JPH05118465A - 水道設備の弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】制御すべきサーボ形の弁装置に、その受圧体お
よび弁体のストロークを規制するとともにこれらを押圧
して強制的に閉弁させる押圧ストッパ機構を設け、また
この水道設備の配管内の圧力等を検出する検出器を設
け、これらの検出器からの信号に基づいて上記の押圧ス
トッパ機構を制御する制御回路を設けた。 【効果】圧力等が大幅に変動した場合等には、上記の押
圧ストッパ機構によって弁体の開弁ストロークを規制
し、この弁装置の機能低下を防止する。また、故障の際
には、上記の押圧ストッパ機構によってこの弁装置を強
制的に閉弁させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道設備における内部
の水圧によって作動するいわゆるサーボ形の開閉弁、流
量調整弁等の弁装置を制御する装置に関する。さらに特
定すれば、本発明は水道設備の配管内の圧力の変動等に
対応して上記のサーボ形の弁装置の弁体のストロークを
調整し、これらの弁装置の作動を確実にすることがで
き、また万一の故障の際にはこの弁装置を強制的に閉弁
させ、無駄な水の漏出を防止することができる水道設備
の弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水道設備等に使用される大形の
弁装置、たとえば開閉弁や流量調整弁等では、水圧によ
って弁作動を行ういわゆるサーボ形の弁装置が用いられ
ている。このような弁装置は、内部に受圧体を備え、こ
の受圧体は弁体に連結されている。そして、この受圧体
に作用する水圧によって弁体が開閉作動するように構成
されている。そして、この受圧体に作用する水圧を制御
し、弁体を開弁または閉弁させたり、または弁体の開度
を調整し、開閉作動や流量調整作動をなすように構成さ
れている。

【０００３】そして、これらのサーボ形の弁装置は、こ
の水道設備の管理システムや制御配管系統に接続され、
外部から遠隔的に自動的に制御される。この水道設備の
管理システムは、たとえばビル全体の管理システムの一
部として組み込まれ、このビル全体の管理センター等に
設置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような弁
装置は、内部の水圧のバランスによって弁体を作動させ
るため、たとえば水道配管内の水圧が大幅に変化したよ
うな場合には機能が低下することがある。特に、最近で
は建物が高層化し、水道配管内に大きな水圧変動が発生
する可能性がある。

【０００５】また、これらのサーボ形の弁装置を制御す
る管理する管理システムに万一故障が発生した場合、あ
るいはこれらの弁装置自体に故障が発生した場合、これ
らの弁装置を完全に閉弁できなくなることがある。特
に、最近では、上記のように水道設備の管理システムが
複雑かつ自動化され、万一故障した場合には専門の修理
作業者でなければ修理ができない。したがって、この修
理作業者が到着するまでの間に、多量の水が無駄に漏出
するという不具合があった。

【０００６】本発明は以上のような事情に基づいてなさ
れたもので、水圧が大幅に変化したような場合でも、サ
ーボ形の弁装置の機能を維持することができ、また万一
故障した場合でもこれらの弁装置を強制的に閉弁するこ
とができる水道設備の弁装置を制御する装置を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、サーボ形の弁
装置に押圧ストッパ機構を追加し、この押圧ストッパ機
構は、この弁装置内の水圧によって弁体を作動させる受
圧体に対して接離する押圧ストッパ部材を備え、この押
圧ストッパ部材によって受圧体すなわち弁体の開弁スト
ロークを規制するとともに、受圧体および弁体を機械的
に押圧し、弁体を強制的に閉弁させる。また、本発明の
装置は、この弁装置に接続される配管内の圧力、流量等
を検出する検出器を備え、さらにこれらの検出器からの
信号に対応して上記の押圧ストッパ部材を移動させ、弁
体のストロークを制御し、あるいはこの弁体を強制的に
閉弁する制御回路を備えたものである。

