自動弁装置およびそれに用いられる圧力調整弁
【課題】この発明は、隙間に詰まる異物や隙間に生成される生成物を二次側流路内の二次側加圧水の圧力制御時に弁部を流出する一次側加圧水とともに流出させ、主弁が閉じられない事態の発生を回避できる自動弁装置および圧力調整弁を得る。
【解決手段】圧力調整弁５００は、二次圧導入室５８、二次圧導入室５８に二次圧を導入する二次圧導入ポート５９、一次圧導入室６０、一次圧導入室６０に一次圧を導入する一次圧導入ポート６１、一次圧導入室を大気に開閉する弁体６４および弁座６６を有する弁ボディ５７と、二次圧導入室５９内の二次圧が所定圧力に達すると弁体６４を弁座６６から離反させて開弁し、二次圧導入室５９内の二次圧が所定圧力未満であると弁体６４を弁座６６に当接させて閉弁させる弁駆動機構と、を備え、溝部６７が弁座６６に形成され、閉弁時に、一次圧導入室６０と大気とを連通する所定の隙間を有している。
【解決手段】圧力調整弁５００は、二次圧導入室５８、二次圧導入室５８に二次圧を導入する二次圧導入ポート５９、一次圧導入室６０、一次圧導入室６０に一次圧を導入する一次圧導入ポート６１、一次圧導入室を大気に開閉する弁体６４および弁座６６を有する弁ボディ５７と、二次圧導入室５９内の二次圧が所定圧力に達すると弁体６４を弁座６６から離反させて開弁し、二次圧導入室５９内の二次圧が所定圧力未満であると弁体６４を弁座６６に当接させて閉弁させる弁駆動機構と、を備え、溝部６７が弁座６６に形成され、閉弁時に、一次圧導入室６０と大気とを連通する所定の隙間を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば高速自動車道等のトンネルに設置されて放水ヘッドに加圧水を供給して放水させる自動弁装置およびそれに用いられる圧力調整弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の散水システムがトンネルに用いられる場合、トンネルの長手方向を所定の距離毎に区切って防火区画を設定し、火災発生時にその火元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。この散水システムでは、加圧水供給源に接続された主配管が埋設されてトンネル内に敷設され、各防火区画において、分岐配管が主配管から分岐してトンネルの側壁に沿って立ち上がり、その先端に放水ヘッドが接続される。放水ヘッドは防火区画の大きさに合わせて必要な個数が設けられる。各分岐配管には、仕切り弁が設けられ、さらに、その二次側に自動弁装置が設けられる。この自動弁装置は、火災発生時に開いて放水ヘッドに加圧水を供給し、鎮火後閉じて放水ヘッドへの加圧水の供給を停止させる。
【０００３】
このような従来の自動弁装置は、放水ヘッドに加圧水を供給する自動弁と、自動弁の弁体を開閉駆動するアクチュエータと、アクチュエータに所定圧力に調整された駆動用の加圧水を供給する圧力調整弁と、アクチュエータに対する加圧水の供給が停止した状態で圧力調整弁を経由してアクチュエータの加圧水を排水させる自動排水弁と、などを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の自動弁装置においては、放水ヘッドからの放水が終了し、アクチュエータに対する加圧水の供給が停止した状態となると、アクチュエータ内の加圧水が、圧力調整弁内に入り、オリフィスを通って圧力調整弁の配管側の部屋に移動する。ついで、圧力調整弁から配管に流れ出し、配管内を流れて自動排水弁からドレインに排水され、アクチュエータ内の圧力が低下し、自動弁の弁体が閉じられる。
【０００６】
この圧力調整弁内のオリフィスは、アクチュエータによる圧力調整時に、アクチュエータの動作に影響を及ぼさず、かつアクチュエータの加圧水を排水させるときに、過度の水撃を発生させないように、微小な隙間に調整されている。そこで、加圧水中の異物がオリフィスに詰まり、さらには生成物がオリフィスに生成され、最悪の場合には、自動弁の弁体が閉じられなくなるという不具合が発生する。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自動弁の主弁を閉弁させるために作動室内の一次側加圧水を大気に流出させる隙間を、二次側流路内の二次側加圧水の圧力を所定圧力に制御するために作動室内の一次側加圧水を流出させる弁部に形成し、隙間に詰まる異物や隙間に生成される生成物を二次側流路内の二次側加圧水の圧力制御時に弁部を流出する一次側加圧水とともに流出させ、主弁が閉じられない事態の発生を回避できる自動弁装置およびそれに用いられる圧力調整弁を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による自動弁装置は、弁座により仕切られた一次側流路と二次側流路とを有する胴体部、上記弁座に対して接離可能に上記一次側流路に配設された主弁、上記主弁を上記弁座に接する方向に付勢する付勢手段、上記二次側流路を介して上記主弁に対向し、かつ軸心方向を上記主弁の接離方向として上記胴本体部に突設された筒状のシリンダ、および上記シリンダ内に摺動自在に配設され、該シリンダ内の上記二次側流路と反対側に画成される作動室への一次側加圧水の供給により移動して上記主弁を開放させるピストンを有する自動弁と、二次圧導入室、一次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に対して開閉するとともに、閉じられているときに所定の隙間が形成されている弁部、および上記二次圧導入室内の圧力が所定圧力に達すると上記弁部を開弁させる弁駆動機構を有する圧力調整弁と、上記一次側流路と上記作動室とを連通する第１配管と、上記第１配管の経路中に配設され、上記一次側加圧水の上記作動室への供給を制御する起動弁と、上記二次側流路と上記二次圧導入室とを連通する第２配管と、上記作動室と上記一次圧導入室とを連通する第３配管と、を備えている。そして、上記圧力調整弁は、上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されている状態では、上記二次側流路から上記第２配管を介して供給される上記二次圧導入室内の上記二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達すると上記弁部を開けて上記作動室内の一次側加圧水を大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達していないと上記弁部を閉じて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を高め、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されていない状態では、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管および上記一次圧導入室を介して上記隙間から大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記主弁を閉じるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、作動室内の一次側加圧水を流出させて主弁を閉弁させるための隙間が、二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力、即ち二次側流路内の二次側加圧水の圧力が所定圧力となるように、作動室内の一次側加圧水を大気に流出させる弁部に形成されている。そこで、一次側加圧水中の異物が隙間に入り込み、あるいは生成物が隙間に生成されても、自動弁装置が作動中には、弁部が開閉されるので、異物や生成物は弁部から流出する一次側加圧水の流れに繰り返し曝され、一次側加圧水とともに流出される。これにより、弁部に形成された隙間がふさがり、主弁の閉弁時間が長くなったり、主弁が閉じなくなるような事態の発生が未然に回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る自動弁装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明に係る自動弁装置における低圧放水状態を説明する図である。
【図３】この発明に係る自動弁装置における規定圧放水状態を説明する図である。
【図４】この発明に係る自動弁装置における復旧時の状態を説明する図である。
【図５】この発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を示す断面図である。
【図６】この発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を構成するプラグを示す上面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の自動弁装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
