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、異物の詰まりや生成物の生成を抑え、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】調圧機構部６１が、一次圧導入室４９と二次圧導入室４７とを連通する連通路５１のニードル弁６０の一次圧導入室側に配設されている。調圧機構部６１は、流入連通穴６９を介して一次圧導入室４９に連通する調圧室６２、流入連通穴６９に接離可能に配設された弁体６５、および調圧室６２内の圧力が設定圧力となると弁体６５を流入連通穴６９に接しさせ、調圧室６２内の圧力が設定圧力より低くなると弁体６５を流入連通穴６９から離反させるように弁体６５を駆動する弁体駆動手段を有し、流入連通穴６９を介して調圧室６２に導入された一次側加圧水を設定圧力に調圧してニードル弁６０側に流出する。
【解決手段】調圧機構部６１が、一次圧導入室４９と二次圧導入室４７とを連通する連通路５１のニードル弁６０の一次圧導入室側に配設されている。調圧機構部６１は、流入連通穴６９を介して一次圧導入室４９に連通する調圧室６２、流入連通穴６９に接離可能に配設された弁体６５、および調圧室６２内の圧力が設定圧力となると弁体６５を流入連通穴６９に接しさせ、調圧室６２内の圧力が設定圧力より低くなると弁体６５を流入連通穴６９から離反させるように弁体６５を駆動する弁体駆動手段を有し、流入連通穴６９を介して調圧室６２に導入された一次側加圧水を設定圧力に調圧してニードル弁６０側に流出する。
【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、かつ放水終了後に主弁を閉弁させるために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た。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、調圧室内の圧力に応じて弁体を流入連通穴に接離させて調圧室内の圧力を設定圧力に調圧する調圧機構部をニードル弁の一次圧導入室側に配設しているので、異物の詰まりや生成物の生成に起因する、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、連通孔を有する隔離壁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、上記一次側流路側から上記連通孔を開閉する主弁、上記二次側流路を介して上記連通孔に対向するように上記胴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可能に配設され、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内の圧力に応じて上記主弁を開閉駆動するピストンを有する自動弁と、一次圧導入室、二次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部、上記一次圧導入室と上記二次圧導入室とを連通する連通路、上記連通路に配設されて流路を絞るニードル弁、上記連通路の上記ニードル弁の上記一次圧導入室側に配設された調圧機構部、および上記二次圧導入室内の圧力に応じて上記弁部を開閉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、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。上記圧力調整弁は、上記起動弁の開弁状態では、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二次側加圧水の圧力に応じて上記弁部を開閉させて、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、上記起動弁が閉弁されると、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管、上記一次圧導入室、上記調圧機構部、および上記ニードル弁を介して上記二次圧導入室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。上記調圧機構部は、流入連通穴を介して上記一次圧導入室に連通する調圧室、上記流入連通穴に接離可能に配設された弁体、および上記調圧室内の圧力が設定圧力となると上記弁体を上記流入連通穴に接しさせ、該調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると該弁体を上記流入連通穴から離反させるように該弁体を駆動する弁体駆動手段を有し、上記流入連通穴を介して上記調圧室に導入された上記一次側加圧水を上記設定圧力に調圧して上記ニードル弁側に流出す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、弁体が、弁体駆動手段により、調圧室内の圧力が設定圧力となると流入連通穴に接し、調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると流入連通穴から離反するように駆動されるので、弁体の流入連通穴に接する動作時に、異物が弁体と流入連通穴との間に挟まれても、弁体の流入連通穴からの離反動作時に外れる。また、弁体は調圧室内の圧力に応じて流入連通穴に接離するので、弁体の接離動作は弁体や流入連通穴に生成された生成物に影響されない。そこで、異物の詰まりや生成物の生成に起因する、主弁が閉じられない事態の発生が回避される。
【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放水時の２次側圧力の上昇動作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放水時の２次側圧力の低下動作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放水停止動作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示す断面図である。
【図７】この発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁における調圧機構部の構成を説明する要部断面図である。
【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、自動弁１００の主弁７の主弁駆動機構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２００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４００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、また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３００と、自動弁１００の二次側加圧水の圧力が所定の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。有底円筒状のシリンダ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可能に配設されている。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。
【００１７】
ピストン９がシリンダ６内に摺動可能に挿入され、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。
【００１８】
