JPH10132111A - ボール逆止弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的球面精度の低いプラスチック製のボー
ル弁体でも確実に流路を閉鎖可能な構造とする。 【解決手段】 ケース体１内部の弁室２に開口した流体
の導入孔１０の開口周縁部に、ボール弁体３より小径な
内周面を有する比較的柔軟な材料にて形成された筒状の
弁座体４を突設し、導出孔１２側から逆流する流体圧に
付勢されたボール弁体３が弁座体４の内部に嵌入して弁
座体４を拡径変形させる際に、ボール弁体３の表面形状
に対応した形状に弁座体４が適宜変形して、弁座体４の
内周面とボール弁体３の表面とが緊密に接触するように
した。これにより、ボール弁体の球面精度が比較的低い
場合でも、流路を確実に閉鎖することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボール逆止弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケース体内の弁室に収容されたボール弁
体が、弁室内への流体の流入孔の開口縁部に設けられた
弁座面に接して流路を閉止することで逆流を抑止するよ
うにしたボール逆止弁が知られている。このボール逆止
弁は、正方向の流れに押されてボール弁体が弁座から離
れ、ボール弁体と弁室内面との間隙を通って流体が通過
するようになっており、抵抗が比較的小さく、開閉作動
が円滑であるといった利点があり、多様な分野で使用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、弁開時に弁
室内をボール弁体が自由に転動するため、どの角度位置
からでも所定の弁座面に密着して流路を確実に閉止し得
るように、ボール弁体の球面に高い精度が要求される。
このため、ボール弁体には、一般的に、高精度な球面に
加工可能なスチール等の金属製のものが採用されてい
る。しかしながら、各種の薬液を扱う理化学機器等で
は、腐食の問題が生じることから、耐薬品性に優れたサ
ファイア等の高価な貴石類が用いられることがあり、製
造コストが嵩むといった不都合があった。これに対し
て、化学的に安定なプラスチック材をボール弁体に採用
することが考えられるが、プラスチック材では球面の精
度をだすのが面倒であることから密封性を十分に確保す
ることができず、製造コストの低減と耐薬品性とを両立
させるのが困難であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、このような課題
を解決するべく、比較的球面精度の低いプラスチック製
のボール弁体でも確実に流路を閉鎖可能な構造とするた
めに、本発明においては、ケース体内部の弁室に開口し
た流体の流入孔をボール弁体にて閉止することによって
流出孔側からの流体の逆流を抑止するようにしたボール
逆止弁において、前記ボール弁体より小径な内周面を有
する比較的柔軟な材料にて形成された拡径変形可能な筒
状の弁座体が、前記流入孔の開口周縁部に突設され、逆
流方向の流体圧に付勢された前記ボール弁体が、前記弁
座体の内部に嵌入して該弁座体を拡径変形させながら該
弁座体の内周面に圧接することによって流路を閉鎖する
ものとした。これにより、逆流方向の流体圧に付勢され
たボール弁体が弁座体に圧接して弁座体を拡径変形させ
る際に、ボール弁体の表面形状に対応した形状に弁座体
が適宜変形するため、弁座体の内周面とボール弁体の表
面とが緊密に接触する。このため、ボール弁体の球面精
度が比較的低い場合でも、流路を確実に閉鎖することが
できる。

【０００５】特に、前記ケース体の一端側に前記流入孔
が、前記ケース体の他端側に前記流出孔が設けられ、初
期状態において、前記ボール弁体が、前記弁座体と、前
記流出孔の開口縁部との間に挟持されていると良い。こ
れにより、両側の圧力が等しい初期状態から、逆流方向
の流体圧力によって弁座体とボール弁体とが密着した全
閉状態に即座に移行するようになり、逆止時のタイムラ
グを短縮することができる。もっとも、弁座体をボール
弁体の下方に配置した縦置きとすれば、初期状態におい
てボール弁体が自重で弁座体に接触した状態に保持され
るため、上記と同様の効果を得ることができるが、上記
のように構成することにより、縦置き、横置きいずれの
配置でも逆止時のタイムラグを短縮することができる。
一方、正方向の流れに対しては、１次側の圧力によって
弁座体が拡径して弁座体とボール弁体と間に形成される
間隙を流体が通過するため、流体を正方向にスムーズに
通過させることができる。

【０００６】さらに、前記弁座体が、開口側が拡径され
たすり鉢状に形成されていると良い。これにより、弁座
体の内周面でもってボール弁体を安定的に支持すること
ができる。しかも、逆方向の流れに押されてボール弁体
が弁座体に圧着する際に、弁座体の拡径変形やボール弁
体の動きがスムーズに行われるため、タイムラグを短縮
すると共に、弁座体に大きな変形を生じさせないことか
ら耐久性の高いものとすることができる。

