(57)【要約】【課題】コンパクト性を維持しながら大口径化でき、繰り返しの使用時にも排水時の内部への水の滞留を防いで多量排気機能と急速充水止水機能との両方を満足し、空気弁としての機能を十分に発揮できる空気弁を提供する。【解決手段】上方に開口部７を有する弁箱１内にフロート弁体３と遊動弁体４とが収納された案内体２が設けられ、この案内体２の上部の大空気孔１２がフロート弁体３、遊動弁体４により閉塞或は開口可能に設けられている。案内体２には、開口状態の大空気孔１２から弁箱１側の空気が多量排気される多量排気機能と、多量排気に伴って弁箱１内が急速に充水された後、大空気孔１２がフロート弁体３、遊動弁体４により閉塞される急速充水止水機能との両方が満足される位置に所定径を有する複数の連通孔３０が設けられている。【選択図】      図１
2018025199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に開口部を有する弁箱内にフロート弁体と遊動弁体とが収納された案内体が設けられ、この案内体の上部の大空気孔がフロート弁体、遊動弁体により閉塞或は開口可能に設けられた空気弁において、前記案内体には、開口状態の前記大空気孔から前記弁箱側の空気が多量排気される多量排気機能と、前記多量排気に伴って弁箱内が急速に充水された後、前記大空気孔が前記フロート弁体、遊動弁体により閉塞される急速充水止水機能との両方が満足される位置に所定径を有する複数の連通孔が設けられていることを特徴とする空気弁。
【請求項２】
前記案内体が有底円筒形状に形成され、この案内体の底部に、下降状態の前記フロート弁体の底面から少なくとも一部が開口可能な状態で前記連通孔が形成されている請求項１に記載の空気弁。
【請求項３】
前記連通孔は、下降状態の前記フロート弁体底面の外周の一部にかかる位置、或は外周よりも外側となる位置に形成された請求項２に記載の空気弁。
【請求項４】
前記連通孔が前記案内体底部の放射方向の対称位置に形成されている請求項２又は３に記載の空気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道本管などに敷設して管内に混入する空気を排出するために用いられ、特に、大口径の場合に好適な空気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道本管などの管路内では、空気泡や空気溜まりにより配管の有効断面積が減少して管路能力が低下することがあるため、管内に混入する空気を排出する空気弁が一般的に設置されている。
この種の空気弁として、例えば、特許文献１の空気弁が開示されている。この空気弁では、弁箱内の案内台座と、着脱蓋との間に筒状の弁体ガイドが配置され、弁体ガイドの底面中央に穴部が１箇所に空けられ、その内側にフロート弁体、遊動弁体が挿入されている。空気弁内に空気が溜まったときには、フロート弁体が沈むように動作し、遊動弁体の小空気孔から空気が排出される。一方、充水時には、穴部から弁体ガイド内に水が満たされ、フロート弁体及び遊動弁体が浮くことにより、大空気孔が塞がれて止水される。
【０００３】
特許文献２の空気弁においては、弁箱内に、底壁が中央に向けて緩やかに傾斜した筒状のバケットが弁体ガイドとして懸垂状態で固定され、このバケットの底壁には小さい複数個の孔が形成された内部構造に設けられている。バケットの内部には、逆円錐台形状のフロート弁体、略円盤状の本体部とこの本体部から下方へ伸びる円筒状のスカート部とを備えた遊動弁体が装着されている。この空気弁では、バケットの孔による水抜き構造により、汚染水の滞留が防止可能とされている。
【０００４】
ところで、空気弁は、例えば、φ２５ｍｍの小口径からφ７５ｍｍ〜φ２００ｍｍ程度の大口径のものがあり、このとき、その口径にかかわらず空気弁としての機能性を維持する必要がある。例えば、前述の管路内の空気を自動的に排除する機能に加え、初期充水時などの空の管に水が急速に満たされる際に空気が多量に急速排気される多量排気機能と、多量排気に伴って弁箱内が急速に充水された後、大空気孔が閉塞されて確実に止水される急速充水止水機能が要求される。多量排気に関する試験方法は、ＪＷＷＡ Ｂ １３７  水道用急速空気弁に規定されており、急速充水に関する試験方法は、後述する内容にて出願人が実施している。これらの動作時には、多量排気時に、遊動弁体、フロート弁体の浮上が抑えられて大空気孔が開口され、急速充水時に、前記多量排気に伴って弁箱内が急速に充水された後、遊動弁体、フロート弁体が浮上して大空気孔が閉止されることから、これら弁体の動作方向が反対となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１６８８１８号公報
