JP2017180655A - 逆止弁および自吸式ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】液体の逆流を確実に防止することができる逆止弁を提供する。【解決手段】本発明の逆止弁７は、シート面１５ａを有し、該シート面１５ａから延びる流路１５ｂが内部に形成された弁座１５と、シート面１５ａに当接したときに流路１５ｂを塞ぎ、シート面１５ａから離間したときに流路１５ｂを開く弁体１６と、弁座１５に設けられ、弁体１６を回動可能に支持するヒンジ機構１８と、を備える。シート面１５ａは、流路１５ｂに対して垂直である。弁体１５は、シート面１５ａに当接する第１の面１６ａと、第１の面１６ａとは反対側の第２の面１６ｂと、を有し、第２の面１６ｂには錘２３が固定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、液体の流れを一方向に制限する逆止弁、および逆止弁を備える自吸式ポンプに関する。

従来、液体を移送するために様々なポンプが用いられており、このようなポンプとして、自吸式ポンプが知られている。自吸式ポンプは、ポンプケーシング内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管内の空気を排出することが可能なポンプである。自吸式ポンプは、吸込管内の空気をポンプケーシングの吐出口から排出させる自吸運転を行い、その後に、液体のみを吐出口から排出する揚液運転を行う。

図６は、従来の自吸式ポンプの一例を示す概略断面図である。図６に示される自吸式ポンプのポンプケーシング１０１は、その内部に、吸込室１０１ａと、羽根車室１０１ｂと、吐出側に設けられた気液分離室１０１ｃを形成し、羽根車室１０１ｂには、回転軸１０２に固定された羽根車１０３が収容されている。気液分離室１０１ｃは、吐出口１０１ｄを有しており、該吐出口１０１ｄを通って空気および／または液体がポンプケーシング１０１から排出される。吸込室１０１ａの上部側方には、自吸式ポンプに流入する流体の吸込口が設けられており、この吸込口には、逆止弁１０７が吸込カバー１１４を介して接続される。この逆止弁１０７は、自吸式ポンプの運転が停止したときに、ポンプケーシング１０１内の液体が該ポンプケーシング１０１の外部に流出することを防止し、自吸運転に必要な液体をポンプケーシング１０１内に溜めておくことができる。

図７は、図６に示される逆止弁１０７の拡大図である。逆止弁１０７は、シート面１１５ａを有し、該シート面１１５ａから延びる流路１１５ｂが内部に形成された弁座１１５と、該弁座１１５のシート面１１５ａと当接したときに流路１１５ｂを塞ぎ、シート面１１５ａと離間したときに流路１１５ｂを開く弁体１１６を有する。図７では、弁座１１５のシート面１１５ａから離間した弁体１１６は点線で描かれている。

弁体１１６は、ゴムなどの弾性材から形成されており、弁体１１６の内部には、芯材としての金属板１３５が埋設されている。弁体１１６の一部は、ヒンジ部１１６ａを構成しており、このヒンジ部１１６ａは、ポンプケーシング１０１と吸込カバー１１４との間に挟まれている。弾性材からなるヒンジ部１１６ａは適度な柔軟性を有しているので、弁体１１６は、ヒンジ部１１６ａを支点として回動することができる。したがって、自吸式ポンプの運転時には、弁体１１６は、弁座１１５のシート面１１５ａから離間して、空気および／または液体をポンプケーシング１０１の吸込室１０１ａに流入させることができる。自吸式ポンプの運転が停止されたときは、弁体１１６が弁座１１５のシート面１１５ａに当接し、ポンプケーシング１０１内の液体が該ポンプケーシング１０１の外部に漏洩することを防止する。

弁体１１６が該弁体１１６の自重とポンプケーシング１０１内の液体の圧力とによって、確実に弁座１１５のシート面１１５ａに当接するように、弁座１１５のシート面１１５ａは、弁座１１５の流路１１５ｂに対して斜め上方に傾斜している。これにより、自吸式ポンプの運転が停止したときに、弁体１１６は、液体によって弁座１１５に押し付けられ、液体の逆流を防止することができる。

