JP4158148B2 - バルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を一方向へのみ流すバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流体の逆流を阻止し、一方向へのみ流す構造のバルブが、逆止弁や真空破壊弁として広く使用されている。これらのバルブは、その構造により各種タイプのものがあり、取り付けられる設備や配管の状況に応じてそれぞれ適したものが選択されて使用される。また、弁座や弁体にあっても、弾性シールといわれる、ゴムなどの弾性材料で形成されたものや、メタルシールといわれる、金属などの非弾性材料で形成されたものがある。
【０００３】
前記のような弁座や弁体によるシールが弾性シールである場合、シール性はよいが、耐圧性が低く、また耐久性に欠けるといった問題があり、一方、メタルシールである場合、耐圧性、耐久性は高いが、小さなゴミが弁座と弁体との間に挟まる、所謂ゴミ噛みにより、簡単にシール性が損なわれ逆流が起こり易いといった問題や、また、弁の閉止時の衝撃も大きく、騒音の問題もあった。
【０００４】
そこで、これらの問題点を解決するバルブとして、内部に備えた弁室の片側に流入通路が形成され他側に流出通路が形成された弁ハウジングの、弁室の流入通路側に、弁口を開口している弁座を設け、弁室内には、流入通路口に支持されたガイドと流出通路口に支持されたガイドに摺動自在に支持された軸が渡され、この軸にゴムの如き弾性材料からなる第１の弁体部と、金属の如き硬質材料からなる第２の弁体部とで構成されている弁体が固定され、そして、弁座にあっては、第１の弁体部と当接する第１の弁座部と、第２の弁体部と当接する第２の弁座部とで構成されており、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、先ず、第１の弁体部が第１の弁座部に当接し、ついで第２の弁体部が第２の弁座部に当接するようにしたバルブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
かかるバルブによれば、ゴムの如き弾性材料からなる第１の弁体部により、ゴミ噛みがあってもシールの確実性を確保し、そして騒音の問題を解決し、金属の如き硬質材料からなる第２の弁体部により、耐圧性と耐久性を確保することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４９４５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなガイドに摺動自在に支持された軸に固定された、ゴムの如き弾性材料からなる第１の弁体部と、金属の如き硬質材料からなる第２の弁体部とで構成されている弁体を持つバルブによれば、弁体が固定されている軸を摺動自在に支持するガイドが抵抗となって流体の流れの障害となり、また、弁体が固定されている軸と、この軸を摺動自在に支持するガイドとの間の摺動抵抗が弁体の移動の妨げとなり、例えば真空破壊弁として使用したとき真空破壊圧の安定性を欠くことになるおそれがある、といった問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、シールの確実性、耐圧性、耐久性を確保し、そして騒音の問題を解決し、更に、部品点数を少なくして製造を容易にし、コストの低減を図ることができるバルブを提供することにある。
本発明の他の目的は、流体の抵抗が少なく流れをよくすることができるバルブを提供することにある。
本発明の他の目的は、弁体の移動抵抗を少なくすることができるバルブを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に備えた弁室の片側に流入通路が形成され他側に流出通路が形成された弁ハウジングの、前記弁室の流入通路側に、弁口を開口している弁座を有し、前記弁室内には、前記流入通路から前記流出通路への流体圧を受けたとき、前記弁座から離れる側へ移動して前記弁口を開放し、前記流出通路から前記流入通路への流体圧を受けたとき、前記弁座方向へ移動し、前記弁座と当接して前記弁口を閉鎖する弁体を備え、前記弁座は、弾性材料で形成された第１弁座部と非弾性材料で形成された第２弁座部とで構成され、前記弁体が弁座方向へ移動したとき、前記弁体が先ず前記第１弁座部と当接し、ついで前記第１弁座部との当接状態を保ったまま、前記第１弁座部の弾性変形を得て前記第２弁座部と当接するように構成されているバルブにおいて、前記第２弁座部は、中央に弁口を開口し、この弁口の周囲を第２当接座面とし、前記第１弁座部は、前記第２当接座面の外周に、前記第２当接座面より先に前記弁体と接触するように、前記弁室内へ突出する環状突部を有し、この環状突部の先端に第１当接座面が形成されており、前記第１当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、前記第２当接座面は、前記弁体が前記 流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、さらに前記弁体は、前記第１当接座面と概ね対応する凸型テーパ状に形成され、前記第１弁座部と当接する第１当接面と、前記第２当接座面と対応する平面状に形成され、前記第２弁座部と当接する第２当接面とを有していることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成から、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、弁体が弁座方向へ移動したとき、弁体が先ず弾性材料で形成された第１弁座部と当接し、ついで第１弁座部との当接状態を保ったまま第１弁座部の弾性変形を得て非弾性材料で形成された第２弁座部と当接するので、弾性材料で形成された第１弁座部との当接により、ゴミ噛みがあってもシールの確実性を確保し、そして弁体は、第１弁座部の当接による衝撃が第１弁座部の弾性変形により緩衝され、この後第２弁座部と当接するので、衝撃による騒音の発生が防止され、さらに、非弾性材料で形成された第２弁座部との当接により、耐圧性と耐久性が確保できる。また、構成が簡単で、部品点数が少なくてすむので、製造が容易となりコストの低減が図れる。
