JP4836654B2 - 吸排気弁 - Google Patents

Description

この発明は、増圧直結給水システム等における立て管の最頂部に取付けられる吸排気弁に関するものである。

ビルやマンションなどの高層建築物で多く採用される増圧直結給水システムは、下階から上階に向かって立設した集合給水管である立て管に水道水をポンプで増圧して一括給水するもので、増圧された水道水は各階ごとに設けた分岐管によって立て管から戸別に分水する給水システムである。このような給水システムでは、立て管の最頂部に吸排気弁を設け、立て管内の排気や負圧破壊のための吸気を行い、給水の安定化と配管設備の保護を図っている。

従来の吸排気弁としては、例えば特許文献１〜４に示されるように、立て管と連通して、その最頂部に接続可能な短管状本体の内部を弁室とし、大口径と小口径の二つの弁孔（空気孔）を設けると共に、前記弁室の水位や内圧に応じて前記二つの弁孔を開閉する二つの弁体を備えたものが公知である。さらに詳述すれば、これら従来の吸排気弁では、前記短管状本体の上端開口に装着される蓋体に大口径の弁孔を形成すると共に、一方の弁体を上下動によって前記大口径弁孔を開閉する遊動弁により構成し、さらに該遊動弁に上下貫通する小口径の弁孔を設けると共に、他方の弁体を前記遊動弁体の下側に位置して前記小口径弁孔を下方から閉塞可能なフロート弁によって構成している。これら従来の吸排気弁において、遊動弁とフロート弁が、特許文献１および２のものは別個独立であるのに対して、特許文献３および４のものではレバーによって連結しているという構造上の違いはあるが、吸排気動作に関しては何れも、正常な通水状態では両弁体とも閉弁状態として漏水を防止し、水道水に混入した空気が弁室に溜まれば、水位低下によってフロート弁のみを動作させ、小口径弁孔を開いて排気する一方、弁室に負圧が生じれば、その負圧吸引力や弁体の自重、さらには水位低下によって、両弁体とも開弁動作させて吸気することで概ね一致する。なお、正常な通水状態は、遊動弁によって大口径弁孔を閉じたまま、水道水に混入した空気の溜まり具合に応じて僅かに変化する水位にフロート弁を連動させて、小口径弁孔のみの開閉動作を繰り返して行われる。

特開２０００−１９３１１７号公報 特開２００５−５４９２７号公報 特開２０００−１７０９３６号公報 特開２００４−１７６８３６号公報

上記従来の吸排気弁のうち、遊動弁とフロート弁を別個独立に構成した特許文献１および２に開示のものは、フロート弁の上面によって小口径弁孔を直接的に閉塞するものであり、特に特許文献２では、正常な通水時に遊動弁とフロート弁が常に接近した状態にあり、自ずと小口径弁孔と水面の距離が短くなる。従って、水道水に混入した空気の排気後の水位上昇に、フロート弁による小口径弁孔の閉塞動作が間に合わず、小口径弁孔から漏水する可能性があった。

これに対して、特許文献３および４に開示の吸排気弁は、遊動弁とフロート弁をレバーで連結し、遊動弁側のレバー連結部に小口径弁孔を閉塞する着座シール（当たり面）を設けているため、レバーと着座シールの厚み分だけフロート弁が遊動弁（小口径弁孔）から離間されるから、より低水位でフロート弁による閉弁動作が行え、従って急激な水位上昇でも小口径弁孔からの漏水をより確実に防止できるという点で特許文献１・２のものに優れる。

しかしながら、特許文献３・４の吸排気弁には、次のような課題がある。即ち、フロート弁は、傾くことなく鉛直方向に上下動させることを目的として、その周壁に短管状本体の内径より僅かに小径に設定される凹凸状フランジを備えているため、水や空気の通路が極めて狭くなり、大量の吸排気が困難な点である。この結果、最初の通水時や断水後の再通水時に増圧給水に見合った排気量が確保できず、配管設備に支障を来す恐れがあると共に、断水等による負圧発生時にも大量吸気が行えず、逆サイホン現象による分岐側からの逆流が発生する恐れもある。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、大吸排気性能を持ち、なお且つ、急激な水位上昇時にも漏水を確実に防止する吸排気弁を提供することである。

