逆止弁および複合弁
【課題】可撓性部材にて構成された弁体に大きな逆圧がかかったとしても、閉弁時のシール性能を安定に維持できる逆止弁を提供する。
【解決手段】ある態様の逆止弁においては、主弁体７２が、ボディ７０に摺動可能に支持される本体８６と、本体８６に支持されて主弁座８０に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材９２と、本体８６から半径方向外向きに延出し、弁部材９２を主弁座８０とは反対側にて支持するとともに、主弁座８０との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど弁部材９２から離間する切り欠き面が形成された支持部８８と、を含む。そして、弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。
【解決手段】ある態様の逆止弁においては、主弁体７２が、ボディ７０に摺動可能に支持される本体８６と、本体８６に支持されて主弁座８０に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材９２と、本体８６から半径方向外向きに延出し、弁部材９２を主弁座８０とは反対側にて支持するとともに、主弁座８０との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど弁部材９２から離間する切り欠き面が形成された支持部８８と、を含む。そして、弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次圧側から一次圧側への作動流体の逆流を防止するための逆止弁、およびその逆止弁を含む混合弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしく光熱費も比較的低く抑えられる等の理由から貯湯式給湯装置が普及しつつある。この貯湯式給湯装置は、例えば自然冷媒である二酸化炭素等を使ったヒートポンプシステムによって大気中の熱を汲み上げ、給湯に必要な熱エネルギーとして利用するものであり、熱源としてのヒートポンプユニットと貯湯タンクにて構成される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
貯湯タンクの下部には給水管が接続され、上水道から低温水が供給される。この低温水は、ヒートポンプユニットに送られて熱交換がなされ、高温の湯となって貯湯タンクの上部に戻される。その結果、貯湯タンクには上部に高温の湯水（高温水）、中間部に中間温度の湯水（中温水）、下部に低温の湯水（低温水）が存在する温度成層が形成される。貯湯タンクの高温層には給湯管が接続され、下流側で給水管と合流する。給湯管と給水管との合流部には混合弁が設けられ、給湯管を流れる高温水と給水管を流れる低温水との混合比を調整して下流側に流す温水の温度調整を行う。このような構成においては、混合弁を介して混合された湯水が給水管や給湯管に逆流しないよう、その混合弁の上流側に逆止弁が設けられることが多い。
【０００４】
ところで、このような給湯装置に用いられる逆止弁には、そのシール性を高めるために、弁体に可撓性のあるパッキンを取り付けるものも多い（例えば特許文献２参照）。閉弁時にそのパッキンを弁座に密着させることで、そのシール性を高く維持するものである。ただし、パッキンの過度な変形を防止して閉弁時の安定性を確保するために、弁体におけるパッキンの背部には剛体からなる支持部が所定の間隙を空けるように設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２９９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような逆止弁は、パッキンの支持部とは反対側に支持構造が少ないことから、何らかの要因で想定外に大きな逆圧が生じた場合、パッキンが弁座から脱落してしまうおそれがあった。このような脱落があると、逆止弁はその機能を果たせなくなるため、その対策を講じておく必要がある。なお、このような問題は給湯装置に限らず、他の流体機器においても生じうると考えられる。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、可撓性部材にて構成された弁体に大きな逆圧がかかったとしても、閉弁時のシール性能を安定に維持できる逆止弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の逆止弁は、一次圧側と二次圧側とをつなぐ流体通路が設けられたボディと、ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、弁座に二次圧側から着脱して弁部を開閉するとともに、一次圧と二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、を備える。弁体は、ボディに摺動可能に支持される本体と、本体に支持されて弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、本体から半径方向外向きに延出し、弁部材を弁座とは反対側にて支持するとともに、弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、を含む。そして、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。
【０００９】
この態様によれば、閉弁時には可撓性を有する弁部材が弁座に着座するため、逆止弁としてのシール性能を高く維持することができる。一方、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、支持部における切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。このため、仮に逆止弁に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁座の当接部と支持部の基端部との間に弁部材の周縁部近傍がしっかりと挟持されるようになり、弁座からの弁部材の脱落を防止することができる。また、このとき弁部材における挟持箇所が圧縮されるため、その挟持部よりも周縁部の厚みが相対的に大きくなる。その結果、その周縁部がストッパの機能を発揮して弁部材の半径方向内向きへの変位を抑制し、弁部材の脱落防止効果をさらに高めるようになる。このとき、弁部材が挟持部において弁座のみならず支持部にも密着するため、逆圧（二次圧）が弁部材の背部、つまり弁部材と支持部との間に作用することを防止するか、少なくともその影響を相当低減することができるようになる。その結果、弁部材が大きな背圧により弁座から脱落するといった事態も防止できる。すなわち、この態様の逆止弁によれば、弁体に大きな逆圧がかかったとしても、そのシール性能を安定に維持することができる。
【００１０】
本発明の別の態様は複合弁である。この複合弁は、第１の作動流体を導入する第１導入通路と、第２の作動流体を導入する第２導入通路と、第１導入通路と第２導入通路との間に設けられて第１の作動流体と第２の作動流体とを混合する合流室と、混合された作動流体を導出する導出通路とが形成された共用のボディと、合流室に設けられて第１導入通路と第２導入通路との開度比率を調整する混合弁体と、ボディに取り付けられて混合弁体を駆動する駆動部とを備え、第１の作動流体と第２の作動流体との混合比を調整する混合弁と、第１導入通路および第２導入通路の少なくとも一方に設けられた逆止弁とを備える。
【００１１】
そして、逆止弁は、ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、弁座に混合室側から着脱して弁部を開閉するとともに、作動流体を導入する側の一次圧と混合室側の二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、を備える。弁体は、ボディに摺動可能に支持される本体と、本体に支持されて弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、本体から半径方向外向きに延出し、弁部材を弁座とは反対側にて支持するとともに、弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、を含む。そして、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。
【００１２】
この態様によると、共用のボディに混合弁と逆止弁とを組み付けてユニット化することで、取り扱いの容易な複合弁を提供できるようになる。そして、その複合弁に組み込まれる逆止弁について上述と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可撓性部材にて構成された弁体に大きな逆圧がかかったとしても、閉弁時のシール性能を安定に維持できる逆止弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の逆止弁が適用される貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。
【図２】制御弁ユニットの全体構成を表す部分断面図である。
