(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓膜を備える流体システム用の圧力吸収装置であって、前記可撓膜が中空であり、前記可撓膜が、前記膜に接触する衝撃波を吸収するために前記膜の中空の中に圧縮し、
前記中空膜が、前記膜にさまざまな可撓性を与えるために前記中空膜に沿って複数の材料から形成される、圧力吸収装置。
【請求項２】
可撓性を有する膜を備える流体システム用の圧力吸収装置であって、
前記膜が、内部空所を完全に封入する連続した外側壁を有し、前記膜に接触する衝撃波により前記内部空所へ向けて内向きに圧縮することにより、前記衝撃波を吸収し、
前記外側壁の第一の部分は、前記外側壁の第二の部分と異なる厚さを有し、これにより、前記外側壁の前記第二の部分と異なる可撓性を有する、圧力吸収装置。
【請求項３】
可撓性を有する膜を備える流体システム用の圧力吸収装置であって、
前記膜が、内部空所を完全に封入する連続した外側壁を有し、前記膜に接触する衝撃波により前記内部空所へ向けて内向きに圧縮することにより、前記衝撃波を吸収し、
前記外側壁の第一の部分は、前記外側壁の第二の部分と異なる材料で形成され、これにより、前記外側壁の前記第二の部分と異なる可撓性を有する、圧力吸収装置。
【請求項４】
可撓性を有する膜を備える流体システム用の圧力吸収装置であって、
前記膜が、内部空所を完全に封入する連続した外側壁を有し、前記膜に接触する衝撃波により前記内部空所へ向けて内向きに圧縮することにより、前記衝撃波を吸収し、
前記外側壁の第一の部分は、エアポケットを有し、前記膜に接触する衝撃波により前記エアポケットへ向けて内向きに圧縮することにより、前記衝撃波を吸収し、これにより、前記外側壁の第二の部分と異なる可撓性を有する、圧力吸収装置。
【請求項５】
可撓性を有する膜を備える流体システム用の圧力吸収装置であって、
前記膜が、複数のエアポケットを含み、前記膜に接触する衝撃波により前記エアポケットへ向けて内向きに圧縮することにより、前記衝撃波を吸収し、これにより、前記膜の第一の部分が、前記膜の第二の部分と異なる可撓性を有する、圧力吸収装置。
【請求項６】
前記膜の中に加圧された空気が収容されている、請求項１に記載の前記吸収装置システム。
【請求項７】
前記内部空所の中に加圧された空気が収容されている、請求項２乃至４いずれかに記載の前記吸収装置システム。
【請求項８】
前記エアポケットの中に加圧された空気が収容されている、請求項４又は５に記載の前記吸収装置システム。
【請求項９】
前記膜が、ゴム、可撓ＰＶＣ、及びその組合せから成るグループから選択された材料から製作される、請求項１乃至８いずれかに記載の前記圧力吸収装置。
【請求項１０】
流体システムの中に挿入可能な吸収装置システムであって、
中空ハウジングと、
前記中空ハウジングと流体連通するジョイントと、
請求項１乃至９いずれかに記載の前記圧力吸収装置と
を備え、
前記中空ハウジングの中に前記膜が置かれ、前記ジョイントを通って前記ハウジングの中に押し込まれる流体が前記膜と接触し、前記膜が前記流体の力から衝撃波を吸収することにより、前記流体システムの前記衝撃波を削減する、衝撃波吸収装置システム。
【請求項１１】
前記ハウジングの内面が形状及び／またはサイズで前記膜の外面全体に類似する、請求項１０に記載の前記衝撃波吸収装置システム。
【請求項１２】
前記膜が球形状である、請求項１０又は１１に記載の前記衝撃波吸収装置システム。
【請求項１３】
前記膜が円筒形状であり、流体力が、圧力を吸収するために収縮する平坦なドラム側と接触するように前記ハウジングの中に置かれる、請求項１０又は１１に記載の前記衝撃波吸収装置システム。
【請求項１４】
前記膜が卵形であり、流体力が前記卵形膜の外径に平行に前記卵形膜と接触するように前記ハウジングの中に置かれる、請求項１０又は１１に記載の前記衝撃波吸収装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は２０１４年５月２０日に出願された米国特許出願第１４／２８２，５３９号の利点及びそれに対する優先権を主張する。上記出願の全体的な内容はその全体として参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して圧力吸収装置に関し、より詳細には水系統での衝撃波と関連付けられた圧力を吸収するための水圧吸収装置、
及びその使用の方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
