JP4654229B2 - 自動弁 - Google Patents

Description

本発明は、とくに道路用トンネルなどでの散水システムに用いられる自動弁に関する。

従来の散水システムについて、例えばトンネルに用いる場合、その長手方向を所定の距離ごと、２５ｍや５０ｍなどに区切って防火区画を設定し、火災発生時にその火点を含む防火区画を特定し、その防火区画の領域全体に散水する。図７にこの場合のシステムを概略的に示す。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。

主配管４は、トンネル３内ではいわゆる監査路６内に埋設されてトンネル３内に延びている。そして、各防火区画において、主配管４からトンネル３の側壁に沿って立ち上がり、それぞれの先端にはトンネル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。この放水ヘッド７は防火区画の大きさによって１個または複数の必要な個数が設けられる。分岐配管５には仕切弁８と、その二次側に設けられた自動弁１０が設けられている。この自動弁１０は、火災時等に開いて放水ヘッド７に加圧水を供給し、鎮火後に閉じて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は、その一例として図８に示すように、弁座１２が隔壁１３により一次側Ａと二次側Ｂとに区切られた本体１４と、弁開口を開閉する弁体１５と、弁体１５に連結されて図示しないばねで付勢されたピストン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とを備えている。一次側Ａは、ストレーナ１９、遠隔起動弁２０、排気弁２１を有する加圧流路２５を介して、シリンダ１８内に配置された加圧室３４に連通している。また、加圧流路２５は、ニードル弁２６および圧力調整装置２７を備えて排圧流路３５を介して二次側Ｂに連通している。

そして、加圧流路２５の遠隔起動弁２０を開くと、一次圧がシリンダ１８の加圧室３４に導入され、ピストン１７を押し上げ、弁体１５を開動作させる。また、遠隔起動弁２０を閉じると、加圧室３４の圧力は二次側Ｂへ排圧され、弁体１５が閉動作する。このように、必要に応じて配置された自動弁１０の遠隔起動弁２０を開閉することで、圧力調整装置２７の機能に基づき二次側Ｂが調圧されながら、火災の発生した区画に対して散水を行うことができる。

また、自動弁１０の二次側Ｂから流水検知用圧力スイッチ３０、自動排水弁３１およびメンテ放水弁３２が設けられ、自動排水弁３１によって常時二次側Ｂが空とされ、メンテ放水弁３２によって制水弁４９の遮蔽時にメンテナンスのための放水動作を行わせることが可能となっている。さらに、圧力調整装置２７からの排水流路３５は二次側Ｂと接続されていて、自動弁１０の通常の開放時と同様に、メンテナンスのための放水時にも二次側Ｂの圧力を圧力調整装置２７によって検出でき、圧力調整装置２７の流量調整機能によって加圧室３４の加圧度合いが調整され、さらに弁体１５の開度が調整されて、二次側Ｂは所定圧に調整されることとなる。

このような自動弁１０において、遠隔起動弁２０を開いて弁体１５を開動作させるときに、当初は二次側Ｂおよび二次側配管５ｂ内は空であり、一次側Ａの加圧水が一度に流出することになる。このときに流水の勢いが強すぎると、配管や機器に衝撃が加わる、いわゆる水撃（ウォーターハンマ）が発生する。この水撃を防止するため、いわゆる過流防止機能を有する開閉弁（自動弁）が用いられている。
特開平５−２５３３１４号公報 特開平１０−２７２２０２号公報

これらの自動弁は、二次側配管の圧力上昇を検出して、それまで絞っていた自動弁の弁体開度を開放するものであり、弁体の開放を抑制するため自動弁本体への工夫および二次側配管の圧力上昇を検出するための系装配管が複雑化してしまうという欠点があった。

