JPWO2014021124A1 - チェックバルブ - Google Patents
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Abstract
Description
流体が流通する流路の一部を形成する管状体と、
流体が流通する第1の弁孔を有し、前記第1の弁孔の内周面の下流側に弁座部が形成された第1のハウジングと、
頂上に平坦部を有し、下流側へテーパ状に拡径した弁頭部と前記弁頭部に連結された支持ロッドからなる弁体と、
前記弁体を前記弁座部に付勢するバネ部材と、
第2の弁孔を有する連接部と上流側に開口し下流側に前記バネ部材の一端側の受け面と中央部に前記弁体の前記支持ロッドが摺動する摺動孔が形成された筒体からなる第2のハウジングと、を備え、
前記第2のハウジングの前記筒体が下流側へテーパ状に縮径し、前記弁体の前記弁頭部の下流側の一面と対向する上端縁に切欠き部が形成されている、
ことを特徴とする。
前記弁体が流体で押圧されて前記弁体の前記弁頭部の下流側の一面が前記第2のハウジングの前記筒体の上端縁に当接したときに、前記第2のハウジングの前記摺動孔から突出した前記弁体の前記支持ロッドの下流側端がテーパ状に縮径されている、
ことを特徴とする。
前記第1のハウジングの前記第1の弁孔の上流端に係止鉤部を有する複数の係止溝部が形成され、前記第2のハウジングの前記筒体の外面に係止凹部を有する複数のリブ部が形成された、
ことを特徴とする。
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のチェックバルブの第1のハウジングに形成された複数の係止溝部と、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の他のチェックバルブの第2のハウジングに形成された複数のリブ部と、を係止して連接した、
ことを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、同一構成のチェックバルブを複数個、容易に連接し、また、容易に切離することができる。
請求項4に記載の発明によれば、同一構成のチェックバルブを複数個連接して圧力損失を抑制し、かつ流体の逆流を確実に防止できる、小型で低コストのチェックバルブを提供することができる。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
(1)チェックバルブの構成
図1はチェックバルブ本体2の流入口側に視点をおいた構成斜視図、図2aは本実施形態に係るチェックバルブ1の閉弁状態の縦断面図、図2bは開弁状態の縦断面図である。
以下、図面を参照しながら、チェックバルブ1及びチェックバルブ本体2の全体構成を説明する。
チェックバルブ1は、チェックバルブ本体2と、チェックバルブ本体2が嵌挿される管状体3と、からなる。
チェックバルブ本体2は、流体が一端側入口から他端側出口へ通過する貫通流路を有する第1のハウジング10と、流体の圧力で移動する弁体20と、弁体20を流体の流出側から流入側へ付勢するバネ部材30と、弁体20と弁体20を上流側へ付勢するバネ部材30を支持する第2のハウジング40と、を備えて構成される。
弁体20は、流体の圧力を受ける弁頭部21と、弁頭部21に連結された支持ロッド22とから構成され、バネ部材30によって弁座部13へ付勢されている。
第2のハウジング40は、第1のハウジング10と嵌合されて管状体3の内面3aと流体の下流側の流路を形成する。また、第2のハウジング40の摺動孔42aは、弁体20を流体の流通方向に移動可能に支持している。
図3aは第1のハウジング10の縦断面図、図3bは第1のハウジング10の流入口側の平面図である。
第1のハウジング10は、流体が流通する第1の弁孔11を有し、第1の弁孔11は上流側に流体の流入口12が形成されている。流入口12は、流体の流入側から下流側に向けてテーパ状に拡径し、外側には環状凸部12aがリング状に形成されている。
