WO2017175335A1 - 逆止弁構造 - Google Patents

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WO2017175335A1
WO2017175335A1 PCT/JP2016/061269 JP2016061269W WO2017175335A1 WO 2017175335 A1 WO2017175335 A1 WO 2017175335A1 JP 2016061269 W JP2016061269 W JP 2016061269W WO 2017175335 A1 WO2017175335 A1 WO 2017175335A1
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valve body
valve
thin
outer peripheral
peripheral edge
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PCT/JP2016/061269
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Inventor
原島　伸恭
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藤倉ゴム工業株式会社
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    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • F16K27/0209—Check valves or pivoted valves

Definitions

  • the present invention relates to a check valve structure provided in a fluid flow path.
  • a check valve structure that is suitably used in liquid pumps, oxygen concentrators, hemodialysis circuits, infusion circuits, etc., and restricts the flow of fluids such as liquids only in the forward flow direction and prevents the flow in the reverse flow direction.
  • an elastic material for example, an elastic material having an approximately circular shape in a plan view and a shaft portion provided substantially at the center of the umbrella shape portion
  • a so-called umbrella-type valve element made of a rubber material such as silicone rubber is known (see Patent Document 1).
  • FIG. 10 shows a schematic configuration of a check valve structure using a conventional umbrella type valve body.
  • the conventional umbrella-type valve element 40 an enlarged diameter portion 42 is provided in the middle of the shaft portion 41.
  • the valve seat 50 in which the support hole for supporting the shaft portion 41 and the flow path hole 51 for allowing fluid to pass is formed in the middle of the fluid flow path. Is provided. Then, when the shaft portion 41 is inserted into the support hole of the valve seat 50, the enlarged diameter portion 42 of the shaft portion 41 is locked to the support hole. As a result, the function of preventing the shaft portion 41 from coming out of the support hole with respect to the fluid pressure in the forward flow direction is achieved.
  • the umbrella-type valve element 40 having such a configuration, since the inner diameter of the support hole into which the shaft part 41 is inserted is larger than the outer diameter of the enlarged diameter part 42, the operation of inserting the shaft part 41 into the support hole There is a problem that is complicated. Further, in order to elastically deform the enlarged diameter portion 42 and insert it into the support hole, it is necessary to pull the tip of the shaft portion 41 inserted into the support hole with a strong force. There is a problem of being disconnected. Furthermore, the umbrella-type valve element 40 is molded using a mold, but the enlarged diameter part 42 provided in the middle of the shaft part 41 is resistant to resistance when the valve element 40 is pulled out of the mold. Therefore, the shaft portion 41 may be damaged.
  • an object of the present invention is to provide a check valve structure including a valve body that can be easily assembled in a valve box and is not easily damaged during assembly or molding.
  • the present invention provides a fluid inflow path and an outflow path, a valve box communicating with each of the inflow path and the outflow path, and an elastic material disposed in the valve box.
  • a check valve structure comprising a valve body, the valve body having a substantially circular thin portion in plan view, and a thick portion projecting from a substantial center of one surface of the thin portion
  • the valve box has a valve body support that includes an annular bottom portion that can support the outer edge of the bottom portion of the thick portion, and a peripheral wall portion that continues to the outer peripheral edge of the annular bottom portion, with a hole portion continuing to the outflow passage formed substantially at the center.
  • a check valve structure that is elastically deformed and opened so that the vicinity of the outer peripheral edge portion on the other surface side of the thin wall portion is separated from the valve body abutting portion by the pressure of the fluid (invention). 1).
  • the thickness in the vicinity of the outer peripheral edge of the thin portion that contacts the valve element contact portion is 0.1 to 1.0 mm (Invention 2).
  • the length from the side wall of the said thick part to the surrounding wall part of the said valve body support part is It is preferable that the length is smaller than the length from the valve contact portion to the outer peripheral edge of the thin portion (Invention 3).
  • valve body has a convex portion that protrudes from a substantial center on the other surface side of the thin portion and can be inserted into and removed from the inflow passage (Invention 4).
  • the length between the top of the peripheral wall portion of the valve body support portion and the outlet end of the inflow passage in the sectional view of the valve box is a center in the plan view of the valve body. It is preferable that the thickness is smaller than the thickness (Invention 5).
  • valve box is configured by fitting a first valve box having the inflow passage and a second valve box having the outflow passage. Is preferable (Invention 7).
  • a check valve structure including a valve body that can be easily assembled in a valve box and is not easily damaged during assembly or molding.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a check valve structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cut end view showing a schematic configuration of the valve body in one embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are cut end views showing another configuration of the valve body according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (A) is a plan view showing a first valve box in one embodiment of the present invention
  • FIG. 4 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4 (A).
