JPWO2020111058A1 - 排気弁 - Google Patents

Abstract

排気弁（１００）は、流入口（３１）、流出口（３２）及び弁室（２７）が形成されたケーシング（１）と、弁室（２７）に設けられ、弁室（２７）と流出口（３２）とを連通させる弁口（４１）を有する弁座（４）と、弁室（２７）に移動可能に配置され、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）と、弁室（２７）において弁座（４）の周囲で発生する渦を低減する整流部（８）とを備えている。

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は、水配管等から初期エアを排気する場合などに用いられる。排気弁に気体が流入した場合に、排気弁内において気体の流通が滞ると、円滑な排気を実現できない虞がある。

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、排気弁を介した円滑な排気を実現することにある。

ここに開示された排気弁は、流入口、流出口及び弁室が形成されたケーシングと、前記弁室に設けられ、前記弁室と前記流出口とを連通させる弁口を有する弁座と、前記弁室に移動可能に配置され、前記流入口からの気体の流入時には前記弁口を開いた状態で前記弁口からの気体の流出を許容する一方、前記流入口からの液体の流入時には液体の浮力によって浮上して前記弁口を閉じて前記弁口からの液体の流出を阻止するフロートと、前記弁室において前記弁座の周囲で発生する渦を低減する整流部とを備えている。

前記排気弁によれば、排気弁を介した円滑な排気を実現することができる。

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、整流部の斜視図である。 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、その他の実施形態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、整流部８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。ケーシング１には、周壁１１ａと天井１７とで区画された弁室２７が形成されている。弁室２７の下端は、流入口３１と連続している（即ち、連通している）。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。

排気弁１００は、フロートカバー６１をさらに備えていてもよい。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、４本のガイド２１に支持されている。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。

フロート５は、弁室２７に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。

整流部８は、弁室２７において弁座４の周囲で発生する渦を低減する。図４は、整流部８の斜視図である。整流部８は、弁口４１に向かって流路断面積が小さくなるように傾斜した傾斜壁８１を有する。傾斜壁８１は、軸心Ｘを中心とする筒状であって、円錐台の側面状に形成されている。すなわち、傾斜壁８１は、軸心Ｘに対して傾斜している。傾斜壁８１の軸心Ｘの方向の端縁には、円錐台の上底となる天井８２が設けられている。天井８２の中央には、開口８２ａが貫通形成されている。傾斜壁８１の内側に流路３３の一部が形成されている。流体は、傾斜壁８１において、天井８２が設けられていない端縁から天井８２が設けられた端縁の方へ流れる。傾斜壁８１の内側の流路３３の断面積は、流体の流れ方向における下流側に向かって小さくなっている。以下、「上流」とは、流体の流れ方向における上流を意味、「下流」とは、流体の流れ方向における下流を意味する。

傾斜壁８１は、軸心Ｘに対する角度が小さい上流側部分８１ａと、軸心Ｘに対する角度が大きい下流側部分８１ｂとを含んでいる。上流側部分８１ａは、弁座４から遠い部分であり、下流側部分８１ｂは、弁座４に近い部分である。上流側部分８１ａには、上流端縁から下流側に向かって延びる複数のスリット８１ｃが形成されている。スリット８１ｃ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。スリット８１ｃの幅は、第１ケーシング１１のガイド２１の幅と同じか又は少し大きい幅に設定されている。

整流部８は、図１，２に示すように、天井８２が弁座４と第２ケーシング１２の天井１７とに挟み込まれることによって、天井１７に取り付けられている。弁座４のうち天井１７の連通孔１８に挿入される部分が、開口８２ａを貫通している。上流側部分８１ａの上流端部は、周壁１１ａとフロートカバー６１との隙間３３ａまで延びている。上流側部分８１ａの上流端は、周壁１１ａに接している。スリット８１ｃには、ガイド２１が嵌っている。

