ボールチェックバルブ
【課題】流体の通水時に発生するボールの振動を防止し、騒音の発生を抑え、流体の流量が減少することのないボールチェックバルブを提供する。
【解決手段】内面軸線方向に突条部２が設けられた２つの開口部を有する筒状のバルブ本体１と、バルブ本体１の上流側の開口部に突条部２端面に当接して保持された保持リング９と、保持リング９に隣接または嵌合されるシートリング１１と、突条部２の停止面８と弁閉位置の間を進退動可能に保持される球形弁体７とを具備する。球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているときの、球形弁体７の重心位置の前記軸線に直交する外周線とバルブ本体１内周面との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、球形弁体７の重心とシートリング１１または保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係をＳ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１とする。
【解決手段】内面軸線方向に突条部２が設けられた２つの開口部を有する筒状のバルブ本体１と、バルブ本体１の上流側の開口部に突条部２端面に当接して保持された保持リング９と、保持リング９に隣接または嵌合されるシートリング１１と、突条部２の停止面８と弁閉位置の間を進退動可能に保持される球形弁体７とを具備する。球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているときの、球形弁体７の重心位置の前記軸線に直交する外周線とバルブ本体１内周面との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、球形弁体７の重心とシートリング１１または保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係をＳ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業、半導体製造分野、食品分野などの各種産業の配管ラインに使用されるボールチェックバルブに関するものであり、さらに詳しくは、流体の通水時に発生するボールの振動を防止し、騒音の発生を抑え、流体の流量が減少することのないボールチェックバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６に示すような逆流防止弁があった（特許文献１参照。）。その構成は、内部に弁体１０１が移動可能に収納され、一端部に弁体１０１の抜け出しを防止するための抜止部１０２が形成された筒状の第一のハウジング１０３と、第一のハウジング１０３の他端部に軸線を互いに一致させて装着され、弁体１０１を受ける座面を有する環状の弁座１０４が形成された筒状の第二のハウジング１０５とを備え、両ハウジング１０３、１０５の互いに対向する端面間には、両ハウジング１０３、１０５間を止水するための環状の第一のシール部材１０６が設けられており、弁座１０４の座面上には、弁座１０４への弁体１０１の着座状態で弁体１０１と弁座１０４との間を止水するための環状の第二のシール部材１０７が設けられており、第一のハウジング１０３又は第二のハウジング１０３のいずれか一方のハウジングには、第二のシール部材１０７を座面へ向けて押さえ付けるための押え部１０８が設けられているものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５５１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の逆流防止弁は、第一のハウジング１０３内周とリブ１０９で保持された弁体１０１との間を流体が通過するときに流体の流れが乱れ易くなり、流体の流量が大きくなるにつれて流れの乱れが大きくなり、弁体１０１に振動が発生する恐れがあった。これは逆流防止弁を垂直に配管して下から上に流体を流すことを順流としたときに最も起こりやすく、弁体１０１は自重により下方向へ落ちようとするが流体の上方向への流で押し上げられて弁体１０１は浮き上がり、弁体１０１が第二のシール部材１０７から離れて開口し、この開口面積が大きくなると流体の流れは弁体１０１外周面に沿って第一のハウジング１０３内周とリブ１０９で保持された弁体１０１との間を流れるため、弁体１０１を上方向へ押し上げる流体の力の多くは弁体１０１と第二のシール部材１０７の開口部が大きくなるにつれて放射状に外側方向に拡散してしまい、弁体１０１の自重に対して弁体１０１を抜止部１０２に当接させたままを維持するほどの押し上げる力を得ることができずにリブ１０９の位置で浮遊した状態で流体の流れの乱れを受けて弁体が振動するものである。特に第二のシール部材１０７からリブ１０９の抜止部１０２までの弁体１０１の移動距離が大きいと、弁体１０１が浮き上がった後で弁体１０１を上方向へ押し上げる流体の力のほとんどが放射状に外側方向に拡散するため、弁体１０１が安定できずに流体の乱れで弁体１０１が第一のハウジング１０３内を動いて振動が起こり易くなるという問題があった。逆流防止弁内で弁体１０１の振動が発生した場合、振動する弁体１０１が流体の流れを妨げてしまい、逆流防止弁を流れる流体の流量が低下する問題や、振動によって第一のハウジング１０３と弁体１０１が断続的に衝突する音が騒音となったり、最悪の場合では振動によって第一のハウジング１０３内部で弁体１０１が断続的にぶつかることで逆流防止弁が破損する恐れがある問題や、振動により弁体１０１やリブ１０９がぶつかることで磨耗変形し、弁体１０１と弁座１０４の接触部の隙間から流体が漏れる恐れがある等の問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を鑑みなされたものであり、流体の通水時に発生するボールの振動を防止し、騒音の発生を抑え、流体の流量が減少することのないボールチェックバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明のボールチェックバルブの構成を説明すると、内面軸線方向に突条部が設けられた２つの開口部を有する筒状のバルブ本体と、該バルブ本体の上流側の開口部に前記突条部端面に当接して保持された保持リングと、該保持リングに隣接または嵌合されて配置されるシートリングと、前記突条部の停止面と該シートリングに接触して静止する弁閉位置の間を進退動可能に保持される球形弁体とを具備するボールチェックバルブにおいて、該球形弁体が前記突条部の停止面に当接しているときの、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線とバルブ本体内周面との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、前記球形弁体の重心と前記シートリングまたは保持リングの下流側内周線とを結ぶ線上における該球形弁体と該保持リングの間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係が、Ｓ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１であることを第１の特徴とする。
【０００７】
前記球状弁体の進退動可能な距離ｍが、前記球状弁体の直径Ｌに対して０．２Ｌ〜０．６Ｌであることを第２の特徴とする。
【０００８】
前記球状弁体が前記シートリングに対して静止する閉位置にあるとき、前記保持リングが当接する前記突条部端面が、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線より前記バルブ本体の上流側に位置することを第３の特徴とする。
【０００９】
前記バルブ本体の上流側の開口部の内周面に螺合され、前記突条部端面と前記保持リング及び前記シートリングを挟持して保持する押圧リングを具備することを第４の特徴とする。
【００１０】
前記シートリングまたは前記押圧リングを介して前記バルブ本体と密封状態で保持される鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとを具備することを第５の特徴とする。
【００１１】
前記シートリング外周縁に形成された環状嵌合部が前記保持リング側面に形成された環状溝に嵌合され、前記押圧リングの一端面または前記鍔付短管の鍔部側端面が該シートリングに当接して押圧されることを第６の特徴とする。
