特許 7087118 弁体を有する管継手及びそれに用いられるコイルバネ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-10

(45)【発行日】2022-06-20

(54)【発明の名称】弁体を有する管継手及びそれに用いられるコイルバネ

(51)【国際特許分類】

   F16L 37/32 20060101AFI20220613BHJP

   F16F 1/06 20060101ALI20220613BHJP

   F16F 1/12 20060101ALI20220613BHJP

【ＦＩ】

F16L37/32

F16F1/06 N

F16F1/12 K

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020571069

(86)(22)【出願日】2020-01-20

(86)【国際出願番号】 JP2020001638

(87)【国際公開番号】W WO2020162143

(87)【国際公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-04-16

(31)【優先権主張番号】P 2019017615

(32)【優先日】2019-02-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000227386

【氏名又は名称】日東工器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083895

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100175983

【弁理士】

【氏名又は名称】海老 裕介

(72)【発明者】

【氏名】和田 章裕

【審査官】渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１７５８３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０１７６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０８９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３１０７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０５５４６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第４７６３６８３（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第４６７４５２５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ３７／３２

Ｆ１６Ｆ １／０６

Ｆ１６Ｆ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体通路内に配置され、該流体通路内で該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた弁体を、該流体通路を開放する開放位置から該流体通路を閉止する閉止位置に向かって付勢するためのコイルバネであって、
弁体を支持する弁支持部と、
流体通路の内周面に固定される固定部と、
該固定部から該弁支持部に向かって延在し、該弁体が該閉止位置と該開放位置との間で変位したときに該長手軸線の方向で伸縮するように複数回巻かれた伸縮部と、
該伸縮部のうちの該弁支持部側の端部にある端部巻部と該弁支持部との間に延在する連結部と、
を備え、
該弁支持部が該長手軸線の方向から見て該伸縮部と同心状にされて該伸縮部よりも小径とされた支持巻部を有しており、
該連結部が、該長手軸線の方向から見て、該端部巻部から該端部巻部と少なくとも部分的に重なりながら該端部巻部よりも径方向外側を通るように湾曲して延びる第１部分と、該第１部分に続いて径方向内側に延び、該弁支持部を通過して延在する第２部分と、該第２部分に続いて該端部巻部と該第１部分とのうちの少なくとも一方と重なるように湾曲して延びる第３部分と、該第３部分に続いて径方向内側に向かって該弁支持部の該支持巻部にまで延びる第４部分と、を有するようにされた、コイルバネ。

【請求項2】

該伸縮部が、該固定部から該端部巻部まで該長手軸線に沿って略同一の外径を有するように複数回巻かれた同径部を有し、該端部巻部が、該長手軸線の方向で見て該同径部と少なくとも部分的に重なりながら該同径部よりも小さい外径を有するように巻かれている、請求項１に記載のコイルバネ。

【請求項3】

該連結部の該第１部分が、該長手軸線の方向で見て、該伸縮部の該同径部と径方向で略同じ位置を通るように湾曲している、請求項２に記載のコイルバネ。

【請求項4】

該連結部の該第２部分が、該長手軸線の方向で見て、該弁支持部の該支持巻部の中心を通って該弁支持部を径方向に横断するように延在している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイルバネ。

【請求項5】

該伸縮部が圧縮されていない状態において、該第１部分が該伸縮部の該端部巻部に当接し、該第２部分が該弁支持部の該支持巻部に当接し、該第３部分が該端部巻部と第１部分とのうちの該少なくとも一方に当接している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイルバネ。

【請求項6】

流体通路を有する筒状本体と、
該流体通路内に配置され、該流体通路を開放する開放位置と該流体通路を閉止する閉止位置との間で該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた弁体と、
該流体通路内において該筒状本体と該弁体との間に配置された、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコイルバネと、
を備える弁付流路部材。

【請求項7】

互いに連結される雄型継手及び雌型継手を備え、
該雄型継手と該雌型継手とのうちの一方が請求項６に記載の弁付流路部材であり、
該雄型継手と該雌型継手とが互いに連結されたときに、該弁体が該雄型継手と該雌型継手とのうちの他方によって押されて該開放位置となるようにされた、管継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁体により流体通路を開閉するようにした管継手、及び該管継手において弁体を閉止位置に向かって付勢するためのコイルバネに関する。

