JP6843387B2

JP6843387B2 - 逆止弁

Info

Publication number: JP6843387B2
Application number: JP2017067862A
Authority: JP
Inventors: 容彬藤田
Original assignee: Tabuchi Corp
Current assignee: Tabuchi Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: JP2018168993A

Description

本発明は、流体配管の途中に配置する逆止弁に関するものである。

従来、流体配管（例えば水道メータの２次側に位置する水道管）の途中に配置する逆止弁が存在している。例えば特許文献１に記載の「パッキン一体型逆止弁」である。

このような逆止弁は、流体配管の途中に固定され、弁座を有するハウジング（特許文献１では「外殻本体」）と、前記ハウジングに対して往復動することにより、前記弁座に対して当接及び離反することで流体が通過する通過空間を開閉する弁体と、を備える。弁体は弁軸を一体に備えており、この弁軸はハウジングに対して摺動して支持される。

特許文献１に記載の発明は、ハウジングのうち少なくとも弁軸を支持する部分が金属製で、弁軸が合成樹脂製である場合、弁軸がハウジングに対して摺動することで磨耗することにより、逆止弁の作動に支障が生じることを課題とし、この課題を解決するため、ハウジングのうちで弁軸を支持する孔の内周壁を合成樹脂で形成するものである。このように特許文献１には、逆止弁の弁軸が磨耗することの開示はある。

特開２０１５−２０６４０７号公報

ところで本願の発明者は、弁軸が磨耗することについては同じように問題意識を有していた。しかし磨耗発生に関し、特許文献１に開示されている材料上の問題だけではなく、逆止弁が開放された、流体の通過時における弁体の挙動に関する問題もあることを発見した。具体的には、開放時における弁体及び弁軸が回転方向にも変位する挙動が発生しており、この挙動により弁軸及びハウジングに周方向への磨耗が発生していることを発見したのである。特に弁軸においては、周方向への磨耗により軸径が特定箇所で減少するため、弁体が往復動する際のガイドとして重要な弁軸が折損してしまう可能性がある。このため、往復動により生じる軸方向の広い範囲での磨耗よりも対策の重要性及び緊急性が高い。またハウジングにおいては、周方向への磨耗によりハウジング内で弁体の本体の位置にずれが生じ、通過空間の開閉に支障が起こる等、逆止弁の作動不良が発生する可能性がある。

本発明は、本願の発明者による前記新しい知見に基づいてなされたものであって、特に流体の通過時に生じる弁体の回転運動により弁体及びハウジングが磨耗することを抑制できる逆止弁を提供することを課題とする。

本発明は、流体配管の途中に固定され、弁座を有するハウジングと、前記ハウジングに対して往復動することにより、前記弁座に対して当接及び離反することで流体が通過する通過空間を開閉する弁体と、前記ハウジングと前記弁体とに及んで形成された回転規制手段と、を備え、前記弁体は前記往復動の方向に沿って延びる弁軸を有し、前記ハウジングは、前記往復動する前記弁軸を摺動して支持する弁軸支持部を有し、前記回転規制手段は、前記弁体が前記ハウジングに対して周方向に当接することにより、前記弁体の回転を規制する逆止弁である。

前記構成によると、回転規制手段により弁体の回転が規制されるので、弁体（特に弁軸）及びハウジングに磨耗が生じにくい。このため、逆止弁の作動不良や部品の破損等が起こりにくい。

また、前記ハウジングは、流体の流れ方向の上流側に位置する基部と、下流側に位置する前記弁軸支持部と、前記基部と前記弁軸支持部とを連結し前記弁体の前記往復動の方向に沿って延びる連結部と、を有し、前記回転規制手段は、前記弁体に形成された当接面と、前記連結部に形成され前記当接面が当接する被当接面との組み合わせで構成されることができる。

前記構成によると、基部と弁軸支持部とを連結するために必要な連結部を利用して回転規制手段の一部を構成できるため、逆止弁の構成が複雑化することを抑制しつつ、回転規制手段を設けることができる。

