JP3749653B2

JP3749653B2 - Air valve

Info

Publication number: JP3749653B2
Application number: JP2000203234A
Authority: JP
Inventors: 孝史井上
Original assignee: 角田鉄工株式会社
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2002022043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として水道配管に取り付けられる空気弁に関し、中でも急速排気ならびに圧力下排気が可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道配管には、管路内の空気抜きをして水の流れをスムーズにするために、多くの空気弁が取り付けられている。中で代表的な構造の空気弁を、図５を用いて説明する。
下面に流入口を有し、上部の大空気孔弁座１まで連通する弁箱２の内部に、フロート弁案内３が組込まれている。また、フロート弁案内３の中には、ボール状のフロート弁体４と、その上には遊動弁体６があって、それらは自由に上下動することができるものである。ここで、フロート弁体４は比重が０．８程度であって、水に浮くものである。なお、弁箱２の流入口には通常ボール弁などの開閉弁が接続されており（図示省略）、それを介して水道管に接続されている。
【０００３】
引き続き、管路に充水を開始する時から、空気弁内に水が溜まりその後管路の水を抜いて吸気する過程を、図５（ａ）（ｂ）と図６（ｃ）（ｄ）を用いて順に説明する。
図５（ａ）…当初フロート弁体４と遊動弁体６は、自重でフロート弁案内３の底面に収まっている。フロート弁案内３の筒部上方には水通過穴７があけられていて、管路に充水が開始されると、管内の空気が大量に入り込んで、その空気は図中矢印で示すように大空気孔８を通って排出される。これが、一般的に急速排気機能と呼ばれているもので、水道用空気弁についてはその排気量が、ＪＩＳＢ２０６３にて規定されている。
図５（ｂ）…管路に充水が続けられ、管路内が満水状態になると、主にフロート弁案内３の水通過穴７から、フロート弁案内３の中に水が浸入する。そして、その水位の上昇に伴って、水に浮いたフロート弁体４も上昇し、遊動弁体６を押し上げていく。その後、遊動弁体６は大空気孔弁座１に当たって大空気孔８を閉じる。同時に、フロート弁体４も、遊動弁体６の中央部を貫通する小空気孔９に当たって、小空気孔９を閉じる。図はこのときの状態を示しており、フロート弁体４はそれ自身の浮力でもって小空気孔９を押し続け、これで管路内の水が空気弁から漏れ出すのを防いでいる。
図６（ｃ）…この状態で管路内の流水が続くと、水の中には通常数％の空気が混じっているため、その空気が弁箱２内に入り込み、徐々に溜まっていく。空気弁は、この溜まった空気を適宜排気しなければならない。
ある程度空気が溜まると、その空気は弁箱２内の水位を押し下げて、フロート弁体４も下降する。すると、小空気孔９は閉塞が解かれて、溜まった空気がそこから排出される。なおこの時、管路内の水圧が高いため、遊動弁体６は大空気孔弁座１に密着したままで、下がってはこない。図はこのときの様子を示している。この少量排気機能が、一般的に圧力下排気と呼ばれるものである。つまり、溜まった空気の空気圧とフロート弁体４の浮力との兼ね合いで、フロート弁体４が下降・上昇することにより、自動的に排気・閉塞が行なわれるものである。
図６（ｄ）…これは、管路内の水を抜くときの様子を示している。管路内の水が抜かれると、弁箱２内の水位が低下していくとともに弁箱２内が負圧になるため、フロート弁体４と遊動弁体６は下がる。すると図のように、大空気孔８が開放されて、大量の空気が空気弁内に入り込む。これが、一般的に急速吸気と呼ばれる機能であり、排水作業の能率を高めるとともに、配管が負圧により破損するのを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、水道用空気弁については、水漏れがあってはならないことはもとより、急速排気、圧力下排気それに急速吸気の各機能を有するよう、先のＪＩＳ規格で規定されている。
ここで、フロート弁体４に着目してみると、それは水のリークを防ぐためには大きな浮力を持たせて小空気孔９にしっかりと密着した方が有利である。つまり軽いほうが良い。しかし、その反面、圧力下排気をスムーズに行なうにはある程度の自重が必要であり、これには重いほうが有利である。このようにフロート弁体４には相反する物理的性質が要求されるものである。
【０００５】
しかしながら、水道用空気弁のフロート弁体４に関しては、先のＪＩＳ規格において、その比重が０．７５〜０．８と規定されている。これは案外重いものであり、フロート弁体４は、水槽に浮かべてみても、その上部がわずかに水面から出る程度である。即ちフロート弁体４を空気弁内に組込んだとき、それが小空気孔８を押し付けて閉塞する力Ｆは、（浮力−自重）であるため、力Ｆを満足にとろうとすると、フロート弁体４はどうしても大きいものになってしまう。その結果、空気弁全体も大きく重いものにせざるを得なかった。
【０００６】
ところが、市場にはより小型軽量の空気弁を望む声が多くある。これは単に設置スペース上の要求だけではなく、小型軽量化が製造価格の低下につながることもその要因の一つであった。
そこで、小型化が図られた次のような空気弁がある。それは、俗に小型空気弁と呼ばれるものである。これは、水道用空気弁のように、構造・形状・材質などを明確に規定した規格はないものの、小型軽量化が図られており、細い塩ビ管など主に家庭用の引き込み配水管に設置されるものである。図７，図８を用いて、一般的な小型空気弁の構造について説明する。
【０００７】
