(57)【要約】      （修正有）【課題】流量調節時に意図する方向と反対方向への流量変動を防止することのできる流量調節弁を提供する。【解決手段】互いに軸方向に摺動可能に嵌合された摺動軸３０および摺動円筒面２１ａと、摺動軸３０を軸方向に移動させる移動機構とを有し、摺動軸３０および摺動円筒面２１ａの少なくとも一方の摺動面にはその特定領域が流体通路となる１つまたは複数のテーパー溝３３が形成され、テーパー溝３３は長さ方向に沿って流路抵抗が漸減または漸増する形状になっている流量調節弁であって、摺動軸３０の端部に形成され摺動領域を担保するためのキャビティー２３が流体通路以外の部位に形成されている構成の流量調節弁とした。【選択図】図１
2016070453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに軸方向に摺動可能に嵌合された摺動軸および摺動円筒面と、前記摺動軸を軸方向に移動させる移動機構とを有し、
前記摺動軸および摺動円筒面の少なくとも一方の摺動面にはその特定領域が流体通路となる１つまたは複数のテーパー溝が形成され、このテーパー溝は長さ方向に沿って流路抵抗が漸減または漸増する形状であり、
前記摺動軸の端部に形成され摺動領域を担保するためのキャビティーが前記流体通路と分離または遮断された部位に形成されている流量調節弁。
【請求項２】
前記流体通路の流入または排出口が前記摺動円筒面の一部に形成されている請求項１の流量調節弁。
【請求項３】
前記テーパー溝の端部には前記テーパー溝の最小流路抵抗より小さい流路抵抗の空間領域である流路延長部が摺動軸の可動範囲に渡って形成されかつ流入口または排出口と接続されている請求項１または２の流量調節弁。
【請求項４】
前記流路延長部は、摺動軸を小径に形成した部分である請求項３の流量調節弁。
【請求項５】
前記テーパー溝は、流量抵抗がハーゲン・ポアズイユの式から導き出される指数関数に従って漸減または漸増するように形成されている請求項１〜４のいずれかの流量調節弁。
【請求項６】
前記テーパー溝は、断面積が移動距離に正比例して大きくなるリニア特性または断面積が移動距離の二乗に正比例して大きくなるパラボリック特性となるよう漸減または漸増するように形成されている請求項１〜４のいずれかの流量調節弁。
【請求項７】
前記テーパー溝は、スパイラル状に形成されている請求項１〜５のいずれかの流量調節弁。
【請求項８】
前記移動機構は、制御可能な直線状の動作を行う駆動機構により構成されている請求項１〜７のいずれかの流量調節弁。
【請求項９】
前記摺動軸と移動機構の一部はベローズで覆われている請求項１〜８のいずれかの流量調節弁。
【請求項１０】
前記移動機構の駆動軸と摺動円筒面とを、互いに熱膨張係数の異なる材料により構成し、
前記テーパー溝は、温度変化による前記材料の膨張または収縮で前記テーパー溝の流体通路の区間が変化して流量が変化する量と、温度変化による流体の粘性抵抗の変化で流量が変化する量とが打ち消し合うような形状に形成されているか、または駆動系を制御するコンピュータに温度、圧力の信号を取り込んで、これらの変動の影響による、流量の目標値からのズレを補正するように構成されている請求項１〜７のいずれかの流量調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、ガス等の流体の流量を制御する調節弁に関し、特に流量を精密かつ広範囲に調節でき、かつ長期の使用に耐える信頼性の高い流量調節弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のニードルバルブは流量調節範囲が狭く、また使用を重ねるうちに変形して流量調節が不安定になったり、流量を完全にゼロにすることができなくなるという問題があった。これに対し、本発明者は特開２００６−１３８３９９号公報（特許文献１）に開示されるような温度変化があっても流量が変化せず、どの位置でも回転角度に対する流量変化率が一定である流量調節弁を提案した。
【０００３】
また、その後前記文献１に記載の流量調節弁において流路に微細な異物が入ると、流量が不連続に著しく低下してしまうという問題を解消すべく、特開２００９−１３８３９９号公報（特許文献２）に示されている複数本の溝を有する流量調節弁を提案した。図７はこの流量調節弁の構成を示す縦断面図である。この流量調節弁は、本体ボディ１１０、スリーブ１２０、摺動軸１３０、移動機構１４０、ノブ１５０およびＯリング１６１〜１６５等から構成されている。
【０００４】
ノブ１５０は流量調節弁の流量を調節する際に操作するもので、移動機構１４０の操作軸１４２に固定されている。移動機構１４０は、ノブ１５０により軸を回転させることにより摺動軸１３０を軸方向に移動させる操作軸１４２と、操作軸１４２の回転が伝わらないように操作軸１４２と摺動軸１３０を連結する連結部１４１とから構成される。操作軸１４２は、そのねじ部１４３を介して本体ボディ１１０のねじ部１１０ａと螺合される。
【０００５】
