JPH03177667A - 空気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ この弁明は送水管路に装着する空気弁に係る。

［従来の技術］ 空気弁は管路に通水する時には管路内からの排気を、ま
た管路から排水するときには管路内へ給気を行い、管路
内が加圧されて圧水が流れている状態にあっては、満水
状態において水中から分離した空気やガスを管路から排
出する目的で取り付けられる。

従来、空気弁については多くの技術が開示されている。

第４図は日本工業規格に制定されているＪＩＳ　　Ｂ　
　２０６３　　水道用単口空気弁である。

これは送水管路の上部に設置された弁箱４１の下部に設
けた下部開口４２が管路内と連通し、弁箱４１内に収納
された昇降自在で弁体の役割をする見かけの比重１以下
（０，７５〜０．８０＞のフロート４３が弁箱４１内の
水位の変動に連動して昇降し、弁箱４１の上部を閉鎖す
る上蓋４４の中央部に固定された弾性弁座４５に設けた
空気孔４６を開閉するようになっている。

この空気弁の作用を詳しく説明すると、通水の際には管
路内の空気は空気孔４６から排出され、管路内が満水状
態になり弁箱４１内の水位が上昇してくるとフロート４
３も上昇して弁座４５に密接して空気孔４６を閉鎖する
。管路から排水する際には弁箱４１内の水位が降下する
とフロート４３も弁座４５から離れて降下し空気孔４６
を開放するので、空気孔４６から管路内へ給気される。

また管路内が加圧された満水状態で水中から分離した空
気やガスを排出するいわゆる圧力下排気は、フロート４
３が弁座４５に密接した全開状態において、弁箱４１内
と大気との圧力差（以後弁内外の差圧と呼ぶ〉と空気孔
４６の断面積を乗じた積になるフロート４３を弁座４５
に密接させようとする力と、フロート４３の重量によっ
てフロート４３を弁座４５から離そうとする力が相対抗
しており、弁箱４１内上部に水中から分離した空気やガ
スが溜り水位が下がると、フロート４３に作用する浮力
が減少して、フロート４３の重量が増加するとフロート
４３は弁座４５から離れて降下して空気孔４６を開放し
排気が行なわれる。排気が行なわれ水位が上昇するとフ
ロート４３は上昇して弁座４５に密接し空気孔４６を閉
鎖する。

［発明が解決しようとする課題１ 上に述べたように従来の空気弁は、フロートを弁座に密
接させようとする力が、弁内外の差圧と空気孔の断面積
を乗じた積となるため、圧力下排気をするためには弁内
外の差圧、空気孔の断面積、フロートの重量の相対的な
関係によって構成上の制限を受ける。すなわち上記の相
対的関係から、差圧の大きい時にはフロートの重量を大
きくしなければ空気孔が開かず弁が作動しないし、同じ
差圧では空気孔を大きくしようとすればやはりフロート
の重量を大きくしなければ弁の作動が生じない。さらに
フロートの重量が同じであれば差圧の大きいときには空
気孔を小さくしなければならない。一般に空気弁として
求められる機能としては、弁内外の差圧の広い範囲に亘
って適用でき、しかもできるだけ空気孔は大きな断面積
を持ら、フロートは小さい方が望ましい。フロートが大
きいと言うことは弁箱仝体も大型化して重量も大きくな
り管路に取り付ける上で障害となる。また空気孔が小さ
いと言うことはそれだけ詰まりやすいと言うことであり
、固形物を大量に含む農業用水や下水の場合には、この
ことが致命的となり兼ねない。

先に掲げた従来の技術〈第４図〉は清水を対象とする標
準型であって、空気孔の入口とフロートとの密着部が水
面に近いため、水と一緒に固形物の付着する機会が生じ
易く汚水が排気と一緒に弁箱の上部へ噴き出したり、こ
れが原因で細い空気孔が詰まって了い弁機能を失うこと
も多い。最近は下水を圧送する仕様が増える傾向にあり
、清水（上水）の管路に使用している空気弁をそのまま
では使用し難く、仮に使用しても十分な機能を期待する
ことは困難である。

