JP6559722B2

JP6559722B2 - 逆止弁

Info

Publication number: JP6559722B2
Application number: JP2017012110A
Authority: JP
Inventors: 西尾　拓也; 拓也西尾; 秀俊野原; 大西　博文; 博文大西
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: US10234050B2; JP2018119627A; US20180209557A1; CN108361421A; CN108361421B; DE102018201108B4; DE102018201108A1

Description

本発明は、逆止弁に関する。

流体の逆流を防止するための逆止弁として、流体通路を有するケーシングと、流体通路内に配置された弁座部材と、流体通路内において弁座部材の弁座面に密封して当接することにより流体通路を閉止する弁体とを備えるものがある。例えば特許文献１に示される逆止弁は、弁体がスプリングによって弁座面に押し付けられるように付勢されていて、弁体に対する順方向への流体圧力がスプリングの付勢力を超えると弁体が下流側に変位して流体通路が開放され、逆方向への流体圧力が加わるとスプリングの付勢力と該流体圧力とによって弁体が弁座面に押し付けられて流体通路が閉止された状態が維持されるようになっている。比較的に低い低圧の流体を対象とする逆止弁においては、ゴムなどの弾性部材により形成されたシールリングを弁体と弁座面との間に介在させて弁体と弁座面との間を密封するようになっているが、高圧流体を対象とする逆止弁においては、シールリングが高圧流体によって破損する虞があるため、特許文献１の逆止弁のように剛性が高い金属などの材料で形成された弁体と弁座部材とを直接当接させる、いわゆるメタルシール構造により流体通路を閉止するようにすることが多い。このようなメタルシール構造において高いシール性を確保するためには、弁座面とそれに当接する弁体の当接部分とを高い精度で加工することが求められる。

特開２０１６−９４９６２号公報

特許文献１に示す逆止弁においては弁座面が筒状の弁座部材の内側の奥まった位置に形成されているため、弁座面の加工には細長く延びた工具を使用しなければならなかった。そのような工具の先端には振動やブレが生じやすくなるため、弁座面の加工を高精度で行うことが難しかった。また、加工した弁座面が奥まった位置にあるため、弁座面の加工精度を加工後に確認することも難しかった。このようなことから、弁座面の高い精度での加工は多くの時間を要する繁雑な作業となっていた。

そこで本発明は、弁座面の加工を容易に行えるようにした逆止弁を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
上流側開口、下流側開口、及び該上流側開口から該下流側開口にまで延びる流体通路を有するケーシングと、
上流側端部、下流側端部、及び該上流側端部から該下流側端部にまで延びる連通路を有し、該流体通路内において該ケーシングに固定された弁座部材であって、該流体通路の下流側に面する端面に弁座面が形成された弁座部材と、
該弁座部材とは別体とされ、該弁座部材の該下流側端部に取り外し可能に取り付けられて、該流体通路内において該下流側端部から下流側に延在し内側に弁体収容空間を画定する筒状の弁体ハウジングと、
該弁体ハウジングの該弁体収容空間内において該弁体収容空間の長手軸線の方向で摺動可能に配置された弁体であって、該弁座部材の該弁座面に当接して該連通路を閉止する閉止位置と、該閉止位置よりも下流側に位置し該弁座面から離れて該連通路を開放する開放位置との間で変位可能とされた弁体と、
を備える逆止弁を提供する。

当該逆止弁においては、弁座面を弁座部材の下流側の端面に形成するようにしているため、従来のように奥まった位置に弁座面か形成されているものに比べて、弁座面の加工が容易になる。また加工した弁座面の加工精度の確認も容易に行うことが可能となる。これにより、弁座面の研削や研磨による高精度な加工をより容易に行うことが可能となる。

好ましくは、
該ケーシングが、該上流側開口を有する第１のケーシング部材と、該下流側開口を有し該第１のケーシング部材に連結された第２のケーシング部材とを備え、
該弁座部材が、径方向外側に突出したシール部を有し、該シール部が該第１のケーシング部材と該第２のケーシング部材との間に狭着されることにより、該第１及び第２のケーシング部材の間を密封して該ケーシングに固定され、
該弁座部材が該下流側端部の外周面に雄ねじ部を有し、該弁体ハウジングが内周面に雌ねじ部を有し、該雌ねじ部を該雄ねじ部に螺合することにより該弁体ハウジングが該弁座部材に取り付けられるようにされており、
該弁座部材の外周面に、該弁体ハウジングが取り付けられたときに該弁体ハウジングの上流側端面が当接する当接面と、該当接面と該シール部との間の位置に形成された周方向に延びる歪抑制溝と、を有するようにすることができる。

