JP6585348B2

JP6585348B2 - 空気弁における流量制御構造

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Publication number: JP6585348B2
Application number: JP2015005947A
Authority: JP
Inventors: 由男橋岡; 圭一若林; 久人小谷
Original assignee: Shimizu Alloy Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shimizu Alloy Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2035-01-15
Also published as: JP2015155749A

Description

本発明は、水道本管などに配設して管内に混入する空気を排出するために用いられる空気弁における流量制御構造に関する。

水道本管などの管路内では、空気泡や空気溜まりにより配管の有効断面積が減少して管路能力が低下することがあるため、これを防止する水道用空気弁が一般的に設置されている。この種の空気弁として、日本水道協会ＪＷＷＡＢ１３７の水道用急速空気弁が一般的に知られ、このような空気弁は、例えば水道本管からＴ字管を介して分岐側に補修弁を介して設けられる。
水道用急速空気弁は、通常時に水道本管内の水内に含まれる空気を排出する（圧力下排気）ために使用されるが、水道本管内に初期充水する場合に多量の空気を排出し、管内への充水をスムーズに行う機能（多量排気機能）も有している。

この初期充水を行う場合、水道本管中に設けられた止め弁を一度に全開して大流量の水を流し込むと大量の空気が空気弁から排出され、分岐管に高速の水が流入し、この水が空気弁に到達したときに内部のフロートが大空気口を急閉止して大きな水撃を発生して、空気弁の破損等につながりやすくなる。
また、震災時等には管路の損傷により管内が負圧になることで空気が流入したり、急激な充水が繰り返されることで前記と同様の水撃が何度も発生して空気弁を破壊するおそれがある。

このような水撃を防止するための対策として、例えば、充水機能を有するバタフライ弁を止め弁として管路に設け、このバタフライ弁の開度調節により徐々に初期充水する場合がある。
一方、例えば、特許文献１や特許文献２に示した空気弁では、内部或はその付近に圧力変動を低減する安全弁を設け、この安全弁を介して規定以上の高圧を外部に逃がすことで急激な圧力上昇による水撃からの損傷を防止しようとしている。
他方、特許文献３の空気弁装置では、空気弁本体と補修弁との間に圧力変動低減装置を備え、この圧力低減装置により空気弁への流入量を抑制して流速を低下させることで水撃を低減しようとしている。

特開２０１３−１９００５７号公報特開２０１３−１６７３０８号公報特開２０１３−１７０６０４号公報

しかしながら、前述した充水機能付きのバタフライ弁を止め弁として使用する場合には、初期充水時には開度調節により充水量をコントロールすることで水撃の発生を防ぐことは可能にはなるが、震災等の非常時などの不用意な充水による水撃に対応することができなかった。
特許文献１や特許文献２の空気弁のように安全弁を設けた場合には、この安全弁の弁座部内にゴミ等が付着したり弁座部の劣化等により漏れを生じる可能性が高くなり、空気弁としての機能を発揮できなくなる場合がある。震災等の非常時に空気弁本体や補修弁が水没したりした場合、衛生上の問題が生じることがある。
特許文献３の空気弁装置の場合、空気弁と補修弁との間に圧力変動低減装置を介在させることで、空気弁と補修弁とを設置したときの全体の高さが大きくなり、ボルト等による接続箇所が増加するために耐震性能に問題が生じる可能性も高くなる。この場合、圧力変動装置にばねや回転板などの可動部分を設けることなく、一枚の簡易な多孔板からなる制御板を用いることである程度高さを抑えることは可能にはなるが、流量が小さく固定されるために初期充水時に多量排気できなくなる場合がある。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、空気弁としての圧力下排気機能と初期充水時の多量排気機能とを発揮しつつ、不用意な充水の発生時には、高圧の水撃を確実に防いで破損を防止し、負圧発生時には、空気弁の重要な機能である負圧破壊機能を失われないコンパクトな空気弁における流量制御構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、弁箱の下部側に管路からの入口側である流入口と上部側に出口側である大空気孔を設け、この弁箱内にはフロート弁体と遊動弁体を収納して空気弁本体を構成した空気弁であって、前記弁箱の上部側に前記大空気孔を被蓋するカバー体を取付け、このカバー体の内部に制御弁体を有する弁機構部を配設し、前記制御弁体は、前記大空気孔の開口上端に沿って水平面状に回動可能に設けられ、この制御弁体の回動制御により前記大空気孔の開口面積を開度調整し、前記大空気孔から排気される空気流量を絞って抑制し、流量を制御するようにした空気弁における流量制御構造である。

