JP4068221B2 - 自動閉止弁付定流量弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水を淡水化する施設の取水設備などに用いられる自動閉止弁付定流量弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大都会、砂漠等においては、渇水対策として水資源、特に飲料水の確保が重要な課題とされ、海水を淡水化する施設の建設が注目されている。海水を淡水化するには、海から取水した原水を予め濾過槽によって機械的に濾過してプランクトン、海藻、塵埃等の異物を取り除いた後、蒸発、逆浸透法等の海水処理を施すことにより海水中に含まれているカルシウム、臭素、マグネシウム、ホウ素、塩素等の懸濁物質を除去して淡水化する。
【０００３】
濾過槽としては、通常海岸に近い陸地に広い敷地を確保して建設されるが、環境問題、漁業権問題等が起こり易いことから、最近では濾過槽を海底に埋設する方式が研究されている。海底に濾過槽を埋設すると、環境問題、漁業権問題等を解消することができるばかりか、陸地に広い敷地を確保する必要がないので、都会に近い海岸の海底であっても埋設できる利点がある。また、海底の砂、砂利、土、岩盤等（以下、海底の砂利、岩盤等という）を透過して一次的に濾過された海水を濾過槽で二次的に濾過すればよいため、濾過材の使用量を大幅に削減できる。さらに、濾過槽は二次的に濾過された海水を弁装置によって取り込むため、弁装置への異物の付着、堆積等が少なく、弁装置を長期間にわたって使用できるという利点もある。
【０００４】
このような濾過槽に用いられる弁装置においては、▲１▼手動操作により止水する機能を備えていること、▲２▼一定流量を吐出する機能を備えていること、▲３▼濾過槽内圧力（または差圧）に応じて自動的に閉弁する機能を備えていること、の三つの要件を満たすものであることが要求される。その理由を以下に述べる。
【０００５】
海底に埋設される濾過槽の場合は、濾過された海水を槽壁から取り込む。そのため、槽壁に取水口を設け、この取水口を濾過材で覆い弁装置を組込む。その場合、海底をシールド掘削機によって掘削しつつセグメントを順次組立てて濾過槽を施工していくと、海水が取水口から濾過槽内に浸入して施工することができなくなる。そのため、濾過槽の施工工事が完了し、濾過槽を使用するまでは弁装置によって取水口を完全に止水しておく必要がある。したがって、▲１▼手動操作による止水機能は、濾過槽の施工時に要求されるものである。
【０００６】
濾過槽の使用中は、槽外となる一次側（以下、単に一次側という）と槽内である二次側（以下、単に二次側という）位の圧力差（差圧）によって濾過槽内に浸入する海水の流量が変化する。差圧が小さければ海水の浸入は少なく、差圧が大きくなると海水の浸入は多くなる。一次側の圧力は、濾過槽に加わる外部圧力で、海面までの高さや海底の砂利、岩盤等の浸透抵抗等によって変化する。二次側の圧力は濾過槽内の圧力で、貯水量によって変化する。そのため、一次側もしくは二次側の圧力が変動しても圧力差（差圧）が一定範囲内であれば一定流量を吐出する弁であることが必要である。
【０００７】
また、作業者が定期的あるいは必要に応じて濾過槽内に入って弁装置や濾過材を保守点検したり交換したりあるいは弁装置の作動チェックを行う際には、弁装置を閉弁し濾過槽内の海水を一時的に排水する必要がある。そのため、弁装置は、手動操作によって開閉されるものであるよりも、むしろ自動的に開閉する機能を備えたものであることが好ましい。その場合、自動的に開閉させる最も簡単で確実な方法は、濾過槽内圧力（または差圧）または空気等を用いた外部遠隔操作による方法である。遠隔操作によって自動的に開閉する弁としては電磁弁が知られている。しかし、電磁弁の場合は、配線したり電源を必要とするため安全上およびコスト上濾過槽に用いるには不適である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように海底に埋設される濾過槽においては、弁装置として、第１に手動操作により止水する機能を備えていること、第２に一定流量を吐出する機能を備えていること、第３に濾過槽内圧力（または差圧）または空気等を用いた外部遠隔操作｛以下、濾過槽内圧力（または差圧）等という｝に応じて自動的に閉弁する機能を備えたものを用いることが不可欠とされる。しかしながら、従来の弁装置は、いずれも一定流量を調整する機能のみを備えた単機能型または手動操作による止水機能と流量調整機能を備えた二機能型、あるいはそれらとストレーナを組合わせた多機能型のものばかりであり（例：特開昭６０−２２７０６８号公報、実用新案登録番号第３０１８８４７号公報等）、上記三つの機能要件を備えた多機能型の弁装置（以下、このような弁装置を自動閉止弁付定流量弁装置という）は未だ存在していなかった。
【０００９】
