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JP2013019442A - 逆止め弁 - Google Patents

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JP2013019442A
JP2013019442A JP2011152095A JP2011152095A JP2013019442A JP 2013019442 A JP2013019442 A JP 2013019442A JP 2011152095 A JP2011152095 A JP 2011152095A JP 2011152095 A JP2011152095 A JP 2011152095A JP 2013019442 A JP2013019442 A JP 2013019442A
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Chikashi Gomi
知佳士 五味
Yoshiyuki Tanaka
喜幸 田中
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Kitz Corp
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Kitz Corp
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Abstract

【課題】部品点数を削減して内部構造の単純化や全体の軽量化を図りつつ、ジスクの傾きや振れを抑制して安定的にこのジスクを作動させることで弁閉時のシール性を向上し、弁開時には流路抵抗を抑えてスムーズに流体を流すことができる逆止め弁を提供する。
【解決手段】流入口5と流出口6とを有する一体構造のボデー1の流入口5側に環状弁座8を形成し、ボデー1内には環状弁座8を開閉するジスク2とこのジスク2を環状弁座8側に弾発付勢させるスプリング3とを挿入し、このスプリング3の一端をジスク2の外周側に位置するスプリング装着部9に装着し、他端をボデー1側に一体形成したスプリング受部10に装着すると共に、スプリング装着部9とスプリング受部10とをボデー1の口径Dbに対し同等又は同等以上とした。
【選択図】図1

Description

本発明は、流体の流れを一方向に保ち、逆流を防止するために各種配管に使用される逆止め弁に関する。
従来より、この種の逆止め弁として、例えば、特許文献1の逆止弁が知られている。この逆止弁は、ボデーをなす筒状の出口部材、キャップをなす入口部材、弁体、弁体を固定する弁軸、スプリングを有し、ボデーとキャップとの螺着により弁箱が設けられ、この弁箱内に弁体を固定した弁軸がスプリングを介して付勢した状態で取付けられる。スプリングは弁軸の外周側に案内され、弁体背面側とボデー内に形成された軸支持部との間に介装されている。
特許文献2のばね付勢逆止弁は、ボデーをなす筒状の出口部材、キャップをなす入口部材、弁体、ばね受け、コイルばねを有し、ボデーとキャップとにより弁室が形成されている。この弁室内において、弁体背面側とばね受けとの間の流路の中央付近にコイルばねが圧縮した状態で装着され、このコイルばねにより弁体が弁閉方向に付勢されている。
これらの逆止め弁のボデーやキャップ、弁体、弁軸、ばね受け、スプリングは通常金属製から成り、逆止め弁は、ボデー、キャップに形成されためねじなどを介して垂直配管などの各種の配管に接合される。一次側から流体が流れ込んだ際には弁体が2次側に押されて流体が流れ、2次側から逆圧が作用したときにスプリングの弾発付勢力で弁閉状態になって逆流が防止される。
特開2009−138888号公報 特許第3924045号公報
しかしながら、特許文献1や2の逆止め弁は、ボデー内に弁体を装着するために弁軸やばね受けが用いられ、これらの部品を内部に装着するためにボデーとキャップとが着脱可能に分離した構造になっている。このように、これらの逆止め弁では、ボデー、キャップ、弁体、弁軸(ばね受け)、スプリング(コイルばね)が必要不可欠な部品になるため部品点数が増加し、これらの部品が金属製であることにより全体の重量も大きくなる。更に、構造も複雑であることから加工面の数も多くなり、製作にも時間がかかる。逆止め弁の組立て時には、ボデーからキャップを外し、この状態でボデー内の所定位置に弁軸(ばね受け)、スプリング(コイルばね)を装着した後に更に弁体を装着し、この状態でキャップを取付けて一体化する手順が必要になるため手間がかかっていた。
