(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体搬送管を通じて加圧流体を収集及び供給するための継手であって、
それぞれの流体搬送管から係合部材を受容する第１の複数の孔を有する第１構成部品であって、前記複数の孔のそれぞれが、前記第１構成部品の外面から前記第１構成部品に形成された中心孔まで水平に通っている、第１構成部品；
第２の複数の孔を有する第２構成部品であって、前記第２の複数の孔が前記第２構成部品内で交差し、前記第２の複数の孔のそれぞれが前記第１の複数の孔のそれぞれと整列する形で、前記第２構成部品が前記第１構成部品の前記中心孔に嵌合するように構成されている、第２構成部品；及び
前記第２構成部品の対向する側面上に位置している第１及び第２の圧縮部材であって、前記第１および第２の圧縮部材の各々が、前記第１および第２の圧縮部材が前記第２構成部品に向かって付勢されるとき、前記第２の複数の孔の交差の領域で前記第２構成部品に圧縮付勢を集中するように構成されている、第１および第２の圧縮部材、を備える、継手。
【請求項２】
流体搬送管の係合部材を前記第１の複数の孔のそれぞれの１つに係合するとき、前記搬送管の端部が前記第２の複数の孔のそれぞれの１つの開口部に対して付勢されるように前記第２構成部品が構成されている、請求項１に記載の継手。
【請求項３】
前記第２の複数の孔の個数が前記第１の複数の孔の個数と同じである、請求項１に記載の継手。
【請求項４】
前記第２の複数の孔の個数が前記第１の複数の孔の個数よりも少ない、請求項１に記載の継手。
【請求項５】
前記第２構成部品を垂直軸方向に圧縮付勢する付勢手段をさらに備える、請求項１に記載の継手。
【請求項６】
前記第１構成部品が破壊靭性の高い材料で形成されている、請求項１に記載の継手。
【請求項７】
前記第２構成部品が降伏強度の高い材料で形成されている、請求項１に記載の継手。
【請求項８】
前記第２構成部品が、前記第１構成部品の中心孔内に配置された際の位置に関して垂直方向に測定したとき、前記第１構成部品の垂直方向の寸法よりも大きい寸法を有する、請求項１に記載の継手。
【請求項９】
流体ポンプ；
第１端と第２端とを有する第１の流体搬送管であって、前記第１端が前記流体ポンプの出力口に係合されている第１流体搬送管；及び
複数の孔を有する本体を含む流体供給継手であって、前記複数の孔が、前記本体の中央部分で交差する複数の流路を形成し、かつ該本体内において共通平面上に形成されており、前記継手がさらに、前記複数の流路の交差の領域の上に直接横たわる前記本体の領域、および前記複数の流路の交差の領域の下に直接横たわる前記本体の領域で前記本体を圧縮付勢するために、前記本体の対向する側面上に位置している第１及び第２の圧縮部材を含み、前記第１流体搬送管の第２端が前記複数の孔の１つに係合されている流体供給継手、を備える、システム。
【請求項１０】
第１器具；及び
第１端及び第２端を有する第２の流体搬送管であって、前記第２流体搬送管の前記第１端が前記複数の孔の第２孔に係合され、前記第２流体搬送管の前記第２端が前記第１器具の流体入力口に係合されている流体搬送管
をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
第２器具；及び
第１端及び第２端を有する第３の流体搬送管であって、前記第３流体搬送管の前記第１端が前記複数の孔の第３孔に係合され、前記第３流体搬送管の前記第２端が前記第２器具の流体入力口に係合されている第３流体搬送管
をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
追加の流体ポンプ；及び
第１端及び第２端を有する第２流体搬送管であって、前記第２流体搬送管の前記第１端が前記複数の孔の第２孔に係合され、前記第２流体搬送管の前記第２端が前記追加の流体ポンプの流体出力口に係合されている第２流体搬送管
をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
流体ポンプ類および器具類の中から選択される複数の追加の構成部品；及び
第１端及び第２端を有する複数の追加の流体搬送管であって、それぞれの前記第１端が前記複数の孔のそれぞれ１つに係合され、それぞれの前記第２端が前記複数の構成部品のそれぞれ１つの構成部品の流体孔に係合されている流体搬送管
をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
複数の流体孔を有する継手内の流体を加圧するステップであって、前記流体孔が前記継手の本体内の共通平面上に存在し、且つ前記複数の流体孔の全てが互いに流体連通するように前記継手の本体の中央部分内で交差するステップ；及び
前記共通平面に垂直である軸に沿って前記継手の本体を圧縮付勢するステップであって、前記圧縮付勢が、前記流体孔が交差する場所の上および下に直接横たわる前記継手の前記本体の中央部分の対向する側面上の領域を圧縮付勢するステップ、を包含する、方法。
【請求項１５】
前記継手に係合した流体搬送管を通じて器具に前記流体を送るステップをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