特開平７−２２４９５８号公報 特開２０１４−１９６７０９号公報

しかしながら、逆止弁１０７の弁体１１６は、ヒンジ部１１６ａを支点として回動するため、ヒンジ部１１６ａの位置が適切でない場合には、弁体１１６が弁座１１５に密接せず、弁体１１６と弁座１１５との間の隙間から液体が漏洩してしまう。またヒンジ部１１６ａの位置が正しくても、弁座１１５の位置が軸方向、及び周方向に適切でないと、同様に隙間から液体が漏洩する。したがって、逆止弁１０７を自吸式ポンプに取り付ける際に、弁体１１６および弁座１１５には、非常に高い組立精度が要求され、このために、作業者の負担が大きかった。しかも、従来の逆止弁１０７では、弁座１１５と弁体１１６を自吸式ポンプに実際に取り付けなければ、弁体１１６が弁座１１５に隙間なく密接するか否かを検査することができなかった。

さらに、液体の漏洩が発生した場合、作業者は、液体の漏洩の原因を特定することが困難である。すなわち、作業者は、液体の漏洩の原因として、弁座１１５のシート面１１５ａおよび／または該シート面１１５ａに当接する弁体１１６の表面の不良（例えば、傷、荒れなど）だけでなく、弁座１１５および／または弁体１１６の取付け不良も疑う必要がある。

さらに、従来の逆止弁１０７は、ゴムなどの弾性材からなるヒンジ部１１６ａが有する柔軟性を利用して弁体１１６を回動させるので、自吸式ポンプの運転と停止とを繰り返すと、亀裂や破断などの損傷がヒンジ部１１６ａに発生することがあった。そのため、逆止弁１０７の寿命が短いという問題があった。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、液体の逆流を確実に防止することができる逆止弁を提供することを目的とする。さらに、本発明は、この逆止弁が取り付けられた自吸式ポンプを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の一態様は、シート面を有し、該シート面から延びる流路が内部に形成された弁座と、前記シート面に当接したときに前記流路を塞ぎ、前記シート面から離間したときに前記流路を開く弁体と、前記弁座に設けられ、前記弁体を回動可能に支持するヒンジ機構と、を備え、前記シート面は、前記流路に対して垂直であり、前記弁体は、前記シート面に当接する第１の面と、該第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、前記第２の面には錘が固定されていることを特徴とする逆止弁である。

本発明の好ましい態様は、前記ヒンジ機構は、前記弁座に接続された支持部材と、前記弁体を回動可能に前記支持部材に連結するヒンジピンと、を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シート面は、鉛直面内にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記シート面に当接しているときの前記弁体は、鉛直姿勢であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記錘は、前記第２の面から突出していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、回転軸と、前記回転軸に固定される羽根車と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの吸込口に接続された上記逆止弁と、を備えた自吸式ポンプである。

本発明によれば、ヒンジ機構は弁座に設けられているので、弁体の支点と、弁座との相対位置は固定である。したがって、逆止弁自体の位置や角度にかかわらず、弁体は液体の圧力を受けたときに弁座のシート面に密接することができ、逆止弁は液体の逆流を確実に防止することができる。また、第２の面に固定された錘によって、第１の面を弁座のシート面に押し付ける付勢力を弁体に付与することができるので、シート面が鉛直であっても弁体はシート面に密接することができる。したがって、逆止弁は液体の逆流を確実に防止することができる。さらに、シート面を流路に対して垂直に加工できるので、弁座の製作が容易となる。

本発明の一実施形態に係る逆止弁を備えた自吸式ポンプの一例を示す概略断面図である。 図２（ａ）は、図１に示される逆止弁の拡大断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ線矢視図である。 図３（ａ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される弁座の断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ線矢視図である。 図４（ａ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される弁体の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ線矢視図である。 ヒンジ機構の変形例を説明するための逆止弁の正面図である。 従来の逆止弁を備えた自吸式ポンプの概略断面図である。 図６に示される逆止弁の拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る逆止弁７を備えた自吸式ポンプの一例を示す概略断面図である。図１に示される自吸式ポンプは、ポンプケーシング１と、回転軸２と、回転軸に固定された羽根車３とを備えている。ポンプケーシング１の内部には、吸込室１ａと、羽根車室１ｂと、吐出側に設けられた気液分離室１ｃとが形成されている。羽根車３は、羽根車室１ｂ内に収容されている。回転軸２は、電動機８に接続されており、羽根車３および回転軸２は電動機８によって回転させられる。

