JP5995557B2 - 定流量ニードル弁およびそれを用いた自動弁装置 - Google Patents

Description

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、および自動弁装置の弁体を開閉駆動するアクチュエータの加圧水の排水に用いられる定流量ニードル弁に関するものである。

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。

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）。

特開２０１０−５２４０号公報

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。

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。

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、排水ポートに多段オリフィスを配設して、排水流量の増大を抑えて各オリフィスの口径を大きくし、かつ流入圧力に応じてニードルを流入孔に接離させるようにして、異物の詰まりや生成物の生成に起因する排水不良の発生を防止でき、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定流量ニードル弁を得ることを目的とする。

この発明による定流量ニードル弁は、流入孔を介して一次圧が流入する一次圧流入室を有する流入ポート、流量調整室、該流量調整室と外部とを連通する排水ポート、および該一次圧流入室と該流量調整室との間に配設された基準圧室を有するボディと、上記基準圧室と上記流量調整室とを隔離するように上記ボディ内に配設され、該流量調整室内の圧力に応じて該基準圧室側および該流量調整室側に変位可能に構成されたニードル支持部と、上記ボディの上記基準圧室と上記一次圧流入室との間の隔壁を貫通し、長さ方向を上記ニードル支持部の変位方向に一致させて、該一次圧流入室内に延出する一端と上記流入孔との間に所定の隙間が確保されるように該ニードル支持部に支持され、該ニードル支持部の変位に連動して、該一端が該流入孔に接離するように変位するニードルと、上記一次圧流入室と上記流量調整室とを連通する連通路と、上記排水ポート内に配設された多段オリフィスと、を備えている。

この発明によれば、ニードルの一端が流量調整室内の圧力に応じて流入孔に接離するので、異物がニードルの一端と流入孔との間に噛み付きにくくなり、ニードルが流入孔に固着されるような事態の発生が回避され、定流量ニードル弁の安定した動作が実現される。
排水ポート内に配設された多段オリフィスにより排水流量を規定しているので、１つのオリフィスで排水流量を規定する場合にくらべて、オリフィスの口径を大きくすることができる。そこで、異物がオリフィスに詰まり、あるいは生成物がオリフィスに生成されて、定流量ニードル弁が動作不能となるような事態の発生が抑制される。
流入孔が排水流量を規定していないので、流入孔の口径を大きくすることができる。そこで、生成物が流入孔に生成されて、定流量ニードル弁が動作不能となるような事態の発生が抑制される。

この発明の実施の形態１に係る定流量ニードル弁の定常状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る定流量ニードル弁の作動状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る自動弁装置を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態２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。 この発明の実施の形態２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。 この発明の実施の形態２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。

以下、本発明の定流量ニードル弁および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。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る定流量ニードル弁の定常状態を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る定流量ニードル弁の作動状態を示す断面図である。

図１において、定流量ニードル弁１は、流入孔１４を介して一次圧が流入する一次圧流入室６を有する流入ポート５、流量調整室８、流量調整室８と外部とを連通する排水ポート２３、および一次圧流入室６と流量調整室８との間に配設された基準圧室７を有するボディ２と、基準圧室７と流量調整室８とを隔離するようにボディ２内に配設され、基準圧室７側および流量調整室８側に変位可能に構成されたニードル支持部１５と、ボディ２の基準圧室７と一次圧流入室６との間の隔壁を貫通して一端が一次圧流入室６内に延出するように、長さ方向をニードル支持部１５の変位方向に一致させてニードル支持部１５に支持され、ニードル支持部１５の変位に連動して、一端が流入孔１４に接離するように変位するニードル１８と、一次圧流入室６と流量調整室８とを連通する連通路２１と、排水ポート２３内に配設された多段オリフィス２４と、を備えている。

ボディ２は、流入ポート５および流入ポート５の一次圧流入室６と隔離された基準圧室７が形成された第１ボディ３と、流量調整室８および排水ポート２３が形成された第２ボディ４と、から構成されている。
嵌着部９が、基準圧室７と隔離されて、第１ボディ３に有底円筒状に凹設され、その内周面に雌ねじ部９ａが形成されている。連通穴１０が、基準圧室７と外部とを連通するように第１ボディ３に形成されている。

