができる。温度で賦活される装置が誘発された場合、この第1の圧力よりも低い圧力が第1の作用表面区域へかかり、第1のスピンドル部分は動かないが第1の通路は開いており、媒質は中央のノズルの方へだけ流れ、スプリンクラーはその第2の活動状態にある。この時スプリンクラーは出力を減少して噴射し、その結果火災の起こっている場所に近い第1の活動状態にあるスプリンクラーは、圧力が比較的低い値まで低下した場合でも、高出力で噴射を続けることができる。
【0005】
第1の圧力を比較的高く、例えば50バールに選んだ場合、火災の場所から遠い所にあるスプリンクラーの温度で賦活される装置が誘発された際、誘発されたスプリンクラーのために消火装置の圧力が既に50バールより低い値まで低下しているとすれば、これらのスプリンクラーの中では実際にはその誘発によって中央のノズルだけが噴射を起こす。第1の作用表面区域および付加的な表面区域の大きさ、並びにバネの力はスプリンクラーの所望の操作が得られるように選ばれる。
【0006】
第2の圧力が第1の圧力よりも実質的に低く(典型的には第1の圧力の最高半分に)なるように付加的な表面区域の大きさが選ばれた場合、例えば残りのスプリンクラーが誘発されたために消火用の媒質の圧力が著しく低くなった場合でも、既に第1の活動状態になっているスプリンクラーはそのすべてのノズルで噴射を続ける。
【0007】
本発明のスプリンクラーの好適具体化例は添付特許請求の範囲の請求項2〜13に記載されている。
【0008】
本発明のスプリンクラーの最大の利点は、高温の可燃性のガスが火災の場所から遠い所まで広がり、火災の場所から遠い所にあるスプリンクラーを誘発した場合でも大きな消火能力を生じる消火装置を本発明のスプリンクラーによって提供できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
次に、本発明の具体化例を示す添付図面を参照し、好適具体化例を用いて本発明を詳細に説明する。
【0010】
図1に示したスプリンクラーは媒質に対する入口3をもつハウジング2、中央のノズル4、4個の側方のノズル5a、5b(図には2個だけしか示されていない)、およびガラスのアンプル1の形をした温度で賦活される装置を具備している。温度で賦活される装置は、ガラスのアンプル1の代わりに、低温で熔融する金属のような他の何等かの熱で賦活される装置であることができる。
【0011】
参照番号8は一般にハウジングの中のハウジング通路14の中で動くように配置されたスピンドル装置を示す。このスピンドル装置8の運動に関しては後述する。スピンドル装置8は互いに関連して動く第1のスピンドル部分8aおよび第2のスピンドル部分8bから成っている。第1のスピンドル部分8aは第2のスピンドル部分8bの中のスピンドル通路15の内部においてバネ10がかけられた状態で配置されている。スピンドル通路15は参照番号9が付けられた狭い区域を具備し、その直径は第1のスピンドル部分8aの頂部の直径よりも小さくなっている。スプリンクラーが待機状態にある場合、スピンドル通路15がハウジングの通路14に対して開いていないような方法で第1のスピンドル部分8aの頂部はスピンドル通路15を閉じている。第2のスピンドル部分8bの壁は孔17を有し、スプリンクラーが図2に示された活動状態にある場合この孔を通してスピンドルの通路15がハウジングの通路14に連結される。第2のスピンドル部分8bの頂部の所にあるスリーブ状の部材16は、スプリンクラーが図1に示すような待機状態にある場合、入口3を閉じるように配置されている。この待機状態ではガラスのアンプルは壊されていない状態にある。スリーブ状の部材16の頂部は栓18で閉じられ、ハウジングの通路14の中におけるスリーブ状の部材の直径は入口3の両側において同じか殆ど同じに保たれ、入口の中の媒質の圧力によってスピンドル装置8がアンプル1の方へ向う力を生じないように、或いはせいぜいアンプルに対して小さい力しか生じないようになっている。栓18の代わりに、一体化した方法で頂部の所でハウジングを閉じることもできる。栓18を用いると、スプリンクラーの構造が比較的簡単になり、スプリンクラーの組み立てが容易になる利点がある。
【0012】
スプリンクラーの入口3から中央のノズル4に対する通路9−15−6−12−13および側方のノズル5a、5bに対する通路9−15−17−14−7aおよび9−15−17−14−7bがつくられている。最初に挙げた通路は第1の通路と呼ぶことができ、2番目に挙げた通路は第2の通路と呼ぶことができる。
