JP2006200552A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁体が縦置きされる逆止弁において、逆止弁を通る流体の流量が少ない低流量時に、弁体の浮上・落下の繰り返しによって発生する、所謂、カタカタ音を低減し、安定した逆止弁動作をする逆止弁を提供する。
【解決手段】 逆止弁１は、縦置きされた弁ケース２、弁ケース２内に浮上可能に設けられた弁体３、及び弁体３と弁ケース２との間に下方から上方への流体の流れを許容するがその逆方向の流れを阻止する止め弁部４を備えている。止め弁部４の下流側に設けられている絞り弁部５は、弁体３の浮上に伴って増加する止め弁４の開き流路断面積よりも小さい開き流路断面積を持つ。止め弁４が開くことで逆止弁１が開いても、流量が少ない場合には、絞り弁部５の開き流路断面積が小さいので、差圧の低下が少なく、弁体３の上下動の繰り返しが防止される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調・冷凍・冷蔵装置等に用いる冷凍サイクルの圧縮機の吐出側等において適用可能であり、弁体の浮上と落下とを繰り返すハンチング現象を簡単な構造で防止可能な逆止弁に関する。

従来から流体を媒体とする装置、あるいは、流体により作動する装置等においては、その流体の回路中に一方向への流体の流れを制御する弁要素としての逆止弁が用いられている。該逆止弁は、その使用される用途等の相違に基づいて、具体的形態を異にする種々のタイプのものがある。

弁体にエアダンパ作用による移動抵抗を与えることにより、開弁時の振動現象を防止するという着眼に基づいて、ばね手段により弁座側に移動付勢された弁体に、流体通路内に位置する有底ガイド筒に摺動自在に嵌合して圧力室を形成する有底筒部を設けた逆止弁が提案されている。弁体が圧力室の容積が小さくなる方向に動くときには該圧力室の圧力が一時的に上昇し、逆に同容積が大きくなる方向に動くときには該圧力室の圧力が一時的に減少してともに弁体の移動に抵抗が与えられる。このように、逆止弁の振動を防止して騒音を軽減させることを図った逆止弁が提案されている（特許文献１）。

また、バネにより付勢されたポペット本体を筒体に摺動可能に挿嵌し、これら両部材の係合面をレシート部とするポペット組立体を構成し、ポペット組立体をフロート状態で弁体の圧油流通孔に装着し、常時ポペット本体と弁座間に遊隙を形成して油の流出を許容すると共に、油圧力が上昇した場合には、ポペット本体を筒体の内方に押動して圧油を流出するようにして、油圧脈動などによりポペットと弁座間の打撃音の発生を防止した逆止弁が提案されている。ポペット本体や筒体の筒状部に形方向に形成した穿孔を通してポペット本体の中空部に圧油が流入可能になっている。

しかしながら、従来の逆止弁では、開弁する、即ち、弁体に作用する差圧によって弁体が弁座から離間するときに急激に流路が広くなる弁構造を有しているので、開弁後の当該逆止弁を通じて流れる流量が少ないときにも、流路が急激に広がることに起因して、入り口側と出口側との流体差圧が小さくなり、弁体が重力によって瞬時に落下する。弁体が落下して弁シートに接触すると閉弁することになるが、このとき、入り口側での圧力が高まるため弁体は再び浮上して開弁する。弁体が浮上すると流路が急激に拡大するという上記の状況が再現され、弁体は、再び開弁の後、落下するという動作を繰り返す。こうした弁体の浮上と着座とを繰り返す現象は、弁体のハンチング現象として知られており、カタカタ音を発生する。冷蔵庫の圧縮機の吐出側で冷媒の逆流を防止する逆止弁として用いられる場合には、夜間にこうしたカタカタ音が発生すると、耳障りとなり、消費者から敬遠されることがある。
特許第３３９４９２８号公報（段落［００１３］〜［００１７］、図１〜図４） 実公平７−５４７０３号公報（第２頁第２４行〜第３頁第１９行、図１〜図３）

