JP2014005861A - バキュームブレーカ - Google Patents

Abstract

【課題】吸気量を大幅に増大させられる吸気孔を形成することにより、逆止弁の気密性阻害時において一次側に−５ｋPaを越える負圧を生じた場合にも十分に逆流を阻止する。
【解決手段】上端面1aに流入口４を設け、下端面1bに流出口５を設けると共に、該流出口５の同心円周上に複数の吸気孔６を等間隔を置いて設けた円筒状の弁箱１と、該弁箱１内において、流入口４周囲に設けた逆止用弁座９に着離自在に設けた逆止弁２と、全吸気孔６の内側口6bを囲繞する同心二重円状の吸気用弁座８に着離自在に設けると共に、該吸気用弁座８への着座方向に付勢された円環板状の吸気弁３とから成り、各吸気孔６はその外側口6aを所定角度を以て拡開形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆止弁を備えたホース接続型のバキュームブレーカに関する。

特許文献１には、この種のバキュームブレーカが開示されている。
このバキュームブレーカは、上端面に流入口を設け、下端面に流出口を設けると共に、該流出口の周囲に複数の吸気孔を設けた円筒状の弁箱と、該弁箱において、その内壁に周縁を固定して全吸気孔を遮蔽可能な弾性を有する円環状の吸気弁と、該吸気弁の内周縁部の下面に接離自在に設けた逆止弁とから成り、弁箱の流入口が給水栓の吐水口（水道の蛇口）に取付けられ、流出口には例えばホースが連結される。

そして、通常の使用では、給水圧により直ちに吸気弁が押し下げられ、その下面が吸気用弁座に当接して吸気口を遮蔽すると共に逆止弁を押し下げて開弁させ、通水される。
ここに、何らかの理由で通水が中断し一次側が負圧状態となった場合、逆止弁の弁バネの付勢力により逆止弁及び吸気弁が押し上げられ、流入口を閉塞して一次側への二次側水の逆流を防止するが、万一吸気弁と逆止弁間に異物が介在してその間に隙間を生じ気密性が阻害された状態であっても、吸気弁と逆止弁の間に吸気口を介して外気が流入し続けるため、二次側流体が一次側へ逆流することがない。

実公平３−１９６４５号公報

上記の様なホース接続型のバキュームブレーカは、水道の蛇口に取付けられる構成であるため、装置全体は軽量でコンパクトに形成されており、その関係上、弁箱の下端面には、吸気孔が複数であってもその中央の流出口に対し微小口径でしか形成されておらず、吸気弁の開弁時の吸気量は極めて少なく、上記の様な逆止弁の気密性阻害時には一次側がせいぜい−５ｋPa（キロパスカル）程度の負圧にしか対応できないといった課題を有している。
したがって、本発明では、逆止弁を備えたホース接続型のバキュームブレーカにおいて、吸気量を大幅に増大させられる吸気孔を形成することにより、逆止弁の気密性阻害時において一次側に−５ｋPaを越える負圧を生じた場合にも十分に逆流を阻止できることを目的としている。

上記課題に鑑み、本発明のバキュームブレーカは、上端面に流入口を設け、下端面に流出口を設けると共に、該流出口の同心円周上に複数の吸気孔を等間隔を置いて設けた円筒状の弁箱と、該弁箱内において、流入口周囲に設けた逆止用弁座に着離自在に設けた逆止弁と、全吸気孔の内側口を囲繞する同心二重円状の吸気用弁座に着離自在に設けると共に、該吸気用弁座への着座方向に付勢された円環板状の吸気弁とから成り、各吸気孔はその外側口を所定角度を以て拡開形成したことを特徴とする。
又、吸気孔の外側口は所定の深さと所定の面取り角を以て面取りすることにより拡開形成したことを特徴とする。
又、吸気孔は同心二重円状の吸気用弁座が囲繞可能な断面形状が円弧状又は直線状の長孔と成すのがより望ましく、更に吸気孔は弁箱の軸線に対し鋭角を以て流入口向きの斜めに形成するのがより良い。

