JP7446700B2 - 通気弁と排水管システム - Google Patents

Description

本発明は、排水設備に接続されて排水管内に発生した負圧を解消させる通気弁と排水管システムに関する。

従来、個別住宅、集合住宅等の建造物の排水設備において、排水管内の負圧を解消し、排水器具のトラップ封水を保護しつつ排水をスムーズにおこなうために、通気弁を用いた排水管システムが一般に知られている。

この種の排水管システムで用いられる通気弁として、例えば、特許文献１の安全弁が開示されている。このバルブでは、通気管に接続されるハウジング内の内室に同心上の２つの弁座が設けられ、この弁座に対してハブに環状シール部材が取付けられた弁体が昇降し、２つの弁座の間の吸気用流路が環状シール部材で開閉可能な構造に設けられている。
バルブの動作時においては、常時は、弁体が自重により弁座に着座して通気管の閉状態が保たれる。一方、排水管内に負圧が発生した際には、大気との圧力差により弁体が自重に抗して弁座から持ち上がり、弁開状態となった通気弁を介して排水管内に大気が取り入れられることにより、負圧が軽減される。

特許文献２の吸排気弁は、通気用立ち上がり管の上端に設けられる蓋受け枠内に吸気弁口が設けられ、この吸気弁口に対して圧縮ばねからなるスプリングを介して吸気弁体が弁閉方向に弾発付勢された状態で移動可能に設けられた構造になっている。
この吸排気弁では、常時は、吸気弁体がスプリングの弾発力によりその付勢方向に移動して吸気弁口に着座して弁閉状態が保たれる。一方、排水管路内への負圧発生時には、吸気弁体がスプリングの弾発付勢力に抗する方向に移動することで通気がおこなわれる。
さらに、弁体の自重で弁開状態となる構造を採用しつつ、圧縮ばねの弾発力を用いて弁閉状態とした通気弁や、或は引張りばねをスプリングとして利用した構造の通気弁も提案されている。

また、特許文献３の通気装置では、通気管の内部に内側環状弁座部と外側環状弁座部との間に挟まれた空気導入部が設けられ、この空気導入部の斜め弁座面に着座可能な弁座パッキングを有する弁体が、軸受部を介して片持ち支持により回動可能に設けられている。
この通気装置の場合、常時は、弁体が自重により軸受部を中心に回転して弁座に着座して弁閉状態となる。一方、排水管が負圧になると、差圧により弁体が軸受部を中心に回転して弁開状態になって負圧が軽減されるようになっている。

特許文献４の通気弁では、排水管に接続される接続口と外気導入用の通気口とが形成された本体と、排水管内の負圧により通気口を開閉可能な弁体とに、磁石と磁石、又は磁石と磁性体とが一対に備えられ、これらの磁力により弁体が反発されて通気口が閉鎖されるように設けられている。

特公平１－３７６２８号公報 特開２００１－１４０３１３号公報 特許第３４９０４１３号公報 特許第５０５４６２０号公報

特許文献１の構造の通気弁の場合、通気管よりも拡径（外径）側に吸気用流路が配置されていることから、通気管の配管スペース以上にこの通気弁の設置空間が必要となる。これに対して、通気弁の外径を通気管と同等の径に設けた場合、弁口径が小さくなるために通気量が不足するおそれが生じる。
しかも、この通気弁は、弁開時の通気ルートが弁体の弁座位置を境に折り返した略Ｕ字形に屈曲した構造であり、ストレート形状の通気ルートに比較して通気抵抗が大きくなっていることで、通気弁のコンパクト化を図る場合には、通気量が不足しやすくなる。仮に、吸気用流路を拡径側に広げて通気量を確保した形状に設けた場合、通気弁全体が管径方向に一層大型化する。このように、この構造の通気弁では、通気管と同等或はそれ以下の管径寸法に抑えつつ、吸気用流路を十分に確保してスムーズに負圧を軽減することが難しい。
さらに、弁体上部に設けられた弁室が負圧状態になってから弁開動作が開始する構造であるため、負圧の発生に対する応答性が悪くなるおそれがある。

弁体の自重を利用して弁閉状態とする構造のため、負圧に対する応答の調整が難しく、特に、負圧により弁開状態となり、通気管内に大気圧を取り組み始めると、負圧の緩和に伴って弁体が直ちに下降して弁閉状態となるものの、負圧が完全に解消されていないことから再び弁開状態となり、以降、弁の開閉作動を繰り返す、いわゆるチャタリング現象が生じやすい。

特許文献２のように、圧縮ばねを用いた構造の通気弁の場合にも、特に、排水管内の負圧が極微小な負圧であると弁体動作が不安定になり、頻繁に開閉動作を繰り返してチャタリング現象が生じることがある。これは、引張りばねを用いた通気弁の場合も同様であり、これらスプリングを用いた通気弁でチャタリング現象が起こった場合、弁体の激しい振動により大騒音を引き起こす可能性があり、これを防ぐために、バネ定数の微細な調整や、制動構造を設ける必要が生じることもある。
これらの通気弁では、吸気弁口内の通気ルートを吸気弁体が開閉方向に移動するため、この通気ルートに位置している吸気弁体により通気抵抗が大きくなり、通気弁のコンパクト化を図る場合には、弁開時の通気量が不足する可能性がある。

また、特許文献３の通気装置においては、片持ち式の軸受部が通気管よりも拡径側に突出するためにコンパクト化が難しく、通気管以上の径方向の設置空間が必要になる。この通気装置の動作時には、通気管のみならず弁体の上方の弁室も負圧になったときにはじめて通気が開始される構造であるため、負圧発生時の通気応答性に課題を有している。さらに、内側環状弁座部と外側環状弁座部との間に大気の取り入れ口である空気導入部が設けられているため、通気時における通気量が不足するおそれがある。

弁開時の通気ルートが、内側環状弁座部と外側円弧弁座部との間を介しつつ、弁座位置を境に折り返した略Ｕ字形に屈曲しているため通気抵抗が大きく、通気弁のコンパクト化を図るには通気量が不足しやすくなる。
弁体の自重を利用して弁閉状態とする構造であり、しかも、弁体の回転を利用しているため、回転モーメントが最も大きい弁閉状態から、微小な負圧による弁開動作を行う必要がある。従って、弁本体に取付けた重量調整材をもってしても、弁微開時におけるチャタリング現象を防ぐのは困難である。

特許文献４の通気弁の場合、磁石同士の間隔を調節し、負圧に対して弁体の応答性を適切な状態に調整する必要がある。この場合、本体に螺着された蓋体を回転させて、本体側に装着された磁石と蓋体側に装着された磁石との間隔の微調整を必要とするために手間がかかり、磁石同士の間隔が適切でない場合、チャタリング現象が生じる可能性がある。複数の磁石を必要とするために部品点数が増加し、磁石を取付けるために内部構造も複雑化する。

本発明は、従来の課題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、簡単な構成により管径方向への大型化を防いで通気管と略同じ配管スペースに設置可能であり、大気圧時又は正圧時は高シール性を発揮しながら弁閉状態を維持し、負圧発生時には、通気抵抗を小さく抑えつつ通気量を大きく確保した状態で弁体が高い応答性で動作し、チャタリング現象を抑制しつつ負圧を確実に解消する通気弁と排水管システム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、縦方向に位置する筒状のバルブ本体に内挿する弁ユニットを有する通気弁であって、バルブ本体のうち、弁ユニットは、略円筒状の筒本体、この筒本体の上部に設けられた環状のシート、シートホルダ、大受圧面と小受圧面の受圧面積を有する円板状弁体、偏心軸を備え、この偏心軸の中心は、筒本体の口径の中心から偏心した位置であり、かつ、円板状弁体の弁体シール面から偏心した位置である二重偏心位置に設けられ、これらが一体化されたユニット構造に設けられて排水管内の負圧を解消する通気弁機能を発揮し、弁ユニット内には、円板状弁体と、大受圧面と小受圧面の境界の偏心位置に垂下形成された弁体支持部と、偏心軸と、この偏心軸から小受圧面側に延設した取付部と、筒状のバルブ本体の内部に位置する取付部に設けられた錘部と、さらに、弁ユニットの内周には、円板状弁体の弁開時の回転量を規制する弁開規制部とを一体に組込んでユニット化すると共に、小受圧面側の弁体重量が大受圧面側よりも重く構成されて円板状弁体が弁閉方向に回転し、筒状のバルブ本体内が大気圧時又は正圧時にシートの弁座面と円板状弁体の外周縁に設けた弁座当接面とを接触させて弁閉状態を保持し、円板状弁体は、筒状のバルブ本体内の負圧時に偏心軸を介して弁開方向に回転するアンバランストルクを発生して外部より大気を吸気可能とし、筒状のバルブ本体内が大気圧時又は正圧時において偏心軸を介して弁閉方向に回転するアンバランストルクを発生して弁閉状態とするようにした通気弁である。

請求項２に係る発明は、筒状のバルブ本体の内周面に装着された弁座面が縮径状のテーパ面又はアール曲面とされ、円板状弁体の弁座当接面が球面とされて弁座面と円板状弁体とが線当たりにより接触可能な状態に設けられた通気弁である。

