JP6444108B2 - 流体継手 - Google Patents

Description

本発明は、チェックバルブに利用可能な流体継手に関し、特に超高圧に好適な流体継手に関する。

従来、非常に高圧な流体の超高圧発生装置に用いられる逆止め弁（チェックバルブ）としては、例えば、特許文献１に開示されたポンプが知られている。チェックバルブの逆止め弁体１４は、中央部に径が急拡大したフランジ部を備えている。逆止め弁体１４は、ポンプハウジング３５に挟持されて結合されている。そのポペット１９は、略円筒状をなす。

特表２００６−５０９１７１号公報（図２）

従来のチェックバルブを構成する逆止め弁体は、フランジ部を挟持してポンプハウジングに固定されるため、断面の急拡大部に応力が集中する。この応力は引張応力となる。このため、従来のバルブシートは、応力集中部位を起点にして亀裂が発生し、破損し易いという問題点があった。
同様の問題点は、圧力容器に配管を接続する流体継手に共通の課題であった。特に、圧力の高い高圧容器、または、圧力振幅及び周波数の高い高圧容器において、継手の本体が破損し易いという問題点があった。

また、吸入弁や吐出弁は、弁体が開弁、閉弁を繰り返すため、弁座面が損傷し易いという問題点があった。弁座面が一旦損傷し、流体が損傷個所からリークしたときには、リークした流体の流速が速いため、リークした流体によって弁座面または弁体が摩耗する。また、流体のリークにより、弁の上流においてキャビテーションが発生し、逆止め弁体の内部の流路が破損するという問題点があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、流体継手の本体への負荷を低減させて耐久性を向上させた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に、本発明は、圧力容器に配設される流体継手であって、本体であって、前記圧力容器へ連通し流体が流通する貫通路と、前記本体の一方側に形成され前記圧力容器内に係合して配置され、前記圧力容器の内面に内嵌される第１の円筒部、前記第１の円筒部に設けられ、前記第１の円筒部よりも小径のパッキン設置部、及び前記パッキン設置部に配設されたパッキンを有する係合部と、他方側に形成された円錐面と、前記係合部と前記円錐面との間に当該係合部よりも拡径された拡径部と、前記係合部から前記拡径部に向かい断面が拡大する断面拡大部と、を有する本体と、受け部材であって、前記円錐面と同一の開先角度であるテーパ面を有する受容部と、前記貫通路の他方側に連通する流通路と、を有し、前記圧力容器に配設され、前記本体の円錐面を前記受け部材のテーパ面に当接させて、前記本体を支持する受け部材と、を備え、前記圧力容器は前端面に切欠部を有し、前記圧力容器と前記本体との間には、前記断面拡大部と前記切欠部とで区画され、前記圧力容器と前記本体とが直接的にも間接的にも軸方向に当接しないように形成された隙間が設けられている。

流体継手は、圧力容器内の圧力が、一方行側から本体に作用し、本体の圧力容器に挿入された部分の断面積を乗じた力を、受け部材によって受け止める。かかる構成によれば、流体継手は、本体の円錐面と受容部のテーパ面とが同一の開先角度を有しているため、受け部材のテーパ面全面で圧力容器内の圧力による力を受ける。その反作用で、受け部材は、本体に対して、本体の円錐面に垂直で均等な力を周囲から中心部へ向けるように与える。他方、貫通路には、圧力容器内と同一の圧力が作用する。貫通路内に加わる圧力は、本体を中心から半径方向外周方向へ押し広げようとする。外周部から作用する力と内部から作用する力により、本体全体にほぼ均一な圧縮応力が働く。流体継手は、本体の断面が急激に拡大する箇所がないため、応力集中が起き難い。

また、かかる構成によれば、拡径部が圧力容器内面と接触しない。本体は、圧力容器内の圧力と圧力容器の断面積の積により得られる力を受ける。この力は、本体のテーパ部から、受け部材のテーパ面を介して、受け部材を圧力容器から外す方向、即ち、他方側へ作用する。受け部材は、圧力容器にこの力よりも大きな結合力で結合されている。圧力容器内の流体圧力が非常に高い場合、この結合力は、本体を変形させる程度の力と成り得る。拡径部が圧力容器の内面と接触しないため、受け部材と圧力容器の結合力が本体に作用しない。このため、流体継手は、流体圧力によって生ずる内部応力のみが本体に作用し、本体の耐久性が向上する。

また、前記係合部は、前記圧力容器の内面に内嵌される第１の円筒部と、前記第１の円筒部よりも小径のパッキン設置部と、このパッキン設置部に配設されたパッキンと、を備えていることが好ましい。

かかる構成によれば、本体は、吸入口側に形成された第１の円筒部が圧力容器の内面に内嵌されることによって、本体と圧力容器の内面とが同軸上に配置された状態に組み立てることができる。本体は、吸入口側に、第１の円筒部よりも小径で、圧力容器の内面内に挿入されるパッキン設置部が形成されていることによって、パッキン設置部にパッキンを配設することができる。このため、本体のパッキン設置部が形成される部位よりも吐出側の本体の中央部には、圧力容器の内部に貯留された超高圧流体による圧力が、パッキンによって食い止められて作用しないようにすることができる。圧力容器内の超高圧流体は、パッキンにより遮断される。超高圧流体が接触する断面積は、パッキンの外径、すなわち圧力容器の内径となる。圧力容器内径よりも断面積が大きい本体の拡径部には超高圧流体が作用しないため、本体が受ける圧力による前方向の力を小さくすることができる。この力は受け部材に作用するため、受け部材を結合する力を低減できる。

