JP3846287B2

JP3846287B2 - バルブ

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Publication number: JP3846287B2
Application number: JP2001361185A
Authority: JP
Inventors: 敏広茅原; 茂広渡辺; 知久武田
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: TWI266013B; US20030098074A1; US6959718B2; CN1432745A; TW200300487A; CN1316188C; KR100851778B1; KR20030043704A; JP2003161375A; CA2412716A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体の流路を遮断するバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流体を使用する機器において、通常、その流体の流れを制御するとき、各種のバルブが用いられている。流体の流路を遮断するとき、流路の開閉を制御するバルブとして電磁弁がよく使用され、流体の逆流を遮断するバルブとして逆止弁が多く設けられている。これらのバルブは、使用される設備あるいは配管の状況に応じ、それぞれ適したものが選択されて用いられる。
【０００３】
たとえば、ボイラ等の燃料系統の配管には、燃料の供給を制御するバルブが設けられている。ボイラ燃料の性状は、軽質燃料やガス燃料であるので、安全の面から、ボイラ燃料の漏れに対しては万全の対策が必要である。そのため、従来、燃料の漏れを防止するために、各種の異なるタイプのバルブを組み合わせたり、複数のバルブを直列に接続して配置することが行われる。
【０００４】
一方、ボイラ等の給水系統に用いる給水配管には、給水およびボイラ缶水の逆流を防止するための逆止弁が設けられている。ボイラ缶水の圧力は高く，かつ高温であるので、安全の面からボイラ缶水の逆流に対しては万全の対策が必要である。そのため、従来、逆止弁の漏れ，すなわち逆流を防止するために、各種の異なるタイプの逆止弁を組み合わせたり、複数の逆止弁を直列に接続して配置することが行われる。
【０００５】
また、それぞれのタイプのバルブの弁座に当接する弁体についても、各種の材料を用いて漏れや逆流の防止を行なっている。たとえば、前記弁体として、ゴムなどの，いわゆる弾性部材による弁体を用いたり、メタルシールと一般的に言われている，いわゆる金属（非弾性部材）の弁体を用いることがある。ここにおいて、前記弾性部材のみによるバルブは、耐圧力が低く、また耐久性も不足していた。
【０００６】
前記メタルシールのみのときは、小さなゴミが前記弁座と非弾性部材の前記弁体との間に挟まること，いわゆるゴミ噛みにより、簡単にシール性が損なわれ、漏れや逆流が起こり易い問題がある。また、このメタルシール構造のバルブでは、前記ゴミ噛みが発生しても、つぎに流体が流れたときに前記ゴミが流されてしまうと、漏れや逆流の再現性が失われ、漏れや逆流の起こる原因の追求もできなくなる。そして、前記メタルシール構造のときは、このバルブの閉止時の衝撃も大きく、耐久性と騒音の問題がある。
【０００７】
さらに、バルブの機能が損なわれる前にその傾向を予知，すなわち漏れや逆流を予測することは、複数のバルブの間に設けた圧力計等で検出することにより行われているが、個々のバルブ単体でのその傾向の予知は困難である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、漏れや逆流を完全に防止し、騒音も少なくかつ耐久性のあるバルブを提供し、さらにバルブの機能が損なわれる前にその傾向の予知のできるバルブを実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであって、請求項１に記載の発明は、流体入口および流体出口の間に弁室を画成したバルブにおいて、前記弁室内に、弾性部材よりなる円板状の第一弁体と、前記第一弁体と同軸上に前記第一弁体より閉弁側に配置され、且つ前記第一弁体より小径で非弾性部材よりなる円板状の第二弁体とで構成された弁体と、前記第一弁体と当接する第一弁座と、前記第一弁座の内周側に位置し、前記第二弁体と当接する第二弁座とが設けられ、前記第一弁体にあっては、その中央部に閉弁側に突出するスリーブ部と、このスリーブ部も含めて貫通した装着孔を有し、前記第二弁体にあっては、その中心部に前記スリーブ部の外周面と密嵌合する嵌合孔を有し、前記嵌合孔に前記スリーブ部が嵌合し第一弁体と第二弁体が一体となって第一弁体が有する前記装着孔に密嵌合する弁軸に固定され、前記第一弁体、前記第二弁体及び前記第一弁座、前記第二弁座にあっては、前記第一弁体と前記第一弁座が先に当接し、前記第一弁体の変形により前記第二弁体と前記第二弁座が当接するように配置され、更に、前記第一弁座と前記第二弁座との間に圧力緩衝室が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記圧力緩衝室の圧力を検出し、前記圧力緩衝室の圧力変化に基づいて、バルブの機能が損なわれる傾向の予知を行う圧力検出手段が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、好適な実施の形態のバルブとして、流路を遮断する遮断弁と、流体の逆流を遮断する逆止弁とに適用することができる。
