JP5804784B2 - 逆止弁 - Google Patents

Description

本発明は、給湯器の配管等、温水が流れる配管等の内部に配置される逆止弁に関する。

低圧冷温水回路や、雑水と上水とを区分する給湯回路等に用いられる逆止弁として、特許文献１には、円筒状のケース内に形成された弁座と、ケース内を移動する弁棒との間で流体の逆流を阻止する逆止弁であって、弁棒に、弁座の周壁頭頂部に当接するディスク状弾性弁体と、このディスク状弾性弁体を弁座の周壁方向に押圧する押圧手段と、ディスク状弾性弁体を支持する受け部とを設けた逆止弁が開示されている。

特許第３８７６２９７号公報

上記従来の逆止弁は、押圧手段によってディスク状弾性弁体を弁座の周壁方向に押圧することで、逆流方向に圧力（逆圧）が付加された場合でも漏水を防止することができ、ディスク状弾性弁体を低粘着度、低硬度、高歪のゴム状材料により構成することで毛髪等が挟まった場合でも漏水防止効果を確実に維持することができる。すなわち、当該逆止弁に用いられるゴム弁体は低硬度のゴム材を用いる必要があり、特許文献１には直接的な記載はないが、ゴムとして例えば温水用ＦＫＭ材を使用する場合には、低硬度の、例えばゴム硬度６０Ｈｓ程度のものを使用する必要があった。

しかし、上記低粘着度、低硬度、高歪のゴム状材料は、温水に使用すると劣化し易く、耐久性に劣るため、給湯器等の配管内部に組み込むには適さない。また、この材料は撓み易く、高圧の逆圧に耐えることが困難であるため、板厚を厚くする必要があり、その分弁体のリフト量が減少し、流量が制限されるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の逆止弁における問題点に鑑みてなされたものであって、温水の流れる給湯器等の配管内部に好適に用いることができると共に、板厚を厚くしなくとも高圧の逆圧に耐えることができ、所望の流量を確保することのできる逆止弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、口径が１２ｍｍ以上２２ｍｍ以下の配管の内部に組み込まれる逆止弁であって、弁座を有する筒状の本体と、該本体に摺動自在に配置され、フランジ部を備えた弁軸と、温水耐久性のあるゴム材料によって全体的に円盤状に形成され、弾性変形により前記弁座に接離する円盤部と、該円盤部と一体に形成され、該円盤部より板厚の厚いリング状の中心部とを備え、該中心部が前記弁軸の前記フランジ部に当接する弁体と、前記弁軸の前記フランジ部を前記弁座側に押圧するコイルばねとを備え、前記配管の内部に存在する流体が前記弁体を前記弁座側に押圧する圧力が低い場合、及び高い場合の両方の場合において、前記弁体と前記弁座との間の流体の漏洩量が０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下となる逆止弁において、前記弁体の前記円盤部の板厚をｔ[ｍｍ]、前記弁体の前記中心部の外径をＤ１[ｍｍ]、前記弁座の開口径をＤ２[ｍｍ]、前記弁体の前記円盤部の根元部から前記弁座のシール部までの距離Ｌを、Ｌ＝（Ｄ２−Ｄ１）／２としたときに、ｔ≦０．４Ｌ−０．０４、かつ、ｔ≧０．８を満たすことを特徴とする。

そして、本発明によれば、温水耐久性のあるゴム材料によって弁体を形成し、弁体の円盤部の板厚ｔ、弁体の中心部の外径Ｄ１、弁座の開口径Ｄ２が上記所定の関係を有するように構成することで、配管の内部に存在する流体が弁体を弁座側に押圧する圧力が低い場合及び高い場合に、弁体と弁座との間の流体の漏洩量を０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下とすることができる。これにより、温水の流れる給湯器等の配管内部に好適に用いることができると共に、板厚を厚くしなくとも高圧の逆圧に耐えることができ、所望の流量を確保することが可能となる。

上記逆止弁において、前記配管の内部に存在する流体によって前記弁体を前記弁座側に押圧する圧力が低い場合の該圧力を１．０ｋＰａ以下とすることができ、前記配管の内部に存在する流体によって前記弁体を前記弁座側に押圧する圧力が高い場合の該圧力を０．６ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下とすることができる。

また、上記逆止弁において、前記ゴム材料は、ゴム硬度を７０Ｈｓとすることができ、さらに前記ゴムを温水用ＦＫＭ材とすることができる。

さらにまた、上記逆止弁において、前記弁軸のフランジ部と、前記弁体の円盤部の相対向する両面の間隔を１ｍｍ以下とすることができ、前記弁体の外径Ｄ３を９〜１５ｍｍ、前記弁座の開口径Ｄ２を８〜１４ｍｍ、前記距離Ｌを２．１ｍｍ以上とすることができる。

