JPH11108236A - 流体圧感知式弁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次側の流体圧力が低下したときに自動的に
弁を閉じ、一次側の流体圧力が回復したときには、流体
圧によって自動的に弁を開く弁開閉装置を提供する。 【解決手段】 作動室１１への一次側流体の流入により
開弁作動するシリンダー式バルブアクチュエーター１０
と、弁軸２を閉弁方向に付勢するゼンマイ２１を備えた
閉弁駆動部２０とを有している。前記作動室１１には、
一次側の流体圧力が所定圧力以上のときに開く導入側パ
イロット弁１７を備えた一次側流体導入経路１５と、一
次側の流体圧力が所定圧力未満のときに開く排出側パイ
ロット弁１８を備えた流体排出経路１６とを設け、ゼン
マイ２１の作動軸２４と弁軸２との間には増速手段を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧感知式弁開
閉装置に関し、詳しくは、上水道管路等の途中に設けら
れた弁の一次側流体圧力に応じて弁を自動開閉する流体
圧感知式弁開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、上水道の管路には、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（上水）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
緊急遮断弁が設けられている。この緊急遮断弁として
は、例えば、実開昭５７−９４７６２号公報や実開昭５
７−９４７６６号公報等に記載されているように、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。この方式の緊急遮断弁は、通常時には、適宜なロ
ック手段でウェイトを上方にロックしておき、地震によ
る揺れや停電、あるいは管路の流速の異常等によってロ
ックを解除し、ウェイトの下降力によってバタフライ弁
等の９０度回転式の弁体を閉じるようにしている。

【０００３】また、停電時に自動的に弁を閉じる方式の
緊急遮断弁として、例えば、特公平３−１４１０７号公
報等に記載されているように、モーターによって巻上げ
たゼンマイの復元力を利用して弁体を閉じるようにした
電動バルブも知られている。この電動バルブは、通常時
には、ゼンマイをソレノイドでロックしておき、弁の開
閉操作をモーターによって任意に行うとともに、停電時
には、ソレノイドのロック解除によりゼンマイを作動さ
せて閉弁作動を行うようにしている。

【０００４】しかし、これらの緊急遮断弁において、モ
ーターやソレノイドを用いるものは、そのための電気配
線が必要であり、その分のコスト上昇を招いていた。ま
た、開弁作動をモーターや手作業で行っているため、管
路が復旧した際には、緊急遮断弁に付設された弁体復帰
装置を作動させて弁体を開弁位置に復帰させなければな
らなかった。

【０００５】一方、近年は、上水の安定供給を図るた
め、一つの地区用に複数の配水池を設けるケースが多く
なってきている。この場合、既存の配水池に新たな配水
池を付加するときには、配水池間の距離や設置位置の関
係で、配水池間の連絡管を設けることが困難であり、配
水池間の水位調節に難点があった。

【０００６】そこで本発明は、管路の破損等によって管
路内の流体圧力が低下したときには、従来の緊急遮断弁
と同様に弁体を緊急遮断することができ、一次側の流体
圧力が所定圧力以上に回復したときには、流体圧によっ
て自動的に開弁させることができる流体圧感知式弁開閉
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【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弁開閉装置は、流体圧シリン
ダーの作動室への一次側流体の流入により主弁体を開弁
方向に作動させる単作動式シリンダーを備えたシリンダ
ー式バルブアクチュエーターと、前記主弁体の弁軸を閉
弁方向に付勢するゼンマイとを備え、前記単作動式シリ
ンダーの作動室には、一次側の流体圧力が所定圧力以上
のときに開く導入側パイロット弁を備えた一次側流体導
入経路と、一次側の流体圧力が所定圧力未満のときに開
く排出側パイロット弁を備えた流体排出経路とを設ける
とともに、前記ゼンマイの作動軸と主弁体の弁軸との間
には、弁軸の回転量を増加させて前記作動軸に伝達する
増速手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】さらに、本発明は、流体圧シリンダーの作
動室への一次側流体の流入により主弁体を開弁方向に作
動させる単作動式シリンダーを備えたシリンダー式バル
ブアクチュエーターと、前記主弁体の弁軸を閉弁方向に
付勢するゼンマイとを備え、前記単作動式シリンダーの
作動室に一次側の流体を導入する一次側流体導入経路を
接続するとともに、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前記作動軸に伝
達する増速手段を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の流体圧感知式弁
開閉装置をバタフライ弁に装着した一形態例を示す断面
正面図、図２及び図３は、弁体の開閉状態を説明する断
面図であって、図２は閉弁状態を、図３は開弁状態を、
それぞれ示している。