これも、下面に流入口を有し、上部の大空気孔８ａまで連通する弁箱２ａがある。なお、大空気孔８ａのわきには小空気孔９ａが設けられている。また、弁箱２ａの内部には、主弁体１１と副弁体１２が入れられている。逆円錐台状の主弁体１１は上昇すると、その上面が大空気孔弁座１ａに当たって、大空気孔８ａを塞ぐ役目を果たす。また、副弁体１２もおおむね逆円錐台状で、主弁体１１が入り込む円筒状の穴ぐりを中心軸周りに持っていて、これは上昇すると小空気孔９ａを塞ぐ役目を果たす。ここで、副弁体１２は主に樹脂成型品で、大変軽量であり、その比重は０．３〜０．４と大変小さいものである。
【０００８】
次に、管路への充水に伴う小型空気弁内部の動作について、図７（ａ）（ｂ）と図８（ｃ）（ｄ）を用いて説明する。
図７（ａ）…当初主弁体１１と副弁体１２は、自重で弁箱２ａの底面に収まっている。管路に充水が開始されると、管内の空気が大量に入り込んで、その空気は図中矢印で示すように大空気孔８ａを通って排出される。
図７（ｂ）…管路に充水が続けられ、管路内が満水状態になると、弁箱２ａ内に水が浸入する。そして、その水位の上昇に伴って、水に浮いた副弁体１２は上昇し、主弁体１１を押し上げていく。その後、主弁体１１は大空気孔弁座１ａに当たって大空気孔８ａを閉じる。同時に、副弁体１２の上面（平坦な面）が小空気孔９ａに当たってそれを閉じる。図はこのときの状態を示しており、これで管路内の水が空気弁から漏れ出すのを防いでいる。
図８（ｃ）…この後、水の中に混じった空気が徐々に弁箱２ａの中に溜まってくると、弁箱２ａ内の水位が下がり、副弁体１２も下降する。このとき、主弁体１１は水平を保ったまま下降するのではなく、図に示すように傾いた形となる。これは、ちょうど小空気孔９ａに当接する部分の更に外周付近を支点として、副弁体１２が回転する様相を呈する。（この傾いて下降する動作を、今後モーメント動作と呼ぶ。）すると、小空気孔９ａは閉塞が解かれて、溜まった空気がそこから排出され、圧力下排気が行なわれる。
図８（ｄ）…これは、管路内の水を抜くときの様子を示しており、管路内の水が抜かれると、弁箱２ａ内の水位が低下していき、主弁体１１と副弁体１２は、自重で下がっていき当初のように弁箱２ａの底面に再び収まる。そして、図中の矢印のように、大量の空気が空気弁内に入り込み、急速吸気が行なわれる。
【０００９】
このように、小型空気弁は、副弁体１２を比重が小さく軽いものとして大きな浮力を得ることができるため、弁全体を小型かつ軽量にすることができた。しかし、この小型空気弁に関しても以下の問題があった。
水道配管に接続する際、弁自体は必ずしも鉛直に設置されるわけではない。従って、その危険性を踏まえて、空気弁に対しては、鉛直から２度以内の傾きで設置されても円滑に作動する旨の要求事項がある。ここで、副弁体１２は、弁箱２ａ内の水位の上昇に伴って上昇し、その平坦な上面で小空気孔９ａを閉じる訳だが、その上面と水面とは平行状態にある。そのため、小型空気弁が傾いて設置されると、副弁体１２が上昇してその上面が小空気孔９ａに当たっても、両者の間には僅かの隙間を生じることとなる。。そうなると、水は容易に小空気孔９ａから漏れ出してしまい、これは重大欠陥となる。
【００１０】
そこで、この問題を未然に防ぐために、小型空気弁では次の手段が採られている。（図７（ｂ）参照）
それは、小空気孔９ａ自体をある程度上下方向に調整できるようにしておいて、主弁体１１が上昇して、その上面が小空気孔９ａとそのほぼ対向位置にあるストッパー１３とに当たったとき、上面が水平になるように小空気孔９ａの突き出し寸法を調整するものである。この調整作業は、２度の範囲内で小型空気弁の設置角度を変えながら、実際に充水して調整をし、その時水漏れがないかどうかを確認するものである。当然弁箱２ａの中を透視できるわけではなく、この作業は、感を頼りにした調整作業となり、大変手間と時間のかかるものであった。
これは、小空気孔９を球状のフロート弁体４で閉じるという、図５で示した通常の水道用空気弁にはない固有の問題であった。
【００１１】
そこで、水道用空気弁に規定される規格を満足しつつ、従来のものよりはるかに小型軽量で、なおかつ煩雑な調整作業が要らない空気弁の開発が強く望まれていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決し、市場の要求に応える空気弁を提案するものである。
それは、フロート弁体が、主フロート弁体と補助フロート弁体とで構成される点を第一の特徴とする。
主フロート弁体は、上面が球面状で、下部には鉛直方向に舵状の板状突出部を有し、一方補助フロート弁体は、主フロート弁体の板状突出部が自在にスライドできる鉛直方向の溝部を有していて、主フロート弁体と補助フロート弁体は、板状突出部が溝部にはまり込んだ状態で組み合わされて、フロート弁案内の中に大きなガタなく設置されている。そして、弁箱内に流体が流入した際、主フロート弁体が補助フロート弁体を押し上げていき、主フロート弁体の上面が遊動弁体に設けられた小空気孔に当接することで小空気孔を閉じる。
【００１３】
ここで、補助フロート弁体の比重は、主フロート弁体の比重より小さくしてある。従って、補助フロート弁体は大きな浮力を得て、主フロート弁体の球面状の上面を、強固に小空気孔に押し当てることができ、水漏れを防止する。それと同時に、圧力下排気の際は、水位の低下に伴って補助フロート弁体が下降した後、適度な重量の主フロート弁体がモーメント動作をしながら下降し、主フロート弁体は小空気孔から離れて、溜まった空気が排気される。
【００１４】
また、組み合わされた主フロート弁体と補助フロート弁体は、外周に鉛直方向にレール溝を有している。これは、フロート弁案内の水通過穴を通って流入した水が、補助フロート弁体の下側に回り込むための経路となり、補助フロート弁体がいち早く上昇するのを助けてくれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の空気弁について、図１〜図４を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成部品については、従来例と同符号を用いる。図１（ａ）（ｂ）、図２（ｃ）（ｄ）は本発明の空気弁の正断面図であり、この（ａ）〜（ｄ）に渡って、管路に充水を開始する時から、空気弁内に水が溜まりその後管路の水を抜いて吸気する過程を描いている。また、図３はその中で圧力下排気時の小空気孔付近を示す部分拡大図であり、図４は本発明の空気弁の主フロート弁体と補助フロート弁体を示す分解斜視図である。
