(57)【要約】【課題】逆止弁において、弁を開きやすくするとともに、弁全開状態で大流量を得る。【解決手段】本体継手１内にて弁座部材２とストッパ部４との間に弁体３を内挿する。弁体３を、円板部３１、円柱体３２、略円錐体をなす整流用突部３３、ガイド部３４及び整流板３５で構成する。円板部３１の平面シール部３１ａの内側に凹溝３１ｂを形成する。円柱体３２の径を弁座部材２の弁ポート２１の径より小さくするとともに、凹溝３１ｂの径を弁ポート２１の径より大きくする。導入管部１１からの冷媒の圧力を凹溝３１ｂで受けるようにする。弁開状態で、弁ポート２１からの冷媒を整流用突部３３で整流して、冷媒を円板部３１の周知に導き、ガイド部３４の間の通路を介して後方に導く。また、ガイド３４の間で整流板３５により冷媒の流れを導出管部１２と平行になるように整流する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板部と該円板部の外周より突出させた複数のガイド部とを有する弁体を、パイプ内に設けられた弁座部とストッパ部との間に内挿し、隣接する前記ガイド部間により前記円板部の外周に流体の通路を形成した逆止弁において、
前記弁座部のシール面と前記円板部のシール面とが共に平面シール部を有し、かつ、前記円板部の平面シール部の内側に、前記弁座部の弁ポートの直径より径の大なる凹溝が当該円板部と同軸に形成され、該凹溝内に前記弁座部の弁ポートの径よりも径の小なる円柱体が当該円板部の同軸上に立設され、該円柱体の端面に、底面の径が該円柱体の外径と同一の整流用突部が設けられている
ことを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
請求項１に記載の逆止弁であって、
前記整流用突部は略円錐体であり、前記円柱体の高さが、該円錐体の側面の傾斜角度の仮想延長線が前記円板部の外径縁に接するような高さ以上であることを特徴とする逆止弁。
【請求項３】
請求項１に記載の逆止弁であって、
前記凹溝の内径が、前記弁座部の弁ポートの直径に、前記パイプの前記弁体の位置における内径と前記ガイド部の外径との隙間を足した以上の内径である
ことを特徴とする逆止弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の順方向の流れの圧力で弁開状態とし、流体の逆方向の流れの圧力で弁閉状態とする逆止弁に関する。
【０００２】
従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、サイクルの回路を構成する要素として逆止弁が多用されている。逆止弁は、流体の順方向の流れによって弁開状態となって流路を形成し、逆方向の流れによって弁閉状態として流路を閉止することを目的とするものであり、このような逆止弁として、例えば実開昭６３−３７８７３号公報（特許文献１）に開示されたものがある。
【０００３】
この特許文献１のものは、弁体が円板形状の円板部を備え、この円板部はシール面が流体の流れ方向に対して垂直に配置されるため、抗力係数が非常に大きく、低差圧でも弁が開き易いものである。しかしながら、弁の全開時には逆に抗力係数が大きいため、大流量を確保できなくなるという問題がある。
【０００４】
これを解消するために、例えば特開２００１−８１６５１号公報（特許文献２）に開示されているように、弁の先端に突起を設け、乱流の発生を抑制し、流量を確保することが考えられる。
【特許文献１】実開昭６３−３７８７３号公報
【特許文献２】特開２００１−８１６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のような逆止弁に対して特許文献２のような技術を適用しても、最大流量を確保するという観点からは不十分であり、改良の余地がある。また、逆に、特許文献１の弁体の円板部に特許文献２のような突起を単に設けた形状では、円板形状の場合に比して抗力係数が小さいので低差圧で弁開しにくいという現象が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、低差圧でも弁開しやすく、かつ、大流量を確保できる逆止弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の逆止弁は、円板部と該円板部の外周より突出させた複数のガイド部とを有する弁体を、パイプ内に設けられた弁座部とストッパ部との間に内挿し、隣接する前記ガイド部間により前記円板部の外周に流体の通路を形成した逆止弁において、前記弁座部のシール面と前記円板部のシール面とが共に平面シール部を有し、かつ、前記円板部の平面シール部の内側に、前記弁座部の弁ポートの直径より径の大なる凹溝が当該円板部と同軸に形成され、該凹溝内に前記弁座部の弁ポートの径よりも径の小なる円柱