【００１４】
このバルブは、流体入口および流体出口を備えた弁本体内に空間部を形成することにより、弁室を画成し、この弁室内において、弁体が移動自在となるように構成されている。
【００１５】
前記弁本体は、たとえば金属や合成樹脂の非弾性部材により筒状に成形されており、前記弁室内には、前記弁体と当接する弁座を備えている。
【００１６】
前記弁体は、弾性部材により構成された円板形状の第一弁体と、この第一弁体より小径で非弾性部材により構成された円板形状の第二弁体とにより構成されている。この両弁体は、密着した状態で一体の弁体となるように弁軸に固着されており，いわゆる独楽の形を呈する弁体として構成されている。そして、前記弁体は、前記弁室内において、前記弁軸と一体となって流体の流れ方向に移動自在となるように装着されている。さらに、前記弁体は、流体の非流通時、圧縮バネの付勢力により、前記弁座へ当接するように構成されている。
【００１７】
ここで、前記第二弁体の他の実施の形態について説明する。前記第二弁体は、非弾性部材により構成されているが、実施に応じ、前記弁座との当接部のシール性をより一層確実なものとするために、前記弁座との当接面に弾性部材を装着することも好適である。
【００１８】
前記第二弁体のさらなる他の実施の形態について説明する。前記第二弁体の前記弁座とのシール性をより一層確実なものとするために、前記第二弁体を弾性部材により構成し、前記両弁体の剛性を保持するための剛性保持プレートを前記第一弁体と前記第二弁体との間に介在させる構成も実施に応じ、好適である。
【００１９】
つぎに、前記第一弁体および前記第二弁体の前記弁軸への固着について説明する。前記第一弁体は、その中心部に一側へ突出形成したスリーブ部を備えており、かつこのスリーブ部も含めて貫通した装着孔を備えている。この装着孔へ前記弁軸を挿入することにより、流体の漏れを防止した状態で固着している。一方、前記第二弁体の中心部には、前記スリーブ部の外周に密嵌合する嵌合孔を備えている。したがって、前記スリーブ部へ前記嵌合孔を介して前記第二弁体を装着することにより、前記第一弁体と前記第二弁体は、一体的な弁体として構成され、この一体的な弁体として前記弁軸に固着されていることになる。これにより、前記両弁体と前記弁軸との間からの流体の漏れ防止は、前記装着孔と前記弁軸とのシール性を確保することにより保証される。
【００２０】
また、前記弁座は、前記第一弁体と当接する第一弁座と、前記第二弁体と当接する第二弁座とにより構成されている。そして、前記第一弁座と前記第二弁座との間に圧力緩衝室を設けている。この圧力緩衝室は、流路の閉鎖時に発生する流体の圧力により生ずる衝撃を緩衝する役割を果たすものである。
【００２１】
ここで、前記弁座の他の実施の形態について説明する。前記両弁座は、非弾性部材により構成されているが、実施に応じ、前記両弁体と当接する弁座のシール性をより一層確実なものとするために、前記両弁体との両当接面に弾性部材をそれぞれ装着することも好適である。さらに、前記両弁体のいずれか一方と当接する弁座の当接面に弾性部材を装着することも好適である。
【００２２】
前記圧力緩衝室は，いわゆる環状で前記第二弁座の外周に沿って、かつ前記第一弁座の内周側に形成されている。そして、前記圧力緩衝室の横断面形状は、略凹部に形成されている。前記横断面形状は、通過する流体の流量により、半丸や三角および台形形状等に適宜形成することができる。ここにおいて、通過する流体の流量が少量の場合、前記圧力緩衝室は、その横断面形状を凹部状とすることなく、単に前記第二弁体の外周端部と前記第一弁座および前記第一弁体で囲まれる略三角形状の横断面形状とした環状隙間とすることも好適である。
【００２３】
さらに、前記圧力緩衝室内に通ずる管路を設け、この管路に圧力検出手段を設けることも好適である。
【００２４】
前記構成のバルブの作用について説明する。まず、遮断弁としての形態のときの作用を説明する。この遮断弁の流路を開とするときは、前記弁体を前記圧縮バネの付勢力に抗して、前記両弁座から引き離す。これにより、前記弁体と前記両弁座との当接が解除され、前記弁体の外周の隙間を流体が通過し、流体が前記流体出口から流出する。また、この流路を遮断するときは、前記圧縮バネの付勢力および流入した流体の流体圧に基づいて、前記弁体は、前記両弁座側へ移動し当接する。まず、上流側に配置されている前記第一弁体が前記第一弁座に当接する。このとき、前記第一弁体は、弾性部材であるので、当接による衝撃音は少ない。ついで、前記第二弁体が前記第二弁座に当接する。そして、流路を前記第一弁体と前記第二弁体とにより、二重に封鎖する。したがって、前記流体出口側への流体の漏れを阻止する。
【００２５】