供給における流れが急速に及び突然に閉じられるとき、または流れの力が突然に変更されるとき、衝撃波が流体システムで発生する。流体システムは、通常液体システムであるが、ガスシステムであることもある。係る衝撃波は、一般に、バルブが配管システムの端部で閉じられ、一般に水撃と呼ばれる、圧力波がパイプの中を伝搬するときに発生する。
【０００４】
供給のこの閉鎖または流れの推進力の突然の変化は主要な問題を引き起こすことがある。例えば、水の流れの集積が生じ、パイプを物理的にガラガラ鳴らし、雑音及び振動を引き起こすことがある圧力スパイクにつながることがある。この雑音及び振動は多くの場合、住居または建物の中で聞き、感じることができる。また、水撃は、システムのパイプ及び構成部品に対して応力を生じさせ、このことがシステムの故障及び水害につながることがある。
【０００５】
配管工事レイアウトを計画するときに、水撃の存在は必ずしも予測できないが、水撃は補正できる。特に、激しいパイプ雑音、システム故障、及び損傷を妨げるために、高圧スパイクに行くところを与えるための装置が開発されている。
【０００６】
例えば、システムの圧力スパイクを削減するために衝撃抑制装置が開発されている。水撃防止装置とも呼ばれる係る衝撃抑制装置は空気の事前充填を活用して、システムの圧力衝撃を吸収するエアセルまたはエアクッションを提供する。衝撃抑制装置の一実施例は、蛇口に近い点で配管の壁に位置する鉛直管の形をした空気室である。衝撃抑制装置の別の実施例は、給水管が壁を出るバルブの設置である。空気室は、水と配管との間の衝撃を防ぐためのクッションとして働く。圧力衝撃が衝撃抑制装置に進入するにつれ、エアクッションは圧縮し、空気圧は上昇し、衝撃が吸収される。係る衝撃抑制装置はバルブ等を介してシステムに組み込むことができる。係る設計は、概してパイプの内径まで密閉される可動ピストンを含む。ピストンの一方の側での空気充填は、水圧が空気充填圧を超えて上昇するまでピストンの他方の側に対する水圧に抵抗を提供する。これが発生すると、膨張した水がピストンを押し、パイプに進入する。
【０００７】
係る衝撃抑制装置は、圧力受入れ機能の損失につながる空気充填の漏れを含んだ関連付けられた不利な点を有することがある。また、係るシールは、通常、破片によりまたはパイプ若しくはＯリングの内径の不十分な表面状態に起因し、その密閉能力を失う可能性を有する、動的Ｏリングシールである。
【０００８】
ショックアブソーバに進入する水の流れからエアクッションを分離する可撓ダイヤフラムを含む追加のショックアブソーバが開発されている。係るショックアブソーバの一実施例は図１Ａから図１Ｂに示される。係るショックアブソーバは、水の流れが突然止められるまたは変更されるとき、水がショックアブソーバに進入できるように配管の壁から伸長して位置して良い。水がショックアブソーバに進入するにつれ、水は、水の側と反対の側でエアクッションに向かって押され、それによりエアクッションを圧縮するダイヤフラムと接触する。ダイヤフラムとのこの接触及びエアクッションの圧縮が圧力衝撃を吸収するために働く。
【０００９】
係る衝撃抑制装置は水撃を削減し、水撃から生じる問題に対応することができるが、係る衝撃抑制装置は経時的に圧力衝撃及び量の拡大を吸収する能力を失いやすい。特に、ダイヤフラムは多くの場合、例えば外縁でまたはダイヤフラムに沿った内側部分で弱くなり、故障する。この故障は、衝撃抑制装置が水及び圧力衝撃を吸収する能力を削減し、多くの場合排除する。さらに、ダイヤフラムが故障し、水がエアクッションに移行することを可能にする場合、エアクッション側に進入する水は、概して保護されていない鋼または腐食しやすい金属ハウジングであるものと接触し、システムで腐食及び錆を生じさせる。したがって、この種のショックアブソーバの定期的な保守が必要とされ、多くの場合システム全体を交換する必要につながる。さらに、これらの衝撃抑制装置では、エアクッションを提供するために空気の事前充填が必要とされる。これが、ショックアブソーバの設計及び適用及び保守を複雑にする。
【００１０】
発明の概要
本発明は、水系統での圧力及び／または水量の増加を吸収するために水系統で提供できる改善された吸収装置機器を提供する。吸収装置機器は設計が簡略であり、保守をほとんど必要としない。多様な実施形態では、本発明は、加圧されている水がシステムに進入してパイプラインでの圧力衝撃波の制御及び吸収を可能にする圧力吸収装置システムを提供する。特に、水配管システムでは、蛇口が開いているとき、水はパイプ内で圧力を受けて流れる。次いで、蛇口が遮断されるとき、突然の閉鎖は蛇口での急速な圧力上昇を引き起こすことがある。結果として、衝撃波が形成され、パイプラインに沿って戻り始める。本発明の圧力吸収装置システムは、衝撃波が厄介になり、潜在的に損害を与えるようになる前にこの衝撃波を受け入れ、吸収する。