【００１２】
前記保持リングの内面に、前記球状弁体の直径より縮径されたテーパー部が設けられていることを第７の特徴とする。
【００１３】
前記バルブ本体の下流側の開口部端面に設けられた環状溝に装着されたＯリングと、該Ｏリングを介して該バルブ本体に接する鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとをさらに具備することを第８の特徴とする。
【００１４】
以下、本発明を図１に基づいて説明する。本発明において、振動とは球状弁体７がバルブ本体１内で振動することを言い、球形弁体７に直接関与しない流体の流れやその他外力等の要因によって発生する震えなどは含まれない。
【００１５】
本発明において、バルブ本体１は２つの開口部を有する必要がある。また、球形弁体は、球形で弁体として機能するのであれば楕円状や偏心した形状でも良いが、真球状のボール形状であることが望ましい。
【００１６】
本発明において、流路開口面積Ｓ２は、球形弁体７の重心とシートリング１１内周線（シールポイント）とを結ぶ線上、または球形弁体７の重心と保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される両流路開口の面積のうち、小さい方の面積を指す。図１のボールチェックバルブの場合、球形弁体７の重心と保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積の方が小さいため流路開口面積Ｓ２となる。
【００１７】
本発明において、シートリング１１の材質はゴム状の弾性体であればいずれでも良く、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴムなどが好適なものとして挙げられ、特に限定されるものではない。
【００１８】
また、本発明において、ボールチェックバルブのバルブ本体１、球形弁体７、鍔付き短管１７、２４、キャップナット２０、２５、保持リング９、押圧リング１４の材質は、ポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと記す）、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどの合成樹脂や鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどの金属などいずれでも良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果を得ることができる。
（１）ボールチェックバルブの通水時における球形弁体の振動の発生を防止できる。
（２）球形弁体の移動距離が小さくなりボールチェックバルブをコンパクトに形成できる。
（３）球形弁体の振動を防止することで振動による騒音がなくなり、通水時の騒音を抑えることができる。
（４）球形弁体の振動を防止することで流量の低下を防止でき、高いＣｖ値を得て大流量に対応することができる。
（５）球形弁体の振動によるバルブ本体の破損が防止されるため、ボールチェックバルブの長期使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のボールチェックバルブの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の要部拡大縦断面図である。
【図４】流路開口の面積Ｓ２を示す要部拡大切欠き斜視図である。
【図５】Ｓ２／Ｓ１−Ｃｖ値特性を示すグラフである。
【図６】従来の逆流防止弁を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００２２】
１はＰＶＣ製の略中空円筒状のバルブ本体で、その内側には３本の突条部２が、軸線に沿って放射状に等間隔に突出してバルブ本体１と一体的に設けられている（図２参照）。バルブ本体１の上流側（図１では下側）の入口開口部３の口径は、下流側（図１では上側）の出口開口部４の口径よりも大きく設けられ、バルブ本体１内部は中央部よりやや下流側に向かって緩やかに縮径された湾曲面を有した構造となっている。
【００２３】
また、突条部２は、バルブ本体１の入口開口部３の端面から間隔をあけて、入口開口部３の内周面から略同一の高さで設けられているが、出口開口部４の付近で徐々に高さが低くなり、出口開口部４と略同径となる。
【００２４】
バルブ本体１内周面に対する突条部２の高さｈ（略同一の高さで設けられた部分）は、球形弁体７の直径Ｌに対して０．２Ｌとなるように設けられている。なお、突条部２の高さｈは球形弁体７の直径Ｌに対して０．１Ｌ〜０．３Ｌで設けることが好適であり、０．１５Ｌ〜２．５Ｌで設けることがより好適である。これは突条部２を流体が十分流れるための開口面積を得るために０．１Ｌ以上である必要があり、バルブ本体１が大きくなりすぎないようにして流体の流れを直線的にするために０．３Ｌ以下である必要がある。なお、突条部２は図２に示すように等間隔に３本設けられているが、その数は少なくとも３本以上であれば良く特に限定されるものではない。このうち、突条部２を３本で設けた形状は突条部２に寸法誤差があったとしても３点保持で確実に後記球形弁体７を保持できるのでより好適である。
【００２５】
また、バルブ本体１の出口開口部４の端面には環状溝５が設けられ、環状溝５にはＯリング６が装着されている。
【００２６】
７はＰＶＣ製のボールである球形弁体であり、バルブ本体１の内部で突条部２により軸線に沿って進退動可能に保持されている。球形弁体７はバルブ本体１の出口開口部４の口径よりも大きい直径を有し、流体の流れにより球形弁体７が下流側に付勢されたとき、突条部２の停止面８に当接した状態で保持される。このとき、球形弁体７の進退動可能な距離ｍ、すなわち球形弁体７が突条部２の停止面８に当接した全開位置から、球形弁体７が後記シートリング１１に接触して静止する閉位置までの球形弁体７の重心の移動距離（図１参照）が、球形弁体７の直径Ｌに対して０．３３Ｌとなるように形成されている。
【００２７】
なお、球形弁体７の進退動可能な距離ｍは、球形弁体７の直径Ｌに対して０．２Ｌ〜０．６Ｌの範囲で設けることが好ましく、０．３Ｌ〜０．４５Ｌの範囲で設けることがより好ましい。これは、移動距離が少なくなりすぎると流体を流すのに十分な開口面積を得ることができなくなるので一定の流量を確保して流体を流すために０．２Ｌ以上であると良く、バルブ本体１を必要以上に大きくさせず、流体圧によって球形弁体７を振動させることなく突条部２の停止面８に常に押圧させるために０．６Ｌ以下であると良い。この移動範囲であれば球形弁体７の移動量を抑えられてバルブの開閉を行うことができるため、バルブの寸法が抑えられ、バルブをコンパクトにすることができる。
【００２８】
９はＰＶＣ製の円環状部材である保持リングであり、外径がバルブ本体１の入口開口部３端部の内径と略同径に設けられており、入口開口部３から挿入されて一端面が前記突条部２の入口開口部３側端面に当接して配置されている。他端面内周側には後記シートリング１１が嵌合される環状溝１０が設けられている。保持リングの内径ｄ２は球形弁体７の直径Ｌに対して１．０２５Ｌとなるように設けられている。（図３参照）。この保持リング９の内径ｄ２は球形弁体７の直径Ｌに対して１．００５Ｌ〜１．０４０Ｌとなるように設けるのが良い。
【００２９】
１１はゴム製のシートリングであり、外周縁部に設けられたバルブ本体１の軸線方向に突出した環状嵌合部１３と内周方向へ突出した内鍔部１２が一体となった断面Ｌ字状に形成されている。内鍔部１２の内周縁は断面円弧状に設けられており、かつ、保持リング９の内径より縮小して設けられている。また、外周縁部の筒状環状嵌合部１３は保持リング９の環状溝１０に嵌合される。
【００３０】
１４は円筒状のＰＶＣ製の押圧リングであり、外周にはバルブ本体１の入口開口部３端部に設けられた雌ねじ部に螺合される雄ねじ部１５が形成されている。押圧リング１４がバルブ本体１の入口開口部３に螺合されることにより、押圧リング１４の一端面と突条部２の入口開口部３側端面との間にシートリング１１と嵌合した保持リング９が挟持され、かつ、押圧した状態で保持される。押圧リング１４の一端面内周側には段差部１６が形成されており、従って、押圧リング１４とシートリング１１の内鍔部１２とは隙間を開けて保持されている。この隙間は内鍔部１２の肉厚が薄いときは同等かそれ以下の寸法で設けられており、好適には１〜５ｍｍの範囲で形成されている。また、押圧リング１４外周はＯリングを介在させてバルブ本体１内周面とシールされており、押圧リング１４の他端面にはＯリング２６が装着される環状溝が設けられている。また、押圧リング１４の内径は球形弁体７の直径より小さく設けられており、弁閉時に球形弁体７が押圧リング１４によって抜け出さないように保持される。
