JP2002048262A - 空気弁の排気構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁箱の据付姿勢に拘わらず止水性能を確実に
維持し、かつフロートの揺動を抑制して飛沫の飛散量を
低減することができる空気弁の排気構造を提供する。 【解決手段】 弁箱１の上部に形成した大空気孔１０の
上方に、ダイヤフラム１４を有するとともに微小孔１７
を通して大気に連通する圧力室１５ａを設け、圧力室１
５ａの下方にダイヤフラム１４を上方に付勢する第１弾
性体１５ｃを設け、大空気孔１０を貫通して配置した弁
棒１９の上端側をダイヤフラム１４に連結固定し、弁棒
１９の下端側に大空気孔１０を開閉する弁体１８を設
け、弁棒１９に圧力室１５ａと弁箱内空間とを連通する
小空気孔１９ａを形成し、弁体１８の下部に小空気孔１
９ａを開閉するシャフト２０を上下に移動可能に接続
し、シャフト２０にフロート２２を設け、フロート２２
の比重をフロート室５に流入する流体より大きく設定
し、弁体１８とシャフト２０の接続部にシャフト２０を
小空気孔１９ａの閉栓方向に付勢する第２弾性体２０ｃ
を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気弁の排気構造
に関し、下水管路の途中に設ける空気弁の技術に係るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の空気弁としては、例えば図５〜
図６に示すものがある。図５〜図６において、弁箱１
は、管路に連通する底部の下部開口２と弁箱蓋３を装着
する上部開口４との間にフロート室５を形成しており、
フロート室５の上部に飛沫除け部６を設けている。弁箱
蓋３は中央部に弁室７を形成する開口を有し、下面にス
トレーナ８を配置するとともに、上面に開口を覆ってシ
ート９を配置しており、シート９に大空気孔１０を形成
している。

【０００３】弁箱蓋３の上方には支柱ボルト１１を介し
てスプリング箱１２を設けており、スプリング箱１２を
覆って蓋１３を配置するとともにスプリング箱１２と蓋
１３の間にダイヤフラム１４を介装している。このダイ
ヤフラム１４はスプリング箱１２と蓋１３とで形成する
空間を上部の圧力室１５ａとスプリング室１５ｂとに仕
切っている。スプリング箱１２にはスプリング室１５ｂ
を大気に連通させる連通孔１６を形成し、蓋１３には圧
力室１４を大気に連通させる微小孔１７を形成してい
る。

【０００４】弁室７には大空気孔１０を開閉する弁体１
８を配置しており、弁体１８とダイヤフラム１４を弁棒
１９で連結している。スプリング室１５ｂにはダイヤフ
ラム１４および弁棒１９を介して弁体１８を閉動方向に
付勢するスプリング（図示省略）を配置している。弁棒
１９は軸心方向に貫通する小空気孔（図示省略）を有し
ており、小空気孔は圧力室１５ａと弁室７とを連通して
いる。弁体１８は上面にシート９に気密に当接する大空
気孔弁座（図示省略）を有し、下面に小空気孔の下端開
口を覆って配置する小空気孔弁座（図示省略）を有して
いる。

【０００５】弁体１８の下端にはシャフト２０を配置し
ている。シャフト２０は、頭部が小空気孔弁座に当接し
て小空気孔を開閉する小空気孔弁体をなし、上端側に形
成した長孔２１が弁体１８に設けたスナップピン（図示
省略）に係合することで、小空気孔弁体と小空気孔弁座
の双方が当接する位置と双方が離間する位置とにわたっ
て上下動可能に弁体１８に吊下げている。シャフト２０
の下部側にはフロート２２を装着し、フロート２２の下
端にフラッパー２３を設けている。

【０００６】上述した構成における作用について説明す
る。管路を流れる水が下部開口２から弁箱１の内部に流
入し、弁箱１のフロート室５の水位が増加するのに伴っ
てフロート２２が上昇する。このフロート２２の上昇に
よってシャフト２０、弁体１８、弁棒１９が一体的に上
昇し、シャフト２０の小空気孔弁体が弁体１８の小空気
孔弁座に当接して小空気孔を閉栓し、弁体１８が大空気
孔弁座でシート９に当接して大空気孔１０を閉栓する。

