JP3514684B2 - 水撃防止装置 - Google Patents
水撃防止装置Info
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- JP3514684B2 JP3514684B2 JP36397699A JP36397699A JP3514684B2 JP 3514684 B2 JP3514684 B2 JP 3514684B2 JP 36397699 A JP36397699 A JP 36397699A JP 36397699 A JP36397699 A JP 36397699A JP 3514684 B2 JP3514684 B2 JP 3514684B2
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- valve
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- water hammer
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
- F16L55/043—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted for protecting instruments from water hammer or vibrations
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/3149—Back flow prevention by vacuum breaking [e.g., anti-siphon devices]
- Y10T137/3185—Air vent in liquid flow line
- Y10T137/3294—Valved
- Y10T137/3331—With co-acting valve in liquid flow path
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- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
- Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
- Y10T137/7904—Reciprocating valves
- Y10T137/7922—Spring biased
- Y10T137/7929—Spring coaxial with valve
- Y10T137/7932—Valve stem extends through fixed spring abutment
- Y10T137/7933—Yoke or cage-type support for valve stem
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水撃防止装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、給水装置
の配管途中に介装されたアキュムレーターが挙げられ
る。この装置は、密閉容器内をゴム袋、ダイヤフラム、
又はピストン等で給水圧側と圧力吸収側とに分離し、給
水圧側からの水撃作用（ウォーターハンマー）による圧
力上昇を吸収する様に構成している。
の配管途中に介装されたアキュムレーターが挙げられ
る。この装置は、密閉容器内をゴム袋、ダイヤフラム、
又はピストン等で給水圧側と圧力吸収側とに分離し、給
水圧側からの水撃作用（ウォーターハンマー）による圧
力上昇を吸収する様に構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置において、圧力吸収側は、密閉空間であるため、水撃
作用による圧力上昇の吸収には限界があった。
置において、圧力吸収側は、密閉空間であるため、水撃
作用による圧力上昇の吸収には限界があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
み、入口と出口の流路を同一軸線上に設けると共に、流
路の中流域に排水口を設けた外箱と、該外箱内部を流路
の上流域と中流域より下流とに区画したダイヤフラムを
周囲に設けると共に、上流域に摺動自在に挿嵌した内筒
体と、該内筒体の下流側の開口部端面に設けられ、且つ
中流域と下流域の間に設けた弁口周囲の弁座に着離自在
と成すと共に、逃し弁バネにて開弁方向に付勢された逃
し弁と、内筒体内部に下流側からの流体の逆流を防止す
る様に設けた逆止弁とから成る水撃防止装置を提供し、
水撃作用により生ずる圧力流体を排水口から外部へ放出
することで、水撃作用にて生ずる不具合を解消し、上記
課題を解決する。
み、入口と出口の流路を同一軸線上に設けると共に、流
路の中流域に排水口を設けた外箱と、該外箱内部を流路
の上流域と中流域より下流とに区画したダイヤフラムを
周囲に設けると共に、上流域に摺動自在に挿嵌した内筒
体と、該内筒体の下流側の開口部端面に設けられ、且つ
中流域と下流域の間に設けた弁口周囲の弁座に着離自在
と成すと共に、逃し弁バネにて開弁方向に付勢された逃
し弁と、内筒体内部に下流側からの流体の逆流を防止す
る様に設けた逆止弁とから成る水撃防止装置を提供し、
水撃作用により生ずる圧力流体を排水口から外部へ放出
することで、水撃作用にて生ずる不具合を解消し、上記
課題を解決する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面に基
づいて説明する。図１〜３に本発明に係る水撃防止装置
の各状態の断面図を示す。図１は停水状態、図２は通水
状態、図３は水撃発生時の排水状態を夫々示している。
