(57)【要約】    【課題】ダイヤフラムが破損してもフェールセーフ機能により確実に開動作する。    【解決手段】圧力応答型制御弁として機能する初期放水圧力制御弁１５は、ダイヤフラム１０４が破損した際に、破損部分を通って流出する圧力水を用いてスプール弁１０８を開位置に移動させるフェールセーフ機構を設ける。フェールセーフ機構は、ダイヤフラム１０４の破損で流出した圧力水をスプール弁１０８の内部軸方向に形成された連通孔１１０からフェールセーフダイヤフラム室１２６に導入し、フェールセーフダイヤフラム１４の変位によりスプール弁１０８を強制的に開位置に移動させる。    【選択図】      図４
2005273847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力検知ポートから圧力水を導入したダイヤフラム室に設けられたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに所定の設定圧に対応した設定荷重を加えるスプリングと、
前記ダイヤフラムに固定され、前記ダイヤフラムに加わる導入圧が前記設定圧以下の場合は閉位置にあり、前記設定圧を超えた場合は前記ダイヤフラムのスプリングに抗した変位により開位置に移動して入力ポートと出力ポートを連通する弁部材とを備えた圧力応答型制御弁に於いて、
前記ダイヤフラムが破損した際に、破損部分を通って流出する圧力水を用いて前記弁部材を開位置に移動させるフェールセーフ機構を設けたことを特徴とする圧力応答型制御弁。
【請求項２】
請求項１記載の圧力応答型制御弁に於いて、前記フェールセーフ機構は、
前記ダイヤフラム室に対しタンデム配置されたフェールセーフダイヤフラム室に設けられ、前記ダイヤフラムの破損で流出した圧力水により前記弁部材を開位置に移動させる前記弁部材の端部に固定されたフェールセーフダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムのスプリング当接側を前記フェールセーフダイヤフラム室に連通する前記弁部材の内部軸方向に形成された連通孔と、
を備えたことを特徴とする圧力応答型制御弁。
【請求項３】
請求項１記載の圧力応答型制御弁に於いて、前記フェールセーフ機構は、
前記ダイヤフラム室に対しタンデム配置されたフェールセーフシリンダ室に設けられ、前記ダイヤフラムの破損で流出した圧力水により前記弁部材を開位置に移動させるフェールセーフピストンと、
前記ダイヤフラムのスプリング当接側を前記フェールセーフシリンダ室に接続するフェールセーフ配管と、
を備えたことを特徴とする圧力応答型制御弁。
【請求項４】
請求項１記載の圧力応答型制御弁に於いて、前記フェールセーフ機構は、
前記ダイヤフラム室に対しタンデム配置されたフェールセーフシリンダ室に設けられ、前記ダイヤフラムの破損で流出した圧力水により前記弁部材を開位置に移動させるフェールセーフピストンと、
前記ダイヤフラムのスプリング当接側を前記フェールセーフダイヤフラム室に連通する前記弁部材の内部軸方向に形成された連通孔と、
を備えたことを特徴とする圧力応答型制御弁。
【請求項５】
請求項１記載の圧力応答型制御弁に於いて、前記ダイヤフラムのスプリング当接側に装着したカバーに、前記ダイヤフラムの破損により流出した圧力水を漏洩させる小孔を設けたことを特徴とする圧力応答型制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速自動車道および自動車専用道路等のトンネルに設置された水噴霧設備の自動弁装置に使用される圧力応答型制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定の長さを超える高速自動車道および自動車専用道路等のトンネルにあっては非常設備として水噴霧設備を設置しており、トンネル内で火災が発生した場合、火災発生区画に対応して設置されている自動弁装置を起動することにより水噴霧ヘッドから放水し、火災の抑制と延焼を防止する。
【０００３】
ところで、火災が発生した場合に、予告なしに水噴霧設備を起動して放水を開始すると、放水した区画の視界が確保できなくなり、通行車両が事故を起したり、避難者が迅速に避難できなくなる恐れがあることから、起動時に低圧で放水することにより水噴霧設備が起動したことを知らせる予告放水を行い、一定の遅延時間後、例えば１０秒後に規定圧力に上げて本来の放水を開始する段階的な放水制御を行うようにしている。
【０００４】
このような段階的な放水機能を実現するためには、自動弁装置に設けた主弁の２次側圧力を低圧と規定圧の２段階に制御するため、予告散水用の調圧パイロット弁と本格散水用の調圧パイロット弁を別々に設け、シリコンオイルを使用したタイマユニットの動作により、まず予告散水用調圧パイロット弁により自動弁を低圧制御し、所定の遅延時間後に本格散水用調圧パイロット弁による規定圧制御に切替えるようにしている。
【０００５】
しかしながら、このような従来の段階放水機能を備えた自動弁装置にあっては、調圧用のパイロット弁が低圧と規定圧といった制御圧に応じて必要となり、装置構成が複雑となり、コスト高になるという問題があることから、本願発明者にあっては、シンプルな構成で段階的な放水を実現するトンネル用水噴霧設備に使用される自動弁装置を提案している（特願２００４−５５７１６号）。
