JP5583234B2 - 流量調整弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体の逆流を防止するための逆止弁が組み込まれた流量調整弁に関する。

逆止弁が組み込まれた流量調整弁として、従来、例えば、図５に示される如くのものが考えられている。図示例の流量調整弁２は、給湯装置等において水と湯を混合して所望温度の温水を得るための混合弁として使用されるもので、天井部付き円筒状の弁室１４を有し、該弁室１４の周壁部に開口する側部ポート１１、１２が設けられるとともに、弁室１４と同軸に開口する底部ポート１３が設けられた弁本体１０と、該弁本体１０の弁室１４内に回動可能に挿置されて回転軸線Ｏ回りに回転せしめられる弁体２０と、該弁体２０を回動させる駆動手段としてのステッピングモータ１５を備えている。

前記側部ポート１１と側部ポート１２は、１８０度の角度間隔をあけて配在され、これら側部ポート１１、１２の外周側には、それぞれ管状継手部３１、３２が弁本体１０と一体に設けられている。

前記弁体２０は、下端開口の円筒状とされ、その周壁部２２が、前記側部ポート１１、１２を閉塞するシール面部として機能するようにされ、かつ、この周壁部２２に、側部ポート１１、１２の開口面積を弁体２０の回転に伴って連続的に変化させる所定形状（例えば、両端が半円形の長円形）の開口部３０が設けられている。この開口部３０は、弁体２０の回転角度で見て１８０度分程度開口せしめられている。

弁体２０の天井部２３の上面中央には、回転軸２５が突設されている。この回転軸２５の下部には、Ｏリング２９、２９が装着される、３段の鍔状部２８からなる装着溝が設けられ、その上部には、ステッピングモータのロータ（の軸）と一体回転可能に連結するためのセレーション軸部２６及び非円形断面（Ｄカット形状等）の凸部２７が設けられている。

一方、前記弁本体１０における弁室１４の上部には装着穴９５が設けられ、この装着穴９５に、弁体２０の天井部２３と回転軸２５の下部（Ｏリング２９、２９が装着されている部分）を回転自在に支持する軸受１６が圧入等の手法で固定され、この軸受１６上に取付板１７を介して前記ステッピングモータ１５がボルトナット類で取り付けられている。なお、装着穴９５と軸受１６との間にもＯリング等のシール部材１９が装着されている。また、弁本体１０の弁室１４の下端には、弁体２０（の下端面）を受け止める弁体受座１４ａが設けられている。

前記管状継手部３２には、逆流防止専用管３３が連結されており、この逆流防止専用管３３の内部に逆止弁８０が配備されている。この逆止弁８０は、円筒状の弁座部材８１と、流体の流れ方向に沿って配置される弁棒８３と、該弁棒８３を案内するガイド部材８５と、前記弁棒８３を閉弁方向に付勢（下流側から上流側に向けて押圧）するコイルばね８７とを備えており、図示のように組み立てられた状態で逆流防止専用管３３内に押し込まれて配備される。

前記弁座部材８１は、一端側（上流側）内端部に、下流側に向けて突出する環状突起からなる弁座８２が設けられている。また、弁座部材８１の外周面には、逆流防止専用管３３の内周面との間をシールするためのＯリング８８が装着されている。

前記弁棒８３は、前記弁座８２に接離する、ゴム等の弾力性及び可撓性を持つ材料で作製されたディスク状の弁体８４が外嵌される抜け止め機能を有する段付き逆円錐状頭部８３ａ、前記弁体８４を受け止める鍔状台座部８３ｂ、及び円柱状胴部８３ｃを有している。

前記ガイド部材８５は、前記弁棒８３の円柱状胴部８３ｃが摺動自在に嵌挿される筒状内周部８５ａ、前記弁座部材８１の下流側端部に内嵌固定された段付きリング状の外周部８５ｂ、及び、筒状内周部８５ａと外周部８５ｂとを繋ぐ複数本（例えば３本）の連結部８５ｃとからなり、流体は筒状内周部８５ａと外周部８５ｂとの間に形成された複数の開口８５ｄ部分を流れるようになっている。

