JP4098190B2 - 自動調圧弁 - Google Patents

Description

この発明は、圧力設定弾性体により設定圧力が設定される調圧パイロット弁と、この調圧パイロット弁により二次圧が所定の制御圧力に調圧される自動弁とを有する自動調圧弁に関するものであり、例えば、トンネル内消火において、本格放水（高圧放水）の前に小流量の予告放水（低圧放水）を行う二段階放水式消火設備に最適な自動調圧弁に関するものである。

消火水放水設備のあるトンネルでは、トンネル内で火災が発生した場合、当該設備を起動して火災の消火や抑制をする。しかし、当該設備を予告なしに起動し放水を開始すると、その放水により当該区画の視界が確保できなくなるため、トンネル内の通行車両が事故（単独または追突事故）を起こしたり、避難者が迅速に避難できなくなったりする等の恐れがある。このため、当該設備を作動する場合は、トンネル内通行車両の停止や避難者の避難完了等を確認する必要がある。

上述の課題を解決するために、従来、運転者を惑わせないという予告目的で、本格放水よりも前に小流量の予告放水をして、安全かつ短時間のうちに消火水放水設備を作動させることができる二段階放水式消火設備が提案されている。

また、予告放水の開始の時点では、空の二次側配管に充水されることとなるが、この充水中は二次圧は殆どないため、通常自動弁は全開になり空配管に流れる消火水は鉄砲水となる。そして、充水完了の瞬間、急にノズルで絞られるため水撃が発生する可能性がある。従来、このような、起動直後に空配管に流れる鉄砲水の勢いを緩和する方法として、空配管に充水中は自動弁を半開の状態に維持する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１３６６３号公報（第４−５頁、第１，２図）

しかしながら、このような二段階放水式消火設備に用いられる従来の自動調圧弁においては、二段階放水を実現するために、複数の調圧パイロット弁が必要であり、また複雑な水路構成が必要であったので、構造が複雑で価格も高価なものであった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で二段階放水を実現することができ、それによりコストダウンを図ることができる自動調圧弁を得ることを目的とする。

この発明に係る自動調圧弁は、圧力設定弾性体により設定圧力が設定される調圧パイロット弁と、該調圧パイロット弁により二次圧が所定の制御圧力に調圧される自動弁と、を有する自動調圧弁において、前記調圧パイロット弁は、前記圧力設定弾性体の縮設長さを変化させて設定圧力を変え、前記自動弁の主弁の開度を変化させる設定圧変更手段を備えるものであって、前記設定圧変更手段は、前記圧力設定弾性体に対して伸縮方向に進退動可能に且つ接触可能に設けられた移動体と、前記移動体に連結され該移動体を移動させて前記圧力設定弾性体の縮設長さを第１縮設長さと第２縮設長さとの間で変化させる駆動部と、を有し、前記駆動部は、有底筒状のシリンダと、該シリンダ内に配置され該シリンダと協働して圧力室を形成するとともに前記移動体に接続されたピストンと、該ピストンの前記圧力室と反対側に縮設された戻し弾性体と、を有し、前記圧力室に、前記自動弁の二次圧を導入してこの圧力により前記移動体を移動させるものである。

簡単な構成で二段階放水を実現することができ、それによりコストダウンを図るという目的を、圧力設定弾性体により設定圧力が設定される調圧パイロット弁と、この調圧パイロット弁により調圧される自動弁とを有する自動調圧弁に、圧力設定弾性体の縮設長さを変化させて設定圧力を変える設定圧変更手段を設けることにより実現させた。

本実施例は、この発明の自動調圧弁をトンネル内消火において本格放水（高圧放水）の前に小流量の予告放水（低圧放水）を行う二段階放水式消火設備に使用した場合について述べる。しかしながら、この発明の自動調圧弁は、トンネル内消火設備に限らず、二次側配管を二段階に調圧することが必要な設備に対して最適な自動調圧弁である。

図１はこの発明の自動調圧弁の通常時の状態を示す系統図である。図２はこの発明の自動調圧弁の起動開始時の状態を示す系統図である。図３はこの発明の自動調圧弁の二次側配管充水中の状態を示す系統図である。図４はこの発明の自動調圧弁の予告放水中の状態を示す系統図である。図５はこの発明の自動調圧弁の本格放水中の状態を示す系統図である。図６及び図７は調圧パイロット弁の要部の断面図である。図８はこの発明の自動調圧弁を用いたトンネル内二段階放水式消火設備の配置状態を説明する図である。図９は二次側配管の圧力の変化を示す圧力変化図である。
最初に、図１、図６及び図７を用いて自動調圧弁の構成を説明する。その後、図１から図５及び図９を用いて自動調圧弁の動作を説明する。

図１において、自動調圧弁５００は、調圧パイロット弁１００と自動弁２００と充水圧感知開閉弁３００を有している。
まず、自動弁２００の説明をする。自動弁２００には、一次側配管２と二次側配管３が接続されており、主弁４１の開度を変化させて、一次側配管２から二次側配管３に流れる消火水の量を調節する。
自動弁２００は、図１における上部に、主弁箱４１Ａが設けられ、さらにこの主弁箱４１Ａの上部に弁箱４７が設けられている。主弁箱４１Ａは、内部がシリンダとなっており、主弁４１に連結するピストンＰが装着されており、このピストンＰの下にピストン室４２、上にばね室４８Ａが形成されている。バネ室４８ＡにはピストンＰを主弁４１側に付勢するピストンばね４８が装着されている。また、自動弁２００は、過流防止開度維持手段である貫入弁１０を有している。この貫入弁１０は、弁箱４７と、弁箱４７内を２つの弁室に仕切る仕切板４４と、弁箱４７内に先端部４３ａを配置させ後端が主弁４１に固着されたロッド４３とを有している。

