JPH0569470U - 水封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外形が小型で構造が簡単であり、装置の高さ
を十分に縮小できて、しかもより高い気圧変動に対応し
て確実な水封機能を高い信頼性のもとに果たすことがで
きる水封装置を提供する。 【構成】 水槽１１と、比重が１以下の弁１８を内蔵し
て水槽内に立設する弁室１３と、弁室１３の上部開口１
４を気密室に結ぶ流入管１６と、上端が水槽１１内にあ
って弁室１３の上部開口１４の位置より高い位置で開口
し下端は水槽１１の外部に通じる排出管１９とをそな
え、弁１８は弁室１３の上部または下部の各開口１４，
１５に内部から押し付けられることによって各開口を気
密に閉鎖することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、水封装置に関するもので、詳しくは水槽内に水頭を形成させること によって、気密室内の液体の排出を、気密保持の状態で行うことのできる水封装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

上記のような水封作用を必要とする具体例の一つとして、たとえば、鉄道車両 の車内で使用した廃水を車外に捨てる場合の、廃水用排出管の出口に関する水封 の問題がある。

【０００３】 車両が高速で走行すると、車内と車外との間で大きな気圧差が生じ、内外の気 圧変化に対応できる気密構造車体とした場合、車内から車外へ水を捨てるには、 その気圧差に相当するだけの高さの水を内蔵できる水封装置が必要である。この ために必要な水頭高さは、車両の高速化につれて次第に増大するが、車体の床下 寸法からの制限があり、この制限寸法内において、なお車両の高速化から要求さ れる必要水頭の高さを消化することのできる水封装置の開発の必要性が、最近と くに問題となっている。

【０００４】 かかる水封装置の従来技術の例としては、特公昭５４−１１４５３号がある。 これについて簡単に説明すると、図４〜図６において、貯水室を隔壁１によって 容積のほぼ等しい２個の貯水室６，７に分け、貯水室６に流入管２を、貯水室７ に流出管３をそれぞれ設け、流入管２の上端を気密室に連通し、貯水室６，７の 間を、隔壁１を貫通するサイフォン管４で連結し、流入管２の下端とサイフォン 管４の上端との間隔、および流出管３の上端とサイフォン管４の上端との間隔に おける貯水室６および７のそれぞれの容積が、いずれもサイフォン管４の内容積 以上となるように、それらの間隔を設定してなるものである。

【０００５】 このように構成された水封装置において、いま気密室の圧力に対して外部の圧 力が低くなると、図５に示すように貯水室６の貯水５の表面が押されて低下し、 通気穴８の線に達すると、気泡９が通気穴８を通じてサイフォン管４内に供給さ れ、中間空気層１０を形成してサイフォン状態が破られる。この状態でなお圧力 差のある状態が続くと、サイフォン管内への気泡の供給が続いてサイフォン管４ 内の水位を圧し下げ、ついにはその水位が反対側の通気穴８のレベルに達するに 至る。

【０００６】 上記の状態における気密室内の圧力と外部圧力との間の差について考えてみる と、図５の水頭（ｈ₁＋ｈ₃）ｍｍＡｑに相当する圧力差が両者の圧力間にあるこ とがわかる。すなわち、この場合の耐圧力変動量の最大値は（ｈ₁＋ｈ₃）ｍｍＡ ｑとなり、この値は、これまでの１個の貯水室だけしか持たない方式の水封装置 の能力（すなわち、最大値がｈ₁ ｍｍＡｑ）のものに比べて、約１．５〜１．７ 倍程度の能力アップとなっている。

【０００７】 また、図６は、図５とは反対に、気密室の圧力に対して外部の圧力が高くなっ た場合の状態を示すもので、この場合の耐圧力変動量は（ｈ₂＋ｈ₃）ｍｍＡｑと なる。そして、貯水室６と７との容積がほぼ等しくされているために、ｈ₂ の下 限値はｈ₁ と等しくなって、装置として保証し得る耐圧力変動量は、上記の、圧 力関係が逆の場合と同様に、（ｈ₁＋ｈ₃）ｍｍＡｑとなる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