【００１６】
まず、本発明の空気弁の構成を説明する。（図１参照）
下面に流入口を有し、上部の大空気孔８ｂまで連通する弁箱２ｂの内部に、フロート弁案内３ｂが組込まれている。また、フロート弁案内３ｂの中には、その中を自由に上下する遊動弁体６ｂがあり、遊動弁体６ｂが上昇して大空気孔弁座１ｂに当たることにより大空気孔８ｂを閉じる。ここまでの構成は従来の空気弁とほぼ同等である。
しかし、遊動弁体６ｂの下には、従来の空気弁のように一物のフロート弁体ではなく、主フロート弁体１６と補助フロート弁体１７とが組み合わさって入れられている。勿論これらも、フロート弁案内３ｂの中を自由に上下できるものである。
【００１７】
この主フロート弁体１６と補助フロート弁体１７について、説明を加える。（図４も同時に参照）
上側に位置する主フロート弁体１６は、上面が球面状であり、下部には鉛直方向に舵状の板状突出部１８を有しており、その重心が弁箱の中心軸上から偏心位置にあることで前記遊動弁体に設けられた小空気孔との接触面を支点とする回転動作をし、かつ、この小空気孔を密閉可能となっている。一方、下側に位置する補助フロート弁体１７は、その舵状の板状突出部１８が楽に入り込む溝部１９が鉛直方向に設けられている。溝部１９の幅と板状突出部１８の幅のクリアランスは数ｍｍとられていて、その舵状の板状突出部１８を溝部１９に入れて直立させると、主フロート弁体１６の平坦部Ａと補助フロート弁体１７の平坦部Ｂとが合わさる。この状態で、主フロート弁体１６と補助フロート弁体１７とが、フロート弁案内３ｂの中に入れられている。組み合わせられた両フロート弁体１６，１７は、外周部分に鉛直方向にレール溝２１を有している。フロート弁案内３ｂの内壁にも、このレール溝２１に合った鉛直方向のリブが設けられていて（図示省略）、両フロート弁体１６，１７はこのリブに沿ってスムーズに上下動できる。
【００１８】
ここで、主フロート弁体１６は、比重が０．７５〜０．８の材料で形成されていて、一方補助フロート弁体１７は、比重が０．２〜０．３の材料で形成されている。つまり、補助フロート弁体１７が主フロート弁体１６よりかなり軽い構成となっている。
【００１９】
引き続き、管路に充水を開始する時から、空気弁内に水が溜まり、圧力下排気を行なう過程、それに急速吸気を行なう過程を、図１，図２の（ａ）〜（ｄ）ならびに図３を用いて説明する。
図１（ａ）…最初両フロート弁体１６，１７と遊動弁体６ｂは、自重でフロート弁案内３ｂの低部に収まっている。フロート弁案内３ｂの筒部上方には水通過穴７ｂがあけられていて、管路に充水が開始されると、管内の空気が大量に入り込んで、その空気は図中矢印で示すように大空気孔８ｂを通って排出される。つまりこの図は、急速排気が行なわれているところである。
【００２０】
図１（ｂ）…管路に充水が続けられ、管路内が満水状態になると、主にフロート弁案内３ｂの水通過穴７ｂから、フロート弁案内３ｂに水が浸入する。そしてその水は、レール溝２１を通ってすばやく両フロート弁体１６，１７の下側に入り込み、両フロート弁体１６，１７が上昇する前に水が大空気孔８ｂから漏れ出ることはない。その後、その水位の上昇に伴って、水に浮いた両フロート弁体１６，１７も上昇し、遊動弁体６ｂを押し上げていく。中でも、補助フロート弁体１７は比重が０．２〜０．３と大変小さいために、主フロート弁体１６と遊動弁体６ｂを強力に押し上げてくれる。
そしてその後、遊動弁体６ｂは大空気孔弁座１ｂに当たって大空気孔８ｂを閉じる。同時に、球面状である主フロート弁体１６の上面も、遊動弁体６ｂの中央部を貫通する小空気孔９ｂに当たって、小空気孔９ｂを閉じる。図はこのときの状態を示しており、補助フロート弁体１７はそれ自身の強力な浮力でもって、主フロート弁体１６を押し上げて、主フロート弁体１６は小空気孔８ｂを押し続ける。これで管路内の水が空気弁から漏れ出すのを防いでいる。更に、小空気孔９ｂを閉塞する主フロート弁体１６の上面は球面状であるため、従来の空気弁（図５参照）と同じ原理で、しっかりと小空気孔９ｂを塞いでくれる。
【００２１】
図２（ｃ）…これは圧力下排気を行なう様子を描いたものである。また、図３はそのときの小空気孔９ｂ付近を拡大したものである。
水の中に混じった空気が弁箱２ｂ内に溜まってくると、弁箱２ｂ内の水位が下がっていく。それに伴って補助フロート弁体１７がまず下降し、補助フロート弁体１７の平坦部Ｂは、主フロート弁体１６から離れる。すると、主フロート弁体１６は下方から押し上げられる力がなくなり、同時に、水位の低下に伴い主フロート弁体１６の浮力も低下していく。ただ初めのうちは、主フロート弁体１６は小空気孔９ｂに付いたままである。（これは主に、弁箱２ｂ内に溜まった空気圧と外気の空気圧との差から来る吸着現象による。）
空気が更に溜まって水位が或るところまで下がると、主フロート弁体１６自身の重力が、前述した吸着力と浮力に打ち勝つことになる。ただここで、主フロート弁体１６の重心は、弁箱２ｂの中心軸上になく、舵状の板状突出部１８が設けられた側に偏っている。そのため、主フロート弁体１６は真っ直ぐには下降しない。この様子を、図３を用いて詳しく説明する。空気が或る量溜まると、主フロート弁体１６は、小空気孔９ｂとの接触面（左側；舵状の板状突出部１８のない方）を支点とする回転動作（モーメント動作）をし、小空気孔９ｂの閉塞が僅かに解かれて、溜まった空気がそこから排出され、圧力下排気が行なわれる。
弁箱２ｂ内の空気が排気されると、再び瞬時に弁箱２ｂ内の水位は上昇し、補助フロート弁体１７も上昇する。すると、主フロート弁体１６自身が浮力で上昇すると同時に、補助フロート弁体１７は主フロート弁体１６に合わさって、これも自身の大きな浮力で主フロート弁体１６を強力に押し上げる。すると、小空気孔９ｂは主フロート弁体１６で、再度閉塞される。