【図３】第１逆止弁の構成を表す断面図である。
【図４】第１逆止弁の動作を表す断面図である。
【図５】主弁体の脱落防止機能を表す断面図である。
【図６】実施形態の脱落防止機能が作用しない場合の比較例を表す拡大断面図である。
【図７】第２逆止弁の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態の逆止弁が適用される貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。本実施形態の給湯装置は、貯湯ユニット１０とヒートポンプユニット１２を備える。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１４のほか、湯水を循環または供給するための配管、湯水の流れを制御する制御弁、湯水の温度や流量を検出するためのセンサ等を備える。
【００１６】
上水道から供給される低温水は、給水管１６によって貯湯ユニット１０に供給される。給水管１６は、貯湯ユニット１０内にて分岐し、その一方である第１給水管１８が貯湯タンク１４の下部に接続されている。貯湯タンク１４とヒートポンプユニット１２との間には沸上循環回路が形成されている。すなわち、貯湯タンク１４の下部に接続された導出管２０がヒートポンプユニット１２に接続され、ヒートポンプユニット１２に接続された戻り管２２が貯湯タンク１４の上部に接続されている。
【００１７】
このような構成により、貯湯タンク１４には上部に高温水、中間部に中温水、下部に低温水が存在する温度成層が形成される。貯湯タンク１４の下部に溜まった冷温水は、ヒートポンプユニット１２にて熱交換されて高温水となって貯湯タンク１４に戻される。導出管２０には、このような沸上循環回路における湯水の循環を促進するためのポンプ２４が設けられている。
【００１８】
一方、貯湯タンク１４の上部には、高温水を導出する給湯管２６が接続されている。給水管１６から分岐した他方である第２給水管２８と給湯管２６とが下流側で接続され、それらの合流部において高温水と冷温水とが混合される。そして、その混合によって適温となった湯水が、配管３０を介して浴槽、台所その他の給湯設備に供給される。給湯管２６と第２給水管２８との接続点には制御弁ユニット３２が設けられている。
【００１９】
制御弁ユニット３２は、共用のボディに混合弁３４、第１逆止弁３６および第２逆止弁３８を一体に組み付けた複合弁である。混合弁３４は、給湯管２６を介して供給された高温水と、第２給水管２８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３０に適温の湯水を導出する。配管３０には上流側から温度センサ４０、流量センサ４２が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ４０の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう混合弁３４の開度を制御する。一方、第１逆止弁３６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管２８に逆流することを防止する。第２逆止弁３８は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が給湯管２６に逆流することを防止する。なお、制御弁ユニット３２の具体的構成については後述する。
【００２０】
一方、ヒートポンプユニット１２は、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルを備える。この冷凍サイクルは圧縮機、熱交換器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒循環回路を備えるが、それらの構成および動作については公知であるため、その詳細な説明を省略する。上述の沸上循環回路を流れる低温水は、その熱交換器を経る際に沸き上げられて高温水となる。
【００２１】
次に、制御弁ユニット３２の具体的構成について説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に部材の位置関係を表現することがある。
図２は、制御弁ユニット３２の全体構成を表す部分断面図である。
制御弁ユニット３２は、樹脂材を一体成形して得られたボディ５０を有し、そのボディ５０に混合弁３４、第１逆止弁３６および第２逆止弁３８を一体に組み付けて構成されている。ボディ５０の中央には高温水と低温水とを合流させる合流室５２が設けられ、その上部に混合弁３４が組み付けられ、下部には円筒状に延出する導出通路５４が設けられている。ボディ５０の一方の側部には円筒状に延出する第１導入通路５６が設けられ、他方の側部には円筒状に延出する第２導入通路５８が設けられている。第１導入通路５６と第２導入通路５８とは同軸状に設けられ、導出通路５４と直角に接続されている。第１導入通路５６は第２給水管２８に接続され、第２導入通路５８は給湯管２６に接続され、導出通路５４は配管３０に接続される。
【００２２】
混合弁３４は、第１導入通路５６および第２導入通路５８の各開度を調整するための弁部を有する弁本体６０と、弁部を駆動する駆動部としてのモータユニット６２を備える。弁本体６０は、ボディ５０の上端開口部に圧入された円筒状のガイド部材６４と、ガイド部材６４に回転自在に支持された段付円筒状の弁駆動体６６を備える。ガイド部材６４の外周面とボディ５０の内周面との間には、シール用のＯリングが介装されている。
【００２３】
弁駆動体６６は、その上半部がガイド部材６４に摺動可能に支持された軸支部６７となっており、その軸支部６７の外周面にはガイド部材６４との間のシール性を確保するためのＯリングが嵌着されている。弁駆動体６６の下半部は拡径されて弁体６８（「混合弁体」として機能する）を構成し、その弁体６８の内方に合流室５２が形成されている。弁体６８の側部には内外を連通させる菱形状の流量調整孔６９が設けられている。流量調整孔６９は弁体６８の周方向に約２１０度にわたって形成されており、その周方向の中央部が第１導入通路５６および第２導入通路５８の一方に対向したときに他方の導入通路が遮断されるように構成されている。この流量調整孔６９の回転位置を制御することにより、第１導入通路５６と第２導入通路５８との開度比率を調整でき、高温水と低温水との混合比を調整することができる。
【００２４】
モータユニット６２は、図示しないロータとステータとを含むステッピングモータとして構成され、ボディ５０の上端開口部を封止するように取り付けられている。弁本体６０の上端部はロータに連結されており、ロータの回転が弁体６８の回転動作として表れるようになる。制御部は、温度センサ４０により検出された温度に基づき、給湯設備に供給される湯水が使用者が設定した給湯温度となるよう弁体６８の回転位置を制御する。
【００２５】
第１導入通路５６および第２導入通路５８は、いずれも内方に一段縮径される段付円筒状に形成されている。第１逆止弁３６は、第１導入通路５６の大径部にＯリングを介して圧入され、その一端は第１導入通路５６の段部に係止されている。同様に、第２逆止弁３８は、第２導入通路５８の大径部にＯリングを介して圧入され、その一端は第２導入通路５８の段部に係止されている。
【００２６】
図３は、第１逆止弁３６の構成を表す断面図である。
第１逆止弁３６は、樹脂材からなるボディ７０の内方に大口径の主弁（第１の弁部）と小口径の副弁（第２の弁部）とを同軸状に収容するように構成される。主弁は二次圧側から一次圧側への作動流体の流れを防止し、副弁は二次圧と一次圧との差圧が設定差圧よりも大きくなったときに開弁して作動流体の一部の逆流を許容し、二次圧の急上昇を防止するものである。なお、ここでいう「一次圧側」は第２給水管２８側（上流側）が対応し、「二次圧側」は配管３０側（下流側）が対応する。ボディ７０の内方には主弁を開閉する主弁体７２が配設され、主弁体７２の内方には副弁を開閉する副弁体７４が配設されている。
【００２７】
ボディ７０は、円筒状の本体７６を有する。そして、本体７６の一端部が縮径されて主弁孔７８が形成され、その二次圧側開口端縁が内方に突出することにより円環状の主弁座８０が形成されている。本体７６の他端部には、リング状のガイド部８２が圧入されている。ガイド部８２は、その中央部が本体７６の内方に向けて円ボス状に突出し、主弁体７２を軸線方向に摺動可能に支持する。ガイド部８２における円ボス部８３の周りには、軸線に平行な貫通孔８４が等間隔にて複数設けられている。
【００２８】
主弁体７２は、ボディ７０に摺動可能に支持される樹脂材からなる本体８６を有する。本体８６は段付円筒状をなし、その軸線方向中間部に半径方向外向きに延出する支持部８８が設けられている。支持部８８は円板状をなし、その周縁角部がテーパ状に面取り（例えば０．１〜１．０ｍｍ程度のＣ面取り）されている。本体８６は、支持部８８よりも主弁座８０側の部分が先端に向けて外径が徐々に大きくなるテーパ部９０となっており、そのテーパ部９０に嵌着させるように弁部材９２が組み付けられている。
【００２９】
