(57)【要約】【課題】流体通路を流れる流体の流れをスムーズにしつつ汎用性が高く低コストで製造する。【解決手段】定流量弁１００は、流体が内部を流れる流体通路５０を軸方向に有する円筒状の本体ケース１０と、焼結金属により形成されて流体通路５０内に配置される円柱状の弁体２０と、弁体２０に対して流体の流入側ＦＩに位置するように流体通路５０内に弁体２０と同軸上に配置され、弁体２０を押さえて保持する弁体保持体３０とを備え、弁体保持体３０は、中心部に軸方向に貫通し流体を流通させる流通孔３１を有し、この流通孔３１を通して流体通路５０内に流入してきた流体を弁体２０の内部に導くように流出させる。【選択図】図１
2015040594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が内部を流れる流体通路を軸方向に有する円筒状の本体ケースと、
焼結金属により形成されて前記流体通路内に配置される円柱状の弁体と、
前記弁体に対して前記流体の流入側に位置するように前記流体通路内に前記弁体と同軸上に配置され、前記弁体を押さえて保持する弁体保持体とを備え、
前記弁体保持体は、
中心部に軸方向に貫通し前記流体を流通させる流通孔を有し、この流通孔を通して前記流体通路内に流入してきた流体を前記弁体の内部に導くように流出させる
ことを特徴とする定流量弁。
【請求項２】
前記流体通路は、段部を有する弁体配置部と、この弁体配置部に対して前記流体の流入側に位置し前記流体通路の内周面に形成された第１のねじ部を有する保持体配置部とが同軸上に並んで形成されてなり、
前記弁体は、前記弁体配置部に、挿入方向先端の弁体先端面の周縁部が前記段部に当接するように挿入配置され、
前記弁体保持体は、外周面に形成された前記第１のねじ部と螺合する第２のねじ部を有し、両者を螺合しながら前記保持体配置部に挿入配置され、挿入方向先端の保持体先端面が前記弁体の挿入方向後端の弁体後端面に当接することで前記弁体を前記弁体配置部に押さえている
ことを特徴とする請求項１記載の定流量弁。
【請求項３】
前記弁体保持体は、前記弁体後端面よりも前記弁体の内部に前記流通孔が食い込むように前記保持体先端面に突出形成された突起部を有する
ことを特徴とする請求項２記載の定流量弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体や液体等の流体の流量を制御する定流量弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気体や液体等の流体の流量を一定量に制御して流通させる定流量弁（例えば、下記特許文献１参照。）が知られている。この定流量弁は、弁ケースの内部に軸方向に形成した流体通路に焼結合金からなる円柱状の弁体を配置し、この弁体をそれよりも流体の流入側に配置したコイルばねで押さえて流体通路内に保持する構造を備えている。
【０００３】
弁体は、例えば大径の胴部と、この胴部の一方の端面側に突出形成された胴部よりも小径の第１の突部と、胴部の他方の端面側に突出形成された第１の突部よりも小径の第２の突部とを備えて構成されている。この弁体は、胴部の外周面と第１及び第２の突部の端面とが流体が流通可能な非切削面で構成され、胴部の両端面と第１及び第２の突部の外周面とが流体が流通不可能な切削面で構成されている。
【０００４】
一方、コイルばねは、流体通路に形成されたばね受け部と、弁体における胴部の一方の端面及び第１の突部の外周面で形成されるばね受け段部とで支持され、弁体を流体の流出側に向けてばね力により押して弁座に押し付けている。流体通路の内部には、この弁体の胴部の外周面側の周囲を囲んで環状の凹溝をなす流体迂回通路が形成されており、この流体迂回通路は、弁体のばね受け段部を囲む空間を介して流体通路に連通している。
【０００５】
従って、弁ケースにおける流体の流入側から流体通路内に流入した流体は、軸方向に沿って弁体の手前までスムーズに流れ、そこで一部はばね受け段部を囲む空間を通って胴部を囲む流体迂回通路へ流れて、この流体迂回通路から非切削面である胴部の外周面を通って弁体の内部に流入する。
【０００６】
一方、流体通路内に流入した流体のその他は、第１の突部の端面から弁体の内部に流入して胴部の内部に流れる。こうしてそれぞれ弁体の内部に流入した流体は、多孔質体である焼結合金からなる弁体の胴部の内部の隙間を通って流動し、非切削面である第２の突部の端面を通って弁体から流出し、流体の流出側の流体通路内に再び流れ出る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４３３４９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように構成された上記特許文献１に開示された従来技術の定流量弁では、弁ケースの流体通路における流体の流入側の内部に、弁体を保持するコイルばねを配置しているため、流体通路の内周面側を通る流体がコイルばねと衝突して複雑な流れとなり、流動抵抗が大きくなってしまうこととなる。
【０００９】
