JPWO2017099228A1 - 弁体並びに該弁体を用いた弁構造体及び継手部材 - Google Patents

Abstract

【解決課題】流体の作用によってシール部が弁本体から外れるのを防ぐようにした弁体を提供する。
【解決手段】閉止位置と開放位置との間で変位可能とされた弁本体（２４）と、弁体の円錐形の密封用面（２８）に沿って設けられた環状溝（３０）に嵌合されて弁座面（３４）に密封係合して流体の流れを阻止する環状シール部（３６）および弁本体（２４）内を直径方向に貫通する連結孔（３２）内を通り環状シール部（３６）の直径方向で対向する部分を連結する連結部（３８）を有するシール部材（２６）を有する弁体。
【選択図】図５

Description

本発明は高圧流体を通す流体通路に設けられるのに適した弁体並びに該弁を用いた弁構造体及び継手部材に関する。

流体通路内に設けられて閉止位置と開放位置との間で変位可能とされた弁本体と、弁本体に設けられ弁本体が閉止位置にあるときは弁座に密封係合されて流体の流れを阻止する環状のシール部材（例えばOリング）とを有する弁体では、それが用いられる流体配管が高圧流体を扱う場合、当該弁が開いて高圧流体が流れるときにシール部材が同流体の作用を受けて弁本体から外れてしまうという虞がある。このような問題を解決するための対策としては、例えば、シール部材を弁本体に保持するための保持リングを弁本体に設けるようにしたものが開発されている（特許文献１）。

特許第４７９１１９６号

本発明は、上述の問題を特許文献１とは異なる方法で解決しようとするものである。

すなわち、本発明は
流体通路内に設けられ、流体通路を閉止するための閉止位置と、該流体通路を開放するための開放位置との間で変位可能とされた弁本体であって、該開放位置から該閉止位置に向かう方向を前方として、前方に面する環状の密封用面、該密封用面に沿って設けられた環状溝、および該弁本体を貫通し両端が該環状溝に連通されている連結孔を有する弁本体と、
該環状溝に嵌合され、該弁本体が該閉止位置にあるときは該流体通路の通路壁面に環状に形成された弁座面に密封係合して流体の流れを阻止する環状シール部および該環状シール部の一部分から延びて該連結孔内を通り該環状シール部の他の部分に至りこれら両部分を連結している連結部を有するシール部材と、
を有する弁体を提供する。

この弁体では、弁本体のシール部材が、環状シール部と、弁本体を貫通する連通孔内を延びて環状シール部の２つの部分を連結する連結部を有しているので、環状シール部が高圧流体の流れに晒されても環状シール部が弁本体の環状溝から外れ難いようになっており、これにより、上述の従来の弁における問題の解決を可能としている。

好ましくは、該連結孔が該弁本体をその直径方向に貫通するようにすることができる。
このような連通孔を通された連結部は、環状シール部の直径方向で対向する部分を連結するようになり、環状シール部をよりバランスよく保持することを可能とする。しかし、この連通孔及びそこを通される連結部はこれに限定されるものではなく、例えば、弁本体の中心から放射状に３方向以上に延びるようにしたり、２以上のものをそれぞれ別に弁本体内を通すようにしたりすることもできる。

該環状シール部が、環状の前方側面及び後方側面と、該前方側面と後方側面との間を延びる環状の半径方向外側面及び半径方向内側面とを有し、横断面が矩形状とされており、
該連結部が該半径方向内側面の一部分から該半径方向内側面の他の部分にまで延びており、
該密封用面が前方に向けて先細りとされた円錐状のテーパー面とされ、
該環状溝が該円錐状とされた該密封用面に形成され、該環状溝が、該環状溝に嵌合された該環状シール部の半径方向内側面に接する環状溝底面と、該環状シール部の該前方側面及び後方側面とそれぞれ接する溝前方側面及び溝後方側面と、該円錐状とされた該密封用面に開口する開口部とを有し、該環状シール部の半径方向外側で前方側の縁部及びその近傍部分が、該開口部から延出して該密封用面から環状に突出するようにすることができる。
この場合、該環状溝が、該溝後方側面の半径方向外側の端縁から前方に延びて該密封用面に至る溝半径方向外側面を有し、該溝半径方向外側面が該環状溝に嵌合された該環状シール部の該半径方向外側面と接するようにすることができる。環状シール部の半径方向外側面がその外側にある溝半径方向外側面と接することにより当該環状シール部が環状溝から抜け出し難いようにすることができる。

