JPWO2019167586A1 - 衝撃吸収器 - Google Patents

Abstract

衝撃吸収器１は、ケーシング１０と、ケーシング１０内を流れる水に押されて移動する吸収体４０とを備えている。ケーシング１０内には、第１流路Ｆ１が形成されている。吸収体４０には、第２流路Ｆ２の一部を構成し、水が通過する貫通孔４６が形成されている。逆流時には、吸収体４０は、流入口２３を閉じて第１流路Ｆ１を遮断する一方、第２流路Ｆ２を介して水を流通させる。順流時には、吸収体４０は、逆流時に比べて流出口３３に近い位置に位置するものの流出口３３を開いた状態を維持し、第１流路Ｆ１及び第２流路Ｆ２を介して水を流通させる。

Description

ここに開示された技術は、衝撃吸収器に関する。

従来より、水等の流体が流通する流体システムがよく知られている。流体システムには、様々な機器が含まれており、各機器は配管で接続されている。例えば、特許文献１に開示された流体システムは、熱交換器を含んでおり、熱交換器の入口及び出口には配管が接続されている。また、熱交換器の出口に接続された配管には、温水の流通／遮断を切り替える開閉弁が設けられている。

特開２０１４−７４５０２号公報

ところで、流体システムにおいては、ウォータハンマ等の衝撃がしばしば発生する。例えば、特許文献１のような流体システムにおいては、熱交換器の出口に接続された配管の開閉弁を急速に閉弁すると、該配管中でウォータハンマが生じる場合がある。ウォータハンマが生じると、大きな衝撃が発生し、その衝撃が配管内の流体を介して伝播していく。この例の場合、衝撃が熱交換器に作用する虞がある。それに対し、熱交換器の下流側に衝撃吸収器を設置することが考えられる。また、このような衝撃は、保護したい機器の下流側のみで発生するとは限らず、機器の上流側で発生する場合もある。そのため、衝撃の発生が予想される場所と衝撃から保護したい機器との位置関係に応じて衝撃吸収器が配置される。つまり、衝撃吸収器は、上流側からの衝撃及び下流側からの衝撃の何れにも対応できることが求められる。さらに、衝撃吸収器は、流体システムに組み込まれるので、衝撃が発生していない通常の使用状態においては、十分な流量を確保する必要もある。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、通常時の流量を確保しつつ、上流及び下流の両方からの衝撃を緩和できる衝撃吸収器を提供することにある。

ここに開示された衝撃吸収器は、流体が流入する流入口及び流体が流出する流出口を有するケーシングと、前記ケーシング内に配置され、前記ケーシング内を流れる流体に押されて移動する吸収体とを備え、前記ケーシング内には、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ第１流路が形成され、前記吸収体には、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ第２流路の一部を構成し、流体が通過する貫通孔が形成され、前記流出口から前記流入口へ流体が流れる逆流時には、前記吸収体は、前記流入口を閉じて前記第１流路を遮断する一方、前記第２流路を介して流体を流通させ、前記流入口から前記流出口へ流体が流れる順流時には、前記吸収体は、前記逆流時に比べて前記流出口に近い位置に位置するものの前記流出口を開いた状態を維持し、前記第１流路及び前記第２流路を介して流体を流通させる。

前記衝撃吸収器によれば、通常時の流量を確保しつつ、上流及び下流の両方からの衝撃を緩和できる衝撃吸収器を提供することことができる。

図１は、実施形態１に係る衝撃吸収器の分解斜視図である。 図２は、順流時の衝撃吸収器の縦断面図である。 図３は、逆流時の衝撃吸収器の縦断面図である。 図４は、流体システムの構成図である。 図５は、実施形態２に係る衝撃吸収器の縦断面図であって、順流方向への衝撃が作用した状態の図である。 図６は、実施形態２に係る衝撃吸収器の縦断面図であって、逆流方向への衝撃が作用した状態の図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《実施形態１》
図１は、実施形態１に係る衝撃吸収器１の分解斜視図である。図２は、順流時の衝撃吸収器１の縦断面図である。図３は、逆流時の衝撃吸収器１の縦断面図である。

衝撃吸収器１は、ケーシング１０と、吸収体４０とを備えている。

ケーシング１０は、筒部２０と、筒部２０に取り付けられる蓋３０とを有している。筒部２０は、有底の略円筒状に形成されている。具体的には、筒部２０は、Ｘ軸を軸心とする略円筒状の周壁２１と、Ｘ軸方向における周壁２１の一端に連結された略円盤状の底壁２２とを有している。底壁２２には、略円形の流入口２３が貫通形成されている。流入口２３の中心軸は、Ｘ軸と一致している。底壁２２には、吸収体４０を支持する軸受２４が設けられている。軸受２４は、流入口２３の略中央に配置され、２つのビーム２５を介して底壁２２に連結されている。軸受２４の軸心は、Ｘ軸と一致している。２つのビーム２５は、Ｘ軸を中心として半径方向に延びている。２つのビーム２５は、略一直線上に配置されている。図２，３に示すように、底壁２２の内側の面（即ち、ケーシング１０の内側の面）には、突出部２６が設けられている。突出部２６は、流入口２３を囲むように円環状に形成されている。

