JP5694049B2

JP5694049B2 - 逆止弁

Info

Publication number: JP5694049B2
Application number: JP2011114671A
Authority: JP
Inventors: 忍石塚; 輝敬十河
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: JP2012241855A

Description

本発明は、口径が３００ｍｍ以下の中口径のポンプの配管に使用される逆止弁に関する。

図１は、この種の従来の逆止弁の断面構成を示す図で、図１（ａ）は逆止弁が開状態を、図１（ｂ）は逆止弁が閉状態をそれぞれ示す。口径が３００ｍｍ以下の中口径のポンプの配管に使用される逆止弁１００は、弁箱１０１、弁体１０２、スプリング押え１０３、スプリング１０４、弁シート１０５、弁棒１１０、及びシート当板１０６を備えている。弁箱１０１を鋳物でつくり、該弁箱１０１内に配置される弁体１０２、スプリング押え１０３等にはＳＵＳ材のプレス製品を用いている。なお１０７はスプリング押え１０３を固定する押えリングである。

上記構成の逆止弁１００において、弁の開状態では流入口１０８から流入する流体圧により弁体１０２がスプリング１０４の弾性力に抗して弁出口１１１側に押され、弁体１０２の弁シート１０５が弁座１０９から離間し、流入口１０８から流入する流体は矢印Ａに示すように流れ、弁出口１１１から流出する。流体の流入が止まると弁体１０２は、スプリング１０４の弾性力に押され、弁体１０２の弁シート１０５が弁座１０９に当接・密接し、弁出口１１１から流体が流入（逆流）してもその流体は弁体１０２で遮断・阻止される。

図１に示す従来構成の金属製の逆止弁は、丈夫であり古くから広く使用されている。しかしながら、下記のような欠点を有する。
・部品の一部にプレス製品を使用するためプレス用の金型を製作しなくてはならず、金型製作のための経費がかかる。
・弁体１０２、スプリング押え１０３、シート当板１０６等の構造上、圧力損失が大きい。
・また、使用する流体が海水などの場合には、ステンレスなど耐食性材料を使用しても腐食は完全に防ぐことが出来ず、より耐食性の高い材料を用いれば高価になってしまうことから金属よりも樹脂製の逆止弁を希望する顧客もある。

実開平５−２２９５４号公報

上記従来の逆止弁には下記のような問題点がある。
・コスト面から従来の金属製逆止弁を考えると、従来の金属製の逆止弁はスプリング押さえ１０３、シート当板１０６など部品の一部にプレス製品を使用する場合が多い（３００ｍｍ以上の口径の大きなものは鋳物で作る場合もある。）。金属の薄板をプレスする場合には、金型を製作しなければならず、金型の製作経費が逆止弁１００の製造コストを高めることに大きく作用する。
・また、従来の金属製の逆止弁１００は、スプリング押え１０３を固定するための固定リング１０７等部品点数が多く、組み立て作業が複雑となる。また、部品点数が多いことはそのままコスト高になる。

・圧力損失の観点から考えると、金属製の逆止弁１００は、逆止弁１００の構成部品の一つであるスプリング押え１０３、シート当板１０６はこのままでは流体が通過しないので、これらの部品の所定の位置に水を通過させる窓を作らなくてはならない。この水を通過させるための窓は、大きく取れば、流体は多く流れ圧力損失は大きな問題にならないが、窓を大きくし過ぎると強度が不足し、無制限に大きな窓を作ることはできない。

