JPH08200528A - 複合作動式無水撃逆止弁装置 - Google Patents

複合作動式無水撃逆止弁装置

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JPH08200528A JP942495A JP942495A JPH08200528A JP H08200528 A JPH08200528 A JP H08200528A JP 942495 A JP942495 A JP 942495A JP 942495 A JP942495 A JP 942495A JP H08200528 A JPH08200528 A JP H08200528A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 簡潔且つ明快な構造のもとに、所定最大流量
時にあっては弁抵抗損失が少なく、急激な流れの状態変
化にも容易に即応できて弁閉鎖動の遅れがなく、しかも
弁着座時には弁座に整一に密着して、水撃を防止する、
合理的な無水撃逆止弁装置を得る。 【構成】 無水撃逆止弁装置において、弁部支持軸６を
介して、弁部４が腕部５に所要の回動自由度をもって連
結されると共に、腕部支持軸７を介して、腕部５が弁箱
１に連結され、弁開時においては、弁部４を弁部支持軸
６を中心として回動させる付加作用力により、弁部上流
側端部４ａと腕部上流側端部５ａとが常に優先的に当接
した状態で、弁部４が流路中に浮揚保持され、弁閉鎖動
行程においては、弁部下流側端部４ｂが弁座３に優先的
に当接し、その後の弁着座行程において、弁部４の全面
が弁座３に整一に密着して、逆流による水撃を防止する
構造に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、送水管路に設置され
て、送水中急にポンプエネルギーを絶った場合に、管内
水の逆流による水撃発生を安全確実に防止する無水撃逆
止弁装置に関する。なお、本明細書中、「水」の言語は
流体を総称的に代表するものとする。また、「上流側」
「下流側」「入口」「出口」などの言語は、いずれも正
規の流れ（逆流ではなく）を基準とした位置方向を示す
ものとする。
【０００２】
【従来の技術】送水管路に設けた逆止弁装置が、ポンプ
停止時の急激な管内流速の変化に追随できず、その逆流
過程で弁着座すると、その瞬間に、弁下流側で水撃現象
を生じ、重大事故に至ることがある。従来、このような
水撃発生を防止する逆止弁装置として、例えば、特公昭
４０−３６５４号「無水撃揚水装置」、特公昭５１−２
５９３０号「無水撃揚水装置の改良」、特公昭６３−６
０２７４号「スイング型無水撃逆止弁装置」等の一連の
発明があり（以下、これらの発明を総称的に「原発明」
と呼称する）、それらが広く活用されてきたことはよく
知られているところであるが、本発明はこれら原発明の
無水撃逆止弁装置の改良に関するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術である、原発
明の無水撃逆止弁装置は、それ以前から一般化していた
水撃防止に関する曖昧な技術思想（逆流過程での着座は
容認して、そのショックを緩和するために、制動手段を
設けて弁部の動作を緩慢にしたり、水撃による上昇圧力
を逃避・緩衝させる自動弁装置やサージタンクを配備す
るなどの、対症療法的手段）を脱した、より明快な技術
思想に基づいたものであった。具体的には、ポンプへの
入力が絶たれたとき、管路内吐出方向流れが慣性を失い
停止する時点で弁着座するよう、弁部及びその付近の流
路形状を構成させて、管内水の逆流そのものの発生を阻
止し、積極的に水撃発生の要因を断つように、抜本的改
良の施されていることが、原発明の公報明細書の記載か
らも容易に伺える。図１５に例示した原発明の無水撃逆
止弁装置の構造は、弁閉鎖運動を阻害する要因をできる
だけ除去するように構成されていて、その弁部自重によ