起動弁２００は、パイロット弁１８と、手動起動弁１９と、からなり、第１配管３０に並列に配設されている。また、止め弁１７が第１配管３０の起動弁２００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３００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３１に配設されている。圧力スイッチ２０が第２配管３１に配設されている。
【００１９】
つぎに、圧力調整弁４００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および図６はそれぞれ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７はこの発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁における調圧機構部の構成を説明する要部断面図である。
【００２０】
圧力調整弁４００は、ダイヤフラム４０がダイヤフラムホルダ４１に保持されてスプリングケース４２と弁ボディ４６とに挟持されて構成されている。スプリングケース４２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４３がスプリングシート４４とダイヤフラムホルダ４１との間に縮設されている。さらに、圧力調整用ボルト４５がスプリングケース４２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４５のスプリングケース４２内への延出量を調整することによりスプリング４３の収縮量を調整でき、スプリング荷重を調整できる。
【００２１】
弁ボディ４６には、ダイヤフラム４０により画成される二次圧導入室４７と、二次圧導入室４７に二次圧を導入する二次圧導入ポート４８と、一次圧導入室４９と、一次圧導入室４９に一次圧を導入する一次圧導入ポート５０と、二次圧導入室４７と一次圧導入室４９とを連通する連通路５１と、一次圧導入室４９と大気とを連通する排水ポート５２と、が形成されている。
軸棒５３は、一端をダイヤフラムホルダ４１に固着され、二次圧導入室４７を通過して弁ボディ４６を貫通して一次圧導入室４９内に延出するように配設され、ダイヤフラム４０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５３の弁ボディ４６の貫通部にはＯリング５７が装着され、二次圧導入室４７と一次圧導入室４９との間のシールが確保されている。
【００２２】
プラグ５５は、有底円筒状に作製され、底部側を一次圧導入室４９に向けて排水ポート５２に嵌着保持されている。プラグ５５の底部には、所定口径の弁座５６が形成されており、軸棒５３の先端部に形成された弁体５４が軸棒５３の往復移動により弁座５６に接離可能となっている。
ここで、弁体５４と弁座５６が弁部を構成する。弁体５４は円錐形状に作製され、弁座５６と同軸に配置されている。また、ダイヤフラム４０、スプリングケース４２、スプリング４３、軸棒５３などにより、弁駆動機構を構成する。
【００２３】
ニードル弁６０は、連通路５１に配設され、一次圧導入室４９内の一次圧の流量を絞って二次圧導入室４７に流出させる。調圧機構部６１は、連通路５１のニードル弁６０の一次圧導入室４９側に配設され、ニードル弁６０により流出される圧力を所定の設定圧力Ｐａに調圧する。
【００２４】
調圧機構部６１は、調圧室６２と、調圧室６２内に配設された有底円筒状のシリンダ６３と、シリンダ６３内に摺動可能に挿入されたピストン６４と、一端がピストン６４の中心位置に固着され、他端側がシリンダ６３の底部を貫通するように配設され、ピストン６４のシリンダ６３内の摺動移動によりシリンダ６３の軸心位置を往復移動する弁体６５と、ピストン６４とシリンダ６３の底部との間に配設され、調圧室６２内の圧力に応じて伸縮するばね６６と、ピストン６４の外周部に嵌装されてシリンダ６３内を調圧室６２に対してシールするＯリング６７と、シリンダ６３の底部のピストン貫通穴の内周面に嵌装されてシリンダ６３内を調圧室６２に対してシールするＯリング６８と、を備えている。
【００２５】
そして、調圧機構部６１は、調圧室６２が、シリンダ６３の底部の軸心位置と対向するように調圧室６２の壁面にあけられた流入連通穴６９を介して一次圧導入室４９に連通するように連通路５１に配設される。そして、テーパ加工された弁体６５の先端が流入連通穴６９と接離して、流入連通穴６９が開閉される。ピストン６４により画成されたシリンダ６３内は弁ボディ４６に形成された貫通穴７１を介して外部に連通され、外気圧に保持されている。なお、シリンダ６３、ピストン６４、およびばね６５が弁体駆動手段を構成する。
ニードル弁６０は、シリンダ６３の有底円筒状の開口と対向するように調圧室６２の壁面にあけられた流出連通穴７０に二次圧導入室４７側から接離するように弁ボディ４６に配設されている。
【００２６】
このように構成された圧力調整弁４００では、圧力調整用ボルト４５のスプリングケース４２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４０は、ダイヤフラムホルダ４１を介して作用するスプリング荷重により一次圧導入室４９側に変位し、弁体５４が弁座５６に当接し、閉弁状態となっている（初期状態）。
【００２７】
また、二次圧が二次圧導入ポート４８から二次圧導入室４７に導入され、二次圧導入室４７内の圧力が上昇する。そして、二次圧導入室４７内の圧力がスプリング荷重に勝ると、ダイヤフラム４０はスプリングケース４２側に変位し、弁体５４が弁座５６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５０から一次圧導入室４９内に導入されている一次圧が排水ポート５２から排出される。また、二次圧導入室４７内の圧力が低下してスプリング荷重より劣ると、ダイヤフラム４０は一次圧導入室４９側に変位し、弁体５４が弁座５６に当接し、閉弁状態となる。これにより、排水ポート５２からの一次圧の排出が停止される。なお、圧力調整弁４００は、常閉式の圧力調整弁である。
【００２８】
つぎに、ニードル弁６０および調圧機構部６１に動作について図７を参照しつつ説明する。
【００２９】
まず、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａ以上となると、ピストン６４が図７中右側に移動し、弁体６５が流入連通穴６９に接し、流入連通穴６９が全閉状態となるように、ばね６６のばね力が設定されている。
【００３０】
一次圧が一次圧導入室４９内に導入されていない状態では、調圧室６２内の圧力Ｐは外気圧（＜Ｐａ）と同等であり、ばね６６は伸長し、ばね力が放勢された状態となる。これにより、弁体６５が流入連通穴６９から離反し、流入連通穴６９が全開状態となる。
ついで、一次圧が一次圧導入室４９内に導入されると、一次圧は流入連通穴６９を介して調圧室６２内に導入され、調圧室６２内の圧力Ｐが上昇する。調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａとなると、弁体６５が流入連通穴６９に接し、流入連通穴６９からの一次圧の導入が停止される。
【００３１】
そして、調圧室６２内の一次圧が流出連通穴７０を介して二次圧導入室４７側に流出し、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａより低下する。すると、ばね６６の反発力が圧力Ｐに勝り、弁体６５が流入連通穴６９から離反する。そこで、一次圧導入室４９内の一次圧が流入連通穴６９を介して調圧室６２内に導入される。そして、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａ以上となると、弁体６５が流入連通穴６９に接し、流入連通穴６９からの一次圧の導入が停止される。
【００３２】
このように、調圧室６２内の圧力Ｐに応じて弁体６５による流入連通穴６９の閉塞／開放動作が繰り返され、圧力Ｐが一次圧に拘らず圧力Ｐａに保持される。その結果、流出連通穴７０を介しての流出量が、一次圧の変動に影響されず、一定に保持される。
