JP2005226690A - ウォーターハンマー緩衝構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単で、かつ低廉なコストでウォーターハンマーによる配管の損傷等を抑制し得るウォーターハンマー緩衝構造を提供する。
【解決手段】外部水道系に接続した第１給水管４２の所要位置に、該第１給水管４２を開閉可能な開閉弁４４を設ける。そして、開閉弁４４における第１給水管４２を接続する流入口４４ａに、ゴム弾性を発現するエステル系エラストマーでメッシュ部５２を形成したフィルタ４８を配設し、開閉弁４４を閉成した際に生ずる圧力波によりメッシュ部５２が弾性変形することにより、該圧力波のエネルギーを吸収するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、給水源に接続された給水管の所要位置に、該給水管の開閉を行なう開閉弁を備えた給水機構におけるウォーターハンマー緩衝構造に関するものである。

従来より、開閉弁を開放して給水管の吐出口から水等の流体を排出している際に、該開閉弁を閉成して急激に流体の流れを止めると、通常より給水管内の圧力が一時的に高くなる、所謂ウォーターハンマー(水撃作用とも云う)が発生することが知られている。このようなウォーターハンマーが起こると、衝撃音が発生したり、給水管に過度の負荷が掛かってヒビや裂け等の損傷が生じる等の不都合がある。そこで、ウォーターハンマーによる不都合の発生を防止する種々の技術を給水機構に設ける提案がなされている(例えば、特許文献１参照)。

特許文献１には、洗浄槽と水道管とを接続する給水管に、該給水管の開閉を行なう給水電磁弁を設けると共に、この給水電磁弁の上流側(すなわち水道管側)に、過圧逃し弁を備えたウォーターハンマー防止装置を配設するようにした食器洗浄機が開示されている。このウォーターハンマー防止装置は、前記給水管に連通する給水路と、該給水路に交差するよう連通する側管とを備え、該側管に取り付けた前記過圧逃し弁の弁本体により、常には給水路との連通孔を閉成するよう構成し、ウォーターハンマーが発生して給水路(給水管)内の圧力が上昇した際に、弁本体が連通口を開放して洗浄水の流入を許容し、この洗浄水を過圧逃し弁に形成した吐出口から前記洗浄槽に吐出するようになっている。
特開２００１−１６１６２２号公報

前述した特許文献１に開示されているウォーターハンマー防止装置を給水機構に配設すれば、給水管内の圧力が一定以上高くなるのは防止されるから、衝撃音の発生や、給水管のヒビ・裂け等の損傷を防ぐことができる。しかし、ウォーターハンマー防止装置は構成部品が多く、構造が複雑なことから、組付け作業が煩雑となると共にコストが嵩む難点が指摘される。
そこで、本発明は、構成が簡単で、かつ低廉なコストでウォーターハンマーによる配管の損傷等を抑制し得るウォーターハンマー緩衝構造を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本発明に係るウォーターハンマー緩衝構造は、
給水源に接続した配管の所要位置に開閉弁を備えた給水機構において、
前記開閉弁より給水源側に位置する前記配管内に、該開閉弁の閉成時に発生する圧力波により弾性変形可能なフィルタを配設するようにしたことを特徴とする。

本発明に係るウォーターハンマー緩衝構造によれば、フィルタを弾性材料で形成すると共に、該フィルタを開閉弁より給水源側に配設するようにしたから、開閉弁を閉成することで配管内にウォーターハンマーが生じた際に、フィルタが弾性変形して配管内の圧力変化を抑制することができる。また、フィルタを熱可塑性エラストマーで形成することにより、リサイクル性を高め、廃棄物を低減し得る利点がある。

次に、本発明に係るウォーターハンマー緩衝構造につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、ウォーターハンマー緩衝構造を実施する給水機構として自動製氷機を例にして説明する。

実施例に係る自動製氷機の製氷機構は、図１に示すように、水平に配置した製氷室１０の下面に仕切板１２が縦横に配設されて、下方に開口する製氷小室１４が碁盤目状に多数画成されている。この製氷室１０の上面には、図示しない冷凍系に連通する蒸発管１６が密着的に蛇行配置され、製氷運転時に冷媒を循環させて前記製氷小室１４を強制冷却するようになっている。また製氷室１０の直下には、製氷水を貯留する製氷水タンク１８を下方に一体的に備えた水皿２０が、支軸２２により傾動可能に枢支されている。この水皿２０および製氷水タンク１８は、製氷運転時には水平に位置して前記製氷室１０と平行に保持され、除氷運転時には水皿開閉機構(図示せず)により付勢されて、前記支軸２２を中心として図１において反時計方向に傾動し、前記製氷小室１４を開放するようになっている。

