JP2010019394A - 蓄圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の流出入を良好に行うことができる蓄圧装置を提供する。
【解決手段】蓄圧装置は、液体の出入口１１が貫設され、出入口１１に連通する出入流路１２を有する蓄圧タンク１０を備えている。蓄圧タンク１０内には、中央部２３が出入口１１に対して離反及び接近する方向に往復運動可能に形成されたダイヤフラム２０が保持されている。中央部２３には、蓄圧タンク１０の内周面に摺動可能な第２外周面３１Ｂを有するガイド部材が連結されている。出入口１１は、中央部２３の往復運動に連動して軸方向に進退可能な棒状部材４０が貫通している。ダイヤフラム２０は、出入口１１に連通する第１室１５と、中央部２３を出入口１１に接近する方向に付勢するコイルばね５０が設けられた第２室１６とに区画している。棒状部材４０の先端部４２は、軸方向に直交する断面積が出入口１１の開口面積よりも大きく、出入口１１を閉鎖可能に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は蓄圧装置に関する。

特許文献１に従来の蓄圧装置が開示されている。この蓄圧装置は、液体の出入口が貫設され、出入口に連通する出入流路を有する蓄圧タンクを備えている。蓄圧タンク内には、一端に可動プレートが連結された筒状のベローズが保持されている。蓄圧タンク内は、可動プレート及びベローズにより第１室と第２室とに区画されている。第１室は出入口に連通し、液体を貯留可能である。第２室は加圧ガスが封入されている。可動プレートは出入口に対して離反及び接近する方向に往復運動可能である。可動プレートの中央部には、棒状部材が一体に形成されている。棒状部材は、出入口を貫通し、可動プレートの往復運動に連動して軸方向に進退可能である。棒状部材の先端部は、軸方向に直交する断面積が出入口の開口面積よりも大きく、出入口を閉鎖可能に形成されている。

この蓄圧装置では、可動プレートが出入口から離反する方向に所定距離を移動すると、棒状部材の先端部が出入口を閉鎖する。これにより、第１室内に液体が流入せず、可動プレートの移動が停止される。このため、ベローズに過大な応力が加わらず、蓄圧装置を小型にすることができる。

特開２００２−３７２００１号公報

しかし、上記従来の蓄圧装置では、可動プレートが移動する際に移動方向に対して傾くおそれがある。この場合、可動プレートに一体に形成された棒状部材も正常な位置の軸方向に対して傾いてしまうため、棒状部材の中間部が出入口に干渉したり、棒状部材の先端部が出入流路の内周面に干渉したりしてしまうおそれがある。この場合、出入口を閉鎖できないおそれもある。このため、蓄圧タンクに液体が良好に流出入しないおそれがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、液体の流出入を良好に行うことができる蓄圧装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の蓄圧装置は、液体の出入口が貫設され、該出入口に連通する出入流路を有する蓄圧タンクと、
該蓄圧タンク内に保持され、中央部が該出入口に対して離反及び接近する方向に往復運動可能に形成された隔膜と、
該隔膜の中央部に連結され、該蓄圧タンクの内周面に摺動可能な摺動部を有するガイド部材と、
該出入口を貫通し、該隔膜の中央部の往復運動に連動して軸方向に進退可能な棒状部材とを備え、
前記隔膜は、前記出入口に連通する第１室と、前記中央部を該出入口に接近する方向に付勢する付勢手段が設けられた第２室とに前記蓄圧タンク内を区画し、
前記棒状部材の先端部は、前記出入流路内を軸方向に進退可能であり、軸方向に直交する断面積が前記出入口の開口面積よりも大きく、該出入口を閉鎖可能に形成されていることを特徴とする。

この蓄圧装置では、第２室に設けられた付勢手段の付勢力に抗して、出入口から第１室内に液体が流入すると、隔膜の中央部は出入口から離反する方向に移動する。また、第１室内に貯留され、付勢手段により蓄圧された蓄圧液体が第１室内から流出する際には、第２室に設けられた付勢手段により隔膜の中央部は出入口に接近する方向に移動する。隔膜の中央部は、蓄圧タンクの内周面に摺動可能な摺動部を有するガイド部材に連結されているため、往復運動する際の移動姿勢が移動方向に対して傾かずに保持される。このため、棒状部材も、正常な位置の軸方向に対して傾かずに移動するため、出入口及び出入流路の内周面に干渉することを確実に防止することができる。また、出入口を確実に閉鎖することができる。

