逆止弁
【課題】低圧から高圧までの流体に対して、シール部材が弁座を充分に密封でき、逆流が確実に防止されるとともに、シール部材が長期間にわたって使用可能とされて寿命が長い逆止弁を提供すること。
【解決手段】流体の流入路３３と流出路３４とを有し、内周面３２ａが円筒形状に形成されるとともに前記流入路３３に向かって縮径される弁座３５が形成された弁室３２と、弁座３５に接離することで流入路３３と弁室３２の間を開閉自在とするシール部材５８と、前記シール部材５８が設けられ前記弁室３２内で往復自在とされた弁体５と、弁体５を前記弁座３５側に付勢する付勢手段６とを備えた逆止弁１であって、前記弁座３５は、前記弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面において、前記流入路３３から前記内周面３２ａに至る間に、前記弁室３２側に突出して屈曲するとともに前記シール部材５８と密着可能な屈曲部が少なくともひとつ形成されていることを特徴とする。
【解決手段】流体の流入路３３と流出路３４とを有し、内周面３２ａが円筒形状に形成されるとともに前記流入路３３に向かって縮径される弁座３５が形成された弁室３２と、弁座３５に接離することで流入路３３と弁室３２の間を開閉自在とするシール部材５８と、前記シール部材５８が設けられ前記弁室３２内で往復自在とされた弁体５と、弁体５を前記弁座３５側に付勢する付勢手段６とを備えた逆止弁１であって、前記弁座３５は、前記弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面において、前記流入路３３から前記内周面３２ａに至る間に、前記弁室３２側に突出して屈曲するとともに前記シール部材５８と密着可能な屈曲部が少なくともひとつ形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス等の流体が回路内で逆流するのを防止するための逆止弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、逆止弁は、逆止弁の上流又は下流に設けられた制御弁等が作動して逆止弁の上流から下流に向けて流体が流れる場合に、圧力が高くなった１次側流体の圧力によって弁体が押圧され、押圧された弁体が流入路から離間して弁体に設けられたシール部材が弁座を開放することで流体が逆止弁の流入路側から流出路側に流通するようになっている。
一方、制御弁等が流体を停止する側に作動して１次側流体の圧力が下がった場合には、弁体を流入路側に付勢している付勢手段の付勢力によって、弁体が流入路側に押圧されるとともに弁体のシール部材が弁座を密封して弁座が閉塞され、流入路から流出路への流体の流通が停止されるとともに、流体が流出路側から流入路側に逆流しないようになっている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−３０２６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように構成された逆止弁において、例えば、１次側流体の圧力が７０ＭＰａ以上の高圧となる条件で使用する場合、シール部材が高圧の流体に曝されて変形し易くなるため、シール部材が弁座を確実に密封することが困難になり、シール部材が経年変化によって摩耗又は変形してくると、その影響はさらに大きくなる。
また、高圧の使用条件下では、逆止弁が開閉して１次側流体が突入してくる場合に、１次側流体の衝撃圧によって、シール部材が変形、又は脱落して逆止弁としての機能が失われる場合がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、低圧から例えば７０ＭＰａ以上の高圧の流体に対して使用された場合であっても、弁体が開閉される際に１次側流体に生じる衝撃圧を含めた流体の圧力によってシール部材が大きく変形されることなく、シール部材が弁座を充分に密封でき、逆流が確実に防止されるとともに、シール部材が長期間にわたって使用可能とされて寿命が長い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】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、流体の流入路と流出路とを有し、内周面が円筒形状に形成されるとともに前記流入路に向かうにつれて縮径される弁座が形成された弁室と、前記弁座に接離することで流入路と弁室の間を開閉自在とするシール部材と、前記シール部材が設けられ前記弁室内で往復自在とされた弁体と、前記弁体を前記弁座側に付勢する付勢手段とを備えた逆止弁であって、前記弁座は、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面において、前記流入路から前記内周面に至る間に、前記弁室側に突出して屈曲するとともに前記シール部材と密着可能な屈曲部が少なくともひとつ形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る逆止弁によれば、弁室に内周面が円筒形状に形成されるとともに流入路に向かうにつれて縮径される弁座が形成され、弁座に、弁室の軸線Ｏ１を含む断面において、流入路から円筒部に至る間に弁室側に突出して屈曲し、前記シール部材と密着可能とされる屈曲部が形成されているので、シール部材がこの屈曲部において強く押圧され、シール部材が、屈曲部を挟んで弁座に沿って内周面側と流入路側とに凹むように変形される。その結果、シール部材は、流入路と内周面に向かう方向にシール部材の幅が広がるように変形され、シール部材が屈曲部を挟んだ両側に接触してシール部材と弁座とのシール面積が大きく確保される。また、シール部材と弁座との密着面が屈曲されて、流体が流通しにくくなることで確実に密封される。
また、この発明に係る構成によれば、シール部材と弁座との間に摺動がないため、シール部材の破損や摩耗が抑制され、シール部材の寿命が延長される。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の逆止弁であって、前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、
前記断面の、前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、
前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、
前記Ｏリングが、前記Ｌ１の延長線と接するように配置されたときの接点をＰ１とし、
前記延長線上を、前記Ｐ１から流入路側に、（１／３）ｄ１離間した位置をＰ２とし、
前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、
前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記屈曲点Ｐｃは、前記Ｐ１と前記Ｐ２の間に配置され、
かつ前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の逆止弁であって、前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、弁室の軸線Ｏ１を含む断面における、前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、前記Ｌ１の延長線と前記弁室の軸線Ｏ１とが交差する点を原点Ｐ０とし、軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、前記原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定し、前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、前記弁室の軸線Ｏ１から、前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面のＯリングの中心までの距離をＲ１としたときに、
屈曲点Ｐｃの座標位置（Ｘｃ、Ｙｃ）は、
（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・（ｃｏｓθ１−（２／３）・ｓｉｎθ１））・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１
Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１−（２／３）・（１／２）・ｄ１・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１
