(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部が管体への接続口（１）側、上部が大空気口（２）側である弁箱（３）の内部に、有底筒状のガイド部材（４）と、このガイド部材（４）の筒状内面にガイドされつつ前記大空気口（２）に形成された大空気口弁座（５）に当接・離間してこの大空気口（２）を開閉する遊動弁体（６）と、このガイド部材（４）内に設けられ、弁箱（３）内に通水した際に浮力でもって前記大空気口弁座（５）側に浮上するフロート弁体（７）とを備え、
前記ガイド部材（４）は、前記大空気口（２）側の上部ガイド（４ａ）と、前記接続口（１）側の下部ガイド（４ｂ）に二分割され、両ガイド（４ａ、４ｂ）は段差部（１０）でもって嵌合しており、上部ガイド（４ａ）の内径側には、前記遊動弁体（６）を受ける受け部（１１）が形成され、下部ガイド（４ｂ）の外周面には、弁箱（３）の内面と当接する脚部（１３）が、周方向に所定間隔で形成されるとともに、底部近傍に充水孔（１４）が形成され、
前記遊動弁体（６）には、上面側から下面側に貫通する小空気口（１５）が形成され、この小空気口（１５）の前記下面側は小空気口弁座（１７）となっており、この小空気口弁座（１７）に前記フロート弁体（７）が当接・離間してこの小空気口（１５）を開閉するようにした空気弁。
【請求項２】
下部が管体への接続口（１）側、上部が大空気口（２）側である弁箱（３）の内部に、有底筒状のガイド部材（４）と、このガイド部材（４）の筒状内面にガイドされつつ前記大空気口（２）に形成された大空気口弁座（５）に当接・離間してこの大空気口（２）を開閉する遊動弁体（６）と、このガイド部材（４）内に設けられ、弁箱（３）内に通水した際に浮力でもって前記大空気口弁座（５）側に浮上するフロート弁体（７）とを備え、
前記ガイド部材（４）の底部近傍に充水孔（１４）が形成されるとともに、前記遊動弁体（６）には、上面側から下面側に貫通する小空気口（１５）が形成され、この小空気口（１５）の前記下面側は小空気口弁座（１７）となっており、この小空気口弁座（１７）に前記フロート弁体（７）が当接・離間して前記小空気口（１５）を開閉し、この遊動弁体（６）に、前記ガイド部材（４）の内圧が所定値以上になった際に、この内圧を前記遊動弁体（６）の上面側に逃がす安全弁（１８）を設けた空気弁。
【請求項３】
前記安全弁（１８）が、前記遊動弁体（６）の中心軸周りの回転対称の位置に複数個設けられている請求項２に記載の空気弁。
【請求項４】
前記ガイド部材（４）は、前記大空気口（２）側の上部ガイド（４ａ）と、前記接続口（１）側の下部ガイド（４ｂ）に二分割されており、両ガイド（４ａ、４ｂ）は段差部（１０）でもって嵌合しており、上部ガイド（４ａ）の内径側には、前記遊動弁体（６）を受ける受け部（１１）が形成され、下部ガイド（４ｂ）の外周面には、弁箱（３）の内面と当接する脚部（１３）が、周方向に所定間隔で形成されている請求項２又は３に記載の空気弁。
【請求項５】
下部が管体への接続口（１）側、上部が大空気口（２）側である空気弁の弁箱（３）の内部に設けられ、有底筒状の内面によって、前記大空気口（２）に形成された大空気口弁座（５）に当接・離間してこの大空気口（２）を開閉する遊動弁体（６）と、弁箱（３）内に通水した際に浮力でもって前記大空気口弁座（５）側に浮上するフロート弁体（７）とを案内し、
前記大空気口（２）側の上部ガイド（４ａ）と、前記接続口（１）側の下部ガイド（４ｂ）に二分割され、両ガイド（４ａ、４ｂ）は段差部（１０）でもって嵌合しており、上部ガイド（４ａ）の内径側には、前記遊動弁体（６）を受ける受け部（１１）が形成され、下部ガイド（４ｂ）の外周面には、弁箱（３）の内面と当接する脚部（１３）が、周方向に所定間隔で形成されるとともに、底部近傍に充水孔（１４）が形成された空気弁用のガイド部材。
