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製鉄所の逆止弁の「お悩み」を解決しました‥‥ヨコタ無水撃チェッキ弁 (PAT.)

溶鉱炉

水撃（ウォーターハンマー）を完全に防ぐチェッキ弁（逆止弁）として、その独創的な機構が関係者に新鮮な驚きを与えたヨコタ無水撃チェッキ弁が、製鉄所に初めて採用されたのは、1974年のことでした。

それ以降の製鉄所・製鋼所への納入累計台数が 1,000台という数字は、所内に設置されているおびただしい数のバルブのことを思えばむしろ「たったそれだけ？」と言われるかもしれません。ところが、実際に無水撃チェッキ弁が設置されている場所が、使用条件の極めて厳しい所ばかりとなると、多少はこの台数にも関心を示していただけるのではないでしょうか。

ヨコタは、これ迄に各製鉄所・製鋼所の設備保守担当の方々から当社に寄せられた「こんな事で困っているのだが......」という様々なご相談をもとにして、その「お悩み」を解決できる無水撃チェッキ弁をご提供して来ました。
ここでは、ご相談のあった事例のいくつかをご紹介致します。

製鉄所・製鋼所で稼動中のヨコタ無水撃チェッキ弁

ヨコタ無水撃チェッキ弁の構造 (1) 弁アームピン (2) 弁体 (3) 上部カバー (4) ピンホルダー (5) 弁座 (6) 緩衝用の硬質ゴム

【相談その１】

逆止弁の寿命がとにかく短い。ひどいのでは１年経つか経たないかで、弁体や弁箱が腐食でボロボロになったり、弁アームピン（弁体のスイング軸）がスラッジで摩粍して細くなって、度々交換しなければならない。
もう少し長持ちするバルブはないか？

原因を調査すると‥‥

製鉄所・製鋼所内の工業用水は、処理を繰り返して何度も循環させて使用しています。
そうしますと、循環水は除々に劣化してスラッジの濃度が高くなり、それが逆止弁に流れ込んで来ますので、スラッジによる摩耗と腐食という両面で攻められているのです。
所内ではまた、海水も大量に使用しています。大型のポンプで吸い上げて冷却水として送っていますが、ポンプ吐出口の直近に設置されている逆止弁は、海水にさらされています。ところが、所内で使われる一般の逆止弁は、材質が FC 鋳鉄のため、弁体、ピンホルダー等が摩粍にも腐食にも抵抗できないのです。

無水撃チェッキ弁では‥‥

ヨコタは自社のステンレス鋳造工場で、摩耗と腐食の両方に強いステンレスを製造し、無水撃チェッキ弁に使用しています。
オールステンレスでの製造も勿論できますが、摩耗しやすい部分、例えば (1) の弁アームピンや (2) の弁体及び (4) のピンホルダーだけをステンレスにするというケースも数多く手掛けています。１年でダメになっていたという上記の場所に、無水撃チェッキ弁を設置したところ、５〜６年間全くのノーメンテで、現在も順調に稼働中です。また、10年間ピン１本交換することなく稼働しているというケースもざらで、保守担当の方がそのあまりの丈夫さに半ばあきれたような顔をされる事がよくあります。
ご予算や使用条件に合わせた製品を提供できるというのも、無水撃チェッキ弁が注目されている理由のようです。

【相談その２】

分解点検作業をする時、分解するのが難しい上、分解する部品点数が多く、場所をとって困る。
もっとスッキリ作業ができるバルブはないか？

原因を調査すると‥‥

下の逆止弁の比較表を見ますと、一般的なカウンターウェイト式、コイルバネ式、ダッシュポット式の各逆止弁は、部品点数が多いので、それだけ分解には手間がかかり、しかも場所をとります。
更に構造的にも、弁の内部が見えるまでには多くのボルトやピンを外さなければならず、確かに時間がかかるだろうなと思われます。

無水撃チェッキ弁では‥‥

構造が非常にシンプルです。弁箱と弁体がピンで連結されているだけで、カウンターウェイトやダッシュポット等の複雑な部品がありません。
従って、無水撃チェッキ弁が故障するということは極めて稀で、しかも、分解作業時には狭いスペースで行うことができます。作業をする時は、(3) の上部カバーを開けるだけで、弁内部を全て点検できます。
(2) の弁体を取り出して修理をする場合は、(4) のピンホルダーが軸方向に抜ける構造になっていますので、左右２個のピンホルダーを抜き取りますと、弁アームピンと弁体が一緒に取り出せます。
この構造は、大変作業がしやすいと、保守担当の方にご好評を頂いています。

