JPH10272202A - 消火設備の自動弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォータハンマ現象の発生を確実に防止でき
るようにするとともに、二次側圧力を調整できるように
する。 【解決手段】 消火用配管に設けた弁本体１の連通口４
を開閉する弁主体５と、該弁主体と二次流路３を介して
対向するピストン室１０と、該ピストン室に装着され前
記弁主体に連結された制御ピストン１１と、該ピストン
室の加圧室１３と該弁主体の一次側とを連結する導圧管
２６と、を備えた消火用設備であって；該導圧管に二次
圧設定用パイロット弁４０を設け、該パイロット弁を弁
主体の二次側に連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水噴霧消火設
備、スプリンクラ消火設備や泡消火設備等の設備元弁、
区画元弁、地区選別弁などに用いられる消火設備の自動
弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の水噴霧消火設備などの消火設備と
して、自動弁を備えたドライ配管が用い られている。
このドライ配管では、自動弁の一次側配管内は消火用水
が封入され、その二次側配管内には気体が入れられてい
る。この消火設備では、自動弁を急激に全開すると、一
次側の高圧消火用水が気体の入っている二次側配管に高
速で流れ込む。

【０００３】ところが、二次側配管の出口側はモニタノ
ズル等で急激に絞られているので、振動や騒音等の発
生、所謂ウォータハンマ現象が発生する。

【０００４】そこで、このウォータハンマ現象の発生を
防止するため、次の様な開閉弁が用いられている。即
ち、一次側配管と二次側配管とを接続する弁本体と、該
弁本体の連通孔を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流
路を介して対向するピストン室と、該ピストン室内に配
設され、前記弁主体より受圧面積の大きい制御ピストン
と、前記弁主体と該制御ピストンとを連結するステム
と、前記ピストン室と一次側配管とを連通せしめる制御
バルブ付導圧管と、前記二次側配管に接続された感圧管
と、前記ステムの摺動により該感圧管と前記導圧管とを
連通せしめる補助弁制御手段と、からなることを特徴と
する消火設備の開閉弁。

【０００５】この開閉弁では、制御バルブを開くと、一
次側配管内の消火用水は導圧管を介してピストン室に流
入する。該ピストン室内に流入した消火用水の一部は、
制御ピストンを二次流路側に押圧するので、ステムが同
方向に移動する。そうすると、弁主体は少し開いた状態
でバランスし二次側配管が充水されるとともに、この二
次側配管がある程度迄充水されると、自動弁の二次側圧
力が前記バランス圧以上に達し、制御ピストンが二次流
路側に移動するので、弁主体は全開される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例は次のような問
題がある。 （１）通常の消火設備では特に問題を発生させないが、
次の様な特殊な消火用配管の場合には、該二次側配管の
末端部まで充水される前、即ち、充水完了前に所定圧
（前記バランス圧以上）に達し、全開することがある。

【０００７】（ａ）二次側配管に高い立ち上がり配管、
例えば、直径４５０mm、高さ５０ｍの立ち上がり配管、
が接続されている場合。この場合には二次側配管に水頭
圧、例えば５kg／cm²の水頭圧、がかかるので、二次側
配管内の圧力は、二次側配管内が充水 完了前に所定圧
まで上昇する。

【０００８】（ｂ）二次側配管が、特別に長い場合、例
えば、長さが１kmある場合には、該管内の摩擦抵抗が大
きくなるので、二次側配管内の圧力は、二次側配管内が
充水完了前に所定圧まで上昇する。

【０００９】（２）弁主体の二次側圧力を閉弁方向の駆
動源とし、一次側圧力を開弁方向の駆動源に利用し、パ
イロット弁によって二次側圧力が制御されている。その
ため、全開しないので、圧力損失が大きい。 （３）二次側圧力を調整できない。そのため、当該設備
の所要圧力に調整し、他の防消火設備と協調して防消火
活動を行うことができない。

【００１０】この発明は、上記事情に鑑み、ウォータハ
ンマ現象の発生を確実に防止できるようにすることを目
的とする。他の目的は、二次側圧力を調整できるように
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、消火用配管
に設けた弁本体の連通口を開閉する弁主体と、ピストン
室に装着され前記弁主体に連結された制御ピストンと、
該ピストン室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する
導圧管と、を備えた消火設備であって；該導圧管に二次
圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主
体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動
弁、である。