このように圧力下排気では、両フロート弁体１６，１７が下降・上昇を繰り返しながら、自動的に排気・閉塞が繰り返される。
【００２２】
図２（ｄ）…これは、管路内の水を抜くときに急速排気が行なわれる様子を示している。弁箱２ｂ内に水はなく、両フロート弁体１６，１７と遊動弁体６ｂはフロート弁案内３ｂの低部に収まっており、急速排気とは逆の流れで、大量の空気が空気弁内に入り込む。
【００２３】
以上、本発明の空気弁の動作を説明したが、作用効果をまじえながら、本発明の優位点を以下にまとめる。
（１）主フロート弁体１６と補助フロート弁体１７を別物とし、補助フロート弁体１７の比重を極力小さくすることで、主フロート弁体１６を介して小空気孔９ｂを強く閉塞することができる。そのため、止水性が従来の空気弁に比べてはるかに向上する。（従来のフロート弁体の比重が０．７５〜０．８に対して、本発明の補助フロート弁体１７は０．２〜０．３。）
同時に、小空気孔９ｂは、従来の空気弁と同様に遊動弁体６ｂの中心部に設けられていて、なおかつ主フロート弁体１６の上面は球面状であるため、その止水性は高い。
また、主フロート弁体１６の上面が球面状であるため、本発明の空気弁が多少傾いて設置されても、高い止水性を確保することができる。つまり、設置角度が２度の範囲内でずれても、小型空気弁で必要となった小空気孔の突き出し寸法調整などの微調整は一切不要である。
（２）一方、補助フロート弁体１７は、従来の空気弁のフロート弁体と同様に、大きな比重であるため、圧力下排気を行ないやすい。また、その重心は弁箱２ｂの中心軸上になく片方に偏っているため、補助フロート弁体１７はモーメント動作が容易で、一層圧力下排気をしやすくなっている。
（３）それに、補助フロート弁体１７の比重が小さいため、その体積を小さくしても大きな浮力を得ることができる。即ち、体積が小さくてもこれまでにない高い止水性を確保できる。従って、補助フロート弁体１７の大きさを小さくすることができ、それによって、空気弁自体の直径を小さく、ならびに高さを低くすることができる。
発明者の試作した空気弁と従来の空気弁の大きさ・質量を比較すると（呼び径：φ２５）、
・高さ…本発明品１８０ｍｍに対して、従来品２７０ｍｍであり、本発明品は従来品の７０％未満。
・重量…本発明品は従来品の約半分。
とすることができ、大きさ・重量ともに大幅に低減できている。
（４）一方、先にも述べたように、主フロート弁体１６の比重は０．７５〜０．８であり、これは水道用空気弁のＪＩＳ規格を満足する。同時に、弁箱２ｂの肉厚も従来の空気弁に合わせてあるため、本発明の空気弁は、水道用空気弁のＪＩＳ規格を全て満足している。つまり、本発明の主フロート弁体１６が、ＪＩＳ規格で規定された水道用空気弁のフロート弁体に当たり、同時に、十分な急速排気機能、急速吸気機能ならびに圧力下排気機能の全てを持ち合わせており、本発明の空気弁は何の問題もなくＪＩＳＢ２０６３で規定される水道用の空気弁として用いることができる。
ちなみに、発明者の試作した空気弁（呼び径：φ２５）の急速排気量は１．７ｍ³／ｍｉｎであり、ＪＩＳの規格値１．３ｍ³／ｍｉｎを十分満足するものであった。これは、急速排気の際、遊動弁体６ｂや主フロート弁体１６が排気によって吸い上げられ、大空気孔８ｂを閉塞してはいないことを実証している。
（５）また、小型軽量化が図られているため、水道用空気弁としてだけではなく、小型空気弁としても利用する価値は十分にある。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気弁であれば、フロート弁体を、比重が大きく上面が球面状の主フロート弁体と、比重の小さな補助フロート弁体とで構成したため、高い止水性と圧力下排気機能を有しつつ、小型で軽量な空気弁を提供することができる。同時に、従来小型空気弁で必要であった、煩雑な調整作業は一切必要ではない。
【００２５】
更に、本発明の空気弁は、水道用空気弁のＪＩＳ規格を全て満足するものであり、小型軽量化が図られながら利用価値の大変高いものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気弁において、急速排気（ａ）と満水状態（ｂ）とを示す正面図（一部断面）
【図２】本発明の空気弁において、圧力下排気（ｃ）と急速吸気（ｄ）とを示す正面図（一部断面）
【図３】本発明の空気弁において、圧力下排気（ｃ）が行なわれるときの小空気孔付近を示す部分拡大図（一部断面で描いた正面図）
【図４】本発明の主フロート弁体と補助フロート弁体を示す分解斜視図
【図５】従来の空気弁において、急速排気（ａ）と満水状態（ｂ）とを示す正面図（一部断面）
【図６】従来の空気弁において、圧力下排気（ｃ）と急速吸気（ｄ）とを示す正面図（一部断面）
【図７】従来の小型空気弁において、急速排気（ａ）と満水状態（ｂ）とを示す正面図（一部断面）
【図８】従来の小型空気弁において、圧力下排気（ｃ）と急速吸気（ｄ）とを示す正面図（一部断面）
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ大空気孔弁座
２，２ａ，２ｂ弁箱
３，３ｂフロート弁案内
４フロート弁体
６，６ｂ遊動弁体
７，７ｂ水通過穴
８，８ａ，８ｂ大空気孔
９，９ａ，９ｂ小空気孔
１１主弁体
１２副弁体
１３ストッパー
１６主フロート弁体
１７補助フロート弁体
１８板状突出部
１９溝部
２１レール溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to an air valve attached to a water pipe, and more particularly to an air valve capable of rapid exhaust and exhaust under pressure.
