JP2020085048A - 逆止弁及びこれを備えた弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト低減を図りつつ、様々な径の配管に接続可能な逆止弁及び弁装置を提供する。【解決手段】流体の配管Ｔ１，Ｔ２につながる継手７，８を連結可能な逆止弁１は、流体通路と、流体通路が貫通する弁座ＳＴとを備えた逆止弁本体２と、弁座ＳＴに着座可能である弁体３と、弁体３を弁座ＳＴに向かって付勢するばね部材５と、ばね部材５を逆止弁本体２に対して支持する支持部材４と、を有し、逆止弁本体２は単一の部品であり、継手８を連結する連結部２５を流体通路の端部に設けており、弁座ＳＴから連結部２５までの流体通路の最小内径φ１は、弁体３の最大外径φ２より大きくなっており、連結部２５に連結された継手８は、逆止弁本体２に保持された支持部材４から離間している。【選択図】図２

Description

本発明は、流体の逆流を防止する逆止弁及びこれを備えた弁装置に関する。

従来、カーエアコン等の空調機器に使用される冷凍サイクルにおいては、冷媒（流体）の流れ方向を制御するために逆止弁が用いられている。

例えば特許文献１に開示された逆止弁は、逆止弁本体の支持バネ収容室内に円錐バネが配設され、弁体に接合された反転板を閉弁方向に付勢している。流入通路側の流体圧力と、流出通路側の流体圧力との圧力差が所定値よりも大きくなると、反転板は下向きに反転して開弁し、流出通路から流体が下方へ流れるようになっている。一方、該圧力が所定値以下であると、円錐バネは反転板を上向きに反転させて閉弁し、これにより流体の逆流を防止することができる。

特許第４５６３７５３号公報

ところで、特許文献１の逆止弁のケースは、蓋部材と逆止弁本体の２部品から構成されているので、流入通路や流出通路の径よりも、弁体に接合された反転板や円錐バネのサイズが大きくても、蓋部材と逆止弁本体を分離しておくことで、これらをケース内に容易に組み込むことができる。

しかしながら、このように逆止弁のケースを２部品から構成すると、部品点数が増大する他、蓋部材と逆止弁本体の合わせ部に大型のシールを設ける必要があり、それによりコスト高を招いている。一方、逆止弁を共通に用いて、様々な径の配管に接続したいという要請もある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、コスト低減を図りつつ、様々な径の配管に接続可能な逆止弁及び弁装置を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係る逆止弁は、流体の配管につながる継手を連結可能な逆止弁であって、流体通路と、前記流体通路が貫通する弁座とを備えた逆止弁本体と、前記弁座に着座可能である弁体と、前記弁体を前記弁座に向かって付勢するばね部材と、前記ばね部材を前記逆止弁本体に対して支持する支持部材と、を有し、前記逆止弁本体は単一の部品であり、前記継手を連結する内周面を備えた連結部を前記流体通路の端部に設けており、前記弁座から前記連結部までの前記流体通路の最小内径は、前記弁体の最大外径より大きくなっており、前記連結部に連結された前記継手は、前記逆止弁本体に保持された前記支持部材から離間している。

本発明によれば、コスト低減を図りつつ、様々な径の配管に接続可能な逆止弁及び弁装置を提供することができる。

図１は、本発明に係る逆止弁の実施形態を示す軸線方向断面図である。 図２は、逆止弁１の分解図である。 図３は、ワッシャ４と弁体３を図２の矢印Ａで示す方向に見た図である。 図４は、逆止弁１に対して、配管径を変更した出口側配管Ｔ３を接続する例を示す断面図である。

以下、本発明に係る逆止弁の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明に係る逆止弁として、主に、カーエアコン等の冷凍サイクルに使用される圧力調整用の逆止弁を例示して説明するが、本発明に係る逆止弁は、その他にも様々な形態の逆止弁に適用することができる。

＜逆止弁の構成＞
図１は、本発明に係る実施形態の逆止弁１の軸線方向断面図である。図２は、逆止弁１の分解図である。ここで、逆止弁１の流体通路の軸線（以下、通路軸線という）をＬとし、ねじ穴の軸線(以下、ねじ軸線という）をＳとする。通路軸線Ｌとねじ軸線Ｓとは平行している。

