JP2009138888A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好なシール性と高い耐圧力性及び耐久性とを有し、且つ比較的軽量で適用範囲に制限を受けることなく、安価な逆止弁を得る。
【解決手段】 弁箱２内の流体入口３と流体出口４の間に弁室５を形成し、弁室５の流体入口３側に弁孔６を開口する弁座７を形成し、弁室５内には流体出口４側から弁座７と当接する弁体１１を流体の流れる方向へ移動自在に設け、弁体１１を流体入口３側から小径の第１弁体部１１ａと大径の第２弁体部１１ｂとで構成し、弁座７を第１弁体部１１ａが接する第１弁座部７ａと第２弁体部１１ｂが接する第２弁座部７ｂとで構成した構造になっている逆止弁であって、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとの曲げ弾性率は、第１弁体部１１ａの曲げ弾性率より第２弁体部１１ｂの曲げ弾性率を小さく設定し、第１弁体部１１ａは、流体出口４側の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度に設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体の逆流を防止する逆止弁に関するものである。

流体を使用する機器においては、その流体の逆流を防止するときに逆止弁が用いられている。

従来、逆止弁の弁体として、一般にゴム等の弾性素材で形成された弾性弁体や、金属を内容とする非弾性素材で形成された、いわゆるメタルシールと一般に言われている、非弾性弁体が用いられている。

しかし、前記弾性弁体によるシールのみによる逆止弁は、シール性はよいものの、耐圧力が低く、また耐久性に欠け、一方、前記非弾性弁体によるシールのみによる逆止弁は、耐圧力が高く、また耐久性に優れているものの、小さなゴミが弁座と弁体との間に挟まると、いわゆるゴミ噛みにより簡単にシール性が損なわれ、流体の逆流が起こり易いといった問題がある。

このような逆止弁の問題点を解決するため、弁箱内の流体入口と流体出口の間に弁室が形成され、弁室の流体入口側に弁座が形成され、弁室内には流体出口側から弁座と当接する弁体が流体の流れる方向へ移動自在に設けられ、前記弁体は流体入口側から非弾性素材で形成された小径の第１弁体部と弾性素材で形成された大径の第２弁体部とで構成され、前記弁座は前記第１弁体部が接する第１弁座部と前記第２弁体部が接する第２弁座部とで構成された構造になっている逆止弁が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このように構成した逆止弁では、弁体を構成する弾性素材で形成された前記第２弁体部により良好なシール性が得られ、非弾性素材で形成された前記第１弁体部により高い耐圧力と耐久性が得られ、前記の弾性弁体によるシールのみによる逆止弁や非弾性弁体によるシールのみによる逆止弁に比べ、流体の逆流を効果的に防止できる逆止弁が得られる。
特開２００１−３４９４５４号公報

しかし、前記特許文献１で提案されている逆止弁では、前記第１弁体部は非弾性素材、すなわち金属で形成されているため、比較的重量が重いものとなっており、適用範囲が限定されるとともに、コストアップの要因となるといった問題があった。

本発明者は、これらのような問題を解決するため、前記特許文献１等を含めて、継続的に進めた研究の結果、逆止弁の流体出口の流体の圧力は流体機器によって一様ではなく、弁体を構成する第１弁体部にあっては、その耐圧力は少なくとも流体出口の流体の圧力に耐えうる機械的強度があれば足りるのであって、前記第１弁体部は前記特許文献１で提案されている逆止弁のように、必ずしも非弾性素材、すなわち金属で形成されていなければならないものではないことを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の目的とするところは、良好なシール性と高い耐圧力性及び耐久性とを有し、且つ比較的軽量で適用範囲に制限を受けることなく、安価な逆止弁を提供することにある。

