(57)【要約】      （修正有）【課題】密封性に優れ、応答性、特に微圧応答性に優れた傘型バルブを提供すること。【解決手段】１又は２以上の流通孔7を有する流路隔壁6を有する流路に設けて、該流通孔7からの流体の移動を一方向に制限する傘型バルブ1において、前記流路隔壁6の中心付近に穿設された取付孔8に固定される弁軸2と、該弁軸8の上端近傍から流路内周に向かって拡開する傘型の弁体3とを有し、該弁体3の、前記流路隔壁6と対向する側の面で、前記流路隔壁6の流通孔7の外周側に位置する部位に、二条の環状リブ30、31を配置してなり、一方の環状リブ30は前記弁体の外周近傍に配置され、他方の環状リブ31は前記流路隔壁6と対向する側の面で、前記流通孔7近傍に配置され、前記二条の環状リブ30、31の間に位置する弁体部位は、前記流路隔壁6に向かって湾曲可能に構成されている傘型バルブ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は２以上の流通孔を有する流路隔壁を有する流路に設けて、該流通孔からの流体の移動を一方向に制限する傘型バルブにおいて、
前記流路隔壁の中心付近に穿設された取付孔に固定される弁軸と、該弁軸の上端近傍から流路内周に向かって拡開する傘型の弁体とを有し、
該弁体の、前記流路隔壁と対向する側の面で、前記流路隔壁の流通孔の外周側に位置する部位に、二条の環状リブを配置してなり、一方の環状リブは前記弁体の外周近傍に配置され、他方の環状リブは前記流路隔壁と対向する側の面で、前記流通孔近傍に配置され、
前記二条の環状リブの間に位置する弁体部位は、前記流路隔壁に向かって湾曲可能に構成されていることを特徴とする傘型バルブ。
【請求項２】
二条の環状リブの間に位置する弁体部位は、弾性部材で形成されるか、及び／又は、湾曲可能な厚みで形成されることを特徴とする請求項１記載の傘型バルブ。
【請求項３】
二条の環状リブにおける流路隔壁との接触部位がそれぞれ球状であることを特徴とする請求項１又は２記載の傘型バルブ。
【請求項４】
湾曲部の最下端が流路隔壁に接触しないことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の傘型バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆止弁や一方向弁などとして使用される傘型バルブに関し、より詳しくは、密封性と応答性に優れる傘型バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５に示すように、１又は２以上の流通孔１０１を有する流路隔壁１０２を有する流路１０３（たとえば配管など）に設けて、該流通孔１０１からの流体（たとえば燃料、水などの液体など）の移動を一方向（図面上に上から下に向かう方向か、下から上に向かう方向かの何れかの一方向）に制限する機能を有し、逆止弁などとして使用される傘型バルブが知られている。この傘型バルブの基本的な形態は、流路隔壁１０２の中心付近に穿設された取付孔１０４に固定される弁軸１０５と、弁軸１０５の先端近傍から流路内周１０６に向かって拡開するゴム状弾性体製の傘型の弁体１０７とからなる。
【０００３】
図５の傘型バルブは、流路１０３の下方から上方に向かって流通孔１０１から流体を流出させるが、上方から下方に向かって流体を流出させない構造である。流路隔壁１０２の上下で圧力変動があり、たとえば下方の圧力が上方より低い場合は、弁体１０７は流路隔壁１０２に対して面接触し、結果として、流通孔１０１は閉鎖され、上方の流体が流通孔１０１を介して流出しない、つまり、逆流しない。
【０００４】
また傘型バルブとしては、上述の面接触のみのタイプを改良した一条の環状リブを設けるものも知られている（特許文献１、２）。特許文献１は、弁体の外周近傍に一条の環状リブを設けた微圧変動に対する応答生に優れたチェックバルブ（逆止弁）を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５２−７８１３９号公報
【特許文献２】特開２００８−３０３９５１号公報：この公報記載の環状リブはシール性を有しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
傘型バルブにおいては、密封性と応答性に優れることは基本的な要求性能であるが、近年では、微圧変動に対する応答性の要求性がますます強まり、この要請に応え、実用的な傘型バルブが得られていない現状にあり、更なる改良が求められている。
【０００７】
本発明者は、傘型バルブに要求される密封性と応答性に関して、その構造と流路隔壁との面圧の関係について、解析を行った。
【０００８】
