JP3111274B2 - 自動定圧弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体輸送管路に設置
する自動絞り調整流路を備えた自動定圧弁装置に関する
ものであり、送水・配水等に便利な圧力調整弁装置とし
て、管理上も手が掛からず、止水時の水密性に苦慮する
ことなく、容易に大型化や高圧化が実施できるように
し、また、パイロット弁装置部から、例えばニードル弁
やコック類等のような固定絞り調節流路を総て排除し、
しかも各弁部の目詰まり時には、各弁体が自動的に開い
て、自掃流動を行う機能を持つ画期的な弁装置を得よう
とするものである。なお、本明細書中、「水」の言語は
流体を総称的に代表するものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来から一般的に、管路の輸送流体の圧
力を自動調整する弁装置としては、その出口管路系内の
流体圧力を検知し、例えば、ニードル弁等のような固定
的な絞り調節流路で流量を絞りながら作用させたパイロ
ット弁装置によって、主弁駆動用のピストンやダイヤフ
ラムを作動させる構造の自動調整弁装置が広く用いられ
て来た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術による自動調整弁装置においては、理論上の性能は良
好と評価されても、それが実際に使用される場合の保守
管理上の煩わしさや耐久性に対する懸念が多く、例え
ば、図５に例示する構造に見られるように、次のような
困難な課題が存在する。 （１）従来技術の弁装置においては、主弁駆動部材６が
円筒状壁面部材８に接する部分のシール部材６ｓは、締
切り時において漏水を許さない完璧な水密性を要する構
造のものが多く、種々のシール手段を追求し、更にベロ
ーズやダイヤフラム等を採用してその課題を解決しよう
としているが、特に大型化、高圧化するほど、シール部
分の耐久性や加工精度に困難を生じ、また、保守管理上
も煩わしさが残る。 （２）急激な流動変化による圧力脈動（ハンチング）を
防止する目的で、主弁装置を緩徐に駆動させることも必
要であるが、パイロット弁装置を主弁下流側の出口流路
ｃの圧力（以降、「２次圧力」と呼称する）への連通路
Ｑに配置した従来技術のものでは、入口流路ａの圧力
（以降、「１次圧力」と呼称する）の流体を導入する連
通路Ｐの途中に、例えばニードル弁のような固定絞り調
節弁Ｓを必要とし、この固定した精細な流路によって砂
粒・塵埃等の目詰まり事故の原因となる。そのためにス
トレーナー等が必要で、汎用の圧力調整弁装置は、清浄
水以外では扱いにくいものである。 （３）また、所要の２次圧力を設定するための調節が、
ニードル弁等の固定絞り調節弁Ｓとパイロット弁装置の
２個所の兼ね合いを見ながらの調節となり、運転、保守
管理上の手が掛かる。

【０００４】この発明は、上述のような従来技術におけ
る問題点を解決して、ニードル弁等の固定絞り調節流路
を持たないパイロット弁装置により、目詰まり事故が無
く、また、主弁装置の締切り時の漏水も無く、常に２次
圧力を所定値に維持する、しかも運転、保守管理の簡単
な自動定圧弁装置を得ようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動定圧
弁装置においては、一個の所定付加外力手段をワンタッ
チ的に調節することによって、２次圧力が所定値にある
ときは、共にほぼ閉鎖の状態を保ち、２次圧力が所定値
より低くなれば開くパイロットＡ弁部（以降、「Ａ弁
部」と呼称する）と、２次圧力が所定値より高くなれば
開くパイロットＢ弁部（以降、「Ｂ弁部」と呼称する）
とが連係作動を行って、２次圧力を所定値に維持する。
そして、弁装置からニードル弁等のような固定絞り調節
流路を除き、更に、各弁部に２次圧力の変化に伴う開弁
作動による自掃流動の機能を持たせて、弁装置の流路部
から目詰まり事故を無くすると共に、主弁駆動部材６の
シール部材６ｓを厳密な水密性から開放する等、保守管
理に手の掛からない、経済的で機能の的確な自動定圧弁
装置を得たものである。

