逆流防止装置
【課題】従来の装置に比して圧力損失が大幅に低減され、且つ通水時においても中間室の逃がし弁を確実に閉めておくことのできる減圧式逆流防止装置を提供する。
【解決手段】第１逆止弁において、支持部材の外周４５の円弧部４６とケーシングの第２拡径部１２との間に形成される流路面積の狭い狭窄流路部６８（中間流路の第１の部分）と支持部材内で弁体頭部背面に画成される背圧室３９を、弁体外周と大径部内周との間の隙間６６と弁体頭部背面に形成された溝２７とで構成される連通路６７で連通する。これにより狭窄流路部を流れる水の低い静圧が背圧室に導かれ、通水時に大きな差圧で弁体を移動し、従来より弁の開度を大きくして、圧力損失を低減できる。一方中間室において、中間室内に剛性ある隔壁を用いて圧力室１３０を画成し、その高圧側１３１を第１逆心弁の上流側に、低圧室１３２を狭窄流路部に連通する。これにより上流側と内部流路１０６間の差圧より大きな力を弁体１３６に作用させ、逃がし弁１３５を確実に閉じておくことができる。
【解決手段】第１逆止弁において、支持部材の外周４５の円弧部４６とケーシングの第２拡径部１２との間に形成される流路面積の狭い狭窄流路部６８（中間流路の第１の部分）と支持部材内で弁体頭部背面に画成される背圧室３９を、弁体外周と大径部内周との間の隙間６６と弁体頭部背面に形成された溝２７とで構成される連通路６７で連通する。これにより狭窄流路部を流れる水の低い静圧が背圧室に導かれ、通水時に大きな差圧で弁体を移動し、従来より弁の開度を大きくして、圧力損失を低減できる。一方中間室において、中間室内に剛性ある隔壁を用いて圧力室１３０を画成し、その高圧側１３１を第１逆心弁の上流側に、低圧室１３２を狭窄流路部に連通する。これにより上流側と内部流路１０６間の差圧より大きな力を弁体１３６に作用させ、逃がし弁１３５を確実に閉じておくことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は逆流防止装置に関し、さらに詳細に言えば、上流側と下流側に逆止弁を設け、両逆止弁に間に設けられる中間室に逃がし弁を設けた逆流防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から水道配管などに使用する逆流防止装置として、例えば特開平１１−１５３３００号に開示されているような、上流側と下流側との逆止弁を設け、これら両逆止弁の間に形成される中間室に逃がし弁を設けた所謂減圧式逆流防止装置が提供されている。この種の逆流防止装置では、通常逃がし弁の弁体には弁を開く方向にバネが作用しており、弁体本体から延びている弁軸をダイアフラムに取付け、そのダイアフラムの両側に一次側と中間室の水圧がそれぞれ作用するようになっており、その差圧は弁を閉じる方向に作用している。この差圧が作用することによって通常逃がし弁は閉じている。そして、例えば逆止弁に異常が発生して逆止弁での封止が適正に行われない場合、或いは配管の破裂などによって上流側の圧力が低下した場合など、一次側と中間室との圧力差が所定の値より小さくなった時にこの逃がし弁を開いて中間室から排水して逆流を防止するものである。
【０００３】
この逆流防止装置で通常使用される逆止弁は、流れ方向に移動可能な弁体をバネなどの付勢部材で弁座に向けて付勢するタイプのものが使用されている。ところで、この逆流防止装置を配管に設置し、未だ通水していない状態では逃がし弁は開いている。従って、最初に通水を開始した場合に第１逆止弁が開く前に逃がし弁が閉じなければ供給した水が中間室から排出されてしまう。そこで、第１逆止弁に使用するバネとしては相当に強いバネを使用し、最初に通水を開始しても直ちには第1逆止弁そのものは開かず、その間にダイアフラムの高圧側にその上流側の水圧を作用させ、第１逆止弁が開く前に逃がし弁が確実に閉じるようにしている。また前述の通り差圧が設定された値になったときに逃がし弁が開かれるように逃がし弁のバネは設定され、一方第１逆止弁はその逃がし弁のバネに抗して確実に逃がし弁を閉じておくことができる差圧が生じるように第１逆止弁のバネを設定しなければならない。さらに通水時においても上下流の差圧で逃がし弁を閉じておかなければならないので、その分だけの差圧を第１逆止弁において生じさせる必要がある。これら必要とされる条件から、従来の減圧式逆流防止装置では相当の圧力損失が生じている。
【０００４】
建物の上層階へ給水するためにブースターポンプが使用されるが、ポンプの上流側及び下流側に接続される管、バルブ、逆流防止装置などによる圧力損失が生じれば、ポンプはその損失分、余計に仕事をしなければならない。特に逆流防止装置の第１の逆止弁においては前述の通り大きな圧力損失が生じており、大きな負担となっている。従って逆流防止での圧力損失を低減すると、ポンプの負荷も大幅に低減でき、消費電力を少なくすることができる。
【０００５】
ところで逆流防止装置については規格が設けられ、その中で逃がし弁が開き始めるときの第１逆止弁の上流側と下流側すなわち中間室との圧力差が規定されており、第１逆止弁での圧力損失を低減すると、通水中における一次側と中間室の圧力の差がその規定された圧力差より小さくなり、通水中に逃がし弁が開いてしまうという問題が生じる。
【特許文献１】特開平０９−２８０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は上記従来の逆流防止装置の問題点に鑑みなされたものであり、従来に比して少なくとも第1逆止弁から中間室の間で生じる圧力損失を低減することにより装置全体としての圧力損失を低減すると共に、中間室での圧力低下が従来に比して小さいにもかかわらず通水中において逃がし弁が開くのを確実に防止できる減圧式逆流防止装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本願発明は、一次側流路と、二次側流路と、前記一次側流路と二次側流路との間に設けられる中間室と、前記一次側流路と中間室の間及び前記中間室と二次側流路との間にそれぞれ設けられた第１逆止弁及び第２逆止弁と、前記中間室に設けられた逃がし弁とを備えた減圧式逆流防止装置において、その第１逆止弁を、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備えるように構成し、逃がし弁を、前記中間室のケーシングに形成された、弁座を備えた排出口と、前記弁座に離着座可能な弁体と、該弁体を前記弁座から離れる方向に付勢する付勢部材と、前記第1逆止弁の上流側の水圧と前記狭窄流路部の水圧との差圧を前記付勢手段に抗する方向で前記弁体に作用させる差圧作用手段とを備えるように構成した。
さらに、前記差圧作用手段は、内部が受圧可動部材により高圧室と低圧室とに仕切られた圧力室と、前記受圧可動部材と前記弁体とを連動させる連結部材とを備えている構成とした。
さらに、前記圧力室は、前記中間室の一部を剛性ある隔壁で仕切ることにより形成されている構成とした。
さらに、前記高圧室を前記第1逆止弁の上流側に連通する高圧側連通路と、前記低圧室を前記狭窄流路部に連通する低圧側連通路が設けた。
さらに、前記低圧室は前記背圧室を介して前記狭窄流路部に連通するように構成した。
さらに、前記第１逆止弁は、前記狭窄流路部の下流側端部に連なり、下流側に向かうにつれて次第に流路面積が漸増するディフューザ流路部をさらに備えている。
さらに、前記第１逆止弁は、前記ディフューザ流路部の下流側端部に連なり、流路面積が均一である均一流路部をさらに備えている。
さらに、前記第２逆止弁は、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備える構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
上記の通り、本願発明の減圧式逆流防止装置においては、第１逆止弁に背圧室を設けて弁体の一端側（背後側）を移動可能に収受し、通水時にそこを流れる水の静圧がきわめて低くなる狭窄流路部をその背圧室に連通させ、上流側とその背圧室での水圧の差圧を用いて弁体を移動させるようにしたので、流量等が同じ条件であっても従来例より弁の開度を大きくすることができ、この第１逆止弁すなわち逆流防止装置全体における圧力損失を従来の装置より大幅に低減でき、その給水性能が大幅に改善される。そしてブースターポンプを使用する場合などにはポンプへの負荷を軽減できるので、エネルギー消費量を大幅に軽減できる。
