JP6530858B2 - 弁体を有する管継手部材およびそれに用いられるコイルバネ - Google Patents

Description

本発明は、弁体を有する管継手部材、およびそれに用いられるコイルバネに関する。

流体通路を有する筒状の継手本体と、流体通路内に配置されて該流体通路を開閉する弁体と、流体通路を閉止する閉止位置に向かって弁体を付勢するコイルバネとからなる、弁機構を有する管継手部材が知られている。このような弁機構を有する管継手部材においては、通常、コイルバネを継手本体内に取り付けるために、例えば特許文献１にある管継手のように継手本体を２つの部材に分割するか、又は例えば特許文献２の図１乃至図９に示される管継手のようにコイルバネの一端を支持するための部材を継手本体に取り付けるようにしており、構造が複雑になっている。

このような問題を解決するものとして、例えば特許文献２の図１６及び図１７には、継手本体の内周面に円環状の溝を設け、コイルバネに他の部分よりも拡径した部分を設けて、コイルバネの拡径部分を継手本体の円環状の溝に嵌合することによりコイルバネを継手本体に取り付けるようにしたものがある。この場合、コイルバネの拡径部分は径方向内側に力を加えることで縮径させることができるため、流体通路における該拡径部分よりも径が小さい部分を通して流体通路内に挿入することができる。したがって、上述のように継手本体を分割したり、コイルバネを支持するための別の部材を継手本体に取り付けたりする必要がなくなって、構造を単純にすることができる。

特許第４７９８５１０号公報 特許第４９１２３７５号公報

しかしながら、上述のような拡径部分を有するコイルバネは、流体通路内を流体が高速に流れたときに弁体が流体によっておされて該コイルバネに過大な力が作用した場合に、コイルバネの一部が拡径部分の内側を通過するように大きく変位して、その部分において塑性変形を起こしてしまう虞がある。また、そのように大きな変形が生じた場合には、拡径部分が該変形した部分によって内側に引っ張られて、溝から外れてしまう虞もある。

そこで本発明は、拡径した嵌合部を流体通路のバネ嵌合溝に係止することによりコイルバネを取り付けるようにした管継手部材において、弁体に大きな力が作用してもコイルバネが塑性変形を起こしたり、継手本体から外れてしまったりすることがないようにされた管継手部材、該管継手部材とそれに対応する管継手部材からなる管継手、及びそれらに用いられるコイルバネを提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
流体通路、及び該流体通路の内周面に形成された円環状のバネ嵌合溝を有する筒状の継手本体と、
該流体通路内に配置され、該流体通路を閉止する閉止位置と該流体通路を開放する開放位置との間で該流体通路の長手軸線の方向に変位可能とされた弁体と、
線材を螺旋状に巻いて形成され、該継手本体と該弁体との間に配置されて該弁体を該閉止位置に向かって付勢するコイルバネと、を備える管継手部材であって、
該コイルバネが、
該流体通路の内径よりも大きな外径を有し、該バネ嵌合溝に嵌合して固定される嵌合部と、
該嵌合部に連接し、該バネ嵌合溝に嵌合された状態の該嵌合部の内径よりも大きい外径を有する係止部と、
該弁体を支持する弁支持部と、
該係止部と該弁支持部との間に延在し、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伸縮部と、
を有する、管継手部材を提供する。

当該管継手部材においては、嵌合部を継手本体のバネ嵌合溝に嵌合させることによりコイルバネを継手本体に固定するようになっているため、継手本体の構造を単純なものとすることができるとともに、コイルバネの継手本体への取り付けも容易に行うことができる。また、このように容易に取り付けられる構成としながらも、コイルバネが、バネ嵌合溝に嵌合された状態の嵌合部の内径よりも大きい外径を有する係止部を有しているため、弁体が流体から大きな力を受けて該コイルバネが大きく圧縮されたときに係止部が嵌合部に係止されて支持されるようになり、嵌合部に連接する係止部が嵌合部を通過して大きく変形することが防止される。さらに、嵌合部が係止部によって押えられるため、嵌合部に径方向内側への力は作用せず、したがって嵌合部が縮径してバネ嵌合溝から外れることも防止される。

好ましくは、該係止部が、該嵌合部に該長手軸線の方向で隣接しているようにすることができる。

さらに好ましくは、該係止部が、該線材を該長手軸線の方向で互いに隣接するように複数回巻いて形成されているようにすることができる。

係止部をこのような構成とすることにより、係止部の剛性が高まり、嵌合部との係止状態をより安定させることが可能となる。

好ましくは、
該係止部の外周面が該流体通路の内周面に接触しており、
該伸縮部の外径が該係止部の外径よりも小さくされ、該伸縮部と該流体通路の内周面との間に隙間が形成されているようにすることができる。