【特許文献２】特許第３１１３７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前者の特許文献１の空気弁のように、弁体ガイドの穴部が底部中央の１箇所に設けられている場合、バルブの大口径化にあたって重量やコストを抑えるためにコンパクト化を図ろうとすると、多量排気時と急速充水時とでは動作方向が反対である遊動弁体並びにフロート弁体を、これら双方で確実に作動することが難しくなり、その結果、多量排気機能、急速充水止水機能の何れか一方を満足できなくなることがある。
【０００７】
この原因としては、弁箱内の排水時に、水位の下降に伴ってフロート弁体、遊動弁体が下降してフロート弁体が弁体ガイドの底部に達したときに穴部を塞ぐことがあるためであり、この場合、排水が不十分になって弁体ガイド内に水が溜まり、多量排気機能、急速充水止水機能の何れかに支障をきたす場合がある。
また、急速充水時においては、弁体ガイドの穴部が底部中央の１箇所に設けられている場合、フロート弁体で穴部が塞がれると弁体ガイドに水が入りにくく、浮力が働きにくいため、急速充水後の止水が困難となる。
しかも、一旦充水して排水した後にバルブ内部に水が残っていると、弁体に浮力が働いたままとなり、次回の急速充水時にフロート弁体、遊動弁体に浮力による上向きの力が加わることでこれらの挙動が変わることがある。
【０００８】
一方、後者の特許文献２の空気弁では、バケットの緩やかに傾斜した底壁の孔による水抜き構造により、弁体内の水排出時には、フロート弁体による穴部の閉塞を回避することは可能になる。しかし、この空気弁では、浮力を得るためにフロート弁体や遊動弁体が流入径に対して大きく設けられ、軸方向にも長くなっていることでバルブ全体が大型化し、大口径にした場合、コンパクト化が難しい。しかも、空気弁を大口径化する場合、流入径に対するフロート弁体、遊動弁体の相対的な大きさの比率が小口径のときよりも小さくなることで、コンパクト化がより一層難しくなる。
【０００９】
本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、コンパクト性を維持しながら大口径化でき、繰り返しの使用時にも排水時の内部への水の滞留を防いで多量排気機能と急速充水止水機能との両方を満足し、空気弁としての機能を十分に発揮できる空気弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、上方に開口部を有する弁箱内にフロート弁体と遊動弁体とが収納された案内体が設けられ、この案内体の上部の大空気孔がフロート弁体、遊動弁体により閉塞或は開口可能に設けられた空気弁において、案内体には、開口状態の大空気孔から弁箱側の空気が多量排気される多量排気機能と、多量排気に伴って弁箱内が急速に充水された後、大空気孔が前記フロート弁体、遊動弁体により閉塞される急速充水止水機能との両方が満足される位置に所定径を有する複数の連通孔が設けられている空気弁である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、案内体が有底円筒形状に形成され、この案内体の底部に、下降状態のフロート弁体の底面から少なくとも一部が開口可能な状態で連通孔が形成されている空気弁である。
【００１２】
請求項３に係る発明は、連通孔は、下降状態のフロート弁体底面の外周の一部にかかる位置、或は外周よりも外側となる位置に形成された空気弁である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、連通孔が案内体底部の放射方向の対称位置に形成されている空気弁である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によると、案内体の多量排気機能と急速充水止水機能との両方を満足する位置に、所定径の複数の連通孔を設けたことにより、大口径化する場合にも、フロート弁体、遊動弁体を大型化を防いで全体のコンパクト性を維持しつつ、フロート弁体、遊動弁体が複数の連通孔による流体の流れに応じて確実に動作して多量排気機能と急速充水止水機能との両方を発揮する。