JP3894264B2 - 自動弁および自動選択弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は自動弁に関し、特に道路交通用等のトンネルの火災発生時に作動する散水システムに用いるのに適した自動弁および自動弁への使用に適した自動選択弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネル防災システムは、トンネルの長手方向を例えば25mの所定の距離毎に区切って防火区画を設定し、火災発生時に特定の防火区画内の所定領域に対する散水を行うものである。図17にはこのようにトンネル内に散水するための従来の散水システムを概略的に示してあり、この散水システムは貯水槽1の消火水を送水するポンプ2等の加圧水供給源と、この加圧水供給源に接続されてトンネル3内にまで延びてトンネル3内に加圧水を供給する主配管4と、トンネル3内でこの主配管4に接続された複数の分岐配管5とを備えている。
【0003】
主配管4は、トンネル3内では路床側部に設けられた監査路6内に埋設されてトンネル3に沿って、全体として例えば5区画(図17には2区画だけ示してある)の複数の受持区画に亘って延びている。
【0004】
分岐配管5は、各受持区画内にそれぞれ必要な数だけ設けられて監査路6内に設けられた主配管4からトンネル3の側壁に沿って立上がってトンネル3の天井近くにまで延びており、これら分岐配管5のそれぞれの先端部分には、トンネル3内の所定領域内に加圧水を散水するための放水ヘッド7が接続されている。
【0005】
分岐配管5の根本部分即ち低い位置には、仕切弁8と、仕切弁8の下流側に設けられた自動弁10と、自動弁10を挟んで上流側と下流側に接続された圧力検出計11とが設けられている。自動弁10は、火災あるいは放水試験開始時等の必要時に開いて散水のために放水ヘッド7に加圧水を供給したり、鎮火あるいは試験終了時等の平常時に閉じて放水ヘッド7への加圧水の供給を停止させるものである。このような自動弁10の一例を図18に示す。
【0006】
図18に於いて、自動弁10は弁座12が周囲に形成された弁開口を持つ隔壁13により一次室Aと二次室Bとに区切られた本体14と、弁開口を開閉する本弁15と、本弁15に連結されてばね16で附勢されたピストン17を内部に有するシリンダ18を有し、本弁15の開閉動作を行わせるシリンダ装置33とを備えている。自動弁10の一次室A(給水側)は、止め弁内蔵ストレーナ19、パイロット弁20、排気弁21、手動起動弁22およびオリフィス23を有する起動回路すなわち加圧流路25を介して、シリンダ18内のピストン17の図18で右側の開放側空間すなわち加圧室34に連通している。また、同じ加圧流路25は、ニードル弁26および圧力調整弁27を有する圧力調整装置30を備えた圧力調整回路あるいは排圧流路35を介して自動弁10の二次室Bに連通している。
【0007】
図18の位置で加圧流路25のパイロット弁20を開くと、オリフィス23を介して徐々に一次側圧力がシリンダ18の加圧室34(開放側空間)に導入されてピストン17に図18で左向きの力が作用する。ピストン17の受圧面積は本弁15の受圧面積よりも大きく、圧力は同じであるのでピストン17は図18で左向きに移動して自動弁10が開位置に移動する。パイロット弁20を閉じると、ピストン17の加圧室34(開放側空間)への圧力供給が無くなり、ピストン17はばね16の作用力により図18で右方向に押されて本弁15は閉位置に移動させられ、ピストン17の加圧室34(開放側空間)の圧力は圧力調整装置30を介して徐々に自動弁10の二次側に逃がされる。圧力調整回路即ち排圧流路35は、加圧室34(開放側空間)の圧力を逃がす際にニードル弁26によって流量制限をして、本弁15が急激に閉じて水撃現象が起こって散水システムに不都合が生じないように、本弁15の閉止動作を緩慢なものにするためのものである。自動弁10の二次側にはまた自動排水弁31およびテスト放水弁32が設けられている。
【0008】
図17に於いて、このような自動弁10を挟んで上流側と下流側の分岐配管5にはそれぞれ圧力検出計11が接続されていて、その分岐配管5内を流れる加圧水の圧力を自動弁10の上流側および下流側で測定できるようにしてある。これら2つの圧力計11は、その読みから自動弁10の圧力調整機能を確認するためのものである。
【0009】
このような散水システムに於いては、その機能を保持しているかどうかについての放水試験を定期的に行う必要がある。放水試験は、実際に放水ヘッド7から散水させて目視によりその散水状態を確認していたが、近年、放水試験時には、トンネル3内の交通規制を行って、適当な集水装置(図示してない)をトンネル3内に搬入して放水ヘッド7にあてがって放出された消火水が飛散しないようにしてから散水システムを運転することにより集水装置によって集められた消火水の流量を測定して所定の放水量が放出されていることを確認していた。
【0010】
放水試験終了時には自動弁10を閉じて放水ヘッド7への給水を停止すると共に自動弁10の二次側の自動排水弁31が開き、消火水の排水をする。また、集水装置を放水ヘッド7から外してトンネル3外に搬出して交通規制を解除する。このような放水試験の結果、所定の散水が行われていなければ、その原因を調査して、機器の不具合の場合には自動弁10等の機器を取り外して交換する必要があることがある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このような散水システムに用いる自動弁に於いては、本弁15の二次室Bに監視配管を介して圧力調整弁27を連通させて二次室Bの圧力を監視し、自動弁10が供給する消火水の圧力を一定に調整するようにしてある。二次室Bの圧力は詳細に見ると一様ではなく、二次室B内の位置によって異なっており、例えば隔壁13あるいは弁座12に近い位置では流量の大きさによっては流れの淀みが生じて圧力が低くなることがあり、必ずしも二次室Bの圧力が正確に監視できずに圧力調整に誤差が生ずることがある。