請求項３に係る発明は、筒状のバルブ本体に外部排水管接続用の排水管差込口が設けられ、この排水管差込口が透明又は半透明に形成されて外部排水管との接着状態が視認可能に設けられた通気弁である。

他の発明は、円板状弁体が弁開方向に回転する回転モーメントと弁閉方向に回転する回転モーメントを有すると共に、この円板状弁体が通気弁機能を発揮し得るようにした通気弁である。

円板状弁体は、筒状のバルブ本体内で支点を介して弁開閉方向の回転モーメントが与えられる通気弁である。

自重で弁開となる円板状弁体を錘部との均衡により弁閉状態に維持した通気弁である。

支点は、二重に偏心された二重偏心構造の偏心軸である通気弁である。

弁開時の円板状弁体の最大角度を、負圧が解消した際に円板状弁体が錘部との均衡で弁閉状態に復帰可能な位置である弁開規制部で規制した通気弁である。

円板状弁体の球面の一部である弁体球面は、筒状のバルブ本体内に装着した円錐テーパ面に対して接線接触状態である通気弁である。

請求項４に係る発明は、通気弁が、伸頂通気管又はあふれ縁下部に装着されている排水管システムである。

請求項１に係る発明によると、筒本体内に回動自在に内蔵した円板状弁体により弁開閉自在に設けていることで簡単な構成により設けることができ、排水管システムの通気管に取付けたときに通気管の管径方向への大型化を防いで通気管と略同じ配管スペースに設置可能となる。筒本体内の圧力が大気圧時又は筒本体内に正圧が発生したときには、円板状弁体に回転軸を介して弁閉方向に回転するアンバランストルクが発生するように構成したことで、高シール性を発揮しながら弁閉状態を維持する。一方、筒本体内に負圧が発生したときには、円板状弁体に回転軸を介して弁開方向に回転するアンバランストルクが発生し、この円板状弁体の形状により通気抵抗を抑えつつ通気量を大きく確保し、高い応答性で動作して弁開状態となることにより、チャタリング現象を抑制しつつ、外部より十分な大気を吸気して負圧を確実に解消する。
バルブ本体に内挿する弁ユニットを設け、この弁ユニットの内周の偏心位置に偏心軸を軸着することで、通気流路をストレート状にして外部に出っ張りの無いコンパクトな構造としつつ、円板状弁体がスムーズに開閉動作する。弁ユニットの内周には、円板状弁体の弁開時の回転量を規制する弁開規制部を設けているので、弁開時には、弁開規制部で円板状弁体の回転量を規制した状態で大きな通気量を確保でき、この弁開規制部を、円板状弁体が錘部との均衡により弁閉状態に復帰できる位置に設けることで、円板状弁体が弁閉状態に復帰可能となる。これらの場合、円板状弁体と、弁体支持部と、偏心軸と、取付部と、錘部とを一体に組込んでユニット化した弁ユニットを設け、この弁ユニットの内周に弁開規制部を設けていることで、弁開規制部を弁ユニットに一体化できる。これにより、バルブ本体にカートリッジ状の一体型の弁ユニットを内挿したときには、この弁ユニットを高さ方向に位置決めした状態で装着でき、この弁ユニット内周に一体化した弁開規制部により、弁開時には円板状弁体を最大角度に規制し、かつ負圧解消時には円板状弁体が弁閉状態まで復帰できる。

この場合、筒状のバルブ本体を縦方向に位置させ、この筒状のバルブ本体内に大受圧面と小受圧面の受け圧面積を有する円板状弁体を設け、この円板状弁体の大受圧面と小受圧面の境界の偏心位置に弁体支持部を垂下形成し、この弁体支持部の二重に偏心された二重偏心位置に偏心軸を設け、この偏心軸から取付部を小受圧面側に延設し、この取付部に筒状のバルブ本体の内部に位置する状態で錘部を設けていることで、弁の開閉時における弁体側のシール面と弁座側のシール面との摺動範囲をごくわずかに抑え、弁体シール面が弁座シール面側から離間したときには、弁体シール面に接触する部分がないため、弁体開閉時の弁体シール面と弁座シール面側との接触抵抗を抑えて低トルクによる円滑な開閉動作により、スムーズに開動作して確実に負圧を解消し、かつ、大気圧時又は正圧発生時にはスムーズかつ迅速に弁閉状態まで動作してシール性を発揮し、臭気漏れを防ぐことが可能になる。

しかも、上記構成により、円板状弁体は、その内外の圧力が大気圧時に限らず、正圧時を含めた正の回転方向の回転モーメントが加わるときに、弁閉方向に回転するようになっている。この場合、錘部を設けていることで、この錘部との均衡によって通常時には自重で弁開しようとする円板状弁体を弁閉状態に維持するようになっている。
このように、円板状弁体が開閉方向の回転モーメントを有し、この回転モーメントを利用して自力で開閉動作する構造であり、負圧の発生時には円板状弁体が偏心軸を中心に回転動作し、開くまでに時間がかかることで圧力変動の影響を受け難い。弁開時には、負圧が完全に解消されるまで弁開方向の回転モーメントが働いて円板状弁体の開状態を維持し、この円板状弁体が自然に弁閉方向に回転することを防止する。
二重偏心構造の偏心軸により支点を設けていることで、円板状弁体の開閉動作時における摺動範囲を最小限に抑え、その開閉動作をスムーズにしつつ弁閉時のシール性を発揮できる。

特に、偏心軸に対して小受圧面側の弁体重量を大受圧面側よりも大きくして円板状弁体の弁閉状態を保持していることにより、大気圧時又は正圧時における弁閉状態を維持し、極微小な圧力変動が生じた場合にも、弁開トルクに対する弁体重量による閉方向トルクの特性を大きくしてチャタリング現象の発生を防いで安定した弁閉状態を維持でき、負圧発生時には安定した弁開動作により負圧を解消し、負圧の解消後には確実に弁閉状態まで動作させてこの状態を保持する。

しかも、筒状のバルブ本体内の錘部により小受圧面側の弁体重量を大受圧面側よりも重くすることで、大気圧時又は正圧時には円板状弁体を閉方向に動作させて弁閉時におけるシール性を発揮する。しかも、錘部の重量を調節し、円板状弁体の回動に伴う重心移動を最適に設定できることで、円板状弁体に発生する大気圧時又は正圧時のアンバランストルク、負圧時のアンバランストルクを、筒状のバルブ本体内の圧力の変動に応じて応答性を高めた状態で円板状弁体を確実に動作できる。
また、錘部を筒状のバルブ本体の内部に配置し、かつ円板状弁体を薄く形成することで、通気弁自体をコンパクトに形成できると共に、弁開時の通気抵抗を減少して流量を大きく確保し、円板状弁体の軽量化を図ることでわずかな負圧に対しても開閉動作時の応答性を高めてこの負圧を確実に解消できる。

請求項２に係る発明によると、筒状のバルブ本体の弁座面を縮径状のテーパ面とし、円板状弁体の弁座当接面を弁座面の中心と略同一軸上に中心を持った球面とし、シール部を線当たりにより接触可能に設けていることにより、弁閉直前になるまで弁座面と弁座当接面との干渉を防いで弁閉状態から弁開状態までの円板状弁体の動作をスムーズにできる。弁閉時には、弁座面と弁座当接面との線接触によってシール性を向上しながら弁閉状態を維持できる。この線当たりによる接触により、組立誤差等により弁座と円板状弁体とが多少ずれていたとしても、円板状弁体が弁座に対して調心され、弁座面と弁座当接面とによる環状のシール状態を確保できる。

請求項３に係る発明によると、筒状のバルブ本体に外部排水管用の透明又は半透明の排水管差込口を設け、この排水管差込口を通して外部排水管との接着状態を視認可能としていることで、外部排水管の差込み状態を視認して円板状弁体、回転軸の傾きを防止しつつ、外部排水管に対して正確な取付状態により接続することができる。

他の発明によると、円板状弁体が、弁開方向、弁閉方向の回転モーメントを有し、この回転モーメントにより通気弁機能を発揮することで、弁微開時のチャタリング現象を抑制しつつ、負圧発生時には、高い応答性で弁開動作して負圧を解消し、一方、大気圧時又は正圧発生時には、高シール性を発揮しながら弁閉状態を確実に維持し、排水時の騒音や外部への臭気漏れを防止する。

円板状弁体が筒状のバルブ本体内で支点を介して回転モーメントを与える構造であるため、全体を管径方向にコンパクト化して通気管と略同じ配管スペースに設置できる。弁開時には、支点を中心に円板状弁体を流路と略平行の向きまで回転できるため通気抵抗を減少でき、大気圧を通気管に直線的に導いて負圧を解消可能になる。円板状弁体を流路内径と略同径に設けることで通気口径を大きく確保でき、この場合、円板状弁体の大径側の開方向の回転モーメントが大きくなることで、負圧発生時には、この大きい回転モーメントにより円板状弁体が開きやすくなって確実にチャタリング現象を防止しつつ反応性を高くできる。

