(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端側がそれぞれ開口したＵ字管を少なくとも２つ備え、一方のＵ字管の一端は気密室に通ずる流入口に、他端は他方のＵ字管の一端に接続しており、他方のＵ字管の他端は外気に通ずる排出口に接続しており、それぞれのＵ字管において上端側同士を小さな穴で連通しており、該小さな穴の径は、外気圧の変動に対して、前記気密室内の気圧をほぼ一定に保持しつつ排水するように設定されていること、を特徴とする水封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は気密室内で生じた水分を気密室の気密性を保ちつつ外部に排出あるいは気密室内に要する水分を気密性を保ちつつ外部より供給するようにした水封装置に関するもので、頻繁に内外気圧変動を受け、かつ装置の高さ方向や重量に制約のある高速鉄道車両等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速で走行する車両においてはトンネルの通過や車両のすれ違いにより外部圧力が数百ｍｍＡｑ変動するが、これが室内に伝わると乗客に不快感を与えるので室内を気密化している。気密室内において水分を生じる場合、これを外部に排出する装置として気密の度合いが比較的低い場合は貯水室内の水頭を利用した水封装置が使用されている。たとえば、室内からは冷房装置のドレンや洗面所の排水などを生じるので、これを気密室外に排出する部分に前述の水封装置を使用している。
【０００３】
車両用の水封装置としては、流入貯水室と流出貯水室をサイフォン管で連結した構成のサイフォン式水封装置がある（特公昭５４−１１４５３号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサイフォン式水封装置の耐気圧変動量はサイフォン管の高さ寸法とサイフォン管の下端から排水管の上端までの高さ寸法とによって定まる。このため、耐気圧性を向上させるには高さ寸法を大きくする必要がある。
【０００５】
一方、鉄道車両の場合は、水封装置がとりつけられる高さに限界があり、さらなる車両の高速化によってより高い耐気圧変動量が要求される場合には、従来の水封装置では対応できない。
【０００６】
本発明の目的は高さ寸法の小さい高耐圧の水封装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するため手段】
本発明は、上端側がそれぞれ開口したＵ字管を少なくとも２つ備え、一方のＵ字管の一端は気密室に通ずる流入口に、他端は他方のＵ字管の一端に接続しており、他方のＵ字管の他端は外気に通ずる排出口に接続しており、それぞれのＵ字管において上端側同士を小さな穴で連通しており、該小さな穴の径は、外気圧の変動に対して、前記気密室内の気圧をほぼ一定に保持しつつ排水するように設定されている。このことにより気密室の内圧をＰ１、外気圧をＰ３とすると各Ｕ字管が分担する差圧は等しく、例えば３連Ｕ字管の場合、（Ｐ３−Ｐ１）／３となり、直列Ｕ字管の総耐圧は各Ｕ字管の耐圧の３倍になる。以上により、高さ寸法の小さな装置でより大きい耐圧力変動量を有する水封装置が実現できる。
【０００８】
【作用】
２つのＵ字管を直列に接続しているので、各Ｕ字管の耐気密高さの２倍まで圧力差に対応できる。このため、装置の高さを小さくできる。また、それぞれのＵ字管を小さな穴で連通させているので、気密室内の空気の一部を気密室内の気圧に変動を及ぼさない微量の範囲で外部に逃す（負圧の場合は取り入れる）ことができる。このため、圧力が加わった状態で排水を継続できる。
【０００９】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図１〜図４によって説明する。図１はＵ字管を２連に配置した例を示しており、貯水室内には水が充満している状態を示している。貯水室６には気密室に通ずる流入管４を設け、貯水室６と貯水室７とはＵ字管を形成している。また、貯水室６と貯水室７とは水路に対して充分に高い位置においてオリフィス１によっても結合している。つまり、貯水室６と貯水室７とはＵ字管の水路の上端を空気路のオリフィス１で結合されていることになる。貯水室６と貯水室７は堰１２によって区切られており、水は堰１２を乗り越えて貯水室８に入る。貯水室８と貯水室９とは貯水室６と貯水室７と同様にＵ字管とオリフィス２で結合されている。これによって２連のＵ字管を構成している。オリフィス２の形状及び断面積はオリフィス１と等しくする。オリフィス１，２の穴径は６ｍｍ程度である。最終的に水は貯水室９より排水管１４により外部に排出される。貯水室６，７，８，９のそれぞれの容積はほぼ同一である。
【００１０】
図２は気密室内に対し外部の圧力が低くなり気密が破れる直前の状態を示している。すなわち貯水室６上部の圧力をＰ１（内圧）、貯水室７、貯水室８上部の圧力をＰ２、貯水室９上部の圧力をＰ３（外圧）、とする。オリフィス１、オリフィス２の作用により、
Ｐ２＝（Ｐ１＋Ｐ３）／２−−−−式１
の関係が成り立つ。つまり、図１の如く２連Ｕ字管式の場合
Ｐ１−Ｐ２＝  （Ｐ１−Ｐ３）／２−−−−式２
の関係が成り立つ。
【００１１】