前記水皿２０の表面には、製氷小室１４の夫々と対応位置して、噴水孔２４および戻り孔(図示せず)が多数穿設されている。また水皿２０の裏面には、圧力室２６から分岐した複数条の分配管２８が設けられ、この分配管２８は前記噴水孔２４と連通している。前記製氷水タンク１８の外底面にポンプモータ３０が配設され、このモータ３０は、吸込管３２を介して吸込んだタンク中の製氷水を吐出管３４および圧力室２６を介して分配管２８に圧送し、各噴水孔２４から対応の製氷小室１４に噴射し得るようになっている。そして製氷小室１４で氷結するに至らなかった製氷水は、前記戻り孔を介して製氷水タンク１８に回収される。

前記製氷水タンク１８の下方には、除氷運転時に傾動した該タンク１８から放出される製氷水を回収する排水皿３６が配設され、該排水皿３６に回収した製氷水は、排水皿３６に設けられた排水孔３６ａから機外に排出されるようになっている。また、製氷水タンク１８の開放端およびタンク外底面に対し所要の間隙を保持して、図示形状の水案内板３８が配設され、タンク傾動時に放出される製氷水を案内して、前記排水皿３６に回収し得るよう構成してある。なお、タンク外底面の下方に臨む水案内板３８の開放端が、製氷水タンク１８からの製氷水の放出端４０となる。

また、前記水皿２０に製氷水を供給する給水機構は、一方の端部が給水源としての外部水道系に接続された第１給水管(配管)４２と、該第１給水管４２の他方の端部が流入口４４ａに接続された開閉弁４４と、一方の端部が開閉弁４４の排出口４４ｂに接続され、他方の端部が前記支軸２２側の水皿２０の上方に開口する第２給水管４６とを備え、該開閉弁４４を開放することにより、外部水道系から供給される水道水(製氷水)を、第１給水管４２から第２給水管４６に流通させて水皿２０上に供給するようになっている。また、図１または図２に示すように、前記開閉弁４４における流入口４４ａには、弾性材料で形成したフィルタ４８が介装されており、該フィルタ４８により、該第１給水管４２から供給される水道水中に混入した異物を取除くようになっている。

ここで、前記フィルタ４８は、図３に示すように、前記開閉弁４４の流入口４４ａに内嵌される環状の固定リング５０と、該固定リング５０の内側に形成されるメッシュ部５２とから構成されて、メッシュ部５２が、開閉弁４４の閉成時に発生する水中を伝播する圧力波(すなわちウォーターハンマーの発生)により弾性変形可能な熱可塑性エラストマー(ＴＰＥ)を用いて形成されている。具体的には、前記熱可塑性エラストマーは、エステル系エラストマーであって、このエステル系エラストマーから形成された繊維をメッシュ状に編み込むことでメッシュ部５２を形成している。より詳細には、ハード成分が芳香族ポリエステル、ソフト成分が脂肪族ポリエーテルのエステル系エラストマーが好適である。なお、前記メッシュ部５２を形成する熱可塑性エラストマーとしては、反発弾性率が概ね４０〜８０％のものを好適に使用し得る。

〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係るウォーターハンマー緩衝構造の作用について説明する。

先ず、前述した構成に係る自動製氷機における製氷機構の動作を簡単に説明する。前記製氷小室１４を水皿２０で閉成した状態で製氷運転を開始すると、前記蒸発管１６に冷媒が循環して製氷小室１４の強制冷却がなされる。また製氷水タンク１８の製氷水が、ポンプモータ３０により圧送され、分配管２８および噴水孔２４を介して製氷小室１４に噴射供給され、その一部は小室内壁面に層状に氷結し始める。また氷結し得なかった製氷水は、水皿２０の戻り孔を介して製氷水タンク１８に回収される。製氷運転が進行して製氷小室１４に角氷が生成されると、所要のセンサがこれを検知して除氷運転に切換える。

次いで冷凍系に設けた弁が切換わって蒸発管１６にホットガスが供給され、製氷小室１４を加温すると共に、水皿開閉機構が作動して水皿２０および製氷水タンク１８を傾動させる。これにより製氷小室１４が全開され、角氷が図示しない貯氷庫内に向けて放出される。なお、製氷水タンク１８の傾動により、該タンク１８中の製氷水はタンク開放端から放出されて水案内板３８に衝突し、該水案内板３８とタンク外底面との間隙を通って製氷水放出端４０から前記排水皿３６に落下して回収される。製氷小室１４から角氷が放出されると、水皿開閉機構が逆作動して水皿２０および製氷水タンク１８を水平姿勢に復帰させ、製氷小室１４を再び下方から閉成する。その後、前記開閉弁４４を開放して外部水道系からの水道水(製氷水)を前記第１および第２給水管４２,４６を介して水皿２０に供給する。この水道水は、前記水皿２０に設けた戻り孔を介して前記製氷水タンク１８内に流入し、該製氷水タンク１８に製氷運転に際して必要とする製氷水量だけ水道水(製氷水)が貯留されると、前記開閉弁４４が閉成されて、水道水の供給が停止される。