それぞれ前記継手に係合された、複数の流体搬送管を通じて複数の器具に前記流体を送るステップをさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、一般に、高圧流体システムに関する。特に、高圧流体システムにおけるＬ字継手、Ｔ字継手や十字継手等の高圧継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
高圧流体システムは多くの工業的用途に用いられている。たとえば、高圧ポンプは、機械部品及び船体等の幅広い物体の洗浄及び表面処理に用いることができる。また高圧流体システムは、ウォータージェット及びアブレシブウォータージェット切断に加圧水流を供給するためにも用いられる。さらに高圧流体システムは静水圧加工のオペレーションにも用いられる。そのような用途においては、食品の殺菌、機械部品の形成や硬化などのために、他の流体または物体に極めて高い静水圧がかかる。
【０００３】
上記に述べたような用途においては、３０，０００から１００，０００ｐｓｉの範囲の流体圧力で稼働する流体システムが用いられることもある。それらの流体システムにおいては、極めて高い圧力がかかるため、最大課題の１つが、１つまたは複数の流体ポンプから、高圧流体を用いる器具や装置への、加圧流体の搬送となっている。
【０００４】
図１は、既知の先行技術に係る典型的な高圧継手の水平断面図である（図２の直線１−１を参照）。図２は、図１の直線２−２に沿った継手１００を示す。継手１００は、高圧流体搬送管１０６がカラー１０３とグランド１０４とを通じて係合されている複数のねじ孔１１２を有する本体１０２を含む。流体搬送管１０６の円錐状端部１０７は、ねじ付きグランド１０４によって、本体１０２の円錐状係合座部１０５に対して付勢され、それによって流体シールが形成されている。端部１０７と座部１０５間との密着に不具合が生じた際、水抜孔１１１は、ねじ部の係合に圧力が加わるのを防ぐため、孔１１２から流体を放出するようになっている。Ｘ及びＹ軸方向の流体流路１０８及び１１１は、本体１０２の中央部で交差している。
【０００５】
図１及び２の十字継手は、必要に応じて流体を収集または供給、もしくはその両者に用いることができる。たとえば、単一のポンプでは所定の用途に対して流体を十分に加圧できない場合、第２ポンプさらには第３ポンプを十字継手１０２の孔１１２の各々に係合し、孔１１２の残りの１つは、静水圧プレスまたはウォータージェット切断システム等の特定の用途に加圧流体を供給するために用いることができる。別の事例として、単一の流体ポンプを用いて加圧流体を複数の器具に供給することもできる。なおこの事例において、ポンプは第１の孔１１２に係合され、複数の器具の各々は別の孔１１２の各々に係合される。
【０００６】
図１及び２を参照して十字継手について説明してきたが、Ｔ字継手及びＬ字継手も同様に機能することが理解できるであろう。ただ、唯一の相違点は、Ｔ字継手の場合には、図２に示す流路１０８のような第１流体流路が継手を貫通しているのに対し、図２に示す流路１１０のような第２流体流路は継手の本体を貫通せず、孔から第１流体流路の位置までしか通っていない点である。勿論、Ｌ字継手の場合は、第１流体流路及び第２流体流路はそれぞれ継手の中央部で終端し、継手を貫通しない。特にＬ字継手の場合は９０度以外の角度で流路が交差するものもあるが、Ｔ字継手及び十字継手に関してはそのように異なる角度で交差するものはＬ字継手の場合ほど一般的ではない。
【０００７】
それらの継手を通して極めて高い圧力が伝達されるので、継手は極めて強い材料を用いて製作する必要がある。それにもかかわらず、図１及び２を参照して説明したような継手は一般に故障しがちである。事実、それらの継手の故障が、高圧流体システムに作業中断時間と修繕コストとを生じさせる原因の上位の１つとなっている。
【０００８】
図１及び２を参照して説明したような高圧流体継手が極めて高い流体圧力を受ける際、Ｘ軸方向の流路１０８内の流体によって、Ｙ−Ｚ面に対して平行なベクトル方向の内的な分離力が継手１００の本体１０２に生じる。一方、Ｙ軸方向の流路内の流体によって、Ｘ−Ｚ面に対して平行なベクトル方向の分離力が本体１０２に生じる。したがって、Ｚ軸方向に対して平行なベクトル方向の、継手１００に作用する分離力は、他の方向の分離力の２倍の大きさとなる。さらに、Ｘ及びＹ軸方向の流路１０８及び１１０が交差するコーナーが鋭角的であるために分離力がそこに集中し、亀裂がこれらのコーナーに生じることが一般的である。図２には、本体１０２の中央部で流体流路１０８及び１１０が交差する位置に亀裂１１６が形成されている様子が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｚ軸方向の分離力が比較上大きいために、亀裂の成長は継手の本体内で水平方向、すなわち実質的にＸ−Ｙ面に平行に進みがちである。水平方向の亀裂が生じると、亀裂の表面ではＺ軸に平行な分離力がさらに加わる一方、他方向の分離力には有意な増加は見られない。その結果、亀裂はひとたび発生すると速やかに成長し、やがては継手を破壊しうる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