また、ばね受け段部は切削加工により形成されているため、弁体のばね受け段部側からは流体が胴部の内部に流入しないので、上記のような流体迂回通路を形成して弁体に向けて流体通路内を流れてきた流体の大部分を流体迂回通路に導き、この流体迂回通路側から胴部の外周面を通して弁体の内部に流入させるようにしている。
【００１０】
この場合、流体通路内を流れてきた流体は、弁体のばね受け段部側から流体迂回通路へ入って胴部の径方向外側へ向けて一旦広がった後に、流体迂回通路において径方向内側へ向きを変えて胴部の外周面から内部へ流入する。このため、上記のようにコイルばね及びばね受け段部によりその流れを乱された流体は、更に流体迂回通路の内部で流れの向きが交差するように流れるので、全体として流動抵抗がより一層大きくなり、スムーズに弁体に流入することができないという問題がある。
【００１１】
また、従来技術の定流量弁では、弁体に対して切削加工が必要となると共に流体通路に流体迂回通路を加工形成する必要があり、更に所望の流量に調整する毎にこれらの加工が必要となるため、全体の加工コストの低減を図ることが難しいだけではなく、弁ケースを２部材で構成する必要があるので部品点数の削減も難しく、全体の製造コストが高くなってしまうという問題もある。
【００１２】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、流体通路を流れる流体の流れをスムーズにしつつ汎用性が高く低コストで製造することができる定流量弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る定流量弁は、流体が内部を流れる流体通路を軸方向に有する円筒状の本体ケースと、焼結金属により形成されて前記流体通路内に配置される円柱状の弁体と、前記弁体に対して前記流体の流入側に位置するように前記流体通路内に前記弁体と同軸上に配置され、前記弁体を押さえて保持する弁体保持体とを備え、前記弁体保持体は、中心部に軸方向に貫通し前記流体を流通させる流通孔を有し、この流通孔を通して前記流体通路内に流入してきた流体を前記弁体の内部に導くように流出させることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施形態においては、前記流体通路は、段部を有する弁体配置部と、この弁体配置部に対して前記流体の流入側に位置し前記流体通路の内周面に形成された第１のねじ部を有する保持体配置部とが同軸上に並んで形成されてなり、前記弁体は、前記弁体配置部に、挿入方向先端の弁体先端面の周縁部が前記段部に当接するように挿入配置され、前記弁体保持体は、外周面に形成された前記第１のねじ部と螺合する第２のねじ部を有し、両者を螺合しながら前記保持体配置部に挿入配置され、挿入方向先端の保持体先端面が前記弁体の挿入方向後端の弁体後端面に当接することで前記弁体を前記弁体配置部に押さえている。
【００１５】
本発明の他の実施形態においては、前記弁体保持体は、前記弁体後端面よりも前記弁体の内部に前記流通孔が食い込むように前記保持体先端面に突出形成された突起部を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流体通路を流れる流体の流れをスムーズにしつつ汎用性が高く低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る定流量弁を示す断面図である。
【図２】同定流量弁の弁体を示す側方斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る定流量弁を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る定流量弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る定流量弁を詳細に説明する。
【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る定流量弁を示す断面図である。図２は、この定流量弁の弁体を示す側方斜視図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る定流量弁１００は、気体や液体等の流体の流量を一定量に制御して流通させるものであり、図示しない流体が内部を流れる流体通路５０を軸方向に有する本体ケース１０を備えて構成されている。
【００２０】
また、定流量弁１００は、焼結金属により形成されて流体通路５０内に配置される円柱状の弁体２０と、弁体２０に対して図中矢印で示す流体の流入側ＦＩに位置するように流体通路５０内に弁体２０と同軸上に配置され、弁体２０を押さえて保持する弁体保持体３０とを備えて構成されている。
【００２１】
なお、第１の実施形態に係る定流量弁１００は、更に、図中矢印で示す流体通路５０の流体の流出側ＦＯに配置された逆止弁４０を備えて構成されている。また、定流量弁１００の本体ケース１０の流入側ＦＩ及び流出側ＦＯの端部は、ねじ止め可能なプラグ構造で構成されている。
【００２２】
