JP6976403B2

JP6976403B2 - 逆止弁装置

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Publication number: JP6976403B2
Application number: JP2020500757A
Authority: JP
Inventors: 和宏金森; 康治中山; 輝聖見津
Original assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2038-11-13
Also published as: CN111436206B; CN111436206A; JPWO2020100221A1; EP3677819B1; EP3677819A4; WO2020100221A1; EP3677819A1

Description

本開示は、逆止弁を備えた逆止弁装置に関する。

特許文献１には、流路の途中に逆止弁を有し、その逆止弁の下流側の配管が、他の配管に合流する構造が記載されている。このような構造では、合流する配管同士や、配管と逆止弁は、継手で接続される。

特開２０１６−１０７７４５号公報（段落［００４２］、[００４５]、図１）

特許文献１の構造では、逆止弁、配管及び継手の接続箇所が多いために、それらの接続作業及びシール作業に手間がかかると共に、流体が漏れるおそれも高かった。そのため、組み付け工数の低減と流体が漏れるおそれの低減とが望まれている。

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、ボディと、前記ボディを貫通して、一端が前記ボディの外面に開口する第１入力ポートをなす一方、他端が前記ボディの外面に開口する第１出力ポートをなす第１流路と、前記第１流路の途中部分に設けられる第１弁体収容部屋と、前記第１弁体収容部屋の上流側端部を絞ってなる第１弁口と、前記第１弁体収容部屋に直線運動可能に収容され、前記第１弁口を開閉すると共に、前記第１弁口に向けて付勢される第１弁体と、前記第１流路と交差し、一端が前記ボディの外面に開口する第２入力ポートをなしかつ他端が前記第１弁体収容部屋の内側面に開口しているサイド流路と、前記ボディを貫通すると共に途中で屈曲し、その屈曲部分よりも一端側で前記第１流路における前記第１弁口より上流側部分と交差すると共に、前記屈曲部分よりも他端側部分が前記第１流路と平行になって前記ボディのうち前記第１出力ポート側の外面まで延びる第２流路と、前記第２流路の他端部に設けられる第２出力ポートと、前記第１流路から前記第２出力ポート側の前記第２流路への出口である第２弁口と、前記第１流路と前記第２流路との交差部分に収容されて前記第２弁口を開閉する第２弁体と、前記第２流路の前記一端側の開口を閉塞した状態に取り付けられ、前記第２弁体を直線運動させるための駆動源と、を備える逆止弁装置である。

本開示の一実施形態に係る逆止弁装置の斜視図逆止弁装置の右側面図逆止弁装置のＡ−Ａ断面図逆止弁装置の左側面図開状態の膨張弁の拡大断面図（Ａ）閉状態の第１弁体の拡大断面図、（Ｂ）開状態の第１弁体の拡大断面図（Ａ）他の実施形態に係る逆止弁装置の斜視図、（Ｂ）他の実施形態に係る逆止弁装置の正断面図（Ａ）他の実施形態に係る逆止弁装置の斜視図、（Ｂ）他の実施形態に係る逆止弁装置の正断面図（Ａ）他の実施形態に係る逆止弁装置の正断面図、（Ｂ）他の実施形態に係る逆止弁装置の左側面図

以下、図１〜６を参照しつつ、本実施形態の逆止弁装置１０について説明する。図１に示される本実施形態の逆止弁装置１０は、例えば、カーエアコンの冷媒回路に設けられ、配管に接続される。

図１に示されるように、逆止弁装置１０は、横長の直方体状となったボディ１１を有する。以下では、ボディ１１の長手方向を左右方向ということとし、図３において、ボディ１１のうち、左側、右側を向く面を、それぞれ左面１１Ｌ、右面１１Ｒということとする。また、図３において、紙面手前側をボディ１１の前側、奥側を後側ということとし、ボディ１１の外面のうち上側、下側を向く面をボディ１１の上面１１Ｔ、下面１１Ｂということとする。なお、本実施形態の例では、ボディ１１の外面のうち隣り合う面同士は、直交している。ボディ１１は、例えば、直方体状の部材に後述の第１流路２０、第２流路４０等の複数の孔が穿孔されることで形成される。このような直方体状の部材は、例えば、樹脂又は金属で構成され、一体成形、一体鋳造、鍛造等によって形成することができる。

図３に示されるように、ボディ１１には、直線状をなして左右方向にボディ１１を貫通する第１流路２０が設けられている。第１流路２０の一端はボディ１１の右面１１Ｒに開口する第１入力ポート１５となっていると共に、第１流路２０の他端はボディ１１の左面１１Ｌに開口する第１出力ポート１６となっている。