したがって、この発明では、水撃の防止を簡便な仕組みを用いて過流防止をする自動弁を得ることを目的とする。

また、これらの自動弁に比較して、弁体開度の設定、調整が簡易な構造で容易に行えることを目的としている。

この発明は、本体内を一次側と二次側とに隔壁によって区画して、該隔壁に形成された弁座を一次側から閉鎖する弁体を備える自動弁であって、前記二次側と前記一次側を介して対向するシリンダ装置と、該シリンダ装置を貫通するとともに前記弁体に連結されるシャフトとを備え、前記弁体は、前記シャフトに連結された前記シリンダ装置内のピストンに連動し、該ピストンは、加圧室の加圧度合いによって変位し、さらに、該加圧室は、前記二次側に接続される二次側配管内へ充水する間、前記加圧室への加圧を逃がす開閉弁を介した逃がし配管を設けており、該逃がし配管は、前記ピストンに連動する前記シャフト内に設けられた前記加圧室に通じる通孔と、前記シリンダ装置のボンネットに設けられて前記逃がし配管につながる開口と、前記ボンネットに対して変位調整可能なアジャスタに設けられた開口と、を利用して、前記ピストンが変位するときに、前記通孔、前記ボンネットおよびアジャスタの開口が合わさるときに前記加圧室の加圧が前記逃がし配管から逃げることを特徴とする。

この発明では、二次側に接続される二次側配管内へ充水する間、加圧室への加圧を逃がす開閉弁を介した逃がし配管を設けることで、簡便に弁体を所定位置に停止させることが可能である。そして、アジャスタを用いることで、簡便にその停止位置を調整することができる。また、逃がし配管の開閉弁の動作は、二次側配管の圧力上昇や充水時間によって制御することができ、さらに、逃がし配管は、加圧室への加圧流路に設けても同様である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は、参考例としての自動弁および仕切弁を簡単に示す概略構成図であり、図２は図１の仕切弁の機構を簡単に示す概略構成図、図３は図２の通常状態に対する最終状態を示す概略構成図、図４は図２のハンドルによる全閉状態を示す概略構成図である。

図１において、この自動弁１０ａは、従来の技術の自動弁１０と外観上は異なるが実質的に同様の構成を備え、弁座１２が隔壁１３により一次側Ａと二次側Ｂとに区切られた本体１４と、弁開口を開閉する弁体１５と、弁体１５に連結されて図示しないばねで付勢されたピストン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とを備えている。一次側Ａから遠隔起動弁２０を有する加圧流路２５がシリンダ１８内に配置された加圧室３４に連通し、また、圧力調整装置２７を備えた排圧流路３５が二次側Ｂに連通している。また、二次側Ｂにメンテ放水弁３２が設けられている。

そして、加圧流路２５の遠隔起動弁２０を開くと、一次圧がシリンダ１８の加圧室３４に導入され、ピストン１７を押し上げ、弁体１５を開動作させる。また、遠隔起動弁２０を閉じると、加圧室３４の圧力は二次側Ｂへ排圧され、弁体１５が閉動作する。このように、必要に応じて配置された自動弁１０の遠隔起動弁２０を開閉することで、圧力調整装置２７の機能に基づき二次側Ｂが調圧されながら、火災の発生した区画に対して散水を行うことができる。

この自動弁１０ａの二次側Ｂには、仕切弁体５１を備えた仕切弁４９ａが設けられ、この仕切弁体５１は、常時は半開状態、二次側配管５ｂ内の圧力上昇を検出して全開状態、となり、ハンドル５２の操作によって全閉状態とできるものである。この仕切弁４９ｂの機構について、図２から図４を用いて説明する。図２は仕切弁体５１の半開状態、図３はその全開状態、図４はその全閉状態をそれぞれ示している。

この仕切弁体５１は、連動する歯車５９によってラックギヤ５８の変位で開閉制御され、ラックギヤ５８は、加圧室５５を有するシリンダ５３内のピストン５４に連結されている。加圧室５５は二次側配管５ｂの圧力が導入されるようになっていて、通常状態では無加圧である。この場合、図２に示すように、強いばね５６とそれより弱いばね５７とのバランスによってピストン５４が位置決めされ、それに基づいて仕切弁体５１は半開状態とされている。

