JP4806442B2 - 逆止弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体の力で弁開状態とし弁体の自重により弁閉状態とする低差圧作動型の逆止弁に関する。

従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、サイクルの回路を構成する要素として逆止弁が多用されている。逆止弁には、流体の順方向の流れによって弁開状態となって流路を形成し、逆方向の流れによって弁閉状態として流路を閉止することを目的とするものである。また、この逆止弁としては、一般的に、弁閉状態を確実にすることと設置姿勢の自由度を確保するために、弁体をバネで付勢するようにしたものと、弁開時の弁開圧力損失を小さくするために弁体を付勢するバネをなくし弁体の自重により弁閉状態とする“微差圧作動型”のものとがある。近年、環境への配慮や省エネ、及び低騒音化の要求が多く、“微差圧作動型”の逆止弁が使用される傾向にある。この“微差圧作動型”の差圧弁として、例えば実開昭６３−３７８７３号公報（特許文献１）及び特開２００８−２２３９２７号公報（特許文献２）に開示されたものがある。

特許文献１のものは、弁体が円板形状の円板部を備え、この円板部はシール面が流体の流れ方向に対して垂直に配置されるため、抗力係数が非常に大きく、低差圧でも弁が開き易いものである。しかしながら、低差圧で作動することから、弁体と本体とのクリアランスで振動し異音が発生し易いという問題があった。

特許文献２のものは上記の問題を解消するものであり、弁体の重心を移動方向の中心軸から偏芯させ、弁体を移動方向と垂直な軸回りに回転させ、ホルダとの摩擦力及びクリアランスの削除により静音化を実現している。
実開昭６３−３７８７３号公報 特開２００８−２２３９２７号公報

特許文献２のものは静音化を実現できるにしても、弁体を傾ける程度の重心を偏芯させるとなると、流体の圧損が大きくなり、この点において改良の余地がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、低差圧でも開弁し易く、かつ、大流量を確保でき、さらに、静音性が得られる逆止弁を提供することを課題とする。

請求項１の逆止弁は、円板部と該円板部の外周より突出させた複数のガイド部を有する弁体を、パイプ内に設けられた弁座部とストッパ部との間に内挿し、隣接する前記ガイド部間により前記円板部の外周に流体の通路を形成した逆止弁において、前記弁体に設けられ、前記弁体の開弁時に前記流体の流れによる力を受けて前記弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段を備えたことを特徴とする。

請求項２の逆止弁は、請求項１に記載の逆止弁であって、前記流体付勢手段が、前記ガイド部の前記弁座部側の端部に形成された斜面で構成されていることを特徴とする。

請求項３の逆止弁は、請求項１に記載の逆止弁であって、前記流体付勢手段が、前記ガイド部の周方向に向く側面に形成された傾斜面で構成されていることを特徴とする。

請求項４の逆止弁は、円板部と該円板部の外周より突出させた複数のガイド部を有する弁体を、パイプ内に設けられた弁座部とストッパ部との間に内挿し、隣接する前記ガイド部間により前記円板部の外周に流体の通路を形成した逆止弁において、前記弁体に設けられ、前記弁体の開弁時に、前記ガイド部の周方向に向く側面に形成された翼形湾曲面により前記流体から揚力を受け、前記弁体を流路方向と直交する方向に付勢することを特徴とする。

請求項５の逆止弁は、請求項１に記載の逆止弁であって、前記流体付勢手段が、前記弁体の前記弁座部側の底面に形成された斜面で構成されていることを特徴とする。

請求項１の逆止弁によれば、開弁時に、隣接するガイド部間の通路により大流量がえられる。さらに、流体付勢手段が流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢するので、弁体の片側がパイプの内壁に押圧されながら弁体が移動する。その結果、弁体がパイプに繰り返し衝突するときの衝突音がなくなり、静音性が得られる。

請求項２または３の逆止弁によれば、請求項１と同様な効果が得られる。

請求項４の逆止弁によれば、開弁時に、隣接するガイド部間の通路により大流量がえられるとともに、翼形湾曲面により流体から揚力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢するので、弁体の片側がパイプの内壁に押圧されながら弁体が移動する。その結果、弁体がパイプに繰り返し衝突するときの衝突音がなくなり、静音性が得られる。

