特開 2024-86144 逆止弁及び冷凍サイクルシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086144

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】逆止弁及び冷凍サイクルシステム

(51)【国際特許分類】

   F16K 15/02 20060101AFI20240620BHJP

   F25B 41/20 20210101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

F16K15/02

F25B41/20 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201119

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】古賀 英明

【テーマコード（参考）】

3H058

【Ｆターム（参考）】

3H058AA02

3H058BB03

3H058BB14

3H058BB22

3H058CA02

3H058CA06

3H058CB02

3H058CC07

3H058EE17

(57)【要約】

【課題】本発明は、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁及び冷凍サイクルシステムを得ることを目的とする。
【解決手段】逆止弁１は、軸方向に延びる筒状の外管部と、外管部の内部に一体または別体の弁座部１３１１を配置するように設けられた弁座本体１３と、弁体１５と、を備えている。弁座本体１３は、弁口１３１１ｂと、弁口１３１１ｂに連続して軸方向の一方側Ｘ１に延び外管部の一部を構成可能な筒部１３２と、筒部１３２に連続して一方側Ｘ１に開口する入口開口部１３２ａとを有している。弁口１３１１ｂの内径Ｒ２が入口開口部１３２ａの内径Ｒ１よりも小さく形成され、筒部１３２の内周面１３２ｂは、入口開口部１３２ａから弁口１３１１ｂに亘って所定の傾斜角度θのテーパを有して形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延びる外管部と、前記外管部と一体または別体の弁座部を前記外管部の内部に配置するように設けられた弁座本体と、前記弁座部と互いに平坦な当接面同士で当接可能な弁体と、を備えた逆止弁であって、
前記弁座本体は、前記弁座部に開口する弁口と、前記弁口に連続して前記軸方向の一方側に延び前記外管部の一部を構成可能な筒部と、前記筒部に連続して前記一方側に開口する入口開口部と、を有し、
前記弁口の内径が前記入口開口部の内径よりも小さく形成され、
前記筒部の内周面は、前記入口開口部から前記弁口に亘って所定の傾斜角度のテーパを有して形成されていることを特徴とする逆止弁。

【請求項2】

前記外管部は、前記入口開口部に連通する一次管を備え、
前記入口開口部の内径は、前記一次管の内径と同径に設定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】

前記外管部は、前記入口開口部に連通する一次管を備え、
前記筒部の前記軸方向の長さは、前記弁口の前記軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。

【請求項4】

前記筒部の内周面の傾斜角度は、４５°以下であることを特徴とする請求項３に記載の逆止弁。

【請求項5】

前記筒部の内周面の傾斜角度は、１０°～４５°であることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項6】

前記筒部の前記軸方向の長さは、前記弁口の内径の１／２よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項7】

前記入口開口部と前記一次管の端縁との間には、隙間が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項8】

前記入口開口部は、前記軸方向に所定長さ延びるストレート部を有していることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項9】

請求項４に記載の逆止弁を備えた冷凍サイクルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、逆止弁及び冷凍サイクルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

逆止弁として、内部に弁室を有する外管と、外管の内部に設けられて弁口を有する弁座部材と、弁室内に移動自在に設けられて弁口を開閉する弁体と、を備え、外管に連続する一次管からの流体を弁口を通して二次管に流通させるとともに、二次管からの流体に対しては弁体が弁口を閉鎖することで流体の逆流を阻止するものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の逆止弁は、一次管（入口継手）の端部に弁座部材が固定され、弁座部材の外周を囲んで外管が固定されており、一次管の内径と弁座部材の弁口の内径とが同径とされ、弁座および弁体が平坦な当接面を有し互いの当接面同士が当接することで弁口が閉鎖されるようになっている。特許文献２に記載の逆止弁は、一次管（小径部、入口ポート）の内径よりも弁座部材の弁口の内径が小さく形成され、弁体の弁部にテーパ面が形成され、弁口はテーパ面のないエッジ状に形成され、そのエッジ状の部分にテーパ面が当接することで弁口が閉鎖されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１９２６５号公報

【特許文献2】特開２０１３－４４４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献２に記載の逆止弁のように、弁座と弁体とがエッジ状の部分とテーパ面で当接する構造（この構造をテーパ／エッジシール構造と定義する）では、弁体が傾いて着座した場合、片側に隙間ができて弁漏れし易いため、シール性能を高めることが難しい。また、特許文献２に記載の逆止弁のように一次管の内径よりも弁口の内径を小さくすると、一次管の内面と弁座部材との間に段差が形成されることで圧力損失が増え、容量係数の一つであるＣｖ値が低くなり、流体の流量が低下してしまうという問題がある。これに対し、特許文献１に記載の逆止弁のように平坦な当接面同士で当接する構造（この構造をフラットシール構造と定義する）では、高いシール性能を期待することができる。また、特許文献１に記載の逆止弁のように一次管の内径と弁座部材の弁口の内径とが同径とされていれば、一次管の内面と弁座部材との間に段差が生じないことから、圧力損失もなく、Ｃｖ値を高くすることができる。しかしながら、この構造の場合、弁口の内径を一次管の内径と同径にするために弁座部材が大径化し、その外周を外管が囲むことから逆止弁が大型化するという問題がある。