第１流路２０の途中には、第１弁体収容部屋２１が形成されている。第１弁体収容部屋２１の上流側端部（即ち、右端部）は、絞られて第１弁口２２を形成している。また、第１弁体収容部屋２１には、第１弁口２２から下流側に拡径されてなる拡径部２４が設けられている。拡径部２４より下流側（即ち、左側）には、上記拡径部２４よりも縮径された下流側縮径部２５が設けられている。また、第１流路２０には、第１弁口２２の上流側に（即ち、右側に）、拡径部２４よりも小径の上流側縮径部２３が延びている。

第１弁体収容部屋２１には、第１弁口２２を開閉する第１弁体６０が収容されている。第１弁体６０は、左右方向に直線運動して、第１弁口２２を閉塞する閉位置（図６（Ａ）参照）と、第１弁口２２を開放する開位置（図６（Ｂ）参照）とに配置される。また、第１弁体６０は、圧縮コイルばね６１により第１弁口２２に向けて付勢されている。本実施形態では、第１弁体６０と第１弁口２２は、逆止弁を構成している。第１弁体６０については、後に詳説する。

図３に示されるように、ボディ１１には、第１流路２０と交差する略Ｌ字状の第２流路４０が設けられている。第２流路４０は、横孔４１と縦孔４２とからなる。横孔４１は、第１流路２０の下側に配置されて左右方向に延び、横孔４１の左端部がボディ１１の左面１１Ｌに開口した第２出力ポート１８となっていると共に、横孔４１の右端部が縦孔４２に連絡している。縦孔４２は、横孔４１の右端部から上方に延びて第１流路２０と交差し、ボディ１１の上面１１Ｔに開口している。本実施形態の例では、横孔４１は、第１流路２０と平行となっていると共に、縦孔４２は、横孔４１及び第１流路２０と直交している。

図３及び図５に示されるように、ボディ１１には、第２流路４０と第１流路２０との交差部分と、第２流路４０のうち前記交差部分より上側部分とに亘って、第２弁体収容部屋４３が設けられている。第２弁体収容部屋４３は、第２流路４０における上面１１Ｔ側の開口に嵌合される弁体ホルダ３２によって閉じられている。即ち、第２弁体収容部屋４３は、第２流路４０において、第２流路のうち前記交差部分からの第２出力ポート１８側の出口である第２弁口４４と、弁体ホルダ３２と、の間の領域となっている。

第２弁体収容部屋４３には、第２弁口４４を開閉する第２弁体３１が設けられている。具体的には、第２弁体３１は、縦孔４２の延在方向（即ち、上下方向）に直線運動して、弁口４４を閉塞する閉位置（図３参照）と、第２弁口４４を開放する開位置（図５参照）とに配置される。また、第２弁体３１は、縦孔４２の延在方向に延びる円柱体の外周面に環状溝が形成された形状をなし、その外周面の環状溝３１Ｕによって、第１流路２０及び第２流路４０の交差部分の内面と第２弁体３１の間に流体が通過できる空間が形成される。そして、第２弁体３１が閉状態となったときには、第１入力ポート１５から流入した流体は、第１流路２０を通過して第１出力ポート１６のみから流出される。また、第２弁体３１が開状態となったときには、第１出力ポート１６と第２出力ポートとの両方から流出される。

第２弁体３１は、直線運動可能に弁体ホルダ３２によって支持されている。弁体ホルダ３２は、弁体３１を移動させるための駆動源３３を備えていて、ボディ１１から張り出している。駆動源３３は、第２流路４０の開口を閉塞した状態に取り付けられている。本実施形態の例では、駆動源３３は、例えば、ソレノイドからなり、逆止弁装置１０には、第２弁体３１、弁体ホルダ３２、駆動源３３、第２弁口４４を備える電磁弁３０が設けられている。

さて、図６（Ａ）に示されるように、第１弁体６０は、円盤状のベース部６２と、ベース部６２から軸方向の一方側に突出した丸棒部６３と、ベース部６２から軸方向の他方側に突出した脚部６５と、からなる。詳細には、丸棒部６３は、ベース部６２の中心軸上に配置されると共に、突出方向の途中位置に突出先端側を縮径する段差面６３Ｄを有している。脚部６５は、脚部６５の付根部の外周面に、環状溝を有し、その環状溝には、Ｏリング６８が嵌着している。Ｏリング６８により、閉状態の第１弁体６０と第１弁口２２との間がシールされる。また、脚部６５は、ベース部６２から離れるように突出すると共にベース部６２の中心軸回りに並ぶ複数（例えば、３つ）の個別突部６５Ａからなる。これら複数の個別突部６５Ａにおいてベース部６２の径方向外側を向く面は、ベース部６２の中心軸と同軸でベース部６２よりも小径となった仮想円筒面上に配置される円弧面となっている。

