JP5433865B1 - 逆止弁および揚水システム - Google Patents

Abstract

逆止弁（１００）は、弁座（２０）と、この弁座（２０）に対して接近または離間する方向に直線的に往復揺動して弁座（２０）を開閉自在に閉止する弁体（３０）と、を含む。逆止弁（１００）は、弁座（２０）に流入する流体（Ｆ）の流入方向（Ｄ１）と、流体（Ｆ）が弁体（３０）を通過する通過方向（Ｄ２）と、が交差するリフト式逆止弁である。弁体（３０）の流入側（一次側）に、流体（Ｆ）を流入方向（Ｄ１）から通過方向（Ｄ２）に転向させる転向面（４０）が設けられている。

Description

本発明は、流体の流動方向を一方向に規制する逆止弁、および逆止弁を備える揚水システムに関する。

配管内の水流などの流体を特定の向きに一方的に通過させる逆止弁が知られている。逆止弁は弁体の動作態様により種々に分類される。弁座に対して弁体が傾斜して開くスイング式やチルト式（バタフライ式）の逆止弁は、弁体の迅速な閉止が困難であり水撃の発生が問題となる。一方、スモレンスキ式を含むリフト式逆止弁は弁座に対して弁体が接近または離間する方向に直線的に往復揺動するため弁体の迅速な閉止が可能であり水撃の発生が良好に防止される。

特許文献１にはストレート型のリフト式逆止弁が記載されている。この逆止弁は、弁箱への流入方向と流出方向とが一致しているストレート弁であり、流入方向と流出方向とを結ぶ軸流方向は直線状をなしている。弁体の一次側と二次側との差圧が所定の最低作動圧力（クラッキング圧）を超えると弁体が弁座から離間（リフト）して流体が流通する。弁座の通過前後における流体の流路は軸流方向と直交し、弁箱の内部において流路は屈曲している。

特許文献２にはアングル型のリフト式逆止弁が記載されている。この逆止弁は、弁箱への流入方向と流出方向とが直交しているアングル弁であり、流入方向と流出方向とを結ぶ軸流方向は弁箱の内部で屈曲している。弁体の一次側と二次側との差圧がクラッキング圧を超えると弁体が弁座から離間（リフト）して流体が流通する。弁座を通過した流体は弁体に衝突するとともに流路が曲げられて弁箱より流出する。

特開２００３−１４８６３４号公報 特開平８−１４４２５号公報

特許文献１や２に記載されたような弁箱の内部で流路が屈曲する逆止弁においては、弁体の通過時に流体が大きく減速されるため、高い圧力損失（損失水頭）が問題となる。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、損失水頭の小さなリフト式逆止弁を提供するものである。

本発明の逆止弁は、弁座と、上記弁座に対して接近または離間する方向に直線的に往復揺動して上記弁座を開閉自在に閉止する弁体と、を含み、上記弁座に流入する流体の流入方向と、上記流体が上記弁体を通過する通過方向と、が交差するリフト式逆止弁であって、上記弁体の流入側に、上記流体を上記流入方向から上記通過方向に転向させる転向面が設けられていることを特徴とする。

ここで、転向面が流体を通過方向に転向させるとは、流入方向に対して直交して正対する面に流体が衝突する場合と比較して、当該転向面にあたったあとの流体の流動方向が、より通過方向に向かうように構成されていることをいう。上記発明によれば、転向面により流体が弁座への流入方向から弁体の通過方向に転向されるため弁体の通過時の流体の減速が抑えられる。このため、弁座への流入方向と弁体の通過方向とが交差するリフト式逆止弁においても低い損失水頭にて流体を流動させることができる。

本発明の逆止弁においては、上記転向面が平坦な傾斜面であり、上記傾斜面の法線方向と上記流入方向との交差角度が４５度未満であってもよい。
上記弁座と上記弁体とで挟持される水密性かつシート状のパッキン部材を備えてもよい。
上記パッキン部材は、上記弁座と上記弁体とで挟持される周縁部と、上記周縁部の内側に連設され上記周縁部よりも肉厚に形成されて上記転向面を構成する栓部分と、を備え、上記周縁部と上記栓部分とが一材一体成形されていてもよい。
上記栓部分は、上記弁体の揺動方向に向かって上記周縁部から起立した斜筒状をなしており、上記弁体の閉止時に上記パッキン部材が上記弁座に対して三次元的に密着してもよい。
上記パッキン部材が前記転向面を構成するとともに、独立気泡の発泡樹脂材料により形成されていてもよい。
上記転向面は、上記弁体が上記弁座に対して離間する方向に向かって凸形状をなす湾曲面であってもよい。
上記転向面と上記弁体とが一材一体成形されていてもよい。
上記転向面が、上記流入方向および上記通過方向に対して共に交差する方向を円筒軸とする部分円筒面であってもよい。
上記部分円筒面の曲率半径が、上記弁座に流入する上記流体の流路の直径よりも大きくてもよい。
上記弁座および上記弁体を収容する弁箱を更に備え、上記弁箱は、上記弁体の一次側の流路を構成する流入筒と、上記弁体の二次側の流路を構成する流出筒と、を有し、上記流入筒における弁箱内側の端面は上記転向面に対応する傾斜形状をなし、上記端面が上記弁座を構成していてもよい。
上記流入筒と上記流出筒との軸心方向が互いに交差するアングル弁であってもよい。
上記弁体を上記弁座に向けて付勢する弾性体と、上記弁箱に対して着脱可能であって上記弁体および上記弾性体を支持するキャップ部と、を更に備え、上記キャップ部を上記弁箱から脱離することで上記弁体および上記弾性体が上記弁箱から取り外し可能であってもよい。
上記弁体と上記キャップ部とが互いに回転可能であり、上記弾性体は上記弁体または上記キャップ部の少なくとも一方に対して非固定に押圧されていてもよい。
上記弁体または上記キャップ部の少なくとも上記一方には、上記弾性体の端部を摩擦的に保持する樹脂材料が設けられていてもよい。
上記キャップ部に対して上記弁体が回転不可に摺動することを案内するガイド部を備えてもよい。

また、本発明によれば上記逆止弁を備える揚水システムが提供される。この揚水システムは、液体を貯留する貯液槽と、地上に設置されて上記液体を揚送するポンプと、上記貯液槽と上記ポンプとを接続する吸液管と、上記ポンプから吐出される上記液体を流通させる吐出管と、を備え、上記逆止弁が上記吸液管の地上部分に設けられていることを特徴とする。

上記の揚水システムにおいては吸液管からの落水を防止するフート弁として本発明の逆止弁が用いられるため、低いポンプ圧により液体を貯液槽から揚送することができる。さらに逆止弁が吸液管の地上部分に設けられているためメンテナンス性が高い。

本発明の揚水システムにおいては、上記吸液管が、起立設置されて下端が上記貯液槽に浸漬された吸上部と、地上に横倒設置されて上記ポンプに接続された移送部と、を含み、上記逆止弁が上記吸上部と上記移送部との間に設けられていてもよい。
上記逆止弁が、上記弁座および上記弁体を収容する弁箱と、上記弁箱の上記弁体の一次側に開口形成された減圧口と、を含み、上記減圧口に真空ポンプが接続されているとともに、上記ポンプがインバーターポンプであってもよい。

本発明によれば損失水頭の小さなリフト式逆止弁が提供される。この逆止弁をフート弁として用いた揚水システムによれば低いポンプ圧で液体を揚送することができる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

本発明の第一実施形態の逆止弁の縦断面図である。 第一実施形態の逆止弁の開放状態を示す縦断面図である。 図３Ａは第一実施形態の弁体の平面図である。図３Ｂは第一実施形態の弁体の左側面図である。図３Ｃは第一実施形態の弁体の正面図である。図３Ｄは第一実施形態の弁体の右側面図である。図３Ｅは図３ＣのＥ−Ｅ断面図である。 第一実施形態の揚水システムの構成図である。 図５Ａは第二実施形態の逆止弁の閉止状態を示す縦断面図である。図５Ｂは第二実施形態の逆止弁の開放状態を示す縦断面図である。 第二実施形態の弁体の斜視図である。 図７Ａは第三実施形態の逆止弁の閉止状態を示す縦断面図である。図７Ｂは第三実施形態の逆止弁の開放状態を示す縦断面図である。 図８Ａは第四実施形態の逆止弁の閉止状態を示す縦断面図である。図８Ｂは第四実施形態の逆止弁の開放状態を示す縦断面図である。 第四実施形態の逆止弁の閉止状態の説明図である。 図１０Ａは樹脂シートの説明図である。図１０Ｂは樹脂シートの変形例の説明図である。 第二実施形態の揚水システムの構成図である。 図１２Ａは吸液管の下端部の第一例を示す断面模式図である。図１２Ｂは吸液管の下端部の第二例を示す断面模式図である。 第五実施形態の逆止弁の閉止状態の説明図である。 第五実施形態の逆止弁の開放状態の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。逆止弁への流入側を一次側といい、流出側を二次側という。便宜上、図面では弁体の開き方向を上方に表し、弁体の閉じ方向および流体の流入側を下側と呼称する場合があるが、これは重力方向や配管に対する逆止弁の設置方向を必ずしも示すものではない。

