管工事における逆止弁とは？逆流を防ぐ逆止弁の仕組みや種類について徹底解説！
エバープレイ編集部
逆止弁（チェックバルブ、チャッキバルブ、逆流防止弁とも呼ばれる）は、流体の逆流を防ぐために用いられる重要な部品です。
英語では「check valve」と呼ばれ、配管システムの安全性や効率を大きく左右します。
本記事では、逆止弁の基本概念や仕組み、主要な種類（スイング式、リフト式、ウエハー式、ボール式）とその特徴、さらに選定・設置のポイント、メンテナンス、実際の導入事例まで、豊富な情報を元に詳しく解説します。
1. 逆止弁とは？
逆止弁は、配管内で流体が一方向にのみ流れるようにし、逆方向への流れ（逆流）を防止するためのバルブです。
- 別名: チャッキバルブ、逆流防止弁、チェックバルブ
- 英語名称: check valve（check＝せき止める、valve＝弁）
- 主な役割: 流体の逆流を防ぎ、配管内の圧力変動やウォーターハンマー現象を抑制し、機器やパイプラインの破損リスクを低減します。
2. 逆止弁の仕組み
逆止弁は、流体の順方向の流れに応じて内部の部品（弁体）が動作し、流体が流れるときは開いて通過を許し、逆方向の流れが発生すると自動的に閉じる仕組みです。
- 順方向: 流体が流れる際、内部の弁体（ディスク、ボール、弁体など）が流体の圧力で開き、通路が形成されます。
- 逆方向: 流れが停止または逆流すると、重力やスプリング力、流体圧力の逆作用により弁体が閉じ、逆流を遮断します。
この自動制御機構により、外部操作が不要で常に最適な流体制御が可能となります。
3. 逆止弁の主な種類と詳細解説
逆止弁には、用途や設置環境に応じた多様な種類があります。ここでは、特に代表的な4種類の詳細な特徴を解説します。
スイング式逆止弁
- 特徴:
- 一般的に使われるタイプで、弁箱内に円盤型の弁体が設置され、蝶番とアームで固定されています。
- 流体が順方向に流れる際、弁体は圧力により蝶番を中心に回転して開き、流れが停止または逆流が発生すると自動的に閉じます。
- 抵抗が小さいため、流れの妨げにならず効率的な流体輸送が可能です。
- 適用例と注意点:
- 中低層の建物、工場、プラントなどで広く用いられる。
- 垂直なパイプ（下から上への流れ）や水平パイプにも使用されるが、水平パイプでは蝶番の保持力が弱く、漏れのリスクがある場合も。
- 流体圧力が強いと、急激な閉鎖により一時的に高い水圧が発生し、ウォーターハンマー現象を引き起こす恐れがあるため、揚程が短く逆流圧力が低い場面での使用が推奨されます。
リフト式逆止弁
- 特徴:
- 弁体が上下にスライドする仕組みで、流体が流れるときに圧力で弁体が上昇し、流れを許容します。
- 流れが止まると、弁体は自重により下がり、流路を閉じることで逆流を防止。
- 構造がシンプルで可動部品が少ないため、トラブルが起きにくい設計となっています。
- 適用例と注意点:
- 主に小口径の配管に適しており、流体の経路がS字やクランク状になりやすいため抵抗が大きくなる傾向がある。
- 弁体の上下動の特性上、水平な配管でのみ利用が可能です。
ウエハー式逆止弁
- 特徴:
- 2枚の半円状の弁体が中央のヒンジとねじりコイルスプリングで固定され、組み合わせて動作します。
- 順方向では、2枚の弁体が中央で交差し蝶が翼を閉じるような形で流路を形成。流体が流れる際、広く開くことで抵抗が少なくなります。
- 逆流が始まると、スプリングの力で弁体が迅速に閉じ、ウォーターハンマーのリスクを低減します。
- 適用例と注意点:
- フランジを持たないシンプルな設計で、配管のフランジ間に挿入して取り付けるため、コストパフォーマンスが高い。
- 薄型・軽量で取り付けスペースが限られた中規模の建物や工場で採用されることが多い。
- 水平・垂直の両方に対応可能ですが、ポンプ直上や曲がり角など流れが一方向に偏る場所では、弁体への圧力が不均一となり耐久性に影響を与える可能性があります。
ボール式逆止弁
- 特徴:
- ゴム製のボールを弁体として利用し、流体が流れる際にボールが押し上げられて通水し、流れが止まると重力によりボールが閉じる仕組み。
- 支点を必要としないシンプルな構造で、異物の詰まりが少なく、メンテナンスが容易です。
- 適用例と注意点:
- 異物混入の多い汚水や廃水の配管に広く使用される。
- ポンプ停止時にボールが閉じることで逆流を防止しますが、完全に遮断できない場合があるため、揚程が高く逆流が激しい環境ではウォーターハンマーが発生するリスクがある。
