(57)【要約】【課題】流体の流量調整を高精度に管理可能な流量調整装置を低コストに提供する。【解決手段】流量調整装置としてのノズルユニット１は、流体が流れる流通孔６を有するノズル本体３と、ノズル本体３の内部を往復移動するバルブ部２ａを備えたニードル軸２とを有している。流通孔６にはバルブ部２ａの形状に対応したシート面４ａ１が設けられ、このシート面４ａ１となる領域は、電鋳加工で緻密面に形成された第１電鋳部４ａの内面で形成されている。これにより、バルブ部２ａの外表面とシート面４ａ１との間に形成される間隔７が高精度に管理可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流通孔を有する本体と、往復移動可能のバルブ部とを有し、流通孔にバルブ部の形状に対応したシート面を設け、バルブ部の往復移動でバルブ部とシート面との間隔を調整して流体の流量調整を行う流量調整装置において、
流通孔の少なくともシート面を、電鋳部で形成した流量調整装置。
【請求項２】
本体にバルブ部の往復移動を案内する案内面を設け、この案内面を電鋳部で形成した請求項１記載の流量調整装置。
【請求項３】
シート面および案内面を形成する各電鋳部が、共通のマスターを用いて成形されている請求項２記載の流量調整装置。
【請求項４】
案内面を非真円形状とした請求項２記載の流量調整装置。
【請求項５】
案内面を螺旋状とした請求項２記載の流量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を調整するための流量調整装置に関するものである。この流量調整装置は、流体の供給量を精密にコントロールするためのもので、例えばノズルユニットとして用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
ノズルユニットは、接着剤を塗布する接着剤塗布装置、潤滑油等の注油を行う注油装置、流動状態の樹脂材料を吐出（射出）する射出成形機、あるいは自動車等のエンジンで燃料を噴射させる燃料噴射装置等において、接着剤、潤滑油、溶融樹脂、あるいは燃料等の流体を供給するために用いられている。このノズルユニットは、主に、流体が流れる流通孔を有する本体と、往復移動可能のバルブ部とを備えている。この種のノズルユニットにおける供給流体の流量調整は、バルブ部の往復移動により、バルブ部の形状に対応したシート面とバルブ部の間の間隔を調整することにより行われる。このノズルユニットの本体は、耐熱性等を考慮して、金属の機械加工品とされる場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３５１１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のノズルユニットで供給流体の流量調整を高精度に行うには、バルブ部の往復移動に伴って、本体のシート面とバルブ部の間に形成される間隔の幅精度を高める必要がある。この幅精度を高めるには、間隔を形成するシート面とこれに対応するバルブ部の面精度を高める必要があるが、特にシート面は、本体に形成したバルブ孔の内面に設けられるため、一般にその高精度な加工は容易に行えず、また加工が施せたとしても高コスト化する。
【０００４】
そこで本発明は、流体の流量調整を高精度に行い得る流量調整装置、その中でも、特に微細な流量調整が可能な流量調整装置を低コストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明にかかる流量調整装置は、流体が流れる流通孔を有する本体と、往復移動可能のバルブ部とを有し、流通孔にバルブ部の形状に対応したシート面を設け、バルブ部の往復移動でバルブ部とシート面との間隔を調整して流体の流量調整を行うものにおいて、流通孔の少なくともシート面を、電鋳部で形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
上記のように、本発明では、流通孔の少なくともシート面が電鋳部で形成される。電鋳部は、マスター表面に金属を析出させて形成した金属層であり、電解メッキまたは無電解メッキに準じた手法で形成することができる。電鋳加工の特性上、電鋳部のうち、マスターに接する面は、マスターの表面形状が非常に微細なレベルまで高精度に転写された緻密面となる（なお、その反対側の面は粗面となる）。したがって、マスターから分離した電鋳部、特に緻密面でシート面を形成すれば、特段の仕上げ加工を要すこともなく、容易かつ低コストに高精度なシート面を得ることができ、これにより、間隔の幅精度を高め、流体の流量調整を高精度に管理することができる。特に、電鋳加工で使用したマスターをそのままバルブ部として使用すれば、バルブ部側も高精度な面となるので、間隔の幅をより高精度に管理することが可能となる。上記構成は、難加工となりやすい小型の本体にシート面を設ける場合には特に有効である。
