JP2006057682A

JP2006057682A - 逆止弁

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Publication number: JP2006057682A
Application number: JP2004238432A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Okuda; 元章奥田; So Kurita; 創栗田; Masakazu Murase; 正和村瀬
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-08-18
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Abstract

【課題】流体の流量が小さい場合におけるハンチング現象を防止する逆止弁を提供する。
【解決手段】逆止弁１０は、ケース２２と、ケース２２内に摺動可能に設けられたスプール２４とを有し、ケース２２とスプール２４との間に、ケース２２の内周面２２ｅと、スプール２４の外周面２４ｆとによって形成され、最大長が長さａとなる絞り２６を備える。流体の流量が小さい場合は、流体が流路２０ｆから連通窓２２ｂへと直接流れるのではなく、絞り２６を経由するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆止弁に関する。

流体が流通する経路において、その流れを一方向に限定し、逆流を防止するための手段として逆止弁がある。この逆止弁の一形態として、連通口を設けたケースの中に弁体を嵌合する構成のものがある。

本願出願人らは、例えば、開弁後にハンチング現象を生じ難く、ひいては圧縮機、冷房回路及び車輛の異音、振動及び圧力損失を低減可能とする開示される逆止弁に関する従来技術（例えば、特許文献１を参照。）等、数々の優れた逆止弁を提供してきた。

図７および図８を用いて、従来の逆止弁の構成および作用を以下に説明する。
図７は、従来の逆止弁５１０の構造を示す図である。弁座部材５２０は、流体が流入する流路５２０ｆを備えており、ここから逆止弁５１０内に流体が流れ込む。弁体５２４は、ばね５２５によってケース５２２に取り付けられており、このばね５２５は弁体５２４を弁座部材５２０側に附勢する。このため、ケース５２２が弁座部材５２０に取り付けられると、弁体５２４はばね５２５によって弁座部材５２０に押し付けられることになる。
また、ケース５２２には連通口５２２ｂが設けられ、ここを通って流体がケース５２２の内外を自由に流通できるようになっている。

図８は、この逆止弁５１０が閉じた状態の断面図である。流体が流れる順方向は、吐出口５３０、流路５２０ｆ、連通口５２２ｂ、吐出通路５４０を順に通過する方向である。
図８に示される閉じた状態では、弁体５２４はばね５２５に附勢されて弁座部材５２０に押し付けられ、弁体５２４のシール面５２４ａが弁座部材５２０の座面５２０ｇに密着してシール構造が形成される。また、弁体５２４の位置と形状は、連通口５２２ｂを完全に塞ぐようになっている。このため流体は流れない。

流体が順方向に流れようとすると、流路５２０ｆに流入した流体によって、弁体５２４のシール面５２４ａが弁座部材５２０から離れる方向に圧力が加わる。弁体５２４の挙動は、この圧力と、逆側すなわち吐出通路５４０の流体からの圧力との差圧に依存する。
この差圧がばね５２５の力より強くなると、弁体５２４は弁座部材５２０から離れる方向に移動し、シール面５２４ａが弁座部材５２０から離れるためシール構造が開放される。また、弁体５２４が移動するのに伴い、弁体５２４と重なって完全に塞がれていた連通口５２２ｂにおいて、一端５２２ｃ付近で弁体５２４と重ならない開口部分ができ、この開口部分を通って流体が流れる。

特開２０００―３４６２１７号公報

しかしながら、従来の逆止弁のうち一部のものにおいては、流体の流量が小さい場合にハンチング現象が発生し、弁の安定性が確保できないという問題があった。
このような一部の逆止弁においては、弁体が着座した状態から少しでも移動すると、連通口に開口部分ができることになる。このため、流量が比較的小さい場合でも開口面積が急に大きくなる。これによって流体が過剰に流れ、その結果として流入側と吐出側との差圧が急激に小さくなる。そしてばねに押されて弁体が連通口を閉じる方向に移動してしまう。こうして、弁体は連通口の開口面積がそれほど大きくない時点で往復運動を繰り返すこととなる。
このようなハンチング現象は、逆止弁の異音や振動という不具合を発生させる。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ハンチング現象を防止する逆止弁を提供することを目的とする。

