JP2005054927A - 副弁付き吸排気弁 - Google Patents

Abstract

【課題】大量の吸気が可能で、上流側の負圧発生に瞬時に対応して立管内を真空破壊し、分岐部分からの逆流を防止できる、吸排気弁を提供する。
【解決手段】本体５とカバー４１とで構成されるケーシングをボンネット１１で上下の室３、４に仕切る。排気弁１６は、下側室内の水位が下がるとフロート弁体２０が傾いて排気弁パッキン１８から離れて排気孔１９ａを開いて下側室内の空気を排気する。上流側に負圧が生じる止、吸気弁２５の弁体３１が下がって吸気口１４を開く。そのとき、副吸気弁４５ａの弁体４９が下降して副吸気口４５を開き、大量の吸気を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は給水用管或いは給湯用管などに取付けられる吸排気弁に関し、特に吸気時に迅速且つ確実に大量の吸気を行ない、管内の真空破壊を行なうことのできる吸排気弁に関する。

近年、中高層住宅などの建築物での水道システムでも、受水槽を設けるのではなく、ブースタポンプを使用して増圧して直接給水する、増圧直結給水が行なわれている。このシステムでは、下から上層階へ伸びる立管から各階へ分岐管で分岐し、立管の上端部に吸排気弁を取付けることが行われている。

この吸排気弁は、水の中に含まれている空気が立管の上端に溜まるのでこれを排気するため、また、例えば断水或いはブースタポンプの故障などにより上流側が負圧状態になったときに、立管内へ空気を吸気して立管内が真空状態とならないようにして、所謂真空破壊を行ない、分岐側からの逆流を防止しようとするものである。特に、分岐側に設けられた逆止弁がゴミの噛み込み等でその逆止機能が不完全な場合、立管内に負圧が発生すると下流側の汚水を逆流させてしまい、その汚水が通水再開時に給水に混じって送水されてしまうので、これを防止する必要がある。

一方、この吸排気弁に異物が混入したりして吸排気弁のシール状態が損なわれると、水がこの吸排気弁から溢れることとなるので、この吸排気弁にドレイン管を取付けておく必要がある。そして、このドレイン管を吸排気の為の空気導管として兼用している。このドレイン管をそのまま最上階から最下階以下に設けられた排水溝まで配管するのはそれなりの費用もかかり、また、そのドレイン管の太さについてもスペースその他の施工上の問題から制限がある。

また、各階のメータなどが格納された通称パイプシャフト内には、メータなどの故障による水漏れに対応するため、床に排水管に繋がった排水口が設けられていることがあり、ドレイン管をこの排水口に導くこともできる。この場合、吸排気弁故障により漏れる水がパイプシャフトの床に溢れないようにするには、ドレイン管の径を排水口の径より相当小さくしておく必要がある。吸気能力を大きくしようとしてドレイン管の径を大きくすると、それに伴って排水口或いは配水管の径をより以上大きくする必要があり、これも施工上種々の問題を生じる。

上記のとおり、従来の吸排気弁においては、立管内の真空破壊を行なうための吸気管の太さに制限があり、その吸気能力に限界がある。そのため、上流側において急激に生じた負圧に直ちに対応して充分な吸気を行い、立管内を速やかに且つ確実に真空破壊して、分岐部分からの逆流を完全に防止することは難しいのが実状である。

特開２０００−１７０９３６号公報

本願発明は上記従来に問題点に鑑みなされたものであり、大量の吸気が可能で、上流側の負圧発生に瞬時に対応して立管内を真空破壊し、分岐部分からの逆流を防止できる、吸排気弁を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために本発明に係る吸排気弁においては、配管内に負圧が生じると、吸排気弁のケーシングの上側室への外気の進入を許容する副吸気弁を設けた。すなわち、ケーシングと、該ケーシング内を上側室と下側室とに仕切る仕切り手段とを備え、上側室にはドレイン管が取付けられ、下側室はその下部において配管の頂部に連通状態で取付けられ、下側室内の水位が所定の高さに下がると上側室と下側室とを連通して、下側室内の空気を排気する排気弁と、配管内に負圧が生じたときに、上側室と下側室とを連通し、上側室から下側室への吸気を許容する吸気弁とを備えた吸排気弁にさらに、配管内に負圧が生じると、上側室への外気の進入を許容する副吸気弁を設けた。そしてその副吸気弁は、ドレイン管より径の大きい副吸気口を備えている。

