JP2008099861A - 自動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動弁装置における弁開放起動時の過流放水を防止する。
【解決手段】自動弁装置は、自動弁本体１０、起動弁１２、圧力調整弁１４及び初期放水圧力制御弁１６で構成される。自動弁本体１０は、弁ボディ１８内の１次側と２次側を仕切る弁座に対し開閉自在に配置された弁２６と、弁２６を開閉駆動するピストン３０をシリンダ室２８に摺動自在に備える。圧力調整弁１４は、自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給する圧力水を調整して２次側圧力が規定圧力となるように調整する。初期放水圧力制御弁１６は、圧力調整弁１４による２次側規定圧力より低い規定初期圧力を設定し、自動弁本体１０の開放起動時に２次側圧力が規定初期圧力に達するまでは、自動弁本体１０の２次側に至るバイパス流路を開放してシリンダ室２８の圧力上昇を抑制させ、規定初期圧力以上ではバイパス流路を遮断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トンネルなどに設置された水噴霧設備や消火設備等に使用される自動弁装置に関する。

従来、一定の長さを超える高速自動車道および自動車専用道路等のトンネルにあっては非常設備として水噴霧設備を設置しており、トンネル内で火災が発生した場合、火災発生区画に対応して設置されている自動弁装置を起動することにより水噴霧ヘッドから放水し、火災の抑制と延焼を防止をする。

このような自動弁装置は、図５のように、自動弁本体１０、起動弁１２及び圧力調整弁１４で構成されている。通常監視状態から起動弁１２を遠隔もしくは手動で起動すると、自動弁本体手１０の１次側の加圧水は、起動弁１２から圧力調整弁１４に供給され、圧力調整弁１４で調整されたパイロット圧の加圧水が自動弁本体１０のシリンダ室２８に流入し、ピストン３０を押し上げて弁２６を開放する。

圧力調整弁１４は、ダイヤフラム３４の上部に設けたスプリング３６の荷重により自動弁本体１０の２次側の規定圧力を設定しており、ダイヤフラム３４の下部に自動弁本体１０の２次側の加圧水を導入し、２次側圧力を規定圧力とするようにパイロット弁４０を制御してシリンダ室２８に供給するパイロット圧を調整している。

しかしながら、自動弁本体１０が開放し、自動弁本体１０の２次側配管内が充水されるまで、圧力調整弁１４は２次側圧力を検出することができず、パイロット弁４０は全開状態にあり、１次側加圧水は調圧されずにシリンダ室２８に流入してピストン３０を押し上げ、自動弁本体１０の弁開度を大きくする。

自動弁本体１０の開放から時間が経過して２次側配管の充水が完了すると２次側圧力が上昇する。このとき圧力調整弁１４内のダイヤフラム３４がスプリング３６と釣り合うようにパイロット弁４０の開度を制御し、シリンダ室２８から加圧水を排水してピストン３０を戻して弁開度を下げるなどし、自動弁本体１０の２次側圧力が規定圧力になるよう自動弁本体１０の弁開度を制御する。

図６は図５の従来の自動弁装置における弁開放起動時の２次側圧力の時間変化であり、自動弁本体１０の開放直後に２次側圧力は急速に立ち上がって圧力調整弁１４による開度制御が開始されると、上昇した２次側圧力を低下させるために弁開度が絞り込まれ、ハンチングしながら規定圧力の制御状態に移行している。
特開２０００−１２０８９８号公報

しかしながら、このような従来の自動弁装置にあっては、起動弁１２の開放による自動弁本体１０の弁開放起動から圧力調整弁１４が２次側圧力を検知して自動弁本体１０を規定圧力に制御するまで間、自動弁本体１０から規定圧力を超える大きな圧力で加圧水を供給して過剰に放水する過流放水が行われる問題がある。

例えば、トンネル内で車両火災が発生した場合、水噴霧設備を起動して放水を開始した際に過流放水が行われると、放水した区画の視界が瞬間的に確保できなくなり、通行車両が事故を起こしたり、避難者が迅速に避難できなくなる恐れがある。

また放水試験の場合には、過流放水によって必要以上に消火用水が消費され、自動弁の圧力調整のために放水試験を繰り返し行うような場合には、過流放水により貯水槽が空になり、放水試験ができなくなる恐れがある。特に、トンネル用水噴霧設備などにあっては、貯水槽に流れ込む水量は水利権の関係から極く少量に設定され、例えば１週間といった長い期間をかけて満水とするようにしており、放水試験による消火用水の消費は可能な限り低減する必要がある。