請求項２に係る発明は、前記カバー体の上面には、前記制御弁体を回動させる操作部と開状態や絞り状態を視認可能な表示を施した空気弁における流量制御構造である。

請求項１に係る発明によると、空気弁本体に弁機構部を設けた構造としていることで、空気弁として圧力下排気機能と多量排気機能とを発揮でき、また、地震等による弁箱内への不用意な充水に対しては、弁機構部で大空気孔への開口面積を調節し、大空気孔から排気される空気流量を一定以下に抑制して流量制御することで、急速な空気排出時の過大圧力による急激な通水状態を防いで空気弁が破損する水撃以下に抑制することで、この空気弁本体の破損を確実に防止できる。又、圧力下排気（小空気孔）よりも十分に大きな開口面積を有するので、本管破損等に伴う負圧発生に対しても通常の空気弁として一定の負圧破壊性能を有し、負圧に伴う逆流を防止する。さらに、弁機構部の制御弁体を大空気孔の開口上端に沿って水平面状に回動可能に設けられているので、弁機構部自体は、カバー体の内部にコンパクトに収納されて空気弁が嵩張ることなく、しかも、外部より回動操作することによって大空気孔を通過する空気流量を確実に制御することが可能となり、地震時等の不用意な充水時において大量の水の急激な流入を確実に防止し、破損を防止することができる。

請求項２に係る発明によると、カバー体の上面に設けられた操作部を回動操作することによって確実に制御可能となり、しかも、制御弁体の開状態や絞り状態を容易に視認できる。

本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第１実施形態を示す縦断面図である。図１における空気弁の制御弁体の開状態を示す縦断面図である。図１の空気弁における弁機構部の他例を示す要部断面図である。図１の空気弁における弁機構部の更に他例を示す縦断面図である。図４の弁機構部の動作状態を示した模式図である。図１の空気弁における弁機構部の更に別の他例を示す要部断面図である。図１の空気弁における弁機構部の更に異なる他例を示す要部断面図である。図７の弁機構部の動作状態を示した模式図である。図１の空気弁における弁機構部の更に異なる別の他例を示す断面図である。本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第２実施形態を示す縦断面である。図１０の弁機構部の動作状態を示した断面図である。図１０の空気弁における弁機構部の他例を示す断面図である。本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第３実施形態を示す断面図である。本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第４実施形態を示す断面図である。図１４における動作状態を示した断面図である。本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第５実施形態を示す断面図である。本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第６実施形態において、弁体が中間開度で流量制御する状態を示した断面図である。図１７においてレバー部と共に全開状態を示した半裁断面図である。

以下に、本発明における空気弁と補修弁における流量制御構造の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第１実施形態を示しており、その概要は、弁箱の下部側に管路からの入口側である流入口と上部側に出口側である大空気孔を設け、この弁箱内にはフロート弁体と遊動弁体を収納して空気弁本体を構成し、この空気弁本体の下部に、外部管路からの水圧を遮断可能な弁体を有する補修弁本体を設け、前記弁箱の上部側に前記大空気孔を被蓋するカバー体を取付け、このカバー体に前記弁機構部を設け、この弁機構部は、前記制御弁体の上下動又は回動により前記大空気孔の開口面積を縮小し、前記大空気孔から排気される空気流量を絞って抑制する機構である。なお、図２においては、図１における空気弁の制御弁体の開状態を示している。

図１において、本発明の流量制御構造では、管路である水道本管１から分岐されるＴ字管（分岐管）２に補修弁本体１０が接続され、この補修弁本体１０に空気弁本体２０が接続される。空気弁本体２０には、弁機構部２１が設けられている。

空気弁本体２０は、いわゆる水道用急速空気弁と呼ばれる空気弁からなっており、圧力下排気機能、すなわち通水状態で管内に混入する空気が内部に溜まってきたときに、水圧が作用している状態であっても自動的に空気を排出できる機能と、多量排気機能、すなわち通水作業などにより管路１内に水が流入したときに、この管路１内で圧縮された空気を多量に排出可能な機構からなる双方の機能を発揮するように設けられている。空気弁本体２０は、弁箱２２、球状のフロート弁体２３、円盤状の遊動弁体２４、案内体２５、カバー体２６を有している。

空気弁本体２０の弁箱２２は、例えばダクタイル鋳鉄製からなり、この弁箱２２内には、例えば発砲エボナイトなどの樹脂製のフロート弁体２３、ポリプロピレンなどの樹脂製の遊動弁体２４、ＡＢＳ樹脂などの樹脂製からなる案内体２５が配設されている。

弁箱２２の下部側には管路１からの入口側である流入口３０、上部側には開口部３１が設けられている。上部側の開口部３１には、例えばダクタイル鋳鉄製の蓋体３２がボルト３３等の固着手段で固定される。流入口３０は、所定の流路面積を確保するように設けられる。この弁箱２２の外周下部にはフランジ３４が設けられている。

蓋体３２は、内周に大空気孔３５を有し、この大空気孔３５を介して弁箱２２内に空気等の流体が吸入排出可能に設けられる。大空気孔３５は、案内体２５の開口部位よりも縮径した内径に設けられ、遊動弁体２４によって塞がれたときに止水可能になっている。蓋体３２上面側の大空気孔３５の周囲には、ストッパ部３６が適宜の間隔で上方に突出形成される。

