JPH08210555A - 給水栓用水撃防止装置 - Google Patents

給水栓用水撃防止装置

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JPH08210555A
JPH08210555A JP7037565A JP3756595A JPH08210555A JP H08210555 A JPH08210555 A JP H08210555A JP 7037565 A JP7037565 A JP 7037565A JP 3756595 A JP3756595 A JP 3756595A JP H08210555 A JPH08210555 A JP H08210555A
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JP
Japan
Prior art keywords
water
pressure
water hammer
valve
valve body
Prior art date
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Pending
Application number
JP7037565A
Other languages
English (en)
Inventor
Masabumi Minami
正文 南
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TOA KOKYU KEISHU VALVE
TOA KOUKIYUU KEISHIYU VALVE SEIZO KK
Original Assignee
TOA KOKYU KEISHU VALVE
TOA KOUKIYUU KEISHIYU VALVE SEIZO KK
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Filing date
Publication date
Application filed by TOA KOKYU KEISHU VALVE, TOA KOUKIYUU KEISHIYU VALVE SEIZO KK filed Critical TOA KOKYU KEISHU VALVE
Priority to JP7037565A priority Critical patent/JPH08210555A/ja
Publication of JPH08210555A publication Critical patent/JPH08210555A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04Devices damping pulsations or vibrations in fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的小さい水撃波が弁体に作用した場合でも
素早く開弁し、水撃作用を効果的に緩和できる高感度の
給水栓用水撃防止装置を得る。 【構成】給水栓本体1には主弁口2を開閉する栓体10
が設けられ、栓体10の内部には、給水栓本体1内部の
水を主弁口をバイパスして排水口3へと排出するバイパ
ス通路と、下部に給水栓本体内部の水撃圧を受ける受圧
部を有し、水撃圧によりバイパス通路を開く弁体20と
を備える。栓体10の内部であってかつ弁体20の上部
には、弁体に形成された連通穴25を介して給水栓本体
内部の水圧が導かれたバランス室30と、バランス室3
0の上部に設けられた空気層を有する圧力調整室34
と、バランス室と圧力調整室との間を仕切る移動自在な
ピストン32とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は給水栓用水撃防止装置、
詳しくは給水栓の閉止により発生する水撃(ウォーター
ハンマー)作用を緩和または防止する水撃防止装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】水撃は、給水管内の水の流れを瞬間的に
停止させた時、その上流側の水圧が異常に上昇し、上昇
圧力が圧力波となって閉止点と給水源との間を往復し、
次第に減衰する現象をいう。過大な水撃は水撃音ととも
に配管機器類を振動させ、破損や水漏れの原因となる。
【0003】このような水撃作用を緩和するため、本願
出願人は、既存の給水栓に適用でき、水撃圧力波を効果
的に緩和できる給水栓用水撃防止装置を提案した(特開
平4−145296号公報)。この水撃防止装置は、外
部操作力によって移動され、給水栓本体に形成された主
弁口を開閉する栓体と、栓体の内部に形成され、給水栓
本体内部の水を上記主弁口をバイパスして排水口へと排
出するバイパス通路と、栓体の内部に上記バイパス通路