請求項５の逆止弁によれば、請求項１の効果に加え、流量の少ないときに揚力を受けやすい。その結果、リフト量が小さいときの静音性に効果がある。

次に、本発明の逆止弁の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明における「上下」の概念は図面における上下に対応する。図１は第１実施例の逆止弁の一部縦断面、図２は第１実施例の逆止弁の弁体１の平面図、図３は弁体１の側面図であり、図３(A) ，(B) ，(C) は、図２のＡ，Ｂ，Ｃ方向からそれぞれ見た図である。この第１実施例は、請求項１及び請求項２に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。

この逆止弁は、「パイプ」としての本体継手１０と、「弁座部」としての弁座部材２０及び弁体１を備えている。本体継手１０は、円筒形のストレート管の両側を縮管して径の小さな導入管部１０１と導出管部１０２を形成するとともに、その中央部に径の大きな弁室１０３を形成したものである。また、この本体継手１０の縮管により導出管部１０２と弁室１０３との境界部分にストッパ部１０４が形成されている。弁座部材２０には中央に弁ポート２１が形成されており、この弁座部材２０は弁室１０３内で導入管部１０１側に配置されて、かしめ部１０ａによりかしめ固着されている。また、弁室１０３の内面と弁座部材２０との間はＯリング３０により封止されている。そして、弁体１は弁座部材２０とストッパ部１０４との間に内挿されている。

弁体１は合成樹脂により形成された部材であり、この弁体１は、３つのガイド部１１，１２，１３と、円錐状の円板部１４とで構成されている。ガイド部１１，１２，１３は、円板部１４の周囲に形成され、その一部が円板部１４の外周より突出されている。そして、このガイド部１２，１３が弁室１０３の内周面により摺動案内されることで、弁体１は、弁座部材２０とストッパ部１０４との間で上下に移動可能となっている。また、円板部１４の円錐の底面部の周囲はシール面１４ａとなっている。

以上の構成により、流体が流れない場合、あるいは導出管部１０２から流体が逆流入する場合は、弁体１は弁座部材２０に着座してシール面１４ａが弁ポート２１を閉じる。一方、流体の流れが順方向になり、導入管部１０１から流体が流入すると、弁ポート２１内の流体の圧力が弁体１の反対側すなわち弁室１０３の圧力より高くなる。そして、両圧力の差圧により、弁体１は弁座部材２０から離間して弁室１０３内を移動し、弁体１のガイド部１１，１２，１３の端部がストッパ部１０４に当接し、弁体１は全開状態となる。このとき、流体は、円板部１４の外周から隣接するガイド部１１，１２、ガイド部１２，１３、ガイド部１３，１１の間を通って導出管部１０２に流れる。すなわち、隣接するガイド部の間により円板部１４の外周に流路が形成されている。

図３(A) ，(B) ，(C) に示すように、３つのガイド部１１，１２，１３は、弁座部材２０側の端部が互いに異なる形状をしている。第１のガイド部１１は弁座部材２０側に山形に突出するように両側に斜面１１ａ，１１ｂが形成されている。第２のガイド部１２は第１のガイド部１１側に向けた１つの斜面１２ａが形成されている。また、第３のガイド部１３は第２のガイド部１２と反対側において第１のガイド部１１側に向けた１つの斜面１３ａが形成されている。すなわち、第１〜第３のガイド部１１，１２，１３は、図２に示す線Ｐと弁体１の中心軸とを含む平面に対して、鏡映対称な形状になっている。

そして、図３(A) ，(B) ，(C) に太実線の矢印で示すような流体の流れが生じる。図３(D) は一例として斜面１２ａに対する流れの作用を説明する図である。なお、斜面１３ａ及び１１ａ，１１ｂについても同様であるので単に「斜面」として説明する。流れの中に斜面があると、その斜面には斜面に直角な方向に作用する力Ｆを受ける。力Ｆは流れ方向に作用する抗力Ｄと、流れ方向と直交する方向に作用する揚力Ｌの合成力として表される。ガイド部１１の斜面１１ａ，１１ｂには、反対向きに同じ力の揚力Ｌが働き、ガイド部１１の揚力はゼロとなっている。一方、図２に示すように、ガイド部１２及びガイド部１３には、それぞれ揚力Ｌ１２とＬ１３が働く。斜面１２ａと斜面１３ａは、受圧面積と傾斜角度が同形状に形成されているので、弁体１に働く揚力Ｌ１２と揚力Ｌ１３の合成力Ｌ１は、ガイド部１２とガイド部１３を等分する方向に作用し、弁体１は回転しない。