上述の問題点を解決するため、この発明に係る逆止弁は、弁座と、弁座より内部側の周壁に開口された連通窓とを有する弁ハウジングと、弁ハウジング内で摺動可能に設けられ、一方向に摺動して弁座に着座し、他方向に摺動して弁座から離座するシール面と、弁ハウジングの連通窓を有する周壁の内周面と嵌合する外周面とを有する弁体と、弁体を一方向に付勢する付勢部材とからなる逆止弁において、連通窓の、弁座側の端は、弁座から摺動方向に特定長だけ隔たっており、弁体が、着座した状態から他方向へ特定長摺動する範囲内においては、弁ハウジングの内周面と、弁体の外周面とが対向する空間に、第一絞りが形成されることを特徴とするものである。
また、この発明に係る逆止弁は、少なくとも一方の端部に吸入口が設けられ、他方の端部が外部と遮蔽され、両端部が周壁で接続されたハウジングであって、吸入口よりも他方の端部側に設けられた弁座と、当該弁座よりもさらに他方の端部側における周壁の一部に設けられた連通窓とを有する弁ハウジングと、弁ハウジング内に摺動可能に配置された、周壁の内周面と嵌合する外周面を有する弁体であって、弁ハウジング内における一方の端部側に摺動された際に弁座に着座するシール面を有する弁体と、弁体における一方の端部側へ弁体を押す付勢部材と、を備えた逆止弁であって、連通窓における弁座側の端は、周壁において、弁体のシール面部が弁座に着座した際における、弁体の外周面の最も一方の端部側の位置に対応する位置から、他方の端部側に特定長だけ隔たっており、弁体が、弁座に着座した状態から他方の端部側へ略特定長摺動した状態に至るまでの各状態においては、周壁と弁体の外周面とが、互いに対向する空間によって第一絞りを形成することを特徴とするものである。
弁体が着座した状態からの摺動距離が小さいうちは、連通窓に弁ハウジングの内外を直接連通する開口部分ができず、第一絞りが流体の流量を制限する。

また、この発明に係る逆止弁において、弁ハウジングは、弁座を基準として連通窓と反対側に流路を有し、弁体は、シール面から突出して、流路の内周面と嵌合する外周面を持つ凸部を有し、弁体が着座した状態において、流路の内周面と、凸部の外周面とが対向する空間に、第二絞りが形成され、第二絞りを摺動方向に対して垂直に切った断面積は、第一絞りを摺動方向に対して垂直に切った断面積より小さいことを特徴とするものであってもよい。
また、この発明に係る逆止弁において、弁体は、シール面における弁座と当接する位置よりも内側において、当該シール面から突出された凸部を有し、凸部は、その外周面が、少なくとも弁座にシール面が接触した際に、弁ハウジングにおける弁座と吸入口との間の流路の内周面と嵌合し、外周面と当該内周面とが、互いに対抗する空間によって第二絞りを形成し、弁座の摺動方向に対して垂直方向の断面積は、第二絞りの方が第一絞りよりも小さいことを特徴とするものであってもよい。
第二絞りは、第一絞りよりも断面積が小さいので絞り効果が高く、より短い長さで同等の絞り効果をもたらす。

また、この発明に係る逆止弁において、第一絞りおよび第二絞りの少なくとも一方は、その摺動方向に対して垂直に切った断面形状、すなわち摺動方向に対して垂直方向の断面形状がリング状であることを特徴とするものであってもよい。

この発明によれば、逆止弁は、流体の流量が比較的小さい場合において、吸入口と連通窓との間に絞りを持つので、差圧の急激な低下を回避し、ハンチング現象を防止する。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１を用いて、この発明の実施の形態１に係る逆止弁１０の構成を示す。

逆止弁１０は、弁座部材２０と、この弁座部材２０に嵌着されるケース２２と、ケース２２内で摺動可能に設けられた弁体であるスプール２４と、ケース２２内でスプール２４を弁座部材２０の方向に付勢する付勢部材としてのばね２５とからなる。弁座部材２０とケース２２とは弁ハウジングを構成する。こうして弁座部材２０とケース２２とを別部材としているため、逆止弁１０を容易に製造でき、製造コストの低廉化を実現している。また、弁座部材２０、ケース２２、スプール２４、およびばね２５は、たとえば真鍮からなる。

弁座部材２０には流体が流入する吸入口２０ｈと、吸入口２０ｈから流入した流体が流れる流路２０ｆが貫設されている。座部２０ｅには弁座２０ｇが幅を持つ円周状に形成されている。

ケース２２の開口端外面には、弁座部材２０と嵌着されるフランジ２２ｇが形成されている。また、ケース２２の周壁には少なくともひとつの連通窓２２ｂが開口されている。連通窓２２ｂは、たとえば４つ設けられ、またたとえば周方向に等間隔に形成される。
連通窓２２ｂの形状は、二等辺三角形の角を丸めたものである。この二等辺三角形は、弁座２０ｇに平行な対辺ｄと、対辺ｄより弁座部材２０側に設けられた頂角２２ｃとを持ち、対辺ｄの両側の角が等しいものである。この連通窓２２ｂは設計も容易であり、実用的である。
連通窓２２ｂの開口面積は、たとえば合計で約３０ｍｍ^２である。