弁部材９２は、可撓性を有する円板状のゴムからなり、その中央に軸線方向に同径にて貫通形成された円形の嵌合孔を有し、その嵌合孔がテーパ部９０に外嵌されるようにして本体８６に組み付けられる。このため、本体８６の弁部材９２に対する締め代は、支持部８８から離れるほど大きくなる。弁部材９２は、半径方向の内半部よりも外半部の厚みが小さくなっており、その外半部と支持部８８との間に間隙が形成されるようになる。この間隙は、閉弁時に弁部材９２の外半部が適度に撓める大きさに設定されている。
【００３０】
本体８６の先端部には、ばね受け９４が嵌着されている。ばね受け９４は有底円筒状をなし、その開口端部が本体８６の先端部に嵌合して固定されている。ばね受け９４には軸線に沿った貫通孔９６が設けられている。弁部材９２は、その内半部が支持部８８とばね受け９４との間に挟まれるように支持されている。主弁体７２は、弁部材９２がその周縁部にて主弁座８０に着脱することにより主弁を開閉する。支持部８８とガイド部８２との間には、主弁体７２を閉弁方向に付勢するスプリング９８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００３１】
一方、本体８６内には、その軸線方向の貫通孔により副通路が設けられ、その軸線方向中央部に半径方向内向きに延出する区画部１００が設けられている。そして、その区画部１００の内周部により副弁孔１０２が形成され、その一次圧側開口端部により副弁座１０４が形成されている。副弁体７４は、本体８６の内方に配設され、一次圧側から副弁座１０４に着脱して副弁を開閉する。副弁体７４は、主弁体に摺動可能に内挿される樹脂材からなる支持体１０６と、支持体１０６の端面中央に圧入された可撓性部材（本実施形態ではゴム）からなる副弁部材１０８を有する。
【００３２】
支持体１０６は段付円柱状をなし、その副弁座１０４との対向面中央部に円形の凹部が形成されている。副弁部材１０８は円柱状をなし、支持体１０６から一部を突出させるようにその凹部に圧入されている。すなわち、剛体からなる支持体１０６によって副弁部材１０８の変形が規制されているため、副弁の閉弁圧の大きさにかかわらず、副弁体７４の軸線方向への安定した摺動性を維持することができる。なお、副弁部材１０８の外周面には軸線に平行な連通溝１１０が周方向に等間隔で複数設けられており、作動流体の流通性を確保している。支持体１０６とばね受け９４との間には、副弁体７４を閉弁方向に付勢するスプリング１１２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００３３】
そして、このような構成において、図示のように弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、支持部８８におけるテーパ面の基端部（テーパ面の始まり箇所）の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立するように構成されている。その結果、仮に第１逆止弁３６に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁部材９２の周縁部が主弁座８０と支持部８８との間にしっかりと挟持されるようになり、主弁座８０からの弁部材９２の脱落を防止することができる。以下、第１逆止弁３６の動作とともにそのような脱落防止機能について詳細に説明する。
【００３４】
図４は、第１逆止弁３６の動作を表す断面図である。（Ａ）は第１逆止弁３６（主弁）の開弁状態を示し、（Ｂ）は主弁および副弁の閉弁状態を示し、（Ｃ）は副弁の開弁状態を示し、（Ｄ）は逆圧が過大となった状態を示している。
【００３５】
本実施形態における給湯装置の動作時には、上述のように、混合弁３４により給湯管２６と第２給水管２８との開度比率が調整されることにより、合流部にて適温に調整された湯水が給湯設備に供給される。このとき、第１逆止弁３６の前後差圧がその開弁差圧（スプリング９８の付勢力に抗して主弁体７２を開弁させることが可能な差圧）よりも大きくなり、図４（Ａ）に示すように、第１逆止弁３６が開弁状態（全開状態）となる。なお、ここでいう「第１逆止弁３６の開弁状態」とは、第１逆止弁３６がその逆流防止機能を作用させる前の状態、つまり主弁の開弁状態を意味する。
【００３６】
一方、給湯装置が停止されると、第１逆止弁３６の前後差圧がその開弁差圧よりも小さくなる。このため、図４（Ｂ）に示すように、第１逆止弁３６は閉弁状態となる。ただし、その閉弁状態において第１逆止弁３６に作用する逆圧（二次圧と一次圧との差圧）が設定差圧（スプリング１１２の付勢力に抗して副弁体７４を開弁させることが可能な差圧）よりも大きくなると、図４（Ｃ）に示すように、主弁の閉弁状態が維持されつつ、副弁が開弁される。これにより、第１逆止弁３６の上流側圧力の急上昇を抑制でき、貯湯ユニット１０の安定性を確保することができる。
【００３７】
そして、このような状況において、仮に想定外の大きな逆圧が作用した場合には、図４（Ｄ）に示すように、弁部材９２が主弁座８０に強く押しつけられ、本体８６とともに主弁孔７８に引き込まれる方向に変位するようになる。しかしながら、主弁体７２における上述の弁構成により脱落防止機能が作用するため、弁部材９２の主弁座８０からの脱落は防止される。この脱落防止機能の詳細について、以下に説明する。
【００３８】
図５は、主弁体の脱落防止機能を表す断面図である。（Ａ）は図４（Ｃ）のＡ部拡大図であり、（Ｂ）は図４（Ｄ）のＡ部拡大図である。図６は、実施形態の脱落防止機能が作用しない構成による比較例を表す拡大断面図である。（Ａ）は主弁の通常の閉弁状態を示し、図５（Ａ）に対応する。（Ｂ）および（Ｃ）は逆圧が過大となった状態を示し、図５（Ｂ）に対応する。
【００３９】
既に述べたが、本実施形態においては図５（Ａ）に示すように、弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、支持部８８におけるテーパ面の基端部の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。このため、仮に図５（Ｂ）に示すように第１逆止弁３６に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁部材９２と主弁座８０との当接部Ｐ１と、支持部８８のテーパ面の基端部Ｐ２との間に、弁部材９２の周縁部近傍がしっかりと挟持され、弁部材９２の弁部材９２への脱落防止機能を発揮するようになる。さらに、このとき弁部材９２における挟持箇所が幅方向に圧縮されるため、その挟持部よりも外側部分（周縁部）の厚みが大きくなる。その結果、その周縁部がさらに弁部材９２の半径方向内向きへの動作に対するストッパの機能を発揮し、弁部材９２の脱落防止効果をより高めるようになる。
【００４０】
また、弁部材９２がその挟持部において主弁座８０のみならず支持部８８にも環状に密着するようになるため、逆圧（二次圧）が弁部材９２の背部、つまり弁部材９２の外半部と支持部８８との間隙に作用することを抑制できるようになる。その結果、弁部材９２がその背圧により主弁孔７８へ脱落するといった事態も防止することができる。すなわち、主弁体７２に大きな逆圧がかかったとしても、そのシール性能を安定に維持することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては上述のように、テーパ部９０の外径が支持部８８との境界位置から先端側（図の上端側）に向けて徐々に大きくなる形状であるのに対し、弁部材９２の内径は一定に形成されているため、テーパ部９０の弁部材９２に対する締め代は、支持部８８から離れるほど大きくなる。このため、仮に弁部材９２に背圧が作用して弁部材９２を変位させようとしても、その変位にともなって弁部材９２とテーパ部９０とがより密着するようになる。このため、両者のシール性が一層高められ、両者のクリアランスを介して作動流体が逆流するといった事態を防止することができる。
【００４２】
これに対し、例えば図６（Ａ）に示すように、本実施形態のような脱落防止機能のない比較例を想定する。この比較例にかかる逆止弁においては、主弁体１７２における支持部１８８の周縁部にテーパ面が設けられておらず、また、弁部材１９２が嵌合する外周面１９０にテーパ部も設けられていない。
【００４３】
このため、仮に図６（Ｂ）に示すように逆止弁に想定外の大きな逆圧がかかると、弁部材１９２はその外周縁Ｐ３において支持部１８８の平坦面に当接するようになるが、主弁座８０と支持部１８８との間に上記実施形態のような対向する凸部による挟持力を作用させることができない。しかも、逆圧（二次圧）が弁部材１９２の背部に作用して弁部材１９２が支持部１８８から離間する方向に押し上げられるようになる。その結果、図６（Ｃ）に示すように、弁部材１９２が主弁孔７８に脱落しやすくなる。このような脱落が生じると、逆止弁はその機能を有効に発揮できなくなる。言い換えれば、本実施形態によれば、上述した脱落防止構造によりこうした問題を解決することができる。
【００４４】
図７は、第２逆止弁３８の構成を表す断面図である。なお、第２逆止弁３８は副弁を備えていない点を除いては第１逆止弁３６とほぼ同様の構成を有する。このため、第１逆止弁３６と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
