| 【発明の名称】 |
自動弁および自動選択弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】平井 弘毅
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| 【要約】 |
【課題】二次側圧力を正確に監視して消火水の圧力調整を正確に行い得る自動弁、また本弁の閉止動作による水撃現象を防止した自動弁を得る。
【解決手段】弁座を開閉する弁体を操作する加圧室を持つシリンダ装置と、加圧室に連通した加圧流路と、加圧室圧力を排出させてピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に設けられて本弁の二次室に接続された二次側配管内の圧力に応じて流量調整する流量制限装置とを備えた自動弁。流量制限装置は、本体に接続された二次側配管に連通した第１監視配管と、本体の二次室に連通した第２監視配管との間でに選択的に切替可能な監視圧切替弁を備えている。排圧流路の開口は、加圧室内で、閉位置近くのピストンにより所定間隙を持って離間して覆われ、所定の流路抵抗を与える位置に設けられている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、前記弁開口を前記一次室側から開閉する第１弁体と、前記弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、前記弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、前記本体の一次室を前記シリンダ装置の加圧室に連通させ、前記シリンダ内のピストンを加圧して前記ピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、前記シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させて前記ピストンの加圧を停止して前記シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、前記排圧流路に接続されて前記ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、前記流量制限装置は前記本体の二次室に接続された二次側配管内の圧力に応じて流量調整される自動弁。
【請求項２】 前記流量制限装置は、前記本体に接続された前記二次側配管に連通した第１監視配管と、前記本体の前記二次室に連通した第２監視配管との間でに選択的に切替可能な監視圧切替弁を備えた請求項１記載の自動弁。
【請求項３】 前記加圧室に連通した前記排圧流路の開口が、前記ピストンが閉位置近くにあるときに前記ピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられた請求項１あるいは２記載の自動弁。
【請求項４】 弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、前記弁座を開閉する弁体と、前記弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容したシリンダを備え、前記弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、前記本体の一次室を前記シリンダ装置の加圧室に連通させ、前記シリンダ内のピストンを加圧して前記ピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、前記シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させて前記ピストンの加圧を停止して前記シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、前記排圧流路に接続されてピストンの背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、前記加圧室に連通した前記排圧流路の開口が、前記ピストンが閉位置近くにあるときに前記ピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられた自動弁。
【請求項５】 前記ピストンの外周壁が、少なくとも前記排圧流路の開口を覆う位置に於いては、前記シリンダのシリンダ壁から所定間隙を持って離間して所定の流路抵抗を与えるようにされた請求項４記載の自動弁。
【請求項６】 前記ピストンが、前記ピストンの冠部分に周方向小径部を備えた請求項４または５記載の自動弁。
【請求項７】 弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、前記弁開口を前記一次室側から開閉する第１弁体と、前記第１弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、前記弁体を開閉駆動させる第１シリンダ装置と、前記本体の前記一次室を前記第１シリンダ装置の加圧室に連通させ、前記シリンダ内のピストンを加圧して前記ピストンを開位置へ移動させる第１加圧流路と、前記第１シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させて前記ピストンの加圧を停止して前記シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第１排圧流路と、前記第１排圧流路に接続されて、前記本体の二次室の圧力に応じた流量調整をし、前記ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置と、前記弁開口を二次室側から開閉する第２弁体と、前記第２弁体に連結された第２ピストンおよびこの第２ピストンを摺動可能に収容して第２ピストンを押圧する第２加圧室を形成する第２シリンダを備え、前記第２弁体を開閉駆動させる第２シリンダ装置と、前記本体の一次室を前記第２シリンダ装置の第２加圧室に連通させ、前記第２シリンダ内の第２ピストンを加圧して前記第２ピストンを開位置へ移動させる第２加圧流路と、前記第２シリンダ装置の第２加圧室の圧力を排出させて前記第２ピストンの加圧を停止して前記第２シリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第２排圧流路と、前記流量制限装置、前記本体の二次室および前記第２シリンダ装置の排圧室に接続され、前記第１弁体が開位置にあって前記第２弁体が開位置にあるときには前記流量制限装置を前記本体の二次室に連通させ、前記第１弁体が開位置にあって前記第２弁体が閉位置にあるときには前記流量制限装置を前記第２シリンダ装置の排圧室に連通させる選択弁とを備えた自動弁。