気液分離室１ｃは、吐出口１ｄを有しており、該吐出口１ｄを通って空気および／または液体がポンプケーシング１から排出される。吸込室１ａの上部側方には、吸込カバー１４が設けられている。この吸込カバー１４には、吸込室１ａに連通する吸込口１４ａが形成されている。吸込口１４ａには、逆止弁７が接続される。吸込カバー１４は、ねじなどの締結具によりポンプケーシング１に取り付けられている。逆止弁７は、自吸式ポンプの運転時に、空気および／または液体がポンプケーシング１の吸込室１ａに流入することを許容しつつ、自吸式ポンプの運転が停止されたときに、空気および／または液体が吸込口１４ａを逆流することを防止する。この逆止弁７により、自吸運転に必要な液体をポンプケーシング１内に溜めておくことができる。

吸込カバー１４の吸込口１４ａには、図示しない吸込管が接続されている。自吸式ポンプは、ポンプケーシング１の内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管内の空気を排出することが可能なポンプである。自吸式ポンプの運転を開始すると、自吸式ポンプは、まず、吸込管内の空気をポンプケーシング１の吐出口１ｄから排出する自吸運転を行う。

自吸運転時には、電動機８によって回転させられる羽根車３によって、吸込室１ａ内の液体が羽根車３に吸い込まれ、羽根車室１ｂに吐出される。このとき、吸込室１ａ内が負圧になるので、逆止弁７が開き、吸込管内に存在する空気が吸込室１ａに吸い込まれる。吸込室１ａに吸い込まれた空気は、羽根車３によって、吸込室１ａ内の液体とともに羽根車室１ｂに吐出される。

羽根車室１ｂに吐出された空気と液体の混合流体は、気液分離室１ｃに移送され、該気液分離室１ｃで空気と液体とに分離される。分離された空気は、吐出口１ｄから排出される一方で、液体は、吸込室１ａに戻され、吸込管から吸い込まれた空気とともに再び羽根車３に吸い込まれる。このような動作を繰り返すことにより、吸込管内の空気がポンプケーシング１から排出される。吸込管が液体で満たされると、自吸式ポンプは、液体のみを排出する揚液運転を開始する。自吸式ポンプの運転を停止すると、吸込管からポンプケーシング１への液体の流入が停止され、逆止弁７が閉じる。逆止弁７は、ポンプケーシング１内に存在する液体が吸込管に逆流することを阻止し、液体をポンプケーシング１内に溜めておくことができる。ポンプケーシング１内に溜められた液体は、次の自吸運転のために用いられる。

図２（ａ）は、図１に示される逆止弁７の拡大断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ線矢視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、逆止弁７は、弁座１５と、弁体１６と、弁体１６を回動可能に支持するヒンジ機構１８と、を備える。ヒンジ機構１８は弁座１５に設けられている。弁座１５は、吸込カバー１４内に形成された吸込口１４ａに圧入され、吸込カバー１４に保持されている。弁体１６は、弁座１５に設けられたヒンジ機構１８を介して弁座１５に接続されており、これにより、弁座１５、弁体１６、およびヒンジ機構１８が一体化される。

図３（ａ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される弁座１５の断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ線矢視図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、弁座１５は、円環状のシート面１５ａを有しており、該シート面１５ａから延びる流路１５ｂが弁座１５の内部に形成されている。本実施形態では、流路１５ｂは、円形状の断面を有しているとともに、水平に延びる。弁座１５のシート面１５ａは、流路１５ｂに対して垂直に形成される。したがって、本実施形態では、シート面１５ａは、鉛直面内にある。

図２（ａ）に示されるように、弁座１５の流路１５ｂは、吸込カバー１４の吸込口１４ａに接続される。流路１５ｂは、弁体１６が弁座１５のシート面１５ａに当接したときに塞がれ、弁体１６がシート面１５ａから離間したときに開かれる。図２（ａ）では、シート面１５ａから離間した弁体１６が点線で示されている。