第２逆止弁３８は、ボディ７０の内方に大口径の主弁のみを収容するように構成される。主弁は二次圧側から一次圧側への作動流体の流れを防止する。なお、ここでいう「一次圧側」は給湯管２６側（上流側）が対応し、「二次圧側」は配管３０側（下流側）が対応する。ボディ７０の内方には主弁を開閉する主弁体１２０が配設されている。
【００４６】
主弁体１２０は、ボディ７０に摺動可能に支持される樹脂材からなる本体１２２を有する。本体１２２は段付円柱状をなし、その軸線方向中間部に支持部８８が設けられている。本体１２２は、支持部８８から先端に向けてその外径が徐々に大きくなるテーパ部９０となっており、そのテーパ部９０に弁部材９２が組み付けられている。本体１２２の先端部はフランジ状の係止部１２４となっており、支持部８８と係止部１２４との間に形成される凹部に弁部材９２の内周部が嵌着されている。本体１２２の弁部材９２に対する締め代が支持部８８から離れるほど大きくなるのは第１逆止弁３６と同様である。
【００４７】
そして、このような構成において、図示のように弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、支持部８８におけるテーパ面の基端部の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立するように構成されている。その結果、仮に第２逆止弁３８に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁部材９２の周縁部が主弁座８０と支持部８８との間にしっかりと挟持されるようになり、弁部材９２の主弁孔７８への脱落を防止することができる。なお、この脱落防止機能は第１逆止弁３６のものと同様であるため、その説明については省略する。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００４９】
上記実施形態においては、支持部８８の構造として、その周縁部にＣ面取りによるテーパ面を施す例を示したが、例えばＲ面取りによる曲面状としてもよく、半径方向外向きに向かうほど弁部材９２から離間する切り欠き面であれば種々の形状を採用することができる。また、上記実施形態では、弁部材９２の外半部の厚みを内半部よりも小さくし、支持部８８についてはその中央からテーパ面の基端部にかけて平坦面とする例を示した。変形例においては逆に、弁部材を一定の厚みにて形成する一方、支持部における弁部材との対向面を段付形状としてもよい。具体的には、支持部の外半部を内半部に対して一段下げるような段付形状とし、弁部材の外半部との間に所定の間隙を設けてもよい。ただしその場合にも、支持部の周縁部には半径方向外向きに向かうほど弁部材から離間する切り欠き面を設け、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立するようにする。
【００５０】
上記実施形態においては、図２に示したように、制御弁ユニット３２の第１導入通路５６（つまり第２給水管２８側の導入通路）に主弁と副弁を備える第１逆止弁３６を配設し、第２導入通路５８（つまり給湯管２６側の導入通路）に主弁のみを備える第２逆止弁３８を配設する構成を示した。変形例においては、逆に、第１導入通路５６に第２逆止弁３８を配設し、第２導入通路５８に第１逆止弁３６を配設してもよい。あるいは、第１導入通路５６および第２導入通路５８の双方に第１逆止弁３６を配設してもよい。または、第１導入通路５６および第２導入通路５８の双方に第２逆止弁３８を配設してもよい。また、第１導入通路５６および第２導入通路５８の一方のみにいずれかの逆止弁を配設するようにしてもよい。
【００５１】
上記実施形態においては、本発明の逆止弁を作動流体として湯水の逆流を防止する制御弁として構成し、貯湯式給湯装置に適用する例を示した。変形例においては、即時式給湯装置の必要箇所に適用してもよい。また、例えば冷媒を作動流体とする冷凍サイクルなど、二次圧側から一次圧側への逆流防止が必要なシステムであれば、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 貯湯ユニット、 １２ ヒートポンプユニット、 １４ 貯湯タンク、 １６ 給水管、 １８ 第１給水管、 ２０ 導出管、 ２２ 戻り管、 ２６ 給湯管、 ２８ 第２給水管、 ３０ 配管、 ３２ 制御弁ユニット、 ３４ 混合弁、 ３６ 第１逆止弁、 ３８ 第２逆止弁、 ５０ ボディ、 ５２ 合流室、 ５４ 導出通路、 ５６ 第１導入通路、 ５８ 第２導入通路、 ６０ 弁本体、 ６２ モータユニット、 ６８ 弁体、 ６９ 流量調整孔、 ７０ ボディ、 ７２ 主弁体、 ７４ 副弁体、 ７８ 主弁孔、 ８０ 主弁座、 ８６ 本体、 ８８ 支持部、 ９０ テーパ部、 ９２ 弁部材、 １０２ 副弁孔、 １０４ 副弁座、 １０６ 支持体、 １０８ 副弁部材、 １２０ 主弁体、 １２２ 本体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次圧側から一次圧側への作動流体の逆流を防止するための逆止弁、およびその逆止弁を含む混合弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしく光熱費も比較的低く抑えられる等の理由から貯湯式給湯装置が普及しつつある。この貯湯式給湯装置は、例えば自然冷媒である二酸化炭素等を使ったヒートポンプシステムによって大気中の熱を汲み上げ、給湯に必要な熱エネルギーとして利用するものであり、熱源としてのヒートポンプユニットと貯湯タンクにて構成される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
貯湯タンクの下部には給水管が接続され、上水道から低温水が供給される。この低温水は、ヒートポンプユニットに送られて熱交換がなされ、高温の湯となって貯湯タンクの上部に戻される。その結果、貯湯タンクには上部に高温の湯水（高温水）、中間部に中間温度の湯水（中温水）、下部に低温の湯水（低温水）が存在する温度成層が形成される。貯湯タンクの高温層には給湯管が接続され、下流側で給水管と合流する。給湯管と給水管との合流部には混合弁が設けられ、給湯管を流れる高温水と給水管を流れる低温水との混合比を調整して下流側に流す温水の温度調整を行う。このような構成においては、混合弁を介して混合された湯水が給水管や給湯管に逆流しないよう、その混合弁の上流側に逆止弁が設けられることが多い。
【０００４】
ところで、このような給湯装置に用いられる逆止弁には、そのシール性を高めるために、弁体に可撓性のあるパッキンを取り付けるものも多い（例えば特許文献２参照）。閉弁時にそのパッキンを弁座に密着させることで、そのシール性を高く維持するものである。ただし、パッキンの過度な変形を防止して閉弁時の安定性を確保するために、弁体におけるパッキンの背部には剛体からなる支持部が所定の間隙を空けるように設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２９９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような逆止弁は、パッキンの支持部とは反対側に支持構造が少ないことから、何らかの要因で想定外に大きな逆圧が生じた場合、パッキンが弁座から脱落してしまうおそれがあった。このような脱落があると、逆止弁はその機能を果たせなくなるため、その対策を講じておく必要がある。なお、このような問題は給湯装置に限らず、他の流体機器においても生じうると考えられる。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、可撓性部材にて構成された弁体に大きな逆圧がかかったとしても、閉弁時のシール性能を安定に維持できる逆止弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の逆止弁は、一次圧側と二次圧側とをつなぐ流体通路が設けられたボディと、ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、弁座に二次圧側から着脱して弁部を開閉するとともに、一次圧と二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、を備える。弁体は、ボディに摺動可能に支持される本体と、本体に支持されて弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、本体から半径方向外向きに延出し、弁部材を弁座とは反対側にて支持するとともに、弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、を含む。そして、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。
【０００９】
