JP4937670B2

JP4937670B2 - 等差圧制御パイロット弁およびそれを備えた泡混合装置

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Publication number: JP4937670B2
Application number: JP2006214625A
Authority: JP
Inventors: 浩史湯浅
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-08-07
Also published as: JP2007292278A

Description

この発明は、例えば消火用水と泡原液とを所定の混合比率で混合する泡混合装置に適用される等差圧制御パイロット弁およびそれを備えた泡混合装置に関するものである。

調圧弁の二次圧を制御する従来のパイロット弁は、調圧弁の二次側の圧力を感知し、該圧力とパイロット弁のスプリング力との差圧に基づいて、調圧弁の開度を制御していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２４１３３４号公報

従来のパイロット弁では、調圧弁の二次圧をスプリング力に調圧することができ、さらに、スプリング力を調整することにより、調圧弁の二次圧を調整することもできる。
しかしながら、従来のパイロット弁は他系統の流路を流れる流体の圧力を感知できないので、例えば、二系統の流路を流れる流体の差圧を一定にするような用途に対しては、調圧弁および従来のパイロット弁の対を二系統の流路のそれぞれに配設し、所望の差圧が得られるように各従来のパイロット弁のスプリング力を調整し、各系統の流路毎に、調圧弁の二次圧を調整されたスプリング力に調圧しなければならなかった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、他系統の流路を流れる流体の圧力を感知できるようにして、当該流体圧力との差圧が一定となるように制御弁の二次圧を調圧できる等差圧制御パイロット弁およびそれを備えた泡混合装置を得ることを目的とする。

この発明による等差圧制御パイロット弁は、流入口と流出口とを仕切る弁座に対して接離可能に配設された主弁を有する弁装置と、軸方向を上記弁座に対する上記主弁の接離方向とする操作室と、上記操作室内に上記軸方向に変位可能に配設されるとともに、該操作室内を上記軸方向に基準圧力が導入される第１操作室と調圧圧力が導入される第２操作室とに画成する仕切り部材と、上記仕切り部材に圧力を上記軸方向に付勢する付勢手段と、上記仕切り部材の上記軸方向の変位を上記主弁に伝達して該主弁を上記弁座に対して接離させる動力伝達部材と、を備えている。そして、上記流入口が、第１配管を介して一次側液配管に連通され、上記第２操作室が、第２配管を介して二次側液配管に連通され、上記流出口が、流入出口を介して導入される作動流体により弁開度を変化させて、上記一次側液配管から上記二次側液配管への液の流量を調整する制御弁の該流入出口に第３配管を介して連通され、上記基準圧力と上記調圧圧力との差圧が上記付勢手段による圧力となるように上記主弁が開閉制御される。

この発明によれば、第１操作室内に導入される基準圧力と、第２操作室に導入される調圧圧力と、付勢手段により付勢される圧力と、が仕切り部材に作用する。仕切り部材は、基準圧力と調圧圧力との差圧と付勢手段により付勢される圧力との大小関係で変位する。この仕切り部材の変位が動力伝達部材により弁装置に伝達され、弁装置が開閉される。そこで、制御弁の作動流体の供給路を弁装置により開閉し、制御弁の二次圧を調圧圧力とし、他系統の流路を流れる流体の圧力を基準圧力とすれば、他系統の流路を流れる流体の圧力が変動しても、当該流体の圧力との差圧が付勢手段による圧力となるように制御弁の二次圧を調圧することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る等差圧制御パイロット弁の開弁状態を示す断面図であり、図１の（ｂ）は図１の（ａ）に対して直交する平面における断面図を示している。図２はこの発明の実施の形態１に係る等差圧制御パイロット弁の閉弁状態を示す断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る等差圧制御パイロット弁を適用した泡混合装置の全体構成を模式的に示す構成図、図４は図３に示される泡混合装置における制御弁の閉弁状態を示す断面図、図５は図３に示される泡混合装置における制御弁の開弁状態を示す断面図である。

図１において、本体１は、第１分割体２と第２分割体３とを締着して構成され、操作室が内部に形成されている。そして、ダイアフラム押さえ４に保持された仕切り部材としてのダイアフラム５が、第１分割体２と第２分割体３とに挟持され、操作室内をその軸方向に第１操作室６と第２操作室７とに画成するように本体１内に取り付けられている。

第１操作室６はダイアフラム５により第１分割体２内に画成されている。また、基準流体接続口８が第１分割体２に形成されている。そして、通孔９が第１操作室６と基準流体接続口８とを連通するように第１分割体２に形成されている。

第２操作室７は、ダイアフラム５により第２分割体３内に画成されている。また、第２分割体３には、４方向に接続口、即ち一次側接続口１０と、二次側接続口１１と、シリンダ接続口１２と、プラグ１４により封鎖されている閉鎖接続口１３と、を有している。そして、通孔１５が第２操作室７と二次側接続口１１とを連通するように第２分割体３に形成されている。また、通孔１６がシリンダ接続口１２と閉鎖接続口１３とを連通するように第２分割体３に形成されている。

