JP7464985B2 - 排気弁 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、排気弁に関する。

従来より、気体が流入する場合には気体を通過させ、液体が流入する場合には液体の通過を阻止する排気弁が知られている。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排気弁が開示されている。排気弁に気体が流入する場合には、フロートが弁座から離座しており、気体の流通が許容される。一方、排気弁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、液体の流出を阻止する。

実開昭６３－１２６９２号公報

前述のような排気弁においては、フロートは、ケーシング内に流入する流体が気体か液体かに応じて弁口を開閉するように、ケーシング内で比較的自由に移動できる。つまり、フロートは、ケーシングに流入する流体の成り行きで弁口を開閉する。そのため、フロートが弁口を閉じるべきタイミングより早く、偶発的に弁口を閉じてしまう虞がある。その場合、想定通りの排気を実現できない。逆に、フロートが弁口を閉じるべきタイミングよりも遅く、偶発的に弁口を閉じてしまう虞もある。その場合、排気弁から液体を流出させてしまう。

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、気体の適切な排出と液体の排出の阻止とのバランスをとることにある。

ここに開示された排気弁は、流入口及び流出口が形成されたケーシングと、前記ケーシング内において前記流入口と前記流出口との間に設けられ、弁口を有する弁座と、前記ケーシング内において、前記弁座よりも前記流入口側であって且つ前記弁座よりも下方に配置されたフロート受けと、前記ケーシング内において前記弁座と前記フロート受けとの間を移動可能に配置され、前記弁口を開閉するフロートとを備え、前記フロートは、前記ケーシング内に流体が流入していないときには、前記フロート受け上の位置である初期位置に位置して、前記弁口を開いており、前記流入口から前記ケーシング内に気体が流入するときには、前記弁口を開いた状態で前記流出口からの気体の流出を許容する一方、前記流入口から前記ケーシング内に液体が流入するときには、液体の浮力によって浮上して前記弁口を閉じ、前記流出口からの液体の流出を阻止し、前記フロート受けは、前記弁座までの距離を変更して前記初期位置を調節可能に構成されている。

前記排気弁によれば、気体の適切な排出と液体の排出の阻止とのバランスをとることができる。

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、フロートの初期位置が図１の位置から変更された状態の排気弁の断面図である。 図５は、給水システムの配管図である。 図６は、実施形態２に係る排気弁の断面図である。 図７は、実施形態３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、ケーシング１と、弁座４と、フロート５と、フロート受け６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。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。

フロート受け６は、ケーシング１内において、弁座４よりも流入口３１側であって且つ弁座４よりも下方に配置されている。フロート受け６は、弁座４までの距離を変更可能に構成されている。例えば、フロート受け６は、フロートカバー６１と、調節ロッド６５とを有している。

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、軸心Ｘの方向に移動可能な状態で４本のガイド２１に支持されている。つまり、周壁６２は、４本のガイド２１に対して摺動する。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。

調節ロッド６５の先端（図１では上端）は、フロートカバー６１の底６３に連結されている。調節ロッド６５の外周には、雄ネジが形成されている。ケーシング１の第１ケーシング１１には、調節ロッド６５を支持する支持部２２が設けられている。支持部２２は、第１ケーシング１１の下部において軸心Ｘ上に配置されている。支持部２２は、第１ケーシング１１の内周面から延びる複数のアーム（図示省略）を介して第１ケーシング１１に連結されている。支持部２２には、軸心Ｘと同軸に延びる雌ネジが貫通形成されている。支持部２２の雌ネジに調節ロッド６５の雄ネジが螺合することによって、調節ロッド６５が支持部２２に支持されている。この状態において、調節ロッド６５は軸心Ｘと同軸に延び、フロートカバー６１は、支持部２２よりも上方に位置している。調節ロッド６５が軸心Ｘを中心に回転させられることによって、調節ロッド６５は、軸心Ｘの方向に移動し、それに伴ってフロートカバー６１も軸心Ｘの方向に移動する。こうして、フロート受け６は、弁座４までの距離（詳しくは、底６３から弁座４までの距離）を変更する。

フロート５は、ケーシング１内（詳しくは、弁室２７）において弁座４とフロート受け６との間を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。前述の如く、フロート受け６が弁座４までの距離を変更すると、フロート５の初期位置もそれに伴って変更される。すなわち、フロート受け６の調節ロッド６５は、フロート５の初期位置を調節する。