本発明は上記した要請に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、手動操作により止水する機能と、一定流量を吐出する機能と濾過槽内圧力（または差圧）等に応じて自動的に閉弁する機能の三機能を備えた全く新規な自動閉止弁付定流量弁装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、開閉弁と、この開閉弁の下流側に配置された定流量弁と、この定流量弁の下流側に配置され前記定流量弁の流出孔を開閉する自動閉止弁とを一体的に備え、前記開閉弁は、前記定流量弁の取付前においては閉弁状態に保持され、当該弁の結合によって開弁されるものである。
第１の発明においては、開閉弁は閉止された状態において流入孔を閉止し止水する。定流量弁は、一次側の流体圧力が変動しても二次側との圧力差が一定範囲内であれば一定の流量を吐出する。自動閉止弁は自動的に動作して定流量弁を閉弁する。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記自動閉止弁は、二次側の流体圧力が設定圧以下になると自動的に動作して定流量弁を閉弁することを特徴とする。
第２の発明においては、自動閉止弁は通常不動作状態（開弁状態）に保持されているので、定流量弁は一定の流量を吐出し続ける。二次側の流体圧力が設定圧以下になると、自動閉止弁は自動的に動作して定流量弁を閉止する。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記定流量弁と自動閉止弁は１つのハウジング内に組み込まれ、このハウジングの内部は、定流量弁が組み込まれる第１の弁室と、自動閉止弁が組み込まれる第２の弁室と、一次側流体圧力等の一定に近い圧力が導かれる圧力室とを備え、前記自動閉止弁を強制的に開閉する手段を設けたことを特徴とする。
第３の発明においては、二次側の流体圧力が設定圧以下になると、自動閉止弁は自動的に動作して定流量弁の流出孔を閉止する。強制的に開閉する手段を操作すると、自動閉止弁は強制的に動作して不動作状態に戻り定流量弁の流出孔を開弁する。
【００１３】
第４の発明は、上記第１の発明において、前記自動閉止弁は、遠隔操作等の外部からの操作力によって動作されることにより前記定流量弁を閉弁することを特徴とする。
第４の発明においては、自動閉止弁は外部からの操作力によって動作され、定流量弁を閉弁する。
【００１４】
第５の発明は、上記第１の発明において、外部から空気等が流入孔に供給される給気口を有することを特徴とする。
第５の発明においては、給気口から空気等を導入することによって空気等を一次側へ逆流させ、濾過槽や、砂利、岩盤等の洗浄（いわゆる逆洗）を行うことができる。空気以外のガスとしては、窒素ガス、水素等が考えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１は海水淡水化施設の取水設備を示す概略断面図、図２は同取水設備の外観斜視図、図３は取水設備の断面図、図４は自動閉止弁付定流量弁装置の断面図である。これらの図において、１は海底の砂利、岩盤等で一次濾過された海水２Ａを機械的に濾過する濾過槽、３は濾過槽１内の二次濾過された海水２Ｂを逆浸透法等によって淡水化する海水淡水化処理施設である。４は濾過槽１内の二次濾過された海水２Ｂを海水淡水化処理施設３に送給する水中ポンプ、５は配管、６は海底、７は海面、８は立坑、Ｈ1 は海水の水頭圧、Ｈ2 は立坑８内の海水２Ｂの水頭圧、Ｈ3 は濾過槽１内の水頭圧である。
【００１６】
プランクトン、海藻、塵埃等の異物を含んだ海水２は、海底６の砂、砂利等を透過することにより一次的に濾過される。この一次濾過された海水２Ａは、さらに、濾過槽１によって二次的に濾過された後、濾過槽１内に貯留される。なお、逆浸透法とは、水は通すが塩分は通し難いという逆浸透膜の性質を利用して海水に高い圧力を加え、逆浸透膜を通過させることにより、海水を淡水化する方法である。
【００１７】
前記濾過槽１は、立坑８を掘削後、海底にシールド掘削機によって掘削されたトンネル内に例えば６分割された円弧状のセグメント１０を順次円筒状に組み立てて行くことにより陸上部９から海底６に向かって施工されている。濾過槽１の大きさとしては、例えば長さＬが約１ｋｍ、内径ｄが約３ｍ程度である。
【００１８】
図２〜図４において、前記セグメント１０は、コンクリート製で、中央に二次濾過された海水２Ｂを濾過槽１内に取り込むための取水口１１を有し、また、外周面中央には一次濾過された海水２Ａを二次的に濾過するフィルタ１３が取付けられている。フィルタ１３は、前記セグメント１０の外周面に形成したフィルタ用凹部１２内に収納され、前記取水口１１を覆っている。取水口１１の穴径は、例えば１００〜１２０ｍｍ程度で、外側開口部に大径穴部１１Ａが設けられている。
【００１９】
図４において、さらに前記取水口１１の内部には、自動閉止弁付定流量弁装置（以下、弁装置と称する）１５が取付部材１６を介して組み込まれている。取付部材１６は、耐海水材料、例えばＢＣ６またはＳＣＳ１４等によって有底円筒状に形成されて前記取水口１１の大径穴部１１Ａに嵌合され、底面には前記弁装置１５が取付けられるねじ孔１７が形成されている。
