JP5587164B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、バルブ機構部を管継手の本体内に内蔵させた管継手に係り、特に、バルブ機構部をカートリッジ化した管継手に関する。

管継手には、バルブ機構を内蔵したものがある。例えば、特許文献１、２は、コネクタハウジングにバルブを内蔵したバルブ内蔵コネクタを開示している。このバルブ内蔵コネクタでは、コネクタハウジングの通路にはバルブシートが形成され、このバルブシートのバルブ孔を開閉するバルブ本体と、このバルブ本体を付勢する圧縮コイルスプリングが組み込まれている。

このようなバルブ内蔵コネクタでは、流体の圧力が高まると、圧縮コイルスプリングの弾性力に抗してバルブ本体が移動し、バルブ孔が開くことになる。もっとも、この内蔵バルブの構成では、流量が圧縮コイルスプリングのバネ特性に依存してしまう結果、経時的にバネ特性が変化すると、安定した流量制御ができなくなるという欠点が指摘されている。

特許文献３では、上記欠点を解決するために、バルブシートが開閉するバルブ孔とは別に流量を調整するオリフィスを形成し、流量を圧縮コイルスプリングのバネ特性に依存させないようにしたバルブ内蔵コネクタを提案している。
特開２００２−１６８３８４号公報 特開２００３−０２８０１０号公報 特開２００５−１６３８３６号公報

しかしながら、従来のバルブ内蔵コネクタは、コネクタのハウジングにバルブシートが形成されているため、バルブ機構の仕様を変更するためには、ハウジングの形状変更が必然的に伴うという問題があり、簡単には、バルブ機構の仕様を変更できなかった。

また、ハウジングの形状を変更した場合、シート面とバルブ本体およびコイルスプリングの調整、すなわち、所期の圧力がバルブ本体が開くか、安定した所期の流量が得られるかなどについてチューニングを慎重に行い、確認する必要がある。

このため、用途、使用の異なるバルブ内蔵コネクタの製作には、多くの時間と手間がかかり、高コストのものになっていた。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、バルブ機構部をカートリッジ化することにより、管継手の本体側は設計変更することなく、仕様に応じたバルブ機構部をもつカートリッジを組み込むことにより、管継手本体の汎用化とカートリッジによるバルブ仕様の多様化を実現できるようにした管継手を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、バルブ機構部の設計変更をした場合にも、バルブ機構部をハウジングに組み込む前に検査をすることができるようにした管継手を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、管継手の本体の内部に、流量を制御するバルブ機能を有するバルブカートリッジを組み込み、前記バルブカートリッジは、流体流路を開閉するバルブ本体と、前記バルブ本体を付勢するコイルスプリングと、流路に開口する弁座を有しバルブ本体とコイルスプリングを収容するケースと、からなり、組み入れられる管継手の種類、形状構造に流量制御機能が依存しない独立したバルブ機構を有することを特徴とするものである。

また、本発明は、流体流路を開閉するバルブ本体と、前記バルブ本体を付勢するコイルスプリングと、流路に開口する弁座を有し、バルブ本体とコイルスプリングを収容するケースと、からなり、組み入れられる管継手の種類、形状にバルブ機能が従属しない独立したバルブ機能を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、管継手の本体側は設計変更することなく、仕様に応じたバルブ機構部をもつカートリッジを組み込むことにより、管継手本体の汎用化とカートリッジによるバルブ仕様の多様化を実現することができる。

本発明による管継手の第１実施形態を示す縦断面図である。 図１の管継手の要部を示す縦断面図である。 本発明による管継手の第２実施形態を示す縦断面図である。 図３の管継手の要部を示す縦断面図である。 本発明による管継手の第３実施形態を示す斜視図である。 図５の管継手の縦断面図である。

以下、本発明による管継手の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明による管継手の第１実施形態を示す縦断面図である。図１において、参照番号１０は、管継手の本体であるハウジングを示す。参照番号１２は、接続相手のチューブを示す。参照番号１４は、リテーナを示す。この実施形態は、本発明をクイックコネクタに適用した実施形態である。

