JP6943430B2 - 流体継手及びバルブホルダの製造方法 - Google Patents

流体継手及びバルブホルダの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、流体継手及びバルブホルダの製造方法に関する。
特許文献1の流体継手は、ソケットと、ソケットと係合するプラグとを備える。プラグは、プラグ本体と、可動バルブと、可動バルブを付勢するスプリングと、可動バルブとスプリングとをプラグ本体の内部に支持するバルブホルダとを備える。図9に示すように、バルブホルダ100は、流体が通過できる多数の開口部101aが形成されている基部101と、可動バルブ110を支持する支持部102とを有しており、基部101でスプリング120の一端を受けている。
特開2013−68286号公報
しかし、図9に示すバルブホルダ100では、スプリング120が支持部102の根元の基部101に当接しているため、バルブホルダ100の基部101に設けられた開口部101aの一部がスプリング120で閉塞され、流量が減少するという問題がある。一般にバルブホルダの外径は、流体継手に接続する管径により規制され、内径はバルブの大きさにより規制される。このため、バルブホルダに設ける開口部もバルブホルダの外径と内径の規制の範囲内で設ける必要がある。このような厳しい規制の範囲で開口部を最大限に設けたとしても、開口部の一部がバルブスプリングで覆われると、開口部を通過する流量に大きく影響する。
そこで、本発明は、バルブホルダでの流量が減少することを防止できる流体継手及びバルブホルダの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の流体継手は、
ソケットと、前記ソケットと係合するプラグとのうちの少なくとも一方が、
可動バルブと、
前記可動バルブを付勢するスプリングと、
前記可動バルブと前記スプリングとを支持するバルブホルダと
を備える流体継手であって、
前記バルブホルダは、
開口部が設けられた基部と、
前記基部から軸方向に突出し、前記可動バルブを支持する支持部と、
前記支持部に前記基部から前記軸方向に離れて設けられ、前記スプリングの一端を受けるスプリング受け部と、
前記基部と前記支持部とを前記軸方向に貫通する軸穴と
を備える。
この構成の流体継手によれば、開口部が設けられたバルブホルダの基部にスプリングが当接しないため、スプリングの一端が開口部を閉塞せず、バルブホルダの開口部での流量が減少することを防止できる。
前記スプリング受け部は、前記支持部の外面に設けられたフランジ部からなることが好ましい。前記スプリング受け部は、前記支持部の外面に設けられた大径部と、前記支持部との間の段部からなり、前記大径部の外面に前記基部の開口部に連続する凹部が設けられたものでもよい。
本発明のバルブホルダ製造方法は、
基部と、前記基部から軸方向に突出した支持部と、前記支持部の外面に前記基部から前記軸方向に離れて設けられたフランジ部と、前記基部と前記支持部とを前記軸方向に貫通する軸穴とを有する挽物を作製する挽物加工工程と、
前記基部を前記軸方向に貫通するまで穿孔し、前記基部に開口部を形成する穴開け加工工程と
を含む。
本発明のバルブホルダ製造方法は、
基部と、前記基部から軸方向に突出した支持部と、前記支持部の外面に設けられた大径部と、前記支持部と前記大径部の間に前記基部から前記軸方向に離れて設けられた段部と、前記基部と前記支持部とを前記軸方向に貫通する軸穴とを有する挽物を作製する挽物加工工程と、
前記基部を前記軸方向に貫通して前記段部の手前まで穿孔し、前記基部に開口部を形成するとともに、前記大径部に前記開口部に連続する凹部を形成する穴開け加工工程と
を含む。
本発明の流体継手のバルブホルダを固定する手段として、
ソケットと、前記ソケットと係合するプラグとのうちの少なくとも一方が、
第1の本体と、
前記第1の本体と機械的に接続する第2の本体と、
可動バルブと、
前記可動バルブを付勢するスプリングと、
前記バルブホルダと前記スプリングとを支持するバルブホルダと
を備える流体継手において、
前記バルブホルダは、前記第1の本体と前記第2の本体とに挟持されていてもよい。
