JPS595262Y2 - 凍結破損防止型空気弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は弁箱内の水が凍結した時の破損を防止する凍結
破損防止型空気弁に係る。

従来水道本管などの管路の途中に取付けて管路内に混入
している空気を抜く空気弁としては第１図に示すように
、上部に通気口２１を、下部に流入口２２を有する弁箱
２３内に弁案内筒２４を設け、この弁案内筒２４内に各
々が同径のディスク状の主弁２５と球状のフロート弁２
６とを共に収容し、主弁２５で上部の通気口２１を、フ
ロート弁２６で主弁の中心部に設けられた小径通気口２
７と弁案内筒２４下部の流入口２８とを各々開閉するよ
うにした空気弁は知られているが、大径通気口２１及び
小径通気口２７が閉塞されている状態ではフロート弁２
６上部の間隙Ａと弁箱２３内周面と弁案内筒２４外周面
との間の流路間隙２９の上部の間隙Ｂにわずかな間隙が
あるだけである。

従って冬期間に弁箱内の水が凍結した場合、その体積が
膨張してその体積膨張圧力を前記側間隙Ａ、 Ｂでは
吸収しきれずに弁箱が破損する事態がたまたま生じてい
る。

本考案は上記問題を解決する為になされたもので、最高
使用圧力時、弁箱内の水体績の所定割合（１５％）以上
の空気層が弁箱向上部に残存するように弁箱の内容積を
設定すると共に、弁箱内の水の凍結時の体積膨張圧力を
弾性合成樹脂製の圧力吸収部材により吸収しうるように
し、弁箱内の水の凍結による弁の破損を確実に防止する
と共に、圧力吸収部材に主弁と大径通気孔との間の止水
機能を兼備させることにより構成を簡素化しうる空気弁
を提供することを目的としたものであり、上面に上面開
口部、下面に下面開口部を有する弁箱上部に、中央に通
気孔を有する蓋を被着すると共に、弁箱には上面開口部
を塞ぐように上部側壁面に大径通孔、底部に小径通孔を
形成した有底筒状の案内筒を嵌装して弁箱内周面と案内
筒外周面との間に流路間隙を形成し、前記蓋の下面には
環状の圧縮リングをその内孔が通気孔に連通ずるよう装
着し、前記案内筒内には下方にフロート弁、上方に主弁
を内装して成り、主弁は中心部に上下に貫通する小径通
孔を有し、上面は中央部を截頭円錐形下面は中央部を細
長円筒状に形成して主弁と案内筒とフロート弁との間に
大きな空間部を形するよう構成した。

上記構成により成るこの考案によれば、主弁の形状を上
面中央部が截頭円錐形、下面中央部が細長円筒形状に形
威し、主弁と案内筒とフロート弁との間に大きな空間部
を形成し、この空間部と流路間隙の上部とに閉弁時にお
ける弁箱内の水体積の少なくとも１５％以上の容積に相
当する空間を形成するため、弁箱内の水が凍結して膨張
しても、その膨張圧力はその空間部に吸収されることと
なり、加えて主弁と蓋との間に圧縮リングを介装したの
で、前記空間部の空気圧が高くなって主弁を押しあげて
も圧縮リングによって圧力が吸収されるため、凍結によ
る弁箱の破損が防止される効果があり、構造も簡単なの
でコンパクトで安価に提供することができる特長を有し
ている。

以下、本考案の各実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず第１実施例を第２図及び第３図に基づいて説明する
と第２図は弁箱内に水の無い状態の本空気弁の縦断面図
、第３図は弁箱内に水位りだけ水のある状態の縦断面図
である。

両図中１は鋳鉄等よりなる上下面が開口する中空円筒状
の弁箱で、上面開口部２ａの外周縁に設けた鍔部１ａの
上面にはＯリング１ｂが嵌装され、かつ下面開口部２ｂ
の外周縁には副弁（開閉弁）（図示せず）に接続する為
のフランジＩＣが形成されている。