図１はこの発明に係る自動弁装置を示す概略構成図である。
図１において、自動弁装置は、主弁７の開度を変化させて、一次側流路２から二次側流路３に流れる一次側加圧水の流量を調整する自動弁１００と、一次側加圧水が供給されて、所定の遅延時間経過後に主弁７の開度を初期開度から設定開度に切り換える初期放水圧力制御弁２００と、自動弁１００の主弁７の主弁駆動機構および初期放水圧力制御弁２００に一次側加圧水を供給して自動弁装置を起動する起動弁３００と、二次側加圧水の圧力が所定圧力に達したことを感知して主弁７の開度を設定開度に制御する圧力調整弁５００と、自動弁１００の二次側に配置され、放水ヘッドから放水時には開放し、放水ヘッドから放水せず、自動弁１００のテストをするときなどに閉鎖する制水弁２５と、二次側流路３内の二次側加圧水を排水する排水ユニット４００と、自動弁１００の二次側加圧水の圧力が低圧放水圧以上となると放水信号を監視室などに発信する圧力スイッチ２０と、を備えている。
【００１３】
この自動弁装置は、自動弁１００の一次側流路２が主配管（図示せず）に接続され、二次側流路３が制水弁２５を介して二次側配管１５に接続され、放水ヘッド１６が二次側配管１５の先端に設けられている。この自動弁装置は、火災発生時に自動弁１００が開いて放水ヘッド１６に加圧水を供給し、鎮火後閉じて放水ヘッド１６への加圧水の供給を停止させる。
【００１４】
まず、自動弁１００の構造について説明する。
自動弁１００は、胴本体部１ａと胴本体部１ａの両側に同軸に相対して配設される一次側および二次側管路１ｂ、１ｃとからなる胴体部１を備える。胴本体部１ａは、同軸に配設された一次側および二次側管路１ｂ，１ｃの軸心（以降、胴体部軸心とする）と直交する断面形状が円形であり、かつ該円形断面の直径が一次側管路１ｂから二次側管路１ｃに向かって徐々に大きくなり、最大値を経て徐々に小さくなる外形形状の膨出体形状に作製されている。
【００１５】
隔離壁４が胴体部１内を一次側流路２と二次側流路３とに区画するように配設されている。連通孔５が一次側流路２と二次側流路３とを連通するように隔離壁４に穿設されている。一次側流路２には、一次側加圧水が一次側管路１ｂを介して供給され、二次側流路３は、二次側管路１ｃを介して二次側配管１５に接続される。円筒状のシリンダ６が、軸心を連通孔５の孔中心に一致させて、かつ、二次側流路３を挟んで連通孔５と相対して、二次側流路３に開口するように胴本体部１ａに形成されている。このシリンダ６は、シリンダ６の軸心を胴体部１の軸心と直交させて胴本体部１ａの円形断面が最大径の部位に突設されている。
【００１６】
主弁７が胴体部１の一次側流路２内に連通孔５の外周縁部に形成される弁座４ａに胴体部１の軸心と直交する方向に接離自在に配設されている。また、付勢手段としてのスプリング８が主弁７を二次側流路３側に押圧するように一次側流路２内に縮設されている。これにより、主弁７が弁座４ａに密接し、一次側流路２と二次側流路３との間の流路を閉止している。
ピストン９がシリンダ６内に摺動自在に挿入され、Ｏリング１０がピストン９の外周部に嵌装されて、シリンダ６内が二次側流路３側のピストン室６ａと二次側流路３と反対側の作動室６ｂとに区画されている。さらに、ステム１１が、一端をピストン９の中心位置に固着され、他端を主弁７の中心位置に嵌着されて、その軸心がシリンダ６の軸心に一致するように取り付けられている。ここで、シリンダ６、スプリング８、ピストン９およびステム１１などにより主弁駆動機構が構成されている。そして、シリンダ６の軸心が主弁７の接離方向に一致している。
【００１７】
円筒状のケース１２が、シリンダ６の作動室６ｂに開口するように、シリンダ６の軸心と同軸に取り付けられている。そして、有底円筒状のリフト設定アジャスタ１３が、ケース１２の他端側内壁面に進退自在に装着されている。また、シャフト１４の一端がピストン９に固着され、他端側がアジャスタ１３内に挿入されて、シリンダ６の軸心に一致するように配設されている。そして、シャフト１４はピストン９の移動に連動して、シリンダ６の軸心方向に移動する。このとき、シャフト１４の他端側に形成された大径部１４ａがアジャスタ１３の内壁面を摺動移動する。
【００１８】
なお、アジャスタ１３のケース１２に対する進退量を変えることで、初期状態から大径部１４ａがアジャスタ１３から抜ける（大径部１４ａとアジャスタ１３の内壁面との摺動関係がなくなる）までのピストン９のストローク量が変えられる。つまり、アジャスタ１３のケース１２に対する進退量を調整することで、主弁７の初期開度が調整される。
【００１９】
つぎに、初期放水圧力制御弁２００の構造について説明する。
それぞれ有底円筒状に形成された一対の第１および第２シリンダ３０，３１が、開口を相対してセパレータ３２を挟持して締着固定されている。そして、有底円筒状に形成された第１ピストン３３が、開口をセパレータ３２に向けて第１シリンダ３０内に摺動可能に配設されている。さらに、有底円筒状に形成された第２ピストン３４が、開口をセパレータ３２に向けて第１ピストン３３内に配設されている。そして、作動スプリング３５が、第１ピストン３３の内底面と第２ピストン３４の開口縁部から径方向外側に突設されたフランジ部３４ａとの間に配設されている。さらに、復帰スプリング３６が、第２ピストン３４の内底面とセパレータ３２との間に配設されている。
【００２０】
ここで、加圧室３７が第１シリンダ３０と第１ピストン３３とにより構成され、一次側加圧水が第１シリンダ３０の頂部に形成されたポートＰ３を介して加圧室３７に供給できるようになっている。さらに、第１ピストン位置調整用ボルト３９が、第１シリンダ３０の頂部に螺着されている。
また、作動スプリング３５のばね力が復帰スプリング３６のばね力よりも大きく設定されている。そして、加圧室３７内に一次側加圧水が供給されていない初期状態では、第２ピストン３４のフランジ部３４ａは作動スプリング３５の付勢力により第１ピストン３３のフランジ部３３ａに当接している。さらに、初期状態では、第１ピストン３３は、復帰スプリング３６の付勢力により第１ピストン位置調整用ボルト３９の加圧室３７内に延出している端部に当接している。
【００２１】
オイル室４０は第２シリンダ３１とセパレータ３２とにより構成された密閉空間であり、シリコーンオイル４１が内部に充填されている。そして、シャフト４２がオイル室４０を貫通して、第２シリンダ３１の軸心方向に往復移動可能に配設されている。このシャフト４２の一端は第２ピストン３４の底部に固着され、他端は後述する開閉弁４６側に延出している。
【００２２】
制動用仕切板４３がオイル室４０を第２シリンダ３１の軸方向に第１および第２オイル室４０ａ，４０ｂに分離するようにシャフト４２に固着されている。この制動用仕切板４３は、シャフト４２の移動に連動して、第２シリンダ３１の内周壁面を摺動して移動する。また、オリフィス４４が第１および第２オイル室４０ａ，４０ｂを連通するように制動用仕切板４３に形成されている。
開閉弁４６は、入力ポートＰ１と、出力ポートＰ２と、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間を開閉する弁体４５と、を備えている。
【００２３】
このように構成された初期放水圧力制御弁２００では、第１ピストン位置調整用ボルト３９の進退量を変えることで、即ち加圧室３７内への延出量を変えることで、第１ピストン３３の初期位置が変えられる。これにより、復帰スプリング３６の長さが変えられるので、シャフト４２のストローク量が変えられ、一次側加圧水の供給から開閉弁４６を閉弁するまでの閉弁時間（遅延時間）が変えられる。
また、制動用仕切板４３の下降動作時、第２オイル室４０ｂ内のシリコーンオイル４１が制動用仕切板４３に設けられたオリフィス４４を介して第１オイル室４０ａに流入する。従って、制動用仕切板４３の下降速度は流体の粘度、流体の温度特性の影響を受けなくなり、オリフィス４４の口径で制御される。そこで、制動用仕切板４３の下降速度は環境温度に拘わらず安定したものとなる。
【００２４】
起動弁３００は、パイロット弁１８と、手動起動弁１９と、からなり、第１配管７０に並列に配設されている。また、止め弁１７が第１配管７０の起動弁３００の上流側に配設されている。
制水弁２５は、制水弁取付フランジ２７を用いて胴体部１の二次側管路１ｃに取り付けられている。
排水ユニット４００は、自動排水弁２１と、手動によるボール弁２２とからなり、第２配管７２に配設されている。圧力スイッチ２０が第２配管７２に配設されている。
【００２５】
つぎに、圧力調整弁５００の構造について図５乃至図７を参照しつつ説明する。図５はこの発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を示す断面図、図６はこの発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を構成するプラグを示す上面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【００２６】