接続ニップル１１は、外周面に第１雄ねじ部１２ａが形成された有底円筒状の第１筒部１２と、底部を介して第１筒部１２と同軸に形成され、外周面に第２雄ねじ部１３ａが形成された有底円筒状の第２筒部１３と、第１筒部１２と第２筒部１３との底部、すなわち隔壁に同軸に穿設された流入孔１４と、を備えている。そして、接続ニップル１１が、第１雄ねじ部１２ａを雌ねじ部９ａに螺着して、嵌着部９に装着される。嵌着部９と第１筒部１２の螺着部にＯリング２０が装着され、嵌着部９と第１筒部１２の螺着部のシールが確保されている。第１筒部１２と嵌着部９とにより画成された空間が、一次圧流入室６を構成する。

ニードル支持部１５は、リング平板状に作製された可動部１６と、可動部１６の内周部に装着されたホルダ部１７と、を備えている。ニードル支持部１５は、可動部１６の外周部を第１ボディ３と第２ボディ４との間に加圧挟持され、流量調整室８と基準圧室７とを隔離している。可動部１６は、例えばポリエステル布をニトリルブタジエンゴムでサンドイッチして作製されている。この可動部１６は、ポリエステル布をニトリルブタジエンゴム間に介装させて剛性を付与し、バネ性を有している。そこで、ニードル支持部１５は、流量調整室８側および基準圧室７側に変位可能となっている。

ニードル１８は、長さ方向中央部を大径とする段付き円柱状に作製されている。ニードル１８は、第１ボディ３の基準圧室７と一次圧流入室６との間の隔壁を貫通して一端を一次圧流入室６内に延出させ、かつホルダ部１７を貫通して他端を流量調整室８内に延出させ、他端に螺着されたナット１９を締着して、ホルダ部１７をナット１９と大径部１８ａとの間に加圧挟持し、ニードル支持部１５に支持されている。ホルダ部１７のニードル１８の貫通部および第１ボディ３のニードル１８の貫通部にＯリング２０が装着され、基準圧室７と流量調整室８との間のシール、および基準圧室７と一次圧流入室６との間のシールが確保されている。

ニードル１８は、嵌着部９および第１筒部１２と同軸に配設され、ニードル支持部１５がニードル１８の長さ方向と直交するように配設されている。そこで、ニードル１８は、ニードル支持部１５の変位に連動して長さ方向に変位し、その一端が流入孔１４に接離する。なお、ニードル１８の一端が円錐形に形成され、流入孔１４のニードル対向面がニードル１８の一端と同じ頂角の切頭円錐形に形成されている。

連通路２１が、ニードル１８の軸心を通って一次圧流入室６と流量調整室８とを連通するように形成されている。スプリング２２が基準圧室７の底部とホルダ部１７との間に縮設され、ニードル支持部１５を流量調整室８側に付勢している。そして、定常状態では、ホルダ部１７が第２ボディ４の肩部４ａに当接し、ニードル１８の一端と流入孔１４との間の隙間が確保される。多段オリフィス２４は、隣り合うオリフィスの径方向位置および周方向位置の少なくとも一方が異なるように、排水ポート２３内に軸方向に所定の間隔で複数連設して構成され、各オリフィスの口径を小さくすることなく、全体として大きな流路抵抗を実現している。

このように構成された定流量ニードル弁１の動作について説明する。
この定流量ニードル弁１では、多段オリフィス２４が排水ポート２３に配設され、排水流量を規定している。すなわち、所定の排水流量が得られるように、多段オリフィス２４の流路抵抗が設定されている。そこで、流入孔１４の口径は、その流路抵抗が多段オリフィス２４の流路抵抗より小さくなるように設定される。つまり、流入孔１４の口径は、排水流量に影響しないように大きく形成される。しかし、多段オリフィス２４での異物の詰まりを防止する観点から、流入孔１４の口径を多段オリフィス２４の各オリフィスの口径より小さくすることが望ましい。

定常状態では、図１に示されるように、ホルダ部１７がスプリング２２の付勢力により流量調整室８側に押圧され、第２ボディ４の肩部４ａに当接している。そこで、ニードル１８の一端と流入孔１４との間に所定の隙間が確保される。すなわち、定流量ニードル弁１は常開型である。また、基準圧室７には、連通穴１０を介して大気が導入されている。

