JP3400455B2 - 水圧機器用振動騒音減衰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水圧機器から発生する振動および騒音を減衰
させるのに用いられる装置に関するものである。

水圧機器、とくに温水と冷水の混合水栓では、ある特
定の条件のもとで、おもにキャビテーション現象と水流
の散乱を原因とする振動が発生する。この振動は、水に
より配管を伝わり、プラントの主パイプに到達し、最後
に騒音の形で周囲に放散する。振動は有害なものであ
り、騒音は規制により定められた上限値を超えないよう
に制限されなくてはならない。

適切な対策を施さない場合、水に圧縮による振動吸収
効果がないため、この振動は減衰されることなく伝達さ
れてゆく。これに対して、プラントにおける騒音を制限
するのに通常使用されるのは、弾性材料で作られたフレ
キシブル管内部に空気溜ができることを利用することに
より、弾性変形可能な領域を水配管中に設ける方法であ
る。たとえば、イタリア国特許第1,141,569号では、断
面がＣ字型の形状のエンベロープ管を使用して空気溜を
つくり、これを水栓本体の取り入れ口と水排出を制御す
る固定板との間の水路に入れている。ドイツ国特許第3,
000,990号では、前者より複雑な形状の、フィンのつい
た中空エンベロープ管を使用して複数の空気溜をつく
り、これを水栓本体の取り入れ口と水排出を制御する固
定板との間の水路に入れている。さらに、ドイツ国特許
第2,421,372号では、水栓本体の水入り口の水路に中空
エンベロープ管を使用していくつかの空気溜をつくって
いる。また、この目的に使用される上記以外の方法もあ
り、その場合には水栓本体または水取り入れ口へ水栓を
接続するのに使用されるＳ字型の接続管に取り付けられ
る。これらの方法の全てに共通するのは、振動を減衰さ
せる水流路に空気溜がつくられるエンベロープ管が取り
付けられることである。そのため、エンベロープ管には
直接水流が接することになる。現在にいたるまで、エン
ベロープ管と水流が直接接触することがこの方法の基本
的な原理であると考えられている。

このような装置では、空気溜に閉じ込められた空気の
弾力性により振動減衰の作用が生じる。この空気は、空
気溜を構成している弾性材料のエンベロープ管によって
水から隔離された状態になっている。エンベロープ管に
より、空気溜の作用が妨害されるが、長期間にわたって
水流により空気溜から空気が抜け出すのを防ぐために
は、エンベロープ管が欠かせない。したがって、エンベ
ロープ管による悪影響を軽減し、高い減衰効果を得るた
めには、エンベロープ管が大きな可変形成をしめすこ
と、すなわち薄い構造とする必要がある。しかし、従来
の方式で採用されているエンベロープ管を薄いものとし
た場合、水流によってエンベロープ管に有害で劣化を生
じるような振動を伴った力が加えられる。この理由でエ
ンベロープ管の厚さすなわち強度をある限度より小さく
することができず、従来の減衰方法の有効性を大きく制
限していた。さらに、場合によっては、水流路に空気溜
をつくる中空のエンベロープ管を取り付けられること
が、形状寸法の問題から困難な場合がある。たとえば、
これは柔軟性のない配管やホースに接続された水栓のよ
うな場合である。このような水栓に防振エンベロープ管
を取り付けるには、水栓本体を長いものにする必要があ
り、費用の点でも高価なものとなる。

本発明の主な目的は、水圧機器において振動と騒音を
減衰させるために、柔軟性材料でできたエンベロープ管
によりつくられる空気溜を有効に使用することにある。
発明の第一の目的は、従来より有効に減衰効果を得るこ
とができる。また、使用可能な場所が特に制限されたと
きでさえ、空気溜をつくるエンベロープ管を設置できる
ようにすることを、もう一つの目的としている。さら
に、減衰の効果を示している際に、水流によりエンベロ
ープ管が振動状態になったり劣化することのない、空気
溜をつくるエンベロープ管を実現することを目的として
いる。

本発明は、柔軟性を持つ材料のエンベロープ管にでき
た空気溜が減衰作用を起こすのに、エンベロープ管に接
する水が減衰される水流と接している必要はあるが、エ
ンベロープ管は直接この水流に接する必要がないとい
う、予期しない観察に基づいている。

したがって、本発明の主題は、水圧機器において発生
する振動と騒音を減衰する装置に関するものである。こ
の装置は、少なくとも１つの空気溜をつくる柔軟性を持
つ性質でできたエンベロープ管を持ち、水圧機器の水流
と接触する形式のものであって、前記のエンベロープ管
が排出部に取り付けられ、水流路と接続されているが、
これに水流が流れ込むことなく、それによりエンベロー
プ管に直接水流が接触することなく、したがってそこに
力の加わることがないことを特徴とするものである。

