JP4174145B2 - 逆止弁、及び該逆止弁を備えた切換弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路内における流体の流れを一方向に規制して逆流を防止する逆止弁、及び該弁体を備えた切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流体の流れを一方向に規制して逆流を防止するための構造として、逆流防止弁（逆止弁）が知られている。以下、従来の逆止弁について図８〜図１０に従って説明する。
【０００３】
図８に示すように、逆止弁５１は、薄板状のゴム質弾性材料からなるリード弁５２と、そのリード弁５２を支持する弁体保持部材５３とから構成されている。リード弁５２の下面には、突部５２ａが形成されている。そして、この突部５２ａを、弁体保持部材５３に形成された嵌合穴５３ａに嵌合させることにより、リード弁５２は保持部材５３に装着される。
【０００４】
こうした逆止弁５１は、図９に示すように、上流側となる第１流路５４と下流側となる第２流路５５との間に設けられた配置空間５６内に配設される。そして、この配設状態においては、リード弁５２が、第１流路５４と配置空間５６との間の段差部５７に密着された状態となる。このため、図９（ａ）に矢印Ｓ１で示すように、第２流路５５側から流体が流れたときには、リード弁５２が段差部５７により密着する方向へ押圧される。よって、該流体の第１流路５４への流出が防止される。それゆえ、流体の逆流を防止することができる。
【０００５】
また、図９（ｂ）に矢印Ｓ２で示すように、第１流路５４側から流体が流れたときには、リード弁５２が流体によって押圧され、保持部材５３に近接する方向へ弾性変形する。よって、第１流路５４と第２流路５５とが連通し、流体は第１流路５４から配置空間５６を通じて第２流路５５に流れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、配置空間５６の深さや、リード弁５２の厚さや、保持部材５３の高さには、成形上の寸法誤差が必ず生じる。
【０００７】
例えば、配置空間５６の深さに対してリード弁５２の厚さと保持部材５３の高さとを加算した寸法が大きい場合、図１０（ａ）に矢印Ｆで示すように、逆止弁５１には段差部５７からの応力が加わる。そして、その応力は、最も軟質な材料からなるリード弁５２に集中する。これにより、リード弁５２に矢印Ｔ１，Ｔ２で示す方向に応力が加わり、リード弁５２が段差部５７から遊離する方向へ反ってしまう。このため、リード弁５２に対して第１流路５４側からの流体圧が作用しなくても、配置空間５６と第１流路５４との間に隙間が生じてしまう。
【０００８】
また、例えば、配置空間５６の深さに対してリード弁５２の厚さと保持部材５３の高さとを加算した寸法が小さい場合、図１０（ｂ）に示すように、逆止弁５１は、配置空間５６内でガタついてしまう。このため、リード弁５２と段差部５７との間に隙間が生じてしまう。
【０００９】
したがって、どちらの場合においても、第２流路５５側の圧力が高くなると、隙間を通じて流体が第１流路５４に流れ込んでしまうおそれがあった。すなわち、流体の逆流を確実に防止できなくなるおそれがあった。特に、低圧で流量の少ない条件下においてその傾向が顕著であった。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路内を流れる流体の逆流を確実に防止することができる逆止弁、及び該逆止弁を備えた切換弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、流路中に設けられた所定の配置空間に配設され、流路中の流体の流れを一方向に規制して流体の逆流を防止するための逆止弁において、弾性材料からなる薄板状で、一端が接続部に接続される接続端であるとともに他端が自由端である弁体と、前記弁体の接続端を前記流路と前記配置空間との結合部に設けられた段差部に密着させた状態で支持するとともに、前記弁体と前記段差部との間に生じる応力によって弾性変形可能な可撓部を有する弁体保持部材とを備え、前記可撓部は、前記配置空間内に固定される台座と前記接続部との間に設けられ、該可撓部は、前記弁体の接続端が前記応力の作用する方向へ移動させるとともに前記弁体の自由端が前記応力