を満足し、
かつ、前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る逆止弁によれば、線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線となす角度θが、前記、式（１）、（４）に示すように、θ１＜θ≦９０°とされることで、Ｏリングが屈曲部Ｐｃにおいて強く押圧され、Ｏリングは、屈曲部Ｐｃを挟んで、弁座に沿って内周面側と流入路側とに屈曲するとともに、流入路と内周面に向かう方向に幅が広がるように変形され、Ｏリングと弁座とのシール面積を大きく確保することができる。
【００１０】
また、前記屈曲点Ｐｃと前記弁座と前記流入路の接続部を結ぶ線分を線分Ｌ１とした場合に、線分Ｌ１の延長線とＯリングとの接点をＰ１とし、Ｐ１から流入路側に、線分Ｌ１の延長線上を（１／３）・ｄ１離間した位置をＰ２とした場合に、屈曲点Ｐｃは、接点Ｐ１と点Ｐ２との間に配置されることで、屈曲点Ｐｃが接点Ｐ１よりも流入路側に配置されているため、Ｏリングが弁座に押圧、当接された際に、Ｏリングと弁座との接触が、軸線Ｏ１を中心とした、屈曲点Ｐｃよりも径方向内方に偏ってＯリングと弁座の接触面積が小さくなるのが防止され、特に、高差圧での逆止状態では、Ｏリングの損傷、劣化を防止できる。
屈曲点ＰｃがＰ２よりも流入路から離間する側に配置されているため、また、Ｏリングと弁座との接触が、軸線Ｏ１を中心とした、屈曲点Ｐｃよりも径方向外方に偏って、Ｏリングと弁座の接触面積が小さくなるのが防止されるため、低差圧から高差圧まで、幅広い範囲で確実に密封することができる。
【００１１】
また、屈曲点Ｐｃの座標が、Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面における、Ｏリングの断面における中心をＰ３とし、軸線Ｏ３からＰ３までの距離をＲ１とし、線分Ｌ１の延長線と弁室の軸線Ｏ１とが交差する点Ｐ０を原点とし、軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定した場合に、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）が、上記関係式（２）、（３）を満足することにより、Ｏリングが屈曲点Ｐｃの流入路側又は弁室の内周面側に偏ることが防止され、その結果、Ｏリングと弁座の接触面積が小さくなるのが防止される。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の逆止弁であって、前記シール部材は、保持リングで支持されていることを特徴とする
【００１３】
この発明に係る逆止弁によれば、シール部材が、保持リングで支持されているので、Ｏリングの柔軟性を維持して、弁座を確実に密封する一方、流入路から流入する１次側流体の圧力による変形が抑制され、また、制御弁等の切り換わりにより、流入路から１次側流体が衝撃的に流入する場合であっても、かかる衝撃による変形が抑制されて確実な密封を実現するとともに、かかる切り換わり時の衝撃や通常の作動にいおいてシール部材が弁体から外れるのを抑制して、流体の逆流を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る逆止弁によれば、シール部材が弁座に大きな面積で接触するので、非常に高い圧力の流体に対しても確実な密封を行なうことができ、その結果、流体の逆流を確実に防止することができる。
また、高い圧力の流体に適用した場合であっても、シール部材が脱落することがないので、逆止弁の寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る逆止弁を示す図であり、符号１は逆止弁を示しており、流入路から弁室への接続部が閉塞された状態の図である。
逆止弁１は、逆止弁本体２と、弁体５と、コイルスプリング（付勢手段）６とを備えており、逆止弁本体１は、第１の部材３と第２の部材４とから構成され、略多段円筒状に形成され、弁体５は、Ｏリング５８（シール部材）を備えている。
また、この実施の形態において、逆止弁１は、装置Ｍ１（斜線部）に収納可能とされている。
【００１６】
第１の部材３は、第１の部材３の一方端に形成された凹部からなる弁室３２と、第１の部材３の他方端から弁室３２に向かって形成された流入路３３と、弁室３２の内周面３２ａから第１の部材３の外周側に向けて形成された流出路３４と、弁室３２の流入路３３側の端面に形成された弁座３５とを備えており、一方端には第２の部材４が接続可能とされている。
また、第１の部材３には、第１の部材３の外周に周方向に形成された溝３６が形成され、Ｏリング３７と、Ｏリング３７の軸線Ｏ１方向の前後にバックアップリング３８ａ、３８ｂが嵌挿可能とされている。
【００１７】
弁室３２は、軸線Ｏ１を中心として形成された円筒形状の内周面３２ａから構成され、この内周面３２ａから第１の部材３の外周に向かって流出路３４が形成されている。
また、弁室３２の流入路３３側の面３２ａには、流入路３３から内周面３２ａに向かって拡径され、軸線Ｏ１を含む断面が、流入路３３と内周面３２ａの間で屈曲して少なくとも２つの円錐形状の傾斜面から構成される弁座３５が形成されている。
軸線Ｏ１は、逆止弁本体２、第１の部材３、第２の部材４の軸線と同軸に構成されている。
【００１８】
弁座３５には、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面において、流入路３３から内周面３２に至る間に、弁室３２側に突出して屈曲するとともに、Ｏリング等のシール部材と密着可能な屈曲部をなす屈曲点Ｐｃが少なくともひとつ形成されている。
この実施の形態においては、弁座３５には、ひとつの屈曲部が形成され、図２に示すように、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面にて、屈曲部をなす屈曲点Ｐｃを起点として流入路３３側に延在する線分Ｌ１からなる第１傾斜部３５ａと、屈曲点Ｐｃを起点として内周面３２ａ側に延在する線分Ｌ２からなる第２傾斜部３５ｂとを備えている。
【００１９】
この場合、Ｏリング５８の軸線Ｏ３を含む断面における、Ｏリング５８の直径をｄ１（半径＝ｒとし、ｄ１＝２ｒ）とし、Ｏリング５８が、線分Ｌ１を延長した延長線と接するように配置されたときの接点をＰ１とし、線分Ｌ１の延長線上を、Ｐ１から流入路側に、（２／３）・（１／２）ｄ１（＝（１／３）ｄ１）ほど離間した位置をＰ２としたときに、屈曲点Ｐｃは、Ｐ１とＰ２の間に配置されている。
また、かかる前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線となす角度をθ１とし、線分Ｌ２の延長線が弁室３２の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足するようにされている。
【００２０】
Ｏリング５８の軸線Ｏ３を含む断面における、Ｏリング５８の断面における中心をＰ３とし、軸線Ｏ３からＰ３までの距離をＲ１とし、線分Ｌ１の延長線と弁室３２の軸線Ｏ１とが交差する点Ｐ０を原点とし、軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定した場合の、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面における、弁座３５の屈曲点Ｐｃの座標位置について、図３に基づいて説明する。
【００２１】
図３は、屈曲点Ｐｃの座標を説明する図であって、Ｐ０を原点、軸線Ｏ１をＸ軸、Ｐ０にてＸ軸と直交する線をＹ軸、Ｏリング５８の中心を点Ｐ３としているところが図２と異なり、屈曲点Ｐｃ、Ｐ１、Ｐ２、線分Ｌ１、線分Ｌ２、θ、θ１については、図２で説明したとおりであり同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
まず、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）のＹ座標について説明する。
Ｏリング５８の中心をなすＰ３（Ｘ３、Ｙ３）のＹ座標Ｙ３は、Ｙ３＝Ｒ１で表され、Ｐ３とＰ１を結ぶ線分Ｐ１−Ｐ３のＹ軸方向の距離Ｙ43は、Ｙ４３＝ｒｃｏｓθ１で表される。
これは、図３に示した直角三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ４を考えたとき、線分Ｐ１−Ｐ３はＯリング５８の半径ｒと同じ長さであり、線分Ｐ１−Ｐ３とＹ軸がなす角は、∠Ｐ１Ｐ３Ｐ４＝θ１であるためである。
