JP2016017620A - 弁装置及び弁装置を備えた管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体が開放位置から更に変位されようとするときにその変位を制限する。
【解決手段】弁体１８が、弁座係合面１８ａを備える密封部１８Ａと、テーパ部１８Ｂとを有する。コイルバネ２０は、流体通路１２ａの周壁に係合固定される固定部２０Ａと、固定部２０Ａに続く第１の端部２０ａから延び弁体１８のテーパ部１８Ｂの周りを螺旋状に延びる中間部２０ｂを介して、弁体１８に係合する第２の端部２０ｃに至る螺旋状部２０Ｂを有し、第１の端部２０ａが小径とされ、第２の端部２０ｃが大径とされ、中間部２０ｂが第１の端部２０ａから第２の端部２０ｃに向けて次第に径が大きくなる円錐形状とされている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、流体通路内に設定され該流体通路を通る流体の流れを阻止する閉止位置と、該流体の流れを許容する開放位置との間で該流体通路に沿って変位可能とされる弁体と、該弁体を該閉止位置に向けて付勢するコイルバネとを有する弁装置、及び、該弁装置を備える管継手に関する。

通常、この種の管継手はソケットと該ソケットに嵌合連結されるプラグとからなり、それらが嵌合連結されると、ソケットに設けられている弁装置がプラグによって開放されて当該管継手内を流体が流通するのを可能とするように構成されている。具体的には、弁装置は、弁体と該弁体をソケットの流体通路の周壁に設けた環状の弁座に押圧して流体通路を閉止する閉止位置とするコイルバネとを有し、プラグはソケット内に嵌合されることにより弁体を、コイルバネを圧縮しながら開放位置に変位する。このような管継手において弁体が開放位置にあるとき、流体はソケット側からプラグ側に流れるようにされており流体圧を受ける弁体はプラグによって係合され開放位置に保持される構成になっているのが一般的である。これに対し、流体がプラグ側からソケット側に流れるようにした場合、弁体は逆向きの流体圧を受けコイルバネを圧縮するようになるので、流体通路の開放状態を維持するためには、弁体の動きを適宜阻止するようにすることが必要となる。

例えば、特許文献１は、コイルバネを大径の外側コイルバネと、小径で短い内側コイルバネから構成し、上述のように流体が逆方向に流れる場合には、その流体圧によって弁体が一定距離だけ変位した時点で、当該弁体が外側コイルバネに加えて内側コイルバネにも係合するようにして当該コイルバネのバネ定数を大きくし、それにより該弁体の変位を阻止するようにしたものを開示している。

特許第４７９８５１０号

本発明は、特許文献と同様の機能をより簡易な構造で奏することを可能とする弁装置及びそれを備える管継手を提供することを目的としている。

すなわち、本発明は、
流体通路内に設定され該流体通路を通る流体の流れを阻止する閉止位置と、該流体の流れを許容する開放位置との間で該流体通路に沿って変位可能とされる弁体と、
該弁体を該閉止位置に向けて付勢するコイルバネと
を有する弁装置であって、
該弁体が、該閉止位置において、該流体通路の周壁に設けられる環状弁座に密封係合される環状の弁座係合面を備える密封部と、該密封部に近い大径部から該開放位置方向に離れた小径部まで延びる先細りのテーパ部とを有し、
該コイルバネが、細長いバネ材から形成され、該流体通路の周壁の該弁座から該流体通路に沿って開放位置方向で離れた位置で該周壁に係合固定される固定部と、該固定部に続く第１の端部から該弁座の方向に向かって該弁体の該テーパ部の周りを螺旋状に延びる中間部を介して該弁体に係合する第２の端部に至る螺旋部とを有し、該弁体が該開放位置から更に該弁座から離れる方向に変位されるときに、該弁体の該テーパ部の外表面の該螺旋部との係合により当該コイルバネのバネ定数が大きくされ該弁体の変位が制限されるように設定されていることを特徴とする弁装置を提供する。

この弁装置においては、弁体が開放位置とされたときに流体が弁座側から当該弁体の周りを通って流れるように設定されて開放位置にある弁体が弁座から更に離れる方向での流体圧を受ける場合でも、該弁体の該テーパ部の外表面の該中間部との係合により当該コイルバネのバネ定数が大きくされて弁体の変位がより確実に制限され、前述の従来技術に関し述べた弁体の動きを適宜阻止するということが可能となる。要するに、コイルバネの収縮をテーパ部の外表面との係合により制限することで当該コイルバネのバネ定数を大きくし、それにより弁体の変位を有効に制限するものである。