【００１１】
また、本発明はシステムから大量の水を吸収する改善された量拡大吸収装置も提供する。例えば、システム内の水が加熱されると、水は膨張し、このことが収容しなければならないシステム内の水の量を増加させる。本量拡大吸収装置は、この増加した水量を吸収する。
【００１２】
一態様によると、本発明は圧力衝撃または水量増加を吸収するために事前に充填されたエアクッションを活用しない吸収装置システムを提供する。特に、本発明のシステムは、事前に充填されたエアクッションを活用するよりむしろ膜自体が水撃／量の拡大／圧力に対する抵抗を提供し、それにより量の拡大及び／または圧力を吸収するような材料から形作られ、製作される膜を含む。本発明によると、膜は材料から製作され、膜が量の拡大及び／または圧力を吸収するために収縮するように構成され、配置される。好ましくは、吸収装置システムは、システムの中の膜の構造及び位置決めが、膜自体が水量及び／または圧力を吸収することを可能にするように構成される。該材料は、中空の形状の内部が外部に対する衝撃圧力に対して基準圧力を維持するため抵抗を提供する。したがって、衝撃による外部圧力の増加は、強制的に材料を中空形状の基準圧力に対して内向きに収縮させ、それによりシステム衝撃圧力を吸収する
【００１３】
別の態様によると、本発明は、中空ハウジング、中空ハウジングと流体連通するジョイント、及びジョイントを通ってハウジングの中に押し込まれる流体が膜と接触するように中空ハウジングの中に置かれる膜を含んだ、流体システムの中に挿入可能な吸収装置システムを提供する。特に、膜はハウジングの中に置かれ、水の圧力波及び／または量がハウジングの中に押し込まれるにつれ、それが、流体力から水量の増加及び／または圧力衝撃を吸収し、このようにして流体システムの衝撃波及び／または量の増加を削減するために収縮する膜と接触するように可撓性を有する。多様な実施形態によると、膜は中空である、及び／または１つまたは複数のエアポケットを含む。
【００１４】
多様な実施形態によると、吸収装置はジョイントを介してパイプに吸収装置を単に接続することによって任意の流体システムで使用できる。したがって、本吸収装置を使用するために流体システムに対する修正は必要ではない。
【００１５】
多様な実施形態によると、膜は、膜が中で収縮できる空間を有する任意の形状で形成される。例えば、好ましい実施形態によると、膜の形状は中空であり、このようにして圧力衝撃及び／または水の量を吸収するために膜が収縮できる空間または空洞を提供する。他の実施形態によると、膜は膜の中に形成される１つまたは複数のエアポケットを含み、このようにして膜が収縮できる空間を提供する。いくつかの実施形態では、膜は中空であることがあり、（例えば、中空膜の壁の中に）１つまたは複数のエアポケットを備えることもあり、両方とも圧力衝撃及び／または水の量を吸収できる。中空膜には第１の可撓性が具備されることがあり、１つまたは複数のエアポケットには、単一の膜の中でさまざまなレベルの衝撃波吸収機能及び／または水量吸収機能を提供するために、第１の可撓性とは異なる第２の可撓性（及び所望される場合、異なる可撓性を有する異なるエアポケットを提供することによって追加の可撓性）が具備されることがある。係る異なる可撓性は、異なる可撓性及び／または中空膜の異なる壁厚及び／またはエアポケット（複数の場合がある）を超える異なる壁厚の多様な材料を使用することにより提供できる。追加の実施形態は、ハウジングの中で複数の中空膜を活用することである。より大きい圧力または量の吸収に加えて、これは複数の中空膜の内の１つまたはいくつかが個々の膜として効果がない点まで故障するときにも性能を提供し続けることによって冗長性を可能にする。
【００１６】
多様な実施形態によると、ハウジングの内面は形状及び／またはサイズで膜の外面の少なくとも一部、好ましくは膜の外面全体に類似している。
【００１７】
膜は、任意のさまざまな無作為な形状だけではなく、例えば球形、円筒形、卵形、立方体状等を含んだ任意の形状で形成することもできる。球形、円筒形、卵、またはそれ以外の形状の膜は中空であることがある、及び／または必要に応じて圧力を吸収するために膜が収縮できる１つまたは複数のエアポケットを含むことがある。
【００１８】