ここで、製氷水タンク１８に所定量の水道水(製氷水)が貯留され、前記開閉弁４４が閉成されると、前記第１給水管４２を流れる水道水(製氷水)は急激に流れを止められることになる。このため、前記開閉弁４４を閉成した際には、前記第１給水管４２内の圧力が通常より一時的に高くなる所謂ウォーターハンマーが発生する。すなわち、前記開閉弁４４を閉成することにより圧力波が発生し、該圧力波が前記第１給水管４２内を伝播するようになる。

ところで、本実施例では、前記開閉弁４４の流入口４４ａ側(すなわち外部水道系側)に、弾性材料で形成したメッシュ部５２を備えたフィルタ４８を配設してある。このため、前記開閉弁４４を閉成して第１給水管４２内に圧力波が生ずると、図２に２点鎖線で示すように、前記フィルタ４８のメッシュ部５２が弾性変形して圧力波のエネルギーを吸収する。すなわち、前記第１給水管４２内の圧力上昇が抑制される。このように、前記フィルタ４８を開閉弁４４より外部水道系側に配設することにより、第１給水管４２内の圧力が一定以上高くなるのを防止して、衝撃音の発生や、給水管のヒビ・裂け等の損傷を防ぐことができる。

また、従来のように構成部品が多く、構造が複雑なウォーターハンマー防止装置を配設することなく、前記開閉弁４４より外部水道系側に前記フィルタ４８を配設するだけでウォーターハンマーを緩衝し得るから、組付け作業を簡略化し得ると共に、コストを低廉に抑え得る利点がある。更に、従来のウォーターハンマー防止装置を自動製氷機に設けた場合には、第１給水管４２の側部にウォーターハンマー防止装置が位置して、該自動製氷機の大型化を招くことにもなる。これに対して、実施例では前記フィルタ４８を配設するだけでよいから、自動製氷機を小型化し得る利点がある。なお、水道水(製氷水)の流通経路にフィルタ４８を配設したことで、該水道水(製氷水)中に異物が入った場合に、この異物を確実に取除くことができる。また、経時的に前記メッシュ部５２に伸び等が生じて、ウォーターハンマーの緩衝作用が低下した場合には、開閉弁４４の流入口４４ａから前記第１給水管４２を取り外し、フィルタ４８を交換すればよいから、メンテナンスを簡単に行なうことが可能である。なお、フィルタ４８を熱可塑性エラストマーで形成しているからリサイクル性に優れ、廃棄物を低減し得る利点もある。

〔実施例の変更例〕
なお、本発明に係るウォーターハンマー緩衝構造としては、前述した実施例のものに限られるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、実施例では、弾性材料からなる繊維を編込んでフィルタをメッシュ状に形成するようにしたが、図４に示すように、弾性材料をシート状に形成し、このシート状部５４に多数の通孔５６を形成するようにしても、実施例と同様の作用効果が得られる。なお、図４において、実施例と同一の部材には同一の符号を付してある。また、フィルタの配設位置は、開閉弁の流入口に限られるものではなく、該開閉弁より上流側(すなわち給水源側)の水が流通する流路中に配設するようにすればよい。更に、実施例では、１つのフィルタを配設するようにしたが、２つ以上のフィルタを配設することも可能である。

また、フィルタを形成する弾性材料の材質としては、実施例のエステル系エラストマーに限定されるものではなく、スチレン系エラストマーやオレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー等、ゴム弾性を発現する熱可塑性エラストマーを好適に採用し得る。なお、実施例では、自動製氷機を例にして本発明に係るウォーターハンマー緩衝構造を実施したが、これに限られず、食器洗浄機や給茶機等の飲料供給機等にも好適に実施することが可能である。すなわち、外部水道系や貯水タンク等の給水源に接続された配管の所要位置に、該配管を開閉可能な開閉弁を配設した給水機構であれば、何れのものにも採用し得る。

本発明の実施例に係る自動製氷機の製氷機構を示す概略図である。 実施例に係るフィルタを開閉弁に取り付けた状態を示す断面図である。 実施例に係るフィルタを示す斜視図である。 変更例に係るフィルタを示す斜視図である。

符号の説明

４２ 第１給水管(配管)，４４ 開閉弁，４８ フィルタ

Claims (3)

1. 給水源に接続した配管(42)の所要位置に開閉弁(44)を備えた給水機構において、
   前記開閉弁(44)より給水源側に位置する前記配管(42)内に、該開閉弁(44)の閉成時に発生する圧力波により弾性変形可能なフィルタ(48)を配設するようにした
   ことを特徴とするウォーターハンマー緩衝構造。
2. 前記フィルタ(48)は、熱可塑性エラストマーの繊維を編成したメッシュ体である請求項１記載のウォーターハンマー緩衝構造。
3. 前記熱可塑性エラストマーは、エステル系エラストマーである請求項２記載のウォーターハンマー緩衝構造。
   

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