【００１２】この発明は、消火用配管に設けた弁本体の
連通口を開閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記
弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加
圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備え
た消火設備であって；該導圧管に第１排水管を連結し、
該第１排水管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該
パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴と
する消火設備の自動弁、である。

【００１３】この発明は、消火用配管に設けた弁本体の
連通口を開閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記
弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加
圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備え
た消火設備であって；該ピストン室の加圧室に第２排水
管を接続し、該第２排水管に二次圧力設定用パイロット
弁を設け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結した
ことを特徴とする消火設備の自動弁、である。

【００１４】この発明は、消火用配管に設けた弁本体の
連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介し
て対向するピストン室と、該ピストン室に装着され前記
弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加
圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備え
た消火設備であって；該ピストン室の加圧室に排水管を
連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けると
ともに、該パイロット弁を前記弁主体の二次側に連結
し、該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該
パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴と
する消火設備の自動弁、である。

【００１５】この発明は、消火用配管に設けた弁本体の
連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介し
て対向するピストン室と、該ピストン室に装着され前記
弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加
圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備え
た消火設備であって；該ピストン室の加圧室に排水管を
連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けると
ともに、該パイロット弁を前記弁主体の二次側に連結
し、該導圧管に第１排水管を連結し、該第１排水管に二
次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁
主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自
動弁、である。

【００１６】この発明は、消火用配管に設けた弁本体の
連通口を開閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介し
て対向するピストン室と、該ピストン室に装着され前記
弁主体に連結された制御ピストンと、該ピストン室の加
圧室と該弁主体の一次側とを連結する導圧管と、を備え
た消火設備であって；該ピストン室の加圧室に排水管を
連結し、該排水管に充水感応用パイロット弁を設けると
ともに、該パイロット弁を感圧管を介して前記弁主体の
二次側に連結し、該導圧管に二次圧力設定用パイロット
弁を設け、該パイロット弁を前記感圧管に連結したこと
を特徴とする消火設備の自動弁、である。

【００１７】

【発明の実施の形態】消火用配管に設けられた弁主体の
連通口に弁主体を配設し、該弁主体と二次通路を介して
排水孔付ピストン室を設ける。このピストン室に脱気孔
付制御ピストンを装着するとともに該ピストンを前記弁
主体にステムを介して連結する。

【００１８】該ピストン室の加圧室と前記弁主体の一次
側配管とを起動弁付導圧管を介して連結し、該加圧室に
充水感応用パイロット弁付排水管を連結する。この排水
管は大気に開放されている。

【００１９】導圧管には、二次側圧力設定用パイロット
弁が設けられ、このパイロット弁は二次側に連結されて
いる。

【００２０】前記弁主体の二次側配管と充水感応用パイ
ロット弁とを感圧管を介して連結し、該二次側配管の圧
力が充水完了により設定圧力となった時に該パイロット
弁を閉じ、弁主体を全開にする。

【００２１】なお、パイロット弁を電磁弁等により形成
された常時開弁にするとともに、二次側配管の充水完了
を検出する常時開弁の制御手段を設けても良い。この場
合は、該制御手段からの充水完了信号を受信するまで
は、常時開弁を開の状態にしてウォータハンマ現象が発
生しない程度の流速となる様に弁主体の開度を維持し、
該制御手段からの充水完了信号の受信により該常時開弁
を閉の状態にして弁主体を全開する。

【００２２】又、二次側圧力設定用パイロット弁は、導
圧管に設ける代わりに、該導圧管に連結した第１排水管
に設け、該パイロット弁を前記二次側に連結してもよ
い。

【００２３】

【実施例】この発明の第１実施例を図１により説明す
る。消火用配管に弁本体１を設け、該弁本体１の弁主体
５をピストン室１０に嵌着されている制御ピストン１１
に連結する。このピストン室１０の排気室１４に設けら
れた排気孔１６ａは、ピストン室１０の排気管１６を介
して大気と連通し、又、制御ピストン１１には、前記排
気孔１６ａより大径の脱気孔１５が設けられている。

【００２４】ピストン室１０の加圧室１３は導圧管２６
を介して一次側配管２７に連結している。この導圧管２
６には、二次圧力設定用パイロット弁４０、オリフィス
３１、手動操作用弁３０、電動ボール弁２５が上流に向
かって順次設けられている。