ここで、前記圧力緩衝室の作用についてさらに詳細に説明する。この圧力緩衝室は、流体の流れを遮断するときにおいて、まず前記第一弁体が前記第一弁座に当接することにより、前記圧力緩衝室が前記凹部形状とともに区画形成される。そして、前記第二弁体と前記第二弁座とが当接する間に、前記第二弁体と前記第二弁座との隙間から少しずつ流体が出口側へ漏洩することにより、前記圧力緩衝室の容積が少しずつ減少する。これにより、前記第二弁体が前記第二弁座に激しく衝突しなくなる。すなわち、激突による損耗のおそれがなく、耐久性が向上するとともに、衝撃音が減少する。
【００２６】
さらに、前記圧力緩衝室の圧力を検出する作用について説明する。前記圧力緩衝室に通ずる前記管路に圧力検出手段を設け、この圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室の圧力変化を検出し、この圧力緩衝室の圧力が、前記流体入口側の圧力に近くなれば、流体の漏れのおそれがあるとの判定を行うものである。すなわち、前記第二弁体により漏れは防止されてはいるが、前記第一弁体では、漏れが生じていると判定することができる。これにより、前記圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室の圧力変化に基づいて、遮断弁の機能が損なわれる前にその傾向を予知，すなわち流体の漏れの予測が可能となる。
【００２７】
ここにおいて、前記流体入口に通ずる管路に別の圧力検出手段を設け、それとの差圧を検出し、所定の差圧が発生しなくなると、流体の漏れのおそれがあるとの判定を行ってもよい。
【００２８】
つぎに、前記構成の逆止弁としての形態のときの作用を説明する。この逆止弁において、正流時，すなわち流体を供給するときは、前記流体入口から流入した流体の流体圧に基づいて、前記弁体は、前記流体出口側へ前記圧縮バネの付勢力に抗して移動し、流体が前記流体出口側へ流出する。すなわち、前記弁体が移動することにより、前記弁体と前記両弁座との当接が解除され、前記弁体の外周の隙間を流体が通過し、流体が前記流体出口から流出する。
【００２９】
また、逆流防止時，すなわち前記流体入口からの流体の流入が停止すると、前記圧縮バネが復帰し、前記弁体は、前記流体入口の方へ移動する。まず、下流側に配置されている前記第一弁体が前記第一弁座に当接する。このとき、前記第一弁体は、弾性部材であるので、当接による衝撃音は少ない。ついで、前記第二弁体が前記第二弁座に当接する。そして、流路を前記第一弁体と前記第二弁体とにより、二重に封鎖する。したがって、前記流体出口側からの流体の逆流を阻止する。
【００３０】
ここで、前記圧力緩衝室の作用について、さらに詳細に説明する。この圧力緩衝室は、流体の流れを遮断するときにおいて、まず前記第一弁体が前記第一弁座に当接することにより、前記圧力緩衝室が前記凹部形状とともに区画形成される。そして、前記第二弁体と前記第二弁座とが当接する間に、前記第二弁体と前記第二弁座との隙間から少しずつ流体が入口側へ漏洩することにより、前記圧力緩衝室の容積が少しずつ減少する。これにより、前記第二弁体が前記第二弁座に激しく衝突しなくなる。すなわち、耐久性が向上するとともに衝撃音も減少する。
【００３１】
さらに、前記圧力緩衝室の圧力を検出する作用について説明する。前記圧力緩衝室に通ずる前記管路に圧力検出手段を設け、この圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室の圧力変化を検出し、この圧力緩衝室の圧力が、前記流体出口側の圧力に近くなれば、流体の逆流のおそれがあるとの判定を行うものである。すなわち、前記第二弁体により逆流は防止されてはいるが、前記第一弁体では、逆流が生じていると判定することができる。これにより、前記圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室の圧力変化に基づいて、逆止弁の機能が損なわれる前にその傾向を予知，すなわち流体の逆流の予測が可能となる。
【００３２】
また、前記流体入口に通ずる管路に別の圧力検出手段を設け、それとの差圧を検出し、所定の差圧が発生すると、逆流のおそれがあるとの判定を行ってもよい。
【００３３】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。好適な第一実施例として、流路を遮断する弁である電磁弁に適用して説明する。図１は、電磁弁の構成を概略的に示す断面説明図であり、流路を開としているときの状態を示している。
【００３４】
図１において、電磁弁１は、筒状の流体入口２および筒状の流体出口３を備えた弁本体４内に弁室５を備えている。この弁室５内には、弁体６が移動自在となるように配置され、この弁体６と当接する弁座７を備えている。さらに、前記電磁弁１は、前記弁体６を前記弁座７へ当接させる圧縮バネ８と、前記圧縮バネ８の付勢力に抗して、前記弁体６を前記弁座７から引き離す電磁コイル９とを備えている。
【００３５】
前記弁本体４は、前記流体入口２から前記流体出口３へ至る流路において、円形の開口部１０を形成しており、この開口部１０を囲み、かつ前記流体入口２から前記開口部１０へ至る流路を確保するように、前記弁本体４の外周へ適宜突出した突出部１１を備えている。この突出部１１に蓋部材１２を嵌合させることにより、前記弁室５を画成している。そして、前記開口部１０の周囲には、前記弁体６と当接する前記弁座７が形成されている。
【００３６】