また、前記本体は、その前記他方側の前端部に第２の円筒部を有し、前記受け部材は、前記第２の円筒部が嵌挿される収容部を有し、前記収容部で前記第２の円筒部を規制して前記本体を支持していることが好ましい。
かかる構成によれば、流体継手は、本体の第２の円筒部が受け部材の収容部に嵌合されていることによって、本体と受け部材とを正確な位置に配置することができる。本体と受け部材とは、正確に配置されることによって、本体が受け部材から受ける力の合力と、本体が加圧流体から受ける力との作用点が合致するようになる。流体継手は、作用点が正確に一致することで、本体内部に作用する圧縮応力がより均一に分布する作用が生じ、本体の耐久性が向上する。

好ましくは、前記本体は、前記第２の円筒部の前側に連続形成された段差面と、前記段差面の軸心側基端部に形成された縮径部と、前記縮径部の前側に連続形成された吐出側小径部と、を有する。
かかる構成によれば、本体は、段差面と第２の円筒部との間に縮径部が形成されていることによって、本体の断面が急激に拡大する箇所がないため、応力集中が起こり難く、亀裂や割れが発生するのを抑制できる。

また、弁体収容部材を備え、前記弁体収容部材は、前記収容部内に挿入され、前記弁体収容部材の端部が前記縮径部に当接する位置に配置されていることが好ましい。
かかる構成によれば、弁体収容部材は、弁体収容部材の端部が縮径部に当接した状態で、収容部内に挿入される。

また、前記圧力容器は、ピストンポンプのシリンダであって、前記本体は、前記流体が供給される供給口と、一方側に前記供給口から供給された前記流体を前記シリンダ内に排出する吸入口とを、有し、前記貫通路は、前記一方側に前記シリンダ内で加圧された前記流体が流入する流入口と、前記他方側に前記流体を吐出する吐出口と、を有し、前記吸入口に配置された吸入弁と、前記吐出口に配置された吐出弁と、を備えていることが好ましい。
かかる構成によれば、流体継手をピストンポンプのシリンダに用いるチェックバルブに適用できる。

また、前記本体は、前記本体の前記一方側に形成された前記吸入弁の弁座と、前記本体の前記他方側に形成された前記吐出弁の弁座と、を備えていることが好ましい。
かかる構成によれば、本体が弁座を備えているため、構造が簡便で、耐久性の高いチェック弁である流体継手を形成できる。

好ましくは、前記吸入弁の弁座と前記吐出弁の弁座は、前記本体に一体として連続形成される。

また、前記吐出弁は、平弁部を有する吐出弁体と、前記吐出弁体を摺動自在に支持する吐出弁体ガイド部と、を備え、前記吸入弁は、平弁部を有する吸入弁体と、前記吸入弁体を摺動自在に支持する吸入弁体ガイド部と、を備え、前記吐出弁の弁座面及び前記吸入弁の弁座面は平面であることが好ましい。

かかる構成によれば、吐出弁体は吐出弁体ガイド部に、吸入弁体は、吸入弁体ガイド部によってそれぞれ支持されていることにより、吐出弁体及び吸入弁体は安定して摺動して開弁、閉弁する。また、弁体は、平弁部の厚さを薄く形成して撓み易くさせることにより、平面でなる弁座面に密着する密着性を向上させることが可能となる。

また、前記吸入弁体及び前記吐出弁体の前記平弁部の厚さは、前記平弁部の外径に対して１５％以上４５％以下に形成されていることが好ましい。

かかる構成によれば、吸入弁及び吐出弁の平弁部は、厚さが平弁部の外径に対して１５以上４５％以下の薄い平板状に形成された平弁から成り、本体の平面から成る弁座面に当接する。平弁部は、従来の弁体よりも弁厚を薄くしたことにより、弁体が弁座の形状に沿って変形し易くなり、弁体の弁座への密着性を高めることができる。その結果、弁体の平弁部は、弁座面が密着するため、弁座の摩耗が始まった場合でも、弁体からのリークを防止することができると共に、弁座面を損傷し難くして、本体の寿命を延ばすことができる。

本発明の流体継手は、耐久性を向上させることができる。そのため、この流体継手は、特に、圧力の高い領域（３５０〜７００ＭＰａ）において使用される圧力容器に好適に使用することができる。

本発明の実施形態に係るチェックバルブの一例を示す概略断面図である。 図１に示すチェックバルブの要部拡大断面図である。 （ａ）は閉弁時の吸入弁の状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）は開弁時の吸入弁の状態を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は閉弁時の吐出弁の状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）は開弁時の吐出弁の状態を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は吸入弁体を示す拡大断面図、（ｂ）は吐出弁体を示す拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る流体継手であるチェックバルブを説明する。説明の便宜上、チェックバルブ１において、吸入弁３が配設された一方側（吸入側）を後側と適宜いい、他方側（吐出側）の吐出弁４が配置された側を前側と適宜いう。

圧力容器であるピストンポンプのシリンダ５に配設されるチェックバルブ１は、シリンダ５へ連通し流体が流通する排出流路２２（貫通路）を有する本体であるバルブシート２と、バルブシート２を支持してシリンダ５に配設する受け部材であるフランジ部材６と、を備えている。バルブシート２は、貫通路である排出流路２２の後側に形成されシリンダ５内に係合して配置される係合部２ｏと、前側に形成された円錐面であるテーパ部２ｊとを有している。フランジ部材６は、テーパ部２ｊと同一の開先角度である傾斜を有する受容部であるテーパ面６ｃと、排出流路２２の前側に連通する流通路である吐出弁設置部６ｄ（収容部）、及び雄ねじ部６ｅとを有している。フランジ部材６は、バルブシート２のテーパ部２ｊをフランジ部材６のテーパ面６ｃに当接させて、バルブシート２をフランジ部材６で支持している。