体が当該円板部の同軸上に立設され、該円柱体の端面に、底面の径が該円柱体の外径と同一の整流用突部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の逆止弁は、請求項１に記載の逆止弁であって、前記整流用突部は円錐体であり、前記円柱体の高さが、該円錐体の側面の傾斜角度の仮想延長線が前記円板部の外径縁に接するような高さ以上であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の逆止弁は、請求項１に記載の逆止弁であって、前記凹溝の内径が、前記弁座部の弁ポートの直径に、前記パイプの前記弁体の位置における内径と前記ガイド部の外径との隙間を足した以上の内径であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の逆止弁によれば、弁閉状態では、該円柱体の周囲の凹溝の一部が該弁ポートの内側に位置するので、この凹溝により流体の圧力を受けることができ、低差圧でも弁開とすることができる。また、弁全開状態では、円柱体により弁体の平面シール部よりも弁ポート側に前記整流用突部が位置することになり、該整流用突部で整流された流体が円柱体の周囲及び前記通路を介して流れるので、大流量を得ることができる。
【００１１】
請求項２の逆止弁によれば、請求項１の効果に加えて、円錐体（整流用突部）の側面に倣う流線が円板部の外径縁よりも外側を通る傾向になり、弁全開状態で流体の流れが円板部により阻害される傾向を少なくでき、さらに大流量を得ることができる。
【００１２】
請求項３の逆止弁によれば、請求項１の効果に加えて、弁体がパイプ内で軸と直交する方向にずれても、そのずれ量は最大でもパイプの前記内径とガイド部の外径との隙間であるので、この最大ずれた状態でも、凹溝の内径縁が弁ポートの内側に入ることがない。したがって、弁座部のシール面と円板部のシール面とが常に平面シール部を構成するので、弁体の平面シール部に弁ポートの縁による凹凸等が生じることがなく、経年変化による漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の逆止弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の逆止弁１０の一部断面側面図であり、図１(A) は弁全開状態を示す図、図１(B) は弁閉状態を示す図。図１(C) は図１(B) のＡ−Ａ断面図である。図２は同逆止弁１０の弁体３を示す図であり、図２(A) は斜視図、図２(B) は一部破砕側面図である。図３は同逆止弁１０の弁座部材２と弁体３の円板部３１の詳細断面図である。
【００１４】
この逆止弁１０は、「パイプ」としての本体継手１と、「弁座部」としての弁座部材２及び弁体３を備えている。本体継手１は、円筒形のストレート管の両側を縮管して径の小さな導入管部１１と導出管部１２を形成するとともに、その中央部に径の大きな弁室１３を形成したものである。また、この本体継手１の縮管により導出管部１２と弁室１３との境界部分にストッパ部４が形成されている。弁座部材２には中央に弁ポート２１が形成されており、この弁座部材２は弁室１３内で導入管部１１側に配置されて、かしめ部１ａによりかしめ固着されている。また、弁室１３の内面と弁座部材２との間はＯリング５により封止されている。そして、弁体３は弁座部材２とストッパ部４との間に挿入配置されている。
【００１５】
図２に示すように、弁体３は、円板状の円板部３１、円板部３１から弁座部材２側に立設された円柱体３２（図２(B) ）、この円柱体３２の仮想的な端面３２ａから弁座部材２側に突出した略円錐体状の整流用突部３３、円板部３１の円柱体３２と反対側に形成された３つのガイド部３４、及びガイド部３４の内側を連結する整流板３５とを備えている。また、弁体３は合成樹脂部材であり、上記各部が一体成形されている。ガイド部３４は円板部３１の外周より突出されており、このガイド部３４が弁室１３の内周面により摺動案内されることで、弁体３は図１(A) 及び図１(B) の２つの位置間を移動する。
【００１６】
以上の構成により、弁体３は、そのガイド部３４を弁室１３の内周面に摺接し、この弁室１３の内周面により弁開閉方向（図１の左右方向）の移動を案内される。導出管部１２から冷媒（流体）が流入する場合は、その流体圧力により弁体３は弁座部材２に着座して弁ポート２１を閉じる。一方、冷媒の流れが逆になり、導入管部１１から冷媒が流入すると、弁ポート２１内の冷媒の圧力が弁体３の反対側すなわち弁室１３の圧力より高くなる。そして、両圧力の差圧により、弁体３は弁座部材２から離間して弁室１３内を移動し、弁体３のガイド部３４の端部がストッパ部４に当接し、弁体３は図１(A) の開状態となる。
【００１７】
