説明

消火設備用アキュームレータ、消火設備用アキュームレータを設置した消火装置

【課題】火災等により高温となったときにアキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、また、構造も簡便であり製作コストも安価な消火設備用アキュームレータおよび消火設備用アキュームレータを設置した消火装置を提供することを目的とする。
【解決手段】消火設備用アキュームレータ3は、両端をフランジ32,33により密封されたシリンダ31と、一端のフランジ32側に設けられた液導入口41と、他端のフランジ33側に設けられた気体導入口42と、シリンダ内にあって導入された液体と気体Gとを隔離すると共にシリンダ31の内壁に沿って摺動自在であるピストン34と、ピストン34により隔離された気体G側にあってピストン34の端面と気体導入口側のフランジ33にその両端を固定されたコイルスプリング35と、を備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スプリンクラー設備や泡系消火設備において、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収する用途等に好適な消火設備用アキュームレータ技術に関する。
【背景技術】
【0002】
スプリンクラー設備や泡系消火設備において、配管の周辺温度変化に影響を受けて膨張・収縮が繰り返される。特に、高温期(夏期)になると配管内圧力が異常な高圧力になり、周辺機器及び継ぎ手類の破損が生じる場合が多くなる。
【0003】
周辺機器及び継ぎ手類の破損が生じると、誤動作がおき、スプリンクラー設備や泡系消火設備が機能不全となる。
【0004】
そこで、スプリンクラー設備や泡系消火設備にアキュームレータを設置する技術が提案されている。
【0005】
例えば、特開2006−010005号公報に開示された技術は、火災等により高温となったときにアキュームレータによりシェル内部の圧力を逃す技術である。特開2006−010005号公報に開示されたアキュームレータは、シェルと、ベローズと、セルフシール部材とを有している。シェルの内部は、ベローズによって、液室とガスが封入された気室とに仕切られている。セルフシール部材は、金属製の基材と、基材の外面を覆う弾性部材とを有している。基材のシール面と対応する側に、平坦な第1の部分と、溝からなる第2の部分が形成されている。アキュームレータが火災等により高温にさらされ、弾性部材が熱分解等を生じると、第1の部分と第2の部分の間に隙間が生じ、シール機能が喪失することにより、シェルの内部の圧力が液流入口側に徐々に逃がされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−010005号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特開2006-10005号公報に開示されたアキュームレータは、気室と液室が金属ベローズによって仕切られた構成であり、金属ベローズは、構造が複雑であり、製作コストが高いといった問題がある。
【0008】
また、ガス方式単独のアキュームレータは、圧力のバリエーションには対応できるが、圧力が均衡した時、ピストンの動きが鈍くなり、現状復帰が遅れるといった問題もある。
【0009】
更に、2009年4月の法改正により、気密試験・耐薬品性試験・耐熱性試験(軽易耐熱性試験)の3項目が追加され、火災時で漏れない構造という非常に厳しく規制が強化されたものとなり、従来のブラダ方式などゴムを使用するアキュームレータでは耐熱及び耐薬品試験に適合が困難な状況にある。
【0010】
従ってこの発明の目的は、法改正後の気密試験・耐薬品性試験・耐熱性試験(軽易耐熱性試験)の3項目試験に適合し、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収してアキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、また、構造も簡便であり製作コストも安価な消火設備用アキュームレータ、消火設備用アキュームレータを設置した消火装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するために、請求項1の発明は、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液導入口の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液導入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータである。
【0012】
請求項1の発明によれば、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。
【0013】
また、請求項2の発明は、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータである。
【0014】
請求項2の発明によれば、スプリング方式とガス圧併用方式の構成により、2方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。
【0015】
更に、請求項3の発明は、消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の2次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液体の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液体入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置である。
【0016】
請求項3の発明によれば、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収して消火設備用アキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。
【0017】
更に、請求項4の発明は、消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の2次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置である。