ついで、水が流入孔１４とニードル１８の一端との間から一次圧流入室６に流入する。一次圧流入室６に流入した水は、連通路２１を通って流量調整室８内に流入する。流量調整室８内に流入した水が、多段オリフィス２４を通って排水ポート２３から排水される。このとき、流入孔１４の流路抵抗が多段オリフィス２４の流路抵抗より小さく構成されているので、流入ポート５からの流入量が排水ポート２３からの排水量より多くなり、流量調整室８内の圧力が上昇する。

そして、図２に示されるように、流量調整室８内の圧力が、基準圧室７内の圧力とスプリング２２の付勢力と流入する水がニードル１８の一端面に作用する圧力との総和よりも大きくなると、ニードル支持部１５が基準圧室７側に変位し、ニードル１８の一端と流入孔１４との間の隙間が狭まる。これにより、排水ポート２３からの排水量が流入ポート５からの流入量より多くなり、流量調整室８内の圧力が低下する。

そして、流量調整室８内の圧力が、基準圧室７内の圧力とスプリング２２の付勢力と流入する水がニードル１８の一端面に作用する圧力との総和よりも小さくなると、ニードル支持部１５が流量調整室８側に変位し、ニードル１８の一端と流入孔１４との間の隙間が広くなる。これにより、流入ポート５からの流入量が排水ポート２３からの排水量より多くなり、流量調整室８内の圧力が上昇する。この動作が繰り返され、ニードル１８の一端と流入孔１４との間の隙間が、流量調整室８内の圧力と、基準圧室７内の圧力とスプリング２２の付勢力と流入する水がニードル１８の一端面に作用する圧力との総和とがつり合う隙間に収束し、定流量ニードル弁１の排水ポート２３からの排水量が一定となる。

このように、定流量ニードル弁１は、ニードル１８が流量調整室８内の圧力変動に連動して変位し、ニードル１８の一端と流入孔１４との間の隙間が拡大、縮小する。そこで、流入する水に含まれる異物がニードル１８の一端と流入孔１４との間に詰まっても、ニードル１８が離反するときに、詰まっていた異物が外れる。これにより、異物がニードル１８の一端と流入孔１４との間に詰まり、ニードル１８が流入孔１４に固着されるような事態の発生が回避され、定流量ニードル弁１の安定した動作が実現される。

排水流量の規定部を多段オリフィス２４で構成しているので、排水流量の規定部を１つのオリフィスで構成する場合にくらべて、オリフィスの口径を大きくすることができる。そこで、異物がオリフィスに詰まり、あるいは生成物がオリフィスに生成されて、定流量ニードル弁１が動作不能となるような事態の発生が抑制される。

流入孔１４が排水流量の規定部を構成していないので、流入孔１４の口径を大きくすることができる。そこで、生成物が流入孔１４に生成されて、定流量ニードル弁１が動作不能となるような事態の発生が抑制される。また、流入孔１４の口径を多段オリフィス２４の各オリフィスの口径より小さくすれば、オリフィスの口径より大きな異物の多段オリフィス２４側への進入がなく、多段オリフィス２４での異物の詰まりの発生が確実になくなる。

多段オリフィス２４が排水流量を規定しているので、工場出荷段階で、所定の排水流量となるように多段オリフィス２４を設定でき、現場での調整作業が不要となる。又、メンテナンス後に排水流量が設定値となるように再調整する必要がない。
接続ニップル１１が第１ボディ３に着脱可能に取り付けられているので、第２筒部１３の第２雄ねじ部１３ａのサイズの異なる接続ニップル１１を用意しておけば、現場で定流量ニードル弁１を配管に簡易に接続することができる。

連通路２１がニードル１８に形成されているので、一次圧流入室６と流量調整室８とを連通する連通配管を第１ボディ３と第２ボディ４とに取り付ける必要がない。そこで、構成が簡素化され、定流量ニードル弁１の小型化および低コスト化が図られる。
スプリング２２がニードル支持部１５を流量調整室８側に付勢してホルダ部１７を第２ボディ４の肩部４ａに当接させているので、振動などにより、ニードル１８の一端と流入孔１４との間の隙間が変動することが無く、定流量ニードル弁１の安定した動作が確保される。

