JP6636767B2 - 不凍結形空気弁 - Google Patents

Description

本発明は、主に水道本管に接続されて配管内の空気を排出する空気弁に関し、特に、内部の凍結を防止できるようにした不凍結形空気弁に関する。

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、これを防止するために配管内の空気を排出する空気弁が一般に設置される。空気弁は、通常、添架や地下への埋設、或は水管橋に敷設された管路にＴ字管を介して設置される。この場合、特に、寒冷地等の低温下では、内部が凍結してその機能が発揮されなくなる可能性があることから、その対策として、内部の凍結を防止可能に設けた不凍結形空気弁と呼ばれる空気弁が用いられることが多い。

一般に、不凍結形空気弁は、弁箱をなす筒状のボデー内にスリーブ部材が挿入され、このスリーブ部材の内側にフロート弁体、フロート弁体の上部に遊動弁体が収納され、スリーブ部材の上部には大空気孔を有する蓋体が装着された構造に設けられている。そして、水道本管に近接して内部が露出された状態でＴ字管に接続され、管路からの流水エネルギーを利用して内部の凍結が防がれている。これにより、水道本管との間にボール弁等の補修弁を必要とすることなく、水道本管との流路を遮断して内部の点検や清掃等の補修作業が可能になっている。

この種の不凍結形空気弁として、例えば、特許文献１や特許文献２の空気弁が開示されている。これら空気弁の上面側には、平板状の蓋体が重ねられた状態で固定用ボルトにより固着され、空気弁の内部に弁室が設けられる。また、固定用ボルトの代わりに、植え込みボルトを有する蓋体が固定用ナットで固着される空気弁も知られている。
これら空気弁の補修をおこなう場合、弁室を止水して水道管路との流路を遮断した状態で、固定用ボルトや固定用ナットを緩め、蓋体を上方に持ち上げるように取外すことにより、遊動弁体やフロート弁体等の点検や清掃が可能となる。

特許第４５８３２８８号公報 特許第３９１９２８４号公報

特許文献１や特許文献２のように、蓋体が固定用ボルトで取付けられていたり、或は固定用ナットで取付けられている空気弁の場合、これら固定用ボルトや固定用ナットを緩めて蓋体を持ち上げたときに、弁室の上端開口部から蓋体が一度に離間し、この離間した瞬間に開口部全体が開口した状態になる。このため、密閉状態の弁室内部が蓋体の取外しと同時に急激に減圧し、この圧力変動によって弁室の水が外部に噴き出すおそれがあるため、補修時には慎重な作業が必要であった。また、蓋体をスリーブから取外すまで弁室が完全に止水されているか否かを確認することができず、仮に止水が不完全な場合には、弁室から漏水する水圧に対して蓋体を取付ける必要があった。

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、内部の凍結を防止した空気弁であり、内部の急激な圧力変動を防止しながら分解して安全に補修作業を実施できる不凍結形空気弁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、弁箱部内に遊動弁体とフロート弁体とを収容し、かつ上下動可能のスリーブ部で外部配管との流路を遮断可能に設けた不凍結形空気弁であって、スリーブ部の上部に、中央に大空気孔を有する環状のふたを着脱自在にネジ込み、このふたとスリーブ部とこのスリーブ部の下部に設けた底ふたとの間に、遊動弁体とフロート弁体との弁室を設けると共に、前記ふたの外周に前記スリーブ部との間をシールするＯリングを設け、このＯリングは、前記ふたをやや緩めた状態で前記スリーブ部とのシール状態を解除する位置に配置した不凍結形空気弁である。

請求項２に係る発明は、ふたの上部に、このふた着脱用の工具を沿わせて装着する十文字状の係合溝を設けた不凍結形空気弁である。

請求項３に係る発明は、係合溝は、当該係合溝に装着した工具を回転させたときに、この工具が空気弁本体の上部に設けた規制部に当接する位置に配置した不凍結形空気弁である。

請求項１に係る発明によると、外部配管である水道配管との流路を本体内で遮断して分解を可能とした不凍結形の空気弁であり、スリーブ部の上部にふたを着脱自在にネジ込み、このふたとスリーブ部と底ふたとの間に弁室を設けていることにより、水道配管からの遮断により弁室内が高圧になったときに、ふたのネジ込みを緩めて弁室の容積を拡張して弁室内を減圧し、その後、ネジ込み部分の隙間から徐々に弁室内を圧抜きしつつふたを取外しできるため、内部の急激な圧力変動を防止しながら分解できる。これにより、弁室からの水の噴き出しを防止し、安全に分解しながら補修作業を実施できる。ネジ込みによりふたを取付けているため、このふたの抜出し時の飛び出しも防止できる。

しかも、ふたをやや緩めた状態でスリーブ部とのシール状態を解除する位置にＯリングを配置していることで、ふたをやや緩めたときにＯリングで漏れを防止しながら弁室の容積を拡張し、この拡張後にふたを緩めることでＯリングの側面シールを介してネジ込み部分の隙間から弁室内の圧力を徐々に抜いて減圧でき、水の噴き出しを防止しながら安全にふたを取外すことができる。

請求項２に係る発明によると、ふたの上部に工具装着用の十文字状の係合溝を設けていることにより、この係合溝に適宜の工具を装着してふたを回転して着脱できる。このため、ふたの上部側に余分な部品を突出させることなく簡単に補修作業を実施でき、部品点数も削減できる。