この態様によれば、閉弁時には可撓性を有する弁部材が弁座に着座するため、逆止弁としてのシール性能を高く維持することができる。一方、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、支持部における切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。このため、仮に逆止弁に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁座の当接部と支持部の基端部との間に弁部材の周縁部近傍がしっかりと挟持されるようになり、弁座からの弁部材の脱落を防止することができる。また、このとき弁部材における挟持箇所が圧縮されるため、その挟持部よりも周縁部の厚みが相対的に大きくなる。その結果、その周縁部がストッパの機能を発揮して弁部材の半径方向内向きへの変位を抑制し、弁部材の脱落防止効果をさらに高めるようになる。このとき、弁部材が挟持部において弁座のみならず支持部にも密着するため、逆圧（二次圧）が弁部材の背部、つまり弁部材と支持部との間に作用することを防止するか、少なくともその影響を相当低減することができるようになる。その結果、弁部材が大きな背圧により弁座から脱落するといった事態も防止できる。すなわち、この態様の逆止弁によれば、弁体に大きな逆圧がかかったとしても、そのシール性能を安定に維持することができる。
【００１０】
本発明の別の態様は複合弁である。この複合弁は、第１の作動流体を導入する第１導入通路と、第２の作動流体を導入する第２導入通路と、第１導入通路と第２導入通路との間に設けられて第１の作動流体と第２の作動流体とを混合する合流室と、混合された作動流体を導出する導出通路とが形成された共用のボディと、合流室に設けられて第１導入通路と第２導入通路との開度比率を調整する混合弁体と、ボディに取り付けられて混合弁体を駆動する駆動部とを備え、第１の作動流体と第２の作動流体との混合比を調整する混合弁と、第１導入通路および第２導入通路の少なくとも一方に設けられた逆止弁とを備える。
【００１１】
そして、逆止弁は、ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、弁座に混合室側から着脱して弁部を開閉するとともに、作動流体を導入する側の一次圧と混合室側の二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、を備える。弁体は、ボディに摺動可能に支持される本体と、本体に支持されて弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、本体から半径方向外向きに延出し、弁部材を弁座とは反対側にて支持するとともに、弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、を含む。そして、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。
【００１２】
この態様によると、共用のボディに混合弁と逆止弁とを組み付けてユニット化することで、取り扱いの容易な複合弁を提供できるようになる。そして、その複合弁に組み込まれる逆止弁について上述と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可撓性部材にて構成された弁体に大きな逆圧がかかったとしても、閉弁時のシール性能を安定に維持できる逆止弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の逆止弁が適用される貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。
【図２】制御弁ユニットの全体構成を表す部分断面図である。
【図３】第１逆止弁の構成を表す断面図である。
【図４】第１逆止弁の動作を表す断面図である。
【図５】主弁体の脱落防止機能を表す断面図である。
【図６】実施形態の脱落防止機能が作用しない場合の比較例を表す拡大断面図である。
【図７】第２逆止弁の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態の逆止弁が適用される貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。本実施形態の給湯装置は、貯湯ユニット１０とヒートポンプユニット１２を備える。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１４のほか、湯水を循環または供給するための配管、湯水の流れを制御する制御弁、湯水の温度や流量を検出するためのセンサ等を備える。
【００１６】
上水道から供給される低温水は、給水管１６によって貯湯ユニット１０に供給される。給水管１６は、貯湯ユニット１０内にて分岐し、その一方である第１給水管１８が貯湯タンク１４の下部に接続されている。貯湯タンク１４とヒートポンプユニット１２との間には沸上循環回路が形成されている。すなわち、貯湯タンク１４の下部に接続された導出管２０がヒートポンプユニット１２に接続され、ヒートポンプユニット１２に接続された戻り管２２が貯湯タンク１４の上部に接続されている。
【００１７】
このような構成により、貯湯タンク１４には上部に高温水、中間部に中温水、下部に低温水が存在する温度成層が形成される。貯湯タンク１４の下部に溜まった冷温水は、ヒートポンプユニット１２にて熱交換されて高温水となって貯湯タンク１４に戻される。導出管２０には、このような沸上循環回路における湯水の循環を促進するためのポンプ２４が設けられている。
【００１８】
一方、貯湯タンク１４の上部には、高温水を導出する給湯管２６が接続されている。給水管１６から分岐した他方である第２給水管２８と給湯管２６とが下流側で接続され、それらの合流部において高温水と冷温水とが混合される。そして、その混合によって適温となった湯水が、配管３０を介して浴槽、台所その他の給湯設備に供給される。給湯管２６と第２給水管２８との接続点には制御弁ユニット３２が設けられている。
【００１９】
制御弁ユニット３２は、共用のボディに混合弁３４、第１逆止弁３６および第２逆止弁３８を一体に組み付けた複合弁である。混合弁３４は、給湯管２６を介して供給された高温水と、第２給水管２８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３０に適温の湯水を導出する。配管３０には上流側から温度センサ４０、流量センサ４２が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ４０の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう混合弁３４の開度を制御する。一方、第１逆止弁３６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管２８に逆流することを防止する。第２逆止弁３８は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が給湯管２６に逆流することを防止する。なお、制御弁ユニット３２の具体的構成については後述する。
【００２０】
一方、ヒートポンプユニット１２は、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルを備える。この冷凍サイクルは圧縮機、熱交換器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒循環回路を備えるが、それらの構成および動作については公知であるため、その詳細な説明を省略する。上述の沸上循環回路を流れる低温水は、その熱交換器を経る際に沸き上げられて高温水となる。
【００２１】
次に、制御弁ユニット３２の具体的構成について説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に部材の位置関係を表現することがある。
図２は、制御弁ユニット３２の全体構成を表す部分断面図である。
制御弁ユニット３２は、樹脂材を一体成形して得られたボディ５０を有し、そのボディ５０に混合弁３４、第１逆止弁３６および第２逆止弁３８を一体に組み付けて構成されている。ボディ５０の中央には高温水と低温水とを合流させる合流室５２が設けられ、その上部に混合弁３４が組み付けられ、下部には円筒状に延出する導出通路５４が設けられている。ボディ５０の一方の側部には円筒状に延出する第１導入通路５６が設けられ、他方の側部には円筒状に延出する第２導入通路５８が設けられている。第１導入通路５６と第２導入通路５８とは同軸状に設けられ、導出通路５４と直角に接続されている。第１導入通路５６は第２給水管２８に接続され、第２導入通路５８は給湯管２６に接続され、導出通路５４は配管３０に接続される。
【００２２】
混合弁３４は、第１導入通路５６および第２導入通路５８の各開度を調整するための弁部を有する弁本体６０と、弁部を駆動する駆動部としてのモータユニット６２を備える。弁本体６０は、ボディ５０の上端開口部に圧入された円筒状のガイド部材６４と、ガイド部材６４に回転自在に支持された段付円筒状の弁駆動体６６を備える。ガイド部材６４の外周面とボディ５０の内周面との間には、シール用のＯリングが介装されている。
【００２３】
弁駆動体６６は、その上半部がガイド部材６４に摺動可能に支持された軸支部６７となっており、その軸支部６７の外周面にはガイド部材６４との間のシール性を確保するためのＯリングが嵌着されている。弁駆動体６６の下半部は拡径されて弁体６８（「混合弁体」として機能する）を構成し、その弁体６８の内方に合流室５２が形成されている。弁体６８の側部には内外を連通させる菱形状の流量調整孔６９が設けられている。流量調整孔６９は弁体６８の周方向に約２１０度にわたって形成されており、その周方向の中央部が第１導入通路５６および第２導入通路５８の一方に対向したときに他方の導入通路が遮断されるように構成されている。この流量調整孔６９の回転位置を制御することにより、第１導入通路５６と第２導入通路５８との開度比率を調整でき、高温水と低温水との混合比を調整することができる。