【相談その３】

バルブがまだ新しいのに、全閉時に弁座から漏れることがあり、困っている。

原因を調査すると‥‥

バルブが新しいので、摩粍や腐食は考えられず、この場合には２つの原因が挙げられます。
１つ目として、弁体が弁座に密着する角度が、垂直線に対してほぼ０度に近い角度になっているので、バルブを設置する角度によっては、弁体と弁座の密着度が甘くなる可能性があります。そのため、スキマが生じて漏れが発生したのではと考えられます。
２つ目は、弁アームピン（弁体のスイング軸）が水撃による力で変形し、弁体と弁座にスキマができたために、漏れるというケースです。製鉄所という所は、循環水を送るパイプが縦横無尽に走っていますので、水柱分離による水撃の発生の可能性が高い所です。そして、一度でも水撃が発生しますと、弁アームピンはかなりダメージを受けて変形します。

無水撃チェッキ弁では‥‥

まず１つ目の、弁体と弁座が密着する角度については、力学的計算に基づく最適の角度を (5) の弁座につけ、弁体の自重を巧みに利用してピッタリと密着するような構造にしています。
２つ目の、水撃については、ヨコ夕無水撃チェッキ弁は完全に水撃をシャットアウトしますので、水撃によって弁アームピンが変形するなどという事はありえません。

【相談その４】

時々、弁の中から「コンコン」と叩くような音が聞こえ、弁体と弁箱が当たっているようだ。
あまり気持のよいものではないし、弁も少なからず影響を受けるだろうから、これの対策をしたものはないか？

原因を調査すると‥‥

バルブは、流量の増減に応じて弁体がスイングしている訳で、流量の増減が激しい場合にはスイングの度合いも大きくなり、相談者の方が言っておられるように、弁箱に衝突して音が発生しているのです。
これは、音だけの問題ではなく、弁体、弁箱両方が損傷する可能性も含んでいます。

無水撃チェッキ弁では‥‥

弁体には、弁箱と接触する部分 (6) に緩衝用の硬質ゴムを取り付けていますので、弁体が全開状態で弁箱に押し付けられる時や、流量が変動して継続的に当たる時でも、弁体、弁箱両方を衝撃から守ります。
このような対処は、調査しましたところ、当社のチェッキ弁のみでありました。
このように、細部にわたって配慮した製品作りをするのが「ヨコタのこだわり」なのです。


各種逆止弁の構造・作動比較表

分類形式	急閉式			緩閉式
	ヨコタ無水撃チェッキ弁 （特許、即応閉鎖式）	カウンターウェイト式	コイルバネ式	ダッシュポット式
構造
作動	弁体及び弁座形状を有効に利用して、ポンプ停止後、管内水流が正流から逆流に転ずる瞬間の流速ゼロの時、ちょうど逆止弁が閉鎖するようになっている。これを即応閉鎖式と呼称している。	逆流に転ずる流速に遅れないようにするために、弁軸にアームとウェイトを取付け、常に弁を閉める方向に荷重を加えておき、流速が減少するとウェイトにより弁体を押さえ込んで急閉鎖させる。	逆流に転ずる流速に遅れないようにするために、弁軸にコイルバネを取付け、常に弁を閉める方向に荷重を加えておき、流速が減少するとコイルバネによリ弁体を押さえ込んで急閉鎖させる。	管内流速が正流から逆流に転じた後、逆流によって弁が急激に閉じないように、ダッシュポット等で外部から制動をかけ、逆流に抗しながら徐々に閉じて行く。これを緩閉式と呼称している。

スラッジによる摩耗・海水による腐食・水柱分離による水撃‥‥
この３つの難問を全てクリアーできるのが、ヨコタ無水撃チェッキ弁です。

ヨコタ無水撃チェッキ弁 (特許) の特長

弁の動きが流れに順応するので、閉鎖遅れが無く、水撃は発生しません。 一枚弁の簡潔な構造で故障がありません。整備費が格段に削減できます。 ポンプの空転を防止するための保護装置として、無送水検知器も取り付け可能です（オプション）。 なお、耐海水材質として、ヨコタ耐海水ステンレス YST130N も用意しています（オプション）。 YST130N は、ヨコタが独自に開発した二相ステンレス合金で、驚異的な耐海水性、耐薬品性があります。

ポンプ停止後の経過時間と圧力変化 ヨコタ無水撃チェッキ弁 一般のチェッキ弁（逆止弁）

各製品のより詳しい説明については、
　無水撃チェッキ弁 SL シリーズ
　耐海水ステンレス YST130N
をご覧下さい。