の作用する方向と逆方向へ移動させるように弾性変形可能であることを要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の逆止弁において、前記弁体保持部材は、複数の弁体を個々に支持する複数の支持部と、それら支持部同士をつなぐとともに前記可撓部として機能する連結部とを備えることを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、内部に移動体収容室を有するケーシングと、その移動体収容室内に移動可能に収容された移動体と、前記ケーシング内に設けられ、前記移動体収容室と排気通路とを連通する複数の連通部を有する連通路を備え、前記移動体収容室内において前記移動体を移動させることにより、前記各連通部と前記移動体収容室との連通切り換えを行う切換弁において、前記連通路内に、請求項１又は２に記載の逆止弁を配設し、該逆止弁によって該連通路側から前記移動体収容室への流体の逆流を防止するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１又は２に記載の発明によると、弁体の厚さと弁体保持部材の高さとを加算した寸法が所定空間の深さよりも大きい場合には、逆止弁を所定空間内に配設した際に、弁体と段差部との間に発生する応力によって可撓部が弾性変形する。
換言すれば、可撓部により、弁体と段差部との間に生じた応力が吸収される。このため、該応力による弁体の変形が防止され、弁体が段差部から遊離して隙間が生じるといった不都合が防止される。したがって、弁体の厚さと弁体保持部材の高さとを加算した寸法を、所定空間の深さよりも大きくなるように設定しても、流体の逆流が確実に防止される。さらに、所定空間内に固定される台座と弁体に接続される接続部との間に可撓部を設けることにより、弁体に加わった応力を可撓部によって確実に吸収させることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によると、弁体保持部材に複数の弁体を支持させることができる。よって、一つの逆止弁によって複数箇所の流路の逆流を防止させることができる。しかも、連結部を可撓部として機能させることにより、各支持部を単純な形状にすることができる。よって、各支持部を小さく形成する場合でも、簡単に形成することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、各連通路内に請求項１又は２に記載の逆止弁を配設することにより、該連通路側から移動体収容室への流体の逆流が確実に防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、逆止弁１１は、略円盤状をなす薄板状のリード弁１２と、そのリード弁１２を支持可能な弁体保持部材１３とを備えている。
リード弁１２は、ウレタンゴム等のゴム質弾性部材によって構成されている。同リード弁１２の片面（図中においては下面）の周端縁近傍には、突部１２ａが形成されている。
【００２１】
弁体保持部材１３は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の合成樹脂を金型成形することによって形成されている。同保持部材１３は、リード弁１２の突部１２ａと嵌合可能な嵌合穴１４ａを有する接続部１４、流路内に固定される台座１５、及び接続部１４と台座１５との間を連結する連結部１６によって構成されている。よって、リード弁１２は、突部１２ａを嵌合穴１４ａに嵌合させることによって保持部材１３に取り付けられている。また、台座１５は、複数の棒状物を組んだ状態で形成されている。連結部１６は２本の棒状物からなり、各棒状物は、図２にも併せ示すように、下端が台座１５に連結され、そこから斜め上方に向かって延び、先端に接続部１４が連結されている。このため、図２に示すように、接続部１４付近に上方から押圧力Ｆを付与すると、連結部１６が弾性変形する。この連結部１６は、リード弁１２が変形して段差部２３ａ（図３参照）から遊離する方向に反ってしまう押圧力よりも、小さい力で撓み始める弾性に設定されている。すなわち、該押圧力Ｆが付与されたときには、連結部１６が弾性変形することによって押圧力Ｆが吸収され、リード弁１２が段差部２３ａから遊離してしまうことが防止される。よって、連結部１６は可撓部として機能する。そして、この連結部１６の変形により、接続部１４が下方（矢印Ｙ方向）に移動するとともに、リード弁１２の自由端（突部１２ａから最も離間した部分）１２ｂが上方に移動する。