＜第一実施形態＞
図１は本発明の第一実施形態の逆止弁１００の縦断面図である。図１は弁体３０の閉止状態を示している。図２は弁体３０の開放状態を示す逆止弁１００の縦断面図である。図３Ａから図３Ｅは弁体３０の説明図である。

はじめに、本実施形態の逆止弁１００の概要について説明する。逆止弁１００は、弁座２０と、この弁座２０に対して接近または離間する方向に直線的に往復揺動して弁座２０を開閉自在に閉止する弁体３０と、を含む。逆止弁１００は、弁座２０に流入する流体Ｆの流入方向Ｄ１と、流体Ｆが弁体３０を通過する通過方向Ｄ２と、が交差するリフト式逆止弁である。本実施形態の逆止弁１００においては、弁体３０の流入側（一次側）に、流体Ｆを流入方向Ｄ１から通過方向Ｄ２に転向させる転向面４０が設けられている。逆止弁１００により整流される流体Ｆの上流側を逆止弁１００の一次側といい、下流側を二次側という。

次に、本実施形態の逆止弁１００を詳細に説明する。流体Ｆは水等の液体、または空気等の気体である。本実施形態の逆止弁１００は、液体または気体を流通させる流路に設けられ、弁体３０の一次側と二次側との差圧が所定の最低作動圧力（クラッキング圧）を超えているときに流体Ｆを流通させる。弁体３０の一次側と二次側との差圧が負または最低作動圧力以下となった場合、弁体３０は閉止して流体Ｆの流通は遮断される。

逆止弁１００は、弁座２０および弁体３０を収容する弁箱１０を更に備えている。弁箱１０は、弁筒１８と、弁体３０の一次側の流路を構成する流入筒１２と、弁体３０の二次側の流路を構成する流出筒１６と、を有している。流入筒１２における弁箱内側の端面１３は、転向面４０に対応する傾斜形状をなしている。これにより、流入筒１２の端面１３が弁座２０を構成している。

流入筒１２、流出筒１６は直筒であり、軸心方向は直線状である。流入筒１２の軸心方向が流入方向Ｄ１にあたり、流出筒１６の軸心方向が通過方向Ｄ２にあたる。流入筒１２の一次側の端面１５には、流入筒１２よりも大径の鍔部２２が設けられている。鍔部２２は、流入筒１２に対して着脱可能に冠着されていてもよい。鍔部２２は、流入筒１２に対して分離不可に固着されていてもよい。第二実施形態のように鍔部２２と流入筒１２とは一材で一体成形されていてもよい。本実施形態の鍔部２２には複数のボルト孔が穿設されている。鍔部２２の中央には流入筒１２の内径と同径の開口２３が形成されている。開口２３は逆止弁１００の流入口である。

流出筒１６の二次側の端面１７には、流出筒１６よりも大径の鍔部２４が設けられている。鍔部２４は、流出筒１６に対して着脱可能に冠着されていてもよく、流出筒１６に対して分離不可に固着されていてもよく、または流出筒１６と一材で一体成形されていてもよい。鍔部２４には複数のボルト孔が穿設されている。鍔部２４の中央には流出筒１６の内径と同径の開口２５が形成されている。開口２５は逆止弁１００の流出口である。鍔部２２、２４は逆止弁１００を配管（たとえば吸液管２１０：図４を参照）に固定するための接合部となる。

本実施形態の逆止弁１００においては、流入方向Ｄ１と通過方向Ｄ２とは直交している。すなわち逆止弁１００は、流入筒１２と流出筒１６との軸心方向が互いに交差するアングル弁である。本実施形態において、流入方向Ｄ１および通過方向Ｄ２などの「方向」という用語を、向きをもつベクトル（有向）の意で用いる場合がある。

逆止弁１００は弾性体５０およびキャップ部６０を備えている。弾性体５０は、弁体３０を弁座２０に向けて付勢する部材である。具体的には弾性体５０して螺旋バネを例示することができる。キャップ部６０は、弁箱１０に対して着脱可能であって、弁体３０および弾性体５０を支持する部材である。
キャップ部６０を弁箱１０から脱離することで弁体３０および弾性体５０は弁箱１０から取り外し可能になる。キャップ部６０は、流入筒１２の延在方向（弁体３０の揺動方向）に沿って弁筒１８に対して螺進する。

弁筒１８は円筒状をなし、周面に側孔１９が設けられている。流出筒１６は側孔１９に対して着脱可能に取り付けられるか、または分離不可に固着されている。流入筒１２は弁筒１８の一方端（図１および図２では下端）に対して着脱可能または分離不可に固着的に内嵌めされている。流入筒１２の上側の端面１３は弁筒１８の内部に挿入されている。

キャップ部６０は、天板部６２と、この天板部６２の略中央に立設された直筒部６４と、天板部６２の周囲より起立する周面部６６とを備えている。キャップ部６０は弁筒１８の他方端（図１および図２では上端）に着脱可能に外嵌めされている。弾性体５０は直筒部６４の外周に装着されている。直筒部６４の内部にはガイド軸３２が摺動可能に挿入されている。

ガイド軸３２は弁体３０の二次側（図１および図２では上側）に着脱可能に立設されている。具体的には、ガイド軸３２の下端には雄ネジ部が形成されており、後述する弁体３０の留穴３４に対して螺合する。ガイド軸３２が直筒部６４に対して摺動することで弁体３０が弁座２０に対して直線的に接離方向に往復揺動する。弁体３０が弁座２０から離間することで流入筒１２と流出筒１６とは連通する。これにより流体Ｆは逆止弁１００を通過可能となる。

弁筒１８の内周面には、ガイド軸３２の摺動方向に沿って延在するキー溝部５２が形成されている。キー溝部５２は弁体３０の一部である突起部４３と係合して弁体３０の往復揺動を案内する。

すなわち、本実施形態の逆止弁１００は、キャップ部６０に対して弁体３０が回転不可に摺動することを案内するガイド部を備えている。本実施形態では、突起部４３およびキー溝部５２がガイド部にあたる。

弾性体５０は、弁体３０と弁座２０とが当接した閉止状態において、弁体３０を僅かに弁座２０に押圧している。すなわち弁体３０の閉止状態で弾性体５０は自然長よりも僅かに収縮している。弁体３０が弁座２０から離間することで弾性体５０は更に収縮し、弁体３０を弁座２０に向けて押圧する付勢力は増大する。逆止弁１００に作用する重力加速度を無視した場合、弁体３０に対する弾性体５０の付勢力が流体Ｆの総圧（水流圧）と釣り合う位置まで弁体３０は弁座２０から上昇する（図２を参照）。

転向面４０は、弁座２０を通過する流体Ｆの流入方向Ｄ１を、弁体３０の通過方向Ｄ２に滑らかに転向させる。本実施形態において弁体３０の通過方向Ｄ２とは、弁筒１８に流入した流体Ｆが側孔１９を通過する方向、すなわち側孔１９の略法線方向である。
転向面４０は、有向の流入方向Ｄ１と通過方向Ｄ２とのベクトル和の方向に傾斜している平面または曲面である。転向面４０の形状は特に限定されず、平面でもよく、平面を一軸まわりに湾曲させた二次元湾曲面でもよく、または平面を複数軸まわりに湾曲させた三次元湾曲面でもよい。

本実施形態の転向面４０は、弁体３０が弁座２０に対して離間する方向に向かって凸形状をなす湾曲面である。より具体的には、本実施形態の転向面４０は、流入方向Ｄ１および通過方向Ｄ２に対して共に交差する方向（図３Ｂにおける左右方向）を円筒軸とする部分円筒面（二次元湾曲面）である。ここで、円筒には長円筒および楕円筒を含む。

転向面４０の部分円筒面の曲率半径は、弁座２０に流入する流体Ｆの流路半径よりも大きい。これにより、流体Ｆが過度に急激に転向されることがなく、流体Ｆが弁体３０を押し上げる力が過小となることがない。このため、逆止弁１００のクラッキング圧が過大となることがない。ここで、弁座２０に流入する流体Ｆの流路半径とは流入筒１２の内径（半径）であり、流入方向Ｄ１に投影した弁座２０の開口半径である。本実施形態の転向面４０の部分円筒面の曲率半径は、弁座２０に流入する流体Ｆの流路の直径よりも大きい。これにより、流入する流体Ｆが転向面４０を押圧する力のうち、ガイド軸３２に沿う方向（弁体３０の揺動方向）の成分が、ガイド軸３２に直交する方向（横力）の成分よりも卓越する。このため、弁体３０の往復揺動時に、ガイド軸３２は直筒部６４に対して滑らかに摺動する。本実施形態の転向面４０を流入方向Ｄ１に投影した形状および寸法は、流入筒１２を流入方向Ｄ１に対して垂直に切った断面の開口形状および寸法と等しい。本実施形態の転向面４０の曲率半径は全体に均一であるが、本実施形態に代えて転向面４０の曲率半径を局所的に変化させてもよい。弁体３０の閉止状態（図１を参照）において、転向面４０の全体が流入筒１２の開口内部に臨んでいる。