【００１０】本形態例に示す流体圧感知式弁開閉装置
は、バタフライ弁１の弁軸２に装着されるシリンダー式
バルブアクチュエーター１０と、弁軸２を主弁体３の閉
弁方向に付勢するゼンマイ２１を有する閉弁駆動部２０
とにより形成されている。シリンダー式バルブアクチュ
エーター１０は、作動室１１に導入される流体圧力によ
ってピストン１２を押し出す単作動式シリンダー１３
と、ピストンロッド１２ａの直線運動を弁軸２の回転運
動に変換させるための変換部１４とを有している。この
変換部１４は、ピストンロッド１２ａに突設した摺動ピ
ン１４ａと、弁軸２に固設した回動アーム１４ｂとから
なるもので、摺動ピン１４ａは、回動アーム１４ｂに設
けた摺動溝１４ｃに摺動可能に係合している。

【００１１】前記作動室１１には、該作動室１１の流体
の導入・排出を制御するための一次側流体導入経路１５
と流体排出経路１６とが設けられており、一次側流体導
入経路１５には、一次側の流体圧力が所定圧力以上のと
きに開き、所定圧力未満のときに閉じる導入側パイロッ
ト弁１７が設けられ、流体排出経路１６には、一次側の
流体圧力が所定圧力以上のときに閉じ、所定圧力未満の
ときに開く排出側パイロット弁１８が設けられている。
一次側流体導入経路１５は、バタフライ弁１を設けた管
路４の一次側４ａに接続されており、この一次側流体導
入経路１５からは、導入側パイロット弁１７及び排出側
パイロット弁１８を作動させるためのパイロット配管１
７ａ，１８ａがそれぞれ分岐している。

【００１２】閉弁駆動部２０は、継手２２を介して弁軸
２に連結された駆動軸２３と、ゼンマイ２１を設けた作
動軸２４との間に、弁軸２の回転量を増加させて前記作
動軸２４に伝達する増速手段として、駆動軸２３に設け
た大歯車２５と、作動軸２４に設けた小歯車２６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側の作動軸２４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。

【００１３】このように形成した流体圧感知式弁開閉装
置は、次のように作動する。まず、バタフライ弁１を設
けた管路４に流体が流れていない初期の状態では、一次
側圧力が０であるから、導入側パイロット弁１７は閉、
排出側パイロット弁１８は開となっており、作動室１１
に流体が流入していない状態で、ピストン１２はフリー
の状態になっている。一方、ゼンマイ２１は、あらかじ
め主弁体３の操作力及びシリンダー作動力に応じた所定
の付勢力が得られるように所定量巻上げられた状態でセ
ットされており、このゼンマイ２１の復元力が、作動軸
２４，小歯車２６，大歯車２５，駆動軸２３及び継手２
２を介して弁軸２に閉弁方向の作動力として伝達され
る。この結果、図２に示すように、弁軸２が閉弁方向に
回動して主弁体３を閉じるとともに、回動アーム１４ｂ
から摺動ピン１４を介してピストンロッド１２ａが移動
し、ピストン１２が作動室１１に押し込まれた状態とな
る。

