(57)【要約】【課題】消火用流体吐出ポンプに送られる消火用流体の圧力を適正に制御できる圧力制御弁を提供する。【解決手段】ピストンバルブ１２の移動に応じバルブボディ１１内周とピストンバルブ１２外周との間の環状空間１８の容積が変化し、環状空間１８内のバネ１９が弾性変形する。バネ１９によりピストンバルブ１２を流体通路１７の流路面積増大方向に向かわせる弾力が作用される。ピストンバルブ１２においては、流体入口１３側の消火用流体圧力を受ける第１受圧面２１の面積よりも、流体出口１４側の消火用流体圧力を受ける第２受圧面２２の面積が大きい。オイルタンク５１のオイル貯留空間５０は環状空間１８に通じ、オイル貯留空間５０に導入されるオイルが環状空間１８に充填される。【選択図】図３
2004261509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消火用流体供給源に接続される流体入口と消火用流体吐出ポンプに接続される流体出口とを有するバルブボディと、
前記バルブボディに往復移動可能に挿入されるピストンバルブと、
前記流体入口と前記流体出口との間において前記ピストンバルブの移動に応じて流路面積が変化する流体通路と、
前記バルブボディの内周と前記ピストンバルブの外周との間に、前記ピストンバルブの移動に応じて容積変化するように形成された環状空間と、
前記環状空間に前記ピストンバルブの移動に伴い弾性変形するように配置されるバネとを備え、
前記ピストンバルブは、前記流体入口側における消火用流体の圧力を受ける第１受圧面と、前記流体出口側における消火用流体の圧力を受ける第２受圧面とを有し、
前記第２受圧面の面積は前記第１受圧面の面積よりも大きくされ、
前記バネにより、前記ピストンバルブを前記流路面積の増大方向に向かわせる弾力が作用され、
前記流体出口における消火用流体の圧力は、前記ピストンバルブの前記流路面積の減少方向に向かう移動により低減され、前記流路面積の増大方向に向かう移動により増大される圧力制御弁において、
前記環状空間に通じるオイル貯留空間を有するオイルタンクが設けられ、
前記オイル貯留空間に導入されるオイルが前記環状空間に充填されることを特徴とする消火用流体の圧力制御弁。
【請求項２】
前記オイル貯留空間に貯留されるオイルの液面は前記環状空間の上方に位置される請求項１に記載の消火用流体の圧力制御弁。
【請求項３】
前記環状空間の容積は、前記ピストンバルブの前記流路面積の減少方向に向かう移動により低減され、前記流路面積の増大方向に向かう移動により増大され、
前記オイルタンク内にピストンが前記環状空間の容積変化に応じて往復移動可能に挿入され、
前記ピストンにより前記オイル貯留空間に貯留されるオイルを前記環状空間に向かい押し出す弾力を付与する第２バネが設けられている請求項１に記載の消火用流体の圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消防自動車等に搭載したポンプに消火栓や他の消防自動車等から供給される消火用流体の圧力を調節するための圧力制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消火用流体吐出ポンプに供給される消火用流体の圧力が過大であったり急激に変動すると、その圧力の作用を受ける機器が破損したり、放水銃を持つ消防隊員に作用する力が急変したり、消火対象に正確に放水できないといったおそれがある。
【０００３】
そのような問題に対処するため、消火用流体吐出ポンプに供給される消火用流体の圧力制御弁が提案されている（特許文献１）。その圧力制御弁は、消火用流体供給源に接続される流体入口と消火用流体吐出ポンプに接続される流体出口を有するバルブボディと、そのバルブボディに往復移動可能に挿入されるピストンバルブと、その流体入口と流体出口との間においてピストンバルブの移動に応じて流路面積が変化する流体通路と、そのバルブボディの内周とピストンバルブの外周との間にピストンバルブの移動に応じて容積変化するように形成される環状空間と、その環状空間にピストンバルブの移動に伴い弾性変形するように配置されるバネとを備える。