案内体２５は、略筒状の容体状に設けられ、フロート弁体２３、遊動弁体２４を収納可能に弁箱２２内に装着される。案内体２５の上部には環状突部３７が形成され、この環状突部３７は弁箱２２の内周に設けられた環状段部３８に係合可能になっている。案内体２５は、環状突部３７が環状段部３８に載置された状態で、この環状段部３８と蓋体３２とにより挟み込まれるように弁箱２２内に固定される。案内体２５の上部側には流体通過用の連通部３９が複数の切欠き部位により等間隔になるように形成され、この連通部３９の面積が流体通過時の面積になっている。また、案内体２５の底面側には、所定径の孔４０が形成されている。

案内体２５の内部には、フロート弁体２３と、このフロート弁体２３の上方に遊動弁体２４が配設される。これらフロート弁体２３、遊動弁体２４は、弁箱２２内の水位に応じて浮力を受けて案内体２５内をそれぞれ上下移動し、この上下動作により水道水に含まれる空気が空気弁本体２０の外部に排出可能に設けられる。遊動弁体２４の中心位置には凹状の装着部４１が設けられ、この装着部４１に空気が排出可能な小空気孔４２を有する例えばゴム製の弁座４３、合成樹脂製のねじこま４４が装着されている。

カバー体２６は、弁箱２２の上部を包囲可能な略円盤状に設けられ、弁箱２２の上部側に固着ボルト４５で取付けられる。このとき、大空気孔３５と大気とが連通した状態でカバー体２６により蓋体３２が被覆される。カバー体２６の中央には弁機構部２１が設けられる。

空気弁本体２０に設けられる弁機構部２１は、制御弁体５０、操作用ボルト５１、ナット５２、ナット部材５３を有している。制御弁体５０は、大空気孔３５の穴径よりも大径の円板状に形成され、操作用ボルト５１の端部側にナット５２で挟着されて固定される。操作用ボルト５１は、カバー体２６に固定されたナット部材５３のめねじに螺合するおねじを有し、これらの螺合によりカバー体２６に上下移動可能に取り付けられる。これにより、操作用ボルト５１を回転操作することで制御弁体５０を上下動させることができ、この制御弁体５０の上下動で大空気孔３５への開口面積を調節可能な弁機構部２１となり、この弁機構部２１で大空気孔３５から排気される空気流量を抑制して流量を制御することが可能になる。
この場合、制御弁体５０を予め設定した位置にワンタッチで固定できる構造に設けたり、水圧に応じて開度を設定しておくようにしてもよい。
弁機構部２１は、空気弁本体２０或は補修弁本体１０に設けることができ、上記のように空気弁本体２０に設ける以外にも、補修弁本体１０側に設けることもできる。

弁機構部２１は、制御弁体５０の上下動時において、この制御弁体５０を下方向に移動したときにストッパ部３６に当接して大空気孔３５の開口面積を縮小させ、この大空気孔３５から排気される空気流量を絞って抑制する機構となる。このようにストッパ部３６により確実に絞り時の開口面積を確保することで、管路１内に不用意な負圧、加圧が発生した場合にもこの空気を確実に外部に逃がすことが可能になる。ストッパ部３６を所定の高さに設定すれば、制御弁体５０が当接したときの絞り量を設定可能となり、この場合に最小の開口面積となる。弁機構部２１は、制御弁体５０の上下動以外にも、制御弁体５０の回動により大空気孔３５の開口面積を縮小する機構に設けることもできる。

図１における補修弁本体１０は、空気弁本体２０の下部において、直下に併設するように接続され、この空気弁本体２０の補修を実施するときに管路１内からの水圧を遮断可能に設けられる。この補修弁本体１０は、ボデー６０、弁体６１、レバー６２を有している。

補修弁本体１０のボデー６０の上部、下部側にはそれぞれフランジ６３、６４が形成され、補修弁本体１０は、上部のフランジ６３に空気弁本体２０の下部のフランジ３４、下部のフランジ６４に分岐管２の上部のフランジ６５がそれぞれ図示しない取付用ボルトで接続されることにより配設される。弁体６１は、例えばボール弁体からなり、このボール弁体６１は弁棒６７に接続される。弁棒６７にはレバー６２が取付けられ、このレバー６２の操作によりボール弁体６１を開閉操作可能となり、ボール弁体６１の開閉により管路１から空気弁本体２０への水圧を遮断可能となる。

補修弁本体１０は、一般に用いられているものであればよく、例えば、本実施形態で示したようにボール弁を用いることができ、この場合、ボール弁１０の弁棒６７の９０°の回動により開閉操作することが可能になる。補修弁本体１０としてボール弁を使用する場合、そのボール口径を空気弁の内部流路の口径と略同じにすることが望ましい。なお、後述するように、補修弁本体１０における弁体は、図１７及び図１８に示すように、バタフライバルブのジスク２０２であってもよい。