また、前記弁体は径外方向に突出する突起を備え、前記突起は前記当接面を有し、前記連結部の周方向側面が前記被当接面であることができる。

前記構成によると、弁体に突起を形成するだけで回転規制手段の一部を構成できるため、逆止弁の構成が複雑化することを抑制しつつ回転規制手段を設けることができる。

また、前記弁体は前記突起を複数備え、これら複数の突起のうち少なくとも一つが有する前記当接面と他の一つが有する前記当接面の周方向の向きが逆方向であるものとできる。

前記構成によると、複数の突起のうちいずれかが必ず被当接面に当接することになる。このため、一方向の回転、他方向の回転のいずれも確実に規制できる。

本発明は、回転規制手段により弁体の作動不良や破損等が起こりにくい。このため、特に流体の通過時に生じる弁体の回転運動により弁軸及びハウジングが磨耗することを抑制できる。

本発明につき一実施形態に係る逆止弁を示す斜視図である。本実施形態に係る逆止弁の弁体を示す斜視図である。本実施形態に係る逆止弁を示す、径方向断面における断面図である。

本発明につき一実施形態を取り上げて説明を行う。本実施形態の逆止弁１は図１及び図３に示す構成である。

この逆止弁１は、流体配管（図示していない）の途中に固定されるハウジング２と、ハウジング２に対して、図３に示す矢印Ｍの方向（直線方向）に往復動する弁体３とを備える。本実施形態の逆止弁１は、例えば、メータボックス内部において水道メータの下流側（以下、「２次側」とも表記）に位置する水道管の継手部分に配置される。この際、逆止弁１は、基端側（図１における左上側）が上流側に位置し、先端側（図１における右下側）が下流側に位置する。なお、ハウジング２、弁体３の各々は樹脂（合成樹脂）製であっても金属製であってもよい。

ハウジング２は、流体（本実施形態では水道水）の流れ方向の上流側（以下、「１次側」とも表記）に位置する基部２１と、下流側に位置する弁軸支持部２２と、基部２１と弁軸支持部２２とを連結する連結部２３とを有するハウジング本体２Ａ、及び、基部２１に取り付けられる弁座部２４からなる。ハウジング本体２Ａは一体形成されている。一体形成により流体から受ける力に対して強く、壊れにくいハウジング２とできる。また、組立ての手間が不要のため、コスト面でも有利である。ハウジング２は例えば、金属製の場合には削り出しや鋳造により形成でき、樹脂製の場合には金型成型により形成できる。一方、ハウジング本体２Ａと弁座部２４とは別体とされており、ハウジング本体２Ａの内部に弁体３を組み込んだ後に、ハウジング本体２Ａに弁座部２４が取り付けられる。ハウジング本体２Ａに対する弁座部２４の取り付けは、ねじ込み、嵌合、溶着、接着等、種々の結合手段により行うことができる。この弁座部２４の内周面には円環状に弁座２４１が形成されており、この弁座２４１に弁体３のＯリング３４が全周にわたって当接することで、流体の通過（特に２次側から１次側へ逆流する流体の通過）が阻止される。

基部２１は、基端側に鍔状部分２１１を有する略円筒状とされている。また、弁座部２４も同じく基端側に鍔状部分２４２を有する略円筒状とされている。ハウジング本体２Ａに弁座部２４が取り付けられた状態で、基部２１と弁座部２４の各々の鍔状部分２１１，２４２を全周覆うようにゴム等からなるパッキン５が取り付けられている。このパッキン５は略円環状であって、上流側の配管端部と下流側の配管端部とに挟まれることで、両配管端部間に流体漏れすることなく逆止弁１を固定できる。なおこの状態で、ハウジング２及び弁体３は下流側の配管の内部に位置する。

弁軸支持部２２は、往復動する弁体３の弁軸３２を摺動して支持する部分であって、径方向中央に、弁軸３２が貫通する弁軸貫通孔２２１が形成されている。また、弁軸支持部２２は弁軸支持部２２の基端部から突出する円筒状の摺動筒部２２２を備える。弁軸貫通孔２２１は弁軸支持部２２の先端部から基端部（つまり摺動筒部２２２の基端部）にわたって形成されている。このため、弁軸貫通孔２２１は摺動筒部２２２の分延長されており、この延長分、弁軸３２の往復動のガイドが確実にされ、往復動中及び静止中の弁体３が径方向にずれにくい。