なお、上記実施の形態１では、ニードル支持部の可動部が、ポリエステル布をニトリルブタジエンゴムでサンドイッチして作製されているものとしているが、可動部は、その構成に限定されず、作動流体、ここでは水を透過せず、かつバネ性を有していればよく、例えばダイヤフラムを用いることができる。

また、上記実施の形態１では、スプリングがニードル支持部と基準圧室の底部との間に縮設されているものとしているが、スプリングを省略してもよい。この場合、ニードル支持部の可動部のバネ性を利用し、定常状態で、ニードルの一端と流入孔との間の隙間が所定値となるように、ニードル支持部によるニードルの支持構造を設計すればよい。

また、上記実施の形態１では、連通路がニードルに形成されているものとしているが、一次圧流入室と流量調整室とを連通する連通配管を第１ボディと第２ボディとに取り付けてもよい。
また、上記実施の形態１では、スプリングがニードル支持部を流量調整室側に付勢するように基準圧室内に配設されているものとしているが、スプリングは、ニードル支持部を流量調整室側に付勢するように流量調整室内に配設されてもよい。

実施の形態２．
この実施の形態２は、定流量ニードル弁を用いた自動弁装置に関するものである。
図３はこの発明の実施の形態２に係る自動弁装置を示す概略構成図である。

図３において、自動弁装置は、主弁３７の開度を変化させて、一次側流路３２から二次側流路３３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３７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３７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４６から放水時には開放し、また放水ヘッド４６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５５と、二次側流路３３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５０と、を備えている。

この自動弁装置は、例えば、高速自動車道等のトンネルに設置され、自動弁１００の一次側流路３２が主配管（図示せず）に接続され、二次側流路３３が制水弁５５を介して二次側配管４５に接続され、放水ヘッド４６が二次側配管４５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４６に加圧水を供給し、鎮火後閉じて放水ヘッド４６への加圧水の供給を停止させる。

つぎに、自動弁１００の構造について説明する。
自動弁１００は、胴本体部３１ａと胴本体部３１ａ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３１ｂ、３１ｃとからなる胴体部３１を備える。胴本体部３１ａは、同軸に配設された一次側および二次側管路３１ｂ，３１ｃ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３１ｂから二次側管路３１ｃ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。

隔離壁３４が胴体部３１内を一次側流路３２と二次側流路３３とに区画するように配設されている。連通孔３５が一次側流路３２と二次側流路３３とを連通するように隔離壁３４に穿設されている。一次側流路３２には、一次側加圧水が一次側管路３１ｂを介して供給され、二次側流路３３は、二次側管路３１ｃを介して二次側配管４５に接続される。有底円筒状のシリンダ３６が、軸心を連通孔３５の孔中心に一致させて、かつ、二次側流路３３を挟んで連通孔３５と相対して、二次側流路３３に開口するように胴本体部３１ａに形成されている。このシリンダ３６は、シリンダ３６の軸心を胴体部３１の軸心と直交させて胴本体部３１ａの円形断面が最大径の部位に突設されている。

主弁３７が胴体部３１の一次側流路３２内に連通孔３５の外周縁部に形成される弁座３４ａに胴体部３１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３８が主弁３７を二次側流路３３側に押圧するように一次側流路３２内に縮設されている。これにより、主弁３７が弁座３４ａに密接し、一次側流路３２と二次側流路３３との間の流路を閉止している。

ピストン３９がシリンダ３６内に摺動可能に挿入され、Ｏリング４０がピストン３９の外周部に嵌装されて、シリンダ３６内が二次側流路３３側のピストン室３６ａと二次側流路３３と反対側の作動室３６ｂとに区画されている。さらに、ステム４１が、一端をピストン３９の中心位置に固着され、他端を主弁３７の中心位置に嵌着されて、その軸心がシリンダ３６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３６、スプリング３８、ピストン３９およびステム４１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３６の軸心が主弁３７の接離方向に一致している。