第２分割体３の内部には、弁室１７が形成されている。そして、この弁室１７は、通孔１８を介して一次側接続口１０に連通し、通孔１９を介してシリンダ接続口１２と閉鎖接続口１３とを連通する通孔１６に連通している。弁室１７には、ばね２０の付勢力により通孔１９の開口縁部の弁座２１に着座する主弁としての弁体２２が設けられている。ここで、弁室１７、一次側接続口１０、通孔１６，１８，１９、シリンダ接続口１２、弁座２１および弁体２２が弁装置を構成する。そして、一次側接続口１０が流入口に相当し、シリンダ接続口１２が流出口に相当する。

ケース２３は、有底円筒状をなし、開口を第１分割体２に向けて、第１分割体２に締着固定されている。そして、ピストン２４が第１分割体２のケース２３側に凹設された凹部２５に摺動自在に配設されている。また、ばね受け２６がケース２３内にピストン２４に対向して配設され、ばね２７がピストン２４とばね受け２６との間に縮設されている。そして、調整ネジ２８がケース２３の頭部に螺着され、調整ネジ２８の先端がばね受け２６を押圧してばね圧を調整する。この調整ネジ２８はナット２９により固定されている。また、第１シャフト３０が、一端をダイアフラム押さえ４に固着され、第１分割体２を挿通してその先端をピストン２４に当接するように配設されている。ここで、調整ネジ２８、ばね受け２６、ばね２７、ピストン２４および第１シャフト３０が付勢手段を構成する。

動力伝達部材としての第２シャフト３１が、一端を弁体２２に固着され、通孔１９内を通り、第２分割体３を挿通してその先端をダイアフラム押さえ４に当接するように配設されている。
なお、第１シャフト３０の第１分割体２の挿通部には、Ｏリングが介装され、流体の漏出が防止されているとともに、第１シャフト３０が摺動自在となっている。また、第２シャフト３１の第２分割体３の挿通部には、微小な隙間が形成され、第２シャフト３１が軸方向に移動可能になっている。さらに、第１シャフト３０および第２シャフト３１は同軸に配設されている。そして、ばね２７のダイアフラム５への付勢方向、ダイアフラム５の変位方向、弁体２２の弁座２１に対する接離方向は、第１シャフト３０および第２シャフト３１の軸方向、即ち操作室の軸方向に一致している。

このように構成された等差圧制御パイロット弁１００の動作について説明する。ここで、第１操作室６内の圧力（基準圧力）をＰ３、第２操作室７内の圧力（調圧圧力）をＰ２、調整ネジ２８により調整されたばね２７によるばね圧（付勢力）をαとする。
まず、ばね２７によるばね圧αがピストン２４および第１シャフト３０を介してダイアフラム５を図１中下方に押圧するように作用する。また、第１操作室６内の圧力がダイアフラム５を図１中下方に押圧するように作用する。一方、第２操作室７内の圧力がダイアフラム５を図１中上方に押圧するように作用する。

そこで、Ｐ３＋α＞Ｐ２の場合には、図１の（ａ）、（ｂ）に示されるように、ダイアフラム５が下方に変位する。このダイアフラム５の下方への変位力が第２シャフト３１を介して弁体２２に伝達され、弁体２２がばね２０の付勢力に抗して下降する。これにより、弁体２２は弁座２１から離間し、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２とが連通される。同時に、ばね２０は収縮して反発力を蓄勢する。
また、Ｐ３＋α≦Ｐ２の場合には、図２に示されるように、ダイアフラム５が上方に変位する。そこで、ばね２０の反発力が放勢され、第２シャフト３１および弁体２２が上昇する。これにより、弁体２２は弁座２１に着座し、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２との連通が遮断される。そして、ばね２０の付勢力により、弁体２２の弁座２１への着座状態が保持される。

このように構成された等差圧制御パイロット弁１００では、ナット２９を緩め、調整ネジ２８のケース２３内への延出量を代えることで、ばね受け２６の高さ位置が変えられる。これにより、ばね２７の長さが変えられ、ばね圧αが調整される。即ち、Ｐ２とＰ３との差圧が調整される。
また、この等差圧制御パイロット弁１００と後述する制御弁２００とを組み合わせることにより、第１操作室６内の圧力（基準圧力）との差圧が一定となるように、制御弁２００の二次圧を調圧できる。

つぎに、図３に示される泡混合装置を用いて等差圧制御パイロット弁１００の効果について説明する。

図３において、泡混合装置は、消火用水４１と泡原液４２とを混合する混合器４３と、消火用水槽４４内の消火用水４１を給水配管４５を介して混合器４３に圧送する消火ポンプ４６と、泡原液槽４７内の泡原液４２を一次側泡原液配管４８および二次側泡原液配管４９を介して混合器４３に圧送する泡原液ポンプ５０と、一次側泡原液配管４８と二次側泡原液配管４９との間に介装され、主弁６７の開度を変化させて、一次側泡原液配管４８から二次側泡原液配管４９に流れる泡原液４２の流量を調整する制御弁２００と、制御弁２００に一次側の泡原液４２を供給して制御弁２００を起動するモータバルブ５１と、消火用水４１と二次側の泡原液４２との差圧が一定となるように主弁６７の開度を設定開度に制御する等差圧制御パイロット弁１００と、を備えている。なお、泡原液４２は、二次側泡原液配管４９に取り付けられた放射ノズル５２から混合器４３内に供給される。

