(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路の途中に直列接続する流入側接続筒体と、流出側接続筒体とで筒状空間を形成し、上記流入側接続筒体と流出側接続筒体との各中心位置に、管路内の流路と連通する中心通孔を穿設した相互に対面する凹面座を形成し、上記両凹面座の中心通孔間に筒状のスリーブの両端部を配置するとともに、この両端部付近に膨出形成した凸面座を上記凹面座と隙間を残して対置させ、上記スリーブの外周側に弾性特性を有する保護膜筒体を配置するとともに、上記両隙間で保護膜筒体の両端に内径側に折り込み形成された鍔部を圧縮・挟持させ、上記スリーブの壁面にあけた小孔を介して、スリーブと保護膜筒体の内周側とで形成する圧力変動予備室とを連通させ、且つ上記筒状空間内の保護膜筒体の外周側に弾性緩衝体を配置したことを特徴とする配管直列型液撃防止器。
【請求項２】
管路の途中に直列接続する流入側接続筒体と、流出側接続筒体とで筒状空間を形成し、上記流入側接続筒体と流出側接続筒体との各中心位置に、管路内の流路と連通する中心通孔を穿設した相互に対面する凹球面座を形成し、上記両凹球面座の中心通孔間に筒状のスリーブの両端部を配置するとともに、この両端部付近に膨出形成した凸球面座を上記凹球面座と隙間を残して対置させ、上記スリーブの外周側に弾性特性を有する保護膜筒体を配置するとともに、上記両隙間で保護膜筒体の両端に内径側に折り込み形成された鍔部を圧縮・挟持させ、上記スリーブの壁面にあけた小孔を介して、スリーブと保護膜筒体の内周側とで形成する圧力変動予備室とを連通させ、且つ上記筒状空間内の保護膜筒体の外周側に弾性緩衝体を配置したことを特徴とする配管直列型液撃防止器。
【請求項３】
上記流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座の曲率半径を、保護膜筒体の両端に形成された鍔部の外側面の曲率半径よりも大きく設定したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の配管直列型液撃防止器。
【請求項４】
上記凹面座は、保護膜筒体側に突出した角形面としたものであることを特徴とする請求の範囲第１項の配管直列型液撃防止器。
【請求項５】
上記凹面座は、略直角面で形成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項の配管直列型液撃防止器。
【請求項６】
上記弾性緩衝体は、ゲルまたはゴムを基材としこれに有弾性の外殻を有する微小中空体を添加して形成されるシンタクティックフォームであることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のうちいずれか１項記載の配管直列型液撃防止器。
【請求項７】
上記弾性緩衝体は、初期硬度がアスカーＣ３０〜８５で、且つ見かけ比重が０．３０〜０．７０の発泡体であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のうちいずれか１項記載の配管直列型液撃防止器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、給水給湯システムや液体機器などの配管経路に直列配置される継手形態の液撃防止器に係り、弾性保護膜により弾性緩衝体の水密性を高め、効率的なエネルギー変換効率を長期間維持する高耐久性を発揮させたものに関する。
背景技術
従来から、給水給湯システムや液体機器の管路内で発生する液撃現象を効果的に低減させる液撃防止器が普及している。上記液撃防止器の形式には、水道配管等の管路途中から分岐して接続する分岐タイプと、配管システムに継手形態として直列配置される配管直付けタイプとがある。
特に、前者は特許第２９０８９９８号に見るように、オリフィスと保護膜と緩衝体とを対向させ、且つ緩衝体に、シリコーン樹脂に有弾性中空フィラーを混ぜたシンタクティクフォームを使用し、オリフィスと二段階的に配置したものが優れた圧力変動吸収作用を示し、ウォーターハンマー（水撃）防止器として市場に製品が出回りつつある。ところが、現状の分岐タイプは配管経路に対して垂直方向の突出物であり、外観や意匠性を損ねると同時に一定以上の取付空間と分岐部材の追加必要など、施工面でのデメリットも大きい。その為、給水給湯システムや流体機器のコンパクト化と原価低減の要請に応えることが難しいという問題点がある。
水撃への関心が高まり、上記分岐タイプの製品が普及するに伴い、コンパクトに取り付け得る液撃防止器として、配管システムに直列配置させる配管直付けタイプが、最近注目されるようになっている。この配管直付けタイプのアイデアとしては、第１７図に示すように、特開平３−１８６６９１号公報、特開平２−２５３０９９号公報や特開平６−１４７３９１号公報、実開平７−２８２９６号公報に見るものが既に提案されている。
上記特開平３−１８６６９１号公報中、第２図に記載された液撃防止器は、第１７図（Ａ）に示すように、立上管３の途中、好ましくはバルブ２に近い位置に接続される中継管８の内周面に緩衝材７を内張りした場合で、中継管８の両端の接続部９，１０間の内径を立上管３の内径より所定寸法大径に形成し、この内周面に緩衝材７が内張りされており、その内周面の全面が受圧面となっている。また、特開平２−２５３０９９号公報中、第１図に記載された液撃防止器についても、第１７図（Ｂ）に示すように、圧力緩衝体２とケーシング３と管継手４，５とからなる。上記圧力緩衝体２は、円筒部６とその周囲に形成した緩衝室７とからなる。円筒部６は、ゴム状弾性体からなり、圧力波緩衝流路が形成されている。
上記液撃防止器は、何れも管路の途中に内径を膨らませた緩衝室を設け、この緩衝室に円筒状の緩衝体を装着させ、緩衝体の中心に貫通した圧力伝播経路に、直接対象流体を流通させたものである。このため、圧力変動はオリフィス部を一箇所も通ることなく緩衝部に直接供給されることから、圧力変動に応じた容積が必要となるため、実使用上の容積では十分な圧力変動吸収作用が得られない。