火災発生時、自動弁１０ａが開放制御される。その開放当初、仕切弁４９ａの仕切弁体５１は半開状態であって、自動弁１０ａから流出する加圧水は、この仕切弁体４９ａによって流量制限されて、一気に二次側配管５ｂ内に流れ込むことができない。したがって、二次側配管５ｂ内には加圧水が徐々に充水され、水撃は発生しない。

そして、二次側配管５ｂ内の圧力上昇に伴って、シリンダ５３の加圧室５５内も圧力上昇する。加圧室５５内が加圧されるとピストン５４が弱いばね５７を押して移動する。このピストン５４の移動に伴い、ラックギヤ５８が移動して歯車５９を回し、図３に示すように、通常では半開状態の仕切弁体５１を全開とする。この仕切弁体５１の全開に従って自動弁１０ａから流出する加圧水は、そのまま流れ込むことになるが、このときには、すでに、二次側配管５ｂ内に充水が進んでいて、水撃は発生しない。このように、この仕切弁４９ａによって、自動弁１０ａの開放当初は加圧水の流量を制限しながら、二次側配管５ｂ内に充水が進んだ段階で、加圧水の流量を十分に流すことができる。

なお、仕切弁体５１の全開状態は、ラックギヤ５８の移動過多で再閉動しないように、ストッパを設ける必要があり、ここでは、ハンドル５２のシャフト６０に当接することで行過ぎを防止している。

また、仕切弁４９ａの閉鎖は、ハンドル５２の回動によって、図４に示すように、仕切弁体５１を全閉状態とすることができる。すなわち、ハンドル５２を回転させると、ねじがきられたシャフト６０が移動して、ラックギヤ５８を開放方向とは逆側に押して歯車５９を回して仕切弁体５１を閉鎖させることができる。このとき、ラックギヤ５８に連結されたピストン５４が強いばね５６を押して移動する。

つぎに、この発明を利用する第１の実施形態について説明する。図５は第１の実施形態の自動弁を概略的に示す構成図であり、その要部拡大した概略断面図について図６に示す。この自動弁１０ｅは、基本的な構造は、参考例における自動弁１０ａと同様であり、共通の部材には同じ符号を付け、その機能等は同様であるので、説明を省略する。

自動弁１０ｅは、弁体１５の所定のリフト量において一度停止し、二次側Ｂの充水後に弁体１５の自由な調圧動作を可能とするものであり、そのため、弁体１５の開放動作中に加圧室３４の加圧水が未だ低圧の二次側Ｂに排圧することで、弁体１５の変位を一時的に停止させる。

すなわち、シリンダ１８内のピストン１７に連結されたシャフト８６内に加圧室３４に通じる通孔８７を形成し、シリンダ１８のボンネット８８に設けられた開口８９に、二次側Ｂに通じる配管９０を形成して、シャフト８６の変位で通孔８７がボンネット８８の開口８９に合わさるときに、加圧室３４内を加圧するときに未だ低圧の二次側Ｂに圧力を逃がし、その位置でシャフト８６に連結された弁体１５が停止されるものである。

この弁体１５の停止は、二次側Ｂからボンネット８８の開口８９につながる配管９０に設けられたパイロット弁９１が、二次側Ｂの圧力上昇によって閉止するもので、このパイロット弁９１が二次側Ｂに十分水が流出したときに閉止して、加圧室３４からの排圧を停止して弁体１５の自由な調圧動作を行わせる。このとき、弁体１５が大きく開放したとしても、二次側Ｂにはすでに所定の充水が行われた後なので、水撃は発生しない。

このボンネット８８の開口８９の部分を詳細に示したのが図６である。シャフト８６は、ボンネット８８に設けられたねじ込みにより上下変位調整が可能なアジャスタ９２内に貫通され、ボンネット８８の開口８９は、スペース９４を介して連通される開口９３を用いることで、アジャスタ９２とともに開口９３を上下に位置調整することができる。これにより、シャフト８６の停止する位置、すなわち、ピストン１７および弁体１５が停止する位置を調整することが可能である。したがって、現場において、水撃の起こらない範囲を調査して、弁体１５をなるべく大きく開ける位置で停止させるような設定が可能となる。

