JPH07332577A

JPH07332577A - ウオータハンマー防止器

Info

Publication number: JPH07332577A
Application number: JP6139716A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Nakanishi; 幹育中西
Original assignee: Suzuki Sogyo Co Ltd
Current assignee: Suzuki Sogyo Co Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】水撃作用（ウオータハンマー現象）を受けて
優れたピーク値抑制作用と優れたダンピング特性とを含
む有効な水撃防止効果を達成することができ、また組立
が容易であり、且つ安価な材料で組立てることができる
経済的なウオータハンマー防止器を提供する。【構成】ウオータハンマー防止器１０は、ウオータハ
ンマーを受けるオリフィス１２を有するねじ付ニップル
１４を備えたケース１６と、このケース１６内にオリフ
イス１２からの脱落を防止するネット２４を介して充填
された多数の発泡ビーズ２２から成っている。水撃作用
は、発泡ビーズ２２自体の弾性作用によって緩和され、
ピーク値抑制作用とダンピング特性とを含む水撃防止効
果を有効に達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一定の速度で流れてい
る流体を急激に止めた場合に発生するウオータハンマー
（水撃作用）を防止するウオータハンマー防止器の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水道水を水道栓で急激に止めたり、温水
器の給水系統を温水器の蛇口によって急激に止めたりす
る場合のように、一定の速度で流れている流体を急激に
止めると、流体の速度が瞬時に零になり、流体の持って
いる運動エネルギーは、流体の圧力上昇と管の弾性エネ
ルギーに変換され、これは圧力波として順次上流側へ進
み、反射点との間で往復して次第に減衰する。このよう
な水撃作用は、ウオータハンマー現象と称され、給水系
統に大きな振動や騒音を発生する。

【０００３】このようなウオータハンマー現象を防止す
るために、種々のウオータハンマー防止器が提案されて
いる。従来技術の１つのウオータハンマー防止器１０’
は、図７に示すように、ケース１６内に設けられベロー
ズ５８とスプリング６０とを組合せた水撃緩和材１８か
ら成っている。尚、図７において符号１４は水撃作用を
直接受けるように給水系統の配管にねじ込まれて取付け
られるニップルであり、水撃作用はこのニップルのオリ
フイス１２を介して受ける。

【０００４】しかし、このようなベローズ５８とスプリ
ング６０との組合せの水撃緩和材１８は、大きな水撃防
止効果を保つためには、全体的に大型化しなければなら
ない上に、高価なベローズ５８を用いてこれをスプリン
グ６０と共にケース１６内に組み込むので、組立が面倒
であり、全体的に高価となる欠点があった。

【０００５】尚、他の従来技術として、図８に示すよう
に、ケーシング１６内に粘弾性体６２を挟んで設けられ
た複数の受圧板６４から成るウオータハンマー防止器も
提案されているが（特開平６−１１０９１号公報参
照）、このウオータハンマー防止器も、充分な特性を得
ることができなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、小型でも有効な水撃防止効果を有するウオータハン
マー防止器を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の課題は、組立が容易であ
り、且つ安価な材料で組立てることができる経済的なウ
オータハンマー防止器を提供することにある。

【０００８】本発明の第３の課題は、優れたダンピング
特性を有するウオータハンマー防止器を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の課題解決
手段は、ウオータハンマーを受けるオリフィスを有する
ケース内に設けられた水撃緩和材から成るウオータハン
マー防止器において、この水撃緩和材はオリフイスから
の脱落を防止する脱落防止材を介して充填された多数の
発泡ビーズから成っているウオータハンマー防止器を提
供することにある。

【００１０】本発明の第２の課題解決手段は、第１の課
題解決手段によるウオータハンマー防止器であって、脱
落防止材はネットから成っていることを特徴とするウオ
ータハンマー防止器を提供することにある。

【００１１】本発明の第３の課題解決手段は、第１の課
題解決手段によるウオータハンマー防止器であって、脱
落防止材は多孔質ゲルから成っていることを特徴とする
ウオータハンマー防止器を提供することにある。