したがって、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）のＹ座標をＹ１は、Ｙ１＝Ｙ３＋Ｙ４３であり、
Ｙ１＝Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１ ・・・式（１）
で表される。
【００２３】
一方、Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２）のＹ座標Ｙ２について説明する。
Ｐ２は、線分Ｌ１の延長線上を、Ｐ１から原点Ｐ０方向に（２／３）・ｒ移動して点であり、線分Ｌ１とＸ軸がなす角度は、θ１であるから、図３の直角三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ５を考えると、線分Ｐ１−Ｐ２の長さは、（２／３）・ｒであり、線分Ｐ１−Ｐ５は、直角三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ５のＰ２における角、∠Ｐ１Ｐ２Ｐ５＝θ１の正弦（ｓｉｎ）であるから、Ｙ１５は、Ｙ１５＝（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１で表される。
Ｐ２のＹ座標Ｙ２は、Ｙ２＝Ｙ１−Ｙ１５であるので、
Ｙ２＝Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１ ・・・式（２）
で表される。
【００２４】
次に、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）のＸ座標Ｘ１について説明する。
Ｐ１のＹ座標Ｙ１は、前述の通りＹ１＝Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１
であり、Ｐ１のＸ座標Ｘ１は、図３に示した直角三角形Ｐ１Ｐ０Ｐ６のＰ０における角∠Ｐ１Ｐ０Ｐ６＝θ１の余接（ｃｏｔ）であるため、
Ｘ１＝Ｙ１・ｃｏｔθ１
である。
したがって、Ｘ１＝（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１ ・・・式（３）
である。
【００２５】
同様に、Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２）のＸ座標Ｘ２は、図３に示した直角三角形Ｐ２Ｐ０Ｐ７のＰ０における角度∠Ｐ２Ｐ０Ｐ７＝θ１の余接（ｃｏｔ）であるので、Ｘ２＝Ｙ２・ｃｏｔθ１である。
したがって、Ｘ２＝（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１）・ｃｏｔθ１
・・・式（４）
である。
【００２６】
屈曲点Ｐｃは、線分Ｐ１−Ｐ２の間とされることが好適とされるため、
屈曲点Ｐｃの座標Ｐｃ＝（Ｘｃ、Ｙｃ）は、
Ｘ２≦Ｘｃ≦Ｘ１、かつＹ２≦Ｙｃ≦Ｙ１
を満足する座標である。
したがって、座標Ｐｃ＝（Ｘｃ、Ｙｃ）は、式（１）、（２）、（３）、（４）より、
（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１）・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１ ・・・式（５）
Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１ ・・・式（６）
である。
ｒ＝（１／２）・ｄ１に置き換えると、式（５）、（６）より、
（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・（ｃｏｓθ１−（２／３）・ｓｉｎθ１））・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１ ・・・式（７）
Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１−（２／３）・（１／２）・ｄ１・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１ ・・・式（８）
となる。
したがって、式（７）、（８）を満足する、屈曲点Ｐｃの座標Ｐｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）が、好適な範囲であるといえる。
また、この場合も、θ１＜θ≦９０°である。
なお、製作時に研磨等により、屈曲点Ｐｃが弁座３５に形成されない場合は、屈曲点Ｐｃは、線分Ｌ１と、線分Ｌ２とが交差する空間上の仮想点とされる。
【００２７】
第２の部材４は、第２の部材４の外周に周方向に形成された溝４２と、一方端に凹部４５とを備えており、凹部４５は、円錐形状の一部から構成されるとともに、底部が軸線Ｏ１に対して垂直な面に形成されて、コイルスプリング６の固定側端６ｂが配置されるようになっている。
溝４２には、Ｏリング４７とバックアップリング４３が嵌挿可能とされている。
また、第２の部材４の他方端には、ネジが形成され、第２の部材４を装置Ｍ１から取外す際に接続する治具が接続可能とされている。
装置Ｍ１に収納された逆止弁本体２は、固定部材Ｍ２によって、軸線Ｏ１の後方から流入路３３側に向かって固定され、流入路３３側の流体圧力に抗して装置Ｍ１内に保持されるようになっている。
【００２８】
弁体５は、図４に示すように、略多段円柱形状とされ、大径部５２と、小径部５４とを備え、大径部５２は、弁体５が弁室３２内で軸線Ｏ１方向に往復自在とされるように、外周が弁室３２の内周面３２ａよりもわずかに小さく形成されている。
また、弁体５の一方端には、凹部５５が形成され、コイルスプリング６の移動側端が収納されるようになっている。
また、小径部５４は、先端側にシール部５６が形成されるとともに、基端側に小径部５４を周回する溝部５４ａが形成されている。
【００２９】
シール部５６は、弁座３５に接離して弁座３５を閉塞、又は開放するものであり、弁座３５の第１傾斜部３５ａと相補的に構成され、先端に向かうにつれて縮径される円錐状の傾斜部５６ａを備えており、先端側には弁体５の軸線Ｏ２に対して垂直な面５６ｂが形成されている。
【００３０】
また、傾斜部５６ａの基端側には、軸線Ｏ２を含む断面が、傾斜面５６ａに対して垂直な略矩形状とされる、Ｏリング溝５７が外周面に周回して形成されている。
Ｏリング５８は、Ｏリング５８を構成する環の軸線Ｏ３を弁体の軸線Ｏ２と同軸にして、Ｏリング溝５７に嵌挿され、弁座３５に接触することで弁座３５を密封自在とされている。
また、溝部５４ａには、保持リング５９が嵌挿されるとともに基端部５９ａがかしめられており、支持部５９ｂが、弁体５の外周から内周側に向かってＯリング５８を支持するように構成されている。
【００３１】
コイルスプリング６は、移動側端６ａが、弁体５に形成された凹部５５の底面部５５ａに配置されるとともに、固定側端６ｂが第２の部材４に形成された凹部４５の底面部４５ａに配置され、弁体５を流入路３３側に付勢するように構成されている。
【００３２】
次に、上記構成の逆止弁１の作用について説明する。
まず、流体回路において、逆止弁１の上流又は下流に設けられた制御弁等が作動して、逆止弁１の上流から下流に向けて流体が流れる場合には、図５（ａ）に示されるように、圧力が高くなった１次側流体の圧力によって弁体が押圧され、押圧された弁体５が弁座３５から離間して弁体５に設けられたＯリング５８が弁座３５を開放することで、逆止弁１の流入路３３側から流出路３５側に流体が流通する。
【００３３】
つぎに、制御弁等が作動して、流体が停止され、又は１次側流体の圧力が下がった場合には、図５（ｂ）に示されるように、弁体５を流入路３３側に付勢しているコイルスプリング６の付勢力によって、弁体５が流入路側に押圧されるとともに弁体５のＯリング５８が弁座３５を密封して弁座３５が閉塞され、流入路３３から流出路３４への流体の流通が停止されるとともに、流出路３４側から流入路３３側への流体の逆流が抑止される。
【００３４】
このとき、弁座３５とＯリング５８は、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面において、図５（ｂ）に示すように、Ｏリング５８が屈曲点Ｐｃに強く押圧され、Ｏリング５８は、流入路３３から内周面３２ａ方向の幅が広がるように変形されるとともに、屈曲部Ｐｃを挟んで内周面３２ａ側と流入路３３側とに弁座３５に沿って凹むように変形される。
【００３５】
シール部５６が弁座３５に接近した場合の流体に対する密封は、Ｏリング５８が主にその役目を担うが、傾斜部５６ａが第１傾斜部３５ａと当接させた場合には、流体の流れを抑制する機能を有するとともに、コイルスプリング６の付勢力に対するストッパーとしての役目を持たせることもできる。
【００３６】
