JP4541284B2 - 弁構造及び液体タンク - Google Patents

Description

本発明は、逆止弁を備える弁構造、及びそれを備える液体タンクの構成に関する。

特許文献１には、加湿器用の水を収容するカートリッジ式の給水タンクが開示されており、この給水タンクは、止水弁にて開閉される水流出口を有するタンクキャップを備えた構成になっている。
特開２００５−１２７７１３号公報

しかし、上記特許文献１の構成は、タンク内の水が水流出口を介して加湿器本体側へ供給され、水量が少なくなるに従って、タンク内上層の空気が負圧になり易く、これが円滑な水供給を阻害してしまうおそれがある。装置への水供給が停止すると装置にトラブルが生じたり、あるいは装置の保護機能により停止してしまい、運転を継続できないという問題がある。

本願発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、内部の液体が外部へ供給されるに従って空気をタンク内に供給することで負圧を回避できるような弁構造であって、且つ当該弁構造を介して液体が漏れないような構成を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下のように構成する、弁構造が提供される。即ち、液体タンクの壁面に設けられた弁構造において、開口を閉鎖可能な弁体と、この弁体を押動して開弁させる第１の位置と、前記弁体の押動を解除する第２の位置と、の少なくとも２つの位置に移動可能な押動体と、を備える。弁構造を第１の向きとしたときは、前記押動体が自重により前記第１の位置に移動することで前記弁体を開弁させる。弁構造を前記第１の向きと異なる第２の向きとしたときは、前記押動体が自重により前記第２の位置に移動し、前記液体タンク内の液体の圧力のみによって前記弁体が閉弁する。

この構成により、弁構造を第２の向きとしたときには容易に閉弁して液漏れを防止できるとともに、第１の向きとしたときは押動体による弁体の押動によって確実に開弁させることができる。

前記の弁構造においては、以下のように構成することが好ましい。即ち、前記弁体は、開口を閉鎖可能な弁部と、この弁部から突出される突出部と、を備える。前記押動体は、前記第１の位置においては前記突出部を押して傾動し、前記第２の位置においては前記突出部の傾動を解除する。

この構成により、弁構造を第１の向きとしたときに、押動体による突出部の傾動によって弁体を弁座から引き剥がして確実に開弁させることができる。

前記の弁構造においては、前記押動体は前記第２の位置において前記突出部に接触しないように構成されていることが好ましい。

この構成により、弁構造を第２の向きとしたときに押動体が突出部を傾動するのを確実に回避できるので、弁構造の意図に反する開弁を防止できる。

前記の弁構造においては、以下のように構成することが好ましい。即ち、前記押動体を収容するための円形状の収容空間を備える。この収容空間の中心に前記突出部が配置されるとともに、当該突出部は３６０°どの方向へも傾動可能に構成されている。

この構成により、弁構造の取付向きが何れであっても、前記第１の向きとすれば、押動体が突出部を確実に傾動して弁体を開弁させることができる。

前記の弁構造においては、前記突出部を遊挿させて支持する支持部を備えることが好ましい。

この構成により、支持部と突出部との間に遊びが形成されるので、突出部を容易に押動体によって傾動させることができる。

前記の弁構造においては、前記押動体は鋼球であることが好ましい。

この構成により、広く普及している鋼球を押動体として採用することによって、製造コストを低減できる。

前記の弁構造においては、前記第１の位置は、前記押動体の収容空間を構成する壁部に備えられた凹部に前記押動体が落ち込んだ位置であり、前記第２の位置は、前記凹部に前記押動体が落ち込んでいない位置であることが好ましい。

この構成により、突出部の傾動／傾動解除を切換可能な簡素な構成を実現できる。

前記の弁構造においては、前記弁体は弁座に対して接離可能に構成されるとともに、前記第１の向きは前記弁座がほぼ水平な向きであり、前記第２の向きは前記弁座がほぼ垂直な向きであることが好ましい。