【０００６】
本願発明者が提案している自動弁装置は、自動弁、起動弁、圧力応答型制御弁を使用した初期放水圧力制御弁および圧力調整弁で構成される。
【０００７】
自動弁は、弁ボディ内の１次側と２次側を仕切る弁座に対し開閉自在に配置された主弁と、主弁を開閉駆動する主ピストンを主シリンダに摺動自在に備えた駆動機構と、主ピストンの移動に伴って主シリンダの閉鎖加圧側に対し流入流出自在な循環経路を形成し、主ピストンが所定の初期開度に達したとき循環経路を遮断して主ピストンを停止させる停止制御機構とを備える。
【０００８】
起動弁は、主シリンダの開放加圧側に１次側圧力水を供給して起動させる。圧力応答型制御弁を使用した初期放水圧力制御弁は、主弁の初期開度への開放後に２次側に発生する所定の初期放水圧力により動作し、循環経路の遮断部位をバイパスして主ピストンの停止を解除する。
【０００９】
更に圧力調整弁は、シリンダ室に対する２次側圧力水の流入出量の制御によるジスクの移動で所定遅延時間後に所定の低圧設定から所定の規定圧設定に切替え、主シリンダ室の圧力調整による主弁の駆動により２次側放水圧力を設定低圧又は設定規定に調整する。
【００１０】
このように予告放水のための低圧設定、低圧設定による圧力制御状態で所定遅延時間の設定、遅延時間経過による本格放水のための規定圧設定への切替えを１つの圧力調整弁の機能として実現することで、装置構成をシンプルにし、コストの低減を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３５５３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、本願発明者が提案している自動弁装置において、圧力応答型制御弁として機能する初期放水圧力制御弁に、設定圧力をダイヤフラムの変位で検知して弁を開動作する構造のものを使用した場合、長期間に亘る設置状態でゴム製のダイヤフラムが破損する可能性がある。
【００１２】
このようにダイヤフラムが破損した場合、起動弁を開動作して自動弁を初期開度に開くことで２次側圧力が発生しても、初期放水圧力制御弁は開動作することができず、その結果、トンネル内での火災発生に対しヘッドからの放水が予告放水のままで本格放水に切り替らないという非常に危険な事態を招く恐れがある。
【００１３】
本発明は、ダイヤフラムが破損しても確実に開動作できる信頼性の高い圧力応答型制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、圧力検知ポートから圧力水を導入したダイヤフラム室に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムに所定の設定圧に対応した設定荷重を加えるスプリングと、ダイヤフラムに加わる導入圧が設定圧以下の場合は閉位置にあり、設定圧を超えた場合にダイヤフラムのスプリングに抗した変位により開位置に移動して入力ポートと出力ポートを連通する弁部材とを備えた圧力応答型制御弁であって、ダイヤフラムが破損した際に、破損部分を通って流出する圧力水を用いて弁部材を開位置に移動させるフェールセーフ機構を設けたことを特徴とする。
【００１５】
ここでフェールセーフ機構は、ダイヤフラム室に対しタンデム配置されたフェールセーフダイヤフラム室に設けられ、ダイヤフラムの破損で流出した圧力水により弁部材を開位置に移動させる弁部材の端部に固定されたフェールセーフダイヤフラムと、ダイヤフラムのスプリング当接側をフェールセーフダイヤフラム室に連通する弁部材の内部軸方向に形成された連通孔とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また本発明の圧力応答型制御弁におけるフェールセーフ機構の他の形態にあっては、ダイヤフラム室に対しタンデム配置されたフェールセーフシリンダ室に設けられ、ダイヤフラムの破損で流出した圧力水により弁部材を開位置に移動させるフェールセーフピストンと、ダイヤフラムのスプリング当接側をフェールセーフシリンダ室に接続するフェールセーフ配管とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
更に本発明の圧力応答型制御弁におけるフェールセーフ機構の他の形態にあっては、ダイヤフラム室に対しタンデム配置されたフェールセーフシリンダ室に設けられ、ダイヤフラムの破損で流出した圧力水により弁部材を開位置に移動させるフェールセーフピストンと、ダイヤフラムのスプリング当接側をフェールセーフダイヤフラム室に連通する弁部材の内部軸方向に形成された連通孔とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の圧力応答型制御弁は、ダイヤフラムのスプリング当接側に装着したカバーに、ダイヤフラムの破損により流出した圧力水を漏洩させる小孔を設ける。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧力応答型制御弁を例えばトンネル水噴霧設備の自動弁装置に初期放水圧力制御弁として用いた場合には、ゴム製のダイヤフラムが破損しても、ダイヤフラムの破損部分から流出した圧力水はフェールセーフ機構に導入されて弁部材を開方向に強制的に移動させ、自動弁装置を確実に本格放水に切替えることができ、初期放水圧力制御弁の信頼性を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明による自動弁装置の実施形態を示した説明図である。図１において、本発明の自動弁装置は自動弁１０、起動弁１２、初期放水圧力制御弁１５、圧力調整弁１６、貯水タンク５２で基本的に構成され、更に圧力スイッチ４６、自動排水弁４８及びテスト放水弁５０を設けている。