【請求項８】 前記選択弁は、前記流量制限装置を前記本体の二次室および前記第２シリンダ装置の排圧室のいずれか圧力の高い方に選択的に自動的に接続する請求項７記載の自動弁。
【請求項９】 中空柱状の本体と、この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第１および第２の弁開口と、本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第１室と第２室とに区画するピストンと、ピストンによって区画された第１室および第２室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第１入力開口および第２入力開口と、ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第１および第２の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第１および第２の弁開口を選択的に軸方向内側から開閉する第１および第２の弁体と、第１および第２の弁開口の両者に連通した出力開口とを備えた自動選択弁。
【請求項１０】 中空柱状の本体と、この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第１および第２の弁開口と、本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第１室と第２室とに区画するピストンと、ピストンによって区画された第１室および第２室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第１入力開口および第２入力開口と、ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第１および第２の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第１および第２の弁開口を選択的に開閉する第１および第２の弁体と、前記第１および第２の弁開口の両者に連通した出力開口とを備え、前記第１および第２の弁開口が二次室側に弁座を持ち、前記ピストンに連結された前記第１および第２の弁体が前記二次室内に設けられている自動選択弁。
【請求項１１】 前記ピストンと前記第１および第２弁体との間に所定のストロークを持つ第１および第２ばねが設けられている請求項９または１０記載の自動選択弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は自動弁に関し、特に道路交通用等のトンネルの火災発生時に作動する散水システムに用いるのに適した自動弁および自動弁への使用に適した自動選択弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】トンネル防災システムは、トンネルの長手方向を例えば２５ｍの所定の距離毎に区切って防火区画を設定し、火災発生時に特定の防火区画内の所定領域に対する散水を行うものである。図１７にはこのようにトンネル内に散水するための従来の散水システムを概略的に示してあり、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内にまで延びてトンネル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。
【０００３】主配管４は、トンネル３内では路床側部に設けられた監査路６内に埋設されてトンネル３に沿って、全体として例えば５区画（図１７には２区画だけ示してある）の複数の受持区画に亘って延びている。
【０００４】分岐配管５は、各受持区画内にそれぞれ必要な数だけ設けられて監査路６内に設けられた主配管４からトンネル３の側壁に沿って立上がってトンネル３の天井近くにまで延びており、これら分岐配管５のそれぞれの先端部分には、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。
【０００５】分岐配管５の根本部分即ち低い位置には、仕切弁８と、仕切弁８の下流側に設けられた自動弁１０と、自動弁１０を挟んで上流側と下流側に接続された圧力検出計１１とが設けられている。自動弁１０は、火災あるいは放水試験開始時等の必要時に開いて散水のために放水ヘッド７に加圧水を供給したり、鎮火あるいは試験終了時等の平常時に閉じて放水ヘッド７への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の一例を図１８に示す。
【０００６】図１８に於いて、自動弁１０は弁座１２が周囲に形成された弁開口を持つ隔壁１３により一次室Ａと二次室Ｂとに区切られた本体１４と、弁開口を開閉する本弁１５と、本弁１５に連結されてばね１６で附勢されたピストン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３３とを備えている。自動弁１０の一次室Ａ（給水側）は、止め弁内蔵ストレーナ１９、パイロット弁２０、排気弁２１、手動起動弁２２およびオリフィス２３を有する起動回路すなわち加圧流路２５を介して、シリンダ１８内のピストン１７の図１８で右側の開放側空間すなわち加圧室３４に連通している。また、同じ加圧流路２５は、ニードル弁２６および圧力調整弁２７を有する圧力調整装置３０を備えた圧力調整回路あるいは排圧流路３５を介して自動弁１０の二次室Ｂに連通している。