上記実施の形態の逆止弁１によれば、Ｏリング５８が弁座３５に安定して大きな面積で当接されるので、非常に高い圧力の流体に対しても確実な密封を行なうことができ、その結果、流体の逆流を確実に防止することができる。
また、高い圧力の流体に適用した場合であっても、Ｏリング５８が脱落することがないので、逆止弁１の寿命を長くすることが可能とされる。
【００３７】
Ｏリング５８が弁座３５に押圧、当接される際に、Ｏリング５８と弁座３５との接触面が、軸線Ｏ１を中心とした場合の屈曲点Ｐｃよりも径方向外方及び径方向内方に偏るのが防止されるので、Ｏリング５８が、屈曲点Ｐｃに対して安定して当接される。
【００３８】
また、Ｏリング５８は、流入路３３から内周面３２ａ方向の幅が広がるように変形されるとともに、Ｏリング５８が屈曲部を挟んだ両側に接触することで、Ｏリング５８と弁座３５とのシール面積が大きく確保され、シール部材と弁座との密着面が屈曲して凹むように変形されることで、流体が流通し難くなり、低圧の流体から、例えば、７０ＭＰａ以上の定常的な高圧流体に対しても流体の逆流を安定して抑止することができる。
また、かかる構成によれば、シール部材が弁座と摺動することがないため、シール部材の破損や摩耗が抑制され、シール部材の寿命が延長される。
【００３９】
また、上記実施の形態の逆止弁１によれば、保持リング５９の支持部５９ｂが、弁体５の外周から内周側に向かってＯリング５８を支持しているので、例えば、７０ＭＰａ以上の定常的な高圧流体の流れや、逆止弁１の上流又は下流に設けられた制御弁等が開放されて流入路３３から流入した流体の衝撃的な圧力がＯリング５８に衝撃圧として加わった場合であっても、Ｏリング５８が大きく変形されることが抑制され、その結果、Ｏリング５８がＯリング溝５７からはみ出したり、外れることがないので、長期間にわたって確実に流体の逆流を防止することができる。
【００４０】
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
上記実施の形態においては、弁座３５に屈曲点Ｐｃが１箇所設けられた場合について説明したが、屈曲点Ｐｃは、ひとつの場合に限定されず、たとえば、図５において示されたように屈曲点Ｐｃから内周面３２ａに至るまでの間に、さらに形成された屈曲部を、シール部材を押圧させる屈曲部として複数のシール部材を押圧させる屈曲部としてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、流体の流出路３４が弁室３２の内周面３２ａから外周側方に向かって形成されている場合について説明したが、例えば、弁体５の大径部５２の外周と弁室３２の内周面３２ａとの間を流体が通過して、弁室３２の後方から流体が流出される構成の流出路を設けてもよい。
【００４２】
また、付勢手段がコイルスプリング６により構成される場合について説明したが、付勢手段については、円すい形等の他のコイルバネ、たけのこバネ、皿バネ、樹脂で形成された弾性体等、種々の構成のものを使用することが可能である。
【００４３】
また、逆止弁１で使用可能な流体としては、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、メタン、エチレン等の可燃性ガス、酸素等の支燃性ガス、塩素、二酸化硫黄等の腐食性ガスをはじめとする気体や、その液化された液化ガス、水、酸又はアルカリを含有する液体等、種々の流体を対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す全体断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の弁座の詳細を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の弁座の座標位置を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の弁体を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の弁座と弁体を示す図であり、（ａ）には、シール部材が弁座から離間したときの状態を、（ｂ）には、シール部材が弁座に密着されたときの状態を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１ 逆止弁
５ 弁体
６ コイルスプリング（付勢手段）
３５ 流入路
３２ 弁室
３２ａ 内周面
３４ 流出路
３５ 弁座
５９ 保持リング
５８ Ｏリング（シール部材）
Ｏ１ 弁室の軸線（Ｘ軸）
Ｏ２ 弁体の軸線
Ｏ３ Ｏリングの軸線
Ｐ０ 原点
Ｐｃ 屈曲点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス等の流体が回路内で逆流するのを防止するための逆止弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、逆止弁は、逆止弁の上流又は下流に設けられた制御弁等が作動して逆止弁の上流から下流に向けて流体が流れる場合に、圧力が高くなった１次側流体の圧力によって弁体が押圧され、押圧された弁体が流入路から離間して弁体に設けられたシール部材が弁座を開放することで流体が逆止弁の流入路側から流出路側に流通するようになっている。
一方、制御弁等が流体を停止する側に作動して１次側流体の圧力が下がった場合には、弁体を流入路側に付勢している付勢手段の付勢力によって、弁体が流入路側に押圧されるとともに弁体のシール部材が弁座を密封して弁座が閉塞され、流入路から流出路への流体の流通が停止されるとともに、流体が流出路側から流入路側に逆流しないようになっている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−３０２６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように構成された逆止弁において、例えば、１次側流体の圧力が７０ＭＰａ以上の高圧となる条件で使用する場合、シール部材が高圧の流体に曝されて変形し易くなるため、シール部材が弁座を確実に密封することが困難になり、シール部材が経年変化によって摩耗又は変形してくると、その影響はさらに大きくなる。
また、高圧の使用条件下では、逆止弁が開閉して１次側流体が突入してくる場合に、１次側流体の衝撃圧によって、シール部材が変形、又は脱落して逆止弁としての機能が失われる場合がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、低圧から例えば７０ＭＰａ以上の高圧の流体に対して使用された場合であっても、弁体が開閉される際に１次側流体に生じる衝撃圧を含めた流体の圧力によってシール部材が大きく変形されることなく、シール部材が弁座を充分に密封でき、逆流が確実に防止されるとともに、シール部材が長期間にわたって使用可能とされて寿命が長い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】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、流体の流入路と流出路とを有し、内周面が円筒形状に形成されるとともに前記流入路に向かうにつれて縮径される弁座が形成された弁室と、前記弁座に接離することで流入路と弁室の間を開閉自在とするシール部材と、前記シール部材が設けられ前記弁室内で往復自在とされた弁体と、前記弁体を前記弁座側に付勢する付勢手段とを備えた逆止弁であって、前記弁座は、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面において、前記流入路から前記内周面に至る間に、前記弁室側に突出して屈曲するとともに前記シール部材と密着可能な屈曲部が少なくともひとつ形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る逆止弁によれば、弁室に内周面が円筒形状に形成されるとともに流入路に向かうにつれて縮径される弁座が形成され、弁座に、弁室の軸線Ｏ１を含む断面において、流入路から円筒部に至る間に弁室側に突出して屈曲し、前記シール部材と密着可能とされる屈曲部が形成されているので、シール部材がこの屈曲部において強く押圧され、シール部材が、屈曲部を挟んで弁座に沿って内周面側と流入路側とに凹むように変形される。その結果、シール部材は、流入路と内周面に向かう方向にシール部材の幅が広がるように変形され、シール部材が屈曲部を挟んだ両側に接触してシール部材と弁座とのシール面積が大きく確保される。また、シール部材と弁座との密着面が屈曲されて、流体が流通しにくくなることで確実に密封される。