【００１４】管路４に流体が供給され、その圧力が排出
側パイロット弁１８の設定圧力に達すると、一次側流体
導入経路１５からパイロット配管１８ａ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１８が閉じ、
さらに、流体圧力が導入側パイロット弁１７の設定圧力
に達すると、一次側流体導入経路１５からパイロット配
管１７ａ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１７が開き、一次側流体の一部が一次側流体
導入経路１５を通って作動室１１に流入する。この作動
室１１に流入した流体の圧力によってピストン１２が押
し出され、ピストンロッド１２ａが図１において右方向
に移動する。これにより、変換部１４の摺動ピン１４ａ
と回動アーム１４ｂとを介して弁軸２が主弁体３を開く
方向に回動して主弁体３を全開状態とするとともに、弁
軸２の回動が閉弁駆動部２０に伝達され、ゼンマイ２１
が巻上げられる。管路４を流れる流体の圧力が導入側パ
イロット弁１７の設定圧力以上のときには、導入側パイ
ロット弁１７に伝達される一次側流体圧力によってこの
全開状態が維持される。

【００１５】管路４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４を流れる流体の圧力が
低下すると、流体圧力の低下に伴って導入側パイロット
弁１７が閉じ、さらに、排出側パイロット弁１８が開
く。これにより、作動室１１は、導入側パイロット弁１
７が閉じることによって一次側流体導入経路１５からの
流体の流入が止まり、排出側パイロット弁１８が開くこ
とによって流体排出経路１６を介して開放された状態に
なるので、ピストン１２を押し出す力が失われ、ゼンマ
イ２１の復元力によってピストン１２が押し込まれると
ともに主弁体３が閉じられる。すなわち、通常の緊急遮
断弁と同様の緊急遮断動作が行われる。

【００１６】この緊急遮断状態で管路４の破損等が修復
され、通常の流体の供給が始まり、管路４の流体圧力が
上昇すると、一次側流体圧力の上昇によって前記同様に
作動室１１に流体が流入し、ピストン１２が押し出され
て主弁体３が開く。したがって、モーター等を利用した
弁体復帰装置を設けることなく、管路４の復旧等に伴っ
て主弁体３を自動的に開弁状態に復帰させることができ
る。すなわち、弁体復帰装置や電気配線を省略すること
ができる。特に、大歯車２５及び小歯車２６からなる増
速手段によりゼンマイ２１の回動量を増大させたことに
より、ゼンマイ２１を含む閉弁駆動部２０を小型化する
ことができるので、弁開閉装置の小型化が図れるととも
に、設置場所の自由度が増大する。また、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る。さらに、作動室１１の流
体を管路４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る。

【００１７】さらに、図４に示すように、本発明の流体
圧感知式弁開閉装置は、複数の配水池の水位調節用にも
用いることができる。この場合、各配水池３０，４０か
らの配水側管路３１，４１にそれぞれ本発明の流体圧感
知式弁開閉装置を装着した弁（バタフライ弁，ボール
弁）３２，４２を設置し、各弁３２，４２における導入
側パイロット弁及び排出側パイロット弁の設定圧力を、
両配水池３０，４０の状況（設置高さ、常用水位、給水
量等）に対応するように設定しておく。

【００１８】例えば、一方の配水池３０が高台にあり、
配水池３０からの配水量が多くなったり、配水池３０へ
の給水量が不足して配水池３０の水位が常用低水位より
低くなると、この水位低下による水圧の低下により、弁
３２に設けた導入側パイロット弁が閉じ、排出側パイロ
ット弁が開いて流体圧感知式弁開閉装置が前記同様に作
動し、主弁体を閉じて配水池３０からの配水を止め、他
方の配水池４０から配水を行うようにする。配水池３０
への給水が進み、水位が上昇して弁３２の一次側の水圧
が上昇すると、流体圧感知式弁開閉装置が前記同様に作
動して主弁体を開き、配水池３０からの配水を再開す
る。これにより、低位置にある配水池４０からの配水も
問題なく行うことができ、両配水池３０，４０から配水
管５０に向けてバランスよく給水することができる。

【００１９】なお、本発明の流体圧感知式弁開閉装置に
おいて、両パイロット弁の設定圧力を同一圧力にするこ
とも可能であるが、設定圧力付近で流体に脈動が発生す
ると、主弁体の開閉作動が頻繁に発生するので、導入側
パイロット弁の設定圧力と排出側パイロット弁の設定圧
力とは、異なる圧力（導入側パイロット弁が高い圧力）
に設定することが好ましい。

