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喷洒头

2021-02-01 10:17:04

喷洒头

　　技术领域

　　本发明涉及一种灭火用的喷洒头，特别是涉及一种住宅用的喷洒头。

　　背景技术

　　喷洒设备设置在建筑物内，感知火灾的热而自动地动作进行撒水灭火。喷洒头在内部具有喷嘴，喷嘴与接接供水源的配管连接，喷嘴处于常闭状态。当发生火灾时由于热使喷洒头动作则喷嘴打开，从喷嘴放出已被填充到配管内的水。喷洒头在喷嘴的出口的延长上具备导流板，该导流板使水向四方飞散，使得与导流板碰撞的水散布在规定的范围内对火灾进行压制、灭火。

　　喷洒设备设置在商业设施、公共设施、住宅等，并规定了用于设置、施工的标准。在美国由the National Fire Protection Association standards规定为NFPA 13，并规定了用于根据建筑物的用途而进行的喷洒设备的设计以及设置的标准。住宅用喷洒设备的标准有NFPA 13D、13R。另外，作为住宅用喷洒头的标准由Underwriters Laboratories(ULLLC)规定为UL 1626。

　　作为现有的住宅用喷洒头有美国专利第6516893号、美国专利第7201234号。这些喷洒头通过导流板的结构而得到所希望的洒水模式。然而，导流板的形状变得复杂。作为其主要原因之一可举出：用于这些住宅用喷洒头的主体与其他规格的喷洒头共通使用，因此限制了主体结构的变更。

　　洒水模式受导流板的形状极大地影响，除此以外，也受到从喷嘴喷出的水所碰撞的主体的部位的影响。

　　现有技术文献

　　专利文献

　　专利文献1:美国专利第6516893号说明书

　　专利文献2:美国专利第7201234号说明书

　　发明内容

　　发明所要解决的问题

　　本发明鉴于上述问题，第一目的在于，提供一种通过简单的导流板形状得到所希望的洒水模式的喷洒头。

　　另外，作为第二目的，目的在于提供一种能够以最少的流量通过UL 1626中规定的洒水试验以及灭火试验。

　　解决问题的技术手段

　　为了达成上述的目的，本发明提供以下的喷洒头。

　　喷洒头包括：主体，在内部具备与供水配管连接的喷嘴；一对臂，从主体向喷嘴的喷水方向延伸，臂的前端与设置于喷嘴的中心轴上的柱状的凸台连结；压紧螺钉，凸台的内部具有内螺纹，压紧螺钉与该内螺纹螺合且前端向喷嘴侧突出；以及导流板，设置在凸台的前端且呈圆板状。在导流板的周缘上从导流板的外周朝向喷嘴的中心轴以等间隔、等长度地刻设有多个狭缝，在与通过一对臂的平面垂直地交叉且通过喷嘴的中心轴的线最近的位置设置的第一狭缝的长度比所述狭缝长。

　　一种喷洒头包括：主体，在内部具有与供水配管连接的喷嘴；一对臂，从主体向喷嘴的喷水方向延伸，臂的前端与设置于喷嘴的中心轴上的柱状的凸台连结；压紧螺钉，凸台的内部具有内螺纹，压紧螺钉与该内螺纹螺合且其前端向喷嘴侧突出；以及导流板，设置在凸台的前端且呈圆板状，在导流板的周缘刻设有多个狭缝。凸台的喷嘴侧的外周端为曲面形状，沿着压紧螺钉的前端形状的延长线与曲面接近或相接。

　　上述喷洒头是住宅用喷洒头，根据喷嘴的流量和喷水压力导出的K因子的值为3至5.8。通过导流板、设置于导流板的凸台、以及设置于凸台的压紧螺钉的形状，能够获得所希望的洒水模式。更具体而言，通过形成为在从喷嘴放出的水最初碰撞的压紧螺钉的前端、以及压紧螺钉与凸台的边界部分处难以产生紊流的结构，从而导流板的狭缝形状变得简单，洒水模式的控制变得容易。

