(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通過しかつ外方に突出するノズル部を有する圧力容器と、前記圧力容器の内部をガスが封入される作動室と前記ノズル部に通ずる流体室とに仕切るダイアフラム又はブラダと、前記ダイアフラム又はブラダに臨む複数の連通穴を有しかつ前記ノズル部よりも外方に突出する長さを有するリテーナとこのリテーナを前記圧力容器の外側から支持する保持部材を含む継手部材とを有し、
前記保持部材は、前記ノズル部に外装されかつ前記圧力容器に固定されるソケットと前記リテーナを位置決め固定するように前記ソケットに内装されるニップルを有することを特徴とするアキュムレータ。
【請求項２】
前記リテーナは、前記連通穴を有するキャップ部と開口側に前記ニップルの端面に当接するフランジ部を有するカップ状部材であることを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水配管系などに付設され、圧力容器の内部にダイアフラム又はブラダを設けたアキュムレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
往復ポンプにより流体の圧送が行われる配管系（例えば公共水道の場合、水圧は０．１５〜０．２ＭＰａ）においては、往復ポンプでは吸水工程（流速は０．５〜１．０ｍ／ｓ）と排水工程（流速は１．０〜２．０ｍ／ｓ）が断続的に繰り返されるので、吸水工程では瞬間的に水が吐出されない脈動現象が発生する。また配管系の弁又は水栓などの急閉鎖によってサージ圧が発生する。そこで、脈動やサージ圧を吸収するために、ガス負荷式のアキュムレータが使用され、特に圧力や容積などが広範な条件で使用できるという利点を有するダイアフラム又はブラダ形のアキュムレータが多用されている。ダイアフラム又はブラダ形のアキュムレータは、圧力容器の内部にダイアフラム（ゴム隔壁）又はブラダ（ゴム袋）を設けて、ガス（不活性ガス又は空気）と流体（液体）を分離するように構成され、大容量の用途にはプリーツブラダ形のアキュムレータが、また小容量の用途にはダイアフラム形のアキュムレータが使用されている。
【０００３】
しかして圧力容器の内部に単純にダイアフラム又はブラダを設けただけの構造では、実用上いくつかの問題があるので、種々の改良が提案されている。例えばアキュムレータの流体室に水が流入しない非作動時においては、ダイアフラム又はブラダはガス圧によりある程度膨らんだ状態であるが、往復ポンプが作動し、例えばアキュムレータの下流側にある複数の水栓が同時に開放されて、瞬間的に大流量の水が吐出されるなどして、配管が負圧になり、アキュムレータに流入する流体の圧力がガス室の圧力よりも小さくなると、ダイアフラム又はブラダが容器の内面に密着した状態となり、これが繰り返されることにより、ダイアフラム又はブラダが破損に至ることがある。また、ダイアフラム又はブラダが大きく膨張して容器の内面に強く密着した状態になると、ダイアフラム又はブラダの一部が給排水口に大きく（ダイアフラム又はブラダの厚さと同等又はそれ以上）食い込むこともあり、ダイアフラム又はブラダの破損を助長することになる。
【０００４】
そこで、特許文献１には、液体流路（給排水口）のシェル内部側開口に球面凸状の多孔壁を設けた構造が提案されている。特許文献１には、瞬時に大流量が吐出されポンプの昇圧が追いつかずにアキュムレータにゼロダウン状態（ガス圧＞液圧）が生じた場合に、袋状のブラダが多穴壁に沿って徐々に萎むので、ブラダの耐久性が向上することが記載されている。また、特許文献１には、液体流路に差し込まれて多孔壁をシェルに固定する差込み部が多穴壁に設けられているため、差込み部を液体流路に差込むだけの作業でよく、組立て易い構造であることが記載されている。
【０００５】
次に文献２には、圧力容器の内部に設けられた袋状のブラダ（又は膜状のダイアフラム）の、給排水口に対向する部位に、ブラダ（又はダイアフラム）の膨出を阻止する皿状の変形防止部材を設けた構造が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３１８２０１号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】実開平２−１３６８０１号公報（第５−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１又は２に記載されたアキュムレータによれば、ブラダ（ダイアフラム）が極端に萎むことあるいはブラダが給排水口（ノズル部）に吸い込まれるのを防止することは可能であるが、球面凸状の多穴壁（又は皿状部材）は圧力容器の内側（内部）から液体流路（ノズル部）に装着される構造であるために、実用上大きな問題を伴う。例えば特許文献１に記載された多穴壁を内蔵した構造であると、配管側から保守点検用工具が突出するなどの理由で、球面凸状の多穴壁がノズル部から抜け出した場合には、圧力容器を分解しない限り、多穴壁を再び給排水口にセットすることができない。また特許文献２の構造でも、皿状部材が変形した場合には、圧力容器を分解しない限り、皿状部材を交換することができないという難点がある。特に、特許文献１に記載の多穴壁は一種のストレーナの機能も果たすので、長期間の使用では、異物の目詰りが生ずるため、定期的な保守点検作業が必要であるが、この構造ではその作業を行うためには多大な工数を要する。