請求項３に係る発明によると、係合溝に装着した工具を規制部に当接させることで回転量を規制しながらふたを回転し、このふたの急激な回転による弁室から水の噴き出しを防止しながらふたを取外すことが可能になる。

本発明の不凍結形空気弁の実施形態を示す縦断面図である。 図１の不凍結形空気弁の分離斜視図である。 （ａ）は、図１におけるＡ−Ａ拡大断面図である。（ｂ）は、取付け状態の異なるスリーブ部を示した拡大断面図である。（ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 スリーブの一部切欠き拡大斜視図である。 図１の一部省略平面図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。 図６の流路が閉塞した状態を示す断面図である。 図１の不凍結形空気弁の分解状態を示す分離斜視図である。 （ａ）は、図７の一部省略拡大断面図である。（ｂ）は、（ａ）の減圧状態を示す一部拡大断面図である。

以下に、本発明における不凍結形空気弁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、本発明の不凍結形空気弁の実施形態を示す縦断面図、図２は不凍結形空気弁の分離斜視図を示している。

本発明の不凍結形空気弁（以下、空気弁本体１という）は、主に水道配管からなる外部配管２にフランジ部材３を介して、ガスケット４によりシール状態で接続され、特に、寒冷地における添架、地下埋設、水管橋などの凍結の可能性がある水道配管２での使用に適している。空気弁本体１は、弁箱部１０、スリーブ部１１、カバー部１２を有しており、弁箱部１０内には、遊動弁体１３とフロート弁体１４とが収容されたスリーブ部１１が上下動可能に装着され、これらの動作によって水道本管２との流路が遮断可能に設けられている。スリーブ部１１には、後述するふた１５が設けられる。

弁箱部１０は、少なくとも円筒状の弁箱２０、環状のフランジ２１で構成される。このうち、弁箱２０は、例えばステンレス等の適宜の鋼管で所定長さに形成され、上部の外周側がフランジ２１の内周側にネジ込まれて一体に固定される。弁箱２０のネジ込み部位の下部外周には、突起状の環状係止部２２が形成され、この環状係止部２２に後述する被覆板２３が係止されながら取付けられる。

環状係止部２２の下方には、長穴状の弁箱側連通部２４が複数形成され、本実施形態では、図３（ａ）に示すように４つの弁箱側連通部２４が設けられる。図３（ｂ）に示すように、スリーブ部１１に対して弁箱部１０の取付け状態が異なる場合であっても、各連通部２４に対して後述するスリーブ部１１に形成された丸穴状のスリーブ側連通部２５が複数対向するように同じ高さに設けられ、弁箱２０の外側とスリーブ部１１の内側とが確実に連通するようになっている。弁箱側連通部２４は、水道本管２と弁箱２０との間に浸入する空気を滞留なく排出可能にするために、フランジ２１の直下に配置されていることが望ましい。

図３（ｃ）に示すように、弁箱側連通部２４の周囲には、幅広の凹部２６が、テーパ面により例えば０．５ｍｍ程度の深さで環状に形成されている。弁箱側連通部２４がこのような断面形状に設けられていることにより、後述するスリーブ部１１のスリーブ３０の外周に装着されたＯリング３１、３２のうち、Ｏリング３１が弁箱２０内周に摺接したときの損傷が防止される。
図１において、弁箱２０の下端部内径には、内周よりもやや拡径した拡径シール溝３３が設けられ、この拡径シール溝３３の内周側が、スリーブ部１１の下部付近外周に装着された後述するＯリング６１とのシール面になる。

弁箱部１０のフランジ２１は、例えばダクタイル鋳鉄により環状に形成され、その外面全体にエポキシ樹脂等による粉体塗装が施されている。フランジ２１の内径側は肉厚に形成され、この内径部分には底面側から六角穴付き全ねじボルトであるボルト部材３５がネジ込みにより対角の位置に取付けられ、このボルト部材３５の先端側が弁箱部１０の上部に立設される。

フランジ２１の底面側には、螺着部分から拡径した凹状収容部３６が形成され、この凹状収容部３６にボルト部材３５の頭部３５ａが収容される。このように、ボルト頭部３５ａが凹状収容部３６に係止されていることでボルト部材３５のフランジ２１に対する上方への移動が阻止され、その先端側が所定高さに設定される。図示しないが、ボルト部材は、緩み止めが設けられた植え込みボルトであってもよい。

フランジ２１の内径部分の上面は、後述するスリーブ部１１に設けられるフランジ部４０の底面が当接可能にフラット状に設けられる。さらに、フランジ２１の内径部分の下面もフラット状に設けられ、このフランジ部下面側に、例えば、ステンレス材からなる被覆板２３が設けられる。フランジ２１下面側の内径縁部には、環状テーパ溝４１が形成され、フランジ２１の外径側には、ボルト挿通穴４２が形成されている。

被覆板２３は、フランジ２１の内径側下面を被覆し、ガスケット４によるフランジ部材３とのシール領域を防食可能に設けられる。被覆板２３を設けた場合、フランジ２１全体をダクタイル等による鋳鉄で製作でき、このときにはフランジ全体をステンレス製とする場合に比較して、コストを抑えつつ、被覆板２３により防食性も確保できる。

被覆板２３の外径寸法は、水道本管２側のフランジ部材３がＧＦ形である場合、そのガスケット座の外径と略同径に設定される。この場合、ＧＦ形のガスケットは、ＲＦ形フランジのガスケット座の外径と同寸法であるためにＲＦ形にも対応可能となる。被覆板２３は、前述したように環状係止部２２に内径側が係止されて弁箱２０外周に固定される。