【０００７】流水に連行されて管路を流れる空気が下部
開口２から弁箱１の内部に流入し、フロート室５に空気
が溜るにしたがって弁箱１のフロート室５の水位が低下
する。フロート室５の水位が下限水位以下に低下すると
フロート２２に作用する浮力が減少し、フロート重量が
浮力に勝ることでフロート２２が下降する。このとき、
弁体１８は弁室７の内部の空気圧を受けて閉栓状態を維
持し、フロート２２およびシャフト２０がスナップピン
に係合する長孔２１の範囲で降下する。

【０００８】シャフト２０の降下によって小空気孔が開
栓し、弁室７の内部の空気圧が小空気孔を通して圧力室
１５ａに流入する。このとき、圧力室１５ａは微小孔１
７を通して大気に連通しているだけなので、急激な空気
の流入によってダイヤフラム１４が膨張して弁棒１９お
よび弁体１８を開栓方向に付勢し、この不勢力と弁棒１
９、弁体１８、シャフト２０、フロート２２の重量とが
弁室７の内部の空気圧による力に優ることで弁体１８が
開栓し、大空気孔１０を通して弁室７およびフロート室
５の空気を大気中へ排気する。

【０００９】この排気によって下部開口２から汚水が弁
箱１に流入する。この流水がフラッパー２３に作用して
フロート２２を押し上げ、フロート室５の内部の水がフ
ロート２２に浮力を与え、スプリングがダイヤフラム１
４を上方へ付勢することによって、フロート２２、シャ
フト２０、弁体１８、弁棒１９が一体的に上昇し、閉栓
状態に復帰する。このとき、圧力室１５ａの空気は微小
孔１６を通して排気される。フロート室５の飛沫除け部
６は流体の液面から飛散する飛沫を遮り、ストレーナ８
は飛沫とともに飛散するゴミを捕捉する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の構成において、空気弁を配管等に装着するに際して弁
箱１の据付姿勢が鉛直方向に対して傾斜したり、フロー
トの重心、取付位置等が弁中心からずれることに起因し
て、フロート２２が浮き上がる時に回転力が発生する。
この回転力が弁体１８、シャフト２０を傾かせることに
より大小弁座とシール面との当接に不具合が生じ、止水
性が損なわれる問題があった。

【００１１】また、圧力下の排気時には、下部開口２か
ら弁箱１に流入する汚水の流体がフラッパー２３に作用
してフロート２２を押し上げ、フロート２２の比重が流
体の比重より小さいために、フロート２２が水面上に浮
遊してシャフト２０とともにスナップピンを支軸として
揺動する。この揺動により水面が攪拌されて波立ちが大
きくなり、水面から飛散する飛沫が大きく、かつ多くな
るので、シール性の悪化と流体の外部流出が起こる場合
がある。

【００１２】本発明は上記課題を解決するものであり、
弁箱の据付姿勢に拘わらず止水性能を確実に維持し、か
つフロートの揺動を抑制して飛沫の飛散量を低減するこ
とができる空気弁の排気構造を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る本発明の空気弁の排気構造は、弁箱
の上部に大空気孔を形成し、大空気孔の上方にダイヤフ
ラムを有するとともに、微小孔を通して大気に連通する
圧力室を設け、圧力室の下方にダイヤフラムを上方に付
勢する第１弾性体を設け、大空気孔を貫通して弁棒を配
置し、弁棒の上端側をダイヤフラムに連結固定し、弁棒
の下端側に大空気孔を開閉する弁体を設け、弁棒に圧力
室と弁箱内空間とを連通する小空気孔を形成し、弁体の
下部に小空気孔を開閉するシャフトを上下に移動可能に
接続し、シャフトにフロートを設けた空気弁において、
フロートの比重をフロート室内に流入する流体より大き
く設定し、弁体とシャフトの接続部にシャフトを小空気
孔の閉栓方向に付勢する第２弾性体を配置したものであ
る。