前記弁体６は、前記弁室５内において、前記弁座７と当接して前記開口部１０を閉鎖するように、前記開口部１０と直交する方向へ移動自在となっており、前記蓋部材１２を介して設けられている。
【００３７】
ここで、前記弁体６について、図２に基づいて、さらに詳細に説明する。図２は、前記弁室５内に配置される部品を説明するための分解斜視図である。
【００３８】
前記弁体６は、弾性部材により構成された円板形状の第一弁体１３と、この第一弁体１３より小径で非弾性部材により構成された円板形状の第二弁体１４とにより構成されている。この両弁体１３，１４は、密着した状態で一体の弁体となるように弁軸１５に固着されており，いわゆる独楽の形を呈する弁体として構成されている。そして、前記弁体６は、前記弁室５内において、前記弁軸１５と一体となって流体の流れ方向に移動自在となるように装着されている。
【００３９】
ここで、これらの各部材について、より詳細に説明する。前記第一弁体１３は、弾性材料であるゴム等をプレス成形して作られており、その中央部に前記流体出口３側へ一体に突出形成したスリーブ部１６を備え、かつこのスリーブ部１６も含めて貫通した装着孔１７を備えている。前記第一弁体１３は、前記弁座７のあたり面（後述する第一弁座１８）に当接する部分（すなわち、前記第一弁体１３の片面の肩の部分）を面取りし、円錐形状の第一シール部１９を形成している。さらに、前記第一弁体１３は、前記流体入口２側の中央部には、ワッシャ２０および前記圧縮バネ８の一端を配置する凹部２１が一体形成されている。ここにおいて、前記スリーブ部１６の突出長さは、前記第二弁体１４の板厚より若干長く形成されている。前記スリーブ部１６の肉厚は、前記第二弁体１４との嵌合において、このスリーブ部１６が弾性変形により、密嵌合に効果を発揮するように、適宜な厚さに設定されている。前記装着孔１７の内径は、前記弁軸１５と密嵌合させるため、前記弁軸１５の装着部（後述する小径部２６）の外径より若干小さく形成されている。
【００４０】
前記第二弁体１４は、非弾性材料である金属等をプレス加工して作られており、前記弁座７のあたり面（後述する第二弁座２２）に当接する部分（すなわち、前記第二弁体１４の片面の部分）には、平板状の第二シール部２３を形成している。前記第二弁体１４の中心部には、前記スリーブ部１６の外周面と密嵌合する嵌合孔２４を備えている。
【００４１】
前記弁軸１５は、前記ワッシャ２０，前記装着孔１７およびプッシュナット２５を貫通する小径部２６と、前記凹部２１で前記ワッシャ２０と当接する端面２７を備えた中径部２８と、前記電磁コイル９の作用を受ける大径部２９との三段階の棒状に形成されている。
【００４２】
さらに、前記プッシュナット２５は、中央部に固定穴３０を備え、この固定穴３０の周囲は、弾性力を備えた板バネ（符号省略）で構成されている固定具である。このプッシュナット２５により、前記両弁体１３，１４を前記弁軸１５に固定している。
【００４３】
ここで、前記弁体６の組み立てについて説明すると、前記弁体６は、前記弁軸１５，前記ワッシャ２０，前記第一弁体１３，前記第二弁体１４および前記プッシュナット２５により一体的に組み立てられている。
【００４４】
つぎに、前記弁体６の組立て手順について説明する。まず、前記小径部２６に前記圧縮バネ８と前記ワッシャ２０を貫通させる。つぎに、前記小径部２６に前記装着孔１７を介して前記第一弁体１３を嵌合し、さらに前記スリーブ部１６に前記嵌合孔２４を介して前記第二弁体１４を嵌合する。そして、前記固定穴３０を介して前記プッシュナット２５を前記小径部２６に嵌合させることにより、前記両弁体１３，１４および前記ワッシャ２０を前記端面２７に押し付け、挟み込んで固定する。前記プッシュナット２５は、前記板バネの力により、前記小径部２６に固定され逆戻りすることなく、かつ前記板バネの力により前記両弁体１３，１４および前記ワッシャ２０を前記端面２７へ押し付け続ける。これにより、前記弁体６は、いわゆる独楽の形を呈する弁体に組み立てられ、前記圧縮バネ８を前記中径部２８の外周へ配置した状態で、前記弁室５内へ配置される。
【００４５】
ここで、前記第一弁体１３および前記第二弁体１４の前記弁軸１５への固着について詳細に説明する。前記装着孔１７へ前記小径部２６を挿入することにより、流体の漏れを防止した状態で固着している。一方、前記嵌合孔２４を介して、前記スリーブ部１６へ前記第二弁体１４を装着することにより、前記第一弁体１３と前記第二弁体１４は、一体的な弁体として構成され、この一体的な弁体として前記弁軸１５に固着されていることになる。
【００４６】
つぎに、前記弁座７について、図１に基づいて詳細に説明すると、前記弁座７は、前記第一弁体１３と当接する第一弁座１８と、前記第二弁体１４と当接する第二弁座２２とにより構成されている。ここにおいて、前記第一弁座１８と前記第二弁座２２は、前記開口部１０の周囲に形成されるものであり、前記第一弁座１８は、前記第二弁座２２より外周側に形成され，かつ前記第二弁座２２より上流側に形成されている。そして、前記第一弁座１８の形状は，いわゆるすり鉢状のあたり面を持つように、前記弁軸１５に対して所定の角度をもたせて形成されている。前記第二弁座２２のあたり面は、前記弁軸１５の軸方向に対して直交するように形成されている。