本発明の１つの態様では、流体搬送管を通して加圧流体を収集または供給するための継手が提供される。この継手は、本体と、本体内の共通平面上に形成され本体内で交差する複数の孔とを含み、すべての孔が互いに流体連通するようになっている。複数の孔の各々は、それぞれの流体搬送管のねじ付き係合部材を受容するようになっている。この継手は、第１及び第２の圧縮部材も含み、この第１及び第２圧縮部材は本体の対向面に位置し、前記の共通平面に垂直な軸方向に本体を圧縮付勢するために本体に係合されている。本発明の態様の中には、複数の孔が交差する本体の部位に対応する位置において圧縮部材の各々が隆起接触面を包含し、その隆起接触面を通じて圧縮付勢するものもある。継手は、Ｌ字継手、Ｔ字継手、十字継手、または他の形状を取りうる。
【００１１】
本発明の別の態様では、各流路搬送管の係合部材を受容する複数の孔を有する第１構成部品を含む継手が提供される。この複数の孔の各々は第１構成部品の外面から第１構成部品に形成されている中心孔まで水平に通っている。この継手は、第１構成部品が有する孔と同数の孔を有する第２構成部品も含む。第２構成部品は、第１構成部品の中心孔の内部に収まるようになっていて、流体搬送管の係合部材が第１構成部品の孔の１つに係合される際、流体伝達路の端部が第２構成要素の複数の孔のそれぞれの係合座部に対して付勢するようになっている。さらにこの継手は、垂直軸方向、すなわち第１構成部品において複数の孔が存在する平面に対し垂直方向に圧縮付勢する圧縮手段を含む。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、流体ポンプと流体供給継手とを含むシステムが提供される。この継手は、本体内の共通平面上に形成された複数の孔と、この共通平面に垂直な軸方向に圧縮付勢する付勢手段とを含む。流体搬送管は、その第１端が流体ポンプの出力口と係合していて、その第２端が複数の孔の１つに係合している。このシステムは、別の流体搬送管によって継手のもう１つの孔と係合する器具も含む。さらに別の複数の流体ポンプと器具とが様々な組合せで、別の複数の流体搬送管を通じて、継手の複数の別の孔に係合されていてもよい。
【００１３】
本発明の１つの態様では、市販の継手に係合し、流体流路が交差する継手の部位に圧縮付勢する圧縮部材が提供される。
【００１４】
さらに別の態様では、操作手段が提供される。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１）
複数の流体搬送管を通じて加圧流体を収集及び供給するための継手であって、
本体；
上記本体内において共通平面上に形成された複数の孔であって、上記複数の孔すべてが互いに流体連通するように上記本体内で交差する複数の孔；及び
上記本体の対向面に位置し、且つ上記共通平面に垂直な軸方向に上記本体に対して圧縮付勢するために本体に係合されている、第１及び第２の圧縮部材
を備える、継手。
（項目２）
上記本体と上記第１及び第２圧縮部材とが、上記複数の孔が交差する上記本体の部位に上記圧縮付勢が集中するように互いに形成されている、項目１に記載の継手。
（項目３）
上記複数の孔が交差する上記本体の上記部位と整列する隆起接触面を、上記第１及び第２圧縮部材がそれぞれ備える、項目２に記載の継手。
（項目４）
上記複数の孔のそれぞれが各流体搬送管のねじ付き係合部材を受容するように構成されている、項目１に記載の継手。
（項目５）
上記継手は、複数のねじ付き締め具をさらに備え、各締め具は、上記本体の係合孔と上記第１及び第２圧縮部材の係合孔のそれぞれを貫通し、且つ上記第１及び第２圧縮部材をともに付勢するように構成されている、項目１に記載の継手。
（項目６）
上記共通平面に垂直な軸方向に沿って、上記本体の対向面上に形成され、且つ上記第１及び第２圧縮部材をそれぞれ受容するように構成されている、第１及び第２の圧縮孔をさらに備える、項目１に記載の継手。
（項目７）
上記第１及び第２圧縮孔がそれぞれ上記第１及び第２圧縮部材を螺合により受容するように構成されている、項目６に記載の継手。
（項目８）
上記継手が、Ｌ字、Ｔ字及び十字の中から選択される種類のものである、項目１に記載の継手。
（項目９）
複数の流体搬送管を通じて加圧流体を収集及び供給するための継手であって、
それぞれの流体搬送管から係合部材を受容する第１の複数の孔を有する第１構成部品であって、上記複数の孔のそれぞれが、上記第１構成部品の外面から上記第１構成部品に形成された中心孔まで水平に通っている、第１構成部品；及び
第２の複数の孔を有する第２構成部品であって、上記第２の複数の孔のそれぞれが上記第１の複数の孔のそれぞれと整列する形で、上記第２構成部品が上記第１構成部品の上記中心孔に嵌合するように構成されている第２構成部品
を備える、継手。
（項目１０）
流体搬送管の係合部材を上記第１の複数の孔のそれぞれの１つに係合するとき、上記搬送管の端部が上記第２の複数の孔のそれぞれの１つの開口部に対して付勢されるように上記第２構成部品が構成されている、項目９に記載の継手。
（項目１１）
上記第２の複数の孔の個数が上記第１の複数の孔の個数と同じである、項目９に記載の継手。
（項目１２）
上記第２の複数の孔の個数が上記第１の複数の孔の個数よりも少ない、項目９に記載の継手。
（項目１３）
上記第２構成部品を垂直軸方向に圧縮付勢する付勢手段をさらに備える、項目９に記載の継手。
（項目１４）
項目９に記載の継手であって、
上記第１及び第２構成部品の第１の面に位置する第３構成部品；及び
上記第１及び第２構成部品の第２の面に位置する第４構成部品であって、
上記第２構成部品が圧縮付勢される形で上記第３及び第４の構成部品が互いに係合されている第４構成部品