【0012】
また、圧力調整回路35は、加圧室(開放側空間)34の圧力を徐々に逃がすように流量制限をして、本弁15が急激に閉じて水撃現象が起こって散水システムに不都合が生じないように、本弁15の閉止動作を緩慢なものにしているが、他方では自動弁の復旧をできるだけ迅速に行うことも望まれている。
【0013】
更に、自動弁の機能試験の際に、消火水を二次側あるいは自動弁10に接続された二次側配管5に送水せずに行うことができれば、工場内で二次側配管を用いずに試験ができ、また建造物や設備の散水システムに設置した状態に於いては、放水ヘッドからの消火水が放出されないので、周囲が水浸しになったり、消火水の処理に苦慮することもない。従って、自動弁10に二次側配管5bを接続しない状態で自動弁10だけの試験を行うことも、また二次側配管5bを接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態で試験を行うこともできる自動弁10を開発することが望まれている。また、このような自動弁の接続切替を手動でなく自動で行うことができれば極めて便利である。
【0014】
従ってこの発明の目的は、上述の従来の自動弁の課題を解決し、主弁の二次側圧力を正確に監視できて供給する消火水の圧力調整を正確に行い得る自動弁を提供することであり、また主弁の閉止動作による水撃現象を防止した自動弁を得ることであり、更に、自動弁に二次側配管を接続しない状態で自動弁だけの試験を行うことも、また二次側配管を接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態で機能試験を行うこともできる自動弁を提供することであり、また、このような自動弁の接続切替を手動でなく自動で行うことのできる自動選択弁を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、この発明によれば、自動弁は、弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁開口を一次室側から開閉する第1弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、流量制限装置は本体の二次室に接続された二次側配管内の圧力に応じて流量調整される自動弁である。
【0016】
また、流量制限装置は、本体に接続された二次側配管に連通した第1監視配管と、本体の二次室に連通した第2監視配管との間でに選択的に切替可能な監視圧切替弁を備えたものである。
【0017】
また、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられものである。
【0018】
更に、この発明の自動弁は、弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁座を開閉する弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容したシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストンの背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられたものである。
【0019】
また、ピストンの外周壁が、少なくとも排圧流路の開口を覆う位置に於いては、シリンダ壁から所定間隙を持って離間して所定の流路抵抗を与えるようにされたものである。
【0020】
また、ピストンが、ピストンの冠部分に周方向小径部を備えたものである。
【0021】
更に、この発明の自動弁は、弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁開口を前記一次室側から開閉する第1弁体と、第1弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させる第1シリンダ装置と、本体の前記一次室を第1シリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる第1加圧流路と、第1シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第1排圧流路と、第1排圧流路に接続されて、本体の二次室の圧力に応じた流量調整をし、ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置と、弁開口を二次室側から開閉する第2弁体と、第2弁体に連結された第2ピストンおよびこの第2ピストンを摺動可能に収容して第2ピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを有し、第2弁体を開閉駆動させる第2シリンダ装置と、本体の一次室を第2シリンダ装置の第2加圧室に連通させ、第2シリンダ内の第2ピストンを加圧して第2ピストンを開位置へ移動させる第2加圧流路と、第2シリンダ装置の第2加圧室の圧力を排出させて第2ピストンの加圧を停止して第2シリンダ内の第2ピストンを閉位置に移動させる第2排圧流路と、流量制限装置、本体の二次室および第2シリンダ装置の排圧室に接続され、第1弁体が開位置にあって第2弁体が開位置にあるときには流量制限装置を本体の二次室に連通させ、第1弁体が開位置にあって第2弁体が閉位置にあるときには流量制限装置を第2シリンダ装置の排圧室に連通させる選択弁とを備えている。
【0022】
また、選択弁は、流量制限装置を本体の二次室および第2シリンダ装置の排圧室のいずれか圧力の高い方に選択的に接続する自動弁とすることができる。
【0023】