【００１１】
また、前記第２弁座部は、中央に弁口を開口し、この弁口の周囲を第２当接座面とし、前記第１弁座部は、前記第２当接座面の外周に、前記第２当接座面より先に前記弁体と接触するように、前記弁室内へ突出する環状突部を有し、この環状突部の先端に第１当接座面が形成されているので、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、弁体が弁座方向へ移動したとき、弁体が第２弁座部の第２当接座面より先に第１弁座部の第１当接座面と当接するので、弁体が第１弁座部と当接したときの第１弁座部の弾性変形を確実に得ることができる。
また、前記第１当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、前記第２当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、さらに、前記弁体は、前記第１当接座面と概ね対応する凸型テーパ状に形成され、前記第１弁座部と当接する第１当接面と、前記第２当接座面と対応する平面状に形成され、前記第２弁座部と当接する第２当接面とを有しているので、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、弁体が弁座方向へ移動し、弁体の凸型テーパ状に形成された第１当接面が第１当接座面と当接したとき、第１当接座面が第１当接面によって外周方向へ押し広げられ、この復元力によって弁体の第１当接面と第１当接座面との密着性が増し、シール性が向上する。そして、第２当接座面は、弁体が流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、弁体には第２当接座面と対応する平面状に形成された第２当接面を有しているので、この第２当接座面が移動してくる弁体の第２当接面を確実に受けることができ、前記弾性材料で形成された第１弁座部の必要以上の変形を防止できるので、耐圧性と耐久性の向上を図ることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記弁体は、胴部を有し、この胴部の側面は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成から、弁室の内壁と接触する弁体の胴部は点接触となり、弁体の移動抵抗が少なく、また、移動に引っかかりが生じないので、弁体の円滑で安定した移動が得られる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の、前記弁室には前記弁座から離れる側へ移動する弁体を当接させそれ以上の移動を阻止する壁が形成されており、前記弁体には、前記弁座に開口する弁口と遊嵌合する嵌合突起が形成され、この嵌合突起は、前記弁体が前記壁と当接するまでの移動があってもその先端の一部が前記弁口内に止まる長さに形成されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成から、弁体に形成された嵌合突起は弁座に開口する弁口内にあり外れないので、弁室内において弁体を軸等で支持しなくても、弁体が弁座方向へ移動したとき、弁体が弁座と確実に当接して弁口を閉鎖することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１，２または３のいずれかに記載の、前記弁ハウジングには、前記弁体を前記弁座方向へ付勢するスプリングが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成から、流入通路側から流出通路側へ流体が流れていないときは、弁体がスプリングに付勢されて弁座と当接し、弁座に開口する弁口が閉鎖された状態にあるので、逆止弁としてだけでなく、真空破壊弁としても使用することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３または４のいずれかに記載の、前記第２弁座部はその外周が前記弁ハウジングの前記流入通路に螺合して取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成から、構成が一層簡単になり、部品点数が少なくてすむので、製造が容易となり一層のコスト低減が図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は本発明に係るバルブの実施の形態の一例を示したもので、図１はバルブの流路が開いている状態を示す縦断面図、図２、図３は流出通路から流入通路への流体の逆流時における弁体と弁座との当接過程を示す縦断面図である。
【００２０】
本例のバルブは、内部に備えた弁室１の片側に流入通路２が形成され、他側に流出通路３が形成された筒状の弁ハウジング４の、弁室１の流入通路２側に、弁口５を開口している弁座６を有し、弁室１内には、流入通路２から流出通路３への流体圧を受けたとき、弁座６から離れる側へ移動して弁口５を開放し、流出通路３から流入通路２への流体圧を受けたとき、弁座６方向へ移動し、弁座６と当接して弁口５を閉鎖する弁体７を備えている。
【００２１】
弁ハウジング４の流入通路２内周面には流入側配管に螺合する雌ねじ８が形成され、また、弁ハウジング４の流出通路３を形成する筒部の外周面には、流出側配管に螺合する雄ねじ９が形成されている。
【００２２】
弁座６は、ゴムなどの弾性材料で形成された第１弁座部１０と金属などの非弾性材料で形成された第２弁座部１１とからなり、弁体７が弁座６方向へ移動したとき、弁体７が先ず第１弁座部１０と当接し、ついで第１弁座部１０との当接状態を保ったまま、第１弁座部１０の弾性変形を得て第２弁座部１１と当接するように構成されている。
【００２３】