【０００８】
したがって本発明の目的は、上記の問題点を解消して、流体が流入又は流出するノズル部に装着され、ブラダと接触する部材を圧力容器の外周側から着脱することが可能でかつ保守点検が容易なアキュムレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のアキュムレータは、流体が通過しかつ外方に突出するノズル部を有する圧力容器と、前記圧力容器の内部をガスが封入される作動室と前記ノズル部に通ずる流体室とに仕切るダイアフラム又はブラダと、前記ダイアフラム又はブラダに臨む複数の連通穴を有しかつ前記ノズル部よりも外方に突出する長さを有するリテーナとこのリテーナを前記圧力容器の外側から支持する保持部材を含む継手部材とを有し、前記保持部材は、前記ノズル部に外装されかつ前記圧力容器に固定されるソケットと前記リテーナを位置決め固定するように前記ソケットに内装されるニップルを有することを特徴とするものである。なお、本発明は、ガス負荷式のアキュムレータで、プリーツブラダ形又はダイアフラム形を対象とするものである。但し以下の記載では、ダイアフラム形を例にとって説明する。
【００１１】
本発明において、前記リテーナは、前記連通穴を有するキャップ部と開口側に前記ニップルの端面に当接するフランジ部を有するカップ状部材とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流体室に連通する複数の連通穴を有しかつノズル部よりも外方に突出するリテーナを用い、このリテーナを前記圧力容器にその外側からセットする構成を有するので、圧力容器を分解せずにリテーナの取り外しと再装着を行うことが可能となる。
【００１３】
さらに、継手部材はノズル部に外装されかつ前記圧力容器に固定されるソケットと前記リテーナを受取り、位置決め固定するように前記ソケットに内装されるニップルを配設した構造を有することにより、ソケットをネジ込み式とするだけで、継手部材を速やかに分解かつ再組立することが可能となり、保守点検（リテーナの清掃や交換）が容易に行えるアキュムレータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わるアキュムレータの断面図、図２は図１のＡ部を拡大した図、図３はリテーナの平面図、図４は同半縦断面図である。図１に示すようにアキュムレータ１は、流体を流動可能とするために、鉄鋼材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼又は機械構造用圧延鋼材（ＳＳ材））で形成された内壁２ａ及び外壁２ｂを有する、２重シェル構造をもつ圧力容器２を備え、この圧力容器２は、ステー１１及びアングル１２により支持されて配管系（不図示）の近傍に設置されている。圧力容器２の内壁２ａには、その内部をガスが封入される作動室２１と流体室２２に仕切るダイアフラム３が固定されるとともに、内壁２ａと外壁２ｂとの間の空間を外気に対して連通又は遮断する圧力調整弁４を有する。圧力容器２は、継手部材５を介して配管系に接続されている。ダイアフラム３は、例えば、耐熱性及び耐候性がよいオレフィン系ゴム（ブチルゴムなど）で形成することができる。
【００１５】
継手部材５の詳細を図２〜４により説明する。圧力容器２を構成する内壁２ａの下部にはオネジ部２１２を有するノズル部２１１が設けられ、ノズル部２１１の長さＬ１は外壁２ｂから外方に突出し得る長さに設定されている。継手部材５は、ノズル部２１１に内装されるリテーナ６と、それをノズル部２１１の所定の位置に保持する保持部材７とを備え、保持部材７はノズル部２１１に固定されるソケット８とその内部に差込まれてリテーナ６を支持、固定するニップル９を有する。リテーナ６は、流体室２２に臨むキャップ部６１に複数の連通穴６２を有しかつ開口側にフランジ部６３を有するカップ状部材であり、ノズル部２１１の長さＬ１よりも大なる長さＬ２を有する。リテーナ６の長さＬ２は、リテーナ６がそのフランジ部６３がソケット８のインロー部８２の端面に突き当たるまで差込まれたときに、キャップ部６１の端面が内壁２ｂの内周面と一致するような寸法に設定されるが、アキュムレータの機能を阻害しない範囲（例えば数ｍｍ以下）の誤差は許容される。リテーナ６は、ノズル部２１１に円滑に差込まれるようにするために、フランジ部６３を除いた部分とノズル部２１１との間に隙間が形成されように設定されている。