をさらに備える、継手。
（項目１５）
上記第１構成部品が破壊靭性の高い材料で形成されている、項目９に記載の継手。
（項目１６）
上記第２構成部品が降伏強度の高い材料で形成されている、項目９に記載の継手。
（項目１７）
第１の複数の孔を有する流体継手とともに用いる装置であって、各孔は、それぞれの流体搬送管の係合部材を受容するようになっていて、且つ上記流体継手の外面から、上記流体継手に形成されている挿入孔まで水平に通っており、上記装置は、
上記流体継手の上記挿入孔に嵌合するよう構成された挿入体；及び
互いに流体連通するように上記挿入体に形成され、且つ上記挿入体内に位置している第２の複数の孔であって、上記挿入体が上記継手の上記挿入孔の内部にあるとき、上記第２の複数の孔のそれぞれが上記第１の複数の孔のそれぞれと整列する第２の複数の孔
を備える、装置。
（項目１８）
上記挿入体が上記挿入孔内に配置された際の位置に関して垂直方向に測定したとき、上記挿入体の寸法が上記流体継手の垂直方向の寸法よりも大きい、項目１７に記載の装置。
（項目１９）
上記挿入体が、上記挿入体内の上記第２の複数の孔の交差する点と整列している軸方向に圧縮付勢を受けるように構成されている、項目１７に記載の装置。
（項目２０）
本体；
上記本体を垂直軸方向に横断する挿入孔；及び
複数の係合孔であって、上記係合孔のそれぞれが、それぞれの流体搬送管の係合部材を受容するように構成され、且つ上記流体継手の外面から上記挿入孔まで水平に通っている複数の係合孔
を備える、流体継手。
（項目２１）
流体ポンプ；
第１端と第２端とを有する第１の流体搬送管であって、上記第１端が上記流体ポンプの出力口に係合されている第１流体搬送管；及び
本体内において共通平面上に形成された複数の孔を有する流体供給継手であって、上記継手が、上記共通平面に垂直な軸方向に上記本体を圧縮付勢する付勢手段をさらに含み、上記第１流体搬送管の第２端が上記複数の孔の１つに係合されている流体継手
を備える、システム。
（項目２２）
上記本体の対向面上に位置し、上記本体が第１及び第２圧縮部材間で圧縮付勢されるように互いに付勢し合う上記第１及び第２の圧縮部材を、上記付勢手段が備える、項目２１に記載のシステム。
（項目２３）
上記複数の孔が交差する上記本体の部位において、上記本体が圧縮付勢される、項目２２に記載のシステム。
（項目２４）
第１器具；及び
第１端及び第２端を有する第２の流体搬送管であって、上記第２流体搬送管の上記第１端が上記複数の孔の第２孔に係合され、上記第２流体搬送管の上記第２端が上記第１器具の流体入力口に係合されている流体搬送管
をさらに備える、項目２１に記載のシステム。
（項目２５）
第２器具；及び
第１端及び第２端を有する第３の流体搬送管であって、上記第３流体搬送管の上記第１端が上記複数の孔の第３孔に係合され、上記第３流体搬送管の上記第２端が上記第２器具の流体入力口に係合されている第３流体搬送管
をさらに備える、項目２４に記載のシステム。
（項目２６）
追加の流体ポンプ；及び
第１端及び第２端を有する第２流体搬送管であって、上記第２流体搬送管の上記第１端が上記複数の孔の第２孔に係合され、上記第２流体搬送管の上記第２端が上記追加の流体ポンプの流体出力口に係合されている第２流体搬送管
をさらに備える、項目２１に記載のシステム。
（項目２７）
流体ポンプ類および器具類の中から選択される複数の追加の構成部品；及び
第１端及び第２端を有する複数の追加の流体搬送管であって、それぞれの上記第１端が上記複数の孔のそれぞれ１つに係合され、それぞれの上記第２端が上記複数の構成部品のそれぞれ１つの構成部品の流体孔に係合されている流体搬送管
をさらに備える、項目２１に記載のシステム。
（項目２８）
本体；
上記本体において共通平面に形成されている複数の孔であって、上記本体内で上記複数の孔の全てが互いに流体連通するように上記本体内で交わる複数の孔；及び
上記共通平面に垂直な軸方向に上記本体に対して圧縮付勢する手段
を備える、流体供給継手。
（項目２９）
上記圧縮手段が、上記複数の孔が交わる上記本体の部位に圧縮付勢を集中させる手段を備える、項目２８に記載の継手。
（項目３０）
本体内において交差する複数の流体取入口を有する流体供給継手とともに用いられる装置であって、
上記流体取入口が交差する部位において上記継手を圧縮付勢し、上記継手を受容するように構成されている圧縮部材を備える、装置。
（項目３１）
上記圧縮部材は圧縮部材の表面に形成された隆起接触面を包含し、且つ上記圧縮部材が上記継手の表面に対して付勢されるとき、上記流体取入口が交差する上記部位において上記隆起接触面が上記継手を圧縮付勢するような位置にある、項目３０に記載の装置。
（項目３２）
上記流体供給継手を間に挟む形で上記圧縮部材に係合するようになっている追加の圧縮部材であって、上記圧縮部材と協働して、上記高圧継手の反対側で、上記流体取入口が交差する上記部位において、上記高圧継手を圧縮付勢するように構成されている、追加の圧縮部材をさらに備える、項目３０に記載の装置。
（項目３３）
複数の流体孔を有する継手内の流体を加圧するステップであって、上記流体孔が上記継手の本体内の共通平面上に存在し、且つ上記複数の流体孔の全てが互いに流体連通するように上記継手の本体内で交差するステップ；及び
上記共通平面に垂直な軸方向に上記継手の上記本体を圧縮付勢するステップ
