JP4754195B2

JP4754195B2 - ボール逆止弁とこれを用いた排水制御装置

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Publication number: JP4754195B2
Application number: JP2004218714A
Authority: JP
Inventors: 統渡辺; 昌宏清水
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: JP2005098493A

Description

本発明は、上、中、下水や農業用水、汚水、工業用水、雑排水等の液体、或は、油、ガスなどの配管に用いられる逆止弁に関し、特に、下水用のマンホールポンプユニットや、浄化槽の原水系、建造物等の床下に収納される排水系などの配管途中に用いられ、垂直・水平の何れの方向にも取付け可能なボール逆止弁と、これを用いた排水制御装置に関する。

この種のボール逆止弁として、例えば、図８に示すように、流入口４０ａと流出口４０ｂを設けたボデー４０内に球形状のボール弁体４１を内蔵し、このボデー４０内にボール弁体４１を誘導するガイド部４２を設けて、流体が正流する時にボール弁体４１を流体の流れを阻害しない場所に退避させ、流体が停止した時にボール弁体４１が自重によって閉位置に移動するようにした構造であり、流体は圧力損失を生じることなく、一次側から二次側へ円滑に供給され、逆流を防止することができる等の効果を有したボール逆止弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、下水処理用の配管、とりわけ、下水を揚送するマンホールポンプユニットに用いられる垂直方向に配管された逆止弁で、特に、小口径のボール逆止弁では、流体中の異物が詰まるのを防ぐため、退避路とボール弁体との隙間を大きく確保して、ボール弁体を揺動可能とする必要があることから、上記したようなボール弁体を退避路に誘導するガイド部をなくして退避路とボール弁体との隙間を確保しなければならず、この場合、弁室内に揺動可能に収容されたボール弁体が、弁室から二次側管接続部に連通する小径の流出孔を塞いでしまい、一次側から二次側への流体の流れを妨げてしまうおそれがある。

さらに、上述したマンホールポンプユニットとして、戸建住宅等からの排水を下水本管に揚送する比較的小規模の宅内マンホールポンプユニットがあり、このユニットの配管には、ＰＶＣ等の樹脂が用いられている。この樹脂配管に接続するために、バルブは樹脂製のものが求められ、上記ボール逆止弁を樹脂により製造し、しかも、その構成を極めて少ない部品点数から構成する方法として、射出成形による方法が考えられる。この場合、成形品から型を抜く必要上、図８に示すような形成品の外部から内部に向かって広がるような空間を有する形状のものは成形できない。
したがって、二次側管接続部から弁室に繋がる連通路の内径は、バルブの口径寸法より大きく形成することはできないので、射出成形により製造される樹脂製のボール逆止弁では、弁室に連通路が形成されることにより形成される流出孔は小径とせざるを得ない。すなわち、射出成形により製造される樹脂製のボール逆止弁では、上記したように、弁室内に揺動可能に収容されたボール弁体が、弁室から二次側管接続部に連通する小径の流出孔を塞いで、一次側から二次側への流体の流れを妨げてしまうという問題を常に有している。
特開２０００−１７０９３２号公報（第１−３頁、第１図）

上述したように、特許文献１のボール逆止弁は、小口径に設ける場合、退避路とボール弁体との隙間を確保するためにガイド部を無くす必要が生じ、この場合、流体中の異物が噛み込んだりしてボール弁体が二次側の流出孔を塞いでしまうおそれがあった。また、このような形状のボール逆止弁は、射出成形による樹脂を材料とした一体成形ができなかった。

また、水平方向に下水処理用の配管を配設する場合、例えば、ビル内を増改築し、各部屋ごとにあらたに排水設備を設ける場合には、ボール逆止弁も床下などの水平方向に設ける必要が生じるが、床下は、特に設置スペースが限られているため、上記のような大型のボール逆止弁を配設するのは困難となっていた。
一方、垂直方向のみに配管可能なボール逆止弁があり、このボール逆止弁は、バルブ口径が１次側から２次側までフルポートで貫通する構造であり、流路を確保するというメリットがあるが、本体シート部が配管のセンターラインに垂直に配置されている構造であるため、水平方向のシール性をサポートすることができず、このボール逆止弁を水平方向に配管することはできない。
このため、床下などに配管する場合には、垂直・水平方向の何れにも配管可能で、省スペースに設置できるＹ型形状を呈するリフト弁などの逆止弁を配設するのが一般的であるが、この逆止弁を床下に配設する場合であっても、省スペースに対応するために、より小型に設ける必要性が生じていた。逆止弁において、水平・垂直方向の両方の使用に耐えるためには、水平方向と垂直方向との封止性能を等しく発揮させる必要があり、このため、本体内に形成された弁体とのシート部を４５度傾ける必要がある。
この種の逆止弁は、筒状の流体流路に筒状の退避路を組合せた構造であるため、内部のシート部は、弁体を当接可能にするために下部側が流体流路側に大きく突出した形状となっていた。従って、この逆止弁は、バルブ口径を流入口から流出口までフルポートの状態で貫通させることが構造状難しく、圧力損失が大きくなるという問題が生じていた。
このように、Ｙ型形状を呈する逆止弁を床下に設置しようとしても、１次側と２次側との間に圧力損失を生じさせることなく流体を流すことが困難であり、口径が小さくなるほど流路を確保することが難しくなっていた。

