JP2005016610A

JP2005016610A - 逆止弁

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Publication number: JP2005016610A
Application number: JP2003180875A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Konishi; 義昭小西; Masato Fujiwara; 真人藤原; Koichi Imai; 宏一今井
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP3976142B2

Abstract

【課題】安価に小型化することができるとともに、比較的小さな圧力にて弁体の開閉動作を行わせることができる逆止弁を提供する。
【解決手段】流体の流路中に配設され、当該流路における順方向ａへの流体の流れを許容しつつ、それと逆方向ｂへの流体の流れを規制する逆止弁において、一端が流路の側壁に固定されて流路に対して開口しつつ、他端が順方向へ延びる如く袋状に形成された弁体１と、該弁体１の他端に形成された弁本体２と、弁体１の他端側であって弁本体２と向かい合う位置に形成され、流路中の流体を通過させ得るスリット３とを備え、無圧時および逆圧時に前記通過部より上流の前記弁本体と前記弁体が接触閉塞し、前記通過部流体と上流側流体が連通することない構造を備え、流体シール部が前記通過部より上流に形成されたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流路中に配設され、当該流路における順方向への流体の流れを許容しつつ、それと逆方向への流体の流れを規制する逆止弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流路中を流れる液体又は気体などの流体を、当該流路における順方向への流れを許容しつつ、それと逆方向への流れを規制する逆止弁は、従来より種々の装置及び機材等における流路（チューブや管路など）に汎用的に用いられている。かかる逆止弁は、大きく区分すると、ボール弁、傘弁又は板弁など弁体が金属から成るもの（金属弁）と、ポペット弁、アンブレラ弁、ダックビル弁又は自転車の所謂虫ゴムの如きチューブ弁などとにおおよそ分けることができる。
【０００３】
上記した逆止弁のほとんどが、流路に対して垂直方向に弁体が移動し、流体が逆方向へ流れようとする際に当該流路を閉塞する構造であるため、流路の直径方向にある程度の大きさを必要とし、例えばインスリンなど液体状の薬剤を流通させる細径のチューブに適用するには不向きであった。具体的には、ボール弁における弁体であるボールや傘弁における弁体である傘状部材の直径を流路の直径と略同一としなければならず、細径の流路に適用すべく小型化するには、高精度の微細加工が必要となってしまい、製造コストが増大して高価な逆止弁となってしまうのである。
【０００４】
これに対し、図８及び図９に示した如きダックビル弁は、流路Ｐの上流側に開口しつつ下流側に向かって勾配して受圧部１０２を成し、先端にスリット１０１を形成して構成されたものであり、流路１０２を順方向ａに流れようとする流体の圧力が受圧部１０２の内周面に付与されることによりスリット１０１が開口し、流体を流通させるとともに、逆方向ｂに流れようとする流体の圧力が受圧部１０２の外周面に付与されることによりスリット１０１が閉口し、当該逆方向ｂへ流体が流れるのを規制する。
【０００５】
かかる構成によれば、弁体の開閉動作は、流体が流れる方向ａに対して直交する方向で行われるので、小型化を可能とし、細径のチューブに良好に適用することができるとともに、樹脂を同図の如き成形した後、切削加工にてスリットを形成すれば製造できるため、弁体の微細加工をあまり必要とせず、低コストにて逆止弁を得ることができるのである。
【０００６】