この場合、初期充水時、２回目以降の充水時の何れの場合にも、排水時における案内体への水の滞留を回避し、繰り返し使用する場合にも、フロート弁体、遊動弁体をスムーズに移動させてその機能性を維持でき、また、弁箱に混入する空気も確実に排出できる。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、有底円筒形状の案内体の底部に、下降状態のフロート弁体の底面から少なくとも一部が開口可能な状態で連通孔が形成されていることで、フロート弁体が連通部を完全に塞ぐことがないため、大口径に設けた場合にも案内体から確実かつスムーズに排水して水の滞留による機能性の低下を防止する。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、連通孔を下降状態のフロート弁体底面の外周の一部にかかる位置、或は外周よりも外側となる位置に形成することにより、フロート弁の下降状態で連通孔の連通状態を確保してスムーズに排水でき、空気の抜け性を向上させて多量排気機能を安定化し、かつ、安定した充水速度により急速充水止水機能を発揮できる。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、案内体底部に連通孔をバランスよく配置し、フロート弁体、遊動弁体の傾きを防いで安定した動作で上下移動可能になることで、多量排気時、急速充水時におけるフロート弁体、遊動弁体のレスポンスを高めて空気弁としての機能性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の空気弁の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大模式図である。
【図３】案内体の底面を示す模式図である。
【図４】空気弁の充水状態を示す縦断面図である。
【図５】（ａ）は案内体の他例を示す模式図である。（ｂ）は案内体の更に他例を示す模式図である。（ｃ）は更に別の他例を示す模式図である。
【図６】固定蓋付近を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明における空気弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明の空気弁の第１実施形態の縦断面図を示しており、図２においては、図１の要部拡大模式図を示している。
【００２０】
図１において、本発明の空気弁は、例えば、φ７５ｍｍの大口径の場合であって、弁箱１、案内体２、フロート弁体３、遊動弁体４、着脱蓋５、固定蓋６を有している。空気弁は、例えば、図示しない水道本管の配管路などに設けられ、水道水に含まれる空気泡や空気溜まりによる空気を外部に排出可能に設けられる。特に好ましい空気弁の設置場所としては、管路の敷設勾配が変化するときの最頂部、直線状の水平管路に対して一定間隔（例えば、３００〜５００ｍ）ごと、水管橋の中央部、管路の主弁前後の空気の供給や排気の必要な箇所などがある。
【００２１】
弁箱１は、例えばダクタイル鋳鉄製によりコンパクトな略円筒状に形成され、この弁箱１内には、フロート弁体３と、遊動弁体４とが収納された案内体２が設けられる。弁箱１の上部には開口部７、下部には流入口８がそれぞれ形成され、開口部７には、着脱蓋５が固定手段１０を介して常時固定された状態に設けられ、この着脱蓋５には大空気孔１２が設けられている。空気弁は、着脱蓋５と、フロート弁体３と遊動弁体４とを収納した案内体２が弁箱１の開口部７より必要に応じて取り出し可能に設けられ、取り出し後の開口部７にも、着脱蓋５が固定可能に設けられている。
【００２２】
開口部７と流入口８との間には収納室１３が設けられる。開口部７側には、この開口部７よりも縮径した嵌合部１４が形成され、この嵌合部１４の上部に環状凹溝１５が形成されている。環状凹溝１５には、例えばシリンダ用の材料で形成されたＵパッキン１６が装着されている。開口部７と嵌合部１４との間には段部１７が設けられ、この段部１７にはスラストリング１８が装着され、開口部７の上面の６箇所には、ボルト部材１９のおねじ２０を螺着するためのめねじ２１が芯出し加工により等間隔に設けられ、具体的には、３６０°÷６＝６０°の間隔でめねじ２１が形成されている。
【００２３】
流入口８は、所定の流路口径（流入面積）を確保しつつ、弁箱１内の流路面積を小さくし、できるだけ径方向への大きさを抑えて小型化する。