【００３３】
ここで、流出連通穴７０の流路断面積が大きすぎると、流出連通穴７０を介しての二次圧導入室４７への流出量が多くなり、調圧室６２内の圧力Ｐがピストン６４を動作させる圧力Ｐａまで上昇できなくなる。そこで、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａまで上昇できるように、流出連通穴７０とニードル弁６０との間の隙間が予めニードル弁６０により調整される。
【００３４】
本発明では、調圧室６２内の圧力Ｐは、機構上、一次圧導入室４９内の圧力より低圧となる。一方、調圧機構部６１が省略されている場合（以下、比較例とする）、流出連通穴７０から流出する圧力は一次圧導入室４９内の圧力となる。そこで、流出連通穴７０から流出される流量が同じであれば、本発明は、比較例に比べて、流出連通穴７０の流路断面積を大きくすることができる。このように、本発明は、比較例に対して、ニードル弁６０と流出連通穴７０との間の隙間を大きくできるので、異物の挟まりや生成物の生成を抑えることができる。
【００３５】
また、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａより低くなると、弁体６５が流入連通穴６９から離反するようになっているので、異物が弁体６５と流入連通穴６９との間に詰まっても、弁体６５が流入連通穴６９から離反したときに、詰まった異物は外れる。また、流入連通穴６９の流路断面積が縮小と増大を繰り返すので、生成物の生成が抑えられる。
【００３６】
また、弁体６５の流入連通穴６９に対する接離動作は調圧室６２内の圧力Ｐに応じて行われる。そこで、仮に生成物が弁体６５の先端や流入連通穴６９に生成しても、弁体６５の接離動作は生成物に影響されずに行われ、調圧室６２内の圧力Ｐを圧力Ｐａに調圧できる。
【００３７】
この圧力調整弁４００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、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、放水の規定圧を調整できる。また、圧力調整弁４００は、後述するように、作動室６ｂ内の一次側加圧水を流入連通穴６９および流出連通穴７０から二次圧導入室４７に流出して主弁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。
【００３８】
ここで、流出連通穴７０からの一次側加圧水の流出量が少なくなると、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。流出連通穴７０からの一次側加圧水の流出量が多くなると、作動室６ｂ内の圧力が上昇せず、圧力調整弁４００の規定圧設定機能に影響を及ぼしてしまう。流出連通穴７０からの一次側加圧水の流出量がさらに多くなると、放水停止後、主弁７がすぐさま閉弁して、構成部品の耐久性に影響を及ぼす水撃が発生し、信頼性を低下させてしまう。
【００３９】
そこで、自動弁装置の据付後、据付現場の水圧などの状況を考慮し、スプリング荷重およびニードル弁６０と流出連通穴７０との間の隙間が、圧力調整用ボルト４５およびニードル弁６０により、要求仕様を満足するように調整される。また、圧力Ｐａは、ニードル弁６０と流出連通穴７０との間の隙間、主弁７の閉弁時間などに基づいて、設定される。なお、圧力Ｐａは、放水停止時の作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力より低い。
【００４０】
つぎに、配管系統について説明する。
第１配管３０は、一端が起動弁２００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。そして、第２配管３１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４００の二次圧導入室４７に接続されている。また、第３配管３２は、第１配管３０から分岐し、圧力調整弁４００の一次圧導入ポート５０に接続されている。なお、第３配管３２は、第１配管３０を介さず、作動室６ｂに直接接続してもよい。
【００４１】
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放水時の２次側圧力の上昇動作を説明する図、図３はこの発明に係る自動弁装置における放水時の２次側圧力の低下動作を説明する図、図４はこの発明に係る自動弁装置における放水停止動作を説明する図である。
【００４２】
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。
【００４３】
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３０および第３配管３２を介して一次圧導入室４９内に流入、充水される。そして、一次圧導入室４９に充水された一次側加圧水が流入連通穴６９から調圧室６２内に流入、充水される。
【００４４】
また、パイロット弁１８または手動起動弁１９の開放と同時に、一次側加圧水が、第１配管３０を介して作動室６ｂ内に流入、充水される。これにより、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、主弁７が弁座４ａから離反し、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。
【００４５】
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３１を介して圧力調整弁４００の二次圧導入室４７に供給される。そして、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が上昇し、二次圧導入室４７内の圧力が所定圧力より高くなると、圧力調整弁４００が開弁される。これにより、第１配管３０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、図３に示されるように、第３配管３２および一次圧導入室４９を介して圧力調整弁４００の排水ポート５２から排水される。そこで、作動室６ｂ内の圧力が低下し、ピストン９が、図３中右側に移動し、主弁７の開度が小さくなる。
【００４６】
ついで、主弁７の開度が小さくなり、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少なくなる。そして、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が低下し、二次圧導入室４７内の圧力が所定圧力より低くなると、圧力調整弁４００が図２に示されるように閉弁される。これにより、一次側加圧水が、第１配管３０を介して自動弁１００の作動室６ｂ内に供給され、作動室６ｂ内の圧力が上昇し、ピストン９が、図２中左側に移動し、主弁７の開度が大きくなる。このように、圧力調整弁４００の開弁/閉弁動作が繰り返され、二次側加圧水の圧力が所定圧力に調整される。そして、所定圧力に調整された二次側加圧水が放水ヘッド１６から放水される。
【００４７】
放水ヘッド１６からの放水が終了し、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３０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３０内の一次側加圧水が、図４に矢印で示されるように、第３配管３２、一次圧導入室４９および流入連通穴６９から調圧室６２に入り、調圧機構部６１により圧力Ｐａに調圧されて、流出連通穴７０を通って二次圧導入室４７に流出する。これにより、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力が徐々に低下して圧力Ｐａより低くなると、弁体６５が流入連通穴６９から離反する。そこで、作動室６ｂ内の一次側加圧水は、調圧機構部６１により圧力Ｐａに調圧されることなく、第３配管３２、一次圧導入室４９、流入連通穴６９、調圧室６２、および流出連通穴７０を通って二次圧導入室４７に流出し、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力がさらに低下する。そして、スプリング８の付勢力が作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力に勝り、主弁７が閉弁される。