【００１２】本発明の第４の課題解決手段は、第３の課
題解決手段によるウオータハンマー防止器であって、脱
落防止材の内側に穴付き硬質板部材を更に備えているこ
とを特徴とするウオータハンマー防止器を提供すること
にある。

【００１３】本発明の第５の課題解決手段は、第１乃至
第３の課題解決手段のいずれかによるウオータハンマー
防止器であって、ケース内に水撃作用を受ける空気室を
有することを特徴とするウオータハンマ防止器を提供す
ることにある。

【００１４】

【作用】このように、水撃緩和材がケースのオリフイス
から脱落を防止する脱落防止材を介して充填された多数
の発泡ビーズから成っていると、給水系統の流体の流れ
が急激に止められてケースのオリフイスを通して水撃作
用を受けると、この水撃作用は、発泡ビーズ自体の弾性
作用によって緩和されるが、特に水撃圧は、水撃緩和材
を構成する多数の発泡ビーズに同時に直接作用し、有効
な水撃防止効果を達成することができる。

【００１５】特に、後に幾つかの実験結果を基に説明す
るが、従来技術のウオータハンマー防止器よりも１／１
６以下の大きさでほぼ同等の水撃防止効果を有すること
ができる。

【００１６】また、これも後に実験結果から解るよう
に、発泡ビーズから成る水撃緩和材を用いると、水撃ピ
ークからの収束が早くダンピング特性も良好であること
が確認された。

【００１７】更に、ケース内に水撃作用を受ける空気室
を有すると、水撃緩和材の水撃緩和作用と共にこの空気
室のクション作用によって水撃作用が緩和され、ウオー
タハンマを効果的に防止することができる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して詳細にのべ
ると、図１は本発明に係るウオータハンマー防止器１０
を示し、このウオータハンマー防止器１０は、ウオータ
ハンマーを受けるオリフィス１２を有するねじ付ニップ
ル１４を備えたケース１６と、このケース１６内に設け
られた水撃緩和材１８とから成っている。ケース１６
は、その中に水撃緩和材１８を収納することができるよ
うにするために、一端が開口するケース本体１６Ａとこ
のケース本体１６Ａの開口を閉じるようにねじ結合され
る蓋１６Ｂとから成り、ねじ付ニップル１４は、この蓋
１６Ｂに一体に形成されている。

【００１９】この水撃緩和材１８は、オリフイス１２か
らの脱落を防止する脱落防止材２０を介して充填された
多数の発泡ビーズ２２から成っている。この発泡ビーズ
２２は、ポリ塩化ビニリデン系変性樹脂を原料とする直
径が０．数〜数ｍｍ程度の独立気泡の微粒子から成り、
これらの微粒子は、図５（Ａ）に示すように、中全体が
発泡体で埋まっているビーズ又は図５（Ｂ）に示すよう
に中空部を中に有するボール状の発泡体で形成されたビ
ーズから成っていてもよい。ポリ塩化ビニリデン系変性
樹脂は、圧縮強度、回復率が高く、潰れ難く、また吸水
性及び透湿率が低く、発泡性の劣化（気泡が破壊して連
続気泡となること）が少なく好ましい樹脂の１つである
が、他の任意の軟質又は硬質樹脂とすることができる。
脱落防止材２０は、衝撃圧を通す金網製のネット２４と
することができる。尚、図１では発泡ビーズ２２はケー
ス１６内に一部のみが表示されているだけであるが、実
際にはケース１６内に密集して充填されていることはも
ちろんである。

【００２０】このウオータハンマー防止器１０のニップ
ル１４を給水系統の流体が流れる配管にねじ込んで流体
圧力がオリフイス１２を介して受けるようにすると、こ
の流体の流れが急激に止められてケース１６のオリフイ
ス１２から流入する水撃作用は、発泡ビーズ２２自体の
弾性作用によって緩和されるが、水撃圧は、水撃緩和材
を構成する多数の発泡ビーズに同時に直接的に作用する
ので、有効な水撃防止効果を達成することができる。特
に、この水撃防止効果は、単位容積に対して従来技術に
比べて大きく、また水撃ピークからの収束が早く、ダン
ピング特性も良好であることが確認されている。