そこで、第１７図（Ｃ）に示すように、特開平６−１４７３９１号公報中、図３に記載された液撃防止器は、配管ａの途中に継手管状に接続する筒状のケース３の内面側に、ゴム材等の弾性材からなるチューブ３０を内筒状に嵌装し、そのチューブ３０の外周面と上記筒状のケースの内周面との間に、スポンジ３１を装入しておいて、配管ａ内に圧力変動が発生したときに、チューブ３０がスポンジ３１を押し潰しながら拡張して、圧力変動（圧力波）を吸収するものである。この方式によると、弾性材からなるスポンジ３１は、チューブ３０により保護されるため、緩衝体の耐久性には期待できるが、圧力変動は小孔を通ることなく、チューブ３０を介して緩衝部に直接供給されることから、圧力変動に応じた容積が必要となるため、実使用上の容積では圧力変動吸収作用が一部的なものとなり、圧力変動吸収作用が不完全であるという問題点が解消されていない。
また、第１７図（Ｄ）に示すように、実開平７−２８２９６号公報中、図４（ｃ）に記載されたものは、管壁５２ａに、孔５３を設けている。このため、圧力変動がオリフィス部を通り、圧縮性気体にて構成された緩衝部に作用するため十分な圧力変動吸収作用が得られるが、圧縮性気体にて構成された緩衝部に充填されている圧縮性気体が経時的に流出するため、耐久性に不安がある。
即ち、配管直付けタイプの液撃防止器においても、流路に繋がる小孔と、この小孔と空間を介して外周に対面する保護膜筒体と、保護膜筒体の外周に配置した緩衝体とからなるものが理想的と思われるが、このような構成を採ろうとしたときに、緩衝体の圧力エネルギー変換効率を長期間維持する上で、如何にしてこの構成を安価に且つ簡素に採れるかが最大の課題となっている。
発明の開示
本発明は上記課題を達成せんとしてなされたものであり、流路に繋がる小孔と、小孔に空間を介して対面する保護膜筒体と、保護膜筒体の外周に配置した弾性緩衝体とからなり、弾性緩衝体の圧力エネルギー変換効率を長期間維持するために保護膜筒体により水密性を高めて、圧力変動吸収作用もしくは圧力エネルギー変換効率を向上させた配管直列型液撃防止器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するべく、本発明の請求の範囲第１項に記載した配管直列型液撃防止器は、管路の途中に直列接続する流入側接続筒体と、流出側接続筒体とで筒状空間を形成し、上記流入側接続筒体と流出側接続筒体との各中心位置に、管路内の流路と連通する中心通孔を穿設した相互に対面する凹面座を形成し、上記両凹面座の中心通孔間に筒状のスリーブの両端部を配置するとともに、この両端部付近に膨出形成した凸面座を上記凹面座と隙間を残して対置させ、上記スリーブの外周側に弾性特性を有する保護膜筒体を配置するとともに、上記両隙間で保護膜筒体の両端に内径側に折り込み形成された鍔部を圧縮・挟持させ、上記スリーブの壁面の小孔を介して、スリーブと保護膜筒体の内周側とで形成する圧力変動予備室とを連通させ、且つ上記筒状空間内の保護膜筒体の外周側に弾性緩衝体を配置したことを特徴とするものである。
また、本発明の請求の範囲第２項に記載した配管直列型液撃防止器は、管路の途中に直列接続する流入側接続筒体と、流出側接続筒体とで筒状空間を形成し、上記流入側接続筒体と流出側接続筒体との各中心位置に、管路内の流路と連通する中心通孔を穿設した相互に対面する凹球面座を形成し、上記両凹球面座の中心通孔間に筒状のスリーブの両端部を配置するとともに、この両端部付近に膨出形成した凸球面座を上記凹球面座と隙間を残して対置させ、上記スリーブの外周側に弾性特性を有する保護膜筒体を配置するとともに、上記両隙間で保護膜筒体の両端に内径側に折り込み形成された鍔部を圧縮・挟持させ、上記スリーブの壁面の小孔を介して、スリーブと保護膜筒体の内周側とで形成する圧力変動予備室とを連通させ、且つ上記筒状空間内の保護膜筒体の外周側に弾性緩衝体を配置したことを特徴とするものである。
また、本発明の請求の範囲第３項に記載した配管直列型液撃防止器は、請求の範囲第２項記載の配管直列型液撃防止器において、上記流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座の曲率半径を、保護膜筒体の両端に形成された鍔部の外側面の曲率半径よりも大きく設定したことを特徴とするものである。
また、本発明の請求の範囲第４項に記載した配管直列型液撃防止器は、請求の範囲第１項記載の配管直列型液撃防止器において、上記両凹面座は、保護膜筒体側に突出した角形面としたものであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求の範囲第５項に記載した配管直列型液撃防止器は、請求の範囲第１項記載の配管直列型液撃防止器において、上記両凹面座は、略直角面で形成されたものであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求の範囲第６項に記載した配管直列型液撃防止器は、請求の範囲第１項〜第５項のうちいずれか１項記載の配管直列型液撃防止器において、上記弾性緩衝体は、ゲルまたはゴムを基材としこれに有弾性の外殻を有する微小中空体を添加して形成されるシンタクティックフォームであることを特徴とするものである。
また、本発明の請求の範囲第７項に記載した配管直列型液撃防止器は、請求の範囲第１項〜第５項のうちいずれか１項記載の配管直列型液撃防止器において、上記弾性緩衝体は、初期硬度がアスカーＣ３０〜８５で、且つ見かけ比重が０．３０〜０．７０の発泡体であることを特徴とするものである。
