(57)【要約】【課題】弁体と弁座とによる噛み込みの発生を抑制する逆止弁の提供。【解決手段】逆止弁は、円錐状部（１ｂ）を一部に有する弁体（１）と、弁体（１）の円錐状部（１ｂ）の側面に倣う形状のテーパ部（２ｃ）を一部に有する弁座（２ｃ、２ｄ）と、弁体（１）の円錐状部（１ｂ）の側面に設けられており、弁座（２ｃ、２ｄ）と接触する弾性シール部材（３）と、を含む。弁体（１）は、円錐状部（１ｂ）の底面の外縁（１ｅ）から、弁体（１）の軸に略垂直な方向に延びる段差部（１ｃ）を有する。弁座（２ｃ、２ｄ）は、段差部（１ｃ）に倣う形状を有する係合部（２ｄ）を有する。段差部（１ｃ）が係合部（２ｄ）に押し当たるとき、弾性シール部材（３）が弁座（２ｃ、２ｄ）と接触してシールする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐状部を一部に有する弁体と、
前記弁体の前記円錐状部の側面に倣う形状のテーパ部を一部に有する弁座と、
前記弁体の前記円錐状部の前記側面に設けられており、前記弁座と接触する弾性シール部材と、を含み、
前記弁体は、前記円錐状部の底面の外縁から、前記弁体の軸に略垂直な方向に延びる段差部を有し、
前記弁座は、前記段差部に倣う形状を有する係合部を有し、
前記段差部が前記係合部に押し当たるとき、前記弾性シール部材が前記弁座と接触してシールする、
逆止弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆止弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体回路において、逆止弁が利用されることがある。逆止弁では、円錐形状の弁体と、すり鉢状の弁座が接触することによって、シールすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−１９６１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した逆止弁が高い圧力下で使用されると、弁体が弁座に押し当たり、噛み込んでしまうことがあった。
【０００５】
本発明に係る逆止弁は、弁体と弁座とによる噛み込みの発生を抑制するものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る逆止弁は、
円錐状部を一部に有する弁体と、
前記弁体の前記円錐状部の側面に倣う形状のテーパ部を一部に有する弁座と、
前記弁体の前記円錐状部の前記側面に設けられており、前記弁座と接触する弾性シール部材と、を含み、
前記弁体は、前記円錐状部の底面の外縁から、前記弁体の軸に略垂直な方向に延びる段差部を有し、
前記弁座は、前記段差部に倣う形状を有する係合部を有し、
前記段差部が前記係合部に押し当たるとき、前記弾性シール部材が前記弁座と接触してシールする。
このような構成によれば、弁体が弁座に強く押し当たろうとしても、弾性シール部材が弁体と弁座との間で弾性変形し反発することによって、弁体と弁座とは接触することを抑え、互いに衝撃を受けることを抑制する。さらに、弾性シール部材の反発力が小さくなっても、弁体の段差部が弁座の係合部に押し当たるため、係合部に応力がかかり、弾性シール部材にかかる応力が小さくなる。さらに、弾性シール部材が弾性変形し反発するため、弁体と弁座とが接触することを抑制する。これらによって、弁体と弁座とによる噛み込みの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る逆止め弁は、弁体と弁座とによる噛み込みの発生を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る逆止弁を示す模式図である。
【図２】使用によりＯリングの反発力が劣化したときにおける実施の形態１に係る逆止弁を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係る逆止弁と関連する技術に係る逆止弁を比較するための模式図である。
【図４】耐久性評価試験に利用される流体回路を示す回路図である。
【図５】実施例と比較例との総送液指標を示すグラフである。
【図６】実施例と比較例との試験回数指標を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、図１及び図２を参照して実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る逆止弁を示す模式図である。図２は、使用によりＯリングが劣化したときにおける実施の形態１に係る逆止弁を示す模式図である。
【００１０】
図１に示すように、逆止弁１０は、弁体１と、弁箱２と、Ｏリング３とを備える。