・また、スプリング押え１０３、シート当板１０６の位置は構造上、流体の流れに当る（逆らう）ような位置にあり、流体の流れ方向を変えないと流体はスプリング押え１０３、シート当板１０６を通過しない。従って、流体通過用の窓を開口させたとしてもスプリング押え１０３やシート当板１０６が圧力損失の大きな原因となる。
・圧力損失が大きければ、流体の移送に大きなエネルギーを生じ、地球環境にも間接的に悪影響を与える。
・又、顧客によっては取扱い液に腐食性の高い流体を用いる場合もある、そのような時は、金属部品を使うことができない場合もあり、樹脂製の逆止弁を求められることもある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、部品点数が少なく、組み立て工数が少なく、圧力損失を著しく低減でき、且つ樹脂を多用することにより、腐食性の高い流体に対応できる逆止弁を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、流体の流入口と流出口を備えた弁箱、前記弁箱内に配置される弁棒と、前記弁棒に固定される弁体、前記弁体に固定される弁シート、前記弁箱内に固定され中心部に前記弁棒が貫通する弁棒貫通穴が形成されたスプリング押え、前記弁棒の外周に位置し前記弁体と前記スプリング押えの間に介在配置され弾性力で前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリングを備えた逆止弁において、前記弁箱の内側には前記流入口と前記流出口を結ぶ直線方向に複数の本体リブが設けられており、前記スプリング押えの外周には前記本体リブが貫通する該本体リブと同数の貫通溝を設けると共に、前記貫通溝と所定角度θをおいて設けられた前記本体リブと同数の支え溝が設けられており、前記弁箱内に配置された前記弁棒と前記弁体と前記弁シートと前記スプリングの組立体の前記弁棒を前記スプリング押えの弁棒貫通穴に挿入して前記スプリング押えを前記弁箱に組み込み、前記スプリング押えの支え溝に前記本体リブを嵌合させて前記スプリング押えを前記本体リブに固定し、前記弁棒を前記弁箱内に前記流入口と流出口を結ぶ直線方向に移動自在に配置したことを特徴とする逆止弁にある。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記スプリング押えの前記本体リブへの固定は、前記本体リブを前記スプリング押えの外周の前記貫通溝に嵌め込み該本体リブに設けた切欠き部まで落し込み、該切欠き部位置で前記スプリング押えを前記弁棒に直交する平面内で前記所定角度θ回転させ、前記支え溝を前記本体リブに設けた前記切欠き部の端部に合わせ、前記スプリングの反力によって、前記支え溝と前記本体リブを嵌合させ前記スプリング押えを固定することを特徴とする。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記本体リブは、ｎ本（ｎはｎ≧２の整数）であり、前記所定角度θは前記本体リブの本数ｎに関係し、θ＝３６０°／（２×ｎ）であることを特徴とする。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記本体リブは前記弁箱内を流れる流体の流れ方向と略平行に設置していることを特徴とする。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記スプリング押えは、前記流体の流れと直交する平面に前記流体が流れる開口部を設けていることを特徴とする。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記弁箱、前記スプリング押え、前記弁体、前記弁シート、前記弁棒、及び前記弁棒と前記弁体とを結合するナットは樹脂でできていることを特徴とする。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記樹脂はペンタム（ポリジシクロペンタジェン）であることを特徴とする。

また、本発明は、上記逆止弁において、前記本体リブ、前記流入口、前記流出口を具備する前記弁箱は、樹脂材で一体成形されていることを特徴とする。

本発明は、弁箱の内側には複数の本体リブが設けられており、スプリング押えの外周には本体リブが貫通する該本体リブと同数の貫通溝を設けると共に、貫通溝と所定角度θをおいて設けられた本体リブと同数の支え溝が設けられており、弁箱内に配置された弁棒と弁体と弁シートとスプリングの組立体の弁棒をスプリング押えの弁棒貫通穴に挿入してスプリング押えを弁箱に組み込み、スプリング押えの支え溝に本体リブを嵌合させてスプリング押えを本体リブに固定することにより、弁棒を弁箱内に流入口と流出口を結ぶ直線方向に移動自在に配置する構成としたので、下記のような効果を有する逆止弁を提供することができる。

