特許 6962776 バルブ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962776

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】バルブ装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/42 20060101AFI20211025BHJP

   F04D 7/04 20060101ALI20211025BHJP

   F16K 1/14 20060101ALI20211025BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   F16K1/42 G

   F04D7/04 T

   F16K1/14 F

   F16K27/02

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-206755(P2017-206755)

(22)【出願日】2017年10月26日

(65)【公開番号】特開2019-78355(P2019-78355A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2020年4月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002358

【氏名又は名称】新明和工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浦本 徹

(72)【発明者】

【氏名】黒田 新吾

【審査官】 西井 香織

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１９５９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１５０３７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−２５５２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２５５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４８２１２９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５０７３１２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １／００ − １／５４

Ｆ０４Ｄ ７／０４

Ｆ１６Ｋ ２７／００ − ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流入口及び流出口が設けられたケーシングと、該ケーシングにおける該流出口の上流側開口に設けられた弁座と、該弁座に着座して該流出口を閉じる位置と該弁座から離れて該流出口を開く位置との間で移動可能なボール弁とを備えたバルブ装置であって、
前記弁座は、前記流出口に着脱可能に嵌め込まれる筒状の弁体部と、該弁体部から径方向外方に張り出して前記ケーシングにおける該流出口の下流側開口の周縁部に当接するフランジ部とを有し、
前記ケーシングに着脱可能に取り付けられ、該ケーシングとの間で前記フランジ部を狭持する挟持部材と、
前記挟持部材に設けられ、前記流出口から流出した流体を前記ケーシングの外部に吐出するノズルとを備えたことを特徴とするバルブ装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記フランジ部よりも径方向外方で且つ前記ケーシングと前記挟持部材との間には、シール部材が挟み込まれていることを特徴とするバルブ装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記挟持部材は、前記ケーシングの外側から締結された締結ボルトによって該ケーシングに対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とするバルブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルブ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、下水中継ポンプ槽（水槽）に設置される水中ポンプ装置に付設されるバルブ装置（槽内攪拌装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、水中ポンプ装置の運転開始から一定時間が経過するまでの間、水中ポンプ装置からの噴流を開弁状態にあるバルブ装置を経由して吐出部から水槽内に吐出させ、その水槽内を攪拌するとともに、その一定時間の経過後にバルブ装置を閉弁させて、そのバルブ装置からの噴流の吐出を停止するようにした構成が開示されている。

【0004】

具体的に、開弁時には、ボール弁がダイヤフラム上に載置された状態で弁収容部の底部に位置する一方、閉弁時には、弁収容部内に生じた負圧によりダイヤフラムが上方に偏倚し、ボール弁が弁座に着座して吐出部を閉じるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２５５２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、従来のバルブ装置では、バルブの開閉動作に伴って、ボール弁が弁座に対して繰り返し衝突することで弁座が摩耗してしまい、ボール弁と弁座との密着性が悪くなるおそれがある。そのため、定期的に弁座を交換する必要があった。

【0007】

しかしながら、弁座は、吐出部の弁収容部側に位置する上流端開口に圧入して固定されているため、弁座を取り外す作業が困難であった。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁座の交換作業を容易に行うことができるバルブ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、流体の流入口及び流出口が設けられたケーシングと、該ケーシングにおける該流出口の上流側開口に設けられた弁座と、該弁座に着座して該流出口を閉じる位置と該弁座から離れて該流出口を開く位置との間で移動可能なボール弁とを備えたバルブ装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

【0010】

すなわち、第１の発明は、前記弁座は、前記流出口に着脱可能に嵌め込まれる筒状の弁体部と、該弁体部から径方向外方に張り出して前記ケーシングにおける該流出口の下流側開口の周縁部に当接するフランジ部とを有し、
前記ケーシングに着脱可能に取り付けられ、該ケーシングとの間で前記フランジ部を狭持する挟持部材と、
前記挟持部材に設けられ、前記流出口から流出した流体を前記ケーシングの外部に吐出するノズルとを備えたことを特徴とするものである。