本発明の流体継手によれば、スプリングの一端を受けるスプリング受け部が基部から軸方向に離れて設けられており、バルブホルダの開口部をスプリングの一端が覆うことがないため、バルブホルダの開口部での流体の流量が減少することを防止できる。また、流体継手内での圧力損失を最小限にとどめ、同一の圧力損失が発生したときの流量の極大化を図り、圧送ポンプの省エネルギ化を達成すると共に、流体継手を小型化に寄与することができる。
また、本発明のバルブホルダの製造方法によれば、スプリングの一端を受けるスプリング受け部が基部から軸方向に離れて設けられたバルブホルダを簡単な工程で容易に製造することができる。
本発明の第1実施形態に係る流体継手のプラグとソケットの半断面図。 図1のプラグとソケットの結合時の半断面図。 本発明の第1実施形態に係る可動バルブ、バルブスプリング、及びバルブホルダの半断面図。 (a)本発明の第1実施形態に係るバルブホルダの半断面図、(b)本発明の第1実施形態に係るバルブホルダの側面図。 (a)本発明の第1実施形態の他の実施例に係るバルブホルダの半断面図、(b)本発明の第1実施形態の他の実施例に係るバルブホルダの左側面図。 (a)本発明の第1実施形態に係るバルブホルダの製造に用いる挽物の半断面図、(b)挽物に穴開け加工工程を施した状態の半断面図。 (a)本発明の第1実施形態の他の実施例に係るバルブホルダの製造に用いる挽物の半断面図、(b)挽物に穴開け加工工程を施した状態の半断面図。 本発明の第2実施形態に係る流体継手のプラグとソケットの結合時の半断面図。 (a)従来のバルブホルダの半断面図、(b)従来のバルブホルダの側面図。
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1及び図2を参照すると、本実施形態の流体継手1は、プラグ2と、プラグ2と係合するソケット3とを備える。
プラグ2は、プラグ本体10と、プラグ本体10に対して相対的に移動できる可動バルブ20と、可動バルブ20を弾性的に付勢するスプリング30と、可動バルブ20とスプリング30とを支持するバルブホルダ40とを備える。
プラグ本体10は、第1プラグ本体11と、第2プラグ本体12とを備える。第1プラグ本体11と第2プラグ本体12とは、ねじ結合により接続されている。
第1プラグ本体11は、内面に流路が形成された筒状である。第1プラグ本体11は、一方の端部(図1において右側の端部)の内面に、弁座11aが設けられている。第1プラグ本体11は、他方の端部(図1において左側の端部)の内面に、雌ねじ11bが設けられている。第1プラグ本体11は、外面に、周方向の溝部11cが設けられている。また、第1プラグ本体11は、雌ねじ11bが設けられた範囲内に、外面から内面に貫通するねじ孔11dが設けられている。
第2プラグ本体12は、内面に流路が形成された筒状である。第2プラグ本体12は、一方の端部(図において右側の端部)の外面に、雄ねじ12aが設けられており、内面にバルブホルダ40を配置する為の拡径部12bが形成されている。第2プラグ本体12は、他方の端部(図1において左側の端部)の内面に、雌ねじ12cが設けられており、雌ねじ12cによって、図示しない配管と第2プラグ本体12とがねじ結合される。また、図2に示すように、第2プラグ本体12は、他方の端部の外面に、二面幅12dが設けられており、二面幅12dにスパナが掛けられるようになっている。
第1プラグ本体11と第2プラグ本体12とは、第1プラグ本体11の雌ねじ11bと第2プラグ本体12の雄ねじ12aとが螺合することで取り付けられる。また、第1プラグ本体11に設けられたねじ孔11dには止めねじ13が挿入されており、止めねじ13によって、第1プラグ本体11と第2プラグ本体12とは、固定される。このとき、第1プラグ本体11と第2プラグ本体12との間には、シール部材14が配置されている。
図3を併せて参照すると、可動バルブ20は、弁頭21と、弁軸22とを備える。弁頭21の端面は、平坦面である。弁頭21の外面には、シール溝21aが形成されている。シール溝21aには、Oリングのようなシール部材23が取り付けられている。弁頭21は、シール溝21aよりも一方側(図1において左側)の外面に、第1プラグ本体11の弁座11aに係合する突起部21bを備える。
