JP2020192353A - 流水検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の面間距離を短縮しつつ、流水時の圧力損失を抑えながら流量を確保し、流水検知を正確におこなうことができる流水検知装置を提供する。【解決手段】流入口１１と流出口１２とを備えた流路１０を有するボデー２内に、ボール弁体３と、このボール弁体３が着座される着座部１３と、ボール弁体３が流体圧により着座部１３から上昇作動される案内流路２０と、ボール弁体３の上昇作動が回転運動に変換されるパドル部材５を有するスピンドル４と、このスピンドル４の回転を介して流水を検知可能な検知機構とが設けられる。案内流路２０は、着座部１３の二次側であって流路１０と同じ向きの垂直流路２２と、この垂直流路２２から続けて形成される曲線流路２３とを有し、ボール弁体３が垂直流路２２を上昇する過程で検知機構７により流水検知可能に設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、スプリンクラー設備に使用されて火災発生時などに流水を検知するために用いられる流水検知装置に関する。

従来、流水検知装置は、一般にスプリンクラー設備などの流路の途中に設けられ、その内部には、水圧により作動する逆止弁構造の弁体と、この弁体の動作検知用の検知機構部が設けられ、弁体の動作が伝達機構部を介して検知機構部に伝達されて流水検知されるようになっている。流水検知装置は、配管の狭いスペースに設置されることが多いため、面間距離の短縮化が求められている。

この種の流水検知装置として、例えば、特許文献１の流水検知装置が開示されている。この流水検知装置は、ボールと、ボールの動作の伝達機構部であるスピンドル部、ボールガイドが設けられ、水圧によりボールが弁開方向に移動するときには、ボールガイドがボールに押圧されてスピンドル部が回転され、このスピンドル部の回転が、内部に遅延機構が備えられた検知機構部により検知される。このようにボールが弁体として用いられている流水検知装置の場合、いわゆる、スイング式弁体と呼ばれる弁体を用いた場合に比較して、コンパクト性が発揮されつつ、弁閉時にボールが着座することで止水性が高くなり、スイング式弁体の場合のように軸着部分にあそびを必要としないため、微小流量時の検知精度も向上する。

上記の流水検知装置では、着座部に着座したボール弁体が、円弧状のガイド部によって案内されながら移動可能に設けられると共に、ボデー内周面に略パイプ状の絞り経路が設けられ、この絞り経路内周面とボール弁体外周面との間には、ガイド部を介して環形状のクリアランスが設けられている。流水時には、水圧で押圧されたボール弁体がガイド部により絞り経路に案内され、このボール弁体がガイド部に沿って円弧状に移動することで流路が開口し、圧力損失が抑えられつつ流水がおこなわれる。このとき、ボールガイドがボール弁体で押圧され、スピンドル部が回転することにより流水検知される。スピンドル部は、カバー部に取付けられ、このカバー部がボデー部にフランジ接合されて、スピンドル部がボデー部に対して位置決めされる構造に設けられている。

特許第４７９６８９８号公報

特許文献１の流水検知装置では、流水時にボール弁体が上昇するときに、このボール弁体を着座部から上昇させて流路を開口させ、上昇したボール弁体によりボールガイドを押圧してスピンドル部を回転させるために、ボール弁体が円弧状ガイド部に沿って絞り経路を移動するよう設けられている。この場合、圧力損失を抑えて流量を確保しつつ、ボール弁体でスピンドル部を流水検知に必要な回転角度で回転させるためには、流水時にボール弁体が迅速に退避可能な絞り流路の形状とし、この絞り経路の長さもある程度必要になる。その結果、流水検知装置全体の面間距離が長くなり、狭い面間への設置が難しくなることがある。

しかも、この流水検知装置では、ボデーとは別体のカバー部にスピンドル部が取付けられていることで、スピンドル部からボールガイドのボール弁体の接触部分までの距離が長くなる。そのため、ボールガイドを所定の回転角度まで回転させるために絞り経路をさらに長くする必要が生じ、面間距離を短く抑えることがより難しくなる。