【００４８】
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４７内の残水が第２配管３１を介して自動排水弁２１から排水される。
【００４９】
ついで、自動弁１００の開閉動作の確認や圧力調整弁４００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２００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４００の設定確認を行う。
【００５０】
このように構成された自動弁装置では、ニードル弁６０を圧力調整弁４００の一次圧導入室４９と二次圧導入室４７とを連通する連通路５１に配設し、さらに調圧機構部６１を連通路５１のニードル弁６０の一次圧導入室４９側に配設して、放水停止後の主弁７の閉弁機構を構成している。そして、調圧機構部６１は、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａ以上となると弁体６５が流入連通穴６９に接して流入連通穴６９を閉塞し、圧力Ｐａより低くなると弁体６５が流入連通穴６９から離反して流入連通穴６９を開放して、調圧室６２内の圧力Ｐを圧力Ｐａに調圧するように構成されている。
【００５１】
そこで、生成物が弁体６５や流入連通穴６９に生成されにくい。仮に、生成物が弁体６５や流入連通穴６９に生成されても、調圧機構部６１の調圧動作は生成物に影響されない。また、異物が弁体６５と流入連通穴６９との間に詰まっても、弁体６５が流入連通穴６９から離反するときに、詰まっていた異物が外れる。したがって、異物の挟まりや生成物の生成により、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。
【００５２】
調圧機構部６１がニードル弁６０の前段に配設されているので、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力変動に拘らず、圧力Ｐａに調圧された一次側加圧水がニードル弁６０により絞られて流出される。そこで、放水停止後の主弁７の閉弁時間を高精度に管理することができる。また、ニードル弁６０による絞りを調整し、現場にて、水圧などの状況を考慮して、放水停止後の主弁７の閉弁時間を設定できる。
また、圧力調整用ボルト４５がスプリングケース４２に取り付けられ、スプリング４３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、放水の規定圧を設定できる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、低圧放水を行わない自動弁装置を例にあげて説明しているが、規定圧放水前に低圧放水を行う自動弁装置にも本発明を適用することができる。
また、上記実施の形態では、シリンダ、シリンダ内に摺動可能に配設されたピストン、およびばねを用いて弁体駆動手段を構成するものとしているが、弁体駆動手段はこれに限定されるものではなく、ダイヤフラムおよびばねを用いて構成してもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、圧力調整弁は、調圧機構部を内蔵するものとして説明しているが、圧力調整弁と調圧機構部とを配管で接続するような別体の形態も、本発明の圧力調整弁に含まれる。なお、ニードル弁についても同様であり、圧力調整弁とニードル弁とが別体である形態も、本発明の圧力調整弁に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
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）、３０ 第１配管、３１ 第２配管、３２ 第３配管、４０ ダイヤフラム（弁駆動機構）、４２ スプリングケース（弁駆動機構）、４３ スプリング（弁駆動機構）、４６ 弁ボディ、４７ 二次圧導入室、４８ 二次圧導入ポート、４９ 一次圧導入室、５０ 一次圧導入ポート、５１ 連通路、６０ ニードル弁、６１ 調圧機構部、６２ 調圧室、６３ シリンダ（弁体駆動手段）、６４ ピストン（弁体駆動手段）、６５ 弁体、６６ ばね（弁体駆動手段）、６９ 流入連通穴、７０ 流出連通穴、１００ 自動弁、２００ 起動弁、４００ 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、かつ放水終了後に主弁を閉弁させるために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た。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、調圧室内の圧力に応じて弁体を流入連通穴に接離させて調圧室内の圧力を設定圧力に調圧する調圧機構部をニードル弁の一次圧導入室側に配設しているので、異物の詰まりや生成物の生成に起因する、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、連通孔を有する隔離壁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、上記一次側流路側から上記連通孔を開閉する主弁、上記二次側流路を介して上記連通孔に対向するように上記胴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可能に配設され、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内の圧力に応じて上記主弁を開閉駆動するピストンを有する自動弁と、一次圧導入室、二次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部、上記一次圧導入室と上記二次圧導入室とを連通する連通路、上記連通路に配設されて流路を絞るニードル弁、上記連通路の上記ニードル弁の上記一次圧導入室側に配設された調圧機構部、および上記二次圧導入室内の圧力に応じて上記弁部を開閉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、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。上記圧力調整弁は、上記起動弁の開弁状態では、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二次側加圧水の圧力に応じて上記弁部を開閉させて、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、上記起動弁が閉弁されると、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管、上記一次圧導入室、上記調圧機構部、および上記ニードル弁を介して上記二次圧導入室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。上記調圧機構部は、流入連通穴を介して上記一次圧導入室に連通する調圧室、上記流入連通穴に接離可能に配設された弁体、および上記調圧室内の圧力が設定圧力となると上記弁体を上記流入連通穴に接しさせ、該調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると該弁体を上記流入連通穴から離反させるように該弁体を駆動する弁体駆動手段を有し、上記流入連通穴を介して上記調圧室に導入された上記一次側加圧水を上記設定圧力に調圧して上記ニードル弁側に流出す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、弁体が、弁体駆動手段により、調圧室内の圧力が設定圧力となると流入連通穴に接し、調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると流入連通穴から離反するように駆動されるので、弁体の流入連通穴に接する動作時に、異物が弁体と流入連通穴との間に挟まれても、弁体の流入連通穴からの離反動作時に外れる。また、弁体は調圧室内の圧力に応じて流入連通穴に接離するので、弁体の接離動作は弁体や流入連通穴に生成された生成物に影響されない。そこで、異物の詰まりや生成物の生成に起因する、主弁が閉じられない事態の発生が回避される。
