JP7249134B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、弁装置に関する。

従来より、ケーシング内の液位に応じて弁口を開閉するフロート式の弁装置が知られている。例えば、特許文献１には、弁座とフロートとがケーシング内に収容された弁装置が開示されている。ケーシング内に気体が流入する場合には、フロートが弁口を開いている。一方、ケーシング内に液体が流入する場合には、フロートが液位に応じて浮上して弁口を閉じる。

実開昭６３－１２６９２号公報

前述のような弁装置は、気体を排気する場合などに用いられる。そのような場合において、ケーシング内に液体が流入した時にフロートによる閉弁が早すぎると、十分な排気を行うことができない虞がある。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、弁装置を介した十分な排気を実現することにある。

ここに開示された弁装置は、流入口、流出口及び弁室が形成されたケーシングと、前記弁室に設けられ、前記弁室と前記流出口とを連通させる弁口を有する弁座と、前記弁室に移動可能に配置され、前記流入口から液体が流入したときの液位に応じて前記弁口を開閉するフロートと、前記弁座と前記フロートとの間に配置され、前記フロートに対して前記弁座から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材とを備える。

前記弁装置によれば、弁装置を介した十分な排気を実現することができる。

図１は、開弁状態であって、フロートが初期位置に位置する状態の排気弁の断面図である。 図２は、閉弁状態の排気弁の断面図である。 図３は、図１のIII－III線における排気弁の横断面図である。 図４は、給水システムの配管図である。 図５は、実施形態２に係る排気弁の断面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《実施形態１》
図１は、実施形態１に係る、開弁状態の排気弁１００の断面図である。図２は、閉弁状態の排気弁１００の断面図である。尚、図１，２において、フロート５は断面図ではなく正面図として描かれている（以下、排気弁の断面図においては同様である）。

排気弁１００は、例えば空気等の気体が流入してきた場合にはその気体を流出させる一方、例えば水等の流体が流入してきた場合にはその流体の流出を阻止する。例えば、排気弁１００は、送水始めの初期空気を配管などから多量に排出するときに用いられる。排気弁１００は、弁装置の一例である。

排気弁１００は、ケーシング１と、弁座４と、フロート５と、弾性部材８とを備えている。

ケーシング１には、流体が流入する流入口３１、流体が流出する流出口３２及び弁室２７が形成されている。ケーシング１には、流入口３１から流入した流体が流出口３２へ向かって流れる流路３３が形成されている。流入口３１は、流出口３２よりも下方に配置されている。

詳しくは、ケーシング１は、弁室２７の一部を区画する筒状の周壁１１ａを有している。ケーシング１は、弁室２７の一部を区画し、周壁１１ａの軸心方向の一端を塞ぐ天井１７をさらに有していてもよい。より詳しくは、ケーシング１は、第１ケーシング１１と、第２ケーシング１２とを有している。第１ケーシング１１は、軸心Ｘの方向に延びる筒状の周壁１１ａを有している。第１ケーシング１１は、軸心Ｘの方向の両端にそれぞれ第１開口１４及び第２開口１５が形成されている。第１開口１４が、流入口３１である。第１ケーシング１１の外周面のうち、第２開口１５側の端部には雄ネジが形成されている。

第２ケーシング１２は、軸心Ｘの方向に延びる有底の筒状に形成されている。第２ケーシング１２は、軸心Ｘの方向に開口する開口１６を有している。開口１６が、流出口３２である。第２ケーシング１２の底が天井１７を形成している。天井１７には、連通孔１８が貫通形成されている。連通孔１８は、開口１６と連続している（即ち、連通している）。

第２ケーシング１２は、天井１７が第２開口１５を塞ぐように、第１ケーシング１１の第２開口１５側の端部に配置される。第１ケーシング１１の第２開口１５側の端部にユニオンナット１９が取り付けられることによって、第２ケーシング１２が第１ケーシング１１に取り付けられる。ケーシング１には、周壁１１ａと天井１７とで区画された弁室２７が形成されている。弁室２７の下端は、流入口３１と連続している（即ち、連通している）。第１ケーシング１１及び第２ケーシング１２の内部に、流入口３１、弁室２７及び流出口３２によって流路３３が形成されている。

