JP6872238B2 - 逆止弁 - Google Patents

Description

本発明は、一次側から二次側への一方向に流体の流れを規制する逆止弁に関する。

一次側から二次側へ流体の流れを制御する装置には、その流体の逆流を防止する逆止弁が設けられる。このような逆止弁として、ボディの中央部に弁室を形成し、弁体を収容して軸線方向に支持するものがある（例えば、特許文献１参照）。ボディにおける弁室の一次側に弁座が形成され、弁室の二次側に弁体ストッパが配設されている。弁体ストッパは流通孔を有し、流体の流れを許容するとともに、弁体の軸方向変位を規制する。弁体ストッパは、ボディの二次側開口部（流出口）から挿入され、続いてボディに嵌挿される支持リングにより固定される。

弁体は、弁室内を軸線方向に移動可能な本体と、本体から一次側に突出してボディの内周面に支持されるガイドバーと、本体から二次側に突出して弁体ストッパの流通孔の内周面に支持されるガイドバーを有する。弁体は、その両端のガイドバーが軸線方向に摺動することで弁座に着脱し、流路を開閉することができる。

特開２０１０−１８５４６４号公報

このような逆止弁は、ボディに対して弁体、弁体ストッパおよび支持リングを順次挿入して組み付けるという簡易な工程を経ることで得られ、比較的低コストに実現できる。しかし、弁体ストッパに弁体を支持させるという設計思想が前提にあるため、その固定手段としての支持リングが必要となっている。発明者らは、この点に着目し、逆止弁の構造および製造工程のさらなる簡素化に向けて改善の余地があるとの認識に到った。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、逆止弁の構造および製造工程の簡素化を実現することにある。

本発明のある態様は、一次側から二次側への一方向に流体の流れを規制する逆止弁である。この逆止弁は、流体を導入する導入ポートと、流体を導出する導出ポートと、導入ポートと導出ポートとをつなぐ流路に形成された弁座と、を有するボディと、流路に配置され、弁座に二次側から着脱して流路を開閉する弁体と、流路における弁座よりも二次側にてボディに嵌着され、弁座との間に弁室を形成する係止リングと、を備える。

係止リングは、弁体を二次側から係止可能な係止部と、係止部と一体に設けられたガイド部と、を含む。弁体は、弁室に配置され、弁座に着脱する着脱部を有し、その着脱部とは反対側にて係止部に係止される本体と、本体から一次側に延出し、ボディの内周部に支持される第１摺動部と、本体から二次側に延出し、ガイド部に支持される第２摺動部と、を含む。係止リングは、一部に不連続部を有することで径方向に縮小可能な弾性体であり、流路への挿通状態において係止部およびガイド部のいずれもその縮小変形に干渉しない形状を有する。

この態様によると、係止リングとして係止部とガイド部とが一体成形されるところ、ボディへの挿入時における係止リングの縮小変形に対し、係止部およびガイド部のいずれも干渉しない形状が採用される。すなわち、係止部とガイド部とを一体成形することで部品点数を削減できるとともに、両者を係止リングという形でボディに同時に組み付けることができる。それにより、逆止弁の構造および製造工程の簡素化を実現できる。

本発明によれば、逆止弁の構造および製造工程の簡素化を実現できる。

第１実施形態に係る逆止弁の構造を表す図である。 弁体の構造を表す図である。 係止リングの構造を表す図である。 弁体および係止リングのボディへの組付方法を表す図である。 第２実施形態に係る逆止弁の構造を表す図である。 弁体の構造を表す図である。 係止リングの構造を表す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略することがある。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る逆止弁の構造を表す図である。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ方向矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。以下、流体の本来の流れ方向を基準として、逆止弁の上流側を「一次側」、下流側を「二次側」ともいう。逆止弁の上流側圧力を「一次圧」、下流側圧力を「二次圧」ともいう。本実施形態の逆止弁は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。

図１（Ａ）に示すように、逆止弁１は、管状のボディ２に弁体４を収容して構成される。ボディ２は、アルミニウム合金等の金属材を加工して得られ、直線状の流路１０を有する。流路１０の一端に流体の導入ポート１２が設けられ、他端に導出ポート１４が設けられている。ボディ２は、一端側に第１配管接続部１６を有し、他端側に第２配管接続部１８を有する。第１配管接続部１６は一次側外部配管（不図示）に接続され、第２配管接続部１８は二次側外部配管（不図示）に接続される。