【００１１】
弁体１は、軸体１ａと、円錐形状又は円錐台形状を一部に有する円錐状部１ｂとを備える。弁体１は、円錐状部１ｂの底面の外縁１ｅから、弁体１の軸Ａ１に略垂直な方向に延びる段差部１ｃを有する。
【００１２】
弁箱２は、大径部２ａと、小径部２ｂと、テーパ部２ｃとを備える孔を有する。大径部２ａと、テーパ部２ｃと、小径部２ｂとは、この順に孔の軸に沿って連続しており、大径部２ａは、小径部２ｂよりも大きな径を有する孔部である。大径部２ａとテーパ部２ｃとの境界には、係合部２ｄが設けられており、係合部２ｄは弁体１の段差部１ｃに倣う形状を有する。テーパ部２ｃと、小径部２ｂとは、連続している。テーパ部２ｃの径は、テーパ部２ｃの軸に応じて変化する。図１に示すテーパ部２ｃの径の一例における大径部２ａ側の端部の径は大径部２ａの径よりも小さく、このテーパ部２ｃの径の一例は、大径部２ａ側から小径部２ｂ側に向かって徐々に小さくなり、小径部２ｂ側の端部では小径部２ｂの径と同である。テーパ部２ｃは、弁体１の円錐状部１ｂの側面に倣う形状を有する。テーパ部２ｃと係合部２ｄとのそれぞれの少なくとも一部が、逆止弁１０における弁座として機能する。
【００１３】
Ｏリング３は、弾性材料からなるリング状体である。Ｏリング３は、逆止弁１０を通過する流体に応じて、必要な機械的性質や耐食性等を有するとよい。Ｏリング３は、弁体１の円錐状部１ｂの側面に設けられており、円錐状部１ｂの側面の一部を囲む。図１に示すＯリング３は、円錐状部１ｂの側面において大径部２ａ側の端部から小径部２ｂ側の端部までの間に設けられている。Ｏリング３は、弁箱２のテーパ部２ｃと接触する。Ｏリング３は、逆止弁１０を所定の回数使用することによって、へたってしまい、反発力が劣化してもよい。
【００１４】
ここで、逆止弁１０を閉める方法について説明する。
弁体１を弁箱２の弁座であるテーパ部２ｃ、係合部２ｄに向けて押すことによって、逆止弁１０を閉める。すると、Ｏリング３が弁箱２のテーパ部２ｃと当たって接し弾性変形するため、円錐状部１ｂとテーパ部２ｃとの間を塞ぐ形状に変形するとともに、弁体１に反発力を与える。ここで、流体を大径部２ａからテーパ部２ｃを通過させて小径部２ｂへ流そうとしても、Ｏリング３が円錐状部１ｂとテーパ部２ｃとの間を塞ぎ、止める。流体は、Ｏリング３によって止められ、テーパ部２ｃを通過できず、小径部２ｂへ到達することができない。
また、Ｏリング３が弁体１に反発力を与えるため、弁体１は、Ｏリング３を介して弁箱２から所定の距離を空け、弁箱２と接触しない。具体的には、弁体１の段差部１ｃが弁箱２の係合部２ｄに接触していない。
また、円錐状部１ｂとテーパ部２ｃとは、Ｏリング３を挟み込んでおり、Ｏリング３による反発力を受けるため、接触することを抑制される。そのため、円錐状部１ｂとテーパ部２ｃとは、接触による衝撃を受けることを抑制される。
【００１５】
次に、図２を参照して、使用によりＯリング３の反発力が劣化したときにおける逆止弁１０について説明する。
弁体１を弁箱２の弁座であるテーパ部２ｃ、係合部２ｄに向けて押すことによって、逆止弁１０を閉める。すると、Ｏリング３が弁箱２のテーパ部２ｃと当たって接し弾性変形するため、円錐状部１ｂとテーパ部２ｃとの間を塞ぐ形状に変形するとともに、弁体１に反発力を与える。ここで、Ｏリング３が弁体１に反発力を与えるものの、反発力が劣化しており、弁体１は、Ｏリング３を介して弁箱２から所定の距離を空けることなく、弁箱２の一部と接触する。具体的には、弁体１の段差部１ｃが弁箱２の係合部２ｄに押し当たる。Ｏリング３に加えて係合部２ｄが弁体１から押圧されるため、弁体１による押圧力はＯリング３と係合部２ｄとに分散して与えられる。これらによって、弁体１とその弁座であるテーパ部２ｃ、係合部２ｄとによる噛み込みの発生を抑制することができる。また、弁体１と弁箱２との相対的な位置がずれても、Ｏリング３が弾性変形することによって、そのずれを抑制するため、弁体１と弁箱２の接触を抑制する。
また、流体を大径部２ａからテーパ部２ｃを通過させて小径部２ｂへ流そうとしても、Ｏリング３が円錐状部１ｂとテーパ部２ｃとの間を塞ぎ、止める。流体は、Ｏリング３によって止められ、テーパ部２ｃを通過できず、小径部２ｂへ到達することができない。つまり、段差部１ｃが係合部２ｄに押し当たるとき、Ｏリング３が、弁座であるテーパ部２ｃと接触してシールする。
【実施例】
【００１６】
次に、図３〜図６を参照して、実施例と比較例について説明する。図３は、実施の形態１に係る逆止弁と関連する技術に係る逆止弁を比較するための模式図である。図４は、耐久性評価試験に利用される流体回路を示す回路図である。図５は、実施例と比較例との総送液指標を示すグラフである。図６は、実施例と比較例との試験回数指標を示すグラフである。
