JP2006046539A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数や加工工程の低減を図る。
【解決手段】弁体（15）は、シート部（12）に着座する突起部（16）と管状の弁座本体（11）内を摺動する胴部（17）とを備え、全体が樹脂材料により一体形成されている。そして、弁体（15）の突起部（16）は球面状に形成され、弁体（15）の胴部（17）は外側に向かって突出し且つ流体の流れ方向に延びて弁座本体（11）を摺動する３つのスライド片（18）を備えている。このスライド片（18）同士と弁座本体（11）との間の隙間が流体の流通路（R）を形成している。これにより、弁体（15）にパッキンを組み付ける必要がなく、また弁座本体（11）側に流通路（R）を形成する必要がない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、逆止弁に関し、特に、製作コストの低減対策に係るものである。

従来より、配管内に内挿されて流体の逆流を防止する、いわゆるパイプ型の逆止弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。この逆止弁は、弁シール部を有する円筒状の本体が配管内に内挿されている。この本体の内部には、弁シール部に対して進退する弁体が設けられている。そして、この弁体は、弁シール部に対応する部分にパッキン（Ｏリング）が取り付けられ、該パッキンと弁シール部とが接触して流体の流通路を閉塞するように構成されている。

また、上記逆止弁では、弁体の進退動作を安定にするために弁シール部とは反対側に弁体のガイド部材を設けるようにしているが、本体の内周面を利用して弁体の進退動作をガイドするように構成した逆止弁も知られている。この逆止弁は、図９に示すように、例えば、冷凍装置の冷媒回路に設けられて冷媒の逆流を防止するために用いられ、上述した逆止弁と同様に、弁シール部（102）を有する本体（101）と、パッキン（106）が組み付けられた弁体（105）とを備えている。この弁体（105）は、本体（101）の内周面と摺動自在に配設されている。これにより、弁体のガイド部材を別途設ける必要がなくなる。そして、上記本体（101）には、弁体（105）が弁シール部（102）から離隔した状態において、冷媒を流すための流通口（103）および流通路（104）が形成されている。
特開平１０−１０３５８１号公報

しかしながら、上述した何れの逆止弁においても、部品点数や加工工程が多いために製作コストが高くなるという問題があった。すなわち、上記弁体およびパッキンの両方を加工して組み付ける必要が生じるという問題があった。また、後者の逆止弁においては、弁体のガイド部材を別途設ける必要はないが、冷媒の流通路を本体側に形成する必要が生じるという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、弁体を樹脂材料により一体成形することにより、部品点数や加工工程の削減を図ることである。

具体的に、第１の発明は、シート部（12）を有する管状の弁座本体（11）と、該弁座本体（11）内をシート部（12）に対して進退する弁体（15,20）とを備えた逆止弁を前提としている。そして、上記弁体（15,20）は、全体が樹脂材料により一体形成されている。

上記の発明では、弁体（15,20）全体が樹脂材料で一体に形成されているので、従来のように、金属製の弁本体においてシート部（12）に着座する樹脂製のパッキンを組み付ける必要がなくなる。また、弁本体やパッキンをそれぞれ加工する必要もなくなる。すなわち、上記弁体（15,20）において、部品点数や加工工程が削減される。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記弁体（15,20）が、シート部（12）に着座する突起部（16,21）と弁座本体（11）の内面を摺動する胴部（17,22）とを備えている。そして、上記突起部（16,21）は、シート部（12）側に向かって突出する球面状に形成されている。

上記の発明では、シート部（12）における突起部（16,21）が着座する部分の形状が直角（エッジ状）やテーパ状であっても、突起部（16,21）が球面状であるためシート部（12）に対して常に線接触して着座する。この線接触は、例えばテーパ面同士の面接触に比べて接触圧力が高いので、シール性が向上する。さらに、上記突起部（16,21）が球面状であるため、例えば弁体（15,20）が軸方向に対して傾いてシート部（12）へ向かって移動した場合でも、突起部（16,21）はシート部（12）の円形開口部の全周に亘って線接触して流体の流れを遮断する。したがって、確実にシール性が確保される。

また、第３の発明は、上記第２の発明において、上記弁体（15）の胴部（17）が、外側に向かって突出し且つ流体の流れ方向に延びて弁座本体（11）の内面を摺動する複数のスライド片（18）を備えている。そして、上記スライド片（18）同士と弁座本体（11）との間に形成された隙間が流体の流通路（R）を形成している。

