JP2018179208A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】内部への水の浸入を抑制して円滑な動作を維持させることが可能な逆止弁を提供する。
【解決手段】開口側を流入路１２ｂへ向けて収容空間１２内に収容された有底円筒状のスペーサ２２と、スペーサ２２の開口側に配置された弁座２１と、スペーサ２２の保持部４１に軸方向へ移動可能に収容されたポペット２３と、ポペット２３を弁座２１へ向かって付勢して密着させる付勢部材２４と、スペーサ２２における開口側に設けられた連通路４５と、スペーサ２２の外周面と収容空間１２の内周面との間に設けられ、連通路４５及び第１流路２に連通された流路４４と、を備え、スペーサ２２は、保持部４１と流路４４とに連通する排出孔４７を有し、排出孔４７は、スペーサ２２の連通路４５よりも底部４３側に設けられ、スペーサ２２の径方向に沿って形成されて外周面で開口されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、逆止弁に関する。

ガスの流路に設けられる逆止弁として、略円筒形状のバルブホルダの内部に弁体が配置され、この弁体が前後に移動することで、弁座部と弁体との間から流れ込むガスが外周側の流路を通して下流側へ流されるものがある（例えば、特許文献１参照）。この逆止弁には、バルブホルダの下流側の端部に、軸方向に沿う排出口が形成されている。

特開２０１６−９４９６２号公報

ところで、上記の逆止弁では、ガスが流れる流路の下流側に渦が生じことがある。すると、この渦によって排出口からバルブホルダ内に水が入り込み、弁体が円滑に動作されなくなるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、内部への水の浸入を抑制して円滑な動作を維持させることが可能な逆止弁を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の逆止弁は、
一端側に流入路を有するとともに他端側に流出路を有する収容空間と、
開口側を前記流入路へ向けて前記収容空間内に収容された有底円筒状のスペーサと、
前記スペーサの前記開口側に配置された弁座と、
前記スペーサ内の保持部に軸方向へ移動可能に収容されたポペットと、
前記ポペットを前記弁座へ向かって付勢して密着させる付勢部材と、
前記スペーサにおける前記開口側に設けられた連通路と、
前記スペーサの外周面と前記収容空間の内周面との間に設けられ、前記連通路及び前記流出路に連通された流路と、
を備え、
前記スペーサは、前記保持部と前記流路とに連通する排出孔を有し、
前記排出孔は、前記スペーサの前記連通路よりも前記底部側に設けられ、前記スペーサの径方向に沿って形成されて前記外周面で開口されている。

上記構成の逆止弁によれば、排出孔によって保持部が流路と連通されているため、ポペットが移動する際に保持部におけるポペットとスペーサの底部との間の空間が圧抜きされ、ポペットを円滑に移動させることができる。
また、流路を流れるガスに下流側の流出路近傍で渦が生じたとしても、排出孔は、スペーサの連通路よりも底部側において、径方向に沿って形成されて外周面で開口されているので、ガスに生じた渦の影響で排出孔から水が入り込むのを抑制でき、浸入した水が凍結することによるポペットの動作不良を抑制して、ポペットの円滑な動作を維持させることができる。

本発明の逆止弁によれば、内部への水の浸入を抑制して円滑な動作を維持させることが可能な逆止弁を提供できる。

本発明の実施形態に係る逆止弁が組み込まれたバルブの断面図である。 本実施形態に係る逆止弁の断面図である。 参考例に係る逆止弁の断面図である。 各種のスペーサの例を説明する図であって、（ａ）から（ｅ）はスペーサの軸方向に沿う断面図及びＡ−Ａ断面図である。 各種のスペーサの例を説明する図であって、（ａ）及び（ｂ）はスペーサの軸方向に沿う断面図及びＡ−Ａ断面図である。 各種のスペーサの例を説明する図であって、（ａ）から（ｃ）はスペーサの軸方向に沿う断面図及びＡ−Ａ断面図である。 各種のスペーサの例を説明する図であって、（ａ）から（ｄ）はスペーサの軸方向に沿う断面図及びＡ−Ａ断面図である。 各種のスペーサの例を説明する図であって、（ａ）から（ｄ）はスペーサの軸方向に沿う断面図及びＡ−Ａ断面図である。 各種のスペーサの例を説明する図であって、（ａ）から（ｃ）はスペーサの概略側面図である。