圧力調整弁５００は、ダイヤフラム５１がダイヤフラムホルダ５２に保持されてスプリングケース５３と弁ボディ５７とに挟持されて構成されている。スプリングケース５３は、有底円筒状に作製されている。そして、自動弁１００の二次側の規定圧力を設定するためのスプリング荷重を加えるスプリング５４がスプリングシート５５とダイヤフラムホルダ５２との間に縮設されている。さらに、圧力調整用ボルト５６がスプリングケース５３の頂部を貫通するように螺着されており、圧力調整用ボルト５６のスプリングケース５３内への延出量を調整することによりスプリング５４の収縮量を調整でき、スプリング荷重を調整できる。
【００２７】
弁ボディ５７には、ダイヤフラム５１により画成される二次圧導入室５８と、二次圧導入室５８に二次圧を導入する二次圧導入ポート５９と、一次圧導入室６０と、一次圧導入室６０に一次圧を導入する一次圧導入ポート６１と、一次圧導入室６０と大気とを連通する排水ポート６２とが形成されている。
軸棒６３は、一端をダイヤフラムホルダ５２に固着され、二次圧導入室５８を通過して弁ボディ５７を貫通して一次圧導入室６０内に延出するように配設され、ダイヤフラム５１の変位に連動して往復移動可能に構成されている。なお、軸棒６３の弁ボディ５７の貫通部にはＯリング６８が装着され、二次圧導入室５８と一次圧導入室６０との間のシールが確保されている。
【００２８】
プラグ６５は、有底円筒状に作製され、底部側を一次圧導入室６０に向けて排水ポート６２に嵌着保持されている。プラグ６５の底部には、所定口径の弁座６６が形成されており、軸棒６３の先端部に形成された弁体６４が軸棒６３の往復移動により弁座６６に接離可能となっている。
ここで、弁体６４と弁座６６が弁部を構成する。弁体６４は円錐形状に作製され、弁座６６と同軸に配置されている。一方、弁座６６には、弁体６４が接したときに所定の隙間を形成するように溝部６７が形成されている。また、ダイヤフラム５１、スプリングケース５３、スプリング５４、軸棒６３などにより、弁駆動機構を構成する。
【００２９】
このように構成された圧力調整弁５００では、圧力調整用ボルト５６のスプリングケース５３内への延出量が調整され、スプリング荷重が設定値となるように調整される。そして、ダイヤフラム５１は、ダイヤフラムホルダ５２を介して作用するスプリング荷重により一次圧導入室６０側に変位し、弁体６４が弁座６６に当接し、閉弁状態となっている（初期状態）。
【００３０】
ついで、二次圧が二次圧導入ポート５９から二次圧導入室５８に導入され、二次圧導入室５８内の圧力が上昇してスプリング荷重に勝ると、ダイヤフラム５１はスプリングケース５３側に変位し、弁体６４が弁座６６から離反し、開弁状態となる。これにより、一次圧導入ポート６１から一次圧導入室６０内に導入されている一次圧が排水ポート６２から排出される。
また、二次圧導入室５８内の圧力が下降してスプリング荷重より劣ると、ダイヤフラム５１は一次圧導入室６０側に変位し、弁体６４が弁座６６に当接し、閉弁状態となる。これにより、排水ポート６２からの一次圧の排出が停止される。
さらに、圧力調整弁５００は、常閉式であるが、溝部６７が弁座６６に形成されているので、閉弁時に、一次圧の僅かな漏れがある。
【００３１】
この圧力調整弁５００は、後述するように、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が所定圧力に達したときに開弁し、規定圧放水の規定圧を設定する規定圧設定機構として機能する。そして、スプリング荷重を調整することで、規定圧放水の圧力を調整できる。また、圧力調整弁５００は、後述するように、作動室６ｂおよび分岐配管７１内の一次側加圧水を溝部６７を介して排出して主弁７を閉弁させる放水停止後の主弁７の閉弁機構として機能する。
【００３２】
ここで、弁体６４が弁座６６に接したときに溝部６７により形成される隙間の総断面積が０．４ｍｍ２より小さくなると、当該隙間からの一次側加圧水の漏れ量が少なくなり、シリンダ６の作動室６ｂ内への一次側加圧水の供給停止から自動弁１００の主弁７の閉弁までの時間が長くなってしまう。当該隙間の総断面積が８ｍｍ２を超えると、当該隙間からの一次側加圧水の漏れ量が多くなり、作動室６ｂ内の圧力が上昇せず、圧力調整弁５００の規定圧設定機能に影響を及ぼしてしまう。また、当該隙間の総断面積が４ｍｍ２を超えると、主弁７の閉弁時（復旧時）に、構成部品の耐久性に影響を及ぼす３Ｍｐａを超える水撃が発生し、信頼性を低下させてしまう。したがって、当該隙間の総断面積は、０．４ｍｍ２以上、かつ、４ｍｍ２以下となるように設定することが好ましい。
【００３３】
つぎに、配管系統について説明する。
第１配管７０は、一端が起動弁３００を介して自動弁１００の一次側流路２に接続され、他端が自動弁１００の作動室６ｂに接続されている。分岐配管７１は、第１配管７０の起動弁３００の下流側から分岐し、初期放水圧力制御弁２００のポートＰ３に接続されている。そして、第２配管７２は、一端が自動弁１００の二次側流路３に接続され、他端が圧力調整弁５００の二次圧導入室５８に接続されている。また、第３配管７３は、第１配管７０から分岐し、圧力調整弁５００の一次圧導入ポート６１に接続されている。さらに、第４配管７４は、一端が自動弁１００のケース１２（アジャスタ１３）内部に接続され、他端が開閉弁４６の入力ポートＰ１に接続されている。なお、第３配管７３は、第１配管７０を介さず、作動室６ｂに直接接続してもよい。また、第４配管７４を介さず、ケース１２と開閉弁４６の入力ポートＰ１とを直接接続してもよい。
【００３４】
つぎに、このように構成された自動弁装置の動作について図１乃至図４を参照しつつ説明する。図２はこの発明に係る自動弁装置における低圧放水状態を説明する図、図３はこの発明に係る自動弁装置における規定圧放水状態を説明する図、図４はこの発明に係る自動弁装置における復旧時の状態を説明する図である。
【００３５】
まず、監視状態では、図１に示されるように、制水弁２５が操作ハンドル２６を操作して開放され、止め弁１７が開放され、自動排水弁２１が大気圧により開放され、ボール弁２２が閉止される。
【００３６】
ついで、パイロット弁１８または手動起動弁１９が開放されると、主配管（図示せず）から一次側流路２内に供給された一次側加圧水が、第１配管７０を介して作動室６ｂ内に流入し、充満される。この時、一次側加圧水のアジャスタ１３内への流入が大径部１４ａにより阻止され、作動室６ｂ内の圧力が上昇し、ピストン９が図１中左側に移動する。このピストン９の移動力がステム１１を介して主弁７に伝達され、主弁７がスプリング８の付勢力に抗して図１中左側に移動する。そして、大径部１４ａがアジャスタ１３から抜け出ると、作動室６ｂが第４配管７４と連通される。そこで、作動室６ｂ内に流入した一次側加圧水は、第４配管７４に流入し、入力ポートＰ１から常開式の開閉弁４６に流入し、出力ポートＰ２から排水される。そこで、作動室６ｂ内の圧力が一定に保たれ、ピストン９には、それ以上の移動力が作用せず、主弁７は、図２に示されるように、初期開度に維持される。
【００３７】
そこで、一次側加圧水が、一次側流路２内から二次側流路３内に流入する。そして、図２に示されるように、一次側加圧水が二次側流路３に充水され、二次側加圧水となって二次側配管１５を流通し、放水ヘッド１６から放水される。この時、放水ヘッド１６からの放水は、予備的な低圧放水となる。
【００３８】
一方、パイロット弁１８または手動起動弁１９の開放と同時に、一次側流路２内の一次側加圧水が、第１配管７０および分岐配管７１を流通し、初期放水圧力制御弁２００のポートＰ３から加圧室３７に供給される。一次側加圧水が加圧室３７内に充満すると、第１ピストン３３が下降する。そして、第１ピストン３３の下降力が作動スプリング３５を介して第２ピストン３４に伝達され、シャフト４２を下降させるように作用する。この時、シリコーンオイル４１の大きな抵抗力が制動用仕切板４３に作用し、第２ピストン３４が下降する代わりに、作動スプリング３５が収縮して、第１ピストン３３が下限まで下降する。
【００３９】
ついで、作動スプリング３５が、シリコーンオイル４１の抵抗力と復帰スプリング３６の反力を受けながら、伸長する。この作動スプリング３５の伸長動作に連動して、第２オイル室４０ｂ内のシリコーンオイル４１がオリフィス４４から第１オイル室４０ａに流入し、シャフト４２、即ち第２ピストン３４が徐々に下降する。そして、第２ピストン３４が下限まで下降すると、シャフト４２の先端に押圧され、弁体４５が入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間の流路を閉止する。
【００４０】
これにより、出力ポートＰ２からの一次側加圧水の排水が停止される。そこで、第１配管７０から流入する一次側加圧水により作動室６ｂ内の圧力が再度上昇し、ピストン９が図２中左側に移動する。これにより、主弁７が更に開かれ、一次側流路２内から二次側流路３内に流入する一次側加圧水の流量が増加する。
【００４１】
