JP3861253B2 - 消火設備の自動弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、水噴霧消火設備、スプリンクラ消火設備や泡消火設備等の設備元弁、区画元弁、地区選別弁などに用いられる消火設備の自動弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の水噴霧消火設備などの消火設備として、自動弁を備えたドライ配管が用い られている。このドライ配管では、自動弁の一次側配管内は消火用水が封入され、その二次側配管内には気体が入れられている。
この消火設備では、自動弁を急激に全開すると、一次側の高圧消火用水が気体の入っている二次側配管に高速で流れ込む。
【0003】
ところが、二次側配管の出口側はモニタノズル等で急激に絞られているので、振動や騒音等の発生、所謂ウォータハンマ現象が発生する。
【0004】
そこで、このウォータハンマ現象の発生を防止するため、次の様な開閉弁が用いられている。即ち、
一次側配管と二次側配管とを接続する弁本体と、該弁本体の連通孔を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向するピストン室と、該ピストン室内に配設され、前記弁主体より受圧面積の大きい制御ピストンと、前記弁主体と該制御ピストンとを連結するステムと、前記ピストン室と一次側配管とを連通せしめる制御バルブ付導圧管と、前記二次側配管に接続された感圧管と、前記ステムの摺動により該感圧管と前記導圧管とを連通せしめる補助弁制御手段と、からなることを特徴とする消火設備の開閉弁。
【0005】
この開閉弁では、制御バルブを開くと、一次側配管内の消火用水は導圧管を介してピストン室に流入する。該ピストン室内に流入した消火用水の一部は、制御ピストンを二次流路側に押圧するので、ステムが同方向に移動する。
そうすると、弁主体は少し開いた状態でバランスし二次側配管が充水されるとともに、この二次側配管がある程度迄充水されると、自動弁の二次側圧力が前記バランス圧以上に達し、制御ピストンが二次流路側に移動するので、弁主体は全開される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来例は次のような問題がある。
(1)通常の消火設備では特に問題を発生させないが、次の様な特殊な消火用配管の場合には、該二次側配管の末端部まで充水される前、即ち、充水完了前に所定圧(前記バランス圧以上)に達し、全開することがある。
【0007】
(a)二次側配管に高い立ち上がり配管、例えば、直径450mm、高さ50mの立ち上がり配管、が接続されている場合。この場合には二次側配管に水頭圧、例えば5kg/cm2の水頭圧、がかかるので、二次側配管内の圧力は、二次側配管内が充水 完了前に所定圧まで上昇する。
【0008】
(b)二次側配管が、特別に長い場合、例えば、長さが1kmある場合には、該管内の摩擦抵抗が大きくなるので、二次側配管内の圧力は、二次側配管内が充水完了前に所定圧まで上昇する。
【0009】
(2)弁主体の二次側圧力を閉弁方向の駆動源とし、一次側圧力を開弁方向の駆動源に利用し、パイロット弁によって二次側圧力が制御されている。そのため、全開しないので、圧力損失が大きい。
(3)二次側圧力を調整できない。そのため、当該設備の所要圧力に調整し、他の防消火設備と協調して防消火活動を行うことができない。
【0010】
この発明は、上記事情に鑑み、ウォータハンマ現象の発生を確実に防止できるようにすることを目的とする。
他の目的は、二次側圧力を調整できるようにすることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本件発明は、前記課題を解決するため、次の様に構成されている。
【0012】
この発明は、消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備であって;該導圧管に第1排水管を連結し、該第1排水管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁、である。
【0013】
この発明は、消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備であって;該ピストン室の加圧室に第2排水管を接続し、該第2排水管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁、である。
【0014】
この発明は、消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向するピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備であって;該ピストン室の加圧室に排水管を連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けるとともに、該パイロット弁を前記弁主体の二次側に連結し、該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁、である。
【0015】