第１流路２０の下流側縮径部２５の内周面には、第１弁体６０に対して第１出力ポート１６側への抜け止めをする抜け止め手段が設けられている。この抜け止め手段は、ストッパ２８と、Ｃリング２９からなる（図４及び図６参照）。ストッパ２８は、略円盤状をなすと共に中心部に貫通形成された挿通孔２８Ａを有している。また、ストッパ２８には、挿通孔２８Ａとは別の流体通過用の貫通孔が複数設けられている。ストッパ２８は、第１流路２０の下流側縮径部２５の内面から突出した環状突部２９Ｔに下流側（左側）から宛がわれる。Ｃリング２９は、ストッパ２８に下流側から宛がわれると共に、下流側縮径部２５の内面に設けられた環状溝２９Ｕに嵌め込まれることで、下流側縮径部２５に固定され、ストッパ２８を抜け止めしている。

なお、本実施形態では、第１弁体収容部屋２１は、第１流路２０における弁口２２から下流側の部分のうちストッパ２８より上流側の部分からなる。

図６（Ａ）に示されるように、第１弁体６０丸棒部６３は、ストッパ２８の挿通孔２８Ａに挿通される。具体的には、ストッパ２８の挿通孔２８Ａには、丸棒部６３のうち段差面６３Ｄよりも突出先端側の部分が挿通される。丸棒部６３のうち段差面６３Ｄよりもベース部６２側の部分は、ストッパ２８の挿通孔２８Ａよりも大径となっていて、この大径部分により、第１弁体６０が下流側に対して抜け止めされる。また、第１弁体６０の脚部６５（具体的には、複数の個別突部６５Ａの円弧面）は、第１流路２０の上流側縮径部２３に嵌合される。

第１弁体６０のベース部６２とストッパ２８の間には、丸棒部６３を巻回する圧縮コイルばね６１が設けられている。上述のように、圧縮コイルばね６１は、第１弁体６０を閉状態に付勢する。そして、第１流路２０内における第１弁口２２よりも上流側の流体の圧力が、圧縮コイルばね６１の復元力に抗して第１弁体６０を下流側に移動すると、図６（Ｂ）に示されるように、第１弁体６０が開状態に配置され、第１弁口２２の上流側から下流側に流体が流れる。このとき、第１弁体６０の丸棒部６３がストッパ２８の挿通孔２８Ａに摺動すると共に、第１弁体６０の脚部６５が第１流路の上流側縮径部２３に摺動する。第１弁体６０が開状態から閉状態に戻るときも同様である。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、第１弁体６０の直線運動の範囲において、第１弁体６０の丸棒部６３と脚部６５は、それぞれストッパ２８の挿通孔２８Ａと第１流路２０の上流側縮径部２３に挿通されたままとなる。このように、第１弁体６０は、直線運動する間、両端部を支持されるので、第１弁体６０の直線運動の安定化が図られる。なお、第１弁体６０が開状態となったときには、脚部６５の複数の個別突部６５Ａ同士の間の隙間を通って、流体が第１弁口２２を通過する。

ここで、第１弁体収容部屋２１の拡径部２４の内径は、拡径部２４の内周面と第１弁体６０との間に間隔があく大きさとなっている。従って、第１弁体６０の直線運動の範囲において、拡径部２４は第１弁体６０が摺動しない非摺動部となっている。

図３に示されるように、ボディ１１には、第１弁体収容部屋２１の内周面に開口するサイド流路５０が設けられている。本実施形態では、サイド流路５０は、前後方向に延びて、ボディ１１のうち後側を向く後面１１Ｕに一端が開口する第２入力ポート１７を形成している（図１、図２及び図４参照）。これにより、第１入力ポート１５からの流体と、第２入力ポート１７からの流体が第１弁体収容部屋２１で合流するようになっている。

ここで、サイド流路５０をボディ１１に穿孔して形成すると、バリが発生して、バリが第１流路２０内に突出することが起こり得る。この場合、第１流路２０の内面のうちバリが形成された部分が、第１弁体６０と摺動する部分であると、第１弁体６０がスムーズに直線運動できなくなるという問題が起こる。これに対し、本実施形態の逆止弁装置１０では、サイド流路５０が開口する第１弁体収容部屋２１の拡径部２４が、第１弁体６０との間に間隔があく大きさとなっていて、第１弁体６０が摺動しない非摺動部となっている。これにより、サイド流路５０をボディ１１に穿孔する際にバリが第１流路内に突出しても、バリが第１弁体６０の直線運動に対する摺動抵抗となることを防ぐことが可能となり、第１弁体６０の直線運動をスムーズにすることができる。