【００４７】
つぎに、前記蓋部材１２は、前記突出部１１と嵌合する嵌合部３１を備えている。そして、前記弁本体４と前記蓋部材１２を前記突出部１１および前記嵌合部３１において、シール部材であるパッキン３２を挟んで螺合することにより、前記弁室５を密閉状態で画成する。また、前記蓋部材１２は、前記弁軸１５を格納し、前記電磁コイル９を作用させるソレノイド部３３を備えている。このソレノイド部３３は、前記蓋部材１２の中央部において、外側方向へ突出した状態で設けられている。また、このソレノイド部３３の外周面を囲むように前記電磁コイル９が配置されている。さらに、前記蓋部材１２の外側には、前記電磁コイル９および前記ソレノイド部３３を覆うカバー３４が設けられている。
【００４８】
ここで、この第一実施例における第一変形例である前記第一弁座１８と前記第二弁座２２との間に圧力緩衝室３５を設ける構成について説明する。前記圧力緩衝室３５は、流路の閉鎖時に発生する流体の圧力により生ずる衝撃を緩衝する役割を果たすように構成されている。前記圧力緩衝室３５は、前記開口部１０を囲むように環状に形成されるもので、前記第二弁座２２の外周側で、かつ前記第一弁座１８の内周側に形成されている。そして、前記圧力緩衝室３５の横断面形状は、略凹部に形成されている。
【００４９】
さらに、この第一実施例における第二変形例である前記圧力緩衝室３５内の圧力を検出する手段を設ける構成について説明する。前記圧力緩衝室３５内に通ずる管路３６を前記弁本体４の外周面まで連通するように設け、この管路３６に圧力検出手段（図示省略）を設ける。この圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室３５の圧力変化に基づいて、流体の漏れの判定を行う構成としている。
【００５０】
前記構成の電磁弁１の作用について説明する。流路を開とするときは、前記電磁コイル９へ通電し、この電磁作用により、前記弁体６を前記圧縮バネ８の付勢力に抗して、前記弁座７から引き離す。これにより、前記弁体６と前記弁座７との当接が解除され、前記弁体６の外周の隙間を流体が通過し、前記開口部１０を経て、流体が前記流体出口３から流出する。
【００５１】
また、この流路を遮断するときについて、図３に基づいて説明する。図３は、前記弁体６が前記弁座７と当接する初期の段階を示す概略説明図である。図３において、前記電磁コイル９への通電を停止することにより、前記圧縮バネ８の付勢力および流入した流体の流体圧に基づいて、前記弁体６は、前記弁座７側へ移動する。この移動により、まず上流側に配置されている前記第一弁体１３が前記第一弁座１８に当接する。この当接時、前記第一弁体１３は、弾性部材で形成されているので、当接による衝撃音は少ない。
【００５２】
つぎに、この流路を二重に遮断するときについて、図４に基づいて説明する。図４は、前記弁体６が前記弁座７と完全に当接する段階を示す概略説明図である。図４において、前記第二弁体１４が前記第二弁座２２に当接する。このとき、前記第一弁体１３は弾性変形し、前記第一シール部１９は、前記第一弁座１８と密着する。そして、前記第二シール部２３は、前記第二弁座２２と密着する。これにより、流路を前記第一弁体１３と前記第二弁体１４とにより、二重に封鎖する。したがって、前記流体出口３側への流体の漏れを阻止する。
【００５３】
ここで、前記弁軸１５からの漏れは、まず前記凹部２１における前記端面２７と、前記ワッシャ２０および前記第一弁体１３との当接により阻止され、さらに前記小径部２６に装着された前記スリーブ部１６の弾性作用によるシール効果により、完全に保証される。
【００５４】
ここにおいて、前記スリーブ部１６は、弾性変形するので、前記密嵌合によるシール効果とは別のシール効果も発揮することができる。すなわち、流路の遮断時において、流体の圧力が前記第一弁体１３に加えられると、前記第一弁体１３をその厚み方向に変形させる力は、前記スリーブ部１６と前記小径部２６との接触面へ作用する。したがって、前記スリーブ部１６は、前記流体出口３側へ押圧されることになる。しかし、前記嵌合孔２４により、前記スリーブ部１６の前記流体出口３側への弾性変形は制限されるので、前記スリーブ部１６における前記装着孔１７の全周面は、前記小径部２６へさらに押圧されることになり、より一層シール効果が増すことになる。したがって、前記スリーブ部１６は、前記小径部２６からの漏れを完全にシールすることができる。そして、前記スリーブ部１６の作用により、特別の漏れ対策を必要としないので、前記弁体６のコストも低減できる。
【００５５】
ここで、第一変形例である前記圧力緩衝室３５の作用について、図３に基づいて説明する。この圧力緩衝室３５は、流体の流れを遮断するときにおいて、まず前記第一弁体１３が前記第一弁座１８に当接することにより、前記圧力緩衝室３５が前記凹部形状とともに区画形成される。そして、前記第二弁体１４と前記第二弁座２２とが当接する間に、前記第二弁体１４と前記第二弁座２２との隙間から少しずつ流体が前記流体出口３側へ漏洩することにより、前記圧力緩衝室３５の容積が少しずつ減少する。これにより、前記第二弁体１４が前記第二弁座２２に激しく衝突しなくなる。すなわち、激突による損耗のおそれがなく、耐久性が向上するとともに、衝撃音が減少する。
【００５６】