また、この発明に係る構成によれば、シール部材と弁座との間に摺動がないため、シール部材の破損や摩耗が抑制され、シール部材の寿命が延長される。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の逆止弁であって、前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、
前記断面の、前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、
前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、
前記Ｏリングが、前記Ｌ１の延長線と接するように配置されたときの接点をＰ１とし、
前記延長線上を、前記Ｐ１から流入路側に、（１／３）ｄ１離間した位置をＰ２とし、
前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、
前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記屈曲点Ｐｃは、前記Ｐ１と前記Ｐ２の間に配置され、
かつ前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の逆止弁であって、前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、弁室の軸線Ｏ１を含む断面における、前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、前記Ｌ１の延長線と前記弁室の軸線Ｏ１とが交差する点を原点Ｐ０とし、軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、前記原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定し、前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、前記弁室の軸線Ｏ１から、前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面のＯリングの中心までの距離をＲ１としたときに、
屈曲点Ｐｃの座標位置（Ｘｃ、Ｙｃ）は、
（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・（ｃｏｓθ１−（２／３）・ｓｉｎθ１））・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１
Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１−（２／３）・（１／２）・ｄ１・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１
を満足し、
かつ、前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る逆止弁によれば、線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線となす角度θが、前記、式（１）、（４）に示すように、θ１＜θ≦９０°とされることで、Ｏリングが屈曲部Ｐｃにおいて強く押圧され、Ｏリングは、屈曲部Ｐｃを挟んで、弁座に沿って内周面側と流入路側とに屈曲するとともに、流入路と内周面に向かう方向に幅が広がるように変形され、Ｏリングと弁座とのシール面積を大きく確保することができる。
【００１０】
また、前記屈曲点Ｐｃと前記弁座と前記流入路の接続部を結ぶ線分を線分Ｌ１とした場合に、線分Ｌ１の延長線とＯリングとの接点をＰ１とし、Ｐ１から流入路側に、線分Ｌ１の延長線上を（１／３）・ｄ１離間した位置をＰ２とした場合に、屈曲点Ｐｃは、接点Ｐ１と点Ｐ２との間に配置されることで、屈曲点Ｐｃが接点Ｐ１よりも流入路側に配置されているため、Ｏリングが弁座に押圧、当接された際に、Ｏリングと弁座との接触が、軸線Ｏ１を中心とした、屈曲点Ｐｃよりも径方向内方に偏ってＯリングと弁座の接触面積が小さくなるのが防止され、特に、高差圧での逆止状態では、Ｏリングの損傷、劣化を防止できる。
屈曲点ＰｃがＰ２よりも流入路から離間する側に配置されているため、また、Ｏリングと弁座との接触が、軸線Ｏ１を中心とした、屈曲点Ｐｃよりも径方向外方に偏って、Ｏリングと弁座の接触面積が小さくなるのが防止されるため、低差圧から高差圧まで、幅広い範囲で確実に密封することができる。
【００１１】
また、屈曲点Ｐｃの座標が、Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面における、Ｏリングの断面における中心をＰ３とし、軸線Ｏ３からＰ３までの距離をＲ１とし、線分Ｌ１の延長線と弁室の軸線Ｏ１とが交差する点Ｐ０を原点とし、軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定した場合に、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）が、上記関係式（２）、（３）を満足することにより、Ｏリングが屈曲点Ｐｃの流入路側又は弁室の内周面側に偏ることが防止され、その結果、Ｏリングと弁座の接触面積が小さくなるのが防止される。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の逆止弁であって、前記シール部材は、保持リングで支持されていることを特徴とする
【００１３】
この発明に係る逆止弁によれば、シール部材が、保持リングで支持されているので、Ｏリングの柔軟性を維持して、弁座を確実に密封する一方、流入路から流入する１次側流体の圧力による変形が抑制され、また、制御弁等の切り換わりにより、流入路から１次側流体が衝撃的に流入する場合であっても、かかる衝撃による変形が抑制されて確実な密封を実現するとともに、かかる切り換わり時の衝撃や通常の作動にいおいてシール部材が弁体から外れるのを抑制して、流体の逆流を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る逆止弁によれば、シール部材が弁座に大きな面積で接触するので、非常に高い圧力の流体に対しても確実な密封を行なうことができ、その結果、流体の逆流を確実に防止することができる。
また、高い圧力の流体に適用した場合であっても、シール部材が脱落することがないので、逆止弁の寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態に係る逆止弁を示す図であり、符号１は逆止弁を示しており、流入路から弁室への接続部が閉塞された状態の図である。
逆止弁１は、逆止弁本体２と、弁体５と、コイルスプリング（付勢手段）６とを備えており、逆止弁本体１は、第１の部材３と第２の部材４とから構成され、略多段円筒状に形成され、弁体５は、Ｏリング５８（シール部材）を備えている。
また、この実施の形態において、逆止弁１は、装置Ｍ１（斜線部）に収納可能とされている。
【００１６】
第１の部材３は、第１の部材３の一方端に形成された凹部からなる弁室３２と、第１の部材３の他方端から弁室３２に向かって形成された流入路３３と、弁室３２の内周面３２ａから第１の部材３の外周側に向けて形成された流出路３４と、弁室３２の流入路３３側の端面に形成された弁座３５とを備えており、一方端には第２の部材４が接続可能とされている。
また、第１の部材３には、第１の部材３の外周に周方向に形成された溝３６が形成され、Ｏリング３７と、Ｏリング３７の軸線Ｏ１方向の前後にバックアップリング３８ａ、３８ｂが嵌挿可能とされている。
【００１７】
弁室３２は、軸線Ｏ１を中心として形成された円筒形状の内周面３２ａから構成され、この内周面３２ａから第１の部材３の外周に向かって流出路３４が形成されている。
また、弁室３２の流入路３３側の面３２ａには、流入路３３から内周面３２ａに向かって拡径され、軸線Ｏ１を含む断面が、流入路３３と内周面３２ａの間で屈曲して少なくとも２つの円錐形状の傾斜面から構成される弁座３５が形成されている。
軸線Ｏ１は、逆止弁本体２、第１の部材３、第２の部材４の軸線と同軸に構成されている。
【００１８】
弁座３５には、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面において、流入路３３から内周面３２に至る間に、弁室３２側に突出して屈曲するとともに、Ｏリング等のシール部材と密着可能な屈曲部をなす屈曲点Ｐｃが少なくともひとつ形成されている。
