JP6040378B2

JP6040378B2 - 逆止弁

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Publication number: JP6040378B2
Application number: JP2012191862A
Authority: JP
Inventors: 池田　英生; 英生池田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP2014047860A

Description

本発明は逆止弁に関し、特に給湯装置において高温のお湯と冷たい水とを混合して適温のお湯にする混合弁に適用して蛇口などから最初に出てくるお湯が高温になってしまうことを防止するのに使用される逆止弁に関する。

給湯装置においては、給水管および給湯管が接続される水栓器具には、水またはお湯の逆流を防止する目的で逆止弁が用いられている。その逆止弁の中には、本来の逆流防止機能の他に、逆止弁の二次側の圧力が異常に高くなったときにその異常高圧を一次側へ逃すことができる圧力逃し弁の機能を備えたものがある（たとえば、特許文献１参照）。異常高圧の要因としては、逆止弁の二次側の配管に閉じ込められた冷水が加熱により膨張したり凍結により体積が増えたりすることによるものなどがある。

特許文献１に記載の逆止弁によれば、逆止弁体を開閉方向に支持する軸部の内部に二次側から一次側へ連通する逃し流路を有し、その逃し流路に形成された狭窄部を閉じるよう一次側から逃し弁体を付勢するようにして圧力逃し弁を構成している。逃し弁体は、狭窄部を通じて二次側の圧力を受圧しており、二次側の圧力所定値以上の圧力になると、狭窄部から離れて狭窄部を開放し、二次側の圧力を一次側へ逃す。このように、圧力逃し弁が逆止弁の二次側の異常高圧を一次側へ逃すことによって、高圧により二次側の配管が破壊されて漏水が発生したり逆止弁の部品が破壊されたりすることが防止される。

特開２０１０−９６２９８号公報

しかしながら、従来の逆止弁は、圧力逃し弁を逆止弁の軸部の内部に構成しているため、逃し弁体（シール部材）およびその付勢部材の部品寸法が必然的に小さくなり、その分、組み立て作業性が悪くなるので製造コストが高くなるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減した圧力逃し弁付きの逆止弁を提供することを目的とする。

本発明では上記の課題を解決するために、内部の一次側に逆止弁座を有する筒状のケースと、前記ケースの二次側において前記ケースの軸線上に同軸配置された軸受部と、前記逆止弁座に対して着座または離座する方向に移動自在に前記軸受部に支持された逆止弁体と、前記逆止弁体の前記逆止弁座の側に前記逆止弁体とは離れた状態に配置されて逆止弁の閉弁または開弁の際に前記逆止弁座に対して着座または離座する外側環状部および前記外側環状部の内側に前記逆止弁体とは接した状態に配置され前記外側環状部と一体に形成されて圧力逃し弁の弁体として機能する内側環状部とを有したパッキンと、前記パッキンの前記外側環状部を前記逆止弁座に着座させる方向に前記逆止弁体を介して前記内側環状部を付勢する第１のばねと、前記逆止弁体の前記内側環状部に対向した位置に形成されて前記パッキンの前記内側環状部により開閉される前記圧力逃し弁の弁孔と、前記弁孔を閉鎖する方向に前記パッキンの前記内側環状部を付勢して前記逆止弁体に接した状態に維持する第２のばねと、前記パッキンの前記内側環状部が前記弁孔を開けたときに前記弁孔と前記ケースの一次側とを連通させる圧力逃し通路と、を備えていることを特徴とする逆止弁が提供される。

このような逆止弁によれば、パッキンは、逆止弁のシール部材と、圧力逃し弁のシール部材とを兼ねている。これにより、圧力逃し弁のシール部材を一部品として用意する必要がないので、コストを低減することができる。

上記構成の逆止弁は、軸受部が支持する逆止弁体の中に圧力逃し弁を構成するのではなく、逆止弁体の外側に構成してシール部材を逆止弁のものと共用したことで、圧力逃し弁のシール部材が不要になり、製造コストを低減できるという利点がある。また、逆止弁体の中に収納するような極端に小さい部品がないので、逆止弁の組み立てが比較的容易になるという利点がある。