本発明は、弁開放起動時の過流放水を防止するようにした自動弁装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明の自動弁装置は、
弁ボディ内の１次側と２次側を仕切る弁座に対し開閉自在に配置された弁と、弁を開閉駆動するピストンをシリンダに摺動自在に備えた駆動機構とを備えた自動弁本体と、
自動弁本体のシリンダ室に供給する圧力水を調整して２次側圧力が規定圧力となるように調整する圧力調整弁と、
開放動作により自動弁本体の１次側の圧力水を圧力調整弁に供給すると共に閉鎖動作により圧力水の供給を停止する起動弁と、
圧力調整弁による２次側規定圧力より低い規定初期圧力を設定し、自動弁本体の開放起動時に２次側圧力が規定初期圧力に達するまでは、自動弁本体の２次側に至るバイパス流路を開放してシリンダ室の圧力上昇を抑制させ、規定初期圧力以上ではバイパス流路を遮断する放水初期放水圧力制御弁と、
を設けたことを特徴とする。

ここで、放水初期放水圧力制御弁は、圧力調整弁から自動弁本体のシリンダ室に供給される圧力水をバイパスする。放水初期放水圧力制御弁は、起動弁から圧力調整弁に供給される１次側の圧力水をバイパスするようにしても良い。

本発明によれば、自動弁本体のシリンダ室に供給する弁開放起動用の加圧水の一部を、初期放水圧力制御弁によりバイパスして２次側へ排水させ、自動弁本体の弁開度のリフト量が小さくなるように抑制し、弁開放起動時における２次側への過流放水を確実に抑制することができる。

また過流放水を抑制した初期放水圧力制御弁による起動用加圧水のバイパス状態で２次側圧力が設定した規定初期圧力に達すると、初期放水圧力制御弁がバイパス流路を閉鎖して加圧水の自動弁本体の２次側への排水を停止し、起動用加圧水は全て自動弁本体のシリンダ室へ流入し、過流防止機能が自動的に解除されて圧力調整弁による規定圧力の制御に移行できる。

また従来の自動弁本体を改造することなく、初期放水圧力制御弁を付加することによって、簡単且つ容易に弁開放起動時の２次側への過流放水を防止できる。

図１は本発明による自動弁装置の実施形態を示した説明図である。図１において、本発明の自動弁装置は、自動弁本体１０、起動弁１２、圧力調整弁１４、更に初期放水圧力制御弁１６で構成される。

自動弁本体１０は弁ボディ１８を有し、弁ボディ１８の一方には流入口２０が設けられ、ここに１次側の加圧水が供給され、反対側には流出口２２が設けられ、流出口２２には図示しない配管が接続され、配管の先には水噴霧ヘッドなどが装着されている。

弁ボディ１８内には１次側と２次側を仕切る仕切壁２４が設けられ、仕切壁２４に開口した弁穴に対し、弁２６を開閉自在に配置している。弁２６は中央にステム２５を装着すると共に、その外側にピストン３０を固定しており、ピストン３０はシリンダ室２８に摺動自在に組み込まれている。

圧力調整弁１４は、弁ボディ３２の上部にダイヤフラム３４を配置し、ダイヤフラム３４の上部に自動弁本体１０による２次側の規定圧力を設定するためのスプリング荷重を加えるスプリング３６を配置し、ダイヤフラム３４の下側には自動弁本体１０の２次側圧力を導入する２次圧導入室３８が形成されている。ダイヤフラム３４の下側にはパイロット弁４０が組み込まれている。弁ボディ３２には、入力ポートＱ１、出力ポートＱ２及び制御ポートＱ３が設けられている。

制御ポートＰ３に対する自動弁本体１０の２次側圧力の導入状態で、パイロット弁４０には、スプリング３６による設定荷重と２次圧導入室３８に加わる２次側圧力とのバランスで決まるダイヤフラム３４からの力が加わり、２次側圧力がスプリング３６のスプリング荷重で決まる規定圧力より低ければ、ダイヤフラム３４はパイロット弁４０を開く方向に動いて、入力ポートＱ１からの加圧水をパイロット弁４０の開口部分を通って制御ポートＱ３に出力する。

