JP2691826B2 - ウオーターハンマー防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷水・温水・油等の液
体を流通させる配管の途中に接続しておいて、その配管
に接続してある蛇口等の開閉弁が急激に閉弁されるなど
でその配管内の液体の流れが急激に停止したときに発生
してくる圧力波（ウオーターハンマー）を吸収させ、そ
のウオーターハンマーにより配管機材を破壊するように
なるのを防止するウオーターハンマー防止装置について
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】配管の途中に接続しておくことで、その
配管内に発生してくる圧力波（ウオーターハンマー）を
吸収させて、ウオーターハンマーにより配管機材が破壊
を受けるようになるのを防止するウオーターハンマー防
止装置には、図１に示しているように、配管ａに対し側
枝状に接続する膨張タンク１内に、ダイヤフラム１０で
隔てた空気室１１を設けて、それの内部に圧縮空気を封
入しておき、配管ａ内に圧力波が生じたときに、その圧
力でダイヤフラム１０を介し空気室１１が圧縮されてい
くようにして、圧力波のピークを緩和するようにする手
段があり、また、図２に示している如く、配管ａに側枝
状に接続するシリンダ２内に、ピストン２０を嵌装し、
そのピストン２０をバネ２１で押し下げておき、配管ａ
内に圧力波が生じたときに、その圧力でピストン２０が
バネ２１の付勢に抗して押し上げられていくことで、圧
力波のピークを緩和するようにする手段がある。

【０００３】さらに、図３に示すよう、配管ａの途中に
継手管状に接続する筒状のケース３の内面側に、ゴム材
等の弾性資材よりなるチューブ３０を内筒状に嵌装し
て、そのチューブ３０の外周面と前記筒状のケース３の
内周面との間に、スポンジ３１を装入しておいて、配管
ａ内に圧力波が生じたときに、それの圧力でチューブ３
０がスポンジ３１を押し潰しながら拡張して、圧力を吸
収するようにする手段がある。

【０００４】上述した従前のウオーターハンマーの防止
手段は、図１に示す膨張タンク１を用いる手段にあって
は、大きな膨張タンク１を用いることから機器の内蔵配
管に対しての取付けが困難で、しかも、高価なものとな
る問題があり、また、図２に示すピストン２０をバネ２
１の圧力に抗して動かす手段にあっては、配管ａに対し
シリンダ２を側枝状に接続することで、前記図１の手段
と同様に機器の内蔵配管に対しての取付けが困難で、し
かも、圧力波の吸収能力が低い問題があり、また、図３
に示す手段にあっては、圧力変動のある場所では効果が
小さくなり、かつ、水圧に見合ったものとする調節が困
難である問題がある。

【０００５】この問題の対策として、本発明の出願人
は、図４および図５に示している如く、配管ａの途中に
継手管状に接続する筒状のケース４に、配管ａ内の流れ
の流れ方向の下流側（図４において上部側）には、内径
を拡げた大径のシリンダ部４ａを設け、上流側には内径
を狭めた小径のシリンダ部４ｂを設けておき、このケー
ス４内に、前記流れの流れ方向に自在に動くよう摺動パ
イプ４０を嵌装し、この摺動パイプ４０の外周に、前記
流れ方向の下流側には前述の大径のシリンダ部４ａと摺
動自在に嵌合する大径のピストン部４０ａを設け、該摺
動パイプ４０の前記流れ方向の上流側の外周には、前述
の小径のシリンダ部４ｂに摺動自在に嵌合する小径の摺
動筒部４０ｂを設け、この摺動パイプ４０をバネ４１に
より下流側に押し出しておくか、または、この摺動パイ
プ４０の内腔に、縊れた縮径部４２を形成しておいて、
配管ａ内に流れがあるときには、この摺動パイプ４０が
図４にあるようケース４内の下流側に寄せられた位置を
占め、配管ａの下流側において給水栓を急激に閉弁する
などにより配管ａの下流側に圧力波が生じ、その圧力が
ケース４内に伝わってきたときに、その圧力でこの摺動
パイプ４が、図５の如く上流側に押し戻されて、それに
形設してある大径のピストン部４０ａとケース４の大径
のシリンダ部４ａとにより、ケース４内に拡径された空
室を形成して、ここに圧力波の圧力を吸収し、圧力波を
消失せしめる手段を開発した。しかし、この手段は、摺
動パイプ４０の摺動によりピストン部４０ａが動いて圧
力波（衝激波）の圧力を吸収する作動が、音速の速度で
伝わる衝激波に対して遅れるようになって、応答性が遅
く、そのため、衝激波の圧力を吸収する性能が充分でな
い問題がでてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前手段に
生じている上述の問題を解決するためになされたもので
あって、配管内の液体の流れの急激な停止により発生す
る衝撃波（ウオーターハンマー）を吸収させる衝撃波吸
収手段を、配管に継手管状に接続する筒体内に組込むこ
とで、機器の内臓配管に対しての取付けが容易に行なえ
るようにしながら、応答性を良くして衝撃波の吸収性能
を良くするウオーターハンマー防止装置が得られるよう
にする新たな手段を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、本発明において
は、この目的を達成するための手段として、配管ａの途
中に接続する接手管状に形成した筒体５の内腔に、ゴム
材または金属材により膨縮自在の筒状に形成した隔膜筒
６を、筒体５に対し同軸状の内筒状に装入し、それの軸
方向の一端側を、前記筒体５の一端側に形設した継手管
部５０の内壁面に水密に止着し、他端側を前記筒体５の
他端側に形設した開口５１の口縁部に水密に止着し、こ
の隔膜筒６と筒体５の筒壁５ａとの間に膨縮室Ｙを、筒
体５内を流過する湯または水に対し水密に遮断した状態
に形成し、この隔膜筒６の内側に、ベンチュリー管７
を、配管ａ内を流過する液体の流路となるように筒体ａ
に対し同軸の内筒状に嵌装して、それの一端側を前記継
手管部５０の内壁面に水密に上着し、他端側を前記開口
５１の口縁部に水密に止着し、該ベンチュリー管７の縊
れ部７ａに開設した連通孔７０を、該ベンチュリー管７
の外周と前記隔膜筒６の内周との間に形成される水室Ｗ
に対し連通し、筒体５の筒壁５ａに空気穴５３を開設し
てなるウオーターハンマー防止装置を提起するものであ
る。

