JP6328691B2 - バルブ構造及びそれを備えた雌型及び雄型管継手 - Google Patents

Description

本発明は、貫通孔におけるバルブ構造及びそれを備えた管継手に関する。

貫通孔におけるバルブとバルブシートからなるバルブ構造においては、バルブ及びバルブシートの一方に、他方との密封係合を可能とするシールリングが設けられるようになっている。通常では、シールリングはゴムなどの弾性変形可能な部材により形成され、バルブのバルブシートに向かう面に設けられた環状の溝に嵌合設定され、バルブが管路を閉止した状態においては、該バルブを管路閉止位置に付勢するバネなどにより当該シールリングがバルブシート面に押圧され弾性変形されるようにすることにより該バルブ及びバルブシート間の密封を行うようになっている（特許文献１及び２）。

しかし、管路を閉止した状態では、例えば周囲温度の上昇などの種々の要因により当該管路内の流体圧が上昇することがあり、その圧力上昇が一定以上になるとバルブが直接シートバルブに当接するようになり（いわゆる「金属当たり」が生じ）、間に挟まれているシールリングが過剰に変形される場合がある。そのような場合、シールリングが焼き付けなどでバルブの環状溝の壁面に固着されているものにあっては、環状溝の壁面との固着面が同溝の壁面から剥離されたりする虞がある。そのような剥離が生じると当該バルブ構造における密封性能が低下してしまう。

特開２００４−３５３８３３号公報 特開２００８−１５１１９５号公報

本発明は、バルブとバルブシートとの間で上述のような「金属当たり」が生じるような状態になっても、それらの間に挟まれているシールリングを嵌合設定している環状溝の壁面から剥離させたりするような過大な応力が掛からないようにすることを可能とするバルブ構造を提供することを目的としている。

すなわち本発明は、
貫通孔内に設けられるバルブシートと、該貫通孔の長手軸線方向で変位可能で、該バルブシートに近接して該貫通孔を閉止する閉止位置と、該バルブシートから離れて該貫通孔を開放する開放位置との間で変位可能なバルブとからなるバルブ構造であって、
該貫通孔を閉止するための該バルブシートのシール面と、
該貫通孔の閉止状態において該シール面に近接する該バルブの対向シール面と、
該シール面及び対向シール面の一方に該貫通孔の長手軸線のまわりで環状に延在するように設けられた環状溝であって、底面と、該長手軸線方向で相互に間隔があけられ該底面から半径方向に延びるバルブ近位側側面及びバルブ遠位側側面とを有し、該バルブ近位側側面が該バルブ遠位側側面よりも該バルブに近い位置にあり且つ半径方向長さが該バルブ遠位側側面よりも短くされている環状溝と
該環状溝に嵌合された弾性変形可能な材料からなるシールリングであって、該環状溝の該底面、該バルブ近位側側面、及び該バルブ遠位側側面のそれぞれに当接する底面側リング面、近位側リング面、及び遠位側リング面、並びに該底面側リング面から半径方向で離れ該近位側リング面及び遠位側リング面との間に延在するシール側リング面とを有し、該近位側リング面が該環状溝の該バルブ近位側側面よりも半径方向長さが長く該環状溝から延出して該シール側リング面との間にシール部を画成し、該貫通孔の閉止状態においては、該シール部が該シール面及び該対向シール面の他方に押圧されて該シール面及び該対向シール面間を密封するようにされているシールリングと、
を備え、
該シールリングが、該近位側リング面における、該シール側リング面から半径方向でずれた位置から、該シールリングの位置を基準として該バルブと該バルブシートが相対的に近づく方向で該長手軸線方向に延びる突出部を有し、
該シール面と対向シール面の他方がそれに連続して該長手軸線方向で延びる押圧面を有し、該開放位置から該閉止位置に該長手軸線方向で変位された該バルブが更に該長手軸線方向で変位されるときに、該押圧面が該突出部と半径方向で重なり、該突出部を該シール面及び該対向シール面の該一方との間で挟着するようにされていることを特徴とするバルブ構造を提供する。
ここで、環状溝における底面、バルブ近位側側面、バルブ遠位側側面、シールリングの底面側リング面、近位側リング面、遠位側リング面、シール側リング面は、必ずしも平面である必要はなく例えば湾曲したものであってもよい。また、上述した相互に当接する環状溝における底面とシールリングの底面側リング面などの間は、必ずしもそれらの全面で当接する必要はない。
このバルブ構造においては、開放位置から閉止位置に長手軸線方向で変位されたバルブが更に長手軸線方向で変位されるときに、押圧面が突出部と半径方向で重なり、突出部をシール面及び対向シール面の前記一方との間で挟着するようにされているので、当該バルブ構造が管路閉止状態にあるときに何らかの原因によりバルブが上記変位された位置から更に変位されて当該シールリングに通常の管路閉止状態よりも大きな応力がかかったとしてもシールリング全体としての変形は抑制され、当該シールリングが環状溝の壁面に固着されているような場合でも、固着面が壁面から剥離されるのを抑制することができる。

