(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口側が上流となる有底の金属製筒状ケージ（１０）と、そのケージ（１０）の開口縁外側全周に設けられた金属製弁フランジ（２０）と、前記ケージ（１０）内の弁孔（１）周囲に形成された弁座（２）と、前記ケージ（１０）内に筒軸方向に移動自在に装填された弁体（３）と、その弁体（３）を前記上流側に向かって付勢する弾性部材（４）とを有し、前記弁体（３）の弁軸（５）は前記ケージ（１０）の底をなすボス部（６）に弁軸支持孔（６ａ）を介して前記筒軸方向に移動自在に支持され、前記弁体（３）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（２）から離れて前記弁孔（１）を開放し、前記弾性部材（４）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（２）に接して前記弁孔（１）を閉塞する逆止弁（Ａ）において、
上記ケージ（１０）の筒状部（１１）の上流側端周囲外側にフランジ部（１２）を有し、上記弁フランジ（２０）の筒状部（２１）の外周には前記フランジ部（１２）が嵌る円環状溝（２２）を有し、その溝（２２）の外周側壁面（２３）と前記フランジ部（１２）の外周面（１３）とは傾斜面で接触し、その両傾斜面（２３、１３）は下流側に向かって徐々に拡径しており、
上記ケージ（１０）と弁フランジ（２０）は、ケージ（１０）の開口側に設けた筒状部（１１）内面の雌ねじ（１４）に弁フランジ（２０）の上記下流側に設けた筒状部（２１）外面の雄ねじ（２４）をねじ込むことによって、上記両傾斜面（２３、１３）の筒軸方向の嵌り合いに伴って、ケージ（１０）を内側に、弁フランジ（２０）を外側に移動させる力がそれぞれ生じて一体となることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
上記ケージ（１０）と弁フランジ（２０）が一体になった際、前記ケージ（１０）の前面（１２ａ）と上記溝（２２）の底面（２２ａ）とは間隙（ｓ）を有することを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
【請求項３】
上記ケージ（１０）は、上記開口側筒状部（１１）と、上記ボス部（６）と、その筒状部（１１）とボス部（６）の間の周囲に設けた両者に亘る支柱部（１５）とからなり、その支柱部（１５）と前記筒状部（１１）は筒状部（１１）が大径となった段部（１６）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の逆止弁。
【請求項４】
上記ケージ（１０）は、上記開口側筒状部（１１）と、上記ボス部（６）と、その筒状部（１１）とボス部（６）の間の周囲に設けた両者に亘る支柱部（１５）とからなり、そのケージ（１０）の支柱部（１５）の外周面は複数の平面（１５ａ）からなる多角面となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の逆止弁。
【請求項５】
上記ボス部（６）は円筒状となっていることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。
【請求項６】
上記ボス部（６）の外周面は上記平面（１５ａ）と面一又は軸心方向に没していることを特徴とする請求項５に記載の逆止弁。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一つに記載の逆止弁（Ａ）のケージ（１０）及び弁フランジ（２０）の製造方法であって、前者のケージ（１０）は、無垢の丸棒から切削加工によって製造し、後者の弁フランジ（２０）はパイプから切削加工によって製造することを特徴とする逆止弁のケージ及び弁フランジの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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（管路）に取り付ける水道メータや止水栓など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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上記水道配管等の管体に取り付ける水道メータや止水栓などと組み合わせて、その管体内の水が水道メータや止水栓など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図１、本願図１参照）。