本発明の請求の範囲第１項に記載した配管直列型液撃防止器では、配管システムの途中に流入側接続筒体と流出側接続筒体とが直列接続されており、この各中心位置には配管経路と連通する中心通孔が穿設されているから、流体が流入する。そして、相互に対面する凹面座の中心通孔間にスリーブが配置されているとともに、この両端部付近に膨出形成した凸面座と流入側接続筒体と流出側接続筒体側の凹面座により、保護膜筒体の両端を内径側へ形成した鍔部に対して、凹面座を凸面座に接近して鍔部を圧縮・挟持する。これにより、弾性緩衝体への水密性が保持され、中心通孔に流入した流体は、保護膜筒体の外側へ漏水することなく、スリーブへと移動する。弾性緩衝体のエネルギー変換効率は、弾性緩衝体の変位量と内部摩擦効果に比例することは公知の事実であると同時に、流体経路内に弾性緩衝体を配置した場合、一定時間経過後は弾性緩衝体の全周方向に流体が回り込み、弾性緩衝体は見かけ上流体内に配置されたことと同様になる。この場合、流体は均一な圧力伝播特性を有することから、全方向より圧力エネルギーが供給されるエネルギー分散作用が生じ、効率的エネルギー変換作用に必要な変位量と内部摩擦効果を十分に得ることができない。そのため圧力エネルギーを一方向に集中させ、エネルギー分散させない方式が少容積の弾性緩衝体にて効率的エネルギー変換を実施することが明確であることから、流体経路に対し保護膜筒体を設置し弾性緩衝体の水密性を確保し、長期間の圧力エネルギー変換効率維持を図る。
すなわち、上記スリーブの流路孔と保護膜筒体内の圧力変動予備室とは、スリーブの壁面に明けた小孔で連通されているから、圧力変動が発生すると、圧力エネルギーが小孔を通過し、この小孔でまず一部減圧されて保護膜筒体内の圧力変動予備室に至る。ここで圧力エネルギーは小孔により減圧後、保護膜筒体を介し弾性緩衝体に伝播される。保護膜筒体は抵抗を生じながら伸び、弾性緩衝体は抵抗を生じながら圧縮変形し同時に発生の内部摩擦効果による複合的エネルギー変換を行う。
また、請求の範囲第２項に記載した配管直列型液撃防止器では、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹面座とスリーブの両端部付近に膨出形成した凸面座を球面で形成したものである。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された曲面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。
また、請求の範囲第３項に記載した配管直列型液撃防止器では、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座の曲率半径を、保護膜筒体の両端に形成された鍔部の外側面の曲率半径よりも大きく設定している。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された曲面の一部と密着するように接触し、水密性を保持することができる。また、圧力変動による弾性緩衝体の圧縮変位量と反発弾性に追従した外径方向への膨張と内径方向への縮小を繰り返す保護膜筒体は、その鍔部の外側が流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座と擦れ合って摩耗することが少なくなり、弾性緩衝体への水密性と耐久性が長期間にわたり保証・維持される。
また、請求の範囲第４項に記載した配管直列型液撃防止器では、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹面座を、保護膜筒体側に突出した角形面で形成したものである。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された角形面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。特に、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮する際、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面に圧縮しろが形成されるので水密性を更に高めることができる。
また、請求の範囲第５項に記載した配管直列型液撃防止器では、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹面座を、略直角面で形成したものである。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された略直角面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。
また、請求の範囲第６項に記載した配管直列型液撃防止器では、上記弾性緩衝体を、ゲルまたはゴムを基材としこれに有弾性の外殻を有する微小中空体を添加して形成されるシンタクティックフォームで形成し、これを弾性特性を有する保護膜筒体で保護しているので、優れた圧力変動吸収作用を発揮するとともに、圧力エネルギー変換効率を長期間維持するものとなる。
また、請求の範囲第７項に記載した配管直列型液撃防止器では、上記弾性緩衝体を初期硬度がアスカーＣ３０〜８５で、且つ見かけ比重が０．３０〜０．７０の発泡体で形成し、これを弾性特性を有する保護膜筒体で保護しているので、優れた圧力変動吸収作用を発揮するとともに、圧力エネルギー変換効率を長期間維持するものとなる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
第１実施形態
第１図から第６図までは、本発明の第１実施形態の配管直列型液撃防止器１００を示している。第７図〜第１１図は、水機器への取付例の説明図を示している。第１表は、上記実施形態の試験結果を示している。
本発明に係る配管直列型液撃防止器１００は、第１図に示すように、配管システムの管路Ｐにおける途中に、流入側接続筒体１と，流出側接続筒体３とがその接続ネジ部１Ａ，３Ａで直列接続するとともに、外周部１Ｂと胴部３Ｂとを螺合・接続して、内部に筒状空間Ｓを形成している。