弁座４は、弁室２７に（即ち、ケーシング１内において流入口３１と流出口３２との間に）設けられている。弁座４は、天井１７に取り付けられている。弁座４は、第２ケーシング１２の連通孔１８に第１ケーシング１１側からネジ締結されている。弁座４は、弁口４１が貫通形成されている。弁口４１は、弁室２７と流出口３２とを連通させている。

排気弁１００は、フロートカバー６１をさらに備えていてもよい。フロートカバー６１は、流入口３１から流入する流体のうちフロート５に接触する流体を低減する。フロートカバー６１は、上方に開口する有底筒状又は椀状に形成されている。例えば、フロートカバー６１は、円筒状の周壁６２と、周壁６２の一端に設けられた底６３とを有している。底６３には、複数の連通孔６４が貫通形成されている。フロートカバー６１は、弁室２７に配置されている。フロートカバー６１は、内部にフロート５を収容する。

図３は、図１のIII－III線における排気弁１００の横断面図である。詳しくは、ケーシング１の第１ケーシング１１の内周面には、軸心Ｘと平行に延びる４本のガイド２１が形成されている。４本のガイド２１は、軸心Ｘを中心とする周方向に等間隔で配置されている。フロートカバー６１は、４本のガイド２１に支持されている。フロートカバー６１の周壁６２と周壁１１ａとの間には、流体の流路３３の一部となる隙間３３ａが形成されている。

フロート５は、弁室２７に移動可能に配置されている。フロート５は、水等の液体に浮くように構成されている。詳しくは、フロート５は、中空状に形成されている。フロート５は、略球体に形成されている。フロート５の直径（外径）は、周壁６２の内径よりも小さい。フロート５は、流入口３１から液体が流入したときの液位に応じて弁口４１を開閉する。具体的には、フロート５は、流入口３１からの気体の流入時には弁口４１を開いた状態で弁口４１からの気体の流出を許容する一方、流入口３１からの液体の流入時には、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じて弁口４１からの液体の流出を阻止する。

フロート５は、ケーシング１内に流体が流入する前の状態である初期状態においては、図１に示すように、ケーシング１内においてフロートカバー６１の中、より具体的には底６３の上に載置されている。以下、初期状態におけるフロート５の位置を「初期位置」と称する。

弾性部材８は、弁室２７において弁座４とフロート５との間に配置されている。弾性部材８は、フロート５に対して弁座４から離れる方向に弾性力を付与する。排気弁１００では、弾性部材８は、コイルバネ８１である。コイルバネ８１は、その軸心が軸心Ｘと一致する状態で弁室２７に配置されている。すなわち、コイルバネ８１は、弁口４１から鉛直下方に延びる軸回りに巻回されている。

コイルバネ８１の一端部（図１では、上端部）は、第１ケーシング１１の上端に支持されている。コイルバネ８１は、第１ケーシング１１の上端から下方に吊り下げられている。コイルバネ８１の他端部（図１では、下端部）は、初期位置のフロート５と接触していない。コイルバネ８１の他端部は、自由端となっている。以下、コイルバネ８１の一端部を「固定端部」と称し、コイルバネ８１の他端部を「自由端部」と称する。詳しくは、第１ケーシング１１において、第１開口１５の上端部にスナップリング８２が取り付けられる。スナップリング８２の上に、コイルバネ８１の固定端部が載置されている。第２ケーシング１２の天井１７における第１ケーシング１１側の面には、コイルバネ８１の固定端部を収容する凹部１７ａが形成されている。つまり、第２ケーシング１２は、凹部１７ａにコイルバネ８１の固定端部を収容した状態で第１ケーシング１１に取り付けられる。

コイルバネ８１の内径は、弁座４の外形状よりも大きく、且つ、フロート５の外径よりも小さい。つまり、コイルバネ８１の固定端部の内側に弁座４が配置されている。コイルバネ８１の固定端部等は、弁座４よりも上方に位置しているが、コイルバネ８１の大部分は、弁座４とフロート５との間に位置している。

フロート５が弁口４１を閉じるまで圧縮変形したときのコイルバネ８１の弾性力は、フロート５が完全に水に浸かった際にフロート５に作用する浮力（つまり、フロート５に作用する最大浮力）よりも小さく設定されている。

