都市の水道システムには、高流量、変動する圧力、および多様な条件に対応できる耐久性の高いバルブが必要です。バタフライバルブコンパクトな設計、迅速な作動、そして費用対効果の高さから、中規模から大規模のパイプラインで広く利用されている。
しかし、バルブを選ぶ際にはサイズだけでなく、材質、ディスク、シート、接続部、耐圧性能、操作性、設置方法など、あらゆる要素が長期的な信頼性に影響します。小さな建物では問題なく機能するバルブでも、送水本管、ポンプ場、貯水池の出口などでは故障する可能性があります。
この記事では、水道などの都市部におけるバタフライバルブの用途、主要な仕様、そして漏れ、操作の困難さ、圧力損失、早期のシート摩耗といった一般的な問題を回避する方法について解説します。
I. なぜバタフライバルブ都市水道システムでよく見られる
都市部の水道網では、バタフライバルブは大規模なパイプラインにおいて、遮断、流量調整、ポンプ輸送のために広く使用されており、ゲートバルブに比べて主に3つの利点がある。
1. コンパクトサイズ：面間寸法を短くすることで、バルブ室や地下設置場所のスペースを節約できます。
2. 迅速な操作：バタフライバルブは90度回転させるだけで開閉でき、ウォームギア式または電動油圧式アクチュエータを使用すれば、大口径バルブの操作も容易になります。
3. コストパフォーマンスの向上：軽量化によって材料費、輸送費、設置費が削減され、大規模プロジェクトではその効果が積み重なる。
しかし、これらの製品はすべての場所に適しているわけではありません。ディスクが流路内に留まるため、圧力損失が発生する可能性があり、また、軟質シートタイプのものは、砂や堆積物の多い水では摩耗が早くなる場合があります。選定前に必ず設置場所の状況を確認してください。
II. 都市水道における典型的な応用例
都市の水道供給は、単一の運用状態ではありません。都市の水道システムには、原水取水口、浄水場の配管、浄水貯水池、送水本管、ポンプ場、配水網、支線などが含まれる場合があります。バタフライバルブはこれらの複数の箇所で使用されることがありますが、設計要件は必ずしも同じではありません。
III．浄水場配管
浄水場では、バタフライバルブは給水・排水、ろ過、逆洗、プロセス制御などに広く用いられています。そのため、頻繁な操作、確実なシール性、耐腐食性が求められます。エポキシ樹脂コーティングされたダクタイル鋳鉄製のバルブ本体は、浄水や処理水によく使用されます。EPDM製のバルブシートは、飲料水や通常の運転条件に適しています。特殊な薬品や高温環境で使用する場合は、別途検証が必要です。
IV．ポンプ場
ポンプステーションは、バルブ選定において重要な位置を占めます。バタフライバルブは、吸込管、吐出管、バイパス管、および遮断部で使用されます。操作が容易で、起動時および停止時の圧力変動に耐えられることが求められます。吐出管路では、逆流防止のため、バタフライバルブはチェックバルブと組み合わせて使用されることが多く、ポンプの急停止はウォーターハンマーを引き起こす可能性があるため、バルブの閉鎖速度とアクチュエータの制御を慎重に検討する必要があります。
V．貯水槽およびタンク出口配管
バタフライバルブは、貯水池、プール、浄水貯蔵システムなどにも使用されています。これらのバルブは長期間開いたままになり、メンテナンス時のみ閉じられることが多いため、長期にわたる密閉性、圧縮性、防錆性に注意を払う必要があります。バルブの操作頻度が低い場合、長年の使用によりギアボックスが固着したり、バルブシートが劣化したり、バルブステムが腐食したりして、動作に支障をきたす可能性があります。したがって、自治体のプロジェクトでは、購入価格だけでなく、将来のメンテナンスの容易性も考慮する必要があります。
VI. 配電網の隔離
都市部の水道配水管網では、メンテナンス時の断水範囲を最小限に抑えるため、バルブを用いて各区間を遮断します。バタフライバルブは小型軽量であるため、大口径の遮断箇所に適しています。地下やバルブウェルに設置する場合は、アクセス性を考慮して操作方法を選択する必要があります。大口径には手動レンチは適さないため、ウォームギア伝動が一般的に用いられ、遠隔操作システムやSCADAシステムには電動アクチュエータが装備されます。
VII. 自治体の選定における主要な要素バタフライバルブ