弁体が開放位置にあるときのコイルバネの中間部は、弁体のテーパ部の外表面から離して設定したり一部だけが係合するように設定して弁体が開放位置から変位されることにより弁体のテーパ部との係合部分が増加するようにしてバネ定数が大きくなるようにしたり、当初からテーパ部の外表面の略全体に係合するように設定してバネ定数が大きくなるようにしたりすることができる。

上記コイルバネは、
上記第１の端部を小径とし、
上記第２の端部を大径とし、
上記中間部を第１の端部から第２の端部に向けて次第に径が大きくなる円錐形状とすることができる。

該テーパ部は該大径部から小径部に至る円錐台形状とすることができる。

または、該テーパ部は、該大径部から小径部に至る円錐台形状を想定し、該想定した円錐台形状の側面部分を部分的に削り、該小径部から該大径部に至る該円錐台形状の外表面を残した形状とすることができる。

具体的には、該テーパ部が、該想定した円錐台形状の１つの直径部分を一定幅で残した形状とすることができる。

別の具体例では、該テーパ部が、該想定した円錐台形状の中心軸線から等間隔で延びる少なくとも３つの半径方向部分をそれぞれ一定幅で残した形状とすることができる。

弁装置のより具体的な例としては、
該弁体が、該環状の弁座係合面を有する一端面を備える円盤形状部分を有し、
該テーパ部が該円盤形状部分の他端面から該円盤形状部分と同心状に延びるよう設けることができる。

より具体的には、
該円盤形状部分の該一端面から該テーパ部から離れる方向で延び該弁体が該閉止位置と該開放位置との間で変位するときに該流体通路の周壁に摺動係合するガイド部を備え、該ガイド部は該弁体が該閉止位置から該開放位置に向けて変位して該弁座係合面が該環状弁座から離れたときに該流体通路を通る流体の流れを許容する通路部を備えるようにすることができる。

該コイルバネの該固定部は、該流体通路の周壁に係合固定される環状部と、該環状部を直径方向で横断する横断部を有し、該弁体が該開放位置に変位されたときに該弁体のテーパ部の小径部の先端が該横断部によって更なる変位を阻止されるようにすることができる。

本発明はまた、
流体通路内に設定され該流体通路を通る流体の流れを阻止する閉止位置と、該流体の流れを許容する開放位置との間で該流体通路に沿って変位可能とされる弁体と、
該弁体を該閉止位置に向けて付勢するコイルバネと
を有する弁装置であって、
該弁体が、該閉止位置において、該流体通路の周壁に設けられる環状弁座に密封係合される環状の弁座係合面を備える密封部と、該密封部に近い大径部から該開放位置方向に離れた小径部まで延びる先細りのテーパ部とを有し、
該コイルバネが、細長いバネ材から形成され、該流体通路の周壁の該弁座から該流体通路に沿って開放位置方向で離れた位置で該周壁に係合固定される固定部と、該固定部に続く第１の端部から該弁座の方向に向かって該弁体の該テーパ部の周りを螺旋状に延びる中間部を介して該弁体に係合する第２の端部に至る螺旋状部とを有し、
該第１の端部が小径とされ、
該第２の端部が大径とされ、
該中間部が該第１の端部から該第２の端部に向けて次第に径が大きくなる円錐形状とされていることを特徴とする弁装置を提供する。

この弁装置は上記のような構成のコイルバネ及び弁体を備えるので、該弁体が該開放位置から更に該弁座から離れる方向に変位されるときに、該弁体の該テーパ部の外表面の該中間部との係合によりバネ定数が大きくされた当該コイルバネにより該弁体の変位が制限されるように設定して、前述の従来技術に関して述べた弁体の動きを適宜阻止するということを可能とする。

本発明はまた、
相互に嵌合されるプラグ及びソケットを備え、
該プラグ及びソケットの少なくとも一方の流体通路内に上述の如き記載の弁装置を備え、
該プラグ及びソケットが嵌合されたときに該弁体が該コイルバネの付勢力に抗して該閉止位置から該開放位置に変位されるようにした管継手を提供する。

