(57)【要約】【課題】耐摩耗性とキャビテーションよる浸食を防止する耐浸食性を合わせ持つ高い耐久性を有する逆止弁を提供する。【解決手段】弁座と、前記弁座を開閉する弁体と、開口部を有し前記弁体の移動量を制限するストッパと、前記弁座とストッパを一体に組み合わせる連結部材とを備える水噴射式織機の逆止弁において、前記弁座と前記ストッパの少なくとも一方を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成する。また、緯入れノズルへ圧力水を供給するプランジャポンプの少なくとも吸入側の逆止弁における前記弁座を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成してもよく、さらに、吸入側の逆止弁と吐出側の逆止弁の少なくとも一方の前記ストッパを、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成してもよい。【選択図】      図１
2005003034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と、前記弁座を開閉する弁体と、開口部を有し前記弁体の移動量を制限するストッパと、前記弁座とストッパを一体に組み合わせる連結部材とを備える水噴射式織機の逆止弁において、
前記弁座と前記ストッパの少なくとも一方を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することを特徴とする水噴射式織機の逆止弁。
【請求項２】
弁座と、前記弁座を開閉する弁体と、開口部を有し前記弁体の移動量を制限するストッパと、前記弁座とストッパを一体に組み合わせる連結部材とを備え、緯入れノズルへ圧力水を供給するプランジャポンプの吸入側、吐出側のそれぞれに設けられた水噴射式織機の逆止弁において、
少なくとも吸入側の逆止弁における前記弁座を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することを特徴とする水噴射式織機の逆止弁。
【請求項３】
吸入側の逆止弁と吐出側の逆止弁の少なくとも一方の前記ストッパを、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することを特徴とする請求項２に記載の水噴射式織機の逆止弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水噴射式織機の水経路に設けられた逆止弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水噴射式織機に用いられる逆止弁の１つとして、例えば、特許文献１の逆止弁は、弁座とストッパとの間にボール形状をした弁体を移動可能に収納し、弁座、ストッパを連結部材によって一体に組み合わせて形成されている。
【０００３】
この逆止弁は、弁体の移動により弁座を開閉されることにより、流体の流れを一方向に規制し、逆流を阻止することができる。
【０００４】
また、この逆止弁は、水噴射式織機の緯入れノズルへ圧力水を供給するプランジャポンプの吸入側と吐出側のそれぞれに設けられている。
【０００５】
なお、この逆止弁の弁体と弁座、およびストッパは、それぞれセラミックスにより形成されており、特に弁座とストッパは、ジルコニア系セラミックス（ＺｒＯ２）により形成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２３５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
水噴射式織機の緯入れ用のプランジャポンプの吸入側、吐出側のそれぞれに設けられた逆止弁は、プランジャポンプによる水の吸入および吐出により、毎分１０００回以上の高速高頻度の開閉動作が行われる。
【０００８】
このため、弁体による弁座およびストッパへの衝撃や、キャビテーションを生じることが避けられない。
【０００９】
特に、水噴射式織機における逆止弁では、逆止弁を通過する水流が急激に高速になるため、キャビテーションが顕著に発生する。
【００１０】
さらに、プランジャポンプの吸入側の逆止弁の弁座に対しては、プランジャポンプの吸引時にはキャビテーションの発生度合いが大きく、また吐出時には弁体による衝撃が強いため、両者による影響が一番大きく、逆止弁の中で一番過酷な部分である。
【００１１】
また、弁体による弁座およびストッパへの衝撃により、弁体と、弁座およびストッパとの接触部分に摩耗が生じ、キャビテーションにより弁座およびストッパに浸食、詳細には剥離や偏摩耗が生じてしまう。
【００１２】