【００２０】
前記弁装置１５としては、上記した通り三つの機能、すなわち▲１▼手動操作により止水する機能、▲２▼一定流量を吐出する機能および▲３▼濾過槽内圧力（または差圧）等に応じて自動的に閉弁する機能を備えていることが要求される。そのため、開閉弁２１、定流量弁２２および自動閉止弁２３を一体的に備え、多機能型の複合弁を構成している。
【００２１】
前記開閉弁２１は、前記取付部材１６のねじ孔１７に濾過槽１の内部側から螺合されたハウジング２４と、このハウジング２４内に軸線方向に移動自在に嵌挿された弁体２５とを備えている。ハウジング２４は、両端が開放された筒状体からなり、外周には前記ねじ孔１７に螺合する雄ねじ２６が形成され、内部の中間部にはハウジング２４内を外側室２７ａと内側室２７ｂに仕切る仕切壁２８が一体に設けられている。仕切壁２８の中央には前記弁体２５が貫通する流入孔２９が形成され、またこの流入孔２９の外側室２７ａ側の開口部には、開閉弁２１の閉弁時に弁体２５が着座する着座面３０が形成されている。なお、内側室２７ｂは、内周面に雌ねじ３１が形成され、後述するハウジング４０の取付孔を形成している。
【００２２】
前記弁体２５は、前記流入孔２９に挿通され内側室２７ｂ内に位置する棒状の本体２５Ａと、この本体２５Ａの基端部に一体に設けられ前記外側室２７ａ内に位置する大径部２５Ｂとで構成されている。本体２５Ａの先端部外周面には、Ｅリング３２が装着されており、このＥリング３２と前記仕切壁２８との間には弁体２５を内側室２７ｂ方向、言い換えれば開閉弁２１が閉弁する方向に付勢する付勢手段としての渦巻きばね３３が弾装されている。本体２５Ａと大径部２５Ｂとの間には環状溝３４が形成され、この環状溝３４にＯリング３５が嵌着されている。Ｏリング３５は開閉弁２１が閉弁したとき、前記弁座３０に着座し、流入孔２９を液密に閉止する。大径部２５Ｂの外周には、海水２Ｂの通路を形成する複数の溝３６が周方向に等間隔をおいて軸線方向に形成されている。
【００２３】
このような開閉弁２１は、図７に示すように閉弁した状態で予めセグメント１０内に取付部材１６を介して一体的に取付けられ、ゴムキャップ３７によってハウジング２４の内側室２７ｂを液密に閉塞している。この状態においてセグメント１０をシールド掘削機によって順次連結することにより濾過槽１が施工される。この施工において、開閉弁２１はＯリング３５が渦巻きばね３３の弾力によって弁座３０に押し付けられることにより閉弁しているため、二次濾過された海水２Ｂが流入孔２９を通って濾過槽１内に流入することはない。そして、濾過槽１の施工が完了した後、前記ゴムキャップ３７を外し、定流量弁２２を図４に示すように自動閉止弁２３と共に取付けると、開閉弁２１を後述するように開弁させることができる。なお、後述の自動閉止弁２３の作動機能により図４に示すように開閉弁２１に予め定流量弁２２を自動閉止弁２３と共に取付けたままセグメント１０を施工しても差し支えない。
【００２４】
前記定流量弁２２と自動閉止弁２３は１つのハウジング４０を共有しており、定流量弁２２が前記開閉弁２１の下流側に、自動閉止弁２３が定流量弁２２の下流側に位置している。
【００２５】
前記ハウジング４０は、両端が開放する筒体４０Ａと、この筒体４０Ａの自動閉止弁２３側の開口部をシール部材を介して液密に閉止する蓋体４０Ｂとで形成されている。蓋体４０Ｂはねじ４１によって筒体４０Ａに固定されている。筒体４０Ａの前記蓋体４０Ｂとは反対側の開口端部外周面には雄ねじ４２が形成されている。この雄ねじ４２を前記開閉弁２１のハウジング２４に設けたねじ孔３１に螺合して両ハウジング２４，４０を結合することにより、前記弁装置１５が組立てられると同時に前記開閉弁２１がハウジング４０によって開弁される。すなわち、ハウジング４０をハウジング２４のねじ孔３１に一定量ねじ込むと、ハウジング４０の開閉弁２１側の開口端面４３に一体に突設した突起部４４（図５参照）が前記Ｅリング３２を渦巻きばね３３の弾発力に抗して押し上げるため、弁体２５がフィルタ１３方向に移動してＯリング３５を着座部３０から離間させ、流入孔２９を開く。したがって、開閉弁２１は開弁し、ハウジング４０を取り外さない限り閉弁することはない。
【００２６】
前記突起部４４は、周方向に等分割された複数個の円弧状分割片４４ａによって前記Ｅリング３２と略同一の外径を有する円筒状に形成され、これら分割片４３ａ間の隙間４５によって両ハウジング２４，４０の内部が連通している。したがって、二次濾過された海水２Ｂは開閉弁２１の流入孔２９および前記隙間４５を通ってハウジング４０内に流入する。
【００２７】
前記ハウジング４０の内部には、流入孔４６と、前記定流量弁２２が組み込まれる第１の弁室４７と、自動閉止弁２３が組み込まれる第２の弁室４８および圧力室５０が軸線方向に形成されている。流入孔４６と第１の弁室４７は互いに連通し、第１の弁室４７と第２の弁室４８は、自動閉止弁２３によって開閉され、通常時は自動閉止弁２３が不動作状態（開弁状態）に保持されることにより図４に示すように互いに連通している。言い換えれば、定流量弁２２の流出孔は開放している。