要するに本発明のバキュームブレーカは、上端面に流入口を設け、下端面に流出口を設けると共に、該流出口の同心円周上に複数の吸気孔を等間隔を置いて設けた円筒状の弁箱と、該弁箱内において、流入口周囲に設けた逆止用弁座に着離自在に設けた逆止弁と、全吸気孔の内側口を囲繞する同心二重円状の吸気用弁座に着離自在に設けると共に、該吸気用弁座への着座方向に付勢された円環板状の吸気弁とから成るので、一次側が負圧状態で、万一逆止弁と逆止用弁座の間に異物が介在するなどして逆止弁が閉弁できず、気密性が阻害された場合（以下、逆止弁の気密性阻害時と称する。）には、吸気弁バネの付勢力に勝る一次側の負圧により吸気弁が吸気用弁座から離間することで開弁し、逆止弁と逆止用弁座の間の隙間を通して一次側へ吸気孔からの外気を流入させ続けられ、二次側水の一次側への逆流を防止できる。
上記の逆止弁の気密性阻害時において、一次側の負圧の程度が非常に高くて従来品では吸気量が少なく逆流を防止できない場合であっても、本発明の上記各吸気孔はその外側口を所定角度を以て拡開形成してなるので、外側口から内側口へ渡って吸気孔を流入する気流は、流入当初の拡開された外側口を抜けると急激に進路が狭まるため気流の幅も余儀なく狭まり、圧縮されて流速が速くなるため、一定断面積を一定時間に通る空気量を飛躍的に増大させられ、内側口から噴流となって吹き出されて弁箱内に流入する。
よって、本発明によれば、逆止弁の気密性阻害時における吸気孔からの吸気量を従来品に比し飛躍的に増大できるから、一次側に従来の様に−５ｋPaを越える負圧を生じた場合にも十分に逆流を阻止できる。

吸気孔の外側口は所定の深さと所定の面取り角を以て面取りすることにより、その外側口を所定角度を以て拡開形成できるので、空気量を増大させられる外側口の形状に相応した有効な拡開形成の設定及び加工が比較的容易に行える。

又、吸気孔は同心二重円状の吸気用弁座が囲繞可能な断面形状が円弧状又は直線状の長孔と成したので、吸気孔の断面形状が円形のものに比し、吸気孔の形成数を少なくして、吸気孔の１個の断面積を大きくすることができ、これにより吸気孔で吸気される空気の抵抗をより少なくできるので、その吸気量をより一層増大させることができる。

又、吸気孔は弁箱の軸線に対し鋭角を以て流入口向きの斜めに形成したので、各吸気孔から弁箱内方へ流入する気流が抵抗なくスムーズに流入口へ導かれやすく、これにより弁箱内への吸気量をより増大させることができるなどその実用的効果甚だ大である。

停水時のバキュームブレーカの縦断面図である。 図１の底面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 通水時のバキュームブレーカの縦断面図である。 逆止弁の気密性阻害時のバキュームブレーカの縦断面図である。 二次側負圧発生時のバキュームブレーカの縦断面図である。

以下本発明の実施の一形態例を図面に基づいて説明する。
本発明に係るバキュームブレーカは、主に散水用やシャワー用などの給水栓の吐水口（図示せず）とホース（図示せず）との間に介装して二次側水の逆流防止に用いられるものであり、前記給水栓に取付けられる円筒状の弁箱１と、該弁箱１に内蔵したインライン形の逆止弁２と、弁箱１内での負圧発生時に外気を吸気させて逆流を防止する吸気弁３とを設けている。

弁箱１は、上端面1aの中心に雌ねじを螺刻した流入口４を設け、下端面1bの中心に雄ねじを螺刻した流出口５を細長筒状に突設すると共に、下端面1bにおける流出口５の同心円周上に複数の吸気孔６を等間隔を置いて設けている。
尚、吸気孔６の外側口6aが露出する下端面1bは、図示例では弁箱１の側面下端から流出口５の基端へ向かって先細り状に緩斜した円錐面状に形成しているが、下端面1bは水平面状に形成しても良い。

一方、弁箱１の円環状の内底（下端面1bの内側面）1cは水平面上に形成され、該内底1cには、これと同心で所定径の円周上に所定幅を有する円環溝７を凹設し、該円環溝７の溝底上に吸気孔６の内側口6bを形成している。
内底1cにおいて円環溝７の内外輪には、全吸気孔６の内側口6bを囲繞すると共に、吸気弁３が着離自在な同心二重円状の吸気用弁座８を設けている。
尚、吸気孔６は円環溝７を設けることなく、水平な内底1c面上に設けても良い。

そして、各吸気孔６は弁箱１の軸線1dに対し鋭角を以て流入口４向きの斜めに形成され、吸気孔６の外側口6aをその軸線6cに対し所定角度α°を以て拡開形成している。
より具体的には、吸気孔６は断面（軸線6cに垂直な切断面）形状が流出口５の同心円周に沿った円弧状の長孔に形成され、外側口6aは所定の深さｄと所定の面取り角α°を以て面取りしている。