その逆止弁の設置すべき場所は、上記のように各需要者への給水管の全てであって広範囲にわたり、膨大な数となる。そのとき、水道メータとの組み合わせにおいては計量法との関係より、前記逆止弁は８年毎に取り換えが必要となる消耗品である。このため、逆止弁は安価に製作する必要があり、筐体（ケーシング）や弁体は生産性の高い耐塩素性樹脂での射出成形品が殆どである。
【０００３】
ところで、最近の建築事情は、利便性の高い都市部での高層ビルや高層マンションへと移ってきており、給水方法も従来のタンク方式より、直結給水方式へ切り替わってきている。この直結給水方式は、二次側から想定以上の水撃圧力(ウオータハンマ)が逆止弁に働き、その水撃圧力による樹脂製筐体の破壊や、弁体の作動不良につながる不具合が発生している。
このような不具合は水道の出が悪くなり、場合によっては建物配管内に部品が流入し、その流入部品を管路から取り出すためには多額の費用が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７６０３７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５２０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような状況下、逆止弁の筐体や弁座などの水撃圧力を受ける部材について金属化の動きもあり、外殻原型を鋳型により鋳造し、切削加工の能率化を図る提案がなされている（特許文献２参照）。
しかし、鋳造品は切削加工量において金属棒材より低量であるが、鋳造による欠陥のため歩留まりが悪く、工作機械への部材取付けの人件費が必要となり、更に鋳造型の初期投資も必要となり、必ずしも経済的手法とは言えない。
【０００６】
この発明は、以上の実状の下、高度の熟練技術を要せず、作動の安定性と高い生産性を得られる金属製逆止弁とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、この発明は、まず、弁のケーシング（筐体）を金属製とし、そのケーシングを弁体の収納ケージと、そのケージを管路に接続する弁フランジとに分割したのである。
このように金属製とすれば、水撃圧力によるケーシングの破壊や、弁体の作動不良につながる恐れも極めて少なくなる。また、ケージと弁フランジが分割されているので、前者のケージは無垢の金属棒材から切削可能によって製造することができ、後者の弁フランジは金属パイプから製造することができる。このようにすれば、棒材及びパイプは既成品を使用することができて、材質の安定したものとなり、また、ケージと弁フランジを共に無垢の棒材から一体に製造する場合に比べれば、資材原価の安いものとし得る。
【０００８】
つぎに、この発明は、上記分割した弁体の収納ケージと弁フランジをケージ内面でねじ結合するとともに、そのねじ結合を対の傾斜面によるクサビ効果によって強固に一体化（ロック）したのである。
分割によって弁体の収納ケージと弁フランジは分離し易くなるが、クサビ効果が働いたねじ結合は強固なものとなってケージと弁フランジの一体化は長期に亘って安定して維持される。
【０００９】
この発明の構成としては、開口側が上流となる有底の金属製筒状ケージと、そのケージの開口縁外側全周に設けられた金属製弁フランジと、前記ケージ内の弁孔周囲に形成された弁座と、前記ケージ内に筒軸方向に移動自在に装填された弁体と、その弁体を前記上流側に向かって付勢する弾性部材とを有し、前記弁体の弁軸は前記ケージの底をなすボス部に弁軸支持孔を介して前記筒軸方向に移動自在に支持され、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、前記ケージの筒状部の上流側端周囲外側にフランジ部を有し、弁フランジの筒状部の外周には前記フランジ部が嵌る円環状溝を有し、その溝の外周側壁面と前記フランジ部の外周面とは傾斜面で接触し、その両傾斜面は下流側に向かって徐々に拡径しており、前記ケージと弁フランジは、ケージの開口側に設けた筒状部内面の雌ねじに弁フランジの下流側に設けた筒状部外面の雄ねじをねじ込むことによって一体となる構成を採用することができる。
【００１０】