この水撃防止装置１は、外箱２、内筒体３、逃し弁４、
及び逆止弁５にて主に構成している。
づいて説明する。図１〜３に本発明に係る水撃防止装置
の各状態の断面図を示す。図１は停水状態、図２は通水
状態、図３は水撃発生時の排水状態を夫々示している。
この水撃防止装置１は、外箱２、内筒体３、逃し弁４、
及び逆止弁５にて主に構成している。
【０００６】外箱２は、給水配管の上流側及び下流側の
夫々に連結する入口６及び出口７の流路８を同一軸線上
に設けると共に、該流路８の中流域8bにおいて、流路８
の直交方向に外部に通ずる排水口９を設けている。又、
中流域8bと下流域8cの間には弁口10を設け、該弁口10の
周囲に弁座11を設けている。又、上流域8aには、内筒体
３との摺動面12を設け、該摺動面12は、図５に示す様
に、円形内面の円周方向で等間隔置きに複数の凹溝13、
13ａ…を刻設している。
夫々に連結する入口６及び出口７の流路８を同一軸線上
に設けると共に、該流路８の中流域8bにおいて、流路８
の直交方向に外部に通ずる排水口９を設けている。又、
中流域8bと下流域8cの間には弁口10を設け、該弁口10の
周囲に弁座11を設けている。又、上流域8aには、内筒体
３との摺動面12を設け、該摺動面12は、図５に示す様
に、円形内面の円周方向で等間隔置きに複数の凹溝13、
13ａ…を刻設している。
【０００７】内筒体３は、略円筒形状に形成して成り、
上流域8aに摺動自在に挿嵌している。そして、凹溝13、
13ａ…を刻設した摺動面12によって内筒体３との接触面
積を減少させ、内筒体３の摺動抵抗を減少する様に成し
ている。内筒体３の摺動抵抗を減少させるために、内筒
体３の外周面でなく、上流域8aの内面（摺動面12）を上
記の様に加工したのは、例えば内筒体３の外周面の円周
方向に複数の凹溝を形成するか、又は内筒体３の外形を
多角形状にすると、内筒体３の強度を保持するために、
内筒体３の厚みを太くする必要があるが、これでは内筒
体３の重量が増すこととなり、結局、摺動抵抗を減少さ
せることとならない。この点、本発明では、上流域8aの
摺動面12を上記の様に加工すると共に、内筒体３の外形
を外圧に強い円形状としたため、内筒体３を比較的薄肉
で軽重量とすることができる。又、内筒体３の外周面を
テフロンコーティングして、更に上記摺動面12との摩擦
抵抗を減らし、摺動抵抗を低下させる様に成している。
上流域8aに摺動自在に挿嵌している。そして、凹溝13、
13ａ…を刻設した摺動面12によって内筒体３との接触面
積を減少させ、内筒体３の摺動抵抗を減少する様に成し
ている。内筒体３の摺動抵抗を減少させるために、内筒
体３の外周面でなく、上流域8aの内面（摺動面12）を上
記の様に加工したのは、例えば内筒体３の外周面の円周
方向に複数の凹溝を形成するか、又は内筒体３の外形を
多角形状にすると、内筒体３の強度を保持するために、
内筒体３の厚みを太くする必要があるが、これでは内筒
体３の重量が増すこととなり、結局、摺動抵抗を減少さ
せることとならない。この点、本発明では、上流域8aの
摺動面12を上記の様に加工すると共に、内筒体３の外形
を外圧に強い円形状としたため、内筒体３を比較的薄肉
で軽重量とすることができる。又、内筒体３の外周面を
テフロンコーティングして、更に上記摺動面12との摩擦
抵抗を減らし、摺動抵抗を低下させる様に成している。
【０００８】又、内筒体３の下流側外周には、流路８を
上流域8aと、中流域8bより下流とに区画したダイヤフラ
ム14を設けている。そして、内筒体３の下流側の開口部
端面には、合成ゴム製から成る逃し弁４を設けている。
この逃し弁４は、上記弁座11に対向配置すると共に、ダ
イヤフラム14の変位により、弁座11に着離自在に設けて
いる。又、上記開口部に設けた小径段部15と、中流域8b
と下流域8cの間に設けた凹部16との間に逃し弁バネ17を
介装し、該逃し弁バネ17にて逃し弁４を開弁方向に付勢
している。
上流域8aと、中流域8bより下流とに区画したダイヤフラ
ム14を設けている。そして、内筒体３の下流側の開口部
端面には、合成ゴム製から成る逃し弁４を設けている。
この逃し弁４は、上記弁座11に対向配置すると共に、ダ
イヤフラム14の変位により、弁座11に着離自在に設けて
いる。又、上記開口部に設けた小径段部15と、中流域8b
と下流域8cの間に設けた凹部16との間に逃し弁バネ17を
介装し、該逃し弁バネ17にて逃し弁４を開弁方向に付勢
している。
【０００９】逆止弁５は、球冠面を有する略キノコ型に
形成され、内筒体３内部に下流側からの流体の逆流を防
止する様に設けて成り、逆止弁口18と成した内筒体３の
上流側開口部の周縁の逆止弁座19に、逆止弁５を着離自
在に設けている。又、逆止弁５は、内筒体３の内部にお
いて逆止弁座19に対向配置したガイドリング20にて支持
されている。
形成され、内筒体３内部に下流側からの流体の逆流を防
止する様に設けて成り、逆止弁口18と成した内筒体３の
上流側開口部の周縁の逆止弁座19に、逆止弁５を着離自
在に設けている。又、逆止弁５は、内筒体３の内部にお
いて逆止弁座19に対向配置したガイドリング20にて支持
されている。
【００１０】ガイドリング20は、図１に示す様に、逆止
弁５の閉弁状態で、その外周を狭小間隙を以て囲繞する
円環部21と、該円環部21の下流側端面において、その円
周方向を等間隔置きにして、且つ下流側へ複数突設した
略Ｌ字杆状の支持杆22、22ａ…と、該支持杆22、22ａ…
の屈曲端部を夫々連結して成る略円錐台状の弁軸摺動リ
ング23とから成る。又、支持杆22、22ａ…同志間の空隙
を内筒体３の内部と中流域8bとの連通口24、24ａ…と成
している。そして、逆止弁５の背部に突設した弁軸25を
弁軸摺動リング23に摺動自在に挿入し、弁軸25の周囲に
設けた環状凹部26と、弁軸摺動リング23の基端外周に鍔