被覆板２３と前記フランジ２１の環状テーパ溝４１との間にはＯリング４３が装着され、このＯリング４３により弁箱２０、フランジ２１、被覆板２３がシールされる。Ｏリング４３は、被覆板２３で下方から保持されることで、環状テーパ溝４１からの脱落が防がれる。

上記被覆板２３のフランジ２１への装着により、この被覆板２３でボルト頭部３５ａも被覆される。これによって、後述するナット部材５０の回動に伴ってボルト部材が供回りしたとしてもその脱落が防止される。

図１、図２において、スリーブ部１１は、少なくとも、スリーブ３０、フランジ部４０、ナット部材５０、底ふた５１、ふた１５により構成され、このスリーブ部１１に、遊動弁体１３、フロート弁体１４が内蔵される。

スリーブ３０は、ステンレス等の一般的な鋼管等により略円筒状に形成され、上部外周に環状の鍔部５２、上部内周にはめねじ部５３が形成され、鍔部５２の下方には、丸穴状のスリーブ側連通部２５が形成され、このスリーブ側連通部２５が、空気弁本体１の作動時に前述した弁箱側連通部２４と連通可能になっている。

図３（ｃ）に示すように、スリーブ側連通部２５の少なくとも外周側の周囲には、弁箱側連通部２４の凹部２６と同様に、幅広の凹状部５６が、テーパ面により例えば０．５ｍｍ程度の深さで環状に形成されている。これら凹状部５６、凹部２６によって弁箱２０内周との間に所定の隙間Ｓが設けられ、この隙間Ｓによりスリーブ３０外周と弁箱２０内周とが接触することなくこれらの間の流路面積が確保される。これによって、スリーブ側連通部２５と弁箱側連通部２４とを対向させることなく通気状態を確保できる。凹状部５６は、スリーブ３０の外周に設けていることで、切削加工等で容易に形成できる。

この場合、前記長穴状の弁箱側連通部２４は、丸穴状のスリーブ側連通部２５が複数個対向する長さに設けられているため、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、仮に、スリーブ側連通部２５と弁箱側連通部２４との位置関係が変わった場合にも、これら連通部２５、２４同士の連通状態を維持して高い通気量を確保して何れの場合にも高効率で通気可能となる。このため、これら連通部２４、２５同士を対向させるために、スリーブ３０をフランジ２１に対して所定の向きに回転調整しながら溶接等で固定する必要もない。例えば、弁箱２０とスリーブ３０との間隙が０．２ｍｍである場合、凹部２６、凹状部５６を設けた隙間Ｓの間隔を約１．２ｍｍ程度まで拡げることができる。

スリーブ３０のスリーブ側連通部２５の上方外周には、弁箱２０の内周に密着シールするＯリング５７が装着され、このＯリング５７により弁箱側連通部２４から流入する流体が、通常時、すなわち空気弁本体１の作動時に弁箱２０とスリーブ３０との間から弁箱２０の上部側に浸水することが防止される。スリーブ３０の外周には、Ｏリング５７を含めた適宜数のＯリングが装着される。

一方、連通部の下方側には、前記Ｏリング３１、３２が装着され、これらＯリング３１、３２は、図７において、スリーブ３０が弁箱２０に対して上昇したときに、弁箱側連通部２４を挟むようにその上部、下部位置に配設される。これによって、この連通部２４から流入する流体が、それぞれのシール位置における弁箱２０とスリーブ３０との間への浸入が防止される。

図６、図７に示すように、スリーブ下部の円周方向には、例えば穴径φ６ｍｍ程度の小径の連通孔６０が、充水用として少なくとも一箇所に形成され、この連通孔により充水されたときに、フロート弁体１４が浮き上がるようになっている。連通孔６０の下部にはＯリング６１、バックアップリング６２が装着され、図７における連通孔６０の閉塞等には、Ｏリング６１が拡径シール溝３３にシールし、連通孔６０が外部から塞がれた状態となる。

スリーブ３０の下端側には底ふた５１が螺合により固定され、この底ふた５１によりスリーブ３０の下端側が塞がれる。底ふた５１は、スリーブ３０の外径と略同程度の外径に設けられ、その上端側が薄肉状に形成されている。底ふた５１をスリーブ３０に一体化したときには、このスリーブ３０との間に装着溝６３が設けられ、この装着溝６３に、Ｏリング６１、バックアップリング６２が装着される。バックアップリング６２は、Ｏリング６１の手前に設けられることで、底ふた５１のネジ込み時にＯリング６１が保護され、このＯリング６１の損傷やねじれ等が防がれる。

底ふた５１の上部外径側の拡径部分は、前記弁箱２０下端との当接面となり、これらの当接により、スリーブ部１１の上昇位置が規制され、すなわち、リフトストッパ機能が発揮される。この場合、これら当接面部位の面粗度を細かく設定してメタルシール面とし、図７のスリーブの上昇時に、Ｏリング６１とによる二重シール機能を発揮させるようにしてもよい。