図3及び図4を参照すると、本実施形態のバルブホルダ40は、基部41と、基部41から軸方向に突出した支持部42と、支持部42の外面に設けられたフランジ部(スプリング受け部)43と、基部41と支持部42とを貫通する軸穴44とを備える。基部41は、円板状であり、周方向に等間隔に配置された6つの開口部41aを備える。6つの開口部41aの内接円の径は、支持部42の外径と同じである。支持部42は、基部41から軸方向に延びた円筒状である。フランジ部43は、支持部42の外面に、基部41のスプリング30側の端面から軸方向にLだけ離れて設けられている。また、フランジ部43は、支持部42の外面から径方向に突出するように設けられている。フランジ部43の基部41側の端面は、フランジ部43が基部41側に向かって細くなるように傾斜している。これにより、フランジ部43の外周近傍と基部41の開口部41aとの間で流体がスムーズに流れるようになっている。軸穴44は、軸方向に直交する断面において、円形であり、可動バルブ20の弁軸22が挿通できるように、弁軸22の外径よりも僅かに大きく形成されている。ここで、基部41と、支持部42と、フランジ部43と、軸穴44とは、同軸状に配置されている。図1及び図2を併せて参照すると、バルブホルダ40は、基部41が、第2プラグ本体12の拡径部12bに配置され、第1プラグ本体11と、第2プラグ本体12とに挟持されることで、プラグ本体10に固定される。
図3を参照すると、スプリング30は、一方の端部(図3において右側の端部)が可動バルブ20の弁頭21の突起部21bと当接しており、他方の端部(図3において左側の端部)がバルブホルダ40のフランジ部43と当接している。スプリング30は、可動バルブ20の弁頭21の突起部21bとバルブホルダ40のフランジ部43との間に圧縮状態で設置され、可動バルブ20の弁頭21が第1プラグ本体11の弁座11aに係合するように付勢する。
図1を参照すると、ソケット3は、ソケット本体50と、ソケット本体50に対して相対的に移動できる可動バルブ20と、可動バルブ20を弾性的に付勢するスプリング30と、可動バルブ20とスプリング30とを支持するバルブホルダ40とを備える。ここで、ソケット3の可動バルブ20は、プラグ2の可動バルブ20と同様の構成であるため、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。同様に、ソケット3のスプリング30とバルブホルダ40とは、プラグ2のスプリング30とバルブホルダ40とそれぞれ同様の構成であるため、それぞれ同一の符号を付し、これらの詳細な説明は省略する。
ソケット本体50は、第1ソケット本体51と、第2ソケット本体52とを備える。第1ソケット本体51と第2ソケット本体52とは、ねじ結合により接続されている。
第1ソケット本体51は、内面に流路が形成された筒状である。第1ソケット本体51は、一方の端部(図1において左側の端部)の内周において、プラグ2が挿入できるように、プラグ2の外径よりも僅かに大きい内径を有している。第1ソケット本体51は、一方の端部に、複数の鋼球保持孔51aと、ストッパ51bとが設けられている。鋼球保持孔51aには鋼球53が収容されている。ストッパ51bは、欠円リングからなっている。第1ソケット本体51は、内面に、Oリングのようなシール部材54が取り付けられている。また、第1ソケット本体51は、シール部材54よりも他方の端部(図において右側の端部)側の内面に、弁座51cを備える。第1ソケット本体51は、他方の端部の内面に、雌ねじ51dが設けられている。また、第1ソケット本体51は、雌ねじ51dが設けられた範囲内に、外面から内面に貫通するねじ孔51eが設けられている。