【０００７】図１８の位置で加圧流路２５のパイロット弁２０を開くと、オリフィス２３を介して徐々に一次側圧力がシリンダ１８の加圧室３４（開放側空間）に導入されてピストン１７に図１８で左向きの力が作用する。ピストン１７の受圧面積は本弁１５の受圧面積よりも大きく、圧力は同じであるのでピストン１７は図１８で左向きに移動して自動弁１０が開位置に移動する。パイロット弁２０を閉じると、ピストン１７の加圧室３４（開放側空間）への圧力供給が無くなり、ピストン１７はばね１６の作用力により図１８で右方向に押されて本弁１５は閉位置に移動させられ、ピストン１７の加圧室３４（開放側空間）の圧力は圧力調整装置３０を介して徐々に自動弁１０の二次側に逃がされる。圧力調整回路即ち排圧流路３５は、加圧室３４（開放側空間）の圧力を逃がす際にニードル弁２６によって流量制限をして、本弁１５が急激に閉じて水撃現象が起こって散水システムに不都合が生じないように、本弁１５の閉止動作を緩慢なものにするためのものである。自動弁１０の二次側にはまた自動排水弁３１およびテスト放水弁３２が設けられている。
【０００８】図１７に於いて、このような自動弁１０を挟んで上流側と下流側の分岐配管５にはそれぞれ圧力検出計１１が接続されていて、その分岐配管５内を流れる加圧水の圧力を自動弁１０の上流側および下流側で測定できるようにしてある。これら２つの圧力計１１は、その読みから自動弁１０の圧力調整機能を確認するためのものである。
【０００９】このような散水システムに於いては、その機能を保持しているかどうかについての放水試験を定期的に行う必要がある。放水試験は、実際に放水ヘッド７から散水させて目視によりその散水状態を確認していたが、近年、放水試験時には、トンネル３内の交通規制を行って、適当な集水装置（図示してない）をトンネル３内に搬入して放水ヘッド７にあてがって放出された消火水が飛散しないようにしてから散水システムを運転することにより集水装置によって集められた消火水の流量を測定して所定の放水量が放出されていることを確認していた。
【００１０】放水試験終了時には自動弁１０を閉じて放水ヘッド７への給水を停止すると共に自動弁１０の二次側の自動排水弁３１が開き、消火水の排水をする。また、集水装置を放水ヘッド７から外してトンネル３外に搬出して交通規制を解除する。このような放水試験の結果、所定の散水が行われていなければ、その原因を調査して、機器の不具合の場合には自動弁１０等の機器を取り外して交換する必要があることがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このような散水システムに用いる自動弁に於いては、本弁１５の二次室Ｂに監視配管を介して圧力調整弁２７を連通させて二次室Ｂの圧力を監視し、自動弁１０が供給する消火水の圧力を一定に調整するようにしてある。二次室Ｂの圧力は詳細に見ると一様ではなく、二次室Ｂ内の位置によって異なっており、例えば隔壁１３あるいは弁座１２に近い位置では流量の大きさによっては流れの淀みが生じて圧力が低くなることがあり、必ずしも二次室Ｂの圧力が正確に監視できずに圧力調整に誤差が生ずることがある。
【００１２】また、圧力調整回路３５は、加圧室（開放側空間）３４の圧力を徐々に逃がすように流量制限をして、本弁１５が急激に閉じて水撃現象が起こって散水システムに不都合が生じないように、本弁１５の閉止動作を緩慢なものにしているが、他方では自動弁の復旧をできるだけ迅速に行うことも望まれている。
【００１３】更に、自動弁の機能試験の際に、消火水を二次側あるいは自動弁１０に接続された二次側配管５に送水せずに行うことができれば、工場内で二次側配管を用いずに試験ができ、また建造物や設備の散水システムに設置した状態に於いては、放水ヘッドからの消火水が放出されないので、周囲が水浸しになったり、消火水の処理に苦慮することもない。従って、自動弁１０に二次側配管５ｂを接続しない状態で自動弁１０だけの試験を行うことも、また二次側配管５ｂを接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態で試験を行うこともできる自動弁１０を開発することが望まれている。また、このような自動弁の接続切替を手動でなく自動で行うことができれば極めて便利である。
【００１４】従ってこの発明の目的は、上述の従来の自動弁の課題を解決し、主弁の二次側圧力を正確に監視できて供給する消火水の圧力調整を正確に行い得る自動弁を提供することであり、また主弁の閉止動作による水撃現象を防止した自動弁を得ることであり、更に、自動弁に二次側配管を接続しない状態で自動弁だけの試験を行うことも、また二次側配管を接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態で機能試験を行うこともできる自動弁を提供することであり、また、このような自動弁の接続切替を手動でなく自動で行うことのできる自動選択弁を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するために、この発明によれば、自動弁は、弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁開口を一次室側から開閉する第１弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、流量制限装置は本体の二次室に接続された二次側配管内の圧力に応じて流量調整される自動弁である。
【００１６】また、流量制限装置は、本体に接続された二次側配管に連通した第１監視配管と、本体の二次室に連通した第２監視配管との間でに選択的に切替可能な監視圧切替弁を備えたものである。
【００１７】また、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられものである。