本願発明は以上に述べた課題を解決するために、空気孔
を開閉するときに必要とする力を弁内外の差圧や空気孔
の断面積に関係なく、常にほぼ一定である新しい空気弁
の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本願発明にかかる空気弁は、送水管路内と連通する下部
開口を設けた弁箱の密閉蓋のほぼ中央上へ立設した支点
に係合するリンクレバーを回動自在に横架し、該リンク
レバーの一端から弁箱内の空気孔を開閉する弁体を介し
て錘を上下昇降自在に吊支し、該リンクレバーの他端か
ら上下昇降自在に押し棒を吊支し、かつ該押し棒は弁箱
上部に形成したダイヤフラムピストンおよび密閉蓋を隔
ててその上に装着した下方への付勢手段とに囲繞されて
その作用を受け、前記支点と弁体の吊支点までの距離対
支点と押し棒の吊支点までの距離の比率をダイヤフラム
ピストンの受圧面積対空気孔の断面積の比率にほぼ等し
くしたことによって前記の課題を解決した。

［作用］ 本願発明の作用を実施例を示す第１図から第３図に基い
て説明する。

送水管路Ａに下部開口２によって接続する弁箱１の密閉
蓋３のほぼ中央の上に支点４を立設し、この支点に係合
するリンクレバー５を密閉蓋の上に横架する。このリン
クレバーの一方の端点６から弁体７を吊り下げて空気孔
８を開閉する。弁体７からはざらに錘１１が吊り下げら
れていて一体的に上下昇降できる。リンクレバーの他方
の端点９からは押し棒１０を昇降自在に吊支し、この押
し棒は下部においては弁箱の上部に形成したダイヤフラ
ムピストン１２に取り囲まれ、かつ密閉蓋３を隔ててそ
の上に取り付けられた付勢手段１３によっても取り囲ま
れている。すなわちリンクレバー５の端点９には押し棒
を下へ押し下げようとする付勢力と、差圧によって押し
棒を上へ押し上げようとするピストン効果とが作用する
構成となる。

次に支点４から一方の端点６（弁体・錐の吊支点）まで
の距離り、と、支点４から他方の端点９（押し棒の吊支
点〉までの距離Ｌ２の比率Ｍをダイヤフラムピストンの
受圧面積Ｓ、と空気孔の断面積Ｓ２との比率Ｎにほぼ等
しく設定しているので、弁内外の差圧によって弁体に作
用する力は、ダイヤフラムピストンに発生する力によっ
て相殺され、弁体を動かして空気孔を閉じようとする力
は、錘の重力に打ち勝つ付勢手段による押圧力だけとな
って、弁内外の差圧の大きさや空気孔の断面積の大きざ
には関係なくほぼ一定の値となる。

従ってこの押圧力を錘が水位の昇降によって変動する重
量の最大と最少との間に設定しておけば、その他の条件
に変動があってもそれに影響を受けることなく空気弁は
常に正常な機能を発揮することができる。このことを数
式を使って簡単に示すと、弁内外の差圧をＰ、付勢手段
による押圧力と錘の重力の差をＷ、差圧Ｐによって弁を
閉じようとする力を１１差圧Ｐによって弁を開こうとす
る力をＧとし鍾以外の重量を無視すると、Ｌ、／　１２
　＝Ｓｔ　／３２　＝Ｎ Ｆ＝ＰＸＭ／Ｎ＋Ｗ Ｇ＝ＰＸ１ Ｆ−Ｇ＝Ｗ となって弁を閉じる力はほぼ錘の重力に打ち勝つ付勢手
段による押圧力の差Ｗであり、錘の重力が変わらない限
り変わらず、水位の変動によって浮力に変動を受けた場
合にだけ変動し、その力関係によって弁を開いたり閉じ
たりする。

［実施例］ 本願の好ましい実施例について前項との重複を避けて説
明する。

図において、弁箱１の一端上の密閉Ｍ３に穿設した貫通
孔１４の下端部に弾性のダイヤフラム１５を張設し押し
棒１０の下端面と取り付は材１６との間に挟まれてダイ
ヤフラムピストン１２を形成する。

付勢手段１３としては本例では圧縮ばねを選び、取り付
は蓋２５に内嵌する調整部材２７の締付は具合によって
その付勢力を調整することができる。

端点６から吊り下げられている弁体７が脱着して弁を開
閉する相手は弁座１８であり、弁座は中央に空気孔８を
穿設しその底部に弁体の弁座面１９と弁座１８の弁座面
２０が対向している。弁座１８は密閉蓋３に固定されそ
の上に載せられた支持部材２１には中央を貫通する空気
孔に連通ずる複数のねじ孔２２が開口し、弁箱の内部と
外部との空気の出入口を形成している。錘１１としては
本例では水よりも児か１ノの比重の小さいフロートを選
び、ロー１１７によって下方へ吊り下げられている。