【００２５】該パイロット弁４０は常時開で、感圧管２
３を介して二次側配管３４に連結されている。このパイ
ロット弁４０の作動圧力は、必要に応じて適宜な値に設
定されるが、例えば、５Kg／cm²に設定される。

【００２６】次に本実施例の作動について説明する。火
災感知器などの制御手段から開弁信号の受信すると、電
動ボール弁２５が開き、一次側の消火用水は導圧管２６
を通って加圧室１３に入り、制御ピストン１１を押し上
げ、弁主体５を開かせる。この時、加圧室１３内の空気
は脱気孔１５を通って排気室１４に入り、排気管１６か
ら大気に放出される。

【００２７】二次側圧力が設定圧力になると、該パイロ
ット弁４０が脱気孔１５を経て排水される水量と同等の
水量を加圧室１３内に供給する開度迄絞られ、設定圧力
を保持する。この時、前記パイロット弁４０の設定圧力
値を一次側圧力より高く設定すると、該弁主体５は全開
するので、圧力損失が非常に小さくなる。

【００２８】この発明の第２実施例を図２により説明す
るが、この実施例と第１実施例（図１）との相違点は、
導圧管２６に第１排水管４２を連結し、該第１排水管４
２に二次圧力設定用パイロット弁４０を設けたことであ
る。

【００２９】この発明の第３実施例を図３により説明す
るが、この実施例と第１実施例（図１）との相違点は、
加圧室１３に第２排水管４５を設け、該排水管４５に二
次圧力設定用パイロット弁４０を設けたことである。

【００３０】この発明の第４実施例を図４〜図６により
説明するが、この実施例では二次圧力設定用パイロット
弁４０の他に、充水感応用パイロット弁２４が設けられ
ている。水噴霧消火設備などの消火用配管に設けられた
弁本体１には、一次流路２と二次流路３とを連通せしめ
る連通口４が設けられている。

【００３１】この連通口４の上縁部には、自動弁主体５
が着座する弁座６が設けられている。この弁主体５はス
プリングＳにより弁座６に圧接されている。この弁主体
５には、テーパ状のスカート部７が設けられている。該
弁主体５を上下方向に移動させその位置を変化させる
と、スカート部７と弁座６との隙間の大きさが変化し、
一次流路２から二次流路３に流入する消火用水の流量を
調整することができる。

【００３２】ピストン室１０は前記二次流路３を介して
弁主体５と対向している。このピストン室１０には弁主
体５の受圧面積より大きい表面積の制御ピストン１１が
嵌着されている。この制御ピストン１１は、ステム１２
を介して弁主体５と連結されている。該制御ピストン１
１には脱気孔１５が形成されており、この脱気孔１５に
よりピストン室１０を構成する加圧室１３と排気室１４
とが連通している。

【００３３】排気室１４には、排気管１６に連通する排
気孔１６ａが設けられているが、この排気孔１６ａの径
は前記脱気孔１５より大径である。

【００３４】加圧室１３には、開度調整用ポジショナ２
１が螺着されている。このポジショナ２１のシリンダ室
２２には、大気開放の排水管１９が連結されている。こ
のシリンダ室２２の開放端には、補助弁の作用をするス
テム１２の端部が挿入されている。

【００３５】この排水管１９には、充水感応用パイロッ
ト弁２４が設けられている。このパイロット弁２４は常
時開であり、図６に示す様に、フラム室ＦＲのダイアフ
ラムＤＦに固定されている第１バルブＶ１と、該バルブ
Ｖ１を押圧し第１弁座ＶＳ１に押し付けるスプリングＳ
１と、該スプリングＳ１の押圧力を調整するハンドルＨ
と、第２バルブＶ２を押圧し第２弁座ＶＳ２に押し付け
るスプリングＳ２と、を備えている。又、第１バルブＶ
1と第２バルブＶ2の間には隔壁Ｗと、該隔壁Ｗを水密に
貫通したロッドＲ、があり、該ロッドＲの一端は第１バ
ルブに固定され、他端は第２バルブに当接する。このパ
イロット弁２４は感圧管２３を介して二次側配管３４に
連結されている。

【００３６】加圧室１３は、電動ボール弁２５の付いた
導圧管２６を介して一次側配管２７に接続されている。
この導圧管２６にはメンテナンス弁２８、ストレーナ２
９、手動操作用弁３０、二次圧力設定用パイロット弁４
０及び流量制御オリフィス３１が、下流に向かって順次
設けられている。この二次圧力設定用パイロット弁４０
は前記感圧管２３に連通しており、その構造は前記充水
感応用パイロット弁２４と同一である。

