JP2016023723A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁軸部が移動する案内孔内への異物の侵入を防止するとともに、開弁時における弁体とホルダとの貼りつきを防止する。
【解決手段】逆止弁は、弁孔１１が形成された弁座１０と、弁座１０に接離可能な弁体２０と、弁体２０を接離方向に移動可能に保持するホルダ５０と、弁体２０を上流側に付勢する付勢手段４０とを備える。ホルダ５０は、弁体２０の弁軸部２２が進退可能に移動する案内孔５７と、開弁時に弁部２１と当接し弁体２０の下流側への移動を規制するストッパ部５８とを有する。案内孔５７の下流側を閉塞するとともに、開弁時に弁部２１とストッパ部５８との間に非接触部を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、逆止弁に関する。

従来、給水管などの配管内には、給水源からの水を供給先に供給するとともに、止水時には下流側からの逆流を防止するために逆止弁が配設されている。例えば、図６に示すような、開口を有する弁箱６０１と弁体６０２を保持するホルダ６０３との間にシール部材６１１を収容させ、スプリング６０４の流路方向への弾発力でシール部材６１１に弁体６０２を当接させるカートリッジ式の逆止弁６００が提案されている（特許文献１）。

上記従来の逆止弁６００では、弁体６０２には、弁部６２０から下流側に延びる弁軸部６２１が形成され、ホルダ６０３には、弁軸部６２１が進退可能に移動する案内孔６３１が形成される。従って、上流側の一次流路の流体圧が所定以上になると、図６（ｂ）に示すように、弁軸部６２１が案内孔６３１内を下流側に移動して弁部６２０がシール部材６１１から離間することにより開弁する。また、流体圧がスプリング６０４の弾発力より低くなると、図６（ａ）に示すように、弁体６０２が上流側に移動することにより弁部６２０がシール部材６１１に当接して閉弁する。

特開２０１０−１４４７８８号公報

ところで、上記のように案内孔６３１内の弁軸部６２１の移動による開閉動作を円滑に行わせるとともに、開弁時の圧損を低減するためには、案内孔６３１を弁軸部６２１の径よりも大径で形成するとともに、案内孔６３１の上流側及び下流側の両端部に開口を形成して、開弁時には案内孔６３１内にも流路が形成することが望ましい。

しかしながら、貯湯タンクなどと接続されている給水管には、逆止弁と貯湯タンクとの間にフィルタや減圧弁などが介設される場合がある。このような部材が設けられていると、逆止弁６００よりも下流側の流路に異物が滞留しやすくなる。それゆえ、上記従来の逆止弁６００のように案内孔６３１の下流側が開口していると、止水時に案内孔６３１内に異物が侵入し、弁軸部６２１と案内孔６３１との隙間に侵入した異物によって、弁体６０２の円滑な摺動が妨げられたり、弁軸部６２１が開弁状態で固着したりして、逆止機能を損なう虞がある。特に、逆止弁６００が設けられている配管が鉛直方向に敷設されている場合、止水時に異物が案内孔６３１内に落下しやすい。

上記のような下流側の流路から案内孔６３１への異物の侵入を防止するために、案内孔６３１の下流側を閉塞することも考えられるが、この種の逆止弁６００では、開弁時に弁体６０２が所定の開弁位置で停止するように、ホルダ６０３に弁体６０２が当接するストッパ部６３２が形成される。このような弁体６０２とホルダ６０３とが当接して弁体６０２の下流側への移動が規制される逆止弁６００で案内孔６３１の下流側を閉塞した場合、開弁時に案内孔６３１内部には流体は流れ込まず、また案内孔６３１の下流側も流路と連通していないため、逆止弁６００を通過する流体の流体圧が案内孔６３１内に滞留する流体のそれよりも高くなり、案内孔６３１の内部が負圧となりやすい。その結果、流量が低下して流体圧が所定以下となっても、弁体６０２とホルダ６０３とが貼りついて開弁状態のままとなる閉弁異常が発生する虞がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、逆止弁の案内孔内への異物の侵入を防止するとともに、開弁時における弁体とホルダとの貼りつきを防止することにある。