【００２４】
収納室１３は、案内体２を収納可能な内径に設けられ、図１、図３に示すように、この収納室１３の下部には、案内体２載置用の案内台座２４が内方に向けて複数個突出形成されている。収納室１３の内周側には、複数の側面ガイド２５が突出形成され、この側面ガイド２５は、案内体２を芯出し状態でガイド可能に、案内体２の外周に当接可能な適宜の高さに設けられる。
【００２５】
図１において、案内体２は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの樹脂により有底円筒形状に形成される。案内体２の底部２ａには、所定径を有する複数の連通孔３０が形成され、この連通孔３０は、開口状態の大空気孔１２から弁箱１側の空気が多量排気される多量排気機能と、多量排気に伴って弁箱１内が急速に充水された後、大空気孔１２がフロート弁体３、遊動弁体４により閉塞される急速充水止水機能との両方が満足される位置に設けられ、この連通孔３０を介して空気弁の機能が確保される。本実施形態においては、内径φ１０３ｍｍの案内体２に対し、φ１２ｍｍの連通孔３０を設けている。
【００２６】
連通孔３０は、フロート弁体３が案内体２内で下降した状態で、このフロート弁体３の底面３ａから少なくとも一部が開口可能な位置に穿孔される。
より詳細には、図３に示すように、フロート弁体３が案内体２内で下降した状態で、このフロート弁体３の底面３ａの外周３ｂの一部にかかる位置、或は外周３ｂよりも外側位置に連通孔３０が形成される。このことから、フロート弁体３が下降状態で案内体２の底部２ａに密着した場合にも連通孔３０の開口状態が維持され、この連通孔３０を介して案内体２の内部と外部（弁箱１下部）とが常に連通した状態になっている。
【００２７】
さらに、連通孔３０は、案内体底部２ａの放射方向に対称位置になるように形成される。本実施形態では、下降状態のフロート弁体底面３ｂの一部にかかるように２箇所の対称位置に連通孔３０が設けられ、これら２箇所の連通孔３０によって流体通過時の面積が設定される。
【００２８】
案内体２の上部は、着脱蓋５の下面に係合可能な形状に設けられ、一方、下部側は案内台座２４に載置可能な形状に設けられる。これにより、案内体２は、案内台座２４と着脱蓋５の下面５ａとの間に挟み込まれるように収納室１３に収納され、着脱蓋５と案内台座２４との間に図示しない遊びを有する状態で装着される。案内体２の上部には、流体を連通させるための切欠き状の連通部３１が複数形成される。
【００２９】
図１、図２において、フロート弁体３、遊動弁体４は、案内体２に着脱可能な状態で収納される。これらフロート弁体３、遊動弁体４は、それぞれ短円柱の偏平形状に設けられ、フロート弁体３の上方に遊動弁体４が積み重ねられた状態で配設される。
【００３０】
フロート弁体３は、例えば、発泡エボナイトなどの樹脂により形成され、内部に蓄積された空気により、水に対して浮力が発揮される。
遊動弁体４は、ポリプロピレンなどの樹脂により中実状に形成され、フロート弁体３の浮力による上昇に伴って案内体２内を移動可能になっている。遊動弁体４には、上下に貫通した小空気孔３２が偏心位置に形成され、この小空気孔３２を介して遊動弁体４の上面側と下面側とが連通され、フロート弁体３側からの空気が上面側に移動可能になる。
フロート弁体３、遊動弁体４は、弁箱１内の水位に応じて浮力を受けたときに、案内体２に案内されて上昇し、これらの動作により水道水に含まれる空気が空気弁の外部に排出可能に設けられる。
【００３１】
着脱蓋５は、ＣＡＣ４０６などの金属により設けられ、短円柱状の本体部位を有しており、この本体部位が弁箱１の開口部７に着脱自在に嵌合固定される。着脱蓋５の中央には、大空気孔１２が上下に貫通して形成され、この大空気孔１２を介して弁箱１内に空気、水が吸入排出可能に設けられる。大空気孔１２は、案内体２の上端開口部２ｂ、及び遊動弁体４よりも小さい径に設けられ、遊動弁体４により塞がれて止水可能に設けられている。大空気孔１２は、その入口側（一次側）が上端開口部２ｂ、遊動弁体４よりも小径であればよく、その形状にこだわることはなく任意の形状に形成可能である。
【００３２】
着脱蓋５の上面には２本の支柱３５、３５が対角線上に立設され、これらの支柱３５に渡されるように取っ手３６が固定されている。着脱蓋５は、取っ手３６を介して弁箱１から着脱可能に設けられている。
【００３３】