【０００８】

【作用】たとえば、配管内の圧力、圧力差等が予想され
ていた範囲を越えて大幅に変動した場合、このような圧
力変動は上記の検出器によって検出され、その信号は上
記の制御回路に送られる。この制御回路は、これらの信
号に対応し、たとえば制御すべき弁装置の前後の圧力差
が過大になった場合には、上記の押圧ストッパ機構に信
号を送り、押圧ストッパ部材の位置を変更し、弁体の開
弁ストロークを制限する。したがって、このような場合
でもこの弁装置を流れる流量が過大になることは防止さ
れる。

【０００９】また、万一管理システムまたは弁装置が故
障して完全に閉弁できなくなったような場合には、受水
槽のオーバーフロー管に取り付けられた検出器によって
このオーバーフロー管内を水が溢流するのが検出され、
この信号が上記の制御回路に送られる。この制御回路
は、このような信号に対応して前記の押圧ストッパ機構
に信号を送り、押圧ストッパ部材を作動させ、これによ
ってこの弁装置の受圧体および弁体を機械的に移動さ
せ、この弁体を強制的に閉弁状態とし、水が無駄に漏出
するのを防止する。

【００１０】

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１および図２にはには本発明の第１の実施例を示
す。この第１の実施例のものは、本発明を水道設備のサ
ーボ形の開閉弁装置の制御装置に適用したものである。

【００１１】まず、図２を参照してこの装置に使用され
るサーボ形の開閉弁装置１０の構成を説明する。この開
閉弁装置１０は、弁箱１１を備えており、この弁箱１１
には流入側の一次側室１２と、流出側の二次側室１３と
が形成されている。そして、これらの一次側室１２と二
次側室１３とは弁口１４を介して連通している。そし
て、この弁口１４の弁座１５には、上記の二次側室１３
側から弁体１６が着座し、この弁口１４の開閉をなすよ
うに構成されている。

【００１２】また、この弁箱１１の上部には圧力室１７
が形成されている。そして、この圧力室１７内には、受
圧体１８が液密をもって摺動自在に収容されている。ま
た、この受圧体１８の下側の部分は大気連通室２０に形
成され、この大気連通室２０は連通孔２１を介して大気
に連通されている。そして、上記の受圧体１８は弁軸１
９を介して上記の弁体１６に連結されている。したがっ
て、この受圧体１８に作用する圧力によって、この弁体
１６が開閉駆動される。

【００１３】また、上記の一次側室１２は、導圧通路２
２を介して上記の圧力室１７内に連通している。この導
圧通路２２の途中には、電磁弁機構２３が設けられてお
り、この電磁弁機構２３は外部からの電気信号によって
開閉し、この導圧通路２２を開閉する。

【００１４】また、上記の二次側室１３は、放圧通路２
４を介して上記の圧力室１７に連通している。そして、
この放圧通路２４の途中には電磁弁機構２５が設けられ
ており、この電磁弁機構２５は外部からの電気信号によ
って開閉し、この放圧通路２４を開閉する。

【００１５】また、この弁箱１１の上部には、この開閉
弁装置１０を制御するための押圧ストッパ機構３０が取
り付けられている。この押圧ストッパ機構３０には、ロ
ッド状の押圧ストッパ部材３１が備えられ、この押圧ス
トッパ部材３１は上記の圧力室１７の上壁部を貫通し、
この圧力室１７内に突没自在に設けられている。そし
て、この押圧ストッパ部材３１の先端部は、受圧体１８
の中心部を指向し、この受圧体１８の中心部に突出した
弁軸１９の先端面に対向している。