【００１４】上記した構成により、弁箱内に上限水位ま
で流体が充ちる非排気状態において、弁体が大空気孔を
閉栓し、シャフトが小空気孔を閉栓する。このとき、第
１弾性体がダイヤフラムおよび弁棒を介して弁体を閉栓
方向に付勢するとともに、弁箱内の空気圧力が弁体を閉
栓方向に付勢する。一方、フロートはその比重がフロー
ト室内の流体より大きいので、フロート室内の流体がフ
ロートに及ぼす浮力によって浮き上がることはなく、シ
ャフトおよびフロートの自重量と浮力との差分に見合う
見かけの重量以上に第２弾性体がシャフトに付勢力を与
えることで、シャフトが小空気孔を閉栓する状態を維持
する。

【００１５】流体に連行されて管路を流れる空気が弁箱
内に流入し、弁箱内の水位が低下するにともなってフロ
ートに作用する浮力が減少し、フロートの見かけの重量
が増加する。弁箱内の水位が下限水位以下に達すると、
フロートの見かけの重量が第２弾性体の付勢力に優り、
シャフトおよびフロートが降下してシャフトが小空気孔
を開栓する。

【００１６】小空気孔の開栓によって弁箱内の空気圧力
が小空気孔を通して圧力室に作用し、第１弾性体の付勢
力に抗してダイヤフラムが膨張することにより、弁棒お
よび弁体が降下して大空気孔を開栓し、弁箱内の空気を
大空気孔を通して圧力下排気する。

【００１７】この圧力下排気時には、排気に伴って弁箱
内に流体が流入し、フロート室の水位が上昇する。この
とき、フロートはその比重がフロート室内の流体より大
きいので、フロート室内の流体がフロートに及ぼす浮力
によって浮き上がることはなく、流体の動きに比べてフ
ロートの動きは緩やかでほぼ静止状態を保つ。このた
め、従来のように、フロートの揺動に起因して水面が波
立つことや水面から飛散する飛沫が大きくなることがな
い。

【００１８】フロート室内の水位の上昇に伴う浮力の増
加によってフロートの見かけの重量は減少し、フロート
室内の水位が下限水位以上に達すると、第２弾性体の付
勢力がフロートの見かけの重量に優り、シャフトおよび
フロートが上昇してシャフトが小空気孔を閉栓する。フ
ロート室内の水位が上限水位に近づくと第１弾性体の付
勢力がフロートの見かけの重量に優り、フロート、シャ
フト、弁体、弁棒が上昇して弁体が大空気孔を閉栓し、
弁棒の上昇に伴ってダイヤフラムが収縮して圧力室内の
空気を微小孔を通して大気へ排気する。

【００１９】この圧力下排気時にフロートがほぼ静止状
態を保つことで、シャフトは傾くことなく第２弾性体の
付勢力を受けて小空気孔に対して鉛直方向に適切に当接
して確実なシール性を発揮し、フロートおよびシャフト
が鉛直姿勢を保つことで、弁体は傾くことなく第１弾性
体の付勢力を受けて大空気孔に適切に当接して確実なシ
ール性を発揮する。

【００２０】請求項２に係る本発明の空気弁の排気構造
は、シャフトに対してフロートを揺動自在に接続したも
のである。上記した構成により、圧力下排気時における
激しい水の動きが発生しても、シャフトに対してフロー
トが揺動することで、フロートのみが鉛直方向に沿った
姿勢となり、弁棒、弁体、シャフトは大空気孔の軸心に
沿った姿勢を維持することができ、シール性が損なわれ
ることがない。

【００２１】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。先に図５〜図６において説明した部材と
同様の作用を行なうものは同一番号を付して説明を省略
する。

【００２２】図１〜図４において、飛沫除け部６には複
数の通気穴６ａを設けており、弁室７には大空気孔１０
を開閉する弁体１８を配置し、弁体１８とダイヤフラム
１４を弁棒１９で連結している。弁棒１９には軸心方向
に貫通する小空気孔１９ａを形成しており、小空気孔１
９ａは圧力室１５ａと弁室７とを連通している。スプリ
ング室１５ｂにはダイヤフラム１４および弁棒１９を介
して弁体１８を閉動方向に付勢する第１スプリング１５
ｃを配置している。