図１に示す逆止弁１は、内部に冷媒を通す冷媒流路（流体通路ともいう）を備え且つ１部品からなる逆止弁本体２と、逆止弁本体２の流体通路内に配置される弁体３と、逆止弁本体２に取り付けられるワッシャ（支持部材）４と、ワッシャ４に対して弁体３を付勢するコイルばね（ばね部材）５とを有する。逆止弁１は、例えば蒸発器及び圧縮機（不図示）に繋がる冷媒配管が接続される継手に連結されて冷凍サイクルが形成される。ここで、図１で冷媒の流れを矢印で示すように、逆止弁１の左側が冷媒の入口側であり、右側が冷媒の出口側であるものとする。

逆止弁本体２は、通路軸線Ｌに沿って図１，２の入口側より、第１の連結部２１と、第１の中間通路２２と、中央通路２３と、第２の中間通路２４と、第２の連結部２５とを有し、これらにより冷媒流路を構成している。

冷媒流路のうち中央通路２３の内径が最も大きくなっている。第１の連結部２１の内径は、中央通路２３の内径より小さく、また第１の中間通路２２の内径は、第１の連結部２１の内径より小さくなっている。

更に、第２の連結部２５の内径は、中央通路２３の内径より小さく、また第２の中間通路２４の内径は、第２の連結部２５の内径より小さくなっている。ここで図２に示すように、第２の中間通路２４の内径をφ１とする。

中央通路２３は、第１の中間通路２２に隣接して、通路軸線Ｌに直交して放射状に延在する環状のフランジ面２３ａを有している。フランジ面２３ａの通路軸線Ｌに近接する側が弁座ＳＴとなっている。弁座ＳＴの中央は流体通路となって、第１の中間通路２２につながっており、第１の中間通路２２は、中央通路２３に隣接して、中央通路２３に近接するにつれて拡径するテーパ部２２ａを有している。

第２の中間通路２４の通路軸線Ｌ方向における中央より出口側の内周には、周溝（凹部）２４ａが形成されている。

逆止弁本体２は、第１の連結部２１と並行して、入口側端面２ａに第１のねじ穴２６を形成し、また第２の連結部２５と並行して、出口側端面２ｂに第２のねじ穴２７を形成している。第１のねじ穴２６と第２のねじ穴２７とは、ねじ軸線Ｓを共通とするように形成されてなり、また連通孔２８を介して相互に連結されている。

なお、逆止弁本体２の外周において、出口側端面２ｂよりも入口側端面２ａに近い側に凹部２ｃが形成されている。凹部２ｃは、逆止弁１の入口側を示すマークにもなり得る。

逆止弁本体２に収容される弁体３は、逆止弁本体２の第１の中間通路２２の内径と略同一の外径を有する略円筒状の摺動部３１と、第１の中間通路２２より大径であって、その外周側端面が弁座ＳＴと着座／離間する円板状の弁部３２と、弁部３２の中央から出口側に向かって通路軸線Ｌに平行に延在する複数の（ここでは３本の）脚部３３とを有する。摺動部３１の側面には、複数の欠損部３１ａが周方向に略等間隔に形成され、欠損部３１ａによって、第１の中間通路２２と摺動部３１との間で冷媒が通過する流路が確保される。摺動部３１と弁部３２との間の外周には周溝３４が形成され、その中にＯ−リングＯＲ１が装着されている。

弁体３の最大外径は、弁部３２の外径φ２であり、弁部３２の外径φ２は第２の中間通路２４の内径φ１より小さくなっている。換言すれば、弁座ＳＴ（フランジ面２３ａ）から第２の連結部２５までの流体通路の最小内径（φ１）は、弁体３の最大外径（φ２）より大きい。

脚部３３の周囲には、比較的線径が細いコイルばね５が配置され、コイルばね５の一端は、弁部３２の出口側端面に当接し、コイルばね５の他端はワッシャ４に支持されており、コイルばね５は弁体３を入口側に向かって付勢している。

弁体３は冷媒圧力に応じて逆止弁本体２内で通路軸線Ｌに沿って移動し、第１の連結部２１側から流入する冷媒の通過許容／通過阻止を行う機能を有する。

図３は、ワッシャ４と弁体３を図２の矢印Ａで示す方向に見た図である。ワッシャ４は、環状部４１と、ワッシャ４の中央から環状部４１に向かって放射状に等角度で延在する複数（ここでは３本）の梁部４２とを有している。各梁部４２の内側端は中央部４３において接合され、また外側端は環状部４１に接合している。

