JP4493022B2 - Umbrella valve, check valve device for air pump and air pump - Google Patents
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Description
本発明は、アンブレラバルブ、エアポンプ用逆止弁装置およびエアポンプに関し、更に詳しくは、特定の処理剤により表面処理されたアンブレラバルブ、当該アンブレラバルブを備えたエアポンプ用逆止弁装置およびエアポンプに関する。 The present invention relates to an umbrella valve, an air pump check valve device, and an air pump. More specifically, the present invention relates to an umbrella valve surface-treated with a specific treatment agent, an air pump check valve device including the umbrella valve, and an air pump.
従来、ハウジングの内部が、吸気室、ポンプ室、排気室に区画されてなるエアポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an air pump is known in which the inside of a housing is partitioned into an intake chamber, a pump chamber, and an exhaust chamber (see, for example, Patent Document 1).
図1は、そのようなエアポンプであるダイヤフラムポンプの構成を示す説明図である。 同図に示すダイヤフラムポンプは、樹脂製のハウジング1の内部が、樹脂製の隔壁2によって、吸気室4と、ポンプ室5と、排気室6とに区画されている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of a diaphragm pump which is such an air pump. In the diaphragm pump shown in the figure, the inside of a
吸気室4には、1次側に連通する流路孔を形成する吸気管4pが設けられている。また、排気室6には、2次側に連通する流路孔を形成する排気管6pが設けられている。また、ポンプ室5にはダイヤフラム7が設けられ、これにより、ポンプ室5は、ポンプ空間5Aと、ダイヤフラムの駆動室5Bとに分割されている。
The
ダイヤフラム7は、その外周部がポンプ室5の内壁に固定され、その中心部がピストン8の一端面(図1において上端面)に固定されている。適宜の手段によってピストン8を往復運動(図1において昇降運動)させることにより、ダイヤフラム7と隔壁2とにより囲まれるポンプ空間5Aの体積を増減させることができる。
The outer periphery of the
吸気室4とポンプ室5とを区切る隔壁2(2a)には、複数の流路孔9aが形成されているとともに、これらを塞ぐことができるように、ゴム製のアンブレラバルブ3aが設けられている。アンブレラバルブ3aの傘状部分はポンプ室5内に位置しており、このアンブレラバルブ3aによっては、吸気室4からポンプ空間5Aへのガスの流れのみが許容され、これにより、第1の逆止弁装置が構成される。
The partition wall 2 (2a) that separates the
一方、ポンプ室5と排気室6とを区切る隔壁2(2b)には、複数の流路孔9bが形成されているとともに、これを塞ぐことができるように、ゴム製のアンブレラバルブ3bが設けられている。アンブレラバルブ3bの傘状部分は排気室6内に位置しており、このアンブレラバルブ3bによっては、ポンプ空間5Aから排気室6へのガスの流れのみが許容され、これにより、第2の逆止弁装置が構成される。
On the other hand, the partition wall 2 (2b) separating the
図1に示したダイヤフラムポンプにおいて、ピストン8を下降させることによりダイヤフラム7を変形させると、ポンプ空間5Aの体積が増加して圧力が低下し、1次側に連通する吸気室4内の圧力よりも低くなることにより、アンブレラバルブ3aの傘状部分が流路孔9aの開口から離間して第1の逆止弁装置が開弁状態となり(このときの吸気室4とポンプ空間5Aとの圧力差が第1の逆止弁装置の作動圧力に相当する。)、1次側のガスは、吸気管4pおよび吸気室4内を通って、ポンプ室5(ポンプ空間5A)内に流動する(吸引される)。このとき、第2の逆止弁装置は閉弁状態を維持している。
In the diaphragm pump shown in FIG. 1, when the
次に、ピストン8を上昇させることによりダイヤフラム7を再度変形させると、ポンプ空間5Aの体積が減少して圧力が上昇し、2次側に連通する排気室6内の圧力よりも高くなることにより、アンブレラバルブ3bの傘状部分が流路孔9bの開口から離間して第2の逆止弁装置が開弁状態となり(このときのポンプ空間5Aと排気室6との圧力差が第2の逆止弁装置の作動圧力に相当する。)、ポンプ室5(ポンプ空間5A)内に吸引されたガスは、排気室6および排気管6pを通って、2次側に流動する(排出される)。このとき、第1の逆止弁装置は閉弁状態を維持している。
Next, when the
ここに、ピストン8の往復運動はきわめて高速(例えば、1秒間に50〜60回の往復運動)で行われる。
上記のような構成のエアポンプにおいて、一旦運転を停止した後に再度稼働させると、第1の逆止弁装置および/または第2の逆止弁装置が作動しなくなることがある。
すなわち、第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置が共に閉弁状態となるエアポンプの運転停止中において、逆止弁装置を構成するゴム製のアンブレラバルブ(傘状部分)が、流路孔の周囲の隔壁部分に粘着してしまい、この結果、逆止弁装置に設定される作動圧力(以下、「設定圧力」という。)に達する圧力の正流(1次側から2次側への流れ)によっても、アンブレラバルブが流路孔の開口から離間(開弁)できなくなる。
In the air pump configured as described above, if the operation is once stopped and then restarted, the first check valve device and / or the second check valve device may not operate.
That is, during the operation stop of the air pump in which both the first check valve device and the second check valve device are closed, the rubber umbrella valve (umbrella-shaped portion) constituting the check valve device is A positive flow (secondary to secondary from the primary side) that reaches the operating pressure (hereinafter referred to as “set pressure”) set in the check valve device as a result of sticking to the partition wall around the channel hole. Also, the umbrella valve cannot be separated (opened) from the opening of the flow path hole.
上記の問題は、新品のエアポンプ(逆止弁装置)においては発生しにくく、ある程度の期間エアポンプを使用した後、例えば、ポンプの稼働(このとき逆止弁装置は開閉動作を繰り返す)と、ポンプの停止(このとき逆止弁装置は閉弁状態を維持する)とを、数百回程度繰り返して実施した後において頻繁に発生する。
また、この問題は、設定圧力の低い(例えば50KPa以下)応答性の良好な精密小型の逆止弁装置において頻繁に発生する。
The above problems are unlikely to occur in a new air pump (check valve device). After using the air pump for a certain period of time, for example, when the pump is operated (the check valve device repeats opening and closing operations at this time), the pump This frequently occurs after the stop (the check valve device maintains the closed state at this time) is repeated several hundred times.
In addition, this problem frequently occurs in a small precision check valve device having a low set pressure (for example, 50 KPa or less) and good response.
上記のような問題に対して、第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置を構成するアンブレラバルブを、アルコキシシランを含有する表面処理剤で処理し、その表面にSiO2 系の被膜(表面処理層)を形成することによって非粘着性(粘着防止効果)を発現させることも考えられる。 For the above problems, the umbrella valve constituting the first check valve device and the second check valve device is treated with a surface treatment agent containing alkoxysilane, and the surface thereof is made of SiO 2 . It is also conceivable that non-adhesiveness (adhesion prevention effect) is expressed by forming a film (surface treatment layer).
しかしながら、そのような表面処理剤によって処理されたアンブレラバルブを使用してなる逆止弁装置によっても、上記の問題を解決することはできない。
これは、形成される表面処理層(SiO2 系の被膜)のゴムに対する密着性が低いために、エアポンプの稼働時(逆止弁装置の開閉動作の繰り返し時)の衝撃などにより、当該表面処理層が脱離・飛散してしまい、当該表面処理層による粘着防止効果が極めて短時間で減殺・消滅してしまうからである。
However, the above problem cannot be solved even by a check valve device using an umbrella valve treated with such a surface treatment agent.
This is because the surface treatment layer to be formed (SiO 2 -based coating) has low adhesion to rubber, so that the surface treatment can occur due to impact during operation of the air pump (when the check valve device is repeatedly opened and closed). This is because the layer is detached and scattered, and the anti-adhesion effect by the surface treatment layer is reduced / disappeared in a very short time.
本発明は、以上のような事情に基いてなされたものである。
本発明の第1の目的は、逆止弁装置を構成する非粘着性に優れたアンブレラバルブであって、その傘状部分を隔壁部分に当接させた状態(閉弁状態)で一定時間(5分間以上)保持した後であっても、当該傘状部分が隔壁部分に粘着することがなく、正流によって、当該傘状部分を隔壁部分から確実に離間させることができるアンブレラバルブを提供することにある。
本発明の第2の目的は、エアポンプに用いられる逆止弁装置であって、閉弁状態で一定時間(5分間以上)保持した後であっても、正流によって、確実に開弁することができるエアポンプ用逆止弁装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、一旦運転を停止した後に再度稼働させても、これを構成する逆止弁(第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置)を確実に作動させることができるエアポンプを提供することにある。
The present invention has been made based on the above situation.