係止部の外周面が流体通路の内周面に接触していることにより、継手本体に対するコイルバネの姿勢を安定させることが可能となる。一方で伸縮部は流体通路の内周面と接触しないようになっているため、伸縮部の伸縮が妨げられず、弁体を付勢する力を安定した状態に維持することが可能となる。

好ましくは、該伸縮部の該外径が該係止部の内径よりも大きいようにすることができる。

このような構成により、長手軸線の方向で見て、伸縮部は係止部と重なりを有することになり、コイルバネが大きく圧縮された場合であっても伸縮部が係止部により支持されて、係止部を通過して大きく変形することが防止される。

好ましくは、該バネ嵌合溝の深さが、該コイルバネを構成する該線材の直径よりも小さいようにすることができる。

通常、コイルバネは圧縮されると拡径しようとするが、バネ嵌合溝の深さをコイルバネを構成する線材の直径よりも小さくすることにより、コイルバネの嵌合部が拡径しても嵌合部の少なくとも一部が流体通路の内周面から内側に常に突出している状態を維持することができる。これにより、嵌合部が半径方向外側に変位することによって係止部との長手軸線の方向での係合が解除されてしまうことを防止することが可能となる。

好ましくは、
該弁体が、該コイルバネの側に突出した円柱状のバネ支持部を有し、
該コイルバネの該弁支持部が、該線材を該バネ支持部の外周面に沿って該長手軸線の方向で隣接して複数回巻かれて形成されているようにすることができる。

このような構成により、弁体を安定した状態で保持することができ、弁体のがたつきを低減することが可能となる。

好ましくは、
該伸縮部が該長手軸線に沿って略同一の直径を有するようにされ、該弁支持部が該伸縮部よりも小径とされ、該コイルバネが該弁支持部と該伸縮部とを繋ぐ連結部を有しており、
該連結部が、該長手軸線の方向から見て、該弁支持部から径方向外側に延びて該伸縮部の一部と重なるように湾曲して延在する第１部分と、該第１部分から該弁支持部の一部と重なるように延在する第２部分と、該第２部分から該伸縮部の別の一部と重なるように湾曲して延在する第３部分と、を有し、
該コイルバネが該長手軸線の方向で圧縮されたときに、該連結部の該１部分と該第３部分とが該伸縮部に当接し、該第２部分が該弁支持部に当接して、該弁支持部が該連結部を介して該伸縮部に支持されるようにすることができる。

伸縮部は圧縮されることにより線材間の隙間が小さくなるためそこを通る流体に対する抵抗が大きくなるが、直径の異なる伸縮部と弁支持部との間に上述のような連結部を設けることにより、流体はコイルバネの圧縮状態に関係なくこの連結部を通って流れることができる。これにより、コイルバネの圧縮に伴う流体抵抗の増加を抑制することが可能となる。また、コイルバネが圧縮されたときに、弁支持部と伸縮部とが連結部によって支持されるため、弁支持部が伸縮部の内側にまで大きく変位することが防止される。

また本発明は、
上述の管継手部材と、該管継手部材と取り外し可能に連結される対応管継手部材と、を備える管継手であって、
該管継手部材と該対応管継手部材とが連結されたときに、該管継手部材の該弁体が該対応管継手部材によって押されて該閉止位置から該開放位置に変位するようにされた、管継手を提供する。

さらに本発明は、
流体通路内に設定され、該流体通路内に該流体通路の長手軸線の方向で変位可能に設定されている弁体を該流体通路が開放される開放位置から該流体通路が閉止され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、
流体通路の内周面よりも大きな外径を有し、該内周面に形成されている円周状のバネ嵌合溝に嵌合して該流体通路に固定される嵌合部と、
該嵌合部に連接し、該バネ嵌合溝に嵌合された状態の該嵌合部の内径よりも大きい外径を有する係止部と、
弁体を支持する弁支持部と、
該係止部と該弁支持部との間に延在し、該係止部の内径よりも大きい外径を有していて、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伸縮部と、
を有する、コイルバネを提供する。

以下、本発明に係る管継手部材、管継手、及びコイルバネの実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る雄型管継手部材の側面断面図である。 図１の雄型管継手部材に連結される雌型管継手部材の側面断面図である。 図１の雄型管継手部材と図２の雌型管継手部材とが連結された状態を示す側面断面図である。 図１の雄型管継手部材に用いられるコイルバネの側面図である。 図４Ａのコイルバネの前面図である。