第１の実施の形態に係る逆止弁を適用した給湯装置の一例を示すシステム構成図である。第１の実施の形態に係る逆止弁の閉弁状態を示す中央縦断面図である。第１の実施の形態に係る逆止弁の軸部および逆止弁体を示す中央縦断面図である。第１の実施の形態に係る逆止弁の軸部および逆止弁体を示す図３のＡ−Ａ矢視断面図である。第１の実施の形態に係る逆止弁の開弁状態を示す中央縦断面図である。第１の実施の形態に係る逆止弁が備える圧力逃し弁の開弁状態を示す中央縦断面図である。第２の実施の形態に係る逆止弁のパッキンを示す平面図である。第３の実施の形態に係る逆止弁の逆止弁体およびパッキンを示す図であって、（Ａ）は逆止弁体を第２の軸部の側から見た図、（Ｂ）はパッキンを逆止弁体の側から見た図である。

以下、本発明の実施の形態について、給湯装置における混合弁の給水ラインに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。なお各実施の形態は、矛盾のない範囲で複数の実施の形態を組み合わせて実施することができる。

図１は第１の実施の形態に係る逆止弁を適用した給湯装置の一例を示すシステム構成図である。
この給湯装置は、お湯を貯める貯湯ユニット１０と、お湯を作るヒートポンプユニット２０とを備えている。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１を備え、その下部には給水ライン１２が接続され、上水道などから供給される低温の水が給水される。貯湯タンク１１の下部には、また、循環ライン１３ａを介してヒートポンプユニット２０の入口に接続され、循環ライン１３ａには、循環ポンプ１４が設置されている。ヒートポンプユニット２０の出口は、循環ライン１３ｂを介して貯湯タンク１１の上部へ接続されている。

貯湯タンク１１の上部は、また、給湯ライン１５の一端が接続され、給湯ライン１５の他端は、逆止弁１６を介して混合弁１７の給湯側入力に接続されている。混合弁１７の給水側入力は、逆止弁１８を介して給水ライン１２に接続されている。混合弁１７の出口は、混合水ライン１９に接続されており、この混合水ライン１９は、水量センサ１９ａを介して台所の蛇口、風呂場のシャワーなどに接続されている。ここで、本発明による逆止弁は、給湯ライン１５に介装された逆止弁１６または給水ライン１２に介装された逆止弁１８に適用される。

この給湯装置は、その運転状態では、循環ポンプ１４が貯湯ユニット１０の下部にある低温水をヒートポンプユニット２０に送り、ヒートポンプユニット２０で熱交換されて高温になったお湯を貯湯ユニット１０の上部に戻すようにしている。これにより、貯湯ユニット１０は、その下部に給水ライン１２から供給された低温水が貯留され、上部には、ヒートポンプユニット２０によって沸かされたお湯が貯留される。

貯湯ユニット１０の上部に貯留されたお湯は、給湯ライン１５により逆止弁１６を介して混合弁１７に供給され、一方、給水ライン１２により供給された低温水は、逆止弁１８を介して混合弁１７に供給される。混合弁１７では、図示しない制御部により設定された温度になるよう所定の比率でお湯と水とを混合して混合水ライン１９に送り出す。

ここで、逆止弁１８は、逆止弁１６を介して混合弁１７に供給されるお湯の熱が給水ライン１２に伝搬しないようにするためのものである。これによって、給湯のときに混合弁１７が最初にお湯と混合させる給水ライン１２の水が逆止弁１８により断熱されて高温にならないため、蛇口などから最初に出てくるお湯が火傷するほどの高温になってしまうことを防止することができる。また、給水ライン１２の側の逆止弁１８は、混合弁１７との間の密閉した空間に溜る水が給湯ライン１５からのお湯により加熱されて膨張したり凍結により体積が増えたりして二次側の圧力が異常上昇した場合に、その圧力を一次側に逃がす圧力逃し弁を有している。次に、その給水ライン１２の側に設置される逆止弁１８を例に具体的な構成について説明する。

図２は第１の実施の形態に係る逆止弁の閉弁状態を示す中央縦断面図、図３は第１の実施の形態に係る逆止弁の軸部および逆止弁体を示す中央縦断面図、図４は第１の実施の形態に係る逆止弁の軸部および逆止弁体を示す図３のＡ−Ａ矢視断面図である。

第１の実施の形態に係る逆止弁１８は、図２に示したように、両端に開口部を有する筒状のケース３０を備え、図２の下方の開口部が給水ライン１２に接続される一次側であり、図２の上方の開口部が混合弁１７の給水側入力に接続される二次側である。ケース３０は、その一次側の内側にて二次側開口部に向かって突出された環状の逆止弁座３１が一体に形成されている。