【０００６】本発明の構成を、一実施例を示した図１に
基づいて説明する。図１において、１は入口流路ａと出
口流路ｃを備えた主弁箱を示し、２は主弁箱蓋を示す。
３は主弁座である。主弁装置は、主弁座３に対して上流
側に設けた主弁体５と、主弁体駆動のための主弁駆動圧
力室ｄの円筒状壁面部材８に対してシール部材６ｓを介
して滑動自在に嵌装された主弁駆動部材６と、両部材
５；６を一体的に組み合わせる主弁軸４とを備えてい
る。主弁体５と主弁箱１の間には、主弁開口ｂを閉鎖す
る方向に作用する主弁コイルばね７が介装されている。
主弁体５と主弁駆動部材６との受圧面積の関係は、主弁
駆動部材６の方を大きめに設定する。なお、主弁閉鎖時
においても、主弁体５のシール部材５ｓとパイロット弁
装置のＡ弁体２４のシール部材２４ｓとが、厳密な水密
性の機能を受け持つので、主弁駆動部材６のシール部材
６ｓは逸流阻止程度の粗雑な水密性で充分である。

【０００７】パイロット弁装置の図においては、２１は
Ａ弁部、Ｂ弁部及び２次圧力室ｉを形成する弁箱を示
し、２２は弁箱蓋を示す。２３は受圧板、２８はシール
部材、２６はＡ弁体２４及びＢ弁体２５を受圧板２３と
一体的に組み合わせる弁軸を示す。また、弁箱蓋２２の
コイルばね室ｊには所定付加外力手段としてのコイルば
ね２７が納めてある。Ａ弁部の部分では、Ａ弁室ｅ、Ａ
弁体２４、Ａ弁座室ｆが配設されている。そして、Ａ弁
体２４については、閉鎖時の厳密な水密性を示すため、
シール部材２４ｓが図示されている。Ｂ弁部の部分で
は、Ｂ弁室ｇ、Ｂ弁体２５、Ｂ弁座室ｈが配設されてい
る。そして、Ｂ弁体２５については、閉鎖時の厳密な水
密性は必要なく、幾分洩れ気味であってもよいことが示
されている。（勿論、Ｂ弁体２５にも厳密な水密性を付
加して何ら差し支えない。）そして、Ａ弁部とＢ弁部
は、作動時に、一方が開き一方が閉鎖するという状態の
みならず、両弁部共にほぼ閉鎖する状態も生み出し得る
位置間隔に配設されると共に、互いに相手の作動を妨げ
ない構造となっている。

【０００８】Ｐは１次圧力の入口流路ａとＡ弁室ｅとを
結ぶ連通路、ＰｅはＡ弁座室ｆと主弁駆動圧力室ｄとを
結ぶ連通路を示す。Ｑは２次圧力の出口流路ｃとＢ弁座
室ｈとを結ぶ連通路、ＱｅはＢ弁室ｇと主弁駆動圧力室
ｄとを結ぶ連通路を示す。なお、２次圧力室ｉは連通路
により出口流路ｃの２次圧力に連通されている。

【０００９】

【作用】この発明の一実施例を示した図１によって、そ
の作用を説明する。図１のものを流体輸送管路に介装し
て通水すると、出口流路ｃは未だ所定の圧力に到達せ
ず、パイロット弁装置のコイルばね２７の力が２次圧力
室ｉの２次圧力に勝っているので、Ａ弁体２４は全開し
ていると同時に、Ｂ弁体２５は閉鎖の状態であり、入口
流路ａからの１次圧力流水は連通路Ｐ→Ａ弁室ｅ→Ａ弁
座室ｆ→連通路Ｐｅを経て主弁装置の主弁駆動圧力室ｄ
に流れ込む。この１次圧力流水は、主弁体５より大きい
受圧面積を持つ主弁駆動部材６を、その面積差に伴う圧
力の差をもって、主弁体５の全閉鎖の状態から全開の方
向に徐々に推し開く。そして、流体は流路ａ→ｂ→ｃを
経て流動を始める。従って、この発明に係る主弁装置の
構造は、送水ポンプ等の性急な直入起動においても、２
次圧力の異常昇圧が発生しないという優れた作動特性を
発揮する。