　　压紧螺钉的前端向喷嘴侧突出，其形状尖锐。由此，水流的阻力变小，并且具有使与前端碰撞的水向四方均匀地分配的效果。从压紧螺钉的前端到凸台侧成为斜面，水流沿斜面流动。沿着斜面的延长线与凸台的外周端的曲面接近或相接，水流从斜面沿着凸台外周端的曲面顺畅地流动。而且，通过凸台的外周而到达导流板的平面的水流通过在导流板的外周以等间隔设置的狭缝朝向地面飞散。或者到达导流板的外周并朝向壁面飞散。

　　此时，与通过一对臂的平面垂直地交叉且通过喷嘴的中心轴的线的方向是水流被臂妨碍的影响最小的位置，是无水流流动障碍的方向，流动顺畅。因此，水势强，水飞散到达得更远，从而对于壁面来说能够获得超过规定的湿润高度的洒水量。但是，另一方面，存在喷洒头正下方的近距离范围的洒水量不足的倾向。对此，通过将该位置的狭缝设为比其他狭缝长，能够将水流引导到地面而增加近距离范围的洒水量。由此，能够对地面进行均匀的洒水且对于壁面能够获得所希望的湿润高度。

　　发明效果

　　如上所述，根据本发明，通过利用压紧螺钉的前端和凸台抑制紊流的产生，能够通过简单的导流板形状获得所希望的洒水模式。进而，根据上述结构的喷洒头，能够实现能够以最少的流量解决UL 1626中规定的洒水试验以及灭火试验的喷洒头。

　　附图说明

　　图1是本发明的喷洒头的外观图。

　　图2是图1的II-II剖视图。

　　图3是图2的凸台周边的放大图。

　　图4是导流板的俯视图。

　　图5是表示喷洒头与洒水试验设备的位置关系的图。

　　图6是图4的狭缝部分的放大图。

　　图7是图4的导流板的变形例。

　　图8是图1的7-7剖视图。

　　具体实施方式

　　图1和图2所示的本发明的喷洒头S1由主体1、导流板2、阀3、感热分解部4构成。

　　主体1呈中空状，在外部设置有用于与顶棚背面的配管连接的外螺纹11，内部是喷嘴12。关于喷嘴12的尺寸，由喷嘴12的流量和喷水压力导出的K因子的值在3至5.8的范围，在本实施方式中K因子的值为4.9。与配管连接的外螺纹11的尺寸设为NPT1/2或R1/2。

　　在喷嘴12的出口附近设置有大致矩形的基座13，并且设置有从基座13向喷嘴12的喷水方向延伸的一对臂14。臂14具备：直线部14A，与喷嘴的中心轴A大致平行地延伸；交叉部14B，从直线部14A的端部连结至设置在喷嘴12的中心轴A的凸台15。如图3所示，交叉部14B比直线部14A细，截面形状是椭圆形。

　　凸台15呈带有锥形的圆柱状，在其前端设置有导流板2，与导流板2相接的一侧的凸台15的直径D1为9～10mm。凸台15的喷嘴12侧的端部的外周直径小于导流板2侧的直径D1。凸台15的喷嘴12侧的外周端15A为曲面形状，曲面的半径设为1mm～3mm的范围，在本实施方式中设为2mm。

　　在凸台15的内部设置有内螺纹15B，供压紧螺钉(インプレスネジ)16拧入。压紧螺钉16的前端16A尖锐，具备斜面16B。前端16A与喷嘴12对置，斜面16B的角度α在80°～100°的范围，在本实施方式中为90°。前端16A的顶点为球面状，优选球面半径为2mm以下，在本实施方式中设为1mm以下。

　　压紧螺钉16具有经由感热分解部4将阀3向喷嘴12侧按压的功能。在图3中，沿着压紧螺钉16的前端16A的斜面16B的延长线16C与凸台15的外周端15A的曲面接近或者相接，沿着前端16A的表面流动的水通过外周端15A时不会被妨碍流动，防止紊流的产生。此时，将压紧螺钉16的斜面16B与凸台15的喷嘴12侧的端面的间隔a设为2mm以下，更优选设为1mm以下。若间隔进一步扩大，则产生紊流的可能性变大。

