JP5118410B2 - チェックバルブ及び該チェックバルブを備えたスプレーノズル - Google Patents
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Description
例えば、特開2006−177575号公報の降温用噴霧システムでは、図13に示すノズルが用いられている。該ノズルは円筒状のハウジング1の中心軸線に沿って設けられた流路2の中間空洞部2aに逆止弁(チェックバルブ)3が配置されている。該チェックバルブ3は流入側の弁座の開口4を開閉する遮断球3Aと、該遮断球3Aを閉じ方向に付勢するコイルスプリング3Bとからなり、流入口2bから供給される加圧水の圧力によりコイルスプリング3Bに抗して遮断球3Aが移動して開口し、加圧水の供給が停止するとコイルスプリング3Bのバネ力で開口4が閉鎖される構成とされている。
また、遮断球3Aが開口4を開いて加圧水が流入すると中間空洞部2aより駒5内の流路を通って噴射側空洞部2cに溜まり、該噴射側空洞部2cの先端に設けられたオリフィス(噴射穴)2dより噴射させている。
また、加圧水の供給が遮断されると、コイルスプリング3Bにより遮断球3Aは閉鎖されるが、空洞部2a内に加圧水が残存するとコイルスプリング3Bのバネ力は低減し、一気に開口4が閉鎖されずに止水不良となりやすい。かつ、開口4が閉鎖された状態で空洞部2aおよび噴射側空洞部2cに溜まっている水は噴射穴2dより水滴の状態でボタ落ちすることとなる
このように、ノズルから噴射する水が低圧噴霧やボタ落ち状態となると、該ノズルをヒートアイランド対策用として用いた場合、大きな水滴やボタ落ちする水が人間に当たると不快感を生じる問題がある。
また、該チェックバルブ3を内蔵したノズルでは、チェックバルブ3の閉鎖後に、該チェックバルブ3による閉弁位置から噴射穴までの流路容積が大きいと、ボタ落ちする水が多くなる問題がある。
また、チェックバルブを備えたノズルにおいて、チェックバルブの閉弁後に水がボタ落ちしないノズルを提供することを第二の課題としている。
前記流出側流路にスプリングで前記弁座部に向けて付勢した弾性体で形成している1つの止水弁を配置し、
前記止水弁と前記弁座部との間に流入側の第1シール部と、流出側の第2シール部を設け、前記第1シール部は前記流入側流路に連通する弁座部の中央孔の周縁と前記止水弁の先端側外面に設ける一方、前記第2シール部は前記止水弁の外周面と前記弁座部の外周側内面との間に設け、さらに、前記第1シール部と第2シール部との間に、常時非接触となる液溜め部を設け、
前記第1シール部は面接触で閉弁し、前記第2シール部は線接触で閉弁し、
流体流入時には前記第1シール部が開いた後に前記第2シール部が開くと共に前記第1シール部が開いて流入する流体が前記液溜め部に溜る一方、止水時には前記第1シール部が閉じた後に第2シール部が閉じる2段階の開閉機構を備えていることを特徴とするチェックバルブを提供している。
これに対して、本発明は前記のように、第1シール部と、該第1シール部が開いた後に開閉する第2シール部とを段階的に設け、第1シール部が開口して所要量の水が第2シール部までに溜まり、流体圧が高くなった時点で第2シール部が瞬時に開き、第2シール部が開口すると一気に流体が通過できる構成としている。
これにより、チェックバルブの開弁開始時において、少量の流体が少しづつ流れる現象を防止できる。
また、流体の供給を停止すると、第1シール部、第2シール部が共にスプリングで付勢されていることで、略同時に閉じ、流体の流入を一気に遮断できる。それにより、供給配管内に残存する流体の流入が徐々に減少して低圧噴霧状態となることを防止できる。
即ち、止水弁をゴムやエラストマー等から成形した弾性体とすると、第一シール部が開口して流体が流入し、該流体圧が止水弁に負荷されると、弾性体からなる止水弁は流体流入方向と直交方向、即ち、流路を遮断する方向に弾性変形する。このため、第1シール部が開弁した後に第2シール部は直ちに開弁せず、所要圧以上の流体圧が負荷されないと第2シール部は開かず、第1シール部と第2シール部とを段階的に開弁できる。
第2シール部が開弁する時には、流体圧が高くなっているため、第2シール部は一気に開弁し、開弁した第2シール部を通して所要圧力となった流体は一気に流通させることができる。よって、開弁開始時に流体が少しづつ流れるのを防止できる。