弁体３０は略円盤状をなしている。転向面４０と弁体３０とは一材一体成形されている。以下、弁体３０のうち転向面４０が形成されている側を下面と呼称し、反対側を上面と呼称する。弁体３０の上面には肉厚の補強部３３が形成されている。補強部３３の中央には留穴３４が設けられている。留穴３４の周面には螺旋溝（図示せず）が形成されており、ガイド軸３２の下端の雄ネジ部が螺合する。補強部３３のうち留穴３４の周囲には環状溝３５が形成されている。環状溝３５には弾性体５０の下端が嵌合する。

便宜上、図３Ｂの左右方向を幅方向と呼称する。また、図３Ｃの左方を前方と呼称し、右方を後方と呼称する。転向面４０の傾斜方向（図３Ｃにおける左右方向）の前方には、前縁平坦部４１が転向面４０に対して滑らかに連続形成されている。転向面４０の後方には、後縁平坦部４２が転向面４０に対して屈曲して形成されている。前縁平坦部４１および後縁平坦部４２の法線方向は留穴３４の深さ方向、すなわち弁体３０の揺動方向と一致している。前縁平坦部４１の幅方向の最大寸法は、転向面４０の当該寸法よりも小さく、後縁平坦部４２の当該寸法よりも大きい。転向面４０は後縁平坦部４２に向かって幅方向の寸法が漸減する燕尾形状である。弁体３０の周面のうち、後縁平坦部４２の後方には突起部４３が形成されている。本実施形態の突起部４３は半円柱状をなし、弁体３０の揺動方向に延在している。突起部４３は弁筒１８のキー溝部５２に対して摺動可能に嵌合する。弁体３０の閉止状態において、前縁平坦部４１および後縁平坦部４２は、流入筒１２の端面１３における平坦部１３ａに液密に当接する（図１、図２を参照）。弁体３０と弁座２０との間にはＯリングなどの止水用のパッキンを任意で介装してもよい。パッキンを設けることで、閉止状態の弁体３０と弁座２０との間の液密性が向上する。パッキンの具体的な介装部位は特に限定されないが、流入筒１２の端面１３に周回状に環状パッキンを装着してもよく、または前縁平坦部４１、転向面４０および後縁平坦部４２に亘って周回状に環状パッキンを装着してもよい。ただし、流入筒１２の端面１３および転向面４０は湾曲面であることから、パッキンを用いず、閉止状態で弁体３０を弁座２０に直接に当接させてもよい。前縁平坦部４１および後縁平坦部４２の法線方向は流入方向Ｄ１と一致しているため、これらの部位は流入筒１２の端面１３のうちの平坦な部分に対して流入方向Ｄ１（すなわち落水方向）に沿って真っ直ぐに当接する。このため、本実施形態の弁体３０は、湾曲した転向面４０を有しつつも、パッキンを用いることなく閉止状態における止水性に優れる。

図１で、弁体３０が閉止した状態で流入筒１２の一次側の端面１５から流入した流体Ｆは、転向面４０に対して垂直抗力を与える。垂直抗力のうちのガイド軸３２の延在方向成分が弾性体５０を圧縮して弁体３０を弁座２０から押し上げる。流体Ｆは転向面４０に沿って流れ、前縁平坦部４１の近傍すなわち側孔１９の近傍に滞留する。したがって、弁体３０が開くと、流体Ｆは直ちに側孔１９から流出する。図２に示す弁体３０の開放状態では、流入方向Ｄ１に流れる流体Ｆは転向面４０に衝突して弁体３０の開放状態を維持しつつ、転向面４０に沿って通過方向Ｄ２に転向する。

弁座２０に対する弁体３０の上昇が規制されて最大の上昇位置に到達すると、逆止弁１００は最大開放状態となる。本実施形態の逆止弁１００では、上昇する弁体３０における補強部３３の上面が直筒部６４の下端に当接することで弁体３０の上昇が規制される。なお、ガイド軸３２が直筒部６４の最奥部すなわち天板部６２に到達することにより弁体３０の上昇が規制されるよう構成してもよい。逆止弁１００の最大開放状態で、ガイド軸３２の下端部および弁体３０は弁筒１８の内部に位置している。弁筒１８は円筒状であり、その内径は弁体３０の外径と一致している。弁体３０は弁筒１８の内部で液密に往復揺動する。弁体３０が弁座２０に当接している閉止状態から上記の最大開放状態に至るまでの全ストロークに亘って、弁体３０は弁筒１８の内部に収容されている。このため、流入方向Ｄ１から流入した流体Ｆは弁体３０の背後すなわちキャップ部６０の内部に流入することなく側孔１９および流出筒１６を通じて逆止弁１００から流出する。キャップ部６０の内部に流体Ｆが流入しないことで、弁体３０の上昇が阻害されることがない。

弁体３０が上昇することでキャップ部６０の内部の空気は圧縮される。キャップ部６０の天板部６２または周面部６６には、この圧縮された空気を逃がすためのベント孔を設けてもよい。これにより弁体３０を弱い力で押し上げることができるため逆止弁１００の圧力損失を低減することができる。一方、本実施形態のようにキャップ部６０にベント孔を設けないことにより、上記の圧縮された空気の弾性復元力を用いて弁体３０を開放状態から閉止状態に迅速に遷移させることができる。これにより、流体Ｆの停止時に弁体３０が迅速に閉止するため、逆止弁１００の二次側の流体Ｆの逆流を良好に防止することができる。逆止弁１００を、いわゆるフート弁として揚送ポンプの一次側に用いることにより、かかる逆流防止機能を活用して落水を良好に防止することができる。なお、上記に代えて、流入方向Ｄ１から流入した流体Ｆが弁体３０の背後すなわちキャップ部６０の内部に流入するように構成してもよい。具体的には、弁体３０の周囲と弁筒１８との間に僅かに隙間を設け、図２に示す開放状態で、液体Ｌがキャップ部６０の内部に流入してから流出筒１６に流出するように構成してもよい。これにより、流動する液体Ｌによってキャップ部６０の内部を清浄に保つことができ、弾性体５０に異物が咬合した場合も、この異物をすぐに洗い流すことができる。

図４は、逆止弁１００をフート弁として用いた揚水システム１０００の構成図である。この揚水システム１０００は、上下水道の給水、消火用やバラスト用の水の供給、冷却液の供給など種々の用途に用いられる。揚送される液体Ｌは、水のほか用途に応じて選択することができる。

本実施形態の揚水システム１０００は、液体Ｌを貯留する貯液槽２００と、地上に設置されて液体を揚送するポンプ３００と、貯液槽２００とポンプ３００とを接続する吸液管２１０と、ポンプ３００から吐出される液体Ｌを流通させる吐出管２２０と、を備えている。逆止弁１００は、吸液管２１０の地上部分に設けられている。

ポンプ３００には、モーターなどの駆動部３０２が接続されている。ポンプ３００は陸上ポンプであり、自吸式でも非自吸式でもよい。本実施形態では非自吸式の渦巻ポンプを例示する。呼水槽３０４がポンプ３００よりも高位に設置されている。開閉弁３０６を開くことで呼水がポンプ３００に供給される。

吸液管２１０は、起立設置されて下端２１３が貯液槽２００に浸漬された吸上部２１２と、地上に横倒設置されてポンプ３００に接続された移送部２１６と、を含む。逆止弁１００は吸上部２１２と移送部２１６との間に設けられている。吸液管２１０の下端２１３は液体Ｌの液面ＦＬよりも下方にある。

移送部２１６は、逆止弁１００の二次側とポンプ３００の吸込側ＳＳまでの間に設置されている。移送部２１６は勾配φでポンプ３００に向かって上り傾斜している。逆止弁１００は、ポンプ３００の吐出圧によって流路を開放し、液体Ｌを吸上部２１２（一次側ＵＰ）から移送部２１６（二次側ＤＷ）に送る方向に液体Ｌを一方的に通過させる。ポンプ３００の吐出側ＤＳに接続された吐出管２２０には、ポンプ３００から吐出された液体Ｌを吐出方向（図４の上方）に一方的に流通させる第二逆止弁１１０が設けられている。第二逆止弁１１０のさらに二次側には開閉弁１１２が設置されている。

ポンプ３００が動作を停止すると、移送部２１６の流路が閉止されて移送部２１６は高圧となる。これにより、逆止弁１００の一次側ＵＰと二次側ＤＷとの差圧が最低作動圧力（クラッキング圧）以下となり、弁体３０は迅速に閉止する。これにより、移送部２１６の内部の液体Ｌはフート弁である逆止弁１００から落水せずに移送部２１６の内部に留まる。このため、吸上部２１２の内部の液体Ｌも落水せずにその内部に留まる。これにより、ポンプ３００を再運転する際には、呼水槽３０４から吸上部２１２および移送部２１６に呼水を供給する必要が無いか、または供給量を最小限とすることができる。