【００２２】
このように構成された逆止弁１１は、図３に示すように、所定の流路２０内に配設されて用いられる。詳しくは、逆止弁１１は、上流側となる第１流路２１と下流側となる第２流路２２との間に設けられた所定の配置空間２３内に配設される。
【００２３】
配置空間２３は、各流路２１，２２よりも大径に設定されており、第１流路２１との間に段差部２３ａを有し、第２流路２２との間に段差部２３ｂを有している。また、配置空間２３の高さは、リード弁１２の厚さと保持部材１３の高さとを加算した寸法（逆止弁１１の高さ）よりも、やや低く設定されている。換言すれば、逆止弁１１の高さは、配置空間２３の高さよりもやや高く設定されている。本実施形態において、逆止弁１１の高さは、配置空間２３の高さよりも０．２５〜０．３０mm程度高く設定されている。そして、逆止弁１１は、台座１５が段差部２３ｂに当接し、リード弁１２が段差部２３ａに当接するように配置空間２３内に配設されている。このとき、逆止弁１１は圧縮された状態で配置空間２３内に配設されるため、同逆止弁１１と段差部２３ａとの間には応力が生じる。すなわち、図３（ａ）に矢印Ｆで示すように、逆止弁１１には、段差部２３ａからの応力が常に付与されている。そして、その応力により、逆止弁１１の連結部１６は、弾性変形した状態となっている。よって、リード弁１２は、第１流路２１を塞ぐ方向へ付勢され、段差部２３ａに対して確実に密着した状態となっている。
【００２４】
次に、流路２０内を流れる流体に対する逆止弁１１の作用について説明する。エア等の流体が第２流路２２から第１流路２１に流れようとする場合には、第２流路２２及び配置空間２３内の圧力が第１流路２１内の圧力よりも高くなる。よって、図３（ａ）に示すように、リード弁１２の下面側には、矢印Ｓ１で示す方向に流体圧が加わる。そして、リード弁１２は、この流体圧によって段差部２３ａに一層密着した状態となる。このため、第１流路２１への流体の流出が防止される。
【００２５】
また、流体が第１流路２１から第２流路２２に流れようとする場合には、第１流路２１内の圧力が第２流路２２及び配置空間２３内の圧力よりも高くなる。よって、図３（ｂ）に示すように、リード弁１２の上面側には、矢印Ｓ２で示す方向に流体圧が加わる。そして、リード弁１２は、この流体圧によって弾性変形し、連結部１６に近接する。このため、第１流路２１と配置空間２３とが連通して、流体は第１流路２１から配置空間２３を通って第２流路２２に流れ込む。
【００２６】
したがって、流路２０内を流れる流体の流通方向は、逆止弁１１によって第１流路２１から第２流路２２への一方向に規制される。すなわち、逆止弁１１によって流体の逆流が防止される。
【００２７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）逆止弁１１の保持部材１３には、弾性変形可能な連結部１６が形成されている。また、逆止弁１１の高さが、配置空間２３の高さよりもやや高く設定されている。このため、逆止弁１１は、配置空間２３内に配設されたときに、連結部１６にて弾性変形した状態となる。換言すれば、リード弁１２と段差部２３ａとの間に生じた応力が、連結部１６によって吸収される。このため、該応力によるリード弁１２の変形が防止され、リード弁１２が段差部２３ａから遊離して隙間が生じるといった不都合が防止される。したがって、リード弁１２の厚さと保持部材１３の高さとを加算した寸法を、配置空間２３の深さよりも大きくなるように設定しても、流体の逆流を確実に防止することができる。
【００２８】
（２）逆止弁１１の高さを配置空間２３の高さよりもやや大きく設定した場合には、連結部１６の弾性変形により、リード弁１２は段差部２３ａに対してより密着した状態となる。このため、リード弁１２が段差部２３ａから遊離して隙間が生じるといった不都合がより確実に防止され、流路２０内を流れる流体の逆流をより確実に防止することができる。
【００２９】