【００２１】
自動弁１０は弁ボディ２０の一方に流入口２２を持ち、他方に流出口２４を持ち、流入口２２側にはポンプ設備からの配管が接続され、流出口２４にはトンネル内に設置した放水ヘッド側の配管が接続されている。この自動弁１０の詳細は図２に取り出して示す。
【００２２】
図２において、自動弁１０は、弁ボディ２０の内部に仕切壁２６を有し、仕切壁２６の弁穴５５に対し主弁３０を配置している。弁穴５５の上部には弁座２８が形成され、弁座２８に対し主弁３０に設けた弁シール５６を押圧することで弁を閉鎖状態としている。
【００２３】
主弁３０はスリーブ３２ａと一体に備えた主ピストン３２に連結されている。主ピストン３２は主シリンダ３４に摺動自在に設けられ、主ピストン３２の下側に開放加圧側シリンダ室３４ａを形成し、上部に閉鎖加圧側シリンダ室３４ｂを形成している。また主シリンダ３４の内側にはシリンダ筒３８が配置され、シリンダ筒３８に対しても主ピストン３２は摺動自在に挿入されている。
【００２４】
主シリンダ３４の上部にはカバー６２が装着され、カバー６２の中にスプールロッドとして機能するステム４０を装着した駆動軸３６が配置され、駆動軸３６の下端は主弁３０にナット締めにより固定されている。ステム４０は途中に弁体として機能するシール６６を装着しており、このシール６６の近傍のカバー６２内の位置にスプール弁座６４を形成している。
【００２５】
主シリンダ３４に対しては、シリンダポートＣ１、Ｃ２が設けられ、図１に示したようにシリンダポートＣ１に対し配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して１次側の圧力水を導入することで主ピストン３２を上方に移動することができる。このとき上側に位置する閉鎖加圧側シリンダ室３４ｂには予め水が充填されており、閉鎖加圧側シリンダ室３４ｂの水はシリンダポートＣ２から排出される。
【００２６】
またステム４０を備えたカバー６２に対しては、第１ポートとしてのポートＳ１と第２ポートしてのポートＳ２が設けられる。このポートＳ１、Ｓ２の間にスプール弁座６４が位置する。尚、主弁３０は下側にガイド部３０ａを一体に形成しており、主弁３０の開閉時にガイド部３０ａを弁穴５５に対し摺動させて開閉時の位置決めを行なっている。
【００２７】
再び図１を参照するに、自動弁１０の流入口２２側に開口した１次側には１次圧取出口４２が設けられ、ここから配管Ｌ１を接続して起動弁１２に接続している。起動弁１２は手動起動弁１４が並列接続されている。起動弁１２の２次側は配管Ｌ２により圧力調整弁１６の入力ポートＰ１に接続される。圧力調整弁１６の出力ポートＰ２は配管Ｌ３を介して自動弁１０の開放加圧側シリンダ室３４ａに対するシリンダポートＣ１に接続されている。
【００２８】
また自動弁１０の流出口２４に開口した２次側には２次圧取出口４４が設けられ、ここから配管Ｌ８が引き出され、圧力調整弁１６のポートＰ４に接続される。更に配管Ｌ８は圧力調整弁１６の圧力検知ポートＰ３に接続された後、初期放水圧力制御弁１５側に接続される。また２次圧取出口４４側に示すように配管Ｌ８には圧力スイッチ４６が接続され、また排水側との間に自動排水弁４８を接続し、これと並列にテスト放水弁５０を接続している。
【００２９】
自動弁１０の閉鎖加圧側シリンダ室３４ｂのシリンダポートＣ２は配管Ｌ５に接続され、更に配管Ｌ４を介してステム４０側のポートＳ１に接続される。更にステム４０側のポートＳ２は配管Ｌ６に接続され、この配管Ｌ６は圧力調整弁１６側からの配管Ｌ８に接続される。
【００３０】
ここで自動弁１０のステム４０側の配管Ｌ５、配管Ｌ４、ポートＳ１、ステム４０の周囲の流路、ポートＳ２、配管Ｌ６となる経路は主ピストン３２を開放側に駆動した際の閉鎖加圧側シリンダ室３４ｂからの水の流出を行なう循環経路を構成しており、この循環経路とステム４０及びそのシール６６により本発明の自動弁装置の停止制御機構が構成されている。
【００３１】
この停止制御機構は起動弁１２の動作により１次側圧力水を開放加圧側シリンダ室３４ａに導入して主ピストン３２を駆動して弁座２８を開放した際に、主弁３０の開度を予め示した初期開度に移動して停止させるための機能を有する。即ち、図２の自動弁１０を参照すると、主ピストン３２が開放加圧側シリンダ室３４ａに対する１次側圧力水の導入を受けて上方に移動すると、これに伴って駆動軸３６に装着しているステム４０も上昇する。
【００３２】
初期状態においてステム４０側のポートＳ１とポートＳ２は内部の流路を介して連通しているが、ステム４０が上昇してシール６６はスプール弁座６４に当接すると、ポートＳ１、Ｓ２間が遮断され、この結果、図１におけるシリンダポートＣ２からの水の排出が止まり、主ピストン３２が停止し、主弁３０は所定の初期開度を維持することになる。
【００３３】