【0005】

本発明は、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁及び冷凍サイクルシステムを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の逆止弁は、軸方向に延びる外管部と、前記外管部と一体または別体の弁座部を前記外管部の内部に配置するように設けられた弁座本体と、前記弁座部と互いに平坦な当接面同士で当接可能な弁体と、を備えた逆止弁であって、前記弁座本体は、前記弁座部に開口する弁口と、前記弁口に連続して前記軸方向の一方側に延び前記外管部の一部を構成可能な筒部と、前記筒部に連続して前記一方側に開口する入口開口部と、を有し、前記弁口の内径が前記入口開口部の内径よりも小さく形成され、前記筒部の内周面は、前記入口開口部から前記弁口に亘って所定の傾斜角度のテーパを有して形成されていることを特徴とする。

【0007】

このような本発明によれば、弁体と弁座部とは、平坦な当接面同士で当接することから、上述したテーパ／エッジシール構造を備える従来の構造と比較して、弁体が着座時に傾き難く、逆止弁のシール性能を向上させることができる。また、入口開口部と、弁口とは、筒部におけるテーパを有して形成された内周面によって繋がれることとなり、入口開口部と弁口との間に段差が生じない。このため、入口開口部と弁口との間を流れる流体の流れをスムーズにすることができる。したがって、一次管の内面と弁座部材との間に段差が形成される従来の構造と比較して、Ｃｖ値を向上させることができる。また、筒部の内周において、入口開口部の内径よりも弁口の内径が小さくなるので、その差を利用して弁口の周りに平坦な弁座部を設けることができ、弁座本体の外径寸法が大きくなることを抑えることができる。したがって、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁を得ることができる。

【0008】

また、この際、前記外管部は、前記入口開口部に連通する一次管を備え、前記入口開口部の内径は、前記一次管の内径と同径に設定されていることが好ましい。このような構成によれば、一次管と入口開口部との間に、段差が生じなくなることで、一次管と入口開口部との間を流れる流体の流れをスムーズにすることができ、Ｃｖ値を向上させることができる。

【0009】

また、前記外管部は、前記入口開口部に連通する一次管を備え、前記筒部の前記軸方向の長さは、前記弁口の前記軸方向の長さよりも大きいことが好ましい。

【0010】

また、前記筒部の内周面の傾斜角度は、４５°以下であることが好ましい。

【0011】

また、前記筒部の内周面の傾斜角度は、１０°～４５°であることがさらに好適である。

【0012】

また、前記筒部の前記軸方向の長さは、前記弁口の内径の１／２よりも大きいことが好ましい。

【0013】

また、前記入口開口部と前記一次管の端縁との間には、隙間が設けられていてもよい。このような構成によれば、入口開口部と一次管の端縁との間に隙間が生じているような場合でも、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁を得ることができる。

【0014】

また、前記入口開口部は、前記軸方向に所定長さ延びるストレート部を有していてもよい。

【0015】

また、本発明の冷凍サイクルシステムは、上述したいずれかに記載の逆止弁を備えていることを特徴とする。このような構成によれば、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ逆止弁の大型化を防ぐ逆止弁を用いて、冷凍サイクルシステムを構成することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁及び冷凍サイクルシステムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係る逆止弁の全体断面図。

【図2】図１における弁座本体の拡大断面図。

【図3】第１実施形態に係る逆止弁のＣｖ値シミュレーショングラフを示す図。

【図4】第１実施形態の変形例に係る逆止弁の全体断面図。

【図5】第２実施形態に係る逆止弁の全体断面図。

【図6】第３実施形態に係る逆止弁の全体断面図。

【図7】第３実施形態の変形例に係る逆止弁の全体断面図。

【図8】図１～７のいずれかに示されている逆止弁を備えた、冷凍サイクルシステム。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の第１実施形態に係る逆止弁１を図１～３に基づいて説明する。本実施形態に係る逆止弁１は、冷凍サイクルシステムにおける冷媒の流路の途中に設置されて使用される弁装置であり、外管本体１１と、弁本体１２と、弁体１５と、を備えている。また、弁本体１２は、弁座本体１３と、弁ホルダ１４とで構成されている。

【0019】

なお、以降の説明では、外管本体１１における軸線Ｘに沿う方向を軸方向とし、軸方向の一方側を一方側Ｘ１とし、軸方向の他方側を他方側Ｘ２とする。また、一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かう方向を冷媒の流れ方向における正流方向とし、正流方向の反対側に向かう方向を逆流方向とする。これはあくまでも説明の便宜のためであり、必ずしも逆止弁１の実際の使用状態における方向と一致するとは限らず、逆止弁１の実際の使用状態における各方向を限定するものではない。

【0020】

外管本体１１は、軸方向に延びる筒状の部材であり、ステンレス鋼等の金属材料を用いて切削加工等により形成されている。外管本体１１の内部には、弁本体１２の他方側Ｘ２部分が収容されている。外管本体１１の他方側Ｘ２の開口端部には、不図示の配管に接続される銅製の出口管１６（二次管）の一方側Ｘ１の端部が一方側Ｘ１に向かって挿入され、その状態でろう付け等により接続されている。