以下、本発明に係る弁装置及び該弁装置を備える管継手の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る弁装置を備えるソケット及び該ソケットに嵌合連結されたプラグからなる本発明に係る管継手の縦断面図である。 図１Ａのソケットの縦断面図である。 図１の弁装置におけるコイルバネの側面図及び端面図である。 図１の弁装置の斜視図である。 図１の弁装置の弁体の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る管継手の縦断面図である。 図２Ａの管継手のソケットの縦断面図である。 図２Ａの弁装置におけるコイルバネの側面図及び端面図である。 図２Ａの弁装置の斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る管継手の縦断面図である。 図３Ａの管継手のソケットの縦断面図である。 図３Ａの弁装置におけるコイルバネの側面図及び端面図である。 図３Ａの弁装置の斜視図である。 弁体の第１の変形例を示す斜視図である。 弁体の第２の変形例を示す斜視図である。 弁体の第３の変形例を示す斜視図である。 弁体の第４の変形例を示す斜視図である。

本発明の第１の実施形態に係る管継手１０（図１Ａ〜図１Ｅ）は、基本的構成として、ソケット１２と該ソケットに嵌合連結されるプラグ１４とを備える。ソケット１２内には弁装置１６が設けられており、該弁装置１６は弁体１８とコイルバネ２０を備え、弁体１８はソケット１２の流体通路１２ａ内に設定され該流体通路１２ａを通る流体の流れを阻止する閉止位置（図１Ｂ）と、流体の流れを許容する開放位置（図１Ａ）との間で流体通路に沿って変位可能とされ、コイルバネ２０が該弁体１８を閉止位置（図１Ｂ）に向けて付勢するようになっており、プラグ１４が図１Ａに示すようにソケット１２内に挿入され連結されると、弁体１８がコイルバネ２０に抗して閉止位置（図１Ｂ）から開放位置（図１Ａ）に変位されるようになっている。

弁体１８は、閉止位置（図１Ｂ）において、流体通路１２ａの周壁１２ｂに設けられる環状弁座２２に密封係合される環状の弁座係合面１８ａを一端面に備える円盤状の密封部１８Ａと、該密封部１８Ａに隣接した大径部１８ｂから開放位置方向に離れた小径部１８ｃまで密封部１８Ａと同心状に延びる先細りのテーパ部１８Ｂと、密封部１８Ａのテーパ部１８Ｂが設けられている端面とは反対側の端面から延びて弁体１８が閉止位置と開放位置との間で変位するときに流体通路１２aの周壁１２ｂに摺動係合するガイド部１８Ｄとを備えている。ガイド部１８Ｄは弁体１８が閉止位置（図１Ｂ）から開放位置（図１Ａ）に向けて変位して弁座係合面１８ａが環状弁座２２から離れたときに流体通路１２aを通る流体の流れを許容する通路部１８ｅを備えている。

コイルバネ２０は、細長いバネ材から形成され、環状弁座２２から流体通路１２aに沿って開放位置方向で離れた位置で周壁１２ｂ（の段部）に係合固定される環状の固定部２０Ａと、該固定部２０Ａに続く小径の第１の端部２０ａから環状弁座２２の方向に向かって弁体１８のテーパ部１８Ｂの周りを螺旋状に延びる円錐形状の中間部２０ｂを介して弁体１８に係合する大径の第２の端部２０ｃに至る螺旋部２０Ｂを有する。弁体１８が図１Ｂに示す閉止位置にあるときは、コイルバネ２０の中間部２０ｂは弁体１８のテーパ部１８Ｂの外周面１８ｄから離れた状態にあるが、プラグ１４がソケット１２に連結された状態では図１Ａに示すように中間部２０ｂが該弁体１８のテーパ部１８Ｂの外周面１８ｄに係合するようにされている。

円錐形状のコイルバネは、圧縮されるとコイルバネとしてのバネ定数の低い直径の大きい巻き部では隣接するもの同士の接触が生じ得ることもあり、バネとして機能する有効巻き部の数が減少し平均直径も減少し得るものであり、従って、そのバネ定数は非線形的に増大するものであるが、本発明に係るコイルバネ２０は、弁体１８が開放位置に向かって変位し、当該弁体１８のテーパ部１８Ｂの外周面１８ｄとの係合が生じることにより、有効巻き数及び有効巻き部の径が減少し、それにより当該コイルバネ２０のバネ定数が大きくなるようにされている。従って、図１Ａに示す管継手１０において、流体が右方から左方へ（プラグ１４側からソケット１２側へ）流れて、流体圧が弁体１８に作用し当該弁体１８が左方へ変位しようとした場合、当該弁体１８の小さな変位に対してもコイルバネ２０が大きな力で抵抗することになり、弁体１８の変位を小さいものとすることができ、流路を適正に確保することを可能とする。尚、図示の実施形態においては、固定部２０Ａは流体通路の周壁に係合固定される環状部２０ｄと該環状部から延び直径方向で横断する横断部２０ｅを有し、該横断部２０ｅは開放位置にある弁体１８の小径部１８ｃの端面に隣接した位置とされ、弁体１８が開放位置から変位するのを補助的に阻止する作用をなすようにされている。

