JPH094734A - 合成樹脂製流体制御バルブ本体 - Google Patents
合成樹脂製流体制御バルブ本体Info
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- JPH094734A JPH094734A JP17794095A JP17794095A JPH094734A JP H094734 A JPH094734 A JP H094734A JP 17794095 A JP17794095 A JP 17794095A JP 17794095 A JP17794095 A JP 17794095A JP H094734 A JPH094734 A JP H094734A
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Abstract
した、シール機能によって流体制御を行う合成樹脂製流
体制御バルブ本体の提供。 【構成】 入口側管、出口側管およびシール部からな
り、該シール部は同心の二重の筒体とその上に一体に設
けられた、ダイアフラムの周縁部を水平に固定すること
ができる、フランジ部を有し、該二重の筒体の外側の筒
体は入口側管と連通し、内側の筒体は出口側管と連通
し、また該内側の筒体の上端には、ダイアフラムの弁体
が着座する弁座を設けてなる、合成樹脂製流体制御バル
ブ本体であって、(A)前記入口側管と出口側管の中心
線が、二重の筒体のそれと直交するか、直交に対し±4
5度以内となるように配置し、かつ(B)前記入口側管
内部には、流体供給部材の接続部の端面よりは入口端に
近い位置から前記内側の筒体に至るまで、実質的に連続
した全径高さの縦リブを設けたこと。
Description
ルブ本体の構造に関するものである。特に、流体の圧力
によるダイアフラムの変位を利用した、シール機能によ
って流体制御を行う合成樹脂製流体制御バルブ本体に関
するものである。
よって流体制御を行うために必要な寸法精度を得るため
に、また、流体の圧力による変形・破壊を防ぐために、
砲金などの金属材料から鋳造および切削加工などによっ
て製作されてきた。また、実開平6−30272号公報
には、一部樹脂化したバルブが開示されているが、樹脂
化されているのは本体部材のみで、連結のジョイント部
分には金属が使用されており、樹脂化の程度は不十分で
あった。
よって製品を作成する場合、製造の手間もかかり、その
製造コストは高価である。また、代替材料としての合成
樹脂を採用する場合、金属用の設計そのままでは、金属
に比較して強度・剛性が低いので、製品が使用に耐えら
れないばかりでなく、成形時の樹脂の収縮によって、設
計通りの寸法・形状・精度の製品が得られず、流体制御
を行うシール部分に漏れが生じ、機能を阻害する。強度
・剛性を補うために、一般には、製品にリブを付加する
方法が採られるが、流体制御バルブ本体の場合には、こ
れと接続する流体配管に使用される部品の多くは規格品
であるので、本体の外部にリブを建てたときに、接続部
品の寸法と合わなくなることは避けなければならない。
しかし、これを避けようとすると、十分な強度・剛性の
確保が困難になるという問題があった。
上記問題の解決手段として、入口側管の内部に縦リブを
設けることにより、強度・剛性を大きく改善し、金属に
近づけることができるだけでなく、ダイアフラムのシー
ル不良の原因となる、成形時の冷却収縮による変形も最
小限にとどめられることを見いだし、さらに、その他の
部分の設計と強度または収縮変形との関係および水圧を
かけたときの変形との関係を知見し、本発明に到達し
た。
口側管(2)およびシール部(3)からなり、該シール
部は同心の二重の筒体(4)とその上に一体に設けられ
た、ダイアフラムの周縁部を水平に固定することができ
る、フランジ部(5)を有し、該二重の筒体の外側の筒
体(6)は入口側管と連通し、内側の筒体(7)は出口
側管と連通し、また該内側の筒体の上端には、ダイアフ
ラムの弁体が着座する弁座(8)を設けてなる、合成樹
脂製流体制御バルブ本体(10)であって、(A)前記
入口側管と出口側管の中心線が、二重の筒体のそれと直
交するか、直交に対し±45度以内になるように配置
し、かつ(B)前記入口側管内部には、流体供給部材の
接続部(11)の端面(11a)入口側管の入口端(1
a)までの任意の位置より、前記内側の筒体の外表面に
至るまで、実質的に連続して全径高さにわたり、該内側
の筒体(7)の外表面の軸方向のリブ(9)を設けたこ
とを特徴とする合成樹脂製流体制御バルブ本体にある。