本体ケース１０は、例えばニッケルめっきを施した銅合金からなり、流体の流入側ＦＩから流出側ＦＯへ軸方向に複数の異なる径を有するように貫通形成された流体通路５０を内部に備えている。流体通路５０の軸方向中心部よりも流体の流入側ＦＩには、例えば流入側ＦＩに向かって径が広くなるように形成された段部５１ａを有する弁体配置部５１と、この弁体配置部５１に対して更に流入側ＦＩに位置し、流体通路５０の内周面に形成された通路内ねじ部５２ａを有する保持体配置部５２とが、同軸上に並んで形成されている。
【００２３】
一方、流体通路５０の軸方向中心部よりも流体の流出側ＦＯには、例えば流出側ＦＯに向かって径がテーパ状に広くなるように形成されたテーパ段部５３ａを有すると共に、流体通路５０の内周面に凹溝状に形成された環状溝５３ｂを有する逆止弁配置部５３が形成されている。この逆止弁配置部５３も、例えば弁体配置部５１及び保持体配置部５２と同軸上に並設されている。
【００２４】
弁体２０は、図２に示すように、ブロンズ又はステンレス鋼などの異形粉や球体粉の金属製の粉体からなる成形体を溶融点前後の温度で焼き固めた円柱状をなすものであり、粉体同士の接点がつながって内部に気体や液体の流体が流通する多数の空隙２１を有する構造を備えた多孔質焼結金属体からなるものである。従って、弁体２０は、ろ過作用や整流作用などの流れ制御作用を備えたフィルタとして機能し、非常に優れた耐久性を有するとともに、粉体の大きさでエレメントに形成される空隙２１の大きさを調整することが可能な構造を備えている。
【００２５】
また、弁体２０は、本体ケース１０の流体通路５０に設けられた弁体配置部５１に、挿入方向先端の弁体先端面２２の周縁部が段部５１ａに当接するように挿入配置されている。弁体２０の弁体先端面２２における周縁部以外の部分は、流体通路５０内において流出側ＦＯに露出するように配置される。
【００２６】
第１の実施形態においては、例えば弁体２０は弁体配置部５１に２つ並んで配置されており、弁体２０がステンレス鋼からなる場合は、フィルタ濾過グレードが２μｍ、見掛け比重が４．０ｇ／ｃｃ以上、空隙率が３０％以上、使用温度範囲が−１６０℃〜６００℃程度の特性を備えるように形成されている。これら弁体２０は、例えば無加工で形成されているため、全ての面において流体の流入或いは流出が可能な構造を備えている。
【００２７】
弁体保持体３０は、中心部に軸方向に貫通して流体を流通させる流通孔３１を有し、この流通孔３１を通して流体通路５０内に流入してきた流体を弁体２０の内部に導くように流出させるものである。この弁体保持体３０は、外周面に形成されて保持体配置部５２の通路内ねじ部５２ａに螺合する保持体ねじ部３２を有し、これら各ねじ部５２ａ，３２を螺合することにより保持体配置部５２に挿入配置される。
【００２８】
そして、弁体保持体３０は、挿入方向先端の保持体先端面３３が弁体配置部５１に配置された弁体２０の挿入方向後端の弁体後端面２３に当接することで、弁体２０を弁体配置部５１の段部５１ａに向かって押さえ付けている。従って、弁体保持体３０は、従来の定流量弁に採用されていたコイルばねの役割を担っているが、より簡単な作業で流体通路５０内に確実に配置可能で、弁体配置部５１に配置された弁体２０を確実に保持することができる構造を備えている。
【００２９】
この弁体保持体３０は、軸方向に貫通形成された流通孔３１により、本体ケース１０の流体通路５０内に流入してきた流体を、その流れ方向に沿って弁体２０に直接導いて弁体２０の内部に送り込む役割も担っている。具体的には、弁体保持体３０の保持体先端面３３が弁体２０の弁体後端面２３に当接することにより、流通孔３１の先端開口部３１ａが弁体２０の弁体後端面２３において流体を弁体２０の内部に送り込む領域を確定する。
【００３０】
そして、流通孔３１は、流体を後端開口部３１ｂから内部を通して先端開口部３１ａまで流すことにより、流体通路５０内に流入してきた流体をその流量を絞りながらその流れ方向に沿って流通させる。これにより、流体を強制的に弁体２０の弁体後端面２３まで導き、先端開口部３１ａから弁体２０の弁体後端面２３において画定された所定の面積を持つ領域の空隙２１を通して弁体２０の内部に勢い良く送り込んでいる。
【００３１】
すなわち、弁体保持体３０の流通孔３１は、流体通路５０内に流入してきた流体の流量を絞って弁体２０の弁体後端面２３のみを通して弁体２０の内部に流出させるいわゆるオリフィス孔の機能を備えている。つまり、弁体保持体３０は、弁体２０を保持するのみならず、弁体２０に対するオリフィスの作用効果も兼ね備えるものである。このように、流通孔３１により、弁体保持体３０は流体の流れを整えて弁体２０の内部に勢い良く送り込む構造を備えている。なお、弁体保持体３０の先端側には、流体の流体通路５０の流入側ＦＩへの漏れを防止するためのＯリング３５が配設されている。
【００３２】
一方、逆止弁４０は、例えば一般的なばね単式逆止弁と同様の構造を備えており、弁体４１と、Ｏリング４２と、スプリング４３と、弁体ホルダ４４と、Ｃ型ストップリング４５とを備えて構成されている。弁体４１は、傘状の先端側に凹溝状に設けられたＯリング保持部４１ａを備え、弁体軸４１ｂが弁体ホルダ４４に挿嵌配置されることで軸方向に移動自在に設けられている。
【００３３】