【００１６】また、この押圧ストッパ部材３１は、以下
に示すような駆動機構によって上下に移動され、上記の
押圧体１８の中心部の弁軸１９の先端に接離するように
構成されている。すなわち、上記の押圧ストッパ部材３
１の側面にはラック歯３４が形成されており、このラッ
ク歯３４にはピニオン３２が噛合している。そして、こ
のピニオン３２は歯車機構等を内蔵したモータ機構３３
によって正逆両方向に回転駆動される。なお、このモー
タ機構３３の内部には、たとえばウオーム歯車あるいは
ブレーキ機構が内蔵され、上記の押圧ストッパ部材３１
に荷重が作用しても、この押圧ストッパ部材３１が移動
しないように構成されている。

【００１７】このような開閉弁装置１０の電磁弁機構２
３，２５、および押圧ストッパ機構３０は、後述する制
御回路に接続される。この開閉弁装置を開弁する場合に
は、制御回路からの電気信号によって導圧通路２２の電
磁弁機構２３が開弁され、また放圧通路２４の電磁弁機
構２５が閉弁される。したがって、一次側室１２内の高
い圧力が導圧通路２２を介して圧力室１７内に導入され
て蓄積され、この圧力室１７内は一次側室１２内と等し
い高い圧力となる。よって、この圧力によって受圧体１
８が押し下げられ、弁軸１９を介して弁体１６が押し下
げられて弁座１５に着座し、この開閉弁装置は閉弁され
る。

【００１８】また、この開閉弁装置１０を開弁させる場
合には、導圧通路２２側の電磁弁機構２３を閉弁し、放
圧通路２４側の電磁弁機構２５を開弁する。これによっ
て、圧力室１７内の圧力は放圧通路２４を介して二次側
室１３内に放出され、この圧力室１７内の圧力は二次側
室１３内と等しい低い圧力となる。したがって、上記の
弁体１６の下面に作用する一次側室１２内の高い圧力に
より、この弁体１６が押し上げられて弁座１５から離座
し、この開閉弁装置は開弁状態となる。

【００１９】次に、このような開閉弁装置１０を制御す
る制御装置を説明する。上記の開閉弁装置１０の一次側
室１２は一次側の配管５１ａに接続され、また二次側室
１３は二次側の配管５１ｂに接続されている。そして、
この二次側の配管５１ｂは、たとえば受水槽５２内に連
通している。

【００２０】この受水槽５２には、水位検出器５３が設
けられている。また、この受水槽５２にはオーバーフロ
ー管５４が接続され、この受水槽５２内の水位が所定の
水位以上に上昇した場合には、この受水槽５２内の水が
このオーバフロー管５４を通って外部に排出される。そ
して、このオーバーフロー管５４の途中には、このオー
バーフロー管５４内を水が流れたか否かを検出する水流
検出器５５が設けられている。

【００２１】また、上記の一次側の配管５１ａおよび二
次側の配管５１ｂには、これらの内部の水圧を検出する
水圧検出器５６，５７がそれぞれ設けられている。そし
て、上記の各検出器、すなわち水位検出器５３、水流検
出器５５、水圧検出器５６，５７等からの信号は制御回
路５８に送られる。

【００２２】この制御回路５８は、たとえば水道設備の
管理システム内に組み込まれたもので、たとえばこのよ
うな弁装置等の設置場所から離れた場所、たとえばビル
の全体を管理する管理室等に設置されている。この制御
回路５８は、上記の各検出器からの信号を受け、あらか
じめ設定されているプログラムによって、上記の開閉弁
装置１０を制御するとともに、通常の状態以外の状態が
生じた場合には、上記の開閉弁装置１０の押圧ストッパ
機構３０に信号を送り、この開閉弁装置１０を制御する
ものである。