1は、本発明の合成樹脂製流体制御バルブ本体の縦断面
図であり、図2は、同正面図であり、図3は、同底面図
であり、図4は、同側面図であり、図5は、同F−F断
面図であり、図6は、従来の金属製流体制御バルブの縦
断面図である。
バルブにあっては、図6に示すように、従来から、入口
側管(1)、出口側管(2)およびシール部(3)から
なり、該シール部は同心の二重の筒体(4)とその上に
一体に設けられた、ダイアフラムの周縁部を水平に固定
することができる、フランジ部(5)を有し、該二重の
筒体の外側の筒体(6)は入口側管(1)と連通し、内
側の筒体(7)は出口側管(2)と連通し、また該内側
の筒体(7)の上端には、ダイアフラムの弁体(図示せ
ず)が着座する弁座(8)を設けてなる、流体制御バル
ブ本体(10)が用いられている。
シール部に設けたダイアフラムによって開閉される。ダ
イアフラムは弾性体でつくられ、周縁部のみが固定され
ているので、両側の流体の圧力差に応じて、その中心部
が上下に変位する。特に、ここに設けられた弁体が、前
記弁座(8)に着座すると、流体の流れは停止され、該
弁座(8)から脱座すると、流体の流れが開通される。
給部材が設けられ、出口側に貯蔵タンクが設けられる。
また、貯蔵タンクは、リンク機構を備え、貯蔵タンク内
の流体の液面が上昇し所定の高さに達すると、ダイアフ
ラムが差圧によって押し下げられ、また液面が下降し所
定の高さに達すると、押し上げられるように設計されて
いる。
これらの基本的な構造は、図1〜5に示すように、その
まま踏襲されるが、樹脂化に際し、特に留意しなければ
ならないのは、以下の諸点にある。 (A)前記入口側管と出口側管の中心線が、二重の筒体
のそれと直交するか、直交に対し±45度以内となるよ
うに配置すること。 (B)前記入口側管内部には、流体供給部材の接続部の
端面から入口側管の入口端までの任意の位置より、前記
内側の筒体の外表面に至るまで、実質的に連続して全径
高さにわたり、該内側の筒体の外表面の軸方向のリブを
設けること。
保する必要性との関係についてみてみると、本発明のバ
ルブ本体にあっては、流路を流体が流れ、本体の内面に
圧力がかかると、出口側管が僅かではあるが下方に傾く
現象が観察される。特に、この種の製品にあっては、流
路を流れる流体の速度が大きく変化し、しかもこの動作
は繰り返し行われる。従って、金属であればともかく、
合成樹脂にあっては、設計上の小さな差異であっても、
これを誤ると、上記繰り返し使用の比較的早い時期に、
割れが生じて本体の破壊につながる結果となるのであ
る。このような、強度・剛性の観点からは、上記(A)
および(B)の構成が不可欠である。また、内圧がかか
ったときの、ダイアフラムの動作の精密性を決定づける
前記弁座(8)の形状保持の性能は、主として上記
(B)によって達成される。すなわち、管内に上記内側
の筒体(7)の外表面の軸方向のリブ(9)を設けるこ
とにより、製品の変形方向の断面2次モーメントが向上
され、流体の圧力による変形・破壊が防止されたと考え
られる。しかし、同様のリブを設けるにしても、二重の
筒体(4)の底面の外表面にこれを設けたのでは、殆ど
強度の向上に役立たないばかりか、付け根の部分での割
れを引き起こし好ましくない。ここで、「内側の筒体の
外表面の軸方向のリブ」においては、成形に支障がない
範囲で、軸方向から若干の変更はあり得る。また、「筒
体」としては、断面円形の円筒体が一般的ではあるが、
多角形の角を丸めた断面のものであってもよい。さら
に、断面の径に比して高さの低いものでもよいし、その
他、成形に支障がない範囲で、筒体の形状には、若干の
変更があってもよい。
のリブ(9)の先端が、図1に示すように、流体供給部
材の接続部(11)の端面(11a)と入口側管(1)
の入口端(1a)との間の位置まで届いていることが、
強度の確保上必要である。他方このリブ(9)は、二重
の筒体(4)の内側の筒体(7)の外表面に至るまで、
実質的に連続した形状であることおよび入口側管の全径
高さに及ぶことがいずれも必要であるが、種々の変形も
可能である。例えば、このリブ(9)の入口側の先端
は、必ずしも、図1に示したような、入口側管(1)内
表面に直角をなす直線でなくともよい。内側の筒体
(7)に向かって、三角形または円弧のような曲線状の
切欠部を設けてもよい。もちろん、余り大きな切欠部
は、強度の確保を困難にするので、例えば三角形であれ
ば、傾斜角度約45度が限度である。その際でも、入口
側の先端は、流体供給部材の接続部(11)の端面(1
1a)よりは入口端(1a)に近い位置まで届いている