このような条件のもとでは、機器内部に発生した振動
は、減衰装置の組み込まれている流路に入っている水塊
に伝達されるが、空気溜をつくるエンベロープ管に直接
接する水においてこの空気溜によって生じた減衰の作用
もまた、水の本質的な非圧縮性のために、エンベロープ
管に直接接しない水塊すなわちプラントの水流に及ぶの
で、これにより所望の減衰作用が得られる。しかし、エ
ンベロープ管が水流に接することがなく力が加わること
がないのであるから、材料の厚さを減少させることがで
き、水流と直接接する方式のものと比較すると、その最
小厚さを大幅に減衰させることができる。したがって、
特に効果的な減衰作用が従来より小さい寸法の空気溜を
使用して実現可能である。さらに、エンベロープ管自身
から発生する振動を防ぐことができる。これに加えて、
水流の作用によりエンベロープ管が劣化する危険は全く
ない。空気溜がつくられるエンベロープ管が位置する水
流路は、プラントの水流の流路と連結されるが、その一
部ではなく、特定の方法により取り付けられる必要もな
い。水流を横切った流路に対してどのような位置に設置
してもかまわない。これにより、設置箇所の余裕が従来
の減衰装置に対しては不十分な場合にも、その取付を可
能にする。

上述の構想が実施された場合、本発明にかかる装置は
従来と異なった形状となる。この特性をより効果的に説
明するために、発明の目的および利点さらに実施例を、
これに限定されるものではないが、以下のような図面を
用いて示す。

図１は、本発明に係る減衰装置を組み込んだ柔軟性の
ないカートリッジ水栓の本体の断面図である。カートリ
ッジの部分は外観図を示し、下部のみに断面図としてい
る。

図２は、水圧機器の接続部材に組み込まれた本発明に
係る減衰装置を示している。

図３から図７は、本発明に係る減衰装置を組み込んだ
接続部材の実施例を示している。

図８は、本発明に係る減衰装置を水排出配管部に取り
付けた場合を示している。

図９は、図８のIX−IXの線に沿った断面図である。

図10は、図８に係る装置の変形例を示している。

図11は、発明に係る減衰装置を二つ組み込んだ中間部
材の底面図である。

図12は、図11のXII−XIIの線に沿った断面図であり、
この図に係る中間部材で、水栓本体の底部とこれに対応
するカートリッジとの間に取り付けられたものを示して
いる。

図13は、本発明の別の実施例に使用される封入エンベ
ロープ管単体の断面図である。

図14は、図12に類似した装置で、カートリッジ底部に
取り付けられたものを示している。

図15は、図12に類似した別の装置で、流量を制御する
固定板に取り付けられたものを示している。

図１においては、温水と冷水の入り口である開口３お
よび４が底部２にあり、水栓本体１の内部でコントロー
ル・レバー７の付いたカートリッジ６の位置を適正な状
態に維持するカバー５により上部が密閉されている水栓
本体１の断面図が示されている。カートリッジ６は、使
用者により操作されるレバー７の制御によって温水と冷
水の混合比と流量を調整する機構を有している。この機
構は、従来用いられているものと同様のものであるた
め、ここでは詳細を述べることも図示することもしな
い。カートリッジ６はその外観が示されており、温水と
冷水の入り口８および９のみが断面で示されている。カ
ートリッジには水排出口（図示しない）があり、水栓本
体１の内部に底部２に対してシール性を確保するため
に、適切なパッキン10を用いて取り付けられている。

図１に示す水栓は、底部２に柔軟性のない配管端から
供給される方式のものである。示された実施例では、本
発明に係る二つの減衰装置が供給側の配管11および12と
部分的に連係している。これらは、寸法的に大きいため
底部２の開口３および４の上端近くまで延長されて、底
部２との接続のためにそれぞれネジリング13および14が
取り付けられる。開口部３および４の内部でリング13お
よび14で延長された配管の端部11および12では、柔軟性
を持つ好ましくは弾性体の材質でつくられたエンベロー
プ管15および16がそれぞれ接続され、その壁と配管11お
よび12の壁との間にそれぞれ対応する空気溜17と18をつ
くっている。エンベロープ管15および16の外径は少なく
とも開口部３および４の直径より幾分小さい程度であ
り、したがってそれぞれエンベロープ管15および16を囲
む間隙19および20を形成する。

