JP2017223024A - 逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フロートのシール性を向上させる。【解決手段】逆流防止装置１００は、排水（液体）の流通口４１を有する弁座４と、排水の流れ方向において弁座４の下流側に設けられ、弁座４の下流側における排水の液位に応じて上下動することによって流通口４１を開閉するフロート５と、フロート５が流通口４１を閉鎖した閉鎖状態のときにフロート５を弁座４の方へ付勢する付勢機構６とを備えている。【選択図】図２

Description

ここに開示された技術は、逆流防止装置に関する。

従来より、流体の逆流を防止する逆流防止装置が知られている。例えば、特許文献１には、ドレンファンネルに設けられる逆流防止装置が開示されている。ドレンファンネルは、工場等の床に設けられ、排水を外部に排出するためのものである。ドレンファンネルは、床面に埋設される貯留槽と、貯留槽の底部に設けられる排出管とを有している。排出管に逆流防止装置が設けられている。逆流防止装置は、流通口を有する弁座と、流通口を開閉するフロートとを有している。この逆流防止装置では、排出管を流体が逆流する場合、その流体によってフロートが上昇（浮上）して弁座に着座して、流通口を閉鎖する。これにより、流体の逆流が防止される。逆流時以外の通常時は、フロートが弁座から離座しており、排水は、排出管から排出される。

特開２０１３−１８５３８６

ところで、フロートは、流体の逆流時に流体の圧力によって弁座に押し付けられ、流通口を閉鎖している。そのため、流体の圧力が小さい場合には、フロートと弁座との接触圧力が小さく、フロートのシール性が低下し得る。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フロートのシール性を向上させることにある。

ここに開示された逆流防止装置は、液体の流通口を有する弁座と、液体の流れ方向において前記弁座の下流側に設けられ、前記弁座の下流側における液体の液位に応じて上下動することによって前記流通口を開閉するフロートと、前記フロートが前記流通口を閉鎖した閉鎖状態のときに前記フロートを前記弁座の方へ付勢する付勢機構とを備えている。

ここに開示された逆流防止装置によれば、フロートのシール性を向上させることができる。

図１は、排水系統の概略図である。 図２は、ドレンファンネルの構成を示す断面図である。 図３は、フロートが浮上している途中の逆流防止装置の断面図である。 図４は、フロートが押圧部材を第２位置まで移動させたときの逆流防止装置の断面図である。 図５は、フロートが流通口を閉鎖した状態の逆流防止装置の断面図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、排水系統１の概略図である。排水系統１は、工場等の複数（本実施形態では、２棟）の建屋Ｈ１，Ｈ２の床面に零れたり、排出されたりした排水を外部に排出するためのものである。排水系統１は、各建屋Ｈ１，Ｈ２の床のそれぞれにドレンファンネル２が設けられ、各ドレンファンネル２は個別管７を介して集合管８に接続されている。排水系統１では、建屋Ｈ１，Ｈ２で発生した排水がドレンファンネル２から個別管７および集合管８を介して河川や海等に排出される。このように、複数の建屋Ｈ１，Ｈ２が共通の排水系統１に接続されている。

図２は、ドレンファンネル２の構成を示す断面図である。逆流防止装置１００は、ドレンファンネル２に設けられている。ドレンファンネル２は、貯留槽２１と排出管２２を備えている。貯留槽２１は、上部が開口した容器であり、床に埋設されている。貯留槽２１の上部開口は目皿２３によって閉じられている。目皿２３には、多数の貫通孔２３ａが形成されている。貯留槽２１の平面視形状は、例えば円形や四角形である。排出管２２は、上下方向に延びる状態で貯留槽２１の底壁２１ａに接続され、貯留槽２１内に開口している。排出管２２の下流端は、図示しないが、上述した個別管７に接続されている。

ドレンファンネル２では、床面に排出等された排水が目皿２３の貫通孔２３ａから貯留槽２１に流入する。排水が目皿２３の貫通孔２３ａを通過する際、比較的大きなゴミは除去される。貯留槽２１に貯留された排水は、排出管２２から排出される。