状に突設したバネ受け27との間に逆止弁バネ28を介装
し、該逆止弁バネ28にて逆止弁５を閉弁方向に付勢して
いる。
弁５の閉弁状態で、その外周を狭小間隙を以て囲繞する
円環部21と、該円環部21の下流側端面において、その円
周方向を等間隔置きにして、且つ下流側へ複数突設した
略Ｌ字杆状の支持杆22、22ａ…と、該支持杆22、22ａ…
の屈曲端部を夫々連結して成る略円錐台状の弁軸摺動リ
ング23とから成る。又、支持杆22、22ａ…同志間の空隙
を内筒体３の内部と中流域8bとの連通口24、24ａ…と成
している。そして、逆止弁５の背部に突設した弁軸25を
弁軸摺動リング23に摺動自在に挿入し、弁軸25の周囲に
設けた環状凹部26と、弁軸摺動リング23の基端外周に鍔
状に突設したバネ受け27との間に逆止弁バネ28を介装
し、該逆止弁バネ28にて逆止弁５を閉弁方向に付勢して
いる。
【００１１】次に、逆止弁５の変形例について図６〜９
に基づき説明する。図６は、逆止弁５の平面図、図７は
正面図、図８は底面図、図９は図６のＢーＢ断面図を示
す。逆止弁５は、略キノコ型に形成され、逆止弁口18と
の対面部29に、逆止弁口18より小径な平坦面30を設ける
と共に、該平坦面30の中央に円錐状の頂部31を設けてい
る。又、平坦面30より外周に設けた逆止弁座19との着座
部（閉弁時の逆止弁座19との接触部）31より更に外周部
位から逆止弁５の背部中心（弁軸27）へ向かい徐々に幅
小となる傾斜溝33、33ａ…を形成している。この傾斜溝
33、33ａ…は、逆止弁５の円周方向に等間隔（狭小間隔
Ｓ、S1…）置きに配置して設けている。尚、図９に示す
様に、逆止弁５における対面部29は、合成ゴムを被覆形
成して、上記の様な形状に形成している。
に基づき説明する。図６は、逆止弁５の平面図、図７は
正面図、図８は底面図、図９は図６のＢーＢ断面図を示
す。逆止弁５は、略キノコ型に形成され、逆止弁口18と
の対面部29に、逆止弁口18より小径な平坦面30を設ける
と共に、該平坦面30の中央に円錐状の頂部31を設けてい
る。又、平坦面30より外周に設けた逆止弁座19との着座
部（閉弁時の逆止弁座19との接触部）31より更に外周部
位から逆止弁５の背部中心（弁軸27）へ向かい徐々に幅
小となる傾斜溝33、33ａ…を形成している。この傾斜溝
33、33ａ…は、逆止弁５の円周方向に等間隔（狭小間隔
Ｓ、S1…）置きに配置して設けている。尚、図９に示す
様に、逆止弁５における対面部29は、合成ゴムを被覆形
成して、上記の様な形状に形成している。
【００１２】この様な形状の逆止弁５を用いることによ
り、開弁時において、対面部29における頂部31により、
水流が放射状に分流し、続く平坦部35で上流側の圧力を
受圧し、一気に全開させる。全開となることで、通水量
が増大すると共に、傾斜溝33、33ａ…によって逆止弁５
の外周から下流側への水流の流路が規制されるため、水
流が整流化され、逆止弁５の形状に沿って下流へ流れる
様にしている。
り、開弁時において、対面部29における頂部31により、
水流が放射状に分流し、続く平坦部35で上流側の圧力を
受圧し、一気に全開させる。全開となることで、通水量
が増大すると共に、傾斜溝33、33ａ…によって逆止弁５
の外周から下流側への水流の流路が規制されるため、水
流が整流化され、逆止弁５の形状に沿って下流へ流れる
様にしている。
【００１３】又、水撃防止装置１の中流域8bを以下の様
に圧力制御する様に成しても良い。かかる圧力制御手段
について以下説明する。尚、図４に、後述する水撃防止
装置１の関係各部の寸法を示す。この手段によって、水
撃防止装置１は、上流側使用圧力の範囲内において、中
流域8bの圧力が上流側圧力より、常に一定の値だけ小さ
い圧力で逃し弁４を開弁する様に制御している。具体的
には、逃し弁４に作用する開弁圧力と閉弁圧力の均衡を
保持するために、ダイヤフラム14の有効径と逃し弁４の
弁座径を略同一に設定（条件１）すると共に、中流域8b
の圧力を上流側圧力より常に一定の値だけ小さい圧力に
保持する様に、逃し弁バネ17と逆止弁バネ28のバネ荷重
を設定（条件２）することで成し得る。条件１について
は、 Ａ−Ｂ−Ｃ＝Ｄ＋α (1) の関係式から導き出された。ここに、 Ａ：上流側圧力をダイヤフラムの有効面積で受圧するこ
とで生ずる逃し弁に対する閉弁力 Ｂ：中流域圧力を逃し弁の弁座内周面積で受圧すること
で生ずる逃し弁に対する開弁力 Ｃ：逃し弁バネの逃し弁に対する開弁力 Ｄ：逃し弁を閉弁させるための逃し弁（ゴム）に対する
押圧（シール）力 α：逃し弁の開閉弁時に内筒体に生ずる摩擦抵抗力 である。又、 D1：ダイヤフラムの有効径 D2：逃し弁の弁座（の中心）径 d1：逃し弁の弁座の外側径 d2：逃し弁の弁座の内側径 P1：上流側圧力 P2：中流域圧力（下流側圧力に同じ） Ｅ：逃し弁の閉弁状態から開弁する時の係数（Ｅは開弁
状態から閉弁する時の係数より小さくなるため１とす
る。） ΔP ：逃し弁が開弁する時の上流側圧力と中流域圧力と
の差圧 Ｆ：逃し弁バネのバネ荷重 ｔ：弁座の厚み とし、これらを用いて、関係式(1) を表すと、 π(D1/2)2P1 −π(D2/2)2P2 −Ｆ＝（π(d1/2)2 −π(d2/2)2)P2Ｅ＋α (1)' となる。更に、P2＝P1−ΔP d1＝D2＋ｔ d2＝D2−ｔ であるから、これらを関係式(1)'に代入すると、 （πP1/4)(D1 2 −D2（D2＋4t))＝α−((πΔPD2/4)(D2 ＋4t) −Ｆ） (1)" となる。従って、上記関係式(1)"を成立させるために、 D1 2＝D2（D2＋4t） (2) α＝（πΔPD2/4)(D2 ＋4t) −Ｆ (3) とすることで、上流側圧力P1が変化しても、この圧力の
影響を受けずに、逃し弁４に作用する開弁圧力と閉弁圧
力との均衡を安定的に保持できることがわかる。そし