しかも、これらの逆止め弁は、スプリングやコイルばねにより弁体の中央付近が支えられ、このスプリングやコイルばねによる支持位置から弁体の外周端部側までの距離が離れた構造であるため、弁体の外周側では軸方向に対して傾きや振れが大きくなりやすい。これを防ぐため、上記のように同文献1ではボデー内に装着した弁軸で弁体を案内し、同文献2ではボデー内に設けたばね受けでコイルばねを受けながら弁体を装着して、それぞれ弁体動作時の精度を確保しようとしているが、スプリングやコイルばねの支持位置から弁体外周端部までの距離が離れていることには変わりが無いため、弁体の傾きや振れを十分に抑制することが難しい。そのため、弁閉時のシール性を確実に発揮できず、漏れが生じるおそれがある。
本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、部品点数を削減して内部構造の単純化や全体の軽量化を図りつつ、ジスクの傾きや振れを抑制して安定的にこのジスクを作動させることで弁閉時のシール性を向上できる逆止め弁を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、流入口と流出口とを有する一体構造のボデーの流入口側に環状弁座を形成し、ボデー内には環状弁座を開閉するジスクとこのジスクを環状弁座側に弾発付勢させるスプリングとを挿入し、このスプリングの一端をジスクの外周側に位置するスプリング装着部に装着し、他端をボデー側に一体形成したスプリング受部に装着すると共に、スプリング装着部とスプリング受部とをボデーの口径に対し同等又は同等以上とした逆止め弁である。
請求項2に係る発明は、スプリングをコイルスプリングとし、このコイルスプリングのコイル径をボデーの口径に対し同等又は同様以上とした逆止め弁である。
請求項3に係る発明は、ジスクの外周部にスプリングの一端を装着するガイド用突部を突設形成し、このガイド用突部をボデー内周面に形成した摺動面に案内自在に摺動させ、この摺動面をジスクが環状弁座からボデー内周面に形成した段部状のジスクストッパ部までの第1弁室を摺動するときの摺動領域とした逆止め弁である。
請求項4に係る発明は、コイルスプリングの一端をガイド用突部に形成した装着溝に装着し、他端をボデーの流出口側に形成した段部状のスプリング受部に装着してジスクストッパ部からスプリング受部までの領域を第2弁室とした逆止め弁である。
請求項5に係る発明は、コイルスプリングの大径部側をガイド用突部の装着溝に、小径部側をスプリング受部に装着した逆止め弁である。
請求項6に係る発明は、ガイド用突部の突部外周面を略球状に形成し、この突部外周面を摺動面に摺動可能に設けた逆止め弁である。
請求項7に係る発明は、ガイド用突部をジスク中心線より25°〜35°の角度で振り分けて少なくとも4ヶ所以上に突出形成した逆止め弁である。
請求項8に係る発明は、ボデーの流出口側の口径の一部にボデーへ挿入するジスク挿入凹部を設け、このジスク挿入凹部よりボデー内にジスクを挿入可能に設け、又は、第1弁室の奥隅部にジスク挿入凹部を設けてジスクをボデー内に挿入可能に設けた逆止め弁である。
請求項1に係る発明によると、ボデーを一体構造に設けることでこのボデー、及びジスク、スプリングからなる最少の部品により構成できるため、部品点数を削減して内部構造の単純化や全体の軽量化を図ることができ、しかも、一体化したボデーにより強度を向上しつつ面間寸法を小さくして全体のコンパクト化を図ることが可能になる。加工面が少ないことから製作が容易になり組立ても簡単であるため、コストを抑えつつ省資源や省エネ、耐環境性能の向上にも寄与できる。ジスクの形状が単純であることからこのジスクを軽量化することもでき、この軽量化によりクラッキング圧力を小さく抑えてジスク作動性も向上する。流体が流れる際には、ボデーの一体構造により外部漏れを確実に抑えつつ、このボデーの口径に対し同等又は同等以上に設けたスプリング装着部とスプリング受部との間に設けたスプリングによりジスクの外周側を保持して軸芯方向への傾きや振れを抑制しながら安定的にジスクを作動させ、環状弁座に正確に着座させて弁閉時のシール性を向上できる。一方、弁開時には、スプリング以外にジスクを保持する部材を必要とすることがないため、流路が広く確保されてスムーズに流体を流すことができる。