尚、貯留槽２１には、貫通孔２３ａを通過した比較的小さなゴミを捕集するストレーナが設けられていてもよい。

＜逆流防止装置の構成＞
図２に示すように、逆流防止装置１００は、排出管２２に設けられている。逆流防止装置１００は、ケーシング３と、弁座４と、フロート５と、付勢機構６とを備えている。逆流防止装置１００は、排出管２２から貯留槽２１への排水等の液体の逆流を防止する。

ケーシング３は、弁座４、フロート５及び付勢機構６を収容している。ケーシング３は、円筒状の本体３１と、蓋３２とを有している。本体３１の軸心Ｘは、上下方向に延びている。本体３１は、下端に底３３を有する一方、上端は開口している。本体３１の上端には、フランジ３４が設けられている。本体３１の外径は、排出管２２の内径よりも小さい。本体３１の周壁の下部には、ケーシング３内の排水がケーシング３から流出する流出口３６が形成されている。流出口３６は、軸心Ｘ回りの周方向に等間隔で複数形成されている。蓋３２は、フランジ３４に取り付けられる。蓋３２の中央には、排水がケーシング３内に流入する流入口３５が形成されている。

以下、特に断りがない限り、「周方向」とは、軸心Ｘ回りの周方向を意味し、「半径方向」とは、軸心Ｘを中心とする半径方向を意味し、「軸方向」とは、軸心Ｘが延びる方向を意味する。

ケーシング３は、排出管２２に上方から挿入され、フランジ３４が貯留槽２１の底壁２１ａに係止している。ケーシング３は、貯留槽２１の底壁２１ａ又は排出管２２に固定される。例えば、フランジ３４が底壁２１ａに溶接される。あるいは、本体３１の外周面の上部に雄ネジが形成される一方、排出管２２の内周面の上部に雌ネジが形成され、本体３１の雄ネジが排出管２２の雌ネジに螺合させられる。

貯留槽２１の排水は、流入口３５からケーシング３内に流入し、ケーシング３内を軸方向に流通し、流出口３６からケーシング３外に流出する。ケーシング３から流出した排水は、排出管２２を流通し、個別管７へ流入する。つまり、排水の流れ方向は、流入口３５からケーシング３の下部までは概ね軸方向（即ち、上下方向）であり、ケーシング３の下部においては半径方向である。

弁座４は、板状の部材である。弁座４の中央には、排水が流通する流通口４１が貫通形成されている。弁座４は、流通口４１が流入口３５と連通する状態で蓋３２の下面（即ち、ケーシング３の内側の面）に取り付けられる。流通口４１の下側の端縁は、面取りされ、テーパ面となっている。

フロート５は、中空の形状に形成されている。フロート５の直径は、ケーシング３の本体３１の内径よりも小さく、流通口４１の内径よりも大きい。フロート５は、排水の流れ方向において弁座４の下流側に設けられている。フロート５は、弁座４の下流側の液体の液位、即ち、ケーシング３内の液体の液位に応じてケーシング３内を軸方向、即ち、上下方向に移動可能となっている。フロート５は、弁座４の流通口４１のテーパ面に着座することによって、流通口４１を閉鎖（閉弁）する。

付勢機構６は、ケーシング３内に４つ設けられている。４つの付勢機構６は、周方向に等間隔に配置されている。各付勢機構６は、押圧部材６１と、バネ６２とを有している。付勢機構６は、フロート５が流通口４１を閉鎖した閉鎖状態のときにフロートを弁座４の方へ付勢する。

押圧部材６１は、平面視略五角形の板状に形成されている。ケーシング３の本体３１には、押圧部材６１を収容する収容孔３７が形成されている。収容孔３７は、半径方向に本体３１を貫通している。押圧部材６１は、収容孔３７に摺動可能に挿入されている。つまり、押圧部材６１は、収容孔３７にガイドされて、半径方向に移動可能となっている。押圧部材６１は、ケーシング３の内方に突出する凸部６３を有している。

凸部６３は、軸心Ｘに対して傾斜する第１傾斜面６４及び第２傾斜面６５を有している。第１傾斜面６４は、下側ほど半径方向外側に位置するように傾斜している。第２傾斜面６５は、上側ほど半径方向外側に位置するように傾斜している。第１傾斜面６４の一端と第２傾斜面６５の一端とは連結されており、この稜部６６が半径方向内側へ最も突出している。第１傾斜面６４は、第１面の一例であり、第２傾斜面６５は、第２面の一例である。

