JP2000002350A

JP2000002350A - 逆止弁

Info

Publication number: JP2000002350A
Application number: JP10170108A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hama; 悠二浜
Original assignee: Tsudakoma Corp; Tsudakoma Industrial Co Ltd
Current assignee: Tsudakoma Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2000-01-07
Also published as: KR20000005603A; KR100400979B1; TW381153B

Abstract

(57)【要約】【課題】高い耐久性を実現する。【解決手段】弁座１１と、ボール１２と、ストッパ１
３と、弁座１１、ストッパ１３を一体に組み合わせる連
結部材１４とを設ける。連結部材１４は、弁座１１、ボ
ール１２、ストッパ１３より軟質に形成することによ
り、精密な機械加工を施して弁座１１、ストッパ１３に
密着させるために必要な形状に仕上げることができ、弁
座１１、ボール１２、ストッパ１３を必要十分な硬度と
し、良好なシール性と高い耐久性とを実現することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高速高頻度に作
動し、高い耐久性を有する逆止弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウォータジェットルームの緯入れ用のプ
ランジャポンプに組み込む逆止弁は、毎分１０００回以
上の高速高頻度の開閉動作が必要であり、ボールによっ
て弁座を開閉するボール弁形式が採用されている。

【０００３】このものは、弁座とストッパとの間にボー
ルを移動可能に収納し、弁座、ストッパを一体に組み合
わせて形成されている。そこで、このものは、ボールを
介して弁座を開閉することにより、流体の流れを一方向
に許容し、逆流を阻止することができる。

【０００４】なお、弁座は、樹脂材または銅材によって
形成し、ボール、ストッパは、それぞれ樹脂材、ステン
レス鋼材または銅材によって形成し、良好なシール性を
実現するのが普通である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、樹脂材は、シール性は良好であるが、耐久性に
劣り、ステンレス鋼材や銅材は、樹脂材よりも耐久性に
優れるが、必ずしも十分ではないという問題があった。
ボール、弁座、ストッパは、高速高頻度の開閉動作によ
り、衝撃やキャビテーションによる変形や偏摩耗を生じ
ることが避けられないからである。なお、このように耐
久性に劣る材料を使用せざるを得ないのは、弁座、スト
ッパを一体に組み合わせる際に、両者間の接合部を水密
にするために、両者の接合部を精密に機械加工すること
が必要不可欠であるからである。

【０００６】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、弁座、ボール、ストッパを十分硬質に
し、それらより軟質の連結部材を介して弁座、ストッパ
を組み合わせることによって、弁座、ストッパ間の接合
部の水密性を良好に維持しながら、必要な高い耐久性を
容易に実現することができる逆止弁を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの発明の構成は、弁座と、弁座を開閉するボール
と、ボールの移動量を制限する開口部付きのストッパ
と、弁座、ストッパを一体に組み合わせる連結部材とを
備えてなり、連結部材は、弁座、ボール、ストッパより
軟質に形成することをその要旨とする。

【０００８】なお、弁座、ストッパは、それぞれ連結部
材により保持してもよい。

【０００９】また、弁座、ストッパの一方と連結部材と
は、分解可能に組み合わせることができる。

【００１０】なお、ストッパ、弁座は、それぞれ連結部
材に組み合わせる副連結部材により保持してもよく、連
結部材、副連結部材は、分解可能に組み合わせてもよ
い。

【００１１】

【作用】かかる発明の構成によるときは、弁座、ストッ
パをセラミックスなどの硬質材料によって形成しても、
連結部材は、弁座、ストッパより軟質であるから、精密
な機械加工を施して弁座、ストッパと組み合わせるため
に必要な形状に容易に仕上げることができる。すなわ
ち、弁座、ボール、ストッパは、それらを必要十分に硬
質に形成し、摩耗、破損、変形等を最少にすることがで
きる。

【００１２】ボールは、たとえば窒化ケイ素（Ｓi₃Ｎ
₄ ）などのセラミックスによりビッカース硬度Ｈv ≧１
６００に形成するのがよく、表面粗さＲa ≦０．１μｍ
とするのがよい。また、弁座、ストッパは、たとえば、
靭性を有し、耐摩耗性に優れる酸化ジルコニウム（Ｚr
Ｏ₂）などのセラミックスによってビッカース硬度Ｈv
＝１４００程度に形成するのがよい。ただし、ボールが
密接する弁座の座面は、表面粗さＲa ≦０．１μｍとす
るのがよい。また、弁座は、ビッカース硬度Ｈv ≧１４
００にしてもよく、ボールのビッカース硬度以上にして
もよい。すなわち、弁座は、ボールの接触位置がほぼ一
定であるのに対し、ボールは、流体の流れにより僅かず
つ回転してほぼ全表面が均等に弁座に接触するから、弁
座をボールより高硬度にすることにより、両者の摩耗を
同程度にすることができる。