ことが必要である。また、例えば、リブ(9)の縦断面
形状は、図示のような中実体でなくともよい。該リブ
(9)を2列またはそれ以上平行に設けたような中空
体、該2列またはそれ以上のリブの中間を1個またはそ
れ以上の該リブに対して垂直なリブで連結したような中
空体の構造も成形・使用可能である。
のリブ(9)の厚さは、0.5〜5.0mmの範囲から
選ばれるが、強度の確保の面からは、約2.0mm以上
が好ましい。一般的には、さらに、ゲート位置との関係
でリブ真上にウエルド・ラインが発生することのない最
低の厚みを考慮し、また、製品の形状や肉厚とのバラン
スを考慮して決定される。また、該リブ(9)は、図1
に示されるように、入口側管(1)の内表面、二重の筒
体(4)の内側の筒体(7)の外表面および外側の筒体
(6)の内表面と接続されるが、該リブ(9)の端面が
これら表面と接続する部位には、曲率半径0.25mm
以上、好ましくは0.5mm以上の円みを持たせるのが
よい。これにより、応力集中を避け、水流の剥離を防ぐ
ことができる。
フランジ部(5)と前記入口側管(1)および/または
前記出口側管(2)との間に、余分の距離をとらずに、
前記外側の筒体(6)が露出し首部を形成しないように
するのが好ましい。しかし、入口側管(1)と出口側管
(2)の口径が異なるなどの理由で、前記外側の筒体
(6)に首部(6a)ができた場合、図1に示すよう
に、該首部(6a)には、縦リブ(12)を該出口側管
(2)の中心線と平行に該首部(6a)の全高さにわた
って設け、かつ、該縦リブ(12)の該管(2)表面へ
の接続部位には、曲率半径0.5mm以上の円みを持た
せるのがよい。この円み付けを行わないと、接続部位か
ら割れが生じ補強効果を失うことになる。また、入口側
管(1)側に首部ができる場合には、該首部に同様の縦
リブを設けることもできる。ここで、「縦リブ」とは、
二重の筒体の中心軸を含む平面上にあるリブを指すが、
成形に支障がない範囲で、リブの方向などに若干の変更
はあり得る。
と、合成樹脂製品は、その部位によって成形時の冷却速
度を異にし、これが成形品のそりの原因となる。本発明
のバルブ本体のように、これとダイアフラムまたは他の
部品・機構との接合が精密であることを要求される場合
には、成形時に生じた収縮ゆえに、その接合部位の寸法
・形状が当初設計したものと違ってしまうと、製品は正
規の機能を果たし得ないものとなってしまう。従って、
接合の精密さが要求される部位、例えば前記弁座(8)
の寸法・形状については、成形収縮が影響を与えないよ
うに、製品全体が均衡のとれた構成としなければならな
いことが判明した。
(B)の構成が不可欠である。すなわち、前記出口側管
(2)の成形収縮によって前記弁座(8)が出口側に引
き寄せられる変形が、主として前記内側の筒体(7)の
外表面の軸方向のリブ(9)の収縮にバランスされて矯
正されているものと考えられる。中でも、成形収縮によ
る変形を防止するのに最も効果的なのは、このリブ
(9)が、二重の筒体(4)の内側の筒体(7)の外表
面から入口側管(1)の入口端に向かって、連続してい
る構成にある。特に、内側の筒体(7)の外表面と外側
の筒体(6)の内表面の間が、このリブ(9)によって
一体化されている構造が重要である。その意味では、該
リブ(9)の高さが、上記一体化構造の間においては、
入口側管(1)の内径の全径高さよりも大きいことが、
より好ましい。
観点から、補強の必要がある場合には、図5に示される
ように、内側の筒体(7)と外側の筒体(6)とを接続
する、該内側の筒体(7)の外表面の軸方向のリブ(9
a)を設けることもできる。このリブ(9a)の高さ
は、弁座(8)へのダイアフラムの弁体の着座、脱座の
動作を妨げない範囲で、できるだけ高い方が、補強効果
が大きい。また、このリブ(9a)の厚みや、接続部位
の円みは、前記の内側の筒体(7)の外表面の軸方向の
リブ(9)と同様の基準で選択される。
が、管の外表面の底の高さを異にする場合、成形収縮に
加えて軽量化のためにも、前記二重の筒体(4)の底面
は、成形時の樹脂の流れを可及的均一にすべく、底の高
い方の管、図1の場合は出口側管(2)、の方向の肉を
落とすのが好ましい。通常は、樹脂の通路の厚みが、言
い替えれば入口側管(1)や出口側管(2)の肉厚が、
二重の筒体(4)の底面においても大きく変わることな
く保持されるよう考慮する。
が、もっとも好ましくは、階段状にすることである。例
えば、図1に示した、入口側管(1)が出口側管(2)
よりも口径が大きく、しかも両管(1)、(2)の中心
