(57)【要約】【課題】絞り作用に優れ、したがって貫通部分の径を相対的に大きくすることのできる絞り部の構造を提供する。【解決手段】流体が流通する流路１６の途中に設けられ、その流路１６の内周壁から流路１６の中心部に向けて延びた隔壁部１７に前記流路１６の開口面積より小さい開口面積の貫通孔１８が形成されている流体流路の絞り部の構造において、前記隔壁部１７のうち、少なくとも、前記流体の流動方向の上流側を向く面に、超撥油処理層１０が形成されている。超撥油処理層１０の表面に沿う流速が速くなるので、貫通孔１８を通る流体の流束を絞る作用が強くなり、全体としての絞り作用を増大することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する流路の途中に設けられ、その流路の内周壁から流路の中心部に向けて延びた隔壁部に前記流路の開口面積より小さい開口面積の貫通孔が形成されている流体流路の絞り部の構造において、
前記隔壁部のうち、少なくとも、前記流体の流動方向の上流側を向く面に、超撥油処理層が形成されていることを特徴とする流体流路の絞り部の構造。
【請求項２】
前記流路は、加圧されたオイルを前記流体とし、その流体の圧力もしくは流量を制御するバルブを備えたバルブボディに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体流路の絞り部の構造。
【請求項３】
前記バルブボディは、車両用変速機を制御するためのバルブボディを含むことを特徴とする請求項２に記載の流体流路の絞り部の構造。
【請求項４】
前記超撥油処理層は、微細な凹凸構造を形成した面にフッ素系処理を施して形成された層を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の流体流路の絞り部の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オイルなどの流体が流れる流路の途中に形成されている絞り部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧制御装置などの各種の流体装置には、オイルなどの流体の流量をその配管の途中で絞るための絞り部すなわちオリフィスが設けられることがある。図５はオリフィスを原理的に示す図であり、バルブボディなどのケーシング１の内部に形成された中空の管路が流路２となっており、その途中に、中心部に貫通孔３が形成された隔壁状部材４が設けられている。その貫通孔３の開口面積は流路２の面積（断面積）より小さく形成されており、こうして流体が流れる箇所の面積が絞られるオリフィス５が形成されている。
【０００３】
流体の流量を絞るオリフィスは、ノズル部に設けられることがあり、その一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたオリフィスはインクジェットヘッドに形成されたものであり、オリフィスプレートには出口側で内径が小さくなるノズル孔が形成されており、そのノズル孔の出口側の開口端が開いているオリフィスプレートの表面に撥水層が形成されている。これは、インクとニッケルなどの金属部分とが接触することを回避するためである。また、特許文献２には、冷凍空調装置における冷媒の流路中に設けられたオリフィスが記載されており、そのオリフィス本体はＰＰＳ樹脂またはポリアミド樹脂あるいはフッ素樹脂が形成されている。これは、冷媒との適合性を良好にするための構成である。そして、特許文献３には、インクジェット記録装置におけるノズルを形成するオリフィスが記載されており、そのインク供給側およびインク吐出側両側面にフッ素系化合物層を形成して撥水、撥油処理を施した構成となっている。これは、インクがこれらの面に付着した状態に残存することを防止もしくは抑制するためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３０１８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７００１２号公報
【特許文献３】特開平９−３１４８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した各特許文献に記載されたオリフィスあるいはノズルは、インクなどの流体の流動方向での上流側から下流側に向けて開口面積が次第に小さくなるように構成されており、したがって出口側の開口面積で決まる流量を得るようになっている。そして、撥水あるいは撥油のための処理は、特許文献１あるいは３に記載されているように、オリフィスもしくはノズルを構成している金属とインクとが接触したり、付着したまま残存したりすることを防止するためのものである。
【０００６】
