(57)【要約】【課題】構造が簡単で、作動不良を起こすことなく円滑に開閉作動させることができるとともに、各部品の耐久性の向上を図ることのできる二段式開閉弁を提供する。【解決手段】作動機構１０は、主弁５に摺動自在に貫通され主弁５に当接する当接部２７ｂを有するとともに、副弁６を保持した状態で貫通され、流入室２と流出室３とに亘って配置された作動ロッド２０と、流出室２に設けられるとともに、作動ロッド２０の一端が連結され、流入室２（一次側）から導入される流体により流出室３に連通されたガイド部材３１により案内されながら作動ロッド２０を軸方向に移動させる移動体３０と、流入室２に設けられ、副弁６を閉塞方向に付勢する付勢部材４０とを備えてなり、流入室２（一次側）から導入される流体により移動体３０を作動ロッド２０とともに移動させ、作動ロッド２０により副弁６及び主弁５を開放方向に案内しながら開放させるように構成されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入室と流出室とを隔離する隔壁に主弁及び副弁が設けられ、流入室を含む一次側からの流体の流入を利用して作動機構により副弁と主弁を順次開放させるように構成された二段式開閉弁において、
前記作動機構は、
前記主弁に摺動自在に貫通され該主弁に当接する当接部を有するとともに、前記副弁を保持した状態で貫通され、前記流入室と流出室とに亘って配置された作動ロッドと、
前記流出室に設けられるとともに、作動ロッドの一端が連結され、流入室を含む一次側から導入される流体により上記流出室に連通されたガイド部材により案内されながら当該作動ロッドを軸方向に移動させる移動体と、
前記流入室に設けられ、副弁を閉塞方向に付勢する付勢部材と、
を備えてなり、
流入室を含む一次側から導入される流体により移動体を作動ロッドとともに移動させ、該作動ロッドにより副弁及び主弁を開放方向に案内しながら開放させるように構成されたことを特徴とする二段式開閉弁。
【請求項２】
前記作動ロッドに対する副弁及び主弁の回転を防止する回転防止手段が設けられたことを特徴とする請求項１記載の二段式開閉弁。
【請求項３】
前記回転防止手段は、貫通部分の断面形状が円形でない形状に形成されてなることを特徴とする請求項２記載の二段式開閉弁。
【請求項４】
前記作動ロッドは、流出室側で分割可能に構成されてなることを特徴とする請求項１、２又は３記載の二段式開閉弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流入を利用して開放する副弁及び主弁とを備えた二段式開閉弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流入室と流出室とを隔離する隔壁に設けられた主弁及び副弁を、流入室を含む一次側からの流体の流入を利用して作動機構により順次開放させるようにした二段式開閉弁が種々提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の二段式開閉弁では、作動機構として、流入室（一次側）に供給した流体をシリンダ内のピストンへ導入し、このシリンダ内におけるピストンの移動により副弁及び主弁を開閉させている。このようにピストンを移動させるためには、シリンダ内においてピストンで隔離された両室間で流体を給排するための機構が必要であった。また、この作動機構とは別に、副弁及び主弁を開閉方向に案内するためのガイドを設けていた。
【０００４】
このように作動機構を構成するとともに、ガイドを別個設けているため、構造が複雑になるとともに、この構造の複雑化が作動不良を起こす大きな要因になっていた。
【０００５】