を常時閉鎖可能に設けられ、バイパス通路に給水栓本体
内部の静水圧より高い水圧が作用したときのみバイパス
通路を開く弁体とを設けたものである。弁体の背後には
水圧室が設けられており、この水圧室には弁体に設けた
小径の連通穴を介して給水栓本体の内部の静水圧が作用
している。平常時は水圧室の水圧によって弁体は閉弁し
ているが、水撃波が弁体に作用すると、弁体はバイパス
通路を開き、圧力波を外部に逃がす仕組みとなってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記水撃防止装置の場
合、弁体の背後に設けられた水圧室は水で満たされてい
る。水は非圧縮性流体であるため、比較的小さい水撃波
が弁体に作用した時には、弁体がバイパス通路を開くこ
とができず、水撃を十分に緩和できない可能性がある。
また、大きな水撃波が作用した場合も、弁体の開弁が遅
れ、初期の最大圧力波を十分に逃がすことができない可
能性があった。そこで、本発明の目的は、比較的小さい
水撃波が弁体に作用した場合でも素早く開弁し、水撃作
用を効果的に緩和できる高感度の給水栓用水撃防止装置
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、主弁口と排水口とを有する給水栓本体
と、給水栓本体に装着され、外部操作力によって主弁口
を開閉する栓体と、栓体の内部に形成され、給水栓本体
内部の水を主弁口をバイパスして排水口へと排出するバ
イパス通路と、栓体の内部に配置され、下部に水撃圧を
受ける受圧部を有し、水撃圧によりバイパス通路を開く
弁体とを備えた給水栓用水撃防止装置において、栓体の
内部であってかつ弁体の上部に設けられ、弁体に形成さ
れた連通穴を介して給水栓本体内部の水圧が導かれたバ
ランス室と、バランス室の上部に設けられた空気層を有
する圧力調整室と、バランス室と圧力調整室との間を仕
切る移動自在なピストンと、を備えたものである。
【0006】
【作用】栓体を閉止した状態では、弁体の受圧部に給水
栓本体の静水圧が作用するが、この静水圧は弁体の連通
穴を介してバランス室にも作用している。そのため、弁
体は閉弁状態を保持し、水がバイパス通路を介して漏れ
出るおそれはない。栓体を開くと、水道管の水は給水栓
本体の主弁口を介して排水口より排水されるが、この場
合も弁体は開かない。いま、栓体を急閉止すると水撃が
発生する場合がある。この圧力波は弁体の受圧部に作用
し、この圧力波を受けて弁体はバイパス通路を開く。そ
のため、圧力波はバイパス通路を介して外部へ逃がさ
れ、水撃作用を緩和または防止できる。このとき、排出
される圧力水は本来の水出口である給水栓本体の排出口
より排出されるので、水が周囲に飛び散らない。
【0007】ところで、弁体がバイパス通路を開く時、
バランス室の内圧が上昇するが、バランス室に満たされ
ている水は非圧縮性流体であるため、バランス室は殆ど
容積変化しない。しかし、バランス室の背後に圧力調整
室が設けられており、この圧力調整室には圧縮性流体で
ある空気が入っているので、バランス室の内圧が少しで
も上昇すれば、この圧力調整室が圧縮される。そのた
め、比較的小さな水撃が発生した場合であっても、その
圧力波によって弁体が開き、水撃を緩和できる。また、
大きな水撃が発生した場合には、弁体が素早く開弁する
ので、初期の最大圧力波を効果的に緩和できる。
【0008】
【実施例】図1〜図4は本発明にかかる給水栓用水撃防
止装置の一例を示す。1は既存の給水栓本体であり、こ
の給水栓本体1の内部には主弁口2、先端部には排水口
3、上部には円筒状の栓体取付部4が夫々一体に形成さ
れている。栓体取付部4の上部にはパッキン5とパッキ
ン受金6とが載置され、栓体取付部4にナット7を螺着
することにより、栓体10と給水栓本体1との隙間から
の水漏れが防止されている。
【0009】栓体10の下部外周には大径な弁体収納部
11が設けられており、この収納部の外周に上記栓体取
付部4の内面に形成された雌ねじ8と螺合する雄ねじ1
2が形成されている。収納部11の下端部には主弁口2
内に挿入自在な筒部13が突設され、この筒部13の外
周に主弁口2を開閉可能な環状の主パッキン14が嵌め
込まれている。そして、筒部13にナット15を螺着す
ることにより、主パッキン14は栓体10に固定されて
いる。収納部11の内部には収納室16が形成されてお
り、この収納室16に弁体20が上下動自在に収納され
ている。
【0010】弁体20の下端部には広い受圧面積を持つ
受圧部21が形成され、筒部13を介して収納室16へ
入った給水栓本体1の内部の動圧を、受圧部21で受け
るようになっている。弁体20の中央部外周にはガスケ
ット22が装着されており、このガスケット22は栓体
10の内部に形成された副弁口17を上方から閉鎖可能