【００２８】
前記第２の弁室４８と圧力室５０はダイヤフラム５１によって仕切られている。また、第２の弁室４８は筒体４０Ａに設けた複数の連通孔４９によってハウジング４０の外部と連通し、流入孔４６と圧力室５０は連通管（連通路）５２によって接続されている。さらに、連通管５２の途中には、自動閉止弁２３を強制的に開閉する手段としての三方弁５３が取付けられている。この三方弁５３は、通常流入孔４６と圧力室５０を連通させているが、弁装置１５の作動チェック時にハンドル５４によって切り替えられると、図８に示すように流入孔４６と圧力室５０との連通を遮断し、圧力室５０をハウジング４０の外部に連通させる。なお、本実施の形態においては、連通管５２によって流入孔４６と圧力室５０を連通する連通路を形成したが、これに限らずハウジング４０の厚み内に連通路を形成することも可能である。
【００２９】
前記定流量弁２２は、前記第１の弁室４７に嵌合されたガイド５７と、このガイド５７内に進退自在に組み込まれたニードル５８と、このニードル５８を開弁方向に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね５９とを備えている。
【００３０】
前記ガイド５７は筒状体に形成され、開閉弁２３側の開口部内にノズル６０が嵌合されている。ノズル６０の穴６１の上流側開口部は、所定の曲線を描くようにラッパ状に拡径した形状に形成されている。なお、ノズル６０の孔６１は、定流量弁２２の流出孔を形成している。
【００３１】
前記ニードル５８は、図６に示すようにノズル６０の穴６１の下流側開口部の穴径より小さい外径を有する一端が開放した筒状体に形成され、ガイドピン６３に摺動自在に嵌装されている。また、ニードル５８は前記圧縮コイルばね５９の一端を受け止めるリング６４を一体に有している。このリング６４は、ニードル５８の基端部外周面に放射状に設けた複数のアーム６５によってニードル５８に連結されている。
【００３２】
前記ガイドピン６３は、固定リング６６を一体的に有し、この固定リング６６は前記ガイド５７のノズル６０とは反対側の開口部に嵌合され、かつ係合片６７によってガイド５７からの抜けが防止されている。また、固定リング６６は、前記リング６４が接触することにより前記ニードル５８の開弁方向への移動を制限するストッパとして機能する。そして、この固定リング６６は、前記ガイドピン６３の外周面に放射状に突設した複数本のアーム６８を介してガイドピン６３の基部に連結されている。なお、ガイドピン６３と固定リング６６とを連結するアーム６８間の隙間およびニードル５８とリング６４を連結するアーム６５間の隙間は、海水２Ｂの通路を形成している。さらに、前記ばね５９以外は、摺動抵抗の少ないエンジニアリングプラスチック材料で形成され、耐熱性、耐摩耗性、耐久性に優れている。
【００３３】
このような定流量弁２２は、一次側の流体圧力Ｐ1 （海水の水頭圧Ｈ1 ）が変動しても二次側の流体圧力Ｐ2 （立坑内の海水の水頭圧Ｈ2 ）との差圧（Ｐ１−Ｐ2 ）が制御作動範囲内であれば、その差圧に応じてニードル５８がガイドピン６３に沿って移動してノズル６０の穴６１の断面積を変化させることで自動的に一定流量を吐出し続ける。すなわち、一次側と二次側の流体圧力の圧力差（差圧）が小さいとき、ニードル５８は図４、図６に示す位置で平衡が保たれている。このとき、穴６１の海水２Ｂが通過し得る断面積（通過面積）は大きい。差圧が増大すると、ニードル５８は圧縮コイルばね５９に抗して穴６１の中に移動してこの位置で平衡が保たれる。このとき、穴６１の通過面積は減少して流体抵抗が大きくなり、吐出量を制限する。その結果、流量は常に一定に保たれる。
【００３４】
図４において、前記自動閉止弁２３は、前記第２の弁室４８と前記圧力室５０を仕切るダイヤフラム５１と、このダイヤフラム５１に固定され第２の弁室４８内に位置する弁体７０と、この弁体７０を圧力室５０方向（開弁方向）に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね７１とを備えている。弁体７０は、円柱状に形成された本体７０Ａと、この本体７０Ａの基端部外周面に一体に設けられた筒部７０Ｂとからなり、この筒部７０Ｂ内に前記圧縮コイルばね７１の一端部が挿入されている。圧縮コイルばね７１の他端は、前記ノズル６０の下面に圧接している。定流量弁２２は、リング７２で第１の弁室４７内に保持されている。
【００３５】
このような自動閉止弁２３は、一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧が設定圧以上になると自動的に動作し、定流量弁２２の流出孔６１を開閉する。すなわち、弁装置１５が作動状態にある通常時においては、図４に示すようにダイヤフラム５１が圧力室５０の底面に密着して弁体７０をガイド５７の下方に離間させている。したがって、この状態において、自動閉止弁２３は開弁状態にあり、定流量弁２２を開弁させている。
