JP3537079B2 - ポンプの入口減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消防用などのポン
プの入口に作用する圧力を減圧するポンプの入口減圧弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、消防用のポンプを用いた消火作業
において、火災現場が水源から遠い場合や高所にある場
合には、１台のポンプで送水するには高い圧力が必要と
なり、大型の原動機や耐圧性の高いポンプやホースが必
要となり、重量が重くなって取扱いが難しくなる。

【０００３】これらの問題点を解消するには、一般的に
は複数のポンプを直列に接続して水源に近いポンプから
順次加圧して送水する方法がとられている。しかし、ポ
ンプを直列に接続して運転すると、上流側ポンプの入口
に作用した圧力がそのポンプで発生した圧力に加算さ
れ、この加算された圧力が下流側ポンプの入口に作用す
る。従って、接続するポンプの数が増えるに伴って下流
側ポンプの入口に作用する圧力が次第に大きくなる。

【０００４】このため、上流側ポンプの圧力が下流側ポ
ンプの入口に作用している時、下流側ポンプを高い圧力
で運転したり、下流側ポンプの放水弁を閉じたり、また
は、消火作業者が放水ホースの先端の放水弁を閉じたり
すると、下流側ポンプのポンプ圧力は異常に上がり、ポ
ンプやホースを破損して消火作業ができなくなること
や、放水ホース先端で消火作業をしている消火作業者が
放水の反動力で振り回されてけがをしたりすることがあ
る。

【０００５】従来は、このような不具合に対し、上流側
ポンプの入口に設けた弁を手動で操作して圧力を調節し
たり、この上流側ポンプを駆動する原動機の出力を手動
で操作していた。

【０００６】また、特公平６−９８１９７号公報に記載
されたように、中継水制御バルブをポンプの入口付近に
設け、ポンプの入口圧力を自動的に調節する方法も知ら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】弁の操作や原動機の出
力調節を手動で行う方式では、操作の遅れや間違いが生
じて上述した事故が絶えない状況にある。まして、ポン
プ相互の距離や高低差がある条件下では情報伝達の困難
さが加わり、上記のような事故の頻度は倍加される。

【０００８】また、特公平６−９８１９７号公報に記載
されたような自動操作装置によれば、下流側ポンプが放
水しているときには入口圧力を自動的に調整できる。し
かし、上流側ポンプを駆動させたまま下流側ポンプや放
水ホース先端の放水弁を遮断して放水を停止した場合に
は、圧力調節弁の上流側にかかる圧力が上がり、圧力調
節弁を押し開くので、上流側ポンプの高い圧力が下流側
ポンプの入口に作用し、締め切り運転によりただでさえ
高圧になっている下流側ポンプの圧力がさらに高くな
り、ポンプやホースを破損するという重大な欠点があ
る。

【０００９】そこで本発明は、複数台のポンプを直列に
接続した場合において、放水中及び下流側ポンプや放水
ホース先端の放水弁を遮断して放水を停止させたとき
に、上流側ポンプの圧力が下流側ポンプに作用すること
を防止し、下流側ポンプやホースに大きな圧力が作用し
て破損することや消火作業者が放水の反動力で振り回さ
れてけがをすることを防止でき、かつ、上流側ポンプの
運転中に下流側ポンプが燃料切れなどで停止した場合に
放水が中断されてしまうことを防止できるポンプの入口
減圧弁を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のポ
ンプの入口減圧弁は、内部に流路が形成されてポンプの
入口側に接続される減圧弁ケースと、この減圧弁ケース
内に設けられて流路の流軸方向に沿って摺動自在な可動
軸と、この可動軸の上流側端部に固定された第１受圧部
材と、前記減圧弁ケース内に位置固定されて前記第１受
圧部材を囲む内部壁と、この内部壁の内側において前記
第１受圧部材により仕切られた第１空間と第２空間と、
前記可動軸の下流側端部に固定された弁体と、前記流路
の内周面に形成されて前記可動軸が上流側へ所定位置ま
で摺動したときに前記弁体が着座する弁座と、前記可動
軸に固定されて前記弁座より上流側に位置する第２受圧
部材と、前記第１空間と大気中とを連通する第１連通路
と、前記第２空間と前記流路の前記弁座より下流側部分
とを連通する第２連通路と、この第２連通路の途中に設
けられて前記第２空間を前記流路における前記弁座の下
流側又は大気中に連通させる切替手段とを設けた。