先ず、上記配管直列型液撃防止器１００を構成する各部品について、第２図と第４図により説明する。上記流入側接続筒体１は、管路Ｐと接続する接続ネジ部１Ａと、この中心位置に管路Ｐ内の流路Ｒと連通する中心通孔１Ｃが穿設され、内面側に凹球面座１Ｄを形成している。そして、大径とした外周部１Ｂの先端における内面には、雌ねじ１Ｅが形成されている。上記流入側接続筒体１と対向して螺合する流出側接続筒体３は、管路Ｐと接続する接続ネジ部３Ａと、この中心位置に管路内の流路Ｒと連通する中心通孔３Ｃが穿設されて、内面側に凹球面座３Ｄを形成している。
そして、大径とした胴部３Ｂの先端外面に、雄ねじ３Ｅが形成されている。上記流入側接続筒体１と流出側接続筒体３とは、ステンレス材も含めた配管システムに適合する金属や高張力を発揮する樹脂材等で作られている。また、上記各凹球面座１Ｄ，３Ｄの曲率半径は、最適な曲率半径に設定されており、保護膜の成形の容易性や耐摩擦性を加味し、例えば、５ｍｍになっている。
スリーブ５は、内部に流路孔５Ｆを形成した筒状をなし、その両側に上記中心通孔１Ｃ，３Ｃに嵌入する先端部５Ａ，５Ｂを形成し、この両端部付近に凸球面座５Ｃ，５Ｄを膨出形成し、中腹付近に２箇所の小孔５Ｅを形成する。上記凸球面座５Ｃ，５Ｄの曲率半径は、例えば、３ｍｍに小さく設計されている。スリーブ５の材質は、ステンレス材も含めた配管システムに適合する金属や高張力を発揮する樹脂材等で作られている。
保護膜筒体７は、弾性特性を有し、伸縮性を有する筒状体であり、上記スリーブ５を外側から包囲するように取り付けられている。この保護膜筒体７の両端には、内径側に折り込み形成された鍔部７Ａ，７Ｂを形成している。因みに、保護膜筒体の外径は２０ｍｍ、その全長は２８ｍｍ、鍔部７Ａ，７Ｂの内径は８ｍｍ、鍔部の外側面の曲率半径は３．５ｍｍとしている。また、保護膜筒体の内径は１４ｍｍとなっている。そして、保護膜筒体７の材質は、例えば、耐磨耗性や安全衛生性に優れている高強度ミラブルシリコーンゴムが好適に使用できるが、対象流体の性質や弾性緩衝体の特性に応じＥＰＤＭなどの合成ゴムなども使用できる。
弾性緩衝体８は上記保護膜筒体７の外周面に配置され、圧力変動エネルギーを吸収するように筒状に形成されている。上記弾性緩衝体８の材質としては、従来から知られているゲル又はゴムを基材としこれに有弾性の外殻を有する微小中空体を添加して形成されるシンタクティックフォームが使用される。このものは、シンセティックフォームともいわれるものであって、好適には、シリコーン製シンタクティックフォームが用いられる。この場合、シリコーンゲル又はシリコーンゴムは、ＪＩＳＫ２２０７（５０ｇ荷重）による針入度２００〜ＪＩＳＫ６３０１によるゴム硬度が５０程度の範囲にあるものが適用でき、又、微小中空体は直径数十μｍ〜千μｍの中空球体であって、これが重量比で１〜６％程度添加されているものである。
好適なシリコーンゴムとしては、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）社のＣＸ５２−２８２がある。これはアスカーＣ硬度５０〜５５である。ちなみに、アスカーＣ硬度は、上記ＪＩＳＫ６３０１によるゴム硬度より柔らかいゴムや発泡エラストマー、スポンジ等を測定するに適するものとして規定されるＳＲＩＳ０１０１（日本ゴム協会規格）やＪＩＳＳ６０５０により測定されたものである。また、シリコーンゲルとしては、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）社のＣＹ５２−２７６等がある。勿論、これらシリコーンゲル又はシリコーンゴムでなくとも、上記硬さを備え、温度特性に優れ、溶出の点でも心配がなく、変質せず、耐久性がある等の基本的な諸物性を満たすものであれば適用できるものである。
また、添加される微小中空体は、自己弾性変形し得る有弾性の合成樹脂を材料とした殻を有している直径数十μｍ〜千μｍの中空球体であり、好適なものとして、日本フィライト（株）社のエクスパンセル（登録商標），松本油脂製薬（株）社のマツモトマイクロスフェアー等が例示できる。本実施形態においてはマツモトマイクロスフェアー８０ＥＤシリーズ（直径３０〜２００μｍ）を使用している。
また、もう一つの弾性緩衝体８として、初期硬度がアスカーＣ３０〜８５で、且つ見かけ比重が０．３０〜０．７０の発泡体も好適に使用される。上記発泡体としては、各種の高分子で形成した発泡体が適用できるが、具体例としてポリウレタン発泡体が使用される。このものは、ポリウレタンフォームの一種であって無数の微小独立発泡を有する弾性緩衝体であり、種別としては半硬質に属するものであり、そのなかでも高硬度型である。その製造方法は、グリコール成分とジイソシアネート成分が水により反応し橋架け結合によって網状化する際に発生するガスを利用して発泡させて製造されるものであるが、鉄道用弾性マクラギを初めとする、屋外に直に晒され、高荷重の拘束下に長期間使用され、振動吸収性、耐久性に優れた鉄道用防振材として実績のあるものを使用する。その具体的な製造方法は、弾性マクラギ用の低発泡ウレタンエラストマーとして、特公昭５８−５０５９０号公報、特公昭６１−６０２０２号公報、特公平４−２２１７０号公報、特公平４−５８４９４号公報、特公平８−１８３９１号公報、特許第２５２１８３７号公報、特許第２９７３８４７号公報等に詳細に記載されている。
上記発泡体としては、初期硬度がアスカーＣ３０〜８５で、且つ見かけ比重が０．３０〜０，７０のものが好適に使用されるが、さらに、日清紡績株式会社製の商品名である高硬度型ダンプロンＥＳ２０２比重０．３〜０．４が最も好適に使用される。これは、弾性特性による一定変位量の確保と内部摩擦（粘弾性特性）による圧力エネルギー変換媒体として優れた機能を発揮でき、高硬度に設定でき、圧縮永久歪、繰返し圧縮によるへたりが少ない等、機械的強度と耐久性に優れ、しかも、高温、高加圧下の液撃防止器としての想定環境下の最も過酷な使用条件においても、圧力変動に対する優れたエネルギー吸収・減圧機能を長期間にわたり維持することができ、形状変更の自由度が高く、省スペース化に対応できる。この高硬度型ダンプロンＥＳ２０２比重０．３〜０．４が、エネルギー変換効率を発揮することは、試験結果（後記する）から確認されている。
