JP6601961B2 - 空気弁 - Google Patents

Description

本発明は、水道管に繋がれ吸排気を行う空気弁に関する。

従来より、水道管に繋がれ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、水道管の設置工事、増設工事、又は交換工事などの際、水道管の中の水道水を効率良く抜くために大気を水道管内に導く吸気機能を有し、また、それらの工事の後に水道管の中の多量の空気（その他の気体も含む。）を排気する多量排気（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気する少量排気の機能と、を有するもの（例えば、特許文献１〜６）が一般的に用いられている。

空気弁は、一般的に、基本構造として、水道管に繋がれる弁箱と、大空気孔、小空気孔、及びこれらの大空気孔、小空気孔に連通する吸排気路を有する吸排気機構と、弁箱内に配されて小空気孔を下方から塞ぎ得るフロート弁体と、を備えている。吸排気機構は、通常、大空気孔が形成され弁箱の上部に装着される蓋体と、この蓋体の大空気孔を下方から塞ぎ得る遊動弁体と、を有しており、小空気孔は、遊動弁体又は蓋体に形成されている。フロート弁体と遊動弁体とは、水よりも比重が小さいものであり、遊動弁体は、フロート弁体よりも軽量である。空気弁と水道管の間には、通常、弁箱への水の浸入を制御するコックの部分を有する別体の補修弁が連接されている。

多量排気時には、空気は、大空気孔の下開口部を通りそれに連通する吸排気路を経て急速に排気される。多量排気は、補修弁のコックが開かれ水道管から弁箱へ水が浸入してから、遊動弁体が下方から蓋体に密接して大空気孔を塞ぐまで行われる。多量排気が終わった後には、空気が水道管から水に混じって浸入しフロート弁体の上端近傍の空気溜まりに溜まってくると少量排気が行われる。少量排気時には、空気は遊動弁体又は蓋体に形成されている小空気孔を通りそれに連通する吸排気路を経て排気される。フロート弁体の上端近傍の空気溜まりの空気が十分に少なくなると、フロート弁体が小空気孔を下方から塞ぐようになり、排気は止まる。

また、特許文献３には、空気弁としての機能の他、緊急時の用途、例えば、臨時の消火栓としての利用、災害時の給水、管路内調査が開示されている。このような用途に用いる場合には、先ず、空気弁のフロート弁体、遊動弁体などの内部部品を取り出す。その後、差し込み式（町野式）の雄型口金を装着する。そして、この雄型口金に、それに結合する雌型口金を有する消火用ホース、アングルバルブを接続してそれぞれ、消火、応急給水を行うことができる。また、管路内調査カメラや圧力計等を進入させて管路内調査を行うことができる。

また、特許文献４には、差し込み式の雄型口金の形状の雄型口金部を吸排気路の一部に形成した空気弁が開示されている。

また、空気弁の多くは、屋外（例えば、道路に設けられたマンホールやピット等からなる弁室内）に設置されており、その使用状況や使用環境によっては、雨水等(雨水、洪水、津波、鉄砲水などの非処理の飲料水等に適さない水)が、弁室内に溜まるなどして空気弁に侵入しようとすることがある。その対策として、特許文献５において、空気弁が多量排気の状態から少量排気の状態になった後、適当なときに吸排気路を上方から塞ぎ、かつ、少量排気の機能を妨げない栓体を載置し、これにより、雨水等が外部から侵入するのを阻止するようにしたものが開示されている。

特開平９−１６６２３４号公報 特開２００３−１３９２６０号公報 特開２０１２−２５５５５０号公報 特開２０１５−１１７８２７号公報 特開２０１３−０３６５０４号公報 特開２０１４−１５２７８５号公報

ところで、特許文献４に記載されたように吸排気路の一部を形成する雄型口金部を有した空気弁は、背は高くなるが、臨時の消火栓としての利用等のときに別途、雄型口金を持ち運ばなくてもよくなる。しかし、空気弁は、弁室内に雨水等が溜って水没した場合、停電又は送水関連設備の故障などで水道水の圧力が弁室内に溜まった雨水等の水頭圧よりも低下したとき、吸気状態となる。雄型口金部を有した空気弁は、たとえ雄型口金部の上方がカバー体等で覆われ水没したときに雄型口金部の上方に空気層が確保されていたとしても、吸気状態では、弁室内に溜まった雨水等が空気層の空気とともに雄型口金部の上開口部から吸排気路に浸入し易くなり、更には、空気弁の弁箱から水道管の中へも浸入してしまって、二次災害を招き易くなる。