図２、図６において、スリーブ部１１のフランジ部４０は、下フランジ部４０ａと上フランジ部４０ｂとにより構成されてスリーブ３０の上端側に設けられる。
下フランジ部４０ａは、その中央にスリーブ装着用の挿入孔７０が設けられ、この挿入孔７０の上面縁部には、スリーブ３０の鍔部５２が係合可能な係合段部７１が形成され、これらの係合により下フランジ部４０ａが上昇すると共に、スリーブ３０も上昇可能となる。下フランジ部４０ａは、略正方形の外形からなり、その対角位置には挿入孔７０を挟むように２つの貫通穴部７２、７２が形成され、この貫通穴部７２に挿入されるボルト部材３５を介してナット部材５０が配設可能に設けられる。下フランジ部４０ａはスリーブ３０と別体に設けられているが、これらは一体に形成されていてもよい。

一方、上フランジ部４０ｂは、中央部にふた１５装着用の挿入孔部７３が設けられ、この挿入孔部７３の下部には、スリーブ３０の鍔部５２上面が当接可能な縮径部７４が形成される。これにより鍔部５２が縮径部７４に係止することで、上フランジ部４０ｂの下降と共にスリーブ３０も下降可能となる。上フランジ部４０ｂは、下フランジ部４０ａと略同形状の略正方形に設けられ、その対角位置には挿入孔部７３を挟むように貫通穴部７２と連通する挿通孔７５が設けられ、この挿通孔７５の下部には拡径状の段状部７６が形成されている。この挿通孔７５の内部にナット部材５０が装着可能に設けられている。

図２、図８に示すように、上フランジ部４０ｂにおいて、挿入孔部７３との直交する位置には六角穴付きボルトからなる固着ボルト７７を挿入可能な、上部が拡径した２つの係合孔７８が対向して設けられている。一方、前記下フランジ部４０ａの係合孔７８が対応する位置には、２つの雌螺子部７９が対向して設けられる。下フランジ部４０ａ、上フランジ部４０ｂは、ナット部材５０を内蔵しながら係合孔７８、雌螺子部７９を介して上フランジ部４０ｂの上方から固着ボルト７７で固着されて積層状態で一体に固定される。

固着ボルト７７のネジ込み完了時には、固着ボルトの頭部７７ａが係合孔７８の拡径部分に収納される。そのため、この埋設状態で、図５に示すように上フランジ部４０ｂを上面側から薄膜材料で形成されたシール材である被覆材８０で少なくとも係合孔７８を覆うことにより、空気弁本体１の補修時等に固着ボルト７７を誤って回転することを防止できる。被覆材８０には、補修時のナット部材５０の回転方向の矢印などからなる表示部８１を設けるとよい。

図１、図２において、ナット部材５０は、上フランジ部４０ｂの挿通孔７５に装着可能な外径の略円筒状に形成され、その中央部にはめねじ９０が形成され、このめねじ９０がボルト部材３５のおねじ９１に螺合される。ナット部材５０の底部には、上フランジ部４０ｂの段状部７６に係合する環状鍔部９２が設けられている。ナット部材５０は、回動自在に段状部７６に係合可能な構造であればよく、例えば、環状鍔部９２の代わりに、図示しないＣ形止め輪や割りリングを装着してもよい。
ナット部材５０の上部、より詳しくは、このナット部材５０をフランジ部４０内に収容したときに上フランジ部４０ｂから突出する部分には、例えば、スパナやレンチ等の一般的に用いられる図示しない工具の回動操作用の係止面９３が設けられる。この係止面９３は、例えば、断面六角形状に形成される。

ナット部材５０は、上下に分割された前記フランジ部４０の間に係合状態で装着され、これにより、フランジ部４０に位置規制されつつ回動可能に装着されて、ボルト部材３５に螺合して上下動可能に設けられている。その際、環状鍔部９２が上フランジ部４０ｂの段状部７６に係合され、底面側が下フランジ部４０ａの上面側に当接されることで、スリーブ部１１がフランジ部４０を介してナット部材５０と共に昇降動可能に設けられる。

このようにして、スリーブ部１１が、少なくとも２本のボルト部材５０への螺合により弁箱部１０に対して非回転状態で強制的に上昇或は下降移動され、図６或は図７に示すように、スリーブ側連通部２５、弁箱側連通部２４が相互に閉塞又は開放されて、水道本管２との流路が開閉可能に設けられている。

この場合、前記したボルト部材３５の長さは、図７における連通部２４、２５同士の閉塞状態で、ナット部材５０の上面と当該ボルト部材３５のねじ先３５ｂとが略同じ高さになるように設定される。ナット部材５０は、図１の空気弁本体１の開放状態から、閉塞状態である上面側がボルト部材ねじ先３５ｂと略同じ高さになるまでの移動距離Ｄにより移動可能となる。

図１、図２において、ふた１５は、中央に大空気孔１００を有する環状に形成され、スリーブ部１１の上部に設けられる。ふた１５の下部外周にはおねじ部１０１が形成され、このおねじ部１０１がスリーブ３０の上部内周のめねじ部５３にネジ込まれることで、ふた１５がスリーブ３０の内周側に着脱自在に装着される。ふた１５とスリーブ部１１とこのスリーブ部１１の下部に設けられた前述した底ふた５１との間には、遊動弁体１３とフロート弁体１４とが移動可能な弁室１０２が設けられ、ふた１５の取外し時には、そのネジ込みを緩めるに従って弁室１０２内の水圧を徐々に抜くことが可能になっている。

ふた１５のおねじ部１０１の上部外周にはＯリング１０３が設けられ、ふた１５のスリーブ３０へのネジ込み時には、Ｏリング１０３がスリーブ３０の内周に密着シール可能になっている。Ｏリング１０３の上部には、拡径状の当接段部１０４が形成され、ふた１５のネジ込み完了後には、この当接段部１０４がスリーブ３０の上端に当接することによりふた１５が位置保持される。