を包含する、方法。
（項目３４）
上記複数の孔が交差する上記継手の部位に対して、圧縮付勢を集中させるステップをさらに包含する、項目３３に記載の方法。
（項目３５）
上記継手に係合した流体搬送管を通じて器具に上記流体を送るステップをさらに包含する、項目３３に記載の方法。
（項目３６）
それぞれ上記継手に係合された、複数の流体搬送管を通じて複数の器具に上記流体を送るステップをさらに包含する、項目３３に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、既知の先行技術による高圧流体継手の断面図を示す。
【図２】図２は、図１の継手の直線２−２に沿った断面図を示す。
【図３】図３及び４は、本発明の第１の態様に係る高圧流体継手を例示し、各図が互いに直交する断面図である。
【図４】図３及び４は、本発明の第１の態様に係る高圧流体継手を例示し、各図が互いに直交する断面図である。
【図５】図５は、本発明のまた別の態様に係る高圧流体継手の断面図である。
【図６】図６は、本発明のさらに別の態様に係る高圧流体継手の構成部品を示す正投影図である。
【図７】図７は、図６の高圧流体継手の断面図である。
【図８】図８Ａから８Ｃは、様々な形態に係る図６及び７の態様の特徴を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明のまたさらに別の態様に係る高圧流体継手の断面図である。
【図１０】図１０は、既知の先行技術に係る流体継手とともに用いる、本発明の１つの態様に係る圧縮部材の平面図である。
【図１１】図１１は、さらに圧縮部材と締め具も加わった、図１０の組立品の断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の１つの態様に係るシステムの線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明の詳細な説明
以下の記載では、本発明の様々な態様を深く理解してもらうために特定の詳細を説明するが、これらの詳細がなくとも本発明が実施可能であることは、当業者は理解できるであろう。さらに、わかりやすくするために、本発明の原理の理解に不必要な詳細及び当該分野で周知の詳細については省略する。添付の図面に関しては、類似の要素または動作には同じ参照番号を付した。
【００１７】
本発明の様々な態様に係る流体供給継手を説明するにあたって、これらの継手が、図１及び２を参照して説明したような、円錐状係合座部等を含む係合法によって流体搬送管に係合されているとして例示及び説明する。これらの係合法は説明の便宜のためにのみ示したものであり、許容できる係合法の１つにすぎない。具体的にどの係合法を用いて流体係合管を継手に係合するかは選択の問題であり、搬送管のサイズ、システムの圧力、及び送る流体の種類等の様々な要因に依存する。したがって、流体搬送管を流体継手に確実に係合できる手段なら、どのような手段も許容でき、本発明の範囲内に含まれる。
【００１８】
発明の第１の態様を、高圧継手１２０を示す図３及び４を参照して説明する。図３は、図４に見られる直線３−３に沿った継手１２０の水平断面図である。図４は、図３の直線４−４に沿った継手１２０の断面図である。
【００１９】
継手１２０は、高圧流体搬送管の係合部材を受容するための係合孔１２４を有する本体１２２を含んでいる。円錐状係合座部１２６は各係合孔１２４内に位置し、流体搬送管の円錐状端部を受容して密着するようになっている。Ｘ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０は互いに直交して本体１２０を横断し、各係合孔１２４が互いに流体連通することが可能な状態になっている。また本体１２２は孔１４８を含み、係合締め具１３８が孔１４８を通るようになっている。
【００２０】
継手１２０はさらに、図３に示すように、本体１２２の対向面に対して締め付けられるようになっている第１及び第２の圧縮部材１３２を含んでいる。締め具１３８は、圧縮部材１３２と本体１２２の各々の孔を貫通していて、本体１２２を挟んだ状態で第１及び第２の圧縮部材１３２を締め付け付勢するようになっている。各圧縮部材１３２は、各圧縮部材１３２のそれぞれに圧縮突起１３４をさらに含んでいる。１つの態様では、圧縮突起１３４は圧縮部材１３２の中心に位置している。締め  具１３８が圧縮部材１３２に及ぼす付勢力は、本体１２２の中央部、すなわち本体１２２の内部でＸ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０が交差する部位の真上及び真下の位置に、圧縮突起１３４によって伝えられる。
【００２１】
本体１２２は、圧縮突起１３４の位置に相当する部位に盲孔１３６を含み、圧縮突起１３４が盲孔１３６の内部に収まるようになっている。なお孔１３６の深さは突起１３４の高さよりも小さく、突起１３４の接触面１３５が本体１２２としっかりと接触するようになっている。
【００２２】
圧縮部材１３２は、Ｘ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０が交差する本体１２２内の部位の正反対側から、極めて大きい圧縮力をＺ軸方向に加えるようになっている。これらの圧縮力は、本体１２２の亀裂が始まりやすい位置において、流路１２８及び１３０の内部で流体が発する分離力に抵抗する。したがって、亀裂の開始が抑えられる。また亀裂が形成されたとしても、成長の速度が遅くなる。