かかる逆止弁８０においては、通常は、流体が図の白抜き矢印で示される正方向に流されるので（弁体８４に作用する正方向の流体圧力がコイルばね８７の付勢力と逆方向に作用する流体圧力の合計より大きいので）、その流体圧力差により弁体８４がコイルばね８７の付勢力に抗して弁座８２から離間し、全開状態となる。それに対し、弁体８４に作用する正方向の流体圧力がコイルばね８７の付勢力と逆方向に作用する流体圧力の合計より小さくなると、弁体８４が弁座８２に押し付けられ、これによって、逆流が阻止される。

上記のように逆流防止専用管３３内に逆止弁８０を配置したものは、例えば下記特許文献１に記載されている。

一方、上記管状継手部３２側とは反対側の管状継手部３１内には、前記逆流防止専用管３３内に配備されているものと同一の逆止弁８０が同じ態様で配備されている。このように、逆流防止専用管３３を用いないで、管状継手部３１内に直接逆止弁８０を配備することにより、特に横方向の占有スペースを小さくすることができるとともに、部品点数や組み付けの手間等を削減できる。

特開２０００−１１０９５９号公報

しかしながら、前記管状継手部３１内に直接逆止弁８０を配備したものにおいても、次のような改善すべき課題がある。

すなわち、上記逆止弁８０では、（１）弁座部材８１とガイド部材８５とが別体とされているので、それらを接合固定するための工程が必要となり、結果的に部品点数や工数が多くなる、（２）管状継手部３１の内周面と弁座部材８１の外周面との間のシール性を確保するため、Ｏリング８８等のシール材を使用しているが、Ｏリング等のシール材は経年劣化しやすいので、長期間使用しているとシール性が不十分になり、流体が不所望に漏れ出る恐れがあるとともに、Ｏリングを必要とすることで、部品点数や工数が増加してしまう、（３）弁体８４が弁座８２より下流側の弁座部材８１内に配置されているため、弁開時における逆止弁８０による抵抗が大きくなるとともに、逆流方向の実効受圧面積が小さくなり、その結果、弁体８４を弁座８２に押し付ける力が不足し、シール性が低下して漏れが生じるおそれがある、等の改善すべき課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、部品点数や工数を低減して構成の簡素化、組立作業性の向上等を図ることができるとともに、充分なシール性を確保できて、漏れが生じにくい信頼性の高い逆止弁を用いた流量調整弁を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る流量調整弁は、一端部に弁座が設けられた筒状ないしリング状の弁座部材と、頭部、胴部、及び前記弁座に接離する弁体を有する弁棒と、前記弁座部材の内周側に配置され、前記弁棒の胴部が摺動自在に嵌挿される筒状部を有するガイド部材とを備え、前記弁座部材と前記ガイド部材とが複数本の連結部を介して一体に形成されるとともに、前記弁座部材と前記ガイド部材の筒状部との間に流路となる複数の開口が形成されている逆止弁が組み込まれたものであり、弁室及び該弁室の側面に開口する少なくとも一つの流入ポートを有する弁本体を備えるとともに、前記弁本体の前記弁室に回動可能に配在されかつ前記流入ポートの開口面積を回転に伴って連続的に変化させる所定形状の開口部が周壁部に設けられた円筒状弁体を備え、流体を前記流入ポートを介して前記弁室に流入させるために前記弁本体に一体的に設けられた管状部に、前記逆止弁が前記弁体を下流側に位置させた状態で挿入され圧入もしくは溶着により固定されており、前記弁体は、前記弁座部材の前記弁座より下流側に位置せしめられ、前記弁棒の胴部の先端部にばね受け部が設けられるとともに、該ばね受け部と前記連結部との間に、前記弁棒を常時閉弁方向に付勢するばね部材が配在され、前記弁棒における下流側端面部に、流体の流れ方向に沿って突出する脚状ストッパが設けられ、該脚状ストッパは前記弁棒の頭部と前記流入ポートとの間に所定のスペースを確保するべく前記弁本体の弁室裏面の前記流入ポートの開口部周囲に当接可能であることを特徴としている。

