逆止弁とボールバルブ：​ラインに本当に必要なのはどちらか？

逆止弁とボールバルブは、同じものの2つのバージョンではありません。逆止弁は流体を一方向にだけ通し、流れが逆転しようとすると自動的に閉じます。誰も操作しません。ボールバルブは手動の遮断弁で、ハンドルを1/4回転させるとラインが開閉し、置いた位置のままで止まります。ほとんどのポンプラインでは、両方を前後に並べて、2つの異なる役割を担わせます。この記事では、それぞれが何をするか、どこに設置するか、そして当社が製造する3種類の逆止弁からどう選ぶかを説明します。

• 逆止弁は、逆流から自動的に守ります。ボールバルブは、意図して開閉できる位置を提供します。
• ボールバルブには逆止弁の役割は果たせず、逆止弁にもボールバルブの役割は果たせません。
• ポンプの吐出側では、通常の順序はポンプ、逆止弁、ボールバルブです。
• スプリング式、横形スイング、フランジ形スイングの各逆止弁の違いは、主に閉じ方と取り付けられる向きにあります。

逆止弁の役割

逆止弁（非戻り弁とも呼ばれます）は、流体が意図した方向に流れると開き、流れが止まる、または逆転しようとすると閉じる自動作動の弁です。ハンドルもアクチュエーターもありません。閉止部品であるディスクまたはピストンは、流体そのものによって動くため、誰かがラインを見ているかどうかに関係なく働きます。

この弁の役割は保護です。ポンプが停止すると、下流の液柱はポンプを逆流して羽根車を逆回転させようとします。2台のポンプが1本のヘッダーを共有している場合、運転中のポンプは、何かが止めない限り、停止中のもう1台を通して逆向きに流れを押し込みます。配管が垂直に立ち上がっている場合、上にあるものは下へ排出されようとします。いずれの場合も、供給源の近くにある逆止弁が、逆流が勢いづく前に閉じます。ポンプ切り替えのケースについては、冷却液分配ユニットのバルブの記事でより詳しく解説しています。冗長ポンプの構成では、逆止弁が標準的に取り付けられます。

まず、名称の紛らわしい点を整理しておきます。ボール式逆止弁は、閉止部品が遊動するボールで、流れが逆転するとそのボールが流れに逆らってシートに着座する逆止弁です。名称に反して、ボールバルブではなく、ハンドルもありません。当社の製品は、ボールではなく、スプリング式のピストンまたはヒンジ式のディスクを使用しています。

逆止弁は、閉止部品の動き方によって異なります。スイング逆止弁では、ヒンジに取り付けられたディスクが流れで開き、重力で閉じるため、設置方向が重要になります。重力が閉じるのを助ける向きに取り付ける必要があります。スプリング式逆止弁では、ピストンがスプリングで押し閉じられるため、流れが逆転した瞬間に閉じ、重力に依存しません。当社は両方を製造しており、その選び方はこの記事の後半で説明します。

ボールバルブの役割

ボールバルブは、手動の隔離弁です。穴の開いたボールが2つのシートの間にあり、ハンドルを1/4回転させると穴が配管と一直線になり、戻すとボールの塞がった側が内径を塞ぎます。全開または全閉で使うように作られています。自動では閉じず、流体がどちらに流れているかも関係なく、誰かが変えるまでその位置を保ちます。

この弁の役割は、人による制御です。保守のために分岐を閉じる、逆止弁やストレーナーを保守できるようにポンプを隔離する、低所を排水する、ループに充填する、といった用途です。ボールの穴が配管の内径と一致するフルポートのボールバルブは、開いているときの抵抗がごくわずかなため、圧力損失が問題になるラインでの隔離には通常これが選ばれます。ボールバルブが向かないのは、絞り用途です。半開きのままにすると、流れがボールの縁をかすめて通り、ソフトシートが摩耗して、最終的には閉じたときに密封できなくなる摩耗パターンになります。

当社の2ピースボールバルブは、CF8またはCF8Mの鋳造で、ボディの接合部はねじ込みやボルト締めではなくシール溶接としており、サイズは1/4″から4″、PTFEシートとフルポートで1000 WOGの定格です。肉厚タイプのV-2Bは、−20°Cから180°Cの定格です。ボディの接合部がねじ込みではなく溶接である理由と、それによって何がなくなるのかについては、ヘビーデューティー1000 WOGボールバルブの記事で解説しています。製品の詳細は2ピースボールバルブのページにあります。

逆止弁とボールバルブ：重要な違い

下の表は、両者を並べて比較したものです。要点は、一方は自動の保護、もう一方は手動の制御であり、どちらを買うかが問題になることはほとんどなく、それぞれをどこに設置するかが問題になる、ということです。

