(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側ポンプの出口側に給水管を介して接続される流入口が一端に形成されて他端側に下流側ポンプの入口側に接続される流出口が形成され、前記流出口には前記下流側ポンプの入口に接続するためのネジが形成され、前記流入口と前記流出口との間に流路が形成された減圧弁ケースと、
この減圧弁ケース内に設けられて流路の流軸方向に沿って摺動自在な可動軸と、
この可動軸の上流側端部に固定された第１受圧部材と、前記減圧弁ケース内に位置固定されて前記第１受圧部材を囲む内部壁と、
この内部壁の内側において前記第１受圧部材により仕切られた第１空間と第２空間と、
前記可動軸の下流側端部に固定された弁体と、
前記流路の内周面に形成されて前記可動軸が上流側へ所定位置まで摺動したときに前記弁体が着座する弁座と、
前記可動軸に固定されて前記弁座より上流側に位置する第２受圧部材と、
前記第１空間と大気中とを連通する第１連通路と、前記第２空間と前記流路の前記弁座より下流側部分とを連通する第２連通路と、
前記減圧ケースの外部に設けられたハンドルと、
を備えることを特徴とするポンプの入口減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消防用などのポンプの入口に作用する圧力を減圧するポンプの入口減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消防用のポンプを用いた消火作業において、火災現場が水源から遠い場合や高所にある場合には、１台のポンプで送水するには高い圧力が必要となり、大型の原動機や耐圧性の高いポンプやホースが必要となり、重量が重くなって取扱いが難しくなる。
【０００３】
これらの問題点を解消するには、一般的には複数のポンプを直列に接続して水源に近いポンプから順次加圧して送水する方法がとられている。しかし、ポンプを直列に接続して運転すると、上流側ポンプの入口に作用した圧力がこのポンプで発生した圧力に加算され、この加算された圧力が下流側ポンプの入口に作用する。従って、接続するポンプの数が増えるに伴って下流側ポンプの入口に作用する圧力が次第に大きくなる。
【０００４】
このため、上流側ポンプの圧力が下流側ポンプの入口に作用している時、下流側ポンプを高い圧力で運転したり、下流側ポンプの放水弁を閉じたり、または、消火作業者が放水ホースの先端の放水弁を閉じたりすると、下流側ポンプのポンプ圧力は異常に上がり、ポンプやホースを破損して消火作業ができなくなることや、放水ホース先端で消火作業をしている消火作業者が放水の反動力で振り回されてけがをしたりすることがある。
【０００５】
従来は、このような不具合に対し、上流側ポンプの入口に設けた弁を手動で操作して圧力を調節したり、この上流側ポンプを駆動する原動機の出力を手動で操作していた。
【０００６】
また、特公平６−９８１９７号公報に記載されたように、中継水制御バルブをポンプの入口付近に設け、ポンプの入口圧力を自動的に調節する方法も知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
弁の操作や原動機の出力調節を手動で行う方式では、操作の遅れや間違いが生じて上述した事故が絶えない状況にある。まして、ポンプ相互の距離や高低差がある条件下では情報伝達の困難さが加わり、上記のような事故の頻度は倍加される。
【０００８】
また、このような手動操作による弊害を防止するため、特公平６−９８１９７のような自動操作装置が提案されているが、この方式によれば、下流側ポンプが放水しているときには入口圧力を自動的に調整できる。しかし、上流側ポンプを駆動させたまま下流側ポンプや放水ホース先端の放水弁を遮断して放水を停止した場合には、圧力調節弁の上流側にかかる圧力が上がり、圧力調節弁を押し開くので、上流側ポンプの高い圧力が下流側ポンプの入口に作用し、締め切り運転によりただでさえ高圧になっている下流側ポンプの圧力がさらに高くなり、ポンプやホースを破損するという重大な欠点がある。
【０００９】