また、副弁及び主弁を通じて流れる流体によってこれら副弁及び主弁などが回転する現象が生じ、これにより各部材に磨耗や欠損が生じて作動不良を起こすとともに、耐久性の低下を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構造が簡単で、作動不良を起こすことなく円滑に開閉作動させることができるとともに、各部品の耐久性の向上を図ることのできる二段式開閉弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の二段式開閉弁は、流入室と流出室とを隔離する隔壁に主弁及び副弁が設けられ、流入室を含む一次側からの流体の流入を利用して作動機構により副弁と主弁を順次開放させるように構成された二段式開閉弁において、前記作動機構は、前記主弁に摺動自在に貫通され該主弁に当接する当接部を有するとともに、前記副弁を保持した状態で貫通され、前記流入室と流出室とに亘って配置された作動ロッドと、前記流出室に設けられるとともに、作動ロッドの一端が連結され、流入室を含む一次側から導入される流体により上記流出室に連通されたガイド部材により案内されながら当該作動ロッドを軸方向に移動させる移動体と、前記流入室に設けられ、副弁を閉塞方向に付勢する付勢部材とを備えてなり、流入室を含む一次側から導入される流体により移動体を作動ロッドとともに移動させ、該作動ロッドにより副弁及び主弁を開放方向に案内しながら開放させるように構成されたものである。
【０００８】
請求項２に係る発明の二段式開閉弁は、前記作動ロッドに対する副弁及び主弁の回転を防止する回転防止手段が設けられたものである。
【０００９】
請求項３に係る発明の二段式開閉弁は、前記回転防止手段が、貫通部分の断面形状が円形でない形状に形成されてなるものである。
【００１０】
請求項４に係る発明の二段式開閉弁は、前記作動ロッドが、流出室側で分割可能に構成されてなるものである。
【００１１】
ここで、上述した断面形状が円形でない形状とは、楕円形、三角形、四角形、五角形以上の多角形を含む他、キーとキー溝のように凹凸状の形状も含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の二段式開閉弁の構成を示している。
【００１４】
図１において、１は弁本体となる弁箱であって、弁箱１内は流入室（一次側）２と流出室（二次側）３とに隔壁４、主弁５及び副弁６によって隔離されている。
【００１５】
具体的には、隔壁４の中間部に弁座７ａを備えた連通口７が形成されている。弁座７ａ上には主弁５が配置されるとともに、主弁５上に副弁６が配置され、主弁５及び副弁６により連通口７を閉塞している。
【００１６】
主弁５は、底面により弁座７ａを通じて連通口７を閉塞する大きさの円盤状に形成されており、その中心部寄りに図１及び図２に示すように複数（図示例では４個）の通孔８が設けられている。
【００１７】
副弁６は、下端に鍔を有するハット形の円筒状に形成されており、その底面で上記通孔８を閉塞するようにして主弁５上に当該主弁５と同軸心上に配置されている。
【００１８】
そして、このようにして配置された主弁５及び副弁６は、作動機構１０により開放されるように構成されている。
【００１９】
作動機構１０は、前記主弁５及び副弁６に貫通配置された作動ロッド２０と、前記流出室３に設けられ作動ロッド２０の一端が連結された移動体３０と、前記流入室２に設けられ副弁６を閉塞方向に付勢する付勢部材としてのスプリング４０とを備えている。
【００２０】
作動ロッド２０は、上下に分割可能な上ロッド２１と、下ロッド２５とで構成されている。
【００２１】
上ロッド２１は、図２に示すように、下端部２２が矩形状に、中間部２３が下端部２２よりも断面形状の大きな矩形状に、上端部２４が中間部２３よりも小さい円筒状の一体物に形成されている。
【００２２】
下端部２２は、前記主弁５の中心部に摺動自在に貫通配置されている。つまり、主弁５の通孔８よりも内側中心部には下端部２２に対応した矩形状の貫通孔５ａが形成されている。
【００２３】
中間部２３は、上端部２４の下部とともに前記副弁６の中心部に貫通配置されている。つまり、副弁６の中心部には中間部２３及び上端部２４に対応した矩形状と円筒形状の貫通孔６ａが形成されている。
【００２４】
このように下端部２２及び主弁５の貫通孔５ａ、並びに中間部２３及び副弁６の貫通孔６ａをそれぞれ矩形状に形成することで、上ロッド２１に対する主弁５及び副弁６の回転を防止する回転防止手段を構成している。