連結部１４１は、袋ナット１４１ａ、子ねじ１４１ｃ、長ナット１４１ｄ等からなり、操作軸１４２の回転が摺動軸１３０に伝わらないように操作軸１４２とテーパー溝付摺動軸１３０とを連結する。操作軸１４２と袋ナット１４１ａとはねじ部が接着されるなどして互いに回転できないように固定される。
【０００６】
子ねじ１４１ｃは袋ナット１４１ａ内に頭が保持され、袋ナット１４１ａの貫通穴を介して足が長ナット１４１ｄに螺合された上で接着されており、さらに長ナット１４１ｄは、摺動軸１３０のねじ穴に圧入され、接着剤で固定されている。子ねじ1４１ｃの頭と袋ナット１４１ａ間、および袋ナット１４１ａと長ナット１４１ｄの間の部分には、フッ化エチレン樹脂などの摩擦抵抗の小さい座金が挟まれており、操作軸1４２の回転に伴う袋ナット1４１ａの回転動作が子ねじ１４１ｃに伝達され難くなっている。
【０００７】
摺動軸１３０は、ガイド部１３１、摺動部１３２およびテーパー溝１３３から構成される。ガイド部１３１は上部の長ナット１４１ｄのねじ穴を介して子ねじ１４１ｃと接続され、かつその外周部に２つのＯ−リング溝が設けられ、外周部が本体ボディ１１０の内側の面に沿って軸方向に移動可能となっている。
【０００８】
上記２つのＯ−リング溝には摺動軸シール用Ｏ−リング１６１，１６２が取り付けられ、中央部の段付き部に締切り用Ｏ−リング１６３が装着される。摺動部１３２には、外周部に流体通路を形成するための深さが長さ方向に沿って漸減又は漸増し、並行した複数本の溝からなるテーパー溝１３３が形成されている。
【０００９】
スリーブ１２０は、円筒形状の一端（上部）が開口し、他端（底部）が閉じた形状となっており、摺動軸１３０と反対の方向、すなわち下方から本体ボディ１１０の内側に取り付けられ、スリーブ円筒部１２１の内周に形成された摺動円筒面１２１ａが、摺動軸１３０と互いに軸方向に摺動可能に嵌合される。
【００１０】
スリーブ１２０の長手方向中央部の外径部分には、Ｏ−リング溝が設けられ、このＯ−リング溝内にＯ−リング１６５が設けられて、本体ボディ１１０の内周面でシールすることにより、流体が入口側から出口側へリークすることを防止する。スリーブ１２０下方にはスリーブキャビティー１２３が形成され、摺動軸１３０が摺動できる領域を確保している。さらにキャビティー１２３の下端には、テーパー溝３３により形成される流体通路から流れてきた流体を本体ボディ１１０の出口１１４に導くために、締め切り用のテーパー孔１２４ａとこれに連通して半径方向に形成されたスリーブ出口穴１２４ｂが設けられている。
【００１１】
ここで、テーパー溝１３３により形成される流体通路とは、テーパー溝１３３の全長のうち、スリーブ１２０の上端側の摺動円筒面１２１ａが摺動軸１３０の摺動部１３２と嵌合した部分によりテーパー溝１３３の開口面が覆われ閉じた部分をいう。
【００１２】
また、スリーブ円筒部１２１の外周面と本体ボディ１１０の内周面の間には、本体ボディ１１０の流体入口１１１から流入して流入口１１２を経由した流体を、テーパー溝１３３により形成される前記流体通路に導くための流路空間１１３が形成されている。
【００１３】
本体ボディ１１０の流体入口１１１から流入した流体は、流入口１１２および、スリーブ円筒部の外周面と本体ボディ１１０の内周面の間の流路空間１１３を通り、３本の溝からなるテーパー溝１３３により形成される流体通路を通過し、テーパー孔１２４ａおよびスリーブ出口穴１２４ｂを経由した後、流体出口１１４から外部に流出する。そして、ノブ１５０を正転あるいは逆転すると、摺動軸１３０が本体ボディ１１０に対して軸方向に往復移動することになり、その結果テーパー溝１３３の開口部、つまりスリーブ１２０上端部における溝の断面積を変化させて、流量を調節することができる。
【００１４】
この流量調節弁は微少流量から比較的大きな流量まで幅広いレンジで精密に調節することができる。ところが、使用するケースが増加するにつれて、流量を調節するために摺動軸を動作させると、一時的に予定した流量の変化とは逆方向に流量が変化する現象が確認されるようになってきた。このバックラッシュのような逆方向の動作は、一時的ではあっても操作者に混乱を与えたり、調製される流体の調合精度を狂わせることになり大きな問題となる場合がある。上記流量調節弁は微少な流量を正確に調節できることを特徴とするが、前記流量変動はこのような微少な流量調節において特に顕著に影響が現れ、その悪影響も大きくなる。
【００１５】
また、自動調節においては流量調節用弁を迅速に動作させて所望の流量に近づけるように制御するのが一般的である。しかし、上記のような挙動を示す場合、その悪影響を回避する為には、少し流量を変化させては新たな流量の位置で安定するまで待ち、また少し流量を変化させて安定させるといった段階的な流量変化の制御を行う必要が生じる。あるいは、操作時間を相当に遅くして悪影響が生じないようにするといった制御を行うこともできるが、何れの場合も流量調節に相当な時間が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−１３８３９９号公報
【特許文献２】特開２００６−１３８３９９号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】小林清志、飯田嘉宏共著，「新版  移動論」，第２２刷，株式会社朝倉書店，１９９７年１０月，ｐ．３０、ｐ．４８