蓋３０は、略円環状に形成されている。蓋３０は、Ｘ軸方向における周壁２１の、底壁２２が設けられていない方の端部にネジ締結される。蓋３０は、円環状に形成されたリング３１と、吸収体４０を支持する軸受３４とを有している。リング３１の外周面には、周壁２１に螺合する雄ネジが形成されている。リング３１の開口によって、略円形の流出口３３が形成されている。流出口３３の中心軸は、Ｘ軸と一致している。軸受３４は、リング３１の略中央に配置され、３つのビーム３５を介してリング３１に連結されている。３つのビーム３５は、Ｘ軸を中心として半径方向に延びている。３つのビーム３５は、Ｘ軸回りに等間隔に配置されている。軸受３４の軸心は、Ｘ軸と一致している。蓋３０には、ケーシング１０の内側に突出する３つのストッパ３６が設けられている。３つのストッパ３６は、Ｘ軸回りに等間隔に配置されている。より具体的には、各ストッパ３６は、各ビーム３５とリング３１との連結部分に設けられている。

吸収体４０は、受け部４１と、シャフト５０とを有している。

受け部４１は、Ｘ軸を中心とする略円形の外形を有している。受け部４１の外径は、周壁２１の内径よりも小さく、流入口２３の内径よりも大きい。シャフト５０は、受け部４１を貫通してＸ軸方向に延びている。シャフト５０の軸心は、Ｘ軸と一致している。すなわち、シャフト５０は、受け部４１の中心に設けられている。シャフト５０の両端部はそれぞれ、Ｘ軸方向に摺動自在な状態で軸受２４及び軸受３４に嵌っている。こうして、吸収体４０は、ケーシング１０内をＸ軸方向に移動可能な状態でケーシング１０内に配置されている。

図２，３に示すように、受け部４１の周縁部は、平坦に形成されている。受け部４１のうち周縁部よりも内側部分は、湾曲した形状に形成されている。

詳しくは、受け部４１のうち流入口２３と対向する部分には、流入口２３から流入する流体が衝突する第１受け面４２が形成されている。第１受け面４２は、Ｘ軸に対して傾斜している。より具体的には、第１受け面４２は、中心（即ち、Ｘ軸が通過する部分）が最も凹むように湾曲した凹曲面となっている。一方、受け部４１のうち流出口３３と対向する部分には、流出口３３から逆流してくる流体が衝突する第２受け面４３が形成されている。第２受け面４３の大部分は、Ｘ軸に対して傾斜している。より具体的には、第２受け面４３は、中心（即ち、Ｘ軸が通過する部分）が最も膨出するように湾曲した凸曲面となっている。

尚、受け部４１の周縁部のうち流入口２３の方を向く面には、Ｘ軸を中心とする周方向に延びる円形の凹溝４４が形成されている。凹溝４４には、円環状のゴム４５が嵌っている。ゴム４５は、吸収体４０が流入口２３の方へ移動したときに、ケーシング１０の突出部２６と接触する。一方、受け部４１の周縁部のうち流出口３３の方を向く面は、吸収体４０が流出口３３の方へ移動したときにケーシング１０のストッパ３６に接触する。

受け部４１には、流体が通過する６個の貫通孔４６が形成されている。具体的には、各貫通孔４６の一端は、第１受け面４２に開口し、他端は、第２受け面４３に開口している。貫通孔４６は、Ｘ軸と略平行に受け部４１を貫通している。６個の貫通孔４６は、Ｘ軸を中心とする周方向へ等間隔に配置されている。

吸収体４０がケーシング１０内に配置された状態において、ケーシング１０の周壁２１と吸収体４０の受け部４１との間には隙間が形成される。つまり、ケーシング１０内には、周壁２１と受け部４１との隙間を介して流入口２３と流出口３３とを繋ぐ第１流路Ｆ１（図２の二点鎖線）が形成されている。それに加えて、ケーシング１０内には、吸収体４０の貫通孔４６を介して流入口２３と流出口３３とを繋ぐ第２流路Ｆ２（図２，３の破線）が形成されている。

このように構成された衝撃吸収器１は、例えば、図４に示すような流体システム９に組み込まれる。図４は、流体システム９の構成図である。流体システム９は、熱交換器９１及びバルブ９２等の機器と、各機器とを接続する配管９３とを含んでいる。熱交換器９１の下流にバルブ９２が配置されている。熱交換器９１、バルブ９２及び配管９３（少なくとも図示されている区間）には、水が流通している。水は、流体の一例である。流体システム９は、さらに、２つの衝撃吸収器１を含んでいる。ここでは、熱交換器９１の上流側に配置された衝撃吸収器１を第１衝撃吸収器１Ａと称し、熱交換器９１の下流側で且つバルブ９２の上流側に配置された衝撃吸収器１を第２衝撃吸収器１Ｂと称する。第１衝撃吸収器１Ａと第２衝撃吸収器１Ｂは共に、前述の構成を有している。第１衝撃吸収器１Ａと第２衝撃吸収器１Ｂとを区別しない場合には、単に「衝撃吸収器１」と称する。第１衝撃吸収器１Ａは、第１衝撃吸収器１Ａよりも上流側から熱交換器９１に伝播する衝撃を低減する。第２衝撃吸収器１Ｂは、第２衝撃吸収器１Ｂよりも下流側から熱交換器９１に伝播する衝撃を低減する。