更に、図１０及び図１１に示した如き所謂虫ゴムとよばれるチューブ弁は、流路中に固定された弁本体１０６に流体が通過し得る通過孔１０３を形成するとともに、当該通過孔１０３を外側から覆って閉塞する弁体１０４を設けて構成されている。弁体１０４は、通過孔１０３を塞いだ状態となる形状に成形された可撓性部材から成り、流体が順方向ａに流れようとすると、その圧力で外側に撓んで通過孔１０３を開状態（図１０参照）として流体を通過させるとともに、かかる順方向ａへの圧力が低い場合には、弾力によって元の形状（図１１参照）に戻り、通過孔１０３を閉塞し得るよう構成されている。
【０００７】
かかる構成により、流体の順方向ａへの流れを許容しつつ逆方向への流れを規制することができるとともに、ダックビル弁と同様、弁体１０４の開閉動作が流体の流れる順方向ａ及び逆方向ｂに対して略直交する方向で行われるので、小型化するのが容易であり、細径のチューブに良好に適用することができる
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の逆止弁においては、低コストにて小型化可能とされるものの、以下の如き問題があった。
ダックビル弁においては、弁体の閉塞時（即ち、流体が反対方向ｂに流れようとする際）に、スリット１０１を完全に閉塞するための作用が、材質であるエラストマーの弾力に専ら依存しているため、長期間の使用によりエラストマーが劣化して弾力が低下した場合、閉塞作用が不十分となってしまい、逆止弁としての寿命が短くなってしまうという問題があった。尚、ダックビル弁を細径チューブに適用すべく小型化した場合、弁体を所定の圧力で高精度に開閉させるには、先端のスリットを切削加工して形成する際に寸法誤差を極めて小さくする必要があり、結局微細加工が必要となって高コスト化してしまう虞もあった。
【０００９】
また、チューブ弁においても、弁体１０４の弾力によって通過孔１０３を閉塞し得る構成であるため、長期間の使用により弁体が劣化して弾力が低下した場合、ダックビル弁と同様、閉塞作用が不十分となってしまい、逆止弁としての寿命が短くなってしまうという問題があった。
【００１０】
更に、チューブ弁においては、弁体１０４を開動作させる（弁体１０４を撓ませる）には当該弁体１０４に対して流路と直交する方向に圧力を付与しなければならず、流体を流通させるのに比較的大きな圧力を付与する必要があった。従って、比較的低圧にて流体を流通させる流路においては、適用するのが困難であるという問題もあった。
【００１１】
また更に、通過孔１０３が流路に対して略直交する方向に形成されているので、気体の如き圧縮性であって粘性の低い流体を流通させるものにおいては、バルブ開度が小さくてすみ、ほとんど問題なく通過させることができるものの、インスリンなどの液体状の薬剤を流通させるチューブに適用した場合には、通過孔１０３通過時の抵抗が大きくなってしまうという問題もあった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安価に小型化することができるとともに、比較的小さな圧力にて弁体の開閉動作を行わせることができ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】
請求項１記載の発明は、流体の流路中に配設され、当該流路における順方向への流体の流れを許容しつつ、それと逆方向への流体の流れを規制する逆止弁において、一端が前記流路の側壁に固定されて前記流路に対して開口しつつ、他端が前記順方向へ延びる如く袋状に形成された弁体と、該弁体の他端に形成された弁本体と、前記弁体の他端側であって前記弁本体と向かい合う位置に形成され、前記流路中の流体を通過させ得る通過部とを備え、無圧時および逆圧時に前記通過部より上流の前記弁本体と前記弁体が接触閉塞し、前記通過部の流体と上流側流体が連通することない構造とされ、流体シール部が前記通過部より上流にあることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、流路中において流体が順方向に流れようとすると、弁体が成す袋状が膨らむ如く変形し、弁体が弁本体から離間するので、通過部が開状態とされて流体の流通を許容する一方、流体が逆方向に流れようとすると、弁体が成す袋状が萎む如く変形し、弁体が弁本体に密着するので、通過部が閉塞されて流体の流通を規制する。