て、D2≫ｔであるから、 D1 2＝D2（D2＋4t）より、D1≒
D2と成る。
に圧力制御する様に成しても良い。かかる圧力制御手段
について以下説明する。尚、図４に、後述する水撃防止
装置１の関係各部の寸法を示す。この手段によって、水
撃防止装置１は、上流側使用圧力の範囲内において、中
流域8bの圧力が上流側圧力より、常に一定の値だけ小さ
い圧力で逃し弁４を開弁する様に制御している。具体的
には、逃し弁４に作用する開弁圧力と閉弁圧力の均衡を
保持するために、ダイヤフラム14の有効径と逃し弁４の
弁座径を略同一に設定（条件１）すると共に、中流域8b
の圧力を上流側圧力より常に一定の値だけ小さい圧力に
保持する様に、逃し弁バネ17と逆止弁バネ28のバネ荷重
を設定（条件２）することで成し得る。条件１について
は、 Ａ−Ｂ−Ｃ＝Ｄ＋α (1) の関係式から導き出された。ここに、 Ａ：上流側圧力をダイヤフラムの有効面積で受圧するこ
とで生ずる逃し弁に対する閉弁力 Ｂ：中流域圧力を逃し弁の弁座内周面積で受圧すること
で生ずる逃し弁に対する開弁力 Ｃ：逃し弁バネの逃し弁に対する開弁力 Ｄ：逃し弁を閉弁させるための逃し弁（ゴム）に対する
押圧（シール）力 α：逃し弁の開閉弁時に内筒体に生ずる摩擦抵抗力 である。又、 D1：ダイヤフラムの有効径 D2：逃し弁の弁座（の中心）径 d1：逃し弁の弁座の外側径 d2：逃し弁の弁座の内側径 P1：上流側圧力 P2：中流域圧力（下流側圧力に同じ） Ｅ：逃し弁の閉弁状態から開弁する時の係数（Ｅは開弁
状態から閉弁する時の係数より小さくなるため１とす
る。） ΔP ：逃し弁が開弁する時の上流側圧力と中流域圧力と
の差圧 Ｆ：逃し弁バネのバネ荷重 ｔ：弁座の厚み とし、これらを用いて、関係式(1) を表すと、 π(D1/2)2P1 −π(D2/2)2P2 −Ｆ＝（π(d1/2)2 −π(d2/2)2)P2Ｅ＋α (1)' となる。更に、P2＝P1−ΔP d1＝D2＋ｔ d2＝D2−ｔ であるから、これらを関係式(1)'に代入すると、 （πP1/4)(D1 2 −D2（D2＋4t))＝α−((πΔPD2/4)(D2 ＋4t) −Ｆ） (1)" となる。従って、上記関係式(1)"を成立させるために、 D1 2＝D2（D2＋4t） (2) α＝（πΔPD2/4)(D2 ＋4t) −Ｆ (3) とすることで、上流側圧力P1が変化しても、この圧力の
影響を受けずに、逃し弁４に作用する開弁圧力と閉弁圧
力との均衡を安定的に保持できることがわかる。そし
て、D2≫ｔであるから、 D1 2＝D2（D2＋4t）より、D1≒
D2と成る。
【００１４】条件２は、通常（通水、停水）時に、逃し
弁４が閉弁状態を維持することであり、このためには、
逆止弁バネ28により減圧されて通水する流体圧力が、中
流域8bの圧力より圧力大でなければならない。この条件
２を式で表すと、 ΔP1＞ΔP ＋Pa＋Pb (4) となる。ここに、 ΔP1：逆止弁バネにより生ずる上流側圧力と中流域圧力
との差圧 ΔP ：逃し弁が開弁する時の上流側圧力と中流域圧力と
の差圧 Pa：逃し弁バネにより生ずる上流側圧力と中流域圧力と
の差圧 Pb：逃し弁の閉弁に必要な最低圧力（ΔP −ΔP1） である。又、 ｘ：逆止弁座（の中心）径 D2：逃し弁の弁座（の中心）径 Ｆ：逃し弁バネのバネ荷重 ｆ：逆止弁バネのバネ荷重 とすると、関係式(4) は ΔP1＞ΔP ＋Pa＋（ΔP −ΔP1） ２ｆ／（π(x /2)2 ) ＞２ΔP ＋Ｆ／（π(D2/2)2 ） (4)' となる。従って、この条件２を満たす関係式から、逃し
弁バネ17と逆止弁バネ28のバネ荷重Ｆ、ｆを組み合わせ
選定し、逃し弁バネ17と逆止弁バネ28を夫々設定する。
弁４が閉弁状態を維持することであり、このためには、
逆止弁バネ28により減圧されて通水する流体圧力が、中
流域8bの圧力より圧力大でなければならない。この条件
２を式で表すと、 ΔP1＞ΔP ＋Pa＋Pb (4) となる。ここに、 ΔP1：逆止弁バネにより生ずる上流側圧力と中流域圧力
との差圧 ΔP ：逃し弁が開弁する時の上流側圧力と中流域圧力と
の差圧 Pa：逃し弁バネにより生ずる上流側圧力と中流域圧力と
の差圧 Pb：逃し弁の閉弁に必要な最低圧力（ΔP −ΔP1） である。又、 ｘ：逆止弁座（の中心）径 D2：逃し弁の弁座（の中心）径 Ｆ：逃し弁バネのバネ荷重 ｆ：逆止弁バネのバネ荷重 とすると、関係式(4) は ΔP1＞ΔP ＋Pa＋（ΔP −ΔP1） ２ｆ／（π(x /2)2 ) ＞２ΔP ＋Ｆ／（π(D2/2)2 ） (4)' となる。従って、この条件２を満たす関係式から、逃し
弁バネ17と逆止弁バネ28のバネ荷重Ｆ、ｆを組み合わせ
選定し、逃し弁バネ17と逆止弁バネ28を夫々設定する。
【００１５】そして、逃し弁４の弁座（の中心）径 D2
＝10.95cm 、逆止弁座19の（中心）径ｘ＝5cm 、逃し弁
４の弁座11の厚みｔ＝0.1cm とし、所望する逃し弁４の
開弁差圧ΔP ＝10kPaとして、上記関係式 (2)から、ダ
イヤフラム14の有効径D1＝11.15cm が算出された。上記
関係式(4)'から、 逃し弁バネ17のバネ荷重Ｆ＝24.5Ｎ 逆止弁バネ28のバネ荷重ｆ＝39.2Ｎ の逃し弁バネ17及び逆止弁バネ28を選択した。上記関係
式(3) から、摩擦抵抗力α＝71.15Ｎが算出された。上
記の値に基づいて製造した水撃防止装置１を用いて、上
流側圧力P1を0.1〜1MPaまで変化させた時、逃し弁４の
開弁差圧ΔP は、平均的に約10kPaとなった。従って、
この水撃防止装置１は、中流域8bの圧力を上流側圧力P1
より常に一定の値（約10kPa）だけ小さい圧力ΔP に保
持することができた。
＝10.95cm 、逆止弁座19の（中心）径ｘ＝5cm 、逃し弁
４の弁座11の厚みｔ＝0.1cm とし、所望する逃し弁４の
