空気弁
【課題】傾斜角度が大きくても、少量排気時に小空気孔を適正に塞ぐことができ、しかも、フロート弁体の上下方向の長さを短くして横に広げることができる空気弁を提供する。
【解決手段】この空気弁１は、上方端部に通気口２ａ、下方端部に通水口２ｂを有し、通気口２ａの下方内部に中空部２ｃ、その下方に導水部２ｄを有する弁箱２と、大空気孔３ａを有して通気口２ａに装着された内蓋体３と、大空気孔３ａの上方を覆うように設けられた外蓋体４と、弁体案内５と、フロート弁体６と、上下方向に貫通する小空気孔７ａを有し、上端面が大空気孔３ａを塞ぎ得る遊動弁体７と、を備え、フロート弁体６は、中央孔６Ｂａを有する厚肉円筒状のフロート周辺部６Ｂと、略円柱状であって中央孔６Ｂａに挿入されるフロート中央部６Ａと、から成る。
【解決手段】この空気弁１は、上方端部に通気口２ａ、下方端部に通水口２ｂを有し、通気口２ａの下方内部に中空部２ｃ、その下方に導水部２ｄを有する弁箱２と、大空気孔３ａを有して通気口２ａに装着された内蓋体３と、大空気孔３ａの上方を覆うように設けられた外蓋体４と、弁体案内５と、フロート弁体６と、上下方向に貫通する小空気孔７ａを有し、上端面が大空気孔３ａを塞ぎ得る遊動弁体７と、を備え、フロート弁体６は、中央孔６Ｂａを有する厚肉円筒状のフロート周辺部６Ｂと、略円柱状であって中央孔６Ｂａに挿入されるフロート中央部６Ａと、から成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道管の内部に溜まった空気を管外へ排出する空気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水道管の内部に空気が溜まることによる弊害を防止するために、水道管内部の空気を外部に排出する空気弁がいろいろな場所で広く用いられている。空気弁は、水道管の設置、水道管の調査、及び水道管の工事などの後に水道管の中の多量の空気を排出（排気）する多量排気（急速排気）の機能と、水道水が通常の圧力で水道管を流れている状態で様々な原因で水道管に混入した空気を少量ずつ排出する少量排気の機能と、を有するものが一般的に用いられている。
【０００３】
図６及び図７に示す空気弁２０１は、従来の構造のものであり、本願発明者が発明者である特許文献１で従来技術として説明したものと同様の典型的なものである。この空気弁２０１は、基本構造として、上方端部に通気口２０２ａ、下方端部に通水口２０２ｂを有し、通気口２０２ａの下方内部に中空部２０２ｃ、その下方に導水部２０２ｄを有する弁箱２０２と、大空気孔２０３ａを有して弁箱２０２の通気口２０２ａに装着される内蓋体２０３と、大空気孔２０３ａの上方を覆うように設けられる外蓋体２０４と、弁箱２０２の中空部２０２ｃに配される弁体案内２０５と、弁体案内２０５の内方に配されるフロート弁体２０６と、弁体案内２０５の内方であってフロート弁体２０６の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔２０７ａを有し、上端面が内蓋体２０３の大空気孔２０３ａを塞ぎ得る遊動弁体２０７と、を備えるものである。フロート弁体２０６と遊動弁体２０７とは、水よりも比重が小さいものであり、また遊動弁体２０７は、フロート弁体２０６よりも軽量である。
【０００４】
空気弁２０１のより具体的な構造は、以下の通りである。弁箱２０２は、導水部２０２ｄの中間部にコック２２４を有している。内蓋体２０３は、上側内蓋体２０３Ａと下側内蓋体２０３Ｂが重ねられている。内蓋体２０３は軸方向両側に雄ねじが形成された蓋体固定ボルト２４２、２４２、・・・の一方の雄ねじによって弁箱２０２に固定され、外蓋体２０４は蓋体固定ボルト２４２、２４２、・・・の他方の雄ねじとナット２４３、２４３、・・・によって内蓋体２０３に固定される。弁体案内２０５は、側部と底部の適宜位置に、空気や水の流通が可能な窓孔２０５ａを有している。フロート弁体２０６は、球体状をなしている。遊動弁体２０７は、中央においてわずかに下方に突出する弁座２７１を有しており、これに前述した小空気孔２０７ａが形成されている。
【０００５】
この空気弁２０１の動作は、以下の通りである。水道管２００から弁箱２０２の中空部２０２ｃへ水が浸入する前、すなわち多量排気が行われる前は、図６（ｂ）に示すように、遊動弁体２０７及びフロート弁体２０６は弁体案内２０５の底部の上に重なった状態にある。そして、コック２２４が開かれ、水道管２００から弁箱２０２の中空部２０２ｃへ水が浸入してくると、弁箱２０２の中空部２０２ｃの空気は、弁体案内２０５の窓孔２０５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔２０３ａから急速に排出（多量排気）される。同時に、遊動弁体２０７及びフロート弁体２０６は、弁体案内２０５の内側面にガイドされながら水位の上昇に従って浮き上がる。これにより、遊動弁体２０７が内蓋体２０３に密接して大空気孔２０３ａを塞ぐ。
【０００６】
このようにして多量排気が終わった後は、少量排気が行われる。遊動弁体２０７とフロート弁体２０６の間には、比較的少量の空気が溜まっており、この空気溜まりＡにより、喫水線（空気と水の境界）とともに、図７（ａ）に示すように、フロート弁体２０６が押し下げられ、他方、遊動弁体２０７は押し上げられたままの状態となる。そうすると、空気は小空気孔２０７ａを経て、弁箱２０２の外方へ放出（少量排気）される。そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図７（ｂ）に示すように、フロート弁体２０６が上昇して遊動弁体２０７に密接してその小空気孔２０７ａを塞ぎ、弁箱２０２の中空部２０２ｃは密封状態となる。その後、水道管２００から弁箱２０２の中空部２０２ｃへ空気が水に混じって浸入し空気溜まりＡの空気が再度多くなると、再度少量排気が行われる。
【０００７】
また、図８に示す空気弁１０１は、従来の構造のものであり、特許文献１で新しく開示された一つと略同様のものである。この空気弁１０１は、基本構造として、上方端部に通気口１０２ａ、下方端部に通水口１０２ｂを有し、通気口１０２ａの下方内部に中空部１０２ｃ、その下方に導水部１０２ｄを有する弁箱１０２と、大空気孔１０３ａを有して弁箱１０２の通気口１０２ａに装着される内蓋体１０３と、大空気孔１０３ａの上方を覆うように設けられる外蓋体（レバーカバー）１０４と、弁箱１０２の中空部１０２ｃに配される弁体案内１０５と、弁体案内１０５の内方に配されるフロート弁体１０６と、弁体案内１０５の内方であってフロート弁体１０６の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔１０７ａを有し、上端面が内蓋体１０３の大空気孔１０３ａを塞ぎ得る遊動弁体１０７と、を備えるものである。フロート弁体１０６と遊動弁体１０７とは、水よりも比重が小さいものであり、遊動弁体１０７は、フロート弁体１０６よりも軽量である。
【０００８】
空気弁１０１のより具体的な構造は、以下の通りである。弁箱１０２は、その外側面の対称位置に２個のレバー１２１、１２１を有している。レバー１２１は、それに触れて操作するところのレバー操作部１２１ａの部分と、内蓋体１０３の後述する係合溝１０３ｂに対し圧接し得る係合部１２１ｂの部分と、を有している。また、この弁箱１０２は、空気弁２０１のコック２２４のようなコックがないタイプのものであって、通常は、空気弁１０１と水道管の間に、コックの部分を有する別体の補修弁１００が連接されて用いられる。
【０００９】
内蓋体１０３は、中央部に前述した大空気孔１０３ａを有する内蓋本体部１０３Ａと、内蓋本体部１０３Ａの上面の周辺部に設けられた２個の内蓋体操作部１０３Ｂ、１０３Ｂと、が一体的に形成されてなる。内蓋本体部１０３Ａの外側面には、前述したレバー１２１の係合部１２１ｂが圧接し得る凹状の係合溝１０３ｂが環状に形成されている。内蓋体操作部１０３Ｂは、その端部である差し込み部分１０３Ｂａが薄くなるように段差が形成されており、差し込み部分１０３Ｂａは内蓋本体部１０３Ａの外側面よりも外方に突出している（図１０（ａ）参照）。
【００１０】
内蓋体１０３の装着は、内蓋体操作部１０３Ｂ、１０３Ｂを把持し、その差し込み部分１０３Ｂａ、１０３Ｂａが弁箱１０２の凹み部１０２ｅ、１０２ｅに位置するようにして（図１０（ａ）参照）、内蓋本体部１０３Ａを弁箱１０２の通気口１０２ａに嵌め込む（図８など参照）。そして、内蓋体１０３を回転（図１０では時計回りに回転）させ、内蓋体操作部１０３Ｂ、１０３Ｂの差し込み部分１０３Ｂａ、１０３Ｂａを弁箱１０２の凹み部１０２ｅ、１０２ｅから周方向に形成した溝に差し込む（図１０（ｂ）参照）。それから、レバー１２１、１２１を倒して、その係合部１２１ｂ、１２１ｂが係合溝１０３ｂを両側から圧接するようにする。