連結部２３は弁体３の往復動の方向に沿って延びる棒状部分であり、軸方向に直交する断面形状は略長方形である。本実施形態では周方向に４本の連結部２３が形成されている。隣り合う連結部２３，２３の間は空間部Ｓとされており、弁座２４１と弁体３との間を通った流体はこの空間部Ｓを通り抜けて下流へと向かう。ただし、連結部２３の形成数は本実施形態のような４本に限定されず、１本（この場合、弁軸支持部２２は連結部２３により例えば片持ち支持される）であってもよいし、３本や５本以上であってもよい。また、前記空間部Ｓが確保されるのであれば、棒状に限定されず例えば円筒状であってもよく、連結部２３の形状は限定されない。

図３に示すように、弁軸支持部２２において連結部２３が接続される肩部２２３はアールを有した外形とされている。この肩部２２３の形状により、逆止弁１を通過した直後の流体の流れに乱れが生じにくく、円滑な流れとできる。

弁体３は、ハウジング２に対して往復動することにより、弁座２４１に対して当接及び離反することで流体が通過する通過空間を開閉する部分である。本実施形態では往復動方向は流体配管の延長方向と一致しているが、これに限定されず、往復動方向が流体配管の延長方向に対して交わっていてもよい。弁体３は、弁体本体３１、弁軸３２、突起３３、Ｏリング３４（図２及び図３参照）を備える。弁体本体３１、弁軸３２、突起３３は一体形成されている。一体形成により流体から受ける力に対して強く、壊れにくい弁体３とできる。特に弁体は往復動するものであるから、一体形成によるメリットを十分享受できる。また、組立ての手間が不要のため、コスト面でも有利である。弁体３は例えば、金属製の場合には削り出しや鋳造により形成でき、樹脂製の場合には金型成型により形成できる。ただし、弁体３は別体が組み立てられたものであってもよい。弁体３は付勢部４によって基端側に付勢されている。

弁体本体３１は、弁体３のうち基端側に位置する有底筒状の部分である。基端側に位置する底部は壁部３１１によって閉じられている。弁体本体３１の外周部には、周方向に延びる溝部３１２が形成されている。図３に示すように溝部３１２にＯリング３４が嵌め込まれ、Ｏリング３４の径外方向の一部は弁体本体３１から露出している。弁体３が基端側に位置しており、Ｏリング３４が弁座２４１に密着した際には通過空間が閉鎖される。一方、弁体３が先端側に移動すると、Ｏリング３４と弁座２４１とが離れる。これにより、ハウジング２と弁体３との間に通過空間が形成される。

弁体本体３１のうち、平行する２本の突起３３，３３に挟まれており、ハウジング２の連結部２３に面する部分３１３、及び、突起３３は形成されておらず連結部２３に面する部分３１４の各々の外径寸法は、連結部２３の内径寸法よりもわずかに小径に形成されており、弁体３の往復動の際、往復動の支障にならず、かつ、径方向にずれないようにされている。

また、弁体本体３１のうち突起３３と前記部分３１３，３１４とを除いた部分の外形は先すぼみのテーパ面３１５を有している。このテーパ面３１５により、ハウジング２と弁体３との間の通過空間を通過した直後の流体の流れに乱れが生じにくく、円滑な流れとできる。

また、突起３３は弁体本体３１の外周部から径外方向に突出している。本実施形態では図２に示すように、２次側から見て図示上下方向に延びる平行な２本の突起３３，３３が、径方向中心を挟んで２組形成されている。各突起３３は弁体本体３１に対し、軸方向（往復動の方向）に沿って延びている。特に弁体３を樹脂で形成する場合、突起３３の形状が金型から抜く際に邪魔になることがないため、樹脂成型に適している。前記平行な関係にある２本の突起３３，３３は、ハウジング２の内部に弁体３を組み込んだ後の状態で、図１に示すようにハウジング２の連結部２３を挟むように位置する。なお、本実施形態では４本の連結部２３のうち径方向に対向する２本を挟むように弁体３の突起３３が位置するよう構成されている。この突起３３は後述する回転規制手段Ｘの一部を構成する。

弁軸３２は弁体本体３１の壁部３１１から先端側に突出した丸棒状部分である。弁軸３２は弁体３の往復動の方向（図３に示す矢印Ｍの方向）に沿って延びる。また、弁軸３２はハウジング２の弁軸貫通孔２２１を貫通する。