開弁差圧ΔP ＝10kPaとして、上記関係式 (2)から、ダ
イヤフラム14の有効径D1＝11.15cm が算出された。上記
関係式(4)'から、 逃し弁バネ17のバネ荷重Ｆ＝24.5Ｎ 逆止弁バネ28のバネ荷重ｆ＝39.2Ｎ の逃し弁バネ17及び逆止弁バネ28を選択した。上記関係
式(3) から、摩擦抵抗力α＝71.15Ｎが算出された。上
記の値に基づいて製造した水撃防止装置１を用いて、上
流側圧力P1を0.1〜1MPaまで変化させた時、逃し弁４の
開弁差圧ΔP は、平均的に約10kPaとなった。従って、
この水撃防止装置１は、中流域8bの圧力を上流側圧力P1
より常に一定の値（約10kPa）だけ小さい圧力ΔP に保
持することができた。
【００１６】次に、水撃防止装置１の配管例を図10、11
に基づき説明する。図10は、高置タンク式の給水装置34
の概略図を示す。図中、35は水道本管36を導入接続した
受水槽であり、該受水槽35は揚水ポンプ37、逆止弁38を
介装した揚水管39で建築物40の屋上に配置した高置タン
ク41に接続し、該高置タンク41より配管接続した給水管
42を介して各給水栓43、43ａ…に接続している。そし
て、水撃防止装置１は上記逆止弁38に並列接続、即ち入
口６及び出口７を揚水管39において逆止弁38より上流側
及び下流側の夫々にバイパス接続し、排水口９を上記受
水槽35に配管接続している。排水口９は、所定の吐水口
空間（間隙）を確保して、排水路44に臨み、自然流下で
受水槽35へ間接排水する様に成している。尚、上記給水
装置34において、逆止弁38を廃し、該逆止弁38と同位置
に水撃防止装置１を設置しても良い。この場合、当然な
がら、水撃防止装置１の入口６及び出口７の夫々を揚水
管39途中の上流側及び下流側に介装接続し、排水口９を
受水槽35に接続している。又、上記においては、高置タ
ンク式の給水装置34における水撃防止装置１の配管例を
示したが、その他の給水装置において、水撃を生ずる配
管途中に水撃防止装置１を介装し、排水口９を受水槽に
配管接続しても良い。
に基づき説明する。図10は、高置タンク式の給水装置34
の概略図を示す。図中、35は水道本管36を導入接続した
受水槽であり、該受水槽35は揚水ポンプ37、逆止弁38を
介装した揚水管39で建築物40の屋上に配置した高置タン
ク41に接続し、該高置タンク41より配管接続した給水管
42を介して各給水栓43、43ａ…に接続している。そし
て、水撃防止装置１は上記逆止弁38に並列接続、即ち入
口６及び出口７を揚水管39において逆止弁38より上流側
及び下流側の夫々にバイパス接続し、排水口９を上記受
水槽35に配管接続している。排水口９は、所定の吐水口
空間（間隙）を確保して、排水路44に臨み、自然流下で
受水槽35へ間接排水する様に成している。尚、上記給水
装置34において、逆止弁38を廃し、該逆止弁38と同位置
に水撃防止装置１を設置しても良い。この場合、当然な
がら、水撃防止装置１の入口６及び出口７の夫々を揚水
管39途中の上流側及び下流側に介装接続し、排水口９を
受水槽35に接続している。又、上記においては、高置タ
ンク式の給水装置34における水撃防止装置１の配管例を
示したが、その他の給水装置において、水撃を生ずる配
管途中に水撃防止装置１を介装し、排水口９を受水槽に
配管接続しても良い。
【００１７】図11は、工場、その他の作業場などに物品
の洗浄用として設置される高圧水噴射用の給水装置45の
概略図を示す。この給水装置45は、水道本管46を導入接
続した受水槽47にタービンポンプ48、逆止弁49を介装し
た給水管50の各末端の夫々に、末端器具である高圧水噴
射ガン51、51ａ…を接続している。そして、水撃防止装
置１は、高圧水噴射ガン51、51ａ…に直列接続する様に
給水管50に介装している。接続にあっては、水撃防水装
置１の入口６及び出口７を、給水管50の上流側及び下流
側の夫々に接続し、排水口９は、上記と同様に吐水口空
間を確保して、排水路52に臨み、自然流下で外部に連通
するか、又は前記排水路52、52ａ…を受水槽45に配管接
続（図示せず）している。
の洗浄用として設置される高圧水噴射用の給水装置45の
概略図を示す。この給水装置45は、水道本管46を導入接
続した受水槽47にタービンポンプ48、逆止弁49を介装し
た給水管50の各末端の夫々に、末端器具である高圧水噴
射ガン51、51ａ…を接続している。そして、水撃防止装
置１は、高圧水噴射ガン51、51ａ…に直列接続する様に
給水管50に介装している。接続にあっては、水撃防水装
置１の入口６及び出口７を、給水管50の上流側及び下流
側の夫々に接続し、排水口９は、上記と同様に吐水口空
間を確保して、排水路52に臨み、自然流下で外部に連通
するか、又は前記排水路52、52ａ…を受水槽45に配管接
続（図示せず）している。
【００１８】次に、水撃防止装置１の作動について、図
１〜３、10、11に基づき説明する。先ず、停水状態で
は、図１に示す様に、逃し弁４及び逆止弁５は閉弁して
いる。そして、通水状態では、図２に示す様に、逃し弁
４は上流側圧力により停水時と同様に閉弁したままで、
逆止弁５が開弁し、図10、11で示す各給水装置34、45に
おいて、その末端機器の給水栓43、43ａ…、高圧水噴射
ガン51、51ａ…へ通水する。ここで、給水栓43、43ａ
…、高圧水噴射ガン51、51ａ…を閉じた時など、水撃防
止装置１の上流側で水撃作用を生ずると、当然、下流側
圧力（逆圧）が上流側圧力より大きくなるので、図３に
示す様に、逆止弁５は閉弁すると共に、逆圧が、逃し弁
４に作用している閉弁圧力に抗することにより、逃し弁
４が上流側へ押圧されて開弁し、中流域8bが排水口９を
介して排水路44、52、52ａ…に連通して圧力流体を排水
する。この様に、逆圧を外部へ排水することにより、水
