(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導水管の下流端部に設けた弁胴に、同軸心状に弁体を配設し、この弁体の下流側に同軸心状で下流側が拡大する円錐状の外周面を有する弁本体を配設し、前記弁体または弁本体のいずれか一方を軸心方向に往復動制御自在として前記弁体と弁本体とを当接および分離自在とし、前記導水管の下流端部を開閉制御自在とする水中放水弁において、コ字状の衝突部材を、前記弁本体の下流側で開制御状態の前記弁体と弁本体の間から放出される噴流水の流路を横切るように配設するとともにその両端を前記導水管の下流端部が設けられる放水槽の壁に固定して構成したことを特徴とする水中放水弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導水管の下流端部に設けられて、水中放水の際に発生する振動や騒音を低減することのできる水中放水弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場などにあっては、取水源から原水を導水管で着水井に導水した後、適宜な浄水処理がなされる。取水源と着水井に大きな高低差があると、導水管を流下した水が着水井に大量に高速で吐き出される。そこで、吐き出される水流の減勢を目的として、導水管の下流端部を着水井の水中に没して設けるとともに水中放水弁が設けられる。
【０００３】
従来の水中放水弁の基本的な構造例を図２および図３に示す。図２は、従来の水中放水弁の基本的な構造例の構造図である。図３は、図２の要部縦断面図に水流を記入した図である。
【０００４】
図２および図３において、着水井１０の壁１０ａに導水管１２の下流端部が配設される。そして、この導水管１２の下流端部に同軸心状に弁胴１４が連通して設けられる。この弁胴１４の下流端側に、弁体１６が軸心方向に往復動自在に外嵌される。しかも、弁胴１４に対して、弁体１６は水密状に適宜に配設される。そして、弁体１６の下流側に同軸心状で下流側が拡大する円錐状の外周面１８ａを有する弁本体１８が、リブ２０，２０…により弁胴１４に固定される。さらに、操作軸２２の回動に応じて、弁開度調整用駆動装置２４により弁体１６は軸心方向に往復動制御され、その下流側端縁を弁本体１８に当接および分離できるようになされる。弁開度調整用駆動装置２４の構造は、例えば、操作軸２２が、カサ歯車と斜軸およびウォ−ムギアを介して軸心方向に配設されたスクリュー軸に駆動連結され、このスクリュー軸に螺合する螺合部材が弁体１６に固定される。そこで、操作軸２２の回転がスクリュー軸の回転に変換され、このスクリュー軸の回転に伴い弁体１６が軸心方向に往復動制御される。そして、弁体１６の下流側端縁が弁本体１８の弁座に当接して弁が閉制御され、弁体１６が弁本体１８から分離されて弁が開制御される。
【０００５】
上記した従来の水中放水弁の基本的な構造例にあっては、弁の開制御状態で、大きな騒音や振動が発生するという不具合があった。これは、図３に示すごとく、弁本体１８の円錐状の外周面１８ａに沿って、円錐状に噴流水が噴出し、弁本体１８の下流側外壁付近Ｐの圧力が低下し、この下流側外壁付近Ｐに向かう旋回流が生ずる。また、円錐状に噴出した噴流水は、弁本体１８の下流側外壁付近Ｐの低い圧力により吸い寄せられて弁本体１８の下流側で少し離れた場所Ｑで再び集合して流下される。ここで、噴流水の噴出速度が速くなるほど、キャビテーションが強く発生し、旋回流に巻き込まれて旋回している間に他のキャビティーと合体して成長して大きくなり、弁本体１８より下流側の一部を空洞化させ、この空洞化した部分が下流の少し圧力が高い所に流されて、一気に空洞化された部分が崩壊して大きな衝撃が発生する。また、噴流水に含まれたキャビティーが噴流水とともに下流側の少し離れた再び集合する場所Ｑまで流下され、キャビティーの密度が高くなって、これらの高密度のキャビティーが一度に崩壊することで大きな衝撃力が生ずる。これらの衝撃力により大きな振動と騒音が発生される。
【０００６】
そこで、発明者らは、旋回流の発生を制御するとともに噴流水を下流側の少し離れた場所にて再び集合させなければ、振動と騒音の発生を制御できることに想到した。この改善した構造の第１例を図４ないし図７を参照して説明する。図４は、水中放水弁の改善した構造の第１例の構造図である。図５は、図４の改善した構造の第１例の縦断面図に水流を記入した図である。図６は、図５のＸ矢視の衝突部材による水流を示す図である。図７は、水中放水弁の改善した構造の第１例と図２の従来の基本的な構造例との振動と騒音を比較した表である。図４ないし図６において、図２および図３と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明省略する。