【００３１】
１７はＰＶＣ製の鍔付き短管であり、パイプなどが接続される短管部１８の一端には鍔部１９が設けられている。なお、短管部１８の他端にはフランジ部（図示せず）を設けても良い。
【００３２】
２０は円筒状のＰＶＣ製のキャップナットであり、一方の端部内周にバルブ本体１両端部外周に設けられた雄ねじ部２１に螺着される雌ねじ部２２が設けられており、もう一方の端部には内周方向へ突出する内鍔部２３が設けられている。キャップナット２０は、バルブ本体１上流側では押圧リング１４の端面にＯリング２６を介して鍔付き短管１７の鍔部１９端面に当接し、バルブ本体１の雄ねじ部２１に螺着して、鍔付き短管１７とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００３３】
また、バルブ本体１下流側でも同様にバルブ本体１の端面にＯリング６を介して鍔付き短管２４を当接し、キャップナット２５によって鍔付き短管２４とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００３４】
ここで、ボールチェックバルブの寸法の関係について説明する。図１の実線で示すように球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているとき、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体内周面２８との間に形成される流路開口の面積Ｓ１（図２の流路となる部分の面積）と、球形弁体の重心とシートリング１１または保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２（図４参照）との関係は、Ｓ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１が成立する範囲内にする必要があり、より好適にはＳ２＝０．５３Ｓ１〜０．６３Ｓ１になるようにする必要がある。これは、流量が低下しない程度に流路開口の面積を得るために０．４５Ｓ１以上である必要があり、球形弁体７を突条部２の停止面８へ常に押圧させるための付勢力を維持するために０．６５Ｓ１以下である必要がある。流路開口の面積Ｓ１は、バルブ本体の内径をｄ１とし、球形弁体の直径をＬとすると（図３参照）、Ｓ１＝π／４×（ｄ１２−Ｌ２）−（突条部の断面積）×（突条部の数）で算出され、流路開口の面積Ｓ２は、球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているときの球形弁体７の重心から保持リング９の下流側内周線の距離をＲ１、該内周線の位置から軸心までの距離をｒ１とし、球形弁体７の重心から球形弁体７外周面までの距離をＲ２、該外周面の位置から軸心までの距離をｒ２とする（図３参照）と、Ｓ２＝π×（Ｒ１×ｒ１−Ｒ２×ｒ２）で円錐台側面の表面積として算出される。なお、球形弁体７の重心から保持リング９の下流側内周線の距離よりシートリング１１のシールポイントまでの距離の方が短いときは距離が短い方をＲ１として面積Ｓ２を算出する。
【００３５】
球形弁体７がシートリング１１に対して静止する閉位置にあるとき、保持リング９が当接する突条部２端面が、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７より入口開口部３側に位置していることが好ましい。その理由は、閉状態から球形弁体７が出口開口部４側へと移動するときに、バルブの開閉におけるタイムラグが発生することなく、流路を素早く開口させるための応答性を良くさせ、球形弁体７の少ない移動量で開口面積を大きく取り、Ｃｖ値を確保することができるからである。
【００３６】
なお、本実施形態ではシートリング１１を保持リング９に嵌合させているが、シートリング１１と保持リング９は嵌合させずに隣接させても良い。（図示せず。この場合、シートリングの形状は異なる。）また、シートリング１１の内鍔部１２の肉厚はシール性を維持する範囲で薄肉に設けると良く、球形弁体７の直径Ｌに対して０．０５Ｌ〜０．１Ｌの範囲の肉厚であることが好ましい。これは、シートリング１１に球形弁体７が接触する時に、シートリング１１が大きく変形することなくシールするために０．０５Ｌ以上が良く、シートリング１１に球形弁体７が食い込むことを防止するために０．１Ｌ以下が良い。
【００３７】
また、本実施形態では押圧リング１４を用いているが、押圧リング１４を用いない構成にしても良い（図示せず）。この場合、シートリング１１と保持リング９が嵌合された状態でシートリング１１に鍔付き短管１７の鍔部１９端面を当接させ、キャップナット２５によって鍔付き短管２４とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００３８】
また、保持リング９の内周には上流側に向かって暫時縮径するテーパー部が設けられても良い（図示せず）。この場合、テーパー部に球形弁体７を当接させて球形弁体７がシートリング１１に深く食い込ませずにシールに最適なところで保持することができる。テーパー部の角度は軸線に対して１０°〜３０°が好ましく、ボールチェックバルブの面間の寸法を大きくさせないために１０°以上が良く、最小内径の先端部分が球形弁体７に当たることなくテーパー部の内周面で球形弁体７を当接させて球形弁体７の損傷を防止させるために３０°以下が良い。テーパー部を設けたときには保持リング９の最小内径（テーパー部の最小内径）は、球形弁体７の直径Ｌに対して０．９Ｌ〜０．９７Ｌとなるように縮径されていることが好ましい。ボールチェックバルブ内部の流路を狭めないために０．９Ｌ以上が良く、保持リング９を球形弁体７に確実に当接させるために０．９７Ｌ以下が良い。
【００３９】
次に、本発明のボールチェックバルブを開閉させた時の作動について説明する。流体が上流側から下流側へ流れている（順流、図１では下から上方向）とき、球形弁体７は図１の実線の位置に移動し、球形弁体７とバルブ本体１の突条部２の間に形成された流路を通って流体が下流側へと流れる。上流側からの流体が停止すると、球形弁体７は下流側の流体の逆流圧力により上流側に移動し、シートリング１１に押圧されることにより閉止状態となり流体の逆流を防止する（図１の破線の状態）。閉止状態で球形弁体７はシートリング１１の内鍔部１２内周縁の円弧状断面と線接触でシールしている。押圧リング１４の一端面内周側に段差部１６が形成されていることにより、球形弁体７がシートリング１１に当接するときにシートリング１１が段差部１６との隙間によって段差部１６側に僅かにたわむことで、球形弁体７外周面に等しくシートリング１１が線接触でシールできる。これによりシートリング１１の寸法誤差による隙間の発生などが防止でき、逆流圧力が低圧であっても確実なシール性を得ることができ、流体の漏れが防止される。また、接触面積が小さいので球形弁体７とシートリング１１の摩擦抵抗が減少し、流体が順流になった時にシートリング１１からの球形弁体７の離れを良くし、バルブの開閉におけるタイムラグの発生を防止して流体の流れに応じた応答性の良い開閉を行うことができる。また、逆流圧力が高い場合は段差部１６の部分でシートリング１１の変形を抑えることができ、球形弁体７を保持できる。
【００４０】
ここで、流体が上流側から下流側へ流れる（順流、図１では下から上方向）とき、流体は球形弁体７を押し上げることで流路を開放して流れ、流体の流れは球形弁体７と保持リング９の間に形成された流路を通って、すなわち、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体１内周面２８との間で形成された流路を通って出口開口部４から流出される。このとき、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体１内周面２８との間で形成される流路開口の面積Ｓ１に対して球形弁体７の重心と保持リングの下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２の方が開口面積は小さくなるように設けられているため、流路開口の面積Ｓ２を通過する流体は下流側より上流側の流体圧の方が高くなるため、これと流体の流れにより球形弁体７を押し上げる方向への強い力が付勢される。流体が流れている間は常に上方へ付勢する力を維持したままとなるため、球形弁体は常に突条部の停止面に押圧された状態となり流体の流れの乱れによって動くことはなくなる。これにより、球形弁体７がバルブ本体１の軸線に対して振動することが防止される。