このように、上記の従来装置によれば、それまでの水封装置の能力を１とした 場合に、能力を約１．５〜１．７倍程度にアップすることができて好適である。 しかし、最近のように車両の高速化が急速に進展する中で、上記程度の能力アッ プでは、尚追随することができない状態にある。すなわち、３００ｋｍ／ｈ以上 の高速車両になると、上記方式の水封装置を使用するとしても、なお水封装置に とって必要な高さ寸法が、床下構造から来る制限値以上となり、このままでは水 封装置を車体の床下に納めることができない。そのため、この方式を二重式，三 重式などの多重式とすることによって、全体をさらに高さの低い外形に納めよう とすると、内部構造がきわめて複雑なものとなり、かつ装置に含まれる水量も増 加して、装置全体の重量が増大するのとともに、価格の高騰を招いて、実現性の 乏しいものとなる。

【０００９】 本考案は、このような現状にかんがみてなされたもので、上記の従来装置にく らべて、非常に小型軽量で構造が簡単であり、装置の高さを十分に縮小できて、 しかもより高い気圧変動に対応しても水封状態が破られることがなく、確実な水 封機能を高い信頼性のもとに果たすことのできる水封装置を提供することを目的 としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するために、本考案の水封装置においては、水槽内に水頭を 形成させて気密室の気密を保持する水封装置であって、（ａ）水槽と、（ｂ）水 槽内に立設せられ、上部ならびに下部にそれぞれ流体の出入用の開口をそなえ、 上部の開口と水槽の外部の気密室とが水槽の頂面を貫通する流入管によって互い に連結されている弁室と、（ｃ）弁室内における上下方向の移動を可能に弁室内 に収容され、移動の各終点位置において弁室の上部または下部の各開口を気密に 閉鎖することができて、比重が１未満に作られている弁と、（ｄ）上端は水槽内 にあって上記弁室の上部の開口位置よりも高い位置において水槽内に開口し、下 端は水槽の底面を貫通して水槽の外部に通じている排出管とをそなえる構成より なっている。

【００１１】 あるいは、（ｅ）排出管の上端における水平面と弁室の上部開口端における水 平面との間隔をその深さとする水槽の容積が、上記弁室の内容積以上となるよう に上記間隔が設定されていることが望ましい。

【００１２】

【作用】

上記の構成をそなえる本考案の水封装置によれば、気密室から流入管を通って 水が水槽に向かって流入するときは、弁室の上部開口を塞いでいる弁が流入水に より押し下げられて開口を開き、水を弁室内に向けて自由に通過させる。すなわ ちこの状態は、普通の方法によって水頭が構成され、この水頭によって水封機能 を発揮している状態と同等である。

【００１３】 つぎに、水槽の外部気圧が気密室気圧よりも低い場合には、気密室の気体が流 入管を経て弁室の上部開口から弁室内に流入して、弁室内の水面ならびに水面上 に浮遊する弁を共に下部開口に向かって押し下げる。この作用が継続すると、弁 室内の水は全部排除されて、弁室は上記気体によって充満し、それと同時に弁室 の下部開口は押し下げられた弁によって閉鎖される。これにより、気密室からの これ以上の気体の流出は、該弁により確実に遮断されるので、水封装置の水封状 態が破られることを防護し、装置の機能を安全に保護することができる。

【００１４】 また、この状態になったときの、水槽内に保有する水の移動については、弁室 の内容積に相当するだけの水が、弁室の外に押し出されて、排出管の上端から排 出管内に流入し、該管を流下して下端から水槽の外部に排出されるので、上記の 容積分の水が水槽外に流出したことになる。

【００１５】 つぎに、水槽の外部気圧が気密室気圧よりも高い場合には、外部の気体が排出 管を経由して水槽内に流入し、それまで排出管の上端面に一致していた水槽内の 水面を押し下げて、その分だけ水槽内の水を弁室の下部開口から弁室内に押し入 れる。これにより、弁室内の弁は、流入する水に乗って弁室内を水面とともに上 昇し、この作用が継続すると、弁の頂面が弁室の上部開口に押し付けられて、該 開口を気密に閉鎖するに至る。これにより、両気圧の間の気圧の差がこれ以上に 大きくなっても、該開口を経て水もしくは気体が低圧側に流過することが確実に 遮断される。

【００１６】 なおこのときの水の移動については、弁室内に水が全くなかったものとして、 排出管の上端面に一致していた水槽内の水面を、排出管から流入した外部気圧が 押し下げて弁室内に水を充満させるに際し、必要な水の容積、すなわち弁室の内 容積が、請求項２の構成によって、排出管の上端における水平面と弁室の上部開 口端における水平面との間隔をその深さとする水槽の容積よりも小さくされてい る場合には、水槽内の水位が弁室の上部開口位置の高さにまで低下する以前に、 弁室内の上部開口が弁によって閉鎖されることになる。そのため、水槽の外部気 圧が気密室気圧よりも高い場合の弁の占める位置に対し、弁室内の水が全くない という最も不利な状態から出発しても、なおかつ安定した弁の位置付けが行われ ることになって、水封状態が破られることに関する懸念は全く無用である。

