JP2014080988A - 空気抜き弁 - Google Patents

Abstract

【課題】空気抜き弁において、構造の簡素化を可能とする。
【解決手段】中空形状をなして内部が配管に連通すると共に外部と連通する連通孔２５を有するハウジング２２と、連通孔２５より通路面積の小さい排出孔２８を有してハウジング２２内に連通孔２５から離間する離間位置とハウジング２２に当接して排出孔２８が連通孔２５に連通する当接位置とに移動自在に支持される弁体２７と、弁体２７を当接位置に付勢する圧縮コイルばね３０とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体が流動する配管内に溜まった空気を排出可能な空気抜き弁に関するものである。

液体が流動する配管では、空気が混入し、配管の頂部に溜まってしまうことから、この配管の頂部に内部に溜まった空気を排出可能な空気抜き弁が設けられている。そして、この空気抜き弁は、配管内に溜まった空気を排出する機能だけでなく、配管内が負圧になったときに外部の空気を配管内へ取り込む機能も有している。ところが、このような空気抜き弁にて、配管内に溜まった空気は、狭い通路である空気孔から外部に抜けるが、この空気孔から空気が排出され終わると、空気の排出から液体の排出に変わる。この場合、空気に対して液体は、空気孔を通過するときの圧力損失が大きいため、液体の流速が急に低下し、ここで水撃（ウォータハンマ）が発生する。

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された空気弁は、下部に流入口を上部に開口部を形成した弁箱と、弁箱内に有底案内筒を配置し、案内筒内に小径空気孔を有して上限位置で大径空気孔を閉じる遊動弁体を昇降自在に設けると共に、案内筒内に上限位置で遊動弁体の小径空気孔を閉じるフロート弁を昇降自在に設けたものである。

特許第４４４８６１３号公報

上述した従来の空気弁にあっては、弁箱に流入口と開口部を形成し、この弁箱内に有底案内筒を配置し、有底案内筒内に小径空気孔を有する遊動弁体と、フロート弁を昇降自在に設ける構成となっている。そのため、フロート弁だけでなく遊動弁体も設けることから、多数の弁座が必要となって構造が複雑化し、高コスト化を招いてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、構造の簡素化を可能とする空気抜き弁を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の空気抜き弁は、中空形状をなして内部が液体流路に連通すると共に外部と連通する連通孔を有するハウジングと、前記連通孔より通路面積の小さい排出孔を有して前記ハウジング内に前記連通孔から離間する離間位置と前記ハウジングに当接して前記排出孔が前記連通孔に連通する当接位置とに移動自在に支持される弁体と、前記弁体を前記当接位置に付勢する付勢部材と、を有することを特徴とするものである。

従って、弁体が付勢部材の付勢力によりハウジングに当接して排出孔が連通孔に連通する当接位置にあるとき、配管内に空気が溜まると、この空気はハウジング内から排出孔及び連通孔を通って外部に排出され、空気が全て排出されると、液体が排出孔及び連通孔を流れることとなるが、排出孔が小径であることから、空気をゆっくり排出するため液体の流速が低下して水撃の発生を抑制することができる。また、弁体がハウジングに当接して排出孔が連通孔に連通する当接位置にあるとき、配管内の圧力が異常に低下してハウジング内がある程度負圧になると、この負圧により弁体が付勢部材の付勢力に抗してハウジングから離間する離間位置に移動することから、外部の空気が連通孔を通ってハウジング内部に導入されることとなり、その結果、異常な負圧の発生を抑制することができる。このように簡単な構造で対処することができる。

本発明の空気抜き弁では、前記ハウジングにおける前記連通孔の周囲に前記弁体が当接する傾斜した弁座が設けられることを特徴としている。

従って、ハウジング側に傾斜した弁座を設けることで、弁体は、付勢部材の付勢力によりこの弁座に適正に着座することができ、排出孔と連通孔の連通状態を高精度に維持することができる。

本発明の空気抜き弁では、前記排出孔は、前記当接位置で前記連通孔に直列に連通する位置に形成されることを特徴としている。

従って、弁体が付勢部材の付勢力によりハウジングに当接したとき、排出孔が連通孔に直列に連通することで、配管内に溜まった空気をハウジング内から排出孔及び連通孔を通して適正に外部に排出することができる。

本発明の空気抜き弁では、前記弁体が前記ハウジングに当接する前記弁体側または前記ハウジング側に前記排出孔を有する多孔質部材が設けられることを特徴としている。

従って、弁体とハウジングが当接する位置に排出孔を有する多孔質部材が設けられることで、弁体が付勢部材の付勢力によりハウジングに当接したとき、この多孔質部材が連通孔に連通するため、配管内に溜まった空気をハウジング内から多孔質部材及び連通孔を通して適正に外部に排出することができる。

