(57)【要約】【課題】負圧発生時に流路を開閉して負圧を解消する回転弁機構であり、負圧の変化に対しても弁体を安定状態に維持してチャタリング現象を抑制する新規の回転弁機構とこれを用いた通気弁並びに排水管システムを提供する。【解決手段】回転弁体１２１により流路を開閉する。回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度全閉から弁開度全開の間に設定することにより、回転弁体１２１と弁座２１とのチャタリング現象を抑制した。回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度５％から５０％の間に設定した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転弁体により流路を開閉する回転弁機構であって、前記回転弁体の弁閉力のピークを、弁開度全閉から弁開度全開の間に設定することにより、前記回転弁体と弁座とのチャタリング現象を抑制したことを特徴とする回転弁機構。
【請求項２】
前記回転弁体の弁閉力のピークを、弁開度５％から５０％の間に設定した請求項１に記載の回転弁機構。
【請求項３】
前記回転弁体の回転中心が二重に偏心された二重偏心構造である請求項１又は２に記載の回転弁機構。
【請求項４】
前記回転弁体を支持する弁体支持部の前記回転弁体に対する偏心率を略４０％以上とした請求項３に記載の回転弁機構。
【請求項５】
前記回転弁体は、ジスク本体の自重により弁開となる位置に配置され、前記ジスク本体に設けられた錘部とのバランスにより弁閉状態となる請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転弁機構。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転弁機構が用いられたことを特徴とする通気弁。
【請求項７】
請求項６の通気弁が、伸頂通気管又はあふれ縁下部に装着されていることを特徴とする排水管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転弁機構とこれを用いて排水設備の配水管内に発生した負圧を解消させる通気弁並びに排水管システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、個別住宅、集合住宅等の建造物の排水設備においては、排水器具のトラップ封水を保護しつつ排水管内の負圧を解消してスムーズな排水をおこなうために、通気弁を用いた排水管システムが一般に知られている。
【０００３】
この種の排水管システムで用いられる通気弁として、例えば、特許文献１の安全弁が開示されている。このバルブではハウジングが通気管に接続され、ハウジング内の内室には弁座が設けられている。この弁座に対して圧力変動により昇降動される弁体が離接し、弁体に設けられた環状シール部材が吸気用流路を開閉する構造に設けられている。
このバルブにおいては、通常時には、弁体が自重により弁座に着座して通気管の閉状態が保たれる。一方、排水管内に負圧が発生した際に、大気との圧力差により弁体が自重に抗して弁座から持ち上がり、弁開状態となった通気弁を介して排水管内に大気が取り入れられて負圧が軽減される。
【０００４】
さらに、上記の構造の通気弁に対して、弁体とキャップとの間に圧縮ばねが加えられた通気弁も提案されている。この通気弁では、弁閉時の弁体の自重に加えて、圧縮ばねの弾発力を働かせることにより、弁閉状態を維持しようとしている。
【０００５】
一方、特許文献２の通気装置では、弁体が軸着部を介して片持ち支持状態でボデー内に取付けられ、この弁体に設けられた弁座パッキンがボデー内の斜め弁座面に接離して弁開閉可能に設けられている。
この通気装置の場合、常時は、弁体が自重により軸受部を中心に回転して弁座に着座して弁閉状態となる。一方、排水管が負圧になると、差圧により弁体が軸受部を中心に回転して弁開状態になって負圧が軽減されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平１−３７６２８号公報
【特許文献２】特許第３４９０４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の通気弁の場合、弁体が自重により弁閉状態となる構造であるため、弁閉力、すなわち弁閉方向に働く力が弁体の自重に依存することになり、弁開度に係らず弁閉力の大きさが一定値となる。
負圧発生時には、弁体が上昇して通気がおこなわれ、わずかな弁体のリフト量で弁口径面積に相当する円筒状の通気面積が確保されて負圧が緩和される。負圧の緩和過程においては、弁体が弁閉方向に下降しようとするものの、排水管内の排水の流下は、トイレや洗面台等の排水器具の使用状況により暫く継続し、しかもその流れは一定とは限らないことから、負圧は変化しながら減衰するものとなる。この負圧により弁体が持ち上げられる力、すなわち弁開力が、弁体の自重による弁閉力よりも大きい場合には、この弁閉力に抗して弁体が再度上昇する。このように、弁体の自重のみにより弁閉動作する通気弁の場合、弁開状態で自重による一定の弁閉力しか働かないため、負圧が変化したときに、この変化する負圧により弁体が一定の開口状態を保つことが難しくなる。その結果、微小な負圧変化によって弁体が上昇（弁開動作）と、下降（弁閉動作）とを繰り返すことで、弁体が弁座に頻繁に当接する、いわゆるチャタリング現象が発生しやすくなる。そして、排水管内の圧力変動により弁開度が変動しやすくなり、弁開時における昇降方向の力のバランスが急激に崩れて弁閉方向への力が働き、弁体の自重で弁閉動作の勢いが強くなることもある。
【０００８】
さらに、上記の通気弁の弁体に圧縮ばねが装着された構造の通気弁の場合には、全閉時に弁体の自重に加えて圧縮ばねの弾発力が加わることで弁閉力がより大きくなる。そのため、負圧発生時には、弁開度が大きくなるにつれて圧縮ばねの弾発力も比例的に大きくなって弁閉力が比例的に増加する。このため、中間開度若しくは全開時から負圧を完全に解消する前に安易に弁体が閉じやすくなり、この弁閉動作の勢いが圧縮ばねにより一層強くなり、負圧発生に対する応答性も悪くなることから、チャタリング現象がより発生しやすくなる。
【０００９】
特許文献２の通気装置においては、弁閉力は、弁体の回転モーメントにより大きくなる構造であることから、全閉時に弁閉力が最も大きくなる。このため、中間開度若しくは全開時には、負圧が解消したときに加速度的に弁体が閉じやすくなり、負圧の変化に伴うチャタリングも生じやすい。
この場合、弁閉力が、弁体の自重と、弁体重心の回転軸からの距離とに基づく回転モーメントとなり、弁体の開度が大きくなるにつれて減少する。そのため、例えば、弁体の角度全開近傍まで弁開度を大きくすると、負圧解消時の弁閉作動が困難になり、例えば、弁体開度７０％を超える弁開度では、負圧減少に伴う速やかな弁閉作動が難しくなる。このように、全開状態の弁体が負圧低減を阻害する構造であるため、通気量を確保するためには通気口径を大径に設定する必要が生じ、全体が大型化する。
【００１０】
本発明は、従来の課題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、負圧発生時に流路を開閉して負圧を解消する回転弁機構であり、負圧の変化に対しても弁体を安定状態に維持してチャタリング現象を抑制する新規の回転弁機構とこれを用いた通気弁並びに排水管システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回転弁体により流路を開閉する回転弁機構であって、回転弁体の弁閉力のピークを、弁開度全閉から弁開度全開の間に設定することにより、回転弁体と弁座とのチャタリング現象を抑制した回転弁機構である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、回転弁体の弁閉力のピークを、弁開度５％から５０％の間に設定した回転弁機構である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、回転弁体の回転中心が二重に偏心された二重偏心構造である回転弁機構である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、回転弁体を支持する弁体支持部の回転弁体に対する偏心率を略４０％以上とした回転弁機構である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、回転弁体は、ジスク本体の自重により弁開となる位置に配置され、ジスク本体に設けられた錘部とのバランスにより弁閉状態となる回転弁機構である。
【００１６】
請求項６に係る発明は、回転弁機構が用いられた通気弁である。
【００１７】