【００４１】
次に、本発明のボールチェックバルブにおいて、容量係数、振動、騒音について以下に示す試験方法で評価した。
【００４２】
（１）容量係数測定試験
ＪＩＳ Ｂ ２００５−２−３「工業プロセス用調節弁−第２部：流れの容量−第３節：試験手順」におけるバルブの容量係数（Ｃｖ値）の試験方法に準拠し、垂直配管で入口開口部３を下側、出口開口部４を上側に向けて流体を下から上へと流れるようにし、ボールチェックバルブの上流側と下流側の圧力と流量を測定し、容量係数（Ｃｖ値）を算出した。
（２）振動の有無の確認
配管接続されたボールチェックバルブに直接手を触れて、配管内に流体が流れる時に発生する震えを除いて球形弁体の振動が発生していないか触診した。
（３）騒音の有無の確認
配管接続されたボールチェックバルブの箇所で、配管内に流体が流れる時に発生する音以外に振動による騒音が発生していないか聴診器を用いて聴音した。
【００４３】
なお、本試験で使用したボールチェックバルブは呼び径が４０ｍｍのものを使用した。また、呼び径４０ｍｍの容量係数測定試験における合格値は、ボールチェックバルブが用いられる管路の条件からＣｖ値が５０以上であることとし、５５以上をより好適な範囲とする。
【実施例１】
【００４４】
図１に示すような、球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているときの、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体１内周面２８との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、球形弁体７の重心と保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係が、Ｓ２＝０．４５Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【実施例２】
【００４５】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．５３Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【実施例３】
【００４６】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．５９Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【実施例４】
【００４７】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．６３Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
[比較例１]
【００４８】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．３７Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
[比較例２]
【００４９】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．６７Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
[比較例３]
【００５０】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．９１Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１から明らかなように、実施例及び比較例１では振動や騒音が発生しなかったのに対して、比較例２、３では振動や騒音が発生した。またＣｖ値では実施例は合格値の５０をクリアしているが比較例では合格値に満たなかった。これは、比較例１ではＳ２の開口面積が小さくなりすぎたために流体の流れが悪くなってＣｖ値が下がったものである。比較例２及び比較例３で流体を流すための開口面積は十分得られているが、球形弁体７の振動が発生したことにより球形弁体７の振動が流体の流れの妨げとなってＣｖ値が低下したものである。
【００５３】
図５は表１よりＳ２／Ｓ１−Ｃｖ値特性を示したものだが、図５よりＳ２／Ｓ１である一定値以上になると急激なＣｖ値の低下が見られ、ここを境に振動が発生している。そのため、Ｃｖ値５０以上が合格ラインを満たすＳ２＝０．４５〜０．６５Ｓ１の範囲であれば（図５の斜線の領域）、Ｃｖ値が高く良好な流量特性を得ることができると共に球形弁体７の振動および騒音の発生を防止することができる。さらにはＳ２＝０．５３〜０．６３Ｓ１の範囲であれば、より高いＣｖ値を得ることができるためより好適である。このように、球形弁体７の振動および騒音が解消されることで球形弁体７の磨耗は低減され、良好な流量を得ることができ、長期的にシール性を維持できることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ バルブ本体
２ 突条部
３ 入口開口部
４ 出口開口部
５ 環状溝
６ Ｏリング
７ 球形弁体
８ 停止面
９ 保持リング
１０ 環状溝
１１ シートリング
１２ 内鍔部
１３ 環状嵌合部
１４ 押圧リング
１５ 雄ねじ部
１６ 段差部
１７ 鍔付き短管
１８ 短管部
１９ 鍔部
２０ キャップナット
２１ 雄ねじ部
２２ 雌ねじ部
２３ 内鍔部
２４ 鍔付き短管
２５ キャップナット
２６ Ｏリング
２７ 外周線
２８ 内周面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業、半導体製造分野、食品分野などの各種産業の配管ラインに使用されるボールチェックバルブに関するものであり、さらに詳しくは、流体の通水時に発生するボールの振動を防止し、騒音の発生を抑え、流体の流量が減少することのないボールチェックバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６に示すような逆流防止弁があった（特許文献１参照。）。その構成は、内部に弁体１０１が移動可能に収納され、一端部に弁体１０１の抜け出しを防止するための抜止部１０２が形成された筒状の第一のハウジング１０３と、第一のハウジング１０３の他端部に軸線を互いに一致させて装着され、弁体１０１を受ける座面を有する環状の弁座１０４が形成された筒状の第二のハウジング１０５とを備え、両ハウジング１０３、１０５の互いに対向する端面間には、両ハウジング１０３、１０５間を止水するための環状の第一のシール部材１０６が設けられており、弁座１０４の座面上には、弁座１０４への弁体１０１の着座状態で弁体１０１と弁座１０４との間を止水するための環状の第二のシール部材１０７が設けられており、第一のハウジング１０３又は第二のハウジング１０３のいずれか一方のハウジングには、第二のシール部材１０７を座面へ向けて押さえ付けるための押え部１０８が設けられているものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５５１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の逆流防止弁は、第一のハウジング１０３内周とリブ１０９で保持された弁体１０１との間を流体が通過するときに流体の流れが乱れ易くなり、流体の流量が大きくなるにつれて流れの乱れが大きくなり、弁体１０１に振動が発生する恐れがあった。これは逆流防止弁を垂直に配管して下から上に流体を流すことを順流としたときに最も起こりやすく、弁体１０１は自重により下方向へ落ちようとするが流体の上方向への流で押し上げられて弁体１０１は浮き上がり、弁体１０１が第二のシール部材１０７から離れて開口し、この開口面積が大きくなると流体の流れは弁体１０１外周面に沿って第一のハウジング１０３内周とリブ１０９で保持された弁体１０１との間を流れるため、弁体１０１を上方向へ押し上げる流体の力の多くは弁体１０１と第二のシール部材１０７の開口部が大きくなるにつれて放射状に外側方向に拡散してしまい、弁体１０１の自重に対して弁体１０１を抜止部１０２に当接させたままを維持するほどの押し上げる力を得ることができずにリブ１０９の位置で浮遊した状態で流体の流れの乱れを受けて弁体が振動するものである。