バルブシート２は、係合部２ｏと前記テーパ部２ｊ（円錐面）との間に当該係合部２ｏよりも拡径された拡径部である大径部２ａを備えている。
係合部２ｏは、シリンダ５の内面に内嵌される吸入側中径部２ｂ（第１の円筒部）と、第１の円筒部よりも小径のパッキン設置部２ｇと、このパッキン設置部２ｇに配設されたパッキンＰと、を備えている。
バルブシート２は、その前側の前端部に第２の円筒部である吐出側中径部２ｄを有している。フランジ部材６は、吐出側中径部２ｄが嵌挿される吐出弁設置部６ｄを有し、吐出弁設置部６ｄで吐出側中径部２ｄを規制してバルブシート２を支持している。
バルブシート２は、流体が供給される供給口２１ａと、後側に供給口２１ａから供給された流体をシリンダ５の内部に排出する吸入口２１ｂとを、有している。

排出流路２２（貫通路）は、後側（一方側）に前記シリンダ５内で加圧された前記流体が流入する流入口２２ａと、前側（他方側）に流体を吐出する吐出口２２ｂと、を有している。吸入弁３は、吸入口２１ｂに配置されている。吐出弁４は、前記吐出口２２ｂに配置されている。
バルブシート２は、その後側に形成された吸入弁座２ｈと、その前側に形成された吐出弁座２ｎと、を備えている。

吐出弁４は、平弁部４１ａを有する吐出弁体４１と、吐出弁体４１を摺動自在に支持する吐出弁体ガイド部４３ａと、を備えている。吸入弁３は、平弁部３１ａを有する吸入弁体３１と、吸入弁体３１を摺動自在に支持する吸入弁体ガイド部である吸入側小径部２ｃと、を備えている。吐出弁座２ｎの座面及び吸入弁座２ｈの座面は平面である。
吸入弁体３１及び吐出弁体４１の前記平弁部の厚さｔは、平弁部３１ａ、４１ａの外径に対して１５％以上４５％以下に形成されている。

入口１ａは、フランジ部材６の外周側に設けられて、不図示の制御バルブを介してチェックバルブ１に流体を供給する流体供給部に配管を介して接続されている。
出口１ｂは、高圧流体が供給される供給先に連通している。

＜本体（バルブシート）＞
図２に示すように、バルブシート２は、外周部から一方側（吸入側）に形成された吸入口２１ｂに向けて流体が流れる供給流路２１と、流入口２２ａから他方側（吐出側）に形成された吐出口２２ｂに向けて流体が流れる排出流路２２（貫通路）と、を有する部材である。バルブシート２には、後側に吸入口２１ｂを開閉する吸入弁３が配置され、前側に吐出口２２ｂを開閉する吐出弁４が配置されている。

バルブシート２は、中央外周部に形成された大径部２ａ（拡径部）と、大径部２ａの後側に形成された断面拡大部２ｆ、係合部２ｏ及び吸入側小径部２ｃと、大径部２ａの前側に形成されたテーパ部２ｊ、吐出側中径部２ｄ（第２の円筒部）及び吐出側小径部２ｅと、を有し、全体が略駒形状（略洋梨形状）に形成されている。
バルブシート２の吸入側には、大径部２ａと断面拡大部２ｆとの間に形成された断面拡大部２ｆと、断面拡大部２ｆの後側に連続形成された係合部２ｏと、係合部２ｏの後側に連続形成された吸入弁座２ｈと、吸入側小径部２ｃの後端部に形成されたばね受け部２ｉと、が形成されている。
バルブシート２の吐出側には、大径部２ａと吐出側中径部２ｄとの間に形成されたテーパ部２ｊと、吐出側中径部２ｄの前側に連続形成された段差面２ｋと、段差面２ｋの軸心側基端部に形成された縮径部２ｍと、吐出側小径部２ｅの前端面に形成された吐出弁座２ｎと、が形成されている。
バルブシート２は、吸入側の吸入側中径部２ｂ（第１の円筒部）をシリンダ室５ａの内壁に内嵌し、吐出側の大径部２ａ、テーパ部２ｊ、及び吐出側中径部２ｄを貫通孔６ａに内嵌させた状態で、シリンダ５（圧力容器）とフランジ部材６との間に介在されている。

供給流路２１は、チェックバルブ１の入口１ａに供給された流体を、バルブシート２内を通して吸入口２１ｂに送るための流路である。供給流路２１は、バルブシート２の大径部２ａの外周面に形成された供給口２１ａから軸心方向に向けて延設された後、排出流路２２の近傍の手前でＬ字状に折曲されて、排出流路２２に沿って吸入弁座２ｈの吸入口２１ｂに向けて形成されている。

供給口２１ａは、フランジ部材６の入口１ａに連通して配置されて、フランジ部材６、入口１ａを介してチューブ等によって流体供給源（図示省略）に接続されている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、吸入口２１ｂは、シリンダ５内のシリンダ室５ａに開口した状態に配置されて、プランジャ７（図１参照）の前後方向（矢印ｉ，ｊ方向）の移動によって、吸入弁体３１が弁ばね３２のばね力に抗して後退、前進（矢印ｈ，ｇ方向）することで開弁、閉弁される。

図２に示すように、排出流路２２（貫通路）は、シリンダ室５ａ内の流体を吐出口２２ｂに送るための流路である。排出流路２２は、バルブシート２の後端部中央の流入口２２ａから軸心線に沿ってバルブシート２の前端部中央の吐出口２２ｂに向けて一直線に形成されている。

流入口２２ａは、プランジャ７（図１参照）によって押されたシリンダ室５ａ内の流体が送り込まれる開口部であり、円筒形状の吸入側小径部２ｃの後端に形成されて、シリンダ５内のシリンダ室５ａに開放している。