【0013】
図1のスプリンクラーのアンプル1が誘発された場合、スピンドル装置8は重力により下方へ移動する。スプリンクラーが図1におけるように垂直に位置していない場合、スピンドル装置8のこのような運動は、スピンドル装置の頂部に配置されたカップ状のバネによるか、および/または媒質の効果によってアンプル1の方へ向う力をスピンドル装置に与える媒質の圧力を感知するのに十分大きい突き出した表面区域をもつような幾何学的形状をスピンドル装置に与えることによって行うことができる。この突き出した表面区域はスピンドル装置8の移動方向において該スピンドル装置の移動方向に垂直な突き出した区域である。
【0014】
スプリンクラーが誘発されると、媒質の圧力の大きさに依存して、スプリンクラーは中央のノズルだけが噴射を行う図3に示された第1の活動状態か、或いはすべてのノズル4、5a、5bが噴射を行う図2に示された第2の活動状態に移行する。次にスプリンクラーの移行をさらに詳細に説明する。
【0015】
スプリンクラーが誘発されると、スピンドル装置8は図3の位置に落下し、入口3の中の媒質の圧力は第1のスピンドル部分8aの突き出した円形の作用表面区域A1(図4の破線の内側の区域)に圧力を及ぼし、該第1のスピンドル部分の中央の通路6を通り環状の作用表面区域A3へ圧力を及ぼす。第1のスピンドル部分8aの上面図を示す図4においては、作用表面区域A1は破線の内部の部分である。圧力は作用表面区域A1およびA3に対し反対向きの力の成分を生じ、従って作用表面区域A3は作用表面区域A1によって生じる力を部分的に相殺する。作用表面区域A1は作用表面区域A3よりも大きく選ばれる。アンプル1が誘発された時、媒質の圧力が或る第1の圧力、例えば50バールを越えた際にスプリンクラーのすべてのノズル4、5a、5bが噴射を開始する場合には、作用表面区域A1を作用表面区域A3よりも遥かに大きく選び、第1の圧力により作用表面区域A1にかかる力が媒質により作用表面区域A3にかかる力とバネ10によって生じる力の和よりも大きくなるようにしなければならない。次に第1のスピンドル部分8aは図2の位置に移動する。第2のスピンドル部分8bと関連して動いた場合、第1のスピンドル部分8aの頂部にある円形の付加的な表面区域A2は媒質の圧力下に入る。この付加的な表面区域A2は図1の斜線の外側に残った部分であり、斜線の内側の区域である作用表面区域A1の力と平行な力を第1のスピンドル部分8aに対して生じる。この破線は、第1のスピンドル部分8aの頂部が図1および3の状態において第2のスピンドル部分8bの肩19に対し密封される点を示している。このため、媒質の圧力が第1の圧力(50バール)よりも著しく低い第2の圧力まで低下しても、第1のスピンドル部分8aは図2の位置に留まっている。付加的な表面区域A2の大きさは、圧力が少なくとも5バールならば、例えば通路9−15−17−14−7aおよび9−15−17−14−7bが開いたままの状態に留まるように選ばれる。この付加的な表面区域A2の大きさは第2の圧力が第1の圧力よりも実質的に低く、典型的には第1の圧力のせいぜい半分、好ましくは最高で0.2倍になるように選ばれる。このようにすれば大部分の用途に対して良好な結果が得られる。第2の圧力の値が第1の圧力の値に接近し過ぎていると、側方のノズル5a、5bが閉じるのが早すぎて効率的な消火が行えない。従って第2の圧力が第1の圧力の0.8倍よりも大きい場合、側方のノズルが早く閉じ過ぎる傾向が大きい。図2は、スプリンクラーが図2に示す第1の活動状態にある場合、第2のスピンドル装置8bのスピンドルの通路15の中の肩20が作用表面区域A3のかなりの部分を覆っている様子を示している。従って第1のスピンドル部分8aをこの図に示す低い位置に保つには非常に低い圧力および非常に小さい付加的な表面区域A2で十分である。
【0016】
スプリンクラーが誘発された際、圧力が第1の圧力(50バール)より低いと、媒質の圧力はスプリンクラーを図2の位置に移動させるには不十分であるが、スプリンクラーは中央のノズル4に対する通路9−15−6−12だけが開いている図3の位置に動くか、或いはそこに留まっている。圧力が非常に低い、例えば2バールの場合でもスプリンクラーは図3の位置で作動する。
【0017】