起動弁２００は、パイロット弁４８と、手動起動弁４９と、からなり、並列に接続されて第１配管６０に配設されている。また、止め弁４７が第１配管６０の起動弁２００の上流側に配設されている。
制水弁５５は、制水弁取付フランジ５７を用いて胴体部３１の二次側管路３１ｃに取り付けられている。
排水ユニット３００は、自動排水弁５１と、手動によるボール弁５２とからなり、第２配管６１に配設されている。圧力スイッチ５０が第２配管６１に配設されている。

定流量ニードル弁１は、第１配管６０の起動弁２００の下流側の分岐配管６３に接続ニップル１１の第２筒部１３の第２雄ねじ部１３ａを締着して取り付けられている。この定流量ニードル弁１は、作動室３６ｂ内の一次側加圧水を排水ポート２３から排水して主弁３７を閉弁させる放水停止後の主弁３７の閉弁機構として機能する。そして、主弁３７の設定された閉弁時間が得られるように多段オリフィス２４の流路抵抗が設定される。多段オリフィス２４の流路抵抗は、例えばオリフィスの段数により調整できる。

圧力調整弁４００は、ダイヤフラム７０がスプリングケース７１と弁ボディ７５とに挟持されて構成されている。スプリングケース７１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７２がスプリングシート７３とダイヤフラム７０との間に縮設されている。さらに、圧力調整用ボルト７４がスプリングケース７１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７４のスプリングケース７１内への延出量を調整することによりスプリング７２の収縮量を調整でき、スプリング荷重を調整できる。

弁ボディ７５には、ダイヤフラム７０により画成される二次圧導入室７６と、一次圧導入室７７と、一次圧導入室７７と大気とを連通する排水ポート７８と、が形成されている。
軸棒７９は、一端をダイヤフラム７０に固着され、二次圧導入室７６を通過して弁ボディ７５を貫通して一次圧導入室７７内に延出するように配設され、ダイヤフラム７０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７９の弁ボディ７５の貫通部にはＯリングが装着され、二次圧導入室７６と一次圧導入室７７との間のシールが確保されている。

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７４のスプリングケース７１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７０は、スプリング荷重により一次圧導入室７７側に変位し、排水ポート７８が閉弁状態となっている（初期状態）。

また、二次圧が二次圧導入室７６に導入されると、二次圧導入室７６内の圧力が上昇する。そして、二次圧導入室７６内の圧力がスプリング荷重に勝ると、ダイヤフラム７０はスプリングケース７１側に変位し、排水ポート７８が開弁状態となる。これにより、一次圧導入室７７内に導入されている一次圧が排水ポート７８から排出される。また、二次圧導入室７６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７０は一次圧導入室７７側に変位し、排水ポート７８が閉弁状態となる。これにより、排水ポート７８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。

この圧力調整弁４００は、後述するように、二次側流路３３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。

つぎに、配管系統について説明する。
第１配管６０は、一端が起動弁２００を介して自動弁１００の一次側流路３２に接続され、他端が自動弁１００の作動室３６ｂに接続されている。そして、第２配管６１は、一端が自動弁１００の二次側流路３３に接続され、他端が圧力調整弁４００の二次圧導入室７６に接続されている。また、第３配管６２は、第１配管６０から分岐し、圧力調整弁４００の一次圧導入室７７に接続されている。

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３乃至図６を参照しつつ説明する。図４はこの発明の実施の形態２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５はこの発明の実施の形態２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６はこの発明の実施の形態２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。

まず、監視状態では、図３に示されるように、制水弁５５が操作ハンドル５６を操作して開放され、止め弁４７が開放され、自動排水弁５１が大気圧により開放され、ボール弁５２が閉止される。

ついで、パイロット弁４８または手動起動弁４９が開放されると、主配管（図示せず）から一次側流路３２内に供給された一次側加圧水が、第１配管６０および第３配管６２を介して一次圧導入室７７内に流入、充水される。また、一次側加圧水が、流入孔１４から一次圧流入室６内に流入し、連通路２１を通って流量調整室８内に流入、充水される。そして、流量調整室８内に流入した一側加圧水は、多段オリフィス２４を通って排水ポート２３から排水される。

