JP3194106B2 - 空気弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を移送する流体配
管、特に下水や汚泥或いは農水等の異物を含んだ流体を
移送する流体配管に設けられ、該流体配管内の空気の排
出及び吸入に用いられる空気弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水等の流体を移送する流体配管には、
流体配管内の空気や流体から発生するガスを排出した
り、或いは流体配管に空気を導入して、配管内の流体を
円滑に排出するために、例えば特開平２−１２５１８３
号公報に示される如き空気弁が取付けられる。

【０００３】この空気弁は、弁箱下部のフロート室と弁
箱上部の弁室との間に、フロート室の大径胴部よりも小
径の空気室を形成して、大径胴部の大量の空気を小径空
気室で圧縮することにより、弁箱内部の圧力を上昇させ
て、フロート室へ溢流する流体の圧力と平衡を保ち、流
体が弁室や該弁室上部の通気孔に上昇するのを防止でき
るようにしている。また、この空気弁は、前記通気孔を
大径の通気孔となし、前記弁室内に配設した弁体を、上
動時に前記大径通気孔を閉塞する大径弁体と、該大径弁
体内に組み込まれた小径弁体とに分割し、フロートの上
昇に伴って上動した小径弁体の着座にて閉塞する小径通
気孔を前記大径弁体に縦方向に貫通形成し、前記大径通
気孔及び前記大径弁体に貫通形成した吸排気通路を通し
て、大量の空気を吸排気して、流体配管への充水や流体
配管からの排水時間を大幅に短縮している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、流体配管中
の流体が圧力変動で脈動すると、流体が弁箱内に吹上げ
て、吸排気通路及び大径通気孔から弁体と弁座の間に入
り、流体に含まれる土砂等の異物を噛み込んだり、シー
ル材が損傷して、弁体及び弁座間の密着性を損なうこと
がある。

【０００５】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、脈動による吹上げ
流体が、小径空気室から流体配管への大量空気の吸排の
ために形成した吸排気通路及び大径通気孔を介して弁体
と弁座間へ侵入することを極力防止した空気弁を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的に
従い、流体配管に接続される弁箱の下部にフロート室を
設け、該フロート室に収容されるフロートを、前記流体
配管からフロート室に溢流する流体の液面上昇によって
上動させることにより、前記弁箱上部の弁室に配設され
る弁体を上動して、弁室の上部に連設された大径通気孔
を弁体で閉塞し、前記流体配管中の空気の排出を遮断す
るようにし、前記フロート室と弁室との間に、該フロー
ト室よりも小径の空気室を設けた空気弁において、前記
弁室に前記空気室より小径の有底円筒ガイドを配設し、
該有底円筒ガイド内に収容される前記弁体を、前記フロ
ートと連結される下弁と、上動時に前記大径通気孔を閉
塞する上弁とに分割し、該上弁に小径通気孔を縦方向に
貫通形成して、該小径通気孔を前記下弁の着座にて閉塞
するようになすとともに、前記空気室の周壁と前記有底
円筒ガイドの周壁との間の空隙及び該有底円筒ガイドの
周壁上部の開口とを吸排気通路となし、前記空気室に、
円錐形状のしぶき止めを上下に設け、これらのしぶき止
めにラビリンス状の空気通路を形成したことを特徴とし
ている。

【０００７】

【作用】かかる構成では、フロートが下限位置にある場
合に、弁室内部の下弁及び上弁も下限に位置し、上弁は
下弁に着座していて、上弁の小径通気孔を閉塞してお
り、下弁と弁室上部の大径通気孔とが離間している。流
体配管への流体の充水または排水時には、このように大
径通気孔が開口していて、流体配管にはこの大径通気孔
を通して、大量の空気が吸排気される。