撃作用を防止する。そして、逆圧が無くなり、下流側圧
力が上流側圧力以上になるか、又は中流域8bを上記の様
に圧力制御したものでは、設定された上流側圧力と中流
域圧力（下流側圧力に同じ）との差圧に復帰すると、逃
し弁４は閉弁する。又、逃し弁４の開弁時に排出された
水は、給水装置34では、排水路44より受水槽35へ投入さ
れ、給水装置45では、自然流下により排水されるか、又
は排水路52を受水槽47に配管接続したものでは、受水槽
47に水が投入される。
１〜３、10、11に基づき説明する。先ず、停水状態で
は、図１に示す様に、逃し弁４及び逆止弁５は閉弁して
いる。そして、通水状態では、図２に示す様に、逃し弁
４は上流側圧力により停水時と同様に閉弁したままで、
逆止弁５が開弁し、図10、11で示す各給水装置34、45に
おいて、その末端機器の給水栓43、43ａ…、高圧水噴射
ガン51、51ａ…へ通水する。ここで、給水栓43、43ａ
…、高圧水噴射ガン51、51ａ…を閉じた時など、水撃防
止装置１の上流側で水撃作用を生ずると、当然、下流側
圧力（逆圧）が上流側圧力より大きくなるので、図３に
示す様に、逆止弁５は閉弁すると共に、逆圧が、逃し弁
４に作用している閉弁圧力に抗することにより、逃し弁
４が上流側へ押圧されて開弁し、中流域8bが排水口９を
介して排水路44、52、52ａ…に連通して圧力流体を排水
する。この様に、逆圧を外部へ排水することにより、水
撃作用を防止する。そして、逆圧が無くなり、下流側圧
力が上流側圧力以上になるか、又は中流域8bを上記の様
に圧力制御したものでは、設定された上流側圧力と中流
域圧力（下流側圧力に同じ）との差圧に復帰すると、逃
し弁４は閉弁する。又、逃し弁４の開弁時に排出された
水は、給水装置34では、排水路44より受水槽35へ投入さ
れ、給水装置45では、自然流下により排水されるか、又
は排水路52を受水槽47に配管接続したものでは、受水槽
47に水が投入される。
【００１９】
【発明の効果】要するに請求項１に係る発明は、上記構
成より成るので、配管内に生じた水撃作用による逆圧
が、上流側圧力より高くなった時、上流側を逆止弁５に
て逆止して、逃し弁４が開弁するため、これにより、下
流側からの逆圧を排水口９から外部に放出でき、よって
水撃作用により生じる騒音、振動を完全に解消できると
共に、従来水撃作用で生じた騒音、振動が一因であった
配管設備の故障を激減させることが出来る。
成より成るので、配管内に生じた水撃作用による逆圧
が、上流側圧力より高くなった時、上流側を逆止弁５に
て逆止して、逃し弁４が開弁するため、これにより、下
流側からの逆圧を排水口９から外部に放出でき、よって
水撃作用により生じる騒音、振動を完全に解消できると
共に、従来水撃作用で生じた騒音、振動が一因であった
配管設備の故障を激減させることが出来る。
【００２０】又、請求項２に係る発明では、給水装置34
の配管39中に介装した逆止弁38に並列接続、又は配管39
中に介装すると共に、排水口９を受水槽35に配管接続し
たので、上記と同様に、水撃作用を完全に防止できると
共に、排水口９から放出した排水を受圧槽35に戻すこと
で、その水を再利用でき、水の浪費が全くないといった
経済効果をもたらすことが出来る。
の配管39中に介装した逆止弁38に並列接続、又は配管39
中に介装すると共に、排水口９を受水槽35に配管接続し
たので、上記と同様に、水撃作用を完全に防止できると
共に、排水口９から放出した排水を受圧槽35に戻すこと
で、その水を再利用でき、水の浪費が全くないといった
経済効果をもたらすことが出来る。
【００２１】又、請求項２に係る発明では、給水装置45
の末端器具51、51ａ…に直列接続すると共に、排水口９
を外部に放出したので、特に末端器具51、51ａ…が、洗
浄用の高圧水噴射ガンの場合、その使用中に高圧水の急
激な給停水が繰り返されることで頻繁に生ずる高逆圧に
対しても、排水口９から高圧力流体を外部に放出するこ
とで、水撃作用を未然に防止できる。又、排水口９を受
水槽47に配管接続することにより、水の無駄も解消でき
る。
の末端器具51、51ａ…に直列接続すると共に、排水口９
を外部に放出したので、特に末端器具51、51ａ…が、洗
浄用の高圧水噴射ガンの場合、その使用中に高圧水の急
激な給停水が繰り返されることで頻繁に生ずる高逆圧に
対しても、排水口９から高圧力流体を外部に放出するこ
とで、水撃作用を未然に防止できる。又、排水口９を受
水槽47に配管接続することにより、水の無駄も解消でき
る。
【００２２】又、請求項４に係る発明では、ダイヤフラ
ム14が受圧する逃し弁４の閉弁圧力と逃し弁４自体が受
圧する開弁圧力との圧力均衡を保持する様に、ダイヤフ
ラム14の有効径D1と弁座11の弁座径D2を略同一に設定す
ると共に、中流域8bの圧力P2を上流側圧力P1より常に一
定の値だけ小さい圧力ΔP に保持する様に、逃し弁バネ
17と逆止弁バネ28のバネ荷重Ｆ、ｆを設定したので、中
流域8bの圧力P2と上流側圧力P1との差圧ΔP を給水装置
における個々の性質、特質などに対応する様に設定すれ
ば、その給水装置の特性に逃し弁４の開弁の作動性能を
対応させられ、よって、いかなる給水装置においても、
対応可能な水撃防止装置１を提供できる。
ム14が受圧する逃し弁４の閉弁圧力と逃し弁４自体が受
圧する開弁圧力との圧力均衡を保持する様に、ダイヤフ
ラム14の有効径D1と弁座11の弁座径D2を略同一に設定す
ると共に、中流域8bの圧力P2を上流側圧力P1より常に一
定の値だけ小さい圧力ΔP に保持する様に、逃し弁バネ
17と逆止弁バネ28のバネ荷重Ｆ、ｆを設定したので、中
流域8bの圧力P2と上流側圧力P1との差圧ΔP を給水装置
における個々の性質、特質などに対応する様に設定すれ
ば、その給水装置の特性に逃し弁４の開弁の作動性能を