錘部により大気圧時や正圧発生時に円板状弁体を確実に弁閉状態まで動作できる。錘部の重量を調節することで円板状弁体の回動時の重心移動を最適な状態に設定でき、これにより、大気圧又は正圧時に生じる弁閉方向の回転モーメントと、負圧時に生じる弁開方向の回転モーメントとを、圧力変動に応じて応答性を高めつつ円板状弁体が動作可能となる。

全体をコンパクト化しつつ、二重偏心構造により弁体側のシール面と弁座側のシール面との摺動範囲をごくわずかに抑え、これらの摩耗を抑えて弁閉時の高いシール性を維持できる。低トルクで円滑に円板状弁体が開閉動作するため、弁開動作時にはスムーズに負圧を解消し、大気圧時又は正圧発生時には迅速に弁閉動作して臭気漏れを確実に防止する。

負圧発生時には、通気口径を大きく確保した状態で円板状弁体を弁開規制部で規制して安定位置に保持できる。負圧の解消時には、円板状弁体が確実に弁閉状態まで復帰し、大気圧や正圧時などの常時において、円板状弁体が開状態に保持されることを防止する。

弁閉直前まで弁体球面と円錐テーパ面との接触を防いで弁閉状態から弁開状態まで円板状弁体がスムーズに動作する。弁閉時には、弁体球面が円錐テーパ面に接線接触してシール面圧が高くなることでシール性が向上する。これらの接線接触により、組立誤差等により弁体球面と円錐テーパ面との位置が多少ずれていたとしても、円板状弁体が弁座に対して調心され、弁体球面と円錐テーパ面とによる環状のシール状態を確保できる。

請求項４に係る発明によると、個別住宅や集合住宅に配管された排水設備の伸頂通気管に装着して排水器具からつながる排水横枝管や排水立て管内部の負圧を大気中に開放でき、又は排水器具のあふれ縁下部に装着して個別の排水器具内に生ずる負圧を解消することができることから、個別住宅や集合住宅に配管された様々な構造の排水設備の好ましい位置に配置して臭気漏れを防止しつつ排水音を抑えながらスムーズに排水可能になる。

また、偏心軸を筒状のバルブ本体の内周近傍位置に設け、この偏心軸に設けたアーム部材を介して円板状弁体を開閉自在に設けるようにすれば、バルブ本体内の通気流路への偏心軸の露出を極力抑えることができ、偏心軸への通気抵抗を抑えて応答性を高めつつ、大気圧時又は正圧発生時には、弁閉方向のアンバランストルクを発生して高シール性を発揮して弁閉状態を維持し、一方、負圧の発生時には、弁開方向のアンバランストルクを発生して弁開状態に作動させて負圧を解消する。

筒状のバルブ本体内に円板状弁体を弁閉するストッパーシールリングを設けるようにすれば、弁閉時の円板状弁体をこのストッパーシールリングに当接させて動作をストップさせることもでき、円板状弁体のオーバーランを防ぐと同時に弁閉シール状態にできる。

本発明の通気弁の第１実施形態を示す中央縦断面図である。 図１の通気弁の弁閉状態を示す中央縦断面図である。 図１の通気弁の分離斜視図である。 円板状弁体と弁座との関係を示す断面図である。 円板状弁体の概略模式図である。 排水管システムの一例を示す模式図である。 本発明の通気弁の第２実施形態を示す中央縦断面図である。 図７の通気弁の弁開状態を示す中央縦断面図である。 図７のカバーを取り外した状態を示す平面図である。 図７の通気弁の分離斜視図である。 図７の通気弁の模式図である。 本発明の通気弁の第３実施形態を示す中央断面図である。 図１２の通気弁の弁開状態を示す中央縦断面図である。

以下に、本発明における通気弁と排水管システムを実施形態に基づいて詳細に説明する。図１～図３においては、本発明における通気弁の第１実施形態を示している。通気弁（以下、バルブ本体１という）は、図６に示した排水管システム（以下、システム本体２という）に設けられる。

図６において、システム本体２は、例えば、個別住宅や集合住宅における外壁５と内壁６との間に設けられ、バルブ本体１が、排水管３から天井７よりも低い位置まで伸長された伸頂通気管４又は排水機器のあふれ縁下部に装着されることにより、このシステム本体２を介して排水管３内に発生した負圧が解消可能に設けられている。本実施形態では、バルブ本体１をシステム本体２の伸頂通気管４に設けた例を述べる。

伸頂通気管４は、排水管３の排水立て管３ａの上方に延設されるように設けられ、この伸頂通気管４の先端側にバルブ本体１が接続される。排水立て管３ａの伸頂通気管４よりも低い位置には排水横枝管３ｂが分岐して設けられ、この排水横枝管３ｂの一次側には、排水機器８が設けられる。内壁６の適宜位置には点検口６ａが設けられ、この点検口６ａには、クロスハッチングで示した着脱自在で且つ外壁５と内壁６との間の空間に外気を取り入れ可能な遮蔽部材９が取付けられている。遮蔽部材９を点検口６ａから取り外すことで、この点検口６ａからバルブ本体１の点検や交換が可能になっている。

バルブ本体１は、弁ユニット１０、ボデー１１、キャップ１２を有し、例えば、サイズ４０Ａの口径に対応して設けられる。

バルブ本体１のうち、弁ユニット１０は、筒本体２０、シート２１、シートホルダ２２、円板状弁体２３、回転軸（ヒンジ）２４を備え、これらが一体化されたユニット構造に設けられて、排水管３内の負圧を解消する通気弁機能を発揮する。

弁ユニット１０における筒本体２０は、例えばＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により設けられ、ボデー１１の被装着位置に内挿可能な通気流路３０がストレート状である略円筒状のカートリッジ体からなっている。図３において、筒本体２０の外筒部位には、回転軸２４取付用の２つの取付穴３１、３１が貫通形成される。取付穴３１は、筒本体２０の口径の中心Ｐ１からずれた位置（偏心した位置）であり、かつ、円板状弁体２３の後述する弁体シール面４１（のシール中心面）からずれた位置（偏心した位置）にある弁体支持部３２の中心Ｐ３に基づいて設定される。
一方、筒本体２０の外周上部には、シートホルダ２２を係合固定するための凸部３３がその周方向において断続的に形成される。

筒本体２０の上面には、環状の弁座であるシート２１が載置可能になっており、このシート２１がシートホルダ２２の内周に装着される。シート２１は、例えばＥＰＤＭなどのゴム材料により形成され、このシート２１の弁座シール面である弁座面３５は、縮径状の円錐状すなわちテーパ面、又はアール曲面とされ、本例では、図４（ｂ）に示したテーパ面により形成される。弁座面３５がなす図示しない円錐の頂点は、図２の筒本体２０の口径の軸芯上に位置するように設けられる。

図１～図３において、シートホルダ２２は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により形成され、その上部には、シート２１を保持するための内周鍔部３６が内周方向に突設形成され、一方、下部には、後述するボデー１１との間に配置されるガスケット３７を押圧するための外周鍔部３８が外周方向に突設形成されている。シートホルダ２２の中間位置には、筒本体２０の凸部３３が係合可能な凹部３９が、凸部３３に対応する位置に断続的に形成されている。

シートホルダ２２は、内周鍔部３６がシート２１、外周鍔部３８がボデー１１上に載置されたガスケット３７の上面にそれぞれ載置された状態で、筒本体２０と後述のキャップ１２との間に装着され、筒本体２０との間に係合固定されることにより、シート２１の口径中心方向の位置が決定された状態となる。シートホルダ２２の内周にシート２１の外周が当接することで、シート２１の径方向の位置が決定され、この状態でシート２１が筒本体２０とシートホルダ２２との間に挟まれて固定される。

円板状弁体２３は、回転軸２４を介して筒本体２０内に取付けられ、この円板状弁体２３により弁ユニット１０が弁開閉自在に設けられる。円板状弁体２３は、円板状のジスク本体４０、柱状の弁体支持部３２を有し、回転軸２４を介して筒本体２０に回動自在に装着される。

図４（ａ）に示したジスク本体４０は、例えばＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により設けられ、シート２１に当接する弁体シール面である弁座当接面４１を有し、この弁座当接面４１は、図４（ｂ）示すような半径Ｒによる球面（球面の一部をなす断面略アール形状の面）により形成される。この形状に設けることで、前述の弁座面３５と円板状弁体２３とが、弁閉時に線当たりにより接触可能なシール状態が得られるように設定される。弁座当接面（球面）４１は、その中心が筒本体２０の口径中心軸上に位置するように設けられる。
ここで、線当たりとは、面当りに比して、弁閉時のシート２１と円板状弁体２３との環状シールの幅が狭いシール状態をいう。

図示しないが、弁座当接面４１は、弁閉時におけるシート２１への固着防止のため、そのシール部位がプラトー面に形成されている。さらには、このプラトー面におけるディンプル部に油分が蓄えられていたり、或は、弁閉時のシート２１への固着防止用として、円板状弁体２３、或はシート２１の何れか一方側に梨地加工が施されていてもよい。
弁座当接面４１は、プラトー面に限られず、適度にその表面を荒らすようにして加工を施すようにしてもよい。この場合にも、弁座当接面４１にオイル等の油分を塗付した場合、弁座当接面４１とシート２１との固着を防止しつつシール性が確保される。