  • FIG. 5 (A) is a plan view showing a second valve box in one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5 (A).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a check valve structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cut end view showing a schematic configuration of the valve body in one embodiment of the
  • FIG. 6 is a partially enlarged cut end view showing a check valve structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an operation when a fluid in a forward flow direction flows in the check valve structure according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a check action when a fluid (high pressure) in the reverse flow direction flows in the check valve structure according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a check action when a fluid (low pressure) in the reverse flow direction flows in the check valve structure according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a check valve structure having a conventional umbrella-type valve element.
  • the check valve structure 1 includes an inflow path 23 and an outflow path 24, a resin valve box 2 communicating with each of the inflow path 23 and the outflow path 24, and a valve box 2 and a valve body 3 made of an elastic material.
  • valve element 3 protrudes from a substantially conical (substantially circular shape in plan view) thin portion 31 in a free state (assembled state) and a substantial center on the one surface 31 ⁇ / b> A side of the thin portion 31. And a thick cylindrical portion 32 having a substantially cylindrical shape.
  • the material constituting the valve body 3 is not particularly limited as long as it is an elastic material that can be elastically deformed by the pressure of the fluid flowing in the forward flow direction (the right direction in FIG. 1).
  • Examples of the material include synthetic rubbers such as silicone rubber, isoprene rubber and butyl rubber; thermoplastic elastomers and the like.
  • the valve body 3 may have a convex portion 33 protruding from the other surface 31 ⁇ / b> B side of the thin portion 31. If the valve body 3 is displaced in the direction (vertical direction in FIG. 1) orthogonal to the flow direction (lateral direction in FIG. 1), the flow path from the outflow path 24 side to the inflow path 23 side cannot be blocked, The check effect may be reduced. However, by having the convex part 33, the convex part 33 enters the inflow path 23 when the valve body 3 moves to the inflow path 23 side by the pressure of the fluid in the reverse flow direction. Thereby, it can suppress that the valve body 3 shifts
  • the diameter of the convex portion 33 in plan view is larger than the inner diameter of the inflow passage 23 so that at least a part including the top portion 33A of the convex portion 33 can enter the inflow passage 23. Can also be set small.
  • the valve body 3 is configured such that the outer peripheral edge 34 of the thin portion 31 is thicker than the other portions of the thin portion 31. Good. It is possible to suppress the occurrence of deformation such as wrinkles in the vicinity of the outer peripheral edge portion 34 of the thin portion 31 by configuring the outer peripheral edge portion 34 of the thin portion 31 to be thicker than other portions. And a better check effect can be obtained. In addition, if the outer peripheral edge 34 is deformed by the pressure of the fluid flowing in the forward flow direction, there is a possibility that the outer peripheral edge 34 may enter the flow path (a concave groove 291 of the second valve box 22 described later), but the thin portion 31. The outer peripheral edge portion 34 is configured to be thicker than other portions, thereby preventing the outer peripheral edge portion 34 from being deformed and entering the flow path, and preventing the flow rate from being lowered. be able to.
  • the valve box 2 has a first valve box 21 having an inflow path 23 and a second valve box 22 having an outflow path 24.
  • the first valve box 21 has a valve seat portion 25 that spreads outward from the outlet end 231 of the inflow passage 23, and a fitting convex portion 26.
  • the valve seat portion 25 includes an annular valve body abutting portion 251 with which the vicinity 311 on the other surface 31B side of the thin portion 31 of the valve body 3 can abut, an annular valve body abutting portion 251, It has a valve seat surface 252 that is continuous between the outlet ends 231 of the inflow passage 23 and is configured by an inclined surface.
  • the second valve box 22 includes a fitting support for the valve body support part 27 including the hole part 273 continuous with the outflow passage 24 and the first valve box 21. And a fitting recess 28 corresponding to the portion 26.
  • the valve case 2 is configured by fitting the fitting convex portion 26 of the first valve box 21 and the fitting concave portion 28 of the second valve box 22.
  • the valve body support portion 27 can support the outer edge of the bottom portion 321 of the thick portion 32 of the valve body 3.
  • the valve body support portion 27 flows in from an annular bottom portion 271 having a hole portion 273 formed substantially at the center, and an outer peripheral edge of the annular bottom portion 271.
  • the thick wall portion 32 of the valve body 3 has a concave shape that can be loosely fitted.
  • An inclined surface 29 extending outward from the top portion 272A is continuous with the top portion 272A of the peripheral wall portion 272 of the valve body support portion 27.
  • the concave groove part 291 is radially formed centering on the hole part 272 so that the inclined surface 29 and the annular bottom part 271 may be divided into a plurality of parts.
  • the thin portion 31 of the valve body 3 is elastically deformed by the pressure of the fluid flowing in the forward flow direction, and the vicinity of the outer peripheral edge 311 of the thin portion 31 is separated from the valve body abutting portion 251, thereby achieving this embodiment.
  • the check valve structure 1 is opened.
  • the one surface 31A side of the thin portion 31 comes into surface contact with the inclined surface 29, but the concave groove portion 291 forms a flow path by forming the concave groove portion 291 so that the fluid flows out. It flows toward the road 24.