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、全体の面間距離を短縮しつつ、流水時の圧力損失を抑えながら流量を確保し、流水検知を正確におこなうことができる流水検知装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、流入口と流出口とを備えた流路を有するボデー内に、ボール弁体と、このボール弁体が着座される着座部と、ボール弁体が流体圧により着座部の二次側から上昇作動される案内流路と、ボール弁体の上昇作動が回転運動に変換されるパドル部材を有するスピンドルと、このスピンドルの回転を介して流水を検知可能な検知機構とが設けられ、パドル部材は、その先端付近を避けた中間位置にボール弁体が当接される状態で配置されており、ボール弁体が上昇する過程で検知機構により流水検知可能に設けられている流水検知装置である。

請求項２に係る発明は、案内流路は、この案内流路と同じ向きの垂直流路と、この垂直流路から続けて形成される曲線流路とを有し、ボール弁体が垂直流路を上昇する過程で検知機構により流水検知可能に設けられた流水検知装置である。

請求項１又は２に係る発明によると、ボール弁体が、常時パドル部材の中間位置に当接した状態になることで、ボール弁体がパドル部材の先端とボデーの内壁との間に挟まれることを防止し、誤作動や破損、故障を防止することが可能となり、しかも、流路が、弁座の二次側の垂直流路とこの垂直流路から続けて形成される曲線流路とを有し、ボール弁体が垂直流路を上昇する過程で検知機構により流水検知可能としているため、短い垂直流路によりボール弁体の移動量を極力抑えて全体の面間距離を短縮でき、この垂直流路でボール弁体の上昇時の動作を安定させ、正確に流水検知をおこなうことができる。

本発明における流水検知装置の実施形態を示す断面図である。 図１における検知機構の内部を示す一部省略正面図である。 流水検知装置の開状態を示す断面図である。 図３における検知機構の内部を示す一部省略正面図である。 図３の要部拡大断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。

以下に、本発明における流水検知装置を実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図４においては、本発明における流水検知装置の実施形態を示しており、この流水検知装置（以下、装置本体１という）は、ボデー２、ボール弁体３、スピンドル４、パドル部材５、バネ部材６、検知機構７を有し、その一次側には制御弁８が設けられている。

図１〜図４において、ボデー２は、例えば、鋳鉄やステンレス材料により形成され、その内部には流路１０が形成され、この流路１０の一次側に流入口１１、二次側に流出口１２が備えられている。さらに、ボデー２内には、環状の弁座である着座部１３が形成され、この着座部１３にボール弁体３が着座可能に設けられる。流入口１１と流出口１２との間には、これらと交差する方向に円形状の開口部１５が形成され、この開口部１５には、ガスケット１６を介してプレート状のカバー１７が図示しないボルトで着脱可能に設けられ、このカバー１７で開口部１５が被蓋されている。

流路１０内の着座部１３よりも二次側には案内流路２０が形成され、この案内流路２０の流路方向の両側にはガイド部２１が備えられる。案内流路２０は、垂直流路２２と、曲線流路２３とを有し、流体圧により着座部１３から上昇作動されるボール弁体３を、流出口１２側とは異なる開口部１５方向に退避可能な形状に設けられている。

案内流路２０において、垂直流路２２は、着座部１３に続く二次側に、流入口１１から流出口１２の方向に形成された流路１０と同じ向きで、ボール弁体３の外径よりもやや大径により所定長さで形成される。一方、曲線流路２３は、垂直流路２２から傾いた方向に曲線状に形成される。
このような案内流路２０に対して、ボール弁体３は、垂直流路２２を上昇する過程で検知機構７により流水検知可能に設けられる。