スプール２４は、略コップ形状に形成されており、一方向に摺動して弁座２０ｇに着座し、他方向（弁座から離れる方向）に摺動して弁座２０ｇから離座するシール面２４ａをその底面として有している。スプール２４の外径はたとえば約１３ｍｍである。
またシール面２４ａの周囲には、テーパ面２４ｒが形成されているが、その摺動方向の大きさはスプールの摺動方向の長さに比べて十分に小さく、無視できる程度である。
スプール２４のシール面２４ａが弁座部材２０の弁座２０ｇに着座したときに、シール面２４ａと、連通窓２２ｂの頂角２２ｃとの摺動方向の距離は長さａとなる。長さａは、たとえば約１０ｍｍである。

ケース２２とスプール２４とが嵌合すると、ケース２２の内周面２２ｅと、スプール２４の外周面２４ｆとの間に、絞り２６が形成され、少量の流体が流通可能であるようになっている。すなわち、スプール２４が、弁座２０ｇに着座した状態から連通窓側へ長さａだけ摺動した状態に至るまでの各状態においては、ケース２２の内周面２２ｅとスプール２４の外周面２４ｆとが、互いに対向する空間によって絞り２６を形成する
この絞り２６の、摺動方向に対して垂直方向の断面積、すなわちＸ−Ｘでの断面積は、連通窓２２ｂの面積に比べて十分に小さく、たとえば約２ｍｍ^２である。
また、この絞り２６の摺動方向に対して垂直方向の断面の形状は、たとえばリング状である。すなわち、ケース２２の内周面２２ｅと、スプール２４の外周面２４ｆとからなる２つの同心円によって挟まれる形状である。こうすることにより、ケース２２およびスプール２４の構造が簡素なものとなる。

上述のようにテーパ面２４ｒが十分に小さいため、絞り２６の長さはａであるとみなせるものとする。
また、絞り２６は、断面積が小さいほど、また長さが長いほど、流体に対する絞り効果が大きくなる。すなわち、流路２０ｆとケース２２の外部との差圧に対する流量が小さくなる。

ばね２５は、スプール２４の内周面のうち弁座部材２０側に形成された、内周面段付部２４ｐと、ケース２２の内周面のうち弁座部材２０と反対側に形成された、内周面段付部２２ｐとによって保持される。

次に、この実施の形態１に係る逆止弁１０の動作を説明する。
流路２０ｆに流入した流体が、スプール２４を他方向（弁座から離れる方向）に押圧し、ばね２５の付勢力に打ち勝ってスプール２４を他方向に摺動させる。このため、シール面２４ａが弁座部材２０の弁座２０ｇから離座し、流路２０ｆと絞り２６とが連通する。
ケース２２と弁座部材２０の弁座２０ｇとの距離すなわちリフト長ｘが長さａよりも小さい間、すなわちｘ＜ａである間は、流体は流路２０ｆから絞り２６に流れ込み、さらに連通窓２２ｂを通ってケース２２の外部へと吐出される。連通窓２２ｂの面積は、絞り２６の断面積に比べて十分に大きいので、ｘ＜ａである間は、流体の流通は絞り２６によって制限される。このため、リフト長ｘが変化しても、流量が急激に変化することはなく、したがって流路２０ｆとケース２２外部との差圧は急激には変化せず、ハンチング現象は発生しない。

リフト長ｘが増加し、ｘ＝ａとなると、スプール２４のシール面２４ａと連通窓２２ｂの頂角２２ｃとが重なる。さらにリフト長ｘが増加し、ｘ>ａとなると、連通窓２２ｂの頂角２２ｃ付近において、ケース２２の内部と外部とが絞り２６を通さず直接連通する開口部分が現れる。
こうなると、絞り２６による絞り効果はなくなり、流体の流通は連通窓２２ｂにおける開口部分の面積によって制限されるようになる。

連通窓２２ｂは、上記のように、頂角２２ｃから弁座と反対側に向かって広がる略二等辺三角形状となっている。このため、リフト長ｘが長さａを超えた直後は、リフト長ｘの増加に対する開口面積の増加率は比較的小さい。また、リフト長ｘがさらに増加し続けると、リフト長ｘの増加に対する開口面積の増加率が大きくなる。この開口面積は、スプール２４のシール面２４ａが連通窓２２ｂの対辺２２ｄと重なるまで増加し続け、その後では連通窓２２ｂの面積と等しく、一定となる。この連通窓２２ｂの面積は比較的大きいので、大流量の場合には流体の流量損失を小さくできる。