一方、２次側圧力がスプリング３６で決まる規定圧力より高くなれば、ダイヤフラム３４はパイロット弁４０を閉じる方向に移動し、制御ポートＱ３からの加圧水を、パイロット弁４０の２次側から制御ポートＱ３に至る経路を通して抜くようにしている。

このように本実施形態の自動弁装置を構成する自動弁本体１０、起動弁１２及び圧力調整弁１４の配管接続は次のようになる。まず自動弁本体１０の弁ボディ１８の１次側にはポートＣ１が設けられており、ポートＣ１から起動弁１２を介して、配管Ｌ１を圧力調整弁１４の入力ポートＰＱ１に接続している。

圧力調整弁１４の制御ポートＱ３は、配管Ｌ２，初期放水圧力制御弁１６，配管Ｌ３を介して、自動弁本体１０のシリンダ室２８に連通するポートＣ２に接続される。また圧力調整弁１４の制御ポートＱ３は、自動弁本体１０の２次側のポートＣ３に接続されている。

本実施形態の自動弁装置にあっては、圧力調整弁１４の出力ポートＱ３から自動弁本体１０のシリンダ室２８に連通するポートＣ２に至る配管Ｌ２，Ｌ３の間に、初期放水圧力制御弁１６を接続している。初期放水圧力制御弁１６は、弁ボディ４０の内部にスプール弁４２を配置し、スプール弁４２の上部にはスプリング４４が配置され、スプリング荷重で決まる規圧初期定力Ｐ２を設定している。

ここで、圧力調整弁１４のスプリング３６のスプリング荷重で決まる自動弁本体１０の２次側の規定圧力をＰ１とすると、初期放水圧力制御弁１６に設定している規定初期圧力Ｐ２は圧力調整弁１４による規定圧力Ｐ１より低い値を設定している。

スプール弁４２の上部に設けたスプリング４４のスプリング荷重は、調整ボルト４５による調整でスプリング荷重、即ち規定初期圧力Ｐ２の値を調整することができる。スプール弁４２は下側に弁部４６を一体に形成しており、弁部４６は入力ポートＳ１と出力ポートＳ２を備えた弁室に収納されている。

更に、弁ボディ１８にはバイパスポートＳ３が設けられており、バイパスポートＳ３は弁座４８を介して、上部に形成した弁室に連通している。初期放水圧力制御弁１６のバイパスポートＳ３は、バイパス配管Ｌ５を介して自動弁本体１０の２次側に連通したポートＣ４に接続されている。

次に図１の本実施形態の動作を説明する。通常監視状態にあっては、起動弁１２は閉鎖状態にあり、自動弁本体１０の流入口２０には１次側の加圧水が供給されているが、弁２６は閉鎖状態にあり、２次側への供給は遮断されている。

この状態で起動弁１２を遠隔もしくは手動で開放する起動動作を行うと、流入口２０からの１次側の加圧水は起動弁１２から配管Ｌ１を通って圧力調整弁１４の入力ポートＱ１に供給される。

この起動弁１２の開放起動時、自動弁本体１０の２次側には加圧水がないことから、圧力調整弁１４のパイロット弁４０はスプリング３６により押し下げられ、全開状態となっており、このため入力ポートＱ１の加圧水はパイロット弁４０を通って出力ポートＱ２から配管Ｌ２に調圧されることなく流出し、初期放水圧力制御弁１６の入力ポートＳ１に供給される。

初期状態で初期放水圧力制御弁１６のスプール弁４２はスプリング４４により押され、図示の弁座４８を開いた状態にある。このため入力ポートＳ１に供給された加圧水は、制御ポートＳ２から配管Ｌ３を通り、ポートＣ２から自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給される。

同時に、初期放水圧力制御弁１６の弁座４８が開いていることから、入力ポートＳ１に供給された加圧水は弁座４８の開放部分を通ってバイパスポートＳ３に流れ、バイパス配管Ｌ５を通って自動弁本体１０のポートＣ４から流出側に排出される。

このため圧力調整弁１４から自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給される加圧水は、その一部がバイパスされて２次側に排出されることとなり、シリンダ室２８に対する加圧水の供給量が減ることで、ピストン３０の押上げ量を低減し、弁２６による自動弁本体１０の開度を抑制するようになる。