併せて本願発明では、中間室に設けられる逃がし弁の構成において、逃がし弁を閉じておくための力として、上流側の圧力と狭窄流路部の圧力の差圧を用いることとしたので、通水中における第１逆止弁による圧力損失が小さくなってその上下流間の差圧が小さくなってもその影響を受けず、確実に逃がし弁を閉じておくことが可能となった。
そして、第２逆止弁に第１逆止弁と同じ構成を採用することにより、装置全体としての圧力損失をさらに低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本願発明の実施の形態に係る減圧式逆流防止装置１Ａ（以下、単に「装置」或いは「逆流防止装置」という。）の全体構成を示す正面図である。装置１Ａは概略3つの部分からなり、使用時に上流側から順に位置することとなる第1逆止弁部１、中間室１００、第2逆止弁部２００で構成されている。この実施の形態では、第1逆止弁部１、中間室１００、第2逆止弁部２００はそれぞれ別体のケーシングを用いて構成され、それぞれを継ぎ手２１０，２２０と連結管２１１，２２１を用いて連結した構成となっているが、装置１Ａ全体を単一のケーシングを用いて構成してもよい。
【００１０】
次に図２乃至５を参照して第1逆止弁１について説明する。図2及び３は第1逆止弁１が閉じている状態と開いている状態をそれぞれ示す縦断面図であり、図4は第1逆止弁１に使用する弁体２２を示す図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は右断面図である。また、図5は同じく第1逆止弁に使用する弁体支持部材３５を示す図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は右断面図である。
【００１１】
図２、３において符号２はケーシングであり、該ケーシング２はケーシング本体３と、この本体３に本実施の形態ではネジ結合で取付けられた押え部材４とで構成されている。押さえ部材４は後述する弁体組立て体２１をケーシング２内部に取り付けるための部材である。ケーシング２は本体３と押さえ部材４とを通じて全体が中空となって貫通孔７が形成されており、その両端には例えば水が順方向に流れる場合の流入口５と流出口６とを備えている。
【００１２】
ケーシング２の内部の貫通孔７の形状は以下のようになっている。すなわち、流入口５からケーシング２の軸方向所定の長さ範囲で同じ内径寸法となっている第１の同径部８となっており、それに続いて孔７の内側向きに凸となっている比較的に大きな径の円弧に沿って次第に径が大きくなる第１拡径部９、それに滑らかに続く小さな径の円弧に沿って形成された弁座部１０、さらに弁座部１０よりは大きく第１拡径部９よりは小さい径で逆方向に凸となる円弧に沿って次第に径が大きくなる第２拡径部１１、それに続く第２の同径部１２、それに続いて所定の角度のテーパに沿って次第に径が小さくなる縮径部１３、それから流出口６までの、第１同径部８と同径の第３の同径部１４となっている。
【００１３】
次にケーシング２内に取付けられる弁体組立て体２１について説明する。この弁体組立て体２１は主として、弁体２２と、一端側において該弁体２２を収受し、弁体２２の移動を案内する弁体支持部材３５と、弁体２２と反対側において弁体支持部材３５に取付けられるスペーサ５１と、弁体２２を付勢する付勢部材としての（圧縮）バネ６１により構成される。弁体支持部材３５とスペーサ５１とは一体化されて弁体支持体２１aとなる。
【００１４】
弁体２２については図４に示される断面図（A）及び右側面図（B）をも参照して説明する。弁体２２は図示の通り概略きのこ型をしており、先端面２４が断面円弧状で所定の高さの外周部２５を備えた頭部２３と、頭部２３の背面２６側中央で背面に対して略直角に立設している軸部２８とを備えている。軸部２８にはその後端側において軸方向に雌ネジ２９が形成されている。また、頭部２３の背面２６側には軸部２８の根元で円周溝３０が形成され、また、外周部２５から円周溝３０まで径方向に延びている溝２７が本実施の形態では円周方向１８０度隔てて２つ形成されている。
【００１５】
次に弁体支持部材（以下単位「支持部材」と称す。）３５について図５に示される断面図（A）及び右側面図（B）をも参照しながら説明する。支持部材３５は大略円筒状の形をした本体部３６を備え、軸方向に形成された貫通孔３７は、本体部３６の一端面４２側すなわち図５（A）において左側から順に径の一番大きい大径部３８、その隣に形成され中径部３９、さらにその隣に形成された径の一番小さい小径部４０とからなっている。そして、小径部４０の中径部３９に近い位置に後述するシール用のOリングを収受する円周溝４１が形成されている。一方本体部３６の他端面４３側には複数の雌ネジ４４が小径部４０の周囲に所定の間隔で形成されている（図示の例では２個示してある）。符号４４aは中径部３９の底部３９aから他端面４３まで通じている貫通孔であり、これについては後述する。
【００１６】
支持部材３５の本体部３６の外周４５の形状は、一端面４２側において外側に凸となっている円弧に沿って、次第に径が大きくなり、その後僅かに径が小さくなる位置まで延びる、比較的に短い範囲の円弧部４６と、円弧部４６の端部における接線方向に延びて形成される、他端面４３側に向かうに連れて径が次第に小さくなるテーパ部４７とで構成されている。そして本体部３６の他端面４３側において外周４５から外方へ延びる同じ長さの４本のリブ４８が円周方向等間隔に設けられ、その外側端部は円環部４９に繋がっている。
【００１７】
再び図2を参照すると、スペーサ５１は概略円錐形に似た形をしており、支持部材３５の他端面４３に対応した形と寸法を有し、組立時に他端面４３上に載置される平らな底面５２を有し、頂部５３は断面円弧状に形成されている。その外周部５４は、断面において外向きに凸の大きな曲率半径の円弧に沿って底面５２側から頂部５３側へ向かうにつれて径が次第に小さくなるように形成されている。底面５２には支持部材３５の貫通穴に対応した位置にその小径部４０の径より少し大きな径を有する窪み５５が形成され、外周部５４には支持部材３５の雌ねじ４４に対応した位置に、後述する取付けボルト６３が挿通される内径が２段になったボルト取付け孔５６が形成されている。図示のように、窪み５５と取付け孔５６とは形状が部分的に互いに干渉して、内部が互いに通じている。また、符号５７は軸方向に貫通して形成され、前述の弁体支持部材３５に形成された貫通穴４４aに通じる貫通孔である。この貫通孔５７には下流側連通管８１が接続されている。一方、逆止弁１の弁体組立て体２１の上流側には上流側連通管８２が接続されている。これら接続管８１，８２については後述する。
【００１８】
ここでこの逆止弁１の組み立てについて説明すると、図２に示すとおり、弁体２２はその頭部２３の背面２６側が支持部材の貫通孔３７の大径部３８内に収受され、その軸２８は小径部４０に軸方向移動可能に挿通されている。そして付勢部材としての圧縮バネ６１が弁体２２の軸部２８を囲繞して配置され、その両端が弁体２２の円周溝３０の底部３０ａと支持部材３５の中径部３９の底部３９ａ上に載っており、弁体２２を図１において左側すなわち弁座部１０へ向けて付勢している。一方、弁体２２の軸部２８の雌ネジ２９にはボルト６２が取付けられ、スペーサ５１の窪み５５内に位置するその頭部６２ａの径は軸部２８が嵌っている小径部４０の径より大きいので、弁体２２が支持部材３５から外れてしまうことはない。なお、弁体２２の頭部２３の外周部２５の直径は支持部材３５の大径部３８の内径より若干小さく、両者の間に狭い幅の隙間６６がある。
【００１９】
次いでスペーサ５１を取付けネジ６３を用いて支持部材３６に取付ける。このように組立てられた弁体組立て体２１を、ケーシング２の本体３に図示のように挿入し、支持部材３５の円環部４９をケーシング本体３の端部の内周側に形成された溝１５に嵌め、その状態で押さえ部材４を本体３に図示の通りネジ結合で取付ける。符号６４と６５はそれぞれ、ケーシング本体３と押さえ部材４との結合部と、弁体２２の軸２８と支持部材３６の貫通孔３７の小径部４０との間を液密にシールするOリングである。
【００２０】
図２は前述の通り逆止弁１が閉じた状態で、例えばこの逆止弁１を水道の配管に設置した場合に、下流側の栓を閉めるなどして通水が止められた状態であり、弁体２２がバネ６１によって付勢され、先端面２４の弁座当接部２４ａにおいて弁座１０に着座している。
【００２１】
