JP4912375B2 - 流体継手 - Google Patents

Description

本発明はソケットとプラグからなる流体継手に関する。

図１８は、特許文献１，２に記載されているような従来の流体継手のプラグ１とソケット２を組み合わせた状態、図１９はプラグ１とソケット２を分離した状態を示す。

図１９に示すように、プラグ１は、内面に流路が形成された筒状の形状を有する。プラグ１の一端（図１９において左端）の内面には雌ねじ３が形成され、ここに一方の配管がねじ結合により接続される。プラグ１の他端（図１９において右端）の内面には弁座４が形成されている。プラグ１の内面の中央には、ホルダストッパ５が装着されている。プラグ１の外面の中央には鋼球係止外周溝６が形成されている。

ソケット２は、内面に流路が形成された筒状の形状を有し、図１９において右側の本体部７と、左側のプラグ挿入部８とで構成されている。

ソケット２の本体部７は、プラグ１と対称的に、一端（図１９において右端）の内面に雌ねじ９が形成され、ここに他方の配管がねじ結合により接続され、他端（図１９において左端）の内面に弁座１０が形成されている。本体部７の内面の中央には、ホルダストッパ１１が装着されている。

ソケット２のプラグ挿入部８は、プラグ１が嵌合する内径を有する。プラグ挿入部８の開口端（図１９において左端）近傍には、外面にストッパー８ａが形成されるとともに、複数の孔１２が形成され、該孔１２に鋼球１３が収容されている。プラグ挿入部８の内面の中央に形成された内周溝１４にはＯリング１５が装着されている。プラグ挿入部８の外周面にはスリーブ１６が嵌挿され、スプリング１７により開放端（図１９において左端）に向かって付勢されている。スリーブ１６が開放端に付勢されてストッパー８ａに当接しているときには、スリーブ１６の内面が鋼球１３を押圧してプラグ挿入部８の内側に突出させている。また、スリーブ１６が開口端と反対側に矢印Ａ方向に移動すると、スリーブ１６の内周面に形成した内周溝１８に退避するようになっている。

前記プラグ１と前記ソケット２の本体部７の内部には、バルブ１９、バルブホルダ２０、及びスプリング２１が収容されている。バルブ１９、バルブホルダ２０、及びばね２１は、プラグ１側とソケット２側とで同一形状であるが、対称に配置されているので、以下、プラグ１側のものについて説明し、ソケット２側のものは説明を省略する。

バルブ１９は、プラグ１の弁座４に当接する弁本体部２２と、該弁本体部２２からプラグ１の開口端の外方に突出する突部２３と、前記弁本体部２２からプラグ１の内方に突出する弁軸２４とからなっている。弁本体部２２の外周面は円錐面からなり、その外周溝２５には弁パッキン２６が装着されている。

バルブホルダ２０は、焼成金属製で、図２０に示すように、環状部２７と、該環状部２７の内側に位置して環状部２７よりも流路方向に長い筒部２８と、前記環状部２７の内面と前記筒部２８の外面を連結する複数の支持部２９とから構成されている。バルブホルダ２０はプラグ１の内面に挿入され、その環状部２７がプラグ１の内面に装着したホルダストッパ５にと当接することで、図１９において左方向への抜け止めがなされている。筒部２８は、その内側にバルブ１９の弁軸２４が挿入されて、バルブ１９を軸方向に摺動可能に支持している。

スプリング２１は、ストレートのコイルばねからなり、バルブホルダ２０の筒部２８とバルブ１９の弁軸２４の外側に圧縮状態で挿通され、バルブ１９の弁本体部２２が弁座４に当接するように付勢している。

前記構成を備えた従来の流体継手を結合するには、まず、図１９に示すように、ソケット２のスリーブ１６を矢印Ａ方向にスプリング２１の付勢力に抗して移動させる。この状態で、プラグ１をソケット２のプラグ挿入部８に差し込むと、ソケット２の鋼球１３がプラグ１の外周面に押圧されてスリーブ１６の内周溝１８に後退するので、プラグ１はソケット２のプラグ挿入部８に挿入することができる。プラグ１をソケット２のプラグ挿入部８の奥まで挿入すると、プラグ１のバルブ１９の突部２３がソケット２のバルブ１９の突部２３を押圧する。これにより、図１８に示すように、プラグ１のバルブ１９とソケット２のバルブ１９が違いに押し合って後退し、弁本体部２２が弁座４，１１から離隔して、流路が開放され、流体の移動が可能となる。スリーブ１６を矢印Ａ方向と反対側に戻すと、鋼球１３がスリーブ１６の内周溝１８から離脱し、スリーブ１６の内周面に押圧されて孔１２からソケット２の内面に突出し、プラグ１の外周面に係合してロックされる。これにより、プラグ１はソケット２のプラグ挿入部８から離脱するのが阻止される。また、プラグ１とソケット２のプラグ挿入部８の間はＯリング１５によって液密にシールされる。