例示的な実施形態によると、膜は円筒形状であり、流体の量及び／または流体力からの圧力が、水の圧力及び／または量を吸収するために収縮する平坦なドラム側と接触するようにハウジングの中に置かれる。別の例示的な実施形態によると、膜は卵形であり、流体の量及び／または流体力からの圧力が卵形の膜の主要な軸に平行に卵形の膜と接触するようにハウジングの中に置かれ、これにより卵形の膜は内径よりむしろ外径に亘って収縮する。
【００１９】
多様な実施形態によると、複数の膜は吸収システムのハウジングの中に置かれて提供できる。いくつかの実施形態では、複数の膜に、同じ形状、サイズ、材料、及び／または圧力／水吸収機能が具備されることがある。他の実施形態では、複数の膜に、異なる形状、サイズ、材料、及び／または圧力／水吸収能力が具備されることがある。係る実施形態は、複数の膜が互いに対して圧縮し、第１の吸収能力を生じさせ、それぞれの個々の膜が第２の吸収容量を生じさせる圧力の量及び／または水量をさらに吸収できるため、より大きい水量の拡大が予想される場合に有益である。さらに、膜の１つが故障した場合、膜の残りは依然として圧力及び／または水量を吸収するために機能できるため、システムは必要に応じて機能し続けることができる。また、所望される場合、ハウジングの中に置かれる複数の膜に新しい膜を単に追加できる。
【００２０】
膜は、流体の圧力及び／または量を吸収するための十分な可撓性を提供する任意の材料の上で製作できる。特に、材料は好ましくは、圧力及び／または水の吸収中に膜がその一般的な形状を維持しつつも十分に収縮できるようにする材料である。例えば、柔らかで容易に圧縮される材料は膜を形成する上で適切に使用できる。膜は、好ましくは設計材料から形成され、膜が収縮するにつれ、抵抗が提供されるような壁厚で形成される。係る材料は、例えばＰＯＲＯＮ（登録商標）（マイクロセルウレタン）、ゴム、ブチル、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ネオプレン、シリコーン、プラスチゾル（可撓ＰＶＣ）等を含むことがある。
【００２１】
好ましい実施形態によると、膜は、抵抗が膜と接触する水圧に一致し、吸収するように構成される。さらに、膜の収縮は、水の量を衝撃波吸収装置の中で吸収できるようにもする。衝撃波吸収装置システムは、例えば加熱に起因する水膨張または井戸からのポンプによる揚水に起因する水圧の結果としての吸収される水量の形成を含んだ多様なソースから生じるパイプラインでの圧力衝撃及び／または水量の増加に対応するためにシステム内に形成し、提供することができる。
【００２２】
多様な実施形態によると、膜は、膜を形成する際に使用される材料とともに膜に、膜が必要に応じて圧力衝撃及びまたは水量の拡大の制御及び吸収を提供するために必要とされる特性を与える壁厚を有するようにさらに形成される。したがって、所望される場合、必要な特性を有する膜を得るために、より薄い壁とより可撓ではない材料を、又はより厚い壁とより可撓な材料を組み合わせることによってより多種多様の材料が潜在的に使用できる。さらに、膜は、圧力が吸収されなければならない１つまたは複数の場所をターゲットとするためにその形状に沿った異なる場所で複数の材料から及び／またはさまざまな厚さで形成できる。さまざまな圧力衝撃への暴露が、圧力衝撃のレベルに応じて必要に応じて吸収できるように膜の形状に沿ってさまざまなレベルの可撓性を提供することも可能である。
【００２３】
多様な実施形態によると、膜は、膜が圧力及び／または水の量を吸収するにつれて変形し、次いで膜が圧力を受けていない及び／または増加した水の量を吸収していないときに膜がその元の形状に戻るように構成できる。また、膜は、膜が圧力及び／または増加した水の量に暴露されていないときに膜がその元の形状に戻らないように構成することもできる。どちらの場合も、膜は、膜がその元の形状でまたはその変形した形状で抵抗を与えられるように製作され、膜がシステム内での以後の圧力変動及び／または水量変動を繰り返し吸収できるようにする。
【００２４】
本発明の膜は、膜の所望される用途に応じてある程度の可撓性を有するように製作できる。例えば、より大きい可撓性を有する膜は、膜がより大量の質の水を吸収するためにそれ自体の中により多く収縮できるようになるため、より大きい水量吸収能力を提供する。他方、より大きい剛性を有する膜は、膜がそれ自体の中にあまり収縮できないため、より少ない水量吸収機能を提供する。
【００２５】