The first object of the present invention is a non-adhesive umbrella valve that constitutes a check valve device, and the umbrella-shaped portion is in contact with a partition wall portion (closed state) for a certain period of time ( Provided is an umbrella valve in which the umbrella-shaped portion does not stick to the partition wall portion even after being held for 5 minutes or more, and can be reliably separated from the partition wall portion by positive flow. There is.
A second object of the present invention is a check valve device used for an air pump, which reliably opens a valve by a positive flow even after being held in a closed state for a certain time (more than 5 minutes). An object of the present invention is to provide a check valve device for an air pump capable of performing
The third object of the present invention is to reliably operate the check valves (the first check valve device and the second check valve device) constituting the same even if the operation is once stopped and then restarted. An object of the present invention is to provide an air pump.
本発明のアンブレラバルブは、逆止弁装置を構成するゴム製のアンブレラバルブであって、式(1):Si(OR1 )4 (式中、R1 は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。)で示されるテトラアルコキシシランと、式(2):Ti(OR2 )4 (式中、R2 は、炭素数2〜4のアルキル基を表す。)で示されるテトラアルコキシチタンと、式(3):Si(OR3 )m R4 3-m −(CH2 )n −R5 (式中、R3 はアルキル基またはアルコキシアルキル基を表し、R4 はアルキル基を表し、mは1〜3の整数であり、nは0〜5の整数である。また、R5 は、ゴムのポリマー主鎖との反応性を有する有機官能基を表す。)で示されるシランカップリング剤と、これらを溶解する溶剤とを含有する表面処理剤(以下、「特定の処理剤」という。)により処理されていることを特徴とする。 The umbrella valve of the present invention is a rubber umbrella valve constituting a check valve device, which is represented by the formula (1): Si (OR 1 ) 4 (wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). A tetraalkoxysilane represented by formula (2): Ti (OR 2 ) 4 (wherein R 2 represents an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms) and Formula (3): Si (OR 3 ) m R 4 3-m — (CH 2 ) n —R 5 (wherein R 3 represents an alkyl group or an alkoxyalkyl group, R 4 represents an alkyl group, m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 0 to 5. R 5 represents an organic functional group having reactivity with the polymer main chain of rubber.) Surface treatment agent containing an agent and a solvent for dissolving them (hereinafter referred to as “specific treatment agent”). Characterized in that it is more processed.
特定の処理剤を構成するテトラアルコキシシランは、分子中に4個のアルコキシ基(−OR1 )を有し、また、テトラアルコキシチタンも、分子中に4個のアルコキシ基(−OR2 )を有し、更に、シランカップリング剤は、加水分解性基(−OR3 )および反応性の有機官能基(−R5 )を分子中に有する。
特定の処理剤によるアンブレラバルブの表面処理においては、テトラアルコキシシランと、テトラアルコキシチタンと、シランカップリング剤とが反応(加水分解・縮合反応)することにより、Si−O結合およびTi−O結合による架橋構造を有する表面処理層(SiO2 −TiO2 系の被膜)が形成され、これにより、アンブレラバルブの表面に優れた非粘着性(SiO2 系の被膜によるものより優れた粘着防止効果)が発現される。
The tetraalkoxysilane constituting the specific treating agent has four alkoxy groups (—OR 1 ) in the molecule, and the tetraalkoxy titanium also has four alkoxy groups (—OR 2 ) in the molecule. Furthermore, the silane coupling agent has a hydrolyzable group (—OR 3 ) and a reactive organic functional group (—R 5 ) in the molecule.
In the surface treatment of an umbrella valve with a specific treatment agent, tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, and a silane coupling agent react (hydrolysis / condensation reaction) to form a Si—O bond and a Ti—O bond. A surface-treated layer (SiO 2 —TiO 2 film) having a cross-linked structure is formed, which makes the surface of the umbrella valve excellent non-adhesiveness (adhesion prevention effect superior to that of the SiO 2 film) Is expressed.
しかも、表面処理層を構成するSiO2 −TiO2 系の被膜(または被膜の形成過程における構造)中には、シランカップリング剤に由来する反応性の有機官能基(−R5 )が導入され、この有機官能基は、アンブレラバルブを構成するゴムのポリマー主鎖と反応する。この結果、当該表面処理層は、シランカップリング剤を介して、当該ゴムのポリマー主鎖と化学的に結合する。このように、SiO2 −TiO2 系の被膜からなる表面処理層と、ゴムのポリマー主鎖との間には、シランカップリング剤を介して化学的な結合が形成されるため、当該表面処理層は、アンブレラバルブを構成するゴムに対して強固に密着することになる。 Moreover, a reactive organic functional group (—R 5 ) derived from the silane coupling agent is introduced into the SiO 2 —TiO 2 film (or the structure in the film formation process) constituting the surface treatment layer. This organic functional group reacts with the polymer main chain of rubber constituting the umbrella valve. As a result, the surface treatment layer is chemically bonded to the polymer main chain of the rubber via the silane coupling agent. In this way, a chemical bond is formed between the surface treatment layer composed of the SiO 2 —TiO 2 based coating and the polymer main chain of the rubber via the silane coupling agent. The layer adheres firmly to the rubber constituting the umbrella valve.
本発明のアンブレラバルブにおいては、下記の形態が好ましい。
〔1〕特定の処理剤に含有されているテトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランであり、テトラアルコキシチタンが、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタンおよびテトラ−n−ブトキシチタンから選ばれた少なくとも1種であること。
〔2〕特定の処理剤が、酸または塩基を含有すること。
〔3〕特定の処理剤が、テトラエトキシシランと、テトラエトキシチタンまたはテトライソプロポキシチタンと、シランカップリング剤と、酸または塩基と、有機溶剤とを含有すること。
〔4〕特定の処理剤が、テトラアルコキシシランの含有量に対して1〜10質量%のテトラアルコキシチタンを含有すること。
〔5〕特定の処理剤が、テトラアルコキシシランの含有量に対して3〜10質量%のテトラアルコキシチタンを含有すること。
In the umbrella valve of the present invention, the following modes are preferable.
[1] The tetraalkoxysilane contained in the specific treating agent is tetramethoxysilane or tetraethoxysilane, and the tetraalkoxytitanium is selected from tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium and tetra-n-butoxytitanium. Must be at least one kind.
[2] The specific treating agent contains an acid or a base.
[3] The specific treating agent contains tetraethoxysilane, tetraethoxytitanium or tetraisopropoxytitanium, a silane coupling agent, an acid or base, and an organic solvent.
[4] The specific treating agent contains 1 to 10% by mass of tetraalkoxytitanium with respect to the content of tetraalkoxysilane.
[5] The specific treating agent contains 3 to 10% by mass of tetraalkoxytitanium with respect to the content of tetraalkoxysilane.
本発明のエアポンプ用逆止弁装置は、ピストンまたはダイアフラムにより体積が増減するポンプ空間に連通する流路孔が形成された隔壁と、前記流路孔を塞ぐことができるよう前記隔壁に設けられたアンブレラバルブとを備え、前記ポンプ空間の圧力に応じて前記アンブレラバルブが変形することにより前記流路孔を開閉するエアポンプ用逆止弁装置であって、前記アンブレラバルブが、本発明のアンブレラバルブであることを特徴とする。 The check valve device for an air pump according to the present invention is provided in a partition wall in which a channel hole communicating with a pump space whose volume is increased or decreased by a piston or a diaphragm is formed, and in the partition wall so that the channel hole can be closed. An air valve check valve device that opens and closes the flow path hole when the umbrella valve is deformed according to the pressure in the pump space, and the umbrella valve is an umbrella valve according to the present invention. It is characterized by being.
本発明のエアポンプ用逆止弁装置においては、50KPa以下の圧力において作動するものであることが好ましい。 The check valve device for an air pump of the present invention preferably operates at a pressure of 50 KPa or less.
本発明のエアポンプは、ハウジングと;このハウジングの内部を、1次側に連通する吸気室、ピストンまたはダイアフラムにより体積が増減するポンプ空間を含むポンプ室、2次側に連通する排気室に区画する隔壁と;前記吸気室と前記ポンプ室とを区切る隔壁に設けられたアンブレラバルブを備え、当該吸気室から前記ポンプ空間へのガスの流れのみを許容する第1の逆止弁装置と;前記ポンプ室と前記排気室とを区切る隔壁に設けられたアンブレラバルブを備え、前記ポンプ空間から当該排気室へのガスの流れのみを許容する第2の逆止弁装置とを有してなり;第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置を構成するアンブレラバルブが、本発明のアンブレラバルブであることを特徴とする。 The air pump of the present invention is divided into a housing; and an interior of the housing into an intake chamber communicating with the primary side, a pump chamber including a pump space whose volume is increased or decreased by a piston or a diaphragm, and an exhaust chamber communicating with the secondary side. A first check valve device that includes an umbrella valve provided in a partition partitioning the intake chamber and the pump chamber, and that allows only a gas flow from the intake chamber to the pump space; and the pump A second check valve device that includes an umbrella valve provided in a partition wall that separates the chamber and the exhaust chamber, and that allows only a gas flow from the pump space to the exhaust chamber; The umbrella valve constituting the check valve device and the second check valve device is the umbrella valve of the present invention.
