JP7478428B2 - 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、船舶に設けられている排水管を通じて船舶内の水を海域に排水する場合、海域から海水が逆流することを防止するために排水管の末端に設置される。

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、弁口が形成された弁座が弁室に設けられていると共に、弁室内で浮動可能なフロートを内蔵している。そして、弁室に逆流した流体の水位の上昇に従いフロートが浮上し、弁座に着座して弁口を閉塞して閉弁する。これによって、流体の逆流が防止される。

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に開示されている排水逆流防止装置がある。この排水逆流防止装置は、排水管15の先端にエルボ22を設け、エルボ22の先端にさらに定置装置28を固定している。この定置装置28は、フランジ25、26を備えており、フランジ25がエルボ22の先端部23に固定されている。フランジ25、26は所定間隔で配置された複数の丸棒27で接続されている。

そして、定置装置28内には浮子31が設けられており、この浮子31はフランジ25、26及び複数の丸棒27の内側で浮動可能に配置されている。水位が上昇して満水時の状態に達したとき、浮上した浮子31がエルボ22の先端部23に接して閉弁する。これによって、排水管15への水の逆流が防止される。

実開平6-67588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、排水逆流防止装置に傾きが発生した場合、これに応じて浮子31にも揺れが生じ、エルボ22の先端部23との間に隙間が発生することがある。このような隙間が発生した場合、浮子31による閉弁が不十分になり、排水管15への水の逆流が生じてしまう。たとえば、船舶や列車などの移動体に排水逆流防止装置を設けた場合、排水逆流防止装置の設置場所が頻繁に揺動して傾き、繰り返し閉弁が不十分になって逆流が生じる。
そこで本願に係るフロート式逆流防止弁は、傾きが生じても確実に閉弁状態を維持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、
弁室空間に位置する弁座部であって、弁室空間に向けて流体を流入させる弁口部が形成された弁座部、
弁室空間に連通する排出口であって、弁室空間に流入した流体を外部に排出する排出口、

弁室空間に浮動自在に位置するフロート弁体であって、排出口から弁室空間に流体が逆流することによって浮上し、弁座部に形成された弁口部を閉塞するフロート弁体、
を備えたフロート式逆流防止弁において、
弁座部に連続的に接続された傾斜案内部であって、浮上したフロート弁体を、弁座部に形成された弁口部に向けて案内するように傾斜した傾斜案内部、
を備えたことを特徴とする。

本願に係るフロート式逆流防止弁においては、弁座部に連続的に接続された傾斜案内部であって、浮上したフロート弁体を、弁座部に形成された弁口部に向けて案内するように傾斜した傾斜案内部を備えている。

したがって、フロート式逆流防止弁に傾きが生じた場合であっても、傾斜案内部がフロート弁体を弁口部に向けて案内する。このため、傾きが生じても確実に閉弁状態を維持することができるフロート式逆流防止弁を得ることができる。

本願に係るフロート式逆流防止弁の第１の実施形態である逆止弁1を示す側面断面図である。 図１に示すII－II方向の矢視断面図である。 図１に示す逆止弁1の弁座4近傍の一部拡大図である。 図１に示す逆止弁1に傾きが生じた状態を示す側面断面図である。

［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。
弁座4・・・弁座部
弁口5・・・弁口部
弁座平面6・・・離隔部
ガイド斜面7・・・傾斜案内部
フロート10・・・フロート弁体
スペース15・・・離隔空間
底面流出口22及び側面流出口23・・・排出口
弁室30・・・弁室空間
排出水又は海水・・・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の実施形態として逆止弁1を掲げる。本実施形態では、船舶の排水用配管に逆止弁1を設置し、逆止弁1を通じて船舶内の排出水を海域に向けて排水する例を示す。

（逆止弁1の構成の説明）
図1に示すように逆止弁1のボディ2は、内部に円筒形状（図2参照）の弁室30を有しており、ボディ2の上部にフランジ27が形成されている。このフランジ27のボルト用穴28にボルトが挿入されて、排水用配管（図示せず）の末端部に逆止弁1が接続され固定される。

