JPS5811647B2 - 減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、上流側の一次圧力にかかわらず常に下流側
の二次圧力を一定に保持でき得る減圧弁に関し、さらに
この減圧弁に適度な配管を施すことにより下流のパイプ
や機器接続部等が地震や地盤沈下などの予知し得ない災
害や事故によって破裂したり、あるいは漏水等によって
生じた異常低圧に対して自動的に閉弁止水できる減圧弁
に関する。

従来の減圧弁吉しては第５図及び第６図に示すようなも
のが知られている。

これらの減圧弁はいずれも、弁箱１の入水口２と出水口
３の間に設けた連通孔４の真上の弁箱１に、上端部に上
部摺動筒９を形成したシリンダー８を固着し、該シリン
ダー８の上端部にはシリンダー蓋２５を固着すると共に
上部摺動筒９内には下端に前記連通孔４を開閉する弁体
５を固定した弁棒１１の上方に固着した上部ピストン１
２を摺動昇降可能に挿入し、該上部ピストン１２の下方
に設置したスプリング１７によって同ピストン１２を上
方へ持ち上げる力を調節できる機構を有しており、かつ
又出水口３と上部摺動筒９が途中に逆ＩＥ弁３２及び仕
切弁３７を設置したパイプ３１によって連結されてなる
ものであって、第５図の減圧弁では入水口２側の一次圧
力が弁体５を閉じる方向に作用する弁箱構造とされてい
るのに対し、第６図の減圧弁では一次圧力が弁体５を開
く方向に作用する弁箱構造とされている点で相違する。

ところで、入水口２側の一次圧力をＰｌ、出水口３側の
二次圧力をＰ２ （ただしＰ２＜ＰＩ）、バネ１７の反
撥力をＷ１弁体５の受圧面積をＡ１、上部ピストン１２
の受圧面積をＡ２とすると、第３図の減圧弁では、バラ
ンス状態にあるとき次式（Ｉ〕が成立し、従ってバネ１
７の反撥力Ｗは次式〔■〕で表わされる。

ＰＡ＋ＰＡ＝ＰＡ＋Ｗ ・・・・・・〔Ｉ〕Ｗ−Ｐ
、Ａ１＋Ｐ２（Ａ２−Ａ１） ・・・・・・〔■〕
上記式〔■〕において、Ａ１及びＡ２−Ａ１ は一定で
あるから、今、一次圧力Ｐ１が一定である場合はＰｌＡ
ｌが一定となり、バネ１７の反撥力Ｗは二次圧力Ｐ２の
増減に比例して増減することになる。

つまり、二次圧力Ｐ２が増大すれば、それに比例してバ
ネ１７の反撥力Ｗが増大するところまで上部ピストン１
２が下降し、逆に二次圧力Ｐ２が減少すれは、それに比
例してバネ１７の反抗力Ｗが減少するところまで上部ピ
ストン１２が上昇するのである。

従って、一次圧力Ｐ１が一定の場合は、二次圧力Ｐ２が
増大するとピストン１２の下降により弁体５の開きが小
さくなって流量が減少し、逆に二次圧力Ｐ２が減少する
とピストン１２の上昇により弁体５の開きが大きくなっ
て流量が増大するので、この流量変化によって二次圧力
Ｐ２を自動的にほぼ一定に保つことができるのである。

けれども、一次圧力Ｐ１が一定でなく変化する場合は、
上記式（ＩＩ）から明らかなようにバネの反撥力Ｗは一
次圧力Ｐ１と二次圧力Ｐ２の双方の影響を受けて増減す
るから、二次圧力Ｐ２が増減してもそれに比例してバネ
１７の反撥力Ｗは増減することはない。

つまり、二次圧力Ｐ２が増減しても、それに比例してバ
ネ１７の反撥力Ｗが増減するようにピストン１２が上下
動しないのである。

従って、一次圧力Ｐ１が変化する場合は、二次圧力Ｐ２
の増減に追従して弁体５の開き具合が変化しないので、
二次圧力Ｐ２を自動的にほぼ一定に保つことができない
のである。