また、この逆止弁を、排水の流入側とポンプとの間に配設する際、特に、床下に設置する場合には、圧力損失分を考慮してポンプの出力を十分に確保する必要が生じ、ポンプのモータ出力をこの圧力損失分に応じて上げていたため制御装置の効率が悪くなっていた。以上のことから、床下などに配設可能に扁平状の形状を呈し、かつ圧力損失の無い逆止弁が求められると共に、この逆止弁を小型で扁平状のポンプを使用したシステムに組み込んで、床下等の限られた狭いスペースの中に合理的に配置して高い精度で制御することのできる制御装置が求められていた。

本発明は、上記した問題点を解決するため、鋭意研究の結果、開発に至ったものであり、その目的とするところは、本体を一体成形可能とし、安価に量産可能とし、流体中の異物が噛み込むことなくボール弁体を円滑に作動させて正流を確実に流出させ、逆流を確実に防止した状態で弁閉状態を維持することが可能なボール逆止弁を提供することにある。
また、床下などの省スペースの場所に配設する場合でも、圧力損失を防ぎつつ所定の流量を確保することのできる小型のボール逆止弁を提供することにあり、また、狭いスペース内に組込み可能であり、高い精度でボール逆止弁の開閉状態を確実に制御することが可能なボール逆止弁を用いた排水制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、流入筒部の流入側弁口と流出筒部の流出側弁口から成る樹脂製の逆止弁本体の略中央位置に、前記流入筒部と流出筒部の中心軸に対して略４５度傾斜させた状態でボール弁体を移動自在に収納した案内筒を一体に突出形成し、前記案内筒の側面と前記流出筒部の内端部との連結部分を仕切る位置に案内筒の軸心方向に沿って傾斜状態の流出ポートを形成し、前記流出ポートを跨ぐ位置で、かつ前記案内筒の軸心方向に沿った位置に前記ボール弁体と前記流出ポートとを離間させるための離間保持部を設け、この離間保持部は、前記流出ポートの中心に対して対称で、かつ、流出ポートの縁部に近接する位置に傾斜状態に一対の保持部分を突出形成すると共に、前記流入側弁口側の前記案内筒の内周面と前記流出ポートの下方位置にボール弁体を着座させる環状弁座を設け、この環状弁座は、前記案内筒の中心軸に対して外方へ傾斜させた内錐面に形成し、この環状弁座の流入弁口側の流出筒部の下方付近を外径方向に膨出させて逃げ部を形成し、この逃げ部により環状弁座の下方内周面の位置を下げ、前記環状弁座に対するボール弁体の着座位置が流入筒部と流出筒部の各内径を結ぶライン上か、或は、これよりも拡径する側に設け、前記流入ポートを介して流入側弁口と流出筒部側の流出側弁口を結ぶ流路を流路方向に沿って同一内径（φｄ _１＝φｄ _３）に形成して流入側弁口から流出側弁口までを直線状で縮径部位のないフルポート状態に連通させたボール逆止弁である。

請求項２に係る発明は、流出ポートの上方部分を案内筒と垂直方向に切欠いて、流出筒部の入口側を矩形状に開口させたボール逆止弁である。

請求項３に係る発明は、建築物等の床下などに水平方向に配設され、少なくとも１次側流路と、この１次側流路端部側に接続されるボール逆止弁と、ボール逆止弁の２次側に接続されるポンプを設けて１次側から２次側に流れる生活排水等の排水を制御するようにした排水制御装置であって、前記ボール逆止弁は、流入筒部の流入側弁口と流出筒部の流出側弁口から成る樹脂製の逆止弁本体の略中央位置に、前記流入筒部と流出筒部の中心軸に対して略４５度傾斜させた状態でボール弁体を移動自在に収納した案内筒を一体に突出形成し、前記案内筒の側面と前記流出筒部の内端部との連結部分を仕切る位置に案内筒の軸心方向に沿って傾斜状態の流出ポートを形成し、前記流出ポートを跨ぐ位置で、かつ前記案内筒の軸心方向に沿った位置に前記ボール弁体と前記流出ポートとを離間させるための離間保持部を設け、この離間保持部は、前記流出ポートの中心に対して対称で、かつ、流出ポートの縁部に近接する位置に傾斜状態に一対の保持部分を突出形成すると共に、前記流入側弁口側の前記案内筒の内周面と前記流出ポートの下方位置にボール弁体を着座させる環状弁座を設け、この環状弁座は、前記案内筒の中心軸に対して外方へ傾斜させた内錐面に形成し、この環状弁座の流入弁口側の流出筒部の下方付近を外径方向に膨出させて逃げ部を形成し、この逃げ部により環状弁座の下方内周面の位置を下げ、前記環状弁座に対するボール弁体の着座位置が流入筒部と流出筒部の各内径を結ぶライン上か、或は、これよりも拡径する側に設け、前記流入ポートを介して流入側弁口と流出筒部側の流出側弁口を結ぶ流路を流路方向に沿って同一内径（φｄ _１＝φｄ _３）に形成して流入側弁口から流出側弁口までを直線状で縮径部位のないフルポート状態に連通させたボール逆止弁を用いた排水制御装置である。