二次側流路３内の二次側加圧水は、自動排水弁２１を閉止させるとともに、第２配管７２を介して圧力調整弁５００の二次圧導入室５８に供給されている。そして、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が上昇し、所定圧力より高くなると、圧力調整弁５００が開弁される。これにより、第１配管７０を介して自動弁１００の作動室６ｂ内に供給される一次側加圧水は、第３配管７３から一次圧導入室６０内に流れ、圧力調整弁５００の排水ポート６２から排水される。そこで、作動室６ｂ内の圧力が一定に保たれ、ピストン９には、それ以上の移動力が作用せず、主弁７は、設定開度に維持される。
そこで、一次側加圧水が、図３に示されるように、一次側流路２内から二次側流路３内に流入し、所定圧力となった二次側加圧水が二次側配管１５を流通し、放水ヘッド１６から放水される。この時、放水ヘッド１６からの放水は、規定圧で放水される本格放水（規定圧放水）となる。
【００４２】
放水ヘッド１６からの本格放水が終了し、パイロット弁１８および手動起動弁１９が閉弁されると、第１配管７０を介して自動弁１００の作動室６ｂへの一次側加圧水の供給がなくなる。そして、作動室６ｂおよび第１配管７０内の一次側加圧水は、第３配管７３および一次圧導入室６０を通って圧力調整弁５００の弁座６６の溝部６７から漏れ出し、大気に流出される。そこで、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力が低下し、スプリング８の付勢力により、主弁７が閉弁され、ピストン９が初期状態（監視状態）まで移動する。同時に、分岐配管７１を介してポートＰ３からの一次側加圧水の供給がなくなり、第２ピストン３４およびシャフト４２が、復帰スプリング３６の復帰力により、上昇を開始する。この第２ピストン３４の上昇に同期して第１ピストン３３が上昇する。この時、シリコーンオイル４１が第１オイル室４０ａから第２オイル室４０ｂに流入し、初期状態に復帰する。
【００４３】
そして、弁体４５が上昇し、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間の流路が開放され、第４配管７４内の一次側加圧水が排水される。
また、主弁７が閉弁されると、自動排水弁２１が開放され、二次側配管１５、二次側流路３および二次圧導入室５８内の残水が第２配管７２を介して自動排水弁２１から排水される。
【００４４】
ついで、自動弁１００の開閉動作の確認や圧力調整弁５００の設定確認を行う場合、操作ハンドル２６を操作して制水弁２５が閉止される。この時、自動排水弁２１は大気圧により開放され、ボール弁２２が閉止される。そして、起動弁３００を操作し、主弁７を開閉して、自動弁１００の開閉動作の確認や圧力調整弁５００の設定確認を行う。
【００４５】
このように構成された自動弁装置では、圧力調整弁５００の弁座６６に溝部６７を形成して、本格放水停止後の主弁７の閉弁機構を構成している。また、自動弁装置の動作時に、圧力調整弁５００の規定圧設定動作により、弁体６４が弁座６６に接離する。そこで、異物が溝部６７に詰まっても、また生成物が溝部６７に生成されても、異物や生成物は、弁体６４の弁座６６からの離反時における高圧の一次側加圧水の流れに繰り返し曝され、ついには一次側加圧水とともに流し出される。したがって、溝部６７による隙間が狭くなり、主弁７の閉弁時間が長くなる、あるいは主弁７が閉じられなくなるという不具合の発生が未然に回避され、長期的に安定した動作を実現できる自動弁装置が得られる。
【００４６】
また、圧力調整用ボルト５６がスプリングケース５３に取り付けられ、スプリング５４の長さ、即ちスプリング荷重を調整可能になっているので、現場毎に、本格放水の規定圧を設定できる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、溝部を弁座に形成するものとしているが、溝部を弁体に形成してもよい。
また、上記実施の形態では、溝部を弁座に形成するものとしているが、隙間の形成手段は、溝部に限定されず、閉弁時に所定の総断面積が確保されていればよく、例えば、弁体と弁座の接触面を凹凸面としてもよい。また、弁体と弁座の嵌合部の面形状を異なるようにしてもよく、例えば、弁座を円形とし、弁体を楕円形としてもよい。
また、上記実施の形態では、規定圧放水前に低圧放水を行う自動弁装置を例にあげて説明しているが、低圧放水を行わない自動弁装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 胴体部、２ 一次側流路、３ 二次側流路、４ａ 弁座、６ シリンダ、６ｂ 作動室、７ 主弁、８ スプリング（付勢手段）、９ ピストン、１８ パイロット弁（起動弁）、１９ 手動起動弁（起動弁）、５１ ダイヤフラム（弁駆動機構）、５３ スプリングケース（弁駆動機構）、５４ スプリング（弁駆動機構）、５７ 弁ボディ、５８ 二次圧導入室、５９ 二次圧導入ポート、６０ 一次圧導入室、６１ 一次圧導入ポート、６３ 弁棒（弁駆動機構）、６４ 弁体（弁部）、６６ 弁座（弁部）、６７ 溝部、７０ 第１配管、７２ 第２配管、７３ 第３配管、１００ 自動弁、３００ 起動弁、５００ 圧力調整弁。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば高速自動車道等のトンネルに設置されて放水ヘッドに加圧水を供給して放水させる自動弁装置およびそれに用いられる圧力調整弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の散水システムがトンネルに用いられる場合、トンネルの長手方向を所定の距離毎に区切って防火区画を設定し、火災発生時にその火元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。この散水システムでは、加圧水供給源に接続された主配管が埋設されてトンネル内に敷設され、各防火区画において、分岐配管が主配管から分岐してトンネルの側壁に沿って立ち上がり、その先端に放水ヘッドが接続される。放水ヘッドは防火区画の大きさに合わせて必要な個数が設けられる。各分岐配管には、仕切り弁が設けられ、さらに、その二次側に自動弁装置が設けられる。この自動弁装置は、火災発生時に開いて放水ヘッドに加圧水を供給し、鎮火後閉じて放水ヘッドへの加圧水の供給を停止させる。
【０００３】
このような従来の自動弁装置は、放水ヘッドに加圧水を供給する自動弁と、自動弁の弁体を開閉駆動するアクチュエータと、アクチュエータに所定圧力に調整された駆動用の加圧水を供給する圧力調整弁と、アクチュエータに対する加圧水の供給が停止した状態で圧力調整弁を経由してアクチュエータの加圧水を排水させる自動排水弁と、などを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の自動弁装置においては、放水ヘッドからの放水が終了し、アクチュエータに対する加圧水の供給が停止した状態となると、アクチュエータ内の加圧水が、圧力調整弁内に入り、オリフィスを通って圧力調整弁の配管側の部屋に移動する。ついで、圧力調整弁から配管に流れ出し、配管内を流れて自動排水弁からドレインに排水され、アクチュエータ内の圧力が低下し、自動弁の弁体が閉じられる。
【０００６】
この圧力調整弁内のオリフィスは、アクチュエータによる圧力調整時に、アクチュエータの動作に影響を及ぼさず、かつアクチュエータの加圧水を排水させるときに、過度の水撃を発生させないように、微小な隙間に調整されている。そこで、加圧水中の異物がオリフィスに詰まり、さらには生成物がオリフィスに生成され、最悪の場合には、自動弁の弁体が閉じられなくなるという不具合が発生する。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、自動弁の主弁を閉弁させるために作動室内の一次側加圧水を大気に流出させる隙間を、二次側流路内の二次側加圧水の圧力を所定圧力に制御するために作動室内の一次側加圧水を流出させる弁部に形成し、隙間に詰まる異物や隙間に生成される生成物を二次側流路内の二次側加圧水の圧力制御時に弁部を流出する一次側加圧水とともに流出させ、主弁が閉じられない事態の発生を回避できる自動弁装置およびそれに用いられる圧力調整弁を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による自動弁装置は、弁座により仕切られた一次側流路と二次側流路とを有する胴体部、上記弁座に対して接離可能に上記一次側流路に配設された主弁、上記主弁を上記弁座に接する方向に付勢する付勢手段、上記二次側流路を介して上記主弁に対向し、かつ軸心方向を上記主弁の接離方向として上記胴本体部に突設された筒状のシリンダ、および上記シリンダ内に摺動自在に配設され、該シリンダ内の上記二次側流路と反対側に画成される作動室への一次側加圧水の供給により移動して上記主弁を開放させるピストンを有する自動弁と、二次圧導入室、一次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に対して開閉するとともに、閉じられているときに所定の隙間が形成されている弁部、および上記二次圧導入室内の圧力が所定圧力に達すると上記弁部を開弁させる弁駆動機構を有する圧力調整弁と、上記一次側流路と上記作動室とを連通する第１配管と、上記第１配管の経路中に配設され、上記一次側加圧水の上記作動室への供給を制御する起動弁と、上記二次側流路と上記二次圧導入室とを連通する第２配管と、上記作動室と上記一次圧導入室とを連通する第３配管と、を備えている。