（３）前記従来の逆止弁５１では、リード弁５２の厚さと保持部材５３の高さとを加算した寸法が、配置空間５７の高さよりも大きくても小さくても不都合を生じた。したがって、その不都合を解消するためには、各部材５２，５３，５７の寸法精度を高く維持する必要があった。例えばある実施例においては、逆止弁５１の該寸法が配置空間２３の高さよりも大きい場合には、各部材５２，５３と配置空間５７の高さとの差を、０．００〜０．１５mmの範囲内に収める必要がある。しかし、こうした寸法精度となるように各部材５２，５３，５７を成形することは、部品の製造コストが高騰するうえに、製造性も低下してしまうこととなった。
【００３０】
これに対し、本実施形態の逆止弁１１においては、逆止弁１１の高さが配置空間２３の高さよりも０．３０mm程度大きくても、連結部１６の弾性変形によってリード弁１２の変形が生じないことが確認されている。よって、リード弁１２、保持部材１３、及び配置空間２３の寸法精度を厳しく設定する必要がない。したがって、部品の製造コストの高騰や製造性の低下を防止することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図４〜図７に基づいて説明する。ここでは第１実施形態と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
【００３１】
図４及び図５に示すように、本実施形態の逆止弁１１は、２枚のリード弁１２と弁体保持部材１３とを備えている。保持部材１３は、ＰＢＴ等の合成樹脂を金型成形することによって形成されている。同保持部材１３は、各リード弁１２を個々に支持可能な２つの支持部２６と、各支持部２６間を連結する連結部２７とを備えている。
【００３２】
各支持部２６の上面には、リード弁１２をそれぞれ嵌合可能な嵌合穴２６ａが設けられている。各リード弁１２は、これら各嵌合穴２６ａに突部１２ａを嵌合することにより、各支持部２６に固定される。また、各支持部２６の下面側端縁には、それぞれ突起２６ｂが２つずつ形成されている。このため、保持部材１３は、これら突起２６ｂによって支持されている。
【００３３】
連結部２７は２本の棒状物からなり、互いに平行をなすように両端が各支持部２６に一体に形成されている。また、連結部２７の略中央には、各棒状物間を結ぶ補強リブ２７ａが形成されている。
【００３４】
このように構成された逆止弁１１は、図５（ｂ）に示すように、各リード弁１２と各支持部２６との嵌合部付近に上方から押圧力Ｆを付与すると、連結部２７が弾性変形する。そして、この連結部２７の変形により、各支持部２６が下方に移動するとともに、リード弁１２における突部１２ａから最も離間した部分が上方に移動する。よって、連結部２７が可撓部として機能し、同連結部２７により該押圧力Ｆが吸収される。
【００３５】
こうした逆止弁１１は、例えば図６に示す切換弁３１内の所定の流路に配設されて用いられる。
切換弁３１は、パイロット式電磁弁３２と、ポート形成ブロック３３とから構成されている。
【００３６】
ポート形成ブロック３３の側端面には、シリンダＡポート３４及びシリンダＢポート３５からなるシリンダ接続用ポートが配列されている。また、流体としてのエア（空気）を供給するための供給Ｐポート３６は、ポート形成ブロック３３に貫設されている。そして、シリンダＡポート３４は流路３７に、シリンダＢポート３５は流路３８に、供給Ｐポート３６は流路３９にそれぞれ連通している。なお、これらの流路３７〜３９は、いずれもポート形成ブロック３３の左端面３３ａにおいて開口している。
【００３７】
電磁弁３２は、右端に主弁部４１を備えている。主弁部４１のケーシング４２には移動体収容室４３が設けられており、同収容室４３は前記各流路３７〜３９に連通している。同収容室４３内には、移動体４４が自身の長手方向に沿って摺動可能に収容されている。移動体４４は、スプール４４ａと、そのスプール４４ａの両端部に設けられた円形状のピストン４４ｂ，４４ｃとから構成されている。スプール４４ａの所定箇所には、複数のパッキン４５が形成されている。
【００３８】