初期放水圧力制御弁１５は自動弁１０を初期開度に開いた状態で２次側に加圧用水を供給し、ヘッドからの予告放水が行なわれた際の２次側圧力の発生を受けて動作し、配管Ｌ４と配管Ｌ７の間を連通する。このため入力ポートＩ１、出力ポートＩ２、圧力検知ポートＩ３を有し、初期放水圧力制御弁１５は、図１にあっては矢印１５ａを配管Ｌ７側から離すことで弁の閉鎖状態を表している。
【００３４】
自動弁１０を初期開度に開放した後に２次側圧力が発生して初期放水圧力制御弁１５が開くと、シリンダポートＣ２からの配管Ｌ５が初期放水圧力制御弁１５を通って配管Ｌ７に連通し、配管Ｌ７は配管Ｌ８を介して自動弁１０の２次側に接続されているため、自動弁１０の主ピストン３２の停止が解除されて、開駆動可能な状態となる。
【００３５】
圧力調整弁１６は自動弁１０の開閉制御により、図３のタイムチャートに示すような放水圧力Ｐの制御を行なう。図３において、時刻ｔ０で起動弁１２を動作すると、自動弁１０は初期開度に開放することで２次側に加圧用水が供給され、２次側圧力が配管Ｌ８を介して圧力調整弁１６の圧力検知ポートＰ３に加わる。初期状態にあって圧力調整弁１６は例えば２次側圧力を０．１５ＭＰａとする低圧設定の状態にあり、従って時刻ｔ１より放水圧力Ｐ１を設定低圧に保つように圧力制御を行なう。
【００３６】
また圧力調整弁１６は後の説明で明らかにするように、２次側圧力をポートＰ４に受けた際にピストンの駆動により設定圧を低圧設定から所定の遅延時間後に規定圧設定に切り替える機能を備えている。このため時刻ｔ１から例えば５〜１５秒の範囲内で設定した一定時間、例えば１０秒経過する時刻ｔ２で、それまでの低圧設定による圧力設定から規定圧、例えば０．３４ＭＰａの設定による圧力制御に段階的に切り替わる。このような図３の放水圧力の圧力制御によって、時刻ｔ０から時刻ｔ２までが予告放水の圧力制御であり、時刻ｔ２以降が本格放水のための圧力制御となる。
【００３７】
図４（Ａ）は本発明の圧力応答型制御弁として機能する図１の初期放水圧力制御弁１５の断面図であり、図４（Ｂ）に閉鎖状態のシンボルを示す。
【００３８】
図４（Ａ）において、初期放水圧力制御弁１５は、弁ボディ１００ａの上部にカバー１０２を配置し、下側に弁ボディ１００ｂを装着している。弁ボディ１００ａの上部にはダイヤフラム１０４が設けられ、ダイヤフラム１０４の下側にダイヤフラム室１０６を形成している。ダイヤフラム１０４は、スプール弁１０８の上部に押え金具１１２とリテーナ１１４で挟んだ状態でナット１１６のボルト部への締付けで固定されている。
【００３９】
スプール弁１０８は上端から下端に連通する連通孔１１０を中心軸方向に形成している。ダイヤフラム１０４を固定したリテーナ１１４の上部にはスプリング１１８が組み込まれる。スプリング１１８の上部はリテーナ１２２に当接しており、リテーナ１２２に対しては設定圧力調整ネジ１２０の先端が当接している。
【００４０】
スプリング１１８は、設定圧力調整ネジ１２０のねじ込み位置で決まるスプリング荷重をスプール弁１０８に加え、これによってスプール弁１０８が開動作を行うための設定圧を決めている。
【００４１】
弁ボディ１００ａには入力ポートＩ１と出力ポートＩ２が設けられている。出力ポートＩ２は、この実施形態にあっては圧力検知ポートを兼ねている。出力ポートＩ２はダイヤフラム室１０６に連通している。スプール弁１０８のダイヤフラム室１０６に開口したスプール孔の部分には弁座１０９が形成され、ここにスプールテーパ部に設けたシール１１１を当接することで、入力ポートＩ１と出力ポートＩ２の連通を遮断した閉鎖位置となっている。
【００４２】
ダイヤフラム１０４の下側にはフェールセーフダイヤフラム１２４がタンデム配置される。フェールセーフダイヤフラム１２４は、弁ボディ１００ａと弁ボディ１００ｂの間に外周部が固定され、中央部に押え金具１２８、１３０をナットにより固定し、押え金具１２８の連通孔１３２にスプール弁１０８の下部を挿入している。なお、フェールセーフダイヤフラム１２４の上側の空隙は連通孔１２５により外部と連通している。
【００４３】
更に、カバー１０２には、小孔１０３が形成され、ダイヤフラム１０４の破損により漏洩した圧力水を小孔１０３から流出させることで、ダイヤフラム３０４の破損を外部から確認できるようにている。
【００４４】
このような構造を持つ図４（Ａ）の初期放水圧力制御弁１５は閉鎖状態にあり、シンボルで表わすと図４（Ｂ）のようになり、ポートI１とポートＩ２の連通が断たれている。
【００４５】
図５（Ａ）は開動作した図１の初期放水圧力制御弁の断面図であり、図５（Ｂ）は開放状態のシンボルである。
【００４６】
図５（Ａ）において、圧力検知ポートを兼ねた出力ポートＩ２には図１に示すように、配管Ｌ７、Ｌ８を介して自動弁１０の２次側の放水圧力が主弁３０を初期開度に開放した際に加わる。この出力ポートＩ２に加わる２次側圧力はダイヤフラム室１０６に導入され、導入圧がスプリング１１８の押圧荷重で決まる設定圧を超えると、ダイヤフラム１０４が上方に変形し、スプリング１１８に抗してスプール弁１０８を上方にリフトする。
【００４７】
このため、スプール弁１０８のシール１１１が弁座１０９から離れて開動作し、閉鎖加圧側シリンダ３４ｂの水を圧力水として配管Ｌ５，Ｌ４を介し入力ポートＩ１、開放した弁座１０９の隙間部分、ダイヤフラム室１０６を通って、出力ポートＩ２に連通し、入力ポートＩ１から出力ポートＩ２に圧力水が流れる。
【００４８】
この初期放水圧力制御弁１５の開動作の状態は、図５（Ｂ）のシンボルに示すように、ポートＩ１とポートＩ２が２次側圧力Ｐａを受けて連通した状態となる。