これにより、弁体１は図２に白抜き矢印Ｌ１で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。したがって、弁体１の片側、すなわち第２のガイド部１２と第３のガイド部１３が弁室１０３の内壁１０３ａ（本体継手１０の内壁）に押圧されながら弁体１が移動し、弁体１が振動することなく、静音性が得られる。なお、第１実施例では、第２のガイド部１２と第３のガイド部１３の各斜面１２ａ，１３ａが請求項１及び請求項２の流体付勢手段に相当する。

図４は第２実施例の弁体２を示す図であり、この第２実施例は、請求項１及び請求項２に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。この弁体２は４つのガイド部２１，２２，２３，２４と円錐状の円板部２５を備えている。なお、以下の各実施例は弁体が異なるだけであり、本体継手１０、弁座部材２０など弁体以外の構成は第１実施例と同じである。第１のガイド部２１と第２のガイド部２２は、同じ方向に面を向けた斜面２１ａ，２２ａが形成されている。また、第３のガイド部２３と第４のガイド部２４は第１のガイド部２１及び第２のガイド部２２と反対側に位置し、斜面２１ａ，２２ａと反対側に面を向けた斜面２３ａ，２４ａがそれぞれ形成されている。すなわち、第１〜第４のガイド部２１，２２，２３，２４は、図４(A) に示す線Ｐと弁体２の中心軸とを含む平面に対して、鏡映対称な形状になっている。

そして、前記図３(D) で説明したと同様に、各ガイド部２１，２２，２３，２４のそれぞれの斜面２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａにより、第１のガイド部２１、第２のガイド部２２、第３のガイド部２３及び第４のガイド部２４に、それぞれ揚力Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４が働く。これにより、弁体２は図４(A) に白抜き矢印Ｌ２で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。したがって、弁体２の片側（ガイド部２２，２４）が弁室１０３の内壁１０３ａ（本体継手１０の内壁）に押圧されながら弁体２が移動し、弁体２が振動することなく、静音性が得られる。なお、第２実施例では、第１〜第４のガイド部２１，２２，２３，２４の各斜面２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａが請求項１及び請求項２の流体付勢手段に相当する。

図５は第３実施例の弁体３を示す図であり、この第３実施例は、請求項１及び請求項５に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。この弁体３は第１実施例の弁体１の変形例である。なお、第１実施例の弁体１と同様な部位は弁体１のものと同符号を付記して詳細な説明は省略する。この弁体３は円板部１４のシール面１４ａの内側の底面に突起３１を形成したものであり、この突起３１の斜面３１ａに作用する揚力を利用するものである。

順方向流れの流量が少ないとき、弁体３は弁座部材２０から僅かにリフトするが、このようにリフト量が小さいとき、弁体３の前面に位置する突起３１の斜面３１ａにより流体の圧力を受け、弁体３は、図５の白抜き矢印で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。これにより、流量の少ないときに揚力を受けやすい。その結果、リフト量が小さいときの静音性に効果がある。大流量時にガイド部により付勢力を得る効果を低減しないために、突起３１の高さはあまり高くない方がよい。なお、第３実施例では、第１実施例と同様な各斜面の他に突起３１の斜面３１ａも請求項１及び請求項５の流体付勢手段に相当する。

上記第３実施例の突起３１及び斜面３１ａの構成は第１実施例に限らず、第２実施例、以下の第５〜第８実施例に適用しても同様な作用効果が得られる。

図６は第４実施例の弁体４を示す図であり、この第４実施例は、請求項１及び請求項５に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。この弁体４も第１実施例の弁体１の変形例である。なお、第１実施例の弁体１と同様な部位は弁体１のものと同符号を付記して詳細な説明は省略する。この弁体４は円板部１４のシール面１４ａの内側に凹部４１を形成し、この凹部４１の底面を斜面４１ａとしたものである。そして、この斜面４１ａに作用する揚力を利用するものである。なお、この流体の流れにより、弁体４は、図６(A) ，(B) の白抜き矢印で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。これにより、流量の少ないときに揚力を受けやすい。その結果、リフト量が小さいときの静音性に効果がある。前記第３実施例の場合、シール面１４ａの平面研磨が困難であるが、この第４実施例ではシール面１４ａの平面研磨が容易になる。なお、第４実施例では、第１実施例と同様な各斜面の他に凹部４１の斜面４１ａも請求項１及び請求項５の流体付勢手段に相当する。