この実施の形態においては、弁座３５には、ひとつの屈曲部が形成され、図２に示すように、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面にて、屈曲部をなす屈曲点Ｐｃを起点として流入路３３側に延在する線分Ｌ１からなる第１傾斜部３５ａと、屈曲点Ｐｃを起点として内周面３２ａ側に延在する線分Ｌ２からなる第２傾斜部３５ｂとを備えている。
【００１９】
この場合、Ｏリング５８の軸線Ｏ３を含む断面における、Ｏリング５８の直径をｄ１（半径＝ｒとし、ｄ１＝２ｒ）とし、Ｏリング５８が、線分Ｌ１を延長した延長線と接するように配置されたときの接点をＰ１とし、線分Ｌ１の延長線上を、Ｐ１から流入路側に、（２／３）・（１／２）ｄ１（＝（１／３）ｄ１）ほど離間した位置をＰ２としたときに、屈曲点Ｐｃは、Ｐ１とＰ２の間に配置されている。
また、かかる前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線となす角度をθ１とし、線分Ｌ２の延長線が弁室３２の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足するようにされている。
【００２０】
Ｏリング５８の軸線Ｏ３を含む断面における、Ｏリング５８の断面における中心をＰ３とし、軸線Ｏ３からＰ３までの距離をＲ１とし、線分Ｌ１の延長線と弁室３２の軸線Ｏ１とが交差する点Ｐ０を原点とし、軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定した場合の、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面における、弁座３５の屈曲点Ｐｃの座標位置について、図３に基づいて説明する。
【００２１】
図３は、屈曲点Ｐｃの座標を説明する図であって、Ｐ０を原点、軸線Ｏ１をＸ軸、Ｐ０にてＸ軸と直交する線をＹ軸、Ｏリング５８の中心を点Ｐ３としているところが図２と異なり、屈曲点Ｐｃ、Ｐ１、Ｐ２、線分Ｌ１、線分Ｌ２、θ、θ１については、図２で説明したとおりであり同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
まず、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）のＹ座標について説明する。
Ｏリング５８の中心をなすＰ３（Ｘ３、Ｙ３）のＹ座標Ｙ３は、Ｙ３＝Ｒ１で表され、Ｐ３とＰ１を結ぶ線分Ｐ１−Ｐ３のＹ軸方向の距離Ｙ43は、Ｙ４３＝ｒｃｏｓθ１で表される。
これは、図３に示した直角三角形Ｐ１Ｐ３Ｐ４を考えたとき、線分Ｐ１−Ｐ３はＯリング５８の半径ｒと同じ長さであり、線分Ｐ１−Ｐ３とＹ軸がなす角は、∠Ｐ１Ｐ３Ｐ４＝θ１であるためである。
したがって、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）のＹ座標をＹ１は、Ｙ１＝Ｙ３＋Ｙ４３であり、
Ｙ１＝Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１ ・・・式（１）
で表される。
【００２３】
一方、Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２）のＹ座標Ｙ２について説明する。
Ｐ２は、線分Ｌ１の延長線上を、Ｐ１から原点Ｐ０方向に（２／３）・ｒ移動して点であり、線分Ｌ１とＸ軸がなす角度は、θ１であるから、図３の直角三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ５を考えると、線分Ｐ１−Ｐ２の長さは、（２／３）・ｒであり、線分Ｐ１−Ｐ５は、直角三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ５のＰ２における角、∠Ｐ１Ｐ２Ｐ５＝θ１の正弦（ｓｉｎ）であるから、Ｙ１５は、Ｙ１５＝（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１で表される。
Ｐ２のＹ座標Ｙ２は、Ｙ２＝Ｙ１−Ｙ１５であるので、
Ｙ２＝Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１ ・・・式（２）
で表される。
【００２４】
次に、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）のＸ座標Ｘ１について説明する。
Ｐ１のＹ座標Ｙ１は、前述の通りＹ１＝Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１
であり、Ｐ１のＸ座標Ｘ１は、図３に示した直角三角形Ｐ１Ｐ０Ｐ６のＰ０における角∠Ｐ１Ｐ０Ｐ６＝θ１の余接（ｃｏｔ）であるため、
Ｘ１＝Ｙ１・ｃｏｔθ１
である。
したがって、Ｘ１＝（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１ ・・・式（３）
である。
【００２５】
同様に、Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２）のＸ座標Ｘ２は、図３に示した直角三角形Ｐ２Ｐ０Ｐ７のＰ０における角度∠Ｐ２Ｐ０Ｐ７＝θ１の余接（ｃｏｔ）であるので、Ｘ２＝Ｙ２・ｃｏｔθ１である。
したがって、Ｘ２＝（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１）・ｃｏｔθ１
・・・式（４）
である。
【００２６】
屈曲点Ｐｃは、線分Ｐ１−Ｐ２の間とされることが好適とされるため、
屈曲点Ｐｃの座標Ｐｃ＝（Ｘｃ、Ｙｃ）は、
Ｘ２≦Ｘｃ≦Ｘ１、かつＹ２≦Ｙｃ≦Ｙ１
を満足する座標である。
したがって、座標Ｐｃ＝（Ｘｃ、Ｙｃ）は、式（１）、（２）、（３）、（４）より、
（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１）・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１ ・・・式（５）
Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１−（２／３）・ｒ・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋ｒｃｏｓθ１ ・・・式（６）
である。
ｒ＝（１／２）・ｄ１に置き換えると、式（５）、（６）より、
（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・（ｃｏｓθ１−（２／３）・ｓｉｎθ１））・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１ ・・・式（７）
Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１−（２／３）・（１／２）・ｄ１・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１ ・・・式（８）
となる。
したがって、式（７）、（８）を満足する、屈曲点Ｐｃの座標Ｐｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）が、好適な範囲であるといえる。
また、この場合も、θ１＜θ≦９０°である。
なお、製作時に研磨等により、屈曲点Ｐｃが弁座３５に形成されない場合は、屈曲点Ｐｃは、線分Ｌ１と、線分Ｌ２とが交差する空間上の仮想点とされる。
【００２７】
第２の部材４は、第２の部材４の外周に周方向に形成された溝４２と、一方端に凹部４５とを備えており、凹部４５は、円錐形状の一部から構成されるとともに、底部が軸線Ｏ１に対して垂直な面に形成されて、コイルスプリング６の固定側端６ｂが配置されるようになっている。
溝４２には、Ｏリング４７とバックアップリング４３が嵌挿可能とされている。
また、第２の部材４の他方端には、ネジが形成され、第２の部材４を装置Ｍ１から取外す際に接続する治具が接続可能とされている。
装置Ｍ１に収納された逆止弁本体２は、固定部材Ｍ２によって、軸線Ｏ１の後方から流入路３３側に向かって固定され、流入路３３側の流体圧力に抗して装置Ｍ１内に保持されるようになっている。
【００２８】
弁体５は、図４に示すように、略多段円柱形状とされ、大径部５２と、小径部５４とを備え、大径部５２は、弁体５が弁室３２内で軸線Ｏ１方向に往復自在とされるように、外周が弁室３２の内周面３２ａよりもわずかに小さく形成されている。
また、弁体５の一方端には、凹部５５が形成され、コイルスプリング６の移動側端が収納されるようになっている。
また、小径部５４は、先端側にシール部５６が形成されるとともに、基端側に小径部５４を周回する溝部５４ａが形成されている。