【０００７】
本体にはバルブ部の往復移動を案内する案内面を設けることができ、この案内面を電鋳部（特にその緻密面）で形成すれば、上述した電鋳加工の特性から、案内面の面精度を容易かつ低コストに高めることができる。案内面の面精度が高まることにより、バルブ部の移動を高精度に管理することが可能となる。
【０００８】
電鋳部で案内面を形成する場合、シート面および案内面を形成する各電鋳部は、共通のマスターを用いて成形するのが望ましい。このように、各電鋳部を共通のマスターで成形すれば、両者を別のマスターで成形する場合に比べ、シート面と案内面の間の同軸度を容易に確保することができ、バルブ部の動作精度および間隔の幅精度を高めることができる。
【０００９】
上記の案内面は、軸方向全長に亘って断面真円状とするほか、例えば断面矩形状、断面楕円状等の非真円形状として回り止めを図ることもでき、これによりバルブ部の回転を嫌う用途の流量調整装置にも使用可能となる。さらに、案内面を螺旋状とすればバルブ部を回転させることで軸方向に往復スライドさせることができる。この場合、バルブ部の回転角からバルブ部の位置管理を行うことができ、より高精度の流量調整が可能となる。螺旋状の案内面の形状加工は一般に困難であるが、電鋳加工で形成した電鋳部であれば、この種の螺旋状案内面が低コストに得られる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、流体の流量調整を高精度に行い得る流量調整装置、その中でも、特に微細な流量調整が可能な流量調整装置を低コストに提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の構成を有する流量調整装置の一例を示すものである。この流量調整装置は、ＨＤＤ等のディスク装置に組み込まれる軸受装置（流体軸受装置）の製造工程において、軸受隙間内に潤滑油を供給するために用いられるノズルユニット１を概念的に示すものである。このノズルユニット１は、潤滑油が流れる流通孔６を有するノズル本体３と、ノズル本体３の内部で軸方向に往復移動する軸状部材、例えばニードル軸２とを主要な構成部材として備えている。
【００１３】
ニードル軸２は、ノズル本体３に設けられた案内面で摺動案内される中実軸状の軸部２ｂと、軸部２ｂの一端に設けられ、一端側に向かって漸次縮径した略円錐状のバルブ部２ａとを備える。このニードル軸２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で、各部２ａ、２ｂが界面のない一体品に形成される。
【００１４】
ノズル本体３は、電鋳加工で形成される電鋳部４と、該電鋳部４をインサートして射出成形された保持部５とで構成される。電鋳部４は、流通孔６を構成し、その内面がバルブ部２ａ形状に対応したシート面４ａ１となる略円錐状の第１電鋳部４ａと、内周面が、軸部２ｂの案内面４ｂ１となる円筒状の第２電鋳部４ｂとで構成される。本実施形態において、第１電鋳部４ａと第２電鋳部４ｂは軸方向で非連続に形成され、この電鋳部が途切れた軸方向領域では、ノズル本体３（保持部５）の内面と軸部２ｂの外周面２ｂ１との間に空間部９が形成されている。ノズル本体３には、第１電鋳部４ａの一端部近傍から外部に抜ける径方向の貫通穴８が設けられ、潤滑油はこの貫通穴８を介してノズル本体３の内部に供給される。潤滑油が供給されると、上記の空間部９は油溜りとして機能する。
【００１５】
上記構成のノズルユニット１において、ニードル軸２のバルブ部２ａをノズル本体３の第１電鋳部４ａから離反する方向（流通孔６を開く方向）に移動させると、バルブ部２ａの外表面２ａ１と第１電鋳部４ａのシート面４ａ１との間には、テーパ状の間隔７が形成される。そして貫通穴８に供給された潤滑油は、間隔７・流通孔６を介して外部へ吐出される。このときの潤滑油の流量はニードル軸２の軸方向の移動量、換言すると間隔７の幅で調整される。ニードル軸２を軸方向に往復移動させる際、ニードル軸２は第２電鋳部４ｂの案内面４ｂ１で摺動自在に支持される。