【００２５】
従って、上ロッド２１が図１の状態から軸方向上方に移動すると、下端部２２が主弁５を摺動しながら中間部２３により副弁６が上方に移動することになる。
【００２６】
下ロッド２５は、図２に示すように、下端部２６が矩形状に、上端部２７が下端部２６よりも大きい六角形状の一体物に形成されている。
【００２７】
下端部２６は、後述するガイド部材３１のガイド孔３５に摺動自在に挿入されており、その下端には移動体３０との連結用のネジ部２６ａが形成されている。
【００２８】
上端部２７は、その中心部に前記上ロッド２１の下端部２２が上方から挿入可能な矩形状の挿入口２７ａが形成されている。従って、挿入口２７ａに下端部２２を挿入配置することで、上ロッド２１と下ロッド２５とが図１に示すように同軸上にしかも両者が回り止めされた状態で連結されて作動ロッド２０を構成し、流入室２と流出室３とに亘って配置される。
【００２９】
また、上端部２７は、その上面が主弁５の底面と当接する当接部２７ｂになされており、図１のように作動ロッド２０を配置した状態では、当接部２７ｂが主弁５の底面と所定間隔を隔てて配置されている。
【００３０】
従って、下ロッド２５が図１の状態から上方軸方向に移動すると、所定長さ移動した後、主弁５の底面に当接部２７ｂが当接し、ここからさらに移動することで主弁５が上方に移動することになる。
【００３１】
前記移動体３０は、流出室３の底部に配設された円筒状のガイド部材３１内に摺動自在に配置されている。
【００３２】
ガイド部材３１は、底部が弁箱１に設けられた底蓋１ａにより閉塞され、上面開口３１ａには図２に示すように、その中心部に支持部材３２が上面周縁部から中心に向かって延設された複数の支持片３３によって支持されている。この支持部材３２の中心には、前記下ロッド２５の下端部２６が摺動自在な矩形状のガイド孔３５が形成されている。このように下端部２６及びガイド孔３５を矩形状にすることによってガイド部材３１に対する下ロッド２５（並び上ロッド２１）の回転を防止している。
【００３３】
前記移動体３０は、その中心部にガイド孔３５を挿通した下端部２６のネジ部２６ａが挿通可能な挿通孔３０ａが設けられている。従って、移動体３０の底面において挿通孔３０ａを挿通したネジ部２６ａにナット３６を螺入することによって、下ロッド２５の下端部２６と移動体３０とが一体的に固定される。
【００３４】
また、移動体３０には、適数個（図示では２個）のオリフィス３７が形成されている。このオリフィス３７は、後述するように上方に移動した移動体３０を下方に移動させる際に機能する。
【００３５】
一方、前記底蓋１ａの内面には、移動体３０と下ロッド２５とを連結したナット３６を逃がすザグリ１ｂが形成されており、このザグリ１ｂに流入室２（一次側）が導入路２ａを通じて連通されている。さらに、導入路２ａの途中には手動又は電動等で開閉する起動弁２ｂが設置されていて、この起動弁２ｂを開放することで、流入室２（一次側）に流入した流体の一部が導入路２ａを通じて移動体３０の底面に導入されることになる。なお、移動体３０の底面への流体の導入は、上述した流入室２からの他、この流入室２に接続された後述する一次側配管側から導入路を通じて行うようにしてもよい。
【００３６】
底蓋１ａは、ボルト・ナット１ｃなどの固定手段により弁箱１に着脱自在に取付けられている。
【００３７】
前記スプリング４０は、下端部が前記副弁６の外周面に嵌入されるとともに、上端部が上蓋１ｄに流入室２内へ下方に突出して設けられた支持部材４１の外周に嵌入されている。
【００３８】
この支持部材４１には開度調整部材５０が螺入されている。開度調整部材５０は、支持部材４１に対して螺入量が調整可能に構成されており、流入室２内において開度調整部材５０の下端位置を適宜に設定することで、開放方向に移動する副弁６が当接する当接位置を調整して副弁６及び主弁５の開度を調整するようにしている。
【００３９】