プラグ１とソケット２の結合を解除するには、図１８に示す状態から、スリーブ１６を矢印Ａ方向に移動させ、プラグ１を引き離す方向に引っ張ると、鋼球１３がスリーブ１６の内周溝に後退し、ロックが解除されるので、プラグ１を引き抜くことができる。プラグ１がソケット２から離れると、プラグ１側とソケット２側のバルブ１９がそれぞれスプリング２１に付勢されて前進し、弁座４，１０に圧接して、開口端が液密に閉塞されるとともに、プラグ１とソケット２の間のＯリング１５によるシールも開放され。この結果、プラグ１はソケット２から液漏れなく、取り外すことができる。
特開２００２−２９５７７０号公報 特開２００１−１２４２７７号公報

配管系の流体継手では、流路径が変化せず、同一断面積を有し、流れ方向が一定であることが、圧力損失を発生させずに流量を確保する上で理想的である。しかし、前記従来の流体継手では、図２１に示すように、プラグ１の流入路ａから流入した流体は、プラグ１のバルブホルダ２０（流路ｂ）、スプリング２１（流路ｃ）、バルブ１９の外径部（流路ｄ）、バルブ１９の狭小部（流路ｅ）、プラグ１とソケット２の境界部（流路ｆ）を経て、ソケット２のバルブ１９の狭小部（流路ｇ）、バルブ１９の外径部（流路ｈ）、スプリング２１（流路ｉ）、バルブホルダ２０（流路ｊ）を通って、流出路ｋから流出する。このような複雑な経路を有するため、断面積及び流れ方向が変化し、圧力損失が発生している。

例えば、プラグ１側では、バルブホルダ２０の流路（ｂ）は、その取付部の内径が十分に与えられているにも拘わらず、バルブホルダ２０の環状部２７、筒部２８及び支持部２９のみならず、スプリング２１及びバルブ１９の弁軸２４により縮小され、図４（ｂ）に示すような有効開口面積になっている。この有効開口面積は、流路の本来の面積の１／４以下になることもある。このため、バルブホルダ２０の流路（ｂ）で、流路断面積が低下し、流路抵抗が増大する。
特許文献２には、バルブホルダを板金製にしたものも提案されているが、脚部の強度が弱いという問題がある。しかも、肉厚の薄いバルブホルダにバルブの弁軸が挿通されているだけであるので、弁軸を安定してガイドすることができず、振動が発生し、耐久性が悪く、小径の流体継手にしか使用できないという問題がある。

また、スプリング２１の流路（ｃ）では、コイルによって流れが攪乱される。スプリング２１の流路（ｃ）からバルブ１９の外径部の流路（ｄ）へは、流れの縮小が生じる。バルブ１９の外径部の流路（ｄ）からバルブ１９の狭小部の流路（ｅ）へは、流れの方向転換が生じる。

さらに、バルブ１９の狭小部の流路（ｅ）や境界部（ｆ）では、径が小さいために流路断面積が減少し、流路抵抗が増大する。

ソケット２側においても同様の問題が生じる。特に、バルブ１９の外径部の流路（ｄ）からスプリング２１の流路（ｃ）へは、流れの拡大が生じ、渦が発生し、さらに流路抵抗を増大させている。

流体継手はこのような複雑な流路を有するため、ある程度の圧損は是認する必要があるが、市場では、各部の流路抵抗が小さくてより大きな流量を確保することができる低圧損型の流体継手が要望されている。

そこで、本発明の第１の課題は、有効開口面積が大きく、しかも強度を低下させることのないバルブホルダを備えた低圧損型の流体継手を提供することを課題とする。

第２の課題は、流れの攪乱や、縮小、拡大を生じせないスプリングを備えた低圧損型の流体継手を提供することを課題とする。

第３の課題は、バルブの狭小部の径が大きい低圧損型の流体継手を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る流体継手は、互いに液密に接合されるプラグとソケットのそれぞれの内部に、バルブと、バルブホルダと、前記バルブを前記ソケットの内周面に形成された弁座に圧接するように付勢するスプリングと、をそれぞれ収容してなり、前記プラグを前記ソケットに挿入したときに、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングの付勢力に抗して後退し、前記プラグと前記ソケットの間の流路を接続する流体継手において、前記バルブと前記バルブホルダの間に、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングが圧縮されたときに、前記バルブの外径部と前記バルブホルダの外径部とを結ぶ線に沿った円錐状の外形を有する円錐状部材を設け、前記円錐状部材は、前記スプリングを構成する円錐コイルばねからなり、前記円錐コイルばねの小径部が前記バルブホルダの、前記スプリングを支持するとともに前記バルブの弁軸を受け入れる環状部の外径とほぼ同径で、前記円錐コイルばねの大径部が前記バルブの外径部とほぼ同径であり、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングが圧縮されたときに、前記円錐コイルばねのコイルが近接するものである。