このように構成された整流部８は、気体及び液体が周壁１１ａと天井１７とによって形成される隅部２８に向かわずに弁口４１の方に向かうように気体及び液体を案内する。

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、排気弁１００は、空気を通過させる一方、水の通過を阻止する。ここで、空気の通過時には整流部８によって弁座４の周囲での渦の発生が低減させる。詳しくは、流入口３１を介してケーシング１内に流入した空気は、弁室２７を通過して、弁座４に向かう。このとき、空気は、整流部８の傾斜壁８１に案内される。傾斜壁８１は、空気がケーシング１の周壁１１ａと天井１７とによって形成される隅部２８に向かわずに弁口４１の方に向かうように案内する。仮に、空気が隅部２８へ向かうと、空気が隅部２８において渦を形成して滞留する。その結果、排気弁１００からの空気の排気効率が低下する虞がある。それに対し、傾斜壁８１の存在により、空気は、隅部２８へ向かわない。傾斜壁８１は弁口４１に向かって流路断面積が小さくなるように傾斜しているので、傾斜壁８１に案内される空気は、弁口４１に向かって集束していく。こうすることで、弁室２７を通過する空気は、弁口４１に円滑に流入していく。その結果、排気弁１００の排気効率が向上し、ひいては、排気弁１００を介した円滑な排気を実現することができる。

さらに、傾斜壁８１は、段階的に傾斜し、下流側部分８１ｂの方が上流側部分８１ａよりも軸心Ｘに対する傾斜角が小さくなっている。これにより、空気を弁口４１へ段階的に集束させることができ、流通抵抗を低減することができる。

また、排気弁１００はフロートカバー６１を備えており、流入口３１を介してケーシング１内に流入した空気の大部分は、ケーシング１の周壁１１ａとフロートカバー６１との間の隙間３３ａを通過する。空気が、周壁１１ａに沿ってそのまま流れていくと、隅部２８に達しやすい。それに対し、傾斜壁８１の上流側部分８１ａは、隙間３３ａまで延びている。傾斜壁８１は、周壁１１ａに沿って流れる空気を弁口４１の方へ向かわせる。このように、空気の大部分が周壁１１ａに沿って流れる傾向にある排気弁１００において、傾斜壁８１を設けることによって、空気を弁口４１の方へ円滑に集束させることができる。さらに、上流側部分８１ａの上流端は、周壁１１ａに接している。これにより、隙間３３ａを通過する空気を漏れなく、弁口４１の方へ向かわせることができる。

また、隅部２８で渦が発生すると、渦を形成する空気の一部は、下降気流となり、フロート５を下方へ押圧し得る。ケーシング１内に水が流入してフロート５が浮上する際にフロート５に下降気流が作用すると、フロート５による閉弁を遅らせ得る。閉弁が遅れると、排気弁１００から水が流出する虞がある。それに対し、整流部８によって隅部２８における渦の発生が低減されるので、フロート５に作用する下降気流が低減され、フロート５が弁口４１を適切に閉弁することができる。

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。

以下、排気弁１００の適用例について図５を参照しながら説明する。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においては整流部８によって隅部２８における渦の発生が低減されるので、排気弁１００を介した円滑な排気が実現される。その結果、吸入管９３からの排気、ひいては、吸入管９３への水の引き込みを迅速に達成することができる。それに加え、排気弁１００に水が進入したときには弁口４１が遅滞なく閉弁されるので、排気弁１００からの水の流出が適切に阻止される。

以上のように、排気弁１００は、流入口３１、流出口３２及び弁室２７が形成されたケーシング１と、弁室２７に設けられ、弁室２７と流出口３２とを連通させる弁口４１を有する弁座４と、弁室２７に移動可能に配置され、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と、弁室２７において弁座４の周囲で発生する渦を低減する整流部８とを備えている。

この構成によれば、気体が流入口３１を介してケーシング１に流入するときには、弁口４１が開いている。気体は、弁室２７から弁口４１を介して流出口３２へ流れ、流出口３２を介してケーシング１から流出していく。一方、液体が流入口３１を介してケーシング１に流入するときには、弁口４１がフロート５によって閉じられる。液体は、弁室２７から流出口３２の方へ流れることができず、ケーシング１からの液体の流出が阻止される。ここで、整流部８が弁座４の周囲で発生する渦を低減する。これにより、気体が弁室２７から弁口４１へ円滑に流入する。その結果、排気弁１００の排気効率が向上する。さらに、整流部８による渦の発生の低減によって、フロート５の浮上時にフロート５に作用する下降気流が低減される。これにより、液体の流入時に弁口４１を円滑に閉弁できる。