【００２９】
シール部５６は、弁座３５に接離して弁座３５を閉塞、又は開放するものであり、弁座３５の第１傾斜部３５ａと相補的に構成され、先端に向かうにつれて縮径される円錐状の傾斜部５６ａを備えており、先端側には弁体５の軸線Ｏ２に対して垂直な面５６ｂが形成されている。
【００３０】
また、傾斜部５６ａの基端側には、軸線Ｏ２を含む断面が、傾斜面５６ａに対して垂直な略矩形状とされる、Ｏリング溝５７が外周面に周回して形成されている。
Ｏリング５８は、Ｏリング５８を構成する環の軸線Ｏ３を弁体の軸線Ｏ２と同軸にして、Ｏリング溝５７に嵌挿され、弁座３５に接触することで弁座３５を密封自在とされている。
また、溝部５４ａには、保持リング５９が嵌挿されるとともに基端部５９ａがかしめられており、支持部５９ｂが、弁体５の外周から内周側に向かってＯリング５８を支持するように構成されている。
【００３１】
コイルスプリング６は、移動側端６ａが、弁体５に形成された凹部５５の底面部５５ａに配置されるとともに、固定側端６ｂが第２の部材４に形成された凹部４５の底面部４５ａに配置され、弁体５を流入路３３側に付勢するように構成されている。
【００３２】
次に、上記構成の逆止弁１の作用について説明する。
まず、流体回路において、逆止弁１の上流又は下流に設けられた制御弁等が作動して、逆止弁１の上流から下流に向けて流体が流れる場合には、図５（ａ）に示されるように、圧力が高くなった１次側流体の圧力によって弁体が押圧され、押圧された弁体５が弁座３５から離間して弁体５に設けられたＯリング５８が弁座３５を開放することで、逆止弁１の流入路３３側から流出路３５側に流体が流通する。
【００３３】
つぎに、制御弁等が作動して、流体が停止され、又は１次側流体の圧力が下がった場合には、図５（ｂ）に示されるように、弁体５を流入路３３側に付勢しているコイルスプリング６の付勢力によって、弁体５が流入路側に押圧されるとともに弁体５のＯリング５８が弁座３５を密封して弁座３５が閉塞され、流入路３３から流出路３４への流体の流通が停止されるとともに、流出路３４側から流入路３３側への流体の逆流が抑止される。
【００３４】
このとき、弁座３５とＯリング５８は、弁室３２の軸線Ｏ１を含む断面において、図５（ｂ）に示すように、Ｏリング５８が屈曲点Ｐｃに強く押圧され、Ｏリング５８は、流入路３３から内周面３２ａ方向の幅が広がるように変形されるとともに、屈曲部Ｐｃを挟んで内周面３２ａ側と流入路３３側とに弁座３５に沿って凹むように変形される。
【００３５】
シール部５６が弁座３５に接近した場合の流体に対する密封は、Ｏリング５８が主にその役目を担うが、傾斜部５６ａが第１傾斜部３５ａと当接させた場合には、流体の流れを抑制する機能を有するとともに、コイルスプリング６の付勢力に対するストッパーとしての役目を持たせることもできる。
【００３６】
上記実施の形態の逆止弁１によれば、Ｏリング５８が弁座３５に安定して大きな面積で当接されるので、非常に高い圧力の流体に対しても確実な密封を行なうことができ、その結果、流体の逆流を確実に防止することができる。
また、高い圧力の流体に適用した場合であっても、Ｏリング５８が脱落することがないので、逆止弁１の寿命を長くすることが可能とされる。
【００３７】
Ｏリング５８が弁座３５に押圧、当接される際に、Ｏリング５８と弁座３５との接触面が、軸線Ｏ１を中心とした場合の屈曲点Ｐｃよりも径方向外方及び径方向内方に偏るのが防止されるので、Ｏリング５８が、屈曲点Ｐｃに対して安定して当接される。
【００３８】
また、Ｏリング５８は、流入路３３から内周面３２ａ方向の幅が広がるように変形されるとともに、Ｏリング５８が屈曲部を挟んだ両側に接触することで、Ｏリング５８と弁座３５とのシール面積が大きく確保され、シール部材と弁座との密着面が屈曲して凹むように変形されることで、流体が流通し難くなり、低圧の流体から、例えば、７０ＭＰａ以上の定常的な高圧流体に対しても流体の逆流を安定して抑止することができる。
また、かかる構成によれば、シール部材が弁座と摺動することがないため、シール部材の破損や摩耗が抑制され、シール部材の寿命が延長される。
【００３９】
また、上記実施の形態の逆止弁１によれば、保持リング５９の支持部５９ｂが、弁体５の外周から内周側に向かってＯリング５８を支持しているので、例えば、７０ＭＰａ以上の定常的な高圧流体の流れや、逆止弁１の上流又は下流に設けられた制御弁等が開放されて流入路３３から流入した流体の衝撃的な圧力がＯリング５８に衝撃圧として加わった場合であっても、Ｏリング５８が大きく変形されることが抑制され、その結果、Ｏリング５８がＯリング溝５７からはみ出したり、外れることがないので、長期間にわたって確実に流体の逆流を防止することができる。
【００４０】
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
上記実施の形態においては、弁座３５に屈曲点Ｐｃが１箇所設けられた場合について説明したが、屈曲点Ｐｃは、ひとつの場合に限定されず、たとえば、図５において示されたように屈曲点Ｐｃから内周面３２ａに至るまでの間に、さらに形成された屈曲部を、シール部材を押圧させる屈曲部として複数のシール部材を押圧させる屈曲部としてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、流体の流出路３４が弁室３２の内周面３２ａから外周側方に向かって形成されている場合について説明したが、例えば、弁体５の大径部５２の外周と弁室３２の内周面３２ａとの間を流体が通過して、弁室３２の後方から流体が流出される構成の流出路を設けてもよい。
【００４２】
また、付勢手段がコイルスプリング６により構成される場合について説明したが、付勢手段については、円すい形等の他のコイルバネ、たけのこバネ、皿バネ、樹脂で形成された弾性体等、種々の構成のものを使用することが可能である。
【００４３】
また、逆止弁１で使用可能な流体としては、窒素、アルゴン等の不活性ガス、水素、メタン、エチレン等の可燃性ガス、酸素等の支燃性ガス、塩素、二酸化硫黄等の腐食性ガスをはじめとする気体や、その液化された液化ガス、水、酸又はアルカリを含有する液体等、種々の流体を対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す全体断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の弁座の詳細を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態の弁座の座標位置を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の弁体を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態の弁座と弁体を示す図であり、（ａ）には、シール部材が弁座から離間したときの状態を、（ｂ）には、シール部材が弁座に密着されたときの状態を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１ 逆止弁
５ 弁体
６ コイルスプリング（付勢手段）
３５ 流入路
３２ 弁室
３２ａ 内周面
３４ 流出路
３５ 弁座
５９ 保持リング
５８ Ｏリング（シール部材）
Ｏ１ 弁室の軸線（Ｘ軸）
Ｏ２ 弁体の軸線
Ｏ３ Ｏリングの軸線
Ｐ０ 原点
Ｐｃ 屈曲点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入路と流出路とを有し、内周面が円筒形状に形成されるとともに前記流入路に向かうにつれて縮径される弁座が形成された弁室と、
前記弁座に接離することで流入路と弁室の間を開閉自在とするシール部材と、
前記シール部材が設けられ前記弁室内で往復自在とされた弁体と、
前記弁体を前記弁座側に付勢する付勢手段とを備えた逆止弁であって、
前記弁座は、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面において、前記流入路から前記内周面に至る間に、前記弁室側に突出して屈曲するとともに前記シール部材と密着可能な屈曲部が少なくともひとつ形成されていることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
請求項１記載の逆止弁であって、
前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、
前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、
前記断面の、前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、