ボディ２の内径が部分的に縮小されることで環状の弁座２２が形成され、その縮小部の内周部が弁孔２０を形成する。弁孔２０の二次側開口端に弁座２２が位置する。ボディ２にはまた、弁座２２から二次側に離隔した位置に環状溝２４が設けられ、係止リング２６が嵌着されている。弁座２２と係止リング２６との間に弁室２８が形成されている。弁体４は、弁室２８に配置され、両端が弁孔２０および係止リング２６にそれぞれ摺動可能に支持されている。すなわち、弁室２８が弁体４の実質的な可動範囲を規定する。

弁体４の外周面にはＯリング３０（「シール部材」および「弁部材」として機能する）が嵌着されている。Ｏリング３０が弁座２２に着脱することにより弁部を開閉する。弁体４と係止リング２６との間には、弁体４を閉弁方向に付勢するスプリング３２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スプリング３２の荷重により、逆止弁１が開弁するときの一次圧と二次圧との差圧（以下「開弁差圧」ともいう）が設定されている。

図１（Ｂ）にも示すように、弁体４の一次側端面の周縁部から３つの脚部３４が延出し、弁孔２０に摺動可能に挿通されている。これらの脚部３４は、「第１摺動部」として機能する。一方、図１（Ｃ）にも示すように、弁体４の二次側端面の中央部から３つの脚部３６が延出し、係止リング２６に摺動可能に挿通されている。これらの脚部３６は、「第２摺動部」として機能する。なお、弁体４および係止リング２６の詳細については後述する。

図２は、弁体４の構造を表す図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は背面図である。
図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、弁体４は、樹脂材の一体成形（射出成形）により得られ、段付円板状の本体４０と、本体４０の正面から軸線方向に延出する３つの脚部３４を有する。本体４０の軸線方向中央には、環状の嵌合凹部４２が周設されており、Ｏリング３０が嵌着されている。３つの脚部３４は、本体４０の周縁部に沿って等間隔で配設されており、それらの外周面の曲率半径が弁孔２０の曲率半径とほぼ等しくされている。それにより、３つの脚部３４が、弁孔２０に摺動可能に支持される。

図２（Ａ）および（Ｃ）に示すように、弁体４はまた、本体４０の背面から軸線方向に延出する３つの脚部３６を有する。本体４０の背面中央に断面Ｙ字状のベース４４が突設され、ベース４４の３つの頂点からそれぞれ脚部３６が延出している。脚部３６は、断面五角形状をなし、その一つの頂点が弁体４の軸線Ｌに向くように構成されている。

図３は、係止リング２６の構造を表す図である。（Ａ）は無負荷状態を示し、（Ｂ）は負荷状態を示す。
図３（Ａ）に示すように、係止リング２６は、ばね鋼板（ステンレス等）からなる弾性体であり、環状溝２４に嵌合する環状部５０と、環状部５０の内周から半径方向内向きに延出する３つの延在部５２を有する。環状部５０は、いわゆるスナップリング（Ｃリング）と同様の構造を有し、周方向の一部に切欠き部（不連続部）を有する。係止リング２６は、ばね鋼板をプレスで打ち抜いて得られる。環状部５０と延在部５２とは、その打ち抜き加工により一体に形成（一体成形）されている。

環状部５０の２つの周端には、それぞれ工具挿通孔５４が設けられている。図３（Ｂ）に示すように、この一対の工具挿通孔５４に所定の工具の先端を挿通し、２つの周端を近づけるように外力を付与することで（二点鎖線矢印参照）、係止リング２６を径方向に縮小できる。それにより、係止リング２６をボディ２の流路１０内に挿入することが可能となる。すなわち、図３（Ａ）に示す無負荷状態では、係止リング２６の外径が流路１０の内径よりも大きくなるが、図３（Ｂ）に示す負荷状態では、係止リング２６の外径が流路１０の内径よりも小さくなり、その挿入が可能となる。