ケース３０の二次側の開口部には、ケース３０の中心に軸受部３２が配置されている。この軸受部３２は、たとえば三方に延びるアーム部３３を介して環状部３４に結合され、その環状部３４に周設された複数のフック３５とともに一体に形成されている。ケース３０には、複数の嵌合孔３６が設けられていて、その嵌合孔３６にフック３５を嵌合させることで、軸受部３２は、ケース３０の軸線上に同軸配置された状態でケース３０に固定されている。

軸受部３２は、逆止弁座３１よりも大きな外径に形成された逆止弁体３７をその開閉方向に進退自在に支持している。そのために、逆止弁体３７は、図４に示したように、ディスク形状を有し、図３に示したように、そのディスク形状の中心から二次側の方向に延びる第１の軸部３８および一次側の方向に延びる第２の軸部３９と一体に形成されている。その第１の軸部３８は、第２の軸部３９よりも大径に形成されており、その大径の側の第１の軸部３８が軸受部３２によって軸支されている。

逆止弁体３７は、また、第１の軸部３８の外周近傍に圧力逃がし弁の弁孔４０が第１の軸部３８の軸線と平行な方向に穿設されている。図示の例では、第１の軸部３８の軸線を中心に２個の弁孔４０が対称配置されている。

逆止弁体３７は、さらに、第２の軸部３９の外周面にその軸線と平行な方向に圧力逃し通路溝４１が形成されている。この圧力逃し通路溝４１は、好ましくは、第２の軸部３９の軸線と弁孔４０の中心とを結ぶ線上に形成されている。つまり、圧力逃し通路溝４１は、弁孔４０から最短となる第２の軸部３９の円周上の位置に形成される。

第２の軸部３９は、また、その先端近傍に止め輪４２を嵌めるための円周溝４３が周設されている。止め輪４２は、たとえば、Ｅ型止め輪などの汎用部品を使用することができる。

逆止弁体３７は、ばね４４がアーム部３３との間に配置されて、軸受部３２から離れる方向、すなわち、逆止弁座３１の方向に付勢されている。このばね４４は、一次側と二次側との圧力差が小さいときでも逆止弁が開弁できるよう、ばね荷重の小さなものによって形成されている。

逆止弁体３７の一次側には、熱伝導性の低い可撓性を有するパッキン４５が配置されている。このパッキン４５は、逆止弁体３７とほぼ同じ外径を有し、外側環状部４５ａと、内側環状部４５ｂと、これらを結合する中間結合部４５ｃとを有する二重環状シール構造になっている。外側環状部４５ａは、内側環状部４５ｂよりも厚く形成され、中間結合部４５ｃは、外側環状部４５ａよりも薄く形成されている。外側環状部４５ａは、逆止弁座３１に対して着座または離座する部分であって、逆止弁１８のシール部材として機能する。一方、パッキン４５の内側環状部４５ｂは、逆止弁体３７に形成された弁孔４０を開閉するもので、圧力逃し弁のシール部材として機能する。したがって、パッキン４５の内側環状部４５ｂが接触している逆止弁体３７の一次側の面において、弁孔４０の周囲が圧力逃し弁のシール弁座となる。

パッキン４５は、その内側環状部４５ｂの一次側に隣接してばねガイド４６が配置され、このばねガイド４６と、第２の軸部３９の先端近傍の円周溝４３に嵌められた止め輪４２との間にばね４７が配置されている。このばね４７は、ばねガイド４６を介してパッキン４５の内側環状部４５ｂを逆止弁体３７に向けて付勢することにより弁孔４０を閉塞している。このばね４７は、また、ばね荷重の大きなものが使用されており、弁孔４０を介してパッキン４５の内側環状部４５ｂが受圧する二次側の圧力が異常に高くなったときだけ、逆止弁体３７から内側環状部４５ｂが離れて圧力逃し弁が開弁する。また、このばね４７は、圧力逃し弁を構成するだけでなく、パッキン４５を逆止弁体３７に保持させる機能も有している。

なお、弁孔４０について、図示の例では、逆止弁体３７に２個の弁孔４０を設けたが、その数は、２個に限定されるものではなく、少なくとも１個あればよい。複数個の弁孔４０を設ける場合、パッキン４５の内側環状部４５ｂが当接する逆止弁体３７の環状領域内に弁孔４０が設けられる。この弁孔４０は、その受圧径を小さく形成することにより、高圧に対抗するばね４７も小さくできることから、なるべく小さくしたい。しかし、受圧径を小さくし過ぎると、弁孔４０がゴミによって閉塞される可能性が出てくる。そこで、本実施の形態では、弁孔４０の受圧径を、経験的にゴミによって閉塞される可能性の少ない最小の値に設定し、そのような受圧径を有する弁孔４０の数は、ばね４７のばね荷重に応じて２個にしている。