具体的には、図５に示す面接触タイプの傘型バルブ（弁体の平均厚さ約０．５ｍｍ）を、流路隔壁に装着し、流路隔壁の下方が０．０６７ＭＰａ（大気圧以下）となるようにして、つまり下方に負圧で流体を引っ張るようにして、面圧測定範囲の面圧をＦＥＭ解析により測定した。その測定結果を図６に示した。また同時に密封性テスト（シール性テスト）や微圧応答性テストも随時行った。
【０００９】
図６から、面圧測定範囲の始点付近（弁体１０７が流路隔壁１０２に最初に接触している部位）では、面圧が高く、密封性に優れることはわかるが、面圧測定範囲の終点に向か
うに従って面圧は極端に下がり、弁体１０７の大部分は密封性に寄与していないことがわかった。さらに、このような面接触タイプの場合、開弁圧が作用した場合に、接触面の始点から終点方向に向かって徐々に弁体１０７が持ち上がるように開弁するため、流通までに時間を要し、応答性、特に微圧応答性が不十分であることがわかった。
【００１０】
また、特許文献１に記載される弁体先端内面に一条の環状リブ１０８を設ける態様（図７参照）では、図８に示すように、環状リブ１０８の付近では、面圧１０８ｐが高い傾向を示したが、このような高い面圧１０８ｐを示しても、始点付近の面圧１０７ａｐが低いために、弁体１０７のめくり上がりが始点側にいったん生じると、その脈動が始点から終点に向かって連鎖し、終点の高い面圧１０８ｐのみでは密封性（シール性）は確保できないことがわかった。さらに、図５に示した面接触タイプの傘型バルブと同様の面接触が、面圧測定範囲の始点側に形成されるため、やはり、応答性、特に微圧応答性が不十分である。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、密封性に優れ、応答性、特に微圧応答性に優れた傘型バルブを提供することにある。
【００１２】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１４】
（請求項１）
１又は２以上の流通孔を有する流路隔壁を有する流路に設けて、該流通孔からの流体の移動を一方向に制限する傘型バルブにおいて、
前記流路隔壁の中心付近に穿設された取付孔に固定される弁軸と、該弁軸の上端近傍から流路内周に向かって拡開する傘型の弁体とを有し、
該弁体の、前記流路隔壁と対向する側の面で、前記流路隔壁の流通孔の外周側に位置する部位に、二条の環状リブを配置してなり、一方の環状リブは前記弁体の外周近傍に配置され、他方の環状リブは前記流路隔壁と対向する側の面で、前記流通孔近傍に配置され、
前記二条の環状リブの間に位置する弁体部位は、前記流路隔壁に向かって湾曲可能に構成されていることを特徴とする傘型バルブ。
【００１５】
（請求項２）
二条の環状リブの間に位置する弁体部位は、弾性部材で形成されるか、及び／又は、湾曲可能な厚みで形成されることを特徴とする請求項１記載の傘型バルブ。
【００１６】
（請求項３）
二条の環状リブにおける流路隔壁との接触部位がそれぞれ球状であることを特徴とする請求項１又は２記載の傘型バルブ。
【００１７】
（請求項４）
湾曲部の最下端が流路隔壁に接触しないことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の傘型バルブ。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、密封性に優れ、応答性、特に微圧応答性に優れた傘型バルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の傘型バルブの一例を示す概略半断面図
【図２】本発明の傘型バルブの面圧測定範囲を説明する図
【図３】本発明の傘型バルブの面圧測定結果を示す図
【図４】本発明の傘型バルブの機能並びに作用効果を説明する図
【図５】面接触タイプの傘型バルブの面圧測定範囲を説明する図
【図６】面接触タイプの傘型バルブの面圧測定結果を示す図
【図７】先端一条環状リブの傘型バルブの面圧測定範囲を説明する図
【図８】先端一条環状リブの傘型バルブの面圧測定結果を示す図
【図９】流通孔近傍一条環状リブの傘型バルブの面圧測定範囲を説明する図
【図１０】流通孔近傍一条環状リブの傘型バルブ面圧測定結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の傘型バルブの一例を示す概略半断面図であり、同図において、１は傘型バルブであり、基本的形態としては、弁軸２と弁体３によって構成されている。
【００２２】