【００２４】
モータユニット６２は、図示しないロータとステータとを含むステッピングモータとして構成され、ボディ５０の上端開口部を封止するように取り付けられている。弁本体６０の上端部はロータに連結されており、ロータの回転が弁体６８の回転動作として表れるようになる。制御部は、温度センサ４０により検出された温度に基づき、給湯設備に供給される湯水が使用者が設定した給湯温度となるよう弁体６８の回転位置を制御する。
【００２５】
第１導入通路５６および第２導入通路５８は、いずれも内方に一段縮径される段付円筒状に形成されている。第１逆止弁３６は、第１導入通路５６の大径部にＯリングを介して圧入され、その一端は第１導入通路５６の段部に係止されている。同様に、第２逆止弁３８は、第２導入通路５８の大径部にＯリングを介して圧入され、その一端は第２導入通路５８の段部に係止されている。
【００２６】
図３は、第１逆止弁３６の構成を表す断面図である。
第１逆止弁３６は、樹脂材からなるボディ７０の内方に大口径の主弁（第１の弁部）と小口径の副弁（第２の弁部）とを同軸状に収容するように構成される。主弁は二次圧側から一次圧側への作動流体の流れを防止し、副弁は二次圧と一次圧との差圧が設定差圧よりも大きくなったときに開弁して作動流体の一部の逆流を許容し、二次圧の急上昇を防止するものである。なお、ここでいう「一次圧側」は第２給水管２８側（上流側）が対応し、「二次圧側」は配管３０側（下流側）が対応する。ボディ７０の内方には主弁を開閉する主弁体７２が配設され、主弁体７２の内方には副弁を開閉する副弁体７４が配設されている。
【００２７】
ボディ７０は、円筒状の本体７６を有する。そして、本体７６の一端部が縮径されて主弁孔７８が形成され、その二次圧側開口端縁が内方に突出することにより円環状の主弁座８０が形成されている。本体７６の他端部には、リング状のガイド部８２が圧入されている。ガイド部８２は、その中央部が本体７６の内方に向けて円ボス状に突出し、主弁体７２を軸線方向に摺動可能に支持する。ガイド部８２における円ボス部８３の周りには、軸線に平行な貫通孔８４が等間隔にて複数設けられている。
【００２８】
主弁体７２は、ボディ７０に摺動可能に支持される樹脂材からなる本体８６を有する。本体８６は段付円筒状をなし、その軸線方向中間部に半径方向外向きに延出する支持部８８が設けられている。支持部８８は円板状をなし、その周縁角部がテーパ状に面取り（例えば０．１〜１．０ｍｍ程度のＣ面取り）されている。本体８６は、支持部８８よりも主弁座８０側の部分が先端に向けて外径が徐々に大きくなるテーパ部９０となっており、そのテーパ部９０に嵌着させるように弁部材９２が組み付けられている。
【００２９】
弁部材９２は、可撓性を有する円板状のゴムからなり、その中央に軸線方向に同径にて貫通形成された円形の嵌合孔を有し、その嵌合孔がテーパ部９０に外嵌されるようにして本体８６に組み付けられる。このため、本体８６の弁部材９２に対する締め代は、支持部８８から離れるほど大きくなる。弁部材９２は、半径方向の内半部よりも外半部の厚みが小さくなっており、その外半部と支持部８８との間に間隙が形成されるようになる。この間隙は、閉弁時に弁部材９２の外半部が適度に撓める大きさに設定されている。
【００３０】
本体８６の先端部には、ばね受け９４が嵌着されている。ばね受け９４は有底円筒状をなし、その開口端部が本体８６の先端部に嵌合して固定されている。ばね受け９４には軸線に沿った貫通孔９６が設けられている。弁部材９２は、その内半部が支持部８８とばね受け９４との間に挟まれるように支持されている。主弁体７２は、弁部材９２がその周縁部にて主弁座８０に着脱することにより主弁を開閉する。支持部８８とガイド部８２との間には、主弁体７２を閉弁方向に付勢するスプリング９８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００３１】
一方、本体８６内には、その軸線方向の貫通孔により副通路が設けられ、その軸線方向中央部に半径方向内向きに延出する区画部１００が設けられている。そして、その区画部１００の内周部により副弁孔１０２が形成され、その一次圧側開口端部により副弁座１０４が形成されている。副弁体７４は、本体８６の内方に配設され、一次圧側から副弁座１０４に着脱して副弁を開閉する。副弁体７４は、主弁体に摺動可能に内挿される樹脂材からなる支持体１０６と、支持体１０６の端面中央に圧入された可撓性部材（本実施形態ではゴム）からなる副弁部材１０８を有する。
【００３２】
支持体１０６は段付円柱状をなし、その副弁座１０４との対向面中央部に円形の凹部が形成されている。副弁部材１０８は円柱状をなし、支持体１０６から一部を突出させるようにその凹部に圧入されている。すなわち、剛体からなる支持体１０６によって副弁部材１０８の変形が規制されているため、副弁の閉弁圧の大きさにかかわらず、副弁体７４の軸線方向への安定した摺動性を維持することができる。なお、副弁部材１０８の外周面には軸線に平行な連通溝１１０が周方向に等間隔で複数設けられており、作動流体の流通性を確保している。支持体１０６とばね受け９４との間には、副弁体７４を閉弁方向に付勢するスプリング１１２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００３３】
そして、このような構成において、図示のように弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、支持部８８におけるテーパ面の基端部（テーパ面の始まり箇所）の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立するように構成されている。その結果、仮に第１逆止弁３６に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁部材９２の周縁部が主弁座８０と支持部８８との間にしっかりと挟持されるようになり、主弁座８０からの弁部材９２の脱落を防止することができる。以下、第１逆止弁３６の動作とともにそのような脱落防止機能について詳細に説明する。
【００３４】
図４は、第１逆止弁３６の動作を表す断面図である。（Ａ）は第１逆止弁３６（主弁）の開弁状態を示し、（Ｂ）は主弁および副弁の閉弁状態を示し、（Ｃ）は副弁の開弁状態を示し、（Ｄ）は逆圧が過大となった状態を示している。
【００３５】
本実施形態における給湯装置の動作時には、上述のように、混合弁３４により給湯管２６と第２給水管２８との開度比率が調整されることにより、合流部にて適温に調整された湯水が給湯設備に供給される。このとき、第１逆止弁３６の前後差圧がその開弁差圧（スプリング９８の付勢力に抗して主弁体７２を開弁させることが可能な差圧）よりも大きくなり、図４（Ａ）に示すように、第１逆止弁３６が開弁状態（全開状態）となる。なお、ここでいう「第１逆止弁３６の開弁状態」とは、第１逆止弁３６がその逆流防止機能を作用させる前の状態、つまり主弁の開弁状態を意味する。
【００３６】
一方、給湯装置が停止されると、第１逆止弁３６の前後差圧がその開弁差圧よりも小さくなる。このため、図４（Ｂ）に示すように、第１逆止弁３６は閉弁状態となる。ただし、その閉弁状態において第１逆止弁３６に作用する逆圧（二次圧と一次圧との差圧）が設定差圧（スプリング１１２の付勢力に抗して副弁体７４を開弁させることが可能な差圧）よりも大きくなると、図４（Ｃ）に示すように、主弁の閉弁状態が維持されつつ、副弁が開弁される。これにより、第１逆止弁３６の上流側圧力の急上昇を抑制でき、貯湯ユニット１０の安定性を確保することができる。
【００３７】
そして、このような状況において、仮に想定外の大きな逆圧が作用した場合には、図４（Ｄ）に示すように、弁部材９２が主弁座８０に強く押しつけられ、本体８６とともに主弁孔７８に引き込まれる方向に変位するようになる。しかしながら、主弁体７２における上述の弁構成により脱落防止機能が作用するため、弁部材９２の主弁座８０からの脱落は防止される。この脱落防止機能の詳細について、以下に説明する。
【００３８】
図５は、主弁体の脱落防止機能を表す断面図である。（Ａ）は図４（Ｃ）のＡ部拡大図であり、（Ｂ）は図４（Ｄ）のＡ部拡大図である。図６は、実施形態の脱落防止機能が作用しない構成による比較例を表す拡大断面図である。（Ａ）は主弁の通常の閉弁状態を示し、図５（Ａ）に対応する。（Ｂ）および（Ｃ）は逆圧が過大となった状態を示し、図５（Ｂ）に対応する。
【００３９】