図１、図６において、固定手段１０は、弁箱１の段部１７、固定蓋６に設けられたアーム係合片４０、案内部４１、ストッパ４２、ロックピン装置（ロックピン）４３を有し、これらにより着脱蓋５が弁箱１に着脱可能に設けられる。アーム係合片４０は、着脱蓋５の側面に、１２０°の間隔で３箇所に突出形成され、段部１７に当接可能に設けられている。図示しないが、アーム係合片４０は、前後側で異なる傾斜角度に形成され、一方側に緩傾斜面、他方側に急傾斜面が形成されている。これらの異なる傾斜角度により、緩傾斜面においては、ロックピン４３を没入方向に移動させながら着脱蓋５の回動が可能になり、一方、急傾斜面においては、ロックピン４３が完全に内周側に突出して両者が係合することで着脱蓋５の回動ができなくなるようになっている。
【００３４】
ロックピン４３は、弁箱１に取付けられ、図示しないスプリングの付勢力で着脱蓋５に係合してこの着脱蓋５を所定の位置決め状態に装着可能に設けられる。ロックピン４３は、手指で把持して外方に引っ張ることで着脱蓋５への係止を外し、この状態で着脱蓋５を回転することで弁箱１から着脱蓋５が着脱可能となる。
【００３５】
図６に示した固定蓋６は、弁箱１の上面１ａに固着可能に設けられ、この固定蓋６を介して着脱蓋５が位置決め状態で固定される。固定蓋６の中央には穴部４５が形成され、この穴部４５に着脱蓋５が挿入可能に設けられる。
【００３６】
固定蓋６において、弁箱１のめねじ２１と対応するように、６０°の間隔で６箇所に貫通孔４６が形成され、この貫通孔４６を介してボルト部材１９により固定蓋６が弁箱１に固着される。この場合、一つ置きの３箇所のボルト部材１９による締結位置が、案内部４１におけるアーム係合片４０の係合近傍に形成される。
【００３７】
穴部４５の一部には、アーム係合片４０が通過するための切欠き状の案内部４１が形成され、この案内部４１に続けて下方に突出するストッパ４２が形成され、このストッパ４２により着脱蓋５の回動範囲が設定される。
【００３８】
固定蓋６は、弁箱上面１ａに載置され、貫通孔４６からめねじ２１とおねじ２０との螺合を介してボルト部材１９が弁箱１に固定される。この場合、一つ置きの３箇所のボルト締結位置がアーム係合片４０の係合位置に対応していることで、例えば、空気弁に図４に示すように急速充水がおこなわれる場合に、水撃による衝撃荷重などの強い荷重が加わるときに、この荷重が３箇所の締結位置に均等に分散される。これにより、空気弁を大口径化してサイズアップした場合にも、６箇所のボルト締めにより荷重が全体に分散され、特に、アーム係合片４０の近傍位置の３箇所の締結位置への受圧面積の増大による荷重の増加や偏荷重が防止され、過大な曲げモーメントの発生を回避可能となる。水撃等で着脱蓋５に強い力が加わったとしても、アーム係合片４０や固定蓋６の変形が防止されて空気弁としての機能性が維持される。さらに、めねじ２１が芯出し加工されていることにより、芯ずれが防止された状態で固定蓋６が固定される。なお、図４において、クロスハッチングは、空気弁内に充水した水を示している。
【００３９】
ボルト部材１９による締結位置（固定蓋６の貫通孔４６）は６箇所に限られることはなく、アーム係合片４０の数に応じて適宜変更してもよい。この場合、貫通孔４６を、アーム係合片４０の数の倍数となるように設けられていることが望ましく、このときには、アーム係合片４０の係合位置に対して近接させた位置で均等にボルト部材１９を締結して強固に固定される。
【００４０】
さらに、図１に示すように、弁箱１の上部にはカバー体５０が取付けられる。カバー体５０は、例えば、ステンレスなどの金属製からなり、弁箱１の上部を包囲可能な形状に形成され、空気弁として用いる際に、着脱蓋５の大空気孔１２と大気とを連通させた状態で被覆するように、着脱蓋５の上部又は弁箱１の上部に着脱可能に設けられる。
【００４１】
図示しないが、カバー体５０の天面には、固定用の固着ボルト５１の頭部５２を挿脱可能なボルト孔部が形成され、このボルト孔部に続けて、頭部５２を係止可能なボルト孔部より細い長穴状の案内孔部が形成されている。カバー体５０は、取っ手３６の上部に載置され、支柱３５に形成された雌ねじ部５３にねじ５４を螺着することで、支柱３５を介して弁箱１の上部に取り付けられる。これにより、着脱蓋５は、通常の空気弁として作動する状態、或は、着脱蓋５の下部に案内体２、フロート弁体３、遊動弁体４が配設された状態において、大空気孔１２と外気で連通する状態でカバー体５０によって被蓋される。