本実施形態の揚水システム１０００において逆止弁１００は地上部に設置されているため、その取り付けおよびメンテナンスの作業性に優れる。特に本実施形態の逆止弁１００は、弁筒１８の上端にキャップ部６０が着脱可能に取り付けられているため、さらにメンテナンス作業性に優れる。弁体３０と弁筒１８との間に異物が挟まった場合や、ガイド軸３２と直筒部６４との摺動性または弾性体５０の伸縮性が低下した場合には、ポンプ３００を停止したうえで弁筒１８からキャップ部６０を取り外す。これにより、弾性体５０、ガイド軸３２および弁体３０を弁筒１８から容易に取り外すことができる。すなわち、本実施形態の逆止弁１００によれば、吸液管２１０（吸上部２１２、移送部２１６）および弁箱１０を取り外すことなく、逆止弁１００の可動部である弁体３０を弁箱１０から容易に取り外してメンテナンス作業をすることができる。

上記実施形態では液体（水）を流通させる揚水システム１０００を例示したが、本発明はこれに限られない。逆止弁１００をエアダクト（通風管）などの気体流路に設置して、気体（空気）を一方的に通過させる逆流防止用のチャッキダンパとして用いてもよい。

＜第二実施形態＞
図５Ａ、図５Ｂは第二実施形態の逆止弁１００の縦断面図である。図５Ａは弁体３０の閉止状態を示し、図５Ｂは弁体３０の開放状態を示す。

本実施形態の逆止弁１００は、以下の点で第一実施形態と共通する。すなわち、流入筒１２と流出筒１６との軸心方向が互いに交差するアングル弁である。弁座２０に対して直線的に往復揺動する弁体３０の背後（二次側）に弾性体５０およびガイド軸３２が装着されて、弁体３０が弁座２０に弾性的に付勢されている。キャップ部６０は弁筒１８に対して弁体３０の揺動方向に螺進して弁筒１８より着脱可能である。

本実施形態の転向面４０は、流入方向Ｄ１および通過方向Ｄ２に対して共に交差する方向を円筒軸とする第一の部分円筒面４６と、流入方向Ｄ１を円筒軸とする第二の部分円筒面４８と、の複合面である点で第一実施形態と相違する。

弁箱１０は弁筒１８、流入筒１２、流出筒１６、および鍔部２２、２４を含む。本実施形態の弁筒１８、流入筒１２および流出筒１６は互いに一体化されている。弁筒１８、流入筒１２および流出筒１６の具体的な製造方法は特に限定されないが、鋳造によりこれらを一材で一体成形してもよく、またはこれらを別部品として成形したうえでＴ型継手などの連結部材を用いて互いに連結してもよい。鍔部２２、２４も同様に弁筒１８と一体化されている。流入筒１２と弁筒１８との境界部には内側フランジ２６が形成されている。この内側フランジ２６のうち弁筒１８に臨む端面が弁座２０を構成している。

図６は本実施形態の弁体３０の斜視図である。弁体３０は、円盤状の摺動部３６および三次元曲面状の転向面４０からなる。摺動部３６には、留穴３４、環状溝３５および突起部４３が形成されている。留穴３４、環状溝３５および突起部４３に関しては第一実施形態と共通であり重複する説明は省略する。

第一の部分円筒面４６は、下端側が尖鋭な逆水玉形状をなしている。第一の部分円筒面４６の湾曲方向は流入方向Ｄ１と通過方向Ｄ２とのベクトル和方向である。これにより、弁箱１０の一次側から流入した流体Ｆは弁体３０を押し上げてこれを開放させるとともに、流体Ｆは第一の部分円筒面４６によって通過方向Ｄ２に滑らかに転向する。第二の部分円筒面４８は、内側フランジ２６に対して摺動し、弁体３０の往復揺動を案内する。第二の部分円筒面４８は流入筒１２および弁筒１８の周面と同方向の円筒軸をもつ円筒面である。第二の部分円筒面４８は、弁筒１８の内部に流体Ｆが衝突して渦流や乱流を生じることを抑制するスカート部である。

本実施形態の逆止弁１００によっても、交差する配管（たとえば吸上部２１２および移送部２１６：図４）の境界部において逆止機能を得ることができる。本実施形態の逆止弁１００もまた、揚水システム１０００（図４を参照）における地上部分に設置してフート弁として用いることができる。

上記実施形態では、流入筒１２と流出筒１６との軸心方向が直交したアングル弁を例示したが、本発明はこれに限られない。流入筒１２と流出筒１６との軸心方向が平行な、いわゆるストレート型の逆止弁１００としてもよい。

＜第三実施形態＞
図７Ａ、図７Ｂは第三実施形態の逆止弁１００の縦断面図である。図７Ａは弁体３０の閉止状態を示し、図７Ｂは弁体３０の開放状態を示す。本実施形態の逆止弁１００は、流入筒１２と流出筒１６との軸心方向が平行、より具体的には一致しているストレート弁である。本実施形態の逆止弁１００は、流入筒１２の軸心方向がガイド軸３２の延在方向に対して交差、具体的には直交している点で、第一および第二実施形態と相違している。

弁箱１０の内部には一次貯液部７０が設けられている。一次貯液部７０は弁座２０の一次側に位置している。転向面４０は一次貯液部７０に臨んでいる。弁体３０の閉止状態（図７Ａを参照）で流入筒１２の開口２３から流体Ｆが流入し、一次貯液部７０の内圧が上昇して二次側との差圧が所定の最低作動圧力を超えると、図７Ｂに示すように弁体３０が弁座２０から押し上げられて逆止弁１００は開放状態となる。

流入筒１２の開口２３から流入して一次貯液部７０に到達した流体Ｆは、弁座２０の開口方向（図７Ａおよび図７Ｂの上下方向）を流入方向Ｄ１として弁座２０を通過する。弁座２０を通過した流体Ｆは、転向面４０に沿う方向を通過方向Ｄ２として弁体３０を通過する。その後、流体Ｆは流出筒１６の軸心方向（排出方向Ｄ３）に沿って開口２５より流出する。本実施形態のようなストレート型のリフト式逆止弁においても、弁座２０の通過前後で流入方向Ｄ１と通過方向Ｄ２とが交差する。かかる逆止弁１００において、弁体３０の一次側に転向面４０を設けることで流体Ｆを流入方向Ｄ１から通過方向Ｄ２に滑らかに転向させることができる。これにより逆止弁１００における損失水頭を低減することができる。

＜第四実施形態＞
図８Ａは第四実施形態の逆止弁４００の閉止状態を示す縦断面図である。図８Ｂは本実施形態の逆止弁４００の開放状態を示す縦断面図である。図９は本実施形態の逆止弁４００の閉止状態の説明図である。

本実施形態の逆止弁４００は、転向面４０が平坦な傾斜面であり、その転向面４０の法線方向Ｎと流体Ｆの流入方向Ｄ１との交差角度が４５度未満である点で第一実施形態と相違する。

転向面４０の法線方向Ｎと流体Ｆの流入方向Ｄ１との交差角度について説明する。逆止弁４００に対する流体Ｆの流入方向Ｄ１に対して転向面４０が完全に正対している場合の交差角度を零度とする。すなわち、転向面４０の法線ベクトル（Ｎ）と、流体Ｆの流入ベクトル（Ｄ１）との為す角度の補角を、転向面４０の法線方向Ｎと流体Ｆの流入方向Ｄ１との交差角度と呼称する。以下、この交差角度を、転向面４０の傾斜角度という場合がある。

転向面４０の傾斜角度は、上述のように４５度未満が好ましい。これにより、流体Ｆは転向面４０を押し上げて弾性体５０を良好に収縮させ、図８Ａの閉止状態から図８Ｂの開放状態に逆止弁４００を遷移させる。

流体Ｆの流入方向Ｄ１と通過方向Ｄ２とが９０度で交差する本実施形態の逆止弁４００においては、転向面４０の傾斜角度は、１５度以上かつ２２．５度以下が好ましい。言い換えると、転向面４０の傾斜角度は、流入方向Ｄ１と通過方向Ｄ２とが交差する角度に対して１／６以上かつ１／４以下が好ましい。この範囲とすることで、逆止弁４００に流入する流体Ｆが転向面４０を押圧する力に含まれる横力成分が抑制されるため、ガイド軸３２の摺動抵抗が抑えられる。また、流入する流体Ｆを過度に減速することなく通過方向Ｄ２に転向することができる。このため、逆止弁４００を通過する流体Ｆの圧力損失を良好に低減することができる。

弁体３０の厚みは不均一であり、開口２５に近接する側（図８Ａにおける左側）がもっとも肉薄になるように弁体３０の厚みは単調に変化している。弁体３０の下面は流体Ｆの流入方向Ｄ１に対して傾斜している。弁体３０の下面には樹脂シート４４が被着されている。樹脂シート４４は、弁座２０と弁体３０とで挟持される水密性かつシート状のパッキン部材である。本実施形態の転向面４０は樹脂シート４４により形成されている。樹脂シート４４（パッキン部材）としては、独立気泡の発泡樹脂材料を用いることができる。樹脂シート４４は平坦で均一な厚さを有している。樹脂シート４４の下面が転向面４０を為している。