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記弁本体が、前記弁体の他端に固定され、前記流路の逆方向側に延びて配設された棒状部材であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記弁本体は、剛体又は硬質プラスチックから成るものであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記弁体が、軟質エラストマーから成るとともに、前記通過部が前記弁体の他端側を切除して設けられたスリットであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記流体が、液体状の薬剤から成るとともに、前記流路が当該薬剤を流す細径チューブから成ることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る逆止弁は、患者に投与すべきインスリン（液体状の薬剤）をマイクロポンプなどで圧送して流通させる細径の可撓性チューブの途中において配設され、順方向（患者へ向かう側）の流れを許容するとともに、それとは逆方向（インスリンの供給源へ向かう側）の流れを規制するものである。
【００２０】
かかる逆止弁は、図１に示すように、弁体１と、弁本体２と、通過部としてのスリット３とから主に構成されたものであり、流路としての可撓性チューブ４内に配設されて、順方向ａの流れを許容しつつ逆方向ｂの流れを規制し、当該可撓性チューブ４内を流れる薬剤（インスリン）の逆流を防止し得るよう構成されている。尚、同図ＩＩ−ＩＩ線断面図を図２に示してある。
【００２１】
弁体１は、軟質エラストマーを図示の如く袋状に成形して成るものであり、一端（同図における左端）が開口１ａを有するとともに、該開口１ａの周縁部にフランジ１ｂが形成されている。フランジ１ｂは、可撓性チューブ４の外径よりも若干大きく形成されつつ切り込みが形成されており、当該可撓性チューブ４の側壁に係止可能とされている。これにより、弁体１の一端は、流路の側壁に固定され、可撓性チューブ４における所定位置に配設されることとなる。
【００２２】
また、弁体１は、一端側から他端（同図における右端）側に亘って内径が順次小さくなる如く形成され、当該他端で閉塞して液密な袋状を成しているとともに、その袋状の内周面において、薬剤の順方向ａの流れによる圧力を受け得るとともに、外周面において、薬剤の逆方向ｂの流れによる圧力を受け得るよう構成されている。
【００２３】
即ち、可撓性チューブ４内を薬剤が順方向ａに流れようとする際には、当該薬剤は弁体１が成す袋状内へ入り込み、その内周面に対して圧力（液圧）を及ぼすとともに、薬剤が逆方向ｂに流れようとする際には、当該薬剤は弁体１が成す袋状の外側に当り、その外周面に対して圧力（液圧）を及ぼすのである。ここで、弁体１は変形自在なエラストマーから成るので、内周面に圧力が付与されると、弁体１は膨らむ如く変形する一方、外周面に圧力が付与されると、弁体１は萎む如く変形する。この時、通過部上流側の弁本体と弁体により、液シールがなされる。このため、通過部を変形させる圧力は加わらない（図４参照）。図１０及び図１１の従来構造では、通路下流側でシールするために、塞止状態（図１１）では、開口部（通路部）の上のエラストマーは圧力差による剪断様の変形を受ける。
【００２４】
更に、弁体１の他端における内面にはスチールなどの剛体から成る弁本体２が固着されている。この弁本体２は、略円筒状に形成されて棒状部材を成しており、弁体１の他端に固着される一方、流路の逆方向ｂ側に延びて配設されている。そして、図２に示すように、弁体１が変形しない状態において、当該弁体１の内周面と弁本体２の側面とが所定寸法離間するよう、その外径が設定されている。尚、弁体１に対する弁本体２の固着は、これら弁体１及び弁本体２を別個に製造しておき、接着剤などによって固着する方法の他、製造時に一体的に形成する方法としてもよい。
【００２５】
スリット３は、弁体１の他端側であって弁本体２と向かい合う位置に形成され、可撓性チューブ４中の薬剤を通過させ得るよう構成されたものである。このスリット３は、カッターなどによって弁体１の側壁における対称的な位置４箇所を切除し設けられたものであり、当該弁体１の長手方向（同図における左右方向）に延設されている。尚、かかるスリット３の形成すべき数及び向きは、上記のものに限定されず、種々の形態（例えば、単一のスリットとしたり、弁体１の幅方向にスリットを延設したりしてもよい）としてもよい。