【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放水時の２次側圧力の上昇動作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放水時の２次側圧力の低下動作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放水停止動作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示す断面図である。
【図７】この発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁における調圧機構部の構成を説明する要部断面図である。
【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、自動弁１００の主弁７の主弁駆動機構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２００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４００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、また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３００と、自動弁１００の二次側加圧水の圧力が所定の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。有底円筒状のシリンダ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可能に配設されている。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。
【００１７】
ピストン９がシリンダ６内に摺動可能に挿入され、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。
【００１８】
起動弁２００は、パイロット弁１８と、手動起動弁１９と、からなり、第１配管３０に並列に配設されている。また、止め弁１７が第１配管３０の起動弁２００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３００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３１に配設されている。圧力スイッチ２０が第２配管３１に配設されている。
【００１９】
つぎに、圧力調整弁４００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および図６はそれぞれ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７はこの発明に係る自動弁装置に用いられる圧力調整弁における調圧機構部の構成を説明する要部断面図である。
【００２０】
圧力調整弁４００は、ダイヤフラム４０がダイヤフラムホルダ４１に保持されてスプリングケース４２と弁ボディ４６とに挟持されて構成されている。スプリングケース４２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４３がスプリングシート４４とダイヤフラムホルダ４１との間に縮設されている。さらに、圧力調整用ボルト４５がスプリングケース４２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４５のスプリングケース４２内への延出量を調整することによりスプリング４３の収縮量を調整でき、スプリング荷重を調整できる。
【００２１】
弁ボディ４６には、ダイヤフラム４０により画成される二次圧導入室４７と、二次圧導入室４７に二次圧を導入する二次圧導入ポート４８と、一次圧導入室４９と、一次圧導入室４９に一次圧を導入する一次圧導入ポート５０と、二次圧導入室４７と一次圧導入室４９とを連通する連通路５１と、一次圧導入室４９と大気とを連通する排水ポート５２と、が形成されている。
軸棒５３は、一端をダイヤフラムホルダ４１に固着され、二次圧導入室４７を通過して弁ボディ４６を貫通して一次圧導入室４９内に延出するように配設され、ダイヤフラム４０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５３の弁ボディ４６の貫通部にはＯリング５７が装着され、二次圧導入室４７と一次圧導入室４９との間のシールが確保されている。
【００２２】
プラグ５５は、有底円筒状に作製され、底部側を一次圧導入室４９に向けて排水ポート５２に嵌着保持されている。プラグ５５の底部には、所定口径の弁座５６が形成されており、軸棒５３の先端部に形成された弁体５４が軸棒５３の往復移動により弁座５６に接離可能となっている。
ここで、弁体５４と弁座５６が弁部を構成する。弁体５４は円錐形状に作製され、弁座５６と同軸に配置されている。また、ダイヤフラム４０、スプリングケース４２、スプリング４３、軸棒５３などにより、弁駆動機構を構成する。
【００２３】
ニードル弁６０は、連通路５１に配設され、一次圧導入室４９内の一次圧の流量を絞って二次圧導入室４７に流出させる。調圧機構部６１は、連通路５１のニードル弁６０の一次圧導入室４９側に配設され、ニードル弁６０により流出される圧力を所定の設定圧力Ｐａに調圧する。
【００２４】
調圧機構部６１は、調圧室６２と、調圧室６２内に配設された有底円筒状のシリンダ６３と、シリンダ６３内に摺動可能に挿入されたピストン６４と、一端がピストン６４の中心位置に固着され、他端側がシリンダ６３の底部を貫通するように配設され、ピストン６４のシリンダ６３内の摺動移動によりシリンダ６３の軸心位置を往復移動する弁体６５と、ピストン６４とシリンダ６３の底部との間に配設され、調圧室６２内の圧力に応じて伸縮するばね６６と、ピストン６４の外周部に嵌装されてシリンダ６３内を調圧室６２に対してシールするＯリング６７と、シリンダ６３の底部のピストン貫通穴の内周面に嵌装されてシリンダ６３内を調圧室６２に対してシールするＯリング６８と、を備えている。
【００２５】
そして、調圧機構部６１は、調圧室６２が、シリンダ６３の底部の軸心位置と対向するように調圧室６２の壁面にあけられた流入連通穴６９を介して一次圧導入室４９に連通するように連通路５１に配設される。そして、テーパ加工された弁体６５の先端が流入連通穴６９と接離して、流入連通穴６９が開閉される。ピストン６４により画成されたシリンダ６３内は弁ボディ４６に形成された貫通穴７１を介して外部に連通され、外気圧に保持されている。なお、シリンダ６３、ピストン６４、およびばね６５が弁体駆動手段を構成する。
ニードル弁６０は、シリンダ６３の有底円筒状の開口と対向するように調圧室６２の壁面にあけられた流出連通穴７０に二次圧導入室４７側から接離するように弁ボディ４６に配設されている。
【００２６】