そして、上記圧力調整弁は、上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されている状態では、上記二次側流路から上記第２配管を介して供給される上記二次圧導入室内の上記二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達すると上記弁部を開けて上記作動室内の一次側加圧水を大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達していないと上記弁部を閉じて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を高め、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されていない状態では、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管および上記一次圧導入室を介して上記隙間から大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記主弁を閉じるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、作動室内の一次側加圧水を流出させて主弁を閉弁させるための隙間が、二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力、即ち二次側流路内の二次側加圧水の圧力が所定圧力となるように、作動室内の一次側加圧水を大気に流出させる弁部に形成されている。そこで、一次側加圧水中の異物が隙間に入り込み、あるいは生成物が隙間に生成されても、自動弁装置が作動中には、弁部が開閉されるので、異物や生成物は弁部から流出する一次側加圧水の流れに繰り返し曝され、一次側加圧水とともに流出される。これにより、弁部に形成された隙間がふさがり、主弁の閉弁時間が長くなったり、主弁が閉じなくなるような事態の発生が未然に回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る自動弁装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明に係る自動弁装置における低圧放水状態を説明する図である。
【図３】この発明に係る自動弁装置における規定圧放水状態を説明する図である。
【図４】この発明に係る自動弁装置における復旧時の状態を説明する図である。
【図５】この発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を示す断面図である。
【図６】この発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を構成するプラグを示す上面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の自動弁装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
図１はこの発明に係る自動弁装置を示す概略構成図である。
図１において、自動弁装置は、主弁７の開度を変化させて、一次側流路２から二次側流路３に流れる一次側加圧水の流量を調整する自動弁１００と、一次側加圧水が供給されて、所定の遅延時間経過後に主弁７の開度を初期開度から設定開度に切り換える初期放水圧力制御弁２００と、自動弁１００の主弁７の主弁駆動機構および初期放水圧力制御弁２００に一次側加圧水を供給して自動弁装置を起動する起動弁３００と、二次側加圧水の圧力が所定圧力に達したことを感知して主弁７の開度を設定開度に制御する圧力調整弁５００と、自動弁１００の二次側に配置され、放水ヘッドから放水時には開放し、放水ヘッドから放水せず、自動弁１００のテストをするときなどに閉鎖する制水弁２５と、二次側流路３内の二次側加圧水を排水する排水ユニット４００と、自動弁１００の二次側加圧水の圧力が低圧放水圧以上となると放水信号を監視室などに発信する圧力スイッチ２０と、を備えている。
【００１３】
この自動弁装置は、自動弁１００の一次側流路２が主配管（図示せず）に接続され、二次側流路３が制水弁２５を介して二次側配管１５に接続され、放水ヘッド１６が二次側配管１５の先端に設けられている。この自動弁装置は、火災発生時に自動弁１００が開いて放水ヘッド１６に加圧水を供給し、鎮火後閉じて放水ヘッド１６への加圧水の供給を停止させる。
【００１４】
まず、自動弁１００の構造について説明する。
自動弁１００は、胴本体部１ａと胴本体部１ａの両側に同軸に相対して配設される一次側および二次側管路１ｂ、１ｃとからなる胴体部１を備える。胴本体部１ａは、同軸に配設された一次側および二次側管路１ｂ，１ｃの軸心（以降、胴体部軸心とする）と直交する断面形状が円形であり、かつ該円形断面の直径が一次側管路１ｂから二次側管路１ｃに向かって徐々に大きくなり、最大値を経て徐々に小さくなる外形形状の膨出体形状に作製されている。
【００１５】
隔離壁４が胴体部１内を一次側流路２と二次側流路３とに区画するように配設されている。連通孔５が一次側流路２と二次側流路３とを連通するように隔離壁４に穿設されている。一次側流路２には、一次側加圧水が一次側管路１ｂを介して供給され、二次側流路３は、二次側管路１ｃを介して二次側配管１５に接続される。円筒状のシリンダ６が、軸心を連通孔５の孔中心に一致させて、かつ、二次側流路３を挟んで連通孔５と相対して、二次側流路３に開口するように胴本体部１ａに形成されている。このシリンダ６は、シリンダ６の軸心を胴体部１の軸心と直交させて胴本体部１ａの円形断面が最大径の部位に突設されている。
【００１６】
主弁７が胴体部１の一次側流路２内に連通孔５の外周縁部に形成される弁座４ａに胴体部１の軸心と直交する方向に接離自在に配設されている。また、付勢手段としてのスプリング８が主弁７を二次側流路３側に押圧するように一次側流路２内に縮設されている。これにより、主弁７が弁座４ａに密接し、一次側流路２と二次側流路３との間の流路を閉止している。
ピストン９がシリンダ６内に摺動自在に挿入され、Ｏリング１０がピストン９の外周部に嵌装されて、シリンダ６内が二次側流路３側のピストン室６ａと二次側流路３と反対側の作動室６ｂとに区画されている。さらに、ステム１１が、一端をピストン９の中心位置に固着され、他端を主弁７の中心位置に嵌着されて、その軸心がシリンダ６の軸心に一致するように取り付けられている。ここで、シリンダ６、スプリング８、ピストン９およびステム１１などにより主弁駆動機構が構成されている。そして、シリンダ６の軸心が主弁７の接離方向に一致している。
【００１７】
円筒状のケース１２が、シリンダ６の作動室６ｂに開口するように、シリンダ６の軸心と同軸に取り付けられている。そして、有底円筒状のリフト設定アジャスタ１３が、ケース１２の他端側内壁面に進退自在に装着されている。また、シャフト１４の一端がピストン９に固着され、他端側がアジャスタ１３内に挿入されて、シリンダ６の軸心に一致するように配設されている。そして、シャフト１４はピストン９の移動に連動して、シリンダ６の軸心方向に移動する。このとき、シャフト１４の他端側に形成された大径部１４ａがアジャスタ１３の内壁面を摺動移動する。
【００１８】
なお、アジャスタ１３のケース１２に対する進退量を変えることで、初期状態から大径部１４ａがアジャスタ１３から抜ける（大径部１４ａとアジャスタ１３の内壁面との摺動関係がなくなる）までのピストン９のストローク量が変えられる。つまり、アジャスタ１３のケース１２に対する進退量を調整することで、主弁７の初期開度が調整される。
【００１９】
つぎに、初期放水圧力制御弁２００の構造について説明する。
それぞれ有底円筒状に形成された一対の第１および第２シリンダ３０，３１が、開口を相対してセパレータ３２を挟持して締着固定されている。そして、有底円筒状に形成された第１ピストン３３が、開口をセパレータ３２に向けて第１シリンダ３０内に摺動可能に配設されている。さらに、有底円筒状に形成された第２ピストン３４が、開口をセパレータ３２に向けて第１ピストン３３内に配設されている。そして、作動スプリング３５が、第１ピストン３３の内底面と第２ピストン３４の開口縁部から径方向外側に突設されたフランジ部３４ａとの間に配設されている。さらに、復帰スプリング３６が、第２ピストン３４の内底面とセパレータ３２との間に配設されている。
【００２０】