ボディ2の上部には、図1に示すように、すり鉢状に開口した流入口21が形成されている。そして、この流入口21に連通して円筒形状（図2参照）を有する弁口5が形成されており、流入口21及び弁口5から排出水が弁室30内に流入する。弁口5の弁室30側の周囲が弁座4として機能する。

ボディ2の底部も開口しているが、フロート座25が取り付けられることによって底部の開口は閉じられている。フロート座25は、ボディ2の内周に形成された溝に固定リング35が嵌まり込むことによって固定されている。このフロート座25には貫通孔である底面流出口22が4個所に形成されている。また、ボディ2の底部近傍の側周にも貫通孔である複数の側面流出口23が形成されている。そして、これら底面流出口22及び側面流出口23を通じて、弁室30に流入した排出水は海域に向けて排水される。

弁室30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、底面流出口22及び側面流出口23から海水等が逆流した場合、この海水等の弁室30内における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、弁室30内で自由な浮動を確保することができるように、弁室30の円筒径よりも十分に小さな直径をもって構成されている。

フロート10が浮上し限界位置（図1の破線位置）に達した状態で、フロート10は弁座4に接して弁口5を閉塞して閉弁する。なお、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。

図３は、逆止弁1の弁座4近傍の一部拡大図である。図３に示すように、弁座4は弁口5の内周面に連続する接触斜面9を有しており、さらにこの接触斜面9に連続して外側に向けて水平方向に広がる弁座平面6を有している。フロート10が浮上した場合、フロート10の外周球面が接触斜面9に当接してフロート10の上昇が限界位置に達し、これによって弁口5を閉塞して閉弁する。

弁座平面6から連続して、ボディ2の内周面に向かって広がるガイド斜面7が形成されている。すなわち、このガイド斜面7は浮上したフロート10を弁口5に向けて案内するように傾斜している。なお、ガイド斜面7は斜面長さa2をもって形成されている。

弁座4の接触斜面9とガイド斜面7との間に弁座平面6が介在していることによって、接触斜面9に当接したフロート10の球面とガイド斜面7との間には、幅a1を有するスペース15が形成される。なお、本実施形態においては、接触斜面9及び弁座平面6を有する弁座4と、ガイド斜面7とは、ボディ2の内周の形状として一体的に構成されている。

（逆止弁1の動作の説明）
次に、本実施形態における逆止弁1の動作を説明する。まず、流入口21から流入した排出水を底面流出口22及び側面流出口23から排水する通常時においては、排出水は単に逆止弁1を通過するのみであり、フロート10は排水の流れに従ってフロート蓋25に接した状態（図１）で保持される。

これに対して、海水が底面流出口22及び側面流出口23から弁室30内に逆流して侵入した場合、前述のように逆流した海水の弁室30内の水位に従ってフロート10が浮上し、弁口5を閉塞して閉弁状態となる。これによって、流入口21方向への海水の逆流を阻止することができる。

ここで、逆止弁1が設置されている船舶の動きに応じ、逆止弁1にも波動が発生して水平状態から斜めに方向への揺れが生じることがある。図４はこのような波動によって、逆止弁1が水平状態から角度θだけ傾いた状態を示している。

逆止弁1に角度θの傾きが生じたことによって、弁室30内のフロート10に揺れが生じ、閉弁状態が解かれて開弁してしまうことがある（図４の破線位置）。しかし、本実施形態では、前述のように浮上したフロート10を弁口5に向けて案内するように傾斜したガイド斜面7が設けられている。このため、揺動したフロート10の球面がガイド斜面7に衝突してフロート10が弁口5に向けて案内され、フロート10は直ちに閉弁状態に復位する。

逆止弁1の波動は両側方向に繰り返されるが、ガイド斜面7は弁口5の全周にわたって形成されているため、その都度、ガイド斜面7によって弁口5に案内されて閉弁状態に復位する。このため、確実にフロート10による閉弁状態を維持することができる。

そして、弁口5の流入口21側（一次側）の圧力が底面流出口22及び側面流出口23側（二次側）の圧力よりも高くなった場合、通常時に復帰しフロート10は排水の流れに従い弁座4から離れて下降し、弁口5を開弁して図１に示す状態に戻る。