このように構成された圧力調整弁４００では、圧力調整用ボルト４５のスプリングケース４２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４０は、ダイヤフラムホルダ４１を介して作用するスプリング荷重により一次圧導入室４９側に変位し、弁体５４が弁座５６に当接し、閉弁状態となっている（初期状態）。
【００２７】
また、二次圧が二次圧導入ポート４８から二次圧導入室４７に導入され、二次圧導入室４７内の圧力が上昇する。そして、二次圧導入室４７内の圧力がスプリング荷重に勝ると、ダイヤフラム４０はスプリングケース４２側に変位し、弁体５４が弁座５６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５０から一次圧導入室４９内に導入されている一次圧が排水ポート５２から排出される。また、二次圧導入室４７内の圧力が低下してスプリング荷重より劣ると、ダイヤフラム４０は一次圧導入室４９側に変位し、弁体５４が弁座５６に当接し、閉弁状態となる。これにより、排水ポート５２からの一次圧の排出が停止される。なお、圧力調整弁４００は、常閉式の圧力調整弁である。
【００２８】
つぎに、ニードル弁６０および調圧機構部６１に動作について図７を参照しつつ説明する。
【００２９】
まず、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａ以上となると、ピストン６４が図７中右側に移動し、弁体６５が流入連通穴６９に接し、流入連通穴６９が全閉状態となるように、ばね６６のばね力が設定されている。
【００３０】
一次圧が一次圧導入室４９内に導入されていない状態では、調圧室６２内の圧力Ｐは外気圧（＜Ｐａ）と同等であり、ばね６６は伸長し、ばね力が放勢された状態となる。これにより、弁体６５が流入連通穴６９から離反し、流入連通穴６９が全開状態となる。
ついで、一次圧が一次圧導入室４９内に導入されると、一次圧は流入連通穴６９を介して調圧室６２内に導入され、調圧室６２内の圧力Ｐが上昇する。調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａとなると、弁体６５が流入連通穴６９に接し、流入連通穴６９からの一次圧の導入が停止される。
【００３１】
そして、調圧室６２内の一次圧が流出連通穴７０を介して二次圧導入室４７側に流出し、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａより低下する。すると、ばね６６の反発力が圧力Ｐに勝り、弁体６５が流入連通穴６９から離反する。そこで、一次圧導入室４９内の一次圧が流入連通穴６９を介して調圧室６２内に導入される。そして、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａ以上となると、弁体６５が流入連通穴６９に接し、流入連通穴６９からの一次圧の導入が停止される。
【００３２】
このように、調圧室６２内の圧力Ｐに応じて弁体６５による流入連通穴６９の閉塞／開放動作が繰り返され、圧力Ｐが一次圧に拘らず圧力Ｐａに保持される。その結果、流出連通穴７０を介しての流出量が、一次圧の変動に影響されず、一定に保持される。
【００３３】
ここで、流出連通穴７０の流路断面積が大きすぎると、流出連通穴７０を介しての二次圧導入室４７への流出量が多くなり、調圧室６２内の圧力Ｐがピストン６４を動作させる圧力Ｐａまで上昇できなくなる。そこで、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａまで上昇できるように、流出連通穴７０とニードル弁６０との間の隙間が予めニードル弁６０により調整される。
【００３４】
本発明では、調圧室６２内の圧力Ｐは、機構上、一次圧導入室４９内の圧力より低圧となる。一方、調圧機構部６１が省略されている場合（以下、比較例とする）、流出連通穴７０から流出する圧力は一次圧導入室４９内の圧力となる。そこで、流出連通穴７０から流出される流量が同じであれば、本発明は、比較例に比べて、流出連通穴７０の流路断面積を大きくすることができる。このように、本発明は、比較例に対して、ニードル弁６０と流出連通穴７０との間の隙間を大きくできるので、異物の挟まりや生成物の生成を抑えることができる。
【００３５】
また、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａより低くなると、弁体６５が流入連通穴６９から離反するようになっているので、異物が弁体６５と流入連通穴６９との間に詰まっても、弁体６５が流入連通穴６９から離反したときに、詰まった異物は外れる。また、流入連通穴６９の流路断面積が縮小と増大を繰り返すので、生成物の生成が抑えられる。
【００３６】
また、弁体６５の流入連通穴６９に対する接離動作は調圧室６２内の圧力Ｐに応じて行われる。そこで、仮に生成物が弁体６５の先端や流入連通穴６９に生成しても、弁体６５の接離動作は生成物に影響されずに行われ、調圧室６２内の圧力Ｐを圧力Ｐａに調圧できる。
【００３７】
この圧力調整弁４００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、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、放水の規定圧を調整できる。また、圧力調整弁４００は、後述するように、作動室６ｂ内の一次側加圧水を流入連通穴６９および流出連通穴７０から二次圧導入室４７に流出して主弁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。
【００３８】
ここで、流出連通穴７０からの一次側加圧水の流出量が少なくなると、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。流出連通穴７０からの一次側加圧水の流出量が多くなると、作動室６ｂ内の圧力が上昇せず、圧力調整弁４００の規定圧設定機能に影響を及ぼしてしまう。流出連通穴７０からの一次側加圧水の流出量がさらに多くなると、放水停止後、主弁７がすぐさま閉弁して、構成部品の耐久性に影響を及ぼす水撃が発生し、信頼性を低下させてしまう。
【００３９】
そこで、自動弁装置の据付後、据付現場の水圧などの状況を考慮し、スプリング荷重およびニードル弁６０と流出連通穴７０との間の隙間が、圧力調整用ボルト４５およびニードル弁６０により、要求仕様を満足するように調整される。また、圧力Ｐａは、ニードル弁６０と流出連通穴７０との間の隙間、主弁７の閉弁時間などに基づいて、設定される。なお、圧力Ｐａは、放水停止時の作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力より低い。
【００４０】
つぎに、配管系統について説明する。
第１配管３０は、一端が起動弁２００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。そして、第２配管３１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４００の二次圧導入室４７に接続されている。また、第３配管３２は、第１配管３０から分岐し、圧力調整弁４００の一次圧導入ポート５０に接続されている。なお、第３配管３２は、第１配管３０を介さず、作動室６ｂに直接接続してもよい。
【００４１】
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放水時の２次側圧力の上昇動作を説明する図、図３はこの発明に係る自動弁装置における放水時の２次側圧力の低下動作を説明する図、図４はこの発明に係る自動弁装置における放水停止動作を説明する図である。
【００４２】
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。
【００４３】