具体的には、該シール面と対向シール面の該一方に、該環状溝の該バルブ近位側側面から連続して設けられ該突出部を受け入れる凹部を設けることができる。
この場合、前記押圧面は、この凹部の底面との間で突出部を押圧することになる。

以上のようなバルブ構造においては、該長手軸線を含む平面で見た該シールリングの断面形状が矩形状とされ、該環状溝が対応する断面形状とすることができる。前記シール部は、近位側リング面とシール側リング面とによって画定される角部により構成される。

この場合、該突出部が該シールリングの近位側リング面に対して直角方向に突出し、前記長手軸線を含む平面で見て矩形状の断面形状を有し、該凹部が対応する断面形状とされ、その半径方向深さが該突出部の半径方向高さに等しくなるようにすることができる。

この場合、該シール面及び該対向シール面の該他方が、該突出部とほぼ接するように延在する円筒状面と、該円筒状面を基準にして該バルブと該バルブシートが相対的に近接する方向で径が大きくなる円錐形状面とを有し、該円筒状面が該押圧面とされ、該円錐形状面が該シールリングのシール部を押圧するようにすることができる。

以上のバルブ構造においては、該シールリングの該底面側リング面、近位側リング面、及び遠位側リング面がそれぞれ当接する該環状溝の該底面、該バルブ近位側側面、及び該バルブ遠位側側面に固着されるようにすることができる。

本発明では、以上のような構成を有するバルブ構造体を備える雌型管継手及び雄型管継手も提供する。

以下、本発明に係るバルブ構造を添付図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るバルブ構造を備える雌型管継手及び該雌型管継手に取り外し可能に連結される雄型管継手の縦断面図であり、雌型管継手及び雄型管継手が連結されていない状態を示している。 図２は、図１の雌型管継手及び雄型管継手が相互に連結された状態を示す縦断面図である。 図３は、図１に示した雌型管継手のバルブ構造における要部を拡大して示す図である。 図４は、図３と同様の要部拡大図であるが、図１に示した雌型管継手の内部の流体圧力の上昇によりバルブが、バルブシートに対して相対的に前方に（図における右方に）変位された状態を示す。

図１は、雌型管継手１２と雄型管継手１４とを連結するときに、周囲のエアが管路内に入り込まないような構造となっている、いわゆるエアレス型の管継手１０に本発明に係るバルブ構造１６を適用した例が示されている。以下、この管継手１０に基づき本発明に係るバルブ構造１６を説明するが、本発明はエアレス型でない管継手のバルブ構造や、管路の端部に設けられて同端部の開閉を行うためのバルブ構造などにも適用可能なものである。また、雌型及び雄型管継手１２、１４のそれぞれの後端には図示していない管を螺合するための雄ネジ１２ａ、１２ｂが設けられているが、管は適宜の手段により連結することができる。