本発明の傘型バルブ１は、配管４などの内部に形成される流路５内を流れる流体（たとえば、油、水などの液体や、気体など）の流れを一方向に制限する役割を果たす逆止弁（チェックバルブ）、一方向弁、特に近年要請が高い微圧応答性に優れた逆止弁などとして用いられる。また本発明の傘型バルブは、タンクなどの安全弁としての機能も発揮し得る。以下の説明では、配管などの流路内逆流を防止する逆止弁として主に使用する場合について説明する。
【００２３】
６は流路隔壁であり、流路５を遮断するために、配管４の内周４０（本発明では、これを流路内周という）に密接して固定される。流路隔壁６の固定手段は格別限定されない。流路隔壁６には、１又は２以上の流通孔７が穿設されている。この流通孔７は、流路隔壁６を介して流体の一方向移動を可能にする透孔である。
【００２４】
傘型バルブ１の弁軸２は、流路隔壁６の中心付近に穿設された取付孔８に固定される。固定手段は確実に固定でき、容易に離脱しない手法であれば格別限定されない。弁軸２は弁体３と一体的にゴム弾性体で形成できる。
【００２５】
弁体３は、その形態は傘型を為していればよく、具体的には、弁軸２の上端近傍２０から流路内周４０に向かって拡開する形態であればよい。弁体３の材質や素材は、弁として機能する以上、流路内の圧力変動、特に微圧変動に対して、本発明の目的を達成できる程度の弾性変形可能な材質や素材で形成され、好ましくはゴム弾性体で形成される。
【００２６】
本発明の傘型バルブの形態上の特徴は、二条の環状リブ３０、３１を備えていることである。
【００２７】
二条の環状リブ３０、３１は、弁体３に形成されるが、いずれも流路隔壁６と対向する側の面に形成される。
【００２８】
環状リブ３０は、弁体３の先端３２近傍に形成されればよいが、弁体３の先端から数ｍｍ程度離れた位置に弁体３の内面に設けられてもよい。
【００２９】
環状リブ３１は、弁体３の内面側で、流路隔壁６の流通孔７の外周側つまり流路内周４０側に位置する部位（この位置関係は流路隔壁６の下方に負圧吸引している状態で、環状リブ３１が流路隔壁６に接している状態においての位置関係を示している。）に設けられ
る。
【００３０】
二条の環状リブ３０、３１は、弁体３と同一の弾性変形可能な材質や素材、好ましくはゴム弾性体で、弁体と一体的に成形して形成することができる。その形状は流路隔壁との接点が点接触となる形状（接触部分が球状である場合）でもよいし、数μから数ｍｍ程度の面接触となる形状（成形精度からわずかに楕円状になる場合）でもよい。
【００３１】
本発明では、二条の環状リブ３０、３１の間に位置する弁体部位３３は、流路隔壁６に向かって湾曲可能に構成されることが好ましく、かかる構成にするには、ゴム素材の中で適宜適当な素材を選択するか、及び／又はゴム製の弁体厚みを調整することにより実現できる。
【００３２】
次に、上記の構成を有する本発明の傘型バルブの機能並びに作用効果を実験事実により明らかにする。
【００３３】
図１に示すように流路隔壁６に傘型バルブ１を装着し、流通孔７から負圧を引き、流路隔壁６の下方の流路が０．０６７ＭＰａとなるように設定し、図２に示すような状態に弾性変形した状態で、面圧測定範囲での面圧をＦＥＭ解析により測定した。また同時に密封性（シール性）と微圧応答性も測定した。用いたバルブの寸法は、環状リブ３０と環状リブ３１との間隔を３．０ｍｍ、両環状リブの高さを０．３ｍｍ、湾曲部３３における弁体３の平均厚さを約０．５ｍｍとした。
【００３４】
面圧測定範囲の始点は、図２に示すように、環状リブ３１の接触部位近傍とし、終点を環状リブ３０の接触部位近傍とした。測定結果を図３に示した。
【００３５】
図３に示す始点の面圧ピーク３１ｐは、環状リブ３１の位置に検出され、終点のピーク３０ｐは環状リブ３０の位置に検出された。
【００３６】
環状リブ３０、３１に由来する面圧ピーク３０ｐ、３１ｐは、いずれも幅が狭く、且つ高い面圧を示しており、密封性と微圧応答性が良好な結果を示した。
【００３７】
図４に示すように、本発明で重要なのは、二条の環状リブ３０、３１の存在により、その環状リブ３０、３１間の弁体部位３３が流路隔壁６に向かって湾曲する構成であるが故に、下方に作用するベクトルａは、二条の環状リブ３０、３１が流路隔壁６を押圧する方向のベクトルｂ、ｃに分散され、二条の環状リブ３０、３１付近での面圧ピークを実現していることである。
【００３８】
本発明の傘型バルブのシール性については、上記２つの面圧ピーク３０ｐ、３１ｐに依存し、完全に実現できる。
【００３９】
更に、始点と終点に面圧ピーク３０ｐ、３１ｐがあると、一見、密封性は優れるが、応答性阻害要因になると考えられるが、本発明者の実験から、応答性も良好であることがわかった。これは、以下の理由によるものと推定される。
【００４０】
