JPH0373398A

JPH0373398A - 弁装置

Info

Publication number: JPH0373398A
Application number: JP1209957A
Authority: JP
Inventors: Jiro Hori; 堀　二郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-14
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1991-03-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は弁装置、特に筆記具のインク制御用に使用され
るような微小流量、微小圧力で使用されるような弁装置
に関する。

［従来の技術］従来、水性インクを使用するボールペン、フェルトベン
、等では、筆記具の軸筒内のインク収容室内に綿等の多
孔質の材料を充填し、この多孔質の材料内にインクを含
浸保持させたものであった。

しかし、このようなものでは、インクの保持量が少なく
、またインクの供給量が少く、早く筆記したような場合
には筆跡がかすれる等の不具合があった。

このような不具合を解消するため、大容量のインク貯溜
室内にインクを直接貯溜する筆記具が開発された。この
ものは、インク貯溜室内に液密のスライド栓を摺動自在
に挿入し、このスライド栓の摺動によりインクの膨脂・
収縮を補償するように構成されている。また、このイン
ク貯溜室とは別の小さい容量の副インク室を形成し、こ
の副インク室がポールチップ、フェルトチップ等のペン
先に連通している。そして、このインク貯溜室と副イン
ク室とは逆止弁を介して連通している。この逆止弁は、
インク貯溜室から副インク室へのインクの流れのみを許
容し、またインク貯溜室と副インク室との間の差圧が所
定の差圧以上となった場合に開弁し、インク貯溜室から
副インク室にインクを供給するように構成されている。

このようなものは、大容量のインク貯溜室内に発生する
圧力変動をこの逆止弁で遮断し、インクのボタ落ちや空
気の吸入を防止するものである。

しかし、このような筆記具では、筆記の際にボールチッ
プやフェルトチップが内部のインクを吸い出す能力（水
頭圧で数百ｍｍ程度の圧力）によってこの逆止弁を開弁
させ、かつ上記のスライド栓をその摺動抵抗に抗して移
動させなければならない。したがって、上記の逆止弁は
極めて低い差圧、たとえば１００ｍｍ程度の差圧で開弁
するようなものである必要がある。また、上記のインク
貯溜室内のインクが長時間にわたってゆっくり収縮した
ような場合には、万一この逆止弁に極めてわずかでも漏
洩があると、副インク室内のインクがインク貯溜室内に
逆流し、ペン先から空気が吸入されてしまう等の不具合
を生じる。

したがって、このような筆記具に使用される逆止弁等の
弁装置は、微小圧力、微小流量で正確に作動し、また内
部漏洩が殆ど生じないようなものでなければならない。

もちろん、従来の技術でもこのような弁装置を製作する
ことは可能である。

しかし、従来のものは、弁装置の弁座と弁体とを別々に
製作し、これらの部品を組み立てるものであった。従っ
て、これらの部品は極めて高い加工精度を必要とする。

しかもこのような弁装置は筆記具内に収容されるもので
あるから、小形に形成しなければならない。このため、
このような弁装置の製造には細心の注意をはられねばな
らず、かつ品質を確保するためには全数の検査を必要と
する。このため、従来はこのような弁装置の製造コスト
は高いものであった。このような弁装置を使用する筆記
具は、一般に使い捨て形のものであり、製造コストは出
来るだけ低くしなければならない。

［発明が解決しようとする課！ｆｉ］本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、微小圧
力、微小流量で確実かつ高い精度で作動し、また内部漏
洩が殆どなく、さらに製造が簡単で低いコストで製造す
ることができる弁装置を提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段とその作用］本発明は、弁
本体に弁座面を形成するとともに、この弁座面に開口す
る通路を形成し、またこの弁座面の近傍の弁体固定部を
形成し、少なくともこの弁座面および弁体固定部に未硬
化の合成樹脂材料を盛り付け、この合成樹脂材料を硬化
させて弁体を成形するものである。この弁体を構成する
合成樹脂材料は、硬化時に弁本体を構成する材料とは接
着性を有しない材料が選ばれる。この弁体は、上記の弁
体固定部において弁本体と連結されている。したがって
、この弁体は、上記の弁座面と密着した状態で硬化成形
されており、この弁座面と接触する着座面はこの弁座面
の微小な凹凸と正確に対応した凹凸が形成され、この弁
本体側の弁座面と弁体側の着座面とは正確な錐形、雌形
の関係となるみよって、これら弁座面と着座面とは極め
て正確に隙間なく密着し、完全なシール性が得られ、内
部漏洩が全く生じない。また、この弁体は弁座面に密着
しているだけであり、この弁体がこの弁座面にあらかじ
め押圧されている圧力はほとんど零である。そして、流
体は上記の通路を介してこの弁座面と弁体の着座面との
間に侵入し、この弁体をわずかに押し上げ、この弁装置
が開弁状態となる。したがって、この弁装置の開弁圧力
は、１００ｍｍ程度またはこれ以下の極めて低い圧力に
も容易に設定することが可能である。さらに、上記の合
成樹脂材料を盛り付ける厚さすなわち弁体の厚さ、およ
びこの弁体の形状等を適宜設定することにより、この開
弁圧力を所定の範囲に正確に設定することができる。さ
らに、この弁装置は構造が簡単であり、しかも部品等の
加工精度を余り高くする必要がないので、製造コストが
低く、また上記のように開弁圧力等の作動の精度が高い
ので全数を試験するような必要はない。