従って、本発明の目的は、耐摩耗性とキャビテーションよる浸食を防止する耐浸食性を合わせ持つ高い耐久性を有する逆止弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる、水噴射式織機の逆止弁は、弁座と、前記弁座を開閉する弁体と、開口部を有し前記弁体の移動量を制限するストッパと、前記弁座とストッパを一体に組み合わせる連結部材とを備え、前記弁座と前記ストッパの少なくとも一方を、ＨＩＰ（等方加圧焼結）処理されたジルコニア系セラミックスで形成されている。
【００１４】
また、上記のような逆止弁を、緯入れノズルへ圧力水を供給するプランジャポンプの吸入側、吐出側にそれぞれ設け、少なくとも吸入側の逆止弁における前記弁座を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成してもよい。
【００１５】
さらに、プランジャポンプの吸入側の逆止弁と吐出側の逆止弁の少なくとも一方の前記ストッパを、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
ジルコニア系セラミックスをＨＩＰ処理することによって組織が緻密化され、また、焼結部材の中に残留した気孔が排除され、表面粗度が良くなる（改善される）。気孔が排除されることにより焼結部材内の残留物が無くなるため、耐摩耗性および耐浸食性が向上し全体の耐久性および信頼性が向上する。
【００１７】
これにより、弁座とストッパの少なくとも一方を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することで、キャビテーションが発生しても組織の緻密化によりキャビテーションによる剥離および偏摩耗が抑制され、かつ弁体による衝撃が大きくても表面粗度が良いので摩耗も防止できる。よって耐摩耗性および耐浸食性を合わせ持つ高い耐久性の逆止弁を提供できる。
【００１８】
さらに、少なくともプランジャポンプの吸入側の逆止弁における弁座を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することで、弁座の耐摩耗性および耐浸食性が向上するので、プランジャポンプの吸入時にはキャビテーションによる発生度合いが大きく、また吐出時には弁体による衝撃が強い過酷な条件下でも、弁座が破損しにくい高い耐久性の逆止弁を提供することができる。
【００１９】
また、吸入側の逆止弁の耐久性が高くなり逆止弁の破損を防止できるので、逆止弁の交換頻度を下げることができる。
【００２０】
プランジャポンプの吸入側の逆止弁と吐出側の逆止弁の少なくとも一方のストッパを、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することで、逆止弁の耐久性をさらに向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１は、本発明に係わる水噴射式織機の逆止弁１０の全体図を示した縦断面図である。逆止弁１０は、弁座１１とボール形状の弁体１２とストッパ１３と連結部材１４を備え、弁座１１とストッパ１３は、連結部材１４を介して一体に組み合わされている。
【００２３】
弁座１１はリング形状に形成され、弁体１２が密接する座面１１ａが上面側に形成されている。座面１１ａは弁体１２と同一直径の球面に形成されている。
【００２４】
連結部材１４は弁座１１を保持する段部１４ａを有し、弁座１１の内径と同一内径のリング状に形成されている。なお、連結部材１４は合成樹脂材または合成ゴム材で形成するのが好適である。連結部材１４には上面の外側に嵌合リブ１４ｂが形成されている。段部１４ａと嵌合リブ１４ｂは、それぞれ弁座１１およびストッパ１３の下面の嵌合リブ１３ｅに密着するように、精密に機械加工されている。
【００２５】
図２は、逆止弁１０を図１のＸ方向から見た上面図である。ストッパ１３の上部には、放射状の仕切り部１３ａ、１３ａ…を介して扇形の開口部１３ｂ、１３ｂ…が形成されている。各仕切り部１３ａの内面には、弁体１２の移動量Ｌを制限すると共に、弁体１２を弁座１１の軸方向にガイドするガイド面１３ｃが形成されている。ただし、ガイド面１３ｃ、１３ｃ…は、移動量Ｌに相当する長さの円筒面につづいて、弁体１２の直径とほぼ同一径の下向きの球面に形成されている。また、仕切り部１３ａ、１３ａ…が集合する中央部には、ストッパ１３の軸上に孔１３ｄが形成されている。ストッパ１３の下面には、連結部材１４の嵌合リブ１４ｂの内側に嵌合する嵌合リブ１３ｅが形成されている。
【００２６】
ストッパ１３と連結部材１４は、嵌合リブ１３ｅ、１４ｂを介し、分解可能に一体に組み合わされており、ストッパ１３と連結部材１４の間には、外周に隙間ｄが形成されている。ストッパ１３と連結部材１４は、隙間ｄに工具を挿入して隙間ｄを拡げることによって簡単に分解することができる。
【００２７】