本発明においては、大量の吸気が可能な副吸気弁を設けたので、立管に負圧が生じたときには瞬時に大量の空気を吸気して、立管内を真空破壊し、分岐部分からの逆流を確実に防止することができる。副吸気弁の吸気能力は適宜大きくできるので、ドレイン管、排水口の径を大きくする必要はない。

図１乃至４を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。図1は第１の実施の形態に係る吸排気弁１の縦断面図であり、吸排気の行なわれていない通常の使用状態（静水状態）を示している。

図において符号２はケーシングであり、符号５はそのケーシング２の下側部分を構成する本体５である。この本体と、後述するカバー４１とでケーシング２が形成される。本体5は上側が開口した短い円筒部６を備え、その円筒部６の下側に設けられ、オネジを備えた取付け部７において、従来技術に関連して説明した立管（図示せず）の頂部に取付けられる。円筒部６の内面側には、周方向所定の間隔でリブ８が形成され、そのリブ８は、後述のフロート弁体２０を案内する垂直部８ａと、吸気時にフロート弁体２０がその上に着座することとなる水平部８ｂとからなる。

符号１１はボンネットであり、図示の通り本体５の上部にネジ結合で取付けられる。このボンネット１１は、後述するようにケーシング２内を上側と下側の二つの室３、４に仕切る仕切り手段となっている。このボンネット１１のケーシング２内に位置する部分は肉厚に形成され、そこに排気弁１６及び吸気弁２５が設けられる。

排気弁１６は、以下のように構成されている。即ち、ボンネット１１の外周寄りの位置に、上下に貫通して比較的に小径のホルダ取付け孔１２が明いており、その下端部にはメネジが形成されている。このネジを利用して排気弁パッキンホルダ１７が孔１２に取付けられる。ホルダ１７は中空円筒状部材であり、内部の孔には2箇所肩部が形成され、上側から大径部、中径部、小径部となっている。

ホルダ１７の孔には先ず中空円筒状の排気弁パッキン１８が挿入され、その上部のフランジがホルダ１７の孔の下側の肩部により受止められている。パッキン１８の下端部はボンネット１１の下面から僅かに突出している。そして、ホルダ１７の孔の大径部に形成されたメネジを使用してパッキン押さえ１９がホルダ１７に取付けられ、パッキン１８を固定している。

符号２０はフロート弁体であり、軽い樹脂で作られており、下側室4内に配置されて水に浮くようになっている。フロート弁体２０は断面円形の短い柱状体であり、その外周はテーパになっていて下側に向かって若干径が小さくなり、上端部は僅かに径方向に張出している。図１の静水状態では、フロート弁体２０は、その上面が、前述の排気弁パッキン１８の下端面、及びボンネット１１の下面の内の、一部他の部分より下側に位置する受け部１１ａにより受止められ、排気弁パッキン１８の孔を塞いでいる。排気弁パッキン１８からフロート弁体２０が離れると、排気弁パッキン１８の孔とパッキン押え１９の孔からなる排気孔（小空気孔）１９ａを介して上下の室３、４が連通する。

一方吸気弁２５は以下のように構成されている。即ち、ボンネット１１のホルダ取付け孔１２に隣合って、下側が開口部となっている径の大きな吸気弁取付け部１３が形成されている。そしてその天井壁には径の大きい吸気口（大空気孔）１４が明いている。

取付け部１３には、弁箱２６が取付けられている。弁箱２６は、薄肉の外側の円筒部２７と、円筒部２７の内側壁に沿って形成された垂直部２８ａと垂直部２８ａから径方向内方へ延びる水平部２８ｂとからなり、周方向所定の間隔（本実施の形態では１２０度間隔で3個）で形成されたリブ２８と、そのリブの水平部２８ｂの内端部に繋がっている、下側に短いフランジ部が形成されている中空円筒状の案内部２９とを備えている。弁箱２６は、取付け部１３の下端部近くに形成された円周溝に収受された止め輪３０により受けられ、取付け部13から外れないようになっている。