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３０および第３配管３２を介して一次圧導入室４９内に流入、充水される。そして、一次圧導入室４９に充水された一次側加圧水が流入連通穴６９から調圧室６２内に流入、充水される。
【００４４】
また、パイロット弁１８または手動起動弁１９の開放と同時に、一次側加圧水が、第１配管３０を介して作動室６ｂ内に流入、充水される。これにより、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、主弁７が弁座４ａから離反し、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。
【００４５】
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３１を介して圧力調整弁４００の二次圧導入室４７に供給される。そして、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が上昇し、二次圧導入室４７内の圧力が所定圧力より高くなると、圧力調整弁４００が開弁される。これにより、第１配管３０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、図３に示されるように、第３配管３２および一次圧導入室４９を介して圧力調整弁４００の排水ポート５２から排水される。そこで、作動室６ｂ内の圧力が低下し、ピストン９が、図３中右側に移動し、主弁７の開度が小さくなる。
【００４６】
ついで、主弁７の開度が小さくなり、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少なくなる。そして、二次側流路３内の二次側加圧水の圧力が低下し、二次圧導入室４７内の圧力が所定圧力より低くなると、圧力調整弁４００が図２に示されるように閉弁される。これにより、一次側加圧水が、第１配管３０を介して自動弁１００の作動室６ｂ内に供給され、作動室６ｂ内の圧力が上昇し、ピストン９が、図２中左側に移動し、主弁７の開度が大きくなる。このように、圧力調整弁４００の開弁/閉弁動作が繰り返され、二次側加圧水の圧力が所定圧力に調整される。そして、所定圧力に調整された二次側加圧水が放水ヘッド１６から放水される。
【００４７】
放水ヘッド１６からの放水が終了し、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３０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３０内の一次側加圧水が、図４に矢印で示されるように、第３配管３２、一次圧導入室４９および流入連通穴６９から調圧室６２に入り、調圧機構部６１により圧力Ｐａに調圧されて、流出連通穴７０を通って二次圧導入室４７に流出する。これにより、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力が徐々に低下して圧力Ｐａより低くなると、弁体６５が流入連通穴６９から離反する。そこで、作動室６ｂ内の一次側加圧水は、調圧機構部６１により圧力Ｐａに調圧されることなく、第３配管３２、一次圧導入室４９、流入連通穴６９、調圧室６２、および流出連通穴７０を通って二次圧導入室４７に流出し、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力がさらに低下する。そして、スプリング８の付勢力が作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力に勝り、主弁７が閉弁される。
【００４８】
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４７内の残水が第２配管３１を介して自動排水弁２１から排水される。
【００４９】
ついで、自動弁１００の開閉動作の確認や圧力調整弁４００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２００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４００の設定確認を行う。
【００５０】
このように構成された自動弁装置では、ニードル弁６０を圧力調整弁４００の一次圧導入室４９と二次圧導入室４７とを連通する連通路５１に配設し、さらに調圧機構部６１を連通路５１のニードル弁６０の一次圧導入室４９側に配設して、放水停止後の主弁７の閉弁機構を構成している。そして、調圧機構部６１は、調圧室６２内の圧力Ｐが圧力Ｐａ以上となると弁体６５が流入連通穴６９に接して流入連通穴６９を閉塞し、圧力Ｐａより低くなると弁体６５が流入連通穴６９から離反して流入連通穴６９を開放して、調圧室６２内の圧力Ｐを圧力Ｐａに調圧するように構成されている。
【００５１】
そこで、生成物が弁体６５や流入連通穴６９に生成されにくい。仮に、生成物が弁体６５や流入連通穴６９に生成されても、調圧機構部６１の調圧動作は生成物に影響されない。また、異物が弁体６５と流入連通穴６９との間に詰まっても、弁体６５が流入連通穴６９から離反するときに、詰まっていた異物が外れる。したがって、異物の挟まりや生成物の生成により、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。
【００５２】
調圧機構部６１がニードル弁６０の前段に配設されているので、作動室６ｂ内の一次側加圧水の圧力変動に拘らず、圧力Ｐａに調圧された一次側加圧水がニードル弁６０により絞られて流出される。そこで、放水停止後の主弁７の閉弁時間を高精度に管理することができる。また、ニードル弁６０による絞りを調整し、現場にて、水圧などの状況を考慮して、放水停止後の主弁７の閉弁時間を設定できる。
また、圧力調整用ボルト４５がスプリングケース４２に取り付けられ、スプリング４３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、放水の規定圧を設定できる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、低圧放水を行わない自動弁装置を例にあげて説明しているが、規定圧放水前に低圧放水を行う自動弁装置にも本発明を適用することができる。
また、上記実施の形態では、シリンダ、シリンダ内に摺動可能に配設されたピストン、およびばねを用いて弁体駆動手段を構成するものとしているが、弁体駆動手段はこれに限定されるものではなく、ダイヤフラムおよびばねを用いて構成してもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、圧力調整弁は、調圧機構部を内蔵するものとして説明しているが、圧力調整弁と調圧機構部とを配管で接続するような別体の形態も、本発明の圧力調整弁に含まれる。なお、ニードル弁についても同様であり、圧力調整弁とニードル弁とが別体である形態も、本発明の圧力調整弁に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
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）、３０ 第１配管、３１ 第２配管、３２ 第３配管、４０ ダイヤフラム（弁駆動機構）、４２ スプリングケース（弁駆動機構）、４３ スプリング（弁駆動機構）、４６ 弁ボディ、４７ 二次圧導入室、４８ 二次圧導入ポート、４９ 一次圧導入室、５０ 一次圧導入ポート、５１ 連通路、６０ ニードル弁、６１ 調圧機構部、６２ 調圧室、６３ シリンダ（弁体駆動手段）、６４ ピストン（弁体駆動手段）、６５ 弁体、６６ ばね（弁体駆動手段）、６９ 流入連通穴、７０ 流出連通穴、１００ 自動弁、２００ 起動弁、４００ 圧力調整弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通孔を有する隔離壁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、上記一次側流路側から上記連通孔を開閉する主弁、上記二次側流路を介して上記連通孔に対向するように上記胴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可能に配設され、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内の圧力に応じて上記主弁を開閉駆動するピストンを有する自動弁と、