対応させられ、よって、いかなる給水装置においても、
対応可能な水撃防止装置１を提供できる。
【００２３】又、請求項５に係る発明では、内筒体３を
断面円形状に形成し、一方、外箱２内部において、内筒
体３との摺動面12には、その円周方向で等間隔置きに凹
溝13、13ａ…を形成したので、内筒体３における摺動面
12との摺動面積を減少できると共に、内筒体３の強度を
低下させずに、薄肉軽量化を図ることができるため、内
筒体３の強度の許す限り、内筒体３の摺動抵抗を減少さ
せられ、その結果、通水時における圧力流体の圧力損失
の軽減で給水性能を向上させたり、又は給水装置におけ
る給水用ポンプの小型化を図ることができる。
断面円形状に形成し、一方、外箱２内部において、内筒
体３との摺動面12には、その円周方向で等間隔置きに凹
溝13、13ａ…を形成したので、内筒体３における摺動面
12との摺動面積を減少できると共に、内筒体３の強度を
低下させずに、薄肉軽量化を図ることができるため、内
筒体３の強度の許す限り、内筒体３の摺動抵抗を減少さ
せられ、その結果、通水時における圧力流体の圧力損失
の軽減で給水性能を向上させたり、又は給水装置におけ
る給水用ポンプの小型化を図ることができる。
【００２４】又、請求項６に係る発明では、内筒体３の
外周をテフロンコーティングしたことにより、外箱２に
対する内筒体３の摩擦抵抗を軽減でき、上記と同様に、
圧力損失の低減を図ることができる。
外周をテフロンコーティングしたことにより、外箱２に
対する内筒体３の摩擦抵抗を軽減でき、上記と同様に、
圧力損失の低減を図ることができる。
【００２５】又、請求項７に係る発明では、逆止弁５
は、逆止弁口18の対面部29に、逆止弁口18より小径な平
坦面30を設けると共に、該平坦面30の中央に円錐状の頂
部31を設け、逆止弁座19との着座部32より外周側から逆
止弁５背部の中心へ向かい徐々に幅小となる傾斜溝33、
33ａ…を、逆止弁５の円周方向で等間隔置きに形成した
ので、逆止弁５の背部側で渦流を生じさせない様にし
て、水の流れを阻害することなく、水流を逆止弁５の形
状に沿う様に、上流から下流へスムーズに流動させるこ
とにより、流路８中に存する逆止弁５によって生ずる圧
力損失をより低くでき、これにより、上記と同様なる効
果を発揮できる等その実用的効果甚だ大である。
は、逆止弁口18の対面部29に、逆止弁口18より小径な平
坦面30を設けると共に、該平坦面30の中央に円錐状の頂
部31を設け、逆止弁座19との着座部32より外周側から逆
止弁５背部の中心へ向かい徐々に幅小となる傾斜溝33、
33ａ…を、逆止弁５の円周方向で等間隔置きに形成した
ので、逆止弁５の背部側で渦流を生じさせない様にし
て、水の流れを阻害することなく、水流を逆止弁５の形
状に沿う様に、上流から下流へスムーズに流動させるこ
とにより、流路８中に存する逆止弁５によって生ずる圧
力損失をより低くでき、これにより、上記と同様なる効
果を発揮できる等その実用的効果甚だ大である。
【図１】水撃防止装置の停水状態を示す断面図である。
【図２】水撃防止装置の通水状態を示す断面図である。
【図３】水撃発生時の水撃防止装置の排水状態を示す断
面図である。
面図である。
【図４】水撃防止装置の各寸法を示す図である。
【図５】図１のＡーＡ断面図である。
【図６】逆止弁の変形例を示す平面図である。
【図７】図６の正面図である。
【図８】図６の底面図である。
【図９】図６のＢーＢ断面図である。
【図１０】水撃防止装置を給水装置に組み込んだ配管例
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】他の配管例を示す図である。
２ 外箱
３ 内筒体
４ 逃し弁
５ 逆止弁
６ 入口
７ 出口
８ 流路
8a 上流域
8b 中流域
8c 下流域
９ 排水口
10 弁口
11 弁座
12 摺動面
13、13ａ… 凹溝
14 ダイヤフラム
17 逃し弁バネ
18 逆止弁口
19 逆止弁座
28 逆止弁バネ
29 対面部
30 平坦面
31 頂部
32 着座部
33、33ａ… 傾斜溝
34 給水装置
35 受水槽
38 逆止弁
39 配管
45 給水装置
47 受水槽
51、51ａ… 末端器具
D1 有効径
D2 弁座径
Ｆ バネ荷重
ｆ バネ荷重
P1 上流側圧力
P2 中流域圧力
ΔP 開弁差圧
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16L 55/04
F16K 47/02
Claims (7)
- 【請求項１】 入口と出口の流路を同一軸線上に設ける
と共に、流路の中流域に排水口を設けた外箱と、該外箱
内部を流路の上流域と中流域より下流とに区画したダイ
ヤフラムを周囲に設けると共に、上流域に摺動自在に挿
嵌した内筒体と、該内筒体の下流側の開口部端面に設け
られ、且つ中流域と下流域の間に設けた弁口周囲の弁座
に着離自在と成すと共に、逃し弁バネにて開弁方向に付
勢された逃し弁と、内筒体内部に下流側からの流体の逆
流を防止する様に設けた逆止弁とから成ることを特徴と
する水撃防止装置。 - 【請求項２】 給水装置の配管中に介装した逆止弁に並
列接続、又は配管中に介装すると共に、排水口を受水槽
に配管接続したことを特徴とする請求項１記載の水撃防
止装置。 - 【請求項３】 給水装置の末端器具に直列接続すると共
に、排水口を外部に連通するか、又は受水槽に配管接続
したことを特徴とする請求項１記載の水撃防止装置。 - 【請求項４】 逃し弁に作用する閉弁圧力と開弁圧力と
の圧力均衡を保持する様に、ダイヤフラムの有効径と逃
し弁の弁座径を略同一に設定すると共に、中流域の圧力
を上流側圧力より常に一定の値だけ小さい圧力に保持す
る様に、逆止弁を閉弁方向に付勢する逆止弁バネと逃し
弁バネのバネ荷重を設定したことを特徴とする請求項