そこで本発明は、複数台のポンプを直列に接続した場合において、放水中及び下流側ポンプや放水ホース先端の放水弁を遮断して放水を停止させたときに、上流側ポンプの圧力が下流側ポンプに作用することを防止し、下流側ポンプやホースに大きな圧力が作用して破損することや消火作業者が放水の反動力で振り回されてけがをすることを防止できるポンプの入口減圧弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上流側ポンプの出口側に給水管を介して接続される流入口が一端に形成されて他端側に下流側ポンプの入口側に接続される流出口が形成され、前記流出口には前記下流側ポンプの入口に接続するためのネジが形成され、前記流入口と前記流出口との間に流路が形成された減圧弁ケースと、この減圧弁ケース内に設けられて流路の流軸方向に沿って摺動自在な可動軸と、この可動軸の上流側端部に固定された第１受圧部材と、前記減圧弁ケース内に位置固定されて前記第１受圧部材を囲む内部壁と、この内部壁の内側において前記第１受圧部材により仕切られた第１空間と第２空間と、前記可動軸の下流側端部に固定された弁体と、前記流路の内周面に形成されて前記可動軸が上流側へ所定位置まで摺動したときに前記弁体が着座する弁座と、前記可動軸に固定されて前記弁座より上流側に位置する第２受圧部材と、前記第１空間と大気中とを連通する第１連通路と、前記第２空間と前記流路の前記弁座より下流側部分とを連通する第２連通路と、前記減圧ケースの外部に設けられたハンドルとを設けた。
【００１１】
従って、複数台のポンプを直列に接続し、各下流側ポンプの入口側に入口減圧弁を設置して放水作業を行うと、上流側ポンプから送られた水は減圧弁ケース内の流路を通り、下流側ポンプの入口に流入する。このとき、流路における弁座の下流側部分と第２空間とが第２連通路を介して連通され、この第２空間の圧力は第１連通路を介して大気中に連通している第１空間の圧力と等しくなるように自動調整されているので、上流側ポンプの圧力が第１空間の圧力より高くなると、その圧力が第２空間に作用して第１受圧部材と可動軸と弁体とが上流側へ一体に摺動し、弁体と弁座との間の隙間が小さくなり、下流側ポンプ側へ流れる水の量が少なくなって下流側ポンプの入口に作用する圧力が第１空間の圧力と同じ値になるまで下降する。
【００１２】
一方、下流側ポンプの入口側の圧力が第１空間の圧力より低くなったときは、第１受圧部材と可動軸と弁体とが一体に下流側へ摺動し、弁体と弁座との間の隙間が大きくなり、下流側ポンプ側へ流れる水の量が増えて下流側ポンプの入口に作用する圧力が第１空間の圧力と同じ値になるまで上昇する。このようにして、入口減圧弁を設けることにより、放水作業中に上流側ポンプの圧力が変動しても、下流側ポンプの入口の圧力が第１空間の圧力と同じに維持される。
【００１３】
また、上流側ポンプを駆動させたまま下流側ポンプや放水ホース先端の放水弁を閉じて放水を停止したときは、上流側ポンプからの圧力が弁体と第２受圧部材とに作用して相殺され、この上流側ポンプからの圧力によっては第１受圧部材と可動軸と弁体とは摺動しない。一方、放水を停止したとき、下流側ポンプの高圧部から洩れた第１空間の圧力より高い圧力が弁座の下流側部分に作用し、その圧力が第２連通路を介して第２空間に作用し、第１受圧部材と可動軸と弁体とが上流側に一体に摺動して弁体が弁座に着座する。従って、上流側ポンプを駆動させたまま下流側ポンプや放水ホース先端の放水弁を閉じて放水を停止したときには、上流側ポンプの圧力が下流側ポンプや放水ホース先端などに作用せず、下流側ポンプや放水ホース先端などで異常に高い圧力が作用することがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は、水源１から離れた火災現場に放水するために３台のポンプ（第１ポンプ２，第２ポンプ３、第３ポンプ４）を直列に接続した状態である。第１ポンプ２の入口側には吸水管５が接続され、第１ポンプ２の吐出側と第２ポンプ３の入口側との間には中継ホース６が接続され、第２ポンプ３の吐出側と第３ポンプ４の入口側との間には中継ホース７が接続され、第３ポンプ４の吐出側には放水ホース８が接続されている。前記各ポンプ２〜４の吐出側にはそれぞれ開閉調節自在な放水弁２ａ，３ａ，４ａが設けられ、前記放水ホース８の先端部にも放水弁９が設けられている。
【００１５】