上述した目的を達成するために本発明では、立て管と連通してその最頂部に接続可能な中空の筒状本体と、該筒状本体の上部に装着して吸排気可能な主弁孔を有するキャップと、複数のガイドリブを周設すると共に、該ガイドリブ同士の間を通気路として前記筒状本体内を上下動して前記主弁孔を開閉する遊動弁と、該遊動弁の前記主弁孔と連通可能な位置に上下貫通して設けた副弁孔と、前記ガイドリブよりも内側に位置して前記遊動弁の下面に垂下したスカート部と、該スカート部の内側に位置して前記筒状本体内の水位に応じて上下動可能な円柱状のフロートと、前記遊動弁および前記フロートに上端および下端が可動に連結され、前記フロートの上下動により上端連結部を支点として可動して前記副弁孔を開閉可能な連結レバーと、前記筒状本体内の下方に設けた受け部とからなり、初期の通水時または断水後の再通水時に、前記受け部に自重で乗った前記フロートに前記遊動弁が自重によって前記副弁孔を閉じた状態で乗るように構成するという手段を用いた。

また、フロートの上面に連結レバーと当接して遊動弁を閉弁方向に押圧する当接凸部を設ける。

さらに、遊動弁の下面または／およびフロートの上面に連結レバーと当接して、副弁孔を閉弁した後のフロートの上昇を規制するストッパーを設ける。

本発明では、上述した手段を用いるので、フロートが小型化され、筒状本体に大断面の吸排気路を形成することができる。また、フロートは遊動弁のスカート部によって半径方向の揺動が規制されるため、フロートを常に水平状態で上下動させることができ、副弁孔の開閉動作が確実となる。さらに、フロートを連結レバーによって遊動弁と連結したため、フロートと副弁孔とが連結レバーの可動範囲分だけ離間されるから、急激な水位上昇があったとしても、水位が副弁孔に至る前にフロート上昇による副弁孔の閉弁動作が可能となって、漏水を確実に防止することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る吸排気弁を示したもので、図中、１は中空の短管状に形成された筒状本体であり、下端の接続部１ａを立て管（図示せず）の最頂部に接続し、両者連通した状態で立て管内の空気を排気し、または外部から空気を吸気して立て管の負圧を破壊するものである。２は、筒状本体１の上部に水密に螺合装着されるキャップであり、中心には筒状本体１の内径よりも小径な主弁孔２ａが形成されている。また、３はキャップ２の円筒部２ｂに水密に装着される排気管であり、エルボ管によって構成されている。

さらに、４は筒状本体１の内部に配された遊動弁、５は遊動弁４の下に位置するフロート、６は遊動弁４とフロート５を連結する連結レバーである。これらの弁部材は、図２の分解斜視図にも示されるように、先ず遊動弁４は外周壁に筒状本体１にほぼ内接するガイドリブ４ａが複数形成されており、ガイドリブ４ａの間を通気路として、筒状本体１内を水平姿勢のまま上下動してキャップ２に形成された主弁孔２ａを閉塞するものである。また、遊動弁４には主弁孔２ａと連通する位置に副弁孔４ｂが上下貫通して設けられている。さらに、遊動弁４の下面にはガイドリブ４ａよりも内側に位置して円弧状のスカート部４ｃが一体的に垂下されている。スカート部４の形状は円弧状に限らず、平板状、棒状であってもよい。さらにまた、遊動弁４の下面には、副弁孔４ｂの円錐形弁座４ｄと下向きに折曲したストッパ４ｅとが一体化された開度調整部材４ｆが設けられている。

一方、フロート５は遊動弁４のスカート部４ｃの内側、即ち、スカート部４ｃの内径よりも小径に設定された円柱状をなし、筒状本体１内の水位に応じて上下動するものである。

上記構成の遊動弁４およびフロート５は連結レバー６によって連結されている。即ち、連結レバー６の上端６ａを遊動弁４の下面に、また下端６ｂをフロート５の上面に、それぞれ可動に連結している。従って、フロート５の上下運動は、上端６ａの連結部を支点とする連結レバー６の回動運動に変換される。そして、連結レバー６の回動運動は、副弁孔４ｂを開閉する動作となる。ここで、連結レバー６の上面に設けられた６ｃは、弁座４ｄに対するシール部、また、その下面に設けられた６ｄは突起であり、この突起６ｄに対応してフロート５の上面には当接凸部５ａが設けられており、フロート５の上昇時に、当接凸部５ａが突起６ｄを押圧することで、連結レバー６を閉弁方向に付勢すると共に、遊動弁４をも閉弁方向に付勢するという作用を行う。一方、フロート５の上面にあって、連結レバー６の下端６ｂ連結部の連結片５ｂにもストッパ５ｃが形成されている。このストッパ５ｃが遊動弁４の下面に当接すると共に、遊動弁４の下面に設けたストッパ４ｅが連結レバー６と当接することで、フロート５を水平保持したまま、その浮力を主弁孔２ａおよび副弁孔４ｂのより確実な閉弁力として作用させている。

さらに、筒状本体１の下方には、フロート５の落下防止のための横桟状の受け部８が設けられている。この受け部８は、フロート５の落下による筒状本体１の詰まりを防止するもので、さらに副弁孔４ｂが最大開度となる位置でフロート５を支持するものである。従って、大容量の吸排気が可能である。