さらに詳細には、弁座６を構成する第２弁座部１１は、中央に弁口５を開口する流路孔１３が形成され、弁口５の周囲を第２当接座面１２とし、この第２当接座面１２は、弁体７が流入通路２側へ移動する方向と直交する平面状に形成されている。また、第１弁座部１０は、第２当接座面１２の外周に、この第２当接座面１２より先に弁体７と接触するように弁室１内へ突出する環状突部１４を有し、この環状突部１４の先端に第１当接座面１５が形成されている。この第１当接座面１５は、弁体７が流入通路２側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成されている。
【００２４】
本例では、弁座６を構成する第２弁座部１１は、弁ハウジング４の流入通路２内周面に形成された雌ねじ８と螺合可能な雄ねじ１６が形成された基体１７と、この基体１７の弁室１側へ突出して弁口５を形成する筒部１８により構成されている。また、第１弁座部１０は、中央に筒部１８の外周に嵌合可能な孔１９を有する円板状基体２０の一側面に、環状突部１４が形成された構成となっている。そして、第１弁座部１０を構成する円板状基体２０を、第２弁座部１１を構成する基体１７に形成されている筒部１８の外周に嵌合して、第１弁座部１０と第２弁座部１１とが一体に保持されている。
【００２５】
このように構成された弁座６の弁ハウジング４への取り付けにあっては、第１弁座部１０を弁室１側へ向けて第２弁座部１１を構成する基体１７を、弁ハウジング４の流入通路２内周面に形成された流入側配管と螺合する雌ねじ８を利用して、この雌ねじ８と螺合することにより取り付けられる。このとき、弁室１は流入通路２よりも小径に形成されており、第１弁座部１０を構成する円板状基体２０の外周部が、流入通路２と弁室１との間に形成される段部２１と第２弁座部１１を構成する基体１７の流出通路３側の端面で締め付けられるようになっている。これにより、第１弁座部１０を構成する円板状基体２０は、弁座６と弁ハウジング４との間をシールするシール部材としての機能も果たすことになる。さらに、弁座６と弁ハウジング４との間にはシールリング２２が装着されている。
【００２６】
また、前記のように構成された弁座６に当接する弁体７にあっては、移動方向に所定の長さを有する胴部２３を有し、この胴部２３の弁座６との当接面側に、第１弁座部１０の凹型テーパ状に形成された第１当接座面１５に概ね対応する凸型テーパ状に形成された第１当接面２４と、第２弁座部１１の平面状に形成された第２当接座面１２に対応する平面状に形成された第２当接面２５を有しており、第１当接面２４が第１当接座面１５と、第２当接面２５が第２当接座面１２と当接するようになっている。
【００２７】
また、弁体７を構成する胴部２３は、弁室１の内径より若干小径に形成されており、そして、その側面２６は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されており、この胴部２３はその側面２６が弁室１の内壁に点接触により支持されるようになっている。さらに、胴部２３には、弁室１内で流入通路２側と流出通路３側を連通する連通溝２７が円周方向の複数箇所に設けられている。
【００２８】
また、弁体７を移動可能に収容する弁室１には、弁座６から離れる側へ移動する弁体７を当接させそれ以上の移動を阻止する壁２８が形成されている。弁体７を構成する胴部２３の移動方向の長さは、弁室１との関係において、弁体７が弁座６から離れる側へ移動して壁２８と当接したとき、離反した弁体７と弁座６との間に流体の流れに必要な空間が確保できる長さに設定されている。
【００２９】
さらに、弁室１に備えられた弁体７には、弁座６との当接面側に、弁座６に開口する弁口５と遊嵌合する嵌合突起２９が形成され、この嵌合突起２９は、弁体７が弁室１の壁２８と当接するまでの移動があってもその先端の一部が弁口５内に止まる長さに形成されている。また、嵌合突起２９は基部を弁口５の内径と概ね同径とし、先端に向かって漸次小径としたテーパ状のガイド面３０が形成されており、弁体７が弁座６方向へ移動したとき、弁口５内を奥部に移動する嵌合突起２９のガイド面３０にガイドされて、弁体７の第１当接面２４が弁座６の第１弁座部１０の第１当接座面１５と、第２当接面２５が弁座６の第２弁座部１１の第２当接座面１２と確実に当接するようになっている。
【００３０】
また、弁ハウジング４内には、流出通路３と弁室１との間に、弁体７を弁座６方向へ付勢するスプリング３１が設けられている。このスプリング３１の弾発力は、弁体７を弁座６と当接した状態を保持できる程度の弱い弾発力でよいが、特に限定されるものではなく、用途によって適宜選択される。このスプリング３１にあっては、例えば、本発明に係るバルブを逆止弁として使用する場合は、必ずしも必要とされるものではないが、真空破壊弁として使用する場合は、必須の構成となる。
【００３１】
以上のように構成されたバルブは、流入通路２から流出通路３への流体の流れがあったとき、弁体７が流体に押されて弁座６から離反する方向へ移動して弁口５を開き、流体が流入通路２から流出通路３へ流れる。反対に、流体が流出通路３から流入通路２へ逆流したとき、この逆流した流体に弁体７が押されて弁座６方向へ移動し、弁体７の第１当接面２４が先ず弾性材料で形成された第１弁座部１０の第１当接座面１５と当接し、ついで第１当接面２４と第１当接座面１５との当接状態を保ったまま第１弁座部１０の弾性変形を得て弁体７の第２当接面２５が第２弁座部１１の第２当接座面１２と当接する。このとき、弁体７の第１当接面２４が当接する第１当接座面１５は、環状突部１４の先端に形成されているので、弁体７が第１弁座部１０に当接したときの第１弁座部１０の弾性変形を確実に得ることができるものとなる。
【００３２】
そして、弁体７の第１当接面２４と第１当接座面１５との当接にあっては、第１当接座面１５が流入通路２側へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、また、弁体７の第１当接面２４は、第１当接座面１５に概ね対応する凸型テーパ状に形成されているので、第１当接面２４が第１当接座面１５に当接したとき、凹型テーパ状に形成された第１当接座面１５が凸型テーパ状に形成された第１当接面２４によって外周方向へ押し広げられ、この復元力によって弁体７の第１当接面２４と第１当接座面１５との密着性が増し、シール性が向上し、第１当接面２４と第１当接座面１５との間にゴミ噛みがあってもシールの確実性を確保し流体漏れを確実に防止できる。