弁箱１の内容積は夜間等のごとき水使用が少ない最高使
用圧力（例えば７．５ ｋｇ ｆ ／ｃｍ’）の時、弁
箱１内の水位は第３図に示すＬよりＬｌまで上昇するが
、その時の水体積の１５％以上の空気層が弁箱１内水面
上方に確保できるごとく設定されている。

従って水位Ｌ１にある水の凍結水面位置はＬ２となって
、その上面に依然として空気層３が確保される。

４は弁箱１の鍔部１ａの上面にポル）４ａで結合された
弁箱１同様鋳鉄等よりなる蓋で、弁箱１の上面開口部２
ａよりやや小径の大径通気孔５が開口され、下面凹部に
上記通気孔５と同径の内径をもつウレタン等の弾性合成
樹脂材よりなる圧力吸収部材である環状の圧縮リング６
が外周部に蓋４と僅少の間隙６ａを有して装着され、圧
縮リング６の下面には環状の突条６ｂが一体形成されて
いる。

この圧縮リング６は大径通気孔５と主弁７との間の止水
機能を兼備している。

また蓋４の上面には上蓋８の取付座４ｂが突設され、こ
れに上蓋８が弁箱の蓋４の上面及び外周との間に間隙を
存し弁箱１の内部が外気と連通ずるようにボルト８ａで
取付けられている。

９は半球形の底壁をもつ円筒形の案内筒で、弁箱１の上
端開口部２ａに上端が緩嵌合され、その外周面と弁箱１
の内周面との間に流路間隙１０を形成し、かつ底壁外周
部が、周方向に間隔的に設けられたウレタン等の弾性合
成樹脂材よりなる圧力吸収部材である保持部材１１を介
して、流体の通過を阻げることなく弾性保持されて弁箱
１内に内装されている。

なお１２は流路間隙１０内に環状に装入された金網等よ
りなるろ通帯である。

このろ通帯は保持部材１１自体に弾性保持とろ過機能を
もたせれば省略しうるちのである。

上記案内筒９は硬質合成樹脂材で作成され、周壁上方に
複数の大径の通孔９ａが、周壁下半部及び底壁には複数
の小径の通孔９ｂが穿設され、これら通孔９ａ、９ｂに
て案内筒９内部と流路間隙１０とが連通している。

か様な案内筒９内には球状のフロート弁１３及びその上
部に前記主弁７が昇降自在に装入されている。

フロート弁１３は桐等の６球にエボナイト等の外殻を被
装し水より軽い比重をもって作成されたものである。

主弁７は、中心に通孔１４ａを有し外周部が案内筒９の
内壁に案内されて上下する硬質合成樹脂材よりなる弁座
受け７ａと、この弁座受け１ａの下面中央細長筒部７ｄ
の下端側内部に嵌着された中心部に小径通気孔１４ｂを
有するゴム等の弾性材よりなる截頭円錐形の弁座７ｂと
、弁座受け７ａに螺合され弁座７ｂを受は上記弁座受け
７ａの通孔１４ａと弁座１ｂの小径通気孔１４ｂとを連
通ずる通孔１４Ｃを有する硬質合或樹脂材よりなる弁座
押え７Ｃとにより構成され、総体的に水よりやや重い比
重に設定される。

上記弁座受け７ａは案内筒９内上限位置まで上昇した時
、上半の面中央の截頭円錐突部７ｅが前記圧縮リング６
の開口面内に嵌入すると共に肩部（円錐突部より外周側
水平面部）が圧縮リング６下面の突条６ｂに圧接し、そ
の間を確実に止水し、また弁座７ｂはその下端が弁座受
け７ａの下面中央部の下端よりやや下方に突出し前記フ
ロート弁１３と接離することにより小径通気孔１４ ｂ
が開閉される。

ここにおいて、主弁７と案内筒９とフロート弁１３との
間に大きな空間部１５が形成される。

以上詳述したように構成される本空気弁の作用を次に説
明する。

管路内が空の場合は第２図に示すように当然フロート弁
１３は案内筒９内の下限位置にあり、これに伴って主弁
７も下降し管路内の空気は副弁を介して弁箱１の下面開
口部２ｂより流路間隙１０、案内筒９、周壁の通孔９ａ
、９ｂ、蓋４の大径通気孔５及び蓋４と上蓋８との間隙
を通り、はとんど抵抗なく外気中に排気される。