本発明の一実施形態に係る雄型管継手部材（管継手部材）１０は、図１に示すように、流体通路１２を有する円筒状の継手本体１４と、流体通路１２内に配置された弁体１６と、流体通路１２内において継手本体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は、シールリング２０が継手本体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されている。コイルバネ１８はこの弁体１６を閉止位置に向かって付勢している。

雄型管継手部材１０に取り外し可能に連結される対応した雌型管継手部材（対応管継手部材）３０は、図２に示すように、流体通路３２を有する円筒状の継手本体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のシールリング４０を流体通路３２の中央に配置された弁座部４２に密封係合させるように該スライド弁体３６を付勢するコイルバネ３８とを有する。また、継手本体３４には雄型管継手部材１０を連結状態に保持するための施錠子４４が保持されている。

雄型管継手部材１０を雌型管継手部材３０に挿入すると、図３に示すように、雌型管継手部材３０のスライド弁体３６が雄型管継手部材１０の継手本体１４によって図で見て左方に押されて雌側の流体通路３２が開放されるとともに、雄型管継手部材１０の弁体１６が雌型管継手部材３０の弁座部４２によって図で見て右方に押されて雄側の流体通路１２も開放される。このとき雌型管継手部材３０の施錠子４４は、雄型管継手部材１０の施錠子係合溝２４に係合した状態でスリーブ４６により径方向外側から支持された状態となり、雄型管継手部材１０は雌型管継手部材３０に対して取り外しができないように保持される。雄型管継手部材１０と雌型管継手部材３０とからなる管継手１は、このようにして連結されて、互いの流体通路１２、３２が連通した状態となる。

雄型管継手部材１０のコイルバネ１８は、図４Ａに示すように、断面円形の細長い線材を螺旋状に巻いて形成されている。当該コイルバネ１８は、線材をおよそ１回巻いて形成されている嵌合部１８ａと、嵌合部１８ａに連接して嵌合部１８ａよりもやや小さい直径で長手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１８ｂと、係止部１８ｂに連接して長手軸線Ｌの方向で間隔をあけておよそ６回巻いて形成された伸縮部１８ｃと、伸縮部１８ｃよりも小径とされ長手軸線Ｌの方向で隣接しておよそ３回巻かれた弁支持部１８ｄと、を有する。また、伸縮部１８ｃと弁支持部１８ｄとの間には、図４Ｂに示すように、それらを繋ぐ連結部１８ｅが形成されている。この連結部１８ｅは、図４Ｂの方向から見て（すなわち長手軸線Ｌの方向から見て）、弁支持部１８ｄから径方向外側に左方に延びて伸縮部１８ｃの一部を重なるように湾曲して延在する第１部分１８ｅ−１と、第１部分１８ｅ−１から右方に直線状に延びて途中で弁支持部１８ｄの一部と重なるように延在する第２部分１８ｅ−２と、第２部分１８ｅ−２から伸縮部１８ｃの一部と重なるように湾曲して延在し伸縮部１８ｃへと繋がる第３部分１８ｅ−３とからなる。コイルバネ１８が圧縮されると、連結部１８ｅの第１部分１８ｅ−１と第３部分１８ｅ−３とが伸縮部１８ｃと係合し、第２部分１８ｅ−２が弁支持部１８ｄと係合する。これにより、弁支持部１８ｄは連結部１８ｅを介して伸縮部１８ｃに支持されることになり、弁支持部１８ｄが連結部１８ｃ内にまで変位することが防止される。

雄型管継手部材１０の継手本体１４は、図１に示すように、その流体通路１２の内周面１２ａに円環状のバネ嵌合溝２６を有する。コイルバネ１８は、その嵌合部１８ａをバネ嵌合溝２６に嵌合することにより継手本体１４に対して固定される。なお、この嵌合部１８ａは径方向内側に力を加えることにより縮径させることができるため、コイルバネ１８を取り付ける際には嵌合部１８ａを縮径させた状態で流体通路１２内に挿入するようにする。コイルバネ１８を流体通路１２内に挿入していって嵌合部１８ａがバネ嵌合溝２６に至ると、嵌合部１８ａはその弾性力により拡径した状態に戻ってバネ嵌合溝２６に嵌合される。したがって、このようなコイルバネ１８を使用する場合には、継手本体１４を分割したり、コイルバネ１８を保持するための別の部材を取り付けたりする必要はない。