以上のような構造を持つ逆止弁の、絞りの断面積が異なる４つのケースについて、実際に逆止弁を製造し、差圧と流量との関係を測定した。なお差圧とは、流入側すなわち図１の流路２０ｆに相当する部分と、吐出側すなわち図１のケース２２外部に相当する部分との差圧を指す。
すべてのケースについて、逆止弁の材料は真鍮であり、スプールの外径は１３ｍｍであり、絞りとなる部分の長さはテーパ面を含んで１０ｍｍであり、連通窓の数は４で、合計面積は計３０ｍｍ^２であり、使用流体は二酸化炭素（ＣＯ_２）である。
また、測定の際は、二酸化炭素コンプレッサーに外付けして運転し、流体の流量は流量計で測定し、また差圧は逆止弁前後の差圧を差圧計で測定した。
また、この逆止弁が使用される実環境としては、流体が流通する際の流量が７ｋｇ／ｈ以上である状態が想定される。

断面積８．１７ｍｍ^２のケース、断面積６．１３ｍｍ^２のケース、断面積４．０８ｍｍ^２のケース、断面積２．０４ｍｍ^２のケースについて、それぞれ測定結果のグラフを図３、図４、図５、図６に示す。横軸が差圧（ＭＰａ）、縦軸が流量（ｋｇ／ｈ）である。
なお、上述のように、逆止弁が使用される環境として流量７ｋｇ／ｈ以上の領域が想定されているので、流量７ｋｇ／ｈを示す補助線を記入してある。

各測定結果のグラフ中、比較的低流量の領域において、流量がほとんど変化しないまま差圧が大きく増減する部分が見られるが、これはハンチング現象の発生を示す。
図３すなわち断面積８．１７ｍｍ^２のケースの測定結果、および、図４すなわち断面積６．１３ｍｍ^２のケースの測定結果では、流量が７ｋｇ／ｈを超える領域においてハンチングの発生が見られる。また図５すなわち断面積４．０８ｍｍ^２のケースの測定結果では、流量が７ｋｇ／ｈに達する直前までハンチング現象が発生しているが、７ｋｇ／ｈを超えると安定する。さらに、図６すなわち断面積２．０４ｍｍ^２のケースの測定結果では、流量が７ｋｇ／ｈより十分小さい段階でハンチング現象の発生がおさまっている。

図３の測定結果を見ると、断面積８．１７ｍｍ^２（約８ｍｍ^２）の逆止弁の場合、流量約６５ｋｇ／ｈ以上でハンチングがおさまるので、この流量を想定流量とすることが好ましい。また、ハンチングがおさまる時点での最小の差圧は約０．０９５ＭＰａである。
図４の測定結果を見ると、断面積６．１３ｍｍ^２（約６ｍｍ^２）の逆止弁の場合、流量約２５ｋｇ／ｈ以上でハンチングがおさまるので、この流量を想定流量とすることが好ましい。また、ハンチングがおさまる時点での最小の差圧は約０．１３ＭＰａである。
図５の測定結果を見ると、断面積４．０８ｍｍ^２（約４ｍｍ^２）の逆止弁の場合、流量約７ｋｇ／ｈ以上でハンチングがおさまるので、この流量を想定流量とすることが好ましい。また、ハンチングがおさまる時点での最小の差圧は約０．１３５ＭＰａである。
図６の測定結果を見ると、断面積２．０４ｍｍ^２（約２ｍｍ^２）の逆止弁の場合、流量約５ｋｇ／ｈ以上でハンチングがおさまるので、この流量を想定流量とすることが好ましい。また、ハンチングがおさまる時点での最小の差圧は約０．１４ＭＰａである。
以上より、最小想定流量をもとに最適な断面積を選ぶことができる。たとえば、最小想定流量が約５〜約７ｋｇ／ｈ、約７〜約２５ｋｇ／ｈ、約２５〜約６５ｋｇ／ｈ、約６５ｋｇ／ｈ以上の場合において、それぞれ断面積を、約２ｍｍ^２、約４ｍｍ^２、約６ｍｍ^２、約８ｍｍ^２とすればよい。

このように、絞りの断面積がより小さいほうが、流量がより小さい領域においてハンチング現象の発生を防止できるという結果となっている。
なお、絞りを設けない構成、すなわち、弁体が少しでも摺動すると連通窓に開口部ができるような構成については、近似的に絞りの断面積が連通窓の面積と等しいケースと考えることができる。この場合、連通窓の面積は実施の形態１における絞り２６に比較してはるかに大きいので、ハンチング現象が発生しやすい。