付勢部４は本実施形態ではコイルばねであり、図３に示すように、基端が弁体本体３１の壁部３１１に当接し、先端がハウジング２の弁軸支持部２２における摺動筒部２２２の根元部分に当接している。付勢部４の先端側の一部は、摺動筒部２２２の外周面に当接している。この付勢部４は弁体３を常時基端側に付勢する。逆止弁１において流体の通過時は、付勢部４の付勢力を超えた流体圧が弁体本体３１の壁部３１１にかかることにより、弁体本体３１が先端側に移動させられる。また、２次側から１次側へ向かおうとする流体の流れ（逆流）に対しては、弁体３に付勢部４の付勢力が常時かかっていることから、逆止弁１の閉鎖状態が維持され、逆止弁１を越えて１次側へと逆流が及ぶことが防止される。

本実施形態の逆止弁１は回転規制手段Ｘを備える。この回転規制手段Ｘは、ハウジング２と弁体３とに及んで形成されている。この回転規制手段Ｘは、弁体３がハウジング２に対して周方向に当接することにより、図１に示す矢印Ｒの方向への、弁体３の回転を規制するよう構成されている。このように回転規制手段Ｘは、ハウジング２と弁体３との相互作用によって弁体３の回転を規制する。

この回転規制手段Ｘは、弁体３に形成された当接面Ｘ１と、連結部２３に形成され前記当接面Ｘ１が当接する被当接面Ｘ２との組み合わせで構成される。具体的に本実施形態では、弁体３に形成された突起３３の周方向側面が当接面Ｘ１である。そして、ハウジング２における連結部２３の周方向側面が被当接面Ｘ２である。

前述のように弁体本体３１に対して突起３３は一体形成されている。このため、別体構造で回転規制手段を構成することに比べて強度面で優れ、長期にわたって弁体３の回転を規制できる。特に、別体構造で回転規制手段を構成した場合には、ピン等の微小部品が下流側に流出してしまう事故が発生する可能性があるが、本実施形態のような一体構造ではそのような事故が発生する可能性は極めて低い。この点でも本実施形態の回転規制手段Ｘは優れている。

本実施形態では、平行な２本の突起３３，３３の対向面それぞれが当接面Ｘ１とされている。つまり、これら２本の突起３３，３３のうち少なくとも一つが有する当接面Ｘ１と他の一つが有する当接面Ｘ１の周方向の向きが逆方向となっている。このような関係となるように２本の突起３３，３３を設けることにより、２本の突起３３，３３のうちいずれかが必ず、連結部２３の被当接面Ｘ２被当接面に当接することになる。このため、弁体３が一方向に回転しても、他方向に回転しても確実に対応できる。

逆止弁１の内部を流体が通過する際、流体の流れが変動すること（例えば流れ方向の乱れや脈動）によって、流れの中に置かれた弁体３に、周方向（図１に示す矢印Ｒの方向）への回転力がかかることがある。ここで従来の逆止弁の構成では、前記回転力に応じて弁体が弁軸周りに回転してしまい、ハウジングに対して擦れることで弁体またはハウジングに磨耗が発生していた。これに対して本実施形態では、弁体３に、当接面Ｘ１を有する突起３３が形成されており、突起３３に隣接するハウジング２の連結部２３が被当接面Ｘ２を有する。このため、前記回転力に応じて弁体３が回転しようとしても、突起３３の当接面Ｘ１と連結部２３の被当接面Ｘ２とが当接するため、弁体３の回転は規制される。

このように、本実施形態の逆止弁１では、回転規制手段Ｘを備えたことにより弁体３の回転が規制されるので、従来と異なり、弁体３（特に弁軸３２）及びハウジング２に磨耗が生じにくい。このため、逆止弁１の作動不良や部品の破損等が起こりにくい。

また、基部２１と弁軸支持部２２とを連結するために必要な連結部２３を利用して回転規制手段Ｘの一部を構成できるため、新たな構成要素の形成が不要である。よって、逆止弁１の構成が複雑化することを抑制しつつ、回転規制手段Ｘを設けることができる。また、弁体３に突起３３を形成するだけで回転規制手段Ｘの一部を構成できるため、逆止弁１の構成が複雑化することを抑制しつつ回転規制手段Ｘを設けることができる。このように本実施形態の逆止弁１は、構成が単純であるのにかかわらず、得られる効果が非常に大きいため優れている。また、本実施形態では連結部２３がハウジング２の一部として一体形成されており、突起３３が弁体３の一部として一体形成されている。一体構造のメリットは既に述べた通りである。