したがって、本発明の蓄圧装置は、液体の流出入を良好に行なうことができる。

出入流路には、棒状部材の先端部が軸方向に進退可能であり、流路断面積を狭める絞り部が設けられ得る。この場合、第１室内から蓄圧液体を流出させる際、棒状部材の先端部が絞り部内を移動する時は、絞り部以外を移動する時に比べて流出流量が少なくなる。つまり、第１室内から流出する蓄圧液体の流量を経時的に変化させることができる。

棒状部材の先端部には、出入口の周縁部に当接可能なパッキンが設けられ得る。この場合、棒状部材の先端部に設けられたパッキンが出入口の周縁部に当接し、出入口を閉鎖すると、第１室内に液体が流入できなくなる。このため、第１室内の液体の圧力が高くなりすぎることを確実に防止することができる。よって、蓄圧タンクを必要以上に耐圧構造とする必要がなくなり、蓄圧装置の軽量化、小型化を図ることができる。また、蓄圧装置の製造コストも安くすることができる。

蓄圧タンクは第１室を形成する周壁に設けられた開口を有し、開口には第１室内に流入した液体の圧力が設定圧力以上になると開口を開放可能な安全弁が取り付けられ得る。この場合、第１室内の液体の圧力が設定圧力以上になると、安全弁が開口を開放し、第１室内の液体を外部に流出させる。このため、第１室内の液体の圧力は設定圧力以上にならず、蓄圧タンクが液体の圧力により破壊されてしまうことを確実に防止することができる。

以下、本発明の蓄圧装置を具体化した実施例１を図面を参照しつつ説明する。

実施例１の蓄圧装置は、図１〜図４に示すように、蓄圧タンク１０と、隔膜であるダイヤフラム２０と、ガイド部材３０と、棒状部材４０とを備えている。

蓄圧タンク１０は略円筒状の側壁１０Ｓを有している。側壁１０Ｓの一端側には、液体の出入口１１が貫設された第１壁１０Ａが形成されている。出入口１１には、外側に伸びる出入流路１２の一端側が連通されている。出入流路１２の他端側は液体供給路Ｒに連通している。液体供給路Ｒには、上流側から液体が供給され、出入流路１２が連通された箇所よりも下流側に開閉弁Ｖが設けられている。

出入流路１２の軸芯は出入口１１の開口面に直交している。蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの軸芯と、出入口１１の中心と、出入流路１２の軸芯とは同一線上に位置している。出入流路１２は、液体供給路Ｒ側の流路１２Ｂと、出入口１１側の絞り部１２Ａとから形成されている。絞り部１２Ａの流路断面積は、流路１２Ｂよりも小さく狭められ、出入口１１の開口面積よりも大きい。絞り部１２Ａは後述する棒状部材４０の先端部４１が軸方向に進退可能である。

蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの内周面１７には、ダイヤフラム２０の周縁部２１が挿入され、固着保持する凹部１４が同一円周上に形成されている。側壁１０Ｓの他端側には、大気との連通口１３が貫設された第２壁１０Ｂが形成されている。蓄圧タンク１０は側壁１０Ｓ、第１壁１０Ａ及び第２壁１０Ｂにより周壁を形成している。

ダイヤフラム２０は、周縁部２１と、周縁部２１に連続する中間部２２と、中間部２２に連続する中央部２３とから形成されている。周縁部２１はリング形状であり、蓄圧タンク１０に形成された凹部１４に挿入され、固着保持される。中間部２２は、略円筒状であり、柔軟性を有している。中間部２２は、周縁部２１から蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの内周面１７に沿って伸び、折り返されて、後述するガイド部材３０の第１外周面３１Ａに沿って伸びるように配置される。中央部２３は、円盤状であり、ガイド部材３０の第１外周面３１Ａに沿って伸びた中間部２２の端部を閉じている。中央部２３は、中間部２２の変形により、蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの軸芯方向であって、出入口１１に対して離反及び接近する往復運動が可能に配置される。