この状態において、支持部材３５の円弧部４６とケーシング２の第２拡径部１１との間には、上流側と下流側の流路との間の中間流路の第１の部分となる、断面積すなわち流路面積の狭い環状の狭窄流路部６８が画成されている。そしてそれに繋がる形で、支持部材２２のテーパ部４７とケーシング２の第２同径部とによって中間流路の第２の部分となる、次第に流路面積が増加するディフューザ流路部６９が形成され、その下流側端部（支持部材２２の右側端部に対応する位置）での流路面積は流出口６での流路面積と実質的に同じになっている。そしてスペーサ５１の外周部５４とケーシング２の縮径部１３とにより画成される中間流路の第３の部分となる均一流路部７０は、その流路面積を流出口６での面積と等しく維持したまま第３同径部へ繋がり、流出口６に通じている。そして、前述の通り弁体２２の頭部外周部２５と支持部材３５の大径部３８の内周との間には隙間６６があり、弁体頭部２３の背面２６には溝２７が形成されているので、これらにより構成される連通路６７を通じて大径部３８と中径部３９とで構成される空間すなわち背圧室５０は狭窄流路部６８へと通じており、この背圧室３９には流出口６すなわち上流側の水の水圧が作用し、その水圧は弁体頭部２３の背面２６に作用している。
【００２２】
図３は下流側の栓が開かれて水が流れている通水状態での断面図である。すなわち、図１の状態において下流側の栓が開かれると、下流側の水圧が低下し、それに伴って背圧室５０内の水圧も低下し、弁体２２の背面２６に作用する圧力が低下するので弁体２２はバネ６１の力に抗して図中右側へ移動して弁座１０から離れ、弁１は開くこととなる。
【００２３】
このように弁体２２が弁座１０から離れると水は弁体２２と弁座１０との間を通って下流側へ流れることとなる。この場合、流路の各部の断面積の違いから、前述の狭窄流路部６８での流速は他の部分での流速に比してきわめて大きい。従って、この部分での水の静圧は他の部分に比してきわめて低いものとなる。この低い静圧が前述の連通路６７を介して背圧室５０に作用することとなるので、弁体２２の先端面２４と背面２６とにそれぞれ作用する水圧の差圧は従来の下流側の水圧が弁体の背面に作用していた場合に比してきわめて大きくなる。従って、上流側の元圧、下流側の栓の開度、使用するバネなどが同じ条件でも、従来の構成の場合に比して弁体２２の開度が大きくなり、ここでの圧力損失が大幅に低下する。
【００２４】
水の流れはこの狭窄流路部６８を通過すると、ディフューザ流路部６９に入る。このディフューザ流路部６９ではその流路面積が前述の通り下流側に向かうにつれて漸増するので、静圧が次第に回復する。次いで水は均一流路部７０に入り、この部分では流路面積が均一であり、その形状が滑らかに収束する形状となっているので、ディフューザ流路部６９で回復した静圧はほとんどそのまま維持されたままで流出口６に達することとなる。
【００２５】
下流側の栓の開度に応じて流量は定まり、従って狭窄流路部６８を通過するときの流速も異なる。従って背圧室５０に作用する静圧は流量に応じて変化し、一般的には流量の多いほどその静圧は低下して弁体２２に作用する差圧が大きくなるところから、弁体２２の開度は増加する。ある量以上の流量の場合弁体２２の背面２６が支持部材３５の大径部３８の底面に当接し、それ以上の移動を制限され、弁の開度は１００パーセントとなるが、流量が小さい場合には１００パーセントとならない場合も有る。しかし何れの場合においても弁体２２に両側から作用する水圧の差は従来の構成の場合に比して大きくなり、弁体２２の開度は大きくなり、圧力損失は小さくなる。なお、弁体２２の軸部２８の端部はスペーサ５１の窪み５５に臨んでいるので下流側の水圧が作用しているが、その受圧面積は弁体頭部２３の背面２６に比してはるかに小さいので、その影響は少ない。
【００２６】
下流側の栓が閉じられると弁体２２の背面に作用する背圧は小さくなり、弁体２２はバネ６１の力によって弁座部１０へ向けて付勢され、着座する。このとき背圧室５０に作用する静圧は再度下流側の水圧となる。なお、弁体２２の開度が１００パーセントの場合、弁体２２の背面は背圧室５０の底部すなわち中径部３９の底部３９ａに当接するが、前述の通り弁体２２の背面には溝２７が設けられているので、背圧室５０はこの状態でも狭窄流路部６８に連通しているので、弁体２２の復帰動作には支障がない。また、弁体２２の軸部２８の先端はスペーサ５１の窪み５５に臨んでいるが、この窪み５５は閉じられてはおらず、前述の通り取付け孔５６を介して下流側に通じているので、この点でも弁体２２の移動には支障が生じない。
【００２７】
支持部材３５の外周とスペーサ５１の外周とはその径の変化が滑らかであり、両部材の接合部においても滑らかに繋がっている。そしてスペーサ５１は略三角錐の形となってその頂部５３が下流側流路すなわちケーシング２の第３同径部１４の中心に位置するようになっているので、支持部材３５とスペーサ５１の周囲を流れる流れはきわめて滑らかで、乱流や剥離が生じたりすることが防止され、これによっても圧力損失が低減される。さらに、図３において分かるとおり、弁体２２が全開状態のとき、弁体２２の先端面２２は支持部材３５の円弧部４９と隙間６６を間にしてほぼ同じ円弧上で連なるような形状になっており、水の流れはスムーズで、この点でも圧力損失が低減される。
【００２８】
上記実施の形態では、狭窄流路部６８と背圧室５０とを連通する連通路６７は、弁体２２と支持部材３５の大径部３８の内周との間の隙間６６と弁体２２の背面２６に形成された溝２７とで構成したが、この連通路は例えば弁体２２の頭部２３を貫く孔あるいは支持部材３５を貫く孔として構成することも可能である。
【００２９】
次に図6を用いて中間室１００について説明する。この中間室１００が従来の中間室の構成と大きく異なる点は、従来の中間室では第1逆止弁の上流側と下流側での圧力差を利用して逃がし弁を制御していたが、本実施の形態では上流側と前述の中間流路の第1の部分となる狭窄流路での圧力差を利用する点である。以下詳細に説明する。
【００３０】
符号１０１はケーシングで、本体１０２とキャップ１２５とで構成されている。本体１０２は、それぞれ第1逆止弁１と第2逆止弁２００に通じる流入口１０４と流出口１０５とを供えた内部流路１０６が形成されている。本体１０２の下側の部分は図示の通り横断面円形の大径部１０７と小径部１０８との2段に形成されており、小径部１０８の底部１０９の中央には排出口１１０が設けられている。そして小径部１０８の底部１０９の内面側には、排出口１１０と同心の開口１１２を備えた弁座部材１１１が載置されている。弁座部材１１３の上端には弁座部１１３が形成されている。符号１１４はシール用のＯリングである。
【００３１】
本体１０２の上側の部分には、横断面円形に形成され所定の高さを備えて隔壁装着部１１５が設けられ、ここに剛性のある隔壁部材１１８が取付けられている。隔壁部材１１８は平らな底部１１９とその外周部から立ち上がる周壁部１２０とを備えている。隔壁部材１１８はその周壁部１２０の上端に形成された雄ねじ１２０aが隔壁装着部１１５の上端に形成された雌ねじ１１５aと螺合することにより本体１０２に取付けられる。このとき、隔壁部材１１８の底部１１９は内部流路１０６と隔壁装着部１１５との間の幅の狭い内方フランジ１１６上に載置し、隔壁部材１１８の周壁１２０の上端部と隔壁装着部１１５の上端部とは略面一になっている。符号１２１はシール用のＯリングである。
【００３２】
キャップ１２５は外向きに大きな円弧で凸になっている本体部１２６と、その中央部で上に向かって延びる短い円筒部１２７とを備え、本体部１２６の外周部１２８において隔壁装着部１１５の上端部１１５ｂ上に、ボルト（図示せず）などの適宜手段で取付けられている。隔壁部材１１８とキャップ１２５とにより内部に圧力室１３０が画成され、この圧力室１３０は、外周部分において隔壁装着部１１５とキャップ１２５とにより挟持、固定されている弾性材料製のダイアフラム１３３により上側の高圧室１３１と下側の低圧室３２とに仕切られている。
【００３３】
符号１３６は前述の弁座部材１１１、ダイアフラム１３３などと逃がし弁１３５を構成する弁体である。弁体１３６には弁軸１３７の下側部分が挿通され、その下端に取付けられるボルト１３９と座金１４０とで、弾性材料製の円形板状の弁座当接部材１３８を弁体１３６の下面に形成された凹所に取付けている。弁軸１３７の上端側は隔壁部材１１８の底部１１９の孔を通って圧力室１３０内へ伸びており、その上端おいてダイアフラム１３３に取付けられている。すなわち、弁軸１３７の上端は図示の通りヘッド部材１４１にネジで結合され、ヘッド部材１４１のフランジ１４３と弁軸１３７の鍔部１３７a上に載置された受け板１４４とでダイアフラム１３３の中央部を挟持し、弁軸１３７とダイアフラム１３３とは一体化されている。ヘッド部材１４１のヘッド部１４２はキャップ１２５の円筒部１２７に収受され、軸方向移動を案内されている。符号１２９はキャップ１２５の円筒部１２７の頭部に形成された通気孔、符号１４５と１４６は何れもシール用のＯリングである。また、符号１４７は弁体１３６と弁座部材１１１との間に設けられた付勢部材としての圧縮バネで、弁体１３６を常時上方へ向けて、すなわち逃がし弁１３５を開く方向へ向けて付勢している。