ここで、加圧室３７が第１シリンダ３０と第１ピストン３３とにより構成され、一次側加圧水が第１シリンダ３０の頂部に形成されたポートＰ３を介して加圧室３７に供給できるようになっている。さらに、第１ピストン位置調整用ボルト３９が、第１シリンダ３０の頂部に螺着されている。
また、作動スプリング３５のばね力が復帰スプリング３６のばね力よりも大きく設定されている。そして、加圧室３７内に一次側加圧水が供給されていない初期状態では、第２ピストン３４のフランジ部３４ａは作動スプリング３５の付勢力により第１ピストン３３のフランジ部３３ａに当接している。さらに、初期状態では、第１ピストン３３は、復帰スプリング３６の付勢力により第１ピストン位置調整用ボルト３９の加圧室３７内に延出している端部に当接している。
【００２１】
オイル室４０は第２シリンダ３１とセパレータ３２とにより構成された密閉空間であり、シリコーンオイル４１が内部に充填されている。そして、シャフト４２がオイル室４０を貫通して、第２シリンダ３１の軸心方向に往復移動可能に配設されている。このシャフト４２の一端は第２ピストン３４の底部に固着され、他端は後述する開閉弁４６側に延出している。
【００２２】
制動用仕切板４３がオイル室４０を第２シリンダ３１の軸方向に第１および第２オイル室４０ａ，４０ｂに分離するようにシャフト４２に固着されている。この制動用仕切板４３は、シャフト４２の移動に連動して、第２シリンダ３１の内周壁面を摺動して移動する。また、オリフィス４４が第１および第２オイル室４０ａ，４０ｂを連通するように制動用仕切板４３に形成されている。
開閉弁４６は、入力ポートＰ１と、出力ポートＰ２と、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間を開閉する弁体４５と、を備えている。
【００２３】
このように構成された初期放水圧力制御弁２００では、第１ピストン位置調整用ボルト３９の進退量を変えることで、即ち加圧室３７内への延出量を変えることで、第１ピストン３３の初期位置が変えられる。これにより、復帰スプリング３６の長さが変えられるので、シャフト４２のストローク量が変えられ、一次側加圧水の供給から開閉弁４６を閉弁するまでの閉弁時間（遅延時間）が変えられる。
また、制動用仕切板４３の下降動作時、第２オイル室４０ｂ内のシリコーンオイル４１が制動用仕切板４３に設けられたオリフィス４４を介して第１オイル室４０ａに流入する。従って、制動用仕切板４３の下降速度は流体の粘度、流体の温度特性の影響を受けなくなり、オリフィス４４の口径で制御される。そこで、制動用仕切板４３の下降速度は環境温度に拘わらず安定したものとなる。
【００２４】
起動弁３００は、パイロット弁１８と、手動起動弁１９と、からなり、第１配管７０に並列に配設されている。また、止め弁１７が第１配管７０の起動弁３００の上流側に配設されている。
制水弁２５は、制水弁取付フランジ２７を用いて胴体部１の二次側管路１ｃに取り付けられている。
排水ユニット４００は、自動排水弁２１と、手動によるボール弁２２とからなり、第２配管７２に配設されている。圧力スイッチ２０が第２配管７２に配設されている。
【００２５】
つぎに、圧力調整弁５００の構造について図５乃至図７を参照しつつ説明する。図５はこの発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を示す断面図、図６はこの発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁を構成するプラグを示す上面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。
【００２６】
圧力調整弁５００は、ダイヤフラム５１がダイヤフラムホルダ５２に保持されてスプリングケース５３と弁ボディ５７とに挟持されて構成されている。スプリングケース５３は、有底円筒状に作製されている。そして、自動弁１００の二次側の規定圧力を設定するためのスプリング荷重を加えるスプリング５４がスプリングシート５５とダイヤフラムホルダ５２との間に縮設されている。さらに、圧力調整用ボルト５６がスプリングケース５３の頂部を貫通するように螺着されており、圧力調整用ボルト５６のスプリングケース５３内への延出量を調整することによりスプリング５４の収縮量を調整でき、スプリング荷重を調整できる。
【００２７】
弁ボディ５７には、ダイヤフラム５１により画成される二次圧導入室５８と、二次圧導入室５８に二次圧を導入する二次圧導入ポート５９と、一次圧導入室６０と、一次圧導入室６０に一次圧を導入する一次圧導入ポート６１と、一次圧導入室６０と大気とを連通する排水ポート６２とが形成されている。
軸棒６３は、一端をダイヤフラムホルダ５２に固着され、二次圧導入室５８を通過して弁ボディ５７を貫通して一次圧導入室６０内に延出するように配設され、ダイヤフラム５１の変位に連動して往復移動可能に構成されている。なお、軸棒６３の弁ボディ５７の貫通部にはＯリング６８が装着され、二次圧導入室５８と一次圧導入室６０との間のシールが確保されている。
【００２８】
プラグ６５は、有底円筒状に作製され、底部側を一次圧導入室６０に向けて排水ポート６２に嵌着保持されている。プラグ６５の底部には、所定口径の弁座６６が形成されており、軸棒６３の先端部に形成された弁体６４が軸棒６３の往復移動により弁座６６に接離可能となっている。
ここで、弁体６４と弁座６６が弁部を構成する。弁体６４は円錐形状に作製され、弁座６６と同軸に配置されている。一方、弁座６６には、弁体６４が接したときに所定の隙間を形成するように溝部６７が形成されている。また、ダイヤフラム５１、スプリングケース５３、スプリング５４、軸棒６３などにより、弁駆動機構を構成する。
【００２９】
このように構成された圧力調整弁５００では、圧力調整用ボルト５６のスプリングケース５３内への延出量が調整され、スプリング荷重が設定値となるように調整される。そして、ダイヤフラム５１は、ダイヤフラムホルダ５２を介して作用するスプリング荷重により一次圧導入室６０側に変位し、弁体６４が弁座６６に当接し、閉弁状態となっている（初期状態）。
【００３０】
ついで、二次圧が二次圧導入ポート５９から二次圧導入室５８に導入され、二次圧導入室５８内の圧力が上昇してスプリング荷重に勝ると、ダイヤフラム５１はスプリングケース５３側に変位し、弁体６４が弁座６６から離反し、開弁状態となる。これにより、一次圧導入ポート６１から一次圧導入室６０内に導入されている一次圧が排水ポート６２から排出される。
また、二次圧導入室５８内の圧力が下降してスプリング荷重より劣ると、ダイヤフラム５１は一次圧導入室６０側に変位し、弁体６４が弁座６６に当接し、閉弁状態となる。これにより、排水ポート６２からの一次圧の排出が停止される。
さらに、圧力調整弁５００は、常閉式であるが、溝部６７が弁座６６に形成されているので、閉弁時に、一次圧の僅かな漏れがある。
【００３１】
この圧力調整弁５００は、後述するように、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が所定圧力に達したときに開弁し、規定圧放水の規定圧を設定する規定圧設定機構として機能する。そして、スプリング荷重を調整することで、規定圧放水の圧力を調整できる。また、圧力調整弁５００は、後述するように、作動室６ｂおよび分岐配管７１内の一次側加圧水を溝部６７を介して排出して主弁７を閉弁させる放水停止後の主弁７の閉弁機構として機能する。
【００３２】
ここで、弁体６４が弁座６６に接したときに溝部６７により形成される隙間の総断面積が０．４ｍｍ２より小さくなると、当該隙間からの一次側加圧水の漏れ量が少なくなり、シリンダ６の作動室６ｂ内への一次側加圧水の供給停止から自動弁１００の主弁７の閉弁までの時間が長くなってしまう。当該隙間の総断面積が８ｍｍ２を超えると、当該隙間からの一次側加圧水の漏れ量が多くなり、作動室６ｂ内の圧力が上昇せず、圧力調整弁５００の規定圧設定機能に影響を及ぼしてしまう。また、当該隙間の総断面積が４ｍｍ２を超えると、主弁７の閉弁時（復旧時）に、構成部品の耐久性に影響を及ぼす３Ｍｐａを超える水撃が発生し、信頼性を低下させてしまう。したがって、当該隙間の総断面積は、０．４ｍｍ２以上、かつ、４ｍｍ２以下となるように設定することが好ましい。
【００３３】
つぎに、配管系統について説明する。
第１配管７０は、一端が起動弁３００を介して自動弁１００の一次側流路２に接続され、他端が自動弁１００の作動室６ｂに接続されている。分岐配管７１は、第１配管７０の起動弁３００の下流側から分岐し、初期放水圧力制御弁２００のポートＰ３に接続されている。そして、第２配管７２は、一端が自動弁１００の二次側流路３に接続され、他端が圧力調整弁５００の二次圧導入室５８に接続されている。また、第３配管７３は、第１配管７０から分岐し、圧力調整弁５００の一次圧導入ポート６１に接続されている。さらに、第４配管７４は、一端が自動弁１００のケース１２（アジャスタ１３）内部に接続され、他端が開閉弁４６の入力ポートＰ１に接続されている。なお、第３配管７３は、第１配管７０を介さず、作動室６ｂに直接接続してもよい。また、第４配管７４を介さず、ケース１２と開閉弁４６の入力ポートＰ１とを直接接続してもよい。
