JP2000002352A - 自動閉止弁付定流量弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動操作により止水する機能と、一定流量を
吐出する機能と外部圧力（または差圧）に応じて自動的
に閉弁する機能の３機能を備えた弁装置を提供する。 【解決手段】 流入孔２９を開閉する開閉弁２１と、制
御作動範囲内において一定の流量を排出する定流量弁２
２と、この定流量弁２２を開閉する自動閉止弁２３とを
一体的に設ける。定流量弁２２と自動閉止弁２３は１つ
のハウジング４０内に組み込まれている。このハウジン
グ４０は開閉弁２１のハウジング２４に取付けられる
と、弁体２５を押上げて開閉弁２１を開弁させる。自動
閉止弁２３は、通常開弁状態に保持されており、二次側
流体圧力Ｐ2 が設定圧以下（または一次側流体圧力Ｐ1
と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧以上）
になると自動的に動作して閉弁し、定流量弁２２を閉弁
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海水を淡水化する
施設の取水設備などに用いられる自動閉止弁付定流量弁
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大都会、砂漠等においては、渇水
対策として水資源、特に飲料水の確保が重要な課題とさ
れ、海水を淡水化する施設の建設が注目されている。海
水を淡水化するには、海から取水した原水を予め濾過槽
によって機械的に濾過してプランクトン、海藻、塵埃等
の異物を取り除いた後、蒸発、逆浸透法等の海水処理を
施すことにより海水中に含まれているカルシウム、臭
素、マグネシウム、ホウ素、塩素等の懸濁物質を除去し
て淡水化する。

【０００３】濾過槽としては、通常海岸に近い陸地に広
い敷地を確保して建設されるが、環境問題、漁業権問題
等が起こり易いことから、最近では濾過槽を海底に埋設
する方式が研究されている。海底に濾過槽を埋設する
と、環境問題、漁業権問題等を解消することができるば
かりか、陸地に広い敷地を確保する必要がないので、都
会に近い海岸の海底であっても埋設できる利点がある。
また、海底の砂、砂利、土、岩盤等（以下、海底の砂
利、岩盤等という）を透過して一次的に濾過された海水
を濾過槽で二次的に濾過すればよいため、濾過材の使用
量を大幅に削減できる。さらに、濾過槽は二次的に濾過
された海水を弁装置によって取り込むため、弁装置への
異物の付着、堆積等が少なく、弁装置を長期間にわたっ
て使用できるという利点もある。

【０００４】このような濾過槽に用いられる弁装置にお
いては、手動操作により止水する機能を備えているこ
と、一定流量を吐出する機能を備えていること、濾
過槽内圧力（または差圧）に応じて自動的に閉弁する機
能を備えていること、の三つの要件を満たすものである
ことが要求される。その理由を以下に述べる。

【０００５】海底に埋設される濾過槽の場合は、濾過さ
れた海水を槽壁から取り込む。そのため、槽壁に取水口
を設け、この取水口を濾過材で覆い弁装置を組込む。そ
の場合、海底をシールド掘削機によって掘削しつつセグ
メントを順次組立てて濾過槽を施工していくと、海水が
取水口から濾過槽内に浸入して施工することができなく
なる。そのため、濾過槽の施工工事が完了し、濾過槽を
使用するまでは弁装置によって取水口を完全に止水して
おく必要がある。したがって、手動操作による止水機
能は、濾過槽の施工時に要求されるものである。

【０００６】濾過槽の使用中は、槽外となる一次側（以
下、単に一次側という）と槽内である二次側（以下、単
に二次側という）位の圧力差（差圧）によって濾過槽内
に浸入する海水の流量が変化する。差圧が小さければ海
水の浸入は少なく、差圧が大きくなると海水の浸入は多
くなる。一次側の圧力は、濾過槽に加わる外部圧力で、
海面までの高さや海底の砂利、岩盤等の浸透抵抗等によ
って変化する。二次側の圧力は濾過槽内の圧力で、貯水
量によって変化する。そのため、一次側もしくは二次側
の圧力が変動しても圧力差（差圧）が一定範囲内であれ
ば一定流量を吐出する弁であることが必要である。

【０００７】また、作業者が定期的あるいは必要に応じ
て濾過槽内に入って弁装置や濾過材を保守点検したり交
換したりあるいは弁装置の作動チェックを行う際には、
弁装置を閉弁し濾過槽内の海水を一時的に排水する必要
がある。そのため、弁装置は、手動操作によって開閉さ
れるものであるよりも、むしろ自動的に開閉する機能を
備えたものであることが好ましい。その場合、自動的に
開閉させる最も簡単で確実な方法は、濾過槽内圧力（ま
たは差圧）または空気等を用いた外部遠隔操作による方
法である。遠隔操作によって自動的に開閉する弁として
は電磁弁が知られている。しかし、電磁弁の場合は、配
線したり電源を必要とするため安全上およびコスト上濾
過槽に用いるには不適である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように海底に
埋設される濾過槽においては、弁装置として、第１に手
動操作により止水する機能を備えていること、第２に一
定流量を吐出する機能を備えていること、第３に濾過槽
内圧力（または差圧）または空気等を用いた外部遠隔操
作｛以下、濾過槽内圧力（または差圧）等という｝に応
じて自動的に閉弁する機能を備えたものを用いることが
不可欠とされる。しかしながら、従来の弁装置は、いず
れも一定流量を調整する機能のみを備えた単機能型また
は手動操作による止水機能と流量調整機能を備えた二機
能型、あるいはそれらとストレーナを組合わせた多機能
型のものばかりであり（例：特開昭６０−２２７０６８
号公報、実用新案登録番号第３０１８８４７号公報
等）、上記三つの機能要件を備えた多機能型の弁装置
（以下、このような弁装置を自動閉止弁付定流量弁装置
という）は未だ存在していなかった。