バルブとバルブホルダの間に、プラグのバルブとソケットのバルブが互いに当接してスプリングが圧縮されたときに、バルブの外径部とバルブホルダの外径部とを結ぶ線に沿った円錐状の外径を有する円錐状部材を設けたので、従来のような流路の段差による流れの縮小や拡大が無くなり、流体の衝突、渦の発生が無く、圧力損失を低減することができる。

円錐コイルばねの小径部がバルブホルダの環状部の外径とほぼ同径で、大径部が前記バルブの外径部とほぼ同径であるため、プラグ側のスプリングからバルブ外径部への流路に極端な流れの縮小が生じないし、ソケット側のバルブ外径部からスプリングへの流路に極端な流れの拡大が生じず、渦の発生もない。また、プラグのバルブとソケットのバルブが互いに当接してスプリングが圧縮されたときに、円錐コイルばねのコイルが近接するので、スプリングの流路で流れが攪乱されることもない。

前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングが圧縮されたときに、前記円錐状部材の外周面と略平行になるように前記流路を形成したことが好ましい。
これにより、円錐状部材と流路内面との間の流体の流れを円滑にすることができる。

第２の手段では、前記バルブは、円錐面と、該円錐面に形成された周溝と、該周溝に装着されたシール部材とを有し、前記シール部材は、前記周溝に設けられたカシメ部を介して、前記円錐面の延長線よりも内側に装着されたことが好ましい。

シール部材が、円錐面の延長線よりも内側に装着されているので、バルブがスプリングに付勢され、プラグ及びソケットの開口端に向かって移動している間に、バルブが弁座と当接しても、シール部材が弁座と当接して大きな抵抗になることがなく、バルブを円滑に移動することができる。

前記カシメ部の周縁に、傾斜を設けたことが好ましい。

これにより、バルブがスプリングに付勢され開口端に向かって移動している間に、バルブが弁座と当接しても、弁座に対してバルブは滑りやすくなり、バルブを円滑に移動することができる。

前記バルブは、円錐面と、該円錐面に形成された周溝と、該周溝に装着されたシール部材とを有し、前記シール部材は、前記バルブと同時に成型されて、前記円錐面の延長線よりも内側に装着されたことが好ましい。

シール部材は、カシメ部を介して、またはバルブと同時に成型されてバルブに装着される。従って、複数の方法でシール部材をバルブに装着することができる。

前記シール部材は、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに離れて前記スプリングが伸張したときに、前記プラグとソケットとの開口部の円筒面と、前記開口部に連続する円錐状の弁座の円錐面との接続部に形成される座面に当接して、半径方向内方に押圧されることが好ましい。

シール部材は座面に当接して、半径方向内方に向かって力を受けるので、力の釣り合いを取ろうとする作用が働き、プラグ及びソケットとバルブとの中心線が一致した状態で安定したシール状態を確保することができる。

前記円錐面の前記シール部材より外側の大径部が、前記流路の弁座と当接することが好ましい。

シール部材より外側の大径部が流路の弁座と当接するので、シール部材より内側の流路の径を大きくすることができる。

第３の手段では、前記バルブホルダは、前記環状部と、前記環状部の外周縁から屈曲して放射状に延設され前記流路に支持された複数の脚部とからなり、前記脚部に側縁から、前記流路方向から見てＬ字形に屈曲するリブを形成したことが好ましい。

バルブホルダを流路方向から見ると、スプリングは環状部に隠れ、リブは脚部に隠れているため、流路を妨げるのは環状部と脚部のみとなる。このため、有効開口面積が大きい。脚部はリブによって補強されているので、強度が大きい。また、リブは流路の流れを整流することができる。

前記バルブホルダの環状部に立上り部を設け、前記立上り部の内面で前記バルブの弁軸をガイドし、前記立上り部の外面で前記スプリングをガイドすることが好ましい。
これにより、弁軸を安定してガイドすることができるとともに、スプリングを確実に保持することができる。

前記バルブホルダのリブの前記流路方向の一端を前記流路に当接させ、前記流路方向の他端を前記環状部に当接させることが好ましい。
これにより、リブが脚部に対するステーとなり、バルブホルダの脚部の強度を増大することができる。

前記バルブホルダのリブを前記バルブの弁軸に当接させることが好ましい。
これにより、バルブの弁軸の移動時に、リブにより弁軸をガイドすることができ、バルブの確実な開閉動作を保証することができる。

前記第１の手段からなる発明によれば、バルブホルダの環状部からバルブの外径部まで円錐状部材が介在し、流れの極端な縮小や拡大が生じず、渦の発生もないので、流路抵抗が減少する。また、円錐状部材の実施形態である円錐スプリングは圧縮されたときに、円錐コイルばねのコイルが近接するので、スプリングの流路で流れが攪乱されず、流路抵抗が減少し、圧力損失を低減することができる。