  • the length L 1 between the passage 23 and the outlet end 231 is preferably smaller than the thickness T 32 at the center (thick portion 32) of the valve body 3 in plan view.
  • the length L 1 is smaller than the thickness T 32, it is possible to prevent the valve body 3 from shifting in the direction (vertical direction in FIG. 1) perpendicular to the flow direction (lateral direction in FIG. 1).
  • the length L 2 from the side wall 322 of the thick part 32 to the peripheral wall part 272 of the valve body support part 27 is It is preferably smaller than the length L 3 from the body contact portion 251 to the outer peripheral edge portion 34 of the thin portion 31.
  • the thickness T 31 of the vicinity 311 of the thin portion 31 of the valve body 3 is preferably 0.1 to 1.0 mm, preferably 0.1 to 0. More preferably, it is 4 mm.
  • the thickness T 31 is less than 0.1 mm, the thin portion 31 is bent by the pressure of the fluid in the reverse flow direction, and the valve body abutting portion 251 and the valve seat surface 252 of the valve seat portion 25 and the valve body 3 (thin portion 31). ), A fluid may flow backward.
  • the thickness T 31 exceeds 1.0 mm, when the fluid pressure in the forward flow direction is low, the thin portion 31 is hardly elastically deformed, and the fluid in the forward flow direction is difficult to flow.
  • the assembly work of the check valve structure 1 according to the present embodiment having the above-described configuration can be performed as follows. First, the thick part 32 of the valve body 3 is loosely fitted to the valve body support part 27 of the second valve box 21. Since the valve body support part 27 has a diameter that allows the thick part 32 of the valve body 3 to be loosely fitted, the thick part 32 of the valve body 3 can be easily loosely fitted to the valve body support part 27. it can.
  • the first valve box 21 and the second valve box 22 in which the thick part 32 of the valve body 3 is loosely fitted to the valve body support part 27 are connected to the fitting convex part 26 and the fitting concave part 28.
  • the valve body abutting portion 251 of the valve seat portion 25 of the first valve box 21 abuts on the vicinity of the outer peripheral edge 311 of the thin portion 31 of the valve body 3, and the thin portion 31 is moved to the second valve box. Press slightly toward 21.
  • the valve body 3 is fixed in the valve box 2, and the check valve structure 1 is assembled in a closed state.
  • the check valve structure 1 according to this embodiment is installed in the middle of a flow path in a fuel supply system of an engine such as a hemodialysis circuit, an infusion circuit, an oxygen concentrator, and an automobile / agricultural machine.
  • the thin portion 31 (particularly the thin portion 31) is caused by the pressure of the fluid.
  • the outer peripheral edge vicinity 311) is elastically deformed.
  • the thickness T 31 in the vicinity of the outer peripheral edge 311 of the thin portion 31 is about 0.1 to 1.0 mm, so that the thin portion 31 is low even if the pressure of the fluid is low (for example, about 2.0 kPa). (Particularly, the vicinity 311 of the outer peripheral edge of the thin portion 31) is elastically deformed.
  • the one surface 31 A side of the thin portion 31 of the valve body 3 is in surface contact with the inclined surface 29, but the fluid flowing into the gap between the valve seat portion 25 and the thin portion 31 is a concave groove portion 291 that continues to the hole portion 273. To the outflow passage 24.
  • fluid flow in the forward flow direction is permitted.
  • the valve body 3 in the present embodiment is made of an elastic material that can be elastically deformed by the pressure of a fluid. If the valve body 3 in the present embodiment has no thick portion 32 (disc-shaped valve body), the valve body (by the pressure of the fluid flowing in the reverse flow direction, as is clear from the test example described later) In particular, a large stress is applied to the central portion of the valve body in plan view, and the valve body may be broken. However, since the valve body 3 in the present embodiment has the thick portion 32, stress applied to the valve body 3 (particularly, the boundary portion between the thin portion 31 and the thick portion 32) can be reduced. 3 can be prevented from breaking.
  • the valve body 3 has the thin portion 31 and the thick portion 32, and the thick portion 32 is loosely fitted to the valve body support portion 27. Since the assembling work is completed by fitting the first valve box 21 and the second valve box 23 in a state of being in the above state, the assembling work can be easily performed. In addition, unlike the conventional umbrella type valve body (see FIG. 10), since it does not have an enlarged diameter portion for fixing to a valve seat or the like, the valve body is prevented from being damaged during assembly work or molding. Can do.
  • the check valve structure 1 when the fluid pressure flowing back is a low pressure (for example, about 1.0 kPa or less), the outer peripheral edge portion of the thin portion 31 on the valve body abutting portion 251. In the case where the vicinity 311 abuts and the fluid pressure flowing back is high, the other surface 31B of the thin portion 31 is in surface contact with the valve seat surface 252 so that a good check effect is exhibited.