【００２０】また、両パイロット弁の設定圧力を適当に
設定すると、主弁体を半開状態で保持した状態にするこ
とができる。すなわち、一次側流体圧力の低下により導
入側パイロット弁が閉じ、排出側パイロット弁が開いて
主弁体が閉じ方向に作動すると、主弁体の回動によって
流路が絞られるため、一次側流体圧力が排出側パイロッ
ト弁の設定圧力まで上昇すると、両パイロット弁が閉じ
て作動室における流体の出入りがなくなり、ピストンが
その位置に保持された状態となり、主弁体が半開状態で
保持される。また、主弁体が開く際にも、一次側圧力が
次第に低下するので同様の状態となる。

【００２１】さらに、一次側流体導入経路１５の導入側
パイロット弁１７及び流体排出経路１６の排出側パイロ
ット弁１８を、手動弁等の一般的な開閉弁とし、導入側
を開、排出側を閉としておけば、管路４の一次側４ａの
流体圧力が所定圧力以上の場合には、一次側流体導入経
路１５から作動室１１に流入する流体の圧力によって主
弁体３を全開状態とすることができる。流体圧力が所定
圧力を下回ると、ピストン１２にかかる流体圧による開
弁方向の力と、ゼンマイ２１による閉弁方向の力とが釣
り合った状態で主弁体３が保持されて中間開度となり、
さらに、管路４の破損等により流体圧が失われると、ゼ
ンマイ２１の作動力で主弁体３が閉じられて緊急遮断状
態となる。また、通常の使用時に主弁体３を閉じる際に
は、導入側の弁を閉じて排出側の弁を開くことにより簡
単に行うことができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体圧感
知式弁開閉装置によれば、一次側の流体圧力によって自
動的に弁を開閉することができ、緊急遮断弁用として好
適に使用することができる。特に、増速手段を開してゼ
ンマイを設けたので、装置全体の小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の流体圧感知式弁開閉装置をバタフラ
イ弁に装着した一形態例を示す断面正面図である。

【図２】 閉弁状態を示す断面図である。

【図３】 開弁状態を示す断面図である。

【図４】 複数の配水池の水位調節用に用いた形態例を
示す系統図である。

【符号の説明】

１…バタフライ弁、２…弁軸、３…主弁体、１０…シリ
ンダー式バルブアクチュエーター、１１…作動室、１２
…ピストン、１３…単作動式シリンダー、１４…変換
部、１５…一次側流体導入経路、１６…流体排出経路、
１７…導入側パイロット弁、１８…排出側パイロット
弁、２０…閉弁駆動部、２１…ゼンマイ、２２…継手、
２３…駆動軸、２４…作動軸、２５…大歯車、２６…小
歯車、３０，４０…配水池

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧シリンダーの作動室への一次側流
   体の流入により主弁体を開弁方向に作動させる単作動式
   シリンダーを備えたシリンダー式バルブアクチュエータ
   ーと、前記主弁体の弁軸を閉弁方向に付勢するゼンマイ
   とを備え、前記単作動式シリンダーの作動室には、一次
   側の流体圧力が所定圧力以上のときに開く導入側パイロ
   ット弁を備えた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く排出側パイロット弁を備
   えた流体排出経路とを設けるとともに、前記ゼンマイの
   作動軸と主弁体の弁軸との間には、弁軸の回転量を増加
   させて前記作動軸に伝達する増速手段を設けたことを特
   徴とする流体圧感知式弁開閉装置。
2. 【請求項２】 流体圧シリンダーの作動室への一次側流
   体の流入により主弁体を開弁方向に作動させる単作動式
   シリンダーを備えたシリンダー式バルブアクチュエータ
   ーと、前記主弁体の弁軸を閉弁方向に付勢するゼンマイ
   とを備え、前記単作動式シリンダーの作動室に一次側の
   流体を導入する一次側流体導入経路を接続するととも
   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前記作動軸に伝達する増速手段
   を設けたことを特徴とする流体圧感知式弁開閉装置。