この構成においては、ケージの開口側に設けた筒状部内面の雌ねじに弁フランジの下流側に設けた筒状部外面の雄ねじをねじ込むことによって、ケージと弁フランジとのねじ結合による一体化が担保される。また、このねじ結合時、上記溝の外周側傾斜面とフランジの外周傾斜面とが下流側に向かって徐々に拡径しているため、両傾斜面において、ケージを内側（軸心側）に、弁フランジを外側に移動させる力が生じ（クサビ効果が発揮され）、ねじ結合をより強固とする。このケージと弁フランジが一体になったとき、そのケージの前面と溝の底面とに間隙が生じるようにすれば、その間隙によって弁フランジはケージへのねじ込み代を有してクサビ効果を有効に発揮し得る。
【００１１】
上記ケージは、上記開口側筒状部と上記ボス部と、その筒状部とボス部の間の周囲に設けた両者に亘る支柱部とからなり、その支柱部と前記筒状部は筒状部が大径となった段部を有するものとすることができる。通常、切削加工は、ワークの一端から他端に向かってエンドミルやバイト等によって行われ、その他端にはバリが生じやすい。しかし、前記段部を設ければ、その段部部分を切削加工の他端とすれば、一方の切削によってバリが生じても他方の切削によってそのバリが切除されるため、バリ取り作業が必要でなくなる。
【００１２】
また、上記ケージは、上記開口側筒状部と、上記ボス部と、その筒状部とボス部の間の周囲に設けた両者に亘る支柱部とからなり、そのケージの支柱部の外周面は複数の平面からなる多角面となっている構成とすることができる。このように、支柱部を平面の切削加工で形成すれば、加工作業が容易となる。
このとき、上記ボス部は円筒状とすることができ、そのボス部の外周面は前記平面と面一又は軸心方向に没しているようにすれば、ボス部外面を流れる圧力損失を抑制できる。
【００１３】
この構成の逆止弁のケージは、無垢の丸棒から切削加工によって製造し、後者の弁フランジはパイプから切削加工によって製造することができ、これらの製造は、マシニングセンター等による連続全自動加工として、高い生産性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、以上のように構成したので、想定外の水撃圧力にも耐える逆止弁を提供することができるとともに、材質的に安定性の高い金属棒材（パイプ）を用い、連続全自動加工が可能な構造となったので、生産性が高く、安定性が有り、経済的なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明に係る逆止弁の一実施形態の使用状態概略図
【図２】同実施形態の拡大断面図
【図３】同実施形態の分解斜視図
【図４】同実施形態の要部分解斜視図
【図５】同他の実施形態のケージの斜視図
【図６】同さらに他の各実施形態のケージの斜視図
【図７】同さらに他の各実施形態のケージの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明に係わる逆止弁Ａの一実施形態を図１〜図４に示し、この実施形態の逆止弁Ａも、図１に示すように、水道の給水管Ｐの水道メータＭの下流側に設けられ、水道メータＭの上流側にはボール弁等の止水栓Ｖが設けられる。それらの接続は、ナットＮや接続管ｐによって従来と同様にして行う。
【００１７】
逆止弁Ａは、図２〜図４に示すように、ケーシング内の弁孔１周囲に弁座２を形成し、その弁座２に接離する筒軸方向に移動自在に装填された弁体３と、その弁体３を上流側に向かって付勢するコイルバネからなる弾性部材４とを有し、弁体３の弁軸５はケーシング底のボス部６に筒軸方向に移動自在に弁軸支持孔６ａを介して支持されている。弁座２はリング状パッキン２ａによって構成される。以上の構成は従来と同じである。
【００１８】
この逆止弁Ａにおけるこの発明の特徴は、上記ケーシングを、開口側が上流となる有底の青銅などの金属製筒状ケージ１０と、そのケージ１０の開口縁外側全周に設けられた青銅などの金属製弁フランジ２０とで構成した点である。このケージ１０は、無垢の丸棒からエンドミル、バイト等の切削工具による切削加工によって製造し、後者の弁フランジ２０は同様にエンドミル等によりパイプから切削加工によって製造する。このようにすれば、棒材及びパイプは既成品を使用することができて、材質の安定したものを使用でき、また、ケージ１０及び弁フランジ２０を無垢の棒材から一体に製造する場合に比べれば、資材原価の安いものとし得る。さらに、マシニングセンター等によって夜中等においても自動に作業ができる。弁フランジ２０も棒材（無垢材）から削り出しても良い。
【００１９】
上記ケージ１０はその筒状部１１の上流側端周囲外側にフランジ部１２を有し、弁フランジ２０の筒状部２１の外周には前記フランジ部１２が嵌る円環状溝２２を有する。その溝２２の外周側壁面２３と前記フランジ部１２の外周面１３とは傾斜方向ほぼ全幅長でお互いが密着接触し、その両傾斜面２３、１３は下流側に向かって徐々に拡径している。