つぎに、制御弁２００の構造について図４および図５を参照しつつ説明する。なお、図４および図５中矢印は泡原液２の流れを示している。
弁本体６１は、一次側泡原液配管４８が接続される一次側流路６２と、二次側泡原液配管４９が接続される二次側流路６３と、一次側流路６２と二次側流路６３とを連通する連通孔６４と、軸心を連通孔６４の孔中心に一致させて、かつ、二次側流路６３を挟んで連通孔６４と相対して形成されたシリンダ室６５と、を備えている。そして、弁座６６が、連通孔６４に嵌着されている。

主弁６７は、ディスク部６８と、ディスク部６８の一側の縁部近傍から周方向に等角ピッチで主弁６７の軸心方向に延設された複数本のガイド部６９と、ディスク部６８の一側外周縁部に配設されたＯリング７０と、を備えている。そして、主弁６７は、一次側流路６２側からガイド部６９を連通孔６４に挿入して、摺動自在に装着されている。

弁棒７１は、その一端を弁体６７のディスク部６８の他側中央部に固着され、他側を蓋体７２に装着された受け部材７３に摺動可能に嵌挿されている。この蓋体７２は一次側流路６２を挟んで連通孔６４と相対して形成された開口を塞口し、かつ、流体の漏れを防止するように弁本体６１に装着されている。また、受け部材７３は、蓋体７２に流体の漏れを防止するように貫装され、弁棒７１は、受け部材７３に流体の漏れを防止するように挿通されている。そして、スプリング７４が蓋体７２と主弁６７のディスク部６８との間に縮設され、ディスク部６８を二次側流路６３側に押圧している。これにより、Ｏリング７０が弁座６６に密接している。

ピストン７５は、シリンダ室６５内を二次側流路側のピストン室６５ａと反二次側流路側の作動室６５ｂとに画成するようにシリンダ室６５内に摺動自在に装着されている。そして、連結棒７６が、その一端をピストン７５の中心位置に固着され、二次側流路６３とシリンダ室６５との間の隔壁に装着された受け部材７７を摺動自在に挿通し、その他端を弁体６７のディスク部６８の一側中央部に固着されている。また、連通孔７８が、二次側流路６３とピストン室６５ａとを連通するように二次側流路６３とシリンダ室６５との間の隔壁に穿設され、流入出口７９が作動室６５ｂと外部とを連通するように弁本体６１に穿設されている。なお、受け部材７７は、隔壁に流体の漏れを防止するように貫装され、連結棒７６は、受け部材７７に流体の漏れを防止するように挿通されている。

このように構成された制御弁２００では、流入出口７９から作動室６５ｂに加圧流体が供給されていないと、主弁６７がスプリング７４の付勢力により図４中下方に移動されている。そして、主弁６７のＯリング７０が連通孔６４の弁座６６に押圧され、一次側流路６２と二次側流路６３との間の流路が遮断される。
また、加圧流体が流入出口７９から作動室６５ｂに供給されると、ピストン７５がスプリング７４の付勢力に抗して、図４中上方に移動される。そして、主弁６７のＯリング７０が連通孔６４の弁座６６から離反され、図５に示されるように、一次側流路６２と二次側流路６３との間の流路が開放される。

ここで、第１配管５５が一次側泡原液配管４８と等差圧制御パイロット弁１００の一次側接続口１０とを連通するように配設され、モータバルブ５１が第１配管５５の経路中に配設されている。第２配管５６が二次側泡原液配管４９と等差圧制御パイロット弁１００の二次側接続口１１とを連通するように配設されている。また、第３配管５７が制御弁２００の流入出口７９と等差圧制御パイロット弁１００のシリンダ接続口１２とを連通するように配設されている。さらに、第４配管５８が給水配管４５と等差圧制御パイロット弁１００の基準流体接続口８とを連通するように配設されている。

つぎに、このように構成された泡混合装置の動作について説明する。
まず、モータバルブ５１が作動すると、一次側泡原液配管４８内の泡原液４２が、第１配管５５を介して等差圧制御パイロット弁１００の一次側接続口１０から弁室１７内に制御弁２００の作動流体として流入する。また、給水配管４５内の消火用水４１（圧力Ｐ３）が第４配管５８を介して基準流体接続口８から第１操作室６内に流入する。このとき、制御弁２００が閉弁されているので、泡原液４２は二次側泡原液配管４９内に流入していない。そこで、Ｐ３＋α＞Ｐ２となり、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２とが連通される。これにより、泡原液４２は、第３配管５７を介して制御弁２００の流入出口７９から作動室６５ｂ内に流入する。そして、泡原液４２が作動室６５ｂ内に充満されると、ピストン７５が上昇され、主弁６７が弁座６６から離反され、一次側流路６２と二次側流路６３との間の流路が開放される。この時、ピストン室６５ａ内の泡原液４２は開口７８を通って二次側流路６３に流出する。そこで、泡原液４２が一次側泡原液配管４８から制御弁２００を通って二次側泡原液配管４９に流入し、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力が上昇する。