請求項４に係る発明は、ボール逆止弁の流出ポートの上方部分を案内筒と垂直方向に切欠いて、流出筒部の入口側を矩形状に開口させたボール逆止弁を用いた排水制御装置である。

本発明によると、逆止弁本体を一体成形することが可能となり、圧力損失を極めて少なくしたボール逆止弁を提供することが可能となった。さらに、案内筒に収納されたボール弁体が流出ポートを塞いでしまうおそれがなく、正流を確実に流出させることができると共に、逆流を確実に防止した状態で弁閉状態を維持することが可能となった。さらに、案内筒の内部に収納されたボール弁体の移動範囲を大きく確保することができ、ボール弁体と案内筒内部の内面との間に、流体中の異物が噛み込むことを防いで、ボール弁体を円滑に作動させることが可能となった。

逆止弁本体を樹脂により射出形成で一体成形できるため、極めて少ない部品点数でボール逆止弁を構成することができ、量産性に優れ、かつ、製造コストの低減化が可能となった。また、この逆止弁本体の案内筒の上端開口部を、Ｏリングを介して蓋体を螺着した構造であるので、ボール弁体の収納時には、蓋体の着脱のみで製品を構成することができ、経済性にも優れたボール逆止弁を提供することが可能となった。

離間保持部は、逆止弁本体の成形時に一体成形できるため、その製造は極めて効率的であり、しかも、案内筒の軸心方向に沿って流出ポートの近接位置に、離間保持部を一対突設形成することで、案内筒に収納されたボール弁体が流出ポートを塞いでしまうおそれがなく、正流をより確実に流出させることが可能となった。

環状弁座と流出ポートが接近した構造の逆止弁本体であっても、ボール弁体の環状弁座への着座に支障を生じさせることなく、また、案内筒内部の上方内面には、離間保持部が形成されていないので、ボール弁体は、案内筒内部の径方向への移動範囲を最大限確保することができ、ボール弁体と案内筒内部の内面との間に、流体中の異物が噛み込むことなく、ボール弁体を円滑に作動させることが可能となった。

垂直配管、水平配管のどちらにも対応して使用することが可能となった。

１次側と２次側の圧力損失を低減させることができ、１次側から２次側までの口径をフルポートの状態に維持して排水時の流量を確保して迅速に排水することができるボール逆止弁である。また、小型で扁平状に設けることができ、床下等の狭いスペースでも前記のバルブ性能を維持しながら水平状態に配管することが可能となった。

また、逆止弁本体を一体成形でき、圧力損失を極めて少なくしたボール逆止弁である。さらに、案内筒に収納されたボール弁体が流出ポートを塞いでしまうおそれがなく、正流を確実に流出させることができると共に、逆流を確実に防止した状態で弁閉状態を維持することが可能となった。また、案内筒の内部に収納されたボール弁体の移動範囲を大きく確保することができ、ボール弁体と案内筒内部の内面との間に、流体中の異物が噛み込むことを防いで、ボール弁体を円滑に作動させることができるボール逆止弁を提供することが可能となった。

逆止弁本体を一体成形可能としつつ、１次側と２次側の圧力損失を低減することができ、スムーズに１次側から２次側に流体を流すことが可能となった。

流体流路を大きく確保することができ、弁本体を小型で扁平状に設けた場合であっても、流量を大きくすることが可能となった。

他の発明によると、床下などの狭いスペース内にも、容易に水平方向に組込み可能であり、１次側と２次側との圧力損失を低減しつつ、高い精度でボール逆止弁の開閉状態を確実に制御することが可能なボール逆止弁を用いた排水制御装置である。また、圧力損失が小さいため、ポンプのモータ出力を上げる必要がなく、ポンプ揚力などの効率を高めることができるボール逆止弁を用いた排水制御装置を提供することが可能となった。