前記第1シール部は前記止水弁が弾性変形して開弁し、該第1シール部の開弁時に前記第2シール部は移動せず、所要圧力が第2シール部に負荷された時に開く構成としてもよい。この場合は、前記第1シール部の前記止水弁の第一受圧面の面積S1と、第2シール部の前記止水弁の第二受圧面の面積S2とは、S1:S2=1:2〜1:10とする事が好ましい。
前記第2シール部は前記弁座部の拡径側先端の傾斜内周面と前記止水弁の外周面との間に線接触で形成することが好ましい。
前記のように、第1シール部と第2シール部との間に、常時非接触となる液溜め部を設け、前記第1シール部が開いて流入する流体が前記液溜め部に溜る構成としている。
前記弁座部は前記凹状円弧部の外周から平坦面が連続し、該平坦面の外周縁から流出側に向けて拡径する一方、前記止水弁は凸状円弧部から円錐形状に拡径し、
前記第2シール部は前記弁座部の拡径側先端の傾斜内周面を第二圧接面とし、前記止水弁の球状外周面との間に線接触で形成している。
また、第1シール部と第2シール部との間に前記液溜め部を設けていることにより、該液溜め部に溜まる流体と第1シール部の中央孔から流入する流体圧とが止水弁に負荷され、第2シール部に負荷される流体圧を高めている。
該構成とすると、スプリングのバネ圧を直接的に第2シール部に負荷でき、迅速に第2シール部を閉弁して、流体の供給遮断時に、チェックバルブより噴射口側に溜まる液量を低減することができる。
このように、第1シール部を絞り流路の流出側に設けると、供給流体の圧力を高めて第1シール部の閉弁する止水弁の開弁する圧力を高めることができ、流体の供給開始時に迅速に第1シール部を開弁することができる。
該スプレーノズルは、特許文献1と同様に、水を噴霧する一流体ノズルとして、ヒートアイランド対策用に好適に用いることができる。該ヒートアイランド対策用として用い、水を供給して噴霧を発生させる場合、前記チェックバルブは開弁時に流体を一気に噴霧することができると共に、閉弁時には水をボタ落ちさせない利点がある。
但し、本発明のスプレーノズルのヒートアイランド対策用ノズルに限定されず、他の用途にも好適に用いることができる。
スリーブの流路となる中空部を囲む内周面から突設した弁座部で、流入側流路と流出側流路とを区画し、
前記流出側流路にスプリングで前記弁座部に向けて付勢した止水弁を配置し、
前記止水弁と前記弁座部との間に流入側の第1シール部と、流出側の第2シール部を設け、前記第1シール部は前記流入側流路に連通する弁座部の中央孔の周縁と前記止水弁の先端側外面に設ける一方、前記第2シール部は前記止水弁の外周面と前記弁座部の外周側内面との間に設け、
流体流入時には前記第1シール部が開いた後に前記第2シール部が開く一方、止水時には前記第1シール部が閉じた後に第2シール部が閉じる2段階の開閉機構を備えているチェックバルブと、
前記チェックバルブの流出側流路の先端に配置して流路を閉鎖し、該チェックバルブの流路と連通する流路と、該流路の中心に連通する噴口を備えたノズルチップと、
前記ノズルチップの流入側端面に配置し、前記チェックバルブの流出側流路に突出させるクローザと、
前記チェックバルブ、ノズルチップおよびクローザーを内蔵している本体を備え、
前記クローザの流入側端面と前記止水弁の流出側端面とを対向させていると共に、該クローザおよび止水弁の外周面と前記スリーブの内周面との間に流体流通用の隙間を設け、該隙間に前記スプリングを配置して、クローザと止水弁とを離反方向に付勢し、
かつ、前記隙間を前記ノズルチップの流路と連通して、隙間に流入する流体をノズルチップの噴口から噴霧する構成としていることが好ましい。
このように微量とすると、流体の供給停止時に噴口からの液滴のボタ落ちをより低減することができる。
例えば、クローザを断面矩形状とし、その4隅を前記スリーブの内周面に当接させ、該スリーブと同心位置に保持すると共に、該クローザの外周面と前記スリーブの内周面との間に4つの分割された流路を形成している。
前記構成とすると、クローザをスリーブ内に安定した状態で内嵌できる。かつ、クローザとスリーブとの間に4つの分割流路を形成しているた、チェックバルブを通して流体を4つの流路に分割して整然と流通させることができる。