更に、この発明の自動選択弁は、中空柱状の本体と、この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第1および第2の弁開口と、本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第1室と第2室とに区画するピストンと、ピストンによって区画された第1室および第2室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第1入力開口および第2入力開口と、ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第1および第2の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第1および第2の弁開口を選択的に開閉する第1および第2の弁体と、第1および第2の弁開口の両者に連通した出力開口とを備えたものである。
【0024】
また、第1および第2の弁開口が二次室側に弁座を持ち、ピストンに連結された第1および第2の弁体を二次室内に設けることもできる。
【0025】
また、ピストンと第1および第2弁体との間に所定のストロークを持つ第1および第2ばねを設けることもできる。
【0026】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1には本発明の自動弁42の一実施形態を概略図で示してある。図1に於いて、自動弁42は、図18に示す自動弁10と同様の構造のものであって、本体14の一次室Aをばね16、ピストン17およびシリンダ18からなるシリンダ装置33の加圧室34に連通させ、一次側配管5aに供給されている一次圧を利用して、シリンダ18内のピストン17を押圧して開位置へ移動させる起動回路である加圧流路25と、シリンダ装置33の加圧室34の圧力を排出させてピストン17の加圧を停止してシリンダ18内のピストン17を閉位置に移動させる排圧流路35と、この排圧流路35に接続されてピストン背圧を制限しながら二次室Bに排出するための流量調整装置30とを備えている。
【0027】
この発明の自動弁42が図18のものと相違する点は、シリンダ装置33の加圧室34が閉止時間調整用ニードル弁26を介してレギュレータ式の圧力調整弁27即ち流量調整装置30に接続されていることと、流量調整装置30が本弁15の二次室Bに接続された二次側配管5b内の圧力に応じて流量調整され得るようにされていることである。即ち、図示の例では、流量調整装置30からの監視配管は、選択的に切替可能な監視圧切替弁44に接続されていて、主弁15に接続された二次側配管5bに連通した第1監視配管45と、本体14の二次室Bに連通した第2監視配管46との間でに選択的に切替可能に構成されている。
【0028】
図1に示す例では、監視圧切替弁44に接続された第1監視配管45は、ストレーナ47を通して自動弁本体14ではなく自動弁42に接続された二次側配管5bに接続されており、第2監視配管46は、ストレーナ28を介して弁座12あるいは隔壁13に比較的近い位置で本体14の二次室Bに接続されている。
【0029】
図1には本発明の自動弁42の火災監視時の状態を示し、本弁15は全閉、遠隔起動弁20は閉、手動起動弁22は閉、そして自動排水弁31は開である。監視圧切替弁44は第1監視配管45と流量調整装置30とが連通し、第2監視配管46と流量調整装置30とが遮断された位置にある。
【0030】
図2にはこの状態に於いて火災が発生したときの状態を示す。遠隔起動により遠隔起動弁(パイロット弁)20が開き、加圧流路25を介して加圧室34が加圧されて本弁15が開き、流水が開始され、本弁15の二次室Bが加圧される。流水開始によりヘッド7から放水されるが、二次室Bの圧力でなく配管5内の圧力に基づいて調圧されるために正確な所定圧力での放水が実現される。
【0031】
火災の鎮火などのため、散水システムを復旧させる場合には、遠隔停止信号により遠隔起動弁(パイロット弁)20を閉じる。すると加圧室34が減圧されてニードル弁26の急速閉止防止機能により、徐々に本弁15が閉位置に移動され本弁15の二次側が減圧される。このとき自動排水弁31は開いていて二次室Bから残水が排出され、ヘッド7からの放水も停止して、本弁15が完全に閉じたときに流水停止動作が完了する。
【0032】
図3には自動弁42の試験時の状態を示す。図3には自動弁を配管5bに接続して散水システムに組み込んだ状態での放水試験を示しているが、この発明の自動弁42は第2監視配管46によって二次室Bの圧力を監視することもできるので、わざわざ二次側配管5を用意してこれを自動弁42に接続しなくとも工場での点検をすることもできる。この場合、テスト用制水弁49を閉じ、テスト放水弁32を開き、手動起動弁22を開くと、加圧室34が加圧されて本弁15が開いて流水が開始される。本弁15の一次室Aから二次室Bに流れた消火水はテスト放水弁32から外部に排出される。流水の圧力は二次室Bに接続された第2監視配管46から監視圧切替弁44を介して圧力調整装置30に供給されているために、弁開度が二次側圧力により調整され、放水が所定圧力で行われることが確認できる。
【0033】
自動弁42を分岐管5に接続して散水システムに組み込んだ状態での放水試験も勿論できる。この場合にはテスト用制水弁49を開き、監視圧切替弁44を操作して第1監視配管45を圧力調整装置30に接続して第2監視配管46を閉止し、テスト放水弁32を閉止することにより二次側配管5b内の圧力を圧力調整に利用できる。
【0034】
放水試験終了後に散水システムを復旧させる場合には、手動起動弁22を閉じる。すると加圧室34が減圧されてニードル弁26の急速閉止防止機能により、徐々に本弁15が閉位置に移動され本弁15の二次側が減圧され、流水信号が停止する。このとき自動排水弁31は開いていて本体14から残水が排出され、ヘッド7からの放水も停止し、本弁15が完全に閉じたときに流水停止動作が完了して本弁15が復旧する。
【0035】
実施の形態2.