【００４９】
次にダイヤフラム１０４が破損した場合のフェールセーフ動作を説明する。ダイヤフラム１０４が破損した状態で出力ポートＩ２に２次側圧力が加わると、２次側圧力はダイヤフラム室１０６を介して破損したダイヤフラム１０４に加わり、ダイヤフラム１０４の破損部分からスプリング１１８を収納したカバー１０２内に流出する。
【００５０】
カバー１０２内に流出した圧力水は、スプール弁１０８の中心軸方向に形成した連通孔１１０を通って下部のフェールセーフダイヤフラム室１２６に流れ込み、フェールセーフダイヤフラム１２４を上方に変形し、押え金具１２８をスプール弁１０８の下側段部を当接し、これによってスプール弁１０８を図５と同じ開動作の状態に押し上げ、入力ポートＩ１と出力ポートＩ２を連通させる。
【００５１】
このため本発明の初期放水圧力制御弁１５にあっては、ダイヤフラム１０４が破損した場合、圧力検知ポートを兼用した出力ポートＩ２に２次側圧力が加わると、この圧力水は破損したダイヤフラム１０４から流出した後に下部のフェールセーフダイヤフラム室１２６に流入してフェールセーフダイヤフラム１２４を押圧することとなり、破損したダイヤフラム１０４に代わってフェールセーフダイヤフラム１２４が機能することとなり、出力ポートＩ２からの導入圧がスプリング１１８で決まる設定圧を超えたときに、フェールセーフダイヤフラム１２４の力によりスプール弁１０８が開動作を行い、正常に初期放水圧力制御弁１５を動作することができる。
【００５２】
図６は図１の圧力調整弁１６の断面図であり、図７はポートＰ２側を見た断面図を示している。図６において、圧力制御弁１６は下部の圧力調整部７０と上部の圧力設定部７２で構成されている。圧力調整部７０には入力ポートＰ１、圧力検知ポートＰ３、更に図７に示す出力ポートＰ２が設けられている。
【００５３】
入力ポートＰ１はスプール弁７６に対し連通され、スプール弁７６は中間の鍔状の弁体部に対応してボディ側に弁座７８を形成している。このため入力ポートＰ１から流入した圧力水はスプール弁７６の周囲を通り、図７に示す出力ポートＰ２に流れる。この入力ポートＰ１から出力ポートＰ２に対する圧力水の流れに対し、圧力検知ポートＰ３に２次側圧力水を導入し、上部の圧力設定部７２によりダイヤフラム弁７４に加わる荷重との差圧に基づいてスプール弁７６を開閉制御し、２次圧力がスプリング８０で決まる設定圧となるように自動弁１０に対する出力ポートＰ２の圧力を調整する。
【００５４】
この圧力調整動作は、ダイヤフラム弁７４に加わる圧力がスプリング８０による設定圧を越えると、ダイヤフラム弁７４が上方に変形してスプール弁７６をリフトし、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２（図７参照）の間を遮断し、自動弁１０の開放加圧側シリンダ室３４ａに対する圧力水の供給を遮断することで、スプリング６０（図２参照）の力で主弁３０を閉方向に動作する。
【００５５】
逆に、ダイヤフラム弁７４に加わる圧力がスプリング８０による設定圧を下回ると、ダイヤフラム弁７４が下方に変形してスプール弁７６を押下げ、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２（図７参照）の間を連通し、自動弁１０の開放加圧側シリンダ室３４ａに圧力水を供給して主弁３０開方向に動作する。これによって２次側圧力を設定圧に保つように自動弁１０が制御される。
【００５６】
図６の初期状態において、スプリング８０はダイヤフラム弁７４の上部と、ガイドスリット８６に対するピン８４の挿入で位置決めされたスライダ８２との間隔で決まるスプリング力により低圧設定の状態にある。
【００５７】
圧力調整弁１６の上部に設けた圧力設定部７２にはシリンダ９０が設けられ、シリンダ９０の中にピストン８８が摺動自在に設けられている。ピストン８８の下側にはフレーム９５を介してプランジャ９４が設けられており、プランジャ９４の先端は下部のスライダ８２にスプリング８５を介して対向配置されている。
【００５８】
シリンダ９０のシリンダ室９０ａにはポートＰ４で連通され、ここに２次側圧力水を導入する。またピストン８８には逆止弁９６が設けられ、初期的にポートＰ４に圧力水を導入した際に上側のシリンダ室９０ａから下側のシリンダ室９０ｂに水を流して充満させるようにしている。これに対し、水が充満した状態でポートＰ４に２次側圧力が加わった際のピストン８８の下降に対し、逆止弁９６は下側から上側への水の流れを阻止する。
【００５９】
シリンダ９０のシリンダ室９０ａ、９０ｂのそれぞれに対してはポートＰ５、Ｐ６が設けられ、この間を配管Ｌ９で接続し、配管Ｌ９の途中には流量を調整自在なニードル１８が設けられている。
【００６０】
このためポートＰ４に２次側圧力水を導入した際のピストン８８の移動速度はシリンダ室９０ｂからシリンダ室９０ａに水を流すニードル１８の設定流量により決まり、これによってピストン８８が初期位置から先端のプランジャ９４がスライダ８２に挿接してスプリング８０を押圧することで設定低圧から設定規定圧に切り替えるまでの遅延時間が決まる。
【００６１】