【０００９】本発明は上記した要請に応えるべくなされ
たもので、その目的とするところは、手動操作により止
水する機能と、一定流量を吐出する機能と濾過槽内圧力
（または差圧）等に応じて自動的に閉弁する機能の三機
能を備えた全く新規な自動閉止弁付定流量弁装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、流入孔を開閉する開閉弁と、この開閉
弁の下流側に配置された定流量弁と、この定流量弁の下
流側に配置され前記定流量弁の流出孔を開閉する自動閉
止弁とを一体的に備えたことを特徴とする。第１の発明
においては、開閉弁は閉止された状態において流入孔を
閉止し止水する。定流量弁は、一次側の流体圧力が変動
しても二次側との圧力差が一定範囲内であれば一定の流
量を吐出する。自動閉止弁は自動的に動作して定流量弁
を閉弁する。

【００１１】第２の発明は、上記第１の発明において、
前記自動閉止弁は、二次側の流体圧力が設定圧以下にな
ると自動的に動作して定流量弁を閉弁することを特徴と
する。第２の発明においては、自動閉止弁は通常不動作
状態（開弁状態）に保持されているので、定流量弁は一
定の流量を吐出し続ける。二次側の流体圧力が設定圧以
下になると、自動閉止弁は自動的に動作して定流量弁を
閉止する。

【００１２】第３の発明は、上記第１または第２の発明
において、前記定流量弁と自動閉止弁は１つのハウジン
グ内に組み込まれ、このハウジングの内部は、定流量弁
が組み込まれる第１の弁室と、自動閉止弁が組み込まれ
る第２の弁室と、一次側流体圧力等の一定に近い圧力が
導かれる圧力室とを備え、前記自動閉止弁を強制的に開
閉する手段を設けたことを特徴とする。第３の発明にお
いては、二次側の流体圧力が設定圧以下になると、自動
閉止弁は自動的に動作して定流量弁の流出孔を閉止す
る。強制的に開閉する手段を操作すると、自動閉止弁は
強制的に動作して不動作状態に戻り定流量弁の流出孔を
開弁する。

【００１３】第４の発明は、上記第１の発明において、
前記自動閉止弁は、遠隔操作等の外部からの操作力によ
って動作されることにより前記定流量弁を閉弁すること
を特徴とする。第４の発明においては、自動閉止弁は外
部からの操作力によって動作され、定流量弁を閉弁す
る。

【００１４】第５の発明は、上記第１の発明において、
外部から空気等が流入孔に供給される給気口を有するこ
とを特徴とする。第５の発明においては、給気口から空
気等を導入することによって空気等を一次側へ逆流さ
せ、濾過槽や、砂利、岩盤等の洗浄（いわゆる逆洗）を
行うことができる。空気以外のガスとしては、窒素ガ
ス、水素等が考えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本発明の第１の実施
の形態を示す図で、図１は海水淡水化施設の取水設備を
示す概略断面図、図２は同取水設備の外観斜視図、図３
は取水設備の断面図、図４は自動閉止弁付定流量弁装置
の断面図である。これらの図において、１は海底の砂
利、岩盤等で一次濾過された海水２Ａを機械的に濾過す
る濾過槽、３は濾過槽１内の二次濾過された海水２Ｂを
逆浸透法等によって淡水化する海水淡水化処理施設であ
る。４は濾過槽１内の二次濾過された海水２Ｂを海水淡
水化処理施設３に送給する水中ポンプ、５は配管、６は
海底、７は海面、８は立坑、Ｈ1 は海水の水頭圧、Ｈ2
は立坑８内の海水２Ｂの水頭圧、Ｈ3 は濾過槽１内の水
頭圧である。

【００１６】プランクトン、海藻、塵埃等の異物を含ん
だ海水２は、海底６の砂、砂利等を透過することにより
一次的に濾過される。この一次濾過された海水２Ａは、
さらに、濾過槽１によって二次的に濾過された後、濾過
槽１内に貯留される。なお、逆浸透法とは、水は通すが
塩分は通し難いという逆浸透膜の性質を利用して海水に
高い圧力を加え、逆浸透膜を通過させることにより、海
水を淡水化する方法である。

【００１７】前記濾過槽１は、立坑８を掘削後、海底に
シールド掘削機によって掘削されたトンネル内に例えば
６分割された円弧状のセグメント１０を順次円筒状に組
み立てて行くことにより陸上部９から海底６に向かって
施工されている。濾過槽１の大きさとしては、例えば長
さＬが約１ｋｍ、内径ｄが約３ｍ程度である。

【００１８】図２〜図４において、前記セグメント１０
は、コンクリート製で、中央に二次濾過された海水２Ｂ
を濾過槽１内に取り込むための取水口１１を有し、ま
た、外周面中央には一次濾過された海水２Ａを二次的に
濾過するフィルタ１３が取付けられている。フィルタ１
３は、前記セグメント１０の外周面に形成したフィルタ
用凹部１２内に収納され、前記取水口１１を覆ってい
る。取水口１１の穴径は、例えば１００〜１２０ｍｍ程
度で、外側開口部に大径穴部１１Ａが設けられている。