【００２６】
次に、上記構成の逆止弁における作用について説明する。
まず、可撓性チューブ４内において、薬剤が順方向ａに流れようとすると、袋状を成した弁体１の開口１ａから内部に液体が送られ、その液圧が弁体１の内周面に及ぼされる。即ち、弁体１の内周面が受圧して、弁体１全体が膨らむ如く変形し、図３で示したような形状とされる。尚、弁体１が膨らむ如く変形することにより、弁本体２は逆方向ｂに微少量移動することとなる。
【００２７】
かかる状態においては、弁本体２と弁体１との離間寸法が更に広げられると共に、弁体１の膨らみによってスリット３が大きく開口することとなる。このスリット３の開口を薬剤がスムーズに通過することとなるので、薬剤の順方向ａへの流通を許容し得るのである。また、スリット３による開口が、薬剤の流通方向を向く（厳密には流通方向から若干上向き）ので、上下方向に通過させるものに比べ、流動抵抗を小さくすることができ、順方向ａへの薬剤の流通をよりスムーズに行わせることができる。
【００２８】
ここで、弁体１の内周面が受ける液圧が大きい程、当該弁体１の膨らみ方向の変形が大きくなり、スリット３による開口をより大きくさせることができるとともに、液圧が小さくても、弁本体２の外周面と弁体１の内周面とが所定寸法離間しているので、スリット３が僅かに開口しさえすれば、薬剤を通過させることができ、液圧に応じた薬剤の通過量を確保することができる。
【００２９】
一方、可撓性チューブ４内において、薬剤が逆方向ｂに流れようとすると、袋状を成した弁体１の外側から薬剤が送られ、その液圧が弁体１の外周面に及ぼされる。即ち、弁体１の外周面が受圧して、弁体１全体が萎む如く変形し、図４で示したような形状とされる。尚、弁体１が萎む如く変形することにより、弁本体２は順方向ａに微少量移動することとなる。このことにより、張力が軽減し、低い圧力でシール可能となる。
【００３０】
かかる状態においては、弁本体２の外周面に弁体１の他端側内周面が密着すると共に、弁体１の萎みによってスリット３が硬く閉口することとなる。これにより、流路を確実に閉塞し、薬剤の逆方向ｂへの流通を規制し得るのである。即ち、逆止弁の受圧部が弁体１の内周面であるか外周面であるかによって、当該弁体１を膨らませる方向に変形させるか、或いは萎ませる方向に変形させるかが決定され、薬剤の通過を許容又は規制することにより、逆流を防止し得るのである。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、弁体１の変形によって弁体１内周面を弁本体２に対して密着又は離間させ、順方向ａの流れを許容しつつ逆方向ｂの流れを規制するので、弁体１の弾力は、直接スリット３の開閉に関与しない。従って、長期間使用することにより弁体１の弾力が劣化したとしても、弁体１の弁本体２に対する密着性は保たれ、薬剤が逆方向ｂへ流れようとした際に確実に流路を閉塞することができる。
【００３２】
また、スリット３の開閉方向が、薬剤の流通方向に対して略直交しているので、小型化を容易とすることができる。即ち、逆止弁全体の大きさは、ほとんど弁本体２の外径に依存するので、当該弁本体２を細長形状のものとすれば、小型化を図ることができるのである。更に、スリット３の開閉時において、弁本体２が薬剤の流通方向に移動するので、逆止弁全体として流路の径方向に対する寸法を小さくすることができ、小型化に寄与している。
【００３３】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図５に示すように、弁体１の突端部（即ち、同図中右端部）から２本の紐５を延設させ、これら紐５の先端を可撓性チューブ４の内壁に固着させるようにするのが好ましい。かかる紐５は、逆止弁として機能する通常状態では作用せず、弁体１が同図左側へ所定寸法より大きく変位しようとした場合、当該弁体１と可撓性チューブ４との連結作用を及ぼすものである。
【００３４】