前記第２の手段からなる発明によれば、シール部材が、円錐面の延長線よりも内側に装着されているので、バルブがスプリングに付勢され、プラグ及びソケットの開口端に向かって移動している間に、バルブが弁座と当接しても、シール部材が弁座と当接して大きな抵抗になることがなく、バルブを円滑に移動することができる。また、パッキンより外側の大径部が流路の弁座と当接するので、パッキンより内側の流路の径を大きくすることができ、バルブの狭小部での圧力損失を低減することができる。

前記第３の手段からなる発明によれば、バルブホルダを流路方向から見ると環状部と脚部のみであるため、有効開口面積が大きくなり、圧力損失を低減することができる。また、脚部はリブによって補強されているので、スプリングを支持する強度を低下させることがないうえ、振動の発生が少なく、耐久性が向上し、バルブホルダを大径で高圧の流体継手にも使用することができる。さらに、リブによって流れが整流され、流れの均一化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である流体継手のプラグとソケットを組み合わせた状態、図２はプラグとソケットを分離した状態を示す。

図１，２において、プラグ１及びソケット２は、流路の一部形状を除いて、図１８、１９に示す従来の流体継手のプラグ及びソケットと実質的に同一であり、対応する部分については同一符号を附して説明を省略し、以下プラグ１内部のバルブホルダ３１、スプリング３２、バルブ３３について説明するが、ソケット２内部のものもプラグ１側と同一形状で、対称に配置されるので、同一符号を附して説明を省略する。なお、プラグ１内の部品の説明では、便宜上、流路の下流側を「前」、上流側を「後」、中心側を「内」、外周側を「外」と表現する。

図３は、バルブホルダ３１の実施形態を示す。バルブホルダ３１は、環状部３４と、複数（実施例では３個）の脚部３５とからなっている。バルブホルダ３１は、ステンレス鋼等の板材からプレス成形によって形成される板金製であるが、これに限らず、焼結金属製としてもよい。

環状部３４は、ドーナツ形の板で、内周縁にバルブ３３の方向に向かって立ち上がる筒状の立上り部３６が形成されている。この立上り部３６は、後述するバルブ３３の弁軸４４を挿通してガイド可能な内径と、スプリング３２が挿入されガイド可能な外径を有する。立上り部３６は、筒状でなくとも、環状部３４の内周縁の複数箇所（好ましくは３箇所）から立ち上がる矩形の突片で構成してもよい。

脚部３５は、環状部３４の外周縁から後方に約６０°屈曲して放射状に延設されている。脚部３５は、その一方の側縁に流路方向から見て略Ｌ字形（図３（ｃ）参照）に内側に９０°屈曲するリブ３７を有している。リブ３７は、脚部３５の基端から環状部３４に平行に延びる前縁３７ａと、脚部３５の先端から流路に平行な方向に延びる外縁３７ｂと、前縁３７ａの先端からバルブホルダ３１の中心線に平行に延びる内縁３７ｃと、外縁３７ｂの先端から内縁に向かって環状部３４に平行に延びる後縁３７ｄとを有している。リブ３７の内縁３７ｃは、環状部３４の立上り部３６の内径と一致している。リブ３７の前縁３７ａは環状部３４の後面に当接している。リブ３７の外縁３７ｂは流路の壁面に当接し、一方脚部３５の先端は、流路に形成した内周溝３８に係合している。

前記構成のバルブホルダ３１は、流路方向から見た場合、リブ３７は脚部３５からＬ字形に屈曲していてリブ３７から大きくはみ出していないし、またスプリング３２は環状部３４に隠れている。このため、リブ３７やスプリング３２によって流路が妨げられることはなく、流路方向から見たバルブホルダ３１の有効開口面積は、図４（ａ）にハッチングで示すように、図４（ｂ）の従来のバルブホルダ２０の有効開口面積よりも大きく、約５０％まで確保することができる。

バルブホルダ３１のリブ３７は、脚部３５とともに流路に直角な断面がＬ字形をなしているため、断面係数が増大し、スプリング３２の反力に対する強度を確保することができる。また、リブ３７は、脚部３５の先端を流路の内周溝３８に係止したときに、前縁３７ａが環状部３４の後面に当接し、外縁３７ｂが流路の壁面に当接していることで、環状部３４と流路の壁面との間のステー（筋交い）の役割を果たし、支持強度を向上させている。

バルブホルダ３１の立上り部３６により、バルブ３３の弁軸４４がガイドされ、スプリング３２が位置決めされ保持される。バルブ３３の弁軸４４が立上り部３６でガイドされることで、バルブ３３の直立性も維持され、振動を防止することができる。また、この立上り部３６とリブ３７の内縁３７ｃとでバルブ３３の弁軸４４が長い区間でガイドされるので、バルブ３３をさらに安定させることができ、振動の少ない長寿命の流体継手を提供することができる。