【００３６】
この状態において、定流量弁２２を通った海水２Ｂは第２の弁室４８−連通孔４９−取水孔１１を通り濾過槽１内に貯留される。一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧が設定圧以上（例えば、２ｋｇｆ／ｃｍ² 以上）になると、ダイヤフラム５１は圧力室５０に加えられている一次側流体圧力Ｐ1 により図９に示すように圧縮コイルばね７１の弾力に抗して押し上げられ、弁体７０をガイド５７の下面に接触させてノズル６０の穴、すなわち流出孔６１を閉止する。一次側流体圧力Ｐ1 が一定の場合、後述のごとく二次側流体圧力Ｐ2 を下げることで差圧が大きくなるので、二次側流体圧力Ｐ2 を下げると考えてもよい。したがって、自動閉止弁２３は二次側流体圧力Ｐ2 （または一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 ）により定流量弁２２を自動的に閉弁する。この自動閉止弁２３の動作点は、圧縮コイルばね７１の弾力を変えることによって可変することができる。
【００３７】
このような弁装置１５にあっては、開閉弁２１、定流量弁２２および自動閉止弁２３を一体的に備えることにより、上記した三つの機能、すなわち▲１▼手動操作により止水する機能、▲２▼一定流量を吐出する機能および▲３▼濾過槽内圧力（または差圧）等に応じて自動的に閉弁する機能を有する多機能型の複合弁を構成しているので、特に海底埋設型の濾過槽１に使用して好適である。すなわち、開閉弁２１を閉弁した状態でセグメント１０に取付け、このセグメント１０を組み立てて濾過槽１を施工する際には、海水が濾過槽１内に浸入するのを確実に防止することができる。
【００３８】
また、開閉弁２１は濾過槽１の施工が終了した後に定流量弁２２と自動閉止弁２３が取付けられることにより自動的に開弁されるので、作業者がレバー操作等によって開閉弁２１を開弁させる必要がなく、開閉弁２１の構造を簡素化することができる。さらに、定流量弁２２は開閉弁２１に対して着脱可能に取付けられるので、流量の異なる定流量弁との交換が容易である。
【００３９】
また、自動閉止弁２３は二次側流体圧力Ｐ2 が設定圧以下（または、一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧以上）になると自動的に動作して定流量弁２２を閉弁するので、弁装置１５の保守点検、作動チェック、弁の交換等を行うために濾過槽１内に入る際、作業者がその都度自動閉止弁２３を動作させる必要がなく、また濾過槽１内の海水２Ｂを迅速に排水することができる。すなわち、水中ポンプ４によって立坑８内の海水２Ｂを通常より急速に多く排水し海水２Ｂの高さＨ2 が一定高さまで低下させると、二次側流体圧力Ｐ2 が下がる（または一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧力以上）ため、自動閉止弁２３は自動的に動作して定流量弁２２を閉弁する。したがって、それ以後は一次濾過された海水２Ａはフィルタ１３および弁装置１５を通って濾過槽１内に浸入することができず、濾過槽１内の海水２Ｂを迅速かつ完全に排水することができる。
【００４０】
図１０は具体的な数値による作動性能の例を示すもので、一次側流体圧力Ｐ1 ＝３ｋｇｆ／ｃｍ² （Ｈ1 ＝３０ｍ）、二次側流体圧力Ｐ2 （作動範囲）＝１．２〜２．５ｋｇｆ／ｃｍ² （Ｈ2 ＝１２〜２５ｍ）、差圧Ｐ1 −Ｐ2 ＝０．５〜１．８ｋｇｆ／ｃｍ² 、自動閉止弁設定圧力Ｐ2 ＝０．７ｋｇｆ／ｃｍ² （Ｈ2 ＝７ｍ）または自動閉止弁閉止差圧２．３ｋｇｆ／ｃｍ² である。
【００４１】
また、濾過槽１内の海水２Ｂを完全に排水した後、弁装置１５の作動チェックを行う際には、自動閉止弁２３を強制的に開閉する手段、例えば三方弁５３を図８に示すように切り替えて圧力室５０を大気開放させればよい。圧力室５０を大気開放すると、圧力室５０は大気圧Ｐ0 になるため、弁体７０が圧縮コイルばね７１の弾力により下降して自動閉止弁２３が開弁し、定流量弁２２を開弁する。したがって、フィルタ１３によって二次濾過された海水２Ｂは、開閉弁２１および定流量弁２２を通って濾過槽１内に吐出し、これによって弁装置１５が正常に動作するか否かをチェックすることができる。作動チェックが終了した後は、レバー５４によって三方弁５３を元の状態に切り替えればよい。三方弁５３を切り替えると、一次側流体圧力Ｐ1 が圧力室５０に再び導かれるため、自動閉止弁２３は自動的に動作して図９に示す閉弁状態に戻り、定流量弁２２を閉弁する。
【００４２】
弁装置１５の保守点検、作動チェック、弁の交換等が終了した後、濾過槽１を元の状態に戻すには、図示しない別の系統から陸上のポンプ等によって濾過槽１内に水を供給すればよい。水を所定量供給すると、二次側流体圧力Ｐ2 が高くなり、一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 が設定圧以下になるため、自動閉止弁２３は自動的に動作して開弁し、定流量弁２２を開弁する。したがって、弁装置１５が動作状態となり、二次濾過された海水２Ｂが弁装置１５を通って濾過槽１内に貯留される。その後、水中ポンプ４によって立坑８内の水頭圧Ｈ2 をある範囲、例えば前述した例のごとくＨ2 ＝１２〜２５ｍにしながら海水２Ｂを汲み出す。