案内流路２０の両側のガイド部２１は、曲線流路２３に沿って曲線状に設けられ、図６に示すように、ボール弁体３の直径よりも間隔が狭くなるように案内流路２０から内方に突出形成されている。流体圧により上昇作動されたボール弁体３は、ガイド部２１に沿って開口部１５側に案内されるようにして弁開状態が維持される。ガイド部２１の角度は、任意に設定可能であるが、本実施形態においては、図３に示すボール弁体３が垂直流路２２の流路方向の投影面積Ｓ内で上昇する過程において、パドル部材５の角度が所定角度（例えば３０°）に達したときに流水検知されるように設けられている。これに加えて、ボール弁体３の移動時に、このボール弁体３のパドル部材５への接点が略一定の位置となるような傾斜角度や円弧形状にガイド部２１が設けられ、この場合、ボール弁体３からパドル部材５に安定した力を加えることが可能になる。
なお、特許文献１の流水検知装置では、ボール弁体がボデー内の流路を経て円弧状ガイドに沿ってカバー側に案内され、垂直状の前記流路の投影面積から部分的に外れた位置において、流水を検知するようにしている。

開口部１５と曲線流路２３との間には、外方に膨出する膨出部２４が設けられ、ボール弁体３は、ガイド部２１で曲線流路２３を案内された後に、膨出部２４内に移動可能になっている。

一方、曲線流路２３（膨出部２４）とは反対側には膨出流路２５が形成され、この膨出流路２５は、着座部１３の二次側近傍から流出口１２付近にかけて外方にアール状に膨出した形状に形成される。膨出流路２５は、ボール弁体３の上昇作動した直後から着座部１３の一次側（流入口１１側）と連通可能な形状に設けられ、その膨出形状により二次側（流出口１２側）への流路口径が拡大される。膨出流路２５を形成する場合、後述のボール弁体の上昇量が少なく垂直流路２２を長く設ける必要が無いため、この膨出流路２５を着座部１３に近接させた状態で形成できる。

ボデー２の膨出流路２５と流出口１２との間には排水口２６が形成され、この排水口２６にはボール弁よりなる排水弁２７が接続され、この排水弁２７の開閉によりボデー２内から排水口２６を介して排水可能に設けられている。排水弁２７は、例えば、ドレン用や、或は流水試験時の流出側として利用される。排水弁２７を介して流入口１１からの水を排水する場合には、排水口２６が膨出流路２５の二次側に設けられた構成により、流量が確保されている。

図１、図３に示すように、ボール弁体３は、ゴム又は合成樹脂により形成されるか、或は、図示しない金属製球体の外側にゴム又は合成樹脂が包囲された二層構造に形成され、ボデー２内に内蔵される。ボール弁体３は、流体により案内流路１０を移動して着座部１３に接離され、流路が開閉可能に設けられる。ボール弁体３の外径は、着座部１３や流出入口１１、１２の内径よりも大きく形成され、これにより、ボール弁体３が着座部１３に確実に着座され、流出入口１１、１２からの抜けも防止される。

図１〜図５において、スピンドル４は、ボデー２の開口部１５近傍に回転自在に取付けられ、このスピンドル４の一端側には、パドル部材５が一体或は別体に固着される。
パドル部材５は、ボール弁体３と当接可能に設けられ、これらの当接によりボール弁体３の上昇作動がスピンドル４の回転運動に変換される。スピンドル４の他端側は、ボデー２に固定された検知機構７に接続され、流水でスピンドル４が回転したときに、この回転が検知機構７に伝達されて流水検知される。スピンドル４は、分割構造に設けられていてもよく、この場合、例えば、分割されたスピンドルの一方側が検知機構７の入力側に組み込まれ、他方側にはパドル部材５が設けられ、これらが凹凸嵌合で同軸に組み合わせられることで一体に回転可能に設けられる。

パドル部材５は、平板状に設けられ、スピンドル４の遠心方向に、一体に回転可能に取付けられる。パドル部材５は、ガイド部２１に沿って移動するボール弁体３により押圧可能な長さに設けられ、ボール弁体３の上昇作動により押圧されてスピンドル４の回転運動に変換され、この回転運動が検知機構７で検知可能に設けられる。

図１に示すように、パドル部材５は、その先端付近を避けた中間位置にボール弁体３が当接される状態になるようにボデー２に配置される。この中間位置での当接状態は、例えば、パドル部材５の長さや、スピンドル４のボデー２への取付け位置の調節により設定される。