図３は、逆止弁１０をプランジャ部２１、円筒部２２を有するケーシング２０に上下一体で同方向に組み込むことにより、水噴射式織機の緯入れ用のプランジャポンプを構成した断面図である。
【００２８】
プランジャ部２１は、円筒部２２の中間部に分岐して形成されている。プランジャ部２１には、図示しない駆動源を介して前後動するプランジャ２１ａが挿入されている。
【００２９】
図３下側の吸入側の逆止弁（以下、吸入側逆止弁）１０ａは、円筒部２２に螺合する押え部材２３を介し、円筒部２２の段２２ａに固定されている。押え部材２３の先端外周の面取り部２３ａには、連結部材１４との間にシール部材２４が介装されている。また、押え部材２３には、図示しない水供給源に接続する吸入孔が形成された管２３ｂが連結されている。
【００３０】
図３上側の吐出側の逆止弁（以下、吐出側逆止弁）１０ｂは、円筒部２２に螺合する押え部材２５を介して、円筒部２２の段２２ｂに固定されている。押え部材２５の先端外周の面取り部２５ａには、ストッパ１３との間にシール部材２６が介装されている。また、押え部材２５には、水を吐出される吐出孔が形成された管２５ｂが連結され、他方は図示しない緯入れノズルと連結されている。押え部材２５にはストッパ１３の開口部１３ｂ、管２５ｂの各内径に適合する漏斗状の開口部２５ｃが形成されている。
【００３１】
プランジャポンプは、プランジャ２１ａが図３の実線の位置から二点鎖線の位置にまで後退する時、水はＫ１方向に流れ、プランジャ２１ａの有効面積Ｓ、移動距離ａとして、吸入側逆止弁１０ａを介して体積Ｖ＝ａＳ相当の水を円筒部２２内に吸引することができる。また、プランジャ２１ａが逆方向に前進する時、吐出側逆止弁１０ｂを介し水はＫ２方向に流れ、同体積Ｖの水を円筒部２２から吐出させることができる。
【００３２】
プランジャ２１ａが後退する時、言い換えるとプランジャポンプが水を吸引する時は、吐出側逆止弁１０ｂでは、弁体１２が弁座１１を閉じて水の逆流を阻止し、プランジャ２１ａが前進する時、言い換えるとプランジャポンプが水を吐出する時は、吸入側逆止弁１０ａでは、前述と同様な動作が行われ水の逆流を阻止することができる。
【００３３】
なお、プランジャポンプは、図３のように吸入側を下にして吐出側を上にすることにより、プランジャ２１ａが静止している時、重力によって吸入側逆止弁１０ａ、吐出側逆止弁１０ｂの各弁体１２が各弁座１１を閉鎖する。また、シール部材２４、２６は、それぞれ対応する逆止弁１０ａ、１０ｂをケーシング２０内に水密に装着し、ケーシング２０からの水の漏れを防止する。
【００３４】
また、弁体１２はボール形状ではなく円板形状でもよい。この場合、座面１１ａおよびガイド面１３ｃ、１３ｃ…も円筒形状に形成される。
【００３５】
このようにプランジャポンプは、図示しない水供給源から管２３ｂ、吸入側逆止弁１０ａを介して水を吸引し、吐出側逆止弁１０ｂ、管２５ｂを介して水を図示しない緯入れノズルに吐出する。
【００３６】
また、図１と図２に示す逆止弁を、図４と図５のような逆止弁にしてもよい。図４と図５において、図１および図２と同一または相当する部分には同じ記号を用いている。
【００３７】
図４と図５の逆止弁について、図１と図２の逆止弁と異なる箇所は、まず、台座１１が押え部材２３に接することにより固定され、弁座１１の上面側に形成されている座面１１ａがテーパ面になっており、弁体１２に線接触させていることである。
【００３８】
さらに、弁座１１の上面の外側に段部１１ｂが形成されており、連結部材１４と段部１１ｂとが互いに密着するように圧入接着されている。連結部材１４の上面の内側に嵌合リブ１４ｂが形成され、嵌合リブ１４ｂとストッパ１３の下面に形成された嵌合リブ１３ｅを互いに嵌合させることにより、弁座１１とストッパ１３とが一体に組み合わされている。
【００３９】
そして、ストッパ１３と連結部材１４の間の外周の一部分に、Ｃ面部２７が形成されている。ストッパ１３と連結部材１４は、Ｃ面部に工具を挿入してＣ面部を拡げることで簡単に分解することができる。
【００４０】
吸入側逆止弁１０ａおよび吐出側逆止弁１０ｂのそれぞれの弁座１１、ストッパ１３は、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックス（以下「ジルコニア」）で形成されており、弁体１２は焼入ステンレスで形成されている。
【００４１】
ジルコニアをＨＩＰ処理することで、組織が緻密化され、焼結部材の中に残留した気孔が排除され表面粗度が良くなり、さらに気孔が排除されることにより、焼結部材内の残留物が無くなるため、耐摩耗性および耐浸食性が向上し全体の耐久性が向上する。
【００４２】
このため、吸入側逆止弁１０ａおよび吐出側逆止弁１０ｂのそれぞれの弁座１１とストッパ１３に対して、弁体１２による衝撃が強くても、あるいはキャビテーションの発生度合いが大きくても、弁座１１とストッパ１３とにおいて、摩耗や浸食が生じにくい耐久性の高い逆止弁を提供することができる。