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、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。

フロート５は、ケーシング１内の水面に浮かんだ状態で上昇して弁座４に着座する。そのため、フロート５は、弁座４の位置まで上昇しても、弁口４１からずれていて、すぐに弁口４１に嵌らない場合もあり得る。フロート５の初期位置が弁座４から離れていると、フロート５が揺れ動く範囲も、揺れ動く可能性も大きくなり、フロート５が弁口４１にすぐに嵌らない可能性が高くなる。閉弁が遅すぎると、排気弁１００から水が流出してしまう虞がある。その一方で、フロート５の初期位置が弁座４に近いと、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。また、排気弁１００は、ポンプ等と共に使用されるので、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。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。

フロート５の初期位置は、フロート受け６によって調節される。図４は、フロート５の初期位置が図１の位置から変更された状態の排気弁１００の断面図である。調節ロッド６５が軸心Ｘを中心に回転させられることによって、図４に示すように、フロート受け６の弁座４までの距離が変更される。それに伴って、フロート５の初期位置が変更される。フロート５の初期位置が弁座４から離れると、フロート５の周囲を通過する空気又は水によってフロート５が跳ね上げられたり、排気弁１００の振動によりフロート５が跳ねたりしても、フロート５が弁座４に着座する可能性が低くなる。一方、フロート５の初期位置が弁座４に近づくと、フロート５が水位に応じて浮上する際にフロート５の揺れ動く範囲及び揺れ動く可能性が小さくなり、フロート５が弁座４に着座する安定性が増す。そのような観点のもと、フロート５の初期位置は、排気弁１００の使用状況（流入口３１からの空気又は水の流量等）に応じて調節される。これにより、フロート５による弁口４１の閉鎖が早すぎず且つ遅すぎないバランスの取れた位置にフロート５の初期位置が調整される。その結果、空気の適切な排出と水の排出の阻止とのバランスをとる（例えば、両立させる）ことができる。

続いて、このように構成された排気弁１００の適用例について説明する。図５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。

このとき、排気弁１００のフロート５の初期位置は、給水ポンプ９１及び真空ポンプ９２の能力等に応じて適切に調整される。つまり、フロート５による閉弁が早すぎることなく、且つ、フロート５が安定的に閉弁するように、フロート５の初期位置が調節される。特に、給水システム９においては、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の初期位置が弁座４に近すぎると、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。さらには、排気弁１００には、給水ポンプ９１、真空ポンプ９２又はそれらの駆動源の振動が伝わる場合がある。そのような場合には、フロート５が振動で跳ね上がり、弁口４１を閉じる虞がある。つまり、フロート５による早すぎる閉弁は、ケーシング１に流入する空気又は水による跳ね上げだけでなく、流出口３２からの吸引や排気弁１００の振動によっても起こり得る。それに対し、フロート５が吸引や振動によっても弁口４１を閉じない位置にフロート５の初期位置をフロート受け６によって調節することができる。

以上のように、排気弁１００は、流入口３１及び流出口３２が形成されたケーシング１と、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、弁口４１を有する弁座４と、ケーシング１内において、弁座４よりも流入口３１側であって且つ弁座４よりも下方に配置されたフロート受け６と、ケーシング１内において弁座４とフロート受け６との間を移動可能に配置され、弁口４１を開閉するフロート５とを備え、フロート５は、ケーシング１内に流体が流入していないときには、フロート受け６上の位置である初期位置に位置して、弁口４１を開いており、流入口３１からケーシング１内に気体が流入するときには、弁口４１を開いた状態で流出口３２からの気体の流出を許容する一方、流入口３１からケーシング１内に液体が流入するときには、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じ、流出口３２からの液体の流出を阻止し、フロート受け６は、弁座４までの距離を変更して初期位置を調節可能に構成されている。