弁体３の脚部３３は、隣接する梁部４２に進入しており、図３に示すように、１つの脚部３３は、これを挟む２本の梁部４２と、中央部４３に当接している。コイルばね５は、各梁部４２の入口側端面に当接して支持されている。

ワッシャ４の環状部４１は、図１に示すように、逆止弁本体２の周溝２４ａに係合しており、これによりワッシャ４が逆止弁本体２に保持される。

（逆止弁の組立）
逆止弁１を組み立てる場合、まず弁体３の周溝３４内にＯ−リングＯＲ１を装着した後、逆止弁本体２の第１の中間部２２内に摺動部３１を挿入する。弁部３２の外径φ２は第２の中間通路２４の内径φ１より小さくなっているので、逆止弁本体２が１部品から形成されていても、弁体３を第２の連結部２５側から逆止弁本体２内に容易に挿入できる。このとき、Ｏ−リングＯＲ１の外周がテーパ部２２ａに当接する。

ついで、弁体３の脚部３３の外周にコイルばね５を装着し、更に脚部３３の端部からワッシャ４を挿入する。このとき、環状部４１と中央部４３とが通路軸線Ｌに沿って変位するように押圧すると梁部４２が傾いて弾性変形するので、ワッシャ４を第２の中間通路２４内へと容易に挿入でき、環状部４１を周溝２４ａに係合させることができ、また脚部３３が梁部４２の間に進入して保持される。これにより逆止弁１が完成する。なお、脚部３３の端部は、第２の連結部２５の底面よりも出口側に突出しているが、突出しないように脚部３３をより短くしてもよい。

図１，２において、入口側に設けられる第１の継手７は、第１の連結部２１の内周面に嵌合する中空の嵌合部７１と、嵌合部７１の内側に形成された入口流路７２と、通路軸線Ｌの直交方向において嵌合部７１から離れてねじ軸線Ｓ側へ向かう突設部７４とを有する。突設部７４には、第１の継手７を貫通してなる貫通孔７５が形成されている。

入口側配管Ｔ１は、第１の継手７の入口流路７２の内周面に嵌合させた後、全周でロウ付けすることによって連結される。

継手の組付時には、入口側配管Ｔ１を連結した第１の継手７において、嵌合部７１の周囲に、銅やＳＵＳ又は金属に樹脂を被覆したシールワッシャＣＷを装着した状態で、嵌合部７１を第１の連結部２１内に挿入し、貫通孔７５の軸線を、逆止弁本体２のねじ軸線Ｓと一致させるようにした後、座付きボルトＢＴを貫通孔７５から挿通して、そのねじ部ＢＴａを第１のねじ穴２６に螺合させる。これにより、第１の継手７は逆止弁本体２の入口側端面２ａに密着し、また両者間で押圧されたシールワッシャＣＷにより、嵌合部７１と第１の連結部２１との間を通して冷媒が漏れ出ることを防止する。

一方、出口側に設けられる第２の継手８は、第２の連結部２５の内周面に嵌合する中空の嵌合部８１と、嵌合部８１の内側に形成された出口流路８２と、嵌合部８１の外周に形成された周溝８３と、通路軸線Ｌの直交方向において嵌合部８１から離れてねじ軸線Ｓ側へ向かう突設部８４とを有する。突設部８４には、第２の継手８を貫通してなる貫通孔８５が形成されている。

出口側配管Ｔ２の端部が出口流路８２の出口側端に嵌合された状態で、出口側配管Ｔ２と第２の継手８とが全周でロウ付けされて連結される。

継手の組付時には、出口側配管Ｔ２を連結した第２の継手８において、周溝８３にＯ−リングＯＲ２を装着した状態で、嵌合部８１を第２の連結部２５内に挿入し、貫通孔８５の軸線を、逆止弁本体２のねじ軸線Ｓと一致させるようにした後、座付きボルトＢＴを貫通孔８５から挿通して、そのねじ部ＢＴａを第２のねじ穴２７に螺合させる。これにより、第２の継手８は、逆止弁本体２の出口側端面２ｂに密着する。Ｏ−リングＯＲ２は、嵌合部８１と第２の連結部２５との間を通して冷媒が漏れ出ることを防止する。
このように逆止弁１と、これに連結された第１の継手７及び／又は第２の継手８とで、弁装置を構成する。本実施の形態によれば、嵌合部８１を第２の連結部２５の内周面に嵌合させているので、第２の連結部２５の内径より小径の配管Ｔ２を、第２の継手８を介して逆止弁本体２に連結する場合に、逆止弁本体２の外周より第２の継手８が軸線Ｌの直交方向外方に突出することを抑えることができ、また弁装置の軸線Ｌ方向の長さを抑えることができ、それによりコンパクトな弁装置を提供できる。