１、２又は３記載の水撃防止装置。 - 【請求項５】 内筒体を断面円形状に形成し、一方、外
箱内部において、内筒体との摺動面には、その円周方向
で等間隔置きに凹溝を形成したことを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載の水撃防止装置。 - 【請求項６】 内筒体の外周をテフロンコーティングし
たことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の
水撃防止装置。 - 【請求項７】 逆止弁は、逆止弁口の対面部に、前記逆
止弁口より小径な平坦面を設けると共に、該平坦面の中
央に円錐状の頂部を設け、逆止弁座との着座部より外周
側から逆止弁背部の中心へ向かい徐々に幅小となる傾斜
溝を、逆止弁の円周方向で等間隔置きに形成したことを
特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の水撃
防止装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36397699A JP3514684B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 水撃防止装置 |
| US09/747,379 US6415810B2 (en) | 1999-12-22 | 2000-12-21 | Water hammering prevention device |
| SG200007577A SG91894A1 (en) | 1999-12-22 | 2000-12-21 | Water hammering prevention device |
| DE10065718A DE10065718B4 (de) | 1999-12-22 | 2000-12-22 | Vorrichtung zur Vermeidung von Wasserschlag |
| CNB001362631A CN1188625C (zh) | 1999-12-22 | 2000-12-22 | 水锤防止装置 |
| FR0016872A FR2803011B1 (fr) | 1999-12-22 | 2000-12-22 | Dispositif de prevention de coups de belier |
| TW089127644A TW459112B (en) | 1999-12-22 | 2001-03-01 | Water hammering preventing device |
| HK02100686.7A HK1038957B (zh) | 1999-12-22 | 2002-01-29 | 水錘防止裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36397699A JP3514684B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 水撃防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001173878A JP2001173878A (ja) | 2001-06-29 |
| JP3514684B2 true JP3514684B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=18480672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36397699A Expired - Lifetime JP3514684B2 (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 水撃防止装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6415810B2 (ja) |
| JP (1) | JP3514684B2 (ja) |
| CN (1) | CN1188625C (ja) |
| DE (1) | DE10065718B4 (ja) |
| FR (1) | FR2803011B1 (ja) |
| HK (1) | HK1038957B (ja) |
| SG (1) | SG91894A1 (ja) |
| TW (1) | TW459112B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US8235352B2 (en) * | 2007-05-21 | 2012-08-07 | Rain Bird Corporation | Diaphragm valve for irrigation systems |
| CN101737315B (zh) * | 2008-11-21 | 2012-05-09 | 蔡应麟 | 消除隔膜泵出水管路震动的结构 |
| CN102853131B (zh) * | 2012-08-30 | 2013-11-27 | 杭州春江阀门有限公司 | 抗水锤定压减压阀 |
| US10006456B2 (en) | 2014-08-01 | 2018-06-26 | Murzan, Inc. | Fully-draining diaphragm pump and check valve assembly |
| KR102096832B1 (ko) * | 2019-12-02 | 2020-04-06 | (주) 삼진정밀 | 배관 내부 수충격 해소장치 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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