【００２１】本発明の他の実施例が図２及び図３に示さ
れ、この実施例は、脱落防止材２０が多孔質ゲル２６か
ら成り、またこの脱落防止材２０の内側に穴付き硬質板
部材２７を有することを除いて前の実施例と実質的に同
じである。この実施例では、穴付き硬質板部材２７は、
中心に１つの貫通孔２８ａを有するリング状スペーサ２
８と、多数の貫通孔３０ａを有する円板状ストッパ３０
とを含んでいる。発泡ビーズ２２は、貫通孔２８ａ、３
０ａ内にも充填され、多孔質ゲル２６の脱落防止材２０
に接触している。ストッパ３０は、蓮根状に多数の穴
（貫通孔）が開いた真鋳製の板から成り、発泡ビーズ２
２は、この真鋳製板であるストッパ３０の多数の貫通孔
にも充填されているが、その下のスペーサ２８によって
脱落が防止されている。また、スペーサ２８及びストッ
パ３０はいずれか一方を省略してもよい。更に、穴付き
硬質板部材は、貫通孔の形態の穴でなくてもよく、多孔
質ゲル側に開口する底付の穴でもよいし、またこの穴の
配置はであってもよい。これらの穴は、後にのべるよう
にスぺーサ２８の貫通孔２８ａの作用と同様に、多孔質
ゲルの変形部分がに入り込むことができるようになって
いればよい。

【００２２】脱落防止材２０である多孔質ゲル２６は、
例えば、特開平３−１５２１３９号公報に開示されてい
るようにして形成されたシリコーンゲルを用いることが
できる。このようにして形成された多孔質ゲル２６は、
それ自体防振材として使用される程にダンピング特性に
優れている。また、脱落防止材２０である多孔質ゲル２
６は、スペーサ２８の貫通孔２８ａ内に入り込むように
変形してダンピング特性を向上する機能も有する。尚、
多孔質ゲル２６のみを用いてもダンピング特性の向上を
ある程度期待することができるので、穴付き硬質板部材
２７を省略してもよい。

【００２３】本発明の更に他の実施例が図４に示され、
この実施例は、ケース１６の内部上方に空気室６６を残
してゴム膜等の可撓性膜６８をケース内面に焼き付け等
によって固着し、またリング状スペーサ２８を省略して
多孔質ゲル２６を多孔性円板状ストッパ３０に接触させ
ていることを除いて図２及び図３の実施例と実質的に同
じである。

【００２４】この実施例では、可撓性膜６８が発泡ビー
ズ２２を介して水撃作用を受けた時にこの可撓性膜６８
が空気室６６内の空気を圧縮して空気室６６のクッショ
ン作用を働かし、発泡ビーズ２２と共に水撃緩和作用を
有する。尚、可撓性膜６８は、その他に空気室６６内に
配置されたばねによって通常では発泡ビーズ２２に向け
て付勢されるピストン状部材であってもよいし、また空
気室６６と可撓性膜６８とが可撓性中空円盤に置換され
ていてもよい。後者の場合には、円盤の内部中空部が空
気室を構成する。

【００２５】尚、上記２つの実施例では、発泡ビーズ２
２がケース１６内に裸で充填して衝撃圧が直接接触する
ようにしているが、発泡ビーズ２２を袋の中に入れて袋
毎ケース１６内に充填してもよい。しかし、発泡ビーズ
２２の緩衝機構からすると、発泡ビーズ２２は裸のまま
ケース１６内に充填した方が水撃防止作用が大きくなる
と考えられる。

【００２６】次に、本発明の幾つかの具体例と図５に示
す従来技術による比較例とを比較して本発明の性能が優
れていることを以下にのべる。

【００２７】（具体例１乃至３）図１の構造を有し、外
径が４５ｍｍ（具体例１）、３５ｍｍ（具体例２）及び
２５ｍｍ（具体例３）のケース内に金網ネットを介して
発泡ビーズを充填した。発泡ビーズは、旭化成工業
（株）から市販されているセルモア（商標名）フィラー
が用いられ、これはポリ塩化ビニリデン系特殊樹脂を外
径３ｍｍ程度の大きさで図３（Ａ）に示すように作られ
ており、高い圧縮強度と回復率とを有し、潰れ難く、高
い透湿率と低い吸水率とを有し、また独立気泡の破壊が
少なくて発泡性の劣化が低い性質を有している。