別の態様によると、本発明は、圧力衝撃を吸収するために、膜自体の中に事前に充填されたエアクッションを含む膜を含む圧力吸収システムを提供する。本実施形態では、膜は、膜自体が、事前に充填されたエアクッションを活用しない実施形態よりもより少ないそれ自体に対する抵抗を圧力衝撃に提供するように製作される。本実施形態では、膜の中に注入される事前に充填されたエアクッションは、主に膜に圧力衝撃への抵抗を与える。膜材料及びその中に含まれるエアクッションはともに、膜が量の拡大及び／または圧力を吸収するために収縮するように構成され、配置される。好ましくは、吸収装置システムは、システムの中の膜の構造及び位置決めが、膜自体が水量及び／または圧力を吸収できるようにするように構成される。
【００２６】
多様な実施形態によると、膜の中に含まれる空気の事前充填を有する膜は、ほぼ風船のように可撓である。したがって、膜はそれ自体で圧力及び／または水量を吸収するためのいかなる構造または容量も提供しない。代わりに、膜は、膜に圧力及び／または水量を吸収するための構造及び容量を与えるために空気の事前充填で注入されなければならない。
【００２７】
本発明の追加の目的及び優位点は、続く説明に部分的に述べられ、部分的に説明から明らかになる、または本発明の実践によって学習されて良い。本発明の目的及び優位点は、添付の特許請求の範囲に指摘されるものを含んだ本明細書に開示される要素及び組合せによって実現され、達成される。上記の一般的な説明及び以下の発明を実施するための形態が例示的且つ説明的にすぎず、本発明を請求される通りに制限しないことが理解されるべきである。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明のいくつかの実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２８】
添付図面が必ずしも原寸に比例しておらず、発明の基本的な原理を示す多様な好ましい特徴のいくぶん簡略化された表現を提示することが理解されるべきである。例えば、特有の寸法、向き、場所、及び形状を含んだ本明細書に開示される本発明の特有の設計特徴は、特定の意図された応用及び使用環境によって部分的に決定される。
【００２９】
図中、参照番号は、図面のいくつかの図を通して本発明の同じまたは同等な部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ−１Ｂ】従来のショックアブソーバの断面図である。図１Ａは、圧力のない状態でのショックアブソーバを示し、図１Ｂは、ショックアブソーバの中のエアクッションが圧力の吸収のために圧縮される状態のショックアブソーバを示す。
【図２】球形形状を有し、膜が一実施形態に従って圧力及び／または水量を吸収するためにどのように収縮するのかを示す例示的な膜の図である。
【図３Ａ−３Ｂ】圧力及び／または水量を吸収するための球形形状の膜を含む吸収装置システムの実施例を示す図である。図３Ａは分解図であり、図３Ｂは組み立てられた斜視図である。
【図４Ａ−４Ｂ】図４Ａに示される膜が空気事前充填を使用することよりむしろそれ自体抵抗を提供し、図４Ｂに示される膜が空気の事前充填を使用するような材料から形作られ、製作される膜の実施形態を示す。
【図５】図４Ａの膜を示し、膜は、空気の事前充填を有する図４Ｂの膜よりも相対的に厚い壁を示すために切断され開かれている。定義
【００３１】
本発明の理解を容易にするために、以下にいくつかの用語及び言い回しが定義される。
【００３２】
本明細書に使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明確に他の意味を示すべき場合を除いて複数形を含む。したがって、例えば、「１つのセンサ」に対する参照は、複数のセンサに対する参照を含む。
【００３３】
特に明記されないまたは文脈から明らかではない限り、本明細書に使用されるように、用語「ｏｒ」は包含的であると理解される。
【００３４】
用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」は、本明細書で、言い回し「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ」を意味するために使用され、言い回し「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ」と交互に用いられる。
【００３５】