【００１８】更に、この発明の自動弁は、弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁座を開閉する弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容したシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストンの背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられたものである。
【００１９】また、ピストンの外周壁が、少なくとも排圧流路の開口を覆う位置に於いては、シリンダ壁から所定間隙を持って離間して所定の流路抵抗を与えるようにされたものである。
【００２０】また、ピストンが、ピストンの冠部分に周方向小径部を備えたものである。
【００２１】更に、この発明の自動弁は、弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁開口を前記一次室側から開閉する第１弁体と、第１弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させる第１シリンダ装置と、本体の前記一次室を第１シリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる第１加圧流路と、第１シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第１排圧流路と、第１排圧流路に接続されて、本体の二次室の圧力に応じた流量調整をし、ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置と、弁開口を二次室側から開閉する第２弁体と、第２弁体に連結された第２ピストンおよびこの第２ピストンを摺動可能に収容して第２ピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを有し、第２弁体を開閉駆動させる第２シリンダ装置と、本体の一次室を第２シリンダ装置の第２加圧室に連通させ、第２シリンダ内の第２ピストンを加圧して第２ピストンを開位置へ移動させる第２加圧流路と、第２シリンダ装置の第２加圧室の圧力を排出させて第２ピストンの加圧を停止して第２シリンダ内の第２ピストンを閉位置に移動させる第２排圧流路と、流量制限装置、本体の二次室および第２シリンダ装置の排圧室に接続され、第１弁体が開位置にあって第２弁体が開位置にあるときには流量制限装置を本体の二次室に連通させ、第１弁体が開位置にあって第２弁体が閉位置にあるときには流量制限装置を第２シリンダ装置の排圧室に連通させる選択弁とを備えている。
【００２２】また、選択弁は、流量制限装置を本体の二次室および第２シリンダ装置の排圧室のいずれか圧力の高い方に選択的に接続する自動弁とすることができる。
【００２３】更に、この発明の自動選択弁は、中空柱状の本体と、この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第１および第２の弁開口と、本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第１室と第２室とに区画するピストンと、ピストンによって区画された第１室および第２室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第１入力開口および第２入力開口と、ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第１および第２の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第１および第２の弁開口を選択的に開閉する第１および第２の弁体と、第１および第２の弁開口の両者に連通した出力開口とを備えたものである。
【００２４】また、第１および第２の弁開口が二次室側に弁座を持ち、ピストンに連結された第１および第２の弁体を二次室内に設けることもできる。
【００２５】また、ピストンと第１および第２弁体との間に所定のストロークを持つ第１および第２ばねを設けることもできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１には本発明の自動弁４２の一実施形態を概略図で示してある。図１に於いて、自動弁４２は、図１８に示す自動弁１０と同様の構造のものであって、本体１４の一次室Ａをばね１６、ピストン１７およびシリンダ１８からなるシリンダ装置３３の加圧室３４に連通させ、一次側配管５ａに供給されている一次圧を利用して、シリンダ１８内のピストン１７を押圧して開位置へ移動させる起動回路である加圧流路２５と、シリンダ装置３３の加圧室３４の圧力を排出させてピストン１７の加圧を停止してシリンダ１８内のピストン１７を閉位置に移動させる排圧流路３５と、この排圧流路３５に接続されてピストン背圧を制限しながら二次室Ｂに排出するための流量調整装置３０とを備えている。
【００２７】この発明の自動弁４２が図１８のものと相違する点は、シリンダ装置３３の加圧室３４が閉止時間調整用ニードル弁２６を介してレギュレータ式の圧力調整弁２７即ち流量調整装置３０に接続されていることと、流量調整装置３０が本弁１５の二次室Ｂに接続された二次側配管５ｂ内の圧力に応じて流量調整され得るようにされていることである。即ち、図示の例では、流量調整装置３０からの監視配管は、選択的に切替可能な監視圧切替弁４４に接続されていて、主弁１５に接続された二次側配管５ｂに連通した第１監視配管４５と、本体１４の二次室Ｂに連通した第２監視配管４６との間でに選択的に切替可能に構成されている。
【００２８】図１に示す例では、監視圧切替弁４４に接続された第１監視配管４５は、ストレーナ４７を通して自動弁本体１４ではなく自動弁４２に接続された二次側配管５ｂに接続されており、第２監視配管４６は、ストレーナ２８を介して弁座１２あるいは隔壁１３に比較的近い位置で本体１４の二次室Ｂに接続されている。
【００２９】図１には本発明の自動弁４２の火災監視時の状態を示し、本弁１５は全閉、遠隔起動弁２０は閉、手動起動弁２２は閉、そして自動排水弁３１は開である。監視圧切替弁４４は第１監視配管４５と流量調整装置３０とが連通し、第２監視配管４６と流量調整装置３０とが遮断された位置にある。