【００４２】
図１に示すように、弁箱１の側面には内部と連通する開閉用コック６０が設けられる。コック６０は、空気弁の分解時において残圧を抜くために設けられ、このコック６０により遊動弁体４の小空気孔３２の開口状態も確認可能となる。小空気孔３２にゴミなどが詰まり、閉塞などの異常な状態になった場合には、空気が排出されずに弁内に空気が溜まるため、コック６０を開けることで空気を排出して異常を確認可能になる。一方、小空気孔３２が閉塞していない正常な場合には、弁内が充水されて正常に働いていることで、コック６０を開けたときに水が出てこの正常な状態を確認可能になる。
【００４３】
なお、図示しないが、空気弁に別部品の口金を取付け可能に設けたり、或は、着脱蓋５に口金が一体或は別体に設けられていてもよい。口金としては、例えば町野式口金が用いられ、口金を設けた場合には、この口金を介して洗管や管路内のメンテナンスを実施したり、消火栓として利用することも可能になる。
【００４４】
空気弁は、水道本管の配管路に設けられ、水道水内に含まれる空気を排出するために用いられるが、農業用水など水道水以外に用いることも可能である。この空気弁は、例えば、洗管作業、圧力測定、臨時給水等に適している。
【００４５】
また、弁箱１の下部に図示しない補修弁を取付け、この補修弁により通水機能が発揮されるようにしてもよい。この場合、補修弁は、一般的なバルブであればよく、例えば、ボール弁を用いた場合、ステムの９０°回動により開閉される。ボール弁は、例えば、フランジ２に取付用ボルトで取付けられるが、フランジ以外の部分に取付けられていてもよい。この場合、ボール口径は、空気弁の内部流路の口径と略同じであるとよい。
【００４６】
連通孔３０は、多量排気機能と急速充水止水機能、後述の急速吸気機能、及び、内部に溜まった空気を外部に排出する空気排出機能を有していれば、その数や形成位置、径、又は形状を適宜変更することもできる。
【００４７】
次いで、本発明の空気弁の上記実施形態における動作並びに作用を説明する。
本発明における空気弁は、案内体２の底部２ａに、２箇所の連通孔３０を放射方向の対称位置に設け、この連通孔３０が下降状態のフロート弁体３の底面３ａの外周の一部にかかる位置であって、下降状態のフロート弁体３の底面３ａから一部が開口した状態としたことにより、下降状態のフロート弁体３が連通孔３０を塞ぐことがなく、この連通孔３０を介して流体がスムーズに流れる。
【００４８】
これにより、例えば、空気弁をφ７５ｍｍの大口径に設けるときに、弁箱１全体を小型化し、フロート弁体３、遊動弁体４を小さく設けた場合にも、これらがスムーズに動作し、一旦充水した後に排水した場合にも、案内体２（弁箱１）内に水が溜まることを防止し、充水時及び多量排気が必要な条件下で、フロート弁体３と案内体２との間への水の残留を確実に防止する。その結果、フロート弁体３が案内体底部２ａに位置した状態から、多量排気、急速充水をおこなうことができ、これら多量排気時、急速充水時の何れの場合にも、フロート弁体３、遊動弁体４に不用意に浮力による上向きの力が働いて動作に支障をきたすおそれがなく、空気弁としての機能を満足する。
【００４９】
さらに、上記のように案内体２の内部から水が抜けることにより、空気弁を分解するときに各部品が軽くなり、身体への水の付着も防止できる。また、水が残留した場合に生じる水の腐敗や、虫が湧いたりするおそれもなく、内部への汚れの付着も確実に防止する。このように内部の汚れを防止することで、フロート弁体３や遊動弁体４が汚れで内部に固着することがなく、空気弁としての機能を維持している。
【００５０】
仮に、案内体２の連通口が底部中央の１箇所に設けられている場合には、フロート弁体３が案内体底部２ａに位置しているときには、開口がないため、水が流れにくく、浮力が働きにくいが、本発明の空気弁では、案内体２の多量排気機能、急速充水止水機能の両方を満足する２箇所の位置に連通孔３０を設けていることで、フロート弁体３、遊動弁体４の浮力を確保するために大型化することなく、全体のコンパクト性を維持しつつ、初期充水時などの空の管に水を急速に満たす際には多量の空気を滞りなく急速排気する。一方、弁内への急速な充水時には、弁箱１から水の流出を防止して確実に止水できる。通常時においては、フロート弁体３、遊動弁体４を介して、本体内や管内に混入する空気を排出する。
【００５１】