- 水平配管での使用に適しており、点検口は上部に配置される。垂直配管の場合、ウォーターハンマー対策として特別な条件が必要です。
- 一般的には口径150A、圧力10K以下の小規模システムに使用され、大口径・高圧力の用途には適しません。
4. 逆止弁の選定と設置のポイント
逆止弁は、配管システム全体の安全性・効率性に直結するため、選定と設置時には以下の点を十分に検討する必要があります。
圧力条件と耐圧性能
- システム内の最大作動圧力に合わせた耐圧性能を持つ逆止弁を選ぶことが重要です。特に強い逆流が予測される場合は、ウォーターハンマーを抑制できる設計のものを選定します。
流量と流速の最適化
- 流体が通過する際の抵抗が小さいタイプ（スイング式やウエハー式など）を選ぶと、エネルギーロスを最小限に抑えられます。ただし、リフト式はS字やクランク状の流路となるため、抵抗が大きくなる点に留意が必要です。
配管の設置方向と環境
- 水平・垂直の違い:
- スイング式は垂直・水平ともに使用可能ですが、水平配管では漏れの可能性がある点に注意。
- リフト式は水平配管専用、ウエハー式は使用環境により耐久性が変わることがあるため、設置場所の流れの偏りにも注意が必要です。
材質と耐腐食性
- 流体の性質（温度、酸性・アルカリ性、含有物質など）に合わせ、ステンレス、合金、プラスチックなど適切な材質を選定することで、長期にわたる信頼性が確保されます。
メンテナンス性と点検環境
- 定期点検・清掃が容易な設計であるか、取り付け位置がアクセスしやすいかを検討します。特に工業用や高圧環境では、摩耗や異物混入による性能低下を防ぐため、定期的なメンテナンスが不可欠です。
5. 逆止弁のメンテナンスとトラブルシューティング
逆止弁は自動で動作するため基本的にはメンテナンスフリーですが、長期使用や厳しい環境下では以下の点に注意が必要です。
- 定期点検: 弁体の動作確認、内部の汚れや異物の確認、シール部の劣化状況をチェックし、早期の部品交換を行うことでトラブルを未然に防止します。
- トラブルシューティング:
- 逆流が発生する場合は、弁体の摩耗やシールの劣化、取り付けミスなどが疑われるため、適切な部品交換や再設置が必要です。
- 異常な振動や騒音が発生する場合は、流速や圧力の変動が原因となる可能性があるため、システム全体の見直しも検討しましょう。
6. 逆止弁の導入事例とその効果
実際の現場で逆止弁がどのような効果を発揮しているか、以下の事例を通して確認します。
住宅用給排水システム
- 事例:
ある住宅では、逆止弁の設置により、逆流による悪臭や水害のリスクを大幅に低減。適切な種類の逆止弁（例えば、低圧で流量抵抗が少ないスイング式）を用いることで、安定した給排水システムが実現されました。
工業用・プラント配管システム
- 事例:
工場やプラントの配管では、強い流体圧力や逆流によるダメージ防止のため、リフト式やウエハー式が採用され、設備の保護と生産効率の向上に寄与。
特に逆流圧力が低い環境でのスイング式採用や、耐久性を考慮したウエハー式の活用が効果的でした。
汚水・廃水処理システム
- 事例:
異物混入が多い汚水処理現場では、ボール式逆止弁が採用され、メンテナンスの容易さと信頼性が評価されました。
ただし、逆流完全遮断の面では一部課題もあるため、使用環境に応じた適切な選定が重要です。
7. まとめ
逆止弁は、管工事における流体制御の要として、システム全体の安全性と効率性を支える不可欠な部品です。
- 基本機能: 一方向のみの流れを許容し、逆流を防止することで、配管内の圧力変動やウォーターハンマー現象のリスクを低減。
- 種類と特徴:
- スイング式: 低抵抗で広く利用されるが、水平配管での漏れや強圧時の急閉によるウォーターハンマーに注意。
- リフト式: シンプルな構造で水平配管に適するが、S字やクランク状の流路で抵抗が大きくなる傾向。
- ウエハー式: 取り付けが容易で低抵抗、コストパフォーマンスに優れるが、特定条件下での耐久性に課題の可能性。
- ボール式: 異物混入が多い環境で有効だが、完全な逆流遮断とウォーターハンマー対策に注意が必要。
- 選定・設置のポイント: 圧力条件、流量、配管方向、材質、メンテナンス性などを十分に検討し、適切な逆止弁を採用することがシステム全体の安全性と信頼性を向上させます。
本記事で紹介した各種逆止弁の特性と注意点を踏まえ、用途に合った最適な逆止弁の選定・設置を行うことで、管工事現場やプラント、住宅の給排水システムのトラブルを未然に防ぎ、長期にわたる安定運用が可能となります。