図２は図１の実施形態における弁開放起動時の加圧水の供給状態を表している。なお図２の自動弁本体１０、圧力調整弁１４及び初期放水圧力制御弁１６については、加圧水の供給状態を分かり易くするため、図1における断面ハッチングは省略している。

図２の加圧水の供給状態から明らかなように、起動弁１２の開放により、自動弁本体１０の流入口２０に供給されていた加圧水が配管Ｌ１を通って圧力調整弁１４に供給され、圧力調整弁１４におけるパイロット弁４０を通り、配管Ｌ２から初期放水圧力制御弁１６の弁部４６の部分を通って、配管Ｌ３により自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給され、ピストン３０を開方向に押し上げている。

同時に初期放水圧力制御弁１６にあっては、弁座４８が開いていることで、入力ポートＳ１からの加圧水はバイパスポートＳ３から流れ出し、バイパス配管Ｌ５を通って自動弁本体１０の２次側に排出されている。同時に、ピストン３０の押し上げで弁２６が開き始めていることで、流出口２２を設けた２次側に１次側から加圧水が流れ込み、２次側配管に供給されている。

弁開放起動から、ある時間が経過すると、２次側配管に加圧水が充水され、自動弁本体１０における２次側圧力が上昇し、まず初期放水圧力制御弁１６のスプリング４４により設定している規定初期圧力Ｐ２に達する。

自動弁本体１０の２次側圧力が規定初期圧力Ｐ２に達すると、初期放水圧力制御弁１６のスプール弁４２を上方向に押す力がスプリング４４のスプリング荷重に打ち勝ってストロークし、弁部４６が弁座４８に当接して入力ポートＳ１からバイパスポートＳ３へのバイパス流路を遮断する。

このため、圧力調整弁１４から供給されている自動弁本体１０のシリンダ室２８に対する調圧された加圧水のバイパスによる２次側への排水が停止し、圧力調整弁１４は自動弁本体１０の２次側圧力を規定圧力Ｐ１を保つための制御を行うことになる。

図３は図１の本実施形態により制御される弁開放起動時の２次側圧力の時間変化のタイムチャートである。図３において、制御特性Ａが本実施形態による制御特性であり、破線の特性Ｂが図６に示した従来装置の制御特性である。

本実施形態の制御特性Ａにあっては、時刻ｔ０で起動弁１２の開放動作を行った場合、２次側圧力が初期放水圧力制御弁１６に設定している規定初期圧力Ｐ２に達するまでは、圧力調整弁１４から自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給する調圧加圧水の一部がバイパスされて２次側に排出されることで、ピストン３０の押上げ量が抑制される。

このため初期放水圧力制御弁１６を設けていない従来の制御特性Ｂにあっては弁開放起動直後に規定圧力Ｐ１を超える２次側への過流放出を起こしているが、本実施形態の制御特性Ａにあっては、初期放水圧力制御弁１６による圧力調整弁１４からの調圧加圧水のバイパス排水により２次側圧力の上昇が抑えられ、ほぼ直線的に規定圧力Ｐ１に向かって圧力が上昇する。

そして２次側への加圧水の供給で２次側圧力が上昇し、初期放水圧力制御弁１６に設定している規定初期圧力Ｐ２に時刻ｔ１で達すると、初期放水圧力制御弁１６のスプール弁４２の動作で調圧加圧水の２次側への排水を行うバイパス流路が遮断され、時刻ｔ１以降は圧力調整弁１４からの調圧加圧水がそのまま自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給され、規定圧力Ｐ１となるように調圧制御され、時刻ｔ２から安定した規定圧力Ｐ１の制御状態に移行する。

図４は本発明による自動弁装置の他の実施形態であり、図１の実施形態が初期放水圧力制御弁１６を圧力調整弁１４と自動弁本体１０のシリンダ室２８との配管の間に設けていたものを、この実施形態にあっては初期放水圧力制御弁１６を圧力調整弁１４と起動弁１２の間に設けるようにしたことを特徴とする。