【００３４】
ここで前述した上流側連通管８２と下流側連通管８１とが、図示の通り高圧室１３１と低圧室１３２とにそれぞれ接続されている。これより、高圧室１３１は第１逆止弁１の上流側に接続され、低圧室１３２は中間流路の第１の部分である狭窄流路部６８に接続されることとなる。
【００３５】
上記のように構成された中間室１００での逃がし弁１３５は通常は以下のように閉じられている。すなわち、通水停止時には第１逆止弁１の狭窄流路部６８は水が静止した状態で中間室１００の内部流路に通じており、低圧室１３２にはその部分の水圧が作用する。そして高圧室１３１には第１逆止弁１の上流側の水圧が作用している。通常はその差圧によってバネ１４７に抗して逃がし弁１３５を閉じているが、前述の通り逆止弁のシール不良の発生などにより従来の中間室に相当する内部流路１０６内の水圧が上昇し、高圧室１３１と低圧室１３２との圧力差が小さくなり、その差圧が設定された値になってそれにバネ１４７の力が打ち勝つと逃がし弁１３５が開くようになっている。逃がし弁１３５のバネ１４７はその設定された差圧に合わせて設計される。そして、通水停止時にそのバネ１４７の力に抗して逃がし弁１３５を閉じておくことのできる圧力差が逆止弁１の上流側と内部流路１０６とに生じるように第１逆止弁１のバネ６１が設計される。
【００３６】
ところで通水時においては前述の通り本願発明での第１逆止弁では下流側において圧力低下が従来例に比して少なくなるようになっている。すなわち第１逆止弁１の上流側と下流側とにおける差圧が従来例に比して小さくなる。従って中間室の構成を従来と同じとして、ダイアフラム１４３の低圧側に逆止弁１４３の下流側の水圧すなわち内部流路１０６そのものの中に生じる水圧が作用するようにすると、上流側との十分な差圧が得られず、逃がし弁１３５が開いてしまう。しかし、本願発明では、低圧室１３２を狭窄流路部６８に接続した。通水時には前述の通り狭窄流路部６８の静圧は大幅に低下し、従って上流側との差圧が十分に大きくなり、逃がし弁１３５を閉じておくことができる。このようにして本願発明に係る逆流防止装置では、圧力損失を大幅に低減すると共に、通水時に逃がし弁を確実に閉じておくことができる。
【００３７】
次に中間室１００の下流側に設置される第２逆止弁２００について図７を参照して説明する。本実施の形態では、この第２逆止弁としては逆止弁としての基本構成が第１逆止弁１と同じ構成のものが使用され、その動作も同様であるので、主要な部材に同じ参照番号に「a」を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００３８】
符号２aはケーシング、３aはケーシング本体、４aは押さえ部材、２１aは弁体組立て体、２２aは弁体、３５aは弁体支持部材、５１aはスペーサ、５０aは背圧室、６１aはバネ、６７aは連通路である。そして中間流路の第１の部分である狭窄流路６８aは連通路６７aを介して背圧室５０aに連通している。ディフューザ流路部６９a、均一流路部７０aも同様に設けられている。なお、バネ６１aは第１逆止弁のバネ６１に比して弱いバネが使用されている。その理由は、第２逆止弁２００は第１逆止弁１のように差圧を発生させる必要はなく、逆流防止機能のみが要求されるからである。その為に弱いバネを使用して、通水時には小さな力の作用でも弁の開度が大きくなるようにしているのである。さらに本実施の形態では、通水時には第１逆止弁１と同じように狭窄流路部６８aに生じる小さな静圧が背圧室５０aに作用するので、僅かな流量でも弁の開度は全開になり、この第２逆止弁２００での圧力損失はほとんど生じない。なお、図からも明らかな通り、第１逆止弁１に関連して設けられていた下流側連通路８１、上流側連通路８２の相当する連通路は設けられておらず、また、弁体支持部材３５a、スペーサ５１aには第１逆止弁１での貫通孔４４a、５７に相当する貫通孔は設けられていない。なお、本実施の形態では第２逆止弁として上記構成のものと使用したが、従来例においても第２逆止弁においては差圧を生じさせる必要がないため比較的に弱いバネが使用されており、本実施の形態で使用した第２逆止弁２００に代えて従来使用されていたタイプの第２逆止弁の塩生も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る減圧式逆流防止装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１の装置に使用する第１逆止弁の拡大縦断面図で、通水停止時を示す。
【図３】図１の装置に使用する第１逆止弁の拡大縦断面図で、通水時を示す。
【図４】第１逆止弁に使用する弁体の図で、（Ａ）は拡大縦断面図、（Ｂ）は右側面図である。
【図５】第１逆止弁に使用する弁体支持部材の図で、（A）は拡大縦断面図、（B）は右側面図である。
【図６】図１の装置に使用する中間室の拡大縦断面図である。
【図７】図１の装置に使用する第２逆止弁の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
1A：減圧式逆流防止装置 １：第１逆止弁 ２：ケーシング １０：弁座 ２２：弁体 ３５：弁体支持部材 ５１：スペーサ ６７：連通路 ６８：狭窄流路部 ６９：ディフューザ流路部 ７０：均一流路部 ８１：下流側連通路 ８２：上流側連通路 １００：中間室 １０６：内部流路 １１０：排水口 １１８：隔壁部材 １３０：圧力室 １３１：高圧室 １３２：低圧室 １３６：弁体 ２００：第２逆止弁
【技術分野】
【０００１】
本願発明は逆流防止装置に関し、さらに詳細に言えば、上流側と下流側に逆止弁を設け、両逆止弁に間に設けられる中間室に逃がし弁を設けた逆流防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から水道配管などに使用する逆流防止装置として、例えば特開平１１−１５３３００号に開示されているような、上流側と下流側との逆止弁を設け、これら両逆止弁の間に形成される中間室に逃がし弁を設けた所謂減圧式逆流防止装置が提供されている。この種の逆流防止装置では、通常逃がし弁の弁体には弁を開く方向にバネが作用しており、弁体本体から延びている弁軸をダイアフラムに取付け、そのダイアフラムの両側に一次側と中間室の水圧がそれぞれ作用するようになっており、その差圧は弁を閉じる方向に作用している。この差圧が作用することによって通常逃がし弁は閉じている。そして、例えば逆止弁に異常が発生して逆止弁での封止が適正に行われない場合、或いは配管の破裂などによって上流側の圧力が低下した場合など、一次側と中間室との圧力差が所定の値より小さくなった時にこの逃がし弁を開いて中間室から排水して逆流を防止するものである。
【０００３】
この逆流防止装置で通常使用される逆止弁は、流れ方向に移動可能な弁体をバネなどの付勢部材で弁座に向けて付勢するタイプのものが使用されている。ところで、この逆流防止装置を配管に設置し、未だ通水していない状態では逃がし弁は開いている。従って、最初に通水を開始した場合に第１逆止弁が開く前に逃がし弁が閉じなければ供給した水が中間室から排出されてしまう。そこで、第１逆止弁に使用するバネとしては相当に強いバネを使用し、最初に通水を開始しても直ちには第1逆止弁そのものは開かず、その間にダイアフラムの高圧側にその上流側の水圧を作用させ、第１逆止弁が開く前に逃がし弁が確実に閉じるようにしている。また前述の通り差圧が設定された値になったときに逃がし弁が開かれるように逃がし弁のバネは設定され、一方第１逆止弁はその逃がし弁のバネに抗して確実に逃がし弁を閉じておくことができる差圧が生じるように第１逆止弁のバネを設定しなければならない。さらに通水時においても上下流の差圧で逃がし弁を閉じておかなければならないので、その分だけの差圧を第１逆止弁において生じさせる必要がある。これら必要とされる条件から、従来の減圧式逆流防止装置では相当の圧力損失が生じている。
【０００４】
建物の上層階へ給水するためにブースターポンプが使用されるが、ポンプの上流側及び下流側に接続される管、バルブ、逆流防止装置などによる圧力損失が生じれば、ポンプはその損失分、余計に仕事をしなければならない。特に逆流防止装置の第１の逆止弁においては前述の通り大きな圧力損失が生じており、大きな負担となっている。従って逆流防止での圧力損失を低減すると、ポンプの負荷も大幅に低減でき、消費電力を少なくすることができる。
