JPH0581597U - ウオーターハンマー防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性を良くして、衝撃波の吸収性能を良く
したウオーターハンマー防止装置が得られるようにする 【構成】 配管ａの途中に接続する接手管状の外筒５内
に、内腔が配管ａ内を流れる流体の流路となる内筒６を
固定して設け、その内筒６と外筒５との間に形成される
空間に、内周面が内筒６の外周面に気密に摺接し外周面
が外筒５の内周面に気密に摺接するピストン７を嵌装し
て、そのピストン７により前記空間を外筒５および内筒
６の内腔に対し気密に遮断された空気室Ｗに形成し、そ
のピストン７の前記空気室Ｗと反対側において外筒５内
に形成される空間を内筒６内の流路に連通する水室Ｙに
形成し、ピストン７をバネ８により水室Ｙ側に向け押し
出すよう付勢する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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２ ０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２１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ボデイ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、この筒状 のボデイ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４ ０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、くびれた縮 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４ ０が図４にあるよう筒状のボデイ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、その圧力が筒状のボデイ４内に伝わってきたときに、その圧力でこの摺動 パイプ４０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と筒状のボデイ４の大径のシリンダ部４ａとにより、筒状のボデ イ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。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 ウオーターハンマー防止装置は、配管ａの下流側に設けた給水栓などのバルブ が急激に閉弁されたときに生ずる衝激波（圧力波）を吸収せしめるためのもので あるが、この発生する衝撃波は、音速の速度で伝播するので、生じた衝撃波に対 する応答性をいかに良くするかによって性能が左右される。即ち、前述の図４お よび図５に示す手段についていえば、配管ａの下流側に生じた衝撃波が、ウオー ターハンマー防止装置Ａの筒状のボデイ４内に達してきたときに、それの圧力に よって上流側に摺動する摺動パイプ４０の作動の速度により性能が左右されるこ とになり、この摺動パイプ４０の作動が音速のスピードに対応する高速で行なわ れるようになっていることが要求される。

【０００７】 ところで、上述の図４および図５に示した手段は、衝撃波を吸収する作動を行 なう摺動パイプ４０が、下流側の部位においては大径のピストン部４０ａが筒状 のボデイ４に設けた大径のシリンダ部４ａに摺動自在に嵌合し、上流側の部位に おいては、小径の摺動筒部４０ｂが筒状のボデイ４に設けた小径のシリンダ部４ ｂに摺動自在に嵌合していることで、摺動する嵌合面の面積が大きく、また、内 部にベンチュリーを構成するためのくびれた縮径部４２を形成することで肉厚を 厚くすることにより質量が大きくなることから、この摺動パイプ４０の作動を迅 速に行なわせることがむずかしく、応答性を良くし得ない問題がでてきている。

【０００８】 本考案は、この問題を解消せしめるためになされたものであって、衝激波の圧 力を受けることでその圧力を吸収するよう摺動するピストン部の摺動面積を小さ くするとともに質量を小さくして、衝撃波に対する応答性を良くして性能の良い ウオーターハンマー防止装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

そして本考案は、上述の目的を達成するための手段として、配管の途中に接続 する接手管状の外筒内に、内腔が配管内を流れる流体の流路となる内筒を固定し て設け、その内筒と外筒との間に形成される空間に、内周面が内筒の外周面に気 密に摺接し外周面が外筒の内周面に気密に摺接するピストンを嵌装して、そのピ ストンにより前記空間を外筒および内筒の内腔に対し気密に遮断された空気室に 形成し、そのピストンの前記空気室と反対側において外筒内に形成される空間を 内筒内の流路に連通する水室に形成し、ピストンをバネにより水室側に向け押し 出すよう付勢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。

【００１０】

【実施例】

次に実施例を図面に従い詳述する。 図６は、本考案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は接手管状に形成して前記配管ａの途中に接続した筒状の外 筒、６はその外筒５の内腔に同軸状に配設した内筒、７はその内筒６の外周と外 筒５の内周との間に軸方向に摺動自在に嵌装せるピストン、Ｗは前記内筒６と外 筒５との間に形成されて前述ピストン７により外筒５内の流体の流路に対し水密 に遮断された空気室、Ｙは外筒５内で前記ピストン７の外側に形成される水室、 ８は前記ピストン７を下流側に押出すよう付勢するバネを示す。

【００１１】 外筒５は、胴部の内径が配管ａの内径より大径の筒状に形成してあって、軸方 向の一端側で配管ａの下流側（図において上部側）には、内径が配管ａの内径に 対応するよう縮径した小径部５０が形成してあり、それの先端側に配管ａに対し て接続する接続部５１が形成してある。また、軸方向の他端側で配管ａの上流側 の端部には、内筒６の基端側の外周部を嵌合せしめて螺合する螺子穴５２が形設 してある。