即ち図４の実施形態にあっては、自動弁装置は図１の実施形態と同様、自動弁本体１０、起動弁１２、圧力調整弁１４及び初期放水圧力制御弁１６で構成されているが、初期放水圧力制御弁１６は起動弁１２の２次側に配管Ｌ１により入力ポートＳ１に接続され、出力ポートＳ２を配管Ｌ２により圧力調整弁１４の入力ポートＰ１に接続している。初期放水圧力制御弁１６のバイパスポートＳ３については、バイパス配管Ｌ５により自動弁本体１０の２次側のポートＣ４に接続している点は図１の実施形態と同じである。

図４の実施形態の動作は、遠隔または手動により起動弁１２を開放すると、自動弁本体１０の１次側の加圧水が配管Ｌ１から初期放水圧力制御弁１６に供給され、入力ポートＳ１から出力ポートＳ２を通って、配管Ｌ２により圧力調整弁１４に供給され、このとき２次側圧力は発生していないことから、パイロット弁４０は開放状態にあり、そのまま配管Ｌ３を通って、自動弁本体１０のシリンダ室２８に加圧水が供給される。

同時に初期放水圧力制御弁１６のスプール弁４２は、スプリング４４の力で弁部４６が弁座４８から開いているため、入力ポートＱ１に供給された加圧水はバイパスポートＳ３に流れ、バイパス配管Ｌ５により自動弁本体１０の２次側に排出される。

この結果、圧力調整弁１４の入力ポートＰ１に供給される１次側の加圧水が、初期放水圧力制御弁１６でバイパスされて自動弁本体１０の２次側に排出された分だけ供給流量が少なくなり、したがって圧力調整弁１４を介して自動弁本体１０のシリンダ室２８に供給される調圧加圧水の水量が低下し、ピストン３０の押上げ量を抑制し、結果として図３の制御特性Ａのような時間経過に対する２次側圧力の制御が実現でき、弁開放起動直後における従来の制御特性Ｂのような２次側への過流放水を確実に防止することができる。

なお図４の実施形態における自動弁本体１０、圧力調整弁１４及び初期放水圧力制御弁１６の構成及び動作は、図１の実施形態と同じであり、初期放水圧力制御弁１６の接続位置が相違するだけである。

また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

本発明による自動弁装置の実施形態を示した説明図 図１の弁開放起動時の動作の説明図 図１の実施形態により制御される２次側圧力の時間変化のタイムチャート 本発明による自動弁装置の他の実施形態を示した説明図 従来の自動弁装置の説明図 従来の自動弁装置における２次側圧力の時間変化のタイムチャート

符号の説明

１０：自動弁本体
１２：起動弁
１４：圧力調整弁
１５：初期放水圧力制御弁
１６：圧力調整弁
１８，３２，４０：弁ボディ
２０：流入口
２２：流出口
２４：仕切壁
２６：弁
２８：シリンダ室
３０：ピストン
３４：ダイヤフラム
３６，４４：スプリング
３８：２次圧導入室
４２：スプール弁
４６：弁部
４８：弁座

Claims (3)

1. 弁ボディ内の１次側と２次側を仕切る弁座に対し開閉自在に配置された弁と、前記弁を開閉駆動するピストンをシリンダ室に摺動自在に備えた駆動機構とを備えた自動弁本体と、
   前記自動弁本体のシリンダ室に供給する圧力水を調整して前記自動弁本体の２次側圧力が規定圧力となるように調整する圧力調整弁と、
   開放動作により前記自動弁本体の１次側の圧力水を前記圧力調整弁に供給すると共に閉鎖動作により前記圧力水の供給を停止する起動弁と、
   前記圧力調整弁による２次側規定圧力より低い規定初期圧力を設定し、前記自動弁本体の開放起動時に２次側圧力が前記規定初期圧力に達するまでは、前記自動弁本体の２次側に至るバイパス流路を開放して前記シリンダ室の圧力上昇を抑制させ、前記規定初期圧力以上では前記バイパス流路を遮断する初期放水圧力制御弁と、
   を設けたことを特徴とする自動弁装置。
   
2. 請求項１記載の自動弁装置に於いて、前記初期放水圧力制御弁は、前記圧力調整弁から前記自動弁本体のシリンダ室に供給される圧力水をバイパスすることを特徴とする自動弁装置。
   
3. 請求項１記載の自動弁装置に於いて、前記初期放水圧力制御弁は、前記起動弁から前記圧力調整弁に供給される１次側の圧力水をバイパスすることを特徴とする自動弁装置。

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