【００１１】
外蓋体１０４は、頂部を有した円筒状であり、取手付き螺子１４１によって横方向から、ボルト１４２によって上側から弁箱１０２に取り付けられる。
【００１２】
弁体案内１０５は、有底円筒状であって、空気や水の流通が可能な窓孔１０５ａを有している。窓孔１０５ａは、側部と底部の適宜位置に設けられている。
【００１３】
フロート弁体１０６は、略円柱状であり、また、その上下方向の長さＬが横方向の長さ（直径）Ｗよりも長い、すなわち長尺であるか、或いは長尺に近いものとなっている。また、その上端部１０６ａは円錐台状に先細りになっており、その先端である上端面１０６ａａは略平坦である。上端面１０６ａａは、平坦度が高いほどそれだけ遊動弁体１０７の後述の弁座１７１に密接し易くなるが、その一方で弁座１７１と固着状態となって密接した状態から離れ難くなる場合もあり得るので、若干の曲率を有するようにしてもよい。
【００１４】
遊動弁体１０７は、大略円板状であり、下端面の中央付近に凹部１０７ｂが形成されている。その凹部１０７ｂの中央には、フロート弁体１０６に密接可能なようにわずかに下方に突出して表面が略平坦であり、弾性を有する弁座１７１を有しており、前述した小空気孔１０７ａが弁座１７１の中心に上下に貫通して形成されている。凹部１０７ｂは、フロート弁体１０６が弁座１７１に接触できるように、フロート弁体１０６の上端部１０６ａが余裕を持って入り込み得る大きさになっている。また、遊動弁体１０７の外周面から凹部１０７ｂに空気が通過できるように横方向に貫通孔１０７ｃが形成されている。また、遊動弁体１０７は、その上端面の中央部に凸部１０７ｄが形成されており、この凸部１０７ｄは、内蓋体１０３の大空気孔１０３ａに入り得るように、それより小さくなっている。
【００１５】
この空気弁１０１の動作は、以下の通りである。水道管から補修弁１００を介して弁箱１０２の中空部１０２ｃへ水が浸入する前、すなわち多量排気が行われる前は、図８（ｂ）に示すように、遊動弁体１０７及びフロート弁体１０６は弁体案内１０５の底部の上に重なった状態にある。補修弁１００のコックが開かれ、水道管から補修弁１００を介して弁箱１０２の中空部１０２ｃへ水が浸入してくると、弁箱１０２の中空部１０２ｃの空気は、弁体案内１０５の窓孔１０５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔１０３ａから急速に排出（多量排気）される。同時に、遊動弁体１０７及びフロート弁体１０６は、弁体案内１０５の内側面にガイドされながら水位の上昇に従って浮き上がる。これにより、遊動弁体１０７が内蓋体１０３に密接して大空気孔１０３ａを塞ぐ。
【００１６】
このようにして多量排気が終わった後は、少量排気が行われる。遊動弁体１０７とフロート弁体１０６の間には、比較的少量の空気が溜まっており、この空気溜まりＡにより、喫水線とともに、図９（ａ）に示すように、フロート弁体１０６が押し下げられ、他方、遊動弁体１０７は押し上げられたままの状態となる。そうすると、空気は小空気孔１０７ａを経て、弁箱１０２の外方へ放出（少量排気）される。そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図９（ｂ）に示すように、フロート弁体１０６が上昇して遊動弁体１０７に密接してその小空気孔１０７ａを塞ぎ、弁箱１０２の中空部１０２ｃは密封状態となる。その後、水道管から補修弁１００を介して弁箱１０２の中空部１０２ｃへ空気が水に混じって浸入し空気溜まりＡの空気が再度多くなると、再度少量排気が行われる。
【００１７】
この空気弁１０１が鉛直方向から傾斜して設置された場合、少量排気時に空気溜まりＡによりフロート弁体１０６が弁座１７１から離れて押し下げられると、フロート弁体１０６は、上側となる弁体案内１０５の内側面に円柱状をなす側面が図１１（ａ）に示すように接したり、或いは離れたりしながら水面に浮く。喫水線が遊動弁体７の弁座１７１のごく近傍まで上昇して行くと、フロート弁体１０６の上端面１０６ａａが図１１（ｂ）に示すように弁座１７１の表面に密接し、小空気孔１０７ａを適正に塞ぐことができる。他方、上記の空気弁２０１は、フロート弁体２０６が球体状をなしているから、その外表面の曲率が大きく、喫水線が遊動弁体２０７の弁座２７１のごく近傍まで上昇して行くと、フロート弁体２０６が弁座２７１における小空気孔２０７ａからずれたところに接触することになり、そこで押さえつけられるようになる。そうすると、小空気孔２０７ａを適正に塞ぐことができなくなる。従って、空気弁２０１は、鉛直方向からの傾斜角度が大きいと正常な動作が難しく、正常な動作が可能な傾斜角度（例えば、鉛直方向から２度以内）になる場所に設置しなければならないが、空気弁１０１は、傾斜角度が大きくても正常な動作がし易く、比較的自由に場所を選んで設置することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−１２１６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、空気弁は、多量排気において必要とされる排気量が多いときは、弁箱や内蓋体などを大型にして中空部や大空気孔などのサイズを大きくしたものが用いられる。この場合、上記の空気弁１０１を比例拡大させたような形状構造とした場合、その丈、特に弁箱１０２の丈（上下方向の長さ）が長くなり過ぎて、地中に収まらなかったり所定の高さに収まらなかったりする場合も起こり得る。それに対しては、弁箱１０２の上下方向の長さを比較的短めにして横幅を広げ、空気弁１０１全体の丈を余り長くならないようにすることが考えられる。この場合、フロート弁体１０６の上下方向の長さＬが比較的短めになり、横幅Ｗが広がる。
【００２０】
フロート弁体１０６を拡大して上下方向の長さＬを比較的短めにし、横幅Ｗを広げたフロート弁体１０６’を用いた空気弁１０１’は、空気弁１０１と基本的な動作は同様であるが、鉛直方向から傾斜して設置された場合の少量排気の動作に差異が出てくる。すなわち、空気弁１０１’が鉛直方向から傾斜して設置された場合、水面に浮いているフロート弁体１０６’は、図１２（ａ）に示すように、浮力を受けて中心軸方向（通常の上下方向）が鉛直方向になるように回動（回復）し、弁体案内１０５’に接触する。このときの浮力による力のモーメントを図１１（ａ）に示した空気弁１０１と比較して考えた場合、フロート弁体１０６’と弁体案内１０５’との接触点Ｃからフロート弁体１０６’の浮心（浮力の中心）Ｆまでの腕の方向が、弁体案内１０５’の内側面に対して垂直方向に近いところにあって、力のモーメントが大きく、接触点Ｃにおいてはフロート弁体１０６’が弁体案内１０５’に強く押し付けられることになる。そうすると、喫水線が遊動弁体１０７’の弁座１７１’のごく近傍まで上昇して行くとき、フロート弁体１０６’は弁体案内１０５’に摺動しながら不規則な動き（スムーズでない動き）で上昇する。そのため、フロート弁体１０６’の先端である上端面１０６ａａ’が図１２（ｂ）に示すように、弁座１７１’の表面に適切に密接できない場合も有り得るので、安定した動作が難しくなる。
【００２１】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、傾斜角度が大きくても、少量排気時に小空気孔を適正に塞ぐことができ、しかも、フロート弁体の上下方向の長さを比較的短めにして横に広げることが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】