さらに、本発明の実施例によれば、上記の弁体は、これ
を構成する合成樹脂材料を盛り付ける際に、この未硬化
の合成樹脂材料を完全に成形型で囲まず、自由表面を残
した状態とし、この状態のまま硬化成形したものである
。これによって、この弁体を形成する合成樹脂材料が硬
化時に多少収縮しても、この自由表面が低下することに
よってこの収縮を保証し、この弁体の着座面と弁本体の
弁座面との密着が損なわれることが防止される。

なお、本明細書において、「盛り付け」という字句は、
ある部材の所定の表面部分に何等かの手段で未硬化の合
成樹脂材料を付着、塗着、注入、充填することを意味し
、その態様としては、所定の表面部分を成形型で完全に
囲み、この表面部分と成形型で囲まれる空間内に隙間な
く樹脂を充填するか、一部が開放された成形型を使用し
、この内部に樹脂を注入してこの樹脂の自由表面を残し
ておくか、または成形型を使用せず、所定の表面部分上
に樹脂を供給し、この′樹脂の粘性等によってこの樹脂
の流動を所定の範囲に規制する、等の態様がある。

［実施例］以下、図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、こ
の実施例のものは水性インクを使用した使い捨て形のフ
ェルトチップペンに本発明の弁装置を適用したものであ
る。

図中１はこのペンの軸筒であり、この軸筒１の内部には
大容量のインク貯溜室２が形成され、この内部に液体状
のインクが充填されている。また、この軸筒１の先端部
には、ペン先３が設けられている。この実施例の場合、
このペン先３はフェルトチップ形のものであり、このペ
ン先はフェルトチップ５とホルダ４とから構成されてい
る。また、この軸筒１の先端部側には、小さい容量の副
インク室６が形成され、この副インク室６は上記のペン
先３に連通している。そして、この副インク室６は、本
発明の弁装置１０を介して上記のインク貯溜室２に連通
され、この弁装置１０を介してこのインク貯溜室２から
この副インク室６にインクが供給されるように構成され
ている。

また、上記のインク貯溜室２内には、スライド栓７が摺
動自在に設けられている。このスライド栓７は、液密性
を有し、このインク貯溜室２内に充填されているインク
と大気とを区画する。そして、このスライド栓７はこの
インク貯溜室２内のインクの消費、あるいは彫版収縮に
対応して摺動し、これらを補償してこのインク貯溜室２
内のインクの圧力を大気圧と平衡させる。なお、この軸
筒１の尾端部には尾栓８が取付けられ、この尾栓８には
大気連通路９が形成されている。

上記の弁装置１０は、上記のインク貯溜室２から副イン
ク室６へ向かう方向のインクの流れのみを許容する逆止
弁であり、また小さい差圧で開弁するように構成されて
いる。この筆記具は、筆記によって副インク室６内のイ
ンクが消費されると、上記の弁装置１０が開弁じてイン
ク貯溜室２からこの副インク室６にインクが供給され、
この副インク室６を常にインクで満たされた状態に維持
する。また、このインク貯溜室２内のインクの消費に対
応して、上記のスライド栓７が図中左方に摺動し、この
インクの消費を補償する。上記のフェルトチップ５は、
毛細管現象によって内部のインりを引き出し、またこの
中に含まれたインクを毛細管現象によって保持しシール
を維持する機能を有しており、この能力は水頭圧で約２
００ｍｍ程度である。そして、筆記の際には、このフェ
ルトチップ５の毛細管力によって上記の弁装置１０を開
弁させ、かつスライド栓７をその摺動抵抗に打ち勝って
摺動させる。また、温度変化等によってインク貯溜室２
内のインクが彫版または収縮した場合、上記のスライド
栓７の摺動抵抗によってこのインク貯溜室内に正圧また
は負圧が発生するが、これらの正圧または負圧は弁装置
１０によって遮断され、ペン先３には伝達されない。ま
た、このペンを床等に落下させてしまったような場合に
は、衝撃によってこのインク貯冶室２内に瞬間的な正圧
または負圧が発生する。この負圧は、逆止弁である弁装
置１０によって遮断され、また正圧はこの弁装置１０に
よって大福に減衰されるので、ペン先３からインクがボ
タ落ちするようなことはない。