前記第２ポンプ３の入口側には入口減圧弁１０が接続され、前記第３ポンプ４の入口側には入口減圧弁１１が接続されている。これらの入口減圧弁１０，１１は同じ構造であり、その構造を図１に基づいて説明する。これらの入口減圧弁１０，１１は、一端に流入口１２が形成され、他端に流出口１３が形成され、流入口１２と流出口１３との間に流路１４が形成された減圧弁ケース１５を有している。この減圧弁ケース１５は、それぞれ筒状形状をなす第１ケース１５ａと第２ケース１５ｂとを複数個のボルト１６で連結することにより形成されている。第１ケース１５ａには、中継ホース６を接続するためのＯリング１７とホース接続金具１８とが取付けられている。第２ケース１５ｂの内周面には、入口減圧弁１０，１１を第２ポンプ３又は第３ポンプ４の入口に接続するためのネジ１９が形成され、さらに、この接続時に気密性を確保するためのガスケット２０が取付けられている。また、第２ケース１５ｂの外周部には、入口減圧弁１０，１１を第２ポンプ３又は第３ポンプ４の入口に接続する際に操作するとともに携帯時の把手を兼用するハンドル１５ｃが一体に形成されている。
【００１６】
前記減圧弁ケース１５内には、流路１４の流軸方向に沿って摺動自在に可動軸である減圧弁軸２１が設けられている。この減圧弁軸２１の上流側端部には第１受圧部材である可撓性を有するダイヤフラム２２の内周側端部が固定され、ダイヤフラム２２の外周側端部は前記第１ケース１５ａと第２ケース１５ｂとにより挾持されている。また、前記減圧弁ケース１５内には、前記減圧弁軸２１の上流側端部と前記ダイヤフラム２２とを囲む内部壁２３が位置固定に設けられおり、この内部壁２３内は、前記ダイヤフラム２２によって第１空間２４と第２空間２５とに仕切られている。
【００１７】
前記減圧弁軸２１の下流側端部には弁体である減圧弁体２６が固定されている。前記第２ケース１５ｂの内周面には前記減圧弁軸２１が上流側へ所定位置まで摺動したときに前記減圧弁体２６が着座する弁座である減圧弁座２７が形成されている。前記減圧弁軸２１における前記減圧弁体２６と前記ダイヤフラム２２との間には、前記減圧弁座２７より上流側に位置する第２受圧部材である受圧ピストン２８が一体に形成されている。この受圧ピストン２８の径は、前記減圧弁座２７と同径に形成されている。また、前記内部壁２３には案内穴２９が形成され、この案内穴２９内に前記受圧ピストン２８の外周が摺動自在に嵌合されている。受圧ピストン２８の外周面にはＯリング３０が取付けられている。
【００１８】
前記第１空間２４は、前記減圧弁ケース１５に形成された第１連通路３１により大気中に連通されている。前記第２空間２５は、前記減圧弁ケース１５に形成された第２連通路３２により前記流路１４における前記減圧弁座２７より下流側部分に連通されている。
【００１９】
このような構成において、図２に示すように３台のポンプ２〜４を直列に接続し、各ポンプ２〜４を駆動させるとともに放水弁２ａ〜４ａ，９を開くことにより、水源１から吸い上げられた水が中継ホース６，７と放水ホース８、及び、各ポンプ２〜４と入口減圧弁１０，１１とを経て放水ホース８の先端部から放水される。
【００２０】
ここで、入口減圧弁１０，１１の作用について説明する。なお、入口減圧弁１０，１１の作用は同じであるので、一方の入口減圧弁１０の作用について説明する。
【００２１】
まず、放水作業中の作用について説明する。第１ポンプ２の駆動により水源から吸い上げられた水は、入口減圧弁１０の流路１４を経て第２ポンプ３内に流入する。このとき、第１ポンプ２の駆動により発生した圧力が流路１４と第２連通路３２とを通って第２空間２５に作用する。ここで、第１空間２４には大気圧が作用しており、第１ポンプ２の駆動により発生した圧力が大気圧より大きい場合には、減圧弁軸２１がダイヤフラム２２と減圧弁体２６と共に上流側へ摺動し、減圧弁体２６が減圧弁座２７に近づく。そして、減圧弁体２６と減圧弁座２７との間の隙間が小さくなって第２ポンプ３側へ流れる水の量が減り、減圧弁座２７の下流側に作用する圧力が次第に下降し、この圧力が第１空間２４に作用している大気圧と同じになる位置まで減圧弁軸２１などが摺動すると、その位置で停止する。
【００２２】
一方、第１ポンプ２からの給水量低下などにより減圧弁座２７の下流側や第２ポンプ３の入口側の圧力が大気圧より低くなったときは、第２空間２５の圧力も大気圧より低くなるので、減圧弁軸２１がダイヤフラム２２や減圧弁体２６と共に下流側へ摺動し、減圧弁体２６と減圧弁座２７との間の隙間が大きくなる。そして、減圧弁体２６と減圧弁座２７との間の隙間が大きくなって第２ポンプ３側へ流れる水の量が増え、減圧弁座２７の下流側や第２ポンプ３の入口に作用する圧力が次第に上昇し、この圧力が第１空間２４に作用している大気圧と同じになる位置まで減圧弁軸２１などが摺動し、その位置で停止する。このようにして、第２ポンプ３の入口側に入口減圧弁１０を設けることにより、放水作業中に第１ポンプ２の圧力が変動しても、第２ポンプ３の入口の圧力を大気圧と同じに維持することができる。