【００１７】
図３に示すように、比較例に係る逆止弁と同じ構成を有する逆止弁９０は、円錐状部９１ｂ及びテーパ部９２ｃを除いて、逆止弁１０と同じ構成を有する。テーパ部９２ｃの軸Ａ１上における長さは、テーパ部２ｃのそれと比較して、長い。テーパ部９２ｃの軸Ａ１上における長さＬ９は、逆止弁１０のテーパ部２ｃの軸Ａ１上における長さＬ１よりもΔＬだけ長い。比較例においてΔＬに相当する長さは、約０．５mm〜１．０mmとした。弁箱２、９２のテーパ部２ｃ、９２ｃのテーパ角度α及び弁体１、９１のテーパ角度に相当する角度は同じ大きさであり、いずれも６０°とした。軸体１ａの直径φ１に相当する直径は１１．５ｍｍとし、大径部２ａの直径φ２に相当する直径は１２．０ｍｍとした。
【００１８】
実施例及び比較例について耐久性評価試験を行った。耐久性評価試験は、図４に示す流体回路２０と同じ構成を有する流体回路を用いて行うことができる。流体回路２０は、逆止弁２１と、プランジャ２２ａを有するプランジャポンプ２２と、逆止弁２３とを含む。逆止弁２１と、プランジャポンプ２２と、逆止弁２３とは、上流側から下流側に向かってこの順に接続されている。流体回路２０では、水を逆止弁２１の上流側から逆止弁２３の下流側へ流す。本耐久性評価試験では、プランジャ２２ａに相当する構成を往復動作させて水圧をかける。この水圧は１１０ＭＰａとした。なお、本耐久性評価試験中では、逆止弁２１の上流側における圧力Ｐ０と、プランジャポンプ２２の内側における圧力Ｐ１と、逆止弁２３の下流側における圧力Ｐ２との関係は、式１を満たす。
Ｐ２≧Ｐ１＞＞Ｐ０      （…式１）
式１に示すように、逆止弁２１の上流側における圧力Ｐ０と、プランジャポンプ２２の内側における圧力Ｐ１との差が大きく、逆止弁２１の吸い込み圧力が低く、噛み込みやすい傾向にある。また、本耐久性評価試験は、高圧水素タンクの製造ラインにおいて使用することができ、高圧水素タンクに利用される逆止弁の耐久性を評価することができる。
【００１９】
（耐久性評価試験１）
耐久性評価試験１では、まず、プランジャポンプのプランジャ動作毎に１００ＭＰａの高圧をかける。さらに、プランジャを連続動作させ、０ＭＰａから１００ＭＰａまでの値となる加圧試験を行った。逆止弁２１の相当する逆止弁の弁体が弁座に固着するまでの総送液を計測した。計測した総送液の量に基づいて、実施例と比較例との総送液指標を求め、これを図５に示した。
【００２０】
図５に示すように、比較例では、総送液指標５００であった。一方、実施例では、総送液指標約２２５０と、比較例の総送液指標の約４倍であった。したがって、実施例の耐久性は、比較例の耐久性よりも高いと考えられる。実施例に係る逆止め弁は、比較例に係る逆止め弁と比較して、高圧水素タンクに利用される逆止弁として高い耐久性を有すると考えられる。
【００２１】
（耐久性評価試験２）
高圧水素タンクをポンプ２次側、逆止弁２３に相当する逆止弁の下流側に接続して、０ＭＰａから１０７ＭＰａまでの加圧を６００回相当のプランジャ動作回数で昇圧し、圧力１０７ＭＰａを１分間保持し、圧力０ＭＰａに降圧させる。この昇圧、圧力保持、降圧の一連の流れを１回の試験として、繰り返し実施する。逆止弁２１の相当する逆止弁の弁体が弁座に固着するまでの試験回数を記録した。この試験回数に基づいて、試験回数指標を規定した。実施例と比較例との試験回数指標を求め、これを図６に示した。
【００２２】
図６に示すように、比較例では、試験回数指標約６０であった。一方、実施例では、試験回数指標約１５００と、比較例の総送液指標の約２５倍であった。したがって、実施例の耐久性は、比較例の耐久性よりも高いと考えられる。実施例に係る逆止め弁は、比較例に係る逆止め弁と比較して、高圧水素タンクに利用される逆止弁として高い耐久性を有すると考えられる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。なお、上記実施の形態に係る逆止弁では、Ｏリング３を用いたが、弾性変形可能でありつつ流体をシールすることのできる弾性シール部材を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０  逆止弁
１  弁体
１ｂ  円錐状部                            １ｃ  段差部
１ｅ  外縁
２  弁体
２ｃ  テーパ部                            ２ｄ  係合部
３  Ｏリング
【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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