弁体支持部３２は、ジスク本体４０に一体成形され、このジスク本体４０の弁座当接面（弁体シール面）４１から偏心距離Ｄ１により偏心した位置に垂直に設けられる。弁体支持部３２の先端は、先割れ形状に形成され、後述の回転軸２４にスナップ嵌合により取付け可能に設けられている。このように、弁体支持部３２が筒本体２０の口径（バルブ口径）の中心Ｐ１から偏心していることで、図５の模式図に示すように、円板状弁体２３の受圧面積が、回転軸２４の中心の軸芯を境界に大受圧面４２と小受圧面４３とによりなっている。大受圧面４２の面積Ａと小受圧面４３の面積Ｂとの面積比は、通気弁としての通気性能を設定する際などに応じて適宜設定される。

図１～図３において、回転軸２４は、ジスク本体４０と一体又は弁体に形成され、筒本体２０に対してジスク本体４０が回動自在となるように取付けられる。本例では、回転軸２４が、ステンレス材料等の金属材料によりジスク本体４０とは別体の略円柱状に形成され、その外周面が筒本体２０の取付穴３１、３１に挿入され、この回転軸２４にジスク本体４０が取付けられている。これにより、ジスク本体４０が回転軸２４を介して回動可能になっている。

これ以外にも、図示しないが、例えば回転軸２４が中空円筒状にジスク本体４０と一体に中空円筒状に形成され、一方、筒本体２０の取付穴３１、３１にはステンレス材料等の金属材料による支持軸が架け渡すように設けられ、この支持軸をジスク本体４０の中空円筒部に挿入するようにして、支持軸を介してジスク本体４０を筒本体２０に回動可能に装着することもできる。この場合、支持軸を用いていることで、この支持軸と中空円筒部との接触面が小さくなり、ジスク本体４０回動時の摺動抵抗が低く抑えられる。

回転軸２４の中心は、上記のように取付穴３１を介して装着されることで、筒本体２０の口径の中心Ｐ１から偏心した位置であり、かつ、円板状弁体２３の弁体シール面４１（のシール中心面）から偏心した位置にある弁体支持部３２の中心Ｐ３となる。このように、回転軸２４は、二重偏心された中心Ｐ３により二重偏心構造の偏心軸として回動可能に設けられる。

上記回転軸２４を介して、円板状弁体２３が筒本体２０内に回動自在に内蔵されていることで、円板状弁体２３は、筒本体２０内の負圧時に回転軸２４を介して弁開方向に回転する第１のアンバランストルクを発生して外部より大気を吸気可能になっている。

一方、筒本体２０が大気圧時又は正圧時において、回転軸２４を介して弁閉方向に回転する第２のアンバランストルクを発生して、弁閉状態とするように構成されている。ここで、大気圧時とは、筒本体２０内に予め設定した値（例えば３０Ｐａ）以上の負圧が生じておらず、円板状弁体２３の一次側と二次側との間の差圧がほとんど無いか、或は通気する必要がほとんど無い圧力差の状態をいい、正圧時、負圧時とは、それぞれ筒本体２０に正圧が加わった状態、予め設定した値以上の負圧が加わった状態をいう。従って、大気圧とは、微小な負圧、例えば予め設定した値（３０Ｐａ）を下回る負圧を含む状態である。

本実施形態におけるアンバランストルク（又はアンバランス回転モーメント）とは、弁体の内外に生じる差圧に基づく開方向への回転力と、弁体の内外における差圧解消時に基づく閉方向への回転力をいう。

図２に示した偏心軸（回転軸）２４の筒本体２０の口径の中心Ｐ１から弁体支持部３２の中心Ｐ３までの偏心距離Ｄ１と、円板状弁体２３の弁座当接面４１とシート２１とのシールの中心（弁体シール面の中心）Ｐ２から弁体支持部の中心Ｐ３までの偏心距離Ｄ２とをそれぞれ変えることにより、円板状弁体２３のシール位置（弁座当接面４１と弁座面３５との当接位置）から二重に偏心された偏心量を任意に設定可能になり、予めこれら二重の偏心量を設定することで、開閉動作・封止機能を調整した通気弁を設けることができる。

回転軸２４には錘部５０が設けられ、この錘部５０により回転軸２４に対してジスク本体４０の小受圧面４３側の弁体重量が大受圧面４２側の弁体重量よりも重くされている。このことにより、円板状弁体２３が回転軸２４を中心に、全閉位置から略９０度弁開位置の範囲において弁閉しようとする方向に回転し、円板状弁体２３の弁閉状態が保持されるようになっている。このように、回転軸２４に対して、小受圧面４３側の弁体重量を大受圧面４２側よりも重くすることで、弁閉方向に回転するアンバランストルクを助勢し、閉方向への動作を促進可能になっている。

図３に示すように、本実施形態では、錘部５０は、おもり本体５１、ヒンジ内挿おもり５２、５２の３つの部品により構成される。おもり本体５１は、弁体支持部３２の固定方向に直交する方向に装着され、ヒンジ内挿おもり５２は、回転軸２４の左右側からその内側にそれぞれ挿入される。このとき、おもり本体５１、ヒンジ内挿おもり５２は、回転軸２４を介してリベット５３により固定されてそれぞれ回転軸２４と一体化される。

錘部５０は、上記のおもり本体５１、ヒンジ内挿おもり５２のウェイト量とその装着位置とをそれぞれ適宜に設定可能であり、これらの設定により、負圧の大きさなどに対する弁開方向、弁閉方向へのアンバランストルクを調整し、その通気機能を調整可能になっている。

本例では、おもり本体５１は、略直方体に形成されているが、円筒状やそれ以外の形状設けられていてもよい。これにより、略直方体の場合よりも弁開時の通気抵抗を低減することが可能になる。
錘部５０をおもり本体５１、ヒンジ内挿おもり５２により設けているが、これら以外の部品によって錘部を設けるようにしてもよく、さらには、偏心軸に対して、小受圧面４３側の弁体重量を大受圧面４２側よりも重くし、例えば、小受圧面４３側の円板状弁体２３の厚さを厚くするようにすれば、錘部を省略することもできる。この場合、小受圧面４３が大受圧面４２側よりも重くなるようなジスク本体４０の形状とすればよい。

ここで、本例の弁ユニット１０の偏心弁構造をより詳しく述べる。
図２において、円板状弁体２３を偏心構造とすると、ジスク本体４０には、小受圧面４３と大受圧面４２との自重差に伴う回転モーメント（回転トルク）αが矢印の方向、すなわち、弁開方向に働こうとする。

一方、前述のように円板状弁体２３に錘部５０を配置することにより、ジスク本体４０には、この錘部５０の重さによる回転モーメント（回転トルク）βが矢印の方向、すなわち、弁閉方向に働こうとする。

これら回転モーメントα、βが加わる円板状弁体２３は、大気圧時又は正圧時、すなわち負圧が加わらない状態においては、弁閉状態を維持する必要があるため、弁閉方向の回転モーメントβが弁開方向の回転モーメントαを上回る、回転モーメントβ＞回転モーメントαの関係となっている必要がある。この関係を満足するように、偏心距離Ｄ１、Ｄ２の偏心量や錘部５０の重さ等を設定するようにする。

その際、回転軸２４の摩擦抵抗や弁ユニット１０を構成する各部品の寸法公差等を考慮し、回転モーメントβをやや大きめに設定することにより、円板状弁体２３とシート２１とのシール性を確実に維持することが望ましい。
さらに、伸頂通気管４内に誤差となるわずかな負圧が生じても直ちに弁開動作することなく、例えば３０Ｐａ以上の負圧が生じたときに、はじめて弁開動作となるように、回転モーメントβを設定するとよい。

また、前述した円板状弁体２３に対する弁体支持部３２の偏心率（筒本体２０の口径の中心Ｐ１からの弁体支持部３２の中心Ｐ３までの偏心距離（偏心量）Ｄ１／円板状弁体２３の半径ｒ）を、４０％程度となるような面積比に設定する。これは、負圧による弁開方向回転時に、後述する第３のアンバランストルクによる弁閉方向への回転モーメントγが加わらないようにするためである。

この理由を以下に述べる。例えば、流路内を非圧縮性流体である水が流れる一般的な蝶形弁体においては、偏心率を３０％程度に設定したとしても、オリフィス側に生じる負圧によって弁開方向への動作中における、弁体のオリフィス側とノズル側との流体差圧によって生ずる、アンバランスなトルクによる閉方向のモーメント、すなわち、流体の流れに起因する弁閉方向への回転モーメントが働くことが知られている。

一方、本実施形態のバルブ本体１を流れる流体は、圧縮性流体である気体であり、その圧力は、排水管３内の負圧を解消して排水器具のトラップ封水を保護する程度の３０～５０Ｐａである。このように、バルブ本体１内を流れる気体は圧縮性であり、かつ水に比較して圧力が低いことで大受圧面側に生じる負圧が円板状弁体２３に与える影響も大きくなることが考えられる。
このことから、流体が水である場合に比較して余裕を持たせた約４０％の偏心率とし、流体の流れに起因する第３のアンバランストルクを低減して円板状弁体２３が開閉方向に確実に作動できるようにした。