図１から、供給配管11および12から流入した水流は、
入り口の開口部３および４を端部の短距離だけを進み、
カートリッジ入り口８および９の方向にほぼ直進するこ
とがわかる。図示した例においては、入り口８および９
は供給配管と同軸になっているが、カートリッジ入り口
８および９が供給配管11および12に対して偏心していて
も、上述の状況は同様である。水流は流路に対して排出
口の間隙19および20を横切って進むことはない。したが
って、水流から直接力を受けることのないため、非常に
薄くすることのできるエンベロープ管15および16に、水
流が直接触れることはない。水圧の周期的な変動をおこ
すプラント内で生じる振動は、配管11および12内部の水
により、入り口開口部３および４を経て排出口の間隙19
および20に伝達され、薄いエンベロープ管15および16を
介して、空気溜17および18の作用を発生する。したがっ
て、周期的な圧力変動は排出口の間隙19および20で有効
に減衰され、この減衰の作用は本質的に非圧縮性の水を
経て、減衰の必要な水流の水に伝達される、このよう
に、薄いエンベロープ管15および16が完全な方法で保護
されることにより、非常に有効な減衰が実現される。

水圧プラントの構成部材の間に使用される接続部材に
ついて、ここに述べたものと類似の配置例が図２から図
６に示されている。これらの図面による配置例が図１の
装置に採用できるということは、当業者には困難なく理
解することができる。

図２では、接続部材は、水圧プラントの構成部材へ接
続するために底部にネジきり加工を施した中空の本体21
と、別の水圧プラントの構成部品への接続のためにネジ
きり加工を施したカバー25を含んでいる。したがって、
プラントからの水流は接続部21−25を通過する。接続部
の内部には、底部22と一体化した配管部24が、その端部
近くまで貫通しているチャンバー23がある。配管部24の
周囲に、エンベロープ管26が取り付けられ、この場合中
空の円筒形で、その内部に空気溜27ができるようになっ
ている。配管部24とエンベロープ管26の周囲の間隙29
は、空気溜27により減衰作用があり、水流が通過する配
管部24内部に連結しており、これに沿って水流は流れる
が、水流はこれを横切って進むことはない。したがっ
て、水流はエンベロープ管26に接することはない。これ
からわかるように、この装置は、振動と騒音を減衰させ
る図１に述べた装置と同一の作用を起こす。接続は、水
圧プラントと、底部22及びカバー25に示したネジと異な
る場合のある接続手段との間で行うこともできる。水流
は、図中の底部から上部へまたはその反対方向へ、何等
変更なく接続部を通過することが特徴となる。

図３では、図２に類似した接続を示しておおり、エン
ベロープ管26'はＣ字型の断面形状のトロイダル型であ
り、その表面自体と配管部24との間に空気溜27を形成す
る。これには、エンベロープ管26'が適正な位置にとど
まるように、その端部に拡大部24'を設けるようにして
も良い。この装置の動作は図２の装置と同一である。

図４では、図２と類似した別の接続例を示しており、
エンベロープ管26"にはＣ字型の断面形状のトロイダル
型であり、その表面自体と接続部本体壁面21との間に空
気溜27を形成する。エンベロープ管26"が適正な位置に
とどまるように、カバー25には下方に延長された管状部
分25'を設けるようにしても良い。この装置において
も、その動作は図２の装置と同一である。

図５および図６では、図３に類似した接続例を示して
いるが、管状部分24"が、前記底部と一体に加工されて
いるのとは異なり、別個に製作され底部22に組み込まれ
ている。これにより、管状部分24"の加工が容易にな
り、特にこの部分に、エンベロープ管26"の上部と底部
に拡大したリムを取り付ける、中空座受を形成すること
が可能になる。この動作は図２の装置と同一のままであ
る。

図７では、図４に類似した実施例を示しているが、管
状部分24が、接続部の底部22からカバー25まで延びてい
る、穴開き管34に置き換えられている。薄いエンベロー
プ管26"を通して、排出口の間隙29は空気溜27に作用
し、管34の穴を経て水圧プラントにつながる。この管は
底部22からカバー25まで延びているため、排出口の間隙
29を水流は通過しない。したがって、この場合において
も、動作は図２の装置と同一のままである。管34は完全
に穴開きのものである必要はなく、少なくとも１つ以上
の穴が開いていれば良い。実際の製品では、部品26"−3
4はカートリッジ31に収納され、接続部21の空洞内に取
り付けられる。