二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力が上昇すると、等差圧制御パイロット弁１００の第２操作室７内の圧力が上昇する。そして、Ｐ３＋α≦Ｐ２となると、弁体２２が弁座２１に着座し、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２との連通が遮断される。これにより、作動室６５ｂ内への泡原液４２の供給が停止される。そこで、スプリング７４の付勢力がピストン７５を介して作動室６５ｂ内の泡原液４２に作用する。これにより、作動室６５ｂ内の泡原液４２は、第３配管５７、シリンダ接続口１２および通孔１６，１９を通り、第２シャフト３１の第２分割体３との挿通部における微小な隙間から徐々に第２操作室７内に流入し、通孔１５、二次側接続口１１を介して第２配管５６に逃げる。そこで、作動室６５ｂ内の圧力が低下し、ピストン７５が下降し、一次側流路６２と二次側流路６３との間の流路の断面積が縮小する、即ち制御弁２００の開度が小さくなる。そこで、一次側泡原液配管４８から制御弁２００を通って二次側泡原液配管４９に流入する泡原液４２の流量が減少し、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力が低下する。

ついで、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力が低下し、等差圧制御パイロット弁１００の第２操作室７内の圧力が低下して、Ｐ３＋α＞Ｐ２となると、弁体２２が弁座２１から離間し、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２とが連通される。そして、泡原液４２が作動室６５ｂ内に流入し、作動室６５ｂ内の圧力が上昇し、制御弁２００の開度が大きくなる。

この動作が繰り返され、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力Ｐ２は、給水配管４５内の消火用水４１の圧力Ｐ３に対してαだけ大きい圧力に調整される。つまり、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力Ｐ２と給水配管４５内の消火用水４１の圧力Ｐ３との差圧ΔＰが一定に制御される。
そして、圧力Ｐ３の消火用水４１が給水配管４５を通って混合器４３に圧送される。一方、泡原液４２は、圧力Ｐ３との差圧ΔＰを一定に調圧されて、二次側泡原液配管４９を通って混合器４３に圧送される。そして、消火用水４１と泡原液４２とが、混合器４３内で混合され、所定の混合比の泡水溶液が得られる。

この泡混合装置において、Ｐ２とＰ３との差圧ΔＰを一定とすることによる効果について説明する。
まず、圧力（Ｐ３）が１ＭＰａ、流量（Ｑ）が１００００Ｌ／ｍｉｎの消火用水４１が消火ポンプ４６から放出されているものとする。そして、圧力が変動すると、流量は、Ｑ＝ｋ・Ｐ^１／２（但し、ｋ：流量係数）に基づいて変化する。
つまり、Ｐ３＝０．９ＭＰａの時は、Ｑ＝９４８７Ｌ／ｍｉｎとなり、Ｐ３＝０．８ＭＰａの時は、Ｑ＝８９４４Ｌ／ｍｉｎとなり、Ｐ３＝０．７ＭＰａの時は、Ｑ＝８３６７Ｌ／ｍｉｎとなる。

ここで、例えば、差圧ΔＰが０．０５ＭＰａの時に、制御弁２００を流れる泡原液４２の流量が常に１０１Ｌ／ｍｉｎとなるように制御されるとする。
そこで、Ｐ３が１ＭＰａの時は、消火用水と泡原液との混合比Ａ＝｛１０１／（１００００＋１０１）｝×１００＝１％となる。
また、Ｐ３が０．９ＭＰａの時は、Ａ＝｛１０１／（９４８７＋１０１）｝×１００＝１．０５３％となり、Ｐ３が０．８ＭＰａの時は、Ａ＝｛１０１／（８９４４＋１０１）｝×１００＝１．１１７％となり、Ｐ３が０．７ＭＰａの時は、Ａ＝｛１０１／（８３６７＋１０１）｝×１００＝１．１９３％となる。
このように、消火用水４１の圧力Ｐ３が大きく変動しても、消火用水４１と泡原液４２との混合比はほぼ一定に維持されることが分かる。この混合比の変動は消火運用上何等支障のないものである。

このように、この等差圧制御パイロット弁１００は、給水配管４５内の消火用水４１の圧力（基準圧力）Ｐ３を感知し、制御弁２００の二次圧（調圧圧力）Ｐ２を、圧力Ｐ３との差圧ΔＰが一定となるように調圧している。そこで、消火用水４１の圧力Ｐ３が変動しても、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力Ｐ２が圧力Ｐ３の変動に追従して変動し、差圧ΔＰが一定となるので、消火用水４１と泡原液４２とが常に所定の混合比率で混合される泡水溶液が得られる。
そこで、この等差圧制御パイロット弁１００を用いることにより、制御弁とパイロット弁とを給水配管４５の経路中に設置する必要が無く、消火用水４１と泡原液４２との差圧ΔＰを一定にできる泡混合装置を簡易な構成で実現できる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係る等差圧制御パイロット弁の開弁状態を示す断面図であり、図６の（ｂ）は図６の（ａ）に対して直交する平面における断面図を示している。図７はこの発明の実施の形態２に係る等差圧制御パイロット弁の閉弁状態を示す断面図である。