・プレス部品を用いることなく、樹脂製品を多用することが可能となり、部品点数を少なくすることができる。また、逆止弁を樹脂製とすることができ、金属製の逆止弁では、スプリング押えを固定するために必要であった固定リングが不要となり、部品点数を減らすことができる。これにより、制作費を削減すると共に、組み立てが容易になる。

・本体リブは流体の流れ方向と略平行に設置することにより、圧力損失を著しく低減させることができ、省エネルギーの向上を図ることができる。

・樹脂を多用することにより、腐食性の高い流体を取り扱う逆止弁として好適な逆止弁を提供できる。

従来の逆止弁の断面構造を示す図である。本発明に係る逆止弁の弁が閉じた状態の断面構造を示す図である。本発明に係る逆止弁の弁が開いた状態の断面構造を示す図である。本発明に係る逆止弁のスプリング押えの構造を示す図である。本発明に係る逆止弁の弁箱の構造を示す図である。本発明に係る逆止弁のスプリング押えと弁箱の関係を示す図である。本発明に係る逆止弁の各部の径寸法関係を示す図である。本発明に係る逆止弁の径の異なる流体出入口の流路径を揃えるための手法を示す図である。本発明に係る逆止弁の径の異なる流体出入口の流路径を揃えるための手法を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図２乃至図５は本発明に係る逆止弁の構造を示す図で、図２は逆止弁が閉じた状態の縦断面、図３は逆止弁が開いた状態の縦断面、図４は本発明に係る逆止弁のスプリング押えの構造を示す図で、図４（ａ）は平面、図４（ｂ）はＡ―Ｏ―Ｂ矢視断面、図５は本発明に係る逆止弁の弁箱の構造を示す図で、図５（ａ）はＡ―Ｏ―Ｂ矢視断面、図５（ｂ）はＣ―Ｃ矢視断面をそれぞれ示す。図示するように、本発明に係る逆止弁１０は、弁箱１１、弁棒１２、弁体１３、弁シート１４、スプリング押え１５、スプリング１６を備えている。

弁箱１１は図５に示すように略円筒状で一端に流体が流入する流入口１１ａ、他端に流体が流出する流出口１１ｂを備え、内周面に複数本（図では４本）の本体リブ１１ｃを流入口１１ａと流出口１１ｂを結ぶ直線方向に等配に設けた構造である。本体リブ１１ｃの流出口１１ｂ側端部は傾斜面１１ｄとなっており、弁箱１１の底面は弁シート１４の反弁体１３側の面が当接する弁座面１１ｅとなっている。また、本体リブ１１ｃの傾斜面１１ｄ下端と弁座面１１ｅの間には切欠き部１１ｆが形成されている。弁箱１１は、例えばペンタム（ポリジシクロペタジェン）等の樹脂材で一体に製作されている。弁箱１１の製作は、鋳型に溶かした樹脂を流しこんで一体に成形する製法である。

スプリング押え１５は、図４に示すように、平面円形状であり、外周部に弁箱１１の本体リブ１１ｃが貫通する本体リブ１１ｃと同数（図では４個）の貫通溝１５ａが等配に形成され、外周部に貫通溝１５ａと貫通溝１５ａの間に支え溝１５ｂが形成されている。スプリング押え１５には複数個（図では４個）の流体が通る開口部１５ｃが等配に形成され、中心部には弁棒１２が貫通する弁棒貫通穴１５ｄが形成されている。また、スプリング押え１５の中心部一端にはスプリング１６の一端が係合するスプリング係合凹部１５ｅが形成されている。

図２、図３に示すように、弁棒１２は円柱状で一端にナット１７が螺合するネジ溝部（図示せず）が形成され、この一端と他端の間にスプリング１６の他端が係合する大径部１２ｂが形成されている。