【非特許文献２】Technical University of Denmark, MIC : Department of Micro and Nanotechnology, Dr. Henric Bruus, TheoreticaＬ microfluidics, Lecture notes second edition, fall 2005,
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
解決しようとする問題点は、流量調節時に意図する方向と反対方向への流量変動を防止することのできる流量調節弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、上記課題を解決すべく、流量調節弁の挙動、生じた現象について種々の解析、検討を行った結果、操作軸の摺動領域の空間体積が操作軸の動作により変動することが原因であることが分かった。すなわち、スリーブキャビティー１２３の空間体積が摺動軸１３０のピストン動作により変動し、このとき生じた圧力が流量調節される流体に影響することが原因であることが分かった。
【００２０】
この挙動は気体より液体の方が顕著である。気体、例えば窒素ガスは液体である水の約１／５０の粘性抵抗しかないため前記ピストン作用の影響を受け難い。流体が液体の場合、流量を減少させる操作を行うと、操作スピードに応じたピストン動作によりキャビティー内部圧力が変化し、キャビティー内部の液体が押し出され、キャビティー内部圧力が安定するまでの時間中は流量が増加する。例えば、摺動軸の外形が８mmの場合、軸端の面積Ｓは次のように求められる。
Ｓ＝０．４2π＝０．５０２４cm2
摺動軸を１cm/minの速度で動かすと押し出される流量Ｑは０．５cm3/min  となる。テーパー溝を用いた一般的な流量調節弁では０．１ml/min程度の流量調節が可能であるので、このようなレンジで操作した場合、押し出される流量の与える影響は非常に大きい。
【００２１】
図５、６に、従来のテーパー溝を用いた流量調節弁において、それぞれ流体に気体（窒素ガス）と液体（水）を用いた場合の、操作軸の回転位置（抵抗軸の移動量）、つまり設定流量と実際に流れる流量変化との関係を示す。ここで、図中、２点鎖線のグラフの符号ａが操作軸の回転数（抵抗軸の移動量）、実線のグラフのｂが実際に流れた流体の流量であり、ａ１は増加操作、ａ２は減少操作時を表し、破線は理想的な挙動を示している。なお、これらのグラフは、理解を容易にするために実際の測定結果によるグラフの一部を単純化して明らかな変化だけを表している。
【００２２】
図５，６から明らかなように、設定流量（抵抗軸の移動量）をａ→ａ’→ａと変化させると、それに伴い流量もｂ→ｂ’→ｂと変化するが、一時的に制御方向とは反対方向に流量が変化していることが分かる。また、気体と液体と比較すると、液体の方が変動が大きいことも分かる。
【００２３】
そこで、上記のような流量変動を防止するにはこのような操作軸の遊び代の空間と、流体の流路とを完全に遮断すればよく、構造上これらの流路とキャビティーとを分離した位置に形成すればよいことが分かった。すなわち、上記課題は以下の本発明の構成により解決される。
【００２４】
（１）互いに軸方向に摺動可能に嵌合された摺動軸および摺動円筒面と、前記摺動軸を軸方向に移動させる移動機構とを有し、
前記摺動軸および摺動円筒面の少なくとも一方の摺動面にはその特定領域が流体通路となる１つまたは複数のテーパー溝が形成され、このテーパー溝は長さ方向に沿って流路抵抗が漸減または漸増する形状であり、
前記摺動軸の端部に形成され摺動領域を担保するためのキャビティーが前記流体通路と分離または遮断された部位に形成されている流量調節弁。
（２）前記流体通路の流入または排出口が前記摺動円筒面の一部に形成されている上記（１）の流量調節弁。
（３）前記テーパー溝の端部には前記テーパー溝の最小流路抵抗より小さい流路抵抗の空間領域である流路延長部が摺動軸の可動範囲に渡って形成されかつ流入口または排出口と接続されている上記（１）または（２）の流量調節弁。
（４）前記流路延長部は、摺動軸を小径に形成した部分である上記（３）の流量調節弁。
（５）前記テーパー溝は、流量抵抗がハーゲン・ポアズイユの式から導き出される指数関数に従って漸減または漸増するように形成されている上記（１）〜（４）のいずれかの流量調節弁。
（６）前記テーパー溝は、断面積が移動距離に正比例して大きくなるリニア特性または断面積が移動距離の二乗に正比例して大きくなるパラボリック特性となるよう漸減または漸増するように形成されている上記（１）〜（４）のいずれかの流量調節弁。
（７）前記テーパー溝は、スパイラル状に形成されている上記（１）〜（５）のいずれかの流量調節弁。
（８）前記移動機構は、制御可能な直線状の動作を行う駆動機構により構成されている上記（１）〜（７）のいずれかの流量調節弁。
（９）前記摺動軸と移動機構の一部はベローズで覆われている上記（１）〜（８）のいずれかの流量調節弁。