図4には、図1乃至図3に示す本発明の自動弁42のシリンダ装置33の構造の詳細を示し、特にシリンダの加圧室34に連通した排圧流路35の開口48とピストン17との位置関係を表してある。(なお、開口48は加圧回路25の開口でもある。)即ち、この自動弁42に於いては、排圧流路35の開口48が自動弁42の本体14とシリンダ装置18とを区画する隔壁49に近接した位置に設けられているため、ピストン17が図4に示す如き閉位置にあっても、開口48が加圧室34に直接開いている。従って、自動弁42の閉止動作時には、加圧室34内の消火水はピストン17の移動により開口48を通って押し出される。このとき開口48に入る消火水に作用する抵抗は変化しないため、ピストン17即ち本弁15が閉止する際に、排圧回路35に流量制限装置を設けない場合には、本弁15が急速に閉止して水撃現象が発生してしまう。
【0036】
図5および図6に示す本発明の自動弁52に於いては、この問題を解決するために、加圧室34に連通した排圧流路35の開口50が、ピストン17が閉位置(図4)近くにあるときにピストン17により少なくとも部分的に覆われる位置に設けられている。図示の例では、排圧流路35の開口50は自動弁52の本体14とシリンダ装置33とを区画する隔壁49に近接した位置に設けられていて、ピストン17が少なくとも排圧流路35の開口50を覆う位置にあるときには、ピストン17の冠部分の外周壁51、即ちピストン17の軸方向に延びた環状突起の外周壁51、がシリンダ18の内壁から径方向に所定間隙Gを持って離間して、この間隙Gを通って開口50に至る流路に対して所定の流路抵抗を与えるようにされている。図示はしてないが、ピストン17の冠部分に環状の周方向溝等の周方向小径部を形成してこの小径部により上述の所定間隙Gを形成しても良い。
【0037】
自動弁52の閉止動作時には、図6の状態からピストン17の移動により加圧室34内の消火水が開口50を通って押し出される。やがてピストン17の外周壁が開口50にさしかかると、開口50が外周壁により所定間隙Gをもって覆われ、図5のような状態で加圧室34から開口50に至る流路に流路抵抗が発生する。従って、その後のピストン17の移動は緩慢になり、排圧流路35に流量制限装置が設けられていない場合でも、水撃現象の発生を防止できる。
【0038】
実施の形態3.
図7乃至図12には本発明の別の実施形態の自動弁60を示し、この自動弁60は、第1弁体61および第2弁体62により両側から開閉できる弁開口63を持つ隔壁64により区画された一次室Aおよび二次室Bを備えている。図7はこの自動弁60の第1弁体61が閉、第2弁体62が開の平常時の状態を示し、図8は自動弁60の第1弁体61および第2弁体62が共に開の火災時(ヘッド放水時)の状態を示し、図9は自動弁60の第1弁体61および第2弁体62が共に閉の放出試験待機時(非ヘッド放水待機時)の状態を示し、図10は自動弁60の第1弁体61が開、第2弁体62が閉の放出試験時(非ヘッド放水時)の状態を示すものである。図11および図13には本発明の自動弁60に使用できる自動選択弁66を示す。
【0039】
図7乃至図10に示す自動弁60は、両側に弁座が形成されていて両側から開閉できる弁開口63を持つ隔壁64により区画された一次室Aおよび二次室Bを有する本体65と、弁開口63を一次室A側から開閉する第1弁体61と、弁開口63を二次室B側から開閉する第2弁体62とを備えている。第1弁体61には、第1弁体61を開閉駆動させる第1シリンダ装置67が接続されていて、第1シリンダ装置67は第1弁体61に連結されたピストン68と、このピストン68を摺動可能に収容してピストン68を押圧する加圧室Cを形成するシリンダ69とを備えている。同様に、第2弁体62には、第2弁体62を開閉駆動させる第2シリンダ装置70が接続されており、第2シリンダ装置70は第2弁体62に連結されたピストン71と、このピストン71を摺動可能に収容してピストン71を押圧する加圧室Dを形成するシリンダ72を備えている。この第2弁体62の閉止時には、弁開口63を介して二次側配管への流路を遮断するとともに、第2弁体62の中空通路を介して排圧室Fと連通するようになり、その結果、第1弁体61の開放時に排圧室Fへの流水が発生することになる。
【0040】
自動弁60はまた、本体65の一次室Aを第1シリンダ装置67の加圧室Cに連通させ、シリンダ69内のピストン68を加圧してピストン68を開位置へ移動させる第1加圧流路73と、第1シリンダ装置67の加圧室Cの圧力を排出させてピストン68の加圧を停止してシリンダ69内のピストン68を閉位置に移動させる第1排圧流路78と、第1排圧流路78に接続されて、本体65の二次室Bの圧力に応じた流量調整をし、ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置75とを備えている。
【0041】
同様に、第2シリンダ装置70についても、本体65の一次室Aを第2シリンダ装置70の加圧室Dに連通させ、シリンダ72内のピストン71を加圧してピストン71を開位置へ移動させる第2加圧流路76と、第2シリンダ装置70の加圧室Dの圧力を排出させてピストン71の加圧を停止してシリンダ72内のピストン71を閉位置に移動させる第2排圧流路77とが設けられている。
【0042】
自動弁60の自動選択弁66は、図11に示す如き構造を持ち、流量制限装置75には出力配管78(排圧流路)により接続され、本体65の二次室Bには第1入力配管79により接続され、また第2シリンダ装置70の加圧室Dには第2入力配管80により接続されている。その機能は、第1弁体61が開位置にあって第2弁体62が開位置にあるときには流量制限装置75を本体65の二次室Bに連通させ、第1弁体61が開位置にあって第2弁体62が閉位置にあるときには流量制限装置75を第2シリンダ装置70の加圧室Dの背部の排圧室Fに連通させることである。
【0043】
自動選択弁66は、本体65の二次室Bおよび第2シリンダ装置70の排圧室Fのうちいずれか圧力の高い方を選択して、選択された方を出力配管78を介して流量制限装置75に自動的に接続するものである。
【0044】
実施の形態4.