上記の課題を解決する本発明の構成を説明すると、次のとおりである。
請求項１に記載の発明は、弁箱内の流体入口と流体出口の間に弁室が形成され、弁室の流体入口側に弁孔を開口する弁座が形成され、弁室内には流体出口側から弁座と当接する弁体が流体の流れる方向へ移動自在に設けられ、前記弁体は流体入口側から小径の第１弁体部と大径の第２弁体部とで構成され、前記弁座は前記第１弁体部が接する第１弁座部と前記第２弁体部が接する第２弁座部とで構成された構造になっている逆止弁であって、前記第１弁体部と前記第２弁体部との曲げ弾性率は、前記第１弁体部の曲げ弾性率より前記第２弁体部の曲げ弾性率が小さく設定され、前記第１弁体部は、前記流体出口側の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度に設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記弁箱、弁座、弁体及び弁室内を構成する部品は、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある材料で形成され或いは耐食及び耐熱表面処理されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の、前記第１弁体部は曲げ弾性率の大きな樹脂で形成され、前記第２弁体部は曲げ弾性率の小さな樹脂で形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の、前記第１弁体部と前記第２弁体部とは同一材料で形成され、前記第１弁体部は前記第２弁体部よりも曲がり難いように肉厚が厚く形成され、前記第２弁体部は前記第１弁体部よりも曲がり易いように肉厚が薄く形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の、前記第１弁体部と前記第２弁体部とは同一材料で一体に形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の逆止弁によれば、弁体を構成する第１弁体部と第２弁体部との曲げ弾性率が、前記第１弁体部の曲げ弾性率より前記第２弁体部の曲げ弾性率が小さく設定されているので、前記第２弁体部は曲がり易く、前記第２弁座部の座面の形状に追随して変形可能となり、前記第２弁座部に確実に密着することから優れたシール性が得られ、そして、前記第１弁体部は、前記流体出口側の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度に設定されているので、前記第１弁体部は曲がり難く、前記第１弁座部に当接した状態で前記流体出口側の流体の圧力に対して十分に耐えることができることから耐圧力が高く、また耐久性に富む。

そして、前記第１弁体部は、前記流体出口側の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度があればよいので、その材質にあっては必ずしも金属である必要はなく、前記流体出口側の流体の圧力に応じて、それに機械的に耐え得る材料を選択し使用することができることから、比較的軽量に構成することができ、適用範囲に制限を受けることがないとともに、安価な材料を選択することが可能である。

請求項２に記載の逆止弁によれば、請求項１に記載の、前記弁箱、弁座、弁体及び弁室内を構成する部品は、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある材料で形成され或いは耐食及び耐熱表面処理されているので、例えば、使用流体が薬品や高温のものであっても問題なく使用することができる。

請求項３に記載の逆止弁によれば、請求項１または２に記載の、前記第１弁体部は曲げ弾性率の大きな樹脂で形成され、前記第２弁体部は曲げ弾性率の小さな樹脂で形成されているので、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある樹脂を選択することにより、耐食及び耐熱表面処理する必要が無くなることから製造が容易となり、また、軽量化を図ることができる。

請求項４に記載の逆止弁によれば、請求項１または２に記載の、前記第１弁体部と前記第２弁体部とは同一材料で形成され、前記第１弁体部は前記第２弁体部よりも曲がり難いように肉厚が厚く形成され、前記第２弁体部は前記第１弁体部よりも曲がり易いように肉厚が薄く形成されているので、前記第１弁体部と前記第２弁体部とが同一材料で形成されていても、前記第２弁体部はシール性がよく、そして、前記第１弁体部は耐圧力が高く、また耐久性に富むものとなる。そして、前記第１弁体部と前記第２弁体部とが同一材料で形成されるので、前記第１弁体部用と前記第２弁体部用の別個の材料を用意する必要がなく、製造が容易となる。

請求項５に記載の逆止弁によれば、請求項４に記載の、前記第１弁体部と前記第２弁体部とは同一材料で一体に形成されているので、別体に形成されることに比べ製造工程が簡略化し、また組み付け作業も容易となる。

以下、本発明に係る逆止弁を実施するための最良の形態を、図面に示した実施例により詳細に説明する。

図１は本発明に係る逆止弁の実施の形態の一例を示した開弁時の縦断面図、図２は図１の右側面図、図３は本例の弁体を示す縦断面図である。

本例の逆止弁１は、弁箱２内の流体入口３と流体出口４の間に弁室５が形成され、この弁室５の流体入口３側に、弁孔６を開口する弁座７が形成されている。弁箱２にあっては、流体入口３を有し流入側の配管接続部となる入口部材８と、流体出口４を有し流出通路側の配管接続部となる出口部材９からなり、入口部材８に出口部材９が螺着され、この入口部材８の流体入口３と出口部材９の流体出口４の間に弁室５が形成された構成となっている。入口部材８と出口部材９の間にはシール部材１０が装着されている。

そして、弁室５の流体入口３側となる入口部材８には、弁孔６を開口する弁座７が形成され、弁室５内には流体出口４側から弁座７と当接し閉弁する弁体１１が流体の流れる方向へ移動自在に設けられている。

弁体１１は、流体入口３側から小径の第１弁体部１１ａと大径の第２弁体部１１ｂとで構成されている。また、弁座７は、第１弁体部１１ａが当接する第１弁座部７ａと、第１弁体部１１ａが第１弁座部７ａに当接する前に第２弁体部１１ｂが当接する第２弁座部７ｂとで構成されている。そして、弁体１１は、両端部を弁箱２の流体入口３と流体出口４側に備えた軸支持部１２，１３で軸方向へ移動自在に支持された弁軸１４にその中心が貫通されて固定されており、弁体１１は弁軸１４と一体となって移動し、弁座７と当接・離反するようになっている。