上記の発明では、スライド片（18）が弁座本体（11）を摺動することにより、弁体（15）のシート部（12）に対する進退動作が安定する。つまり、上記弁体（15）は、弁座本体（11）によってガイドされている。また、上記弁体（15）がシート部（12）から離隔すると、流体はシート部（12）から流通路（R）を通って下流側へ流れる。例えば、図２に示すように、上記スライド片（18）が３つ形成されると、３つの流通路（R）が形成される。このように、従来のように弁座本体（11）側に別途流通路を加工形成しなくても、弁体（15）の一体成形のみによって流通路（R）が確保される。したがって、上記弁座本体（11）の加工コストが低減される。

また、第４の発明は、上記第２の発明において、上記弁体（20）の胴部（22）は、横断面が多角形状に形成され、その各頂角部（23）が弁座本体（11）の内面を摺動するように構成されている。そして、上記胴部（22）と弁座本体（11）との間に形成された隙間が流体の流通路（R）を形成している。

上記の発明では、頂角部（23）が弁座本体（11）を摺動することにより、弁体（20）のシート部（12）に対する進退動作が安定する。つまり、上記弁体（20）は、弁座本体（11）によってガイドされている。また、上記弁体（20）がシート部（12）から離隔すると、流体はシート部（12）から流通路（R）を通って下流側へ流れる。例えば、図６に示すように、胴部（22）を横断面視四角形に形成すると、４つの流通路（R）が形成される。このように、従来のように弁座本体（11）側に別途流通路を加工形成しなくても、弁体（20）の一体成形のみによって流通路（R）が確保される。したがって、上記弁座本体（11）の加工コストが低減される。

また、第５の発明は、上記第２〜４の何れか１の発明において、上記弁体（15,20）の材質がフッ素樹脂ＰＦＡである。

上記の発明では、フッ素樹脂ＰＦＡが射出成形などに適した熱可塑性フッ素樹脂であるため、射出成形によって寸法精度の高い弁体（15,20）が一体形成される。

したがって、第１の発明によれば、弁体（15,20）を樹脂材料により一体成形するようにしたので、別途パッキンや弁体（15,20）を加工して互いを組み付ける必要がなくなり、弁体（15,20）に関する部品点数や加工工程を減らすことができる。この結果、逆止弁の製作コストを低減することができる。

また、第２の発明によれば、弁体（15,20）の突起部（16,21）をシート部（12）に向かって突出する球面状に形成するようにしたので、例えば弁体（15,20）が軸方向に対して傾いてシート部（12）へ向かって移動した場合でも、突起部（16,21）とシート部（12）とを確実に且つ常に線接触させて着座させることができる。これにより、面接触に比べて接触圧力が高くなり、シール性を向上させることができる。

さらに、第３の発明によれば、弁体（15）の胴部（17）の外周面に突出して弁座本体（11）と摺動する複数のスライド片（18）を一体形成し、スライド片（18）同士と弁座本体（11）との間に流体の流通路（R）を形成するようにしたので、弁体（15）の動作を安定させることができると共に、弁座本体（11）側に流通路を加工して形成する必要がなくなる。これにより、弁座本体（11）の加工工程も減らすことができる。

また、第４の発明によれば、弁体（20）の胴部（22）を横断面視多角形状に形成してその頂角部（23）が弁座本体（11）と摺動するように構成し、胴部（22）と弁座本体（11）との間に流体の流通路（R）を形成するようにしたので、上記第３の発明と同様の効果を得ることができる。

また、第５の発明によれば、弁体（15,20）の材質をフッ素樹脂ＰＦＡとしたので、射出成形によって寸法精度の高い弁体（15,20）を形成することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本実施形態の逆止弁は、冷凍装置の冷媒回路において、例えば並列に接続された圧縮機の何れか一方の吐出側や吸込側に設けられ、冷媒の逆流を防止するようにしている。図１〜図５に示すように、上記逆止弁（10）は、両端が冷媒配管と接続されて冷媒回路の一部を形成する接続管（P）内に内装され、いわゆるパイプ型逆止弁に構成されている。上記逆止弁（10）は、弁座本体（11）と弁体（15）とを備えている。そして、この逆止弁（10）は、冷媒が左から右へ向かう流れ（矢示Ｘ）のみを許容するように構成されている。なお、ここでの説明において、「右」および「下流側」は図１における「右」を、「左」および「上流側」は図１における「左」を示すものとする。