既に述べたが、本実施形態においては図５（Ａ）に示すように、弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、支持部８８におけるテーパ面の基端部の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立する。このため、仮に図５（Ｂ）に示すように第１逆止弁３６に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁部材９２と主弁座８０との当接部Ｐ１と、支持部８８のテーパ面の基端部Ｐ２との間に、弁部材９２の周縁部近傍がしっかりと挟持され、弁部材９２の弁部材９２への脱落防止機能を発揮するようになる。さらに、このとき弁部材９２における挟持箇所が幅方向に圧縮されるため、その挟持部よりも外側部分（周縁部）の厚みが大きくなる。その結果、その周縁部がさらに弁部材９２の半径方向内向きへの動作に対するストッパの機能を発揮し、弁部材９２の脱落防止効果をより高めるようになる。
【００４０】
また、弁部材９２がその挟持部において主弁座８０のみならず支持部８８にも環状に密着するようになるため、逆圧（二次圧）が弁部材９２の背部、つまり弁部材９２の外半部と支持部８８との間隙に作用することを抑制できるようになる。その結果、弁部材９２がその背圧により主弁孔７８へ脱落するといった事態も防止することができる。すなわち、主弁体７２に大きな逆圧がかかったとしても、そのシール性能を安定に維持することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては上述のように、テーパ部９０の外径が支持部８８との境界位置から先端側（図の上端側）に向けて徐々に大きくなる形状であるのに対し、弁部材９２の内径は一定に形成されているため、テーパ部９０の弁部材９２に対する締め代は、支持部８８から離れるほど大きくなる。このため、仮に弁部材９２に背圧が作用して弁部材９２を変位させようとしても、その変位にともなって弁部材９２とテーパ部９０とがより密着するようになる。このため、両者のシール性が一層高められ、両者のクリアランスを介して作動流体が逆流するといった事態を防止することができる。
【００４２】
これに対し、例えば図６（Ａ）に示すように、本実施形態のような脱落防止機能のない比較例を想定する。この比較例にかかる逆止弁においては、主弁体１７２における支持部１８８の周縁部にテーパ面が設けられておらず、また、弁部材１９２が嵌合する外周面１９０にテーパ部も設けられていない。
【００４３】
このため、仮に図６（Ｂ）に示すように逆止弁に想定外の大きな逆圧がかかると、弁部材１９２はその外周縁Ｐ３において支持部１８８の平坦面に当接するようになるが、主弁座８０と支持部１８８との間に上記実施形態のような対向する凸部による挟持力を作用させることができない。しかも、逆圧（二次圧）が弁部材１９２の背部に作用して弁部材１９２が支持部１８８から離間する方向に押し上げられるようになる。その結果、図６（Ｃ）に示すように、弁部材１９２が主弁孔７８に脱落しやすくなる。このような脱落が生じると、逆止弁はその機能を有効に発揮できなくなる。言い換えれば、本実施形態によれば、上述した脱落防止構造によりこうした問題を解決することができる。
【００４４】
図７は、第２逆止弁３８の構成を表す断面図である。なお、第２逆止弁３８は副弁を備えていない点を除いては第１逆止弁３６とほぼ同様の構成を有する。このため、第１逆止弁３６と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
第２逆止弁３８は、ボディ７０の内方に大口径の主弁のみを収容するように構成される。主弁は二次圧側から一次圧側への作動流体の流れを防止する。なお、ここでいう「一次圧側」は給湯管２６側（上流側）が対応し、「二次圧側」は配管３０側（下流側）が対応する。ボディ７０の内方には主弁を開閉する主弁体１２０が配設されている。
【００４６】
主弁体１２０は、ボディ７０に摺動可能に支持される樹脂材からなる本体１２２を有する。本体１２２は段付円柱状をなし、その軸線方向中間部に支持部８８が設けられている。本体１２２は、支持部８８から先端に向けてその外径が徐々に大きくなるテーパ部９０となっており、そのテーパ部９０に弁部材９２が組み付けられている。本体１２２の先端部はフランジ状の係止部１２４となっており、支持部８８と係止部１２４との間に形成される凹部に弁部材９２の内周部が嵌着されている。本体１２２の弁部材９２に対する締め代が支持部８８から離れるほど大きくなるのは第１逆止弁３６と同様である。
【００４７】
そして、このような構成において、図示のように弁部材９２と主弁座８０との当接部の径をＤ１、支持部８８におけるテーパ面の基端部の径をＤ２、弁部材９２の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立するように構成されている。その結果、仮に第２逆止弁３８に想定外の大きな逆圧がかかったとしても、弁部材９２の周縁部が主弁座８０と支持部８８との間にしっかりと挟持されるようになり、弁部材９２の主弁孔７８への脱落を防止することができる。なお、この脱落防止機能は第１逆止弁３６のものと同様であるため、その説明については省略する。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００４９】
上記実施形態においては、支持部８８の構造として、その周縁部にＣ面取りによるテーパ面を施す例を示したが、例えばＲ面取りによる曲面状としてもよく、半径方向外向きに向かうほど弁部材９２から離間する切り欠き面であれば種々の形状を採用することができる。また、上記実施形態では、弁部材９２の外半部の厚みを内半部よりも小さくし、支持部８８についてはその中央からテーパ面の基端部にかけて平坦面とする例を示した。変形例においては逆に、弁部材を一定の厚みにて形成する一方、支持部における弁部材との対向面を段付形状としてもよい。具体的には、支持部の外半部を内半部に対して一段下げるような段付形状とし、弁部材の外半部との間に所定の間隙を設けてもよい。ただしその場合にも、支持部の周縁部には半径方向外向きに向かうほど弁部材から離間する切り欠き面を設け、弁部材と弁座との当接部の径をＤ１、切り欠き面の基端部の径をＤ２、弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立するようにする。
【００５０】
上記実施形態においては、図２に示したように、制御弁ユニット３２の第１導入通路５６（つまり第２給水管２８側の導入通路）に主弁と副弁を備える第１逆止弁３６を配設し、第２導入通路５８（つまり給湯管２６側の導入通路）に主弁のみを備える第２逆止弁３８を配設する構成を示した。変形例においては、逆に、第１導入通路５６に第２逆止弁３８を配設し、第２導入通路５８に第１逆止弁３６を配設してもよい。あるいは、第１導入通路５６および第２導入通路５８の双方に第１逆止弁３６を配設してもよい。または、第１導入通路５６および第２導入通路５８の双方に第２逆止弁３８を配設してもよい。また、第１導入通路５６および第２導入通路５８の一方のみにいずれかの逆止弁を配設するようにしてもよい。
【００５１】
上記実施形態においては、本発明の逆止弁を作動流体として湯水の逆流を防止する制御弁として構成し、貯湯式給湯装置に適用する例を示した。変形例においては、即時式給湯装置の必要箇所に適用してもよい。また、例えば冷媒を作動流体とする冷凍サイクルなど、二次圧側から一次圧側への逆流防止が必要なシステムであれば、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 貯湯ユニット、 １２ ヒートポンプユニット、 １４ 貯湯タンク、 １６ 給水管、 １８ 第１給水管、 ２０ 導出管、 ２２ 戻り管、 ２６ 給湯管、 ２８ 第２給水管、 ３０ 配管、 ３２ 制御弁ユニット、 ３４ 混合弁、 ３６ 第１逆止弁、 ３８ 第２逆止弁、 ５０ ボディ、 ５２ 合流室、 ５４ 導出通路、 ５６ 第１導入通路、 ５８ 第２導入通路、 ６０ 弁本体、 ６２ モータユニット、 ６８ 弁体、 ６９ 流量調整孔、 ７０ ボディ、 ７２ 主弁体、 ７４ 副弁体、 ７８ 主弁孔、 ８０ 主弁座、 ８６ 本体、 ８８ 支持部、 ９０ テーパ部、 ９２ 弁部材、 １０２ 副弁孔、 １０４ 副弁座、 １０６ 支持体、 １０８ 副弁部材、 １２０ 主弁体、 １２２ 本体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次圧側と二次圧側とをつなぐ流体通路が設けられたボディと、
前記ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、
前記弁座に二次圧側から着脱して弁部を開閉するとともに、一次圧と二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、
を備え、
前記弁体は、
前記ボディに摺動可能に支持される本体と、
前記本体に支持されて前記弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、
前記本体から半径方向外向きに延出し、前記弁部材を前記弁座とは反対側にて支持するとともに、前記弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど前記弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、
を含み、