図５において、上記のように、偏心率を４０％に設定した場合、大受圧面４２の受圧面積Ａと、小受圧面４３の受圧面積Ｂの受圧面積比は、受圧面積Ａ：受圧面積Ｂ＝約３：１となる。

一方、図１～図３において、ボデー１１は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料、より詳しくは、透明樹脂又は半透明樹脂により略円筒状に形成され、前述の弁ユニット１０が上方から内挿可能に設けられる。

ボデー１１上部には、拡径状の環状段部６０が形成され、この環状段部６０にガスケット３７を介してシートホルダ２２の外周鍔部３８が係合されて、これらシートホルダ２２、ガスケット３７が装着される。環状段部６０の上方には、キャップ１２を固定するためのバヨネット式の接続用凹部６１が形成される。

ボデー１１の高さ方向の略中間位置の内周には、環状縁部６２が形成される。ボデー１１上方より弁ユニット１０が挿入されたときには、弁ユニット１０下端が環状縁部６２に当接することで、ボデー１１に高さ方向に位置決めされた状態で装着される。

ボデー１１の下部には、伸頂通気管４や外部排水管接続用の排水管差込口６３が設けられ、この排水管差込口６３は、環状縁部６２によりボデー１１上部の弁ユニット１０挿入側と分けられている。伸頂通気管４や外部排水管は、ボデー１１下部から差し込まれ、このとき、これら管の先端が環状縁部６２に当接することで、管に対してボデー１１が位置決め固定され、この状態で接着される。

このようにして筒本体２０をボデー１１に装着することで、このボデー１１と一体に排水管差込口６３が設けられる。前述のとおり、この排水管差込口６３が透明又は半透明に形成されていることで、伸頂通気管４や外部排水管との接着状態が外部より視認可能になっている。

キャップ１２は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により形成され、上部には天板部７０、下部にはボデー１１との接続部７１が形成される。接続部７１は、ボデー１１上部に内挿可能な外径に形成され、この接続部７１の外周には、ボデー１１の接続用凹部６１とバヨネット接続可能な外周凸片７２が形成される。キャップ１２は、ボデー１１内周とシートホルダ２２との間に嵌合状態で装着され、このとき外周凸片７２と接続用凹部６１とがバヨネット接続されることで、ボデー１１からの自然の抜けが防止される。

天板部７０と接続部７１との間には、複数の柱状部７３が架け渡されるように一定間隔で形成され、この柱状部７３の間に通気路７４が形成される。柱状部７３は、通気路７４の通気量を確保するために、適宜、設置本数を減らしたり間隔を狭くしたりでき、その際、円筒形状の一部をなす円弧形状などの流線形状に設けることが望ましい。

なお、上記実施形態では、回転軸２４が排水管３（伸頂通気管４）側となる向きに円板状弁体２３が取付けられているが、回転軸２４が大気側となる向きに取付けられた構造であってもよい。回転軸２４を排水管３側に設けた場合、上方側からの美観を向上でき、一方、回転軸２４を大気側に設けた場合、この回転軸２４の排水の蒸気や異物等への接触を回避して耐久性を向上できる。

次に、上述した本発明の通気弁と排水管システムの上記実施形態における作用を説明する。
図１～図３において、バルブ本体１をシステム本体２に取り付ける場合には、ボデー１１下部の排水管差込口６３に、接着剤を塗布した伸頂通気管４を差し込むようにしながら接続するようにする。このとき、ボデー１１を透明又は半透明に形成していることにより、排水管差込口６３を介して伸頂通気管４の差込み状態や、接着剤の塗付状態を外部から視認できる。

バルブ本体１は、アンバランストルクにより円板状弁体２３が回転軸２４を中心に開閉動作可能であり、この回転軸２４が前述した二重偏心構造の偏心軸になっていることから、伸頂通気管４と同等或はそれ以下の管径寸法に抑えつつ、システム本体２内の負圧を解消することが可能となる。しかも、通気流路がストレート状であることから、弁開状態の円板状弁体２３による通気抵抗を最小限に抑えて通気量を十分に確保可能となる。

本発明の通気弁は、通気路７４を筒本体２０の通気流路３０の延長線上、具体的には通気流路３０の円形断面の投影面積内に配置しているので、大気をストレートに通気流路３０を介して排水管３内に導くことができ、外部に出っ張りの無いコンパクトな構造としつつ、弁開時の弁開動作応答性が良く、且つ、十分な通気量を得ることができる。

動作に関しては、大気圧時又は正圧時における弁閉時には、回転軸２４に設けた錘部５０で円板状弁体２３の小受圧面４３側の弁体重量が大受圧面４２よりもやや重くなっている。このことから、図４（ａ）において、弁体支持部３２の中心Ｐ３から開側（大受圧面側）弁体重心位置ＧＡまでの距離ＬＡと、弁開方向の力Ｆｏ（大受圧面側の弁体の自重や、負圧が大受圧面に加わることにより生ずる力の和）との積である大受圧面側回転モーメント（弁開方向の回転モーメント）Ｍｏと、弁体支持部３２の中心Ｐ３から閉側（小受圧面側）弁体重心位置ＧＢまでの距離ＬＢと、弁閉方向の力Ｆｃ（小受圧面側の弁体の自重や、錘の重さ、及び負圧が小受圧面に加わることにより生ずる力の和）との積である小受圧面側回転モーメント（弁閉方向の回転モーメント）Ｍｃとの関係は、大受圧面側回転モーメントＭｏ＜小受圧面側回転モーメントＭｃとなって弁閉状態を維持する。

このとき、図４（ｂ）に示すように、弁座面３５がテーパ面（本実施形態におけるテーパ角度は約５０°）、弁座当接面４１が球面（球面の一部をなす断面略アール形状の面）であることから、これらは、線当たりによる小さい接触面積で当接シールする。そのため、シール面圧力が高まって伸頂通気管４からの臭気漏れを確実に防止し、正圧時には円板状弁体２３を弁座面３５に押圧してシール性を維持する。図２において、点線矢印は、正圧の方向を示すものである。

さらに、弁座面３５及び弁座当接面４１が下方に向けて傾斜した形状であることにより、弁閉時においてこれらのシール部位の間に結露が発生しにくい。このように、結露防止のために別途特殊構造に設けることなく結露を阻止できるため、保温材を必要とすることもなく、全体のコンパクト性を保持しながら通気弁としての機能性を維持できる。

システム本体２内で排水がおこなわれ、伸頂通気管４内に負圧が生じたときには、この負圧により円板状弁体２３の外気側と負圧側との間に差圧が発生する。この場合、前述したように、回転軸２４が、筒本体２０の口径の中心Ｐ１から偏心した位置であり、かつ、円板状弁体２３の弁体シール面４１から偏心した中心Ｐ３を中心に回動する偏心軸であり、円板状弁体２３が、回転軸２４を境界に大受圧面４２と、小受圧面４３とを有する偏心構造であることで、回転軸２４を境に、大受圧面４２側と小受圧面４３側とでは、負圧を受けるときの受圧面積が異なる。このとき、前述したように、大受圧面４２と小受圧面４３とは、およそ３：１の受圧面積比があり、大受圧面４２の受圧面積Ａ＞小受圧面４３の受圧面積Ｂの関係になっている。

これら面積に対して負圧が加わって、円板状弁体２３の大受圧面４２側に弁開方向の回転モーメントＭｏ、小受圧面側に弁開方向の回転モーメントＭｃが生じるときには、上記大受圧面４２、小受圧面４３の面積比の違いから、大受圧面側回転モーメントＭｏである力Ｆｏ×距離ＬＡと、小受圧面側回転モーメントＭｃである力Ｆｃ×距離ＬＢとの関係は、大受圧面側回転モーメントＭｏ＞小受圧面側回転モーメントＭｃとなる。

このため、円板状弁体２３は、図２の弁閉状態から弁開方向（反時計回り）に作動して自動的に図１の弁開状態となり、キャップ１２の通気路７４を介して大気を筒本体２０から伸頂通気管４内に取り込んで負圧を解消する。図１において、点線矢印は、大気の流れを示すものである。

この場合、大受圧面４２と、ジスク本体４０全体の受圧面との面積比は、約３：４であり、ジスク本体４０に対して約３／４の大受圧面４２に負圧が作用して弁開動作することになる。これにより、仮にジスク本体４０全面に負圧が作用する場合に比較して応答性が高くなる。しかも、通気流路３０がストレート状であることで、通気が滞ることがなく円板状弁体２３がスムーズに開動作する。

負圧が解消され、伸頂通気管４内が大気圧に戻った場合は、錘部５０で円板状弁体２３の小受圧面４３側の弁体重量が大受圧面４２よりもやや重くなっているため、弁閉方向の回転モーメントが作用し、全閉位置まで閉方向回転モーメントが加わって自動的に弁閉位置に復帰する。