【００１９】図４において、さらに前記取水口１１の内
部には、自動閉止弁付定流量弁装置（以下、弁装置と称
する）１５が取付部材１６を介して組み込まれている。
取付部材１６は、耐海水材料、例えばＢＣ６またはＳＣ
Ｓ１４等によって有底円筒状に形成されて前記取水口１
１の大径穴部１１Ａに嵌合され、底面には前記弁装置１
５が取付けられるねじ孔１７が形成されている。

【００２０】前記弁装置１５としては、上記した通り三
つの機能、すなわち手動操作により止水する機能、
一定流量を吐出する機能および濾過槽内圧力（または
差圧）等に応じて自動的に閉弁する機能を備えているこ
とが要求される。そのため、開閉弁２１、定流量弁２２
および自動閉止弁２３を一体的に備え、多機能型の複合
弁を構成している。

【００２１】前記開閉弁２１は、前記取付部材１６のね
じ孔１７に濾過槽１の内部側から螺合されたハウジング
２４と、このハウジング２４内に軸線方向に移動自在に
嵌挿された弁体２５とを備えている。ハウジング２４
は、両端が開放された筒状体からなり、外周には前記ね
じ孔１７に螺合する雄ねじ２６が形成され、内部の中間
部にはハウジング２４内を外側室２７ａと内側室２７ｂ
に仕切る仕切壁２８が一体に設けられている。仕切壁２
８の中央には前記弁体２５が貫通する流入孔２９が形成
され、またこの流入孔２９の外側室２７ａ側の開口部に
は、開閉弁２１の閉弁時に弁体２５が着座する着座面３
０が形成されている。なお、内側室２７ｂは、内周面に
雌ねじ３１が形成され、後述するハウジング４０の取付
孔を形成している。

【００２２】前記弁体２５は、前記流入孔２９に挿通さ
れ内側室２７ｂ内に位置する棒状の本体２５Ａと、この
本体２５Ａの基端部に一体に設けられ前記外側室２７ａ
内に位置する大径部２５Ｂとで構成されている。本体２
５Ａの先端部外周面には、Ｅリング３２が装着されてお
り、このＥリング３２と前記仕切壁２８との間には弁体
２５を内側室２７ｂ方向、言い換えれば開閉弁２１が閉
弁する方向に付勢する付勢手段としての渦巻きばね３３
が弾装されている。本体２５Ａと大径部２５Ｂとの間に
は環状溝３４が形成され、この環状溝３４にＯリング３
５が嵌着されている。Ｏリング３５は開閉弁２１が閉弁
したとき、前記弁座３０に着座し、流入孔２９を液密に
閉止する。大径部２５Ｂの外周には、海水２Ｂの通路を
形成する複数の溝３６が周方向に等間隔をおいて軸線方
向に形成されている。

【００２３】このような開閉弁２１は、図７に示すよう
に閉弁した状態で予めセグメント１０内に取付部材１６
を介して一体的に取付けられ、ゴムキャップ３７によっ
てハウジング２４の内側室２７ｂを液密に閉塞してい
る。この状態においてセグメント１０をシールド掘削機
によって順次連結することにより濾過槽１が施工され
る。この施工において、開閉弁２１はＯリング３５が渦
巻きばね３３の弾力によって弁座３０に押し付けられる
ことにより閉弁しているため、二次濾過された海水２Ｂ
が流入孔２９を通って濾過槽１内に流入することはな
い。そして、濾過槽１の施工が完了した後、前記ゴムキ
ャップ３７を外し、定流量弁２２を図４に示すように自
動閉止弁２３と共に取付けると、開閉弁２１を後述する
ように開弁させることができる。なお、後述の自動閉止
弁２３の作動機能により図４に示すように開閉弁２１に
予め定流量弁２２を自動閉止弁２３と共に取付けたまま
セグメント１０を施工しても差し支えない。

【００２４】前記定流量弁２２と自動閉止弁２３は１つ
のハウジング４０を共有しており、定流量弁２２が前記
開閉弁２１の下流側に、自動閉止弁２３が定流量弁２２
の下流側に位置している。

【００２５】前記ハウジング４０は、両端が開放する筒
体４０Ａと、この筒体４０Ａの自動閉止弁２３側の開口
部をシール部材を介して液密に閉止する蓋体４０Ｂとで
形成されている。蓋体４０Ｂはねじ４１によって筒体４
０Ａに固定されている。筒体４０Ａの前記蓋体４０Ｂと
は反対側の開口端部外周面には雄ねじ４２が形成されて
いる。この雄ねじ４２を前記開閉弁２１のハウジング２
４に設けたねじ孔３１に螺合して両ハウジング２４，４
０を結合することにより、前記弁装置１５が組立てられ
ると同時に前記開閉弁２１がハウジング４０によって開
弁される。すなわち、ハウジング４０をハウジング２４
のねじ孔３１に一定量ねじ込むと、ハウジング４０の開
閉弁２１側の開口端面４３に一体に突設した突起部４４
（図５参照）が前記Ｅリング３２を渦巻きばね３３の弾
発力に抗して押し上げるため、弁体２５がフィルタ１３
方向に移動してＯリング３５を着座部３０から離間さ
せ、流入孔２９を開く。したがって、開閉弁２１は開弁
し、ハウジング４０を取り外さない限り閉弁することは
ない。

【００２６】前記突起部４４は、周方向に等分割された
複数個の円弧状分割片４４ａによって前記Ｅリング３２
と略同一の外径を有する円筒状に形成され、これら分割
片４３ａ間の隙間４５によって両ハウジング２４，４０
の内部が連通している。したがって、二次濾過された海
水２Ｂは開閉弁２１の流入孔２９および前記隙間４５を
通ってハウジング４０内に流入する。