ダイヤフラム２０は、蓄圧タンク１０内を第１室１５と、第２室１６とに区画している。第１室１５は出入口１１に連通している。第１室を形成する蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓには開口１８が貫設されている。開口１８には安全弁６０が取り付けられている。安全弁６０は開口１８を開閉するパッキン６１Ｐを有する弁体６１を有している。弁体６１は、コイルばね６２により開口１８側に付勢され、第１室１５内の液体の圧力が設定圧力以上になると開口１８を開放する。これにより、第１室１５内の蓄圧液体は、排出口６３から排出される。このため、第１室１５内の液体の圧力は設定圧力以上にならず、蓄圧タンク１０が液体の圧力により破壊されてしまうことを確実に防止することができる。

ガイド部材３０は、略円筒状であり、一端が閉鎖されている。ガイド部材３０は、閉鎖された端部を蓄圧タンク１０の出入口１１側に向けて、蓄圧タンク１０内に収納されている。ガイド部材３０の軸芯と、蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの軸芯とは同一線上に位置している。ガイド部材３０の円筒部３１は、閉塞された端部側に形成された第１外周面３１Ａと開放された端部側に形成された第２外周面３１Ｂとを有している。第１外周面３１Ａは、蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの内周面１７との間に隙間を形成し、その隙間にダイヤフラム２０の中間部２２が位置している。第２外周面３１Ｂは、摺動部であり、蓄圧タンク１０の側壁１０Ｓの内周面１７に摺動可能である。

ガイド部材３０には、第１外周面３１Ａの端部を連結し、ガイド部材３０の一端を閉鎖する閉鎖部３２が形成されている。閉鎖部３２は、出入口１１側の中央部に円盤状の挟持板３３が連結されている。閉鎖部３２と挟持板３３とによりダイヤフラム２０の中央部２３が挟持されている。挟持板３３は、出入口１１側の中央部に後述する棒状部材４０の基部４１の後端が挿入可能な凹部３４が形成されている。

蓄圧タンク１０の第２室１６内であって、ガイド部材３０の閉鎖部３２と、蓄圧タンク１０の第２壁１０Ｂとの間に付勢手段であるコイルばね５０が介装されている。コイルばね５０は、ガイド部材３０及びダイヤフラム２０の中央部２３を出入口１１に接近する方向に付勢している。

棒状部材４０は、基部４１と先端部４２とを有している。基部４１は蓄圧タンク１０の出入口１１を挿通可能である。先端部４２は軸方向に直交する断面積が出入口１１の開口面積よりも大きく、基部４１側にパッキン４２Ｐが配置されている。先端部４２の先端面には凹部４３が形成されている。凹部４３には、コイルばね４４の一端部が挿入されている。棒状部材４０の基部４１の後端部は、出入流路１２内から出入口１１を介して挟持板３３の凹部３４に挿入される。コイルばね４４の他端部は、先端部４２に対向する液体供給路Ｒの内面に当接され、棒状部材４０を挟持板３３の凹部３４へ押し付ける方向に付勢している。このようにして、棒状部材４０は、ダイヤフラム２０の中央部２３及びガイド部材３０の往復運動に連動して軸方向に進退可能に組み付けられる。

このように構成された蓄圧装置を水道管に接続した場合の動作について説明する。図１に示すように、液体供給路Ｒの上流側は図示しない水道管に接続される。蓄圧装置は、液体供給路Ｒに設けられた開閉弁Ｖよりも上流側に接続される。

蓄圧タンク１０の第１室１５内に水道水が貯留されておらず、開閉弁Ｖが開弁された状態では、液体供給路Ｒ内を水道水が上流側から開閉弁Ｖを介して下流側に流れる。この際、出入流路１２から蓄圧タンク１０の第１室１５内に水道水は流入しない。このため、蓄圧装置より下流側の液体供給路Ｒ内を流れる水道水の流量は、上流の水道管から供給された水道水の流量と同じとなる。

図２に示すように、開閉弁Ｖが閉弁されると、液体供給路Ｒ内及び出入流路１２内には、水道水が液体供給路Ｒ内を流れる際の流動圧よりも高い水圧である静水圧が作用する。このため、コイルばね５０の付勢力に抗して、水道水が出入流路１２から出入口１１を介して蓄圧タンク１０の第１室１５内に流入する。これにより、ダイヤフラム２０の中間部２２が徐々に変形しつつ、ダイヤフラム２０の中央部２３及びガイド部材３０が出入口１１から離反する方向に移動する。コイルばね５０は徐々に圧縮される。棒状部材４０は、ダイヤフラム２０の中央部２３及びガイド部材３０の移動に連動し、軸方向に沿って、先端部４２が出入口１１に接近する方向に移動する。