また、本実施形態では、回転規制手段Ｘが棒状の連結部２３と、連結部２３に隣接する突起３３とから構成されている。例えば弁体にスリットを設けた回転規制手段では、流体から受ける不規則な力により、このスリットの端部を起点として弁体に亀裂が発生してしまう可能性があるが、本実施形態の構成ではこのような可能性は非常に小さく、信頼性が高い。

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明した。しかし、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。

例えば、前記実施形態の逆止弁１は水道管の途中に固定されるものであったが、水道水以外の種々の流体配管（特に液体配管）に固定されることができる。

また、弁体３に設ける突起３３の形状は種々に変更できる。例えば、前記実施形態では、周方向において連結部２３を挟む部分にのみ突起３３が設けられていたが、隣り合う連結部２３，２３間の全領域に帯状の突起３３が設けられていてもよい。

また、前記実施形態では、１本の連結部２３を挟む２本の突起３３，３３の対向面それぞれが当接面Ｘ１とされていた。しかしこれに限定されず、周方向の一方を向いた当接面Ｘ１を有する突起３３に組み合わされる連結部２３と、周方向の他方を向いた当接面Ｘ１を有する突起３３に組み合わされる連結部２３とが別であってもよい。要は、複数の突起３３…３３のうち少なくとも一つが有する当接面Ｘ１と他の一つが有する当接面Ｘ１の周方向の向きが逆方向であればよい。

また、本実施形態ではハウジング２における空間部Ｓに突起３３が位置していたが、これに限定されず、例えば、連結部２３の内面に往復動の方向に沿って延びる溝を形成しておき、この溝に突起３３が当接する形態であってもよい。

更に、回転規制手段Ｘにつき、前記実施形態では弁体３に凸状である突起３３が形成されていたが、逆にハウジング２に凸状部分を形成し、弁体３に凹状部分を形成することもできる。このように、回転規制手段Ｘの具体的形態は限定されるものではない。

１逆止弁
２ハウジング
２１基部
２２弁軸支持部
２２１弁軸貫通孔
２３連結部
２４弁座部
２４１弁座
３弁体
３１弁体本体
３２弁軸
３３突起
４付勢部
５パッキン
Ｘ回転規制手段
Ｘ１当接面
Ｘ２被当接面

Claims

流体配管の途中に固定され、弁座を有するハウジングと、
前記ハウジングに対して往復動することにより、前記弁座に対して当接及び離反することで流体が通過する通過空間を開閉する弁体と、
前記ハウジングと前記弁体とに及んで形成された回転規制手段と、を備え、
前記弁体は前記往復動の方向に沿って延びる弁軸を有し、
前記ハウジングは、流体の流れ方向の上流側に位置する基部と、下流側に位置し前記往復動する前記弁軸を摺動して支持する弁軸支持部と、前記基部と前記弁軸支持部とを連結し前記弁体の前記往復動の方向に沿って延びる連結部と、を有し、
前記連結部は、前記弁座と前記弁体との間を通った流体が通り抜けて下流へと向かうように貫通する空間部が確保されるよう形成されており、
前記回転規制手段は、前記弁体に形成された当接面と、前記連結部に形成され前記当接面が当接する被当接面との組み合わせで構成され、前記当接面が前記被当接面に対して周方向に当接することにより、前記弁体の回転を規制する逆止弁。
前記弁体は径外方向に突出する突起を備え、前記突起は前記当接面を有し、前記連結部の周方向側面が前記被当接面である、請求項１に記載の逆止弁。
前記弁体は前記突起を複数備え、これら複数の突起のうち少なくとも一つが有する前記当接面と他の一つが有する前記当接面の周方向の向きが逆方向である、請求項２に記載の逆止弁。
前記連結部は、前記弁体の往復動の方向に沿って延びる複数の棒状部分であり、隣り合う連結部の間が前記空間部とされている、請求項１〜３のいずれかに記載の逆止弁。