【０００８】

【実施例】次に実施例を図面に従い詳述する。図６は、
本発明によるウオーターハンマー防止装置Ａの縦断正面
図で、同図において、ａは配管、５はその配管ａの途中
に継手管状に形成した筒体、６は隔膜により筒状に形成
した隔膜筒、７はベンチュリー管、Ｗは前記隔膜筒６の
内周面とベンチュリー管７の外周との間に形成した水
室、Ｙは前記隔膜筒６の外周と筒体５の筒壁５ａとの間
に形成した膨縮室を示す。

【０００９】継手管状の筒体５は、上端側に、配管ａの
内径に対応する径に形成した継手管部５０を具備し、下
端側には、配管ａの内径に対応する口径の開口５１が形
成してあり、かつ、その下端側には、別体に形成した継
手管５２が、該筒体５を下方に延長するように接続連結
してある。また、外壁となる筒壁５ａには、内部に収蔵
される隔膜筒６が膨張・収縮して、膨縮室Ｙを拡縮させ
たときに、外部に対し空気を出入りさせるための空気穴
５３が形設してある。

【００１０】隔膜筒６は、ゴムまたは金属材で蛇腹状に
成形し拡縮するよう形成した通常のものであり、軸方向
の両端部をそれぞれ開放させた筒状に形成してある。そ
して、それの軸方向を前記継手管状の筒体５の軸方向に
沿わせた姿勢としてその筒体５内に同軸の内筒状に装入
し、一端側を前記筒体５の継手管部５０の内壁面に水密
に止着し、他端側を筒体５の下端側に設けた前述の開口
５１の口縁に止着してあり、これにより、配管ａに接続
した筒体５内を流れる水または湯に対し膨縮室Ｙを水密
に遮断している。

【００１１】ベンチュリー管７は、前記隔膜筒６の内腔
に筒体５に対し同軸の内筒状に嵌挿される軸筒状に形成
してあって、それの一端側を前述の筒体５の継手管部５
０の内周面に止着し、他端側を筒体５の筒壁５ａの下端
側に設けた開口５１の口縁に止着することで、前記隔膜
筒６の内側に位置させて筒体５内に装着してり、これに
より、このベンチュリー管７の内腔が、筒体５を継手管
状に配管ａに接続したときに筒体５内において配管ａを
流過する液体の流路を形成するようにしてある。

【００１２】そして、該ベンチュリー管７はそれの内周
側に形成せる縊れ部７ａに臨む部位に、該ベンチュリー
管７の外周面と前記隔膜筒６の内周面との間に形成され
る水室Ｗと連通する連通孔７０…が形設してある。

【００１３】このように構成せる実施例装置は次のよう
に作用する。図６の如く配管ａの途中にウオーターハン
マー防止装置Ａが継手管状に接続してある状態で、配管
ａ内の流れがストップしている状態のときは、配管ａ内
に供給される水または湯の圧力で、その水または湯が連
通孔７０…から水室Ｗ内に流入していくことで、隔膜筒
６は図７に示している如く膨張した状態となり、また、
水室Ｗ内はこれにより、配管ａ内の給水（または給湯）
の圧力と同圧に保持される。