一方、第６図の減圧弁では、バランス状態にあるとき次
式ＣＩ）が成立し、従ってバネ１７の反抗力Ｗは次式（
ＩＶ）で表わされる。

Ｐ Ａ＋Ｐ Ａ、 ＝Ｐ Ａ＋Ｗ ・・・・・・
（１）Ｗ＝Ｐ２Ａ２−（Ｐ、−Ｐ、２ ） Ａ１
・・・・・・〔ｌＶ’）式〔Ｉ■〕から、二次圧力Ｐ２
を一定に保持するためには、たえずバネ１７の反撥力Ｗ
が正となるように差圧（ｐ、−ｐ２）の大きさに応じて
上部ピストン１２の受圧面積Ａ２を大きく設定する必要
がある。

つまり、この減圧弁では、一次圧力Ｐ１と二次圧力Ｐ２
との差圧（ｐｔ Ｐ２）に応じて上部ピストン１２の
径を変える必要があり、変えない場合は一次圧力Ｐ１に
比例して二次圧力Ｐ２が同じ差圧となるように変化する
ので、二次圧力Ｐ２をほぼ一定に保つことは不可能であ
る。

更に、これら第５図及び第６図の減圧弁は、二次圧力Ｐ
２が異常に低下した場合に、自動的に閉弁止水すること
も不可能である。

この発明はこのような従来の減圧弁の欠点を是正し、一
次圧力の変化にかかわらず常に下流側の二次圧力を一定
に保持することができる減圧弁を提供することを目的と
し、さらに従来の減圧弁においては構造的にも不可能で
あった下流側の異常低圧に際し自動的に瞬時に止水閉弁
する減圧弁を提供することを目的とする。

即ちこの発明は、前述の如き従来減圧弁に於て、第３図
に示すように、シリンダー８の下端部に弁体５と同面積
を有しかつ弁体１１に固着された下部ピストン１３が摺
動昇降できる下部摺動筒１０を形成し、入水口２と上部
摺動筒９を途中で仕切弁３６及びシリンダー３４に導か
れている二次圧力が一定圧力以下になると自動的に開弁
する開閉弁３３を設置したパイプ２９で連結し、かつパ
イプ３１に入水側と出水側の圧力差が一定以上になると
自動的に止水閉弁する逆止弁３２を設置したことを要旨
とする減圧弁を第１発明とし、更に第４図に示すように
、シリンダー８の下端部に弁体５と同面積を有しかつ弁
棒１１に固着された下部ピストン１３が摺動昇降できる
下部摺動筒１０を形成し、入水口２と上部摺動筒９を途
中に仕切弁３６及びシリンダー３４に導かれている二次
圧力が一定圧力以下になると自動的に開弁する開閉弁３
３を設置したパイプ２９を連結し、さらに、該開閉弁３
３と上部摺動筒９の間に上部摺動筒９内の圧力水を放出
できる仕切弁３８を設置し、又前記シリンダー３４に空
気を抜くための仕切弁３９を設置し、かつパイプ３１に
入水側と出水側の圧力差が一定以上になると自動的に止
水閉弁する逆止弁３２を設置した減圧弁を第２発明とす
るものである。

上記構成の第１発明の減圧弁では、入水口２側の一次圧
力をＰい出水口３側の二次圧力をＰ２（ただし、Ｐ２＜
Ｐｌ）、バネ１７の反抗力をＷ１弁体５の受圧面積をＡ
１、上部ピストン１２の受圧面積をＡ２、下部ピストン
１３の受圧面積をＡ３とすると、バランス状態にあると
きは次式（Ｖ’）が成立するが、下部ピストン１３の受
圧面積Ａ３と弁体の受圧面積Ａ１が等しいので次式（Ｖ
Ｏが成立し、従ってバネ１７の反撥力Ｗは次式亘で表わ
される。

Ｐ１Ａ１＋Ａ２Ｐ２−・Ｐ１Ａ３＋Ｐ２Ａ１＋Ｗ ・・
・［、■］ＡＰ＝ＰＡ＋Ｗ ・・・〔■
〕２２ ２１ Ｗ＝−Ｐ２（Ａ２−Ａ１） ・・・（ロ）
上記式亘において、弁体５の受圧面積と上部ピストン１
２の受圧面積の差（Ａ２−ＡＩ）は一定であるから、こ
の発明の減圧弁では、バネ１７の反撥力Ｗは二次圧力Ｐ
２の増減に比例して増減し、一次圧力Ｐ１の影響は全く
受けないことになる。