本発明の空気抜き弁では、前記多孔質部材は、弾性部材から構成されることを特徴としている。

従って、弁体が付勢部材の付勢力によりハウジングに当接したとき、配管内に溜まった空気がハウジング内から多孔質部材及び連通孔を通して外部に排出されると、液体が多孔質部材に流通するため、ここで圧損が大きくなり、弾性部材からなる多孔質部材がつぶされて排出孔が閉塞し、連通孔からの液体の排出を阻止することができる。

本発明の空気抜き弁では、前記ハウジング内における前記連通孔との対向位置に支持部材が固定され、前記支持部材と前記弁体との間に前記付勢部材としての圧縮ばねが介装されることを特徴としている。

従って、ハウジング内に固定された支持部材と弁体との間に圧縮ばねを介装することで、構造の簡素化を可能とすることができる。

本発明の空気抜き弁では、前記弁体は、円錐形状または円錐台形状をなすことを特徴としている。

従って、弁体を円錐形状または円錐台形状とすることで、弁体は、付勢部材の付勢力によりくさび作用をもってハウジングに当接することができ、排出孔と連通孔の連通状態を高精度に維持することができる。

本発明の空気抜き弁によれば、ハウジングの連通孔より通路面積の小さい排出孔を有して連通孔から離間する離間位置とハウジングに当接して排出孔が連通孔に連通する当接位置とに移動自在な弁体を設けると共に、この弁体を当接位置に付勢する付勢部材を設けるので、構造を簡素化することができると共に、水撃の発生を適正に抑制することもできる。

図１は、本発明の実施例１に係る空気抜き弁を表す断面図である。 図２は、実施例１の空気抜き弁を表す水平断面図である。 図３は、実施例１の空気抜き弁の作用を表す断面図である。 図４は、空気抜き弁が取付けられた配管の概略図である。 図５は、本発明の実施例２に係る空気抜き弁を表す断面図である。 図６は、実施例２の空気抜き弁の作用を表す断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る空気抜き弁の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例１に係る空気抜き弁を表す断面図、図２は、実施例１の空気抜き弁を表す水平断面図、図３は、実施例１の空気抜き弁の作用を表す断面図、図４は、空気抜き弁が取付けられた配管の概略図である。

実施例１において、図４に示すように、配管１１は、第１鉛直部１２と第１湾曲部１３と水平部１４と第２湾曲部１５と第２鉛直部１６とを有している。従って、液体（例えば、水）は、第１鉛直部１２を上昇し、第１湾曲部１３から水平部１４を水平に流れ、第２湾曲部１５から第２鉛直部１６を下降する。空気抜き弁２１は、水平部１４における下流側、つまり、第２湾曲部１５に近接する側に補助配管１７を介して装着されており、配管１１内に溜まった液体を補助配管１７から外部に排出可能であると共に、配管１１内の液体がなくなったときに外部から空気を導入可能となっている。

この空気抜き弁２１において、図１及び図２に示すように、ハウジング２２は、中空の円筒形状をなし、内部の空間部２３が液体流路としての補助配管１７を介して配管１１の水平部１４（図４参照）に連通している。このハウジング２２は、上端部２４に外部と連通する連通孔２５が鉛直方向に沿って形成されている。

また、ハウジング２２は、空間部２３における連通孔２５と下方に対向する位置に支持部材２６が固定されている。この支持部材２６は、所定長さの板形状をなし、上端部２４から所定距離だけ離れた位置で、各端部がハウジング２２の内壁面に固定されている。

弁体２７は、円錐形状（または、円錐台形状）をなし、軸心方向（鉛直方向）の中心部に排出孔２８が形成されている。この排出孔２８は、ハウジング２２の連通孔２５より通路面積が小さく設定されている。この弁体２７は、ハウジング２２の上端部２４に形成された連通孔２５と下方に対向する位置に配置されている。一方、ハウジング２２は、連通孔２５における空間部２３側の開口部の周囲に弁体２７のテーパ面２７ａが当接する傾斜した弁座２９が設けられている。この場合、弁体２７のテーパ面２７ａと弁座２９がほぼ同様の傾斜角度に設定されている。

付勢部材としての圧縮コイルばね３０は、支持部材２６と弁体２７との間に介装されており、付勢力により弁体２７をハウジング２２に当接する位置、つまり、テーパ面２７ａが弁座２９に接触する位置に付勢支持している。