【請求項６】
下部が管体への接続口（１）側、上部が大空気口（２）側である空気弁の弁箱（３）の内部に設けられた、底部近傍に充水孔（１４）が形成された有底筒状のガイド部材（４）によって、弁箱（３）内に通水した際に浮力でもって、前記大空気口（２）に形成された大空気口弁座（５）側に浮上するフロート弁体（７）とともに案内され、
上面側から下面側に貫通する小空気口（１５）が形成され、この小空気口（１５）の前記下面側は小空気口弁座（１７）となっており、この小空気口弁座（１７）に前記フロート弁体（７）が当接・離間して前記小空気口（１５）を開閉し、前記ガイド部材（４）の内圧が所定値以上になった際に、この内圧を前記上面側に逃がす安全弁（１８）を設けた空気弁用の遊動弁体。
【請求項７】
前記安全弁（１８）が、中心軸周りの回転対称の位置に複数個設けられている請求項６に記載の空気弁用の遊動弁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上水道等の管体に通水する際にこの管体内の空気を抜く一方で、この管体内の水抜きをする際にこの管体内に空気を送り込むための空気弁と、その空気弁に用いるガイド部材及び遊動弁体に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気弁は、上水道等の管体に通水を開始する際にこの管体内の空気を抜いたり、管体の水抜きを行う際にこの管体内に空気を供給したりするために用いられる。このように管体内の水と空気を置換することで、通水及び水抜き作業をスムーズに行うことができるためである。また、水中に空気（気泡や溶存空気）が含まれている場合、通水時間の経過とともにこの空気が管体内の特定の箇所に次第に溜まって、スムーズな通水ができなくなる場合がある。この場合に、溜まった空気を一旦空気弁内に集めた上でここから排気して、管体内の通水状態を回復させる機能も備えている。
【０００３】
この空気弁として、例えば、図７（ａ）（特許文献１の図４に該当）に示す構成のものがある。この空気弁は、下部が管体（図示せず）への接続口１側、上部が大空気口２側である弁箱３の内部に、有底筒状のガイド部材４と、このガイド部材４の筒状内面にガイドされつつ大空気口２に設けられた大空気口弁座５に当接・離間してこの大空気口２を開閉する遊動弁体６と、このガイド部材４内に設けられ、弁箱３内に通水した際に浮力でもって大空気口弁座５側に浮上するフロート弁体７とを備えたものである。
【０００４】
ガイド部材４の筒面上部には、周方向の所定間隔ごとにガイド窓１２が形成され、その下端部には、充水孔１４が形成されている。遊動弁体６には、その外周縁から下向きに突出する筒状の側壁部２４が形成され、この側壁部２４がガイド部材４の内面にガイドされて上下し得るようになっている。管体内に水ｗがない状態においては、フロート弁体７はガイド部材４の内側下端に位置するとともに、遊動弁体６はその可動範囲の下端に位置し、大空気口２が開いた状態となっている。遊動弁体６の中心軸には貫通孔が形成され、その貫通孔には、上面側から下面側に貫通する小空気口１５が形成されたねじ込み式のコマ部材１６が設けられている。このコマ部材１６の下側には、小空気口１５よりもさらに小径の貫通孔が中心軸に形成された小空気口弁座１７が設けられている。側壁部２４には、連通孔２５が小空気口弁座１７の下端とほぼ同じ高さに形成されている。
【０００５】
管体内に通水を開始すると、図７（ａ）に示すように、通水した水の体積に相当する量の管体内の空気が、同図中の矢印ａに沿った流路を通って空気弁の外に排気される（大量排気）。このように空気を排気することによって、空気と水とが置換されて速やかに管体内に通水することができる。管体及び空気弁が充水されると、図７（ｂ）に示すように、フロート弁体７と遊動弁体６が浮力で浮上し、この遊動弁体６が大空気口弁座５に当接して空気弁の内圧により大空気口２を閉じる。これとともに、フロート弁体７が小空気口弁座１７に当接して、空気弁の内圧とフロート弁体７の浮力により、小空気口１５も閉じた状態となる。すなわち、空気弁内の水ｗが、両空気口２、１５から漏れ出るのが防止される。