また、整流部８は、弁口４１に向かって流路断面積が小さくなるように傾斜した傾斜壁８１を有する。

この構成によれば、気体は、傾斜壁８１によって案内され、徐々に集束しながら弁口４１へ向かっていく。これにより、気体を、弁口４１へ円滑に流入させ、渦の発生を低減できる。

さらに、排気弁１００は、上方に開口する有底筒状又は椀状に形成され、内部にフロート５を収容して、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をさらに備え、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、フロートカバー６１は、周壁１１ａとの間に流体の流路３３となる隙間３３ａを有した状態で弁室２７に配置され、傾斜壁８１のうち流体の流れ方向における上流端部は、隙間３３ａまで延びている。

この構成によれば、ケーシング１内にフロートカバー６１が配置され、ケーシング１の周壁１１ａとフロートカバー６１との間に流路３３となる隙間３３ａが形成されている。傾斜壁８１の上流端部は、隙間３３ａまで延びている。そのため、隙間３３ａを流通する気体は、傾斜壁８１によって弁口４１の方へ案内される。つまり、気体が周壁１１ａに沿って流れる傾向にあるケーシング１において、傾斜壁８１によって気体を弁口４１へ円滑に流入させることができる。

また、ケーシング１は、筒状の周壁１１ａと、周壁１１ａの一端を塞ぐ天井１７とを有し、周壁１１ａ及び天井１７は、弁室２７の一部を区画しており、弁座４は、天井１７に設けられ、整流部８は、気体及び液体が周壁１１ａと天井１７とによって形成される隅部２８に向かわずに弁口４１の方に向かうように気体及び液体を案内する。

この構成によれば、ケーシング１には、周壁１１ａと天井１７とによって隅部２８が形成される。隅部２８に気体が流入すると、渦が発生しやすい。整流部８は、気体が隅部２８に向かわずに弁口４１の方に向かうように気体及び液体を案内する。これにより、渦の発生を低減できる。

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。このようなケースでは、排気弁１００を介した強制的な排気が行われており、整流部８による排気効率の向上が特に有効となる。

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、整流部８によって排気効率が高められているので、給水ポンプ９１の吸水側から空気を迅速に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に水が流入したときに適切に閉弁するので、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、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２０１と、弁座４と、フロート５と、整流部８と、逆止弁２０７とを備えている。

ケーシング２０１には、流入口３１、流出口２３２及び弁室２７が形成されている。ケーシング２０１は、流入口３１から流入した流体が流出口２３２へ向かって流れる流路２３３が形成されている。ケーシング２０１は、第１ケーシング１１と、第２ケーシング２１２と、第３ケーシング２１３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２１２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２１２は、開口１６に第１軸受２７５が設けられている。第１軸受２７５は、軸心Ｘを中心とする環状に形成されている。第１軸受２７５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２７５と同心状に形成されたベースリング２７７に連結されている。第１軸受２７５、アーム及びベースリング２７７は、全体として平板状に形成されている。第２ケーシング２１２の開口１６の端部には、ベースリング２７７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２７７が段差に載置された状態において、溝にＣ形止め輪２７８が嵌められている。これにより、第１軸受２７５が、開口１６に配置されている。

第３ケーシング２１３には、軸心Ｘの方向に沿って下方に開口する第１開口２２３と、第１開口２２３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２２４と、第１開口２２３と第２開口２２４とを連通させる連通孔２２５とが形成されている。第１開口２２３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２１２が載置された状態で、第３ケーシング２１３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２１２及び第３ケーシング２１３が第１ケーシング１１に取り付けられる。

ケーシング２０１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２０１には、第２ケーシング２１２の開口１６と第３ケーシング２１３の第１開口２２３とによって、逆止弁２０７用の弁室２７９が形成されている。第１ケーシング１１、第２ケーシング２１２及び第３ケーシング２１３の内部に、流路２３３が形成されている。流路２３３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２２４が、流出口２３２である。流出口２３２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２１３は、第２軸受２７６が形成されている。第２軸受２７６は、連通孔２２５内に設けられている。第２軸受２７６は、連通孔２２５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２７６は、軸心Ｘの方向に延びる開口を有している。