さらに、第二変形例である前記圧力緩衝室３５の圧力を検出する作用について、図４に基づいて説明する。前記圧力緩衝室３５の圧力変化を検出し、この圧力緩衝室３５の圧力が、前記流体入口２側の圧力に近くなれば、流体の漏れのおそれがあるとの判定を行うものである。すなわち、前記第二弁体１４により漏れは防止されてはいるが、前記第一弁体１３では、漏れが生じていると判定することができる。これにより、前記圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室３５の圧力変化に基づいて、前記電磁弁１の機能が損なわれる前にその傾向を予知，すなわち流体の漏れの予測が可能となる。
【００５７】
ここにおいて、前記流体入口２に通ずる管路（図示省略）に別の圧力検出手段（図示省略）を設け、それとの差圧を検出し、所定の差圧が発生しなくなると、流体の漏れのおそれがあるとの判定を行ってもよい。
【００５８】
つぎに、この発明の好適な第二実施例として、インライン式の逆止弁に適用して説明する。図５は、逆止弁の構成を概略的に示す断面説明図であり、流路を開としているときの状態を示している。ここにおいて、前記第一実施例と同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この第二実施例においては、流体の流れを遮断する機能は、前記第一実施例とは逆の方向，すなわち前記流体出口３側から前記流体入口２側へ逆に流れる流体を遮断するものとして説明する。
【００５９】
図５において、逆止弁３７は、筒状の流体入口２を備えた第二弁本体３８と筒状の流体出口３を備えた第二蓋部材３９とにより画成される弁室５を備えている。この弁室５内には、弁体６が移動自在となるように配置され、この弁体６と当接する弁座７を備えている。さらに、前記逆止弁３７は、前記弁体６を前記弁座７へ当接させる第二圧縮バネ４０を備えている。
【００６０】
前記第二弁本体３８は、前記流体入口２から前記流体出口３へ至る流路において、流路と直交する円形の開口部１０を形成しており、この開口部１０を囲み、前記第二蓋部材３９と接合する本体接続部４１を備えている。前記本体接続部４１で前記第二弁本体３８と前記第二蓋部材３９に設けた蓋接続部４２とを螺合させることにより、前記弁室５を画成している。そして、前記開口部１０の周囲には、前記弁体６と当接する前記弁座７が形成されている。前記弁座７は、前記第二弁本体３８の出口側に形成されている。
【００６１】
前記弁体６は、前記弁室５内において、前記弁座７と当接して前記開口部１０を閉鎖するように、前記開口部１０と直交する方向へ移動自在となるように配置されている。
【００６２】
ここで、前記弁体６について、図６に基づいて詳細に説明する。図６は、第二実施例において、前記弁室５内に配置される部品を説明するための分解斜視図である。
【００６３】
前記弁体６は、第一実施例と同様、第一弁体１３と第二弁体１４とを重ね合わせて形成されおり、この両弁体１３，１４の中心部に第二弁軸４３を貫通させて配置し，いわゆる独楽の形を呈した弁体を構成している。そして、前記弁体６は、前記弁室５内において、前記第二弁軸４３と一体となって流体の流れ方向に移動自在となるように装着されている。ここにおいて、前記第二弁軸４３は、その両端をそれぞれ入口ガイド４４および出口ガイド４５により支持されて、流路内に配置されている。
【００６４】
ここで、これらの各部材について、より詳細に説明する。前記第一弁体１３は、その中央部に前記流体入口２側へ一体に突出形成したスリーブ部１６を備えている。前記第一弁体１３は、前記流体出口３側の中央部には、前記第二圧縮バネ４０の一端を配置する凹部２１が一体形成されている。ここにおいて、前記第一弁体１３の装着孔１７の内径は、前記第二弁軸４３と密嵌合させるため、前記第二弁軸４３の装着部（後述する入口側軸部４６）の外径より若干小さく形成されている。
【００６５】
前記第二弁軸４３は、中央部を太くした二段階の棒状に形成し、プッシュナット２５による前記両弁体１３，１４の固定と前記入口ガイド４４に貫通させるための小径の入口側軸部４６と、前記両弁体１３，１４の出口側での固定および前記第二圧縮バネ４０のガイドとなる中央軸部４７と、前記出口ガイド４５に貫通させるための小径の出口側軸部４８とにより形成されている。
【００６６】
ここで、前記弁体６の組み立てについて説明すると、前記弁体６は、前記第二弁軸４３，前記第一弁体１３，前記第二弁体１４および前記プッシュナット２５により一体的に組み立てられている。
【００６７】
つぎに、前記弁体６の組立て手順について説明する。まず、前記入口側軸部４６に前記装着孔１７を介して前記第一弁体１３を嵌合し、さらに前記スリーブ部１６に前記嵌合孔２４を介して前記第二弁体１４を嵌合する。そして、前記固定穴３０を介して前記プッシュナット２５を前記入口側軸部４６に嵌合させることにより、前記両弁体１３，１４を前記中央軸部４７の第二端面４９に押し付け、挟み込んで固定する。前記プッシュナット２５は、前記板バネの力により、前記入口側軸部４６に固定され逆戻りすることなく、かつ前記板バネの力により前記両弁体１３，１４を前記第二端面４９へ押し付け続ける。これにより、前記弁体６は、いわゆる独楽の形を呈する弁体に組み立てられ、前記第二圧縮バネ４０を前記中央軸部４７の外周へ配置した状態で、前記両ガイド４４，４５により前記弁室５内へ配置される。