【００１２】 内筒６は、前記筒状の外筒５の内腔に、軸芯を揃えて同軸状に配設することで 、該内筒６の内腔が配管ａ内を流れる流体の流路を形成するよう、内径を配管ａ の内径に対応させて筒状に形成してある。そして、それの軸方向の一端側で配管 ａの上流側に向う基端側の外周には、前述の外筒５に形成した螺子穴５２に螺合 する螺子部６０が形設してあり、その螺子部６０より外端側（図において下端側 ）には、配管ａに対して接続する接続管部６１が形設してある。また、前記螺子 部６０より下流側の筒壁の外周には、それの先端側に寄る部位に、ピストン７を 嵌合せしめて軸方向に摺動自在にガイドするガイド筒部６２が、ピストン７の摺 動を一定範囲に規制するよう外径を一段と縮径した状態に形成してある。そして また、この内筒６は、それの前記螺子部６０により外筒５の内腔に組付けた状態 において、下流側の開口端６ａが、外筒５の内周面と該内筒６の外周面との間に 形成される空間に対して連通する状態に形成してある。

【００１３】 ピストン７は、外周面が前記外筒５の内周面に摺接し、内周面が前記内筒６の ガイド筒部６２の外周面に摺接する環状に形成してあって、外周面および内周面 に設けたシール材７０…により、外筒５の内周面および内筒６のガイド筒部６２ の外周面に対する摺接面を気密に保持し、このピストン７により遮閉される前記 外筒５と内筒６との間に形成される空気室Ｗを外筒５および内筒６内を流れる流 体に対し気密に遮断した状態に保持せしめている。そして、このピストン７の上 面側における外筒５の内部に、ピストン７の摺動により拡縮する水室Ｙを形成し ている。そしてまた、このピストン７は、前記空気室Ｗ内に収容して該ピストン ７と内筒６の螺子部６０の上面との間に張設したバネ８により下流側（前記水室 Ｙ側）に向け押し出されるよう付勢され、常態においては、外筒５の拡径した胴 部の上端部に設けられている段部に衝合した位置を保持するようにしてある。

【００１４】 前記空気室Ｗは、外部に対して気密に遮断し、細孔を介して外部に連通する状 態とするが、外筒５の胴部の筒壁に、図７に示す如く、空気穴９０を開設すると ともにその空気穴９０に空気室Ｗ内の空気が外部に排気されるときには開弁し、 外部の空気が空気室Ｗ内に吸引されるときには閉弁する弁機構９１を設け、かつ 、空気室Ｗに設ける細孔を、この空気穴９０よりも小径のバイパス連通孔９２に 形成して、空気室Ｗ内への吸気がゆっくりした速度で行なわれるようにする場合 がある。

【００１５】 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に示している如くウオーターハンマー防止装置Ａが接続している状態にお いて、配管ａの下流側の給水栓等のバルブが閉弁していて、配管ａ内の流れがス トップしている状態のときは、ピストン７はバネ８により図６に示しているよう に摺動範囲の下流側のエンドにまで押出された状態にある。

【００１６】 次に、給水栓等のバルブが開弁して配管ａ内に流れがある状態のときは、内筒 ６の内腔を流路として上流側から下流側に流体が流れ、また、ピストン７は、バ ネ８により押し出されて前述の状態位置に保持される。

【００１７】 次に給水栓等のバルブが急激に閉弁することで、配管ａの下流側に衝撃波が生 じたときは、その衝撃波の圧力が外筒５内に伝播してきたときに、その圧力によ って、ピストン７がバネ８の付勢に抗して摺動範囲の上流側のエンドにまで動き 、これにより、外筒５の内容積を拡げて、ここに圧力を吸収するようになる。

【００１８】 このとき、衝撃波の圧力による動くピストン７は、内筒６が外筒５に一体的に 連結して固定状態にあることで、該ピストン７だけが外筒５および内筒６に対し て摺動することになるので、その質量がピストン７だけの小さなものとなり、か つ、摺動面が該ピストン７の外周側と内周側とに局限された狭いものとなること から、圧力による摺動作動が迅速かつ軽快に行なわれ、応答性を良くするように なる。