また、同図に示すように、弁体１の内周壁に壁部６を設けるようにしてもよい。かかる壁部６は、上記紐５と同様、逆止弁として機能する通常状態では弁本体２の端部と当接せず、弁体１が同図左側へ所定寸法より大きく変位しようとした場合、当該弁体１の変位を規制するものである。
【００３５】
上記のような構成によれば、可撓性チューブ４内において逆方向ｂに過大な圧力（逆圧）が加わった場合や長期使用による弁体１の弾性の劣化によって弁体１全体がｂ方向へ移動して袋状が裏返った状態となるのを回避することができる。即ち、過大な逆圧がかかった場合、紐５が弁体１の突端を支持、或いは壁部６が弁本体２と当接するため、袋状を成す弁体１が同図中左側へ移動して裏返った状態となるのを回避できるのである。
【００３６】
尚、紐５は、弁体１の突端と可撓性チューブ４とを連結するものであれば足り、その材質や本数は２本に限定されず、壁部６も上記機能を果たし得るものであれば、その大きさ又は形状は限定されない。また、図５で示したものにおいては、紐５と壁部６との両者を具備しているが、過大な逆圧の付与時における弁体１の裏返り回避を図ることができれば、何れか一方を具備すればよい。
【００３７】
更に、過大な逆圧の付与時における弁体１の裏返り回避を図るため、図６に示すように、変位防止手段７を可撓性チューブ４における弁体１より上流側に設けるようにしてもよい。かかる変位防止手段７は、同図に示すように、弁本体２側に延びた突起部７ａと、可撓性チューブ４内の薬剤を流通させ得る流通孔７ｂとから構成されている。
【００３８】
上記突起部７ａは、逆止弁として機能する通常状態では弁本体２の端部と当接せず、弁体１が同図左側へ所定寸法より大きく変位しようとした場合、当該弁体１の変位を規制するものである。このような構成によれば、上記の他の実施形態のものと同様、可撓性チューブ４内において逆方向ｂに過大な圧力（逆圧）が加わった場合や長期使用による弁体１の弾性の劣化によって弁体１全体がｂ方向へ移動して袋状が裏返った状態となるのを回避することができる。
【００３９】
尚、図６においては、弁体１と変位防止手段７とが別体構成とされているが、弁体１の開口１ａ側に一体成形したものとしてもよい。勿論、この場合であっても、突起部７ａは、逆止弁として機能する通常状態では弁本体２の端部と当接せず、弁体１が同図左側へ所定寸法より大きく変位しようとした場合、当該弁体１の変位を規制する構成とされている。
【００４０】
また更に、過大な逆圧の付与時における弁体１の裏返り回避を図るため、図７に示すように、弁本体２を有した弁体１’の突端（同図右端）において、その径方向に膨出した膨出部１’ａを形成するとともに、該膨出部１’ａと係止し得る係止爪４ａが可撓性チューブ４に形成されたものとしてもよい。かかる係止爪４ａは、逆止弁として機能する通常状態では膨出部１’ａと当接せず、弁体１’が同図左側へ所定寸法より大きく変位しようとした場合、当該弁体１’の変位を規制するものである。
【００４１】
このような構成によれば、上記の他の実施形態のものと同様、可撓性チューブ４内において逆方向ｂに過大な圧力（逆圧）が加わった場合や長期使用による弁体１の弾性の劣化によって弁体１’全体がｂ方向へ移動して袋状が裏返った状態となるのを回避することができる。
【００４２】
ところで、液体状の薬剤を流通させる可撓性チューブに配設する他、種々の液体或いは気体など流体を流通させ得る可撓性チューブに配設してもよく、この可撓性チューブに代えて、他の材質から成る流路としてもよい。
【００４３】
また、弁体は、軟質エラストマーから成るものの他、変形して弁本体と密着又は離間し得れば他の材質から成るものとしてもよい。更に、弁本体は、ガラス、金属の他、硬質プラスチックなど他の材質から成るものとしてもよく、棒状に形成されていなくても、球状或いは矩形状に形成されてもよい。但し、弁体の内周面と良好に密着し得る形状或いは材質のものが好ましい。
【００４４】
また更に、弁体に形成されたスリットに代えて、丸孔或いは矩形状の孔としてもよい。但し、これら丸孔或いは矩形形状の孔であっても、弁本体２と向かい合う位置に形成され、弁体と弁本体とが密着した際に閉塞され得ることが必要である。尚、弁体を成形する際に、丸孔或いは矩形形状の孔を造り込むようにすれば、製造工程を削減し、製造コストを低減させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、弁体の変形によって通過部の開閉を行うので、安価に小型化することができるとともに、弾力に抗して流体の流通を許容させるものに比べ、比較的小さな圧力にて弁体の開閉動作を行わせることができる。