収容孔３７の半径方向外側の開口は、蓋３８によって閉じられている。収容孔３７内において、押圧部材６１と蓋３８との間にバネ６２が設けられている。バネ６２は、半径方向に伸縮する状態で配置されている。バネ６２は、付勢部材の一例である。

バネ６２が自然長のときの押圧部材６１の位置を第１位置とする。図２における押圧部材６１は、第１位置に位置している。第１位置においては、押圧部材６１は、半径方向内側に最も突出している。第１位置における押圧部材６１は、ケーシング３内を上下動するフロート５と干渉する。つまり、軸方向に見た場合に、４つの押圧部材６１の稜部６６に接する円の直径は、フロート５の直径よりも小さい。

一方、押圧部材６１は、バネ６２の付勢力に抗して半径方向外側へ移動可能であり、４つの押圧部材６１の稜部６６に接する円の直径がフロート５の直径以上となると、フロート５は４つの押圧部材６１の内側を通過することができる。このフロート５の通過を可能とする、押圧部材６１の位置を第２位置とする。

つまり、バネ６２は、押圧部材６１を第２位置から第１位置の方へ付勢している。

＜逆流防止装置の動作＞
以下、逆流防止装置１００の動作について説明する。図３は、排水が逆流し始め、フロート５が浮上している途中の逆流防止装置１００の断面図である。図４は、フロート５が押圧部材６１を第２位置まで移動させたときの逆流防止装置１００の断面図である。図５は、フロート５が流通口４１を閉鎖した状態の逆流防止装置１００の断面図である。

通常時は、図２に示すように、フロート５は、ケーシング３の底又は底の近傍に位置し、弁座４の流通口４１を開放（即ち、開弁）する開放状態となっている。排水は、貯留槽２１からケーシング３の流入口３５及び弁座４の流通口４１を通ってケーシング３内に流入する。ケーシング３内に流入した排水は、ケーシング３内を軸方向に流通し、流出口３６からケーシング３外に流出する。このとき、ケーシング３の下部には排水が少し貯留している。フロート５は、ケーシング３の底に位置しているか、あるいは、貯留した排水に浮遊している。このとき、押圧部材６１は、第１位置に位置する。

一方、排水が個別管７を逆流した場合、ケーシング３内に流出口３６から排水が流入し、ケーシング３内の排水の液位が上昇していく。それに伴い、フロート５もケーシング３内を上昇する。押圧部材６１は第１位置に位置するので、フロート５は、やがて押圧部材６１の第１傾斜面６４に接触する。

液位のさらなる上昇に伴いフロート５がさらに上昇すると、フロート５は、第１傾斜面６４を押して、図３に示すように、押圧部材６１をバネ６２の付勢力に抗して半径方向外側へ移動させる。

押圧部材６１は、フロート５の上昇に伴って半径方向外側へ押しのけられ、図４に示すように、やがて第２位置まで移動する。フロート５は、押圧部材６１の稜部６６と接触している。押圧部材６１は、第２位置まで移動すると、フロート５を上方へ通過させる。

フロート５の中心が押圧部材６１の稜部６６よりも上方へ移動すると、押圧部材６１は、バネ６２の付勢力によって第２位置から第１位置の方へ移動し始め、押圧部材６１の第２傾斜面６５がフロート５と接触するようになる。

フロート５は、液位の上昇及び押圧部材６１の第１位置の方への移動によってさらに上昇し、弁座４に接触する。図５に示すように、フロート５は、弁座４の流通口４１のテーパ面に着座し、流通口４１を閉鎖（閉弁）する。このとき、押圧部材６１は、第２位置と第１位置との間に位置し、第２傾斜面６５がフロート５と接触している。押圧部材６１は、第２位置と第１位置との間に位置しているので、バネ６２は、圧縮された状態であり、半径方向内側への付勢力を発揮している。この付勢力の分力は、第２傾斜面６５を介してフロート５へ伝わり、フロート５を弁座４に押圧する。こうして、流通口４１が閉弁されることによって、貯留槽２１への排水の逆流が防止される。