である。
【0011】栓体10の内部であって、弁体20の上方
にはバランス室30が形成されている。バランス室30
内には弁体20を下方へ付勢するスプリング31が収容
されており、このスプリング31の上端部は、図3のよ
うに、栓体10の内部に形成された段差18に当たって
停止している。そのため、スプリング31は後述するピ
ストン32の下方への抜け止め部材を兼ねている。な
お、スプリング31のばね力は、弁体20が開弁して副
弁口17を水が流れ続けている時に、弁体20を強制的
に閉弁できる程度の力に設定されている。弁体20の外
周部であって、ガスケット22より上部には、バランス
室30からの水漏れを防止するUパッキンなどのシール
部材23が嵌着されている。バランス室30は弁体20
の中心部に設けた連通穴24を介して給水栓本体1の内
部と連通している。連通穴24の中間部にはオリフィス
25が形成されているため、バランス室30の水圧変動
はオリフィス25によって緩和され、バランス室30に
は給水栓本体1内部の静水圧が作用する。
【0012】給水栓本体1の内部の水圧をP1 、バラン
ス室30の水圧をP2 、副弁口17の内径をd1 、弁体
20の上端部の外径をd2 、スプリング31のばね荷重
をFS 、弁体20に対する押し上げ力をFU 、押し下げ
力をFD とすると、 FU =P1 ×πd1 2 /4 FD =P2 ×πd2 2 /4+FS となる。弁体20が副弁口17を閉じた定常状態ではP
1 =P2 であり、d1 <d2 であるから、常にFU <F
D となり、スプリング31がなくても弁体20は閉弁状
態を保持できる。一方、弁体20が副弁口17を開いた
状態では、副弁口17を流れる水の圧力が弁体20の下
面のほぼ全面に作用するので、閉弁時に比べて受圧面積
が増える。そのため、弁体20が開弁状態のままになる
可能性があるため、スプリング31によって弁体20を
強制的に閉弁できるようにしてある。
【0013】連通穴24の途中であって、かつオリフィ
ス25より下部には、外側部へ通じる分岐穴26が形成
されている。また、栓体10の副弁口17の上部には、
収納室16から外部へ通じるバイパス穴19が形成され
ており、このバイパス穴19は給水栓本体1の排水口3
へと連通している。上記筒部13〜収納室16〜連通穴
24〜分岐穴26〜副弁口17〜バイパス穴19によっ
て、主弁口2をバイパスするバイパス通路が形成され
る。
【0014】バランス室30の上部には、上下方向に移
動自在なピストン32を間にして圧力調整室34が設け
られている。ピストン32の外周部にはUパッキンなど
からなるシール部材33が取り付けられており、バラン
ス室30と圧力調整室34の間をシールしている。圧力
調整室34の内部は空気で満たされている。なお、圧力
調整室34の内部にはピストン32を下方へ付勢するス
プリング35が配置されており、このスプリング35の
ばね力はバランス室30のスプリング31より弱く設定
されている。
【0015】上記栓体10の上端部外周に設けたセレー
ション40にはハンドル41が回動不能に嵌合してお
り、栓体10の上端に固定ネジ42を螺着することによ
ってハンドル41は抜け止め固定されている。
【0016】つぎに、上記構造の水撃防止装置の動作を
説明する。まず、閉栓状態では水道管の給水圧(静水
圧)が連通穴24を通ってバランス室30に作用してい
るため、弁体20は閉弁状態を保持している。栓体10
を開き方向に回すと、主パッキン14が主弁口2から離
れ、水道水は主弁口2を通って排水口3へと排出され
る。栓体10を急激に閉止すると、水撃が発生すること
がある。その水撃圧は筒部13を通って弁体20の下面
(受圧部21)に作用する。この圧力波は言わば動圧で
あるから、オリフィス25によって圧力波はバランス室
30へ即座に入ることはない。受圧部21に作用する動
圧により、弁体20に対する押し上げ力FUが押し下げ
力FD より大きくなり、図4のように弁体20は押し上
げられる。特に、バランス室30は内部に充満している
水のために殆ど容積変化できないが、空気層を持つ圧力
調整室34は容易に容積変化できるので、弁体20は速
やかに副弁口17を開く。そのため、圧力波の一部は、
矢印で示すように連通穴24から分岐穴26、副弁口1
7、バイパス穴19を経て排出される。その結果、水撃
波は減衰し、水道管に設けられる各種配管機器類の破損
や水漏れが防止される。最大水撃波が到来した後、弁体
20はスプリング31により副弁口17を自動的に閉じ
る。そのため、必要以上の水が無駄に排出されるのを防
止できる。
【0017】図5は水撃発生時の給水栓本体1の内部の
水圧変化を表したものであり、実線は従来の水撃発生時
の水圧変化、破線は本発明による水圧変化を示す。図か
ら明らかなように、水撃発生当初の圧力波が最も高い