図11には自動選択弁66の構造を概略的に示してある。この図に於いて、自動選択弁66は、例えば中空円筒形の本体81と、この本体81の軸方向両端に所定距離を置いて設けられて、それぞれ軸方向内側に面する弁座82を有する第1および第2の弁開口83および84と、本体81内に摺動可能に設けられて、本体81内の空間を第1一次室85と第2一次室86とに区画するピストン87とを備えている。ピストン87によって区画された第1一次室85および第2一次室86には、それぞれに連通するように本体81に設けられた第1入力開口88および第2入力開口89が形成されている。
【0045】
自動選択弁66は更に、ピストン87の軸方向両側に連結され、上述の第1および第2の弁開口83および84間に、弁開口83、84の間の距離よりも小さい所定距離の間隔を置いて設けられ、第1および第2の弁開口83および84を軸方向内側即ち一次室側85、86から選択的に開閉する第1および第2の弁体91および92を備えている。第1および第2の弁体91および92の受圧面積は、ピストン87の受圧面積よりも小さくされている。また、第1および第2の弁開口83および84の下流側には、それぞれ第1および第2二次室93および94が形成され、これらの二次室93および94は結合されて単一の出力開口95に連通している。このとき、ピストン87の受圧面積を大きくするため、ピストン87の径を大きくするとともに、本体81の中央部の径のみを大きくしてもよい。
【0046】
このような自動選択弁66に於いて、第1入力開口88および第2入力開口89から第1一次室85および第2一次室89に大きさに差のある圧力が導入され、例えば図11に於いて、図で左側の第1入力開口88に大きい方の圧力が供給されたときには、ピストン87はその大きい方の圧力によって図11で右側に押圧され、第1の弁体91を開放位置にすると共に反対側の弁即ち第2の弁体92を閉位置に移動させる。
【0047】
実施の形態5.
図12に示す自動選択弁95に於いては、図11の自動選択弁66ほはほぼ同形で異なる機能を行うもので、低圧側の圧力を出力として選択的に取り出すために、第1および第2の弁開口96、97が二次室93、94側に弁座82を持ち、ピストン98に連結された第1および第2の弁体99、100が二次室93、94内に設けられている。その他の構成は図11に示す実施形態のものと同様である。例えば図で左側の第1入力開口88に大きい方の圧力が供給されたときには、ピストン98はその大きい方の圧力によって図12で右側に押圧され、第1の弁体99を閉位置にすると共に反対側の弁即ち第2の弁体100を開位置に移動させる。
【0048】
実施の形態6.