従って、弁体２７は、圧縮コイルばね３０の付勢力に抗してハウジング２２の上端部２４、つまり、連通孔２５から離間する離間位置と、圧縮コイルばね３０の付勢力によりハウジング２２の上端部２４、つまり、連通孔２５に当接する当接位置とに移動自在可能となっている。この場合、弁体２７は、当接位置にあるとき、排出孔２８が連通孔２５に直列に連通している。

ここで、空気抜き弁２１の作用について説明する。

空気抜き弁２１において、図１に示すように、ハウジング２２の空間部２３に液体がなくて空気が充満されているとき、弁体２７は、圧縮コイルばね３０の付勢力によりテーパ面２７ａが弁座２９に接触する当接位置にある。この状態から、配管１１内に液体が供給されると、この液体がハウジング２２の空間部２３に流動し、空間部２３に残留する空気は弁体２７の排出孔２８から連通孔２５を通って外部に排出される。そして、空間部２３の空気が全て排出されると、液体が排出孔２８及び連通孔２５を通って外部に排出される。

このとき、排出孔２８及び連通孔２５を流れる媒体が空気から液体に変わるが、排出孔２８が小径であることから、水撃の発生が抑制される。また、液体が排出孔２８及び連通孔２５を通って外部に排出されるが、図示しない貯留槽に貯留される。

また、ハウジング２２の空間部２３が液体で充満されているとき、弁体２７は、圧縮コイルばね３０の付勢力によりテーパ面２７ａが弁座２９に接触する当接位置にある。この状態から、配管１１内に空気が溜まると、この空気がハウジング２２の空間部２３に流動し、弁体２７の排出孔２８から連通孔２５を通って外部に排出される。そして、空間部２３に溜まった空気が全て排出されると、液体が排出孔２８及び連通孔２５を通るが、排出孔２８が小径であることから、水撃の発生が抑制される。

更に、ハウジング２２の空間部２３が液体で充満されているとき、弁体２７は、圧縮コイルばね３０の付勢力によりテーパ面２７ａが弁座２９に接触する当接位置にある。この状態から、配管１１内の液体がなくなると、図３に示すように、ハウジング２２の空間部２３が負圧となり、この負圧により弁体２７が圧縮コイルばね３０の付勢力に抗して移動する。即ち、弁体２７は、負圧により圧縮コイルばね３０の付勢力に抗してテーパ面２７ａが弁座２９から離間する離間位置に移動し、連通孔２５を開放する。すると、外部の空気が連通孔２５を通ってハウジング２２の空間部２３に導入されることとなり、水撃の発生が抑制される。

このように実施例１の空気抜き弁にあっては、中空形状をなして内部が配管１１に連通すると共に外部と連通する連通孔２５を有するハウジング２２と、連通孔２５より通路面積の小さい排出孔２８を有してハウジング２２内に連通孔２５から離間する離間位置とハウジング２２に当接して排出孔２８が連通孔２５に連通する当接位置とに移動自在に支持される弁体２７と、弁体２７を当接位置に付勢する圧縮コイルばね３０とを設けている。

従って、弁体２７が圧縮コイルばね３０の付勢力によりハウジング２２に当接して排出孔２８が連通孔２５に連通する当接位置にあるとき、配管１１内に空気が溜まると、この空気はハウジング２２内から排出孔２８及び連通孔２５を通って外部に排出される。その後、ハウジング２２内の空気が全て排出されると、液体が排出孔２８及び連通孔２５を流れることとなるが、排出孔２８が小径であることから、空気をゆっくりと排出するために液体の流速が低下して水撃の発生を抑制することができる。

また、弁体２７がハウジング２２に当接して排出孔２８が連通孔２５に連通する当接位置にあるとき、配管１１内の液体がなくなると、ハウジング２２内が負圧になり、この負圧により弁体２７が圧縮コイルばね３０の付勢力に抗してハウジング２２から離間する離間位置に移動する。すると、弁体２７とハウジング２２との間に隙間が形成され、外部の空気が連通孔２５を通ってハウジング２２内に導入されることとなり、水撃の発生を抑制することができる。その結果、水撃の発生を適正に抑制することができると共に、構造を簡素化することができる。

実施例１の空気抜き弁では、ハウジング２２における連通孔２５の周囲に弁体２７が着座する傾斜した弁座２９を設けている。従って、弁体２７は、圧縮コイルばね３０の付勢力によりこの弁座２９に適正に着座することができ、排出孔２８と連通孔２５の連通状態を高精度に維持することができる。