また、圧力損失を極めて少なくしたボール逆止弁を用いた排水制御装置であり、案内筒に収納されたボール弁体が流出ポートを塞いでしまうおそれがなく、正流を確実に流出させることができると共に、逆流を確実に防止した状態で弁閉状態を維持できる。また、ボール逆止弁を円滑に安定して動作させることが可能となった。

逆止弁本体を一体成形可能としつつ、ボール逆止弁における１次側と２次側の圧力損失を低減することができ、スムーズに１次側から２次側に流体を流すことができるボール逆止弁を用いた排水制御装置を提供することが可能となった。

本発明におけるボール逆止弁と、これを用いた排水制御装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、ボール逆止弁本体１は、一次側の流入筒部２と二次側の流出筒部３を有しており、本例において、この逆止弁本体１は、ＰＶＣやＰＰ等の樹脂により一体成形している。本体１内部の略中央位置には、流入筒部２と連通し、かつ、流路（配管１２）の中心軸１ａに対して、略４５度傾斜させて形成した環状弁座４を有している。環状弁座４の内周面は、本例では、中心軸４ａに対して約３０°傾斜させた内錐面４ｂを呈している。案内筒５は、環状弁座４の傾きに従って、中心軸１ａに対して４５度傾斜した状態で環状弁座４の軸心方向に沿って逆止弁本体１から一体的に突出形成され、球形状の弁体を内部５ａ（以下、弁室という）に移動自在に収納している。この案内筒５と流出筒部３の連結部分には、内端部が仕切られることにより流出ポート６が形成され、弁室５ａは、この流出ポート６を介して流出流路７と連通している。
流出流路７は、逆止弁本体１の内方で拡径することなく形成可能であり、逆止弁本体１は、樹脂により射出成形して一体成形によって形成可能に設けている。
２次側の流出流路７は、流出筒部３側では断面円形の直管形状であるが、弁室５ａとの上方接続位置Ｐ付近において、流出ポート６の上側部分を案内筒５と垂直方向に適宜の形状に切欠くことで、２次側である流出筒部３の入口側を開口している。本実施形態における流出ポート６ａは、図３に示すように上方側を蓋体１１を装着するためのめねじ部５ｂの直下まで案内筒５と垂直方向に切欠き、流出筒部３の入口側を大きく矩形状に形成している。
流出ポート６の形状としては、これ以外にも、例えば、円筒状の弁室５ａと流出流路７との交線そのものであり、弁室５ａとの上方接続位置Ｐを支点に屈曲形状とした、図において一点鎖線で示す流出ポート６ｂや、或は、最大幅を流出ポート６ａと同じ幅とし、この上方側をめねじ部５ｂの直下まで半円形状に切欠き形成した、図において破線に示す流出ポート６ｃの形状などのあらゆる形状に設けることができるが、流出ポート６ａのような形状に設けることで弁口径φｄ_１側の入口付近を最も大きく設けることができる。
ここで、流出ポート６の幅を広げることにより圧力損失を低減する構造も想定されるが、ボール弁体９が流出ポート６を塞いでしまうおそれがあり、好ましくない。従って、流出ポート６の幅を変更することなく、上側部分を大きく切り欠くことにより、後述する離間保持部８とも相まって、弁開時における排水Ｗが、弁室５ａの中間に位置する弁体９（図２参照）の上方から流出ポート６を経て排出流路７へ流下する流量を大きく確保することができる。
なお、いずれの流出ポート（６ａ、６ｂ、６ｃ）においても、弁座４側の形状は、円筒状の弁室５ａと流出流路７との交線そのものである半円形状であり、この部分を大きく切り欠く余地は少ないことから、流出流路７に対して傾斜する案内筒５を有する逆止弁の圧力損失の低減には、上述のように流出ポート６の上側部分を切り欠くのが最も有効である。

図３に示すように、上記流出ポート６ａの一部は、環状弁座４の内錐面４ｂにかかるように形成され、環状弁座４を通過した流体は、直ちに流出流路７に導かれる。
流出ポート６を跨ぐ位置には、図３及び図４に示すように、案内筒５（弁室５ａ）の軸心方向に沿って断面略三角形状の離間保持部８が形成され、この離間保持部８によってボール弁体９と流出ポート６とを離間可能にしている。本例においては、離間保持部８を案内筒５（弁室５ａ）の軸心方向に沿って、流出ポート６の中心に対して対称かつ流出ポート６の縁部に近接するように一対に突設形成している。これにより、この離間保持部８は、逆止弁本体１の成形時に射出成形によって案内筒５とともに一体成形することが可能となる。
離間保持部８の長さは、流出ポート６の孔径よりやや長いか、或は、略同じ長さになる程度に形成し、離間保持部８の上端側は、弁室５ａの軸心方向中心付近に位置し、一方、下端側は、流出流路７の内周面に繋がっている。また、離間保持部８の高さＥは、図４に示すように、ボール弁体９を収納したときにこのボール弁体９の中心と案内筒５の中心軸４ａが一致するような大きさとすることにより、環状弁座４と流出ポート６ａが接近している状態であっても、ボール弁体９が環状弁座４に着座するときに支障が出ないようにしている。この高さＥとしては、例えば、バルブ呼び径５０Ａのボール逆止弁では、ボール弁体９が小径の流出ポート６ａを閉塞するのを防ぎつつ、流量を確保しなければならない観点から６ｍｍ以上とするのが好ましく、本例においては約７ｍｍに設けている。離間保持部８が７．５ｍｍより高いとボール弁体９の環状弁座４への着座に支障が生じてしまうおそれがある。