前記弁体は、好ましくは、ゴム等の弾力性を持つ材料でディスク状またはリング状に作製される。

他の好ましい態様では、前記弁棒の頭部に前記弁体を保持するための保持部が設けられる。

本発明によれば、（１）弁座部材とガイド部材とが一体に形成されるので、それらを接合固定するための工程が不要となり、結果的に部品点数や工数を低減できる、（２）逆止弁を管状部内に圧入（もしくは溶着）して固定することより、管状部の内周面と弁座部材の外周面との間を確実に封止でき、従来必要であったＯリング等のシール材は不要となり、そのため、長期間使用してもシール性はほとんど低下せず、また、これによっても部品点数や工数を削減できる、（３）弁体が弁座部材の下流側に配置されることにより、従来例に比して弁開時における逆止弁による抵抗を低減できるとともに、逆流方向の実効受圧面積が大きくなり、これによってもシール性を向上できる、（４）逆止弁を管状部内に圧入（もしくは溶着）して固定することから、逆止弁及び管状部の材質や固定位置を任意に設定することできる（材質は合成樹脂、金属どちらでもよい）。

このように、本発明の逆止弁が組み込まれた流量調整弁では、部品点数や工数を低減し得て構成の簡素化、組立作業性の向上等を図ることができるとともに、充分なシール性を確保できて、漏れが生じにくい信頼性の高い逆止弁が組み込まれた流量調整弁を提供することが可能となる。

実施例１の逆止弁が組み込まれた流量調整弁の一例を示す部分切欠正面図。 実施例１の逆止弁の拡大断面図。 実施例２の逆止弁の拡大断面図。 実施例３の逆止弁を示し、（Ａ）は拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示される弁棒の斜視図。 従来の逆止弁が組み込まれた流量調整弁の一例を示す部分切欠正面図。

以下、本発明の実施形態（実施例１、２、３）を図面を参照しながら説明する。

図１は、実施例１の逆止弁が組み込まれた流量調整弁の一例を示す部分切欠正面図である。図１において、前述した図５に示される流量調整弁２の各部に対応する部分には共通の符号を付して詳細な説明を省略し、以下においては、相異点を重点的に説明する。

本実施形態の流量調整弁１は、弁本体１０、弁体２０、及びステッピングモータ１５を有し、弁本体１０に弁体２０を下側から挿入して組み付ける構造となっている。弁本体１０には、比較的厚めの天井部３５付き円筒状の弁室１４、この弁室１４の周壁部に１８０度の角度間隔をあけて開口する側部ポート（流入ポート）１１、１２、及び弁室１４と同軸に開口する底部ポート１３が設けられている。

弁体２０は、下端開口の円筒状とされ、弁本体１０の弁室１４に回動可能に挿置され、その天井部２３が弁本体１０の天井部３５の下面に対接せしめられている。弁体２０の周壁部２２には、側部ポート１１及び側部ポート１２の開口面積を回転に伴って連続的に変化させるべく所定形状（ここでは、両端が半円形の長円形）の開口部３０が設けられている。前記開口部３０は、弁体２０の回転角度で見て１８０度分程度開口せしめられている。

弁体２０の天井部２３上には回転軸２５が突設され、弁本体１０における天井部３５に弁体２０の回転軸２５が下側から貫挿される軸受穴３６が形成されている。前記回転軸２５の下部には、Ｏリング２９、２９が装着される、３段の鍔状部２８からなる装着溝が設けられ、その上部には、ステッピングモータのロータ（の軸）と一体回転可能に連結するためのセレーション軸部２６及び非円形断面（Ｄカット形状等）の凸部２７が設けられている。

加えて、回転軸２５における前記セレーション軸部２６の下端と前記鍔状部２８の最上段のものとの間（前記軸受穴３６の上端面より若干上方）の部位には鍔状部２８と同径の大径部３７が形成され、この大径部３７と鍔状部２８の最上段のものとの間の部位（装着部３８）の外周に、弁体２０の回転は許容するが下方への抜けを阻止する弁体係止具としてのクリップ４０が装着されている。