ここで、閉弁時には、バネ６２の付勢力の一部がフロート５を弁座４１に押し付けているので、フロート５のシール性を向上させることができる。

詳しくは、付勢機構６が無ければ、フロート５は、ケーシング３内の排水の圧力のみによって弁座４に押し付けられる。そのため、排水の圧力が小さいと、フロート５と弁座４とのシール性が十分に確保できない場合がある。それに対し、付勢機構６が設けられた構成では、フロート５は、排水の圧力に加えて、バネ６２の付勢力によっても弁座４に押し付けられる。これにより、排水の圧力が小さくても、十分なシール性を確保することができる。

また、フロート５の移動方向（即ち、軸方向）に対する第２傾斜面６５の角度βは、フロート５の移動方向に対する第１傾斜面６４の角度αよりも大きくなっている。これにより、フロート５が上昇する際にはフロート５の押圧部材６１の通過を容易にし、フロート５が流通口４１を閉弁しているときにはフロート５の押し付け力をより大きくすることができる。

詳しくは、フロート５が上昇する際にフロート５から押圧部材６１へ作用する力の一部は、半径方向外側へ作用し、バネ６２の付勢力に対抗する。このバネ６２の付勢力に対抗する成分は、第１傾斜面６４の角度αが小さくなるほど大きくなる。つまり、フロート５から押圧部材６１へ作用する力が同じであっても、第１傾斜面６４の角度αを小さくすることによって、フロート５はより大きな力で押圧部材６１を半径方向外側に押しのけることができる。これにより、フロート５の押圧部材６１の通過が容易になる。

また、フロート５が流通口４１を閉弁している際に押圧部材６１からフロート５へ作用する力の一部は、上側へ作用し、フロート５を弁座４に押し付ける。このフロート５を弁座４に押し付ける成分は、第２傾斜面６５の角度βが大きくなるほど大きくなる。つまり、押圧部材６１からフロート５へ作用する力が同じであっても、第２傾斜面６５の角度βを大きくすることによって、フロート５はより大きな力で弁座４に押し付けられる。これにより、フロート５のシール性を向上させることができる。

このように、バネ６２の付勢力は、閉弁時にフロート５を弁座４に押し付ける力になる一方で、フロート５の開放状態から閉鎖状態への移動を阻害する力にもなる。しかしながら、第１傾斜面６４及び第２傾斜面６５の角度を前述のように設定することによって、フロート５の開放状態から閉鎖状態への移動時の悪影響は低減し、閉弁時のフロート５の押し付け力は向上させることができる。

以上のように、逆流防止装置１００は、排水（液体）の流通口４１を有する弁座４と、排水の流れ方向において弁座４の下流側に設けられ、弁座４の下流側における排水の液位に応じて上下動することによって流通口４１を開閉するフロート５と、フロート５が流通口４１を閉鎖した閉鎖状態のときにフロート５を弁座４の方へ付勢する付勢機構６とを備えている。

この構成によれば、排水が逆流して、弁座４の下流側における排水の液位が上昇すると、フロート５が液位と共に上昇して流通口４１を閉弁する。このとき、フロート５は、排水の圧力に加えて、付勢機構６の付勢力によって弁座４に押し付けられているので、フロート５と流通口４１とのシール性を向上させることができる。

また、付勢機構６は、上下動するフロート５と干渉する第１位置と、上下動するフロート５の通過を可能とする第２位置との間で移動するように構成された押圧部材６１と、押圧部材６１を第２位置から第１位置の方へ付勢するバネ６２（付勢部材）とを有し、押圧部材６１は、フロート５が流通口４１を開放している開放状態のときには第１位置に位置し、フロート５が開放状態から流通口４１の方へ移動するときにはフロート５に押圧されて第２位置へ移動してフロート５を通過させ、フロート５が閉鎖状態となったときにはバネ６２の付勢力の分力によってフロート５を弁座４に押し付ける。

この構成によれば、バネ６２は、押圧部材６１を第２位置から第１位置の方へ付勢している。そのため、第１位置に位置する押圧部材６１は、フロート５が上昇する際にフロート５に干渉、即ち、接触する。しかし、押圧部材６１は、フロート５によってバネ６２の付勢力に抗して第２位置へ押しのけられ、フロート５の通過を可能とする。そして、フロート５閉鎖状態となったときには、押圧部材６１を第２位置から第１位置の方へ付勢するバネ６２の付勢力の分力によって、フロート５が弁座４に押し付けられる。