弁棒１２の大径部１２ｂの下端に弁体１３、弁シート１４、シート当板１８をそれぞれの中心部に形勢された弁棒挿入穴に挿入し、弁棒１２の一端部に形成されたネジ溝部にナット１７を螺合させて締め付けることにより、弁棒１２、弁体１３、弁シート１４、及びシート当板１８からなる弁棒組立体を形成する。そしてこの弁棒組立体の弁棒１２の大径部１２ｂにスプリング１６の一端を係合させた状態で、該弁棒組立体のナット１７を弁箱１１の流入口１１ａ側に向けて挿入する。そしてスプリング押え１５の中心部に設けた弁棒貫通穴１５ｄに弁棒１２を挿入し、外周部に設けた貫通溝１５ａに本体リブ１１ｃを挿入し、該本体リブ１１ｃに沿ってスプリング押え１５を図５、図６の切欠き部１１ｆの位置まで落し込む。

スプリング押え１５を切欠き部１１ｆの位置まで落し込んだ状態でスプリング押え１５を弁棒１２に直交する平面内で４５°回転させることにより、スプリング押え１５はスプリング１６の弾性力により流出口１１ｂ側に押され、本体リブ１１ｃの切欠き部１１ｆの一端部がスプリング押え１５の支え溝１５ｂに嵌合して該スプリング押え１５は弁箱１１に固定され本逆止弁１０は組み立てられる。

上記のようにして逆止弁１０を組み立てることができるように、弁箱１１の流出口１１ｂの口径寸法：ア、スプリング押え１５の外径寸法：イ、弁体１３及び弁シート１４の外径寸法：ウ、弁箱１１の本体リブ１１ｃ間の口径寸法：エ、弁箱１１の流入口１１ａの口径寸法：オとした場合、図７に示すように、ア、イ、ウ、エ、オの寸法関係はア＞イ＞エ＞ウ＞オとする必要がある。

上記構成の逆止弁１０の流入口１１ａに流体が流入し、その圧力で弁シート１４がスプリング１６の弾性力に抗して押圧されると、弁体１３、弁シート１４、シート当板１８、及び弁棒１２からなる弁棒組立体が図３に示すように弁箱１１内で流入口１１ａと流出口１１ｂを結ぶ直線方向を流出口１１ｂ側に移動する。これにより図３の矢印Ｄに示すように、流入口１１ａから弁箱１１内に流入した流体は弁箱１１内を本体リブ１１ｃと本体リブ１１ｃの間、スプリング押え１５の開口部１５ｃを通って流出口１１ｂ側に流れ、該流出口１１ｂから流出する。この時弁箱１１の内壁に設けられた複数（本実施形態では４個）の本体リブ１１ｃの長手方向、スプリング押え１５の開口部１５ｃの方向は弁箱１１内を流れる流体の流れ方向に対して略平行になっていることから、圧力損失を著しく低減させることができる。

上記のように本願発明に係る逆止弁１０は、図１に示す従来の金属製の逆止弁のようにスプリング押え１０３を弁箱１０１に固定する押えリング１０７が不要となることから、部品点数が少なくなると共に、組み立てが簡単となる。

ここでは本体リブ１１ｃの数を４本として説明したが、これに限定されるものではなく、逆止弁１０を取付ける配管径の大きさに合わせｎ（ｎ≧２）の中から選べばよい。また、本体リブ１１ｃは、本体リブ１１ｃにあわせて弁箱１１の内壁に等配に配置する。即ち、角度は３６０°／ｎで配置する。

スプリング押え１５の外周部に設ける本体リブ１１ｃを貫通させるための貫通溝１５ａは、本体リブ１１ｃの本数に合わせ等配に配置する。また、スプリング押え１５の外周部に設ける支え溝１５ｂは、本体リブ１１ｃを通す貫通溝１５ａに対して、角度θ＝３６０°／（２×本体リブ１１ｃの数）の角度を有する位置に本体リブ１１ｃと同一の個数を等配に設置する。弁箱１１の本体リブ１１ｃの切欠き部１１ｆでの弁棒１２に直交する平面内での回転角度θはθ＝３６０°／（２×本体リブ１１ｃの本数）である。