また上記逆止弁において、前記弁軸は棒状の基部を備えると共に、該基部を前記本体に設けられたガイド穴に摺動自在に配置することができる。

上記逆止弁において、前記ガイド穴を、その内面がガイド穴両端面より中央部側の内径が小さくなるように形成することができる。

さらに、上記逆止弁において、前記ガイド穴と前記基部との間には、その軸芯方向に貫通する貫通路を形成することができる。

以上のように、本発明によれば、温水の流れる給湯器等の配管内部に好適に用いることができ、板厚を厚くしなくとも高圧の逆圧に耐えることができ、所望の流量を確保することのできる逆止弁を提供することができる。

本発明にかかる逆止弁の一実施の形態を示す断面図である。 図１の逆止弁の動作を説明するための断面図である。 図１の逆止弁の試験例を説明するためのグラフである。 本発明にかかる逆止弁の弁体の改変例を示す断面図である。 本発明にかかる逆止弁の弁軸の基部とガイドのガイド穴の構成例を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる逆止弁の一実施の形態を示し、この逆止弁１は、弁座２ｂを有する筒状のケース２と、ケース２の左方開口部に装着され、弁軸４を摺動可能に案内するガイド３と、ガイド３によって左右方向に案内される弁軸４と、弁軸４のフランジ部４ｂに隣接して装着された弁体５と、ガイド３と弁軸４との間に介装され、弁軸４を弁座２ｂ側に押圧するコイルばね６等で構成される。

ケース２は、円筒状の基部２ａと、基部２ａの内部において円筒状に左方に突出する弁座２ｂと、フランジ部２ｃと、基部２ａとフランジ部２ｃとの間に位置し、逆止弁１が給湯器の配管等の内部に配置された際にシール材を装着するための凹部２ｄとで構成される。

ガイド３は、ケース２の左側の円形開口部に装着されるフランジ部３ａと、弁軸４の基部４ａを案内するガイド穴３ｂと、コイルばね６の左端部を収容する凹部３ｃと、ガイド３を左右方向に貫通する複数の流体通路３ｄとで構成される。ここで、弁体５をケース２の弁座２ｂに確実に押圧するため、ガイド３のガイド穴３ｂの長さＬ１は、弁軸４の摺動長さＬ２の１／２以上に設定する。また、同様の目的で、ガイド穴３ｂの内面は、ガイド穴３ｂの両端面から凸状、すなわち両端面より中央部側の内径が小さくなるように形成する。さらに、弁軸４の基部４ａがガイド３のガイド穴３ｂを、引っ掛かりが生じることなく滑らかに摺動できるように、基部４ａとガイド穴３ｂとの間の隙間を調整する。

弁軸４は、棒状の基部４ａと、円盤状のフランジ部４ｂと、基部４ａの右端部に位置する半球状部４ｃとで構成される。フランジ部４ｂと半球状部４ｃとの間には弁体５が装着され、フランジ部４ｂがコイルばね６によってケース２の弁座２ｂ側に付勢される。この例においては、基部４ａは円柱状である。

弁体５は、温水耐久性のあるゴム材料によって全体的に円盤状に形成され、弁座２ｂに接離する円盤部５ａと、この円盤部５ａより板厚の厚いリング状の中心部５ｂとを備え、中心部５ｂの左側表面が弁軸４のフランジ部４ｂの右側表面に当接する。ここで、温水耐久性のあるゴム材料は、例えば耐久性の高い温水用ＦＫＭ材を使用することができ、そのゴム硬度は約７０Ｈｓである。

すなわち、従来の逆止弁では、弁体として低硬度（ゴム硬度６０Ｈｓ程度）のゴム材料を用いていたのに対し、本実施例では、それよりも硬い材料を用いることにより、温水での耐久性の向上が図られている。

コイルばね６は、ガイド３の凹部３ｃと弁軸４のフランジ部４ｂとの間に配置され、弁軸４のフランジ部４ｂをケース２の弁座２ｂの方向に付勢し、これにより、弁体５の円盤部５ａが弁座２ｂに押圧される。

上記構成を有する逆止弁１は、図１に示す状態では、コイルばね６が弁軸４のフランジ部４ｂを右方に付勢し、これによって弁体５がケース２の弁座２ｂに押圧され、ケース２の内部の弁室２ｅの圧力が高まっても、ケース２の弁座２ｂと弁体５の円盤部５ａとの当接により、弁室２ｅの内部の流体が弁座２ｂの開口を通過して右方へ流れるのを防止する。