【０００５】
ところで逆流防止装置については規格が設けられ、その中で逃がし弁が開き始めるときの第１逆止弁の上流側と下流側すなわち中間室との圧力差が規定されており、第１逆止弁での圧力損失を低減すると、通水中における一次側と中間室の圧力の差がその規定された圧力差より小さくなり、通水中に逃がし弁が開いてしまうという問題が生じる。
【特許文献１】特開平０９−２８０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は上記従来の逆流防止装置の問題点に鑑みなされたものであり、従来に比して少なくとも第1逆止弁から中間室の間で生じる圧力損失を低減することにより装置全体としての圧力損失を低減すると共に、中間室での圧力低下が従来に比して小さいにもかかわらず通水中において逃がし弁が開くのを確実に防止できる減圧式逆流防止装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本願発明は、一次側流路と、二次側流路と、前記一次側流路と二次側流路との間に設けられる中間室と、前記一次側流路と中間室の間及び前記中間室と二次側流路との間にそれぞれ設けられた第１逆止弁及び第２逆止弁と、前記中間室に設けられた逃がし弁とを備えた減圧式逆流防止装置において、その第１逆止弁を、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備えるように構成し、逃がし弁を、前記中間室のケーシングに形成された、弁座を備えた排出口と、前記弁座に離着座可能な弁体と、該弁体を前記弁座から離れる方向に付勢する付勢部材と、前記第1逆止弁の上流側の水圧と前記狭窄流路部の水圧との差圧を前記付勢手段に抗する方向で前記弁体に作用させる差圧作用手段とを備えるように構成した。
さらに、前記差圧作用手段は、内部が受圧可動部材により高圧室と低圧室とに仕切られた圧力室と、前記受圧可動部材と前記弁体とを連動させる連結部材とを備えている構成とした。
さらに、前記圧力室は、前記中間室の一部を剛性ある隔壁で仕切ることにより形成されている構成とした。
さらに、前記高圧室を前記第1逆止弁の上流側に連通する高圧側連通路と、前記低圧室を前記狭窄流路部に連通する低圧側連通路が設けた。
さらに、前記低圧室は前記背圧室を介して前記狭窄流路部に連通するように構成した。
さらに、前記第１逆止弁は、前記狭窄流路部の下流側端部に連なり、下流側に向かうにつれて次第に流路面積が漸増するディフューザ流路部をさらに備えている。
さらに、前記第１逆止弁は、前記ディフューザ流路部の下流側端部に連なり、流路面積が均一である均一流路部をさらに備えている。
さらに、前記第２逆止弁は、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備える構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
上記の通り、本願発明の減圧式逆流防止装置においては、第１逆止弁に背圧室を設けて弁体の一端側（背後側）を移動可能に収受し、通水時にそこを流れる水の静圧がきわめて低くなる狭窄流路部をその背圧室に連通させ、上流側とその背圧室での水圧の差圧を用いて弁体を移動させるようにしたので、流量等が同じ条件であっても従来例より弁の開度を大きくすることができ、この第１逆止弁すなわち逆流防止装置全体における圧力損失を従来の装置より大幅に低減でき、その給水性能が大幅に改善される。そしてブースターポンプを使用する場合などにはポンプへの負荷を軽減できるので、エネルギー消費量を大幅に軽減できる。
併せて本願発明では、中間室に設けられる逃がし弁の構成において、逃がし弁を閉じておくための力として、上流側の圧力と狭窄流路部の圧力の差圧を用いることとしたので、通水中における第１逆止弁による圧力損失が小さくなってその上下流間の差圧が小さくなってもその影響を受けず、確実に逃がし弁を閉じておくことが可能となった。
そして、第２逆止弁に第１逆止弁と同じ構成を採用することにより、装置全体としての圧力損失をさらに低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本願発明の実施の形態に係る減圧式逆流防止装置１Ａ（以下、単に「装置」或いは「逆流防止装置」という。）の全体構成を示す正面図である。装置１Ａは概略3つの部分からなり、使用時に上流側から順に位置することとなる第1逆止弁部１、中間室１００、第2逆止弁部２００で構成されている。この実施の形態では、第1逆止弁部１、中間室１００、第2逆止弁部２００はそれぞれ別体のケーシングを用いて構成され、それぞれを継ぎ手２１０，２２０と連結管２１１，２２１を用いて連結した構成となっているが、装置１Ａ全体を単一のケーシングを用いて構成してもよい。
【００１０】
次に図２乃至５を参照して第1逆止弁１について説明する。図2及び３は第1逆止弁１が閉じている状態と開いている状態をそれぞれ示す縦断面図であり、図4は第1逆止弁１に使用する弁体２２を示す図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は右断面図である。また、図5は同じく第1逆止弁に使用する弁体支持部材３５を示す図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は右断面図である。
【００１１】
図２、３において符号２はケーシングであり、該ケーシング２はケーシング本体３と、この本体３に本実施の形態ではネジ結合で取付けられた押え部材４とで構成されている。押さえ部材４は後述する弁体組立て体２１をケーシング２内部に取り付けるための部材である。ケーシング２は本体３と押さえ部材４とを通じて全体が中空となって貫通孔７が形成されており、その両端には例えば水が順方向に流れる場合の流入口５と流出口６とを備えている。
【００１２】
ケーシング２の内部の貫通孔７の形状は以下のようになっている。すなわち、流入口５からケーシング２の軸方向所定の長さ範囲で同じ内径寸法となっている第１の同径部８となっており、それに続いて孔７の内側向きに凸となっている比較的に大きな径の円弧に沿って次第に径が大きくなる第１拡径部９、それに滑らかに続く小さな径の円弧に沿って形成された弁座部１０、さらに弁座部１０よりは大きく第１拡径部９よりは小さい径で逆方向に凸となる円弧に沿って次第に径が大きくなる第２拡径部１１、それに続く第２の同径部１２、それに続いて所定の角度のテーパに沿って次第に径が小さくなる縮径部１３、それから流出口６までの、第１同径部８と同径の第３の同径部１４となっている。
【００１３】
次にケーシング２内に取付けられる弁体組立て体２１について説明する。この弁体組立て体２１は主として、弁体２２と、一端側において該弁体２２を収受し、弁体２２の移動を案内する弁体支持部材３５と、弁体２２と反対側において弁体支持部材３５に取付けられるスペーサ５１と、弁体２２を付勢する付勢部材としての（圧縮）バネ６１により構成される。弁体支持部材３５とスペーサ５１とは一体化されて弁体支持体２１aとなる。
【００１４】
弁体２２については図４に示される断面図（A）及び右側面図（B）をも参照して説明する。弁体２２は図示の通り概略きのこ型をしており、先端面２４が断面円弧状で所定の高さの外周部２５を備えた頭部２３と、頭部２３の背面２６側中央で背面に対して略直角に立設している軸部２８とを備えている。軸部２８にはその後端側において軸方向に雌ネジ２９が形成されている。また、頭部２３の背面２６側には軸部２８の根元で円周溝３０が形成され、また、外周部２５から円周溝３０まで径方向に延びている溝２７が本実施の形態では円周方向１８０度隔てて２つ形成されている。
【００１５】
次に弁体支持部材（以下単位「支持部材」と称す。）３５について図５に示される断面図（A）及び右側面図（B）をも参照しながら説明する。支持部材３５は大略円筒状の形をした本体部３６を備え、軸方向に形成された貫通孔３７は、本体部３６の一端面４２側すなわち図５（A）において左側から順に径の一番大きい大径部３８、その隣に形成され中径部３９、さらにその隣に形成された径の一番小さい小径部４０とからなっている。そして、小径部４０の中径部３９に近い位置に後述するシール用のOリングを収受する円周溝４１が形成されている。一方本体部３６の他端面４３側には複数の雌ネジ４４が小径部４０の周囲に所定の間隔で形成されている（図示の例では２個示してある）。符号４４aは中径部３９の底部３９aから他端面４３まで通じている貫通孔であり、これについては後述する。