そして、前記側部ポート１１、１２の外周側には、それぞれ管状継手部３１、３２が弁本体１０と一体に設けられている。

この管状継手部３１、３２内にそれぞれ実施例１の逆止弁５０が組み込まれている。

管状継手部３１、３２内に組み込まれた逆止弁５０は同一構成のものであるので、ここでは、管状継手部３２に配備された逆止弁５０を説明する。

この逆止弁５０は、図２に拡大図示されているように、一端部（下流端部）に環状突起からなる弁座５２が設けられた断面矩形で全体が筒状ないしリング状の弁座部材５１と、頭部５３ａ、胴部５３ｂ、及び前記弁座５２に接離する弁体５４を有する弁棒５３と、前記弁座部材５１の内周側に配置され、前記弁棒５３の胴部５３ｂが摺動自在に嵌挿される筒状部５５ａを有するガイド部材５５と、前記弁棒５３を常時閉弁方向に付勢（下流側から上流側に向けて押圧）するコイルばね５７とを備えており、前記弁座部材５１と前記ガイド部材５５とが複数本（例えば３本）の連結部５９を介して一体に形成されるとともに、前記弁座部材５１と前記ガイド部材５５の筒状部５５ａとの間に流路となる複数の開口６０が形成されている。

前記弁体５４は、ゴム等の弾力性を持つ材料でディスク状に作製されており、このディスク状弁体５４を挟むようにして保持するため、弁棒５３の頭部５３ａに大径円板部６２ａと小径円板部６２ｂとからなる弁体保持部６２が設けられている。

また、前記ディスク状の弁体５４は、後述するように、弁座部材５１より下流側に位置せしめられている。

前記弁棒５３の胴部５３ｂの下部には、Ｅ形止め輪等からなるばね受け部６５が設けられ、このばね受け部６５と前記連結部５９との間に、前記コイルばね５７が縮装されている。

このような構成を有する本実施例１の逆止弁５０は、管状継手部３２内に、前記弁体５４を下流側に位置させた状態で圧入されて固定されている。

この場合、圧入によりしっかり固定するため、弁座部材５１の外周面は上流側ほど大径となるようにテーパが付けられており、また、管状継手部３２の内周面の所定部位には、係止部（段差部）４６が設けられている。

このような構成とされた本実施例１の逆止弁５０及びそれが組み込まれた流量調整弁１においては、
（１）弁座部材５１とガイド部材５５とが一体に形成されているので、それらを接合固定するための工程が不要となり、結果的に部品点数や工数を低減できる、
（２）逆止弁５０を管状継手部３２内に圧入して固定することより、管状継手部３２の内周面と弁座部材５１の外周面との間を確実に封止でき、従来必要であったＯリング等のシール材は不要となり、そのため、長期間使用してもシール性はほとんど低下せず、また、これによっても部品点数や工数を削減できる、
（３）弁体５４が弁座部材５１の下流側に配置されているため、従来例に比して弁開時における逆止弁５０による抵抗を低減できるとともに、逆流方向の実効受圧面積が大きくなり、これによってもシール性を向上できる、
（４）逆止弁５０を管状継手部３２内に圧入（もしくは溶着）して固定することから、逆止弁５０及び管状継手部３２の材質や固定位置を任意に設定することできる（材質は合成樹脂、金属どちらでもよい）。

このように、本実施例の逆止弁５０及びそれが組み込まれた流量調整弁１では、部品点数や工数を低減し得て構成の簡素化、組立作業性の向上等を図ることができるとともに、充分なシール性を確保できて、漏れが生じにくい信頼性の高い逆止弁が組み込まれた流量調整弁を提供することが可能となる。

図３は、実施例２の逆止弁７０を示している。この逆止弁７０では、弁体としてＯリング７４が用いられ、弁座部材７１には、前記Ｏリングからなる弁体７４が接離する円錐面からなる弁座７２が形成されている。また、弁棒７３の頭部７３ａには、前記弁体７４を保持するため、実施例１と同様な、大径円板部６３ａと小径円板部６３ｂとからなる弁体保持部６３が設けられている。弁棒７３の胴部７３ｂの下部には、Ｅ形止め輪等からなるばね受け部６５を装着しやすくするため、胴部７３ｂより大径の半球状の抜け止め係止部７３ｄが設けられるとともに、中央部に所定幅の割り溝７３ｅが形成されている。

このような構成とされた本実施例２の逆止弁７０を用いても、実施例１と略同様な作用効果が得られる。

図４（Ａ）は、実施例３の逆止弁７０’を示している。この逆止弁７０’は、実施例２の逆止弁７０と基本構成は同じであり、実施例２の逆止弁７０に若干の改良を施したものである。