吐出口２２ｂは、プランジャ７（図１参照）によって流入口２２ａから排出流路２２内に送り込まれた流体が吐出される開口部であり、弁体収容部材４４の弁体収容部４４ａ内の空間に開口した状態に配置されて、吐出弁体４１によって開弁、閉弁される。吐出口２２ｂの周縁部には、吐出弁４の吐出弁座２ｎが形成されている。

大径部２ａ（拡径部）は、バルブシート２において、最も外径が大きい円筒部位であり、バルブシート２の軸方向の中央部に形成されている。大径部２ａは、係合部２ｏ（細径部）とテーパ部２ｊ（円錐面）との間に係合部２ｏよりも拡径されて形成されている。大径部２ａに形成された供給口２１ａの前後方向に、フランジ部材６に設けられたシール部材Ｏが当接した状態に設置されている。
大径部２ａ（拡径部）は、バルブシート２において、最も外径が大きい円筒部位であり、バルブシート２の軸方向の中央部に形成されている。大径部２ａは、係合部２ｏとテーパ部２ｊ（円錐面）との間に係合部２ｏよりも拡径されて形成されている。大径部２ａに形成された供給口２１ａの前後方向に、フランジ部材６に設けられたシール部材Ｏが当接した状態に設置されている。

断面拡大部２ｆは、吸入側中径部２ｂの前端から大径部２ａの後端まで吐出口側方向に向けて徐々に断面が拡径するテーパ状に形成された部位であり、バルブシート２の後方側に形成されている。断面拡大部２ｆは、断面視して、外径が急激に拡大したり、縮小したりしないように形成されて、応力が集中するのを抑制している。断面拡大部２ｆと、断面拡大部２ｆの後側に隣設されるシリンダ５の端面と間には、シリンダ５の切欠部５ｃが配置されていることによって、隙間Ｓが形成されている。

その隙間Ｓがあることにより、断面拡大部２ｆは、締結ボルトＢでフランジ部材６を、バルブシート２、シリンダ５を介在してハウジング（図示省略）に締結した際に、締結ボルトＢの締結力が、シリンダ５の前端面５ｂからバルブシート２にかからないようになっている。

係合部２ｏは、バルブシート２の吸入側の一部がシリンダ５内に挿入される部位であり、吸入側中径部２ｂ（第１の円筒部）と、パッキン設置部２ｇと、パッキンＰとを備えて構成されている。係合部２ｏの長さは、係合部２ｏがシリンダ５内に挿入される深さよりも長く形成されている。
吸入側中径部２ｂは、シリンダ室５ａの内面に内嵌される円筒状の部位であり、断面拡大部２ｆの後側に連続形成されている。
パッキン設置部２ｇは、バルブシート２に外嵌されるパッキンＰが装着される部位であり、吸入側中径部２ｂの後側にパッキンＰの厚さよりも若干小さく段差状に連続形成されている。換言すると、シリンダ５の前側（吸入口側）にパッキン設置部２ｇが形成されている。

バルブシート２（本体）は、吸入口側に形成された吸入側中径部２ｂがシリンダ５の内面に内嵌されることによって、バルブシート２とシリンダ５（圧力容器）の内面とが同軸上に配置された状態に組み立てることができる。バルブシート２は、吸入口側に、吸入側中径部２ｂよりも小径で、前記シリンダ５の内面内に挿入されるパッキン設置部２ｇが形成されていることによって、パッキン設置部２ｇにパッキンＰを配設することができる。このため、バルブシート２のパッキン設置部２ｇが形成される部位よりも吐出側のバルブシート２の中央部には、シリンダ５の内部に貯留された超高圧流体による圧力が、パッキンＰによって食い止められて作用しないようにすることができる。

吐出側中径部２ｄ（第２の円筒部）は、テーパ部２ｊの縮径側の基端部から吐出弁４が配置されて前方向側に向けて形成された円筒形状部位である。吐出側中径部２ｄは、フランジ部材６の貫通孔６ａ内に形成された吐出弁設置部６ｄに内嵌している。
チェックバルブ１は、バルブシート２（本体）の吐出側中径部２ｄ（円筒部）がフランジ部材６（受け部材）の吐出弁設置部６ｄ（収容部）に嵌合されていることによって、バルブシート２とフランジ部材６とを正確な位置に配置することができる。バルブシート２とフランジ部材６とは、正確に配置されることによって、バルブシート２がフランジ部材６から受ける力の合力と、バルブシート２が加圧流体から受ける力との作用点が合致するようになる。チェックバルブ１は、作用点が正確に一致することで、バルブシート２の内部に作用する圧縮応力がより均一に分布する作用が生じ、バルブシート２の耐久性が向上する。

段差面２ｋは、吐出側中径部２ｄの前端から軸心方向に向けて平らに形成された部位であり、この段差面２ｋに対して円筒形状の弁体収容部材４４の後端面が対向配置されている。
縮径部２ｍは、段差面２ｋの軸心側基端部から吐出側小径部２ｅの後端にわたってテーパ状に形成された部位である。縮径部２ｍには、弁体収容部材４４の後端が当接した状態に設置されている。

吐出側小径部２ｅは、弁体収容部材４４の後端部が外嵌される円筒状部位であり、縮径部２ｍの前端から吐出弁座２ｎの周縁にわたって形成されている。

＜フランジ部材＞
図１に示すように、フランジ部材６（バルブシート受け部材、受け部材）は、吸入側中径部２ｂをシリンダ室５ａ内の前端部に内嵌されたバルブシート２を前側の内面側から保持する保持部材である。フランジ部材６には、軸心線上にバルブシート２の大径部２ａとテーパ部２ｊを収容する受容部と、流通路とから成る貫通孔６ａが形成されている。また、フランジ部材６を不図示のハウジングに締結する締結ボルトＢが挿入されるボルト挿入孔６ｇと、が形成されている。ここで、特許請求の範囲の「流通路」とは、排出流路２２（貫通路）の前側に連通する流路をいう。