  • the thickness T 31 in the vicinity of the outer peripheral edge 311 of the thin portion 31 that contacts the valve body contact portion 251 in a natural state is relatively thin, about 0.1 to 1.0 mm, the fluid pressure of the fluid in the forward flow direction Can be opened even at low pressure. Therefore, according to the check valve structure 1 according to the present embodiment, it exhibits a good response to the fluid in the forward flow direction and exhibits a good check effect for the fluid in the reverse flow direction. it can.
  • Example 1 The check valve structure 1 (Example 1) having the configuration shown in FIG. 1 and the check valve structure having the same configuration as the check valve structure 1 of Example 1 except that the valve body 3 does not have the thick portion 32.
  • a simulation analysis was performed in order to evaluate the stress generated in the valve body by the pressure of the fluid in the reverse flow direction.
  • the simulation analysis was performed by a finite element method using nonlinear structural analysis software (product name: MSC. MARC, manufactured by MSC), and the element used was a 4-contact axisymmetric solid element.
  • a model was used in which the valve body was made of silicone rubber (breaking strength: 10 MPa) and the thickness in the center in plan view was 1.16 mm (Example 1) and 0.24 mm (Comparative Example 1). .
  • Example 1 As a result of the simulation analysis, in Comparative Example 1, it was confirmed that when a pressure of 0.45 MPa was applied, a maximum stress of 10 MPa or more was generated in the center of the valve body in plan view. On the other hand, in Example 1, when a pressure of 0.45 MPa was applied, a maximum stress of 1.2 MPa was generated at the boundary between the thin portion 31 and the thick portion 32, and a pressure of 1 MPa was applied. In some cases, it was confirmed that a maximum stress of 4 MPa was generated at the boundary portion.
  • the valve body 3 has the thick portion 32, so that the valve body 3 can be used even when the pressure of the fluid in the reverse flow direction is high. Can be prevented from breaking.

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Abstract

弁箱内に容易に組み付けることができ、組み付け作業時や成型時に破損等が生じ難い弁体を備える逆止弁構造は、流体の流入路及び流出路と、流入路及び流出路のそれぞれに連通する弁箱と、弁箱内に配置され、弾性材料により構成される弁体とを備え、弁体は、平面視略円形状の肉薄部と、肉薄部の一方面の実質的中央から突出する肉厚部とを有し、弁箱は、流出路に連続する孔部を有し、肉厚部の底部外縁を支持可能な環状底部及び当該環状底部の外周縁に連続する周壁部を含む弁体支持部と、肉薄部の他方面側の外周縁部近傍が当接する弁体当接部、並びに当該弁体当接部及び流入路の出口端の間に位置し、肉薄部の他方面が当接可能な弁座面を含む弁座部とを備え、流入路から流出路へと向かう順流方向に流れる流体の圧力により、薄肉部の他方面側の外周縁部近傍が弁体当接部から離れるように弾性変形して開弁する。