請求項７に係る発明は、通気弁が、伸頂通気管又はあふれ縁下部に装着されている排水管システムである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によると、内部に負圧が発生したときには、回転弁体により流路を開閉して負圧を解消する。その際、回転弁体の弁閉力のピークを、弁開度全閉から全開の間に設定していることで、この中間開度の状態を弁体が維持しようとし、負圧に変化が生じた場合にも安定状態で動作可能になる。これにより、弁微開時を含む弁体動作時において、この回転弁体の微小な開閉動作の繰り返しによるチャタリング現象を抑制しつつ、負圧を確実に解消できる新規の回転弁機構を提供できる。
【００１９】
請求項２に係る発明によると、回転弁体の弁閉力のピークを、弁開度５％から５０％の間に設定することにより、回転弁体を確実に弁閉状態まで復帰可能にしつつ、中間開度において回転弁体の弁閉力を最大に設定できる。回転弁体が、全閉位置近傍の微開度域であれば、負圧が変動したときにもこの回転弁体のバランス状態を維持して着座を防ぎ、チャタリング現象を防止する。
【００２０】
請求項３に係る発明によると、回転弁体の開閉動作時における弁体シール側と弁座シール側との摺動範囲をごくわずかに抑えてこれらの接触抵抗を低下し、摩耗を防ぎつつ低トルクで円滑に回転弁体を開閉動作させることが可能になり、弁閉時には高いシール性を発揮する。
【００２１】
請求項４に係る発明によると、弁体支持部に対するジスク本体の弁閉側の重量と弁開側の重量とを機能的に分離でき、弁体支持部の回転弁体に対する偏心率を介して、通常時には弁閉状態を確実に維持し、圧力変動が生じた際にも、弁開トルクに対する弁体重量による閉方向トルクの特性を大きくしてチャタリング現象の発生を阻止して安定した弁閉状態を維持できる。負圧発生時には、回転弁体が弁体支持部を介してアンバランストルクによる弁閉動作を防止して円滑に弁開動作して負圧を解消し、負圧の解消後には、回転弁体が緩やかに動作して弁閉状態に復帰する。
【００２２】
請求項５に係る発明によると、通常時には、錘部とのバランスにより回転弁体に弁閉方向の力が加わって弁閉状態を安定状態で維持する。負圧発生時には、回転弁体に弁開方向の力が加わることで錘部の重量に抗して回転弁体がスムーズに弁開動作し、圧力変動に応じて高い応答性を発揮しつつ開閉動作する。
【００２３】
請求項６に係る発明によると、排水管システムの通気管に取付け可能であり、その取付時には、省スペース化を図りつつ狭い配管スペースにも設置できる。内部の圧力が、大気圧時又は内部に正圧が発生したときには、弁閉状態を維持してシール性を確保できる。一方、本体内に負圧が発生したときには、通気抵抗を抑えて通気量を大きく確保し、高い応答性により弁開状態までスムーズに動作する。これにより、チャタリング現象を抑制しつつ、負圧時には外部から十分に大気を吸気して確実に解消し、排水時の騒音や外部への臭気漏れも防止できる通気弁を提供できる。
【００２４】
請求項７に係る発明によると、個別住宅や集合住宅に配管された排水設備の伸頂通気管に装着して排水器具からつながる排水横枝管や排水立て管内部の負圧を大気中に開放でき、又は排水器具のあふれ縁下部に装着して個別の排水器具内に生ずる負圧を解消することができる。これにより、個別住宅や集合住宅に配管された様々な構造の排水設備の好ましい位置に配置して臭気漏れを防止しつつ排水音を抑えながらスムーズに排水可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】排水管システムの一例を示す模式図である。
【図２】本発明の回転弁機構を通気弁に用いた第１実施形態を示す中央縦断面図である。
【図３】図２の通気弁の弁開状態を示す中央縦断面図である。
【図４】図２のカバーを取り外した状態を示す平面図である。
【図５】図２の通気弁の分離斜視図である。
【図６】図２の通気弁の模式図である。
【図７】比較例の通気装置を表す模式図である。
【図８】弁開度と弁閉力との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は弁開度と弁閉力との関係を示す他のグラフである。（ｂ）は負圧発生から負圧解消時までの負圧の大きさの変動を示すグラフである。
【図１０】通気弁の第２実施形態を示す中央縦断面図である。
【図１１】図１０の通気弁の弁開状態を示す中央縦断面図である。
【図１２】通気弁の第３実施形態を示す中央断面図である。
【図１３】図１２の通気弁の弁開状態を示す中央縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明における回転弁機構とこれを用いた通気弁並びに排水管システムを実施形態に基づいて詳細に説明する。図１においては、排水管システムの一例を示し、図２〜図５においては、本発明の回転弁機構を通気弁に用いた第１実施形態を示している。回転弁機構を有する通気弁（以下、バルブ本体１００という）は、図１に示した排水管システム（以下、システム本体２という）に設けられる。
【００２７】
図１において、システム本体２は、例えば、個別住宅や集合住宅における外壁５と内壁６との間に設けられ、このシステム本体２において、バルブ本体１００が排水管３から天井７よりも低い位置まで伸長された伸頂通気管４又は排水機器のあふれ縁下部に装着されている。これにより、システム本体２を介して排水管３内に発生した負圧が解消可能に設けられる。本実施形態では、バルブ本体１００をシステム本体２の伸頂通気管４に設けた例を述べる。
【００２８】
伸頂通気管４は、排水管３の排水立て管３ａの上方に延設されるように設けられ、この伸頂通気管４の先端側にバルブ本体１００が接続される。排水立て管３ａの伸頂通気管４よりも低い位置には排水横枝管３ｂが分岐して設けられ、この排水横枝管３ｂの一次側には、排水機器８が設けられる。内壁６の適宜位置には点検口６ａが設けられ、この点検口６ａには、クロスハッチングで示した着脱自在で且つ外壁５と内壁６との間の空間に外気を取り入れ可能な遮蔽部材９が取付けられている。遮蔽部材９を点検口６ａから取り外すことで、この点検口６ａからバルブ本体１００の点検や交換が可能になっている。また、バルブ本体１００は、伸頂通気管４と略同径であるため、既設の排水管３や通気管４に追加工すれば設置でき、現有住宅の外壁５と内壁６との間に取り付けることができる。
【００２９】
上述したように、本発明の回転弁機構は、例えば、通気弁（バルブ本体１００）に適用され、エアからなる流体により動作する。図２〜図５において、バルブ本体１００は、弁ユニット１１０、ボデー１１１、キャップ１１２、カバー１１３を有し、例えば、サイズ４０Ａ、５０Ａの伸頂通気管４に対して共用可能に設けられる。
【００３０】
バルブ本体１００のうち、弁ユニット１１０は、筒本体１２０、環状の弁座であるシート２１、円板状弁体である回転弁体１２１、偏心軸（ヒンジ）１２２、錘部１２３を備え、これらが一体に組込まれて回転弁体１２１が偏心軸１２２を中心として回転可能に設けられる。この一体化されたユニット構造により、バルブ本体１００は、排水管３内の負圧を解消する通気弁機能を有する。
【００３１】
この場合、バルブ本体１００は、回転弁体１２１が揺動し、この回転弁体１２１により圧力差で流路を開閉する回転弁機構となる。回転弁体１２１は、その弁閉力のピーク、すなわち弁閉方向に働く力のピークが、弁開度全閉（全閉を除く）から全開の間に設定されるように設けられる。これにより、回転弁体１２１と弁座とのチャタリング現象が抑制される回転弁機構となる。
【００３２】
さらに、好ましくは、回転弁体１２１の弁閉力のピークが、弁開度５％から５０％の間に設定されているとよい。ここで、回転弁体１２１の弁開度θとは、シート２１との全閉シール状態を０％、全開状態を１００％としたとき、この全閉シール状態に対して後述のジスク本体１４０が成す開度比率をいう。
本実施形態では、全開状態の弁体角度を後述する８０°に設定し、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁体角度２０°すなわち弁開度２５％（２０°／８０°×１００＝２５％）となるように設定している。
【００３３】
弁ユニット１１０の筒本体１２０は、例えばＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により設けられ、ボデー１１１の被装着位置に内挿可能な通気流路３０がストレート形状の略円筒状カートリッジ体からなっている。図２において、筒本体１２０の上面には、環状のシート２１が載置可能に設けられる。
【００３４】
この弁ユニット１１０を有する前記バルブ本体１００は、後述するように、通気弁用の回転弁体（円板状弁体）１２１が、弁開方向に回転する回転モーメントＭｏと、弁閉方向に回転する回転モーメントＭｃとを有する。
【００３５】
筒本体１２０の外筒部位には、図４及び図５に示すように、偏心軸１２２取付用の２つの取付穴１３０、１３０が貫通形成される。取付穴１３０は、筒本体１２０の口径の中心Ｐ１からずれた位置（偏心した位置）であり、かつ、回転弁体１２１の後述する弁体球面１４３（のシール中心）からずれた位置（偏心した位置）にある弁体支持部１４１の中心Ｐ３に基づいて設定される。
【００３６】
取付穴１３０の内周側の周囲には、所定の大きさで内径側に突出する突起片１３１が突出形成され、この突起片１３１には弁開規制部１３２が設けられる。一方、筒本体１２０の外周には、キャップ１１２を係合固定するための凸部１３３がその周方向において断続的に形成される。