〔1〕特定の処理剤による表面処理層(SiO2 −TiO2 系の被膜)が形成されてなる本発明のアンブレラバルブによれば、優れた非粘着性(SiO2 系の被膜によるものより優れた粘着防止効果)が発揮される。
従って、本発明のアンブレラバルブにより構成される逆止弁装置において、当該アンブレラバルブの傘状部分を隔壁部分に当接させた状態(閉弁状態)で一定時間(5分間以上)保持した後であっても、当該傘状部分が隔壁部分に粘着するようなことはなく、正流によって、当該傘状部分を隔壁部分から確実に離間させることができる。
[1] According to the umbrella valve of the present invention in which a surface treatment layer (SiO 2 —TiO 2 film) with a specific treatment agent is formed, excellent non-adhesiveness (better than that with a SiO 2 film) Anti-adhesion effect).
Therefore, in the check valve device constituted by the umbrella valve of the present invention, after holding the umbrella-shaped part of the umbrella valve in contact with the partition wall part (closed state) for a certain time (more than 5 minutes). Even if it exists, the said umbrella-shaped part will not adhere to a partition part, but the said umbrella-shaped part can be reliably spaced apart from a partition part by a normal flow.
〔2〕特定の処理剤による表面処理層(SiO2 −TiO2 系の被膜)は、アンブレラバルブを構成するゴムに対して強固に密着しているので、エアポンプの稼働時(逆止弁装置の開閉動作の繰り返し時)の衝撃などによっても当該表面処理層が脱離・飛散するようなことはなく、優れた粘着防止効果を長期にわたり安定的に発揮することができる。
従って、本発明のアンブレラバルブを備えてなるエアポンプを長期にわたり使用(稼働および停止)した後においても、再稼働時の正流(1次側から2次側への流れ)によって、当該傘状部分を隔壁部分から確実に離間させることができる。
[2] Since the surface treatment layer (SiO 2 —TiO 2 based coating) with a specific treatment agent is firmly attached to the rubber constituting the umbrella valve, the air pump is in operation (of the check valve device). The surface treatment layer is not detached or scattered even by an impact at the time of repeating the opening and closing operation, and an excellent anti-adhesion effect can be stably exhibited over a long period of time.
Therefore, even after the air pump provided with the umbrella valve of the present invention has been used (operated and stopped) for a long period of time, the umbrella-shaped portion is caused by the positive flow (flow from the primary side to the secondary side) during re-operation. Can be reliably separated from the partition wall portion.
〔3〕本発明のアンブレラバルブを備えてなるエアポンプ用逆止弁装置によれば、エアポンプの停止に伴う閉弁状態で一定時間(5分間以上)保持した後であっても、再稼働時の正流(1次側から2次側への流れ)によって、確実に開弁することができる。
しかも、本発明のアンブレラバルブを備えてなるエアポンプを長期にわたり使用(稼働および停止)した後においても、再稼働時の正流によって、確実に開弁させることができる。
[3] According to the check valve device for an air pump provided with the umbrella valve of the present invention, even when the valve is in a closed state accompanying the stop of the air pump and maintained for a certain time (5 minutes or more), The valve can be reliably opened by a positive flow (flow from the primary side to the secondary side).
Moreover, even after the air pump provided with the umbrella valve of the present invention has been used (operated and stopped) for a long period of time, the valve can be reliably opened by the positive flow during the re-operation.
〔4〕本発明のアンブレラバルブを備えてなるエアポンプによれば、一旦運転を停止した後に再度稼働させても、これを構成する逆止弁(第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置)を確実に作動させることができる。
しかも、長期にわたり使用(稼働および停止)した後においても、これを構成する逆止弁を確実に作動させることができる。
[4] According to the air pump including the umbrella valve of the present invention, the check valve (the first check valve device and the second check valve) can be used even if the operation is stopped and then restarted. Valve device) can be operated reliably.
Moreover, even after use (operation and stop) for a long period of time, the check valve constituting this can be operated reliably.
以下、本発明について詳細に説明する。
<アンブレラバルブ>
図2は、本発明のアンブレラバルブの一部を破断して示す説明図である。
同図に示すアンブレラバルブ30は、傘状部分31と、抜け止め用の拡径部32が形成された軸部分33とからなるゴム製の成形品である。
アンブレラバルブ30の高さ(T)としては、例えば7〜15mmとされ、好ましくは7〜11mmとされる。また、傘状部分31の直径(D)としては、例えば5〜15mmとされ、好ましくは5.5〜12mmとされる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Umbrella valve>
FIG. 2 is an explanatory view showing a part of the umbrella valve of the present invention in a cutaway manner.
The
The height (T) of the
<逆止弁装置>
図3および図4は、本発明のアンブレラバルブを備えたエアポンプ用逆止弁装置(本発明の逆止弁装置)を示す断面図である。
この逆止弁装置は、ポンプ空間S1と排気室S2との間に装着されて、ポンプ空間S1から排気室S2へのガスの流れのみを許容するものであり、図1における「第2の逆止弁装置」に相当する。
<Check valve device>
3 and 4 are cross-sectional views showing an air pump check valve device (the check valve device of the present invention) provided with the umbrella valve of the present invention.
This check valve device is mounted between the pump space S1 and the exhaust chamber S2, and allows only the flow of gas from the pump space S1 to the exhaust chamber S2. Corresponds to a “valve stop device”.
この逆止弁装置は、ポンプ空間S1と排気室S2を仕切る隔壁20と、この隔壁20に設けられたアンブレラバルブ30(図2に示した本発明のアンブレラバルブ)とを備えてなる。
隔壁20には、ポンプ空間S1と排気室S2とを連通する流路孔21が複数形成されている。流路孔21の径(d)としては、例えば0.5〜2mmとされ、好ましく0.5〜1.5mmとされる。流路孔21の数としては、例えば3〜6個とされる。
アンブレラバルブ30は、その傘状部分31により、隔壁20に形成された流路孔21を塞ぐことができるように設けられている。
This check valve device includes a
The
The
ポンプ空間S1の圧力が、排気室S2内の圧力よりも高くなり、その圧力差が設定圧力に達すると、図4に示すように、アンブレラバルブ30の傘状部分31が、流路孔21の開口から離間して開弁状態となり、ポンプ空間S1内のガスは排気室S2に流動して正流(1次側から2次側への流れ)が確保される。一方、ポンプ空間S1の圧力が、排気室S2内の圧力よりも低くなっても、傘状部分31は、流路孔21を塞いだ状態(図3に示す状態)を維持するため、排気室S2内のガスがポンプ空間S1内に流動(逆流)することはない。
When the pressure in the pump space S1 becomes higher than the pressure in the exhaust chamber S2 and the pressure difference reaches a set pressure, the umbrella-shaped
図3および図4に示す逆止弁装置の設定圧力としては、50KPa以下であることが好ましく、更に好ましくは30KPa以下とされる。
このような低い圧力で作動する逆止弁装置は、応答性に優れているものの、アンブレラバルブ(傘状部分)と、隔壁との間の粘着力の影響を受けやすい。
従って、本発明により達成される非粘着性(粘着防止効果)は、このような設定圧力の低い精密小型の逆止弁装置において特に重要な意義を有する。
The set pressure of the check valve device shown in FIGS. 3 and 4 is preferably 50 KPa or less, and more preferably 30 KPa or less.
Although the check valve device that operates at such a low pressure is excellent in responsiveness, it is easily affected by the adhesive force between the umbrella valve (umbrella-shaped portion) and the partition wall.
Therefore, the non-adhesiveness (adhesion prevention effect) achieved by the present invention is particularly important in such a precise and small check valve device having a low set pressure.
なお、上記においては、ポンプ空間S1から排気室S2へのガスの流れのみを許容する逆止弁装置(第2の逆止弁装置)について説明したが、これと同一構造のものを、吸気室とポンプ空間との間に装着されて、吸気室からポンプ空間へのガスの流れのみを許容する逆止弁装置(第1の逆止弁装置)として使用することも勿論可能である。 In the above description, the check valve device (second check valve device) that allows only the gas flow from the pump space S1 to the exhaust chamber S2 has been described. It is of course possible to use it as a check valve device (first check valve device) that is mounted between the pump space and the pump space and allows only gas flow from the intake chamber to the pump space.