本発明は更に、
上記の如き弁体と、
該弁体を収納する流体通路および該弁体よりも前方側において流体通路壁面に形成された環状の弁座面を有する弁ハウジングと
を有する弁構造体を提供する。

好ましくは、該弁座面が該密封用面に平行となるようにされる。
更に好ましくは、該環状シール部は、該弁本体が該閉止位置にあり該弁本体にかかる流体圧が一定以上になったときに該弁座面との間で押しつぶされて該密封用面が該弁座面に当接するよう変形される弾性係数を有するようにされる。このようにすることにより、流体通路内の流体圧が一定以上になったときに、環状シール部が該流体圧から実質的にシールドされ、また、流体圧がかかったとしても該環状シール部が密封用面と弁座面との間を通って押し出されることを阻止することが可能となる。このため、本発明にかかる弁構造体は、低圧流体配管用から高圧（超高圧）流体配管用として広範囲な圧力帯にわたって使用することができる。

上記弁構造体において、該弁本体を前方に付勢して該閉止位置とするバネ部材を更に有し、該バネ部材が、該弁本体が該閉止位置にあるときに、該弁体より前方の流体圧が所定以上になることによって該弁体が後方側に変位されて該環状シール部が該弁座面から離れるのを許容するようにして、該弁体が逆止弁として機能するようにすることができる。

本発明はまた、管継手の雌型及び雄型の継手部材のうちの一方の継手部材であって、該継手部材の流路を閉止するために上記弁構造体を備え、該一方の継手部材に他方の継手部材が連結されたときに該弁構造体の該弁本体が該他方の継手部材によって該開放位置に変位されるようになされている継手部材を提供する。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施例に係る弁体を備える管継手を示す縦断面図であり、雄型及び雌型の継手部が連結されていない状態を示す。 図２は図１と同様の図であるが、雌型継手部材に連結されている図示しない流体管内の流体圧が高く、該環状シール部材が取り付けられている弁本体の密封用面が直接弁座面に係合されるようになっている状態を示す。 図１に示す管継手の雄型及び雌型の継手部材が相互に連結され、継手部材内の弁体が開放位置とされた状態を示す縦断面図である。 図１におけるIV-IV線で見たときの弁本体に形成された環状溝及び連結部を示す図である。 図２における円Ａで示した部分の拡大断面図である。

図示の管継手１０は雌型継手部材１２及び雄型継手部材１４とからなるものである。これら継手部材１２，１４を連結する場合には、まず雌型継手部材１２の継手本体（弁ハウジング）１２ａの外周面に取り付けられたスリーブ１２ｂを図１に示す位置から左方に変位させて、球状の施錠子１２ｃが半径方向外側に変位可能な状態にする。この状態で、雄型継手部材１４を雌型継手部材１２に挿入し、施錠子１２ｃを半径方向外側に押し出すようにしながら挿入を進めて球状の施錠子１２ｃが雄型継手部材１４の外周面に設けた環状溝１４ａと整合させて、スリーブ１２ｂをコイルバネ１２ｄの付勢力で元の位置に戻すようにする。これにより、施錠子１２ｃが環状溝１４ａから外れないようになり、両継手部材１２，１４の連結が完了する。

図示の管継手１０は、雌型継手部材１２も雄型継手部材１４もそれらの流体通路１２Ａ，１４Ａを閉止するためのポペット型の弁体２０，２２を備えている。両継手部材１２，１４が軸線方向で互いに近づくように動かされて連結されるときには、両弁体２０，２２が相互に当接して軸線方向での動きが停止され、その状態で両継手部材１２，１４が更に動かされることにより、両方の弁体２０，２２とも図１及び図２に示す流体の流れを阻止する閉止位置から図３に示す流体の流れを許容する開放位置にされるようになっている。