図６に示すように、前記Ｏリング１０３は、ふた１５をやや緩めた状態で、スリーブ部１１とのシール状態が解除されるように、当接段部１０４の上端側から距離Ｈの位置に配置される。これにより、Ｏリング１０３は、ふた１５の当接段部１０４がスリーブ３０の上端側に当接した状態、すなわち、ふた１５が完全にネジ込まれた状態において、スリーブ３０の上端側からやや下方の位置でこのスリーブ３０内周にシールする。そのため、空気弁本体１の補修時等においてふた１５を取外す際には、Ｏリング１０３によるシール状態が距離Ｈの間維持される。

ふた１５の底面側には、遊動弁体１３が当接して大空気孔１００を塞ぐ弁座面１０５が形成され、この弁座面１０５に、Ｏリング１０６が装着されている。弁座面１０５は、前述のふた１５のスリーブ３０へのねじ込み構造によって自動的に調心されることから、この調心された弁座面１０５により遊動弁体１３とのシール性が向上する。

このように、弁座面側のＯリング１０６が、前記ふた上部外周に装着されるＯリング１０３よりも下方に位置した、いわゆる段違い状に配置されていることから、弁座面１０５の高さ位置がふた１５の装着面よりも下がることで外気の影響を受けにくくなって、凍結防止性が向上する。Ｏリング１０６は、段違い状に配置されていれば凍結防止性を発揮できることから、この向上を目的とする場合には必ずしもふた１５を螺合により固定する必要はなく、例えば、嵌め込みによりふた１５をスリーブ３０に装着するようにしてもよい。
さらに、後述する遊動弁体１３の小空気孔１３ａの下部に設けられる小空気孔弁座１３ｂが、弁箱部１０のフランジ２１底面側よりも下部に位置しているため、この小空気孔弁座１３ｂの凍結防止性も向上する。

遊動弁体１３がＯリング１０６に当接してシール可能な構造を確保しつつ、ふた１５の装着時にこのふた１５とスリーブ３０とをＯリング１０３で周面シールする構造であることから、Ｏリング１０３によりこれらの螺合部分からの漏れを防いでいる。ふた１５を取外す場合、Ｏリング１０３によるシール状態が徐々に上にあがり、内圧が減圧される。Ｏリング１０３がスリーブ３０の上端面に達した時にシール状態が解除される。

図１に示すように、本実施形態では、スリーブ３０へのふた１５のネジ込み完了後には、このふた１５の上面側が上フランジ部４０ｂの上面側と略同一平面上に配置するように設けられる。これにより、ふた１５のネジ込みが完了したことを外部から視認できる。

ふた１５は、例えばネジ込み状態から約３．５回転することでスリーブ３０から取外しできるように設けられる。この場合、少なくともふた１５を緩める際の最初の１回転、すなわち、おねじ部１０１とめねじ部５３との螺合の１リードの間は、Ｏリング１０３によるシール状態が維持されることが望ましい。

図５、図８に示すように、ふた１５の上部には十文字状の係合溝１１０が設けられ、この係合溝１１０にふた１５着脱用工具を沿わせて装着可能に設けられる。

図７において、係合溝１１０は、この係合溝１１０に装着した工具、たとえば長尺の棒状の工具を回転させたときに、この工具が空気弁本体１の上部に設けた規制部５０に当接する位置に配置される。本実施形態における規制部はナット部材５０であり、このナット部材５０に、係合溝１１０への装着状態の工具が回転により当接するように設けられているが、空気弁本体１の上部に突出し、係合溝１１０に装着したふた着脱用工具が当接係止可能であれば、その態様にこだわることはない。

図８に示すように、遊動弁体１３、フロート弁体１４は、それぞれ樹脂製または中空のステンレス製などで略円柱状に形成され、これらは積み重ねられた状態でスリーブ３０の内部に着脱可能に装着される。
図６、図７において、遊動弁体１３の中央には小空気孔１３ａが設けられ、この小空気孔１３ａの下部内周にはフロート弁体１４の上面側がシールする小空気孔弁座１３ｂが設けられ、この小空気孔弁座１３ｂには固定部材１３ｃが装着される。スリーブ３０へのネジ込みにより、ふた１５の底面側がスリーブ３０に内挿されていることから、大空気孔１００の底面側の弁座面１０５についても、スリーブ３０の内方位置、すなわち水道本管２側に下がった位置に設けられる。

これにより、弁座面１０５に当接する遊動弁体１３も水道本管２側に下がり、これに伴って遊動弁体１３の小空気孔弁座１３ｂも水道本管２側に下がった位置になる。本実施形態においては、遊動弁体１３が弁座面１０５に当接したときの小空気孔弁座１３ｂの位置が、弁箱部１０のフランジ２１の下面よりも水道本管２側になるように設けられる。そして、空気弁本体１が水道本管２に接続されたときに、小空気孔弁座１３ｂが水道本管２の内部に位置することで、この小空気孔弁座１３ｂ弁座面の凍結を効果的に防止できる。

一方、フロート弁体１４は、遊動弁体１３と略同じ外径で、遊動弁体１３よりも長尺状に形成される。これらのフロート弁体１４、遊動弁体１３は、弁箱２０内の水位に応じて浮力を受け、スリーブ３０に案内されてスムーズに上下移動可能となり、この動作により水道水に含まれる空気が大空気孔１００を介して空気弁本体１の外部に排出可能に設けられる。