図４（ａ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される弁体１６の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ線矢視図である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、本実施形態では、弁体１６は、円板状の基体２７と、基体２７に固定されたシール体２８とを有する。基体２７は、例えば、鋳鉄やステンレス鋼などの金属からなる一方で、シール体２８は、例えば、ゴムまたは樹脂などの弾性材からなる。シール体２８の表面は、弁座１５のシート面１５ａに当接する弁体１６の第１の面１６ａを構成し、基体２７の表面は、第１の面１６ａとは反対側の、弁体１６の第２の面１６ｂを構成する。本実施形態では、シール体２８は、基体２７の直径と同一の直径を有する円板形状を有する。したがって、第１の面１６ａは、第２の面１６ｂと同じ直径を有する円形状を有する。

弁体１６の第１の面１６ａは、弁座１５のシート面１５ａに隙間なく密接し、これにより弁体１６は液体の逆流を防止することができる。弁体１６の第１の面１６ａが弁座１５のシート面１５ａに当接することができれば、シール体２８の形状は、円環形状であってもよいし、基体２７の直径よりも小さい直径を有する円板形状であってもよい。

弁体１６は、基体２７の外周面から外側に突出する突出部２０を有する。この突出部２０は、基体２７と一体に形成されているが、基体２７とは別部材として構成された突出部２０を基体２７の外周面に接続してもよい。突出部２０には、水平に延びる第１貫通孔２０ａが設けられている。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、本実施形態では、ヒンジ機構１８は、弁座１５の外面に接続された２つの支持部材２２と、弁体１６を回動可能に支持部材２２に連結するヒンジピン２４とを有する。支持部材２２には、ヒンジピン２４が挿通される第２貫通孔２２ａが形成されている（図３（ｂ）参照）。弁体１６の突出部２０を２つの支持部材２２の間に配置した状態で、突出部２０に形成された第１貫通孔２０ａと、支持部材２２に形成された第２貫通孔２２ａを一直線上に並べて、第１貫通孔２０ａおよび第２貫通孔２２ａにヒンジピン２４を挿通することにより、弁体１６がヒンジ機構１８の支持部材２２に回動可能に支持される。

弁体１６の第１の面１６ａが弁座１５のシート面１５ａに当接しているとき、弁体１６は鉛直姿勢となる。シート面１５ａに当接する弁体１６によって、弁座１５の内部に形成された流路１５ｂが塞がれる。弁体１６は、ポンプケーシング１内に存在する液体の圧力により弁座１５に押圧されるので、弁体１６と弁座１５との間の隙間をシールすることができる。これにより、自吸式ポンプが停止したときに、吸込室１ａ（図１参照）から液体が流出することが防止される。

本実施形態によれば、ヒンジ機構１８は弁座１５に設けられているので、弁体１６の支点と、弁座１５との相対位置は固定である。したがって、逆止弁７自体の位置や角度にかかわらず、弁体１６は液体の圧力を受けたときに弁座１５のシート面１５ａに密接することができ、逆止弁７は液体の逆流を確実に防止することができる。結果として、逆止弁７の取付けが容易になり、作業者の負担を軽減することができる。さらに、弁体１６は、ヒンジ機構１８により回動するので、安定した弁体１６の回動動作を長期間に亘って達成することができる。その結果、逆止弁７の長寿命化を図ることができる。

さらに、本実施形態によれば、逆止弁７だけで弁体１６と弁座１５との間から液体が漏洩するシール不良の検査を実施できる。すなわち、逆止弁７を自吸式ポンプに取り付ける前に、弁座１５のシート面１５ａおよび／または該シート面１５ａに当接する弁体１６の第１の面１６ａの不良（例えば、傷、荒れなど）などに起因するシール不良を検査することができる。したがって、逆止弁７を自吸式ポンプに取り付けた後に、該逆止弁７にシール不良が発生した場合、作業者は逆止弁７の取付け不良だけを疑えばよいので、作業者の負担が軽減する。