上記第４実施例の凹部４１及び斜面４１ａの構成は第１実施例に限らず、第２実施例、以下の第５〜第８実施例に適用しても同様な作用効果が得られる。

図７は第５実施例の弁体５を示す図であり、この第５実施例は、請求項４に対応し、弁体の開弁時に、ガイド部の周方向に向く側面に形成された翼形湾曲面により流体から揚力を受け、弁体を流路方向と直交する方向に付勢する例である。この弁体５は３つのガイド部５１，５２，５３と円錐状の円板部５４を備えている。ガイド部５１，５２，５３は、円板部５４の周囲に形成され、その一部が円板部５４の外周より突出されている。第２のガイド部５２と第３のガイド部５３には、第１のガイド部５１と反対側に翼形湾曲面５２ａ，５３ａがそれぞれ形成されている。この第１〜第３のガイド部５１，５２，５３は、図７(A) に示す線Ｐと弁体３の中心軸とを含む平面に対して、鏡映対称な形状になっている。

そして、図７(B) に太実線の矢印で示すように、第２のガイド部５２と第３のガイド部５３の翼形湾曲面５２ａ，５３ａにより湾曲した流体の流れが形成され、第２のガイド部５２及び第３のガイド部５３に対して、それぞれＬ５２，Ｌ５３で示す揚力が発生する。揚力Ｌ５２とＬ５３が作用し弁体５に合成力Ｌ５が働く。これにより、弁体５は図７(A)に白抜き矢印Ｌ５で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。したがって、弁体５の片側（ガイド部５２，５３）が弁室１０３の内壁１０３ａ（本体継手１０の内壁）に押圧されながら弁体５が移動し、弁体５が振動することなく、静音性が得られる。

図８は第６実施例の弁体６を示す図であり、この第６実施例は、請求項１及び請求項３に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。この弁体６は３つのガイド部６１，６２，６３と円錐状の円板部６４を備えている。ガイド部６１，６２，６３は、円板部６４の周囲に形成され、その一部が円板部６４の外周より突出されている。第２のガイド部６２と第３のガイド部６３は、上端側が第１のガイド部６１側に傾斜するように形成されている。これにより、第１のガイド部６１側に傾斜面６２ａ，６３ａがそれぞれ形成されている。この第１〜第３のガイド部６１，６２，６３は、図８(A) に示す線Ｐと弁体６の中心軸とを含む平面に対して、鏡映対称な形状になっている。

そして、図８(B) に太実線の矢印で示すように、第２のガイド部６２と第３のガイド部６３の傾斜面６２ａ，６３ａにより第１のガイド部６１側に傾いた流体の流れが形成される。この流体の力により第２のガイド部６２と第３のガイド部６３には、それぞれＬ６２，Ｌ６３で示す揚力が発生する。揚力Ｌ６２とＬ６３が作用し弁体６に合成力Ｌ６が働く。これにより、弁体６は図８(A) に白抜き矢印Ｌ６で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。したがって、弁体６の片側（ガイド部６２，６３）が弁室１０３の内壁１０３ａ（本体継手１０の内壁）に押圧されながら弁体１が移動し、弁体６が振動することなく、静音性が得られる。なお、第６実施例では、第２及び第３のガイド部６２，６３の傾斜面６２ａ，６３ａが請求項１及び請求項３の流体付勢手段に相当する。

図９は第７実施例の弁体７を示す図であり、この第７実施例は、請求項１及び請求項３に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。この弁体７は３つのガイド部７１，７２，７３と円錐状の円板部７４を備えている。ガイド部７１，７２，７３は、円板部７４の周囲に形成され、その一部が円板部７４の外周より突出されている。第２のガイド部７２と第３のガイド部７３は、下端側から上端側にかけて次第に肉厚となり、第１のガイド部７１側に傾斜面７２ａ，７３ａがそれぞれ形成されている。この第１〜第３のガイド部７１，７２，７３は、図９(A) に示す線Ｐと弁体７の中心軸とを含む平面に対して、鏡映対称な形状になっている。