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、吸排気路の一部を形成する雄型口金部を有した空気弁において、雨水等の外部からの侵入に対する阻止能力が高い構造の空気弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の空気弁は、水道水が流れる水道管に繋がれ、該水道管内に混入する空気を外部に排気する空気弁であって、前記水道管に繋がれる弁箱と、大空気孔、小空気孔、及び該大空気孔、該小空気孔に連通する吸排気路を有し、該吸排気路の一部が形成される雄型口金部が設けられた吸排気機構と、前記弁箱内に配され、前記小空気孔を下方から塞ぎ得るフロート弁体と、を備えており、前記吸排気路を塞ぎ得るものであって、前記吸排気路を塞いだ状態で前記小空気孔に連通する内空部と、該内空部を形成する壁を貫通する複数個の第２小空気孔と、を有し、該第２小空気孔を塞ぎ得る逆流防止体が設けられている栓体を更に備えており、前記逆流防止体は、前記壁の外面に所定の弾性力でもって密接して前記第２小空気孔を塞ぎ得る閉じたリング状の弾性体であり、前記複数個の第２小空気孔は、各々が放射状に形成されており、それらの全てが、流出する空気によって該複数個の第２小空気孔の外側に設けられた前記閉じたリング状の弾性体が一方向に押し広げられるように、密集して設けられていることを特徴とする。

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、前記吸排気機構は、前記大空気孔が形成される蓋本体部と、前記雄型口金部と、が設けられ前記弁箱の上部に装着される蓋体と、該蓋本体部の大空気孔を下方から塞ぎ得る遊動弁体と、を有しており、前記小空気孔は、前記遊動弁体又は前記蓋本体部に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の空気弁は、請求項２に記載の空気弁において、前記蓋本体部は、前記遊動弁体が下方から接し得る蓋本体内部分と、該蓋本体内部分が取り外し可能な蓋本体外部分から構成されることを特徴とする。

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、前記複数個の第２小空気孔の全ての中心は、前記弾性体の中心点のまわり１０度〜４５度の範囲内に設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の空気弁は、請求項４に記載の空気弁において、前記複数個の第２小空気孔の全ての中心は、前記弾性体の中心点のまわり２５度〜３５度の範囲内に設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の空気弁は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気弁において、前記大空気孔の上方を覆うように設けられるカバー体を更に備え、前記栓体は、前記カバー体の下側に装着されることを特徴とする。

請求項７に記載の空気弁は、請求項６に記載の空気弁において、長尺の板材が断面コ字状に屈曲している補強ブリッジを有し、該補強ブリッジが前記カバー体と前記栓体との間に挟まれていることを特徴とする。

請求項８に記載の空気弁は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気弁において、前記雄型口金部は、上端部に設けられる大径筒状部とその下側の小径筒状部とを有しており、前記栓体は、爪部を有しており、該爪部がバネによって付勢されて前記小径筒状部に接し得ることを特徴とする。