相手方のチューブ１２は、金属製または樹脂製のチューブであって、端末から所定の距離だけ離れた位置に、外周部を周回するスプール部１５が形成されている。

このクイックコネクタは、ハウジング１０の挿入口２０にリテーナ１４を装着しておいて、相手方のチューブ１２を挿入すると、リテーナ１４を介してハウジング１０とチューブ１２とがワンタッチで結合するように構成されている。

リテーナ１４は、相手方のチューブ１２の外径とほぼ同じ内径のプラスチック製部材である。このリテーナ１４は相手方のチューブ１２のスプール部１５に係合するロック爪１８ａ、１８ｂがそれぞれ一体に形成されている。

ハウジング１０は、相手方のチューブ１２が挿入される雌形の継手を構成するとともに、樹脂製のチューブ（図示せず）を圧入により取り付け可能な圧入取付部１８と一体構造となっている。ハウジング１０の内部には流路２１が軸方向に形成されている。また、ハウジング１０は、タケノコ形の圧入取付部１８を含めて径の異なる４つの円筒部から構成されている。
このうち、径の大きな方の第１円筒部２２の内部には、シール部材としてＯリング２３と、このＯリング２３の飛び出しを防止するトップハット２４が設けられている。第２の円筒部２５には、相手方のチューブ１２の先端が収容される。第３の円筒部２６には、以下に説明するバルブカートリッジ３０が収容される。

この実施形態では、図１に示すように、ハウジング１０の内部に、流量を制御するバルブ機構を有するバルブカートリッジ３０が組み込まれている。このバルブカートリッジ３０は、管継手のハウジング１０の形状や構造に依存しない独立したバルブ機能を有する点に特徴がある。

そこで、図２を参照しながら、バルブカートリッジ３０の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、バルブカートリッジ３０は、ケース３１と、バルブ本体３２と、コイルスプリング３３とを含む。
ケース３１は、２つの筒状のケース３４、３５に分割されている。このうち、第１のケース３４には、流路２１に開口する弁座３６が形成されている。この弁座３６の内周面はバルブシート面３７が形成されている。

バルブ本体３２は、バルブシート面３７に着座するようになっている。このバルブ本体３２は、円筒部材３８の先端部に保持されている。円筒部材３８には、コイルスプリング３３を受容する溝３９が所定の深さで形成されている。第２ケース３５には、コイルスプリング３３の一端を規制するばね受部４０が形成されている。図２において、コイルスプリング３３は圧縮された状態にあり、その弾性力でバルブ本体３２はバルブシート面３７に押し付けられる方向に常時付勢されている。

この状態では、流路２１は閉じられているが、この実施形態では、バルブ本体３２には、オリフィス部４１が形成され、所定の小流量の流体はオリフィス部４１を流れるようになっている。

なお、図２において、バルブ本体３２には、弁座３６の開口から突き出るようにガイド４２が形成されている。このガイド４２は、バルブ本体３２の円滑な移動および適正な姿勢を確保するためのガイドになる部材である。

次に、以上のように構成されるバルブカートリッジ３０をハウジング１０に固定するための構成について説明する。
図２に示すように、ハウジング１０を構成する第２円筒部２２には、窪み４３が周方向に形成されるとともに係止段部４４が形成されている。この窪み４３および係止段部４４に対応するように、バルブカートリッジ３０側では、係止段部４４に係合する係止部４５と窪み４３に重なる膨出部４６が第２ケース３５に形成されている。他方、バルブカートリッジ３０の第１ケース３４では、弁座３６が形成される屈曲部４７が、ハウジング１０を構成する第２円筒部２２の段部２２ａに当接して位置を規制するようになっており、バルブカートリッジ３０をハウジング１０に挿入するだけで、バルブカートリッジ３０を位置決め保持できるようになっている。なお、第２円筒部２２に窪み４３や係止段部４４を形成しないで、またバルブカートリッジ３０の第２ケースには係止部４５や膨出部４６を形成せずにストレートな形状とするようにしてもよい。これによりバルブカートリッジ３０に前後の向きがなくなり、ハウジング１０内にいずれの向きにも装着することができる。
本実施形態による管継手は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
まず、本実施形態による管継手としてのクイックコネクタでは、ハウジング１０にバルブカートリッジ３０を組み込むことで、以下のような流量制御機能を付加している。
バルブ本体３２には、オリフィス部４１が形成されているので、コイルスプリング３３の弾性力によって付勢されてバルブ本体３２が弁座３６に着座している状態では、オリフィス部４１を通じて小流量域の流量制御が行われる。