続いて、排気弁１００の動作について説明する。以下では、排気弁１００に流入する気体が空気であり、排気弁１００に流入する液体が水である場合を例に説明する。

まず、排気弁１００に流体が流入する前の状態においては、図１に示すように、フロート５は、フロートカバー６１の底６３に載置された初期位置に位置している。このとき、フロート５は、弁座４から離座しており、弁口４１は開放されている。

この状態において、流入口３１からケーシング１内へ空気が流入すると、空気は、ケーシング１の流路３３を通って弁口４１に流入する。このとき、空気は、ケーシング１の第１ケーシング１１の周壁１１ａとフロートカバー６１の周壁６２との間の隙間３３ａを通って弁口４１まで流れる。空気の一部は、フロートカバー６１の連通孔６４を通過し、フロートカバー６１の内部に流入する。フロートカバー６１の周壁６２とフロート５との間には隙間があるので、空気は、その隙間を通って弁口４１まで流れる。空気は、弁口４１を通過し、流出口３２を介してケーシング１から流出する。フロート５は、流通する空気に晒されているので、空気の流通によって揺れ動き得る。しかし、大部分の空気は、周壁１１ａとフロートカバー６１との隙間３３ａを通って流れるので、フロート５の揺れ動きは低減される。

一方、流入口３１からケーシング１内へ水が流入すると、水は、空気と同様に、ケーシング１の第１ケーシング１１の周壁１１ａとフロートカバー６１の周壁６２との隙間３３ａを通って弁口４１へ向かって流れていく。水の一部は、連通孔６４を通過し、フロートカバー６１の周壁６２とフロート５との間を通って弁口４１へ向かって流れていく。このとき、フロート５は、水の浮力によって浮上する。フロート５は、ケーシング１内の水位に応じて上昇する。やがて、フロート５は、コイルバネ８１に接触する。その状態から水位がさらに上昇すると、フロート５もさらに上昇し、コイルバネ８１を圧縮変形させていく。最終的に、フロート５は、図２に示すように、弁座４に着座して弁口４１を閉じる。フロート５は、水が弁口４１に達するよりも先に弁口４１を閉じる。これにより、排気弁１００からの水の流出が阻止される。フロート５は、流通する水に晒されているので、水の流通によって揺れ動き得る。しかし、大部分の水は、周壁１１ａとフロートカバー６１との隙間３３ａを通って流れるので、フロート５の揺れ動きは低減される。

このように、排気弁１００は、空気を通過させる一方、水の通過を阻止する。ここで、水の進入時に弁座４に近づくフロート５にはコイルバネ８１の弾性力が抵抗として作用する。つまり、フロート５にコイルバネ８１の弾性力に打ち勝つ浮力が作用したときにフロート５は上昇する。最終的に、フロート５が弁座４に着座するまでコイルバネ８１が圧縮変形した場合の弾性力に打ち勝つ浮力がフロート５に作用したときにフロート５が弁座４に着座する（即ち、弁口４１を閉じる）。前述の如く、フロート５が弁口４１を閉じるまで圧縮変形したときのコイルバネ８１の弾性力は、フロート５に作用する最大浮力よりも小さく設定されている。そのため、水位が弁口４１に達するよりも先にフロート５が弁口４１を閉じる。こうして、コイルバネ８１が設けられていない場合と比べて、閉弁タイミングが遅くなると共に閉弁するときのケーシング１内の水位が高くなる。その結果、排気弁１００は、より多くの空気を通過させることができ、十分な排気を実現することができる。

また、閉弁した状態においては、コイルバネ８１は、圧縮変形しており、フロート５を弁座４から遠ざける方向に弾性力を発揮している。そのため、閉弁後において、弁座４の上流側と下流側との圧力差が小さくなると、コイルバネ８１は、フロート５を弁座４から離座させる。その結果、フロート５が弁座４に固着してしまうことを防止することができる。