【００１６】
支持部材３５の本体部３６の外周４５の形状は、一端面４２側において外側に凸となっている円弧に沿って、次第に径が大きくなり、その後僅かに径が小さくなる位置まで延びる、比較的に短い範囲の円弧部４６と、円弧部４６の端部における接線方向に延びて形成される、他端面４３側に向かうに連れて径が次第に小さくなるテーパ部４７とで構成されている。そして本体部３６の他端面４３側において外周４５から外方へ延びる同じ長さの４本のリブ４８が円周方向等間隔に設けられ、その外側端部は円環部４９に繋がっている。
【００１７】
再び図2を参照すると、スペーサ５１は概略円錐形に似た形をしており、支持部材３５の他端面４３に対応した形と寸法を有し、組立時に他端面４３上に載置される平らな底面５２を有し、頂部５３は断面円弧状に形成されている。その外周部５４は、断面において外向きに凸の大きな曲率半径の円弧に沿って底面５２側から頂部５３側へ向かうにつれて径が次第に小さくなるように形成されている。底面５２には支持部材３５の貫通穴に対応した位置にその小径部４０の径より少し大きな径を有する窪み５５が形成され、外周部５４には支持部材３５の雌ねじ４４に対応した位置に、後述する取付けボルト６３が挿通される内径が２段になったボルト取付け孔５６が形成されている。図示のように、窪み５５と取付け孔５６とは形状が部分的に互いに干渉して、内部が互いに通じている。また、符号５７は軸方向に貫通して形成され、前述の弁体支持部材３５に形成された貫通穴４４aに通じる貫通孔である。この貫通孔５７には下流側連通管８１が接続されている。一方、逆止弁１の弁体組立て体２１の上流側には上流側連通管８２が接続されている。これら接続管８１，８２については後述する。
【００１８】
ここでこの逆止弁１の組み立てについて説明すると、図２に示すとおり、弁体２２はその頭部２３の背面２６側が支持部材の貫通孔３７の大径部３８内に収受され、その軸２８は小径部４０に軸方向移動可能に挿通されている。そして付勢部材としての圧縮バネ６１が弁体２２の軸部２８を囲繞して配置され、その両端が弁体２２の円周溝３０の底部３０ａと支持部材３５の中径部３９の底部３９ａ上に載っており、弁体２２を図１において左側すなわち弁座部１０へ向けて付勢している。一方、弁体２２の軸部２８の雌ネジ２９にはボルト６２が取付けられ、スペーサ５１の窪み５５内に位置するその頭部６２ａの径は軸部２８が嵌っている小径部４０の径より大きいので、弁体２２が支持部材３５から外れてしまうことはない。なお、弁体２２の頭部２３の外周部２５の直径は支持部材３５の大径部３８の内径より若干小さく、両者の間に狭い幅の隙間６６がある。
【００１９】
次いでスペーサ５１を取付けネジ６３を用いて支持部材３６に取付ける。このように組立てられた弁体組立て体２１を、ケーシング２の本体３に図示のように挿入し、支持部材３５の円環部４９をケーシング本体３の端部の内周側に形成された溝１５に嵌め、その状態で押さえ部材４を本体３に図示の通りネジ結合で取付ける。符号６４と６５はそれぞれ、ケーシング本体３と押さえ部材４との結合部と、弁体２２の軸２８と支持部材３６の貫通孔３７の小径部４０との間を液密にシールするOリングである。
【００２０】
図２は前述の通り逆止弁１が閉じた状態で、例えばこの逆止弁１を水道の配管に設置した場合に、下流側の栓を閉めるなどして通水が止められた状態であり、弁体２２がバネ６１によって付勢され、先端面２４の弁座当接部２４ａにおいて弁座１０に着座している。
【００２１】
この状態において、支持部材３５の円弧部４６とケーシング２の第２拡径部１１との間には、上流側と下流側の流路との間の中間流路の第１の部分となる、断面積すなわち流路面積の狭い環状の狭窄流路部６８が画成されている。そしてそれに繋がる形で、支持部材２２のテーパ部４７とケーシング２の第２同径部とによって中間流路の第２の部分となる、次第に流路面積が増加するディフューザ流路部６９が形成され、その下流側端部（支持部材２２の右側端部に対応する位置）での流路面積は流出口６での流路面積と実質的に同じになっている。そしてスペーサ５１の外周部５４とケーシング２の縮径部１３とにより画成される中間流路の第３の部分となる均一流路部７０は、その流路面積を流出口６での面積と等しく維持したまま第３同径部へ繋がり、流出口６に通じている。そして、前述の通り弁体２２の頭部外周部２５と支持部材３５の大径部３８の内周との間には隙間６６があり、弁体頭部２３の背面２６には溝２７が形成されているので、これらにより構成される連通路６７を通じて大径部３８と中径部３９とで構成される空間すなわち背圧室５０は狭窄流路部６８へと通じており、この背圧室３９には流出口６すなわち上流側の水の水圧が作用し、その水圧は弁体頭部２３の背面２６に作用している。
【００２２】
図３は下流側の栓が開かれて水が流れている通水状態での断面図である。すなわち、図１の状態において下流側の栓が開かれると、下流側の水圧が低下し、それに伴って背圧室５０内の水圧も低下し、弁体２２の背面２６に作用する圧力が低下するので弁体２２はバネ６１の力に抗して図中右側へ移動して弁座１０から離れ、弁１は開くこととなる。
【００２３】
このように弁体２２が弁座１０から離れると水は弁体２２と弁座１０との間を通って下流側へ流れることとなる。この場合、流路の各部の断面積の違いから、前述の狭窄流路部６８での流速は他の部分での流速に比してきわめて大きい。従って、この部分での水の静圧は他の部分に比してきわめて低いものとなる。この低い静圧が前述の連通路６７を介して背圧室５０に作用することとなるので、弁体２２の先端面２４と背面２６とにそれぞれ作用する水圧の差圧は従来の下流側の水圧が弁体の背面に作用していた場合に比してきわめて大きくなる。従って、上流側の元圧、下流側の栓の開度、使用するバネなどが同じ条件でも、従来の構成の場合に比して弁体２２の開度が大きくなり、ここでの圧力損失が大幅に低下する。
【００２４】
水の流れはこの狭窄流路部６８を通過すると、ディフューザ流路部６９に入る。このディフューザ流路部６９ではその流路面積が前述の通り下流側に向かうにつれて漸増するので、静圧が次第に回復する。次いで水は均一流路部７０に入り、この部分では流路面積が均一であり、その形状が滑らかに収束する形状となっているので、ディフューザ流路部６９で回復した静圧はほとんどそのまま維持されたままで流出口６に達することとなる。
【００２５】
下流側の栓の開度に応じて流量は定まり、従って狭窄流路部６８を通過するときの流速も異なる。従って背圧室５０に作用する静圧は流量に応じて変化し、一般的には流量の多いほどその静圧は低下して弁体２２に作用する差圧が大きくなるところから、弁体２２の開度は増加する。ある量以上の流量の場合弁体２２の背面２６が支持部材３５の大径部３８の底面に当接し、それ以上の移動を制限され、弁の開度は１００パーセントとなるが、流量が小さい場合には１００パーセントとならない場合も有る。しかし何れの場合においても弁体２２に両側から作用する水圧の差は従来の構成の場合に比して大きくなり、弁体２２の開度は大きくなり、圧力損失は小さくなる。なお、弁体２２の軸部２８の端部はスペーサ５１の窪み５５に臨んでいるので下流側の水圧が作用しているが、その受圧面積は弁体頭部２３の背面２６に比してはるかに小さいので、その影響は少ない。
【００２６】
下流側の栓が閉じられると弁体２２の背面に作用する背圧は小さくなり、弁体２２はバネ６１の力によって弁座部１０へ向けて付勢され、着座する。このとき背圧室５０に作用する静圧は再度下流側の水圧となる。なお、弁体２２の開度が１００パーセントの場合、弁体２２の背面は背圧室５０の底部すなわち中径部３９の底部３９ａに当接するが、前述の通り弁体２２の背面には溝２７が設けられているので、背圧室５０はこの状態でも狭窄流路部６８に連通しているので、弁体２２の復帰動作には支障がない。また、弁体２２の軸部２８の先端はスペーサ５１の窪み５５に臨んでいるが、この窪み５５は閉じられてはおらず、前述の通り取付け孔５６を介して下流側に通じているので、この点でも弁体２２の移動には支障が生じない。
【００２７】