本発明によれば、吸排気路の一部を形成する雄型口金部を有した空気弁において、栓体により雨水等の外部からの侵入に対する阻止能力を高いものとすることができる。

本発明の実施形態に係る空気弁の（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。 同上の空気弁の少量排気時の二つの状態を示す断面図である。 同上の空気弁の蓋体の装着操作を説明するための平面図であって、（ａ）が蓋体の回転前、（ｂ）が蓋体の回転後の状態である。 同上の空気弁の少量排気時の栓体を装着した後の二つの状態を示す断面図である。 同上の空気弁の少量排気時の栓体を装着した後の一つの状態を示す断面拡大部分図である。 同上の空気弁の少量排気時の栓体を装着した後のもう一つの状態を示す断面拡大部分図である。 同上の空気弁の栓体を拡大して示すものであって、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が底面図である。 同上の空気弁の栓体をＢ−Ｂで示す線で切断した断面図であって、（ａ）が拡大して示すもの、（ｂ）が更に拡大して示すものである。 同上の空気弁において補強ブリッジを用いた例の少量排気時の栓体を装着した後の一つの状態を示す断面拡大部分図である。 同上の空気弁における補強ブリッジを示すものであって、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が断面図である。 同上の空気弁を緊急時の用途に用いる場合に雌型口金を結合させたときの断面拡大部分図である。 同上の空気弁の蓋体の変形例を示す断面拡大部分図である。 同上の空気弁の栓体の変形例を示す断面拡大部分図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る空気弁１は、水道水が流れる水道管に繋がれ、その水道管内に混入する空気を外部に排気できるものである。空気弁１は、基本構造として、図１〜図７に示すように、水道管に繋がれる弁箱２と、大空気孔３ａ、小空気孔７ａ、及びこれらの大空気孔３ａ、小空気孔７ａに連通する吸排気路３ｂを有し、吸排気路３ｂの一部が形成される雄型口金部３２が設けられた吸排気機構と、弁箱２内に配されて小空気孔７ａを下方から塞ぎ得るフロート弁体６と、を備えており、また、吸排気路３ｂを塞ぎ得るものであって、吸排気路３ｂを塞いだ状態で小空気孔７ａに連通する内空部８ａと、内空部８ａを形成する壁８０ａを貫通する１個又は複数個の第２小空気孔８ｂと、を有し、第２小空気孔８ｂを塞ぎ得る逆流防止体８１が設けられている栓体８を更に備えている。ここで、吸排気機構は、大空気孔３ａが形成される蓋本体部３１と、上述した雄型口金部３２と、が設けられ弁箱２の上部に装着される蓋体３と、この蓋本体部３１の大空気孔３ａを下方から塞ぎ得る遊動弁体７と、から構成されており、小空気孔７ａは、遊動弁体７に形成されている。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。また、栓体８の逆流防止体８１は、内空部８ａから外部には排気可能で、外部から内空部８ａへの雨水等の浸入は阻止するように第２小空気孔８ｂを密閉する機能のものである。

空気弁１のより具体的な構造は、以下のようにすることができる。

弁箱２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を有している。また、弁箱２は、その外側面の周方向に２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、蓋体３の後述する係合溝３１ｂａに対し圧接し得る係合部２１ｂの部分と、を有している（図１（ｂ）及び図５参照）。また、弁箱２は、蓋体３の後述する２個の差し込み部分３１ｂｂが載置可能な２個の凹み部２ｅとその各々から周方向に形成した溝（図示せず）を有する（図３（ａ）、（ｂ）参照）。また、この弁箱２は、通常は、空気弁１と水道管の間に、中空部２ｃへの水の浸入を制御する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。なお、補修弁１００に替えて、弁箱２の通水口２ｂの近傍にコック機能を付設しても良い。

蓋体３の蓋本体部３１は、弁箱２の通気口２ａに装着される。上述したように蓋本体部３１には大空気孔３ａが形成され、雄型口金部３２には吸排気路３ｂが形成されているが、大空気孔３ａと吸排気路３ｂは連続しており、その境目は特に定める必要はない。雄型口金部３２と蓋本体部３１（より詳細には、後述する蓋本体外部分３１ｂ）は、例えば、それらの接合箇所にねじ山を形成することで、螺合により接合することができる。

蓋本体部３１は、遊動弁体７が下方から接し得る蓋本体内部分３１ａと、蓋本体内部分３１ａが内側に固定するように嵌めこまれた蓋本体外部分３１ｂから構成される。蓋本体部３１は、蓋本体内部分３１ａと蓋本体外部分３１ｂが分離できないもの、つまり、一体的に構成されるものとすることもできる。

蓋本体部３１における大空気孔３ａは、蓋本体内部分３１ａに形成されている。蓋本体内部分３１ａの下端面には、遊動弁体７が良好に密接できるようにＯリング３１ａａが設けられている（図５参照）。このＯリング３１ａａのかわりに、その対応する位置の遊動弁体７の上端面にＯリングが設けられていてもよい。