また、弾性緩衝体８の他の具体例としては、株式会社イノアックコーポレーション製の商品名であるセルダンパ軟硬度型ＢＦ−３００、硬硬度型ＢＦ−５００が好適に使用できる。このものは、連続気泡（オーブンセル）構造を持つ発泡ウレタンエラストマーであり、優れたダンピング効果により振動を低減する機能を有し、圧力エネルギー変換媒体として上記のダンプロンシリーズと同等以上の優れた性能を発揮できるとともに、独立気泡体であるダンプロンシリーズに比べ、ひずみが小さいことを特長とするため、へたり量が少なく、形状の自由度が大きく、さらに、耐熱、耐寒性に優れ温度依存性が小さく、二次加工も含めた生産効率か高いことから、原価を低減できる等の利点を有する。
次に、第３図と第５図を参照して、上記配管直列型液撃防止器１００の組み付け構成を説明する。上記配管直列型液撃防止器１００は、流入側接続筒体１と流出側接続筒体３とが、その外周部１Ｂの雌ねじ１Ｅと胴部３Ｂの雄ねじ３Ｅとを螺合して一体化し、筒状空間Ｓを形成している。上記流入側接続筒体１の接続ネジ部１Ａと、流出側接続筒体３の接続ネジ部３Ａには、管路Ｐの途中が直列接続される。これにより、流入側接続筒体１及び流出側接続筒体３の中心通孔１Ｃ，３Ｃは、管路内の流路と繋がっている。また、中心通孔１Ｃ，３Ｃの周りには相互に対面するように凹球面座１Ｄ，３Ｄが形成されている。
上記両凹球面座１Ｄ，３Ｄは、この中心通孔１Ｃ，３Ｃ間にスリーブ５の両端部５Ａ，５Ｂが挿入・配置され、この両端部付近に膨出形成した凸球面座５Ｃ，５Ｄと、数ｍｍの隙間Ｇを残して対置している。上記スリーブ５の外周側には、弾性特性を有する保護膜筒体７を被せて配置し、両部材間に筒状空間の圧力変動予備室Ｅ１を形成する。上記保護膜筒体７は、上記両隙間Ｇに保護膜筒体の両端に形成した鍔部７Ａ，７Ｂを挟入させ、上記凹球面座１Ｄ，３Ｄを凸球面座５Ｃ，５Ｄに接近して鍔部を約０．５ｍｍ程度は圧縮して挟持する。上記鍔部７Ａ，７Ｂの圧縮調節は、上記流入側接続筒体１の雌ねじ１Ｅと流出側液撃吸収体３の雄ねじ３Ｅとの螺合度合いを微調節して行われるが、これは尤も最適位置にて回り止め固定される。この調節により、第５図に示すように、保護膜筒体と各上記凹球面座１Ｄ，３Ｄ及び凸球面座５Ｃ，５Ｄとの圧接面に適度な水密性が維持され、圧力変動により保護膜筒体の膨張・収縮を許容している。
上記凹球面座１Ｄ，３Ｄの曲率半径と保護膜筒体における鍔部７Ａ，７Ｂの外側面の曲率半径、凸球面座５Ｃ，５Ｄの曲率半径との関係は、それぞれが同じ曲率半径とすることもできるが、好ましくは、第６図に一例として示すように、上記凹球面座１Ｄ，３Ｄの曲率半径５ｍｍ、保護膜筒体における鍔部７Ａ，７Ｂの外側面の曲率半径３．５ｍｍ、凸球面座５Ｃ，５Ｄの曲率半径３ｍｍとし、凹球面座１Ｄ，３Ｄの曲率半径＞保護膜筒体における鍔部７Ａ，７Ｂの外側面の曲率半径＞凸球面座５Ｃ，５Ｄの曲率半径の関係とする。これにより、保護膜筒体における鍔部７Ａ，７Ｂの外側面と上記凹球面座１Ｄ，３Ｄとに、空隙Ｇ１が変形許容領域をもって形成されるので、圧力変動による緩衝体の圧縮特性に追従し保護膜筒体が膨張・収縮しても鍔部７Ａ，７Ｂが上記曲率半径の大きな凹球面座１Ｄ，３Ｄと擦れ合うことが少なくなり、保護膜筒体端部（挟持部）の耐久性が長期間にわたって維持できる。また、上記凹球面座１Ｄ，３Ｄには、凹陥環部「ａ」が凹設されており、上記鍔部７Ａ，７Ｂとの押圧力で水密性を一層確実にしている。
更に、上記スリーブ５の流路孔５Ｆは、保護膜筒体７内の筒状空間と、スリーブの壁面に明けた小孔５Ｅにより連通され、且つ筒状空間Ｓの保護膜筒体の外周側に弾性緩衝体８が配置されている。スリーブの壁面に明けた小孔５Ｅは、オリフィスの減圧効果と圧力波の周波数変換機能を備え、圧力変動を一部減圧させる作用を発揮する。尚、スリーブの壁面に明けた小孔５Ｅは、対象流体、用途、流量範囲、配管材質などによって、個数、位置、直径が調整されるものであり、一例として対向して２箇所としたが、その数と配置などは任意である。
上記配管直列型液撃防止器１００は、水道管等の管路Ｐにおける途中に接続され、且つその管路内は流体の流路を兼ねる継手形態であり、その外形寸法もコンパクトな構成になっている。尚、本実施形態においては、第３図に示すように、配管経路の内径に対して、スリーブ５の流路孔５Ｆの内径が小さくなるように形成している。このため、圧力変動がスリーブ５の流路孔５Ｆに入る段階でも、小孔５Ｅによる減圧効果と圧力波の周波数変換機能と同様に流路孔５Ｆがオリフィス的な作用をして、圧力変動を一部減圧させることができる。
その取付け事例を、第７図〜第１１図で説明する。第７図は、全自動洗濯機２００の給水口２０に接続する蛇口２３からのホース２５の接続金具２７に、上記配管直列型液撃防止器１００を装着した外観を示している。第８図は、部屋の壁面３０における内部に配置した配管３２と蛇口３５を接続するための必須接続部品と置き換えるように配管直列型液撃防止器１００を装着した外観を示している。第９図は、混合水栓４０に接続される２本の配管４２，４５と逆止弁機能を有する給水配管とを接続するための必須接続部品と置き換えるようにして各々配管直列型液撃防止器１００を装着した外観を示している。第１０図は、配管の屈曲部に使用される水栓エルボ５５内に配管直列型液撃防止器１００を装着した断面を示している。第１１図は、洗濯機の給水用に使用される水栓コンセント５７において、壁埋め込み側の接続部５９内に配管直列型液撃防止器１００を装着した断面を示している。
