JP7364222B2 - 排気弁ユニット - Google Patents

Description

本願は、複数種の排気弁を備えた排気弁ユニットに関するものである。

水等の液体を送る液配管に取り付けられて、配管内の気体を排出する排気弁として、例えば、特許文献１に開示されている急速排気弁と特許文献２に開示されている自動排気弁が知られている。急速排気弁は、送液初期時に配管内に存在する多量の空気を急速に排出して閉弁し、その後、閉弁状態を維持するように構成されている。自動排気弁は、排気容量が急速排気弁よりも少なく、送液時に空気が流入してくるとその都度開弁して空気を排出するように構成されている。

特開２００３－１９４２４７号公報 特開２００５－６１５２３号公報

上述した２種類の排気弁を液配管に設ける場合、その設け方によっては空気が自動排気弁から排出され難くなる場合がある。つまり、送液時において空気の排出効率が悪くなるという場合がある。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送液時（通常運転時）における空気の排出効率を向上させることにある。

本願に開示の技術は、液体が送られる液配管に設けられる排気弁ユニットである。前記排気弁ユニットは、第１排気弁と、第２排気弁と、流入路と、規制部とを備えている。前記第１排気弁は、送液時に前記液配管の液体が流入してくると閉弁し前記液配管の気体が流入してくると開弁して気体を排出するように構成されている。前記第２排気弁は、送液初期時に流入してくる前記液配管の気体を排出し、その後、流入してきた前記液配管の液体によって閉弁し閉弁状態を維持するように構成されている。前記流入路は、前記第１排気弁および第２排気弁と前記液配管とに接続され、前記液配管から液体および気体が流入する。前記規制部は、前記流入路に設けられ、前記送液時に前記液配管から流入した気体の前記第２排気弁へ向かう流れを規制する。

本願に開示の別の技術は、液体が送られる液配管に設けられる排気弁ユニットであり、第１排気弁と、第２排気弁と、連通路と、規制部とを備えている。前記第１排気弁は、送液時に前記液配管の液体が流入してくると閉弁し前記液配管の気体が流入してくると開弁して気体を排出するように構成されている。前記第２排気弁は、流入口および流出口と、前記流入口および流出口を繋ぐ流路と、該流路に設けられる弁室とを有するケーシングを備え、前記流入口が前記液配管と接続されている。前記第２排気弁は、送液初期時に前記流入口に流入してくる前記液配管の気体を前記流出口から排出し、その後、前記流入口に流入してきた前記液配管の液体によって閉弁し閉弁状態を維持するように構成されている。前記連通路は、一端が前記第２排気弁の前記流路における前記弁室よりも前記流入口側の部分に連通し、他端が前記第１排気弁に接続されている。前記規制部は、前記第２排気弁の前記流路における前記弁室よりも前記流入口側に設けられ、前記送液時に、前記液配管から流入した気体の前記弁室へ向かう流れを規制する。

本願に開示の技術によれば、送液時（通常運転時）における空気の排出効率を向上させることができる。

図１は、実施形態１に係る排気弁ユニットの概略構成を示す一部断面図である。 図２は、第１排気弁の概略構成を示す断面図である。 図３は、第２排気弁の要部を示す断面図である。 図４は、実施形態２に係る排気弁ユニットの概略構成を示す一部断面図である。 図５は、実施形態３に係る排気弁ユニットの概略構成を示す一部断面図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
本願の実施形態１について、図１～図３を参照しながら説明する。本実施形態の排気弁ユニット１００は、液体が利用側へ送られる液配管１に設けられ、液配管１に存在する気体を排出する。本実施形態では、水および空気をそれぞれ液体および気体の一例として説明する。液配管１は、水平方向に延びている。