また、パイロット弁４８または手動起動弁４９の開放と同時に、一次側加圧水が、第１配管６０を介して作動室３６ｂ内に流入、充水される。これにより、作動室３６ｂ内の圧力が上昇し、ピストン３９が図３中左側に移動する。このピストン３９の移動力がステム４１を介して主弁３７に伝達され、主弁３７がスプリング３８の付勢力に抗して図３中左側に移動する。そして、主弁３７が弁座３４ａから離反し、一次側加圧水が、一次側流路３２内から二次側流路３３内に流入する。そして、図４に示されるように、一次側加圧水が二次側流路３３に充水され、二次側加圧水となって二次側配管４５を流通し、放水ヘッド４６から放水される。

二次側流路３３内の二次側加圧水は、自動排水弁５１を閉止させるとともに、第２配管６１を介して圧力調整弁４００の二次圧導入室７６に供給される。そして、二次側流路３３内の二次側加圧水の圧力が上昇し、二次圧導入室７６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６０を介して自動弁１００の作動室３６ｂ内に供給される一次側加圧水は、図５に示されるように、第３配管６２および一次圧導入室７７を介して圧力調整弁４００の排水ポート７８から排水される。そこで、作動室３６ｂ内の圧力が低下し、ピストン３９が、図５中右側に移動し、主弁３７の開度が小さくなる。

ついで、主弁３７の開度が小さくなり、一次側流路３２内から二次側流路３３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３３内の二次側加圧水の圧力が低下し、二次圧導入室７６内の圧力が所定圧力より低くなると、圧力調整弁４００が図４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６０を介して自動弁１００の作動室３６ｂ内に供給され、作動室３６ｂ内の圧力が上昇し、ピストン３９が、図４中左側に移動し、主弁３７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４６から放水される。

放水ヘッド４６からの放水が終了し、パイロット弁４８および手動起動弁４９が閉弁されると、第１配管６０を介して自動弁１００の作動室３６ｂへの一次側加圧水の供給がなくなる。そして、作動室３６ｂ内の一次側加圧水は、図６に矢印で示されるように、第１配管６０を流れ、流入孔１４から一次圧流入室６内に流入し、連通路２１を通って流量調整室８内に流入し、多段オリフィス２４を通って排水ポート２３から排水される。また、一次圧導入室７７内の一次側加圧水は、第３配管６２を通って第１配管６０に流れ、定流量ニードル弁１の排水ポート２３から排水される。そして、スプリング３８の付勢力が作動室３６ｂ内の一次側加圧水の圧力に勝り、主弁３７が閉弁される。

主弁３７が閉弁されると、自動排水弁５１が開放され、二次側配管４５、二次側流路３３および二次圧導入室７６内の残水が第２配管６１を介して自動排水弁５１から排水される。

ここで、定流量ニードル弁１は、常開型であるので、第１配管６０を流通する一次側加圧水の一部が常時排水されるが、定流量ニードル弁１からの排水流量は少なく、主弁３７の開閉動作には影響を与えない。

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５６を操作して制水弁５５が閉止される。この時、自動排水弁５１は大気圧により開放され、ボール弁５２が閉止される。そして、起動弁２００を操作し、主弁３７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。

このように構成された自動弁装置では、定流量ニードル弁１を第１配管６０の起動弁２００の下流側に配設し、放水停止後の主弁３７の閉弁機構を構成している。

定流量ニードル弁１では、排水ポート２３からの排水流量が一定となるので、自動弁１００の主弁３７の開度が同じであれば、シリンダ３６の作動室３６ｂ内への一次側加圧水の供給停止から自動弁１００の主弁３７の閉弁までの時間が、一次圧の高低によらず一定となる。また、主弁３７の閉弁スピードが一定となるので、放水停止後、主弁３７が直ぐさま閉弁することに起因する、構成部品の耐久性に影響を及ぼす水撃の発生が抑制され、自動弁装置の信頼性を高めることができる。

また、定流量ニードル弁１は、放水停止後、作動室３６ｂ内の一次側加圧水が排水ポート２３から排水される。そこで、作業者が排水ポート２３から排水されていることを見ることで、主弁３７の閉弁動作中であることを確認できる。さらに、作業者が排水ポート２３からの排水が無くなることを見ることで、主弁３７が閉弁されたことを確認できる。