以下、第１衝撃吸収器１Ａ及び第２衝撃吸収器１Ｂの動作について説明する。

バルブ９２が開いている場合、流体システム９においては、熱交換器９１からバルブ９２へ向かう向きに水が流通している。この流れを「順流」と称する。順流時には、衝撃吸収器１においては、流入口２３からケーシング１０内に水が流入し、流出口３３を介してケーシング１０から水が流出する。このとき、図２に示すように、吸収体４０は、ケーシング１内に流入する水に押されて、流出口３３の方へ移動し、ストッパ３６に接触している。吸収体４０がストッパ３６に接触した位置で停止しているので、吸収体４０は流出口３３を閉鎖することなく、流出口３３は開いた状態が維持されている。尚、吸収体４０は流出口３３の方へ移動しているので、当然ながら、流入口２３も開いた状態となっている。

この状態においては、第１流路Ｆ１が開通している。つまり、配管９３を流通する水が、流入口２３からケーシング１０内に流入する。流入口２３からの水の流入方向は、概ねＸ軸と平行である。流入した水は、概ねＸ軸方向に進み、吸収体４０の第１受け面４２に衝突する。第１受け面４２は中心が凹むように湾曲した凹曲面に形成されているので、第１受け面４２に衝突した水は、第１受け面４２に沿って凹曲面の深い部分、即ち、第１受け面４２の中心に向かって旋回するように流れる。第１受け面４２の中心では様々な半径方向からの水が集まって衝突し合う。その後、水は、第１受け面４２の外周側へ向かって流れ、受け部４１と周壁２１との隙間を通って、第２受け面４３の側へ流れていく。最終的に、水は、流出口３３を介してケーシング１０から流出していく。

それに加えて、第２流路Ｆ２も開通している。つまり、流入口２３から流入した水の一部は、貫通孔４６を介して、第１受け面４２の側から第２受け面４３の側へ吸収体４０を通過する。こうして、吸収体４０を通過した水も、流出口３３を介してケーシング１０から流出していく。

ここで、衝撃吸収器１の上流側においてウォータハンマが発生すると、その衝撃が衝撃吸収器１へ伝播する。つまり、水が勢いよく衝撃吸収器１へ流入し得る。しかし、衝撃吸収器１は、水の衝撃を吸収し、衝撃吸収器１の下流側へ伝播する衝撃を低減する。詳しくは、前述の如く、流入口２３から流入した水は、まず吸収体４０に衝突する。これにより、水の衝撃が弱まる。このとき、第１受け面４２は、中心に向かって凹むように傾斜（より詳しくは、湾曲）しているため、第１受け面４２に衝突した水は、第１受け面４２の中心に集まっていく。こうして、第１受け面４２の中心に集まってきた水同志が衝突することによっても、水の衝撃が弱まる。その後、水は、吸収体４０を迂回するように屈曲又は湾曲した第１流路Ｆ１を流通する。この際の流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。さらに、一部の水は、吸収体４０の貫通孔４６を通過する。このときの貫通孔４６の流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。

尚、配管９３を流通する水が流入口２３からケーシング１０内に流入する際には、概ねＸ軸と平行に流入する。流入した水は、概ねＸ軸方向に進み、吸収体４０の第１受け面４２に衝突する。第１受け面４２は、中心が膨出するように傾斜しているため、第１受け面４２に衝突する水の衝撃の一部は、第１受け面４２に沿って逃げていく。つまり、吸収体４０が受ける衝撃が少し緩和される。また、第１受け面４２に衝突した水の一部が貫通孔４６に流入することによっても、吸収体４０が受ける衝撃が少し緩和される。

こうして、順流時に衝撃吸収器１から流出する水の衝撃は弱められる。例えば、熱交換器９１へ伝播する水の衝撃が第１衝撃吸収器１Ａによって低減される。同様に、バルブ９２へ伝播する水の衝撃が第２衝撃吸収器１Ｂによって低減される。

別のケースとして、衝撃吸収器１の下流側においてウォータハンマが発生する場合もある。例えば、バルブ９２を閉弁して水の流通が急に遮断された際にバルブ９２の上流側でウォータハンマが発生する場合がある。この場合、ウォータハンマが発生した場所からその上流側及び下流側に衝撃が伝播していく。ウォータハンマが発生した場所よりも上流側においては、順流時とは逆向きに水が流通する。この流れを「逆流」と称する。逆流時には、衝撃吸収器１には流出口３３から水が勢いよく流入してくる。しかし、衝撃吸収器１は、水の衝撃を吸収し、衝撃吸収器１の上流側へ伝播する衝撃を低減する。

詳しくは、逆流時には、衝撃吸収器１においては、流出口３３からケーシング１０内に水が流入する。流出口３３から流入した水は、まず吸収体４０に衝突する。これにより、水の衝撃が弱まる。このとき、図３に示すように、吸収体４０は、ケーシング１内に流入する水に押されて、流入口２３の方へ移動し、突出部２６に接触する。つまり、吸収体４０は、流入口２３を閉鎖する。これにより、第１流路Ｆ１が遮断される。

しかしながら、第２流路Ｆ２の開通は維持されている。つまり、流出口３３から流入した水は、貫通孔４６を介して、第２受け面４３の側から第１受け面４２の側へ吸収体４０を通過する。吸収体４０を通過した水は、流入口２３を介してケーシング１０から流出していく。貫通孔４６を通過するときの流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。つまり、貫通孔４６を通過して衝撃が弱まった水だけが衝撃吸収器１から上流側へ流出していく。衝撃吸収器１が水の流通を完全に遮断してしまうと、衝撃吸収器１に流入する全ての水の衝撃を吸収体４０等で受け止めなければならない。それに対し、一部の水を第２流路Ｆ２を介して流出させることによって吸収体４０等への衝撃を緩和することができる。