【0011】

第１の発明では、ケーシングの外部から流出口に向かって弁座の弁本体が嵌め込まれ、弁座のフランジ部が流出口の周縁部に当接している。そして、フランジ部は、ケーシングと挟持部材との間で狭持されることで、弁座がケーシングに対して着脱可能に固定されている。

【0012】

このような構成とすれば、挟持部材をケーシングから取り外し、流出口に嵌め込まれている弁座をケーシングの外部に引き出すことで、弁座の交換作業を容易に行うことができる。

【0013】

また、弁座のフランジ部は、挟持部材によって挟持されているので、ボール弁が弁座に着座したときの衝撃を、フランジ部の全面に分散させて挟持部材で受け止めることができる。

【0014】

第２の発明は、第１の発明において、
前記フランジ部よりも径方向外方で且つ前記ケーシングと前記挟持部材との間には、シール部材が挟み込まれていることを特徴とするものである。

【0015】

第２の発明では、フランジ部よりも径方向外方で且つケーシングと挟持部材との間にシール部材を挟み込むようにしている。つまり、本発明では、ケーシングと挟持部材とを分割して弁座のフランジ部を挟持した構造となっているので、フランジ部を囲むようにシール部材を挟み込むことで分割面のシール性を高め、流体が漏れ出すのを抑えるようにしている。

【0016】

第３の発明は、第１又は２の発明において、
前記挟持部材は、前記ケーシングの外側から締結された締結ボルトによって該ケーシングに対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、挟持部材をケーシングから取り外し、流出口に嵌め込まれている弁座をケーシングの外部に引き出すことで、弁座の交換作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係るバルブ装置が設置された下水ポンプ設備の全体構成を示す側面断面図である。

【図2】水中ポンプ装置及びバルブ装置の平面図である。

【図3】開弁状態におけるバルブ装置の側面断面図である。

【図4】下部ダイヤフラムが偏倚した状態におけるバルブ装置を示す図３相当図である。

【図5】閉弁状態におけるバルブ装置を示す図３相当図である。

【図6】弁座をケーシングから取り外した状態を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0020】

図１に示すように、流入口１ａ及びマンホール１ｂを有する水槽としての下水中継ポンプ槽１には、水中ポンプ装置２が設置されている。水中ポンプ装置２には、バルブ装置１０が接続されている。バルブ装置１０は、水中ポンプ装置２の運転開始時にその吐出流の一部又は全部を槽内に吐出させるものであり、槽内攪拌装置として機能する。

【0021】

そして、下水中継ポンプ槽１内に流入口１ａから流入した下水は、その水位が所定の運転レベル以上になると、所定の停止レベルに水位が低下するまで、水中ポンプ装置２にその運転により吸い込まれた後に固定排出管６から排出される。

【0022】

図２に示すように、水中ポンプ装置２の吐出部４は、ポンプケーシング３より側方へ突出して形成されており、この先端に着脱用接続管５が取り付けられている。

【0023】

〈バルブ装置について〉
図３に示すように、バルブ装置１０は、水（流体）の流入口１６及び流出口１７が設けられたケーシング１１を備えている。ケーシング１１は、例えば、金属材料からなるケーシング本体１２と、ケーシング本体１２の下側に複数の締結ボルト４０（図３では１本の締結ボルト４０のみを図示）で取付固定された下カバー部１３と、ケーシング本体１２の上側に取付固定された保護カバー３２とを有している。

【0024】

下カバー部１３は、ケーシング１１の底壁を構成し、この底壁は、後述する下部ダイヤフラム３４を底壁に沿わせて収めるべく下方へ突出した凸曲面状に形成されている。

【0025】

また、下カバー部１３における下面の周囲には、バルブ装置１０を平坦面上で自立させる複数本の脚部１３ａ（図３では１本の脚部１３ａのみを図示）が設けられている。また、ケーシング本体１２の内部には、下カバー部１３を底部とする弁収容部１４が形成されている。