Description

逆止弁構造
　本発明は、流体の流路に設けられる逆止弁構造に関する。
　液体ポンプ、酸素濃縮機、血液透析回路、輸液回路等に好適に用いられ、液体等の流体の流れを順流方向のみに制限し、逆流方向の流れを防止する逆止弁構造が従来知られている。この逆止弁構造を構成する弁体として、例えば、平面視略円形状の傘状部と、傘状部の略中央に設けられてなる軸部とを備え、弾性変形可能な弾性材料（例えば、シリコーンゴム等のゴム材料）により構成される、いわゆるアンブレラタイプの弁体が知られている（特許文献１参照）。
特開２００９－２５０３６３号公報
　図１０に従来のアンブレラタイプの弁体を用いた逆止弁構造の概略構成を示す。図１０に示すように、従来のアンブレラタイプの弁体４０においては、軸部４１の途中に拡径部４２が設けられている。この弁体４０を用いた逆止弁構造においては、軸部４１を支持する支持孔と、流体が通過するための流路孔５１とが形成された弁座５０が、流体の流路の途中に設けられている。そして、当該弁座５０の支持孔に軸部４１が挿入されることで、軸部４１の拡径部４２が支持孔に係止される。その結果として、順流方向の流体の圧力に対して軸部４１が支持孔から抜けてしまうのを防止する機能が果たされる。
　このような構成を有する従来のアンブレラタイプの弁体４０は、軸部４１が挿入される支持孔の内径が拡径部４２の外径よりも大きいため、支持孔に軸部４１を挿入する作業が煩雑であるという問題がある。また、拡径部４２を弾性変形させて支持孔に挿入させるため、支持孔に挿入した軸部４１の先端を強い力で引っ張る必要があるが、そのときに軸部４１が傘状部４３から切断されてしまうという問題がある。さらには、上記アンブレラタイプの弁体４０は、金型を用いて成型されるが、軸部４１の途中に設けられている拡径部４２が、弁体４０を金型から引き抜くときの抵抗になり、軸部４１が破損するおそれがある。
　かかる問題に鑑みて、本発明は、弁箱内に容易に組み付けることができ、組み付け時や成型時に破損等が生じ難い弁体を備える逆止弁構造を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、流体の流入路及び流出路と、前記流入路及び前記流出路のそれぞれに連通する弁箱と、前記弁箱内に配置され、弾性材料により構成される弁体とを備える逆止弁構造であって、前記弁体は、平面視略円形状の肉薄部と、前記肉薄部の一方面の実質的中央から突出する肉厚部とを有し、前記弁箱は、前記流出路に連続する孔部が略中央に形成され、前記肉厚部の底部外縁を支持可能な環状底部及び当該環状底部の外周縁に連続する周壁部を含む弁体支持部と、前記肉薄部の他方面側の外周縁部近傍が当接する弁体当接部、並びに当該弁体当接部及び前記流入路の出口端の間に位置し、前記肉薄部の他方面が当接可能な弁座面を含む弁座部とを備え、前記流入路から前記流出路へと向かう順流方向に流れる前記流体の圧力により、前記薄肉部の他方面側の外周縁部近傍が前記弁体当接部から離れるように弾性変形して開弁することを特徴とする逆止弁構造を提供する（発明１）。
　上記発明（発明１）において、前記弁体当接部に当接する前記肉薄部の外周縁部近傍の厚みが、０．１～１．０ｍｍであるのが好ましい（発明２）。
　上記発明（発明１，２）において、前記肉厚部が前記弁体支持部の中央に遊嵌された状態において、前記肉厚部の側壁から前記弁体支持部の周壁部までの長さが、前記弁体当接部から前記肉薄部の外周縁端部までの長さよりも小さいのが好ましい（発明３）。
　上記発明（発明１～３）において、前記弁体は、前記肉薄部の他方面側の実質的中央から突出し、前記流入路内に挿脱可能な凸部を有するのが好ましい（発明４）。
　上記発明（発明１～４）において、前記弁箱の断面視において前記弁体支持部の周壁部の頂部と前記流入路の出口端との間の長さが、前記弁体の平面視における中央の厚みよりも小さいのが好ましい（発明５）。
　上記発明（発明１～５）において、前記弁体支持部の周壁部の頂部から外側に広がる傾斜面をさらに有し、前記傾斜面には、前記流出路に向かう流路を構成する凹状溝部が前記環状底部の前記孔部を中心とする放射状に形成されているのが好ましい（発明６）。
　上記発明（発明１～６）において、前記弁箱は、前記流入路を有する第１の弁箱と、前記流出路を有する第２の弁箱とが嵌合されることにより構成されているのが好ましい（発明７）。
　本発明によれば、弁箱内に容易に組み付けることができ、組み付け時や成型時に破損等が生じ難い弁体を備える逆止弁構造を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る逆止弁構造の概略構成を示す断面図である。 図２は、本発明の一実施形態における弁体の概略構成を示す切断端面図である。 図３（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の一実施形態における弁体の他の構成を示す切断端面図である。 図４（Ａ）は、本発明の一実施形態における第１の弁箱を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。 