JP7158167B2 - フロート式逆止弁 - Google Patents

Description

本願は、フロート式逆止弁に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、ドレンファンネルに設けられるフロート式逆止弁が知られている。ドレンファンネルは、工場等の床に設けられ、床面に零れたり排出されたりした汚染水等の流体を外部に排出するためのものである。ドレンファンネルは、床面に埋設される貯留槽と、貯留槽の底部に設けられる排出管とを有している。そして、排出管にフロート式逆止弁が設けられている。フロート式逆止弁は、流通口を有する弁座と、流通口を開閉するフロートとを有している。このフロート式逆止弁では、排出管を流体が逆流する場合、その流体によってフロートが上昇（浮上）して弁座に着座して流通口を閉鎖する。これにより、流体の逆流が防止される。逆流時以外の通常時は、フロートが弁座から離座しており、床面に排出等された流体は貯留槽に流入して排出管から排出される。

特開２０１３－１８５３８６号公報

ところで、流体が逆流して流通口がフロートによって閉鎖されている際、流体の液位が揺動することによって、一瞬、フロートが弁座から離座してしまい、流体が上流側に漏れ出る虞があった。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の逆流時においてフロートのシール性を向上させることにある。

本願に開示の技術は、弁座と、フロートと、弾性体の接触部とを備えている。前記弁座は、液体の流通口を有している。前記フロートは、前記弁座の下流側に設けられ、前記弁座の下流側における液体の液位に応じて上昇下降することによって前記流通口を開閉するものである。前記接触部は、前記フロートが上昇下降する移動通路において上昇時の前記フロートと接触する位置に設けられている。また、前記接触部は、上昇時の前記フロートと接触したときには、上方へ撓むことによって前記フロートの上昇動作を許容し、前記フロートが前記流通口を閉鎖したときには、前記フロートにおける上昇時に接触した部分よりも下方の部分と接触し前記フロートの下降動作を制止するものである。

本願のフロート式逆止弁によれば、流体の逆流時においてフロートのシール性を向上させることができる。

図１は、実施形態１に係るフロート式逆止弁の概略構成を示す断面図である。 図２は、実施形態１に係るフロート式逆止弁の要部を示す断面図である。 図３は、図１における断面視III－IIIを示す図である。 図４は、フロートの上昇途中時における要部の状態を示す断面図である。 図５は、閉鎖時における要部の状態を示す断面図である。 図６は、実施形態２に係る要部の状態を示す図４相当図である。 図７は、実施形態２に係る要部の状態を示す図５相当図である。 図８は、実施形態３に係る要部の状態を示す図４相当図である。 図９は、実施形態３に係る要部の状態を示す図５相当図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
本願の実施形態１について図１～図５を参照しながら説明する。本実施形態のフロート式逆止弁１０（以下、単に逆止弁１０ともいう。）は、工場等の床に設けられるドレンファンネル１に用いられるものである。ドレンファンネル１は、床面に零れたり排出されたりした汚染水等の液体を外部に排出するためのものである。

図１に示すように、ドレンファンネル１は貯留槽２と排出管３を備えている。貯留槽２は、上部が開口した容器であり、上部の開口端が床面と面一となる状態で床Ｒに埋設されている。図示しないが、貯留槽２の上部開口は多数の貫通孔が設けられた蓋によって閉じられている。貯留槽２は、平面視形状が例えば円形や四角形である。排出管３は、上下方向に延びる状態で貯留槽２の底壁２ａに接続され、貯留槽２内に開口している。ドレンファンネル１では、床面に排出等された液体が貯留槽２に流入して貯留され、その貯留された液体は排出管３から外部に排出される。

〈フロート式逆止弁の構成〉
図１に示すように、本実施形態の逆止弁１０は、排出管３に設けられている。逆止弁１０は、取付部材２０と、弁座３０と、フロート４５と、ガイド部４０と、制止部材５０とを備えている。逆止弁１０は、排出管３から貯留槽２への液体の逆流を防止する。