【0021】

弁本体１２は、上述のとおり弁座本体１３と、弁ホルダ１４と、を備えている。弁座本体１３は、外管本体１１の一方側Ｘ１に設けられる略筒状の部分であり、ステンレス鋼等の金属材料を用いて切削加工等により形成されている。

【0022】

弁座本体１３は、縮径部１３１と、筒部１３２と、接続部１３３と、を備えている。縮径部１３１は、外管本体１１の一方側Ｘ１の端部に接続される部分であり、その外径が、弁座本体１３の他の部分の外径よりも小さくなっている。縮径部１３１の外周面は、外管本体１１の内周面に嵌合しており、この状態（すなわち、外管本体１１内に配置された状態）で、弁座本体１３が外管本体１１に対してレーザー溶接等により固定されている。縮径部１３１の内面には、一方側Ｘ１に凹む段差状の弁座部１３１１が形成されている。すなわち、弁座部１３１１は、外管本体１１内に一部が配置されている。弁座部１３１１の他方側Ｘ２を向く面は、弁体１５が着座する平坦な当接面１３１１ａ（シート面）を構成している。弁座部１３１１の中央には、軸方向に開口する弁口１３１１ｂが形成されている。なお、当接面１３１１ａの径方向位置は、後述する入口開口部１３２ａの内径Ｒ１と弁口１３１１ｂの内径Ｒ２との差を利用するように軸線Ｘ側（径方向の中心軸側）に設定され、これによって、弁座本体１３が後述する入口管１７よりも径方向に大型化し難くなっている。

【0023】

筒部１３２は、弁口１３１１ｂに連続して一方側Ｘ１に延びる筒状の部分であり、その一方側Ｘ１の端部には、一方側Ｘ１に開口する入口開口部１３２ａが形成されている。すなわち、入口開口部１３２ａは、筒部１３２に連続して一方側Ｘ１に開口している。図２に示すように、入口開口部１３２ａの内径Ｒ１は、弁口１３１１ｂの内径Ｒ２よりも大きく、かつ後述する入口管１７（一次管）の内径Ｒ３と同径に設定されている。このため、筒部１３２の内径は、入口開口部１３２ａから弁口１３１１ｂに向かって縮径しており、これによって筒部１３２の内周面１３２ｂは、入口開口部１３２ａから弁口１３１１ｂに亘って所定の傾斜角度θのテーパを有して形成されている。

【0024】

内周面１３２ｂのテーパの所定の傾斜角度θとは、図２に示す断面視において、上側の内周面１３２ｂと、下側の内周面１３２ｂと、を当接するまで仮想的に延長した場合に、その上側の内周面１３２ｂと下側の内周面１３２ｂとに挟まれてできる角の角度のことをいう。

【0025】

なお、筒部１３２を設けない場合には、内周面１３２ｂのテーパがなくなることから、上述した入口開口部１３２ａの内径Ｒ１と弁口１３１１ｂの内径Ｒ２との差により、入口開口部１３２ａと弁口１３１１ｂとの間に段差が生じ、傾斜角度θは、実質的に１８０°となる。この場合、入口管１７側から流れる流体が、段差によって部分的に堰き止められることから、流体を多く流すことが難しい。このため、筒部１３２の内周面１３２ｂのテーパの所定の傾斜角度θは、例えば、後述する効果を得るために、４５°以下に設定することが好ましい。なお、第一実施形態では、図１、２に示す傾斜角度θは、２０°の状態となっている。

【0026】

また、傾斜角度θを４５°以下にする場合、内周面１３２ｂの軸方向の長さＬ１（筒部１３２の軸方向の長さ）が短いと、入口開口部１３２ａの内径Ｒ１と、弁口１３１１ｂの内径Ｒ２と、の寸法差が小さくなる。そうすると、上述した当接面１３１１ａの幅寸法が小さくなってしまう。このため、内周面１３２ｂの軸方向の長さＬ１は、弁口１３１１ｂの軸方向の長さＬ２よりも大きく設定することが好ましく、具体的には、長さＬ１は、弁口１３１１ｂの内径Ｒ２の１／２よりも大きく設定するとより好適である。

【0027】

なお、上述のように入口開口部１３２ａの内径Ｒ１を弁口１３１１ｂの内径Ｒ２よりも大きくする構成上、傾斜角度θを小さくするほど、内周面１３２ｂの軸方向の長さを大きく確保する必要が生じるが、その分、筒部１３２の材料コスト及び加工コストが上昇することから、傾斜角度θは、１０°以上に設定することがより好適である。

【0028】

接続部１３３は、筒部１３２に連続し、一方側Ｘ１に延び、入口管１７を接続する筒状部分である。接続部１３３の内周面１３３ａの内径は、入口開口部１３２ａの内径Ｒ１よりも大きく設定されている。これにより、筒部１３２の内周面１３２ｂと接続部１３３の内周面１３３ａとの間には、他方側Ｘ２に凹む段差部１３３ｂが形成されている。接続部１３３には、不図示の配管に接続される入口管１７の他方側Ｘ２の端部が他方側Ｘ２に向かって段差部１３３ｂに当接するまで挿入され、その状態でろう付け等により固定されている。