そして、後述説明するようにこの弁体３が弁座部材２から離間するとき、弁体３は冷媒の流体圧力を十分に受けることができ、容易に離間することができる。また、図１(A) の全開状態では、矢印で示すように、冷媒は弁体３の整流用突部３３に倣って円柱体３２から離れて円板部３１の外側を通り、ガイド部３４，３４の間の通路を通って導出管部１２側に流入する。このとき、冷媒は、円柱体３２により円板部３１から離れた位置に配置された整流用突部３３の作用により弁体３の周囲をなめらかに流れる。さらに、ガイド部３４の内側に形成された整流板３５により弁体３の後方をなめらかに流れる。
【００１８】
図３に示すように、弁座部材２には弁ポート２１の開口の周囲に平面シール部２ａが形成されている。また、円板部３１の弁座部材２側の面は略平面であり、その面の外周側にはリング状の平面シール部３１ａが形成されている。さらに、平面シール部３１ａの内側に、僅かに窪んだ凹溝３１ｂが形成されており、この凹溝３１ｂ内に前記円柱体３２が立設されている。そして、平面シール部３１ａ、凹溝３１ｂ及び円柱体３２は、円板部３１の中心軸Ｌ１と同軸になっている。なお、弁体３が弁座部材２に着座すると、円柱体３２（及び整流用突部３３）が弁ポート２１内に挿入した状態で平面シール部３１ａが弁座部材２の平面シール部２ａに当接し、弁ポート２１が閉状態（弁閉状態）となる。
【００１９】
ここで、弁室１３（本体継手１の弁体３が配置される空間）の内径とガイド部３４の外径との隙間、すなわち弁体３が中心軸Ｌから最大ずれた場合（図３では左側にずれた状態）の弁室１３とガイド部３４の隙間を（ｄ）とすると、凹溝３１ｂの内径（Ｄ１）は、弁座部２の弁ポート２１の直径（Ｄ２）に隙間（ｄ）を足した値（Ｄ２＋ｄ）よりも大きくなっている。したがって、弁体３が弁室１３内で軸Ｌから上記隙間（ｄ）分移動しても、円板部３１の平面シール部３１ａは弁座部材２の平面シール部２ａの範囲から外れることがない。したがって、弁体３側の平面シール部３１ａが弁ポート２１の開口の縁に当接することはなく、長期使用していてもこの平面シール部３１ａに凹凸等が形成されることなく、弁閉状態を確実に保って漏れ等を生じることがない。
【００２０】
また、弁閉状態で、円柱体３２と弁ポート２１との間には十分な間隙があり、さらに、この弁ポート２１の開口部分に対して凹溝３１ｂが対向しており、この凹溝３１ｂの内側と整流用突部３３は弁ポート２１の開口断面積分の圧力を十分に受ける。したがって、弁体３は弁座部材２から容易に離間し、弁が開き易くなっている。
【００２１】
図４は実施形態の弁体３と従来の弁体との構造に違いによる弁の開き易さ（離間し易さ）を比較して説明する図であり、図４(B) は実施形態の弁体３、図４(A) 及び(C) は従来の例である。図４(C) の弁体７は弁ポート２１内にニードル部７ａが挿入されるものであり、冷媒の流れ（矢印）はニードル部７ａの斜面に倣って弁ポート２１の内壁の方に流れている。これに対して、図４(B) の実施形態の弁体３では、冷媒の流れは整流用突部３３から円柱体３２と弁ポート２１の内壁との間に流れ、さらに凹溝３１ｂ内に流れる。そして、この凹溝３１ｂが主に冷媒の圧力を受けることで、図４(C) の場合よりも弁体が開き易くなる。なお、図４(A) の弁体６は弁ポート２１に対し平面部６ａを対向させたものであるが、この場合には冷媒の流れを平面部６ａの全面で受けるので実施形態と同等やそれよりさらに開き易くなる。すなわち、図４(A) 、図４(B) 及び図４(C) のそれぞれの開き易さを例えば開き始めの冷媒圧力をＰA 、ＰB  、ＰC とすると、
ＰA ≦ＰB ＜ＰC となる。
【００２２】
図５は実施形態の弁体３と従来の弁体との構造に違いによる冷媒の流れ方を比較して説明する図であり、図５(C) は実施形態の弁体３、図５(A) 及び(B)  は前記図４(A)  及び図４(C) と同様な従来の例である。図５(A) の弁体６は冷媒の流れ（矢印）に対し平面部６ａが正面で対向するので、この場合には冷媒の流れの障害となりやすい。また、図５(B)  の弁体７では、冷媒の流れはニードル部７ａの斜面に倣って弁体７の外周方向に流れ、図５(A) の場合よりはなめらかに流れる。
【００２３】
これに対して、図５(C) の実施形態の弁体３では次のように作用する。図６は整流用突部３３と円板部３１との位置関係を説明する図である。整流用突部３３は円錐体の形状で、その側面３３ａの仮想的な延長線ｐが円板部３１の外径縁３１１に接するような高さ以上となっている。すなわち、整流用突部３３は、円柱体３２により円板部３１から離れた位置に配置されている。このため、図５(C) に示すように、冷媒の流れは、整流用突部３３に倣って流線をとり、この整流用突部３３の作用でできる流線により、冷媒の流れは円板部３１の外周側を迂回するような流れとなり、この弁体３の周囲をなめらかに流れる。すなわち、図５(A) 、図５(B) 及び図５(C) のそれぞれの流量係数をＱA 、ＱB 、ＱC とすると、