ボール弁体９は、ＮＢＲ等の軽量のゴムにより成形され、本例では、このボール弁体９の中心に芯体を設けることのない単一構造としている。流入筒部２の流入側弁口径φｄ_３と流出筒部３の流出側弁口径φｄ_１と、は同一径であり、ボール弁体９の直径φｄ_９をこの流出側弁口径φｄ_１、流入側弁口径φｄ_３に対して略（おおよそ）２：１の割合に設けている。
弁口径φｄ_１（φｄ_３）に対して直径φｄ_９を大きくすると、この直径φｄ_９に比例して逆止弁本体１の胴径が大きくなり、環状弁座４の内径（シート部内径）φｄ_２も同様に大きくなる。この内径φｄ_２が大きくなることで、環状弁座４に対するボール弁体９の着座位置が流入筒部２と流出筒部３の各内径を結ぶライン上か、或は、これよりも拡径する側に設けることができ、逆止弁本体１の１次側の弁口径φｄ_１から２次側の弁口径φｄ_３までの流路を直線状の大口径の状態でフルポート状態（縮径部位のない状態）に連通している。
逃げ部３ａは、流出筒部３における弁座部４の下部付近を外径方向に膨出したものであり、ボール弁体９によって環状弁座４をシールしたときに、このボール弁体９の環状弁座４との当接部分以外を逃すようにして、着座時のボール弁体９の浮き上がりを防いでいる。この逃げ部３ａを設けることで、流入側弁口径φｄ_３から流出側弁口径φｄ_１までのフルポートの状態を維持しつつ、着座部４の位置を流路に対して限界まで下げて、着座時のボール弁体９の位置を低く抑えることが可能となり、逆止弁本体１を扁平状に形成している。

ここで、直径φｄ_９の弁口径φｄ_１（φｄ_３）に対する割合を略２：１よりも更に大きくなるように設定したとしても、流路がフルポート状態に維持された状態のままで、本体１の最小内径である弁口径φｄ_１（φｄ_３）に対するボール弁体９の割合が大きくなるだけであり、結果的に弁全体が大型化するだけで、有効とは言えない。
直径φｄ_９と弁口径φｄ_１（φｄ_３）との割合を略２：１とすると、ボール弁体９の流路に対する比率が高くなるが、このボール弁体９の素材を軽量のゴム素材とすることで軽量化でき、確実に作動させて弁開や弁閉の状態にできる。
案内筒５の上端開口側のめねじ部５ｃには、Ｏリング等のシール部材１０を介して着脱自在に蓋体１１のおねじ部１１ａが螺着されている。案内筒５は、ボール弁体９の直径φｄ_９よりも拡径して形成しており、蓋体１１を外した状態で開口側からボール弁体９を収納している。一例として、バルブ呼び径５０Ａでは、弁室５ａの口径φ７３ｍｍに対し、ボール弁体９の直径φ６３ｍｍを収納する。
めねじ部５ｃは、流出筒部３側においては、この流出筒部３の肉厚をやや厚く形成した部分に形成するようにし、略４５度の角度で傾斜した案内筒５を設けたときに、この案内筒５の高さをできるだけ低くしている。よって、逆止弁本体１はより扁平状に形成可能となる。なお、１１ｂは、案内筒５の上端開口面に当接する蓋体１１のフランジ部であり、１１ｃは、蓋体１１着脱用の外形角状突部である。

本実施形態において、流入筒部２、及び流出筒部３は、入口側ゴム管１２、出口側ゴム管１３に差し込まれるような管接続構造を採用しているが、この接続構造は、ねじ込み形やそれ以外の接続構造であってもよい。また、各接続構造の雌雄は逆であってもよい。弁口径φｄ_１（φｄ_３）は、一例として、バルブ呼び径５０Ａでは、φｄ_１＝φｄ_３＝φ５０ｍｍとしている。