この構成により、ほぼ９０°回転させることで開閉切換が可能な簡素な弁構造を提供できる。

本発明の第２の観点によれば、上記の弁構造を備えた液体タンクが提供される。

この構成により、必要なときに空気を液体タンク内へ適切に供給できるとともに、液漏れを確実に防止することができる。

前記の液体タンクにおいては、前記弁構造がそのタンクキャップに備えられていることが好ましい。

この構成により、容器本体側が複雑な構成とならないので、製造コストを低減することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る弁構造を備えた給水タンクの使用方法を示す図であって、（ａ）は給水タンク内に水を注ぐ様子を示す図、（ｂ）は水を充填した給水タンクを運搬する様子を示す図、（ｃ）は装置に給水タンクをセットした様子を示す図である。図２は図１（ｂ）に対応する弁構造の様子を示す断面拡大図、図３は図１（ｃ）に対応する弁構造の様子を示す断面拡大図である。

図１（ａ）には装置に水を供給するためのカートリッジ式の給水タンク（液体タンク）１が示され、この給水タンク１は、水（液体）を貯溜可能な中空の容器本体２と、この容器本体２に形成された円形の開口部３と、開口部３を閉鎖可能な円形ネジ蓋式のタンクキャップ４と、前記容器本体２の適宜位置に設けられた排出口５と、この排出口５を開閉可能な排出弁６と、を備えている。

前記容器本体２は例えば合成樹脂により細長い中空形状に成形され、その側部には運搬のための取っ手７が一体形成されている。また、前記タンクキャップ４には空気孔８が設けられるとともに、当該空気孔８からの空気を容器本体２内に供給するとともに、容器本体２内からの空気孔８を介した水漏れを阻止する弁構造９が設けられている。

以上の構成で、装置に水を供給するには、図１（ａ）に示すように、先ず給水タンク１を横置きしてタンクキャップ４を外し、露出した開口部３に向けて水を注ぐ。なおこのとき、前記排出弁６は閉弁している。十分な量の水を容器本体２内に充填した後、タンクキャップ４で開口部３を閉鎖し、図１（ｂ）に示すように、取っ手７に手を掛けて縦向きに吊り下げるようにして（このとき空気孔８及び弁構造９は給水タンク１の側部に位置する）、目的の装置まで運搬する。この運搬時においては、水面が空気孔８より上位にあったとしても、弁構造９は閉弁しているので水が空気孔８から漏れ出ることはない。続いて図１（ｃ）に示すように、空気孔８及び弁構造９が給水タンク１の上面側に位置するように、装置１０に対して給水タンク１を横向きにセットし、前記排出口５を装置１０の水導入口１１へ差し込む。すると、装置１０側の適宜の機構が前記排出弁６を強制開弁させるので、容器本体２内の水を水導入口１１を介して装置１０側へ供給することができる。このセット時においては、弁構造９は開弁しているので、空気は空気孔８から容器本体２内に適宜供給され、容器本体２内の空気の圧力を大気圧と等しく保持することができる。

次に図２を参照して、前記弁構造９を詳細に説明する。この弁構造９は前記タンクキャップ４の内部（裏面側）に設けられるものであって、当該弁構造９は、弁座２１に対して接離可能な弁体２２を備えている。この弁体２２は、傘部（弁部）２３と、この傘部２３の中心から突出するように一体形成された丸棒状の棒部（突出部）２４と、を有する略キノコ状に構成している。そして、前記傘部２３が前記弁座２１に対して密着することで、当該弁座２１に貫通状に設けられた流通孔（開口）２５を閉鎖して閉弁するように構成している。

前記タンクキャップ４の裏面からは円筒状の収容壁２６が突出されており、この収容壁２６の内部に、円形状の鋼球収容空間２７が形成される。この鋼球収容空間２７の内部に、押動体としての鋼球２８が１個収容されている。円形に形成した前記鋼球収容空間２７の直径は、鋼球２８の直径の２倍を若干上回る程度に設定されている。タンクキャップ４に形成される貫通孔状の空気孔８は、この鋼球収容空間２７と外部空間とを連通するように設けられている。