弁座部材のシール部を第１のケーシング部材と第２のケーシング部材とによって狭着すると、シール部には第１及び第２のケーシング部材から受ける強い力により歪が生じる。弁座面を弁座部材の端面に形成したことに伴って、弁体ハウジングの取付位置が弁座部材のシール部に近い位置となり、シール部に生じた歪みによって弁体ハウジングの取付位置にも歪みが生じる虞がある。しかしながら、上述のように弁体ハウジングの上流側端面が当接する当接面とシール部との間に歪抑制溝を設けることにより、シール部の歪が歪抑制溝において吸収されて、シール部の歪の影響が当接面にまでは及ばないようすることができる。これにより、シール部の歪によって当接面までもが変形して弁体ハウジングの螺合が緩んでしまうことを防止することが可能となる。

具体的には、該弁座部材の該弁座面が、該流体通路の下流側に向かって拡径した円錐状面であるようにすることができる。

以下、本発明に係る逆止弁の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る逆止弁の側面断面図であり、弁体が閉止位置にある状態を示す図である。図１の逆止弁において弁体が開放位置にある状態を示す図である。

本発明に係る逆止弁１０は、図１及び図２に示すように、上流側開口１４から下流側開口１６にまで延びる流体通路１８を有するケーシング１２と、流体通路１８内に配置された弁座部材２０と、弁座部材２０に取り付けられた弁体ハウジング２２と、弁体ハウジング２２内に配置された弁体２４とを備える。当該逆止弁１０は、下流側開口１６から流体圧力が加わっているときには弁体２４が流体通路１８を閉止した状態（図１）を維持して流体が上流側（図で見て左側）に向かって逆流することを阻止し、上流側開口１４から一定以上の大きさの流体圧力が加わったときには弁体２４が下流側（図で見て右側）に変位して流体通路１８を開放した状態（図２）となり、流体が下流側に向かって流れるようになっている。

ケーシング１２は、上流側開口１４を有する第１のケーシング部材２６と、下流側開口１６を有する第２のケーシング部材２８とからなる。第１のケーシング部材２６と第２のケーシング部材２８とは、互いに螺合されて連結されている。第１のケーシング部材２６には、例えば水素ステーションにおける水素供給ホースのノズルなどが取り外し可能に接続されるようにされたノズル接続部３０が形成されている。また、第２のケーシング部材２８には、例えば燃料電池車の水素タンクに繋がる配管などが接続される配管接続部３２が形成されている。

弁座部材２０は、径方向外側に突出したシール部３４を有しており、このシール部３４が第１のケーシング部材２６と第２のケーシング部材２８との間に狭着されることにより、流体通路１８内においてケーシング１２に固定されている。シール部３４は、第１のケーシング部材２６の押圧部３６に当接する傾斜した第１シール面３８と第２のケーシング部材２８の押圧部４０に当接する傾斜した第２シール面４２とを有していて、径方向外側に向かってテーパ状となっている。第１及び第２のケーシング部材２６、２８と弁座部材２０とはともに金属材料により形成されているが、弁座部材２０はケーシング１２よりも柔らかい金属材料により形成されている。したがって、第１のケーシング部材２６と第２のケーシング部材２８とを螺合させてその間に弁座部材２０を狭着すると、弁座部材２０のシール部３４は、第１のケーシング部材２６の押圧部３６と第２のケーシング部材２８の押圧部４０とによって押し潰されて、各押圧部３６、４０がシール面３８、４０に食い込むようにして変形する。これにより第１のケーシング部材２６と第２のケーシング部材２８との間は弁座部材２０を介して密封される。

弁座部材２０は、その上流側端部４４から下流側端部４６にまで延びる連通路４８を有していて、ケーシング１２の上流側開口１４から下流側開口１６に向かって流れる流体が連通路４８の中を通るようになっている。上流側端部４４には流体中の塵や埃を取り除くためのフィルタ５０が取り外し可能に取り付けられている。下流側端部４６の下流側に面する端面５２の一部に弁座面５４が形成されている。この弁座面５４は、流体通路１８の下流側に向かって拡径した環状の円錐状面となっている。弁座部材２０の下流側端部４６の外周面５６には雄ねじ部５８が形成されており、この雄ねじ部５８に弁体ハウジング２２の内周面６０の上流側の先端付近に形成された雌ねじ部６２が螺合されるようになっている。