この場合の水頭Ｈ＝ｈ１＋ｈ２となる。例えばＵ字管１本当たりの水頭を５００ｍｍＡｑとすると装置全体では５００×２＝１０００ｍｍＡｑとなる。このため、装置の高さ寸法を小さくしておおきな水頭が得られるものである。
【００１２】
図３にその後、圧力差が無くなりＰ１＝Ｐ２となった状態を示す。その際にオリフィス１、２の作用によりＰ１＝Ｐ２＝Ｐ３となる。そして水位はＵ字管の作用で貯水室６と貯水室７が等しくなり、貯水室８と貯水室９が等しくなる。
【００１３】
この状態で注水口より注水されれば、貯水室６の水位上昇に伴って貯水室７の水位も上昇する。貯水室７の水位が上昇すると、貯水室７貯水室８の上部空気層が圧縮されオリフィスがない場合、圧力上昇を招く。この圧力上昇が水路抵抗となり貯水室６に水頭が立ち、排水ができないことになる。ところが本実施例によれば、貯水室７、８の上部にオリフィス１、２が設けてあり、オリフィス１、２により貯水室６、７、８、９の水位と無関係にＰ１＝Ｐ２＝Ｐ３となる。つまり、圧力上昇による水路抵抗は発生しない。注水が続行され、貯水室７が満水となると堰１２を乗り越えて貯水室８と貯水室９も満水状態になる。そして排水口１４から排水される。
【００１４】
図４には逆に気密室内に対し外部の圧力が高くなり、気密が破れる直前の状態を示している。オリフィス１、オリフィス２の作用により、前記式１が成立し、式３が成立する。
【００１５】
Ｐ２−Ｐ１＝（Ｐ３−Ｐ１）／２−−−−式３
の関係が成り立つ。
【００１６】
鉄道車両において、高速でトンネルに突入したり、トンネル内で対向車両にすれちがった場合においては、車外の圧力が正圧の方向に大きくなったり、負圧の方向に大きくなったりする。これによって車内圧も大きく変化する。この圧力変化に対して水封装置は水封することが必要である。前記の鉄道車両において、車内と車外の圧力差が最大の時から通常の圧力状態に戻るまでの時間は約２０秒程度である。
【００１７】
前記実施例ではオリフィス１，２によって水封作用を破壊するようにしている。このため、オリフィス１，２の径は前記約２０秒間において良好な排水が行なわれるような径に定める。また、通常の圧力状態から最大圧力に変化する場合に通常の水封装置として作用するようにオリフィス１，２の径を定める。つまり、車内の乗客に耳ツン等の障害外を発生しないように定める。
【００１８】
図５は高耐圧を求めるために、Ｕ字管を３連に配置した例を示しており貯水室内に水が充満している状態を示している。貯水室６には気密室に通ずる流入管２を設け、貯水室６と貯水室７はＵ字管を形成している。貯水室６と貯水室７とは水路に対して充分に高い位置にオリフィス１により結合されている。貯水室７と貯水室８は堰１２によって区切られており水は堰１２を乗り越えて貯水室８に入る。同様の構造のＵ字管とオリフィス併用の貯水室が３個直列につながっている。最終的に水は貯水室１１より排水管１４を通って外部に排出される。
【００１９】
図６は気密室内に対し外部の圧力が低くなり気密が破れる直前の状態を示している。すなわち貯水室１の圧力をＰ１（内圧）、貯水室２、貯水室３の圧力をＰ２、貯水室４、貯水室５の圧力をＰ３とする。外部の圧力をＰ４とするとオリフィスの作用により、３個つながったＵ字管の上部にある各空気部の圧力は、
Ｐ２＝（２×Ｐ１＋Ｐ４）／３−−−−式４
Ｐ３＝（Ｐ１＋２×Ｐ４）／３−−−−式４
の関係が成り立つ。つまり、図５に如く３連Ｕ字管の場合差圧を考えると、
Ｐ１−Ｐ２＝  （Ｐ１−Ｐ４）／３−−−−式５
Ｐ２−Ｐ３＝  （Ｐ１−Ｐ４）／３−−−−式６
の関係が成り立つ。
【００２０】
この場合の水頭Ｈ＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３となる。例えばＵ字管１本当たりの水頭を５００ｍｍＡｑとすると装置全体では５００×３＝１５００ｍｍＡｑとなる。本図の様にＵ字管の本数を直列に増して行けば理論上はいかなる高さの要求水頭にでも対応可能な水封装置の提供が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のサイフォン式水封装置と同様に、可動部分がないため保守に手間がかからず、目つまりが少ないという利点をそのまま有し、しかも短い寸法の装置でより大きい耐圧力変動量を有する水封装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である２連Ｕ字管式水封装置の満水時の断面図である。
【図２】図１の水封装置の流入側の圧力が高く気密が破れる直前の図である。
【図３】図１の水封装置の流入側と流出側の圧力がつりあった時の図である。
【図４】図１の水封装置の流出側の圧力が高く気密が破れる直前の図である。
【図５】本発明の一実施例である３連Ｕ字管式水封装置の満水時の断面図である。
【図６】図５の水封装置の流入側の圧力が高く気密が破れる直前の図である。
【符号の説明】
１，２，３…オリフィス、４…流入管、６，７，８，９，１０，１１…貯水室、１２，１３…堰、１４…排出管。
【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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