取付部材２０は、弁座３０やフロート４５等を排出管３に取り付けるためのものである。取付部材２０は、板状に形成されており、排出管３の開口を塞ぐように貯留槽２の底壁２ａに設けられている。つまり、取付部材２０は排出管３の開口よりも大きく形成されている。取付部材２０の中央には、上下方向に貫通する液体の流入口２１が設けられている。また、取付部材２０の上面には、流入口２１を塞ぐようにカバー２２が設けられている。カバー２２は、液体が流通可能な多数の孔を有している。貯留槽２内の液体は、カバー２２の孔を通過して流入口２１へ流れる。液体がカバー２２の孔を通過する際、比較的大きなゴミは除去される。

取付部材２０の下面には、溝２３が設けられ、溝２３には、取付部材２０と貯留槽２の底壁２ａとの間をシールするためのＯリング２４が装着されている。また、取付部材２０には、点検やメンテナンス時に、逆止弁１０を吊り上げるためのアイボルト２５が設けられている。なお、取付部材２０は、図示しないが、貯留槽２の底壁２ａにボルトによって固定されている。

弁座３０は、円環状の板部材であり、液体の排出口３１（本願の請求項に係る流通口）を有している。弁座３０は、排出口３１と取付部材２０の流入口２１とが同軸となるように、取付部材２０の下面と接して設けられている。弁座３０は、下流側（下方）から弁座押え３５によって押し付けられることにより固定されている。なお、弁座押え３５は取付部材２０の下面にボルトによって取り付けられている。

フロート４５は、中空の球状に形成されている。フロート４５は、弁座３０の下方（下流側）に設けられ、弁座３０の下流側における液体の液位に応じて上昇下降することによって弁座３０の排出口３１を開閉するものである。つまり、フロート４５は、上昇して弁座３０に着座することにより排出口３１を閉鎖し（図１に破線で示す状態、以下、閉鎖状態という。）、下降して弁座３０から離座することにより排出口３１を開放する（図１に実線で示す状態、以下、開放状態という。）。

ガイド部４０は、複数（本実施形態では、６つ）のガイド棒４１と、底板４２とを有している。ガイド棒４１は、円形の棒部材であり、上下方向（上下流方向）に延びる状態で設けられている。６つのガイド棒４１は、フロート４５の周囲に設けられている。具体的に、６つのガイド棒４１は、図３にも示すように、フロート４５の周方向において互いに等間隔（６０°間隔）で配置されている。こうして設けられた６つのガイド棒４１の内側は、フロート４５が上昇下降する移動通路４６として形成される。ガイド棒４１は、上端部が、弁座押え３５を貫通し取付部材２０と螺合することにより、取付部材２０に固定されている。

底板４２は、上下方向におけるフロート４５の下方位置を規定するものであり、開放状態のときにフロート４５が着地する。底板４２は、ガイド棒４１の下端部に取り付けられており、ナット４３によって上下方向の位置が調整可能となっている。フロート４５は、６つのガイド棒４１と底板４２との間の移動通路４６に収容されている。６つのガイド棒４１は、フロート４５を上下方向（上下流方向）にガイドするように構成されている。

制止部材５０は、閉鎖状態におけるフロート４５の下降動作を制止するものである。制止部材５０は、図２および図３にも示すように、６つのガイド棒４１の各々に設けられている。制止部材５０は、水平に延びる板状部材であり、弾性体である。制止部材５０の材質は、例えばゴムである。制止部材５０は、基端側がガイド棒４１に挿入されて取り付けられ、先端５２が移動通路４６側へ突出している。制止部材５０は、先端５２側の部分がフロート４５と接触する接触部５１となっている。