バネ嵌合溝２６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１８ａはバネ嵌合溝２６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、係止部１８ｂは、流体通路１２の内周面１２ａに接触している。嵌合部１８ａと係止部１８ｂとがこのような構成となっていることにより、コイルバネ１８が継手本体１４に取り付けられた状態においては、係止部１８ｂの外径は嵌合部１８ａの内径よりも大きくなる。また、係止部１８ｂが流体通路１２の内周面１２ａに接触していることにより、継手本体１４に対するコイルバネ１８の姿勢が安定する。伸縮部１８ｃは、長手軸線Ｌに沿って同一の直径を有するように形成されており、その外径は係止部１８ｂの外径よりも小さくされ、伸縮部１８ｃと流体通路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。また、伸縮部１８ｃは、その外径が係止部１８ｂの内径よりも大きくなっており、長手軸線Ｌの方向で見て係止部１８ｂと重なりを有するようになっている。

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。コイルバネ１８の弁支持部１８ｄは、このバネ支持部１６ａの外周面１６ｂに沿うように螺旋状に巻かれて形成されており、弁体１６は、コイルバネ１８の弁支持部１８ｄ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。弁体１６は、このようにして保持されることにより、コイルバネ１８に対してがたつきが少なく、姿勢が安定するようになる。

雄型管継手部材１０が雌型管継手部材３０に連結されて図３の状態となると、コイルバネ１８は長手軸線Ｌの方向で圧縮される。このときに圧縮されるのは主として伸縮部１８ｃだけであるが、伸縮部１８ｃは流体通路１２の内周面１２ａに接触しないようになっているため、コイルバネ１８が圧縮される際に流体通路１２との間の摩擦が伸縮の妨げとなることは基本的にはない。

上述のように、コイルバネ１８が継手本体１４に取り付けられた状態においては、係止部１８ｂの外径は嵌合部１８ａの内径よりも大きくなる。そのため、図で見て右方への力を伸縮部１８ｃから受ける係止部１８ｂは嵌合部１８ａと係合して該嵌合部１８ａにより支持されるようになり、嵌合部１８ａを通過して変位することが防止される。同様に、伸縮部１８ｃの外径は係止部１８ｂの内径よりも大きくされているため、伸縮部１８ｃは係止部１８ｂによって支持されて係止部１８ｂを通過して変位することが防止される。さらには、弁支持部１８ｄは連結部１８ｅを介して伸縮部１８ｃに支持されるため、伸縮部１８ｃを通過して変位することが防止される。すなわち、当該コイルバネ１８は、大きく圧縮されたときに、嵌合部１８ａ、係止部１８ｂ、伸縮部１８ｃ、連結部１８ｅ、弁支持部１８ｄの各間において長手軸線Ｌの方向で互いに係合して支持し合うような構成となっているため、伸縮部１８ｃが完全に圧縮されるとそれ以上は変形しなくなってその形態が維持される。したがって、当該コイルバネ１８は、例えば流体通路１２内に流体が高速で流されて弁体１６が雌型管継手部材３０の弁座部４２から離れてさらに右方に変位し伸縮部１８ｃが完全に圧縮されることによりコイルバネ１８に大きな圧縮力がかかった場合であっても、各部が長手軸線Ｌの方向で支持し合うため塑性変形を起こすほど大きく変形することがない。また、嵌合部１８ａは、その内側部分において係止部１８ｂから押圧されるため、係止部１８ｂからは径方向外側に向かう力を受けることとなる。これにより、コイルバネ１８の圧縮にともなって嵌合部１８ａが縮径してバネ嵌合溝２６から外れることが防止される。

本発明に係る雄型管継手部材１０においては、このようなコイルバネ１８を用いることにより、継手本体１４の構造を極めて単純なものとし、また継手本体１４に対するコイルバネ１８の取り付けも容易に行うことが可能となる。また、コイルバネ１８は大きな圧縮力を受けた場合であっても過大に変形することがないように構成されているため、塑性変形が起きにくい。さらには、嵌合部１８ａが係止部１８ｂによって内側から押えられるため、嵌合部１８ａに対して径方向内側への力は作用せず、したがって嵌合部１８ａが縮径してバネ嵌合溝２６から外れることも防止される。