【００１７】 このように本考案の水封装置は、弁室内にあって浮力、重力を利用しての弁室 内の移動が可能な弁により、その移動の上下の終点位置において弁室の各開口を 閉塞遮断し得るようにしたから、気密室からの水の流出は自由にこれを許すが、 気密室からの気体の流出はこれを遮断し、また外部から気密室への流入について は、水も気体も共にこれを遮断することができるものである。

【００１８】

【実施例】

本考案の実施例について、図面を参照して以下に説明する。

【００１９】 図１は水封装置に連接する気密室の圧力と室外の圧力とが同一レベルであり、 そのため水槽１１内の貯水１２には全く移動が発生せず、したがって水頭高さは （ｈ₁ ＋Ｔ）である状態を示している。弁室１３が水槽１１内に立設せられ、弁 室１３の上部ならびに下部には、それぞれ流体の出入り用の開口１４，１５が設 けられる。流入管１６によって上部の開口１４と気密室（図示しない）とが、水 槽の頂面１７を貫通して互いに連結されている。弁室１３内には比重が１未満、 たとえば約０．５に作られた球状の弁１８が、弁室１３内における上下方向の移 動を可能に収容される。弁１８は、移動の各終点位置において、弁室１３の上部 または下部の各開口１４または１５に向かって押し付けられるとき、開口１４， １５を気密に閉鎖することができる。

【００２０】 排出管１９は水槽１１内に設けられ、その上端は水槽内にあって、弁室１３の 上部の開口１４の位置よりも寸法Ｔだけ高い位置において水槽内に開口し、その 下端は水槽の底面２０を貫通して、水槽１１の外部に通じている。寸法Ｔは、そ の寸法を深さとし、水槽１１の直径をその直径とする円筒体の容積が、弁室１３ の内容積よりも大となるような寸法として設定されている。

【００２１】 つぎに、この構成よりなる水封装置によって、水封機能を発揮する作用につい て説明する。

【００２２】 図１は、前記に説明したように、気密室の圧力と室外の圧力とが同一レベルで あるときの状態を示し、水封能力としての水頭高さは、（ｈ₁ ＋Ｔ）である。

【００２３】 この状態で、気密室から流入管１６を通って水が水槽１１に向かって流入する ときは、弁室１３の上部の開口１４を塞いでいる弁１８が、流入水により押し下 げられて開口１４を開き、水を弁室１３内に向けて自由に通過させる。すなわち 気密室からの水の流過は、上記の水頭を保持した状態のままで、自由に受け入れ られる。

【００２４】 図２は、図１の均衡状態から、流入管１６の連結する気密室の圧力よりも排出 管１９の下端が通じる外部の圧力の方が低くなったときの状態を示す。この状態 では、気密室内の気体が流入管１６を通じて弁室１３内に流入し、それと同時に 弁１８が流入気体に押し下げられて弁室下部の開口１５に向かって移動し、弁室 １３から押し出された貯水１２が排出管１９の上端から排出管内に流入し、管内 を流過して外部に排出され、水槽１１内の水位は排出管１９の上端における面に 保たれた状態である。この状態では、水頭の最低高さは図中のｈ₄ であるが、流 入側圧力と排出側圧力との間にこれ以上の圧力差が生じると、それと同時に弁室 １３内の弁１８が弁室の下部の開口１５に押し付けられて該開口を気密に遮断す るので、これ以上の水頭の減少は起こり得ず、安定した遮断状態を持続すること ができる。

【００２５】 図３は、逆に排出管側の外部の圧力の方が気密室の圧力よりも高くなったとき の状態を示す。この状態では、外部の気体が排出管１９を通って水槽１１内に流 入し、貯水１２の水面を押し下げて、貯水１２を弁室１３の下部の開口１５から 弁室１３内に押し入れる。押し入れられた貯水は、上面に弁１８を帯同して、弁 室１３内を上部の開口１４に向かって移動する。外部の圧力と気密室の圧力との 間に差のある状態が続くときは、弁室１３内を移動した弁１８は、弁室の上部の 開口１４に押し付けられて気密に遮断するので、水槽内の貯水の水位の低下は、 図３に示すように高さｔでとどまり、それ以上の水位の低下は起こらず、弁１８ によって安定した遮断状態を保持することができる。