続いて、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の上記実施形態における動作並びに作用を説明する。
図１において、空気弁本体２０の弁箱２２内に水が無いときにはフロート弁体２３、遊動弁体２４が降下して大空気孔３５が開放した状態になり、この状態から急速排気や急速吸気の動作がおこなわれる。

急速排気は、補修弁本体１０を開状態にして空気弁本体２０内に充水するときに、管路１内の空気を大空気孔３５を介して急速に多量に排気するときの動作となる。図１において、急速排気時には、遊動弁体２４、フロート弁体２３はともに浮き上がることなく案内体２５の下方に位置するため、大空気孔３５が全開状態になる。これにより、管路１内の空気が空気弁本体２０を介して効率的に外部に排出される。

急速吸気は、管路１内の水を排出するときに、空気弁本体２０を介して急速にこの管路１内に多量の吸気をおこなうときの動作となる。急速吸気時には、図１に示すように遊動弁体２４、フロート弁体２３が降下した状態となる。この場合、大空気孔３５が開口し、この大空気孔３５から効率的に吸気して管路１内の排水が迅速におこなわれる。このとき、孔４０から案内体２５内に蓄積した水も排水される。急速吸気時には、フロート弁体２３、遊動弁体２４が上昇することはない。
これらの急速排気、急速吸気により、管路１への最初の送水や排水などの作業が短時間でおこなわれる。

空気弁本体２０内への充水が完了し、管路１内が満水状態になって弁箱２２内が水で満たされているときには、図２に示すようにフロート弁体２３、遊動弁体２４が浮力によって上昇し、遊動弁体２４が蓋体３２の下面３２ａに密着して大空気孔３５を塞ぎ、かつ、フロート弁体２３が遊動弁体２４の小空気孔４２を塞ぐ。これにより、弁箱２２内が完全に遮蔽された状態になり、外部への水の流出が防がれる。

この満水時の圧力下において、管路１内に混入している空気は、徐々に空気弁本体２０に集まって弁箱２２内に溜まる。この空気量が一定に達すると、先ずフロート弁体２３のみが降下し、遊動弁体２４の小空気孔４２が開いた状態になる。これは、大空気孔３５と小空気孔４２とにおける孔径の大小関係により、圧力下においては遊動弁体２４が大空気孔３５を有する蓋体３２の下面３２ａから離れないためであり、その結果、フロート弁体２３のみが自重により降下する。その際、フロート弁体２３が確実に降下し、開口状態の小空気孔４２から空気弁本体２０内の空気が外部に排出される。空気の排出により弁箱２２内の空気量が少なくなると、フロート弁体２３が浮力により上昇して再び小空気孔４２を塞ぐ。以上の動作を繰り返すことにより、空気弁本体２０を介して管路１内に溜まった空気が自動的に弁外に排出される。

本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造では、空気弁本体２０の下部に補修弁本体１０を設け、空気弁本体２０のカバー体２６に弁機構部２１を設け、この弁機構部２１の操作用ボルト５１を介して制御弁体５０を上下させて大空気孔３５への開口面積を調節しているので、内部に安全弁を設けることなく急速排気時において大空気孔３５から排気される空気流量を抑制しながら流量制御できる。

この場合、図１に示すように、蓋体３２上面側の大空気孔３５にストッパ部３６を設けていることで、制御弁体２４が下方向に移動したときにはこのストッパ部３６に当接して大空気孔３５を完全に塞ぐこと無く空気流量を絞り、弁機構部２１による開口面積を縮小して大空気孔３５から排気される空気流量の抑制機能を発揮する。

弁機構部２１を操作する場合、制御弁体５０を任意の位置に上下動でき、この場合、図２に示すように制御弁体５０を上昇させて大空気孔３５を全開状態にすれば、空気弁本体２０を通常の作動状態にして圧力下排気、多量排気が可能になり、初期充水を実施できる状態となる。初期充水後の平常運転時には、図１に示すように操作用ボルト５１を操作して制御弁体５０を下降させて大空気孔３５を絞ることで空気排気量を制限した状態にすればよい。これにより、地震等で管路１が損傷し、負圧、加圧の発生で急激な充水になり空気が急速に排出されるような場合でも、空気流量を一定以下に抑えて空気弁本体２０が破損することのない一定以下の水撃に抑えることができる。

使用圧力に応じて最小開度を設定しておき、操作用ボルト５１によって最小開度にしたり、開度確認用の目盛を設けて本管水圧に応じて流速を制御するような弁構造としてもよい。さらには、開度目盛を水圧値に置き換えれば、空気弁本体２０が設置された現場で作業者が確認しやすくなる。また、補修弁本体１０は、ボール弁形式以外にも、仕切弁形式や玉形弁形式などの異なる構造であってもよい。