【００２３】
第３ポンプ４においても、その入口には入口減圧弁１１が接続されているため、第３ポンプ４の入口の圧力を大気圧と同じに維持することができる。従って、図２に示したように多数のポンプ２，３，４を直列に接続して放水作業を行っても、各下流側ポンプ３，４の入口の圧力を大気圧と同じに維持することができ、下流側ポンプ３，４に作用する圧力が異常に高くなるということを防止でき、消火作業者が放水の反動力で振り回されてけがをするということを防止できる。放水ホース８の先端部からは、第３ポンプ４で加圧された水が高圧状態で放水される。
【００２４】
つぎに、放水作業中に第２ポンプ３の放水弁３ａを閉じた場合における入口減圧弁１０の作用について説明する。第１ポンプ２の圧力は入口減圧弁１０内に入り、減圧弁体２６を下流側へ押して減圧弁座２７との間の隙間を大きくするように作用するが、この圧力は受圧ピストン２８を上流側へ押して減圧弁体２６と減圧弁座２７との隙間を小さくする向きにも作用する。従って、両方の力が相殺されてゼロになり、入口減圧弁１０に作用する第１ポンプ２からの圧力は無視できるようになる。
【００２５】
一方、放水弁３ａを閉じたまま第２ポンプ３の駆動を続行すると、第２ポンプ３内の高圧部から第２ポンプ３の入口側へ大気圧より高い圧力が洩れ、第２ポンプ３の入口側や減圧弁座２７の下流側、さらには、第２連通路３２で連通された第２空間２５の圧力が大気圧より高くなる。そして、この圧力の作用により減圧弁体２６が減圧弁軸２１やダイヤフラム２２と共に上流側へ摺動して減圧弁座２７に着座し、流路１４が遮断される。このため、第１ポンプ２の圧力は第２ポンプ３の入口に作用しなくなり、この第２ポンプ３に異常に高い圧力が作用して第２ポンプ３が破損するということが防止される。
【００２６】
放水作業中に放水ホース８先端の放水弁９を閉じて放水を停止したときにも、上流側のポンプ２，３の圧力が下流側のポンプ３，４や放水ホース８先端などに作用せず、下流側のポンプ３，４や放水ホース８先端などに異常に高い圧力が作用してポンプ３，４や放水ホース８が破損するということが防止される。
【００２７】
ここで、入口減圧弁１０，１１の構成部品は、全て流路１４内に直線的に配置したので、入口減圧弁１０，１１内を流れる水の流軸も直線的になり、流路抵抗が少なくなって効率的な送水ができる。
【００２８】
また、入口減圧弁１０，１１は中継ホース６，７やポンプ３，４に対して簡単に着脱できるので、各ポンプ２〜４を直列に接続せずに単独で使用する場合には、入口減圧弁１０，１１を簡単に取外すことができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、第１受圧部材としてダイヤフラム２２を用い、第２受圧部材として受圧ピストン２８を用いた場合を例に挙げて説明したが、これらの受圧部材はダイヤフラムと受圧ピストンとのいずれでもよく、さらには、他の構造の受圧部材であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、直列に接続したポンプの下流側ポンプの入口側に入口減圧弁を接続することにより、放水中には下流側ポンプの入口側の圧力を第１空間の圧力と同じ圧力に維持することができ、従って、下流側ポンプに異常に高い圧力が作用したためにこの下流側ポンプや下流側ポンプに接続されているホースの破損事故を防止でき、また、消火作業者が放水の反動力で振り回されてけがをすることを防止できる。さらに、放水作業中に下流側ポンプや放水ホース先端の放水弁を閉じて放水を停止したときは、入口減圧弁によって上流側ポンプの圧力が下流側ポンプに作用することを防止でき、放水停止時に下流側ポンプや放水ホース先端などに異常に高い圧力が作用することが原因となる破損事故を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断正面図である。
【図２】消火作業時における複数台のポンプの直列接続状態を示す説明図である。
【符号の説明】
３，４  ポンプ
１４      流路
１５      減圧弁ケース
２１      可動軸
２２      第１受圧部材
２３      内部壁
２４      第１空間
２５      第２空間
２６      弁体
２７      弁座
２８      第２受圧部材
３１      第１連通路
３２      第２連通路
【図１】
0003686492.tif 000002
【図２】
0003686492.tif 000003