尚、配管９３を流通する水が流出口３３からケーシング１０内に流入する際には、概ねＸ軸と平行に流入する。すなわち、流出口３３からの水の流入方向は、概ねＸ軸と平行である。流入した水は、概ねＸ軸方向に進み、吸収体４０の第２受け面４３に衝突する。第２受け面４３は、中心が膨出するように傾斜（より詳しくは、湾曲）しているため、第２受け面４３に衝突する水の衝撃の一部は、第２受け面４３に沿って逃げていく。つまり、吸収体４０が受ける衝撃が少し緩和される。また、吸収体４０が突出部２６に接触する際には、ゴム４５が突出部２６に接触するので、吸収体４０が流入口２３を閉鎖する際の衝撃が緩和される。

こうして、逆流時に衝撃吸収器１から上流側へ流出する水の衝撃は弱められる。例えば、バルブ９２の上流側でウォータハンマが発生した場合に、熱交換器９１へ伝播する衝撃が第２衝撃吸収器１Ｂによって低減される。

このように、衝撃吸収器１は、その上流側及び下流側の何れからの衝撃も緩和し、流出する水の衝撃を低減することができる。それに加え、順流時には、流入口２３及び流出口３３を閉じることなく、第１流路Ｆ１の開通状態を維持するので、衝撃吸収器１を流通する流量を確保することができる。つまり、ウォータハンマ等が発生していない通常時の流量を確保することができる。

以上のように、衝撃吸収器１は、水（流体）が流入する流入口２３及び水が流出する流出口３３を有するケーシング１０と、ケーシング１０内に配置され、ケーシング１０内を流れる水に押されて移動する吸収体４０とを備え、ケーシング１０内には、流入口２３と流出口３３とを繋ぐ第１流路Ｆ１が形成され、吸収体４０には、流入口２３と流出口３３とを繋ぐ第２流路Ｆ２の一部を構成し、水が通過する貫通孔４６が形成され、流出口３３から流入口２３へ水が流れる逆流時には、吸収体４０は、流入口２３を閉じて第１流路Ｆ１を遮断する一方、第２流路Ｆ２を介して水を流通させ、流入口２３から流出口３３へ水が流れる順流時には、吸収体４０は、逆流時に比べて流出口３３に近い位置に位置するものの流出口３３を開いた状態を維持し、第１流路Ｆ１及び第２流路Ｆ２を介して水を流通させる。

この構成によれば、水に押されて移動する吸収体４０がケーシング１０内に配置されているので、順流時及び逆流時の何れにおいても、ケーシング１０内に流入した水は吸収体４０に衝突して、衝撃が弱められる。衝撃吸収器１は、基本的には吸収体４０によって水の衝撃を吸収する。

それに加えて、順流時には、吸収体４０は、流出口３３に近づくものの、流出口３３を開いた状態を維持する。つまり、第１流路Ｆ１が開通した状態となる。順流時は、衝撃吸収器１が組み込まれた流体システムにおいて水が正常に流通しているときでもあるので、衝撃吸収器１を通過する水の流量を確保する必要がある。前述のように、吸収体４０が流出口３０の方に近づくものの、流出口３３を開いた状態が維持されるので、衝撃吸収器１からの流量が確保される。

一方、逆流時には、水の出口となる流入口２３が吸収体４０で閉じられ、第１流路Ｆ１が遮断される。しかしながら、吸収体４０の貫通孔４６を介する第２流路Ｆ２は開通しているので、第２流路Ｆ２を介した水の流通は維持される。つまり、衝撃吸収器１が組み込まれた流体システムにおいては逆流方向への流量を考慮する必要がない。そこで、逆流時には、流入口２３を閉じて第１流路Ｆ１を遮断することによって、衝撃吸収器１の上流側への衝撃の低減効果を高める。ただし、衝撃吸収器１からの水の流出を完全に止めると、衝撃吸収器１へ入力される衝撃を吸収体４０等の部材で全て受け止めることになり、吸収体４０等の寿命が短くなる虞がある。そこで、衝撃吸収器１は、流入した水を吸収体４０の貫通孔４６を介して、即ち、第２流路Ｆ２を介して上流側へ逆流させる。これにより、吸収体４０等への衝撃も緩和することができる。このときの流量は、第１流路Ｆ１及び第２流路Ｆ２の両方が開通している場合と比べて少量である。そのため、第２流路Ｆ２を介した逆流に起因して、衝撃吸収器１の上流側へ伝播する衝撃も小さい。

このように、衝撃吸収器１は、通常時（順流時）の流量を確保しつつ、上流側及び下流側の何れで衝撃が発生した場合でも衝撃吸収器１を通過して伝播する衝撃を低減することができる。別の見方をすれば、流体システムにおける或る機器（例えば、熱交換器９１）が上流側の衝撃から保護したい場合であっても下流側の衝撃から保護したい場合であっても、衝撃吸収器１を適用することができる。

また、第１流路Ｆ１は、吸収体４０を回り込んで流入口２３と流出口３３とを繋ぐように形成されている。

この構成によれば、第１流路Ｆ１は、流入口２３と流出口３３とを直線的に繋ぐのではなく、屈曲又は湾曲した流路で繋ぐので、第１流路Ｆ１の流路抵抗が大きくなる。これにより、順流時における衝撃の低減効果を高めることができる。

さらに、吸収体４０のうち流入口２３と対向し、流入口２３から流入する水が衝突する部分には、流入口２３からの水の流入方向に対して傾斜した第１受け面４２が形成されている。