【００３４】
つぎに、このように構成された自動弁装置の動作について図１乃至図４を参照しつつ説明する。図２はこの発明に係る自動弁装置における低圧放水状態を説明する図、図３はこの発明に係る自動弁装置における規定圧放水状態を説明する図、図４はこの発明に係る自動弁装置における復旧時の状態を説明する図である。
【００３５】
まず、監視状態では、図１に示されるように、制水弁２５が操作ハンドル２６を操作して開放され、止め弁１７が開放され、自動排水弁２１が大気圧により開放され、ボール弁２２が閉止される。
【００３６】
ついで、パイロット弁１８または手動起動弁１９が開放されると、主配管（図示せず）から一次側流路２内に供給された一次側加圧水が、第１配管７０を介して作動室６ｂ内に流入し、充満される。この時、一次側加圧水のアジャスタ１３内への流入が大径部１４ａにより阻止され、作動室６ｂ内の圧力が上昇し、ピストン９が図１中左側に移動する。このピストン９の移動力がステム１１を介して主弁７に伝達され、主弁７がスプリング８の付勢力に抗して図１中左側に移動する。そして、大径部１４ａがアジャスタ１３から抜け出ると、作動室６ｂが第４配管７４と連通される。そこで、作動室６ｂ内に流入した一次側加圧水は、第４配管７４に流入し、入力ポートＰ１から常開式の開閉弁４６に流入し、出力ポートＰ２から排水される。そこで、作動室６ｂ内の圧力が一定に保たれ、ピストン９には、それ以上の移動力が作用せず、主弁７は、図２に示されるように、初期開度に維持される。
【００３７】
そこで、一次側加圧水が、一次側流路２内から二次側流路３内に流入する。そして、図２に示されるように、一次側加圧水が二次側流路３に充水され、二次側加圧水となって二次側配管１５を流通し、放水ヘッド１６から放水される。この時、放水ヘッド１６からの放水は、予備的な低圧放水となる。
【００３８】
一方、パイロット弁１８または手動起動弁１９の開放と同時に、一次側流路２内の一次側加圧水が、第１配管７０および分岐配管７１を流通し、初期放水圧力制御弁２００のポートＰ３から加圧室３７に供給される。一次側加圧水が加圧室３７内に充満すると、第１ピストン３３が下降する。そして、第１ピストン３３の下降力が作動スプリング３５を介して第２ピストン３４に伝達され、シャフト４２を下降させるように作用する。この時、シリコーンオイル４１の大きな抵抗力が制動用仕切板４３に作用し、第２ピストン３４が下降する代わりに、作動スプリング３５が収縮して、第１ピストン３３が下限まで下降する。
【００３９】
ついで、作動スプリング３５が、シリコーンオイル４１の抵抗力と復帰スプリング３６の反力を受けながら、伸長する。この作動スプリング３５の伸長動作に連動して、第２オイル室４０ｂ内のシリコーンオイル４１がオリフィス４４から第１オイル室４０ａに流入し、シャフト４２、即ち第２ピストン３４が徐々に下降する。そして、第２ピストン３４が下限まで下降すると、シャフト４２の先端に押圧され、弁体４５が入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間の流路を閉止する。
【００４０】
これにより、出力ポートＰ２からの一次側加圧水の排水が停止される。そこで、第１配管７０から流入する一次側加圧水により作動室６ｂ内の圧力が再度上昇し、ピストン９が図２中左側に移動する。これにより、主弁７が更に開かれ、一次側流路２内から二次側流路３内に流入する一次側加圧水の流量が増加する。
【００４１】
二次側流路３内の二次側加圧水は、自動排水弁２１を閉止させるとともに、第２配管７２を介して圧力調整弁５００の二次圧導入室５８に供給されている。そして、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が上昇し、所定圧力より高くなると、圧力調整弁５００が開弁される。これにより、第１配管７０を介して自動弁１００の作動室６ｂ内に供給される一次側加圧水は、第３配管７３から一次圧導入室６０内に流れ、圧力調整弁５００の排水ポート６２から排水される。そこで、作動室６ｂ内の圧力が一定に保たれ、ピストン９には、それ以上の移動力が作用せず、主弁７は、設定開度に維持される。
そこで、一次側加圧水が、図３に示されるように、一次側流路２内から二次側流路３内に流入し、所定圧力となった二次側加圧水が二次側配管１５を流通し、放水ヘッド１６から放水される。この時、放水ヘッド１６からの放水は、規定圧で放水される本格放水（規定圧放水）となる。
【００４２】
放水ヘッド１６からの本格放水が終了し、パイロット弁１８および手動起動弁１９が閉弁されると、第１配管７０を介して自動弁１００の作動室６ｂへの一次側加圧水の供給がなくなる。そして、作動室６ｂおよび第１配管７０内の一次側加圧水は、第３配管７３および一次圧導入室６０を通って圧力調整弁５００の弁座６６の溝部６７から漏れ出し、大気に流出される。そこで、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力が低下し、スプリング８の付勢力により、主弁７が閉弁され、ピストン９が初期状態（監視状態）まで移動する。同時に、分岐配管７１を介してポートＰ３からの一次側加圧水の供給がなくなり、第２ピストン３４およびシャフト４２が、復帰スプリング３６の復帰力により、上昇を開始する。この第２ピストン３４の上昇に同期して第１ピストン３３が上昇する。この時、シリコーンオイル４１が第１オイル室４０ａから第２オイル室４０ｂに流入し、初期状態に復帰する。
【００４３】
そして、弁体４５が上昇し、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間の流路が開放され、第４配管７４内の一次側加圧水が排水される。
また、主弁７が閉弁されると、自動排水弁２１が開放され、二次側配管１５、二次側流路３および二次圧導入室５８内の残水が第２配管７２を介して自動排水弁２１から排水される。
【００４４】
ついで、自動弁１００の開閉動作の確認や圧力調整弁５００の設定確認を行う場合、操作ハンドル２６を操作して制水弁２５が閉止される。この時、自動排水弁２１は大気圧により開放され、ボール弁２２が閉止される。そして、起動弁３００を操作し、主弁７を開閉して、自動弁１００の開閉動作の確認や圧力調整弁５００の設定確認を行う。
【００４５】
このように構成された自動弁装置では、圧力調整弁５００の弁座６６に溝部６７を形成して、本格放水停止後の主弁７の閉弁機構を構成している。また、自動弁装置の動作時に、圧力調整弁５００の規定圧設定動作により、弁体６４が弁座６６に接離する。そこで、異物が溝部６７に詰まっても、また生成物が溝部６７に生成されても、異物や生成物は、弁体６４の弁座６６からの離反時における高圧の一次側加圧水の流れに繰り返し曝され、ついには一次側加圧水とともに流し出される。したがって、溝部６７による隙間が狭くなり、主弁７の閉弁時間が長くなる、あるいは主弁７が閉じられなくなるという不具合の発生が未然に回避され、長期的に安定した動作を実現できる自動弁装置が得られる。
【００４６】
また、圧力調整用ボルト５６がスプリングケース５３に取り付けられ、スプリング５４の長さ、即ちスプリング荷重を調整可能になっているので、現場毎に、本格放水の規定圧を設定できる。
【００４７】
なお、上記実施の形態では、溝部を弁座に形成するものとしているが、溝部を弁体に形成してもよい。
また、上記実施の形態では、溝部を弁座に形成するものとしているが、隙間の形成手段は、溝部に限定されず、閉弁時に所定の総断面積が確保されていればよく、例えば、弁体と弁座の接触面を凹凸面としてもよい。また、弁体と弁座の嵌合部の面形状を異なるようにしてもよく、例えば、弁座を円形とし、弁体を楕円形としてもよい。
また、上記実施の形態では、規定圧放水前に低圧放水を行う自動弁装置を例にあげて説明しているが、低圧放水を行わない自動弁装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 胴体部、２ 一次側流路、３ 二次側流路、４ａ 弁座、６ シリンダ、６ｂ 作動室、７ 主弁、８ スプリング（付勢手段）、９ ピストン、１８ パイロット弁（起動弁）、１９ 手動起動弁（起動弁）、５１ ダイヤフラム（弁駆動機構）、５３ スプリングケース（弁駆動機構）、５４ スプリング（弁駆動機構）、５７ 弁ボディ、５８ 二次圧導入室、５９ 二次圧導入ポート、６０ 一次圧導入室、６１ 一次圧導入ポート、６３ 弁棒（弁駆動機構）、６４ 弁体（弁部）、６６ 弁座（弁部）、６７ 溝部、７０ 第１配管、７２ 第２配管、７３ 第３配管、１００ 自動弁、３００ 起動弁、５００ 圧力調整弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座により仕切られた一次側流路と二次側流路とを有する胴体部、上記弁座に対して接離可能に上記一次側流路に配設された主弁、上記主弁を上記弁座に接する方向に付勢する付勢手段、上記二次側流路を介して上記主弁に対向し、かつ軸心方向を上記主弁の接離方向として上記胴本体部に突設された筒状のシリンダ、および上記シリンダ内に摺動自在に配設され、該シリンダ内の上記二次側流路と反対側に画成される作動室への一次側加圧水の供給により移動して上記主弁を開放させるピストンを有する自動弁と、