上記のハンチング現象の原因は、開弁するときに生じる流路が急激に拡大して、流量が少ない場合には入り口側と出口側とで差圧が解消してしまうことにある。そこで、こうした技術的な事情を考慮して、開弁するときに、止め弁部における流路断面積が拡大しても、そのことが直ちに逆止弁としての開き流路断面積にならず、逆止弁内に開き流路断面積を別途定める点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、弁体が縦置き、即ち、自由落下方向に取り付けられる逆止弁において、逆止弁を通る流体の流量が少ない低流量時に、弁体の浮上・落下の繰り返しによって発生する、所謂、カタカタ音を低減し、安定した逆止弁動作をする逆止弁を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明による逆止弁は、縦置きされた弁ケース、弁ケース内に浮上可能に設けられた弁体、及び弁ケースと弁体との間に下方から上方への流体の流れを許容するがその逆方向の流れを阻止する止め弁部を備え、止め弁部の下流側に設けられ弁体の浮上に伴って増加する止め弁の開き流路断面積よりも小さい開き流路断面積を持つ絞り弁部が設けられていることから成っている。

この逆止弁によれば、縦置きされた弁ケース、当該弁ケース内に浮上可能に設けられた弁体、弁ケースと弁体との間に下方から上方への流体の流れを許容するがその逆方向の流れを阻止する止め弁部を備えているので、下方から上方への流体の流れが有る場合には、差圧によって弁体は浮上し、止め弁部が開いて上記流れを許容している。逆に、上方から下方への逆流が生じようとすると、弁体は止め弁部にて流路を遮断して、逆流を防止する。止め弁部が開いてその開き流路断面積が急激に広くなっても、止め弁部の下流側に設けられている絞り弁部の開き流路断面積は止め弁のそれよりも小さいので、逆止弁全体の入口側と出口側の差圧は急減することなく保持される。したがって、弁体が急に落下して、以後弁体の上昇と下降が繰り返されることがない。

上記逆止弁において、前記弁ケースは、円筒側壁に絞り弁部を構成するための開口が形成された円筒本体部分と下端側に止め弁部を構成するための環状弁座部分とを有しており、弁体は概略円柱体に形成され且つ円筒本体部分内に遊嵌された弁体本体部分と下端側に環状弁座部分に座着可能な円錐弁部分とを有しており、絞り弁部は、弁ケースに形成された開口に対して、弁体の昇降に伴って弁体本体部分から円錐弁部分に渡る範囲の部分が臨むことによって開き流路断面積が変更されることから成っている。この逆止弁によれば、弁体が有する円錐弁部分が弁ケースに備わる環状弁座部分に座着することにより、止め弁部が閉じる。絞り弁部は、弁ケースが有する円筒本体部分に形成されている開口が弁体によって閉じられる程度で、開き流路断面積が定まる。弁体の概略円柱体に形成されている弁体本体部分が開口を閉じているときは、円筒本体部分内に弁体本体部分が遊嵌される隙間等で定まる程度の開き流路断面積を有するのみである。弁体の上昇に伴って弁体の円錐弁部分が開口にかかり始めると、開き流路断面積が増加する。

上記の逆止弁において、弁ケースに形成された開口は円形開口であり、弁体の弁体本体部分の側面には、円形開口に対応して、下方の底辺が開き上方の頂点で閉じた三角形溝が形成されている。この逆止弁において、弁体の上昇に伴って、弁体に形成されている三角形溝は、その頂点部分から円形開口に連通し始め、次第に三角形状の底辺までの溝が円形開口に連通する。円形開口に連通する溝の広さの増加は緩慢としているので、流量が少ない場合にも逆止弁全体の入口側と出口側の差圧は急減することなく保持される。