【００１９】 次に図８は別の実施例を示している。この実施例は、外筒５内に配設する内筒 ６の下流側の開口端６ａを、下流側に延長して、外筒５の下流側の端部に形設せ る縮径した小径部５０の内壁面に水密に接続することで、ピストン７の上面側を 内筒６の内腔と水密に遮断された水室Ｙに形成し、かつ、内筒６の内腔側にはベ ンチュリーを構成するくびれ部６ｂを形成し、このくびれ部６ｂに前記水室Ｙと 通ずる連通孔６３…を開設しておいて、配管ａ内に流れがあるときには、くびれ 部６ｂを流体が流過するときのベンチュリー効果により、水室Ｙ内が負圧に保持 されて、この負圧によりピストン７が下流側に動いていくようにすることで、ピ ストン７を下流側に押し出すよう付勢するバネ８を、バネ圧の弱い軽いものでも 良いようにし、また、バネ８を省略しても良いようにしている例であり、その余 の構成は、前述した図６および図７に示した例と変わりがない。そして、その変 わりない構成については、前述の実施例と同一の符号を付して詳しい説明は省略 する。

【００２０】 この実施例は、外筒５内に固定して設ける内筒６の内腔にベンチュリーを構成 するくびれ部６ｂを形設するものであるから、衝撃波の圧力により摺動作動を行 なうピストン７の質量および摺動面積は変わらない。そして、ベンチュリー効果 により生ずる負圧で、ピストン７を下流側に押し出すのであるから、バネ８を小 さくでき、また、省略できるので、衝撃波の圧力によるピストン７の摺動作動を 一層迅速で軽快なものとする。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によるウオーターハンマー防止装置は、配管ａの 途中に接続する接手管状の外筒５内に、内腔が配管ａ内を流れる流体の流路とな る内筒６を固定して設け、その内筒６と外筒５との間に形成される空間に、内周 面が内筒６の外周面に気密に摺接し外周面が外筒５の内周面に気密に摺接するピ ストン７を嵌装して、そのピストン７により前記空間を外筒５および内筒６の内 腔に対し気密に遮断された空気室Ｗに形成し、そのピストン７の前記空気室Ｗと 反対側において外筒５内に形成される空間を内筒６内の流路に連通する水室Ｙに 形成し、ピストン７をバネ８により水室Ｙ側に向け押し出すよう付勢して構成し ているのだから、衝撃波の圧力により、水室Ｙを拡張するように動くピストン７ を、質量が小さく、かつ摺動面が小さい形態に形成できるので、音速のスピード で伝播してくる衝撃波の圧力に対する応答性が良くなって、性能の良いウオータ ーハンマー防止装置が得られるようになる。

【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】同上装置の空気穴に付設する弁機構の縦断面図
である。

【図８】別の実施例装置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…空気室、Ｙ…水
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…筒状のボデイ、４ａ…大径のシリンダ部、４
ｂ…小径のシリンダ部、４０…摺動パイプ、４０ａ…大
径のピストン部、４０ｂ…摺動筒部、４１…バネ、４２
…縮径部、５…外筒、５０…小径部、５１…接続筒部、
５２…螺子穴、６…内筒、６ａ…開口端、６ｂ…くびれ
部、６０…螺子部、６１…接続管部、６２…ガイド部、
６３…連通孔、７…ピストン、７０…シール材、８…バ
ネ、９０…空気穴、９１…弁機構、９２…バイパス連通
孔。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管ａの途中に接続する接手管状の外筒
   ５内に、内腔が配管ａ内を流れる流体の流路となる内筒
   ６を固定して設け、その内筒６と外筒５との間に形成さ
   れる空間に、内周面が内筒６の外周面に気密に摺接し外
   周面が外筒５の内周面に気密に摺接するピストン７を嵌
   装して、そのピストン７により前記空間を外筒５および
   内筒６の内腔に対し気密に遮断された空気室Ｗに形成
   し、そのピストン７の前記空気室Ｗと反対側において外
   筒５内に形成される空間を内筒６内の流路に連通する水
   室Ｙに形成し、ピストン７をバネ８により水室Ｙ側に向
   け押し出すよう付勢してなるウオーターハンマー防止装
   置。
2. 【請求項２】 水室Ｙを内筒６の内腔に対し水密に遮断
   し、内筒６内にはベンチュリーを構成するくびれ部６２
   を設け、そのくびれ部６２を連通孔６３を介して前記水
   室Ｙに連通せしめた請求項１記載のウオーターハンマー
   防止装置。
3. 【請求項３】 バネ８のバネ圧を弱くするかバネ８を省
   略した請求項２記載のウオーターハンマー防止装置。
4. 【請求項４】 空気室Ｗに外部に通ずる空気穴９０とそ
   の空気穴９０より小径のバイパス連通孔９２とを設け、
   前記空気穴９０に、排気時には開弁し吸気時には閉弁す
   る弁機構９１を設けた請求項１および請求項２記載のウ
   オーターハンマー防止装置。