本発明によれば、
弁孔周囲に形成された弁座と、弁座に接離可能な弁体と、弁体を接離方向に移動可能に保持するホルダと、弁体を上流側に付勢する付勢手段とを備え、流体圧で弁体が下流側に移動することにより開弁し、付勢手段による付勢力で弁体が上流側に移動することにより閉弁する逆止弁であって、
弁体は、弁孔を閉鎖する弁部と、弁部から下流側に延在する弁軸部とを有し、
ホルダは、弁軸部が進退可能に移動するとともに、下流側が閉塞された案内孔と、開弁時に弁体と当接して弁体の下流側への移動を規制するストッパ部とを有しており、
開弁時に弁体とストッパ部との間に非接触部が形成されて、流路と案内孔とが連通する逆止弁が提供される。

上記逆止弁によれば、弁体の弁軸部が進退可能に移動する案内孔の下流側が閉塞されて、流路を形成していないから、止水時に逆止弁より下流側で異物が滞留しても、案内孔への異物の侵入を防止することができる。そして、上記逆止弁では、開弁時にガイド部に設けられたストッパ部に弁体が当接することにより下流側への弁体の移動が規制されるが、弁体とストッパ部との間に非接触部を形成して、流路と案内孔とを連通させるから、逆止弁を通過する流体の圧力と案内孔内部のそれとを同一にすることができる。

上記逆止弁において、好ましくは、
弁体とストッパ部との間の非接触部は、弁部及びストッパ部の少なくともいずれか一方に設けられた凹部または凸部によって形成される。

上記逆止弁によれば、弁部及びストッパ部の少なくともいずれか一方に凹部または凸部が設けられているから、開弁時に弁体が下流側に移動したとき、弁部とストッパ部との間に非接触部を形成することができる。

上記逆止弁において、より好ましくは、
ホルダは、中央部に案内孔を、案内孔よりも外方にストッパ部を有し、
弁体とストッパ部との間の非接触部は、ストッパ部に設けられたスリット状の凹部によって形成される。

上記逆止弁によれば、案内孔よりも外方にストッパ部が形成されているから、開弁時に非接触部を形成するスリット状の凹部を任意の箇所に設けることができる。

上記逆止弁において、さらに好ましくは、
ホルダは、中央部に案内孔を、案内孔よりも外方にストッパ部を、案内孔とストッパ部との間に下流側に凹陥する下流側凹陥部を有し、
弁部は、下流側背面部に下流側凹陥部と対向し、上流側に凹陥する上流側凹陥部を有しており、
開弁時に弁部の下流側背面部の外周部とストッパ部とが当接すると、下流側凹陥部と上流側凹陥部とによって内部空間が形成され、弁部の下流側背面部の外周部とストッパ部との間に形成される非接触部を介して流路と内部空間とが連通する。

上記逆止弁によれば、開弁時に弁部の下流側背面部の外周部とホルダのストッパ部とが当接しても、案内孔が設けられている内部空間と外部の流路とが非接触部を介して連通するから、案内孔の下流側が閉塞されていても、流体の圧力と案内孔内部のそれとを同一にすることができる。

以上のように、本発明によれば、弁軸部が移動する案内孔は下流側が閉塞されているから、止水時に下流側の流路から案内孔への異物の侵入を防止でき、異物によって案内孔内の弁軸部の円滑な移動が妨げられるのを防止できる。また、本発明によれば、開弁時に弁体とストッパ部とが当接することにより弁体の下流側への移動が規制されるが、弁体とストッパ部との間に形成される非接触部によって外部の流路と案内孔内部とを連通させることができるから、開弁時に案内孔内部が負圧になるのを防止できる。これにより、流量が減少して流体圧が低下すると、付勢手段の付勢力により容易に弁体を上流側に移動させることができ、弁体とホルダとの貼りつきを防止できる。従って、本発明によれば、長期に渡って安定して逆止機能を保持可能な逆止弁を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る逆止弁が用いられる配管構造の一例を示す概略模式図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る逆止弁の概略分解斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る閉弁時の逆止弁を上流側からみた概略斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る開弁時の逆止弁を下流側からみた概略斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る逆止弁の概略縦断面図であり、（ａ）は閉弁時を、（ｂ）は開弁時を示す。 図６は、従来の逆止弁の概略縦断面図であり、（ａ）は閉弁時を、（ｂ）は開弁時を示す。