【0029】

入口管１７は、出口管１６と同様に銅製であり、その内径Ｒ３は、上述のとおり、入口開口部１３２ａの内径Ｒ１と同径となっている。これにより、入口管１７の内周面と、筒部１３２の内周面１３２ｂと、は、段差等を生じさせずに連続し、入口管１７は入口開口部１３２ａに連通している。

【0030】

弁ホルダ１４は、外管本体１１内で弁体１５を収容する部分であり、図１に示すように、上述の縮径部１３１の他方側Ｘ２の端面から他方側Ｘ２に立ち上がる筒状に形成されている。弁ホルダ１４の外径は、外管本体１１の内径よりも小さく設定されている。弁ホルダ１４には、円筒状の周面を径方向に貫通する連通孔１４ａが４個所に形成されている。こにより、弁ホルダ１４の内部と外管本体１１の内部とが連通している。弁ホルダ１４の他方側Ｘ２の端部内面には、ステンレス鋼等の金属材料で形成された略円環状の弁ストッパ１８が取り付けられている。弁ストッパ１８は、当接した弁体１５が他方側Ｘ２に移動することを規制する止め輪であり、弁体１５の他方側Ｘ２への移動における最端位置を規定している。

【0031】

弁体１５は、弁本体１２の弁ホルダ１４内で軸方向にスライド可能に設けられた樹脂製部材である。弁体１５は、略円柱状の弁体本体１５１に軸方向に延びる４つの溝１５１ａを有し、軸方向に交差する断面の断面形状が略十字形となるように形成されている。溝１５１ａを形成したことで、弁体１５の弁ホルダ１４に対する移動抵抗が軸線Ｘまわりに小さくなり、弁体１５のスライド移動を円滑に行えるようになっている。

【0032】

弁体１５の弁体本体１５１の中央には、他方側Ｘ２の端面中央から一方側Ｘ１に向かって貫通しないように肉抜きされた肉抜き部１５１ｂが形成されている。この肉抜き部１５１ｂは、弁体１５の樹脂成形時にヒケや気泡等の発生を抑制するとともに、弁体１５の軽量化に寄与している。弁体本体１５１の一方側Ｘ１の端部は、弁体本体１５１の底板部１５１ｃを構成しており、底板部１５１ｃの外周端部は、弁座部１３１１の当接面１３１１ａに当接する当接面１５１ｃ－１となっている。これにより、弁体１５と弁座部１３１１とが、互いに平坦な当接面１３１１ａ、当接面１５１ｃ－１同士で当接可能となっている。

【0033】

このように構成された逆止弁１は、様々な姿勢で使用される。例えば、図１に示す軸方向が鉛直方向である場合、すなわち縦置き状態で使用される場合には、次のように動作する。まず、弁体１５が弁座部１３１１に着座して図１に示す位置（以下、弁閉位置ともいう）にあるときに、入口管１７から出口管１６へと正流方向に流体が流れる。そうすると、弁口１３１１ｂから流出する流体に押された弁体１５が、弁ストッパ１８に当接する位置（以下、弁開位置ともいう）まで移動する。そして、流体の正流方向への流れが止まると弁体１５が自重で落下して、再び弁座部１３１１に着座する。

【0034】

また、逆止弁１は、横置き状態や、上下逆向きの縦置き状態で使用される場合には、次のように動作する。まず、弁体１５が弁閉位置に位置する状態では、入口管１７側よりも出口管１６側の圧力が高く設定され、このときの差圧によって弁体１５が弁座部１３１１に押し付けられて着座状態が維持される。この状態において入口管１７側から出口管１６側へと正流方向に流体が流れると、弁口１３１１ｂから流出する流体に押された弁体１５が、弁開位置まで移動する。そして、流体の正流方向への流れが止まり、出口管１６側の圧力が入口管１７側よりも高まると、その差圧によって弁体１５が弁座部１３１１に再び着座する。

【0035】

この逆止弁１は、図８に示すように、冷凍サイクルシステム５０における冷媒の流路の途中に設置されて使用される。冷凍サイクルシステム５０は、例えば、業務用エアコン等の空気調和機に用いられる。この冷凍サイクルシステム５０は、室内側熱交換器５１、室外側熱交換器５２、膨張弁５３、四方弁５４、並列に接続された３台の圧縮機５５、が配管で接続されたものである。逆止弁１は、各圧縮機５５への冷媒の逆流を防ぐために、各圧縮機５５における吐出（高圧出力）側と四方弁５４との間に、圧縮機５５を入口管１７側、四方弁５４を出口管１６側として接続されている。

【0036】

冷房運転時には、実線矢印Ｄ５１で示されているように、冷媒が圧縮機５５で圧縮された後、逆止弁１と四方弁５４を経て室外側熱交換器５２に至る。そして、この室外側熱交換器５２で熱を放出した後、膨張弁５３を経て室内側熱交換器５１に流れ、室内側熱交換器５１で熱を吸収した冷媒が、四方弁５４を介して圧縮機５５に戻る。暖房運転時には、点線矢印Ｄ５２で示されているように、冷媒が圧縮機５５で圧縮された後、逆止弁１と四方弁５４を経て室内側熱交換器５１に流れ、室内側熱交換器５１で熱を放出した冷媒が、膨張弁５３を経て室外側熱交換器５２に至る。そして、この室外側熱交換器５２で熱を吸収した後、四方弁５４を介して圧縮機５５に戻る。冷凍サイクルシステム５０は、これらのサイクルを繰り返して室内の冷房または暖房を行う。