図２に示すように、流通路には、バルブシート２、弁体収容部材４４、接続部材８が同軸上に挿入されている。貫通孔６ａには、挿入されたシリンダ５の前端面５ｂが当接した状態に配置される段差面６ｆと、バルブシート２の大径部２ａが内嵌されるバルブシート内設部６ｂ（受容部）と、テーパ部２ｊが合致するように対向対置されるテーパ面６ｃ（受容部）と、吐出弁４の外周部を形成する弁体収容部材４４が挿入される吐出弁設置部６ｄと、接続部材８が固定される雌ねじ部６ｅと、が形成されている。
なお、特許請求の範囲に記載の「受容部」は、バルブシート内設部６ｂとテーパ面６ｃとを含めていう。

接続部材８は、弁体収容部材４４の前端部側を閉塞するように雌ねじ部６ｅに螺着される雄ねじ部８ａを有する保持部材である。接続部材８には、外周部に形成された雄ねじ部８ａと、軸線上に形成された流路の出口１ｂを形成する接続孔８ｂと、接続孔８ｂ内の開口端側に形成された雌ねじ部８ｃと、が形成されている。雌ねじ部８ｃには、接続器具が螺着される。

＜ハウジング＞
不図示のハウジングは、シリンダ５を収納すると共に、フランジ部材６が締結される部材であり、例えば、高圧ポンプ等のポンプハウジングから成る。

＜シリンダ＞
図１に示すように、シリンダ５（圧力容器）は、プランジャ７が進退自在に挿入されるシリンダ室５ａを形成した円筒状の部材であり、不図示のハウジングに内設されている。シリンダ５は、軸心部側に前記シリンダ室５ａを有し、前端面５ｂの軸心部側に切欠部５ｃを有している。シリンダ５の前端部は、前端面５ｂがフランジ部材６の段差面６ｆに当接している。

＜プランジャ＞
図１に示すように、プランジャ７は、油圧等によって往復動作する部材である。プランジャ７は、後退することによって、弁ばね３２に抗して吸入弁体３１を吸引すると共に、供給流路２１内の流体をシリンダ室５ａ内に吸入し、前進することにより、シリンダ室５ａ内の流体を押圧して流入口２２ａから排出流路２２内に流体を送り込むプランジャポンプの機能を果たす。

＜吸入弁＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、吸入弁３は、吸入口２１ｂを開閉するバルブである。吸入弁３は、吸入口２１ｂと、吸入口２１ｂの周縁に形成された吸入弁座２ｈと、吸入口２１ｂを閉塞する吸入弁体３１と、吸入弁体３１を閉弁側に付勢する弁ばね３２と、吸入弁体３１及び弁ばね３２を支持する吸入側小径部２ｃ（弁体ガイド部）と、弁ばね３２のばね受け部２ｉと、を備えて構成される常閉弁から成る。

吸入弁体３１は、弁ばね３２に付勢されて、吸入口２１ｂを閉塞するように配置された環状の平板部材から成り、吸入口２１ｂを閉弁、開弁させる。吸入弁３は、供給流路２１に供給された流体が弁ばね３２のばね力以上の力で吸入弁体３１を後側方向へ押圧するときに開弁し、供給流路２１に供給された流体が弁ばね３２のばね力未満のときに吸入弁体３１を前側方向へ押圧して閉弁する。吸入弁体３１は、弁座面に当接する平弁部３１ａを有すると共に、この吸入弁体３１を支持する吸入側小径部２ｃ（弁体ガイド部）に沿って摺動自在に配置されている。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、吸入弁体３１及び後記する吐出弁体４１は、互いに、平弁部３１ａ，４１ａの厚さｔが平弁部３１ａ，４１ａの外径に対して１５％以上４５％以下に形成され、例えば、従来の弁体よりも薄く形成されたステンレス鋼等から成る。
図３（ａ）に示すように、弁ばね３２は、常時予め設定されたばね力で吸入弁体３１を閉弁方向（矢印ｇ方向）に押圧するばね部材であり、圧縮コイルばねから成る。

吸入弁座２ｈは、吸入口２１ｂと、吸入口２１ｂを開弁、閉弁する吸入弁体３１が配置される弁座が形成される部位である。吸入弁座２ｈは、吸入側小径部２ｃの前端側基端部からこの吸入側小径部２ｃを中心として外周に向けて放射状に形成された平面によって形成されている。

吸入側小径部２ｃ（吸入弁体ガイド部）は、吸入弁３の弁ばね３２を伸縮自在に支持してガイドする部位であり、吸入側中径部２ｂの外径、及び弁ばね３２の内径よりも小径に形成されている。吸入側小径部２ｃは、吸入弁座２ｈから後側に向けて突設された円筒形状の突起から成り、内部に排出流路２２が形成され、外側後端部にばね受け部２ｉが形成されている。

ばね受け部２ｉは、圧縮コイルばねから成る弁ばね３２の後端を受け止める部位であり、例えば、吸入側小径部２ｃの後端部に一体形成された円環状（鍔状）に形成されている。なお、ばね受け部２ｉは、弁ばね３２を受け止める機能を果たすものであればよく、バルブシート２とは別体の止め輪等の吸入側小径部２ｃに取り付けることが可能な部材であってもよい。

