JP7057736B2 - 逆止弁 - Google Patents

Description

本願に係る逆止弁は、流体内の異物を捕捉するストレーナ等の濾過手段を有する逆止弁の技術に関する。

逆止弁は、流体の流路に設けられ、流体の背圧による逆流を防止する機構を備えた弁である。たとえば、産業プラントに設置されている配管は高温・高圧の蒸気を移送し、この配管内には蒸気と共に、蒸気から発生したドレン（凝縮水）が所定の方向（順方向）に流れている。

このような蒸気やドレンの逆流を防止するために、配管上の必要箇所に逆止弁が設けられている。逆止弁には、様々な構造があり、スイング式逆止弁、リフト式逆止弁、スプリングディスク式逆止弁等が知られている。

ところで、蒸気やドレンの流れの中には錆やスケール（水垢）等の異物が混入していることが多く、過度の異物が生じた状態で蒸気やドレンが移送されると、流路上に設置されている種々の機器に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、流路には異物を濾過するためのストレーナが設けられることが多い。

このようなストレーナ付きの逆止弁として、後記特許文献１に開示されている技術がある。この特許文献１に開示されている逆止弁は、スイング式逆止弁であり、開閉する弁体の内側にストレーナを配置している。そして、開閉する弁体はこのストレーナに当接可能に設けられている。

このような構成によって、特許文献１に開示されている技術においては、弁体とストレーナの設置の省スペース化を図ることができる。また、これと共に、弁体が開弁状態から閉弁状態に変化したとき、ストレーナとの当接によってストレーナに衝撃又は振動が伝わり、ストレーナの濾過部材に付着した異物を振り落とすことができる。

特開2009-228737号公報

しかし、特許文献１に開示されている逆止弁においては、ストレーナの濾過部材に異物が強固に付着している場合、弁体の開弁状態から閉弁状態への変化による衝撃又は振動がストレーナに加えられても、異物を確実に除去することは難しい。このため、ストレーナから異物を除去するためのメンテナンス作業が必要になるが、実際上、頻繁にメンテナンス作業を行うことはできない。

したがって、ストレーナに目詰まりが生じた場合、メンテナンス作業を行うまでの間、流体の順方向への流れが、目詰まりした状態のストレーナによって阻止されてしまうという問題がある。特に、高温・高圧の蒸気等を移送する配管系統においては、蒸気等の順方向への流れがたとえ短時間であっても阻止されてしまうと、各機器の故障や破損等が発生し深刻な事態を招く危険がある。

そこで、本願に係る逆止弁は、これらの問題を解決することを課題とし、ストレーナ等の濾過手段に目詰まりが生じたときであっても、流体の流れが阻止されることはない逆止弁の提供を目的とする。

本願に係る逆止弁は、

流体が流れる流路上に配置され、入口側から出口側に向かって流れる順方向の流体の流れを許容し、出口側から入口側に向かって流れる逆方向の流体の流れを阻止する逆止弁において、開閉自在に位置する弁手段であって、流体の流れを受けて開くことによって、順方向の流体の流れを許容し、流体の逆方向の流れを受けて閉じることによって、逆方向の流体の流れを阻止する弁手段、弁手段に対する入口側に、開閉自在に位置し、流体内の異物を捕捉する濾過手段であって、正常時は、流体を透過させることによって、流体の流れを許容し、異物の蓄積による目詰まり時は、流体の順方向の流れを受けて開き、順方向の流体の流れを許容する濾過手段、を備えたことを特徴とする。

本願に係る逆止弁においては、濾過手段が、異物の蓄積による目詰まり時は、流体の順方向の流れを受けて開き、順方向の流体の流れを許容する。したがって、濾過手段に目詰まりが生じたときであっても、流体の流れが阻止されることはない。

本願に係る逆止弁の第１の実施形態を示す断面図であり、逆止弁に順方向の流れが生じている状態（正常時）を示す断面図である。 図1に示す逆止弁に、逆方向の流れが生じている状態（正常時）を示す断面図である。 図1及び図２の正常時における逆止弁の外観図である。 図1に示す逆止弁に、順方向の流れが生じている状態（目詰まり時）を示す断面図である。 図４の目詰まり時における逆止弁の外観図である。