この構成によれば、ケーシング１内に流体が流入していないときには、フロート５は、フロート受け６上の初期位置に位置し、弁口４１は開かれている。この状態からケーシング１内に気体が流入すると、フロート５は、弁口４１を開いたまま維持し、流出口３２からの気体の流出を許容する。つまり、気体は、排気弁１００を通過する。一方、ケーシング１内に液体が流入すると、フロート５は、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じ、流出口３２からの液体の流出を阻止する。つまり、液体は、排気弁１００を通過しない。このように動作する排気弁１００において、フロート受け６は、弁座４までの距離を変更して、フロート５の初期位置を調節する。これにより、フロート５の周囲を流れる流体によってフロート５が跳ね上げられて、意図せず弁口４１を閉じてしまったり、フロート５が初期位置から弁座４まで浮上する間に大きく揺れ動いて弁口４１を安定的に閉じることができなかったりすることを防止できる。その結果、空気の適切な排出と水の排出の阻止とのバランスをとることができる。

また、フロート受け６は、ケーシング１内に配置され、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ためのフロートカバー６１を有し、フロートカバー６１は、弁座４までの距離を変更可能に構成されている。

具体的には、フロートカバー６１には、調節ロッド６５が連結されている。調節ロッド６５が操作されることによって、フロートカバー６１が移動し、フロートカバー６１と弁座４との距離が変更される。

この構成によれば、フロートカバー６１が移動しても、初期位置のフロート５は、フロートカバー６１上に位置した状態が維持される。つまり、フロート受け６と弁座４との距離、即ち、フロートカバー６１と弁座４との距離が変更されても、流入口３１から流入する流体のうちフロート５に接触する流体をフロートカバー６１が低減する状態が維持される。

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。そのため、フロート５の初期位置が弁座４に近いと、ケーシング１内にフロート５を閉弁させる程度の液体が流入していない場合であっても、即ち、流出口３２からまだ気体を流出させるべきタイミングであっても、フロート５が吸引されて弁口４１を閉ざしてしまう虞がある。フロート受け６と弁座４との距離が調節されることによって、流出口３２の方への吸引によりフロート５が偶発的に弁口４１を閉じてしまうことを防止することができる。

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、不意な閉弁が抑制されるので、給水ポンプ９１の吸水側から比較的多くの空気を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。それに加えて、排気弁１００は、ケーシング１に水が所定量流入したときに安定的に閉弁するので、排気弁１００の下流側への水の流出（例えば、真空ポンプ９２への水の流入）を防止することができる。

《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６を参照しながら説明する。図６は、排気弁２００の断面図である。

排気弁２００は、フロート受け２０６の構成が、排気弁１００のフロート受け６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１と、弁座４と、フロート５と、フロート受け２０６とを備えている。フロート受け２０６は、調節ロッド６５と略同じような構成をしている。排気弁２００は、フロートカバー２６１をさらに備えていてもよい。フロートカバー２６１は、フロートカバー６１と略同じような構成をしている。フロートカバー６１は、調節ロッド６５と一体的に移動したのに対し、フロートカバー２６１は、フロート受け２０６と一体的には移動せず、ケーシング１に固定されている。

詳しくは、フロートカバー２６１は、円筒状の周壁２６２と、周壁２６２の一端に設けられた底２６３とを有し、上方に開口する有底筒状に形成されている。底２６３には、複数の連通孔２６４が貫通形成されている。フロートカバー２６１は、４本のガイド２１に固定的に支持されている。

フロート受け２０６は、棒状に形成されている。フロート受け２０６の外周には、雄ネジが形成されている。支持部２２の雌ネジにフロート受け２０６の雄ネジが螺合することによって、フロート受け２０６が支持部２２に支持されている。この状態において、フロート受け２０６は、軸心Ｘと同軸に延びている。このとき、フロート受け２０６の先端部（図６では上端部）は、フロートカバー２６１の底２６３を貫通している。フロート受け２０６の先端には、初期位置のフロート５と接触する接触部２６５が設けられている。接触部２６５は、下方に凹んだ球冠状に形成されている。初期位置におけるフロート５は、接触部２６５に載置されている。

フロート受け２０６が軸心Ｘを中心に回転させられることによって、フロート受け２０６は、軸心Ｘの方向に移動し、それに伴って接触部２６５から弁座４までの距離が変更される（図６の二点鎖線参照）。このとき、フロートカバー２６１は、移動しない。このように、フロート受け２０６がフロートカバー２６１から独立して移動し、弁座４までの距離を変更する。