一方、ケース２の右方空間２ｆの流体の圧力が弁室２ｅよりも高まると、図２に示すように、弁体５の円盤部５ａが弁座２ｂから離間して、矢印で示すように流体が左方に流れる。右方空間２ｆの流体の圧力が弁室２ｅよりもさらに高まり、コイルばね６の弾性力よりも大きな力が弁体５を介して弁軸４に加わると、弁軸４の基部４ａがガイド３のガイド穴３ｂに案内されながら、弁軸４の全体が左方へ移動し、弁座２ｂと円盤部５ａとの間の間隔がさらに大きくなり、より多くの流体が流れることとなる。

次に、上記逆止弁１の試験例について、図３を中心に参照しながら説明する。

図１に示すように、弁体５の円盤部５ａの板厚をｔ[ｍｍ]、中心部５ｂの外径をＤ１[ｍｍ]、ケース２の弁座２ｂの開口径をＤ２[ｍｍ]とし、円盤部５ａの根元部から弁座２ｂのシール部までの距離Ｌを、Ｌ＝（Ｄ２−Ｄ１）／２と定義する。

試験に用いた逆止弁１は、口径（内径）２０ｍｍの配管内部に組み込まれるもの（すなわち、逆止弁１の外形は２０ｍｍより若干小さい寸法）であって、弁体の円盤部５ａとフランジ部４ｂとの間隔は約１ｍｍ、弁体５の外径Ｄ３は１３ｍｍ、弁座の開口径Ｄ２は１２ｍｍとし、弁体５の材質は上述のように、ゴム硬度７０Ｈｓの温水用ＦＫＭ材料（汎用材）を用いた。

上記距離Ｌと、弁体５の円盤部５ａの板厚ｔを変化させ、ケース２の弁室２ｅに比較的低い複数種の所定の圧力を加えて弁体５と弁座２ｂとの間の流体の漏洩量が０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下となった場合を図３にプロットした。図中で、△印が１．０ｋＰａ以下の複数種の圧力を加えた場合、一方、□印が１．０ｋＰａを超える複数種の圧力を加えた場合を示す。

同図より、ｔ≦０．４Ｌ−０．０４であれば、１．０ｋＰａ以下の圧力を加えた場合に、弁体５と弁座２ｂとの間の流体の漏洩量が０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下となり、弁室２ｅに存在する流体が弁体５を弁座２ｂ側に押圧する圧力が低い場合に、漏洩量を所定の値以下に抑えることができることが判る。

次に、上記距離Ｌと、弁体５の円盤部５ａの板厚ｔを変化させ、ケース２の弁室２ｅに比較的高い複数種の所定の圧力を加えて弁体５と弁座２ｂとの間の流体の漏洩量が０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下となった場合を図３にプロットした。図中で、＊印が０．６ＭＰａに満たない複数種の圧力を加えた場合、一方、○印が０．６ＭＰａ以上、３．５ＭＰａ以下の複数種の圧力を加えた場合を示す。

同図より、ｔ≧０．８であれば、０．６ＭＰａ以上、３．５ＭＰａ以下の圧力を加えた場合に、弁体５と弁座２ｂとの間の流体の漏洩量が０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下となり、弁室２ｅに存在する流体が弁体５を弁座２ｂ側に押圧する圧力が高い場合に、漏洩量を所定の値以下に抑えることができることが判る。

尚、上記実施の形態においては、弁体５を、円盤部５ａと、この円盤部５ａより板厚の厚いリング状の中心部５ｂとを備え、中心部５ｂが円盤部５ａの両表面から突出するように構成したが、図４に示すように、弁体５に代えて弁体１５を用い、弁体１５の中心部１５ｂを、円盤部１５ａの一方の表面から突出するように構成してもよい。この構成でも、弁軸４のフランジ部４ｂと弁体１５の円盤部１５ａとの間に隙間が形成され、上記弁体５を用いた場合と同様の効果を奏する。

さて、口径２０ｍｍの配管に取り付けられる逆止弁１の実施例を上述したが、本発明はこの口径の逆止弁のみに限定されることはなく、図３に示した距離Ｌと板厚ｔの関係を満たしていれば、口径２０ｍｍ以外の配管に適用されても良いことは当然である。

例えば、口径１２ｍｍ以上、２２ｍｍ以下の配管内部に組み込まれる逆止弁においては、弁体の外径Ｄ３は９〜１５ｍｍ、弁座の開口径Ｄ２は８〜１４ｍｍであれば良い。

また、逆止弁１の弁軸４の基部４ａとガイド３のガイド穴３ｂの関係については、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように種々採用することができる。これらの図は、図１のＡ−Ａ断面に相当する図であって、弁軸４とガイド３以外の構成要素の図示を省略している。