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の空気弁は、上方端部に通気口、下方端部に通水口を有し、通気口の下方内部に中空部、その下方に導水部を有する弁箱と、大空気孔を有して前記弁箱の通気口に装着される内蓋体と、前記弁箱の中空部に配される弁体案内と、前記弁体案内の内方に配されるフロート弁体と、前記弁体案内の内方であって前記フロート弁体の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔を有し、上端面が前記内蓋体の大空気孔を塞ぎ得る遊動弁体と、を備える空気弁において、前記フロート弁体は、中央孔を有する厚肉円筒状のフロート周辺部と、略円柱状であって前記中央孔に挿入されるフロート中央部と、から成ることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載の空気弁は、請求項１に記載の空気弁において、前記フロート中央部は、鍔部を有して段差を形成しており、前記フロート周辺部の前記中央孔は、前記鍔部が嵌り込み可能なように、大径の部分を有して段差を形成していることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載の空気弁は、請求項１又は２に記載の空気弁において、前記フロート中央部は、その上端部が円錐台状に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載の空気弁は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気弁において、前記フロート周辺部の上端面は平坦であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る空気弁によれば、傾斜角度が大きくても、少量排気時にフロート中央部と弁座の適切な密接によって小空気孔を適正に塞ぐことができ、しかも、フロート周辺部を横に広げることで、フロート弁体全体として、上下方向の長さを比較的短めにして横に広げることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る空気弁の断面図である。
【図２】同上の空気弁の動作の一つの状態を示す断面図である。
【図３】同上の空気弁の動作のもう一つの状態を示す断面図である。
【図４】同上の空気弁の内蓋体を弁体に装着した状態を示す平面図であり、外蓋体の頂部を透過して見たものである。
【図５】同上の空気弁のフロート弁体の動きを説明する拡大部分断面図である。
【図６】従来の典型的な空気弁の（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。
【図７】従来の典型的な空気弁の動作の２つの状態を示す断面図である。
【図８】従来の別の空気弁の（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。
【図９】従来の別の空気弁の動作の二つの状態を示す断面図である。
【図１０】従来の別の空気弁の内蓋体の装着操作を説明する平面図である。
【図１１】従来の別の空気弁のフロート弁体の動きを説明する拡大部分断面図である。
【図１２】従来の別の空気弁を変形したときのフロート弁体の動きを説明する拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を説明する。本発明の実施形態に係る空気弁１は、基本構造として、図１に示すように、上方端部に通気口２ａ、下方端部に通水口２ｂを有し、通気口２ａの下方内部に中空部２ｃ、その下方に導水部２ｄを有する弁箱２と、大空気孔３ａを有して弁箱２の通気口２ａに装着される内蓋体３と、大空気孔３ａの上方を覆うように設けられる外蓋体（レバーカバー）４と、弁箱２の中空部２ｃに配される弁体案内５と、弁体案内５の内方に配されるフロート弁体６と、弁体案内５の内方であってフロート弁体６の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔７ａを有し、上端面が内蓋体３の大空気孔３ａを塞ぎ得る遊動弁体７と、を備えるものである。フロート弁体６と遊動弁体７とは、水よりも比重が小さいものであり、遊動弁体７は、フロート弁体６よりも軽量である。
【００２９】
この空気弁１は比較的大型であって、そのより具体的な構造は以下の通りである。弁箱２は、その外側面に、周方向に略均等間隔でもって４個のレバー２１、２１、・・・を有している。レバー２１は、それに触れて操作するところのレバー操作部２１ａの部分と、内蓋体３の後述する係合溝３ｂに対し圧接し得る係合部２１ｂの部分と、を有している。また、弁箱２には、後述の差し込み間隙２ｅ、２ｅを形成するための間隙形成部材２２、２２が取り付けられている。また、この弁箱２は、水道管から弁箱２の中空部２ｃへ水の浸入を制御するコックがないタイプのものであって、通常は、この空気弁１と水道管の間に、コックの部分を有する別体の補修弁１００が連接されて用いられる。
【００３０】
内蓋体３は、中央部に前述した大空気孔３ａを有する内蓋本体部３Ａと、内蓋本体部３Ａの上面の周辺部に設けられた２個の内蓋体操作部３Ｂ、３Ｂと、が一体的に形成されている。また内蓋体操作部３Ｂ、３Ｂの周方向端部には、内蓋体３の中央部を跨ぐように把持材３１が取り付けられている。内蓋本体部３Ａの外側面には、前述したレバー２１の係合部２１ｂが圧接し得る凹状の係合溝３ｂが環状に形成されている。内蓋体操作部３Ｂは、内蓋本体部３Ａの外側面よりも外方に突出している（図４参照）。内蓋体３の下面の大空気孔３ａの周辺部には、遊動弁体７が良好に密接できるように、弾性のあるＯリング３２が嵌め込まれている。
【００３１】
内蓋体３の装着は、把持材３１を把持し、内蓋本体部３Ａを弁箱２の通気口２ａに嵌め込む（図１など参照）。そして、内蓋体３を回転（図４では時計回りに回転）させ、内蓋体操作部３Ｂ、３Ｂを間隙形成部材２２、２２の下側に形成された差し込み間隙２ｅ、２ｅに周方向に差し込む（図４参照）。それから、レバー２１、２１、・・・を倒して、その係合部２１ｂ、２１ｂ、・・・が係合溝３ｂを四方から圧接するようにする。
【００３２】
外蓋体４は、頂部を有した円筒状であり、取手付き螺子４１によって横方向から弁箱２に、内蓋体３の把持材３１に固着されたボルト４２にナット４３を締結させることによって上側から内蓋体３に、取り付けられる。なお、取手付き螺子４１は、空気弁１の分解作業時に、弁箱２の中空部２ｃから水又は空気を抜くことによって、遊動弁体７とフロート弁体６との固着の不具合をチェックできるものであり、そのチェックに最適な場所に設けられる。
【００３３】
弁体案内５は、有底円筒状であって、空気や水の流通が可能な窓孔５ａを有している。窓孔５ａは、側部と底部の適宜位置に設けられている。
【００３４】
フロート弁体６は、全体として、大略円柱状のものであり、通常は、上下方向の長さが横方向の長さ（直径）よりも短いか或いはそれに近いものとなっている。フロート弁体６は、フロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂとから成る。フロート周辺部６Ｂは、中心軸の周りに中央孔６Ｂａを有する厚肉円筒状であり、フロート中央部６Ａは、略円柱状であって、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａに挿入されている。また、フロート周辺部６Ｂは、フロート中央部６Ａよりも重くなっている。
【００３５】
フロート中央部６Ａは、上下方向が長いのが好ましく、特に、上下方向の長さが横方向の長さ（直径）よりも長い、すなわち長尺であるのが好ましい。これは、後述するように、空気弁１が鉛直方向から所定の傾斜角度を有して設置された場合に、傾いたフロート中央部６Ａがフロート周辺部６Ｂに接触しても、それに強く押し付けられることのないようにするためである。なお、フロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂの隙間は、異物混入や表面張力などを考慮しながら、フロート中央部６Ａが水中でスムーズに動作するように決めることになる。
【００３６】
また、フロート中央部６Ａの下端部は、その上側部分よりも大径であって鍔部６Ａｂを有して段差６Ａｂａを形成している。フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａは、この鍔部６Ａｂが嵌り込み可能なように、その下端部がその上側部分よりも大径の部分を有して段差６Ｂａａを形成している。
【００３７】
フロート中央部６Ａは、その上端面６Ａａａが遊動弁体７の小空気孔７ａを塞ぐときに弁座７１に強く密接できるように、上端部６Ａａは円錐台状に先細りになっているのが好ましい。上端部６Ａａの先端である上端面６Ａａａは、上記の空気弁１０１のフロート弁体１０６の先端である上端面１０６ａａと同様に、略平坦であり、また、若干の曲率を有するようにしてもよい。
【００３８】
フロート周辺部６Ｂは、その上端面６Ｂｂが平坦である（平面を成す）ことが好ましい。これは、フロート周辺部６Ｂの上端面６Ｂｂが遊動弁体７に接触したときに、横方向に多少ずれても、遊動弁体７に対して傾かないようになるからである。
【００３９】
遊動弁体７は、大略円板状であり、中央には弁座７１が設けられている。弁座７１は、フロート中央部６Ａに密接可能なように、わずかに下方に突出しており、下表面が略平坦であり、弾性を有している。前述した小空気孔７ａは、弁座７１の中心に、上下に貫通して形成されている。
【００４０】