る降下だけで適正な弁閉鎖運動ができ、なお若干の誤差
があれば、重錘、ばね等の作用力の付加によりその補正
を行ない、ほぼ水撃防止の目的が達成されていた。
【０００４】しかしながら、原発明の無水撃逆止弁装置
においても、当業者としてその基本的技術を実施するに
当たって、なお、次のような技術的課題に遭遇してき
た。 （Ａ）弁部と腕部が固着された一節のままで、弁箱に連
結する構造では、特に加工精度の高い製作を行なわない
と、弁着座時における弁着座面の整一な密着は期し難
い。 （Ｂ）製作を容易にするために、単に弁部と腕部の二節
に分割して弁箱に連結する構造、即ち、単に弁部を腕部
に所要の間隙（ガタ）をもって連結し、腕部を弁箱に連
結する構造を採用した場合は、弁着座面の密着は可能と
はなるものの、それは同時に新たな問題を引き起こすこ
ととなる。即ち、弁部がふらつくフラップ現象により、
弁部の弁座への着座タイミングの整一を欠き、しばしば
弁部の上流側端部が先に、しかも斜め方向に弁座を擦り
ながら着座し、時にはそれが突き掛かりとなって弁部の
スムーズな着座を妨げ（以下説明上、「斜め着座・突き
掛かり」と呼称する）、弁部や弁座を損傷するのみなら
ず、それが着座直前の逆流を許して水撃現象を誘発する
ことさえある。この問題は、無水撃逆止弁装置が大型化
するにつれて顕著となる傾向がある。この「斜め着座・
突き掛かり」の弊害を軽減するために、腕部支持軸をな
るべく弁座面の延長線上に設けるなどの手段もとられて
いるが、その腕部支持軸の取付け位置を確保するために
設計が制約される上、特に大型となると、精密に加工・
組立てするのが容易ではないなどの難点もあった。
【０００５】以上（Ａ）及び（Ｂ）で述べた問題点は、
複雑な条件が絡み合ったもので、事実上これまで、その
解消は容易でないと見られており、原発明の無水撃逆止
弁装置においても、なお未到の技術であった。本発明
は、この未到の技術的問題点を抜本的に解消し、同時
に、さらに最適な弁部の作動状態を得られる合理的な構
造に構成し、設計・製作が容易で経済性の高い無水撃逆
止弁装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、弁閉鎖に当たって、まず弁部
の下流側端部が先に弁座に当接し、次に全面が着座する
という二段階のプロセス（複合作動）を経る仕組みにし
て、種々の画期的効果を生み出したものである。本発明
を、一実施例を示した図１〜図３に基づいて説明する。
揚水ポンプ（図示は省略）の吐出側配管の適所に、入口
管路１１及び出口管路１２に挟まれて設置された複合作
動式無水撃逆止弁装置の弁箱１には、弁箱蓋２が装着さ
れ、入口流路ａから出口流路ｂに至る流路を形成する。
弁部支持軸６を介して、弁部４は腕部５に所要の回動自
由度をもって嵌合連結され、更に、腕部支持軸７を介し
て、腕部５は弁箱１に嵌合連結され、弁部４が、流路ａ
→ｂの方向に対して傾斜して設けられた弁座３の出口側
に臨んで揺動自在に保持されている。以上において、弁
部４及び腕部５は、流れの変化への追随性を高めるた
め、できる限り慣性質量を小さくすると共に、流れ抵抗
の少ない形状とし、そして、弁部４と腕部５を含めた弁
全体としての重心が、腕部支持軸７よりも下流側に位置
し、その自重により弁閉鎖方向への作用力、即ち弁閉力
を生み出すよう形成されている。また、この弁閉力の大
きさは、弁の全開時に所定最大流量の流れから受ける弁
開方向への作用力、即ち弁開力の大きさに釣り合うよう
に設定する。さらに、本実施例においては、弁部支持軸
６が弁部４の中心よりも下流側に設けられることによっ
て、弁開時の吐出方向流れの押圧力が、弁部上流側端部
４ａを常に腕部上流側端部５ａに当接させようとする弁
部回動作用力（図中では弁部支持軸６を中心とした時計
回り方向への作用力）を生み出すよう形成されている。
【０００７】
【作用】上記実施例の複合作動式無水撃逆止弁装置にお
いては、図１に例示したように、弁開時において、弁部