【０００８】次に、フロート室内に溢流する液面が上昇
し、これに伴なってフロートが下限位置から上昇する
と、下弁が上弁の小径通気孔を塞ぎながら両弁が弁室を
一体に上動して、上弁が大径通気孔に着座して塞ぎ、流
体配管中の空気の排出を遮断する。この遮断によって、
流体配管中の空気が、フロート室の流体液面と弁体との
間に溜められて行き、フロート室の流体の液面が下が
り、フロートが下降して下弁が下動する。このとき、上
弁は弁箱内部の圧力によって上部位置に留まり、上記下
弁の下動により、上弁の小径通気孔が開口する。そし
て、この小径通気孔から、流体液面上の空気が少量づつ
排出される。若し、この排出速度以上に液面が低下する
と、上弁が下弁上に下動して、大径通気孔が開口し、こ
の大径通気孔から大量の空気が排出される。

【０００９】また、流体配管中の流体が圧力変動で脈動
して、該流体が弁箱内に吹上げられても、空気室に上下
に設けられた円錐形状のしぶき止めが流体の吹上げを防
止し、仮に流体がラビリンス状の空気通路を経てしぶき
止めよりも上に上がることがあっても、しぶき止めの円
錐形状と空気通路とによって、フロート室へ排水され
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１１】空気弁１は、弁箱２の下端に設けられたフ
ランジ２ａを、図示しない下水管等の流体配管の上面に
接続して取付けられ、弁箱２の上端に設けられた大気連
通孔３を通して、流体配管の空気を排出または吸入す
る。弁箱２の下部には、流体配管と連通するフロート室
４が設けられ、上部に大気連通孔３と連通する弁室５及
びフロート弁室６とが連設されており、更にフロート室
４と弁室５との間には、これらを連通する小径空気室７
が設けられている。

【００１２】弁箱２は適数の部分に分割されていて、内
部の組付け作業が容易に行なえるようになっている。フ
ロート室４の上部は大径胴部４ａとなっており、小径空
気室７では、大径胴部４ａの大量の空気を圧縮すること
により、弁箱２内の圧力を上昇させて、流体配管からフ
ロート室４へ溢流する流体の圧力と平衡を保ち、流体が
弁箱２の上部へ上昇するのを防いでいる。

【００１３】フロート室４には、小径空気室７の下側か
ら複数のガイドリブ８が垂設されており、これらガイド
リブ８の間に収容されたカプセル状のフロート９が、流
体液面の昇降に伴なってフロート室４を円滑に上下動で
きるようにしている。

【００１４】前記弁室５には、有底の円筒ガイド１０が
配設され、該円筒ガイド内に弁体１１が収容されてい
る。該弁体１１は、円筒ガイド１０の底壁１０ａとの間
に縮設されたコイルスプリング１２の弾発力にて、弁室
５の上部に設けられた弁座１３方向へ付勢されている。
上記弁体１１は、リンク機構１４及びワイヤロープ１５
を介してフロート９に連結される下弁１６と、上動時に
弁座１３に着座して大径通気孔１３ａを閉塞する上弁１
７とに分割されており、円筒ガイド１０内をそれぞれが
個別に上下動できるようになっている。また、前記円筒
ガイド１０は、前記小径空気室７より小径であって、小
径空気室７の周壁と円筒ガイド１０の周壁との間に形成
される空隙３０ａ及び該円筒ガイド１０の周壁上部の開
口３０ｂとを吸排気通路３０としている。

【００１５】上記リンク機構１４は、フロート９の重量
とコイルスプリング１２の付勢力とをバランスさせ、弁
体１１をコイルスプリング１２の強い付勢力で上部方向
へ押圧して、大気連通孔１３ａ及び後述する小径通気孔
２８を確実に閉塞すると共に、フロート９に連動する弁
体１１の上下ストロークを、複数のリンクによってフロ
ート９よりも小さく抑える役割をも担っている。またワ
イヤロープ１５には可撓性があって、弁箱２内の液位が
上昇して弁体１１が大気連通孔１３ａを閉塞した際に、
フロート９の上下動を直接弁体１１に伝達しない緩衝手
段としての作用を有している。

【００１６】フロート弁室６では、円筒ガイド１８内に
短円筒錘形のフロート弁１９が収納されており、フロー
ト室４にあった流体の液面がフロート弁室６まで上昇し
た際に、フロート弁１９が液面に浮いてフロート弁室上
部の弁座２０に着座し、大気連通孔３を閉塞して、弁箱
２内と外部との連通を遮断する。