また、この第１の実施形態の変形例として、配管９０をシリンダ外周部分に直接設けて加圧室３４に連通するように構成してもよい。この場合、ピストン１７の位置によって加圧室３４が二次側Ｂに連通するようになるが、このときのアジャスタは、図示しないが弁体１５のスカート形状に形成すればよく、弁体１５の外周からの突出量によって、弁体１５の停止位置を上下に調整することができる。

なお、パイロット弁９１の閉止動作について、二次側Ｂの圧力上昇によるものを示したが、それに限らず、例えばタイマー機能を有した電動弁によって閉止してよく、すなわち、弁体１５が停止している間に、二次側Ｂに十分充水できたことを圧力上昇なり時間なりで判別して閉止するように構成すればよい。

また、第１の実施形態の第２の変形例として、加圧室３４内の圧力を排圧する構成として、上記第１の実施形態および変形例の如く加圧室３４から排圧せず、加圧配管２５から圧力を抜いてもよく、十分に加圧室３４を加圧しないことで、弁体１５の開放を緩慢に行わせる。そして、二次側Ｂの圧力上昇等による所定の充水を上記の如く判別して二次側Ｂへの排圧を停止すればよい。

上記各形態において、各自動弁１０ａ、ｅは、いわゆる弁座一次側、水平配置で加圧開放型の制御を行う構造を用いているが、弁座二次側でも、本体の向きがどこであっても構わず、制御方式も減圧開放型であってよい。そして、圧力調整装置についても、いわゆるレギュレータ型あるいはエキゾースタ型などのいずれの方式であってもよい。

以上のように、第１の実施形態では、本体内を一次側と二次側とに隔壁によって区画して、該隔壁に形成された弁座を閉鎖する弁体を備える自動弁であって、前記弁体は、シリンダ装置内のピストンに連動し、該ピストンは、加圧室の加圧度合いによって変位し、さらに、該加圧室は、前記二次側に接続される二次側配管内へ充水する間、前記加圧室への加圧を逃がす開閉弁を介した逃がし配管を設けることで、簡便に弁体を所定位置に停止させることが可能である。そして、アジャスタを用いることで、簡便にその停止位置を調整することができる。また、逃がし配管の開閉弁の動作は、二次側配管の圧力上昇や充水時間によって制御することができ、さらに、逃がし配管は、加圧室への加圧流路に設けても同様である。

参考例を示す概略構成図。 図１の仕切弁を示す概略構成図。 図２の全開状態を示す概略構成図。 図２の全開状態を示す概略構成図。 この発明の第１の実施形態を示す概略構成図。 図５の要部を拡大した概略構成図。 従来の散水システムを示す概略系統図。 図７の自動弁を示す概略構成図。

符号の説明

１０ａ、ｅ自動弁、８９ 開口、９０ 配管、９１ パイロット弁

Claims (2)

1. 本体内を一次側と二次側とに隔壁によって区画して、該隔壁に形成された弁座を一次側から閉鎖する弁体を備える自動弁であって、
   前記二次側と前記一次側を介して対向するシリンダ装置と、該シリンダ装置を貫通するとともに前記弁体に連結されるシャフトとを備え、
   前記弁体は、前記シャフトに連結された前記シリンダ装置内のピストンに連動し、該ピストンは、加圧室の加圧度合いによって変位し、さらに、該加圧室は、前記二次側に接続される二次側配管内へ充水する間、前記加圧室への加圧を逃がす開閉弁を介した逃がし配管を設けており、
   該逃がし配管は、前記ピストンに連動する前記シャフト内に設けられた前記加圧室に通じる通孔と、前記シリンダ装置のボンネットに設けられて前記逃がし配管につながる開口と、前記ボンネットに対して変位調整可能なアジャスタに設けられた開口と、を利用して、前記ピストンが変位するときに、前記通孔、前記ボンネットおよびアジャスタの開口が合わさるときに前記加圧室の加圧が前記逃がし配管から逃げることを特徴とする自動弁。
2. 逃がし配管の開閉弁は、二次側配管の圧力上昇または自動弁の弁体開放から所定時間で閉止する請求項１の自動弁。