３つの延在部５２は、環状部５０の内周縁に沿ってほぼ等間隔で配設されており、それらがＹ字状に配置される。係止リング２６を流路１０に挿入するために外力を付与しても、３つの延在部５２が互いに干渉することはなく、各先端に囲まれるように三角形状の空隙Ｓが維持される。隣接する延在部５２間には、流体を通過させるための扇状の流通孔５６が形成される。３つの延在部５２は、弁体４を二次側から係止可能な「係止部」として機能するとともに、３つの脚部３６を摺動可能に支持する「ガイド部」として機能する（図１（Ｃ）参照）。「ガイド部」は、係止リング２６のほぼ中央に位置する。

図４は、弁体４および係止リング２６のボディ２への組付方法を表す図である。（Ａ）は係止リング２６の流路１０への挿入前の状態を示し、（Ｂ）は挿入過程の状態を示し、（Ｃ）は挿入後の状態を示す。（Ｄ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

弁体４をボディ２に組み付ける際には、図４（Ａ）に示すように、弁体４、スプリング３２および係止リング２６を流路１０へ順次挿入する。図４（Ｂ）に示すように、係止リング２６を挿入する際には、ペンチ等の工具を用いて環状部５０の外径を縮小させて流路１０に収まるようにする。このとき、３つの脚部３６により囲まれる三角領域に３つの延在部５２の各先端部が挿通される態様で係止リング２６が挿入されていく。図４（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、係止リング２６が環状溝２４に到達したときに工具による外力を解除することで、環状部５０の形状が弾性復帰し、その弾性反力により環状溝２４にしっかりと嵌合する。

次に、逆止弁１の動作について図１（Ａ）を参照しつつ説明する。
一次圧が二次圧より大きく、その差圧が上述した開弁差圧よりも大きいとき、弁体４がスプリング３２の付勢力に抗して弁座２２から離脱する、すなわち、逆止弁１が開弁状態となり、流路１０が開放される。このとき、一次側から導入ポート１２を介して導入された流体は、弁部および流通孔５６を通過し、導出ポート１４を介して二次側へ導出される。弁体４の開弁方向（二次側）への変位は、ベース４４が係止リング２６に係止されることで規制される。

一次圧と二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったとき、あるいは一次圧よりも二次圧が高くなったときには、弁体４が弁座２２に着座する。すなわち、逆止弁１が閉弁状態となり、流路１０が遮断される。それにより、流体の逆流が防止される。このような逆止弁１の開閉動作において、一次側では３つの脚部３４がボディ２（弁孔２０）にガイドされ、二次側では３つの脚部３６が係止リング２６にガイドされる。それにより、弁体４の軸振れを防止又は抑制した安定した作動が確保される。

以上に説明したように、本実施形態によれば、係止リング２６として係止部とガイド部とが一体成形されるところ、係止リング２６の径方向の縮小に対してそれら係止部およびガイド部のいずれも干渉しない。このため、係止リング２６をボディ２への組付ける際に、径方向に縮小させた状態で問題なく挿入できる。すなわち、係止部とガイド部とを一体成形することで部品点数を削減できるとともに、両者を係止リング２６という形でボディ２に同時に組み付けることができる。それにより、逆止弁１の構造および製造工程の簡素を実現できる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係る逆止弁の構造を表す図である。（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ方向矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。

図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、逆止弁２０１は、弁体２０４および係止リング２２６をボディ２に組み付けて構成される。図５（Ｃ）にも示すように、弁体２０４の二次側端面の中央部から軸部２３６が延出し、係止リング２２６に摺動可能に挿通されている。軸部２３６は、「第２摺動部」として機能する。なお、弁体２０４および係止リング２２６の詳細については後述する。

図６は、弁体２０４の構造を表す図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は背面図である。
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、弁体２０４において、本体４０の背面中央に断面円形状のベース２４４が突設され、さらにベース２４４の中央から軸線方向に延出するように軸部２３６が設けられている。軸部２３６は、いわゆるＤカットにより片側面がフラットに切り欠かれた断面半円形状を有する。