【００２７】前記ハウジング４０の内部には、流入孔４
６と、前記定流量弁２２が組み込まれる第１の弁室４７
と、自動閉止弁２３が組み込まれる第２の弁室４８およ
び圧力室５０が軸線方向に形成されている。流入孔４６
と第１の弁室４７は互いに連通し、第１の弁室４７と第
２の弁室４８は、自動閉止弁２３によって開閉され、通
常時は自動閉止弁２３が不動作状態（開弁状態）に保持
されることにより図４に示すように互いに連通してい
る。言い換えれば、定流量弁２２の流出孔は開放してい
る。

【００２８】前記第２の弁室４８と圧力室５０はダイヤ
フラム５１によって仕切られている。また、第２の弁室
４８は筒体４０Ａに設けた複数の連通孔４９によってハ
ウジング４０の外部と連通し、流入孔４６と圧力室５０
は連通管（連通路）５２によって接続されている。さら
に、連通管５２の途中には、自動閉止弁２３を強制的に
開閉する手段としての三方弁５３が取付けられている。
この三方弁５３は、通常流入孔４６と圧力室５０を連通
させているが、弁装置１５の作動チェック時にハンドル
５４によって切り替えられると、図８に示すように流入
孔４６と圧力室５０との連通を遮断し、圧力室５０をハ
ウジング４０の外部に連通させる。なお、本実施の形態
においては、連通管５２によって流入孔４６と圧力室５
０を連通する連通路を形成したが、これに限らずハウジ
ング４０の厚み内に連通路を形成することも可能であ
る。

【００２９】前記定流量弁２２は、前記第１の弁室４７
に嵌合されたガイド５７と、このガイド５７内に進退自
在に組み込まれたニードル５８と、このニードル５８を
開弁方向に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね５
９とを備えている。

【００３０】前記ガイド５７は筒状体に形成され、開閉
弁２３側の開口部内にノズル６０が嵌合されている。ノ
ズル６０の穴６１の上流側開口部は、所定の曲線を描く
ようにラッパ状に拡径した形状に形成されている。な
お、ノズル６０の孔６１は、定流量弁２２の流出孔を形
成している。

【００３１】前記ニードル５８は、図６に示すようにノ
ズル６０の穴６１の下流側開口部の穴径より小さい外径
を有する一端が開放した筒状体に形成され、ガイドピン
６３に摺動自在に嵌装されている。また、ニードル５８
は前記圧縮コイルばね５９の一端を受け止めるリング６
４を一体に有している。このリング６４は、ニードル５
８の基端部外周面に放射状に設けた複数のアーム６５に
よってニードル５８に連結されている。

【００３２】前記ガイドピン６３は、固定リング６６を
一体的に有し、この固定リング６６は前記ガイド５７の
ノズル６０とは反対側の開口部に嵌合され、かつ係合片
６７によってガイド５７からの抜けが防止されている。
また、固定リング６６は、前記リング６４が接触するこ
とにより前記ニードル５８の開弁方向への移動を制限す
るストッパとして機能する。そして、この固定リング６
６は、前記ガイドピン６３の外周面に放射状に突設した
複数本のアーム６８を介してガイドピン６３の基部に連
結されている。なお、ガイドピン６３と固定リング６６
とを連結するアーム６８間の隙間およびニードル５８と
リング６４を連結するアーム６５間の隙間は、海水２Ｂ
の通路を形成している。さらに、前記ばね５９以外は、
摺動抵抗の少ないエンジニアリングプラスチック材料で
形成され、耐熱性、耐摩耗性、耐久性に優れている。

【００３３】このような定流量弁２２は、一次側の流体
圧力Ｐ1 （海水の水頭圧Ｈ1 ）が変動しても二次側の流
体圧力Ｐ2 （立坑内の海水の水頭圧Ｈ2 ）との差圧（Ｐ
１−Ｐ2 ）が制御作動範囲内であれば、その差圧に応じ
てニードル５８がガイドピン６３に沿って移動してノズ
ル６０の穴６１の断面積を変化させることで自動的に一
定流量を吐出し続ける。すなわち、一次側と二次側の流
体圧力の圧力差（差圧）が小さいとき、ニードル５８は
図４、図６に示す位置で平衡が保たれている。このと
き、穴６１の海水２Ｂが通過し得る断面積（通過面積）
は大きい。差圧が増大すると、ニードル５８は圧縮コイ
ルばね５９に抗して穴６１の中に移動してこの位置で平
衡が保たれる。このとき、穴６１の通過面積は減少して
流体抵抗が大きくなり、吐出量を制限する。その結果、
流量は常に一定に保たれる。

【００３４】図４において、前記自動閉止弁２３は、前
記第２の弁室４８と前記圧力室５０を仕切るダイヤフラ
ム５１と、このダイヤフラム５１に固定され第２の弁室
４８内に位置する弁体７０と、この弁体７０を圧力室５
０方向（開弁方向）に付勢する付勢手段としての圧縮コ
イルばね７１とを備えている。弁体７０は、円柱状に形
成された本体７０Ａと、この本体７０Ａの基端部外周面
に一体に設けられた筒部７０Ｂとからなり、この筒部７
０Ｂ内に前記圧縮コイルばね７１の一端部が挿入されて
いる。圧縮コイルばね７１の他端は、前記ノズル６０の
下面に圧接している。定流量弁２２は、リング７２で第
１の弁室４７内に保持されている。