【００３７】
弁開規制部１３２は、テーパ面状に形成され、弁開時の回転弁体１２１が当接されることにより、その回転量を規制可能になっている。この弁開規制部１３２は、通気抵抗を減らすため、図４に示すように流路の外側となる位置に設けられ、全開状態の回転弁体１２１の両側の外周縁部近傍が当接されてこれらを支持可能に設けられる。
【００３８】
図２において、弁開規制部１３２の弁座水平面からの角度δは、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するときの回転モーメントＭｃを確保できる最大の大きさに設けられ、本実施形態では、この角度δは、略８０°に設けられる。弁開規制部１３２の長さＸは、回転弁体１２１の局所的な変形を防止可能な大きさに設けられ、さらに、回転弁体１２１の外周縁部近傍を支持可能としつつ内径方向への突出長さを抑えた大きさとすることで、弁開時の通気抵抗を減らして大きな通気量が確保している。
【００３９】
このような構成により、弁開規制部１３２は、弁開時の回転弁体１２１を最大角度δ（略８０°）により規制可能になっている。さらに、弁開規制部１３２は、負圧が解消した際に、回転弁体１２１が錘部１２３との均衡によって弁閉状態に復帰できる位置に設けられている。なお、本実施形態においては、角度δを略８０°としたが、これは回転モーメントＭｏと回転モーメントＭｃとのバランスと、弁体支持部１４１の回転摩擦力に基づき設定され、錘部１２３の重量を変えるなどして、略９０°とすることも可能である。
【００４０】
シート２１は、例えばＥＰＤＭなどのゴム材料により形成され、筒本体１２０の外径と略同径の大きさに設けられて筒本体１２０の上面に載置可能になっており、筒本体１２０とキャップ１１２との間に挟着可能な厚さに設けられる。シート２１には、回転弁体１２１とのシール面である円錐テーパ面１３４が、所定のテーパ角度により形成される。円錐テーパ面１３４がなす図示しない円錐の頂点は、筒本体１２０の口径の軸芯上に位置するように設けられる。シート２１のシール面としては、円錐テーパ面１３４以外にも、円錐状のアール面であってもよい。
【００４１】
回転弁体１２１は、例えばＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により設けられ、薄い円板状に設けられたジスク本体１４０を有している。ジスク本体１４０には、弁体支持部１４１と軸着部１４２とが一体に形成される。
図４に示すように、回転弁体１２１は、偏心軸１２２を介して筒本体１２０内に取付けられ、この回転弁体１２１により通気流路３０が開閉自在に設けられる。
【００４２】
ジスク本体１４０には、球面の一部をなす弁体球面１４３が形成され、この弁体球面１４３が、シート２１の円錐テーパ面１３４に対するシール面として当接可能に設けられる。弁閉時には、弁体球面１４３が、円錐テーパ面１３４に対して接線接触状態（線当たり状態ともいう）でシール可能になっている。弁体球面１４３は、その中心が筒本体１２０の口径中心軸上に位置するように設けられる。
ここで接線接触（線当たり）とは、面当りに比して、弁閉時のシート２１と円板状弁体２３との環状シールの幅が狭いシール状態をいう。
【００４３】
図示しないが、弁体球面１４３は、弁閉時における円錐テーパ面１３４への固着防止のため、そのシール部位がプラトー面に形成されている。さらには、このプラトー面におけるディンプル部に油分が蓄えられていたり、或は、弁閉時のシート２１への固着防止用として、弁体球面１４３、或は円錐テーパ面１３４の何れか一方側に梨地加工が施されていてもよい。
【００４４】
弁体球面１４３は、プラトー面に限られず、適度にその表面を荒らすようにして加工を施すようにしてもよい。弁体球面１４３にオイル等の油分を塗付することにより、この弁体球面１４３と円錐テーパ面１３４との固着を防止しつつシール性が確保される。
【００４５】
弁体支持部１４１は、細径状の円柱形状に設けられ、ジスク本体１４０の弁体球面１４３から偏心した位置、すなわち筒本体１２０の口径の中心Ｐ１から偏心した位置に、ジスク本体１４０から垂下するように一体形成される。この弁体支持部１４１に続けて、軸着部１４２が略俵型の形状により形成される。軸着部１４２は、ジスク本体１４０の中心に対して偏心し、かつ、ジスク本体１４０の弁体球面１４３に対して球芯側の流路方向に偏心した二重偏心位置に設けられる。軸着部１４２には、後述する偏心軸１２２が嵌挿可能な貫通孔１４４が形成される。
【００４６】
さらに、軸着部１４２には、図２においてこの軸着部１４２の中心から水平方向に対して所定の傾きを有する取付部１４５が延設されるように形成され、この取付部１４５に錘部１２３挿着用の挿着孔１４６が設けられている。図示しないが、挿着孔１４６には、等間隔に離間した３つの係合突起が孔方向に沿って中心部に設けられている。
【００４７】
図５において、偏心軸１２２は、例えば、ステンレス等の金属材料により細径状に形成され、その外周に軸着部１４２の長さと略同じ間隔で２つの止め輪１４７装着用の係止溝１４８が形成されている。偏心軸１２２は、回転弁体１２１の回転時の支点となり、この偏心軸１２２を介して、回転弁体１２１には筒本体１２０内で弁閉方向の回転モーメントＭｃが与えられるようになっている。
【００４８】
前記のジスク本体１４０に対する軸着部１４２の位置関係により、偏心軸（支点）１２２は、筒本体１２０の口径の中心Ｐ１から偏心した位置であり、かつ、回転弁体１２１の弁体球面１４３（のシール中心面）から偏心した位置にある弁体支持部１４１の中心Ｐ３となる。このように、回転弁体１２１の回転中心である偏心軸１２２が、弁体球面１４３に対して二重に偏心された二重偏心構造になっている。
【００４９】
この場合、回転弁体１２１を支持する弁体支持部１４１の回転弁体１２１に対する偏心率、すなわち、図２における筒本体１２０の口径の中心Ｐ１からの弁体支持部１４１の中心Ｐ３までの偏心距離（偏心量）Ｄ１／回転弁体１２１の半径ｒ）を、略４０％程度となるようにする。
【００５０】
この理由を以下に述べる。例えば、流路内を非圧縮性流体である水が流れる一般的な蝶形弁体においては、偏心率を３０％程度に設定したとしても、オリフィス側に生じる圧力低下によって弁開方向への動作中における、弁体のオリフィス側とノズル側との流体差圧によって生ずる、アンバランスなトルクによる閉方向のモーメント、すなわち、流体の流れに起因する弁閉方向への回転モーメントが働くことが知られている。
【００５１】
一方、本実施形態のバルブ本体１００を流れる流体は、圧縮性流体である気体であり、その圧力は、排水管３内の負圧を解消して排水器具のトラップ封水を保護する程度の３０〜５０Ｐａである。このように、バルブ本体１００内を流れる気体は圧縮性であり、かつ圧力が低い大気圧と負圧との差によって生ずる微圧であることから、弁体支持部１４１を境に大受圧面側及び小受圧面側に加わる微圧による弁閉モーメントが変動しやすく、回転弁体１２１の弁閉動作に与える影響も大きくなる。
このことから、バルブ本体１００に対する回転弁体１２１の組み立て誤差や弁体支持部１４１の形状による影響なども考慮し、余裕をみて約４０％の偏心率とし、流体の流れに起因する第３のアンバランストルクを低減して、後述する第１、第２のアンバランストルクにより、回転弁体１２１が開閉方向に確実に作動できるようにした。
【００５２】
偏心軸１２２を金属材料で形成した場合、強度を保ちつつ細径に形成可能になり、弁開時の通気抵抗を減らして通気量を増すことが可能となる。この偏心軸１２２に樹脂材料からなる回転弁体１２１を装着することで、この回転弁体１２１の回転動作時における摺動抵抗が低減する。
【００５３】
錘部１２３は、挿着孔１４６に挿着可能な略円柱形状により所定の重さに設けられ、その中央付近には係合突起が係止可能な環状溝１４９が形成されている。このように、錘部１２３を円柱状に形成した場合、加工が容易になってコストも抑えられる。錘部１２３は円柱状以外であってもよく、例えば、球体形状に形成してもよい。これ以外にも、例えば、ジスク本体１４０の錘部位の装着を必要とする側の肉厚を、偏心軸１２２を挟んだ他方側よりも厚くし、その弁体重量が他方側よりも重くなるように形成することにより、錘部１２３を省略することもできる。
【００５４】
前述の偏心軸１２２を介して、回転弁体１２１が筒本体１２０に回転自在に筒本体１２０に内蔵されることにより、回転弁体１２１がジスク本体１４０の自重により弁開となる位置に配置され、このジスク本体１４０に設けられた錘部１２３とのバランスにより弁閉状態となる。このとき、回転弁体１２１は、筒本体１２０内の負圧時に偏心軸１２２を介して弁開方向に回転する第１のアンバランストルク（弁開＞弁閉となる受圧面積比によるトルク差）を発生して外部より大気を吸気可能になっている。
【００５５】