図１、図２において、カバー部１２は、少なくともカバー本体１２０、保温材１２１で構成され、弁箱部１０、スリーブ部１１を上方から被覆可能に設けられる。
カバー本体１２０は、例えばステンレス製の板材を材料として断面略コ字形の逆椀状に加工され、このカバー本体１２０の内面側に保温材１２１が装着される。カバー部１２には、二ヶ所にボルト穴１２２が穿孔され、このボルト穴１２２の下方からナット部材５０に螺合されたボルト部材３５のおねじ９１が挿入され、カバー本体１２０の上部より突出したこのおねじ９１の先端側には、袋ナット１２３が螺合され、この袋ナット１２３を締付けることで上方から覆うように固定される。

この場合、カバー本体１２０の裏面側とナット部材５０との間には、ワッシャ状のスペーサ１２４が介在される。袋ナット１２３の締付け時には、ボルト穴１２２の周辺がスペーサ１２４により裏面側から支えられてカバー本体１２０の変形が防止される。さらに、スペーサ１２４を樹脂製とすれば、コストを抑えつつボルト穴１２２周辺の強度を確保できる。スペーサ１２４は、予め保温材１２１に固定されていたり、或は保温材１２１に一体成形されていてもよく、本実施形態では、保温材１２１にインサート成形で固定され、これにより、スペーサ１２４の脱落や紛失が防止されている。

保温材１２１は、カバー本体１２０の内面に当接するように収納され、この保温材１２１の内周面側には排気路１２５が設けられ、ふた１５の大空気孔１００から流れ出る空気が、この排気路１２５を介して外部に排出される。保温材１２１には、ナット部材５０取付用の図示しない挿通孔や、スペーサ１２４装着用の装着凹部１２６が形成されている。

なお、上記実施形態では、ボルト部材３５をフランジ２１底面側からネジ込みにより取付けているが、ボルト部材を植え込みボルトとし、フランジ２１の上面側から螺着してもよい。
また、ボルト部材３５に対して、ナット部材５０を介してスリーブ１１を上昇させることにより連通部２４、２５同士を閉塞させたときに流路閉とし、ナット部材５０を介してスリーブ１１を下降させることにより連通部２４、２５同士を開放させたときに流路開としているが、これらを逆にして、ナット部材５０の下降時に連通部２４、２５同士を閉塞させるようにしてもよい。

弁箱側連通部２４を長穴状、スリーブ側連通部２５を丸穴状に設けているが、これらは逆であってもよく、弁箱側連通部２４に凹部２６、スリーブ側連通部２５に凹状部５６をそれぞれ設けているが、これらのうちの何れか一方を設けるようにしてもよい。

続いて、上述した空気弁本体の組立て手順を説明する。
図１、図２において、先ず、フランジ２１の底面側から、ボルト部材３５を、頭部３５ａが凹状収容部３６に収容されるまでネジ込む。このネジ込みにより、ねじ先３５ｂが所定の高さに設定されながら、おねじ９１がフランジ２１上面側より突出した状態となる。フランジ底面側の環状テーパ溝４１には、Ｏリング４３を嵌め込んで装着する。

続いて、フランジ２１底面側の所定位置に被覆板２３を重ねるように配置し、フランジ２１底面側から弁箱２０をネジ込んでこの弁箱２０をフランジ部２１に固定し、弁箱部１０を構成する。このとき、環状係止部２２が被覆板２３の底面側に係止することで、弁箱２０をフランジ２１の所定位置に装着でき、環状係止部２２とフランジ２１との間に被覆板２３を挟み込むことでその脱落を防止している。

一方、下フランジ部４０ａの上方よりスリーブ３０を挿入してその鍔部５２を係合段部７１に係合させた状態にし、スリーブ３０の外周にＯリング３１、３２、５７をそれぞれ装着する。続いて、スリーブ３０を弁箱２０に対して上方から挿入し、スリーブ３０の下部にＯリング６１、バックアップリング６２の順序で下から装着し、スリーブ３０の下端側に底ふた５１をネジ込んで固着する。これにより、スリーブ３０と底ふた５１との間の装着溝６３にＯリング６１をバックアップリング６２で保護した状態で装着できる。

次いで、ボルト部材３５に、ナット部材５０を下フランジ部４０ａに当接させる程度までネジ込んだ後に、挿通孔７５にナット部材５０を挿入しつつ、下フランジ部４０ａに上フランジ部４０ｂを載置する。この状態で上フランジ部４０ｂの２つの係合孔７８から固着ボルト７７を下フランジ部４０ａの雌螺子部７９に螺合させる。このとき、２つの固着ボルト７７を交互に締め付けて、下フランジ部４０ａ、上フランジ部４０ｂでナット部材５０を均等に挟み込むようにしながら、固着ボルト頭部７７ａが拡径部分に収納されるまで締付ける。

スリーブ３０の内部にフロート弁体１４、遊動弁体１３の順序でこれらを挿入し、挿入孔部７３からおねじ部１０１をめねじ部５３にネジ込むようにしてふた１５をスリーブ３０の所定位置に装着する。

最後に、ナット部材５０の上に保温材１２１とスペーサ１２４が収納されたカバー部１２を弁箱部１０の上から装着し、袋ナット１２３をボルト部材３５に螺着してカバー本体１２０を固定する。以上の手順により、空気弁本体１の組み立てが完了となる。