この構成によれば、順流時に流入口２３からその中心軸に沿って流入してきた水は、第１受け面４２に垂直ではなく、斜めに入射する。そのため、吸収体４０は、水の衝撃を全て受け止めるわけではなく、衝撃の一部を逃がすことができる。これにより、吸収体４０が受ける衝撃が緩和される。

さらに、第１受け面４２は、凹曲面に形成されている。

この構成によれば、第１受け面４２が湾曲しながら窪んでいるので、第１受け面４２に衝突した水は、凹曲面の深い部分に向かって旋回しながら集まる流れとなる。その結果、水同士が衝突しやすくなり、水の衝撃がさらに弱められる。

また、吸収体４０のうち流出口３３と対向し、流出口３３から流入する流体が衝突する部分には、流出口３３からの流体の流入方向に対して傾斜した第２受け面４３が形成されている。

この構成によれば、逆流時に流出口３３からその中心軸に沿って流入してきた水は、第２受け面４３に垂直ではなく、斜めに入射する。そのため、吸収体４０は、水の衝撃を全て受け止めるわけではなく、衝撃の一部を逃がすことができる。これにより、吸収体４０が受ける衝撃が緩和される。

また、ケーシング１０には、吸収体４０が流出口３３に近づく方向へ移動したときに接触して、吸収体４０が流出口３３を開いた状態を維持するように吸収体４０の移動を阻止するストッパ３６が設けられている。

この構成によれば、順流時において流出口３３が開いた状態を常に維持することができる。

《実施形態２》
続いて、実施形態２に係る衝撃吸収器２０１について説明する。図５は、実施形態２に係る衝撃吸収器２０１の縦断面図であって、順流方向への衝撃が作用した状態の図である。図６は、衝撃吸収器２０１の縦断面図であって、逆流方向への衝撃が作用した状態の図である。以下では、衝撃吸収器２０１の構成のうち衝撃吸収器１と異なる部分を中心に説明し、衝撃吸収器１と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

衝撃吸収器２０１は、ケーシング２１０と、吸収体２４０とを備えている。

ケーシング２１０は、第１筒部２２０と、第２筒部２３０とを有している。第１筒部２２０と第２筒部２３０とは、互いに連結される。第１筒部２２０は、有底の略円筒状に形成されている。具体的には、第１筒部２２０は、Ｘ軸を軸心とする略円筒状の周壁２２１と、Ｘ軸方向における周壁２２１の一端に連結された略円盤状の底壁２２２とを有している。底壁２２２には、略円形の流入口２２３が貫通形成されている。流入口２２３の中心軸は、Ｘ軸と一致している。底壁２２２には、吸収体２４０を支持する軸受２２４が設けられている。軸受２２４は、流入口２２３の略中央に配置され、２つのビーム２２５を介して底壁２２２に連結されている。軸受２２４の軸心は、Ｘ軸と一致している。２つのビーム２２５は、Ｘ軸を中心として半径方向に延びている。２つのビーム２２５は、略一直線上に配置されている。底壁２２２の内側の面（即ち、ケーシング２１０の内側の面）には、突出部２２６が設けられている。突出部２２６は、流入口２２３を囲むように円環状に形成されている。

第２筒部２３０は、基本的には第１筒部２２０と同様の構成をしている。第２筒部２３０は、有底の略円筒状に形成されている。具体的には、第２筒部２３０は、Ｘ軸を軸心とする略円筒状の周壁２３１と、Ｘ軸方向における周壁２３１の一端に連結された略円盤状の底壁２３２とを有している。底壁２３２には、略円形の流出口２３３が貫通形成されている。流出口２３３の中心軸は、Ｘ軸と一致している。底壁２３２には、吸収体２４０を支持する軸受２３４が設けられている。軸受２３４は、流出口２３３の略中央に配置され、２つのビーム２３５を介して底壁２３２に連結されている。軸受２３４の軸心は、Ｘ軸と一致している。２つのビーム２３５は、Ｘ軸を中心として半径方向に延びている。２つのビーム２３５は、略一直線上に配置されている。底壁２３２には、ケーシング２１０の内側に突出する２つのストッパ２３６が設けられている。２つのストッパ２３６は、Ｘ軸を挟んで対向する位置に配置されている。各ストッパ２３６は、各ビーム２３５と底壁２３２との連結部に設けられている。

吸収体２４０は、第１受け部２４１と、第２受け部２６１と、シャフト２５０とを有している。

第１受け部２４１は、Ｘ軸を中心とする略円形の外形を有している。第１受け部２４１の外径は、周壁２２１の内径よりも小さく、流入口２２３の内径よりも大きい。第２受け部２６１は、Ｘ軸を中心とする略円形の外形を有している。第２受け部２６１の外径は、周壁２３１の内径よりも小さく、流出口２３３の内径よりも大きい。シャフト２５０は、第１受け部２４１及び第２受け部２６１を貫通してＸ軸方向に延びている。シャフト２５０の軸心は、Ｘ軸と一致している。すなわち、シャフト２５０は、第１受け部２４１及び第２受け部２６１の中心に設けられている。シャフト２５０の両端部はそれぞれ、Ｘ軸方向に摺動自在な状態で軸受２２４及び軸受２３４に嵌っている。こうして、吸収体２４０は、ケーシング２１０内をＸ軸方向に移動可能な状態でケーシング２１０内に配置されている。