【００３７】次に、本実施例の作動について説明する。
まず、火災時等に弁主体５を開く場合について説明す
る。火災感知器などの制御手段からの指示により電動ボ
ール弁２５を開くと、一次側配管２７内の消火用水は二
次圧力設定用パイロット弁４０、オリフィス３１を経て
ピストン室１０の加圧室１３内に加圧給水される。

【００３８】この消火用水は加圧室１３内の空気を脱気
孔１５から排気室１４に排出させると共に、排気管１６
を介して機外に排出される。脱気孔１５の径をオリフィ
ス３１の径より小さく形成することにより、機外に排出
される水量を給水量に比べて少なくなるように設計して
いるので、加圧室１３内に圧力が発生する。

【００３９】制御ピストン１１の受圧面積は、弁主体５
のそれより大きく形成され、例えば、弁主体５と制御ピ
ストン１１の面積比は、１：１．８に形成されているの
で、加圧室１３内の圧力が一次側圧力の約６割に達した
段階から自動弁主体５が矢印Ａ５方向に動き始める。

【００４０】ステム１２はピストン室１０に供給される
消火用水によって開度調整用ポジショナ２１から離れる
位置まで制御ピストン１１を押し上げる。この段階より
ピストン室に供給される消火用水の一部は、脱気孔１５
及び排気管１６を経て排水されると同時に、充水感応用
パイロット弁２４を経て外部に排出されるため、それ以
上ピストン１１を押し上げることが無い構造になってい
る。そのため、弁主体５の開度も開度調整用ポジショナ
２１によって指定され、その位置で二次側へ制限給水す
ることができる。

【００４１】開度調整用ポジショナ２１はロックナット
で固定されている。一次側供給圧力と制限給水量をベー
スに所謂ＣＶ値を算出し、そのＣＶ値となるように開度
調整用ポジショナ２１をセットすることにより充水時の
流速をコントロールできるが、ここではその詳細な説明
は省略する。

【００４２】弁主体５の二次側配管３４が制限流速で給
水され放水口まで充水されると、その高さに応じた水頭
と制限流速時の配管摩擦損失を加算した圧力が背圧とし
て感圧室２０に発生する。

【００４３】その圧力によりダイアフラムＤＦが押圧さ
れると、第１バルブＶ1が第１弁座ＶＳ1から離れるとと
もに、第２バルブＶ2が着座するので、充水感応用パイ
ロット弁２４が閉止させられ、加圧室１３から開度調整
用ポジショナ２１を経ての排水が停止させられる。

【００４４】一次側配管２７より電動ボール弁２５、二
次圧力設定用パイロット弁４０及びオリフィス３１を経
てピストン室の加圧室１３に供給された消火用水は、脱
気孔１５、及びピストン室排気管１６を経て外部に排出
されるものの、排出しきれないためピストン１１を押し
上げる。

【００４５】弁主体５の開度は次第に大きくなり、弁の
摩擦抵抗が小さくなるので、二次側配管３４内の圧力が
徐々に高くなり、二次圧力設定用パイロット弁４０の設
定圧力となる。二次側配管３４の充水時の背圧は、放水
口までの配管長と弁主体５との高低差により異なるが、
「配管の摩擦損失計算」によって算出することができ
る。充水感応用パイロット弁２４はハンドルＨを回転す
ることにより設定圧を調整することができる。

【００４６】弁主体５の二次側配管３４が二次圧力設定
用パイロット弁４０の設定圧力に達した段階で、該パイ
ロット弁４０のダイアラムＤＦは第１バルブＶ1を第１
弁座ＶＳ1から離すので、第２バルブＶ2は脱気孔１５を
経て排気室１４の排気管１６から排水される量と同量の
給水量となるように絞り込まれる。そのことにより弁主
体５の開度は制御され、弁主体の二次側圧力は防消火設
備の所要圧力に調整することができる。二次圧力設定用
パイロット弁４０はロックナットで固定されているの
で、設定圧力の調整は容易である。

【００４７】この開放弁の特徴は、圧力損失が従来例に
比べ非常に少ないことであり、例えば弁口径１００（m
m）、最大流量１５７０（Ｌ／min.）時の圧力損失は
３．６１（ｍ）、弁口径３５０（mm）、最大流量１６３
３０（Ｌ／min.）時の圧力損失は２．９５（ｍ）と予想
される。