【００４３】
ここで、弁座１１をＨＩＰ処理されたジルコニアで形成した本発明の逆止弁１０と、他の材料で形成した逆止弁１０とについて、弁体１２による衝撃とキャビテーションによる影響を下記のように比較した。
【００４４】
まず、耐久試験１では、弁体１２をボール形状で焼入ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）によって形成し、ストッパ１３をＨＩＰ処理していないジルコニア（ＺｒＯ２）で形成し、弁座１１については、その材質をそれぞれ樹脂（ＰＯＭ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＳＰ１、超高分子ＰＥ）、超鋼（Ｎｉ）、ＨＩＰ処理されていないジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、または、本発明のＨＩＰ処理されたジルコニア（ＺｒＯ２＋ＨＩＰ）とした逆止弁１０について、ポンプ試験機（織機から外されたプランジャポンプと駆動部から構成）を使用し、１４００ｒｐｍの速度で２５０時間連続稼働させ、各弁座１１の状態を調べた。表１に試験結果を示す。
【００４５】
【表１】
2005003034.tif 000003
【００４６】
表１に示す通り、アルミナについては、キャビテーションによる浸食はＨＩＰ処理していないジルコニアより軽微だが、靱性が不足しており弁体１２による衝撃によって割れや亀裂が発生した。
【００４７】
また、他の材質のキャビテーションによる浸食については、樹脂と超鋼ではキャビテーションによる浸食がひどく、ＨＩＰ処理していないジルコニアと窒化珪素については、樹脂と超鋼よりは良いが軽微なキャビテーションによる浸食を受けた。ＨＩＰ処理されたジルコニアについては、浸食、損傷ともなかった。
【００４８】
次に、耐久試験２では、耐久試験１で結果が良好であった、ＨＩＰ処理していないジルコニア、窒化珪素、ＨＩＰ処理されたジルコニアのそれぞれで形成された各弁座１１を用いて、弁体１２はボール形状で焼入ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）、ストッパ１３はＨＩＰ処理していないジルコニア（ＺｒＯ２）で形成されるものを使用し、織幅寸法１９０ｃｍの織機により、７００ｒｐｍの速度で１年間連続稼働させ、弁座１１の状態を調べた。表２に試験結果を示す。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
表２に示す通り、ＨＩＰ処理していないジルコニアについては、軽微なキャビテーションによる浸食を受けた。また、窒化珪素についてキャビテーションによる浸食は、ＨＩＰ処理していないジルコニアと同等であったが、不純物（特に鉄分）を含んだ水に弱く侵されてしまい、さらに弁体１２による衝撃により傷が付いた。ＨＩＰ処理されたジルコニアについては、損傷もなくキャビテーションによる浸食も受けなかった。
【００５１】
以上の２つの耐久試験のいずれの結果でも、ＨＩＰ処理されたジルコニアで形成された弁座１１が、損傷もなくキャビテーションによる浸食も受けなかったことが確認できた。これにより本発明によれば、弁体１２による衝撃とキャビテーションに対して影響されにくく、耐久性が高い逆止弁を得ることができる。
【００５２】
また、同様の理由により、ストッパ１３もＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することで、逆止弁の耐久性がさらに向上する。
【００５３】
次に、吸入側逆止弁１０ａと吐出側逆止弁１０ｂのそれぞれについて、各弁座１１と各ストッパ１３に対する、弁体１２による衝撃度合いとキャビテーションによる発生度合いを表３に示す。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
表３を説明すると、吸入側逆止弁１０ａと吐出側逆止弁１０ｂについて、プランジャポンプの吸引時と吐出時での、各弁座１１と各ストッパ１３に対する、弁体１２による衝撃度合いとキャビテーションの発生度合いを示したものであり、記号の意味はそれぞれ「−」は度合いがない、「小」は度合いが小さい、「大」は度合いが大きいである。以下、順に説明する。
【００５６】
プランジャポンプによる水の吸引時には、図３のように、吸入側逆止弁１０ａ内の水に負圧が掛かり、吸入側逆止弁１０ａの弁体１２はストッパ１３側に移動し、吐出側逆止弁１０ｂ内にも水に負圧が掛かり、吐出側逆止弁１０ｂの弁体１２は弁座１１側に移動する。
【００５７】