４が、それを抱擁流過する流れ（以下、説明上、「抱擁
流路」と呼称する）の中にあって、弁開力と弁閉力との
釣り合いのもとに、浮揚状態で保持されているため、流
れが急に減速し始めても、ほとんど同時に弁閉鎖動を始
める。本実施例においては、特に腕部支持軸７の位置
が、弁座面延長上になくてもよく、例えば図１に例示し
たような腕部支持軸７の位置であれば、従来技術の無水
撃逆止弁装置に比べ、より流路の中央寄りに弁部４を位
置させられるので、理想的な抱擁流路に近づけることが
できる。なお、この弁開時の態様を観察すると、流水が
弁部４に及ぼす押圧力が弁部回動作用力として働いて、
弁部上流側端部４ａが腕部上流側端部５ａに当接してい
る。
【０００８】次に、管内流れの減速により、弁部４が閉
鎖動を行ない弁座３に近づくと、まず、図２に例示した
ように、弁部下流側端部４ｂが弁座３に当接し（ここ迄
が弁閉鎖動行程）、次いで、図３に例示したように、弁
部上流側端部４ａが腕部上流側端部５ａから離れ、弁部
４の全面が弁座３に当接し着座する（弁着座行程）。こ
の二行程の弁閉鎖プロセスが、本発明を「複合作動式」
と称する所以であるが、前述の、従来問題となっていた
弁部上流側端部４ａ部分の弁座３への優先当接による
「斜め着座・突き掛かり」の弊害は、もはや解消し、ス
ムーズな着座となっている。また、弁部支持軸６に関す
る適度の自由度が効果的に働いて、弁座面での整一な密
着が得られる。ここに、本発明の一実施例として図１〜
図３に例示した構成によって、前述の未到の課題を明快
に、しかも経済的に解決できたものである。
【０００９】
【実施例】以上説明した通り、本発明の複合作動式無水
撃逆止弁装置は、水撃防止に顕著な作用効果が得られる
が、さらに、本発明の要旨に添い、種々構造的変化を加
えたり従来技術を援用して、実施上の種々の要請に応え
ることが可能である。例えば、図１〜図３に例示した構
成の複合作動式無水撃逆止弁装置は、流水が弁部４に及
ぼす押圧力によって、弁部回動作用力（図中では弁部支
持軸６を中心とした時計回り方向への作用力）を生み出
すものであるが、その他にも、図５〜図７に例示したよ
うに、弁部支持軸６を弁部４の重心よりも上流側に設け
て、弁部４の自重によって弁部回動作用力を生み出す構
成とすることもできる。（図５が弁全開付近、図６が弁
着座行程直前、図７が弁着座の状態を夫々示す。その運
動態様は、図１〜図３の場合とほぼ同様である。）ま
た、流路中の強度の乱流・偏流にも影響されにくい確実
な弁部回動作用力を確保するために、図８の一実施例の
ように、弁部４と腕部５との間にばね８を介在させて、
弁部回動作用力を付勢したり、更には、弁部回動作用力
を専らばね８により発生させる構成とすることもでき
る。
【００１０】また、本発明の複合作動式無水撃逆止弁装
置は、弁閉鎖動への阻害要因を極力削減（弁部４と腕部
５の質量を小さくし、形状を整え、慣性抵抗と形状抵抗
を極力削減している）することにより、弁部４と腕部５
の自重による降下だけでも、所要の弁閉鎖動ができ、管
内流れの減速の速さに同調しながら、追随遅れのない弁
閉鎖の性能を発揮できるものであるが、更に厳しい仕様
条件、例えば逆流開始までの時間が非常に短い場合等に
おいては、その弁閉力の強さを自由に調整するために、
図４及び図９の実施例のように、弁閉力部材９（重錘、
ばね等）を、固定側と弁部４又は腕部５との間に連結さ
せて、弁閉力を付勢することができる。そして、弁閉力
部材９の連結される支点の関係位置を適宜に按配するこ
とによって、弁全開付近では、所要最小限の弁閉力とし
て作用させて弁抵抗損失を小さくし、弁閉鎖付近では、
所要最大限の弁閉力として作用させて、さらに望ましい
閉鎖動をさせる構成とすることもできる。なお、図４に
は、弁部４が製作組立中に不意に揺動した場合に、弁部
上流側端部４ａが弁座３に接触して損傷するのを防ぐた
めの安全対策として、弁部４と腕部５との間にばねを介
設する例も示した。