【０００６】
通水時間の経過とともに、水中に含まれる空気が次第に管体内に溜まってくる。そして、その空気は空気弁に到達し、主にガイド窓１２及び遊動弁体６の連通孔２５を通って（一部はガイド部材４下部の充水孔１４を通って）、ガイド部材４内に入り込む。すると、図７（ｃ）に示すように、空気弁内の水位が低下し、フロート弁体７の浮力が小さくなると、このフロート弁体７がその自重により少し下がって小空気口弁座１７が開き、この小空気口１５を通って空気弁内に溜まった空気が、同図中の矢印ａに沿った流路を通って、その内圧によって空気弁の外に排気される（少量排気）。この排気が終わると空気弁内の水位が上昇するとともにフロート弁体７も上昇して、小空気口弁座１７が再び閉じる（図７（ｂ）を参照）。これにより、空気弁内の水ｗが小空気口１５を通って漏れ出ることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平５−４７９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示す空気弁においては、管体内及び空気弁内の充水完了が近付くにつれて、充水バルブや管体に設けられた補修弁を徐々に閉めて、通水量を次第に減らす操作を行う必要がある。そのようにしないと、充水の完了とともに遊動弁体６が急閉して、空気弁内の水が急激に圧力変動する「ウォーターハンマー現象」が生じ、その衝撃でガイド部材４、遊動弁体６、フロート弁体７等の空気弁構成部材のいずれかが破損する恐れがあるからである。このため、充水バルブ等の操作に細心の注意が必要となり、作業効率が低下しやすいという問題がある。また、震災等の突発的事態が生じた際にも、空気弁内の水に急激な圧力変動が生じ、上記と同様に空気弁構成部材が破損する恐れがある。空気弁構成部材の破損が生じると、空気弁から漏水が発生し、復旧するのに多大なコストと時間がかかるという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、空気弁内の水に急激な圧力変動が生じた際に、ガイド部材等の空気弁構成部材のいずれかが破損するのを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明は、下部が管体への接続口側、上部が大空気口側である弁箱の内部に、有底筒状のガイド部材と、このガイド部材の筒状内面にガイドされつつ前記大空気口に形成された大空気口弁座に当接・離間してこの大空気口を開閉する遊動弁体と、このガイド部材内に設けられ、弁箱内に通水した際に浮力でもって前記大空気口弁座側に浮上するフロート弁体とを備え、前記ガイド部材は、前記大空気口側の上部ガイドと、前記接続口側の下部ガイドに二分割され、両ガイドは段差部でもって嵌合しており、上部ガイドの内径側には、前記遊動弁体を受ける受け部が形成され、下部ガイドの外周面には、弁箱の内面と当接する脚部が、周方向に所定間隔で形成されるとともに、底部近傍に充水孔が形成され、前記遊動弁体には、上面側から下面側に貫通する小空気口が形成され、この小空気口の前記下面側は小空気口弁座となっており、この小空気口弁座に前記フロート弁体が当接・離間してこの小空気口を開閉するようにして空気弁を構成した。
【００１１】