次に、本発明における上記実施形態のボール逆止弁の作用を説明する。
一次側の流入筒部２に流入した流体は、環状弁座４に着座しているボール弁体９を弁室５ａ側へ移動させて弁開状態とした後、弁室５ａの流出ポート６ａ及び流出流路７を通って二次側の流出筒部３に流出する。流体が流出している状態においては、離間保持部８によって、ボール弁体９は流出ポート６と最小限離間した状態に維持される。したがって、ボール弁体９が流出ポート６を塞いでしまうことなく、所定量の正流を確実に流出させることができる。

上記したように、離間保持部８は、案内筒５（弁室５ａ）の軸心方向に沿って、流出ポート６を跨ぐ位置、本例では、流出ポート６の縁部に近接して設けているので、弁室５ａ内におけるボール弁体９の移動範囲を最大限大きく確保することができ、これにより、ボール弁体９と弁室５ａとの間に流体中の異物が噛み込むことを防いで、ボール弁体９を円滑に案内しながら作動させることができる。また、離間保持部８を小径の流出ポート６に近接して設けているので、一対の離間保持部の間の距離が狭いものとなり、これにより、ボール弁体９が離間保持部８の間に挟まるなどの現象が生じることがない。しかも、逆止弁本体１内の流体の流れが極めてスムーズであり、流体の圧力損失がほとんど生じない。
流体の流量が瞬間的に多くなった場合には、図１に示すように、ボール弁体９は、離間保持部８上方の弁室５ａに移動する。弁室５ａの上方内面には突部がないことから、ボール弁体９は、弁室５ａ内の径方向に最大限移動することができ、ボール弁体９と弁室５ａとの間に流体中の異物が噛み込むのを防いで、ボール弁体９を円滑に作動させることができる。
また、流体の正流が止まった時、ボール弁体９は環状弁座４へ移動すると共に、この環状弁座４の内錐面４ｂによって調芯されながら着座するので、確実に逆流を防止することができ、弁閉状態を確実に維持することができる。

また、上記ボール逆止弁本体１においては、流入筒部２、流出筒部３に対して環状弁座４を略４５度傾斜させると共に、この環状弁座４の傾斜に沿って傾斜状に形成される流出ポート６と流入筒部２、流出筒部３との開口部位をフルポートの状態に連通しているので、圧力損失が生じることなく流体を流すことができ、流量を維持しながら逆止弁本体１を扁平状に形成でき、しかも、口径の大きい流路を形成することができる。
なお、上記したように、流路（配管１２）の中心軸１ａに対して、環状弁座４（及び弁室５）を略４５度傾斜させるように形成しているので、垂直配管と水平配管の何れにも対応して取付け可能である。

次に、本発明におけるボール逆止弁を用いた排水制御装置について説明する。
図５に示した排水制御装置本体３０は、建造物等の床下などに水平方向に配設され、1次側から２次側に流れる生活排水等の排水Ｗを制御するようにしたものであり、排水Ｗが流入する排水パン３２等にパイプ管等の１次側流路３１を接続し、この１次側流路３１の端部側にボール逆止弁本体１の流入筒部２側を入口側ゴム管１２で接続している。また、逆止弁本体１の２次側の流出筒部３側に、ポンプ３３の接続部３４を出口側ゴム管１３によって接続している。ポンプ３３の２次側には２次側管３５を設けており、更に、この２次側管３５は、図示しない排水縦管等に接続されている。２次側管３５は、１次側である接続部３４よりも所定高さ分だけ高く設けて接続部３４との間に所定の水頭圧を加えるようにし、本例においては、この高さＨを約１００ｍｍ程度に設けている。従って、２次側管３５と、このポンプ３３の１次側で弁閉した状態のボール弁体９には１００ｍｍ（０．０１ｋｇｆ／ｃｍ）の水頭圧が生じており、ポンプ３３の停止時には、このポンプ３３とボール弁体９との間の排水Ｗによってボール弁体９を環状弁座４側に押圧シール可能に設けている。ボール弁体９のＪＩＳ硬度は、一般的な硬度であるＪＩＳＡ６０°に比較して軟らかい材料であるＪＩＳＡ４８°を用いて成形し、当該水頭圧によってこの軟質のボール弁体９が環状弁座４に密接状態で着座することで、逆流の発生を確実に防止している。
ポンプ３３は、排水Ｗが排水パン３２に流入され、この排水Ｗが逆止弁本体１の１次側に設けられた圧力センサ３６によって検知されたときに起動し、２次管側３５方向への吸引が開始される。排水パン３２への排水Ｗの流入が終了し、排水Ｗが圧力センサ３６によって検知されない場合は、ポンプ３３が停止し、前述のように逆止弁本体１内部で水頭圧を利用した押圧シールが行われ、確実に弁閉状態を維持することが可能となる。このトラップ機能によって、排水Ｗが排水パン３２側に逆流することがなく、臭いの漏れを防いでいる。

