JP5237036B2 - 水撃防止器の保護膜及びそれを使用した水撃防止器 - Google Patents

Description

この発明は、水道管等の管路内で発生する水撃（ウォーターハンマー）現象を抑制、防止するための水撃防止器における保護膜に関するもので、特に優れた水密性を維持できる形状の保護膜を提供するものである。

水道管等において、給水を急に停止した場合などに、配管全体にわたり急激な過負荷状態となる。そのため、異音や振動などが生じる現象が起こり、水撃（ウォーターハンマー）現象として知られている。特に、集合住宅等では、隣家から発生する水撃音は騒音問題となることから、種々の水撃防止器が利用されるようになっている。

従来の水撃防止器の一例としては、例えば特許文献１の図３、４に提示されたようなものがある。また、これを改良して液密性を高めたものとして、同文献全般に説明されているような液撃防止器も提案されている。

この特許文献１に開示された液撃防止器における保護膜は、嵌合凸部の外周面に、嵌合凸部の半径方向の内周面と外周面間の長さ寸法が嵌合溝部の側部外周面とケーシングの内壁面間の奥行寸法以上となるように半径方向外方へ突出する突部を形成するとともに、嵌合凸部の半径方向内方側の下面に液圧作用により嵌合溝部の下面に密着する薄肉のリップ部を形成し、本体には嵌合溝部の側部外周面に半径方向外方へ突出する突起部を形成してなるものである。

このような保護膜によれば、嵌合凸部の外周面がケーシングの内壁面に強く押圧されるとともに、その反力で嵌合凸部の内周面が突起部に強く押圧されて液密作用が発揮されるとしている。また、嵌合凸部の軸芯方向の上面下面が嵌合溝部の上面下面に押圧され、液密作用が発揮されるとしている。更に、保護膜における嵌合凸部の半径方向内方側の下面に薄肉のリップ部を形成したから、万一嵌合溝部内に液体が侵入しても、リップ部が液圧作用方向の力を受けて嵌合溝部の内面に強く密着され、一層確実な液密作用を発揮させることができるとしている。

特許第３５３８５９７号公報

しかしながら、本発明者の検証によれば、かかる構成の保護膜も、そのシール性能が不十分であり、生産時の品質によっては、保護膜の水密性が損なわれ水撃防止の性能が悪化するおそれがあるとともに、外部へ漏れが発生するおそれもある。

即ち、上記構成の保護膜は、水撃を受けた場合、保護膜は半径方向外方へ広がるように変形する。このとき、本体の嵌合溝部の側部外周面に突出して設けた突起部から離れる方向に動くことになり、該部でのシール性が確保できない場合がある。また、保護膜が何度も動くと、該突起部が保護膜に食い込み、これを傷つけるおそれがある。

また、保護膜の半径方向内方側下面に設けたリップ部は、上記のような保護膜の変形が、連続的かつ素早いため、追従が難しく、シール性を必ずしも確保できない面がある。

更に、保護膜の嵌合凸部の外周面に、半径方向外方へ突出して形成した突部は、ケーシングに組み込む際、ケーシング内側のネジ部に必ず接触するので、該ネジ部で切れが発生し、その破片が保護膜より下部のケーシングと本体とのシールの目的のために設けたＯリングと干渉し、シール性を確保できず、外部への液漏れを発生させるおそれがある。

その他、上記リップ部や突部を形成しているため、その外形が複雑であり、生産時の品質が安定しないということもある。

本発明は、かかる諸課題を解決するために発明をしたものであって、保護膜の形状に改良を加え、より確実な水密性を発揮できるようにするとともに、生産時の品質の安定化を図るようにしたものである。

上記課題を解決するため、本発明は、水撃防止器の保護膜の構成として、内部に空室を有するドーム状の基体からなり、その下部開口縁は半径方向内側に突出するフランジ状の嵌合凸部を有し、該嵌合凸部の上面、内側周面、下面にそれぞれ、１乃至複数の突出部を形成して、水撃防止器の本体頭部に周設する嵌合溝部に弾性的に嵌合可能とするという手段を採用した。