請求項2に係る発明によると、コイルスプリングのコイル径をボデーの口径に対して同等又は同等以上とすることで、ジスクの調芯性が向上し、このジスクが上下左右に振れることを防いでスムーズに動作させ、環状弁座に正確に着座させて弁閉時の漏れを確実に防止できる。
請求項3に係る発明によると、ガイド用突部を摺動面に案内しながらジスクを摺動させることでジスクの傾きや振れを防ぎつつ、このジスクを平行移動させて環状弁座に垂直方向から着座させることができる。環状弁座からジスクストッパ部までの第1弁室をジスクが摺動する摺動領域としているため、ジスクが第1弁室から2次側に抜けることを防止している。
請求項4に係る発明によると、装着溝とスプリング受部を介してスプリングを所定位置に装着することでジスクの動作が安定する。スプリングが装着溝とスプリング受部との間に保持されることにより、このスプリングやジスクが1次側に外れることを防止して所定の装着状態を維持できる。ジスクストッパ部からスプリング受部までの領域を第2弁室とすることで、ジスクストッパ部によってジスクの動作が第1弁室内に規制されたときに第2弁室がスプリングの収納領域になり、スプリングの過剰な圧縮を防止してこのスプリングの安定した弾発力によりジスクを動作できる。
請求項5に係る発明によると、コイルスプリングの大径部側を装着溝、小径部側をスプリング受部に装着して、コイルスプリングの大径部側ジスクを受けることにより、軸芯方向に対する直角度を保持してジスクを安定状態で往復作動させることが可能になる。
請求項6に係る発明によると、略球状の突部外周面を介してガイド用突部を摺動面に摺動させることで、突部外周面によりガタを吸収して軸芯方向の傾きや振れを最小限に抑えながらジスクを往復動させ、環状弁座に正確にジスクを着座させてシール性を向上できる。しかも、突部外周面により摺動抵抗を抑えることができるため、ガイド用突部をスムーズに動作させることが可能になる。
請求項7に係る発明によると、摺動面に対して抵抗の少ない状態でガイド用突起をスムーズに動作させることができ、このガイド用突起を4ヶ所以上に突出形成することで傾きを防ぎつつ軸芯方向への直角度を維持しながらジスクを作動でき、弁開時の流量も確保できる。
請求項8に係る発明によると、一体構造のボデーに対してジスク挿入凹部からジスクを挿入して所定位置に簡単に装着でき、ジスクの口径を大径に設けて流量を大きくした場合でもジスク挿入凹部からこのジスクを挿入できる。
本発明の逆止め弁の一実施形態を示す縦断面図である。 図1の逆止め弁の弁開状態を示す縦断面図である。 (a)はジスクの仮着状態を示した斜視断面図である。(b)はガイド用突部を示した一部拡大斜視図である。 (a)は図1のA−A端面図である。(b)は(a)の一部拡大断面図である。 図1のB−B断面図である。 ジスクの装着を開始した状態を示した縦断面図である。 図6の状態からジスクを挿入した状態を示す縦断面図である。 図7の状態から更にジスクを挿入した状態を示す縦断面図である。 本発明の逆止め弁の他の実施形態を示す縦断面図である。
以下に、本発明における逆止め弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1、図2においては、本発明の逆止め弁の一実施形態を示している。
本発明の逆止め弁は、図示しない水、油、ガス等の流体配管に接続され、金属製のボデー1、ジスク2、スプリング3を有し、ボデー1内にジスク2とスプリング3が挿入されている。
図1、図2に示すように、ボデー1は流入口5と流出口6とを有する一体構造に設けられ、このボデー1の内部には弁室7が設けられ、流入口5側には環状弁座8が形成されている。ボデー1における流入口5と弁室7とは1次側連通口1a、弁室7と流出口6とは2次側連通口1bを介してそれぞれ連通し、これらはボデー1の同一軸芯P上に形成されている。流入口5、流出口6にはそれぞれめねじ5a、6aが形成され、これらのめねじ5a、6aを介して外部に配管に接合可能になっている。
