JP4117077B2 - 逆流防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排液ポンプや液体貯溜タンクなどに適用されるサイフォン状の供給管に介装される逆流防止装置に関するものである。
尚、本明細書中、「水」の語は液体を、「空気」の語は気体を総称的に代表するものとする。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、排水ポンプなどに使用されているサイフォン状の供給管に関する従来技術を例示したものである。図５において、ポンプ３を駆動すると、低位槽１に流入していた水がポンプ３によって吸い上げられ、サイフォン状の供給管４を通って、低位槽１よりも高い位置にある高位槽２に揚水される。ポンプ３が停止すると、揚水された水がサイフォン作用によって高位槽２から低位槽１に向かって逆流しようとするため、供給管４の頂部付近には電磁弁等の電気式の開閉弁５が付設されており、その開閉弁５がポンプ３の停止と電気的に連動して開き、供給管４内が負圧であることにより供給管４内に空気を吸い込み、サイフォン作用を解消（サイフォンブレーク）して逆流を阻止するようになっている。
しかし、上記のような従来技術においては、電気的にサイフォンブレークが行われるため、停電時などには開閉弁５が作動せず、また構造が複雑で故障が発生しやすいなどの不具合がある。
【０００３】
この電気的な方法による不具合を解決するための従来技術として、例えば特開平１０−１９４３８２号のように、機械的に開閉弁を開閉する方法も提案されている。図６はその方法を例示したもので、建物内に供給する水道水を貯溜するために高い位置に設けられた貯溜タンク（高位槽２）に、地下の受水槽（低位槽１）からポンプで汲み上げた水道水を一旦貯溜し、その貯溜水を階下の水道管に給水する場合の適用例である。図中、高位槽２には、低位槽１及びポンプ３からの供給管４が接続されるとともに、高位槽２の下部には、貯溜水を階下の水道管に給水するための供給管７が接続されている。高位槽２には外気との通気部６が設けられ、又、供給管４の高位槽２内での開口部は貯溜水中に常時没するようになっている。
【０００４】
この場合も、水道水の非供給時には高位槽２と低位槽１との間にサイフォン作用が働いて逆流が発生するので、サイフォン作用を解消するための開閉弁５が供給管４に付設されている。その開閉弁５の構造は、図７に示したように、流れに押されて動く抵抗板にリンクさせて通気用の弁体を開閉するものである。すなわち、水道水の供給時には、抵抗板３１に加わる正流の力によって、レバー３２が軸３３を中心として図の時計方向に回動し、そのレバー３２に支持棒３４を介してリンクされた弁体３５が貫通孔３６を閉じるため、供給管４内が外気と遮断された状態で高位槽２に水道水が供給される。一方、ポンプ３が停止してサイフォン作用により水道水が供給管４内を逆流すると、抵抗板３１に加わる逆流の力によって、レバー３２が図の反時計方向に回動し、弁体３５が貫通孔３６から離れるため、供給管４内に外気が導入され、サイフォン作用が解消されて高位槽２内の貯溜水の逆流が阻止されるようになっている。
【０００５】
なお、この特開平１０−１９４３８２号の方法の他にも、流路中に交差するように設けられた軸を中心に回動する抵抗板やフラップを取り付けて、その軸回転によって開閉弁を開閉駆動する方法なども提案されているが、流れの力に機械的に連動させて開閉弁を駆動するという意味では同種の従来技術と言えよう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術の方法は、電気式の場合には、停電時などに開閉弁が作動せず、また構造が複雑で故障が発生しやすいなどの不具合があり、一方、機械式の場合には、電気を必要としないという利点はあるものの、流路中に設けた抵抗板やフラップ等の動きによって開閉弁を開閉させるという方法を用いているため、必然的に管路を狭隘にして損失抵抗が大幅に増加するのみならず、特に下水等の清浄でない液体を扱う場合には、流れ中のゴミ等の異物の目詰まりを起こしやすいという問題がある。