【００３０】図２にはこの状態に於いて火災が発生したときの状態を示す。遠隔起動により遠隔起動弁（パイロット弁）２０が開き、加圧流路２５を介して加圧室３４が加圧されて本弁１５が開き、流水が開始され、本弁１５の二次室Ｂが加圧される。流水開始によりヘッド７から放水されるが、二次室Ｂの圧力でなく配管５内の圧力に基づいて調圧されるために正確な所定圧力での放水が実現される。
【００３１】火災の鎮火などのため、散水システムを復旧させる場合には、遠隔停止信号により遠隔起動弁（パイロット弁）２０を閉じる。すると加圧室３４が減圧されてニードル弁２６の急速閉止防止機能により、徐々に本弁１５が閉位置に移動され本弁１５の二次側が減圧される。このとき自動排水弁３１は開いていて二次室Ｂから残水が排出され、ヘッド７からの放水も停止して、本弁１５が完全に閉じたときに流水停止動作が完了する。
【００３２】図３には自動弁４２の試験時の状態を示す。図３には自動弁を配管５ｂに接続して散水システムに組み込んだ状態での放水試験を示しているが、この発明の自動弁４２は第２監視配管４６によって二次室Ｂの圧力を監視することもできるので、わざわざ二次側配管５を用意してこれを自動弁４２に接続しなくとも工場での点検をすることもできる。この場合、テスト用制水弁４９を閉じ、テスト放水弁３２を開き、手動起動弁２２を開くと、加圧室３４が加圧されて本弁１５が開いて流水が開始される。本弁１５の一次室Ａから二次室Ｂに流れた消火水はテスト放水弁３２から外部に排出される。流水の圧力は二次室Ｂに接続された第２監視配管４６から監視圧切替弁４４を介して圧力調整装置３０に供給されているために、弁開度が二次側圧力により調整され、放水が所定圧力で行われることが確認できる。
【００３３】自動弁４２を分岐管５に接続して散水システムに組み込んだ状態での放水試験も勿論できる。この場合にはテスト用制水弁４９を開き、監視圧切替弁４４を操作して第１監視配管４５を圧力調整装置３０に接続して第２監視配管４６を閉止し、テスト放水弁３２を閉止することにより二次側配管５ｂ内の圧力を圧力調整に利用できる。
【００３４】放水試験終了後に散水システムを復旧させる場合には、手動起動弁２２を閉じる。すると加圧室３４が減圧されてニードル弁２６の急速閉止防止機能により、徐々に本弁１５が閉位置に移動され本弁１５の二次側が減圧され、流水信号が停止する。このとき自動排水弁３１は開いていて本体１４から残水が排出され、ヘッド７からの放水も停止し、本弁１５が完全に閉じたときに流水停止動作が完了して本弁１５が復旧する。
【００３５】実施の形態２．図４には、図１乃至図３に示す本発明の自動弁４２のシリンダ装置３３の構造の詳細を示し、特にシリンダの加圧室３４に連通した排圧流路３５の開口４８とピストン１７との位置関係を表してある。（なお、開口４８は加圧回路２５の開口でもある。）即ち、この自動弁４２に於いては、排圧流路３５の開口４８が自動弁４２の本体１４とシリンダ装置１８とを区画する隔壁４９に近接した位置に設けられているため、ピストン１７が図４に示す如き閉位置にあっても、開口４８が加圧室３４に直接開いている。従って、自動弁４２の閉止動作時には、加圧室３４内の消火水はピストン１７の移動により開口４８を通って押し出される。このとき開口４８に入る消火水に作用する抵抗は変化しないため、ピストン１７即ち本弁１５が閉止する際に、排圧回路３５に流量制限装置を設けない場合には、本弁１５が急速に閉止して水撃現象が発生してしまう。
【００３６】図５および図６に示す本発明の自動弁５２に於いては、この問題を解決するために、加圧室３４に連通した排圧流路３５の開口５０が、ピストン１７が閉位置（図４）近くにあるときにピストン１７により少なくとも部分的に覆われる位置に設けられている。図示の例では、排圧流路３５の開口５０は自動弁５２の本体１４とシリンダ装置３３とを区画する隔壁４９に近接した位置に設けられていて、ピストン１７が少なくとも排圧流路３５の開口５０を覆う位置にあるときには、ピストン１７の冠部分の外周壁５１、即ちピストン１７の軸方向に延びた環状突起の外周壁５１、がシリンダ１８の内壁から径方向に所定間隙Ｇを持って離間して、この間隙Ｇを通って開口５０に至る流路に対して所定の流路抵抗を与えるようにされている。図示はしてないが、ピストン１７の冠部分に環状の周方向溝等の周方向小径部を形成してこの小径部により上述の所定間隙Ｇを形成しても良い。
【００３７】自動弁５２の閉止動作時には、図６の状態からピストン１７の移動により加圧室３４内の消火水が開口５０を通って押し出される。やがてピストン１７の外周壁が開口５０にさしかかると、開口５０が外周壁により所定間隙Ｇをもって覆われ、図５のような状態で加圧室３４から開口５０に至る流路に流路抵抗が発生する。従って、その後のピストン１７の移動は緩慢になり、排圧流路３５に流量制限装置が設けられていない場合でも、水撃現象の発生を防止できる。
【００３８】実施の形態３．図７乃至図１２には本発明の別の実施形態の自動弁６０を示し、この自動弁６０は、第１弁体６１および第２弁体６２により両側から開閉できる弁開口６３を持つ隔壁６４により区画された一次室Ａおよび二次室Ｂを備えている。図７はこの自動弁６０の第１弁体６１が閉、第２弁体６２が開の平常時の状態を示し、図８は自動弁６０の第１弁体６１および第２弁体６２が共に開の火災時（ヘッド放水時）の状態を示し、図９は自動弁６０の第１弁体６１および第２弁体６２が共に閉の放出試験待機時（非ヘッド放水待機時）の状態を示し、図１０は自動弁６０の第１弁体６１が開、第２弁体６２が閉の放出試験時（非ヘッド放水時）の状態を示すものである。図１１および図１３には本発明の自動弁６０に使用できる自動選択弁６６を示す。