以下、本発明に係る逆止弁の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る逆止弁が組み込まれたバルブの断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る逆止弁１０は、バルブ１のケーシング１ａに組み込まれている。バルブ１は、高圧貯留体（図示略）に組付けられる。高圧貯留体としては、例えば、燃料電池システムにおける水素タンクなどである。逆止弁１０は、充填入口部１１を有しており、この充填入口部１１から供給される水素ガスなどのガスが高圧貯留体に充填される。そして、逆止弁１０は、高圧貯留体からのガスの逆流を抑制する。

バルブ１は、逆止弁１０に繋がる第１流路２と、第１流路２に対して分岐点３から高圧貯留体に繋がる第２流路４と、第１流路２に対して分岐点３から開閉弁５に繋がる第２流路６とを有している。

このバルブ１では、高圧貯留体にガスを充填する際に、充填入口部１１から供給さるガスの圧力によって逆止弁１０が開弁する。これにより、この逆止弁１０を通過したガスが第１流路２及び第２流路４を通して高圧貯留体へ送り込まれて高圧貯留体にガスが充填される。

図２は、本実施形態に係る逆止弁の断面図である。

図２に示すように、逆止弁１０は、弁座２１と、スペーサ２２と、ポペット２３と、付勢部材２４とを有している。これらの弁座２１、スペーサ２２、ポペット２３及び付勢部材２４は、バルブ１のケーシング１ａに形成された収容空間１２に組み込まれている。第１流路２は、収容空間１２を形成する底面部１２ａにおける中心位置に連通されている。

弁座２１は、中心に孔部３１を有する環状に形成されている。弁座２１は、収容空間１２における充填入口部１１側の流入路１２ｂに配置されている。

スペーサ２２は、弁座２１側が開口した凹状の保持部４１を有する有底の円筒形状に形成されている。スペーサ２２は、円筒形状の胴体部４２と、この胴体部４２における第１流路２側の底部４３とを有している。スペーサ２２は、収容空間１２内に収容されており、スペーサ２２の外周面と収容空間１２の内周面との間には、軸方向にわたって流路４４が形成されている。この流路４４には、上流側の流入路１２ｂ側から下流側の第１流路２側へ向かってガスが流される。

スペーサ２２には、胴体部４２における弁座２１側に、表裏に貫通する孔部からなる連通路４５が形成されている。なお、この連通路４５は、胴体部４２の弁座２１側の端部に溝部を形成することで設けてもよい。さらに、スペーサ２２は、底部４３における収容空間１２の底面部１２ａ側に、径方向に沿う溝状の流路４６を有している。

このスペーサ２２は、その胴体部４２に、排出孔４７を有している。排出孔４７は、連通路４５よりもガスの流れの下流側である底部４３の近傍位置で胴体部４２の表裏に貫通するように形成されている。これにより、スペーサ２２は、ポペット２３を収容して保持する保持部４１と外周側の流路４４とが排出孔４７によって連通されている。排出孔４７は、スペーサ２２における径方向に沿って形成されており、スペーサ２２の外周面で開口されている。

ポペット２３は、スペーサ２２の保持部４１内に、軸方向に沿ってスライド可能に収容されて保持されている。ポペット２３は、弁座２１側の一端部に弁体部５１を有している。弁体部５１は、端部へ向かって次第に窄まる先細り形状に形成されている。ポペット２３の他端には、バネ収容穴５２が形成されている。このバネ収容穴５２には、コイルバネからなる付勢部材２４が収容されている。付勢部材２４は、スペーサ２２の底部４３における保持部４１側に形成された係合凹部４１ａに嵌め込まれて保持されている。これにより、ポペット２３は、付勢部材２４の付勢力によって弁座２１側へ向かって付勢されている。そして、ポペット２３の弁体部５１が弁座２１の孔部３１に嵌め込まれて密着され、弁座２１とポペット２３との間がシールされる。