蓋本体外部分３１ｂ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３１ｂａが環状に形成されている（図５参照）。また、蓋本体外部分３１ｂの上面近傍の周縁部には、外方に少し突出した２個の差し込み部分３１ｂｂが形成されている（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

雄型口金部３２は、差し込み式（町野式）の雄型口金の機能を有するものである。すなわち、雄型口金部３２は、雌型口金１０（図１１参照）が結合できるものであり、雌型口金１０を係止するために上端部に設けられる大径筒状部３２ａと、その下側の小径筒状部３２ｂと、を有している。雌型口金１０は、消火用ホース、スタンドパイプ、又はアングルバルブなどが接続のために有しているものである。また、雄型口金部３２は、雌型口金１０の係止を解除するための係止解除部（押し輪）３２ｃを有している。係止解除部３２ｃは、詳細には、小径筒状部３２ｂの外側を上下方向に移動可能であって鍔部３２ｃａ（図５参照）が大径筒状部３２ａ側に押されることにより雌型口金１０との係止を解除することができる。このような雄型口金部３２における吸排気路３ｂ、つまり蓋体３の吸排気路３ｂの上開口部近傍は、後述する消火、応急給水の際の水流のために、広いものとなっており、また、それにより、後述する管路内調査、洗管作業等も行い易くなっている。

蓋体３の装着は、その差し込み部分３１ｂｂが弁箱２の凹み部２ｅに位置するようにして（図３（ａ）参照）、差し込み部分３１ｂｂよりも下側の部分を弁箱２の通気口２ａに嵌め込む（図１など参照）。そして、蓋体３を回転（図３（ａ）、（ｂ）では時計回りに回転）させ、差し込み部分３１ｂｂを弁箱２の凹み部２ｅから周方向に形成した溝（図示せず）に差し込む（図３（ｂ）参照）。それから、レバー２１、２１を倒して、その係合部２１ｂ、２１ｂが蓋体３の係合溝３１ｂａを両側から圧接するようにする（図５参照）。

蓋体３の構造は、変形が可能である。この変形例については、後に詳述する。

空気弁１は、吸排気路３ｂの上方を覆うように設けられるカバー体４を備えている。カバー体４は、頂部を有した円筒状であり、例えば、取手付き螺子４１（図１（ａ）参照）によって横方向から、又は／及び、２個のボルト（又はナット）４２によって上側から弁箱２に取り付けることができる。

空気弁１は、弁箱２の中空部２ｃに配される弁体案内５を備えている。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、底部や側部の適宜位置に設けられている。フロート弁体６と遊動弁体７は、弁体案内５の内方に配される。

フロート弁体６は、略円柱状であり、また、その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。また、その上端部６ａ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６ａａは略平坦である（図５参照）。上端面６ａａは、平坦度が高いほどそれだけ遊動弁体７の弁座７１（図５参照）に密接し易くなるが、その一方で弁座７１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。

遊動弁体７は、大略円板状であり、下面に凹部７ｂ（図５参照）が形成されている。その凹部７ｂの中央には、フロート弁体６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７１を有しており、前述した小空気孔７ａが弁座７１の中心に上下に貫通して形成されている。凹部７ｂは、フロート弁体６が弁座７１に接触できるように、フロート弁体６の上端部６ａ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の外周面から凹部７ｂに空気が通過できるように横方向に貫通孔７ｃ（図５参照）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（図５参照）が形成されており、この凸部７ｄは、蓋体３（蓋本体部３１）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。

栓体８は、空気弁１が少量排気の状態のときに、図４〜図６に示すように、蓋体３とカバー体４の間に装着して用いられる。つまり、当初に多量排気を行った後に、カバー体４を取り外して吸排気路３ｂを塞ぐように栓体８を載置し、再びカバー体４を取り付けることにより栓体８の装着を行う。そのとき、栓体８は、蓋体３及びカバー体４の両方に押さえ付けられることによって、それら両方に隙間なく密接し、上下に移動しないように固定される。よって、蓋体３と栓体８との接触部は、空気が漏れない状態となる。なお、栓体８がカバー体４とともに又はカバー体４を基準に降下したり上昇したりできるように、別途、栓体昇降制御機構（例えば、特許文献６に記載のもの）を設け、栓体８が下降したとき大空気孔の３ａ上方を塞ぐようにして栓体８を装着することも可能である。