線が一致している場合は、図3〜4に示すように、前記
二重の筒体(4)の底面は、その内側の筒体(7)の内
表面で最も入口側の位置(A)から出口側を、出口側管
(2)の外表面の底の高さ(B)に達するまで肉を落と
して、階段状にする。この場合、出口側管(2)の底の
高さ(B)より低い部分の肉だけでなく、それより高い
部分の肉も落とすことが好ましい。例えば、前記内側の
筒体(7)の外表面で最も出口側の位置(C)より出口
側については、これが可能である。すなわち、この
(C)の位置より出口側には、外側の筒体(6)と出口
側管(2)とが交差し、前記階段状に肉を落としてもな
お、二重の筒体(4)の底面を構成する部分が厚肉であ
り、ここは適当な高さ(D)まで肉を落とすのが好まし
い。もちろん、同じ観点から、前記階段状とする前の前
記二重の筒体(4)の底面は、前記入口側管(1)の外
表面の底の高さ(E)と面一にしておくのがよい。
ゆる肉盗みとする態様などがある。前者は、図3〜4の
態様に比べると樹脂の流れの均一化の点ではやや不十分
であるが、成形品の外観上選択される場合もある。後者
は、成形品の概略の形状を保持したいが、肉を落とさな
い場合の生じる成形収縮によるヒケを防ぎ、かつ軽量化
を図る必要のある場合に、しばしば選択される。成形品
の外観上は、肉厚部に外縁を残して深い凹陥部が1個ま
たはそれ以上形成されていることから、肉盗みが判別さ
れる。
のは、入口側管(1)または出口側管(2)および二重
の筒体(4)の外側の筒体(6)または内側の筒体
(7)の厚みであり、これらは通常1.0〜5.0mm
の範囲から選ばれる。これら標準となる厚み間だけでな
く、本発明の合成樹脂製流体制御バルブ本体の他の部位
の肉厚との間でも、強度上の制約のある場合は格別、成
形収縮の観点からは、標準となる厚みと均一な分布とな
るように選択するのが望ましい。
形法が用いられるが、合成樹脂として好ましいのは、引
張強度500kg/cm2 以上の熱可塑性結晶性合成樹
脂であり、具体的には、ポリアセタール樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリプロピレン樹脂、芳香族ナイロン樹脂お
よびポリフェニレンサルファイド樹脂から選ばれる。ま
た、これらの樹脂は、ガラス繊維などで補強することも
できる。
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの
実施例によって制限を受けるものではない。
成樹脂製流体制御バルブ本体を成形した。合成樹脂とし
ては、ポリアセタール樹脂「ユピタールF10−02」
(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製)を
用いた。
よって行った。すなわち、合成樹脂製流体制御バルブ本
体に、ダイアフラムの周縁部を固定し、これを導水管、
圧力制御室、貯水タンク、フロートなどと接続し、流体
を流して、部品の破壊・変形および気密の保持状況を観
察した。流体圧は、配管で起こるウォーターハンマー現
象を考慮して設定した。
0万回かけても、成形品に破壊が起こらず、またダイア
フラムからの漏水もないことを、目視で確認した。ま
た、7.5kg/cm2 の水圧で1000時間以上保
ち、成形品に破壊がないことも、目視で確認した。さら
に、水道水に含有される塩素化合物による劣化、使用環
境に通常存在する薬品や化学物質による変化も、確認さ
れなかった。
側管と出口側管の中心線が、二重の筒体のそれと直交す
るか、直交に対し±45度以内となるように配置するこ
とおよび(B)前記入口側管内部には、流体供給部材の
接続部の端面から入口側管の入口端までの任意の位置よ
り、前記内側の筒体に至るまで、実質的に連続して全径
高さにわたり、該内側の筒体の外表面の軸方向のリブを
設けることによって、金属並の強度・剛性を確保するこ
とが可能となり、また、(B)のようなリブを設けるこ
とによって、成形収縮の問題を解決することが可能にな
り、管内にこのようなリブを設けない場合と比較する
と、成型時の樹脂本体の変形によるダイアフラムからの
漏水防止に有効であり、破壊耐久性が非常に高くなって
いる。さらに、外部に突出したリブはないので、規格品
の配管部品との接続使用に際して、何の支障もないとい
う利点がある。本発明の流体制御バルブにおいて、上記
リブの端面の二重筒体表面との接続部位に適切な円みを
持たせることにより、応力の集中を避け、水流の剥離を
防ぐことが可能となる。また、該リブの厚みを適切にす
ることにより、強度の確保を確実にし、ウエルド・ライ