【００２３】
実際に加える力の量は、種々の要因の中でも特に本体１２２の製作に用いた材料に依存し、その材料の降伏限界に近い値となりうる。発明者が試験目的で製作した装置の場合、およそ１４０，０００ｐｓｉ＋／−３０，０００ｐｓｉの値を用いたが、これは本発明の範囲に関して上限または下限を示すものではない。
【００２４】
図５は、継手１４０の本体１４２が平らな上面及び下面を有する、本発明の第２の態様を例示する。圧縮部材１４４は圧縮突起１４６を含み、Ｘ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０が交差する位置の正反対側から、この圧縮突起が本体１４２に圧縮力を伝えるようになっている。
【００２５】
本発明の別の態様（図示しない）では、圧縮部材が、圧縮部材の表面間で、均一な圧縮力を継手の本体に加えるようになっていて、突起が必要とされない。
【００２６】
さらに別の態様では、これも図示しないが、突起が、圧縮部材と本体との間に挿入された別の部品であってもよい。または、圧縮部材と相互作用するような突起が本体の表面に形成されていてもよい。
【００２７】
図６から８Ｃは、本発明のまた別の態様に係る高圧継手を示す。図６は、本体１５２と、継手１５０の挿入体１５６とを示す正投影図であり、図７は、継手１５０の中心を通る垂直面に沿った継手１５０の断面図を示す。
【００２８】
本体１５２は、係合孔１５３と、締め具を受容するための孔１４８と、挿入孔１５４とを含む。係合孔１５３は本体１５２を貫通し、挿入孔１５４と交差している。
【００２９】
挿入体１５６は、挿入孔１５４の内部に収まっていて、図７が示すように挿入体の上面及び下面１５８が本体１５２の上面及び下面からわずかに突き出るようになっている。挿入体１５６は、Ｘ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０と、係合座部１５７とを含む。
【００３０】
圧縮部材１５５は、以前の態様に関して説明したように、本体１５２の対向面を挟んで締め付け合うようになっている。圧縮部材１５５の内面１５９は、挿入体１５６の上面及び下面１５８と接触するようになっている。締め具１３８は、付勢部材１５５を圧縮付勢するようになっていて、その付勢力が上面及び下面１５８を通じてＺ軸方向に挿入体１５６に伝わる。
【００３１】
稼働時、高圧流体搬送管は係合孔１５３に螺合されている。円錐状端、すなわち流体搬送管の端部は、挿入体１５６の係合座部１５７に対して付勢され、係合座部に密着している。流体圧力による分離力は挿入体１５６のみに限定され、本体１５２には、係合座部１５７に正しく密着するために加えられた係合部材による付勢力のみがかかる。
【００３２】
係合座部１５７が挿入体１５６に含まれるため、継手１５０を通じて伝達される流体は本体１５２と接触しない。１つの態様では、十字継手の形状を有する単一型の本体１５２が提供されるが、図８Ａから８Ｃが示すように、それぞれ十字型、Ｔ型、Ｌ型を含む様々な形態を有する挿入体１５６ａから１５６ｃも提供される。また別の態様では、本体１５２は、各挿入体１５６の係合座部１５７の数及び位置に対応する孔１５３を有する。
【００３３】
図８Ａから８Ｃは、別の様々な態様に係る挿入体１５６のみの断面図であって、図７に見られる平面８−８に沿った断面を示している。図８Ａの挿入体１５６ａは十字型の形状を有する。Ｘ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０はそれぞれ挿入体１５６ａを貫通し、それぞれの流路が両端に係合座部１５７を含んでいる。挿入体１５６ａを本体１５２内に収める際は、４つの係合座部１５７の各々が、流体搬送管の円錐状端部を、本体１５２の係合孔１５３の各々から受容するような位置となるようにする。
【００３４】
図８Ｂの挿入体１５６ｂはＴ字型の形状を有する。Ｘ軸方向の流路１２８は挿入体１５６ｂを貫通し、その両端に係合座部１５７を含んでいる。Ｙ軸方向の流路１３０は挿入体１５６ｂを部分的にのみ通っている。流路１３０は、一端にのみ係合座部１５７を含み、Ｘ軸方向の流路１２８との交差点で終端している。挿入体１５６ｂを本体１５２内に収める際は、３つの係合座部１５７の各々が、流体搬送管の円錐状端部を、本体１５２の係合孔１５３の各々から受容するような位置となるようにする。その際、本体１５２の１つの係合孔が空き状態となるが、継手１５０内の流体が挿入体１５６ｂの内部に含まれるため、これは重要な問題ではない。
【００３５】
図８Ｃの挿入体１５６ｃはＬ字型の形状を有する。Ｘ軸方向の流路１２８は、挿入体１５６ｃの中心までしか通っておらず、一端にのみ係合座部１５７を含む。Ｙ軸方向の流路１３０もまた挿入体１５６ｂの中心までしか通っておらず、そこでＸ軸方向の流路１２８と交差する。さらに一端にのみ係合座部を含む。挿入体１５６ｃを本体１５２の内部に収める際は、２つの係合座部１５７の各々が、流体搬送管の円錐状端部を、本体１５２の係合孔１５３の各々から受容するような位置となるようにする。このとき本体１５２の２つの係合孔が空き状態となる。挿入体１５６ｂの場合と同じく、継手１５０内の流体が挿入体１５６ｃの内部に含まれるため、これは重要な問題ではない。上記から理解できるように、単に挿入体１５６を変えるだけで同じ本体１５２を十字継手、Ｔ字継手、またはＬ字継手として用いることができる。