樹脂シート４４が独立気泡であることにより、樹脂シート４４の内部を通じて逆止弁４００の一次側と二次側とが互いに連通することがなく水密性に優れる。つまり、樹脂シート４４が連続気泡である場合は、樹脂シート４４の転向面４０と側周面とが連通して、弁体３０の閉止状態でも水漏れが生じる虞がある。これに対し、本実施形態のように樹脂シート４４として独立気泡の樹脂材料を用いることで、弁体３０の閉止状態での止水性に優れる。つまり、樹脂シート４４が柔軟であることによる弁座２０の密閉性と、樹脂シート４４自体の水密性との相乗効果によって、逆止弁４００の高い止水性を実現することができる。また、樹脂シート４４が独立気泡であることにより、樹脂シート４４が流体Ｆで濡れた状態でも、樹脂シート４４の内部までは流体Ｆが含浸せず、樹脂シート４４の柔軟な変形性が損なわれることがない。また、樹脂シート４４と弁体３０との接合部が、樹脂シート４４に含浸した流体Ｆによって浸食されることもない。

本実施形態の転向面４０は平坦面である。図９に示すように、閉止状態の逆止弁４００において、自然長から圧縮された弾性体５０の弾性復元力により弁体３０が軸心方向に弁座２０を付勢する押圧力Ｐ１は、弁座２０の周回に亘って均一である。また、樹脂シート４４の傾斜角が均一であるため、押圧力Ｐ１のうち樹脂シート４４の厚み方向の力成分Ｐ２も、弁座２０の周回に亘って均一である。樹脂シート４４の厚みも均一であるため、樹脂シート４４の厚み方向の圧縮歪みは均一となる。このため、閉止状態における樹脂シート４４と弁座２０との密着性が弁座２０の周回に亘って均一になり、本実施形態の逆止弁４００の止水性が高くなる。

樹脂シート４４の特性は、ＪＩＳ Ｋ６７６７で測定した圧縮永久歪み（３０分）が、同じく圧縮永久歪み（２４時間）の１０倍以上であることが好ましく、１５倍以上であることがより好ましい。すなわち、本実施形態の樹脂シート４４は、下記の数式（１）で表される止水性パラメータが１０以上、好ましくは１５以上である。
止水性パラメータ＝圧縮永久歪み（３０分）／圧縮永久歪み（２４時間）・・・（１）

ここで、圧縮永久歪み（３０分）とは、ＩＳＯ１８５６に基づいて試験片を初期厚さから２５％歪んだ状態に圧縮して２３℃±２℃にて２２時間放置し、その圧縮終了から３０分後の試験片の厚さである。圧縮永久歪み（２４時間）とは、同様に２２時間放置し、圧縮終了から２４時間後の試験片の厚さである。圧縮永久歪み（３０分）が大きいことは樹脂シート４４が高い変形保持性を有することを意味し、圧縮永久歪み（２４時間）が小さいことは樹脂シート４４が高い形状復元性を有することを意味する。

上記の数式（１）で表される止水性パラメータが１０倍以上、好ましくは１５倍以上であると、逆止弁４００の高い止水性が長期間持続することとなり好ましい。なぜならば、圧縮永久歪み（３０分）が大きいと、逆止弁４００の閉止状態で樹脂シート４４に弁座２０が食い込んで水密に密着する。圧縮永久歪み（２４時間）が小さいことで、その食い込んだ形状のまま樹脂シート４４が永久変形してしまうことがない。このため、弁体３０が開閉揺動して弁座２０と樹脂シート４４との相対位置が微小に変化しても、樹脂シート４４の歪みから漏水することが好適に防止される。

樹脂シート４４を作成する発泡樹脂材料としては、ポリ塩化ビニルフォーム、オレフィンフォーム、ウレタンフォームまたはフッ素ゴム発泡体を用いることができる。このほか、樹脂シート４４には非発泡樹脂材料を用いることができる。非発泡樹脂材料としては、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）やフッ素ゴムなどの軟質樹脂材料を用いることができる。

本実施形態の逆止弁４００は、弁体３０とキャップ部６０とが互いに回転可能であり、弾性体５０は弁体３０またはキャップ部６０の少なくとも一方に対して非固定に押圧されている点で第一実施形態と相違する。弾性体５０は、弁体３０またはキャップ部６０の一方に対して非固定に押圧されている。他方に対して弾性体５０は固定的に接合されていてもよい。弁体３０とキャップ部６０とは分離可能である。

弾性体５０が非固定に押圧された弁体３０またはキャップ部６０の少なくとも一方には、弾性体５０の端部を摩擦的に保持する樹脂材料（樹脂パッド５４、５６）が設けられている。本実施形態の弾性体５０の両端は、キャップ部６０および弁体３０に対して、いずれも非固定である。弁体３０の上面には環状の凹部３８が形成されている。凹部３８には環状の樹脂パッド５４が嵌合装着されている。キャップ部６０の天板部６２の下面にも同様に環状の凹部６９が形成されている。凹部６９には、環状の樹脂パッド５６が嵌合装着されている。

樹脂パッド５４と樹脂パッド５６とは、同種材料でもよく、互いに異種材料でもよい。樹脂シート４４、樹脂パッド５４および樹脂パッド５６を、共通の材料、すなわち独立気泡の発泡樹脂材料で作成してもよい。

図８Ｂに示す逆止弁４００の閉止状態で、弾性体５０は圧縮されている。弾性体５０の下端は樹脂パッド５４に押圧され、上端は樹脂パッド５６に押圧されている。本実施形態の逆止弁４００では、図８Ａに示す逆止弁４００の開放状態でも、弾性体５０は自然長よりも圧縮されている。弾性体５０の下端は樹脂パッド５４に押圧されて摩擦的に保持されている。同様に、弾性体５０の上端は樹脂パッド５６に押圧されて摩擦的に保持されている。このため、弾性体５０とキャップ部６０との間、および弾性体５０と弁体３０との間で、ガイド軸３２まわりに相対的に軸回転することが抑制されている。

図９に示すように、弾性体５０の下端面５１は平坦に研磨されている。具体的には、弾性体５０の巻線の太さの略半分だけ、下端面５１は研磨されている。このため、下端面５１と樹脂パッド５４とは面接触し、高い摩擦力で弾性体５０の軸回転が抑制されている。同様に、弾性体５０の上端面（図示せず）も平坦に研磨されており、樹脂パッド５６と面接触している。

弾性体５０には捩り変形に対する弾性復元力がある。このため、弁体３０とキャップ部６０とがガイド軸３２まわりに相対的に軸回転することが樹脂パッド５４、５６および弾性体５０により抑制されている。本実施形態の逆止弁４００は、ガイド部すなわちキー溝部５２および突起部４３（図１を参照）を備えておらず、弁体３０とキャップ部６０との相対的な軸回動は禁止されていない。しかしながら、上述のように弁体３０とキャップ部６０との相対的な軸回転が摩擦的および弾性的に規制されている。このため、流体Ｆの流入により弁体３０が開閉揺動した前後において、弁座２０に対する弁体３０の位置は良好に再現される。このため、本実施形態の弁筒１８の内面にはキー溝部を設ける必要がなく、逆止弁４００は加工性に優れる。

弁箱１０の弁筒１８とキャップ部６０との間にはパッキン６８が介挿されて水密に圧接されている。弁筒１８とキャップ部６０とはヘルール継手（図示せず）により締結されている。これにより、へルール継手を解錠してキャップ部６０を弁筒１８から分離するだけで、弁体３０および弾性体５０が弁箱１０から取り外し可能となる。逆止弁４００を組み立てる場合は、樹脂シート４４が被着された弁体３０を弁筒１８に挿入し、ガイド軸３２の周囲に弾性体５０を装着する。転向面４０と弁座２０との傾斜方向を揃えた状態で弁筒１８の開口にキャップ部６０を装着してヘルール継手で緊締する。弾性体５０は圧縮され、その両端はそれぞれ樹脂パッド５４、５６に圧接される。これにより、弾性体５０は弁体３０およびキャップ部６０に対する回動が摩擦的に規制される。本実施形態によれば、簡単な組立て操作により、転向面４０と弁座２０との向きが安定して再現される逆止弁４００が提供される。

図１０Ａは、本実施形態の樹脂シート４４および弁座２０の縦断面を示す説明図である。図１０Ｂは、樹脂シート４４の変形例を示す説明図である。図１０Ａに示す本実施形態の樹脂シート４４は、その前端部４５ａおよび後端部４５ｂが、傾斜した弁座２０の法線方向に立ち上がっている。すなわち、本実施形態の樹脂シート４４の周面は肉厚方向と平行に立ち上がっているため、樹脂シート４４は加工性に優れる形状である。一方、変形例の樹脂シート４４は、その前端部４５ａおよび後端部４５ｂが、流入筒１２の軸心方向（図中、上下方向）と平行に立ち上がっている点で本実施形態と相違する。言い換えると、図１０Ａに示す本実施形態の樹脂シート４４は、肉厚方向に見た厚み寸法が均一である。これに対し、図１０Ｂに示す変形例の樹脂シート４４は、軸心方向に見た厚み寸法が均一である。