以下、図面を参照しながら本実施の形態に係る逆止弁を具体的に説明する。

図１は、本実施の形態に係る逆止弁が用いられる配管構造の一例を示す概略模式図である。図１に示すように、本実施の形態の逆止弁１は、例えば、水道管と家屋内に配置された貯湯タンク３とを連結する直線流路を有する配管Ｌ内に配置され、止水時に貯湯タンク３からの逆流を阻止するために設けられる。貯湯タンク３と逆止弁１との間には、一般に、貯湯タンク３内への異物の侵入を防止するためのフィルタ２や図示しない減圧弁などが配設される。

図２〜図５に示すように、本実施の形態の逆止弁１は、弁孔１１を形成する弁座１０と、弁座１０に接離可能な弁体２０と、弁体２０を接離方向に移動可能に保持するホルダ５０と、弁体２０を上流側に向かって付勢する付勢手段としてのコイルばね４０とを少なくとも備える。これらの弁座１０、弁体２０、及びホルダ５０は、例えば、樹脂を所定形状に射出成形することにより形成できる。

弁座１０は、中央部に流体が通過する弁孔１１が形成された段付き円筒形状を有しており、上流側の鍔部１２と下流側の結合部１３とで外周部に段差が形成されている。この下流側の結合部１３は、ホルダ５０の上流側に形成されている円環状の取付部５１に圧入内嵌固定される。

図５に示すように、弁孔１１が形成されている弁座１０の開口部内周縁は、上流側端部及び下流側端部に向かってそれぞれ開口径が大きくなるようにテーパ面で形成されている。従って、下流側のテーパ面が弁座面を構成し、閉弁時に弁部２１のシール面２１ａの外周部が下流側のテーパ面に当接することによって、弁孔１１が閉鎖される。

図２〜図４に示すように、ホルダ５０は、上流側に位置し、弁座１０の結合部１３の外周縁側に嵌め合わされる円環状の取付部５１と、取付部５１と離間して下流側に位置する円錐台状のガイド部５２と、取付部５１とガイド部５２の外周縁側を連結する４本のリブ部５３とを備える。各リブ部５３は、ガイド部５２の外周テーパ面から外方に張出しているとともに、上流側の取付部５１に向かって立設しており、周方向で等間隔に設けられている。従って、開弁時にはリブ部５３間の隙間に流路が形成される。なお、本実施の形態では、周方向に９０度ごとの等間隔で４本のリブ部５３が形成されているが、リブ部５３の間隔、及び本数は適宜設定される。

円環状の取付部５１が有する取付開口５４は、弁座１０の弁孔１１と同軸に形成されている。取付部５１の外径は、弁座１０の鍔部１２の外径と略同一径で形成されており、取付開口５４の内径は、弁座１０の結合部１３の外径と略同一径で形成されている。また、弁体２０の接離方向における取付部５１の長さは、弁座１０の結合部１３の長さと略同一に形成されている。さらに、取付部５１の下流側には、弁座１０の結合部１３を内嵌させるための環状の段部５５が内方に突設している。従って、図３〜図５に示すように、取付部５１の取付開口５４に弁座１０の結合部１３が内嵌すると、鍔部１２と取付部５１とにより連続した外周面が形成され、開弁時には内周側に弁孔１１と連通した開口が形成される。

