JP7181751B2 - フロート式逆流防止弁 - Google Patents

Description

本願に係るフロート式逆流防止弁は、弁室に逆流した流体によってフロートが浮上して閉弁し、流体の逆流を防止するフロート式逆流防止弁の技術に関する。

逆流防止弁は、流体が流れる配管系統に設置され、流体の逆流を防止する弁である。たとえば、産業プラントにおいて、海域に向けて設置された排水用配管に取り付けられ、海水の逆流を防止して産業プラントの適正な稼働を確保する。

逆流防止弁の構造としては種々の方式があり、この中でフロート式の逆流防止弁が知られている。フロート式逆流防止弁は、弁室に浮動状態のフロートを内蔵しており、弁室に逆流した流体水位の上昇に従い、フロートが弁の上流口に向けて浮上して閉弁し、フロート下部から上流口へ向かう流体の逆流を防止するものである。

このようなフロート式逆流防止弁としては、後記特許文献１に開示されている構成がある。このフロート式逆流防止弁は、弁内のフロートを複数のガイド棒で囲い、さらにガイド棒に接続された底板でフロートを支持する。そして、この底板に複数の貫通孔を形成することによって、通常時においては排水能力を高め、さらに流体の逆流時においてはフロートを迅速に浮上させる。

また、後記特許文献２の第５図には、フロートガイドを排出口である下流口に接するように固定し、このフロートガイド内にフロートを配置する空気弁が示されている。フロートガイドには、全体にわたって多数の小さな透孔が形成されている。このようなフロートガイド内にフロートを配置することによって、流体の脈動の影響でフロートが揺動することを抑制している。また、フロートガイドが下流口に接して固定させることによって、流体の逆流時に下流口から弁室に異物が侵入することを防止する。

特開２０１４－２１４８５０号公報 特開平２－１２５１８３号公報

しかし、前述の特許文献１に開示された構成においては、フロートが複数のガイド棒と底板のみによって支持されている。このため、流体の流れの変化や圧力変化等によって、逆流した流体に振動や脈動が生じた場合、フロートがこの影響を直接的に受けて揺動してしまう。フロートにこのような揺動が生じると閉弁が不十分になり、上流口から流体が逆流して流れ出るおそれがあるという問題がある。

特に、フロート式逆流防止弁が、海域に向けた排水用配管に取り付けられている場合、津波等の影響によって逆流した海水が大きく脈動することがある。このような場合、その影響を受けたフロートが激しく揺動して弁室内で衝突し、弁が破損してしまう危険がある。

これに対して、前述の特許文献２に開示された構成においては、小さな透孔が形成されたフロートカバーによってフロートを支持しているため、逆流した流体の振動や脈動の影響を低滅させることができる。

しかし、特許文献２に開示された構成では、フロートカバー内に異物が侵入した場合、この異物をフロートカバーの小さな透孔から適切に排出することができないという新たな問題が生じる。異物がフロートカバーの底部に滞留した場合、この異物によってフロートがフロートカバーの底部に固着してしまい、流体の逆流時に浮上できずに閉弁することができない。

そこで本願に係るフロート式逆流防止弁は、これらの問題を解決するため、逆流時において流体の振動や脈動等によるフロートへの影響を抑制することができ、さらに弁室内に侵入した異物を弁室の排出口から確実に排出することができるフロート式逆流防止弁の提供を課題とする。

本願に係るフロート式逆流防止弁は、
弁室に形成された流入口であって、流体が流入する流入口、
弁室に形成された排出口であって、弁室に流入した流体を排出する排出口、
弁室に浮動自在に位置するフロート体であって、排出口から弁室に流体が逆流することによって浮上し、流入口を閉塞するフロート体、
弁室に位置し、側面貫通孔が形成された側面部、及び底面貫通孔が形成された底面部を有しており、内部でフロート体を支持するフロートガイドであって、流体の排出方向に沿って配置された複数の底面部を有するフロートガイド、
を備えたフロート式逆流防止弁であって、
底面部に形成された底面貫通孔は、側面部に形成された側面貫通孔より大きく、
複数の底面部に各々、形成された底面貫通孔は、流体の排出方向に対して、少なくとも隣接する底面部の間で互いに一致しない個所に形成されている、
ことを特徴とする。