上記取付け事例で見るように、配管直列型液撃防止器１００は、必須部品への付加型であるため、機器選定時または、施工時に液撃対策が終了すること、既存空間の有効利用が可能であること、対象機器内の構造などは一切不変である為、既存／新型いずれにも対応可能であること、液撃防止に影響を与える取付位置が固定になる為、必要性能の絞込みが容易となる小型化に連結することなどの特長を有する。
本発明の第１実施形態となる配管直列型水撃防止器１００は、上記のように構成されており、以下のように作用する。先ず、配管の途中に流入側接続筒体１と流出側接続筒体３とが直列接続されており、この各中心位置には配管の流路Ｒと連通する中心通孔１Ｃ，３Ｃが穿設されているから、流体が流入する。そして、相互に対面する凹球面座１Ｄ，３Ｄの中心通孔１Ｃ，３Ｃ間にスリーブ５の両端部が配置されている。この両端部付近に膨出形成した凸球面座５Ｃ，５Ｄと上記凹球面座１Ｄ，３Ｄにより、保護膜筒体７の両端に内径側へ折り込み形成した鍔部７Ａ，７Ｂに対して、弾性緩衝体８への水密性を保持すべく凹球面座を凸球面座に接近して鍔部を圧縮・挟持している。
これにより、中心通孔１Ｃ，３Ｃに流入した流体は、凹球面座１Ｄ，３Ｄと保護膜筒体７の外側との間隙を通って弾性緩衝体８へ漏水することがなく、スリーブ５内へと全て移動する。そして、上記スリーブ５の流路孔５Ｆと保護膜筒体７内とは、スリーブ５の壁面に明けた小孔５Ｅで連通されているから、圧力変動が発生すると、圧力エネルギーが小孔５Ｅを通過し、この小孔５Ｅでまず減圧されて保護膜筒体７内の圧力変動予備室Ｅ１に至る。圧力エネルギーは小孔５Ｅにより減圧後、保護膜筒体７を介し弾性緩衝体８に伝播される。保護膜筒体７は抵抗を生じながら伸び、弾性緩衝体８は抵抗を生じながら圧縮変形し同時に発生の内部摩擦効果による複合的エネルギー変換を行う。
上記のように、水道管路等の途中に直列接続する配管直列型液撃防止器１００は、保護膜筒体７を介在して弾性緩衝体８への水密性を高め、弾性緩衝体８側に流体が回り込み、弾性緩衝体８の全方向より圧力エネルギーが供給されたり、弾性緩衝体８内部に流体が侵入し、エネルギー変換が維持できなくなることを防ぎ、耐久性を確保している。また、スリーブ５を設け、この小孔５Ｅによる圧力エネルギーの減圧効果と圧力波の周波数変換機能を備え、圧力変動を一部減圧させる作用を付加されるから、小型で配管直列型の液撃防止器であっても全体の圧力エネルギー変換効率が向上する。
更に、第５図と第６図に示すように、流入側接続筒体１及び流出側接続筒体３に形成された凹球面座１Ｄ，３Ｄの曲率半径を５ｍｍとし、保護膜筒体７の両端に形成された鍔部７Ａ，７Ｂの外側面の曲率半径３．５ｍｍよりも大きく設定している。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体７を圧縮することにより、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された曲面の一部と密着するように接触し、水密性を保持することができる。そして、これにより、圧力変動による弾性緩衝体８の圧縮変位量と反発弾性に追従した外径方向への膨張と内径方向への縮小を繰り返す保護膜筒体７は、その鍔部の外側が流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座１Ｄ，３Ｄと擦れ合って摩耗することが少なくなり、弾性緩衝体８への水密性と耐久性が長期間にわたり保証・維持される。
続いて、上記配管直列型液撃防止器１００における性能試験の結果を、第１表により説明する。第１表は、評価試料の概略と評価判定を示し、従来型の配管直列型液撃防止器と本発明となる弾性緩衝体を備えた配管直列型液撃防止器１００の性能比較を示している。従来型の配管直列型液撃防止器は、（株）タブチ「Ｍｅｓｏｎ」ピストン封入気体圧縮型であり、その構成は特許第２８２７１６０号公報に記載されたものと同様である。すなわち、圧力エネルギーに比例する流量を制限する構造を採用し、有底筒形の圧力容器およびこの圧力容器に摺動自在に嵌挿されたピストンを有し、その内空部に所定圧力の気体を封入してなる水撃防止器と、当該水撃防止器の収容部を有し、当該収容部に一対の接続口を設けてなるハウジングとから構成され、上記水撃防止器は上記ピストンの摺動方向が上記接続口間流路と直交するように上記収容部に内蔵するとともに、さらにハウジングの上記各接続口の奥面にはそれぞれ同径のオリフィスを設けたものである。
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本発明となる配管直列型液撃防止器１００は、弾性緩衝体を、住宅設備給水給湯システムの実使用上最適形状である厚さ：Ｌ＝２０ｍｍ、直径：φ４４ｍｍ、スリーブ５の小孔径４．５ｍｍ×２個に設定する。また、材質は、一つが、ゲル又はゴムを基材としこれに有弾性の外殻を有する微小中空体を添加して形成されるシンタクティックフォームであり、もう一つは、一例としてポリウレタン独立発泡体（ダンプロンＥＳ２０２比重０．３〜０．４）であり、さらにもう一つは、一例として、ポリウレタン連続発泡体（セルダンパＢＦ５００）である。
その内容は、（株）タブチ「Ｍｅｓｏｎ」ピストン封入気体圧縮型液撃防止器においては、実測流量１２（Ｌ／Ｍｉｎ）、最大液撃圧抑制率６４．７％である。本発明の配管直列型液撃防止器においては、弾性緩衝体がシンタクティックフォーム製の場合は、実測流量１４（Ｌ／Ｍｉｎ）、最大液撃圧抑制率６４．４％である。また、弾性緩衝体がポリウレタン独立発泡体製の場合は、実測流量１４（Ｌ／Ｍｉｎ）、最大液撃圧抑制率６４．８％であり、弾性緩衝体がポリウレタン連続発泡体製の場合は、実測流量１４（Ｌ／Ｍｉｎ）、最大液撃圧抑制率６４．５％である。上記評価判定から、本発明の配管直列型液撃防止器１００は、最大液撃圧抑制率において、従来の分岐型液撃防止器と同等の性能を有し、実測流量では、流量低減を抑制し、実使用上問題なき流量特性を確保できていることが確認された。