上記ケージ１０と弁フランジ２０は、ケージ１０の開口側に設けた筒状部１１内面の雌ねじ１４に弁フランジ２０の下流側に設けた筒状部２１外面の雄ねじ２４をねじ込むことによって一体となる。この一体とは、そのねじ込みによって下記の弁フランジ２０の筒状部２１の先端縁でパッキン２ａがケージ１０の内面に所要圧で圧接されて弁座２が不動になった（定位置にセットされた）状態を言う。このとき、溝２２の底面２２ａとケージ１０のフランジ部１２の前面１２ａとは間隙ｓを有するようにすると良い（図２参照）。
【００２０】
上記ケージ１０は、上記開口側筒状部１１と、上記ボス部６と、その筒状部１１とボス部６の間の周囲等間隔に設けた両者に亘る支柱部１５とからなり、その支柱部１５と筒状部１１は筒状部１１が大径となった段部１６を有する。すなわち、支柱部１５の径Ｌ１は筒状部１１の径Ｌ２に対して小径となっている（Ｌ１＜Ｌ２）。この段差（段部）１６を設けることにより、その段部１６を、支柱部１５及び筒状部１１における切削加工方向の他端（終端）として筒状部１１から支柱部１５の順で加工すれば、その筒状部１１の他端でバリが生じても支柱部１５の切削によってそのバリが切除されるため、バリ取り作業が必要でなくなる。
【００２１】
なお、このケージ１０は、無垢の丸棒からバイト等の切削工具による切削加工によって、フランジ部１２、支柱部１５及びボス部６を円柱に形成し、その後、フランジ部１２、支柱部１５及びボス部６の内部を切削して、弁孔１、弁体３の収納空間及び弁軸支持孔６ａ等を形成し、さらに、各支柱部１５間の空隙を形成する。
【００２２】
この逆止弁Ａは以上の構成であり、図３の分解状態において、ケージ１０に、弾性部材４、弁体３（弁軸５）を装填した後、ケージ１０内にパッキン２ａを嵌め込み、弁フランジ２０をケージ１０にねじ１４、２４のねじ合わせによって一体にする。このねじ合わせによって弁フランジ２０の筒状部２１の先端縁でパッキン２ａがケージ１０の内面に圧接されて弁座２が不動になる。
また、このねじ込み時、上記溝２２の外周側壁面２３とフランジ部１２の外周面１３とが傾斜面で接触し、その両傾斜面２３、１３は下流側に向かって徐々に拡径しているため、両傾斜面２３、１３の筒軸方向の嵌り合いに伴って、ケージ１０を内側（軸心側）に、弁フランジ２０を外側に移動させる力がそれぞれ生じ、ねじ結合をより強固とする。このとき、溝２２の底面２２ａとケージ１０のフランジ部１２の前面１２ａとは間隙ｓを有するので、その間隙ｓによって弁フランジ２０はケージ１０へのねじ込み代を有して前記強固なねじ結合を有効に担保する。
なお、傾斜面１３、２３の傾斜角度は、上記強固なねじ結合が担保されれば、両者の摩擦係数を考慮して実験等によって適宜に決定すれば良いが、例えば、１５度〜２０度等を採用することができ、３０度位とすることもできる。
【００２３】
この逆止弁Ａは、従来と同様に、弁フランジ２０にパッキン７を嵌めてナットＮによってメータＭの下流側に取り付ける。因みに、メータＭに水道管を接続する際、パッキンで水密にして接続されるが、このパッキン７は逆止弁Ａを有しているため、逆止弁付きメータパッキン７と言われている。
【００２４】
この取付状態の逆止弁Ａは、メータＭの下流側において水が使用されると、図２鎖線で示すように、その流水圧（図１矢印方向）によって弁体３が弾性部材４に抗して下流側に移動することにより弁座２から離れて弁孔１を開放する。すなわち、開弁して、水道水は、弁孔１を通り、さらに各支柱部１５の間の開口（空隙）を通ってボス部６の外周面から下流側に流れる。
一方、下流側の水使用が無くなると、図２実線で示すように、弁体３が弾性部材４の付勢力によって上流側に移動することにより弁座２に接して弁孔１を閉塞する。すなわち、閉弁する。
この水使用の停止時等において、下流側（二次側）から想定以上の水撃圧力が働いても逆止弁Ａによってその水撃は阻止され、メータＭにその水撃圧力が及ぶことはない。このとき、水撃圧力が逆止弁Ａに働くが、そのケーシング（ケージ１０、弁フランジ２０）は金属製のため、その水撃圧力に十分に耐えて破損する恐れは極めて少ない。
【００２５】
なお、上記ケージ１０のフランジ部１２と弁フランジ２０の溝２２との界線の周囲の適宜位置にポンチによって円錐状又は角錐状等の凹部ａを形成すれば、その凹部ａによってその界線をなす両部材１２、２０の相互に凹凸の噛み合いが生じるため、ケージ１０と弁フランジ２０はより強固に一体となる。
【００２６】