また、定流量ニードル弁１は、ニードル１８の一端と流入孔１４との間への異物の挟まりや生成物の生成が発生しにくいので、異物の挟まりや生成物の生成により、主弁３７の閉弁時間が長くなる、あるいは主弁３７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。

なお、上記実施の形態２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２では、定流量ニードル弁は、トンネルなどに設置される自動弁装置の放水停止後にシリンダの作動室内の一次側加圧水を排水するものとしているが、この定流量ニードル弁は、これに限定されず、他の機器の排水に適用しても同様の効果が得られる。
また、上記実施の形態２では、定流量ニードル弁が、一次側加圧水を作動室に供給する第１配管の分岐配管に装着されるものとしているが、定流量ニードル弁は、第１配管に装着する必要はなく、放水停止後に、作動室内の一次側加圧水を排水できればよく、例えば、作動室に直付けしてもよい。

１ 定流量ニードル弁、２ ボディ、５ 流入ポート、６ 一次圧流入室、７ 基準圧室、８ 流量調整室、９ 嵌着部、９ａ 雌ねじ部、１１ 接続ニップル、１２ 第１筒部、１２ａ 第１雄ねじ部、１３ 第２筒部、１４ 流入孔、１５ ニードル支持部、１８ ニードル、２１ 連通路、２２ スプリング、２３ 排水ポート、２４ 多段オリフィス、３１ 胴体部、３２ 一次側流路、３３ 二次側流路、３４ 隔壁、３５ 連通孔、３６ シリンダ、３６ｂ 作動室、３７ 主弁、３９ ピストン、４６ 放水ヘッド、１００ 自動弁。

Claims (5)

1. 流入孔を介して一次圧が流入する一次圧流入室を有する流入ポート、流量調整室、該流量調整室と外部とを連通する排水ポート、および該一次圧流入室と該流量調整室との間に配設された基準圧室を有するボディと、
   上記基準圧室と上記流量調整室とを隔離するように上記ボディ内に配設され、該流量調整室内の圧力に応じて該基準圧室側および該流量調整室側に変位可能に構成されたニードル支持部と、
   上記ボディの上記基準圧室と上記一次圧流入室との間の隔壁を貫通し、長さ方向を上記ニードル支持部の変位方向に一致させて、該一次圧流入室内に延出する一端と上記流入孔との間に所定の隙間が確保されるように該ニードル支持部に支持され、該ニードル支持部の変位に連動して、該一端が該流入孔に接離するように変位するニードルと、
   上記一次圧流入室と上記流量調整室とを連通する連通路と、
   上記排水ポート内に配設された多段オリフィスと、
   を備えていることを特徴とする定流量ニードル弁。
2. 流入孔を介して一次圧が流入する一次圧流入室を有する流入ポート、流量調整室、該流量調整室と外部とを連通する排水ポート、および基準圧室を有するボディと、
   上記一次圧流入室と上記流量調整室とを連通する連通路と、
   上記基準圧室と上記流量調整室との圧力差により上記流入孔に接離するように変位するニードルと、
   上記排水ポート内に配設された多段オリフィスと、
   を備えていることを特徴とする定流量ニードル弁。
3. 上記流入孔の口径が、上記多段オリフィスを構成するオリフィスの口径より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の定流量ニードル弁。
4. 上記流入ポートに有底円筒状に凹設され、内周面に雌ねじ部が形成された嵌着部と、
   外周面に雄ねじ部を有する有底円筒状の第１筒部と有底円筒状の第２筒部とが同軸に連結され、上記流入孔が上記第１筒部と上記第２筒部との間の隔壁に同軸に穿設された接続ニップルと、を備え、
   上記接続ニップルが、上記雄ねじ部を上記雌ねじ部に固定され、上記一次圧流入室が上記嵌着部と上記第１筒部とにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定流量ニードル弁。
5. 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を備え、トンネルに設置され、上記二次側流路に接続された放水ヘッドに加圧水を供給して放水させる自動弁装置において、
   放水停止後、上記作動室内の圧力が、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の上記定流量ニードル弁を介して排出されることを特徴とする自動弁装置。

Images