そして、上記保護膜の最大外周の直径が、水撃防止器の本体に被嵌するケーシングの内径より僅かに径小であるという手段を採用した。

また、上記嵌合凸部にそれぞれ設けた突出部の断面形状が円弧状であるという手段を採用した。

さらに、上記円弧状突出部の当該円弧は、同一半径であるという手段を採用した。

そして、上記円弧状突出部は少なくとも３つ設け、各円弧を形成する仮想円の中心点がそれぞれ直角三角形の各頂点に位置する位置関係であるという手段を採用した。

また、上記嵌合凸部に設けた上面と下面の突出部間の厚さが、水撃防止器の本体頭部に周設する嵌合溝部の上下面間の高さより僅かに大きい厚さであるという手段を採用した。

そして、水撃防止器の構成として、中心に流路と通孔を有するとともに頭部に嵌合溝部を周設した本体と、この本体の頭部の嵌合溝部に嵌合する保護膜と、この保護膜の上方に配置される緩衝体と、これら本体、保護膜、緩衝体を内側に収納して前記本体に被嵌するケーシングとからなり、前記保護膜が上述したそれぞれの保護膜の構造を有するものであるという手段を採用した。

上記構成に係る水撃防止器の保護膜は、ドーム状基体の下部開口縁に突出して設けたフランジ状の嵌合凸部が、その上面、内側周面、下面にそれぞれ、１乃至複数の突出部を有しているので、該部が本体頭部の嵌合溝部に弾性的に嵌合して、該部で高度な水密性を確保できるものである。これにより、保護膜が半径方向に広がろうとするときに生じるずれを抑制できると共に、該部からの液漏れを確実に防止し、水撃のエネルギーを効果的に減衰できるものである。

また、保護膜の最大外周径をケーシングの内径より僅かに径小としているので、ケーシングを本体に被嵌する際に保護膜の表面を傷つけることがなく、該部の破断によって水密性を阻害されることがない。このため、該部から液漏れを生じることがなく、水撃のエネルギーは全て緩衝体に作用し、効果的に吸収され減衰することができる。

さらに、嵌合凸部にそれぞれ設ける突出部の断面形状を円弧状とし、各円弧は同一半径としたので、各突出部は嵌合溝部の内側壁面に確実に密着して、水密性を確保できるものである。

この場合、上記円弧状突出部を少なくとも３つ設け、各円弧を形成する仮想円の中心点がそれぞれ直角三角形の頂点に位置する位置関係とすることで、円弧同士の接線と、嵌合溝部の内側壁面が完全に一致し、外壁面に均等に密着してより確実な水密性を確保できるものである。

また、上記フランジ状の嵌合凸部に設ける上面と下面の突出部間の厚さを、水撃防止器の本体頭部に周設する嵌合溝部の上下面間の高さより僅かに大きい厚さとしているので、嵌合凸部が本体の嵌合溝部に嵌入する際、嵌合溝部の壁面に各突出部が押圧されてその弾発力により該壁面により密着するようになり、確実な水密性を確保できるものである。

また、保護膜の全体形状が比較的簡単であることから、生産時の品質が向上するものである。

そして、かかる構成の保護膜を水撃防止器に採用することで、水密性に優れ、液漏れも生じない高品質の水撃防止器を提供することが可能となった。

以下、本発明に係る水撃防止器及びその保護膜の好ましい実施形態を、添付した図面に従って説明する。図１は水撃防止器の一例の全体構造を一部切欠して示す部分断面図である。

この水撃防止器は、中心に流路１ａと、これと連通する通孔１ｂを有する本体１と、この本体１の頭部１ｃに嵌合し、内側に上記通孔１ｂと連通する空室２ａを有するドーム状の基体からなる保護膜２と、適宜な弾性素材からなり、上記保護膜２の上方に配置される緩衝体３と、これら本体１、保護膜２、緩衝体３を内部に収納して上記本体１に被嵌するケーシング４とから構成される。