図５（ａ）は、上記試験例における弁軸４の基部４ａとガイド３のガイド穴３ｂを示し、図５（ｂ）〜（ｅ）は他の構成例を示す。これらにおいては、弁軸４の基部４ａがガイド３のガイド穴３ｂを滑らかに摺動できるように構成すると共に、基部４ａとガイド穴３ｂの間に、基部４ａの軸芯方向（弁軸４の軸芯方向）に貫通する貫通路４ｄ〜４ｇを形成し、基部４ａとガイド穴３ｂとの間に異物が侵入した場合でも容易に逃がすことができ、ガイド穴３ｂにおける基部４ａの摺動不良を防止できて好ましい。

図５（ｂ）の例においては、弁軸４の基部４ａにその軸芯方向に断面矩形状の溝が形成されることにより、該溝とガイド穴３ｂとの間に断面矩形状の貫通路４ｄが形成されている。

同図（ｃ）の例においては、基部４ａを断面三角形に構成することにより、基部４ａとガイド穴３ｂとの間に３つの貫通路４ｅが形成されている。

同図（ｄ）の例においては、基部４ａを断面十字状に形成することにより、基部４ａとガイド穴３ｂとの間に４つの貫通路４ｆが形成されている。

同図（ｅ）の例においては、ガイド穴３ｂを断面６角状に構成することにより、円柱状の基部４ａとガイド穴３ｂとの間に６つの貫通路４ｇが形成されている。

いずれの場合も、当該逆止弁内を通過する流体に混入される異物は、前記貫通路４ｄ〜４ｇを介して下流側に排出される。

またいずれの場合も、ガイド穴３ｂの内面は、ガイド穴３ｂの両端面から凸状、すなわち両端面より中央部側の内径が小さくなるように形成されても良い。

１ 逆止弁
２ ケース
２ａ 基部
２ｂ 弁座
２ｃ フランジ部
２ｄ 凹部
２ｅ 弁室
２ｆ 右方空間
３ ガイド
３ａ フランジ部
３ｂ ガイド穴
３ｃ 凹部
３ｄ 流体通路
４ 弁軸
４ａ 基部
４ｂ フランジ部
４ｃ 半球状部
４ｄ〜４ｇ 貫通路
５ 弁体
５ａ 円盤部
５ｂ 中心部
６ コイルばね
１５ 弁体
１５ａ 円盤部
１５ｂ 中心部

Claims (12)

1. 口径が１２ｍｍ以上２２ｍｍ以下の配管の内部に組み込まれる逆止弁であって、
   弁座を有する筒状の本体と、
   該本体に摺動自在に配置され、フランジ部を備えた弁軸と、
   温水耐久性のあるゴム材料によって全体的に円盤状に形成され、弾性変形により前記弁座に接離する円盤部と、該円盤部と一体に形成され、該円盤部より板厚の厚いリング状の中心部とを備え、該中心部が前記弁軸の前記フランジ部に当接する弁体と、
   前記弁軸の前記フランジ部を前記弁座側に押圧するコイルばねとを備え、
   前記配管の内部に存在する流体が前記弁体を前記弁座側に押圧する圧力が低い場合、及び高い場合の両方の場合において、前記弁体と前記弁座との間の流体の漏洩量が０．５ｃｍ³／ｍｉｎ以下となる逆止弁において、
   前記弁体の前記円盤部の板厚をｔ[ｍｍ]、前記弁体の前記中心部の外径をＤ１[ｍｍ]、前記弁座の開口径をＤ２[ｍｍ]、前記弁体の前記円盤部の根元部から前記弁座のシール部までの距離Ｌを、Ｌ＝（Ｄ２−Ｄ１）／２としたときに、
   ｔ≦０．４Ｌ−０．０４、かつ、ｔ≧０．８を満たすことを特徴とする逆止弁。
2. 前記配管の内部に存在する流体によって前記弁体を前記弁座側に押圧する圧力が低い場合の該圧力が１．０ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記配管の内部に存在する流体によって前記弁体を前記弁座側に押圧する圧力が高い場合の該圧力が０．６ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の逆止弁。
4. 前記ゴム材料は、ゴム硬度７０Ｈｓであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の逆止弁。
5. 前記ゴム材料は、温水用ＦＫＭ材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の逆止弁。
6. 前記弁軸のフランジ部と、前記弁体の円盤部の相対向する両面の間隔は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の逆止弁。
7. 前記弁体の外径Ｄ３は、９〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の逆止弁。
8. 前記弁座の開口径Ｄ２は、８〜１４ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の逆止弁。
9. 前記距離Ｌは、２．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の逆止弁。
10. 前記弁軸は棒状の基部を備えると共に、該基部は前記本体に設けられたガイド穴に摺動自在に配置されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の逆止弁。
11. 前記ガイド穴は、その内面がガイド穴両端面より中央部側の内径が小さくなるように形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の逆止弁。
12. 前記ガイド穴と前記基部との間には、その軸芯方向に貫通する貫通路が形成されたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の逆止弁。

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