【0026】

ケーシング本体１２における一方の側壁（図３では右側の側壁）には、円筒状の流入管部１５が一体に設けられている。流入管部１５は、ケーシング本体１２の上下方向の略中央に配設されていて、その内部には、水中ポンプ装置２から吐出された水の噴流を弁収容部１４に導入する流入口１６が開口している。

【0027】

すなわち、流入管部１５の内部には、弁収容部１４と連通する流入口１６が形成されており、流入口１６を介して水中ポンプ装置２のポンプケーシング３から弁収容部１４へ噴流が流入するようになっている。また、流入管部１５の上流端は、水中ポンプ装置２のポンプケーシング３に取り付けられている。

【0028】

ケーシング本体１２における他方の側壁（図３では左側の側壁）には、流出口１７が形成されている。流出口１７は、流入口１６と同じ高さ位置で対向するように、ケーシング本体１２の上下方向の略中央に形成されている。流入口１６から弁収容部１４に流入した噴流は、流出口１７を通って弁収容部１４の外部に流出される。

【0029】

ケーシング１１における流出口１７の上流側開口には、弁座２０が設けられている。弁座２０は、流出口１７に着脱可能に嵌め込まれる円筒状の弁体部２１と、弁体部２１から径方向外方に張り出してケーシング１１における流出口１７の下流側開口の周縁部に当接するフランジ部２２とを有する。

【0030】

弁座２０は、例えば、ケーシング本体１２を構成する材料よりも硬質な材料からなる。なお、本実施形態では、後述するように、弁座２０を交換容易な構成としているので、弾性変形可能なゴム材や樹脂材で弁座２０を構成してもよい。弁体部２１の内周側の上流側開口縁部には、上流側から下流側に向かって径方向内側に狭まるテーパー状の座面２１ａが設けられている。

【0031】

ケーシング本体１２における流出口１７の内周面には、内側シール溝４１が形成されている。内側シール溝４１には、リング状の内側シール部材４２が収容されている。弁体部２１が流出口１７に嵌め込まれた状態では、内側シール部材４２が弁体部２１に密着することで、ケーシング本体１２の流出口１７と弁体部２１との隙間が塞がれている。

【0032】

弁座２０のフランジ部２２は、挟持部材２５によってケーシング１１との間で挟持されている。挟持部材２５は、締結ボルト４０によってケーシング１１に対して着脱可能に取り付けられている。

【0033】

挟持部材２５は、円形のリング状に形成されてフランジ部２２を狭持する挟持部２６と、挟持部２６の下流側端部に一体に設けられた円筒状の流出管部２７とを有する。

【0034】

挟持部２６の上流側の面には、フランジ部２２の厚みと略同じ深さで窪んだ凹部２６ａが設けられている。フランジ部２２は、挟持部２６の凹部２６ａに嵌まり込んだ状態で、挟持部２６とケーシング１１との間に挟み込まれている。

【0035】

ケーシング１１におけるフランジ部２２よりも径方向外方の面には、外側シール溝４３が形成されている。外側シール溝４３には、リング状の外側シール部材４４が収容されている。挟持部材２５とケーシング１１とでフランジ部２２を挟持した状態では、外側シール部材４４が挟持部２６に密着することで、挟持部材２５とケーシング本体１２との隙間が塞がれている。なお、外側シール溝４３は、挟持部２６に形成してもよく、挟持部２６の上流側端部の内側角部に面取りを設けることで挟持部２６、ケーシング本体１２、弁座２０の間に形成される断面略三角形の隙間を外側シール溝４３としてもよい。

【0036】

流出管部２７は、流入管部１５の流入口１６から弁収容部１４に流入した噴流を弁収容部１４の外部に流出させるものである。また、流出管部２７の先端部（下流端）には、流出管部２７を通過した噴流を下水中継ポンプ槽１内に吐出するノズル１９が取付固定されている。