ンの発生防止が可能となる。さらに、本発明の流体制御
バルブにおいて、入口側管と出口側管のサイズまたは位
置関係が特定の場合には、二重筒体の底面は、成形時の
樹脂の流れを可及的均一にすべく、肉を落とした形状、
例えば階段状とすることにより、成形収縮を軽減しまた
軽量化を図ることが可能となり、また、フランジ部と入
口側管または出口側管との間にできる首部には、縦リブ
を設け、その端面の接続部位に円みを持たせることによ
り、強度・剛性の確保を確実にし、補強効果を確実にす
ることが可能となる。また、本発明の流体制御バルブに
おいて、適切な合成樹脂を使用することにより、金属材
料を使用した従来品と比較すると、非常に安価、軽量で
あり、生産性が向上し、施工も容易で、経年変化も少な
いものとすることができるなどの利点がある。さらに、
本発明の流体制御バルブにおいて、内側の筒体の外表面
と外側の筒体の内表面とを接続する、該内側の筒体の外
表面の軸方向のリブを設けることにより、強度・剛性お
よび成形収縮の両面からの補強が可能となる。
面図。
図。
図。
図。
F断面図。
Claims (9)
- 【請求項1】入口側管、出口側管およびシール部からな
り、該シール部は同心の二重の筒体とその上に一体に設
けられた、ダイアフラムの周縁部を水平に固定すること
ができる、フランジ部を有し、該二重の筒体の外側の筒
体は入口側管と連通し、内側の筒体は出口側管と連通
し、また該内側の筒体の上端には、ダイアフラムの弁体
が着座する弁座を設けてなる、合成樹脂製流体制御バル
ブ本体であって、(A)前記入口側管と出口側管の中心
線が、二重の筒体のそれと直交するか、直交に対し±4
5度以内となるように配置し、かつ(B)前記入口側管
内部には、流体供給部材の接続部の端面から入口側管の
入口端までの任意の位置より、前記内側の筒体の外表面
に至るまで、実質的に連続して全径高さにわたり、該内
側の筒体の外表面の軸方向のリブを設けたことを特徴と
する合成樹脂製流体制御バルブ本体。 - 【請求項2】前記リブの端面の、入口側管内表面およ
び、必要に応じて、二重の筒体の内側筒体外表面または
外側筒体内表面への接続部位には、曲率半径0.25m
m以上の円みを持たせたことを特徴とする請求項1記載
の合成樹脂製流体制御バルブ本体。 - 【請求項3】前記リブの厚みが0.5〜5.0mmであ
ることを特徴とする請求項1〜2記載の合成樹脂製流体
制御バルブ本体。 - 【請求項4】前記入口側管と前記出口側管が、管外表面
の底の高さを異にする場合、前記二重の筒体の底面は、
成形時の樹脂の流れを可及的均一にすべく、肉を落とし
た形状とすることを特徴とする請求項1〜3記載の合成
樹脂製流体制御バルブ本体。 - 【請求項5】前記入口側管が前記出口側管よりも口径が
大きく、しかも両管の中心線が一致している場合、前記
二重の筒体の底面は、その内側の筒体の内表面で最も入
口側の位置から出口側を、出口側管の外表面の底の高さ
に達するまで肉を落して、階段状としたことを特徴とす
る請求項4記載の合成樹脂製流体制御バルブ本体。 - 【請求項6】前記フランジ部と前記入口側管または前記
出口側管との間に前記外側の筒体の首部ができた場合、
該首部に、縦リブを該管の中心線と平行に該首部の全高
さにわたって設け、かつ、該縦リブの該管外表面への接
続部位には、曲率半径0.5mm以上の円みを持たせた
ことを特徴とする請求項1〜5記載の合成樹脂製流体制
御バルブ本体。 - 【請求項7】引張強度500kg/cm2 以上の熱可塑
性結晶性合成樹脂を射出成形したものである請求項1〜
6記載の合成樹脂製流体制御バルブ本体。 - 【請求項8】合成樹脂が、繊維強化されていてもよい、
ポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂、芳香族ナイロン樹脂およびポリフェニレンサル
ファイド樹脂から選ばれた請求項1〜6記載の合成樹脂
製流体制御バルブ本体。 - 【請求項9】前記内側の筒体の外表面と前記外側の筒体
の内表面とを接続する、該内側の筒体の外表面の軸方向
のリブを設けたことを特徴とする請求項1〜8記載の合
成樹脂製流体制御バルブ本体。
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JP17794095A JP3370210B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 合成樹脂製流体制御バルブ本体 |
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