上記第一実施形態に係る吸排気弁の動作を説明すると、先ず、初期の通水時または断水後の再通水時など、立て管および筒状本体１が多量の空気で満たされている場合、本吸排気弁は図１の状態を示す。即ち、水位が所定以上となるまでは、遊動弁４・フロート５とも自重によって受け部８に乗った状態となる。この結果、主弁孔２ａが開き、立て管内の空気は、フロート５の周囲および遊動弁４の周囲通気路を通って主弁孔２ａから排出される。この間、遊動弁４の自重によって副弁孔４ｂは閉じられている。

この後、水位が上昇するにつれ、フロート５が浮上すると共に、その浮上によって遊動弁４を上方に押し上げ、所定水位となれば、図３に示したように、遊動弁４が主弁孔２ａに着座し、排気を完了すると共に、立て管が充水状態となって給水可能となる。この過程では、フロート５が先行して上昇し、常に副弁孔４ｂは閉じられた状態にあるため、副弁孔４ｂからの漏水はない。なお、フロート５が上下動する際、その半径方向の揺動は、スカート部４ｃによって規制されるため、特に、フロート５が上昇する際に、水平姿勢を保持した状態で、副弁孔４ｂの閉塞動作をより確実に行うことができる。

一方、筒状本体１に水道水に混入した空気が溜まり始めると、筒状本体１の内圧は上がるが、水位は下がる。この結果、図４に示したように、内圧上昇によって遊動弁４は主弁孔２ａの閉塞状態を維持する一方、一定以上の水位低下によってフロート５が下降して、副弁孔４ｂを開く。その後、副弁孔４ｂから混入空気が排気されることによって、内圧が大気圧に戻ると共に、水位も上昇して、フロート５が上昇する結果、図３の状態に戻る。そして、この図４と図３の動作を繰り返すことで、通常の通水状態が保たれる。

なお、配管工事やポンプの故障などによって断水状態となると、水位低下と共に立て管内に負圧が発生する。この結果、図１に示したように、水位低下によってフロート５が下降すると共に、負圧による吸引力で遊動弁４が引っ張り下げられるため、主弁孔２ａが開かれ、吸気して負圧破壊することができる。

上述した実施形態では、径が小さい小型のフロート５を採用することで、その周囲に大容量の吸排気路を確保でき、また、遊動弁４とフロート５とを連結レバー６で連結することによって、副弁孔４ｂとフロート５との距離が保たれて、副弁孔４ｂからの漏水を確実に防止することができる。

本発明の第一実施形態に係る吸排気弁の縦断面図（初期通水時） 同、弁部材の分解斜視図 同、吸排気弁の動作説明図（充水時） 同、吸排気弁の動作説明図（負圧発生時）

１ 筒状本体
２ キャップ
２ａ 主弁孔
３ 排気管
４ 遊動弁
４ｂ 副弁孔
５ フロート
６ 連結レバー
７ 線状バネ
８ 受け部
９ コイルスプリング

Claims (4)

1. 立て管と連通してその最頂部に接続可能な中空の筒状本体と、該筒状本体の上部に装着して吸排気可能な主弁孔を有するキャップと、複数のガイドリブを周設すると共に、該ガイドリブ同士の間を通気路として前記筒状本体内を上下動して前記主弁孔を開閉する遊動弁と、該遊動弁の前記主弁孔と連通可能な位置に上下貫通して設けた副弁孔と、前記ガイドリブよりも内側に位置して前記遊動弁の下面に垂下したスカート部と、該スカート部の内側に位置して前記筒状本体内の水位に応じて上下動可能な円柱状のフロートと、前記遊動弁および前記フロートに上端および下端が可動に連結され、前記フロートの上下動により上端連結部を支点として可動して前記副弁孔を開閉可能な連結レバーと、前記筒状本体内の下方に設けた受け部とからなり、初期の通水時または断水後の再通水時に、前記受け部に自重で乗った前記フロートに前記遊動弁が自重によって前記副弁孔を閉じた状態で乗るように構成したことを特徴とした吸排気弁。
2. フロートの上面に連結レバーと当接して遊動弁を閉弁方向に押圧する当接凸部を設けた請求項１記載の吸排気弁。
3. 遊動弁の下面またはフロートの上面に連結レバーと当接して、副弁孔を閉弁した後のフロートの上昇を規制するストッパーを設けた請求項１または２記載の吸排気弁。
4. 遊動弁の下面およびフロートの上面に連結レバーと当接して、副弁孔を閉弁した後のフロートの上昇を規制するストッパーを設けた請求項１または２記載の吸排気弁。

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