【００１０】次いで、２次圧力が所定値に達した後は、
下流側の使用流量の多寡などにより変化する２次圧力を
受けて、パイロット弁装置のＡ弁部、Ｂ弁部の各弁体２
４；２５が応動し、主弁駆動圧力室ｄの内圧力を適宜に
増減して、主弁体５の開度を調整しながら所定の２次圧
力を維持する。２次圧力が均衡安定している時は、Ａ弁
体２４、Ｂ弁体２５共に、ほぼ閉鎖の状態で安定するの
で、当然主弁体５も振動することなく安定した状態とな
る。

【００１１】下流側の使用が終わり、端末管路の締切り
操作に入った場合は、それにつれて２次圧力は上昇し
て、パイロット弁装置の受圧板２３にかかる２次圧力は
コイルばね２７の力に打ち勝って、それを押し返す。そ
して、Ａ弁体２４は閉鎖し、Ｂ弁体２５は全開し、主弁
装置の主弁駆動圧力室ｄの内圧力は２次圧力となり、主
弁体５は、その前後面に作用する１次圧力と２次圧力と
の推力の差によって閉鎖作動を行い、主弁開口ｂは締め
切られて流動は停止し、下流側の２次圧力は所定値を維
持する。なお、コイルばね２７を調整ネジ２９によりワ
ンタッチで調整するだけで、２次圧力を所期の値に設定
できることは勿論である。

【００１２】主弁装置が締切りを完了した時点では、こ
の発明の構成により、厳密に水密性の機能を果たすべき
部分は、主弁体５のシール部材５ｓとＡ弁体２４のシー
ル部材２４ｓとであり、両者は、共に従来技術によって
容易に水密性を達成できる部材である。一方、より精密
製作の困難な主弁駆動部材６のシール部材６ｓの方は、
粗雑な水密性のままにしておいても、主弁下流側の異常
昇圧は発生しない。また、主弁装置、Ａ弁部、Ｂ弁部の
いずれも、砂粒・塵埃等による目詰まりの発生に際して
は、その目詰まりによって生ずる２次圧力の変化によっ
て、該弁が自動的に開弁作動を行い、自掃流動によって
目詰まりを排除するという優れた機能を備えている。従
って、細目のストレーナー等が不要となり、保守管理上
もその効果は大きい。

【００１３】図２〜図３の実施例においても、この作用
はほぼ同様であるので、詳述は省略する。また、図４の
実施例においては、主弁駆動部材６が、図１〜図３とは
逆に主弁座３の上流側に設けられ、それに伴って、Ａ弁
部とＢ弁部の位置が逆になる等、各要素の配設位置と作
動方向が変わるが、その目的としている作用は図１〜図
３とほぼ同様であるので、詳述は省略する。

【００１４】

【実施例】パイロット弁装置の構造については、図１〜
図４のいずれの実施例においても、Ａ弁体２４及びＢ弁
体２５を一本の弁軸２６上に揃えて設け、一個の所定付
加外力手段に対して一体的に連動させ、しかも両弁体２
４；２５が互いに相手の作動を妨げない構造に構成させ
たものである。そして、図２のものは、弁軸２６と両弁
体２４；２５との連係に、滑動部分を介在させて所要の
自由度を与え、有効に連動する構造に構成してある。ま
た、図３〜図４のものは、図１のものと同様に、シリン
ダー・ピストン様式の作動による開閉機構が適用され、
さらに、図３においては、Ａ弁体２４とＢ弁体２５とを
弁室ｅに同居させたものを例示した。一方、図４におい
ては、主弁駆動部材６が図１〜図３のものとは逆に、主
弁座３の上流側に設けられた実施例を示しており、それ
に伴って、該部材６の作動方向が逆向きになり、Ａ弁部
とＢ弁部の位置も図１〜図３のものとは逆になる等、各
要素の配設位置と作動方向が変わるが、その目的として
いる作用効果は図１〜図３のものとほぼ同様である。な
お、図４には、パイロット受圧板２３に作用する僅かな
圧力不均衡をも解消したい場合の、圧力バランス装置３
１が例示されている。パイロット弁装置の各室ｅ；ｆ；
ｇ；ｈ；ｉ；ｊの配置（位置関係）及び組み合わせ等に
ついては、この発明の意図する範囲において設計変更可
能であり、この発明を上記の実施例に限定するものでは
ない。