弁箱４７は、仕切板４４によって、主弁４１に近い側の第１弁室１０Ａと主弁４１から遠い側の第２弁室１０Ｂとに分割されている。仕切板４４の中央には、開口４４ａが穿孔されている。開口４４ａの内周囲には樹脂等で作製されたシール部材が全周にわたって設けられている。仕切板４４は、詳細な構造を図示しないが、ロッド４３の移動方向に位置が変えられるように構成されている。これは、後で詳しく述べるが、二段階放水式消火設備が設置されるトンネル内の配管の状態に応じて、過流防止開度を調整するためのものであり、実際の設置場所に設備された際に、予告放水（低圧放水）のための予告放水開度が調整されるが、この予告放水開度よりさらに小さな過流防止開度を設定するものである。

ロッド４３は、開口４４ａの穴に貫入し、その穴径と概略同じ太さの直径を有する柱状をなしており、主弁４１と反対側の先端部４３ａが開口４４ａに対向するように配設されている。ロッド４３が開口４４ａ内に進入しやすいように、ロッド４３の先端部４３ａには適度な面取り等が施されている。ロッド４３の後端は主弁４１に固着されている。ロッド４３は、主弁４１の開閉方向、すなわち、図１の上下方向に弁箱４７の下面を貫通、及び開口４４ａに貫入して摺動可能に且つ水密に設けられている。第２弁室１０Ｂには、調圧パイロット弁１００から延びる制御配管５ａが接続されている。また、第１弁室１０Ａとピストン室４２との間を連通するように制御配管６ａが設けられている。すなわち、調圧パイロット弁１００から供給される制御圧が、制御配管５ａ、第２弁室１０Ｂ、開口４４ａ、第１弁室１０Ａ、制御配管６ａ、ピストン室４２の順で伝達され、ピストン室４２に導入される。ロッド４３は、このピストン室４２に導入される制御圧によって図１の上下方向に移動し、この制御圧とばね４８によって、主弁４１の開度を変化させる。後で詳しく述べるが、主弁４１の開度は、過流防止開度、予告放水開度、本格放水開度の順で大きくなる３つの開度に制御される。

次に、調圧パイロット弁１００の説明をする。
調圧パイロット弁１００は、圧力設定弾性体である圧力設定ばね１１と、この圧力設定ばね１１の縮設長さを例えば二段階に変化させてパイロット弁の設定圧力を変える設定圧変更手段９０とを有している。なお、設定圧変更手段９０は二段階だけでなく、三段階以上の複数段階に設定圧力を変えるようにしてもよい。圧力設定ばね１１は、調圧パイロット弁１００のケーシング２１内に縮設されて収納されている。設定圧変更手段９０は、調圧パイロット弁１００内に縮設されている圧力設定ばね１１を、所定の長さである第１縮設長さとこの第１縮設長さからさらに縮めた第２縮設長さとの間で変化させ、これにより、二次側配管３の圧力、すなわち二次圧（以降、単に「二次圧」と呼ぶ）を監視ながら、自動弁２００の主弁４１の開度を二段階に変化させ、二次側配管３に流れ出す消火水の量を変化させて、二次圧を例えば二段階の制御圧力に調圧する。

設定圧変更手段９０は、まず、圧力設定ばね１１の圧力設定に応じて、二次圧の監視を介して自動弁２００の主弁４１の開度を変化させる調圧部５０を有している。
調圧部５０は、一般の常時開の調圧パイロット弁のものと概略同様な構造をなしている。調圧部５０は、ケーシング２１内に形成され自動弁２００の二次圧を導入するフラム室５５、主面に加わる圧力によって容易に撓むように薄板金属やゴムシートなどで作製され当該フラム室５５の一面を構成するフラム５１、一次側配管２の圧力、すなわち一次圧の消火水が流通する一次室５６と二次室５７の間の流通開口部に設けられた弁座５４及び当該弁座５４を開閉する調圧弁体５３、調圧弁体５３とフラム５１とを接続する軸棒５２から構成されている。

なお、二次室５７とフラム室５５との間に形成された軸棒５２が貫通する孔（復旧用通水孔）には、自動調圧弁５００の復旧時に、自動弁２００の主弁４１のピストン室４２内の消火水を逃がす為に所定の大きさの隙間が存在している（この逃がし用の隙間は、起動時の給水流量より充分に少ない排水流量となるようにされている）。

圧力設定ばね１１の一側端は、フラム５１のフラム室５５と反対側の面に接続されている。圧力設定ばね１１の他側端は、圧力設定ばね１１の一部であるばね押さえ板２５に接続されている。ばね押さえ板２５は、圧力設定ばね１１の伸縮方向に移動可能に設けられている。そして、ばね押さえ板２５の移動は、圧力設定ばね１１の伸縮方向に所定の間隔離されて設けられた２個のアジャスタ１２，１３によって規制されている。所定の復元力を持つ圧力設定ばね１１は、フラム５１とばね押さえ板２５との間に押し縮められて縮設されている。