排気弁ユニット１００は、第１排気弁１０と、第２排気弁２０と、流入路と、規制部とを備えている。排気弁ユニット１００の全ては、液配管１の上方に設けられている。

第１排気弁１０は、送液時（通常運転時）に液配管１の水が流入してくると閉弁し液配管１の空気が流入してくると開弁して空気を排出するように構成されている、いわゆる自動排気弁である。具体的には、図２に示すように、第１排気弁１０は、ケーシング１１と、弁座１６と、フロート１８（弁体）とを備えている。

ケーシング１１には、流入口１２、弁室１３、排出通路１４および流出口１５が形成されている。流入口１２は、流出口１５と同軸に設けられており、弁室１３と連通している。排出通路１４は、流出口１５と連通している。第１排気弁１０は、流入口１２が下方へ開口し、流出口１５が上方へ開口する状態で設けられている。つまり、流入口１２および流出口１５の軸心は、上下方向に延びている。

弁座１６は、略円筒状に形成され、内側に弁孔１７が形成されている。弁座１６は、弁室１３の上部に設けられている。弁座１６は、弁孔１７が上下方向に対して斜めの方向に延びる状態で設けられている。弁室１３は、弁孔１７を介して排出通路１４と連通している。つまり、ケーシング１１では、流入口１２、弁室１３、弁孔１７、排出通路１４および流出口１５が１つの流路を構成している。

フロート１８は、中空球形に形成され、弁室１３に自由状態で配置されている。フロート１８は、弁室１３の水位に応じて上昇下降して弁座１６に離着座することにより、弁孔１７を開閉するように構成されている。つまり、フロート１８は、弁座１６に着座することにより弁孔１７を閉鎖（閉弁）し、弁座１６から離座することにより弁孔１７を開放（開弁）する。このように、第１排気弁１０は、弁室１３の水位が所定位まで上昇すると閉弁する一方、弁室１３に空気が流入して水位が所定位よりも下がると開弁し、空気を排出するように構成されている。

第２排気弁２０は、送液初期時（運転初期時）に流入してくる液配管１の空気を排出し、その後、流入してきた液配管１の水によって閉弁し閉弁状態を維持するように構成されている、いわゆる急速排気弁である。具体的には、図３にも示すように、第２排気弁２０は、ケーシング２１と、弁座２８と、フロート３１（弁体）とを備え、第１排気弁１０よりも排気容量が大きい。

ケーシング２１は、上下に延びる略円筒状の本体２２と、本体２２の上部開口を塞ぐ蓋２３とを有している。ケーシング２１には、流入口２４、流出口２５、流路２７および弁室３２が形成されている。流入口２４は本体２２の下端に設けられ、流出口２５は蓋２３に設けられている。つまり、流入口２４および流出口２５はそれぞれ、ケーシング２１の上部および下部に設けられている。流入口２４は、流出口２５と同軸に設けられており、口径が流出口２５よりも大きい。

流路２７は、上下に延びており、流入口２４と流出口２５とを繋いでいる。弁室３２は、流路２７の上部に設けられている。弁室３２は、後述するフロート３１の上昇下降をガイドすると共に、フロート３１の下限位置を規制するように構成されている。また、弁室３２の下部には、流路２７と連通させる貫通孔３３が形成されている

弁座２８は、円環状に形成され、内側に弁孔２９が形成されている。弁座２８は、弁室３２の上部に設けられている。弁座２８は、弁孔２９が上下方向に開口する状態で設けられている。第２排気弁２０の弁孔２９は、第１排気弁１０の弁孔１７よりも孔径が非常に大きい。弁室３２は、弁孔２９を介して流出口２５と連通している。つまり、第２排気弁２０では、流入口２４、流路２７、弁室３２、弁孔２９および流出口２５が１つの流路を構成している。