水道用バタフライバルブは、公称直径だけでなく、実際の使用条件に基づいて選定する必要があります。設計または調達の段階では、通常、以下の点が検討されます。
1. バルブの種類と接続部
バタフライバルブの一般的な接続タイプには、ウェハー型、ラグ型、U型、ダブルフランジ型などがあります。それぞれのタイプによって、取り付け特性が異なります。
- ウェハー型バタフライバルブ:コンパクトな構造で低コストのため、建設、空調、都市補助配管などに使用されます。ただし、埋設工事や高負荷工事にはフランジ型またはラグ型が推奨されます。
- ラグTタイプバタフライバルブ:ねじ込み式の突起が付いているため、両側から固定でき、片側からパイプを簡単に分解でき、メンテナンス箇所に適しています。
- ダブルFランゲd バタフライバルブ: 大口径の幹線管、浄水場、ポンプ場などに使用され、しっかりとした接続、優れた耐振動性、高い安定性を備えています。
2. 耐圧性能
水道管には、PN10、PN16、またはクラス150が一般的に使用されます。選定にあたっては、通常の使用圧力だけでなく、ウォーターハンマー、ポンプ停止時の圧力、高低差などの過渡的な使用条件も考慮する必要があります。例えば、配管の通常の圧力はPN10よりも低い場合でも、ポンプの起動・停止時に発生する圧力変動を考慮すると、より高い圧力が必要になる場合があります。選定前に、使用圧力と試験圧力を同時に確認する必要があります。
3. 本体材質およびコーティング
水道用バタフライバルブの本体は、通常、ダクタイル鋳鉄製です。ダクタイル鋳鉄は、ねずみ鋳鉄よりも強度と靭性に優れており、加圧システムに適しています。浄水や飲料水には、通常、腐食防止のために溶融エポキシ樹脂でコーティングされています。一般的な水道水にはダクタイル鋳鉄が費用対効果に優れていますが、海水、汽水、または腐食性の高い水を扱う場合は、ステンレス鋼またはアルミニウム青銅の使用を検討する必要があります。
4. ディスクの材質
バタフライディスクは水と直接接触するため、その材質は耐食性とシール性能に影響を与えます。一般的に使用される材質には、被覆ダクタイル鋳鉄、SS304、SS316、アルミニウム青銅などがあります。通常の浄水システムでは、予算や使用条件に応じて、被覆ダクタイル鋳鉄またはステンレス鋼製のバタフライプレートを選択できます。腐食性の高い水質や沿岸部のプロジェクトでは、耐久性を高めるためにSS316またはアルミニウム青銅が推奨されます。
5. 座面素材
EPDMは、耐水性と耐老化性に優れているため、水道用ソフトシールバタフライバルブの第一選択肢です。NBRは耐油性がありますが、飲料水用途にはあまり使用されません。PTFEは耐薬品性に優れていますが、弾性が低く、主に化学薬品や特殊な媒体条件下で使用されます。バルブシートの選択を誤ると、漏れ、膨張、硬化、シール不良などの問題が発生する可能性があります。
6. 操作方法
小型バタフライバルブはハンドルを使用できますが、大口径の配管では、作業効率化と開閉制御の容易化のためにウォームギア伝動機構が必要となる場合が多くあります。遠隔制御は、オプションで電動、空気圧、または油圧アクチュエータを使用できます。ポンプ場や自動配管ネットワークでは、アクチュエータの閉鎖時間を慎重に決定する必要があります。閉鎖時間が速すぎるとウォーターハンマーが発生する可能性があり、遅すぎると制御要件を満たせない可能性があります。詳細は、配管の長さ、流量、ポンプの特性、および制御戦略に基づいて決定する必要があります。
VIII．フランジの適合性を確認する
取り付け前に、フランジ規格、ボルト穴の配置、ガスケット面、および面間寸法を確認する必要があります。一般的なフランジ規格には、EN、DIN、ANSI、JIS、ASなどがあります。フランジの穴あけ位置がバルブ本体と一致しない場合、無理に取り付けるとバルブが損傷したり、フランジ接続部から漏れが発生したりする可能性があります。
IX. インストール中はディスクを空にしておく
バタフライバルブのディスクは配管内で回転します。設置時には、ディスクがパイプ、フランジ、ガスケット、またはライニングに接触することなく完全に開くための十分なクリアランスが必要です。これは、ウェハー型バタフライバルブやライニング配管システムにおいて特に重要です。
X. 配管に過度の応力がかからないようにする