ばね押さえ板２５が低圧設定アジャスタ１２に押し当てられているとき、圧力設定ばね１１は第１縮設長さに縮められている。本実施例においては、圧力設定ばね１１がこの第１縮設長さにあるとき、調圧パイロット弁１００の設定圧力は予告放水のための第１設定圧力ＰＬ（本実施例では、０．１３ＭＰａ）になる。そして、二次圧がこの第１設定圧力ＰＬになるよう二次圧が監視されながら、自動弁２００の主弁４１の開度が制御される。これにより、主弁４１は、予告放水（低圧放水）のための予告放水開度（第１開度）に維持される。

一方、ばね押さえ板２５が高圧設定アジャスタ１３に押し当てられているとき、圧力設定ばね１１は第１縮設長さよりさらに縮んだ第２縮設長さに縮められる。圧力設定ばね１１がこの第２縮設長さにあるとき、調圧パイロット弁１００の設定圧力は本格放水のための第２設定圧力ＰＨ（本実施例では、０．４８ＭＰａ）になり、二次圧がこの第２設定圧力ＰＨになるよう二次圧が監視されながら、自動弁２００の主弁４１の開度が制御される。これにより、主弁４１は、本格放水（高圧放水）のための本格放水開度（第２開度）に維持される。なお、これら第１、第２開度は、一次側配管２の圧力条件により異なるものである。しかし、同じ設備では、第２開度は第１開度より大きい。

予告放水開度（第１開度）は、運転者の視界が確保できる放水ノズル圧（本実施例では、０．０６ＭＰａ）により決定されるもので、このノズル圧にノズルと主弁との落差水頭（例えば、落差５ｍなら０．０５ＭＰａ）と配管ロスとを加えて算出した圧力に主弁の二次圧がなるよう、調圧パイロット弁で設定したときの放水開度である。

本格放水開度（第２開度）は、本格放水ノズル圧（本実施例では、０．３４ＭＰａ）に落差水頭と配管ロスを加えて算出した圧力に主弁の二次圧がなるよう、調圧パイロット弁で設定したときの放水開度である。

二段階放水式消火設備が設置されるトンネル内の配管の状態に応じて、第１設定圧力及び第２設定圧力を調整可能とするために、低圧設定アジャスタ１２及び高圧設定アジャスタ１３は、それぞれ圧力設定ばね１１の伸縮方向に位置調整可能とされている。

図６は調圧パイロット弁１００の要部の断面図であり、特に設定圧変更手段９０の部分を詳細に示し、移動体としてのシャフト１５が後退位置から前進位置に移動中の様子を示す断面図である。図７はシャフト１５が前進位置に達した様子を示す断面図である。設定圧変更手段９０は、圧力設定ばね１１の伸縮方向と同じ方向に進退動可能に設けられた移動体であるシャフト１５と、このシャフト１５に連結されシャフト１５を移動させて圧力設定ばね１１の縮設長さを第１縮設長さと第２縮設長さとの間で変化させる駆動部８０を有している。

駆動部８０は、有底円筒状のシリンダ１８と、シリンダ１８内に摺動可能に配置されシリンダ１８と協働して圧力室１６を形成するとともにシャフト１５の後端が接続されたピストン１７と、ピストン１７の圧力室１６と反対側に縮設された戻し弾性体であるピストンばね２３とを有している。シリンダ１８には、二次側配管３から延びる制御配管７ｂ（図１）が連結される導入口１８ａが設けられており、この導入口１８ａから圧力室１６に二次側配管３の二次圧を導入してこの圧力によりシャフト１５を移動させる。戻し弾性体であるピストンばね２３は、充水監視用に設けられており、圧力室１６の圧力が充水感知圧ＰＡ前後で縮み始めこれにより、シャフト１５を移動させる。

シャフト１５は、図１に示された後退位置と図５に示された前進位置との間を往復動可能に設けられており、後退位置において、圧力設定ばね１１とシャフト１５とは、所定の空走間隔Ｄだけ離されて設けられている。シャフト１５は、この空走間隔Ｄを移動する間は、圧力設定ばね１１に接触せず、これを押し縮めることがない。

図６及び図７にもどり、調圧パイロット弁１００には、さらにシャフト１５の圧力設定ばね１１方向への移動速度を抑制する移動速度抑制手段７０が設けられている。移動速度抑制手段７０は、予告放水（低圧放水）をする所定の時間をつくり出すための遅延手段を構成している。
移動速度抑制手段７０は、粘性流体であるオイルが充填されるオイル室２２（粘性流体室）と、シャフト１５の移動に伴いオイル室２２内を移動する抵抗体である制動用間仕切１４とを有している。オイル室２２は、シリンダ１８に隣接して設けられた有底円筒状の筒体３６の内部に形成された密閉空間であり、内部には粘性の高いオイルが充填されている。シャフト１５は、このオイル室２２を貫通するように配置されており、制動用間仕切１４は、このシャフト１５に遊貫された円板状の部材であって、外周縁部を筒体３６の内周面に摺動可能に且つ水密に接触させている。
なお、オイル室２２に充填される粘性液体は、オイルの他、温度変化に対して粘度変化の少ない例えば水および他の液体を選んでもよい。