本願に係るフロート式逆流防止弁においては、複数の底面部に各々、形成された底面貫通孔は、流体の排出方向に対して、少なくとも隣接する底面部の間で互いに一致しない個所に形成されている。

このため、流体が排出口から逆流し、フロートガイドの底面貫通孔を通過するとき、逆流した流体が隣接する底面部に衝突しながらフロートガイドの内部に流入することによって、逆流の流速を減速させると共に、流体の逆流経路に蛇行を生じさせることができる。したがって、逆流時において、流体の振動や脈動等が、底面方向からフロート体に与える影響を抑制することができる。

また、底面部に形成された底面貫通孔は、側面部に形成された側面貫通孔より大きい。したがって、フロートガイドに侵入した異物を、底面部を通じて、弁室の排出口から確実に排出することができる。さらに、側面部に形成された側面貫通孔が比較的小さいことによって、逆流時において、流体の振動や脈動等が、側面方向からフロート体に与える影響を抑制することができる。

本願に係るフロート式逆流防止弁の第１の実施形態を示す断面図である。 図１に示すフロートカバーの側面図である。 図１に示すフロートカバーの底面図である。 図１に示すフロートカバーの底面図であり、第一底板孔、第二底板孔及び第三底板孔の位置関係を示す図である。 本願に係るフロート式逆流防止弁の第２の実施形態におけるフロートカバーの底面図であり、第一底板孔、第二底板孔及び第三底板孔の位置関係を示す図である。

［実施形態における用語説明］
実施形態において示す主な用語は、それぞれ本願に係るフロート式逆流防止弁の下記の要素に対応している。
本体4の内部空間及びガイド筒20の内部空間・・・弁室
フロート10・・・フロート体
ガイド筒20、ガイド筒70・・・フロートガイド
第一底板21、第二底板22、第三底板23、第一底板71、第二底板72、第三底板73・・・底面部
第一底板孔21a、第二底板孔22a、第三底板孔23a、第一底板孔71a、第二底板孔72a、第三底板孔73a・・・底面貫通孔
側面29・・・側面部
側面孔29a・・・側面貫通孔
上流口61・・・流入口
下流口62・・・排出口
排出水・・・流体

［第１の実施形態］
本願に係るフロート式逆流防止弁の第１の実施形態を説明する。本実施形態では、産業プラントにおいて、排出水を海域に向けて排出するための排水用配管系統を例に掲げ、この排水用配管系統に設けられるフロート式逆流防止弁を例示する。

図１に示すように、産業プラントの床面30に設けられた排水管32に、本実施形態に係るフロート式逆流防止弁2が埋設されている。排出管32の上流口61から矢印91方向に流入した排出水は、フロート式逆流防止弁2を通過して下流口62に流れ、海域に向けて排出される。

（フロート式逆流防止弁2の構成の説明）
フロート式逆流防止弁2の本体4は、内部空間を有する円筒形状であり、下部に弁座8が固定されている。弁座8は、弁座留具14を介して小ネジ16によって本体4の下部に固定される。そして、本体4の上部外周には取付具6が装着されており、この取付具6が溶接32によって床面30に固定されることによって、フロート式逆流防止弁2は床面30に埋設されている。なお、本体4の内部空間が上流口61として構成される。

本体4の下方には、図２に示すガイド筒20が固定されている。ガイド筒20の上部取付部25に形成されたボルト貫通孔25a（図３）にボルト12が貫通して、ガイド筒20は本体4に固定されている。なお、本体4の内部空間及びガイド筒20の内部空間が弁室として構成される。

ガイド筒20の内部にはフロート10が浮動可能に配置されている。フロート10は中空の球体であり、逆流した海水等の流体の水位の上昇又は下降に応じて浮動し上下動する。フロート10は浮動可能である限り、合成樹脂、合成ゴム又はステンレス鋼等の金属その他の部材で構成することができる。

ガイド筒20は、フロート10の球体形状に対応して筒状を備えており、筒径はフロート10が浮動可能なようにフロート10の直径よりもやや大きく構成されている。そして、ガイド筒20の側面29には多数の側面孔29aが形成されている（図１及び図２参照）。

ガイド筒20内の底部には、3枚の第一底板21、第二底板22及び第三底板23が順次、上下に隣接して位置している。これら第一底板21、第二底板22および第三底板23は、所定の間隔をおいて、いずれも水平状態でガイド筒20内に配置され固定されている。