さらに、空気又は水がフロート５の周囲を流通する際にフロート５が空気又は水の勢いで跳ねて弁口４１を閉じてしまう可能性もある。さらには、排気弁１００は、振動する場合がある。例えば、排気弁１００等が設置されているベースが振動する場合には、排気弁１００も振動する。そのような場合には、排気弁１００の全体的な振動によってフロート５が跳ね上がり、弁口４１を閉じる虞もある。閉弁が早すぎると、空気を適切に排出できない。しかしながら、コイルバネ８１が設けられているので、空気若しくは水の勢い又は振動によってフロート５が跳ね上がったとしても、閉弁が防止される。こうして、意図しない閉弁を防止することができる。

それに加えて、弁座４及びフロート５の損傷をコイルバネ８１によって防止することもできる。つまり、排気弁１００の搬送時等に排気弁１００が振動すると、フロート５が弁室２７内で移動する。コイルバネ８１が無ければ、フロート５は、弁座４に衝突し得る。コイルバネ８１を設けることによって、弁座４へのフロート５の衝突を防止することができる。その結果、弁座４及びフロート５の損傷を防止することができる。

また、コイルバネ８１は、その軸心方向に伸縮するので、弁座４に近づくフロート５を弁口４１へ案内することができる。つまり、浮上するフロート５がコイルバネ８１に接触すると、フロート５は、コイルバネ８１の端縁に嵌る。これにより、フロート５は、フロート５の中心とコイルバネ８１の軸心とが概ね一致するように、ある程度位置決めされる。コイルバネ８１は、その軸心方向以外の方向にも変形し得る。しかし、コイルバネ８１の軸心は鉛直方向に延びているので、フロート５が浮上する際には、コイルバネ８１は基本的にはその軸心方向に圧縮変形していく。コイルバネ８１がその軸心方向に圧縮変形していくと、フロート５は、概ね弁口４１に嵌る。こうして、フロート５は、コイルバネ８１に弁口４１まで案内される。

尚、排気弁１００からの水の流出を許容できる使用状況においては、コイルバネ８１のバネ定数や自然長を適宜設定することによって、多少の水を流出させるまで閉弁タイミングを遅らせることもできる。

このように構成された排気弁１００は、図示省略の送水管又はポンプ等に設置される。排気弁１００は、送水始めの初期空気を排出する一方、送水が進んで排気弁１００内に水が進入すると閉弁し、空気の排出を停止すると共に水の排出も阻止する。

以下、排気管１００の適用例について図４を参照しながら説明する。図４は、給水システム９の配管図である。排気弁１００は、給水システム９に組み込まれている。詳しくは、給水システム９は、給水ポンプ９１と、真空ポンプ９２と、排気弁１００とを備えている。給水システム９は、貯水槽等の水を給水ポンプ９１によって給水する。真空ポンプ９２及び排気弁１００は、給水ポンプ９１のための呼び水機構を形成する。

詳しくは、給水ポンプ９１には、吸入管９３及び排出管９４が接続されている。給水ポンプ９１は、吸入管９３を介して水を吸入し、排出管９４を介して水を排出する。

排気弁１００は、給水ポンプ９１の吸水側から排気して給水ポンプ９１へ呼び水を導くための排気管９５に設置される。排気管９５は、排気弁１００の流入口３１と吸入管９３とを接続する第１排気管９５ａと、排気弁１００の流出口３２と真空ポンプ９２の吸入口（図示省略）とを接続する第２排気管９５ｂとを含んでいる。

真空ポンプ９２は、給水ポンプ９１による給水の開始時に作動させられる。真空ポンプ９２によって、吸入管９３、さらには吸入管９３の上流側の配管等の空気が吸引される。真空ポンプ９２による吸引により、吸入管９３の上流側から給水ポンプ９１へ向かって水（所謂、呼び水）が吸引される。この真空ポンプ９２による呼び水作用と給水ポンプ９１の作動とが相俟って、給水ポンプ９１からの給水が早期に開始される。このとき、真空ポンプ９２が吸入管９３から空気を吸引している間は、排気弁１００は空気の通過を許容する。やがて、吸入管９３に水が引き込まれると、第１排気管９５ａを介して排気弁１００に水が進入する。排気弁１００は、水の進入により閉弁して、水の通過を阻止する。これにより、真空ポンプ９２内に水が進入することが防止される。

このように、排気弁１００が給水ポンプ９１又は真空ポンプ９２のようなポンプ等と共に使用される場合には、ポンプ又はポンプの駆動源等の振動が排気弁１００に伝わる場合もある。前述の如く、コイルバネ８１を設けることによって、振動によってフロート５が跳ね上がったとしても、閉弁が防止される。