第1の弁孔11の下流側には下流側に向けて弁体20が接離する弁座部13が形成されている。
尚、弁座部13は、第1のハウジング10を合成樹脂を用いて射出成形により成形した後、フッ素ゴム等の弾性部材を第1のハウジング10と後述する第2のハウジング40の連接部41とで挟み込んで形成することもできる。
具体的には、第1のハウジング10の流入口12の上縁の周上に90度ごとに等間隔に係止溝部14、14、・・・が形成され、それぞれの係止溝部14には、対向して一対の鉤部14a、14aが形成されている。
係止溝部14は、後述する第2のハウジング40の筒体42に形成された係止凹部43aを有する複数のリブ部43と係止されることで、流体の流通方向に複数のチェックバルブ本体2を連結して連接構造のチェックバルブを構成することができる。
弁体20は、流体の圧力を受ける上面側がその頂上に平坦部20aを有し、下流側へテーパ状に拡径した弁頭部21と、弁頭部21に連結された支持ロッド22とから構成され、弁頭部21と支持ロッド22は、例えば合成樹脂にて一体に形成されている。
環状凹部21bは、弁体20が流体によって押圧されて開栓状態になったときに、後述する第2のハウジング40の筒体42の摺動孔42aの端部と嵌合して、弁体20の左右の動きを規制する(図2b参照)。
図4aは第2のハウジング40の流出口側の底面図、図4bは第2のハウジング40の縦断面図、図4cは第2のハウジング40の流入口側の平面図である。
第2のハウジング40は、上流側に開口し下流側に向けてテーパ状に拡径した第2の弁孔を形成する連接部41と、上流側に開口しバネ部材30の一端側の受け面が形成された筒体42と、連接部41と筒体42とを連結して支持する複数のリブ部43と、からなる。
筒体42は、下流側へテーパ状に縮径し、中央部には弁体20の支持ロッド22を支持する摺動孔42aが形成されている。
具体的には、第2のハウジング40の筒体42に90度ごとに等間隔にリブ部43、43、・・・が形成され、それぞれのリブ部43の下流側端には、リブの厚み方向に係止凹部43a、43a、・・・が形成されている。
係止凹部43aと、第1のハウジング10の流入口12の上縁先端に形成された係止溝部14とが係止されることで、流体の流通方向に複数のチェックバルブ本体2を連接したチェックバルブとすることができる。
そして、筒体42の切欠き部44は、空間Cと、筒体42と管状体3の内面3aで画成された流路Rとを連通する連通孔44aを形成する(図2b参照)。
特に、フルストローク直前で圧力は高まり、弁体20の移動が阻害されることになる。係るフルストローク時に連通孔44aが複数形成されることで、空間C内の圧力上昇が抑制される。その作用については後述する。
特に、POMを用いることで、弁体20の支持ロッド22と支持ロッド22を支持する摺動孔42aとの間の摩擦力が低減される。又、第2のハウジング40の係止凹部43aと第1のハウジング10の係止溝部14とが連結或いは切離される際に弾性変形しやすく、鉤部14a及び係止凹部43aの摩耗も抑制される。
図5は本実施形態に係るチェックバルブ1における流体の流通と弁体20の移動を説明するための縦断面模式図である。図5aは開弁動作が開始された状態、図5bは弁体20がフルストロークした開弁状態を示す。
弁体20は、図中白抜き矢印で示すように、流入した流体の圧力により弁座部13から離座する。そして、弁体20の支持ロッド22は第2のハウジング40の筒体42の摺動孔42aに案内されて下流側へ移動する。
その後、第2のハウジング40の筒体42の上端縁に弁体20のフランジ部21aが当接する。このとき、支持ロッド22の外径と摺動孔42aとの間隙は、例えば0.05mm程度に保持され、支持ロッド22の径方向への動きは規制される。その結果、弁体20の径方向への動きも規制され、弁体20と弁座部13の中心ズレが抑制される。
流体は、図中矢印(F1、F2、F3)で示すように、弁体20の下流側へテーパ状に拡径した弁頭部21と弁座部13との隙間を通過し、筒体42と管状体3の内面3aで隔成された流路Rを流通し第2のハウジング40の下流側から流出する。
