JP6940304B2 - 逆止弁 - Google Patents

Description

本願は、一方向の流体流れのみを許容する逆止弁に関する。

弁体が回動して流路を開閉する逆止弁が例えば特許文献１に開示されている。この逆止弁は、内部に流路を有するケーシングと、該ケーシング内の上部に設けられた回動軸を中心に回動して流路を開閉する弁体とを備えている。この逆止弁では、入口側の流体圧力が出口側の流体圧力（弁体の自重を含む）よりも大きくなると、弁体が回動して流路が開く。これにより、入口側から出口側への流体の流れが許容される。また、入口側の流体圧力が出口側の流体圧力（弁体の自重を含む）よりも小さくなると、弁体が逆方向に回動して流路が閉じられる。これにより、出口側から入口側への流体の流れは阻止される。

特開２００４−３６０８４６号公報

ところで、特許文献１のような逆止弁では、開弁力（弁体が開くのに必要な力）を調整可能にしたいという要望がある。そこで、プランジャを用いて弁体を閉じる方へ付勢することが考えられる。

具体的に、プランジャは、外周面に雄ねじ部が形成された筒状のケースと、該ケース内に挿入されるピンおよびバネとを有する。ピンは、進退自在にケースに挿入されており、バネによって前進方向へ付勢されている。プランジャは、ピンの先端が弁体の下流面に接した状態で、ケーシングにねじ結合されて取り付けられる。こうして、弁体はプランジャによって閉じる方へ付勢される。プランジャによる付勢力は、プランジャと弁体との距離を変更することによって調整される。つまり、プランジャと弁体との距離が近くなると付勢力は増大し、プランジャと弁体との距離が遠くなると付勢力は減少する。プランジャと弁体との距離は、ケーシングにおけるプランジャのねじ込み深さを変えることにより変更される。プランジャによる付勢力が増大すると開弁力は増大し、プランジャによる付勢力が減少すると開弁力は減少する。こうして、プランジャを用いることにより開弁力を調整可能になる。

しかしながら、上述したプランジャを用いる構成では、弁体の回動に伴い弁体とプランジャのピンとが互いに摺動するため、プランジャによる付勢力が大きく設定された場合には、弁体およびプランジャのピンの少なくとも一方が摩耗する虞があった。弁体またはプランジャのピンが摩耗すると、プランジャと弁体との距離が変化するのでプランジャによる付勢力が変化し、その結果、開弁力が変化してしまう。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャによって開弁力を調整可能にしつつも、弁体またはプランジャのピンの摩耗に起因する開弁力の変化を抑制することができる逆止弁を提供することにある。

本願の逆止弁は、ケーシングと、弁体と、プランジャとを備えている。前記ケーシングは、内部に流路を有している。前記弁体は、第１軸と、該第１軸を中心に回動して前記流路を開閉する本体とを有している。前記プランジャは、外周面に雄ねじ部が形成された筒状のケースと、該ケースに進退自在に挿入されたピンと、該ピンを前進方向へ付勢するバネとを有している。前記プランジャは、前記ケーシングに形成されたねじ孔に前記ケースが螺合して装着される。そして、前記弁体は、前記本体の下流側に設けられた回転部材を有している。前記回転部材は、前記ピンの先端が接して該ピンによって前記流路を閉じる方へ付勢されると共に、前記本体の回動動作に伴って前記本体の回動方向と逆方向に回転するものである。

本願の逆止弁によれば、プランジャによって開弁力を調整可能にしつつも、弁体またはプランジャのピンの摩耗に起因する開弁力の変化を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る逆止弁の概略構成を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る逆止弁を下流側から視て示す概略の背面図である。 図３は、実施形態に係る逆止弁の開いた状態を示す図１相当図である。 図４は、実施形態に係る逆止弁の要部における動作を説明するための断面図であり、（ａ）は逆止弁の閉じた状態を示し、（ｂ）は逆止弁の開いた状態を示す。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態の逆止弁１は、液体や気体等の流体が流れる配管に設けられるものであり、いわゆるウエハー型の逆止弁である。図１に示すように、逆止弁１は、ケーシング１０と、弁体２０と、プランジャ３０とを備えている。