＜逆止弁の作動＞
次に、逆止弁１の作動を簡単に説明する。図１において、入口側配管Ｔ１側の冷媒圧力が、出口側配管Ｔ２側の冷媒圧力より低い場合、弁部３２の端面が逆止弁本体２の弁座ＳＴに着座し、これにより逆止弁１を冷媒が通過することが阻止され、入口側配管Ｔ１に冷媒が流れ出すことはない。このとき、Ｏ−リングＯＲ１がテーパ部２２ａに当接することで、確実に冷媒漏れ防止を図ることができる。

一方、入口側配管Ｔ１側の冷媒圧力が、出口側配管Ｔ２側の冷媒圧力より高い場合、弁部３２が開弁方向（図１で右方）へ移動し、弁部３２の端面が逆止弁本体２の弁座ＳＴから離れ、冷媒が逆止弁１を通過することを許容するので、入口側配管Ｔ１から出口側配管Ｔ２に冷媒が流れることとなる。

ここで、逆止弁１を設ける冷凍システムにおいて、第１の継手７に連結された入口側配管Ｔ１，又は第２の継手８に連結された出口側配管Ｔ２の配管径を変えたい場合がある。

図４は、第１の継手７を連結した逆止弁１に対して、配管径を変更した出口側配管Ｔ３を接続する例を示す断面図である。図４において、出口側に設けられる第２の継手（中間継手）８Ａは、第２の連結部２５に嵌合する中空の嵌合部（中間嵌合部）８１Ａと、嵌合部８１Ａの内側に形成された中間流路８２Ａと、嵌合部８１Ａの外周に形成された周溝８３Ａと、通路軸線Ｌの直交方向において嵌合部８１Ａから離れてねじ軸線Ｓ側へ向かう突設部８４Ａとを有する。突設部８４Ａには、第２の継手８Ａを貫通してなる貫通孔８５Ａが形成されている。

さらに、第３の継手９は、第２の継手８Ａの中間流路８２Ａに嵌合する中空の嵌合部９１と、嵌合部９１の内側に形成された出口流路９２と、通路軸線Ｌの直交方向において嵌合部９１から離れてねじ軸線Ｓ側へ向かう突設部９４とを有する。突設部９４には、第３の継手９を貫通してなる貫通孔９５が形成されている。

出口側配管Ｔ３は、第３の継手９における出口流路９２の内周面に嵌合させた後、全周でロウ付けすることによって連結される。

継手の組付時には、出口側配管Ｔ３を連結した第３の継手９において、嵌合部９１の周囲にシールワッシャＣＷを装着した状態で、嵌合部９１を中間流路８２Ａ内に挿入し、貫通孔９５の軸線を、貫通孔８５Ａの軸線と一致させるようにする。

さらに、第３の継手９を連結した第２の継手８Ａを、周溝８３ＡにＯ−リングＯＲ２を装着した状態で、嵌合部８１Ａを第２の連結部２５内に挿入し、貫通孔８５Ａの軸線を、逆止弁本体２のねじ軸線Ｓと一致させるようにした後、座付きボルトＢＴを貫通孔９５及び貫通孔８５Ａから挿通して、そのねじ部ＢＴａを第２のねじ穴２７に螺合させる。これにより、第２の継手８Ａは、逆止弁本体２の出口側端面２ｂに密着する。
このとき、第３の継手９の嵌合部９１の端部は、第２の連結部２５の端部より軸線Ｌ方向の内側に位置し、すなわち、嵌合部９１と第２の連結部２５とは軸線Ｌに直交する方向において一部が重なっている。これにより逆止弁本体２から第３の継手９までの軸線Ｌ方向の長さを抑制し、コンパクトな構成を実現できる。
また上述した実施の形態と同様に、嵌合部８１Ａを第２の連結部２５の内周面に嵌合させているので、第２の継手８Ａを介して逆止弁本体２に連結する場合に、逆止弁本体２の外周より第２の継手８Ａが軸線Ｌの直交方向外方に突出することを抑えることができ、また弁装置の軸線Ｌ方向の長さを抑えることができ、それによりコンパクトな弁装置を提供できる。