図６において、本体１Ａは、第１分割体２Ａと第２分割体３とを締着して構成されている。そして、ダイアフラム押さえ４に保持された仕切り部材としてのダイアフラム５が、第１分割体２Ａと第２分割体３とに挟持されて本体１Ａ内に取り付けられている。さらに、有底円筒状のケース２３Ａが、開口を第１分割体２Ａに向けて、第１分割体２Ａに締着固定されている。これにより、本体１Ａとケース２３Ａとにより形成される調整室が、ダイアフラム５により軸方向に第１操作室６Ａと第２操作室７とに画成される。

第１操作室６Ａはダイアフラム５により第１分割体２Ａとケース２３Ａとの内部に画成されている。また、基準流体接続口８が第１分割体２Ａに形成されている。そして、通孔９が第１操作室６Ａと基準流体接続口８とを連通するように第１分割体２Ａに形成されている。

弁室１７が第２分割体３に形成され、カバー３２が弁室１７を塞口するように第２分割体３に取り付けられている。そして、この弁室１７は、通孔１８を介して一次側接続口１０に連通し、通孔１９を介してシリンダ接続口１２と閉鎖接続口１３とを連通する通孔１６に連通している。弁室１７には、ばね２０の付勢力により通孔１９の開口縁部の弁座２１に着座する主弁としての弁体２２Ａが設けられている。ここで、弁室１７、一次側接続口１０、通孔１６，１８，１９、シリンダ接続口１２、弁座２１および弁体２２Ａが弁装置を構成する。そして、一次側接続口１０が流入口に相当し、シリンダ接続口１２が流出口に相当する。

ばね受けガイド穴３３が穴方向をケース２３Ａの軸心に一致させて、かつ第１操作室６Ａに開口するように、ケース２３Ａの頭部側に凹設されている。そして、ばね受け２６Ａがダイアフラム押さえ４に対向してばね受けガイド穴３３に摺動自在に配設され、ばね２７がダイアフラム押さえ４とばね受け２６Ａとの間に縮設されている。そして、調整ネジ２８がケース２３Ａの頭部に螺着され、調整ネジ２８の先端がばね受け２６Ａを押圧してばね圧を調整する。この調整ネジ２８はナット２９により固定されている。ここで、調整ネジ２８、ばね受け２６Ａおよびばね２７が付勢手段を構成する。

動力伝達部材としての第２シャフト３１Ａが、一端を弁体２２Ａの表面に固着され、通孔１９内を通り、第２分割体３を挿通してその先端をダイアフラム押さえ４に当接するように配設されている。なお、第２シャフト３１Ａは、弁体２２Ａと一体物で作製されもよい。
そして、第１貫通穴３４が穴方向を第２シャフト３１Ａの軸方向と直交させて第２シャフト３１Ａの一端側に穿設されている。さらに、第２貫通穴３５が穴方向を第２シャフト３１Ａの軸方向と一致させて、第２シャフト３１Ａの軸心位置に、第２貫通穴３５と弁体２２Ａの裏面外方とを連通するように形成されている。

なお、第２シャフト３１Ａの第２分割体３の挿通部には、微小な隙間が形成され、第２シャフト３１Ａが軸方向に移動可能になっている。そして、ばね２７のダイアフラム５への付勢方向、ダイアフラム５の変位方向、弁体２２Ａの弁座２１に対する接離方向は、第２シャフト３１Ａの軸方向、即ち操作室の軸方向に一致している。

このように構成された等差圧制御パイロット弁１０１の動作について説明する。ここで、上記実施の形態１と同様に、第１操作室６Ａ内の圧力（基準圧力）をＰ３、第２操作室７内の圧力（調圧圧力）をＰ２、調整ネジ２８により調整されたばね２７によるばね圧（付勢力）をαとする。
まず、ばね２７によるばね圧αがダイアフラム押さえ４を介してダイアフラム５を図６中下方に押圧するように作用する。また、第１操作室６Ａ内の圧力がダイアフラム５を図６中下方に押圧するように作用する。一方、第２操作室７内の圧力がダイアフラム５を図６中上方に押圧するように作用する。

そこで、Ｐ３＋α＞Ｐ２の場合には、図６の（ａ）、（ｂ）に示されるように、ダイアフラム５が下方に変位する。このダイアフラム５の下方への変位力が第２シャフト３１Ａを介して弁体２２Ａに伝達され、弁体２２Ａがばね２０の付勢力に抗して下降する。これにより、弁体２２Ａは弁座２１から離間し、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２とが連通される。同時に、ばね２０は収縮して反発力を蓄勢する。
また、Ｐ３＋α≦Ｐ２の場合には、図７に示されるように、ダイアフラム５が上方に変位する。そこで、ばね２０の反発力が放勢され、第２シャフト３１Ａおよび弁体２２Ａが上昇する。これにより、弁体２２Ａは弁座２１に着座し、一次側接続口１０とシリンダ接続口１２との連通が遮断される。そして、ばね２０の付勢力により、弁体２２Ａの弁座２１への着座状態が保持される。