このようにガイド部材を上部ガイド及び下部ガイドに分割することによって、空気弁の内圧が急変した場合にこのガイド部材が破損するのを防止することができる。すなわち、分割することによって上下方向における互いの拘束力が断たれる（上下の縁が切られる）ため、ガイド部材の上部のみで支持されていた従来型の空気弁（図７（ａ）を参照）と異なって、上下方向への引張力が作用しない。このため、この引張力に起因してガイド部材が破損する恐れは低い。しかも、下部ガイドに脚部を設け、この脚部が弁箱の内壁に当接するようにしたことによって、比較的薄肉の部材からなるガイド部材を、内壁で支持して補強することになり、ガイド部材の破損を一層抑制することができる。
【００１２】
このようにガイド部材の破損を防止することによって、このガイド部材の内側に設けられた、遊動弁体及びフロート弁体の破損も防止することができる。
【００１３】
前記構成のようにガイド部材を分割式とする代わりに、下部が管体への接続口側、上部が大空気口側である弁箱の内部に、有底筒状のガイド部材と、このガイド部材の筒状内面にガイドされつつ前記大空気口に形成された大空気口弁座に当接・離間してこの大空気口を開閉する遊動弁体と、このガイド部材内に設けられ、弁箱内に通水した際に浮力でもって前記大空気口弁座側に浮上するフロート弁体とを備え、前記ガイド部材の底部近傍に充水孔が形成されるとともに、前記遊動弁体には、上面側から下面側に貫通する小空気口が形成され、この小空気口の前記下面側は小空気口弁座となっており、この小空気口弁座に前記フロート弁体が当接・離間して前記小空気口を開閉し、この遊動弁体に、前記ガイド部材の内圧が所定値以上になった際に、この内圧を前記遊動弁体の上面側に逃がす安全弁を設けて空気弁を構成することもできる。
【００１４】
このように安全弁を設けると、ガイド部材の内圧の急変を抑制することができ、ガイド部材、遊動弁体、フロート弁体等の空気弁構成部材の破損を防止することができる。
【００１５】
この安全弁を設ける構成においては、その安全弁が、前記遊動弁体の中心軸周りの回転対称の位置に複数個設けられているのがより好ましい。
【００１６】
複数個を回転対称に設けることにより、遊動弁体の中心軸に対する安全弁の重量バランスや圧力負荷が均等になり、この遊動弁体が、安全弁の重みや、安全弁作動時の圧力負荷のアンバランスによって特定方向に傾く恐れが低い。このため、遊動弁体と大空気口弁座との間に隙間が生じにくく、常に確実な閉弁作用が発揮される。しかも、安全弁を通したトータルの排気量を確保しつつ、一つ一つの安全弁の大きさを小さくできるため、この安全弁の作動時の開弁応答性が高まり、ガイド部材内の内圧の急変を極力緩和することができる。
【００１７】
前記安全弁を設けた構成においては、前記ガイド部材が、前記大空気口側の上部ガイドと、前記接続口側の下部ガイドに二分割されており、両ガイドは段差部でもって嵌合しており、上部ガイドの内径側には、前記遊動弁体を受ける受け部が形成され、下部ガイドの外周面には、弁箱の内面と当接する脚部が、周方向に所定間隔で形成されているようにするのがより好ましい。
【００１８】
このようにガイド部材を二分割することによって、安全弁によるガイド部材内の減圧効果と相まって、空気弁構成部材の破損防止作用が一層高まる。
【００１９】
前記各構成において説明した空気弁は、従来から用いられている空気弁と弁箱等の主要部品が共通しており、従来型空気弁に用いられているガイド部材を分割式のものに交換する、あるいは、遊動弁体を安全弁付きのものに交換する、の少なくとも一つを行うことにより、この発明に係る空気弁に更新することができる。すなわち、前記ガイド部材及び遊動弁体は、それ自体が空気弁用の交換・補修用部品として、単独での取引価値を有するものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、ガイド部材を分割式とすること、若しくは、遊動弁体に安全弁を設けることの少なくとも一方によって、ガイド部材の内圧が急変した際にその圧力変動によって、ガイド部材等の空気弁構成部材のいずれかが破損するのを防止するようにした。このため、破損した際の復旧工事に伴う時間とコストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願発明に係る空気弁を示す縦断面図