【００４３】
さらに、給気口８０を流入孔４６と連通するように形成しておき、濾過槽１内の海水２Ｂを完全に排水した状態で、給気口８０から一次側流体圧力Ｐ1 より高い空気等８１を定流量弁２２に供給すると、この空気等８１は開閉弁２１、フィルタ１３を通り海底の砂利、岩盤等を逆に通過するので、フィルタ１３に付着した塵埃等を洗浄することができる（逆洗）。
【００４４】
図１１は本発明に係る自動閉止弁付定流量弁装置の第２の実施の形態を示す断面図である。なお、図１〜図９に示した構成部材と同一のものについては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。本実施の形態においては、定流量弁２２と自動閉止弁２３のハウジング構造と自動閉止弁２３の構造および自動閉止弁２３を二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧Ｐ0 との差圧Ｐ2 −Ｐ0 が設定圧以下になると自動的に動作するようにした点が上記した実施の形態と異なっている。
【００４５】
定流量弁２２と自動閉止弁９５のハウジング９０は、軸線方向に２分割された第１、第２の筒体９０Ａ，９０Ｂをダイヤフラム９１を介して嵌合し、ねじ９２によって一体的に結合することにより形成されている。第１の筒体９０Ａの内部には、流入孔４６、第１の弁室４７および第２の弁室４８が形成され、また周面には第２の弁室４８を外部に連通する連通孔４９が形成されている。第１の筒体９０Ｂの内部には大気圧の下で組立てられることにより封入された大気圧室９３が形成され、この大気圧室９３は前記ダイヤフラム９１およびＯリング１０２等によって前記第２の弁室４８、すなわち濾過槽内圧力Ｐ2 から完全に仕切られ、ダイヤフラム９１の動きによって若干の圧力変化はあるものの略大気圧Ｐ0 （以下、大気圧Ｐ0 という）に保持されている。
【００４６】
前記自動閉止弁９５は、前記ダイヤフラム９１と、このダイヤフラム９１の下面側に一体的に取付けられたカップ状のガイド部材９６と、前記ダイヤフラム９１を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね９９とを備え、前記ガイド部材９６が前記第２の筒体９０Ｂ内に摺動自在に嵌挿されている。また、ダイヤフラム９１の表面側中央部には円板状の厚肉部９１Ａが一体に突設され、この厚肉部９１Ａの外周および下面を皿部材９７によって覆っている。厚肉部９１Ａは自動閉止弁９５が動作した時、前記第１の弁室４７の下端側開口部、すなわち流入孔４６とは反対側の開口部に密接され、これによって定流量弁２２を閉弁する。第１の弁室４７の下端側の開口部には、断面形状が山形の環状突起９８が一体に突設されており、この環状突起９８が厚肉部９１Ａに食い込むことにより、厚肉部９１Ａによるシール性能を高めるようにしている。前記皿部材９７は、厚肉部９１Ａが第１の弁室４７の下端側の開口部に押し付けられたときの径方向および厚み方向の変形を防止する。
【００４７】
このような自動閉止弁９５は、二次側流体圧力Ｐ2 が設定圧以下（または二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧Ｐ0 との差圧Ｐ2 −Ｐ0 が設定圧以下、例えば１ｋｇｆ／ｃｍ² 以下）になると、ダイヤフラム９１が圧縮コイルばね９９によって押し上げられるため、図１２に示すように自動的に動作して閉弁し、定流量弁２２を閉弁する。
【００４８】
前記第２の筒体９０Ｂには、弁装置１２０の作動チェック時に前記自動閉止弁９５を強制的に動作させる開閉手段１００が取付けられている。この開閉手段１００は、前記第２の筒体９０Ｂの下面に形成したねじ孔１０１に前記Ｏリング１０２を介してねじ込まれ、ナット１０３によって固定された筒体１０４と、この筒体１０４内に摺動自在に嵌挿されたロッド１０５と、このロッド１０５を上下動させる回動レバー１０６とを備えている。前記筒体１０４は、前記大気圧室９３内に前記圧縮コイルばね９９と共に挿入されている。この圧縮コイルばね９９は、２つのばね受け部材１０８、１１０間に弾装され、前記ダイヤフラム９１を閉弁方向に付勢している。一方のばね受け部材１０８は、前記ガイド部材９６の下面に固定されている。他方のばね受け部材１１０は、前記筒体１０４に螺合されている。また、このばね受部材１１０は、外周に設けた溝１１２と、前記第２の筒体９０Ｂの内周面に突設した軸線方向の突状体１１３との係合によって回転が阻止されている。
【００４９】
