(57)【要約】【課題】傘部と、該傘部の中心部に連なる軸部とを有する弾性材料からなる弁体；及びこの弁体の軸部を支持する支持穴と、この支持穴の周囲に離散的に形成され傘部によって弾性的に閉塞される複数の流路穴とを有する弁座；を備えた逆止弁において、圧力損失を一層小さくする。【解決手段】弁座の弁体の傘部と対向する面に、隣り合う流路穴を連通させる連通溝を形成した逆止弁。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘部と、該傘部の中心部に連なる軸部とを有する弾性材料からなる弁体；及び
この弁体の軸部を支持する支持穴と、この支持穴の周囲に離散的に形成され上記傘部によって弾性的に閉塞される複数の流路穴とを有する弁座；
を備えた逆止弁において、
上記弁座には、上記弁体の傘部と対向する面に、隣り合う上記流路穴を連通させる連通溝が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記載の逆止弁において、上記連通溝は、弁軸に近い内側壁と遠い外側壁とを有していて、上記外側壁は、傘部対向面にかけて該連通溝の溝幅を広げるテーパ面からなっている逆止弁。
【請求項３】
請求項２記載の逆止弁において、上記連通溝の内側壁は、外側壁と同一方向のテーパ面からなっている逆止弁。
【請求項４】
請求項２または３記載の逆止弁において、上記連通溝は、内側壁と外側壁との間に底壁を有する逆止弁。
【請求項５】
請求項２または３記載の逆止弁において、上記連通溝は、内側壁と外側壁とが断面Ｖ字状をなしている逆止弁。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載の逆止弁において、上記流路穴には、弁体の傘部対向面側の端部に、弁軸から遠い側の半分以上において該流路穴径を広げるテーパ面が形成されている逆止弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆止弁（アンブレラ）に関し、特に圧力損失を改善できる逆止弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
簡易薄型の逆止弁として、弾性材料からなる弁体が、傘部と、該傘部の中心部に連なる軸部とを有し、弁座が、この弁体の軸部を支持する支持穴と、この支持穴の周囲に離散的に形成され傘部によって弾性的に閉塞される複数の流路穴とを有するアンブレラが知られている。このアンブレラは、弁体の傘部に弁座の反対側から圧力が加わったときには該傘部が流路穴を閉じ、傘部に弁座の流路穴内側から流体圧力が加わると、該傘部が弾性変形して流路を開くことから、逆止弁（一方向弁）としての作用が得られる。
【特許文献１】特開平5-99349号公報
【特許文献２】特開平5-172060号公報
【特許文献３】特開平8-121347号公報
【特許文献４】特開平10-299659号公報
【特許文献５】特開2001-173568号公報
【特許文献６】特開2001-342963号公報
【特許文献７】特表2003-522907号公報
【特許文献８】特開2005-172206号公報
【特許文献９】特開2005-207257号公報
【特許文献１０】特開2005-214113号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このアンブレラはしかし、本発明者の解析によれば、傘部が弾性変形して流路を開くとき、十分な流路断面積を確保することが困難で、圧力損失が大きく、改良の余地がある。本出願人は、一対のアンブレラを逆止弁として用いた薄型小型の圧電ポンプを開発中であり、アンブレラによる大きな圧力損失は、ポンプ自体の自吸力を低下させる。
【０００４】
本発明は従って、圧力損失を一層小さくすることができる逆止弁を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、傘部と、該傘部の中心部に連なる軸部とを有する弾性材料からなる弁体；及びこの弁体の軸部を支持する支持穴と、この支持穴の周囲に離散的に形成され傘部によって弾性的に閉塞される複数の流路穴とを有する弁座；を備えた逆止弁において、弁座の弁体の傘部と対向する面に、隣り合う流路穴を連通させる連通溝を形成したことを特徴としている。
【０００６】
連通溝は、弁軸に近い内側壁と遠い外側壁とを有する。このうち外側壁は、傘部対向面にかけて該連通溝の溝幅を広げるテーパ面から構成すると、傘部対向面に向けて流路面積を拡大できるので好ましい。同様の理由から、弁座の流路穴には、弁体の傘部対向面側の端部に、該流路穴径を広げるテーパ面を弁軸から遠い側の半分以上に形成するのが好ましい。