一方、図５に示すように構成された流量を絞るために流路の途中に設けられたオリフィスにあっては、要は、流量を減少させることを本来の機能としているので、要求される絞り量が大きいときには、その貫通孔３の開口面積（もしくは内径）を小さくする必要がある。しかしながら、微細な貫通孔３を形成することは製品管理や加工コストなどの点で不利であるから、オリフィスを互いに接近させて直列に設けるいわゆるダブルオリフィスとするなどのことが行われている。このような構成では、流量を大きく絞ることができるが、流路の構成あるいはその製造が複雑化し、それに伴ってコスト上昇の要因となる可能性があった。上記の特許文献に記載されている構成は、ノズルとして機能するものであるから、いわゆるダブルオリフィスに替わるものとはなり得ず、流路途中で流量を大きく絞るオリフィスに要求される課題を解消するものとはなり得ない。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、開口径以上に流量を絞ることの可能な流体流路の絞り部の構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、流体が流通する流路の途中に設けられ、その流路の内周壁から流路の中心部に向けて延びた隔壁部に前記流路の開口面積より小さい開口面積の貫通孔が形成されている流体流路の絞り部の構造において、前記隔壁部のうち、少なくとも、前記流体の流動方向の上流側を向く面に、超撥油処理層が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記流路は、加圧されたオイルを前記流体とし、その流体の圧力もしくは流量を制御するバルブを備えたバルブボディに形成されていることを特徴とする流体流路の絞り部の構造である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記バルブボディは、車両用変速機を制御するためのバルブボディを含むことを特徴とする流体流路の絞り部の構造である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記超撥油処理層は、微細な凹凸構造を形成した面にフッ素系処理を施して形成された層を含むことを特徴とする流体流路の絞り部の構造である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、超撥油処理層の表面での流体の流速がそれ以外の箇所の流速より速くなる。すなわち、超撥油処理層が形成されている隔壁部の中心部には貫通孔が形成されているので、超撥油処理層に当接した流体はその貫通孔に向けて、すなわち流路の中心部に向けて流れ、その中心部に向けた流れすなわち超撥油処理層に沿う流体の流速が速くなる。その結果、貫通孔においては、その中心部に向けて流れる流体の圧力が作用するので、貫通孔に進入する流体には、貫通孔による絞り作用に加えて、その圧力による絞り作用が働く。そのため、流体の絞り量は、貫通孔の開口面積が小さいことによる絞り量に、超撥油処理層に沿う流体の流れによる絞り量を加えたものとなり、貫通孔による絞り量以上に流量が絞られる。したがって、この発明によれば、貫通孔の開口面積以上の絞り作用を得ることができるので、貫通孔の内径を相対的に大きくしても、実質的に大きく絞ることができ、そのため、従来のダブルオリフィスの必要性あるいは設置数を少なくすることができる。また、貫通孔の内径を相対的に大きくできるので、流体もしくはオイルに混入することのある切り粉等の異物による閉塞の可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】超撥油処理層の構造および撥油作用を説明するための模式図である。
【図３】接触角と空気層の割合との関係を示す線図である。
【図４】超撥油処理層の表面側での流速が速くなる状況を説明するための模式図である。
【図５】流路中のオリフィスの構成を原理的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明に係る絞り部は、流体の流路中に設けられて、その流路を流通する流体の流量を絞るためのものであり、その流体は、オイルや水などでよく、特には限定されない。また、流路は、流体を流通させるためのものであればよく、例えば車両用変速機を制御する油圧制御装置であるバルブボディの内部に形成された流路がその一例である。その流路の途中に設けられる絞り部は、貫通孔を中心部に形成した隔壁部によって形成される。その隔壁部は、流路の内周面と一体に成形したものであってもよく、あるいは隔壁部と一体のスリーブを流路の内部に挿入したものであってもよい。そして、その隔壁部のうち、少なくとも、流体の流動方向で上流側を向く側面に、超撥油処理層が設けられている。
【００１５】
この発明における超撥油処理層は、隔壁部の表面に微細な凹凸構造（フラクタル構造）を形成し、さらにフッ素系処理を施して形成した層である。その凹凸構造は、金属エッチングやブラスト加工、メッキ処理、溶射、微粒子付着などによって形成することができ、その凹部の内径は１〜１０μｍ程度、深さ１０〜１００μｍ程度である。また、フッ素系処理は、フッ素系の合成樹脂の被膜を形成する処理であり、そのフッ素系合成樹脂としては、フッ素系シラン（フルオロアルキルシランやアルキルトリメトキシシラン）、フッ素炭化水素系表面官能基を有する樹脂などを用い、従来知られている方法で形成すればよい。
【００１６】
図２にこの発明における超撥油処理層１０の構造を模式的な断面図で示してある。対象とする箇所の基材１１の表面に微細な凹凸構造が形成されていて、その凹部１２の内面を含む表面の全体にフッ素系樹脂の被膜１３が形成されている。このような被膜１３が形成されていることに伴って、その表面の全体に薄い空気層１４が形成される。その結果、オイル１５ははじかれ、所定の接触角θで超撥油処理層１０の表面に接触する。その接触角θは、
cosθ＝ｆ1（γS1−γSL1）／γL＋ｆ2（γS2−γSL2）／γL
ｆ1＋ｆ2＝１