上記実施形態において、図５に示すように、ケージ１０の支柱部１５の外周面をエンドミル、フライスなどの切削加工によって複数の平面１５ａからなる多角面に形成することができる。この実施形態のケージ１０は、例えば、無垢の丸棒からバイト等の切削工具による切削加工によって、フランジ部１２、支柱部１５及びボス部６を円柱に形成し、その後、フランジ部１２、支柱部１５及びボス部６の内部を切削して、弁孔１、弁体３の収納空間及び弁軸支持孔６ａを形成し、さらに、円筒状の支柱部１５及びボス部６の外周面をエンドミル等によって周囲３つの平面１５ａに切削して各支柱部１５間の空隙を形成する。この実施形態のケージ１０では、上記実施形態の円筒状のケージ１０（図４）に対し、前記各支柱部１５間の空隙率（開口率）を大幅に大きくすることができるため、流体の通過抵抗を低減できる。
【００２７】
また、図６に示すように、ボス部６はバイト切削等により円柱（円筒）状とすることができる。そのボス部６は、平面１５ａから突出する径であったり（同図（ａ））、平面１５ａと面一となる径（内接外周面）であったり（同図（ｂ））、平面１５ａから没する径（小径）であったり（同図（ｃ））する形状とし得る。
この実施形態では、開弁時、水道水は、弁孔１を通り、さらに各支柱部１５の間の開口を通ってボス部６の外周面から下流側に流れるため、ボス部６の径の違いにおいて、図６（ａ）→同図（ｂ）→同図（ｃ）の順で圧力損失が少なくなる。
【００２８】
この実施形態のケージ１０は、例えば、無垢の丸棒からバイト等の切削工具による切削加工によって、フランジ部１２、支柱部１５及びボス部６をそれぞれ所要径の円柱に形成し、その後、フランジ部１２、支柱部１５及びボス部６の内部を切削して弁体３の収納空間（弁孔１等）及び弁軸支持孔６ａを形成し、さらに、円柱状支柱部１５の外周面をエンドミル等によって周囲３つの平面１５ａに切削して各支柱部１５間の空隙（開口）を形成する。
【００２９】
上記各実施形態において、図７に示すように、支柱部１５のボス部６との接続端縁１５ｂ（同図（ａ）、同（ｃ））やボス部６の端縁６ｂ（同図（ａ）〜同（ｃ））は、円弧状や角状の面取りを行うことができる。その面取りは、両端縁１５ｂ、６ｂの両者のどちらか一方でも良い。また、平面（加工面）１５ａの数は、３辺、４辺、５辺、６辺、７辺、８辺・・等と周囲任意であるが、通常のスパナは六角穴であることから、その六角穴スパナを使用し得るように図示の３辺の倍の６辺とすることが好ましい。
また、各実施形態において、上記ケージ１０の筒状部１１と支柱部１５の外周面を面一として段部１６がない構成とすることもできる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３０】
なお、図５乃至図７で示した支柱部１５の外周囲を複数の平面１５ａからなる多角面とする構成は、この発明に係るケージ１０のみならず、特許文献２で開示された鋳造品や鍛造品、樹脂成型品においても採用することができる。すなわち、開口側が上流となる有底の筒状ケージ１０と、そのケージ１０の開口縁外側全周に設けられた弁フランジ２０と、ケージ１０内の弁孔１周囲に形成された弁座２と、ケージ１０内に筒軸方向に移動自在に装填された弁体３と、その弁体３を上流側に向かって付勢する弾性部材４とを有し、弁体３の弁軸５はケージ１０の底をなすボス部６に弁軸支持孔６ａを介して筒軸方向に移動自在に支持され、弁体３は、流体圧によって下流側に移動することにより弁座２から離れて弁孔１を開放し、弾性部材４の付勢力によって上流側に移動することにより弁座２に接して弁孔１を閉塞する逆止弁であれば採用することができる。このとき、ケージ１０と弁フランジ２０は上記実施形態の別物でも一体物でも良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  逆止弁
Ｐ  水道管
ｐ  接続管
Ｍ  水道メータ
Ｎ  ナット
Ｖ  止水栓
ｓ  間隙
１  弁孔
２  弁座
２ａ  弁座をなすパッキン
３  弁体
４  弾性部材（コイルバネ）
５  弁軸
６  ボス部
６ａ  弁軸支持孔
６ｂ  ボス部の面取り
７  パッキン
１０  ケージ
１１  ケージの筒状部
１２  ケージのフランジ部
１３  フランジ部の傾斜面
１５  支柱部
１５ａ  ケージの平面
１５ｂ  支柱部の面取り
２０  弁フランジ
２１  弁フランジの筒状部
２２  溝
２３  溝の外周側壁面
【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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