また、遊動弁体７は、下端面の中央付近に凹部７ｂが形成されており、その凹部７ｂは、フロート中央部６Ａが弁座７１に適切に接触できるように、フロート中央部６Ａの上端部６Ａａが余裕を持って入り込み得る大きさになっている。また、遊動弁体７の外周面と凹部７ｂの間に空気が通過できるように横方向に貫通孔７ｃが形成されている。また、遊動弁体７は、その上端面の中央部に凸部７ｄが形成されており、この凸部７ｄは、内蓋体３の大空気孔３ａに入り得るように、それより小さくなっている。
【００４１】
遊動弁体７の下端面の周辺部は、フロート周辺部６Ｂが接触したとき、その間の水の表面張力によって固着状態になることを防止するために、接触面積を適切にするような突起７ｅなどを設けるのが好ましい。
【００４２】
この空気弁１の動作は、以下のとおりである。水道管から補修弁１００を介して弁箱２の中空部２ｃへ水が浸入する前、すなわち多量排気が行われる前は、図１に示すように、遊動弁体７及びフロート弁体６は弁体案内５の底部の上に重なった状態にある。補修弁１００のコックが開かれ、水道管から補修弁１００を介して弁箱２の中空部２ｃへ水が浸入してくると、弁箱２の中空部２ｃの空気は、弁体案内５の窓孔５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔３ａから急速に排出（多量排気）される。同時に、遊動弁体７及びフロート弁体６は、弁体案内５の内側面にガイドされながら水位の上昇に従って浮き上がる。これにより、遊動弁体７が内蓋体３に密接して大空気孔３ａを塞ぐ。
【００４３】
このようにして多量排気が終わった後は、少量排気が行われる。遊動弁体７とフロート弁体６の間には、比較的少量の空気が溜まっており、この空気溜まりＡにより、喫水線とともに、図２に示すように、フロート中央部６Ａ及びフロート周辺部６Ｂが押し下げられ、他方、遊動弁体７は押し上げられたままの状態となる。そうすると、空気は小空気孔７ａを経て、弁箱２の外方へ放出（少量排気）される。そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図３に示すように、フロート周辺部６Ｂが上昇して遊動弁体７に接触するとともに、フロート中央部６Ａが上昇し、遊動弁体７に密接してその小空気孔７ａを塞ぎ、弁箱２の中空部２ｃは密封状態となる。その後、水道管から補修弁１００を介して弁箱２の中空部２ｃへ空気が水に混じって浸入し空気溜まりＡの空気が再度多くなると、再度少量排気が行われる。
【００４４】
ここで、フロート中央部６Ａは、小空気孔７ａを塞いでいるときには、外気圧と水道管内部の圧力の差及び小空気孔７ａの面積（断面積）に応じた大きさの力で遊動弁体７の弁座７１に向かって押さえつけられている。空気弁１は、比較的大型であるので、小空気孔７ａの面積が大きく、フロート中央部６Ａが弁座７１に向かって押さえつけられる力も大きい。そして、そのため、空気溜まりＡの空気がある程度多くなっても、フロート周辺部６Ｂに比べて軽量であるフロート中央部６Ａは弁座７１に密接したまま降下せず、小空気孔７ａは開放されない状態となる。空気溜まりＡの空気がより多くなり、喫水線とともに重いフロート周辺部６Ｂが押し下げられてくると、その段差６Ｂａａがフロート中央部６Ａの段差６Ａｂａに接して、フロート中央部６Ａも十分な力で押し下げられるようになる。こうして、小空気孔７ａを塞ぐ力よりも大きな力が作用して、小空気孔７ａが開放されることになる。
【００４５】
そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、喫水線とともにフロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂは上昇し、フロート周辺部６Ｂが遊動弁体７の周辺部に接触してその位置が固定される。それにより、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａは、弁座７１に対して適切な方向に固定される。その後、フロート中央部６Ａは、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａの中を更に上昇して弁座７１に密接するようになる。
【００４６】
このフロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂとから成るフロート弁体６は、空気弁１が鉛直方向から傾斜して設置された場合でも、少量排気時にフロート中央部６Ａと弁座７１の密接によって小空気孔７ａを適正に塞ぐことができる。すなわち、少量排気時に空気溜まりＡの空気が少なくなってフロート周辺部６Ｂが上昇して遊動弁体７の周辺部に接触したときには、フロート周辺部６Ｂは、遊動弁体７（及び空気弁１全体）と同じ傾斜角度になる。それにより、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａは、弁座７１に対して適切な方向になる。フロート中央部６Ａは、その外側面が、上側となるフロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａの内側面に、図５（ａ）に示すように接したり、或いは離れたりしながら水面（喫水線）に浮く。このとき、フロート中央部６Ａは、長尺或いは長尺に近いものとなっているので、傾いてフロート周辺部６Ｂに接触しても、そのときの力のモーメントが小さく、フロート周辺部６Ｂには強くは押し付けられていない状態となる。そのため、空気溜まりＡの空気が更に少なくなってフロート中央部６Ａが更に上昇するとき、フロート周辺部６Ｂに摺動して不規則な動きになることはなく、安定して動作し、図５（ｂ）に示すように、その上端部６Ａａａが弁座７１の表面に適切に密接することになる。
【００４７】
このように、空気弁１は、傾斜角度が大きくても、少量排気時にフロート中央部６Ａと弁座７１の密接によって小空気孔７ａを適正に塞ぐことができ、従って、比較的自由に場所を選んで空気弁１を設置することが可能になる。しかも、フロート周辺部６Ｂを横に広げることで、フロート弁体６全体として、上下方向の長さを比較的短めにして横に広げることが容易にでき、従って、空気弁１全体が大型であっても、丈を比較的短くすることができ、地中に収めたり所定の高さに収めたりすることが容易になる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る空気弁について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、弁箱２や内蓋体３の構成は、様々なものが可能である。また、使用状況や使用環境によっては外蓋体４を外したまま、或いは、外蓋体が元々存在しないような特別形状のものにも、適用可能である。また、内蓋体３の弁箱２への装着は、レバー２１を使う方法以外のあらゆる方法が可能である。また、水道管から弁箱２の中空部２ｃへ水の浸入を制御するコックを弁箱２の下部に有するようにすることができるのも勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 空気弁
２ 弁箱
２ａ 弁箱の通気口
２ｂ 弁箱の通水口
２ｃ 弁箱の中空部
２ｄ 弁箱の導水部
３ 内蓋体
３ａ 大空気孔
４ 外蓋体
５ 弁体案内
６ フロート弁体
６Ａ フロート中央部
６Ａａ フロート中央部の上端部
６Ａａａ フロート中央部の上端面
６Ａｂ フロート中央部の鍔部
６Ａｂａ フロート中央部の段差
６Ｂ フロート周辺部
６Ｂａ フロート周辺部の中央孔
６Ｂａａ フロート周辺部の中央孔の段差
６Ｂｂ フロート周辺部の上端面
７ 遊動弁体
７ａ 遊動弁体の小空気孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道管の内部に溜まった空気を管外へ排出する空気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水道管の内部に空気が溜まることによる弊害を防止するために、水道管内部の空気を外部に排出する空気弁がいろいろな場所で広く用いられている。空気弁は、水道管の設置、水道管の調査、及び水道管の工事などの後に水道管の中の多量の空気を排出（排気）する多量排気（急速排気）の機能と、水道水が通常の圧力で水道管を流れている状態で様々な原因で水道管に混入した空気を少量ずつ排出する少量排気の機能と、を有するものが一般的に用いられている。
【０００３】