上記弁座本体（11）は、全体が管状に形成され、外周面が接続管（P）の内周面に密接して設けられている。この弁座本体（11）は、シート部（12）とガイド部（13）とストッパ部（14）とで構成されている。上記シート部（12）およびストッパ部（14）は、円筒状に形成されたガイド部（13）の上流端および下流端に連続して形成されている。

上記シート部（12）は、厚肉の環状に形成され、内径がガイド部（13）の内径より小さく形成されている。つまり、このシート部（12）では、ガイド部（13）より内側に突出し、冷媒の流通路が狭くなっている。そして、上記シート部（12）には、直角に形成された弁体（15）の着座部（12a）が設けられている。この着座部（12a）は、円形の開口孔を形成している。上記ガイド部（13）は、内面を弁体（15）が軸方向に摺動するように構成されている。つまり、上記ガイド部（13）は、弁体（15）の軸方向の動作をガイドしている。上記ストッパ部（14）は、薄肉の環状に形成され、内径がガイド部（13）の内径より小さく且つシート部（12）の内径より大きく形成されている。そして、このストッパ部（14）は、弁体（15）の下流への動きを制止している。また、上記接続管（P）には、中心方向に窪んだ円周上の溝部（P1）が形成され、その溝部（P1）にシート部（12）が嵌まり込むことにより弁座本体（11）が軸方向に動くのを防止している。

上記弁体（15）は、突起部（16）と胴部（17）を備え、弁座本体（11）のシート部（12）とストッパ部（14）との間に配置されている。上記突起部（16）は、シート部（12）側に向かって突出する半球面状に形成されている。そして、この突起部（16）は、シート部（12）の着座部（12a）に接触することによって開口孔を閉塞し、冷媒の流れを遮断するように構成されている。上記胴部（17）は、突起部（16）の下流側に連続して円柱状に形成されている。この胴部（17）の外周面には、外側に向かって突出する３つのスライド片（18）が形成されている。この３つのスライド片（18）は、胴部（17）の外周において等間隔（１２０°間隔）に位置している。また、このスライド片（18）は、胴部（17）の軸方向に亘って直線上に延びている。つまり、上記スライド片（18）は、冷媒の流れ方向に延びている。そして、上記スライド片（18）は、弁座本体（11）におけるガイド部（13）の内面を摺動するようにほぼ当接している。このスライド片（18）同士とガイド部（13）の内面との間には、冷媒の流通路（R）が形成されている（図２参照）。

上記弁体（15）は、冷媒の流れ方向に応じて弁体（15）がシート部（12）に対して進退するように構成されている。つまり、上記弁体（15）はシート部（12）とストッパ部（14）との間を軸方向に往復運動する。例えば、冷媒が左向きへ流れると、その流体圧によって弁体（15）がシート部（12）に向かって移動し、突起部（16）が着座部（12a）に接触し、冷媒の流れが遮断される。一方、冷媒が右向きへ流れると、その流体圧によって弁体（15）がシート部（12）から離れてストッパ部（14）に当たるまで移動することにより、冷媒が胴部（17）とガイド部（13）との間に形成された流通路（R）を通って下流側へ流れる。

ここで、突起部（16）が球面状に形成されているので、突起部（16）と着座部（12a）とを線接触させることができる。これにより、例えばテーパ面とテーパ面との面接触に比べて接触圧力が高くなり、シール性が向上する。また、上記スライド片（18）とガイド部（13）との間には、図示しないが、摺動抵抗を緩和するために通常微小なクリアランスが設けられている。したがって、左向きの冷媒の流体圧によって弁体（15）がシート部（12）へ向かって軸方向より傾いた状態で移動した場合でも、突起部（16）が球面状に形成されていることから、突起部（16）を着座部（12a）の全周に亘って確実に線接触させることができる。なお、本実施形態では、シート部（12）の着座部（12a）を直角に形成したが、これに代えて右から左に向かって冷媒の流路が狭くなるテーパ状に形成した場合でも、突起部（16）をそのテーパ面に確実に線接触させることができる。

また、上記胴部（17）の右側端部には、座ぐり穴（19）が形成されている。これにより、弁体（15）に対する左向きの流体圧の作用面積が増大するので、突起部（16）と着座部（12a）との接触圧力を高めることができ、シール性を一層向上させることができる。