本実施形態の逆止弁装置１０では、第１流路２０の途中の第１弁口２２を開閉し、下流側から第１弁口２２に向かって付勢される第１弁体６０が、第１弁口２２と共に逆止弁を構成している。そして、本実施形態では、サイド流路５０が、第１流路２０の第１弁体収容部屋２１の内側面に開口する。即ち、サイド流路５０が第１流路２０にボディ１１内で合流する。このように、流路同士の合流部と逆止弁とをボディ１１の内部に備えることで、逆止弁を備える構造において従来の継手や配管を削減することができ、組み付け工数の低減と、流体が漏れる虞の低減を図ることができる。また、サイド流路５０の合流部分が、第１流路２０の途中部分の第１弁体収容部屋２１となるので、第１弁体収容部屋２１よりも下流側である場合よりも、第１流路２０の延在方向で、ボディ１１をコンパクトにすることができる。

さらに、本実施形態では、ボディ１１に、第１流路２０と第１弁口２２の上流側で交差する第２流路４０が設けられる。これにより、第２流路４０をボディ１１とは別の配管に設ける場合に比べて、接続の手間が省かれる。また、第１流路２０と第２流路４０の交差部分に収容された第２弁体３１により、第１流路２０から第２流路４０への第２出力ポート１８側の出口である第２弁口４４が開閉される。ここで、第２流路４０のうち第２出力ポート１８と反端側の端部は、ボディ１１の外面に開口するが、その開口は、第２弁体３１を駆動する駆動源３３により閉塞される。このように、本実施形態では、ボディ１１の外面において第２流路４０を穿孔する際に形成される開口が、第２弁体３１の駆動源３３によって閉塞されるので、第２流路４０の開口を単に塞ぐだけの構造に比べて、第２流路４０の開口を有効利用することができる。また、本実施形態では、第１流路２０と第２流路４０の横孔４１とが平行に配置されると共に、それらの端部である第１出力ポート１６と第２出力ポート１８とが同じ側に配置される。これにより、ボディ１１のコンパクト化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、ボディ１１が、一体成形又は一体鋳造された直方体状の部材に第１流路２０、第２流路４０等の複数の孔が穿孔されることで形成可能となっている。このように、ボディ１１を直方体状のように単純な形状に孔をあけるだけで形成することができるので、逆止弁装置１０の製造が容易となる。

なお、本実施形態では、ボディ１１の右面１１Ｒ、左面１１Ｌ、後面１１Ｕ、上面１１Ｔが、それぞれ請求の範囲に記載の「第１外面」、「第２外面」、「第３外面」、「第４外面」に相当する。また、第２流路４０の横孔４１と縦孔４２の境界部分が、特許請求の範囲に記載の「屈曲部分」に相当する。また、逆止弁装置１０は、配管等に接続されて使用される際には、ボディ１１の長手方向が水平方向となるように配置されてもよいし、ボディ１１の長手方向が上下方向となるように配置されてもよいし、ボディ１１の長手方向が水平方向に対して傾斜する方向となるように配置されてもよい。

なお、本明細書において、「平行」とは、厳密に平行な状態だけでなく、５度以下の角度で互いに傾斜する状態をも意味する。また、「直交」とは、８５度以上９５度以下の角度で交差することを意味し、厳密に９０度で交差する場合に限定されない。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、逆止弁装置１０を、カーエアコン用の冷媒回路に適用した構成を示したが、逆止弁装置１０の用途は特に限定されるものではなく、例えば、熱媒回路に適用されてもよい。

（２）上記実施形態では、ボディ１１が、直方体状であったが、これに限られるものではない。ボディ１１は、例えば、上面視又は前面視で、台形状であってもよいし、平行四辺形状であってもよい。また、ボディ１１は、例えば、円柱に軸方向から直方体が連結された形状であってもよいし（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）、直方体の一部が直方体状等に切欠かれた形状となっていてもよい（図８（Ａ）及び図８（Ｂ）参照）。また、ボディ１１は、第１流路２０を内部に有する第１の管状部と第２流路４０を内部に有する第２の管状部が交差した形状となっていてもよい。この場合、第１の管状部から分岐した枝管部を設けて、その枝管部内にサイド流路を設ければよい。