第１受け部２４１の周縁部は、平坦に形成されている。第１受け部２４１のうち周縁部よりも内側部分は、湾曲した形状に形成されている。

詳しくは、第１受け部２４１のうち流入口２２３と対向する部分には、流入口２２３から流入する流体が衝突する第１受け面２４２が形成されている。第１受け面２４２は、Ｘ軸に対して傾斜している。より具体的には、第１受け面２４２は、中心（即ち、Ｘ軸が通過する部分）が最も凹むように湾曲した凹曲面となっている。

尚、第１受け部２４１の周縁部のうち流入口２２３の方を向く面には、Ｘ軸を中心とする周方向に延びる円形の凹溝２４４が形成されている。凹溝２４４には、円環状のゴム２４５が嵌っている。ゴム２４５は、吸収体２４０が流入口２２３の方へ移動したときに、ケーシング２１０の突出部２２６と接触する。

第１受け部２４１には、流体が通過する６個の第１貫通孔２４６が形成されている。第１貫通孔２４６の一端は、第１受け面２４２に開口している。第１貫通孔２４６は、Ｘ軸と略平行に第１受け部２４１を貫通している。６個の第１貫通孔２４６は、Ｘ軸を中心とする周方向へ等間隔に配置されている。

第２受け部６４１の基本的な構成は、第１受け部２４１と同様である。第２受け部２６１の周縁部は、平坦に形成されている。第２受け部２６１のうち周縁部よりも内側部分は、湾曲した形状に形成されている。

詳しくは、第２受け部２６１のうち流出口２３３と対向する部分には、流出口２３３から流入する流体が衝突する第２受け面２６２が形成されている。第２受け面２６２は、Ｘ軸に対して傾斜している。より具体的には、第２受け面２６２は、中心（即ち、Ｘ軸が通過する部分）が最も凹むように湾曲した凹曲面となっている。

尚、第２受け部２６１の周縁部のうち流出口２３３の方を向く面は、吸収体２４０が流出口２３３の方へ移動したときにケーシング２１０のストッパ２３６に接触する。

第２受け部２６１には、流体が通過する６個の第２貫通孔２６６が形成されている。第２貫通孔２６６の一端は、第２受け面２６２に開口している。６個の第２貫通孔２６６は、Ｘ軸を中心とする周方向へ等間隔に配置されている。第２貫通孔２６６は、Ｘ軸と略平行に第２受け部２６１を貫通している。

吸収体２４０は、第１受け部２４１が流入口２２３に対向し、第２受け部２６１が流出口２３３に対向する状態で、ケーシング２１０内に配置される。第１受け部２４１と底壁２２２との間には、第１バネ２７１が圧縮状態で配置され、第２受け部２６１と底壁２３２との間には、第２バネ２７２が圧縮状態で配置される。このとき、吸収体２４０は、突出部２２６にもストッパ２３６にも接触しない位置で停止するように、第１バネ２７１及び第２バネ２７２のバネ定数が設定されている。

吸収体２４０がケーシング２１０内に配置された状態において、周壁２２１と第１受け部２４１との間、及び、周壁２３１と第２受け部２６１との間には隙間が形成される。つまり、ケーシング２１０内には、周壁２２１と第１受け部２４１との隙間及び周壁２３１と第２受け部２６１との隙間を介して流入口２２３と流出口２３３とを繋ぐ第１流路Ｆ２０１（図５の二点鎖線）が形成されている。それに加えて、ケーシング２１０内には、吸収体２４０の第１貫通孔２４６及び第２貫通孔２６６を介して流入口２２３と流出口２３３とを繋ぐ第２流路Ｆ２０２（図５，６の破線）が形成されている。

以下、衝撃吸収器２０１の動作について説明する。

順流時には、衝撃吸収器２０１においては、流入口２２３からケーシング２１０内に水が流入し、流出口２３３を介してケーシング２１０から水が流出する。このとき、吸収体２４０は、突出部２２６及びストッパ２３６に接触していない。つまり、流入口２２３及び流出口２３３は、十分な開度を有している。

この状態においては、第１流路Ｆ２０１が開通している。つまり、ケーシング２１０内に流入口２２３から概ねＸ軸と平行に流入した水は、概ねＸ軸方向に進み、吸収体２４０の第１受け面２４２に衝突する。第１受け面２４２は中心が凹むように湾曲しているので、第１受け面２４２に衝突した水は、第１受け面２４２に沿って、第１受け面２４２の中心に向かう。中心に向かった水は、別の方向から中心に向かってきた水と衝突し合い、その後、第１受け面２４２の外周側へ向かって流れていく。その後、水は、第１受け部２４１と周壁２２１との隙間、及び、第２受け部２６１と周壁２３１との隙間を通って、第２受け面２６２の側へ流れていく。最終的に、水は、流出口２３３を介してケーシング２１０から流出していく。

それに加えて、第２流路Ｆ２０２も開通している。つまり、流入口２２３から流入した水の一部は、第１貫通孔２４６及び第２貫通孔２６６を介して、第１受け面２４２の側から第２受け面２６２の側へ吸収体２４０を通過する。こうして、吸収体２４０を通過した水も、流出口２３３を介してケーシング２１０から流出していく。

尚、吸収体２４０は、水が衝突することによって流出口２３３の方へ移動する。水の流量が正常な範囲内においては、吸収体２４０は、ストッパ２３６に接触しないように第１バネ２７１及び第２バネ２７２のバネ定数が設定されている。これにより、通常時において、流出口２３３の十分な開度が確保される。