この実施形態における弁体１８のテーパ部１８Ｂは、図１Ｅに示すように円錐台形状とされているが、テーパ部１８Ｂは、弁体１８が閉止位置から開放位置に変位したときに、外周面１８ｄがコイルバネ２０の螺旋部２０Ｂと上述の如き係合を生じるようにするようなものであれば良く、具体的には、大径部１８ｂから小径部１８ｃに至る円錐台形状を想定し、想定した円錐台形状の側面部分を部分的に削り、小径部１８ｃから大径部１８ｂに至る円錐台形状の外表面を残した形状とすることができる。より具体的には、図４に示すように、想定した円錐台形状の１つの直径部分を一定幅で残した形状としたり、図５及び図６に示すように、想定した円錐形台形状の中心から等間隔で延びる少なくとも３つの半径方向部分をそれぞれ一定幅で残した形状としたり、または図７に示すように、大径部１８ｂ近くに複数の切り欠きを設けるようにすることができる。

図２Ａ乃至図２Ｄに示す本発明の第２の実施形態に係る管継手１０は、コイルバネ２０が図２Ｃに示すようなものである点が異なるだけで、実質的には上述した第１の実施形態の管継手と略同じ構成となっており、同一要素には同一の参照番号が付してある。すなわち、このコイルバネ２０は主に固定部２０Ａにおいて第１の実施形態のものと異なっており、固定部２０Ａはバネ材の端部から半円形状に約１８０度湾曲した後に直径方向に延びる横断部２０ｅを有し、その先端から更に９０度の湾曲部分を形成した後、再度直径方向に延びて螺旋部２０Ｂの小径の第１の端部２０ａに続いている。この実施形態では、上記１８０度及び約９０度の湾曲部分が、流体通路１２aの周壁１２ｂに係合される環状部２０ｄを構成している。

図３Ａ乃至図３Ｄに示す本発明の第３の実施形態に係る管継手１０は、コイルバネ２０が図３Ｃに示すようなものである点が異なるだけで、実質的には上述した第１の実施形態の管継手１０と略同じ構成となっており、同一要素には同一の参照番号が付してある。すなわち、このコイルバネ２０は主に固定部２０Ａにおいて第１の実施形態のものと異なっており、固定部２０Ａはバネ材の端部から円形状に約３６０度湾曲した後に直接螺旋部２０Ｂの小径の第１の端部２０ａに続いている。この実施形態では、螺旋部２０Ｂの第１の端部２０ａは第１及び第２の実施形態のものよりも幾分大きな径とされており、従って、プラグ１４をソケット１２に嵌合連結して弁体１８が開放位置（図３Ａ）とされた状態において、コイルバネ２０の螺旋部２０Ｂは弁体１８のテーパ部１８Ｂの外表面１８ｄから離れた状態とされている。この管継手１０においては、流体がプラグ１４側からソケット１２側に流れて流体圧が弁体１８にかかり同弁体１８が左方へ変位するに従って、弁体１８のテーパ部１８Ｂの外表面がコイルバネ２０の中間部２０ｂにおける第２の端部２０ｃに近い側から徐々に係合して当該コイルバネ２０のバネ定数を徐々に増大するようになる。

以上、本発明の実施形態につき述べたが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、コイルバネは必ずしも円錐形状のものとする必要は無く、開放位置にある弁体が弁座から更に離れる方向で変位するときに、弁体のテーパ部の外表面により係合されることにより当該コイルバネのバネ定数が大きくなるようにするものであればどのような形状でもよい。

管継手１０；流体通路１２ａ；周壁１２ｂ；ソケット１２；プラグ１４；弁装置１６；弁体１８；密封部１８Ａ；テーパ部１８Ｂ；ガイド部１８Ｄ；弁座係合面１８ａ；大径部１８ｂ；小径部１８ｃ；外周面１８ｄ；通路部１８ｅ；コイルバネ２０；固定部２０Ａ；螺旋部２０Ｂ；第１の端部２０ａ；中間部２０ｂ；第２の端部２０ｃ；環状部２０ｄ；環状弁座２２

Claims (12)