【背景技術】

【0002】

通常、この種の管継手は互いに着脱可能に連結される雄型継手と雌型継手とからなり、それらが互いに連結されると、雄型継手に設けられている弁体が雌型継手によって押されて開放され、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、雄型継手の流体通路内には、弁体と、弁体を流体通路の周壁に設けた弁座に押圧して流体通路を閉止するように付勢するコイルバネとが設けられている。また、雌型継手は弁体押圧部を有し、連結されたときに弁体押圧部により弁体を開放位置にまで押圧するようになっている。このような管継手において弁体が開放位置にあるときに流体が雌型継手側から雄型継手側に向かって流れると、弁体はコイルバネの側への流体圧を受ける。弁体が受ける流体圧が大きくなると、弁体はコイルバネをさらに圧縮しながら変位する。このときにコイルバネに加わる負荷が大きくなりすぎるとコイルバネが塑性変形するなどして、管継手の連結を解除したときに弁体を閉止位置にまで適切に付勢できなくなることがある。

【0003】

このような問題を解決するために、例えば特許文献１においては、コイルバネの弁支持部と伸縮部との間に連結部を設けて弁支持部が連結部を介して伸縮部に支持されるようにしている。具体的には、連結部が、コイルバネの長手軸線の方向から見て、伸縮部から伸縮部と重なるように湾曲し、そこから弁支持部と重なるように直線状に延在し、さらに伸縮部と重なるように湾曲して弁支持部にまで至るようになっている。そのため、コイルバネが圧縮されたときに、弁支持部が連結部の直線状部分に当接し、直線状部分の両側の湾曲した部分が伸縮部に当接して、弁支持部が連結部を介して伸縮部に支持されるようになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１７／１７５８３２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

コイルバネは、通常、圧縮されると径方向に僅かに広がって外径が大きくなる。上述の特許文献１に開示のコイルバネにおいても、伸縮部は圧縮されると外径が大きくなり、その状態でコイルバネに過大な負荷が作用すると、連結部が拡径した伸縮部の内側に押し込まれてしまうことがある。一旦、連結部が伸縮部の内側にまで変形すると、連結部が伸縮部に引っ掛かって元の位置にまで戻れなくなり、管継手の連結を解除しても弁体を閉止位置にまで適切に付勢することができなくなる虞がある。

【0006】

そこで本発明は、大きな負荷が加わった場合でも、弁支持部と伸縮部との間の連結部が伸縮部の内側にまで変形することをより確実に防止できるようにしたコイルバネ、並びにそのようなコイルバネにより弁体を付勢するようにした弁付流路部材及び管継手を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち本発明は、
流体通路内に配置され、該流体通路内で該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた弁体を、該流体通路を開放する開放位置から該流体通路を閉止する閉止位置に向かって付勢するためのコイルバネであって、
弁体を支持する弁支持部と、
流体通路の内周面に固定される固定部と、
該固定部から該弁支持部に向かって延在し、該弁体が該閉止位置と該開放位置との間で変位したときに該長手軸線の方向で伸縮するように複数回巻かれた伸縮部と、
該伸縮部のうちの該弁支持部側の端部にある端部巻部と該弁支持部との間に延在する連結部と、
を備え、
該弁支持部が該長手軸線の方向から見て該伸縮部と同心状にされて該伸縮部よりも小径とされた支持巻部を有しており、
該連結部が、該長手軸線の方向から見て、該端部巻部から該端部巻部と少なくとも部分的に重なりながら該端部巻部よりも径方向外側を通るように湾曲して延びる第１部分と、該第１部分に続いて径方向内側に延び、該弁支持部を通過して延在する第２部分と、該第２部分に続いて該端部巻部と該第１部分とのうちの少なくとも一方と重なるように湾曲して延びる第３部分と、該第３部分に続いて径方向内側に向かって該弁支持部の該支持巻部にまで延びる第４部分と、を有するようにされた、コイルバネを提供する。

【0008】

当該コイルバネにおいては、弁体が大きく変位して固定部と弁支持部との間で大きく圧縮されたときに、弁支持部が第１乃至第４部分からなる連結部によって伸縮部に対して支持される。具体的には、弁支持部は第２部分によって直接支持され、第２部分がその両側にある第１部分及び第３部分によって伸縮部に対して支持される。また、第１部分は伸縮部の端部巻部よりも径方向外側を通るように湾曲して延びている。そのため、コイルバネが大きく圧縮された場合に連結部が伸縮部の内側に入り込んでしまうことを、上述の従来のものに比べてより確実に防止することが可能となる。これにより、弁支持部や連結部が伸縮部の内側にまで大きく変位するなどして塑性変形したり伸縮部に引っ掛かったりして、コイルバネが弁部材を閉止位置とする元の形状に戻れなくなることを防止することが可能となる。

