(57)【要約】【課題】管体のメータ側端部に設けられ、管体内を流れる流体の逆流を防止する逆止弁において、流体の圧力損失を抑える。【解決手段】弁孔１１の周囲に形成される弁座１２に接離する弁体１３は、上流側に向かって突出する椀状の誘導面を有する膨出部２０を備え、膨出部２０の中央にその誘導面よりも上流側に向かう球状突起２２が形成される。この球状突起２２は、弁孔１１内を通過する流体を膨出部２０の誘導面に沿う方向に誘導し、かつ膨出部２０に当たる流体に発生する渦による流れの乱れを整える機能を有する。弁孔１１内を通り、球状突起２２に当る流体は、球状突起２２の表面から膨出部２０の誘導面に沿う方向に誘導され、その方向へのスムーズな流れが形成される。この流れにより、流体の流れが急激に変化することによる渦の発生が抑えられて、渦による流れの乱れが整えられ、圧力損失を低減させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁孔周囲に形成された弁座と、その弁座に接離可能な弁体と、その弁体を上流側に向かって付勢する弾性部材を備え、前記弁体は、流体圧によって下流側に移動することにより前記弁座から離れて前記弁孔を開放し、前記弾性部材の付勢力によって上流側に移動することにより前記弁座に接して前記弁孔を閉塞する逆止弁において、
前記弁体は、上流側に向かって突出する椀状の誘導面を有する膨出部と、その膨出部の外周に前記弁座の下流側に設けられたシール部材に接触可能な当接部とを備え、前記膨出部の中央に、その膨出部の誘導面よりも上流側に向かう球状突起を有し、この球状突起は、前記弁孔内を通過する流体を前記膨出部の誘導面に沿う方向に誘導し、その流体に発生する渦による流れの乱れを整える機能を有することを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
前記球状突起は、その表面が最も上流側に位置する頂部から、前記膨出部に設けられる部分である裾部に至り、その裾部が前記球状突起の表面と前記膨出部の誘導面とを滑らかに結ぶ曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
【請求項３】
前記球状突起の頂部の表面が、上流側に向かう椀状の面に形成されることを特徴とする請求項２に記載の逆止弁。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の逆止弁に使用する弁体であって、上流側に向かって突出する椀状の誘導面を有する膨出部と、その膨出部の外周に前記弁座に接することができる当接部とを備え、前記膨出部の中央に、その膨出部の外面よりも上流側に向かう球状突起が形成され、この球状突起は、前記弁孔内を通過する流体を前記膨出部の外面に沿う方向へ誘導し、その流体に発生する渦による流れの乱れを整える機能を有することを特徴とする逆止弁用弁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビル、集合住宅、戸建てなどの建物の水道配管や給水管などの管体に取り付けるメータや止水栓等と組み合わせて使用され、その管体内の水が逆流するのを防止する逆止弁とこれに使用される逆止弁用弁体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビル、集合住宅、戸建てなどの建物の水道配管や給水管などの管体に取り付けるメータや止水栓等と組み合わせて、その管体内の水がメータや止水栓等へ逆流することを防止する逆止弁が利用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この逆止弁４０は、例えば、図７（ａ）に示すように、メータ５０の下流側に接続される管体Ｐ内に設けられている。メータ５０の上流側には、通常、止水栓（図示省略）が接続され、メータ５０の交換時での止水に使用される。
【０００４】
管体Ｐのメータ５０側の開口端には、図７（ｂ）に示すように、フランジを有する円環状の弁座シート４１が嵌め合わされている。この弁座シート４１を備えた弁座に弁体４２が接離可能に設けられており、弁体４２は、弁座シート４１の弁座周縁部に嵌め合わせた円筒状のケージ４３によって接離方向に移動可能に保持されている。
【０００５】