符号３１はキノコ型をした吸気弁体で、上部の傘部３３と、その中央で下方に延びた軸部３２を備え、この軸部３２が前述の弁箱２６の案内部２９の孔に嵌ってその上下動を案内されるようになっている。前述の案内部２９のフランジ部と傘部３３との間に圧縮バネ３４が配設され、弁体３１は上方へ付勢されて、傘部３３の外周近傍において、前述の吸気口１４の縁部下面側に配置されたOリング３５に着座し、吸気口１４を封鎖するようになっている。この弁体３１が下方へ移動すると吸気口１４が開かれ、上下の室３、４がここを介して連通する。

符号４１はカバーであり、図示の通り、下側円筒部４２の下部においてボンネット１１の外周に嵌め込まれ、図示しない止めねじで止められている。そして下側円筒部４２の側部に形成された排気口４２ａには、ドレイン管４３が取付けられている。ドレイン管４３はL字型になって下方へ延びている。

カバー４１は、下側円筒部４２の上端から径方向内方へ延びる肩部４４と、肩部４４からその中央部で上方へ延びる上側筒部４６とを備えている。肩部４４には円周方向所定の間隔で複数個の副吸気口４５が形成され、副吸気弁４５ａが後述するように構成されている。この副吸気口４５のトータルの開口面積は、排気口４２ａの面積よりはるかに大きく、ボンネット１１に形成されている吸気口１４の面積よりも大きくなっている。また、副吸気口４５は吸気口１４のほぼ真上に配置されている。

上側筒部４６の閉じた天井壁４７の中央から下向きの案内軸４８が延びており、この軸４８により副吸気弁体４９が案内されて上下動できるようになっている。すなわち、副吸気弁体４９は、軸４８に嵌る中央の筒部５０と、筒部５０から径方向外方、下向き斜めに延びる、円周方向所定の間隔で設けられたリブ５１と、リブ５１の下端に繋がる円環状の、前述の肩部４４の下面側に当接して副吸気口４５を閉鎖する閉鎖部５２とを備えている。符号５３は、軸４８の下端近くに取付けられた受けリング４８ａと筒部５０との間に配設された圧縮バネであり、弁体４９を上方へ付勢している。弁体が下方へ移動すると、上側室３がケーシング２の外側と連通することとなる。

符号５５は図示の通り上側筒部４６にネジで取付けられた傘である。傘５５の径は前述の副吸気口４５を越える大きさであり、その外周部分において下方へ折り曲げられている。符号５６は傘５５と肩部４４との間の隙間に、円周方向３６０度に渡って配設された網であり、虫などが内側へ入るのを防止する目的で設けられている。なお、符号５７は、パイプシャフトの床面に開口し排水口であり、パイプシャフト内にこぼれた水を配水管５８を通じて図示しない排水溝に排水できるようになっている。図示の通り、ドレイン管４３の下端部は排水口５７の少し上の位置まで延びている。なお、上記においてはその説明を省略したが、必要な個所には適宜シール部材が配置されている。

上記の吸排気弁１の動作を説明する。上記の通りケーシング２の内部は、ボンネット１１により上下の室３、４に仕切られている。そして図１の状態では、フロート弁体２０が立管から下側室４内へ進入している水Ｗから受ける浮力で、排気弁パッキン１８の下端とボンネット１１の受け部１１ａに押付けられ、図示のように排気弁パッキン１８とパッキン押え１９の排気口１９ａを閉じている。一方、吸気弁体３１と副吸気弁体４９はそれぞれバネ３４、５３の作用によりOリング３５、肩部４４の下面に着座し、吸気口１４と副吸気口４５とを閉じている。

立管内に給水された水に含まれる空気は上昇して下側室４内に溜まり、その量が次第に増えるに従い下側室４内の水位が下がる。ある位置まで水位が下がると、浮力よりフロート弁体２０の重さが勝ることとなる。このとき、排気弁パッキン１８はフロート弁体２０と軽い吸着状態にあるので、フロート弁体２０は排気弁パッキン１８との接触部を支点に、図１において反時計方向へ回動して傾こうとする。

