JPH11108219A - 流体圧感知式緊急遮断弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源が不要で、管路内の流体圧力の変動幅が
大きい場合でも誤作動を防止でき、管路内の流体圧力の
低下によって確実に管路の緊急遮断を行うことができる
流体圧感知式緊急遮断弁を提供する。 【解決手段】 弁軸２を閉弁方向に付勢するゼンマイ２
１の回動力を、流体圧シリンダー２５に連動するワンウ
ェイクラッチ２２で抑止して開弁状態とする。一次側の
流体圧力が所定圧力より低下し、導入側パイロット弁２
６が閉じ、排出側パイロット弁２８が開くと、リターン
スプリング３０の作用でピストン２４が押し込まれ、ワ
ンウェイクラッチ２２が解放されて弁軸２が回動可能と
なり、ゼンマイ２１の回動力によって弁本体１の弁が閉
じる。ゼンマイ２１の巻き上げは、開弁手段１０で弁を
開く操作により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧感知式緊急
遮断弁に関し、詳しくは、上水道管路等の途中に設けて
管路の破損等による一次側流体圧力の低下によって自動
的に弁を閉じて管路を遮断する流体圧感知式緊急遮断弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】緊急遮断弁は、管路の破損や停電等の異
常発生時に管路を自動的に遮断して流体の流出を防止し
たり、ポンプ等にかかる異常負荷を防止するためのもの
であって、実開昭５７−９４７６２号公報や実開昭５７
−９４７６６号公報等に記載されているように、一般に
は、ウェイトの作用で弁体を閉じる形式のものが多く用
いられている。

【０００３】このウェイトの作用で弁体を閉じる形式の
緊急遮断弁は、通常時にはウェイトを高位置にロックし
ておき、異常時にロックを解放してウェイトを降下させ
るようにしており、ウェイトを高位置にロックする手段
としては、停電や指令所からの信号によってロック解除
位置に移動するソレノイドや、地震の揺れによって作動
する感震器、あるいは管路の流速の上昇を検知する流速
検知式等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電気的に緊急
遮断弁を作動させる形式のものは、地震等で電気回路が
破壊された場合には緊急遮断弁が作動しなくなるおそれ
があり、また、流速により緊急遮断弁を作動させる形式
のものは、管路にオリフィスを設ける必要があるなどの
問題があった。さらに、管路内の流体の流速や圧力を検
知するものでは、流速や圧力の変動が大きい場所では誤
作動を起こすおそれもある。

【０００５】そこで本発明は、電源が不要で、管路内の
流体圧力の変動幅が大きい場合でも誤作動を防止でき、
管路内の流体圧力の低下によって確実に管路の緊急遮断
を行うことができる流体圧感知式緊急遮断弁を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の流体圧感知式緊急遮断弁は、主弁体の弁軸
を閉弁方向に付勢するゼンマイと、前記弁軸を開弁方向
に回動させて主弁体を開弁させる開弁手段と、前記ゼン
マイによる弁軸の閉弁方向の回動を抑止し、開弁手段に
よる弁軸の開弁方向の回動を許容するワンウェイクラッ
チと、作動室内に所定圧力の流体が導入されたときにピ
ストンを押し出して前記ワンウェイクラッチを作動状態
に保持する流体圧シリンダーと、一次側の流体圧力が所
定圧力以上のときに開弁して一次側流体の一部を前記流
体圧シリンダーの作動室に導入する導入側パイロット弁
及び一次側流体導入経路と、一次側の流体圧力が所定圧
力未満のときに開弁して前記作動室内の流体を排出する
排出側パイロット弁及び流体排出経路と、前記排出側パ
イロット弁が開いたときに前記ピストンをシリンダー内
に押し込んで前記ワンウェイクラッチを非作動状態に移
動させる付勢手段とを備えたことを特徴とし、特に、前
記ゼンマイの作動軸と主弁体の弁軸との間に、弁軸の回
転量を増加させて作動軸に伝達する増速手段を設けたこ
とを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の流体圧感知式緊急
遮断弁の一形態例を示す一部断面正面図、図２は開弁手
段の一例を示す要部の概略平面図、図３はワンウェイク
ラッチ部分を示す断面正面図である。この流体圧感知式
緊急遮断弁は、バタフライ弁やボール弁のように、弁軸
２を９０度回動させることにより開閉する主弁体を備え
た弁本体１と、前記弁軸２に装着された開弁手段１０及
び閉弁手段２０とにより形成されている。