つまり二次圧力Ｐ２が増大すれば、一次圧力Ｐ１の変化
に関係なく、バネ１７の反抗力Ｗが比例して増大するよ
うに上部ピストン１２が下降し、逆に二次圧力Ｐ２が減
少すれは、それに比例してバネ１７の反撥力が減少する
ように上部ピストン１２が上昇するのである。

従って、二次圧力Ｐ２が増大すればそれに比例して弁体
５の開きが小さくなって流量が減少し、逆に二次圧力Ｐ
２が減少すれば弁体５の開きが大きくなって流量が増大
するので、この流量変化によって二次圧力Ｐ２を自動的
にほぼ−・定に保つことができるのである。

また、二次圧力が異常低下した場合は、出水口３と関連
しているパイプ３１内の圧力は急に減圧となり、シリン
ダー３４も減圧され従って同シリンダー３４内のピスト
ンは上昇するので開閉弁３３は開となり、上流側の一次
圧力はパイプ２９を通じてシリンダー８の上部摺動筒９
内に導かれ上部ピストン１２を下方へ押圧し、逆上弁３
２まで導かれる。

同弁３２は出水側と入水側の圧力差が一定以上より大き
くなると閉弁するようになっているので一次圧力は逃げ
道を塞がれる。

したがって、一次圧力は上部ピストン１２にかかるので
、弁棒１１は下方に押されて止水閉弁されるのである。

スプリング１７の弾力は最大の場合でも一次圧力よりも
小さくなるようになされているので、いかなる場合にも
完全に止水閉弁される。

第２発明の減圧弁も、上記の第１発明の減圧弁と全く同
様に作用するが、この第２発明の減圧弁の場合は、既述
したように、仕切弁３８及び３９を更に追加して設けで
あるため、下流側の異常低圧の原因が除去され、再び通
水開弁の状態に戻す場合には、仕切弁３６を閉じ仕切弁
３８を開とすると、上部摺動筒９内に残溜している圧力
水が外へ放出されるので上部ピストン１２にかかる圧力
がなくなりスプリング１７によって弁棒１１が上方へ移
動して通水開弁の状態となり、パイプ３１を通って二次
圧力が上部摺動筒９へ導かれると、再び仕切弁３８を閉
じ仕切弁３６を開とすることにより異常低圧以前の状態
に容易に戻すことができ、また、シリンダー３４に空気
が入っても、仕切弁３９を開いて空気を除去できるので
、二次圧力の変化に正確に対応して開閉弁３３を作動さ
せることができる。

この発明の減圧弁は、以上のように一次圧力に関係なく
二次圧力を自動的に一定に保持し、かつ二次圧力が異常
降下したときに自動的に閉弁止水するものであるから、
下流のパイプや機器接続部等が地震や地盤沈下などの予
知し得ない災害や事故によって破裂したり、あるいは漏
水等を生じても、直ちに給水を停止して洪水等の二次災
害を未然に防止することができる。

また、バネを取替えたり、シリンダーやピストンを替え
たりする必要がなく、一次圧力の変化に対する汎用性が
あるため、生産性が向上すると共に使用においても簡単
に圧力調節ができ、しかもバネ式開放弁３３は、任意の
所定圧力に設定できるので、減圧弁の下流側の正常下限
圧力設定を自由に選定することができる。

更に下流側に火災などが発生し、消火活動のため大量の
水が必要な場合にも、極めて簡単な操作で、弁を全開通
水することができる。

この発明の一実施例を図面の記載に基づいて説明すると
、第１〜２図に示すように、弁箱１には入水口２と出水
口３との間に連通口４を設け、同口４の内周面には連通
口４を境として入水口２側り弁箱１内に収納した弁体５
に対する弁座６を嵌着すると共に、同弁座６の中心部に
通水を阻止しない弁体ガイド７を弁座６と一体形成して
いる。