一方、筒本体１２０が大気圧時又は正圧時において、偏心軸１２２を介して弁閉方向に回転する弁開＜弁閉となる質量と重心位置によるトルク差である第２のアンバランストルクを発生して、弁閉状態とするように構成されている。ここで、大気圧時とは、筒本体１２０内に予め設定した値（例えば３０Ｐａ）以上の負圧が生じておらず、回転弁体１２１の一次側と二次側との間の差圧がほとんど無いか、或は通気する必要がほとんど無い圧力差の状態をいい、正圧時、負圧時とは、それぞれ筒本体１２０に正圧が加わった状態、予め設定した値以上の負圧が加わった状態をいう。従って、大気圧とは、微小な負圧、例えば予め設定した値（３０Ｐａ）を下回る負圧を含む状態である。
【００５６】
偏心軸１２２の筒本体１２０の口径の中心Ｐ１から弁体支持部１４１の中心Ｐ３までの偏心距離Ｄ１と、弁体球面１４３と円錐テーパ面１３４とのシールの中心（弁体シール面の中心）Ｐ２から弁体支持部１４１の中心Ｐ３までの偏心距離Ｄ２とをそれぞれ変えることにより、回転弁体１２１のシール位置（弁体球面１４３と円錐テーパ面１３４との当接位置）から二重に偏心された偏心量を任意に設定可能になり、予めこれら二重の偏心量を設定することで、弁開方向、弁閉方向のアンバランストルクによる開閉動作・封止機能を調整できる。
【００５７】
ボデー１１１は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料、より詳しくは、透明或は半透明の樹脂材料により略筒状に形成され、弁ユニット１１０が上方から内挿可能に設けられる。このボデー１１１下部に形成された排水管差込口６３が筒本体１２０と一体化される。これにより、伸頂通気管４の差込み状態を排水管差込口６３の外部から容易に視認可能になっている。
【００５８】
ボデー１１１上部には、拡径状の環状段部６０が形成され、この環状段部６０の上方には、キャップ１１２を固定するためのバヨネット式の接続用凹部６１が形成される。ボデー１１１の高さ方向の略中間位置の内周には、環状縁部６２が形成され、この環状縁部６２には、ボデー１１１上方より挿入された弁ユニット１１０の下端が当接可能に設けられ、このボデー１１１を高さ方向に位置決めするようになっている。
【００５９】
ボデー１１１の下部には、伸頂通気管４や外部排水管接続用の前記排水管差込口６３が設けられ、この排水管差込口６３は、環状縁部６２によりボデー１１１上部の弁ユニット１１０挿入側から分けられている。伸頂通気管４や外部排水管は、ボデー１１１下部から差し込まれ、このとき、これら管の先端が環状縁部６２に当接することで、管に対してボデー１１１が位置決め固定され、この状態で接着される。
【００６０】
このように筒本体１２０をボデー１１１に装着することで、このボデー１１１と一体に排水管差込口６３が設けられる。前述のとおり、排水管差込口６３が透明又は半透明に形成されているため、伸頂通気管４や外部排水管との接着状態が外部より視認可能になる。
【００６１】
キャップ１１２は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料により形成され、上部に環状部１５０、下部にボデー１１１との接続部１５１を有し、これら環状部１５０と接続部１５１との間には、柱状部１５２が４箇所に等間隔に架け渡され、これら柱状部１５２の間に通気路１５３が形成されている。このように、４箇所の柱状部１５２の間に通気路１５３を設けることで通気路１５３の通気面積が大きくなって通気量が大きく確保される。
【００６２】
接続部１５１は、ボデー１１１の上部から内挿可能な外径に形成され、この接続部１５１の外周には、ボデー１１１に形成された接続用凹部６１にバヨネット接続可能な外周凸片７２が形成される。接続部１５１の内径は、筒本体１２０が嵌入可能であってボデー１１１の被筒挿入部位と略同径に設けられる。
【００６３】
柱状部１５２の上部外周面には切欠き溝１５４が形成され、この切欠き溝１５４を介して環状部１５０の底面外周側が環状の形状になり、この環状部位がカバー１１３との係合部１５５となる。一方、接続部１５１の内径側には、シート２１の上面保持用の内周鍔部１５６が内径側に突出して形成され、さらに、この内周鍔部１５６のシート当接側の内径部には、環状凹部１５７を形成してもよい。
【００６４】
キャップ１１２の中間位置には、筒本体１２０の外周中央付近に形成された凸部１３３に係合可能な凹部１５８が、凸部１３３に対応する位置に断続的に形成されている。
【００６５】
カバー１１３は、略円形の蓋状に設けられ、このカバー１１３底面には、キャップ１１２の係合部１５５に係合可能な爪部１６０が３箇所に形成されている。カバー１１３は、爪部１６０を介してキャップ１１２上部に着脱可能に設けられ、取付け後には、キャップ１１２に対して回動自在になっている。
【００６６】
弁ユニット１１０を組立てる場合には、先ず、回転弁体１２１の取付部１４５の挿着孔１４６に錘部１２３を挿入する。このとき、係合突起が環状溝１４９に係止するまで錘部１２３を挿入することで、この錘部１２３を挿着孔１４６の所定位置に装着して脱落を防止できる。
【００６７】
続いて、筒本体１２０の上面にジスク本体１４０を沿わせるように回転弁体１２１を配置し、この回転弁体１２１の一方の取付穴１３０の外側から偏心軸１２２の先端を筒本体１２０に挿入し、この先端を回転弁体１２１の貫通孔１４４に挿入した後に、他方の取付穴１３０に筒本体１２０の内側から挿入する。これにより、回転弁体１２１が軸着部１４２を介して偏心軸１２２により筒本体１２０に装着され、この筒本体１２０内で回動可能な状態となる。この状態で、２つの係止溝１４８、１４８の間に軸着部１４２を位置合わせし、各係止溝１４８に止め輪１４７を係止することで、軸着部１４２を偏心軸１２２の中央に位置決めする。
【００６８】
回転弁体１２１の筒本体１２０への組付け時において、この回転弁体１２１（軸着部１４２）と偏心軸１２２との間には、回転弁体１２１が回転するための隙間（ガタ）が必要になる。このため、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するときに、この隙間により取付け位置がずれて弁体球面１４３が円錐テーパ面１３４に適切に密着できなくなる可能性がある。これに対して、弁体球面１４３を円錐テーパ面１３４に近づけた状態で回転弁体１２１を保持して、弁体球面１４３を円錐テーパ面１３４に調心させつつ組み込むようにすれば、確実に回転弁体１２１を円錐テーパ面１３４に密着シールさせることが可能になる。
【００６９】
次いで、キャップ１１２の筒本体１２０収納方向からシート２１を載置し、筒本体１２０を挿入装着する。このとき、凸部１３３が凹部１５８に係合することで筒本体１２０をキャップ１１２の所定位置に組み込み可能になり、これら筒本体１２０とキャップ１１２との間にシート２１を装着しつつ弁ユニット１１０として一体化できる。カバー１１３は、キャップ１１２の取付け後に筒本体１２０に取付けるか、或は、予めキャップ１１２に取付けていてもよい。
【００７０】
シート２１は、その外周がキャップ１１２内周に当接して径方向に位置決めされつつ、キャップ１１２と筒本体１２０との間に挟着される。シート２１装着後には、環状凹部１５７とシート２１内径側との間にスペースＴが設けられ、このスペースＴにより円錐テーパ面１３４の可撓性が確保されるようにしてもよい。
【００７１】
最後に、弁ユニット１１０をボデー１１１に装着する。この場合、弁ユニット１１０の接続部１５１をボデー開口側から装入し、キャップ１１２に形成した外周凸片７２と、ボデー１１１の接続用凹部６１とをバヨネット接続により取付ける。これらの一体化後には、ボデー１１１からのキャップ１１２（弁ユニット１１０）の自然の脱落を防止し、キャップ１１２の下部外周に設けたＯリング１６１でシールすることによりキャップ１１２とボデー１１１との間をシールしてこれらの間からの漏れを防止する。キャップ１１２は、ボデー１１１に着脱自在であるため、このボデー１１１から自在に取外してメンテナンス等を実施可能となる。
【００７２】
図１〜図３において、バルブ本体１をシステム本体２に取り付ける場合には、ボデー１１１下部の排水管差込口６３に、接着剤を塗布した伸頂通気管４を差し込むようにしながら接続するようにする。このとき、ボデー１１１を透明又は半透明に形成していることにより、排水管差込口６３を介して伸頂通気管４の差込み状態や、接着剤の塗付状態を外部から視認できる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、偏心軸１２２が排水管３（伸頂通気管４）側となる向きに回転弁体１２１が取付けられているが、偏心軸１２２が大気側となる向きに取付けられていてもよい。偏心軸１２２を排水管３側に設けた場合、上方側からの美観を向上でき、一方、偏心軸１２２を大気側に設けた場合、この偏心軸１２２の排水の蒸気や異物等への接触を回避して耐久性を向上できる。
【００７４】
また、バルブ本体を横向きに配置できる構造に設けてもよい。この場合、バルブ本体の一、二次側に配管を接続することで、いわゆるインライン型として使用可能になる。
【００７５】
次に、本発明における回転弁機構とこれを用いた通気弁並びに排水管システムの上記実施形態における作用を説明する。