第１６図は、従来型の配管直列型液撃防止器（（株）タブチ「Ｍｅｓｏｎ」）と本発明の配管直列型液撃防止器（弾性緩衝体：ポリウレタン発泡体、ダンプロンＥＳ２０２  比重０．３〜０．４）について耐久性能比較を示している。上記グラフから、本発明の配管直列型液撃防止器（弾性緩衝体：ポリウレタン発泡体、ダンプロンＥＳ２０２  比重０．３〜０．４）は連続液撃供給回数１０万回まで最大液撃圧抑制率６４％以上の優れた性能を維持できることがわかる。一方、従来型の配管直列型液撃防止器（（株）タブチ「Ｍｅｓｏｎ」）については、圧縮性ガスの経時的流出から、連続液撃供給回数１０万回では最大液撃圧抑制率の低下が見られる。またそのとき、連続液撃供給回数１０万回後に本発明の配管直列型液撃防止器を確認したが、筐体よりの水漏れは見られず、長期にわたる水密性の保持にも問題はなかった。
第２実施形態
本発明の配管直列型液撃防止器１００は、上記実施形態に限定されるものではない。第１２図に示す第２実施形態のものは、流入側接続筒体１及び流出側接続筒体３に形成された凹面座１Ｄ，３Ｄを、保護膜筒体７側に突出した角形面で形成したものである。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体７を圧縮することにより、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに形成された外側面が、流入側接続筒体１及び流出側接続筒体３に形成された角形面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。特に、組立時に流れ方向に保護膜筒体７を圧縮する際、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに形成された外側面に圧縮しろ６１が形成されるので水密性を更に高めることができる。
第３実施形態
また、第１３図に示す第３実施形態のものは、流入側接続筒体１及び流出側接続筒体３に形成された凹面座１Ｄ，３Ｄに流れ方向に連続して凹溝部７１を形成し、一方、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに凸部７３を形成したものである。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体７を圧縮することにより、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに形成された外側面が、流入側接続筒体１及び流出側接続筒体３に形成された凹面座１Ｄ，３Ｄと密着するとともに、凹溝部７１に凸部７３が密着し、水密性を更に高めることができる。
第４実施形態
また、第１４図に示す第４実施形態のものは、洗濯機ホース用継手内に配管直列型液撃防止器１００を組み込んだものである。流入側接続筒体１側に形成された凹面座１Ｄは、流入側接続筒体１の凹部８１と、流入側接続筒体１に回転可能に組み付けたホース接続パイプ８３の凹部８５とにより形成されている。ホース接続パイプ８３は３６０度回転可能に形成されている。また、流出側接続筒体３の凹面座３Ｄは球面で形成されており、パッキン８７を介して洗濯機側ホース取付口に接続されるようになっている。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体７を圧縮することにより、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに形成された外側面が、流入側接続筒体１の凹部８１と、流入側接続筒体１に回転可能に組み付けたホース接続パイプ８３の凹部８５と密着することで、水密性を高めることができ、しかも、ホース接続パイプ８３は３６０度の任意方向で取付け可能となる。
第５実施形態
また、第１５図に示す第５実施形態のものは、水栓流末内に配管直列型液撃防止器１００を組み込んだものである。流出側接続筒体３側に形成された凹面座３Ｄは、流入側接続筒体３の凹部９１と、流出側接続筒体３内に配置した逆止弁９３を押さえるパッキン９５の表面９７とで略直角面で形成されている。また、流入側接続筒体１の凹面座１Ｄは球面で形成されている。そして、組立時に流れ方向に保護膜筒体７を圧縮することにより、保護膜筒体７の両脇の鍔部７Ａ，７Ｂに形成された外側面が、流入側接続筒体３の凹部９１とパッキン９５の表面９７で構成される略直角面と密着することで、水密性を高めることができる。
尚、本発明の配管直列型液撃防止器１００は、上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更しても良い。例えば、上記弾性緩衝体８は、筒状をなしたものを採用し、全円周方向における外径方向の液撃吸収作用が得られるようにしている。しかし、円周方向の２箇所とか３箇所等小孔の位置に対応して間欠的に配置したものであっても良い。また、スリーブ５の凸面座５Ｃ，５Ｄについても、球面状とするほか、角形面としたり、略直角面とするなど適宜に変更しても良い。更に、その他の部品構成や組合わせ構成についても、適宜な設計変更や材質変更等が行える。また、上記配管直列型液撃防止器１００は、水道以外の流体にも使用できる。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、請求の範囲第１項の配管直列型液撃防止器によれば、流路に繋がるスリーブの小孔と、この小孔に空間を介して外周側に対面する保護膜筒体、保護膜筒体の外周に配置した弾性緩衝体とからなるから、圧力変動が発生すると、小孔で減圧された圧力エネルギーは小孔を通過して保護膜筒体内の圧力変動予備室に至り、ここで圧力エネルギーは小孔により減圧後、保護膜筒体を介し弾性緩衝体に伝播される。保護膜筒体は抵抗を生じながら伸び、弾性緩衝体は抵抗を生じながら圧縮変形し同時に発生の内部摩擦効果による複合的エネルギー変換を行わせ、小型・コンパクトな配管直列型液撃防止器であっても、優れた圧力変動吸収作用が発揮される。