図６及び図７に示す空気弁２０１は、従来の構造のものであり、本願発明者が発明者である特許文献１で従来技術として説明したものと同様の典型的なものである。この空気弁２０１は、基本構造として、上方端部に通気口２０２ａ、下方端部に通水口２０２ｂを有し、通気口２０２ａの下方内部に中空部２０２ｃ、その下方に導水部２０２ｄを有する弁箱２０２と、大空気孔２０３ａを有して弁箱２０２の通気口２０２ａに装着される内蓋体２０３と、大空気孔２０３ａの上方を覆うように設けられる外蓋体２０４と、弁箱２０２の中空部２０２ｃに配される弁体案内２０５と、弁体案内２０５の内方に配されるフロート弁体２０６と、弁体案内２０５の内方であってフロート弁体２０６の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔２０７ａを有し、上端面が内蓋体２０３の大空気孔２０３ａを塞ぎ得る遊動弁体２０７と、を備えるものである。フロート弁体２０６と遊動弁体２０７とは、水よりも比重が小さいものであり、また遊動弁体２０７は、フロート弁体２０６よりも軽量である。
【０００４】
空気弁２０１のより具体的な構造は、以下の通りである。弁箱２０２は、導水部２０２ｄの中間部にコック２２４を有している。内蓋体２０３は、上側内蓋体２０３Ａと下側内蓋体２０３Ｂが重ねられている。内蓋体２０３は軸方向両側に雄ねじが形成された蓋体固定ボルト２４２、２４２、・・・の一方の雄ねじによって弁箱２０２に固定され、外蓋体２０４は蓋体固定ボルト２４２、２４２、・・・の他方の雄ねじとナット２４３、２４３、・・・によって内蓋体２０３に固定される。弁体案内２０５は、側部と底部の適宜位置に、空気や水の流通が可能な窓孔２０５ａを有している。フロート弁体２０６は、球体状をなしている。遊動弁体２０７は、中央においてわずかに下方に突出する弁座２７１を有しており、これに前述した小空気孔２０７ａが形成されている。
【０００５】
この空気弁２０１の動作は、以下の通りである。水道管２００から弁箱２０２の中空部２０２ｃへ水が浸入する前、すなわち多量排気が行われる前は、図６（ｂ）に示すように、遊動弁体２０７及びフロート弁体２０６は弁体案内２０５の底部の上に重なった状態にある。そして、コック２２４が開かれ、水道管２００から弁箱２０２の中空部２０２ｃへ水が浸入してくると、弁箱２０２の中空部２０２ｃの空気は、弁体案内２０５の窓孔２０５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔２０３ａから急速に排出（多量排気）される。同時に、遊動弁体２０７及びフロート弁体２０６は、弁体案内２０５の内側面にガイドされながら水位の上昇に従って浮き上がる。これにより、遊動弁体２０７が内蓋体２０３に密接して大空気孔２０３ａを塞ぐ。
【０００６】
このようにして多量排気が終わった後は、少量排気が行われる。遊動弁体２０７とフロート弁体２０６の間には、比較的少量の空気が溜まっており、この空気溜まりＡにより、喫水線（空気と水の境界）とともに、図７（ａ）に示すように、フロート弁体２０６が押し下げられ、他方、遊動弁体２０７は押し上げられたままの状態となる。そうすると、空気は小空気孔２０７ａを経て、弁箱２０２の外方へ放出（少量排気）される。そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図７（ｂ）に示すように、フロート弁体２０６が上昇して遊動弁体２０７に密接してその小空気孔２０７ａを塞ぎ、弁箱２０２の中空部２０２ｃは密封状態となる。その後、水道管２００から弁箱２０２の中空部２０２ｃへ空気が水に混じって浸入し空気溜まりＡの空気が再度多くなると、再度少量排気が行われる。
【０００７】
また、図８に示す空気弁１０１は、従来の構造のものであり、特許文献１で新しく開示された一つと略同様のものである。この空気弁１０１は、基本構造として、上方端部に通気口１０２ａ、下方端部に通水口１０２ｂを有し、通気口１０２ａの下方内部に中空部１０２ｃ、その下方に導水部１０２ｄを有する弁箱１０２と、大空気孔１０３ａを有して弁箱１０２の通気口１０２ａに装着される内蓋体１０３と、大空気孔１０３ａの上方を覆うように設けられる外蓋体（レバーカバー）１０４と、弁箱１０２の中空部１０２ｃに配される弁体案内１０５と、弁体案内１０５の内方に配されるフロート弁体１０６と、弁体案内１０５の内方であってフロート弁体１０６の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔１０７ａを有し、上端面が内蓋体１０３の大空気孔１０３ａを塞ぎ得る遊動弁体１０７と、を備えるものである。フロート弁体１０６と遊動弁体１０７とは、水よりも比重が小さいものであり、遊動弁体１０７は、フロート弁体１０６よりも軽量である。
【０００８】
空気弁１０１のより具体的な構造は、以下の通りである。弁箱１０２は、その外側面の対称位置に２個のレバー１２１、１２１を有している。レバー１２１は、それに触れて操作するところのレバー操作部１２１ａの部分と、内蓋体１０３の後述する係合溝１０３ｂに対し圧接し得る係合部１２１ｂの部分と、を有している。また、この弁箱１０２は、空気弁２０１のコック２２４のようなコックがないタイプのものであって、通常は、空気弁１０１と水道管の間に、コックの部分を有する別体の補修弁１００が連接されて用いられる。
【０００９】
内蓋体１０３は、中央部に前述した大空気孔１０３ａを有する内蓋本体部１０３Ａと、内蓋本体部１０３Ａの上面の周辺部に設けられた２個の内蓋体操作部１０３Ｂ、１０３Ｂと、が一体的に形成されてなる。内蓋本体部１０３Ａの外側面には、前述したレバー１２１の係合部１２１ｂが圧接し得る凹状の係合溝１０３ｂが環状に形成されている。内蓋体操作部１０３Ｂは、その端部である差し込み部分１０３Ｂａが薄くなるように段差が形成されており、差し込み部分１０３Ｂａは内蓋本体部１０３Ａの外側面よりも外方に突出している（図１０（ａ）参照）。
【００１０】
内蓋体１０３の装着は、内蓋体操作部１０３Ｂ、１０３Ｂを把持し、その差し込み部分１０３Ｂａ、１０３Ｂａが弁箱１０２の凹み部１０２ｅ、１０２ｅに位置するようにして（図１０（ａ）参照）、内蓋本体部１０３Ａを弁箱１０２の通気口１０２ａに嵌め込む（図８など参照）。そして、内蓋体１０３を回転（図１０では時計回りに回転）させ、内蓋体操作部１０３Ｂ、１０３Ｂの差し込み部分１０３Ｂａ、１０３Ｂａを弁箱１０２の凹み部１０２ｅ、１０２ｅから周方向に形成した溝に差し込む（図１０（ｂ）参照）。それから、レバー１２１、１２１を倒して、その係合部１２１ｂ、１２１ｂが係合溝１０３ｂを両側から圧接するようにする。
【００１１】
外蓋体１０４は、頂部を有した円筒状であり、取手付き螺子１４１によって横方向から、ボルト１４２によって上側から弁箱１０２に取り付けられる。
【００１２】
弁体案内１０５は、有底円筒状であって、空気や水の流通が可能な窓孔１０５ａを有している。窓孔１０５ａは、側部と底部の適宜位置に設けられている。
【００１３】
フロート弁体１０６は、略円柱状であり、また、その上下方向の長さＬが横方向の長さ（直径）Ｗよりも長い、すなわち長尺であるか、或いは長尺に近いものとなっている。また、その上端部１０６ａは円錐台状に先細りになっており、その先端である上端面１０６ａａは略平坦である。上端面１０６ａａは、平坦度が高いほどそれだけ遊動弁体１０７の後述の弁座１７１に密接し易くなるが、その一方で弁座１７１と固着状態となって密接した状態から離れ難くなる場合もあり得るので、若干の曲率を有するようにしてもよい。
【００１４】
遊動弁体１０７は、大略円板状であり、下端面の中央付近に凹部１０７ｂが形成されている。その凹部１０７ｂの中央には、フロート弁体１０６に密接可能なようにわずかに下方に突出して表面が略平坦であり、弾性を有する弁座１７１を有しており、前述した小空気孔１０７ａが弁座１７１の中心に上下に貫通して形成されている。凹部１０７ｂは、フロート弁体１０６が弁座１７１に接触できるように、フロート弁体１０６の上端部１０６ａが余裕を持って入り込み得る大きさになっている。また、遊動弁体１０７の外周面から凹部１０７ｂに空気が通過できるように横方向に貫通孔１０７ｃが形成されている。また、遊動弁体１０７は、その上端面の中央部に凸部１０７ｄが形成されており、この凸部１０７ｄは、内蓋体１０３の大空気孔１０３ａに入り得るように、それより小さくなっている。
【００１５】
この空気弁１０１の動作は、以下の通りである。水道管から補修弁１００を介して弁箱１０２の中空部１０２ｃへ水が浸入する前、すなわち多量排気が行われる前は、図８（ｂ）に示すように、遊動弁体１０７及びフロート弁体１０６は弁体案内１０５の底部の上に重なった状態にある。補修弁１００のコックが開かれ、水道管から補修弁１００を介して弁箱１０２の中空部１０２ｃへ水が浸入してくると、弁箱１０２の中空部１０２ｃの空気は、弁体案内１０５の窓孔１０５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔１０３ａから急速に排出（多量排気）される。同時に、遊動弁体１０７及びフロート弁体１０６は、弁体案内１０５の内側面にガイドされながら水位の上昇に従って浮き上がる。これにより、遊動弁体１０７が内蓋体１０３に密接して大空気孔１０３ａを塞ぐ。