円錐台状のガイド部５２の中央部には、有底円筒状の筒部５６が上流側に向かって突出するように形成されており、筒部５６には、弁体２０の弁軸部２２が進退可能に移動する案内孔５７が形成されている。筒部５６の外方には、弁部２１が当接してストッパ部となる環状の端面部５８が形成されている。また、筒部５６と端面部５８との間には、コイルばね４０を収容するための下流側に凹陥した環状の下流側凹陥部５９が形成されている。案内孔５７、端面部５８、及び下流側凹陥部５９は、弁孔１１と同軸に形成されている。さらに、図５に示すように、端面部５８は、弁体２０の接離方向において案内孔５７の開口部が設けられている筒部５６の上流側端部よりも下流側に位置するように形成されている。

筒部５６に形成されている案内孔５７は、上流側に弁軸部２２が挿入されるよう開口部を有しているが、下流側で閉塞している。従って、案内孔５７には、上流側の開口部のみから流体が内部に流出入する。なお、本実施の形態では、案内孔５７は円筒状に形成されているが、四角柱状や他の形状に形成されてもよい。

ストッパ部を構成する環状の端面部５８は、後述する弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部と面接触するように平面に形成されているとともに、４つのスリット状の凹部６０が形成されている。各凹部６０は、径方向で環状の端面部５８を横断する態様で形成されており、リブ部５３と周方向で９０度ずれた位置に等間隔で設けられている。従って、図４に示すように、開弁時に弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部が端面部５８に当接すると、各凹部６０によって弁部２１と端面部５８との間に非接触部９０が形成される。凹部６０の形状、間隔、数、及び大きさは適宜設定される。なお、本実施の形態では、非接触部９０を形成するために端面部５８に凹部６０が形成されているが、非接触部９０を形成できれば、端面部５８に上流側に突出する凸部を設けてもよいし、端面部５８と当接する弁部２１の下流側背面部２１ｂに凹部または凸部を設けてもよい。

ガイド部５２の端面部５８の外径は、弁孔１１の下流側端部の内径よりも小径を有している。従って、開弁時に弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部が端面部５８に当接すると、ガイド部５２の外方であって、リブ部５３間の隙間に流路が形成される。

弁体２０は、上流側で弁孔１１を閉鎖する弁部２１と、弁部２１の中央部から下流側に延在する弁軸部２２とを有している。弁部２１の上流側のシール面２１ａは、外周部から中央部に向かって凸状の湾曲面で形成されており、中央部には球状突起２３が形成されている。この球状突起２３は、閉弁時に弁体２０の接離方向で鍔部１２から上流側に突出する高さに形成されている。

既述したように、弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部は、開弁時にガイド部５２の端面部５８と面接触するように環状の平面に形成されている。また、弁軸部２２周囲における弁部２１の下流側背面部２１ｂの中央部には、コイルばね４０の上流側端部を収容するために外周部よりも上流側に凹陥した環状の上流側凹陥部２９が形成されている。さらに、上流側凹陥部２９は、開弁時に弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部がガイド部５２の端面部５８に当接したとき、弁体２０の接離方向で筒部５６の上流側端部が当接しない深さに形成されている。従って、図５（ｂ）に示すように、開弁時に下流側背面部２１ｂの外周部が端面部５８に当接すると、弁部２１とガイド部５２との間には対向する上流側及び下流側凹陥部２９，５９によって囲まれる内部空間Ｓが形成され、案内孔５７はこの内部空間Ｓと連通する。

弁部２１の外径は、弁孔１１を閉鎖可能な大きさであって、ガイド部５２の環状の端面部５８の外径と略同一径に形成されている。従って、図４に示すように、開弁時に弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部がガイド部５２の端面部５８に当接すると、弁部２１とガイド部５２とにより連続した外周面が形成される。