【００２８】（具体例４）図２の構造を有し、外径が２
５ｍｍのケース内に厚さが３ｍｍの多孔質ゲル（脱落防
止材）、座金製のリング状スペーサと蓮根状の多孔性真
鋳板のリング状ストッパとを介して具体例１乃至３と同
じ発泡ビーズが充填された。

【００２９】（比較例）外径が７０ｍｍのケース内に図
５の構造のベローズとスプリングとの組合せの水撃緩和
材を配置して構成した。尚、具体例１及び２のケースの
内部容積は、それぞれこの比較例のケースの内部容積の
１／４、１／８であり、また具体例３のケースの内部容
積は、比較例のケースの内部容積の１／１６であった。

【００３０】次に、本発明の具体例１乃至４と比較例と
のウオータハンマー防止器１０、１０’を図４に示すよ
うな水撃防止効果試験装置３２に接続して水撃防止効果
を試験した。給水系統３４は、圧力ポンプ３６から給水
される配管３８から成っているが、配管３８には圧力調
整弁４０、急閉弁４２及び流量調整弁４４を有する。水
撃防止効果試験装置３２は、配管３８の圧力調整弁４０
と急閉弁４２との間に分岐管４６を介してニップル１４
でねじ接続された具体例１乃至４又は比較例のウオータ
ハンマー防止器１０又は１０’の上流側と下流側とに分
岐管４８、５０接続された圧力センサ５２、５４と、こ
れらの圧力センサ５２、５４に接続されたＦＥＴアナラ
イザ５６とを備えている。尚、図４において符号３５は
圧力計である。

【００３１】水撃防止効果は、ウオータハンマー現象を
受けて水撃のピーク値がどのように抑制されたかを示す
ピーク値抑制効果と、ウオータハンマー現象が発生して
からの振動の収束具合を示すダンピング特性として表わ
せるので、この両者について試験結果を下記に示す。

【００３２】（試験例１）圧力調整弁４０で基準水圧を
２ｋｇｆ／ｃｍ² としウオータハンマー防止器を全く使
用しない場合の水撃圧力が約１２ｋｇｆ／ｃｍ² となる
ような位置にウオータハンマー防止器１０又は１０’を
設置して試験したが、この試験例でピーク値抑制効果は
次の通りであった。尚、この試験では、圧力センサ５
２、５４は、被試験器（具体例１乃至４及び比較例のウ
オータハンマー防止器）１０又は１０’の接続部（分岐
管４６）の上下流の両側に約０．３ｍ離した分岐管４
８、５０に接続されており、また分岐管５０から急閉弁
４２までの距離を０．４５ｍとした。ピーク値は、数回
の試験結果の平均値とした。（１）具体例１のピーク値＝６．４ｋｇｆ／ｃｍ² （２）具体例２のピーク値＝６．６ｋｇｆ／ｃｍ² （３）具体例３のピーク値＝６．６ｋｇｆ／ｃｍ² （４）具体例４のピーク値＝６．６ｋｇｆ／ｃｍ² （５）比較例のピーク値＝６．８ｋｇｆ／ｃｍ²

【００３３】また、この同じ試験例１で、ウオータハン
マー現象が発生してから振動の収束具合が認められるま
での時間を求めてダンピング特性を比較例との比較結果
として調べたところ、次の通りであった。このダンピン
グ特性も同様に数回の試験の平均結果とした。（１）具体例１のダンピング特性＝比較例のダンピング
特性（２）具体例２のダンピング特性≦比較例のダンピング
特性（３）具体例３のダンピング特性＜比較例のダンピング
特性（４）具体例４のダンピング特性≦比較例のダンピング
特性