ここで、上述した地震等の不用意な充水時に、大空気孔３５から排気される空気流量を小さくすることで水撃を効果的に抑えることができることの理由を説明する。
図１において、管路１から水が分岐管２に到達し、空気弁本体２０内に流入したときには、空気弁本体２０内のフロート弁体２３を押し上げて大空気孔３５を急閉塞して流水が急閉止し、空気弁本体２０内に水撃が発生する。このとき、空気弁本体２０のフロート弁体２３を閉止したときの水撃上昇値Ｐｗは、水の流速Ｖｗによって、
Ｐｗ＝ａ・Ｖｗ／ｇ
の式により計算される。ここで、ａ：管材質、流体の種類等で決まる定数、ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ^２）とし、水撃上昇値の単位はｍＡｑとなる。この式において、水の流速Ｖｗを小さくすることにより水撃上昇値Ｐｗを低減できることを確認できる。

この場合、管路１内に空気が導入され、再度充水されるときには、分岐管２内の水の流速Ｖｗは空気弁本体２０から排出される空気量（空気の流速Ｖａｉｒ）と管路１内の圧力とに依存する。そのため、水流速Ｖｗは、空気の流速Ｖａｉｒを小さくすることで小さくできる。
空気の流速Ｖａｉｒを小さく抑えるためには、出口側である大空気孔３５の開度を絞るようにすればよい。開度を絞るためには、弁機構部２１を設け、この弁機構部２１により大空気孔３５から排気される空気流量を抑制して流量を制御する。

本実施形態の空気弁本体２０の場合、例えば、水撃上昇値Ｐｗが２５ＭＰａ程度では内部部品が破損する可能性があり、水撃上昇値Ｐｗが１０ＭＰａ以下で部品の破損を防ぐことが可能になる。このため、上記の関係において、水撃上昇値Ｐｗが５ＭＰａ以下となるような水流速Ｖｗ（＝空気の流速Ｖａｉｒ）を求めておき、管路１内圧力に応じて空気の流速Ｖａｉｒとなるような補修弁本体１０の開度を設定することにより、この開度に合わせることで水撃を防止できる。
図示しないが、補修弁本体１０の開度は、レバー６２に開度表示部を設けることで確認でき、レバー６２にストッパ機構を設けてこのストッパ機構で保持することで空気弁本体２０が破損しない一定圧力以下の水撃値に抑えることができる。

図３においては、空気弁本体における弁機構部の他例を示している。
図３（ａ）、図３（ｂ）における弁機構部７０は、ローレットタイプからなり、図３（ａ）においては、制御弁体５０を下降して大空気孔３５を絞った状態、図３（ｂ）においては、制御弁体５０を上昇した全開状態を示している。弁機構部７０における操作用ボルト５１には、ローレット加工が施された把持部７１が設けられ、この把持部７１を手指で把持して操作用ボルト５１を回転すれば、スパナ等の工具を必要とすることなく弁機構部７０を操作できる。

図３（ｃ）、図３（ｄ）における弁機構部７２は、ハンドルタイプからなり、図３（ｃ）においては、制御弁体５０を下降して大空気孔３５を絞った状態、図３（ｄ）においては、制御弁体５０を上昇した全開状態を示している。弁機構部７２の操作用ボルト５１には、ハンドル部７３が取付けられ、このハンドル部７３を手指で把持しながら操作用ボルト５１を回転すれば、スパナ等の工具を必要とすることなく弁機構部７２を操作できる。

図３（ｅ）、図３（ｆ）における弁機構部７４は、ピン留めタイプからなり、図３（ｅ）においては、制御弁体５０を下降して大空気孔３５を絞った状態、図３（ｆ）においては、制御弁体５０を上昇した全開状態を示している。この弁機構部７４では制御弁体５０が略Ｌ字形の取付部７５に取付けられ、この取付部７５が固定台７５ａに取付けられて抜け止めピン７６で抜け止め防止されている。弁機構部７４の操作時には、抜け止めピン７６を抜き、取付部７５を固定台７５ａに対して上下方向にずらして嵌め込み、再度抜け止めピン７６を取付ければ、制御弁体５０を下降、上昇させて適宜の位置に配置できる。
これらは何れも図１の弁機構部２１の場合と同様に、制御弁体５０をストッパ部３６に当接させたときに最小の絞り量を確保するようにしてもよいが、制御弁体５０に所定の面積の図示しない貫通穴を設け、この貫通穴を制御弁体５０の全閉時の開口部としてその開口面積による最小絞り量を確保してもよい。

図４においては、空気弁本体における弁機構部の更に他例を示している。
この空気弁本体８０の弁機構部８１は、制御弁体８２を回動させることにより蓋体８３に設けた大空気孔８４の開口面積を縮小してこの大空気孔８４から排気される空気流量を絞るようにしたものである。大空気孔８４は、蓋体８３の表面に向かってテーパ状に拡がっており、全開時は多量排気できる面積を確保している。
この弁機構部８１において、制御弁体８２は、カバー体２６に回動可能に設けられた操作用ボルト５１にナット５２で一体に固着される。制御弁体８２は、図５（ｂ）に示すように、略扇形状部位を対称につなぎ合わせたような形状になっている。