排気弁２００の動作は、排気弁１００の動作と同様である。流入口３１からケーシング１内へ空気が流入する場合には、空気は、第１ケーシング１１の周壁１１ａとフロートカバー２６１の周壁２６２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２６１の連通孔２６４を通過し、フロートカバー２６１の内部に流入し、フロートカバー２６１の周壁２６２とフロート５との間を通って弁口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。

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、第１ケーシング１１の周壁１１ａとフロートカバー２６１の周壁２６２との間の隙間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２６４を通過し、フロートカバー２６１の周壁２６２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し、やがて弁座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、フロート５の初期位置は、フロート受け２０６によって調節される。詳しくは、フロート５が空気若しくは水の流通又は排気弁２００の振動によって不意に弁口４１を閉じることがなく、且つ、水の流入時にはフロート５が弁座４に安定的に着座する位置に初期位置が調節される。

以上のように、排気弁２００は、流入口３１及び流出口３２が形成されたケーシング１と、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、弁口４１を有する弁座４と、ケーシング１内において、弁座４よりも流入口３１側であって且つ弁座４よりも下方に配置されたフロート受け２０６と、ケーシング１内において弁座４とフロート受け２０６との間を移動可能に配置され、弁口４１を開閉するフロート５とを備え、フロート５は、ケーシング１内に流体が流入していないときには、フロート受け２０６上の位置である初期位置に位置して、弁口４１を開いており、流入口３１からケーシング１内に気体が流入するときには、弁口４１を開いた状態で流出口３２からの気体の流出を許容する一方、流入口３１からケーシング１内に液体が流入するときには、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じ、流出口３２からの液体の流出を阻止し、フロート受け２０６は、弁座４までの距離を変更して初期位置を調節可能に構成されている。

この構成によれば、ケーシング１内に流体が流入していないときには、フロート５は、フロート受け２０６上の初期位置に位置し、弁口４１は開かれている。この状態からケーシング１内に気体が流入すると、フロート５は、弁口４１を開いたまま維持し、流出口３２からの気体の流出を許容する。つまり、気体は、排気弁２００を通過する。一方、ケーシング１内に液体が流入すると、フロート５は、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じ、流出口３２からの液体の流出を阻止する。つまり、液体は、排気弁２００を通過しない。このように動作する排気弁２００において、フロート受け２０６は、弁座４までの距離を変更して、フロート５の初期位置を調節する。これにより、フロート５の周囲を流れる流体によってフロート５が跳ね上げられて、意図せず弁口４１を閉じてしまったり、フロート５が初期位置から弁座４まで浮上する間に大きく揺れ動いて弁口４１を安定的に閉じることができなかったりすることを防止できる。その結果、空気の適切な排出と水の排出の阻止とのバランスをとることができる。

また、排気弁２００は、ケーシング１内に配置され、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ためのフロートカバー２６１をさらに備え、フロート受け２０６は、フロートカバー２６１から独立して移動し、弁座４までの距離を変更可能に構成されている。

この構成によれば、フロートカバー２６１は、フロート受け２０６の弁座４までの距離を変更する際に、フロート受け２０６と共に移動する必要がない。つまり、フロートカバー２６１を移動可能に構成する必要がないという点で、フロートカバー２６１の構成を簡易にすることができる。

《実施形態３》
続いて、実施形態３に係る排気弁３００について、図７を参照しながら説明する。図７は、排気弁３００の断面図である。

排気弁３００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３００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３００は、ケーシング３０１と、弁座４と、フロート５と、フロート受け６と、逆止弁３０７とを備えている。

ケーシング３０１には、流入口３１、流出口３３２及び弁室２７が形成されている。ケーシング３０１には、流入口３１から流入した流体が流出口３３２へ向かって流れる流路３３３が形成されている。ケーシング３０１は、第１ケーシング１１と、第２ケーシング３１２と、第３ケーシング３１３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３１２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３１２は、開口１６に第１軸受３７５が設けられている。第１軸受３７５は、軸心Ｘを中心とする環状に形成されている。第１軸受３７５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３７５と同心状に形成されたベースリング３７７に連結されている。第１軸受３７５、アーム及びベースリング３７７は、全体として平板状に形成されている。第２ケーシング３１２の開口１６の端部には、ベースリング３７７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３７７が段差に載置された状態において、溝にＣ形止め輪３７８が嵌められている。これにより、第１軸受３７５が、開口１６に配置されている。