この発明は、消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向する排気孔付ピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁主体に連結された脱気孔付制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する電動弁付導圧管と、を備えた消火設備であって; 該ピストン室の加圧室に大気開放の排水管を連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けるとともに、該パイロット弁を感圧管を介して前記弁主体の二次側に連結し、該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を前記感圧管に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁、である。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態について説明する。
【0017】
消火用配管に設けられた弁主体の連通口に弁主体を配設し、該弁主体と二次通路を介して排水孔付ピストン室を設ける。このピストン室に脱気孔付制御ピストンを装着するとともに該ピストンを前記弁主体にステムを介して連結する。
【0018】
該ピストン室の加圧室と前記弁主体の一次側配管とを起動弁付導圧管を介して連結し、該加圧室に充水感応用パイロット弁付排水管を連結する。
この排水管は大気に開放されている。
【0019】
導圧管には、二次側圧力設定用パイロット弁が設けられ、このパイロット弁は二次側に連結されている。
【0020】
前記弁主体の二次側配管と充水感応用パイロット弁とを感圧管を介して連結し、該二次側配管の圧力が充水完了により設定圧力となった時に該パイロット弁を閉じ、弁主体を全開にする。
【0021】
なお、パイロット弁を電磁弁等により形成された常時開弁にするとともに、二次側配管の充水完了を検出する常時開弁の制御手段を設けても良い。
この場合は、該制御手段からの充水完了信号を受信するまでは、常時開弁を開の状態にしてウォータハンマ現象が発生しない程度の流速となる様に弁主体の開度を維持し、該制御手段からの充水完了信号の受信により該常時開弁を閉の状態にして弁主体を全開する。
【0022】
又、二次側圧力設定用パイロット弁は、導圧管に設ける代わりに、該導圧管に連結した第1排水管に設け、該パイロット弁を前記二次側に連結してもよい。
【0023】
【実施例】
この発明の第1実施例を図1により説明する。
消火用配管に弁本体1を設け、該弁本体1の弁主体5をピストン室10に嵌着されている制御ピストン11に連結する。このピストン室10の排気室14に設けられた排気孔16aは、ピストン室10の排気管16を介して大気と連通し、又、制御ピストン11には、前記排気孔16aより大径の脱気孔15が設けられている。
【0024】
ピストン室10の加圧室13は導圧管26を介して一次側配管27に連結している。この導圧管26には、二次圧力設定用パイロット弁40、オリフィス31、手動操作用弁30、電動ボール弁25が上流に向かって順次設けられている。
【0025】
該パイロット弁40は常時開で、感圧管23を介して二次側配管34に連結されている。このパイロット弁40の作動圧力は、必要に応じて適宜な値に設定されるが、例えば、5Kg/cm2に設定される。
【0026】
次に本実施例の作動について説明する。
火災感知器などの制御手段から開弁信号の受信すると、電動ボール弁25が開き、一次側の消火用水は導圧管26を通って加圧室13に入り、制御ピストン11を押し上げ、弁主体5を開かせる。
この時、加圧室13内の空気は脱気孔15を通って排気室14に入り、排気管16から大気に放出される。
【0027】
二次側圧力が設定圧力になると、該パイロット弁40が脱気孔15を経て排水される水量と同等の水量を加圧室13内に供給する開度迄絞られ、設定圧力を保持する。
この時、前記パイロット弁40の設定圧力値を一次側圧力より高く設定すると、該弁主体5は全開するので、圧力損失が非常に小さくなる。
【0028】
この発明の第2実施例を図2により説明するが、この実施例と第1実施例(図1)との相違点は、導圧管26に第1排水管42を連結し、該第1排水管42に二次圧力設定用パイロット弁40を設けたことである。
【0029】
この発明の第3実施例を図3により説明するが、この実施例と第1実施例(図1)との相違点は、加圧室13に第2排水管45を設け、該排水管45に二次圧力設定用パイロット弁40を設けたことである。
【0030】
この発明の第4実施例を図4〜図6により説明するが、この実施例では二次圧力設定用パイロット弁40の他に、充水感応用パイロット弁24が設けられている。水噴霧消火設備などの消火用配管に設けられた弁本体1には、一次流路2と二次流路3とを連通せしめる連通口4が設けられている。
【0031】
この連通口4の上縁部には、自動弁主体5が着座する弁座6が設けられている。この弁主体5はスプリングSにより弁座6に圧接されている。
この弁主体5には、テーパ状のスカート部7が設けられている。