流路２１を流れる流体の圧力が高まると、流体圧力は、コイルスプリング３３の弾性力に抗して、バルブ本体３２を押し上げようとする。そして、流体圧力が一定圧力以上になると、バルブ本体３２はバルブシート面３７から離れ、その間にできる隙間を通じて流体が流れることになる。このとき流れる流体流量は、オリフィス部４１を通る流量よりも大きな流量になっている。

本実施形態の管継手では、以上のように流量を大小流量域の２段階で制御する流量制御をバルブカートリッジ３０によって付加することができる。
しかも、バルブカートリッジ３０はカートリッジ化されており、そのバルブ機能は、管継手のハウジング１０の形状、構造に全く依存せずに完全に独立している。このことから、次のような利点が得られる。

すなわち、コイルスプリング３３のばね定数や、オリフィス部４１の口径などを流量制御の特性に応じて変えて製作した多種類のバルブカートリッジ３０を予め用意しておけば、管継手のハウジング１０そのものは同じ種類のものであっても、組み込むバルブカートリッジ３０を変更することで、多様な性能特性の流量制御機能を付加することができる。

これとは逆に、バルブカートリッジ３０には、同じ種類のものを用い、管継手のハウジング１０の方の仕様を変えて、さまざまな形状の継手とすることも容易である。例えば、この実施形態では、ハウジング１０は真っ直ぐな形状をしているが、Ｌ字形のエルボー継手や、三方継手など、バルブカートリッジを汎用的に組み込む、様々な形状の継手に流量制御機能を付加することができる。

さらに、バルブカートリッジ３０の性能検査を事前に行えるため、組み込んだ後の検査が不要となり、不良品の発生率を低減させることができる。

第２実施形態
次に、本発明による管継手の第２の実施形態について、図３、図４を参照して説明する。
この第２実施形態は、第１実施形態と同様高圧化に対応することに加えて、バルブカートリッジ３０をより大型化し、大型継手に対応するものとして構成したものである。この第２実施形態では、基本的な構成要素は第１実施形態と同一であるので、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第２実施形態では、バルブカートリッジ３０のケースのうち、第２ケース３５には、接続相手のパイプ１２の端末部を受容する延長部４８が一体で形成されている。
この第２実施形態によれば、本来、ハウジング１０の方に形成されるべき、相手パイプ１２の端末部の受容部をバルブカートリッジ３０の第２ケース３５の方に延長部１８として移設することで、バルブ機構部の大型化に伴う調整を第２ケース３５の方で吸収できるので、バルブ機構部の設計自由度の幅が拡がることになる。また、継手側の一部機能をバルブカートリッジ３０の方で担うことができるので、継手側の仕様調整も容易になる。

第３実施形態
次に、本発明による管継手の第３の実施形態について、図５、図６参照して説明する。
この第３形態は、第１実施形態のバルブカートリッジ３０を図５、図６に示す管継手に組み込んだ実施形態である。バルブカートリッジ３０は、第１実施形態と同一であるので、その詳細な説明は省略する。

管継手の本体５０は、相手方の樹脂チューブが圧入される継手部５１ａ、５１ｂが両端部に形成されている。継手部５１ａ、５１ｂでは、樹脂チューブを圧入した後に抜けるのを防止する段差部５３がそれぞれ形成されている。５４は、Ｏリングが装着される溝である。

本体５０の内径部には、バルブ位置決め部５５が突き出るようになっている。また、本体５０の内径部には、窪み４３と係止段部４４が形成されている。係止段部４４に対応するように、バルブカートリッジ３０の第２ケース３５には、係止段部４４に係合する係止部４５と窪み４３に重なる膨出部４６が形成されている。バルブカートリッジ３０を固定する構造は、第１実施形態と同様である。