また、圧力損失の観点から、本発明に係る逆止弁１０を論ずれば、図３に示すように弁が流入口１１ａから流入する流体の圧力により開口した場合、図１に示す従来の逆止弁１００のようにシート当板１０６に邪魔されることなく、流体は逆止弁１０の弁箱１１の中に流入する。そして流体は弁箱１１の流入口１１ａから流出口１１ｂ方向に直線的に流れる。ここでも弁箱１１の本体リブ１１ｃの方向は、流体の流れ方向に設置されており、流体はその流れが妨げられることなく、流出口１１ｂに向かって流れる。

上記のように弁箱１１内を本体リブ１１ｃに沿って流れる流体の他に、流体の一部はスプリング押え１５にもぶつかるが、スプリング押え１５にも図４に示すように流入口１１ａ側から流出口１１ｂ側に向かう方向に開口部１５ｃが設けられ、流体が自由に流れることができる。上記のように本発明に係る逆止弁１０は、従来構造の逆止弁に比較し、流体の流れに逆らう構造部分はないことから、圧力損失は著しく軽減される。逆止弁１０の圧力損失が低減されることは、該逆止弁１０を取付ける装置の省エネにつながる。

また、本発明に係る逆止弁１０は、弁箱１１、スプリング押え１５、弁体１３、シート当板１８、弁棒１２、ナット１７はペンタム樹脂で、弁シート１４はゴムで製造することが可能で、これらをペンタム樹脂、ゴムで製作した場合は、取扱流体が腐食性の高い取扱液である場合にも、スプリング１６にＴｉ材や二相ステンレスなど耐食性の高い材料を用いれば適応は十分可能であり、価格も最小限に抑えることができる。

上記逆止弁１０では、弁箱１１の流入口１１ａの口径寸法：オと流出口１１ｂの口径寸法：アが異なる（ア＞オ）。そこで逆止弁１０の出入口側での流路径を揃える一例を図８、図９により説明する。逆止弁１０の出入口側での流路径を揃える一手法は、図８に示すように弁箱１１の流出口１１ｂ側に流路径を調整するための流路径調整用配管２０をボルト２１を連結して設け、該流路径調整用配管２０の流出口２０ｂの口径を弁箱１１の流入口１１ａの口径寸法：オと同一寸法とする。また、流路径調整用配管２０の流入口端の口径寸法は弁箱１１の流出口１１ｂの口径寸法：アと同一寸法とし、流出口１１ｂの端部から流出口２０ｂの端部まで連続した形状の流路とする。

また、図９に示すように、弁箱１１の流出口１１ｂの側壁面に流路径調整用リング２３を嵌合させるリング嵌合段部２２を設け、該リング嵌合段部２２に流路径調整用リング２３を嵌合させる。この流路径調整用リング２３の流出口端部の口径寸法を弁箱１１の流入口１１ａの口径寸法：オと同一寸法とする。そして弁箱１１の流出口１１ｂから流路径調整用リング２３の流出口２３ｂの端部まで連続した形状とする。

以上、本発明の実施形態を説明したが、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、及び明細書と図面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。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。例えば、上記実施形態では、本体リブは円周方向に等配されているが、必ずしも等配する必要はなく、スプリング押えの支え溝と本体リブとが嵌合されたときに、スプリング押えがバランスよく支えられるように配置されていればよい。

本発明は、弁箱の内側には本体リブが等配に設けられており、スプリング押えの外周には本体リブが貫通する該本体リブと同数の貫通溝を等配に設けると共に、貫通溝と所定角度θをおいて等配に設けられた本体リブと同数の支え溝が設けられており、弁箱内に配置された弁棒と弁体と弁シートとスプリングの組立体の弁棒をスプリング押えの弁棒貫通穴に挿入してスプリング押えを弁箱に組み込むことにより、弁棒を弁箱内に移動自在に配置する構成としたので、プレス部品を用いることなく、樹脂製品を多用することが可能な逆止弁とすることができる。