図3において、ボデー内周面13には段部状のジスクストッパ部17が形成され、ボデー内周面13における環状弁座8からこのジスクストッパ部17までが第1弁室15となる。ジスク2はこの第1弁室15内を摺動自在になっており、第1弁室15内にはジスク2が摺動する摺動面15aが形成されている。この摺動面15aは、ジスクが第1弁室15内を摺動するときの摺動領域となる。摺動面15aは平滑に設けられ、例えば、ボデー1を鋳造成形した場合にこの摺動面15aの鋳肌面を塗型により滑らかにすることが望ましい。
ボデーの流出口6側には段部状のスプリング受部10が一体形成される。スプリング受部10は、2次側連通口1bの外周近傍に設けられ、このスプリング受部10にスプリング3を装着可能になっている。
上記のジスクストッパ部17からスプリング受部10までの領域が、第1弁室に続く第2弁室となる。
この場合、図8に示すように、第1弁室15の内径d1は、後述するジスク2のスプリング装着部9のガイド用突部12が成す外径(ジスク2の最大外径)d2よりも大径に形成される。これにより、第1弁室15内にジスク2を収納可能になり、上記したようにこの第1弁室15の摺動面15aをジスク2が摺動可能になる。第2弁室16は、ジスク2のガイド用突部12よりも小径の内径d3により第1弁室15の2次側に形成される。このように第1弁室15の内径d1と第2弁室16の内径d3とに差が設けられていることにより、前述したジスクストッパ部17が形成され、このジスクストッパ部17にジスク2が係止可能になっている。これにより、ジスク2の往復動が第1弁室15内に規制される。
図4(a)、図4(b)に示すように、ボデー1の流出口6側の口径の一部には幅W、深さHによりジスク挿入凹部11が切欠き形成され、このジスク挿入凹部11より流出口6側からボデー1内にジスク2を挿入可能になっている。ジスク挿入凹部11は、図4(a)においてスプリング受部10の下方側に形成されているが、後述するジスク2のガイド用突部12を通過させながらジスク2を弁室7に挿入可能な幅W及び深さHであれば、このジスク挿入凹部11をボデー1の適宜の位置に設けることができる。このため、第1弁室15の奥隅部14に二点鎖線で示したジスク挿入凹部11を切欠き形成し、このジスク挿入凹部11よりボデー1内にジスク2を挿入可能に設けてもよい。この場合、流出口6側のジスク挿入凹部11は不要になる。
図3(a)、図5に示すように、ジスク2は略円板状に形成され、環状弁座8の着座側に金属製のシール面19が形成されている。ジスク2は環状弁座8を開閉可能にボデー1内に設けられ、シール面19が環状弁座8にメタルタッチによりシールするようになっている。
ジスク2の外周側の位置にはスプリング装着部9が設けられ、このスプリング装着部9にガイド用突部12が突設形成され、このガイド用突部12にスプリング装着用の装着溝22が形成されている。後述のスプリング3は、一端がスプリング装着部9の装着溝22に装着され、他端が前記したスプリング受部10に装着されることによりボデー1内に装着される。
スプリング装着部9の口径(装着溝22の口径)Dsと前記スプリング受部10の口径Duは、ボデー1の口径Dbに対し同等又は同等以上になっている。
ガイド用突部12は、ボデー内周面13の摺動面15aに案内自在に摺動可能に設けられている。図5に示すように、ガイド用突部12は、ジスク2の中心線Lより25°〜35°の角度θで振り分けられ、少なくとも4ヶ所以上に突出形成されている。本実施形態においては、4つのガイド用突部12が設けられ、ジスク2は、このガイド用突部12に設けられた突部外周面20が摺動面15aに摺動することで第1弁室15内に案内される。突部外周面20は、摺動面15aに摺動可能な円弧形状に設けられる。摺動ガイド用突部12の数を多くした場合、摺動面15aへの突部外周面20の接触面積が増加することによってジスク2の往復動作を安定させることが可能になる。
図3(b)に示すように、突部外周面20には角隅部21が設けられ、この角隅部21は略球状に形成されている。ガイド用突部は、突部外周面20が摺動面15aを摺動しながら動作するようになっている。