さらに、排気弁１００の流出口３２は、真空ポンプ９２に接続されている。そのため、フロート５がケーシング１内の水の浮力ではなく、流出口３２からの吸引によって浮上して弁口４１を閉じる虞がある。それに対し、コイルバネ８１を設けることによって、吸引によってフロート５が浮上したとしても、閉弁が防止される。

以上のように、排気弁１００は、流入口３１、流出口３２及び弁室２７が形成されたケーシング１と、弁室２７に設けられ、弁室２７と流出口３２とを連通させる弁口４１を有する弁座４と、弁室２７に移動可能に配置され、流入口３１から液体が流入したときの液位に応じて弁口４１を開閉するフロート５と、弁座４とフロート５との間に配置され、フロート５に対して弁座４から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材８とを備えている。

この構成によれば、気体が流入口３１を介してケーシング１に流入するときには、弁口４１が開いている。気体は、弁室２７から弁口４１を介して流出口３２へ流れ、流出口３２を介してケーシング１から流出していく。一方、液体が流入口３１を介してケーシング１に流入するときには、ケーシング１内の液位が上昇すると、フロート５が浮上して弁口４１を閉じる。液体は、弁室２７から流出口３２の方へ流れることができず、ケーシング１からの液体の流出が阻止される。ここで、弁座４とフロート５との間には、フロート５に弁座４から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材８が設けられている。そのため、弾性部材８の弾性力に打ち勝つ浮力がフロート５に作用したときに、フロート５は上昇する。つまり、弾性部材８が設けられていない場合と比べて、フロート５が弁口４１を閉じるタイミングが遅くなる。これにより、排気弁１００を介した排気をより長い間、行うことができる。

また、弾性部材８は、コイルバネ８１である。

この構成によれば、フロート５に対して弁座４から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材８を簡易な構成とすることができる。

さらに、コイルバネ８１の軸心が弁口４１から鉛直下方に延びるようにコイルバネ８１を配置することによって、浮上するフロート５をコイルバネ８１によって弁口４１に案内することができる。これにより、フロート５によって安定的に弁口４１を閉じることができる。

さらに、流出口３２は、真空ポンプ９２に接続される。

この構成によれば、真空ポンプ９２の吸引によって流出口３２には負圧が作用し、ケーシング１内の流体は、流出口３２を介して吸引される。このようなケースでは、フロート５に真空ポンプ９２による吸引力が作用する場合がある。そのような場合であっても、弾性部材８が、閉弁するフロート５に対する抵抗として作用するので、閉弁タイミングを遅らせることができる。

また、排気弁１００は、給水ポンプ９１の吸水側から排気して給水ポンプ９１へ呼び水を導くための排気管９５に設置される。

この構成によれば、排気弁１００は、給水ポンプ９１の呼び水機構の一部として用いられる。排気弁１００は、弾性部材８によって排気時間が十分に確保されているので、給水ポンプ９１の吸水側から空気を十分に排気することができる。つまり、排気弁１００は、高い呼び水性能に寄与することができる。

《実施形態２》
続いて、実施形態２に係る排気弁２００について、図５を参照しながら説明する。図５は、排気弁２００の断面図である。

排気弁２００は、さらに逆止弁を備える点で、排気弁１００と異なる。以下では、排気弁２００のうち、排気弁１００と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、排気弁１００と異なる構成を中心に説明する。

排気弁２００は、ケーシング２０１と、弁座４と、フロート５と、弾性部材８と、逆止弁２０７とを備えている。

ケーシング２０１には、流入口３１、流出口２３２及び弁室２７が形成されている。ケーシング２０１は、流入口３１から流入した流体が流出口２３２へ向かって流れる流路２３３が形成されている。ケーシング２０１は、第１ケーシング１１と、第２ケーシング２１２と、第３ケーシング２１３とを有している。第１ケーシング１１は、排気弁１００の第１ケーシング１１と同じ構成をしている。