一方、蓋体８３は、空気弁本体８０の弁箱８５に取付けられ、この蓋体８３の内周側に図５（ａ）においてクロスハッチングで示した領域に大空気孔８４が制御弁体８２と略相似形になるように形成される。蓋体８３には、制御弁体８２を絞り方向に回転したときにこの制御弁体８２の側面が当接可能なストッパ部８７が形成されている。なお、以降の図において、大空気孔から排気される空気流量を絞るための開口部分をクロスハッチングで示す。

図５（ａ）に示した蓋体８３に対して、制御弁体８２を図５（ｃ）に示すように回転させると大空気孔８４を絞った状態となり、上記のように制御弁体８２の側面がストッパ部８７に当接したときに、大空気孔８４と制御弁体８２との間に所定の面積の開口部８８が確保される。
一方、蓋体８３に対して、制御弁体８２を図５（ｄ）の状態まで回転させると、大空気孔８４が全開状態となる。

なお、図４に示すように、この空気弁本体８０では、円板状のフロート弁体８９と遊動弁体９０とが案内体１００に収納され、この案内体１００がネジ１０１により弁箱８５内に固定された構造となっている。フロート弁体８９の下面には凹状部１０２が形成されており、これによりフロート弁体８９と案内体１００の底面との接触面積が小さくなる。そのため、フロート弁体８９は、汚れ等により案内体１００に付着することがなく確実に動作可能になる。
このように、空気弁本体の内部構造を適宜の態様に設けることができ、この場合にも弁箱上部側のカバー体２６に弁機構部８１を設けることが可能になる。

図６においては、空気弁本体における弁機構部の更に別の他例を示している。
この空気弁本体１１０では、上述の回動により制御弁体８２を操作して大空気孔８４の開口面積を縮小するタイプの弁機構部８１に、回転操作用のレバー１１１を装着したものである。この場合、工具等を用いることなくレバー１１１を操作し、図６（ａ）の開口面積の絞りの状態から図６（ｂ）の全開状態までの任意の状態に制御弁体８２を容易に開閉可能にできる。

図７、図８に示した空気弁本体１１２では、回動により制御弁体８２を操作して大空気孔８４の開口面積を縮小するタイプの弁機構部８１において、回転操作用のいわゆる時計型のレバー１１３を装着し、このレバー１１３をカバー体２６の上面側に配置したものである。これにより、工具等を用いることなくレバー１１３を操作して、図７（ａ）、図７（ｂ）に示した開口面積の絞りの状態から、図８（ａ）、図８（ｂ）に示した全開状態までの任意の状態に制御弁体８２を開閉可能にできることは勿論のこと、図７（ｂ）、図８（ｂ）において、カバー体２６の上面に、例えば、「開」、「絞り」等の文字等を記した表示部１１４を設けるようにすれば、回転操作時に表示部１１４をレバー１１３の先端側が指し示すことで、制御弁体８２の開状態や絞り状態を容易に視認可能となる。また、高さが標準品と同じ高さで製作できる。

図９においては、弁機構部の更に異なる別の他例を示している。
この空気弁本体１２０の弁機構部１２１は、制御弁体となる絞り筒体１２２、コイルバネ１２３を有している。絞り筒体１２２の上面側には蓋部１２４が一体に設けられ、側面には複数の開口部１２５が略等間隔に形成されている。絞り筒体１２２は、カバー体１２６の対応する位置に設けられたガイド筒部１２７に蓋部１２４を上側にして遊嵌され、この絞り筒体１２２とカバー体１２６との間にコイルバネ１２３が装着される。蓋体１２８の内周には、絞り筒体１２２の底面が当接可能な環状突起部１２９が形成され、この環状突起部１２９によりコイルバネ１２３で弾発されている絞り筒体１２２が位置規制される。

空気弁本体１２０において、弁箱８５内に水が無い場合、及び急速排気時、急速吸気時には、図９（ｂ）に示すように絞り筒体１２２の弾発状態が保持され、開口部１２５がガイド筒部１２７より外方に飛び出すことで全開状態が確保される。

一方、地震等により負圧、加圧が発生して空気が急速に排出されるときには、この空気により、図９（ａ）において、ガイド筒部１２７がコイルバネ１２３を圧縮しながら上方に移動する。そのため、同図に示すように、開口部１２５がガイド筒部１２７に重なって開口面積が縮小し、蓋体１２８に設けられた大空気孔１３０から排気される空気流量を絞って抑制可能になる。このようにして、この弁機構部１２１は、手動で操作することなく自動でガイド筒部１２７が動作することにより、開口部１２５の開口面積が絞られる。