次に図１の実施形態における放水制御を説明する。図１の通常監視状態にあっては自動弁１０の主弁３０は閉鎖しており、主ピストン３２の上側の閉鎖加圧側シリンダ室３４ｂ、ステム４０の周囲、ポートＳ１、Ｓ２及びシリンダポートＣ２に接続している配管Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、更に配管Ｌ８は貯水タンク５２からの水により充水されている。
もちろん起動弁１２は閉鎖状態にある。
【００６２】
トンネル火災の発生により放水を行なう際には、遠隔操作などにより起動弁１２を動作して開放させる。起動弁１２を開放すると１次圧取出口４２から配管Ｌ１、Ｌ２を介して１次側消火用水が圧力調整弁１６の入力ポートＰ１に供給され、出力ポートＰ２から配管Ｌ３を通って自動弁１０の開放加圧側シリンダ室３４ａに供給される。
【００６３】
このため主ピストン３２が上方に移動し、図９に示すように主弁２８が開き始める。この主弁２８の開放に伴い、ステム４０も上方に移動するが、スプール弁座６４（図２参照）に当接すると流路が遮断され、シリンダポートＣ２からの液の流出ができなくなり、主ピストン３２が停止して主弁３０を所定の初期開度に維持する。
【００６４】
主弁３０が初期開度に開放して１次側から２次側に加圧消火用水が供給されると、ヘッドからの放水に伴い２次側に圧力が発生する。この２次側に発生した圧力は２次圧取出口４４から配管Ｌ８を経由して初期放水圧力制御弁１５に加わり、矢印１５ａで示す閉鎖位置から破線の矢印１５ｂで示す開放位置に作動する。これは図５（Ａ）においてダイヤフラム１０４の力によりスプリング１１８に抗してスプール弁１０８が上方に移動し、入力ポートＩ１と出力ポートＩ２が連通した状態である。
【００６５】
このためシリンダポートＣ２からの初期放水圧力制御弁１５を通って配管Ｌ８に流れる循環経路が形成され、自動弁１０における主ピストン３２の停止状態が解除され、開閉駆動可能な状態となる。
【００６６】
また２次側に発生した圧力は圧力調整弁１６の圧力検知ポートＰ３にも供給され、このとき圧力調整弁１６は図５及び図６に示したように低圧設定状態にあり、放水圧力を設定低圧に保つように自動弁１０に対する出力ポートＰ２からの供給圧力を強制し、設定低圧による放水圧力を維持する。
【００６７】
また自動弁１０の初期開度により２次側に発生した圧力は圧力調整弁１６のポートＰ４にも加わる。ポートＰ４に２次側圧力が加わると図６の圧力調整部７０に設けているピストン８８がニードル１８の流量で決まる速度で下降を開始する。ピストン８８は所定の遅延時間後に図８に示すようにプランジャ９４をスプリング８０の上部を支持しているスライダ８２を押圧する位置に移動し、このピストン８８によりスライダ８２を押しこみ、スプリング８０を圧縮して低圧設定から規定圧設定に切り替える。具体的にはピストン８８がストッパー９２の下端に当接する位置にピストン８８がストロークすると、その時点で所定の規定圧設定に切り替わる。
【００６８】
このように圧力調整弁１６が低圧設定から規定圧設定に切り替わると、設定規定圧を維持するように主ピストン３２の開放加圧側シリンダ室３４ａに対する供給圧力を調整し、これによって規定圧設定による本格放水を行なうことになる。
【００６９】
放水の停止は起動弁１２を非作動状態として閉鎖すればよい。起動弁１２の閉鎖で圧力調整弁１６に対する１次側圧力用水の供給が断たれれば出力ポートＰ２の圧力もなくなり、自動弁１０の開放加圧側シリンダ室３４ａの圧力もなくなり、主弁３０はスプリング６０の力および主ピストン３２の上部に作用する２次側圧力の力で閉鎖位置に戻る。この主弁２８が閉鎖状態に戻る時の主ピストン３２の動きを決める水の流出は圧力調整弁１６、出力ポートＰ２から圧力検知ポートＰ３に戻る流路による遅延動作により、緩やかに行なわれる。
【００７０】
図１０は本発明の圧力応答型制御弁として機能する図１の初期放水圧力制御弁１５の他の実施形態の断面図である。図１０において、この実施形態の初期放水圧力制御弁１５は、弁ボディ２００の上部に、間にダイヤフラム２０４を挟み込んでカバー２０２を取り付けている。
【００７１】
弁ボディ２００には弁室２０８が形成され、ここに摺動自在に弁体２１０が組み込まれ、弁体２１０の上部はダイヤフラム室２０６を介してダイヤフラム２０４の外側に位置し、リテーナ２１１によりダイヤフラム２０４に固定されている。弁ボディ２００には、入力ポートＩ１、出力ポートＩ２、更に圧力検知ポートＩ３が設けられている。入力ポートＩ１は弁室２０８に開口し、出力ポートＩ２は弁座２１１からの連通孔に開口している。
【００７２】
カバー２０２内には、ダイヤフラム２０４側のリテーナ２１１に一端を当接し、他端をリテーナ２１５に当接したスプリング２１２が組み込まれている。リテーナ２１５はカバー２０２の上部の設定圧力調整ネジ２１４の先端に当接して支持されている。
【００７３】
このためスプリング２１２は、設定圧力調整ネジ２１４で決まるリテーナ２１５の位置で生ずるスプリング荷重を弁体２１０に加えることで、初期放水圧力制御弁１５が開動作を行うための設定圧を決めている。
【００７４】
弁ボディ２００の下側には、弁体２１０と同軸にフェールセーフピストン２１６がスプリング２２０を介して摺動自在に組み込まれており、フェールセーフピストン２１６の下側のフェールセーフシリンダ室２１８に対しては、カバー２０２に設けたポートＩ４からのフェールセーフ配管Ｌ１１がポートＩ５により接続されている。なお、フェールセーフピストン２１６のスプリング２２０の組み込み側は連通孔２２２により外部に連通している。