栓体８は、図７に示すように、基部８０の中に、下方が開口した内空部８ａが形成されている。基部８０は、通常、図７に示すように大略円柱状である。栓体８が蓋体３と密接したときには、吸排気路３ｂを塞ぎ、かつ、内空部８ａが遊動弁体７の小空気孔７ａに連通する。また、基部８０の一部分は内空部８ａを形成する壁８０ａであり、内空部８ａから壁８０ａの外面に貫通する第２小空気孔８ｂが形成されている。第２小空気孔８ｂは、１個又は複数個有る。従って、栓体８が蓋体３に密接すると、内空部８ａは、第２小空気孔８ｂと小空気孔７ａ以外に、空気の通路はない。なお、内空部８ａは、上下に貫通するものであってもよいが、その場合は、栓体８とカバー体４との間は空気が漏れない状態にする必要がある。

第２小空気孔８ｂには、上述したように、それを塞ぎ得る逆流防止体８１が設けられている。逆流防止体８１は、内空部８ａを形成する壁８０ａの外面に所定の弾性力でもって密接して第２小空気孔８ｂを塞ぎ得るリング状の弾性体とすることができる。この逆流防止体８１の線径の直径は、第２小空気孔８ｂの直径よりも大きく、それを閉塞できるものである。逆流防止体８１は、壁８０ａの外面によって拡げられて、常にテンションがかかった状態（張った状態）になっており、それにより所定の弾性力でもって密接している。より詳細には、壁８０ａの外面における第２小空気孔８ｂの開口部の位置にリング状の凹部が形成されており、それに逆流防止体８１が嵌り込むようにしている。逆流防止体８１としては、弾性を有するリング体（例えば、図７等に示すようなＯリング、断面形状が薄い方形状の帯状のリング体、或は、断面形状が角状のリング体など）を用いることが可能である。また、栓体８及びリング状の逆流防止体８１の平面視形状は、通常は円形であるが、この形状に限られることなく、楕円形状或は多角形状などであっても良い。

第２小空気孔８ｂを複数個設ける場合には、複数個の第２小空気孔８ｂの全ては、図８に例示するように、流出する空気によって弾性体８１が一方向に押し広げられるように、密集して設けられているのが好ましい。それにより、弾性体８１は、第２小空気孔８ｂの各々から流出する空気で、内空部８ａの圧力に応じて一方向に確実に押し広げられ、その一方向以外の部分は栓体８の壁８０ａの外面、より詳細にはリング状の凹部に確実に密接するようになる。その結果、空気弁１は、設定圧力に対して安定してレスポンスの良い排気動作が可能となり、かつ、排気動作以外では弾性体８１による密封性が高く、雨水等の外部からの侵入に対する阻止能力が高いものとすることができる。それに対して、仮に複数個の第２小空気孔８ｂが分散して設けられている場合には、弾性体８１は、第２小空気孔８ｂの各々から流出する空気で独立に押し広げられ多方向に押し広げられ、栓体８の壁８０ａの外面、より詳細にはリング状の凹部から離れ易い。その場合、内空部８ａの圧力によっては、弾性体８１が位置ずれを起こしたり、リング状の凹部から外れたりし易くなる。

複数個の第２小空気孔８ｂの各々は、放射状に形成するのが好ましい。これは、複数個の第２小空気孔８ｂの各々から流出する空気をできるだけ垂直に弾性体８１に当ててそれを押し広げられ易くするためである。

第２小空気孔８ｂの全ては、上述の通り密集しており、それらの中心Ｐは限られた範囲（角度）θ内に設けられている。第２小空気孔８ｂの全ての中心Ｐは、好ましくは、弾性体８１の中心点Ｃのまわり１０度〜４５度の範囲θ内、より好ましくは２５度〜３５度の範囲θ内、に設けるのが良い。第２小空気孔８ｂの全ての中心Ｐが設けられる範囲θが１０度未満では、密封性を損なうことなく設定圧力に対してレスポンスの良い孔径及び数の第２小空気孔８ｂを形成することが容易ではなくなる。第２小空気孔８ｂの全ての中心Ｐが設けられる範囲θが４５度よりも大きくなると、弾性体８１の位置ずれが起こる可能性が増してくる。