【００３４】上記の試験例１の結果から、本発明の具体
例のピーク値抑制効果は、具体例のウオータハンマー防
止器のケースの大きさに拘りなく、比較例のピーク値抑
制効果とほぼ同じか若干向上し、その結果本発明の具体
例の単位容積当たりのピーク値抑制効果が著しく大きい
ことが解る。また、本発明の具体例のダンピング特性
は、最も容積の大きい具体例１で比較例と同じであり、
その他の具体例では容積が小さくなるほど、比較例のダ
ンピング特性と同じかそれより順次低下するが、多孔質
ゲルの脱落防止材とスペーサを介してストッパを用いた
具体例４のダンピング特性は、比較例とほぼ同じかそれ
より僅かに低下するに過ぎないことが解る。

【００３５】（試験例２）圧力調整弁４０で基準水圧を
２ｋｇｆ／ｃｍ² としウオータハンマー防止器を全く使
用しない場合の水撃圧力が約２７ｋｇｆ／ｃｍ² となる
ような位置（試験例１よりも急閉弁に一層近い位置）に
ウオータハンマー防止器１０又は１０’を設置して試験
したが、この試験例でピーク値抑制効果は次の通りであ
った。尚、この試験でも、分岐管４８、５０と試分岐管
５０との距離は試験例１と同じとした。また、ピーク値
は、数回の試験結果の平均値とした。（１）具体例１のピーク値＝８．２ｋｇｆ／ｃｍ² （２）具体例２のピーク値＝８．５ｋｇｆ／ｃｍ² （３）具体例３のピーク値＝１２ｋｇｆ／ｃｍ² （４）具体例４のピーク値＝９．２ｋｇｆ／ｃｍ² （５）比較例のピーク値＝７．７ｋｇｆ／ｃｍ²

【００３６】また、この同じ試験例１で、ウオータハン
マー現象が発生してから振動の収束具合が認められるま
での時間を求めてダンピング特性を比較例との比較結果
として調べたところ、次の通りであった。このダンピン
グ特性も同様に数回の試験の平均結果とした。（１）具体例１のダンピング特性＝比較例のダンピング
特性（２）具体例２のダンピング特性＝比較例のダンピング
特性（３）具体例３のダンピング特性≦比較例のダンピング
特性（４）具体例４のダンピング特性＝比較例のダンピング
特性

【００３７】上記の試験例２の結果から、本発明の具体
例１及び２のピーク値抑制効果は、これらの具体例のウ
オータハンマー防止器のケースの大きさに拘りなく、比
較例のピーク値抑制効果とほぼ同じか若干減少している
が、本発明の具体例１、２の単位容積当たりのピーク値
抑制効果は比較例に比べて著しく大きいことが解る。ま
た、具体例３のピーク値抑制効果及び具体例４のピーク
値抑制効果は、比較例のそれより小さいが、いずれも単
位容積あたりのピーク値抑制効果は、比較例に比べて著
しく大きい。また、具体例１、２のダンピング特性は、
比較例のそれと同じであり、具体例３のダンピング特性
は、比較例のそれと同じかそれより若干低下するが、多
孔質ゲルの脱落防止材とスペーサを介してストッパを用
いた具体例４のダンピング特性は比較例のそれとほぼ同
じであることが解る。

【００３８】従って、これらの試験結果を総合すると、
本発明のウオータハンマー防止器は、従来技術（図４）
の４／１６（＝１／４）程度の容積を有する具体例１で
ピーク値抑制効果及びダンピング特性の両方とも優れて
いることが解り、また容積が小さくなるにつれて、比較
例のピーク抑制効果及びダンピング特性が劣ることが予
想されるが、図２に示すように、脱落防止材として多孔
質ゲルを用いこれにリグ状のスぺーサとストッパを用い
ることによって小さな容積であっても従来技術の１／１
６の容積でもこの従来技術と同様のすぐれた水撃防止効
果があることが解る。尚、具体例４でスペーサとストッ
パとはいずれか一方を用いても似たような結果を得るこ
とができたが、両方を用いた方が効果的である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように、水撃緩
和材がケースのオリフイスから脱落を防止する脱落防止
材を介して充填された多数の発泡ビーズから成っている
ので、給水系統に水撃作用を受けると、この水撃作用は
発泡ビーズ自体の弾性作用によって緩和されるが、特に
その水撃圧は水撃緩和材である多数の発泡ビーズに同時
に直接的に作用するので、ピーク値抑制効果とダンピン
グ特性とを含む水撃防止効果を有効に達成することがで
きる。