第一底板21、第二底板22及び第三底板23には、それぞれ4箇所に第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aが形成されている。第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aはすべて同径に形成されており、側面29に形成されている側面孔29aの径よりも大きく設定されている。

図３はガイド筒20の底面図であるが、第一底板孔21aを通じて見える第二底板22や第二底板孔22aは、図面上、省略されている。図４は第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aの位置関係を示しており、第二底板孔22a及び第三底板孔23aは破線で図示されている。

図４に示すように、第一底板21、第二底板22及び第三底板23にそれぞれ形成された第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aは、排出水の排出方向である矢印91方向（又は海水の逆流方向である矢印92方向）に対して、互いに一致しないようにずれた個所に形成されている。

（フロート式逆流防止弁2の動作の説明）
次に、本実施形態におけるフロート式逆流防止弁2の動作を説明する。まず、排出水を矢印91方向に排出する通常時においては、排出水は単にフロート式逆流防止弁2を通過するのみであるため、フロート10はガイド筒20の第三底板23上に載った状態（図１）で保持される。

排出水は、第三底板孔23a、第二底板孔22a及び第一底板孔21aを順次透過してフロート式逆流防止弁2を通過し、排出管32を矢印91方向に流れる。このとき、ガイド筒20に異物が侵入しても、第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aは比較的大きく形成されているため、無理なく各々の孔を透過し、異物は排出水と共に排出管32に向けて排出される。このため、異物がガイド筒20の底部に滞留することはなく、フロート式逆流防止弁2の動作に支障が生じることはない。

次に、海水が矢印92方向に逆流する逆流時においては、第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aを透過してフロート式逆流防止弁2に海水が流入することになるが、前述のように第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aは、排出水の排出方向である矢印91方向（又は海水の逆流方向である矢印92方向）に対して、互いに一致しないようにずれた個所に形成されている。

このため、逆流した海水は第一底板21の第一底板孔21aを透過するが、その一部が第一底板21に隣接する第二底板22に衝突した後、第二底板22の第二底板孔22aを透過することになる。そして、第二底板孔22aを透過した海水は、その一部が第二底板22に隣接する第三底板23にさらに衝突した後、第三底板23の第三底板孔23aを透過し、ガイド筒20内のフロート10に到達する。

このように、逆流した海水は、互いにずれた個所に形成されている第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aを、順次、透過することによって、逆流の流速が減速される。また、これと共に逆流経路に強制的に矢印93（図１）のような蛇行を生じさせる。逆流した海水は、常にこの矢印93の蛇行経路に沿って流入するため、逆流時において、海水の振動や脈動等が、ガイド筒20の底面方向からフロート体に与える影響を抑制することができる。

また、ガイド筒20の側面29に形成された側面孔29aは、第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aに比較して小さい。このため、逆流時において、海水の振動や脈動等が、側面方向からフロート10に与える影響を可能な限り抑制することができる。

ところで、第一底板21、第二底板22及び第三底板23にそれぞれ形成された第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aが過度に大きい場合、フロート10が逆流する海水の振動や脈動等の影響を受けやすくなる。逆に、第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aが小さ過ぎる場合は、ガイド筒20内に侵入した異物を下流口62に向けて適正に排出することができない。このため、本実施形態における第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aの径は、第一底板21、第二底板22及び第三底板23自体の径に対して約15％ないし約25％の長さ、より具体的には約20％の長さに形成されている。

これによって、逆流時にフロート10が受ける海水の振動や揺動の影響を抑制しつつ、ガイド筒20内に侵入した異物を下流口62に向けて適正に排出することができる。
［第２の実施形態］

次に、本願に係るフロート式逆流防止弁の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態に係るフロート式逆流防止弁の全体的構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態におけるガイド筒70が有する第一底板71、第二底板72及び第三底板73にそれぞれ形成された第一底板孔71a、第二底板孔72a及び第三底板孔73aの互いの位置関係が第１の実施形態と異なる。

すなわち、第１の実施形態においては、図４に示すように、第一底板孔21a、第二底板孔22a及び第三底板孔23aは互いに一致しないようにずれた個所に形成されているが、隣接する底板との間で一部重複する状態に配置されている。これに対して、本実施形態では、図５に示すように、第一底板孔71a、第二底板孔72a及び第三底板孔73aは、隣接する底板との間で全く重複しない状態に配置されている。