本発明のアンブレラバルブは、特定の処理剤により表面処理されている点に特徴を有し、これにより、優れた非粘着性(粘着防止効果)およびその安定性(粘着防止効果の耐久性)を発揮することができる。 The umbrella valve of the present invention is characterized in that it is surface-treated with a specific treatment agent, thereby providing excellent non-adhesiveness (anti-adhesion effect) and its stability (durability of anti-adhesion effect). It can be demonstrated.
<特定の処理剤>
特定の処理剤は、テトラアルコキシシランと、テトラアルコキシチタンと、シランカップリング剤と、これらを溶解する溶剤とを必須成分として含有する。
テトラアルコキシシランを示す上記式(1)において、R1 は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数1〜4のアルキル基を表す。ここに、テトラアルコキシシランの好適な具体例としては、テトラメトキシシラン(TMOS)およびテトラエトキシシラン(TEOS)を挙げることができ、TEOSが特に好ましい。
<Specific treatment agent>
The specific treating agent contains tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, a silane coupling agent, and a solvent for dissolving them as essential components.
In the above formula (1) indicating tetraalkoxysilane, R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. Specific examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane (TMOS) and tetraethoxysilane (TEOS), and TEOS is particularly preferable.
テトラアルコキシチタンを示す上記式(2)において、R2 は、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などの炭素数2〜4のアルキル基を表す。ここに、テトラアルコキシチタンの好適な具体例としては、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタンおよびテトラ−n−ブトキシチタンを挙げることができ、テトラエトキシチタンおよびテトライソプロポキシチタンが特に好ましい。 In the above formula (2) indicating tetraalkoxytitanium, R 2 represents an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms such as an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group. To express. Specific examples of tetraalkoxytitanium include tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium and tetra-n-butoxytitanium, with tetraethoxytitanium and tetraisopropoxytitanium being particularly preferred.
シランカップリング剤を示す上記式(3)において、R3 はアルキル基またはアルコキシアルキル基を表し、R4 はアルキル基を表し、mは1〜3の整数、好ましくは3であり、nは0〜5の整数、好ましくは0〜3の整数である。また、R5 は、ゴムのポリマー主鎖との反応性を有する有機官能基を表す。 In the above formula (3) showing a silane coupling agent, R 3 represents an alkyl group or an alkoxyalkyl group, R 4 represents an alkyl group, m is an integer of 1 to 3, preferably 3, and n is 0 An integer of -5, preferably an integer of 0-3. R 5 represents an organic functional group having reactivity with the polymer main chain of rubber.
上記式(3)において、Si(OR3 )m R4 3-m −で表される基は、少なくとも1個、好ましくは3個の加水分解性基(−OR3 )を有する。これにより、上記式(3)で示されるシランカップリング剤は、4個のアルコキシ基(−OR1 )を有するテトラアルコキシシラン、および4個のアルコキシ基(−OR2 )を有するテトラアルコキシチタンの何れとも反応することができる。 In the above formula (3), the group represented by Si (OR 3 ) m R 4 3-m — has at least one, preferably three hydrolyzable groups (—OR 3 ). Thereby, the silane coupling agent represented by the above formula (3) is composed of tetraalkoxysilane having four alkoxy groups (—OR 1 ) and tetraalkoxy titanium having four alkoxy groups (—OR 2 ). Either can react.
ここに、Si(OR3 )m R4 3-m −で表される基としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基であることが好ましい。 Here, the group represented by Si (OR 3 ) m R 4 3-m — is preferably a trialkoxysilyl group such as a trimethoxysilyl group or a triethoxysilyl group.
また、ゴムのポリマー主鎖との反応性を有する有機官能基(R5 )としては、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、ウレイド基などを挙げることができる。これらのうち、不飽和結合を有するゴムのポリマー主鎖に対して反応性を有するメルカプト基、不飽和結合を有しないゴムのポリマー主鎖に対して反応性を有するビニル基を好適なものとして挙げることができる。 Examples of the organic functional group (R 5 ) having reactivity with the polymer main chain of rubber include amino group, mercapto group, vinyl group, (meth) acryloyloxy group, epoxy group and ureido group. . Among these, preferred are a mercapto group having reactivity with a polymer main chain of a rubber having an unsaturated bond, and a vinyl group having reactivity with a polymer main chain of a rubber having no unsaturated bond. be able to.
特定の処理剤を構成する溶剤としては、テトラアルコキシシラン、テトラアルコキシチタンおよびシランカップリング剤の何れも溶解することができるものの中から選択することができ、これらの種類によっても異なるが、ヘキサン、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、ベンゼン、酢酸エチル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、トルエン、アセトンなどの有機溶剤を例示することができ、これらのうち、ヘキサン、メタノール、エタノール、ジクロロメタンおよびアセトンが好ましい。 The solvent constituting the specific treatment agent can be selected from those that can dissolve any of tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, and silane coupling agent, and varies depending on the type of hexane, Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, tetrahydrofuran, dichloromethane, chloroform, benzene, ethyl acetate, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), toluene, and acetone. Among these, hexane , Methanol, ethanol, dichloromethane and acetone are preferred.
特定の処理剤には、その効果が損なわれない限度において、上記の必須成分以外に各種の任意成分が含有されていてもよい。 The specific treating agent may contain various optional components in addition to the essential components as long as the effect is not impaired.
特定の処理剤には、テトラアルコキシシランと、テトラアルコキシチタンと、シランカップリング剤との反応(加水分解・縮合反応)を効率的に行わせて、架橋構造の形成を促進させる観点から、特定の処理剤は、酸性またはアルカリ性であることが好ましく、酸性(pHが6以下、特に2〜5)であることが特に好ましい。 Specific treatment agents are identified from the viewpoint of promoting the formation of a crosslinked structure by efficiently carrying out the reaction (hydrolysis / condensation reaction) of tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, and silane coupling agent. The treating agent is preferably acidic or alkaline, and particularly preferably acidic (pH is 6 or less, particularly 2 to 5).
特定の処理剤を酸性とするために含有される酸としては、無機酸であっても有機酸であってもよい。ここに、無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸などを挙げることができ、塩酸が好ましい。また、有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸などを挙げることができ、酢酸が好ましい。
また、特定の処理剤をアルカリ性とするために含有される塩基としては、アンモニア水および各種アミン類などを挙げることができる。
The acid contained in order to make a specific treating agent acidic may be an inorganic acid or an organic acid. Here, examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and the like, and hydrochloric acid is preferable. Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid and pentanoic acid, and acetic acid is preferred.
Examples of the base contained for making the specific treating agent alkaline include ammonia water and various amines.
特定の処理剤の必須成分であるテトラアルコキシシランの含有割合としては、組成物全体の0.5〜20質量%であることが好ましく、更に好ましくは2〜10質量%とされる。テトラアルコキシシランの含有割合は、主に溶剤の使用量を調整することによって、適宜の割合に調整することができる。 As a content rate of the tetraalkoxysilane which is an essential component of a specific processing agent, it is preferable that it is 0.5-20 mass% of the whole composition, More preferably, it is 2-10 mass%. The content ratio of the tetraalkoxysilane can be adjusted to an appropriate ratio mainly by adjusting the amount of the solvent used.
特定の処理剤の必須成分であるテトラアルコキシチタンは、テトラアルコキシシランの含有量に対して1〜10質量%の割合で含有されていることが好ましく、更に好ましくは3〜10質量%、特に好ましくは6〜10質量%とされる。 The tetraalkoxytitanium, which is an essential component of the specific treating agent, is preferably contained in a proportion of 1 to 10% by mass, more preferably 3 to 10% by mass, particularly preferably relative to the content of tetraalkoxysilane. Is 6 to 10% by mass.
テトラアルコキシチタンの含有割合(テトラアルコキシシランに対する相対的な割合)が過小である場合には、得られる組成物により形成される表面処理層が、十分な粘着防止効果を発揮することができない。
一方、テトラアルコキシチタンの含有割合(テトラアルコキシシランに対する相対的な割合)が過大である場合には、得られる組成物が短時間で硬化してしまい、塗布性などの作業性が低下する。
When the content ratio of tetraalkoxytitanium (relative ratio with respect to tetraalkoxysilane) is too small, the surface treatment layer formed from the resulting composition cannot exhibit a sufficient anti-adhesive effect.
On the other hand, when the content ratio of tetraalkoxytitanium (relative ratio with respect to tetraalkoxysilane) is excessive, the obtained composition is cured in a short time, and workability such as applicability is lowered.