【００１４】次に、配管ａ内に給水の流れが存在してい
るときは、その給水の流れがベンチュリー管７の縊れ部
７ａを高速で流過することによるベンチュリー効果によ
り、水室Ｗが負圧になることで、その水室Ｗ内の水が配
管ａ側に吸い出され、隔膜筒６が収縮して図６に示して
いる如く、ベンチュリー管７の外周面に接当していく状
態となる。

【００１５】次に、この状態において、配管ａの下流側
に設けてある給水栓または給湯栓が急激に閉弁したとき
は、これにより、ベンチュリー管７の縊れ部７ａによる
ベンチュリー効果がなくなって、水室Ｗ内の負圧は消失
する。

【００１６】そして、これにより、配管ａ内の水は、前
述の連通孔７０…から水室Ｗ内に流入し、隔膜筒６を膨
張させていく。このため、配管ａ内の流れは、この隔膜
筒６内への流れ込みが止まるまでは停止せず、その流れ
込が止まることで停止することになり、従って、給水栓
・給湯栓を急激に閉弁しても、このウオーターハンマー
防止装置Ａよりも上流側にはウオーターハンマー現象が
生じないようになる。

【００１７】また、隔膜筒６を、膨張した状態から自力
では収縮していくことのないように形成しておけば、自
力で戻ることによる反動のウオーターハンマー現象も防
止できる。

【００１８】また、この隔膜筒６をステンレススチール
等の自力で収縮側に戻るように形成した場合には、筒体
５の周壁に設ける空気穴５３に、図８に示している如
く、空気の吸入時に閉となる弁機構８０と小径のバイパ
ス路８１を設けておいて、膨張室Ｙ内への空気の流入を
遅らせ、隔膜筒６の急激な戻りを抑制することで反動の
ウオーターハンマー現象を防止できるようになる。

【００１９】次に図９は異なる実施例を示している。こ
の実施例は、継手管状に形成する筒体５を、配管ａ内ま
たは配管ａに設ける継手管内に、カートリッジ状に装入
し得るように形成した例である。

【００２０】この実施例は、前述の図６および図７の実
施例のものの変形例であって、筒体５の外面形態が変っ
ているだけで、その構造は図６の実施例のものと殆んど
変わりがない。しかし、筒体５自体が配管ａまたは継手
管に対して内装されることから、筒体５の外周を囲う配
管ａの管体または継手管とは、膨縮室Ｗを外部に連通さ
せるための空室Ｚが形成され、この空室Ｚにも空気穴５
３’が形成される。

【００２１】そして、隔膜筒６の戻りの反動を阻止する
ために設ける弁機構８０は、この空気穴５３’に設ける
ようになる。

【００２２】次に、図１１および図１２は、弁機構８０
の変形例を示している。

【００２３】即ち、図１１の弁機構８０’は、空気穴５
３を、空気が排出していくときに、閉弁してバイパス路
８１からゆっくり膨縮室Ｙ内の空気が排出していくよう
にした弁機構であり、図１２の弁機構８０”は、膨縮室
Ｙを密閉しておき、膨縮室Ｙ内の空気が、ゴムで成形し
た隔膜筒６を少しづつ透過して減少したときに、給水時
に開放して空気を補充するように用いる弁機構である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるウオー
ターハンマー防止装置は、衝撃波を吸収させるためのベ
ンチュリー管７および膨縮する水室Ｗならびに膨縮室Ｙ
が、配管ａに対し継手管状に接続される筒体５の内部に
そっくり収蔵してあるのだから、側枝状に突出する部分
がないことで、配管ａを取付け工事するときに殆んど制
約を受けずにウオーターハンマー防止装置の組付けが行
なえるようになる。

【００２５】このとき、ウオーターハンマー防止装置Ａ
の外筐となる筒体５を、配管ａの途中にカートリッジ状
に装填し得るようにした場合にあっては、機器の配管内
に収蔵せしめた状態として組付け施工し得るようにな
る。

【００２６】そして、本発明手段においては、配管ａ内
に流れが存在しているときは、ベンチュリー管７の縊れ
部７ａによるベンチュリー効果によって、隔膜筒６によ
り囲われる水室Ｗ内を負圧として、その水室Ｗ内の液体
を配管ａ内に吸収せしめて隔膜筒６を収縮させた状態に
保持せしめておき、配管ａの下流側に設けた給水栓・給
湯栓等のバルブが急激に閉弁したときに、ベンチュリー
効果が消失して水室Ｗ内の負圧が解消し、配管ａ内の液
体の水室Ｗを押し拡げながらその水室Ｗ内に流入してい
くことで、その流入が止まるまではこのウオータハンマ
ー防止装置Ａより上流側の流れが停止しないようにして
いるのだから、このウオーターハンマー防止装置Ａより
上流側には、急激に流れが停止することにより生ずるウ
オーターハンマー現象を生じせしめないようにする。