【００１６】
次に、上記ノズルユニット１の製造工程を、ノズル本体３の製造工程を中心に図面に基づいて説明する。
【００１７】
上記ノズルユニット１におけるノズル本体３は、マスター部材１１を製作する工程、マスター部材１１の所要箇所をマスキングする工程、電鋳加工により電鋳部材１３を形成する工程、電鋳部材１３の電鋳部４をインサートして保持部５を成形する工程、電鋳部４（ノズル本体３）をマスター部材１１から分離する工程、およびノズル本体３に貫通穴８を設ける工程を順に経て製作される。
【００１８】
マスター部材１１の製作工程では、導電性材料、例えば焼入処理を施したステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、その他のニッケル合金、あるいはクロム合金等で形成されたマスター部材１１が形成される。マスター部材１１は、これら金属材料以外にも、導電処理（例えば、表面に導電性の被膜を形成する）を施されたセラミック等の非金属材料で形成することもできる。マスター部材１１は、断面真円状の軸部１１ｂと、該軸部１１ｂの一端に一体に設けられ、反軸部側の一端に向けて漸次縮径した円錐部１１ａとで構成される。電鋳加工の特性上、マスター部材１１のうち、円錐部１１ａの表面精度は第１電鋳部４ａの内面精度（シート面精度）を直接左右するので、機能上重要となる表面粗さ等の表面精度を予め高精度に仕上げておくのが望ましい。また、軸部１１ｂの表面精度は第２電鋳部４ｂの内周面精度（案内面精度）を直接左右するので、真円度、円筒度、表面粗さ等の機能上重要となる表面精度を予め所定の精度に仕上げておくのが望ましい。
【００１９】
マスキング工程では、図２に示すように、電鋳部４の形成予定部を除いてマスター部材１１の外表面にマスキング部１２（図中、散点模様で示す）が形成される。マスキング部１２用の被覆材としては、非導電性、および電解質溶液に対する耐食性を有する既存品が選択使用される。
【００２０】
電鋳加工は、ＮｉやＣｕ等の金属イオンを含んだ電解質溶液にマスター部材１１を浸漬させた後、マスター部材１１に通電して、マスター部材１１の表面のうち、マスキング部１２が形成されていない領域に目的の金属を電着（電解析出）させることにより行われる。電解質溶液には、摺動特性向上のため、カーボンやＰＴＦＥ等の摺動材を含有させるのが望ましく、さらに必要に応じてサッカリン等の応力緩和材を含有させてもよい。電着金属の種類は、ニードル軸２の案内面として求められる硬度、疲れ強さ等の物理的性質や、投入される潤滑油に対する耐食性等の化学的性質に応じて適宜選択される。
【００２１】
以上の工程を経ることにより、図３に示すように、マスター部材１１の円錐部１１ａのマスキング部１２を除く領域に第１電鋳部４ａを、軸部１１ｂのマスキング部１２を除く領域に第２電鋳部４ｂを被着した電鋳部材１３が形成される。このとき、電鋳部４ａ、４ｂの内面は、マスター部材１１の表面形状が高精度に転写された緻密面に形成され、一方電鋳部４ａ、４ｂの外表面は粗面に形成される。なお、電鋳部４ａ、４ｂの厚みは、これが厚すぎるとマスター部材１１からの剥離性が低下し、逆に薄すぎると耐久性が低下するので、求められる性能やサイズ、さらには用途等に応じて最適な厚み（１０μｍ〜２００μｍ程度）に設定される。なお、両電鋳部４ａ、４ｂに求められる性質が大きく異なる場合には、個別に電鋳加工を行い、第１電鋳部４ａと第２電鋳部４ｂとで電鋳金属の種類や厚みを異ならせることもできる。
【００２２】
電鋳部４は、以上に述べた電解メッキに準じた方法の他、無電解メッキに準じた方法で形成することもできる。その場合、マスター部材１１の導電性やマスキング部１２の絶縁性は不要となる。
【００２３】
次に、上記工程を経て製作された電鋳部材１３は、ノズル本体３をインサート成形する成形型内にインサート部品として供給配置される。
【００２４】
図４は、ノズル本体３のインサート成形工程を概念的に示すもので、固定型１４および可動型１５からなる金型には、ランナ１６ａ、ゲート１６ｂ、およびキャビティ１６ｃが設けられる。ゲート１６ｂは、この実施形態では点状ゲートであり、成形型の、成形すべき保持部５の軸方向一端面に対応する位置に、周方向等間隔に複数箇所（例えば、３箇所）設けられる。なお、ゲート形状は任意であり、成形すべき保持部５の形状や射出材料の種類に応じて、点状ゲートの他、フィルムゲートやディスクゲート等を採用してもよい。