以上のように、この弁装置１０は、極めて小さい所定の
差圧によって作動し、かつ内部漏洩を確実に防止できる
ものでなければならない。このような目的を達成するた
め、この弁装置は第２図ないし第３図に示すように構成
されている。すなわち、この弁装置１０は弁本体１１と
弁体１２とから構成されている。この弁本体１１は合成
樹脂材料から形成され、略円筒状をなしている。この弁
本体１１の基端部の外周面は拡径され、取り付は賎合部
１５が形成されている。そしてこの取り付は咲合部１５
が上記の軸筒１の内面に液密を保って圧嵌され、この弁
装置を所定の位置に固定するように構成されている。こ
の弁本体１１の内部には、大径の頭部空洞部１３とこれ
より小径の細首空洞部１４とが形成されており、これら
で弁体固定部を構成している。また、この弁本体１１の
前端面は弁座面１６として形成されている。この弁座面
１６は浅い角度の逆円錐面をなし、この弁座面には位置
決め溝１７が形成されている。この位置決め溝１７は環
状をなし、断面が約９０’のＶ字状をなしている。また
、上記の弁体１２は、シリコーンゴム等の弥性を有する
合成樹脂材料で形成されている。この弁体１２は、未硬
化の状態のシリコーンゴムを上記の弁本体１１の内部す
なわち弁体固定部と弁座面の部分に充填および盛り付け
てから硬化させたもので、この弁体１２は上記の頭部空
洞部１３および細首空洞部１４内に充填嵌合された頭部
１３ａおよび軸首部１４ａ、および上記の弁座部１６上
に盛り付けられた弁体部１８とから構成されている。こ
の弁体１２を形成するシリコーンゴムは、この弁本体１
１を形成する材料とは接着性を有していない。しかし、
この弁体の頭部１３ａおよび軸首部１４ａが本体１１の
弁体固定部の頭部空洞部１３および細首空洞部１４に嵌
合しているので、この弁体は機械的に抜は止めがなされ
ている。また、この弁体１２の弁体部１８の裏面は上記
の弁座面１６に密着して成形されており、この裏面は着
座面１６ａとして形成されている。もちろん、この着座
面１７ａには、上記の位置決めａ１７に対応した位置決
め突条１７ａが形成されている。この着座面１６ａと弁
座面１６とは雄型、雌型の関係をなし、この着座面１６
ａは弁座面１６上の微小な凹凸にも忠実に対応しており
、したがって、これらの間には全く隙間が形成されてお
らず、これらは完全に密着している。また、この弁体１
２の弁体部１８には内部応力がなく、この着座面１６ａ
は弁座面１６に密着しているだけでこれらは互いに抑圧
はされていない。また、上記の頭部１３ａと軸首部１４
ａには軸方向にわたって通路２０が形成されており、こ
の通路２０は弁本体１１の後端面に開口し、また上記の
弁座面１６に開口している。

上記の通路２０は、この弁体１２を構成するシリコーン
ゴムを注入する際に、この弁本体１１の内部に第２図に
２点鎖線で示す通路成形型２２を挿入しておくことによ
って形成される。また、このシリコーンゴムを注入する
際には、上記の弁本体１１を第２図に２点鎖線で示すよ
うな成形型２１内に挿入しておき、この弁本体１１の先
端部を上向きにした状態でシリコーンゴムを注入する。

この成形型２１はその上端が開放されたもので、注入さ
れたシリコーンゴムは自由表面１８ａを残すように注入
される。このように自由表面１８ａを残した状態で硬化
させることにより、このシリコーンゴムが硬化する際に
収縮しても、この自由表面が低下することによりこの収
縮の補償をなし、着座面１６ａと弁座面１６との間に隙
間が形成されることが防止される。

なお、このシリコーンゴムは、一般に硬化時の収縮が極
めて小さいので、この成形型はこの弁座面１６を完全に
囲むようなものを使用し、この成形型と弁座面１６で形
成される空間内に隙間なくシリコーンゴムを充填しても
よい。また、このような成形型を使用せず、未硬化状態
におけるシリコーンゴムの粘性によってこのシリコーン
ゴムを弁座面１６の上に盛り上げて硬化させてもよい。