[0002]
[Prior art]
Many air valves are attached to water pipes in order to vent the air in the pipes and smooth the flow of water. An air valve having a typical structure will be described with reference to FIG.
A float valve guide 3 is incorporated in a valve box 2 having an inlet on the lower surface and communicating with the upper large air hole valve seat 1. The float valve guide 3 includes a ball-shaped float valve body 4 and a floating valve body 6 on the ball-shaped float valve body 4, and these can freely move up and down. Here, the float valve body 4 has a specific gravity of about 0.8 and floats on water. In addition, an opening / closing valve such as a ball valve is normally connected to the inlet of the valve box 2 (not shown), and is connected to a water pipe via it.
[0003]
Subsequently, when water starts to fill the pipe, the process in which water accumulates in the air valve and then the water in the pipe is drained and sucked is shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), 6 (c) and 6 (d). Will be described in order.
FIG. 5A: The initial float valve body 4 and the floating valve body 6 are accommodated on the bottom surface of the float valve guide 3 by their own weight. A water passage hole 7 is formed above the cylinder portion of the float valve guide 3, and when the pipe is filled with water, a large amount of air enters the pipe, as shown by arrows in the figure. It is discharged through the large air hole 8. This is generally referred to as a rapid exhaust function, and the exhaust amount of a water supply air valve is defined in JIS B 2063.
FIG. 5B... When the pipe line continues to be filled and the inside of the pipe line is full, water enters the float valve guide 3 mainly from the water passage hole 7 of the float valve guide 3. As the water level rises, the float valve body 4 floating in the water also rises and pushes up the floating valve body 6. Thereafter, the floating valve body 6 hits the large air hole valve seat 1 and closes the large air hole 8. At the same time, the float valve body 4 also hits the small air hole 9 passing through the central portion of the floating valve body 6 and closes the small air hole 9. The figure shows the state at this time, and the float valve body 4 keeps pushing the small air hole 9 with its own buoyancy, thereby preventing the water in the pipe from leaking out of the air valve.
FIG. 6 (c)... When the flowing water in the pipe line continues in this state, since several percent of air is usually mixed in the water, the air enters the valve box 2 and gradually accumulates. The air valve must exhaust this accumulated air as appropriate.
When air accumulates to some extent, the air pushes down the water level in the valve box 2, and the float valve body 4 also descends. Then, the small air hole 9 is unblocked, and the accumulated air is discharged therefrom. At this time, since the water pressure in the pipe line is high, the floating valve body 6 remains in close contact with the large air hole valve seat 1 and does not come down. The figure shows the situation at this time. This small amount exhaust function is generally called exhaust under pressure. In other words, the float valve body 4 is lowered and raised due to the balance between the air pressure of the accumulated air and the buoyancy of the float valve body 4, so that exhaust and blockage are automatically performed.
FIG. 6D shows a state when water in the pipe is drained. When the water in the pipe is drained, the water level in the valve box 2 decreases and the inside of the valve box 2 becomes negative pressure, so that the float valve body 4 and the floating valve body 6 are lowered. Then, as shown in the figure, the large air hole 8 is opened, and a large amount of air enters the air valve. This is a function generally called rapid intake, which increases the efficiency of drainage work and prevents the piping from being damaged by negative pressure.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the water supply air valve is defined in the previous JIS standard so that it has functions of rapid exhaust, exhaust under pressure, and rapid intake as well as there should be no water leakage.
Here, when attention is paid to the float valve body 4, it is advantageous to provide a large buoyancy and firmly adhere to the small air hole 9 in order to prevent water leakage. In other words, lighter is better. However, on the other hand, a certain amount of weight is required to smoothly exhaust under pressure, and a heavier is advantageous for this. Thus, the float valve body 4 is required to have opposite physical properties.
[0005]
However, the specific gravity of the float valve body 4 of a water supply air valve is defined as 0.75 to 0.8 in the previous JIS standard. This is unexpectedly heavy, and the float valve element 4 has an upper part slightly protruding from the water surface even if it floats in the water tank. That is, when the float valve body 4 is assembled in the air valve, the force F that presses and closes the small air hole 8 is (buoyancy-self-weight), so when trying to satisfy the force F, the float valve The body 4 is inevitably large. As a result, the entire air valve must be large and heavy.
[0006]
However, there are many people in the market who want a smaller and lighter air valve. This was not only a requirement on installation space, but also that one of the factors was that the reduction in size and weight led to a decrease in manufacturing price.
Therefore, there are the following air valves that are miniaturized. It is commonly called a small air valve. Although there is no standard that clearly defines the structure, shape, material, etc., like the air valve for water supply, it has been reduced in size and weight, and it is installed mainly in household water distribution pipes such as thin PVC pipes. It is what is done. The structure of a general small air valve will be described with reference to FIGS.
[0007]
This also has a valve box 2a which has an inlet on the lower surface and communicates with the upper large air hole 8a. A small air hole 9a is provided beside the large air hole 8a. Moreover, the main valve body 11 and the subvalve body 12 are put in the inside of the valve box 2a. When the inverted frustoconical main valve body 11 is raised, the upper surface of the main valve body 11 abuts against the large air hole valve seat 1a and plays a role of closing the large air hole 8a. Further, the sub-valve body 12 is also generally in the shape of an inverted truncated cone, and has a cylindrical bore around which the main valve body 11 enters, which plays the role of closing the small air holes 9a when raised. Here, the sub-valve body 12 is mainly a resin molded product and is very lightweight, and its specific gravity is very small as 0.3 to 0.4.
[0008]
Next, the operation inside the small air valve accompanying the filling of the pipe line will be described with reference to FIGS. 7 (a), 7 (b), 8 (c) and 8 (d).
FIG. 7 (a). Initially, the main valve body 11 and the sub-valve body 12 are accommodated on the bottom surface of the valve box 2a by their own weight. When filling of the pipe is started, a large amount of air enters the pipe, and the air is discharged through the large air hole 8a as indicated by an arrow in the figure.