【００７５】
更に、カバー２０２には、小孔２０３が形成され、ダイヤフラム２０４の破損により漏洩した圧力水を小孔２０３から流出させることで、ダイヤフラム３０４の破損を外部から確認できるようにている。
【００７６】
この図１０の初期放水圧力制御弁１５を図１の自動弁装置に組み込む場合には、出力ポートＩ２及び圧力検知ポートＩ３に対し、自動弁１０の２次側からの配管Ｌ７を接続し、入力ポートＩ１には自動弁１０のポートＳ１に対する配管Ｌ４を接続することになる。
【００７７】
図１１は２次側放水圧力の発生で開動作した図１０の初期放水圧力制御弁１５の説明図である。図１１において、初期放水圧力制御弁１５の圧力検知ポートＩ３に加わっている２次側圧力が上昇して、スプリング２１２で決まる設定圧を超えると、スプリング２１２に抗してダイヤフラム２０４が図示のように上方に変形し、弁体２１０を弁座２１１から離し、このため入力ポートＩ１と出力ポートＩ２が連通した開状態となる。
【００７８】
図１２はダイヤフラム２０４が破損した場合のフェールセーフ動作を示した図１０の初期放水圧力制御弁１５の断面図である。図１２において、ダイヤフラム２０４がＡ部で破損したとすると、圧力検知ポートＩ３に加わる２次側圧力を受けて、ダイヤフラム２０４の破損個所であるＡ部からカバー２０２内に圧力水が流入し、ポートＩ４、フェールセーフ配管Ｌ１１、ポートＩ５を通って、下部のフェールセーフシリンダ室２１６に流入する。
【００７９】
このため、フェールセーフピストン２１６が弁体２１０を押しながら上方に移動し、弁体２１０が弁座２１１から離れることで開動作し、入力ポートＩ１と出力ポートＩ２が連通して開状態となる。
【００８０】
このためダイヤフラム２０４が破損しても、圧力検知ポートＩ３に加わる２次側圧が設定圧を超えると、フェールセーフシリンダ室２１８に対する２次側圧力水の導入でフェールセーフピストン２１６が移動して弁体２１０を強制的に開動作し、ダイヤフラム２０４の破損に関わらず初期放水圧力制御弁１５を正常に開動作させることができる。
【００８１】
またダイヤフラム２０４が破損すると、カバー２０２に設けている小孔２０３から圧力水が流出し、これによってダイヤフラム２０４の破損を簡単に知ることができる。
【００８２】
図１３は本発明の圧力応答型制御弁として機能する図１の初期放水圧力制御弁１５の他の実施形態の断面図である。図１３において、この実施形態の初期放水圧力制御弁１５は、弁ボディ３００の上部に、間にダイヤフラム３０４を挟み込んでカバー３０２を取り付けている。
【００８３】
弁ボディ３００にはスプール弁３０８が摺動自在に組み込まれ、スプール弁３０８の上部はダイヤフラム室３０６を介してダイヤフラム３０４の外側に位置し、リテーナ３１１によりダイヤフラム３０４に固定されている。カバー３０２には、小孔３０３が形成され、ダイヤフラム３０４の破損により漏洩した圧力水を小孔３０３から噴出させることで、ダイヤフラム３０４の破損を外部から確認できるようにている。
【００８４】
スプール弁３０８が摺動するスプール孔には弁座３０５が形成され、弁室３０７とダイヤフラム室３０６との間を開閉する。弁ボディ３００には、入力ポートＩ１と圧力検知ポートを兼ねた出力ポートＩ２が設けられている。
【００８５】
入力ポートＩ１は弁室３０７に開口し、出力ポートＩ２はダイヤフラム室３０６連通している。
【００８６】
カバー３０２内には、ダイヤフラム３０４側のリテーナ３１１に一端を当接し、他端をリテーナ３１５に当接したスプリング３１２が組み込まれている。リテーナ３１５はカバー３０２の上部の設定圧力調整ネジ３１４の先端に当接して支持されている。
【００８７】
このためスプリング３１２は、設定圧力調整ネジ３１４で決まるリテーナ３１５の位置で生ずるスプリング荷重をスプール弁３０８に加えることで、初期放水圧力制御弁１５が開動作を行うための設定圧を決めている。
【００８８】
弁ボディ３００の下側には、スプール３０８と同軸にフェールセーフピストン３１６が摺動自在に組み込まれており、フェールセーフピストン３１６の下側のプラグ３２０で閉塞されたフェールセーフシリンダ室３１８に対しては、スプール弁３０８の内部軸方向に貫通した連通穴３１０が下端が開口し、上部のダイヤフラム３０４の背後のカバー３０２内と連通している。なお、フェールセーフピストン３１６の上側の空隙部にはエア連通孔３２２が開口している。
【００８９】
この図１３の初期放水圧力制御弁１５を図１の自動弁装置に組み込む場合には、出力ポートＩ２に対し自動弁１０の２次側からの配管Ｌ７を接続し、入力ポートＩ１には自動弁１０のポートＳ１に対する配管Ｌ４を接続することになる。
【００９０】
図１４は２次側放水圧力の発生で開動作した図１３の初期放水圧力制御弁１５の説明図である。図１４において、初期放水圧力制御弁１５の圧力検知ポートとして機能する出力ポートＩ２に加わっている２次側圧力が上昇して、スプリング３１２で決まる設定圧を超えると、スプリング３１２に抗してダイヤフラム３０４が図示のように上方に変形し、スプール弁３０８をリフトして弁座３０５を開き、このため入力ポートＩ１と出力ポートＩ２が連通した開状態となる。
【００９１】