ここで、前述のように弁座平面6によって、接触斜面9に当接したフロート10の球面とガイド斜面7との間にスペース15が形成されるようになっている。このため、フロート10が閉弁状態から下降して通常時の状態に戻る際、フロート10の球面がガイド斜面7との強い接触圧によって貼り付いて開弁しないといった不具合を回避することができる。

なお、本実施形態においては、ガイド斜面7の斜面長さa2はフロート10の半径の長さよりも短い例を掲げたが、フロート10の半径の長さよりも長く形成することもできる。これによって、逆止弁1に波動が発生しフロート10に揺れが生じた場合、より確実にフロート10を弁口5に向けて案内することができる。

［その他の実施形態］
前述の実施形態では、船舶に逆止弁1（フロート式逆流防止弁）を設置した例を示したが、これに限定されるものではなく、たとえば航空機や列車等の他の移動体に設置することもできる。また、移動体以外の設置場所に、本願に係るフロート式逆流防止弁を設置してもよい。波動が発生しないような設置場所に設置した場合であっても、ガイド斜面7（傾斜案内部）がフロート10（フロート弁体）を弁口5（弁口部）に案内するため、確実な閉弁を実現することができる。

また、前述の実施形態においては、傾斜案内部としてガイド斜面7を例示したが、弁座部に連続的に接続されており、浮上したフロート弁体を、弁座部に形成された弁口部に向けて案内するように傾斜したものであれば、他の形状、構造を採用することもできる。たとえば、面ではなく3本以上のガイドバーを斜面状に配置してフロート弁体を弁口部に案内することもできる。

さらに、前述の実施形態においては、離隔部として弁座平面6を例示したが、傾斜案内部との間に介在し、弁口部を閉塞するフロート弁体と傾斜案内部との間に離隔空間を形成させるものであれば、他の形状、構造を採用することもできる。たとえば、平面ではなく曲面で構成してもよい。また、水平面ではなく、フロート弁体と傾斜案内部との間に離隔空間を形成させるように構成された斜面でもよい。

また、前述の実施形態においては、接触斜面9及び弁座平面6を有する弁座4と、ガイド斜面7とが、ボディ2の内周の形状として一体的に構成されている例を示したが、それぞれ別体のものを組み合わせて構成してもよい。

4：弁座 5：弁口 6：弁座平面 7：ガイド斜面 10：フロート
15：スペース 22：底面流出口 23：側面流出口 30：弁室

Claims (3)

1. 弁室空間に位置し、弁室空間に向けて流体を流入させる弁口部、当該弁口部の内周面に連続する接触斜面、当該接触斜面に連続する弁座平面、及び当該弁座平面に連続する傾斜案内面が一体的に形成された弁座部であって、当該弁座平面は水平方向に位置し、当該接触斜面及び当該傾斜案内面は当該水平方向に対して斜めに位置する弁座部、
   弁室空間に連通する排出口であって、弁室空間に流入した流体を外部に排出する排出口、
   弁室空間に浮動自在に位置する球体のフロート弁体であって、排出口から弁室空間に流体が逆流することによって浮上し、弁座部に形成された接触斜面に当接することによって弁口部を閉塞するフロート弁体、
   を備えたフロート式逆流防止弁において、
   前記弁座平面は、弁口部を閉塞する前記フロート弁体と前記傾斜案内面との間に離隔空間を形成させ、
   前記傾斜案内面の傾斜方向の斜面長さは、前記フロート弁体の半径よりも長く、
   前記傾斜案内面は、浮上したフロート弁体を、弁座部に形成された弁口部に向けて案内する、
   を備えた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、
   前記弁座部には、前記弁口部に連続する流入口であって、上部に向けて口径が広がるすり鉢状の流入口が形成されている、
   ことを特徴とするフロート式逆流防止弁。
3. 請求項１又は請求項２に係るフロート式逆流防止弁において、
   船舶の排水用配管に設置され、船舶内の排水を海域に向けて排水する、
   ことを特徴とするフロート式逆流防止弁。

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