そして、図９(B) に太実線の矢印で示すように、第２のガイド部７２と第３のガイド部７３の傾斜面７２ａ，７３ａにより第１のガイド部７１側に傾いた流体の流れが形成される。この流体の力により第２のガイド部７２と第３のガイド部７３には、それぞれＬ７２，Ｌ７３で示す揚力が発生する。揚力Ｌ７２とＬ７３が作用し弁体７に合成力Ｌ７が働く。これにより、弁体７は図９(A) に白抜き矢印Ｌ７で示すように流路方向（本体継手１０の軸方向）と直交する方向に付勢される。したがって、弁体７の片側（ガイド部７２，７３）が弁室１０３の内壁１０３ａ（本体継手１０の内壁）に押圧されながら弁体１が移動し、弁体７が振動することなく、静音性が得られる。なお、第７実施例では、第２及び第３のガイド部７２，７３の傾斜面７２ａ，７３ａが請求項１及び請求項３の流体付勢手段に相当する。

図１０は第８実施例の弁体８を示す図である。この弁体８は第１実施例の弁体１の変形例であり、請求項１及び請求項２に対応し、弁体の開弁時に流体の流れによる力を受けて弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段の例である。なお、第１実施例の弁体１と同様な部位は弁体１のものと同符号を付記して詳細な説明は省略する。この弁体８は第１のガイド部１１に線ばね８１を取り付けたものである。線ばね８１は、第１のガイド部１１よりも僅かに外側に突出しており、弁室１０３の第１のガイド部１１側の内壁１０３ａを押圧する。この線ばね８１の押圧は第２のガイド部材１２及び第３のガイド部材１３による付勢力を補助する。特に小流量のときに有効に働く。なお、この線ばね８１の荷重は、弁体８自体が自重で弁閉となるように、ガイド部材１２，１３を内壁１０３ａに押し付けることにより生じる摩擦力を弁体８の質量の１／２程度に抑えるように設定する。

ガイド部材の数は実施例のものに限定されるものではない。また、流体付勢手段もガイド部に形成したものに限定されるものではない。

本発明の第１実施例の逆止弁の一部縦断面図である。 本発明の第１実施例の逆止弁の弁体の平面図である。 本発明の第１実施例の弁体の側面図である。 本発明の第２実施例の弁体を示す図である。 本発明の第３実施例の弁体を示す図である。 本発明の第４実施例の弁体を示す図である。 本発明の第５実施例の弁体を示す図である。 本発明の第６実施例の弁体を示す図である。 本発明の第７実施例の弁体を示す図である。 本発明の第８実施例の弁体を示す図である。

符号の説明

１ 弁体
１１，１２，１３ ガイド部
１４ 円板部
１２ａ，１３ａ 斜面（流体付勢手段）
１０ 本体継手（パイプ）
２０ 弁座部材（弁座部）
１０４ ストッパ部

Claims (5)

1. 円板部と該円板部の外周より突出させた複数のガイド部を有する弁体を、パイプ内に設けられた弁座部とストッパ部との間に内挿し、隣接する前記ガイド部間により前記円板部の外周に流体の通路を形成した逆止弁において、
   前記弁体に設けられ、前記弁体の開弁時に前記流体の流れによる力を受けて前記弁体を流路方向と直交する方向に付勢する流体付勢手段を備えたことを特徴とする逆止弁。
2. 前記流体付勢手段が、前記ガイド部の前記弁座部側の端部に形成された斜面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記流体付勢手段が、前記ガイド部の周方向に向く側面に形成された傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
4. 円板部と該円板部の外周より突出させた複数のガイド部を有する弁体を、パイプ内に設けられた弁座部とストッパ部との間に内挿し、隣接する前記ガイド部間により前記円板部の外周に流体の通路を形成した逆止弁において、
   前記弁体に設けられ、前記弁体の開弁時に、前記ガイド部の周方向に向く側面に形成された翼形湾曲面により前記流体から揚力を受け、前記弁体を流路方向と直交する方向に付勢することを特徴とする逆止弁。
5. 前記流体付勢手段が、前記弁体の前記弁座部側の底面に形成された斜面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。

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