図13に示す自動選択弁102は、全体の構成が図11の自動選択弁66と同様であって、ピストン87と第1および第2弁体91および92との間に第1および第2ばね103および104が設けられている点が相違しているだけである。ばね103、104は、ピストン87が中立位置にあるときに弁体91および92を弁開口93および94に弾性的に押圧して両者を閉じるものである。ばね103、104は所定のストロークを持っていて、ピストン87が中立位置から僅かに移動しても、第1および第2の弁体91および92は共に閉位置に維持されて、ピストン87が所定距離を越えて移動したときには、ピストン87の移動方向と反対側の弁体が開位置に移動するようにされている。
【0049】
このような自動選択弁102に於いて、第1一次室85および第2一次室86に圧力が掛からない場合あるいは掛かる圧力に大きな差が無くピストン87に大きな圧力差が掛かっていない場合には、両弁体91および92はばね103、104によって弁座に押圧されている。例えば第1一次室85の圧力が高くなって圧力差が所定値を越えると、ピストン87が差圧に応じて第2のばね104を圧縮しながら図13で右側に動かされる。ピストン87の移動距離が第1のばね102のストロークを越えると、第2の弁体92は閉位置に維持されたま、第1の弁体91が第1の弁開口93の弁座から離れて開く。第2一次室86の圧力が第1一次室85よりも高くなった場合には、同様にピストン87が図13で左側に動かされて第1弁体91が閉じ、第2弁体92が開く。
【0050】
図14には、図7乃至図10に示す本発明の散水システムの平常時、火災時および復旧時の動作および機器状態をフローチャートで示してある。即ち、平常時には、散水システムの自動弁60の主弁即ち第1弁体61は全閉、本弁リミットスイッチ110はオン、メンテ弁即ち第2弁体62は全開でメンテ弁リミットスイッチ111はオフ、遠隔起動弁112は閉、遠隔試験弁113は閉、本弁15の二次側Bは無圧で圧力スイッチ114はオフ、そして自動排水弁115は開である。
【0051】
この状態に於いて、火災が発生したときには、遠隔起動により遠隔起動弁(パイロット弁)112が開き、加圧室Cが加圧されて本弁61が開き、本弁リミットスイッチ110がオフとなって本弁開放が行われる。これによって流水が開始され、本弁61の二次側Bが加圧されて圧力スイッチ114がオンとなって流水信号が発報される。このとき自動排水弁115は閉である。自動選択弁102の図で左側の弁が開放され、流水開始されるが、二次側で調圧されるために所定圧力での放水が実現される。
【0052】
火災の鎮火などのため、散水システムを復旧させる場合には、遠隔停止信号により遠隔起動弁(パイロット弁)112を閉じる。すると加圧室Cが減圧されて圧力調整回路75の急速閉止防止機能により、徐々に本弁61が閉位置に移動され本弁61の二次側Bが減圧され、圧力スイッチ114はオフとなって流水信号が停止する。このとき自動排水弁115は開いて自動選択弁102の両弁が閉じ、本弁61から残水が排出され、放水ヘッド7からの放水も停止し、本弁61が完全に閉じたときに本弁リミットスイッチ110がオンとなり、流水停止動作が完了する。
【0053】
図15には、本発明の散水システムの平常時、機能試験時および復旧時の動作および機器状態をフローチャートで示してある。正常時の機器状態は図14のフローチャートに示す機器状態と同じである。
【0054】
試験時には、遠隔試験起動によりまず遠隔試験弁113が開き、メンテ弁62の加圧室Dが加圧され、メンテ弁62を閉じる。メンテ弁リミットスイッチ111がオンしたことを確認して、放水試験準備が完了したと判断する。
【0055】
次に遠隔試験起動のために遠隔起動弁112を開くと、加圧室Dが加圧されて本弁61が開き、本弁リミットスイッチ110がオフとなって本弁開放が行われ、流水が開始され、本弁61の二次側Bが加圧されて圧力スイッチ114がオンとなって流水信号が発報される。このとき自動排水弁115は閉であり、自動選択弁102はその図で右側の弁が開放されている。排圧室Fへの流水開始により調圧された排圧室Fへの所定圧力での放水が実現される。
【0056】
このようにして、図15のフローチャートに示す手順によって、本発明の自動弁の機能試験を行って確実に作動することを確認できる。
【0057】
図16には本発明の散水システムの復旧時のフローチャートを示す。機能試験終了後に散水システムを復旧させる場合には、遠隔停止信号により遠隔起動弁112を閉じる。すると加圧室Cが減圧されて圧力調整回路75の急速閉止防止機能により、徐々に本弁61が閉位置に移動され本弁61の二次側Bが減圧され、圧力スイッチ114はオフとなって流水信号が停止する。このとき自動排水弁115は開いていて自動選択弁102の弁は両者とも閉じている。本弁61から残水が排出され、放水も停止し、本弁61が完全に閉じたときに本弁リミットスイッチ110がオンとなり、流水停止動作が完了して本弁61が復旧する。本弁リミットスイッチ110がオンとならない場合には本弁61等を確認して本弁61を復旧させる必要がある。
【0058】
【発明の効果】
以上のように本発明の自動弁は、弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁座を開閉する弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、流量制限装置は本体の二次室に接続された二次側配管内の圧力に応じて流量調整される自動弁である。従って、本弁の二次側圧力を正確に監視できて供給する消火水の圧力調整を正確に行い得る自動弁を提供できる。
【0059】
また、流量制限装置は、本体に接続された二次側配管に連通した第1監視配管と、本体の二次室に連通した第2監視配管との間でに選択的に切替可能な監視圧切替弁を備えたものであるので、自動弁を二次側配管に接続せずに工場で試験する場合にも、二次側配管に接続して散水システムに組み込んだ状態で試験する場合にも自在に適応できる。
【0060】
また、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられものであるので、簡単な構造により水撃現象の発生をより確実に防止できる。
【0061】
更に、この発明の自動弁は、弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁座を開閉する弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容したシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストンの背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられたものである。従って、簡単な構成により主弁の閉止位置への移動の早さを閉止位置直前で緩慢にすることができ、自動弁の閉止時間に大きな影響を与えずに水撃現象を確実に防止できる。