実施例１の空気抜き弁では、排出孔２８を弁体２７の当接位置で連通孔２５に直列に連通する位置に形成している。従って、配管１１内に溜まった空気をハウジング２２内から排出孔２８及び連通孔２５を通して適正に外部に排出することができる。

実施例１の空気抜き弁では、ハウジング２２内における連通孔２５との対向位置に支持部材２６を固定し、支持部材２６と弁体２７との間に圧縮コイルばね３０を介装している。従って、構造の簡素化を可能とすることができる。

実施例１の空気抜き弁では、弁体２７を円錐形状または円錐台形状としている。従って、弁体２７は、圧縮コイルばね３０の付勢力によりくさび作用をもってハウジング２２に当接することができ、排出孔２８と連通孔２５の連通状態を高精度に維持することができる。

図５は、本発明の実施例２に係る空気抜き弁を表す断面図、図６は、実施例２の空気抜き弁の作用を表す断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２の空気抜き弁において、図５に示すように、空気抜き弁４１は、実施例１と同様に、配管の頂部に装着されており、配管内に溜まった液体を外部に排出可能であると共に、配管内の液体がなくなったときに外部から空気を導入可能となっている。

この空気抜き弁４１において、ハウジング２２は、内部の空間部２３が配管１１の頂部に連通しており、上端部２４に外部と連通する連通孔２５が鉛直方向に沿って形成されている。また、ハウジング２２は、空間部２３に支持部材２６が固定されている。

弁体４２は、円錐台形状（または、円錐形状）をなし、上部にテーパ面４２ａが形成されている。また、この弁体４２は、テーパ面４２ａに弾性部材からなる多孔質部材４３が固定されている。この多孔質部材４３は、多孔部分が排出孔として機能し、ハウジング２２の連通孔２５より小さい通路面積が設定されている。この弁体４２は、ハウジング２２の上端部２４に形成された連通孔２５と下方に対向する位置に配置されている。一方、ハウジング２２は、連通孔２５における空間部２３側の開口部の周囲に弁体４２のテーパ面４７ａに固定された多孔質部材４３が当接する傾斜した弁座２９が設けられている。この場合、多孔質部材４３の上面と弁座２９がほぼ同様の傾斜角度に設定されている。

圧縮コイルばね３０は、支持部材２６と弁体４２との間に介装されており、付勢力により弁体４２をハウジング２２に当接する位置、つまり、多孔質部材４３が弁座２９に接触する位置に付勢支持している。

従って、弁体４２は、圧縮コイルばね３０の付勢力に抗してハウジング２２の上端部２４、つまり、多孔質部材４３が弁座２９から離間して連通孔２５からも離間する離間位置と、圧縮コイルばね３０の付勢力によりハウジング２２の上端部２４、つまり、多孔質部材４３が弁座２９に接触して連通孔２５に接近する当接位置とに移動自在可能となっている。

ここで、空気抜き弁４１の作用について説明する。

空気抜き弁４１において、ハウジング２２の空間部２３に液体がなくて空気が充満されているとき、弁体４２は、圧縮コイルばね３０の付勢力により多孔質部材４３が弁座２９に接触する当接位置にある。この状態から、配管内に液体が供給されると、この液体がハウジング２２の空間部２３に流動し、空間部２３に残留する空気は弁体４２の多孔質部材４３から連通孔２５を通って外部に排出される。そして、空間部２３の空気が全て排出されると、多孔質部材４３がつぶされることで排出孔が閉塞され、液体が連通孔２５を通して外部に排出されることが阻止される。

このとき、多孔質部材４３及び連通孔２５を流れる媒体が空気から液体に変わるが、多孔質部材４３の排出孔が小径であることから、水撃の発生が抑制される。

また、ハウジング２２の空間部２３が液体で充満されているとき、弁体４２は、圧縮コイルばね３０の付勢力により多孔質部材４３が弁座２９に接触する当接位置にある。この状態から、配管１１内に空気が溜まると、この空気がハウジング２２の空間部２３に流動し、多孔質部材４３の各排出孔から連通孔２５を通って外部に排出される。そして、空間部２３に溜まった空気が全て排出されると、多孔質部材４３がつぶされることで排出孔が閉塞されることから、水撃の発生が抑制される。