【００３５】このような自動閉止弁２３は、一次側流体
圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧が設定圧以上にな
ると自動的に動作し、定流量弁２２の流出孔６１を開閉
する。すなわち、弁装置１５が作動状態にある通常時に
おいては、図４に示すようにダイヤフラム５１が圧力室
５０の底面に密着して弁体７０をガイド５７の下方に離
間させている。したがって、この状態において、自動閉
止弁２３は開弁状態にあり、定流量弁２２を開弁させて
いる。

【００３６】この状態において、定流量弁２２を通った
海水２Ｂは第２の弁室４８−連通孔４９−取水孔１１を
通り濾過槽１内に貯留される。一次側流体圧力Ｐ1 と二
次側流体圧力Ｐ2 の差圧が設定圧以上（例えば、２ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 以上）になると、ダイヤフラム５１は圧力室
５０に加えられている一次側流体圧力Ｐ1 により図９に
示すように圧縮コイルばね７１の弾力に抗して押し上げ
られ、弁体７０をガイド５７の下面に接触させてノズル
６０の穴、すなわち流出孔６１を閉止する。一次側流体
圧力Ｐ1 が一定の場合、後述のごとく二次側流体圧力Ｐ
2 を下げることで差圧が大きくなるので、二次側流体圧
力Ｐ2 を下げると考えてもよい。したがって、自動閉止
弁２３は二次側流体圧力Ｐ2 （または一次側流体圧力Ｐ
1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 ）により定流
量弁２２を自動的に閉弁する。この自動閉止弁２３の動
作点は、圧縮コイルばね７１の弾力を変えることによっ
て可変することができる。

【００３７】このような弁装置１５にあっては、開閉弁
２１、定流量弁２２および自動閉止弁２３を一体的に備
えることにより、上記した三つの機能、すなわち手動
操作により止水する機能、一定流量を吐出する機能お
よび濾過槽内圧力（または差圧）等に応じて自動的に
閉弁する機能を有する多機能型の複合弁を構成している
ので、特に海底埋設型の濾過槽１に使用して好適であ
る。すなわち、開閉弁２１を閉弁した状態でセグメント
１０に取付け、このセグメント１０を組み立てて濾過槽
１を施工する際には、海水が濾過槽１内に浸入するのを
確実に防止することができる。

【００３８】また、開閉弁２１は濾過槽１の施工が終了
した後に定流量弁２２と自動閉止弁２３が取付けられる
ことにより自動的に開弁されるので、作業者がレバー操
作等によって開閉弁２１を開弁させる必要がなく、開閉
弁２１の構造を簡素化することができる。さらに、定流
量弁２２は開閉弁２１に対して着脱可能に取付けられる
ので、流量の異なる定流量弁との交換が容易である。

【００３９】また、自動閉止弁２３は二次側流体圧力Ｐ
2 が設定圧以下（または、一次側流体圧力Ｐ1 と二次側
流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧以上）になると
自動的に動作して定流量弁２２を閉弁するので、弁装置
１５の保守点検、作動チェック、弁の交換等を行うため
に濾過槽１内に入る際、作業者がその都度自動閉止弁２
３を動作させる必要がなく、また濾過槽１内の海水２Ｂ
を迅速に排水することができる。すなわち、水中ポンプ
４によって立坑８内の海水２Ｂを通常より急速に多く排
水し海水２Ｂの高さＨ2 が一定高さまで低下させると、
二次側流体圧力Ｐ2 が下がる（または一次側流体圧力Ｐ
1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧力以
上）ため、自動閉止弁２３は自動的に動作して定流量弁
２２を閉弁する。したがって、それ以後は一次濾過され
た海水２Ａはフィルタ１３および弁装置１５を通って濾
過槽１内に浸入することができず、濾過槽１内の海水２
Ｂを迅速かつ完全に排水することができる。

【００４０】図１０は具体的な数値による作動性能の例
を示すもので、一次側流体圧力Ｐ1＝３ｋｇｆ／ｃｍ²
（Ｈ1 ＝３０ｍ）、二次側流体圧力Ｐ2 （作動範囲）＝
１．２〜２．５ｋｇｆ／ｃｍ² （Ｈ2 ＝１２〜２５
ｍ）、差圧Ｐ1 −Ｐ2 ＝０．５〜１．８ｋｇｆ／ｃｍ
² 、自動閉止弁設定圧力Ｐ2 ＝０．７ｋｇｆ／ｃｍ²
（Ｈ2＝７ｍ）または自動閉止弁閉止差圧２．３ｋｇｆ
／ｃｍ² である。

【００４１】また、濾過槽１内の海水２Ｂを完全に排水
した後、弁装置１５の作動チェックを行う際には、自動
閉止弁２３を強制的に開閉する手段、例えば三方弁５３
を図８に示すように切り替えて圧力室５０を大気開放さ
せればよい。圧力室５０を大気開放すると、圧力室５０
は大気圧Ｐ0 になるため、弁体７０が圧縮コイルばね７
１の弾力により下降して自動閉止弁２３が開弁し、定流
量弁２２を開弁する。したがって、フィルタ１３によっ
て二次濾過された海水２Ｂは、開閉弁２１および定流量
弁２２を通って濾過槽１内に吐出し、これによって弁装
置１５が正常に動作するか否かをチェックすることがで
きる。作動チェックが終了した後は、レバー５４によっ
て三方弁５３を元の状態に切り替えればよい。三方弁５
３を切り替えると、一次側流体圧力Ｐ1 が圧力室５０に
再び導かれるため、自動閉止弁２３は自動的に動作して
図９に示す閉弁状態に戻り、定流量弁２２を閉弁する。