特に第二のシール部材１０７からリブ１０９の抜止部１０２までの弁体１０１の移動距離が大きいと、弁体１０１が浮き上がった後で弁体１０１を上方向へ押し上げる流体の力のほとんどが放射状に外側方向に拡散するため、弁体１０１が安定できずに流体の乱れで弁体１０１が第一のハウジング１０３内を動いて振動が起こり易くなるという問題があった。逆流防止弁内で弁体１０１の振動が発生した場合、振動する弁体１０１が流体の流れを妨げてしまい、逆流防止弁を流れる流体の流量が低下する問題や、振動によって第一のハウジング１０３と弁体１０１が断続的に衝突する音が騒音となったり、最悪の場合では振動によって第一のハウジング１０３内部で弁体１０１が断続的にぶつかることで逆流防止弁が破損する恐れがある問題や、振動により弁体１０１やリブ１０９がぶつかることで磨耗変形し、弁体１０１と弁座１０４の接触部の隙間から流体が漏れる恐れがある等の問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を鑑みなされたものであり、流体の通水時に発生するボールの振動を防止し、騒音の発生を抑え、流体の流量が減少することのないボールチェックバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明のボールチェックバルブの構成を説明すると、内面軸線方向に突条部が設けられた２つの開口部を有する筒状のバルブ本体と、該バルブ本体の上流側の開口部に前記突条部端面に当接して保持された保持リングと、該保持リングに隣接または嵌合されて配置されるシートリングと、前記突条部の停止面と該シートリングに接触して静止する弁閉位置の間を進退動可能に保持される球形弁体とを具備するボールチェックバルブにおいて、該球形弁体が前記突条部の停止面に当接しているときの、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線とバルブ本体内周面との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、前記球形弁体の重心と前記シートリングまたは保持リングの下流側内周線とを結ぶ線上における該球形弁体と該保持リングの間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係が、Ｓ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１であることを第１の特徴とする。
【０００７】
前記球状弁体の進退動可能な距離ｍが、前記球状弁体の直径Ｌに対して０．２Ｌ〜０．６Ｌであることを第２の特徴とする。
【０００８】
前記球状弁体が前記シートリングに対して静止する閉位置にあるとき、前記保持リングが当接する前記突条部端面が、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線より前記バルブ本体の上流側に位置することを第３の特徴とする。
【０００９】
前記バルブ本体の上流側の開口部の内周面に螺合され、前記突条部端面と前記保持リング及び前記シートリングを挟持して保持する押圧リングを具備することを第４の特徴とする。
【００１０】
前記シートリングまたは前記押圧リングを介して前記バルブ本体と密封状態で保持される鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとを具備することを第５の特徴とする。
【００１１】
前記シートリング外周縁に形成された環状嵌合部が前記保持リング側面に形成された環状溝に嵌合され、前記押圧リングの一端面または前記鍔付短管の鍔部側端面が該シートリングに当接して押圧されることを第６の特徴とする。
【００１２】
前記保持リングの内面に、前記球状弁体の直径より縮径されたテーパー部が設けられていることを第７の特徴とする。
【００１３】
前記バルブ本体の下流側の開口部端面に設けられた環状溝に装着されたＯリングと、該Ｏリングを介して該バルブ本体に接する鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとをさらに具備することを第８の特徴とする。
【００１４】
以下、本発明を図１に基づいて説明する。本発明において、振動とは球状弁体７がバルブ本体１内で振動することを言い、球形弁体７に直接関与しない流体の流れやその他外力等の要因によって発生する震えなどは含まれない。
【００１５】
本発明において、バルブ本体１は２つの開口部を有する必要がある。また、球形弁体は、球形で弁体として機能するのであれば楕円状や偏心した形状でも良いが、真球状のボール形状であることが望ましい。
【００１６】
本発明において、流路開口面積Ｓ２は、球形弁体７の重心とシートリング１１内周線（シールポイント）とを結ぶ線上、または球形弁体７の重心と保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される両流路開口の面積のうち、小さい方の面積を指す。図１のボールチェックバルブの場合、球形弁体７の重心と保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積の方が小さいため流路開口面積Ｓ２となる。
【００１７】
本発明において、シートリング１１の材質はゴム状の弾性体であればいずれでも良く、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴムなどが好適なものとして挙げられ、特に限定されるものではない。
【００１８】
また、本発明において、ボールチェックバルブのバルブ本体１、球形弁体７、鍔付き短管１７、２４、キャップナット２０、２５、保持リング９、押圧リング１４の材質は、ポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと記す）、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどの合成樹脂や鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどの金属などいずれでも良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果を得ることができる。
（１）ボールチェックバルブの通水時における球形弁体の振動の発生を防止できる。
（２）球形弁体の移動距離が小さくなりボールチェックバルブをコンパクトに形成できる。
（３）球形弁体の振動を防止することで振動による騒音がなくなり、通水時の騒音を抑えることができる。
（４）球形弁体の振動を防止することで流量の低下を防止でき、高いＣｖ値を得て大流量に対応することができる。
（５）球形弁体の振動によるバルブ本体の破損が防止されるため、ボールチェックバルブの長期使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のボールチェックバルブの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の要部拡大縦断面図である。
【図４】流路開口の面積Ｓ２を示す要部拡大切欠き斜視図である。
【図５】Ｓ２／Ｓ１−Ｃｖ値特性を示すグラフである。
【図６】従来の逆流防止弁を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００２２】
１はＰＶＣ製の略中空円筒状のバルブ本体で、その内側には３本の突条部２が、軸線に沿って放射状に等間隔に突出してバルブ本体１と一体的に設けられている（図２参照）。バルブ本体１の上流側（図１では下側）の入口開口部３の口径は、下流側（図１では上側）の出口開口部４の口径よりも大きく設けられ、バルブ本体１内部は中央部よりやや下流側に向かって緩やかに縮径された湾曲面を有した構造となっている。
【００２３】
また、突条部２は、バルブ本体１の入口開口部３の端面から間隔をあけて、入口開口部３の内周面から略同一の高さで設けられているが、出口開口部４の付近で徐々に高さが低くなり、出口開口部４と略同径となる。
【００２４】