特定の処理剤の必須成分であるシランカップリング剤は、テトラアルコキシシランとテトラアルコキシチタンとの合計の含有量に対して0.1〜100質量%の割合で含有されていることが好ましく、更に好ましくは0.5〜20質量%、特に好ましくは1〜10質量%とされる。 The silane coupling agent that is an essential component of the specific treating agent is preferably contained in a proportion of 0.1 to 100% by mass with respect to the total content of tetraalkoxysilane and tetraalkoxytitanium, Preferably it is 0.5-20 mass%, Most preferably, it is 1-10 mass%.
シランカップリング剤の含有割合(テトラアルコキシシランとテトラアルコキシチタンの合計に対する相対的な割合)が過小である場合には、得られる組成物によって形成される表面処理層がアンブレラバルブを構成するゴムに対して十分な密着性を有するものとならない。
一方、シランカップリング剤の含有割合(テトラアルコキシシランとテトラアルコキシチタンの合計に対する相対的な割合)が過大である場合には、得られる組成物による架橋構造の形成が不十分となり、アンブレラバルブの表面を完全に覆うこと(表面処理層の形成)が困難となる。
When the content ratio of the silane coupling agent (relative ratio with respect to the total of tetraalkoxysilane and tetraalkoxytitanium) is too small, the surface treatment layer formed by the resulting composition is used for the rubber constituting the umbrella valve. However, it does not have sufficient adhesion.
On the other hand, when the content ratio of the silane coupling agent (relative ratio relative to the total of tetraalkoxysilane and tetraalkoxytitanium) is excessive, formation of a crosslinked structure by the resulting composition becomes insufficient, and the umbrella valve It becomes difficult to completely cover the surface (formation of a surface treatment layer).
特定の処理剤において、溶剤の含有割合としては、テトラアルコキシシランとテトラアルコキシチタンとシランカップリング剤との合計の含有量(質量)の3〜50倍であることが好ましく、更に好ましくは10〜30倍とされる。 In the specific treating agent, the content of the solvent is preferably 3 to 50 times the total content (mass) of tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, and silane coupling agent, and more preferably 10 to 10 times. 30 times.
溶剤の含有割合が過小である場合には、得られる組成物により形成される表面処理層がアンブレラバルブを構成するゴムに対して十分な密着性を示さないことがある。一方、この割合が過大である場合には、得られる組成物に占めるテトラアルコキシシラン、テトラアルコキシチタンおよびシランカップリング剤の割合が過小となって塗布効率の低下を招く。 When the content ratio of the solvent is too small, the surface treatment layer formed from the resulting composition may not exhibit sufficient adhesion to the rubber constituting the umbrella valve. On the other hand, if this ratio is excessive, the ratios of tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium and silane coupling agent in the resulting composition will be too small, leading to a decrease in coating efficiency.
特定の処理剤は、テトラアルコキシシランと、テトラアルコキシチタンと、シランカップリング剤と、任意成分とを溶剤に溶解させることにより容易に製造することができる。 なお、得られた組成物を室温下に長時間静置すると、構成成分(特に、テトラアルコキシシランおよびテトラアルコキシチタン)の縮合物が形成されて沈澱物を生じるおそれがある。このため、特定の処理剤は、製造後24時間以内に使用することが好ましく、また、使用前に十分に(例えば1〜6時間)攪拌して組成物の均質化を図ることが肝要である。また、必要に応じて、60〜70℃に加温してもよい。 The specific treating agent can be easily produced by dissolving tetraalkoxysilane, tetraalkoxytitanium, silane coupling agent, and optional components in a solvent. In addition, when the obtained composition is left still for a long time at room temperature, there exists a possibility that the condensate of a structural component (especially tetraalkoxysilane and tetraalkoxytitanium) may be formed and a precipitate may be produced. For this reason, it is preferable to use a specific treating agent within 24 hours after production, and it is important to stir the composition sufficiently (for example, 1 to 6 hours) to homogenize the composition before use. . Moreover, you may heat to 60-70 degreeC as needed.
アンブレラバルブを構成するゴム(原料ゴム)としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPM,EPDM)、アクリルゴム(ACM,ANM)、エピクロロヒドリンゴム(CO,ECO)、シリコーンゴム(VMQ,FVMQ)、ウレタンゴム(AU,EU)、フッ素ゴム(FKM,FEPM)などを例示することができ、これらのうち、エチレンプロピレンゴムが好ましい。 The rubber (raw rubber) constituting the umbrella valve includes natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), styrene butadiene rubber (SBR), and nitrile. Rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPM, EPDM), acrylic rubber (ACM, ANM), epichlorohydrin rubber (CO, ECO), silicone rubber (VMQ, FVMQ), urethane rubber (AU, EU), fluorine rubber (FKM, FEPM) and the like can be exemplified, and among these, ethylene propylene rubber is preferable.
アンブレラバルブ(ゴム基材)を表面処理する方法としては、当該アンブレラバルブに特定の処理剤を塗布し、当該処理剤による塗膜を加熱する方法を挙げることができる。
特定の処理剤の塗布方法としては、当該処理剤中に、アンブレラバルブを浸漬する浸漬法、刷毛やローラなどの塗布手段を使用する方法など特に制限されるものではない。
なお、処理剤の塗布後、アンブレラバルブの表面に形成された塗膜から溶剤を除去するために乾燥処理を行うことが好ましい。乾燥条件としては、処理剤を構成する溶剤の種類および含有割合などによっても異なるが、例えば室温で1分間〜24時間とされ、好ましくは3分間〜1時間とされる。
塗膜の加熱方法は、特に制限されるものではなく、オーブンによる加熱などを例示することができる。加熱条件としては、例えば50〜150℃で5分間〜24時間とされ、好ましくは80〜120℃で10〜120分間とされる。
Examples of the method for surface-treating the umbrella valve (rubber base material) include a method of applying a specific treatment agent to the umbrella valve and heating the coating film with the treatment agent.
The method for applying the specific treatment agent is not particularly limited, such as a dipping method in which an umbrella valve is immersed in the treatment agent, or a method using an application means such as a brush or a roller.
In addition, after apply | coating a processing agent, it is preferable to perform a drying process in order to remove a solvent from the coating film formed in the surface of an umbrella valve | bulb. The drying condition varies depending on the type and content ratio of the solvent constituting the treatment agent, but is, for example, 1 minute to 24 hours at room temperature, and preferably 3 minutes to 1 hour.
The method for heating the coating film is not particularly limited, and examples include heating with an oven. The heating condition is, for example, 50 to 150 ° C. for 5 minutes to 24 hours, and preferably 80 to 120 ° C. for 10 to 120 minutes.
アンブレラバルブの表面に形成された塗膜(特定の処理剤による塗膜)を加熱することにより、テトラアルコキシシラン(−OR1 )と、テトラアルコキシチタン(−OR2 )と、シランカップリング剤(−OR3 )との反応(加水分解・縮合反応)が進行し、Si−O結合およびTi−O結合による架橋構造を有する表面処理層(SiO2 −TiO2 系の被膜)が形成され、これにより、優れた非粘着性(粘着防止効果)を有するアンブレラバルブ(本発明のアンブレラバルブ)が得られる。ここに、表面処理層(SiO2 −TiO2 系の被膜)により発現される粘着防止効果は、シロキサン架橋構造を有する表面処理層(SiO2 系の被膜)により発現されるものよりも格段に優れている。
従って、本発明のアンブレラバルブにより構成される逆止弁装置(本発明の逆止弁装置)において、当該アンブレラバルブの傘状部分を隔壁部分に当接させた状態(閉弁状態)で一定時間(5分間以上)保持しても、当該傘状部分が隔壁部分に粘着するようなことはなく、正流によって、当該傘状部分を隔壁部分から確実に離間させ、本発明の逆止弁装置を開弁させることができる。
By heating the coating film (coating film with a specific treatment agent) formed on the surface of the umbrella valve, tetraalkoxysilane (—OR 1 ), tetraalkoxy titanium (—OR 2 ), and a silane coupling agent ( -OR 3 ) reaction (hydrolysis / condensation reaction) proceeds to form a surface treatment layer (SiO 2 —TiO 2 film) having a cross-linked structure with Si—O bonds and Ti—O bonds. Thus, an umbrella valve (an umbrella valve of the present invention) having excellent non-adhesiveness (adhesion prevention effect) can be obtained. Here, the anti-adhesion effect exhibited by the surface treatment layer (SiO 2 —TiO 2 film) is much superior to that exhibited by the surface treatment layer (SiO 2 film) having a siloxane cross-linked structure. ing.
Accordingly, in the check valve device (the check valve device of the present invention) constituted by the umbrella valve of the present invention, the umbrella-shaped portion of the umbrella valve is in contact with the partition wall portion (closed state) for a certain period of time. Even if it is held (for 5 minutes or more), the umbrella-shaped part does not stick to the partition wall part, and the umbrella-shaped part is reliably separated from the partition wall part by a forward flow, so that the check valve device of the present invention Can be opened.