【0018】
請求項4の発明によれば、スプリング方式とガス圧併用方式の構成により、2方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応でき、一層、装置配管内の圧力が過度に上昇して消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。
【発明の効果】
【0019】
上記構成によれば、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。そして、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収してアキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。
【0020】
特に、請求項2または請求項4の発明のように、スプリング方式とガス圧併用方式の構成により、2方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の消火設備用アキュームレータの説明図である。
【図2】別の実施形態の消火設備用アキュームレータの説明図である。
【図3】本発明の消火設備用アキュームレータを設置した消火装置の説明図である。
【図4】本願の消火設備用アキュームレータ3,300と、ガス圧方式のもの301との比較図である。
【図5】本発明の加圧力吸収試験の説明図である。
【図6】図5の吸収試験の結果データを吸収容積・作動距離に関して対応表にまとめたものである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
[消火設備用アキュームレータの構成]
図1に基づき、本発明の実施形態である消火設備用アキュームレータを説明する。
【0023】
図1に示すように、消火設備用アキュームレータ3は、両端をフランジ32,33により密封された中空形状のシリンダ31と、一端のフランジ32側に設けられた液導入口41と、シリンダ31内にあって導入された液体(例えば、消火液)を隔離すると共にシリンダ31の内壁に沿って摺動自在であるピストン34と、ピストン34により隔離された液体の反対側にあってピストン34の端面と液導入口41と反対側のフランジ33にその両端を固定されたコイルスプリング35と、を備えている。なお、液導入口41にはPTネジ穴が形成されており、後述する消火設備側の感知ライン配管に接続される。なお、前記液体が導入されていない状態ではコイルスプリング35の付勢により、上フランジ32の内面とピストン34の上面は密着状態にあり、間に液溜まり等の空間部は設けていない。
【0024】
シリンダ31は、例えば、100A(外径114.3mm)ステンレス管を使用する。
【0025】
シリンダ31を挟んで上下フランジ32,33はボルト、ナットで固定されている。また、シリンダ31と上下フランジ32,33との間にも気密を保持するためのフッ素OリングおよびメタルOリングシールが設置されている。更に、シリンダ31の内壁とピストン34との間には気密を保持するためのフッ素OリングおよびメタルOリングシールが設置されている。なお、フッ素Oリングの耐熱温度は、例えば、300℃とする。また、メタルOリングシールの耐熱温度は、材質がSUS321の場合、例えば、870℃とする。
【0026】
シリンダ31,上下フランジ32,33、ピストン34の材質は、ステンレス材質(例えば、SUS304)である。
【0027】
コイルスプリング35は、最大荷重867kgfに設計され、その材質はステンレス材質(例えば、SUS631)である。
【0028】
[別の実施形態である消火設備用アキュームレータの構成]
図2に基づき、別の実施形態である消火設備用アキュームレータを説明する。
【0029】
図2に示すように、消火設備用アキュームレータ300は、両端をフランジ32,33により密封された中空形状のシリンダ31と、一端のフランジ32側に設けられた液導入口41と、他端のフランジ33側に設けられた気体導入口42と、シリンダ内にあって導入された液液体(例えば、消火液)と気体(窒素)Gとを隔離すると共にシリンダ31の内壁に沿って摺動自在であるピストン34と、ピストン34により隔離された気体G側にあってピストン34の端面と気体導入口42側のフランジ33にその両端を固定されたコイルスプリング35と、を備えている。なお、液導入口41にはPTネジ穴が形成されており、後述する消火設備側の感知ライン配管に接続される。なお、前記液体が導入されていない状態ではコイルスプリング35の付勢により、上フランジ32の内面とピストン34の上面は密着状態にあり、その間に液溜まり等の空間部は設けていない。また、気体(窒素)Gによって摺動部分の環境を保証することができる。
【0030】
シリンダ31は、例えば、100A(外径114.3mm)ステンレス管を使用する。
【0031】
気体導入口42は、チャッキ弁36およびチャッキ弁36の先端側の窒素ガス充填口と、窒素ガス充填後に、この窒素ガス充填口を塞ぐ封止栓37と、を備えている。なお、チャッキ弁36は下フランジ33とPTネジを介して着脱自在に接続されている。このように、チャッキ弁36をシリンダ31内に設けたことにより、外部障害に対してチャッキ弁36(すなわち、窒素ガス充填口)を安全に保持することができる。
【0032】
シリンダ31を挟んで上下フランジ32,33はボルト、ナットで固定されている。また、シリンダ31と上下フランジ32,33との間にも気密を保持するためのフッ素OリングおよびメタルOリングシールが設置されている。更に、シリンダ31の内壁とピストン34との間には気密を保持するためのフッ素OリングおよびメタルOリングシールが設置されている。なお、フッ素Oリングの耐熱温度は、例えば、300℃とする。また、メタルOリングシールの耐熱温度は、材質がSUS321の場合、例えば、870℃とする。
【0033】
シリンダ31,上下フランジ32,33、ピストン34の材質は、ステンレス材質(例えば、SUS304)である。
【0034】
シリンダ31,上下フランジ32,33、ピストン34の材質は、ステンレス材質(例えば、SUS304)である。
【0035】
コイルスプリング35は、最大荷重867kgfに設計され、その材質はステンレス材質(例えば、SUS631)である。