二次圧導入室、一次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に対して開閉するとともに、閉じられているときに所定の隙間が形成されている弁部、および上記二次圧導入室内の圧力が所定圧力に達すると上記弁部を開弁させる弁駆動機構を有する圧力調整弁と、
上記一次側流路と上記作動室とを連通する第１配管と、
上記第１配管の経路中に配設され、上記一次側加圧水の上記作動室への供給を制御する起動弁と、
上記二次側流路と上記二次圧導入室とを連通する第２配管と、
上記作動室と上記一次圧導入室とを連通する第３配管と、を備え、
上記圧力調整弁は、
上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されている状態では、上記二次側流路から上記第２配管を介して供給される上記二次圧導入室内の上記二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達すると上記弁部を開けて上記作動室内の一次側加圧水を大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達していないと上記弁部を閉じて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を高め、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、
上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されていない状態では、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管および上記一次圧導入室を介して上記隙間から大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記主弁を閉じるように構成されていることを特徴とする自動弁装置。
【請求項２】
上記隙間は、その総断面積が、０．４ｍｍ２以上、かつ、４ｍｍ２以下となるように上記弁部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の自動弁装置。
【請求項３】
二次圧導入室、上記二次圧導入室に二次圧を導入する二次圧導入ポート、一次圧導入室、上記一次圧導入室に一次圧を導入する一次圧導入ポート、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部を有する弁ボディと、
上記二次圧導入室内の二次圧が所定圧力に達すると上記弁部を開弁し、上記二次圧導入室内の二次圧が所定圧力未満であると上記弁部を閉弁させる弁駆動機構と、を備え、
上記弁部は、閉弁時に、上記一次圧導入室と大気とを連通する所定の隙間を有していることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項４】
上記弁駆動機構は、上記二次圧導入室を挟んで上記弁ボディに取り付けられるスプリングケースと、上記弁ボディと上記スプリングケースとに挟持されて上記二次圧導入室を画成するダイヤフラムと、上記スプリングケース内に配設されて上記ダイヤフラムに所定の荷重を印加するスプリングと、上記ダイヤフラムの変位に連動して移動し、上記弁部を開閉する軸棒と、を備えていることを特徴とする請求項３記載の圧力調整弁。
【請求項５】
上記隙間は、その総断面積が、０．４ｍｍ２以上、かつ、４ｍｍ２以下となるように上記弁部に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の圧力調整弁。
【請求項１】
弁座により仕切られた一次側流路と二次側流路とを有する胴体部、上記弁座に対して接離可能に上記一次側流路に配設された主弁、上記主弁を上記弁座に接する方向に付勢する付勢手段、上記二次側流路を介して上記主弁に対向し、かつ軸心方向を上記主弁の接離方向として上記胴本体部に突設された筒状のシリンダ、および上記シリンダ内に摺動自在に配設され、該シリンダ内の上記二次側流路と反対側に画成される作動室への一次側加圧水の供給により移動して上記主弁を開放させるピストンを有する自動弁と、
二次圧導入室、一次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に対して開閉するとともに、閉じられているときに所定の隙間が形成されている弁部、および上記二次圧導入室内の圧力が所定圧力に達すると上記弁部を開弁させる弁駆動機構を有する圧力調整弁と、
上記一次側流路と上記作動室とを連通する第１配管と、
上記第１配管の経路中に配設され、上記一次側加圧水の上記作動室への供給を制御する起動弁と、
上記二次側流路と上記二次圧導入室とを連通する第２配管と、
上記作動室と上記一次圧導入室とを連通する第３配管と、を備え、
上記圧力調整弁は、
上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されている状態では、上記二次側流路から上記第２配管を介して供給される上記二次圧導入室内の上記二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達すると上記弁部を開けて上記作動室内の一次側加圧水を大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力に達していないと上記弁部を閉じて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を高め、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が上記所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、
上記一次側加圧水が上記起動弁により上記第１配管を介して上記作動室に供給されていない状態では、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管および上記一次圧導入室を介して上記隙間から大気に流出させて上記作動室内の一次側加圧水の圧力を下げ、上記主弁を閉じるように構成されていることを特徴とする自動弁装置。
【請求項２】
上記隙間は、その総断面積が、０．４ｍｍ２以上、かつ、４ｍｍ２以下となるように上記弁部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の自動弁装置。
【請求項３】
二次圧導入室、上記二次圧導入室に二次圧を導入する二次圧導入ポート、一次圧導入室、上記一次圧導入室に一次圧を導入する一次圧導入ポート、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部を有する弁ボディと、
上記二次圧導入室内の二次圧が所定圧力に達すると上記弁部を開弁し、上記二次圧導入室内の二次圧が所定圧力未満であると上記弁部を閉弁させる弁駆動機構と、を備え、
上記弁部は、閉弁時に、上記一次圧導入室と大気とを連通する所定の隙間を有していることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項４】
上記弁駆動機構は、上記二次圧導入室を挟んで上記弁ボディに取り付けられるスプリングケースと、上記弁ボディと上記スプリングケースとに挟持されて上記二次圧導入室を画成するダイヤフラムと、上記スプリングケース内に配設されて上記ダイヤフラムに所定の荷重を印加するスプリングと、上記ダイヤフラムの変位に連動して移動し、上記弁部を開閉する軸棒と、を備えていることを特徴とする請求項３記載の圧力調整弁。
【請求項５】
上記隙間は、その総断面積が、０．４ｍｍ２以上、かつ、４ｍｍ２以下となるように上記弁部に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の圧力調整弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３９４６７（Ｐ２０１２−１３９４６７Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０８３（Ｐ２０１１−１０８３）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００２３３８２６）能美防災株式会社 (918)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００２３３８２６）能美防災株式会社 (918)
【Ｆターム（参考）】
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