【００４２】弁装置１５の保守点検、作動チェック、弁
の交換等が終了した後、濾過槽１を元の状態に戻すに
は、図示しない別の系統から陸上のポンプ等によって濾
過槽１内に水を供給すればよい。水を所定量供給する
と、二次側流体圧力Ｐ2 が高くなり、一次側流体圧力Ｐ
1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧以下
になるため、自動閉止弁２３は自動的に動作して開弁
し、定流量弁２２を開弁する。したがって、弁装置１５
が動作状態となり、二次濾過された海水２Ｂが弁装置１
５を通って濾過槽１内に貯留される。その後、水中ポン
プ４によって立坑８内の水頭圧Ｈ2 をある範囲、例えば
前述した例のごとくＨ2 ＝１２〜２５ｍにしながら海水
２Ｂを汲み出す。

【００４３】さらに、給気口８０を流入孔４６と連通す
るように形成しておき、濾過槽１内の海水２Ｂを完全に
排水した状態で、給気口８０から一次側流体圧力Ｐ1 よ
り高い空気等８１を定流量弁２２に供給すると、この空
気等８１は開閉弁２１、フィルタ１３を通り海底の砂
利、岩盤等を逆に通過するので、フィルタ１３に付着し
た塵埃等を洗浄することができる（逆洗）。

【００４４】図１１は本発明に係る自動閉止弁付定流量
弁装置の第２の実施の形態を示す断面図である。なお、
図１〜図９に示した構成部材と同一のものについては同
一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。本実施
の形態においては、定流量弁２２と自動閉止弁２３のハ
ウジング構造と自動閉止弁２３の構造および自動閉止弁
２３を二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧Ｐ0 との差圧Ｐ2 −
Ｐ0 が設定圧以下になると自動的に動作するようにした
点が上記した実施の形態と異なっている。

【００４５】定流量弁２２と自動閉止弁９５のハウジン
グ９０は、軸線方向に２分割された第１、第２の筒体９
０Ａ，９０Ｂをダイヤフラム９１を介して嵌合し、ねじ
９２によって一体的に結合することにより形成されてい
る。第１の筒体９０Ａの内部には、流入孔４６、第１の
弁室４７および第２の弁室４８が形成され、また周面に
は第２の弁室４８を外部に連通する連通孔４９が形成さ
れている。第１の筒体９０Ｂの内部には大気圧の下で組
立てられることにより封入された大気圧室９３が形成さ
れ、この大気圧室９３は前記ダイヤフラム９１およびＯ
リング１０２等によって前記第２の弁室４８、すなわち
濾過槽内圧力Ｐ2 から完全に仕切られ、ダイヤフラム９
１の動きによって若干の圧力変化はあるものの略大気圧
Ｐ0 （以下、大気圧Ｐ0 という）に保持されている。

【００４６】前記自動閉止弁９５は、前記ダイヤフラム
９１と、このダイヤフラム９１の下面側に一体的に取付
けられたカップ状のガイド部材９６と、前記ダイヤフラ
ム９１を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね９９とを備
え、前記ガイド部材９６が前記第２の筒体９０Ｂ内に摺
動自在に嵌挿されている。また、ダイヤフラム９１の表
面側中央部には円板状の厚肉部９１Ａが一体に突設さ
れ、この厚肉部９１Ａの外周および下面を皿部材９７に
よって覆っている。厚肉部９１Ａは自動閉止弁９５が動
作した時、前記第１の弁室４７の下端側開口部、すなわ
ち流入孔４６とは反対側の開口部に密接され、これによ
って定流量弁２２を閉弁する。第１の弁室４７の下端側
の開口部には、断面形状が山形の環状突起９８が一体に
突設されており、この環状突起９８が厚肉部９１Ａに食
い込むことにより、厚肉部９１Ａによるシール性能を高
めるようにしている。前記皿部材９７は、厚肉部９１Ａ
が第１の弁室４７の下端側の開口部に押し付けられたと
きの径方向および厚み方向の変形を防止する。

【００４７】このような自動閉止弁９５は、二次側流体
圧力Ｐ2 が設定圧以下（または二次側流体圧力Ｐ2 と大
気圧Ｐ0 との差圧Ｐ2 −Ｐ0 が設定圧以下、例えば１ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 以下）になると、ダイヤフラム９１が圧縮
コイルばね９９によって押し上げられるため、図１２に
示すように自動的に動作して閉弁し、定流量弁２２を閉
弁する。

【００４８】前記第２の筒体９０Ｂには、弁装置１２０
の作動チェック時に前記自動閉止弁９５を強制的に動作
させる開閉手段１００が取付けられている。この開閉手
段１００は、前記第２の筒体９０Ｂの下面に形成したね
じ孔１０１に前記Ｏリング１０２を介してねじ込まれ、
ナット１０３によって固定された筒体１０４と、この筒
体１０４内に摺動自在に嵌挿されたロッド１０５と、こ
のロッド１０５を上下動させる回動レバー１０６とを備
えている。前記筒体１０４は、前記大気圧室９３内に前
記圧縮コイルばね９９と共に挿入されている。この圧縮
コイルばね９９は、２つのばね受け部材１０８、１１０
間に弾装され、前記ダイヤフラム９１を閉弁方向に付勢
している。一方のばね受け部材１０８は、前記ガイド部
材９６の下面に固定されている。他方のばね受け部材１
１０は、前記筒体１０４に螺合されている。また、この
ばね受部材１１０は、外周に設けた溝１１２と、前記第
２の筒体９０Ｂの内周面に突設した軸線方向の突状体１
１３との係合によって回転が阻止されている。