【0036】
[消火設備用アキュームレータを設置した消火装置の構成]
図3に基づき、消火設備用アキュームレータを設置した消火装置の構成を説明する。
【0037】
消火設備100は、図3に示すように、消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管55と、この主配管55と各階に分岐する各階配管11と、この各階配管11と分岐し一斉開放弁13を介してフォームヘッド14に消火液を配送する消火用配管15と、一斉開放弁13より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管16上に設けられた感知用スプリンクラーヘッド2と、一斉開放弁13の2次側の感知ライン配管16上に設けられた消火設備用アキュームレータ3(300)と、を備えている。また、主配管55と消火用配管11との分岐近傍には自動警報弁12が設けられている。この自動警報弁12は、感知用スプリンクラーヘッド2の感知度合いにより弁を全開にして、主配管55からの消火液を消火用配管11側に圧送すると共にアラーム(警報サイレン)を発生させる。
【0038】
消火ポンプユニットは、外部よりの給水を貯めておく貯水槽51と、貯水槽51内の水を主配管55を介して圧送するポンプモータ53と、ポンプモータ53を制御するポンプ制御盤52と、火災時においてポンプモータ53と共に消火液(水および消火薬剤:例えば、水成膜泡消火剤)を圧送するための圧力タンク54と、を備えている。また、消火ポンプユニットには、消火薬剤を貯蔵する消火薬剤貯蔵容器56と、この消火薬剤貯蔵容器56と接続すると共に主配管55と接続する貯蔵容器加圧管57および消火薬剤送液管58が設けられている。
【0039】
一斉開放弁13の2次側の感知ライン配管16上に設けられた消火設備用アキュームレータ3(300)は約30m間隔で複数個設置されている。なお、上フランジ32の内面とピストン34の上面との間に液溜まり等の空間部は設けていないので、消火設備用アキュームレータ3(300)は縦位置ばかりではなく横位置に設置しても、液体が均一にピストン34側に導入され、誤動作が生じにくい。
【0040】
[本願の消火設備用アキュームレータの作用]
図4に基づいて、本願の消火設備用アキュームレータ3,300と、ガス圧方式のもの301とを比較する。
【0041】
ガス方式の消火設備用アキュームレータ301は、圧力のバリエーションには対応できるが、圧力が均衡した時、ピストンの動きが鈍くなり、現状復帰が遅れる場合がある。
【0042】
一方、スプリング式の消火設備用アキュームレータ3は、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式消火設備用アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。
【0043】
また、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300は、2方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。
【実施例】
【0044】
図5に基づき、加圧力(4段階の水圧:1.1MPa,1.2MPa,1.3MPa,1.4MPa)の吸収試験について説明する。なお、消火設備用アキュームレータ3,300は、水圧が1.0MPa以下の場合は作動しないように設計されている。消火設備用アキュームレータ3,300は作動するのは、水圧が1.09MPa以上の場合である。
【0045】
この試験では、スプリング式の消火設備用アキュームレータ3およびスプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300を用いて説明する。
【0046】
なお、スプリング式の消火設備用アキュームレータ3およびスプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300の主要仕様は下記の通りである。
【0047】
設計圧力:1.47MPa
最大圧力:1.37MPa
常時圧力:1.09MPa
窒素充填圧力:0.98MPa
体積変化:約500cc
非常時耐熱温度:870℃
常時温度:約20℃
ピストンのストローク:56mm
【0048】
図5(a)に示すように、スプリング式の消火設備用アキュームレータ3は、水圧1.1MPaに対してピストン34が17.6mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン34が23.5mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン34が35.4mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン34が56mm(理論値:57.9mm)作動した。なお、ここではスプリングの荷重を最大の867kgfとした。
【0049】
図5(b)に示すように、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300は、水圧1.1MPaに対してピストン34が22.0mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン34が30.0mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン34が43.8mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン34が56mm(理論値:71.6mm)作動した。なお、ここではスプリングの荷重を600kgfとした。
【0050】
図5(c)に示すように、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300は、水圧1.1MPaに対してピストン34が19.0mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン34が26.4mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン34が38.4mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン34が56mm(理論値:62.7mm)作動した。なお、ここではスプリングの荷重を700kgfとした。
