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
【課題】傘状部分を隔壁部分に当接させた閉弁状態で一定時間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。更に、そのような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を提供すること。
【解決手段】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 で示されるテトラアルコキシシランと、式（２）：Ｔｉ（ＯＲ2 ）4 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 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。
【解決手段】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 で示されるテトラアルコキシシランと、式（２）：Ｔｉ（ＯＲ2 ）4 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 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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【特許文献１】特開２００３−２７８６５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
〔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。
【００２４】
〔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。
【００２５】
〔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。
【００２６】
〔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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
＜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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【実施例】
【００６３】
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。
【００６４】
〔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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
（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。
【００６７】
（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。
【００６８】
（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
【００６９】
＜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。
【００７０】
＜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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
＜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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
＜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。
【００７６】
＜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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
＜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。
【００７９】
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。
【００８０】
＜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。
【００８１】
（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。
【００８２】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００８３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来のエアポンプ（ダイヤフラムポンプ）の構成を示す説明図である。
【図２】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。
【図３】本発明のエアポンプ用逆止弁装置（閉弁状態）を示す断面図である。
【図４】本発明のエアポンプ用逆止弁装置（開弁状態）を示す断面図である。
【図５】本発明のエアポンプ（ダイヤフラムポンプ）の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【特許文献１】特開２００３−２７８６５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
〔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。
【００２４】
〔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。
【００２５】
〔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。
【００２６】
〔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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
＜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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【実施例】
【００６３】
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。
【００６４】
〔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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
（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。
【００６７】
（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。
【００６８】
（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
【００６９】
＜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。
【００７０】
＜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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
＜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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
＜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。
【００７６】
＜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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
＜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。
【００７９】
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。
【００８０】
＜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。
【００８１】
（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。
【００８２】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００８３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来のエアポンプ（ダイヤフラムポンプ）の構成を示す説明図である。
【図２】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。
【図３】本発明のエアポンプ用逆止弁装置（閉弁状態）を示す断面図である。
【図４】本発明のエアポンプ用逆止弁装置（開弁状態）を示す断面図である。
【図５】本発明のエアポンプ（ダイヤフラムポンプ）の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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により処理されているアンブレラバルブ。
【請求項２】
前記表面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種である請求項１に記載のアンブレラバルブ。
【請求項３】
前記表面処理剤が、酸または塩基を含有する請求項１または請求項２に記載のアンブレラバルブ。
【請求項４】
前記表面処理剤が、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請求項１に記載のアンブレラバルブ。
【請求項５】
前記表面処理剤が、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請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアンブレラバルブ。
【請求項６】
前記表面処理剤が、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請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアンブレラバルブ。
【請求項７】
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、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。
【請求項８】
５０ＫＰａ以下の圧力において作動する請求項７に記載のエアポンプ用逆止弁装置。
【請求項９】
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、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。
【請求項１】
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により処理されているアンブレラバルブ。
【請求項２】
前記表面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種である請求項１に記載のアンブレラバルブ。
【請求項３】
前記表面処理剤が、酸または塩基を含有する請求項１または請求項２に記載のアンブレラバルブ。
【請求項４】
前記表面処理剤が、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請求項１に記載のアンブレラバルブ。
【請求項５】
前記表面処理剤が、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請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアンブレラバルブ。
【請求項６】
前記表面処理剤が、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請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアンブレラバルブ。
【請求項７】
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、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。
【請求項８】
５０ＫＰａ以下の圧力において作動する請求項７に記載のエアポンプ用逆止弁装置。
【請求項９】
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、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２６６４１４（Ｐ２００６−２６６４１４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８６５８６（Ｐ２００５−８６５８６）
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（０００００５１７５）藤倉ゴム工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（０００００５１７５）藤倉ゴム工業株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]