【００２５】
上記構成の金型において、電鋳部材１１を位置決め配置した状態で可動型１５を固定型１４に接近させて型締めする。次に型締めした状態で、スプール（図示省略）、ランナ１６ａ、およびゲート１６ｂを介してキャビティ１６ｃ内に射出材料Ｐを充填し、保持部５を電鋳部材１１と一体に成形する。
【００２６】
射出材料Ｐとしては、例えば樹脂材料が使用可能で、そのベース樹脂として、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂、あるいは、例えばポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の非晶性樹脂が使用可能で、本実施形態では液晶ポリマーをベース樹脂として用いている。なお、これらはあくまでも使用可能な樹脂を例示したものであり、もちろん、この他の樹脂を使用することもできる。樹脂材料には、必要に応じて強化材（繊維状、粉末状等の形態は問わない）や導電材、および潤滑剤等の各種充填材を一種または二種以上配合することもできる。
【００２７】
射出材料Ｐとして金属材料を使用することもでき、その場合には、例えばマグネシウム合金やアルミニウム合金等の低融点金属が使用可能である。この他、金属粉とバインダーの混合物を射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるＭＩＭ成形や、セラミックとバインダーの混合物を射出成形した後、脱脂・焼結するいわゆるＣＩＭ成形を採用してもよい。
【００２８】
なお、上述したとおり、電鋳加工の特性上、電鋳部４（第１電鋳部４ａ、第２電鋳部４ｂ）の内面はマスター部材１１の表面精度が高精度に転写される緻密面に形成され、一方、外表面は粗面に形成される。したがって、射出成形時には、射出材料Ｐが電鋳部表面の微小な凹凸に入り込み、電鋳部４と保持部５は、いわゆるアンカー効果によって相互に強固に固着する。これにより、使用時等における両者の分離が効果的に防止される。
【００２９】
材料の固化後、型開きすると、図５に示すように、マスター部材１１と電鋳部４、および保持部５とが一体となった成形品１７が得られる。ところで、保持部５を成形する射出材料Ｐのベース樹脂として用いた液晶ポリマーは特有の成形収縮挙動を示すものであり、内面が外径側に後退するように収縮する。本実施形態では、この特性を利用して、図示する空間部９が材料の固化に伴って形成される。
【００３０】
この成形品１７は、その後の分離工程において電鋳部４と保持部５とが一体となったもの（ノズル本体３）と、マスター部材１１とに分離される。
【００３１】
分離工程では、例えばマスター部材１１あるいは電鋳部４（ノズル本体３）に衝撃を与え、電鋳部４（第１電鋳部４ａ、および第２電鋳部４ｂ）の内面を拡径させることにより、マスター部材１１の表面から電鋳部４を剥離させ、電鋳部４の内面とマスター部材１１の外面との間に微小隙間（１μｍ〜数μｍ程度）を形成する。これにより、電鋳部４と保持部５とが一体となったもの（ノズル本体３）とマスター部材１１とを分離させることができる。なお、マスター部材１１の表面から電鋳部４を剥離させる際には、上記のように衝撃を与えるほか、例えば電鋳部４とマスター部材１１との熱膨張量差を利用することもできる。
【００３２】
その後、マスター部材１１から分離されたノズル本体３のうち、第１電鋳部４ａ近傍から外部に抜ける径方向の貫通穴８を機械加工等によって設け、マスター部材１１とは別に製作したニードル軸２をノズル本体３に挿入することにより、図１に示すノズルユニット１が完成する。分離されたマスター部材１１は、繰り返し電鋳加工に用いることができるので、高精度なノズル本体３が低コストに量産できる。なお、分離されたマスター部材１１は、再度ノズル本体３に挿入してニードル軸２として用いることもできる。この場合には、バルブ部２ａおよび軸部２ｂ側も高精度な面となるので、間隔７の幅をより高精度に管理することが可能となる。
【００３３】
なお、貫通穴８は、上記のように後加工で形成する他、図４に示す射出成形工程において、貫通穴８の相当部位にピンを配置して射出成形を行い、固化後にピンを抜くことで形成することもできる。
【００３４】