又、上水等の液体を扱う場合でも、不純物やスケール等の異物の堆積・目詰まりによって、流路中に設けた可動部（回転部や摺動部）の作動不良を起こしやすいという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、新しい方法によってこれらの問題点を抜本的に解決し、サイフォン作用による逆流を的確に防止するのみならず、電気を必要とせず、異物の目詰まりが起こりにくく、管路が小口径でも大口径でも容易に実施可能で、スペースもコストも節約できる便利な逆流防止装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、サイフォン状の供給管に付設されて、送液時には該供給管内を外気と遮断し、送液停止時には該供給管内に外気を導入することによって該供給管内の液体の逆流を防止する逆流防止装置において、該供給管内の流れ方向の変化によって発生する、該供給管内の少なくとも２点間の圧力差の変化を感知して、外気導入のための開閉弁を開閉させる構成を有し、該開閉弁の弁体の前後に作用する偏圧を相殺する圧力バランス機構を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明においては、前記供給管内に、正流に向かって開口した圧力取入口と、逆流に向かって開口した圧力取入口とを備え、それら圧力取入口の夫々が受圧板を挟んで対向する圧力室に連通され、該受圧板を挟んだ対向作用力によって前記開閉弁が開閉駆動される構成であってもよい。
又、前記供給管内に、オリフィスと、該オリフィスの前後に夫々開口した圧力取入口とを備え、それら圧力取入口の夫々が受圧板を挟んで対向する圧力室に連通され、該受圧板を挟んだ対向作用力によって前記開閉弁が開閉駆動される構成であってもよい。
又、前記開閉弁の弁開閉運動を所定方向に付勢する付勢部材が介装されてもよく、更に、前記付勢部材の付勢力が調整可能であってもよい。
【００１０】
本発明の逆流防止装置においては、供給管の送液時すなわち正流時には、夫々の圧力取入口に連通された圧力室に挟まれた受圧板が所定方向に偏位し、その受圧板に連結された開閉弁の弁体が弁座を閉鎖しており、供給管内が外気と遮断された状態で送液される。一方、供給管の送液が停止され、逆流が開始されると、該受圧板が逆の方向に偏位し、その受圧板に連結された開閉弁の弁体が開いて供給管内に外気が導入され、供給管によるサイフォン作用が解消されて逆流が阻止される。
【００１１】
本発明においては、電気を必要とせず構造が簡潔であり、又、管路を狭隘にする抵抗板等の部材を介在させたり流路中に可動部（回転部や摺動部）を設けたりする必要がないので、異物の目詰まりが起こりにくく、保守点検が容易である。なお、この開閉弁の弁体の前後に作用する偏圧を相殺する圧力バランス機構を備えた場合には、弁体の弁座への吸付き等もなく、開閉弁を大型化した場合でも安定した開閉作動を行う。
又、この開閉弁の作動のタイミングは、弁開閉運動を所定方向に付勢する付勢部材の付勢力を調整することによって、適宜に設定できるので、施設現場での管路条件に柔軟に適応させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、各図面の共通の箇所には共通の符号を付すものとし、本発明の逆流防止装置の詳細を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施例を示したものである。図中の４はサイフォン状に形成された供給管であり、図示しないポンプによって正流方向すなわち流路ａ→流路ｂの方向に送液される。図中の５は、その供給管４の頂部付近に設けられた開閉弁であり、正流方向に送液されている時には閉鎖して供給管４内を外気から遮断し、ポンプの停止によって供給管４内の液体が逆流する際には開いて、連通路ｅ及び連通口ｆを経由して供給管４内に外気を導入することによって、逆流を阻止するようになっている。
【００１３】
開閉弁５は、図２に示すように、供給管４内の流れ方向の変化によって発生する、供給管４内の少なくとも２点間の圧力差の変化を感知し、その圧力差に基づいて開閉する仕組みとなっている。
この圧力感知のためには、電気式のセンサーを用いることも勿論可能な訳であるが、本発明においては、電気を用いない方法として、供給管４の内壁付近で正流に向かって開口した圧力取入口ｉ’と、逆流に向かって開口した圧力取入口ｊ’とを備え、それら圧力取入口ｉ’；ｊ’から取り入れた圧力を開閉弁の駆動のための圧力室ｉ；ｊに夫々導入する方法をとっている。圧力取入口ｉ’；ｊ’の形状については、図示のような単純に管口を切断した形状の他にも、更に流れ圧力を収集感知しやすいようにラッパ状にしたり、あるいは、先端部を流れ方向に向かって曲げたり、更にはピトー管状に形成してもよく、現地の仕様に応じて適宜選択してよい。