さらに、上記胴部（17）の右側端部には、四角形の切欠き（17a）が３箇所設けられている。この各切欠き（17a）は、スライド片（18）同士の間に亘って形成され、流通路（R）と座ぐり穴（19）とが連通するように形成されている。つまり、上記切欠き（17a）は、流通路（R）を通った冷媒の大半が座ぐり穴（19）へと流れ込んだ後、下流側へ流れるように構成されている。したがって、上記弁体（15）がシート部（12）を開口している状態において、ストッパ部（14）によって右向きに流れる冷媒の流路が狭くなるところであるが、冷媒の流路を大幅に確保することができる。これにより、冷媒の流通抵抗を低減することができる。

そして、上記弁体（15）は、全体が樹脂材料により一体成形されている。具体的に、上記弁体（15）は、フッ素樹脂ＰＦＡを材料として、射出成形により製作される。このＰＦＡ樹脂は、四フッ化エチレン（ＴＦＥ）とパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体で、射出成形や押し出し成形などに適した熱可塑性フッ素樹脂である。このように、弁体（15）は樹脂材料で一体に形成され、さらに射出成形による高い寸法精度で製作されるので、従来のように金属製の突起部とパッキンとをそれぞれ加工して組み付ける必要がなくなる。さらに、冷媒の流通路（R）も弁体（15）によって形成することができるので、弁座本体（11）を加工して流通路を形成する必要がなくなる。したがって、特に、上記弁体（15）に対する部品点数や加工工程を低減することができ、逆止弁（10）の製作コストを低減することができる。また、上記フッ素樹脂ＰＦＡは、極低温から高温に至る広範囲で使用可能な樹脂材料であるため、冷凍サイクルにおいて割と低温から高温の間で温度変化する冷媒に適している。

なお、本実施形態では、弁体（15）の材質としてフッ素樹脂ＰＦＡを用いるようにしたが、これに限らず、例えば６６ナイロンを用いて射出成形した後にニッケルをめっきまたは蒸着させるようにしてもよい。つまり、本発明は、射出成形などによって一体成形可能な樹脂材料であれば如何なるものであってもよい。

−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、弁体（15）を樹脂材料により一体成形するようにしたので、別途パッキンを加工して組み付ける必要がなくなる。したがって、弁体（15）に関する部品点数や加工工程を減らすことができ、逆止弁（10）の製作コストを低減することができる。

さらに、上記弁体（15）の胴部（17）の外周面に弁座本体（11）と摺動する複数のスライド片（18）を形成するようにしたので、シート部（12）に対する弁体（15）の進退動作を確実にガイドすることができ、弁体（15）の動作を安定させることができる。また、上記胴部（17）と弁座本体（11）との間に冷媒の流通路（R）を形成するようにスライド片（18）を形成したので、弁座本体（11）側に流通路（R）を加工して形成する必要がなくなる。これにより、弁座本体（11）の加工工程も減らすことができる。

また、上記弁体（15）の突起部（21）を半球面状に形成するようにしたので、例えば弁体（15）が軸方向に対して傾いてシート部（12）へ向かって移動した場合でも、突起部（21）とシート部（12）とを確実に線接触させることができる。これにより、面接触に比べて接触圧力が高くなり、シール性を向上させることができる。

また、上記弁体（15）を射出成形により製作するようにしたので、寸法精度の高い弁体（15）を形成することができる。したがって、シール性を高めることができる。さらに、樹脂材料として射出成形に適したフッ素樹脂ＰＦＡを用いたので、寸法精度を一層高めることができる。

また、上記胴部（17）の下流端部に切欠き（17a）を設けるようにしたので、シート部（12）の開口状態において、冷媒の流通路を大幅に増大させることができる。これにより、冷媒の流通抵抗を低減することができる。

また、上記胴部（17）の下流端部に座ぐり穴（19）を設けるようにしたので、下流からの弁体（15）に対する流体圧力の作用面積を増大させることができるので、弁体（15）のシート部（12）に対する押し付け力を増大させることができる。その結果、シール性を向上させることができる。

《発明の実施形態２》
本実施形態２の逆止弁（10）は、上記実施形態１の弁体（15）の形状を変更したものである。つまり、図６および図７に示すように、本実施形態の弁体（20）は、胴部（22）が横断面視多角形状に形成されている。