【0009】

具体的には、該伸縮部が、該固定部から該端部巻部まで該長手軸線に沿って略同一の外径を有するように複数回巻かれた同径部を有し、該端部巻部が、該長手軸線の方向で見て該同径部と少なくとも部分的に重なりながら該同径部よりも小さい外径を有するように巻かれているようにすることができる。

【0010】

また、該連結部の該第１部分が、該長手軸線の方向で見て、該伸縮部の該同径部と径方向で略同じ位置を通るように湾曲しているようにすることができる。

【0011】

さらには、該連結部の該第２部分が、該長手軸線の方向で見て、該弁支持部の該支持巻部の中心を通って該弁支持部を径方向に横断するように延在しているようにすることができる。

【0012】

このような構成により、弁支持部をより安定して支持することが可能となる。

【0013】

また、該伸縮部が圧縮されていない状態において、該第１部分が該伸縮部の該端部巻部に当接し、該第２部分が該弁支持部の該支持巻部に当接し、該第３部分が該端部巻部と第１部分とのうちの該少なくとも一方に当接しているようにすることができる。

【0014】

また本発明は、
流体通路を有する筒状本体と、
該流体通路内に配置され、該流体通路を開放する開放位置と該流体通路を閉止する閉止位置との間で該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた弁体と、
該流体通路内において該筒状本体と該弁体との間に配置された、上述のコイルバネと、
を備える弁付流路部材を提供する。

【0015】

さらに本発明は、
互いに連結される雄型継手及び雌型継手を備え、
該雄型継手と該雌型継手とのうちの一方が上述の弁付流路部材であり、
該雄型継手と該雌型継手とが互いに連結されたときに、該弁体が該雄型継手と該雌型継手とのうちの他方によって押されて該開放位置となるようにされた、管継手を提供する。

【0016】

以下、本発明に係る管継手の実施形態を添付図面に基づき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る管継手の雄型継手の側面断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る管継手の雌型継手の側面断面図である。

【図3】図１の雄型継手と図２の雌型継手とが連結された状態と示す側面断面図である。

【図4】図１の雄型継手に用いられるコイルバネの側面図である。

【図5】図４のコイルバネの前面図である。ただし、固定部は省略してある。

【図6】図４のコイルバネの斜視図である。ただし、固定部は省略してある。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態に係る管継手１は、図１に示す雄型継手１０（弁付流路部材）と図２に示す雌型継手３０とからなり、これら雄型継手１０と雌型継手３０は図３に示すように着脱可能に連結される。

【0019】

雄型継手１０は、流体通路１２を有する筒状本体１４と、流体通路１２内に配置された弁体１６と、流体通路１２内において筒状本体１４と弁体１６との間に配置されたコイルバネ１８とを備える。弁体１６には、ゴム製のシールリング２０が取り付けられている。弁体１６は、シールリング２０が筒状本体１４の弁座部２２に密封係合して流体通路１２を閉止する閉止位置（図１）と、閉止位置から流体通路１２の長手軸線Ｌの方向で後退して（図で見て右方に変位して）流体通路１２を開放する開放位置（図３）との間で変位可能となっている。コイルバネ１８は弁体１６を閉止位置に向かって付勢している。

【0020】

雌型継手３０は、流体通路３２を有する筒状本体３４と、流体通路３２の内周面３２ａ上を摺動するスライド弁体３６と、スライド弁体３６を付勢するコイルバネ３８とを備える。筒状本体３４は、流体通路３２の中央を長手軸線Ｍの方向に延びる中央部４０を有し、中央部４０にはスライド弁体３６のシール部材４２が密封係合する弁座面４４が設けられている。コイルバネ３８は、シール部材４２が弁座面４４に押し付けられるようにスライド弁体３６を付勢している。また雌型継手３０は、雄型継手１０を連結状態に保持するための施錠子４６とスリーブ４８とを備えている。