【００３３】
そして、弁体７は、第１弁座部１０の当接による衝撃が第１弁座部１０の弾性変形により緩衝され、この後第２弁座部１１に当接するので、衝撃による騒音の発生が防止される。
【００３４】
また、弁体７の第２当接面２５と第２弁座部１１の第２当接座面１２との当接にあっては、第２当接座面１２が弁体７の移動する方向と直交する平面状に形成され、また、弁体７の第２当接面２５は、第２当接座面１２に対応する平面状に形成されているので、第２当接座面１２が移動してくる弁体７の第２当接面２５を確実に受けることができ、弾性材料で形成された第１弁座部１０の必要以上の変形を防止できるので、耐圧性と耐久性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、本例では、弁体７にあっては、移動方向に所定の長さを有する胴部２３を有し、この胴部２３は、弁室１の内径より若干小径に形成されており、そして、その側面２６は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されており、この胴部２３はその側面２６が弁室１の内壁に点接触により支持されるようになっているので、弁体７の移動抵抗が少なく、また、移動に引っかかりが生じないので、弁体７に円滑で安定した移動が得られ、特に、真空破壊弁として使用したときには、真空破壊圧が安定する。
【００３６】
また、本例では、弁体７を移動可能に収容する弁室１には、弁座６から離れる側へ移動する弁体７を当接させそれ以上の移動を阻止する壁２８が形成されており、弁室１に備えられた弁体７には、弁座６との当接面側に、弁座６に開口する弁口５と遊嵌合する嵌合突起２９が形成され、この嵌合突起２９は、弁体７が弁室１の壁２８と当接するまでの移動があっても、その先端の一部が弁口５内に止まる長さに形成されているので、弁体７に形成された嵌合突起２９が常に弁座６に開口する弁口５内にあり外れないので、弁室１内において弁体７を軸等で支持しなくても、弁体７が弁座６方向へ移動したとき、弁体７が弁座６と確実に当接して弁口５を閉鎖することができる。また、前記のように、弁体７を支持する軸等の必要がないので、その分摩擦による移動抵抗が無く、真空破壊弁として使用したときの真空破壊圧の一層の安定を図ることができ、また、流体の抵抗が少なく良好な流れを得ることができる。
【００３７】
また、嵌合突起２９には基部を弁口５の内径と概ね同径とし、先端に向かって漸次小径としたテーパ状のガイド面３０が形成され、弁体７が弁座６方向に移動したとき、弁口５内を奥部へ移動する嵌合突起２９のガイド面３０にガイドされて、弁体７の第１当接面２４が弁座６の第１弁座部１０の第１当接座面１５と、第２当接面２５が弁座６の第２弁座部１１の第２当接座面１２と確実に当接するようになっているので、弁体７の円滑な移動とシールの完全性が得られる。
【００３８】
さらには、本発明に係るバルブは、前記の通り部品点数が少なく、また、弁座６の弁ハウジング４への取り付けは、第１弁座部１０を弁室１側へ向けて第２弁座部１１を構成する基体１７を、弁ハウジング４の流入通路２内周面に形成された流入側配管と螺合する雌ねじ８を利用して、この雌ねじ８と螺合することにより取り付けているので、雌ねじ８が流入側配管の接続と第２弁座部１１を構成する基体１７の螺合を兼用することになり、これにより部品点数を少なくできるだけでなく、製造が容易となりコストの低減が図れる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るバルブによれば、シールの確実性、耐圧性、耐久性を確保し、そして騒音の問題を解決し、さらに、部品点数を少なくして製造を容易にコストの低減を図ることができ、また、弁体の移動抵抗を少なくすることができるので、特に、真空破壊弁として使用したときには、安定した真空破壊圧が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るバルブの実施の形態の一例で、流体が順方向に流れているときの流路が開いている状態を示す縦断面図である。
【図２】 流出通路から流入通路への流体の逆流時における弁体と弁座との当接過程を示す縦断面図である。
【図３】 流出通路から流入通路への流体の逆流時における弁体と弁座との当接過程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 弁室
２ 流入通路
３ 流出通路
４ 弁ハウジング
５ 弁口
６ 弁座
７ 弁体
１０ 第１弁座部
１１ 第２弁座部
１２ 第２当接座面
１４ 環状突部
１５ 第１当接座面
２３ 胴部
２４ 第１当接面
２５ 第２当接面
２８ 壁
２９ 嵌合突起
３１ スプリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を一方向へのみ流すバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流体の逆流を阻止し、一方向へのみ流す構造のバルブが、逆止弁や真空破壊弁として広く使用されている。これらのバルブは、その構造により各種タイプのものがあり、取り付けられる設備や配管の状況に応じてそれぞれ適したものが選択されて使用される。また、弁座や弁体にあっても、弾性シールといわれる、ゴムなどの弾性材料で形成されたものや、メタルシールといわれる、金属などの非弾性材料で形成されたものがある。
【０００３】
前記のような弁座や弁体によるシールが弾性シールである場合、シール性はよいが、耐圧性が低く、また耐久性に欠けるといった問題があり、一方、メタルシールである場合、耐圧性、耐久性は高いが、小さなゴミが弁座と弁体との間に挟まる、所謂ゴミ噛みにより、簡単にシール性が損なわれ逆流が起こり易いといった問題や、また、弁の閉止時の衝撃も大きく、騒音の問題もあった。
【０００４】