更に、配管直列型液撃防止器は、保護膜筒体の両端に設けた鍔部が流入側接続筒体の凹面座と、流出側接続筒体の凹面座で圧縮・保持されているから、保護膜筒体を介在して弾性緩衝体への水密性を高め、弾性緩衝体側に流体が回り込み、弾性緩衝体の全方向より圧力エネルギーが供給されたり、弾性緩衝体内部に流体が侵入し、エネルギー変換が維持できなくなることを防ぎ、耐久性を確保している。また、スリーブを設け、この小孔による圧力エネルギーの減圧効果と圧力波の周波数変換機能を備え、圧力変動を一部減圧させる作用を付加されるから、小型で配管直列型の液撃防止器であっても全体の圧力エネルギー変換効率が向上する。
また、請求の範囲第２項の配管直列型液撃防止器によれば、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹面座とスリーブの両端部付近に膨出形成した凸面座を球面で形成したから、保護膜筒体との接触が滑らかになり、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された曲面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。
また、請求の範囲第３項の配管直列型液撃防止器によれば、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座の曲率半径を、保護膜筒体の両端に形成された鍔部の外側面の曲率半径よりも大きく設定されているから、液撃を受けて外径方向への膨張と内径方向への縮小を繰り返す保護膜筒体は、その鍔部が流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹球面座と擦れ合って摩耗することが少なくなり、弾性緩衝体への水密性と耐久性が長期間にわたり保証・維持される。
また、請求の範囲第４項の配管直列型液撃防止器によれば、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹面座を、保護膜筒体側に突出した角形面で形成したから、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された角形面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。特に、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮する際、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面に圧縮しろが形成されるので水密性を更に高めることができる。
また、請求の範囲第５項の配管直列型液撃防止器によれば、流入側接続筒体及び流出側接続筒体に形成された凹面座を略直角面で形成したから、組立時に流れ方向に保護膜筒体を圧縮することにより、保護膜筒体の両脇の鍔部に形成された外側面が、流出側接続筒体及び流入側接続筒体に形成された略直角面と密着するように接触し、水密性を保持することができる。
また、請求の範囲第６項の配管直列型液撃防止器によれば、上記弾性緩衝体を、ゲルまたはゴムを基材としこれに有弾性の外殻を有する微小中空体を添加して形成されるシンタクティックフォームで形成し、これを弾性特性を有する保護膜筒体で保護しているので、優れた圧力変動吸収作用を発揮するとともに、圧力エネルギー変換効率を長期間維持するものとなる。
また、請求の範囲第７項の配管直列型液撃防止器によれば、上記弾性緩衝体を初期硬度がアスカーＣ３０〜８５で、且つ見かけ比重が０．３０〜０．７０の発泡体で形成し、これを弾性特性を有する保護膜筒体で保護しているので、優れた圧力変動液撃吸収作用を発揮するとともに、圧力エネルギー変換効率を長期間維持するものとなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の外観斜視図である。
第２図は本発明の第１実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の展開斜視図である。
第３図は本発明の第１実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の断面図である。
第４図は本発明の第１実施形態を示し、部品の断面図である。
第５図は配管直列型液撃防止器の作用面図である。
第６図は凹球面座と鍔部の外側面との曲率半径の関係を示す断面図である。
第７図は配管直列型液撃防止器の取付け例の斜視図である。
第８図は配管直列型液撃防止器の取付け例の断面図である。
第９図は配管直列型液撃防止器の取付け例の斜視図である。
第１０図は配管直列型液撃防止器の取付け例の断面図である。
第１１図は配管直列型液撃防止器の取付け例の斜視図である。
第１２図は本発明の第２実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の一部断面図である。
第１３図は本発明の第３実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の一部断面図である。
第１４図は本発明の第４実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の断面図である。
第１５図は本発明の第５実施形態を示し、配管直列型液撃防止器の断面図である。
第１６図は本発明の配管直列型液撃防止器と従来型の耐久性能を示す特性線図である。
第１７図は従来の配管直列型液撃防止器の断面図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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