第1ソケット本体51の一方の端部には、スリーブ55が装着されている。スリーブ55は、一方の端部(図1において左側の端部)に、内周溝55aが設けられている。スリーブ55は、スリーブ55と第1ソケット本体51との間に圧縮状態で配置されたスプリング56により、第1ソケット本体51のストッパ51bに当接するように弾性的に付勢されている。スリーブ55が第1ソケット本体51のストッパ51bと当接しているとき、鋼球53は、スリーブ55の内面に押圧されて、第1ソケット本体51の内部に突出する。スリーブ55がスプリング30の付勢力に抗して第1ソケット本体51の他方の端部側に移動すると、鋼球53は、スリーブ55の内周溝55aに退避できる。
第2ソケット本体52は、内面に流路が形成された筒状である。第2ソケット本体52は、一方の端部(図1において左側の端部)の外面に、雄ねじ52aが設けられており、内面にバルブホルダ40を配置するための拡径部52bが形成されている。第2ソケット本体52は、他方の端部(図1において右側の端部)の内面に、雌ねじ52cが設けられており、雌ねじ52cによって、図示しない配管と第2ソケット本体52とがねじ結合される。また、図2に示すように、第2ソケット本体52は、他方の端部の外面に、二面幅52dが設けられており、二面幅52dにスパナが掛けられるようになっている。
第1ソケット本体51と第2ソケット本体52とは、第1ソケット本体51の雌ねじ51dと第2ソケット本体52の雄ねじ52aとが螺合することで取り付けられる。また、第1ソケット本体51に設けられたねじ孔51eには止めねじ57が挿入されており、止めねじ57によって、第1ソケット本体51と第2ソケット本体52とは、固定される。このとき、第1ソケット本体51と第2ソケット本体52との間には、シール部材58が配置されている。
バルブホルダ40は、基部41が第2ソケット本体52の拡径部52bに配置され、第1ソケット本体51と第2ソケット本体52とに挟持されて、ソケット本体50に固定されている。また、可動バルブ20は、弁軸22がバルブホルダ40の軸穴44に挿通されており、可動バルブ20とバルブホルダ40との間に圧縮状態で配置されたスプリング30によって、第1ソケット本体51の弁座51cと当接するように付勢されている。
プラグ2とソケット3を結合するには、まず、スリーブ55を、鋼球53が内周溝55aに退避できる位置(退避位置)まで、スプリング30の付勢力に抗して移動させる。この状態で、プラグ2をソケット3内部に進入させると、鋼球53は、プラグ2の外周面に押圧されてスリーブ55の内周溝55aへと退避するので、プラグ2をソケット3内部に挿入できる。プラグ2をソケット3内部へと挿入すると、プラグ2の可動バルブ20の弁頭21と、ソケット3の可動バルブ20の弁頭21とが当接し、互いに押圧する。このため、プラグ2の可動バルブ20が、第1プラグ本体11の弁座11aから離間すると共に、ソケット3の可動バルブ20が、第1ソケット本体51の弁座51cから離間して、図2に示すように、流路が開放される。スリーブ55を、スリーブ55がストッパ51bと当接する位置(保持位置)へと移動させると、鋼球53は、スリーブ55の内面によって押圧され、鋼球保持孔51aからソケット本体50の内面へと突出し、第1プラグ本体11の溝部11cと係合する。これにより、プラグ2がソケット3から離脱することを防止する。プラグ2とソケット3との間はシール部材58によりシールされる。
プラグ2とソケット3との結合を解除するには、まず、スリーブ55を退避位置まで移動させ、プラグ2とソケット3とを引き離す方向に引っ張ると、鋼球53は、プラグ2の外面に押圧され、スリーブ55の内周溝55aに退避する。このため、鋼球53と第1プラグ本体11の溝部11cとの係合が解除され、プラグ2とソケット3との結合が解除される。
本実施形態の流体継手1によれば、スプリング30は、バルブホルダ40のフランジ部43に支持される。また、バルブホルダ40のフランジ部43は、流路となる開口部41aが設けられた基部41と軸方向に離れて設けられている。このため、図3に示すように、基部41のスプリング30側の端面とスプリング受け部となるフランジ部43との間に隙間が設けられ、スプリング30が基部41に当接せず、開口部41aを閉塞しないので、開口部41aを通過する流量が減少することを防止できる。