制動用間仕切１４は、オイル室２２を、圧力設定ばね１１側の第１オイル室（第１粘性流体室）２２ａと圧力設定ばね１１から遠い側の第２オイル室（第２粘性流体室）２２ｂとに分けている。第１オイル室２２ａと第２オイル室２２ｂとの間には、シャフト１５が空走間隔Ｄを移動する間の移動速度を第１速度とする第１連通路３１と、シャフト１５が圧力設定ばね１１を押し縮めながら移動する間の移動速度を第１速度より速い第２速度とする第２連通路３２が形成されている。尚、この時、オイルは第１オイル室２２ａから第２オイル室２２ｂに移動する。

第１連通路３１は、オイル室２２を形成する筒体３６の側壁内部に軸方向に延びて形成された細径の流通路で筒体３６の前端部と後端部とを連通している。第２連通路３２は、筒体３６の前端側（圧力設定ばね１１側）の一部が他の部分よりも大径とされて形成された空間である。この第１連通路３１と第２連通路３２は、上述したように、シャフト１５が空走間隔Ｄを移動する間の移動速度を第１速度とし、シャフト１５が圧力設定ばね１１を押し縮めながら移動する間の移動速度を第１速度より速い第２速度とすることが目的であり、第２連通路３２の軸方向の長さは、シャフト１５が圧力設定ばね１１をアジャスタ１２からアジャスタ１３までの間で押し縮めながら移動する間隔に合わせて設けられることが望ましい。

なお、第１連通路３１と第２連通路３２の目的は上述の通りなのでその構成のされ方に関しては、本実施例のものは一例であり、これに限定されるものではない。例えば、第１連通路を筒体３６の後端側のみに設けて、その分第２連通路をさらに大径としてもよく、他の構成部材との関係により種々の形状が考えられる。

第２連通路３２は、調圧パイロット弁１００の設定圧力を第１設定圧力から第２設定圧力に速やかに変更する為のものである。予告放水（低圧放水）は、トンネル内で放水しても運転者が視界を失わない程度の低圧のノズル圧による放水であり、所定時間予告放水をして、運転者を惑わせないという予告目的を達した後、もし、所定の消火効果の得られる本格放水（高圧放水）までにゆっくりと昇圧するならば、その間の放水が、視界も得られず所定の消火効果も得られないという中途半端な無駄な放水となってしまうので、変更を速やかにしたものである。

第１連通路３１には、第１連通路３１の流路断面積を大小変化させて、シャフト１５の第１速度を調整する速度調整手段としてのニードル弁６０が設けられている。このニードル弁６０を調整することにより、消火設備が設置される実際の場所にて、予告放水（低圧放水）のされる時間（本実施例では、３０秒）を微調整することができる。

また、制動用間仕切１４には、第１オイル室２２ａから第２オイル室２２ｂに向かう一方向にのみオイルを流通させる逆止弁１９が設けられている。逆止弁１９は、シャフト１５の制動用間仕切１４に対して圧力設定ばね１１側に固着されたストッパ３３と反対側に固着された閉塞板３４と制動用間仕切１４に穿孔された貫通穴３５から構成されている。ストッパ３３の制動用間仕切１４の主面には、逃がし３３ａが設けられている。制動用間仕切１４は、シャフト１５に遊貫されているので、ストッパ３３と閉塞板３４との間で移動可能であるが、シャフト１５が前進（圧力設定ばね１１側に進む）する際には、閉塞板３４側に移動し、このとき貫通穴３５は閉塞板３４で塞がれるので、第１オイル室２２ａから第２オイル室２２ｂにオイルは流れない、一方、シャフト１５が後退する際には、制動用間仕切１４はストッパ３３側に移動するが、ストッパ３３に逃がし３３ａが設けられているので、オイルは貫通穴３５を通って第２オイル室２２ｂから第１オイル室２２ａへ流れる。

自動調圧弁５００は、さらに二次側配管３の充水圧を感知して作動する充水圧感知開閉弁３００を有している。充水圧感知開閉弁３００は、所定の設定圧力を感知して作動する常時閉の通常のパイロット弁であり、本実施例においては、二次側配管３が充水したと推定（二段階放水式消火設備が設置されるトンネル内の配管の状態で異なる）される充水感知圧ＰＡである例えば０．０９ＭＰＡで作動するよう設定されている。すなわち、充水圧感知開閉弁３００は、二次圧が充水感知圧ＰＡ以下であるうちは調圧弁体６３を開放しない。充水圧感知開閉弁３００の一次室６７には、制御配管５ａから分岐する制御配管５ｂが接続されている。また、二次室６６には、制御配管６ａから分岐する制御配管６ｂが接続されている。すなわち、充水圧感知開閉弁３００は、調圧パイロット弁１００を通過した一次圧を自動弁２００の主弁４１をリフトするピストン室４２に導入する制御配管５ａ，６ａの途中に、充水圧感知開閉弁３００が作動するまでの間、主弁４１の開度を過流防止開度に維持する過流防止開度維持手段を構成する貫入弁１０と並列に配設されている。充水圧感知開閉弁３００には、さらに感知室６５に二次圧を導入するための二次側配管３から延びる配管７ａが接続されている。二次圧が充水感知圧ＰＡに達し、充水圧感知開閉弁３００が開弁すると、一次側からの圧力水は既に閉止している貫入弁１０を迂回して、この充水圧感知開閉弁３００を含むバイパス経路を介して、制御配管５ａ、制御配管５ｂ、一次室６７、二次室６６、制御配管６ｂ、制御配管６ａのように進み、自動弁２００のピストン室４２に給水し、自動弁２００を調圧可能な状態にする。