【0062】
また、ピストンの外周壁が、少なくとも排圧流路の開口を覆う位置に於いては、シリンダ壁から所定間隙を持って離間して所定の流路抵抗を与えるようにされたものであるので、信頼性の高い簡単な構成によりピストンの移動速度を低減させて水撃現象を防止することができる。
【0063】
また、ピストンが、ピストンの冠部分に周方向小径部を備えたものであるので、簡単な構成で信頼性が高くピストンの移動速度を低減させて水撃現象を防止することができる。
【0064】
更に、この発明の自動選択弁は、弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁開口を一次室側から開閉する第1弁体と、第1弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させる第1シリンダ装置と、本体の一次室を前記第1シリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる第1加圧流路と、第1シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第1排圧流路と、第1排圧流路に接続されて、本体の二次室の圧力に応じた流量調整をし、ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置と、弁開口を二次室側から開閉する第2弁体と、第2弁体に連結された第2ピストンおよびこの第2ピストンを摺動可能に収容して第2ピストンを押圧する第2加圧室を形成する第2シリンダを備え、第2弁体を開閉駆動させる第2シリンダ装置と、本体の一次室を第2シリンダ装置の第2加圧室に連通させ、第2シリンダ内の第2ピストンを加圧して第2ピストンを開位置へ移動させる第2加圧流路と、第2シリンダ装置の第2加圧室の圧力を排出させて第2ピストンの加圧を停止して第2シリンダ内の第2ピストンを閉位置に移動させる第2排圧流路と、流量制限装置、本体の二次室および第2シリンダ装置の排圧室に接続され、第1弁体が開位置にあって第2弁体が開位置にあるときには流量制限装置を本体の二次室に連通させ、第1弁体が開位置にあって第2弁体が閉位置にあるときには流量制限装置を第2シリンダ装置の排圧室に連通させる選択弁とを備えたものである。
【0065】
従って、自動弁の機能試験の際に、消火水を二次側あるいは自動弁に接続された二次配管に送水せずに行うことができ、工場内で二次側配管を用いずに試験ができ、また建造物や設備の散水システムに設置した状態に於いては、放水ヘッドから消火水を放出しないで、周囲を水浸しにせず、消火水の処理に苦慮することもない。また、自動弁に二次側配管を接続しない状態で自動弁だけの試験を行うことも、また二次側配管を接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態で機能試験を行うことも切替により選択的に実行できる。
【0066】
また、選択弁は、流量制限装置を本体の二次室および第2シリンダ装置の排圧室のいずれか圧力の高い方に選択的に自動的に接続するようにすることもできる。従って、自動弁だけの試験を行うことも、また二次側配管を接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態での機能試験を行うことも、手動でなく自動で行うことができる。
【0067】
更に、この発明の自動選択弁によれば、中空柱状の本体と、この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第1および第2の弁開口と、本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第1室と第2室とに区画するピストンと、ピストンによって区画された第1室および第2室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第1入力開口および第2入力開口と、ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第1および第2の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第1および第2の弁開口を選択的に軸方向内側から開閉する第1および第2の弁体と、第1および第2の弁開口の両者に連通した出力開口とを備えている。従って、この自動選択弁を用いれば、2つの圧力の大小に応じて行うべき管路の選択切替を圧力の大きい方を出力するように自動的に行うことが可能となり、消火用の散水システムに於いては、放水ヘッドから消火水を実際に放水しなくとも自動弁の機能試験を行うことができるようになった。
【0068】
また、第1および第2の弁開口が二次室側に弁座を持ち、ピストンに連結された第1および第2の弁体が二次室内に設けられている。従って、2つの圧力の大小に応じて行うべき管路の選択切替を圧力の小さい方を出力するように自動的に行うことが可能となり、消火用の散水システムに於いては、放水ヘッドから消火水を実際に放水しなくとも自動弁の機能試験を行うことができるようになった。
【0069】
また、ピストンと第1および第2弁体との間に所定のストロークを持つ第1および第2ばねが設けられている。従って、圧力差が所定の大きさを越えない場合には2つの弁体をいずれも閉じておいて、2つの入力を共に出力しないようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の自動弁の監視時の状態を示す概略断面図。
【図2】 本発明の自動弁の火災時の状態を示す概略断面図。
【図3】 本発明の自動弁の点検時の状態を示す概略断面図。
【図4】 本発明の自動弁のシリンダ装置の例を示す概略断面図。
【図5】 本発明の自動弁の別の実施形態のシリンダ装置を閉位置で示す概略図。
【図6】 本発明の自動弁の別の実施形態のシリンダ装置を開位置で示す概略図。
【図7】 本発明の自動弁の更に別の実施形態の平常時の状態を示す概略断面図。
【図8】 本発明の自動弁の更に別の実施形態の火災時の状態を示す概略断面図。
【図9】 本発明の自動弁の更に別の実施形態の機能試験待機時の状態を示す概略断面図。
【図10】 本発明の自動弁の更に別の実施形態の機能試験時の状態を示す概略断面図。
【図11】 本発明の自動弁に使用できる自動選択弁の一実施形態で示す概略図。
【図12】 本発明の自動選択弁の別の実施形態を示す概略図。