1. 流体通路内に設定され該流体通路を通る流体の流れを阻止する閉止位置と、該流体の流れを許容する開放位置との間で該流体通路に沿って変位可能とされる弁体と、
   該弁体を該閉止位置に向けて付勢するコイルバネと
   を有する弁装置であって、
   該弁体が、該閉止位置において、該流体通路の周壁に設けられる環状弁座に密封係合される環状の弁座係合面を備える密封部と、該密封部に近い大径部から該開放位置方向に離れた小径部まで延びる先細りのテーパ部とを有し、
   該コイルバネが、細長いバネ材から形成され、該流体通路の周壁の該弁座から該流体通路に沿って開放位置方向で離れた位置で該周壁に係合固定される固定部と、該固定部に続く第１の端部から該弁座の方向に向かって該弁体の該テーパ部の周りを螺旋状に延びる中間部を介して該弁体に係合する第２の端部に至る螺旋部を有し、該弁体が該開放位置から更に該弁座から離れる方向に変位されるときに、該弁体の該テーパ部の外表面の該螺旋部との係合によりバネ定数が大きくされた当該コイルバネにより該変位が制限されるように設定されていることを特徴とする弁装置。
2. 該弁体が該開放位置にあるときの該コイルバネの該中間部は、該弁体の該テーパ部の外表面から離して設定するか一部だけが係合するように設定して弁体が開放位置から変位されることによりテーパ部との係合部分が増加するようにして該バネ定数が大きくなるようにするか、又は、当初からテーパ部の外表面の略全体に係合するように設定してバネ定数が大きくなるようにする請求項１に記載の弁装置。
3. 該コイルバネは、
   該第１の端部を小径部とし、
   該第２の端部を大径部し、
   該中間部を該第１の端部から該第２の端部に向けて次第に径が大きくなる円錐形状とした請求項１又は２に記載の弁装置。
4. 流体通路内に設定され該流体通路を通る流体の流れを阻止する閉止位置と、該流体の流れを許容する開放位置との間で該流体通路に沿って変位可能とされる弁体と、
   該弁体を該閉止位置に向けて付勢するコイルバネと
   を有する弁装置であって、
   該弁体が、該閉止位置において、該流体通路の周壁に設けられる環状弁座に密封係合される環状の弁座係合面を備える密封部と、該密封部に近い大径部から該開放位置方向に離れた小径部まで延びる先細りのテーパ部とを有し、
   該コイルバネが、細長いバネ材から形成され、該流体通路の周壁の該弁座から該流体通路に沿って開放位置方向で離れた位置で該周壁に係合固定される固定部と、該固定部に続く第１の端部から該弁座の方向に向かって該弁体の該テーパ部の周りを螺旋状に延びる中間部を介して該弁体に係合する第２の端部に至る部を有し、
   該第１の端部が小径とされ、
   該第２の端部が大径とされ、
   該中間部が該第１の端部から該第２の端部に向けて次第に径が大きくなる円錐形状とされていることを特徴とする弁装置。
5. 該テーパ部は該大径部から該小径部に至る円錐台形状とされている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の弁装置。
6. 該テーパ部は、該大径部から該小径部に至る円錐台形状を想定し、該想定した円錐台形状の側面部分を部分的に削り、該小径部から該大径部に至る該円錐台形状の外表面を残した形状とされている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の弁装置。
7. 該テーパ部が、該想定した円錐台形状の１つの直径部分を一定幅で残した形状とされている請求項６に記載の弁装置。
8. 該テーパ部が、該想定した円錐台形状の中心軸線から等間隔で延びる少なくとも３つの半径方向部分をそれぞれ一定幅で残した形状とされている請求項６に記載の弁装置。
9. 該弁体の該密封部は一端面に該弁座係合面を有する円盤形状とされ、
   該テーパ部が該円盤形状の他端面から該円盤形状と同心状に延びるよう設けられている請求項１乃至８のいずれか一項に記載の弁装置。
10. 該密封部の該一端面から該テーパ部から離れる方向で延び該弁体が該閉止位置と該開放位置との間で変位するときに該流体通路の周壁に摺動係合するガイド部を備え、該ガイド部は該弁体が該閉止位置から該開放位置に向けて変位して該弁座係合面が該環状弁座から離れたときに該流体通路を通る流体の流れを許容する通路部を備える請求項１乃至９のいずれか一項に記載の弁装置。
11. 該コイルバネの該固定部は、該流体通路の周壁に係合固定される環状部と、該環状部を直径方向で横断する横断部を有している請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の弁装置。
12. 相互に嵌合されるプラグ及びソケットを備え、
    該プラグ及びソケットの一方の流体通路内に請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の弁装置を備え、
    該プラグ及びソケットが嵌合されたときに該弁体が該コイルバネの付勢力に抗して該閉止位置から該開放位置に変位されるようにした管継手。

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