吸気の場合は管路に生じる負圧により上記と逆の経路で
吸気がなされる。

一方管路に通水され管路内の水が副弁を介して下面開口
部２ｂから流入し弁箱１内の水位が上昇してくると、弁
箱１内の空気は順次押上げられて案内筒９の通孔９ａ、
９ｂ、大径通気孔５を経て外気に排気されると同時にフ
ロート弁１３に浮力が生じ、主弁７の弁座７ｂの小径通
気孔１４ ｂを閉塞した状態で主弁７の重量に打勝って
これを上昇させる。

管路内の水圧が通常使用状態（例えば昼間）の圧力（約
２ ｋｇ ｆ ／ｃｍ＝）である時は弁箱１内の水位は
第３図に示す線りの位置にあり、フロート弁１３は主弁
７を上限位置に押上げ、この状態において弁座７ｂの小
径通気孔１４ ｂはフロート弁１３により閉塞され、か
つ弁座受け７ａの肩部が圧縮リング６の突条６ｂに圧接
することにより弁箱１内と外気との間が完全に遮断され
、弁箱１内の水位りより上方の空気は弁箱１内に密閉さ
れる。

ここで通水管路内の空気が下面開口部２ｂから弁箱１内
に進入し逐時溜って弁箱１内水位りより上方の空気圧が
上昇し、これがフロート弁１３の浮力に打勝てばフロー
ト弁１３を押下げ弁座７ｂの小径通気孔１４ｂを開口さ
せ空気は弁箱１外に排出される。

空気が排出され空気圧が下がればフロート弁１３は再び
浮上して弁座７ｂの小径通気孔１４ｂを閉塞し弁は遮断
状態になる。

以降上記作動を繰返すことにより自動的に少量排気が行
われる。

以上の作動は従来の空気弁と同様であるが、ここで弁箱
１内の水が凍結した場合体積は約９．１％増加する。

その体積膨張分は予め設定した弁箱１内の前記空間部１
５等の上部空気層容積にて充分吸収され、その吸収に伴
う空気層の圧力も耐圧テスト値１７．５ ｋｇ ｆ ／
ａｎ２以上には上昇することがない。

従って空気層容積不足のため、体積膨張分の吸収に伴っ
て空気層圧力が異常に上昇することによる破損を確実に
防止できる。

さらに弁箱１内の水は表面側から順次凍結してゆくが弁
箱１内の水金体が完全に凍結する寸前、フロート弁１３
、主弁７、案内筒９に対して上下方向に強い突上げ応力
が発生するが、この応力発生時圧縮リング６が第３図に
おいて仮想線で示したように弾性変形しその応力を吸収
し、案内筒９も弁箱１内を特に上下方向に移動して応力
を吸収するから破損防止が確実に行われる。

なお弁座７ｂは弁座受け７ａと別構成であり、経時に従
い摩耗すれば弁座押え７Ｃを外して交換しうるものであ
る。

次に第４図及び第５図に示す他の実施例を説明する。

本実施例では主弁７′の弁座受け７ａ’全体をウレタン
等の弾性合成樹脂よりなる圧力吸収部材とした点、及び
蓋４′に圧縮リング６を設けず、大径通気孔５′の周縁
に沿う下面に環状突条４Ｃを一体形成した点が上記第１
実施例と異なるもので、弁箱１内の水が凍結膨張した時
は弁座受け７ａ′が第５図に仮想線で示したように弾性
変形し、その応力を吸収する。

その他の構成及び作用は第１実施例と同様である。

さらに第６図に示す実施例は第４図及び第５図に示した
実施例が主弁７′の弁座受け７ａ’に弁座７ｂを別に作
成して取付けたのに対して弁座受け７ａ″に小径通気孔
１４ｂ“を直接形成して、格別弁座７ｂを取付ける必要
をなくしたものである。