第２小空気孔８ｂの個数は、好ましくは、２〜６個、より好ましくは３〜５個、とするのが良い。第２小空気孔８ｂの個数を１個にすると、設定圧力に対してレスポンスを良くするために第２小空気孔８ｂの孔径を大きくする必要性が高くなり得、そうすると、密封性などの点で好ましくなくなり易い。また、第２小空気孔８ｂの個数を７個以上にすると、上述した第２小空気孔８ｂの全ての中心Ｐが設けられる好ましい範囲をできるだけ超えないように第２小空気孔８ｂの孔径を小さくする必要性が高くなり、孔径の余り小さいものを多数個設けることは、作業性（製造やメンテナンスなどの容易さ）の点で好ましくなくなる。

なお、栓体８は、蓋体３とカバー体４の間に装着され易いように、適度に柔軟性を有するＡＢＳ樹脂などの合成樹脂製のものが好適に用いられ、また、蓋体３との間において良好に空気が漏れない状態になるように、図７等に示すように、ゴム製等のパッキン（例えば、Ｏリング）８２が用いられるのが好ましい。

栓体８の構造は、変形が可能である。この変形例については、後に詳述する。

また、栓体８は、内空部８ａの圧力が高めになっても上方にずれないように、カバー体４によって下方にしっかりと押さえ付けられている。そのため、カバー体４の頂部においては、栓体８が位置する部分に強い上向きの圧力がかかる。この圧力によってカバー体４が変形しないように、例えば、カバー体４の頂部の肉厚を厚くするか、カバー体４にリブ等を形成して補強するか、或いは、図９に示すように補強ブリッジ９がカバー体４と栓体８の間に挟まれるようにするのが好ましい。補強ブリッジ９は、既存の空気弁に栓体８を付設して空気弁１として使用する場合などに好適である。詳細には、補強ブリッジ９は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、長尺の板材が、両方のフランジ部９ａ、９ａを有するように、断面コ字状に屈曲しているものである。両方のフランジ部９ａ、９ａにより、栓体８からの圧力が吸収される。なお、補強ブリッジ９は、位置ずれ防止のために、カバー体４に両面テープ等により位置固定するのが好ましい。

この空気弁１の排気動作は、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（ｂ）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である。栓体８は、別のところに保管されている。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へ水が浸入すると、弁箱２の中空部２ｃの空気は、弁体案内５の側部等の窓孔５ａを経由しながら水圧に押されて大空気孔３ａから急速に排気（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が蓋体３に密接して大空気孔３ａを塞ぐ（図２（ａ）等参照）。

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（ａ）に示すように、フロート弁体６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２（ｂ）に示すように、フロート弁体６が上昇して遊動弁体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。

この少量排気時になった後は、適当なときに、栓体８を蓋体３とカバー体４の間に装着する。具体的には、必要に応じて補修弁１００のコックを閉じ、取手付き螺子４１とボルト４２を弁箱２から外してカバー体４を取り外し、それから、吸排気路３ｂを塞ぐように栓体８を載置し、再びカバー体４を取り付け、補修弁１００のコックを閉じた場合には、その後、補修弁１００のコックを開くようにする。栓体８を装着した後の少量排気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の空気が多くなると、図４（ａ）及び図５に示すように、フロート弁体６が押し下げられ、他方、遊動弁体７は押し上げられたままとなる。そうすると、空気は小空気孔７ａから栓体８の内空部８ａに入る。

栓体８の内空部８ａ（及び吸排気路３ｂ）には、遊動弁体７の小空気孔７ａから排出された空気が溜まり、予め設定した圧力（設定圧力）よりも高くなると、第２小空気孔８ｂの外側に所定の弾性力でもって密接しているリング状の逆流防止体８１を押し広げる。そうすると、逆流防止体８１と壁８０ａの間に隙間ができて第２小空気孔８ｂから内空部８ａの空気が流出し、弁箱２の外方へ排出される。なお、内空部８ａの設定圧力は、弁箱２の中空部２ｃの圧力を考慮して決められる。