第３ケーシング３１３には、軸心Ｘの方向に沿って下方に開口する第１開口３２３と、第１開口３２３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３２４と、第１開口３２３と第２開口３２４とを連通させる連通孔３２５とが形成されている。第１開口３２３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２開口１５側の端部に第２ケーシング３１２が載置された状態で、第３ケーシング３１３が第１ケーシング１１の第２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３１２及び第３ケーシング３１３が第１ケーシング１１に取り付けられる。

ケーシング３０１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３０１には、第２ケーシング３１２の開口１６と第３ケーシング３１３の第１開口３２３とによって、逆止弁３０７用の弁室３７９が形成されている。第１ケーシング１１、第２ケーシング３１２及び第３ケーシング３１３の内部に、流路３３３が形成されている。流路３３３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３２４が、流出口３３２である。流出口３３２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３１３は、第２軸受３７６が形成されている。第２軸受３７６は、連通孔３２５内に設けられている。第２軸受３７６は、連通孔３２５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３７６は、軸心Ｘの方向に延びる開口を有している。

逆止弁３０７は、弁体３７１と弁座３７２とを有している。

弁体３７１は、円盤状に形成されている。弁体３７１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３７１は、第１シャフト３７３と第２シャフト３７４とを有している。第１シャフト３７３及び第２シャフト３７４は、弁体３７１の両側から弁体３７１の軸心方向へ延びている。すなわち、第１シャフト３７３及び第２シャフト３７４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３７２は、第２ケーシング３１２の開口１６の開口端に形成されている。

弁体３７１は、弁室３７９に収容されている。第１シャフト３７３は、第１軸受３７５に挿入されている。第２シャフト３７４は、第２軸受３７６に挿入されている。第１シャフト３７３及び第２シャフト３７４は、それぞれ第１軸受３７５及び第２軸受３７６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３０１に流体が流入していない状態においては、弁体３７１は、その自重により弁座３７２に着座した状態となる（図７の実線参照）。弁体３７１は、弁座３７２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３００の動作について説明する。排気弁３００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３００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３７１は、弁座３７２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３０１内へ空気が流入すると、空気は、ケーシング３０１の流路３３３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３７１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３１３の第１開口３２３及び連通孔３２５を順に通過し、流出口３３２を介してケーシング３０１から流出する。

一方、流入口３１からケーシング３０１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３００からの水の流出が阻止される。

このとき、フロート５の初期位置は、フロート受け６によって調節される。詳しくは、フロート５が空気若しくは水の流通又は排気弁３００の振動によって不意に弁口４１を閉じることがなく、且つ、水の流入時にはフロート５が弁座４に安定的に着座する位置に初期位置が調節される。

このように構成された排気弁３００は、図示省略の送水管又はポンプ等に設置される。排気弁３００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３００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３００は逆止弁３０７を有しているので、流出口３３２からケーシング３０１内に流体が流入してきても、逆止弁３０７が閉弁して、流体の逆流を防止する。例えば、排気弁３００が図５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３００の流出口３３２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３００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３３２からケーシング３０１内に空気が流入しても、逆止弁３０７が開口１６を閉弁するので、排気弁３００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３００は、流入口３１及び流出口３３２が形成されたケーシング３０１と、ケーシング３０１内において流入口３１と流出口３３２との間に設けられ、弁口４１を有する弁座４と、ケーシング３０１内において、弁座４よりも流入口３１側であって且つ弁座４よりも下方に配置されたフロート受け６と、ケーシング３０１内において弁座４とフロート受け６との間を移動可能に配置され、弁口４１を開閉するフロート５とを備え、フロート５は、ケーシング３０１内に流体が流入していないときには、フロート受け６上の位置である初期位置に位置して、弁口４１を開いており、流入口３１からケーシング３０１内に気体が流入するときには、弁口４１を開いた状態で流出口３３２からの気体の流出を許容する一方、流入口３１からケーシング３０１内に液体が流入するときには、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じ、流出口３３２からの液体の流出を阻止し、フロート受け６は、弁座４までの距離を変更して初期位置を調節可能に構成されている。