フロート弁体３が案内体底部２ａに位置しているときには、連通孔３０がフロート弁体３の一部に覆われて、連通孔３０が絞り状態になっているため、案内体２内に水が流れ込みやすくフロート弁体３に浮力が働き上昇動作時のレスポンスが高まる。フロート弁体３が案内体底部２ａからやや上昇したときには連通孔３０が全開状態となり、この所定径の連通孔３０から所定の速度で水が流れ込むことで、フロート弁体３、遊動弁体４が安定した動作で確実に上昇して急速充水止水機能を発揮する。
【００５２】
図示しないが、上記連通孔の一部を開口させて設ける代わりに、案内体２の底部上面にリブや突起を設けたり、或は、フロート弁体３にこれらを設けるようにしてもよい。この場合、案内体底部と、この案内体底部に位置したフロート弁体との間にわずかな隙間を設け、この隙間による開口部位として機能させることが可能になる。
【００５３】
また、空気弁による多量排気、急速充水以外の急速動作機能として、急速吸気機能がある。急速吸気は、管路内の水を排出するときに、急速に管路内に多量の吸気をおこなう動作である。急速吸気時には、遊動弁体４、フロート弁体３が降下した状態となり、大空気孔１２が開口し、この大空気孔１２から効率的に吸気することで管路内の排水を迅速におこなう。このとき、連通孔３０から案内体２内の水も排水する。急速吸気時には、フロート弁体３、遊動弁体４、案内体２が上昇することはない。急速排気、急速吸気により、水道本管への最初の送水や、水道本管からの排水などの作業を短時間でおこなうことができる。
【００５４】
一方、管路内が満水状態となって空気弁内に充水され、弁箱１内が水で満たされているときには、フロート弁体３、遊動弁体４が浮力によって上昇し、着脱蓋５に設けられたシールリング６１が遊動弁体４の上面に密着しながら大空気孔１２を塞ぎ、かつ、フロート弁体３が遊動弁体４の小空気孔３２を塞いた状態となる。これにより、弁箱１内が完全に遮蔽された状態になり、外部への水の流出が防がれる。
【００５５】
この充水時の圧力下において、水道本管内に混入している空気は、徐々に空気弁に集まって弁箱１内に溜まっていく。弁箱１内の空気量が一定に達すると、先ず、フロート弁体３のみが降下し、遊動弁体４の小空気孔３２が開いた状態になる。これは、大空気孔１２と小空気孔３２とにおける孔径の大小関係により、遊動弁体４が大空気孔１２を有する着脱蓋５の下面５ａから離れないためであり、その結果、フロート弁体３のみが自重により降下する。
【００５６】
その際、図１に示すように、小空気孔３２が偏心位置に設けられていることで、先ず、負圧が発生している小空気孔３２の反対側から降下し、遊動弁体３からフロート弁体３に傾斜する方向の力が加わる。このとき、フロート弁体３が短円柱状で、かつ偏平形状であることで、案内体２内周に対する接触抵抗が少なくなる。このことから、フロート弁体３は、遊動弁体４に対して傾きやすくなり、遊動弁体４から離間して降下する。これにより、フロート弁体３と遊動弁体４との吸着を防ぎ、開口させた遊動弁体４の小空気孔３２から空気弁内の空気をスムーズに外部に排出する。しかも、フロート弁体３の下部側の角部位をアール状に形成していることで、フロート弁体３が傾斜しやすくなる。
【００５７】
空気の排出により弁箱１内の空気量が少なくなると、フロート弁体３が上昇して再び小空気孔３２を塞ぐようになる。以上の動作を繰り返すことにより、空気弁を介して本管内に溜まった空気を自動的に弁外に排出する。
【００５８】
続いて、上記空気弁に対して、多量排気試験並びに急速充水試験を実施した。
多量排気試験は、ＪＷＷＡ Ｂ １３７に規定されるように、空気弁差圧が５ｋＰａにおける多量排気量の最小値が、所定の値（φ７５ｍｍの場合、１１ｍ３／ｍｉｎ）以上とした。
その一方で、空気弁差圧が１０ｋＰａに達するまで、遊動弁体４及びフロート弁体３が排気によって吸い上げられて大空気孔１２の弁座側を閉塞してはならないことを条件とした。
【００５９】
急速充水試験をクリアする条件としては、急速充水時において大空気孔１２を閉止するものとし、具体的には、図示しない実流実験装置に空気弁を組み込んで実験をおこなう際に、一次側に補修弁を設け、この補修弁を弁閉した状態でポンプで加圧しておき、空気弁下部の短筒部位に空気を溜めておき、次に、補修弁を急速に弁開操作することで急速充水と同様の状況を再現した。この場合、０．０１ＭＰａ〜１．０ＭＰａまで圧力を変えて充水速度を変化させ、各圧力における大空気孔１２の閉止の有無を確認した。
【００６０】