そこで、これらの問題点を解決するバルブとして、内部に備えた弁室の片側に流入通路が形成され他側に流出通路が形成された弁ハウジングの、弁室の流入通路側に、弁口を開口している弁座を設け、弁室内には、流入通路口に支持されたガイドと流出通路口に支持されたガイドに摺動自在に支持された軸が渡され、この軸にゴムの如き弾性材料からなる第１の弁体部と、金属の如き硬質材料からなる第２の弁体部とで構成されている弁体が固定され、そして、弁座にあっては、第１の弁体部と当接する第１の弁座部と、第２の弁体部と当接する第２の弁座部とで構成されており、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、先ず、第１の弁体部が第１の弁座部に当接し、ついで第２の弁体部が第２の弁座部に当接するようにしたバルブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
かかるバルブによれば、ゴムの如き弾性材料からなる第１の弁体部により、ゴミ噛みがあってもシールの確実性を確保し、そして騒音の問題を解決し、金属の如き硬質材料からなる第２の弁体部により、耐圧性と耐久性を確保することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４９４５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなガイドに摺動自在に支持された軸に固定された、ゴムの如き弾性材料からなる第１の弁体部と、金属の如き硬質材料からなる第２の弁体部とで構成されている弁体を持つバルブによれば、弁体が固定されている軸を摺動自在に支持するガイドが抵抗となって流体の流れの障害となり、また、弁体が固定されている軸と、この軸を摺動自在に支持するガイドとの間の摺動抵抗が弁体の移動の妨げとなり、例えば真空破壊弁として使用したとき真空破壊圧の安定性を欠くことになるおそれがある、といった問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、シールの確実性、耐圧性、耐久性を確保し、そして騒音の問題を解決し、更に、部品点数を少なくして製造を容易にし、コストの低減を図ることができるバルブを提供することにある。
本発明の他の目的は、流体の抵抗が少なく流れをよくすることができるバルブを提供することにある。
本発明の他の目的は、弁体の移動抵抗を少なくすることができるバルブを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に備えた弁室の片側に流入通路が形成され他側に流出通路が形成された弁ハウジングの、前記弁室の流入通路側に、弁口を開口している弁座を有し、前記弁室内には、前記流入通路から前記流出通路への流体圧を受けたとき、前記弁座から離れる側へ移動して前記弁口を開放し、前記流出通路から前記流入通路への流体圧を受けたとき、前記弁座方向へ移動し、前記弁座と当接して前記弁口を閉鎖する弁体を備え、前記弁座は、弾性材料で形成された第１弁座部と非弾性材料で形成された第２弁座部とで構成され、前記弁体が弁座方向へ移動したとき、前記弁体が先ず前記第１弁座部と当接し、ついで前記第１弁座部との当接状態を保ったまま、前記第１弁座部の弾性変形を得て前記第２弁座部と当接するように構成されているバルブにおいて、前記第２弁座部は、中央に弁口を開口し、この弁口の周囲を第２当接座面とし、前記第１弁座部は、前記第２当接座面の外周に、前記第２当接座面より先に前記弁体と接触するように、前記弁室内へ突出する環状突部を有し、この環状突部の先端に第１当接座面が形成されており、前記第１当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、前記第２当接座面は、前記弁体が前記 流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、さらに前記弁体は、前記第１当接座面と概ね対応する凸型テーパ状に形成され、前記第１弁座部と当接する第１当接面と、前記第２当接座面と対応する平面状に形成され、前記第２弁座部と当接する第２当接面とを有していることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成から、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、弁体が弁座方向へ移動したとき、弁体が先ず弾性材料で形成された第１弁座部と当接し、ついで第１弁座部との当接状態を保ったまま第１弁座部の弾性変形を得て非弾性材料で形成された第２弁座部と当接するので、弾性材料で形成された第１弁座部との当接により、ゴミ噛みがあってもシールの確実性を確保し、そして弁体は、第１弁座部の当接による衝撃が第１弁座部の弾性変形により緩衝され、この後第２弁座部と当接するので、衝撃による騒音の発生が防止され、さらに、非弾性材料で形成された第２弁座部との当接により、耐圧性と耐久性が確保できる。また、構成が簡単で、部品点数が少なくてすむので、製造が容易となりコストの低減が図れる。
【００１１】
また、前記第２弁座部は、中央に弁口を開口し、この弁口の周囲を第２当接座面とし、前記第１弁座部は、前記第２当接座面の外周に、前記第２当接座面より先に前記弁体と接触するように、前記弁室内へ突出する環状突部を有し、この環状突部の先端に第１当接座面が形成されているので、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、弁体が弁座方向へ移動したとき、弁体が第２弁座部の第２当接座面より先に第１弁座部の第１当接座面と当接するので、弁体が第１弁座部と当接したときの第１弁座部の弾性変形を確実に得ることができる。