逆止弁、ボールバルブ、または両方が必要になるとき

流れが決して逆転してはならない箇所には逆止弁が、人がラインを閉じる必要のある箇所にはボールバルブが必要です。ポンプの吐出側では、その両方が必要になります。逆止弁は、液柱が閉じたディスクに出会うまでの移動距離を最短にするため、実用上可能な限りポンプの近くに取り付けます。ボールバルブはその下流に取り付け、システムを排水せずに、逆止弁、ポンプ、ストレーナーを保守のために隔離できるようにします。吸込側にもう1つボールバルブを置くと、隔離が完成します。

どちらか一方に傾くケースもあります。

• 共通ヘッダー上の冗長ポンプ。各吐出側の逆止弁が、運転中のポンプが停止中のポンプを通して逆向きに流れを短絡させるのを防ぎます。隔離用のボールバルブにより、もう1台を運転したままポンプを交換できます。
• 垂直立ち上がり管、ブースターポンプや井戸ポンプのシステム。スプリング式逆止弁です。スプリングが重力の助けなしにピストンを閉じるためです。ご注文時に、設置方向と流れの向きを当社にご確認ください。
• ウォーターハンマーに敏感なライン。スプリング式逆止弁です。スプリングによる速い閉弁が、圧力サージが立ち上がる前に逆流を抑えます。スイング逆止弁は、閉じるのがより遅くなります。
• 流路内にスプリングを置きたくない水平配管。キャップを上にして取り付ける横形スイング逆止弁です。ディスクが自力で閉じます。
• 大口径のフランジ配管や上水道設備。フランジ形スイング逆止弁です。ラインからボルトを外して保守でき、ボンネットがボルト締めのため、配管を切断せずにディスクを点検できます。
• 排水口、充填口、圧力計への分岐。ボールバルブのみです。ここには自動の逆流保護は必要なく、人が開閉できることが必要です。

スプリング式、横形スイング、フランジ形スイングの逆止弁の選び方

当社は3種類のステンレス製逆止弁を製造しており、その違いは微妙なものではなく実用的なものです。弁の閉じ方、取り付けられる向き、対応するサイズ範囲、配管への接続方法です。この表は3つの製品ページから抜粋したもので、リンク先に詳細な仕様と寸法表があります。

配管が水平で、できるだけ単純な機構を望む場合、スイング逆止弁には調整するものも、へたるスプリングもありません。配管が垂直、空間が狭い、またはウォーターハンマーが懸念される場合は、スプリング式逆止弁がその3つすべてに対応します。ラインがすでにフランジ式で、配管を切断せずに弁のボルトを外す、またはボンネットを開けたい場合は、フランジ形スイング逆止弁が選択肢です。どれを選ぶ場合も、ボディに鋳出された流れの矢印に従ってください。逆向きに取り付けた逆止弁は栓になります。

逆止弁とボールバルブでよくある間違い

これらは、お問い合わせや故障報告に寄せられる誤りです。いずれも珍しいものではありません。

• 逆止弁が必要な箇所にボールバルブを使う。閉じたボールバルブは逆流を止めますが、閉じている間だけです。通常の流れのために開いた瞬間、ポンプが停止しても保護はありません。逆流の保護は自動でなければなりません。
• ボールバルブが必要な箇所に逆止弁を使う。逆止弁は、区間を隔離するために閉じることができません。ラインで作業が必要なら、ハンドルのある弁が必要です。
• 下向き流れの垂直配管にスイング逆止弁を取り付ける。その場合、重力はディスクを閉じるのではなく開いたままにする方向に働き、弁は確実に着座しません。スプリング式逆止弁を使うか、流れが上向きになるようにスイング逆止弁を取り付けてください。
• 矢印を無視する。すべての逆止弁には、ボディに流れの矢印が鋳出されています。それに逆らって取り付けると、弁は閉じたままになります。
• ボールバルブで絞る。半開きのボールバルブはシートを摩耗させます。流量を調整する必要があるなら、それは別の弁です。ボールバルブは開か閉のためのものです。
• WOGを蒸気の定格と読む。WOGは、水、油、ガスに対する常温の使用圧力です。高温での使用や蒸気については何も述べていません。
• 価格を理由に、塩化物用途でCF8を指定する。節約できる額は、孔食したボディに比べればわずかです。流体に塩化物が含まれるなら、逆止弁とボールバルブの両方にCF8Mを指定してください。