逆止弁２０７は、弁体２７１と弁座２７２とを有している。

弁体２７１は、円盤状に形成されている。弁体２７１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２７１は、第１シャフト２７３と第２シャフト２７４とを有している。第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４は、弁体２７１の両側から弁体２７１の軸心方向へ延びている。すなわち、第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４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２７２は、第２ケーシング２１２の開口１６の開口端に形成されている。

弁体２７１は、弁室２７９に収容されている。第１シャフト２７３は、第１軸受２７５に挿入されている。第２シャフト２７４は、第２軸受２７６に挿入されている。第１シャフト２７３及び第２シャフト２７４は、それぞれ第１軸受２７５及び第２軸受２７６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２０１に流体が流入していない状態においては、弁体２７１は、その自重により弁座２７２に着座した状態となる（図６の実線参照）。弁体２７１は、弁座２７２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２００の動作について説明する。排気弁２００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２００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２７１は、弁座２７２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２０１内へ空気が流入すると、空気は、ケーシング２０１の流路２３３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２７１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２１３の第１開口２２３及び連通孔２２５を順に通過し、流出口２３２を介してケーシング２０１から流出する。

一方、流入口３１からケーシング２０１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２００からの水の流出が阻止される。

このとき、排気弁２００においては整流部８によって隅部２８における渦の発生が低減されるので、排気弁２００を介した円滑な排気が実現されると共に、水の進入時には遅滞のない閉弁が実現される。

このように構成された排気弁２００は、図示省略の送水管又はポンプ等に設置される。排気弁２００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２００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２００は逆止弁２０７を有しているので、流出口２３２からケーシング２０１内に流体が流入してきても、逆止弁２０７が閉弁して、流体の逆流を防止する。例えば、排気弁２００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２００の流出口２３２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２００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２３２からケーシング２０１内に空気が流入しても、逆止弁２０７が開口１６を閉弁するので、排気弁２００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２００は、流入口３１、流出口２３２及び弁室２７が形成されたケーシング２０１と、弁室２７に設けられ、弁室２７と流出口２３２とを連通させる弁口４１を有する弁座４と、弁室２７に移動可能に配置され、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と、弁室２７において弁座４の周囲で発生する渦を低減する整流部８とを備えている。

この構成によれば、気体が流入口３１を介してケーシング２０１に流入するときには、弁口４１が開いている。気体は、弁室２７から弁口４１を介して流出口２３２へ流れ、流出口２３２を介してケーシング２０１から流出していく。一方、液体が流入口３１を介してケーシング２０１に流入するときには、弁口４１がフロート５によって閉じられる。液体は、弁室２７から流出口２３２の方へ流れることができず、ケーシング２０１からの液体の流出が阻止される。ここで、整流部８が弁座４の周囲で発生する渦を低減する。これにより、気体が弁室２７から弁口４１へ円滑に流入する。その結果、排気弁２００の排気効率が向上する。さらに、整流部８による渦の発生の低減によって、フロート５の浮上時にフロート５に作用する下降気流が低減される。これにより、液体の流入時に弁口４１を円滑に閉弁できる。

また、排気弁２００は、ケーシング２０１内において弁座４と流出口２３２との間に配置され、流出口２３２から流入する流体が弁座４の方へ流れるのを阻止する逆止弁２０７をさらに備える。

この構成によれば、流体が排気弁２００を逆流することが防止される。前述の如く、排気弁２００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２００の流入口３１から流出口２３２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２３２から流入口３１へ向かう流れ、即ち、排気弁２００を逆流する流れが生じ得る。それに対し、排気弁２００には逆止弁２０７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１，２０１の構成は、一例に過ぎず、任意の構成を採用し得る。例えば、ケーシング１，２０１は、ガイド２１が設けられていなくてもよい。つまり、フロートカバー６１の支持構造は、ガイド２１によるものに限られない。

また、フロートカバー６１は、省略されてもよい。その場合、ケーシング１，２０１には、初期位置におけるフロート５を支持するフロート受けが設けられる。気体及び液体は、周壁１１ａとフロート５との間を通って流通する。