【００４８】次に自動弁１を閉じる場合について説明す
る。電動ボール弁２５及び手動操作弁３０を閉じると、
一次側配管２７内の消火用水は加圧室１３内への流入を
停止する。

【００４９】そうすると、加圧室１３内の消火用水は、
脱気孔１５を通って排気室に移動し、該加圧室１３の容
積が次第に減少する。

【００５０】同時に、一次流路２内の水圧及びスプリン
グＳの弾力が加わって、弁主体５は次第に矢印Ａ５方向
と逆方向に押圧されながら弁座６に着座するので、全閉
状態となる。

【００５１】なお、充水感応用パイロット弁２４は二次
側配管３４内の圧力が設定圧力より低くなると開放さ
れ、加圧室１３内の消火用水は大気中に放出される。

【００５２】

【発明の効果】この発明は、以上の様に構成したので、
次のような顕著な効果を奏する。 （１）二次圧力設定用パイロット弁を設けたので、二次
側圧力を任意の値に調整することができる。 （２）充水感応用パイロット弁を設けたので、二次側配
管の充水完了前は弁主体の開度を制限し、二次側配管の
充水完了後に弁主体を全開にすることができる。そのた
め、ウォータハンマ現象の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す縦断面図で閉弁状態
を示す図である。

【図５】開弁状態を示す縦断面図である。

【図６】充水感応用パイロット弁を示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 弁本体 ４ 連通口 ５ 弁主体 １０ ピストン室 １１ 制御ピストン １２ ステム １３ 加圧室 １５ 脱気孔 １６ａ 排気孔 ２３ 感圧管 ２４ 感応用パイロット弁 ２６ 導圧管 ２７ 一次側配管 ３４ 二次側配管 ４０ 二次圧力設定用パイロット弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開
   閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連
   結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁
   主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備
   であって；該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設
   け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを
   特徴とする消火設備の自動弁。
2. 【請求項２】 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開
   閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連
   結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁
   主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備
   であって；該導圧管に第１排水管を連結し、該第１排水
   管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイロット
   弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする消火設
   備の自動弁。
3. 【請求項３】 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開
   閉する弁主体と、ピストン室に装着され前記弁主体に連
   結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁
   主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備
   であって；該ピストン室の加圧室に第２排水管を接続
   し、該第２排水管に二次圧力設定用パイロット弁を設
   け、該パイロット弁を弁主体の二次側に連結したことを
   特徴とする消火設備の自動弁。
4. 【請求項４】 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開
   閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向する
   ピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁主体に連
   結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁
   主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備
   であって；該ピストン室の加圧室に排水管を連結し、該
   排水管に充水感応用パイロット弁を設けるとともに、該
   パイロット弁を前記弁主体の二次側に連結し、 該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイ
   ロット弁を弁主体の二次側に連結したことを特徴とする
   消火設備の自動弁。
5. 【請求項５】 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開
   閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向する
   ピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁主体に連
   結された制御ピストンと、該ピストン室の加圧室と該弁
   主体の一次側とを連結する導圧管と、を備えた消火設備
   であって；該ピストン室の加圧室に排水管を連結し、該
   排水管に充水感応用パイロット弁を設けるとともに、該
   パイロット弁を前記弁主体の二次側に連結し、 該導圧管に第１排水管を連結し、該第１排水管に二次圧
   力設定用パイロット弁を設け、該パイロット弁を弁主体
   の二次側に連結したことを特徴とする消火設備の自動
   弁。
6. 【請求項６】 消火用配管に設けた弁本体の連通口を開
   閉する弁主体と、該弁主体と二次流路を介して対向する
   排気孔付ピストン室と、該ピストン室に装着され前記弁
   主体に連結された脱気孔付制御ピストンと、該ピストン
   室の加圧室と該弁主体の一次側とを連結する電動弁付導
   圧管と、を備えた消火設備であって；該ピストン室の加
   圧室に大気開放の排水管を連結し、該排水管に充水感応
   用パイロット弁を設けるとともに、該パイロット弁を感
   圧管を介して前記弁主体の二次側に連結し、 該導圧管に二次圧力設定用パイロット弁を設け、該パイ
   ロット弁を前記感圧管に連結したことを特徴とする消火
   設備の自動弁。