更に、ハウジング２２の空間部２３が液体で充満されているとき、弁体４２は、圧縮コイルばね３０の付勢力により多孔質部材４３が弁座２９に接触する当接位置にある。この状態から、配管内の液体がなくなると、図６に示すように、ハウジング２２の空間部２３が負圧となり、この負圧により弁体４２が圧縮コイルばね３０の付勢力に抗して移動する。即ち、弁体４２は、負圧により圧縮コイルばね３０の付勢力に抗して多孔質部材４３が弁座２９から離間する離間位置に移動し、連通孔２５を開放する。すると、外部の空気が連通孔２５を通ってハウジング２２の空間部２３に導入されることとなり、水撃の発生が抑制される。

このように実施例２の空気抜き弁にあっては、連通孔２５から離間する離間位置とハウジング２２に当接する当接位置とに移動自在な弁体４２を設けると共に、弁体４２を当接位置に付勢する圧縮コイルばね３０を設け、弁体４２がハウジング２２に当接するテーパ面４２ａに排出孔を有する多孔質部材４３を設けている。

従って、弁体４２の多孔質部材４３が圧縮コイルばね３０の付勢力によりハウジング２２に当接しているとき、配管内に空気が溜まると、この空気はハウジング２２内から多孔質部材４３の排出孔及び連通孔２５を通って外部に排出される。その後、ハウジング２２内の空気が全て排出されると、液体が多孔質部材４３及び連通孔２５を流れることとなるが、多孔質部材４３の排出孔が小さいことから、液体の流速が低下して水撃の発生を抑制することができる。

また、弁体４２がハウジング２２に当接して多孔質部材４３が弁座２９に接触しているとき、配管内の液体がなくなると、ハウジング２２内が負圧になり、この負圧により弁体４２が圧縮コイルばね３０の付勢力に抗してハウジング２２から離間する離間位置に移動する。すると、弁体４２の多孔質部材４３とハウジング２２との間に隙間が形成され、外部の空気が連通孔２５を通ってハウジング２２内に導入されることとなり、水撃の発生を抑制することができる。その結果、水撃の発生を適正に抑制することができると共に、構造を簡素化することができる。

実施例２の空気抜き弁では、多孔質部材４３を弾性部材により構成している。従って、弁体４２が圧縮コイルばね３０の付勢力によりハウジング２２に当接したとき、配管内に溜まった空気がハウジング２２内から多孔質部材４３及び連通孔２５を通して外部に排出されると、液体が多孔質部材４３内に流通するため、ここで圧損が大きくなり、弾性部材からなる多孔質部材４３がつぶされて排出孔が閉塞し、連通孔２５からの液体の排出を阻止することができる。

なお、上述した実施例２では、弁体４２のテーパ面４２ａに多孔質部材４３を固定したが、ハウジング２２の弁座２９に多孔質部材４３を固定してもよい。

また、上述した実施例では、弁体を円錐形状または円錐台形状としたが、この形状に限定されるものではなく、角錐形状または角錐台形状、円柱形状または角柱形状などとしてもよい。

また、上述した実施例では、付勢部材を圧縮コイルばねとしたが、ゴムなどの弾性部材や合成樹脂などにより形成してもよい。

１１ 配管
２１，４１ 空気抜き弁
２２ ハウジング
２３ 空間部
２５ 連通孔
２６ 支持部材
２７，４２ 弁体
２８ 排出孔
２９ 弁座
３０ 圧縮コイルばね（付勢部材）
４３ 多孔質部材（排出孔）

Claims (7)

1. 中空形状をなして内部が液体流路に連通すると共に外部と連通する連通孔を有するハウジングと、
   前記連通孔より通路面積の小さい排出孔を有して前記ハウジング内に前記連通孔から離間する離間位置と前記ハウジングに当接して前記排出孔が前記連通孔に連通する当接位置とに移動自在に支持される弁体と、
   前記弁体を前記当接位置に付勢する付勢部材と、
   を有することを特徴とする空気抜き弁。
2. 前記ハウジングにおける前記連通孔の周囲に前記弁体が当接する傾斜した弁座が設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気抜き弁。
3. 前記排出孔は、前記当接位置で前記連通孔に直列に連通する位置に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気抜き弁。
4. 前記弁体が前記ハウジングに当接する前記弁体側または前記ハウジング側に前記排出孔を有する多孔質部材が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の空気抜き弁。
5. 前記多孔質部材は、弾性部材から構成されることを特徴とする請求項４に記載の空気抜き弁。
6. 前記ハウジング内における前記連通孔との対向位置に支持部材が固定され、前記支持部材と前記弁体との間に前記付勢部材としての圧縮ばねが介装されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の空気抜き弁。
7. 前記弁体は、円錐形状または円錐台形状をなすことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の空気抜き弁。

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