具体的には、第一底板71に形成された第一底板孔71aと、第二底板72に形成された第二底板孔72aとは、排出水の排出方向である矢印91方向（又は海水の逆流方向である矢印92方向）に対して、全く重複しない状態に配置されている。そして、第二底板72に形成された第二底板孔72aと、第三底板73に形成された第三底板孔73aとは、排出水の排出方向である矢印91方向（又は海水の逆流方向である矢印92方向）に対して、全く重複しない状態に配置されている。

なお、本実施形態では、間に第二底板72を介在させた第一底板71と第三底板73については、矢印91方向に対して同じ個所に第一底板孔71a及び第三底板孔73aが重複する位置関係で配置されている。

このように、本実施形態では、第一底板孔71a、第二底板孔72a及び第三底板孔73aは、隣接する底板との間で全く重複しない状態に配置されているため、逆流時に底板孔を透過した海水が全体的に隣接する底板に衝突する。これによって、逆流の流速をより確実に減速させることができると共に、逆流経路により大きな蛇行を生じさせることができる。したがって、逆流時において、海水の振動や脈動等が、ガイド筒70の底面方向からフロートに与える影響をより確実に抑制することができる。

［その他の実施形態］
前述の各実施形態では、産業プラントにおいて、排出水を海域に向けて排出するための排水用配管系統を例に掲げ、この排水用配管系統に設けられるフロート式逆流防止弁を例示したが、これに限定されるものではなく、他の場所に設置することもできる。また、弁室に逆流した流体によってフロート体が浮上し流入口を閉塞する構成である限り、前述の各実施形態において示した構成と異なる構成の逆流防止弁に本願に係るフロート式逆流防止弁を適用することができる。

さらに、前述の各実施形態においては、３枚の底板が設けられている例を示したが、２枚又は４枚以上の底板を設けることもできる。また、各底板に４箇所の孔が形成されている例を示したが、３箇所以下又は５箇所以上の孔を形成してもよい。さらに、前述の各実施形態においては、すべての底板に４箇所の孔を形成したが、各底板間で異なる数の孔を形成してもよい。また、ガイド筒（フロートガイド）の側面（側面部）又は底板（底面部）に形成する各孔は、円形以外の形状を採用することができる。

10：フロート 20：ガイド筒 21：第一底板 22：第二底板 23：第三底板
21a：第一底板孔 22a：第二底板孔 23a：第三底板孔 29：側面
29a：側面孔 61：上流口 62：下流口 71：第一底板 72：第二底板
73：第三底板 71a：第一底板孔 72a：第二底板孔 73a：第三底板孔

Claims (2)

1. 弁室に形成された流入口であって、流体が流入する流入口、
   弁室に形成された排出口であって、弁室に流入した流体を排出する排出口、
   弁室に浮動自在に位置するフロート体であって、排出口から弁室に流体が逆流することによって浮上し、流入口を閉塞するフロート体、
   弁室に位置し、側面貫通孔が形成された側面部、及び各々に底面貫通孔が形成された第一底面部、第二底面部及び第三底面部を有しており、内部でフロート体を支持するフロートガイドであって、流体の排出方向に沿って順次、隣接して配置された複数の第一底面部、第二底面部及び第三底面部を有するフロートガイド、
   を備えたフロート式逆流防止弁であって、
   第一底面部、第二底面部及び第三底面部に形成された各々の底面貫通孔は、側面部に形成された側面貫通孔より大きく、
   第一底面部及び第三底面部に形成された各々の底面貫通孔は、流体の排出方向において重複する箇所に形成されており、
   第一底面部と第三底面部との間に配置された第二底面部の底面貫通孔は、流体の排出方向において、第一底面部及び第三底面部に各々形成された底面貫通孔と全く重複しない箇所に形成されている、
   ことを特徴とするフロート式逆流防止弁。
2. 請求項１に係るフロート式逆流防止弁において、
   前記複数の底面部は円形を有しており、当該底面部に形成された底面貫通孔の径は、底面部の径に対して15％ないし25％の長さである、
   ことを特徴とするフロート式逆流防止弁。

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