図1において、スプリング3は円錐状のコイルスプリングから成っており、ジスク2を環状弁座8側に弾発付勢させるようにボデー1内に挿入される。このコイルスプリング3の大径部側のコイル径Dc1は、スプリング装着部9の口径Dsと略同径であり、コイルスプリング3の縮径部側のコイル径Dc2は、スプリング受部10の口径Duと略同径になっている。これらは、何れもボデー1の口径Dbに対し同等又は同等以上に設けられ、ジスク2のポート径Dpよりも大径に形成されている。これにより、縮径部側のコイル径Dc2がジスクのポート径Dpよりも大径になっていることで、スプリング全体の外径がジスクのポート径Dpよりも大となる。このようにコイルスプリング3は、大径部側が装着溝22、小径部側がスプリング受部10に装着され、大径部側がジスク2側に装着されることでジスク2の軸芯P方向に対する直角度が保持され、開閉動作が安定する。
上記の構成により、この逆止め弁は、ボデー1内に収納したジスク2を、スプリング3で弾発付勢して弁閉状態に作動させ、流体圧により弁開状態に作動させるようになっている。これにより、流入口5からの流体圧がスプリング3の弾発付勢力よりも大きくなった場合には、図2に示すようにジスク2が開状態になって流体が矢印の方向に流れ、小さくなった場合には、図1に示すようにジスク2が閉状態になることで流体の逆流防止機能が発揮される。
逆止め弁を組立てる場合には、図6に示すように流出口6の開口側より、第2弁室16、第1弁室15にジスク2を水平方向に挿入する。この場合、ジスク2のポート径Dpがボデー1の口径Dbよりも小径になっていることから、容易に挿入可能になっている。
図7において、ジスク2の先方側を第1弁室15の環状弁座8付近まで挿入し、この先方側のガイド用突部12を第1弁室15の上方側に位置させるようにジスク2を傾けたときに、ジスク2の後方側に位置するガイド用突部12がジスク挿入凹部11を通過することで、ジスク2の先方側が第1弁室15、ジスク2の後方側が第2弁室16に挿入された状態になる。このように、ジスク挿入凹部11によって弁室7にジスク2を挿入可能に設けていることで、弁室7の軸芯P方向の長さを短くしてボデー1の図示しない面間寸法を最小にできる。
続いて、図8に示すようにジスク2全体を第1弁室15付近まで挿入する。この場合、第1弁室15の内径d1、第2弁室16の内径d3、ガイド用突部12が成すジスク2の最大外径d2の関係が、第1弁室15の内径d1>ジスク2の最大外径d2>第2弁室16の内径d3の関係であることから、ジスク2を傾けながらジスクストッパ部17を通過させることで第1弁室15への挿入が可能になっている。
この状態で圧縮したスプリング3を流出口6の開口側より弁室7内に密着状態で挿入し、ジスク2の装着溝22と弁室7内のスプリング受部10との間に装着することで、このスプリング3によりジスク2が環状弁座8の方向に付勢した状態で取付けられる。スプリング3がスプリング受部10に装着されると、このスプリング3がジスク挿入凹部11を弁室7側から覆った状態になるため、スプリング3及びジスク2が流出口6側に飛び出すことが防がれる。このようにして逆止め弁が所定の状態の一体構造に組み込まれる。
上記したように、本発明の逆止め弁は、流入口5と流出口6とを有する一体構造のボデー1の流入口5側に環状弁座8を形成し、ボデー1内にはジスク2とスプリング3とを挿入し、このスプリング3の一端をジスク2の外周側に位置するスプリング装着部9に装着し、他端をボデー1側に一体形成したスプリング受部10に装着しているため、逆流を防止しつつ流体の流れを一方向にした逆止め弁をボデー1、ジスク2、スプリング3の3部品による最少の構成により設けることが可能になり、部品点数を抑えて軽量化を図ることができる。更に、加工面が少ないため製作時の工数を少なくできる。
組立時には、前記したように流入口5又は流出口6よりボデー1内にジスク2及びスプリング3を挿入することで、容易に組立てることができる。
スプリング装着部9とスプリング受部10とをボデーの口径Dbに対し同等又は同等以上とし、スプリング3のコイル径Dc1、Dc2をボデーの口径Dbに対し同等又は同等以上としているため、ガイド用突部12の円弧状の外周面20が摺動面15bに接触した状態で、ジスク2の外周をスプリング3で保持して上下、左右方向の傾きや振れを防ぎつつ軸芯Pと平行移動させ、高い調芯作用を発揮しながら摺動面15bを摺動させて環状弁座8に着座させることができる。これにより弁閉時のシール性が向上して漏れを防止できる。このように、ジスク2をスプリング3でボデー1内に保持する構造であるため、弁室7内の流路を大きく確保して流量を大きくできる。