なお、以上の説明では、空間部９を保持部５の成形収縮によって形成する構成を示したが、射出材料Ｐを構成するベース材料として液晶ポリマー以外の材料を用いる場合には、例えば図６に示すように、保持部５を成形する材料とは異なる材料、より好ましくは、射出成形時に生じる加工熱等で溶融しない別材料で油溜り成形部１８をマスター部材１１に設け、このマスター部材１１を用いて上述した各工程を経ればよい。この油溜り成形部１８は、例えば溶剤等を用いて除去することができる。
【００３５】
以上に示すように、本発明では、ノズル本体３の内面のうち、流通孔６のシート面４ａ１およびニードル軸２の案内面４ｂ１が、それぞれ第１電鋳部４ａの内面と第２電鋳部４ｂの内周面とで構成される。電鋳加工の特性上、各部に対応するマスター部材１１の表面精度を高めておけば、電鋳部の内面はマスター１１の表面が高精度に転写された緻密面となるから、特段の仕上げ加工を施すことなく容易かつ低コストに高精度なシート面および案内面を形成することができる。これにより、間隔７の幅精度を高め、またニードル軸２の動作精度を高めて、軸受隙間内への潤滑油の供給量を高精度に管理することができる。また、上述した電鋳加工の特性から、機械加工では特に難加工となる小型のノズル本体３の内面も容易に高精度化することができるので、微細な流量管理が可能なノズルユニット１が容易かつ高精度に得られる。
【００３６】
なお、以上では、第２電鋳部４ｂを断面真円形状に形成したが、これを断面矩形状、あるいは断面楕円状等に形成してニードル軸２の回り止めを図ったノズルユニットを構成することもできる（図示省略）。このような構成のノズルユニットは、マスター部材１１の軸部１１ｂを、これに適合する断面矩形状、あるいは断面楕円状に形成するだけで、容易かつ高精度に形成することができる。
【００３７】
図７は、本発明の他の実施形態を示すものである。図示例の形態は、以上で説明を行ったような、潤滑油の流量調整（間隔７の幅調整）をニードル軸２（バルブ部２ａ）の直線移動で行うものではなく、ニードル軸２の回転角で行う形態を例示したもので、第２電鋳部４ｂの内面（案内面）には螺旋溝４ｂ２が形成されている。このように案内面を螺旋状に形成することにより、バルブ部２ａの回転角からその位置管理を行うことができるので、より高精度な流量調整が可能となる。この種の螺旋状案内面を設けるのは一般に困難であるが、電鋳加工であれば、この種の螺旋状案内面が容易かつ低コストに得られる。なお、その他の構成は図１に示す形態と同様であるので、共通の参照番号を付与して重複説明を省略する。
【００３８】
なお、以上の説明では、バルブ部２ａの軸部２ｂ側の一端を、軸部２ｂと同径に形成した構成を示しているが、バルブ部２ａの軸部２ｂ側の一端を軸部２ｂの外径よりも大径として、ニードル軸２の抜け止めを図る構成とすることもできる。
【００３９】
また、以上の説明では、流通孔６のシート面４ａ２をテーパ面に形成する形態を示したが、シート面は、球状面等に形成することもできる。
【００４０】
本発明の構成は上述したような特徴を有するものであるから、潤滑油を供給する給油装置として用いる他、高精度な流量調整が求められる他の装置、例えば樹脂材料を射出する射出成形機や、エンジン等に燃料を噴射させる燃料噴射装置等において、溶融樹脂や燃料等の流量調整を行うもの、さらには流量調整弁としても好ましく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】流量調整装置の一例を概念的に示す断面図である。
【図２】マスター部材にマスキング部を形成した状態を示す斜視図である。
【図３】電鋳部材の斜視図である。
【図４】インサート成形工程を概念的に示す断面図である。
【図５】インサート成形後のマスター部材の斜視図である。
【図６】他の実施形態にかかる流量調整装置のインサート成形工程を概念的に示す断面図である。
【図７】流量調整装置の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    ノズルユニット
２    ニードル軸
２ａ  バルブ部
２ｂ  軸部
３    ノズル本体
４    電鋳部
４ａ  第１電鋳部
４ｂ  第２電鋳部
４ａ１  シート面
４ｂ１  案内面
５    保持部
６    流通孔
７    間隔
８    貫通穴
１１  マスター部材
１２  マスキング部
１３  電鋳部材
【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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