【００１５】パイロット弁装置の所定付加外力手段につ
いては、各実施例のようなコイルばね２７等の弾性部材
を用いる方法の他にも、例えば、力の一定した重錘にリ
ンクしたり、更に倍力機構を付加したり、気圧、液圧装
置等の適用が容易にできることは勿論である。また、パ
イロット弁装置の受圧板２３のシール手段については、
各実施例のようなダイヤフラム式のシール部材２８を用
いる方法の他にも、ベローズ式としたり、受圧板の滑動
面にＯリング等を適用して水密性を保持させてもよい。
なお、各実施例において、水密性を保持したい個所に夫
々シール部材５ｓ；２４ｓを配してあるが、直接接触に
より良好な水密性を保持できる設計・製作の場合は、該
シール部材を省略できることは勿論である。

【００１６】主弁装置の構造については、各実施例にお
いて、主弁体５にはリフト弁形式を適用しているが、こ
の発明の趣旨の範囲内で、その他の形式の開閉弁（例え
ば、バタフライ弁、ゲート弁、ボール弁など）を適用し
てもよいことは勿論である。円筒状壁面部材８は、主弁
箱１の材質がシリンダーの形成にとって適切な場合に
は、主弁箱１で兼用させて、省略することもできる。主
弁コイルばね７は、最初の通水時の主弁体５の作動の安
定上は望ましいものであるが、以後の作動には特に関係
がないので、省略することもできる。なお、各実施例に
おいては、主弁装置の構造を簡明にするために、ａ→ｂ
→ｃの主弁流路部と主弁駆動圧力室ｄの両方を主弁箱１
内にコンパクトに収めたものを図示したが、その他に
も、この主弁流路部と主弁駆動圧力室ｄを、２つに分割
した主弁箱の夫々に収め、この２つの弁箱を貫通させた
主弁軸４の両端に主弁体５と主弁駆動部材６を固着する
構造にしても差し支えない。

【００１７】仕様条件によっては、作動中の不意な流動
変化による圧力脈動（ハンチング）を防止するために、
パイロット弁装置や主弁装置を緩徐に作動させることが
必要となる場合もあるが、その対処方法の例として、図
１〜図２には、２次圧力室ｉへの２次圧力連通路の途中
に絞り弁を設けた例や、主弁開口ｂの弁体側あるいは弁
座側に流量変化をスムーズにする各種鋸歯状の突起を設
けた例が示され、また図３〜図４には、パイロット弁装
置に緩衝装置３０を設けた例が示され、さらに図４に
は、主弁装置に緩衝装置１４を設けた例が示されてい
る。これらの対処方法は、いずれか１つを単独で採用し
ても、いくつかを組み合わせて採用してもよいし、それ
が必要とされない仕様条件下においては省略してもよ
い。

【００１８】図３〜図４には、出口流路ｃに、可変オリ
フィス弁１２と、それを操作するためのハンドル１３を
設け、この発明の自動定圧弁装置においても、可変式の
定流量制限が簡便に実施でき、定流量弁装置としても使
用できることを例示した。この可変オリフィス弁１２と
しては、一般的な開閉弁（例えば、バタフライ弁、ゲー
ト弁、ボール弁、リフト弁等）も適用できる。また、こ
の可変オリフィス弁１２については、締切り水密性能は
必須ではないので、その弁座のシールは省略可能であ
る。また、その操作については、ハンドル１３による手
動操作の他にも、各種アクチュエーターによって駆動す
ることも、更にその駆動手順を自動化すること等も勿論
可能である。

【００１９】図１〜図４のいずれも、更に設備の安全管
理を期して、その出口流路ｃの適所には、その管路に適
合した安全弁１１が装着されたものが示されている。こ
れは不要な場合には省略してもよい。その他、この発明
における弁装置を構成する各部材にわたり、従来技術の
援用は何ら妨げるものではなく、また、この発明の趣旨
の範囲内で種々設計変更可能であり、この発明を前記の
各実施例に限定するものではない。