【００１１】そして、更に特殊な仕様条件、例えば送水
の状況が不安定で弁閉力の設定が一律には困難な場合等
においては、弁着座タイミングのズレに対処するため
に、本発明の「特許請求の範囲」の「請求項５」に記載
の制動装置１０を補助手段として付設することにより、
水撃防止の完璧を期することができる。この制動装置自
体は従来技術なので、その構造の詳説は省略するが、本
発明においては、弁着座タイミングのズレに対処する補
助手段という趣旨からして、従来の一般的な「ダッシュ
ポット式緩閉鎖逆止弁」に比較すればコンパクトな制動
装置でよく、また、その制動開始のタイミングも、弁着
座行程に入った時点近辺、即ち弁部下流側端部４ｂが弁
座３に当接した時点近辺からでよい。制動装置１０を弁
箱１の外側に設けた実施例が図１０に、その制動装置部
分の実施例が図１３に例示され、制動装置１０を弁箱１
の内側に設けた実施例が図１１〜図１２に、その制動装
置部分の実施例が図１４に例示されている。図１３に
は、制動開始タイミングの微調整を簡単に調整ネジ等に
より行なう方法も例示した。
【００１２】なお、弁部支持軸６については、従来技術
を援用した種々の構造があり得る。図１〜図１２に例示
したものは、弁部支持軸６の軸心線が腕部支持軸７の軸
心線と平行に構成されたものであるが、この他に、例え
ば弁部支持軸６の嵌合部に間隙を設けたり、弁部支持軸
６をユニバーサルジョイント式にしたりして（勿論、弁
部４の運動範囲に規制は設けておく）、弁部４を、腕部
支持軸７に係る弁揺動方向だけでなく、弁座面を基準と
した各方向に動ける構造とすることもできる。いずれ
も、弁閉鎖動時には、弁部４を正しい閉鎖姿勢に保持し
ながら、万一着座の瞬間に着座面に異物を噛んだ場合、
弁部支持軸６の自由度が効いて、要部である弁部支持軸
６を保護する効果等を発揮する。また、腕部支持軸７に
ついては、必ずしも弁座面の延長線上に位置させる必要
はないので、柔軟な設計が可能であり、鋳物造形も容易
となる。その他、本発明の趣旨の範囲内で種々設計変更
が可能であり、本発明は前述の実施例に限定されるもの
ではない。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、以上のように、簡潔且つ明快
な構造のもとに、従来の無水撃逆止弁装置における未到
の課題を解決し、さらに容易かつ経済的な技術手段をも
って、所定最大流量時にあっては弁抵抗損失が少なく、
急激な流れの状態変化にも容易に即応できて弁閉鎖動の
遅れがなく、しかも弁着座時には「斜め着座・突き掛か
り」もなく、弁座に整一に密着する、画期的な複合作動
式無水撃逆止弁装置を実現できたものである。特に大口
径・大型化への対応も容易であり、設計・製作・維持管
理など広汎にわたり、優れた成果をあげることができ、
実施効果の顕著さは従来技術と比較して、極めて大きい
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁全開付
近の状態を示す。
【図２】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁着座行
程直前の状態を示す。
【図３】本発明の一実施例の縦断面図であり、弁着座の
状態を示す。
【図４】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁全
開付近の状態を示す。
【図５】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁全
開付近の状態を示す。
【図６】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁着
座行程直前の状態を示す。
【図７】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁着
座の状態を示す。