まず、開弁圧が作用して環状リブ３１の面圧が減少すると、環状リブ３１と流路隔壁６との間に形成されていたシール面が消失し、湾曲部（環状リブ３０、３１間の弁体部位）３３を流路隔壁方向に湾曲させていた負圧が打ち消され、弾性復元力により、瞬時に流路隔壁６と反対方向へ移動し、これに伴って、環状リブ３０も速やかに流路隔壁６と反対方向に持ち上がる。
【００４１】
また、弾性変形可能な材質や素材からなる二条の環状リブ３０、３１には、密封時に流路隔壁６方向へ押圧されることにより弾性復元力が保存されているが、開弁圧が作用すると流路隔壁６方向への押圧が打ち消され、弾性復元力が解放される。この弾性復元力は、二条の環状リブ３０、３１を流路隔壁６と反対方向に持ち上げる瞬発力となるため、二条の環状リブ３０、３１と流路隔壁６との接触が瞬時に解かれる。二条の環状リブに上記の弾性復元力を好適に保存するためには、二条の環状リブ３０、３１の形状を、面圧によって適度に変形するように形成することであり、例えば、二条の環状リブにおける流路隔壁との接触部位がそれぞれ球状であることが好ましい。
【００４２】
さらに、弁体３と流路隔壁６の面接触が、二条の環状リブ３０、３１によって阻害されているため、図５に示した面接触タイプの傘型バルブの場合に見られた面接触による応答遅延が大幅に解消されている。
【００４３】
なお、図３において、中間部位に僅かな面圧３３ｐが生じているが、これは湾曲部３３を壁面に接触させない構造にすることにより、面圧をゼロにすることも可能であるので、応答性の観点から、この僅かな面圧３３ｐは重要でない。本発明では、かかる接触がない状態が好ましく、接触しない構成であれば限定されないが、湾曲部の湾曲力の制限（材質、厚み等）、あるいは、二条の環状リブ３０、３１間の距離を調整して、湾曲部の最下端の高さを制限することが挙げられる。
【００４４】
図７に示す先端一条環状リブ１０８を設けた傘型バルブと比較した場合、本発明の傘型バルブは、始点付近においても高い面圧３１ｐが形成されるため、始点側の弁体３がめくり上がって脈動を生じるようなことがない。本発明の傘型バルブは、始点側、終点側の両側に形成される高い面圧ピーク３０ｐ、３１ｐにより２重にシールすることが可能であるため、密封性に優れる。
【００４５】
ところで、図３において、流通孔７に近い側に設けられた環状リブ３１によって高い面圧３１ｐが検出されているため、環状リブ３０には、環状リブ３１と比較して僅かな負圧しか作用しないと予想される。にもかかわらず、環状リブ３０においても高い面圧３０ｐが検出されている。この面圧３０ｐは、図７に示した先端一条環状リブ１０８を設けた場合の面圧と差異がない結果が得られたことは全く予想外であった。
【００４６】
この現象は、負圧の作用のみによって説明することは不可能であり、二条の環状リブ３０、３１間に形成された湾曲部３３が湾曲して、その際に発生する弾性復元力が、環状リブ３０を流路隔壁６表面に押圧するように作用し、これによって、密封性と微圧応答性に優れた傘型バルブが得られたものと推定される。
【００４７】
また、図７に示す先端一条環状リブ１０８を設けた場合、始点から中間部分までの面圧１０７ａｐが０．０５ＭＰａ程度あり、応答性の遅れ、さらに、微圧応答性の遅れが生じるのに対し、図２の二条の環状リブ３０、３１を設けた場合では、二条の環状リブ３０、３１が、弁体３と流路隔壁６の面接触を阻害するため、中間部分までの面圧はゼロに近い。この結果、ピーク３３ｐに依存するだけなので、応答性の遅れはない。
【００４８】
更に、本発明者は、流通孔１０１近傍に位置する弁体１０７内面部位に一条の環状リブ１０９を設ける態様（図９参照）についても検討し、面圧測定、密封性テスト及び微圧応答性テストを行った。図１０に示すように、面圧測定範囲の始点付近では、高い面圧１０９ｐを示しているが、終点側に検出される面圧１０７ｂｐは低く、本発明のような、始点側、終点側の両側に形成される高い面圧ピーク３０ｐ、３１ｐにより２重にシールすることができない。そのため、密封性に劣る結果となった。
【００４９】
さらに、面圧測定範囲の終点側に面圧１０７ｂｐが形成されていることから、図５に示した面接触タイプの傘型バルブと同様の面接触が、面圧測定範囲の終点側に形成されていることがわかる。そのため、二条の環状リブによって面接触が大幅に削減された本発明の傘型バルブに比べて、応答性、特に微圧応答性が不十分であった。
【符号の説明】
【００５０】
１：傘型バルブ
２：弁軸
３：弁体
６：流路隔壁
７：流通孔
８：取付孔
３０、３１：環状リブ
３３：湾曲部
【図４】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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