FIG. 7 (b)... When the pipe continues to be filled and the inside of the pipe is full, water enters the valve box 2a. As the water level rises, the sub-valve element 12 floating in the water rises and pushes up the main valve element 11. Thereafter, the main valve body 11 hits the large air hole valve seat 1a and closes the large air hole 8a. At the same time, the upper surface (flat surface) of the sub-valve body 12 hits the small air hole 9a and closes it. The figure shows the state at this time, which prevents the water in the pipe from leaking out of the air valve.
FIG. 8 (c)... After that, when the air mixed in the water gradually accumulates in the valve box 2a, the water level in the valve box 2a is lowered and the sub-valve body 12 is also lowered. At this time, the main valve body 11 does not descend while maintaining the horizontal state, but is inclined as shown in the figure. This presents an aspect in which the sub-valve element 12 rotates with the vicinity of the outer periphery of the portion in contact with the small air hole 9a as a fulcrum. (This tilting and descending operation is hereinafter referred to as a moment operation.) Then, the small air hole 9a is unblocked, the accumulated air is discharged therefrom, and exhaust under pressure is performed.
FIG. 8D shows a state when water in the pipe is drained. When the water in the pipe is drained, the water level in the valve box 2a is lowered, and the main valve body 11 is drawn. And the sub-valve body 12 is lowered by its own weight and fits again on the bottom surface of the valve box 2a as in the beginning. Then, as indicated by the arrows in the figure, a large amount of air enters the air valve, and rapid intake is performed.
[0009]
As described above, the small air valve can obtain a large buoyancy with the sub-valve body 12 having a small specific gravity and light weight, so that the entire valve can be made small and light. However, this small air valve has the following problems.
When connecting to water pipes, the valves themselves are not necessarily installed vertically. Therefore, in view of the danger, there is a requirement for the air valve to operate smoothly even if it is installed at an inclination within 2 degrees from the vertical. Here, the sub-valve body 12 rises as the water level in the valve box 2a rises, and closes the small air hole 9a with its flat upper surface, but the upper surface and the water surface are in a parallel state. Therefore, when the small air valve is installed at an inclination, even if the sub-valve body 12 is lifted and the upper surface thereof hits the small air hole 9a, a slight gap is generated between them. . Then, water easily leaks out from the small air holes 9a, which becomes a serious defect.
[0010]
Therefore, in order to prevent this problem, the following measures are taken in the small air valve. (See Fig. 7 (b))
That is, when the small air hole 9a itself can be adjusted to some extent in the vertical direction, the main valve body 11 rises and its upper surface hits the small air hole 9a and the stopper 13 at the substantially opposite position. The projecting dimension of the small air hole 9a is adjusted so that the upper surface is horizontal. In this adjustment operation, the water is actually filled and adjusted while changing the installation angle of the small air valve within a range of 2 degrees, and at that time, it is confirmed whether there is no water leakage. Of course, the inside of the valve box 2a cannot be seen through, and this work is an adjustment work that relies on a feeling, and is very time-consuming and time-consuming.
This is an inherent problem that the small air hole 9 is closed by the spherical float valve body 4 and is not present in the normal water supply air valve shown in FIG.
[0011]
Thus, there has been a strong demand for the development of an air valve that satisfies the standards stipulated for water supply air valves, is much smaller and lighter than conventional ones, and does not require complicated adjustment work.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention proposes an air valve that solves the above-described problems and meets market demands.
The first feature is that the float valve body is composed of a main float valve body and an auxiliary float valve body.
The main float valve body has a spherical top surface and a lower plate-like protrusion in the vertical direction. On the other hand, the auxiliary float valve element can slide freely on the plate-like protrusion of the main float valve body. It has a groove in the vertical direction, and the main float valve body and the auxiliary float valve body are combined with the plate-like protruding part fitted in the groove part, and are installed without large play in the float valve guide. . When the fluid flows into the valve box, the main float valve body pushes up the auxiliary float valve body, and the upper surface of the main float valve body comes into contact with the small air hole provided in the floating valve body, thereby reducing the small air. Close the hole.
[0013]
Here, the specific gravity of the auxiliary float valve element is smaller than the specific gravity of the main float valve element. Therefore, the auxiliary float valve body can obtain a large buoyancy and can firmly press the spherical upper surface of the main float valve body against the small air hole, thereby preventing water leakage. At the same time, when evacuating under pressure, the auxiliary float valve body descends as the water level decreases, and then the main float valve body of moderate weight descends while performing moment operation, and the main float valve body has small air holes. Away from the air, the accumulated air is exhausted.
[0014]
The combined main float valve body and auxiliary float valve body have rail grooves in the vertical direction on the outer periphery. This provides a path for water that has flowed in through the water passage hole of the float valve guide to enter the lower side of the auxiliary float valve body, and helps the auxiliary float valve body to quickly rise.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the air valve of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same component as a prior art example, the same sign as a prior art example is used. 1 (a), (b), FIG. 2 (c) and (d) are front sectional views of the air valve of the present invention, and over this (a) to (d), filling of the pipeline is started. From time to time, the process of drawing water in the air valve and then drawing water out of the pipe is drawn. 3 is a partially enlarged view showing the vicinity of a small air hole during exhaust under pressure, and FIG. 4 is an exploded perspective view showing a main float valve body and an auxiliary float valve body of the air valve of the present invention. .
[0016]
First, the configuration of the air valve of the present invention will be described. (See Figure 1)
A float valve guide 3b is incorporated in a valve box 2b having an inlet on the lower surface and communicating with the upper large air hole 8b. The float valve guide 3b includes a floating valve body 6b that freely moves up and down. The floating valve body 6b rises and hits the large air hole valve seat 1b to close the large air hole 8b. The configuration up to here is almost the same as a conventional air valve.
However, the main float valve body 16 and the auxiliary float valve body 17 are combined and put under the floating valve body 6b instead of a single float valve body as in the conventional air valve. Of course, these can be freely moved up and down in the float valve guide 3b.