（１０）前記移動機構の駆動軸と摺動円筒面とを、互いに熱膨張係数の異なる材料により構成し、
前記テーパー溝は、温度変化による前記材料の膨張または収縮で前記テーパー溝の流体通路の区間が変化して流量が変化する量と、温度変化による流体の粘性抵抗の変化で流量が変化する量とが打ち消し合うような形状に形成されているか、または駆動系を制御するコンピュータに温度、圧力の信号を取り込んで、これらの変動の影響による、流量の目標値からのズレを補正するように構成されている上記（１）〜（７）のいずれかの流量調節弁。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流量調節時に意図する方向と反対方向への流量変動を防止することができ、正確な流量調節を行うことが可能で、特に微少流量における悪影響を排除でき、自動制御においても問題なく機能する流量調節弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の流量調節弁の基本構成を示す断面図である。（実施例１）
【図２】図２はテーパー溝を用いた流量調節弁の断面三角形の溝の形状例を示す模式図である。
【図３】図３は本発明の流量調節弁の他の構成を示す断面図である。（実施例３）
【図４】図４は異なる開度の流量調節弁の状態を示す断面図である。
【図５】図５は従来の流量調節弁の窒素ガスを使用した場合の、操作軸の回転数と実際の流量の関係を示すグラフである。
【図６】図６は従来の流量調節弁の水を使用した場合の、操作軸の回転数と実際の流量の関係を示すグラフである。
【図７】図７は従来の流量調節弁の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の流量調節弁は、互いに軸方向に摺動可能に嵌合された摺動軸および摺動円筒面と、前記摺動軸を軸方向に移動させる移動機構とを有し、前記摺動軸および摺動円筒面の少なくとも一方の摺動面にはその特定領域が流体通路となる１つまたは複数のテーパー溝が形成され、このテーパー溝は長さ方向に沿って流路抵抗が漸減または漸増する形状になっている流量調節弁であって、前記摺動軸の端部に形成され摺動領域を担保するためのキャビティーが前記流体通路以外の部位に形成されているものである。
【００２８】
このように、摺動軸の端部に形成され、摺動軸の摺動領域を担保するためのキャビティーを前記流体通路以外の部位に形成することで、摺動軸のピストン作用で生じたキャビティー内の圧力変化を流体流路から遮断することができる。
【００２９】
キャビティーを前記流体通路以外の部位に形成する手法としては特に限定されるものではないが、例えば摺動軸の溝形成部の端部から摺動軸の端部までを延設し、溝形成部の端部から摺動軸の端部までの距離を長くして、この延設部位に流入口または排出口までの流路を形成する。そして、その流体抵抗が摺動時に何れの位置においても一定となるようにすればよい。つまり、ピストン動作の影響が生じる摺動軸端部の摺動領域内に流体の流入口と排出口の何れも存在しないようにすればよい。
【００３０】
前記延設部位に形成される流路の形態としては特に限定されるものではなく、テーパー溝により規制された流体の流れや流量に悪影響を与えることがなく、摺動軸の摺動時に流体抵抗が変化しないような形態、形状であればよい。具体的には、摺動軸を小径にして、摺動面との間に生じた断面ドーナッツ状の空間により形成される円筒状の空間領域とすることが好ましい。あるいは、摺動軸内部に円筒状の空間をと長穴状の開口部を設けて前記テーパー溝と流入口または排出口とを接続するようにしてもよい。さらには、摺動軸の表面に１つまたは複数本の延長用の溝を形成してもよい。
【００３１】
本発明では、流体の流量調節をテーパー溝により行うことで、広範囲に正確な流量調節を行うことができる。さらに、摺動軸および摺動円筒面の材料を適当なものに選定し、かつテーパー溝の形状を調整することで温度変化による誤差を極めて小さなものとすることもできる。
【００３２】
本発明の流量調節弁は、溝で構成される流路の断面の大きさを長さ方向に少しずつ小さく（大きく）している。円筒状の摺動軸の外周面もしくは穴の内周面である摺動円筒面に断面が正三角形状などの溝を直線あるいはスパイラル状等として設け、前記外周面に密接する内径の筒である摺動円筒面に挿入する。そして、溝の深さが漸増または漸減するように形成し、摺動軸および摺動円筒面の一方の一部の領域と他方の一部の領域とが密着・嵌合することで、その特定領域の溝の部分だけが閉じた筒状となり流路になるようにしている。そして、摺動軸が動くことで特定領域が移動し、溝の流体抵抗が変化し、流量を調節することができる。
【００３３】
この溝は、必要とされる流体抵抗の変化率に従って任意に高精度で形成することができ、溝を形成するだけなので加工も比較的容易である。また、溝の長さや大きさを任意に設定することで、可変範囲や変化率も任意に、しかも広範囲に設定することができる。このため、簡単な構造で、広範囲に高精度の流量調節を行うことができる。テーパー溝は１本または２本以上の複数の本数とすることができ特に限定されるものではないが、特性の劣化を防止する観点からは３本以上が望ましい。しかし、あまり溝の本数が増えすぎると製造コストが増し、小型化が困難になり、精度が劣化するなどの弊害が生じる。このため、通常の使用形態であれば５ないし６本以下が好ましい。