前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、
前記Ｏリングが、前記Ｌ１の延長線と接するように配置されたときの接点をＰ１とし、
前記延長線上を、前記Ｐ１から流入路側に、（１／３）ｄ１離間した位置をＰ２とし、
前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、
前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記屈曲点Ｐｃは、前記Ｐ１と前記Ｐ２の間に配置され、
かつ前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする逆止弁。
【請求項３】
請求項１記載の逆止弁であって、
前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、
前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、
弁室の軸線Ｏ１を含む断面における、
前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、
前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、
前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、
前記Ｌ１の延長線と前記弁室の軸線Ｏ１とが交差する点を原点Ｐ０とし、
軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、
前記原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定し、
前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、
前記弁室の軸線Ｏ１から、前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面のＯリングの中心までの距離をＲ１としたときに、
屈曲点Ｐｃの座標位置（Ｘｃ、Ｙｃ）は、
（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・（ｃｏｓθ１−（２／３）・ｓｉｎθ１））・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１
Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１−（２／３）・（１／２）・ｄ１・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１
を満足し、
かつ、前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、
前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする逆止弁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の逆止弁であって、
前記シール部材は、保持リングで支持されていることを特徴とする逆止弁。
【請求項１】
流体の流入路と流出路とを有し、内周面が円筒形状に形成されるとともに前記流入路に向かうにつれて縮径される弁座が形成された弁室と、
前記弁座に接離することで流入路と弁室の間を開閉自在とするシール部材と、
前記シール部材が設けられ前記弁室内で往復自在とされた弁体と、
前記弁体を前記弁座側に付勢する付勢手段とを備えた逆止弁であって、
前記弁座は、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面において、前記流入路から前記内周面に至る間に、前記弁室側に突出して屈曲するとともに前記シール部材と密着可能な屈曲部が少なくともひとつ形成されていることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
請求項１記載の逆止弁であって、
前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、
前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、
前記断面の、前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、
前記弁座の、屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、
前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、
前記Ｏリングが、前記Ｌ１の延長線と接するように配置されたときの接点をＰ１とし、
前記延長線上を、前記Ｐ１から流入路側に、（１／３）ｄ１離間した位置をＰ２とし、
前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、
前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記屈曲点Ｐｃは、前記Ｐ１と前記Ｐ２の間に配置され、
かつ前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする逆止弁。
【請求項３】
請求項１記載の逆止弁であって、
前記弁体の軸線Ｏ２の廻りに、前記弁室の軸線Ｏ１と一致して配置されたＯリングからなる前記シール部材と、
前記弁座に形成された屈曲部のうちひとつは、前記弁室の軸線Ｏ１を含む断面が、前記屈曲部を起点として前記流入路側に延在する直線部と、前記屈曲部から内周面側に延在する直線部とを備え、
弁室の軸線Ｏ１を含む断面における、
前記屈曲部がなす点を屈曲点Ｐｃとし、
前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記流入路側に延在する直線を線分Ｌ１とし、
前記弁座の屈曲点Ｐｃから前記内周面側に延在する直線を線分Ｌ２とし、
前記Ｌ１の延長線と前記弁室の軸線Ｏ１とが交差する点を原点Ｐ０とし、
軸線Ｏ１をＸ軸と仮定し、
前記原点Ｐ０において軸線Ｏ１と直交する線をＹ軸と仮定し、
前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面の、Ｏリングの直径をｄ１とし、
前記弁室の軸線Ｏ１から、前記Ｏリングの軸線Ｏ３を含む断面のＯリングの中心までの距離をＲ１としたときに、
屈曲点Ｐｃの座標位置（Ｘｃ、Ｙｃ）は、
（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・（ｃｏｓθ１−（２／３）・ｓｉｎθ１））・ｃｏｔθ１≦Ｘｃ≦（Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１）・ｃｏｔθ１
Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１−（２／３）・（１／２）・ｄ１・ｓｉｎθ１≦Ｙｃ≦Ｒ１＋（１／２）・ｄ１・ｃｏｓθ１
を満足し、
かつ、前記線分Ｌ１の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθ１とし、
前記線分Ｌ２の延長線が前記弁室の軸線Ｏ１となす角度をθとしたときに、
前記θは、
θ１＜θ≦９０°
を満足することを特徴とする逆止弁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の逆止弁であって、
前記シール部材は、保持リングで支持されていることを特徴とする逆止弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２０５４０６（Ｐ２００７−２０５４０６Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２８８３（Ｐ２００６−２２８８３）
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００１５０９８１）日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００１５０９８１）日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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