【０００７】また、前記弁座体の端部から前記ボール弁
体を外囲する態様で周方向に所定寸法の間隙をおいて軸
方向に複数延出されたガイド片を設けると好ましい。こ
れにより、正方向の流れによってボール弁体が弁座体の
軸線に直交する向きに大きく揺れ動くのをガイド片が適
度に規制するため、ボール弁体の初期位置への復帰が迅
速に行われ、閉止動作のタイムラグを短縮することがで
きる。なお、これと同様の効果は弁室内にガイド部材を
別途設けることで対応可能であるが、弁座体に一体的に
設けることで、構造が簡易化されるため、製造コストを
低減させることができる。一方、正方向の流れに対して
は、流体がガイド片の間隙を通ってスムーズに流れるた
め、流体の流れを阻害しない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された実施
形態に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明に基づき構成されたボール
逆止弁の第１の実施形態を示している。このボール逆止
弁は、概ね円筒状をなすケース体１と、このケース体１
の軸線方向中間部に形成された弁室２に収容されたボー
ル弁体３と、弁室２の一方の壁をなし、弁室２内に突出
したすり鉢状の弁座体４を備えた弁座板５と、この弁座
板５に接して設けられた支持板６とで構成されており、
これら全ての部材がプラスチック材にて形成され、試液
の分析を行う液体クロマトグラフィー等の理化学機器の
送液回路に適したものとなっている。

【００１０】ケース体１は、強靱で耐薬品性に優れたプ
ラスチック材料、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテ
ルケトン）樹脂にて形成されており、軸線方向両端部に
ねじ込み式の継手部７・８がそれぞれ設けられ、所定の
ジョイントを介して送液パイプが接続されるようになっ
ている。また、図中右方の継手部８の軸線方向中心部側
には、隔壁部９が一体的に設けられており、この隔壁部
９と、これに対向して、図中左側の継手部７の開口から
挿設された弁座板５との間に弁室２が画成される。

【００１１】弁座板５は、比較的柔軟なプラスチック材
料、例えばフッ素樹脂にて一体的に形成されいる。この
フッ素樹脂は、非粘着性で摩擦係数が小さいといった特
性を有している。このため、弁座体４へのボール弁体３
のかじりつきを防ぎ、後述するように、１次側の圧力が
大きくなるのに伴って、ボール弁体と弁座体とが速やか
に離間するようになる。しかも、フッ素樹脂は耐薬品性
に優れていることから、各種の薬液を扱う理化学機器に
適用する際に好都合である。また、弁座体４を弁座板５
に一体的に形成したことにより、部品点数が減少する
他、組み付けが容易になると共に、弁座体４を弁室２内
に精度良く配置することができる。

【００１２】この弁座板５の弁室２と相反する側には、
この弁座板５に作用する弁室２の内圧を実質的に支持す
るための支持板６が挿設されている。この支持板６は、
弁座板５より高剛性の材料、例えば、ケース体１と同様
のＰＥＥＫ樹脂にて形成され、圧入にてケース体１に対
して固定されている。上記のように弁座体４を弁座板５
に一体形成した場合には、弁座板５も柔軟なプラスチッ
ク材料にて形成されることから、弁室２の内圧に対して
剛性が不足しがちになるが、このように支持板６を設け
て補強することにより、剛性不足が解消され、弁室２の
内圧に耐え得る強固な構造とすることができる。

【００１３】このボール逆止弁は、後述するように、図
中左方から右方に向かう正方向の流れに対してのみ液体
を通すようになっており、ケース体１の軸線に沿って、
弁座板５並びに支持板６の中心部に、液体を弁室２内へ
導入するための流入孔１０・１１が、隔壁部９の中心部
に、弁室２内の液体を排出するための流出孔１２がそれ
ぞれ貫設されている。

【００１４】弁座体４は、ケース体１の軸線を中心にし
た円錐状をなし、流入孔１０の開口周縁部から延出され
ている。図１に示す初期状態、すなわち不使用時または
１次側と２次側との圧力が等しい場合では、ボール弁体
３の弁座体４と相反する側の面が隔壁部９の流出孔１２
の開口縁部に衝止され、ボール弁体３が弁座体４の開口
を概ね閉止するように弁座体４のやや先端よりの内周面
に当接しており、ボール弁体３の中心がケース体１の軸
線に概ね整合する位置に保持されている。