【0021】

雄型継手１０のコイルバネ１８は、図４に示すように、断面円形の細長い線材を螺旋状に複数回巻いて形成されている。コイルバネ１８は、弁体１６を支持する弁支持部５０と、流体通路１２の内周面１２ａに固定される固定部５２と、固定部５２から弁支持部５０に向かって延在する伸縮部５４と、伸縮部５４と弁支持部５０との間に延在する連結部５６とを有する。固定部５２は、線材をおよそ１回巻いて形成された嵌合部５２ａと、嵌合部５２ａに連接して嵌合部５２ａよりもやや小さい直径で且つ長手軸線Ｌの方向に隣接するようにおよそ２回巻いて形成された係止部５２ｂとを有する。伸縮部５４は、係止部５２ｂに連接して長手軸線Ｌの方向で間隔をあけながらおよそ６回巻いて形成されており、係止部５２ｂよりも僅かに小さい直径を有している。より詳細には、伸縮部５４は、係止部５２ｂから長手軸線Ｌに沿って略同一の外径を有するようにおよそ５回巻かれた同径部５４ａと、弁支持部５０側の端部において同径部５４ａよりも小さい外径を有するようにおよそ１回巻かれた端部巻部５４ｂとからなっている。弁支持部５０は、伸縮部５４と同心状に位置して伸縮部５４よりも小径に巻かれた支持巻部５０ａにより構成されている。連結部５６は、図５及び図６に示すように、伸縮部５４の端部巻部５４ｂから弁支持部５０にまで順に続いて延びる、第１部分５６ａ、第２部分５６ｂ、第３部分５６ｃ、及び第４部分５６ｄからなる。第１部分５６ａは、長手軸線Ｌの方向から見て、端部巻部５４ｂと部分的に重なりながら、同径部５４ａと径方向で同じ位置を通るように湾曲している。上述の通り端部巻部５４ｂは同径部５４ａよりも小さい外径を有しているため、第１部分５６ａは端部巻部５４ｂよりも径方向外側を通るように湾曲して延びている。第２部分５６ｂは、第１部分５６ａに続いて径方向内側に直線状に延び、弁支持部５０の支持巻部５０ａの中心を通って弁支持部５０を径方向に横断するように延びている。第３部分５６ｃは、第２部分５６ｂに続いて第１部分５６ａと重なるように湾曲して延びている。第４部分５６ｄは、第３部分５６ｃに続いて径方向内側に向かって弁支持部５０にまで直線状に延びている。コイルバネ１８に負荷が加わっておらず伸縮部５４が圧縮されていない状態において、第１部分５６ａは伸縮部５４の端部巻部５４ｂに当接し、第２部分５６ｂは弁支持部５０に当接し、第３部分５６ｃは第１部分５６ａに当接している。このような構成により、弁支持部５０は、連結部５６を介して伸縮部５４に支持されるようになっている。

【0022】

雄型継手１０の筒状本体１４は、その流体通路１２の内周面１２ａに円環状のバネ嵌合溝２４を有する。コイルバネ１８は、固定部５２の嵌合部５２ａをバネ嵌合溝２４に嵌合することにより筒状本体１４に固定される。バネ嵌合溝２４の深さは、コイルバネ１８を構成する線材の直径よりも小さくなっており、嵌合部５２ａはバネ嵌合溝２４に嵌合されたときにその一部が流体通路１２の内周面１２ａから内側に常に突出した状態となるようになっている。また、固定部５２の係止部５２ｂは流体通路１２の内周面１２ａに接触しており、これにより筒状本体１４に対するコイルバネ１８の姿勢が安定する。弁体１６は、長手軸線Ｌの方向でコイルバネ１８の側に突出した円柱状のバネ支持部１６ａを有する。弁体１６は、コイルバネ１８の弁支持部５０にバネ支持部１６ａが挿入された状態でコイルバネ１８に保持される。コイルバネ１８の伸縮部５４は、その外径が流体通路１２の内径よりも小さくなっていて、流体通路１２の内周面１２ａとの間に隙間が形成されるようになっている。

【0023】

雄型継手１０を雌型継手３０に挿入すると、図３に示すように、雌型継手３０のスライド弁体３６が雄型継手１０の筒状本体１４によって図で見て左方に押されて、雌型継手３０の流体通路３２が開放される。また、雄型継手１０の弁体１６が雌型継手３０の中央部４０の弁体押圧部５８によって図で見て右方に押されて開放位置となり、雄型継手１０の流体通路１２も開放される。このとき雌型継手３０の施錠子４６は雄型継手１０の施錠子係合溝２６に係合した状態でスリーブ４８によって径方向外側から保持される。これにより、雄型継手１０と雌型継手３０とが互いに連結された状態が維持される。