このように、実施の形態１に係る逆止弁１０は、流量が比較的小さい場合の流体の流通経路において、流路２０ｆと連通窓２２ｂとの間に絞り２６を設ける構成としたので、リフト長が増加しても流量が過剰に増加せず、流路２０ｆとケース２２外部の差圧が急激に下がることがないので、ハンチング現象を防止し、弁の安定性を確保する。

なお、実施の形態１において、絞り２６は、ケース２２の内周面２２ｅとスプール２４の外周面２４ｆとが、互いに対向する空間によって形成する構造であるが、これはまた、スプール２４を安定的に摺動させるような差圧を、流路２０ｆ側と連通窓２２ｂ側との間に維持するための構造であり、さらに、逆止弁１０の想定流量においてハンチングを発生させない程度の断面積を有する構造である。

なお、実施の形態１に係る逆止弁１０において、以下のような変形を施すことができる。
実施の形態１において、絞り２６の形状は同心円状であるが、これは異なる形状であってもよい。たとえば、ケース２２とスプール２４との少なくとも一方に形成された溝であってもよい。
スプール２４の摺動方向の長さは、着座した状態において連通窓２２ｂにかからない程度であるが、これは連通窓２２ｂを塞がない長さであってもよく、また連通窓２２ｂの一部または全部を塞ぐ長さであってもよい。

連通窓２２ｂの数、形状、および合計面積は、上記と異なるものであってもよい。また連通窓２２ｂの一部または全部がそれぞれ異なる形状であってもよく、それぞれ弁座２０ｇから異なる距離にあってもよい。
流通する流体は二酸化炭素であるが、これはフロン等の他の流体であってもよい。
ケース２２およびスプール２４の形状は、スプール２４摺動方向に対して垂直方向の断面が略円形であるが、これは上記のようにスプール２４の摺動を安定させる絞り２６を形成するものであれば他の形でもよく、またケース２２の断面形状とスプール２４の断面形状が略相似形でなくともよい。

弁座部材２０とケース２２とは別部材であるが、これは一体に形成される弁ハウジングであってもよい。
スプール２４は略コップ状の中空形状であるが、これは中空部分を持たないものであってもよい。
ばね２５は、スプール２４を弁座２０ｇ方向に押す弾性体であればよく、たとえばゴム等であってもよい。
弁座部材２０は円筒形の流路２０ｆを備えるが、弁座２０ｇを有する形状であれば流路２０ｆを備えない形状であってもよいし、また流路２０ｆに相当する部分を外部に連通する部材が提供するものであってもよい。

実施の形態２．
図２を用いて、この発明の実施の形態２に係る逆止弁１１０の構成を示す。

逆止弁１１０は、実施の形態１と同様に、弁座部材１２０と、この弁座部材１２０に嵌着されるケース１２２と、ケース１２２内で摺動可能に設けられた弁体であるスプール１２４と、ケース１２２内でスプール１２４を弁座部材１２０の方向に付勢する付勢部材としてのばね１２５とからなる。弁座部材１２０とケース１２２とは弁ハウジングを構成する。

弁座部材１２０には流体が流入する吸入口１２０ｈと、吸入口１２０ｈから流入した流体が流れる流路１２０ｆが貫設されている。座部１２０ｅには弁座１２０ｇが幅を持つ円周状に形成されている。
ケース１２２のフランジ１２２ｇ、および、ケース１２２の周壁に設けられ頂角１２２ｃと対辺１２２ｄとを有する連通窓１２２ｂについては、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

スプール１２４は、一方向に摺動して弁座１２０ｇに着座し、他方向（弁座から離れる方向）に摺動して弁座１２０ｇから離座するシール面１２４ａを有している。ただし、実施の形態１と異なり、シール面１２４ａの略中央部、すなわちシール面１２４ａにおいて弁座１２０ｇと当接する位置よりも内側には、シール面１２４ａから突出し、流路１２０ｆと嵌合する凸部１２４ｘが形成されている。

シール面１２４ａの周囲には、テーパ面１２４ｒが形成されており、スプール１２４のシール面１２４ａが弁座部材１２０の弁座１２０ｇに着座したときに、シール面１２４ａと、連通窓１２２ｂの頂角１２２ｃとの摺動方向の距離は長さｂとなる。ただし、テーパ面１２４ｒの摺動方向の大きさは、長さｂに対して十分に小さく、無視できる程度である。