すなわち、前記した逆止弁７０（実施例１の逆止弁５０も）では、弁体７４及び弁棒７３の頭部７３ａ（弁体保持部６３）が流入方向で見て弁座７２より実質的に下流側に位置せしめられているので、開弁時には、弁棒７３の頭部７３ａが側部ポート１２（が形成されている壁部１２ａ）に接近する。この場合、流路（管状継手部３２）における当該逆止弁７０の取り付け位置やその構成部品の寸法形状如何によっては、弁棒７３の頭部７３ａと側部ポート１２との間のスペースが大幅に狭められて流体の流れを阻害し、圧力損失が増大する等の問題を生じる。さらに、場合によっては、側部ポート１２が完全に塞がれて、流体の流れが遮断されてしまうおそれもある。

かかる事情に鑑み、本実施例３の逆止弁７０’では、弁棒７３の頭部７３ａ（弁体保持部６３）と側部ポート１２との間に、最悪でも一定のスペースを確保できるように、言い換えれば、どんな場合でも、さほど大きな圧力損失を生じさせないように、弁体保持部６３における大径円板部６３ａの下流側端面の外周端縁部に、流体の流れ方向（弁体７４の開閉方向）に沿って一対の脚状ストッパ７５、７５が垂直に突設されている。

この脚状ストッパ７５、７５は、図４（Ｂ）を参照すればよくわかるように、断面三日月状で１８０度の角度間隔をあけて設けられており、それらの高さ（長さ）は、それらの先端が前記側部ポート１２が形成されている壁部１２ａに接当した状態（図４（Ａ）において仮想線で示されている）でも、さほど大きな圧力損失を生じさせないような寸法に設定されている。

このように、一対の脚状ストッパ７５、７５を設けることにより、弁棒７３の頭部７３ａ（弁体保持部６３）と側部ポート１２との間に、最悪でも脚状ストッパ７５、７５の長さ分のスペースを確保できるので、さほど大きな圧力損失は生じないようにできる。

１：流量調整弁
１０：弁本体
１１：側部ポート
１２：側部ポート
１３：底部ポート
１４：弁室
１５：ステッピングモータ
２０：弁体
２２：周壁
３１、３２：管状継手部
５０、７０：逆止弁
５１、７１：弁座部材
５２、７２：弁座
５３、７３：弁棒
５４、７４：弁体
５５、：ガイド部材
５７、７７：コイルばね
５９：連結部
７５：脚状ストッパ

Claims (3)

1. 一端部に弁座が設けられた筒状ないしリング状の弁座部材と、頭部、胴部、及び前記弁座に接離する弁体を有する弁棒と、前記弁座部材の内周側に配置され、前記弁棒の胴部が摺動自在に嵌挿される筒状部を有するガイド部材とを備え、前記弁座部材と前記ガイド部材とが複数本の連結部を介して一体に形成されるとともに、前記弁座部材と前記ガイド部材の筒状部との間に流路となる複数の開口が形成されている逆止弁が組み込まれた流量調整弁であって、
   弁室及び該弁室の側面に開口する少なくとも一つの流入ポートを有する弁本体を備えるとともに、前記弁本体の前記弁室に回動可能に配在されかつ前記流入ポートの開口面積を回転に伴って連続的に変化させる所定形状の開口部が周壁部に設けられた円筒状弁体を備え、流体を前記流入ポートを介して前記弁室に流入させるために前記弁本体に一体的に設けられた管状部に、前記逆止弁が前記弁体を下流側に位置させた状態で挿入され圧入もしくは溶着により固定されており、
   前記弁体は、前記弁座部材の前記弁座より下流側に位置せしめられ、前記弁棒の胴部の先端部にばね受け部が設けられるとともに、該ばね受け部と前記連結部との間に、前記弁棒を常時閉弁方向に付勢するばね部材が配在され、
   前記弁棒における下流側端面部に、流体の流れ方向に沿って突出する脚状ストッパが設けられ、該脚状ストッパは前記弁棒の頭部と前記流入ポートとの間に所定のスペースを確保するべく前記弁本体の弁室裏面の前記流入ポートの開口部周囲に当接可能であることを特徴とする流量調整弁。
2. 前記弁体は、ゴム等の弾力性を持つ材料でディスク状またはリング状に作製されていることを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。
3. 前記弁棒の頭部に前記弁体を保持するための保持部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整弁。

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