【００１６】
このようにして多量排気が終わった後は、少量排気が行われる。遊動弁体１０７とフロート弁体１０６の間には、比較的少量の空気が溜まっており、この空気溜まりＡにより、喫水線とともに、図９（ａ）に示すように、フロート弁体１０６が押し下げられ、他方、遊動弁体１０７は押し上げられたままの状態となる。そうすると、空気は小空気孔１０７ａを経て、弁箱１０２の外方へ放出（少量排気）される。そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図９（ｂ）に示すように、フロート弁体１０６が上昇して遊動弁体１０７に密接してその小空気孔１０７ａを塞ぎ、弁箱１０２の中空部１０２ｃは密封状態となる。その後、水道管から補修弁１００を介して弁箱１０２の中空部１０２ｃへ空気が水に混じって浸入し空気溜まりＡの空気が再度多くなると、再度少量排気が行われる。
【００１７】
この空気弁１０１が鉛直方向から傾斜して設置された場合、少量排気時に空気溜まりＡによりフロート弁体１０６が弁座１７１から離れて押し下げられると、フロート弁体１０６は、上側となる弁体案内１０５の内側面に円柱状をなす側面が図１１（ａ）に示すように接したり、或いは離れたりしながら水面に浮く。喫水線が遊動弁体７の弁座１７１のごく近傍まで上昇して行くと、フロート弁体１０６の上端面１０６ａａが図１１（ｂ）に示すように弁座１７１の表面に密接し、小空気孔１０７ａを適正に塞ぐことができる。他方、上記の空気弁２０１は、フロート弁体２０６が球体状をなしているから、その外表面の曲率が大きく、喫水線が遊動弁体２０７の弁座２７１のごく近傍まで上昇して行くと、フロート弁体２０６が弁座２７１における小空気孔２０７ａからずれたところに接触することになり、そこで押さえつけられるようになる。そうすると、小空気孔２０７ａを適正に塞ぐことができなくなる。従って、空気弁２０１は、鉛直方向からの傾斜角度が大きいと正常な動作が難しく、正常な動作が可能な傾斜角度（例えば、鉛直方向から２度以内）になる場所に設置しなければならないが、空気弁１０１は、傾斜角度が大きくても正常な動作がし易く、比較的自由に場所を選んで設置することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−１２１６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、空気弁は、多量排気において必要とされる排気量が多いときは、弁箱や内蓋体などを大型にして中空部や大空気孔などのサイズを大きくしたものが用いられる。この場合、上記の空気弁１０１を比例拡大させたような形状構造とした場合、その丈、特に弁箱１０２の丈（上下方向の長さ）が長くなり過ぎて、地中に収まらなかったり所定の高さに収まらなかったりする場合も起こり得る。それに対しては、弁箱１０２の上下方向の長さを比較的短めにして横幅を広げ、空気弁１０１全体の丈を余り長くならないようにすることが考えられる。この場合、フロート弁体１０６の上下方向の長さＬが比較的短めになり、横幅Ｗが広がる。
【００２０】
フロート弁体１０６を拡大して上下方向の長さＬを比較的短めにし、横幅Ｗを広げたフロート弁体１０６’を用いた空気弁１０１’は、空気弁１０１と基本的な動作は同様であるが、鉛直方向から傾斜して設置された場合の少量排気の動作に差異が出てくる。すなわち、空気弁１０１’が鉛直方向から傾斜して設置された場合、水面に浮いているフロート弁体１０６’は、図１２（ａ）に示すように、浮力を受けて中心軸方向（通常の上下方向）が鉛直方向になるように回動（回復）し、弁体案内１０５’に接触する。このときの浮力による力のモーメントを図１１（ａ）に示した空気弁１０１と比較して考えた場合、フロート弁体１０６’と弁体案内１０５’との接触点Ｃからフロート弁体１０６’の浮心（浮力の中心）Ｆまでの腕の方向が、弁体案内１０５’の内側面に対して垂直方向に近いところにあって、力のモーメントが大きく、接触点Ｃにおいてはフロート弁体１０６’が弁体案内１０５’に強く押し付けられることになる。そうすると、喫水線が遊動弁体１０７’の弁座１７１’のごく近傍まで上昇して行くとき、フロート弁体１０６’は弁体案内１０５’に摺動しながら不規則な動き（スムーズでない動き）で上昇する。そのため、フロート弁体１０６’の先端である上端面１０６ａａ’が図１２（ｂ）に示すように、弁座１７１’の表面に適切に密接できない場合も有り得るので、安定した動作が難しくなる。
【００２１】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、傾斜角度が大きくても、少量排気時に小空気孔を適正に塞ぐことができ、しかも、フロート弁体の上下方向の長さを比較的短めにして横に広げることが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】
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の空気弁は、上方端部に通気口、下方端部に通水口を有し、通気口の下方内部に中空部、その下方に導水部を有する弁箱と、大空気孔を有して前記弁箱の通気口に装着される内蓋体と、前記弁箱の中空部に配される弁体案内と、前記弁体案内の内方に配されるフロート弁体と、前記弁体案内の内方であって前記フロート弁体の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔を有し、上端面が前記内蓋体の大空気孔を塞ぎ得る遊動弁体と、を備える空気弁において、前記フロート弁体は、中央孔を有する厚肉円筒状のフロート周辺部と、略円柱状であって前記中央孔に挿入されるフロート中央部と、から成ることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載の空気弁は、請求項１に記載の空気弁において、前記フロート中央部は、鍔部を有して段差を形成しており、前記フロート周辺部の前記中央孔は、前記鍔部が嵌り込み可能なように、大径の部分を有して段差を形成していることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載の空気弁は、請求項１又は２に記載の空気弁において、前記フロート中央部は、その上端部が円錐台状に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載の空気弁は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気弁において、前記フロート周辺部の上端面は平坦であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る空気弁によれば、傾斜角度が大きくても、少量排気時にフロート中央部と弁座の適切な密接によって小空気孔を適正に塞ぐことができ、しかも、フロート周辺部を横に広げることで、フロート弁体全体として、上下方向の長さを比較的短めにして横に広げることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る空気弁の断面図である。
【図２】同上の空気弁の動作の一つの状態を示す断面図である。
【図３】同上の空気弁の動作のもう一つの状態を示す断面図である。
【図４】同上の空気弁の内蓋体を弁体に装着した状態を示す平面図であり、外蓋体の頂部を透過して見たものである。
【図５】同上の空気弁のフロート弁体の動きを説明する拡大部分断面図である。
【図６】従来の典型的な空気弁の（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。
【図７】従来の典型的な空気弁の動作の２つの状態を示す断面図である。
【図８】従来の別の空気弁の（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。
【図９】従来の別の空気弁の動作の二つの状態を示す断面図である。
【図１０】従来の別の空気弁の内蓋体の装着操作を説明する平面図である。
【図１１】従来の別の空気弁のフロート弁体の動きを説明する拡大部分断面図である。