【００２０】

【発明の効果】この発明に係る自動定圧弁装置は、新し
い技術思想によって、パイロット弁装置部からニードル
弁等の固定絞り調節流路を除くと共に、各弁部の目詰ま
り時には各弁体が自動的に開弁作動を行い自掃流動によ
って目詰まりを排除する機能を備えて、砂粒・塵埃によ
る目詰まり事故を無くし、また、止水時の水密性も完璧
なものとし、送水ポンプ等の起動・停止時から連続運転
時にわたり、２次圧力の異常な昇圧現象を起こさずに安
定的に作動する機能を備えた、メンテナンス・フリーな
弁装置を得ることができた。また、パイロット弁装置の
構造が簡潔で、２次圧力設定もワンタッチで簡単に行な
え、設計・製作・運転・保守管理に苦慮すべき部分もな
く、信頼性と経済性の高い弁装置を得ることができて、
その実施効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す全体的縦断面図であ
る。

【図２】この発明の他の一実施例を示す全体的縦断面図
である。

【図３】この発明の他の一実施例を示す全体的縦断面図
である。

【図４】この発明の他の一実施例を示す全体的縦断面図
である。

【図５】従来技術による一般的な自動定圧弁装置の一例
を示す全体的縦断面図である。

【符号の説明】

１…主弁箱 ２…主弁箱蓋 ３…主弁座 ４…主
弁軸 ５…主弁体 ５ｓ…シール部材 ６…主弁駆動部材
６ｓ…シール部材 ７…主弁コイルばね ８…円筒状壁面部材 ９…軸
受 １０…軸受 １１…安全弁 １２…可変オリフィス弁 １３…ハン
ドル １４…緩衝装置 ２１…パイロット弁箱 ２２…パイロット弁箱蓋 ２
３…パイロット受圧板 ２４…Ａ弁体 ２４ｓ…シール部材 ２５…Ｂ弁体 ２６…パイロット弁軸 ２７…コイルばね ２８…
シール部材 ２９…調整ネジ ３０…緩衝装置 ３１…圧力バラ
ンス装置 ａ…入口流路 ｂ…主弁開口 ｃ…出口流路 ｄ
…主弁駆動圧力室 ｅ…Ａ弁室 ｆ…Ａ弁座室 ｇ…Ｂ弁室 ｈ…Ｂ
弁座室 ｉ…２次圧力室 ｊ…コイルばね室 Ｐ；Ｐｅ；
Ｑ；Ｑｅ…連通路 Ｓ…固定絞り調節弁。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主弁装置が、それを流過する流体の圧力
   変化により作動するパイロット弁装置によって駆動され
   る自動調整弁装置において、 主弁装置は、主弁箱（１）内に一体的に組み込まれた主
   弁体（５）と主弁駆動部材（６）とを備え、主弁体
   （５）は主弁座（３）の上流側に位置して、その間に主
   弁開口（ｂ）を形成し、主弁駆動部材（６）は主弁箱
   （１）の円筒状内壁部に対して滑動自在に嵌装されて、
   主弁箱（１）の蓋部との間に主弁駆動圧力室（ｄ）を形
   成する構造に構成され、 パイロット弁装置は、主弁装置の下流側圧力と一個の所
   定付加外力手段との作用力のバランスによって連動作動
   する、同軸上のパイロットＡ弁部とパイロットＢ弁部か
   らなり、主弁下流側圧力が所定値より低くなれば開く該
   パイロットＡ弁部と、主弁下流側圧力が所定値より高く
   なれば開く該パイロットＢ弁部とが、一方が開き一方が
   閉鎖するという状態のみならず、主弁下流側圧力が所定
   値にあるときは共にほぼ閉鎖する状態も生み出し得る位
   置間隔に配設構成されると共に、互いに相手の作動を妨
   げない構造に構成され、該パイロットＡ弁部と該パイロ
   ットＢ弁部とが、中間に主弁駆動圧力室（ｄ）を介し
   て、入口流路（ａ）と出口流路（ｃ）との間に直列的に
   連通されたことを特徴とする、自動定圧弁装置。
2. 【請求項２】 主弁装置の出口流路（ｃ）に可変オリフ
   ィス弁（１２）を備えたことを特徴とする、請求項１記
   載の自動定圧弁装置。