バルブ本体１内周面に対する突条部２の高さｈ（略同一の高さで設けられた部分）は、球形弁体７の直径Ｌに対して０．２Ｌとなるように設けられている。なお、突条部２の高さｈは球形弁体７の直径Ｌに対して０．１Ｌ〜０．３Ｌで設けることが好適であり、０．１５Ｌ〜２．５Ｌで設けることがより好適である。これは突条部２を流体が十分流れるための開口面積を得るために０．１Ｌ以上である必要があり、バルブ本体１が大きくなりすぎないようにして流体の流れを直線的にするために０．３Ｌ以下である必要がある。なお、突条部２は図２に示すように等間隔に３本設けられているが、その数は少なくとも３本以上であれば良く特に限定されるものではない。このうち、突条部２を３本で設けた形状は突条部２に寸法誤差があったとしても３点保持で確実に後記球形弁体７を保持できるのでより好適である。
【００２５】
また、バルブ本体１の出口開口部４の端面には環状溝５が設けられ、環状溝５にはＯリング６が装着されている。
【００２６】
７はＰＶＣ製のボールである球形弁体であり、バルブ本体１の内部で突条部２により軸線に沿って進退動可能に保持されている。球形弁体７はバルブ本体１の出口開口部４の口径よりも大きい直径を有し、流体の流れにより球形弁体７が下流側に付勢されたとき、突条部２の停止面８に当接した状態で保持される。このとき、球形弁体７の進退動可能な距離ｍ、すなわち球形弁体７が突条部２の停止面８に当接した全開位置から、球形弁体７が後記シートリング１１に接触して静止する閉位置までの球形弁体７の重心の移動距離（図１参照）が、球形弁体７の直径Ｌに対して０．３３Ｌとなるように形成されている。
【００２７】
なお、球形弁体７の進退動可能な距離ｍは、球形弁体７の直径Ｌに対して０．２Ｌ〜０．６Ｌの範囲で設けることが好ましく、０．３Ｌ〜０．４５Ｌの範囲で設けることがより好ましい。これは、移動距離が少なくなりすぎると流体を流すのに十分な開口面積を得ることができなくなるので一定の流量を確保して流体を流すために０．２Ｌ以上であると良く、バルブ本体１を必要以上に大きくさせず、流体圧によって球形弁体７を振動させることなく突条部２の停止面８に常に押圧させるために０．６Ｌ以下であると良い。この移動範囲であれば球形弁体７の移動量を抑えられてバルブの開閉を行うことができるため、バルブの寸法が抑えられ、バルブをコンパクトにすることができる。
【００２８】
９はＰＶＣ製の円環状部材である保持リングであり、外径がバルブ本体１の入口開口部３端部の内径と略同径に設けられており、入口開口部３から挿入されて一端面が前記突条部２の入口開口部３側端面に当接して配置されている。他端面内周側には後記シートリング１１が嵌合される環状溝１０が設けられている。保持リングの内径ｄ２は球形弁体７の直径Ｌに対して１．０２５Ｌとなるように設けられている。（図３参照）。この保持リング９の内径ｄ２は球形弁体７の直径Ｌに対して１．００５Ｌ〜１．０４０Ｌとなるように設けるのが良い。
【００２９】
１１はゴム製のシートリングであり、外周縁部に設けられたバルブ本体１の軸線方向に突出した環状嵌合部１３と内周方向へ突出した内鍔部１２が一体となった断面Ｌ字状に形成されている。内鍔部１２の内周縁は断面円弧状に設けられており、かつ、保持リング９の内径より縮小して設けられている。また、外周縁部の筒状環状嵌合部１３は保持リング９の環状溝１０に嵌合される。
【００３０】
１４は円筒状のＰＶＣ製の押圧リングであり、外周にはバルブ本体１の入口開口部３端部に設けられた雌ねじ部に螺合される雄ねじ部１５が形成されている。押圧リング１４がバルブ本体１の入口開口部３に螺合されることにより、押圧リング１４の一端面と突条部２の入口開口部３側端面との間にシートリング１１と嵌合した保持リング９が挟持され、かつ、押圧した状態で保持される。押圧リング１４の一端面内周側には段差部１６が形成されており、従って、押圧リング１４とシートリング１１の内鍔部１２とは隙間を開けて保持されている。この隙間は内鍔部１２の肉厚が薄いときは同等かそれ以下の寸法で設けられており、好適には１〜５ｍｍの範囲で形成されている。また、押圧リング１４外周はＯリングを介在させてバルブ本体１内周面とシールされており、押圧リング１４の他端面にはＯリング２６が装着される環状溝が設けられている。また、押圧リング１４の内径は球形弁体７の直径より小さく設けられており、弁閉時に球形弁体７が押圧リング１４によって抜け出さないように保持される。
【００３１】
１７はＰＶＣ製の鍔付き短管であり、パイプなどが接続される短管部１８の一端には鍔部１９が設けられている。なお、短管部１８の他端にはフランジ部（図示せず）を設けても良い。
【００３２】
２０は円筒状のＰＶＣ製のキャップナットであり、一方の端部内周にバルブ本体１両端部外周に設けられた雄ねじ部２１に螺着される雌ねじ部２２が設けられており、もう一方の端部には内周方向へ突出する内鍔部２３が設けられている。キャップナット２０は、バルブ本体１上流側では押圧リング１４の端面にＯリング２６を介して鍔付き短管１７の鍔部１９端面に当接し、バルブ本体１の雄ねじ部２１に螺着して、鍔付き短管１７とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００３３】
また、バルブ本体１下流側でも同様にバルブ本体１の端面にＯリング６を介して鍔付き短管２４を当接し、キャップナット２５によって鍔付き短管２４とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００３４】
ここで、ボールチェックバルブの寸法の関係について説明する。図１の実線で示すように球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているとき、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体内周面２８との間に形成される流路開口の面積Ｓ１（図２の流路となる部分の面積）と、球形弁体の重心とシートリング１１または保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２（図４参照）との関係は、Ｓ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１が成立する範囲内にする必要があり、より好適にはＳ２＝０．５３Ｓ１〜０．６３Ｓ１になるようにする必要がある。これは、流量が低下しない程度に流路開口の面積を得るために０．４５Ｓ１以上である必要があり、球形弁体７を突条部２の停止面８へ常に押圧させるための付勢力を維持するために０．６５Ｓ１以下である必要がある。流路開口の面積Ｓ１は、バルブ本体の内径をｄ１とし、球形弁体の直径をＬとすると（図３参照）、Ｓ１＝π／４×（ｄ１２−Ｌ２）−（突条部の断面積）×（突条部の数）で算出され、流路開口の面積Ｓ２は、球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているときの球形弁体７の重心から保持リング９の下流側内周線の距離をＲ１、該内周線の位置から軸心までの距離をｒ１とし、球形弁体７の重心から球形弁体７外周面までの距離をＲ２、該外周面の位置から軸心までの距離をｒ２とする（図３参照）と、Ｓ２＝π×（Ｒ１×ｒ１−Ｒ２×ｒ２）で円錐台側面の表面積として算出される。なお、球形弁体７の重心から保持リング９の下流側内周線の距離よりシートリング１１のシールポイントまでの距離の方が短いときは距離が短い方をＲ１として面積Ｓ２を算出する。
【００３５】
球形弁体７がシートリング１１に対して静止する閉位置にあるとき、保持リング９が当接する突条部２端面が、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７より入口開口部３側に位置していることが好ましい。その理由は、閉状態から球形弁体７が出口開口部４側へと移動するときに、バルブの開閉におけるタイムラグが発生することなく、流路を素早く開口させるための応答性を良くさせ、球形弁体７の少ない移動量で開口面積を大きく取り、Ｃｖ値を確保することができるからである。
【００３６】
なお、本実施形態ではシートリング１１を保持リング９に嵌合させているが、シートリング１１と保持リング９は嵌合させずに隣接させても良い。（図示せず。この場合、シートリングの形状は異なる。）また、シートリング１１の内鍔部１２の肉厚はシール性を維持する範囲で薄肉に設けると良く、球形弁体７の直径Ｌに対して０．０５Ｌ〜０．１Ｌの範囲の肉厚であることが好ましい。これは、シートリング１１に球形弁体７が接触する時に、シートリング１１が大きく変形することなくシールするために０．０５Ｌ以上が良く、シートリング１１に球形弁体７が食い込むことを防止するために０．１Ｌ以下が良い。