【００３４】
次に、図を参照しつつ本発明の基本構成について説明する。図１は本発明の流量調節弁の基本構成を示す縦断面図である。また、図中、中心線より上半分Ａは全開状態、下半分Ｂは全閉状態を表している。この流量調節弁は、本体ボディ１０、スリーブ２０、摺動軸３０等から構成されている。流体は本体ボディ１０の流体入口１１から入り、流体出口１４から出てゆく。テーパー溝が形成されている摺動軸（以下「摺動軸」と呼ぶ）３０は、本体ボディ１０内に配置されているスリーブ２０の内面である摺動円筒面２１ａによって一部が覆われ、残部が露出している。
【００３５】
摺動軸３０の溝形成部位である摺動部３２の外周の摺動面は、スリーブ２０の摺動円筒面２１ａに密接して嵌合状態になっているため、流体入口１１から流入した流体は、スリーブ２０の外周空間である流路空間１３を通り、さらに摺動軸３０のテーパー溝３３の中を通って、流体出口１４から流出する。操作軸４３を介して摺動軸３０を軸方向に動かすことにより、スリーブ端部に開口するテーパー溝３３の断面の大きさが変化し、結果として流路抵抗が変化するので、流量を変化させることが可能になる。なお、テーパー溝は流出方向に漸増しているので、スリーブ端部に開口するテーパー溝３３の断面の大きさが全体の流体抵抗を支配する。
【００３６】
図２は三角形断面を持ち溝の深さが幾何級数的に変化する流路の立体図である。図１の溝３３３は図２のように深さが幾何級数的に変化する正三角形の溝４０３が、円筒面に加工されたものである。流体は流体入口４０２から正三角形の溝内に流入し、流体出口４０１から流出する。図１の摺動軸３３０が軸方向に移動するにつれて、区間４０４が移動し、流路抵抗が変化する。
【００３７】
次に、テーパー溝の形状の決定方法についてハーゲン・ポアズイユの法則を用いる場合を例示して説明する。ハーゲン・ポアズイユ(Hagen-Poiseuille)の法則により、層流状態の円管内の流れでは流量は通常直径の４乗に比例して大きくなる。非円形流路の場合にも、その流路形状に応じた「水力学的相当直径」により、流量はその相当直径の４乗に比例することが知られている。（非特許文献１参照）従って、三角溝の深さが１０分の１になると、流量は１０のマイナス４乗すなわち１万分の１に小さくなる。三角形の溝の深さを指数関数的に減少させて軸の外周に成形することにより、指数関数的に流量を少なくすることが可能である。
【００３８】
例えば溝の深さが平均１．５mmの区間と溝の深さが平均で１０分の１の０．１５mmの区間での流量を考えると、深さが１０分の１になることから、流量は１００００分の１になる。つまり、溝の深さが平均１．５mmの区間で流量が１L/minの条件の場合、溝の深さが０．１５mmの区間では、０．１mL/minということになる。正確には、指数関数になっている区間につき、三角形の流路の管路抵抗で積分計算を行って計算する必要がある。
【００３９】
次に、ハーゲン・ポアズイユの法則を用いた流体抵抗の求め方についてより詳細に説明する。なお、ハーゲン・ポアズイユの式は、一般的な流体工学の教科書等に記載されているので、詳細についてはそれらを参照されたい。ここで、半径ｒ、長さＬの円管内を粘性係数μの流体が差圧Δｐで流れるときの、層流状態の流量Ｑは、下記(１)のハーゲン・ポアズイユの式で表され、流路の抵抗Ｒは（２）式になる。
Ｑ＝ＲΔｐ                            （１）
Ｒ＝８μＬ／πｒ4                     （２）
【００４０】
ここで、流路の形状が１辺の長さａの正三角形の場合について考察する。三角形の流路における流量は、デンマーク大学（Technical University of Denmark）マイクロ＆ナノテクノロジー学部（MIC : Department of Micro and Nanotechnology）Dr. Henric Bruusの"Lecture notes second edition, fall 2005, TheoreticaＬ microfluidics", p35（非特許文献２）のセクション2.4.4において、Fig2.6(c)に示される断面三角形の流路について検討されている。このセクションで示されている流量（flow rate）Ｑを求める式2.37から上記に従って流路抵抗Ｒを求めると下記式(３)が導き出される。
【００４１】
【数１】
2016070453.tif 000003
（３）
正三角形の高さをｈとすると、
【００４２】
【数２】
2016070453.tif 000004
（４）
（３）、（４）式より、高さｈの正三角形流路の抵抗は次式になる。
【００４３】
【数３】
2016070453.tif 000005
（５）
【００４４】
次に、長手方向に深さが漸減する場合の流路抵抗を求める。
正三角形溝の深さが、長手方向に指数関数的に漸減する場合を考えた場合、Ｌ＝ｘとすると、溝の深さは次式で表される。
【００４５】