以上の構成によれば、逆止弁１８のシール部材であるパッキン４５に、圧力逃し弁のシールを兼用させたことにより、圧力逃し弁の専用のシール部材が不要になり、圧力逃し弁の部品点数を減らすことができる。また、圧力逃し弁のシール弁座を、第１の軸部３８および第２の軸部３９の外側にある逆止弁体３７に形成し、圧力逃し弁のばね４７を第２の軸部３９の外側に配置するようにした。これにより、圧力逃し弁の部品として、第１の軸部３８および第２の軸部３９の内部に入れ込むような小さな部品がないため、組み立て作業性が大幅に良くなり、その分、製造コストを低減することができる。

次に、以上のようにして構成された逆止弁１８の作用について説明する。
図５は第１の実施の形態に係る逆止弁の開弁状態を示す中央縦断面図、図６は第１の実施の形態に係る逆止弁が備える圧力逃し弁の開弁状態を示す中央縦断面図である。

まず、逆止弁１８の一次側の圧力と二次側の圧力との圧力差がないか非常に小さい場合には、図２に示したように、逆止弁体３７がばね４４によって一次側へ付勢されていることにより、パッキン４５の外側環状部４５ａが逆止弁座３１に着座している。これにより、逆止弁１８は、閉弁状態になる。なお、パッキン４５は、その内側環状部４５ｂについては、ばね４７の付勢力によって逆止弁体３７に密着されているが、その外側環状部４５ａは、逆止弁体３７から離れた状態で逆止弁座３１に着座している。このとき、逆止弁１８は、その一次側の空間と二次側の空間とが熱伝導性の低いパッキン４５によって隔離されているので、二次側の空間にある水が給湯ライン１５からの熱伝搬により高温になったとしても、一次側の空間の水が高温になることはない。

次に、混合水ライン１９の蛇口が開放されるなどして、逆止弁１８の二次側の圧力が一次側の圧力より低くなった場合には、図５に示したように、パッキン４５は、一次側の水圧を受けて二次側へ移動し、逆止弁１８が開弁する。これにより、図中に矢印Ｂで示したように、給水ライン１２より供給された水は、逆止弁１８の一次側から流入し、ケース３０の内部を通って二次側へ流出する。

逆止弁１８は、その二次側の圧力が一次側の圧力より高い場合には、図２に示したように、閉弁するが、二次側の圧力がさらに高くなると、逆止弁体３７は、さらに一次側の方へ移動し、今まで離れていたパッキン４５の外側環状部４５ａと接触するようになる。さらに、二次側の圧力が高くなると、パッキン４５の外側環状部４５ａは、さらに押されて逆止弁座３１が食い込むような形になり、逆止弁体３７と逆止弁座３１とによって強固に固定される。

この状態から、二次側の圧力がさらに高くなって一次側の圧力との圧力差が所定の値を超えると、今度は、図６に示したように、弁孔４０介して二次側の圧力を受圧しているパッキン４５の内側環状部４５ｂがばね４７の付勢力に抗して逆止弁体３７から離れる。これにより、二次側の圧力は、弁孔４０、逆止弁体３７と内側環状部４５ｂとの隙間、および圧力逃し通路溝４１を通って一次側に流れることにより減圧される。このようにして、逆止弁１８の二次側の圧力が異常に高くなったとしても、圧力逃し弁が二次側の圧力を一次側へ逃すことにより、逆止弁１８の構成部品が高圧によって破損することが回避されるようになる。

図７は第２の実施の形態に係る逆止弁のパッキンを示す平面図である。
上記の第１の実施の形態に係る逆止弁１８では、圧力逃し弁を通過してきた圧力は、第２の軸部３９に形成した圧力逃し通路溝４１を介して一次側へ逃すようにしたが、第２の実施の形態では、パッキン４５に圧力逃し通路４８を形成している。すなわち、パッキン４５は、その内側環状部４５ｂの内周面を凹凸形状にして圧力逃し通路４８を形成している。この実施の形態では、パッキン４５が挿通される第２の軸部３９の外表面には、圧力逃し通路溝４１は、必ずしも必要ではない。