そのピストンバルブは、流体入口側における消火用流体の圧力を受ける第１受圧面と、流体出口側における消火用流体の圧力を受ける第２受圧面とを有し、その第２受圧面の面積は第１受圧面の面積よりも大きくされる。そのバネにより、そのピストンバルブを前記流路面積の増大方向に向かわせる弾力が作用される。その流体出口における消火用流体の圧力は、ピストンバルブの前記流路面積の減少方向に向かう移動により低減され、前記流路面積の増大方向に向かう移動により増大される。これにより、消火用流体供給源から供給される消火用流体の圧力が過大であったり急激に変動した場合に、バルブボディの流体出口から流出する消火用流体の圧力を適正範囲に維持することが図られている。
【０００４】
【特許文献１】
実登第２５２１２２３号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の圧力制御弁においては、ピストンバルブの移動に伴うバネの弾性変形が、バルブボディとピストンバルブとの間の摩擦、バネとバルブボディの内周との間の摩擦、バネとピストンバルブの外周との間の摩擦により阻害され、それにより消火用流体の圧力の適正な制御が阻害されるという問題がある。その問題は、バネ、バルブボディ、ピストンバルブの汚れや錆等によって助長される。
【０００６】
さらに、上記従来の圧力制御弁においては、バルブボディの内部における流体通路の構成部材の位置を可変とすることで、消火用流体の流体出口における圧力を調節している。しかし、バルブボディは消火用流体の配管設備に組み込まれることから、そのような微調節のための作業は面倒なものであった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのできる消火用流体の圧力制御弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、消火用流体供給源に接続される流体入口と消火用流体吐出ポンプに接続される流体出口とを有するバルブボディと、前記バルブボディに往復移動可能に挿入されるピストンバルブと、前記流体入口と前記流体出口との間において前記ピストンバルブの移動に応じて流路面積が変化する流体通路と、前記バルブボディの内周と前記ピストンバルブの外周との間に、前記ピストンバルブの移動に応じて容積変化するように形成された環状空間と、前記環状空間に前記ピストンバルブの移動に伴い弾性変形するように配置されるバネとを備え、前記ピストンバルブは、前記流体入口側における消火用流体の圧力を受ける第１受圧面と、前記流体出口側における消火用流体の圧力を受ける第２受圧面とを有し、前記第２受圧面の面積は前記第１受圧面の面積よりも大きくされ、前記バネにより、前記ピストンバルブを前記流路面積の増大方向に向かわせる弾力が作用され、前記流体出口における消火用流体の圧力は、前記ピストンバルブの前記流路面積の減少方向に向かう移動により低減され、前記流路面積の増大方向に向かう移動により増大される圧力制御弁において、前記環状空間に通じるオイル貯留空間を有するオイルタンクが設けられ、前記オイル貯留空間に導入されるオイルが前記環状空間に充填されることを特徴とする。
本発明によれば、環状空間に充填されるオイルにより、バルブボディとピストンバルブとの間の摩擦、バネとバルブボディの内周との間の摩擦、バネとピストンバルブの外周との間の摩擦を低減し、また、バネ、バルブボディ、ピストンバルブの汚れや錆等を防止できる。これにより、ピストンバルブの移動に伴うバネの弾性変形が阻害されるのを防止し、消火用流体の圧力の適正な制御ができる。
【０００９】
前記オイル貯留空間に貯留されるオイルの液面は前記環状空間の上方に位置されるのが好ましい。これにより、環状空間の容積がピストンバルブの移動により変動しても、常に環状空間を確実にオイルにより満たすことができる。
【００１０】
前記環状空間の容積は、前記ピストンバルブの前記流路面積の減少方向に向かう移動により低減され、前記流路面積の増大方向に向かう移動により増大され、前記オイルタンク内にピストンが前記環状空間の容積変化に応じて往復移動可能に挿入され、前記ピストンにより前記オイル貯留空間に貯留されるオイルを前記環状空間に向かい押し出す弾力を付与する第２バネが設けられているのが好ましい。