【００１３】なお、弁座、ボール、ストッパは、それぞ
れ超硬合金によって形成してもよく、また、金属により
形成して表層のみを硬化処理してもよい。また、弁座、
ストッパは、表層を硬質にするために、セラミックスや
超硬合金をボールと係合する部分にのみ貼り付けて形成
してもよい。

【００１４】連結部材は、たとえば合成樹脂材によって
形成する。合成樹脂材は、たとえばポリアセタール、ポ
リカーボネート、ポリスルホン、ポリイミドなどのエン
ジニアリングプラスチックが好適である。また、連結部
材は、合成樹脂材に代えて、合成ゴム材から形成しても
よい。

【００１５】連結部材により弁座を保持するときは、弁
座は、連結部材を介し、ボールによる閉鎖時の衝撃を吸
収することができる。また、連結部材によりストッパを
保持するときは、ストッパは、連結部材を介してボール
による開放時の衝撃を吸収することができる。

【００１６】弁座、ストッパの一方と連結部材とを分解
可能に組み合わせれば、弁座、ストッパは、連結部材を
介して容易に分解することができ、ボールを含む各構成
部材の点検、交換が可能である。

【００１７】副連結部材によりストッパを保持するとき
は、ストッパは、副連結部材を介し、連結部材によって
保持する弁座と組み合わせることができる。また、副連
結部材により弁座を保持すれば、弁座は、副連結部材を
介し、連結部材によって保持するストッパと組み合わせ
ることができる。

【００１８】連結部材、副連結部材を分解可能に組み合
わせれば、両者を分解することにより、ボールを含む各
構成部材を簡単に保守、点検することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を以って発明の実施の
形態を説明する。

【００２０】逆止弁１０は、弁座１１、ボール１２、ス
トッパ１３、連結部材１４を備えてなる（図１、図
２）。なお、弁座１１、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。

【００２１】ボール１２は、セラミックスまたは超硬合
金によって形成する球体である。

【００２２】弁座１１は、セラミックスまたは超硬合金
によってリング状に形成され、ボール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、ボ
ール１２と同一直径の球面に形成されている。なお、座
面１１ａは、テーパ面に形成してボール１２に線接触さ
せてもよい。

【００２３】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、ボール１２、
弁座１１より軟質の合成樹脂材または合成ゴム材により
形成されている。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、嵌合リブ１
４ｂは、それぞれ弁座１１、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。

【００２４】ストッパ１３は、セラミックスまたは超硬
合金によって形成されている。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、ボール１２の移動量Ｌを制限すると
ともに、ボール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１３
ｃ、１３ｃ…は、移動量Ｌに相当する長さの円筒面につ
づいて、ボール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１
４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。

【００２５】ストッパ１３、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、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、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。

【００２６】逆止弁１０は、プランジャ部２１、円筒部
２２を有するケーシング２０に上下一対を同方向に組み
込むことにより（図１、図３）、ウォータジェットルー
ムの緯入れ用のプランジャポンプを形成することができ
る。

【００２７】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。

【００２８】吸入側（図３の下側）の逆止弁１０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
しない流体供給源に接続する管２３ｂが連結されてい
る。

【００２９】吐出側（同図の上側）の逆止弁１０は、円
筒部２２に螺合する押え部材２５を介して段２２ｂに固
定されている。押え部材２５の先端外周の面取り部２５
ａ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、流体を吐出させる
管２５ｂが連結されている。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２５ｃが形成されている。なお、押え部材２
３、２５は、それぞれの螺合部に図示しないシール材を
装着してもよい。

【００３０】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と
き、プランジャ２１ａの有効面積Ｓ、移動距離ａとし
て、吸入側の逆止弁１０を介して体積Ｖ＝ａＳ相当の流
体を円筒部２２内に吸引することができる（同図の矢印
Ｋ1 方向）。また、プランジャ２１ａが逆方向に前進す
るとき、吐出側の逆止弁１０を介し、同体積Ｖの流体を
円筒部２２から排出させることができる（同図の矢印Ｋ
2 方向）。前者の場合、吐出側の逆止弁１０は、ボール
１２が弁座１１を閉じて流体の逆流を阻止し、後者の場
合、吸入側の逆止弁１０は、同様にして流体の逆流を阻
止することができるからである。

【００３１】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が静止しているとき、重力によって吸入側、
吐出側の各逆止弁１０のボール１２が弁座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１０をケーシング２０内に水密に装着し、ケーシ
ング２０からの流体の漏れを防止する。