【0051】
図5(d)に示すように、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300は、水圧1.1MPaに対してピストン34が17.0mm作動し、水圧1.2MPaに対してピストン34が30.0mm作動し、水圧1.3MPaに対してピストン34が34.2mm作動し、水圧1.4MPaに対してピストン34が56mm作動した。なお、ここではスプリングの荷重を800kgfとした。
【0052】
図6は、図5の吸収試験の結果データを吸収容積・作動距離に関して対応表にまとめたものである。
【0053】
(試験結果)
スプリング式の消火設備用アキュームレータ3によれば、スプリング式の消火設備用アキュームレータ3は、スプリングの力を利用するので、構造が簡単であり、ガス方式消火設備用アキュームレータのようにピストンの動きが鈍くならず、現状復帰が早いといった効果がある。
【0054】
また、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300によれば、2方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応できる。特に、スプリング荷重800kgfの消火設備用アキュームレータ300(図5(d))は、水圧1.4MPaに対してピストン34がストローク56mm内で高圧力変化を吸収できる。
【0055】
上記試験結果から、消火設備用アキュームレータ3を設置した消火装置の場合、火災等により高温となったときなどに、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収して消火設備用アキュームレータの使用圧力を逃がすことができ、消火装置自体が破損することを防止でき、装置の誤動作を防止できる。
【0056】
また、スプリング方式とガス圧併用方式の消火設備用アキュームレータ300を設置した消火装置の場合、2方式の相乗効果で、様々な圧力のバリエーションに対応でき、一層、異常な高圧力変化を吸収でき、消火装置の誤動作を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明は、スプリンクラー設備や泡系消火設備において、配管内で発生する異常な高圧力変化を吸収する用途等に好適な消火設備用アキュームレータ技術に利用可能である。
【符号の説明】
【0058】
1 感知ライン配管
2 感知用スプリンクラーヘッド
3 消火設備用アキュームレータ
4 手動起動装置
11 各階配管
12 アラーム弁
13 一斉開放弁
14 フォームヘッド
15 消火用配管
16 感知ライン配管
31 シリンダ
32 上フランジ
33 下フランジ
34 ピストン
35 コイルスプリング
36 チャッキ弁
37 封止弁
38 連結装置
41 液導入口
42 気体導入口
50 消火ホンクユニット
51 貯水槽
52 ポンプ制御盤
53 ポンプモータ
54 圧力タンク
55 主配管
56 消火薬剤貯蔵容器
57 貯蔵容器加圧配管
58 消火薬剤送出配管
100 低発泡装置
301 ガス圧方式消火設備用アキュームレータ
302 スプリング方式消火設備用アキュームレータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液導入口の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液導入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータ。
【請求項2】
両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えた消火設備用アキュームレータ。
【請求項3】
消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の2次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体を隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された液体の反対側にあって前記ピストンの端面と前記液体入口と反対側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置。
【請求項4】
消火ポンプユニットと、この消火ポンプユニットと接続し消火液を配送する主配管と、この主配管と分岐し一斉開放弁を介してフォームヘッドに前記消火液を配送する消火用配管と、前記一斉開放弁より分岐した感知ライン配管と、この感知ライン配管上に設けられた感知用スプリンクラーヘッドと、前記一斉開放弁の2次側の感知ライン配管上に設けられた消火設備用アキュームレータとを備えた消火装置であって、
前記消火設備用アキュームレータは、両端をフランジにより密封された中空形状のシリンダと、一端のフランジ側に設けられた液導入口と、他端のフランジ側に設けられた気体導入口と、前記シリンダ内にあって導入された液体と気体とを隔離すると共に前記シリンダの内壁に沿って摺動自在であるピストンと、前記ピストンにより隔離された気体側にあって前記ピストンの端面と前記気体導入口側のフランジにその両端を固定されたコイルスプリングと、を備えていることを特徴とする消火設備用アキュームレータを設置した消火装置。

【図1】
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【図3】
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【図6】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−241956(P2011−241956A)
【公開日】平成23年12月1日(2011.12.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−116845(P2010−116845)
【出願日】平成22年5月21日(2010.5.21)
【出願人】(598028349)株式会社サタコ (10)
【Fターム(参考)】