【０００７】
水中放水弁の改善した構造の第１例で、基本的な構造例と相違するところは、弁本体１８の下流側外壁に壁と平行でその先端が噴流水の流路の一部に突出するようにして円形鋼管からなる衝突部材３０が設けられたことにある。
【０００８】
この衝突部材３０に、噴流水の一部分の流水が妨げられ、図５のごとく、その一部は衝突部材３０に沿って上側に流れ、また他の一部は下側へと流れる。また、衝突部材３０に妨げられた流れは、図５のＸ方向から視ると、図６のごとく、衝突部材３０で流れが２つに分離され、衝突部材３０の下流側に渦が生ずる。そこで、円錐状に噴出した噴流水は、衝突部材３０によりその流れが乱され、特に衝突部材３０の下流側に発生する渦により大きな影響を受けて、弁本体１８の下流側外壁付近Ｐへ向かう旋回流が弱くなるとともに、下流側で少し離れた場所Ｑでの集合度合が軽減される。そして、衝突部材３０で２つに分離された流れの一部は、場所Ｑへ集合する流れに合流することなく直進する。
【０００９】
図４ないし図６に示す、水中放水弁の改善した構造の第１例と、図２および図３に示す水中放水弁の基本的な構造例に対して、それぞれに発生する騒音と振動とを実測したところ、図７に示すごとき比較データが得られた。実測は、いずれも弁開度２０％で流量５．２立方メートル／秒として、測定対象となる水中放水弁が設けられた浄水場の敷地境界線上の４ヶ所Ａ．Ｂ．Ｃ．Ｄで行った。これらのデータから、改善した構造の第１例の水中放水弁は、いずれの測定個所にあっても、騒音および振動が基本的な構造例よりも軽減されている。特に、振動の軽減は顕著である。
【００１０】
次に、水中放水弁の改善した構造の第２例を図８および図９を参照して説明する。図８は、水中放水弁の改善した構造の第２例の構造図である。図９は、衝突部材の図８のＹ矢視図である。図８において、図４および図５と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１１】
水中放水弁の改善した構造の第２例にあっては、弁本体１８の下流側外壁に、平板状の衝突部材４０がボルトなどで固定配設される。この衝突部材４０には、円錐状に噴出する噴流水の流路に突出させて４ヶ所の突起部４０ａ，４０ａ…が設けられている。この突起部４０ａ，４０ａ…は、噴流水の一部の流れを妨げるとともに突起部４０ａ，４０ａ…で流れをそれぞれ２つに分離させ、改善した構造の第１例と同様の効果が得られる。しかも、噴流水の流れを４ヶ所で妨げることとなり、改善した構造の第１例と比較してより大きな効果が得られる。もって、振動と騒音の発生をより軽減することができる。なお、突起部４０ａ，４０ａ…の数は適宜に設けられれば良く、また均等円周分割にて配設されなくても良い。
【００１２】
さらに、水中放水弁の改善した構造の第３例を図１０を参照して説明する。図１０は、水中放水弁の改善した構造の第３例の要部縦断面図である。図１０において、図４および図５と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略を省略する。
【００１３】
水中放水弁の改善した構造の第３例にあっては、衝突部材６０が弁本体１８の円錐状の外周面１８ａの外縁近くに突設される。弁体１６と弁本体１８の間から噴出する噴流水は、ほぼ円錐状であるが、衝突部材６０によってその一部の流れが妨げられ、衝突部材６０で２つに分離されるとともに衝突部材６０の下流側に渦が発生する。したがって、改善した構造の第１ないし第２例と同様に、騒音と振動を軽減する効果が得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上気した改善した構造の水中放水弁にあっては、騒音と振動を軽減することができる。しかしながら、衝突部材３０、４０、６０が弁本体１８に固定されている。そこで、噴流水の衝突により衝突部材３０、４０、６０に作用する力は、弁本体１８に作用する。このために、弁本体１８の強度を大きなものとする必要がある。
【００１５】
本発明は、上記した点を改善すべくなされたもので、噴流水の流れの一部を乱すことで振動と騒音の発生を制御するとともに、噴流水の衝突により衝突部材に作用する力が弁本体に作用しないようにした水中放水弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の水中放水弁は、導水管の下流端部に設けた弁胴に、同軸心状に弁体を配設し、この弁体の下流側に同軸心状で下流側が拡大する円錐状の外周面を有する弁本体を配設し、前記弁体または弁本体のいずれか一方を軸心方向に往復動制御自在として前記弁体と弁本体とを当接および分離自在とし、前記導水管の下流端部を開閉制御自在とする水中放水弁において、コ字状の衝突部材を、前記弁本体の下流側で開制御状態の前記弁体と弁本体の間から放出される噴流水の流路を横切るように配設するとともにその両端を前記導水管の下流端部が設けられる放水槽の壁に固定して構成されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の水中放水弁の実施例を図１を参照して説明する。図１は、本発明の水中放水弁の実施例の構造図である。図１において、図４および図５と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１８】
