(57)【要約】【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、流れる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７が設けられた少なくとも２つの開口部８、９を有する筒状のバルブ本体１と、軸線方向に進退動自在に該バルブ本体１内で突条部７により保持されるボール２と、バルブ本体１の一方の開口部８に突条部７とストッパーリング３を介在させて保持されるシートリング４と、シートリング４を介してバルブ本体１と密封状態で保持される鍔付き短管５と、バルブ本体１に螺合することにより鍔付き短管５をバルブ本体１に固定するキャップナット６とを具備するボールチェックバルブにおいて、弁開時にボール２の中心がバルブ本体１の軸線からずれた位置になるように突条部７により保持する。【選択図】図１
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【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少なくとも２つの開口部を有する筒状のバルブ本体と、軸線方向に進退動自在に該バルブ本体内で前記突条部により保持される略球形弁体と、前記バルブ本体の一方の開口部に前記突条部とストッパー部を介在させて保持されるシートリングとを具備するボールチェックバルブにおいて、弁開時に前記略球形弁体の中心が前記バルブ本体の軸線からずれた位置になるように前記突条部により保持されてなることを特徴とするボールチェックバルブ。
【請求項２】
前記突条部が少なくとも３条設けられ、前記開口部内周面からの高さが他の突条部より高く形成された少なくとも１つの長形突条部と、前記開口部内周面からの高さが他の突条部より低く形成された少なくとも１つの短形突条部とを有し、これら突条部の高さの違いにより前記略球形弁体の中心が前記バルブ本体の軸線からずれた位置で保持され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】
弁開時の前記略球形弁体の中心から前記バルブ本体軸線までの最短距離が、略球形弁体直径の２％〜６％の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のボールチェックバルブ。
【請求項４】
前記シート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３のいずれか一項に記載のボールチェックバルブ。
【請求項５】
前記バルブ本体の他方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リングを介して前記バルブ本体に接する鍔付き短管と、前記バルブ本体外周に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体とで挟持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のいずれか一項に記載のボールチェックバルブ。
【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、流れる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４に示すようなボールチェックバルブがあった（特許文献１参照。）。その構成は、弁ケーシングで入口３１と弁室３２と出口３３とを形成し、入口３１と弁室３２の間に弁座３４を設け、弁座３４に離着座する球形弁体３５を弁室３２に配置し、球形弁体３５を弁座３４に案内する複数のリブ３６を弁室３２内壁に設けたボールチェックバルブにおいて、入口３１と弁室３２と出口３３とを上下方向に並べて形成し、球形弁体３５を金属殻から成る中空フロートで形成するものであった。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１８５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のボールチェックバルブは、弁ケーシング内周とリブ３６で保持された球形弁体３５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、これにより特に流れる流体の流量が大きくなると球形弁体３５に振動が発生する恐れがある。振動が発生した場合、振動する球形弁体３５が流体の流れを妨げてしまい、ボールチェックバルブを流れる流体の流量が低下する問題や、振動で弁ケーシングと球形弁体３５が断続的に衝突する音が騒音となる問題や、振動により球形弁体３５やリブ３６が当接することで磨耗変形し、球形弁体３５と弁座３４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、流れる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弁の構成を図１に基づいて説明すると、内面軸線方向に突条部が設けられた少なくとも２つの開口部を有する筒状のバルブ本体と、軸線方向に進退動自在に該バルブ本体内で前記突条部により保持される略球形弁体と、前記バルブ本体の一方の開口部に前記突条部とストッパー部を介在させて保持されるシートリングとを具備するボールチェックバルブにおいて、弁開時に前記略球形弁体の中心が前記バルブ本体の軸線からずれた位置になるように前記突条部により保持されてなることを第１の特徴とする。
【０００７】
また、前記突条部が少なくとも３条設けられ、前記開口部内周面からの高さが他の突条部より高く形成された少なくとも１つの長形突条部と、前記開口部内周面からの高さが他の突条部より低く形成された少なくとも１つの短形突条部とを有し、これら突条部の高さの違いにより前記略球形弁体の中心が前記バルブ本体の軸線からずれた位置で保持されることを第２の特徴とする。
【０００８】
さらに、弁開時の前記略球形弁体の中心から前記バルブ本体軸線までの最短距離が、該略球形弁体直径の２％〜６％の範囲内であることを第３の特徴とする。
【０００９】
またさらに、前記シート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４の特徴とする。
【００１０】
加えて、前記バルブ本体の他方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リングを介して前記バルブ本体に接する鍔付き短管と、前記バルブ本体外周に螺合することにより該鍔付き短管を前記バルブ本体とで挟持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】