弁体１６の第２の面１６ｂには、錘２３が固定されている。錘２３は、例えば、金属からなる。錘２３は、図示しないねじなどの固定具を用いて第２の面１６ｂに固定されてもよいし、第２の面１６ｂに接着または溶接されてもよい。図示した錘２３の形状は、円柱体または円筒体であり、第２の面１６ｂから突出している。本実施形態では、第１の面１６ａおよび第２の面１６ｂは鉛直面であり、錘２３は水平方向に突出している。錘２３の形状は、多角柱状であってもよいし、多角筒状であってもよい。あるいは、錘２３は、球体の一部から構成されてもよい。

第２の面１６ｂに固定された錘２３によって、弁体１６の重心の位置は、弁体１６の第２の面１６ｂの外側にずれる。したがって、錘２３は、第１の面１６ａを弁座１５のシート面１５ａに押し付ける付勢力を弁体１６に付与することができる。その結果、自吸式ポンプの運転が停止されたときに、弁体１６の第１の面１６ａが弁座１５のシート面１５ａに当接するまで、弁体１６を確実に回動させることができる。さらに、第２の面１６ｂに固定された錘２３によって、第１の面１６ａを弁座１５のシート面１５ａに押し付ける付勢力を弁体１６に付与することができるので、シート面１５ａが鉛直であっても弁体１６はシート面１５ａに密接することができる。したがって、逆止弁７は液体の逆流を確実に防止することができる。さらに、シート面１５ａを流路１５ｂに対して垂直に加工できるので、弁座１５の製作が容易となる。

図５は、ヒンジ機構１８の変形例を説明するための逆止弁７の正面図である。特に説明しない本実施形態のヒンジ機構１８の構成は、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明されたヒンジ機構１８と同様であるため、その重複する説明を省略する。

図５に示される弁体１６は、２つの突出部２０を有する一方で、ヒンジ機構１８は、弁座１５の外面に接続された１つの支持部材２２を有する。支持部材２２を２つの突出部２０の間に配置した状態で、突出部２０に設けられた第１貫通孔２０ａと、支持部材２２の第２貫通孔２２ａを一直線上に並べて、第１貫通孔２０ａおよび第２貫通孔２２ａにヒンジピン２４を挿通することにより、弁体１６がヒンジ機構１８の支持部材２２に回動可能に支持される。

これまで、自吸式ポンプの吸込口１４ａに接続される逆止弁を例として、本発明の実施形態に係る逆止弁７を説明してきた。しかしながら、この逆止弁７は、自吸式ポンプの吸込口１４ａに接続される逆止弁に限定されない。例えば、本発明の逆止弁７は、自吸式ポンプ以外の回転機械に用いられてもよいし、２本の配管の接続部に配置されてもよい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ ポンプケーシング
２ 回転軸
３ 羽根車
７ 逆止弁
８ 電動機
１４ 吸込カバー
１５ 弁座
１６ 弁体
１８ ヒンジ機構
２０ 突出部
２２ 支持部材
２３ 錘
２４ ヒンジピン
２７ 基体
２８ シール体

Claims (6)

1. シート面を有し、該シート面から延びる流路が内部に形成された弁座と、
   前記シート面に当接したときに前記流路を塞ぎ、前記シート面から離間したときに前記流路を開く弁体と、
   前記弁座に設けられ、前記弁体を回動可能に支持するヒンジ機構と、を備え、
   前記シート面は、前記流路に対して垂直であり、
   前記弁体は、前記シート面に当接する第１の面と、該第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、前記第２の面には錘が固定されていることを特徴とする逆止弁。
2. 前記ヒンジ機構は、前記弁座に接続された支持部材と、前記弁体を回動可能に前記支持部材に連結するヒンジピンと、を有することを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記シート面は、鉛直面内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。
4. 前記シート面に当接しているときの前記弁体は、鉛直姿勢であることを特徴とする請求項３に記載の逆止弁。
5. 前記錘は、前記第２の面から突出していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の逆止弁。
6. 回転軸と、
   前記回転軸に固定される羽根車と、
   前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
   前記ポンプケーシングの吸込口に接続された請求項１乃至５のいずれか一項に記載の逆止弁と、を備えた自吸式ポンプ。

Images