このように構成された弁装置１０は、逆止弁として作用
し、この弁装置の前後に差圧が発生すると弁体１２の弁
体部１８がわずかに押し上げられ、着座面１６ａと弁座
面１６との間にわずかな隙間が生じ、インクが副インク
室６に供給される。この場合の開弁圧力は、上記の弁体
部１８の厚さ、弁座面１６の形状、等を適宜設定するこ
とにより正確に設定することができる。また、着座面１
６ａは弁座面１６に忠実に対応しており、この弁座１Ｉ
ｊ１６に多少の凹凸があってもこれらの間に隙間が生じ
ることはなく、内部漏洩を確実に防止し、また正確な開
弁作動を達成することができる。

また、上記の弁座面１６には位置決め溝１７が形成され
、着座面１６ａにもこれに対応した位置決め突条１７ａ
が形成されているので、これらによってこの弁座面１６
と着座面１６ａとがずれることがない。したがって、弁
座面１６上の微小な凹凸と、これらに忠実に対応して形
成された着座面１６ａ上の微小な凹凸とがずれることは
なく、これらの間に隙間が形成されることが確実に防止
される。また、このものは構造が簡単であると共に、作
動が確実であり、また部品の精度もそれ程要求されされ
ないので、製造コストが低く、また信頼性が高い。

なお、本発明は上記の実施例には限定されない。

たとえば、第４図ないし第６図には第２の実施例を示す
。このものは、弁本体１１の細首空洞部１４の内面に３
本のリブ３０を突設し、これらのリブの先端縁に接する
ように弁本体１１の中央に通路３１を形成し、この通路
を弁座面１６の中央部に開口させたものである。この通
路３１は、この弁本体１１の中央に通路成形型（図示せ
ず）を挿入することによって形成したものである。この
第２の実施例のものは、通路成形型を挿入する際に、上
記のリブがその案内をなし、さらにこれらリブは弁体１
２の回り止めをなす。なお、この第２の実施例は上記の
第１の実施例と略同様の構成であり、対応する部分には
同じ符号を付す。

また、第７図ないし第９図には第３の実施例を示す。こ
のものは、弁本体１１の前端面の弁座面４０に弁体固定
部として弁体固定溝４２を形成したものである。なお、
４１は通路である。この弁体固定溝は例えば略半月形を
なし、この内面には弁体を形成するシリコーンゴム等に
対して接着性を与えるようなプライマ処理がなされてい
る。なお、実際の製品では、この弁座面４０の全面にプ
ライマ処理をおこない、この後に弁座面４０の表面のプ
ライマ層を除去し、この弁体固定溝４２内のプライマ層
のみを残す。そして、この弁座面４０に未硬化のシリコ
ーンゴムを盛り付けた後これを硬化させ、弁体４３を形
成する。なお、この場合上記の通路４１内には通路成形
型（図示せず）を挿入しておき、未硬化のシリコーンゴ
ムがこの通路４１内に流入するのを防止する。この弁体
４３の一部は上記の弁体固定溝４２内に流入してこの内
面に接着され、この弁体を弁本体に固定する。

また、第１０図には第４の実施例を示す。このものは、
弁本体１１の先端部に円錐状の弁座面５１を形成し、こ
の弁座面５１の基端部に環状の弁体固定溝５２が形成さ
れている。なお、５３は通路である。そして、この弁座
面５１および弁体固定Ｉ４５２の部分にシリコーンゴム
が盛り付けられ、弁体５４が構成されている。この弁体
５４の一部は上記の弁体固定溝５２内に嵌合してこの弁
体を保持している。このものは、円錐形の弁座面５１の
外周に弁体５４が設けられているので、盛り付けられた
シリコーンゴムが硬化する際ニ多少収縮しても、この弁
体と弁座面との間に隙間が生じることがない、また、第１１図には第５の実施例を示す。このものは、
弁座面６１の先端部に弁体固定孔６２を形成し、この孔
内面にシリコーンゴムとの接着性を与えるプライマ処理
を施したものである。なお、６３は通路である。そして
、弁体６４の一部は上記の弁体固定孔６２内に接着固定
される。