図５（Ａ）は、本発明の一実施形態における第２の弁箱を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る逆止弁構造を示す部分拡大切断端面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る逆止弁構造における、順流方向の流体が流れるときの作用を概略的に示す断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る逆止弁構造における、逆流方向の流体（高圧）が流れるときの逆止作用を概略的に示す断面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る逆止弁構造における、逆流方向の流体（低圧）が流れるときの逆止作用を概略的に示す断面図である。 図１０は、従来のアンブレラタイプの弁体を有する逆止弁構造の概略構成を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係る逆止弁構造１は、流入路２３及び流出路２４、並びに流入路２３及び流出路２４のそれぞれに連通する樹脂製の弁箱２と、弁箱２内に配置され、弾性材料により構成される弁体３とを有する。
　図２に示すように、弁体３は、自由状態（組み付け状態）において略円錐状（平面視略円形状）の肉薄部３１と、肉薄部３１の一方面３１Ａ側の実質的中央から突出する、略円柱形状の肉厚部３２とを有する。
　弁体３を構成する材料としては、順流方向（図１における右方向）に流れる流体の圧力により弾性変形可能な弾性材料である限り、特に限定されるものではない。当該材料としては、例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム等の合成ゴム；熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
　なお、図３（Ａ）に示すように、弁体３は、肉薄部３１の他方面３１Ｂ側から突出する凸部３３を有していていもよい。弁体３が流れ方向（図１における横方向）に直交する方向（図１における縦方向）にずれてしまうと、流出路２４側から流入路２３側に向かう流路を塞ぐことができず、逆止効果が低減するおそれがある。しかしながら、上記凸部３３を有することで、逆流方向の流体の圧力により弁体３が流入路２３側に移動したときに、凸部３３が流入路２３内に入り込む。これにより、弁体３が流れ方向（図１における横方向）に直交する方向（図１における縦方向）にずれるのを抑制することができる。このような作用を発揮するために、平面視における凸部３３の直径は、凸部３３の頂部３３Ａを含む少なくとも一部が流入路２３内に入り込むことができる程度に、流入路２３の内径よりも小さく設定され得る。
　また、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、弁体３は、肉薄部３１の外周縁端部３４が、肉薄部３１の他の部分に比べて肉厚に構成されていてもよい。肉薄部３１の外周縁端部３４が他の部分に比べて肉厚に構成されていることで、当該肉薄部３１の外周縁端部３４近傍にシワ等の変形が生じるのを抑制することができ、より良好な逆止効果を得ることができる。また、順流方向に流れる流体の圧力により外周縁端部３４が変形してしまうと、流路（後述する第２の弁箱２２の凹状溝部２９１）に入り込んでしまうおそれがあるが、肉薄部３１の外周縁端部３４が他の部分に比べて肉厚に構成されていることで、当該外周縁端部３４が変形して流路に入り込むのを防止し、流量が低下するのを防止することができる。
　弁箱２は、流入路２３を有する第１の弁箱２１と、流出路２４を有する第２の弁箱２２とを有する。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の弁箱２１は、流入路２３の出口端２３１から外側に広がる弁座部２５と、嵌合凸部２６とを有する。弁座部２５は、弁体３の肉薄部３１の他方面３１Ｂ側の外周縁部近傍３１１が当接可能な円環状の弁体当接部２５１と、円環状の弁体当接部２５１及び流入路２３の出口端２３１の間に連続し、傾斜面により構成される弁座面２５２とを有する。
　図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２の弁箱２２は、流出路２４に連続する孔部２７３を含む弁体支持部２７と、第１の弁箱２１の嵌合凸部２６に対応する嵌合凹部２８とを有する。第１の弁箱２１の嵌合凸部２６と第２の弁箱２２の嵌合凹部２８とが嵌合することで、弁箱２が構成される。
　弁体支持部２７は、弁体３の肉厚部３２の底部３２１の外縁を支持可能であり、略中央に孔部２７３が形成されてなる環状底部２７１と、環状底部２７１の外周縁から流入路２３側に向かって立設する周壁部２７２とを有し、弁体３の肉厚部３２が遊嵌可能な凹状に構成されている。弁体支持部２７の周壁部２７２の頂部２７２Ａには、当該頂部２７２Ａから外側に広がる傾斜面２９が連続している。そして、傾斜面２９及び環状底部２７１を複数に分割するように、凹状溝部２９１が孔部２７２を中心とする放射状に形成されている。後述するように、順流方向に流れる流体の圧力により弁体３の肉薄部３１が弾性変形し、肉薄部３１の外周縁部近傍３１１が弁体当接部２５１から離れることで、本実施形態に係る逆止弁構造１が開弁する。このとき、肉薄部３１の一方面３１Ａ側は、傾斜面２９に面接触することになるが、凹状溝部２９１が形成されていることで、当該凹状溝部２９１が流路を構成し、流体が流出路２４に向かって流れる。