【００２３】弁体１８は上面にシート９に気密に当接す
る大空気孔弁座１８ａを有し、下面に小空気孔１９ａの
下端開口を覆って小空気孔弁座１８ｂを有している。弁
体１８の下端に接続するシャフト２０は、頭部が小空気
孔弁座１８ｂに当接して小空気孔１９ａを開閉する小空
気孔弁体２０ａをなし、上端側が弁体１８に設けたシャ
フト保持部１８ｃに係合し、小空気孔弁体２０ａと小空
気孔弁座１８ｂの双方が当接する位置と双方が離間する
位置とにわたって上下動可能である。

【００２４】シャフト２０にチェーン２０ｂを介して揺
動自在に接続したフロート２２は、その比重をフロート
室５に流入する流体より大きく設定したものであり、シ
ャフト保持部１８ｃにシャフト２０およびフロート２０
を小空気孔１９ａの閉栓方向に付勢する第２スプリング
２０ｃを配置している。

【００２５】以下、上記した構成における作用について
説明する。弁箱１の内部に上限水位まで流体が充ちる非
排気状態においては、図２に示すように、弁体１８が大
空気孔１０を閉栓し、シャフト２０が小空気孔弁体２０
ａで小空気孔弁座１８ｃに当接して小空気孔１９ａを閉
栓する。

【００２６】このとき、第１スプリング１５ｃがダイヤ
フラム１４および弁棒１９を介して弁体１８を閉栓方向
に付勢するとともに、弁箱１の内部の空気圧力が弁体１
８を閉栓方向に付勢する。一方、フロート２２はその比
重がフロート室５の流体より大きいので、フロート室５
の流体がフロート２２に及ぼす浮力によって浮き上がる
ことはなく、シャフト２０およびフロート２２の自重量
と浮力との差分に見合う見かけの重量以上に第２スプリ
ング２０ｃがシャフト２０に付勢力を与えることで、図
３に示すように、シャフト２０の小空気孔弁体２０ａが
小空気孔１９ａを閉栓する状態を維持する。

【００２７】流体に連行されて管路を流れる空気が下部
開口２から弁箱１の内部に流入し、フロート室５の水位
が低下するにともなってフロート２２に作用する浮力が
減少し、フロート２２の見かけの重量が増加する。フロ
ート室５の水位が下限水位以下に達すると、フロート２
２の見かけの重量が第２スプリング２０ｃの付勢力に優
り、図４に示すように、シャフト２０およびフロート２
２が降下してシャフト２０の小空気孔弁体２０ａが小空
気孔弁座１８ｃから離間して小空気孔１９ａを開栓す
る。

【００２８】小空気孔１９ａの開栓によって弁箱１の内
部の空気圧力が小空気孔１９ａを通して圧力室１５ａに
作用し、第１スプリング１５ｃの付勢力に抗してダイヤ
フラム１４が膨張することにより、弁棒１９および弁体
１８が降下して大空気孔１０を開栓し、弁箱１の内部の
空気を大空気孔１０を通して圧力下排気する。

【００２９】この圧力下排気時には、排気に伴って弁箱
１の内部に下部開口２から流体が流入し、フロート室５
の水位が上昇する。このとき、フロート２２はその比重
がフロート室５の流体より大きいので、フロート室５の
流体がフロート２２に及ぼす浮力によって浮き上がるこ
とはなく、流体の動きに比べてフロート２２の動きは緩
やかでほぼ静止状態を保つ。このため、従来のように、
フロート２２の揺動に起因して水面が波立つことや水面
から飛散する飛沫が大きくなることがない。

【００３０】フロート室５の水位の上昇に伴う浮力の増
加によってフロート２２の見かけの重量は減少し、フロ
ート室５の水位が下限水位以上に達すると、第２スプリ
ング２０ｃの付勢力がフロート２２の見かけの重量に優
り、シャフト２０およびフロート２２が上昇してシャフ
ト２０が小空気孔１９ａを閉栓する。

【００３１】フロート室５の水位が上限水位に近づくと
第１スプリング１５ｃの付勢力がフロート２２の見かけ
の重量に優り、フロート２２、シャフト２０、弁体１
８、弁棒１９が上昇して弁体１８が大空気孔１０を閉栓
し、弁棒１９の上昇に伴ってダイヤフラム１４が収縮し
て圧力室１５ａの空気を微小孔１７を通して大気へ排気
する。