【００２３】すなわち、通常の作動状態、たとえば一次
側の配管５１ａおよび二次側の配管５１ｂ内の水圧が所
定の範囲内にあり、またオーバーフロー管５４内に水が
流れていない場合には、上記の水位検出器５３によって
検出された受水槽５２内の水位が所定の水位以下になっ
た場合、この制御回路５８は開閉弁装置１０の電磁弁機
構２５に開弁信号を送り、また電磁弁機構２３には閉弁
信号を送る。したがって、この開閉弁装置１０の圧力室
１７内は低圧となり、この開閉弁装置１０は前記のよう
に開弁し、この受水槽５２内に給水する。また、この受
水槽５２内の水位が所定の水位以上となった場合には、
この制御回路５８から電磁弁機構２３に開弁信号が送ら
れ、また電磁弁機構２５には閉弁信号が送られる。した
がって、この開閉弁装置１０の圧力室１７内が高圧とな
り、この開閉弁装置１０が閉弁され、受水槽５２への給
水が停止される。通常の状態では、このようにしてこの
受水槽５２内の水位が所定の範囲内に制御される。

【００２４】また、通常の場合以外の場合、たとえば一
次側の配管５１ａ内と二次側の配管５１ｂ内の水圧との
差圧が所定の差圧以上となった場合には、この制御回路
５８から上記の押圧ストッパ機構３０に信号が送られ
る。この信号によって、この押圧ストッパ機構３０の押
圧ストッパ部材３１は、駆動機構３３によってたとえば
下降する。これによって、受圧体１８が上昇した開弁位
置が制限され、弁体１６の最大開度が制限される。した
がって、このように過大な差圧が発生した場合でも、こ
の開閉弁装置１０を流れる流量が過大になることが防止
される。

【００２５】また、この水道設備の管理システムあるい
は開閉弁装置１０が故障し、この開閉弁装置１０が完全
に閉弁できなくなった場合には、受水槽５２への給水が
停止されず、この受水槽５２内の水は溢れてオーバーフ
ロー管から溢流する。このオーバーフロー管５４内の水
の流れは水流検出器５５によって検出され、その信号は
制御回路５８に送られる。この制御回路５８は、水流検
出器５５からの信号に基づいて、開閉弁装置１０の押圧
ストッパ機構３０に信号を送り、押圧ストッパ部材３１
を一杯に下降させる。したがって、この押圧ストッパ部
材３１によって受圧体１８および弁体１６が機械的に押
圧されて下降し、弁体１６が強制的に閉弁され、給水が
停止される。

【００２６】次に、図３および図４を参照して本発明の
第２の実施例を説明する。この第２の実施例は、本発明
を水道設備の流量制御弁装置の制御装置に適用したもの
である。まず、この流量制御弁１０′の構造を図３を参
照して説明する。なお、この第２の実施例の流量制御弁
１０′は、上記の第１の実施例の開閉弁１０とと共通の
構造を有している部分があり、以下第１の実施例と相違
している部分のみを説明し、共通する部分については図
１の符号と同じ符号を付し、その説明は省略する。

【００２７】すなわち、この流量制御弁装置１９′は、
弁体１６が一次側室１２側から弁座１５に着座するよう
に構成されている。また、受圧体１８の下側の部分は緩
衝室４１として形成され、この緩衝室４１は逆止弁機構
４３を介して上記の一次側室１２に連通している。な
お、これらの逆止弁機構４３は、一次側室１２から緩衝
室４１へ向かう方向の流れを許容し、逆方向の流れは極
めて少ない流量に制限するものである。また、受圧体１
８には、この緩衝室４１と圧力室１７とを連通する小径
のオリフイス４４が形成されている。

【００２８】また、放圧通路２４は二次側室１３には連
通しておらず、接続口４５に連通している。この接続口
４５は、外部の配管に接続される。また、電磁弁機構２
３，２５は、内部にオリフイス通路を有し、これらを水
が流通する際に所定の圧力降下を生じさせるように構成
されている。

【００２９】以上のように構成された流量調整弁装置
は、前記の第１の実施例と同様に電磁弁機構２３，２
５、および押圧ストッパ機構３０が制御盤等に接続さ
れ、また上記の接続口４５は直接、あるいは固定または
可変のオリフイス等を介してたとえば二次側の配管の適
宜の箇所に接続される。