弁軸部２２は、横断面が十字形状に形成されており、４本の柱部２２ａを備えている。案内孔５７の径方向における弁軸部２２の幅は、弁軸部２２が案内孔５７内に挿入されたとき、柱部２２ａの端縁部と案内孔５７の内周面との間に隙間が生じるように案内孔５７の内径よりも若干小さく形成されている。従って、閉弁時には、弁軸部２２の柱部２２ａ間の切り欠き、及び柱部２２ａと案内孔５７の内周面との隙間に流体が滞留する。また、弁体２０の接離方向における弁軸部２２の長さは、開弁時に弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部がガイド部５２の端面部５８と当接したとき、弁軸部２２の下流側端部と案内孔５７の閉塞された下流側端部（底面）との間に若干隙間が生じるように形成されている。従って、開弁時及び閉弁時に弁軸部２２が案内孔５７内を移動すると、柱部２２ａ間の切り欠き、及び柱部２２ａと案内孔５７の内周面との隙間を介して流体が開口部から流出入する。これにより、円滑に弁軸部２２を案内孔５７内で移動させることができる。

弁部２１とガイド部５２との間には、弁孔１１と同軸で、筒部５６を囲繞するコイルばね４０が装着されている。既述したように、コイルばね４０の上流側端部は、弁部２１の下流側背面部２１ｂに形成された上流側凹陥部２９に係合しており、コイルばね４０の下流側端部は、ガイド部５２の上流側に形成された下流側凹陥部５９に係合している。これにより、弁体２０は上流側に移動するように付勢され、弁部２１が弁座１０に当接することによって弁孔１１が閉鎖される。また、流体圧がコイルばね４０の付勢力より大きくなると、弁体２０が下流側に移動し、弁部２１が弁座１０から離間して、弁孔１１が開放される。

本実施の形態の逆止弁１による動作について説明すると、例えば、図示しない止水栓が閉じられて、配管Ｌ内に流体が流れておらず流体圧が生じていない場合、図５（ａ）に示すように、弁体２０はコイルばね４０の付勢力により弁座１０側に付勢され、弁部２１のシール面２１ａが弁座１０に当接して、弁孔１１が閉鎖される。このため、逆止弁１が設けられている配管Ｌが鉛直方向に延在していると、逆止弁１より下流側で滞留している流体中の異物が逆止弁１側に流れてくるが、本実施の形態では、ホルダ５０の筒部５６に設けられている案内孔５７は上流側のみに開口部を有しており、下流側が閉塞しているから、異物が案内孔５７に入り込むのを防止できる。これにより、案内孔５７で弁軸部２２を円滑に摺動させることができる。

また、例えば、図示しない給湯栓等が開けられて、所定以上の流体圧が生じている場合、図５（ｂ）に示すように、コイルばね４０の付勢力に抗して弁体２０が下流側に移動し、弁部２１が弁座１０から離間することにより、弁孔１１が開放される。これにより、流体が弁孔１１から逆止弁１内に流れ、さらに下流側に流れる流路が形成される。

流体圧の増加に伴って、弁軸部２２は筒部５６の案内孔５７を下流側に移動し、弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部がガイド部５２の環状の端面部５８に当接すると、弁体２０の下流側への移動が規制される。このとき、対向する弁部２１の上流側凹陥部２９とガイド部５２の下流側凹陥部５９とにより内部空間Ｓが形成されるが、案内孔５７は下流側が閉塞されているから、ガイド部５２の端面部５８に凹部６０が形成されていない場合、外部の流路の流体圧に比べて案内孔５７を含む内部空間Ｓ内の流体の圧力が低くなり、内部空間Ｓ内が負圧となって、弁体２０とホルダ５０とが貼りつきやすくなる。特に、本実施の形態のように、上流側に向かって凸状に形成された弁部２１と、下流側が小径となる円錐台状に形成されたガイド部５２を有するホルダ５０とを用いた場合、弁部２１とガイド部５２の端面部５８とが当接する当接箇所で流路が最も狭くなる。その結果、当接箇所の周辺で流体の流速が速くなり、ベンチュリ効果によって弁部２１と端面部５８とが貼りつきやすくなる。

