JP4912611B2

JP4912611B2 - 開閉弁

Info

Publication number: JP4912611B2
Application number: JP2005129149A
Authority: JP
Inventors: 浩史湯浅
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP2006307920A

Description

本発明は、開閉弁の開閉制御、特に、消火設備における開閉弁の閉止制御に関する内容である。

図３には、従来の開閉弁２００が全開から閉止するまで一連の動作を示している。図３（ａ）は、開閉弁２００の全開状態を示し、このとき、起動弁２７が開放し、一次側配管Ｗ１の水圧が該起動弁２７を通して加圧室Ｋのピストン２５を加圧して、またピストン２５の受圧面積は弁主体２１の受圧面積より大きく設計されているので、弁主体２１がピストン２５により押上げられ、弁座２２から完全に離れて、一次側配管Ｗ１の水が二次側配管Ｗ２に流れている。図３（ｂ）は起動弁２７が閉止された直後の状態を示している。このとき、ピストン２５を加圧する一次側配管Ｗ１の圧力が途絶えるので、加圧室Ｋの圧力は、弁主体２１の自重およびスプリング２４の弁主体２１を閉止させるようとするバネ力とのバランスを取り、開閉弁２００が非常にゆっくりと閉止する方向に進む。図３（ｃ）は開閉弁２００が閉止間際の状態が示されている。このとき、二次側の圧力Ｐ２が低く、一次側圧力Ｐ１−二次側圧力Ｐ２の圧差が大となるため、弁主体２１を押し下げる力が大きくなり、加圧室Ｋの圧力が上昇する。図３（ｄ）は、開閉弁２００が完全に閉止している状態である（例えば、特許文献１）。

なお、Ｒ１１は導水管、Ｆ２はオリフィス、Ｇは減圧室、Ｐ１およびＰ２はそれぞれ圧力計、２０は開閉弁本体、２３はステムである。
特開平１０−２７２２０３号公報

ところで、従来の開閉弁は、閉止に要する時間が加圧室Ｋ内の残水（残圧）の排出時間に左右されている。上記図３（ｂ）に示したように、従来開閉弁では加圧室Ｋの排水速度が遅いので、閉止時間が長くなる。特に開閉弁のサイズが大きくなる程閉止に要する時間が長くなる傾向にあり、例えば口径２５０ｍｍの開閉弁の場合、閉止時間は概ね１〜２分間を要する。ここで、加圧室Ｋの排水口径を大きくすればこの問題を解決できるとも考えられるが、排水口の調整で開閉弁の閉止時間を短縮することは水撃現象が発生する恐れがあり望ましくない。しかし、開閉弁の閉止速度が遅くなると、配管内の水が無駄に放出され、消火設備に使用される開閉弁の場合、開閉弁の閉止速度が遅く過ぎると、余分の消火剤（水あるいは泡等）が現場に放射され、水損等二次的な被害が拡大する問題がある。

本発明に係わる開閉弁設備は、上述の問題を解決するためになされたもので、一次側配管と二次側配管とを接続する開閉弁本体と、この開閉弁本体の連通口を開閉する弁主体と、この弁主体と流路を介して対向するピストン室と、このピストン室を加圧室と減圧室に区切って配設されるピストンと、このピストンと上記弁主体とを連動させるステムと、を有する開閉弁において、上記減圧室には、排水管が設けられ、上記一次側配管と上記加圧室との間に導水管を有し、上記導水管に、上記開閉弁を制御する起動弁と、上記導水管の圧力が所定圧力より低いときに開放し、上記起動弁が開放している場合は上記導水管の圧力が所定圧力より高いときに閉止し、上記起動弁が閉止している場合は上記一次側配管の圧力と上記二次側配管の圧力との差により上記弁主体を押し下げる力が大きくなり上記加圧室の圧力が大きくなることにより上記導水管の圧力が所定圧力より高くなったときに閉止する排水弁と、を設けることを特徴とする。