【００１７】小径空気室７の下端には、しぶき止め２１
が固設されており、またワイヤロープ１５には、このし
ぶき止め２１の下方位置に、同じくしぶき止め２２が取
付けられている。小径空気室７側のしぶき止め２１は、
上下二枚の円錐板２３，２４の外周を塞いで形成され、
両円錐板２３，２４の小孔２３ａ，２４ａと中間空間部
２５とからなるラビリンス状の空気通路２６によって、
フロート室４と小径空気室７とに空気を流通させるほ
か、流体配管内の流体が脈動して、フロート室４内に吹
上げた際に、この空気通路２６にて、小径空気室７や弁
室５にしぶきが入りにくいようにしている。

【００１８】ワイヤロープ１５側のしぶき止め２２は、
一枚の円錐板によって形成され、小径空気室７側のしぶ
き止め２１の環状ストッパ２４ｂとの間に、弁体１１が
下限位置から大径通気孔１３ａを閉塞するまでのストロ
ークよりも長い間隔を以て取付けられている。このしぶ
き止め２２では、小径空気室７側のしぶき止め２１と共
にしぶきの影響を防ぐほか、流体の吹上げでフロート９
が姿勢を崩しながら急激な上昇をした際に、しぶき止め
２２を環状ストッパ２４ｂに当接させることにより、フ
ロート９の挙動を抑えて極力安定した姿勢を確保できる
ようにしている。

【００１９】前記下弁１６は、頭部１６ａに連なる下部
の弁軸１６ｂが、カラー２７にガイドされ、該弁軸１６
ｂに上述のリンク機構１４が連結されると共に、リンク
機構１４から吊下げられたワイヤロープ１５にフロート
９が吊持されている。この下弁１６は、フロート９が流
体液面からの浮力を受けない状態にあって、自重やリン
ク機構１４等の重量により、コイルスプリング１２の弾
発力に抗して下位の下限位置にある。また、フロート９
が流体の液面上昇によって浮力を受け、ガイドリブ８内
を上昇すると、下弁１６がコイルスプリング１２の弾発
力によって弁室５を上動する。

【００２０】一方上弁１７は、円筒部１７ｂの上部を蓋
板１７ａで塞いだ逆有底筒状に形成されていて、その内
部に下弁１６の頭部１６ａが収容されている。蓋板１７
ａには、小径通気孔２８が上下方向に貫通形成されてお
り、大径通気孔１３ａよりも少量の空気がこの小径通気
孔２８からも流通できるようにしている。蓋板１７ａに
連なる円筒部１７ｂの内面には、複数の係合ピン２９が
突設されており、内部に収容された下弁１６の頭部１６
ａを抜止めしている。また係合ピン２９と蓋板１７ａと
の間のスペースは、下弁１６の頭部１６ａの厚さよりも
広く設定されていて、この間隙分を、上下弁１６，１７
のそれぞれが他方に拘りなく上下動できるようになって
いる。

【００２１】上記下弁１６の頭部１６ａと上弁１７の蓋
板１７ａには、上面に弁座シール１６ｃ，１７ｃがそれ
ぞれ埋設されていて、これら弁１６，１７が上動した際
には、下弁１６の弁座シール１６ｃが上弁１７の弁座１
７ｄに着座し、また上弁１７の弁座シール１７ｃが上部
の弁座１３に着座して、大径通気孔１３ａと小径通気孔
２８をそれぞれ閉塞する。

【００２２】次に、上述のように構成された本実施例の
作動を説明する。

【００２３】図１及び図２では、弁箱２内に流体がない
状態を示し、フロート９がフロート室４の下方に下がっ
ており、このフロート９の重量により、下弁１６と上弁
１７とが、下限位置へ一体に引下げられていて、小径通
気孔２８は閉じ、大径通気孔１３ａが開口している。ま
たフロート弁１９も、円筒ガイド１８の底板１８ａに着
座したフロート弁室６の下位にあって、大気連通孔３が
開口しており、フロート室４は、吸排気通路３０、大径
通気孔１３ａ及び大気連通孔３を通して外部と連通して
いる。流体配管への流体の充水はこの状態で行なわれ、
流体と入れ代った流体配管内の空気が、大気連通孔３を
通して外部へ大量に排出される。