ここで、ｆ1は固体表面の面積比率、ｆ2は空気層の面積比率、γS1は固体の表面張力、γSL1は固体／液体の表面張力、γS2は固体の表面張力、γSL2は固体／液体の表面張力、γLは液体の表面張力である。（なお、Ｓ１とＳ２との違いは固体の組成である。）
【００１７】
対ＣＶＴＦ（無段変速機の潤滑油）の接触角θを実験によって測定し、表面に占める空気の割合を上記の式から求めると図３に示すようになる。この図３に従い、例えば接触角θが１４２°の超撥油試料を使用すると、表面に存在する空気層の割合は８６％となる。
【００１８】
一方、流路の内面に超撥油処理を施した場合の流速を図４に模式的に示してある。図４はオイルを流通させる流路１６の内周面に超撥油処理層１０を形成した例であり、各部の流速を矢印の長さで示してある。超撥油処理層１０の表面には上述したように空気層１４が形成されるので、この部分ではオイルが滑るように流れ、オイルの流動に対する抵抗が小さくなる。これに対して、超撥油処理層１０の表面から離れた箇所（オイルの流束の中心側の部分）での流速は、オイルの粘度などの影響で相対的に遅くなる。
【００１９】
図１は上述した超撥油処理層を使用したこの発明に係る絞り部の一例を示している。オイルが流通する流路１６の途中に、隔壁部１７が形成されている。この隔壁部１７は、流路１６の内周面からその半径方向で中心部側に延びている円板状の部分であり、その中心部には、流路１６の開口面積（内径）より小さい開口面積（内径）の貫通孔１８が形成されている。隔壁部１７の一方の側面（図１では左側の側面）は、オイルの流線とほぼ垂直な面となっており、ここに超撥油処理層１０が形成されている。この超撥油処理層１０の構造は前述したとおりである。
【００２０】
したがって、図１に示す構成では、流路１６の軸線方向にオイルが流れると、そのオイルの一部は、絞り部（オリフィス）を構成している隔壁部１７の側面すなわち超撥油処理層１０に当たり、ここで流動方向が超撥油処理層１０の表面に沿った向きすなわち隔壁部１７の中心部に向かう向きに変えられる。その超撥油処理層１０の表面近くでは、空気層の影響によって流速が速くなる。その状況を図１に矢印の長さで示してある。
【００２１】
超撥油処理層１０の表面に沿って隔壁部１７の中心側に向けて流れるオイルの流速が速いことにより、貫通孔１８の内部を通るオイルの流束の径を絞る作用（あるいは圧力）が相対的に強く生じる。言い換えれば、貫通孔１８に流入するオイルは、その流れ方向が貫通孔１８のより中心部に向けた方向となる流れとなる。その結果、貫通孔１８を流れるオイルの流束の径（もしくは断面積）が、貫通孔１８の内径（もしくは開口面積）以上に絞られ、より細い流束となる。
【００２２】
ここで管路の局所損失について説明すると、流速ωの流体がＦ1 の断面積で流れており、これがＦ2 の断面積となるように絞られた場合、その圧力損失ΔＰは、
ΔＰ＝ξρω２／２
であり、その損失係数ξは、
ξ＝｛（Ｆ1 ／Ｆ2 ）−１｝２
である。なお、ρは流体の密度（ｋｇ／ｍ３）である。
【００２３】
したがって、損失の値は、流速が速くなるほど、また大きく絞られてＦ2 が小さくなるほど、大きくなる。そして、管路の損失が大きいほど、流れのエネルギが小さくなり、流量が絞られる。
【００２４】
これを上述したこの発明に係る絞り部について適用すると、貫通孔１８を通るオイルの流束は、貫通孔１８によって絞られるだけでなく、超撥油処理層１０の表面に沿う貫通孔１８に向けた流れによっても絞られるので、上記のＦ2 に相当する値が小さくなる。したがって、この発明に係る図１に示す絞り部の構造によれば、貫通孔１８の開口面積によって決まる損失以上の損失を生じて流量を、より大きく絞ることができる。言い換えれば、必要とする絞り量に対して貫通孔１８の開口径を大きくすることができる。
【００２５】
これを図５に示す一般的なオリフィス５と比較すると、隔壁状部材４の表面に沿うオイルの流速が特には速くないので、絞り作用はもっぱら貫通孔３によって生じる。図５にはオイルの各部の流速を矢印の長さで示してある。そのため、絞りを大きくするためには、貫通孔３の開口径（開口断面積）をより小さくする必要がある。あるいはオリフィス５を直列に並べてダブルオリフィスとする必要がある。
【００２６】
上記のようにこの発明に係る絞り部の構造によれば、前述した超撥油処理層１０を設けてあることにより、貫通孔１８の開口径よりも大きく流体の流れを絞ることができる。そのため、貫通孔１８の開口径を相対的に大きくすることができるので、いわゆるダブルオリフィスを使用する必要性を低減し、ダブルオリフィスの数を少なくすることができる。また、流体の流れを絞る貫通孔１８の開口径を相対的に大きくすることができるので、例えば車両用変速機のバルブボディにおけるように、切り粉など異物が混入する可能性がある場合であっても絞り部がそれらの異物で閉塞する可能性を低減することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０…超撥油処理層、  １１…基材、  １２…凹部、  １３…被膜、  １４…空気層、  １５…オイル、  １６…流路、  １７…隔壁部、  １８…貫通孔。
【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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