前記収容壁２６の先端面には弁座部材２９が固着されており、この弁座部材２９によって前記鋼球収容空間２７が覆われる。即ち、弁座部材２９は、前記収容壁２６等とともに、鋼球収容空間２７の壁部を構成している。なお、弁座部材２９と収容壁２６との固着部分には、水漏れを防止するための適宜のシール部材が備えられていても良い。

この弁座部材２９は略円板状に構成されており、当該弁座部材２９の前記鋼球収容空間２７側と反対側の面には、前記弁座２１が形成されている。弁座部材２９の鋼球収容空間２７側を向く面には、円形の凹部３０が形成される。この凹部３０の直径は、前記鋼球収容空間２７の直径よりも若干小さく設定されている。凹部３０は前記鋼球収容空間２７と同心させて配置されるとともに、その中心には、前記弁体２２の備える棒部２４を支持するための支持孔（支持部）３１が形成されている。この支持孔３１の周囲には、前記流通孔２５が円周上に複数並べて形成されている。この流通孔２５は、容器本体２内の空間と鋼球収容空間２７とを連通するように設けられている。

前記弁体２２の棒部２４は、タンクキャップ４の裏面側から前記支持孔３１に遊挿され、その先端を前記鋼球収容空間２７内へ突出させている。この結果、棒部２４の基部が前記支持孔３１によって適宜の遊びを有しつつ支持される。また、前記棒部２４の基部寄りの部位には球状の大径部３２が一体形成されており、この大径部３２によって前記棒部２４の抜止めがなされている。なお、前記棒部２４は、円形に形成した前記鋼球収容空間２７のほぼ中心部に配置されており、この棒部２４の周囲３６０°の何れにも前記鋼球２８が位置できるように構成されている。

以上の構成で、図２には給水タンク１を図１（ｂ）に示す姿勢としたとき（弁座２１が垂直に向けられたとき）の弁構造９の状態が示されている。このとき、鋼球２８は自重によって鋼球収容空間２７の下端位置（径方向外方の位置、第２の位置）に移動しており、この状態では鋼球２８は前記棒部２４に接触していない。そして、弁体２２は容器本体２内の水圧により押されて傘部２３を弁座２１に密着させるので、閉弁状態が実現され、容器本体２内の水が流通孔２５や空気孔８を通じて外部に漏れることはない。

一方、給水タンク１を図１（ｃ）に示す姿勢としたとき（弁座２１が水平に向けられたとき）の弁構造９の状態が図３に示される。このとき、弁座部材２９が鋼球２８の下側に位置するので、鋼球２８は弁座部材２９の上面に形成された前記凹部３０内に落ち込むように自重によって移動する。即ち、鋼球２８は鋼球収容空間２７の若干中心側の位置（径方向内方の位置、第１の位置）へ自重によって移動する。これにより、前記弁体２２の棒部２４は鋼球２８によって押し倒されて傾き、これにより傘部２３が斜めになって弁座２１から確実に離間され、開弁する。この結果、空気は空気孔８及び流通孔２５を通じて容器本体２内に入ることができる。

なお、本実施形態の弁構造９において仮に鋼球２８を省略した場合でも、図３の姿勢とすれば弁体２２が自重によって自然に下降し、傘部２３が弁座２１から離れて開弁することは可能である。しかしながら、前記弁座２１や傘部２３に付着した水の表面張力や、水中に混入した不純物の粘着力によって、傘部２３が弁座２１に貼り付いて落下しない恐れも大きい。この点、本実施形態では、鋼球２８が棒部２４に寄り掛かるようにして弁体２２の全体を傾動するので、傘部２３が弁座２１から引き剥がされ、スムーズに弁構造９を開弁させることができる。従って、空気を容器本体２内に確実に供給して容器本体２内の圧力を大気圧と等しくし、図１（ｃ）に示す装置１０へ容器本体２内の水を円滑に供給することができる。