また、開度調整部材５０は、作動ロッド２０の上ロッド２１の上端部を摺動自在に挿入支持しており、後述する作動ロッド２０の軸方向上方への移動を案内する役目も果たしている。
【００４０】
前記上蓋１ｄは、流入室２の上部においてボルト・ナット１ｅなどの固定手段により弁箱１に着脱自在に取付けられている。
【００４１】
そして、このように構成された二段式開閉弁の流入室２側（一次側）は、一次側配管を通じてポンプ等の加圧送水装置に接続されており、また、流出室３側（二次側）は二次側配管を通じてスプリンクラーヘッドや放水銃などの適宜な放水手段に接続されている。
【００４２】
次に、このように構成された二段式開閉弁の開閉動作について説明する。
【００４３】
まず、図１に示すように副弁６及び主弁５が閉塞している状態で、流入室２内に水道水等の適宜に加圧された流体（加圧流体）を供給する。次に、導入路２ａに設置した起動弁２ｂを開放すると、流入室２（一次側）内に供給された流体の一部が導入路２ａを通じて移動体３０の底面に導入され、この作用で移動体３０をガイド部材３１に沿って上方に押し上げる。この移動体３０の上方への移動に伴って当該移動体３０に連結された作動ロッド２０もスプリング４０の付勢力に抗して同様に軸方向上方に移動する。
【００４４】
この作動ロッド２０の上方への移動により、上ロッド２１の下端部２２が主弁５の貫通孔５ａを摺動しながら、上ロッド２１の中間部２３に保持されている副弁６がまず上方（開放方向）に移動する。これにより主弁５は閉塞状態のままで副弁６のみが図３に示すように開放し、流入室２に供給された流体が主弁５と副弁６との間の隙間から通孔８を通じて流出室３に流入し、この流出室３を通じて流体の送給が開始される。
【００４５】
そして、移動体３０の上方への移動に伴いさらに作動ロッド２０が上方に移動すると、下ロッド２５の上端部２７の当接部２７ｂが主弁５の底面中心部周辺に下方から当接する（図３参照）。これにより今度は主弁５が作動ロッド２０の上方への移動に伴って上方に移動し、図４に示すように弁座７ａから上方に離間することで連通口７を開放し、この連通口７を通じて大量の流体を流出室３側に流入させ、流出室３を通じて大量の流体が送給される。
【００４６】
このように移動体３０の移動に伴う作動ロッド２０の移動により副弁６及び主弁５を当該作動ロッド２０により案内しながら開放させることで、副弁６及び主弁５を作動不良を起こすことなく確実且つ円滑に開放させることができる。また、回転防止手段により作動ロッド２０に対する副弁６及び主弁５の回転を確実に防止するとともに、作動ロッド２０自体の回転も防止しているため、開放動作に伴う副弁６及び主弁５の回転による磨耗や損傷を防止でき、耐久性の向上を図ることができるとともに、さらに円滑な開放動作を得ることができる。
【００４７】
なお、図４に示すように副弁６及び主弁５が開放した状態においては、スプリング４０の付勢力を主要とする流入室２側における副弁６及び主弁５を閉塞方向に作用する力と、流入室２（一次側）に供給される流体による移動体３０を上方に押し上げる力とがこの状態でバランスするように予め設定している。具体的には、流入室２側（一次側）から移動体３０の底面側に供給される流体はオリフィス３７を通じて流出室３側に抜けていくので、この分が移動体３０を上方に押し上げる力を低下させることになる。このため、移動体３０の底面側に流体を供給している場合には、これに打ち勝ってスプリング４０の付勢力などに抗して副弁６及び主弁５を開放状態で保持できるだけの底面受圧面積を得ることができるように移動体３０の大きさを設定している。
【００４８】
次に、このようにして開放した二段式開閉弁の閉塞は、移動体３０の底面側への流体の供給を停止することで行われる。
【００４９】
つまり、導入路２ａに設けた起動弁２ｂを閉じることによって移動体３０の底面側への流体の供給を停止することで、移動体３０の底面側の流体圧が低下して移動体３０を上方に押し上げる力が低下する。これにより上述したバランスが崩れてスプリング４０の付勢力を主要とする副弁６及び主弁５を閉塞方向に移動させる力が勝り、移動体３０の底面側の流体がオリフィス３７を通じて流出室３側に排出されながら、作動ロッド２０が下方に移動して上述と逆の動作により、まず主弁５が弁座７ａに当接して、続いて副弁６が主弁５に当接して連通口７を閉塞する（図１参照）。