本実施形態の流体継手1によれば、バルブホルダ40が第1プラグ本体11と第2プラグ本体12とに挟持されることで、バルブホルダ40がプラグ本体10から脱落することを防止できる。同様に、バルブホルダ40が第1ソケット本体51と第2ソケット本体52とに挟持されることで、バルブホルダ40がソケット本体50から脱落することを防止できる。
以下、図5を参照して、本実施形態の他の実施例について説明する。
図5に示す実施例のバルブホルダ40は、図4に示すバルブホルダ40のフランジ部43に代えて大径部45と段部46を設けた以外は図4に示すバルブホルダ40と同一であるので、対応する部分には、同一符号を付して説明を省略する。大径部45は、支持部42の外面に設けられ支持部42よりも大きい径を有する。段部46は、大径部45と支持部42の間に形成されている。大径部45の外面には、基部41の開口部41aに連続する複数(図5に示す実施例では6つ)の凹部45aを備える。この凹部45aにより大径部45の外周近傍と基部41の開口部41aとの間で流体がスムーズに流れるようになっている。
以下、図6を参照して本実施形態のバルブホルダ40の製造方法について説明する。本実施形態に係るバルブホルダ40の製造方法は、挽物加工工程と、穴開け加工工程を含む。
(挽物加工工程)
まず、図6(a)に示すような挽物40’を、例えば、円筒状の金属素材を旋盤により切削加工することで作製する。
挽物40’は、基部41’と、基部41’から軸方向に突出した支持部42と、支持部42の外面に基部41’から軸方向に離れて設けられたフランジ部43と、基部41’と支持部42とを貫通する軸穴44とを備える。図6(a)に最も明瞭に示すように、フランジ部43は、基部41’のスプリング側端面41b’と段部46との間で、大径部45を支持部42の外径、すなわち、開口部41aの内接円の位置まで切り込み加工することにより形成する。
(穴開け加工工程)
次に、挽物加工工程によって得られた挽物40’に6つの開口部41aを穿孔する。具体的には、図6(b)に示すように、ドリルDで穿孔される6つの開口部41aの内接円の内径が支持部42の外径と同じ位置になるようにドリルDを径方向に位置決めする。ドリルDの先端を位置X1まで軸方向に移動させながら基部41’を穿孔する。すなわち、基部41’の厚みだけを貫通することで、基部41と、基部41を軸方向に貫通する開口部41aとが形成される。
以下、図7を参照して、図5に示す他の実施例に係るバルブホルダ40の製造方法について説明する。この他の実施例に係るバルブホルダ40の製造方法は、挽物加工工程と、穴開け加工工程とを含む。
(挽物加工工程)
まず、図7(a)に示すような挽物40’を、例えば、円筒状の金属素材を旋盤により切削加工することで作製する。
挽物40’は、は、基部41’と、基部41’から軸方向に突出した支持部42と、支持部42の外面に設けられた大径部45’と、支持部42と大径部45’の間に基部41’から離れて設けられた段部46と、基部41’と支持部42とを貫通する軸穴44とを備える。
(穴開け加工工程)
次に、挽物加工工程によって得られた挽物40’を穿孔する。具体的には、図7(b)に示すように、ドリルDで穿孔される6つの開口部41aの内接円の内径が支持部42の外径と同じ位置になるようにドリルDを径方向に位置決めする。ドリルDの先端を、位置X2まで軸方向に移動させながら基部41’と大径部45’とを穿孔する。すなわち、基部41’を貫通し、段部46の手前まで穿孔することで、基部41と、基部41を軸方向に貫通する開口部41aと、大径部45と、開口部41aに連続する凹部45aと、段部46とが形成される。
[第2実施形態]
図8を参照して、本実施形態の流体継手1について説明する。
本実施形態のプラグ本体10は、図8に示すように、第1プラグ本体11と第2プラグ本体12とが一体に構成されている。プラグ本体10の内面には、リング溝15が設けられている。プラグ本体10のリング溝15には、ストップリング60が装着されている。同様に、本実施形態のソケット本体50は、第1ソケット本体51と第2ソケット本体52とが一体に構成されている。ソケット本体50の内面には、リング溝59が設けられている。ソケット本体50のリング溝59には、ストップリング60が装着されている。図7に最も明瞭に示すように、バルブホルダ40は、基部41がストップリング60により係止されることで、抜け止めされている。