本発明による逆止弁は、上記のように構成されているので、止め弁部が開いてその開き流路断面積が急激に広くなっても、止め弁部の下流側に設けられている絞り弁部の開き流路断面積は止め弁のそれほど広がらないので、逆止弁全体の入口側と出口側の差圧は急減することなく保持される。したがって、弁体が急に落下して、以後弁体の上昇と下降が繰り返されることがない。弁体が自由落下方向に取り付けられる逆止弁において、逆止弁を通る流体の流量が少ない低流量時に、弁体の浮上・落下の繰り返しによって発生する、所謂、カタカタ音を低減し、安定した逆止弁動作をする逆止弁が得られる。

本発明による逆止弁の実施例を、図１〜図６を用いて説明する。図１は、本発明にかかる逆止弁の一例を示す図であって、逆止弁が閉弁している状態を示す一部断面図、図２は図１に示す逆止弁が開弁した状態を示す図であって、絞り弁が一部開いた状態を示す一部断面図、図３は図２に示す絞り弁が更に開いた状態を示す一部断面図である。図４は図１に示す逆止弁に用いられる弁ケースの（ａ）側面図、（ｂ）下面図及び（ｃ）上面図、図５は図１に示す逆止弁に用いられる弁体の（ａ）側面図、（ｂ）下面図及び（ｃ）上面図、図６は図１に示す逆止弁に用いられる弁体の上昇を制限するストッパを示す（ａ）側面図と（ｂ）平面図である。

本発明による逆止弁１は、図１〜図３に示すように、例えば冷蔵庫の冷凍サイクルに用いられる冷媒が圧縮機の吐出側に吐出される配管８内に適用される。図１〜図３において、逆止弁１の右半分は断面で示されている。逆止弁１は、圧縮機から吐出される冷媒が逆止弁１の図の下側から流入して図の上側へ流れるのを許容するが、その逆の方向の流れ、即ち、いわゆる液バック現象を生じるのを防止するために設けられている。

逆止弁１は、縦置きされた弁ケース２と、弁ケース２内に浮上可能に設けられた弁体３と、弁ケース２と弁体３との間に下方から上方への流体の流れを許容するがその逆方向の流れを阻止する止め弁部４を備えている。また、止め弁部４の下流側（図では上側）には絞り弁部５が設けられている。

弁ケース２は、個別的には図４に示すように、概して円筒本体部分１０と、円筒本体部分１０の下端部に繋がる台座部１１とから成っている。円筒本体部分１０の内部に形成される円柱状の中空部１２は、弁体３を冷媒中で昇降できるように収容可能である。円筒本体部分１０の上端部には、弁体３の上昇を制限するストッパ６を収容可能なストッパ係合部１３が形成されている。また、円筒本体部分１０の円筒側壁には、高さ中央付近において、絞り弁部５を構成するための開口（この例では円形開口）１４が９０度毎に周方向に隔置して形成されている。

弁ケース２の台座部１１には、その中心部に配管８と円筒本体部分１０の中空部１２とに連通可能な連通孔１５が形成されている。連通孔１５は中空部１２の内径よりも小径である。連通孔１５の上縁周囲には、後述する弁体３の円錐弁部分２１が座着可能であって、止め弁部４を構成するための環状弁座部分１６が形成されている。

弁体３は、個別的には図５に示すように、概略円柱体に形成された中実な弁体本体部分２０と、弁体本体部分２０に対して一体な形成され下端側ほど縮径していく円錐弁部分２１とを有している。弁体本体部分２０は、最大径部分であり円筒本体部分１０の中空部１２に対して遊嵌状態とされており、高さ中央よりも下側においては、円形開口１４に対応して絞り弁部５を構成するために、下方の底辺が開き上方の頂点が閉じた四つの三角形溝２２が周方向に等間隔に隔置して形成されている。弁体本体部分２０の頂部２３は、ストッパ６と当接可能なように、平坦に形成されている。