本体１の流路１ａにはネジ部１ｄが設けられ、適宜な管路を介して図示しない水道配管や水栓と接続される。ただし、水道配管との接続手段はこれに限定するものではない。また、本体１の外周部にはネジ部１ｅが設けられ、該ネジ部１ｅに上記ケーシング４を被嵌し、そのネジ部４ａと螺合することで、ケーシング４内を水密に保持する。このため、本体１の外周部に設けたリング溝１ｆにＯリング５を嵌め、ケーシング４の内壁面に圧接して水密性を確実なものとしている。また、本体１の頭部１ｃには嵌合溝部１ｇが一体に周設され、この嵌合溝部１ｇに保護膜２が嵌合される。

保護膜２は、内側に空室２ａを有するドーム状の基体からなり、その下部の開口縁は、半径方向内方に突出する内向きのフランジ状の嵌合凸部２ｂを有し、この嵌合凸部２ｂが上記本体１の嵌合溝部１ｇに弾性的に嵌入することで両者は水密に嵌合される。

この保護膜２の形状を、図２によってより詳細に説明すると、そのドーム状の基体の最大外周の直径Ｌ１は、ケーシング４の内径より僅かに径小である。これは、保護膜２を嵌合させた本体１にケーシング４を被嵌するときに、保護膜２の側面がケーシング４の内壁面のネジ部４ａと干渉して保護膜２の表面が傷つかないようにするためである。即ち、保護膜２の表面が傷つくと容易に破断する原因となるので、ケーシング４の内壁面との水密性が阻害されるおそれがあるからである。

次に、フランジ状の嵌合凸部２ｂは、その上面、内側周面、下面にそれぞれ、断面円弧状の突出部２ｃ、２ｄ、２ｅを形成してなり、全体としては、仮想点線で示すように、恰も断面円形の３つのＯリング状体をＬ字状に積み重ねた態様を呈している。即ち、各円弧は同一半径を有し、それぞれの仮想円の中心点がそれぞれ直角三角形の各頂点に位置するような位置関係としている。図では該仮想直角三角形の縦辺と横辺の長さが異なるが、同じ長さ、即ち直角二等辺三角形を形成することも含まれる。これらの突出部によって、嵌合凸部２ｂの各面の円周方向に１乃至複数の突条を形成することになり、それぞれがＯリングのように機能して、該部を水密に維持できるのである。つまり、各円弧の半径を同一とし、Ｌ字状に配置することにより、各円弧を結ぶ接線と、嵌合溝部１ｇの内壁面が完全に一致し、この嵌合凸部２ｂが本体１の嵌合溝部１ｇに嵌入した際、各突出部２ｃ、２ｄ、２ｅが均等に押圧されて各壁面に密着するので、確実な水密性が確保できるのである。

そして、特に、上面と下面の突出部２ｃ、２ｅ間の厚さＬ２は、本体１の嵌合溝部１ｇの上下面間の高さより僅かに大きな厚さを有している。即ち、この嵌合凸部２ｂが本体１の嵌合溝部１ｇに嵌入する際、嵌合溝部１ｇの壁面に各突出部２ｃ、２ｄ、２ｅが押圧されてその弾発力により該壁面により密着することで、確実な水密性を確保しているのである。なお、図では突出部２ｃ、２ｄ、２ｅの数を、上面に１つ、内方周面に２つ、下面に２つ、それぞれ形成しているが、これに限定するものではなく、水密性を確保するため、これ以上に設けることもある。

また、この保護膜２を形成する素材は特に限定するものではないが、水撃に対応するために、適度な弾性と耐久性、耐摩耗性等を有する素材であることが好ましく、例えば、シリコンゴム等が採用される。

緩衝体３は、ケーシング４内の上記保護膜２の上方の空間に充填されるもので、水撃により膨らむ保護膜２からの圧力を受け止め、吸収するような弾性素材で構成される。例えば、公知の各種高分子発泡体等が採用される。