このように、ノズルの流入端にストレーナを設けると、流体中の異物がノズルチップの噴射穴等に流入することが防止でき、噴射圧力を高圧とするために微細穴としたノズルチップの噴口が目詰まりするのを確実に防止できる。
即ち、噴口を設けたノズルチップは、高速の流体と接触して噴射圧力を受けるため、耐摩耗性、防錆性を有すると共に耐圧強度が高く、且つ、軽量なセラミック製とする事が好ましい。
他の部分は接触する流体が高速ではなく、セラミックよりも耐摩耗性が低い樹脂で十分であるため、成形性に優れた樹脂を用いている。
これにより、ステンレス等の金属加工品からなるノズルと比較して製造コストを大幅に低下できノズルを安価に提供することができる。よって、大量にノズルを配置する必要があるヒートアイランド対策用の降温用噴霧発生ノズルとして好適なものとなる。
このように、ノズルチップをモールドして本体に固定すると、本体の構造をノズルチップを組みつけできる構造とする必要はなく、かつ、ノズルチップの組みつけ工程も不要となり、しかもノズルチップが本体に隙間なく確実に固定できる。
また、チェックバルブの閉弁位置から噴口までの流体流通容積を微小としているため、閉弁時においてチェックバルブの閉弁位置から噴口までに溜まる流体量を微小ででき噴口からの水滴のボタ落ち発生をより低減できる。
図1乃至図3にチェックバルブ10の第一実施形態を示す。該チェックバルブ10は後述する水噴霧用のスプレーノズル等の内部に収容される。
なお、後述するスプレーノズルの実施形態に示すように、スリーブ11の流出端側に内嵌するクローザでコイルスプリング13の他端を支持し、クローザと止水弁12との間にコイルスプリング13を互いに離反する方向に張架してもよい。
前記スリーブ11は樹脂成形品からなり、止水弁12は流体圧で弾性変形するゴム成形品からなる。
前記絞り流路20dの断面積は流出部20cの断面積の1/5〜1/30程度としているが、特に限定されない。
一方、止水弁12はポペット形状で、球状部12aの流出側の中央部から小径軸部12bを突出した形状としている。該小径軸部12bと球状部12aとが連続する段差部12cに前記コイルスプリング13の一端13aを係止して、止水弁12を流入側に向けて付勢している。
また、流路軸線方向Lとの直交方向の寸法が最大となる球状部12a外周部12fと、弁座部30の傾斜内面34の拡径側との間に線接触する前記第2シール部Bを設けている。即ち、弁座部30の傾斜内面34の拡径側を前記のように第二圧接面17としている。
また、第2シール部Bにおいて、流体流入圧力を受ける止水弁12の流入側半周面が第二受圧面19となる。
前記第一受圧面18の面積S1と、第二受圧面19の面積S2とは、S1:S2=1:2〜1:10の範囲に設定している。
なお、本実施形態では流体は水としているが、水に限定されず、流体であれば良い。
一方、止水弁12はゴム成形品からなり、負荷がかかると、負荷がかかる方向に対して直交方向に弾性変形し、第1シール部Aが開弁しても第2シール部Bは開弁しない。
第二受圧面19に負荷される水圧が所要値に達すると、止水弁12はコイルスプリング13のバネ圧に抗して一気に流出側へと移動し、第2シール部Bを瞬時に開き、図3(C)に示す状態となる。第2シール部Bが開くと、所要水圧となっていた水が流出側へと一気に流入し、其の後は、供給水圧で水を流通させることができる。
かつ、水供給停止時には、第2シール部Bの流路が狭くなり、コイルスプリング13との対抗水圧の低減により、第1シール部Aを一気に閉じることができる。即ち、従来のチェックバルブでは、配管に残存する水圧とチェックバルブを閉じ方向に付勢するバネ圧とのバランズで徐々に閉弁しているが、本実施形態のチェックバルブでは、一気に閉弁させることができる。
該変形例は、前記第一実施形態と同様に、第1シール部Aは面接触で閉弁し、第2シール部Bは線接触で閉弁している。
止水弁12は第一実施形態と同様に弾性変形するゴムで成形しているが、止水弁12を円錐形状として、スリーブ11の弁座部30の中央穴31に止水弁12の頂点を有する先端部12eを挿入し、該頂点近傍の外周面と中央穴31の外周の傾斜させた第一圧接面16とで面接触する第1シール部Aを形成している。他の構成は第一実施形態と同様で、同一符号を付して説明を省略する。