前記ロッド１０５の内端は、前記ばね受け部材１０８の上方に突出し、その突出端部にロッド１０５の外径より大きな押圧部１１４が一体に突設されている。この押圧部１１４は、ロッド１０５が筒体１０４から抜けるのを防止する機能と、前記ダイヤフラム９１を押し上げる機能を有している。ロッド１０５の下端は前記筒体１０４より第２の筒体９０Ｂの外部に突出し、その突出端部に前記回動レバー１０６が取付けられている。回動レバー１０６は、通常時において図１１に示すように略水平に保持されて筒体１０４と離間しており、自動閉止弁９５が二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧Ｐ0 との差圧Ｐ2 −Ｐ0 によって自動的に動作し定流量弁２２を閉弁した時に図１２に示すように上昇して筒体１０４の下面に接触する。そして、この自動停止状態において、回動レバー１０６を図１３に示すように反時計方向に略９０度回動させて垂直にすると、回動レバー１０６の先端面が筒体１０４の下面に当たってロッド１０５を引き下げるため、ダイヤフラム９１が第１の弁室４７の下端側開口部から離間して自動閉止弁９５を不動作状態に戻し、定流量弁２２を開弁することができる。
【００５０】
なお、開閉弁２１と定流量弁２２は、上記した実施の形態と全く同じであるため、その説明を省略する。
【００５１】
このような弁装置１２０においても、二次側流体圧力Ｐ2 が設定圧以下（または二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧Ｐ0 の差圧Ｐ2 −Ｐ0 が設定圧以下）になると自動的に動作して定流量弁２２を閉弁する自動閉止弁９５を備えているので、上記した実施の形態と同様に弁装置の保守点検、作動チェック、弁の交換等を行うために濾過槽内に入る際に、作業者がその都度自動閉止弁９５を動作させる必要がなく、また濾過槽１内の海水２Ｂを迅速に排水することができる。すなわち、ポンプ４によって濾過槽１内の海水２Ｂを急速に排水し海水２Ｂの高さが一定高さまで低下すると、二次側流体圧力Ｐ2 と大気圧室９３内の大気圧Ｐ0 の差圧Ｐ2 −Ｐ0 が設定圧以下になるため、自動閉止弁９５が自動的に動作して定流量弁２２を閉弁する。したがって、それ以後は一次濾過された海水２Ａは弁装置１２０を通って濾過槽１内に浸入することができず、濾過槽１内の海水２Ｂを完全に排水することができる。
【００５２】
さらに、保守点検等が終了した後、濾過槽１を元の動作状態に戻す際には、水を濾過槽１に供給して自動閉止弁９５を自動的に動作させ、定流量弁２２を開弁すればよい。
【００５３】
図１４は本発明の第３の実施の形態を示す断面図、図１５は濾過槽の断面図、図１６は弁装置の断面図である。
この実施の形態においては、自動閉止弁を強制的に開閉する手段として外部から空気等１５３を図４に示した自動閉止弁２３に供給するようにしている。すなわち、立坑８内の海水２Ｂの水頭圧Ｈ2 を水位検出手段１３０で検出し、水中ポンプ４で海水２Ｂを吸い出すことにより予め水位設定装置１３１で設定した水頭圧Ｈ2 （二次側流体圧力Ｐ2 ）以下になると空気等設備１５０付近に設置する電磁弁等１３２が自動的に開弁し、空気等１５３を主配管１５１および枝管１５２ａ，１５２ｂを介して各弁装置１５の圧力室５０に供給し、ばね７１による開弁力以上の圧力をダイヤフラム５１に加えると、弁体７０を押上げ自動閉止弁２３を強制的に閉弁することができる。そのため、定流量弁２２は流出孔６１が弁体７０によって閉止され閉弁する。通常時において、圧力室５０は空気等１５３が供給されず無負荷状態に保持されるため、自動閉止弁２３はばね７１により開弁状態に保持される。ハウジング７０の下面中央には、圧力室５０に連通する給気口１５４が設けられ、これに枝管１５２ｂの一端が接続されている。なお、他の構成等は上記した第１の実施の形態と同様である。また、電磁弁等１３２は、地上に設置されているため安全上は何等問題ない。
【００５４】
このような構造においては、三方弁５３や開閉手段１００を必要としないので構造が簡単で、二次側流体圧力Ｐ2 （または一次側流体圧力Ｐ1 と二次側流体圧力Ｐ2 の差圧Ｐ1 −Ｐ2 ）の設定は、地上で水位設定装置１３１により任意に行うことができ、二次側流体圧力Ｐ2 が高い（または差圧Ｐ1 −Ｐ2 が小さい）条件でも空気圧等を高くすればよく、水中ポンプ４の排水能力を増加させなくても濾過槽１内の海水２Ｂを完全に排水することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更、変形が可能である。例えば、開閉弁２１の開閉を定流量弁２２の取付けによって行うのではなく、レバー操作によって行うようにしてもよい。また、開閉弁２１や定流量弁２２についても上記した実施の形態において示したものに限らず、従来公知のものを用いてもよい。例えば、ゴム製のオリフィスとニードルを用いた定流量弁を用いてもよい。