【０００８】開弁手段１０は、図２に示すように、弁軸
２の外周に設けられた扇状のウォーム歯車１１と、この
ウォーム歯車１１に噛み合うウォーム軸１２と、ウォー
ム歯車１１と弁軸２との間に設けられた係合キー１３及
び係合溝１４とにより形成することができる。図２は、
開弁状態を示しており、前記閉弁手段２０により弁が閉
じられると、弁軸２は時計方向に９０度に回動し、係合
キー１３は、実線の位置から想像線の位置１３ａまで係
合溝１４内を移動する。

【０００９】閉弁状態の弁を開く際には、ハンドル車等
によりウォーム軸１２を回転させてウォーム歯車１１を
半時計方向に９０度回動させる。これにより、係合キー
１３が係合溝１４の段部１４ａに押圧されて想像線の位
置１３ａから実線の位置（１３）まで移動し、弁軸２が
開弁位置に回動する。その後、ウォーム軸１２を逆転さ
せてウォーム歯車１１を図２に示す所定位置まで戻して
おくことにより、弁軸２は、閉弁方向への回動が可能な
状態となる。

【００１０】前記閉弁手段２０は、前記弁軸２を閉弁方
向に付勢するゼンマイ２１と、このゼンマイ２１による
弁軸２の閉弁方向の回動を抑止するとともに、開弁手段
１０による弁軸２の開弁方向の回動を許容するワンウェ
イクラッチ２２と、作動室２３内に所定圧力の流体が導
入されたときにピストン２４を押し出して前記ワンウェ
イクラッチ２２を作動状態に保持する流体圧シリンダー
２５と、一次側の流体圧力が所定圧力以上のときに開弁
して一次側流体の一部を前記作動室２３に導入する導入
側パイロット弁２６及び一次側流体導入経路２７と、一
次側の流体圧力が所定圧力未満のときに開弁して前記作
動室２３内の流体を排出する排出側パイロット弁２８及
び流体排出経路２９と、この排出側パイロット弁２８が
開いたときにピストン２４をシリンダー内に押し込んで
ワンウェイクラッチ２２を非作動状態に移動させる付勢
手段であるリターンスプリング３０とにより形成されて
いる。

【００１１】継手３１を介して弁軸２に連結された駆動
軸３２と、ゼンマイ２１を設けた作動軸３３との間に、
弁軸２の回転量を増加させて前記作動軸３３に伝達する
増速手段として、駆動軸３２に設けた大歯車３４と、作
動軸３３に設けた小歯車３５とが設けられており、弁軸
２の回動角度である９０度に対して、ゼンマイ２１の作
動軸３３が、９０度以上、好ましくは複数回回動するよ
うに形成されている。

【００１２】前記ワンウェイクラッチ２２は、ゼンマイ
２１の作動軸３３に歯車対３６ａ，３６ｂを介して接続
された回動軸３７に回動側クラッチ板２２ａが、ピスト
ンロッド２４ａの先端部に固定側クラッチ板２２ｂがそ
れぞれ設けられている。ピストンロッド２４ａは、角軸
で形成されてピストンロッド挿通孔２５ａに対して回転
不能に設けられており、固定側クラッチ板２２ｂは、ピ
ストンロッド２４ａに対して回転不能で軸方向にのみ移
動可能に設けられている。また、固定側クラッチ板２２
ｂは、ピストンロッド基部側のストッパー３８との間に
設けられたコイルスプリング３９によってピストンロッ
ド先端側に付勢されており、ピストンロッド先端に設け
た止め輪４０によって抜止めされている。すなわち、こ
のワンウェイクラッチ２２は、作動状態では、両クラッ
チ板２２ａ，２２ｂの歯合によって回動軸３７乃至弁軸
２の閉弁方向の回動を抑止し、一方、回動側クラッチ板
２２ａが開弁方向に回転する際には、両クラッチ板２２
ａ，２２ｂの傾斜面の作用で、コイルスプリング３９の
付勢力で保持されている固定側クラッチ板２２ｂが軸方
向に退避することによって回動軸３７乃至弁軸２の開弁
方向の回動を許容する構造に形成されている。