このように構成された等差圧制御パイロット弁１０１では、ナット２９を緩め、調整ネジ２８のケース２３内への延出量を代えることで、ばね受け２６Ａの高さ位置が変えられる。これにより、ばね２７の長さが変えられ、ばね圧αが調整される。即ち、Ｐ２とＰ３との差圧が調整される。

また、この等差圧制御パイロット弁１０１を等差圧制御パイロット弁１００に代えて制御弁２００と組み合わせることにより、第１操作室６Ａ内の圧力（基準圧力）との差圧が一定となるように、制御弁２００の二次圧を調圧できる。
そこで、この等差圧制御パイロット弁１０１を等差圧制御パイロット弁１００に代えて泡混合装置に適用すれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。つまり、消火用水４１の圧力Ｐ３が変動しても、二次側泡原液配管４９内の泡原液４２の圧力Ｐ２が圧力Ｐ３の変動に追従して変動し、差圧ΔＰが一定となり、消火用水４１と泡原液４２とが常に所定の混合比率で混合される泡水溶液が得られる。

ここで、等差圧制御パイロット弁１０１では、ばね２７が第１操作室６Ａ内のダイアフラム押さえ４とばね受け２６Ａとの間に縮設されている。つまり、等差圧制御パイロット弁１０１は、第１シャフト３０が省略されている点で等差圧制御パイロット弁１００と相違している。

そこで、等差圧制御パイロット弁１００では、図８の（ａ）に示されるように、第１操作室６に導入され、ダイアフラム５を下方に押圧する基準流体の圧力は、第１シャフト３０の軸方向上方からダイアフラム押さえ４およびダイアフラム５を見て第１シャフト３０を除く面積（Ｓ１＝Ｐ３ａ＋Ｐ３ｂ＋Ｐ３ｃ）に作用する。また、第２操作室７に導入され、ダイアフラム５を上方に押圧する調圧流体の圧力は、第１シャフト３０の軸方向下方からダイアフラム押さえ４およびダイアフラム５を見て全面積（Ｓ２＝Ｐ２ａ＋Ｐ２ｂ＋Ｐ２ｃ）に作用する。このように、等差圧制御パイロット弁１００では、基準流体の圧力が作用する面積Ｓ１と調圧流体の圧力が作用する面積Ｓ２とが第１シャフト３０の断面積分相違してしまうので、ダイアフラム押さえ４およびダイアフラム５に上下から作用する基準圧力（基準流体の圧力）Ｐ３と調圧圧力（調圧流体の圧力）Ｐ２との間の圧力バランスに誤差が生じてしまう。

一方、等差圧制御パイロット弁１０１では、図８の（ｂ）に示されるように、第１操作室６Ａに導入され、ダイアフラム５を下方に押圧する基準流体の圧力は、第２シャフト３１Ａの軸方向上方からダイアフラム押さえ４およびダイアフラム５を見て全面積（Ｓ３＝Ｐ３Ａ＋Ｐ３Ｂ＋Ｐ３Ｃ）に作用する。また、第２操作室７に導入され、ダイアフラム５を上方に押圧する調圧流体の圧力は、第２シャフト３１Ａの軸方向下方からダイアフラム押さえ４およびダイアフラム５を見て全面積（Ｓ４＝Ｐ２Ａ＋Ｐ２Ｂ＋Ｐ２Ｃ）に作用する。このように、等差圧制御パイロット弁１０１では、基準流体が作用する面積Ｓ３と調圧流体が作用する面積Ｓ４とがほぼ等しくなっている。従って、ダイアフラム押さえ４およびダイアフラム５に上下から作用する基準圧力Ｐ３と調圧圧力Ｐ２との圧力バランスにおける誤差の発生が抑制され、調圧圧力Ｐ２を基準圧力Ｐ３との差圧が一定となるようにより精度良く調圧することができる。

また、等差圧制御パイロット弁１０１では、第１貫通穴３４が穴方向を第２シャフト３１Ａの軸方向と直交させて第２シャフト３１Ａの一端側に穿設され、さらに、第２貫通穴３５が穴方向を第２シャフト３１Ａの軸方向と一致させて、第２シャフト３１Ａの軸心位置に、第２貫通穴３５と弁体２２Ａの裏面外方とを連通するように形成されている。つまり、等差圧制御パイロット弁１０１は、第１貫通穴３４および第２貫通穴３５が第２シャフト３１Ａに形成されている点においても、等差圧制御パイロット弁１００と相違している。

そして、等差圧制御パイロット弁１０１はこのように構成されているので、弁体２２Ａが弁座２１に当接している状態では、弁室１７に導入された一次側流体は、通孔１９側への流入が阻止されている。また、第２操作室７に導入された調圧流体は、第２シャフト３１Ａの第２分割体３との挿通部における微小な隙間から徐々に通孔１９内に流入し、さらに第１貫通穴３４および第２貫通穴３５を通り弁体２２Ａの裏面側に流入する。そして、通孔１９内に流入した調圧流体の弁室１７内への流入は、弁体２２Ａと弁座２１との当接により阻止される。