【００３９】図７乃至図１０に示す自動弁６０は、両側に弁座が形成されていて両側から開閉できる弁開口６３を持つ隔壁６４により区画された一次室Ａおよび二次室Ｂを有する本体６５と、弁開口６３を一次室Ａ側から開閉する第１弁体６１と、弁開口６３を二次室Ｂ側から開閉する第２弁体６２とを備えている。第１弁体６１には、第１弁体６１を開閉駆動させる第１シリンダ装置６７が接続されていて、第１シリンダ装置６７は第１弁体６１に連結されたピストン６８と、このピストン６８を摺動可能に収容してピストン６８を押圧する加圧室Ｃを形成するシリンダ６９とを備えている。同様に、第２弁体６２には、第２弁体６２を開閉駆動させる第２シリンダ装置７０が接続されており、第２シリンダ装置７０は第２弁体６２に連結されたピストン７１と、このピストン７１を摺動可能に収容してピストン７１を押圧する加圧室Ｄを形成するシリンダ７２を備えている。この第２弁体６２の閉止時には、弁開口６３を介して二次側配管への流路を遮断するとともに、第２弁体６２の中空通路を介して排圧室Ｆと連通するようになり、その結果、第１弁体６１の開放時に排圧室Ｆへの流水が発生することになる。
【００４０】自動弁６０はまた、本体６５の一次室Ａを第１シリンダ装置６７の加圧室Ｃに連通させ、シリンダ６９内のピストン６８を加圧してピストン６８を開位置へ移動させる第１加圧流路７３と、第１シリンダ装置６７の加圧室Ｃの圧力を排出させてピストン６８の加圧を停止してシリンダ６９内のピストン６８を閉位置に移動させる第１排圧流路７８と、第１排圧流路７８に接続されて、本体６５の二次室Ｂの圧力に応じた流量調整をし、ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置７５とを備えている。
【００４１】同様に、第２シリンダ装置７０についても、本体６５の一次室Ａを第２シリンダ装置７０の加圧室Ｄに連通させ、シリンダ７２内のピストン７１を加圧してピストン７１を開位置へ移動させる第２加圧流路７６と、第２シリンダ装置７０の加圧室Ｄの圧力を排出させてピストン７１の加圧を停止してシリンダ７２内のピストン７１を閉位置に移動させる第２排圧流路７７とが設けられている。
【００４２】自動弁６０の自動選択弁６６は、図１１に示す如き構造を持ち、流量制限装置７５には出力配管７８（排圧流路）により接続され、本体６５の二次室Ｂには第１入力配管７９により接続され、また第２シリンダ装置７０の加圧室Ｄには第２入力配管８０により接続されている。その機能は、第１弁体６１が開位置にあって第２弁体６２が開位置にあるときには流量制限装置７５を本体６５の二次室Ｂに連通させ、第１弁体６１が開位置にあって第２弁体６２が閉位置にあるときには流量制限装置７５を第２シリンダ装置７０の加圧室Ｄの背部の排圧室Ｆに連通させることである。
【００４３】自動選択弁６６は、本体６５の二次室Ｂおよび第２シリンダ装置７０の排圧室Ｆのうちいずれか圧力の高い方を選択して、選択された方を出力配管７８を介して流量制限装置７５に自動的に接続するものである。
【００４４】実施の形態４．図１１には自動選択弁６６の構造を概略的に示してある。この図に於いて、自動選択弁６６は、例えば中空円筒形の本体８１と、この本体８１の軸方向両端に所定距離を置いて設けられて、それぞれ軸方向内側に面する弁座８２を有する第１および第２の弁開口８３および８４と、本体８１内に摺動可能に設けられて、本体８１内の空間を第１一次室８５と第２一次室８６とに区画するピストン８７とを備えている。ピストン８７によって区画された第１一次室８５および第２一次室８６には、それぞれに連通するように本体８１に設けられた第１入力開口８８および第２入力開口８９が形成されている。
【００４５】自動選択弁６６は更に、ピストン８７の軸方向両側に連結され、上述の第１および第２の弁開口８３および８４間に、弁開口８３、８４の間の距離よりも小さい所定距離の間隔を置いて設けられ、第１および第２の弁開口８３および８４を軸方向内側即ち一次室側８５、８６から選択的に開閉する第１および第２の弁体９１および９２を備えている。第１および第２の弁体９１および９２の受圧面積は、ピストン８７の受圧面積よりも小さくされている。また、第１および第２の弁開口８３および８４の下流側には、それぞれ第１および第２二次室９３および９４が形成され、これらの二次室９３および９４は結合されて単一の出力開口９５に連通している。このとき、ピストン８７の受圧面積を大きくするため、ピストン８７の径を大きくするとともに、本体８１の中央部の径のみを大きくしてもよい。
【００４６】このような自動選択弁６６に於いて、第１入力開口８８および第２入力開口８９から第１一次室８５および第２一次室８９に大きさに差のある圧力が導入され、例えば図１１に於いて、図で左側の第１入力開口８８に大きい方の圧力が供給されたときには、ピストン８７はその大きい方の圧力によって図１１で右側に押圧され、第１の弁体９１を開放位置にすると共に反対側の弁即ち第２の弁体９２を閉位置に移動させる。
【００４７】実施の形態５．図１２に示す自動選択弁９５に於いては、図１１の自動選択弁６６ほはほぼ同形で異なる機能を行うもので、低圧側の圧力を出力として選択的に取り出すために、第１および第２の弁開口９６、９７が二次室９３、９４側に弁座８２を持ち、ピストン９８に連結された第１および第２の弁体９９、１００が二次室９３、９４内に設けられている。その他の構成は図１１に示す実施形態のものと同様である。例えば図で左側の第１入力開口８８に大きい方の圧力が供給されたときには、ピストン９８はその大きい方の圧力によって図１２で右側に押圧され、第１の弁体９９を閉位置にすると共に反対側の弁即ち第２の弁体１００を開位置に移動させる。
【００４８】実施の形態６．図１３に示す自動選択弁１０２は、全体の構成が図１１の自動選択弁６６と同様であって、ピストン８７と第１および第２弁体９１および９２との間に第１および第２ばね１０３および１０４が設けられている点が相違しているだけである。ばね１０３、１０４は、ピストン８７が中立位置にあるときに弁体９１および９２を弁開口９３および９４に弾性的に押圧して両者を閉じるものである。ばね１０３、１０４は所定のストロークを持っていて、ピストン８７が中立位置から僅かに移動しても、第１および第２の弁体９１および９２は共に閉位置に維持されて、ピストン８７が所定距離を越えて移動したときには、ピストン８７の移動方向と反対側の弁体が開位置に移動するようにされている。