図８はこの発明の自動調圧弁を用いたトンネル内二段階放水式消火設備の配置状態を説明する図である。また、これは一つの散水区画の例でもある。図８において、図示しないトンネル内に、トンネルの長手方向に整列して複数設けられた水噴霧ノズル７８と、各々の水噴霧ノズル７８に消火水を供給する水平配管７２と、水平配管７２と本願発明の自動調圧弁５００を連通する垂直配管７１と、水槽７６に蓄えられた消火水を垂直配管７１及び水平配管７２を介して水噴霧ノズル７８に供給するポンプ７５とが設けられている。

二次側配管３が充水したと推定される充水感知圧ＰＡは、二次側配管３が、例えば自動弁２００の後、垂直配管７１として５ｍ立ち上がり、その後水平配管７２としてＴ字に分かれて左右にそれぞれ２２．５ｍずつが伸び、この水平配管７２の５ｍピッチで水噴霧ノズル７８が設けられている場合に、水噴霧ノズル７８と自動弁２００との落差（例えば５ｍ）の水頭（０．０５ＭＰａ）よりも高く、この落差水頭（０．０５ＭＰａ）と視界を確保できるノズル放水圧（例えば０．０７ＭＰａ）に配管ロス（管内流速などに依存）を加えた圧力よりも低い圧力が選ばれる。

次に、図１から図５及び図９にそって動作を説明する。
図１に示される通常時：
まず、通常時においては、起動弁８１が閉止されており、自動弁２００も閉じている。二次側配管３は空の状態である。

図２に示される起動開始時：
次に、火災が発生し起動弁８１が開かれると一次側配管２の消火水は、配管４ａ、起動弁８１、配管４ｂ、調圧パイロット弁１００の一次室５６及び二次室５７、制御配管５ａ、自動弁２００の弁室１０Ｂ、弁室１０Ａ、制御配管６ａを通って、自動弁２００のピストン室４２に充填される。ピストン室４２の圧力はピストンばね４８の付勢力に打ち勝ってロッド４３が徐々に上昇させる。これにより、主弁４１が開き、一次側配管２の消火水が徐々に二次側配管３に流れ始める。

図３に示される二次側配管充水中の状態（図９のアの区間）：
ロッド４３が徐々に上昇し、ロッド４３が開口４４ａを閉止すると、一次側配管２からピストン室４２への圧力水の供給が止まり、ロッド４３の上昇が停止する。このときの主弁４１の開度は、ロッド４３のリフト量によって決まるが、仕切板４４の位置は上述のようにロッド４３の移動方向に位置調整可能とされており、自動調圧弁５００が使用される環境（配管の状態）に合わせて、水撃防止および、水噴霧ノズル７８における放水開始時に突然瞬間的な過剰な水噴霧、すなわち過流を防止することで通行車両の運転者を惑わすことを回避するための適切な開度となるように設定されている。

二次圧は、垂直配管７１の５ｍ立ち上がりを上昇する間徐々に高くなる（図９の０〜点Ａの区間）。その後水平配管７２に充水中は圧力は上がらない（図９の点Ａ〜点Ｂの区間）。水平配管７２にも全て充水されると再び圧力が上昇し始める（図９の点Ｂ〜点Ｃの区間）。

本実施例の自動調圧弁５００においては、自動弁２００に過流防止開度維持手段である貫入弁１０を設けたので、主弁４１の充水中の開度が、予告放水開度より小さい開度の過流防止開度に維持される。そのため、図９に示すように充水完了の時点で水撃が発生しない（従来のものでは、図９に点線で示すように水撃が発生していた）。さらには、予告放水の開始の時点で予告放水流量以上の放水がされないため、放水開始時の鉄砲水で過剰な噴出（過流）がなく運転者を不意に驚かすことが避けられ、二次災害を防止することができる。

図４に示される予告放水中の状態（図９のウの区間）：
二次側配管３内への消火水の充水が完了し、充水感知圧ＰＡに達すると、充水圧感知開閉弁３００が作動し（図９の点Ｃ）。充水圧感知開閉弁３００の調圧弁体６３が開くので圧力水は、配管４ａ、起動弁８１、配管４ｂ、調圧パイロット弁１００の一次室及び二次室５６，５７、制御配管５ａ、制御配管５ｂ、充水圧感知開閉弁３００の一次室及び二次室６７，６６、制御配管６ｂ、制御配管６ａを介して、自動弁２００のピストン室４２に充填される。ピストン室４２の圧力はロッド４３を押し上げ、これにより、主弁４１がさらに開く。このときの開度は、圧力設定ばね１１の第１縮設長さにて設定された開度となる。そして、水噴霧ノズル７８からの予告放水（低圧放水）が開始される。

一方、配管７ａ、配管７ｂを経由して、駆動部８０の圧力室１６に二次圧が導入され始める。これにより、図９のイの区間中にシャフト１５が圧力設定ばね１１方向に移動を開始する。そして、シャフト１５が空走間隔Ｄを移動する間（本実施例では、約３０秒）予告放水が行われる（図９のシャフト１５の移動開始点から点Ｅの区間）。