ケース１２２とスプール１２４とが嵌合すると、ケース１２２の内周面１２２ｅと、スプール１２４の第一外周面１２４ｈとの間に、第一絞り１２６ｂが形成され、少量の流体が流通可能であるようになっている。すなわち、スプール１２４が、弁座１２０ｇに着座した状態から連通窓側へ長さｂだけ摺動した状態に至るまでの各状態においては、ケース１２２の内周面１２２ｅとスプール１２４の外周面１２４ｆとが、互いに対向する空間によって第一絞り１２６ｂを形成する。
この第一絞り１２６ｂの、摺動方向に対して垂直方向の断面積、すなわちＹ−Ｙと平行な平面での断面積は、連通窓１２２ｂの面積に比べて十分に小さい。さらに、上述のようにテーパ面１２４ｒが十分に小さいため、第一絞り１２６ｂの長さはｂであるとみなせるものとする。
また、第一絞り１２６ｂの、摺動方向に対して垂直方向の断面の形状は、たとえばリング状である。すなわち、ケース１２２の内周面１２２ｅと、スプール１２４の第一外周面１２４ｈとからなる２つの同心円によって挟まれる形状である。こうすることにより、ケース１２２およびスプール１２４の構造が簡素なものとなる。

スプール１２４の凸部１２４ｘの外周面、すなわち第二外周面１２４ｉの両端には、連通窓１２２ｂ側にテーパ面１２４ｓが、流路１２０ｆ側にテーパ面１２４ｔが形成されており、スプール１２４のシール面１２４ａが弁座部材１２０の弁座１２０ｇに着座したときに、シール面１２４ａと、スプール１２４の頂面１２４ｙとの摺動方向の距離は長さｃとなる。ただし、テーパ面１２４ｓおよびテーパ面１２４ｔの摺動方向の大きさは、長さｃに対して十分に小さく、無視できる程度である。

流路１２０ｆとスプール１２４の凸部１２４ｘとが嵌合すると、流路１２０ｆを構成する周面、すなわち弁座部材１２０の内周面１２０ｅと、スプール１２４の第二外周面１２４ｉとの間に、第二絞り１２６ｃが形成され、少量の流体が流通可能であるようになっている。すなわち、スプール１２４の凸部１２４ｘは、その外周面１２４ｉが、少なくとも弁座１２０ｇにシール１２４ａが接触した際に、流路１２０ｆの内周面１２０ｅと嵌合し、外周面１２４ｉと内周面１２０ｅとが、互いに対抗する空間によって第二絞り１２６ｃを形成する。

この第二絞り１２６ｃの、摺動方向に対して垂直方向の断面積、すなわちＹ−Ｙでの断面積は、連通窓１２２ｂの面積に比べて十分に小さい。さらに、上述のようにテーパ面１２４ｓおよびテーパ面１２４ｔが十分に小さいため、第二絞り１２６ｃの長さはｃであるとみなせるものとする。
また、第二絞り１２６ｃの、摺動方向に対して垂直方向の断面の形状は、たとえば弁座部材１２０の内周面１２０ｅと、スプール１２４の第二外周面１２４ｉとからなる同心円状である。こうすることにより、弁座部材１２０およびスプール１２４の構造が簡素なものとなる。

ここで、第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃの形状について、たとえば、それぞれの断面は共に同心円状であり、またそれぞれの同心円の径の差はほぼ等しいように構成することが可能である。すなわち、以下の式が成り立つように構成する。
（ケース１２２の内径）−（スプール１２４の第一外周面１２４ｈの径）
≒（弁座部材１２０の内径）−（スプール１２４の第二外周面１２４ｉの径）
この場合、第二絞り１２６ｃの断面積は第一絞り１２６ｂの断面積よりも小さくなるため、第二絞り１２６ｃは第一絞り１２６ｂよりも短い長さで同じ絞り効果、すなわち流体の流通を制限する効果を得ることができる。

このため、この場合においては、長さｂと長さｃの和が、実施の形態１における図１の長さａより短くとも、実施の形態１における逆止弁１０と同程度の流量制限効果を得ることができる。すなわち、ｂ＋ｃ＜ａであって同程度の効果が得られる。
また、長さｂと長さｃとの大小関係について、とくに制限はしないが、たとえばｂ>ｃである。

ばね１２５については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

次に、この実施の形態２に係る逆止弁１１０の動作を説明する。
流路１２０ｆに流入した流体が、スプール１２４を他方向（弁座から離れる方向）に押圧し、ばね１２５の付勢力に打ち勝ってスプール１２４を他方向に摺動させる。このため、シール面１２４ａが弁座部材１２０の弁座１２０ｇから離座し、第二絞り１２６ｃと第一絞り１２６ｂとが連通する。