該弁主体5を上下方向に移動させその位置を変化させると、スカート部7と弁座6との隙間の大きさが変化し、一次流路2から二次流路3に流入する消火用水の流量を調整することができる。
【0032】
ピストン室10は前記二次流路3を介して弁主体5と対向している。このピストン室10には弁主体5の受圧面積より大きい表面積の制御ピストン11が嵌着されている。この制御ピストン11は、ステム12を介して弁主体5と連結されている。該制御ピストン11には脱気孔15が形成されており、この脱気孔15によりピストン室10を構成する加圧室13と排気室14とが連通している。
【0033】
排気室14には、排気管16に連通する排気孔16aが設けられているが、この排気孔16aの径は前記脱気孔15より大径である。
【0034】
加圧室13には、開度調整用ポジショナ21が螺着されている。このポジショナ21のシリンダ室22には、大気開放の排水管19が連結されている。
このシリンダ室22の開放端には、補助弁の作用をするステム12の端部が挿入されている。
【0035】
この排水管19には、充水感応用パイロット弁24が設けられている。このパイロット弁24は常時開であり、図6に示す様に、フラム室FRのダイアフラムDFに固定されている第1バルブV1と、該バルブV1を押圧し第1弁座VS1に押し付けるスプリングS1と、該スプリングS1の押圧力を調整するハンドルHと、第2バルブV2を押圧し第2弁座VS2に押し付けるスプリングS2と、を備えている。又、第1バルブV1と第2バルブV2の間には隔壁Wと、該隔壁Wを水密に貫通したロッドR、があり、該ロッドRの一端は第1バルブに固定され、他端は第2バルブに当接する。このパイロット弁24は感圧管23を介して二次側配管34に連結されている。
【0036】
加圧室13は、電動ボール弁25の付いた導圧管26を介して一次側配管27に接続されている。この導圧管26にはメンテナンス弁28、ストレーナ29、手動操作用弁30、二次圧力設定用パイロット弁40及び流量制御オリフィス31が、下流に向かって順次設けられている。この二次圧力設定用パイロット弁40は前記感圧管23に連通しており、その構造は前記充水感応用パイロット弁24と同一である。
【0037】
次に、本実施例の作動について説明する。
まず、火災時等に弁主体5を開く場合について説明する。
火災感知器などの制御手段からの指示により電動ボール弁25を開くと、一次側配管27内の消火用水は二次圧力設定用パイロット弁40、オリフィス31を経てピストン室10の加圧室13内に加圧給水される。
【0038】
この消火用水は加圧室13内の空気を脱気孔15から排気室14に排出させると共に、排気管16を介して機外に排出される。
脱気孔15の径をオリフィス31の径より小さく形成することにより、機外に排出される水量を給水量に比べて少なくなるように設計しているので、加圧室13内に圧力が発生する。
【0039】
制御ピストン11の受圧面積は、弁主体5のそれより大きく形成され、例えば、弁主体5と制御ピストン11の面積比は、1:1.8に形成されているので、加圧室13内の圧力が一次側圧力の約6割に達した段階から自動弁主体5が矢印A5方向に動き始める。
【0040】
ステム12はピストン室10に供給される消火用水によって開度調整用ポジショナ21から離れる位置まで制御ピストン11を押し上げる。
この段階よりピストン室に供給される消火用水の一部は、脱気孔15及び排気管16を経て排水されると同時に、充水感応用パイロット弁24を経て外部に排出されるため、それ以上ピストン11を押し上げることが無い構造になっている。そのため、弁主体5の開度も開度調整用ポジショナ21によって指定され、その位置で二次側へ制限給水することができる。
【0041】
開度調整用ポジショナ21はロックナットで固定されている。
一次側供給圧力と制限給水量をベースに所謂CV値を算出し、そのCV値となるように開度調整用ポジショナ21をセットすることにより充水時の流速をコントロールできるが、ここではその詳細な説明は省略する。
【0042】
弁主体5の二次側配管34が制限流速で給水され放水口まで充水されると、その高さに応じた水頭と制限流速時の配管摩擦損失を加算した圧力が背圧として感圧室20に発生する。
【0043】
その圧力によりダイアフラムDFが押圧されると、第1バルブV1が第1弁座VS1から離れるとともに、第2バルブV2が着座するので、充水感応用パイロット弁24が閉止させられ、加圧室13から開度調整用ポジショナ21を経ての排水が停止させられる。
【0044】
一次側配管27より電動ボール弁25、二次圧力設定用パイロット弁40及びオリフィス31を経てピストン室の加圧室13に供給された消火用水は、脱気孔15、及びピストン室排気管16を経て外部に排出されるものの、排出しきれないためピストン11を押し上げる。
【0045】
弁主体5の開度は次第に大きくなり、弁の摩擦抵抗が小さくなるので、二次側配管34内の圧力が徐々に高くなり、二次圧力設定用パイロット弁40の設定圧力となる。二次側配管34の充水時の背圧は、放水口までの配管長と弁主体5との高低差により異なるが、「配管の摩擦損失計算」によって算出することができる。
充水感応用パイロット弁24はハンドルHを回転することにより設定圧を調整することができる。
【0046】