図５の本格放水への移行と本格放水中の状態（図９のエ、オの区間）：
約３０秒間の予告放水（低圧放水）の後、シャフト１５がばね押さえ板２５に達する。その後、シャフト１５は第２連通路３２の効果により速度を上げて、瞬時に圧力設定ばね１１を第１縮設長さから第２縮設長さへ変化させる。この力はフラム５１を伝わって調圧弁体５３に伝達され、調圧弁体５３は非常に絞り込まれた状態から大きく開かれた開放状態となる。すなわち、調圧パイロット弁１００は第２設定圧力に速やかに切り替わる。これより、自動弁２００のピストン室４２に再び一次側配管２の圧力が導入され、ロッド４３は再び上昇する。そして、主弁４１は、第２設定圧力の開度まで速やかに開く（図９の点Ｅ〜点Ｆ（エ）の区間）。これ以降、本格放水（高圧放水）が行われる（図９の点Ｆ以降（オ）の区間）。

復旧動作：
本格放水が終わり、自動調圧弁５００を復旧する際には、起動弁８１を閉じると、主弁４１のピストン室４２に加圧水が供給されなくなるので、主弁４１に接続するロッド４３を閉止方向に付勢するピストンばね４８の力で、ロッド４３が閉止方向へ動き始めるが、この時点では主弁４１の開度はまだ予告放水開度と本格放水開度の間の開度となっているので、充水圧感知開閉弁３００は開弁状態であり、主弁４１のピストン室４２内の圧力水が押し出されると、充水圧感知開閉弁３００を経由して調圧パイロット弁１００の調圧部５０の二次室５７に入り軸棒５２が貫通する孔の逃がし用の隙間を通りフラム室５５から二次側配管３に配管７ｃ、７ａを介して排水される。

主弁４１が絞られて、二次側配管３の圧力が充水圧感知開閉弁３００の充水感知圧ＰＡを下回るようになると、充水圧感知開閉弁３００は閉止するが、その前に第１設定圧力ＰＬよりも低い圧力で充水感知圧ＰＡより高い圧力を通過しているとき、貫入弁１０が開くので、排水流路は貫入弁１０経由で確保され、主弁４１は閉止されるに至る。主弁４１の閉止後、二次側配管３の圧力は、二次側配管３に充水されている残留水による落差水頭が残り、その後図示しない自動排水弁で全て排水される。

二次圧の減圧にともない、調圧パイロット弁１００の圧力室１６は減圧し、ピストンばね２３の力でピストン１７が押し上げられシャフト１５が上昇する。シャフト１５に固定されている制動用間仕切１４の逆止弁１９が開くので、第１連通路３１とともに開口が広い逆止弁１９をオイルが通過して速やかにピストン１７とシャフト１５がもとの位置に戻る。シャフト１５が元の位置に戻るので、ばね押え２５は圧力設定ばね１１の復元力で伸長し、低圧設定アジャスタ１２の位置に戻り、調圧部５０も復旧する。

上記実施例では、設定圧切替手段９０の逆止弁１９を制動用間仕切１４に設けたが、例えば第１オイル室２２ａと第２オイル室２２ｂの間に配管を別途設ける等して、移動体であるシャフト１５が後退するときにのみにオイルを流通させる逆止弁をこの配管に別に設けるようにしてもよい。

なお、上記実施例では設定圧力を二段階としたが、それ以上の複数段階に圧両区を設定できるようにしてもよい。その場合、例えば、本格放水圧力設定用アジャスタ１３を設け、さらにアジャスタ１２の代わりに、放水圧力が視界の確保できる範囲の圧力設定位置に何箇所かのラッチを設けるようにしてもよい。この何箇所かのラッチは、圧力設定ばね１１の長くなる方向にばね押さえ板２５が通過するように設けられるもので、圧力設定ばね１１の短くなる方向では押さえ板２５が掛合するが、所定の力以上で越えられるものである。このようにすると、予告放水時に、視界の確保できる範囲において、より低圧（小水量）から段階的に順次放水圧力が増すように散水されるので、走行車両に対してより安全に予告をすることができる。

また、上記では設定圧力を複数段階としたが、設定圧力を任意に設定できるようにしてもよい。その場合、例えば本格放水圧力設定用アジャスタ１３のみを設け、初めからばね押さえ板２５をシャフト１５に当接するようにする。このようにすると、予告放水時には視界のきく範囲において、低圧から無段階に放水圧力が増すように散水されるので、走行車両に対してより安全に予告をなすことができ、構成も簡単である。なお、視界の確保できる放水圧力を超える頃、すなわち予告放水後、第２連絡路３２が通るようにすると速やかに本格放水に入れるので、消火が効果的にされる。
以上の記載では、ラッチなどの位置を放水圧力が視界の確保できる範囲の位置より長くしたが、その位置より短い位置にラッチなどを設けてもかまわない。

また、上記実施例では図８のようにトンネル内二段階放水式消火設備のひとつの散水区画の例を示したが、この散水区画が複数トンネル内に長手方向に連ねられて設備され、いずれかの区画内の図示しない火災感知器の発報信号に基づいて図示しない遠隔の制御盤で発報した区画の消火設備を動作させるようにしてもよい。

その場合、発報した火災感知器の区画のみを二段階放水で散水するようにしてもよいが、発報した区画と車両の進行方向手前側の区画とで同時に一斉に二段階放水で散水するようにしてもよい。この場合、進行方向手前側の区画の方は予告放水だけで終えるように所定時間内に放水停止制御するようにしてもよい。

あるいは、発報した区画において、一番初めに二段階放水を開始し、進行方向手前側の複数区画のうち一番発報区画に近い奥の区画から一番手前の区画まで順次遅らせて二段階放水を起動して散水するようにしてもよい。この場合、車両の進行方向手前側の複数区画の散水は、本格放水に入る前に散水停止するようにしてもよい。