【００１３】なお、前記ゼンマイ２１の作動力（復元
力）は、閉弁作動を十分に行えるように設し、導入側パ
イロット弁２６の設定圧力と排出側パイロット弁２８の
設定圧力とは、異なる圧力（導入側パイロット弁が高い
圧力）に設定し、通常使用時の流体圧力の変動幅に対応
した不感帯を設けておくことが好ましい。これにより、
管路３内の流体圧力が大きく変動する場所に設置して
も、誤作動を防止でき、確実な動作が得られる。

【００１４】このように形成した緊急遮断弁は、次のよ
うに作動する。まず、弁本体１が開弁状態で管路３に所
定圧力の流体が流れているときには、一次側流体導入経
路２７からパイロット配管２６ａ，２８ａを介して流入
する流体の圧力によって導入側パイロット弁２６が開、
排出側パイロット弁２８が閉となっており、一次側流体
の一部が一次側流体導入経路２７を通って作動室２３に
流入した状態になっている。したがって、作動室２３に
流入した流体の圧力によってピストン２４が押し出さ
れ、ワンウェイクラッチ２２の回動側クラッチ板２２ａ
と固定側クラッチ板２２ｂとが噛み合った作動状態に保
持されており、各軸２，３２，３３，３７は、開弁状態
に固定されている。

【００１５】管路３や配水池の破損、あるいは、停電に
よる給水ポンプの停止等で管路３を流れる流体の圧力が
低下し、流体圧力が導入側パイロット弁２６の設定圧力
未満になると導入側パイロット弁２６が閉じ、さらに、
流体圧力が排出側パイロット弁２８の設定圧力未満まで
低下すると、排出側パイロット弁２８が開く。これによ
り、作動室２３が流体排出経路２９を介して開放された
状態になり、ピストン２４を押し出す力が失われるの
で、リターンスプリング３０の付勢力によってピストン
２４が移動し、ピストンロッド２４ａがシリンダー２５
に押し込まれて固定側クラッチ板２２ｂが回動側クラッ
チ板２２ａから離れ、回動側クラッチ板２２ａが回転可
能な状態となる。これにより、回動軸３７，作動軸３
３，駆動軸３２及び弁軸２が回転可能となり、ゼンマイ
２１の復元力によって各軸が閉弁方向に回転し、弁体が
閉じ位置に回動し、上水道の管路や震災貯水槽の配管等
が遮断される。

【００１６】この緊急遮断状態で管路３の破損等が修復
され、通常の流体の供給が始まり、管路３の流体圧力が
上昇して一次側流体圧力が排出側パイロット弁２８の設
定圧力に達すると、一次側流体導入経路２７からパイロ
ット配管２６ａ，２８ａを介して流入する流体の圧力に
よって排出側パイロット弁２８が閉じ、さらに、流体圧
力が導入側パイロット弁２６の設定圧力に達すると導入
側パイロット弁２６が開く。これにより、一次側流体の
一部が一次側流体導入経路２７を通って作動室２３に流
入し、作動室２３に流入した流体の圧力によってピスト
ン２４が押し出され、ピストンロッド先端の固定側クラ
ッチ板２２ｂが回動側クラッチ板２２ａに噛み合う作動
状態に保持される。

【００１７】この状態で、開弁手段１０を作動させて前
述のように弁を開いていくと、ワンウェイクラッチ２２
の回動側クラッチ板２２ａは、固定側クラッチ板２２ｂ
に対して回転可能な方向に回転し、固定側クラッチ板２
２ｂをコイルスプリング３９の付勢力に抗して持ち上げ
ながら回転するので、弁軸２が開弁方向に回動して弁本
体１を開状態とする。同時に、作動軸３３が回転するこ
とによってゼンマイ２１が巻き上げられる。