【図13】 本発明の自動選択弁の更に別の実施形態を示す概略図。
【図14】 本発明の図7に示す自動弁の火災時の動作を示すフローチャート。
【図15】 本発明の図7に示す自動弁の機能試験時の動作を示すフローチャート。
【図16】 本発明の図7に示す自動弁の復旧時の動作を示すフローチャート。
【図17】 自動弁を用いる散水システムの例を示す概略図。
【図18】 従来の自動弁の監視時の状態を示す概略断面図。
【符号の説明】
12 弁座、13 隔壁、A 一次室、B 二次室、14 本体、15 弁体、17 ピストン、18 シリンダ、25 加圧流路、30 流量制限装置、33 シリンダ装置、34 加圧室、35 排圧流路、81 本体、82 弁座、83、84 弁開口、85 第1室、86 第2室、87 ピストン、88、89 入力開口、95a 出力開口、91、92 弁体、95 自動選択弁、96、97 弁開口、93、94 二次室、98 ピストン、99、100 弁体、102 自動選択弁、103、104 ばね。
Claims (7)
- 弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、
前記弁開口を前記一次室側から開閉する第1弁体と、
前記弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、前記弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、
前記本体の一次室を前記シリンダ装置の加圧室に連通させ、前記シリンダ内のピストンを加圧して前記ピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、
前記シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させて前記ピストンの加圧を停止して前記シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、
前記排圧流路に接続されて前記ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、
前記流量制限装置は、前記本体の二次室に接続された二次側配管に連通した第1監視配管と、前記本体の前記二次室に連通した第2監視配管との間で選択的に切替可能な監視圧切替弁と、前記二次室と二次側配管との間に設けられたテスト用制水弁とを備え、
前記監視圧切替弁は、前記テスト用制水弁が閉じられたときに、前記流量制限装置と前記第2監視配管とが接続され、また、前記テスト用制水弁が開かれたときに、前記流量制限装置と前記第1監視配管とが接続される自動弁。 - 前記加圧室に連通した前記排圧流路の開口が、前記ピストンが閉位置近くにあるときに前記ピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられた請求項1記載の自動弁。
- 前記ピストンの外周壁が、少なくとも前記排圧流路の開口を覆う位置に於いては、前記シリンダのシリンダ壁から所定間隙を持って離間して所定の流路抵抗を与えるようにされた請求項1記載の自動弁。
- 前記ピストンが、前記ピストンの冠部分に周方向小径部を備えた請求項2または3記載の自動弁。
- 弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、
前記弁開口を前記一次室側から開閉する第1弁体と、
前記第1弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、前記弁体を開閉駆動させる第1シリンダ装置と、
前記本体の前記一次室を前記第1シリンダ装置の加圧室に連通させ、前記シリンダ内のピストンを加圧して前記ピストンを開位置へ移動させる第1加圧流路と、
前記第1シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させて前記ピストンの加圧を停止して前記シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第1排圧流路と、
前記第1排圧流路に接続されて、前記本体の二次室の圧力に応じた流量調整をし、前記ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置と、
前記弁開口を二次室側から開閉する第2弁体と、
前記第2弁体に連結された第2ピストンおよびこの第2ピストンを摺動可能に収容して第2ピストンを押圧する第2加圧室を形成する第2シリンダを備え、前記第2弁体を開閉駆動させる第2シリンダ装置と、
前記本体の一次室を前記第2シリンダ装置の第2加圧室に連通させ、前記第2シリンダ内の第2ピストンを加圧して前記第2ピストンを開位置へ移動させる第2加圧流路と、
前記第2シリンダ装置の第2加圧室の圧力を排出させて前記第2ピストンの加圧を停止して前記第2シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第2排圧流路と、
前記流量制限装置、前記本体の二次室および前記第2シリンダ装置の排圧室に接続され、前記第1弁体が開位置にあって前記第2弁体が開位置にあるときには前記流量制限装置を前記本体の二次室に連通させ、前記第1弁体が開位置にあって前記第2弁体が閉位置にあるときには前記流量制限装置を前記第2シリンダ装置の排圧室に連通させる選択弁とを備えた自動弁。 - 前記選択弁は、前記流量制限装置を前記本体の二次室および前記第2シリンダ装置の排圧室のいずれか圧力の高い方に選択的に自動的に接続する請求項5記載の自動弁。
- 前記選択弁は、
中空柱状の本体と、
この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第1および第2の弁開口と、
本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第1室と第2室とに区画するピストンと、
ピストンによって区画された第1室および第2室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第1入力開口および第2入力開口と、
ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第1および第2の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第1および第2の弁開口を選択的に軸方向内側から開閉する第1および第2の弁体と、
第1および第2の弁開口の両者に連通した出力開口とを備えた請求項5または6記載の自動弁。
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