【数４】
2016070453.tif 000006
（６）
（５）、（６）式から、長手方向のある微小区間での抵抗は
【００４６】
【数５】
2016070453.tif 000007
（７）
となり、長手方向に、区間ｘ−Ｌからｘまでの抵抗は、上式を積分すると、
【００４７】
【数６】
2016070453.tif 000008
（８）
となる。
【００４８】
この（８）式は、長手方向に深さが漸減する断面形状が正三角形で全長がＬの流路に、粘性係数がμの流体が流れたときの、流体の流体抵抗を求める計算式である。この式から、流路長Ｌや流体のμと流体抵抗・流量との関係を算出できる。
【００４９】
このように、テーパー溝の断面形状はハーゲン・ポアズイユの法則に従う場合、上記式に従って求めることができるが、実際に溝を形成したモデルで検証したデータ等を基に溝形状を決定してもよい。あるいは、バルブの特性として一般に用いられている次の２種類の特性になるように設定してもよい。
【００５０】
（１）リニア特性形流量特性：締め切り位置で断面積をゼロとし、バルブを開くに従って、断面積が移動距離に正比例して大きくなるように設定される。この特性を実現するには、溝の深さ（高さ）ｈをバルブ締め切りからの開き方向への移動距離ｘの関数としたとき、溝の深さを移動距離ｘのルート比例するように設定すればよく、下記式（９）のようになる。
ｈ＝Ａ√ｘ      （Ａ：比例定数）    （９）
【００５１】
上記式（９）において、正三角形状の溝の深さがｈの場合、その部分の溝の断面積Ｓは、
Ｓ＝（√３／２）ｈ2 
となり、深さｈの２乗に比例する。従って、溝の深さｈを長さ方向の距離ｘに対して√ｘに比例させると、断面積はｘに対して√ｘの２乗になり、ｘに正比例することになる。
【００５２】
（２）放物線形流量特性（パラボリック特性）：締め切り位置で断面積をゼロとし、バルブを開くに従って、断面積が移動距離の二乗に比例して大きくなるように設定される。この特性を実現するには、溝の深さｈをバルブ締め切りからの開き方向への移動距離ｘの関数としたとき、溝の深さｈが距離ｘに比例するよう設定すればよく、下記式（１０）のようになる。
ｈ＝A√ｘ    （Ａ：比例定数）  （１０）
式（１０）においても上記式（９）同様に溝の深さｈを長さ方向の距離ｘに対して正比例するように設定すると断面積はｘの２乗に比例することになる。
【００５３】
ところで、一般にバルブの流量の容量を表すためにバルブ容量「Cv」値が使われている。例えば、ハーゲン・ポアズイユの式は流体が層流状態で成立する式であるが、流体の絞り要素として、オリフィスが用いられる場合や、流量が大きくなってレイノルズ数が２０００を超える領域では乱流状態になる。Cv値は、流体の比重、粘度、バルブの１次圧力、２次圧力、温度、弁の形状、配管の形状など非常に複雑な各種要因を取り入れないと正確には計算できず、通常は例えばCv値計算専用のソフトウェア等が使われている。Cvの簡便な計算式としてメーカのカタログなどで用いられている経験式では下記の式
Cv＝0.052S  （S：断面積）
が知られており、概算値を得るにはこの式を用いることになる。
【００５４】
本発明ではハーゲン・ポアズイユの法則に基づいて溝の断面積を決定することが望ましいが、上記リニア特性形流量特性や放物線形流量特性に従って断面積を決定してもよい。溝の断面積、形状を具体的にどのようなものにするかは、求められる流量調節弁の性能や、弁に求められる仕様、使用環境、流体の種類などにより最適なものに調整すればよい。
【００５５】
テーパー溝の断面形状は、上記例に限らず何れの形状も選択することができる。つまり、上記各式や法則などに従い流体抵抗が漸増または漸減することが可能な形状であれば、四角形や三角形、あるいは半円形など、どのような形状でもよい。しかしながら、加工の容易性や流体抵抗を算出する作業の容易性を考慮すると、半円形か三角形が好ましく、上記のような正三角形が最も好ましい。また、テーパー溝を長手方向、つまり流路の一端から他端までをどのような形状で形成するかも任意でよく、直線状でもスパイラル状でも、ジグザグや蛇行したような形態でもよい。主にコストや目詰まり防止の観点からは直線状が好ましく、調節範囲を広くとりたい場合にはスパイラル状など湾曲したり、蛇行した形状が好ましい。スパイラルは、この中でも加工が容易な形状として推奨される。また、摺動軸と摺動円筒面に雄ねじと雌ねじを形成し、このねじの一部、例えば雄ねじのねじ山の一部を除去することで、雌ねじの谷が溝を構成するようにしてもよい。さらに、流量調節範囲を大きくするために、たとえばスパイラル溝と直線溝を組み合わせた複合型にしてもよい。
【００５６】
本発明ではテーパー溝の一部の領域が流路を構成するように摺動軸および摺動円筒面の長さを決定する。つまり、摺動軸が摺動円筒面を摺動することで、摺動軸と摺動円筒面の密着している部分の領域が変化し、この部分にある特定領域のテーパー溝だけが流路となる。そして、この特定領域の溝部分が変化すると流体抵抗も変化するので流量が調節される。つまり、溝の特定位置には特定の流体抵抗が対応するので、流路を構成する溝の位置を変えれば流体抵抗も変化する。