前記弁部材と前記弁座との当接部の径をＤ１、前記切り欠き面の基端部の径をＤ２、前記弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立することを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
前記弁体は、
円柱又は円筒状の前記本体の軸線方向中間部に前記支持部を有し、
前記本体における前記支持部の前記弁座側にその先端側に向けて外径が徐々に大きくなるテーパ部を有し、
前記弁部材は、
軸線方向に同径にて貫通形成された円形の嵌合孔を有し、
前記嵌合孔を前記テーパ部に外嵌させるようにして前記本体に取り付けられ、
半径方向の内半部が前記支持部に当接し、外半部が前記支持部と離間するように前記本体に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
【請求項３】
前記弁部材は、半径方向の外半部が内半部よりも厚みが小さく形成され、その外半部にて前記弁座に着脱するように設けられ、
前記支持部は、前記本体の軸線に直角な平坦面にて前記弁部材に当接し、その外縁部に前記切り欠き面としてのテーパ面を有することを特徴とする請求項２に記載の逆止弁。
【請求項４】
前記弁座としての主弁座と、
前記弁体として前記主弁座に着脱して第１の弁部を開閉する主弁体と、
前記主弁体を軸線方向に貫通する副通路に設けられた副弁座と、
前記副弁座に一次圧側から接離して第２の弁部を開閉するとともに、前記第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が設定差圧よりも大きくなったときに開弁して作動流体の逆流を許容する副弁体と、
をさらに備え、
前記副弁体は、
前記副弁座に着脱して前記第２の弁部を開閉する可撓性を有する副弁部材と、
前記主弁体に摺動可能に内挿されるとともに、前記副弁座との対向面中央部に前記副弁部材を収容するように支持する支持体と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の逆止弁。
【請求項５】
第１の作動流体を導入する第１導入通路と、第２の作動流体を導入する第２導入通路と、前記第１導入通路と前記第２導入通路との間に設けられて前記第１の作動流体と前記第２の作動流体とを混合する合流室と、混合された作動流体を導出する導出通路とが形成された共用のボディと、
前記合流室に設けられて前記第１導入通路と前記第２導入通路との開度比率を調整する混合弁体と、前記ボディに取り付けられて前記混合弁体を駆動する駆動部とを備え、前記第１の作動流体と前記第２の作動流体との混合比を調整する混合弁と、
前記第１導入通路および前記第２導入通路の少なくとも一方に設けられた逆止弁と、
を備える複合弁であって、
前記逆止弁は、
前記ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、
前記弁座に混合室側から着脱して弁部を開閉するとともに、作動流体を導入する側の一次圧と前記混合室側の二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、
を備え、
前記弁体は、
前記ボディに摺動可能に支持される本体と、
前記本体に支持されて前記弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、
前記本体から半径方向外向きに延出し、前記弁部材を前記弁座とは反対側にて支持するとともに、前記弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど前記弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、
を含み、
前記弁部材と前記弁座との当接部の径をＤ１、前記切り欠き面の基端部の径をＤ２、前記弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立することを特徴とする複合弁。
【請求項１】
一次圧側と二次圧側とをつなぐ流体通路が設けられたボディと、
前記ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、
前記弁座に二次圧側から着脱して弁部を開閉するとともに、一次圧と二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、
を備え、
前記弁体は、
前記ボディに摺動可能に支持される本体と、
前記本体に支持されて前記弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、
前記本体から半径方向外向きに延出し、前記弁部材を前記弁座とは反対側にて支持するとともに、前記弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど前記弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、
を含み、
前記弁部材と前記弁座との当接部の径をＤ１、前記切り欠き面の基端部の径をＤ２、前記弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立することを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
前記弁体は、
円柱又は円筒状の前記本体の軸線方向中間部に前記支持部を有し、
前記本体における前記支持部の前記弁座側にその先端側に向けて外径が徐々に大きくなるテーパ部を有し、
前記弁部材は、
軸線方向に同径にて貫通形成された円形の嵌合孔を有し、
前記嵌合孔を前記テーパ部に外嵌させるようにして前記本体に取り付けられ、
半径方向の内半部が前記支持部に当接し、外半部が前記支持部と離間するように前記本体に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
【請求項３】
前記弁部材は、半径方向の外半部が内半部よりも厚みが小さく形成され、その外半部にて前記弁座に着脱するように設けられ、
前記支持部は、前記本体の軸線に直角な平坦面にて前記弁部材に当接し、その外縁部に前記切り欠き面としてのテーパ面を有することを特徴とする請求項２に記載の逆止弁。
【請求項４】
前記弁座としての主弁座と、
前記弁体として前記主弁座に着脱して第１の弁部を開閉する主弁体と、
前記主弁体を軸線方向に貫通する副通路に設けられた副弁座と、
前記副弁座に一次圧側から接離して第２の弁部を開閉するとともに、前記第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が設定差圧よりも大きくなったときに開弁して作動流体の逆流を許容する副弁体と、
をさらに備え、
前記副弁体は、
前記副弁座に着脱して前記第２の弁部を開閉する可撓性を有する副弁部材と、
前記主弁体に摺動可能に内挿されるとともに、前記副弁座との対向面中央部に前記副弁部材を収容するように支持する支持体と、
を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の逆止弁。
【請求項５】
第１の作動流体を導入する第１導入通路と、第２の作動流体を導入する第２導入通路と、前記第１導入通路と前記第２導入通路との間に設けられて前記第１の作動流体と前記第２の作動流体とを混合する合流室と、混合された作動流体を導出する導出通路とが形成された共用のボディと、
前記合流室に設けられて前記第１導入通路と前記第２導入通路との開度比率を調整する混合弁体と、前記ボディに取り付けられて前記混合弁体を駆動する駆動部とを備え、前記第１の作動流体と前記第２の作動流体との混合比を調整する混合弁と、
前記第１導入通路および前記第２導入通路の少なくとも一方に設けられた逆止弁と、
を備える複合弁であって、
前記逆止弁は、
前記ボディに一体に設けられた円環状の弁座と、
前記弁座に混合室側から着脱して弁部を開閉するとともに、作動流体を導入する側の一次圧と前記混合室側の二次圧との差圧が開弁差圧よりも小さくなったときに閉弁して作動流体の順方向の流れを遮断する弁体と、
を備え、
前記弁体は、
前記ボディに摺動可能に支持される本体と、
前記本体に支持されて前記弁座に着脱する可撓性を有する円板状の弁部材と、
前記本体から半径方向外向きに延出し、前記弁部材を前記弁座とは反対側にて支持するとともに、前記弁座との対向面における半径方向所定位置にその半径方向外向きに向かうほど前記弁部材から離間する切り欠き面が形成された支持部と、
を含み、
前記弁部材と前記弁座との当接部の径をＤ１、前記切り欠き面の基端部の径をＤ２、前記弁部材の外径をＤ３とした場合に、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係が成立することを特徴とする複合弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８７８９７（Ｐ２０１３−８７８９７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０３６９（Ｐ２０１１−２３０３６９）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
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