【００４６】
請求項２の発明によれば、弁本体が弁体の他端に固定され、流路の逆方向側へ延びて配設された棒状部材から成るので、通過部を大きく形成することができ、順方向への流体の流れをスムーズに行わせることができるとともに、流路の径方向への寸法を小さくすることができる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、弁本体が剛体又は硬質プラスチックから成るので、弁体との密着を良好とさせることができ、通過部の閉塞を確実に行わせることができる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、弁体が軟質エラストマーから成るとともに、通過部が弁体の他端側を切除して設けられたスリットであるので、製造が比較的容易で、構成を簡素化することができる。
【００４９】
請求項５の発明によれば、液体状の薬剤から成るとともに、流路が当該薬剤を流す細径チューブから成るので、本構成に係る逆止弁の有利な点を最大限活かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る逆止弁を示す側面図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図
【図３】本発明の実施形態に係る逆止弁における弁体が膨らむ如く変形した状態を示す模式図
【図４】本発明の実施形態に係る逆止弁における弁体が萎む如く変形した状態を示す模式図
【図５】本発明の他の実施形態に係る逆止弁（紐及び壁部を具備したもの）を示す断面図
【図６】本発明の他の実施形態に係る逆止弁（変位防止手段を具備したもの）を示す断面図
【図７】本発明の他の実施形態に係る逆止弁（膨出部及び係止爪を具備したもの）を示す断面図
【図８】従来の逆止弁としてのダックビル弁におけるスリットが開口した状態を示す模式図
【図９】同ダックビル弁におけるスリットが閉口した状態を示す模式図
【図１０】従来の逆止弁としてのチューブ弁における通過孔の開状態を示す模式図
【図１１】同チューブ弁における通過孔の閉状態を示す模式図
【符号の説明】
１、１’…弁体
２…弁本体
３…スリット（通過部）
４…可撓性チューブ（流路）
４ａ…係止爪
５…紐
６…壁部
７…変位防止手段
７ａ…突起部
７ｂ…流通孔
ａ…順方向
ｂ…逆方向

Claims

流体の流路中に配設され、当該流路における順方向への流体の流れを許容しつつ、それと逆方向への流体の流れを規制する逆止弁において、
一端が前記流路の側壁に固定されて前記流路に対して開口しつつ、他端が前記順方向へ延びる如く袋状に形成された弁体と、
該弁体の他端に形成された弁本体と、
前記弁体の他端側であって前記弁本体と向かい合う位置に形成され、前記流路中の流体を通過させ得る通過部と、
を備え、無圧時および逆圧時に前記通過部より上流の前記弁本体と前記弁体が接触閉塞し、前記通過部の流体と上流側流体が連通することない構造とされ、流体シール部が前記通過部より上流にあることを特徴とする逆止弁。
前記弁本体は、前記弁体の他端に固定され、前記流路の逆方向側に延びて配設された棒状部材であることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
前記弁本体は、剛体又は硬質プラスチックから成るものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の逆止弁。
前記弁体は、軟質エラストマーから成るとともに、前記通過部が前記弁体の他端側を切除して設けられたスリットであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の逆止弁。
前記流体は、液体状の薬剤から成るとともに、前記流路が当該薬剤を流す細径チューブから成ることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の逆止弁。