【００１５】このようにボール弁体３を衝止する隔壁部
９に弁座体４と同軸的に流出孔１２を設けておくと、流
出孔１２から逆流する流体圧力を、ボール弁体３の弁座
体４と相反する側の面に対して、ボール弁体３を弁座体
４の軸線方向に沿って変位させる向きに均等に作用させ
ることができる。このため、ボール弁体３が大きく揺れ
動くことなく弁座体４の軸線方向に沿って概ね直線的に
変位するようになり、後述する弁座体４に圧接する所定
の全閉状態に早期に到達することができ、逆止時のタイ
ムラグを短縮することができる。

【００１６】ボール弁体３が衝止される流出孔１２の開
口縁部には、図２に併せて示すように、Ｖ字状の断面形
状を有する切り欠き溝１３が複数（図２では３つ）放射
状に設けられており、ボール弁体３が流出孔１２の開口
縁部に接した状態でも、弁室２と流出孔１２とが互いに
連通される。このため、後述するように、正流時におい
て、流路が閉鎖されることがなく、切り欠き溝１３を通
って流体が弁室２から流出孔１２に流入し得る。なお、
この切り欠き溝１３は、上記の形状に限定されるもので
はなく、適宜、所要の断面積で適切に流体を通過させる
のに適した形状に形成すれば良い。

【００１７】このようにしてなるボール逆止弁におい
て、図中左方の流入孔１０・１１側（１次側）の圧力
が、図中右方の流出孔１２側（２次側）に比較して低く
なる、すなわち逆方向に液体が流れようとすると、図３
（Ａ）に示すように、１次側と２次側との差圧によって
弁座体４にボール弁体３が押しつけられ、弁座体４が拡
径変形しながら、ボール弁体３が軸線方向左向きに移動
する。このとき、弁座体４がボール弁体３の表面形状に
対応して変形し、弁座体４の内周面がボール弁体３の表
面に緊密に接触するため、流路が確実に閉止される。な
お、弁座体４の内周面とボール弁体３の表面とは共に、
鏡面仕上げによって平滑に形成しておくことにより、弁
座体４とボール弁体３との密着性が高められる。

【００１８】一方、１次側の圧力が２次側に比較して高
くなる、すなわち正方向に液体が流れようとすると、１
次側の圧力が弁座体４の内周面に作用し、図３（Ｂ）に
示すように、弁座体４が拡径変形し、隔壁部９に衝止さ
れたボール弁体３の表面と弁座体４の内周面との間に間
隙が形成され、この間隙を通って、図３（Ｂ）中に矢印
で示すように、流入孔１１・１０から弁座体４の内側に
導入された液体が、流出孔１２に送られるようになる。

【００１９】このとき、弁座体４がフッ素樹脂にて形成
されていると、弁座体４へのボール弁体３のかじりつき
を起こすことなく、ボール弁体３に作用する差圧に対応
してボール弁体３と弁座体４とが即座に離間して、流路
が開放される。

【００２０】図４は、本発明に基づき構成されたボール
逆止弁の第２の実施形態を示している。このボール逆止
弁は、上記第１の実施形態で示したすり鉢状の弁座体４
を備えた弁座板５に代わって、真直な円筒状の弁座体２
１と、この弁座体の端部から軸方向に延出された複数の
ガイド片２２が形成された弁座板２３が設けられてい
る。この他の部分は上記第１の実施形態と同様であり、
同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００２１】弁座体２１の内周面は、ボール弁体３より
小径に形成されており、その端面の内周側は、円弧状に
面取りが施されており、ここに、他方を隔壁部９の流出
孔１２の開口縁部に衝止されたボール弁体３が当接して
ケース体１の軸線上に保持されるようになっている。ガ
イド片２２は、図５に併せて示すように、このガイド片
２２の周方向幅と概ね同一寸法の間隙を隔てて、ボール
弁体３を取り囲むように周方向に列んで配設されてい
る。

【００２２】このようにしてなるボール逆止弁におい
て、図中左方の１次側の圧力が、図中右方の２次側に比
較して低くなる、すなわち逆方向に液体が流れようとす
ると、１次側と２次側との差圧に付勢されたボール弁体
３が、面取りが施された弁座体２１の先端部に当接した
状態から、図６（Ａ）に示すように、弁座体２１の開口
部を拡径変形させながら、軸線方向左向きに移動して弁
座体２１の内側に円滑に入り込む。これにより、ボール
弁体３の表面形状に対応して変形した弁座体２１の内周
面とボール弁体３の表面とが緊密に接触され、流路が確
実に閉止される。