図6は弁体20が流体の圧力でフルストロークした状態でのチェックバルブ1内における流体の流れを説明するための縦断面模式図である。
下流側末端で流体の流路が開栓されて流体の流通が開始されると、流入口12から流入した流体の圧力により弁体20が弁座部13から離座し弁孔11が開放される。
そして、弁体20の移動に伴って空間C内の流体圧力が上昇し、特にフルストローク直前で空間C内の圧力は高まる。
しかるに、フルストローク直前で空間C内の圧力が上昇すると、空間Cと流路Rとを連通する連通孔44aを通じて、空間C内に押し込まれ充填された流体が流出する(F5)。
第1の流路部分(R1)は、下流側に向けて流路が絞られている。一方、第2の流路部分(R2)は、筒体42が下流側へテーパ状に縮径しているために、下流側に向けて流路が拡大している。
その結果、第1の流路部分(R1)と第2の流路部分(R2)が連接される領域、すなわち、弁体20のフランジ部21aと筒体42の上端縁が当接される領域が、流路として最も絞られた領域となり、この領域における流体の流速が増加する(F2)。
その結果、空間C内の圧力上昇が抑制され、弁体20は確実にフルストロークして圧力損失が抑制され、安定した流体の流通が実現される。
図7aはチェックバルブ1が閉弁動作を開始したときの状態を説明するための縦断面模式図、図7bは閉弁状態になったときの状態を示す縦断面模式図である。
下流側末端で流体の流路が閉栓されて流体の流通が停止されると、下流側圧力が上流側圧力よりも高くなり、この差圧とバネ部材30の付勢力によりチェックバルブ1は、開弁状態から閉弁状態に切り換わる。
下流側へテーパ状に拡径した弁頭部21が弁座部13に着座すると、フランジ部21aと筒体42底面との間隔が長くなり、バネ部材30は伸長する。
下流側から逆流する流体は、図中白抜き矢印で示すように、弁頭部21と弁座部13とのシール作用により堰き止められる。すなわち、第1の流路が遮断され流体の逆流が防止される。
(1)チェックバルブの構成
図8は本実施形態に係るチェックバルブ1Aの閉弁状態の縦断面図である。以下、図面を参照しながら、チェックバルブ1Aの全体構成を説明する。
尚、チェックバルブ1Aは、第1実施形態に係るチェックバルブ本体2を2体連接して、いわゆるデュアルチェックバルブとして構成しているために、第1実施形態に係るチェックバルブ1と同一の構成には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
チェックバルブ1Aは、チェックバルブ本体2Aと、チェックバルブ本体2Aが嵌挿される管状体3Aと、からなる。
チェックバルブ本体2Aは、第1実施形態に係る2体のチェックバルブ本体2が流体の流通方向に連接されて構成されている。
図8に示すように、チェックバルブ本体2Aは、同一のチェックバルブ本体2を2体連接して構成されている。
チェックバルブ本体2の第1のハウジング10の流入口12の上縁の周上には、先端に鉤部14aを有する係止溝部14が複数形成されている(図3参照)。
一方、チェックバルブ本体2の第2のハウジング40の筒体42には、下流側へテーパ状に縮径した外面に放射状に複数のリブ部43が形成され、それぞれのリブ部43の下流側端には、リブの厚み方向に係止凹部43aが形成されている(図4参照)。
第2のハウジング40の筒体42には90度ごとに等間隔にリブ部43、43、・・・が形成され、それぞれのリブ部43の下流側端には、リブの厚み方向に係止凹部43a、43a、・・・が形成されている。
係止溝部14、14、・・・は第1のハウジング10の流入口12の上縁の周上に形成され、係止される第2のハウジング40のリブ部43、43、・・・は、その下流端側にリブの厚み方向に係止凹部43a、43a、・・・が形成されているために、係止のためのスペースを最小にして、係止部で流体の流通を阻害することなく連接することができる。