弁体１１を構成する小径の第１弁体部１１ａと大径の第２弁体部１１ｂにあっては、その曲げ弾性率（例えば、プラスチック材料の場合、「曲げ弾性率＝曲げ応力／曲げひずみ」として算出される。以下同じ。）が、第１弁体部１１ａの曲げ弾性率より第２弁体部１１ｂの曲げ弾性率が小さく設定されている。

第２弁体部１１ｂの曲げ弾性率は、第２弁座部７ｂの座面の形状に追随して密着できる程度に変形可能であることを要する。また、第１弁体部１１ａの曲げ弾性率は、流体出口４の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度が得られることを要するが、必ずしも一様である必要はなく、流体出口４の流体の圧力に応じて、その圧力に機械的に耐え得る機械的強度が得られる曲げ弾性率であればよい。

第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂは、このような曲げ弾性率有するであればその材料に特に限定されるものではない。本例では図３に示すように、第１弁体部１１ａは曲げ弾性率の大きな樹脂で形成され、第２弁体部１１ｂ曲げ弾性率の小さな樹脂で形成されている。

弁体１１を固定した弁軸１４を移動自在に支持する軸支持部１２，１３には、それぞれ流体を通す孔１５，１６が形成されている。さらに、弁体１１と流体出口４側に備えた軸支持部１３との間には、弁体１１を弁座７と当接する方向へ付勢するスプリング１７が介装されている。弁軸１４には、弁体１１が流体入口３側からの流体圧を受けて流体出口４側へ移動したときの移動量を規制し、弁室５内に於ける流路を確保するためのストッパー１８が設けられており、弁体１１が所定の位置まで移動したとき、弁軸１４を支持している流体出口４側に備えた軸支持部１３と当接してそれ以上の移動が阻止されるようになっている。

さらに、本例では、逆止弁１を構成する、弁箱２、弁座７、弁体１１及び弁室５内を構成する、軸支持部１２，１３、弁軸１４、スプリング１７、ストッパー１８等の部品は、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある材料で形成され或いは耐食及び耐熱表面処理されている。

このように構成された本例の逆止弁１では、非給水時は、弁体１１はスプリング１７により流体入口３側へ付勢され、第１弁体部１１ａが第１弁座部７ａと当接し、第２弁体部１１ｂが第２弁座部７ｂと当接している。そして、給水時においては、流体入口３から流入した流体の圧力により、弁体１１がスプリング１７の付勢力に抗して流体出口４側へ移動し弁座７の弁孔６が開口して流体が通過し、流体出口４から流出する（図１）。

また、流体入口３からの流体の流入が停止すると、弁体１１はスプリング１７の付勢力と流体出口４側にある流体の圧力を受けて流体入口３側へ移動し、先ず、第２弁体部１１ｂが第２弁座部７ｂと当接し、次いで第２弁体部１１ｂの変形により第１弁体部１１ａが第１弁座部７ａと当接して弁座７の弁孔６が閉じ、流体出口４側にある流体の逆流を防止する。

このとき、本例では、弁体１１を構成する第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとの曲げ弾性率が、第１弁体部１１ａの曲げ弾性率より第２弁体部１１ｂの曲げ弾性率が小さく設定されているので、第２弁体部１１ｂは曲がり易く、第２弁座部７ｂの座面の形状に追随して変形し、第２弁座部７ｂに確実に密着する。

そして、第２弁体部１１ｂより大きい曲げ弾性率に設定されている第１弁体部１１ａは、流体出口３側の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度に設定されているので、第１弁体部１１ａは曲がり難く、第１弁座部７ａに当接した状態で流体出口３側の流体の圧力に対して十分に耐えることができるものとなる。

さらに、本例では、第１弁体部１１ａは曲げ弾性率の大きな樹脂で形成され、第２弁体部１１ｂは曲げ弾性率の小さな樹脂で形成されているので、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある樹脂を選択することにより、耐食及び耐熱表面処理する必要が無くなることから製造が容易となり、また、軽量化やコストダウンを図ることができるものとなる。

さらに、本例では、逆止弁１を構成する、弁箱２、弁座７、弁体１１及び弁室５内を構成する、軸支持部１２，１３、弁軸１４、スプリング１７、ストッパー１８等の部品は、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある材料で形成され或いは耐食及び耐熱表面処理されているので、例えば、使用流体が薬品や高温のものであっても問題なく使用することができるものとなる。