これにより、ピストンバルブにバネの弾力だけでなく第２バネの弾力も作用するので、第２バネの弾力に応じてピストンバルブの位置を調節し、消火用流体の流体出口における圧力を調節できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示す消防自動車１は、車輪２により支持される車体３に内蔵される消火用水吐出用ポンプ４を備える。そのポンプ４の吸引側に接続された配管５が、車体３の側面に設けられた開閉コック６と自然給水口７とに接続される。配管５は開閉コック６に消火用流体の圧力制御弁１０を介して接続される。開閉コック６により開閉される吸入口６ａに、他の消防自動車や消火栓等の消火用流体供給源から送られる有圧（大気圧を超える）の消火用水を搬送するホースが接続される。自然給水口７に消防自動車１の側面に保持される自然給水用給水ホース８の一端が接続される。自然給水用給水ホース８の他端は池や河川等の大気圧の消火用水に漬浸される。ポンプ４から吐出される消火用水は、配管設備（図示省略）を介して他の消防自動車や放水銃等に送り出される。なお、消防自動車は化学薬剤タンクを搭載し、ポンプから吐出される消火用水を化学薬剤と混合し、消火用流体として化学薬剤と水の混合液を送り出すものであってもよい。また、消火流体として化学薬剤と水の混合液が吸入口６ａを介してポンプ４に吸引されてもよい。
【００１２】
図３に示すように、圧力制御弁１０は円筒状のバルブボディ１１と、バルブボディ１１に同軸状に挿入されると共に軸方向往復移動可能な円筒状のピストンバルブ１２とを備える。
【００１３】
バルブボディ１１は、筒状の第１〜第３部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有し、第１部材１１ａの一端内周に第２部材１１ｂの一端外周がシールリング１１ｄを介してねじ合わされ、第２部材１１ｂの他端外周がシールリング１１ｅを介して第３部材１１ｃの一端内周にねじ合わされている。第１部材１１ａにドレン配管接続口１１ｆと吸入側開閉コック６との連結用ボルトがねじ合わされるネジ孔１１ｇが形成され、第３部材１１ｃに配管５との連結用ボルトがねじ合わされるネジ孔１１ｈが形成されている。バルブボディ１１の一端は消火用流体供給源に接続される流体入口１３とされ、他端はポンプ４に接続される流体出口１４とされている。図において矢印で示すように、流体入口１３からバルブボディ１１に流入した消火用流体は、ピストンバルブ１２の内方を通過して流体出口１４から流出する。
【００１４】
ピストンバルブ１２はバルブボディ１１にシールリング１６ａ、１６ｂを介して嵌め合わされている。ピストンバルブ１２は流体出口１４側の端部近傍において外方に向かい張り出すフランジ部１２ａを有する。
【００１５】
ピストンバルブ１２における流体入口１３側の端面により、流体入口１３における消火用流体の圧力を受ける第１受圧面２１が構成されている。ピストンバルブ１２における流体出口１４側の端面１２′と、フランジ部１２ａの流体出口１４側の端面１２ａ″とで、流体出口１４における消火用流体の圧力を受ける第２受圧面２２が構成されている。第２受圧面２２の面積は第１受圧面２１の面積よりも大きくされている。なお、バルブボディ１１を構成する第３部材１１ｃの内周１１ｃ′とピストンバルブ１２の外周との間には隙間が設けられることで、フランジ部１２ａの流体出口１４側の端面１２ａ″に流体出口１４における消火用流体の圧力が作用する。
【００１６】
流体入口１３と流体出口１４との間においてピストンバルブ１２の移動に応じて流路面積が変化する流体通路１７が形成されている。すなわち、バルブボディ１１の内周にナット３１が連結プレート３２を介して同心状に固定され、そのナット３１にねじ合わされるネジシャフト３３にコントロール部材３４が取り付けられている。コントロール部材３４はバルブボディ１１と同心の２つの円錐台の大径端同士を接合した形状を有し、第１受圧面２１に対向する位置に配置されている。コントロール部材３４と第１受圧面２１との間が流体通路１７とされている。
【００１７】