図９に示すように、弾性体５０の弾性復元力により弁体３０が弁座２０を付勢する押圧力Ｐ１は逆止弁１００の軸心方向に作用する。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、この押圧力Ｐ１に対する反力Ｎ１は、弁座２０から樹脂シート４４に対して軸心方向に作用する。図１０Ｂに示す変形例の樹脂シート４４は軸心方向に見た厚み寸法が均一であるため、反力Ｎ１によって圧縮される樹脂シート４４の歪み量が、前端部４５ａから後端部４５ｂに至るまで均一である。このため、図１０Ａに示す樹脂シート４４に比べて、弁座２０の止水性に優れる。

本実施形態の逆止弁４００では、流入筒１２の上端面にあたる弁座２０の上面を、弁体３０の下面に被着した樹脂シート４４で覆うようにして弁座２０を止水することを例示した。これに代えて、流入筒１２に対して弁体３０を嵌合可能な形状および寸法にして、流入筒１２を弁体３０で塞栓することにより止水する形態としてもよい。具体的には、弁体３０を、下方に向かって先細りする円錐形状としたポペット弁としてもよい。

本実施形態の逆止弁４００では、弾性体５０と樹脂パッド５４、５６との摩擦力により弁体３０の軸回転を規制するよう構成されている。これに代えて、キャップ部６０に対して弁体３０が回転不可に摺動することを案内するガイド部を設けてもよい。具体的には、第一実施形態の突起部４３およびキー溝部５２のように弁体３０と弁筒１８との間で軸回転を規制するガイド部を設けてもよい。または、ガイド軸３２と直筒部６４とに、互いに係合する非円形断面部を設けて相対的な軸回転を規制してもよい。この非円形断面部がガイド部にあたる。より具体的には、ガイド軸３２の外周形状および直筒部６４の内周形状を、楕円形や、円形を孤でカットした半円形または部分円形などの非円形にすることができる。この非円形断面部は、ガイド軸３２と直筒部６４の全長または一部長さに設けることができる。具体的には、直筒部６４の開口端部（図８Ａにおける下端部）の近傍の開口形状を非円形としてガイド部を形成し、開口端部の近傍を除く中間部および上部の開口形状を円形にするとよい。一方、ガイド軸３２のうち直筒部６４に挿入される長さ領域の全体について、その断面形状を、直筒部６４の開口端部に対応する非円形にするとよい。このように、直筒部６４において開口形状を非円形に加工すべき長さを局所に留めることで加工精度の向上と加工コストの低減を図り、弁体の往復揺動を案内するガイド軸３２の摺動摩擦を低減することができる。直筒部６４とガイド軸３２との相対的な軸回転を、互いの非円形断面部の嵌合によって規制することで、転向面４０と弁座２０の傾斜方向を常に一致させた状態で弁体３０を往復揺動させることができる。

図８Ａ、図８Ｂに示すように、逆止弁４００は、弁座２０および弁体３０を収容する弁箱１０を含む点で第一実施形態と共通する。本実施形態の逆止弁４００は、この弁箱１０における弁体３０の一次側ＵＰに開口形成された減圧口１０５を含む点で第一実施形態と相違する。本実施形態の弁箱１０、具体的には流入筒１２の周面に減圧口１０５が形成されている。減圧口１０５の用途について、図１１を用いて説明する。

図１１は本発明の第二実施形態の揚水システム１０００の構成図である。図１２Ａは吸液管２１０の下端部２１５の第一例を示す断面模式図である。図１２Ｂは吸液管２１０の下端部２１５の第二例を示す断面模式図である。

逆止弁４００の一次側ＵＰには吸液管２１０の吸上部２１２が接続されている。逆止弁４００の二次側ＤＷには吸液管２１０の移送部２１６が接続されている。吸上部２１２は貯液槽２００の内部と連通し、移送部２１６はポンプ３００と連通している。逆止弁４００は、一次側ＵＰから二次側ＤＷに向かって一方的に液体Ｌを流通させる。ポンプ３００の停止時において、吸液管２１０の一次側ＵＰ（吸上部２１２）には液体Ｌが満たされ、かつ負圧である。

吸液管２１０の下端部２１５は、貯液槽２００の内部で鉛直上方に開口している。図１２Ａおよび図１２Ｂは、図１１の状態から液面ＦＬが下がり、吸液管２１０の下端部２１５よりも液面ＦＬが低くなった状態を示している。これは、貯液槽２００に貯留された液体Ｌをポンプ３００で所定量以上揚送した場合に生じる。逆止弁４００の止水性により、吸液管２１０の下端部２１５の液端面ＥＬには大気圧が作用する。吸液管２１０の下端部２１５が下方開口している場合、貯液槽２００の液面ＦＬの揺動や周囲の空気の流れと接触して吸液管２１０の下端部２１５の液端面ＥＬが不安定になると、吸液管２１０の内部に空気が入り込み、結果として落水する。

これに対し、図１２Ａに示す第一例の吸液管２１０の下端部２１５は、略１８０度の曲げ角度で湾曲して管端２１７が上方を向いている。吸液管２１０の液端面ＥＬは管端２１７の近傍にある。このため、揚水システム１０００は吸液管２１０の下端部２１５の上方から液体Ｌを吸引して揚送する。貯液槽２００の底部には液体Ｌよりも比重が大きいヘドロなどの異物が沈殿していることがある。ここで、吸液管の下端部が下方開口している場合は、この底部の異物を吸引しやすい。このため、異物を吸引しないように貯液槽２００の底部から距離をあけた上方に下端部を配置する必要がある。したがって、吸液管の下端部が下方開口している場合は、貯液槽２００の底部近傍の液体Ｌを揚送することができず、液体Ｌに多くの無駄が生じていた。これに対し、本実施形態の揚水システム１０００のように吸液管２１０の下端部２１５が上方開口して下方が閉塞されている場合は、貯液槽２００の底部の異物を吸引しにくいため、下端部２１５を底部の近傍に配置することができる。このため、液体Ｌを無駄なく効率的に使用することができる。

図１２Ｂに示す第二例の吸液管２１０の下端部２１５は、下方開口した吸液管２１０の管端２１７と、上方開口し、この管端２１７を収容する保水部２１８と、を備えている。吸液管２１０の液端面ＥＬは、保水部２１８の上面の近傍にある。吸液管２１０の管端２１７は液端面ＥＬよりも下方にあり、液体Ｌに浸漬している。管端２１７と保水部２１８とは一体に連結されている。保水部２１８の開口した上面の面積、すなわち液端面ＥＬの面積を、保水部２１８の開口面積と呼称する。この保水部２１８の開口面積は特に限定されないが、吸液管２１０の管端２１７の開口面積よりも大きいことが好ましい。

図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように吸液管２１０の内部には下端部２１５まで液体Ｌが満たされており、かつ下端部２１５（管端２１７または保水部２１８）は上方開口している。このため、空気ＡＲが吸液管２１０に進入するためには、液端面ＥＬから空気ＡＲが下方に潜り込んで吸液管２１０の最下部を超える必要がある。なお、吸液管２１０の最下部は、図１２Ａの第一例の場合は下端部２１５の湾曲部２１９であり、図１２Ｂの第二例の場合は管端２１７である。吸液管２１０の液端面ＥＬが不安定になったとしても、空気ＡＲが吸液管２１０に進入することはない。このため、本実施形態の吸液管２１０は、貯液槽２００の液面ＦＬの水位によらず呼び水された状態を維持することができる。したがって、貯液槽２００の液面ＦＬが下端部２１５よりも一旦下がったとしても、吸上部２１２が空になる前にポンプ３００を停止すれば、液端面ＥＬの水位を回復させた後に、直ちに液体Ｌの揚送を再開することができる。

図１２Ｂに示す第二例のように管端２１７に保水部２１８を上向きに設けることで、吸液管２１０の下端部２１５を湾曲させることなく、容易に液端面ＥＬを安定化させることができる。

吸液管２１０の吸上部２１２から液端面ＥＬに至るまでの下端部２１５の流路の最小面積は、吸液管２１０の吸上部２１２の開口面積と等しい。言い換えると、下端部２１５には、吸液管２１０の流路のボトルネックは存在しない。すなわち、第一例の下端部２１５を構成する湾曲部２１９や管端２１７の開口面積や、第二例の下端部２１５を構成する保水部２１８の内部の流路面積は、吸液管２１０の吸上部２１２の開口面積と等しいか、またはそれよりも大きい。これにより、液体Ｌの吸い込み不足が生じることなく下端部５５を上方開口させることができる。

揚水システム１０００によれば、逆止弁４００による止水力と、下端部２１５が上方開口していることにより、吸液管２１０の吸上部２１２からの落水を相乗的に防止する。このため、貯液槽２００から液体Ｌを排水して貯液槽２００の内部を点検する場合などにも、吸液管２１０の吸上部２１２は通水された状態のままで保持される。よって、貯液槽２００に再び液体Ｌを貯留すれば、吸液管２１０を呼び水することなく直ちにポンプ３００による揚送を再開することができる。