上記ケージ４３内の弁体４２は、弁座シート４１の弁座に接離する頭部４４と、この頭部４４から下流側に延びる弁軸４５を有する。そのケージ４３は、その側面に長さ方向のスリットを複数有し、そのスリットを水が通過するようになっている。
【０００６】
ケージ４３の底面から弁座に向かって立ち上がるように形成した円筒状のガイド部４６に弁軸４５を通し、そのガイド部４６の外側に弁体４２を閉弁方向に付勢するコイルばね４７が取り付けられる。この弁体４２はケージ４３内で接離方向に移動可能に保持され、コイルばね４７の付勢力により、閉弁方向に付勢されている。
【０００７】
逆止弁４０は、上記止水栓を開くと、水圧により弁体４２がコイルばね４７の付勢力に抗して下流方向に移動し、開弁状態となり、水がケージ４３のスリットを通過して管体Ｐ内を流れる（図７（ｂ）矢印参照）。
【０００８】
一方、止水栓を閉じると、弁体４２がコイルばね４７の付勢力で、弁座シート４１の弁座に押し付けられて閉弁状態となり、管体Ｐ内の水の逆流を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−７２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の逆止弁を設けた管体Ｐは、通常、その中央部分を流れる水の流速が最大となり、その最大流速で流れる水が、逆止弁の開弁状態において、弁体の頭部中央部分に当り、頭部の表面に沿って弁座と頭部との間を流れる。この状態では、水は弁体の頭部に勢い良く当ることにより流れる方向が急激に変わり、渦が発生する。渦の発生によって、水流が乱れて、圧力損失が大きくなる場合があった。
【００１１】
このような管体Ｐに設けられる逆止弁においては、一般に、呼び径や定格流量で許容される圧力損失が規格されており、この規格に応じて弁座や弁体の寸法が制約されることとなる。このため、逆止弁を通過する水の圧力損失を低減する目的で、弁座や弁体の寸法を変更する余地が少なく、前記の圧力損失を抑えることが難しい。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、流体の圧力損失を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明の逆止弁としては、弁孔周囲に形成された弁座と、その弁座に接離可能な弁体と、その弁体を上流側に向かって付勢する弾性部材を備え、前記弁体は、流体圧によって下流側に移動することにより前記弁座から離れて前記弁孔を開放し、前記弾性部材の付勢力によって上流側に移動することにより前記弁座に接して前記弁孔を閉塞する逆止弁において、前記弁体は、上流側に向かって突出する椀状の誘導面を有する膨出部と、その膨出部の外周に前記弁座の下流側に設けられたシール部材に接触可能な当接部とを備え、前記膨出部の中央に、その膨出部の誘導面よりも上流側に向かう球状突起を有し、この球状突起は、前記弁孔内を通過する流体を前記膨出部の誘導面に沿う方向に誘導し、その流体に発生する渦による流れの乱れを整える機能を有する構成を採用したのである。
【００１４】
前記の構成によると、弁孔の開放状態では、弁孔内を通過する流体のうち、球状突起に当るものは、その表面から膨出部の誘導面に沿う方向に誘導され、球状突起の表面から膨出部の誘導面に沿う方向へのスムーズな流れを形成する。
【００１５】
また、弁孔内を通過する流体のうち、膨出部の誘導面に当るものは、前記の膨出部の誘導面へ誘導された流れによって、膨出部の誘導面の外周へ向かって誘導される。その結果、弁孔内を通過する流体は、その流れる方向が急激に変わることなく、膨出部の誘導面に沿ってスムーズに流れるので、従来のように、流体の流れが急激に変化することによる渦の発生が抑えられる。このため、渦による流れの乱れが整えられ、圧力損失を低減させることが可能となる。
【００１６】
前記球状突起においては、その表面が最も上流側に位置する頂部から、前記膨出部に設けられる部分である裾部に至り、その裾部が前記球状突起の表面と前記膨出部の誘導面とを滑らかに結ぶ曲面に形成されている構成を採用することができる。
【００１７】
裾部が曲面に形成されると、流体は、球状突起の表面から膨出部の誘導面へと円滑に導かれ、裾部の表面に沿って流れる際に渦を生じ難くなり、その流れが乱れることなく安定するので、圧力損失の低減を図ることが可能となる。
【００１８】