バルブホルダ３１の環状部３４は、スプリング３２を保持するだけでよいので、スプリング３２の外径と略一致した寸法でよい。このため、流路方向から見た環状部３４の面積を最小にすることができ、有効開口面積をさらに増大させることができる。

バルブホルダ３１は、板金製であることで、安価にかつ容易に製造することができる。

図５は、図３のバルブホルダ３１の第１変形例を示す。この第１変形例では、リブ３７の先端の略半分を、中心軸に平行な折線Ｌでさらに屈曲させ、その折曲げ部３９の内面を立上り部３６の内径に接し、立上り部３６に挿通するバルブ３３の弁軸４４をガイドするようにしている。このため、バルブ３３の弁軸４４をさらに安定してガイドすることができる。

この第１変形例では、さらに、リブ３７の前縁３７ａと環状部３４の間に隙間４０を設けたものである。これにより、脚部３５の先端を流路の内周溝３８に装着する際に、脚部３５の外径を縮径することができ、流路への装着が容易になる。

図６は、図３のバルブホルダ３１の第２変形例を示す。前記第１変形例では、脚部３５からリブ３７を約９０°屈曲し、さらにリブ３７の先端半分を屈曲したが、この第２変形例では、脚部３５からリブ３７を９０°よりやや大きな角度で屈曲して、立上り部３６に挿通するバルブ３３の弁軸４４に接するようにしたものである。これにより、曲げ加工の回数が減少し、製造が容易になる。

図７は、スプリング３２の形状と配置を示す。スプリング３２は本発明に係る円錐状部材を構成する。スプリング３２は円錐コイルばねからなっている。円錐コイルばねの小径部３２ａは、バルブホルダ３１の環状部３４の外径とほぼ同径であり、大径部３２ｂはバルブ３３の外径部とほぼ同径である。また、スプリング３２は、バルブホルダ３１とバルブ３３の間に圧縮状態で装着されるが、プラグ１とソケット２が結合される前（図７（ａ）にプラグ１のみ示す。）は、コイル間の間隔は広くなっている。しかし、図８（ｂ）に示すように、プラグ１とソケット２が結合されて、プラグ１のバルブ３３とソケット２のバルブ３３が互いに当接してスプリング３２が圧縮されると、円錐コイルばねのコイル同士が近接する。これにより、円錐コイルばねのコイルの外面は流路を構成し、流れを攪乱することがない。また、バルブホルダ３１とバルブ３３の外径部までがスプリング３２で連続することで、従来のような流路の段差による流れの縮小や拡大が無くなり、流体の衝突、渦の発生がなく、圧力損失を低減することができる。

また、結合時のスプリング３２と対向するプラグ１の流路の壁面Ｓは、スプリング３２のコイルの外面が形成する円錐面と略平行になるように形成することで、より流動抵抗を少なくし、圧力損失を低減することができる。また、流路の角部は丸面取りを行って、円滑な流路を形成することが好ましい。

図８（ａ）は、プラグ１のバルブ３３とその弁座４１の関係を示す。バルブ３３は、プラグ１の弁座４１に当接する弁本体部４２と、該弁本体部４２からプラグ１の開口端の外方に突出する突部４３と、弁本体部４２からプラグ１の内方に突出する弁軸４４とからなっている。弁本体部４２の外周面は円錐面からなり、その外周溝４５にはシール部材５８である弁パッキン４６が装着されている。弁本体部４２の弁座４１との当接面Ｐは、弁パッキン４６よりも外側に位置する。この点で、本願発明のバルブ３３は、図８（ｂ）に示すように、従来のバルブ１９の弁本体部２２の弁座４との当接面Ｐ´が、弁パッキン２６よりも内側に位置していたものと異なる。

図８（ｂ）の従来のバルブ１９では、弁パッキン２６の内側で弁座４を確保しなければならないために、プラグ１の開口部の径Ｄ´を大きくできなかった。これに対し、本願発明では、弁座４１が弁パッキン４６の外側にあるため、弁パッキン４６より内側はプラグ１の開口部の形状寸法に自由度が生じ、プラグ１の開口部の径Ｄを弁パッキン４６の近傍まで拡大することができる。この結果、流路を拡大することができ、圧力損失を低減することができる。

以上説明した構成は、プラグ１側のものであるが、ソケット２側も対称に配置され、同様の作用効果を奏する。

（第２実施形態）
図９に第２実施形態であるプラグ１及びソケット２を示すが、図１の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
このプラグ１及びソケット２は、バルブ３３の弁本体部４２と、バルブホルダ３１との間に円錐カップ５１を備え、円錐カップ５１の内部にバルブ３３を付勢するばね５２を設けている。円錐カップ５１は、本発明に係る円錐状部材を構成する。