【００１４】
開閉弁５の弁箱１１の中には、シール部材１３ｓを介して進退自在に装着された受圧板１３を挟んで対向する２つの圧力室ｉ；ｊが形成されており、圧力取入口ｉ’は圧力室ｉに連通され、圧力取入口ｊ’は圧力室ｊに連通されている。受圧板１３は、シール部材１４ｓを介して密封的に弁箱１１を貫通する弁棒１４によって弁体１５に連結され、又、該部材１３；１４；１５は一体的に適宜の軸受あるいはガイドによって横振れ少なく進退できるように支持されており、受圧板１３を挟んだ対向作用力によって弁体１５が弁座１２に向かって開閉駆動される。弁体１５による弁座１２の閉鎖時の密閉を保つための手段として、弁体１５と弁座１２の間には適宜のシール部材が装着されている。弁体１５を収容する弁室ｄは連通路ｅ及び連通口ｆを介して供給管４内に連通されており、そして、弁座１２を挟んで弁室ｄの反対側は、外気吸込口ｃを介して外気に開放されている。
【００１５】
その作動を見ると、供給管４の送液時すなわち正流時には、圧力取入口ｉ’に連通された圧力室ｉの内圧が、圧力取入口ｊ’に連通された圧力室ｊの内圧を上回るので、両圧力室ｉ；ｊに挟まれた受圧板１３は圧力室ｊに向かって偏位し、従い開閉弁５の弁体１５は弁座１２を閉鎖しており、供給管４内が外気と遮断された状態で送液される。
一方、供給管４の送液が停止され、逆流が開始されると、圧力取入口ｊ’に連通された圧力室ｊの内圧が、圧力取入口ｉ’に連通された圧力室ｉの内圧を上回るので、両圧力室ｉ；ｊに挟まれた受圧板１３は圧力室ｉに向かって偏位し、従い開閉弁５の弁体１５は開き、外気吸込口ｃ→弁室ｄ→連通路ｅ→連通口ｆを経由して供給管４内に外気が導入され、供給管４によるサイフォン作用が解消されて逆流が阻止される。
【００１６】
このように、本発明の逆流防止装置は、電気を必要とせず構造が簡潔であるのみならず、管路を狭隘にする抵抗板等の部材を介在させたり流路中に可動部（回転部や摺動部）を設けたりする必要がないので、異物の目詰まりが起こりにくく、保守点検が容易である。又、開閉弁５の弁体１５の口径を大きくしたいとか、正流時の外気との締切遮断を厳密に行いたいなどの理由から、開閉弁５の開閉駆動力を強くする必要がある場合でも、受圧板１３のサイズを大きくすることによって容易に対応可能となるので、設計上の自由度が大きいという利点もある。
【００１７】
本実施例においては、弁体１５の前後に作用する偏圧を相殺する圧力バランス機構についても例示した。その仕組みは、弁棒１４の弁室ｄ側の一端が、シール部材１６ｓを介して弁箱１１に進退自在に装着されたバランス受圧板１６に連結され、バランス受圧板１６を挟んで弁室ｄの反対側の室ｇは外気に開放されており、又、バランス受圧板１６の受圧面積は、弁体１５の受圧面積と略等しい値に設定されている。このため、弁体１５の前後に偏圧（すなわち図２において弁室ｄの内圧による上向きの作用力と、外気吸込口ｃ側の外気圧による下向きの作用力との差）が発生する場合には、バランス受圧板１６の前後に同じ強さで反対方向の偏圧（すなわち図２において弁室ｄの内圧による下向きの作用力と、室ｇ側の外気圧による上向きの作用力との差）が発生し、これらの作用力が互いに相殺し合って均衡するので、弁開閉運動に対する弁体１５の前後の偏圧の影響は排除される。従って、弁体１５が弁座１２に吸付いて離れにくくなる所謂「吸付き現象」などの偏圧による不具合が発生せず、たとえ弁体１５及び弁座１２の口径が大きい場合でも、受圧板１３からの駆動力のみによって容易かつ安定的に開閉作動する。
【００１８】
又、本実施例においては、弁体１５の弁開閉運動を所定方向に付勢する付勢部材１７を介装したり、その付勢力を付勢力調整部１７ａによって調整することができることも例示した。この調整によって開閉弁５の作動のタイミングを適宜に設定でき、施設現場での管路条件に柔軟に適応させることができる。
なお、上記の圧力バランス機構は、それが必要とされない仕様条件の場合（例えば、開閉弁５が小型で、弁体１５の前後に作用する偏圧が問題とならない場合など）には省略してもよいことは言うまでもない。弁開閉運動の付勢機構１７；１７ａについても、同様に必要とされない仕様条件の場合には省略してよい。