さらに、パドル部材５は、ボール弁体３の移動方向、具体的には、ボール弁体３が垂直流路２２からガイド部２１を介して曲線流路２３を移動するときの移動方向（図３及び図５に示す矢印方向）に対して、常時略垂直方向からボール弁体３に当接可能となるような位置に設けられる。

このパドル部材５は、バネ部材６を介してボール弁体３の方向に付勢された状態で取り付けられる。図１、図３に示すように、バネ部材６は、ねじりコイルばねからなり、コイル部３０と、このコイル部３０の両端部に設けられた腕部３１とを有している。バネ部材６は、コイル部３０にスピンドル４が挿通された状態で、一端側の腕部３１がパドル部材５に係止され、他端側の腕部３１がボデー２内の図示しない係止部位に係止された状態でパドル部材５に装着される。

これにより、バネ部材６は、ボール弁体３をパドル部材５により弁座方向（図１に示す矢印方向）に押圧付勢可能になる。流体圧でボール弁体３が上昇作動する際には、このボール弁体３によりパドル５がバネ部材６の付勢力に抗して押圧され、スピンドル４が図３、図５において、反時計回りに回転する。

図２、図４に示す検知機構７は、ボデー２内への流水を検知するために設けられ、部品収納用のボックス部４０、遅延機構４１、マイクロスイッチ４２、４３、延長ステム４４、カム部材４５、基盤４６等の部品が内部に収納されている。

ボックス部４０は、樹脂によって形成され、枠体４７が形成されている。枠体４７の内側には、遅延機構４１や各種部品が設けられ、この状態でボックス部４０がボデー２に取付けられる。

遅延機構４１は、作動プレート５０、ロータリーダンパ５１、回転プレート５２、おもり５３を有し、これらは、枠体４７内部に収容される。

作動プレート５０は、Ｌ字形状に設けられ、スピンドル４のパドル部材５とは他端側に、取付け穴５４を介して固着され、スピンドル４と一体に回転可能に設けられる。
ロータリーダンパ５１は、枠体４７内の所定位置に取付けられ、高粘性流体により図示しないラチェットを介して一方向のみに回転反力が発生可能に設けられ、本実施形態では、図２、図４の時計回り方向に回転反力が発生される。

回転プレート５２は、ロータリーダンパ５１の回転軸５６に対して中央付近が取付けられてこの回転軸５６と一体に回動可能に設けられる。回転プレート５２の一端側は、所定角度に屈曲形成され、この屈曲部分に作動プレート５０のＬ字に屈曲された端部側が係止可能に設けられる。

回転プレート５２の他端側には、おもり５３が固着され、このおもり５３は、回転プレート５２に作動プレート５０から力が加わらないときに、その反対方向に回転可能重量に設けられる。回転プレート５２のおもり５３固着側には、枠体４７内にマイクロスイッチ４２が取付けられ、回転プレート５２の回転によりこのマイクロスイッチ４２がオンオフ可能に設けられる。マイクロスイッチ４２は、おもり５３で回転した回転プレート５２が水平状態でオンとなるような位置に設けられていることが望ましい。

回転プレート５２の先端側には、スピンドル４と一体に回転する作動プレート５０のおもり５３側との他端側が係合可能に設けられる。ボール弁体３の全閉時には、作動プレート５０の回転力が加わることで、回転プレート５２は、おもり５３の自重に抗して、図２に示すように左回転する。一方、ボール弁体３による弁開時には、おもり５３の自重により、ロータリーダンパ５１を介して図４に示すように全閉時とは反対方向に緩やかに右回転する。

検知機構７において、作動プレート５０の回転プレート５２に対する係合が外れると、おもり５３の重量により、回転プレート５２が作動プレート５０を左回転させながらロータリーダンパ５１の復帰方向に回転し、この回転によって回転プレート５２がマイクロスイッチ４２をオンにして所定の検知開度に達したことが検知される。

図２において、作動プレート５０の回転中心（取付け穴５４の中心）から先端までの長さをＬ１、回転プレート５２の回転中心（回転軸５６の中心）から作動プレート５０側の先端までの長さをＬ２、回転プレート５２の回転中心からおもり５３の荷重がかかる位置までの長さをＬ３とし、これら長さＬ１、長さＬ２、長さＬ３は、それぞれ任意に設定可能になっている。