減圧口１０５は、弁箱１０の内外を連通し、弁箱１０のうち弁体３０の一次側ＵＰを減圧する吸気孔である。減圧口１０５には配管１９０が接続されている。配管１９０には、その流路を開閉可能に遮断する開閉弁１８２、１８３が設けられている。開閉弁１８２と開閉弁１８３との間の流路には、配管１９０の内部の静圧を測定する圧力計１８５が接続されている。

減圧口１０５には真空ポンプ１８０が接続されている。具体的には、開閉弁１８３の下流側、すなわち配管１９０の末端に真空ポンプ１８０が設けられている。真空ポンプ１８０は、呼び水することなく配管１９０の内部の空気を吸引する。開閉弁１８２、１８３を開放して真空ポンプ１８０を作動することで、配管１９０、弁箱１０の一次側ＵＰおよび吸液管２１０の吸上部２１２は負圧となり、液体Ｌが吸い上げられる。これにより、逆止弁４００の弁体３０を閉止した状態のまま、弁箱１０および吸液管２１０の吸上部２１２が初期通水される。この状態で開閉弁１８３を閉止しておく。これにより、ポンプ３００の停止時において、吸液管２１０の一次側ＵＰ（吸上部２１２）には液体Ｌが満たされ、かつ負圧となる。

本実施形態のポンプ３００はインバーターポンプである。インバーターポンプの種類は特に限定されない。電流流通率を変えてポンプの出力を制御するＰＷＭ方式（Pulse Width Modulation)と、電圧値を変えてポンプの出力を制御するＰＡＭ方式（Pulse Amplitude Modulation)の両方式を使用することができる。インバーターポンプは、初期の作動圧力が低く、作動圧力を徐々に増大させていくポンプであるため、省エネルギーに優れるものの、逆止弁４００の一次側ＵＰが呼び水されていない場合には、これを初期通水するのに時間がかかる。これに対し、弁体３０は初期状態で閉止しているため、呼水槽３０４から吸液管２１０に呼び水を供給しても、吸上部２１２を通水することはできない。本実施形態では、真空ポンプ１８０を用いて吸液管２１０の吸上部２１２を初期通水することができるため、ポンプ３００にインバーターポンプを用いても、迅速に揚水を開始することができる。

配管１９０に接続される圧力計１８５は、大気圧以下の圧力を測定する真空計である。ポンプ３００で流体Ｆを揚水している間は、開閉弁１８２を開放して開閉弁１８３を閉止し、圧力計１８５で配管１９０の静圧を測定するとよい。圧力計１８５で測定される圧力は、弁箱１０の一次側ＵＰの静圧の絶対圧またはゲージ圧である。この絶対圧が大気圧未満、すなわちゲージ圧が負圧である場合、吸上部２１２には液面ＦＬよりも高位に呼び水されていることが分かる。ゲージ圧（負圧）の絶対値と、吸上部２１２の内部の呼び水の水位（液面ＦＬからの高さ）とは換算可能である。圧力計１８５で測定されるゲージ圧が、液面ＦＬからの弁体３０の高さに基づいて決定される所定圧力（負圧）に達した場合、弁体３０の一次側ＵＰが完全に通水された状態にあることが分かる。逆に、圧力計１８５で測定されるゲージ圧が実質的にゼロであるとき、弁体３０の一次側ＵＰが落水していることが分かる。

ポンプ３００が作動して液体Ｌが揚送されている間は、圧力計１８５で測定されるゲージ圧（負圧）の絶対値は更に大きくなる。このため、本実施形態によれば、圧力計１８５の測定値に基づいて、液体Ｌが正常に揚送されているか否かを判別することができる。

以上より、弁箱１０における一次側ＵＰに圧力計１８５を接続して静圧を測定することで吸上部２１２の内部の呼び水の定量的な水位が検知できる。これにより、本実施形態のように逆止弁４００を吸上部２１２の末端ではなく中間に設置した場合でも、その一次側ＵＰが十分に初期通水されていることを確認できる。さらに、液体Ｌが正常に揚送されているか否かを判別することもできる。これにより、ポンプ３００の空運転を迅速に検出して、ポンプ３００の焼け付きを未然に防止できる。

＜第五実施形態＞
図１３は本発明の第五実施形態の逆止弁４００の閉止状態の説明図である。図１４は第五実施形態の逆止弁４００の弁体３０が破線矢印の方向に上昇して弁座２０から離間した状態を示す開放状態の説明図である。図１３および図１４においては弾性体５０を図示省略している。

本実施形態の逆止弁４００は、弁座２０と弁体３０とで挟持される水密性かつシート状のパッキン部材である樹脂シート４４を備えている点で第二実施形態と共通する。パッキン部材が独立気泡の発泡樹脂材料により形成されている点でも第二実施形態と共通する。

本実施形態のパッキン部材（樹脂シート４４）は、弁座２０と弁体３０とで挟持される周縁部４４ａ、４４ｃと、この周縁部４４ａ、４４ｃの内側に連設された栓部分４４ｂと、を備えている。周縁部４４ａ、４４ｃは比較的肉薄であり、栓部分４４ｂは周縁部４４ａ、４４ｃよりも肉厚に形成されている。周縁部４４ａ、４４ｃと栓部分４４ｂとは一材一体成形されている。栓部分４４ｂは中央膨出部であり、周縁部４４ａ、４４ｃは平坦なフランジ部である。

栓部分４４ｂは転向面４０を構成している。転向面４０の傾斜角度は４５度未満である。図１４に示すように、傾斜した樹脂シート４４の上側にあたる領域を周縁部４４ａと呼称し、傾斜した樹脂シート４４の下側にあたる領域を周縁部４４ｃと呼称する。

樹脂シート４４の上面は平坦であり、弁体３０の下面に被着されている。樹脂シート４４の下面に栓部分４４ｂが突出形成されている。樹脂シート４４は円形をなし、外周側に所定幅で環状の周縁部４４ａ、４４ｃが形成されている。栓部分４４ｂは周縁部４４ａ、４４ｃから下方に突出する筒状部である。周縁部４４ａと４４ｃとの肉厚は、互いに等しくてもよく、または相違してもよい。

図１４に示すように、周縁部４４ａから栓部分４４ｂが立ち上がる傾斜角θ１は鈍角であり、周縁部４４ｃから栓部分４４ｂが立ち上がる傾斜角θ２は鋭角である。周縁部４４ａ、４４ｃからの起立面である栓部分４４ｂの周面は、流入筒１２の内周面に沿って延在している。栓部分４４ｂは、周縁部４４ａ、４４ｃから垂直ではなく、斜めに起立している。

すなわち、栓部分４４ｂは、弁体３０の揺動方向（図１３の上下方向）に向かって周縁部４４ａ、４４ｃから起立した斜筒状をなしている。弁体３０の閉止時（図１３を参照）にパッキン部材（樹脂シート４４）は弁座２０に対して三次元的に密着する。樹脂シート４４が弁座２０に対して三次元的に密着するとは、樹脂シート４４が弁座２０の座面のみに密着している状態ではなく、弁座２０の座面に連なる他の面に対しても密着していることをいう。本実施形態では、図１３に示すように、弁座２０のみならず、流入筒１２の内周面に対して樹脂シート４４は密着している。

栓部分４４ｂを備える樹脂シート４４の作成方法は特に限定されず、栓部分４４ｂと同等の肉厚を有する平坦なシート状の樹脂材を切削加工して周縁部４４ａ、４４ｃを形成してもよい。または、かかる樹脂材をプレス成形して周縁部４４ａ、４４ｃを薄肉に押圧形成してもよい。プレス成形による場合、逆止弁４００の流入筒１２および弁体３０を押し型として用いてもよく、またはこれらと同寸法の押し型を用いてもよい。

本実施形態の樹脂シート４４は、上述のように独立気泡の発泡樹脂材料により形成されている。このため、逆止弁４００に通水して樹脂シート４４が水と接触した場合でも、樹脂シート４４の表層よりも内部まで水が浸入することが抑制されている。逆止弁４００の通水環境下でも樹脂シート４４の内部の気泡は気相で満たされており、樹脂シート４４は良好な変形性を失わない。よって、通水後に弁体３０が閉止状態に至ると、周縁部４４ａ、４４ｃは弁座２０と弁体３０とで押圧され、ただちに圧縮されて弁座２０と弁体３０との間を水密に封止する。栓部分４４ｂは流入筒１２の内周面に僅かに押圧されてこれに密着する。樹脂シート４４が独立気泡であることにより、流入筒１２に残る一次側の水が樹脂シート４４の内部を通過して二次側に漏れることはない。栓部分４４ｂは流入筒１２に密着し、周縁部４４ａ、４４ｃは弁座２０に密着して、それぞれ止水力を持っている。このため、弁座２０のみを封止する場合に比べ、逆止弁４００の閉止状態における水密性が向上する。

なお、本発明は上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。たとえば、樹脂シート４４の周縁部４４ａを周縁部４４ｃよりも肉厚とし、傾斜角θ１を傾斜角θ２よりも小さい角度としてもよい（図１４を参照）。この場合、ガイド軸３２（図１３を参照）が弁体３０の中心から偏心して周縁部４４ｃに寄せて配置されている場合に、樹脂シート４４が弁座２０に良好に密着して逆止弁４００の止水性を向上することができる。