本発明の実施例にあっては、円形鋼管をコ字状に折り曲げた衝突部材５０が、弁本体１８の下流側外壁と平行に配設されるように、その両端が支持部材５２，５２を介して着水井１０の壁１０ａに固定されている。衝突部材５０が、弁本体１８の下流側で噴流水の流路を横切るように配設されることとなり、噴流水の一部分の流れが妨げられ、改善した構造の第１〜第３例と同様の効果が得られる。しかも、噴流水の衝突により衝突部材５０に作用する力は、着水井１０の壁１０ａで支えられ、弁本体１８に作用しない。そこで、弁本体１８の強度が、水中放水弁の改善した構造の第１〜第３例のものよりも小さくて足りる。
【００１９】
なお、上記の本発明の実施例では、弁体１６が軸心方向に往復動制御される構成が示されているが、これに限られず、弁本体１８が軸心方向に往復動制御されるように構成されても良い。しかし、弁本体１８には、導水管１２の上流端と下流端の高低差に応じた水圧が常時加わるので、上記実施例のごとく弁本体１８は堅牢に固定されて、弁体１６が往復動制御される構造が望ましい。また、本発明の実施例は、強度的な点から円形鋼管を用いて衝突部材５０を形成しているが、これに限られず、Ｈ鋼やＬ型鋼等の形鋼が用いられても良く、その断面形状が噴流水の流れを妨げるものであれば、いかなる形状であっても良い。さらに、円錐状の噴流水に対して、衝突部材５０の噴流水が衝突する面は、噴流水の流れを妨げる状態であれば、流れに対していかなる角度で設けられていても良く、弁本体１８の下流側外壁と平行でしかも放射状に突設される必要は全く無い。そしてさらに、上記本発明の実施例は浄水場の着水井１０の導水管１２に水中放水弁が用いられているが、着水井１０に限られずいかなる放水槽に用いられても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水中放水弁は構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【００２１】
請求項１記載の水中放水弁にあっては、円錐状に噴出する噴流水の一部の流れを衝突部材で妨げることにより、衝突部材で流れが２つに分離されるとともに衝突部材の下流側に渦が発生し、衝突部材がない状態で強力に発生する弁本体の下流側外壁付近の旋回流および下流側で少し離れた場所で再び集合する流れの具合が軽減される。もって、キャビティの成長および高密度化が抑制され、それだけキャビティが崩壊するときに生ずる騒音と振動が軽減される。しかも、衝突部材がその両端で放水槽の壁に固定されているので、噴流水の衝突で衝突部材に作用する力が壁に支持される。そこで、弁本体の強度はそれだけ小さくて足りる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水中放水弁の実施例の構造図である。
【図２】  従来の水中放水弁の基本的な構造例の構造図である。
【図３】  図２の要部縦断面図に水流を記入した図である。
【図４】  水中放水弁の改善した構造の第１例の構造図である。
【図５】  図４の改善した構造の第１例の縦断面図に水流を記入した図である。
【図６】  図５のＸ矢視の衝突部材による水流を示す図である。
【図７】  水中放水弁の改善した構造の第１例と図２の基本的な構造例との振動と騒音を比較した表である。
【図８】  水中放水弁の改善した構造の第２例の構造図である。
【図９】  図８の衝突部材のＹ矢視図である。
【図１０】  水中放水弁の改善した構造の第３例の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１０  着水井
１０ａ  壁
１２  導水管
１４  弁胴
１６  弁体
１８  弁本体
１８ａ  円錐状の外周面
２０  リブ
２２  操作軸
２４  弁開度調整用駆動装置
３０，４０，５０，６０  衝突部材
４０ａ  突起部
５２  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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