以上に示すように、本実施形態の弁構造９は、流通孔２５を閉鎖可能な弁体２２を備えるとともに、この弁体２２を押動して開弁させる第１の位置（図３）と、前記弁体２２の押動を解除する第２の位置（図２）と、の少なくとも２つの位置に移動可能な鋼球２８と、を備える。そして、弁構造９を第１の向き（図３）としたときは、前記鋼球２８が自重により前記第１の位置に移動することで前記弁体２２を開弁させる。一方、弁構造９を前記第１の向きと異なる第２の向き（図２）としたときは、前記鋼球２８が自重により前記第２の位置に移動し、給水タンク１内の水圧によって前記弁体２２が閉弁する。

これにより、弁構造９を第２の向き（図２）としたときには容易に閉弁して水漏れを防止できるとともに、第１の向き（図３）としたときは鋼球２８による弁体２２の押動によって弁体２２を確実に開弁させることができる。

また、本実施形態では、前記弁体２２は、流通孔２５を閉鎖可能な傘部２３と、この傘部２３から突出される棒部２４と、を備える。そして、前記鋼球２８は、前記第１の位置（図３）においては前記棒部２４を押して傾動し、前記第２の位置（図２）においては前記棒部２４の傾動を解除する。これにより、弁構造９を第１の向き（図３）としたときは、鋼球２８による棒部２４の傾動によって弁体２２を弁座２１から引き剥がし、より確実に開弁させることができる。

また、本実施形態では、前記鋼球２８は前記第２の位置（図２）において前記棒部２４に接触しないように構成されている。これにより、前記第２の向きとしたときに鋼球２８が棒部２４を押動するのを確実に回避できるので、弁構造９の意図に反する開弁を防止できる。

更に、本実施形態の弁構造９は、前記鋼球２８を収容するための円形状の鋼球収容空間２７を備え、この鋼球収容空間２７の中心に前記棒部２４が配置されるとともに、当該棒部２４は３６０°どの方向へも傾動可能に構成されている。よって、弁構造９の取付向きを特定の向きに合わせる必要がなくなる。例えば本実施形態の弁構造９は、開口部３を閉鎖するネジ蓋としてのタンクキャップ４に備えられており、タンクキャップ４の捩じ込み具合によって弁構造９が様々な回転位相に向けられることになる。しかしながら、本実施形態の弁構造９は、どの向きに向けられても、図１（ｃ）の姿勢としたときに棒部２４が鋼球２８によって押され、確実に開弁するのである。

また、前記支持孔３１は前記棒部２４を遊挿させて支持しているので、その遊びの分だけ棒部２４を容易に鋼球２８によって傾動させることができる。

また、本実施形態では、鋼球２８によって棒部２４を傾動するように構成している。即ち、広く一般に流通しておりコストも安価な鋼球２８を押動体として採用しているので、製造コストを低減できる。

また、本実施形態では、前記第１の位置において、前記鋼球２８は図３に示すように、弁座部材２９に備えられた凹部３０に落ち込んでいる。一方、前記第２の位置では、鋼球２８は前記凹部３０に落ち込んでいない。これにより、棒部２４の傾動／傾動解除を切換可能な簡素な構成が実現されている。

また、前記の弁構造９においては、前記弁体２２は弁座２１に対して接離可能に構成されるとともに、前記第１の向き（図３）は弁座２１がほぼ水平な向きであり、前記第２の向き（図２）は弁座２１がほぼ垂直な向きとなるように設定されている。これにより、９０°回転させることで開閉切換が可能な簡素な弁構造９を提供できる。

また、本実施形態の給水タンク１は前述の弁構造９を備えているので、必要なときに空気をタンク内部に適切に供給できるとともに、水漏れを確実に防止することができる。

更に、前記の弁構造９がタンクキャップ４に備えられているので、容器本体２側が複雑な構成とならず、製造コストを低減することができる。

以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記は一例であって、例えば以下のように変更することができる。

弁体２２等の形状は種々変更することができ、例えば傘部２３を板状や円錐状に構成したり、棒部２４を傘部２３の中心以外から突出させるように変更することができる。また、丸棒状の棒部２４に代えて、例えば角棒状に突出される棒部としたり、板状に突出される板状部としたりすることができる。また、弁体は、棒部を省略して、鋼球２８が傘部（弁部）を直接押して、スライド移動させたり傾動させる等して弁体を開弁させる構成に変更することができる。また、円形状の凹部３０を、前記支持孔３１を中心とする環状の溝に変更することができる。