第２ケーシング２１２は、排気弁１００の第２ケーシング１２と概ね同じ構成をしている。第２ケーシング２１２は、軸心Ｘの方向に延びる有底の筒状に形成されている。第２ケーシング２１２は、軸心Ｘの方向に開口する開口１６を有している。第２ケーシング２１２の底が天井１７を形成している。第２ケーシング２１２は、開口１６に第１軸受２７５が設けられている。第１軸受２７５は、軸心Ｘを中心とする環状に形成されている。第１軸受２７５は、軸心Ｘを中心とする半径方向に延びるアーム（図示省略）によって、第１軸受２７５と同心状に形成されたベースリング２７７に連結されている。第１軸受２７５、アーム及びベースリング２７７は、全体として平板状に形成されている。第２ケーシング２１２の開口１６の端部には、ベースリング２７７が載置される段差と、該段差よりも開口端に近い位置に軸心Ｘを中心として周方向に延びる溝とが形成されている。ベースリング２７７が段差に載置された状態において、溝にＣ形止め輪２７８が嵌められている。これにより、第１軸受２７５が、開口１６に配置されている。

第３ケーシング２１３には、軸心Ｘの方向に沿って下方に開口する第１開口２２３と、第１開口２２３よりも上方に位置し、軸心Ｘを中心とする半径方向に開口する第２開口２２４と、第１開口２２３と第２開口２２４とを連通させる連通孔２２５とが形成されている。第１開口２２３の開口端部には、雌ネジが形成されている。第１ケーシング１１の第１開口１５側の端部に第２ケーシング２１２が載置された状態で、第３ケーシング２１３が第１ケーシング１１の第１開口１５側の端部にネジ締結される。これにより、第２ケーシング２１２及び第３ケーシング２１３が第１ケーシング１１に取り付けられる。

ケーシング２０１には、周壁１１ａと天井１７とで区画された、フロート５用の弁室２７が形成されている。さらに、ケーシング２０１には、第２ケーシング２１２の開口１６と第３ケーシング２１３の第１開口２２３とによって、逆止弁２０７用の弁室２７９が形成されている。第１ケーシング１１、第２ケーシング２１２及び第３ケーシング２１３の内部に、流路２３３が形成されている。流路２３３の一部は、周壁１１ａとフロートカバー６１との隙間３３ａで形成されている。第２開口２２４が、流出口２３２である。流出口２３２は、流入口３１よりも上方に配置されている。

第３ケーシング２１３は、第２軸受２７６が形成されている。第２軸受２７６は、連通孔２２５内に設けられている。第２軸受は、連通孔２２５の内周面から延びる複数のアーム（図示省略）に連結されている。第２軸受２７６は、軸心Ｘの方向に延びる開口を有している。

逆止弁２０７は、弁体２７１と弁座２７２とを有している。

弁体２７１は、円盤状に形成されている。弁体２７１は、開口１６の開口端の内径よりも大きな外径を有する。弁体２７１は、第１シャフト２７３と第２シャフト２７４とを有している。第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４は、弁体２７１の両側から弁体２７１の軸心方向へ延びている。すなわち、第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４は、一直線状に配置されている。第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４は、弁体２７１の中心に配置されている。

弁座２７２は、第２ケーシング２１２の開口１６の開口端に形成されている。

弁体２７１は、弁室２７９に収容されている。第１シャフト２７３は、第１軸受２７５に挿入されている。第２シャフト２７４は、第２軸受２７６に挿入されている。第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４は、それぞれ第１軸受２７５及び第２軸受２７６に対して軸心Ｘの方向に摺動自在となっている。ケーシング２０１に流体が流入していない状態においては、弁体２７１は、その自重により弁座２７２に着座した状態となる（図５の実線参照）。弁体２７１は、弁座２７２に着座することによって開口１６を閉鎖する。

続いて、このように構成された排気弁２００の動作について説明する。排気弁２００におけるフロート５の動作は、排気弁１００におけるフロート５の動作と同じである。

まず、排気弁２００に流体が流入する前の状態においては、フロート５は、フロートカバー６１の底６３に載置された初期位置に位置し、弁口４１を開放している。また、弁体２７１は、弁座２７２に着座して、開口１６を閉鎖している。