また、逆止弁を樹脂製とすることができ、金属製の逆止弁では、スプリング押えを固定するために必要であった固定リングが不要となり、部品点数を減らすことができ、制作費を削減すると共に、組み立てが容易になる。

また、本体リブは流体の流れ方向と略平行に設置することにより、圧力損失を著しく低減させることができ、省エネルギーの向上を図ることができる逆止弁として利用できる。更に、樹脂を多用することにより、腐食性の高い流体を取り扱う逆止弁として好適な逆止弁として利用することができる。

１０逆止弁
１１弁箱
１２弁棒
１３弁体
１４弁シート
１５スプリング押え
１６スプリング
１７ナット
１８シート当板
２０流路径調整用配管
２１ボルト
２２リング嵌合段部
２３流路径調整用リング

Claims

流体の流入口と流出口を備えた弁箱、前記弁箱内に配置される弁棒と、前記弁棒に固定される弁体、前記弁体に固定される弁シート、前記弁箱内に固定され中心部に前記弁棒が貫通する弁棒貫通穴が形成されたスプリング押え、前記弁棒の外周に位置し前記弁体と前記スプリング押えの間に介在配置され弾性力で前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリングを備えた逆止弁において、
前記弁箱の内側には前記流入口と前記流出口を結ぶ直線方向に複数の本体リブが設けられており、
前記スプリング押えの外周には前記本体リブが貫通する該本体リブと同数の貫通溝を設けると共に、前記貫通溝と所定角度θをおいて設けられた前記本体リブと同数の支え溝が設けられており、
前記弁箱内に配置された前記弁棒と前記弁体と前記弁シートと前記スプリングの組立体の前記弁棒を前記スプリング押えの弁棒貫通穴に挿入して前記スプリング押えを前記弁箱に組み込み、前記スプリング押えの支え溝に前記本体リブを嵌合させて前記スプリング押えを前記本体リブに固定し、前記弁棒を前記弁箱内に前記流入口と流出口を結ぶ直線方向に移動自在に配置したことを特徴とする逆止弁。
請求項１に記載の逆止弁において、
前記スプリング押えの前記本体リブへの固定は、前記本体リブを前記スプリング押えの外周の前記貫通溝に嵌め込み該本体リブに設けた切欠き部まで落し込み、該切欠き部位置で前記スプリング押えを前記弁棒に直交する平面内で前記所定角度θ回転させ、前記支え溝を前記本体リブに設けた前記切欠き部の端部に合わせ、前記スプリングの反力によって、前記支え溝と前記本体リブを嵌合させ前記スプリング押えを固定することを特徴とする逆止弁。
請求項１又は２に記載の逆止弁において、
前記本体リブは、ｎ本（ｎはｎ≧２の整数）であり、前記所定角度θは前記本体リブの本数ｎに関係し、θ＝３６０°／（２×ｎ）であることを特徴とする逆止弁。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の逆止弁において、
前記本体リブは前記弁箱内を流れる流体の流れ方向と略平行に設置していることを特徴とする逆止弁。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の逆止弁において、
前記スプリング押えは、前記流体の流れと直交する平面に前記流体が流れる開口部を設けていることを特徴とする逆止弁。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の逆止弁において、
前記弁箱、前記スプリング押え、前記弁体、前記弁シート、前記弁棒、及び前記弁棒と前記弁体とを結合するナットは樹脂でできていることを特徴とする逆止弁。
請求項６に記載の逆止弁において、
前記樹脂はペンタム（ポリジシクロペンタジェン）であることを特徴とする逆止弁。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の逆止弁において、
前記本体リブ、前記流入口、前記流出口を具備する前記弁箱は、樹脂材で一体成形されていることを特徴とする逆止弁。