弁体２２を押動する押動体としては、前記鋼球２８の代わりに、直方体、棒状体、多角柱体、錘体等、様々な形状のものを採用することができる。また、押動体の材質も鋼に限定されず、他の様々な素材に変更することができる。

給水タンク１の形状や使用態様、弁構造９の個数や配置等は任意であり、事情に応じて変更することができる。例えば、上記の弁構造９は、タンクキャップ４のみならず、給水タンク１の本体部分に備えさせるように変更することができる。

また、上記の弁構造９は、給水タンクのほか、他の液体タンク、例えばオイルタンクや燃料タンク等にも適用することができる。更には、上記の弁構造９は、液体を貯溜するタンク以外の構成にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る弁構造を備えた給水タンクの使用方法を示す図であって、（ａ）は給水タンク内に水を注ぐ様子を示す図、（ｂ）は水を充填した給水タンクを運搬する様子を示す図、（ｃ）は装置に給水タンクをセットした様子を示す図。 図１（ｂ）に対応する弁構造の様子を示す断面拡大図。 図１（ｃ）に対応する弁構造の様子を示す断面拡大図。

符号の説明

１ 給水タンク（液体タンク）
２ 容器本体
３ 開口部
４ タンクキャップ
８ 空気孔
９ 弁構造
１０ 装置
１１ 水導入口
２１ 弁座
２２ 弁体
２３ 傘部（弁部）
２４ 棒部（突出部）
２５ 流通孔（開口）
２６ 収容壁
２７ 鋼球収容空間
２８ 鋼球（押動体）
２９ 弁座部材
３０ 凹部
３１ 支持孔（支持部）
３２ 大径部

Claims (10)

1. 液体タンクの壁面に設けられた弁構造において、
   開口を閉鎖可能な弁体と、
   この弁体を押動して開弁させる第１の位置と、前記弁体の押動を解除する第２の位置と、の少なくとも２つの位置に移動可能な押動体と、
   を備え、
   弁構造を第１の向きとしたときは、前記押動体が自重により前記第１の位置に移動することで前記弁体を開弁させ、
   弁構造を前記第１の向きと異なる第２の向きとしたときは、前記押動体が自重により前記第２の位置に移動し、前記液体タンク内の液体の圧力のみによって前記弁体が閉弁することを特徴とする、弁構造。
2. 請求項１に記載の弁構造であって、
   前記弁体は、開口を閉鎖可能な弁部と、この弁部から突出される突出部と、を備え、
   前記押動体は、前記第１の位置においては前記突出部を押して傾動し、前記第２の位置においては前記突出部の傾動を解除することを特徴とする弁構造。
3. 請求項２に記載の弁構造であって、前記押動体は前記第２の位置において前記突出部に接触しないように構成されていることを特徴とする弁構造。
4. 請求項２又は３に記載の弁構造であって、
   前記押動体を収容するための円形状の収容空間を備え、
   この収容空間の中心に前記突出部が配置されるとともに、当該突出部は３６０°どの方向へも傾動可能に構成されていることを特徴とする弁構造。
5. 請求項２から４までの何れか一項に記載の弁構造であって、前記突出部を遊挿させて支持する支持部を備えることを特徴とする弁構造。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の弁構造であって、前記押動体は鋼球であることを特徴とする弁構造。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の弁構造であって、前記第１の位置は、前記押動体の収容空間を構成する壁部に備えられた凹部に前記押動体が落ち込んだ位置であり、前記第２の位置は、前記凹部に前記押動体が落ち込んでいない位置であることを特徴とする弁構造。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載の弁構造であって、
   前記弁体は弁座に対して接離可能に構成されるとともに、
   前記第１の向きは前記弁座がほぼ水平な向きであり、前記第２の向きは前記弁座がほぼ垂直な向きであることを特徴とする弁構造。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の弁構造を備える液体タンク。
10. 請求項９に記載の液体タンクであって、前記弁構造がタンクキャップに備えられていることを特徴とする液体タンク。
    

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