が、これを破線のように減衰させることにより、その後
に続く水圧変化も相対的に減衰させることができ、水撃
による衝撃を大幅に緩和できる。
【0018】上記のように、栓体10の中に水撃防止装
置を構成する弁体20、副弁口17、バランス室30、
圧力調整室34などの部品を全て設けてあるため、既存
の給水栓の栓体10を取り替えるだけで水撃防止装置を
設置でき、素人でも簡単に工事ができる。また、既存の
給水栓本体をそのまま利用できるため、コストも大幅に
低減できる。なお、本発明の水撃防止装置は、給水栓本
体1や主パッキン3の形状変更を必要としないので、給
水栓を開いた時の排水量が制約を受けたり、ゴミ等が取
り込まれるといった不具合がなく、給水栓本体の機能を
全く損なわない。また、本発明の水撃防止装置は、水道
配管が負圧になった時、バランス室30の作用によって
弁体20が副弁口17を自動的に開くので、負圧解除
(バキュームブレーカ) 機能も有している。
【0019】本発明は上記実施例のようなスピンドル式
給水栓に限らず、レバー式給水栓など、主弁口を開閉す
る栓体を有する給水栓であれば、如何なる形式の給水栓
にも適用可能である。また、栓体は手動操作されるもの
に限らず、電動アクチュエータ等の駆動手段によって操
作されるものも含む。また、弁体は実施例のように円板
状に広がった受圧部を有するものに限らず、特開平4−
145296号公報に記載のような形状の弁体であって
もよい。
【0020】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば水撃による圧力波により弁体がバイパス通路を開
き、圧力波をバイパス通路を介して外部へ逃がすように
したので、水撃を防止あるいは緩和できる。特に、弁体
の上部にはバランス室が設けられ、かつバランス室の上
部に空気層を持つ圧力調整室を設けたので、圧力調整室
の収縮により弁体が速やかに開弁でき、比較的小さな水
撃であっても、効果的に緩和できる。また、大きな水撃
が発生した場合には、弁体が速やかにバイパス通路を開
くので、最も衝撃の大きな初期の最大水撃波を効果的に
低減できる。その結果、非常に高感度の水撃防止装置を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる水撃防止装置を備えた給水栓の
一例の断面図である。
【図2】図1の主要部の拡大断面図である。
【図3】図1のA部の拡大断面図である。
【図4】水撃発生時の主要部の拡大断面図である。
【図5】水撃発生時の水圧変化図である。
【符号の説明】
1 給水栓本体 2 主弁口 3 排水口 10 栓体 14 主パッキン 17 副弁口 19 バイパス穴 20 弁体 22 ガスケット 30 バランス室 32 ピストン 34 圧力調整室

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主弁口と排水口とを有する給水栓本体と、
    給水栓本体に装着され、外部操作力によって主弁口を開
    閉する栓体と、栓体の内部に形成され、給水栓本体内部
    の水を主弁口をバイパスして排水口へと排出するバイパ
    ス通路と、栓体の内部に配置され、下部に水撃圧を受け
    る受圧部を有し、水撃圧によりバイパス通路を開く弁体
    とを備えた給水栓用水撃防止装置において、 栓体の内部であってかつ弁体の上部に設けられ、弁体に
    形成された連通穴を介して給水栓本体内部の水圧が導か
    れたバランス室と、 バランス室の上部に設けられた空気層を有する圧力調整
    室と、 バランス室と圧力調整室との間を仕切る移動自在なピス
    トンと、を備えたことを特徴とする給水栓用水撃防止装
    置。
JP7037565A 1995-02-01 1995-02-01 給水栓用水撃防止装置 Pending JPH08210555A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7037565A JPH08210555A (ja) 1995-02-01 1995-02-01 給水栓用水撃防止装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020090789A (ko) * 2001-05-29 2002-12-05 골드라인 링조인트주식회사 수격방지 장치
CN102797881A (zh) * 2012-02-23 2012-11-28 武汉大禹阀门股份有限公司 快开缓闭水锤泄放阀
CN105387726A (zh) * 2015-12-21 2016-03-09 湖南顶立科技有限公司 一种气压平衡调节装置

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