　　图4所示的导流板2呈圆板形状，其外周直径D3设为28～32mm的范围，在本实施方式中为30mm。在导流板2的周缘设置有多个狭缝21。狭缝21从导流板2的周缘形成在通过中心点的直线上。在图4中，虚线所示的臂14配置在直线B上。直线B表示通过一对臂14的平面，在与直线B垂直交叉且通过中心轴A的线C的线上设置有狭缝22(第一狭缝)。

　　狭缝22比狭缝21长，狭缝21的长度为4.5～7mm的范围，在本实施方式中为5.8mm。狭缝22的长度为5.5～8mm的范围，在本实施方式中为6.3mm。

　　所有的狭缝21、22在导流板2的外周上与相邻的狭缝的间隔相等。将狭缝21和狭缝22合在一起的狭缝的总数设为16～24个的范围，在本实施方式中为20个。狭缝21以及狭缝22的宽度W1全部相同且设定为1～2mm的范围。在本实施方式中，全部为1.4mm。导流板2相对于线B呈对称形状，并且相对于线C呈对称形状。

　　在图5所示的喷洒头S1与洒水试验设备的位置关系中，喷洒头S1设置在纵横无间隙地排列的采水网格M的角的位置的顶棚。在图中，在箭头X方向上配置有臂14，在箭头Y方向上配置有狭缝22。在UL 1626中，需要对一个网格M确保规定的水量以上。在该试验设备中，能够对喷洒头S1的防护区域的1/4测定洒水量。洒水模式反映了导流板2的形状而成大致圆形，理想的是优选使水均匀地散布在位于图5中虚线所示的1/4的圆中的全部的采水网格。

　　然而，臂14妨碍从喷嘴12喷出的水流，朝向箭头X方向的水的飞行距离短于箭头Y方向。相反地，箭头Y方向倾向于向远离喷洒头S1的区域Y1的洒水量较多、向跟前的区域Y2的洒水量较少，但通过调整狭缝22的长度，能够减少向区域Y1的洒水量，增加向区域Y2的洒水量，使水大致均匀地散布在洒水网格整体。由此，能够任意地控制向区域Y1、Y2的洒水量。

　　此时，若设定狭缝22的长度相对于狭缝21为超过1倍且1.5倍以下，则向地面的洒水分布变得均匀。若超过1.5倍，则存在喷洒头S1的正下方附近的区域Y2的洒水量过度增加的倾向。

　　图6是狭缝21的放大图，用L1表示相邻的两个狭缝21中的最小间隔，用L2表示最大间隔。而且，D2表示与狭缝21的凸台15侧的端相接的内接圆。在此，最小狭缝间隔L1与最大狭缝间隔L2之比(L1/L2)以及狭缝21的最小间隔L1与狭缝21的宽度W1之比(L1/W1)对地面的洒水密度产生影响，根据狭缝21的形状，优选L1/L2的数值在1.8～2的范围内，优选L1/W1的数值在1.15～1.3的范围内。

　　在图5的喷洒头S1中，为了测定因洒水而湿润的壁面的高度(从壁面的顶棚面到湿润的部位的距离，以下简称“壁面的湿润高度”)，在由单点划线所示的位置相应地设置壁面。狭缝21的凸台15侧的端所相接的内接圆D2对壁面的湿润高度产生影响，若将内接圆D2的直径设为18mm～19.5mm，则壁面的湿润高度在20英寸～35英寸的范围内。

　　在上述中，向地面的洒水量(洒水密度)与壁面的湿润高度处于相互制衡的关系。因此，为了满足向地面的洒水量和壁面的湿润高度双方，优选以使上述的最小狭缝间隔L1与最大狭缝间隔L2之比(L1/L2)、狭缝21的最小间隔L1与狭缝21的宽度W1之比(L1/W1)、以及内接圆D2的直径尺寸在上述的范围内的方式构成狭缝21。

　　图7是导流板2的变形例，设置有与线C相邻的狭缝22。在图7中，设置有四个狭缝22，狭缝21与狭缝22合在一起的狭缝的总数为18个。狭缝21、22的宽度W2全部相同，设定在1～2mm的范围。在本实施方式中为1.7mm。与线C相邻的两个狭缝22、22与线C的间隔b相等。