【0037】

ここで、例えば、冷却負荷が大きい条件では、３台の圧縮機５５を同時に運転するため、３台の各逆止弁１は全開状態となる。また、冷却負荷が小さい条件では、１台の圧縮機５５の運転だけで足りるので、他の２台の圧縮機５５は運転しない。このときには、２台の逆止弁１の出口管１６側圧力が入口管１７側圧力より高くなることで出口管１６側からの逆流が生じ、２台の逆止弁１が閉じた状態となる。

【0038】

次に、本実施形態における入口開口部１３２ａと弁口１３１１ｂとの間の内周面１３２ｂの所定の傾斜角度θ（テーパ角度）と、容量係数の一つであるＣｖ値の関係について図３を用いて説明する。Ｃｖ値とは、指定された条件下で調整弁の容量を表すために用いる基本的係数の一つであり、値が大きいほど、逆止弁１は、流体を多く流すことができる。

【0039】

本実施形態では、図１に示す逆止弁１の全長Ｌ３を１２０ｍｍに設定し、入口管１７の内径Ｒ３を１２ｍｍに設定し、弁口１３１１ｂの内径Ｒ２を１０ｍｍに設定し、弁口１３１１ｂの軸方向の長さＬ２を２ｍｍに設定した上で、傾斜角度θを１８０°～１０°の範囲で変化させ、流体解析ソフトを用いてＣｖ値の算出を行った。但し、計算条件等の数値は、一例であり、逆止弁のサイズにより、相似的に各数値を変えても同様の効果がある。なお、入口管１７の内径と弁口１３１１ｂとの間に段差を作らないようにするため、傾斜角度θの変化に伴い、内周面１３２ｂの軸方向の長さＬ１は変化させる。また、例外として、傾斜角度θが１８０°の場合は、内周面１３２ｂが設けられず入口開口部１３２ａと弁口１３１１ｂとの間に段差が生じる。

【0040】

図３において、横軸は、弁座入口テーパ角度、すなわち本実施形態の傾斜角度θを表し、縦軸は、傾斜角度θが１８０°のときのＣｖ値を１００％とした場合のＣｖ値の割合を示している。この解析によれば、傾斜角度θが１５０°～４５°の範囲でＣｖ値が一次関数的に向上するという結果が得られた。具体的には、傾斜角度θが１８０°の場合のＣｖ値を基準とした場合、傾斜角度θが４５°以下でＣｖ値は、最大１５．６ポイント向上した。

【0041】

なお、従来の逆止弁の構造において、傾斜角度θが１８０°すなわち、入口開口部１３２ａと弁口１３１１ｂとの間に段差が生じる場合に、この段差の角部を例えば傾斜角度θが９０°程度になるように面取りしてＣｖ値を向上させることが考えられる。しかしながら、傾斜角度θが９０°の場合のＣｖ値を基準とした場合でも、傾斜角度θが４５°以下でＣｖ値は、最大６．３ポイント向上した。

【0042】

一方、４５°～１０°の範囲では、Ｃｖ値は微増した。ここで、上述のとおり傾斜角度θが小さいほど内周面１３２ｂの軸方向の長さＬ１を長くする必要が生じるが、内周面１３２ｂの軸方向の長さＬ１が長いほど筒部１３２の材料コスト及び加工コストが増加することから、内周面１３２ｂの軸方向の長さＬ１が短い方が加工コスト的に有利となる。このため、傾斜角度θは、１０°以下にはせず、１０°～４５°の範囲で設定することが望ましい。

【0043】

このような本発明によれば、弁体１５と弁座部１３１１とは、平坦な当接面１５１ｃ－１、当接面１３１１ａ同士で当接することから、弁体１５が傾き難く、上述したテーパ／エッジシール構造を備える従来の構造と比較して、逆止弁１のシール性能を向上させることができる。また、入口開口部１３２ａと、弁口１３１１ｂとは、筒部１３２におけるテーパを有して形成された内周面１３２ｂによって繋がれることとなり、入口開口部１３２ａと弁口１３１１ｂとの間に段差が生じない。このため、入口開口部１３２ａと弁口１３１１ｂとの間を流れる流体の流れをスムーズにすることができる。したがって、一次管の内面と弁座本体１３との間に段差が形成される従来の構造と比較して、Ｃｖ値を向上させることができる。また、筒部１３２の内周において、入口開口部１３２ａの内径Ｒ１よりも弁口１３１１ｂの内径Ｒ２が小さくなるので、その差を利用して弁口１３１１ｂの周りに平坦な当接面１３１１ａを設けることができ、弁座本体１３の外径寸法が大きくなることを抑えることができる。したがって、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁を得ることができる。