実施形態において示す主な用語は、それぞれ本願に係る逆止弁の下記の要素に対応している。
ストレーナ2・・・濾過手段
弁体4・・・弁手段
回転表示盤6・・・連動報知手段
入口10a・・・入口側
出口10b・・・出口側
軸24・・・第一回転軸、第二回転軸
補助ストレーナ29・・・補助濾過手段
蒸気又はドレン・・・流体
配管経路・・・流路

［第１の実施形態］
本願に係る逆止弁の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、産業プラントに配置されている配管系統に設けられるスイング式逆止弁を例に掲げる。この配管系統は、高温・高圧の蒸気を移送し、配管内には蒸気と共に、蒸気から発生したドレンも流れている。

（逆止弁10の全体構成）
図１は本実施形態における逆止弁10を示している。本実施形態における逆止弁10は本体12を備えており、本体12の上部に位置する蓋フランジ12cに本体蓋14が固定され、本体12及び本体蓋14によって弁室5が形成される。本体12には、同一直線上に位置するように入口10a及び出口10bが形成されており、各々に設けられている入口フランジ12a及び出口フランジ12bに配管（図示せず）が接続されて固定され、入口10aから出口10bに向かう順方向91に沿って蒸気やドレンが弁室5を通過する。

弁室5にはストレーナ2が設けられている。本実施形態におけるストレーナ2は、軸24を中心に矢印95、96方向に回動自在に配置されている。このストレーナ2は全体にわたって形成されたメッシュ部22を有しており、このメッシュ部22で蒸気やドレン中の異物を捕捉する。

そして、ストレーナ2と軸24とは一体的に構成されており、軸24が本体12に形成された支持穴（図示せず）に支持されて、ストレーナ2は回動自在に保持されている。ストレーナ2と軸24とが一体的に構成されていることによって、ストレーナ2が矢印95又は矢印96に回動した際、軸24もこれに従って同時に回転動作を行う。

軸24の一端は、本体12の支持穴をパッキンを介して貫通して外部に露出しており、この露出端面には図３に示すように円形の回転表示盤6が一体的に固定されている。図３は図１と同じ方向から見た外観図である。軸24の一端に回転表示盤6が一体的に固定されていることによって、ストレーナ2の回動は軸24を介して回転表示盤6に伝達され、回転表示盤6はストレーナ2に連動して回転する。本実施形態においては、回転表示盤6に三角形の指示マークが施されている。他方、逆止弁の外面上には、回転表示盤6の周辺箇所に近接して、正常マーク61と目詰まりマーク62が表示されている。

弁室5の底面部には内側に向けて突出した弁座16が設けられている。そして、この弁座16に、ストレーナ2のストレーナ先端部2Gが当接することによって、ストレーナ2の矢印96方向への回動が規制される。

また、ストレーナ2の軸24には、弁体4が回動可能に取り付けられている。弁体4の接続部（図示せず）が軸24に連結していることによって、弁体4はストレーナ2の回動とは無関係に、独立して矢印95、96に回動可能である。なお、弁室5の上部には突出した状態で天井面19が設けられている。

本実施形態においては、逆止弁10の下流側（出口方向）における配管系統に、補助ストレーナ29が配置されている。この補助ストレーナ29はメンテナンスの際には取り外し可能であるが、メンテナンス時以外は配管系統に対して固定的に設置されている。

（正常時における逆止弁10の動作説明）
次に、正常時（ストレーナ2に目詰まりが生じていない時）における逆止弁10の動作を説明する。逆止弁10の弁室5には、接続された配管を通じて入口10aから蒸気やドレンが順方向91に沿って流入する。そして、この蒸気やドレンは、ストレーナ2が有するメッシュ部22を透過した上、弁体4に流体圧を加える。