【００３２】

【他の実施の形態】連結部材１４は、弁座１１を保持す
るに代えて、ストッパ１３を保持することができる（図
４）。

【００３３】連結部材１４は、内面１４ｃを精密に機械
加工することにより、ストッパ１３を圧入して保持する
ことができる。なお、ストッパ１３、連結部材１４は、
連結部材１４側の嵌合リブ１４ｂ、弁座１１側の嵌合リ
ブ１１ｃを介し、弁座１１に対して分解可能に一体に組
み合わされている。

【００３４】弁座１１は、連結部材１４により保持し、
ストッパ１３は、副連結部材１５により保持してもよい
（図５）。

【００３５】副連結部材１５は、連結部材１４と同種の
材料により形成されている。ストッパ１３、副連結部材
１５は、副連結部材１５の嵌合リブ１５ａ、連結部材１
４の嵌合リブ１４ｂを介し、連結部材１４、弁座１１に
対して分解可能に一体に組み合わされている。なお、副
連結部材１５は、連結部材１４と異なる材料により形成
し、連結部材１４より軟質にし、または硬質にしてもよ
い。また、図５において、連結部材１４、副連結部材１
５の上下関係を逆にし、弁座１１は、副連結部材１５に
より保持し、ストッパ１３は、連結部材１４により保持
してもよい。

【００３６】ストッパ１３の仕切り部１３ａ、１３ａ…
は、開口部１３ｂを仕切ることなく、開口部１３ｂの径
方向に突出させるに留めてもよい（図６）。ただし、図
６（Ｂ）は、同図（Ａ）のＹ矢視相当図である。開口部
１３ｂは、有効開口面積を大きくし、流体の流路抵抗を
小さくすることができる。

【００３７】弁座１１、ストッパ１３は、後者の嵌合リ
ブ１３ｅ、前者の嵌合リブ１１ｃの間にリング状の連結
部材１４を介装することにより、分解可能に一体に組み
合わせてもよい（図７）、嵌合リブ１３ｅは、連結部材
１４の厚さより低く形成されており、弁座１１、ストッ
パ１３の間には、隙間ｄが形成されている。

【００３８】以上の説明において、弁座１１は、連結部
材１４または副連結部材１５によって保持するとき（図
１、図５、図６）、接着剤を介して連結部材１４、副連
結部材１５に接着してもよく、連結部材１４、副連結部
材１５にインサート成形してもよい。また、ストッパ１
３は、連結部材１４または副連結部材１５によって保持
するとき（図４、図５）、接着剤を介して連結部材１
４、副連結部材１５に接着してもよく、連結部材１４、
副連結部材１５にインサート成形してもよい。

【００３９】なお、この発明は、ウォータジェットルー
ムの緯入れ用のプランジャポンプに適用する他、他の任
意の用途の流体の制御用に適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、弁座、ストッパを一体に組み合わせる連結部材を設
け、連結部材は、弁座、ボール、ストッパより軟質に形
成することによって、精密な機械加工を施して弁座、ス
トッパと組み合わせるために必要な形状に仕上げること
ができるから、弁座、ボール、ストッパは、必要十分な
硬度の材料を使用して良好なシール性を長期間に亘って
維持することができ、高速高頻度に作動させても高い耐
久性を容易に実現することができるという優れた効果が
ある。

【００４１】なお、連結部材は、それに接する弁座、ス
トッパまたは副連結部材に対して分解可能に組み合わせ
ることによって、良好な保守性を併せ実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体構成縦断面説明図

【図２】図１のＸ矢視相当図

【図３】使用状態説明図

【図４】他の実施の形態を示す図１相当図（１）

【図５】他の実施の形態を示す図１相当図（２）

【図６】他の実施の形態を示す構成説明図

【図７】他の実施の形態を示す図１相当図（３）

【符号の説明】

Ｌ…移動量１０…逆止弁１１…弁座１２…ボール１３…ストッパ１３ｂ…開口部１３ｃ…ガイド面１４…連結部材１５…副連結部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁座と、該弁座を開閉するボールと、該
ボールの移動量を制限する開口部付きのストッパと、前
記弁座、ストッパを一体に組み合わせる連結部材とを備
えてなり、該連結部材は、前記弁座、ボール、ストッパ
より軟質に形成することを特徴とする逆止弁。
【請求項２】前記弁座は、前記連結部材により保持す
ることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
【請求項３】前記ストッパは、前記連結部材により保
持することを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
【請求項４】前記弁座、ストッパの一方と前記連結部
材とは、分解可能に組み合わせることを特徴とする請求
項１ないし請求項３のいずれか記載の逆止弁。
【請求項５】前記ストッパは、前記連結部材に組み合
わせる副連結部材により保持することを特徴とする請求
項２記載の逆止弁。
【請求項６】前記弁座は、前記連結部材に組み合わせ
る副連結部材により保持することを特徴とする請求項３
記載の逆止弁。
【請求項７】前記連結部材、副連結部材は、分解可能
に組み合わせることを特徴とする請求項５または請求項
６記載の逆止弁。