本発明における回転弁機構は、上述したように、例えばバルブ本体１００の内部機構として用いることができる。このとき、回転弁体１２１が支点である偏心軸１２２を介して揺動可能であり、筒本体１２０内の圧力変動に応じて、弁開方向に回転する回転モーメントＭｏ、弁閉方向に回転する回転モーメントＭｃが働き、これらによりバルブ本体１００が通気弁機能を発揮する。
【００７６】
この場合、図２において、偏心軸１２２を中心に回転弁体１２１全体に働く回転モーメントが、反時計回りの方向（負の回転方向とする）であるときには、回転弁体１２１が弁開方向に回転し、時計回りの方向（正の回転方向とする）であるときには、回転弁体１２１が弁閉方向に回転するようになる。
【００７７】
これにより、筒本体１２０内の負圧時には、回転弁体１２１の配管内側と大気側の圧力差により生じる差圧に基づいて、回転弁体１２１が負の回転方向に回転する回転モーメントが働き、この回転モーメントによって弁開方向に回転するアンバランストルクを発生する。一方、筒本体１２０内の大気圧時又は正圧時には、回転弁体１２１が錘部１２３との均衡により正の回転方向に回転する回転モーメントが働き、この回転モーメントによって弁閉方向に回転するアンバランストルクを発生する。
【００７８】
このように、バルブ本体１００のアンバランストルクは、回転弁体１２１に働く正負の回転方向の回転モーメントにより発生する回転力である。このことから、回転弁体１２１の配管内側と大気側における差圧解消時、すなわち、回転弁体１２１の内外の圧力差が０である場合（大気圧時）及び、正圧時を含めた回転弁体１２１に正の回転方向の回転モーメントが加わるときに、回転弁体１２１が弁閉方向に回転する。
【００７９】
弁体支持部１４１を偏心位置に形成していることで、この弁体支持部１４１を境とした重量差により、回転弁体１２１が自重で弁開方向に回転しようとする。しかし、弁閉方向に回転力を加える錘部１２３を設けていることで、この錘部１２３との均衡により、通常時には、自重で弁開しようとする回転弁体１２１を弁閉状態に維持する。
【００８０】
本実施形態では、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度２５％となるように設定していることにより、回転弁体１２１が全閉位置近傍の微開度位置、例えば、弁開度が５％であるとき、この弁開度での弁閉力は、弁開度２５％における弁閉力よりも小さくなる。管内圧力の変動に伴って、弁開力すなわち弁開方向に回転する回転モーメントＭｏも変化し、回転弁体１２１は揺動するものの弁閉方向回転モーメントと弁開方向回転モーメントがバランスしながら動作し、微開度域ではシート２１に衝撃的に着座することを防ぎ、チャタリング現象を防止できる。
【００８１】
一方、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度５０％となるように設定した場合にも、前記の弁開度２５％の場合と同様に、回転弁体１２１が弁開度５０％よりも小さい開度位置であるときには、弁閉力が弁開度５０％における弁閉力よりも小さくなり、同様の機能を発揮する。
【００８２】
仮に、回転弁体１２１の弁閉力のピークが弁開度５％を下回るように設定した場合、弁閉状態との弁閉力の差が小さくなり、この状態から負圧を緩和するときに、その緩和に応じて回転弁体１２１が弁閉状態に至りやすくなり、シート２１に即着座して微小な負圧を緩和できなくなるおそれがある。
【００８３】
一方、仮に、回転弁体１２１の弁閉力のピークが弁開度５０％を上回るように設定した場合、負圧発生時において、半分以上の状態が弁開度が大きい開度域に保たれているため、弁閉状態に至るまでに時間を要し、伸頂通気管４や排水管３からの臭気漏れのリスクが高くなる。
【００８４】
ここで、図６においては、本発明に係る２重偏心式のバルブ本体１００の模式図を示している。図７には、バルブ本体１００と比較するために、従来技術である各種構造の通気装置の模式図を示しており、これら通気装置の通気流路３０の内径φｄは、図６のバルブ本体１００の内径φｄと略同じ寸法であり略同じ流過面積になっている。
【００８５】
図７（ａ）に示す通気装置１７０は、環状の弁体１７１がハウジング１７２内に昇降動可能に設けられ、通常時には、弁体１７１が自重により弁座１７３に着座して弁閉状態となる。負圧発生時には、弁体１７１が弁座１７３から持ち上がって弁開状態となることで負圧が軽減される。弁体１７１の上方には、ハウジング１７２と一体にキャップ１７４が設けられる。
【００８６】
図７（ｂ）に示す通気装置１８０は、図７（ａ）の自重式の通気装置に対して、弁体１７１とキャップ１７４との間に圧縮ばね１８１が加えられたものであり、弁閉方向には、弁体１７１の自重に加えて圧縮ばね１８１の弾発力も働くようになっている。
【００８７】
図７（ｃ）に示す通気装置１９０は、弁体１９１が軸着部１９２を介して片持ち支持された構造であり、いわゆるスイングチャッキ式により弁体１９１がハウジング１９３内に回転可能に取付けられている。
【００８８】
図８においては、図６のバルブ本体１００、図７の各通気装置１７０、１８０、１９０について、弁体自身の弁閉力−弁開度特性をそれぞれグラフに示したものである。左側縦軸には弁閉力を示している。
【００８９】
グラフの横軸である「弁開度」とは、図７（ａ）、図７（ｂ）の自重式弁体１７１による通気装置１７０、１８０については、弁体１７１のリフト量（全開リフト量に対する割合［％］）を示している。一方、図６の回転弁体１２１が偏心軸１２２を中心に揺動するバルブ本体１００、及び図７（ｃ）のスイングチャッキ式の通気装置１９０については、回転弁体１２１、弁体１９１のそれぞれの回転角度量（全開開度に対する割合［％］）を示している。
【００９０】
グラフの縦軸である「弁閉力」とは、図７（ａ）、図７（ｂ）の通気装置１７０、１８０については、弁体１７１の弁閉方向に働く力（弁体１７１の自重や圧縮ばね１８１の弾発力の総和）を示している。一方、図６のバルブ本体１００、及び図７（ｃ）の通気装置１９０については、回転弁体１２１、弁体１９１がそれぞれ閉方向に回転するときの回転モーメントの大きさを示している。
【００９１】
図８においては、本発明に係る図６のバルブ本体１００について、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度θ＝３０°に設定した特性をグラフａで示し、弁開度θ＝２０°に設定した特性をグラフｂで示す。
また、本発明のバルブ本体１００と、図７に示す各通気装置１７０、１８０、１９０の全閉状態における弁閉力は、負圧が解消された通気管に対し、大気圧で弁開とならず、弁座シール性を確保できる値に設定している。
なお、各特性の比較のため、グラフｂ〜ｅの全閉状態における弁閉力の値は、同一値であるＰｓに設定している。
【００９２】
グラフに示されるように、本発明のバルブ本体１００の場合、回転弁体１２１の弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）をａの弁開度θ＝２０°、ｂの弁開度θ＝３０°にそれぞれ設定することで、何れの場合にも、これらの中間開度における弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）が弁閉状態における弁閉力（回転モーメント）よりも大きくなる。このように、全閉状態の弁閉力Ｐｓを基準として、各グラフにおいて、「弁閉力の変化量」／「弁開度の変化量」の式で示される傾きを０よりも大きい正の値とすることで、弁閉力のピークが確実に中間開度の位置になり、しかも、この弁開度全閉から全開の任意の角度に弁閉力のピークを設定することができる。この作用は、例えば後述するように、錘部１２３が取付部１４５を介して、シート（弁座）２１と平行となる水平方向に対して、通気管４側に傾斜することで得ることができる。
【００９３】
この場合、グラフａにおける全閉状態の弁閉力Ｐａｓが、グラフｂにおける全閉状態の弁閉力Ｐｓよりも低く設定される。これにより、グラフａのほうが、弁閉状態におけるシート２１と回転弁体１２１との押圧力を低減し、弁座シール性を長期にわたり維持することができるほか、負圧発生時の弁開動作の反応を良くすることができる。
【００９４】
弁座シール性は、シート２１の材質やシール面背面への隙間形成など、シート２１の可撓性や密着性を変えることで、必要に応じて高めることができる。弁座シール性を低く設定した場合、圧力応答性が向上して負圧が微小圧力のときでも弁開動作しやすくなり、負圧による通気管内の排水音による騒音を減少させる効果も発揮する。
【００９５】
グラフｂにおいて、負圧による弁開動作を述べる。
グラフｂに示したバルブ本体１００において、配管内に負圧が生じ、Ｐｓより大きな弁開方向に働く力、すなわち弁開力が生じると、回転弁体１２１は、閉止状態から弁開するが、この回転弁体１２１が弁閉状態（０°）から弁開角度が増加するにつれその弁閉力が略余弦曲線状に増加する特性を有しているため、弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）までの間で、「管内負圧による弁開力」と「弁体の弁閉力」がバランスする開度で位置するようになる。
【００９６】