図４、図５は、それぞれ本発明に係る逆止弁の弁体の他例を示す縦断面図である。

図４に示す弁体１１は、弁体１１を構成する第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとは同一材料で形成されており、その曲げ弾性率が、第１弁体部１１ａの曲げ弾性率より第２弁体部１１ｂの曲げ弾性率が小さくなるように、第１弁体部１１ａは第２弁体部１１ｂよりも曲がり難いように肉厚が厚く形成され、第２弁体部１１ｂは第１弁体部１１ａよりも曲がり易いように肉厚が薄く形成されている。

第２弁体部１１ｂの曲がり易い肉厚は、第２弁座部７ｂに当接したとき、第２弁座部７ｂの座面の形状に追随して密着できる程度に変形可能な薄さであることを要する。また、第１弁体部１１ａの曲がり難い肉厚は、流体出口４の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度が得られる厚さであることを要する。本例では、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとは樹脂で形成されている。

このように構成された弁体１１は、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとは同一材料で形成されていても、第２弁体部１１ｂは曲がり易く、第２弁座部７ｂの座面の形状に追随して変形し、第２弁座部７ｂに確実に密着し、また、第１弁体部１１ａは第１弁座部７ａに当接した状態で流体出口４側の流体の圧力に対して十分に耐えることができるものとなる。

図５に示す弁体１１は、図４に示す弁体１１と同様に、弁体１１を構成する第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとは同一材料で且つ一体に形成されている。そして、その曲げ弾性率が、第１弁体部１１ａの曲げ弾性率より第２弁体部１１ｂの曲げ弾性率が小さくなるように、第１弁体部１１ａは第２弁体部１１ｂよりも曲がり難いように肉厚が厚く形成され、第２弁体部１１ｂは第１弁体部１１ａよりも曲がり易いように肉厚が薄く形成されている。

第２弁体部１１ｂの曲がり易い肉厚は、第２弁座部７ｂに当接したとき、第２弁座部７ｂの座面の形状に追随して密着できる程度に変形可能な薄さであることを要する。また、第１弁体部１１ａの曲がり難い肉厚は、流体出口４の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度が得られる厚さであることを要する。本例では、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとは樹脂で形成されている。

このように構成された弁体１１は、第１弁体部１１ａと第２弁体部１１ｂとは同一材料で且つ一体に形成されていても、第２弁体部１１ｂは曲がり易く、第２弁座部７ｂの座面の形状に追随して変形し、第２弁座部７ｂに確実に密着し、また、第１弁体部１１ａは第１弁座部７ａに当接した状態で流体出口４側の流体の圧力に対して十分に耐えることができるものとなる。

本発明に係る逆止弁の実施の形態の一例を示した開弁時の縦断面図である。 図１の右側面図である。 本例の弁体を示す縦断面図である。 本発明に係る逆止弁の弁体の他例を示す縦断面図である。 本発明に係る逆止弁の弁体の他例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 逆止弁
２ 弁箱
３ 流体入口
４ 流体出口
５ 弁室
６ 弁孔
７ 弁座
７ａ 第１弁座部
７ｂ 第２弁座部
１１ 弁体
１１ａ 第１弁体部
１１ｂ 第２弁体部

Claims (5)

1. 弁箱内の流体入口と流体出口の間に弁室が形成され、弁室の流体入口側に弁孔を開口する弁座が形成され、弁室内には流体出口側から弁座と当接する弁体が流体の流れる方向へ移動自在に設けられ、前記弁体は流体入口側から小径の第１弁体部と大径の第２弁体部とで構成され、前記弁座は前記第１弁体部が接する第１弁座部と前記第２弁体部が接する第２弁座部とで構成された構造になっている逆止弁であって、
   前記第１弁体部と前記第２弁体部との曲げ弾性率は、前記第１弁体部の曲げ弾性率より前記第２弁体部の曲げ弾性率が小さく設定され、前記第１弁体部は、前記流体出口側の流体の圧力に機械的に耐え得る機械的強度に設定されていることを特徴とする逆止弁。
2. 前記弁箱、弁座、弁体及び弁室内を構成する部品は、使用流体に対して耐食性及び耐熱性のある材料で形成され或いは耐食及び耐熱表面処理されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記第１弁体部は曲げ弾性率の大きな樹脂で形成され、前記第２弁体部は曲げ弾性率の小さな樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。
4. 前記第１弁体部と前記第２弁体部とは同一材料で形成され、前記第１弁体部は前記第２弁体部よりも曲がり難いように肉厚が厚く形成され、前記第２弁体部は前記第１弁体部よりも曲がり易いように肉厚が薄く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。
5. 前記第１弁体部と前記第２弁体部とは同一材料で一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

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