また、第１２図には第６の実施例を示す。このものは、
円筒状の弁本体１１の前端部を完全に閉塞する璧７１を
形成し、この壁７１の前面を弁座面７２としたものであ
る。この弁座面７２の一部には弁体固定溝７３が形成さ
れ、この溝の内面はシリコーンゴムに対して接着性を与
えるプライマ処理が施されている。そして、この弁座面
７２にはシリコーンゴムが盛り付けられ、弁体７４が形
成される。そして、このシリコーンゴムが硬化した後、
前方から針部材７６を突き刺し、この弁体７４および壁
７１を貫通させ、この壁７１に通路７５を形成する。こ
の場合、この弁体７４にも孔が形成されるが、この弁体
７４は弾性に富むシリコーンゴムで形成されているので
、この針部材７６を抜いた後はこの弁体の孔は弾性によ
って閉塞される。このものは、最初から通路は形成され
ておらず、この通路にシリコーンゴムが流れ込むのを防
止する通路形成型も不要であり、シリコーンゴムが硬化
してから針部材を突き刺せば通路が形成されるので、製
造が簡単である。

さらに、第１３図および第１４図には第７の実施例を示
す。このものは、円筒状の弁本体１１の前端部に直径方
向に沿う壁８１を形成してこの前端部を断面半円形とし
、この壁８１の外側面を弁座面８５に形成し、またこの
弁座面８５の一部に弁体固定溝８３を形成したものであ
る。そして、この弁体固定溝８３の内面にはシリコーン
ゴムと接着性を有するプライマ処理が施されている。ま
た、この壁８１には通路８２が形成されている。

そして、この弁座面８５には未硬化のシリコーンゴムが
盛り付けられ、これを硬化させて弁体８４が形成される
。

なお、本発明は上記の各実施例にも限定されない。例え
ば、弁本体、弁座面、弁体固定部の形状、構成等は上記
のものには限定されず、用途その他に応じて適宜設定で
きるものである。また、弁体を構成する弾性材料もシリ
コーンゴムには限定されず、その他の弾性を有する合成
樹脂材料が使用できる。また、本発明は筆記具に使用さ
れる弁装置には限定されず、その他の用途に使用される
弁装置にも適用できるものであることはもちろんである
。

［発明の効果］本発明は、弁本体に弁座面および弁体固定部を形成し、
この弁座面と弁体固定部の上に未硬化の弾性を有する樹
脂を盛付け、これを硬化させて弁体を構成したものであ
る。従って、この弁体の着座面は弁座面の凹凸等と忠実
に対応した形状に形成され、この弁座面と隙間なく完全
に密着する。

したがって、内部漏洩等がほとんど生じない。またこの
弁体はあらかじめ弁座面には押圧されておらず、また上
記のように弁座面と着座面とが完全に密着しているので
、この弁体の材質、形状、厚さ等を所定のものに設定す
るだけで極めて正確でかつ安定した開弁作動を達成でき
る。したがって、小さい弁作動圧力、小さい流量の弁装
置を低いコストでかつ高い信頼性で製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は筆記具全体の縦断面図、第２図は弁装置の縦断面
図、第３図は第２図の■−■線に沿う断面図である。第
４図ないし第６図は第２の実施例を示し、第４図は弁装
置の縦断面図、第５図は第４図のｖ−Ｖ線に沿う断面図
、第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ線１こ〜沿う断面図であ
る。第７図ないし第９図は第３の実施例を示し、第７図
は弁装置の縦断面図、第８図は第７図の■−■線に沿う
断面図、第９図は第７図のＩＸ−■線に沿う断面図であ
る。第１０図は第４の実施例の弁装置の縦断面図、第１
１図は第５の実施例の縦断面図、第１２図は第６の実施
例の縦断面図である。また第１３図および第１４図は第
７の実施例を示し、第１３図は弁装置の縦断面図、第１
４図は第１３図のＸＴＶ−ＸＴＶ線に沿う断面図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弁本体と、この弁本体に形成された弁座面と、上
記弁本体内に形成され上記の弁座面に開口した通路と、
上記の弁本体に形成された弁体固定部と、硬化時に上記
の弁本体を構成する材料と接着性を有することがない弾
性を有する合成樹脂材料で形成されこの合成樹脂材料が
未硬化の状態において上記本体の少なくとも弁座面およ
び弁体固定部に盛り付けられた後に硬化されて成形され
た弁体とを有することを特徴とする弁装置。
（２）前記の弁体は、未硬化の合成樹脂を前記の弁座面
および弁体固定部に盛り付ける際に成形型によって規制
されていない自由表面を残して盛り付けられ、この自由
表面を残したまま硬化成形されたものであることを特徴
とする前記請求項１に記載の弁装置。
（３）前記の弁座面には、凹部または凸部が形成されて
いることを特徴とする前記請求項１に記載の弁装置。
（４）前記の弁体を構成する合成樹脂材料はシリコーン
ゴムであることを特徴とする前記請求項１に記載の弁装
置。