本発明によれば、一次側配管と二次側配管とを接続する開閉弁本体と、この開閉弁本体の連通口を開閉する弁主体と、この弁主体と流路を介して対向するピストン室と、このピストン室を加圧室と減圧室に区切って配設されるピストンと、このピストンと上記弁主体とを連動させるステムと、を有する開閉弁において、上記減圧室には、排水管が設けられ、上記一次側配管と上記加圧室との間に導水管を有し、上記導水管に、上記開閉弁を制御する起動弁と、上記導水管の圧力が所定圧力より低いときに開放し、上記起動弁が開放している場合は上記導水管の圧力が所定圧力より高いときに閉止し、上記起動弁が閉止している場合は上記一次側配管の圧力と上記二次側配管の圧力との差により上記弁主体を押し下げる力が大きくなり上記加圧室の圧力が大きくなることにより上記導水管の圧力が所定圧力より高くなったときに閉止する排水弁と、を設けるので、開閉弁が閉止しようとするとき、加圧室の水を減圧室だけから排出するのではなく、上記排水弁からも積極的に抜くことで、開閉弁の閉止速度を速めることができる。また、上記排水弁は上記導水管の圧力が所定圧力より低いときに開放し、上記起動弁が開放している場合は上記導水管の圧力が所定圧力より高いときに閉止し、上記起動弁が閉止している場合は上記一次側配管の圧力と上記二次側配管の圧力との差により上記弁主体を押し下げる力が大きくなり上記加圧室の圧力が大きくなることにより上記導水管の圧力が所定圧力より高くなったときに閉止するため、つまり上記導水管の所定圧力は開閉弁の開閉動作を反映するバロメータ的な性質を有するので、上記排水弁の排水制御を上記導水管内の圧力値と連動させることによって、該排水弁が排水するタイミングを正確的に計ることができる。

この発明を利用する設備を図１（ａ）に示し、以下にその構成を簡単に説明する。

図１（ａ）は開閉弁１００が全開の状態を示している。開閉弁本体１０は、一次側配管Ｗ１と二次側配管Ｗ２とを連通せしめる連通口Ｓが設けられ、該連通口Ｓの上縁部には、弁座１２が設けられている。弁座１２の上に弁主体１１が有り、スプリング１４により圧接されている。弁主体１１の外周部分は、テーパ状に形成されていて、上下方向に移動しその位置を変化すると、弁主体１１と弁座１２との隙間の大きさが変化し、一次側配管Ｗ１から二次側配管Ｗ２に流入する水の流量を調整することができる。

ピストン室Ｔは前記弁主体１１と対向している。このピストン室Ｔには弁主体１１の受圧面積より大きい表面積のピストン１５が摺動可能に嵌装され、ステム１３を介してこのピストン１５は弁主体１１と連結されて連動するようになっている。該ピストン１５には脱気孔Ｑ１が形成されて、脱気孔Ｑ１によりピストン室Ｔを構成する加圧室Ｋと減圧室Ｇとが連通している。

減圧室Ｇには、排水管Ｒ１３が設けられ、この排水管Ｒ１３の径は前記脱気孔Ｑ１の径より大きい。

また、加圧室Ｋは、導水管Ｒ１１を介して、一次側配管Ｗ１に接続されている。この導水管Ｒ１１に、開閉弁１００の開閉を制御する起動弁１７が設けられ、例えば図示しない火災感知器の連動信号で該起動弁１７が自動的に起動することができ、また、人間が手動で操作することによって起動することもできる。

そして、上記導水管Ｒ１１には、排水弁１０１が取付けられている。該排水弁１０１の開閉制御部Ｒ１２は、その構造は図２に基づいて後述するが、上記導水管Ｒ１１と接続して、導水管Ｒ１１の圧力が低いときに排水弁１０１を開とし、導水管Ｒ１１の圧力が高いときに上記排水弁１０１を閉とするようにしている。図１（ａ）の場合、起動弁１７が開放し、導水管Ｒ１１は水に加圧されているので、排水弁１０１が閉止の状態になっている。

なお、図１（ａ）において、Ｆ１１は導水管Ｒ１１の流量を調整するオリフィス、Ｆ１２は導水管Ｒ１１から排水弁１０１を介して排出される排水量を調整するオリフィスである。

次に、上記排水弁１０１の構造を説明する。

図２は、上記排水弁１０１が閉止している状態を示している。排水弁１０１は、スプリング１０１１と、弁主体１０１２と、スプリング１０１１の圧接力を調整する調整ノブ１０１３と、加圧されると弁主体１０１２を持ち上げるダイアフラム１０１４と、隔壁１０１５および１０１６とで構成されている。図２の場合、開閉制御部Ｒ１２が加圧されているので、ダイアフラム１０１４で弁主体１０１２が持上げられて、弁主体１０１２と隔壁１０１６と間の通路が閉じられて、排水弁１０１は閉止している。

また、排水弁１０１の排水量は、導水管Ｒ１１から分岐した部分に設けているオリフィスＦ１２の穴径で調整する。

以下、図１（ａ）、図２による構成につき、開閉弁１００の閉止動作の手順を、図１（ｂ）〜（ｄ）を参照しながら簡単に説明する。図面の符号は図１（ａ）と同様であるため省略されている。

図１（ｂ）は、起動弁１７が閉じられた直後の様子を示している。このとき、一次側配管Ｗ１から加圧室Ｋに水が供給されないので、加圧室Ｋの圧力が急激に低下する。該圧力が所定の圧力以下に達すると、排水弁１０１の開閉制御部Ｒ１２が感知して、ダイアフラム１０１４は弁主体１０１２を持上げる力がなくなり、排水弁１０１が開放する。この排水弁１０１からの排水によって加圧室Ｋの水は早く排出される。ピストン１５が急速に降下するとともに、弁主体１１も急速に弁座１２に冠着するようになる。