図１０、図１１においては、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第２実施形態を示している。なお、この実施形態以降において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
この流量制御構造では、図１０（ａ）において、空気弁本体１４０の弁箱１４１の下部側に設けられる図１の補修弁本体１０との間に弁機構部１４２が設けられ、この弁機構部１４２は、空気弁本体１４０の流入口３０の開口面積を縮小可能なゲート弁体１４３を弁機構として有する、いわゆるナイフゲート方式の開閉構造を呈している。

ゲート弁体１４３は、ステム１４５を介して弁箱１４１内に取付けられ、このステム１４５には操作ハンドル１４６が取付けられる。弁機構部１４２は、操作ハンドル１４６によりゲート弁体１４３を制御弁体としてスライドして流入口３０の開口面積を調節し、この開口面積によって弁箱１４１の二次側に設けられた大空気孔３５への開口面積を縮小してこの大空気孔３５から排気される空気流量を絞って抑制して流量を制御できる機構になっている。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。同図に示すように、弁箱１４１のゲート弁体１４３が対向する位置にはストッパ部１４７が突出形成される。このようにゲート弁体１４３を右方にスライドさせたときには、このストッパ部１４７にゲート弁体１４３の先端側が当接して流入口３０側に所定の開口面積による開口部１４８が確保される。手動操作時で絞りの状態から力を更に加えた場合にも、空気弁本体１４０の流入口３０側を完全に塞ぐことがない。

空気弁本体１４０の弁機構部１４２を操作する場合には、前述した空気弁本体２０の場合と同様に、使用圧力に応じて開度を調整したり設定した最小開度に固定できる。
図１１（ａ）においては、空気弁本体１４０のゲート弁体１４３を全開状態まで動作させた状態を示し、図１１（ｂ）においては、図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示している。図に示すように、ゲート弁体１４３による流量制御機構を設けた場合、流路を全開にして開口部１４８の面積を大きく確保できる。このため、例えば、初期充水時には空気流量を抑制することなく多量排気が可能になり、スムーズかつ迅速な充水が可能になる。一方、平常運転時には、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように流入口３０を絞るようにすれば、上述の場合と同様にして水撃が抑制される。

図１２（ａ）においては、上記の空気弁本体における弁機構部の他例を示し、図１２（ｂ）には、図１２（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示している。この弁機構部１５０では、図１２（ｂ）において、弁機構として用いたゲート弁体１５１に所定の面積の貫通穴１５２を設けることより、ストッパ部を設けることなく弁箱１５３を形成したものである。ゲート弁体１５１の締切り時には、貫通穴１５２が全閉時の開口部となり、最小絞り時の開口面積を確保する。

図１３には、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第３実施形態を示している。
この流量制御構造では、図１３（ａ）に示すように、空気弁本体と補修弁本体とからなる流量制御構造のうち、補修弁本体の一次側に絞り機構である弁機構部を設けたものである。この補修弁本体１６０における弁機構部１６１は、前述した図１０の空気弁本体１４０の場合と同様にナイフゲート方式の開閉構造を呈しており、この補修弁本体１６０の上部に接続される図示しない空気弁本体の流入口への開口面積を縮小可能なゲート弁体１６２を弁機構として有し、このゲート弁体１６２を制御弁体として空気弁本体の大空気孔から排気される空気流量を絞って抑制する。図１３（ｂ）には、補修弁本体１６０内の開口部１６３の絞り状態である図１３（ａ）のＤ−Ｄ断面図を示しており、図１３（ｃ）にはゲート弁体１６２を全開状態まで動作させた状態を示している。
このように、ナイフゲート方式の弁機構部１６１を補修弁本体１６０側に設けることもでき、この場合、前記のナイフゲート方式の空気弁本体１４０の場合と同様に弁機構部１６１により流量制御を実施可能となる。なお、空気弁本体の流入口の開口面積を縮小可能な弁機構としてゲート弁体以外による機構を用いてもよい。

図１４、図１５においては、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第４実施形態を示している。
この実施形態の流量制御構造では、補修弁本体１７０が弁箱１７１、弁体１７２、ステム１７３、レバー部１７４を有し、弁箱１７１内に弁体１７２がステム１７３を介して回転可能に設けられた弁機構部１７５を有し、ステム１７３にはレバー部１７４がロック機構１７６を介して取付けられている。

この流量制御構造においては、補修弁本体１７０の弁体１７２が弁機構部１７５の制御弁体になっており、この弁体１７２を遮断用の弁体として管路からの圧力を遮断することで図示しない空気弁本体の補修が可能になり、かつ、弁体１７２を弁機構部１７５の制御弁体としたときには、弁機構部１７５による開口部１７７の開口面積が、空気弁本体が破損する水撃値以下の空気流量となるように制御弁体１７２が使用圧力に応じて開度調整され、又は最小開度が設定されるようになっている。

このように、補修弁本体１７０に弁機構部１７５を設けることで、新たに絞り機構を設ける必要がなく、前述したように補修弁本体１７０を補修弁として使用しつつ弁機構部１７５として機能が発揮され、空気弁本体の大空気孔からの空気流量を抑制して流量制御可能になる。