そこで、弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを下方に押圧する流体の圧力は、図９の（ｂ）に示されるように、第２シャフト３１Ａの軸方向上方から弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを見て全面積（Ｓ７＝Ｐ１Ａ＋Ｐ２Ａ）に作用する。また、弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを上方に押圧する流体の圧力は、第２シャフト３１Ａの軸方向下方から弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを見て全面積（Ｓ８＝Ｐ１Ｂ＋Ｐ２Ｂ）に作用する。ここで、Ｐ１Ａは弁室１７内の一次側流体の圧力が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを下方に押圧する面積、Ｐ１Ｂは弁室１７内の一次側流体の圧力が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを上方に押圧する面積、Ｐ２Ａは第２操作室７および通孔１９内の調圧流体の圧力が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを下方に押圧する面積、Ｐ２Ｂは弁体２２Ａの裏面側の調圧流体の圧力が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを上方に押圧する面積である。

そして、一次側流体が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを下方に押圧する面積Ｐ１Ａと、一次側流体が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを上方に押圧する面積Ｐ１Ｂとが、ほぼ等しくなっている。また、調圧流体が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを下方に押圧する面積Ｐ２Ａと、調圧流体が弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを上方に押圧する面積Ｐ２Ｂとが、等しくなっている。そこで、弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを下方に押圧する圧力と弁体２２Ａおよび第２シャフト３１Ａを上方に押圧する圧力とが相殺される。これにより、弁体２２Ａは、ばね２０の付勢力によって上下動する。従って、一次側流体や調圧流体の圧力変動が生じても、弁体２２Ａの上下動動作は影響されず安定したものとなる。

一方、等差圧制御パイロット弁１００において、弁体２２が弁座２１に当接している状態では、弁室１７に導入された一次側流体は、通孔１９側への流入が阻止されている。そして、弁室１７に挿入された一次側流体は、弁体２２の裏面側にも流入する。また、第２操作室７に導入された調圧流体は、第２シャフト３１の第２分割体３との挿通部における微小な隙間から徐々に通孔１９内に流入する。そして、通孔１９内に流入した調圧流体の弁室１７内への流入は、弁体２２と弁座２１との当接により阻止される。

そこで、弁体２２および第２シャフト３１を下方に押圧する流体の圧力は、図９の（ａ）に示されるように、第２シャフト３１の軸方向上方から弁体２２および第２シャフト３１を見て全面積（Ｓ９＝Ｐ１ａ’＋Ｐ２ａ）に作用する。また、弁体２２および第２シャフト３１を上方に押圧する流体の圧力は、第２シャフト３１の軸方向下方から弁体２２および第２シャフト３１を見て全面積（Ｓ１０＝Ｐ１ｂ’＋Ｐ１ｂ）に作用する。ここで、Ｐ１ａ’は弁室１７内の一次側流体の圧力が弁体２２および第２シャフト３１を下方に押圧する面積、Ｐ１ｂ’およびＰ１ｂは弁室１７内の一次側流体の圧力が弁体２２および第２シャフト３１を上方に押圧する面積、Ｐ２ａは第２操作室７および通孔１９内の調圧流体の圧力が弁体２２および第２シャフト３１を下方に押圧する面積である。

そして、一次側流体が弁体２２および第２シャフト３１を下方に押圧する面積Ｐ１ａ’と、一次側流体が弁体２２および第２シャフト３１を上方に押圧する面積Ｐ１ｂ’とが、ほぼ等しくなっている。そこで、面積Ｐ１ａ’および面積Ｐ１ｂ’に作用する流体が同じであることから、弁体２２および第２シャフト３１を下方に押圧する一次側流体の圧力と弁体２２および第２シャフト３１を上方に押圧する一次側流体の圧力とが相殺される。
また、調圧流体が弁体２２および第２シャフト３１を下方に押圧する面積Ｐ２ａと、一次側流体が弁体２２および第２シャフト３１を上方に押圧する面積Ｐ２ｂとが、等しくなっている。しかし、面積Ｐ２ａに作用する流体は調圧流体であり、面積Ｐ１ｂに作用する流体が一次側流体であることから、調圧流体の圧力Ｐ１と一次側流体の圧力Ｐ２とが異なるため、弁体２２はバランスせず動いてしまう。

なお、上記各実施の形態では、等差圧制御パイロット弁１００，１０１が、給水配管４５内の消火用水４１の圧力Ｐ３を感知し、制御弁２００の二次圧Ｐ２を、圧力Ｐ３よりばね圧αだけ高い圧力となるように調圧しているが、制御弁２００の二次圧Ｐ２を、圧力Ｐ３よりばね圧αだけ低い圧力となるように調圧するようにしてもよい。この場合、例えば、消火用水４１を二次側接続口１１から第２操作室７に導入し、かつ二次側の泡原液４２を基準流体接続口８から第１操作室６，６Ａに導入することで実現できる。あるいは、ばね２７の付勢力が、弁体２２，２２Ａが弁座２１に着座する方向にダイアフラム５を付勢するように構成することでも実現できる。例えば、ばね受け２６，２６Ａの調整ネジ２８に対する軸方向の移動を規制し、ばね２７をばね受け２６とピストン２４との間に伸設するようにしてもよい。この時、実施の形態１では、ピストン２４の第１シャフト３０に対する軸方向の移動を規制する必要がある。