接触部５１は、移動通路４６において上昇時のフロート４５と接触する位置に設けられている。より詳しくは図２に示すように、接触部５１は、開放状態におけるフロート４５の中心位置Ｘａよりも上方の位置であって、閉鎖状態におけるフロート４５の中心位置Ｘｂよりも下方の位置に設けられている。接触部５１は、開放状態においてフロート４５とは離れており（接触しておらず）、上昇時のフロート４５と接触する。図３に示すように、６つの制止部材５０の先端５２を通る仮想円Ｃの直径は、フロート４５の直径よりも小さい。

接触部５１は、上昇時のフロート４５と接触したときには、上方へ撓むことによってフロート４５の上昇動作を許容し、フロート４５が排出口３１を閉鎖したとき（閉鎖状態のとき）には、フロート４５における上昇時に接触した部分よりも下方の部分と接触しフロート４５の下降動作を制止するものである。具体的には、接触部５１は、上昇時のフロート４５と接触したときは、フロート４５における中心よりも上方の部分と接触し、閉鎖状態のときは、フロート４５における中心よりも下方の部分と接触する。

図２に示すように、接触部５１は、先端５２にいくに従って細くなる先細形状となっている。接触部５１の下面５１ｂは、先端５２にいくに従って上方へ傾斜しており、上昇時のフロート４５が接触する面である。接触部５１の上面５１ａは、先端５２にいくに従って下方へ傾斜しており、閉鎖状態におけるフロート４５と接触する面である。上面５１ａおよび下面５１ｂは何れも、先端５２から連続して形成された平らな傾斜面である。なお、先端５２は、僅かながら円弧状に形成されている。

〈動作〉
通常時、逆止弁１０は、開放状態、即ちフロート４５が底板４２に着地した状態となっている。床面に排出等された液体は貯留槽２に流入して貯留される。貯留槽２内の貯留面が取付部材２０の上面を超えると、貯留槽２の液体は、カバー２２および流入口２１を通過し、排出口３１から排出管３に流れる。これにより、液体は外部に排出される。

排出管３において液体が逆流した場合、フロート４５は、底板４２に着地した状態から、液体の液位の上昇に応じて上昇する。次いで、上昇したフロート４５は、図４に示すように、接触部５１の下面５１ｂに接触する。このとき、接触部５１はフロート４５における中心位置Ｘｃよりも上方の部分と接触する。続いて、接触部５１は、フロート４５の上昇力（即ち、逆流する液体の圧力）によって上方へ撓み、フロート４５の上昇動作を許容する。つまり、フロート４５は接触部５１を上方へ撓ませながら更に上昇する。このとき、接触部５１の下面５１ｂにおける弾性力は、少なくともフロート４５の浮力よりも小さい。

そして、フロート４５は更に上昇して弁座３０に着座し排出口３１を閉鎖する。これにより、閉鎖状態となり、液体の逆流が防止される。この閉鎖状態では、図５に示すように、接触部５１はフロート４５における中心位置Ｘｂよりも下方の部分と接触した状態になる。このとき、フロート４５は接触部５１の上面５１ａと接触し、上面５１ａはフロート４５によって押し潰された状態になる。そして、この閉鎖状態では、接触部５１（制止部材５０）による弾性力Ｆがフロート４５に作用し、その分力Ｆｕが、フロート４５を上方へ押し上げる力、即ちフロート４５を弁座３０に押し付ける力として作用する。こうして、閉鎖状態では、接触部５１によってフロート４５の下降動作が制止される。このとき、上記の分力Ｆｕは、少なくともフロート４５の自重よりも大きい。

以上のように、上記実施形態の逆止弁１０は、弾性体の接触部５１を備えている。接触部５１は、フロート４５の移動通路４６において上昇時のフロート４５と接触する位置に設けられ、上昇時のフロート４５と接触したときには、上方へ撓むことによってフロート４５の上昇動作を許容し、フロート４５が排出口３１（流通口）を閉鎖したときには、フロート４５における上昇時に接触した部分よりも下方の部分と接触しフロート４５の下降動作を制止するように構成されている。