ガイド部材３０は、タンク本体１０の側壁１０Ｓの内周面１７に摺動する第２外周面３１Ｂを有しているため、移動方向に対して傾かずに移動する。このため、ダイヤフラム２０の中央部２３は移動姿勢が保持される。このため、棒状部材４０は、正常な位置の軸方向に対して傾かずに移動するため、出入口１１及び出入流路１２の内周面に干渉することを確実に防止することができる。

したがって、実施例１の蓄圧装置は、タンク本体１０の第１室１５内への水道水の流入を良好に行うことができる。

棒状部材４０の先端部４２が流路１２Ｂから絞り部１２Ａ内に移動すると、第１室１５内に流入する水道水の流量は減少する。これにより、棒状部材４０の移動速度は遅くなる。このため、棒状部材４０の先端部４２のパッキン４２Ｐは、緩やかに出入口１１の周縁部に当接して出入口１１を閉鎖する。よって、出入口１１が急激に閉鎖されないため、ウォーターハンマーの発生を防止することができる。

棒状部材４０の先端部４２のパッキン４２Ｐが出入口１１の周縁部に当接し、出入口１１を閉鎖すると、水道水は第１室１５内に流入できなくなる。これにより、ダイヤフラム２０の中央部２３及びガイド部材３０の移動が停止する。このように、第１室１５内の水圧が高くなりすぎることを確実に防止することができる。このため、蓄圧タンク１０を必要以上に耐圧構造とする必要がなくなり、蓄圧装置の軽量化、小型化を図ることができる。また、蓄圧装置の製造コストも安くすることができる。第１室１５内に貯留された水道水は、圧縮されたコイルばね５０の付勢力により蓄圧された状態の蓄圧水となる。

蓄圧タンク１０の第１室１５内に蓄圧水が貯留された後、図３に示すように、開閉弁Ｖが開弁されると、液体供給路Ｒ内及び出入流路１２内には、流動圧が作用するため、コイルばね５０の付勢力が上回る。このため、コイルばね５０の付勢力により、ダイヤフラム２０の中間部２２が徐々に変形しつつ、ダイヤフラム２０の中央部２３及びガイド部材３０が出入口１１に接近する方向に移動する。棒状部材４０は、ダイヤフラム２０の中央部２３及びガイド部材３０の移動に連動し、軸方向に沿って、先端部４２が出入口１１から離反する方向に移動する。

この際、ガイド部材３０により、ダイヤフラム２０の中央部２３は移動姿勢が保持される。このため、棒状部材４０は、正常な位置の軸方向に対して傾かずに移動するため、出入口１１及び出入流路１２の内周面に干渉することを確実に防止することができる。

したがって、実施例１の蓄圧装置は、蓄圧タンク１０の第１室１５内から蓄圧水の流出を良好に行うことができる。

棒状部材４０の先端部４２が絞り部１２Ａ内を移動している間は、棒状部材４０の先端部４２の外周面と絞り部１２Ａの内周面との隙間が小さいため、第１室１５内から流出する蓄圧水の流量は少ない。棒状部材４０の先端部４２が絞り部１２Ａを通過し、流路１２Ｂ内を移動するようになると、図４に示すように、棒状部材４０の先端部４２の外周面と流路１２Ｂの内周面との隙間が大きくなるため、第１室１５内から流出する蓄圧水の流量は多くなる。このように、開閉弁Ｖが開弁し、所定時間が経過するまでは、第１室１５内から流出する蓄圧水の流量は少なくし、その後、第１室１５内から流出する蓄圧水の流量を多くすることができる。つまり、第１室１５内から流出する蓄圧水の流量を経時的に変化させることができる。また、絞り部１２Ａの流路断面積を大きくしたり、小さくしたりすることにより、開閉弁Ｖを開弁して所定時間が経過するまでの第１室１５内から流出する蓄圧水の流量を所望の流量に設定することができる。また、絞り部１２Ａの軸方向の長さを変えることにより、第１室１５から小流量の蓄圧水が流出する時間を所望の長さに設定することができる。