支持部材３５の外周とスペーサ５１の外周とはその径の変化が滑らかであり、両部材の接合部においても滑らかに繋がっている。そしてスペーサ５１は略三角錐の形となってその頂部５３が下流側流路すなわちケーシング２の第３同径部１４の中心に位置するようになっているので、支持部材３５とスペーサ５１の周囲を流れる流れはきわめて滑らかで、乱流や剥離が生じたりすることが防止され、これによっても圧力損失が低減される。さらに、図３において分かるとおり、弁体２２が全開状態のとき、弁体２２の先端面２２は支持部材３５の円弧部４９と隙間６６を間にしてほぼ同じ円弧上で連なるような形状になっており、水の流れはスムーズで、この点でも圧力損失が低減される。
【００２８】
上記実施の形態では、狭窄流路部６８と背圧室５０とを連通する連通路６７は、弁体２２と支持部材３５の大径部３８の内周との間の隙間６６と弁体２２の背面２６に形成された溝２７とで構成したが、この連通路は例えば弁体２２の頭部２３を貫く孔あるいは支持部材３５を貫く孔として構成することも可能である。
【００２９】
次に図6を用いて中間室１００について説明する。この中間室１００が従来の中間室の構成と大きく異なる点は、従来の中間室では第1逆止弁の上流側と下流側での圧力差を利用して逃がし弁を制御していたが、本実施の形態では上流側と前述の中間流路の第1の部分となる狭窄流路での圧力差を利用する点である。以下詳細に説明する。
【００３０】
符号１０１はケーシングで、本体１０２とキャップ１２５とで構成されている。本体１０２は、それぞれ第1逆止弁１と第2逆止弁２００に通じる流入口１０４と流出口１０５とを供えた内部流路１０６が形成されている。本体１０２の下側の部分は図示の通り横断面円形の大径部１０７と小径部１０８との2段に形成されており、小径部１０８の底部１０９の中央には排出口１１０が設けられている。そして小径部１０８の底部１０９の内面側には、排出口１１０と同心の開口１１２を備えた弁座部材１１１が載置されている。弁座部材１１３の上端には弁座部１１３が形成されている。符号１１４はシール用のＯリングである。
【００３１】
本体１０２の上側の部分には、横断面円形に形成され所定の高さを備えて隔壁装着部１１５が設けられ、ここに剛性のある隔壁部材１１８が取付けられている。隔壁部材１１８は平らな底部１１９とその外周部から立ち上がる周壁部１２０とを備えている。隔壁部材１１８はその周壁部１２０の上端に形成された雄ねじ１２０aが隔壁装着部１１５の上端に形成された雌ねじ１１５aと螺合することにより本体１０２に取付けられる。このとき、隔壁部材１１８の底部１１９は内部流路１０６と隔壁装着部１１５との間の幅の狭い内方フランジ１１６上に載置し、隔壁部材１１８の周壁１２０の上端部と隔壁装着部１１５の上端部とは略面一になっている。符号１２１はシール用のＯリングである。
【００３２】
キャップ１２５は外向きに大きな円弧で凸になっている本体部１２６と、その中央部で上に向かって延びる短い円筒部１２７とを備え、本体部１２６の外周部１２８において隔壁装着部１１５の上端部１１５ｂ上に、ボルト（図示せず）などの適宜手段で取付けられている。隔壁部材１１８とキャップ１２５とにより内部に圧力室１３０が画成され、この圧力室１３０は、外周部分において隔壁装着部１１５とキャップ１２５とにより挟持、固定されている弾性材料製のダイアフラム１３３により上側の高圧室１３１と下側の低圧室３２とに仕切られている。
【００３３】
符号１３６は前述の弁座部材１１１、ダイアフラム１３３などと逃がし弁１３５を構成する弁体である。弁体１３６には弁軸１３７の下側部分が挿通され、その下端に取付けられるボルト１３９と座金１４０とで、弾性材料製の円形板状の弁座当接部材１３８を弁体１３６の下面に形成された凹所に取付けている。弁軸１３７の上端側は隔壁部材１１８の底部１１９の孔を通って圧力室１３０内へ伸びており、その上端おいてダイアフラム１３３に取付けられている。すなわち、弁軸１３７の上端は図示の通りヘッド部材１４１にネジで結合され、ヘッド部材１４１のフランジ１４３と弁軸１３７の鍔部１３７a上に載置された受け板１４４とでダイアフラム１３３の中央部を挟持し、弁軸１３７とダイアフラム１３３とは一体化されている。ヘッド部材１４１のヘッド部１４２はキャップ１２５の円筒部１２７に収受され、軸方向移動を案内されている。符号１２９はキャップ１２５の円筒部１２７の頭部に形成された通気孔、符号１４５と１４６は何れもシール用のＯリングである。また、符号１４７は弁体１３６と弁座部材１１１との間に設けられた付勢部材としての圧縮バネで、弁体１３６を常時上方へ向けて、すなわち逃がし弁１３５を開く方向へ向けて付勢している。
【００３４】
ここで前述した上流側連通管８２と下流側連通管８１とが、図示の通り高圧室１３１と低圧室１３２とにそれぞれ接続されている。これより、高圧室１３１は第１逆止弁１の上流側に接続され、低圧室１３２は中間流路の第１の部分である狭窄流路部６８に接続されることとなる。
【００３５】
上記のように構成された中間室１００での逃がし弁１３５は通常は以下のように閉じられている。すなわち、通水停止時には第１逆止弁１の狭窄流路部６８は水が静止した状態で中間室１００の内部流路に通じており、低圧室１３２にはその部分の水圧が作用する。そして高圧室１３１には第１逆止弁１の上流側の水圧が作用している。通常はその差圧によってバネ１４７に抗して逃がし弁１３５を閉じているが、前述の通り逆止弁のシール不良の発生などにより従来の中間室に相当する内部流路１０６内の水圧が上昇し、高圧室１３１と低圧室１３２との圧力差が小さくなり、その差圧が設定された値になってそれにバネ１４７の力が打ち勝つと逃がし弁１３５が開くようになっている。逃がし弁１３５のバネ１４７はその設定された差圧に合わせて設計される。そして、通水停止時にそのバネ１４７の力に抗して逃がし弁１３５を閉じておくことのできる圧力差が逆止弁１の上流側と内部流路１０６とに生じるように第１逆止弁１のバネ６１が設計される。
【００３６】
ところで通水時においては前述の通り本願発明での第１逆止弁では下流側において圧力低下が従来例に比して少なくなるようになっている。すなわち第１逆止弁１の上流側と下流側とにおける差圧が従来例に比して小さくなる。従って中間室の構成を従来と同じとして、ダイアフラム１４３の低圧側に逆止弁１４３の下流側の水圧すなわち内部流路１０６そのものの中に生じる水圧が作用するようにすると、上流側との十分な差圧が得られず、逃がし弁１３５が開いてしまう。しかし、本願発明では、低圧室１３２を狭窄流路部６８に接続した。通水時には前述の通り狭窄流路部６８の静圧は大幅に低下し、従って上流側との差圧が十分に大きくなり、逃がし弁１３５を閉じておくことができる。このようにして本願発明に係る逆流防止装置では、圧力損失を大幅に低減すると共に、通水時に逃がし弁を確実に閉じておくことができる。
【００３７】
次に中間室１００の下流側に設置される第２逆止弁２００について図７を参照して説明する。本実施の形態では、この第２逆止弁としては逆止弁としての基本構成が第１逆止弁１と同じ構成のものが使用され、その動作も同様であるので、主要な部材に同じ参照番号に「a」を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００３８】
符号２aはケーシング、３aはケーシング本体、４aは押さえ部材、２１aは弁体組立て体、２２aは弁体、３５aは弁体支持部材、５１aはスペーサ、５０aは背圧室、６１aはバネ、６７aは連通路である。そして中間流路の第１の部分である狭窄流路６８aは連通路６７aを介して背圧室５０aに連通している。ディフューザ流路部６９a、均一流路部７０aも同様に設けられている。なお、バネ６１aは第１逆止弁のバネ６１に比して弱いバネが使用されている。その理由は、第２逆止弁２００は第１逆止弁１のように差圧を発生させる必要はなく、逆流防止機能のみが要求されるからである。その為に弱いバネを使用して、通水時には小さな力の作用でも弁の開度が大きくなるようにしているのである。さらに本実施の形態では、通水時には第１逆止弁１と同じように狭窄流路部６８aに生じる小さな静圧が背圧室５０aに作用するので、僅かな流量でも弁の開度は全開になり、この第２逆止弁２００での圧力損失はほとんど生じない。なお、図からも明らかな通り、第１逆止弁１に関連して設けられていた下流側連通路８１、上流側連通路８２の相当する連通路は設けられておらず、また、弁体支持部材３５a、スペーサ５１aには第１逆止弁１での貫通孔４４a、５７に相当する貫通孔は設けられていない。なお、本実施の形態では第２逆止弁として上記構成のものと使用したが、従来例においても第２逆止弁においては差圧を生じさせる必要がないため比較的に弱いバネが使用されており、本実施の形態で使用した第２逆止弁２００に代えて従来使用されていたタイプの第２逆止弁の塩生も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る減圧式逆流防止装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１の装置に使用する第１逆止弁の拡大縦断面図で、通水停止時を示す。