本発明において、振動とは略球状弁体であるボール２がバルブ本体１内で振動することを言い、流体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。
【００１２】
本発明において、バルブ本体１は少なくとも２つの開口部を有する必要があり、構造上に問題なければ多数の開口部を設けても良い。    
【００１３】
略球形弁体は、略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２であることが望ましい。また、弁開時のボール２の中心からバルブ本体１軸線までの最短距離が、ボール２の直径の２％〜６％の範囲内であることが望ましい。これは、バルブ本体１の軸線からボール２の中心をずらすことにより振動の発生を防止させる効果を得るために２％以上が良く、ボール２を応答性良く直線的に移動させるために６％以下が良い。
【００１４】
略球形弁体の中心がバルブ本体１の軸線からずれた位置で保持される方法は、突条部７の入口開口部７の内周面２４からの高さが他の突条部より高く形成された少なくとも１つの長形突条部と、突条部７の入口開口部７の内周面２４からの高さが他の突条部より低く形成された少なくとも一つの短形突条部とを有し、該突条部の高さの違いにより設けられることが望ましい。例えば、バルブ本体１の内側に４条の突条部７が軸線に沿って放射状に等間隔（互いに対向する位置）に設けられている場合、長形突条部と短形突条部を対向する位置に配置して中間高さの突条部を対向する位置に配置したり（図示せず）、長形突条部と短形突条部とそれぞれ隣り合う位置に配置して長形突条部と短形突条部を対抗する位置に配置する（図２参照）ことで、略球形弁体の中心をバルブ本体１の軸線からずれた位置で保持される。また、突条部７が３条の場合、長形突条部と短形突条部と中間高さの突条部をそれぞれ配置したり（図示せず）、一つの長形突条部と二つの短形突条部、または二つの長形突条部と一つの短形突条部をそれぞれ配置する（図示せず）ことで、略球形弁体の中心をバルブ本体１の軸線からずれた位置で保持される。
【００１５】
本発明においてストッパー部とは、ボール２がストッパー部のテーパー部１３に当接することで、ボール２をシートリング４に深く食い込ませることなく定位置に保持するものである。ストッパー部は、バルブ本体１と一体成形にて設けられても良く、バルブ本体１内で突条部７とシートリング４とで挟持されるバルブ本体１と別体のストッパーリング３として設けても良い。
【００１６】
本発明において、シートリング４の材質はゴム状の弾性体であれば良く、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。
【００１７】
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、ボール２、鍔付き短管５、キャップナット６、ストッパーリング３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樹脂、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどの金属、またはセラミック、磁器などいずれでも良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）ボールチェックバルブの通水時に略球形弁体（ボール）の振動の発生を防止できる。
（２）略球形弁体（ボール）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。
（３）略球形弁体（ボール）の振動を防止することで、流量の低下を防止でき、大流量に対応することができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、本発明が本形態に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明に係る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は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
以下、図１に基づいて本発明の第一の実施形態について説明する。
【００２１】
１は、口径５０ｍｍのＰＶＣ製のバルブ本体である。バルブ本体１は略中空円筒状で、上流側（図１では下側）の入口開口部８の口径は、下流側（図１では上側）の出口開口部９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おい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。バルブ本体１の内側には４本の突条部７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おり、突条部７はバルブ本体１の入口開口部８の端面から間隔をあけて入口開口部８の内周面２４から各々特定の高さで設けられ、出口開口部９の付近で徐々に高さが低くなり、出口開口部９と略同径となる。このとき、突条部７は入口開口部８の内周面２４から同じ高さで設定された隣り合う長形突条部７ａ、７ｂと、入口開口部８の内周面２４から同じ高さで設定された隣り合う短形突条部７ｃ、７ｄが設けられ、それぞれ長形突条部７ａ、７ｂと短形突条部７ｃ、７ｄを対向する位置に配置される（図２参照）。この突条部７によって、弁開時においてバルブ本体１の軸線に対してボール２の中心までの最短距離が、ボール直径の４％となるように形成されている。また、バルブ本体１の出口開口部９の端面には環状溝１０が設けられ、環状溝１０にはＯリング１１が装着されている。なお、突条部７は図２に示すように相対する位置で等間隔に相対して４本設けられているが、ボール２の中心をバルブ本体１の軸線からずれた位置で保持できれば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。
【００２２】
２は、ＰＶＣ製の略球形弁体であるボールである。ボール２はバルブ本体１の内部で突条部７により軸線に沿って移動可能に保持されている。ボール２はバルブ本体１の出口開口部９の口径よりも大きい直径を有し、流体の流れによりボール２が下流側に付勢されたとき突条部７の当接部１２に当接した状態で保持される。
【００２３】