また本例では案内筒９の保持部材１１′は弾性保持とろ
逸機能とを兼備しており、ろ通帯は省略されている。

その他の構造及び作用は前記各実施例と同様である。

以上詳細に説明したように本考案による空気弁は従来剛
性材で作成されていた弁構造の一部に弾性材を使用し、
あるいは介装し、さらに弁内水の最高水位における凍結
時その氷面上になお所定量の空気層が残存するように弁
の内容積を設定したもので、一般の作動は従来の空気弁
と同様であるが、弁箱内に充分な空気層が確保され、従
って弁箱内の水の凍結時における体積膨張が空気層にて
充分吸収されて、空気層圧力が異常高圧に上昇すること
がない。

さらに第２図及び第３図に示した実施例では圧縮リング
６が、第４図、第５図及び第６図に示した実施例では主
弁７′もしくは７“自体が圧縮変形し、また不均等な凍
結の進行に対しても各実施例共に弾性保持部材１１もし
くは１１′により保持された案内筒９がこれに柔軟に対
応し、また管路水圧の高圧時も弁箱１内の凍結氷面上に
なお所定量残存された空気層により膨張圧力が吸収され
るから弁の破損は確実に防止され、凍結破損の危惧なく
使用でき、かつ実施例に示したように弁部材は機能を損
うことなく簡素化しうるので低コストで供給することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空気弁の斜視図、第２図以下本願考案の
各実施例を示すもので、第２図は弁内に水の無い状態、
第３図は同弁箱内に通常使用圧力の水がある状態の縦断
面図、第４図は本考案の他の実施例を示す第２図と同状
態にある縦断面図、第５図は同実施例の第３図と同状態
にある縦断面図、第６図は本考案のさらに別の実施例を
示す縦断面図である。 １・・・・・・弁箱、１ａ・・・・・・鍔部、１ｂ・・
・・・・Ｏ’Ｊング、ＩＣ・・・・・・プランジ、２ａ
・・・・・・上端開口部、２ｂ・・・・・・下端開口部
、３・・・・・・空気層、４，４′・・・・・・蓋、５
゜５′・・・・・・大径通気孔、６・・・・・・圧縮リ
ング、７．７’。 ７“・・・・・・主弁、８・・・・・・上蓋、９・・・
・・・案内筒、９ａ・・・・・・通孔（大径）、９ｂ・
・・・・・通孔（小径）、１０・・・・・・流路間隙、
１１，１１’・・・・・・圧力吸収部材（保持部材）、
１２・・・・・・ろ通帯、１３・・・・・・フロート弁
、１４ ａ・・・・・・通孔、１４ｂ。 １４ｂ″・・・・・・小径通気孔、１５・・・・・・空
間部、Ｌ・・・・・・水位。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）上面に上面開口部、下面に下面開口部を有する弁
   箱上部に、中央に通気孔を有する蓋を被着すると共に、
   弁箱には上面開口部を塞ぐように上部側壁面に大径通孔
   、底部に小径通孔を形成した有底筒状の案内筒を嵌装し
   て弁箱内周面と案内筒外周面との間に流路間隙を形成し
   、前記蓋の下面には環状の圧縮リングをその内孔が通気
   孔に連通ずるよう装着し、前記案内筒内には下方にフロ
   ート弁、上方に主弁を内装して成り、主弁は中心部に上
   下に貫通する通孔を有し、上面中央部に截頭円錐突部、
   下面中央部に細長筒部を形成して主弁と案内筒とフロー
   ト弁との間に大きな空間部を形成したことを特徴とする
   凍結破損防止型空気弁。
2. （２）前記空気弁において主弁はゴム等の弾性材により
   形成したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第（
   １）項記載の凍結破損防止型空気弁。
3. （３）前記空気弁において案内筒は弁箱に対して嵌脱自
   在とし、弁箱内周面と案内筒外周面との間に弾性合成樹
   脂材より戊る圧力吸収部材を介装したことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第（１）項もしくは第（２）項
   の何れかに記載する凍結破損防止型空気弁。
4. （４）前記空気弁において前記圧力吸収部材はろ逸機能
   を有する多孔性素材で形成したことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第（３）項記載の凍結破損防止型空気
   弁。