また、前記第１当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、前記第２当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、さらに、前記弁体は、前記第１当接座面と概ね対応する凸型テーパ状に形成され、前記第１弁座部と当接する第１当接面と、前記第２当接座面と対応する平面状に形成され、前記第２弁座部と当接する第２当接面とを有しているので、流出通路から流入通路への流体の逆流時に、弁体が弁座方向へ移動し、弁体の凸型テーパ状に形成された第１当接面が第１当接座面と当接したとき、第１当接座面が第１当接面によって外周方向へ押し広げられ、この復元力によって弁体の第１当接面と第１当接座面との密着性が増し、シール性が向上する。そして、第２当接座面は、弁体が流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、弁体には第２当接座面と対応する平面状に形成された第２当接面を有しているので、この第２当接座面が移動してくる弁体の第２当接面を確実に受けることができ、前記弾性材料で形成された第１弁座部の必要以上の変形を防止できるので、耐圧性と耐久性の向上を図ることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記弁体は、胴部を有し、この胴部の側面は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成から、弁室の内壁と接触する弁体の胴部は点接触となり、弁体の移動抵抗が少なく、また、移動に引っかかりが生じないので、弁体の円滑で安定した移動が得られる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の、前記弁室には前記弁座から離れる側へ移動する弁体を当接させそれ以上の移動を阻止する壁が形成されており、前記弁体には、前記弁座に開口する弁口と遊嵌合する嵌合突起が形成され、この嵌合突起は、前記弁体が前記壁と当接するまでの移動があってもその先端の一部が前記弁口内に止まる長さに形成されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成から、弁体に形成された嵌合突起は弁座に開口する弁口内にあり外れないので、弁室内において弁体を軸等で支持しなくても、弁体が弁座方向へ移動したとき、弁体が弁座と確実に当接して弁口を閉鎖することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１，２または３のいずれかに記載の、前記弁ハウジングには、前記弁体を前記弁座方向へ付勢するスプリングが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成から、流入通路側から流出通路側へ流体が流れていないときは、弁体がスプリングに付勢されて弁座と当接し、弁座に開口する弁口が閉鎖された状態にあるので、逆止弁としてだけでなく、真空破壊弁としても使用することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３または４のいずれかに記載の、前記第２弁座部はその外周が前記弁ハウジングの前記流入通路に螺合して取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成から、構成が一層簡単になり、部品点数が少なくてすむので、製造が容易となり一層のコスト低減が図れる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は本発明に係るバルブの実施の形態の一例を示したもので、図１はバルブの流路が開いている状態を示す縦断面図、図２、図３は流出通路から流入通路への流体の逆流時における弁体と弁座との当接過程を示す縦断面図である。
【００２０】
本例のバルブは、内部に備えた弁室１の片側に流入通路２が形成され、他側に流出通路３が形成された筒状の弁ハウジング４の、弁室１の流入通路２側に、弁口５を開口している弁座６を有し、弁室１内には、流入通路２から流出通路３への流体圧を受けたとき、弁座６から離れる側へ移動して弁口５を開放し、流出通路３から流入通路２への流体圧を受けたとき、弁座６方向へ移動し、弁座６と当接して弁口５を閉鎖する弁体７を備えている。
【００２１】
弁ハウジング４の流入通路２内周面には流入側配管に螺合する雌ねじ８が形成され、また、弁ハウジング４の流出通路３を形成する筒部の外周面には、流出側配管に螺合する雄ねじ９が形成されている。
【００２２】
弁座６は、ゴムなどの弾性材料で形成された第１弁座部１０と金属などの非弾性材料で形成された第２弁座部１１とからなり、弁体７が弁座６方向へ移動したとき、弁体７が先ず第１弁座部１０と当接し、ついで第１弁座部１０との当接状態を保ったまま、第１弁座部１０の弾性変形を得て第２弁座部１１と当接するように構成されている。
【００２３】
さらに詳細には、弁座６を構成する第２弁座部１１は、中央に弁口５を開口する流路孔１３が形成され、弁口５の周囲を第２当接座面１２とし、この第２当接座面１２は、弁体７が流入通路２側へ移動する方向と直交する平面状に形成されている。また、第１弁座部１０は、第２当接座面１２の外周に、この第２当接座面１２より先に弁体７と接触するように弁室１内へ突出する環状突部１４を有し、この環状突部１４の先端に第１当接座面１５が形成されている。この第１当接座面１５は、弁体７が流入通路２側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成されている。
【００２４】
本例では、弁座６を構成する第２弁座部１１は、弁ハウジング４の流入通路２内周面に形成された雌ねじ８と螺合可能な雄ねじ１６が形成された基体１７と、この基体１７の弁室１側へ突出して弁口５を形成する筒部１８により構成されている。また、第１弁座部１０は、中央に筒部１８の外周に嵌合可能な孔１９を有する円板状基体２０の一側面に、環状突部１４が形成された構成となっている。そして、第１弁座部１０を構成する円板状基体２０を、第２弁座部１１を構成する基体１７に形成されている筒部１８の外周に嵌合して、第１弁座部１０と第２弁座部１１とが一体に保持されている。
【００２５】
このように構成された弁座６の弁ハウジング４への取り付けにあっては、第１弁座部１０を弁室１側へ向けて第２弁座部１１を構成する基体１７を、弁ハウジング４の流入通路２内周面に形成された流入側配管と螺合する雌ねじ８を利用して、この雌ねじ８と螺合することにより取り付けられる。このとき、弁室１は流入通路２よりも小径に形成されており、第１弁座部１０を構成する円板状基体２０の外周部が、流入通路２と弁室１との間に形成される段部２１と第２弁座部１１を構成する基体１７の流出通路３側の端面で締め付けられるようになっている。これにより、第１弁座部１０を構成する円板状基体２０は、弁座６と弁ハウジング４との間をシールするシール部材としての機能も果たすことになる。さらに、弁座６と弁ハウジング４との間にはシールリング２２が装着されている。