以上の第３実施形態のように、バルブカートリッジ３０は、第１実施形態、第２実施形態のクイックコネクタだけではなく、圧入により樹脂チューブを接続する管継手の本体５０にも組み込むことができる。また、この第３実施形態では、本体５０は真っ直ぐな形状をしているが、Ｌ字形のエルボー継手や、三方継手など、さまざまな形態の管継手にバルブカートリッジを汎用的に組み込み、様々な形状の管継手に流量制御機能を付加することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明では、実施形態に挙げた以外にも、例えば、バルブカートリッジのケースを、前後の向きに依らずにハウジング内に装着可能な形状にするようにしてもよい。

１０ ハウジング
１２ チューブ
１４ リテーナ
１５ スプール部
１８ 圧入取付部
３０ バルブカートリッジ
３２ バルブ本体
３３ コイルスプリング
３４ 第１ケース
３５ 第２ケース
３６ 弁座
３７ バルブシート面
４０ ばね受部
４２ ガイド

Claims (6)

1. 管継手の管継手本体の内部に、流量を制御するバルブ機能を有するバルブカートリッジが組み込まれた管継手であって、
   前記バルブカートリッジは、流体流路を開閉するバルブ本体と、前記バルブ本体を付勢するコイルスプリングと、流路に開口する弁座を有しバルブ本体とコイルスプリングを収容する前記管継手本体に係合されるケースと、からなり、組み入れられる管継手の種類、形状構造に流量制御機能が依存しない独立したバルブ機構を有し、
   前記バルブカートリッジの前記ケースは、前記弁座を有する第１のケースと、前記コイルスプリングの保持部を有する前記管継手本体に係合される第２のケースと、からなり、前記第１のケースの軸線方向の後端部と前記第２のケースの軸線方向の前端部とは相接触して配置されており、
   前記バルブカートリッジの前記第２のケースは、接続相手のパイプの端末部を受容する延長部を有し、
   前記第２のケースが前記管継手本体に係合可能に前記管継手本体の内周面には、第１凹凸部が形成されており、前記第２のケースの外周面には、前記バルブカートリッジが前記管継手本体の軸方向に押されることによって前記第１凹凸部に係合可能な第２凹凸部が形成されており、
   前記バルブカートリッジは、前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とが係合することによって前記管継手本体の内部に保持される
   ことを特徴とする管継手。
2. 前記バルブカートリッジのバルブ本体は、小流域での流量制御を分担するオリフィスを有することを特徴とする請求項１に記載の管継手。
3. 前記バルブカートリッジの前記ケースは、その前後の向きに依らずに前記ハウジング内に装着可能であることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
4. 前記管継手はクイックコネクタであり、そのハウジングに前記バルブカートリッジを組み込んだことを特徴とする請求項１に記載の管継手。
5. 前記管継手は、その本体の両端部に相手方のチューブが圧入される継手部を有する管継手であることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
6. 流体流路を開閉するバルブ本体と、前記バルブ本体を付勢するコイルスプリングと、流路に開口する弁座を有しバルブ本体とコイルスプリングを収容する前記管継手本体に係合されるケースと、からなり、
   組み入れられる管継手の種類、形状に流量制御機能が依存しない独立したバルブ機能を有し、
   前記ケースは、前記弁座を有する第１のケースと、前記コイルスプリングの保持部を有する前記管継手本体に係合される第２のケースと、からなり、前記第１のケースの軸線方向の後端部と前記第２のケースの軸線方向の前端部とは相接触して配置されており、
   前記第２のケースが前記管継手本体に係合可能に前記管継手本体の内周面には、第１凹凸部が形成されており、前記第２のケースの外周面には、バルブカートリッジが前記管継手本体の軸方向に押されることによって前記第１凹凸部に係合可能な第２凹凸部が形成されており、
   バルブカートリッジは、前記第１凹凸部と前記第２凹凸部とが係合することによって前記管継手本体の内部に保持される
   ことを特徴とするバルブカートリッジ。

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