(2.1)チェックバルブの開動作・作用
図9は本実施形態に係るチェックバルブ1Aにおける流体の流通と弁体20の移動を説明するための縦断面模式図である。
上流側のチェックバルブ本体2の弁体20は、図中白抜き矢印で示すように、流入した流体の圧力を受けて弁座部13から離座する。そして、弁体20の支持ロッド22は第2のハウジング40の摺動孔42aに案内されて下流側へ移動する。
流体は、図中矢印(F1、F2、F3)で示すように、弁体20の下流側へテーパ状に拡径した弁頭部21と弁座部13との隙間を通過し、筒体42の外側と管状体3Aの内面で隔成された流路Rを流通し第2のハウジング40の下流側から流出する。
突出した支持ロッド22の下流側端22aはテーパ状に縮径されているために、筒体42の外周面に沿う流れ(F4)の抵抗を減少させる。
その結果、上流側のチェックバルブ本体2から流出する流体は、下流側のチェックバルブ本体2の弁体20の平坦部20aを押圧し、下流側のチェックバルブ本体2は開弁されやすくなる。すなわち、連接されたいわゆるデュアルチェックバルブとしての圧力損失が抑制される。
すなわち、上流側のチェックバルブ本体2の下流側から流出した流体の圧力により押圧された下流側のチェックバルブ本体2の弁体20は、弁座部13から離座する。そして、弁体20の支持ロッド22は第2のハウジング40の摺動孔42aに案内されて下流側へ移動し、第2のハウジング40の筒体42の上端縁に弁体20のフランジ部21aが当接する。
流体は、弁体20の下流側へテーパ状に拡径した弁頭部21と弁座部13との隙間を通過し、筒体42と管状体3Aの内面3Aaで隔成された流路Rを流通し第2のハウジング40の下流側から流出する。
すなわち、空間C内の圧力上昇が抑制され、弁体20が確実にフルストロークして圧力損失が抑制され、安定した流体の流通が実現される。
図10はチェックバルブ1Aが閉弁動作を開始したときの状態を説明するための縦断面模式図である。
下流側で流体の流通が停止され下流側圧力が上流側圧力よりも高くなると、この差圧とバネ部材30の付勢力によりチェックバルブ1Aは、開弁状態から閉弁状態に切り換わる。
下流側のチェックバルブ本体2の弁体20の弁頭部21は、差圧とバネ部材30の付勢力により弁座部13に着座する。
下流側から逆流する流体は、図中白抜き矢印で示すように、弁頭部21と弁座部13とのシール作用により堰き止められる。すなわち、下流側のチェックバルブ本体2の流路が遮断される。
すなわち、チェックバルブ本体2を2体連接して、いわゆるデュアルチェックバルブとして構成されたチェックバルブ1Aは、下流側で流体の流通が停止されると、先に下流側のチェックバルブ本体2が開弁状態から閉弁状態に切り換わる。
その後、上流側のチェックバルブ本体2も開弁状態から閉弁状態に切り換わり、下流側から逆流する流体に対して二重の閉弁状態となる。
例えば下流側末端で瞬時に閉栓されると、配管内にはいわゆる水撃波が発生する。そして逆止弁として用いられたチェックバルブが閉じることにより水撃波は上流側へは逃げられず、末端機器とチェックバルブとの間を往復する波動となる。
この波動は徐々に減衰し、消滅するが、末端機器とチェックバルブとの間に高い圧力が封じ込められる結果となる。この高い封入圧力によって、末端機器のパッキン等が損傷して流体漏れの原因となったり、チェックバルブの弁座部と弁体の密着部が損傷して、流体の逆流の原因となる。
連接されたチェックバルブ本体2は、水道配管や給水管を管状体3Aとして、流量計の下流側に取り付けられることで、配管内の流体が逆流するのを防止する逆止弁として作用する。
「実施例」
本実施形態に係るチェックバルブ1Aを管状体3Aの一例としての電磁流量計の下流側配管に装着して以下の条件で流体を流通させた場合の圧力損失を比較例との対比において計測した。
比較例としては、図12に示すように、流体の流入口を形成する弁座部材110と、流体の通過を許容するハウジング120と、付勢手段により弁座部材110に押圧される弁体130と、からなるチェックバルブ100を流体の流動方向に2体配置したチェックバルブ200を用いた。