＜吐出弁＞
図２に示すように、吐出弁４は、バルブシート２の吐出口２２ｂを開閉するバルブである。吐出弁４は、吐出口２２ｂの周縁部に形成された吐出弁座２ｎと、吐出口２２ｂを開閉する吐出弁体４１と、吐出弁体４１を吐出弁座２ｎに当接させて吐出口２２ｂを閉弁させる弁ばね４２と、吐出弁体４１を支持する弁体支持部材４３と、吐出弁体４１、弁ばね４２及び弁体支持部材４３を収納する弁体収容部材４４と、を備えている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、吐出弁体４１は、平らな円板状の平弁部４１ａと、平弁部４１ａに突設された棒状部４１ｂと、を有する棒付平弁から成り、例えば、ステンレス鋼等によって形成されている。
平弁部４１ａは、板厚が薄い円形の平板状に形成されており、弁座面に当接して吐出口２２ｂを閉弁する部位である。吐出弁座２ｎは、バルブシート２の前端面に形成された平面から成る。
棒状部４１ｂは、吐出弁体４１を支持する筒状に形成された吐出弁体ガイド部４３ａを有する弁体支持部材４３内に摺動自在に挿入されている。

弁ばね４２は、平弁部４１ａを吐出弁座２ｎに押し付けるためのばね部材であり、圧縮コイルばねから成る。弁ばね４２は、吐出弁体ガイド部４３ａに伸縮自在に遊嵌されて、後端が吐出弁体４１に支持され、前端が吐出弁体ガイド部４３ａの吐出側（前側）に形成されたばね受け部４３ｂによって支持されている。

弁体支持部材４３は、吐出弁体４１を支持する機能と、弁ばね４２を支持する機能と、弁体収容部４４ａ内の流体を出口１ｂから排出する流路の機能と、を果す部材である。弁体支持部材４３には、吐出弁体ガイド部４３ａと、ばね受け部４３ｂと、軸方向に貫通して形成された軸心孔４３ｃと、この軸心孔４３ｃに直交して貫通された横孔４３ｄと、が形成されている。
吐出弁体ガイド部４３ａの外側に弁ばね４２が外嵌され、軸心孔４３ｃには吐出弁体４１の棒状部４１ｂが挿入されて、弁体収容部材４４の弁体収容部４４ａ内に収納されている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、吐出弁体ガイド部４３ａは、ばね受け部４３ｂの後端部中央から後側方向に向けて延設された円筒形状の部位である。吐出弁体ガイド部４３ａは、この吐出弁体ガイド部４３ａの内側（軸心孔４３ｃ）で棒状部４１ｂを進退自在に支持し、吐出弁体ガイド部４３ａの外側で弁ばね４２を前後方向に伸縮するように支持している。

ばね受け部４３ｂは、吐出弁体ガイド部４３ａの前端側に、吐出弁体ガイド部４３ａの外径よりも大きな外径で一体に形成されて弁ばね４２を支持する部位であり、流体の流路を形成する軸心孔４３ｃと横孔４３ｄとが形成されている。ばね受け部４３ｂは、弁ばね４２に付勢されて弁体収容部材４４の収容部材流路部４４ｂの後端面に押し付けられた状態で配置されている。
なお、ばね受け部４３ｂは収容部材流路部４４ｂの後端面に形成することもできる。

軸心孔４３ｃは、弁体支持部材４３の後端面から前端面にわたって軸心に沿って形成されている。軸心孔４３ｃは、後側が棒状部４１ｂに挿入される支持部位を形成し、前側が横孔４３ｄ内の流体を収容部材流路部４４ｂに流す流路を形成している。
横孔４３ｄは、ばね受け部４３ｂの一方側の外周部から軸心孔４３ｃを貫通して他方側の外周部まで形成された流路であり、弁体収容部４４ａ内の流体を軸心孔４３ｃに送り流すために形成されている。

図２に示すように、弁体収容部材４４は、内部に吐出弁４を収容する空間が形成された弁体収容部４４ａと、流路が形成された収容部材流路部４４ｂとを備えた筒状の部材である。弁体収容部材４４は、弁体収容部４４ａと収容部材流路部４４ｂが一体になった一部材で形成してもよいが、弁体収容部４４ａと収容部材流路部４４ｂをそれぞれ別部材で形成した方が好ましい。
弁体収容部材４４は、フランジ部材６の吐出弁設置部６ｄ（収容部）に内設され、後端が縮径部２ｍに当接した状態で、後端内に吐出弁座２ｎの外周の吐出側小径部２ｅが内嵌されて、前方側に接続部材８が当接した状態で設けられている。

収容部材流路部４４ｂは、弁体収容部４４ａ内の流体が出口１ｂへ向かって通過する流路４４ｅが形成された円筒形状になっている。流路入口４４ｃは軸心孔４３ｃと連通している。流路出口４４ｄは前側に拡開したテーパ状に形成するとよい。収容部材流路部４４ｂの前側端面は、接続部材８の後側端面と当接している。

＜作用＞
次に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係るチェックバルブの作用を説明する。

往復動作するプランジャ７が後側方向（図１の矢印ｉ方向）に移動すると、図３（ｂ）に示すように、プランジャ７は、吸入弁３の吸入弁体３１を開弁させると共に、供給流路２１内の流体をシリンダ室５ａ側に吸引する。このときの供給流路２１内、シリンダ室５ａ内、及び排出流路２２内の流体の圧力は、例えば、０．４ＭＰａである。

供給流路２１内の流体は、プランジャ７によって吸引されたことにより、シリンダ室５ａ方向（矢印ｂ方向）に流れて、吸入口２１ｂを閉弁していた吸入弁体３１を弁ばね３２に抗して後方向（矢印ｈ方向）に押圧して、吸入弁体３１を開弁させる。環状の吸入弁体３１は、弁ばね３２と共に吸入側小径部２ｃ（弁体ガイド部）に遊嵌されてガイドされているため、吸入側小径部２ｃに沿って安定した状態で摺動して開弁、閉弁する。つまり、平弁部３１ａの動きも安定する。