試験用の空気弁としては、図２に示した案内体２が装着された空気弁に加えて、図５に示した案内体２が装着された空気弁を用いた。図５（ａ）においては、案内体２に対する連通孔３０の位置が図２の案内体と同じであり、フロート弁体３の底面３ａの外周３ｂを連通孔３０よりも内側になるように形成した。図５（ｂ）においては、フロート弁体３を図２と同じとし、連通孔３０の位置をフロート弁体底面３ａの外周３ｂよりも外側となる位置に設けた。図５（ｃ）においては、図５（ａ）のフロート弁体３と図５（ｂ）の案内体２とを組み合わせたものである。
【００６１】
図２、図５の案内体２（フロート弁体３、遊動弁体４）を用いた各空気弁への急速充水試験、多量排気試験の結果を表１に示す。表１において、図２の案内体２を用いた空気弁を供試品１、図５（ａ）の案内体２を用いた空気弁を供試品２、図５（ｂ）の案内体２を用いた空気弁を供試品３、図５（ｃ）の案内体２を用いた空気弁を供試品４とし、何れも連通孔３０が開口状態となるように案内体２、フロート弁体３を設けた。
【００６２】
【表１】
2018025199.tif 000003
【００６３】
表１において、供試品１は、連通孔３０の開口状態が半開の絞り状態であり、供試品３は、連通孔３０の開口状態が全開状態であるが、何れの場合にも急速充水試験並びに多量排気試験の結果が合格となった。これにより、連通孔３０の開口状態にかかわらず、絞り状態であっても両方の機能が発揮されることが確認された。
【００６４】
供試品２では、フロート弁体３の底面を小さくしたことでわずかに軽くなり、この影響を受けたことで、多量排気試験においてフロート弁体３、遊動弁体４が上方に浮いて大空気孔１２を閉塞する結果となった。一方、急速充水試験では、フロート弁体３の内容積が少なくなったことで浮力が減少して止水することができなかった。
【００６５】
供試品４では、供試品２の場合と同様に、フロート弁体３がわずかに軽くなることで、急速充水試験が不合格となった。多量排気試験については、連通孔３０が図２の供試品１と比較しても外側位置になっているため、案内体２と、フロート弁体３、遊動弁体４との隙間から空気が逃げやすくなってこれらを押し上げる力が弱くなり、大空気孔１２を閉塞しなかったと考えられる。
【００６６】
これらの結果より、連通孔３０における全開又は半開の開口状態が多量排気機能、急速充水止水機能に悪影響を及ぼすことはなく、連通孔３０の少なくとも一部が開口状態であれば、その機能を十分に発揮することが確認された。
【００６７】
さらに、空気弁の機能性を向上させる構造として、連通孔３０は、フロート弁体底面３ａで塞がられることのない位置を維持し、可能な限り外側であるほうがよく、この場合、連通孔３０からの空気の抜けが向上して多量排気性能が向上する。ただし、案内台座２４の上方となる位置に連通孔３０を形成した場合、案内台座２４により連通孔３０が塞がれることがあるため、案内台座２４を避けるようにやや内側に連通孔３０を形成する必要がある。
【００６８】
フロート弁体３は大型であるほうが望ましく、この場合、浮力も大きくなることで、急速充水止水性能が向上する。しかし、フロート弁体３が大きすぎると全体も大型化するため、急速充水止水機能、多量排気機能を確実に発揮し、かつ、空気弁のコンパクト性も満足できる範囲の大きさに設定すればよい。
【００６９】
連通孔３０を外側に広げ、この連通孔３０がフロート弁体３に完全に塞がれることのない開口状態を確保すれば、多量排気時には空気を逃がしやすく、急速充水時には抵抗が小さく迅速に充水できる。これによって、初期充水前の水の滞留が無い状態で連通孔３０の態様を任意に調節し、流路口径に応じた多量排気機能、急速充水止水機能を発揮する連通孔３０の仕様に設ければ、多量排気試験、急速充水試験に対応した空気弁を容易に設計可能になる。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１  弁箱
２  案内体
２ａ  底部
３  フロート弁体
３ａ  底面
３ｂ  底面外周
４  遊動弁体
７  開口部
１２  大空気孔
３０  連通孔
【図１】
2018025199.tif 000004
【図２】
2018025199.tif 000005
【図３】
2018025199.tif 000006
【図４】
2018025199.tif 000007
【図５】
2018025199.tif 000008
【図６】
2018025199.tif 000009