また、移動体収容室４３の近傍には排気ポート４７に連通する連通路４６が設けられており、その連通路４６には、移動体収容室４３と連通する２つの連通部４６ａ，４６ｂが設けられている。そして、逆止弁１１は、この連通路４６内に配設されている。詳しくは、逆止弁１１は、各リード弁１２がそれぞれ各連通部４６ａ，４６ｂを閉鎖するように連通路４６内に配設されている。なお、連通路４６の幅は、逆止弁１１のリード弁１２の厚さと支持部２６の高さとを加算した寸法（逆止弁１１の高さ）よりも、やや小さく設定されている。このため、逆止弁１１を連通路４６内に配設したときには、逆止弁１１は、上述したように連結部２７にて弾性変形した状態となる。よって、各リード弁１２は連通部４６ａ，４６ｂに密着した状態となり、同連通部４６ａ，４６ｂはリード弁１２によって確実に閉塞された状態となる。したがって、本実施形態の逆止弁１１においても、前記第１実施形態の逆止弁１１と同等の作用を奏する。
【００３９】
このように構成された切換弁３１は、図示しないソレノイドを励磁して各ピストン４４ｂ，４４ｃにパイロット圧を作用させることにより、移動体４４を上下動させるようになっている。そして、移動体４４を上動させてスプール４４ａを上側に移動させたとき（図６及び図７に示す位置）には、供給Ｐポート３６とシリンダＡポート３４とが連通する。このため、供給Ｐポート３６から供給された流体（エア）は、シリンダＡポート３４側に流入する。また、このとき、シリンダＢポート３５から流入したエアは、図７に示すように、逆止弁１１の上側のリード弁１２を弾性変形させて、シリンダＢポート３５と連通路４６とを連通させる。よって、該エアは、連通路４６を介して排気ポート４７側に流入する。
【００４０】
これに対し、移動体４４を下動させてスプール４４ａを下側に移動させたときには、供給Ｐポート３６とシリンダＢポート３５とが連通する。このため、供給Ｐポート３６から供給されたエアは、シリンダＢポート３５側に流入する。また、このとき、シリンダＡポート３４から流入したエアは、逆止弁１１の下側のリード弁１２を弾性変形させて、シリンダＡポート３４と連通路４６とを連通させる。よって、該エアは、連通路４６を介して排気ポート４７側に流入する。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、前記第１実施形態における上記（１）〜（３）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（４）この逆止弁１１では、一つの弁体保持部材１３に２枚のリード弁１２を支持させることができる。このため、一つの逆止弁１１によって複数箇所の流路の逆流を防止させることができる。しかも、連結部２７を可撓部として機能させることにより、各支持部２６を単純な形状にすることができる。よって、各支持部２６を小さく形成する必要がある場合でも、簡単に成形することができる。
【００４２】
また、各支持部２６及びリード弁１２を小さく形成した場合でも、逆止弁１１全体としては大きくなるため、同逆止弁１１を把持しやすく、その配設作業を容易に行うことができる。
【００４３】
（５）本実施形態のように２枚のリード弁１２を支持するタイプの保持部材１３でも、前記第１実施形態のように１枚のリード弁１２を支持するタイプの保持部材１３でも、その製造コストはそれほど大差ない。よって、本実施形態の逆止弁１１によれば、製造コストを低減することができる。
【００４４】
（６）本実施形態の逆止弁１１を、切換弁３１の連通路４６内に配設することにより、該連通路４６側から移動体収容室４３内へのエアの逆流を確実に防止することができる。
【００４５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 第１実施形態の逆止弁１１を切換弁３１の連通路４６に配設するようにしてもよい。
【００４６】
・ 前記第１実施形態の逆止弁１１では、２本の連結部１６を有している。しかし、連結部１６は、２本に限らず、１本または３本以上であってもよい。
・ 前記第２実施形態では、逆止弁１１を切換弁３１内の流路の逆止弁として用いている。しかし、同逆止弁１１は、切換弁３１内の流路に限らず、どのような流路内に配設して用いられてもよい。
【００４７】
・ 前記各実施形態では、リード弁１２の材料は、ウレタンゴムに限らず、流体の圧力によって弾性変形可能な程度の弾性力を有するゴム質弾性材料であれば、どのような材料であっても適用可能である。
【００４８】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１） 請求項１に記載の逆止弁において、前記可撓部、前記台座、及び前記接続部は、一体形成されていること。