フロート３１は、中空球形に形成され、弁室３２に自由状態で配置されている。フロート３１は、弁孔２９における上下流の圧力差によって弁座２８に離着座し、弁孔２９を開閉するように構成されている。つまり、フロート３１は、上流側（弁室３２側）の圧力上昇によって弁座２８に着座し弁孔２９を閉鎖（閉弁）すると、その後は、上下流の圧力差が所定値未満（例えば、ゼロ）にならない限り、弁室３２の水位が低下しても弁孔２９を開放（開弁）しない。このように、第２排気弁２０は、送液初期時にのみ開弁して空気を排出し、その後の送液時では閉弁状態が維持され空気は排出されない。

流入路は、第１排気弁１０および第２排気弁２０と液配管１とに接続され、液配管１から水および空気が流入する。具体的には、図１に示すように、第１排気弁１０および第２排気弁２０と液配管１との間には管４０が接続されている。

管４０は、鋳物によって一体形成されている。管４０には、上述した流入路が形成されている。流入路は、第１流路４１および第２流路４２を有している。

第１流路４１は、上下に延びる直線流路であり、第１排気弁１０と液配管１とに接続されている。より詳しくは、第１流路４１の上端は、管６０を介して第１排気弁１０の流入口１２に接続されている。第１流路４１の流路径は、第１排気弁１０の流入口１２の口径および管６０の管径よりも大きい。

第２流路４２は、一端が第１流路４１の上端よりも下方の側部に接続され、他端が第２排気弁２０に接続されている。より詳しくは、第２流路４２は、第１流路４１から水平に延びた後、鉛直上方へ向かって延びる９０度の曲がり流路である。第２流路４２の他端は、第２排気弁２０の流入口２４に直接、接続されている。

第１排気弁１０の流出口１５には、管６５が接続されている。第２排気弁２０の流出口２５には、管７０が接続されている。管６５および管７０は、空気の流出管であり、外気に開放されている。

規制部は、上述した流入路に設けられ、送液時に液配管１から流入した空気の第２排気弁２０へ向かう流れを規制する。言い換えれば、規制部は、送液時に液配管１から流入した空気を第１排気弁１０側へ案内する案内部である。

図１に示すように、規制部は、空間４４と突起４３を有している。空間４４は、第１流路４１における第２流路４２との接続部よりも上方に形成されている。突起４３は、第２流路４２における第１流路４１との接続部において下方に向かって突出している。規制部では、液配管１から流入した空気が空間４４に溜まることで、空気の第２排気弁２０側へ向かう流れが規制される。さらに、空間４４に溜まった空気は、突起４３によっても第２排気弁２０側へ向かう流れが規制される。

また、排気弁ユニット１００は、液配管１や流入路等の真空状態を解消する真空解消機構を有している。具体的に、第２排気弁２０のケーシング２１には、非常時流入口２６が設けられている。非常時流入口２６は、流路２７における弁室３２よりも下方の部分に連通している。非常時流入口２６は、逆止弁３５を介して管８０に接続されている。管８０は、空気の流入管であり、外気に開放されている。逆止弁３５は、管８０側から非常時流入口２６側へ向かう空気の流れのみを許容する。この真空解消機構では、液配管１や流入路等が真空状態になると、空気が非常時流入口２６から流路２７に流入することで、真空状態が解消される。

〈動作〉
液配管１の送液初期時（運転初期時）では、先ず、液配管１内の多量の空気が第１流路４１に流入する。第１流路４１に流入した空気の大部分は、第１排気弁１０よりも排気容量が大きい第２排気弁２０側へと流れて排出される。そのため、送液初期時において多量の空気が急速に排出される。こうして多量の空気が排出された後の送液時（通常運転時）では、水が第１流路４１を介して第１排気弁１０および第２排気弁２０に流入し、そのため、第１排気弁１０および第２排気弁２０は閉弁される。