補修弁本体１７０のレバー部１７４は、制御弁体１７２の開度を外部より調節可能に設けられる。レバー部１７４は、ロック機構１７６を介して、いわゆるロックレバー式によりステム１７３先端側に固定されて設定開度に位置決め保持可能に設けられる。

ロック機構１７６は、レバー部１７４に設けられた図示しない係止部と、弁箱１７１の軸装部位に取付け固定されるプレート１７８に切欠き形成されたノッチ１７９とを有し、このノッチ１７９に係止部が係止可能に設けられる構造となっている。ノッチ１７９を弁体１７２の開位置、閉位置、絞り位置に形成するようにすれば、レバー部１７４を回転操作したときに係止部を各位置のノッチ１７９にクリックストップでき、確実かつ容易に弁体１７２を所定の状態に保持できる。このため、補修弁本体１７０の作動中に開度が変わることがなく、誤操作も防止可能になる。
プレート部１７８の上面には、弁体１７２の開位置、閉位置、絞り位置を示した開度表示部１８０が設けられ、この開度表示部１８０を確認することで弁体１７２の状態を把握できる。

図１４（ａ）においては、弁体１７２を絞り位置でロック機構１７６によりロックした状態であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の矢視Ｅを示している。このとき、図１４（ｂ）に示すように、弁箱１７１と弁体１７２との間に所定の絞り量の開口部１７７が設けられる。

図１５（ａ）においては、弁体１７２を閉位置でロック機構１７６によりロックした状態であり、図１５（ｂ）には図１５（ａ）の矢視Ｆを示している。この場合には、図１５（ｂ）に示すように、流路が開状態となる。

図１６においては、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第５実施形態を示している。
この実施形態では、図１４、図１５に示した構成の補修弁本体に空気弁本体を組合わせるように、空気弁本体１９０と補修弁本体１９１の弁箱１９２を一体構造に設けたものである。このように空気弁本体１９０と補修弁本体１９１とを一体化した場合、多量排気による充水完了時の水撃値を抑えることが可能になり、全体のコンパクト化や部品点数の削減も可能になる。
空気弁本体と補修弁本体との弁箱を一体構造に設ける場合、図１４、図１５に示した実施形態に限ることはなく、空気弁本体の内部構造を適宜の態様とし、この空気弁本体に上述した各種の構造の補修弁本体を組合わせ、これらの空気弁本体或は補修弁本体に弁機構部を設けることも可能である。

図１７においては、本発明の空気弁と補修弁における流量制御構造の第６実施形態を示している。図１８は、同実施形態における全開状態をレバー部と共に示した半裁断面図である。同図において、補修弁本体２００は、空気弁本体２０の下部に別体に又は一体に設けている。この補修弁本体２００は、バタフライバルブ構造であり、ボデー２０１、ジスク（弁体）２０２、レバー部２０３を有し、レバー部２０３の端部に設けた軸着部２１０を介して略９０°の範囲で開閉又は中間開度に制御可能である。なおこの場合、ウェハー形バタフライ弁であってもよい。またこの場合、図１３に示すように、補修弁本体２００の一次側に弁機構部１６１を設けるようにしても良い。なお、図１７において、２０４はフランジ、２０５は短管であり、２０６は短管２０５の一方のフランジ、２０９はシールリング部である。

補修弁本体２００のレバー部２０３は、プレート２０７に設けた２つの係止部２０８の間で略９０°の範囲で作動させて、任意の位置で流量制御するようにしている。なお、本例におけるレバー部を図１４及び図１５における流量制御位置が固定できる構造にしてもよい。

本例におけるバタフライバルブ構造の補修弁本体２００は、流量調整が良好であり、本発明における空気弁において好適である。

１水道本管（管路）
１０補修弁本体
２０空気弁本体
２１弁機構部
２２弁箱
２３フロート弁体
２４遊動弁体
２６カバー体
３０流入口
３５大空気孔
５０制御弁体
６１弁体
１４３ゲート弁体
１７４レバー部
１７６ロック機構

Claims

弁箱の下部側に管路からの入口側である流入口と上部側に出口側である大空気孔を設け、この弁箱内にはフロート弁体と遊動弁体を収納して空気弁本体を構成した空気弁であって、前記弁箱の上部側に前記大空気孔を被蓋するカバー体を取付け、このカバー体の内部に制御弁体を有する弁機構部を配設し、前記制御弁体は、前記大空気孔の開口上端に沿って水平面状に回動可能に設けられ、この制御弁体の回動制御により前記大空気孔の開口面積を開度調整し、前記大空気孔から排気される空気流量を絞って抑制し、流量を制御するようにしたことを特徴とする空気弁における流量制御構造。
前記カバー体の上面には、前記制御弁体を回動させる操作部と開状態や絞り状態を視認可能な表示を施した請求項１に記載の空気弁における流量制御構造。