【００２７】そしてまた、このウオーターハンマー現象
の防止は、配管ａの下流側のバルブを閉弁したときに、
それにより生ずる圧力波の伝播と無関係に、筒体５内の
ベンチュリー管７のベンチュリー効果が消失してくるこ
とで行なわれることから、応答性が良くなり、ウオータ
ーハンマー防止の性能を向上させるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従前のウオーターハンマー防止装置の縦断正面
図である。

【図２】別の形態の従前のウオーターハンマー防止装置
の縦断正面図である。

【図３】さらに別の形態の従前のウオーターハンマー防
止装置の縦断正面図である。

【図４】先行手段の縦断正面図である。

【図５】同上手段の作用の説明図である。

【図６】本発明によるウオーターハンマー防止装置の縦
断正面図である。

【図７】同上装置の作用の説明図である。

【図８】同上装置の空気穴に付設する弁機構の縦断面図
である。

【図９】別の実施例装置の縦断正面図である。

【図１０】空気穴に付設する弁機構の別の実施例の縦断
正面図である。

【図１１】同上弁機構のさらに別の実施例の縦断正面図
である。

【符号の説明】

Ａ…ウオーターハンマー防止装置、Ｗ…水室、Ｙ…膨縮
室、Ｚ…空室、ａ…配管、１…膨張タンク、１０…ダイ
ヤフラム、１１…空気室、２…シリンダ、２０…ピスト
ン、２１…バネ、３…筒状のケース、３０…チューブ、
３１…スポンジ、４…ケース、４ａ…大径のシリンダ
部、４ｂ…小径のシリンダ部、４０…摺動パイプ、４０
ａ…大径のピストン部、４０ｂ…摺動筒部、４１…バ
ネ、４２…縮径部、５…筒体、５ａ…筒壁、５０…継手
管部、５１…開口、５２…継手管、５３・５３’…空気
穴、６…隔膜筒、７…ベンチュリー管、７ａ…縊れ部、
７０…連通孔、８０・８０’８０”…弁機構、８１…バ
イパス路、９０…保護ケース、９１…保護筒、９２…連
通口。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管ａの途中に接続する接手管状に形成
   した筒体５の内腔に、ゴム材または金属材により膨縮自
   在の筒状に形成した隔膜筒６を、筒体５に対し同軸状の
   内筒状に装入し、それの軸方向の一端側を、前記筒体５
   の一端側に形設した継手管部５０の内壁面に水密に止着
   し、他端側を前記筒体５の他端側に形設した開口５１の
   口縁部に水密に止着し、この隔膜筒６と筒体５の筒壁５
   ａとの間に膨縮室Ｙを、筒体５内を流過する湯または水
   に対し水密に遮断した状態に形成し、この隔膜筒６の内
   側に、ベンチュリー管７を、配管ａ内を流過する液体の
   流路となるように筒体ａに対し同軸の内筒状に嵌装し
   て、それの一端側を前記継手管部５０の内壁面に水密に
   止着し、他端側を前記開口５１の口縁部に水密に止着
   し、該ベンチュリー管７の縊れ部７ａに開設した連通孔
   ７０を、該ベンチュリー管７の外周と前記隔膜筒６の内
   周との間に形成される水室Ｗに対し連通し、筒体５の筒
   壁５ａに空気穴５３を開設してなるウオーターハンマー
   防止装置。
2. 【請求項２】 筒体５と、それの内腔に同軸状に嵌装さ
   れる拡縮自在の筒状の隔膜筒６と、その隔膜筒６の内腔
   に同軸状に嵌装されて内腔側が配管ａ内を流過する液体
   の流路となる筒状のベンチュリー管７と、そのベンチュ
   リー管７の外周面と前記隔膜筒６の内周面との間に形成
   せる膨縮する水室Ｗと、その水室Ｗとベンチュリー管７
   の内腔側とを連通させるようベンチュリー管７の縊れ部
   ７ａに形設した連通孔７０と、前記隔膜筒６の外周面と
   筒体５の筒壁５ａの内周面との間に形成せる膨縮室Ｙ
   と、その膨縮室Ｙを外部に連通させるよう筒壁５ａに開
   設した空気穴５３とからなるウオーターハンマー防止手
   段を、配管ａの途中に収蔵せしめ、筒体５の筒壁５ａに
   形設した空気穴５３を配管ａの管壁に開設した空気穴５
   ３’を介し外部に連通させてなるウオーターハンマー防
   止装置。
3. 【請求項３】 筒体５の筒壁５ａに開設した空気穴５３
   に、排気時に通気量を絞る弁機構８０を付設した請求項
   １記載のウオーターハンマー防止装置。
4. 【請求項４】 筒体５の筒壁５ａに開設した空気穴５３
   に、手動操作により開閉する弁機構８０”を設けた請求
   項１記載のウオーターハンマー防止装置。