参考第二実施形態では、止水弁12をゴム製の球状とし、第1シール部Aも第2シール部Bと同様に線接触させている。
該参考第二実施形態では、流体圧が止水弁12に負荷されると、止水弁が弾性変形して凹み、まず、第1シール部Aが開き、その後、止水弁12に負荷される流体圧が所要圧力に達すると第2シール部Bが開くこととなる。
他の構成は第一実施形態と同様で、同一符号を付して説明を省略する。
参考第三実施形態は止水弁12を弾性変形するゴムではなく、弾性変形しない剛体の樹脂成形品で形成している。
第1シール部Aと第2シール部Bとを共に面接触で閉弁し、第1シール部Aが流入する流体圧力で開弁した時に第2シール部Bは面接触状態を保持して連動して移動し、移動量が所定寸法を越えるとスリーブ11の内面から外れて第2シール部Bが開弁するようにしている。該構成とした場合は、第1シール部Aの止水弁の第一受圧面の面積S1と、第2シール部Bの止水弁の第二受圧面の面積S2とは、S1:S2=1:2〜1:40の広い範囲で設定できる。
即ち、中央穴31の周縁は軸直角方向の平面30hとし、その外周から傾斜面30iを設け、該傾斜面30iに連続して小径軸平行部30jを設け、該小径軸平行部30jに連続して拡径部30kを設け、該拡径部30kに連続して大径軸平行部30mを設けている。 一方、止水弁12の先端側は台円錐形状部12hとし、該台円錐形状部12hに連続して軸平行部12iを設けている。
前記弁座部30の平面30hと止水弁12の台円錐形状部12hの先端平面との間で第1シール部Aを係止し、前記小径軸平行部30jと軸平行部12iとの間に面接触する第2シール部Bを形成している。
他の構成および作用は第一実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
これらのチェックバルブは参考第三実施形態と同様に、第1シール部A、第2シール部Bはいずれも面接触であるが、止水弁12は弾性変形するゴム製品としている。
即ち、流体圧により第1シール部Aの止水弁12の先端側が弾性変形して窪み、第1シール部Aを開弁した時、第2シール部Bは弾性変形により止水弁12が幅方向に拡径することで閉じており、所定圧力が負荷された状態で軸線方向に所定寸法移動して第2シール部Bを開いている。
他の構成および作用は第一実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
スプレーノズル100は、大略筒形状の本体40の中空部に前記チェックバルブ10を収容し、該チェックバルブ10の流出側にノズルチップ50を配置し、かつ、流入側にストレーナ60を取り付けている。
スプレーノズル100には、給水源(図示せず)より配水管70を通して所要水圧の水を供給し、ストレーナ60を通過させた後にチェックバルブ10側へと流通し、チェックバルブ10を通過した水をノズルチップ50に流入させ、該ノズルチップ50の先端に設けた噴口51より噴霧している。
前記本体40は樹脂成型品とし、ノズルチップ50はセラミック製品としている。
該ノズルチップ50の流入端面側に樹脂成形品からなるクローザ43を配置し、該クローザ43をチェックバルブ10のスリーブ11の流出側流路20bに配置している。
前記チェックバルブ10の止水弁12の閉弁状態で、流出側流路20dからチェックバルブ50の噴口51に到る間に水量は0.1cc等の微量に設定している。
第2シール部Bが開弁して止水弁12がクローザ43側に移動すると、第2シール部Bを通過した水は前記隙間46を通してノズルチップ50の流路52に流入し、中央の噴射孔53を通り先端の噴口51より噴射する。
一方、水の供給停止時には、前記したように、チェックバルブ10の閉弁位置から噴口51までに0.1ccしか水が溜まっていないため、噴口51からの水滴のボタ落ちを防止できる。
B 第2シール部
10 チェックバルブ
11 スリーブ
12 止水弁
13 コイルスプリング
15 液溜め部
16 第一圧接面
17 第二圧接面
18 第一受圧面
19 第二受圧面
20 流路
20b 流出側流路
20d 絞り流路
30 弁座部
31 中央孔
32 凹状円弧面
34 傾斜面
40 本体
43 クローザ
50 ノズルチップ
60 ストレーナ
100 スプレーノズル
Claims (7)