【００３０】そして、この流量調整弁装置１０′は、通
常の作動状態では上記の電磁弁機構２３，２５はいずれ
も開弁されている。したがって、一次側室１２の高圧の
水は、導圧通路２２、電磁弁機構２３を介して圧力室１
７内に流入し、またこの圧力室１７から電磁弁機構２
５、放圧通路２４、接続口４５等を介してたとえば二次
側の配管内に流れる。また、一次側室１２内の圧力は、
逆止弁４３を介して緩衝室４１内に導入され、またこの
一次側室１２の圧力は弁体１６の上面にも作用する。

【００３１】この一次側室１２内の水が圧力室１７内に
流入する際には、電磁弁機構２３内のオリフイス通路等
を流通する際に圧力降下を生じ、この圧力室１７内は一
次側室１２内の圧力より低い圧になる。したがって、こ
の受圧体１８の上面と下面に作用する圧力の差によっ
て、この受圧体１８には上昇する方向の力、すなわち弁
体１６を開弁させる方向の力が作用する。一方、弁体１
６にはその上面に作用する一次側室１２内の圧力によっ
てこれが下降する方向すなわち閉弁する方向の力が作用
する。そして、この弁体１６に作用する力と上記の圧力
体１８に作用する力とがバランスするように各部の構
造、寸法等が設定されている。なお、この圧力室１７内
の圧力は、接続口４５が接続されている二次側の配管内
の圧力、あるいはその途中に設けられている可変オリフ
イス等の設定によっても変化する。

【００３２】このような流量調整弁装置１０′は、たと
えば一次側室１２側の圧力が上昇すると、受圧室１７内
の圧力も上昇する。したがって、この受圧体１８および
弁体１６に作用する圧力のバランスが変化し、弁体１６
が下降すなわち閉弁する方向に移動し、この弁体１６の
開度が減少する。したがって、この一次側室１２側の圧
力の上昇による流量の増大傾向が補償され、この弁装置
を通過する流量を所定の範囲内に維持する。また、逆に
この一次側室１２側の圧力が低下した場合には、上記と
は逆に弁体１６の開度が大きくなり、この一次側室１２
側の圧力低下による流量の減少傾向を保証し、流量を所
定の範囲内に維持する。

【００３３】また、この実施例の流量制御弁装置は、開
閉弁としての機能を併用している。すなわち、上記の放
圧通路２４側の電磁弁機構２５を閉弁することにより、
圧力室１７内には一次側室１２内の圧が蓄積されて等し
い圧となり、弁体１６が閉弁される。また、導圧通路２
２側の電磁弁機構２３を閉弁すれば、圧力室１７内の圧
は放圧されて圧が低下し、弁体１６が一杯に開弁する。

【００３４】次にこのような流量調整弁装置１０′を制
御する装置を図４を参照して説明する。すなわち、この
流量調整弁１０′には一次側の配管６１ａおよび二次側
の配管６１ｂが接続されいる。なお、６２は下流側の水
道設備である。また、この流量調整弁装置１０′の接続
口４５は、オリフイス６３等を介して二次側の配管６１
ｂに接続されている。

【００３５】そして、上記の一次側の配管６１ａおよび
二次側の配管６１ｂには、それぞれ圧力検出器６６，６
７が設けられている。そして、これらの圧力検出器６
６，６７からの信号は、制御回路６８に送られる。この
制御回路６８は、これらの信号に基づいて、上記の流量
調整弁装置１０′の電磁弁機構２３，２５および押圧ス
トッパ機構３０に信号を送り、これらを制御するように
構成されている。

【００３６】この制御回路６８は、一次側の配管６１ａ
および二次側の配管６１ｂ内の水圧が所定の範囲内の圧
力の場合には、上記の流量調整弁装置１０′の電磁弁機
構２３，２５を開弁状態にする。したがって、前述した
如く、この流量調整弁装置１０′は、流量を所定の範囲
内に維持するように作動する。