尚、本実施例では、各吸気孔６は弁箱１の軸線1dに対し鋭角を以て流入口４向きの斜めに形成することにより、吸気弁３の開弁時に各吸気孔６から弁箱１内方へ流入する気流が抵抗なくスムーズに流入口４へ導かれやすく、弁箱１内への吸気量の増大がより期待でき、この様に斜めに形成することがより望ましいが、吸気孔軸線6cを弁箱軸線1dと平行となる様に内底1cに垂直に貫通形成しても、吸気孔６を後述の如く拡開形成することにより従来品に比して飛躍的に吸気量を増大させられるので、図示しないが吸気孔軸線6cを垂直にした吸気孔６を設けても良い。

又、吸気孔６について本実施例では、図２、３に示す様に、円周方向に長い６個の円弧状の長孔に形成し、吸気孔６の１個の断面積を大きくし、吸気される空気の抵抗をより少なくできる様にしたが、各吸気孔６は吸気用弁座８の同心二重円で囲繞可能な円形であっても良く、この場合には図示例の円弧状の吸気孔６の内側口6bとその総面積が同じになるくらいに孔数を増やすと共に、円弧状の吸気孔６の形成時と同等なる強度を下端面1bに維持させる必要がある。
尚、本実施例では、吸気孔６は、断面形状が円弧状の長孔としたものを示したが、円弧状でなくとも、吸気用弁座８の同心二重円で囲繞可能であれば、断面形状が直線状の長孔（図示せず）と成しても良い。

いずれの場合でも、吸気孔６は、その外側口6aが所定角度α°を以て拡開形成される必要がある。
これにより、外側口6aから内側口6bへ渡って吸気孔６を流入する気流は、流入当初の拡開された外側口6aを抜けると急激に進路が狭まるため気流の幅も余儀なく狭まり、圧縮されて流速が速くなるため、一定断面積を一定時間に通る空気量を増大させられ、内側口6bから弁箱１内に流入する吸気量を飛躍的に増大させられる。

外側口6aの拡開は、その吸気孔６の形状によって全周に渡って形成される必要はなく、要するに吸気孔６内に流入した気流が外側口6aを抜けた時に急激に狭まる流路によって、圧縮されて流速を速め、一定断面積を一定時間に通る空気量を増大させられれば良く、本実施例では、図に示す様に吸気孔６の外側口6aにおいて内側の円弧以外を面取りしている。
尚、吸気孔６が円形孔であれば、外側口6aの周囲をめぐって所定の深さｄと所定の面取り角α°を以て面取りしても良い。

実際には、逆止弁２及び吸気弁３などの内蔵機器を全て取り除き、図に示す吸気孔６を形成した弁箱１を用い、この弁箱１を水受け容器の越流面の上方２００ｍｍ（ミリメートル）に設置した状態で、一次側からー５０ｋPa（キロパスカル）の圧力を加えた時、弁箱１の流出口５に接続して先端口が水受け容器に導入された透明直管内の水位の上昇が１００ｍｍを越えない負圧破壊性能を発揮させることができた。

逆止弁２は、球冠面を有する略キノコ型に形成され、弁箱１内部に二次側水の逆流を防止する様に、弁箱１内において流入口４の周囲に設けた逆止用弁座９に着離自在に設けている。
逆止弁２と逆止用弁座９とは、弁箱１内において流入口４に連続配置した逆止弁ユニット10に装着されている。

逆止弁ユニット10は、流入口４の内側に逆止用弁座９を周設配置する様に弁箱１内の上端に挿嵌した弁座支持リング10ａと、該弁座支持リング10ａと同一軸線上でその下方に対向配置した弁軸摺動リング10ｂと、該弁軸摺動リング10ｂと弁座支持リング10ａを十字方向で連結する略Ｌ字板状の支持杆10ｃとから成り、該支持杆10ｃ間の空隙Ｓを弁箱１の流入口４と流出口５の流路の一部と成している。

そして、逆止弁２背部に突設した弁軸2aを弁軸摺動リング10ｂに摺動自在に挿入し、逆止弁２背部において弁軸2aの基端周囲に凹設したバネ受け2bと弁軸摺動リング10ｂに外方突設した鍔状のバネ受け10ｄとの間に逆止弁バネ11を介装し、該逆止弁バネ11にて逆止弁２を閉弁方向に付勢している。

又、逆止弁ユニット10の弁軸摺動リング10ｂと、流出口５内周適所に内方突設した止め輪12との間には、支持杆10ｃ間の空隙Ｓと共に流入口４と流出口５の流路を構成する連通管13を介装している。