【００５７】
摺動軸と摺動円筒面が密着嵌合する領域は、一方が他方に対して短くなるようにして他方の一部分だけに密着・嵌合するようにしてもよいし、図１のように、入れ子状に端部同士が密着・嵌合する状態から徐々に全体が密着・嵌合する状態に移行するような構造でもよい。ここで、”密着・嵌合”とは、円筒状ないし円柱状の摺動軸の外周面が円筒状のハウジング内周面である摺動円筒面に隙間なく密接して、この領域ではテーパー溝の内部以外に流体が存在できない状態をいう。従って、溝全体の流体抵抗を決定する部分は、摺動軸が摺動円筒面と密着・嵌合している領域から密着・嵌合していない部分に移行する開放端に相当する部分のうち、流体抵抗が大きい側、つまり断面が小さい側である。摺動軸および摺動円筒面の大きさや長さも、形成する溝や流量調節弁の性能や、仕様、仕様環境、流体の種類などにより最適なものに調整すればよい。
【００５８】
摺動軸および摺動円筒面の材質としては、特に限定されるものではなく、流量調節弁に通常使用されている材料を使用すればよい。また、求められる流量調節弁の性能や、仕様、仕様環境、流体の種類などにより最適なものにすればよい。耐薬品性や加工の容易さ、温度特性などの観点からは、樹脂材料、具体的にはフッ化エチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂等も好ましく、特にナイロン６６、ポリアセタール樹脂、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化エチレン樹脂が好適に用いられる。また、本体ボディや操作軸などの構成材料は真鍮、ステンレス鋼、表面処理を施した鉄、耐腐食性の各種合金等の金属で構成してもよい。
【００５９】
本発明の流量調節弁は、材料や溝構造の設定により、積極的な温度補正を行わせることができる。気体の粘度は温度上昇に伴って増加し、気体の流量抵抗が大となる。このため、温度上昇に伴って流体調節弁を流れる気体の流量が減少する。一方、温度上昇したときに、流体通路の長さを短尺化し気体の流量抵抗が小さくなるようにすれば、気体の流量を増加することができる。
【００６０】
また、液体の粘度は温度上昇に伴って減少し、液体の流量抵抗が小となる。このため、温度上昇に伴って流体調節弁を流れる液体の流量が増加する。一方、温度上昇したときに、液体通路の長さを長尺化し液体の流量抵抗が大きくなるようにすれば、液体の流量を減少することができる。
【００６１】
このように、気体と液体の粘度が温度変化に対して反対の性質を持っているが、逆向きの補正動作を適宜行わせることにより、温度変化があっても流量が変化しない流量調節弁を得ることが可能である。
【００６２】
すなわち、溝の形状を、温度変化により、溝の流体通路の区間（位置）が変化することによる流量変化量と流体の粘性抵抗が変化することによる流量変化量とが打ち消し合うように設定すればよい。溝の流体通路の長さが一定のままでも、抵抗要素になる区間（位置）を変化させれば、溝の深さが変化するので流量抵抗を変えることができる。このようにした場合には流量の温度依存性をなくす効果が得られる。
【００６３】
具体的には、テーパー溝の横断面形状を、長手方向に沿って深さが指数関数的に漸減（漸増）する正三角形とした場合、摺動軸を移動させる移動機構の駆動軸ないし操作軸を金属などで構成し、摺動円筒面を有するスリーブや本体ボディを構成する材料を樹脂材料で構成すると両者の間に熱膨張係数の差が生じる。例えば、真鍮とナイロン樹脂との熱膨張係数の差は７×１０-5／℃である。また、空気の動粘性係数μは、摂氏０度から摂氏１００度に温度上昇すると、１．７３倍になる。上記式から、動粘性係数が１．７３倍に増えると、流量は１．７３分の１に減少する。一方、摂氏０度から摂氏１００度に温度上昇すると、流体通路の部分での操作軸とハウジングの相対的な位置ずれ量が生じる。このとき、テーパー溝による流体通路は相対的に移動し、流路での流体抵抗は減少する。こうして、動粘係数の増加分を打ち消すような溝の形状を設定することで温度補償が行われる。
【００６４】
流量の温度補償は、ハウジングと移動機構の操作軸の各熱膨張による長手方向の変位差を利用しているが、テーパー溝を有す摺動円筒面の外面に接する部分、すなわち摺動軸と、このテーパー溝を設けた部分である摺動円筒面部分、すなわちハウジングとは同じ熱膨張係数の材料で構成することが好ましい。また、本体ボディの材料が異なる場合には補助スリーブを設けてもよい。こうすることによって、両者の隙間が径方向に広がって流量が大きく変化したり、同隙間が径方向に減少しすぎて操作軸が動かなくなること等を防止できる。
【００６５】
温度補償は、材料の熱膨張係数の違いを利用する方法ではなく、自動制御により行わせてもよい。具体的には、操作軸の駆動系を制御するCPUに温度計からの流体温度の信号を取り込んで演算し、温度による流量変化を補正する動作を行わせてもよい。また、温度だけでなく、流体の１次圧、２次圧についても計測値の電気信号をCPUに取り込んで補正演算を行わせ、目標流量が、温度、圧力により変動しないようにすることも可能である。
【００６６】