【図８】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁全
開付近の状態を示す。
【図９】本発明の他の一実施例の縦断面図であり、弁全
開付近の状態を示す。
【図１０】本発明の他の一実施例の縦断面図（一部側面
図）であり、弁着座行程直前の状態を示す。
【図１１】本発明の他の一実施例の縦断面図（一部側面
図）であり、弁着座行程直前の状態を示す。
【図１２】本発明の他の一実施例の縦断面図（一部側面
図）であり、弁着座行程直前の状態を示す。
【図１３】図１０における制動装置の一実施例の縦断面
図である。
【図１４】図１１及び図１２における制動装置の一実施
例の縦断面図である。
【図１５】従来技術の無水撃逆止弁装置の縦断面図であ
る。
【符号の説明】
１…弁箱 ２…弁箱蓋 ３…弁座 ４…弁部 ４ａ…弁部上流側端部 ４ｂ…弁部下流側端
部 ５…腕部 ５ａ…腕部上流側端部 ５ｂ…腕部下流側端
部 ６…弁部支持軸 ７…腕部支持軸 ８…ばね ９…弁閉
力部材 １０…制動装置 １１…入口管路 １２…出口管路 ａ…入口流路 ｂ…
出口流路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポンプへの入力が絶たれたとき、流路内
    の吐出方向流れが慣性を失い停止する時点で、弁部
    （４）が弁座（３）にほぼ着座するように、弁部（４）
    及び弁座（３）並びにその周辺の流路形状が形成された
    無水撃逆止弁装置において、弁部支持軸（６）を介し
    て、弁部（４）が腕部（５）に所要の回動自由度をもっ
    て連結されると共に、腕部支持軸（７）を介して、腕部
    （５）が弁箱（１）に連結され、弁開時においては、弁
    部（４）を弁部支持軸（６）を中心として回動させる付
    加作用力により、弁部上流側端部（４ａ）と腕部上流側
    端部（５ａ）とが常に優先的に当接した状態で、弁部
    （４）が流路中に浮揚保持され、弁閉鎖動行程において
    は、弁部下流側端部（４ｂ）が弁座（３）に優先的に当
    接し、その後の弁着座行程において、弁部（４）の全面
    が弁座（３）に整一に密着して、逆流による水撃を防止
    する構造に構成されたことを特徴とする、複合作動式無
    水撃逆止弁装置。
  2. 【請求項２】 弁部支持軸（６）が、弁部（４）の中心
    よりも下流側に設けられることによって、吐出方向流れ
    の押圧力が、弁部（４）を、弁部支持軸（６）を中心と
    して弁部上流側端部（４ａ）と腕部上流側端部（５ａ）
    とを当接させる方向に回動させる、付加作用力の力源と
    なることを特徴とする、請求項１記載の複合作動式無水
    撃逆止弁装置。
  3. 【請求項３】 弁部支持軸（６）が、弁部（４）の重心
    よりも上流側に設けられることによって、弁部（４）の
    自重が、弁部（４）を、弁部支持軸（６）を中心として
    弁部上流側端部（４ａ）と腕部上流側端部（５ａ）とを
    当接させる方向に回動させる、付加作用力の力源となる
    ことを特徴とする、請求項１記載の複合作動式無水撃逆
    止弁装置。
  4. 【請求項４】 弁部（４）と腕部（５）との間に、ばね
    （８）が介設されることによって、ばね力が、弁部
    （４）を、弁部支持軸（６）を中心として弁部上流側端
    部（４ａ）と腕部上流側端部（５ａ）とを当接させる方
    向に回動させる、付加作用力の力源となることを特徴と
    する、請求項１記載の複合作動式無水撃逆止弁装置。
  5. 【請求項５】 弁着座行程における弁部（４）及び腕部
    （５）の回動を制動するための制動装置（１０）が、付
    設されたことを特徴とする、請求項１〜請求項４から選
    ばれる１つの項に記載の複合作動式無水撃逆止弁装置。
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