【0037】

弁収容部１４内には、略球状のボール弁３０が移動可能に収容されている。ボール弁３０は、バルブ装置１０の開弁時（図３参照）には、後述する下部ダイヤフラム３４上に載置された状態で弁収容部１４の底部に位置する一方、閉弁時（図５参照）には、弁座２０の座面２１ａに着座して流出口１７を閉じるように構成されている。

【0038】

ケーシング本体１２と下カバー部１３との間には、弁収容部１４の底部を構成する板状の下部ダイヤフラム３４が取り付けられている。下部ダイヤフラム３４は、例えば、ゴム製のものであり、その周縁部がケーシング本体１２の下部と下カバー部１３の上側周縁部との間に挟持された状態で、気密状にケーシング本体１２の下側に配設されている。

【0039】

図４及び図５に示すように、下部ダイヤフラム３４と下カバー部１３との間には、下部ダイヤフラム３４を上方に向かって膨らませるためのオイルＯを収容する下部オイル室３５が形成されている。

【0040】

そして、噴流で弁収容部１４内に負圧が生じたときに、その負圧と下部オイル室３５内の圧力との差圧により中央部が上側に偏倚して、下部ダイヤフラム３４上に位置するボール弁３０を押し上げ、弁収容部１４に流入した噴流の動圧をボール弁３０に作用させることで、弁座２０に着座させるように構成されている。

【0041】

ケーシング本体１２と保護カバー３２との間には、同様の上部ダイヤフラム３１が、周縁部にて気密状に取り付けられている。具体的に、ケーシング本体１２の頂部には、保護カバー３２が上部ダイヤフラム３１を保護するために取り付けられており、ケーシング本体１２の上側周縁部と保護カバー３２の下側周縁部との間に上部ダイヤフラム３１の周縁部が気密状に挟持されている。

【0042】

そして、ケーシング本体１２と上部ダイヤフラム３１との間には、下部ダイヤフラム３４を作動させるためのオイルＯを収容する上部オイル室３３が形成されている。

【0043】

下部オイル室３５と上部オイル室３３とは、ケーシング本体１２、下カバー部１３、及び下部ダイヤフラム３４により形成されたオイル通路３６によって互いに連通している。そして、負圧の発生により下部ダイヤフラム３４が上方（すなわち弁座２０側）に向かって膨らむように偏倚し、これに伴って上部オイル室３３からオイル通路３６を介して下部オイル室３５にオイルＯが移動するようになっている。

【0044】

さらに、下カバー部１３には、オイル通路３６を移動するオイルＯの流量を調整するための調整弁３７が設けられている。調整弁３７により、上部オイル室３３と下部オイル室３５との間におけるオイルＯの移動流量を調整して、水中ポンプ装置２の運転開始からボール弁３０が流出管部２７を閉じるまでの作動時間を調整することが可能となっている。

【0045】

〈バルブ装置の動作について〉
次に、バルブ装置１０の動作を説明する。図３に示すように、水中ポンプ装置２を始動させる前段階では、ボール弁３０が弁収容部１４の底部（下部ダイヤフラム３４）上に位置しており、この状態で流出管部２７が開放されてバルブ装置１０は開弁状態となっている。この開弁状態で水中ポンプ装置２を起動すると、ポンプケーシング３から下水の一部が流入管部１５の流入口１６を介して弁収容部１４の内部に流入し、流出管部２７を介してノズル１９から下水中継ポンプ槽１内に下水の一部が噴出される。これにより、下水中継ポンプ槽１内が攪拌される。

【0046】

そして、図４に示すように、弁収容部１４を下水が通過することにより、弁収容部１４に負圧が発生し、この負圧によって、オイルＯが上部オイル室３３からオイル通路３６を通って下部オイル室３５に移動するようになる（図４に示す矢印を参照）。これに伴い、上部ダイヤフラム３１が下降する。その結果、下部ダイヤフラム３４が上方に位置する弁座２０側に向かって膨らむように偏倚して、ボール弁３０が下部ダイヤフラム３４の上方に位置する弁座２０側に向かって押し上げられる。