雌型管継手１２は、雄型管継手１４を受け入れる前端開口１８から後端開口２０まで貫通する貫通孔２２を有する継手本体２４と、貫通孔２２の長手（中心）軸線Ａに沿って配置され、継手本体２４の後端近くの内周面から半径方向内方に延びる複数の支持部材２３によって継手本体２４に固定されたバルブシート部材２６と、貫通孔２２の内周面に沿って長手軸線方向で変位可能とされたバルブ２８と、バルブ２８をバルブシート部材２６の前端に設けられたバルブシート３０に押圧係合させるコイルバネ３２とを有している。雄型管継手１４は、雌型管継手１２に向かう前端開口３４から後端開口３６まで貫通する貫通孔３８を有する筒状の継手本体４０と、前端開口３４を閉じる図示の前方位置から前端開口３４を開放する後方位置との間で変位可能なバルブ４２と、バルブ４２を前方位置に付勢するコイルバネ４４と、後端開口３６から挿入され継手本体４０に螺合連結されて、コイルバネ４４をバルブヘッド４６との間に圧縮保持すると共にバルブ４２の後方に延びるバルブシャンク４８を摺動可能に保持してバルブ４２を前後方向でガイドする筒状保持部材５０とを有する。

雄型管継手１４は、その前端から雌型管継手１２の貫通孔２２内に挿入されると、雌型管継手１２のバルブ２８が雄型管継手１４の継手本体４０よって押され、同時に、雄型管継手１４のバルブ４２が雌型管継手１２のバルブシート３０によって押されて、図２に示すように、雌型及び雄型管継手１２及び１４が連通されて雌型管継手１２のボール形施錠子５２が雄型管継手１４の外周面にある環状施錠凹部５４に嵌合して、施錠スリーブ５６がコイルバネ５７によって該ボール形施錠子５２を半径方向外側から押さえる位置とされ、雌型及び雄型管継手１２及び１４の連結施錠が行われる。この点についての技術は当業者にはよく知られているので詳細は省略する。なお、コイルバネ５７の図で見て左端を保持するバネ保持体５９が設けられているが、このバネ保持体５９は外部から見えるようにしてあるので、管継手のサイズ等に応じて特定の色にしておくことにより、管継手の誤接続防止機能をもたせることができる。

雌型継手部材１２に適用した本願発明に係るバルブ構造１６の特徴は、図３及び図４に拡大して示されている。バルブ構造１６は、その基本的構造としては、通常のバルブ構造と同様に、雌型管継手１２の貫通孔２２を閉止するためのバルブシート３０のシール面３０Ａと、図１に示す雌型及び雄型管継手１２及び１４の非連結時において、貫通孔２２を閉止するためにシール面３０Ａに近接するバルブ２８の対向シール面２８Ａと、シール面３０Ａに貫通孔２２の長手軸線Ａのまわりで環状に設けられた環状溝３０Ｂと、環状溝３０Ｂに嵌合されたゴムなどの弾性変形可能な材料からなるシールリング６０とを有している。

環状溝３０Ｂは、底面３０ａと、長手軸線Ａ方向で相互に間隔があけられ底面３０ａから半径方向に延びるバルブ近位側側面３０ｂ及びバルブ遠位側側面３０ｃとを有し、バルブ近位側側面３０ｂがバルブ遠位側側面３０ｃよりもバルブ２８に近い位置にあり且つ半径方向長さがバルブ遠位側側面３０ｃよりも短くされている。シールリング６０は、環状溝３０Ｂの底面３０ａ、バルブ近位側側面３０ｂ、及びバルブ遠位側側面３０ｃのそれぞれに焼き付けなどで固着される底面側リング面６０ａ、近位側リング面６０ｂ、及び遠位側リング面６０ｃ、並びに底面側リング面６０から半径方向で離れ近位側リング面６０ｂ及び遠位側リング面６０ｃとの間に延在するシール側リング面６０ｄとを有し、近位側リング面６０ｂが環状溝３０Ｂのバルブ近位側側面３０ｂよりも半径方向長さが長く環状溝３０Ｂから延出してシール側リング面６０ｄとの間にシール部６０ｅを画成し、図１及び図３に示す貫通孔２２の閉止状態においては、シール部６０ｅがバルブ２８の対向シール面２８Ａに押圧されてシール面３０Ａ及び対向シール面２８Ａ間を密封するようにされている。