ケーシング１０は、やや扁平な円筒状に形成されており、軸方向が流体の流れ方向と一致している。ケーシング１０では、内部に流路１３が形成され、その流路１３の両端が流入口１１および流出口１２になっている。つまり、ケーシング１０は、上流側の一端に流入口１１が形成され、下流側の他端に流出口１２が形成されている。流入口１１および流出口１２は円形に形成されており、流出口１２は流入口１１よりも開口径が大きく形成されている。流路１３の途中には、やや流入口１１寄りに環状の弁座１４が形成されている。弁座１４の開口径は、流入口１１の開口径と同じである。ウエハー型である本実施形態の逆止弁１は、図示しないが、ケーシング１０の軸方向両端が上流側配管のフランジと下流側配管のフランジとで挟まれて固定される。そして、ケーシング１０の厚さ（即ち、軸方向長さ）は比較的薄く作製される。

弁体２０は、ケーシング１０の流路１３に収容され、弁座１４の下流側に位置している。弁体２０は、本体２１と軸２２と押圧部２３とを有し、流路１３（流入口１１）を開閉するものである。

図２にも示すように、本体２１は、外径が弁座１４の外径よりも少し大きい円盤形（ディスク形）に形成された板状部材であり、弁座１４に離着座するものである。軸２２は、断面が円形の棒状部材であり、本体２１の上部に固定されている。ケーシング１０の内面には、２つの支持部材２８が取り付けられており、その２つの支持部材２８に軸２２が回転自在に支持されている。つまり、軸２２は流路１３の上部に位置する。こうして、本体２１は軸２２を回動中心（揺動中心）として回動自在に取り付けられている。

そして、本体２１は、回動動作によって弁座１４に離着座するように構成されている。つまり、本体２１が図１において時計回りに回動して弁座１４に着座すると流路１３（流入口１１）が閉じられ、本体２１が図１において反時計回りに回動して弁座１４から離座すると流路１３（流入口１１）が開く。軸２２は、本願の請求項に係る第１軸に相当する。なお、本実施形態では、弁体２０の本体２１は弁座１４に着座したときに流路１３と直交する状態（鉛直方向に延びる状態）になる。

押圧部２３は、本体２１の下流側であって上部に設けられている。押圧部２３は、後述するプランジャ３０のピン４１の先端４５が接して該ピン４１によって流路１３を閉じる方へ付勢されると共に、本体２１の回動動作に伴って本体２１の回動方向と逆方向に回転する部分である。押圧部２３は、軸２４と支持部２５と回転部材２６とを有している。軸２４は、本願の請求項に係る第２軸に相当する。

支持部２５は、本体２１の下流側面（図１において右側の面）に２つ設けられており、それぞれが本体２１の下流側面から突出して形成されている。軸２４は、断面が円形の棒状部材であり、軸２２に平行に延びている。つまり、軸２２と軸２４とは互いに平行である。軸２４は、両端部が支持部２５によって支持されている。軸２４は、支持部２５に固定されている。

回転部材２６は、長さが軸２４よりも短い円筒状に形成されており、軸２４に回転自在に挿入されている。つまり、２つの支持部２５は回転部材２６を間に置いて軸２４の両端部を支持している。回転部材２６の内径は軸２４の外径と略同じであり、回転部材２６の内周面と軸２４の外周面とは互いに接している。つまり、回転部材２６は軸２４に対して摺動可能となっている。回転部材２６は、外周面にプランジャ３０のピン４１の先端４５が接し、該ピン４１によって付勢されるものである。

押圧部２３では、プランジャ３０のピン４１の先端４５と回転部材２６の外周面との摩擦抵抗が、回転部材２６の内周面と軸２４の外周面との摩擦抵抗よりも大きくなっている。回転部材２６は、本体２１の回動動作に伴ってピン４１の先端４５と接しながら回転するように構成されている。より詳しくは、回転部材２６は、本体２１の回動動作に伴って本体２１の回動方向と逆方向に回転するように構成されている。つまり、押圧部２３の回転部材２６は、本体２１の回動動作に伴い、軸２２を中心として公転しながら軸２４を中心として自転する。

プランジャ３０は、弁体２０の本体２１を流路１３が閉じられる方向（即ち、弁座１４に着座する方向）へ付勢するための付勢部材である。プランジャ３０は、ケース３１と、ピン４１と、コイルバネ４６とを備えている。

ケース３１は、一方の端部が閉塞された円筒状に形成されている。ケース３１の外周面には、雄ねじ部３５が形成されている。ケース３１の内部は、閉塞端側から順に、第１収納部３２および第２収納部３３となっている。第２収納部３３は、第１収納部３２よりも内径が大きい。