また連通穴６２は、キャップ部６１の略全面を埋め尽くすように形成された複数（図３では１７個）の貫通穴である（図３参照）。ソケット８は、その内周側に、ノズル部２１１にネジ込まれるメネジ部８１と、リテーナ６のフランジ部６２を受取るインロー部８２を有する。ニップル９は、一端側がインロー部８２に差込まれてフランジ部６２の端面に当接するとともに他端側にエルボ１０がネジ込まれるようにするためにオネジ部９１を有する。ソケット８の全長Ｌ３及びインロー部の長さＬ４は、インロー部８２にニップル９が途中まで差込まれて、リテーナ６が図２に示す状態にセットされるような寸法に設定される。継手部材５を構成する部材は、耐食性を確保するために、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼で形成することが好ましい。
【００１６】
上記の構造によれば、リテーナ６を含む継手部材５は次の手順で圧力容器２に装着される。まずノズル部２１１にソケット８をネジ込み、必要に応じて外壁２２に溶接することにより、ソケット８を圧力容器２に固定しておく。次いでリテーナ６を連通穴６２が流体室３２に臨むようにノズル部２１１に挿入し、フランジ部６３がインロー部８２の端面８２１に突き当たるまでニップル９をソケット８に差込み、その位置で例えば溶接などの手法によりニップル９をソケット８に固定する。そしてニップル９にエルボ１０をネジ込むことにより、アキュムレータ１が配管系に接続される。
【００１７】
図１に示すアキュムレータによれば次のようにして脈動防止動作が行われる。すなわち配管系の上流側に設置されたポンプ（図示を省略）を作動することにより、吸水工程と排水工程が繰替えされると、吸水工程では瞬間的に水が吐出されない脈動現象が発生する。ポンプの回転が速くて１工程当りの吐出量が多いほど脈動は増加する。このとき、高圧水の一部はノズル部２１１（図２参照）から圧力容器２の流体室２２に流入して、作動室２１に封入されたガスを圧縮（ガス圧の６０％程度）する。次いで配管系の水量が減少すると、作動室２１内のガスが膨張することにより、水がノズル部２１１から押出される。
【００１８】
アキュムレータの作動時においては、図４に一点鎖線で示すように厚さｔを有するダイアフラム３が膨張して高圧容器２のノズル部２１１（図４では省略）に押出されて、リテーナ６の連通穴６２に食い込む現象が生ずる。この場合でも、リテーナ６のキャップ部６１の略全面に複数の連通穴６２が設けられていると、ダイアフラム３が連通穴６２に食い込む厚さｔ１が低減され（ｔ１＜０．６ｔ）、過度の食い込み（例えばｔ１＞０．９ｔ）が防止されるので、ダイアフラム３が破損するといった不具合は防止される。リテーナ６の底部６１に設ける連通穴６２の直径とその数量は、ノズル部２１１の口径に応じて、圧力損失も考慮して設定することが好ましい。すなわち連通穴６２の直径が小さいと、ダイアフラム３の変形（連通穴６２に食い込む部分の厚さｔ１）が少なくなるが、圧力損失が増大し、特に大流量になるほど圧力損失は増大するので、これらが適切な範囲に収まるように、バランスさせればよい。例えば、厚さ３ｍｍのブチルゴム製ダイアフラムを使用し、流量３５Ｌ／ｍｉｎ（７０Ｌ／ｍｉｎ）にて流速が約１ｍ／ｍｉｎ（約２ｍ／ｍｉｎ）でノズル部２１１の口径が２５Ａの場合は、直径が５ｍｍの連通穴を７個設ける（連通穴の面積の合計は１．４×１０−４ｍ２）ことが好ましい。また流量６０Ｌ／ｍｉｎ（１２０Ｌ／ｍｉｎ）にて流速が約１ｍ／ｍｉｎ（約２ｍ／ｍｉｎ）でノズル部２１１の口径が３２Ａの場合は、直径が５ｍｍの連通穴を１９個設ける（連通穴の面積の合計は３．７×１０−４ｍ２）ことが好ましい。
【００１９】
上記のアキュムレータによれば、継手部材５は圧力容器２の外側に設けられているため、リテーナ６の連通穴６２が目詰りした場合でも、圧力容器２を分解せずに、ニップル９をソケット８から取り外すことにより、リテーナ６を取出し、清浄化後元の位置にセットすることが可能となる。また、アキュムレータは圧力容器（高圧容器）を備えているので、定期的（１回／年）な保守点検が義務付けられており、例えば、ファイバースコープの先端に設けた感圧センサ（不図示）をリテーナ６の連通穴６２から容器の内部（流体室）に挿入し、ファイバースコープの後端に接続した圧力計（いずれも不図示）の表示をモニターすることにより、作動室のガス圧をチェックすることが行われている。リテーナ６はフランジ部６３を有するので、この定期点検時に、リテーナ６が容器内に押出されるといった不具合は解消される。
【００２０】
本発明は上記の実施の形態に記載された構造に限定されず、例えば図５〜図７に示すような構造とすることができる。
【００２１】