【図２】図１に示す空気弁の分解斜視図
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】遊動弁体及び安全弁の分解斜視図
【図６】図１に示す空気弁において安全弁が作動した状態を示す要部縦断面図
【図７】従来技術に係る空気弁を示す縦断面図であって、（ａ）は充水前（大量排気）、（ｂ）は充水後、（ｃ）は空気抜き状態（少量排気）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本願発明に係る空気弁の縦断面図を図１に、分解斜視図を図２に示す。この空気弁は、水道管等の管体の端部や途中に設けられ、管体への充水又は水抜きの際に、管体から空気を排出、又は、管体に空気を供給することによって、充水又は水抜き作業をスムーズに行い得るようにするためのものである。
【００２３】
この空気弁は、下部が管体への接続口１、上部が大空気口２と連結されている弁箱３の内部に、有底筒状のガイド部材４と、このガイド部材４の筒状内面にガイドされつつ大空気口２に形成された大空気口弁座５に当接・離間してこの大空気口２を開閉する遊動弁体６と、このガイド部材４に設けられ、弁箱３内に通水した際に浮力でもって大空気口弁座５側に浮上する球状のフロート弁体７とを備えている。大空気口２側には、ボルト、ナット等から構成される係止部材８によってカバー９が設けられている。管体内への通水及び管体内の水抜きの際におけるこの空気弁の基本的な作用は、背景技術において説明した空気弁の作用と同じなので、重複する説明は省略する。
【００２４】
ガイド部材４は、大空気口２側の上部ガイド４ａと、接続口１側の下部ガイド４ｂに二分割され、両ガイド４ａ、４ｂは段差部１０でもって嵌合している。この段差部１０は、下部ガイド４ｂの上端部に周方向全体に亘って形成した突条１０ａと、上部ガイド４ａの下端部に突条１０ａを外側から取り巻くように形成した係合部１０ｂとから構成される。
【００２５】
上部ガイド４ａの内径側には、遊動弁体６を受ける受け部１１が形成されており、その上部側には、ガイド窓１２が形成されている。このガイド窓１２の高さは、遊動弁体６の周縁部の厚みよりも大きい。すなわち、遊動弁体６の位置にかかわらず、このガイド窓１２を通して、ガイド部材４の内外が常に連通状態となっている。このため、ガイド部材の内外に気圧差及び水圧差がほとんど生じず、この内外の圧力差に起因して、ガイド部材４に径方向の力が作用して、このガイド部材４が破損するのを防止することができる。
【００２６】
下部ガイド４ｂの外周面には、図３に示すように、弁箱３の内面と当接する脚部１３が、周方向に１２０度間隔で三箇所に形成されている。さらに、底部近傍には充水孔１４が形成され、この充水孔１４から水（空気）が自由に出入りし得るようになっている。
【００２７】
遊動弁体６の中心軸には貫通孔が形成され、その貫通孔には、上面側から下面側に貫通する小空気口１５が形成されたねじ込み式のコマ部材１６が設けられている。このコマ部材１６の下側には、小空気口１５よりもさらに小径の貫通孔が中心軸に形成された小空気口弁座１７が設けられている。管体に通水する前は、図１に示したように遊動弁体６とフロート弁体７とは離間しており、この遊動弁体６の小空気口１５が開いた状態となっている。このため、この小空気口１５からガイド部材４内部の空気を抜くことができ、大量排気時に、空気圧による遊動弁体６及びフロート弁体７の浮き上がりを抑制し、排気性能を向上させることができる。
【００２８】