又、受圧板１３やバランス受圧板１６のシール部材１３ｓ；１６ｓとして、本図ではダイヤフラム形式のものを例示したが、ベローズ、シールリング、Ｏリングなど他の形式のものでもよいことは勿論である。
【００１９】
次に、図３は本発明の逆流防止装置の第２実施例を示したものであり、図４はその開閉弁５の部分の詳細を示したものである。
この第２実施例は、第１実施例のものの圧力取入口ｉ’；ｊ’の構造を、正流と逆流に向かって夫々開口させる代りに、供給管４内に付設したオリフィス２１の前後に夫々開口させるようにしたものである。これによって、オリフィス２１の前後差圧を圧力室ｉ；ｊに導入し、第１実施例のものと同様の作動を行う。すなわち、正流時には、上流側の圧力取入口ｉ’に連通された圧力室ｉの内圧が、下流側の圧力取入口ｊ’に連通された圧力室ｊの内圧を上回り、弁体１５を閉じさせて供給管４内を外気と遮断し、一方、逆流時には、圧力取入口ｊ’に連通された圧力室ｊの内圧が、圧力取入口ｉ’に連通された圧力室ｉの内圧を上回り、弁体１５を開かせて供給管４内に外気を導入し、サイフォン作用を解消させて逆流を阻止する。
図中のオリフィス２１は、固定式のものが例示されているが、これは組み替え可能としたり、可変式のオリフィスとしてもよく、更には代りに開閉弁を用いてもよいことは言うまでもない。
【００２０】
又、弁体１５の弁開閉運動を所定方向に付勢する場合に、２つの付勢部材１７；１７’を対向的に配置し、まとめて付勢力調整部１７ａによって調整することにより、弁体１５を図の左右いずれの方向へも付勢させることができることも例示した。これによって、逆流開始を待って開閉弁５が開くようにしたり、逆流開始の瞬間に開閉弁５が開くようしたり、あるいは、逆流開始より前に開閉弁５が開くようにしたりして、開閉弁５の作動タイミングをあらゆる管路条件に合わせて調整することができる。
【００２１】
なお、両圧力室ｉ；ｊ内に万一気体が侵入しても容易に上方に抜けさせて、両圧力室ｉ；ｊ内に留めないようにした配管上の工夫も例示されている。すなわち、圧力取入口ｉ’から圧力室ｉへの連通路はｉ１；ｉ２の２系列とすることによって、万一圧力室ｉに気体が溜まった場合でもそれを簡単に上方に逃がせるようにしてあり、圧力取入口ｊ’から圧力室ｊへの連通路も、同様にｊ１；ｊ２の２系列としてある。
その他の構成及び作用効果は第１実施例のものと同様であるので、詳述は省略する。
【００２２】
次に、各実施例に共通の技術事項について説明する。
開閉弁５や連通口ｆの配置については、開閉弁５が供給管４内の流れの圧力変化を的確に感知でき且つ気体がなるべく開閉弁５中に溜まらないような好ましい配置例として、各実施例中には、開閉弁５を供給管４の底部に、連通口ｆを供給管４の上部に装着したものを例示したが、この配置は現地の仕様に応じて適宜に変更してもよいことは勿論である。例えば、本開閉弁５の圧力室ｉ；ｊは袋室状となっていて送液が流過することはないので、そもそも圧力取入口ｉ’；ｊ’や圧力室ｉ；ｊに異物が堆積する可能性は低い訳であるが、異物の堆積を更に確実に避けたいという場合には、圧力取入口ｉ’；ｊ’を供給管４の底部より上の位置に配置してもよい。又、連通口ｆの配置についても、供給管４の上部に限定するものではない。
【００２３】
圧力取入口の個数については、各実施例においては２箇所（ｉ’及びｊ’）に設けているが、それ以上の複数箇所に設けてもよい。例えば、供給管４内での乱流等による感知圧力の振れを抑えて正確に開閉弁５を作動させたい場合に、圧力取入口ｉ’；ｊ’の夫々を更に分岐させて複数箇所から圧力を取り入れて合成し、平均化された圧力を対応圧力室ｉ；ｊに導入するなど、管路条件に応じて適宜選択してもよい。
圧力取入口ｉ’；ｊ’と対応圧力室ｉ；ｊとの間の連通路については、図２に例示したように鋳造等によって弁箱１１と一体的に形成してもよいし、図４に例示したように連通路部材を装着してもよい。
両圧力室ｉ；ｊ及び弁体１５；弁座１２の配列関係については、図示した配列に限定する必要はなく、例えば、図２において圧力室ｊ；圧力室ｉ；弁座１２；弁体１５の順に配列されているものを、圧力室ｉ；圧力室ｊ；弁体１５；弁座１２の順の配列に組み換えるなど、種々設計上の選択が可能であることは自明なので、一々の図示は省略する。
【００２４】
付勢部材１７；１７’については、各実施例のようなばねを用いる方法のほかにも、他の弾性部材を用いたり、力の一定した重錘にリンクしてもよいし、逆に必要とされない場合は省略することもできることは勿論である。