流体出口１４における消火用流体の圧力は、ピストンバルブ１２の流体入口１３に向かう方向の移動により流体通路１７の流路面積が減少することで低減され、流体出口１４に向かう方向の移動によりその流路面積が増加することで増大される。
【００１８】
バルブボディ１１の内周とピストンバルブ１２の外周との間に油密状の環状空間１８が形成されている。バルブボディ１１の内周に周溝１１ｉが形成され、ピストンバルブ１２の外周と周溝１１ｉの内周と周溝１１ｉの流体入口１３側の端面１１ｉ′とフランジ部１２ａの流体入口１３側の端面１２ａ′とで囲まれる空間が環状空間１８とされている。これにより、ピストンバルブ１２の移動に応じて環状空間１８の容積が変化する。環状空間１８の容積は、ピストンバルブ１２の流体入口１３に向かう方向の移動、すなわち前記流路面積の減少方向に向かう移動により低減され、流体出口１４に向かう方向の移動、すなわち前記流路面積の増大方向に向かう移動により増大される。なお、周溝１１ｉの流体入口１３側の端面１１ｉ″にフランジ部１２ａが接することで、ピストンバルブ１２の流体出口１４側への抜けが防止されている。
【００１９】
環状空間１８に圧縮コイルバネ１９が配置されている。バネ１９は周溝１１ｉの流体入口１３側の端面１１ｉ′とフランジ部１２ａの流体入口１３側の端面１２ａ′とに挟まれる。これにより、バネ１９はピストンバルブ１２の移動に伴い弾性変形する。また、バネ１９により、ピストンバルブ１２を前記流路面積の増大方向に向かわせる弾力が作用される。
【００２０】
環状空間１８に通じるオイル貯留空間５０を有するオイルタンク５１が設けられている。すなわち、バルブボディ１１に環状空間１８に通じる接続口１１ｊが設けられ、接続口１１ｊに接続されるフレキシブルチューブ４３を介して環状空間１８とオイル貯留空間５０が連絡される。オイル貯留空間５０に導入されるオイルが環状空間１８に充填される。
【００２１】
図４に示すように、オイルタンク５１は、軸心方向を上下方向として消防自動車１に取り付けられる円筒状のシリンダ５２と、シリンダ５２の上端開口を覆う上部キャップ５３と、シリンダ５２の下端開口をオイルシールを介して覆う下部キャップ５４とを有する。上部キャップ５３に空気抜き孔５３ａが形成され、下部キャップ５４に形成された接続口５４ａにフレキシブルチューブ４３が接続される。オイルタンク５１にピストン５５がオイルシール５６を介して同軸状挿入され、シリンダ５２の軸方向に往復移動可能とされ、ピストン５５とオイルタンク５１の内面とで囲まれる空間が油密状のオイル貯留空間５０とされている。環状空間１８の容積変化に応じてオイル貯留空間５０に貯留されるオイル量が変動することで、ピストン５５は往復移動する。ピストン５５によりオイル貯留空間５０に貯留されるオイルを環状空間１８に向かい押し出す弾力を付与する第２バネ５７が設けられている。第２バネ５７は圧縮コイルバネとされ、ピストン５５と上部キャップ５３とで挟まれることで弾性変形している。第２バネ５７の弾力の作用がなくてもオイル貯留空間５０に導入されるオイルにより環状空間１８が満たされるように、オイル貯留空間５０に貯留されるオイルの液面は環状空間１８の上方に位置される。
【００２２】
上記圧力制御弁１０においては、消火用流体供給源から供給される消火用流体の圧力が過大であったり急激に変動しても、第１受圧面２１と第２受圧面２２とに作用する消火用流体の圧力とバネ１９の弾力とがバランスするようにピストンバルブ１２が移動することで、流体出口１４から流出する消火用流体の圧力を適正範囲に維持することができる。例えば、放水量が１５００Ｌ／ｍｉｎ程度までであれば、消火用流体供給源から供給される消火用流体の圧力が０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度である場合に、流体出口１４から流出する消火用流体の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．３５ＭＰａ程度に維持でき、また、放水量が２０００Ｌ／ｍｉｎ程度までであれば、消火用流体供給源から供給される消火用流体の圧力が０．２ＭＰａ〜１．５ＭＰａ程度である場合に、流体出口１４から流出する消火用流体の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．５５ＭＰａ程度に維持できる。なお、ナット３１に対するネジシャフト３３のねじ込み量を変化させてコントロール部材３４を可変とすることで、流体通路１７の流路面積を変更し、消火用流体の流体出口１４における圧力を調節することが可能とされている。