【図１２】従来の別の空気弁を変形したときのフロート弁体の動きを説明する拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための好ましい形態を説明する。本発明の実施形態に係る空気弁１は、基本構造として、図１に示すように、上方端部に通気口２ａ、下方端部に通水口２ｂを有し、通気口２ａの下方内部に中空部２ｃ、その下方に導水部２ｄを有する弁箱２と、大空気孔３ａを有して弁箱２の通気口２ａに装着される内蓋体３と、大空気孔３ａの上方を覆うように設けられる外蓋体（レバーカバー）４と、弁箱２の中空部２ｃに配される弁体案内５と、弁体案内５の内方に配されるフロート弁体６と、弁体案内５の内方であってフロート弁体６の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔７ａを有し、上端面が内蓋体３の大空気孔３ａを塞ぎ得る遊動弁体７と、を備えるものである。フロート弁体６と遊動弁体７とは、水よりも比重が小さいものであり、遊動弁体７は、フロート弁体６よりも軽量である。
【００２９】
この空気弁１は比較的大型であって、そのより具体的な構造は以下の通りである。弁箱２は、その外側面に、周方向に略均等間隔でもって４個のレバー２１、２１、・・・を有している。レバー２１は、それに触れて操作するところのレバー操作部２１ａの部分と、内蓋体３の後述する係合溝３ｂに対し圧接し得る係合部２１ｂの部分と、を有している。また、弁箱２には、後述の差し込み間隙２ｅ、２ｅを形成するための間隙形成部材２２、２２が取り付けられている。また、この弁箱２は、水道管から弁箱２の中空部２ｃへ水の浸入を制御するコックがないタイプのものであって、通常は、この空気弁１と水道管の間に、コックの部分を有する別体の補修弁１００が連接されて用いられる。
【００３０】
内蓋体３は、中央部に前述した大空気孔３ａを有する内蓋本体部３Ａと、内蓋本体部３Ａの上面の周辺部に設けられた２個の内蓋体操作部３Ｂ、３Ｂと、が一体的に形成されている。また内蓋体操作部３Ｂ、３Ｂの周方向端部には、内蓋体３の中央部を跨ぐように把持材３１が取り付けられている。内蓋本体部３Ａの外側面には、前述したレバー２１の係合部２１ｂが圧接し得る凹状の係合溝３ｂが環状に形成されている。内蓋体操作部３Ｂは、内蓋本体部３Ａの外側面よりも外方に突出している（図４参照）。内蓋体３の下面の大空気孔３ａの周辺部には、遊動弁体７が良好に密接できるように、弾性のあるＯリング３２が嵌め込まれている。
【００３１】
内蓋体３の装着は、把持材３１を把持し、内蓋本体部３Ａを弁箱２の通気口２ａに嵌め込む（図１など参照）。そして、内蓋体３を回転（図４では時計回りに回転）させ、内蓋体操作部３Ｂ、３Ｂを間隙形成部材２２、２２の下側に形成された差し込み間隙２ｅ、２ｅに周方向に差し込む（図４参照）。それから、レバー２１、２１、・・・を倒して、その係合部２１ｂ、２１ｂ、・・・が係合溝３ｂを四方から圧接するようにする。
【００３２】
外蓋体４は、頂部を有した円筒状であり、取手付き螺子４１によって横方向から弁箱２に、内蓋体３の把持材３１に固着されたボルト４２にナット４３を締結させることによって上側から内蓋体３に、取り付けられる。なお、取手付き螺子４１は、空気弁１の分解作業時に、弁箱２の中空部２ｃから水又は空気を抜くことによって、遊動弁体７とフロート弁体６との固着の不具合をチェックできるものであり、そのチェックに最適な場所に設けられる。
【００３３】
弁体案内５は、有底円筒状であって、空気や水の流通が可能な窓孔５ａを有している。窓孔５ａは、側部と底部の適宜位置に設けられている。
【００３４】
フロート弁体６は、全体として、大略円柱状のものであり、通常は、上下方向の長さが横方向の長さ（直径）よりも短いか或いはそれに近いものとなっている。フロート弁体６は、フロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂとから成る。フロート周辺部６Ｂは、中心軸の周りに中央孔６Ｂａを有する厚肉円筒状であり、フロート中央部６Ａは、略円柱状であって、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａに挿入されている。また、フロート周辺部６Ｂは、フロート中央部６Ａよりも重くなっている。
【００３５】
フロート中央部６Ａは、上下方向が長いのが好ましく、特に、上下方向の長さが横方向の長さ（直径）よりも長い、すなわち長尺であるのが好ましい。これは、後述するように、空気弁１が鉛直方向から所定の傾斜角度を有して設置された場合に、傾いたフロート中央部６Ａがフロート周辺部６Ｂに接触しても、それに強く押し付けられることのないようにするためである。なお、フロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂの隙間は、異物混入や表面張力などを考慮しながら、フロート中央部６Ａが水中でスムーズに動作するように決めることになる。
【００３６】
また、フロート中央部６Ａの下端部は、その上側部分よりも大径であって鍔部６Ａｂを有して段差６Ａｂａを形成している。フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａは、この鍔部６Ａｂが嵌り込み可能なように、その下端部がその上側部分よりも大径の部分を有して段差６Ｂａａを形成している。
【００３７】
フロート中央部６Ａは、その上端面６Ａａａが遊動弁体７の小空気孔７ａを塞ぐときに弁座７１に強く密接できるように、上端部６Ａａは円錐台状に先細りになっているのが好ましい。上端部６Ａａの先端である上端面６Ａａａは、上記の空気弁１０１のフロート弁体１０６の先端である上端面１０６ａａと同様に、略平坦であり、また、若干の曲率を有するようにしてもよい。
【００３８】
フロート周辺部６Ｂは、その上端面６Ｂｂが平坦である（平面を成す）ことが好ましい。これは、フロート周辺部６Ｂの上端面６Ｂｂが遊動弁体７に接触したときに、横方向に多少ずれても、遊動弁体７に対して傾かないようになるからである。
【００３９】
遊動弁体７は、大略円板状であり、中央には弁座７１が設けられている。弁座７１は、フロート中央部６Ａに密接可能なように、わずかに下方に突出しており、下表面が略平坦であり、弾性を有している。前述した小空気孔７ａは、弁座７１の中心に、上下に貫通して形成されている。
【００４０】
また、遊動弁体７は、下端面の中央付近に凹部７ｂが形成されており、その凹部７ｂは、フロート中央部６Ａが弁座７１に適切に接触できるように、フロート中央部６Ａの上端部６Ａａが余裕を持って入り込み得る大きさになっている。また、遊動弁体７の外周面と凹部７ｂの間に空気が通過できるように横方向に貫通孔７ｃが形成されている。また、遊動弁体７は、その上端面の中央部に凸部７ｄが形成されており、この凸部７ｄは、内蓋体３の大空気孔３ａに入り得るように、それより小さくなっている。
【００４１】
遊動弁体７の下端面の周辺部は、フロート周辺部６Ｂが接触したとき、その間の水の表面張力によって固着状態になることを防止するために、接触面積を適切にするような突起７ｅなどを設けるのが好ましい。
【００４２】
この空気弁１の動作は、以下のとおりである。水道管から補修弁１００を介して弁箱２の中空部２ｃへ水が浸入する前、すなわち多量排気が行われる前は、図１に示すように、遊動弁体７及びフロート弁体６は弁体案内５の底部の上に重なった状態にある。補修弁１００のコックが開かれ、水道管から補修弁１００を介して弁箱２の中空部２ｃへ水が浸入してくると、弁箱２の中空部２ｃの空気は、弁体案内５の窓孔５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔３ａから急速に排出（多量排気）される。同時に、遊動弁体７及びフロート弁体６は、弁体案内５の内側面にガイドされながら水位の上昇に従って浮き上がる。これにより、遊動弁体７が内蓋体３に密接して大空気孔３ａを塞ぐ。
【００４３】
このようにして多量排気が終わった後は、少量排気が行われる。遊動弁体７とフロート弁体６の間には、比較的少量の空気が溜まっており、この空気溜まりＡにより、喫水線とともに、図２に示すように、フロート中央部６Ａ及びフロート周辺部６Ｂが押し下げられ、他方、遊動弁体７は押し上げられたままの状態となる。そうすると、空気は小空気孔７ａを経て、弁箱２の外方へ放出（少量排気）される。そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図３に示すように、フロート周辺部６Ｂが上昇して遊動弁体７に接触するとともに、フロート中央部６Ａが上昇し、遊動弁体７に密接してその小空気孔７ａを塞ぎ、弁箱２の中空部２ｃは密封状態となる。その後、水道管から補修弁１００を介して弁箱２の中空部２ｃへ空気が水に混じって浸入し空気溜まりＡの空気が再度多くなると、再度少量排気が行われる。
【００４４】