この状態において、流入口３１からケーシング２０１内へ空気が流入すると、空気は、ケーシング２０１の流路２３３を通って弁口４１に流入する。弁口４１を通過した空気は、弁体２７１を押し上げて開弁させる。空気は、開口１６から第３ケーシング２１３の第１開口２２３及び連通孔２２５を順に通過し、流出口２３２を介してケーシング２０１から流出する。

一方、流入口３１からケーシング２０１内へ水が流入すると、水は、空気と同様に、弁口４１へ向かって流れていく。このとき、フロート５は、水の浮力によって浮上する。やがて、フロート５は、弁座４に着座して弁口４１を閉じる。フロート５は、水が弁口４１に達するよりも先に弁口４１を閉じる。これにより、排気弁２００からの水の流出が阻止される。

このとき、排気弁２００においては弾性部材８としてのコイルバネ８１が閉弁タイミングを遅らせるので、排気弁２００を介した十分な排気が実現される。

このように構成された排気弁２００は、図示省略の送水管又はポンプ等に設置される。排気弁２００は、送水始めの初期ガスを排出する一方、送水が進んで排気弁２００内に水が進入すると閉弁し、ガスの排出を停止すると共に水の排出も阻止する。

ここで、排気弁２００は逆止弁２０７を有しているので、流出口２３２からケーシング２０１内に流体が流入してきても、逆止弁２０７が閉弁して、流体の逆流を防止する。例えば、排気弁２００が図４に示すような給水システム９に組み込まれている場合、給水ポンプ９１への呼び水の引き込みが完了した後は真空ポンプ９２の作動が停止される。その結果、排気弁２００の流出口２３２には吸引力が作用しなくなる。その一方で、給水ポンプ９１が吸入管９３を介して水を吸引するため、排気弁２００の流入口３１には給水ポンプ９１による吸引力が作用し得る。そのような場合に、流出口２３２からケーシング２０１内に空気が流入しても、逆止弁２０７が開口１６を閉弁するので、排気弁２００を空気が逆流することが防止される。その結果、排気管９５を介して吸入管９３に空気が流入することが防止され、給水ポンプ９１による給水が適切に継続される。

以上のように、排気弁２００は、流入口３１、流出口２３２及び弁室２２７が形成されたケーシング２０１と、弁室２２７に設けられ、弁室２２７と流出口２３２とを連通させる弁口４１を有する弁座４と、弁室２２７に移動可能に配置され、流入口３１から液体が流入したときの液位に応じて弁口４１を開閉するフロート５と、弁座４とフロート５との間に配置され、フロート５に対して弁座４から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材８とを備えている。

この構成によれば、気体が流入口３１を介してケーシング２０１に流入するときには、弁口４１が開いている。気体は、弁室２２７から弁口４１を介して流出口２３２へ流れ、流出口２３２を介してケーシング２０１から流出していく。一方、液体が流入口３１を介してケーシング２０１に流入するときには、ケーシング２０１内の液位が上昇すると、フロート５が浮上して弁口４１を閉じる。液体は、弁室２２７から流出口２３２の方へ流れることができず、ケーシング２０１からの液体の流出が阻止される。ここで、弁座４とフロート５との間には、フロート５に弁座４から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材８が設けられている。そのため、弾性部材８の弾性力に打ち勝つ浮力がフロート５に作用したときに、フロート５は上昇する。つまり、弾性部材８が設けられていない場合と比べて、フロート５が弁口４１を閉じるタイミングが遅くなる。これにより、排気弁２００を介した排気をより長い間、行うことができる。

また、排気弁２００は、ケーシング２０１内において弁座４と流出口２３２との間に配置され、流出口２３２から流入する流体が弁座４の方へ流れるのを阻止する逆止弁２０７をさらに備える。

この構成によれば、流体が排気弁２００を逆流することが防止される。前述の如く、排気弁２００が給水ポンプ９１へ呼び水を導くために用いられる場合には、給水ポンプ９１への呼び水の導入が完了した後は真空ポンプ９２の作動が停止される。つまり、排気弁２００の流入口３１から流出口２３２の方へ向かう吸引が停止される。その場合、給水ポンプ９１の吸引により、流出口２３２から流入口３１へ向かう流れ、即ち、排気弁２００を逆流する流れが生じ得る。それに対し、排気弁２００には逆止弁２０７が設けられているので、流体の逆流が防止される。これにより、給水ポンプ９１の適切な給水が維持される。