ピン４１は、基部４２と、鍔部４３と、小径部４４とを有している。基部４２は、円柱状に形成され、その一方の端部に鍔部４３および小径部４４が順に形成されている。鍔部４３は、基部４２と同軸の円板状に形成されており、外径が基部４２の外径よりも大きい。小径部４４は、基部４２と同軸の円柱状に形成されており、外径が基部４２の外径よりも小さい。

ピン４１は、ケース３１に進退自在（即ち、ケース３１の軸方向に変位自在）に挿入されている。ピン４１は、ケース３１の端部の開口３４から第２収納部３３に挿入されている。つまり、ピン４１は、基部４２および鍔部４３が第２収納部３３に収容されると共に小径部４４がケース３１から突出する状態でケース３１の第２収納部３３に挿入されている。小径部４４（ピン４１）の先端４５は、その端面４５ａ（先端面）が、小径部４４の軸心と直交する平面状に形成されている（図４参照）。なお、鍔部４３の外径は開口３４の内径よりも大きく形成されており、ピン４１がケース３１から抜け出ることが防止される。また、鍔部４３の外径は第１収納部３２の内径よりも大きく形成されており、鍔部４３の第１収納部３２への進入が阻止される。そのため、ピン４１の後退位置が制限される。

コイルバネ４６は、ケース３１の第１収納部３２に収容されている。コイルバネ４６は、一端がケース３１の閉塞端の壁に接し、他端がピン４１の基部４２に接している。コイルバネ４６は、ピン４１を前進方向（下方）に付勢するものであり、本願の請求項に係るバネに相当する。

プランジャ３０は、ケーシング１０の上部に形成されたプランジャ装着部１５に装着されている。プランジャ装着部１５は、ケーシング１０の軸方向における略中央の部分にねじ孔１６が形成されている。ねじ孔１６は、上下方向に貫通しており、内周面に雌ねじ部が形成されている。なお、雌ねじ部はねじ孔１６における上半部に形成されている。プランジャ３０は、ねじ孔１６に挿入されて装着される。つまり、プランジャ３０は、ケース３１の雄ねじ部３５がねじ孔１６の雌ねじ部と螺合して装着される。こうして、ケース３１は、弁体２０の押圧部２３の上方に形成されたねじ孔１６に上下方向に延びる状態で螺合する。

また、プランジャ３０は、ピン４１が流路１３側に位置しピン４１の先端４５が弁体２０における押圧部２３の回転部材２６に接するように装着される。より詳しくは、プランジャ３０は、ピン４１の先端４５の端面４５ａが回転部材２６の外周面に接するように装着されている。ここで、ピン４１の端面４５ａは平面状に形成され、回転部材２６は円筒状に形成されていることから、ピン４１の端面４５ａと回転部材２６の外周面とは線接触する。こうして、プランジャ３０は回転部材２６を介して本体２１（弁体２０）を流路１３が閉じられる方へ付勢する。

プランジャ３０は、ケース３１がケーシング１０の外周面から突出する状態で装着されている。ケース３１においてケーシング１０の外周面から突出している部分には、座金１９が挿入されてナット１８が螺合している。これにより、ケース３１は強固にケーシング１０に固定される。プランジャ装着部１５には、ケーシング１０の外周面から突出したケース３１の一部やナット１８、座金１９を覆うキャップ１７が設けられている。キャップ１７は、ケース３１の雄ねじ部３５と螺合してケース３１に取り付けられている。

上述した逆止弁１では、上流側（流入口１１側）の流体圧力が、下流側（流出口１２側）の流体圧力とプランジャ３０による付勢力の合力よりも高くなると、図３に示すように、本体２１が反時計回りに回動して弁座１４から離座する（開動作）。これにより、流路１３（流入口１１）が開いて、流入口１１から流出口１２への流体の流れが許容される。また、上流側（流入口１１側）の流体圧力が、下流側（流出口１２側）の流体圧力とプランジャ３０による付勢力の合力よりも低くなると、図１に示すように、本体２１が時計回りに回動して弁座１４に着座する（閉動作）。これにより、流路１３（流入口１１）が閉じられて、流出口１２から流入口１１への流体の流れが阻止される。

こうした弁体２０の回動動作（開閉動作）時において、押圧部２３の回転部材２６はプランジャ３０のピン４１の先端４５の端面４５ａと接しながら回転（自転）する。ここでは、一例として、弁体２０の開動作における回転部材２６の動作について図４を参照しながら詳しく説明する。