ケース１２２のシール面１２４ａと弁座部材１２０の弁座１２０ｇとの距離、すなわちリフト長ｘが長さｃよりも小さい間、すなわちｘ＜ｃである間は、流体は流路１２０ｆから第二絞り１２６ｃ、第一絞り１２６ｂを順に流れ、さらに連通窓１２２ｂを通ってケース１２２の外部へと吐出される。連通窓１２２ｂの面積は、第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃの断面積に比べて十分に大きいので、ｘ＜ｃである間は、流体の流通は第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃによって制限される。このため、リフト長ｘが変化しても、流量が急激に変化することはなく、したがって流路１２０ｆとケース１２２外部との差圧は急激には変化せず、ハンチング現象は発生しない。

リフト長ｘが増加し、ｘ＝ｃとなると、スプール１２４の頂面１２４ｙと弁座部材１２０の弁座１２０ｇとが同一平面上に位置する。さらにリフト長ｘが増加し、ｃ＜ｘ＜ｂ＋ｃとなると、スプール１２４の凸部１２４ｘとケース１２２との嵌合が抜け、スプール１２４の第二外周面１２４ｉと弁座部材１２０の内周面１２０ｅとが重ならなくなるため、まず第二絞り１２６ｃによる絞り効果がなくなる。

このとき、流体は流路１２０ｆから直接ケース１２２の内部へ流れ込み、第一絞り１２６ｂを通り、さらに連通窓１２２ｂを通ってケース１２２の外部へと吐出される。ｃ＜ｘ＜ｂ＋ｃである間は、流体の流通は第一絞り１２６ｂによって制限される。このため、リフト長ｘが変化しても、流量が急激に変化することはなく、したがって流路１２０ｆとケース１２２外部との差圧は急激には変化せず、ハンチング現象は発生しない。

リフト長ｘが続けて増加し、ｘ＝ｂ＋ｃとなると、スプール１２４のシール面１２４ａと連通窓１２２ｂの頂角１２２ｃとが重なる。さらにリフト長ｘが増加し、ｘ>ｂ＋ｃとなると、ケース２２の内部と外部とが直接連通する開口部分が現れる。こうなると、第一絞り１２６ｂによる絞り効果もなくなり、流体の流通は連通窓２２ｂにおける開口部分の面積によって制限されるようになる。
ｘ>ｂ＋ｃにおける逆止弁１１０の動作は、実施の形態１でのｘ>ａにおける逆止弁１０の動作と同様であるので、説明を省略する。

このように、実施の形態２に係る逆止弁１１０は、流量が比較的小さい場合の流体の流通経路において、流路１２０ｆと連通窓１２２ｂとの間に第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃの少なくとも一方を設ける構成としたので、リフト長が増加しても流量が過剰に増加せず、流路１２０ｆとケース１２２外部の差圧が急激に下がることがないので、ハンチング現象を防止し、弁の安定性を確保する。

また、実施の形態２に係る逆止弁１１０は、第一絞り１２６ｂと第二絞り１２６ｃとを備え、第二絞り１２６ｃの径は第一絞り１２６ｂの径より小さいので、短い区間で同程度の絞り効果を得ることができ、径の小さい第二絞り１２６ｃを持たない構成に比べて逆止弁１１０をコンパクトなものにすることができる。

なお、実施の形態２において、第一絞り１２６ｂは、ケース１２２の内周面１２２ｅとスプール１２４の外周面１２４ｆとが、互いに対向する空間によって形成する構造であり、第二絞り１２６ｃは、外周面１２４ｉと内周面１２０ｅとが、互いに対抗する空間によって形成する構造である。この第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃはまた、スプール１２４を安定的に摺動させるような差圧を、流路１２０ｆ側と連通窓１２２ｂ側との間に維持するための構造であり、さらに、逆止弁１１０の想定流量においてハンチングを発生させない程度の断面積を有する構造である。

なお、実施の形態２に係る逆止弁１１０において、以下のような変形を施すことができる。
第一絞り１２６ｂの長さｂおよび第二絞り１２６ｃの長さｃについて、ｂ>ｃであるが、これはｂ＝ｃであってもよく、ｂ＜ｃであってもよい。長さｂと長さｃとの大小関係が変化すると、第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃがそれぞれ絞りとして作用しなくなる順序が変化するが、小流量領域においてハンチング現象を防止する効果には影響しない。