さらに、逆止弁２０７が排気弁２００と一体的に形成され、逆止弁を別途設ける必要がないので、逆止弁２０７を含む全体的な構成を簡易且つコンパクトに形成することができる。

また、逆止弁２０７は、流路２３３のうち流体が下方から上方へ流れる部分に配置され、弁体２７１は、その自重により弁座２７２に着座するように構成されている。

この構成によれば、弁体２７１を着座させるための弾性部材等を別途設ける必要がないので、逆止弁２０７を簡易且つコンパクトに形成することができる。ひいては、排気弁２００を簡易且つコンパクトに形成することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、ケーシング１，２０１の構成は、一例に過ぎず、任意の構成を採用し得る。例えば、ケーシング１，２０１は、ガイド２１が設けられていなくてもよい。つまり、フロートカバー６１の支持構造は、ガイド２１によるものに限られない。

また、フロートカバー６１は、省略されてもよい。その場合、ケーシング１，２０１には、初期位置におけるフロート５を支持するフロート受けが設けられる。気体及び液体は、周壁１１ａとフロート５との間を通って流通する。

弾性部材８は、コイルバネ８１に限定されない。例えば、弾性部材８は、板バネ等であってもよい。例えば、弁室２７における弁座４とフロート５との間に、ケーシング１の内壁から軸心Ｘを中心とする半径方向内側に延びる複数の板バネが弾性部材として設けられていてもよい。板バネの半径方向内側端は、上昇するフロート５が接触する程度の位置まで延び且つ軸心Ｘまでは延びていない。フロート５は、板バネを上方へ撓ませながら浮上して、弁口４１を閉じる。このような構成であっても、フロートに対して弁座から離れる方向に弾性力を付与する弾性部材を実現することができる。

また、コイルバネ８１の自由端部は、初期位置のフロート５に接触していてもよい。これにより、フロート５は、初期位置から浮上するときから、コイルバネ８１により弾性力を付与されつつ、コイルバネ８１によって弁口４１まで案内される。

排気弁１００，２００は、給水ポンン９１への呼び水のために使用されるものに限定されない。排気弁１００，２００は、気体を通過させ且つ液体の通過を阻止することが要求される部分に適用することができる。例えば、配管又は装置からの空気抜きに使用するエアベント（自動空気抜き弁）として排気弁１００，２００を使用することができる。また、前述の如く、弾性部材８の弾性力しだいでは、排気弁１００，２００が多少の液体を通過させるように排気弁１００，２００を構成することもできる。

以上説明したように、ここに開示された技術は、弁装置について有用である。

１００，２００ 排気弁（弁装置）
１，２０１ ケーシング
１１ａ 周壁
１７ 天井
２７ 弁室
３１ 流入口
３２，２３２ 流出口
３３，２３３ 流路
３３ａ 隙間
４ 弁座
４１ 弁口
５ フロート
８ 弾性部材
８１ コイルバネ
２０７ 逆止弁
９１ 給水ポンプ
９２ 真空ポンプ
９５ 排気管

Claims (5)

1. 流入口、流出口及び弁室が形成されたケーシングと、
   前記弁室に設けられ、前記弁室と前記流出口とを連通させる弁口を有する弁座と、
   前記弁室に移動可能に配置され、前記流入口から液体が流入したときの液位に応じて前記弁座から離座及び前記弁座に着座することによって前記弁口を開閉するフロートと、
   前記弁座と前記フロートとの間に配置され、前記フロートに対して前記弁座から離れる方向に弾性力を付与すると共に、前記フロートと接触して前記フロートの位置決めを行う弾性部材とを備える弁装置。
2. 請求項１に記載の弁装置において、
   前記弾性部材は、コイルバネである弁装置。
3. 請求項１又は２に記載の弁装置において、
   前記ケーシング内において前記弁座と前記流出口との間に配置され、前記流出口から流入する流体が前記弁座の方へ流れるのを阻止する逆止弁をさらに備える弁装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の弁装置において、
   前記流出口は、真空ポンプに接続される弁装置。
5. 請求項４に記載の弁装置であって、
   給水ポンプの吸水側から排気して前記給水ポンプへ呼び水を導くための排気管に設置される弁装置。

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