　図６に示すように、第１の弁箱２１及び第２の弁箱２２を嵌合させて構成される弁箱２の断面視において、弁体支持部２７の周壁部２７２の頂部２７２Ａと流入路２３の出口端２３１との間の長さＬ1は、弁体３の平面視における中央（肉厚部３２）の厚みＴ32よりも小さいのが好ましい。上記長さＬ1が上記厚みＴ32よりも小さいことで、弁体３が流れ方向（図１における横方向）に直交する方向（図１における縦方向）にずれるのを防止することができる。
　また、肉厚部３２が弁体支持部２７の平面視中央に遊嵌された状態において、肉厚部３２の側壁３２２から弁体支持部２７の周壁部２７２までの長さＬ2が、弁体当接部２５１から肉薄部３１の外周縁端部３４までの長さＬ3よりも小さいのが好ましい。これにより、肉厚部３２が弁体支持部２７に遊嵌された状態で弁体３が流れ方向（図１における横方向）に直交する方向（図１における縦方向）にずれたとしても、肉薄部３１の外周縁部近傍３１１が弁体当接部２５１に当接した状態を維持することができるため、確実に逆止効果が発揮される。
　弁体３の肉薄部３１の外周縁部近傍３１１（弁体当接部２５１に当接する部分）の厚みＴ31は、０．１～１．０ｍｍであるのが好ましく、０．１～０．４ｍｍであるのがより好ましい。当該厚みＴ31が０．１ｍｍ未満であると、逆流方向の流体の圧力により肉薄部３１が撓み、弁座部２５の弁体当接部２５１や弁座面２５２と弁体３（肉薄部３１）との間に隙間ができてしまい、流体が逆流してしまうおそれがある。一方、当該厚みＴ31が１．０ｍｍを超えると、順流方向の流体の圧力が低い場合に、肉薄部３１が弾性変形し難くなり、順流方向の流体が流れ難くなる。
　上述した構成を有する本実施形態に係る逆止弁構造１の組み付け作業は、以下のようにして行われ得る。まず、第２の弁箱２１の弁体支持部２７に弁体３の肉厚部３２を遊嵌する。弁体支持部２７は、弁体３の肉厚部３２を遊嵌可能な程度の径を有するため、当該弁体支持部２７に弁体３の肉厚部３２を容易に遊嵌することができる。
　次に、第１の弁箱２１と、弁体支持部２７に弁体３の肉厚部３２が遊嵌されている第２の弁箱２２とを、嵌合凸部２６及び嵌合凹部２８により嵌合する。このとき、第１の弁箱２１の弁座部２５の弁体当接部２５１が、弁体３の肉薄部３１の外周縁部近傍３１１に当接するとともに、肉薄部３１を第２の弁箱２１側にわずかに押圧する。このようにして弁体３が弁箱２内に固定され、逆止弁構造１は、閉弁状態で組み付けられる。
　上述した構成を有する本実施形態に係る逆止弁構造１の作用について説明する。
　本実施形態に係る逆止弁構造１は、例えば、血液透析回路、輸液回路、酸素濃縮器、自動車・農耕機等のエンジンの燃料供給系等における流路の途中に設置される。
　そして、図７に示すように、逆止弁構造１の流入路２３から流出路２４に向かって（図７の矢印方向）流体が流れると、流体の圧力により、肉薄部３１（特に肉薄部３１の外周縁部近傍３１１）が弾性変形する。本実施形態において肉薄部３１の外周縁部近傍３１１の厚みＴ31が０．１～１．０ｍｍ程度であることで、流体の圧力が低くても（例えば、２．０ｋＰａ程度）、肉薄部３１（特に肉薄部３１の外周縁部近傍３１１）が弾性変形する。その結果、自然状態（組み付け状態）において弁体当接部２５１に当接していた肉薄部３１の外周縁部近傍３１１が、当該弁体当接部２５１から離れ、弁座部２５と肉薄部３１との間隙に流体が流入する。
　このとき、弁体３の肉薄部３１の一方面３１Ａ側が傾斜面２９に面接触するが、弁座部２５と肉薄部３１との間隙に流入した流体は、孔部２７３に連続する凹状溝部２９１を流出路２４に向かって流れる。このように、本実施形態に係る逆止弁構造１においては、順流方向の流体の流れが許可される。
　一方、図８に示すように、逆止弁構造１の流出路２４から流入路２３に向かって（図８の矢印方向に）流体が流れると、流体の圧力により、弁体３が流入路２３に向かって移動する。このとき、流体の圧力が高いと（例えば、１５ｋＰａ以上程度）、肉薄部３１が弁座面２５２に面接触するとともに肉厚部３２が流入路２３の出口端２３１に押し付けられ、流入路２３の出口端２３１を塞ぐことができる。
　上述したように、本実施形態における弁体３は、流体の圧力により弾性変形可能な弾性材料により構成される。本実施形態における弁体３が、肉厚部３２を有しないもの（円盤状の弁体）であると、後述する試験例からも明らかなように、逆流方向に流れる流体の圧力により弁体（特に弁体の平面視中央部）に大きな応力がかかることで弁体が破断してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態における弁体３が肉厚部３２を有することで、弁体３（特に肉薄部３１と肉厚部３２との境界部分）にかかる応力を低減することができるため、弁体３が破断してしまうのを防止することができる。
　また、図９に示すように、逆止弁構造１の流出路２４から流入路２３に向かって（図９の矢印方向に）流れる流体の圧力が低い場合（例えば、１．０ｋＰａ以下程度）、弁体３がわずかに流入路２３に向かって移動するものの、肉厚部３２が流入路２３の出口端２３１に押し付けられるほどには移動しない。しかしながら、このような場合においても、肉薄部３１の外周縁部近傍３１１が弁体当接部２５１に当接することで、流入路２３に向かう流路を塞ぐことができる。このようにして、本実施形態に係る逆止弁構造１においては、逆流方向の流体の圧力にかかわらず、当該流体を効果的に逆止することができる。
　上述したように、本実施形態に係る逆止弁構造１によれば、弁体３が肉薄部３１及び肉厚部３２を有し、当該肉厚部３２を弁体支持部２７に遊嵌させた状態で第１の弁箱２１と第２の弁箱２３とを嵌合させることで組み付け作業が完了するため、当該組み付け作業を容易に行うことができる。また、従来のアンブレラタイプの弁体（図１０参照）のように、弁座等に固定するための拡径部を有しないため、組み付け作業時や成型時に弁体が破損するのを防止することができる。