【００３６】
高圧流体伝達用継手の製作には数個の加工ステップが費やされる。特に、流体継手が故障すれば高圧流体システムの修繕が必要となる率が高くなる事実を考慮すれば、そのコストは著しいものとなってしまう。図６から８Ｃの態様では、継手を形成するのに必要な加工ステップの大部分が継手１５０の本体１５２に費やされ、挿入体１５６に費やされる加工ステップははるかに少ないものとなる。大部分の不具合が生じる継手の部分を挿入体１５６が含んでいるので、故障の際は挿入体１５６を交換するのみで、本体１５２の交換は必要がないため、コスト削減が実現される。
【００３７】
上記に述べたような亀裂に対する継手の耐久性を高めるためには、降伏強度の高い鋼鉄を用いて継手を製作することが望ましいとされている。一方で、そのような鋼鉄は脆性が高く、壊滅的故障の危険性がある。したがって、可鍛性が高く、壊滅的故障に対して耐久性がある高破壊靭性の鋼鉄を用いて継手を製作することが一般的となっている。その代償として、上記のような材料は亀裂が生じやすく、ひいては故障の生じる頻度が高くなってしまう。
【００３８】
継手１５０の挿入体１５６は周囲が完全に取り囲まれていて破壊片が飛び散る危険がないので、挿入体を製作するにあたって高い降伏強度を持つ材料を用いることができる。一方、本体１５２及び圧縮部材１５５は安全のために高い破壊靭性を持つ材料を用いて製作することができる。
【００３９】
ここで図９を参照して、本発明のまた別の態様を説明する。垂直断面図によって示される高圧継手１６０は、本体１６２と第１及び第２圧縮部材１６６とを備える。
【００４０】
本体１６２は、以前の態様に関して説明したように、係合孔１２４と、本体１６２内で交差するＸ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０とを備える。本体１６２は、圧縮部材１６６を受容する孔１６４も含む。圧縮部材１６６は、ねじが切られていて、孔１６４に入るようなサイズになっている。圧縮部材１６６はそれぞれ圧縮突起１６８を含んでもよい。
【００４１】
稼働時、圧縮部材１６６は、接触面１６９が孔１６４の内面と接触するまで孔１６４に螺合されている。圧縮部材１６６の各々にトルクをかけ、Ｘ及びＹ軸方向の流路１２８及び１３０が交差する部位の正反対側から、本体１６２に対してＺ軸方向に圧縮付勢する。
【００４２】
本発明のまた別の態様を図１０及び１１を参照して説明する。図１０は、上に圧縮部材１７０が載置されている高圧継手１０２を示す平面図である。継手１０２は図１及び２を参照して上記で説明したようなものでもよい。圧縮部材１７０は、締め具１３８を受容する孔１７８と、継手１０２が正確な位置を取ることができるように継手１０２を受容するガイドブロック１７６とを含む。図１１は、図１０の直線１１−１１に沿った組立品の断面図であり、図示のように、さらに継手１０２の上部に載置されている第２の圧縮部材１７０と、締め具１３８とを含んでいる。圧縮部材１７０は各々圧縮突起１７２を含む。なおこの圧縮突起１７２は、圧縮部材１７０が継手１０２の対向面に接して位置し、所定のトルクが締め具１３８に加えられたときに、継手１０２の本体内でＸ及びＹ軸方向の流路１０８及び１１０が交差する部位の正反対側から、継手１０２を圧縮付勢するような位置にある。
【００４３】
図１０及び１１の態様では、継手の亀裂の開始及び成長を抑えるために継手に圧縮力を加えている圧縮部材１７０は、図１及び２に関して説明したような市販の圧縮継手と係合していてもよい。
【００４４】
図１２は、本発明のまた別の態様に係る高圧流体システム１８０を示す。高圧流体システム１８０は、高圧流体管１８８を通じて高圧継手１８４の第１の係合孔に係合されている高圧流体ポンプ１８２を含む。第１、第２及び第３のウォータージェット切断器具１８６はそれぞれ、別の高圧流体管１８８を通じて、継手１８４の残りの係合孔のそれぞれと係合されている。継手１８４の詳細は図示しないが、継手１８４は本発明の態様の１つまたは複数に係るものである。
【００４５】
図１２の態様は、単一の継手に係合された単一のポンプと複数の器具とを示している。この態様の改変の中には、大容量器具への流体の流れを増加させるために単一の継手に係合された複数のポンプも含まれる。また他にも、多数のポンプまたは器具に対するマニフォールドとして機能させるために一まとめにした複数の継手もこの改変に含まれる。当業者であれば、ここで明示的に説明していない継手と、器具と、ポンプとに多数の組合せがあることがわかるであろう。これらの組合せも本発明の範囲に含まれる。
【００４６】
ここで「器具」という用語は、加圧流体によって駆動される、または加圧流体を利用する、機械もしくは装置を意味するものとして用いる。また用語「ポンプ」は、加圧流体を加圧または蓄積する装置もしくはシステムに適用する。本明細書または特許請求項において用語「流体」が用いられる場合は、特記ある場合を除き、特定の流体または特定の種類の流体を意味するものと狭く解釈してはならない。すべての流体及び気体状流体を含むと広く読むべきである。
【００４７】