前述のボール弁体３に応じて、ロータリーダンパ５１とおもり５３との組み合わせを利用した遅延機構７を設ける際には、スピンドル４外周のＯリングの摺動抵抗、ロータリーダンパ５１のトルク、おもり５３の重量に加えて、長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３を適宜設定することにより、所望の遅延時間等に調節しながら遅延機構４１を設計可能となる。本実施形態では、長さＬ１を短くし、この長さＬ１に対して長さＬ２を長くなるように設定しており、この場合、遅延時間を調節した上で、てこの原理を利用して、ボール弁体３の上昇作動による作動プレート５０の回転を比較的弱い力で回転プレート５２に伝達し、この回転プレート５２の他端側のおもり５３の重量に抗して回転プレート５２を回転可能となる。

図６において、延長ステム４４は、後述する制御弁８のボールジスク６０のステム部６１との対向位置に接続され、ステム部６１の回転によりボールジスク６０と一体に回転可能に設けられる。延長ステム４４の先端側は、ボックス部４０の内部まで延伸され、この先端部にカム部材４５が固着され、このカム部材４５の動作位置にマイクロスイッチ４３が設けられる。延長ステム４４とともにカム部材４５が回転すると、マイクロスイッチ４３によりその回転状態が検知可能に設けられている。図２では、説明の便宜のため、制御弁８を全閉とし、マイクロスイッチ４３がオンとなる状態を示している。

図２、図４に示すように、基盤４６は、枠体４７の外側に取付けられ、マイクロスイッチ４２、４３のオンオフ状態や制御弁８の開閉状態を制御可能に設けられる。このように基盤４６が枠体４７の外側に露出した状態で取り付けられていることで、この基盤４６の端子に図示しない外部配線が接続可能になっている。

図１、図６において、制御弁８は、ボール弁体３よりも一次側に、ボールバルブの態様によって設けられ、ボールジスク６０、ステム部６１、延長ステム４４、ボールシート６３、インサート６４を有している。

ボールジスク６０は、一、二次側にボールシート６３、６３が設けられた状態で、ボデー２の流入口１１から装着される。ボールシート６３は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂により設けられ、一次側のボールシート６３は、インサート６４を介してボデー２内に取付けられ、二次側のボールシート６３は、ボデー２内に形成された切欠き状の装着溝６５に取付けられる。

インサート６４は、略環状に設けられ、その外周には、ボデー２の流入口１１に形成された雌螺子部１１ａに螺合する雄螺子部６４ａが形成されている。インサート６４の側端面には、ボデー２への螺合時に把持用の工具係合用凹溝６６が形成され、この凹溝６６は、装置本体１が配管接続された際に、図示しない配管のフランジやガスケットでは覆われることのない深さの寸法に設定される。

これにより、図１に示すように、ボデー２内のキャビティ２ａが凹溝６６を介して流路１０と連通され、キャビティ２ａとフランジ部位に係る位置に形成された連通流路６７を介して、流路１０内の流体圧を図示しない圧力計で検出可能となる。圧力計は、ボール弁体３の一次側と二次側との圧力を測定可能に取付けられ、その圧力測定によってスプリンクラーの放水に必要な一、二次側の双方への所定水圧の負荷状況や、メンテナンス時等の流体漏れなどが確認される。

制御弁８のステム部６１には、レバーハンドル７０が取付けられ、このレバーハンドル７０によりボールジスク６０を回動可能に設けられる。これにより、二次側のボール弁体３側への流路が開閉操作可能に設けられ、例えば、図示しないスプリンクラーによる消火完了後や、スプリンクラーの点検時に止水する場合などに流路を締切り状態にできる。