【００４９】前記ロッド１０５の内端は、前記ばね受け
部材１０８の上方に突出し、その突出端部にロッド１０
５の外径より大きな押圧部１１４が一体に突設されてい
る。この押圧部１１４は、ロッド１０５が筒体１０４か
ら抜けるのを防止する機能と、前記ダイヤフラム９１を
押し上げる機能を有している。ロッド１０５の下端は前
記筒体１０４より第２の筒体９０Ｂの外部に突出し、そ
の突出端部に前記回動レバー１０６が取付けられてい
る。回動レバー１０６は、通常時において図１１に示す
ように略水平に保持されて筒体１０４と離間しており、
自動閉止弁９５が二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧Ｐ0 との
差圧Ｐ2 −Ｐ0 によって自動的に動作し定流量弁２２を
閉弁した時に図１２に示すように上昇して筒体１０４の
下面に接触する。そして、この自動停止状態において、
回動レバー１０６を図１３に示すように反時計方向に略
９０度回動させて垂直にすると、回動レバー１０６の先
端面が筒体１０４の下面に当たってロッド１０５を引き
下げるため、ダイヤフラム９１が第１の弁室４７の下端
側開口部から離間して自動閉止弁９５を不動作状態に戻
し、定流量弁２２を開弁することができる。

【００５０】なお、開閉弁２１と定流量弁２２は、上記
した実施の形態と全く同じであるため、その説明を省略
する。

【００５１】このような弁装置１２０においても、二次
側流体圧力Ｐ2 が設定圧以下（または二次側流体圧力Ｐ
2 と大気圧Ｐ0 の差圧Ｐ2 −Ｐ0 が設定圧以下）になる
と自動的に動作して定流量弁２２を閉弁する自動閉止弁
９５を備えているので、上記した実施の形態と同様に弁
装置の保守点検、作動チェック、弁の交換等を行うため
に濾過槽内に入る際に、作業者がその都度自動閉止弁９
５を動作させる必要がなく、また濾過槽１内の海水２Ｂ
を迅速に排水することができる。すなわち、ポンプ４に
よって濾過槽１内の海水２Ｂを急速に排水し海水２Ｂの
高さが一定高さまで低下すると、二次側流体圧力Ｐ2 と
大気圧室９３内の大気圧Ｐ0 の差圧Ｐ2−Ｐ0 が設定圧
以下になるため、自動閉止弁９５が自動的に動作して定
流量弁２２を閉弁する。したがって、それ以後は一次濾
過された海水２Ａは弁装置１２０を通って濾過槽１内に
浸入することができず、濾過槽１内の海水２Ｂを完全に
排水することができる。

【００５２】さらに、保守点検等が終了した後、濾過槽
１を元の動作状態に戻す際には、水を濾過槽１に供給し
て自動閉止弁９５を自動的に動作させ、定流量弁２２を
開弁すればよい。

【００５３】図１４は本発明の第３の実施の形態を示す
断面図、図１５は濾過槽の断面図、図１６は弁装置の断
面図である。この実施の形態においては、自動閉止弁を
強制的に開閉する手段として外部から空気等１５３を図
４に示した自動閉止弁２３に供給するようにしている。
すなわち、立坑８内の海水２Ｂの水頭圧Ｈ2 を水位検出
手段１３０で検出し、水中ポンプ４で海水２Ｂを吸い出
すことにより予め水位設定装置１３１で設定した水頭圧
Ｈ2 （二次側流体圧力Ｐ2 ）以下になると空気等設備１
５０付近に設置する電磁弁等１３２が自動的に開弁し、
空気等１５３を主配管１５１および枝管１５２ａ，１５
２ｂを介して各弁装置１５の圧力室５０に供給し、ばね
７１による開弁力以上の圧力をダイヤフラム５１に加え
ると、弁体７０を押上げ自動閉止弁２３を強制的に閉弁
することができる。そのため、定流量弁２２は流出孔６
１が弁体７０によって閉止され閉弁する。通常時におい
て、圧力室５０は空気等１５３が供給されず無負荷状態
に保持されるため、自動閉止弁２３はばね７１により開
弁状態に保持される。ハウジング７０の下面中央には、
圧力室５０に連通する給気口１５４が設けられ、これに
枝管１５２ｂの一端が接続されている。なお、他の構成
等は上記した第１の実施の形態と同様である。また、電
磁弁等１３２は、地上に設置されているため安全上は何
等問題ない。

【００５４】このような構造においては、三方弁５３や
開閉手段１００を必要としないので構造が簡単で、二次
側流体圧力Ｐ2 （または一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流
体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 ）の設定は、地上で水位設
定装置１３１により任意に行うことができ、二次側流体
圧力Ｐ2 が高い（または差圧Ｐ1 −Ｐ2 が小さい）条件
でも空気圧等を高くすればよく、水中ポンプ４の排水能
力を増加させなくても濾過槽１内の海水２Ｂを完全に排
水することができる。