スプール１２４の摺動方向の長さは、着座した状態において連通窓１２２ｂの一部を塞ぐ長さであるが、これは連通窓１２２ｂを塞がない長さであってもよく、また連通窓１２２ｂの一部または全部を塞ぐ長さであってもよい。
連通窓１２２ｂの数、形状、および合計面積は、上記と異なるものであってもよい。また連通窓１２２ｂの一部または全部がそれぞれ異なる形状であってもよく、それぞれ弁座１２０ｇから異なる距離にあってもよい。

流通する流体は二酸化炭素であるが、これはフロン等の他の流体であってもよい。
ケース１２２およびスプール１２４の形状は、スプール１２４摺動方向に対して垂直方向の断面が略円形であるが、これは上記のようにスプール１２４の摺動を安定させる第一絞り１２６ｂおよび第二絞り１２６ｃを形成するものであれば他の形でもよく、またケース１２２の断面形状とスプール１２４の断面形状が略相似形でなくともよい。また、第一絞り１２６ｂと第二絞り１２６ｃは異なる形状であってもよい。

弁座部材１２０とケース１２２とは別部材であるが、これは一体に形成される弁ハウジングであってもよい。
スプール１２４は略コップ状の中空形状であるが、これは中空部分を持たないものであってもよい。
ばね１２５は、スプール１２４を弁座１２０ｇ方向に押す弾性体であればよく、たとえばゴム等であってもよい。

本発明の実施の形態１に係る逆止弁の構成を示す図である。本発明の実施の形態２に係る逆止弁の構成を示す図である。本発明の実施の形態１に係る逆止弁の、絞り断面積８．１７ｍｍ^２の場合の試験結果を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る逆止弁の、絞り断面積６．１３ｍｍ^２の場合の試験結果を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る逆止弁の、絞り断面積４．０８ｍｍ^２の場合の試験結果を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る逆止弁の、絞り断面積２．０４ｍｍ^２の場合の試験結果を示すグラフである。従来技術における逆止弁の構成を示す図である。従来技術における逆止弁の断面形状を示す図である。

符号の説明

１０および１１０逆止弁、２０および１２０弁座部材、２０ｇおよび１２０ｇ弁座、２０ｆおよび１２０ｆ流路、２２および１２２ケース、２２ｅおよび１２２ｅ内周面（周壁の内周面）、２２ｂおよび１２２ｂ連通窓、２４および１２４スプール（弁体）、２４ｆおよび１２４ｆ外周面（弁体の外周面）、１２４ｈ第一外周面（弁体の外周面）、１２４ｉ第二外周面（凸部の外周面）、１２４ｘ凸部。

Claims

少なくとも一方の端部に吸入口が設けられ、他方の端部が外部と遮蔽され、両端部が周壁で接続されたハウジングであって、前記吸入口よりも前記他方の端部側に設けられた弁座と、当該弁座よりもさらに他方の端部側における周壁の一部に設けられた連通窓とを有する弁ハウジングと、
前記弁ハウジング内に摺動可能に配置された、前記周壁の内周面と嵌合する外周面を有する弁体であって、前記弁ハウジング内における前記一方の端部側に摺動された際に前記弁座に着座するシール面を有する弁体と、
前記弁体における前記一方の端部側へ前記弁体を押す付勢部材と、
を備えた逆止弁であって、
前記連通窓における前記弁座側の端は、前記周壁において、前記弁体のシール面部が前記弁座に着座した際における、前記弁体の外周面の最も前記一方の端部側の位置に対応する位置から、前記他方の端部側に特定長だけ隔たっており、
前記弁体が、前記弁座に着座した状態から前記他方の端部側へ略前記特定長摺動した状態に至るまでの各状態においては、前記周壁と前記弁体の前記外周面とが、互いに対向する空間によって第一絞りを形成する
ことを特徴とする逆止弁。
請求項１に記載の逆止弁において、
前記弁体は、前記シール面における前記弁座と当接する位置よりも内側において、当該シール面から突出された凸部を有し、
前記凸部は、その外周面が、少なくとも前記弁座に前記シール面が接触した際に、前記弁ハウジングにおける前記弁座と前記吸入口との間の流路の内周面と嵌合し、前記外周面と当該内周面とが、互いに対抗する空間によって第二絞りを形成し、
前記弁座の摺動方向に対して垂直方向の断面積は、前記第二絞りの方が前記第一絞りよりも小さい
ことを特徴とする逆止弁。
請求項１または２に記載の逆止弁において、
前記第一絞りおよび前記第二絞りの少なくとも一方は、その前記摺動方向に対して垂直方向の断面形状がリング状である
ことを特徴とする逆止弁。