図１の弁開状態における閉側弁体重心位置ＧＢは、弁体に錘を装着した場合の一例である。この閉側弁体重心位置ＧＢを弁体支持部３２の中心Ｐ３よりも弁閉方向側（図の右側）に位置させるよう、弁体や錘の重さ、偏心量を調整することにより、負圧解消時の弁閉操作を確実に行うことができる。なお、閉側弁体重心位置ＧＢが上述の位置に配置されるよう、弁の最大開度を規制するストッパーを設けてもよい。

上記のように、バルブ本体１は、スプリングを用いることなく、弁開・弁閉方向の回転モーメントを利用したバランス構造によりアンバランストルクを発生させ、このアンバランストルクにより弁開・弁閉動作させることが可能となる。これにより、円板状弁体２３にチャタリング現象が生じることなく、円滑な通気を得ることができる。

円板状弁体２３は、二重偏心の取付け構造により、弁座当接面４１が弁座面３５に常時当接することがなく、弁閉時及び弁閉直前の瞬間のみにこれらを当接させているので、弁座面３５及び円板状弁体２３の摩耗を防いで耐久性が良くなり、封止性の低下を防止できる。

図６において、バルブ本体１が伸頂通気管４の先端に装着されてシステム本体２が設けられていることにより、このシステム本体２において、排水器具８に接続される排水横枝管３ｂや排水立て管３ａの内部に負圧が発生したときには、この負圧をバルブ本体１から大気中（室外）に開放して解消できる。

この場合、前述したように、通気量を確保しつつバルブ本体１をコンパクト化できるため、外壁５と内壁６と間の奥行寸法Ｗが狭小の配管スペースＳにも設置が可能であり、個別住宅や集合住宅等の建造物における居住スペースを広く確保しつつ、この配管スペースＳ内の排水管３内にバルブ本体１を接続し、排水管３内に生じる負圧を解消できる。
さらに、バルブ本体１のコンパクト化により点検口６ａのサイズも小さくでき、この点検口６ａを介してバルブ本体１の維持管理や点検を容易におこなうことができる。

その際、経年劣化等によりバルブ本体１の通気性が低下している場合には、このバルブ本体１を伸頂通気管４に接続した状態、或はバルブ本体１を取外した状態で、このバルブ本体１のボデー１１からキャップ１２を取外し、続いて、ボデー１１に内挿されている弁ユニット１０を、カートリッジとして一体に取出すようにする。これにより、容易にバルブ本体１のメンテナンスを実施可能になり、弁機構部分や伸頂通気管４の内部を清掃したり、弁ユニット１０全体、或は内部の部品を個別に清掃や交換することにより通気弁機能を回復できる。

図７～図１０においては、本発明の通気弁の第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、上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。
この実施形態のバルブ本体１００は、弁ユニット１１０、ボデー１１１、キャップ１１２、カバー１１３を有し、例えば、サイズ４０Ａ、５０Ａの伸頂通気管４に対して共用可能に設けられる。

弁ユニット１１０は、筒本体１２０、シート２１、円板状弁体である回転弁体１２１、偏心軸（ヒンジ）１２２、錘部１２３を備え、これらが一体に組込まれて回転弁体１２１が回転可能に設けられる。
この弁ユニット１１０を有する前記バルブ本体１００は、後述するように、通気弁用の回転弁体（円板状弁体）１２１が、弁開方向に回転する回転モーメントＭｏと、弁閉方向に回転する回転モーメントＭｃとを有すると共に、この回転弁体１２１が通気弁機能を発揮し得るようになっている。

弁ユニット１１０における筒本体１２０の外筒部位には、偏心軸１２２取付用の２つの取付穴１３０、１３０が貫通形成され、これら取付穴１３０の内周側の周囲には、所定の大きさで内径側に突出する突起片１３１が突出形成され、この突起片１３１には弁開規制部１３２が設けられる。一方、筒本体１２０の外周には、キャップ１１２を係合固定するための凸部１３３がその周方向において断続的に形成される。

弁開規制部１３２は、テーパ面状に形成され、弁開時の回転弁体１２１が当接されることにより、その回転量を規制可能になっている。この弁開規制部１３２は、図９に示すように流路の外側となる位置に設けられ、全開状態の回転弁体１２１の両側の外周縁部近傍が当接されてこれらを支持可能に設けられる。

図７において、弁開規制部１３２の弁座水平面からの角度θは、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するときの回転モーメントＭｃを確保できる最大の大きさに設けられ、本実施形態では、この角度θは、略８０°に設けられる。弁開規制部１３２の長さＸは、回転弁体１２１の局所的な変形を防止可能な大きさに設けられ、さらに、回転弁体１２１の外周縁部近傍を支持可能としつつ内径方向への突出長さを抑えた大きさとすることで、弁開時の通気抵抗を減らして大きな通気量が確保している。

このような構成により、弁開規制部１３２は、弁開時の回転弁体１２１を最大角度θ（略８０°）により規制可能になっている。さらに、弁開規制部１３２は、負圧が解消した際に、回転弁体１２１が錘部１２３との均衡によって弁閉状態に復帰できる位置に設けられている。

シート２１は、筒本体１２０の外径と略同径の大きさに設けられて筒本体１２０の上面に載置可能になっており、筒本体１２０とキャップ１１２との間に挟着可能な厚さに設けられる。シート２１には、回転弁体１２１とのシール面である円錐テーパ面１３４が、所定のテーパ角度により形成される。

回転弁体（円板状弁体）１２１は、薄い円板状に設けられたジスク本体１４０を有し、このジスク本体１４０に、弁体支持部１４１と軸着部１４２とが一体に形成される。
図８に示すように、ジスク本体１４０には、球面の一部をなす弁体球面１４３が形成され、この弁体球面１４３が、シート２１の円錐テーパ面１３４に対するシール面として当接可能に設けられる。図７の弁閉時には、弁体球面１４３が、円錐テーパ面１３４に対して接線接触状態でシール可能になっている。

弁体支持部１４１は、細径状の円柱形状に設けられ、ジスク本体１４０の弁体球面１４３から偏心した位置に、このジスク本体１４０から垂下するように形成される。この弁体支持部１４１に続けて、軸着部１４２が略俵型の形状により形成される。軸着部１４２は、ジスク本体１４０の中心に対して偏心し、かつ、ジスク本体１４０の弁体球面１４３に対して流路方向に偏心した二重偏心位置に設けられる。軸着部１４２には、後述する偏心軸１２２が嵌挿可能な貫通孔１４４が形成される。

さらに、軸着部１４２には、図７においてこの軸着部１４２の中心から水平方向に対して所定の傾きを有する取付部１４５が延設されるように形成され、この取付部１４５に錘部１２３挿着用の挿着孔１４６が設けられている。図示しないが、挿着孔１４６には、等間隔に離間した３つの係合突起が孔方向に沿って設けられている。

図１０において、偏心軸１２２は、例えば、ステンレス等の金属材料により細径状に形成され、その外周に軸着部１４２の長さと略同じ間隔で２つの止め輪１４７装着用の係止溝１４８が形成されている。偏心軸１２２は、回転弁体１２１の回転時の支点となり、この偏心軸１２２を介して、回転弁体１２１には筒本体１２０内で弁開閉方向の回転モーメントＭｃが与えられるようになっている。

前記のジスク本体１４０に対する軸着部１４２の位置関係により、偏心軸（支点）１２２は、弁体球面１４３に対して二重に偏心された二重偏心構造により偏心されている。
偏心軸１２２を金属材料で形成した場合、強度を保ちつつ細径に形成可能になり、弁開時の通気抵抗を減らして通気量を増すことが可能となる。この偏心軸１２２に樹脂材料からなる回転弁体１２１を装着することで、この回転弁体１２１の回転動作時における摺動抵抗が低減する。

錘部１２３は、挿着孔１４６に挿着可能な略円柱形状により所定の重さに設けられ、その中央付近には係合突起が係止可能な環状溝１４９が形成されている。このように、錘部１２３を円柱状に形成した場合、加工が容易になってコストも抑えられる。錘部１２３は円柱状以外であってもよく、例えば、球体形状に形成してもよい。

図７～図１０において、ボデー１１１は、前記実施形態と同様に、透明或は半透明の樹脂材料により略筒状に形成され、このボデー１１１内周に筒本体１２０が装着されることで、ボデー１１１下部の排水管差込口６３が筒本体１２０と一体化されるようになっている。これにより、伸頂通気管４の差込み状態を排水管差込口６３の外部から容易に視認可能になっている。

キャップ１１２は、上部に環状部１５０、下部にボデー１１１との接続部１５１を有し、これら環状部１５０と接続部１５１との間には、柱状部１５２が４箇所に等間隔に架け渡され、これら柱状部１５２の間に通気路１５３が形成されている。このように、４箇所の柱状部１５２の間に通気路１５３を設けることで通気路１５３の通気面積が大きくなって通気量が大きく確保される。

接続部１５１は、ボデー１１１の上部から内挿可能な外径に形成され、この接続部１５１の外周には、ボデー１１１に形成された接続用凹部６１とバヨネット接続可能な外周凸片７２が形成される。接続部１５１の内径は、筒本体１２０が嵌入可能であってボデー１１１の被筒挿入部位と略同径に設けられる。