【００３２】この圧力下排気時にフロート２２がほぼ静
止状態を保つことで、シャフト２０の小空気孔弁体２０
ａは傾くことなく第２スプリング２０ｃの付勢力を受け
て小空気孔弁座１８ｂに対して鉛直方向に適切に当接し
て確実なシール性を発揮し、フロート２２およびシャフ
ト２０が鉛直姿勢を保つことで、弁体１８は傾くことな
く第１スプリング１５ｃの付勢力を受けて大空気孔１０
に適切に当接して確実なシール性を発揮する。

【００３３】また、圧力下排気時における激しい水の動
きが発生しても、シャフト２０に対してフロート２２が
チェーン２０ｂで揺動することで、フロート２２のみが
鉛直方向に沿った姿勢となり、弁棒１９、弁体１８、シ
ャフト２０は大空気孔１０の軸心に沿った姿勢を維持す
ることができ、シール性が損なわれることがない。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧力下排
気時に、フロートはその比重がフロート室内の流体より
大きいことにより、流体がフロートに及ぼす浮力によっ
ては浮き上がることなく、流体の動きに比べてフロート
の動きは緩やかでほぼ静止状態を保つので、従来のよう
に、フロートの揺動に起因して水面が波立つことや水面
から飛散する飛沫が大きくなることがない。また、圧力
下排気時にフロートがほぼ静止状態を保ち、シャフトは
傾くことなく第２弾性体の付勢力を受けて小空気孔に対
して鉛直方向に適切に当接して確実なシール性を発揮で
き、フロートおよびシャフトが鉛直姿勢を保つことで弁
体は傾くことなく第１弾性体の付勢力を受けて大空気孔
に適切に当接して確実なシール性を発揮できる。さら
に、圧力下排気時における激しい水の動きが発生して
も、シャフトに対してフロートが揺動することで、フロ
ートのみが鉛直方向に沿った姿勢となり、弁棒、弁体、
シャフトは大空気孔の軸心に沿った姿勢を維持すること
ができ、シール性が損なわれることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における空気弁を示す断面
図である。

【図２】同空気弁の部分断面図である。

【図３】同空気弁の部分断面図である。

【図４】同空気弁の部分断面図である。

【図５】従来の空気弁の一例を示す断面図である。

【図６】同空気弁の要部を示す断面図である。

【符号の説明】 １ 弁箱 ３ 弁箱蓋 ４ 上部開口 ５ フロート室 ６ 飛沫除け部 ６ａ 通気穴 ７ 弁室 ８ ストレーナ ８ａ リング ９ シート １０ 大空気孔 １５ｂ スプリング室 １５ｃ 第１スプリング １８ 弁体 １８ａ 大空気孔弁座 １８ｂ 小空気孔弁座 １８ｃ シャフト保持部 １９ 弁棒 １９ａ 小空気孔 ２０ シャフト ２０ａ 小空気孔弁体 ２０ｂ チェーン ２０ｃ 第２スプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱の上部に大空気孔を形成し、大空気
   孔の上方にダイヤフラムを有するとともに、微小孔を通
   して大気に連通する圧力室を設け、圧力室の下方にダイ
   ヤフラムを上方に付勢する第１弾性体を設け、大空気孔
   を貫通して弁棒を配置し、弁棒の上端側をダイヤフラム
   に連結固定し、弁棒の下端側に大空気孔を開閉する弁体
   を設け、弁棒に圧力室と弁箱内空間とを連通する小空気
   孔を形成し、弁体の下部に小空気孔を開閉するシャフト
   を上下に移動可能に接続し、シャフトにフロートを設け
   た空気弁において、 フロートの比重をフロート室内に流入する流体より大き
   く設定し、弁体とシャフトの接続部にシャフトを小空気
   孔の閉栓方向に付勢する第２弾性体を配置したことを特
   徴とする空気弁の排気構造。
2. 【請求項２】 シャフトに対してフロートを揺動自在に
   接続したことを特徴とする請求項１に記載の空気弁の排
   気構造。