これを換言すれば、想定される配管内の通常の負圧による「回転弁体１２１の弁開方向の回転モーメント」が、この回転弁体１２１を「全閉〜弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）」開度の範囲でバランスするような開度となるように、図２の錘部１２３による回転弁体１２１の閉止方向の回転モーメントを設定するようにしている。回転弁体１２１は、この領域α（Ｐｓ＜Ｐ＜Ｐｂｐ）では、配管内で微少な圧力変動が発生しても、弁開方向の回転モーメントと弁閉方向の回転モーメントとがバランスする位置近傍の弁開度で揺動するので、弁座（シート）２１に着座することなくチャタリング現象を生じることはない。
【００９７】
大きな負圧が配管内で生じ、通常の負圧を超え弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）を超えるようになる領域では、回転弁体１２１の弁閉力は、逆に略余弦曲線状にＰｂｏまで低減しているので、配管内負圧との差が大きくなり、弁開度はすばやく且つ大きくなり、弁開度に伴う開口部（通気流路３０）のトータル面積の増大により最大の通気が行われ、管内負圧をすばやく緩和することになる。
【００９８】
次に、上記各通気弁内の負圧減少に伴う弁閉動作について説明する。
バルブ本体１００（グラフｂ）において、配管内の大きな負圧によって回転弁体１２１は、最大角度に弁開している状態（本実施例では８０°）で最大の通気量を確保することになり、弁開度の増加に伴って回転弁体１２１の閉止方向の回転モーメント、すなわち最小の弁閉力（Ｐｂｏ）になるが、負圧緩和によって弁開方向の力も極めて小さくなっているので、回転弁体１２１の閉止方向の回転モーメントが、通気によって緩和されて小さくなった弁開方向の回転モーメントを上回った時点で弁閉動作が始まる。この弁閉動作の開始時は、回転弁体１２１の閉止方向の回転モーメントが小さいことから、ゆっくりと動作し始め、そして弁閉力のピークに達するまで加速度的に弁閉方向に動作する。
【００９９】
ここで、回転弁体１２１は、弁閉力Ｐが、Ｐｂｐ＞Ｐ＞Ｐｂｏの値となる領域、すなわち大きい弁開度の領域では、「弁閉力の変化量」／「弁開度の変化量」の式で示される傾きを負の値とすることで、配管内で生じる圧力変動に対して弁閉方向の回転モーメントが弁開方向の回転モーメントにバランスする位置の弁開角度を維持する。
【０１００】
そして、負圧が継続的に緩和する状態、すなわち、負圧の減少傾向が継続すると、回転弁体１２１は、減少する弁開方向の回転モーメントとバランスすべく閉止方向に増加する回転モーメントと相まって、弁閉力のピークに向けて弁閉方向に大きく動作する。
【０１０１】
その後、弁閉方向に動作した回転弁体１２１が弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）に到達した後、弁閉方向の回転モーメントと弁開方向の回転モーメントとがバランスする位置まで、さらに全閉方向に動作し続け（弁座２１に接近する）、回転弁体１２１の弁閉方向の回転モーメントが回転弁体１２１の弁閉動作を低減する方向（弁閉動作を妨げる方向）に作用して閉止動作が減速する状態になってバランスする。このため、回転弁体１２１と弁座２１が当接せずにチャタリング現象を防止または緩和することができる。
【０１０２】
このように、バルブ本体１００では、全閉〜全開までの中間開度に弁閉力のピークを持つような略余弦曲線状の弁閉力特性を有しているため、弁開した以降、配管内の負圧変動が生じても、０〜弁閉力のピーク（Ｐｂｐ）までの範囲内（中間開度：５°〜５０°）で回転弁体１２１が揺動し、負圧変動に伴うチャタリング現象を防止又は緩和することができる。
【０１０３】
また、配管内で生じる大きな突発的な負圧に対応して回転弁体１２１の全開状態になった場合において、通気量の確保によって負圧が緩和され閉弁を開始した以降、圧力変動で過敏に反応して弁閉することなく、また負圧が継続的に生じてα領域まで弁閉動作が続いた場合には、中間開度（５°〜５０°）で弁閉動作が減速して弁閉力と弁開力がバランスするのでチャタリングを抑制することが可能となる。
本実施例では、弁閉力特性を略余弦曲線状としたが、例えば錘部１２３の個数、形状や配置を自由に変えてＰｂｐの前後の角度の特性を変えても良い。
【０１０４】
一方、図７（ａ）の自重式の通気装置１７０の場合には、グラフｃに示すように、弁開力が全閉時から全開時まで一定となる。このため、配管内に弁閉力を超える負圧が生ずると、弁開力は常に弁体１７１の有する弁閉力Ｐｓより大きくなる。従って、弁開度合いによる通気量の大小に伴ってバランスを取ろうとして圧力変動に伴い不安定な挙動を示す。住宅下水配管などで排水されると突発的な負圧となり、弁体１７１は開方向に動作し、その後に負圧解消による大きな揺れ戻しが生じると相対的に弁閉力が大きくなることから、弁体１７１は全閉状態となり、弁開度を保つことができず、負圧の変動に応じてチャタリングが生じやすい。
【０１０５】
また、図７（ｂ）の通気装置１８０の場合には、弁体１７１の自重に加えて圧縮ばね１８１の弾発力も弁閉方向に働くため、グラフｄに示すように、弁開度の増加に伴って弁閉力が比例的に増加する。このため、中間開度や全開状態、すなわち、配管内の負圧が領域α（Ｐｓ＜Ｐ＜Ｐｂｐ）と領域β（Ｐｂｐ＜Ｐ＜Ｐｄｏ）において、負圧が緩和した際、圧縮ばね１８１の弾性力が開放され、弁体１７０は勢いよく弁閉動作を行うこととなる。したがって、弁体１７１は負圧の変動に追随しにくく、微開度領域で弁開度を保つことができないことから、負圧の変動に応じてチャタリングが生じやすい。
【０１０６】
図７（ｃ）のスイングチャッキ式（片持ち式）の通気装置１９０の場合には、グラフｅに示すように、弁開度の増加に伴って弁閉力（弁体１９１の回転モーメント）が小さくなり、「弁閉力の変化量」／「弁開度の変化量」の式で示される傾きが０よりも小さい負の値となる。従って、中間開度や全開状態において、負圧が緩和した場合でも、弁体１９１は全閉状態に復帰しにくい構造である。
【０１０７】
一方、通気装置１９０の弁閉力は、弁閉位置において最も大きくなることから、総じて通気装置１９０の弁体１９１は負圧の変動に追随しにくく、微開度領域で弁開度を保つことができないことから、負圧の変動に応じてチャタリングが生じやすい。
この通気装置１９０では、構造的に９０度近辺で弁閉力は略０になるので、弁体１９１が弁閉状態まで戻ることが難しくなる。よって、予め全開となる弁開度を規制する必要があり、これは、弁開時の通気量の減少にもつながる。
【０１０８】
ここで、図６のバルブ本体１００は、通気流路３０がストレート状であり、この通気流路３０の内径φｄよりも拡径側に吸気用流路を必要とすることがないため、例えば、図１の伸頂通気管４などの外部配管（通気管）と同等或はそれ以下の管径寸法に抑えつつ負圧を解消可能になる。さらには、通気時に、回転弁体１２１が通気流路３０の流れ方向と略平行の向きになるまで回転することで、通気抵抗を最小限に抑えて十分な通気量を確保可能となる。
【０１０９】
一方、図７（ａ）、図７（ｂ）の通気装置１７０、１８０の場合、図６のバルブ本体１００と同じ通気流路３０の内径φｄを確保するときに、外部配管（通気管）よりも拡径（外径）側に吸気用流路１７５が必要となり、この吸気用流路１７５の外径φＤの大きさまで全体が拡径することになる。このことから、通気管の配管スペース以上に通気装置１７０、１８０を設置するための空間が必要になる。
【０１１０】
図７（ｃ）の通気装置１９０の場合にも、通気流路３０の内径φｄよりも外径側の吸気用流路１９５の外径φＤの外側に片持ち式の軸受部１９２が位置するため、図７（ａ）、図７（ｂ）の場合と同様に、全体が外径方向に大型化してコンパクト化が難しくなり、広い設置空間が必要となる。
【０１１１】
図９（ａ）は、弁開度と弁閉力との関係を示す他のグラフを表している。同図において、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度θ＝４０°（弁開度５０％）に設定した特性をグラフａで示し、弁開度θ＝５°（弁開度５％）に設定した特性をグラフｇで示す。これら以外のグラフｂ〜グラフｅに示した各状態の特性については、前述の図８で説明したとおりである。
【０１１２】
グラフａに示すように、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度５０％とした場合、このピーク時を境に、全閉時から弁開度５０％までの割合と、弁開度５０％から全開時までの割合が同じになる。この状態から、仮に、回転弁体１２１の弁閉力のピークが弁開度５０％を上回るように設定すると、負圧発生時における弁開状態に保たれる割合が大きくなり、弁開状態が必要以上に長くなる。このため、バルブ本体１００に接続された排水管３や伸頂通気管４から臭気漏れが生じるリスクが高くなる。
【０１１３】
グラフｇに示すように、回転弁体１２１の弁閉力のピークを、弁開度５％を下回るように設定すると、ピーク時における弁体開度から弁閉状態までの回転弁体１２１の動作範囲が狭くなる。これに加えて、弁閉時のピーク時における弁閉力の大きさと、全閉時における弁閉力の大きさとの差が少なくなる。これらにより、負圧を緩和する際に、その緩和に応じて回転弁体１２１が弁閉状態に至りやすくなり、微小な負圧を緩和できなくなるおそれがある。