そして、空気溜まりＡの空気が少なくなると、図４（ｂ）及び図６に示すように、フロート弁体６が上昇して遊動弁体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。それとともに、内空部８ａの空気の圧力が設定圧力よりも低くなると、逆流防止体８１は第２小空気孔８ｂを塞ぎ、内空部８ａも完全に密封状態となる。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。

このように、栓体８が装着された空気弁１は、外部の圧力が弁箱２の中空部２ｃの圧力よりも低いときは、適正に少量排気の動作をすることができる。

他方、弁室内に溜まった雨水等の水頭圧により、雨水等が外部から浸入しようとしたときは、面積が広い吸排気路３ｂは栓体８が塞いでおり、第２小空気孔８ｂはテンションがかかった状態で逆流防止体８１が密接して塞いでいるので、雨水等の浸入が阻止される。よって、この空気弁１の阻止能力は、非常に高く、また、空気弁１が傾いていても弱まらない。

このように、空気弁１は、蓋体３の吸排気路３ｂの上開口部近傍が広くても、簡便で雨水等の外部からの浸入に対する阻止能力が高い構造となっている。

空気弁１は、緊急時の用途、例えば、臨時の消火栓としての利用、災害時の給水、管路内調査、洗管作業等のときは、予め補修弁１００のコックを閉じ、カバー体４、栓体８、蓋体３、弁体案内５、フロート弁体６、遊動弁体７を取り外した後、蓋体３を再度装着する。この状態で、図１１に示すように、上方から蓋体３の雄型口金部３２に雌型口金１０を結合させて消火用ホース、スタンドパイプ、又はアングルバルブなどを接続することができる。消火用ホース又はスタンドパイプを接続し補修弁１００のコックを開くと、消火が可能になる。アングルバルブを接続し補修弁１００のコックを開くと、災害時の給水が可能になる。また、蓋体３を再度装着した状態で、補修弁１００のコックを開き、管路内調査カメラや圧力計等を進入させて管路内調査を行ったり、洗管作業等を行ったりすることが可能である。

次に、蓋体３の構造の変形例について説明する。蓋本体部３１は、図１２に示すように、蓋本体内部分３１ａと蓋本体外部分３１ｂが容易に取り外し可能なようにすることも可能である。その場合、通常、それらの接合箇所にねじ山を形成することで、蓋本体内部分３１ａと蓋本体外部分３１ｂが螺合により接合するようにする。そうすると、蓋本体内部分３１ａが大きくても、上述した緊急時の用途時、蓋本体内部分３１ａを取り外すことで、蓋体３の大空気孔３ａの下開口部近傍を拡大させて、消火、応急給水の際の水流の妨げ及び管路内調査、洗管作業等の際の妨げとならないようにすることができる。なお、図１２においては、蓋本体内部分３１ａと蓋本体外部分３１ｂの接合箇所の上方には、パッキン３１ｃが設けられている。

次に、栓体８の構造の変形例について説明する。

図１３に示す栓体８Ｃは、爪部８５を有しており、爪部８５がバネ８５ａによって付勢されて蓋体３の雄型口金部３２の大径筒状部３２ａの下方の小径筒状部３２ｂに接することによって雄型口金部３２に係止される。上述したパッキン８２は、雄型口金部３２の大径筒状部３２ａの外側に接する位置に設けられている。また、爪部８５の（基部８０を介して）外側に、ゴムバンド８６が設けられている。つまり、この栓体８Ｃにおいて蓋体３の雄型口金部３２に密接して吸排気路３ｂを塞ぐ部分８ｄは、差し込み式（町野式）の雄型口金に差し込まれる雌型口金１０と略同様な構造となっている。そのため、栓体８Ｃは、カバー体４を用いてもよいのは勿論、カバー体４を用いずとも蓋体３の雄型口金部３２に密接して吸排気路３ｂを塞ぐことができる。栓体８Ｃのその他の部分（第２小空気孔８ｂの周囲の部分など）は、上述した栓体８と同様な構造とすることができる。