本発明者は、図１及び２で説明したような一般に入手可能な高圧継手を耐久試験に付した。試験装置に対し、およそ９０，０００ｐｓｉの圧力下で反復加圧減圧サイクルを行った。これらの条件下で、試験した平均的な圧力継手は、およそ７５，０００サイクル後に故障した。比較のために、本発明の態様の少なくとも１つのプロトタイプ・モデルについて同様の条件下で試験した。試験を行った本発明の装置の平均耐久度は、５００，０００サイクル以上であった。
【００４８】
周知の通り、ここに記載したような高圧流体システムにおいて、システムを減圧の後に再加圧すると、システムの全構成部品に著しい疲労が生じる。したがって高圧流体システムにおいては、稼働時以外にもシステムの大部分を加圧状態に保つことが一般的となっている。このため、高圧継手等の構成部品を頻繁に交換すると、これに関連するコストは、構成部品そのものの実際の交換コストよりも高くなり、些少なことでは済まなくなる。構成部品を１つ交換するためにシステムを減圧する都度、ポンプ、バルブ、密着機構や他の継手等のシステムの他の構成部品がさらに１つの加圧サイクルを受けることとなり、結果として構成部品の操作寿命が短くなる。したがって、操作寿命が１桁近く長いことが示されている、本発明の様々な態様に関して説明したような高圧継手を用いれば、システムの他の構成部品の操作寿命も長くなり、システムの総合的な保守費が低減されることになる。
【００４９】
開示した様々な態様に関してここで説明した継手は、４つの孔と単一のＸ軸方向の流路及び単一のＹ軸方向の流路とを有する十字継手として示されている。本発明の別の態様には、Ｔ字継手及びＬ字継手、ならびに４つ以上の係合孔を有する継手も含まれる。それらの継手には、複数のＸまたはＹ軸方向流路を有するものも、Ｘ−Ｙ平面上で他のベクトル方向の流路を有するものもありうる。
【００５０】
本発明の様々な態様を、高圧流体継手及びシステムに関して説明してきた。これは、１つには、超高圧下で稼働するシステムが、使用する材料及び構造の降伏強度の限界値に非常に近い値で稼働することがよくあるとの事実によるものである。たとえば静水圧プレスの稼働時には、工具鋼加工された部品がプレス内の極めて高い流体圧力によって結晶構造が変化してしまう。事実、粉末金属を硬化して個体部品とするために、そのようなプレスが用いられる場合もある。そのような高圧をかけるシステムの構成部品の多くが、同じ圧力を受けるに違いないことは明らかである。しかも、それらの構成部品に加わる力は内的であり、注意深く取り扱わない限り、システムに対して極めて破壊的である。
【００５１】
それにも関わらず、発生させる力の絶対値は、超高圧システムよりも、より低い圧力・より大容量のシステムのほうが大きいことを本発明者は認めている。たとえば、上記で説明したような継手内の流体流路は直径がおよそ０．０６２インチのものもある。それと比較して、大型油圧アクチュエータに油圧液を供給する継手は流路内径が２インチを超えるものもある。そのようなサイズにおいて、２，０００ｐｓｉのシステムが発する力は、小径を利用する６０，０００ｐｓｉのシステムが発する力を超えうる。
【００５２】
さらに技術者及び製造者の努力は、材料コスト及び製造コストを削減し輸送時・保管時・稼働時のスペースを削減するために、システム構成部品の質量及びサイズの縮小に向けられている。このように、低圧システムにおいては絶対に必要な大きさ・重さを超えない継手を用いることが望ましい。開示した態様に関して説明した本発明の原理を、低圧下で稼働する態様に適用することは、本発明の目的と矛盾せず、したがって本発明の範囲に含まれる。
【００５３】
本発明の態様を説明するにあたって用いた用語は、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。たとえば上側、下側、上方、下方、水平、垂直等の用語は、図を参照するための便宜、または詳しく説明するための枠組みを提供するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５４】
本発明の態様の特徴または部品、特に既知の先行技術において類似がない特徴を説明するために用いた用語は、そのように記載された特徴の性質と矛盾せず一般に受け入れられる定義となるように選んだものである。これは説明の便宜のみのためである。たとえば、「圧縮部材」という用語で説明した特徴は、トラス、圧縮部品、支持部材等の名称で参照することもできる。「突起」という用語で説明した特徴は、隆起接触面、ステップ、隆起、ノブ等の名称で表すこともできる。ここで用いた他の用語も、同じく業界で一般に用いられる他の用語または全く任意の用語と交換可能である。本発明の範囲は、それらの用語の一般に認められた定義に限定されない。
【００５５】
上記の記載から理解できるように、本発明の特定の態様を例示の目的のためにここで説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な改変が可能である。したがって、本発明は添付の特許請求項によってのみ限定される。
【００５６】
本明細書で参照した、及び／または、出願データシートに記載されている、上記の米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、及び非特許刊行物の全ては、参照によりその全体が本明細書中に組み込まれたものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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