空気弁本体１を水道本管２に接続する場合、図１に示すように、略水平方向に配管された水道本管２におけるチーズ形状のフランジ部材３の分岐位置に、空気弁本体１が立設状態で装着される。フランジ部材３は、水道本管２への接続部３ａ、空気弁本体１装着用の筒状部３ｂ、空気弁本体１とのフランジ接続部３ｃを有し、フランジ接続部３ｃにボルトナット１３０で空気弁本体１のフランジ２１が固定される。フランジ接続部３ｃは、ＧＦ形（溝付き）の態様に設けられ、その溝部分にシール用ガスケット４が装着され、このガスケット４により空気弁本体１との間がシールされる。この場合、空気弁本体１のフランジ２１下面側に被覆板２３を設けていることで、ガスケットシール領域の防食性が確保され、ガスケット４との密着性が向上した状態で空気弁本体１を接続できる。

空気弁本体１の接続後には、筒状部３ｂ内にスリーブ部１１の下部が挿入された状態となり、このスリーブ部１１や弁箱部１９が水道本管２よりも高い位置に配置される。これにより、スリーブ側連通部２５、弁箱側連通部２４や、充水用の連通孔６０も水道本管２よりも高い位置に設けられる。

水道本管２への接続後において、空気弁本体１の弁箱２０内に水が無い場合には、図１の状態からフロート弁体１４、遊動弁体１３が降下してふた１５の大空気孔１００が開放した状態となり、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、水道本管２に充水するときに、管路内の空気を、大空気孔１００を介して急速に多量に排気する動作となる。急速排気時には、遊動弁体１３、フロート弁体１４はともに浮き上がることなくスリーブ３０の下方に位置するため、大空気孔１００が全開状態になる。これにより、管路内の空気が、空気弁本体１の弁箱側連通部２４、スリーブ側連通部２５、大空気孔１００を介して外部に効率的に排出される。このとき、連通孔６０が一箇所かつ小径に設けられていることにより、この連通孔６０から流入した空気によって、フロート弁体１４、遊動弁体１３が上昇することがないため、大空気孔１００が閉塞することはない。

急速吸気は、管路内の水を排出するときに、空気弁本体１を介して急速に管路内に多量の吸気する動作であり、遊動弁体１３、フロート弁体１４が降下した状態でおこなわれる。この場合、大空気孔１００が開口し、この大空気孔１００、スリーブ側連通部２５、弁箱側連通部２４を介して効率的に吸気し、管路内の排水が迅速におこなわれる。
これら急速排気、急速吸気により、水道本管２への最初の送水や、水道本管２からの排水などの作業を短時間でおこなうことができる。

空気弁本体１内への充水がおこなわれる際には、主に連通孔６０から内部に水が入ることにより、フロート弁体１４を下方から押し上げる力が働く。これにより、フロート弁体１４がスムーズに上昇し、このフロート弁体１４により遊動弁体１３も充水時の所定位置まで確実に上昇する。

空気弁本体１内への充水が完了して管路内が満水状態になったときには、フロート弁体１４、遊動弁体１３が浮力によって上昇した状態となり、遊動弁体１３の上面側がふたの弁座面１０５に密着して大空気孔１００を塞ぎ、かつ、フロート弁体１４が遊動弁体１３の小空気孔１３ａを塞いだ状態となる。これにより、弁室１０２から外部への水の流出が防がれる。

この充水時の圧力下（例えば、呼び径２５の時は、０．１〜０．７５ＭＰａ）において、水道本管２内に混入している空気は徐々に空気弁本体１に集まり、弁室１０２の上部に溜まる。この空気量が一定に達すると、先ずフロート弁体１４のみが降下し、遊動弁体１３の小空気孔１３ａが開いた状態となり、空気の排気がおこなわれる。

空気の排出により弁箱２０内の空気量が少なくなると、フロート弁体１４が水の浮力により上昇して再び小空気孔１３ａを塞ぐ。以上の動作を繰り返すことにより、空気弁本体１を介して本管内に溜まった空気を自動的に弁外に排出する。

次に、本発明の不凍結形空気弁の上記実施形態における作用を述べる。
上記空気弁本体の点検や清掃などの補修作業をおこなう場合には、先ず、図１の空気弁本体１の袋ナット１２３を緩めて取外し、カバー部１２を持ち上げて弁箱部１０から取外す。
この状態で、図６において、２つのナット部材５０の係止面９３にスパナ等の工具を係止して緩める方向（ナット部材５０が上昇する方向）に交互に少しずつ回転させる。このとき、ナット部材５０の環状鍔部９２が上フランジ部４０ｂの段状部７６、この上フランジ部４０ｂと一体の下フランジ部４０ａの係合段部７１がスリーブ３０の鍔部５２にそれぞれ係合していることで、フランジ部４０、スリーブ３０も上昇し、スリーブ３０が弁箱２０に対して上昇して、図７に示すように連通部２４、２５を相互に閉塞させ、空気弁本体１と水道本管２との流路を遮断状態にできる。

このとき、装着溝６３に装着されたＯリング６１が弁箱の拡径シール溝３３内に嵌まり込み、Ｏリング６１によりスリーブ３０と弁箱２０の下端側とをシールする。これにより、連通孔６０を遮断状態として水の浸入を防止できる。
以上の連通部２４、２５の閉塞、連通孔６０の遮断状態、及びフロート弁体１４、遊動弁体１３が小空気孔１３ａ、大空気孔１００を塞いだ状態により、弁室１０２内に水圧が内封される。