【００４９】
（２） 請求項２に記載の逆止弁において、前記複数の支持部と、前記連結部とは、一体形成されていること。
（３） 請求項１又は２、技術的思想（１），（２）のいずれか１項に記載の逆止弁において、前記可撓部は、前記弁体を弾性変形させるために必要な押圧力よりも小さな押圧力にて弾性変形可能に設定されていること。この技術的思想（３）に記載の発明によれば、逆止弁に押圧力を付与した際に、弁体が弾性変形してしまうことを確実に防止することができる。よって、弁体の弾性変形に起因する不都合を確実に防止することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１又は２に記載の発明によれば、流路内を流れる流体の逆流を確実に防止することができる。
【００５１】
請求項１に記載の発明によれば、弁体に加わった応力を可撓部によって確実に吸収させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、一つの逆止弁によって複数箇所の流路の逆流を防止させることができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、連通路側から移動体収容室への流体の逆流を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の逆止弁の第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は、同実施形態の逆止弁の流路内における作用を示す断面図。
【図４】第２実施形態の逆止弁を示す分解斜視図。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】同実施形態の逆止弁を切換弁内に配設した状態を示す断面図。
【図７】図６の一部を拡大して示す断面図。
【図８】従来の逆止弁を示す斜視図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、従来の逆止弁の流路内における作用を示す断面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、従来の逆止弁の問題点を示す断面図。
【符号の説明】
１１…逆止弁、１２…弁体としてのリード弁、１３…弁体保持部材、１４…接続部、１５…台座、１６，２７…連結部、２０…流路、２３…配置空間、２６…支持部、３１…切換弁、４２…ケーシング、４３…移動体収容室、４４…移動体、４６…連通路、４６ａ，４６ｂ…連通部、４７…排気通路。

Claims (3)

1. 流路中に設けられた所定の配置空間に配設され、流路中の流体の流れを一方向に規制して流体の逆流を防止するための逆止弁において、
   弾性材料からなる薄板状で、一端が接続部に接続される接続端であるとともに他端が自由端である弁体と、前記弁体の接続端を前記流路と前記配置空間との結合部に設けられた段差部に密着させた状態で支持するとともに、前記弁体と前記段差部との間に生じる応力によって弾性変形可能な可撓部を有する弁体保持部材とを備え、前記可撓部は、前記配置空間内に固定される台座と前記接続部との間に設けられ、該可撓部は、前記弁体の接続端が前記応力の作用する方向へ移動させるとともに前記弁体の自由端が前記応力の作用する方向と逆方向へ移動させるように弾性変形可能であることを特徴とする逆止弁。
2. 前記弁体保持部材は、複数の弁体を個々に支持する複数の支持部と、それら支持部同士をつなぐとともに前記可撓部として機能する連結部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 内部に移動体収容室を有するケーシングと、その移動体収容室内に移動可能に収容された移動体と、前記ケーシング内に設けられ、前記移動体収容室と排気通路とを連通する複数の連通部を有する連通路を備え、前記移動体収容室内において前記移動体を移動させることにより、前記各連通部と前記移動体収容室との連通切り換えを行う切換弁において、
   前記連通路内に、請求項１又は２に記載の逆止弁を配設し、該逆止弁によって該連通路側から前記移動体収容室への流体の逆流を防止するようにしたことを特徴とする切換弁。

Images