ここで、衝撃吸収器２０１の上流側においてウォータハンマが発生すると、その衝撃が衝撃吸収器２０１へ伝播する。つまり、水が勢いよく衝撃吸収器２０１へ流入し得る。しかし、衝撃吸収器２０１は、水の衝撃を吸収し、衝撃吸収器２０１の下流側へ伝播する衝撃を低減する。詳しくは、前述の如く、流入口２２３から流入した水は、まず吸収体２４０の第1受け面２４２に衝突する。吸収体２４０は、流出口２３３の方へ移動し、第２バネ２７２を圧縮変形させる。これにより、水の衝撃が吸収される。このように、水の衝撃は、吸収体２４０へ衝突すること、及び、第２バネ２７２を圧縮変形させることによって弱められる。さらに、第１受け面２４２は中心に向かって凹むように傾斜（より詳しくは、湾曲）しているため、第１受け面２４２に衝突した水は、第１受け面２４２の中心に集まり、他の方向から集まってきた水と衝突することによっても、水の衝撃が弱まる。その後、水は、吸収体２４０を迂回するように屈曲又は湾曲した第１流路Ｆ２０１を流通する。この際の流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。さらに、一部の水は、吸収体２４０の第１貫通孔２４６及び第２貫通孔２６６を通過する。このときの第１貫通孔２４６及び第２貫通孔２６６の流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。

こうして、順流時に衝撃吸収器２０１から流出する水の衝撃は弱められる。

尚、水の流量によっては、吸収体２４０は、ストッパ２３６に接触する。吸収体２４０が流出口２３３に近づくので流出口２３３の開度が絞られるが、流出口２３３は閉鎖されない。つまり、衝撃吸収器２０１は、通過する水の流量を或る程度確保することができる。衝撃吸収器２０１の上流側で衝撃が発生した場合には、水が流れる方向は、順流方向である。そのため、衝撃吸収器２０１は、水の衝撃を吸収しつつ、水の流量を或る程度確保することができる。これにより、衝撃吸収器２０１が組み込まれた流体システムの正常な水の流通を維持することができる。

一方、衝撃吸収器２０１の下流側においてウォータハンマが発生する場合には、衝撃吸収器２０１には流出口２３３から水が勢いよく流入（即ち、逆流）してくる。しかし、衝撃吸収器２０１は、水の衝撃を吸収し、衝撃吸収器２０１の上流側へ伝播する衝撃を低減する。

詳しくは、逆流時には、衝撃吸収器２０１においては、流出口２３３からケーシング２１０内に水が流入する。流出口２３３から流入した水は、まず吸収体２４０の第２受け面２６２に衝突する。吸収体２４０は、流入口２２３の方へ移動し、第１バネ２７１を圧縮変形させる。これにより、水の衝撃が吸収される。このように、水の衝撃は、吸収体２４０へ衝突すること、及び、第１バネ２７１を圧縮変形させることによって弱められる。さらに、第２受け面２６２は中心に向かって凹むように傾斜（より詳しくは、湾曲）しているため、第２受け面２６２に衝突した水は、第２受け面２６２の中心に集まり、他の方向から集まってきた水と衝突することによっても、水の衝撃が弱まる。

さらに、吸収体２４０は、水の流量によっては、突出部２２６に接触する。つまり、吸収体２４０は、流入口２２３を閉鎖する。これにより、第１流路Ｆ２０１が遮断される。しかしながら、第２流路Ｆ２０２の開通は維持されている。流出口２３３から流入した水は、第２貫通孔２６６及び第１貫通孔２４６を介して、第２受け面２６２の側から第１受け面２４２の側へ吸収体２４０を通過する。吸収体２４０を通過した水は、流入口２２３を介してケーシング２１０から流出していく。第２貫通孔２６６及び第１貫通孔２４６を通過するときの流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。つまり、第２貫通孔２６６及び第１貫通孔２４６を通過して衝撃が弱まった水だけが衝撃吸収器２０１から上流側へ流出していく。

尚、逆流の水の流量が比較的少ない場合には、吸収体２４０は第１バネ２７１を圧縮変形させても突出部２２６まで移動しないこともあり得る。このとき、流入口２２３は閉鎖されない。その場合、第２受け面２６２に衝突した水は、吸収体２４０を迂回するように屈曲した第１流路Ｆ２０１を流通する。この際の流路抵抗によっても、水の衝撃が弱まる。

こうして、逆流時に衝撃吸収器２０１から流出する水の衝撃は弱められる。

このように、衝撃吸収器２０１は、その上流側及び下流側の何れからの衝撃も緩和し、流出する水の衝撃を低減することができる。それに加え、順流時には、流入口２２３及び流出口２３３を閉じることなく、第１流路Ｆ２０１の開通状態を維持するので、衝撃吸収器２０１を流通する流量を確保することができる。つまり、ウォータハンマ等が発生していない通常時の流量を確保することができる。