しかしながら、本実施の形態では、開弁時に弁部２１と当接するホルダ５０のガイド部５２の端面部５８に凹部６０が形成されているから、内部空間Ｓは凹部６０によって形成される非接触部９０を介して外部の流路と連通した状態となる。そして、案内孔５７が形成されている筒部５６は、開弁時にこの内部空間Ｓ内に位置するから、開弁時に形成されている流路を流れる流体の流体圧と、案内孔５７を含む内部空間Ｓ内の流体の圧力を同一とすることができる。このため、案内孔５７の下流側が閉塞され、開弁時にガイド部５２内を流体が流れない状態で弁部２１の下流側背面部２１ｂの外周部とガイド部５２の端面部５８とが面接触していても、案内孔５７内よりも大きな一定体積を有する内部空間Ｓ内が負圧とならず、弁部２１とガイド部５２の端面部５８とが貼りつくのを防止できる。これにより、流量が減少して流体圧が低下すると、コイルばね４０の付勢力によって弁部２１がガイド部５２の端面部５８から容易に離間するから、逆止弁１が開弁状態のままとなる閉弁異常が生じるのを防止できる。しかも、開弁時に弁部２１とガイド部５２とは非接触部９０以外で当接し、連続した外周面が形成されているから、狭い流路が形成される当接箇所の周辺での流体の乱れも少なく、非接触部９０を設けることによる圧損も抑えられる。従って、上記逆止弁１によれば、逆止機能を長期に渡って安定に発揮させることができる。

（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、樹脂製の弁座が用いられているが、逆止機能を高めるため、弁座とホルダとの間にゴム等からなるシール部材を介設してもよい。
（２）上記実施の形態では、開弁時、弁部の下流側背面部とガイド部の上流側の端面部との間に非接触部が形成されるが、弁体にガイド部と当接する当接部を別途設けてもよい。
（３）上記実施の形態では、案内孔が形成されている筒部とは別にストッパ部が形成されているが、開弁時に弁部の下流側背面部と筒部の上流側端部とを当接させる構造とすることにより、筒部をストッパ部として機能させてもよい。

１ 逆止弁
１０ 弁座
１１ 弁孔
２０ 弁体
２１ 弁部
２１ｂ 下流側背面部
４０ コイルばね（付勢手段）
５０ ホルダ
５２ ガイド部
５６ 筒部
５７ 案内孔
５８ 端面部（ストッパ部）
６０ 凹部
９０ 非接触部

Claims (4)

1. 弁孔周囲に形成された弁座と、弁座に接離可能な弁体と、弁体を接離方向に移動可能に保持するホルダと、弁体を上流側に付勢する付勢手段とを備え、流体圧で弁体が下流側に移動することにより開弁し、付勢手段による付勢力で弁体が上流側に移動することにより閉弁する逆止弁であって、
   弁体は、弁孔を閉鎖する弁部と、弁部から下流側に延在する弁軸部とを有し、
   ホルダは、弁軸部が進退可能に移動するとともに、下流側が閉塞された案内孔と、開弁時に弁体と当接して弁体の下流側への移動を規制するストッパ部とを有しており、
   開弁時に弁体とストッパ部との間に非接触部が形成されて、流路と案内孔とが連通する逆止弁。
2. 請求項１に記載の逆止弁であって、
   弁体とストッパ部との間の非接触部は、弁部及びストッパ部の少なくともいずれか一方に設けられた凹部または凸部によって形成される逆止弁。
3. 請求項１または２に記載の逆止弁であって、
   ホルダは、中央部に案内孔を、案内孔よりも外方にストッパ部を有し、
   弁体とストッパ部との間の非接触部は、ストッパ部に設けられたスリット状の凹部によって形成される逆止弁。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の逆止弁であって、
   ホルダは、中央部に案内孔を、案内孔よりも外方にストッパ部を、案内孔とストッパ部との間に下流側に凹陥する下流側凹陥部を有し、
   弁部は、下流側背面部に下流側凹陥部と対向し、上流側に凹陥する上流側凹陥部を有しており、
   開弁時に弁部の下流側背面部の外周部とストッパ部とが当接すると、下流側凹陥部と上流側凹陥部とによって内部空間が形成され、弁部の下流側背面部の外周部とストッパ部との間に形成される非接触部を介して流路と内部空間とが連通する逆止弁。
   

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