Ｏリング４２は、逆止弁４０が流体通路５０を閉塞する状態のときに、流体通路５０に形成された逆止弁配置部５３のテーパ段部５３ａに当接するように弁体４１のＯリング保持部４１ａに配設されている。スプリング４３は、弁体４１の流出側ＦＯの段部と弁体ホルダ４４の流入側ＦＩの段部との間に弁体軸４１ｂの周囲を囲むように配置され、ばね力により弁体４１を流入側ＦＩに向けて常時押し付けている。なお、弁体ホルダ４４は、Ｃ型ストップリング４５により逆止弁配置部５３に固定配置されている。
【００３４】
このように構成された逆止弁４０は、流体が流体通路５０内を流入側ＦＩから流出側ＦＯに向けて流通しているときは、弁体４１が弁体ホルダ４４側に押されることによりＯリング４２がテーパ段部５３ａから離れ、流体の流通を許容する。一方、流体が流通していないときは、Ｏリング４２がテーパ段部５３ａと接しているため流出側ＦＯからの流体の流通を阻止する。従って、第１の実施形態に係る定流量弁１００は、流入側ＦＩから流出側ＦＯへの一方向の流体の流通を許容するように構成されている。
【００３５】
第１の実施形態に係る定流量弁１００は、上述したように構成されることにより、従来の定流量弁と比べて弁体２０をストレートな流通孔３１を有する弁体保持体３０で保持し、弁体２０への流体の流入及び流出もシンプルな経路で行われるので、流体通路５０内を流れる流体の流れをスムーズにすることができる。
【００３６】
また、流体の流量を変更する場合は、最も簡便には流量に応じて挿通孔３１の内径や長さが異なる弁体保持体３０を用意し、保持体配置部５２に配置された弁体保持体３０を入れ替えるだけでよいので、非常に汎用性が高い構成とすることができる。なお、より複合的に流量を変更する場合は、弁体保持体３０を入れ替えるのみならず、弁体２０の個数を変更したり、弁体２０の空隙２１の設定を変更したりして調整するようにすればよい。
【００３７】
更に、定流量弁１００は、本体ケース１０を１部材で構成することができるので、従来の定流量弁と比べて部品点数を少なくすることができ、低コストで製造することが可能である。
【００３８】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る定流量弁を示す断面図である。第２の実施形態に係る定流量弁１００は、第１の実施形態に係るものと基本的な構成は同様であるが、弁体保持体３０の一部の構造が異なっている点が相違している。すなわち、弁体保持体３０は、保持体先端面３３に突出形成された突起部３４を有する。この突起部３４は、弁体保持体３０を保持体配置部５２に配置したときに、弁体２０の弁体後端面２３よりも弁体２０の内部に流通孔３１が食い込むように形成されている。
【００３９】
これにより、流通孔３１の先端開口部３１ａの周囲と画定された領域の弁体後端面２３とがメタルシールによりシールされたような状態となるため、第１の実施形態の定流量弁と同様の作用効果を奏すると共に、より確実且つスムーズに流通孔３１を通った流体を弁体２０の内部に流出させることが可能となる。
【００４０】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る定流量弁を示す断面図である。第３の実施形態に係る定流量弁１００は、第１の実施形態に係るものから逆止弁４０及びその周囲の構成を省き、弁体２０を１つ配置し、流通孔３１の径を変更し、更に本体ケース１０の流入側ＦＩの端部をねじ止め可能なソケット構造で構成した点が相違しており、流体が双方向に流通可能な構造となっている。このように構成しても、上述した作用効果を奏することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０          本体ケース
２０          弁体
２１          空隙
２２          弁体先端面
２３          弁体後端面
３０          弁体保持体
３１          流通孔
３１ａ        先端開口部
３１ｂ        後端開口部
３２          保持体ねじ部
３３          保持体先端面
３４          突起部
３５          Ｏリング
４０          逆止弁
４１          弁体
４１ａ        Ｏリング保持部
４１ｂ        弁体軸
４２          Ｏリング
４３          スプリング
４４          弁体ホルダ
４５          Ｃ型ストップリング
５０          流体通路
５１          弁体配置部
５１ａ        段部
５２          保持体配置部
５２ａ        通路内ねじ部
５３          逆止弁配置部
５３ａ        テーパ段部
５３ｂ        環状溝
１００        定流量弁
【図１】
2015040594.tif 000003
【図２】
2015040594.tif 000004
【図３】
2015040594.tif 000005
【図４】
2015040594.tif 000006