栓体８Ｃは、カバー体４を用いず爪部８５によって蓋体３に装着して固定することができるので、栓体８Ｃは、カバー体４が有るものの他に、使用状況や使用環境によってはカバー体を外したまま、或いは、カバー体が元々存在しないような特別形状の空気弁にも、適用可能である。なお、カバー体４を用いず栓体を蓋体３に装着して固定するその他のものとしては、固定具（例えば、螺子、ボルト、ナットなど）を用いることも可能である。

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。それにより、本発明は空気弁１以外にもさまざまな形状及び構造の空気弁に適用できる。例えば、上記の特許文献１、３〜６のように小空気孔が遊動弁体に形成されている空気弁には勿論適用できるし、上記の特許文献２のように小空気孔が蓋体（蓋本体部）に形成される空気弁にも適用できる。

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 蓋体
３１ 蓋本体部
３１ａ 蓋本体内部分
３１ｂ 蓋本体外部分
３２ 雄型口金部
３ａ 大空気孔
３ｂ 吸排気路
４ カバー体
５ 弁体案内
６ フロート弁体
７ 遊動弁体
７ａ 小空気孔
８、８Ｃ 栓体
８ａ 内空部
８ｂ 第２小空気孔
８０ａ 内空部を形成する壁
８１ 逆流防止体
９ 補強ブリッジ
１０ 雌型口金
Ｐ 第２小空気孔の中心

Claims (8)

1. 水道水が流れる水道管に繋がれ、該水道管内に混入する空気を外部に排気する空気弁であって、
   前記水道管に繋がれる弁箱と、
   大空気孔、小空気孔、及び該大空気孔、該小空気孔に連通する吸排気路を有し、該吸排気路の一部が形成される雄型口金部が設けられた吸排気機構と、
   前記弁箱内に配され、前記小空気孔を下方から塞ぎ得るフロート弁体と、
   を備えており、
   前記吸排気路を塞ぎ得るものであって、前記吸排気路を塞いだ状態で前記小空気孔に連通する内空部と、該内空部を形成する壁を貫通する複数個の第２小空気孔と、を有し、該第２小空気孔を塞ぎ得る逆流防止体が設けられている栓体を更に備えており、
   前記逆流防止体は、前記壁の外面に所定の弾性力でもって密接して前記第２小空気孔を塞ぎ得る閉じたリング状の弾性体であり、
   前記複数個の第２小空気孔は、各々が放射状に形成されており、それらの全てが、流出する空気によって該複数個の第２小空気孔の外側に設けられた前記閉じたリング状の弾性体が一方向に押し広げられるように、密集して設けられていることを特徴とする空気弁。
2. 請求項１に記載の空気弁において、
   前記吸排気機構は、前記大空気孔が形成される蓋本体部と、前記雄型口金部と、が設けられ前記弁箱の上部に装着される蓋体と、該蓋本体部の大空気孔を下方から塞ぎ得る遊動弁体と、を有しており、
   前記小空気孔は、前記遊動弁体又は前記蓋本体部に形成されていることを特徴とする空気弁。
3. 請求項２に記載の空気弁において、
   前記蓋本体部は、前記遊動弁体が下方から接し得る蓋本体内部分と、該蓋本体内部分が取り外し可能な蓋本体外部分から構成されることを特徴とする空気弁。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気弁において、
   前記複数個の第２小空気孔の全ての中心は、前記弾性体の中心点のまわり１０度〜４５度の範囲内に設けられていることを特徴とする空気弁。
5. 請求項４に記載の空気弁において、
   前記複数個の第２小空気孔の全ての中心は、前記弾性体の中心点のまわり２５度〜３５度の範囲内に設けられていることを特徴とする空気弁。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気弁において、
   前記大空気孔の上方を覆うように設けられるカバー体を更に備え、
   前記栓体は、前記カバー体の下側に装着されることを特徴とする空気弁。
7. 請求項６に記載の空気弁において、
   長尺の板材が断面コ字状に屈曲している補強ブリッジを有し、該補強ブリッジが前記カバー体と前記栓体との間に挟まれていることを特徴とする空気弁。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気弁において、
   前記雄型口金部は、上端部に設けられる大径筒状部とその下側の小径筒状部とを有しており、
   前記栓体は、爪部を有しており、該爪部がバネによって付勢されて前記小径筒状部に接し得ることを特徴とする空気弁。

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