なお、上記実施形態においては、図４Ａ及び図４Ｂに示すコイルバネ１８を雄型管継手部材において用いるようにしているが、雌型管継手部材に使用することもできる。

管継手１；雄型管継手部材１０；流体通路１２；内周面１２ａ；継手本体１４；弁体１６；バネ支持部１６ａ；外周面１６ｂ；コイルバネ１８；嵌合部１８ａ；係止部１８ｂ；伸縮部１８ｃ；弁支持部１８ｄ；連結部１８ｅ；第１部分１８ｅ−１；第２部分１８ｅ−２；第３部分１８ｅ−３；シールリング２０；弁座部２２；施錠子係合溝２４；バネ嵌合溝２６；雌型管継手部材３０；流体通路３２；内周面３２ａ；継手本体３４；スライド弁体３６；コイルバネ３８；シールリング４０；弁座部４２；施錠子４４；スリーブ４６；
長手軸線Ｌ；

Claims (10)

1. 流体通路、及び該流体通路の内周面に形成された円環状のバネ嵌合溝を有する筒状の継手本体と、
   該流体通路内に配置され、該流体通路を閉止する閉止位置と該流体通路を開放する開放位置との間で該流体通路の長手軸線の方向に変位可能とされた弁体と、
   線材を螺旋状に巻いて形成され、該継手本体と該弁体との間に配置されて該弁体を該閉止位置に向かって付勢するコイルバネと、を備える管継手部材であって、
   該コイルバネが、
   該流体通路の内径よりも大きな外径を有し、該バネ嵌合溝に嵌合して固定される嵌合部と、
   該嵌合部に連接し、該バネ嵌合溝に嵌合された状態の該嵌合部の内径よりも大きい外径を有する係止部と、
   該弁体を支持する弁支持部と、
   該係止部と該弁支持部との間に延在し、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伸縮部と、
   を有する、管継手部材。
2. 該係止部が、該嵌合部に該長手軸線の方向で隣接している、請求項１に記載の管継手部材。
3. 該係止部が、該線材を該長手軸線の方向で互いに隣接するように複数回巻いて形成されている、請求項１又は２に記載の管継手部材。
4. 該係止部の外周面が該流体通路の内周面に接触しており、
   該伸縮部の外径が該係止部の外径よりも小さくされ、該伸縮部と該流体通路の内周面との間に隙間が形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管継手部材。
5. 該伸縮部の該外径が該係止部の内径よりも大きくされた、請求項４に記載の管継手部材。
6. 該バネ嵌合溝の深さが、該コイルバネを構成する該線材の直径よりも小さい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の管継手部材。
7. 該弁体が、該コイルバネの側に突出した円柱状のバネ支持部を有し、
   該コイルバネの該弁支持部が、該線材を該バネ支持部の外周面に沿って該長手軸線の方向で隣接して複数回巻かれて形成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の管継手部材。
8. 該伸縮部が該長手軸線に沿って略同一の直径を有するようにされ、該弁支持部が該伸縮部よりも小径とされ、該コイルバネが該弁支持部と該伸縮部とを繋ぐ連結部を有しており、
   該連結部が、該長手軸線の方向から見て、該弁支持部から径方向外側に延びて該伸縮部の一部と重なるように湾曲して延在する第１部分と、該第１部分から該弁支持部の一部と重なるように延在する第２部分と、該第２部分から該伸縮部の別の一部と重なるように湾曲して延在する第３部分と、を有し、
   該コイルバネが該長手軸線の方向で圧縮されたときに、該連結部の該１部分と該第３部分とが該伸縮部に当接し、該第２部分が該弁支持部に当接して、該弁支持部が該連結部を介して該伸縮部に支持されるようにされた、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の管継手部材。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の管継手部材と、該管継手部材と取り外し可能に連結される対応管継手部材と、を備える管継手であって、
   該管継手部材と該対応管継手部材とが連結されたときに、該管継手部材の該弁体が該対応管継手部材によって押されて該閉止位置から該開放位置に変位するようにされた、管継手。
10. 流体通路内に設定され、該流体通路内に該流体通路の長手軸線の方向で変位可能に設定されている弁体を該流体通路が開放される開放位置から該流体通路が閉止され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、
    流体通路の内周面よりも大きな外径を有し、該内周面に形成されている円周状のバネ嵌合溝に嵌合して該流体通路に固定される嵌合部と、
    該嵌合部に連接し、該バネ嵌合溝に嵌合された状態の該嵌合部の内径よりも大きい外径を有する係止部と、
    弁体を支持する弁支持部と、
    該係止部と該弁支持部との間に延在し、該係止部の内径よりも大きい外径を有していて、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伸縮部と、
    を有する、コイルバネ。

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