【００６８】
ここで、前記第一弁体１３および前記第二弁体１４の前記第二弁軸４３への固着について詳細に説明する。前記装着孔１７へ前記入口側軸部４６を挿入することにより、流体の漏れを防止した状態で固着している。一方、前記嵌合孔２４を介して、前記スリーブ部１６へ前記第二弁体１４を装着することにより、前記第一弁体１３と前記第二弁体１４は、一体的な弁体として構成され、この一体的な弁体として前記第二弁軸４３に固着されていることになる。
【００６９】
つぎに、前記入口ガイド４４は、三つ又形状に形成され、その三つ又の隙間から流体の通過が可能である。また、前記入口ガイド４４は、前記弁体６を前記流路の中央部に保持するために、前記入口ガイド４４の中央部には、入口側軸受部５０を設けている。そして、その周縁部には爪部５１を３ヶ所設けている。
【００７０】
前記出口ガイド４５は、前記入口ガイド４４と同様、三つ又形状に形成され、その三つ又の隙間から流体の通過が可能である。また、前記出口ガイド４５は、前記弁体６を前記流路の中央部に保持するために、前記出口ガイド４５の中央部には、出口側軸受部５２を設けている。そして、その周縁部には前記爪部５１を３ヶ所設けている。
【００７１】
つぎに、この第二実施例における前記弁座７について、図５に基づいて説明すると、前記弁座７は、前記第一実施例と同様、前記開口部１０の周囲に形成されるものであり、具体的な構成は、前記第一実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。この第二実施例においては、前記第一弁座１８は、前記第二弁座２２より下流側に形成されている。
【００７２】
前記両ガイド４４，４５による前記弁体６の支持および前記逆止弁３７の組み立てについて、図５に基づいて詳細に説明する。まず、前記第二弁本体３８において、前記入口ガイド４４の各爪部５１を前記流体入口２の内周面に設けた入口側溝部５３にそれぞれ嵌め込み固定する。つぎに、前記第二弁体１４が前記流体入口２側になる状態で前記弁体６を前記弁室５内へ配置し、前記入口側軸部４６を前記入口側軸受部５０へ貫通させる。そして、前記第二圧縮バネ４０を前記中央軸部４７の外周へ配置する。
【００７３】
つぎに、前記第二蓋部材３９において、前記出口ガイド４５の各爪部５１を前記流体出口３に設けた出口側溝部５４にそれぞれ嵌め込み固定する。そして、この固定した状態のまま、前記蓋接続部４２に第二パッキン５５を挟み込んで、前記本体接続部４１と螺合し、前記出口側軸部４８を前記出口側軸受部５２へ貫通させる。これにより、前記第二弁本体３８と前記第二蓋部材３９は結合され、前記逆止弁３７の組立が完了する。ここにおいて、前記弁体６は、流体の流れ方向へ，すなわち給水時は出口側へ、逆流時は入口側へ移動することができる。その移動できる範囲は、前記両ガイド４４，４５の配置により規制される。
【００７４】
ここで、この第二実施例における第一変形例である前記第一弁座１８と前記第二弁座２２との間に圧力緩衝室３５を設ける構成は、前記第一実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
さらに、この第二実施例における第二変形例である前記圧力緩衝室３５内の圧力を検出する手段を設ける構成は、前記第一実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。この第二実施例においては、前記圧力緩衝室３５内に通ずる管路３６を前記第二弁本体３８の外周面まで連通するように設ける構成としている。
【００７６】
つぎに、前記構成の逆止弁３７の作用を説明する。ここでは、流体を水とした場合について説明する。給水時においては、図５に示す位置へ前記弁体６は移動する。前記流体入口２から流入した給水の水圧に基づいて、前記弁体６は、前記第二圧縮バネ４０の付勢力に抗して、前記流体出口３側へ移動し、前記弁体６と前記弁座７との当接が解除され、水は前記流体出口３側へ流出する。すなわち、前記弁体６が移動することにより、前記弁体６と前記両弁座１８，２２との当接が解除され、前記弁体６の外周の隙間を水が通過し、通過した水は、前記開口部１０を経て、前記流体出口３から流出する。ここにおいて、前記弁体６の移動は、前記第二弁軸４３が前記両ガイド４４，４５で支持されているので、スムーズに流体の流れ方向へ，すなわち正流，逆流の両方向へ移動することができる。
【００７７】
一方、この流路の逆流を防止するときについて、図７に基づいて説明する。図７は、前記弁体６が前記弁座７と当接する初期の段階，すなわち前記第二圧縮バネ４０が復帰し、前記弁体６が前記流体入口２の方へ移動したときを示す概略説明図である。図７において、この移動により、まず下流側に配置されている前記第一弁体１３が前記第一弁座１８に当接する。この当接時、前記第一弁体１３は、弾性部材で形成されているので、当接による衝撃音は少ない。
【００７８】