送液時では、少量の空気が第１流路４１に流入してくる。第１流路４１に流入した空気は、浮上して空間４４に到達する。空間４４に到達した空気は、第１排気弁１０を介して排出される。第１排気弁１０から排出される空気の量よりも空間４４に到達する空気の量が多い場合、空間４４に空気が溜まる。空間４４に溜まった空気は、第２排気弁２０へ向かう流れが規制されるため、空間４４に留まることができる。さらに、空間４４に溜まった空気は、突起４３によっても第２排気弁２０へ向かう流れが規制されるため、より空間４４に留まり得る。したがって、第１排気弁１０からの空気の排出効率が向上する。

送液時において、仮に空気が第２排気弁２０へと流れた場合、第２排気弁２０は開弁しないため空気は排出されない。そうすると、空気が配管系内に滞留してしまい空気の排出効率が悪くなるが、本実施形態ではそれが解消される。

以上のように、上記実施形態の排気弁ユニット１００は、第１排気弁１０と、第２排気弁２０と、流入路と、規制部とを備えている。第１排気弁１０は、送液時に液配管１の水が流入してくると閉弁し液配管１の空気が流入してくると開弁して空気を排出するように構成されている。第２排気弁２０は、送液初期時に流入してくる液配管１の空気を排出し、その後、流入してきた液配管１の水によって閉弁し閉弁状態を維持するように構成されている。流入路は、第１排気弁１０および第２排気弁２０と液配管１とに接続され、液配管１から水および空気が流入する。規制部は、流入路に設けられ、送液時に液配管１から流入した空気の第２排気弁２０へ向かう流れを規制する。

上記の構成によれば、送液初期時では、液配管１内の多量の空気を第２排気弁２０から急速に排出することができる。送液時では、流入路に流入した空気の第２排気弁２０へ向かう流れが規制されるので、空気を第１排気弁１０へ向かって流すことができる。そのため、第１排気弁１０からの空気の排出を促進させることができ、空気の排出効率を向上させることができる。

また、上記実施形態の排気弁ユニット１００において、第１排気弁１０および第２排気弁２０は、液配管１の上方に設けられている。流入路は、上下に延びて形成され、第１排気弁１０と液配管１とに接続される第１流路４１と、一端が第１流路４１の上端よりも下方の側部に接続され、他端が第２排気弁２０に接続される第２流路４２とを備えている。規制部は、第１流路４１における第２流路４２との接続部よりも上方の空間４４を有している。

上記の構成によれば、簡易な構成により、第１排気弁１０からの空気の排出を促進させることができる。

さらに、規制部は、第２流路４２における第１流路４１との接続部において下方に向かって突出する突起４３を有している。この構成によれば、上記空間４４と相まって、空気の第２排気弁２０へ向かう流れを一層規制することができる。したがって、第１排気弁１０からの空気の排出をより促進させることができ、空気の排出効率を向上させることができる。

（実施形態２）
本願の実施形態２について、図４を参照しながら説明する。本実施形態の排気弁ユニット１００は、上記実施形態１において流入路および規制部の構成を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点について言及する。

本実施形態の流入路も、上記実施形態１と同様、第１排気弁１０および第２排気弁２０と液配管１とに接続され、液配管１から水および空気が流入する。具体的に、第１排気弁１０および第２排気弁２０と液配管１との間には管５０が接続されている。管５０は、製缶溶接によって一体形成されており、上述した流入路が形成されている。流入路は、第１流路５１、第２流路５２および第３流路５３を有している。

第１流路５１は、上下に延びる直線流路であり、第１排気弁１０と液配管１とに接続されている。より詳しくは、第１流路５１の上端は、管６０を介して第１排気弁１０の流入口１２に接続されている。第１流路５１の流路径は、第１排気弁１０の流入口１２の口径および管６０の管径よりも大きい。

第２流路５２は、水平に延びる直線流路であり、第１流路５１に接続されている。より詳しくは、第２流路５２は、一端が第１流路４１の上端よりも下方の側部に接続され、他端が閉塞されている。第３流路５３は、上下に延びる直線流路であり、第２流路５２と第２排気弁２０とに接続されている。より詳しくは、第３流路５３は、一端が第２流路５２の閉塞端よりも第１流路５１側へ寄った部分に接続され、他端が第２排気弁２０の流入口２４に直接、接続されている。