一次圧導入室、二次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部、上記一次圧導入室と上記二次圧導入室とを連通する連通路、上記連通路に配設されて流路を絞るニードル弁、上記連通路の上記ニードル弁の上記一次圧導入室側に配設された調圧機構部、および上記二次圧導入室内の圧力に応じて上記弁部を開閉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、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、
上記起動弁の開弁状態では、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二次側加圧水の圧力に応じて上記弁部を開閉させて、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、
上記起動弁が閉弁されると、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管、上記一次圧導入室、上記調圧機構部、および上記ニードル弁を介して上記二次圧導入室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、
上記調圧機構部は、
流入連通穴を介して上記一次圧導入室に連通する調圧室、上記流入連通穴に接離可能に配設された弁体、および上記調圧室内の圧力が設定圧力となると上記弁体を上記流入連通穴に接しさせ、該調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると該弁体を上記流入連通穴から離反させるように該弁体を駆動する弁体駆動手段を有し、上記流入連通穴を介して上記調圧室に導入された上記一次側加圧水を上記設定圧力に調圧して上記ニードル弁側に流出す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】
一次圧導入室と、二次圧導入室と、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部と、上記一次圧導入室と上記二次圧導入室とを連通する連通路と、上記連通路に配設されて流路を絞るニードル弁と、上記連通路の上記ニードル弁の一次圧導入室側に配設された調圧機構部と、上記二次圧導入室内の圧力に応じて上記弁部を開閉させる弁駆動機構と、を備え、
上記調圧機構部は、
流入連通穴を介して上記一次圧導入室に連通する調圧室、上記流入連通穴に接離可能に配設された弁体、および上記調圧室内の圧力が設定圧力となると上記弁体を上記流入連通穴に接しさせ、該調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると該弁体を上記流入連通穴から離反させるように該弁体を駆動する弁体駆動手段を有し、
上記流入連通穴を介して上記調圧室に導入された上記一次圧を上記設定圧力に調圧して上記ニードル弁側に流出するように構成されていることを特徴とする圧力調整弁。
【請求項１】
連通孔を有する隔離壁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、上記一次側流路側から上記連通孔を開閉する主弁、上記二次側流路を介して上記連通孔に対向するように上記胴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可能に配設され、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内の圧力に応じて上記主弁を開閉駆動するピストンを有する自動弁と、
一次圧導入室、二次圧導入室、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部、上記一次圧導入室と上記二次圧導入室とを連通する連通路、上記連通路に配設されて流路を絞るニードル弁、上記連通路の上記ニードル弁の上記一次圧導入室側に配設された調圧機構部、および上記二次圧導入室内の圧力に応じて上記弁部を開閉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、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、
上記起動弁の開弁状態では、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二次側加圧水の圧力に応じて上記弁部を開閉させて、上記二次圧導入室内の二次側加圧水の圧力が所定圧力となるように上記主弁の開度を制御し、
上記起動弁が閉弁されると、上記作動室内の一次側加圧水を上記第３配管、上記一次圧導入室、上記調圧機構部、および上記ニードル弁を介して上記二次圧導入室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、
上記調圧機構部は、
流入連通穴を介して上記一次圧導入室に連通する調圧室、上記流入連通穴に接離可能に配設された弁体、および上記調圧室内の圧力が設定圧力となると上記弁体を上記流入連通穴に接しさせ、該調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると該弁体を上記流入連通穴から離反させるように該弁体を駆動する弁体駆動手段を有し、上記流入連通穴を介して上記調圧室に導入された上記一次側加圧水を上記設定圧力に調圧して上記ニードル弁側に流出す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】
一次圧導入室と、二次圧導入室と、上記一次圧導入室を大気に開閉する弁部と、上記一次圧導入室と上記二次圧導入室とを連通する連通路と、上記連通路に配設されて流路を絞るニードル弁と、上記連通路の上記ニードル弁の一次圧導入室側に配設された調圧機構部と、上記二次圧導入室内の圧力に応じて上記弁部を開閉させる弁駆動機構と、を備え、
上記調圧機構部は、
流入連通穴を介して上記一次圧導入室に連通する調圧室、上記流入連通穴に接離可能に配設された弁体、および上記調圧室内の圧力が設定圧力となると上記弁体を上記流入連通穴に接しさせ、該調圧室内の圧力が設定圧力より低くなると該弁体を上記流入連通穴から離反させるように該弁体を駆動する弁体駆動手段を有し、
上記流入連通穴を介して上記調圧室に導入された上記一次圧を上記設定圧力に調圧して上記ニードル弁側に流出するように構成されていることを特徴とする圧力調整弁。
【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２０１２−２１０３８０（Ｐ２０１２−２１０３８０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８５１５（Ｐ２０１１−７８５１５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【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１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２３３８２６）能美防災株式会社 (918)
【Ｆターム（参考）】
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