このように、逆止弁本体２はそのままで、配管径を変えた配管を接続した第３の継手９を第２の継手８Ａに直列に連結した上で、更に第２の継手８Ａを逆止弁本体２に連結することにより、異なる弁装置を構成することができる。すなわち、配管径の異なる冷凍システムにおいて、共通する逆止弁本体２を用いることができ、コスト低減を図れる。
本実施の形態によれば、第２の継手８Ａを介して第３の継手９及び出口側配管Ｔ３を連結することにより、第２の連結部２５の内径に対し、出口側配管Ｔ３の外径が比較的小さい場合にも、管径を段階的に徐々に絞ることができるから、流体の流れをスムーズにすることで、キャビテーションなどの発生を抑制できる。

以上述べた例では、第２の継手を交換した上で更に第３の継手を直列に連結することで、異なる配管径を持つ配管への接続を可能としているが、第２の継手を、異なる配管径を持つ配管に直接連結可能なものに交換してもよく、それにより第３の継手が不要になる。明らかであるが、第１の継手を、異なる配管径を持つ配管に連結可能なものに交換してもよい。

また、本実施形態では、ワッシャが継手から離間して独立しているため、継手の連結の有無にかかわらず、逆止弁１が冷媒の通過許容／通過阻止機能を発揮できる。したがって、実際に使用する継手を連結する前に逆止弁１が適正に作動するか否かを検査することもできるから、取り扱い容易性に優れる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。

１ 逆止弁
２ 逆止弁本体
３ 弁体
４ ワッシャ（支持部材）
５ コイルばね
７ 第１の継手
８、８Ａ 第２の継手
９ 第３の継手
ＢＴ 座付きボルト
Ｌ 通路軸線
Ｓ ねじ軸線

Claims (6)

1. 流体の配管につながる継手を連結可能な逆止弁であって、
   流体通路と、前記流体通路が貫通する弁座とを備えた逆止弁本体と、
   前記弁座に着座可能である弁体と、
   前記弁体を前記弁座に向かって付勢するばね部材と、
   前記ばね部材を前記逆止弁本体に対して支持する支持部材と、を有し、
   前記逆止弁本体は単一の部品であり、前記継手を連結する内周面を備えた連結部を前記流体通路の端部に設けており、
   前記弁座から前記連結部までの前記流体通路の最小内径は、前記弁体の最大外径より大きくなっており、
   前記連結部に連結された前記継手は、前記逆止弁本体に保持された前記支持部材から離間している、
   ことを特徴とする逆止弁。
2. 前記支持部材は、環状部と、前記支持部材の中央から前記環状部に向かって放射状に延在する複数の梁部とを有し、
   前記弁体は、隣接する前記梁部の間に進入する複数の脚部を有し、
   前記逆止弁本体は、前記流体通路に前記環状部が係合する凹部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 請求項１又は２に記載の逆止弁と、中空の中間嵌合部を備えた中間継手とを有し、前記連結部の内周面に前記中間嵌合部の外周面を嵌合させることにより、前記中間継手と前記逆止弁とが流体連通可能に連結される、
   ことを特徴とする弁装置。
4. 流体の配管に接続された中空の嵌合部を備えた継手をさらに有し、前記中間嵌合部の内周面に前記嵌合部の外周面を嵌合させることにより、前記継手を介して、前記中間継手と前記流体の配管とが流体連通可能に連結され、
   前記流体通路の軸線に直交する方向において、前記逆止弁本体の連結部と前記継手の嵌合部とが重なっている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の弁装置。
5. 前記弁体は、前記流体通路の軸線に直交する方向において前記中間継手が係合する前記連結部側より挿入されて組み付けられる、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の弁装置。
6. 前記逆止弁本体は、前記流体通路の軸線と平行なねじ軸線を持つねじ穴を有し、
   前記継手は、前記嵌合部から前記ねじ軸線側に突設する突設部を有しており、前記突設部に設けた貫通孔を介して挿通され前記ねじ穴に螺合するボルトを用いて、前記逆止弁本体に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の弁装置。
   
   

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