図５は、本発明の他の実施の形態に係わるアキュムレータの断面図、図６は図５のＢ部を拡大した図であり、図１及び図２と同一機能部分は同一の参照符号で示し、その説明の一部を省略する。このアキュムレータ１は、流体を流動可能とするために、鉄鋼材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼又は機械構造用圧延鋼材（ＳＳ材））で形成された単一のシェル構造を有する圧力容器２を備え、その内部には、作動室２１と流体室２２に仕切るダイアフラム３が固定された構造を有する。圧力容器２は、継手部材５を介して配管系（不図示）に接続されている。継手部材５は、ノズル部２１１に内装されるリテーナ６と、それをノズル部２１１の所定の位置に保持する保持部材７とを備え、保持部材７はノズル部２１１にネジ込み固定されるソケット８とその内部（インロー部８２）に差込まれてリテーナ６を支持、固定するニップル９を有し、ニップル９は溶接によりソケット８に固定されている。この継手部材５によれば、リテーナ６とソケット８とニップル９とは一体化され、しかもソケット８はノズル部２１１にネジ込まれる構造なので、図１に示す継手構造よりも、短時間でリテーナ６の取外しと再取付けを行うことが可能となる。
【００２２】
図７は、本発明の他の実施の形態に係わるアキュムレータの要部を示す断面図であり、図１及び図２と同一機能部分は同一の参照符号で示し、その説明の一部を省略する。このアキュムレータ１は、流体を流動可能とするために、鉄鋼材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼又は機械構造用圧延鋼材（ＳＳ材））で形成された単一のシェル構造を有する圧力容器２を備え、その内部には、その内部を作動室２１と流体室２２に仕切るダイアフラム３が固定された構造を有する。圧力容器２を配管系（不図示）に接続するための継手部材５は、ノズル部２１１に内装されるリテーナ６と、それをノズル部２１１の所定の位置に保持する保持部材７とを備えている。保持部材７は、ノズル部２１１のオネジ部２１２にネジ込まれるメネジ部８１とリテーナ６のフランジ部６３を受取るインロー部８２を有するソケット８と、ソケット８のメネジ部８３にネジ込まれるオネジ部９２を有するニップル９を備えている。この継手部材５によれば、ソケット８は、ノズル部２１１にネジ込まれかつニップル９もソケット８にネジ込まれる構造なので、図６に示す構造よりも、さらに短時間でリテーナ６の取出しと再取付けを行うことが可能となる。
【００２３】
なお図６及び図７に示す継手構造を、図１に示す２重シェル構造をもつ圧力容器を備えたアキュムレータに適用できることはもちろんである。
【００２４】
上記の実施の形態では、圧力容器の内部にダイアフラムを設けた例について説明したが、ブラダを内蔵した圧力容器に上記の継手部材を装着してもよい。上記の継手部材は、ノズル部２１１とソケット８を一体化し、そこにリテーナを支持するニップルをネジ込む構造とすることができる。この他、圧力容器に開口（給排水口）を設け、そこにフランジを介してフランジ付円筒部材（ソケットに相当する部材）をボルト・ナットで締結してもよい。但し、この締結構造においては、所定の気密性を確保するために、フランジと円筒部材のフランジとの間にガスケット（ゴムなどの非金属材または銅などの金属材）を介在させることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係わるアキュムレータの断面図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】リテーナの平面図である。
【図４】リテーナの半縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係わるアキュムレータの断面図である。
【図６】図４のＢ部の拡大図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係わるアキュムレータの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：アキュムレータ、２：圧力容器、２ａ：内壁、２ｂ：外壁、２１：作動室、２２：流体室、２１１：ノズル部、２１２：オネジ部、３：ダイアフラム、４：圧力調整弁、５：継手部材、６：リテーナ、６１：キャップ部、６２：連通穴、６３：フランジ部、７：保持部材、８：ソケット、８１：メネジ部、８２：インロー部、８３：メネジ部、９：ニップル、９１、９２：オネジ部、１０：エルボ、１１：ステー、１２：アングル
【図１】
0004811646.tif 000002
【図２】
0004811646.tif 000003
【図３】
0004811646.tif 000004
【図４】
0004811646.tif 000005
【図５】
0004811646.tif 000006
【図６】
0004811646.tif 000007
【図７】
0004811646.tif 000008