本体２１が反時計回り（図４（ｂ）に示す白抜きの矢印の方向）に回動するに伴い、回転部材２６はピン４１の端面４５ａと接しながら軸２２を中心として反時計回りに公転する。その際、ピン４１は回転部材２６によって上方へ押し上げられて後退する。また、ピン４１の先端４５の端面４５ａと回転部材２６の外周面との摩擦抵抗は、回転部材２６の内周面と軸２４の外周面との摩擦抵抗よりも大きい。そのため、回転部材２６は、本体２１が回動するに伴い、ピン４１の端面４５ａとの間に発生する摩擦力によって軸２４を中心として時計回り（図４（ｂ）に示す黒色の矢印の方向）に回転（自転）する。つまり、本体２１が弁座１４に着座しているときにピン４１の端面４５ａと接していた回転部材２６の接触部２６ａは軸２４回りに変位することになる。

このように、回転部材２６は、本体２１の回動動作に伴って、本体２１の回動方向と逆方向に回転する。これによって、回転部材２６は、軸２４に対しては摺動する一方、ピン４１の端面４５ａに対しては摺動し難い状態で転動する。なお、この回転部材２６の動作は弁体２０の閉動作時においても同様である。つまり、図示はしないが、本体２１が時計回りに回動すると、回転部材２６はピン４１の端面４５ａとの間に発生する摩擦力によって軸２４を中心として反時計回りに回転（自転）する。

また、上述した逆止弁１では、弁体２０に対するプランジャ３０の付勢力を調整可能となっている。プランジャ３０の付勢力は、プランジャ３０と弁体２０の押圧部２３（回転部材２６）との距離を変更することによって調整される。具体的に、プランジャ３０と押圧部２３との距離は、ねじ孔１６におけるケース３１のねじ込み深さ（上下方向の位置）を変えることにより変更される。ケース３１のねじ込み深さを深くすると、プランジャ３０と回転部材２６との距離が近くなる。これにより、弁体２０に対するプランジャ３０の付勢力は増大する。また、ケース３１のねじ込み深さを浅くすると、プランジャ３０と回転部材２６との距離が遠くなる。これにより、弁体２０に対するプランジャ３０の付勢力は減少する。こうしてプランジャ３０の付勢力が調整されることにより、開弁力（弁体２０が開くのに必要な力）が調整される。

以上のように、上記実施形態の逆止弁１によれば、弁体２０を付勢するプランジャ３０のケース３１をケーシング１０のねじ孔１６に螺合して装着しているので、ケース３１のねじ込み深さを変えることにより、プランジャ３０と弁体２０の押圧部２３との距離を変更することができる。これにより、弁体２０に対するプランジャ３０の付勢力を調整することができるので、開弁力を調整することができる。

さらに、上記実施形態の逆止弁１において、弁体２０の押圧部２３は、プランジャ３０のピン４１の先端４５が接して該ピン４１によって流路１３を閉じる方へ付勢されると共に、本体２１の回動動作に伴って本体２１の回動方向と逆方向に回転するものである。そのため、押圧部２３をピン４１の先端４５に対して摺動させ難い状態で転動させることができる。これにより、押圧部２３とピン４１とが互いに摺動することによって起こる両者の摩耗を軽減することができる。したがって、上記実施形態の逆止弁１によれば、プランジャ３０によって開弁力を調整可能にしつつも、押圧部２３またはプランジャ３０のピン４１の摩耗に起因する開弁力の変化を抑制することができる。

具体的に、押圧部２３は、断面が円形に形成され、軸２２（第１軸）に平行に延びる軸２４（第２軸）と、軸２４に回転自在に挿入され、外周面にピン４１の先端４５が接する円筒状の回転部材２６とを有している。そのため、本体２１の回動動作に伴って回転部材２６を容易に回転させることができる。

また、ピン４１の先端４５と回転部材２６の外周面との摩擦抵抗は、回転部材２６の内周面と軸２４（第２軸）の外周面との摩擦抵抗よりも大きい。そのため、回転部材２６をピン４１の先端４５に対して摺動させ難い状態にして、より確実に転動させることができる。