リンクレバー５の一方の端点６には長孔２３を、また他
方の端点９には長孔２４をそれぞれ設け、ピン２８．２
９および連結部材３０．３１を介して弁体７および押し
棒１０をそれぞれ回動自在に連結し、この構成があるた
めに弁体および押し棒は上下昇降自在に弁箱内で吊支さ
れているのである占 第１図においては送水管路Ａにはまだ送水されておらず
弁箱内には水がない状態だから、フロート１１には浮力
が作用していないためその重量がそのまま負荷となり、
弁体７の弁座面１９は圧縮ばね１３の上方への押圧力に
打ち勝って弁座面２０から引き離され空気孔８は全開し
ている。

この状態から通水が始まり管路内が充水してくると、第
２図に示すように管路内の空気が下部間口２から弁箱１
の中へ入り、空気孔８およびねじ孔２２を経て外部へ排
出される。管路が満水となって水が弁箱の中にまで入り
込み水位が上昇してくると、フロートに作用する浮力が
増加し相対的に下方への重力が減退するから、圧縮ばね
の押圧力が打ち勝って弁座面１９と弁座面２０とが密着
し空気孔８は閉ざされて弁は仝閉の状態となる。

弁閉の状態が続く内、水中に混入していた空気やガスが
分離して弁箱の上部に溜まり、そのために水位が下がる
とフロートに作用していた浮力も減退し、遂にフロート
の重量が圧縮ばねの押圧力を凌駕するに至ると、第３図
に示すように弁座面１９は弁座面２０から引き離されて
空気孔８が開口し、空気やガスは弁箱の外へ排出される
。圧気下排気が終わると、弁箱内の水位が上昇して再び
空気孔は閉じ第２図の状態に戻る。

［発明の効果］ 本願発明は以上に述べたような作用を生じるから、次の
効果をもたらす。すなわち、弁内外の差圧の広い範囲に
亘って空気孔の断面積は大きく、錘は小ざい小型の空気
弁の仕様を可能とする。仮に差圧が従来と同一であると
しても、空気弁の大ぎさを変えることなく空気孔の大き
さを大きく変えることかできるので、無数の微細な固形
物を混入している農業用水や下水などの汚濁水の送水管
路として好適である。また、空気孔の開閉が直接フロー
トとの脱着によるのではなく、上下する水面から遠く離
れた上の方で行われているから、なおさら汚水に漬かっ
て汚れる心配がなく、汚水が弁箱の外へ噴き上げるよう
な虞れもない。

実施例特有の効果としては、錘を見かけの比重１以下の
フロートにしているので閉鎖された状態においては弁体
に対する重力は非常に小さく、これとバランスする圧縮
ばねのばね定数も小さくて済み、その長さを短くするこ
とができる。また、空気やガスの外部との連通口をねじ
孔２２で形成しているから、弁体７の先端付近や両弁座
面にごみ等が付着したときでも洗滌用水の管端のねじを
ねじ孔に捩じ込んで送水すれば、容易に洗い流すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本願発明の実施例を示す垂直断
面図、第４図は従来の技術を示す垂直断面図。 １・・・弁箱、２・・・下部開口、３・・・密閉蓋、４
・・・支点５・・・リンクレバー、６・・・端点（弁体
の吊支点〉７・・・弁体、８・・・空気孔 ９・・・端点（押し棒の吊支点）、１０・・・押し棒１
１・・・錘、１２・・・ダイヤフラムピストン１３・・
・付勢手段 り、・・・支点から端点６までの距離 Ｌ２・・・支点から端点９までの距離 Ｍ＝１．／Ｌ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送水管路内と連通する下部開口を設けた弁箱の密閉蓋の
   ほぼ中央上へ立設した支点に係合するリンクレバーを回
   動自在に横架し、該リンクレバーの一端から弁箱内の空
   気孔を開閉する弁体を介して錘を上下昇降自在に吊支し
   、該リンクレバーの他端から上下昇降自在に押し棒を吊
   支し、かつ該押し棒は弁箱上部に形成したダイヤフラム
   ピストンおよび密閉蓋を隔ててその上に装着した下方へ
   の付勢手段とに囲繞されてその作用を受け、前記支点と
   弁体の吊支点までの距離対支点と押し棒の吊支点までの
   距離の比率をダイヤフラムピストンの受圧面積対空気孔
   の断面積の比率にほぼ等しくしたことを特徴とする空気
   弁。