連通口４の上方の弁箱１に穿設している開孔口にはシリ
ンダー８をボルト等によって一体固着している。

そして、該シリンダー８の上端部には上部摺動筒９、下
端部には下部摺動筒１０をそれぞれ形成しており、かつ
上部摺動筒９内には弁棒１１の上端部に嵌着した上部ピ
ストン１２を摺動昇降可能に嵌合し、下部摺動筒１０内
には弁体５を下端に嵌着した前記弁棒１１の中央部付近
に嵌着した弁体５と同じ受圧面積を有する下部ピストン
１３を摺動昇降可能に嵌合している。

そして、それぞれのピストン１２．１３には、互いに向
い合う面に椀皮１４を敷いてピストン１２，１３が上１
下部摺動筒９，１０内を緊密に摺動昇降できるようにす
ると共に、回度１４が剥離しないように凹成１４上に椀
皮押え１５を載せてナツト１６でもってそれぞれ弁棒１
１に締め付は固定している。

シリンダー８の縦方向中央部には、上部ピストン１２を
上方へ押し上げるための中央に弁棒１１を挿通したスプ
リング１７の下端にあって弁棒１１に上下に摺動移動可
能に嵌合されたスプリング受１８を上下に移動させてス
プリング１７の上部ピストン１２への押し上げる弾力を
調節する弁棒１１に摺動可能に嵌合され外周に雄ネジ溝
を有する調整ネジ１９を螺合把持する空気孔２０を穿設
した把持腕２１を有している。

又、この調整ネジ１９の下端部には、調整ネジ１９を回
転昇降させるための棒穴２２を形成している。

シリンダー８の把持腕２１の下方側面は、前記空気孔２
０から漏れた空気をシリンダー８外へ逃がしかつ調節ネ
ジ１９を回転させるための棒を差し込み回転できるよう
に開口部２３がもうけられている。

シリンダー８の下端部にある弁箱１の上端の開孔口の内
周面には、中心部で弁棒１１を上下に摺動可能に把持す
るための弁棒ガイド２４を嵌着する。

又、シリンダー８の上端面にはシリンダー蓋２５を設置
し、該蓋２５には同蓋２５の両側端面からそれぞれ同下
面に連通ずる導水孔２６及び連通孔２７を穿設して、上
部摺動筒９内の上部ピストン１２上の間隙に弁箱１の入
水口２側の側壁面に穿設した取水孔２８からパイプ２９
を通じて導水孔２６から同間隙に水を導くことができる
ようにし、一方弁箱１の出水口３側の取水孔３０からパ
イプ３１を通じて連通孔２７から同間隙に水を導き、か
つ同間隙の水を出水口３側へ排出することができるよう
にしている。

３２はパイプ３１の連通孔２７の出口付近に設置された
バネ式リフト逆止弁であって、通常は上部摺動筒８内の
圧力水をパイプ３１へ逆流させないためのものであるが
、量弁３２の入水側と出水側の水圧の差が一定以上にな
ると自動的に止水閉弁する弁である。

３３はパイプ２９に設置されたバネ式開閉弁であって、
量弁３３の上方部のシリンダー３４は前記バネ式リフト
逆止弁３２の連通孔２７側と反対側のパイプ３１とパイ
プ３５でもって連結されていて、弁箱１の出水口３の圧
力が異常に低圧になったときシリンダー３４内のピスト
ンが上方に移動してバネ式開閉弁３３を開として入水口
２側の水をパイプ２９、導水孔２６を通じてシリンダー
８内へ導くようにしている。

３６はパイプ２９の入水口２とバネ式開閉弁３３の間に
設置された仕切弁又はコック、３７はパイプ３１の出水
口３とバネ式リフト逆止弁３２の間に設置された仕切弁
又はコック、３８はパイプ２９に設置したバネ式開閉弁
３３と導入孔２６の間から分岐したパイプに設置した仕
切弁又はコック、３９はシリンダーの上方と連結してい
るパイプに設置した仕切弁又はコックである。