排水制御装置本体３０は、逆止弁本体１を用いることで、この装置全体の圧力損失を小さくすることができ、且つ、本体１内のボール弁体９を軟らかい材料を使用することによって、低差圧でも確実に環状弁座４を封止可能に設けている。更には、流出ポートを矩形状、或は半円形状に切欠くことで、ポート形状を円筒状の弁室５ａと流出流路７との交線そのものに形成した場合から段階的に大きくすることができ、出口側の弁口径φｄ_１を確実に維持して圧力損失を確実に低減することができる。
従って、ポンプ３３は、できるだけ発生音量の少ないモータや突出圧の小さいものを選定することが可能となり、床下に排水制御装置本体３０を配設したときに発生する作動音量を低くでき、装置本体のコストも抑えることができる。
また、排水制御装置を床下などの限られたスペースに対して設置でき、扁平状に設けて外観を小さくしても、この外観に比較して大きい口径とすることができ、排水制御装置としての機能を十分に発揮できる。

図６においては、本発明におけるボール逆止弁の第２実施形態を示したものである。ボール逆止弁本体２１は、流入筒部１４と流出筒部１５とを同一径とし、流入筒部１４と流出筒部１５に、図示しない入口側・出口側配管を差し込み或はねじ込み等の接続手段で接続可能にしたものである。このように、流入筒部１４、流出筒部１５と入口・出口側配管との接続は、流入筒部１４、流出筒部１５を差し込み側、被差し込み側の何れの構造に設けてもよく、実施に応じて任意の接続構造に形成すればよい。この実施形態においては、流入筒部１４と流出筒部１５とが同一径であることから、同一の接続ゴム管を用いて制御装置の流路を構成することができる。

図７においては、本発明におけるボール逆止弁の第３実施形態を示したものであり、ボール逆止弁本体２２のボール弁体１６の直径φｄ_１６に対する弁口径φｄ_４の割合を２：１より小さくしたものである。この場合には、ボール弁体１６が小型化することにより、ボール逆止弁全体を小型化することができることから、製造コストを抑えることができる。
なお、第２実施形態、第３実施形態において、第１実施形態と同一箇所は同一符号によって表し、その説明を省略する。

次に、本発明における第３実施形態のボール逆止弁の実流試験を、ＪＩＳＢ２００５「バルブの容量係数の試験方法」に基づいて実施した。この試験では、供試品を水平に配置し、流体を一次側から二次側に流す正流状態において、ボール弁体が流出ポートを塞ぐ流量を測定した。

表１に示すように、離間保持部を設けていない比較例は、約２００Ｌ／ｍｉｎの流量でボール弁体が流出ポートを閉塞してしまった。これに対して、案内筒（弁室）の軸心方向に沿って流出ポートを跨ぐ位置に、一対の離間保持部を設けた実施例Ａでは、比較例の約１．８倍の流量を流すことができた。さらに、一対の離間保持部の離間距離を流出ポートの孔径と同じにして、流出ポートの縁部に接して設けた実施例Ｂでは、実施例Ａよりも流量が大きく、比較例に比べて約２倍の流量を確保することが確認できた。

次に、本発明における第１実施形態のボール逆止弁の流出ポートを６ａ、６ｂ、６ｃの形状にそれぞれ形成し、これらの流出ポートの流量を測定した。
測定装置としては、立設した口径２００ＡのＰＶＣ管の底面側に高さゼロの基準点を設け、この高さゼロの基準点から水平方向に所定長さの口径１００ＡのＰＶＣ管を配設し、更に、この口径１００ＡのＰＶＣ管に口径５０ＡのＰＶＣ管を接続し、この口径５０Ａの先端側に流路開閉用のボールバルブを接続し、このボールバルブ先端側に供試弁である、流出ポート形状の異なる各ボール逆止弁を接続し、このボール逆止弁を開状態にして測定を行った。
測定時には、口径２００ＡのＰＶＣ管内に基準点から高さ１１００ｍｍまで水を溜めた状態にし、流路開閉用のボールバルブを開状態にして高さ９００ｍｍの状態まで水位が下がるまで水を排出したときにかかった時間を測定した。
流路面積が最も狭い流路であるポート形状６ｂを有するボール逆止弁の場合は、水を排出するまでに約１３秒かかった。また、この流路面積より広い流路であるポート形状６ｃを有するボール逆止弁は、排出までに約１０秒かかり、ポート形状６ｂの場合に比較して約１．３倍の速度で水を排出するに至った。更に、流路の上方側を矩形状に切欠いて更に広い流路であるポート形状６ａを有するボール逆止弁は、約８秒で水を排出することができ、ポート形状６ｂの場合に比較して約１．６倍の速度で排出するに至った。
以上のことから、流出ポートの形状は、円筒状弁室と流出流路との交線そのものとした楕円形状よりも、ポートの上方側を切欠いて開口部を広く設けた方がより早く排出できることが確認された。