もしくは、進行方向手前側の複数区画の散水は、図示しない制御盤によって起動弁を所定時間内にオン・オフを繰り返し、予告放水を繰り返すようにしてもよい。こうすると、予告放水をいつまでもすることができる。この場合、オン・オフのタイミングまたは周期を各区画で異なるようにすると、一斉に予告放水が停止することを少なく、又は無くすることができ、予告の機能が失われることなく散水できる。

このように本発明の自動調圧弁においては、圧力設定弾性体により設定圧力が設定される調圧パイロット弁と、調圧パイロット弁により二次圧が所定の制御圧力に調圧される自動弁とを有する自動調圧弁において、圧力設定弾性体の縮設長さを変化させて設定圧力を変え、これにより自動弁の二次圧を所定の制御圧力に調圧する設定圧変更手段を備えているので、一台の設定圧変更手段によって、自動弁の二次圧を変化させて調圧することができ、簡単な構成で安価なものとすることができる。さらには、この自動調圧弁をトンネル内消火設備に適用すれば、簡単な構成でコストダウンを図ることができるトンネル内二段階放水式消火設備を得ることができる。

また、設定圧変更手段は、圧力設定弾性体に対して伸縮方向に進退動可能に且つ接触可能に設けられた移動体と、移動体に連結され移動体を移動させて圧力設定弾性体の縮設長さを第１縮設長さと第２縮設長さとの間で変化させる駆動部とを有し、駆動部は、有底筒状のシリンダと、シリンダ内に配置されシリンダと協働して圧力室を形成するとともに移動体に接続されたピストンと、ピストンの圧力室と反対側に縮設された戻し弾性体とを有し、圧力室に、自動弁の二次圧を導入してこの圧力により移動体を移動させるので、圧力設定弾性体の縮設長さを複数段階に変化させて設定圧力を変える構成を容易に実現することができる。

また、移動体は、後退位置と前進位置との間を往復動可能に設けられており、後退位置において圧力設定弾性体と移動体とは、所定の空走間隔離されて設けられ、移動体は、空走間隔を移動する間、圧力設定弾性体を伸縮させないので、この自動調圧弁をトンネル内二段階放水式消火設備に適用した場合に、予告放水が行われる時間を容易な構成によりつくり出すことができる。

また、移動体の圧力設定弾性体方向への移動速度を抑制する移動速度抑制手段をさらに備えているので、この自動調圧弁をトンネル内二段階放水式消火設備に適用した場合に、予告放水が行われる時間をつくり出す遅延手段をコンパクトな構成により実現することができる。

また、移動速度抑制手段は、オイルが充填されるオイル室と、移動体に連結され、移動体の移動に伴いオイル室を移動する抵抗体とを有するので、この自動調圧弁をトンネル内二段階放水式消火設備に適用した場合に、予告放水が行われる時間をつくり出す遅延手段をさらにコンパクトな構成により実現することができる。

また、抵抗体は、オイル室を、第１オイル室と第２オイル室とに分ける制動用間仕切であり、第１オイル室と第２オイル室との間には、移動体が空走間隔を移動する間の移動速度を第１速度とする第１連通路と、移動体が圧力設定弾性体を縮めながら移動する間の移動速度を第１速度より速い第２速度とする第２連通路が形成されているので、この自動調圧弁をトンネル内二段階放水式消火設備に適用した場合に、予告放水から本格放水への切り替わりを速やかに行うことができ、切り替わりの間の放水が、視界も得られず所定の消火効果も得られないという中途半端な無駄な放水となることがなく、さらに効果的なトンネル内二段階放水式消火設備とすることができる。

また、第１連通路の流路断面積を大小変化させて、移動体の第１速度を調整する速度調整手段をさらに備えているので、この自動調圧弁をトンネル内二段階放水式消火設備に適用した場合に、予告放水が行われる時間を容易な構成により調整可能とすることができる。

また、第１オイル室と第２オイル室との間に、移動体が後退位置側に後退する時のみオイルを流通させる逆止弁を有するので、自動調圧弁の初期状態へのリセットが速やかに行われる。また、この自動調圧弁をトンネル内二段階放水式消火設備に適用した場合に、速やかな復旧動作をする設備とすることができる。

また、自動弁は、設定圧変更手段により、主弁の開度を予告放水開度と本格放水開度の少なくとも２段階の開度に制御されるので、トンネル内二段階放水式消火設備に容易に適用することができる。

さらに、二次側配管の充水圧を感知して作動する充水圧感知開閉弁をさらに備え、自動弁は、充水圧感知開閉弁が作動するまでの間、主弁の開度を過流防止開度に維持する過流防止開度維持手段を有し、主弁の開度は、過流防止開度、予告放水開度、本格放水開度の順で大きくなるように設定されているので、水撃の発生を防止することができるとともに、放水開始の過流を防止することができる。

この発明の自動調圧弁は、トンネル内消火において、本格放水（高圧放水）の前に小流量の予告放水（低圧放水）を行う二段階放水式消火設備に好適な自動調圧弁である。

この発明の自動調圧弁の通常時の状態を示す系統図である。 この発明の自動調圧弁の起動開始時の状態を示す系統図である。 この発明の自動調圧弁の二次側配管充水中の状態を示す系統図である。 この発明の自動調圧弁の予告放水中の状態を示す系統図である。 この発明の自動調圧弁の本格放水中の状態を示す系統図である。 調圧パイロット弁の要部の断面図であり、特に設定圧変更手段９０の部分を詳細に示し、移動体が後退位置から前進位置に移動中の様子を示す断面図である。 調圧パイロット弁の要部の断面図であり、移動体が前進位置に達した様子を示す断面図である。 この発明の自動調圧弁を用いたトンネル内二段階放水式消火設備の配置状態を説明する図である。 二次側配管の圧力の変化を示す圧力変化図である。