　さらに、本実施形態に係る逆止弁構造１によれば、逆流する流体圧が低圧（例えば、１．０ｋＰａ以下程度）の場合には、弁体当接部２５１に肉薄部３１の外周縁部近傍３１１が当接する一方、逆流する流体圧が高圧の場合には、肉薄部３１の他方面３１Ｂが弁座面２５２に面接触することで、良好な逆止効果が発揮される。一方で、自然状態で弁体当接部２５１に当接する肉薄部３１の外周縁部近傍３１１の厚みＴ31が０．１～１．０ｍｍ程度と比較的薄いため、順流方向の流体の流体圧が低圧であっても開弁することができる。よって、本実施形態に係る逆止弁構造１によれば、順流方向の流体に対しては良好な応答性を示すとともに、逆流方向の流体に対しては良好な逆止効果を発揮することができる。
　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属するすべての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例等により何ら限定されるものではない。
〔試験例１〕
　図１に示す構成を有する逆止弁構造１（実施例１）及び弁体３が肉厚部３２を有しない以外は実施例１の逆止弁構造１と同様の構成を有する逆止弁構造（比較例１）につき、逆流方向の流体の圧力により弁体に発生する応力を評価するために、シミュレーション解析を行った。上記シミュレーション解析は、非線形構造解析ソフト（製品名：ＭＳＣ．ＭＡＲＣ，ＭＳＣ社製）を用い、有限要素法により行われ、使用要素を４接点軸対称ソリッド要素とした。上記シミュレーション解析において、弁体をシリコーンゴム（破断強度：１０ＭＰａ）により構成し、その平面視中央の厚みを１．１６ｍｍ（実施例１）及び０．２４ｍｍ（比較例１）としたモデルを使用した。
　上記シミュレーション解析の結果、比較例１においては、０．４５ＭＰａの圧力が印加されたときに、弁体の平面視中央に１０ＭＰａ以上の最大応力が発生することが確認された。一方、実施例１においては、０．４５ＭＰａの圧力が印加されたときに、肉薄部３１と肉厚部３２との境界部分に１．２ＭＰａの最大応力が発生し、１ＭＰａの圧力が印加されたときには、当該境界部分に４ＭＰａの最大応力が発生することが確認された。
　このシミュレーション結果から明らかなように、本実施形態に係る逆止弁構造１によれば、弁体３が肉厚部３２を有することで、逆流方向の流体の圧力が高くても、弁体３が破断してしまうのを防止することができる。
１…逆止弁構造
２…弁箱
　２１…第１の弁箱
　２２…第２の弁箱
　２３…流入路
　　２３１…出口端
　２４…流出路
　２５…弁座部
　２７…弁体支持部
　　２７１…環状底部
　　２７２…周壁部
　　２７３…孔部
３…弁体
　３１…肉薄部
　３２…肉厚部

Claims (7)

  1. 　流体の流入路及び流出路と、前記流入路及び前記流出路のそれぞれに連通する弁箱と、前記弁箱内に配置され、弾性材料により構成される弁体とを備える逆止弁構造であって、
    　前記弁体は、平面視略円形状の肉薄部と、前記肉薄部の一方面の実質的中央から突出する肉厚部とを有し、
    　前記弁箱は、前記流出路に連続する孔部が略中央に形成され、前記肉厚部の底部外縁を支持可能な環状底部及び当該環状底部の外周縁に連続する周壁部を含む弁体支持部と、前記肉薄部の他方面側の外周縁部近傍が当接する弁体当接部、並びに当該弁体当接部及び前記流入路の出口端の間に位置し、前記肉薄部の他方面が当接可能な弁座面を含む弁座部とを備え、
    　前記流入路から前記流出路へと向かう順流方向に流れる前記流体の圧力により、前記薄肉部の他方面側の外周縁部近傍が前記弁体当接部から離れるように弾性変形して開弁することを特徴とする逆止弁構造。
  2. 　前記弁体当接部に当接する前記肉薄部の外周縁部近傍の厚みが、０．１～１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁構造。
  3. 　前記肉厚部が前記弁体支持部の中央に遊嵌された状態において、前記肉厚部の側壁から前記弁体支持部の周壁部までの長さが、前記弁体当接部から前記肉薄部の外周縁端部までの長さよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆止弁構造。
  4. 　前記弁体は、前記肉薄部の他方面側の実質的中央から突出し、前記流入路内に挿脱可能な凸部を有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の逆止弁構造。
  5. 　前記弁箱の断面視において前記弁体支持部の周壁部の頂部と前記流入路の出口端との間の長さが、前記弁体の平面視における中央の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の逆止弁構造。
  6. 　前記弁体支持部の周壁部の頂部から外側に広がる傾斜面をさらに有し、
    　前記傾斜面には、前記流出路に向かう流路を構成する凹状溝部が前記環状底部の前記孔部を中心とする放射状に形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の逆止弁構造。
  7. 　前記弁箱は、前記流入路を有する第１の弁箱と、前記流出路を有する第２の弁箱とが嵌合されることにより構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の逆止弁構造。
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