[0017]
The main float valve body 16 and the auxiliary float valve body 17 will be described. (See also Fig. 4)
The main float valve body 16 located on the upper side has a spherical upper surface and a rudder-shaped plate-like protrusion 18 in the lower part, and its center of gravity is eccentric from the central axis of the valve box. Therefore, the small air hole can be hermetically sealed by rotating around the contact surface with the small air hole provided in the floating valve body. On the other hand, the auxiliary float valve element 17 located on the lower side is provided with a groove part 19 in which the rudder-like plate-like protrusion part 18 easily enters in the vertical direction. The clearance between the width of the groove portion 19 and the width of the plate-like protruding portion 18 is several mm. When the rudder-like plate-like protruding portion 18 is put into the groove portion 19 to stand upright, the flat portion A of the main float valve body 16 And the flat portion B of the auxiliary float valve body 17 are combined. In this state, the main float valve body 16 and the auxiliary float valve body 17 are put in the float valve guide 3b. The combined float valve bodies 16 and 17 have rail grooves 21 in the vertical direction on the outer peripheral portion. Also on the inner wall of the float valve guide 3b, vertical ribs (not shown) that match the rail grooves 21 are provided (not shown), and both the float valve bodies 16, 17 can smoothly move up and down along the ribs.
[0018]
Here, the main float valve body 16 is made of a material having a specific gravity of 0.75 to 0.8, while the auxiliary float valve body 17 is made of a material having a specific gravity of 0.2 to 0.3. Yes. That is, the auxiliary float valve element 17 is considerably lighter than the main float valve element 16.
[0019]
Subsequently, from the time when filling of the pipe line is started, water accumulates in the air valve, the process of exhausting under pressure, and the process of performing quick intake are shown in FIGS. 1 and 2 (a) to (d) and This will be described with reference to FIG.
FIG. 1A: First, both the float valve bodies 16 and 17 and the floating valve body 6b are contained in the lower part of the float valve guide 3b by their own weight. A water passage hole 7b is formed above the cylinder portion of the float valve guide 3b, and when filling of the pipe starts, a large amount of air enters the pipe, as shown by the arrows in the figure. It is discharged through the large air hole 8b. In other words, this figure shows that rapid exhaust is being performed.
[0020]
FIG. 1 (b)... When the pipe is continuously filled and the inside of the pipe is full, water enters the float valve guide 3b mainly from the water passage hole 7b of the float valve guide 3b. The water quickly enters the lower side of the float valve bodies 16 and 17 through the rail groove 21, and the water does not leak from the large air holes 8b before the float valve bodies 16 and 17 rise. Thereafter, as the water level rises, the float valve bodies 16 and 17 floating in the water also rise and push up the floating valve body 6b. Among them, the auxiliary float valve body 17 has a very small specific gravity of 0.2 to 0.3, and therefore strongly pushes up the main float valve body 16 and the floating valve body 6b.
After that, the idle valve body 6b hits the large air hole valve seat 1b and closes the large air hole 8b. At the same time, the upper surface of the main float valve body 16 having a spherical shape also hits the small air hole 9b passing through the central portion of the floating valve body 6b, and closes the small air hole 9b. The figure shows a state at this time. The auxiliary float valve body 17 pushes up the main float valve body 16 with its own strong buoyancy, and the main float valve body 16 continues to push the small air hole 8b. This prevents water in the pipeline from leaking out of the air valve. Furthermore, since the upper surface of the main float valve body 16 that closes the small air hole 9b is spherical, the small air hole 9b is firmly closed by the same principle as that of the conventional air valve (see FIG. 5).
[0021]
FIG. 2 (c)... Depicts the state of exhaust under pressure. FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the small air hole 9b at that time.
When air mixed in the water accumulates in the valve box 2b, the water level in the valve box 2b decreases. Accordingly, the auxiliary float valve body 17 is first lowered, and the flat portion B of the auxiliary float valve body 17 is separated from the main float valve body 16. Then, the main float valve body 16 has no force to be pushed up from below, and at the same time, the buoyancy of the main float valve body 16 also decreases as the water level decreases. Initially, the main float valve body 16 remains attached to the small air hole 9b. (This is mainly due to the adsorption phenomenon resulting from the difference between the air pressure accumulated in the valve box 2b and the air pressure of the outside air.)
When air further accumulates and the water level drops to a certain level, the gravity of the main float valve body 16 itself overcomes the aforementioned adsorption force and buoyancy. However, the center of gravity of the main float valve body 16 is not on the central axis of the valve box 2b but is biased toward the side where the rudder-like plate-like protrusion 18 is provided. Therefore, the main float valve body 16 does not descend straight. This will be described in detail with reference to FIG. When a certain amount of air accumulates, the main float valve body 16 performs a rotating operation (moment operation) with the contact surface with the small air hole 9b (the left side; the side without the rudder-like plate-like protrusion 18) as a fulcrum. The small air hole 9b is slightly blocked, the accumulated air is discharged therefrom, and the exhaust is performed under pressure.
When the air in the valve box 2b is exhausted, the water level in the valve box 2b immediately rises again, and the auxiliary float valve body 17 also rises. Then, the main float valve body 16 itself rises by buoyancy, and at the same time, the auxiliary float valve body 17 is joined to the main float valve body 16 and this also strongly pushes up the main float valve body 16 by its own large buoyancy. Then, the small air hole 9b is closed again by the main float valve body 16.
As described above, in exhaust under pressure, exhaust and blockage are automatically repeated while the float valve bodies 16 and 17 are repeatedly lowered and raised.
[0022]
FIG. 2 (d)... Shows how rapid exhaust is performed when water in the pipeline is drained. There is no water in the valve box 2b, and both the float valve bodies 16, 17 and the floating valve body 6b are contained in the lower part of the float valve guide 3b. Get in.
[0023]
The operation of the air valve of the present invention has been described above, but the advantages of the present invention are summarized below while taking into account the effects.
(1) By making the main float valve body 16 and the auxiliary float valve body 17 separate, and making the specific gravity of the auxiliary float valve body 17 as small as possible, the small air hole 9b can be strongly blocked via the main float valve body 16. it can. Therefore, the water stoppage is much improved compared with the conventional air valve. (The specific gravity of the conventional float valve body is 0.75 to 0.8, whereas the auxiliary float valve body 17 of the present invention is 0.2 to 0.3.)