第１室１５内の蓄圧水が全て流出すると、図１に示すように、出入流路１２から第１室１５内に水道水は流動せず、蓄圧装置より下流側の液体供給路Ｒ内を流れる水道水の流量は、上流の水道管から供給された水道水の流量と同じになる。

以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨に逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、出入流路１２に絞り部１２Ａを設けなくてもよい。
また、出入流路１２Ａに絞り部１２Ａを複数設けてもよい。この場合、第１室１５内から蓄圧水が流出している際中に、流出流量が少なくなるように変化させることができる。
絞り部１２Ａは、出入口１１から遠ざかるに従い、流路断面積を徐々に変化させてもよい。この場合、第１室１５から流出する蓄圧水の流量を任意に変化させることができる。
棒状部材４０の先端部４２にパッキン４２Ｐを設けなくてもよい。
第１壁１０Ａに開口１８を貫設し、この開口１８に安全弁６０を取り付けてもよい。
蓄圧タンク１０の第１室に開口１８を貫設せず、安全弁６０を取り付けなくてもよい。
蓄圧タンク１０の第２室１６を密閉して気体を封入してもよい。この場合、封入された気体が付勢手段となる。
蓄圧タンク１０は、２つの筒体から形成されてもよい。この場合、一方の筒体は、一端に出入口１１が貫設された第１壁１０Ａを形成し、開放された他端に外方に伸びる鍔部を形成する。他方の筒体は、一端に開口１８が貫設された第２壁１０Ｂを形成し、開放された他端に外方に伸びる鍔部を形成する。両筒体の開放端を合わせつつ、両鍔部の間にダイヤフラム２０の周縁部２１を挟持することにより、ダイヤフラム２０等が備えられた蓄圧装置を形成することができる。

本発明は便器洗浄装置に利用可能である。

実施例１の蓄圧装置において、蓄圧水が排出された状態を示す断面図である。 実施例１の蓄圧装置において、蓄圧水が貯留された状態を示す断面図である。 実施例１の蓄圧装置において、蓄圧水が流出する状態を示す断面図である。 実施例１の蓄圧装置において、蓄圧水が流出する他の状態を示す断面図である。

符号の説明

１０…蓄圧タンク
１０Ｓ…側壁（周壁）
１１…出入口
１２…出入流路
１２Ａ…絞り部
１５…第１室
１６…第２室
１８…開口
２０…ダイヤフラム（隔膜）
２３…中央部
３０…ガイド部材
３１Ｂ…第２外周面（摺動部）
４０…棒状部材
４２…先端部
４２Ｐ…パッキン
５０…コイルばね（付勢手段）
６０…安全弁

Claims (4)

1. 液体の出入口が貫設され、該出入口に連通する出入流路を有する蓄圧タンクと、
   該蓄圧タンク内に保持され、中央部が該出入口に対して離反及び接近する方向に往復運動可能に形成された隔膜と、
   該隔膜の中央部に連結され、該蓄圧タンクの内周面に摺動可能な摺動部を有するガイド部材と、
   該出入口を貫通し、該隔膜の中央部の往復運動に連動して軸方向に進退可能な棒状部材とを備え、
   前記隔膜は、前記出入口に連通する第１室と、前記中央部を該出入口に接近する方向に付勢する付勢手段が設けられた第２室とに前記蓄圧タンク内を区画し、
   前記棒状部材の先端部は、前記出入流路内を軸方向に進退可能であり、軸方向に直交する断面積が前記出入口の開口面積よりも大きく、該出入口を閉鎖可能に形成されていることを特徴とする蓄圧装置。
2. 前記出入流路には、前記棒状部材の先端部が軸方向に進退可能であり、流路断面積を狭める絞り部が設けられている請求項１記載の蓄圧装置。
3. 前記棒状部材の先端部には、前記出入口の周縁部に当接可能なパッキンが設けられている請求項１又は２記載の蓄圧装置。
4. 前記蓄圧タンクは前記第１室を形成する周壁に設けられた開口を有し、該開口には該第１室内に流入した液体の圧力が設定圧力以上になると該開口を開放可能な安全弁が取り付けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載の蓄圧装置。

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