本発明におけるボール逆止弁の接続状態を示した縦断面図である。本発明におけるボール逆止弁を示した縦断面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。本発明におけるボール逆止弁を用いた排水制御装置を示した断面図である。本発明におけるボール逆止弁の第２実施形態を示す縦断面図である。本発明におけるボール逆止弁の第３実施形態を示す縦断面図である。ボール逆止弁の従来例を示した縦断面図である。

１ボール逆止弁本体
２流入筒部
３流出筒部
４環状弁座
５案内筒
６流出ポート
８離間保持部
９ボール弁体
１０Ｏリング
１１蓋体
３０排水制御装置
３１１次側流路
３３ポンプ
Ｗ排水

Claims

流入筒部の流入側弁口と流出筒部の流出側弁口から成る樹脂製の逆止弁本体の略中央位置に、前記流入筒部と流出筒部の中心軸に対して略４５度傾斜させた状態でボール弁体を移動自在に収納した案内筒を一体に突出形成し、前記案内筒の側面と前記流出筒部の内端部との連結部分を仕切る位置に案内筒の軸心方向に沿って傾斜状態の流出ポートを形成し、前記流出ポートを跨ぐ位置で、かつ前記案内筒の軸心方向に沿った位置に前記ボール弁体と前記流出ポートとを離間させるための離間保持部を設け、この離間保持部は、前記流出ポートの中心に対して対称で、かつ、流出ポートの縁部に近接する位置に傾斜状態に一対の保持部分を突出形成すると共に、前記流入側弁口側の前記案内筒の内周面と前記流出ポートの下方位置にボール弁体を着座させる環状弁座を設け、この環状弁座は、前記案内筒の中心軸に対して外方へ傾斜させた内錐面に形成し、この環状弁座の流入弁口側の流出筒部の下方付近を外径方向に膨出させて逃げ部を形成し、この逃げ部により環状弁座の下方内周面の位置を下げ、前記環状弁座に対するボール弁体の着座位置が流入筒部と流出筒部の各内径を結ぶライン上か、或は、これよりも拡径する側に設け、前記流入ポートを介して流入側弁口と流出筒部側の流出側弁口を結ぶ流路を流路方向に沿って同一内径（φｄ _１＝φｄ _３）に形成して流入側弁口から流出側弁口までを直線状で縮径部位のないフルポート状態に連通させたことを特徴とするボール逆止弁。
前記流出ポートの上方部分を案内筒と垂直方向に切欠いて、流出筒部の入口側を矩形状に開口させた請求項１に記載のボール逆止弁。
建築物等の床下などに水平方向に配設され、少なくとも１次側流路と、この１次側流路端部側に接続されるボール逆止弁と、ボール逆止弁の２次側に接続されるポンプを設けて１次側から２次側に流れる生活排水等の排水を制御するようにした排水制御装置であって、前記ボール逆止弁は、流入筒部の流入側弁口と流出筒部の流出側弁口から成る樹脂製の逆止弁本体の略中央位置に、前記流入筒部と流出筒部の中心軸に対して略４５度傾斜させた状態でボール弁体を移動自在に収納した案内筒を一体に突出形成し、前記案内筒の側面と前記流出筒部の内端部との連結部分を仕切る位置に案内筒の軸心方向に沿って傾斜状態の流出ポートを形成し、前記流出ポートを跨ぐ位置で、かつ前記案内筒の軸心方向に沿った位置に前記ボール弁体と前記流出ポートとを離間させるための離間保持部を設け、この離間保持部は、前記流出ポートの中心に対して対称で、かつ、流出ポートの縁部に近接する位置に傾斜状態に一対の保持部分を突出形成すると共に、前記流入側弁口側の前記案内筒の内周面と前記流出ポートの下方位置にボール弁体を着座させる環状弁座を設け、この環状弁座は、前記案内筒の中心軸に対して外方へ傾斜させた内錐面に形成し、この環状弁座の流入弁口側の流出筒部の下方付近を外径方向に膨出させて逃げ部を形成し、この逃げ部により環状弁座の下方内周面の位置を下げ、前記環状弁座に対するボール弁体の着座位置が流入筒部と流出筒部の各内径を結ぶライン上か、或は、これよりも拡径する側に設け、前記流入ポートを介して流入側弁口と流出筒部側の流出側弁口を結ぶ流路を流路方向に沿って同一内径（φｄ _１＝φｄ _３）に形成して流入側弁口から流出側弁口までを直線状で縮径部位のないフルポート状態に連通させたことを特徴とするボール逆止弁を用いた排水制御装置。
前記ボール逆止弁の流出ポートの上方部分を案内筒と垂直方向に切欠いて、流出筒部の入口側を矩形状に開口させた請求項３に記載のボール逆止弁を用いた排水制御装置。