また、吸入弁体３１は、平弁部３１ａの厚さを薄くしたことにより剛性が低下した一方で、圧力差によって平弁部３１ａに撓みが発生することで、平面で成る吸入弁座２ｈへの密着性が高まる。吸入弁座２ｈは、吸入弁体３１の開閉により次第に摩耗するところ、吸入弁座２ｈの摩耗にもかかわらず、平弁部３１ａの吸入弁座２ｈへの密着性が高いため、吸入弁３からの漏れを防止できる。

プランジャ７（図１参照）が後側に移動しているとき、吐出弁４は、図４（ａ）に示すように、吐出弁体４１の平弁部４１ａが、弁ばね４２のばね力で吐出弁座２ｎに押し付けられて閉弁状態になっている。このときの排出流路２２内の流体の圧力は、例えば、０．４ＭＰａである。また、弁体収容部４４ａ内の流体の圧力は、例えば、５００ＭＰａである。

プランジャ７が前側方向（図１の矢印ｊ方向）に移動すると、プランジャ７は、シリンダ室５ａ内の流体を前側方向に押圧して、吸入口２１ｂを閉弁すると共に、図３（ａ）に示すように、シリンダ室５ａ内の流体を排出流路２２内の方向（矢印ｃ方向）に流動させる。このときの供給流路２１内の流体の圧力は、例えば、０．４ＭＰａであり、排出流路２２内の流体の圧力は、例えば、５００ＭＰａである。

シリンダ室５ａ内の流体は、流入口２２ａから排出流路２２内に入り込んで流れ、図４（ｂ）に示すように、吐出弁体４１の平弁部４１ａを前方向（矢印ｍ方向）に弁ばね４２に抗して押圧して吐出弁体４１を開弁させて、弁体収容部４４ａ内に流れ込む。その後、流体は、弁体収容部４４ａ内から弁体支持部材４３の横孔４３ｄ、軸心孔４３ｃ、接続部材４５の流路４５ａ、図２に示す接続部材８の接続孔８ｂを通って出口１ｂから外部に出る。

図４（ｂ）に示すように、吐出弁４が開弁したとき、弁体支持部材４３の吐出弁体ガイド部４３ａ内に棒状部４１ｂが挿入された吐出弁体４１が摺動すると共に、弁ばね４２も吐出弁体ガイド部４３ａに支持されながら圧縮される。このときの排出流路２２内、及び弁体収容部４４ａ内の流体の圧力は、例えば、５００ＭＰａである。

吐出弁体４１は、吐出弁体ガイド部４３ａに沿って安定した状態で摺動して開弁、閉弁する。
また、吐出弁体４１は、平弁部４１ａの厚さを薄くしたことにより、剛性が低下する一方、圧力差によって平弁部４１ａに撓みが発生することで、平面で成る吐出弁座２ｎへの密着性が高まる。吐出弁座２ｎは、吐出弁体４１の開閉により次第に摩耗するところ、吐出弁座２ｎの摩耗にもかかわらず、平弁部４１ａの吐出弁座２ｎへの密着性が高いため、吐出弁４からの漏れを防止できる。

本実施形態に係るチェックバルブ１の吸入弁体３１及び吐出弁体４１は、平弁部３１ａ，４１ａの厚さを薄くしたことにより、実験した結果、従来の厚さの弁体は繰り返し回数１．５×１０^５回でシール性がなくなり使用できなくなったが、本発明による平弁部３１ａ，４１ａは繰り返し回数１×１０^６回までシール性を延ばすことができた。

図４（ｂ）に示すように、プランジャ７が前側方向（図１の矢印ｊ方向）に移動した際、シリンダ５（圧力容器）のシリンダ室５ａ内の圧力が、バルブシート２（本体）に作用する。バルブシート２のテーパ部２ｊ（円錐面）とフランジ部材６の受容部のテーパ面６ｃとが同一の開先角度を有しているため、フランジ部材６のテーパ面６ｃ全面でシリンダ室５ａ内の圧力による力Ｆ１を受ける。その反作用で、フランジ部材６は、バルブシート２に対して、バルブシート２のテーパ部２ｊに垂直で均等な力Ｆ２を周囲から中心部へ向けるように与える。
他方、排出流路２２には、シリンダ室５ａと同一の圧力が作用する。排出流路２２に加わる圧力は、バルブシート２を中心から半径方向外周方向へ押し広げようとする。外周部から作用する力と内部から作用する力により、バルブシート２全体にほぼ均一な圧縮応力が働く。

バルブシート２は、段差面２ｋと吐出側中径部２ｄ（第２の円筒部）との間に傾斜した縮径部２ｍが形成されていることによって、バルブシート２の断面が急激に拡大する箇所がないため、応力集中が起こり難く、亀裂や割れが発生するのを抑制することができる。
バルブシート２は、フランジ形状部位の付根に引張応力が発生するのを解消したので、寿命を長くすることができる。

また、チェックバルブ１は、吸入弁体３１及び吐出弁体４１の平弁部３１ａ，４１ａの厚さｔを、平弁部３１ａ，４１ａの外径に対して１５％以上４５％以下に形成して、強度を保ちつつ、変形を許容する程度まで薄くして剛性を下げたことにより、吸入弁座２ｈ及び吐出弁座２ｎに撓みながら当接するので、密着性を高めた最適の形状の弁体を提供することができる。