　　阀3在平时堵塞喷嘴12的出口。阀3由阀盖31、圆盘32、碟形弹簧33构成。阀盖31呈筒状，其一端侧为球状的底部31A。另一端侧被扩径，设置有台阶31B。

　　在台阶31B的内周侧载置有圆盘状的圆盘32。圆盘32在中心具有凹部32A，感热分解部3的支柱42的一端与凹部32A卡合。

　　在台阶31B的外周侧卡止有碟形弹簧33。碟形弹簧33从阀盖31的底部31A插通。碟形弹簧33的表面被氟树脂覆盖。碟形弹簧33的外周缘配置于喷嘴12的出口端，在将压紧螺钉16拧入凸台15的内螺纹15B时，碟形弹簧33经由感热分解部4被按压而发生弹性变形，从而成为被压扁的形状。此时，氟树脂起到密封材料的作用从而将喷嘴12密封。

　　感热分解部4由连杆41、支柱42、杆43构成。连杆41是在火灾的热的作用下动作的感热体，由低熔点合金接合两张薄金属板44而构成。低熔点合金使用具有在60～200℃的范围内的熔点的合金，一般使用熔点为72℃或96℃的低熔点合金。

　　呈大致四边形的两张金属板44，在一端具有孔45，在另一端设置有“コ”字型的缺口部46。两张金属板44以在设置有缺口部46的一侧的端部重叠的状态下由低熔点合金接合。此时，在一方的金属板44的孔45的位置重叠另一方的金属板44的缺口部46。在接合后的连杆41的两个孔45中分别插通有支柱42和杆43。

　　支柱42是条形的，一端与在喷嘴12的出口设置的阀3的圆盘32卡合，另一端与杆43的前端卡合。如上所述，连杆41的孔45被支柱42插通。在支柱42的中间设置有突起47，在设置于突起47的附近的槽47A将连杆41卡止。

　　杆43通过使细长的板弯曲成大致L字型而构成。如上所述，杆43的一端侧插通于连杆41的孔45。杆43的另一端侧与支柱42卡合，在杆43设置有与支柱42的前端卡合的槽48。

　　在设置有槽48的面的背面的面上设置有凹部49。凹部49设置在比槽48靠近杆43的另一端的位置。压紧螺钉16与凹部49相接。若压紧螺钉16的前端按压杆43的凹部49，则在杆43上作用有以卡止支柱42的槽48为支点旋转的力。然而，在杆43的一端侧插通连杆41的孔45，阻止杆43的旋转。由此，构成感热分解部4的连杆41、支柱42、杆43保持卡合状态。另外，压紧螺钉16经由感热分解部4将阀3向喷嘴12侧按压保持。

　　在火灾时，若连杆41的低熔点合金熔融，则一方的金属板44通过上述杆43的旋转而从另一方的金属板44剥离。由此，感热分解部4的卡合状态被解除，连杆41、支柱42、杆43的卡合脱离并且被支柱42支承的阀3从喷嘴12脱离并脱落，从而打开喷嘴12。

　　以上，对本发明的实施方式进行了说明，除此以外的结构、作用将在下面进行说明。

　　在前面说明的实施方式中，杆43的与压紧螺钉16卡合的部位的形状设为凹部49，但并不限定于此，能够设为突起形状。此时，压紧螺钉16的前端形状能够变更为与所述突起形状对应的凹部或槽。

　　另外，也能够应用于在感热分解部4中使用了玻璃阀的喷洒头。此时，压紧螺钉16的前端形状也可以形成为能够容纳玻璃阀的凹形形状。

　　凸台的直径D1、与狭缝21的凸台15侧的端部相接的内接圆D2、以及导流板的外周直径D3之比大致为D1：D2：D3＝1：2：3。由此，能够满足向地面的洒水量和壁面的湿润高度这双方。

　　附图标记的说明

　　S1 喷洒头

　　1主体

　　2导流板

　　3阀

　　4感热分解部

　　12 喷嘴