管体の呼び径:20mm
流量:160〜3000L/hour(定格流量:2520L/hour)
(試験体)
実施例:第2実施形態に係るチェックバルブ1A
比較例:図12に示したチェックバルブ200
また、流量が定格流量である場合のみならず、流量が略1000〜3000L/hourの流量においても、比較例と比べて圧力損失の値が小さいものとなった。
下流側末端で流体の流路が閉栓されて流体の流通が停止されると、開弁状態から閉弁状態に切り換わる。
そして、チェックバルブ本体2を2体連接して、いわゆるデュアルチェックバルブとして構成した場合、末端機器とチェックバルブ1Aとの間に水撃波が発生して高い封入圧が作用しても、上流側のチェックバルブ本体2は水撃波の影響を受けることなく確実に閉弁状態を維持することができる。
また、流体としては、液体のみならず気体及び気体と液体の混合気体等の流通配管内において、流通時の圧力損失を抑制して確実に流体の逆流を防止するユニット型逆止弁として用いることができる。
2・・・チェックバルブ本体
3、3A・・・管状体
3a、3Aa・・・内面(管状体)
10・・・第1のハウジング
11・・・弁孔
12・・・流入口
12a・・・環状凸部(流入口)
13・・・弁座部
14・・・係止溝部
14a・・・鉤部
20・・・弁体
20a・・・平坦部
21・・・弁頭部
21a・・・フランジ部
21b・・・環状凹部
22・・・支持ロッド
22a・・・下流側端
30・・・バネ部材
40・・・第2のハウジング
41・・・連接部
41a・・・凹部(連接部)
41b・・・段差部(連接部)
42・・・筒体
42a・・・摺動孔
42b・・・内面(筒体)
42c・・・外面(摺動孔)
43・・・リブ部
43a・・・係止凹部
44・・・切欠き部
44a・・・連通孔
R・・・流路
C・・・空間
Claims (4)
- 流体が流通する流路の一部を形成する管状体と、
流体が流通する第1の弁孔を有し、前記第1の弁孔の内周面の下流側に弁座部が形成された第1のハウジングと、
頂上に平坦部を有し、下流側へテーパ状に拡径した弁頭部と前記弁頭部に連結された支持ロッドからなる弁体と、
前記弁体を前記弁座部に付勢するバネ部材と、
第2の弁孔を有する連接部と上流側に開口し下流側に前記バネ部材の一端側の受け面と中央部に前記弁体の前記支持ロッドが摺動する摺動孔が形成された筒体からなる第2のハウジングと、を備え、
前記第2のハウジングの前記筒体が下流側へテーパ状に縮径し、前記弁体の前記弁頭部の下流側の一面と対向する上端縁に切欠き部が形成されている、
ことを特徴とするチェックバルブ。 - 前記弁体が流体で押圧されて前記弁体の前記弁頭部の下流側の一面が前記第2のハウジングの前記筒体の上端縁に当接したときに、前記第2のハウジングの前記摺動孔から突出した前記弁体の前記支持ロッドの下流側端がテーパ状に縮径されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のチェックバルブ。 - 前記第1のハウジングの前記第1の弁孔の上流端に係止鉤部を有する複数の係止溝部が形成され、前記第2のハウジングの前記筒体の外面に係止凹部を有する複数のリブ部が形成された、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のチェックバルブ。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のチェックバルブの第1のハウジングに形成された複数の係止溝部と、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の他のチェックバルブの第2のハウジングに形成された複数のリブ部と、を係止して連接した、
ことを特徴とするチェックバルブ。
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