つまり、付勢機構６は、フロート５が開放状態のときには、フロート５を弁座４の方へ付勢することはなく、フロート５が閉鎖状態になると、フロート５を弁座４の方へ付勢する。

さらに、押圧部材６１は、フロート５が開放状態から流通口４１の方へ移動するときにフロート５が接触する第１傾斜面６４（第１面）と、フロート５が閉鎖状態のときにフロート５が接触する第２傾斜面６５（第２面）とを有し、フロート５の移動方向に対する第２傾斜面６５の角度βは、移動方向に対する第１傾斜面６４の角度αよりも大きい。

この構成によれば、バネ６２の付勢力は、閉鎖状態のフロート５を弁座４に押し付ける力になる一方で、フロート５の開放状態から閉鎖状態への移動を阻害する力にもなる。しかしながら、第２傾斜面６５の角度βを第１傾斜面６４の角度αよりも大きくすることによって、開放状態から閉鎖状態へ移動するフロート５に対する押圧部材６１の妨害を低減し、閉鎖状態のフロート５の押し付け力を向上させることができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、逆流防止装置１００は、ドレンファンネル２に設けられているが、これに限られるものではない。つまり、逆流防止装置１００は、液体の逆流を防止する必要がある任意の箇所に適用することができる。

逆流防止装置１００の構成は、前述の構成に限られるものではない。前述の構成を適宜、変更、省略してもよい。例えば、フロート５の上下動を案内でき、且つ、付勢機構６を設置できる限りは、ケーシング３を省略してもよい。

また、付勢機構６は、ケーシング３の４カ所に設けられているが、付勢機構６の個数はこれに限られるものではない。ただし、付勢機構６を３個以上設けることによって、フロート５を付勢機構６により安定的に付勢することができる。

さらに、押圧部材６１は、前述の形状に限らず、任意の形状に形成することができる。例えば、押圧部材６１は、五角形でなくてもよい。凸部６３は、角張った形状をしているが、湾曲面で形成されていてもよい。第２傾斜面６５は、フロート５の移動方向に対して垂直であってもよい。

以上説明したように、ここに開示された技術は、逆流防止装置について有用である。

１００ 逆流防止装置
４ 弁座
４１ 流通口
５ フロート
６ 付勢機構
６１ 押圧部材
６２ バネ
６４ 第１傾斜面（第１面）
６５ 第２傾斜面（第２面）
α 第１傾斜面の角度（第１面の角度）
β 第２傾斜面の角度（第２面の角度）

Claims (3)

1. 液体の流通口を有する弁座と、
   液体の流れ方向において前記弁座の下流側に設けられ、前記弁座の下流側における液体の液位に応じて上下動することによって前記流通口を開閉するフロートと、
   前記フロートが前記流通口を閉鎖した閉鎖状態のときに前記フロートを前記弁座の方へ付勢する付勢機構とを備えていることを特徴とする逆流防止装置。
2. 請求項１に記載の逆流防止装置において、
   前記付勢機構は、
   上下動する前記フロートと干渉する第１位置と、上下動する前記フロートの通過を可能とする第２位置との間で移動するように構成された押圧部材と、
   前記押圧部材を前記第２位置から前記第１位置の方へ付勢する付勢部材とを有し、
   前記押圧部材は、
   前記フロートが前記流通口を開放している開放状態のときには前記第１位置に位置し、
   前記フロートが前記開放状態から前記流通口の方へ移動するときには前記フロートに押圧されて第２位置へ移動して前記フロートを通過させ、
   前記フロートが前記閉鎖状態となったときには前記付勢部材の付勢力の分力によって前記フロートを前記弁座に押し付けることを特徴とする逆流防止装置。
3. 請求項２に記載の逆流防止装置において、
   前記押圧部材は、前記フロートが前記開放状態から前記流通口の方へ移動するときに前記フロートが接触する第１面と、前記フロートが前記閉鎖状態のときに前記フロートが接触する第２面とを有し、
   前記フロートの移動方向に対する前記第２面の角度は、前記移動方向に対する前記第１面の角度よりも大きいことを特徴とする逆流防止装置。
   
   

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