【００２３】一方、１次側の圧力が２次側に比較して高
くなる、すなわち正方向に液体が流れようとすると、図
６（Ｂ）に示すように、その内周面に作用する１次側の
圧力に押されて弁座体２１が拡径変形し、隔壁部９に衝
止されたボール弁体３の表面と弁座体２１の内周面と間
に間隙が形成され、この間隙を通って、図６（Ｂ）中に
矢印で示すように、流入孔１１・１０から弁座体２１の
内側に導入された液体が、流出孔１２に送られるように
なる。この際、ガイド片２２によってボール弁体３が上
下に大きく動き回るのが規制される。

【００２４】なお、ボール弁体３は、弁座体４・２１へ
のかじりつきを防ぐ上で、弁座板５・２３と同様にフッ
素樹脂にて形成されていると望ましい。また、支持板６
は、ケース体１に対して螺着にて固定されるものとして
も良い。

【００２５】

【発明の効果】このように本発明によれば、逆流方向の
流体圧に付勢されたボール弁体が弁座体を拡径変形させ
ながら嵌入する際に、弁座体がボール弁体の表面形状に
応じて適宜変形し、弁座体の内周面とボール弁体の表面
とが緊密に接触するため、ボール弁体の球面の精度が比
較的低い場合でも、流路を確実に閉止することができ
る。したがって、球面精度の低いプラスチック製のボー
ル弁体を採用することが可能となり、耐薬品性に優れた
ボール逆止弁を安価に提供することができる。また、ボ
ール弁体に高精度な球面が要求されないことから、ボー
ル弁体をプラスチック材以外の材料で形成する場合にお
いても、製造コストを低減するといった利点が得られ
る。

【００２６】特に、初期状態において、ボール弁体が弁
座体と流出孔の開口縁部との間に挟持されていると、縦
置き、横置きいずれの配置でも、初期状態から全閉状態
に即座に移行するため、逆止時のタイムラグを短縮する
ことができる。

【００２７】さらに、弁座体を、開口側が拡径されたす
り鉢状に形成すると、弁座体の内周面でもってボール弁
体を安定的に支持することができる。しかも、逆方向の
流れに押されてボール弁体が弁座体に圧着する際に、弁
座体の拡径変形やボール弁体の動きがスムーズに行われ
るため、タイムラグを短縮すると共に、弁座体に大きな
変形を生じさせないことから耐久性の高いものとするこ
とができる。

【００２８】また、弁座体の端部からガイド片を複数延
出させておくと、正方向の流れによってボール弁体が弁
座体の軸線に直交する向きに大きく揺れ動くのがガイド
片によって適度に規制されるため、ボール弁体の初期位
置への復帰が迅速に行われ、閉止動作のタイムラグを短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づき構成されたボール逆止弁の第１
の実施形態を示す断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】Ａ部及びＢ部からなり、Ａ部は、図１に示した
ボール逆止弁の閉状態を示す断面図であり、Ｂ部は、同
様のボール逆止弁の開状態を示す断面図である。

【図４】本発明に基づき構成されたボール逆止弁の第２
の実施形態を示す断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図６】Ａ部及びＢ部からなり、Ａ部は、図４に示した
ボール逆止弁の閉状態を示す断面図であり、Ｂ部は、同
様のボール逆止弁の開状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ケース体 ２ 弁室 ３ ボール弁体 ４ 弁座体 ５ 弁座板 ６ 支持板 ７・８ 継手部 ９ 隔壁部 １０・１１ 流入孔 １２ 流出孔 １３ 切り欠き溝 ２１ 弁座体 ２２ ガイド片 ２３ 弁座板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース体内部の弁室に開口した流体の
   流入孔をボール弁体にて閉止することによって流出孔側
   からの流体の逆流を抑止するようにしたボール逆止弁で
   あって、 前記ボール弁体より小径な内周面を有する比較的柔軟な
   材料にて形成された拡径変形可能な筒状の弁座体が、前
   記流入孔の開口周縁部に突設され、逆流方向の流体圧に
   付勢された前記ボール弁体が、前記弁座体の内部に嵌入
   して該弁座体を拡径変形させながら該弁座体の内周面に
   圧接することによって流路を閉鎖するようにしたことを
   特徴とするボール逆止弁。
2. 【請求項２】 前記ケース体の一端側に前記流入孔
   が、前記ケース体の他端側に前記流出孔が設けられ、初
   期状態において、前記ボール弁体が、前記弁座体と、前
   記流出孔の開口縁部との間に挟持されるようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載のボール逆止弁。
3. 【請求項３】 前記弁座体が、開口側が拡径されたす
   り鉢状に形成されたことを特徴とする請求項１若しくは
   請求項２に記載のボール逆止弁。
4. 【請求項４】 前記弁座体の端部から前記ボール弁体
   を外囲する態様で周方向に所定寸法の間隙をおいて軸方
   向に複数延出されたガイド片を設けたことを特徴とする
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボール逆止
   弁。