【００１１】従って、複数台のポンプを直列に接続し、
各下流側ポンプの入口側に入口減圧弁を設置し、第２空
間と流路における弁座の下流側とが連通するように切替
手段を切り替えて放水作業を行う。上流側ポンプから送
られた水は減圧弁ケース内の流路を通り、下流側ポンプ
の入口に流入し、流路における弁座の下流側部分の圧力
と第２空間との圧力とが同じになる。この第２空間の圧
力は、第１連通路を介して大気中に連通している第１空
間の圧力と等しくなるように自動調整されるので、上流
側ポンプの圧力が第１空間の圧力より高くなると、その
圧力が第２空間に作用して第１受圧部材と可動軸と弁体
とが上流側へ一体に摺動し、弁体と弁座との間の隙間が
小さくなり、下流側ポンプ側へ流れる水の量が少なくな
って下流側ポンプの入口に作用する圧力が第１空間の圧
力と同じ値になるまで下降する。

【００１２】一方、下流側ポンプの入口側の圧力が第１
空間の圧力より低くなったときは、第１受圧部材と可動
軸と弁体とが一体に下流側へ摺動し、弁体と弁座との間
の隙間が大きくなり、下流側ポンプ側へ流れる水の量が
増えて下流側ポンプの入口に作用する圧力が第１空間の
圧力と同じ値になるまで上昇する。このようにして、入
口減圧弁を設けることにより、放水作業中に上流側ポン
プの圧力が変動しても、下流側ポンプの入口の圧力が第
１空間の圧力と同じに維持される。

【００１３】また、上流側ポンプを駆動させたまま下流
側ポンプや放水ホース先端の放水弁を閉じて放水を停止
したときは、上流側ポンプからの圧力が弁体と第２受圧
部材とに作用して相殺され、この上流側ポンプからの圧
力によっては第１受圧部材と可動軸と弁体とは摺動しな
い。一方、放水を停止したとき、下流側ポンプの高圧部
から洩れた第１空間の圧力より高い圧力が弁座の下流側
部分に作用し、その圧力が第２連通路を介して第２空間
に作用し、第１受圧部材と可動軸と弁体とが上流側に一
体に摺動して弁体が弁座に着座する。従って、上流側ポ
ンプを駆動させたまま下流側ポンプや放水ホース先端の
放水弁を閉じて放水を停止したときには、上流側ポンプ
の圧力が下流側ポンプや放水ホース先端などに作用せ
ず、下流側ポンプや放水ホース先端などで異常に高い圧
力が作用することがない。

【００１４】上流側ポンプの運転中に下流側ポンプが燃
料切れなどにより停止した場合は、切替手段を切り替え
て第２空間を大気中に連通させる。すると、第１空間と
第２空間とに大気圧が作用し、この入口減圧弁は減圧弁
としての機能が解除され、弁体には開く方向に水圧が作
用するので、入口減圧弁を取り付けたポンプが燃料切れ
などにより停止した場合でも、その入口減圧弁を取り外
すために放水作業を中断することなく、放水作業を続行
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。図３は、水源１から離れた火災現場に
放水するために３台のポンプ（第１ポンプ２，第２ポン
プ３、第３ポンプ４）を直列に接続した状態である。第
１ポンプ２の入口側には吸水管５が接続され、第１ポン
プ２の吐出側と第２ポンプ３の入口側との間には中継ホ
ース６が接続され、第２ポンプ３の吐出側と第３ポンプ
４の入口側との間には中継ホース７が接続され、第３ポ
ンプ４の吐出側には放水ホース８が接続されている。前
記各ポンプ２〜４の吐出側にはそれぞれ開閉調節自在な
放水弁２ａ，３ａ，４ａが設けられ、前記放水ホース８
の先端部にも放水弁９が設けられている。