円錐カップ５１は、バルブホルダ３１の上面と当接する底壁５３を有し、底壁５３にはバルブ３３の弁軸４４が挿通する挿通孔５４が形成されている。また円錐カップ５１は、底壁５３の周縁から弁本体部４２に向かって延びる周壁５５を有する。バルブホルダは、図６に示す第２変形例のバルブホルダ３１を使用している。

ばね５２は、円錐カップ５１の底壁５３の内面とバルブ３３との間に圧縮状態で装着され、円錐カップ５１の底壁５３をバルブホルダ３１に押し付け、円錐カップ５１がガタ付かないようにしている。プラグ１とソケット２が結合する前は、図９（ａ）に示すように、円錐カップ５１の縁部５６とバルブ３３の弁本体部４２とは、間隔を開けて配置されている。しかし、図９（ｂ）に示すように、プラグ１とソケット２が結合されて、プラグ１のバルブ３３とソケット２のバルブ３３が互いに当接してばね５２が圧縮されると、縁部５６と弁本体部４２とが近接する。これにより、円錐カップ５１の外面は流路を構成し、流れを攪乱することがない。また、円錐カップ５１とバルブ３３とが連続するので、従来のような流路の段差による流れの縮小や拡大が無くなり、流体の衝突、渦の発生が無く、圧力損失を低減することができる。更に、結合時の円錐カップ５１と対向するプラグ１の流路の壁面Ｓは、円錐カップ５１の外面が形成する円錐面と略平行になるように形成することで、より流動抵抗を少なくし、圧力損失を低減することができる。

図１０（ａ）に示すように、バルブ３３の外周部４５には、シール部材５８が装着されている。シール部材５８はゴム等の弾性体からなる。シール部材５８は、突部４３の下縁に設けられたカシメ部５９により、内方に押圧された状態で装着されている。図１０（ｂ）に示すように、カシメ部５９の外周面６０は、弁軸４４と角度αを設けて形成されている。これにより、バルブ３３がばね５２に付勢され開口端に向かって移動している間に、バルブ３３が弁座４１と当接しても、弁座４１に対してバルブ３３は滑りやすくなり、バルブ３３を円滑に移動することができる。

更に、シール部材５８は、突部４３の傾斜面から延ばした延長線よりも内側に、距離βを設けて装着されている。これにより、バルブ３３がばね５２に付勢され開口端に向かって移動している間に、バルブ３３が弁座４１と当接しても、シール部材５８が弁座４１と当接して大きな抵抗になることがなく、バルブ３３を円滑に移動することができる。

図１１は、プラグ１のバルブ３３とその弁座４１との関係を示す。
弁本体部４２の弁座４１との当接面Ｒは、シール部材５８よりも外側に位置する。弁座４１がシール部材５８の外側にあるため、シール部材５８より内側はプラグ１の開口端の形状寸法に自由度が生じ、プラグ１の開口端の径Ｄをシール部材５８の近傍まで拡大することができる。この結果、流路を拡大することができ、圧力損失を低減することができる。

また、プラグ１が閉じた状態では、シール部材５８は、プラグ１の開口部６１の円筒面と弁座４１の円錐面との接続部に形成される座面４１ａと当接して、矢印Ｂ方向に圧縮されている。これにより、シール部材５８は半径方向内方に向かって力を受けるので、力の釣り合いを取ろうとする作用が働き、プラグ１とバルブ３３との中心線が一致した状態で安定したシール状態を確保することができる。

ただしシール部材５８は、突部４３の傾斜面から延ばした延長線よりも内側に装着され、かつプラグ１が閉じた状態で、シール部材５８がプラグ１の座面４１ａと当接して矢印Ｂ方向に圧縮される限り、バルブ３３にカシメ部５９を介して装着することに限定されない。例えば図１２に示すように、四角形断面のシール部材５８を、バルブ３３に同時成型工法で装着しても、同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
図１３に第３実施形態であるプラグ１及びソケット２を示すが、図９の第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
このプラグ１及びソケット２は、円錐カップ５１の底壁５３に流線型のバルブホルダ３１を一体に設けた砲弾型部材６５を備える。バルブホルダ３１は、中空部６６にバルブ３３の弁軸４４を挿通し、キャップ部６４を有する胴体６７と、胴体６７から延び、内周溝３８に係合してバルブホルダ３１を支持する２本の支持脚６８とが一体に設けられている。胴体６７にキャップ部６４を一体に設け、流線型に形成することで、流体が流入する際にはキャップ部６４と流体との衝突現象が発生せずに、円滑な流体の流入が可能になる。また、流体が流出する際には渦の発生が少なくなり、流体は少ない抵抗で流出することができる。

次に、胴体６７に一体に設けられた支持脚６８に代わって、図１４に示すように、胴体６７と別体の支持部としてホルダばね７０を有するバルブホルダ３１も採用し得る。このバルブホルダ３１は胴体６７に、ホルダばね７０と当接するための段部７１が形成されている。