このバルブは、配管のずれを修正するために使用しないでください。配管が適切に支持されていない場合、バルブ本体とフランジ接続部に過度の応力が伝わる可能性があります。これにより、時間の経過とともに、漏れ、操作不良、または弁座の損傷が発生する可能性があります。
XI. 運転前にパイプラインを洗浄する
水道管には、稼働開始前に溶接スラグ、砂、その他の異物が残留している場合があります。これらが稼働中にバルブを通過すると、シール面に傷がつく可能性があります。そのため、稼働開始前に水道管を洗浄することは、簡単ながらも非常に重要な手順です。
XII. 自治体向けバタフライバルブの一般的な問題点
実際の水道工事において、バタフライバルブの不具合は通常、選定、設置、およびメンテナンスの要因が複合的に作用して発生します。よく見られる問題点は以下のとおりです。
1. 内部漏れ
閉止後も水が漏れる場合、弁座の摩耗、バタフライ弁の損傷、シール面への異物付着、材質の不適合、またはアクチュエータの調整不良などが考えられます。水道管内部の漏水は発見が困難な場合が多く、メンテナンス中に隔離部から排水できない場合に初めて明らかになることがあります。
2. 外部の漏れ
フランジ接続部、バルブステム、またはバルブ本体の継ぎ目で発生します。フランジからの漏れは、主にガスケット、ボルトの締め付け、フランジの位置ずれ、または配管の応力問題が原因です。バルブステムからの漏れは、主にパッキンの摩耗または長期間の使用による不快感に関連しています。
3. 操作が難しい
ギアボックスの損傷、バルブステムの腐食、バルブシートの変形、異物の蓄積、または過度の圧力差などが原因となる可能性があります。ギアボックスやバルブステムの損傷を防ぐため、大径バルブは無理に操作しないでください。
4. ウォーターハンマーと振動
急停止、ポンプ停止、逆流、または高流量はウォーターハンマーを引き起こす可能性があります。ポンプ場や長距離パイプラインは設計段階で評価する必要があります。閉鎖時間の調整、逆止弁の選定、排気弁の設定、圧力安定化タンクの設置、制御ロジックの最適化などにより、総合的に解決できます。
XIII．地方自治体水道事業のための調達チェックリスト
問い合わせの際に完全な情報を提供することで、誤解を減らし、メーカーが適切な構成を提案できるようになります。
- 公称直径（例：DN200）
- 圧力定格（PN10、PN16、クラス150など）
接続タイプ（ウェハー型、ラグ型、U型、ダブルフランジ型など）
- フランジ規格（EN 1092-2、ANSI B16.5、JIS 10K、AS2129など）
・媒体（原水、処理水、飲料水、海水など）
- 動作温度および通常動作圧力
- 本体、ディスク、ステム、シートの材質要件
操作方法（ハンドル、ウォームギア、電動アクチュエータ、油圧アクチュエータなど）
- コーティング要件、特にダクタイル鋳鉄製バルブの場合
- 圧力試験報告書や材料証明書などの認証または試験要件
事前に詳細を明確にしておくことで、材質、弁座、フランジ規格、試験レベルの違いによって、同じ口径の弁でも価格に大きな差が生じるという問題を回避できます。
XIV. ゲートバルブとチェックバルブを併用する場合
都市の水道システムでは、通常、バタフライバルブ、ソフトシールゲートバルブ、チェックバルブ、減圧弁など、さまざまなバルブの使用が必要です。空気抜き弁そしてフィルターはそれぞれ、適用可能な位置が異なります。
- ゲートバルブ:全径が求められ、かつ水損失が少ない配管部分に使用される。
- チェックバルブ:特にポンプの吐出口における逆流防止に使用されます。
- 減圧弁：ゾーン圧力制御に使用されます。
- バタフライバルブ:狭いスペース、迅速な操作、高いコストパフォーマンスが求められる場面に適しています。
バタフライ弁はポンプステーションの遮断弁として一般的に使用され、逆流防止弁も備えられています。これらの弁を個別に検討するのではなく、システム全体としてサイズを決定することで、運転信頼性が向上します。
XV. 結論
バタフライバルブ水道管は、都市の給水システム、特に浄水場、ポンプ場、貯水池、送水管、配水網において重要な役割を果たします。コンパクトな構造、比較的軽量、迅速な操作、そして競争力のある価格により、多くの中・大口径水道管用途に適しています。お気軽にお問い合わせください。
投稿日時：2026年8月5日