【図３】図１の装置に使用する第１逆止弁の拡大縦断面図で、通水時を示す。
【図４】第１逆止弁に使用する弁体の図で、（Ａ）は拡大縦断面図、（Ｂ）は右側面図である。
【図５】第１逆止弁に使用する弁体支持部材の図で、（A）は拡大縦断面図、（B）は右側面図である。
【図６】図１の装置に使用する中間室の拡大縦断面図である。
【図７】図１の装置に使用する第２逆止弁の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
1A：減圧式逆流防止装置 １：第１逆止弁 ２：ケーシング １０：弁座 ２２：弁体 ３５：弁体支持部材 ５１：スペーサ ６７：連通路 ６８：狭窄流路部 ６９：ディフューザ流路部 ７０：均一流路部 ８１：下流側連通路 ８２：上流側連通路 １００：中間室 １０６：内部流路 １１０：排水口 １１８：隔壁部材 １３０：圧力室 １３１：高圧室 １３２：低圧室 １３６：弁体 ２００：第２逆止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側流路と、二次側流路と、前記一次側流路と二次側流路との間に設けられる中間室と、前記一次側流路と中間室の間及び前記中間室と二次側流路との間にそれぞれ設けられた第１逆止弁及び第２逆止弁と、前記中間室に設けられた逃がし弁とを備えた減圧式逆流防止装置において、
前記第１逆止弁は、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備え、
前記逃がし弁は、前記中間室のケーシングに形成された、弁座を備えた排出口と、前記弁座に離着座可能な弁体と、該弁体を前記弁座から離れる方向に付勢する付勢部材と、前記第1逆止弁の上流側の水圧と前記狭窄流路部の水圧との差圧を前記付勢手段に抗する方向で前記弁体に作用させる差圧作用手段とを備えることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項２】
請求項１記載の減圧式逆流防止装置において、前記差圧作用手段は、内部が受圧可動部材により高圧室と低圧室とに仕切られた圧力室と、前記受圧可動部材と前記弁体とを連動させる連結部材とを備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項３】
請求項2記載の減圧式逆流防止装置において、前記圧力室は、前記中間室の一部を剛性ある隔壁で仕切ることにより形成されていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項４】
請求項2又は3記載の減圧式逆流防止装置において、前記高圧室を前記第1逆止弁の上流側に連通する高圧側連通路と、前記低圧室を前記狭窄流路部に連通する低圧側連通路が設けられていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項５】
請求項4記載の減圧式逆流防止装置において、前記低圧室は前記背圧室を介して前記狭窄流路部に連通していることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の減圧式逆流防止装置において、前記第１逆止弁は、前記狭窄流路部の下流側端部に連なり、下流側に向かうにつれて次第に流路面積が漸増するディフューザ流路部をさらに備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項７】
請求項６記載の減圧式逆流防止装置において、前記第１逆止弁は、前記ディフューザ流路部の下流側端部に連なり、流路面積が均一である均一流路部をさらに備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１に記載の減圧式逆流防止装置において、前記第２逆止弁は、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項１】
一次側流路と、二次側流路と、前記一次側流路と二次側流路との間に設けられる中間室と、前記一次側流路と中間室の間及び前記中間室と二次側流路との間にそれぞれ設けられた第１逆止弁及び第２逆止弁と、前記中間室に設けられた逃がし弁とを備えた減圧式逆流防止装置において、
前記第１逆止弁は、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備え、
前記逃がし弁は、前記中間室のケーシングに形成された、弁座を備えた排出口と、前記弁座に離着座可能な弁体と、該弁体を前記弁座から離れる方向に付勢する付勢部材と、前記第1逆止弁の上流側の水圧と前記狭窄流路部の水圧との差圧を前記付勢手段に抗する方向で前記弁体に作用させる差圧作用手段とを備えることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項２】
請求項１記載の減圧式逆流防止装置において、前記差圧作用手段は、内部が受圧可動部材により高圧室と低圧室とに仕切られた圧力室と、前記受圧可動部材と前記弁体とを連動させる連結部材とを備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項３】
請求項2記載の減圧式逆流防止装置において、前記圧力室は、前記中間室の一部を剛性ある隔壁で仕切ることにより形成されていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項４】
請求項2又は3記載の減圧式逆流防止装置において、前記高圧室を前記第1逆止弁の上流側に連通する高圧側連通路と、前記低圧室を前記狭窄流路部に連通する低圧側連通路が設けられていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項５】
請求項4記載の減圧式逆流防止装置において、前記低圧室は前記背圧室を介して前記狭窄流路部に連通していることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の減圧式逆流防止装置において、前記第１逆止弁は、前記狭窄流路部の下流側端部に連なり、下流側に向かうにつれて次第に流路面積が漸増するディフューザ流路部をさらに備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項７】
請求項６記載の減圧式逆流防止装置において、前記第１逆止弁は、前記ディフューザ流路部の下流側端部に連なり、流路面積が均一である均一流路部をさらに備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１に記載の減圧式逆流防止装置において、前記第２逆止弁は、内部に流路が形成され、該流路の途中に形成された弁座を備えたケーシングと、前記流路内に配置され、前記流路内の流れ方向に移動して前記弁座に一端側において離着座可能な弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢部材と、一端側において前記弁体の少なくとも他端側を移動可能に収受し、他端側が閉じられている背圧室と、前記弁体と弁座が当接する位置より下流側において前記流れ方向所望の範囲にわたって形成され、一端側が前記弁体が前記弁座に離着座することにより上流側との連通を開閉され、他端側が常時前記流路の下流側に連通している流路面積の小さい狭窄流路部と、前記狭窄流路部と前記背圧室とを連通する連通路とを備えていることを特徴とする、減圧式逆流防止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７０６４３（Ｐ２００９−２７０６４３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２２０８１（Ｐ２００８−１２２０８１）
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（３９０００６７３６）株式会社日邦バルブ (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】（３９０００６７３６）株式会社日邦バルブ (14)
【Ｆターム（参考）】
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