前記段部７１に当接するホルダばね７０は、図１４（ｃ）に示すように、内周溝３８と係合する端巻部７２と、端巻部７２から立ち上がる繋ぎ部７３と、繋ぎ部７３と連続し、段部７１と当接して砲弾型部材６５を保持する環状の保持部７４とからなる。端巻部７２を設けることで内周溝３８との係合を強固にし、ホルダばね７０の安定性を確保することができる。また、ホルダばね７０に線材を使用することで、金型投資など、初期投資を削減することができる。更に、ホルダばね７０に線材を使用することで、ホルダばね７０の体積を小さくして有効開口面積を大きくし、流路抵抗を削減するので、流体が円滑に流れることができる。

（第４実施形態）
図１５に第４実施形態であるプラグ１及びソケット２を示すが、図９の第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
このプラグ１とソケット２との本体部７の内部には、バルブ３３、バルブ支持体７７、及びバルブスプリング７８が収容されている。

バルブ３３の弁軸４４の、弁本体部４２と反対側にある端部が半球型に形成されている。半球型に形成することで、流体が流入する際には、弁軸４４と流体との衝突現象が発生せずに、円滑な流体の流入が可能になる。また、流体が流出する際には渦の発生が少なくなり、流体は少ない抵抗で流出することができる。

バルブ支持体７７は、本発明に係るバルブホルダを構成する。バルブ支持体７７は、図１５（ｃ）に示すように、後述するバルブスプリング７８と当接する端巻部８１と、端巻部８１から立ち上がる繋ぎ部８２と、繋ぎ部８２と連続し、バルブ３３の段部７１と嵌合してバルブ３３を保持する保持部８３とからなる。端巻部８１を設けることで、バルブスプリング７８との当接を強固にしてバルブ支持体７７の安定性を確保することができる。

バルブ支持体７７は、線材から構成されている。線材を使用することで、金型投資など、初期投資を削減することができる。また、線材を使用することで、バルブ支持体７７の体積を小さくして有効開口面積を大きくし、流路抵抗を削減するので、流体が円滑に流れることができる。

バルブスプリング７８は公知のばねであり、バルブ支持体７７の端巻部８１と、流路に設けたバルブスプリング支持溝８４との間に、伸縮可能に配置されている。

前記実施形態では、バルブ３３を保持するバルブ支持体７７とバルブスプリング７８とを別体としたが、図１６に示すように、バルブ支持体７７とバルブスプリング７８とを一体に設けて、バルブ支持体７７を構成してもよい。このバルブ支持体７７は伸縮可能なばね部８６と、ばね部８６から連続して延びる繋ぎ部８２と、バルブ３３を保持する保持部８３とからなる。ばね部８６の、繋ぎ部８２と反対する側の端部８７は、他のばね部８６よりも径が大きく形成されており、プラグ１の内径に設けられた内周溝３８と嵌合して、バルブ支持体７７を保持している。繋ぎ部８２は、保持部８３及びばね部８６と、角度を付けて設けられている。保持部８３は、略３／４から７／８回転、巻かれている。

バルブ支持体７７とバルブスプリング７８とを一体に設けて、バルブ支持体７７を構成することで部品点数を削減して製造コストを減少することができる。ばね部８６は、プラグ１及びソケット２の内周面に沿った状態で構成されるため、中央部分が空間となり流路経路となるので、有効開口面積を大きくし、流体が円滑に流れることができる。繋ぎ部８２は、円形の線材で構成され、かつ一回程の巻き数であるため、流路抵抗の増大を防止することができる。

また、図１７に示すように、ソケット２の外周面とスリーブ１６との間に、スプリング１７の一端を支持するＣ型リング８８を装着してもよい。これにより、図１５（ｂ）に示すように、段部でスプリング１７の一端を支持するものに比べて寸法Ｌだけ、外径を小さくすることができる。従って、ソケット２本体の外径寸法を縮小して、使用する材料の省資源化、及び製造コストを減少するという効果が得られる。