【００４９】このような自動選択弁１０２に於いて、第１一次室８５および第２一次室８６に圧力が掛からない場合あるいは掛かる圧力に大きな差が無くピストン８７に大きな圧力差が掛かっていない場合には、両弁体９１および９２はばね１０３、１０４によって弁座に押圧されている。例えば第１一次室８５の圧力が高くなって圧力差が所定値を越えると、ピストン８７が差圧に応じて第２のばね１０４を圧縮しながら図１３で右側に動かされる。ピストン８７の移動距離が第１のばね１０２のストロークを越えると、第２の弁体９２は閉位置に維持されたま、第１の弁体９１が第１の弁開口９３の弁座から離れて開く。第２一次室８６の圧力が第１一次室８５よりも高くなった場合には、同様にピストン８７が図１３で左側に動かされて第１弁体９１が閉じ、第２弁体９２が開く。
【００５０】図１４には、図７乃至図１０に示す本発明の散水システムの平常時、火災時および復旧時の動作および機器状態をフローチャートで示してある。即ち、平常時には、散水システムの自動弁６０の主弁即ち第１弁体６１は全閉、本弁リミットスイッチ１１０はオン、メンテ弁即ち第２弁体６２は全開でメンテ弁リミットスイッチ１１１はオフ、遠隔起動弁１１２は閉、遠隔試験弁１１３は閉、本弁１５の二次側Ｂは無圧で圧力スイッチ１１４はオフ、そして自動排水弁１１５は開である。
【００５１】この状態に於いて、火災が発生したときには、遠隔起動により遠隔起動弁（パイロット弁）１１２が開き、加圧室Ｃが加圧されて本弁６１が開き、本弁リミットスイッチ１１０がオフとなって本弁開放が行われる。これによって流水が開始され、本弁６１の二次側Ｂが加圧されて圧力スイッチ１１４がオンとなって流水信号が発報される。このとき自動排水弁１１５は閉である。自動選択弁１０２の図で左側の弁が開放され、流水開始されるが、二次側で調圧されるために所定圧力での放水が実現される。
【００５２】火災の鎮火などのため、散水システムを復旧させる場合には、遠隔停止信号により遠隔起動弁（パイロット弁）１１２を閉じる。すると加圧室Ｃが減圧されて圧力調整回路７５の急速閉止防止機能により、徐々に本弁６１が閉位置に移動され本弁６１の二次側Ｂが減圧され、圧力スイッチ１１４はオフとなって流水信号が停止する。このとき自動排水弁１１５は開いて自動選択弁１０２の両弁が閉じ、本弁６１から残水が排出され、放水ヘッド７からの放水も停止し、本弁６１が完全に閉じたときに本弁リミットスイッチ１１０がオンとなり、流水停止動作が完了する。
【００５３】図１５には、本発明の散水システムの平常時、機能試験時および復旧時の動作および機器状態をフローチャートで示してある。正常時の機器状態は図１４のフローチャートに示す機器状態と同じである。
【００５４】試験時には、遠隔試験起動によりまず遠隔試験弁１１３が開き、メンテ弁６２の加圧室Ｄが加圧され、メンテ弁６２を閉じる。メンテ弁リミットスイッチ１１１がオンしたことを確認して、放水試験準備が完了したと判断する。
【００５５】次に遠隔試験起動のために遠隔起動弁１１２を開くと、加圧室Ｄが加圧されて本弁６１が開き、本弁リミットスイッチ１１０がオフとなって本弁開放が行われ、流水が開始され、本弁６１の二次側Ｂが加圧されて圧力スイッチ１１４がオンとなって流水信号が発報される。このとき自動排水弁１１５は閉であり、自動選択弁１０２はその図で右側の弁が開放されている。排圧室Ｆへの流水開始により調圧された排圧室Ｆへの所定圧力での放水が実現される。
【００５６】このようにして、図１５のフローチャートに示す手順によって、本発明の自動弁の機能試験を行って確実に作動することを確認できる。
【００５７】図１６には本発明の散水システムの復旧時のフローチャートを示す。機能試験終了後に散水システムを復旧させる場合には、遠隔停止信号により遠隔起動弁１１２を閉じる。すると加圧室Ｃが減圧されて圧力調整回路７５の急速閉止防止機能により、徐々に本弁６１が閉位置に移動され本弁６１の二次側Ｂが減圧され、圧力スイッチ１１４はオフとなって流水信号が停止する。このとき自動排水弁１１５は開いていて自動選択弁１０２の弁は両者とも閉じている。本弁６１から残水が排出され、放水も停止し、本弁６１が完全に閉じたときに本弁リミットスイッチ１１０がオンとなり、流水停止動作が完了して本弁６１が復旧する。本弁リミットスイッチ１１０がオンとならない場合には本弁６１等を確認して本弁６１を復旧させる必要がある。
【００５８】
【発明の効果】以上のように本発明の自動弁は、弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁座を開閉する弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、流量制限装置は本体の二次室に接続された二次側配管内の圧力に応じて流量調整される自動弁である。従って、本弁の二次側圧力を正確に監視できて供給する消火水の圧力調整を正確に行い得る自動弁を提供できる。
【００５９】また、流量制限装置は、本体に接続された二次側配管に連通した第１監視配管と、本体の二次室に連通した第２監視配管との間でに選択的に切替可能な監視圧切替弁を備えたものであるので、自動弁を二次側配管に接続せずに工場で試験する場合にも、二次側配管に接続して散水システムに組み込んだ状態で試験する場合にも自在に適応できる。
【００６０】また、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられものであるので、簡単な構造により水撃現象の発生をより確実に防止できる。
【００６１】更に、この発明の自動弁は、弁座を有する隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁座を開閉する弁体と、弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容したシリンダを備え、弁体を開閉駆動させるシリンダ装置と、本体の一次室をシリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる加圧流路と、シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる排圧流路と、排圧流路に接続されてピストンの背圧を制限しながら排出するための流量制限装置とを備え、加圧室に連通した排圧流路の開口が、ピストンが閉位置近くにあるときにピストンにより少なくとも部分的に覆われる位置に設けられたものである。従って、簡単な構成により主弁の閉止位置への移動の早さを閉止位置直前で緩慢にすることができ、自動弁の閉止時間に大きな影響を与えずに水撃現象を確実に防止できる。