次に、本発明の流水検知装置の上記実施形態における作用を説明する。
上述した装置本体１は、ボデー２内にボール弁体３が流体圧で着座部１３から上昇作動される案内流路２０が設けられ、この案内流路２０が、着座部１３の二次側であり流路１０と同じ向きの垂直流路２２と、この垂直流路２２から続けて形成される曲線流路２３とを有し、ボール弁体３が垂直流路２２を上昇する過程において検知機構７で流水検知可能な構成であるため、流水検知に案内流路２０全体を用いることがなく、図１に示す全体の面間距離Ｄを短く抑えつつ流水検知を実施できる。

この場合、ボール弁体３が垂直流路２２を垂直方向に移動して着座部１３を開閉することで、開閉時のボール弁体３の動作が安定する。ボール弁体３でパドル部材５を略法線方向から押圧してスピンドル４を回転することで、力の伝達のロスを抑えて流体圧を高い効率でスピンドル４の回転に変換できる。これらにより、正確な流水検知が可能となり、しかも、ボール弁体３の移動時には、このボール弁体３がパドル部材５の中間位置への当接状態を維持することで、パドル部材５とボデー２との間にボール弁体３が挟まれることを防止し、誤作動や破損、故障などを防いでいる。

ボデー２の曲線流路２３との反対側に膨出流路２５を設けていることにより、ボール弁体３の上昇時には、着座部１３の開口直後から膨出流路２５と流入口１１側とが連通する。膨出流路２５は、着座部１３の二次側近傍から流出口１２付近にかけて外側にアール状に膨出した形状であるため、ボール弁体３の上昇に比例するように流路を拡大でき、短い垂直流路２２であっても、圧力損失を抑えながら膨出流路２５を介して流水し、流水時の大流量化を図ることができる。

しかも、スピンドル４をボデー２に回転自在に取付け、このスピンドル４を検知機構７に接続した構成としている。これによって、スピンドル４をボール弁体３に近接させて配置可能になり、この場合、ボール弁体３の上昇量が少ない場合にもパドル部材５の回転角度を確保でき、垂直流路２２を短く設けたときにも確実に流水検知可能となる。このように、ボール弁体３の上昇量を少なくする短い垂直流路２２を設けることで、全体の面間距離Ｄをより一層短縮し、カバー１７側にスピンドル４を取付けていないことで全体がコンパクト化する。

弁閉時には、垂直流路２２によりボール弁体３が着座部１３に対して垂直方向から着座するため、着座時のボール弁体３が安定状態となり、微小な流体圧が生じたときの誤作動を防止できる。

また、バネ部材６をねじりコイルばねとし、このねじりコイルばね６でパドル部材５にボール弁体３押圧方向の回転力を直接付勢させている。これによって、パドル部材５の付勢用として引張りコイルバネや圧縮コイルバネを用いる必要がなく、ボックス部４０内の簡略化やコンパクト化が可能になり、部品点数の削減により組立ても簡単になる。
そのため、ボデー２の面間寸法Ｄ内にボックス部４０の長さを収めて全体をコンパクト化できる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

１ 装置本体
２ ボデー
３ ボール弁体
４ スピンドル
５ パドル部材
６ ねじりコイルばね（バネ部材）
７ 検知機構
１０ 流路
１１ 流入口
１２ 流出口
１３ 着座部
２０ 案内流路
２２ 垂直流路
２３ 曲線流路
２５ 膨出流路

Claims (2)

1. 流入口と流出口とを備えた流路を有するボデー内に、ボール弁体と、このボール弁体が着座される着座部と、前記ボール弁体が流体圧により前記着座部の二次側から上昇作動される案内流路と、前記ボール弁体の上昇作動が回転運動に変換されるパドル部材を有するスピンドルと、このスピンドルの回転を介して流水を検知可能な検知機構とが設けられ、前記パドル部材は、その先端付近を避けた中間位置に前記ボール弁体が当接される状態で配置されており、前記ボール弁体が上昇する過程で前記検知機構により流水検知可能に設けられていることを特徴とする流水検知装置。
2. 前記案内流路は、この案内流路と同じ向きの垂直流路と、この垂直流路から続けて形成される曲線流路とを有し、前記ボール弁体が前記垂直流路を上昇する過程で前記検知機構により流水検知可能に設けられた請求項１に記載の流水検知装置。

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