【００２６】
また、前記のように構成された弁座６に当接する弁体７にあっては、移動方向に所定の長さを有する胴部２３を有し、この胴部２３の弁座６との当接面側に、第１弁座部１０の凹型テーパ状に形成された第１当接座面１５に概ね対応する凸型テーパ状に形成された第１当接面２４と、第２弁座部１１の平面状に形成された第２当接座面１２に対応する平面状に形成された第２当接面２５を有しており、第１当接面２４が第１当接座面１５と、第２当接面２５が第２当接座面１２と当接するようになっている。
【００２７】
また、弁体７を構成する胴部２３は、弁室１の内径より若干小径に形成されており、そして、その側面２６は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されており、この胴部２３はその側面２６が弁室１の内壁に点接触により支持されるようになっている。さらに、胴部２３には、弁室１内で流入通路２側と流出通路３側を連通する連通溝２７が円周方向の複数箇所に設けられている。
【００２８】
また、弁体７を移動可能に収容する弁室１には、弁座６から離れる側へ移動する弁体７を当接させそれ以上の移動を阻止する壁２８が形成されている。弁体７を構成する胴部２３の移動方向の長さは、弁室１との関係において、弁体７が弁座６から離れる側へ移動して壁２８と当接したとき、離反した弁体７と弁座６との間に流体の流れに必要な空間が確保できる長さに設定されている。
【００２９】
さらに、弁室１に備えられた弁体７には、弁座６との当接面側に、弁座６に開口する弁口５と遊嵌合する嵌合突起２９が形成され、この嵌合突起２９は、弁体７が弁室１の壁２８と当接するまでの移動があってもその先端の一部が弁口５内に止まる長さに形成されている。また、嵌合突起２９は基部を弁口５の内径と概ね同径とし、先端に向かって漸次小径としたテーパ状のガイド面３０が形成されており、弁体７が弁座６方向へ移動したとき、弁口５内を奥部に移動する嵌合突起２９のガイド面３０にガイドされて、弁体７の第１当接面２４が弁座６の第１弁座部１０の第１当接座面１５と、第２当接面２５が弁座６の第２弁座部１１の第２当接座面１２と確実に当接するようになっている。
【００３０】
また、弁ハウジング４内には、流出通路３と弁室１との間に、弁体７を弁座６方向へ付勢するスプリング３１が設けられている。このスプリング３１の弾発力は、弁体７を弁座６と当接した状態を保持できる程度の弱い弾発力でよいが、特に限定されるものではなく、用途によって適宜選択される。このスプリング３１にあっては、例えば、本発明に係るバルブを逆止弁として使用する場合は、必ずしも必要とされるものではないが、真空破壊弁として使用する場合は、必須の構成となる。
【００３１】
以上のように構成されたバルブは、流入通路２から流出通路３への流体の流れがあったとき、弁体７が流体に押されて弁座６から離反する方向へ移動して弁口５を開き、流体が流入通路２から流出通路３へ流れる。反対に、流体が流出通路３から流入通路２へ逆流したとき、この逆流した流体に弁体７が押されて弁座６方向へ移動し、弁体７の第１当接面２４が先ず弾性材料で形成された第１弁座部１０の第１当接座面１５と当接し、ついで第１当接面２４と第１当接座面１５との当接状態を保ったまま第１弁座部１０の弾性変形を得て弁体７の第２当接面２５が第２弁座部１１の第２当接座面１２と当接する。このとき、弁体７の第１当接面２４が当接する第１当接座面１５は、環状突部１４の先端に形成されているので、弁体７が第１弁座部１０に当接したときの第１弁座部１０の弾性変形を確実に得ることができるものとなる。
【００３２】
そして、弁体７の第１当接面２４と第１当接座面１５との当接にあっては、第１当接座面１５が流入通路２側へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、また、弁体７の第１当接面２４は、第１当接座面１５に概ね対応する凸型テーパ状に形成されているので、第１当接面２４が第１当接座面１５に当接したとき、凹型テーパ状に形成された第１当接座面１５が凸型テーパ状に形成された第１当接面２４によって外周方向へ押し広げられ、この復元力によって弁体７の第１当接面２４と第１当接座面１５との密着性が増し、シール性が向上し、第１当接面２４と第１当接座面１５との間にゴミ噛みがあってもシールの確実性を確保し流体漏れを確実に防止できる。
【００３３】
そして、弁体７は、第１弁座部１０の当接による衝撃が第１弁座部１０の弾性変形により緩衝され、この後第２弁座部１１に当接するので、衝撃による騒音の発生が防止される。
【００３４】
また、弁体７の第２当接面２５と第２弁座部１１の第２当接座面１２との当接にあっては、第２当接座面１２が弁体７の移動する方向と直交する平面状に形成され、また、弁体７の第２当接面２５は、第２当接座面１２に対応する平面状に形成されているので、第２当接座面１２が移動してくる弁体７の第２当接面２５を確実に受けることができ、弾性材料で形成された第１弁座部１０の必要以上の変形を防止できるので、耐圧性と耐久性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、本例では、弁体７にあっては、移動方向に所定の長さを有する胴部２３を有し、この胴部２３は、弁室１の内径より若干小径に形成されており、そして、その側面２６は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されており、この胴部２３はその側面２６が弁室１の内壁に点接触により支持されるようになっているので、弁体７の移動抵抗が少なく、また、移動に引っかかりが生じないので、弁体７に円滑で安定した移動が得られ、特に、真空破壊弁として使用したときには、真空破壊圧が安定する。
【００３６】