シールリング６０は、近位側リング面６０ｂにおける、シール側リング面６０ｄから半径方向でずれた位置から、シールリング６０の位置を基準としてバルブ２８と該バルブシートが相対的に近づく方向（図における左方）で長手軸線Ａ方向に延びる円筒状の突出部６０ｆを有し、シール面３０Ａには環状溝３０Ｂのバルブ近位側側面３０ｂから連続して設けられて突出部６０ｆを受け入れる凹部３０ｄが設けられている。シールリング６０は、上述の通り、環状溝３０Ｂを画定している壁面に固着されているが、突出部６０ｆは凹部３０ｄを画定している面には固着されないようになされている。

バルブ２８の対向シール面２８Ａは後方に向かうに従って径が小さくなる円錐形状面２８ａと、それに連続して長手軸線方向で延びる円筒状の押圧面２８ｂとを有し、図２に示す開放位置から図１に示す閉止位置に長手軸線Ａ方向で変位されたバルブ２８が、雌型管継手内部の流体圧の上昇などによって更に長手軸線Ａ方向で変位されるときに、押圧面２８ｂが突出部６０ｆと半径方向で重なり、突出部６０ｆを凹部３０ｄの底面３０ｅとの間で押圧するようにされている。

以上、本発明のバルブ構造の一実施形態につき説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば環状溝３０Ｂ、シールリング６０、突出部６０ｆ及び凹部３０ｄは、いずれも長手軸線Ａを含む平面で見た断面は略矩形状とされているが、これに限定されるものではない。例えば、突出部６０ｆは、バルブ２８の対向シール面８Ａにおける押圧面２８ｂと接する円筒状の面と、図３及び図４で見てその左端縁からシールリング６０の近位側リング面６０ｂまで斜め下方に延びる傾斜面とからなる全体として断面三角形状のものとし、凹部３０ｄをそれに対応する横断面を有するものとすることができる。また、シールリング６０は環状溝３０Ｂの壁面に焼き付けなどで固着したものとしたが、必ずしも固着される必要はない。また、環状溝３０Ｂ及びシールリング６０をバルブシート３０のシール面３０Ａに設ける例を示したが、それらをバルブ２８の対向シール面２８Ａに設けるようにすることができる。また、図示の例ではバルブシート３０を管継手の長手軸線に沿って設け、バルブ２８をバルブシート３０よりも半径方向外側位置で管継手の内周面に沿って変位するものとしたが、半径方向での位置関係を逆にすることもできる。

管継手１０
雌型管継手１２
雄型管継手１４
バルブ構造１６
前端開口１８
後端開口２０
貫通孔２２、
支持部材２３
継手本体２４
バルブシート部材２６
バルブ２８
対向シール面２８Ａ
円錐形状面２８ａ
押圧面２８ｂ
バルブシート３０
シール面３０Ａ
環状溝３０Ｂ
底面３０ａ
バルブ近位側側面３０ｂ
バルブ遠位側側面３０ｃ
凹部３０ｄ
底面３０ｅ
コイルバネ３２
前端開口３４
後端開口３６
貫通孔３８
継手本体４０
バルブ４２
コイルバネ４４
バルブヘッド４６
バルブシャンク４８
筒状保持部材５０
ボール形施錠子５２
環状施錠凹部５４
施錠スリーブ５６
シールリング６０
底面側リング面６０ａ
近位側リング面６０ｂ
遠位側リング面６０ｃ
シール側リング面６０ｄ
シール部６０ｅ
突出部６０ｆ
長手軸線Ａ