【００３７】
また、本実施形態では押圧リング１４を用いているが、押圧リング１４を用いない構成にしても良い（図示せず）。この場合、シートリング１１と保持リング９が嵌合された状態でシートリング１１に鍔付き短管１７の鍔部１９端面を当接させ、キャップナット２５によって鍔付き短管２４とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００３８】
また、保持リング９の内周には上流側に向かって暫時縮径するテーパー部が設けられても良い（図示せず）。この場合、テーパー部に球形弁体７を当接させて球形弁体７がシートリング１１に深く食い込ませずにシールに最適なところで保持することができる。テーパー部の角度は軸線に対して１０°〜３０°が好ましく、ボールチェックバルブの面間の寸法を大きくさせないために１０°以上が良く、最小内径の先端部分が球形弁体７に当たることなくテーパー部の内周面で球形弁体７を当接させて球形弁体７の損傷を防止させるために３０°以下が良い。テーパー部を設けたときには保持リング９の最小内径（テーパー部の最小内径）は、球形弁体７の直径Ｌに対して０．９Ｌ〜０．９７Ｌとなるように縮径されていることが好ましい。ボールチェックバルブ内部の流路を狭めないために０．９Ｌ以上が良く、保持リング９を球形弁体７に確実に当接させるために０．９７Ｌ以下が良い。
【００３９】
次に、本発明のボールチェックバルブを開閉させた時の作動について説明する。流体が上流側から下流側へ流れている（順流、図１では下から上方向）とき、球形弁体７は図１の実線の位置に移動し、球形弁体７とバルブ本体１の突条部２の間に形成された流路を通って流体が下流側へと流れる。上流側からの流体が停止すると、球形弁体７は下流側の流体の逆流圧力により上流側に移動し、シートリング１１に押圧されることにより閉止状態となり流体の逆流を防止する（図１の破線の状態）。閉止状態で球形弁体７はシートリング１１の内鍔部１２内周縁の円弧状断面と線接触でシールしている。押圧リング１４の一端面内周側に段差部１６が形成されていることにより、球形弁体７がシートリング１１に当接するときにシートリング１１が段差部１６との隙間によって段差部１６側に僅かにたわむことで、球形弁体７外周面に等しくシートリング１１が線接触でシールできる。これによりシートリング１１の寸法誤差による隙間の発生などが防止でき、逆流圧力が低圧であっても確実なシール性を得ることができ、流体の漏れが防止される。また、接触面積が小さいので球形弁体７とシートリング１１の摩擦抵抗が減少し、流体が順流になった時にシートリング１１からの球形弁体７の離れを良くし、バルブの開閉におけるタイムラグの発生を防止して流体の流れに応じた応答性の良い開閉を行うことができる。また、逆流圧力が高い場合は段差部１６の部分でシートリング１１の変形を抑えることができ、球形弁体７を保持できる。
【００４０】
ここで、流体が上流側から下流側へ流れる（順流、図１では下から上方向）とき、流体は球形弁体７を押し上げることで流路を開放して流れ、流体の流れは球形弁体７と保持リング９の間に形成された流路を通って、すなわち、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体１内周面２８との間で形成された流路を通って出口開口部４から流出される。このとき、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体１内周面２８との間で形成される流路開口の面積Ｓ１に対して球形弁体７の重心と保持リングの下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２の方が開口面積は小さくなるように設けられているため、流路開口の面積Ｓ２を通過する流体は下流側より上流側の流体圧の方が高くなるため、これと流体の流れにより球形弁体７を押し上げる方向への強い力が付勢される。流体が流れている間は常に上方へ付勢する力を維持したままとなるため、球形弁体は常に突条部の停止面に押圧された状態となり流体の流れの乱れによって動くことはなくなる。これにより、球形弁体７がバルブ本体１の軸線に対して振動することが防止される。
【００４１】
次に、本発明のボールチェックバルブにおいて、容量係数、振動、騒音について以下に示す試験方法で評価した。
【００４２】
（１）容量係数測定試験
ＪＩＳ Ｂ ２００５−２−３「工業プロセス用調節弁−第２部：流れの容量−第３節：試験手順」におけるバルブの容量係数（Ｃｖ値）の試験方法に準拠し、垂直配管で入口開口部３を下側、出口開口部４を上側に向けて流体を下から上へと流れるようにし、ボールチェックバルブの上流側と下流側の圧力と流量を測定し、容量係数（Ｃｖ値）を算出した。
（２）振動の有無の確認
配管接続されたボールチェックバルブに直接手を触れて、配管内に流体が流れる時に発生する震えを除いて球形弁体の振動が発生していないか触診した。
（３）騒音の有無の確認
配管接続されたボールチェックバルブの箇所で、配管内に流体が流れる時に発生する音以外に振動による騒音が発生していないか聴診器を用いて聴音した。
【００４３】
なお、本試験で使用したボールチェックバルブは呼び径が４０ｍｍのものを使用した。また、呼び径４０ｍｍの容量係数測定試験における合格値は、ボールチェックバルブが用いられる管路の条件からＣｖ値が５０以上であることとし、５５以上をより好適な範囲とする。
【実施例１】
【００４４】
図１に示すような、球形弁体７が突条部２の停止面８に当接しているときの、球形弁体７の重心位置の軸線に直交する外周線２７とバルブ本体１内周面２８との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、球形弁体７の重心と保持リング９の下流側内周線とを結ぶ線上における球形弁体７と保持リング９の間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係が、Ｓ２＝０．４５Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【実施例２】
【００４５】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．５３Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【実施例３】
【００４６】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．５９Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【実施例４】
【００４７】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．６３Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
[比較例１]
【００４８】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．３７Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
[比較例２]
【００４９】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．６７Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
[比較例３]
【００５０】
実施例１と同様に、Ｓ２＝０．９１Ｓ１となる本実施形態のボールチェックバルブを用いて、Ｃｖ値、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１から明らかなように、実施例及び比較例１では振動や騒音が発生しなかったのに対して、比較例２、３では振動や騒音が発生した。またＣｖ値では実施例は合格値の５０をクリアしているが比較例では合格値に満たなかった。これは、比較例１ではＳ２の開口面積が小さくなりすぎたために流体の流れが悪くなってＣｖ値が下がったものである。比較例２及び比較例３で流体を流すための開口面積は十分得られているが、球形弁体７の振動が発生したことにより球形弁体７の振動が流体の流れの妨げとなってＣｖ値が低下したものである。