また、上記実施形態の逆止弁１において、ピン４１は、先端４５の端面４５ａ（先端面）が平面状に形成されており、端面４５ａが回転部材２６の外周面に接するように構成されている。この構成によれば、円弧面である回転部材２６の外周面に対してピン４１の先端４５を線接触させることができる。そのため、回転部材の外周面とピンの先端とが点接触する形態に比べて、回転部材２６とピン４１の先端４５との間に発生する摩擦力を稼ぐことができる。これにより、回転部材２６とピン４１の先端４５との間に発生する摩擦力によって回転部材２６を容易に回転させることができる。

また、上記実施形態の逆止弁１において、軸２２（第１軸）は、本体２１の上部に固定されている。また、押圧部２３は、本体２１の下流側面から突出して形成され、回転部材２６を間に置いて軸２４（第２軸）の両端部を支持する２つの支持部２５を有している。さらに、プランジャ３０は、ケース３１が押圧部２３（回転部材２６）の上方に形成されたねじ孔１６に上下方向に延びる状態で螺合し、ピン４１が押圧部２３（回転部材２６）の上方から回転部材２６に接している。この構成によれば、プランジャ３０を押圧部２３の概ね真上に設けて、押圧部２３をその真上から付勢することができるため、ケーシング１０の厚さを薄くすることができる。

また、上記実施形態の逆止弁１では、押圧部２３が本体２１における上下方向中央よりも上方（より詳しくは本体２１の回動中心である軸２２の近傍）に設けられている。そのため、上記実施形態のようにプランジャ３０（ケース３１）をその軸方向が上下方向と一致する状態で装着しても、言い換えると、プランジャ３０のピン４１が上下方向に進退するようにプランジャ３０を装着しても、本体２１をプランジャ３０のピン４１と接した状態でスムーズに回動させることができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態の逆止弁１では、回転部材２６の内径と軸２４の外径とを略同じとし、回転部材２６の内周面と軸２４の外周面とが互いに接する構成とした。しかしながら、本願に開示の技術は、回転部材２６が軸２４に対して回転可能であればこの構成に限定されない。例えば、本願開示の技術は回転部材２６と軸２４との間にベアリングを配置する構成としてもよい。また、本願に開示の技術は回転部材２６または軸２４の全体または一部をベアリングにより構成するようにしてもよい。

本願に開示の技術は、弁体が回動して流路を開閉する逆止弁について有用である。

１ 逆止弁
１０ ケーシング
１３ 流路
１６ ねじ孔
２０ 弁体
２１ 本体
２２ 軸（第１軸）
２４ 軸（第２軸）
２５ 支持部
２６ 回転部材
３０ プランジャ
３１ ケース
３５ 雄ねじ部
４１ ピン
４５ 先端
４５ａ 端面（先端面）
４６ コイルバネ（バネ）

Claims (3)

1. 内部に流路を有するケーシングと、
   第１軸、該第１軸を中心に回動して前記流路を開閉する本体を有する弁体と、
   外周面に雄ねじ部が形成された筒状のケース、該ケースに進退自在に挿入されたピン、該ピンを前進方向へ付勢するバネを有し、前記ケーシングに形成されたねじ孔に前記ケースが螺合して装着されるプランジャとを備え、
   前記弁体は、前記本体の下流側に設けられ、前記ピンの先端が接して該ピンによって前記流路を閉じる方へ付勢されると共に、前記本体の回動動作に伴って前記本体の回動方向と逆方向に回転する回転部材を有し、
   前記回転部材は、外周面に前記ピンの先端が接する円筒状に形成され、
   前記弁体は、断面が円形に形成され且つ前記第１軸に平行に延び、前記回転部材が回転自在に挿入される第２軸を有し、
   前記ピンの先端と前記回転部材の外周面との摩擦抵抗は、前記回転部材の内周面と前記第２軸の外周面との摩擦抵抗よりも大きい
   ことを特徴とする逆止弁。
2. 請求項１に記載の逆止弁において、
   前記ピンは、先端面が平面状に形成されており、前記先端面が前記回転部材の外周面に接するように構成されている
   ことを特徴とする逆止弁。
3. 請求項１または２に記載の逆止弁において、
   前記第１軸は、前記本体の上部に固定され、
   前記弁体は、前記本体の下流側面から突出して形成され、前記回転部材を間に置いて前記第２軸の両端部を支持する２つの支持部を有し、
   前記プランジャは、前記ケースが前記回転部材の上方に形成された前記ねじ孔に上下方向に延びる状態で螺合し、前記ピンが前記回転部材の上方から該回転部材に接している
   ことを特徴とする逆止弁。

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