【００１６】前記第２ポンプ３の入口側には入口減圧弁
１０が接続され、前記第３ポンプ４の入口側には入口減
圧弁１１が接続されている。これらの入口減圧弁１０，
１１は同じ構造であり、一方の入口減圧弁１０を例に挙
げてその構造を図１及び図２に基づいて説明する。入口
減圧弁１０は、一端に流入口１２が形成され、他端に流
出口１３が形成され、流入口１２と流出口１３との間に
流路１４が形成された減圧弁ケース１５を有している。
この減圧弁ケース１５は、それぞれ筒状形状をなす第１
ケース１５ａと第２ケース１５ｂとを複数個のボルト１
６で連結することにより形成されている。第１ケース１
５ａには、中継ホース６を接続するためのＯリング１７
とホース接続金具１８とが取り付けられている。第２ケ
ース１５ｂの内周面には、入口減圧弁１０を第２ポンプ
３の入口に接続するためのネジ１９が形成され、さら
に、この接続時に気密性を確保するためのガスケット２
０が取り付けられている。また、第２ケース１５ｂの外
周部には、入口減圧弁１０を第２ポンプ３の入口に接続
する際に操作するとともに携帯時の把手を兼用するハン
ドル１５ｃが一体に形成されている。

【００１７】前記減圧弁ケース１５内には、流路１４の
流軸方向に沿って摺動自在に可動軸である減圧弁軸２１
が設けられている。この減圧弁軸２１の上流側端部には
第１受圧部材である可撓性を有するダイヤフラム２２の
内周側端部が固定され、ダイヤフラム２２の外周側端部
は前記第１ケース１５ａと第２ケース１５ｂとにより挾
持されている。また、前記減圧弁ケース１５内には、前
記減圧弁軸２１の上流側端部と前記ダイヤフラム２２と
を囲む内部壁２３が位置固定に設けられており、この内
部壁２３内は、前記ダイヤフラム２２によって第１空間
２４と第２空間２５とに仕切られている。

【００１８】前記減圧弁軸２１の下流側端部には弁体で
ある減圧弁体２６が固定されている。前記第２ケース１
５ｂの内周面には前記減圧弁軸２１が上流側へ所定位置
まで摺動したときに前記減圧弁体２６が着座する弁座で
ある減圧弁座２７が形成されている。前記減圧弁軸２１
における前記減圧弁体２６と前記ダイヤフラム２２との
間には、前記減圧弁座２７より上流側に位置する第２受
圧部材である受圧ピストン２８が一体に形成されてい
る。この受圧ピストン２８の径は、前記減圧弁座２７と
同径に形成されている。また、前記内部壁２３には案内
穴２９が形成され、この案内穴２９内に前記受圧ピスト
ン２８の外周が摺動自在に嵌合されている。受圧ピスト
ン２８の外周面にはＯリング３０が取り付けられてい
る。

【００１９】前記第１空間２４は、前記減圧弁ケース１
５に形成された第１連通路３１により大気中に連通され
ている。前記第２空間２５は、前記減圧弁ケース１５に
形成された第２連通路３２により前記流路１４における
前記減圧弁座２７より下流側部分に連通されている。

【００２０】前記第２連通路３２の途中には切替手段で
ある切替弁３３が設けられている。この切替弁３３に
は、内部にＴ字形の通路３４を形成した弁体３５が回動
自在及び所定位置で停止自在に設けられている。この切
替弁３３を切り替え操作することにより、前記第２空間
２５が流路１４における前記減圧弁座２７より下流側部
分に連通された状態（図１の状態）と、前記第２空間２
５が大気中に連通された状態（図２の状態）とに切り替
えられる。この切替弁３３を切り替える構造は、手動方
式としてもよく、又は、ポンプ３の運転が停止したこと
を検知して自動的に切り替える方式としてもよく、又
は、それらの併用であってもよい。

【００２１】このような構成において、図３に示すよう
に３台のポンプ２〜４を直列に接続し、各ポンプ２〜４
を駆動させるとともに放水弁２ａ〜４ａ，９を開くこと
により、水源１から吸い上げられた水が中継ホース６，
７と放水ホース８、及び、各ポンプ２〜４と入口減圧弁
１０，１１とを経て放水ホース８の先端部から放水され
る。

【００２２】ここで、入口減圧弁１０，１１の作用につ
いて説明する。なお、入口減圧弁１０，１１の作用は同
じであるので、一方の入口減圧弁１０の作用について説
明する。