【０１１４】
続いて、図９（ａ）のグラフに示した弁閉力―弁開度特性を、負圧変動との関係に基づいて説明する。図９（ｂ）においては、上記実施形態におけるバルブ本体１００の負圧発生から負圧解消時までの負圧の大きさの変動を示し、バルブ本体１００により負圧を解消するときに生じる負圧の変化の一例を表している。図９（ｂ）における一点鎖線は、負圧の大きさに対する全閉状態の弁閉力の大きさを表し、図９（ａ）のＰｓ（Ｐａｓ）に対応している。
【０１１５】
図９（ｂ）において、排水管３内が大気圧（１）の状態から負圧となり、所定の負圧（２）、すなわち全閉状態の弁閉力を超えると、回転弁体１２１が弁開方向への作動を開始する。このとき、回転弁体１２１は、弁閉力がピーク値（図９（ａ）におけるＰｂｐ）を呈する弁開度以上に開くことによって、排水管３内に発生する最大の負圧（３）に対しても、充分な通気をおこなうようになっている。
【０１１６】
この通気により負圧が緩和して（４）の状態まで負圧が下がると、回転弁体１２１はこの負圧の減少により閉方向に動作する。このとき、排水管３内の負圧を緩和しきれない場合（５）、弁閉力がピーク値を呈する弁開度まで回転弁体１２１が閉作動することがなく、全閉状態まで作動に至ることはない。回転弁体１２１がやや閉まると通気量が減るため、負圧は（５）の状態まで上昇する。これに伴って、回転弁体１２１が再び開動作する。
【０１１７】
このように、負圧に対して回転弁体１２１が弁開作動し、負圧が下がると回転弁体１２１が弁閉方向に作動し、再度負圧に対して開動作することを繰り返すことにより、負圧を緩和するようになっている。これにより、負圧の大きさが、（５）の状態から、（６）、（７）、（８）の状態に変動したとしても、回転弁体１２１が上記ピーク値を呈する開度を下回らなければ、弁閉状態まで至ることなく揺動（開閉動作）を繰り返すことで、負圧の発生から負圧の緩和状態までにおいて、チャタリングを生じることがない。
【０１１８】
回転弁体１２１が、いわゆるブレーキ機能を発揮しつつ負圧を（９）、（１０）の状態に緩和し、負圧が緩和したときには、回転弁体１２１が上記ピーク値を呈する開度を下回り、負圧の大きさが所定の負圧の状態Ｐｓ、（１２）を下回ることで、回転弁体１２１が全閉状態となる。
これにより、排水管３内が大気圧（１）の状態に戻り、この大気圧の状態では全閉状態が維持される。
【０１１９】
本実施形態のバルブ本体１００との比較として、図７（ａ）の自重式弁体１７１を有する通気装置１７０の場合にも、図９（ｂ）に示したグラフにおいて、管内が大気圧（１）の状態から負圧となり、所定の負圧（２）を超えたときに、弁体１７１が開方向に作動する。
この場合、図９（ａ）のグラフｃに示すように、弁体１７１の中間開度における弁閉力のピークが設定されておらず、弁閉力が一定になっている。このため、図９（ｂ）の負圧（２）、（３）、（５）、（６）、（７）、（８）、（１０）、（１１）に示すような負圧の緩和状態では、弁体１７１が弁閉状態まで戻りやすくなる。このとき、管内の負圧が所定の負圧（２）よりも大きいと、再度弁体１７１が開動作することになる。その結果、これらの緩和状態の度に、弁開閉動作を繰り返してチャタリングを発生しやすくなる。
【０１２０】
図７（ｂ）の通気装置１８０の場合、図７（ａ）の通気装置１７０に対して圧縮ばね１８１を加えたものであり、この圧縮ばね１８１によって弁体１７１が弁閉方向に付勢されている。そのため、図９（ａ）のグラフｄに示すように、弁体１７１の中間開度における弁閉力のピークが設定されておらず、図９（ｂ）の（３）、（５）、（６）、（７）、（１１）のような負圧の緩和状態の段階では、弁体１７１が圧縮ばね１８１の反力で勢いよく全閉状態に至りやすい。これによって、図７（ａ）の通気装置１７０の場合と同様に、負圧の緩和状態になる度に、弁開閉動作を繰り返してチャタリングを生じやすい。
【０１２１】
図７（ｃ）のスイングチャッキ式の通気装置１９０の場合、図９（ａ）のグラフｅに示すように、弁閉力のピークが全閉位置に設定されており、弁閉力は、全開状態から全閉状態に向けて次第に強くなっている。
このため、図９（ｂ）における負圧の発生により、弁体１９１が開きやすくなり、管内が所定の負圧（２）を超えたときには、直ちに弁開動作を開始する。
弁体１９１の開状態において、全開位置であれば、例えば負圧が（３）から（４）のように変動し、全開状態から全閉状態まで動作する可能性があり、チャタリングを発生しやすくなる。
【０１２２】
本実施形態のバルブ本体１００は、前述した利点に加えて、回転弁体１２１が開閉方向の回転モーメントを有し、この回転モーメントを利用して回転弁体１２１が流体圧力差で開閉動作する構造であるため、錘部１２３の質量などの設定により負圧に対する応答性を調整できる。負圧の発生時には、回転弁体１２１が偏心軸１２２を中心に回転動作する構造であるため、回転弁体１２１が微少な圧力変動の影響を受けて弁開動作を行う応答性に優れている。
【０１２３】
前述したように、弁開時には、負圧が完全に解消されるまで弁開方向の回転モーメントＭｏが働くことで回転弁体１２１の開状態を維持し、この回転弁体１２１が流体圧力差で弁閉方向に回転することを防止する。そのため、弁体球面１４３が円錐テーパ面１３４に繰り返し離接することがなくチャタリング現象を防止できる。このチャタリング防止機能により、排水時の騒音の発生を防止し、静音性を維持しつつ開閉動作可能となる。
【０１２４】
さらに、支点を二重偏心構造の偏心軸１２２により設けていることで、円錐テーパ面１３４と弁体球面１４３との摺動範囲を最小限に抑えつつ弁閉時のシール性を発揮でき、回転弁体１２１の開閉動作もスムーズになる。
【０１２５】
図示しないが、ジスク本体１４０から偏心軸１２２までの距離や、偏心軸１２２から錘部１２３（取付部１４５）までの距離、取付部１４５の傾きの角度、錘部１２３の重量などを予め設定することで、弁開、弁閉時において所定の大きさの回転モーメントを得ることができ、微小な負圧も確実に解消可能なバルブ本体１００を設けることが可能になる。
【０１２６】
特に、本実施形態では、錘部１２３が偏心軸１２２に対して水平位置の状態にあるときに、偏心軸１２２に垂直方向（偏心軸１２２の外周に対する接線方向）の力が働くことから、錘部１２３による回転モーメントが最大になって弁閉力がピークになる。このように、取付部１４５の傾きの角度を予め調整することで、回転弁体の弁閉力のピークを弁開度全閉から全開の間の任意の開度に設定可能となっている。
【０１２７】
本実施形態のように、回転弁体１２１の弁閉力のピークを弁開度２５％となるように設定する場合、図２に示すように取付部１４５の角度を水平方向に対して略３０°の傾きで設けるようにすればよい。一方、回転弁体１２１の弁閉力のピークを弁開度５０％となるように設定する場合、取付部１４５の角度を水平方向に対して略５０°の傾きで設けるようにすればよい。
【０１２８】
これにより、弁閉時には、弁体球面１４３が円錐テーパ面１３４に対して接線接触状態でシールすることで高いシール性を発揮し、さらに、この接線接触と、弁体球面１４３及び円錐テーパ面１３４が流路側に向けて傾斜した形状であることとにより弁閉時の結露を防止できる。
【０１２９】
図１において、バルブ本体１００を伸頂通気管４の先端に装着してシステム本体２を設けていることにより、このシステム本体２において、排水器具８に接続される排水横枝管３ｂや排水立て管３ａの内部に負圧が発生したときには、この負圧をバルブ本体１００から大気中（室外）に開放して解消できる。
【０１３０】
この場合、前述したように、通気量を確保しつつバルブ本体１００をコンパクト化できるため、外壁５と内壁６と間の奥行寸法Ｗが狭小の配管スペースＳに設置が可能になる。これにより、個別住宅や集合住宅等の建造物における居住スペースを広く確保しつつ、配管スペースＳ内の排水管３内にバルブ本体１００を接続し、チャタリング現象を防止しつつ排水管３内に生じる負圧を解消できる。
さらに、バルブ本体１００のコンパクト化により点検口６ａのサイズも小さくでき、この点検口６ａを介してバルブ本体１００の維持管理や点検を容易に実施可能になる。
【０１３１】
その際、経年劣化等によりバルブ本体１００の通気性が低下している場合には、このバルブ本体１００を伸頂通気管４に接続した状態、或はバルブ本体１００を取外した状態で、このバルブ本体１００のボデー１１１からキャップ１１２を取外し、続いて、ボデー１１１に内挿されている弁ユニット１１０を、カートリッジとして一体に取出すようにする。これにより、容易にバルブ本体１００のメンテナンスを実施可能になり、弁機構部分や伸頂通気管４の内部を清掃したり、弁ユニット１１０全体、或は内部の部品を個別に清掃や交換することにより、通気弁機能を回復してチャタリング現象も抑えることができる。
【０１３２】
図１０、図１１においては、本発明の回転弁機構を通気弁に用いた第２実施形態を示している。なお、この実施形態以降において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