本実施形態の流体継手1は、第1実施形態と同様の効果を奏する。
本発明は、以上の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で適宜修正や変更をすることができる。
例えば、第1〜第2実施形態では、プラグ2とソケット3の両方が可動バルブ20、スプリング30、及びバルブホルダ40を備えていたが、これに限定されない。具体的には、プラグ2とソケット3のうちの一方が可動バルブ20、スプリング30、及びバルブホルダ40を備え、プラグ2とソケット3のうちの他方が、可動バルブではなく、固定バルブのような他の機械要素を備えていてもよい。
また、第1〜第2実施形態では、バルブホルダ40の基部41には6つの開口部41aが設けられていたが、これに限定されず、開口部41aの数は1つ以上であればよく、その形状も限定されない。
1 流体継手
2 プラグ
3 ソケット
10 プラグ本体
11 第1プラグ本体
11a 弁座
11b 雌ねじ
11c 溝部
11d ねじ孔
12 第2プラグ本体
12a 雄ねじ
12b 拡径部
12c 雌ねじ
12d 二面幅
13 止めねじ
14 シール部材
15 リング溝
20 可動バルブ
21 弁頭
21a シール溝
21b 突起部
22 弁軸
23 シール部材
30 スプリング
40 バルブホルダ
40’ 挽物
41 基部
41a 開口部
42 支持部
43 フランジ部(スプリング受け部)
43’ 段部(スプリング受け部)
44 軸穴
45 大径部
45a 凹部
50 ソケット本体
51 第1ソケット本体
51a 鋼球保持孔
51b ストッパ
51c 弁座
51d 雌ねじ
51e ねじ孔
52 第2ソケット本体
52a 雄ねじ
52b 拡径部
52c 雌ねじ
52d 二面幅
53 鋼球
54 シール部材
55 スリーブ
55a 内周溝
56 スプリング
57 止めねじ
58 シール部材
59 リング溝
60 ストップリング

Claims (5)

  1. ソケットと、前記ソケットと係合するプラグとのうちの少なくとも一方が、
    可動バルブと、
    前記可動バルブを付勢するスプリングと、
    前記可動バルブと前記スプリングとを支持するバルブホルダと
    を備える流体継手であって、
    前記バルブホルダは、
    開口部が設けられた基部と、
    前記基部から軸方向に突出し、前記可動バルブを支持する支持部と、
    前記支持部に前記基部から前記軸方向に離れて設けられ、前記スプリングの一端を受けるスプリング受け部と、
    前記基部と前記支持部とを前記軸方向に貫通する軸穴と
    を備える、流体継手。
  2. 前記スプリング受け部は、前記支持部の外面に設けられたフランジ部からなることを特徴とする、請求項1に記載の流体継手。
  3. 前記スプリング受け部は、前記支持部の外面に設けられた大径部と、前記支持部との間の段部からなり、
    前記大径部の外面に前記基部の開口部に連続する凹部が設けられたことを特徴とする、請求項1に記載の流体継手。
  4. 基部と、前記基部から軸方向に突出した支持部と、前記支持部の外面に前記基部から前記軸方向に離れて設けられたフランジ部と、前記基部と前記支持部とを前記軸方向に貫通する軸穴とを有する挽物を作製する挽物加工工程と、
    前記基部を前記軸方向に貫通するまで穿孔し、前記基部に開口部を形成する穴開け加工工程と
    を含む、バルブホルダの製造方法。
  5. 基部と、
    前記基部から軸方向に突出した支持部と、前記支持部の外面に設けられた大径部と、前記支持部と前記大径部の間に前記基部から前記軸方向に離れて設けられた段部と、前記基部と前記支持部とを前記軸方向に貫通する軸穴とを有する挽物を作製する挽物加工工程と、
    前記基部を前記軸方向に貫通して前記段部の手前まで穿孔し、前記基部に開口部を形成するとともに、前記大径部に前記開口部に連続する凹部を形成する穴開け加工工程と
    を含む、バルブホルダの製造方法。
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