しかして、表面処理層を構成するSiO2 −TiO2 系の被膜、または、その形成過程(加水分解・縮合反応過程)における構造中には、シランカップリング剤に由来する反応性の有機官能基(−R5 )が導入されており、この有機官能基(−R5 )は、アンブレラバルブを構成するゴムのポリマー主鎖と反応する。これにより、最終的に形成される表面処理層は、シランカップリング剤を介して、当該ゴムのポリマー主鎖と化学的に結合することになる。このように、SiO2 −TiO2 系の被膜からなる表面処理層と、ゴムのポリマー主鎖との間には、シランカップリング剤を介して化学的な結合が形成されるため、当該表面処理層(SiO2 −TiO2 系の被膜)は、アンブレラバルブを構成するゴムに対して強固に密着することができ、エアポンプの稼働時(逆止弁装置の開閉動作の繰り返し時)の衝撃などによって、当該表面処理層が脱離・飛散するようなことはなく、優れた粘着防止効果を長期にわたり安定的に発揮することができる。
従って、本発明のアンブレラバルブを備えてなるエアポンプを長期にわたり使用(稼働および停止)した後においても、再稼働時の正流(1次側から2次側への流れ)によって、当該傘状部分を隔壁部分から確実に離間させ、本発明の逆止弁装置を開弁させることができる。
Thus, the reactive organic functional group derived from the silane coupling agent is present in the structure of the SiO 2 —TiO 2 film constituting the surface treatment layer or the formation process (hydrolysis / condensation reaction process). (—R 5 ) has been introduced, and this organic functional group (—R 5 ) reacts with the polymer main chain of the rubber constituting the umbrella valve. As a result, the finally formed surface treatment layer is chemically bonded to the polymer main chain of the rubber via the silane coupling agent. In this way, a chemical bond is formed between the surface treatment layer composed of the SiO 2 —TiO 2 based coating and the polymer main chain of the rubber via the silane coupling agent. The layer (SiO 2 —TiO 2 -based coating) can be firmly adhered to the rubber constituting the umbrella valve, and can be applied by impact during operation of the air pump (when the check valve device is repeatedly opened and closed). The surface treatment layer is not detached or scattered, and an excellent anti-adhesion effect can be stably exhibited over a long period of time.
Therefore, even after the air pump provided with the umbrella valve of the present invention has been used (operated and stopped) for a long period of time, the umbrella-shaped portion is caused by the positive flow (flow from the primary side to the secondary side) during re-operation. Can be reliably separated from the partition wall portion, and the check valve device of the present invention can be opened.
<エアポンプ>
図5は、本発明のエアポンプであるダイヤフラムポンプの構成を示す説明図である。
同図に示すダイヤフラムポンプは、樹脂製のハウジング1と;このハウジング1の内部を、1次側に連通する吸気室4、ダイアフラム7により体積が増減するポンプ空間5Aを含むポンプ室5、2次側に連通する排気室6に区画する樹脂製の隔壁20と;吸気室4とポンプ室5とを区切る隔壁20(20a)に形成された流路孔21を塞ぐことができるよう設けられたアンブレラバルブ30(本発明のアンブレラバルブ)を備え、吸気室4からポンプ空間5Aへのガスの流れのみを許容する第1の逆止弁装置と;ポンプ室5と排気室6とを区切る隔壁20(20b)に形成された流路孔21を塞ぐことができるよう設けられたアンブレラバルブ30(本発明のアンブレラバルブ)を備え、ポンプ空間5Aから排気室6へのガスの流れのみを許容する第2の逆止弁装置とを有してなる。
<Air pump>
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a diaphragm pump which is an air pump of the present invention.
The diaphragm pump shown in FIG. 1 includes a
図5に示すダイヤフラムポンプは、第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置を構成するアンブレラバルブとして、特定の処理剤により表面処理された本発明のアンブレラバルブ30を備えている点に特徴を有している。それ以外の構成は、図1に示したものと同様である。
The diaphragm pump shown in FIG. 5 includes the
ハウジング1を構成する樹脂としては特に限定されるものではなく、例えばポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテルなどのエンジニアリングプラスチックを挙げることができる。
The resin constituting the
隔壁20を構成する樹脂としても、特に限定されるものではなく、ハウジング1の構成材料と同一の樹脂を使用することが好ましい。
また、ハウジング1と隔壁20とが一体的に成形されていてもよい。
The resin constituting the
Moreover, the
ダイヤフラム7を構成するゴムとしては、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、フロロシリコーンゴムなどを例示することができる。
Examples of the rubber constituting the
ダイヤフラムの駆動室5Bの内径(シリンダー径)としては、例えば15〜100mmとされ、好ましくは20〜50mmとされる。
また、ダイヤフラム7の中心部が固定されるピストン8の径(ピストン径)としては、例えば5〜90mmとされ、好ましくは8〜40mmとされる。
そして、ダイヤフラムの有効受圧面積は、例えば0.9〜70cm2 とされ、好ましくは1.0〜15cm2 とされる。
また、ダイヤフラム7の高さは、10mm以下であることが好ましい。
また、ダイヤフラム7のストロークとしては、例えば2〜20mmとされ、好ましくは2〜10mmとされる。
The inner diameter (cylinder diameter) of the driving chamber 5B of the diaphragm is, for example, 15 to 100 mm, and preferably 20 to 50 mm.
Further, the diameter (piston diameter) of the
The effective pressure receiving area of the diaphragm is, for example, 0.9 to 70 cm 2, and preferably 1.0 to 15 cm 2 .
The height of the
Further, the stroke of the
本発明のアンブレラバルブ30を備えてなるダイヤフラムポンプによれば、一旦運転を停止した後に再度稼働させても、これを構成する第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置を確実に作動させることができる。
しかも、長期にわたり使用(稼働および停止)した後においても、これを構成する逆止弁を確実に作動させることができる。
According to the diaphragm pump including the
Moreover, even after use (operation and stop) for a long period of time, the check valve constituting this can be operated reliably.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
〔作製例(アンブレラバルブの作製)〕
エチレンプロピレンゴム「JSR EP33」(ジェイエスアール(株)製)70.0質量部と、エチレンプロピレンゴム「JSR EP96」(ジェイエスアール(株)製)45.0質量部と、酸化亜鉛5.0質量部と、ステアリン酸1.0質量部と、FEFブラック90.0質量部と、パラフィン系プロセスオイル25.0質量部と、老化防止剤(TMDQ)1.0質量部と、老化防止剤(MBI)0.5質量部と、硫黄0.3質量部と、過酸化物加硫剤3.0質量部とを8インチロールによって混練し、得られた未加硫ゴム組成物を熱プレスを用いて加熱処理(160℃×30分間)することにより、図2に示したような形状のアンブレラバルブ〔高さ(T)=7.6mm,傘状部分の直径(D)=7.8mm〕を作製した。
[Production example (production of umbrella valve)]
70.0 parts by mass of ethylene propylene rubber “JSR EP33” (manufactured by JSR), 45.0 parts by mass of ethylene propylene rubber “JSR EP96” (manufactured by JSR), and 5.0 parts by mass of zinc oxide Parts, stearic acid 1.0 part by weight, FEF black 90.0 parts by weight, paraffinic process oil 25.0 parts by weight, anti-aging agent (TMDQ) 1.0 part by weight, anti-aging agent (MBI ) 0.5 parts by mass, 0.3 parts by mass of sulfur, and 3.0 parts by mass of a peroxide vulcanizing agent were kneaded with an 8-inch roll, and the resulting unvulcanized rubber composition was heated using a hot press. By performing heat treatment (160 ° C. × 30 minutes), an umbrella valve having a shape as shown in FIG. 2 (height (T) = 7.6 mm, umbrella-shaped diameter (D) = 7.8 mm) is obtained. Produced.
<実施例1>
(1)特定の処理剤の調製:
下記表1に示す処方に従って、テトラエトキシシラン(TEOS)0.40gと、テトライソプロポキシチタン0.004gと、シランカップリング剤「A−189」〔日本ユニカー(株)製〕0.01gと、塩酸(0.1N)0.05gとを、アセトン7.91gに添加し、この系を室温下に1時間攪拌することにより、特定の処理剤(TEOS濃度=約4.8質量%,テトライソプロポキシチタン濃度=約0.05質量%,シランカップリング剤濃度=約0.12質量%)を調製した。
<Example 1>
(1) Preparation of specific treatment agent:
According to the formulation shown in Table 1 below, tetraethoxysilane (TEOS) 0.40 g, tetraisopropoxy titanium 0.004 g, silane coupling agent “A-189” (manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) 0.01 g, By adding 0.05 g of hydrochloric acid (0.1N) to 7.91 g of acetone and stirring the system at room temperature for 1 hour, a specific treating agent (TEOS concentration = about 4.8% by mass, tetraiso Propoxy titanium concentration = about 0.05 mass%, silane coupling agent concentration = about 0.12 mass%) was prepared.