図７は、係止リング２２６の構造を表す図である。（Ａ）は無負荷状態を示し、（Ｂ）は負荷状態を示す。
図７（Ａ）に示すように、係止リング２２６は、環状部５０の内周から半径方向内向きに延出する１つの延在部２５２を有する。延在部２５２の先端部２３８が円板状に形成され、その中央に軸部２３６と相補形状（半円状）の挿通孔２４０が設けられている。先端部２３８は、係止リング２２６のほぼ中央に位置する。軸部２３６が挿通孔２４０に挿通されることで、弁体４の回転が防止されている。

このような構成により、図７（Ｂ）に示すように、係止リング２２６を流路１０に挿入するために外力を付与しても、環状部５０が延在部２５２に干渉することはない。延在部２５２の周囲には、流体を通過させるための流通孔２５６が形成される。延在部２５２は、弁体２０４を二次側から係止可能な「係止部」として機能するとともに、軸部２３６を摺動可能に支持する「ガイド部」として機能する（図５（Ｃ）参照）。

本実施形態によっても、係止リング２２６をボディ２への組付ける際に、径方向に縮小させた状態で問題なく挿入できる、係止部とガイド部とを一体成形することで部品点数を削減できる。すなわち、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施形態では、係止リングを金属材からなるものとしたが、樹脂材の一体成形により得てもよい。ただし、係止リングは、径方向の弾性を有するものとする。

上記実施形態では、弁体の本体４０にＯリング３０を嵌着する構成を例示した。Ｏリング３０は、機能的に本体４０の一部を構成する。変形例においては、Ｏリング３０を省略し、本体４０が弁座２２に直に着脱する構成としてもよい。

上記実施形態では、上記構造の逆止弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用されるが、住宅用空調装置の冷凍サイクルに適用してもよい。あるいは、給湯装置の水回路その他の装置の流体循環回路に適用してもよい。その場合、ボディや弁体を金属材料からではなく、樹脂材の一体成形（射出成形）により得てもよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１ 逆止弁、２ ボディ、４ 弁体、１０ 流路、１２ 導入ポート、１４ 導出ポート、２０ 弁孔、２２ 弁座、２４ 環状溝、２６ 係止リング、２８ 弁室、３０ Ｏリング、３２ スプリング、３４ 脚部、３６ 脚部、４０ 本体、４４ ベース、５０ 環状部、５２ 延在部、５４ 工具挿通孔、５６ 流通孔、２０１ 逆止弁、２０４ 弁体、２２６ 係止リング、２３６ 軸部、２４０ 挿通孔、２４４ ベース、２５２ 延在部、２５６ 流通孔。

Claims (2)

1. 一次側から二次側への一方向に流体の流れを規制する逆止弁において、
   流体を導入する導入ポートと、流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ流路に形成された弁座と、を有するボディと、
   前記流路に配置され、前記弁座に二次側から着脱して前記流路を開閉する弁体と、
   前記流路における前記弁座よりも二次側にて前記ボディに嵌着され、前記弁座との間に弁室を形成する係止リングと、
   を備え、
   前記係止リングは、
   前記弁体を二次側から係止可能な係止部と、
   前記係止部と一体に設けられたガイド部と、
   を含み、
   前記弁体は、
   前記弁室に配置され、前記弁座に着脱する着脱部を有し、その着脱部とは反対側にて前記係止部に係止される本体と、
   前記本体から一次側に延出し、前記ボディの内周部に支持される第１摺動部と、
   前記本体から二次側に延出し、前記ガイド部に支持される３つの脚部を有する第２摺動部と、
   を含み、
   前記係止リングは、一部に不連続部を有することで径方向に縮小可能な弾性体であり、前記流路への挿通状態において前記係止部および前記ガイド部のいずれもその縮小変形に干渉しない形状を有し、
   前記係止部が、前記係止リングの環状部から半径方向内向きに延出する３つの延在部からなり、
   前記３つの延在部の先端に囲まれるように三角形状の空隙が形成され、
   前記ガイド部は、前記３つの延在部における前記三角形状の空隙の外側で前記弁体の前記３つの脚部をガイドすることを特徴とする逆止弁。
2. 前記ガイド部が、前記係止リングのほぼ中央に位置することを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。

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