尚、弁体５の出水口３に面する底面には、漏水を防止す
るための弁パツキン４０及びパツキン受け４１がナツト
４２によって弁棒１１に係上せられている。

又、４３は下部摺動筒１０内にゴミ等が入らないように
するためのゴム板である。

次に上記構成からなるこの発明の減圧弁を設置するには
、まず入水口２を上流側の管と連結し、出水口３を下流
側の管と連結する。

すると、上流側からの水は入水口２を経て弁箱１内に入
り、下部ピストン１３及び弁体５に一次圧力を加える。

この時、下部ピストン１３と弁体５の受圧面積は等しい
ので、弁棒１１には上下に等しい力が作用して打ち消さ
れる。

仕切弁３７を開にしておくと下流側の二次圧力は出水口
３の取水口３０からパイプ３１及びバネ式リフト逆止弁
３２を通って、連通孔２７からシリンダー８の上部摺動
筒９に導かれて上部ピストン１２を下方へ押圧するが、
同ピストン１２はスプリング１７によって上方へ押され
ているので、一定のところで静止する。

二次圧力を大きくする場合には、調整ネジ１９を上方へ
移動させて上部ピストン１２に下方から加わるスプリン
グ１７の弾力を強める。

すると、上部ピストン１２が上方へ移動し従って弁棒１
１も上方へ移動するので弁体５と弁座６の間隙が大きく
なって連通口４から下流側へ大量の水が流れて二次圧力
を上昇させることができる。

このとき、二次圧力は上部ピストン１２を下方へ押し下
げるようにも働し１でいるが、スプリング１７によっで
ある一定のところで静止する。

逆に、二次圧力を低くする場合には調整ネジ１９を下方
へ移動させて上部ピストン１２に下方から加わるスプリ
ング１７の弾力を弱める。

すると、上部ピストン１２が下方へ移動して弁棒１１も
下方へ移動するので弁体５と弁座６の間隙が小さくなっ
て連通口４からの水量が少くなり二次圧力を下降させる
ことができる。

このように、この発明の減圧弁によると、上流側の一次
圧力に全く無関係に減圧された二次圧力を得ることがで
きるので、下流側においては常に一定の水圧を得ること
ができる。

次に、下流側の二次圧力が異常低下した場合について説
明する。

仕切弁３６、３７が開、仕切弁３８．３９が閉でかつ通
水開弁時（第１図の状態）において、下流側の二次圧力
が急に低下すると、出水口３と連結しているパイプ３１
内の圧力は急に減圧となり、従って同パイプ３１と連結
しているパイプ３５内も減圧になってシリンダー３４も
減圧され従って同シリンダー３４内のピストンは上昇す
るのでバネ式開閉弁３３は開となり、上流側の一次圧力
はパイプ２９を通じて導水孔２６からシリンダー８の上
部摺動筒９内に導かれ上部ピストン１２を下方へ押圧し
、かつ連通孔２７を通ってバネ式リフト逆止弁３２まで
導かれる。

量弁３２は出水側と入水側の圧力差が一定以上より大き
くなると閉弁するようになっているので一次圧力は逃げ
道を塞がれる。

したがって、一次圧力は上部ピストン１２にかかるので
、弁棒１１は下方に押されて止水閉弁されるのである（
第２図の状態）。

スプリング１７の弾力は最大の場合でも次圧力よりも小
さくなるようになされているので、いかなる場合にも完
全に止水閉弁される。

下流側の異常低圧の原因が除去され、再び通水開弁の状
態に戻す場合には、仕切弁３６を閉じ仕切弁３８を開と
する。

すると、上部摺動筒９内に残溜している圧力水が外へ放
出されるので上部ピストン１２にかかる圧力がなくなり
スプリング１７によって弁棒１１が上方へ移動して通水
開弁の状態になり、パイプ３１を通って二次圧力が上部
摺動筒９へ導かれると、再び仕切弁３８を閉じ仕切弁３
６を開とすることにより異常低圧以前の状態に戻って通
常の減圧弁として使用できる。

このときバネ式開閉弁３３は、シリンダー３４に二次圧
力が加わることにより再び自動的に閉弁止水して一次圧
力をシリンダー８内に入れないようにしている。

すなわち、上部摺動筒９内には二次圧力のみが作用して
いる状態になる。

仕切弁３７は、弁体５と弁座６の間隔を最大にして通水
を最大にする場合に使用するもので、仕切弁３７．３６
を同時に閉とし、仕切弁３８を開として上部摺動筒９内
の圧力水を外部へ放出すると、上部ピストン１２はスプ
リング１７によって上方へ移動し従って弁体５も上方へ
移動するからである。