第1のスピンドル部分8aは流れの方向において作用表面区域A3の後方に位置したスロットル12を具備している。このスロットル12のために、スプリンクラーが誘発された場合、このスロットルが存在しない場合に比べて大きな力が作用表面区域A3に及ぼされる。このことは、第1のスピンドル部分8aをその上方の位置に保つためには、バネ10の後方への力が大きい必要はないことを意味している。スロットル12の重要性は該スプリンクラーに対して設計された初期圧力の大きさに依存して強調される。初期圧力が低い場合にはスロットルは必ずしも必要ではない。
【0018】
これらの図には、第1のスピンドル装置8aの周りに配置された螺旋状のバネ10が媒質に対する螺旋状の経路13をつくっていることが示されている。図2の位置において、経路13は図3におけるよりも小さく、流れる媒質に対して速い速度を与えている。螺旋状の経路13は効率的な噴射を与える。
【0019】
上記においては唯一の実施例によって本発明を説明したが、本発明は添付特許請求の範囲の範囲内において多くの方法で詳細な点が異なることができることを理解すべきである。スプリンクラーのスピンドル装置は互いに関連して動く2個のスピンドル部分を具備している必要はなく、スピンドル装置は一つの部材であることができる。この場合にはスピンドル装置は下方から(アンプルの方向)バネによって圧されている。しかしスピンドル装置が二つの部分から成る構造はスピンドルの構造を実用的にしている。スプリンクラーが待機位置にある場合、スピンドル装置は入口が閉じた状態に保たれている必要はないが、高圧の溶液の中ではこの方が推奨される。何故ならこの場合には待機位置においてスプリンクラーにかけられる力が生じないからである。原理的には螺旋状のバネの代わりに任意のバネ装置によりスピンドル装置に力をかけることができる。このことは特許請求の範囲請求項1における「バネ」と言う言葉は、エラストマーの部材を含むこの目的に適した任意のバネ装置を指すことを意味する。表面区域A1、A2およびA3は必ずしも円形または環状である必要はないが、製作の観点からすればこれらの形が極めて推奨される。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】待機状態にあるスプリンクラー。
【図2】第1の活動状態にある誘発されたスプリンクラー。
【図3】第2の活動状態にある誘発されたスプリンクラー。
【図4】スピンドル装置の軸方向においてスプリンクラーのスピンドル部分の頂部から見た図。
Claims (13)
- 温度で賦活される装置(1)、ハウジング(2)、媒質のための入口(3)、中央のノズル(4)、少なくとも1個の側方のノズル(5a、5b)、スプリンクラーがその活動状態にある間該入口から該中央のノズルへと媒質を案内する第1の通路(9−15−6−12−13)、および該入口から該少なくとも1個の側方のノズル(5a)へと媒質を案内する第2の通路(9−15−17−14−7a)を具備するスプリンクラーであって、該スプリンクラーが待機状態にある間該第2の通路はスピンドル装置(8)によって閉じられており、該スピンドル装置(8)はスプリンクラーの待機状態の間ハウジングの通路(14)の中で第2の通路(9−15−17−14−7a)を閉じた状態に保つように配置された第1の位置にあり、また熱で賦活される装置(1)が熱に反応することによりスプリンクラーが活動状態になる際該スピンドル装置は第2の位置に動き第2の通路を開くように配置されているスプリンクラーにおいて、該スピンドル装置(8)はスプリンクラーが待機状態にある間第1の位置にある時に第2の通路(9−15−17−14−7a)を閉じた状態に保つように配置された第1のスピンドル部分(8a)を具備し、該第1のスピンドル部分はスプリンクラーの温度で賦活される装置(1)が誘発された後スプリンクラーが活動状態にある間媒質の圧力に露出される第1の作用表面区域(A1)を具備し、また該第1のスピンドル部分(8a)はスプリンクラーの温度で賦活される装置が誘発された際バネ(10)の後方へ働く力に抗して第1の位置から第2の位置へと動き、媒質が少なくとも第1の圧力を第1の作用表面区域(A1)へかける結果として第2の通路(9−15−17−14−7a)が開くように配置され、また該第1のスピンドル部分(8a)はそれがその第1の位置から第2の位置へと動く際媒質の該少なくとも第1の圧力に露出される付加的な表面区域(A2)を具備し、該付加的な表面区域の大きさは、媒質の圧力の結果として、該第1の圧力より実質的に低い第2の圧力よりも媒質の圧力が高い場合に該第1のスピンドル部分を該第2の位置に保つように選ばれ、それによって温度で賦活される装置が誘発された後に該スプリンクラーは該第1のスピンドル部分がその第2の位置にある際には第1の活動状態にあり、第1のスピンドル部分がその第1の位置にある際には第2の活動状態にあることを特徴とするスプリンクラー。