弁体ハウジング２２は、弁座部材２０とは別体とされており、上述のように雌ねじ部６２を弁座部材２０の雄ねじ部５８に螺合することにより、弁座部材２０に取り外し可能に取り付けられている。弁体ハウジング２２は、弁座部材２０の下流側端部４６からさらに下流側に延在した筒状の形状を有し、その内側に弁体収容空間６４を画定している。また、弁体ハウジング２２は、弁座部材２０に取り付けられている雌ねじ部６２の付近の大径部分６６と、その下流側の小径部分６８とを有しており、大径部分６６は第２のケーシング部材２８の内周面７０とほぼ同じ大きさとされ、小径部分６８は第２のケーシング部材２８の内周面７０との間に流体が通過するのに十分な隙間７２が形成される大きさとされている。

弁体２４は、弁体ハウジング２２の弁体収容空間６４内において、長手軸線Ｌの方向で内周面６０に対して摺動可能に配置されている。弁体２４は、弁座部材２０の弁座面５４に当接して連通路４８を閉止する閉止位置（図１）と、閉止位置よりも下流側に位置して弁座面５４から離れて連通路４８を開放する開放位置（図２）との間で変位するようにされている。弁体２４と弁体ハウジング２２との間には、弁体２４を上流側に向かって付勢するスプリング７４が配置されている。弁体２４の外周面には環状凹部７６が形成されており、この環状凹部７６の中に環状の摺動抵抗付与部材７７が配置されている。この摺動抵抗付与部材７７により、弁体２４と弁体ハウジング２２との間に所定の摺動抵抗が生じるようになり、弁体２４が受ける上流側からの圧力と下流側からの圧力との差がスプリングの付勢力の大きさに近い状態となったときに弁体２４の位置が不安定となって弁体２４が弁座面５４に着座したり離れたりする状態が頻繁に繰り返されるいわゆるチャタリングを防止することが可能となる。

弁座部材２０の外周面５６にはさらに、弁体ハウジング２２が取り付けられたときに弁体ハウジング２２の上流側端面７８が当接する当接面８０と、この当接面８０とシール部３４の第２シール面４２との間の位置において第２シール面４２に隣接して形成された周方向に延びる歪抑制溝８２とが形成されている。弁体ハウジング２２は、上流側端面７８が当接面８０に押し付けられる位置にまで螺合されることにより弁座部材２０にしっかりと固定される。上述のように弁座部材２０はシール部３４が第１及び第２のケーシング部材２６、２８によって狭着されることによりケーシング１２に密封して固定されており、固定の際にシール部３４には第１及び第２のケーシング部材２６、２８の押圧部３６、４０が食い込んで歪が生じ得る。シール部３４における歪はその周辺部にまで影響を与えることがあり、歪抑制溝８２が形成されていない場合においては、歪の影響が当接面８０にまで及ぶことがある。シール部３４の歪により当接面８０が変形してしまうと、当接面８０と弁体ハウジング２２の上流側端面７８との間に隙間が生じて弁体ハウジング２２の螺合が緩んでしまう虞がある。そうすると、弁座部材２０に対する弁体ハウジング２２の位置が不安定になり、それに保持されている弁体２４の位置も不安定となって弁体２４が適切に弁座面５４に当接できなくなって、連通路４８を適切に閉止できなくなる。当該逆止弁１０においては、第２シール面４２と当接面８０との間に歪抑制溝８２が形成されているため、シール部３４における歪が歪抑制溝８２で吸収されてその先の当接面８０が変形しないようにすることができる。これにより、弁座部材２０をケーシング１２に固定したときに弁体ハウジング２２の螺合が緩むことが防止される。

ケーシング１２の上流側開口１４から流体が供給されて弁体２４に上流側から一定以上の流体圧力が加わると、弁体２４はスプリング７４の付勢力に抗して閉止位置（図１）から開放位置（図２）へと下流側に変位する。弁体２４が開放位置となると流体はフィルタ５０及び弁座部材２０の連通路４８を通過し、さらに弁体ハウジング２２の側方開口８４を通って弁体ハウジング２２の小径部分６８と第２のケーシング部材２８の内周面７０との間の隙間７２を通過して下流側開口１６にまで流れるようになる。下流側の圧力が上昇するなどして下流側に対する上流側の相対的な流体圧力が低下すると、弁体２４はスプリング７４の付勢力により閉止位置に戻り連通路４８を閉止する。上流側開口１４からの流体の供給が停止して下流側からの流体圧力の方が大きくなると、弁体ハウジング２２の下流側端部に形成されている背圧開口８６を介して弁体２４に加わる流体圧力とスプリング７４の付勢力とにより弁体２４は上流側に押圧されて弁座面５４に押し付けられる。これにより、流体通路１８が閉止された状態が維持されて、下流側開口１６の側の流体が上流側開口１４に向かって逆流することが防止される。