【００２３】まず、放水作業中における入口減圧弁１０
の作用について説明する。なお、切替弁３３を、図１に
示すように、第２空間２５と流路１４における減圧弁座
２７より下流側部分とを連通した状態に切り替えてお
く。第１ポンプ２の駆動により水源から吸い上げられた
水は、入口減圧弁１０の流路１４を経て第２ポンプ３内
に流入する。このとき、第１ポンプ２の駆動により発生
した圧力が流路１４と第２連通路３２とを通って第２空
間２５に作用する。ここで、第１空間２４には大気圧が
作用しており、第１ポンプ２の駆動により発生した圧力
が大気圧より大きい場合には、減圧弁軸２１がダイヤフ
ラム２２と減圧弁体２６と共に上流側へ摺動し、減圧弁
体２６が減圧弁座２７に近づく。そして、減圧弁体２６
と減圧弁座２７との間の隙間が小さくなって第２ポンプ
３側へ流れる水の量が減り、減圧弁座２７の下流側に作
用する圧力が次第に下降し、この圧力が第１空間２４に
作用している大気圧と同じになる位置まで減圧弁軸２１
などが摺動すると、その位置で停止する。

【００２４】一方、第１ポンプ２からの給水量低下など
により減圧弁座２７の下流側や第２ポンプ３の入口側の
圧力が大気圧より低くなったときは、第２空間２５の圧
力も大気圧より低くなるので、減圧弁軸２１がダイヤフ
ラム２２や減圧弁体２６と共に下流側へ摺動し、減圧弁
体２６と減圧弁座２７との間の隙間が大きくなる。そし
て、減圧弁体２６と減圧弁座２７との間の隙間が大きく
なって第２ポンプ３側へ流れる水の量が増え、減圧弁座
２７の下流側や第２ポンプ３の入口に作用する圧力が次
第に上昇し、この圧力が第１空間２４に作用している大
気圧と同じになる位置まで減圧弁軸２１などが上流側へ
摺動し、同じになった位置で停止する。このようにし
て、第２ポンプ３の入口側に入口減圧弁１０を設けるこ
とにより、放水作業中に第１ポンプ２の圧力が変動して
も、第２ポンプ３の入口の圧力を大気圧と同じに維持す
ることができる。

【００２５】第３ポンプ４においても、その入口には入
口減圧弁１１が接続されているため、第３ポンプ４の入
口の圧力を大気圧と同じに維持することができる。従っ
て、図３に示したように複数のポンプ２，３，４を直列
に接続して放水作業を行っても、各下流側ポンプ３，４
の入口の圧力を大気圧と同じに維持することができ、下
流側ポンプ３，４に作用する圧力が異常に高くなるとい
うことを防止でき、消火作業者が放水の反動力で振り回
されてけがをするということを防止できる。放水ホース
８の先端部からは、第３ポンプ４で加圧された水が高圧
状態で放水される。

【００２６】つぎに、放水作業中に第２ポンプ３の放水
弁３ａを閉じた場合における入口減圧弁１０の作用につ
いて説明する。第１ポンプ２の圧力は入口減圧弁１０内
に入り、減圧弁体２６を下流側へ押して減圧弁座２７と
の間の隙間を大きくするように作用するが、この圧力は
受圧ピストン２８を上流側へ押して減圧弁体２６と減圧
弁座２７との隙間を小さくする向きにも作用する。従っ
て、両方の力が相殺されてゼロになり、入口減圧弁１０
に作用する第１ポンプ２からの圧力は無視できるように
なる。

【００２７】一方、放水弁３ａを閉じたまま第２ポンプ
３の駆動を続行すると、第２ポンプ３内の高圧部から第
２ポンプ３の入口側へ大気圧より高い圧力が洩れ、第２
ポンプ３の入口側や減圧弁座２７の下流側、さらには、
第２連通路３２で連通された第２空間２５の圧力が大気
圧より高くなる。そして、この圧力の作用により減圧弁
体２６が減圧弁軸２１やダイヤフラム２２と共に上流側
へ摺動して減圧弁座２７に着座し、流路１４が遮断され
る。このため、第１ポンプ２の圧力は第２ポンプ３の入
口に作用しなくなり、この第２ポンプ３に異常に高い圧
力が作用して第２ポンプ３が破損するということが防止
される。

【００２８】放水作業中に放水ホース８先端の放水弁９
を閉じて放水を停止したときにも、上流側のポンプ２，
３の圧力が下流側のポンプ３，４や放水ホース８先端な
どに作用せず、下流側のポンプ３，４や放水ホース８先
端などに異常に高い圧力が作用してポンプ３，４や放水
ホース８が破損するということが防止される。

【００２９】図３に示すように複数のポンプ２，３，４
を直列に接続して放水作業を行っているとき、その入口
に入口減圧弁１０を取り付けている第２ポンプ３が燃料
切れなどにより停止する場合がある。このような場合に
は、そのまま放置すると、停止したポンプ３の入口圧力
が、第２連通路３２を通り第２空間２５に作用するの
で、減圧弁１０が閉じて放水を遮断する。そこで、切替
弁３３を図２に示すように切り替え、第２空間２５と大
気中とを連通させる。