【０００７】
連通溝の内側壁もまた、外側壁と同一方向のテーパ面から構成することができる。
【０００８】
連通溝は、例えば、内側壁と外側壁との間に底壁を有する形状、あるいは、内側壁と外側壁とが断面Ｖ字状をなす形状とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の逆止弁（アンブレラ）は、弁座の弁体傘部と対向する面に、隣り合う流路穴を連通させる連通溝を形成したので、弁体の傘部が弾性変形して流路を開くとき、流路穴部分だけでなく、隣り合う流路穴の間も連通溝によって有効な流路とすることができる。一方、このような連通溝を形成しても、閉弁性能には何ら悪影響がない。このため開弁時の流路断面積を増大させて流量を確保し、圧力損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１ないし図３は、本発明によるアンブレラ（逆止弁）１０の一実施形態を示している。本アンブレラ１０は、弁体２０と弁座３０を構成要素としている。弁体２０は、ゴム、合成樹脂等の弾性材料からなるもので、平面円形の傘部２１と、この傘部２１の裏面中心部から一体に延びる軸部２２と、この軸部２２の端部に形成した抜止突起２３を有している。
【００１１】
合成樹脂材料の成形品からなる弁座３０は、流路に固定されるもので、平面円形の傘部対向面３１を有し、この傘部対向面３１の裏面中心部に突出形成したボス部３２に、弁体２０の軸部２２を支持する支持穴３３が形成されている。抜止突起２３は、ボス部３２の外側に出て軸部２２（弁体２０）を抜け止める。傘部対向面３１には、この支持穴３３の周囲に離散的に（等角度間隔で）複数（好ましくは３個以上、図示例では６個）の流路穴３４が穿設されている。弁体２０の傘部２１は、常時は（傘部２１の表面側に流体圧力が加わるときには）、図３に示すように、弁座３０の傘部対向面３１に密着して流路穴３４を閉塞し（流路を閉じ）、流路穴３４側から流体圧力が加わると、図２に示すように、傘部対向面３１から離れるように弾性変形して該流路穴３４を開く。
【００１２】
以上は、従来のアンブレラと異なるところがない。本実施形態は、以上の基本構成を備えたアンブレラにおいて、弁座３０の傘部対向面３１であって、傘部２１によって閉塞される部分に位置させて、隣り合う流路穴３４を連通させる連通溝３５を形成している。この連通溝３５が存在すると、傘部２１が傘部対向面３１から離れたとき、流路穴３４から連通溝３５内に回り込んで放射方向に流出する液体量が増える（図１、図２、矢印Ａ）。つまり、このような連通溝３５が存在せず流路穴３４だけだった従来のアンブレラでは、主たる液体流は、流路穴３４から放射方向に流れる放射方向流体流Ｂだけであるのに対し、本実施形態によれば、連通溝３５内に回り込んでから放射方向に流れる流体流Ａが加わるため、流路断面積が実質的に増大し、圧力損失を低くすることができる。
【００１３】
図４は、連通溝３５の具体的な形状例を示している。同図（Ａ）は、図１ないし図３の実施形態の連通溝３５であり、軸部２２（支持穴３３）に近い内側壁３５ａと遠い外側壁３５ｂ、及び内側壁３５ａと外側壁３５ｂを結ぶ底壁３５ｃとを有していて、外側壁３５ｂは、傘部対向面３１にかけて連通溝３５の溝幅を広げるテーパ面からなっている。内側壁３５ａは、傘部対向面３１と直交する面である。
【００１４】
図４（Ｂ）は、連通溝３５の溝幅を傘部対向面３１にかけて広げるという構成は維持しながら、内側壁３５ａ’を外側壁３５ｂと同じ方向に傾斜させたテーパ面とした実施形態である。
【００１５】
図４（Ｃ）は、底壁３５ｃを設けることなく、傘部対向面３１に直交する内側壁３５ａと外側壁３５ｂによって断面Ｖ字状の溝を形成した実施形態である。
【００１６】
また、流路穴３４には、その傘部対向面３１側の端部に、該流路穴３４を拡径するテーパ面３４ａが形成されている。このテーパ面３４ａは、形成のしやすさからは、全周に形成するのがよいが、弁軸から遠い側の半分以上において存在すれば、滑らかな放射方向の流体流を確保することができる。
【００１７】
連通溝３５の径方向の位置、溝幅、深さ、テーパ角度等の要素は、実験によって定めることができる。
【００１８】
連通溝３５の有無による圧力損失の具体例を説明する。
弁体２１の径；φ５ｍｍ
流路穴３４の径；φ１．５ｍｍ