図８および９では、本発明に係る減衰装置の配管また
は水圧プラントへの取り付け方法を示している。配管35
は、ブリッジ38を用いて内部底39を保持するプラグ37に
より閉じられている導出口36を有する。底39には、空気
溜40を形成するエンベロープ管41が固定されている。エ
ンベロープ管41とプラグ37との間に位置する排出口の間
隙45は、ブリッジ38の間の間隙を経て、配管35（水流が
通過する）の内部間隙と通じている。したがって、空気
溜40は排出口の間隙45にある水に対して、一方で水流に
触れることのないエンベロープ管41を経て、減衰作用を
行うことができる。この装置の動作は、この場合実施例
としては完全に異なる構造のものでも、図１の装置の動
作と同一である。番号41に全体の構成が示されているエ
ンベロープ管は、メンブレンのような薄膜42（減衰の作
用を発生する部分）、保持用の球形壁面43（適切な厚さ
とする）、内側に曲がっているリム44からなる、図13に
断面を示すカプセルの形状とする利点がある。適切な中
空の座部に取り付けられたこのようなエンベロープ管で
は、リム44が取り付けを確実にする一方で、球形の壁面
43によりシール効果が得られ、薄いメンブレン部42が水
圧の作用により変形したとき、シール作用が増強され
る。

図10には、図８の装置の変形例が示されている。この
場合、柔軟性に富むカプセル41がプラグ37に取り付けら
れ、水流が通過する配管35の内部間隙に向けられる。カ
プセル41が動作する排出口の間隙45は、穴開きの隔壁材
46により配管35の内部間隙から隔離されている。この場
合にも図７の装置と同様に、カプセル・エンベロープ管
41を経て空気溜40が作用する排出口の間隙45は、水流が
通過する水圧プラントに隔壁材46の穴を通してつながる
が、排出水流は排出口の間隙45をほとんど通過しない。
したがって、この場合であっても、すでに述べたものと
同一の動作をする。隔壁材46は完全に穴開きのものであ
る必要はなく、少なくとも１つ以上の穴が開いていれば
良い。

図11および12には、水栓に発生した振動および騒音を
減衰させるため、水栓１の底部２とカートリッジ６の底
部との間に取り付けるための中間部材が示されている。
中間部材50には、水栓本体１の底部２に終端する供給配
管11および12、カートリッジの入り口流路８および９を
合わせた流路51および52がある。この流路51および52
は、図13に示したものと類似のカプセル・エンベロープ
管41および41'が設置されている排出口の間隙59および6
0に通じている。適切な形状のパッキン61が51,59および
52,60の各間隙を仕切っている。図12からわかるよう
に、各々のカプセル・エンベロープ管41,41'は、対応す
る排出口の間隙59,60に対して、したがって前記の排出
口の間隙と通じる配管11,12に対して、減衰の作用を行
なう。本体の構造が異なるものの、動作状態は図１に示
すものと同一である。流路51および52の側部に排出口の
間隙59および60がある方式では、水栓本体１の全長を長
くすることなく減衰装置を組み込むことが可能になり、
前提部分に述べたように、従来では取り付け不可能であ
った減衰装置が取り付けられるようになったことに特徴
がある。

さらに中間部材50は、供給配管11,12とこれと整列し
ていないカートリッジ入り口8,9とを接続する場合に使
用される。実際上、接続する配管がずれている場合で
も、そのような方法で中間部材50を設計することについ
て、技術的な困難は全くない。

図14には、図12の構造がカートリッジ６の底部56その
ものに構成したものが示されている。この底部には、各
流路に対して（すなわち温水用および冷水用の両方）供
給配管11に対応する流路51'およびカートリッジ６の固
定板6'の流路6"に対応する流路51"がある。この流路51'
と51"は相互に通じており、空気溜40をつくるカプセル
・エンベロープ管41の位置する排出口の間隙59に通じて
いる。動作状態はすでに述べたものと同一である。さら
に、この図は、図11および12で述べた、相互に接続され
た供給配管とカートリッジ入り口（この場合固定板の流
路）とが整列きていない場合についての実例を示すもの
である。

最後に、図15には、図12に示された構成がカートリッ
ジ６の固定板6'自体に作られることを示している。この
場合、カートリッジ６の底部56に作られまたは据え付け
られた図14に示した部分は、カートリッジの固定板6'に
作られまたは据え付けられている。流路51"は、カート
リッジ６の可動板６゜と連係している固定板6'の流路の
一つを構成する。

図８から図15の例では、空気溜をつくるカプセル・エ
ンベロープ管が中空の座部に取り付けられるように示さ
れている。このようなカプセル・エンベロープ管は、保
持部材にたとえば接着、溶接または保持部材または連結
環のキャップと同様なものの挿入といった、別な方法で
取り付けてもかまわないことがわかる。そのうえ、カプ
セル・エンベロープ管は、図２のような円筒形のエンベ
ロープ管と同様な方式で閉じた形状とすることができ、
そのような場合、この目的のために外部部材と組み合わ
せて用いることなく空気溜をつくることができる。