【００５５】なお、本発明は上記した実施の形態に限ら
ず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変
更、変形が可能である。例えば、開閉弁２１の開閉を定
流量弁２２の取付けによって行うのではなく、レバー操
作によって行うようにしてもよい。また、開閉弁２１や
定流量弁２２についても上記した実施の形態において示
したものに限らず、従来公知のものを用いてもよい。例
えば、ゴム製のオリフィスとニードルを用いた定流量弁
を用いてもよい。また、本発明を参考に、構造が複雑で
メリットはないが、自動閉止弁２３を開閉弁２１の上流
側または開閉弁２１と定流量弁２２の間に配置して構成
しても同様の弁装置を完成させることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自動閉
止弁付定流量弁装置によれば、開閉弁、定流量弁および
自動閉止弁を一体的に備えているので、手動操作によ
り止水する機能、一定流量を吐出する機能および濾
過槽内圧力（または差圧）等に応じて自動的に閉弁する
機能を備えた多機能型の複合弁を提供することができ
る。特に、このような弁装置は、海底に施工される取水
設備の弁装置に用いて好適である。

【００５７】また、定流量弁に一次側流体圧力より高い
空気等を供給すると、この空気等は開閉弁を通り外部に
排出されるため、逆洗も可能である。また、自動閉止弁
を強制的に開閉させる手段を備えているので、作動チェ
ックが容易にできる。

【００５８】また、開閉弁は定流量弁が取付けられると
開弁されるので、作業者がレバー操作等によって開閉弁
を開弁させる必要がなく、開閉弁の構造を簡素化するこ
とができる。

【００５９】さらに、自動閉止弁は、一次側流体圧力と
二次側流体圧力の圧力差または二次側流体圧力と大気圧
の圧力差、もしくは遠隔操作等の外部からの操作力によ
って自動的に動作して定流量弁を閉弁するので、作業者
がその都度開閉させる必要がなく、特に圧力差を利用す
ると、外部から操作力を加える方式に較べて構造をより
簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動閉止弁付定流量弁装置が用
いられる海水淡水化施設の取水設備を示す概略断面図で
ある。

【図２】 取水設備の外観斜視図である。

【図３】 取水設備の断面図である。

【図４】 第１の実施の形態を示す自動閉止弁付定流量
弁装置の断面図である。

【図５】 ハウジングの外観斜視図である。

【図６】 定流量弁の要部の拡大断面図である。

【図７】 開閉弁を濾過槽に取付けた状態を示す断面図
である。

【図８】 作動チェック時の状態を示す断面図である。

【図９】 自動停止時の状態を示す断面図である。

【図１０】 作動性能の例を説明する特性図である。

【図１１】 本発明の第２の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１２】 自動停止時の状態を示す断面図である。

【図１３】 作動チェック時の形態を示す断面図であ
る。

【図１４】 本発明の第３の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１５】 濾過槽の断面図である。

【図１６】 弁装置の断面図である。

【符号の説明】

１…濾過槽、２…海水，２Ａ…一次濾過された海水、２
Ｂ…二次濾過された海水、３…海水淡水化処理施設、１
１…流入孔、１５…自動閉止弁付定流量弁装置、２１…
開閉弁、２２…定流量弁、２３…自動閉止弁、２４…ハ
ウジング、２５…弁体、２９…流入孔、３３…渦巻きば
ね、４０…ハウジング、４７…第１の弁室、４８…第２
の弁室、４９…連通孔、５０…圧力室、５１…ダイヤフ
ラム、５２…連通管、５７…ガイド、５８…ニードル、
５９…圧縮コイルばね、６０…ノズル、６１…流出孔、
７０…弁体、７１…圧縮コイルばね、５３…三方弁、５
４…レバー、８０…給気口、９０…ハウジング、９３…
大気圧室、９５…自動閉止弁、１００…開閉手段、１０
４…筒体、１０５…ロッド、１０５…回動レバー、１５
３…空気等、１５４…給気口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 勝也 東京都葛飾区新小岩２−21−22 コーポの がみ302 (72)発明者 藤井 利侑 東京都港区虎ノ門１−20−10 西松建設株 式会社内 (72)発明者 三戸 憲二 東京都港区虎ノ門１−20−10 西松建設株 式会社内 (72)発明者 野本 寿 神奈川県大和市下鶴間2570−４ 西松建設 株式会社技術研究所内 (72)発明者 浅井 靖史 神奈川県大和市下鶴間2570−４ 西松建設 株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H059 AA06 BB22 CD05 CD13 CE06 DD09 DD14 EE13 FF01 FF11 3H060 AA02 BB05 CC07 DC05 DD02 DD12 EE08 HH03 HH14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入孔を開閉する開閉弁と、この開閉弁
   の下流側に配置された定流量弁と、この定流量弁の下流
   側に配置され前記定流量弁の流出孔を開閉する自動閉止
   弁とを一体的に備えたことを特徴とする自動閉止弁付定
   流量弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動閉止弁付定流量弁装
   置において、 前記自動閉止弁は、二次側の流体圧力が設定圧以下にな
   ると自動的に動作して定流量弁を閉弁することを特徴と
   する自動閉止弁付定流量弁装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の自動閉止弁付定
   流量弁装置において、 前記定流量弁と自動閉止弁は１つのハウジング内に組み
   込まれ、このハウジングの内部は、定流量弁が組み込ま
   れる第１の弁室と、自動閉止弁が組み込まれる第２の弁
   室と、一次側流体圧力等の一定に近い圧力が導かれる圧
   力室とを備え、前記自動閉止弁を強制的に開閉する手段
   を設けたことを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の自動閉止弁付定流量弁装
   置において、 前記自動閉止弁は、遠隔操作等の外部からの操作力によ
   って動作されることにより前記定流量弁を閉弁すること
   を特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の自動閉止弁付定流量弁装
   置において、 外部から空気等が流入孔に供給される給気口を有するこ
   とを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。