想定流量；１００ｍｌ／ｍｉｎ
としたときの圧力損失は、
連通溝あり；16.78Pa、
連通溝なし；55.11Pa、
であった。
【００１９】
図５、図６は、本発明のアンブレラ１０を圧電ポンプ４０に適用した実施形態である。この圧電ポンプ４０は、下方から順に積層したロアハウジング４１、ミドルハウジング４２及びアッパハウジング４３を有している。
【００２０】
ロアハウジング４１には、冷却水（液体）の吸入ポート４４と吐出ポート４５が開口している。ミドルハウジング４２とアッパハウジング４３の間には、Ｏリング４７を介して圧電振動子（ダイヤフラム）４８が液密に挟着支持されていて、該圧電振動子４８とミドルハウジング４２との間にポンプ室Ｐを構成している。圧電振動子４８とアッパハウジング４３との間には、大気室Ａが形成される。
【００２１】
圧電振動子４８は、中心部のシム４８ａと、シム４８ａの表裏の一面（図６の上面）に積層形成した圧電体４８ｂとを有するユニモルフタイプを図示している。シム４８ａは、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ５０μｍ程度のステンレス、４２アロイ等の薄板からなる。圧電体４８ｂは、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）等の圧電材料から構成されるもので、その表裏方向に分極処理が施されている。このような圧電振動子は周知である。
【００２２】
ロアハウジング４１とミドルハウジング４２には、吸入ポート４４とポンプ室Ｐを連通させる吸入流路５０、及びポンプ室Ｐと吐出ポート４５を連通させる吐出流路５１がそれぞれ形成されており、この吸入流路５０と吐出流路５１にそれぞれ、図１ないし図３の実施形態で説明したアンブレラ１０が設けられている。すなわち、吸入流路（流路ブロック）５０に設けた段部５０ａには、弁体２０を上方に位置させたアンブレラ１０の弁座３０が固定（接着）されていて、吸入ポート４４からポンプ室Ｐへの流体流を許してその逆の流体流を許さない吸入側アンブレラ１０Ａを構成している。また吐出流路５１に設けた段部５１ａには、弁体２０を下方に位置させたアンブレラ１０の弁座３０が固定（接着）されていて、ポンプ室Ｐから吐出ポート４５への流体流を許してその逆の流体流を許さない吐出側アンブレラ１０Ｂを構成している。
【００２３】
以上の圧電ポンプは、圧電振動子４８が正逆に弾性変形（振動）すると、ポンプ室Ｐの容積が拡大する行程では、吸入側アンブレラ１０Ａが開いて吐出側アンブレラ１０Ｂが閉じるため、吸入ポート４４からポンプ室Ｐ内に液体が流入する。一方、ポンプ室Ｐの容積が縮小する行程では、吐出側アンブレラ１０Ｂが開いて吸入側アンブレラ１０Ａが閉じるため、ポンプ室Ｐから吐出ポート４５に液体が流出する。したがって、圧電振動子４８を正逆に連続させて弾性変形させる（振動させる）ことで、ポンプ作用が得られる。
【００２４】
以上の圧電ポンプでは、アンブレラ１０の弁座３０を流路ブロック（吸入流路５０の壁面、ミドルハウジング４２）に接着固定しているが、弁座３０を流路ブロック構成材料に一体に成形することも可能である。勿論、本発明のアンブレラは、圧電ポンプ以外の用途にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるアンブレラの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う開弁状態の断面図である。
【図３】同閉弁状態の断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、流路穴間を連通させる連通溝の形状例を示す断面図である。
【図５】本発明によるアンブレラを圧電ポンプに適用した一例を示す一部を断面とした平面図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  アンブレラ（逆止弁）
２０  弁体
２１  傘部
２２  軸部
２３  抜止突起
３０  弁座
３１  傘部対向面
３３  支持穴
３４  流路穴
３４ａ  テーパ面
３５  連通溝
３５ａ  内側壁
３５ｂ  外側壁
３５ｃ  底壁
４０  圧電ポンプ
４１  ４２  ４３  ハウジング（流路ブロック）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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