また、前記球状突起の頂部の表面が、上流側に向かう椀状の面に形成される構成を採用することができる。球状突起の頂部の表面が椀状の面であると、弁孔内を通過する流体が、球状突起の頂部の表面である椀状の面から裾部の表面へと誘導されるので、流体の膨出部の誘導面への誘導がより効果的になされる。
【００１９】
ここで、膨出部および球状突起の頂部における「椀状の面」とは、周縁部から中央部に向かうに従って徐々に突出高さが増大する突出面のことをいい、完全な球面からなる突出面だけでなく、曲率が途中で変化する突出面も含む。曲率が途中で不連続に変化する点や、折れ点があることを排除しないが、それらの不連続に変化する点や折れ点は、ないことが望ましい。
【００２０】
球状突起の頂部の表面が椀状の面に形成されることにより、頂部に当たる流体が円滑に球状突起の下流寄りの表面へ導かれるので、球状突起の表面に沿って渦が生じ難くなり、その流れが乱れずに安定する。
【００２１】
この発明の実施形態の逆止弁に使用する弁体としては、上流側に向かって突出する椀状の誘導面を有する膨出部と、その膨出部の外周に前記弁座の下流側に設けられたシール部材に接することができる当接部とを備え、前記膨出部の中央に、その膨出部の外面よりも上流側に向かう球状突起が形成され、この球状突起は、前記弁孔内を通過する流体を前記膨出部の外面に沿う方向へ誘導し、その流体に発生する渦による流れの乱れを整える機能を有する構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明は、以上のように、流体が弁体の膨出部の球状突起により、膨出部の外面に誘導され、流体の渦の発生が抑えられるので、流体の流れの乱れが整えられ、流体の乱れにより生じる圧力損失を抑えることができる。また、圧力損失の抑制によって、低い水圧の箇所への給水を円滑に行い得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１の逆止弁を示す断面図
【図２】（ａ）同上の逆止弁の閉弁状態を示す断面図、（ｂ）同上の逆止弁の開弁状態を示す断面図
【図３】（ａ）同上の逆止弁の上流側を示す一部切り欠き断面図、（ｂ）同上の逆止弁の弁座とケージとの係合を示す拡大断面図、（ｃ）図３（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図
【図４】同上の逆止弁を上流側から見た斜視図
【図５】同上の逆止弁を下流側から見た斜視図
【図６】同上の逆止弁の流量特性を示すグラフ
【図７】従来の逆止弁の断面正面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明に係る逆止弁の実施例１を図１〜図６に示す。
【実施例１】
【００２５】
この実施例１での逆止弁１０は、図１に示すように、メータ１の下流側に給水管や配管等の管体Ｐが接続され、その管体Ｐのメータ１側の開口端内部に取り付けられている。
【００２６】
この逆止弁１０は、弁孔１１の周囲に形成された円環状の弁座１２と、その弁座１２に接離可能な弁体１３と、弁体１３を前記接離方向に移動可能に保持するケージ１４と、弁体１３を上流側に向かって付勢する弾性部材としてのコイルばね１５を備えている。
【００２７】
弁座１２は、図２（ａ）に示すように、上流側端部に径方向外向きのフランジ１６が全周にわたって形成され、下流側端部に弁体１３が接離する弾性を有するシールリング１７を備えている。弁座１２のフランジ１６側の外周部に係合凹部１２ａが全周に形成されている（図３（ａ）から（ｃ）参照）。
【００２８】
ケージ１４に保持される弁体１３は、弁座１２のシールリング１７に接離する頭部１８と、頭部１８から下流側に向かって延びる弁軸１９とを備えている。頭部１８は、上流側に向かう膨出部２０の外周に、シールリング１７に接離する当接部２１が形成されたものである。
【００２９】
膨出部２０は上流側を向く椀状の面を有しており、その中央に椀状の面よりも上流側に向く突起２２（球状突起）が形成されている。膨出部２０の下流側を向く面には弁軸１９が一体に形成され、弁軸１９は下流側に向かって延びる一対２本の軸状体から形成される。
【００３０】