- スリーブの流路となる中空部を囲む内周面から突設した弁座部で、流入側流路と流出側流路とを区画し、
前記流出側流路にスプリングで前記弁座部に向けて付勢した弾性体で形成している1つの止水弁を配置し、
前記止水弁と前記弁座部との間に流入側の第1シール部と、流出側の第2シール部を設け、前記第1シール部は前記流入側流路に連通する弁座部の中央孔の周縁と前記止水弁の先端側外面に設ける一方、前記第2シール部は前記止水弁の外周面と前記弁座部の外周側内面との間に設け、さらに、前記第1シール部と第2シール部との間に、常時非接触となる液溜め部を設け、
前記第1シール部は面接触で閉弁し、前記第2シール部は線接触で閉弁し、
流体流入時には前記第1シール部が開いた後に前記第2シール部が開くと共に前記第1シール部が開いて流入する流体が前記液溜め部に溜る一方、止水時には前記第1シール部が閉じた後に第2シール部が閉じる2段階の開閉機構を備えていることを特徴とするチェックバルブ。 - 前記第1シール部は前記止水弁が弾性変形して開弁し、該第1シール部の開弁時に前記第2シール部は移動せず、所要圧力が第2シール部に負荷された時に開き、
前記第1シール部の前記止水弁の第一受圧面の面積S1と、第2シール部の前記止水弁の第二受圧面の面積S2とは、S1:S2=1:2〜1:10である請求項1に記載のチェックバルブ。 - 前記第1シール部は前記弁座部の中央孔周縁の第一圧接面と、前記止水弁の先端部との間に面接触させて形成し、
前記第2シール部は前記弁座部の拡径側先端の傾斜内周面と前記止水弁の外周面との間に線接触で形成し、
前記止水弁は、流出側端面の中央に軸部を備え、該軸部と前記第2シール部を形成する外周部の流出側先端との間に段差部を設け、該段差部にコイルスプリングからなる前記スプリングの先端を係止している請求項1または請求項2に記載のチェックバルブ。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のチェックバルブを備えたスプレーノズル。
- スリーブの流路となる中空部を囲む内周面から突設した弁座部で、流入側流路と流出側流路とを区画し、
前記流出側流路にスプリングで前記弁座部に向けて付勢した止水弁を配置し、
前記止水弁と前記弁座部との間に流入側の第1シール部と、流出側の第2シール部を設け、前記第1シール部は前記流入側流路に連通する弁座部の中央孔の周縁と前記止水弁の先端側外面に設ける一方、前記第2シール部は前記止水弁の外周面と前記弁座部の外周側内面との間に設け、
流体流入時には前記第1シール部が開いた後に前記第2シール部が開く一方、止水時には前記第1シール部が閉じた後に第2シール部が閉じる2段階の開閉機構を備えているチェックバルブと、
前記チェックバルブの流出側流路の先端に配置して流路を閉鎖し、該チェックバルブの流路と連通する流路と、該流路の中心に連通する噴口を備えたノズルチップと、
前記ノズルチップの流入側端面に配置し、前記チェックバルブの流出側流路に突出させるクローザと、
前記チェックバルブ、ノズルチップおよびクローザを内蔵している本体を備え、
前記クローザの流入側端面と前記止水弁の流出側端面とを対向させていると共に、該クローザおよび止水弁の外周面と前記スリーブの内周面との間に流路となる隙間を設け、該隙間に前記スプリングを配置して、クローザと止水弁とを離反方向に付勢し、
かつ、前記隙間を前記ノズルチップの流路と連通して、隙間に流入する流体をノズルチップの噴口から噴霧する構成としている請求項4に記載のチェックバルブを備えたスプレーノズル。 - 前記クローザは断面多角形状とし、その各頂点を前記スリーブの内周面に当接させ、該スリーブと同心位置に保持すると共に、該クローザの外周面と前記スリーブの内周面との間に複数の分割された流路を形成している請求項5に記載のチェックバルブを備えたスプレーノズル。
- 前記チェックバルブのスリーブに設けた流入側流路は、前記本体に形成した流入側流路と連通し、該本体の流入側流路の流入端にストレーナを取り付け、流体導入配管から導入する流体をストレーナを通して流入している請求項5または請求項6に記載のチェックバルブを備えたスプレーノズル。
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