(2)アンブレラバルブの表面処理:
上記(1)により得られた特定の処理剤(1時間の攪拌操作の終了直後における処理剤)中に、作製例により得られたアンブレラバルブを室温下に3分間浸漬することにより、当該アンブレラバルブの表面に特定の処理剤を塗布した。次いで、当該アンブレラバルブを室温下に10分間放置して塗膜を乾燥させた後、100℃のオーブン内で60分間加熱処理することにより、本発明のアンブレラバルブ(SiO2 −TiO2 系の被膜からなる表面処理層が形成されたアンブレラバルブ)を製造した。
(2) Umbrella valve surface treatment:
By immersing the umbrella valve obtained in the production example in the specific treatment agent obtained by the above (1) (treatment agent immediately after the end of the stirring operation for 1 hour) at room temperature for 3 minutes, the umbrella valve is obtained. A specific treatment agent was applied to the surface of the film. Next, the umbrella valve was allowed to stand at room temperature for 10 minutes to dry the coating film, and then heat-treated in an oven at 100 ° C. for 60 minutes, whereby the umbrella valve (SiO 2 —TiO 2 coating film of the present invention was used. An umbrella valve having a surface treatment layer formed of was manufactured.
(3)リリーフ弁の製造:
上記(2)により表面処理されたアンブレラバルブを、第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる、図5に示したような構造を有する本発明のエアポンプを製造した。得られたエアポンプについての主要な仕様・諸元は下記のとおりである。
(3) Manufacture of relief valves:
The air pump of the present invention having the structure as shown in FIG. 5, comprising the umbrella valve surface-treated according to the above (2) as a constituent member of the first check valve device and the second check valve device. Manufactured. The main specifications and specifications of the obtained air pump are as follows.
(a)ハウジングの構成樹脂:ポリブチレンテレフタレート
(b)隔壁の構成樹脂:ポリブチレンテレフタレート(ハウジングと一体成形)
(c)シリンダー径(ダイヤフラムの駆動室の内径):30mm
(d)ピストン径:18mm
(e)ダイヤフラムの有効受圧面積:4.5cm2
(f)ダイヤフラムの高さ:8mm
(g)ダイヤフラムのストローク:6mm
(h)隔壁に形成された流路孔:直径1.0mm×6箇所
(i)ピストンの駆動源:50Hzの交流電流に接続した電磁石
(j)設定圧力:約25KPa
(A) Housing resin: polybutylene terephthalate (b) Partition resin: polybutylene terephthalate (molded with housing)
(C) Cylinder diameter (diaphragm drive chamber inner diameter): 30 mm
(D) Piston diameter: 18 mm
(E) Effective pressure receiving area of the diaphragm: 4.5 cm 2
(F) Diaphragm height: 8 mm
(G) Diaphragm stroke: 6 mm
(H) Channel hole formed in partition: diameter 1.0 mm × 6 locations (i) Piston drive source: electromagnet connected to 50 Hz AC current (j) set pressure: about 25 KPa
<実施例2>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンの使用量を0.012gに変更したこと以外は実施例1(1)と同様にして特定の処理剤(テトライソプロポキシチタン濃度=約0.14質量%)を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、本発明のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる本発明のエアポンプを製造した。
<Example 2>
A specific treating agent (tetraisopropoxytitanium concentration = about 0.14) in the same manner as in Example 1 (1) except that the amount of tetraisopropoxytitanium used was changed to 0.012 g according to the formulation shown in Table 1 below. Mass%) was prepared, and the umbrella valve of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 (2) except that this treatment agent was applied. The obtained umbrella valve was used as the first check valve device and The air pump of the present invention provided as a constituent member of the second check valve device was manufactured.
<実施例3>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンの使用量を0.024gに変更したこと以外は実施例1(1)と同様にして特定の処理剤(テトライソプロポキシチタン濃度=約0.29質量%)を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、本発明のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる本発明のエアポンプを製造した。
<Example 3>
A specific treating agent (tetraisopropoxytitanium concentration = about 0.29) in the same manner as in Example 1 (1) except that the amount of tetraisopropoxytitanium used was changed to 0.024 g according to the formulation shown in Table 1 below. Mass%) was prepared, and the umbrella valve of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 (2) except that this treatment agent was applied. The obtained umbrella valve was used as the first check valve device and The air pump of the present invention provided as a constituent member of the second check valve device was manufactured.
<実施例4>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンの使用量を0.032gに変更したこと以外は実施例1(1)と同様にして特定の処理剤(テトライソプロポキシチタン濃度=約0.38質量%)を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、本発明のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる本発明のエアポンプを製造した。
<Example 4>
A specific treating agent (tetraisopropoxytitanium concentration = about 0.38) in the same manner as in Example 1 (1) except that the amount of tetraisopropoxytitanium used was changed to 0.032 g according to the formulation shown in Table 1 below. Mass%) was prepared, and the umbrella valve of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 (2) except that this treatment agent was applied. The obtained umbrella valve was used as the first check valve device and The air pump of the present invention provided as a constituent member of the second check valve device was manufactured.
<実施例5>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンの使用量を0.040gに変更したこと以外は実施例1(1)と同様にして特定の処理剤(テトライソプロポキシチタン濃度=約0.48質量%)を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、本発明のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる本発明のエアポンプを製造した。
<Example 5>
A specific treating agent (tetraisopropoxytitanium concentration = about 0.48) in the same manner as in Example 1 (1) except that the amount of tetraisopropoxytitanium used was changed to 0.040 g according to the formulation shown in Table 1 below. Mass%) was prepared, and the umbrella valve of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 (2) except that this treatment agent was applied. The obtained umbrella valve was used as the first check valve device and The air pump of the present invention provided as a constituent member of the second check valve device was manufactured.
<実施例6>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンの使用量を0.024gに変更し、シランカップリング剤の使用量を0.02gに変更したこと以外は実施例1(1)と同様にして特定の処理剤(TEOS濃度=約4.8質量%,テトライソプロポキシチタン濃度=約0.29質量%,シランカップリング剤濃度=約0.24質量%)を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、本発明のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる本発明のエアポンプを製造した。
<Example 6>
According to the formulation shown in Table 1 below, the amount of tetraisopropoxy titanium used was changed to 0.024 g, and the amount of silane coupling agent used was changed to 0.02 g. Prepare a specific treatment agent (TEOS concentration = about 4.8% by mass, tetraisopropoxytitanium concentration = about 0.29% by mass, silane coupling agent concentration = about 0.24% by mass) and apply this treatment agent Except for the above, the umbrella valve of the present invention was manufactured in the same manner as in Example 1 (2), and the obtained umbrella valve was provided as a component of the first check valve device and the second check valve device. The air pump of the present invention was manufactured.
<実施例7>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンの使用量を0.012gに変更し、塩酸に代えてアンモニア水(NH3 =28〜30%)0.1gを添加したこと以外は実施例1(1)と同様にして特定の処理剤を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、本発明のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる本発明のエアポンプを製造した。
<Example 7>
Example 1 except that the amount of tetraisopropoxy titanium used was changed to 0.012 g and 0.1 g of aqueous ammonia (NH 3 = 28 to 30%) was added instead of hydrochloric acid according to the formulation shown in Table 1 below. A specific treating agent was prepared in the same manner as in (1), and the umbrella valve of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 (2) except that this treating agent was applied. The air pump of the present invention provided as a constituent member of the first check valve device and the second check valve device was manufactured.
<比較例1>
作製例で得られたアンブレラバルブ(表面処理されていないアンブレラバルブ)を第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなる比較用のエアポンプを製造した。
<Comparative Example 1>
A comparative air pump comprising the umbrella valve obtained in the manufacturing example (untreated surface umbrella valve) as a constituent member of the first check valve device and the second check valve device was manufactured.
<比較例2>
下記表1に示す処方に従って、テトライソプロポキシチタンを使用しなかったこと以外は実施例1(1)と同様にして処理剤を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、比較用のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなるエアポンプを製造した。
<Comparative example 2>
According to the formulation shown in Table 1 below, a treating agent was prepared in the same manner as in Example 1 (1) except that tetraisopropoxytitanium was not used, and Example 1 (2) except that this treating agent was applied. In the same manner, a comparative umbrella valve was manufactured, and an air pump comprising the obtained umbrella valve as a constituent member of the first check valve device and the second check valve device was manufactured.