上記構成の逆止弁１０では、充填入口部１１からガスが充填されると、ガスの充填圧によってポペット２３が付勢部材２４の付勢力に抗して下流側に押圧されて移動し、収容空間１２の流入路１２ｂに設けられた弁座２１からポペット２３の弁体部５１が離間する。これにより、ガスは、弁座２１とポペット２３の弁体部５１との隙間からスペーサ２２の胴体部４２の内側に入り込み、連通路４５から流路４４へ流れ込む。流路４４に流れ込んだガスは、下流側へ流れてスペーサ２２の底部４３に形成された流路４６を通り、第１流路２へ送り出される。これにより、充填入口部１１から供給されたガスが高圧貯留体に充填される。

充填入口部１１からのガスの供給がなくなると、ポペット２３へのガスの充填圧の付与がなくなる。これにより、ポペット２３が付勢部材２４によって上流側へ付勢され、弁体部５１が弁座２１の孔部３１に嵌り込んで密着し、弁座２１とポペット２３との間がシールされる。これにより、高圧貯留体からのガスの逆流が抑制される。

また、逆止弁１０は、排出孔４７によってスペーサ２２の保持部４１が外周側の流路４４と連通されているため、ポペット２３が移動する際に保持部４１と流路４４との間でガスが行き来して圧抜きされる。これにより、ポペット２３がスペーサ２２の保持部４１内で円滑に移動する。

ここで、参考例に係る逆止弁について説明する。
図３は、参考例に係る逆止弁の断面図である。

図３に示すように、参考例に係る逆止弁１０Ａは、スペーサ２２の底部４３の中心に、軸方向に沿う排出孔４７Ａを有している。この排出孔４７Ａを有するスペーサ２２を備えた逆止弁１０Ａの場合も、排出孔４７Ａによってスペーサ２２の保持部４１が外周側の流路４４と連通されているため、ポペット２３が移動する際に保持部４１が圧抜きされ、ポペット２３がスペーサ２２の保持部４１内で円滑に移動する。

ところで、高圧貯留体へのガスの充填時に、流路４４の下流側において、流路４４を流れたガスが流路４６に入り込む際に渦Ｖが生じる。すると、この渦Ｖによって排出孔４７Ａからスペーサ２２の保持部４１内にガスとともに水が入り込み、その浸入した水がポペット２３の周囲に膜状に滞留することがある。したがって、低温環境下では、ポペット２３の周囲の膜状の水が凍結してポペット２３が固着し、動作不良が生じるおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る逆止弁１０によれば、排出孔４７は、スペーサ２２の連通路４５よりも底部４３側において、径方向に沿って形成されてスペーサ２２の外周面で開口されているので、ガスに生じた渦Ｖの影響で排出孔４７からスペーサ２２内に水が入り込むのを抑制でき、浸入した水が凍結することによるポペット２３の動作不良を抑制して、ポペット２３の円滑な動作を維持させることができる。しかも、スペーサ２２内に万一水が入ったとしても、スペーサ２２の外周側の流路４４を流れるガスによってスペーサ２２内の水が流路４４へ吸い出される。

なお、排出孔４７は、スペーサ２２の連通路４５よりも底部４３側において、径方向に沿って形成されてスペーサ２２の外周面で開口されていれば、数、位置、形状等は限定されない。

以下、本発明に係る逆止弁１０を構成する各種の排出孔４７を有するスペーサ２２について説明する。

図４（ａ）に示すスペーサ２２は、周方向の一か所に排出孔４７を設けたものである。図４（ｂ）に示すスペーサ２２は、周方向の対向する二か所に排出孔４７を設けたものである。図４（ｃ）に示すスペーサ２２は、周方向の等間隔の三か所に排出孔４７を設けたものである。図４（ｄ）に示すスペーサ２２は、周方向の等間隔の四か所に排出孔４７を設けたものである。図４（ｅ）に示すスペーサ２２は、周方向の約９０°異なる二か所に排出孔４７を設けたものである。