膨出部２０の突起２２は、その表面が最も上流側に位置する頂部２３から、膨出部２０に設けられる部分である裾部２４へと至り、裾部２４が突起２２の表面と膨出部２０の外面とを滑らかに結ぶ曲面で形成されている。このため、開弁状態で弁孔１１内を通過する流体は、突起２２の表面から膨出部２０の椀状の面（誘導面）に沿う方向に円滑に誘導される。したがって、突起２２は、弁孔１１内を通過する流体を膨出部２０の誘導面に沿う方向に誘導する機能を有するものとなる。
【００３１】
また、流体が膨出部２０の誘導面に円滑に誘導されることで、従来のように、弁体の頭部に当る流体の流れる方向が急激に変わることが防止され、弁体１３の頭部１８の膨出部２０に当る流体による渦の発生が抑えられる。このため、突起２２は、膨出部２０の誘導面に誘導される流体に発生する渦による流れの乱れを整える機能を有するものとなる。
【００３２】
この突起２２の突出高さおよび下流側端の外径等の寸法は、呼び径や、定格流量に応じて設定される。なお、弁体１３の頭部１８は、ゴムパッキン３０（ガスケット）から飛び出さない高さとすることが好ましい。
【００３３】
突起２２の頂部２３は、その表面が上流側に向かう椀状の面に形成することができる。この場合、弁孔１１を通過する流体が、球状突起２２の頂部２３の表面である椀状の面から裾部２４の表面へと円滑に誘導されるので、流体の膨出部２０の誘導面への誘導がより効果的になされる。
【００３４】
弁体１３は弁座１２の下流側に固定されたケージ１４により保持されている。ケージ１４は、合成樹脂製であり、図４、図５に示すように、弁座１２の外側に嵌め合わされる環状部２５と、この環状部２５から下流側に向かって延びる３本の柱部２６と、各柱部２６の下流端部の内側に設けられた円環状のボス部２７とからなる。ケージ１４は射出成形により形成することが可能である。
【００３５】
ケージ１４の環状部２５には、図３（ａ）から（ｃ）に示すように、その内周部の上流側に係合リブ２５ａが周方向の３箇所に間隔をおいて形成されている。各係合リブ２５ａは、弁座１２の係合凹部１２ａに係合可能であり、周方向中央の位置が柱部２６の周方向中央と一致している。このため、係合リブ２５ａが弁座１２の係合凹部１２ａに係合し、弁座１２をケージ１４の内周部に容易に嵌め合わせることができる。なお、係合リブ２５ａは、逆止弁１０の規格に基づく弁座１２の係合凹部１２ａの仕様に応じて、設置箇所や、周方向長さを適宜変更することができる。
【００３６】
この係合構造によれば、逆止弁１０が閉弁し、下流側が逆圧状態となった場合、流体により弁体１３が押し付けられる弁座１２を、ケージ１４の係合リブ２５ａで受けることができる。このため、弁座１２とそのフランジ１６との境界部分における応力集中が発生しにくくなり、その境界部分の変形、破損を防止することが可能となる。
【００３７】
また、ケージ１４に保持された弁体１３を弁座１２に取り付けて、コイルばね１５の弾性により弁体１３が弁座１２に押し付けられた場合でも、その弁座１２をケージ１４の係合リブ２５ａで受けることができる。その結果、後述するガスケット３０は、弁座１２のフランジ１６と、ケージ１４の係合部２９との間にすき間が生じることなく、その見映えが悪くなることを防止できる。
【００３８】
ケージ１４の環状部２５の内周部の下流側（柱部２６側）には、径方向内向きに段部２５ｂが形成され、この段部２５ｂと弁座１２の下流側端部との間でシールリング１７が保持されている（図３（ｂ）参照）。さらに、環状部２５の上流側端部に、径方向外向きのフランジ状の係合部２９が全周にわたって形成されている。
【００３９】
係合部２９は、図４に示すように、弁座１２のフランジ１６の下流側面に沿って配置され、弁座１２のフランジ１６とともに円環状のゴムパッキンに覆われてガスケット３０が形成される。ケージ１４の係合部２９は弁座１２のフランジ１６と一体化されるため、ケージ１４の脱落を防止することができる。
【００４０】
各柱部２６は、環状部２５の下流側端の周方向に等配され、環状部２５とボス部２７とが離間するように、その下流側端部の内側にボス部２７が固定される（図５参照）。この構造により、環状部２５とボス部２７との間において、隣り合う柱部２６の間に流体を通過させることができる。
【００４１】
ボス部２７は、中央の孔の周縁から上流側に突き出す円筒状のガイド体２８が形成されている。このガイド体２８により、弁体１３の弁軸１９が弁座１２のシールリング１７に対して接離方向に移動可能に案内される。
【００４２】