本明細書に使用されるように、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」等は、米国特許法においてそれらに属すると見なされる意味を有することがあり、「ｉｎｃｌｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」等を意味することがあり、「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」または「ｃｏｎｓｉｓｔｓ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ」は同様に米国特許法で帰される意味を有し、用語は範囲を設定せず、列挙されるものの基本的な特徴または新規の特徴が、列挙されるもの以上の存在によって変更されない限り、列挙されるもの以上の存在を可能とするが、先行技術の実施形態を排除する。
【００３６】
特に明記されないまたは文脈から明らかではない限り、本明細書に使用されるように、用語「ａｂｏｕｔ」は、例えば平均の２標準偏差の範囲内等、技術での正常公差の範囲内として理解される。約は、記載される値の１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０５％、または０．０１％の範囲内として理解できる。文脈から明らかではない限り、本明細書に提供されるすべての数値は用語約により修正される。
【００３７】
本明細書に提供される範囲は範囲内の値のすべての省略表現であると理解される。例えば、１〜５０の範囲は１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、または５０から成るグループからの任意の数、数の組合せ、または部分範囲を含むと理解される。
【００３８】
本明細書で参照されるように、「中空」膜は、内部空所を完全に封入する連続外側壁により形成される膜である。係る中空膜の実施例は、中空球体、中空円筒形、中空卵形、無作為な中空形状等を含むことがある。
【００３９】
本明細書で参照されるように、１つまたは複数の「エアポケット」を有する膜は、その中に入れられた１つまたは複数の空所を含む、中実のまたは実質的に中実の構造を指す。したがって、１つまたは複数のエアポケットを有する膜は、圧力を吸収し、固体のまたは実質的に固体の球が、球が圧力を吸収するにつれ圧縮できるようにするように位置決めされ、構成される１つまたは複数の空所を有する固体球等の形をとることがある。さらに、膜は、１つまたは複数のエアポケットが中空膜を形成する壁の厚さの中に設けられる中空膜の形をとることがある。
【００４０】
本明細書に提供されるあらゆる装置、構成要素、機器、または方法は、本明細書に提供される他の機器、構成要素、装置、及び方法のいずれかの１つまたは複数と結合できる。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明は、液体システム及びガスシステムの両方を含んだ流体システムで発生する衝撃波及び水撃の問題を解決するシステム及び方法を提供する。特に、本発明は吸収装置システム、特にパイプ内で伝搬する流体波及び圧力波を生じさせる配管を通る流体の流れの突然の変化または停止が、流体波及び圧力波で、流体波及び圧力波を制御し、吸収する圧力吸収装置に進入させるように、流体システムの配管に設置できる圧力吸収装置及び／または水量吸収装置を提供する。吸収装置システムは、圧力衝撃波及び流体波を吸収し、水撃を防ぐことができる。
【００４２】
ここで図２から図３を参照すると、例示的な吸収装置システム１０が示され、吸収装置システム１０は、概して球形を有する膜１２を含む。
【００４３】
吸収装置システム１０は概して、パイプの内容物と流体連通してパイプの壁から伸長する等、流体システムの中で挿入可能となるように構成される。概して、流体は流体システムに存在し、流体システムの通常動作中に、並びに圧力衝撃波及び／または流体衝撃波の存在下で吸収装置システム１０と連通する。
【００４４】
図３Ａから図３Ｂの実施形態に示されるように、吸収装置システム１０はハウジング１４及びハウジング１４の底部から伸長するジョイント２０を含む。ジョイント２０は、流体システム内のパイプを通る挿入のために構成され、ジョイント２０の中への流体システムからの流体の流れを可能にするために中空である。ハウジング１４も中空であり、ジョイント２０に進入する流体システムからの流体がハウジング２０に流れ込むようにジョイント２０と流体連通する。ハウジング１４及びジョイント２０は任意の形状であることがあり、サイズで特に制限されていない。例示的な実施形態によると、ハウジング１４はハウジングの中に収容される膜１２に形状で類似している。さらに、ジョイント１４は、パイプからジョイント２０の中に流体を押し込む圧力衝撃波及び／または水撃波が生じない限り、パイプを通って流れる流体が概してジョイント２０に迂回されるよりむしろパイプを通って流れるように、ジョイント１４が挿入される流体システムのパイプよりもサイズで狭いことがある。言うまでもなく、ジョイント２０は、圧力衝撃波または流体衝撃波が存在するかどうかに関わりなく、流体がつねにジョイント及びハウジング１４に存在するように設けることができ、圧力衝撃波及びまたは流体衝撃波は、吸収装置システム１０による吸収のためにパイプからの流体をジョイントの中にさらに押し込む。