柱状部１５２の上部外周面には切欠き溝１５４が形成され、この切欠き溝１５４を介して環状部１５０の底面外周側が環状の形状になり、この環状部位がカバー１１３との係合部１５５となる。一方、接続部１５１の内径側には、シート２１の上面保持用の内周鍔部１５６が内径側に突出して形成され、さらに、この内周鍔部１５６のシート当接側の内径部には、環状凹部１５７が形成される。

キャップ１１２の中間位置には、筒本体１２０の外周中央付近に形成された凸部１３３が係合可能な凹部１５８が、凸部１３３に対応する位置に断続的に形成されている。

カバー１１３は、略円形の蓋状に設けられ、このカバー１１３底面には、キャップ１１２の係合部１５５に係合可能な爪部１６０が３箇所に形成されている。カバー１１３は、爪部１６０を介してキャップ１１２上部に着脱可能に設けられ、取付け後には、キャップ１１２に対して回動自在になっている。

弁ユニット１１０を組立てる場合には、先ず、回転弁体１２１の取付部１４５の挿着孔１４６に錘部１２３を挿入する。このとき、係合突起が環状溝１４９に係止するまで錘部１２３を挿入することで、この錘部１２３を挿着孔１４６の所定位置に装着して脱落を防止できる。

続いて、筒本体１２０の上面にジスク本体１４０を沿わせるように回転弁体１２１を配置し、この回転弁体１２１の一方の取付穴１３０の外側から偏心軸１２２の先端を筒本体１２０に挿入し、この先端を回転弁体１２１の貫通孔１４４に挿入した後に、他方の取付穴１３０に筒本体１２０の内側から挿入する。これにより、回転弁体１２１が軸着部１４２を介して偏心軸１２２により筒本体１２０に装着され、この筒本体１２０内で回動可能な状態となる。この状態で、２つの係止溝１４８、１４８の間に軸着部１４２を位置合わせし、各係止溝１４８に止め輪１４７を係止することで、軸着部１４２を偏心軸１２２の中央に位置決めする。

回転弁体１２１の筒本体１２０への組付け時において、この回転弁体１２１（軸着部１４２）と偏心軸１２２との間には、回転弁体１２１が回転するための隙間（ガタ）が必要になる。このため、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するときに、この隙間により取付け位置がずれて弁体球面１４３が円錐テーパ面１３４に適切に密着できなくなる可能性がある。これに対して、弁体球面１４３を円錐テーパ面１３４に近づけた状態で回転弁体１２１を保持して、弁体球面１４３を円錐テーパ面１３４に調心させつつ組み込むようにすれば、確実に回転弁体１２１を円錐テーパ面１３４に密着シールさせることが可能になる。

次いで、筒本体１２０の上面にシート２１を載置し、この上から筒本体１２０にキャップ１１２を被せるように装着する。このとき、凸部１３３が凹部１５８に係合することで筒本体１２０をキャップ１１２の所定位置に組み込み可能になり、これら筒本体１２０とキャップ１１２との間にシート２１を装着しつつ弁ユニット１１０として一体化できる。カバー１１３は、キャップ１１２の取付け後に筒本体１２０に取付けるか、或は、予めキャップ１１２に取付けていてもよい。

シート２１は、その外周がキャップ１１２内周に当接して径方向に位置決めされつつ、キャップ１１２と筒本体１２０との間に挟着される。シート２１装着後には、環状凹部１５７とシート２１内径側との間にスペースＴが設けられ、このスペースＴにより円錐テーパ面１３４の可撓性が確保される。

最後に、弁ユニット１１０をボデー１１１を装着する。この場合、弁ユニット１１０の接続部１５１をボデー開口側から装入し、キャップ１１２に形成した外周凸片７２と、ボデー１１１の接続用凹部６１とをバヨネット接続により取付ける。これらの一体化後には、ボデー１１１からのキャップ１１２（弁ユニット１１０）の自然の脱落を防止し、キャップ１１２の下部外周に設けたＯリング１６１でシールすることによりキャップ１１２とボデー１１１との間をシールしてこれらの間からの漏れを防止する。キャップ１１２は、ボデー１１１に着脱自在であるため、このボデー１１１から自在に取外してメンテナンス等を実施可能となる。

この実施形態のバルブ本体１００においては、通気弁用の回転弁体１２１が、支点である偏心軸１２２を介して、弁開方向に回転する回転モーメントＭｏと、弁閉方向に回転する回転モーメントＭｃとを有し、この回転弁体１２１が通気弁機能を発揮する。この場合、図７において、偏心軸１２２を中心に回転弁体１２１全体に働く回転モーメントが、反時計回りの方向（負の回転方向とする）であるときには、回転弁体１２１が弁開方向に回転し、時計回りの方向（正の回転方向とする）であるときには、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するようになる。

弁閉方向に回転する回転モーメントＭｏは、少なくとも「回転弁体１２１の自重」により得られると共に、回転弁体１２１が負圧を受けることにより増加する。
また、弁閉方向に回転する回転モーメントＭｃは、「錘部１２３」により得られる。
従って、本実施形態における通気弁においては、回転モーメントＭｏと回転モーメントＭｃとが、常に回転弁体１２１に加わっていることにより、大気圧時又は正圧時のように、少なくとも負圧が解消した場合には、正の回転方向に回転する回転モーメントが働き、弁閉状態となる。

筒本体１２０内の負圧時には、回転弁体１２１の内外に生じる差圧に基づいて、回転弁体１２１が負の回転方向に回転する回転モーメントが働き、この回転モーメントによって弁開方向に回転するアンバランストルクを発生する。一方、筒本体１２０内の大気圧時又は正圧時には、回転弁体１２１が錘部１２３との均衡により正の回転方向に回転する回転モーメントが働き、この回転モーメントによって弁閉方向に回転するアンバランストルクを発生する。

このように、第１実施形態のバルブ本体１のアンバランストルク（又はアンバランス回転モーメント）が、「弁体の内外に生じる差圧に基づく開方向への回転力と、弁体の内外における差圧解消時に基づく閉方向への回転力」であることに対して、第２実施形態のバルブ本体１００のアンバランストルクは、回転弁体１２１に働く正負の回転方向の回転モーメントにより発生する回転力である。このことから、この実施形態のバルブ本体１００は、回転弁体１２１の内外における差圧解消時、すなわち、回転弁体１２１の内外の圧力差が０である場合（大気圧時）に限らず、正圧時を含めた回転弁体１２１に正の回転方向の回転モーメントが加わるときに、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するようになっている。

この場合、弁体支持部１４１を偏心位置に形成し、大受圧面４２と小受圧面４３とを設けていることで、これら大受圧面４２と小受圧面４３との重量差により、回転弁体１２１が自重で大受圧面４２側に回転して弁開状態になろうとする。しかし、小受圧面４２側に錘部１２３を設けていることで、この錘部１２３との均衡により、通常時には、自重で弁開しようとする回転弁体１２１を弁閉状態に維持するようになっている。

上述したように、回転弁体１２１が開閉方向の回転モーメントを有し、この回転モーメントを利用して回転弁体１２１が自力で開閉動作する構造であるため、錘部１２３の重量などの設定により負圧に対する応答性を調整できる。負圧の発生時には、回転弁体１２１が偏心軸１２２を中心に回転動作する構造であるため、回転弁体１２１が開くまでに時間を要することになり圧力変動の影響を受け難い。弁開時には、負圧が完全に解消されるまで弁開方向の回転モーメントＭｏが働くことで回転弁体１２１の開状態を維持し、この回転弁体１２１が自然に弁閉方向に回転することを防止する。これらによって、弁体球面１４３が円錐テーパ面１３４に繰り返し離接することがなく、チャタリング現象を防止できる。そのため、排水時の騒音の発生を防止し、静音性を維持しつつ開閉動作可能となる。

支点を二重偏心構造の偏心軸１２２により設けていることで、円錐テーパ面１３４と弁体球面１４３との摺動範囲を最小限に抑えつつ弁閉時のシール性を発揮でき、回転弁体１２１の開閉動作もスムーズになる。
本実施形態の通気弁においては、図１１において、偏心量（偏心距離Ｄ１／回転弁体１２１の半径ｒ）を、一般的なバタフライバルブで採用される値より大きい、約３５％～４５％、より好ましくは約４０％に設定している。このように、偏心量を大きくすることにより、円錐テーパ面１３４と弁体球面１４３との接点Ｊが流路の中心Ｐ１に対して成す、矢印に示す回転弁体１２１の回転方向における回転角度δを、流路の中心Ｐ１に対して円錐テーパ面１４３が成すテーパ角度εよりも小さく設けることができる。

従って、本実施形態の通気弁によれば、所定の値を超える負圧が発生した際、回転弁体１２１のシール面である弁体球面１４３が瞬時に円錐テーパ面１３４から離れるので、回転弁体１２１がスムーズに弁開方向に動作可能となり、かつ、回転弁体の閉方向へのオーバーランを防いで所定の弁閉位置で停止可能となる。
また、弁体球面１４３と円錐テーパ面１３４との摺動抵抗を抑えることができるので、長期にわたって弁座シール性を維持することができる。