図５（ａ）に示すスペーサ２２は、軸方向の二か所において、それぞれ周方向の等間隔の三か所に排出孔４７を設けたものである。図５（ｂ）に示すスペーサ２２は、軸方向の二か所において、それぞれ周方向の等間隔の四か所に排出孔４７を設けたものである。

図６（ａ）に示すスペーサ２２は、内周側から外周側へ向かって流路４４の上流側へ傾斜する排出孔４７を、周方向の等間隔の四か所に設けたものである。図６（ｂ）に示すスペーサ２２は、内周側から外周側へ向かって流路４４の下流側へ傾斜する排出孔４７を、周方向の等間隔の四か所に設けたものである。図６（ｃ）に示すスペーサ２２は、軸方向の二か所において、内周側から外周側へ向かって流路４４の下流側へ傾斜する排出孔４７を、周方向の等間隔の四か所に設けたものである。

図７（ａ）に示すスペーサ２２は、外周側の縁部に面取り部４７ａを有する排出孔４７を周方向の一か所に設けたものである。図７（ｂ）に示すスペーサ２２は、外周側の縁部に面取り部４７ａを有する排出孔４７を周方向の等間隔の四か所に設けたものである。図７（ｃ）に示すスペーサ２２は、内周側の縁部に面取り部４７ｂを有する排出孔４７を周方向の等間隔の四か所に設けたものである。図７（ｄ）に示すスペーサ２２は、軸方向の二か所において、外周側の縁部及び内周側の縁部のそれぞれに面取り部４７ａ，４７ｂを有する排出孔４７を周方向の等間隔の四か所に設けたものである。

図８（ａ）に示すスペーサ２２は、内周側から外周側へ向かって窄まる排出孔４７を 周方向の一か所に設けたものである。図８（ｂ）に示すスペーサ２２は、内周側から外周側へ向かって窄まる排出孔４７を周方向の等間隔の四か所に設けたものである。図８（ｃ）に示すスペーサ２２は、内周側から外周側へ向かって広がる排出孔４７を周方向の等間隔の四か所に設けたものである。図８（ｄ）に示すスペーサ２２は、軸方向の二か所において、内周側から外周側へ向かって窄まる排出孔４７を 周方向の等間隔の四か所に設けたものである。

図９（ａ）に示すスペーサ２２は、断面視円形状の排出孔４７を有するものである。図９（ｂ）に示すスペーサ２２は、断面視矩形状の排出孔４７を有するものである。図９（ｃ）に示すスペーサ２２は、断面視六角形状の排出孔４７を有するものである。

２ 第１流路（流出路）
１０ 逆止弁
１２ 収容空間
１２ｂ 流入路
２１ 弁座
２２ スペーサ
２３ ポペット
２４ 付勢部材
４１ 保持部
４４ 流路
４５ 連通路
４７ 排出孔

Claims (1)

1. 一端側に流入路を有するとともに他端側に流出路を有する収容空間と、
   開口側を前記流入路へ向けて前記収容空間内に収容された有底円筒状のスペーサと、
   前記スペーサの前記開口側に配置された弁座と、
   前記スペーサ内の保持部に軸方向へ移動可能に収容されたポペットと、
   前記ポペットを前記弁座へ向かって付勢して密着させる付勢部材と、
   前記スペーサにおける前記開口側に設けられた連通路と、
   前記スペーサの外周面と前記収容空間の内周面との間に設けられ、前記連通路及び前記流出路に連通された流路と、
   を備え、
   前記スペーサは、前記保持部と前記流路とに連通する排出孔を有し、
   前記排出孔は、前記スペーサの前記連通路よりも前記底部側に設けられ、前記スペーサの径方向に沿って形成されて前記外周面で開口されている逆止弁。

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