以上のように、衝撃吸収器２０１は、水（流体）が流入する流入口２２３及び水が流出する流出口２３３を有するケーシング２１０と、ケーシング２１０内に配置され、ケーシング２１０内を流れる水に押されて移動する吸収体２４０とを備え、ケーシング２１０内には、流入口２２３と流出口２３３とを繋ぐ第１流路Ｆ２０１が形成され、吸収体２４０には、流入口２２３と流出口２３３とを繋ぐ第２流路Ｆ２０２の一部を構成し、水が通過する第１貫通孔２４６及び第２貫通孔２６６が形成され、流出口２３３から流入口２２３へ水が流れる逆流時には、吸収体２４０は、流入口２２３を閉じて第１流路Ｆ２０１を遮断する一方、第２流路Ｆ２０２を介して水を流通させ、流入口２２３から流出口２３３へ水が流れる順流時には、吸収体２４０は、逆流時に比べて流出口２３３に近い位置に位置するものの流出口２３３を開いた状態を維持し、第１流路Ｆ２０１及び第２流路Ｆ２０２を介して水を流通させる。

この構成によれば、衝撃吸収器２０１は、衝撃吸収器１と同様に、通常時の流量を確保しつつ、上流側及び下流側の何れで衝撃が発生した場合でも衝撃吸収器２０１を通過して伝播する衝撃を低減することができる。

また、第２受け面２６２は、凹曲面に形成されている。

この構成によれば、第２受け面２６２が湾曲しながら窪んでいるので、逆流時に第２受け面２６２に衝突した水は、凹曲面の深い部分に向かって旋回しながら集まる流れとなる。その結果、水同士が衝突しやすくなり、水の衝撃がさらに弱められる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、衝撃吸収器１，２０１を流通する流体は、水以外の流体であってもよい。

ケーシング１０内に形成される第１流路Ｆ１及び第２流路Ｆ２は、任意の形状に形成することができる。同様に、ケーシング２１０内に形成される第１流路Ｆ２１０及び第２流路Ｆ２０２も、任意の形状に形成することができる。

吸収体４０，２４０の形状は、任意の形状にすることができる。吸収体４０，２４０は、ケーシング１０，２１０を流通する流体が衝突する位置に配置されていればよい。例えば、受け部４１は、平板状に形成されていてもよい。また、受け部４１は、板状ではなく、ブロック状の部材であってもよい。

衝撃吸収器１は、衝撃吸収器２０１における第１バネ２７１及び／又は第２バネ２７２を有していてもよい。つまり、吸収体４０は、ケーシング１０内において弾性的に支持されていてもよい。

衝撃吸収器２０１は、第１バネ２７１及び第２バネ２７２の何れか一方だけを有していてもよい。つまり、バネの両端がそれぞれケーシング２１０及び吸収体２４０に取り付けられている場合には、吸収体２４０を支持するバネは１つであってもよい。また、衝撃吸収器２０１は、第１バネ２７１及び第２バネ２７２を有していなくてもよい。その場合、吸収体２４０は、衝撃吸収器１の吸収体４０のように、ケーシング２１０内において移動自在に配置される。

衝撃吸収器２０１においては、ストッパ２３６が設けられていなくてもよい。つまり、順流方向への衝撃が発生した場合でも、吸収体２４０が流出口２３３を閉じない程度に大きなバネ定数を第２バネ２７２が有していればよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、衝撃吸収器について有用である。

１，２０１ 衝撃吸収器
１０，２１０ ケーシング
２３，２２３ 流入口
３３，２３３ 流出口
３６，２３６ ストッパ
４０，２４０ 吸収体
４２，２４２ 第１受け面
４３，２６２ 第２受け面
４６ 貫通孔
２４６ 第１貫通孔
２６６ 第２貫通孔
Ｆ１，Ｆ２０１ 第１流路
Ｆ２，Ｆ２０２ 第２流路

Claims (7)

1. 流体が流入する流入口及び流体が流出する流出口を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に配置され、前記ケーシング内を流れる流体に押されて移動する吸収体とを備え、
   前記ケーシング内には、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ第１流路が形成され、
   前記吸収体には、前記流入口と前記流出口とを繋ぐ第２流路の一部を構成し、流体が通過する貫通孔が形成され、
   前記流出口から前記流入口へ流体が流れる逆流時には、前記吸収体は、前記流入口を閉じて前記第１流路を遮断する一方、前記第２流路を介して流体を流通させ、
   前記流入口から前記流出口へ流体が流れる順流時には、前記吸収体は、前記逆流時に比べて前記流出口に近い位置に位置するものの前記流出口を開いた状態を維持し、前記第１流路及び前記第２流路を介して流体を流通させる衝撃吸収器。
2. 請求項１に記載の衝撃吸収器において、
   前記第１流路は、前記吸収体を回り込んで前記流入口と前記流出口とを繋ぐように形成されている衝撃吸収器。
3. 請求項２に記載の衝撃吸収器において、
   前記吸収体のうち前記流入口と対向し、前記流入口から流入する流体が衝突する部分には、前記流入口からの流体の流入方向に対して傾斜した第１受け面が形成されている衝撃吸収器。
4. 請求項３に記載の衝撃吸収器において、
   前記第１受け面は、凹曲面に形成されている衝撃吸収器。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の衝撃吸収器において、
   前記吸収体のうち前記流出口と対向し、逆流時に前記流出口から流入する流体が衝突する部分には、前記流出口からの流体の流入方向に対して傾斜した第２受け面が形成されている衝撃吸収器。
6. 請求項５に記載の衝撃吸収器において、
   前記第２受け面は、凹曲面に形成されている衝撃吸収器。
7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載の衝撃吸収器において、
   前記ケーシングには、前記吸収体が前記流出口に近づく方向へ移動したときに接触して、前記吸収体が前記流出口を開いた状態を維持するように前記吸収体の移動を阻止するストッパが設けられている衝撃吸収器。

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