【0047】

水中ポンプ装置２の運転開始から所定時間（例えば約２０〜５０秒）が経過すると、図４に示すように、下部ダイヤフラム３４が完全に膨らんで上方に突出した状態となり、この下部ダイヤフラム３４によりボール弁３０が押し上げられ、弁収容部１４に流入した噴流の動圧が作用することで弁座２０の座面２１ａに着座して、ノズル１９を閉じる（図５参照）。これにより、ノズル１９から下水の噴出が停止し、下水は吐出部４及び着脱用接続管５を通って固定排出管６へ圧送されるようになる（図１及び図２参照）。

【0048】

そして、図５に示すように、ボール弁３０が弁座２０に押し当てられた状態で弁収容部１４内の圧力が上昇すると、その圧力により下部ダイヤフラム３４が元の状態に押し戻され、上部ダイヤフラム３１、下部ダイヤフラム３４及びオイルＯは元の位置に戻る（図５に示す矢印を参照）。

【0049】

このようなバルブ装置１０の動作により、水中ポンプ装置２の運転開始から所定時間の間、下水中継ポンプ槽１内の砂、汚泥、浮遊油脂、スカム等がノズル１９からの噴出水によって攪拌され、水中ポンプ装置２に吸い込まれた後に固定排出管６から排出される。これにより、下水中継ポンプ槽１内に砂や汚泥が滞留または堆積することを防止することが可能となり、あるいは浮遊油脂やスカムが下水中継ポンプ槽１の壁などに付着することを抑制することが可能となる。また、下水中継ポンプ槽１内の汚水が攪拌されると、水面近傍の汚水も攪拌されるため、大気からの酸素の供給も積極的に行われて、曝気が促進されるようになる。

【0050】

この後、水中ポンプ装置２の作動を停止させると、ボール弁３０は弁座２０から離脱して下部ダイヤフラム３４の上に落ち、水中ポンプ装置２は始動前の状態に戻る。なお、運転開始からボール弁３０が流出管部２７を閉じるまでの時間は、調整弁３７を調整することによって変更することができる。

【0051】

〈弁座の交換作業について〉
ところで、このようなバルブ装置１０の動作を行うと、水中ポンプ装置２の始動の都度、弁座２０にボール弁３０が繰り返し衝突することで、弁座２０が摩耗・変形するおそれがある。そこで、本実施形態では、弁座２０を容易に交換できるようにしている。

【0052】

具体的に、図６に示すように、弁座２０を交換するにあたって、まず、締結ボルト４０を緩め、ノズル１９とともに挟持部材２５をケーシング１１から取り外す。

【0053】

そして、ケーシング１１の流出口１７に嵌め込まれている弁座２０をケーシング１１の外部に引き出すことで、弁座２０を取り外す。これにより、ケーシング１１の外部から弁座２０の交換作業を容易に行うことができる。なお、弁座２０の交換作業の際には、内側シール部材４２及び外側シール部材４４も一緒に交換しておくのが好ましい。

【0054】

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

【0055】

本実施形態に係るバルブ装置１０は、下水中継ポンプ槽１内の水中ポンプ装置２に付設される槽内攪拌装置としての形態を示したが、この形態に限られない。例えば、流量調整用の弁機構、槽内の洗浄装置、スプリンクラー、畑の水やり機のような一定流量を流した後に遮蔽する弁機構としてバルブ装置１０を適用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0056】

以上説明したように、本発明は、バルブ装置において弁座の交換作業を容易に行うことができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

【符号の説明】

【0057】

１０ バルブ装置
１１ ケーシング
１６ 流入口
１７ 流出口
２０ 弁座
２１ 弁体部
２２ フランジ部
２５ 挟持部材
３０ ボール弁
４４ 外側シール部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】