この状態でふた１５を取外すことにより、内部の遊動弁体１３、フロート弁体１４を取り出してこれらの部品や内部の補修作業を実施できる。
この場合、図９に示すように、ふた１５をスリーブ部１１の上部に着脱自在にネジ込んでいることで、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態まで移動幅Ｔの分だけ緩めて上昇させたときに、この上昇に伴って空気弁本体１の弁室１０２内の容積を拡張して内封された水圧を減圧できる。このとき、ふた１５外周に装着したＯリング１０３でスリーブ部１１との間をシールして漏れの防止状態を保持でき、しかも、ふた１５をネジ込んで取付けていることで、このふたが一度に抜け出すおそれもない。

さらに、ふた１５をやや緩めた後にスリーブ部１１とのシール位置を解除する位置に、例えば、ふた１５を約１．５回転した位置までＯリング１０３を配置していることで、ふた１５を約１回転させることでやや緩めて図９（ｂ）の状態まで弁室１０２の容積を拡張した後に、さらに少しずつふた１５を緩めることでＯリング１０３による側面シールを徐々に解除して、ネジ込み部分の隙間、すなわち、おねじ部１０１とめねじ部５３の隙間から、いわゆる「漏れ現象」を利用して弁室１０２内の水圧を徐々に抜いて、スリーブ３０上端側が一度に開口することを防止できる。このようにして、ふた１５を約３．５回転することで、弁室１０２内を徐々に減圧することにより水の噴き出し現象を防止しながらふた１５を取外しできるため、安全な補修作業が実施可能となる。

このとき、ふた１５を緩める過程で、ふた１５のネジ込み部分から弁室１０２内の水が流出し続けた場合には、この流出を視認することにより、上下動可能なスリーブ部１１による外部配管２との流路の遮断（弁室１０２の止水）が不十分であることを判断できる。

このように、ふた１５を完全に取り外す前に、外部配管２との流路の遮断が不十分であることを視認できるので、大量の漏水を未然に防ぐことができる。外部配管２との流路の遮断が不十分な場合には、スリーブ部１１を正しい位置まで移動して止水するようにする。

図８において、ふた１５の上部に、十文字状の工具装着用の係合溝１１０を設けていることにより、この係合溝１１０にスパナ等の工具を縦方向に差し入れてふた１５を回転操作できる。このため、ふた１５の上部側に余分なボルトやナット等を突出させることなく補修作業を実施でき、部品点数も削減できる。

しかも、係合溝１１０に装着した工具を回転させたときに、この工具がナット部材５０に当接する位置に係合溝１１０を設けていることにより、工具を略９０°回転する度にこの工具が規制部５０に当接係止し、それ以上の回転を防いでいる。続いて、工具を係止溝１１０の縦方向に交差する横方向に差し入れることで、作業者が作業位置を変えることなく同様にふたを９０°回転できる。この繰り返しによって専用工具を用いることなくふた１５をスリーブ３０から着脱でき、このふた１５の一度による緩め操作を防止することにより、弁室１０２からの水の噴き出しを確実に防止する。

以上のように、空気弁本体１の補修時には、この空気弁本体１を水道本管２（フランジ部材３）から取外すことなく、連通部２４、２５や連通孔６０を塞いで、水道本管２から外部への漏れを塞いだ状態で内部部品を取外すことができる。

補修作業後には、上記と逆の手順で空気弁本体１を組立てて、水道本管２との流路を開状態に戻すようにすればよい。流路を開状態にする場合には、２つのナット部材５０を工具で締める方向（ナット部材５０が下降する方向）に少しずつ交互に回転させる。これによってナット部材５０底面が下フランジ部４０ａ上面側に当接してこの下フランジ部４０ａが下降し、上フランジ部４０ｂの縮径部７４が鍔部５２を押圧することでスリーブ３０が下降する。このようにして、スリーブ部１１と弁箱部１０との連通部２４、２５を相互に開放させて流路を開状態に戻すことができる。

１ 空気弁本体
２ 水道配管（外部配管）
１０ 弁箱部
１１ スリーブ部
１３ 遊動弁体
１４ フロート弁体
１５ ふた
５０ ナット部材（規制部）
５１ 底ふた
１００ 大空気孔
１０２ 弁室
１０３ Ｏリング
１１０ 係合溝

Claims (3)

1. 弁箱部内に遊動弁体とフロート弁体とを収容し、かつ上下動可能のスリーブ部で外部配管との流路を遮断可能に設けた不凍結形空気弁であって、前記スリーブ部の上部に、中央に大空気孔を有する環状のふたを着脱自在にネジ込み、このふたと前記スリーブ部とこのスリーブ部の下部に設けた底ふたとの間に、前記遊動弁体とフロート弁体との弁室を設けると共に、前記ふたの外周に前記スリーブ部との間をシールするＯリングを設け、このＯリングは、前記ふたをやや緩めた状態で前記スリーブ部とのシール状態を解除する位置に配置したことを特徴とする不凍結形空気弁。
2. 前記ふたの上部に、このふた着脱用の工具を沿わせて装着する十文字状の係合溝を設けた請求項１に記載の不凍結形空気弁。
3. 前記係合溝は、当該係合溝に装着した工具を回転させたときに、この工具が空気弁本体の上部に設けた規制部に当接する位置に配置した請求項２に記載の不凍結形空気弁。

Images