また、本発明を参考に、構造が複雑でメリットはないが、自動閉止弁２３を開閉弁２１の上流側または開閉弁２１と定流量弁２２の間に配置して構成しても同様の弁装置を完成させることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る自動閉止弁付定流量弁装置によれば、開閉弁、定流量弁および自動閉止弁を一体的に備えているので、▲１▼手動操作により止水する機能、▲２▼一定流量を吐出する機能および▲３▼濾過槽内圧力（または差圧）等に応じて自動的に閉弁する機能を備えた多機能型の複合弁を提供することができる。特に、このような弁装置は、海底に施工される取水設備の弁装置に用いて好適である。
【００５７】
また、定流量弁に一次側流体圧力より高い空気等を供給すると、この空気等は開閉弁を通り外部に排出されるため、逆洗も可能である。
また、自動閉止弁を強制的に開閉させる手段を備えているので、作動チェックが容易にできる。
【００５８】
また、開閉弁は定流量弁が取付けられると開弁されるので、作業者がレバー操作等によって開閉弁を開弁させる必要がなく、開閉弁の構造を簡素化することができる。
【００５９】
さらに、自動閉止弁は、一次側流体圧力と二次側流体圧力の圧力差または二次側流体圧力と大気圧の圧力差、もしくは遠隔操作等の外部からの操作力によって自動的に動作して定流量弁を閉弁するので、作業者がその都度開閉させる必要がなく、特に圧力差を利用すると、外部から操作力を加える方式に較べて構造をより簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る自動閉止弁付定流量弁装置が用いられる海水淡水化施設の取水設備を示す概略断面図である。
【図２】 取水設備の外観斜視図である。
【図３】 取水設備の断面図である。
【図４】 第１の実施の形態を示す自動閉止弁付定流量弁装置の断面図である。
【図５】 ハウジングの外観斜視図である。
【図６】 定流量弁の要部の拡大断面図である。
【図７】 開閉弁を濾過槽に取付けた状態を示す断面図である。
【図８】 作動チェック時の状態を示す断面図である。
【図９】 自動停止時の状態を示す断面図である。
【図１０】 作動性能の例を説明する特性図である。
【図１１】 本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】 自動停止時の状態を示す断面図である。
【図１３】 作動チェック時の形態を示す断面図である。
【図１４】 本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】 濾過槽の断面図である。
【図１６】 弁装置の断面図である。
【符号の説明】
１…濾過槽、２…海水，２Ａ…一次濾過された海水、２Ｂ…二次濾過された海水、３…海水淡水化処理施設、１１…流入孔、１５…自動閉止弁付定流量弁装置、２１…開閉弁、２２…定流量弁、２３…自動閉止弁、２４…ハウジング、２５…弁体、２９…流入孔、３３…渦巻きばね、４０…ハウジング、４７…第１の弁室、４８…第２の弁室、４９…連通孔、５０…圧力室、５１…ダイヤフラム、５２…連通管、５７…ガイド、５８…ニードル、５９…圧縮コイルばね、６０…ノズル、６１…流出孔、７０…弁体、７１…圧縮コイルばね、５３…三方弁、５４…レバー、８０…給気口、９０…ハウジング、９３…大気圧室、９５…自動閉止弁、１００…開閉手段、１０４…筒体、１０５…ロッド、１０５…回動レバー、１５３…空気等、１５４…給気口。

Claims (5)

1. 開閉弁と、この開閉弁の下流側に配置された定流量弁と、この定流量弁の下流側に配置され前記定流量弁の流出孔を開閉する自動閉止弁とを一体的に備え、
   前記開閉弁は、前記定流量弁の取付前においては閉弁状態に保持され、当該弁の結合によって開弁されることを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。
2. 請求項１記載の自動閉止弁付定流量弁装置において、
   前記自動閉止弁は、二次側の流体圧力が設定圧以下になると自動的に動作して定流量弁を閉弁することを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。
3. 請求項１または２記載の自動閉止弁付定流量弁装置において、
   前記定流量弁と自動閉止弁は１つのハウジング内に組み込まれ、このハウジングの内部は、定流量弁が組み込まれる第１の弁室と、自動閉止弁が組み込まれる第２の弁室と、一次側流体圧力等の一定に近い圧力が導かれる圧力室とを備え、前記自動閉止弁を強制的に開閉する手段を設けたことを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。
4. 請求項１記載の自動閉止弁付定流量弁装置において、
   前記自動閉止弁は、遠隔操作等の外部からの操作力によって動作されることにより前記定流量弁を閉弁することを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。
5. 請求項１記載の自動閉止弁付定流量弁装置において、
   外部から空気等が流入孔に供給される給気口を有することを特徴とする自動閉止弁付定流量弁装置。

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