弁体３の円錐弁部分２１は、弁体本体部分２０よりも小径に形成されており、下端側に環状弁座部分１６に座着可能な円錐面２４を有している。逆止弁１によれば、弁体３の円錐弁部分２１に備わる円錐面２４が弁ケース２の台座部１１に形成されている環状弁座部分１６に座着することによって、止め弁部４が閉弁する。

図６に示すストッパ６は、中心に連通孔２６が穿孔された円形板２５から成っている。ストッパ６は、弁ケース２の上端部に形成されているストッパ係合部１３に係合させ、その後、弁ケース２の上端縁をかしめることにより、弁ケース２に固定される。連通孔２６は、弁体３の昇降に応じて、冷媒を配管８との間で出入り可能にしている。

絞り弁部５は、弁ケース２が有する円筒本体部分２０に形成されている開口１４が弁体３によって閉じられる程度で、開き流路断面積が定まる。即ち、絞り弁部５は、弁ケース２に形成された各円形開口１４に対して、弁体３が昇降に伴って弁体本体部分２０から円錐弁部分２１に渡る範囲の部分が臨むことによって開き流路断面積が変更される。

図１に示すように、止め弁部４が閉じていて、弁体３の弁体本体部分２０がその周側面が円形開口１４に臨んでいるときは、円筒本体部分１０内に弁体本体部分２０が遊嵌される隙間等で定まる程度の開き流路断面積を有する。

次に、図２に示すように、弁体３が僅かに上昇して、弁体３の上昇に伴って三角形溝２２が円形開口１４にかかり始めると、開き流路断面積が増加する。図２（ｂ）には、円形機構１４の外側から見た弁体３の様子が示されている。弁体の上昇に伴って、弁体に形成されている三角形溝２２は、その頂点部分２７から円形開口１４に連通し始める（斜線部分が連通している流路面積に寄与する部分である）。三角形溝２２の底辺部分２９は開放されている。逆止弁１において、円形開口１４に連通する三角形溝２２の広さは両斜辺部分２８，２８で定まるように狭く、しかもその増加は緩慢としている。そのため、絞り弁部５は、弁体３の浮上に伴って止め弁部４が開いてその開き流路断面積が急増するにも関わらず、流量が少ない場合には、絞り弁部５の存在のために小さい開き流路断面積を持つ状態が継続し、逆止弁１全体の入口側と出口側の差圧は急減することなく保持される。したがって、弁体３は、差圧の解消に起因して急に落下して止め弁部４を閉じるというようなことがなく、弁体３の上下運動が繰り返されることによるハンチング現象を防止し、そのときのストッパ６と止め弁部４との衝突によるコツコツ音が生じることもない。

図３に示す状態では、弁体３は、ストッパ６に当接する位置にまで上昇している。円形開口１４には、三角形溝２２の底辺部分２９までが連通する。この状態では、逆止弁１を通る冷媒の量は、絞り弁部５の開度で定めることができる。

図７及び図８には、本発明による逆止弁の別の実施例が示されている。図７（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す逆止弁の開口を臨む拡大図である。また、図８は図７に示す逆止弁に用いられる弁体の（ａ）側面図、（ｂ）底面図、（ｃ）頂面図である。図７に示す逆止弁３０は、弁本体としての弁ケース３２、弁体３３、弁座４６を持つ台座４１及び弁体ストッパ３６を備えている。弁ケース３２は筒形等に形成され、その筒形内に円形の縁部として弁座４６が一体に配置されている。弁体３３は、この例では、上部に円柱形部３４を有し、その下方に一体的に円錐形部３５を有しているが、球状、板状、あるいは他の適宜形状をしていてもよい。弁ケース３２は、銅又は黄銅等の鋳物、あるいは金属素材を切削機械加工で製造しており、弁体３３は、金属、プラスチック等の素材に機械加工等を行って製造している。弁ケース３２の円筒壁部には複数の円形開口４４が周方向に等間隔に形成されている。下方から上方への流体の流れについては、差圧によって弁体３３の円錐形部３５が弁座４６から離れるので、流れが許容される。また、逆方向の流れについては、弁体３３の円錐形部３５が弁座４６に座着することにより、遮断される。逆止弁３０が開弁するときに、流量が少ない場合には、図７（ｂ）に示すように、円錐形部３５が開口部４４ａを三日月状に開くことにより、流路面積を変更することができる。