【００２６】 なお、このときの水位低下の高さｔは、本実施例では、弁室１３の内容積が水 槽１１の深さＴの容積よりも小さくなるように設定されているので、先に説明し たように、（ｔ＜Ｔ）の関係にあることが明らかである。もし假りに、このよう な設定がなされていない場合には、たとえば弁１８が弁室１３の上部開口１４に 到達する以前に、水槽内の水面位置が上部開口１４の位置よりも低い状態となる 事態が起こるやも知れず、そしてこのような事態が起こった場合には、弁１８に よる上部開口１４の閉鎖が成就する以前に、さらにどれだけの水槽内の水位低下 が発生するかの見きわめが困難であるという問題があり、かかる事態発生の可能 性を根絶して水封装置の安全性ならびに信頼性を盤石のものにするという意味に おいて、前記ｔとＴとの関係に対する規制の設定は好ましいものである。

【００２７】 このように、本考案の水封装置によれば、上部の開口１４から流入水が送られ てくるときには、弁１８が流入水に押し下げられて弁室１３の上部の開口１４を 開き、水の流入を自由に許すことによって所定の水頭による水封作用を行い、弁 １８が一方向からの圧力作用に応じて上記の開口１３もしくは１４に押し付けら れたときは、水ないしは気体の流通を遮断して、それ以後の圧力差によって水封 状態が破られることを強く防止することができるので、対応し得る圧力差の巾を 大巾に広げることができるとともに、特に大きい圧力差の発生に対して信頼度の 高い対応を行わせることができる。

【００２８】

【考案の効果】

本考案にかかる水封装置は、以上のように構成されるので、つぎのような効果 がある。

【００２９】 ア）流入管の途中に弁室を設け、その中に移動可能の弁を設け、弁が弁室内で 浮遊状態のときは、水頭による水封作用が行われ、圧力差が大きいときは、弁が 弁室の流路を遮断して、水封状態の破られることが防止されるようにしたので、 非常に小型で簡単な構造のもとに、従来装置のものと比較して、より高い気圧変 動に対応して確実な水封機能を果たすことができ、その信頼性を強めることがで きる。

【００３０】 イ）前項に記載の構成によって、従来のものと比較して装置の高さを十分に縮 小することが可能となり、このことは水封装置が鉄道車両等において、車内で使 用した水を車外に捨てる排水用として使用される場合に、水封装置を車体の床下 に十分収納できる寸法に納めるうえで、特にすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の水封装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の水封装置の異なる態様における断面図で
ある。

【図３】図１の水封装置のさらに異なる態様における断
面図である。

【図４】従来装置の断面図である。

【図５】図４の従来装置の異なる態様における断面図で
ある。

【図６】図４の従来装置のさらに異なる態様における断
面図である。

【符号の説明】

１１ 水槽 １２ 貯水 １３ 弁室 １４，１５ 開口 １６ 流入管 １７ 頂面 １８ 弁 １９ 排出管 ２０ 底面

フロントページの続き (72)考案者 藤並 清 兵庫県神戸市兵庫区和田山通２丁目１番18 号 川崎重工業株式会社兵庫工場内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水槽内に水頭を形成させて気密室の気密
   を保持する水封装置であって、 水槽と、 水槽内に立設せられ、上部ならびに下部にそれぞれ流体
   の出入用の開口をそなえ、上部の開口と水槽の外部の気
   密室とが水槽の頂面を貫通する流入管によって互いに連
   結されている弁室と、 弁室内における上下方向の移動を可能に弁室内に収容さ
   れ、移動の各終点位置において弁室の上部または下部の
   各開口を気密に閉鎖することができて、比重が１未満に
   作られている弁と、 上端は水槽内にあって上記弁室の上部の開口の位置より
   も高い位置において水槽内に開口し、下端は水槽の底面
   を貫通して水槽の外部に通じている排出管とをそなえる
   ことを特徴とする水封装置。
2. 【請求項２】 排出管の上端における水平面と弁室の上
   部開口端における水平面との間隔をその深さとする水槽
   の容積が、上記弁室の内容積以上となるように上記間隔
   を設定した請求項１記載の水封装置。