ここで、フロート中央部６Ａは、小空気孔７ａを塞いでいるときには、外気圧と水道管内部の圧力の差及び小空気孔７ａの面積（断面積）に応じた大きさの力で遊動弁体７の弁座７１に向かって押さえつけられている。空気弁１は、比較的大型であるので、小空気孔７ａの面積が大きく、フロート中央部６Ａが弁座７１に向かって押さえつけられる力も大きい。そして、そのため、空気溜まりＡの空気がある程度多くなっても、フロート周辺部６Ｂに比べて軽量であるフロート中央部６Ａは弁座７１に密接したまま降下せず、小空気孔７ａは開放されない状態となる。空気溜まりＡの空気がより多くなり、喫水線とともに重いフロート周辺部６Ｂが押し下げられてくると、その段差６Ｂａａがフロート中央部６Ａの段差６Ａｂａに接して、フロート中央部６Ａも十分な力で押し下げられるようになる。こうして、小空気孔７ａを塞ぐ力よりも大きな力が作用して、小空気孔７ａが開放されることになる。
【００４５】
そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、喫水線とともにフロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂは上昇し、フロート周辺部６Ｂが遊動弁体７の周辺部に接触してその位置が固定される。それにより、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａは、弁座７１に対して適切な方向に固定される。その後、フロート中央部６Ａは、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａの中を更に上昇して弁座７１に密接するようになる。
【００４６】
このフロート中央部６Ａとフロート周辺部６Ｂとから成るフロート弁体６は、空気弁１が鉛直方向から傾斜して設置された場合でも、少量排気時にフロート中央部６Ａと弁座７１の密接によって小空気孔７ａを適正に塞ぐことができる。すなわち、少量排気時に空気溜まりＡの空気が少なくなってフロート周辺部６Ｂが上昇して遊動弁体７の周辺部に接触したときには、フロート周辺部６Ｂは、遊動弁体７（及び空気弁１全体）と同じ傾斜角度になる。それにより、フロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａは、弁座７１に対して適切な方向になる。フロート中央部６Ａは、その外側面が、上側となるフロート周辺部６Ｂの中央孔６Ｂａの内側面に、図５（ａ）に示すように接したり、或いは離れたりしながら水面（喫水線）に浮く。このとき、フロート中央部６Ａは、長尺或いは長尺に近いものとなっているので、傾いてフロート周辺部６Ｂに接触しても、そのときの力のモーメントが小さく、フロート周辺部６Ｂには強くは押し付けられていない状態となる。そのため、空気溜まりＡの空気が更に少なくなってフロート中央部６Ａが更に上昇するとき、フロート周辺部６Ｂに摺動して不規則な動きになることはなく、安定して動作し、図５（ｂ）に示すように、その上端部６Ａａａが弁座７１の表面に適切に密接することになる。
【００４７】
このように、空気弁１は、傾斜角度が大きくても、少量排気時にフロート中央部６Ａと弁座７１の密接によって小空気孔７ａを適正に塞ぐことができ、従って、比較的自由に場所を選んで空気弁１を設置することが可能になる。しかも、フロート周辺部６Ｂを横に広げることで、フロート弁体６全体として、上下方向の長さを比較的短めにして横に広げることが容易にでき、従って、空気弁１全体が大型であっても、丈を比較的短くすることができ、地中に収めたり所定の高さに収めたりすることが容易になる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る空気弁について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、弁箱２や内蓋体３の構成は、様々なものが可能である。また、使用状況や使用環境によっては外蓋体４を外したまま、或いは、外蓋体が元々存在しないような特別形状のものにも、適用可能である。また、内蓋体３の弁箱２への装着は、レバー２１を使う方法以外のあらゆる方法が可能である。また、水道管から弁箱２の中空部２ｃへ水の浸入を制御するコックを弁箱２の下部に有するようにすることができるのも勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 空気弁
２ 弁箱
２ａ 弁箱の通気口
２ｂ 弁箱の通水口
２ｃ 弁箱の中空部
２ｄ 弁箱の導水部
３ 内蓋体
３ａ 大空気孔
４ 外蓋体
５ 弁体案内
６ フロート弁体
６Ａ フロート中央部
６Ａａ フロート中央部の上端部
６Ａａａ フロート中央部の上端面
６Ａｂ フロート中央部の鍔部
６Ａｂａ フロート中央部の段差
６Ｂ フロート周辺部
６Ｂａ フロート周辺部の中央孔
６Ｂａａ フロート周辺部の中央孔の段差
６Ｂｂ フロート周辺部の上端面
７ 遊動弁体
７ａ 遊動弁体の小空気孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方端部に通気口、下方端部に通水口を有し、通気口の下方内部に中空部、その下方に導水部を有する弁箱と、大空気孔を有して前記弁箱の通気口に装着される内蓋体と、前記弁箱の中空部に配される弁体案内と、前記弁体案内の内方に配されるフロート弁体と、前記弁体案内の内方であって前記フロート弁体の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔を有し、上端面が前記内蓋体の大空気孔を塞ぎ得る遊動弁体と、を備える空気弁において、
前記フロート弁体は、中央孔を有する厚肉円筒状のフロート周辺部と、略円柱状であって前記中央孔に挿入されるフロート中央部と、から成ることを特徴とする空気弁。
【請求項２】
請求項１に記載の空気弁において、
前記フロート中央部は、鍔部を有して段差を形成しており、
前記フロート周辺部の前記中央孔は、前記鍔部が嵌り込み可能なように、大径の部分を有して段差を形成していることを特徴とする空気弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空気弁において、
前記フロート中央部は、その上端部が円錐台状に形成されていることを特徴とする空気弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気弁において、
前記フロート周辺部の上端面は平坦であることを特徴とする空気弁。
【請求項１】
上方端部に通気口、下方端部に通水口を有し、通気口の下方内部に中空部、その下方に導水部を有する弁箱と、大空気孔を有して前記弁箱の通気口に装着される内蓋体と、前記弁箱の中空部に配される弁体案内と、前記弁体案内の内方に配されるフロート弁体と、前記弁体案内の内方であって前記フロート弁体の上方に配され、上下方向に貫通する小空気孔を有し、上端面が前記内蓋体の大空気孔を塞ぎ得る遊動弁体と、を備える空気弁において、
前記フロート弁体は、中央孔を有する厚肉円筒状のフロート周辺部と、略円柱状であって前記中央孔に挿入されるフロート中央部と、から成ることを特徴とする空気弁。
【請求項２】
請求項１に記載の空気弁において、
前記フロート中央部は、鍔部を有して段差を形成しており、
前記フロート周辺部の前記中央孔は、前記鍔部が嵌り込み可能なように、大径の部分を有して段差を形成していることを特徴とする空気弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空気弁において、
前記フロート中央部は、その上端部が円錐台状に形成されていることを特徴とする空気弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気弁において、
前記フロート周辺部の上端面は平坦であることを特徴とする空気弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４４３５６（Ｐ２０１３−４４３５６Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１０２３（Ｐ２０１１−１８１０２３）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（３９７００７０６６）協和工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（３９７００７０６６）協和工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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