この遊動弁体６には、従来型の空気弁（図７（ａ）を参照）用の遊動弁体６のようにその外周縁から下向きに突出して設けられた側壁部２４がなく、その下面は概ねフラットな形状をしている。このため、空気弁の急閉の際に、遊動弁体６のフラットな下面でフロート弁体７を受け止め、その両弁体６、７の衝突に伴う衝撃を緩和することができるとともに、遊動弁体６自体の破損も防止することができる。
【００２９】
さらに、この遊動弁体６には、図４及び図５に示すように、その中心軸周りの１２０度回転対称の３箇所に、安全弁１８が設けられている。この安全弁１８は、止水球１９と、ばね受け２０と、止水ばね２１と、ばね押さえ２２とから構成されている。ガイド部材４の内圧が所定値の範囲内にあるときは、止水球１９は止水ばね２１の付勢力によって、遊動弁体６に形成された止水弁座２３に押さえ付けられた状態（安全弁１８が閉弁した状態）となっている。この内圧が所定値の範囲を超えると、図６に示すように、止水球１９が前記付勢力に抗して上方に移動して止水弁座２３から離れた状態（安全弁１８が開弁した状態）となる。この開弁によって、内圧が遊動弁体６の上面側に逃がされて（同図中の矢印ｗを参照）、この内圧の急激な変動が防止される。これにより、ガイド部材４、遊動弁体６、フロート弁体７等の空気弁構成部材の破損が防止される。
【００３０】
また、ガイド部材４を上部ガイド４ａと下部ガイド４ｂに分割したことにより、上下方向における互いの拘束力が断たれ（上下の縁が切られ）、ガイド部材４の上部のみで弁箱３に支持されていた従来型の空気弁（図７（ａ）を参照）と異なって引張力が作用しない。このため、この引張力に起因してガイド部材が破損する恐れは低い。
【００３１】
上記の実施形態では、フロート弁体７として球状の発泡エボナイトを用いたが、これ以外の発泡体や、中空の金属球、樹脂球等のように水に浮かぶものであれば広く採用することができる。
【００３２】
また、上記の実施形態では、ガイド部材４を分割式にするとともに、遊動弁体６に安全弁１８を設けた構成を採用したが、分割式のガイド部材４又は安全弁１８のいずれか一方を採用した構成とすることもできる。この場合も、ガイド部材４の内圧変動に伴う、ガイド部材４等の構成部材の破損を防止できるからである。
【００３３】
上記の実施形態における、ガイド部材４の分割位置、分割数、段差部１０の形状、脚部１３の配置や個数、安全弁１８の配置や個数、遊動弁体６の形状、等はいずれも例示であって、この発明の課題である空気弁内の急激な圧力変動に伴う構成部材の破損防止作用を発揮し得る範囲において、それらを適宜変更できるのは言うまでもない。
【００３４】
この発明に係る空気弁は、従来から用いられている空気弁（図７（ａ）を参照）と、弁箱等の主要部品が共通しており、異なるのはガイド部材４と遊動弁体６のみである。このため、従来型の空気弁をこの発明に係る空気弁に更新する作業は、ガイド部材４を分割式のものにする、あるいは、遊動弁体６を安全弁１８付きのものにする、の少なくとも一つを行えばよく、非常に簡便かつ低コストのもとに、その更新作業を行うことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  接続口
２  大空気口
３  弁箱
４  ガイド部材
４ａ  上部ガイド
４ｂ  下部ガイド
５  大空気口弁座
６  遊動弁体
７  フロート弁体
８  係止部材
９  カバー
１０  段差部
１０ａ  突条
１０ｂ  係合部
１１  受け部
１２  ガイド窓
１３  脚部
１４  充水孔
１５  小空気口
１６  コマ部材
１７  小空気口弁座
１８  安全弁
１９  止水球
２０  ばね受け
２１  止水ばね
２２  ばね押さえ
２３  止水弁座
２４  側壁部
２５  連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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