弁主体5の二次側配管34が二次圧力設定用パイロット弁40の設定圧力に達した段階で、該パイロット弁40のダイアラムDFは第1バルブV1を第1弁座VS1から離すので、第2バルブV2は脱気孔15を経て排気室14の排気管16から排水される量と同量の給水量となるように絞り込まれる。そのことにより弁主体5の開度は制御され、弁主体の二次側圧力は防消火設備の所要圧力に調整することができる。二次圧力設定用パイロット弁40はロックナットで固定されているので、設定圧力の調整は容易である。
【0047】
この開放弁の特徴は、圧力損失が従来例に比べ非常に少ないことであり、例えば弁口径100(mm)、最大流量1570(L/min.)時の圧力損失は3.61(m)、弁口径350(mm)、最大流量16330(L/min.)時の圧力損失は2.95(m)と予想される。
【0048】
次に自動弁1を閉じる場合について説明する。
電動ボール弁25及び手動操作弁30を閉じると、一次側配管27内の消火用水は加圧室13内への流入を停止する。
【0049】
そうすると、加圧室13内の消火用水は、脱気孔15を通って排気室に移動し、該加圧室13の容積が次第に減少する。
【0050】
同時に、一次流路2内の水圧及びスプリングSの弾力が加わって、弁主体5は次第に矢印A5方向と逆方向に押圧されながら弁座6に着座するので、全閉状態となる。
【0051】
なお、充水感応用パイロット弁24は二次側配管34内の圧力が設定圧力より低くなると開放され、加圧室13内の消火用水は大気中に放出される。
【0052】
【発明の効果】
この発明は、以上の様に構成したので、次のような顕著な効果を奏する。
(1)二次圧力設定用パイロット弁を設けたので、二次側圧力を任意の値に調整することができる。
(2)充水感応用パイロット弁を設けたので、二次側配管の充水完了前は弁主体の開度を制限し、二次側配管の充水完了後に弁主体を全開にすることができる。そのため、ウォータハンマ現象の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す縦断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す縦断面図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第4実施例を示す縦断面図で閉弁状態を示す図である。
【図5】開弁状態を示す縦断面図である。
【図6】充水感応用パイロット弁を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1 弁本体
4 連通口
5 弁主体
10 ピストン室
11 制御ピストン
12 ステム
13 加圧室
15 脱気孔
16a 排気孔
23 感圧管
24 感応用パイロット弁
26 導圧管
27 一次側配管
34 二次側配管
40 二次圧力設定用パイロット弁
Claims (4)
- 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備であって;
該導圧管に第1排水管を連結し、該第1排水管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁。 - 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備であって;
該ピストン室の加圧室に第2排水管を接続し、該第2排水管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁。 - 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向するピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備であって;
該ピストン室の加圧室に排水管を連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けるとともに、該パイロット弁を前記弁主体の二次側に連結し、該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁。 - 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向する排気孔付ピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁主体に連結された脱気孔付制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する電動弁付導圧管と、を備えた消火設備であって;
該ピストン室の加圧室に大気開放の排水管を連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けるとともに、該パイロット弁を感圧管を介して前記弁主体の二次側に連結し、該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を前記感圧管に連結したことを特徴とする消火設備の自動弁。
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