つぎに、この流路を二重に遮断するときについて、図８に基づいて説明する。図８は、前記弁体６が前記弁座７と完全に当接する段階を示す概略説明図である。図８において、前記第二弁体１４が前記第二弁座２２に当接する。このとき、前記第一弁体１３は弾性変形し、前記第一シール部１９は、前記第一弁座１８と密着する。そして、前記第二シール部２３は、前記第二弁座２２と密着する。すなわち、前記弁体６は、前記第二圧縮バネ４０の作用により、また前記流体出口３側の圧力が前記流体入口２側より高いときは、その差圧により、前記両弁座１８，２２に圧接されることとなり、前記流体出口３側からの給水の逆流を阻止する。これにより、流路を前記第一弁体１３と前記第二弁体１４とにより、二重に封鎖する。したがって、前記流体入口２側への水の逆流を阻止する。
【００７９】
ここで、前記第二弁軸４３からの漏れは、まず前記凹部２１における前記第二端面４９と、前記第一弁体１３との当接により阻止され、さらに前記入口側軸部４６に装着された前記スリーブ部１６の弾性作用によるシール効果により、完全に保証される。
【００８０】
つぎに、この第二実施例における第一変形例である前記圧力緩衝室３５の作用について、図７に基づいてさらに詳細に説明する。この圧力緩衝室３５は、水の逆流を遮断するときにおいて、まず前記第一弁体１３が前記第一弁座１８に当接することにより、前記圧力緩衝室３５が前記凹部形状とともに区画形成される。そして、前記第二弁体１４と前記第二弁座２２とが当接する間に、前記第二弁体１４と前記第二弁座２２との隙間から少しずつ流体が前記流体入口２側へ漏洩することにより、前記圧力緩衝室３５の容積が少しずつ減少する。これにより、前記第二弁体１４が前記第二弁座２２に激しく衝突しなくなる。すなわち、耐久性が向上するとともに衝撃音も減少する。
【００８１】
さらに、この第二実施例における第二変形例である前記圧力緩衝室の圧力を検出する作用について、図８に基づいて説明する。前記圧力緩衝室３５の圧力変化を検出し、この圧力緩衝室３５の圧力が、前記流体出口３側の圧力に近くなれば、流体の逆流のおそれがあるとの判定を行うものである。すなわち、前記第二弁体１４により逆流は防止されてはいるが、前記第一弁体１３では、逆流が生じていると判定することができる。これにより、前記圧力検出手段により検出される前記圧力緩衝室３５の圧力変化に基づいて、前記逆止弁３７の機能が損なわれる前にその傾向を予知，すなわち流体の逆流の予測が可能となる。
【００８２】
ここにおいて、前記流体入口２に通ずる第二管路５６に別の圧力検出手段（図示省略）を設け、それとの差圧を検出し、所定の差圧が発生すると、逆流のおそれがあるとの判定を行ってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
この発明によれば、二重に弁座を封鎖することにより漏れや逆流を完全に防止し、騒音も少なくかつ耐久性のあるバルブを提供することができ、さらにバルブの機能が損なわれる前にその傾向の予知のできるバルブを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流路を開としているときの電磁弁の構成を概略的に示す断面説明図である。
【図２】電磁弁の弁室内に配置される弁体の構成部品を説明するための分解斜視図である。
【図３】電磁弁の弁体が弁座と当接する初期の段階を示す概略説明図である。
【図４】電磁弁の弁体が弁座と完全に当接する段階を示す概略説明図である。
【図５】流路を開としているときの逆止弁の構成を概略的に示す断面説明図である。
【図６】逆止弁の弁室内に配置される弁体の構成部品を説明するための分解斜視図である。
【図７】逆止弁の弁体が弁座と当接する初期の段階を示す概略説明図である。
【図８】逆止弁の弁体が弁座と完全に当接する段階を示す概略説明図である。
【符号の説明】
２流体入口
３流体出口
５弁室
６弁体
１８第一弁座
２２第二弁座
３５圧力緩衝室

Claims

流体入口２および流体出口３の間に弁室５を画成したバルブにおいて、前記弁室５内に、弾性部材よりなる円板状の第一弁体１３と、前記第一弁体１３と同軸上に前記第一弁体１３より閉弁側に配置され、且つ前記第一弁体１３より小径で非弾性部材よりなる円板状の第二弁体１４とで構成された弁体６と、前記第一弁体１３と当接する第一弁座１８と、前記第一弁座１８の内周側に位置し、前記第二弁体１４と当接する第二弁座２２とが設けられ、前記第一弁体１３にあっては、その中央部に閉弁側に突出するスリーブ部１６と、このスリーブ部１６も含めて貫通した装着孔１７を有し、前記第二弁体１４にあっては、その中心部に前記スリーブ部１６の外周面と密嵌合する嵌合孔２４を有し、前記嵌合孔２４に前記スリーブ部１６が嵌合し第一弁体１３と第二弁体１４が一体となって第一弁体１３が有する前記装着孔１７に密嵌合する弁軸１５に固定され、前記第一弁体１３、前記第二弁体１４及び前記第一弁座１８、前記第二弁座２２にあっては、前記第一弁体１３と前記第一弁座１８が先に当接し、前記第一弁体１３の変形により前記第二弁体１４と前記第二弁座２２が当接するように配置され、更に、前記第一弁座１８と前記第二弁座２２との間に圧力緩衝室３５が設けられていることを特徴とするバルブ。
前記圧力緩衝室３５の圧力を検出し、前記圧力緩衝室３５の圧力変化に基づいて、バルブの機能が損なわれる傾向の予知を行う圧力検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。