材質の持つべき根本的な特性であるため、空気溜を構
成するエンベロープ管は、柔軟性を持つ材質でつくられ
るべきであると述べてきた。しかしながら、好ましくは
これに関する材料は弾性体でもある必要があり、さらに
現実的には弾性変形材料とする。

上に記述または図示された例は、それぞれ異なるもの
であるが、種々の実施例で本発明の実現方法を示してい
る。これ以外の方式で、空気溜をつくるエンベロープ管
が水流の通過する間隙と通じている排出口の間隙に取り
付けられるが、水流は排出口の間隙を通過することがな
く、エンベロープ管が水流に接することがないものが設
計者により選択される場合もある。したがって、減衰作
用を生じる空気溜をつくるエンベロープ管が取り付けら
れている排出口の間隙は、水栓または水栓カートリッジ
の一部、接続部または配管部、またはその他通常振動お
よび騒音を減衰させようとする水流の通過する間隙と通
じている水圧プラントの一部に設置することができる。

技術的に同等の手段による別の改良または変更は、添
付の請求の範囲に規定された本発明の領域から逸脱しな
い範囲で、実施例により記述され図示されたものについ
て行なうことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−292990（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−134490（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−172698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−50400（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89895（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−107574（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−1126（ＪＰ，Ｂ１) 仏国特許出願公開2480397（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 47/02 F16L 55/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気溜（40）をつくり、水圧機器の水と接
   する、柔軟性を持つ材料でつくられた少なくとも一つの
   エンベロープ管（41）を含む方式で、前記エンベロープ
   管（41）が、排出口の間隙（59）に取り付けられてお
   り、水流の通過する流路（51）と通じているが、水流が
   通過することなく、これによりエンベロープ管（41）が
   水流に直接触れることがなく、したがってこれから力学
   的作用を全く受けることのなく、柔軟性を持つ材料でつ
   くられた前記エンベロープ管（41）が、メンプレンとし
   て作動する薄壁（42）と球形壁而（43）とを持ったカプ
   セル形状であり、カプセル形状の前記エンベロープ管
   （41）が、水栓本体（１）の底部（２）と水栓のカート
   リッジ（６）底部との間に取り付けられるように設計さ
   れた、中間部材に形成された流路（51）横側の排出口の
   間隙（59）に位置することを特徴とする水圧機器におい
   て発生する振動および騒音を減衰させる目的の装置。
2. 【請求項２】空気溜（40）をつくり、水圧機器の水と接
   する、柔軟性を持つ材料でつくられた少なくとも一つの
   エンベロープ管（41）を含む方式で、前記エンベロープ
   管（41）が排出口の間隙（59）に取り付けられており、
   水流の通過する流路（51）と通じているが、水流が通過
   することなく、これによりエンベロープ管（41）が水流
   に直接触れることがなく、したがってこれから力学的作
   用を全く受けることのなく、柔軟性を持つ材料でつくら
   れた前記エンベロープ管（41）が、メンプレンとして作
   動する薄壁（42）と球形壁而（43）とを持ったカプセル
   形状であり、カプセル形状の前記エンベロープ管（41）
   が、水栓のカートリッジ（６）底部に形成された流路
   （51′、51″）横側の排出口の間隙（59）に位置するこ
   とを特徴とする水圧機器において発生する振動および騒
   音を減衰させる目的の装置。
3. 【請求項３】空気溜（40）をつくり、水圧機器の水と接
   する、柔軟性を持つ材料でつくられた少なくとも一つの
   エンベロープ管（41）を含む方式で、前記エンベロープ
   管（41）が排出口の間隙（59）に取り付けられており、
   水流の通過する流路（51）と通じているが、水流が通過
   することなく、これによりエンベロープ管（41）が水流
   に直接触れることがなく、したがってこれから力学的作
   用を全く受けることのなく、柔軟性を持つ材料でつくら
   れた前記エンベロープ管（41）が、メンプレンとして作
   動する薄壁（42）と球形壁而（43）とを持ったカプセル
   形状であり、カプセル形状の前記エンベロープ管（41）
   が、水栓のカートリッジ（６）の固定板（６′）の流路
   （51′、51″）横側の排出口の間隙（59）に位置するこ
   とを特徴とする水圧機器において発生する振動および騒
   音を減衰させる目的の装置。