【００３０】すると、ダイヤフラム２２を挾んだ第１空
間２４と第２空間２５とに大気圧が作用し、入口減圧弁
１０は減圧弁としての機能が解除されるので、減圧弁軸
２１や減圧弁体２６が自由状態になり、上流側のポンプ
２からの水圧に押されて開く方向に移動する。従って、
入口減圧弁１０を取り付けた第２ポンプ３が燃料切れな
どにより停止した場合には、入口減圧弁１０が送水を遮
断するということが起こらず、この第２ポンプ３及び入
口減圧弁１０が存在しない場合と同じ状態で放水できる
ので、入口減圧弁１０を取り外すために放水作業を中断
する必要がなく、放水作業を続行できる。

【００３１】ここで、入口減圧弁１０，１１の構成部品
は、全て流路１４内に直線的に配置されているので、入
口減圧弁１０，１１内を流れる水の流軸も直線的にな
り、流路抵抗が少なくなって効率的な送水ができる。

【００３２】また、入口減圧弁１０，１１は中継ホース
６，７やポンプ３，４に対して簡単に着脱できるので、
各ポンプ２〜４を直列に接続せずに単独で使用する場合
には、入口減圧弁１０，１１を簡単に取外すことができ
る。

【００３３】なお、本実施の形態では、第１受圧部材と
してダイヤフラム２２を用い、第２受圧部材として受圧
ピストン２８を用いた場合を例に挙げて説明したが、こ
れらの受圧部材はダイヤフラムと受圧ピストンとのいず
れでもよく、さらには、他の構造の受圧部材であっても
よい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、直列に接
続したポンプの下流側ポンプの入口側に入口減圧弁を設
けることにより、放水中及び下流側ポンプや放水ホース
先端の放水弁を遮断して放水を停止させたときに、上流
側ポンプの圧力が下流側ポンプに作用することを防止
し、下流側ポンプや放水ホースに大きな圧力が作用して
破損することや消火作業者が放水の反動力で振り回され
てけがをすることを防止できる。さらに、上流側ポンプ
の運転中に下流側ポンプが燃料切れなどで停止した場合
には、入口減圧弁に設けた切替手段を切り替えて第２空
間を大気中に連通させることにより、この入口減圧弁の
機能を解除することができ、従って、入口減圧弁を取り
付けたポンプが燃料切れなどにより停止した場合でも、
そのポンプに取り付けられている入口減圧弁を取り外す
ために放水作業を中断する必要がなく、放水作業を続行
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断正面図であ
る。

【図２】切替弁を切り替えて第２空間を大気中に連通さ
せた状態を示す縦断正面図である。

【図３】消火作業時における複数台のポンプの直列接続
状態を示す説明図である。

【符号の説明】

３，４ ポンプ １４ 流路 １５ 減圧弁ケース ２１ 可動軸 ２２ 第１受圧部材 ２３ 内部壁 ２４ 第１空間 ２５ 第２空間 ２６ 弁体 ２７ 弁座 ２８ 第２受圧部材 ３１ 第１連通路 ３２ 第２連通路 ３３ 切替手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に流路が形成されてポンプの入口側
   に接続される減圧弁ケースと、この減圧弁ケース内に設
   けられて流路の流軸方向に沿って摺動自在な可動軸と、
   この可動軸の上流側端部に固定された第１受圧部材と、
   前記減圧弁ケース内に位置固定されて前記第１受圧部材
   を囲む内部壁と、この内部壁の内側において前記第１受
   圧部材により仕切られた第１空間と第２空間と、前記可
   動軸の下流側端部に固定された弁体と、前記流路の内周
   面に形成されて前記可動軸が上流側へ所定位置まで摺動
   したときに前記弁体が着座する弁座と、前記可動軸に固
   定されて前記弁座より上流側に位置する第２受圧部材
   と、前記第１空間と大気中とを連通する第１連通路と、
   前記第２空間と前記流路の前記弁座より下流側部分とを
   連通する第２連通路と、この第２連通路の途中に設けら
   れて前記第２空間を前記流路における前記弁座の下流側
   又は大気中に連通させる切替手段とを設けたことを特徴
   とするポンプの入口減圧弁。