この通気弁（バルブ本体２００）は、一次側と二次側とに外部配管２０１が接続され、横向きの流路にインラインチャッキ弁として使用されるものである。図中、回転弁体１２１の左側が一次側、右側が二次側を示し、図１０は、弁閉状態を示しており、図１１は、一次側から流体（例えばエア）が流れて弁開（全開）状態になった状態を示している。
【０１３３】
この実施形態では、回転弁体２０２の錘部１２３取付用の取付部２０３の装着孔２０４が、ジスク本体１４０に対してほぼ垂直方向に偏心軸１２２から延長するように形成される。弁開規制部１３２は、図１１のバルブ全開時に挿着孔２０４に取付けられた錘部１２３により回転弁体２０２が弁閉状態に復帰可能な位置、すなわち、全開時に錘部１２３が偏心軸１２２に対してやや弁閉方向に傾いた位置となるように設けられる。
ボデー１１１には、円筒状の接続体２０５がＯリング１６１を介して接続され、この接続体２０５を介して外部配管２０１が接続される。
【０１３４】
このような構成により、通常時には、図１０に示すように錘部１２３の重量により、回転弁体２０２に偏心軸１２２を中心に時計回りの力が加わることで、回転弁体２０２の弁体球面１４３がシート２１の円錐テーパ面１３４に密着シールして弁閉状態を維持し、二次側からの逆流を防止する。
【０１３５】
一方、一次側から流体圧が加わったときには、この流体圧によって回転弁体２０２が錘部１２３の重量に抗して反時計回りに回転して図１１の弁開状態になって流体が流れる。このとき、錘部１２３の重量が弁閉方向に加わる状態を維持しているため、一次側の流体圧がなくなったときには、錘部１２３によって回転弁体２０２が時計回りに回転し、図１０の弁閉状態までスムーズに動作して確実にシール状態まで復帰する。
【０１３６】
前述の実施形態と同様に、回転弁体２０２の弁閉力のピークをこの回転弁体２０２の中間開度、すなわち、弁開度全閉から全開の間に設定しているため、一次側に微小な圧力が生じた場合には、中間開度の弁開開度を維持した状態で流体を流すことができ、その際、圧力変化が生じたとしても回転弁体２０２が安定状態で動作し、微小な開閉動作を防止して確実にチャタリング現象の発生を防ぐことができる。
【０１３７】
図１２並びに図１３においては、本発明の回転弁機構を通気弁に用いた第３実施形態を示している。
この実施形態のバルブ本体８０は、筒本体８１が弁ユニットとして一体に設けられ、この筒本体８１内に、シート８２、回転弁体である円板状弁体８３、回転軸８４、錘部８５が備えられる。筒本体８１の内周近傍位置には、回転軸８４取付け用の長方形状の貫通部８６が形成され、この貫通部８６よりも外径側には、回転軸８４に設けられた後述の取付け部８７、及び錘部８５が収容される収容部８８が設けられる。
【０１３８】
シート８２は、図において、下部に環状の突状シール部９０が突設して形成され、この突状シール部９０に、円板状弁体８３の弁座当接面９１が当接シール可能に設けられる。シート８２は、筒本体８１の上部内周に形成された段部面９２に載置された状態で、筒本体８１とキャップ１２との間に挟まれるようにして取付けられ、円板状弁体８３を弁閉位置で停止させて弁閉可能なストッパーシールリングからなっている。
【０１３９】
円板状弁体８３は、シート８２の突状シール部９０の径よりも大径の断面略円弧状に形成され、このとき、シート８２への当接側である弁座当接面９１が、シート８２の突条シール部９０に対して線当たりにより接触可能な状態になっている。円板状弁体８３の底面中央部には、角形状の角形凹部９３が形成される。
【０１４０】
回転軸８４は、筒本体８１への取付け側に、貫通部８６に遊嵌可能な径により形成され、この回転軸８４の両側には、突出係止部９４が形成される。回転軸８４よりも後端部側（筒本体８１の外径側）には、錘部８５用の取付け部８７が延長して形成され、この取付け部８７に適宜のウェイト量（質量）の錘部８５が固着される。
【０１４１】
回転軸８４よりも先端側（筒本体８１の内径側）には、略Ｌ字形のアーム部材９５が弁体支持部として一体に設けられ、このアーム部材９５の先端部には、角形凹部９３に遊嵌可能な径の球形部９６が形成される。
【０１４２】
回転軸８４は貫通部８６に遊嵌され、突出係止部９４により抜け止め状態で筒本体８１に装着され、これにより、この回転軸８４を中心にアーム部材９５が弁の開閉方向に回動可能となる。アーム部材９５先端の球形部９６は、円板状弁体８３の角形凹部９３に装着され、この上から保持部材９７が取付けられることでユニバーサルジョイント構造により装着される。
【０１４３】
このような構成により、伸頂通気管（配管）４の口径と略同形の弁口径を有し、回転軸８４が筒本体８１の内周近傍位置に設けられ、この回転軸８４に設けられたアーム部材９５を介して円板状弁体８３がストッパーシールリング８２に対して開閉自在に設けられるこの場合、前述の実施形態と同様に、円板状弁体８３が、筒本体８１内の負圧時に回転軸８４を介して弁開方向に回転するアンバランストルクを発生して外部より大気を吸気可能とし、筒本体８１内が大気圧時又は正圧時において、錘部８５の重さにより回転軸８４を介して弁閉方向に回転するアンバランストルクを発生して弁閉状態となる。
【０１４４】
その際、回転軸の中心Ｐ４から球形部９６の中心Ｐ５までの距離Ｄ３による弁開方向のモーメントと、円板状弁体８３の反対側に配置された錘部８５によりこの円板状弁体８３の自重による弁閉方向のモーメントが相殺可能であるため、負圧による弁開の際に円板状弁体８３に働く回転モーメントが微少であっても、例えば３０〜５０Ｐａ程度の負圧で容易に弁開状態にできるため、応答性に優れたバルブ本体８０を提供可能になる。
【０１４５】
このバルブ本体８０の場合にも、前述の場合と同様に、円板状弁体８３の弁閉力のピークを弁開度全閉から全開の間に設定していることにより、円板状弁体８３の微小な開閉動作の繰り返しによるチャタリング現象を抑制しつつ、負圧を確実に解消可能となる。
【０１４６】
また、バルブ本体８０内には、円板状弁体８３の回動範囲のみの広さの弁室があれば良いため、通気管の外側に設ける必要のある弁室を有する構造の通気弁に比較して遅延が生じにくく、配管内に負圧が生じた際には直ちに弁開動作してこの負圧を解消する。
【０１４７】
この実施形態では、大気圧時又は正圧時に弁閉状態を保持するために錘部８５を設けているが、これに限ることなく、円板状弁体８３の一部を厚くしたり、或は材質を変えるなどにより、錘部の重量を低減しつつこの錘による機能を発揮させるようにしてもよい。
【０１４８】
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。
【０１４９】
例えば、本発明の回転弁機構を通気弁に適用した例を説明したが、これ以外の各種管路に本発明の回転弁機構を設けることができる。
【０１５０】
本発明の回転弁機構を通気弁に適用する場合には、前述した伸頂通気管やあふれ縁以外にも、排水管システムの点検口に内挿するようにしたり、或は、通気管や排水管の負圧を解消するための通気弁や空気弁及び吸気弁としての利用以外にも、配管内の真空を解消するバキュームブレーカとして適用することもできる。
【０１５１】
通気弁として設ける場合、通気管の配管スペースである、集合住宅等の壁内に直接配置する他、樹脂製のボックスに内蔵して壁内に配置してもよい。このように、通気弁を間仕切壁内に配置する場合には、回転軸が壁面やボックスの長手方向と並行になるよう配置するのがよい。このような配置によれば、回転軸に直交して設けられた錘は、長手方向に向かって回転する位置となり、通気弁の傾きが小さい状態で回転することができるので、弁閉状態を適切に保つことができる。
【０１５２】
また、通気弁として設ける場合に、弁ユニット構造を用いて説明したが、これに限定するものではなく、弁体の回転軸をボデーで回動自在に支持するなど、ユニット構造以外の弁機構を有する通気弁にも本発明の回転弁機構を適用することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
２  システム本体
４  伸頂通気管
２１  シート（弁座）
３０  通気流路
８０、１００  バルブ本体
８３、１２１、２０２  回転弁体
８４、１２２  偏心軸（回転軸）
８５、１２３  錘部
９５、１４１  弁体支持部
１４０  ジスク本体
【図１】
2019027584.tif 000003
【図２】
2019027584.tif 000004
【図３】
2019027584.tif 000005
【図４】
2019027584.tif 000006
【図５】
2019027584.tif 000007
【図６】
2019027584.tif 000008
【図７】
2019027584.tif 000009
【図８】
2019027584.tif 000010
【図９】
2019027584.tif 000011
【図１０】
2019027584.tif 000012
【図１１】
2019027584.tif 000013
【図１２】
2019027584.tif 000014
【図１３】
2019027584.tif 000015