上記の構成によれば、閉鎖状態において、フロート４５の下降動作を制止することができる。そのため、閉鎖状態において、例えば液体の液位が揺動しても、フロート４５は下降することはない。つまり、フロート４５が弁座３０から離座することを阻止することができる。したがって、閉鎖状態においてフロート４５のシール性を向上させることができる。

また、上記実施形態の逆止弁１０は、フロート４５が球状に形成されている。そして、接触部５１は、上昇時のフロート４５と接触するときは、フロート４５における中心位置Ｘｃよりも上方の部分と接触する。この構成によれば、上昇時のフロート４５と接触部５１との摩擦抵抗を小さくできるので、上昇時のフロート４５が接触部５１と接触した際に容易にフロート４５を上昇させることができる。

また、接触部５１は、閉鎖状態のときは、球状のフロート４５における中心位置Ｘｂよりも下方の部分と接触する。そのため、接触部５１によってフロート４５を下方から保持できるので、効果的にフロート４５の下降動作を制止することができる。さらには、接触部５１による弾性力Ｆの分力Ｆｕを、フロート４５を上方へ押し上げる力（フロート４５を弁座３０に押し付ける力）として発生させることができる。

また、接触部５１の下面５１ｂは、先端５２にいくに従って上方へ傾斜する傾斜面である。これによっても、上昇時のフロート４５と接触部５１との摩擦抵抗を小さくできるので、上昇時のフロート４５が接触部５１と接触した際に容易にフロート４５を上昇させることができる。

また、接触部５１は、間隔を置いて設けられた複数のガイド棒４１に設けられている。そのため、フロート４５の全周に亘って接触部が設けられる場合に比して、上昇時のフロート４５と接触部５１との摩擦抵抗を抑制し得る。これにより、上昇時のフロート４５が接触部５１と接触した際に容易にフロート４５を上昇させることができる。

（実施形態２）
本願の実施形態２について図６および図７を参照しながら説明する。本実施形態の逆止弁１０は、上記実施形態１の接触部の形状を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点について説明する。

図６に示すように、本実施形態の制止部材５０の接触部５３は、厚さが一定の矩形状となっている。つまり、接触部５３は、先端５４は鉛直面となっており、上側および下側の角５３ａ，５３ｂは直角を成している。本実施形態では、排出管３において液体が逆流した場合、上昇したフロート４５は、接触部５３の下側の角５３ｂに接触する。このとき、接触部５３は、上記実施形態１と同様、フロート４５における中心位置Ｘｃよりも上方の部分と接触する。続いて、接触部５３は、フロート４５の上昇力（即ち、逆流する液体の圧力）によって上方へ撓み、フロート４５の上昇動作を許容する。

そして、閉鎖状態のときは、図７に示すように、接触部５３は、上記実施形態１と同様、フロート４５における中心位置Ｘｂよりも下方の部分と接触した状態になる。このとき、フロート４５は接触部５３の上側の角５３ａと接触し、角５３ａはフロート４５によって押し潰された状態になる。また、接触部５３の先端５４は、下部がフロート４５の方へ膨出した状態になる。そして、この閉鎖状態では、接触部５３（制止部材５０）による弾性力Ｆがフロート４５に作用し、その分力Ｆｕが、フロート４５を上方へ押し上げる力（即ち、フロート４５を弁座３０に押し付ける力）として作用する。こうして、本実施形態においても、閉鎖状態では、接触部５３によってフロート４５の下降動作を制止することができる。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本願の実施形態３について図８および図９を参照しながら説明する。本実施形態の逆止弁１０は、上記実施形態１の接触部の形状を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態１と異なる点について説明する。