仕切弁３９は、空気抜き用のものである。このようにこ
の発明によると、下流側の二次圧力が異常低圧になった
場合には完全に止水閉弁するものであるから、下流のパ
イプや機器接続部等が地震や地盤沈下などの予知し得な
い災害や事故によって破裂したり、あるいは漏水等によ
って生じた異常低圧に対し自動的に瞬時して完全に閉弁
止水して、洪水などの二次災害を未然に防止するもので
ある。

又、この発明によると、下流側に火災などが発生し、消
火活動のために大量の水が必要な場合にも極めて簡単な
操作で、弁を全開通水することができるので、従来の減
圧弁と比較して著しい利点効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の実施例を示すもので、第
１図は通水開弁時の状態、第２図は止水閉弁時の状態を
示し、また第３図及び第４図はいずれもこの発明の説明
図、第５図及び第６図はいずれも従来例の説明図である
。 １……弁箱、２……入水口、３……出水口、４……連通
孔、５……弁体、８……シリンダー、９……上部摺動筒
、１０……下部摺動筒、１１……弁棒、１２……上部ピ
ストン、１３……下部ピストン、１７……スプリンク、
２５……シリンダー蓋、２９……パイプ、３１……パイ
プ、３２……逆止弁、３３……開閉弁、３４……シリン
ダー、３８……仕切弁、３９……仕切弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁箱１の入水口２と出水口３の間に設けた連通孔４
   の真上の弁箱１の開口孔に、上端部に上部摺動筒９を形
   成したシリンダー８を固着し、該シリンダー８の上端部
   にはシリンダー蓋２５を固着すると共に上部摺動筒９内
   には下端に前記連通孔４を開閉する弁体５を固定した弁
   棒１１の上方に固着した上部ピストン１２を摺動昇降可
   能に挿入し、該上部ピストン１２の下方に設置したスプ
   リング１７によって同ピストン１２を上方へ持ち上げる
   力を調節できる機構を有しており、かつ又出水口３と上
   部摺動筒９が途中に仕切弁３７を設置したパイプ３１に
   よって連結されてなる減圧弁において、シリンダー８の
   下端部に弁体５と同面積を有しかつ弁棒１１に固着され
   た下部ビス１−ン１３が摺動昇降できる下部摺動筒１０
   を形成し、入水口２と上部摺動筒９を途中に仕切弁３６
   及びシリンダー３４に導かれている二次圧力が一定圧力
   以下になると自動的に開弁する開閉弁３３を設置したパ
   イプ２９で連結し、かつパイプ３１に入水側と出水側の
   圧力差が一定以上になると自動的に止水閉弁する逆止弁
   ３２を設置した減圧弁。 ２ 弁箱１の入水口２と出水口３の間に設けた連通孔４
   の真上の弁箱１の開孔口に、上端部に上部摺動筒９を形
   成したシリンダー８を固着し、該シリンダー８の上端部
   にはシリンダー蓋２５を固着すると共に上部摺動筒９内
   には下端に前記連通孔４を開閉する弁体５を固定した弁
   棒１１の上方に固着した上部ピストン１２を摺動昇降可
   能に挿入し、該上部ピストン１２の下方に設置したスプ
   リング１７によって同ピストン１２を上方へ持ち上げる
   力を調節できる機構を有しており、かつ又出水口３と上
   部摺動筒９が途中に仕切弁３７を設置したパイプ３１に
   よって連結されてなる減圧弁において、シリンダー８の
   下端部に弁体５と同面積を有しかつ弁棒１１に固着され
   た下部ピストン１３が摺動昇降できる下部摺動筒１０を
   形成し、入水口２と上部摺動筒９を途中に仕切弁３６及
   びシリンダー３４に導かれている二次圧力が一定圧力以
   下になると自動的に開弁する開閉弁３３を設置したパイ
   プ２９で連結し、さらに、該開閉弁３３と上部摺動筒９
   の間に上部摺動筒９内の圧力水を放出できる仕切弁３８
   を設置し、又前記シリンダー３４に空気を抜くための仕
   切弁３９を設置し、かつパイプ３１に入水側と出水側の
   圧力差が一定以上になると自動的に止水閉弁する逆止弁
   ３２を設置した減圧弁。 ３ 開閉弁３３がバネ式の開閉弁である特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の減圧弁。