この流体圧を受け、弁体4は矢印95方向に回動して跳ね上げられ、図１に示すように、開弁した状態になる。弁体4の開弁によって、蒸気やドレンの順方向91への流れが許容され、蒸気やドレンは弁室5を通過し、出口10bを通じて接続された出口側の配管に流出する。なお、流出した蒸気やドレンは、さらに補助ストレーナ29を透過して配管系統に沿って進む。

そして、蒸気やドレンが背圧を受けて、図２に示すように逆方向92に沿って逆止弁10の弁室5に逆流した場合、弁体4は逆流した蒸気やドレンの流体圧を受けて矢印96方向に回動し、ストレーナ2に接して閉弁した状態になる。弁体4の閉弁によって、蒸気やドレンの逆方向92への流れが阻止され、逆止弁としての機能が果たされる。

なお、蒸気やドレンの流れが順方向91の場合及び逆方向92の場合のいずれもストレーナ2は図１及び図２に示す閉じ位置にある。このため、ストレーナ２に目詰まりが生じていない正常時においては、回転表示盤6の指示マークは、図３に示すように正常マーク61を指した状態に位置している。

（目詰まり時における逆止弁10の動作説明）
次に、ストレーナ2の目詰まり時における逆止弁10の動作を説明する。前述のように、ストレーナ2は、蒸気やドレン中の異物を捕捉するものであり、メッシュ部22に蒸気やドレンが透過することによって、メッシュ部22の網目よりも大きな異物を捕捉する。

捕捉された異物はストレーナ2のメッシュ部22に付着して徐々に堆積する。そして、メッシュ部22が異物によって完全に塞がれ、蒸気やドレンを透過することができなくなった状態が目詰まりの状態である。

この目詰まり状態のストレーナ2が、蒸気やドレンの順方向91への流れを受けた場合、その流体圧を受け、図４に示すようにストレーナ2は軸24を中心に矢印95方向に開くことになる。このとき、ストレーナ2のストレーナ先端部2Gが、弁室5上部の天井面19に当接することによって、ストレーナ2の矢印95方向への回動が規制される。

このように、ストレーナ2に目詰まりが生じたことによって、ストレーナ2は弁体4と同様の動作を行い、目詰まりが生じているにもかかわらず、蒸気やドレンの順方向91への流れは阻止されずに許容される。なお、この場合、順方向91に流れる蒸気やドレン中の異物は、補助ストレーナ29が捕捉する。

そして、蒸気やドレンが背圧を受けて、逆方向92に沿って弁室5に逆流した場合、弁体4及びストレーナ2が逆流した蒸気やドレンの流体圧を受け、弁体4及びストレーナ2は矢印96方向に回動し、図２と同様の状態に位置して閉弁した状態になる。弁体4及びストレーナ2の閉弁によって、蒸気やドレンの逆方向92への流れが阻止され、逆止弁としての機能が果たされる。

ここで、前述のようにストレーナ2と軸24とは一体に構成されているため、目詰まりが生じたストレーナ2が矢印95方向に開いたとき（図４の状態のとき）、軸24も同様に回転することになる。そして、軸24に固定された回転表示盤6も一体となって回転し、回転表示盤6の指示マークは、正常マーク61を指す位置（図３）から、図５に示すように目詰まりマーク62を指す位置に切り替わる。回転表示盤6の指示マークが目詰まりマーク62を指すことによって、ストレーナ2が目詰まりによって矢印95方向に開いたことを報知しメンテナンス作業を促す。

このため、外部からストレーナ2の目詰まりを容易かつ確実に認識することができ、作業者は早期にメンテナンス作業を行うことができる。具体的には、作業者は本体12から本体蓋14を取り外し、ストレーナ2のメッシュ部22等に付着した異物を除去するクリーニング作業を行う。そして、これと共に配管系統から補助ストレーナ29も取り出し、補助ストレーナ29についてもクリーニング作業を行う。

［その他の実施形態］
前述の実施形態においては、本願に係る逆止弁をスイング式の逆止弁10に適用した例を掲げたが、スイング式以外の種類の逆止弁に適用することもできる。