符号の説明

２ 一次側配管、３ 二次側配管、４ａ 配管、５ａ 配管、１０Ａ 弁室、１０Ｂ 弁室、１０ 貫入弁（過流防止開度維持手段）、１１ 圧力設定ばね（圧力設定弾性体）、１２ 低圧設定アジャスタ、１３ 高圧設定アジャスタ、１４ 制動用間仕切（抵抗体）、１５ シャフト（移動体）、１６ 圧力室、１７ ピストン、１８ シリンダ、１８ａ 導入口、１９ 逆止弁、２１ ケーシング、２２ オイル室（粘性流体室）、２２ａ 第１オイル室（第１粘性流体室）、２２ｂ 第２オイル室（第２粘性流体室）、２３ ピストンばね（戻し弾性体）、２５ 押さえ板、３１ 第１連通路、３２ 第２連通路、３３ ストッパ、３６ 筒体、３４ 閉塞板、３５ 貫通穴、４１ 主弁、４２ ピストン室、４３ ロッド、４３ａ 先端部、４４ 仕切板、４４ａ 開口、４７ 弁箱、５０ 調圧部、５１ フラム、５２ 軸棒、５３ 調圧部の調圧弁体、５４ 調圧部の弁座、５５ フラム室、５６ 調圧部の一次室、５７ 調圧部の二次室、６３ 充水圧感知開閉弁の調圧弁体、６４ 充水圧感知開閉弁の弁座、６５ 感知室、６６ 充水圧感知開閉弁の二次室、６７ 充水圧感知開閉弁の一次室、６０ ニードル弁（速度調整手段）、７０ 移動速度抑制手段、７１ 垂直配管、７２ 水平配管、７５ ポンプ、７６ 水槽、７８ 水噴霧ノズル、８１ 起動弁、９０ 設定圧変更手段、１００ 調圧パイロット弁、２００ 自動弁、３００ 充水圧感知開閉弁、５００ 自動調圧弁、Ｄ 空走間隔。

Claims (7)

1. 圧力設定弾性体により設定圧力が設定される調圧パイロット弁と、該調圧パイロット弁により二次圧が所定の制御圧力に調圧される自動弁と、を有する自動調圧弁において、
   前記調圧パイロット弁は、
   前記圧力設定弾性体の縮設長さを変化させて設定圧力を変え、前記自動弁の主弁の開度を変化させる設定圧変更手段を備えるものであって、
   前記設定圧変更手段は、前記圧力設定弾性体に対して伸縮方向に進退動可能に且つ接触可能に設けられた移動体と、前記移動体に連結され該移動体を移動させて前記圧力設定弾性体の縮設長さを第１縮設長さと第２縮設長さとの間で変化させる駆動部と、を有し、
   前記駆動部は、有底筒状のシリンダと、該シリンダ内に配置され該シリンダと協働して圧力室を形成するとともに前記移動体に接続されたピストンと、該ピストンの前記圧力室と反対側に縮設された戻し弾性体と、を有し、前記圧力室に、前記自動弁の二次圧を導入してこの圧力により前記移動体を移動させることを特徴とする自動調圧弁。
2. 前記移動体は、後退位置と前進位置との間を往復動可能に設けられており、該後退位置において前記圧力設定弾性体と前記移動体とは、所定の空走間隔離されて設けられ、前記移動体は、前記空走間隔を移動する間、前記圧力設定弾性体を伸縮させないことを特徴とする請求項１に記載の自動調圧弁。
3. 前記移動体の前記圧力設定弾性体方向への移動速度を抑制する移動速度抑制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の自動調圧弁。
4. 前記移動速度抑制手段は、粘性流体等が充填される粘性流体室と、前記移動体に連結され、該移動体の移動に伴い前記粘性流体室を移動する抵抗体と、を有することを特徴とする請求項３記載の自動調圧弁。
5. 前記抵抗体は、前記粘性流体室を、第１粘性流体室と第２粘性流体室とに分ける制動用間仕切であり、前記第１粘性流体室と第２粘性流体室との間には、前記移動体が前記空走間隔を移動する間の移動速度を第１速度とする第１連通路と、前記移動体が前記圧力設定弾性体を縮めながら移動する間の移動速度を第１速度より速い第２速度とする第２連通路が形成されていることを特徴とする請求項４記載の自動調圧弁。
6. 前記第１粘性流体室と前記第２粘性流体室との間に、前記移動体が前記後退位置側に後退する時のみ前記粘性流体を流通させる逆止弁を有することを特徴とする請求項５記載の自動調圧弁。
7. 二次側配管の充水圧を感知して作動する充水圧感知開閉弁をさらに備え、
   前記自動弁は、前記充水圧感知開閉弁が作動するまでの間、前記主弁の開度を過流防止開度に維持する過流防止開度維持手段を有し、前記主弁の開度は、前記過流防止開度、前記予告放水開度、前記本格放水開度の順で大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の自動調圧弁。

Images