【００２４】次に、流体配管への充水が開始され、フロ
ート室４内に流体が流入してくると、液面の上昇によっ
てフロート９が上昇し、更に弁体１１の下弁１６が、コ
イルスプリング１２の付勢力によって、頭部１６ａに上
弁１７を載せた状態で上動する。そして、流体配管への
充水が完了し、フロート室４が所定の液位になると、上
弁１７の弁座シール１７ｃが弁座１３に着座し、大径通
気孔１３ａを閉塞して空気の排出を止める（図３）。

【００２５】流体配管を流れる流体中の空気は、このよ
うにして空気弁１からの排出が止められてからも、フロ
ート室４内の流体を通して弁室２へ継続して排出される
ため、大径通気孔１３ａとフロート室４の液面との間に
画成された弁室５，小径空気室７，フロート室４の大径
胴部４ａに溜められて行き、液面が徐々に下降する。同
時にフロート９が下降して、リンク機構１４とワイヤロ
ープ１５にてつながれた下弁１６が下動する。

【００２６】一方上弁１７は、液面上部の圧力によって
引続き上方へ付勢され、大径通気孔１３ａを閉塞する上
限位置にとどまるため、下弁１６は、その頭部１６ａが
上弁１７の係合ピン２９と当接した中間位置に吊持され
る（図４）。これにより、下弁１６の弁座シール１６ｃ
が上弁１７の弁座１７ｄから離れて、小径通気孔２８が
開口し、液面上部に圧縮された空気は、この小径通気孔
２８を通して外部へ少量づつ排出されて行く。

【００２７】この排出によって、液面上部の圧力が徐々
に低下して行き、上方へ付勢されていた上弁１７が、下
弁１６と共に下動して図１及び図２の下限位置に復帰
し、大径通気孔１３ａが開口する。或いは、フロート室
４の液面が下降して、フロート９と下弁１６とが下動し
た場合にも、下弁１６の頭部１６ａが係合ピン２９と当
接して、上弁１７を強制的に引き下げる。流体配管内の
流体を排水して行く場合に、弁体１１はこの図１及び図
２の状態となり、流体の減少に伴って、大量の空気が大
径通気孔１３ａを通して流体配管へ導入されて行く。

【００２８】本実施例は、流体配管に流体の流れがある
時は、上弁１７の小径通気孔２８で、従来と同様に流体
配管中の吸排気を行ない、また流体配管への流体の充水
または排水時には、弁室５の大径通気孔１３ａを上弁１
７で開閉させることにより、大量の流体流れに即した空
気量を自動的に吸排するので、短時間に速やかな給排水
が可能となる。

【００２９】また、流体配管中の流体が圧力変動で脈動
すると、流体が弁箱２内に吹上げ、下弁１６の弁座シー
ル１６ｃと弁座１７ｄの間や、上弁１７の弁座シール１
７ｃと弁座１３との間に、流体に含まれる土砂等の異物
を噛み込んだり、或いは弁座シール１６ｃ，１７ｃが損
傷すると、弁座シール１６ｃ，１７ｃと弁座１７ｄ，１
３との密着性が損われる。このため、吹上げ流体は大径
通気孔１３ａを通ってフロート弁室６へ上がるが、フロ
ート弁体１９が流体の液面に浮いて弁座２０を液密にシ
ールするので、流体が空気弁１の外部へ溢出しない（図
５）。

【００３０】小径空気室７とワイヤロープ１５とに設け
たしぶき止め２１，２２では、フロート室４と小径空気
室７との間の空気の流通経路を確保しつつ、流体の脈動
による吹上げが、フロート室４の大径胴部４ａよりも上
方へ、極力行かないようになる。即ち、これらしぶき止
め２１，２２は、それ自体が流体の吹上げを防止するに
有効な円錐形状であるほか、小径空気室７側のしぶき止
め２１では、ラビリンス状の空気通路２６によって流体
が上方へ行きにくくなっており、仮に流体がしぶき止め
２１よりも上に上がることがあっても、上記円錐板２
３，２４のテーパ形状と内部の空気通路２６とによっ
て、フロート室４へ排水し易くなっている。