この構成によれば、ケーシング３０１内に流体が流入していないときには、フロート５は、フロート受け６上の初期位置に位置し、弁口４１は開かれている。この状態からケーシング３０１内に気体が流入すると、フロート５は、弁口４１を開いたまま維持し、流出口３３２からの気体の流出を許容する。つまり、気体は、排気弁３００を通過する。一方、ケーシング３０１内に液体が流入すると、フロート５は、液体の浮力によって浮上して弁口４１を閉じ、流出口３３２からの液体の流出を阻止する。つまり、液体は、排気弁３００を通過しない。このように動作する排気弁３００において、フロート受け６は、弁座４までの距離を変更して、フロート５の初期位置を調節する。これにより、フロート５の周囲を流れる流体によってフロート５が跳ね上げられて、意図せず弁口４１を閉じてしまったり、フロート５が初期位置から弁座４まで浮上する間に大きく揺れ動いて弁口４１を安定的に閉じることができなかったりすることを防止できる。その結果、空気の適切な排出と水の排出の阻止とのバランスをとることができる。

また、排気弁３００は、ケーシング３０１内において弁座４と流出口３３２との間に配置され、流出口３３２から流入する流体が流入口３１の方へ流れるのを阻止する逆止弁３０７をさらに備える。

この構成によれば、流体が排気弁３００を逆流することが防止される。前述の如く、排気弁３００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３００の流入口３１から流出口３３２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３３２から流入口３１へ向かう流れ、即ち、排気弁３００を逆流する流れが生じ得る。それに対し、排気弁３００には逆止弁３０７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。

《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１，３０１の構成は、一例に過ぎず、任意の構成を採用し得る。

フロート受け６は、フロートカバー６１を有していなくてもよい。つまり、フロート受けは、初期位置のフロート５を支えることができる構成であれば、任意の構成を採用し得る。排気弁２００においても、フロートカバー２６１が省略されてもよい。

排気弁１００～３００は、給水ポンプ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１００～３００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。

以上説明したように、ここに開示された技術は、排気弁について有用である。

１００，２００，３００ 排気弁
１，３０１ ケーシング
３１ 流入口
３２，３３２ 流出口
４ 弁座
４１ 弁口
５ フロート
６，２０６ フロート受け
６１，２６１ フロートカバー
６５ 調節ロッド
３０７ 逆止弁
９１ 給水ポンプ
９２ 真空ポンプ
９５ 排気管

Claims (4)

1. 流入口及び流出口が形成されたケーシングと、
   前記ケーシング内において前記流入口と前記流出口との間に設けられ、弁口を有する弁座と、
   前記ケーシング内において、前記弁座よりも前記流入口側であって且つ前記弁座よりも下方に配置されたフロート受けと、
   前記ケーシング内において前記弁座と前記フロート受けとの間を移動可能に配置され、前記弁口を開閉するフロートと、
   前記ケーシング内に配置され、前記流入口から流入する流体のうち前記フロートに接触する流体を低減するためのフロートカバーとを備え、
   前記フロートカバーは、内部に前記フロートを収容し、
   前記フロートは、
   前記ケーシング内に流体が流入していないときには、前記フロート受け上の位置である初期位置に位置して、前記弁口を開いており、
   前記流入口から前記ケーシング内に気体が流入するときには、前記弁口を開いた状態で前記流出口からの気体の流出を許容する一方、
   前記流入口から前記ケーシング内に液体が流入するときには、液体に浮かんだ状態で液体の浮力によって浮上して前記弁口を閉じ、前記流出口からの液体の流出を阻止し、
   前記フロート受けは、前記フロートカバーの内部に配置され、前記フロートカバーから独立して移動し、前記初期位置の前記フロートと接触する接触部を有し、前記接触部の前記弁座までの距離を変更して前記初期位置を調節可能に構成され、
   前記接触部は、下方に凹んだ球冠状に形成されている排気弁。
2. 請求項１に記載の排気弁において、
   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流入口の方へ流れるのを阻止する逆止弁をさらに備える排気弁。
3. 請求項１又は２に記載の排気弁において、
   前記流出口は、真空ポンプに接続される排気弁。
4. 請求項３に記載の排気弁であって、
   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排気弁。

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