【００１８】このとき、弁本体１が開くことにより一時
的に一次側の流体圧力が低下し、導入側パイロット弁２
６が閉、排出側パイロット弁２８が開となり、ワンウェ
イクラッチ２２が非作動状態になっても、開弁手段１０
の係合キー１３が段部１４ａに押圧された状態になって
いるため、開弁操作には影響がない。所定の圧力で流体
が流れ出したことを確認後、開弁手段１０を所定の位置
に戻すことにより、最初の状態、即ち所定の開弁状態と
なる。

【００１９】上述のように、緊急遮断作動を、流体圧力
の低下を検知してゼンマイ２１の復元力を利用して行う
ようにしたので、管路内の流体圧力の低下によって確実
に管路３の緊急遮断を行うことができる。しかも、従来
のようなウェイトを用いないので、弁軸２の方向を鉛直
方向から水平方向まで任意に設定することができ、ソレ
ノイド等への電気配線を省略することができるので、設
置場所の自由度も増大する。さらに、シリンダー２５
は、ワンウェイクラッチ２２を作動させるだけであるか
ら小型のものでよく、ゼンマイ２１は、適宜な増速手段
を用いることにより小型化できるので、弁全体の小型化
が図れる。しかも、閉弁機構部をケース内に収納できる
ので、従来のウェイト形式に比べて安全性も高い。

【００２０】また、作動室２３の流体を管路３に戻すこ
となく排出するようにしているので、上水道管路にも問
題なく使用することができ、流体排出経路２９からの流
体の流出状況を点検することにより、パイロット弁の作
動状態等を確認することができる。

【００２１】なお、ワンウェイクラッチには、ピストン
の伸縮によって係合状態を解除できる構造のものを任意
に使用でき、ゼンマイと同じ軸に設けてもよい。また、
開弁手段も、通常の緊急遮断弁に用いられている各種機
構の開弁装置（弁体復帰装置）を用いることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体圧感
知式緊急遮断弁によれば、動作スペースの必要なウェイ
トや電気配線の必要なソレノイドを用いることなく、管
路内の流体圧力の低下によって管路を自動的に緊急遮断
することができ、弁全体の小型化及び軽量化が図れると
ともに、設置場所の自由度も増大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の流体圧感知式緊急遮断弁の一形態例
を示す一部断面正面図である。

【図２】 開弁手段の一例を示す要部の概略平面図であ
る。

【図３】 ワンウェイクラッチ部分を示す断面正面図で
ある。

【符号の説明】

１…弁本体、２…弁軸、３…管路、１０…開弁手段、１
１…ウォーム歯車、１２…ウォーム軸、１３…係合キ
ー、１４…係合溝、２０…閉弁手段、２１…ゼンマイ、
２２…ワンウェイクラッチ、２３…作動室、２４…ピス
トン、２５…流体圧シリンダー、２６…導入側パイロッ
ト弁、２７…一次側流体導入経路、２８…排出側パイロ
ット弁、２９…流体排出経路、３０…リターンスプリン
グ、３４…大歯車、３５…小歯車

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主弁体の弁軸を閉弁方向に付勢するゼン
   マイと、前記弁軸を開弁方向に回動させて主弁体を開弁
   させる開弁手段と、前記ゼンマイによる弁軸の閉弁方向
   の回動を抑止し、開弁手段による弁軸の開弁方向の回動
   を許容するワンウェイクラッチと、作動室内に所定圧力
   の流体が導入されたときにピストンを押し出して前記ワ
   ンウェイクラッチを作動状態に保持する流体圧シリンダ
   ーと、一次側の流体圧力が所定圧力以上のときに開弁し
   て一次側流体の一部を前記流体圧シリンダーの作動室に
   導入する導入側パイロット弁及び一次側流体導入経路
   と、一次側の流体圧力が所定圧力未満のときに開弁して
   前記作動室内の流体を排出する排出側パイロット弁及び
   流体排出経路と、前記排出側パイロット弁が開いたとき
   に前記ピストンをシリンダー内に押し込んで前記ワンウ
   ェイクラッチを非作動状態に移動させる付勢手段とを備
   えたことを特徴とする流体圧感知式緊急遮断弁。
2. 【請求項２】 前記ゼンマイの作動軸と主弁体の弁軸と
   の間に、弁軸の回転量を増加させて作動軸に伝達する増
   速手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の流体圧
   感知式緊急遮断弁。