【００６２】また、ピストンの外周壁が、少なくとも排圧流路の開口を覆う位置に於いては、シリンダ壁から所定間隙を持って離間して所定の流路抵抗を与えるようにされたものであるので、信頼性の高い簡単な構成によりピストンの移動速度を低減させて水撃現象を防止することができる。
【００６３】また、ピストンが、ピストンの冠部分に周方向小径部を備えたものであるので、簡単な構成で信頼性が高くピストンの移動速度を低減させて水撃現象を防止することができる。
【００６４】更に、この発明の自動選択弁は、弁開口を持つ隔壁により区画された一次室および二次室を有する本体と、弁開口を一次室側から開閉する第１弁体と、第１弁体に連結されたピストンおよびこのピストンを摺動可能に収容してピストンを押圧する加圧室を形成するシリンダを備え、弁体を開閉駆動させる第１シリンダ装置と、本体の一次室を前記第１シリンダ装置の加圧室に連通させ、シリンダ内のピストンを加圧してピストンを開位置へ移動させる第１加圧流路と、第１シリンダ装置の加圧室の圧力を排出させてピストンの加圧を停止してシリンダ内のピストンを閉位置に移動させる第１排圧流路と、第１排圧流路に接続されて、本体の二次室の圧力に応じた流量調整をし、ピストン背圧を制限しながら排出するための流量制限装置と、弁開口を二次室側から開閉する第２弁体と、第２弁体に連結された第２ピストンおよびこの第２ピストンを摺動可能に収容して第２ピストンを押圧する第２加圧室を形成する第２シリンダを備え、第２弁体を開閉駆動させる第２シリンダ装置と、本体の一次室を第２シリンダ装置の第２加圧室に連通させ、第２シリンダ内の第２ピストンを加圧して第２ピストンを開位置へ移動させる第２加圧流路と、第２シリンダ装置の第２加圧室の圧力を排出させて第２ピストンの加圧を停止して第２シリンダ内の第２ピストンを閉位置に移動させる第２排圧流路と、流量制限装置、本体の二次室および第２シリンダ装置の排圧室に接続され、第１弁体が開位置にあって第２弁体が開位置にあるときには流量制限装置を本体の二次室に連通させ、第１弁体が開位置にあって第２弁体が閉位置にあるときには流量制限装置を第２シリンダ装置の排圧室に連通させる選択弁とを備えたものである。
【００６５】従って、自動弁の機能試験の際に、消火水を二次側あるいは自動弁に接続された二次配管に送水せずに行うことができ、工場内で二次側配管を用いずに試験ができ、また建造物や設備の散水システムに設置した状態に於いては、放水ヘッドから消火水を放出しないで、周囲を水浸しにせず、消火水の処理に苦慮することもない。また、自動弁に二次側配管を接続しない状態で自動弁だけの試験を行うことも、また二次側配管を接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態で機能試験を行うことも切替により選択的に実行できる。
【００６６】また、選択弁は、流量制限装置を本体の二次室および第２シリンダ装置の排圧室のいずれか圧力の高い方に選択的に自動的に接続するようにすることもできる。従って、自動弁だけの試験を行うことも、また二次側配管を接続して必要あれば散水システムに組み込んだ状態での機能試験を行うことも、手動でなく自動で行うことができる。
【００６７】更に、この発明の自動選択弁によれば、中空柱状の本体と、この本体の軸方向両端に所定距離を置いて設けられてそれぞれ弁座を有する第１および第２の弁開口と、本体内に摺動可能に設けられて、本体内の空間を第１室と第２室とに区画するピストンと、ピストンによって区画された第１室および第２室にそれぞれ連通するように本体に設けられた第１入力開口および第２入力開口と、ピストンの軸方向両側に連結され、上述の第１および第２の弁開口間に設けられ、弁開口の所定距離よりも小さい距離の間隔を置いて設けられ、第１および第２の弁開口を選択的に軸方向内側から開閉する第１および第２の弁体と、第１および第２の弁開口の両者に連通した出力開口とを備えている。従って、この自動選択弁を用いれば、２つの圧力の大小に応じて行うべき管路の選択切替を圧力の大きい方を出力するように自動的に行うことが可能となり、消火用の散水システムに於いては、放水ヘッドから消火水を実際に放水しなくとも自動弁の機能試験を行うことができるようになった。
【００６８】また、第１および第２の弁開口が二次室側に弁座を持ち、ピストンに連結された第１および第２の弁体が二次室内に設けられている。従って、２つの圧力の大小に応じて行うべき管路の選択切替を圧力の小さい方を出力するように自動的に行うことが可能となり、消火用の散水システムに於いては、放水ヘッドから消火水を実際に放水しなくとも自動弁の機能試験を行うことができるようになった。
【００６９】また、ピストンと第１および第２弁体との間に所定のストロークを持つ第１および第２ばねが設けられている。従って、圧力差が所定の大きさを越えない場合には２つの弁体をいずれも閉じておいて、２つの入力を共に出力しないようにすることもできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３３８２６
【氏名又は名称】能美防災株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２１日（１９９９．１０．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２３４（Ｐ２００１−１２４２３４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９９３５４ |
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