（３）上記実施形態において、第１流路２０と同様に、第２流路４０の横孔４１の途中部分を絞ってなる第３弁口を設け、その第３弁口を下流側から開閉すると共に第３弁口に向かって付勢される第３弁体を設けてもよい。この場合、第１流路２０の第１弁体収容部屋２１と同様に、第３弁体を収容する第３弁体収容部屋を設けると共に、サイド流路５０と同様に一端がボディ１１の外面に開口する流体流入用の流路を設け、その流路の他端を、第３弁体収容部屋の内側面に開口させてもよい。

（４）上記実施形態では、第２流路４０の横孔４１の第２出力ポート１８が、ボディ１１の左面１１Ｌに開口していたが、右面１１Ｒに開口してもよい。

（５）上記実施形態において、ボディ１１の外面のうち、サイド流路５０が開口する面と、第２流路４０のうち弁体ホルダ３２側の末端が開口する面は、同じ面であってもよいし（図９（Ａ）参照）、互いに反対方向を向く面であってもよい（図９（Ｂ）参照）。

（６）上記実施形態では、第２流路４０の横孔４１が、第１流路２０に対して、平行となっていたが、傾斜していてもよい。

（７）上記実施形態では、第２流路４０の縦孔４２が、第１流路２０に対して、直交していたが、傾斜していていもよい。

（８）上記実施形態では、第２流路４０の横孔４１が、縦孔４２に対して、直交していたが、傾斜していてもよい。

（９）上記実施形態において、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、第１流路２０に交差する第２流路４０が、直線状であってもよい。

（１０）上記実施形態において、第２流路４０が設けられずに、ボディ１１の内部流路が、第１流路２０とサイド流路５０のみからなっていてもよい。

（１１）上記実施形態では、第１流路２０が、直線状であったが、途中で屈曲していてもよい。

（１２）上記実施形態において、第２弁体３１が直線運動する弁（電磁弁３０）が設けられていたが、この弁の代わりに、弁体が回転運動する弁（例えば、ロータリー弁）が設けられていてもよい。また、上記実施形態では、第２弁体３１が、第２弁口４４の閉塞を第２弁口４４を覆うことで行う構成であったが、膨張弁等に用いられるニードル弁体のように、第２弁口４４の閉塞を第２弁口４４に挿通されることで行う構成であってもよい。

１０逆止弁装置
１１ボディ
１５第１入力ポート
１６第１出力ポート
１７第２入力ポート
２０第１流路
２１第１弁体収容部屋
２２第１弁口
５０サイド流路
６０第１弁体

Claims

ボディと、
前記ボディを貫通して、一端が前記ボディの外面に開口する第１入力ポートをなす一方、他端が前記ボディの外面に開口する第１出力ポートをなす第１流路と、
前記第１流路の途中部分に設けられる第１弁体収容部屋と、
前記第１弁体収容部屋の上流側端部を絞ってなる第１弁口と、
前記第１弁体収容部屋に直線運動可能に収容され、前記第１弁口を開閉すると共に、前記第１弁口に向けて付勢される第１弁体と、
前記第１流路と交差し、一端が前記ボディの外面に開口する第２入力ポートをなしかつ他端が前記第１弁体収容部屋の内側面に開口しているサイド流路と、
前記ボディを貫通すると共に途中で屈曲し、その屈曲部分よりも一端側で前記第１流路における前記第１弁口より上流側部分と交差すると共に、前記屈曲部分よりも他端側部分が前記第１流路と平行になって前記ボディのうち前記第１出力ポート側の外面まで延びる第２流路と、
前記第２流路の他端部に設けられる第２出力ポートと、
前記第１流路から前記第２出力ポート側の前記第２流路への出口である第２弁口と、
前記第１流路と前記第２流路との交差部分に収容されて前記第２弁口を開閉する第２弁体と、
前記第２流路の前記一端側の開口を閉塞した状態に取り付けられ、前記第２弁体を直線運動させるための駆動源と、を備える逆止弁装置。
前記第１弁体収容部屋には、前記第１弁口から拡径されて、前記第１弁体との間に間隔があいた内周面を有する拡径部が設けられ、
前記サイド流路は、前記拡径部の内周面に開口している請求項１に記載の逆止弁装置。
前記ボディは、直方体状をなし、
前記ボディの外面のうち、前記第１入力ポートが開口する第１外面と前記第１出力ポートが開口する第２外面は、互いに反対向きに配置され、
前記ボディの外面のうち、前記第２入力ポートが開口する第３外面と前記第２流路における前記駆動源側の端部が開口する第４外面は、前記第１外面及び前記第２外面に対して直交している請求項１又は２に記載の逆止弁装置。
前記第３外面及び前記第４外面は、互いに直交している請求項３に記載の逆止弁装置。