【0044】

また、本実施形態によれば、入口管１７（一次管）の内径Ｒ３と入口開口部１３２ａの内径Ｒ１とが同径に設定されていることから、入口管１７と入口開口部１３２ａとの間に、段差が生じなくなることで、入口管１７と入口開口部１３２ａとの間を流れる流体の流れをスムーズにすることができ、Ｃｖ値を向上させることができる。

【0045】

また、筒部１３２の内周面１３２ｂの傾斜角度θを、４５°以下としたことで、傾斜角度θが１８０°のときのＣｖ値１００％を基準とした場合、最大１５．６ポイント、傾斜角度θが９０°のときのＣｖ値１００％を基準とした場合、最大６．３ポイント、Ｃｖ値を向上させることができる。

【0046】

また、本実施形態によれば、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁１を用いて、冷凍サイクルシステム５０を構成することができる。

【0047】

尚、以上に説明した第１実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これに限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によっても尚本発明の逆止弁及び冷凍サイクルシステムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【0048】

例えば、上述の第１実施形態では、業務用エアコン等の空気調和機に用いられる逆止弁１を例示したが、逆止弁１は、業務用エアコンに限らず、家庭用エアコンに用いてもよいし、空気調和機に限らず、各種の冷凍機、冷蔵庫等にも適用可能である。また、以上の様々な冷凍サイクルシステムにおいて、図８に示すように、圧縮機の吐出側への取付けに限定するものではなく、様々な冷凍サイクルシステム中の様々な場所での逆流防止用として適用が可能である。また、各冷凍サイクルシステムの冷媒としては、多種多様な冷媒（例えば、各種フロン系冷媒や、炭化水素系冷媒やＣＯ２やアンモニア等といった自然冷媒等）がある。これらのどの冷媒に対応した冷凍サイクルシステムにも本発明の逆止弁を適用することができる。

【0049】

次に、本発明の第１実施形態の変形例について説明する。図４は、第１実施形態の変形例に係る逆止弁１´の全体断面図である。逆止弁１´では、上述の出口管１６に相当する出口管１６´の形状が、第１実施形態と異なっている。出口管１６´は、外管本体１１の他方側Ｘ２に接続される接続管部１６１と、接続管部１６１に連続して他方側Ｘ２に延び縮径された縮径管部１６２と、縮径管部１６２に連続して他方側Ｘ２に延び拡径された拡径部１６３と、を備えている。すなわち、出口管１６´は、縮管加工と、拡管加工がなされている。このような構成においても、上述の第１実施形態と同様の、作用、効果を得ることができる。

【0050】

次に、本発明の第２実施形態に係る逆止弁２について説明する。図５は、第２実施形態に係る逆止弁２の全体断面図である。逆止弁２は、上述の弁座本体１３に相当する弁座本体２３を備えている。弁座本体２３は、入口管１７の他方側Ｘ２の端部が当接する段差部１３３ｂと、入口開口部１３２ａと、の間に他方側Ｘ２に凹む第二段差部２３１が形成されている。これにより、弁座本体２３に接続された入口管１７の他方側Ｘ２の端縁と、入口開口部１３２ａとの間に、軸方向の隙間２３２が形成されている。この隙間２３２は、入口管１７を弁座本体２３にろう付けする際のろう溜まり部として機能する。

【0051】

この、ろう溜まり部としての隙間２３２へのろうの溜まり方は一定ではなく、隙間２３２が全て埋まる場合もあるが、ほとんど埋まらない場合もある。また、隙間２３２の大きさによっても埋まり方は変わる。

【0052】

なお、一般的には、こうしたろうで埋まらない場合のある隙間２３２を設けると、隙間２３２に流体が留まり、圧損が大きくなることで、流体が流れにくくなることが考えられる。しかしながら、第２実施形態において、筒部１３２の内周面１３２ｂの傾斜角度θを２０°にして、ろうが全くない場合の隙間の状態にて上述のＣｖ値の算出を行ったところ、第１実施形態（すなわち、隙間２３２を有さない構造）の傾斜角度θが１８０°の場合のＣｖ値１００％を基準とした場合、１１３．７％という結果となり、最大で１３．７ポイントＣｖ値を向上させることができた。これは、図３に示す傾斜角度θが２０°の場合（すなわち、第１実施形態の構造における傾斜角度θが２０°の場合）のＣｖ値である１１５．６％よりは僅かに小さなＣｖ値ではあるものの、傾斜角度θが１８０°の場合よりも遥かに大きな値であり、第２実施形態においても、Ｃｖ値の向上が見られた。

【0053】

この様に隙間２３２が生じていてもＣｖ値の向上が見られる理由としては、入口管１７の内径と入口開口部１３２ａの内径が同じため、隙間２３２があっても流体の直進方向に障壁となる段差部等がないからである。このため、流体は入口管１７から、入口管１７の内周に沿って他方側Ｘ２方向にまっすぐ流れ、入口開口部１３２ａの内周面に沿ってスムーズに流れていく。

【0054】

このような本発明によれば、例えば、入口開口部１３２ａと、入口管１７の縁部と、の間に隙間２３２が生じているような場合でも、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁２を得ることができる。