<比較例3>
下記表1に示す処方に従って、シランカップリング剤を使用しなかったこと以外は実施例1(1)と同様にして処理剤を調製し、この処理剤を塗布したこと以外は実施例1(2)と同様にして、比較用のアンブレラバルブを製造し、得られたアンブレラバルブを第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置の構成部材として備えてなるエアポンプを製造した。
<Comparative Example 3>
In accordance with the formulation shown in Table 1 below, a treating agent was prepared in the same manner as in Example 1 (1) except that no silane coupling agent was used, and Example 1 (2) except that this treating agent was applied. In the same manner, a comparative umbrella valve was manufactured, and an air pump comprising the obtained umbrella valve as a constituent member of the first check valve device and the second check valve device was manufactured.
<評価実験1(エアポンプの耐久試験)>
実施例1〜7および比較例1〜3により製造したエアポンプの各々について、10秒間の稼働(このとき逆止弁装置は開閉動作を繰り返す)と、10分間の停止(このとき逆止弁装置は閉弁状態を維持する)とを1サイクルとして、1600サイクル(最多)の耐久試験を行って、再稼働時に第1の逆止弁装置および/または第2の逆止弁装置が作動しないことによってポンプが停止したときのサイクル数を測定した。結果を(100サイクル単位で)表1に示す。
<Evaluation Experiment 1 (Air Pump Durability Test)>
For each of the air pumps manufactured according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, operation for 10 seconds (at this time the check valve device repeats opening and closing operations) and stop for 10 minutes (at this time the check valve device is 1) cycle (most often), and the first check valve device and / or the second check valve device does not operate during re-operation. The number of cycles when the pump stopped was measured. The results are shown in Table 1 (in 100 cycle units).
ここに、エアポンプの稼働時(10秒間)において、ダイヤフラムを変形させるためのピストンの往復回数は50回/秒とした。従って、第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置を構成するアンブレラバルブの各々も1秒間で50回の開閉動作をしたことになる。 また、エアポンプの1次側を大気圧とし、2次側は25KPaの加圧状態とした。 Here, during the operation of the air pump (10 seconds), the number of reciprocations of the piston for deforming the diaphragm was set to 50 times / second. Therefore, each of the umbrella valves constituting the first check valve device and the second check valve device has also been opened and closed 50 times in one second. The primary side of the air pump was set to atmospheric pressure, and the secondary side was set to a pressurized state of 25 KPa.
<評価実験2(アンブレラバルブの非粘着性)>
実施例1〜7および比較例2〜3により得られたアンブレラバルブ、並びに比較例1で使用するアンブレラバルブ(作製例で得られたアンブレラバルブ)の各々について、ステンレスに対する粘着力を測定した。
更に、これらのアンブレラバルブの各々を備えてなるエアポンプの耐久試験(評価実験1)を行った後(実施例1〜7に係るエアポンプにあっては1600サイクルの終了後、比較例1〜3に係るエアポンプにあっては、表1に示したサイクルの終了後)、再度ステンレスに対する粘着力を測定した。
測定方法は下記のとおりである。結果を表1に併せて示す。
<Evaluation Experiment 2 (Non-stickiness of umbrella valve)>
About each of the umbrella valve | bulb obtained by Examples 1-7 and Comparative Examples 2-3 and the umbrella valve | bulb (umbrella valve | bulb obtained by the manufacture example) used in Comparative Example 1, the adhesive force with respect to stainless steel was measured.
Further, after performing an endurance test (evaluation experiment 1) of an air pump including each of these umbrella valves (in the air pump according to Examples 1 to 7, after completion of 1600 cycles, In such an air pump, after the completion of the cycle shown in Table 1, the adhesive strength against stainless steel was measured again.
The measuring method is as follows. The results are also shown in Table 1.
(粘着力の測定方法)
ステンレス板に形成された貫通孔にアンブレラバルブの軸部分を挿通し、その傘状部分をステンレス板の表面(貫通孔の周囲)に接触(接触面積≒0.42cm2 )させ、接触領域に10Nの荷重をかけた。
次いで、貫通孔に挿通された軸部分の先端部を、ステンレス板の裏面側から押圧して、アンブレラバルブの傘状部分をステンレス板から離間させた。このときの押圧力を測定することにより、単位面積あたりの粘着力を測定した。
(Measurement method of adhesive strength)
The shaft portion of the umbrella valve is inserted into the through hole formed in the stainless steel plate, and the umbrella-like portion is brought into contact with the surface of the stainless steel plate (around the through hole) (contact area≈0.42 cm 2 ), and the contact area is 10N. The load of was applied.
Next, the tip portion of the shaft portion inserted through the through hole was pressed from the back side of the stainless steel plate to separate the umbrella-shaped portion of the umbrella valve from the stainless steel plate. The adhesive force per unit area was measured by measuring the pressing force at this time.
本発明のアンブレラバルブは、エアポンプの逆止弁装置の構成部材として好適に用いられる。 The umbrella valve of the present invention is suitably used as a constituent member of an air pump check valve device.
1 ハウジング
20 隔壁
21 流路孔
30 アンブレラバルブ
31 傘状部分
32 拡径部
33 軸部分
4 吸気室
4p 吸気管
5 ポンプ室
5A ポンプ空間
5B ダイヤフラムの駆動室
6 排気室
6p 排気管
7 ダイヤフラム
8 ピストン
DESCRIPTION OF
Claims (9)
式(1):Si(OR1 )4 (式中、R1 は、炭素数1〜4のアルキル基を表す。)で示されるテトラアルコキシシランと、
式(2):Ti(OR2 )4 (式中、R2 は、炭素数2〜4のアルキル基を表す。)で示されるテトラアルコキシチタンと、
式(3):Si(OR3 )m R4 3-m −(CH2 )n −R5 (式中、R3 はアルキル基またはアルコキシアルキル基を表し、R4 はアルキル基を表し、mは1〜3の整数であり、nは0〜5の整数である。また、R5 は、ゴムのポリマー主鎖との反応性を有する有機官能基を表す。)で示されるシランカップリング剤と、
これらを溶解する溶剤とを含有する表面処理剤により処理されているアンブレラバルブ。 A rubber umbrella valve constituting a check valve device,
A tetraalkoxysilane represented by the formula (1): Si (OR 1 ) 4 (wherein R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms);
Equation (2): Ti (OR 2 ) 4 ( wherein, R 2 represents an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms.) And tetraalkoxy titanium represented by the
Formula (3): Si (OR 3 ) m R 4 3-m — (CH 2 ) n —R 5 (wherein R 3 represents an alkyl group or an alkoxyalkyl group, R 4 represents an alkyl group, m Is an integer of 1 to 3, n is an integer of 0 to 5. R 5 represents an organic functional group having reactivity with the polymer main chain of rubber. When,
An umbrella valve which is treated with a surface treatment agent containing a solvent for dissolving them.
前記アンブレラバルブが、請求項1乃至請求項6の何れかに記載のアンブレラバルブであるエアポンプ用逆止弁装置。 A partition wall formed with a flow path hole communicating with a pump space whose volume is increased or decreased by a piston or a diaphragm, and an umbrella valve provided in the partition wall so as to close the flow path hole, the pressure of the pump space A check valve device for an air pump that opens and closes the flow path hole by deforming the umbrella valve according to
A check valve device for an air pump, wherein the umbrella valve is the umbrella valve according to any one of claims 1 to 6.
このハウジングの内部を、1次側に連通する吸気室、ピストンまたはダイアフラムにより体積が増減するポンプ空間を含むポンプ室、2次側に連通する排気室に区画する隔壁と、
前記吸気室と前記ポンプ室とを区切る隔壁に設けられたアンブレラバルブを備え、当該吸気室から前記ポンプ空間へのガスの流れのみを許容する第1の逆止弁装置と、
前記ポンプ室と前記排気室とを区切る隔壁に設けられたアンブレラバルブを備え、前記ポンプ空間から当該排気室へのガスの流れのみを許容する第2の逆止弁装置とを有してなり、
第1の逆止弁装置および第2の逆止弁装置を構成するアンブレラバルブが、請求項1乃至請求項6の何れかに記載のアンブレラバルブであるエアポンプ。
A housing;
A partition that divides the interior of the housing into an intake chamber that communicates with the primary side, a pump chamber that includes a pump space whose volume is increased or decreased by a piston or a diaphragm, and an exhaust chamber that communicates with the secondary side;
A first check valve device comprising an umbrella valve provided in a partition wall separating the intake chamber and the pump chamber, and allowing only a gas flow from the intake chamber to the pump space;
A second check valve device that includes an umbrella valve provided in a partition that separates the pump chamber and the exhaust chamber, and that allows only a gas flow from the pump space to the exhaust chamber;
The air pump which is the umbrella valve in any one of Claims 1 thru | or 6 in which the umbrella valve which comprises a 1st check valve apparatus and a 2nd check valve apparatus is.
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