Claims (8)

1. 貫通孔内に設けられるバルブシートと、該貫通孔の長手軸線方向で変位可能で、該バルブシートに近接して該貫通孔を閉止する閉止位置と、該バルブシートから離れて該貫通孔を開放する開放位置との間で変位可能なバルブとからなるバルブ構造であって、
   該貫通孔を閉止するための該バルブシートのシール面と、
   該貫通孔の閉止状態において該シール面に近接する該バルブの対向シール面と、
   該シール面及び対向シール面の一方に該貫通孔の長手軸線のまわりで環状に延在するように設けられた環状溝であって、底面と、該長手軸線方向で相互に間隔があけられ該底面から半径方向に延びるバルブ近位側側面及びバルブ遠位側側面とを有し、該バルブ近位側側面が該バルブ遠位側側面よりも該バルブに近い位置にあり且つ半径方向長さが該バルブ遠位側側面よりも短くされている環状溝と
   該環状溝に嵌合された弾性変形可能な材料からなるシールリングであって、該環状溝の該底面、該バルブ近位側側面、及び該バルブ遠位側側面のそれぞれに当接する底面側リング面、近位側リング面、及び遠位側リング面、並びに該底面側リング面から半径方向で離れ該近位側リング面及び遠位側リング面との間に延在するシール側リング面とを有し、該近位側リング面が該環状溝の該バルブ近位側側面よりも半径方向長さが長く該環状溝から延出して該シール側リング面との間にシール部を画成し、該貫通孔の閉止状態においては、該シール部が該シール面及び該対向シール面の他方に押圧されて該シール面及び該対向シール面間を密封するようにされているシールリングと、
   を備え、
   該シールリングが、該近位側リング面における、該シール側リング面から半径方向でずれた位置から、該シールリングの位置を基準として該バルブと該バルブシートが相対的に近づく方向で該長手軸線方向に延びる突出部を有し、
   該シール面と該対向シール面の他方がそれに連続して該長手軸線方向で延びる押圧面を有し、該開放位置から該閉止位置に該長手軸線方向で変位された該バルブが更に該長手軸線方向で変位されるときに、該押圧面が該突出部と半径方向で重なり、該突出部を該シール面及び該対向シール面の該一方との間で挟着するようにされていることを特徴とするバルブ構造。
2. 該シール面と対向シール面の該一方が、該環状溝の該バルブ近位側側面から連続して設けられ該突出部を受け入れる凹部を有している請求項１に記載のバルブ構造。
3. 該長手軸線を含む平面で見た該シールリングの断面形状が矩形状とされ、
   該環状溝が対応する断面形状とされている請求項１又は２に記載のバルブ構造。
4. 該突出部が該シールリングの近位側リング面に対して直角方向に突出する該平面で見て矩形状の断面形状を有し、
   該凹部が対応する断面形状とされ、その半径方向深さが該突出部の半径方向高さに等しくされている請求項３に記載のバルブ構造。
5. 該シール面及び該対向シール面の該他方が、該突出部とほぼ接するように延在する円筒状面と、該円筒状面を基準にして該バルブと該バルブシートが相対的に近接する方向で径が大きくなる円錐形状面とを有し、該円筒状面が該押圧面とされ、該円錐形状面が該シールリングのシール部を押圧するようにされている請求項４に記載のバルブ構造。
6. 該シールリングの該底面側リング面、近位側リング面、及び遠位側リング面がそれぞれ当接する該環状溝の該底面、該バルブ近位側側面、及び該バルブ遠位側側面に固着されている請求項１乃至５に記載のバルブ構造。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバルブ構造を備える雌型管継手。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバルブ構造を備える雄型管継手。
   
   

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