整流部８の構成は、一例に過ぎず、弁座４の周囲での渦の発生を低減できる限り、任意の構成を採用し得る。例えば、傾斜壁８１は、軸心Ｘに対する傾斜角が段階的に変化せず、連続的に変化してもよく、あるいは、一定であってもよい。傾斜壁８１の上流端部は、隙間３３ａまで延びていなくてもよい。整流部８は、天井１７にボルト等で取り付けられてもよい。整流部８は、壁状ではなく、隅部２８を埋めるような形状に形成されていてもよい。

整流部は、図７に示すような構成であってもよい。図７の排気弁３００は、整流部の構成が排気弁１００と異なる。排気弁３００の構成のうち排気弁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する。排気弁３００のケーシング３０１は、第１ケーシング１１と第２ケーシング３１２とを有している。第２ケーシング３１２は、開口１６が形成された有底筒状に形成されている。第２ケーシング３１２は、弁室２７の一部を区画する天井３１７を有している。整流部３０８は、天井３１７と一体に形成されている。例えば、整流部３０８は、第２ケーシング３１２と一体成型される。整流部３０８は、弁口４１に向かって流路断面積が小さくなるように傾斜した傾斜壁３８１を有している。傾斜壁３８１は、軸心Ｘを中心とする筒状であって、円錐台の側面状に形成されている。傾斜壁３８１には、上流端縁から下流側に向かって延びる複数のスリット３８１ｃが形成されている。スリット３８１ｃ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。スリット３８１ｃの幅は、第１ケーシング１１のガイド２１の幅と同じか又は少し大きい幅に設定されている。傾斜壁３８１の上流端部は、周壁１１ａとフロートカバー６１との隙間３３ａまで延びている。傾斜壁３８１の上流端は、周壁１１ａに接触していない。スリット３８１ｃには、ガイド２１が嵌っている。

排気弁１００，２００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１００，２００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
１，２０１，３０１ ケーシング
１１ａ 周壁
１７，３１７ 天井
２７ 弁室
２８ 隅部
３１ 流入口
３２，２３２ 流出口
３３，２３３ 流路
３３ａ 隙間
４ 弁座
４１ 弁口
５ フロート
６１ フロートカバー
２０７ 逆止弁
８，３０８ 整流部
８１，３８１ 傾斜壁
９１ 給水ポンプ
９２ 真空ポンプ
９５ 排気管

Claims (7)

1. 流入口、流出口及び弁室が形成されたケーシングと、
   前記弁室に設けられ、前記弁室と前記流出口とを連通させる弁口を有する弁座と、
   前記弁室に移動可能に配置され、前記流入口からの気体の流入時には前記弁口を開いた状態で前記弁口からの気体の流出を許容する一方、前記流入口からの液体の流入時には液体の浮力によって浮上して前記弁口を閉じて前記弁口からの液体の流出を阻止するフロートと、
   前記弁室において前記弁座の周囲で発生する渦を低減する整流部とを備える排気弁。
2. 請求項１に記載の排気弁において、
   前記整流部は、前記弁口に向かって流路断面積が小さくなるように傾斜した傾斜壁を有する排気弁。
3. 請求項１又は２に記載の排気弁において、
   前記ケーシングは、筒状の周壁と、前記周壁の一端を塞ぐ天井とを有し、
   前記周壁及び前記天井は、前記弁室の一部を区画しており、
   前記弁座は、前記天井に設けられ、
   前記整流部は、気体及び液体が前記周壁と前記天井とによって形成される隅部に向かわずに前記弁口の方に向かうように気体及び液体を案内する排気弁。
4. 請求項２に記載の排気弁において、
   上方に開口する有底筒状又は椀状に形成され、内部に前記フロートを収容して、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フロートカバーをさらに備え、
   前記ケーシングは、前記弁室の一部を区画する筒状の周壁を有し、
   前記フロートカバーは、前記周壁との間に流体の流路となる隙間を有した状態で前記弁室に配置され、
   前記傾斜壁のうち流体の流れ方向における上流端部は、前記隙間まで延びている排気弁。
5. 請求項１乃至４の何れか１つ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弁座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。
6. 請求項１乃至５の何れか１つ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。
7. 請求項６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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