具体的に、上記弁体（20）は、半球面状の突起部（21）と横断面視四角形状の胴部（22）とを備えている。上記胴部（22）は、４つの頂角部（23）が弁座本体（11）のガイド部（13）の内面を摺動するようにほぼ当接している。すなわち、この頂角部（23）が実施形態１におけるスライド片（18）と同等の機能を果たしている。そして、上記胴部（22）とガイド部（13）との間に形成された隙間が冷媒の流通路（R）を形成している。また、上記胴部（22）の右側端部には、実施形態１と同様に、座ぐり穴（24）および切欠き（22a）が設けられている。この切欠き（22a）は、４箇所設けられ、それぞれが頂角部（23）同士の間、つまり４辺の中央に設けられている。なお、本実施形態では、胴部（22）を横断面視四角形に形成するようにしたが、三角形や五角形など他の多角形に形成するようにしてもよい。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。

《発明の実施形態３》
本実施形態３の逆止弁（10）は、上記実施形態１における弁体（15）の形状を変更したものである。すなわち、図８に示すように、本実施形態の弁体（15）は、胴部（17）にスポイラ（26）を追加形成するようにしたものである。

具体的に、上記胴部（17）は、実施形態１における座ぐり穴（19）および切欠き（17a）を省略し、中実に形成されている。そして、上記胴部（17）の右側端部には、円錐状のスポイラ（26）が連続して形成されている。このスポイラ（26）は、下流側に向かって先細となるように形成されている。これにより、流通路（R）を通った冷媒の流れが胴部（17）の背後で乱れることなく、滑らかに下流側へと冷媒を流すことができる。したがって、冷媒の流通抵抗を低減することができる。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。

《その他の実施形態》
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、本発明は、弁体をコイルバネで付勢してシート部（12）に押し付けるタイプの逆止弁に適用するようにしてもよい。その場合、弁座本体（11）のストッパ部（14）をコイルバネを有するバネ受けに変更し、コイルバネを胴部（17,22）の座ぐり穴（19,24）に押し付けて弁体（15,20）を付勢する。

また、上記実施形態１では、胴部（17）のスライド片（18）を３つ形成するようにしたが、これ以外の数量で形成するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、各種流体が流れる配管に内装される、いわゆるパイプ型逆止弁として有用である。

実施形態１に係る逆止弁を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａにおける断面図である。 実施形態１に係る弁体を示す外形図である。 図２のＡ−Ａにおける弁体の縦断面図である。 図２のＢ−Ｂにおける弁体の縦断面図である。 実施形態２に係る弁体を示す断面図である。 図６のＡ−Ａにおける弁体の縦断面図である。 実施形態３に係る逆止弁を示す縦断面図である。 従来の逆止弁を示す縦断面図である。

符号の説明

10 逆止弁
11 弁座本体
12 シート部
15,20 弁体
16,21 突起部
17,22 胴部
18 スライド片
23 頂角部
R 流通路

Claims (5)

1. シート部（12）を有する管状の弁座本体（11）と、該弁座本体（11）内をシート部（12）に対して進退する弁体（15,20）とを備えた逆止弁であって、
   上記弁体（15,20）は、全体が樹脂材料により一体形成されている
   ことを特徴とする逆止弁。
2. 請求項１において、
   上記弁体（15,20）は、シート部（12）に着座する突起部（16,21）と弁座本体（11）の内面を摺動する胴部（17,22）とを備え、
   上記突起部（16,21）は、シート部（12）側に向かって突出する球面状に形成されている
   ことを特徴とする逆止弁。
3. 請求項２において、
   上記弁体（15）の胴部（17）は、外側に向かって突出し且つ流体の流れ方向に延びて弁座本体（11）の内面を摺動する複数のスライド片（18）を備え、
   上記スライド片（18）同士と弁座本体（11）との間に形成された隙間が流体の流通路（R）を形成している
   ことを特徴とする逆止弁。
4. 請求項２において、
   上記弁体（20）の胴部（22）は、横断面が多角形状に形成され、その各頂角部（23）が弁座本体（11）の内面を摺動するように構成され、
   上記胴部（22）と弁座本体（11）との間に形成された隙間が流体の流通路（R）を形成している
   ことを特徴とする逆止弁。
5. 請求項２〜４の何れか１項において、
   上記弁体（15,20）の材質は、フッ素樹脂ＰＦＡである
   ことを特徴とする逆止弁。

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