以上のような管継手としての構造は当業者には周知の事項であり、ここでの詳細な説明は省略する。本発明の特徴は、特に、以下に説明する弁体２０，２２にある。弁体２０と弁体２２は実質的には同じなので、以下においては弁体２０についてのみ説明する。

弁体２０は、弁本体２４と弁本体２４に取り付けられたシール部材２６を有する。弁体２０が図３に示す開放位置から図１及び図２に示す閉止位置に向かう方向を前方とした場合、弁本体２４は前方に向かい先細りとなる円錐状の密封用面２８と、密封用面２８に沿って設けられた環状溝３０と、弁本体２４をその直径方向で貫通し両端が該環状溝３０に連通している連結孔３２とを有する（図４）。

シール部材２６は、図５に示すように、環状溝３０に嵌合された環状シール部３６と、連結孔３２内を延びて環状シール部３６の直径方向で対向する部分を連結する連結部３８とを有する。環状シール部３６は、弁体２０が図１及び図２に示す閉止位置にあるときに、継手本体１２ａに形成されている流体通路１２Ａの通路壁面において環状に形成された弁座面３４に密封係合して流体の流れを阻止する。環状シール部３６及び連結部３８はアウトサート成形のように、環状溝３０及び連結孔３２が設けられている弁本体２４を金型の一部として射出成形して形成する。

図５に示すように、環状シール部３６は前方側面３６ａ及び後方側面３６ｂと、前方側面３６ａと後方側面３６ｂと間を延びる環状の半径方向外側面３６ｃ及び半径方向内側面３６ｄとを有し、横断面が矩形状とされている。環状溝３０は円錐状とされた密封用面２８に形成され、環状溝３０に嵌合された環状シール部３６の半径方向内側面３６ｄに接する環状溝底面３０ａと、環状シール部３６の前方側面３６ａ及び後方側面３６ｂにそれぞれ接する溝前方側面３０ｂ及び溝後方側面３０ｃと、密封用面２８に開口する開口部３０ｄとを有する。図５に想像線で示すが、環状シール部３６の半径方向外側で前方側の面取りされた縁部３６ｅ及びその近傍の略三角形の部分が、開口部３０ｄから延出して密封用面２８から環状に突出するようにされている。

図示の例では、溝後方側面３０ｃは環状溝底面３０ａから真直ぐに延びて密封用面２８と交わるようにされているが、該溝後方側面３０ｃを密封用面２８に至る前の部分で終端させ、その終端した半径方向外側の端縁から環状シール部３６の半径方向外側面３６ｃに接するように前方に延びて円錐状の密封用面２８と交わるような溝半径方向外側面３０ｅを形成するようにすることもできる。このようにすることにより、流体が環状シール部３６を環状溝３０から外すように作用するときに溝半径方向外側面３０ｅが環状シール部３６を抑え、連結部３８の作用と相まって、当該環状シール部３６が環状溝３０から外れるのをより有効に阻止することが可能となる。

以上、本発明に係る弁体を管継手に適用して管継手の連結及び連結解除にともない当該管継手の流体の開閉を行うようにしたものを説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、雄型継手部材に弁体２２を設けない場合には、弁体２０はコイルバネ４０によって弁座面３４に押圧され、連結された雄型継手部材１４内の流体通路１４Ａ内の流体圧が一定以上になった時にだけ弁体２０が後方に変位して弁座面３４から離れ、雄型継手部材１４の流体通路１４Ａ側から雌型継手部材１２側の流体通路１２Ａ側へ流体が流れることを可能とする逆止弁として機能するようにすることもできる。すなわち、本発明に係る弁体は種々の流体通路における弁構造体、特に高圧流体を通す流体通路において有効な弁構造体を構成するために使用することができる。