さらに水位が下がると、フロート弁体２０の重さにより排気弁パッキン１８との吸着が破られ、図２に示すようにフロート弁体２０が傾いて部分的に排気弁パッキン１８から離れる。すると下側室４は上側室３と連通し、下側室４内に溜まった空気は上側室３へ流れ、ドレイン管４３を通って外へ排気される。そして排気されるに従い、下側室４内の水位が上がり、フロート弁体２０が図１の位置の戻り、再び上下の室３、４の間の連通を遮断する。以上が通常の状態で、排気、遮断の動作を上記の如く繰り返すこととなる。

図３は配管の上流側で断水等により不圧が生じた場合の状態を示している。すなわち、上流側で負圧が生じると立管及び吸排気弁１の下側室内４内の水が上流側へ流れようとして、下側室４内及び立管内が負圧状態となる。すると、浮力が作用しなくなったフロート弁体２０は本体５の水平リブ８ｂの上に落下して受止められ、一方下側室４内の負圧の作用によりバネ３４の力に抗して吸気弁体３１が下に下がり、吸気口１４を開放して上下室３、４を連通する。排気孔１９ａも開く。これにより上側室３内に負圧が作用することから、副吸気弁体４９がバネ５３の力に抗して下に下がり、副吸気口４５を開放する。

前述の如く副吸気口４５の開口面積は、ドレイン管４３或いは排気口４２ａの面積よりはるかに大きく、また吸気口１４の面積よりも大きい。従って、立管及び下側室４内の水が上流側へ流れようとする際に即座に大量の空気を立管内へ送り込むことができ、立管内の真空を直ちに破壊することができる。これにより、分岐部分からの立管内への逆流を防止することができる。なお、副吸気口４５が吸気口１４のほぼ真上に位置しているので、副吸気口４５から流入した空気は吸気口１４へそのまま下方へ、中央部へ収束しながら流れ込み、きわめて吸気抵抗が小さく、吸気能力が高いものとなる。

吸気の際、ドレイン管４３からの吸気も僅かに有り得るが、ドレイン管４３の径が小さいこと、また副吸気口４５から吸気口１４までの距離に比してドレイン管４３がはるかに長いことから、外部からの吸気はほとんど副吸気口４５を介して行われることとなる。そして実際には、副吸気口４５の径は所望に応じて大きくできるので、吸気に際してドレイン管４３からの吸気を当てにする必要はなく、ドレイン管４３を排気或いは後述する排水に要する径以上に大きくする必要はなく、従ってパイプシャフト床面に設けられる排水口５７、それに通じる配水管５８の太さは従来のままで良い。

図４は上記した吸排気弁１の、排気弁１６或いは吸気弁２５などにゴミのが噛み込みなどが起こり、閉じていない状態を示しており、この場合、下側室４の水は上側室３に流れ、ドレイン管４３を介して排水され、排水口５７へ排水される。なお、副吸気口４５は閉じられているので、ここから水が溢れることはない。

図５及び６を参照して第２の実施の形態を説明する。この実施の形態の吸排気弁７１では、その副吸気弁の構成は第１の実施の形態での副吸気弁４５ａと同じであるので、その説明は省略し、排気弁及び吸気弁についてのみ説明する。図５及び６は第１の実施の形態での図１及び図３に対応する図である。

この実施の形態での吸排気弁７１も、下側の本体７３と上側のカバー７４とで構成されるケーシング７２を備え、ケーシング７２内は、ボンネット７５により上下の室７６、７７に仕切られている。本体７３とボンネット７５、カバー７４との取付け方は第１の実施の形態の場合とほぼ同様である。ボンネット７５にはその中央部に径の大きな大空気口７８が形成され、そこに、フランジ付きの大空気口パッキン７９がパッキン押え８０を用いて図示の如く取付けられている。パッキン７９の下端はボンネット７５の下面より下方へ突出している。