上記各実施の態様は、本発明の例をなすものであって、種々の変更を施すことができる。例えば、開口１４は円形開口としたが、その他の形状、例えば、楕円や菱形等の形状の開口であってもよいことは明らかである。また、三角形溝２２については、弁体３側に設けるのに代えて、開口の形状として弁ケース２に形成しいてもよい。また、弁体３については、円錐形に代えて球状、板状、あるいはその他の適宜形状を採ることができる。更に、弁座についても、円形状の端縁の例を挙げたが、これに代えて、環状の円錐面の一部とすることもできる。

本発明による逆止弁の一例を示す図であって、逆止弁が閉弁している状態を示す一部断面図。 図１に示す逆止弁が開弁した状態を示す図であって、絞り弁が一部開いた状態を示す一部断面図。 図２に示す絞り弁が更に開いた状態を示す一部断面図。 図１に示す逆止弁に用いられる弁ケースの（ａ）側面図、（ｂ）下面図及び（ｃ）上面図。 図１に示す逆止弁に用いられる弁体の（ａ）側面図、（ｂ）下面図及び（ｃ）上面図。 図１に示す逆止弁に用いられる弁体の上昇を制限するストッパを示す（ａ）側面図と（ｂ）平面図。 本発明による逆止弁の別の実施例を示す図であって、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す逆止弁の開口を臨む拡大図。 図７に示す逆止弁に用いられる弁体の（ａ）側面図、（ｂ）底面図、（ｃ）頂面図。

符号の説明

１ 逆止弁
２ 弁ケース
３ 弁体
４ 止め弁部
５ 絞り弁部
６ ストッパ
８ 配管
１０ 円筒本体部分
１１ 台座部
１２ 中空部
１３ ストッパ係合部
１４ 開口
１５ 連通孔
１６ 環状弁座部分
２０ 弁体本体部分
２１ 円錐弁部分
２２ 三角形溝
２３ 頂部
２４ 円錐面
２５ 円形板
２６ 連通孔
２７ 頂点部分
２８ 斜辺部分
２９ 底辺部分
３０ 逆止弁
３２ 弁ケース
３３ 弁体
３４ 円柱形部
３５ 円錐形部
３６ ストッパ
４１ 台座
４４ 円形開口
４４ａ 開口部
４６ 弁座

Claims (3)

1. 縦置きされた弁ケース、前記弁ケース内に浮上可能に設けられた弁体、及び前記弁ケースと前記弁体との間に下方から上方への流体の流れを許容するがその逆方向の流れを阻止する止め弁部を備え、前記止め弁部の下流側に設けられ前記弁体の浮上に伴って増加する前記止め弁の開き流路断面積よりも小さい開き流路断面積を持つ絞り弁部が設けられていることから成る逆止弁。
2. 前記弁ケースは、円筒側壁に前記絞り弁部を構成するための開口が形成された円筒本体部分と下端側に前記止め弁部を構成するための環状弁座部分とを有しており、前記弁体は概略円柱体に形成され且つ前記円筒本体部分内に遊嵌された弁体本体部分と下端側に前記環状弁座部分に座着可能な円錐弁部分とを有しており、前記絞り弁部は、前記弁ケースに形成された前記開口に対して、前記弁体の昇降に伴って前記弁体本体部分から前記円錐弁部分に渡る範囲の部分が臨むことによって前記開き流路断面積が変更されることから成る請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記弁ケースに形成された前記開口は円形開口であり、前記弁体の前記弁体本体部分の側面には、前記円形開口に対応して、下方の底辺が開き上方の頂点で閉じた三角形溝が形成されていることから成る請求項２に記載の逆止弁。

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