At the same time, the small air hole 9b is provided at the center of the floating valve body 6b as in the case of the conventional air valve, and the upper surface of the main float valve body 16 is spherical, so that its water stoppage is high.
Moreover, since the upper surface of the main float valve body 16 is spherical, even if the air valve of the present invention is installed with a slight inclination, it is possible to ensure a high water stoppage. In other words, even if the installation angle is deviated within the range of 2 degrees, fine adjustment such as adjustment of the protruding size of the small air hole, which is necessary for the small air valve, is unnecessary.
(2) On the other hand, since the auxiliary float valve body 17 has a large specific gravity like the float valve body of the conventional air valve, it is easy to exhaust under pressure. Further, since the center of gravity is not on the central axis of the valve box 2b but is biased to one side, the auxiliary float valve body 17 is easy to operate by moment and further facilitates exhaust under pressure.
(3) Since the specific gravity of the auxiliary float valve body 17 is small, a large buoyancy can be obtained even if the volume is reduced. That is, even if the volume is small, it is possible to ensure an unprecedented high water stoppage. Therefore, the size of the auxiliary float valve body 17 can be reduced, and thereby the diameter of the air valve itself can be reduced and the height can be reduced.
When comparing the size and mass of the air valve prototyped by the inventor and the conventional air valve (nominal diameter: φ25),
-Height: The conventional product is 270 mm with respect to the present product 180 mm, and the present product is less than 70% of the conventional product.
-Weight: The product of the present invention is about half of the conventional product.
Both size and weight can be greatly reduced.
(4) On the other hand, as described above, the specific gravity of the main float valve body 16 is 0.75 to 0.8, which satisfies the JIS standard for water supply air valves. At the same time, since the thickness of the valve box 2b is also matched to the conventional air valve, the air valve of the present invention satisfies all JIS standards for water supply air valves. In other words, the main float valve body 16 of the present invention corresponds to the float valve body of a water supply air valve defined by JIS standards, and at the same time has all of the rapid exhaust function, the quick intake function and the exhaust function under pressure. The air valve of the present invention can be used as an air valve for water supply defined by JIS B 2063 without any problem.
Incidentally, the inventors of the prototype air valve (nominal diameter: .phi.25) quick exhaust amount of is 1.7 m ³ / min, was achieved sufficiently satisfy the standard value 1.3 m ³ / min of JIS. This demonstrates that the floating valve body 6b and the main float valve body 16 are sucked up by the exhaust during the rapid exhaust and do not block the large air hole 8b.
(5) Further, since the size and weight are reduced, it is sufficiently worth not only as a water supply air valve but also as a small air valve.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, in the case of the air valve of the present invention, the float valve body is composed of the main float valve body having a large specific gravity and a spherical top surface and the auxiliary float valve body having a small specific gravity. A small and lightweight air valve can be provided while having an exhaust function under pressure. At the same time, there is no need for complicated adjustment work that was conventionally required for small air valves.
[0025]
Furthermore, the air valve of the present invention satisfies all the JIS standards for water supply air valves, and has a very high utility value while being reduced in size and weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view (partial cross section) showing rapid exhaust (a) and a full water state (b) in an air valve of the present invention.
FIG. 2 is a front view (partly in section) showing exhaust under pressure (c) and quick intake (d) in the air valve of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged view showing the vicinity of a small air hole when exhaust under pressure (c) is performed in the air valve of the present invention (a front view partially drawn in cross section).
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a main float valve body and an auxiliary float valve body according to the present invention. FIG. 5 is a front view (partly) showing rapid exhaust (a) and a full water state (b) in a conventional air valve. cross section)
FIG. 6 is a front view (partial cross section) showing exhaust under pressure (c) and quick intake (d) in a conventional air valve.
FIG. 7 is a front view (partial cross section) showing rapid exhaust (a) and full water state (b) in a conventional small air valve.
FIG. 8 is a front view (partial cross section) showing exhaust under pressure (c) and quick intake (d) in a conventional small air valve.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b Large air hole valve seats 2, 2a, 2b Valve box 3, 3b Float valve guide 4 Float valve bodies 6, 6b Floating valve bodies 7, 7b Water passage holes 8, 8a, 8b Large air holes 9, 9a , 9b Small air hole 11 Main valve body 12 Sub valve body 13 Stopper 16 Main float valve body 17 Auxiliary float valve body 18 Plate-like protrusion 19 Groove 21 Rail groove

Claims

A valve box having a fluid inlet connected to the piping at the bottom, a float valve body installed in a float valve guide in the valve box so as to be movable up and down and rising by the buoyancy of the fluid flowing into the valve box, and the float In an air valve provided with a floating valve body that is arranged on the upper side of the valve body and opens and closes a large air hole provided on the upper side of the valve inner box and has a small air hole communicating with the inside of the valve body,
The float valve body is composed of a main float valve body located on the upper side and an auxiliary float valve body located on the lower side, and the center of gravity of the main float valve body is in an eccentric position from the central axis of the valve box. An air valve characterized in that it is capable of rotating around a contact surface with a small air hole provided in the floating valve body and sealing the small air hole .

The main float valve body has a spherical upper surface and a lower plate-shaped protrusion in the vertical direction at the lower part, and the auxiliary float valve body can freely have a plate-like protrusion of the main float valve body. The main float valve body and the auxiliary float valve body are combined in a state where the plate-like projecting part is fitted in the groove part, and a large backlash is provided in the float valve guide. Installed without
When the fluid flows into the valve box, the main float valve body and the auxiliary float valve body rise in the float valve guide, and the upper surface of the main float valve body is a small valve provided on the floating valve body. 2. The air valve according to claim 1, wherein the air valve is in contact with the air hole.

The air valve according to claim 1 or 2 , wherein a specific gravity of the auxiliary float valve body is smaller than a specific gravity of the main body float valve body.

4. The air valve according to claim 3, wherein the main float valve body and the auxiliary float valve body combined as described in claim 2 have rail grooves in the vertical direction on the outer periphery.