一方本体７３即ち下側室７７内には、上端が開口した籠体或いはバケット８１が、その上端に設けられたフランジが本体７３とボンネット７５とに挟まれて図示のように固定して取付けられている。バケット８１の外周と本体７３の内周との間にはスペースがあり、バケット８１にはその周壁及び底部に適宜開口が設けられている。

符号８２はポリプロピレンなどのプラスチックで作られた遊動弁体であり、略円盤状の本体部８３と、本体部８３の外周部分から下方へ延びるスカート部８４とを備えている。遊動弁体８２は図示の通りバケット８１内に配置され、下側室７７内の水Wの浮力により上方へ付勢され、本体部８３の上面がパッキン７９の下端部に押圧されている。本体部８３のパッキン７９より外側の部分及びスカート部８４には図示の通り通気孔としての貫通孔８５、８６がそれぞれ複数個形成されている。

本体部８３のパッキン７９より内側に対応する位置に小空気孔８７が貫通して形成され、その孔の下側の部分に、貫通孔を備えた小空気孔パッキン８７ａが、そのフランジにおいてパッキン押え８８を用いて固定されている。

符号８９は、遊動弁体８２のスカート部８４内に上下動自在に配置されたフロート弁体で、例えばNBRなどで作られ、水の浮力により上へ押され、その上面が小空気孔パッキン８７ａの下端及び遊動弁体８２の本体部８３の下面側に形成された突起部８３ａに押付けられて、小空気孔８７を閉じている。従って、図５の状態では上側室７６と下側室７７との間の連通は遮断されている。

図５の状態において、立管内の水に含まれた水が下側室７７内に溜まり、次第に水位が下がると、第１の実施の形態で説明したようにフロート弁体８９がパッキン８７との吸着部を支点にして傾き、小空気孔８７が開き、下側室７７内の空気が上側室７６へ押出され、ドレイン管９０を介して排気される。そして水位が上がって再び小空気孔８７が閉じられることとなる。

図６は吸気状態を示している。すなわち上流側で断水等が起きる、立管及び下側室７７内の水が上流側に流れ、立管及び下側室７７に負圧が生じる。すると遊動弁体８２とフロート弁体８９がバケット８１内で落下し、大空気口７８を開き、副吸気弁４５ａも作動して吸気し、立管内の負圧を破壊する。

本発明の第１の実施の形態に係る吸排気弁を示し、静水状態を示している断面図である。 排気状態を示す断面図である。 吸気状態を示す断面図である。 排水状態を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る吸排気弁を示し、静水状態を示す断面図である。 吸気状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 吸排気弁
２ ケーシング
３ 上側室
４ 下側室
５ 本体
１１ ボンネット
１４ 吸気口
１６ 排気弁
１９ａ 排気孔
２０ フロート弁体
２５ 吸気弁
３１ 吸気弁体
４１ カバー
４３ ドレイン管
４５ａ 副吸気弁
４５ 副吸気口
４９ 副吸気弁体

Claims (2)

1. 水道配管内の吸排気を行なう吸排気弁において、ケーシングと、該ケーシング内を上側室と下側室とに仕切る仕切り手段とを備え、前記上側室にはドレイン管が取付けられ、前記下側室はその下部において前記配管の頂部に連通状態で取付けられ、前記仕切り手段は、前記下側室内の水位が所定の高さに下がると前記上側室と前記下側室とを連通して、前記下側室内の空気を前記上側室と前記ドレイン管とを介して排気する排気弁と、前記配管内に負圧が生じたときに、前記上側室と下側室とを連通し、前記上側室から前記下側室への吸気を許容する吸気弁とを備え、前記吸排気弁はさらに、前記配管内に負圧が生じると、前記上側室への外気の進入を許容する、前記ドレイン管より径の大きい副吸気口を備えた副吸気弁を備えていることを特徴とする、吸排気弁。
2. 請求項１記載の吸排気弁において、前記仕切り手段は前記上下の室の間を仕切る隔壁を備え、前記吸気弁は前記隔壁に形成された吸気口を備え、前記副吸気口は、前記吸気口のほぼ上方に位置していることを特徴とする、吸排気弁。

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