当該逆止弁１０においては、弁座部材２０の弁座面５４が端面５２に形成されているため、従来のように筒状の部材の奥まった位置に弁座面が形成されているものに比べて、加工方法や加工工具の選択の自由度が大きくなり、弁座面５４の加工を容易に行うことが可能となる。また、加工した弁座面５４の加工精度の確認も容易に行うことが可能となる。これにより、加工時間を短縮して加工コストを低減できるのみならず、従来は実現することが困難であった加工精度を比較的に容易に実現することもできるようになる。

また、弁座面５４を弁座部材２０の端面５２に形成したことに伴って、弁体ハウジング２２の取付位置が弁座部材２０のシール部３４に近い位置となりシール部３４に生じる歪の影響が弁体ハウジング２２の取付部分にまで及びやすくなるが、弁体ハウジング２２の上流側端面７８が当接する当接面８０とシール部３４との間に歪抑制溝８２を設けることにより、シール部３４からの歪が歪抑制溝８２に吸収されて当接面８０にシール部の歪の影響が生じないようにもなっている。

逆止弁１０；ケーシング１２；上流側開口１４；下流側開口１６；流体通路１８；弁座部材２０；弁体ハウジング２２；弁体２４；第１のケーシング部材２６；第２のケーシング部材２８；ノズル接続部３０；配管接続部３２；シール部３４；（第１のケーシング部材２６の）押圧部３６；第１シール面３８；（第２のケーシング部材２８の）押圧部４０；第２シール面４２；上流側端部４４；下流側端部４６；連通路４８；フィルタ５０；端面５２；弁座面５４；外周面５６；雄ねじ部５８；内周面６０；雌ねじ部６２；弁体収容空間６４；大径部分６６；小径部分６８；内周面７０；隙間７２；スプリング７４；環状凹部７６；摺動抵抗付与部材７７；上流側端面７８；当接面８０；歪抑制溝８２；側方開口８４；背圧開口８６；
長手軸線Ｌ；

Claims

上流側開口、下流側開口、及び該上流側開口から該下流側開口にまで延びる流体通路を有するケーシングと、
上流側端部、下流側端部、及び該上流側端部から該下流側端部にまで延びる連通路を有し、該流体通路内において該ケーシングに固定された弁座部材であって、該流体通路の下流側に面する端面に弁座面が形成された弁座部材と、
該弁座部材とは別体とされ、該弁座部材の該下流側端部に取り外し可能に取り付けられて、該流体通路内において該下流側端部から下流側に延在し内側に弁体収容空間を画定する筒状の弁体ハウジングと、
該弁体ハウジングの該弁体収容空間内において該弁体収容空間の長手軸線の方向で摺動可能に配置された弁体であって、該弁座部材の該弁座面に当接して該連通路を閉止する閉止位置と、該閉止位置よりも下流側に位置し該弁座面から離れて該連通路を開放する開放位置との間で変位可能とされた弁体と、
を備え、
該ケーシングが、該上流側開口を有する第１のケーシング部材と、該下流側開口を有し該第１のケーシング部材に連結された第２のケーシング部材とを備え、
該弁座部材が、径方向外側に突出したシール部を有し、該シール部が該第１のケーシング部材と該第２のケーシング部材との間に狭着されることにより、該第１及び第２のケーシング部材の間を密封して該ケーシングに固定され、
該弁座部材が該下流側端部の外周面に雄ねじ部を有し、該弁体ハウジングが内周面に雌ねじ部を有し、該雌ねじ部を該雄ねじ部に螺合することにより該弁体ハウジングが該弁座部材に取り付けられるようにされており、
該弁座部材の外周面に、該弁体ハウジングが取り付けられたときに該弁体ハウジングの上流側端面が当接する当接面と、該当接面と該シール部との間の位置に形成された周方向に延びる歪抑制溝と、を有するようにされた、逆止弁。
該弁座部材の該弁座面が、該流体通路の下流側に向かって拡径した円錐状面である、請求項１に記載の逆止弁。