【００３７】また、これら一次側配管６１ａおよび二次
側の配管６１ｂ内の水圧が、所定の範囲以外になった場
合、たとえばこれらの差圧が過大になった場合、あるい
は一方の圧力が過度に上昇または低下した場合には、こ
の流量調整弁装置１０′の流量調整機能が低下する場合
がある。このような場合には、上記の制御回路６８から
押圧ストッパ機構３０に信号が送られ、たとえば押圧ス
トッパ部材３１が下方に移動し、受圧体１８の上昇スト
ロークすなわち弁体１６の最大開度を規制する。したが
って、流量が過大になる等の機能の低下が防止される。

【００３８】また、水道設備の管理システムまたはこの
流量調整弁装置１０′に不具合が生じ、この流量調整弁
装置１０′を閉弁すべき場合にもこの流量調整弁装置１
０′が完全に閉弁しない場合には、圧力検出器６６，６
７の差圧によってこれを検出し、制御回路６８から押圧
ストッパ機構３０に信号が送られ、押圧ストッパ部材３
１が一杯に下降される。したがって、受圧体１８および
弁体１６が機械的に下降され、弁体１６が強制的に閉弁
される。

【００３９】なお、本発明は上記の実施例には限定され
ない。本発明は上記の実施例以外のサーボ形弁装置、す
なわち弁体が流体の圧力によって開閉するような形式の
弁装置に適用できることはもちろんである。

【００４０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、圧力が大
幅に変動した場合等には、この状態を検出して弁装置の
押圧ストッパ部材の位置をこの変動に対応して調整し、
受圧体のストロークすなわち弁体の開弁ストロークを調
整し、この弁装置の機能を維持することができる。ま
た、万一作動不良が生じた場合には、前記の押圧ストッ
パ部材を下降させて弁体を機械的に強制的に閉弁させる
ことができる。したがって、多量の水が無駄に漏出する
ことが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の開閉弁装置の縦断面図
である。

【図２】本発明の第１の実施例の全体の概略図である。

【図３】本発明の第２の実施例の流量調整弁装置の縦断
面図である。

【図４】本発明の第２の実施例の全体の概略図である。

【符号の説明】

１０ 開閉弁装置 １０′ 流量調整弁装置 １６ 弁体 １７ 圧力室 １８ 受圧体 ３０ 押圧ストッパ機構 ３１ 押圧ストッパ部材 ５３，５５，５６，５７ 検出器 ５８ 制御回路 ６６，６７ 検出器 ６８ 制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に受圧体を有し、この受圧体に作用
   する圧力によって弁体を開閉駆動するサーボ形の弁装置
   を制御する装置であって、 上記のサーボ形の弁装置にはその受圧体および弁体のス
   トロークを規制するとともに、この受圧体および弁体を
   押圧して強制的に閉弁させることができる押圧ストッパ
   機構を備え、 また、水道設備の配管内の状態を検出する検出器を備
   え、 また、これら検出器からの信号に対応して上記の押圧ス
   トッパ機構を制御し、上記の弁装置の受圧体および弁体
   のストロークを規制し、あるいはこの弁体を強制的に閉
   弁させる制御回路とを具備した水道設備の弁制御装置。
2. 【請求項２】 前記の弁装置は開閉弁装置であり、また
   前記の検出器は、この開閉弁装置に接続される配管内の
   圧力を検出する圧力検出器および受水槽のオーバーフロ
   ー管に取り付けられた水流検出器であることを特徴とす
   る請求項１の水道設備の弁制御装置。
3. 【請求項３】 前記の弁装置は流量調整弁装置であり、
   また前記の検出器はこの流量調整弁装置に接続された配
   管内の圧力を検出する圧力検出器であることを特徴とす
   る請求項１の水道設備の弁制御装置。