図８に示すように、本実施形態の制止部材５０の接触部５５は、先端５６にいくに従って細くなる先細形状となっている。接触部５５は、上記実施形態１とは異なり、上面５５ａおよび下面５５ｂのうち、上面５５ａのみが傾斜面となっている。つまり、接触部５５の上面５５ａは、先端５６にいくに従って下方へ傾斜しており、閉鎖状態におけるフロート４５と接触する面である。接触部５５の下面５５ｂは、水平面であり、上昇時のフロート４５が接触する面である。本実施形態では、排出管３において液体が逆流した場合、上昇したフロート４５は、接触部５５の先端５６ないし下面５５ｂに接触する。このとき、接触部５５は、上記実施形態１と同様、フロート４５における中心位置Ｘｃよりも上方の部分と接触する。続いて、接触部５５は、フロート４５の上昇力（即ち、逆流する液体の圧力）によって上方へ撓み、フロート４５の上昇動作を許容する。

そして、閉鎖状態のときは、図９に示すように、接触部５５は、上記実施形態１と同様、フロート４５における中心位置Ｘｂよりも下方の部分と接触した状態になる。このとき、フロート４５は接触部５５の上面５５ａと接触し、上面５１ａはフロート４５によって押し潰された状態になる。そして、この閉鎖状態では、接触部５５（制止部材５０）による弾性力Ｆがフロート４５に作用し、その分力Ｆｕが、フロート４５を上方へ押し上げる力として作用する。こうして、本実施形態においても、閉鎖状態では、接触部５３によってフロート４５の下降動作を制止することができる。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態１と同様である。

なお、本願に開示の技術は、上述した実施形態において以下のような構成としてもよい。

接触部の形状は、上述したものに限らず、例えば、厚さ方向に亘って凸状の円弧形状であってもよい。

また、ガイド棒４１の数量は、上述したものに限らない。また、接触部は、全てガイド棒４１に設けなくてもよく、複数のうち何れかのガイド棒に設けるようにしてもよい。

本願に開示の技術は、フロート式逆止弁について有用である。

１０ 逆止弁
３０ 弁座
３１ 排出口（流通口）
４１ ガイド棒
４５ フロート
４６ 移動通路
５１，５３，５５ 接触部
５１ｂ 下面
５２ 先端
Ｘａ 中心位置（中心）
Ｘｂ 中心位置（中心）

Claims (4)

1. 液体の流通口を有する弁座と、
   前記弁座の下流側に設けられ、前記弁座の下流側における液体の液位に応じて上昇下降することによって前記流通口を開閉する球状のフロートと、
   前記フロートが上昇下降する移動通路において上昇時の前記フロートと接触する位置に設けられ、上昇時の前記フロートと接触したときには、上方へ撓むことによって前記フロートの上昇動作を許容し、前記フロートが前記流通口を閉鎖したときには、前記フロートにおける上昇時に接触した部分よりも下方の部分と接触し前記フロートの下降動作を制止する弾性体の接触部と、
   前記フロートの周囲に上下方向に延びる状態で設けられて前記移動通路を形成し、前記フロートを上下方向にガイドする複数のガイド棒とを備え、
   前記接触部は、前記複数のガイド棒のそれぞれに設けられ、前記フロートの周方向に互いに間隔を置いて複数配置されている
   ことを特徴とするフロート式逆止弁。
2. 請求項１に記載のフロート式逆止弁において、
   前記接触部は、上昇時の前記フロートと接触したときは、前記フロートにおける中心よりも上方の部分と接触し、前記フロートが前記流通口を閉鎖したときは、前記フロートにおける中心よりも下方の部分と接触する
   ことを特徴とするフロート式逆止弁。
3. 請求項１または２に記載のフロート式逆止弁において、
   前記接触部は、先端にいくに従って上方へ傾斜し、上昇時の前記フロートが接触する下面を有している
   ことを特徴とするフロート式逆止弁。
4. 請求項１または２に記載のフロート式逆止弁において、
   前記接触部の材質は、ゴムである
   ことを特徴とするフロート式逆止弁。

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