【0055】

ここで、第１実施形態や第２実施形態においては、入口管１７と、弁本体１２の弁座本体１３（第２実施形態では弁座本体２３）の接続部１３３と、筒部１３２と、外管本体１１と、出口管１６とは、逆止弁１、１´、２を構成する外側に位置する部分であり、この全体を総称して本発明における「外管部」とする。なお、上述の第１実施形態や第２実施形態において、外管本体１１と弁座本体１３はレーザー溶接等で固定するものではなく、この２つの部材が一部材で形成された一体の構造でもよく、また、外管本体１１と出口管１６の間に接続部材等の部材を挟んで逆止弁が構成されていてもよく、この接続部材も含めて外管部とすることができる。

【0056】

なお、第１実施形態や第２実施形態では、弁座本体１３の他方側Ｘ２の部分と、外管本体１１の一方側Ｘ１端部でレーザー溶接等により固定されていることから、外管本体１１の内部に弁座部１３１１の全部が配置されているとはいえないため、前記説明では一部が配置されているとしたが、上記の様に筒部１３２も外管部といえるため（すなわち、筒部１３２は、外管部の一部を構成可能なため）、外管部としての外管本体１１と筒部１３２の部分の内部に外管部と一体である弁座部１３１１があるといえる。

【0057】

しかし、この構成はこれに限られず、後述の第３実施形態で示すように、弁座部１３１１と外管部としての外管本体１１とを別体（別部材）になるように構成してもよい。すなわち、弁座本体１３は、外管部と一体または別体の弁座部１３１１を外管部の内部に配置するように設けられてよい。

【0058】

次に、本発明の第３実施形態に係る逆止弁３について説明する。図６は、第３実施形態に係る逆止弁３の全体断面図である。逆止弁３は、外管本体３１を備えている。第３実施形態の外管本体３１は、第３実施形態における「外管部」であり、上述の外管本体１１と、入口管１７と、出口管１６と、に相当する構成を一体とした銅製の一体成形部材として構成されている。外管本体３１は、一方側の入口管部３１１（一次管）と、入口管部３１１に連続する本体管部３１２と、本体管部３１２に連続する出口管部３１３と、を備えている。入口管部３１１は、上述の入口管１７に相当する。本体管部３１２は、内部に弁座本体３３と弁ホルダ３４を有する弁本体３２を収容している。弁ホルダ３４には、弁体３５が収容されている。出口管部３１３は、上述の出口管１６に相当する。

【0059】

本体管部３１２の一方側Ｘ１の周面の４箇所には、径方向内側に変形して弁座本体３３を固定する固定部３１２ａが形成されている。この固定部３１２ａは、プレス装置のポンチによってカシメ変形され、弁座本体３３の後述する環状凹部３３２ｃに食い込むようになっており、これによって、弁座本体３３が本体管部３１２内部の所定位置に固定されるようになっている。

【0060】

弁座本体３３は、本体管部３１２の一方側Ｘ１の内部に軸方向に向かって圧入されている。この弁座本体３３は、ステンレス鋼等の金属材料を用いて切削加工等により形成されている。弁座本体３３は、他方側Ｘ２に弁座部３３１を有し、一方側Ｘ１に筒部３３２を有している。

【0061】

弁座部３３１は、一方側Ｘ１に凹む段差状に形成され、その他方側Ｘ２を向く面は、弁体３５が着座する平坦な当接面３３１ａを構成している。弁座部３３１の中央には、軸方向に開口する弁口３３１ｂが形成されている。

【0062】

筒部３３２は、弁口３３１ｂに連続して一方側Ｘ１に延びる部分であり、その一方側Ｘ１の端部には、一方側Ｘ１に開口する入口開口部３３２ａが形成されている。すなわち、入口開口部３３２ａは、筒部３３２に連続して一方側Ｘ１に開口している。入口開口部３３２ａの内径は、弁口３３１ｂの内径よりも大きく、かつ入口管部３１１の内径と同径に設定されている。このため、筒部３３２の内径は、入口開口部３３２ａから弁口３３１ｂに向かって縮径しており、これによって筒部３３２の内周面３３２ｂは、入口開口部３３２ａから弁口３３１ｂ亘って所定の傾斜角度θのテーパを有して形成されている。所定の傾斜角度θの値は、上述の第１実施形態と同様に設定されている。筒部３３２の周面には、上述の固定部３１２ａに対応する位置に径方向内側に変形する環状凹部３３２ｃが形成されている。

【0063】

逆止弁３は、上述のとおり、弁ホルダ３４と弁体３５と、を備えている。弁ホルダ３４は、上述の弁ホルダ１４に相当し、弁体３５は、上述の弁体１５に相当し、その構造はそれぞれ同じであるので、第３実施形態の逆止弁３の説明では、説明を省略する。

【0064】

このような、入口管部３１１と出口管部３１３とが一体となった逆止弁３において、筒部３３２の内周面３３２ｂの傾斜角度θを２０°にして、上述のＣｖ値の算出を行ったところ、第１実施形態（すなわち、入口管部３１１と出口管部３１３に相当する構成が一体でない構造）の傾斜角度θが１８０°の場合のＣｖ値１００％を基準とした場合、１１４．２ポイントという結果となり、最大で１４．２ポイントＣｖ値を向上させることができた。すなわち、Ｃｖ値の向上が見られた。このような構成によれば、入口管部３１１と出口管部３１３とが一体となった逆止弁３においても、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁３を得ることができる。