気密性を要する箇所に装着されるシール部材については、仕様条件に合わせて適宜にダイヤフラム、ベローズ、シールリング、Ｏリング等を適用したり、その他の弾性部材を装着したりしてよく、又、直接接触により良好な気密性を保持できる場合は、該シール部材を省略してもよい。
【００２５】
供給管４には、その管路条件に応じて、逆止弁、吸排気弁等の各種装置を併設してもよいことは言うまでもない。
そのほかにも、各構成部材の配置及び組合せなど、本発明の趣旨の範囲内で種々設計変更が可能であり、又、各構成部材にわたり従来技術の援用が可能であり、本発明を前記の各実施例に限定するものではない。
【００２６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、サイフォン作用による逆流を的確に防止するのみならず、電気を必要とせず、又、管路を狭隘にする抵抗板等の部材を介在させたり流路中に可動部（回転部や摺動部）を設けたりする必要がなく、異物の目詰まりが起こりにくい、便利な逆流防止装置を得たものである。
又、構造が簡潔で、管路が小口径でも大口径でも容易に実施可能であり、更に作動のタイミングも容易に調整・設定可能で、設計・製作・保守管理の全面に亙り信頼性と経済性に優れた逆流防止装置であり、その実施効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す全体的縦断面図（一部側面図）である。
【図２】本発明の第１実施例の開閉弁部分を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す全体的縦断面図（一部側面図）である。
【図４】本発明の第２実施例の開閉弁部分を示す縦断面図である。
【図５】従来技術による逆流防止装置の一例を示す全体的縦断面図（一部側面図）である。
【図６】従来技術による逆流防止装置の一例を示す全体的縦断面図（一部側面図）である。
【図７】従来技術による逆流防止装置の開閉弁部分の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…低位槽 ２…高位槽 ３…ポンプ ４…供給管 ５…開閉弁
６…通気部 ７…供給管
１１…弁箱 １２…弁座 １３…受圧板 １３ｓ…シール部材
１４…弁棒 １４ｓ…シール部材 １５…弁体 １６…バランス受圧板
１６ｓ…シール部材 １７…付勢部材 １７’…付勢部材
１７ａ…付勢力調整部
２１…オリフィス
３１…抵抗板 ３２…レバー ３３…軸 ３４…支持棒 ３５…弁体
３６…貫通孔
ａ…流路 ｂ…流路 ｃ…外気吸込口 ｄ…弁室 ｅ…連通路
ｆ…連通口 ｇ…室
ｉ…圧力室 ｉ’…圧力取入口 ｉ１…連通路 ｉ２…連通路
ｊ…圧力室 ｊ’…圧力取入口 ｊ１…連通路 ｊ２…連通路

Claims (5)

1. サイフォン状の供給管に付設されて、送液時には該供給管内を外気と遮断し、送液停止時には該供給管内に外気を導入することによって該供給管内の液体の逆流を防止する逆流防止装置において、該供給管内の流れ方向の変化によって発生する、該供給管内の少なくとも２点間の圧力差の変化を感知して、外気導入のための開閉弁を開閉させる構成を有し、該開閉弁の弁体の前後に作用する偏圧を相殺する圧力バランス機構を備えたことを特徴とする、逆流防止装置。
2. 前記供給管内に、正流に向かって開口した圧力取入口と、逆流に向かって開口した圧力取入口とを備え、それら圧力取入口の夫々が受圧板を挟んで対向する圧力室に連通され、該受圧板を挟んだ対向作用力によって前記開閉弁が開閉駆動されることを特徴とする、請求項１記載の逆流防止装置。
3. 前記供給管内に、オリフィスと、該オリフィスの前後に夫々開口した圧力取入口とを備え、それら圧力取入口の夫々が受圧板を挟んで対向する圧力室に連通され、該受圧板を挟んだ対向作用力によって前記開閉弁が開閉駆動されることを特徴とする、請求項１記載の逆流防止装置。
4. 前記開閉弁の弁開閉運動を所定方向に付勢する付勢部材が介装されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の逆流防止装置。
5. 前記付勢部材の付勢力が調整可能であることを特徴とする、請求項４記載の逆流防止装置。

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