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）弁座と、前記弁座に対して接近または離間する方向に直線的に往復揺動して前記弁座を開閉自在に閉止する弁体と、を含み、前記弁座に流入する流体の流入方向と、前記流体が前記弁体を通過する通過方向と、が交差するリフト式逆止弁であって、前記弁体の流入側に、前記流体を前記流入方向から前記通過方向に転向させる転向面が設けられていることを特徴とする逆止弁。
（２）前記転向面は、前記弁体が前記弁座に対して離間する方向に向かって凸形状をなす湾曲面である上記（１）に記載の逆止弁。
（３）前記転向面と前記弁体とが一材一体成形されている上記（２）に記載の逆止弁。
（４）前記転向面が、前記流入方向および前記通過方向に対して共に交差する方向を円筒軸とする部分円筒面である上記（２）または（３）に記載の逆止弁。
（５）前記部分円筒面の曲率半径が、前記弁座に流入する前記流体の流路の直径よりも大きい上記（４）に記載の逆止弁。
（６）前記弁座および前記弁体を収容する弁箱を更に備え、前記弁箱は、前記弁体の一次側の流路を構成する流入筒と、前記弁体の二次側の流路を構成する流出筒と、を有し、前記流入筒における弁箱内側の端面は前記転向面に対応する傾斜形状をなし、前記端面が前記弁座を構成していることを特徴とする上記（１）から（５）のいずれかに記載の逆止弁。
（７）前記流入筒と前記流出筒との軸心方向が互いに交差するアングル弁である上記（６）に記載の逆止弁。
（８）前記弁体を前記弁座に向けて付勢する弾性体と、前記弁箱に対して着脱可能であって前記弁体および前記弾性体を支持するキャップ部と、を更に備え、前記キャップ部を前記弁箱から脱離することで前記弁体および前記弾性体が前記弁箱から取り外し可能である上記（６）または（７）に記載の逆止弁。
（９）上記（１）から（８）のいずれかに記載の逆止弁を備える揚水システムであって、液体を貯留する貯液槽と、地上に設置されて前記液体を揚送するポンプと、前記貯液槽と前記ポンプとを接続する吸液管と、前記ポンプから吐出される前記液体を流通させる吐出管と、を備え、前記逆止弁が前記吸液管の地上部分に設けられていることを特徴とする揚水システム。
（１０）前記吸液管が、起立設置されて下端が前記貯液槽に浸漬された吸上部と、地上に横倒設置されて前記ポンプに接続された移送部と、を含み、前記逆止弁が前記吸上部と前記移送部との間に設けられている上記（９）に記載の揚水システム。

上記実施形態は、以下の技術思想を更に包含するものである。
（ｉ）前記転向面が平坦な傾斜面であり、前記転向面の法線方向と前記流入方向との交差角度が４５度未満である上記の逆止弁。
（ｉｉ）前記弁座と前記弁体とで挟持される水密性かつシート状のパッキン部材を備える上記の逆止弁。
（ｉｉｉ）前記パッキン部材は、前記弁座と前記弁体とで挟持される周縁部と、前記周縁部の内側に連設され前記周縁部よりも肉厚に形成されて前記転向面を構成する栓部分と、を備え、前記周縁部と前記栓部分とが一材一体成形されていることを特徴とする上記の逆止弁。
（ｉｖ）前記栓部分は、前記弁体の揺動方向に向かって前記周縁部から起立した斜筒状をなしており、前記弁体の閉止時に前記パッキン部材が前記弁座に対して三次元的に密着することを特徴とする上記の逆止弁。
（ｖ）前記パッキン部材が前記転向面を構成するとともに、独立気泡の発泡樹脂材料により形成されている上記の逆止弁。
（ｖｉ）前記弁体と前記キャップ部とが互いに回転可能であり、前記弾性体は前記弁体または前記キャップ部の少なくとも一方に対して非固定に押圧されている上記の逆止弁。
（ｖｉｉ）前記弁体または前記キャップ部の少なくとも前記一方には、前記弾性体の端部を摩擦的に保持する樹脂材料が設けられている上記の逆止弁。
（ｖｉｉｉ）前記キャップ部に対して前記弁体が回転不可に摺動することを案内するガイド部を備える上記の逆止弁。
（ｉｘ）前記逆止弁が、前記弁座および前記弁体を収容する弁箱と、前記弁箱の前記弁体の一次側に開口形成された減圧口と、を含み、前記減圧口に真空ポンプが接続されているとともに、前記ポンプがインバーターポンプであることを特徴とする上記の揚水システム。

この出願は、２０１２年５月３１日に出願された日本出願特願２０１２−１２４０９０号および２０１３年１月２５日に出願された日本出願特願２０１３−１２４９８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。

Claims (19)

1. 弁座と、前記弁座に対して接近または離間する方向に直線的に往復揺動して前記弁座を開閉自在に閉止する弁体と、を含み、前記弁座に流入する流体の流入方向と、前記流体が前記弁体を通過する通過方向と、が交差するリフト式逆止弁であって、
   前記弁体の流入側に、前記流体を前記流入方向から前記通過方向に転向させる転向面が設けられていることを特徴とする逆止弁。
2. 前記転向面が平坦な傾斜面であり、前記転向面の法線方向と前記流入方向との交差角度が４５度未満である請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記弁座と前記弁体とで挟持される水密性かつシート状のパッキン部材を備える請求項１または２に記載の逆止弁。
4. 前記パッキン部材は、前記弁座と前記弁体とで挟持される周縁部と、前記周縁部の内側に連設され前記周縁部よりも肉厚に形成されて前記転向面を構成する栓部分と、を備え、前記周縁部と前記栓部分とが一材一体成形されていることを特徴とする請求項３に記載の逆止弁。
5. 前記栓部分は、前記弁体の揺動方向に向かって前記周縁部から起立した斜筒状をなしており、前記弁体の閉止時に前記パッキン部材が前記弁座に対して三次元的に密着することを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。
6. 前記パッキン部材が前記転向面を構成するとともに、独立気泡の発泡樹脂材料により形成されている請求項３から５のいずれか一項に記載の逆止弁。
7. 前記転向面は、前記弁体が前記弁座に対して離間する方向に向かって凸形状をなす湾曲面である請求項１に記載の逆止弁。
8. 前記転向面と前記弁体とが一材一体成形されている請求項１または７に記載の逆止弁。
9. 前記転向面が、前記流入方向および前記通過方向に対して共に交差する方向を円筒軸とする部分円筒面である請求項７または８に記載の逆止弁。
10. 前記部分円筒面の曲率半径が、前記弁座に流入する前記流体の流路の直径よりも大きい請求項９に記載の逆止弁。
11. 前記弁座および前記弁体を収容する弁箱を更に備え、
    前記弁箱は、前記弁体の一次側の流路を構成する流入筒と、前記弁体の二次側の流路を構成する流出筒と、を有し、
    前記流入筒における弁箱内側の端面は前記転向面に対応する傾斜形状をなし、前記端面が前記弁座を構成していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の逆止弁。
12. 前記流入筒と前記流出筒との軸心方向が互いに交差するアングル弁である請求項１１に記載の逆止弁。
13. 前記弁体を前記弁座に向けて付勢する弾性体と、前記弁箱に対して着脱可能であって前記弁体および前記弾性体を支持するキャップ部と、を更に備え、
    前記キャップ部を前記弁箱から脱離することで前記弁体および前記弾性体が前記弁箱から取り外し可能である請求項１１または１２に記載の逆止弁。
14. 前記弁体と前記キャップ部とが互いに回転可能であり、前記弾性体は前記弁体または前記キャップ部の少なくとも一方に対して非固定に押圧されている請求項１３に記載の逆止弁。
15. 前記弁体または前記キャップ部の少なくとも前記一方には、前記弾性体の端部を摩擦的に保持する樹脂材料が設けられている請求項１４に記載の逆止弁。
16. 前記キャップ部に対して前記弁体が回転不可に摺動することを案内するガイド部を備える請求項１３に記載の逆止弁。
17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の逆止弁を備える揚水システムであって、
    液体を貯留する貯液槽と、
    地上に設置されて前記液体を揚送するポンプと、
    前記貯液槽と前記ポンプとを接続する吸液管と、
    前記ポンプから吐出される前記液体を流通させる吐出管と、を備え、
    前記逆止弁が前記吸液管の地上部分に設けられていることを特徴とする揚水システム。
18. 前記吸液管が、起立設置されて下端が前記貯液槽に浸漬された吸上部と、地上に横倒設置されて前記ポンプに接続された移送部と、を含み、
    前記逆止弁が前記吸上部と前記移送部との間に設けられている請求項１７に記載の揚水システム。
19. 前記逆止弁が、前記弁座および前記弁体を収容する弁箱と、前記弁箱の前記弁体の一次側に開口形成された減圧口と、を含み、
    前記減圧口に真空ポンプが接続されているとともに、前記ポンプがインバーターポンプであることを特徴とする請求項１７または１８に記載の揚水システム。

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