本実施形態の規制部は、実質的に、上記実施形態１の規制部において突起４３を省略したものである。つまり、排気弁ユニット１００は、規制部として空間５４を有している。空間５４は、第１流路５１における第２流路５２との接続部よりも上方に形成されている。この規制部では、上記実施形態１と同様、液配管１から流入した空気が空間５４に溜まることで空気の第２排気弁２０側へ向かう流れが規制される。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本願の実施形態３について、図５を参照しながら説明する。本実施形態の排気弁ユニット１００は、上記実施形態１において流入路を省略し規制部の構成を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点について言及する。

本実施形態の排気弁ユニット１００は、第１排気弁１０と、第２排気弁２０と、連通路９１と、規制部とを備えている。

本実施形態の第２排気弁２０は、直接、液配管１に接続されている。つまり、第２排気弁２０は、流入口２４が液配管１と接続されている。また、第２排気弁２０は、上記実施形態１の非常時流入口２６に代えて、流出口３４が設けられている。ケーシング２１における流出口３４の位置は、上記実施形態１における非常時流入口２６の位置と同様である。つまり、第２排気弁２０は、２つの流出口２５，３４を有している。第１排気弁１０の構成は、上記実施形態１と同様である。

連通路９１は、第２排気弁２０の流路２７における弁室３２よりも下方（即ち、流入口２４側）の部分と、第１排気弁１０とを連通させる。具体的に、第１排気弁１０と第２排気弁２０との間には、管９０が接続されている。管９０は、軸心が水平に延びる状態で設けられている。第１排気弁１０は、管９０の上部に接続されている。管９０には、連通路９１が形成されている。連通路９１は、第２排気弁２０の流出口３４と、第１排気弁１０の流入口１２とに接続されている。

規制部は、第２排気弁２０の流路２７における弁室３２よりも下方（即ち、流入口２４側）に設けられ、送液時に、液配管１から流入した空気の弁室３２へ向かう流れを規制する。具体的に、排気弁ユニット１００は、規制部として邪魔板５８を有している。邪魔板５８は、下端が開放された容器状に形成されている。邪魔板５８は、流路２７において流出口３４に対応する部分に設けられている。邪魔板５８の下端の開放面積は、流路２７の流路面積と略同じである。

本実施形態の送液初期時（運転初期時）では、先ず、液配管１内の多量の空気が第２排気弁２０の流路２７に流入する。流路２７に流入した空気の大部分は、流出口３４を通じて邪魔板５８の上方へ回り込み、第２排気弁２０から排出される。そのため、多量の空気が急速に排出される。こうして多量の空気が排出された後の送液時（通常運転時）では、水が流路２７を介して弁室３２および第１排気弁１０に流入し、そのため、第１排気弁１０および第２排気弁２０は閉弁される。

送液時では、少量の空気が第２排気弁２０の流路２７に流入してくる。流路２７に流入した空気は、浮上して邪魔板５８内に到達する。つまり、空気の弁室３２までの浮上が邪魔板５８によって阻止される。邪魔板５８内に到達した空気は、次第に量が増加し、邪魔板５８から溢れる。溢れた空気は、流出口３４および連通路９１を介して第１排気弁１０に流入して排出される。

こうして、送液時では、邪魔板５８によって空気の弁室３２へ向かう流れが規制される。そのため、本実施形態においても、第１排気弁１０からの空気の排出をより促進させることができ、空気の排出効率を向上させることができる。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態１と同様である。

なお、本願に開示の技術は、上記実施形態の排気弁ユニット１００について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態３の排気弁ユニット１００において、邪魔板５８（規制部）は、容器状以外に平板状に形成されていてもよく、空気の弁室３２へ向かう流れを規制し得る形状であれば如何なるものでもよい。