【００４５】
好ましい実施形態によると、ジョイント２０は、パイプ内に圧力を受ける流体があってもジョイント２０を液体システムの中の既存のパイプ、導管、パイプライン等に配置できるように形成される。吸収装置システム１０を挿入するためにパイプを切断し、その中にＴ字形のジョイントを設置することは必要ではない。さらに、配管は接合されるまたは変更される必要はなく、吸収装置システム１０を挿入するために水抜きされる必要はない。さらに、吸収装置システム１０を設置するために専門の配管工を使う必要はない。吸収装置システム１０は、パイプの上部側に単に設置することができ、上方に伸長する。吸収装置システム１０はプラスチップパイプだけではなく（送水管に使用される）薄壁の軽量の銅管を含んだ多くのタイプの管に挿入できる。本発明の膜１２は完全に自己内蔵型である（つまり単独で圧力及び／または流体量を吸収するために可撓且つ圧縮可能となるために形成される）ため、吸収装置システム１０は、いったん吸収装置システム１０が、その内容物と流体連通するパイプの中に伸長するジョイント２０とのパイプに挿入されると完全に機能的となる。
【００４６】
図２から図３に示されるように、膜１２は、球形状であるとして示される。ただし、膜１２の任意の他の形状も、膜１２が中空である、及び／または膜１２が圧力衝撃または水量増加に暴露されるときに収縮し、圧縮し、それにより圧力衝撃を制御し、吸収し、水撃を妨げることを可能にするために１つまたは複数のエアポケットを含む限り、適切に使用できる。
【００４７】
（例えば、図４Ａ及び図５の実施形態に示される）本発明の一実施形態によると、剛性であり、可撓でもある中空膜を提供することによって、膜自体が圧力及び／または水量の増加を吸収できる。係るダイヤフラムシステムでは、固定量、空気を圧縮することによって圧力及び／または水量の増加の吸収を実現するのは空気事前充填であるため、これは事前充填を具備するダイヤフラムの従来の使用と対照的である。
【００４８】
（例えば、図４Ｂ及び図５の実施形態に示される）本発明の別の実施形態によると、膜自体の中に圧力衝撃を吸収するための事前充填されたエアクッションを含む中空膜１２が提供される。係る実施形態では、事前充填されたエアクッションは主に膜１２に圧力衝撃及び／または水量の増加に対する抵抗を提供する。図４Ｂ及び図５に示されるように、空気事前充填を含んだ本実施形態は概して、空気事前充填を含まない実施形態に比較してより薄く、より可撓な膜を有する。
【００４９】
図３Ａから図３Ｂに示されるように、ハウジング１４は、ハウジング１４上に収容される膜１２の形状に類似した形状となることがある。言うまでもなく、ハウジング１４の形状は、ハウジングが膜１２を適切に収容し、膜１２が圧力衝撃及び／または水量の増加の結果としてハウジング１４の内側に押し込まれる流体と接触し、係る接触の結果として収縮し、圧縮できるのであれば、ハウジングの中に含まれる膜の形状に対応する形状に制限されない。好ましくは、膜１２と接触するよりむしろ、または膜１２に接触するのに加えて、圧力衝撃の結果として水がハウジング１４の中に押し込まれてハウジング１４の外壁に接触するという結果になり得る、膜１２を囲む過剰な空間がないような大きさにハウジング１４は作られ、形作られる。膜１２は圧力衝撃を吸収し、制御するために収縮し、圧縮するように製作されるため、これは望ましくないだろう。他方、ハウジング１４は概して、収縮せず、圧縮しないより剛性な構造であり、したがってこれは圧力衝撃の不十分な吸収及び制御につながるだろう。したがって、ハウジング１４の内側構造及び膜１２の外面は、圧力衝撃を適切に吸収し、制御できるように、圧力吸収装置の中に押し込まれる流体が膜１２と接触するのを助長するために称賛的である。
【００５０】
いくつかの実施形態によると、膜１２は中空であるだけではなく、１つまたは複数のエアポケットを含むように構成される。特に、膜は、膜１２の一部分または複数の部分（例えば、右半分、または他の部分、または膜）が中空となるように提供できる。一方、膜１２の残りは１つまたは複数のエアポケットを含む。例えば、膜１２は、右半分の形状が中空であり、左半分が中実または実質的に中実であり、その中に１つまたは複数のエアポケットを含んだ、全体的に球形の形状を有することがある。膜１２または１つ若しくは複数のエアポケットの中空は、膜が圧力を吸収するために収縮し、圧縮するように構成される。別の実施形態によると、膜１２全体が中空であることがあり、１つまたは複数のエアポケットは膜１２を形成する壁の厚さの中に形成できる。