図１（ｃ）は、開閉弁１００が閉止間際の状態が示されている。このとき、二次側圧力Ｐ２が低く、一次側圧力Ｐ１−二次側圧力Ｐ２の圧差が大となるため、弁主体１１を押し下げる力が大きくなり、加圧室Ｋの圧力が上昇する。該圧力上昇は所定の値を超えれば、排水弁１０１の開閉制御部Ｒ１２がその値を感知して、弁主体１０１２が再び持上げられ、排水弁１０１は再び閉止する。そのため、このときは弁主体１１が従来通りの速度で閉止することができる。

図１（ｄ）は、開閉弁１００が完全に閉止する状態である。

以上のように、開閉弁１００が閉止する間際までは、加圧室Ｋの圧力を開閉弁本体１０の減圧室Ｇからだけではなく、排水弁１０１から積極的に抜くことにより、開閉弁１００の閉止速度を速めることができる。続いて閉止間際では、加圧室Ｋ内の圧力が上昇することを利用して、上記排水弁１０１が閉じて排水を停止し、よって開閉弁１００を最後に従来どおり閉止させることができる。例えば口径２５０ｍｍの開閉弁１００は、全開から全閉までに要する時間は約２０秒で、しかも水撃が発生しない。

また、上記排水弁１０１自体は安価のものであって、汎用の開閉弁と簡単に組合せれば、従来の開閉弁の構造を変更せずに開閉弁の閉止時間を短縮することができ、設備のコスト及び取付け費用も低減することができる。

この実施形態１における開閉弁１００は、一次側配管Ｗ１と二次側配管Ｗ２とを接続する開閉弁本体１０と、この開閉弁本体１０の連通口Ｓを開閉する弁主体１１と、この弁主体１１と流路を介して対向するピストン室Ｔと、このピストン室Ｔを加圧室Ｋと減圧室Ｇに区切って配設されるピストン１５と、このピストン１５と上記弁主体１１とを連動させるステム１３とを有する開閉弁１００において、上記一次側配管Ｗ１と上記加圧室Ｋとの間に導水管Ｒ１１を有し、上記導水管Ｒ１１に当該導水管Ｒ１１の圧力で開閉制御を行う排水弁１０１を設ける特徴があるので、開閉弁１００が閉止する際、上記加圧室Ｋの水を早く抜くことができ、閉止弁１００の閉止速度を速めることができるという効果を奏する。

また、上記排水弁１０１は、上記導水管Ｒ１１の所定圧力より低いときに開放し、高いときに閉止する特徴があるので、開閉弁１００が閉止する間際までは、排水弁１０１が排水して開閉弁１００の閉止速度を加速させ、閉止間際には排水弁１０１は排水を止め、開閉弁が従来どおり閉止することができる効果を奏する。

本発明の実施形態に係わる開閉弁が閉止するときの手順図である。排水弁の詳細図である。従来技術に係わる開閉弁が閉止するときの手順図である。

符号の説明

１０、２０開閉弁本体
１１、２１弁主体
１２、２２弁座
１３、２３ステム
１４、２４スプリング
１５、２５ピストン
１７、２７起動弁
１００、２００開閉弁
１０１排水弁
１０１１スプリング
１０１２弁主体
１０１４ダイアフラム
Ｔピストン室
Ｋ加圧室
Ｇ減圧室
Ｒ１１導水管
Ｒ１２開閉制御部
Ｗ１一次側配管
Ｗ２二次側配管
Ｑ１脱気孔
Ｆ１１、Ｆ１２オリフィス

Claims

一次側配管と二次側配管とを接続する開閉弁本体と、この開閉弁本体の連通口を開閉する弁主体と、この弁主体と流路を介して対向するピストン室と、このピストン室を加圧室と減圧室に区切って配設されるピストンと、このピストンと上記弁主体とを連動させるステムと、を有する開閉弁において、
上記減圧室には、排水管が設けられ、
上記一次側配管と上記加圧室との間に導水管を有し、
上記導水管に、上記開閉弁を制御する起動弁と、上記導水管の圧力が所定圧力より低いときに開放し、上記起動弁が開放している場合は上記導水管の圧力が所定圧力より高いときに閉止し、上記起動弁が閉止している場合は上記一次側配管の圧力と上記二次側配管の圧力との圧差により上記弁主体を押し下げる力が大きくなり上記加圧室の圧力が大きくなることにより上記導水管の圧力が所定圧力より高くなったときに閉止する排水弁と、を設けることを特徴とする開閉弁。