【００４０】特に、従来技術のウオータハンマー防止器
に比べて単位容積当たりの水撃防止効果が著しく高く、
従って小型のウオータハンマー防止器で有効な水撃防止
効果を得ることができる。

【００４１】また、本発明によれば、ある容積を越えた
小型化によって水撃防止効果がある程度低下するが、こ
れは多孔質ゲル又はそれと穴付き硬質板部材との組合
せによって補償することができ、従って従来技術よりも
数十分の一の容積で優れた水撃防止効果を達成すること
ができる。

【００４２】更に、本発明のウオータハンマー防止器
は、ケース内に脱落防止材を介して発泡ビーズを充填す
るだけで組立てることができるので、組立てが容易であ
る上に高価な材料を必要としないので安価に提供するこ
とができる。

【００４３】更に、ケース内に水撃作用を受ける空気室
を有すると、水撃緩和材の水撃緩和作用と共にこの空気
室のクション作用によって水撃作用が緩和され、ウオー
タハンマを効果的に防止することができる実益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウオータハンマー防止器の一実施
例の垂直断面図である。

【図２】本発明に係るウオータハンマー防止器の他の実
施例の垂直断面図である。

【図３】図２の実施例によるウオータハンマー防止器の
分解斜視図である。

【図４】本発明に係るウオータハンマー防止器の更に他
の実施例の垂直断面で切り口を示した斜視図である。

【図５】本発明に用いられる発泡ビーズの２つの異なる
例を拡大して示す断面図であり、同図（Ａ）は中空部が
ない発泡ビーズ、同図（Ｂ）は中空部を有する発泡ビー
ズを示す図である。

【図６】本発明と従来技術とのウオータハンマー防止器
を用いて水撃防止効果を測定する水撃防止効果試験装置
の系統図である。

【図７】従来技術の１つのウオータハンマー防止器の一
半部垂直断面図である。

【図８】従来技術の他のウオータハンマー防止器の垂直
断面図である。

【符号の説明】

１０本発明のウオータハンマー防止器１０’ １つの従来技術のウオータハンマー防止器１０” 他の従来技術のウオータハンマー防止器１２オリフイス１４ニップル１６ケース１６Ａケース本体１６Ｂ蓋１８水撃緩和材２０脱落防止材２２発泡ビーズ２４ネット２６多孔質ゲル２７穴付き硬質板部材２８リング状のスペーサ２８ａ貫通孔３０円板状のストッパ３０ａ貫通孔３２水撃防止効果試験装置３４給水系統３５圧力計３６圧力ポンプ３８配管４０圧力調整弁４２急閉弁４４流量調整弁４６分岐管４８分岐管５０分岐管５２圧力センサ５４圧力センサ５６ＦＥＴアナライザ５８ベローズ６０スプリング６２粘弾性体６４受圧板６６空気室６８可撓性膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウオータハンマーを受けるオリフィスを
有するケース内に設けられた水撃緩和材から成るウオー
タハンマー防止器において、前記水撃緩和材は前記オリ
フイスから脱落を防止する脱落防止材を介して充填され
た多数の発泡ビーズから成っていることを特徴とするウ
オータハンマー防止器。
【請求項２】請求項１に記載のウオータハンマー防止
器であって、前記脱落防止材はネットから成っているこ
とを特徴とするウオータハンマー防止器。
【請求項３】請求項１に記載のウオータハンマー防止
器であって、前記脱落防止材は多孔質ゲルから成ってい
ることを特徴とするウオータハンマー防止器。
【請求項４】請求項３に記載のウオータハンマー防止
器であって、前記脱落防止材の内側に穴付き硬質板部材
を更に備えていることを特徴とするウオータハンマー防
止器。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載のウオ
ータハンマー防止器であって、前記ケース内に水撃作用
を受ける空気室を有することを特徴とするウオータハン
マ防止器。