【００５３】
図５は表１よりＳ２／Ｓ１−Ｃｖ値特性を示したものだが、図５よりＳ２／Ｓ１である一定値以上になると急激なＣｖ値の低下が見られ、ここを境に振動が発生している。そのため、Ｃｖ値５０以上が合格ラインを満たすＳ２＝０．４５〜０．６５Ｓ１の範囲であれば（図５の斜線の領域）、Ｃｖ値が高く良好な流量特性を得ることができると共に球形弁体７の振動および騒音の発生を防止することができる。さらにはＳ２＝０．５３〜０．６３Ｓ１の範囲であれば、より高いＣｖ値を得ることができるためより好適である。このように、球形弁体７の振動および騒音が解消されることで球形弁体７の磨耗は低減され、良好な流量を得ることができ、長期的にシール性を維持できることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１ バルブ本体
２ 突条部
３ 入口開口部
４ 出口開口部
５ 環状溝
６ Ｏリング
７ 球形弁体
８ 停止面
９ 保持リング
１０ 環状溝
１１ シートリング
１２ 内鍔部
１３ 環状嵌合部
１４ 押圧リング
１５ 雄ねじ部
１６ 段差部
１７ 鍔付き短管
１８ 短管部
１９ 鍔部
２０ キャップナット
２１ 雄ねじ部
２２ 雌ねじ部
２３ 内鍔部
２４ 鍔付き短管
２５ キャップナット
２６ Ｏリング
２７ 外周線
２８ 内周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面軸線方向に突条部が設けられた２つの開口部を有する筒状のバルブ本体と、該バルブ本体の上流側の開口部に前記突条部端面に当接して保持された保持リングと、該保持リングに隣接または嵌合されて配置されるシートリングと、前記突条部の停止面と該シートリングに接触して静止する弁閉位置の間を進退動可能に保持される球形弁体とを具備するボールチェックバルブにおいて、該球形弁体が前記突条部の停止面に当接しているときの、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線とバルブ本体内周面との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、前記球形弁体の重心と前記シートリングまたは保持リングの下流側内周線とを結ぶ線上における該球形弁体と該保持リングの間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係が、Ｓ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１であることを特徴とするボールチェックバルブ。
【請求項２】
前記球状弁体の進退動可能な距離ｍが、前記球状弁体の直径Ｌに対して０．２Ｌ〜０．６Ｌであることを特徴とする請求項１記載のボールチェックバルブ。
【請求項３】
前記球状弁体が前記シートリングに対して静止する閉位置にあるとき、前記保持リングが当接する前記突条部端面が、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線より前記バルブ本体の上流側に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールチェックバルブ。
【請求項４】
前記バルブ本体の上流側の開口部の内周面に螺合され、前記突条部端面と前記保持リング及び前記シートリングを挟持して保持する押圧リングを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項５】
前記シートリングまたは前記押圧リングを介して前記バルブ本体と密封状態で保持される鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項６】
前記シートリング外周縁に形成された環状嵌合部が前記保持リング側面に形成された環状溝に嵌合され、前記押圧リングの一端面または前記鍔付短管の鍔部側端面が該シートリングに当接して押圧されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項７】
前記保持リングの内面に、前記球状弁体の直径より縮径されたテーパー部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項８】
前記バルブ本体の下流側の開口部端面に設けられた環状溝に装着されたＯリングと、該Ｏリングを介して該バルブ本体に接する鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項１】
内面軸線方向に突条部が設けられた２つの開口部を有する筒状のバルブ本体と、該バルブ本体の上流側の開口部に前記突条部端面に当接して保持された保持リングと、該保持リングに隣接または嵌合されて配置されるシートリングと、前記突条部の停止面と該シートリングに接触して静止する弁閉位置の間を進退動可能に保持される球形弁体とを具備するボールチェックバルブにおいて、該球形弁体が前記突条部の停止面に当接しているときの、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線とバルブ本体内周面との間に形成される流路開口の面積Ｓ１と、前記球形弁体の重心と前記シートリングまたは保持リングの下流側内周線とを結ぶ線上における該球形弁体と該保持リングの間に形成される流路開口の面積Ｓ２との関係が、Ｓ２＝０．４５Ｓ１〜０．６５Ｓ１であることを特徴とするボールチェックバルブ。
【請求項２】
前記球状弁体の進退動可能な距離ｍが、前記球状弁体の直径Ｌに対して０．２Ｌ〜０．６Ｌであることを特徴とする請求項１記載のボールチェックバルブ。
【請求項３】
前記球状弁体が前記シートリングに対して静止する閉位置にあるとき、前記保持リングが当接する前記突条部端面が、該球形弁体の重心位置の前記軸線に直交する外周線より前記バルブ本体の上流側に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボールチェックバルブ。
【請求項４】
前記バルブ本体の上流側の開口部の内周面に螺合され、前記突条部端面と前記保持リング及び前記シートリングを挟持して保持する押圧リングを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項５】
前記シートリングまたは前記押圧リングを介して前記バルブ本体と密封状態で保持される鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項６】
前記シートリング外周縁に形成された環状嵌合部が前記保持リング側面に形成された環状溝に嵌合され、前記押圧リングの一端面または前記鍔付短管の鍔部側端面が該シートリングに当接して押圧されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項７】
前記保持リングの内面に、前記球状弁体の直径より縮径されたテーパー部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項８】
前記バルブ本体の下流側の開口部端面に設けられた環状溝に装着されたＯリングと、該Ｏリングを介して該バルブ本体に接する鍔付き短管と、前記バルブ本体に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体に固定するキャップナットとをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のボールチェックバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３６６１２（Ｐ２０１０−２３６６１２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８５３９２（Ｐ２００９−８５３９２）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１１７１０２）旭有機材工業株式会社 (235)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１１７１０２）旭有機材工業株式会社 (235)
【Ｆターム（参考）】
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