【0065】

次に、第３実施形態の変形例に係る逆止弁３´について説明する。図７は、第３実施形態の変形例に係る逆止弁３´の全体断面図である。逆止弁３´は、筒部３３２の内周面３３２ｂ´の形状が、上述の内周面３３２ｂと異なっている。内周面３３２ｂ´は、入口開口部３３２ａから他方側Ｘ２に向かって軸方向に延びるストレート部３３２ｂ´－１と、ストレート部３３２ｂ´－１に連続し、弁口３３１ｂに向かって縮径しながら延びるテーパ部３３２ｂ´－２と、を備えている。すなわち、逆止弁３´の入口開口部３３２ａは、軸方向に所定長さ延びるストレート部３３２ｂ´－１を有している。

【0066】

そして、このような構成においても、シール性能を向上させるとともにＣｖ値の低下を抑制し、かつ大型化を防ぐ逆止弁３´を得ることができる。

【0067】

なお、上述した各実施形態及び変形例において、所定の傾斜角度θは、例えば、２０°や３０°など、一定の角度として説明したが、この角度は、一定の角度でもよいし、途中で角度が変化してもよいし、連続的に角度を変化させて例えば、筒部１３２の内周面１３２ｂを弧状にしてもよい。

【0068】

なお、内周面１３２ｂは、テーパ状や弧状（Ｒ状）に限定するものではない。すなわち、入口管１７の内周面から入口開口部１３２ａ、そして内周面１３２ｂから弁口１３１１ｂまでの流路に段差等がなく、入口管１７の内周面から滑らかに連続して弁口１３１１ｂまで繋がっている形状であれば、本発明に含まれる。

【0069】

なお、第２実施形態における隙間２３２の部分において、入口管１７の他方側Ｘ２の端面の内周部の角部と、入口開口部１３２ａの内周部の角部と、に多少の面取り、Ｒ加工がされていても、本発明と同様の作用、効果が得られ、本発明に含まれる。

【0070】

また、第１実施形態、第３実施形態において、入口管１７の他方側Ｘ２の端面の内周部の角部と、入口開口部１３２ａの内周部の角部は、ともに同内径であり、隙間なく軸線Ｘ方向に当接しているが、両角部に多少の面取り、Ｒ加工が施されていても本発明と同様の作用、効果を得ることができ、本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0071】

θ 傾斜角度
Ｘ１ 一方側
Ｒ１ 入口開口部の内径
Ｒ２ 弁口の内径
１ 逆止弁１
１１ 外管本体
１３ 弁座本体
１３１１ 弁座部
１３１１ａ 当接面
１３１１ｂ 弁口
１３２ 筒部
１３２ａ 入口開口部
１３２ｂ 内周面
１５ 弁体
１５１ｃ－１ 当接面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の逆止弁は、軸方向に延びる外管部と、弁座部を前記外管部の内部に配置するように設けられた弁座本体と、前記弁座部と互いに平坦な当接面同士で当接可能な弁体と、を備えた逆止弁であって、前記弁座本体は、前記弁座部に開口する弁口と、前記弁口に連続して前記軸方向の一方側に延びる筒部と、前記筒部に連続して前記一方側に開口する入口開口部と、を有し、前記弁口の内径が前記入口開口部の内径よりも小さく形成され、前記筒部の内周面は、前記入口開口部から前記弁口に亘って所定の傾斜角度のテーパを有して形成されていることを特徴とする。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延びる外管部と、弁座部を前記外管部の内部に配置するように設けられた弁座本体と、前記弁座部と互いに平坦な当接面同士で当接可能な弁体と、を備えた逆止弁であって、
前記弁座本体は、前記弁座部に開口する弁口と、前記弁口に連続して前記軸方向の一方側に延びる筒部と、前記筒部に連続して前記一方側に開口する入口開口部と、を有し、
前記弁口の内径が前記入口開口部の内径よりも小さく形成され、
前記筒部の内周面は、前記入口開口部から前記弁口に亘って所定の傾斜角度のテーパを有して形成されていることを特徴とする逆止弁。

【請求項2】

前記外管部は、前記入口開口部に連通する一次管を備え、
前記入口開口部の内径は、前記一次管の内径と同径に設定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】

前記外管部は、前記入口開口部に連通する一次管を備え、
前記筒部の前記軸方向の長さは、前記弁口の前記軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。

【請求項4】

前記筒部の内周面の傾斜角度は、４５°以下であることを特徴とする請求項３に記載の逆止弁。

【請求項5】

前記筒部の内周面の傾斜角度は、１０°～４５°であることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項6】

前記筒部の前記軸方向の長さは、前記弁口の内径の１／２よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項7】

前記入口開口部と前記一次管の端縁との間には、隙間が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項8】

前記入口開口部は、前記軸方向に所定長さ延びるストレート部を有していることを特徴とする請求項４に記載の逆止弁。

【請求項9】

請求項４に記載の逆止弁を備えた冷凍サイクルシステム。