【００５１】
説明されるように、膜１２は、膜１２にかけられる圧力が、圧力及び／または水量の増加を吸収するために膜の収縮及び圧縮を生じさせるように可撓となり、圧縮可能となるように設計される。したがって、膜１２を形成する際に適切に使用できる材料は可撓である材料を含む。いくつかの適切な材料は、ＰＯＲＯＮ（登録商標）、ゴム、ブチル、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ネオプレン、シリコーン、プラスチゾル（可撓ＰＶＣ）等を含む。
【００５２】
さらに、膜１２は、膜が中空であるときに、膜が所望される可撓性を提供するのにも貢献できる壁厚を有するように設計できる。形がより中実であり、１つまたは複数のエアポケットを含む膜１２の場合、エアポケットは通常膜１２の外側部分に設けられて、圧力が膜１２にかけられるときにエアポケットの中に圧縮を提供する。したがって、エアポケット上方で膜１２を形成する材料の厚さは所望される圧縮性を提供することにも貢献することがある。
【００５３】
例示的な実施形態によると、膜１２はＰＯＲＯＮ（登録商標）から形成される球形の中空の構造である。構造は、収縮して圧力を吸収するが、概して加圧されてもその全体的な球形を維持する構造である。係る構造は、膜がなんらかの可撓性を有するが、変形しないほど十分に剛性である構造である。
【００５４】
別の例示的な実施形態によると、膜１２は形状が円筒形であり、パイプの流れの方向に沿って伸長する平坦なドラム部分と位置決めされる。したがって、水は圧力吸収装置１０の中に押し込まれるにつれ、水は、収縮し、圧力を吸収する平坦なドラム部分と接触する。平坦なドラム部分は圧力を吸収するために収縮するが、円筒膜１２は全体として概してその円筒形状を維持する。
【００５５】
別の例示的な実施形態によると、膜１２は卵形であり、膜はその内径よりもむしろその外径に亘って収縮するために水によって衝突されるように、吸収装置システム１０の中に位置決めされる。
【００５６】
上記のまたは他の実施形態のいずれかで、膜の材料及び／または厚さは、無作為な収縮が性能を提供するように設計できる。特に膜は、膜がさまざまな場所でさまざまな材料から作られるように提供できる、及び／または圧力衝撃にさらされているときにさまざまな収縮の度合いを提供するために複数の異なる壁厚を与えられる。したがって、膜は、衝撃波のサイズ及び／または衝撃波にさらされる膜の場所に応じて収縮できる。
【００５７】
膜１２は設計で上下続きであり、膜が水量の増加及び／または圧力衝撃に接触するときに、膜がシステムでの量の増加及び／または圧力衝撃を吸収し、制御するような材料及び厚さから形成されるスタンドアロン構成部品であるため、本吸収装置システム１０及び膜１２の設計は有利である。この膜１２は、ハウジング１４の中に含まれ、したがって圧力吸収装置構成部品の残りを維持しながら、所望されるように除去し、交換できる吸収装置システム１０とは別個のパーツである。特定の実施形態では、空気事前充填のための手段の必要はないため、空気事前充填用のパーツは必要とされない。さらに、膜及び吸収装置システム１０の設計は、空気事前充填の損失、したがって継時的な機能の損失の可能性がないほどである。さらに、本吸収装置システム１０の実施形態は保守不要であるため、空気事前充填の検査及び保守の必要はない。
【００５８】
本発明の特定の実施形態が示され、説明されてきたが、変更及び修正が本発明のより幅広い態様で本発明から逸脱することなく加えられて良いことが当業者に明らかになる。したがって、添付特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲に入るすべての係る変更及び修正をカバーすることである。上述の説明及び添付の図面に述べられる事柄は、説明によってのみであり、制限としてではなく提供される。本発明の実際の範囲は、その適切な視点で先行技術に基づいて見られるときに以下の特許請求の範囲に定められることが意図される。
【図１Ａ】
0006596023.tif 000002
【図１Ｂ】
0006596023.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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