また、上記各実施形態の排気弁ユニット１００では、液体として水以外のものを対象としてもよく、気体として空気以外のものを対象としてもよい。

本願に開示の技術は、排気弁ユニットについて有用である。

１ 液配管１
１０ 第１排気弁
２０ 第２排気弁
４１ 第１流路（流入路）
４２ 第２流路（流入路）
４３ 突起（規制部）
４４ 空間（規制部）
５１ 第１流路（流入路）
５２ 第２流路（流入路）
５３ 第３流路（流入路）
５４ 空間（規制部）
５８ 邪魔板（規制部）
１００ 排気弁ユニット

Claims (5)

1. 液体が送られる液配管に設けられる排気弁ユニットであって、
   送液時に前記液配管の液体が流入してくると閉弁し前記液配管の気体が流入してくると開弁して気体を排出するように構成された第１排気弁と、
   送液初期時に流入してくる前記液配管の気体を排出し、その後、流入してきた前記液配管の液体によって閉弁し閉弁状態を維持するように構成された第２排気弁と、
   前記第１排気弁および第２排気弁と前記液配管とに接続され、前記液配管から液体および気体が流入する流入路と、
   前記流入路に設けられ、前記送液時に前記液配管から流入した気体の前記第２排気弁へ向かう流れを規制する規制部とを備えている
   ことを特徴とする排気弁ユニット。
2. 請求項１に記載の排気弁ユニットにおいて、
   前記第１排気弁および第２排気弁は、前記液配管の上方に設けられ、
   前記流入路は、上下に延びて形成され、前記第１排気弁と前記液配管とに接続される第１流路と、一端が前記第１流路の上端よりも下方の側部に接続され、他端が前記第２排気弁に接続される第２流路とを備え、
   前記規制部は、前記第１流路における前記第２流路との接続部よりも上方の空間を有している
   ことを特徴とする排気弁ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の排気弁ユニットにおいて、
   前記第１排気弁および第２排気弁は、前記液配管の上方に設けられ、
   前記流入路は、上下に延びて形成され、前記第１排気弁と前記液配管とに接続される第１流路と、一端が前記第１流路の側部に接続され、他端が前記第２排気弁に接続される第２流路とを備え、
   前記規制部は、前記第２流路における第１流路との接続部において下方に向かって突出する突起を有している
   ことを特徴とする排気弁ユニット。
4. 液体が送られる液配管に設けられる排気弁ユニットであって、
   送液時に前記液配管の液体が流入してくると閉弁し前記液配管の気体が流入してくると開弁して気体を排出するように構成された第１排気弁と、
   流入口および流出口と、前記流入口および流出口を繋ぐ流路と、該流路に設けられる弁室とを有するケーシングを備え、前記流入口が前記液配管と接続されており、送液初期時に前記流入口に流入してくる前記液配管の気体を前記流出口から排出し、その後、前記流入口に流入してきた前記液配管の液体によって閉弁し閉弁状態を維持するように構成された第２排気弁と、
   前記第２排気弁の前記流路における前記弁室よりも前記流入口側の部分と前記第１排気弁とを連通させる連通路と、
   前記第２排気弁の前記流路における前記弁室よりも前記流入口側に設けられ、前記送液時に、前記液配管から流入した気体の前記弁室へ向かう流れを規制する規制部とを備えている
   ことを特徴とする排気弁ユニット。
5. 請求項４に記載の排気弁ユニットにおいて、
   前記第１排気弁および第２排気弁は、前記液配管の上方に設けられ、
   前記第２排気弁の前記流入口および流出口はそれぞれ、前記ケーシングの下部および上部に設けられ、
   前記第２排気弁の前記流路は、上下に延びて形成されており、
   前記規制部は、下端が開放された容器状に形成されている
   ことを特徴とする排気弁ユニット。

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