管継手１０；雌型継手部材１２；継手本体（弁ハウジング）１２ａ；スリーブ１２ｂ；施錠子１２ｃ；雄型継手部材１４；環状溝１４ａ；弁体２０，２２；弁本体２４；シール部材２６；密封用面２８；環状溝３０；環状溝底面３０ａ；溝前方側面３０ｂ；溝後方側面３０ｃ；開口部３０ｄ；溝半径方向外側面３０ｅ；連結孔３２； 弁座面３４；環状シール部３６；前方側面３６ａ；後方側面３６ｂ；半径方向外側面３６ｃ；半径方向内側面３６ｄ；前方側の縁部３６ｅ；連結部３８

Claims (9)

1. 流体通路内に設けられ、流体通路を閉止するための閉止位置と、該流体通路を開放するための開放位置との間で変位可能とされた弁本体であって、該開放位置から該閉止位置に向かう方向を前方として、前方に面する環状の密封用面、該密封用面に沿って設けられた環状溝、および該弁本体を貫通し両端が該環状溝に連通されている連結孔を有する弁本体と、
   該環状溝に嵌合され、該弁本体が該閉止位置にあるときは該流体通路の通路壁面に環状に形成された弁座面に密封係合して流体の流れを阻止する環状シール部および該環状シール部の一部分から延びて該連結孔内を通り該環状シール部の他の部分に至り該両部分を連結している連結部を有するシール部材と、
   を有する弁体。
2. 該連結孔が該弁本体をその直径方向に貫通している請求項１に記載の弁体。
3. 該環状シール部が、環状の前方側面及び後方側面と、該前方側面と後方側面との間を延びる環状の半径方向外側面及び半径方向内側面とを有し、横断面が矩形状とされており、
   該連結部が該半径方向内側面の一部分から該半径方向内側面の他の部分にまで延びており、
   該密封用面が前方に向けて先細りとされた円錐状のテーパー面とされ、
   該環状溝が該円錐状とされた該密封用面に形成され、該環状溝が、該環状溝に嵌合された該環状シール部の半径方向内側面に接する環状溝底面と、該環状シール部の該前方側面及び後方側面とそれぞれ接する溝前方側面及び溝後方側面と、該円錐状とされた該密封用面に開口する開口部とを有し、該環状シール部の半径方向外側で前方側の縁部及びその近傍部分が、該開口部から延出して該密封用面から環状に突出するようにされている請求項２に記載の弁体。
4. 該環状溝が、該溝後方側面の半径方向外側の端縁から前方に延びて該密封用面に至る溝半径方向外側面を有し、該溝半径方向外側面が該環状溝に嵌合された該環状シール部の該半径方向外側面と接するようにされた請求項３に記載の弁体。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の弁体と、
   該弁体を収納する流体通路および該弁体よりも前方側において流体通路壁面に形成された環状の弁座面を有する弁ハウジングと
   を有する弁構造体。
6. 該弁座面が該密封用面に平行とされている請求項５に記載の弁構造体。
7. 該環状シール部は、該弁本体が該閉止位置にあり該弁本体にかかる流体圧が一定以上になったときに該弁座面との間で押しつぶされて該密封用面が該弁座面に当接するよう変形される弾性係数を有する請求項６に記載の弁構造体。
8. 該弁本体を前方に付勢して該閉止位置とするバネ部材を更に備え、該バネ部材が、該弁本体が該閉止位置にあるときに、該弁体より前方の流体圧が所定以上になることによって該弁体が後方側に変位されて該環状シール部が該弁座面から離れるのを許容するようにして、該弁体が逆止弁として機能するようにした、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の弁構造体。
9. 雌型及び雄型の継手部材のうちの一方の継手部材であって、該継手部材の流路を閉止するための請求項５乃至７のいずれか一項に記載の弁構造体を備え、雌型及び雄型の継手部材のうちの他方の継手部材が連結されたときに該弁構造体の該弁本体が該他方の継手部材によって該開放位置に変位されるようになされている継手部材。
   
   

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