図８は第３の実施の形態に係る逆止弁の逆止弁体およびパッキンを示す図であって、（Ａ）は逆止弁体を第２の軸部の側から見た図、（Ｂ）はパッキンを逆止弁体の側から見た図である。

この第３の実施の形態に係る逆止弁１８においては、図８の（Ａ）に示したように、逆止弁体３７の第２の軸部３９の側の面には、二つの弁孔４０の中心を結ぶ線に直交して第２の軸部３９の中心を通る線上に二つの位置決め凸部４９が形成されている。一方、パッキン４５は、図８の（Ｂ）に示したように、内側環状部４５ｂの内周面の対向位置に二つの圧力逃し通路４８が形成されている。また、内側環状部４５ｂの両面には、二つの圧力逃し通路４８の中心を結ぶ線に直交してパッキン４５の中心を通る線上に二つの位置決め凹部５０が形成されている。なお、位置決め凹部５０は、内側環状部４５ｂの片面だけに設けてもよい。しかし、位置決め凹部５０を両面に設けることで、パッキン４５を第２の軸部３９に組み付けるときに、表裏関係なく組み付けることができ、また、位置決めに使用されない位置決め凹部５０は、位置合わせのときの目印にすることができる。

１０貯湯ユニット
１１貯湯タンク
１２給水ライン
１３ａ，１３ｂ循環ライン
１４循環ポンプ
１５給湯ライン
１６逆止弁
１７混合弁
１８逆止弁
１９混合水ライン
１９ａ水量センサ
２０ヒートポンプユニット
３０ケース
３１逆止弁座
３２軸受部
３３アーム部
３４環状部
３５フック
３６嵌合孔
３７逆止弁体
３８第１の軸部
３９第２の軸部
４０弁孔
４１圧力逃し通路溝
４２止め輪
４３円周溝
４４ばね
４５パッキン
４５ａ外側環状部
４５ｂ内側環状部
４５ｃ中間結合部
４６ばねガイド
４７ばね
４８圧力逃し通路
４９位置決め凸部
５０位置決め凹部

Claims

内部の一次側に逆止弁座を有する筒状のケースと、
前記ケースの二次側において前記ケースの軸線上に同軸配置された軸受部と、
前記逆止弁座に対して着座または離座する方向に移動自在に前記軸受部に支持された逆止弁体と、
前記逆止弁体の前記逆止弁座の側に前記逆止弁体とは離れた状態に配置されて逆止弁の閉弁または開弁の際に前記逆止弁座に対して着座または離座する外側環状部および前記外側環状部の内側に前記逆止弁体とは接した状態に配置され前記外側環状部と一体に形成されて圧力逃し弁の弁体として機能する内側環状部とを有したパッキンと、
前記パッキンの前記外側環状部を前記逆止弁座に着座させる方向に前記逆止弁体を介して前記内側環状部を付勢する第１のばねと、
前記逆止弁体の前記内側環状部に対向した位置に形成されて前記パッキンの前記内側環状部により開閉される前記圧力逃し弁の弁孔と、
前記弁孔を閉鎖する方向に前記パッキンの前記内側環状部を付勢して前記逆止弁体に接した状態に維持する第２のばねと、
前記パッキンの前記内側環状部が前記弁孔を開けたときに前記弁孔と前記ケースの一次側とを連通させる圧力逃し通路と、
を備えていることを特徴とする逆止弁。
前記逆止弁体は、ディスク形状を有し、そのディスク形状の中心から、二次側の方向に延びて前記軸受部に支持される第１の軸部および一次側の方向に延びて前記パッキンを支持する第２の軸部と一体に形成され、前記第１の軸部の外周近傍に前記弁孔が穿設されていることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
前記第２のばねは、前記第２の軸部の外周に配置されていることを特徴とする請求項２記載の逆止弁。
前記内側環状部は、前記外側環状部よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項３記載の逆止弁。
前記弁孔は、前記パッキンの前記内側環状部が当接する前記逆止弁体の環状領域内に少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項３記載の逆止弁。
前記第２の軸部は、前記弁孔から最短となる円周上の位置に前記圧力逃し通路としての圧力逃し通路溝が前記第２の軸部の軸線と平行な方向に形成されていることを特徴とする請求項２記載の逆止弁。
前記パッキンは、前記内側環状部の内周面に前記圧力逃し通路が形成されていることを特徴とする請求項２記載の逆止弁。