【0024】

図３の連結状態とするときに、弁体１６が閉止位置から開放位置に変位することによりコイルバネ１８の伸縮部５４が長手軸線Ｌの方向で圧縮される。また、弁支持部５０は、連結部５６の第２部分５６ｂによって支持され、第２部分５６ｂはその両側の第１部分５６ａ及び第３部分５６ｃによって伸縮部５４に対して支持される。すなわち、弁支持部５０は連結部５６を介して伸縮部５４に対して支持されている。

【0025】

連結状態において、雌型継手３０の側から雄型継手１０の側に流体が流れると、弁体１６には下流側に向かう流体圧が作用する。この流体圧が大きくなってコイルバネ１８の付勢力を超えると、弁体１６はコイルバネ１８の伸縮部５４をさらに圧縮させながら変位する。このときに弁支持部５０と伸縮部５４との間には大きな負荷が加わるが弁支持部５０は上述のような構成を有する連結部５６によって強固に支持されているため、伸縮部５４の内側にまで変位してしまうことがない。具体的には、弁支持部５０は、長手軸線Ｌの方向で見て、その中心を通過する第２部分５６ｂによって支持されているため、弁支持部５０が長手軸線Ｌに対して傾く方向への力が作用しにくい。また、弁支持部５０を直接支持する第２部分５６ｂは、その両端で第１部分５６ａ及び第３部分５６ｃによって伸縮部５４に支持されるため、第２部分５６ｂが傾いてしまうことも生じにくい。さらには、伸縮部５４は圧縮されたときに僅かにその直径が大きくなるが、連結部５６の第１部分５６ａは伸縮部５４の端部巻部５４ｂよりも径方向外側を通るように湾曲しているため、第１部分５６ａが伸縮部５４の内側に入り込んで端部巻部５４ｂを超えた位置にまで変位することも生じにくい。すなわち当該コイルバネ１８は、弁体１６に過大な力が作用した場合でも、弁支持部５０が伸縮部５４の内側にまで変位したり、連結部５６の特に第１部分５６ａが伸縮部５４の端部巻部５４ｂを超えて変位することによって端部巻部５４ｂに引っ掛かって元の位置にまで戻れなくなってしまったりすることが防止される。そのため、このようなコイルバネ１８を用いた管継手１においては、従来のものに比べて、弁体１６に過大な力が作用した後に連結を解除した際に弁体１６が閉止位置にまで戻らなくなることをより確実に防止することが可能となる。

【0026】

以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、伸縮部の全体が同一の直径を有するように巻かれ、連結部の第１部分が伸縮部よりも径方向外側を通って湾曲するようになっていても良い。連結部の第３部分は、連結部の第１部分では無く伸縮部の端部巻部と重なるように湾曲して延びるようにしてもよいし、端部巻部と第１部分の両方と重なるようにしてもよい。また、図４乃至図６に示すコイルバネは、雌型継手において用いることもできるし、例えば逆止弁機能を有する配管部材のような、管継手以外の弁付流路部材において用いることもできる。

【符号の説明】

【0027】

１ 管継手
１０ 雄型継手（弁付流路部材）
１２ 流体通路
１２ａ 内周面
１４ 筒状本体
１６ 弁体
１６ａ バネ支持部
１８ コイルバネ
２０ シールリング
２２ 弁座部
２４ バネ嵌合溝
２６ 施錠子係合溝
３０ 雌型継手
３２ 流体通路
３２ａ 内周面
３４ 筒状本体
３６ スライド弁体
３８ コイルバネ
４０ 中央部
４２ シール部材
４４ 弁座面
４６ 施錠子
４８ スリーブ
５０ 弁支持部
５０ａ 支持巻部
５２ 固定部
５２ａ 嵌合部
５２ｂ 係止部
５４ 伸縮部
５４ａ 同径部
５４ｂ 端部巻部
５６ 連結部
５６ａ 第１部分
５６ｂ 第２部分
５６ｃ 第３部分
５６ｄ 第４部分
５８ 弁体押圧部
Ｌ 長手軸線
Ｍ 長手軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】