また、上記各実施の形態では、弁装置は、Ｐ３＋α≦Ｐ２の時に、弁体２２，２２Ａが弁座２１に着座するように構成されているが、弁装置は、Ｐ３＋α≦Ｐ２の時に、弁体２２，２２Ａが弁座２１から離反するように構成されていてもよい。
また、上記各実施の形態では、仕切り部材としてダイアフラム５を用いるものとしているが、仕切り部材はダイアフラム５に限定されるものではなく、第１および第２操作室６，６Ａ，７内の圧力差に起因して軸方向に変位するものであればよく、例えば第１および第２操作室６，６Ａ，７の内壁面を摺動するように配設されるピストンでもよい。

この発明の実施の形態１に係る等差圧制御パイロット弁の開弁状態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る等差圧制御パイロット弁の閉弁状態を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る等差圧制御パイロット弁を適用した泡混合装置の全体構成を模式的に示す構成図である。図３に示される泡混合装置における制御弁の閉弁状態を示す断面図である。図３に示される泡混合装置における制御弁の開弁状態を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る等差圧制御パイロット弁の開弁状態を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る等差圧制御パイロット弁の閉弁状態を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る等差圧制御パイロット弁の効果を説明する図である。この発明の実施の形態２に係る等差圧制御パイロット弁の効果を説明する図である。

符号の説明

１，１Ａ本体、５ダイアフラム（仕切り部材）、６，６Ａ第１操作室、７第２操作室、１０一次側接続口（流入口、弁装置）、１２シリンダ接続口（流出口、弁装置）、１６，１８，１９通孔（弁装置）、１７弁室（弁装置）、２１弁座（弁装置）、２２，２２Ａ弁体（主弁、弁装置）、２４ピストン（付勢手段）、２６，２６Ａばね受け（付勢手段）、２７ばね（付勢手段）、２８調整ネジ（付勢手段）、３０第１シャフト（付勢手段）、３１，３１Ａ第２シャフト（動力伝達部材）、１００、１０１等差圧制御パイロット弁。

Claims

流入口と流出口とを仕切る弁座に対して接離可能に配設された主弁を有する弁装置と、
軸方向を上記弁座に対する上記主弁の接離方向とする操作室と、
上記操作室内に上記軸方向に変位可能に配設されるとともに、該操作室内を上記軸方向に基準圧力が導入される第１操作室と調圧圧力が導入される第２操作室とに画成する仕切り部材と、
上記仕切り部材に圧力を上記軸方向に付勢する付勢手段と、
上記仕切り部材の上記軸方向の変位を上記主弁に伝達して該主弁を上記弁座に対して接離させる動力伝達部材と、を備え、
上記流入口が、第１配管を介して一次側液配管に連通され、
上記第２操作室が、第２配管を介して二次側液配管に連通され、
上記流出口が、流入出口を介して導入される作動流体により弁開度を変化させて、上記一次側液配管から上記二次側液配管への液の流量を調整する制御弁の該流入出口に第３配管を介して連通され、
上記基準圧力と上記調圧圧力との差圧が上記付勢手段による圧力となるように上記主弁が開閉制御されることを特徴とする等差圧制御パイロット弁。
消火用水と泡原液とを混合する混合器と、
消火用水を給水配管を介して上記混合器に圧送する消火ポンプと、
泡原液を一次側泡原液配管と二次側泡原液配管を介して上記混合器に圧送する泡原液ポンプと、
上記一次側泡原液配管と上記二次側泡原液配管との間に介装され、流入出口を介して導入される作動流体により弁開度を変化させて、該一次側泡原液配管から該二次側泡原液配管への上記泡原液の流量を調整する制御弁と、
請求項１記載の上記等差圧制御パイロット弁と、を備え、
上記等差圧制御パイロット弁は、上記流入口が第１配管を介して上記一次側泡原液配管に連通され、上記第１操作室が第２配管を介して上記二次側泡原液配管に連通され、上記流出口が第３配管を介して上記制御弁の流入出口に連通され、上記第２操作室が第４配管を介して給水配管に連通されており、
上記第４配管を介して上記第２操作室に導入される消火用水の圧力と上記付勢手段の圧力との総和が上記第２配管を介して上記第１操作室に導入される泡原液の圧力より大きくなると、上記主弁が開成され、上記一次側泡原液配管内の泡原液が上記第３配管を介して上記制御弁に導入されて、上記制御弁が開動作され、かつ上記第４配管を介して上記第２操作室に導入される消火用水の圧力と上記付勢手段の圧力との総和が上記第２配管を介して上記第１操作室に導入される泡原液の圧力以下となると、上記主弁が閉成され、上記一次側泡原液配管内の泡原液の上記第３配管を介して上記制御弁への導入が停止されて、上記制御弁が閉動作されることを特徴とする泡混合装置。