ケーシング４は、下面を開放した円筒形の空洞体で、下端開口縁の内周面に、上記本体１の外周面のネジ部１ｅと螺合するネジ部４ａを有している。

続いて、上記構成にかかる水撃防止器は、以下のような作用を有する。即ち、配管を逆流してきた水撃は、流路１ａを通り、通孔１ｂを通過する際に、そのエネルギーが減衰される。次いで、保護膜２の空室２ａを膨らませる際にさらに減衰され、最終的に緩衝体３によりほとんどのエネルギーが吸収される。これにより、水撃のエネルギーはそのピーク値がかなり抑制され、騒音の発生を防止できるのである。

この場合、水撃現象を効果的に吸収、減衰させるためには、保護膜２の水密性を高く維持し、緩衝体３を収納するケーシング４内に液漏れが生じないことが肝要である。仮にケーシング４内に液漏れが生じると、緩衝体３が液体内を浮遊し、緩衝体３の全方向から水隙が作用するので、効果的にエネルギーを減衰させることができないからである。

上記構成を採用した水撃防止器においては、保護膜２の嵌合凸部２ｂに設けた複数の突出部２ｃ、２ｄ、２ｅが、本体１の嵌合溝部１ｇの各面を弾性的に押圧して密着するので、高度な水密性を維持できる。また、保護膜２の外縁部が半径方向に広がろうとすることによるずれの発生を抑制できる。これにより、保護膜２からの液漏れは確実に防止され、効果的に水撃のエネルギーを減衰させることができる。

また、保護膜２の最大外周径をケーシング４の内径より僅かに径小としているので、ケーシング４を本体１に被嵌する際に保護膜２の表面を傷つけることがなく、水密性を阻害されることがない。このため、該部から漏れを生じることがなく、エネルギーは全て緩衝体３に作用し、効果的に吸収され減衰することができる。

さらに、保護膜２の形状を比較的簡単なものとしたので、生産時の品質が安定し、水撃防止器全体としての品質を高めることができた。

水撃防止器の全体構造を一部切欠して示す部分断面図である。 本発明に係る保護膜の部分断面図である。

符号の説明

１ 本体
１ａ 流路
１ｂ 通孔
１ｃ 頭部
１ｅ ネジ部
１ｇ 嵌合溝部
２ 保護膜
２ａ 空室
２ｂ 嵌合凸部
２ｃ、２ｄ、２ｅ 突出部
３ 緩衝体
４ ケーシング
４ａ ネジ部

Claims (7)

1. 内部に空室を有するドーム状の基体からなり、その下部開口縁は半径方向内側に突出するフランジ状の嵌合凸部を有し、該嵌合凸部の上面、内側周面、下面にそれぞれ、１乃至複数の突出部を形成して、水撃防止器の本体頭部に周設する嵌合溝部に弾性的に嵌合可能としたことを特徴とする水撃防止器の保護膜。
2. 上記保護膜の最大外周の直径が、水撃防止器の本体に被嵌するケーシングの内径より僅かに径小である請求項１記載の水撃防止器の保護膜。
3. 上記嵌合凸部にそれぞれ設けた突出部の断面形状が円弧状である請求項１または請求項２記載の水撃防止器の保護膜。
4. 上記円弧状突出部の当該円弧は、同一半径である請求項３記載の水撃防止器の保護膜。
5. 上記円弧状突出部は少なくとも３つ設け、各円弧を形成する仮想円の中心点がそれぞれ直角三角形の各頂点に位置する位置関係である請求項４記載の水撃防止器の保護膜。
6. 上記嵌合凸部に設けた上面と下面の突出部間の厚さが、水撃防止器の本体頭部に周設する嵌合溝部の上下面間の高さより僅かに大きい厚さである請求項１から請求項５のいずれか１項記載の水撃防止器の保護膜。
7. 中心に流路と通孔を有するとともに頭部に嵌合溝部を周設した本体と、この本体の頭部の嵌合溝部に嵌合する保護膜と、この保護膜の上方に配置される緩衝体と、これら本体、保護膜、緩衝体を内側に収納して前記本体に被嵌するケーシングとからなり、前記保護膜が上記請求項１から請求項６のいずれか１項記載の保護膜の構造を有することを特徴とする水撃防止器。

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