プランジャポンプによる水の吸引時での、弁体１２による衝撃度合いについては、吸引時の水の圧力が吐出時よりも低いため、弁体１２による衝撃は弱く、吸入側逆止弁１０ａのストッパ１３に対する衝撃度合いと吐出側逆止弁１０ｂの弁座１１に対する衝撃度合いは共に小さい。また、吸入側逆止弁１０ａの弁座１１と吐出側逆止弁１０ｂのストッパ１３に対する衝撃度合いは共にない。
【００５８】
プランジャポンプによる水の吸引時でのキャビテーションの発生度合いについては、吸入側逆止弁１０ａでは弁体１２がストッパ１３側に移動することによって形成された、弁座１１と弁体１２との間の水の経路が狭いため、弁座１１に対するキャビテーションの発生度合いは大きい。対して吐出側逆止弁１０ｂでは、図２のように開口部１３ｂが広いので、ストッパ１３に対するキャビテーションの発生度合いは小さい。
【００５９】
次に、プランジャポンプによる水の吐出時には、弁体１２の位置は、図３での位置とは反対側になり、吸入側逆止弁１０ａ内の水に圧力が掛かり、吸入側逆止弁１０ａの弁体１２は弁体１１側に移動し、吐出側逆止弁１０ｂ内にも水に圧力が掛かり、吐出側逆止弁１０ｂの弁体１２はストッパ１３側に移動する。
【００６０】
プランジャポンプによる、水の吐出時での弁体１２による衝撃度合いについては、吐出時の水の圧力が吸引時よりも高いため、弁体１２による衝撃は強く、吸入側逆止弁１０ａの弁体１１に対する衝撃度合いと吐出側逆止弁１０ｂのストッパ１３に対する衝撃度合いは共に大きい。また、吸入側逆止弁１０ａのストッパ１３と吐出側逆止弁１０ｂの弁座１１に対する衝撃度合いは共にない。
【００６１】
プランジャポンプによる、水の吐出時でのキャビテーションの発生度合いについては、吸入側逆止弁１０ａでは、図２のように開口部１３ｂが広いので、ストッパ１３に対するキャビテーションの発生度合いは小さい。対して、吐出側逆止弁１０ｂでは弁体１２がストッパ１３側に移動することによって形成された、弁座１１と弁体１２との間の水の経路が狭いため、弁座１１に対するキャビテーションの発生度合いは大きい。
【００６２】
以上の結果から表３を見るに、吸入側逆止弁１０ａの弁座１１は、吸入時にはキャビテーションの発生度合いが大きく、吐出時には弁体１２による衝撃度合いも大きいため、両者による影響が一番大きく、逆止弁の中で一番過酷な部分であることが分かる。逆に、吸入側逆止弁１０ａのストッパ１３は、吸入時には弁体１２による衝撃度合いが小さく、吐出時にはキャビテーションの発生度合いが小さいため、逆止弁の中で両者による影響が一番小さい。
【００６３】
よって、少なくともプランジャポンプの吸入側逆止弁１０ａにおける弁座１１を、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成することで、弁座１１の耐摩耗性と耐浸食性が向上するので、キャビテーションの発生度合いが大きく、弁体による衝撃が強い過酷な条件下でも、弁座が破損しにくい高い耐久性の逆止弁を提供できる。
【００６４】
なおさらに、吸入側の逆止弁と吐出側の逆止弁の少なくとも一方の前記ストッパにおいても、ＨＩＰ処理されたジルコニア系セラミックスで形成してもよい。これにより、逆止弁の耐久性をさらに向上させることができる。
【００６５】
本発明は、上記実施形態に限定されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限りおいて、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる水噴射式織機の逆止弁１０の縦断面図である。
【図２】水噴射式織機の逆止弁１０の上部を示した、図１のＸ方向から見た上面図である。
【図３】水噴射式織機の吸入側逆止弁１０ａ、吐出側逆止弁１０ｂを含む水噴射式織機のプランジャポンプの縦断面図である。
【図４】本発明に係わる水噴射式織機の逆止弁１０の、第２の実施例を示す縦断面図である。
【図５】水噴射式織機の第２の実施例の逆止弁１０の上部を示した、図４のＸ方向から見た上面図である。
【符号の説明】
１０  逆止弁
１０ａ  吸入側逆止弁
１０ｂ  吐出側逆止弁
１１  弁座
１１ａ  座面
１２  弁体
１３  ストッパ
１３ａ  仕切り部
１３ｂ、２５ｃ  開口部
１３ｃ  ガイド面
１３ｄ  孔
１３ｅ、１４ｂ  嵌合リブ
１４  連結部材
１１ｂ、１４ａ  段部
２０  ケーシング
２１  プランジャ部
２１ａ  プランジャ
２２  円筒部
２２ａ、２２ｂ  段
２３、２５  押え部材
２３ａ、２５ａ  面取り部
２３ｂ、２５ｂ  管
２４、２６  シール部材
２７  Ｃ面部
【図１】
2005003034.tif 000006
【図２】
2005003034.tif 000007
【図３】
2005003034.tif 000008
【図４】
2005003034.tif 000009
【図５】
2005003034.tif 000010