ＱA ＜ＱB ＜ＱC となる。
【００２４】
また、冷媒がガイド部３４，３４の間の通路を流れるとき、整流板３５に沿って弁体３の後方に流れる。このような流れは３つの通路で生じ、それぞれの流れが弁体３の後方の部分において、導出管部１２と略平行な方向を向いてまとまって導出管部１２を流れていく。このような冷媒の流れにより大流量が得られる。
【００２５】
図７は実施形態の弁体３を用いた逆止弁１０と、前記図５(A) のプレート形状の弁体６及び図５(B) の先端ニードル形状の弁体７を用いた逆止弁の流量係数の計測試験例を示す図である。なお、この流量係数Ｃｖは、「ＪＩＳ規格Ｂ２００５−２−３に記載の工業プロセス用調整弁−第２部：流れの容量−第３節：試験手順」に規定された試験装置にて試験した実施例である。図７(A) は弁開き始め付近の流量係数であり、図(B) は全開時の流量係数である。また、流量係数Ｃｖは、差圧が１ｐｓｉのとき、バルブを流れる４０〜１００°Ｆの水が１分間に流れるＵ．Ｓ．Ｇａｌの数として表されたもので、周知の係数である。
【００２６】
図７(A) の開き始め付近では、弁体が全開していないので、微少に弁体が弁座部材から離れた状態における流量係数（Ｃｖ値）であり、一次側圧力（導入管部１１側圧力）に対し、流量係数が大きい方が弁開し易いことを表している。図７(A) のように、実施形態の弁体３はプレート形状の弁体６と略同等な開き易さを示している。また、図７(B) の全開流量の場合には、弁体３は全開しているので一次側圧力が変動しても、流量係数自体は変動しないものとなる。そして、実施形態の逆止弁１０が従来のものよりも大流量となることが解る。
【００２７】
図８は弁体の他の実施形態を示す図である。図８(A) は整流用突部３３が円錐体の形状をしたものである。図８(B) は整流用突部３３が半球形状をしたものである。図８(C) は整流用突部３３が尖塔形状をしたものである。いずれの場合も、整流用突部３３の側面の仮想的な延長線ｐが円板部３１の外径縁３１１に接するような高さ以上となっている。これにより、矢印で示すように、冷媒は弁体３の整流用突部３３に倣って円柱体３２から離れて円板部３１の外側を通るようになり、大流量が得られる。
【００２８】
図９は弁体のさらに他の実施形態を示す図であり、図９(A) は３つのガイド部３４，３４，３４が一体に形成され、前記整流板を厚くした形状のものである。図９(B) は前記整流板３５を無くしたものである。なお、図９(B) のように、整流板３５がない場合には、このガイド部３４の内側で３方の流れが互いに干渉して渦等が生じ易いので、前記実施形態のように整流板３５が有る場合よりも大流量を得るという点では不利である。ただし、弁体としては、円板部３１、円柱体３２、整流用突部３３、平面シール部３１ａ、凹溝３１ｂを備えていれば、整流板３５がなくても、これらの部材により弁体の離れやすさや大流量が得られることは前述の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態の逆止弁の一部断面側面図である。
【図２】同逆止弁の弁体を示す図でである。
【図３】同逆止弁の弁座部材と弁体の円板部の詳細断面図である。
【図４】実施形態の逆止弁と従来の逆止弁の弁体の構造に違いによる弁の開き易さを比較して説明する図である。
【図５】実施形態の逆止弁と従来の逆止弁の弁体の構造に違いによる冷媒の流れ方を比較して説明する図である。
【図６】実施形態の整流用突部と円板部との位置関係を説明する図である。
【図７】実施形態の弁体を用いた逆止弁と従来の逆止弁の流量係数の計測試験例を示す図である。
【図８】弁体の他の実施形態を示す図である。
【図９】弁体のさらに他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      本体継手（パイプ）
２      弁座部材（弁座部）
３      弁体
４      ストッパ部
２１    弁ポート
３１    円板部
３１ａ  平面シール部
３１ｂ  凹溝
３２    円柱体
３３    整流用突部
３４    ガイド部
３５    整流板
Ｌ      中心軸
【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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【図８】
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【図９】
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