３は、ストッパー部を形成するＰＶＣ製のストッパーリングである。ストッパーリング５は円筒状で外径がバルブ本体１の入口開口部８端部の内径と略同径に設けられ、前記突起部７と後記シールリング４とにより挟持されて、バルブ本体１内に保持されている。またストッパーリング３の内周には、上流側に向かって暫時縮径するテーパー部１３が設けられ、テーパー部１３の最小内径がボール２直径より小さくなっている。このときのテーパー部１３は軸線に対して２３°になるように設けられ、テーパー部１３の最小内径はボール２の直径Ｌに対して０．９３Ｌで設けられている。なお、テーパー部１３の角度は軸線に対して１０°〜３０°が好ましく、ストッパーリング３の最小内径はボール２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。
【００２４】
４は、ゴム弾性体のシートリングである。シートリング４は内周にテーパー部を有した胴部１４と鍔部１５とから形成され、胴部１４がバルブ本体１の入口開口部８内に嵌合され、鍔部１５が入口開口部８端面に当接し、シートリング４でバルブ本体１と後記鍔付き短管５とをシールする。
【００２５】
５は、ＰＶＣ製の鍔付き短管である。鍔付き短管５は短管部１６の一端に鍔部１７が設けられている。
【００２６】
６は、ＰＶＣ製のキャップナットである。キャップナット６は円筒状であり、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１８に螺着される雌ねじ部１９が設けられており、もう一方の端部には内周側方向へ突出する内鍔部２０が設けられている。キャップナット６は、バルブ本体１上流側ではシートリング４の鍔部１５端面に鍔付き短管５の鍔部１５端面を当接し、内鍔部２０を鍔付き短管５の鍔部１７と係合させてバルブ本体１の雄ねじ部１８に螺着して、鍔付き短管５とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。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１１を介して鍔付き短管２１を当接し、キャップナット２２によって鍔付き短管２１とバルブ本体１とをシールさせた状態で固定する。
【００２７】
次に、本発明の実施形態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る（順流）とき、ボール２は図１の実線の位置に移動し、ボール２とバルブ本体１の突条部７の間に形成された流路２３を通って流体が下流側へと流れる。このときボール２は、バルブ本体１の突条部７の当接部１２に当接した状態で、高めに設定された突条部７ａ、７ｂと、低めに設定された突条部７ｃ、７ｄによりボール２の中心がバルブ本体１の軸線からずれた位置で保持される。ボール２とバルブ本体１の突条部７の間に形成された流路２３を通過する流体の流れは、突条部７ａ、７ｂ間で形成される流路２３は広くなるので流体が多く流れ、突条部７ｃ、７ｄ間で形成される流路２３は狭くなるので流体が少なく流れるため、流体の流れに偏りを持たせることで乱れにくくなる。また、突条部７ａ、７ｂ側と突条部７ｃ、７ｄ側の各々の流路２３で流速が異なることから圧力差が生じ、ボール２は圧力が小さくなる側へ付勢されて当接部１２に当接した状態で動きにくくなる。これらのことから、ボール２がバルブ本体１の軸線に対して垂直に振動することが防止される。次に、上流側からの流体が停止すると、ボール２は流体の逆流圧力により上流側に移動し、シートリング４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に破線で示す状態）。
【００２８】
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。
【００２９】
（１）容量係数測定試験
ＪＩＳ Ｂ ２００５におけるバルブの容量係数（Ｃｖ値）の試験方法に準拠し、水平配管で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ボール２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。
【実施例】
【００３０】
図１、図２に示すような、本実施形態のボールチェックバルブを用いて、流量特性（容量係数）、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。なお、呼び径は１５ｍｍと５０ｍｍのものを使用した。
【００３１】
（比較例）
図３に示すような、実施例に対して突条部２６がバルブ本体２５内周面２７から同一の高さで設定され、弁開時にボールの中心がバルブ本体２５の軸線上に位置するボールチェックバルブを用いて、流量特性（容量係数）、振動、騒音の計測を行なった。試験結果を表１に示す。
【表１】
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【００３２】
表１から明らかなように、実施例では振動や騒音が発生しなかったのに対して、比較例では振動や騒音が発生した。このとき、実施例は比較例の２倍強のＣｖ値を得た。すなわち、ボール２の中心をバルブ本体１の軸線からずらして配置することで、Ｃｖ値は２倍以上向上し、良好な流量特性を得ることができるばかりでなく、ボール２の振動および騒音が発生しなくなった。このように、ボール２の振動および騒音が解消されることで、ボール２の磨耗は低減され、長期的にシール性を維持できることが予測できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る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線断面図である。
【図３】図２の比較例を示す断面図である。
【図４】従来のボールチェックバルブを示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…バルブ本体
２…ボール
３…ストッパーリング
４…シートリング
５…鍔付き短管
６…キャップナット
７…突条部
８…入口開口部
９…出口開口部
１０…環状溝
１１…Ｏリング
１２…当接部
１３…テーパー部
１４…胴部
１５…鍔部
１６…短管部
１７…鍔部
１８…雄ねじ部
１９…雌ねじ部
２０…鍔部
２１…鍔付き短管
２２…キャップナット
２３…流路
２４…内周面
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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