このとき、ガイド用突部12の突部外周面20の角隅部21を略球状に形成し、この突部外周面20の角隅部21を半球状にし摺動面に対して摺動可能に設けているので、この突部外周面20によりガタを吸収して軸芯P方向の傾きや振れを最小限に抑え、軸芯P方向に軌道修正を図りながらジスク2を往復動させることができる。このため、環状弁座8に正確にジスク2を着座させてシール性を向上できる。しかも、突部外周面21により摺動抵抗を抑えてジスク2をスムーズに動作させることが可能になる。
図9においては、本発明の逆止め弁の他の実施形態を示している。なお、この実施形態において前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
この実施形態の逆止め弁では、ジスク30とは別体にシール部材31がPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂材料により設けられ、このシール部材31がジスク30に形成された環状凹溝32に装着されている。このように流体の種類などに応じてジスク30にシール部材31を設けることもでき、このソフトシールによりジスク30を環状弁座8にシールさせてシール性を向上させることができる。更に、シール部材31をゴム材料によって設けることもできる。PTFEの場合は、シール部材31をかしめにより環状凹部32に固定することで容易にジスクに装着でき、ゴム材料の場合は、ジスクにプライマーを塗布し焼付成形する。いずれの場合も装着後のシール部材31の裏漏れも回避できる。
図示しないが、環状弁座側にシール部材を設けるようにしてもよい。この場合にもジスク30の場合と同様に、PTFE等の樹脂材料或はゴム材料でシール部材を形成し、このシール部材をかしめ固定等により取付ければよい。
1 ボデー
2 ジスク
3 スプリング
5 流入口
6 流出口
8 環状弁座
10 スプリング受部
11 ジスク挿入凹部
12 ガイド用突部
13 ボデー内周面
15 第1弁室
15a 摺動面
16 第2弁室
17 ジスクストッパ部
20 外周面
21 突部外周面
22 装着溝

Claims (8)

  1. 流入口と流出口とを有する一体構造のボデーの流入口側に環状弁座を形成し、前記ボデー内には前記環状弁座を開閉するジスクとこのジスクを前記環状弁座側に弾発付勢させるスプリングとを挿入し、このスプリングの一端を前記ジスクの外周側に位置するスプリング装着部に装着し、他端を前記ボデー側に一体形成したスプリング受部に装着すると共に、前記スプリング装着部と前記スプリング受部とを前記ボデーの口径に対し同等又は同等以上としたことを特徴とする逆止め弁。
  2. 前記スプリングをコイルスプリングとし、このコイルスプリングのコイル径を前記ボデーの口径に対し同等又は同様以上とした請求項1に記載の逆止め弁。
  3. 前記ジスクの外周部に前記スプリングの一端を装着するガイド用突部を突設形成し、このガイド用突部を前記ボデー内周面に形成した摺動面に案内自在に摺動させ、この摺動面を前記ジスクが前記環状弁座から前記ボデー内周面に形成した段部状のジスクストッパ部までの第1弁室を摺動するときの摺動領域とした請求項1又は2に記載の逆止め弁。
  4. 前記コイルスプリングの一端を前記ガイド用突部に形成した装着溝に装着し、他端を前記ボデーの流出口側に形成した段部状のスプリング受部に装着して前記ジスクストッパ部から前記スプリング受部までの領域を第2弁室とした請求項1乃至3の何れか1項に記載の逆止め弁。
  5. 前記コイルスプリングの大径部側を前記ガイド用突部の装着溝に、小径部側を前記スプリング受部に装着した請求項4に記載の逆止め弁。
  6. 前記ガイド用突部の突部外周面を略球状に形成し、この突部外周面を前記摺動面に摺動可能に設けた請求項3乃至5の何れか1項に記載の逆止め弁。
  7. 前記ガイド用突部を前記ジスクの中心線より25°〜35°の角度で振り分けて少なくとも4ヶ所以上に突出形成した請求項3乃至6の何れか1項に記載の逆止め弁。
  8. 前記ボデーの流出口側の口径の一部にボデーへ挿入するジスク挿入凹部を設け、このジスク挿入凹部よりボデー内にジスクを挿入可能に設け、又は、第1弁室の奥隅部にジスク挿入凹部を設けてジスクをボデー内に挿入可能に設けた請求項1乃至7の何れか1項に記載の逆止め弁。
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