たとえば、スプリングディスク式逆止弁は、逆止弁の弁室内にスプリングによって付勢された弁体としてのディスクを有しており、流体が順方向に流入した場合、ディスクはスプリングを圧縮して平行移動し流体の流れを許容する構成を備えている。このようなスプリングディスク式逆止弁に本願に係る逆止弁を適用し、ディスクの内側にスプリングを介してストレーナを配置し、ストレーナに目詰まりが生じた場合、流体の流体圧を受け、ディスクと同様、平行移動による開弁動作を行えば、ストレーナに目詰まりが生じた場合であっても流体の流れを阻害することはない。

すなわち、逆止弁の弁室内に設けたストレーナ（濾過手段）に目詰まりが生じた場合、当該ストレーナが蒸気やドレン等の流体の流れを受け、弁体（弁手段）と同様の動きをするように構成しておけば、前述の実施形態において例示したスイング式逆止弁以外の種類の逆止弁に本願に係る逆止弁を適用することができる。

また、前述の実施形態においては、弁手段として弁体4を例示し、濾過手段としてストレーナ2を例示したが、他の形状・構造を採用してもよい。

さらに、前述の実施形態においては、回転表示盤6（連動報知手段）及び正常マーク61・目詰まりマーク52を例示したが、ストレーナ（濾過手段）の開閉に連動して動作し、ストレーナが開いたことを外部から認識可能なように報知ものであれば他の形状・構造を採用することもできる。たとえば、ストレーナの回動に応じて電気的信号を発生させ、この信号を有線又は無線で受信して、モニター等に目詰まりに関する情報を表示して報知することもできる。

また、前述の実施形態においては、弁手段を回動させるための第一回転軸と、濾過手段を回転させるための第二回転軸とを、同じ軸24で共用して省スペース化を図ったが、別個の回転軸を設けることもできる。

2：ストレーナ 4：弁体 6：回転表示盤 10a：入口 10b：出口
24：軸 29：補助ストレーナ

Claims (4)

1. 流体が流れる流路上に配置され、入口側から出口側に向かって流れる順方向の流体の流れを許容し、出口側から入口側に向かって流れる逆方向の流体の流れを阻止する逆止弁において、
   開閉自在に位置する弁手段であって、流体の流れを受けて開くことによって、順方向の流体の流れを許容し、流体の逆方向の流れを受けて閉じることによって、逆方向の流体の流れを阻止する弁手段、
   弁手段に対する入口側に、開閉自在に位置し、流体内の異物を捕捉する濾過手段であって、正常時は、流体を透過させることによって、流体の流れを許容し、異物の蓄積による目詰まり時は、流体の順方向の流れを受けて開き、順方向の流体の流れを許容する濾過手段、
   を備えたことを特徴とする逆止弁。
2. 流体が流れる流路上に配置され、入口側から出口側に向かって流れる順方向の流体の流れを許容し、出口側から入口側に向かって流れる逆方向の流体の流れを阻止する逆止弁において、
   第一回転軸を中心に回動することによって開閉自在に位置する弁手段であって、流体の流れを受け、回動して開くことによって、順方向の流体の流れを許容し、流体の逆方向の流れを受け、回動して閉じることによって、逆方向の流体の流れを阻止する弁手段、
   弁手段に対する入口側に、第二回転軸を中心に回動することによって開閉自在に位置し、流体内の異物を捕捉する濾過手段であって、正常時は、流体を透過させることによって、流体の流れを許容し、異物の蓄積による目詰まり時は、流体の順方向の流れを受け、回動して開き、順方向の流体の流れを許容する濾過手段、
   を備えたことを特徴とする逆止弁。
3. 請求項１又は請求項２に係る逆止弁において、
   濾過手段の開閉に連動して動作し、濾過手段が開いたことを外部から認識可能なように報知する連動報知手段、
   を備えたことを特徴とする逆止弁。
4. 請求項１又は請求項２に係る逆止弁において、
   弁手段に対する出口側に補助濾過手段が設けられている、
   ことを特徴とする逆止弁。
   
   

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