- 該付加的な作用表面区域(A2)の大きさは第2の圧力が第1の圧力の最高0.8倍になるように選ばれることを特徴とする請求項1記載のスプリンクラー。
- 該付加的な作用表面区域(A2)の大きさは第2の圧力が第1の圧力の最高0.5倍になるように選ばれることを特徴とする請求項1記載のスプリンクラー。
- 該付加的な作用表面区域(A2)の大きさは第2の圧力が第1の圧力の最高0.2倍になるように選ばれることを特徴とする請求項1記載のスプリンクラー。
- スピンドル装置(8)はスプリンクラーが待機状態にある際バネ(10)によって力がかけられる第2のスピンドル部分(8b)を具備し、ここで該バネは第1のスピンドル部分(8a)にかかる力と反対方向の力を該第2のスピンドル部分に対してかけるように配置されていることを特徴とする請求項1記載のスプリンクラー。
- 第2のスピンドル部分(8b)は、内部に第1のスピンドル部分(8a)が配置されて第1の通路(9−15−6−12−13)の一部をなしているスピンドルの通路(15)を具備し、該第2のスピンドル部分(8b)はその第1の位置において、スプリンクラーが待機状態にある際入口(3)を閉じて媒質が第1の通路(9−15−6−12−13)および第2の通路(9−15−17−14−7a)に入るのを防ぐように配置され、温度で賦活される装置(1)が誘発された場合、第2のスピンドル部分はハウジングの通路(14)の中を第1の位置から第2の位置へと動き、入口(3)が開き、媒質が入口からスピンドルの通路(15)を通って第1の通路(9−15−6−12−13)の一部をなす第1のスピンドル部分(8a)の中央の通路(6)へと流れ得るように配置されていることを特徴とする請求項5記載のスプリンクラー。
- 第2のスピンドル部分(8b)は中央の通路(6)を取り囲むスリーブ状の部材(16)を具備し、該部材はスプリンクラーの待機状態において入口(3)を閉じハウジングの通路(14)の中で直径が少なくともほぼ等しくなるように入口(3)の両側へと延びるように配置されていることを特徴とする請求項6記載のスプリンクラー。
- 第1のスピンドル部分(8a)はスプリンクラーの温度で賦活される装置(1)が誘発された後に媒質の圧力下に入る第2の作用表面区域(A3)を具備し、該第2の作用表面区域は第1の作用表面区域(A1)よりも小さく、媒質の圧力の影響下において第1の作用表面区域にかかる媒質の圧力と反対方向の力を第1のスピンドル部材にかけるように配置されていることを特徴とする請求項1記載のスプリンクラー。
- 第1のスピンドル部分(8a)は第1の通路(9−15−6−12−13)の一部として第2の作用表面区域(A3)へと至る中央の通路(6)を具備し、該中央の通路は媒質の流れる方向においてスロットル(12)へと至り、ここから第1の通路の一部である通路(13)が中央のノズル(4)へと至っていることを特徴とする請求項8記載のスプリンクラー。
- 第1のスピンドル部分(8a)は第2のスピンドル部分(8b)の内部に配置され、該通路はバネ(10)によって規定される螺旋状の経路(13)であり、ここで該バネは第1のスピンドル部分(8a)の周りに配置された螺旋状のバネ(10)であることを特徴とする請求項9記載のスプリンクラー。
- 第1の通路(9−15−6−12−13)はスプリンクラーが待機状態にある際閉鎖装置(1、16)によって閉じられており、温度で賦活される装置(1)が熱に反応した際に開くように配置されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1つに記載のスプリンクラー。
- 該閉鎖装置は温度で賦活される装置(1)であることを特徴とする請求項11記載のスプリンクラー。
- 該閉鎖装置はスピンドル装置(8)であることを特徴とする請求項11記載のスプリンクラー。
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