【００３１】一方、ワイヤロープ１５側のしぶき止め２
２では、フロート９が跳ね上がると、ワイヤロープ１５
が撓んで、上部の円錐板２４との距離を詰めるので、空
気通路２６に流体が入りにくくなる。また、フロート９
の跳ね上がりとワイヤロープ１５の撓みとによって、し
ぶき止め２２が環状ストッパ２４ｂに当接するので、フ
ロート９の跳ね上がり高さを低く抑えることができ、フ
ロート９の挙動を極力抑えて、安定した姿勢で所定位置
に落下させることができる。更に、フロート９が上部壁
に引掛かって液面へ落下しなかったり、ぶつかって損傷
したりすることがなく、安定した姿勢で所定位置に落下
させることができる。

【００３２】尚、本発明の空気弁は、上弁と下弁のそれ
ぞれが独自に上下動できるようにすればよく、実施例以
外の形状であっても差支えない。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、弁箱内に
配設される弁体を、下弁と上弁とに分割し、上弁に設け
た小径通気孔にて、従来と同様に流体配管中の吸排気を
行なうと共に、弁室上部の大径通気孔を上弁で開閉する
ことにより、流体配管への流体の充水または排水時に
は、流体量に応じて、小径通気孔よりも大量の空気を自
動的に吸排することができる。またこのようにして、速
やかな給排水が行なえるから、吸排水時間の大幅な短縮
が可能となる。しかも、流体配管中の流体が圧力変動で
脈動して弁箱内に吹上げられても、空気室に上下に設け
られた円錐形状のしぶき止めが空気室への吹上げを防止
し、仮に流体がラビリンス状の空気通路を経てしぶき止
めよりも上に上がることがあっても、しぶき止めの円錐
形状と空気通路とによって、フロート室へ排水される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の要部拡大断面図

【図２】大量排気及び大量吸気時の空気弁を示す断面正
面図

【図３】閉状態の空気弁を示す断面正面図

【図４】小径通気孔の開状態を示す空気弁の断面正面図

【図５】弁箱上部まで流体が上がった状態を示す空気弁
の断面正面図

【符号の説明】

１…空気弁 ２…弁箱 ３…大気連通孔 ４…フロート室 ５…弁室 ６…フロート弁室 ７…小径空気室 ９…フロート １１…弁体 １２…コイルスプリング １３…弁座 １３ａ…大径通気孔 １４…リンク機構 １５…ワイヤロープ １６…下弁 １７…上弁 １９…フロート弁体 ２０…弁座 ２１，２２…しぶき止め ２３，２４…円錐板 ２３ａ，２４ａ…小孔 ２５…中間空間部 ２６…空気通路 ２８…小径通気孔 ２９…係合ピン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体配管に接続される弁箱の下部にフロ
   ート室を設け、該フロート室に収容されるフロートを、
   前記流体配管からフロート室に溢流する流体の液面上昇
   によって上動させることにより、前記弁箱上部の弁室に
   配設される弁体を上動して、弁室の上部に連設された大
   径通気孔を弁体で閉塞し、前記流体配管中の空気の排出
   を遮断するようにし、前記フロート室と弁室との間に、
   該フロート室よりも小径の空気室を設けた空気弁におい
   て、前記弁室に前記空気室より小径の有底円筒ガイドを
   配設し、該有底円筒ガイド内に収容される前記弁体を、
   前記フロートと連結される下弁と、上動時に前記大径通
   気孔を閉塞する上弁とに分割し、該上弁に小径通気孔を
   縦方向に貫通形成して、該小径通気孔を前記下弁の着座
   にて閉塞するようになすとともに、前記空気室の周壁と
   前記有底円筒ガイドの周壁との間の空隙及び該有底円筒
   ガイドの周壁上部の開口とを吸排気通路となし、前記空
   気室に、円錐形状のしぶき止めを上下に設け、これらの
   しぶき止めにラビリンス状の空気通路を形成したことを
   特徴とする空気弁。