両方の弁に共通して見られる材質と定格

逆止弁にもボールバルブにも、同じ2つのグレードと同じ定格の表記が現れるため、一度読んでおく価値があります。CF8とCF8Mは、ASTM A351で規定されている鋳造ステンレスのグレードです。CF8は304の鋳造版、CF8Mは316の鋳造版で、Mは含まれるモリブデン（molybdenum）を表します。モリブデンは、塩化物を含む流体での孔食への耐性を高める成分であり、International Molybdenum Associationがモリブデン系ステンレス鋼に関する解説で説明しています。CF8は水、空気、一般用途の標準的な選択で、CF8Mは、海水に近いライン、ブライン、化学的に腐食性の高いラインに指定するものです。

圧力定格には2つの形式があります。WOGの数値は、当社の2ピースボールバルブの1000 WOGや横形スイング逆止弁の200 WOGのように、常温での水、油、ガスに対する使用圧力です。Class 150のようなフランジクラスは、ASME B16.34で規定されている圧力・温度の定格クラスで、フランジ寸法そのものはASME B16.5が定めています。当社のフランジ形スイング逆止弁は、Class 150または日本のJIS 10Kパターンで穴あけされており、面間寸法はどちらでも同じです。フランジ形逆止弁というカテゴリー全体は、API 594の対象です。出荷前の検査は、バルブの検査・試験規格であるAPI 598に準じています。当社が出荷するすべてのバルブは、逆止弁もボールバルブも、最初に漏れ検査を行っており、SCスイング逆止弁はAPI 598による試験を行っており、ボディ材質のミルテストレポートはご請求に応じて提供できます。

FAQ

ボールバルブを逆止弁として使えますか？

使えません。ボールバルブが流れを止めるのは、誰かが閉じている間だけです。通常の使用のために開いているときは、どちらの方向にも流れを通すため、ポンプが停止してラインが逆流しようとしても、保護はありません。逆止弁は、流れが逆転した瞬間に、誰もいなくても自動的に閉じます。逆流の保護が必要なら逆止弁を取り付け、ラインの隔離も必要なら、その下流にボールバルブを取り付けてください。この2つは互いの代わりにはなりません。

すでにボールバルブがある場合でも、逆止弁は必要ですか？

ポンプが停止したときにラインが逆流する可能性があるなら、必要です。ボールバルブは手でラインを閉じる手段であり、自動では何もしません。ポンプの吐出側では、通常の配置は、実用上可能な限りポンプの近くに逆止弁を置き、次に隔離用のボールバルブを置く順序です。単純な排水口、充填口、圧力計への分岐など、自動の保護が不要な箇所では、ボールバルブだけで十分です。

垂直配管で使えるのは、どの逆止弁ですか？

スプリング式逆止弁は、閉じるのに重力に依存しないため、水平配管に限定されません。ご注文時に取り付け方向と流れの向きをご確認ください。スイング逆止弁は、ディスクを落とすのに重力に依存するため、キャップを上にした水平配管向けで、垂直配管では流れが上向きの場合に限られます。下向き流れの垂直配管では、スイング逆止弁は確実に着座しません。いずれの場合も、ボディの矢印が流れの方向を向くように取り付けてください。

逆止弁は、ポンプとボールバルブに対してどこに置きますか？

ポンプのすぐ下流、隔離用のボールバルブの手前です。逆止弁をポンプの近くに置くと、液柱が閉じたディスクに出会うまでの移動距離が最短になり、羽根車の逆回転とそれに続くサージを抑えられます。ボールバルブは逆止弁の後に置き、ポンプ、逆止弁、ストレーナーを保守のために隔離できるようにします。吸込側にもう1つボールバルブを置くと、隔離の一式が完成します。

CF8とCF8Mのどちらを選ぶべきですか？

CF8は鋳造の304ステンレスで、水、空気、一般用途の標準的な選択です。CF8Mは鋳造の316で、添加されたモリブデンが塩化物による孔食に耐えるため、海水に近いライン、ブライン、化学的に腐食性の高いラインに指定してください。同じラインの逆止弁とボールバルブにも同じ考え方が当てはまるため、両方に同じグレードを選んでください。どちらのグレードもASTM A351で規定されており、ボディが鋳物の場合、材料証明書のグレードは304や316ではなく、CF8またはCF8Mと記載されているはずです。

まとめ

逆止弁は自動で逆流を止め、ボールバルブは人が決めたときにラインを開閉します。ポンプの吐出側には、この順序で両方が必要です。垂直配管、狭い空間、ウォーターハンマーに敏感なラインにはスプリング式逆止弁を、流路内にスプリングを置きたくない水平配管には横形スイング逆止弁を、ラインがフランジ式で保守のために弁のボルトを外したい場合にはフランジ形スイング逆止弁を選んでください。塩化物が存在するときは、CF8ではなくCF8Mを選び、両方の弁に同じグレードを選んでください。詳細な仕様をご覧になりたい場合は、3種類の逆止弁と2ピースボールバルブが製品ページにあります。部品番号、図面、またはラインの説明をお送りいただければ、お見積りします。