図示しないが、ジスク本体１４０から偏心軸１２２までの距離や、偏心軸１２２から錘部１２３（取付部１４５）までの距離、取付部１４５の傾きの角度、錘部１２３の重量などを予め設定することで、弁開、弁閉時において所定の大きさの回転モーメントを得ることができ、微小な負圧も確実に解消可能なバルブ本体１００を設けることが可能になる。

弁閉時には、弁体球面１４３が円錐テーパ面１３４に対して接線接触状態でシールすることで高いシール性を発揮し、さらに、この接線接触と、弁体球面１４３及び円錐テーパ面１３４が流路側に向けて傾斜した形状であることとにより弁閉時の結露を防止できる。

図１２並びに図１３においては、本発明の通気弁の第３実施形態を示している。
この実施形態のバルブ本体８０は、筒本体８１が弁ユニットとして一体に設けられ、この筒本体８１内に、シート８２、円板状弁体８３、回転軸８４、錘部８５が備えられる。筒本体８１の内周近傍位置には、回転軸８４取付け用の長方形状の貫通部８６が形成され、この貫通部８６よりも外径側には、回転軸８４に設けられた後述の取付け部８７、及び錘部８５が収容される収容部８８が設けられる。

シート８２は、図において、下部に環状の突状シール部９０が突設して形成され、この突状シール部９０に、円板状弁体８３の弁座当接面９１が当接シール可能に設けられる。シート８２は、筒本体８１の上部内周に形成された段部面９２に載置された状態で、筒本体８１とキャップ１２との間に挟まれるようにして取付けられ、円板状弁体８３を弁閉位置で停止させて弁閉可能なストッパーシールリングからなっている。

円板状弁体８３は、シート８２の突状シール部９０の径よりも大径の断面略円弧状に形成され、このとき、シート８２への当接側である弁座当接面９１が、シート８２の突条シール部９０に対して線当たりにより接触可能な状態になっている。円板状弁体８３の底面中央部には、角形状の角形凹部９３が形成される。

回転軸８４は、筒本体８１への取付け側に、貫通部８６に遊嵌可能な径により形成され、この回転軸８４の両側には、突出係止部９４が形成される。回転軸８４よりも後端部側（筒本体８１の外径側）には、錘部８５用の取付け部８７が延長して形成され、この取付け部８７に適宜のウェイト量の錘部８５が固着される。

回転軸８４よりも先端側（筒本体８１の内径側）には、略Ｌ字形のアーム部材９５が一体に設けられ、このアーム部材９５の先端部には、角形凹部９３に遊嵌可能な径の球形部９６が形成される。

回転軸８４は貫通部８６に遊嵌され、突出係止部９４により抜け止め状態で筒本体８１に装着され、これにより、この回転軸８４を中心にアーム部材９５が弁の開閉方向に回動可能となる。アーム部材９５先端の球形部９６は、円板状弁体８３の角形凹部９３に装着され、この上から保持部材９７が取付けられることでユニバーサルジョイント構造により装着される。

このような構成により、伸頂通気管（配管）４の口径と略同形の弁口径を有し、回転軸８４が筒本体８１の内周近傍位置に設けられ、この回転軸８４に設けられたアーム部材９５を介して円板状弁体８３がストッパーシールリング８２に対して開閉自在に設けられるこの場合、前述の実施形態と同様に、円板状弁体８３が、筒本体８１内の負圧時に回転軸８４を介して弁開方向に回転するアンバランストルクを発生して外部より大気を吸気可能とし、筒本体８１内が大気圧時又は正圧時において、錘部８５の重さにより回転軸８４を介して弁閉方向に回転するアンバランストルクを発生して弁閉状態となる。

その際、回転軸の中心Ｐ４から球形部９６の中心Ｐ５までの距離Ｄ３による弁開方向のモーメントと、円板状弁体８３の反対側に配置された錘部８５によりこの円板状弁体８３の自重による弁閉方向のモーメントが相殺可能であるため、負圧による弁開の際に円板状弁体８３に働く回転モーメントが微少であっても、例えば３０～５０Ｐａ程度の負圧で容易に弁開状態にできるため、応答性に優れたバルブ本体８０を提供可能になる。

また、バルブ本体８０内には、円板状弁体８３の回動範囲のみの広さの弁室があれば良いため、通気管の外側に設ける必要のある弁室を有する構造の通気弁に比較して遅延が生じにくく、配管内に負圧が生じた際には直ちに弁開動作してこの負圧を解消する。

この実施形態では、大気圧時又は正圧時に弁閉状態を保持するために錘部８５を設けているが、これに限ることなく、円板状弁体８３の一部を厚くしたり、或は材質を変えるなどにより、錘部の重量を低減しつつこの錘による機能を発揮させるようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
例えば、本発明の通気弁は、伸頂通気管やあふれ縁以外にも、排水管システムの点検口に内挿するようにしたり、或は、通気管や排水管の負圧を解消するための通気弁や空気弁及び吸気弁としての利用以外にも、配管内の真空を解消するバキュームブレーカとして適用することもできる。

本発明の通気弁は、通気管の配管スペースである、集合住宅等の壁内に直接配置する他、樹脂製のボックスに内蔵して壁内に配置してもよい。このように、本発明にかかる通気弁を間仕切壁内に配置する場合には、回転軸が壁面やボックスの長手方向と並行になるよう配置するのがよい。このような配置によれば、回転軸に直交して設けられた錘は、長手方向に向かって回転する位置となり、通気弁の傾きが小さい状態で回転することができるので、弁閉状態を適切に保つことができる。

また、本発明の通気弁は、弁ユニット構造を用いて説明したが、これに限定するものではなく、弁体の回転軸をボデーで回動自在に支持するなど、ユニット構造以外の弁機構を有する通気弁にも適用することができる。

１、８０、１００ バルブ本体
２ システム本体
３ 排水管
４ 伸頂通気管（外部排水管）
１０、１１０ 弁ユニット
１１、１１１ ボデー
１２、１１２ キャップ
２０、８１、１２０ 筒本体
２３、８３、１２１ 円板状弁体
２４、８４、１２２ 偏心軸
３５ 弁座面
４１ 弁座当接面
４２ 大受圧面
４３ 小受圧面
５０、１２３ 錘部
６３ 排水管差込口
８２ ストッパーシールリング（シート）
９５ アーム部材
１３４ 円錐テーパ面
１４３ 弁体球面
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 偏心距離
Ｐ１ 筒本体の口径の中心
Ｐ２ 弁体シール面の中心
Ｐ３ 弁体支持部の中心

Claims (4)

1. 縦方向に位置する筒状のバルブ本体に内挿する弁ユニットを有する通気弁であって、前記バルブ本体のうち、前記弁ユニットは、略円筒状の筒本体、この筒本体の上部に設けられた環状のシート、シートホルダ、大受圧面と小受圧面の受圧面積を有する円板状弁体、偏心軸を備え、この偏心軸の中心は、前記筒本体の口径の中心から偏心した位置であり、かつ、前記円板状弁体の弁体シール面から偏心した位置である二重偏心位置に設けられ、これらが一体化されたユニット構造に設けられて、排水管内の負圧を解消する通気弁機能を発揮し、前記弁ユニット内には、前記円板状弁体と、前記大受圧面と前記小受圧面の境界の偏心位置に垂下形成された弁体支持部と、前記偏心軸と、この偏心軸から前記小受圧面側に延設した取付部と、前記筒状のバルブ本体の内部に位置する前記取付部に設けられた錘部と、さらに、前記弁ユニットの内周には、前記円板状弁体の弁開時の回転量を規制する弁開規制部とを一体に組込んでユニット化すると共に、前記小受圧面側の弁体重量が前記大受圧面側よりも重く構成されて前記円板状弁体が弁閉方向に回転し、前記筒状のバルブ本体内が大気圧時又は正圧時に前記シートの弁座面と前記円板状弁体の外周縁に設けた弁座当接面とを接触させて弁閉状態を保持し、前記円板状弁体は、前記筒状のバルブ本体内の負圧時に前記偏心軸を介して弁開方向に回転するアンバランストルクを発生して外部より大気を吸気可能とし、前記筒状のバルブ本体内が大気圧時又は正圧時において前記偏心軸を介して弁閉方向に回転するアンバランストルクを発生して弁閉状態とするようにしたことを特徴とする通気弁。
2. 前記筒状のバルブ本体の内周面に装着された弁座面が縮径状のテーパ面又はアール曲面とされ、前記円板状弁体の弁座当接面が球面とされて前記弁座面と前記円板状弁体とが線当たりにより接触可能な状態に設けられた請求項１に記載の通気弁。
3. 前記筒状のバルブ本体に外部排水管接続用の排水管差込口が設けられ、この排水管差込口が透明又は半透明に形成されて外部排水管との接着状態が視認可能に設けられた請求項１又は２に記載の通気弁。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の通気弁が、伸頂通気管又はあふれ縁下部に装着されていることを特徴とする排水管システム。

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