この連通管13は、その下端開口部が流出口５に挿嵌されて下端面が止め輪12に掛止され、上端開口部は弁軸摺動リング10ｂにて閉塞され、上端開口部内にはその中心に弁軸摺動リング10ｂを貫通した弁軸2aを間隙を介して配置し、流出口５より突出した連通管13の周壁の十字方向には縦長方形状の連通口13ａを貫設し、該連通口13ａから下端開口部を介して流出口５へ連通する一連の流路を構成している。

吸気弁３は、弁箱内底1c上の円環溝７より幅広な円環板状に形成され、その中心穴に流出口５より突出した連通管13を挿通している。
吸気弁３の上面には、これと同様に連通管13を挿通すると共に、弁軸摺動リング10ｂより突出する支持杆10ｃの下端との間に吸気弁バネ14を介装するバネ受け15を固着しており、吸気弁バネ14にて吸気弁３を吸気用弁座８への着座方向（吸気弁３の閉弁方向）に付勢している。

上記の様に構成されたバキュームブレーカにあっては、例えば弁箱１の流入口４を給水栓の吐水口に接続すると共に、流出口５に貯水槽へ先端口を導入したホースの基端を接続して使用する。
停水状態では、図１に示す様に、逆止弁２は逆止弁バネ11の付勢力により逆止用弁座９に着座して流入口４を閉塞し、吸気弁３は吸気弁バネ14の付勢力により吸気用弁座８に着座して吸気孔６の外側口6aを閉塞している。

そして、給水栓が開弁されると、逆止弁バネ11の付勢力に勝る通水圧力により逆止弁２が逆止用弁座９から離間することで開弁し、流入口４から支持杆10ｃ間の空隙Ｓ、連通口13ａ、流出口５を経てこれに接続されたホースへと通水される（図４参照）。
ここに、給水管の破裂や該管内の大きな圧力変動など何らかの理由で一次側が負圧状態となった場合、逆止弁２が直ちに逆止用弁座９に着座して閉弁するため、二次側の（ホース内やホース先端口が導入された貯水槽内）水が逆流するのを防止して一次側がその逆流水にて汚染されるのを阻止する。

上記の様な状況下において、万一逆止弁２と逆止用弁座９の間に異物Ｘが介在するなどして逆止弁２が閉弁できず、気密性が阻害された場合には、吸気弁バネ14の付勢力に勝る一次側の負圧により吸気弁３が吸気用弁座８から離間することで開弁し、逆止弁２と逆止用弁座９の間の隙間を通して一次側へ吸気孔６からの外気が流入し続けるため、二次側水が一次側へ逆流することがない（図５参照）。
又、各吸気孔６はその外側口6aを所定角度を以て拡開形成してなるので、外側口6aから内側口6bへ渡って吸気孔６を流入する気流は、流入当初の拡開された外側口6aを抜けると急激に進路が狭まるため気流の幅も余儀なく狭まり、圧縮されて流速が速くなるため、一定断面積を一定時間に通る吸気量を飛躍的に増大させられるから、逆止弁２の気密性阻害時において発生する一次側圧力が−５０ｋPaであっても十分に逆流を阻止できる。

又、通常の通水状態で給水を中断した時に流出口５から下流側へ流れ続けようとうする水の動きによりホース内（二次側）が負圧化された場合には、その負圧によって吸気弁３が開弁し、吸気孔６から外気が連通管13の連通口13ａを通じて二次側へ流入して弁箱１内に負圧を生じさせない（図６参照）。

１ 弁箱
1a 上端面
1b 下端面
1d 軸線
２ 逆止弁
４ 流入口
３ 吸気弁
５ 流出口
６ 吸気孔
6a 外側口
6b 内側口
８ 吸気用弁座
９ 逆止用弁座

Claims (4)

1. 上端面に流入口を設け、下端面に流出口を設けると共に、該流出口の同心円周上に複数の吸気孔を等間隔を置いて設けた円筒状の弁箱と、該弁箱内において、流入口周囲に設けた逆止用弁座に着離自在に設けた逆止弁と、全吸気孔の内側口を囲繞する同心二重円状の吸気用弁座に着離自在に設けると共に、該吸気用弁座への着座方向に付勢された円環板状の吸気弁とから成り、各吸気孔はその外側口を所定角度を以て拡開形成したことを特徴とするバキュームブレーカ。
2. 吸気孔の外側口は所定の深さと所定の面取り角を以て面取りすることにより拡開形成したことを特徴とする請求項１記載のバキュームブレーカ。
3. 吸気孔は同心二重円状の吸気用弁座が囲繞可能な断面形状が円弧状又は直線状の長孔と成したことを特徴とする請求項１又は２記載のバキュームブレーカ。
4. 吸気孔は弁箱の軸線に対し鋭角を以て流入口向きの斜めに形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載のバキュームブレーカ。

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