【００２３】
上記圧力制御弁１０によれば、環状空間１８に充填されるオイルにより、バルブボディ１１とピストンバルブ１２との間の摩擦、バネ１９とバルブボディ１１の内周との間の摩擦、バネ１９とピストンバルブ１２の外周との間の摩擦を低減し、また、バネ１９、バルブボディ１１、ピストンバルブ１２の汚れや錆等を防止できる。これにより、ピストンバルブ１２の移動に伴うバネ１９の弾性変形が阻害されるのを防止し、消火用流体の圧力の適正な制御ができる。さらに、オイル貯留空間５０に貯留されるオイルの液面は環状空間１８の上方に位置されるので、環状空間１８の容積がピストンバルブ１２の移動により変動しても、常に環状空間１８をオイルにより満たすことができる。また、ピストンバルブ１２にバネ１９の弾力だけでなく第２バネ５７の弾力も作用するので、第２バネ５７の弾力に応じてピストンバルブ１２の位置を調節し、消火用流体の流体出口１４における圧力を調節できる。例えば、オイル貯留空間５０に貯留されるオイル量を変化させることで第２バネ５７の弾力を変化させ、消火用流体の流体出口１４における圧力を調節できる。
【００２４】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば図５の第１変形例に示すように、オイルタンク５１の内部において上記実施形態におけるピストン５５や第２バネ５７をなくし、また、オイル貯留空間５０の内圧変動の防止とオイル貯留空間５０への塵埃侵入防止のため、互いに並列配置されるチェック弁６０ａ、６０ｂとフィルター６０ｃとで構成される公知のフィルター付ブリーザ６０をオイルタンク５１に取り付けてもよい。さらに、図６の第２変形例のオイルタンク５１においては、上記実施形態におけるピストン５５や第２バネ５７がなくされ、筒状ねじ部材４３′の一端がオイルタンク５１に溶接されたナット６１にねじ合わされ、その筒状雄ねじ部材４３′の他端がバルブボディ１１における接続口１１ｊにねじ合わされ、フレキシブルチューブ４３に代えてナット６１と筒状雄ねじ部材４３′の内周孔を介してオイル貯留空間５０が環状空間１８に通じるものとされ、オイル供給口５１ｃからオイル貯留空間５０に導入されるオイルが環状空間１８に充填され、そのオイル供給口５１ｃはレベルゲージ付のキャップ（図示省略）をねじ合わせることで閉鎖可能とされている。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の圧力制御弁によれば、消火用流体の圧力を適正に制御でき、さらに、その圧力の調節作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の圧力制御弁の配置説明用側面図
【図２】本発明の実施形態の圧力制御弁の配置説明用平面図
【図３】本発明の実施形態の圧力制御弁の半部破断側面図
【図４】本発明の実施形態の圧力制御弁のオイルタンクの半部破断側面図
【図５】本発明の第１変形例の圧力制御弁のオイルタンクの部分破断側面図
【図６】本発明の第２変形例の圧力制御弁のオイルタンクの部分破断側面図
【符号の説明】
４  消火用流体吐出ポンプ
１０  圧力制御弁
１１  バルブボディ
１２  ピストンバルブ
１３  流体入口
１４  流体出口
１７  流体通路
１８  環状空間
１９  バネ
２１  第１受圧面
２２  第２受圧面
５０  オイル貯留空間
５１  オイルタンク
５５  ピストン
５７  第２バネ
【図１】
2004261509.tif 000003
【図２】
2004261509.tif 000004
【図３】
2004261509.tif 000005
【図４】
2004261509.tif 000006
【図５】
2004261509.tif 000007
【図６】
2004261509.tif 000008