［第１変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。

前記実施形態で説明したチェックバルブ１は、高圧ポンプ等の超高圧発生装置に最適なバルブであるが、吸入弁３及び吐出弁４を設置することが可能な部位であれば、特に設置される場所は限定されない。
なお、以上の実施形態においては、チェックバルブ１である流体継手について説明したが、排水流路２２（貫通路）を有する独楽形状のバルブシート２と、フランジ形状のフランジ部材６（受け部材）を備える圧力容器の流体継手に汎用的に利用できる。
例えば、シリンダ５に替えて圧力容器を利用し、吸入弁３または吐出弁４を取り外してもよい。吐出弁４を取り外した場合、弁体収容部材４４、及び収容部材流路部４４ｂも取り外してもよい。また、吸入弁３を取り外した場合、併せて供給流路２１も取り外す。上述の実施形態における排出流路２２は、圧力容器と外部との流体の通路として利用される。
このような流体継手は、非常に高い圧力の流体を閉じ込める圧力容器または、圧力振幅及び周波数の高い圧力容器に特に適している。

１ 流体継手（チェックバルブ）
２ 本体（バルブシート）
２ａ 大径部（拡径部）
２ｂ 吸入側中径部（第１の円筒部）
２ｃ 吸入側小径部（吸入側小径円筒部、吸入弁体ガイド部）
２ｄ 吐出側中径部（第２の円筒部）
２ｆ 断面拡大部
２ｇ パッキン設置部（係合部）
２ｊ 円錐面（テーパ部）
２ｎ 吐出弁座
２ｏ 係合部
３ 吸入弁
４ 吐出弁
５ 圧力容器（シリンダ）
５ａ シリンダ室
６ 受け部材（フランジ部材、バルブシート受け部材）
６ａ 貫通孔
６ｂ バルブシート内設部６ｂ（受容部）
６ｃ テーパ面（受容部）
６ｄ 収容部（流通路、吐出弁設置部）
６ｅ 雌ねじ部（流通路）
２１ 供給流路
２１ｂ 吸入口
２２ 排水流路（貫通路）
２２ａ 流入口
２２ｂ 吐出口
３１ 吸入弁体
３１ａ，４１ａ 平弁部
４１ 吐出弁体
４１ｂ 棒状部
４２ 弁ばね
４３ 弁体支持部材
４３ａ 吐出弁体ガイド部
４３ｂ ばね受け部
４４ 弁体収容部材
４４ａ 弁体収容部
４４ｂ 収容部材流路部
Ｄ 吸入弁及び吐出弁の平弁部の外径
Ｐ パッキン（係合部）
ｔ 吸入弁及び吐出弁の平弁部の厚さ

Claims (9)

1. 圧力容器に配設される流体継手であって、
   本体であって、
   前記圧力容器へ連通し流体が流通する貫通路と、
   前記本体の一方側に形成され前記圧力容器内に係合して配置され、前記圧力容器の内面に内嵌される第１の円筒部、前記第１の円筒部に設けられ、前記第１の円筒部よりも小径のパッキン設置部、及び前記パッキン設置部に配設されたパッキンを有する係合部と、
   他方側に形成された円錐面と、
   前記係合部と前記円錐面との間に当該係合部よりも拡径された拡径部と、
   前記係合部から前記拡径部に向かい断面が拡大する断面拡大部と、
   を有する本体と、
   受け部材であって、
   前記円錐面と同一の開先角度であるテーパ面を有する受容部と、
   前記貫通路の他方側に連通する流通路と、を有し、
   前記圧力容器に配設され、前記本体の円錐面を前記受け部材のテーパ面に当接させて、前記本体を支持する受け部材と、
   を備え、
   前記圧力容器は前端面に切欠部を有し、
   前記圧力容器と前記本体との間には、前記断面拡大部と前記切欠部とで区画され、前記圧力容器と前記本体とが直接的にも間接的にも軸方向に当接しないように形成された隙間が設けられている、
   流体継手。
2. 前記本体は、その前記他方側の前端部に第２の円筒部を有し、
   前記受け部材は、前記第２の円筒部が嵌挿される収容部を有し、前記収容部で前記第２の円筒部を規制して前記本体を支持している、
   請求項１に記載の流体継手。
3. 前記本体は、
   前記第２の円筒部の前側に連続形成された段差面と、
   前記段差面の軸心側基端部に形成された縮径部と、
   前記縮径部の前側に連続形成された吐出側小径部と、を有している、
   請求項２に記載の流体継手。
4. 弁体収容部材を備え、
   前記弁体収容部材は、前記収容部内に挿入され、前記弁体収容部材の端部が前記縮径部に当接する位置に配置されている、
   請求項３に記載の流体継手。
5. 前記圧力容器は、ピストンポンプのシリンダであって、
   前記本体は、前記流体が供給される供給口と、
   一方側に前記供給口から供給された前記流体を前記シリンダ内に排出する吸入口とを、有し、
   前記貫通路は、前記一方側に前記シリンダ内で加圧された前記流体が流入する流入口と、
   前記他方側に前記流体を吐出する吐出口と、を有し、
   前記吸入口に配置された吸入弁と、
   前記吐出口に配置された吐出弁と、を備えている、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の流体継手。
6. 前記本体は、
   前記本体の前記一方側に形成された前記吸入弁の弁座と、
   前記本体の前記他方側に形成された前記吐出弁の弁座と、を備えている、
   請求項５に記載の流体継手。
7. 前記吸入弁の弁座と前記吐出弁の弁座は、前記本体に一体として連続形成されている、
   請求項６に記載の流体継手。
8. 前記吐出弁は、平弁部を有する吐出弁体と、
   前記吐出弁体を摺動自在に支持する吐出弁体ガイド部と、を備え、
   前記吸入弁は、平弁部を有する吸入弁体と、
   前記吸入弁体を摺動自在に支持する吸入弁体ガイド部と、を備え、
   前記吐出弁の弁座面及び前記吸入弁の弁座面は、平面である、
   請求項６または請求項７に記載の流体継手。
9. 前記吸入弁体及び前記吐出弁体の前記平弁部の厚さは、前記平弁部の外径に対して１５％以上４５％以下に形成されている、
   請求項８に記載の流体継手。

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