また、本例では、弁体７を移動可能に収容する弁室１には、弁座６から離れる側へ移動する弁体７を当接させそれ以上の移動を阻止する壁２８が形成されており、弁室１に備えられた弁体７には、弁座６との当接面側に、弁座６に開口する弁口５と遊嵌合する嵌合突起２９が形成され、この嵌合突起２９は、弁体７が弁室１の壁２８と当接するまでの移動があっても、その先端の一部が弁口５内に止まる長さに形成されているので、弁体７に形成された嵌合突起２９が常に弁座６に開口する弁口５内にあり外れないので、弁室１内において弁体７を軸等で支持しなくても、弁体７が弁座６方向へ移動したとき、弁体７が弁座６と確実に当接して弁口５を閉鎖することができる。また、前記のように、弁体７を支持する軸等の必要がないので、その分摩擦による移動抵抗が無く、真空破壊弁として使用したときの真空破壊圧の一層の安定を図ることができ、また、流体の抵抗が少なく良好な流れを得ることができる。
【００３７】
また、嵌合突起２９には基部を弁口５の内径と概ね同径とし、先端に向かって漸次小径としたテーパ状のガイド面３０が形成され、弁体７が弁座６方向に移動したとき、弁口５内を奥部へ移動する嵌合突起２９のガイド面３０にガイドされて、弁体７の第１当接面２４が弁座６の第１弁座部１０の第１当接座面１５と、第２当接面２５が弁座６の第２弁座部１１の第２当接座面１２と確実に当接するようになっているので、弁体７の円滑な移動とシールの完全性が得られる。
【００３８】
さらには、本発明に係るバルブは、前記の通り部品点数が少なく、また、弁座６の弁ハウジング４への取り付けは、第１弁座部１０を弁室１側へ向けて第２弁座部１１を構成する基体１７を、弁ハウジング４の流入通路２内周面に形成された流入側配管と螺合する雌ねじ８を利用して、この雌ねじ８と螺合することにより取り付けているので、雌ねじ８が流入側配管の接続と第２弁座部１１を構成する基体１７の螺合を兼用することになり、これにより部品点数を少なくできるだけでなく、製造が容易となりコストの低減が図れる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るバルブによれば、シールの確実性、耐圧性、耐久性を確保し、そして騒音の問題を解決し、さらに、部品点数を少なくして製造を容易にコストの低減を図ることができ、また、弁体の移動抵抗を少なくすることができるので、特に、真空破壊弁として使用したときには、安定した真空破壊圧が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るバルブの実施の形態の一例で、流体が順方向に流れているときの流路が開いている状態を示す縦断面図である。
【図２】 流出通路から流入通路への流体の逆流時における弁体と弁座との当接過程を示す縦断面図である。
【図３】 流出通路から流入通路への流体の逆流時における弁体と弁座との当接過程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 弁室
２ 流入通路
３ 流出通路
４ 弁ハウジング
５ 弁口
６ 弁座
７ 弁体
１０ 第１弁座部
１１ 第２弁座部
１２ 第２当接座面
１４ 環状突部
１５ 第１当接座面
２３ 胴部
２４ 第１当接面
２５ 第２当接面
２８ 壁
２９ 嵌合突起
３１ スプリング
Claims (5)
- 内部に備えた弁室の片側に流入通路が形成され他側に流出通路が形成された弁ハウジングの、前記弁室の流入通路側に、弁口を開口している弁座を有し、前記弁室内には、前記流入通路から前記流出通路への流体圧を受けたとき、前記弁座から離れる側へ移動して前記弁口を開放し、前記流出通路から前記流入通路への流体圧を受けたとき、前記弁座方向へ移動し、前記弁座と当接して前記弁口を閉鎖する弁体を備え、前記弁座は、弾性材料で形成された第１弁座部と非弾性材料で形成された第２弁座部とで構成され、前記弁体が弁座方向へ移動したとき、前記弁体が先ず前記第１弁座部と当接し、ついで前記第１弁座部との当接状態を保ったまま、前記第１弁座部の弾性変形を得て前記第２弁座部と当接するように構成されているバルブにおいて、
前記第２弁座部は、中央に弁口を開口し、この弁口の周囲を第２当接座面とし、前記第１弁座部は、前記第２当接座面の外周に、前記第２当接座面より先に前記弁体と接触するように、前記弁室内へ突出する環状突部を有し、この環状突部の先端に第１当接座面が形成されており、前記第１当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向へ向かって漸次小径となる凹型テーパ状に形成され、前記第２当接座面は、前記弁体が前記流入通路側へ移動する方向と直交する平面状に形成されており、さらに前記弁体は、前記第１当接座面と概ね対応する凸型テーパ状に形成され、前記第１弁座部と当接する第１当接面と、前記第２当接座面と対応する平面状に形成され、前記第２弁座部と当接する第２当接面とを有していることを特徴とするバルブ。 - 前記弁体は、胴部を有し、この胴部の側面は、移動方向の前後を小径とする凸曲面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
- 前記弁室には前記弁座から離れる側へ移動する弁体を当接させそれ以上の移動を阻止する壁が形成されており、前記弁体には、前記弁座に開口する弁口と遊嵌合する嵌合突起が形成され、この嵌合突起は、前記弁体が前記壁と当接するまでの移動があってもその先端の一部が前記弁口内に止まる長さに形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のバルブ。
- 前記弁ハウジングには、前記弁体を前記弁座方向へ付勢するスプリングが設けられていることを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記載のバルブ。
- 前記第２弁座部はその外周が前記弁ハウジングの前記流入通路に螺合して取り付けられていることを特徴とする請求項１，２，３または４のいずれかに記載のバルブ。
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