本発明の第１実施形態による流体継手の結合時の断面図。 図１の本発明の流体継手の分離時の断面図。 図１の本発明の流体継手のバルブホルダの側面図（ａ）と正面図（ｂ）、側面図（ａ）のＩ−Ｉ線における脚の断面図（ｃ）。 図３のバルブホルダ（ａ）と従来のバルブホルダ（ｂ）の有効開口面積を示す正面図。 図３のバルブホルダの第１変形例を示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）。 図３のバルブホルダの第２変形例を示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）。 図１の本発明の流体継手の分離時（ａ）と結合時（ｂ）のスプリングの状態を示す断面図。 図１の本発明の流体継手（ａ）と従来の流体継手（ｂ）のバルブと弁座の位置を示す断面図。 本発明の第２実施形態による流体継手の分離時の断面図（ａ）と流体継手の結合時の断面図（ｂ）。 図９に示すバルブの断面図（ａ）とその部分拡大断面図。 図１０のバルブが弁座と当接した状態を示す部分拡大断面図。 図１１のシール部材の変形例を示す部分拡大断面図。 本発明の第３実施形態による流体継手の分離時の断面図（ａ）と流体継手の結合時の断面図（ｂ）。 図１３のバルブホルダの変形例を示す流体継手の分離時の断面図（ａ）と流体継手の結合時の断面図（ｂ）、バルブホルダの側面図（ｃ）と上面図（ｄ）。 本発明の第４実施形態による流体継手の分離時の断面図（ａ）と流体継手の結合時の断面図（ｂ）、バルブホルダの側面図（ｃ）と上面図（ｄ）。 図１５のバルブスプリングと一体に設けたバルブホルダを有するプラグの断面図（ａ）と、そのバルブホルダの側面図（ｂ）。 図１６のプラグを有する流体継手にＣ型リングを装着した状態を示す断面図。 従来の流体継手の結合時の断面図。 図１８の従来の流体継手の分離時の断面図。 図１８の従来の流体継手のバルブホルダの側面断面図（ａ）、正面図（ｂ）。 図１８の従来の流体継手の流路を示す断面図。

符号の説明

１ プラグ
２ ソケット
３１ バルブホルダ
３２ スプリング（円錐状部材）
３２ａ 小径部
３２ｂ 大径部
３３ バルブ
３４ 環状部
３５ 脚部
３６ 立上り部
３７ リブ
４０ 隙間
４１ 弁座
４２ 弁本体部
４４ 弁軸
４５ 外周部
４６ 弁パッキン（シール部材）
５１ 円錐カップ（円錐状部材）
５３ 底壁
５８ シール部材
５９ カシメ部
６０ 外周面
６４ キャップ部
６５ 砲弾型部材
６８ 支持脚
７７ バルブ支持体（バルブホルダ）
７８ バルブスプリング（スプリング）

Claims (11)

1. 互いに液密に接合されるプラグとソケットのそれぞれの内部に、
   バルブと、
   バルブホルダと、
   前記バルブを前記ソケットの内周面に形成された弁座に圧接するように付勢するスプリングと、
   をそれぞれ収容してなり、
   前記プラグを前記ソケットに挿入したときに、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングの付勢力に抗して後退し、前記プラグと前記ソケットの間の流路を接続する流体継手において、
   前記バルブと前記バルブホルダの間に、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングが圧縮されたときに、前記バルブの外径部と前記バルブホルダの外径部とを結ぶ線に沿った円錐状の外形を有する円錐状部材を設け、
   前記円錐状部材は、前記スプリングを構成する円錐コイルばねからなり、前記円錐コイルばねの小径部が前記バルブホルダの、前記スプリングを支持するとともに前記バルブの弁軸を受け入れる環状部の外径とほぼ同径で、前記円錐コイルばねの大径部が前記バルブの外径部とほぼ同径であり、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングが圧縮されたときに、前記円錐コイルばねのコイルが近接することを特徴とする流体継手。
2. 前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに当接して前記スプリングが圧縮されたときに、前記円錐状部材の外周面と略平行になるように前記流路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体継手。
3. 前記バルブは、円錐面と、該円錐面に形成された周溝と、該周溝に装着されたシール部材とを有し、前記シール部材は、前記周溝に設けられたカシメ部を介して、前記円錐面の延長線よりも内側に装着されたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
4. 前記カシメ部の周縁に、傾斜を設けたことを特徴とする請求項３に記載の流体継手。
5. 前記バルブは、円錐面と、該円錐面に形成された周溝と、該周溝に装着されたシール部材とを有し、前記シール部材は、前記バルブと同時に成型されて、前記円錐面の延長線よりも内側に装着されたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
6. 前記シール部材は、前記プラグのバルブと前記ソケットのバルブが互いに離れて前記スプリングが伸張したときに、前記プラグとソケットとの開口部の円筒面と、前記開口部に連続する円錐状の弁座の円錐面との接続部に形成される座面に当接して、半径方向内方に押圧されることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の流体継手。
7. 前記円錐面の前記シール部材より外側の大径部が、前記流路の弁座と当接することを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載の流体継手。
8. 前記バルブホルダは、前記環状部と、前記環状部の外周縁から屈曲して放射状に延設され前記流路に支持された複数の脚部とからなり、前記脚部に側縁から、前記流路方向から見てＬ字形に屈曲するリブを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
9. 前記バルブホルダの環状部に立上り部を設け、前記立上り部の内面で前記バルブの弁軸をガイドし、前記立上り部の外面で前記スプリングをガイドすることを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
10. 前記バルブホルダのリブの前記流路方向の一端を前記流路に当接させ、前記流路方向の他端を前記環状部に当接させることを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
11. 前記バルブホルダのリブを前記バルブの弁軸に当接させることを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。

Images