ボス部２７のガイド体２８の外側にコイルばね１５が装着され、ボス部２７と弁体１３の頭部１８との間で保持される。コイルばね１５により、弁体１３は、上流側に移動するように付勢され、その頭部１８の当接部２１が弁座１２のシールリング１７に接して弁孔１１を閉塞する（図２（ａ）参照）。また、流体の圧力（流体圧）により、コイルばね１５の付勢力に抗して、弁体１３が下流側に移動し、弁座１２から離れて弁孔１１を開放する（図２（ｂ）参照）。
【００４３】
以上のように構成された逆止弁１０は、図１に示すように、ガスケット３０がメータ１の下流側開口端と、管体Ｐの一端側端とに挟まれた状態で、袋ナット２の締め付けにより固定される。また、袋ナット２の締め付けにより、ガスケット３０のゴムパッキンが弾性変形しメータ１と管体Ｐとの間を密封する。
【００４４】
メータ１の上流側に接続された図示しない止水栓が開弁されると、水などの流体がその流体圧によって、弁体１３の頭部１８を下流側に押し付け、弁体１３が弁座１２から離れ、弁孔１１が開放される。弁孔１１の開放状態において、弁孔１１に集まる流体のうち、突起２２に当るもの（図２（ｂ）中の矢印ａ参照）は、突起２２の表面から膨出部２０の誘導面に沿う方向に円滑に誘導される。
【００４５】
突起２２の表面と膨出部２０の誘導面とは裾部２４である曲面により滑らかに結ばれているので、この誘導面へ誘導された流体は、突起２２の表面から膨出部２０の誘導面に沿う方向へのスムーズな流れを形成する。
【００４６】
また、弁孔１１に集まる流体のうち、膨出部２０の誘導面に当るもの（図２（ｂ）中の矢印ｂ参照）は、前記の膨出部２０の誘導面へ誘導された流体により形成された流れによって、膨出部２０の誘導面の外周へ向かって誘導される。その結果、流体の流れる方向が急激に変わることが防止され、従来のように、流体の流れが急激に変化することによる渦の発生が抑えられる。これにより、渦による流れの乱れが整えられ、圧力損失を低減させることが可能となる。
【００４７】
また、突起２２の頂部２３は、その表面が椀状の面に形成されているので、頂部２３に当たる流体が突起２２の下流寄りの表面へ誘導され、突起２２の表面に沿って渦が生じ難くなり、その流れが乱れずに安定する。
【００４８】
この発明の効果を確認するために、本発明者が行った試験について説明する。この試験は、管体に上記の実施例１の逆止弁を取り付け、下記の条件で流体を流した場合での流動特性を検証したものである。
【００４９】
(試験条件)
管体の呼び径：２０ｍｍ
流量：１０、２０、３０、３８、５０Ｌ／ｍｉｎ（定格流量：３８Ｌ／ｍｉｎ）
（試験体）
実施例：弁体の頭部の膨出部に半球状突起を有するもの
比較例：弁体の頭部の膨出部に突起を有していないもの
【００５０】
試験体において、実施例と比較例とは、弁体の形状以外は同じ構成のものを使用しており、試験条件に示すように、流量を変化させて、各流量における実施例および比較例の圧力損失を流量特性図（圧力損失−流量の関係図）にプロットした（図６参照）。
【００５１】
試験結果としては、実施例は流量が定格流量である場合（３８Ｌ／ｍｉｎ）において、比較例と比べて圧力損失の値が小さいものとなった。また、流量が定格流量である場合のみならず、他の流量においても、比較例と比べて圧力損失の値が小さいものとなった。これにより、実施例における、弁体１３の頭部１８の膨出部２０に形成された半球状突起２２により圧力損失が低減することが確認された。
【符号の説明】
【００５２】
１  メータ
２  袋ナット
１０  逆止弁
１１  弁孔
１２  弁座
１２ａ  係合凹部
１３  弁体
１４  ケージ
１５  コイルばね
１６  フランジ
１７  シールリング
１８  頭部
１９  弁軸
２０  膨出部
２１  当接部
２２  突起（球状突起）
２３  頂部
２４  裾部
２５  環状部
２５ａ  係合リブ
２５ｂ  段部
２６  柱部
２７  ボス部
２８  ガイド体
２９  係合部
３０  ガスケット（ゴムパッキン）
４０  逆止弁
４１  弁座シート
４２  弁体
４３  ケージ
４４  頭部
４５  弁軸
４６  ガイド部
４７  コイルばね
５０  メータ
Ｐ  管体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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