またダイヤフラム３０４が破損したとすると、圧力検知ポートとして機能する出力ポートＩ２に加わる２次側圧力を受けて、ダイヤフラム３０４の破損個所からカバー３０２内に圧力水が流入し、スプール弁３０８の内部の連通穴３１０を通って、下部のフェールセーフシリンダ室３１６に圧水か流入する。
【００９２】
このため、フェールセーフピストン３１６がスプール弁３０８を押しながら上方に移動し、スプール弁３０８が弁座３０５から離れることで開動作し、入力ポートＩ１と出力ポートＩ２が連通して開状態となる。
【００９３】
このためダイヤフラム３０４が破損しても、圧力検知ポートとして機能する出力ポートＩ２に加わる２次側圧が設定圧を超えると、フェールセーフシリンダ室３１８に対する２次側圧力水の導入でフェールセーフピストン３１６が移動してスプール弁３０８を強制的に開動作し、ダイヤフラム３０４の破損に関わらず初期放水圧力制御弁１５を正常に開動作させることができる。
【００９４】
またダイヤフラム３０４の破損でカバー３０２内に漏洩した圧力水は小孔３０３から流出し、これによって外部からダイヤフラム３０４の破損をしることができる。
【００９５】
尚、上記の実施形態における自動弁１０としては初期開度に開いた際の停止動作につき主ピストンによる液排出側のシリンダ室からの液の流れをピストンの移動に伴って遮断することで停止する構造であるが、このようにピストンの動きを停止する際に加圧側のシリンダ室に対する液の流入ではなく、排出側のシリンダ室からの液の流出経路を遮断する場合の方が、液圧制御弁としての高度性と安定性の点で優れている。
【００９６】
また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明が適用される自動弁装置の説明図
【図２】図１の自動弁の断面図
【図３】図１の自動弁装置により制御される放水圧力のタイムチャート
【図４】本発明の圧力応答型制御弁として機能する図１の初期放水圧力制御弁の断面図
【図５】開動作した図１の初期放水圧力制御弁の断面図
【図６】図１の圧力調整弁の断面図
【図７】図６の圧力調整弁におけるシリンダポート部分の断面図
【図８】図６の圧力調整弁を設定規定圧の切替え状態とした場合の断面図
【図９】図１の実施形態において起動弁の動作により初期放水状態に動作した自動弁装置の説明図
【図１０】本発明の圧力応答型制御弁として機能する図１の初期放水圧力制御弁の他の実施形態の断面図
【図１１】２次側放水圧力の発生で開動作した図１０の初期放水圧力制御弁の断面図
【図１２】ダイヤフラムが破損した場合のフェールセーフ動作を示した図１０の初期放水圧力制御弁の断面図
【図１３】本発明の圧力応答型制御弁として機能する図１の初期放水圧力制御弁の他の実施形態の断面図
【図１４】２次側放水圧力の発生で開動作した図１０の初期放水圧力制御弁の断面図
【符号の説明】
【００９８】
１０：自動弁
１２：起動弁
１４：手動起動弁
１５：初期放水圧力制御弁
１６：圧力調整弁
１８：ニードル
２０：弁ボディ
２２：流入口
２４：流出口
２６：仕切壁
２８：弁座
３０：主弁
３２：主ピストン
３２ａ：スリーブ
３４：主シリンダ
３４ａ：開放加圧側シリンダ室
３４ｂ：閉鎖加圧側シリンダ室
３６：駆動軸
３８：シリンダ筒
４０：ステム
４２：１次圧取出口
４４：２次圧取出口
４６：圧力スイッチ
４８：自動排水弁
５０：テスト放水弁
５２：貯水タンク
５４：給水弁
５５：弁穴
５６：弁シール
６０、１１８、２１２、２２０，３１２：スプリング
６２，１０２，２０２，３０２：カバー
６４：スプール弁座
６６：シール
７０：圧力調整部
７２：圧力設定部
７４：ダイヤフラム弁
７５：シリンダ圧導入室
７６，３０８：スプール弁
７７：排出室
８２：スライダ
８４：ピン
８６：ガイドスリット
８８：ピストン
９０：シリンダ
９０ａ：１次シリンダ室
９０ｂ：２次シリンダ室
９２：ストッパ
９４：プランジャ
９５：フレーム
９６：逆止弁
１００ａ、１１０ｂ、２００：弁ボディ
１０４、２０４，３０２：ダイヤフラム
１０６、２０６，３０６：ダイヤフラム室
１０８，３０８：スプール弁
１０９、２１１，３０５：弁座
１１０、１３２，３１０：連通孔
１１１：シール
１１２、１１４、１２８、１３０：押え金具
１１４、１２２、２１１、２１５，３１１，３１５：リテーナ
１１６：ナット
１２０、２１４，３１４：設定圧力調整ネジ
１２４：フェールセーフダイヤフラム
１２６：フェールセーフダイヤフラム室
１３２，３１０：連通孔
２０８，３０７：弁室
２１０：弁体
２１６，３１６：フェールセーフピストン
２１８，３１８：フェールセーフシリンダ室
【図１】
2005273847.tif 000003
【図２】
2005273847.tif 000004
【図３】
2005273847.tif 000005
【図４】
2005273847.tif 000006
【図５】
2005273847.tif 000007
【図６】
2005273847.tif 000008
【図７】
2005273847.tif 000009
【図８】
2005273847.tif 000010
【図９】
2005273847.tif 000011
【図１０】
2005273847.tif 000012
【図１１】
2005273847.tif 000013
【図１２】
2005273847.tif 000014
【図１３】
2005273847.tif 000015
【図１４】
2005273847.tif 000016