【００５０】
このように副弁６及び主弁５の閉塞動作も、前述した開放動作と同様に作動ロッド２０により案内されながら閉塞することで、これら副弁６及び主弁５を作動不良を起こすことなく確実且つ円滑に開放させることができる。また、回転防止手段により、各部材の磨耗や損傷を防止でき、耐久性の向上を図ることができるとともに、さらに円滑な開放動作を得ることができる。
【００５１】
また、この二段式開閉弁は、前述したような各部材で構成しているので、構造が簡単であり、しかも上蓋１ｄ及び底蓋１ａを取り外すことにより、流入室２と流出室３内の各部材のメンテナンスを簡単に行うことができる。
【００５２】
例えば、底蓋１ａを取り外すことで、流入室２側に流体が溜まっている状態でも流出室３側における移動体３０、ガイド部材３１や下ロッド２５のメンテナンスを容易に行うことができ、逆に上蓋１ｄを取り外すことで、流入室２側の主弁５や副弁６などの各部材のメンテナンスを容易に行うことができる。つまり、上蓋１ｄと底蓋１ａの両方全部を取り外さなくとも必要な部材のメンテナンスを手軽に行うことができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、回転防止手段として主弁５及び副弁６とこれらが摺動もしくは保持する作動ロッドとの各部位の断面形状を矩形状に形成したものについて述べたが、回転防止手段はこの断面形状に限るものでない。例えば、断面形状が楕円形や三角形の他、五角形以上の多角形であってもよいし、キーとキー溝のように凹凸状の嵌合形状であってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、二段式開閉弁を主弁５及び副弁６の開閉移動が上下方向となる所謂横配管に適用したものについて説明したが、二段式開閉弁を図１に示す状態から９０°回転させた状態の所謂縦配管に適用することも無論可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の二段式開閉弁によれば、作動機構を主弁に摺動自在に貫通され該主弁に当接する当接部を有するとともに、副弁を保持した状態で貫通され、流入室と流出室とに亘って配置された作動ロッドと、流出室に設けられるとともに、作動ロッドの一端が連結され、流入室（一次側）から導入される流体により上記流出室に連通されたガイド部材により案内されながら当該作動ロッドを軸方向に移動させる移動体と、流入室に設けられ、副弁を閉塞方向に付勢する付勢部材とを備えてなり、流入室（一次側）から導入される流体により移動体を作動ロッドとともに移動させ、該作動ロッドにより副弁及び主弁を開放方向に案内しながら開放させるように構成したことで、構造が簡単になり、作動不良を起こすことなく確実且つ円滑に開閉作動させることができる。
【００５６】
また、回転防止手段により主弁及び副弁の回転を防止することで、この回転による各部材の磨耗や損傷を防止でき、耐久性の向上を図ることができるとともに、開閉作動をさらに円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二段式開閉弁の構成を示す断面図である。
【図２】同じく二段式開閉弁の各構成部材を示す分解斜視図である。
【図３】同じく二段式開閉弁の動作を示す断面図である。
【図４】同じく二段式開閉弁の動作を示す断面図である。
【符号の説明】
２　流入室
３　流出室
４　隔壁
５　主弁
６　副弁
１０　作動機構
２０　作動ロッド
２１　上ロッド
２５　下ロッド
２７ｂ　当接部
３０　移動体
３１　ガイド部材
４０　スプリング（付勢部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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