次に、本発明の応用例として、流体の粘性係数が未知の場合における１点校正による特定流量でのダイヤル位置決定の手法について説明する。
【００６７】
粘性係数が未知の流体や、混合ガス等２種以上の混合物等において、粘性係数を計算で求める煩雑さを回避したい場合がある。このようなとき、ある圧力条件のもとで、あるダイヤル回転位置での流量を測定することによって、そのダイヤル位置に測定した流量を、導きだし「１点校正」することにより、ダイヤルの回転位置を決定することが可能である。
【００６８】
圧力条件と粘性のどちらか、または両方とも未知の場合でも、あるダイヤル回転数の位置での流量が分かれば、差圧と流体の粘性係数が変化しない限り、それ以外のバルブのダイヤル位置での流量は比例関係にあり、一義的に決まるからである。このような「１点校正」の手法により、ある狭い範囲の流量計しか持ち合わせていない場合でも、その流量計の測定範囲以外の範囲の流量でも、使用した流量計と「同程度」の誤差で流量を設定することが可能となる。
【００６９】
温度、圧力によって、粘性係数が変化することがあっても、上記の「１点校正」の手法を用いるにより、どんな流体でも、流れが粘性流である限り、広範囲な流量が設定可能である。１点校正した流量の精度に応じて見込まれる精度により、広範囲な流量の設定が可能となるのである。
【００７０】
広い範囲の流量を高精度で設定したい時には、マスフローメータの精度がよいフルスケール付近で流量を測定し、ダイヤル位置を決定することにより、圧力・温度を大幅に変えない限りマスフローでは測定できない微少流量まで、ダイヤル位置で流量を設定することが可能である。
【００７１】
次に、本発明のより具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００７２】
図１は本発明の実施の形態に係る流量調節弁の第１の実施例の構成を示す縦断面図である。この流量調節弁は、本体ボディ１０、スリーブ２０、摺動軸３０、移動機構連結部４０およびＯリング６１〜６５等から構成されている。
【００７３】
移動機構連結部４０は、摺動軸３０を軸方向に移動させるための移動機構が結合する部分であり、例えば図７の移動機構１４０の操作軸１４２等に相当する構造体等に固定される。図示しない移動機構は、特に限定されるものではなく、種々の態様をとることが可能であるが、例えば操作用のノブにより軸を回転させることにより摺動軸３０を軸方向に移動させる操作軸と、操作軸の回転が伝わらないように操作軸と摺動軸３０を連結する連結部とから構成される。操作軸は、そのねじ部を介して本体ボディのねじ部と螺合される。手動による移動機構の詳細については図７の説明を参照されたい。
【００７４】
摺動軸３０は、ガイド部３１、摺動部３２、テーパー溝３３、流路延長部３４および軸端シール部３５とから構成される。ガイド部３１は軸端に形成された移動機構連結部４０を介して図示しない移動機構と接続される。ガイド部３１の移動機構連結部４０側の外周部には３つのＯ−リング溝３１１，３１２，３１３が設けられ、溝以外の外周部が本体ボディ１０に形成された摺動円筒内側面に沿って軸方向に移動可能となっている。
【００７５】
上記３つのＯ−リング溝３１１，３１２，３１３には摺動軸シール用Ｏ−リング６１，６２，６３が取り付けられ、第１シール部を形成している。また、摺動部３２直近のＯ−リング６３は、バルブを閉じたときにスリーブ２０の端部に接して締切りの機能を果たす。摺動部３２には、外周部に流体通路を形成するテーパー溝３３が形成されている。このテーパー溝３３は、この例では深さが長さ方向に沿って漸減又は漸増し、並行した複数本の溝がスパイラル状に形成されている。
【００７６】
摺動軸３０の軸端には軸端シール部３５が形成されている。この軸端シール部３５にはＯ−リング溝３１４，３１５が形成され、その内部には摺動軸シール用Ｏ−リング６４，６５が取り付けられている。この軸端シール部３５により、流体は略完全に遮断され、軸端３６からキャビティー２３内に流出することがない。
【００７７】
前記摺動部３２と軸端シール部３５との間には流路延長部３４により延長流路３７が形成されている。この延長流路３７は、摺動部３２のテーパー溝３３から流出した流体を流出口１４まで導く機能を持ち、摺動軸３０の摺動範囲内において一定の断面積つまり一定の流体抵抗を保つように形成されている。流路延長部３４は、この例では摺動軸３０、特に摺動部３２の外径よりも小径に形成され、摺動円筒面２１ａとの間に生じた間隙である空間が延長流路３７となり、摺動軸３０の摺動範囲に渡って断面ドーナツ状の円筒空間を形成している。そして、前記テーパー溝３３の最大断面積側の開口部が、この延長流路３７に開口して、流体がテーパー溝３３から延長流路内に流入できるようになっている。
【００７８】
流路延長部３４を摺動部３２の外径よりも小径に形成するという単純な構成で、摺動軸の摺動範囲において流路となる延長流路３７の空間の断面積を容易に一定に保つことができる。しかも、摺動範囲に渡ってテーパー溝３３の端部と流出口１４とを容易に接続することができる。延長流路３７の断面積、あるいは流体抵抗は、流量調節弁の機能に影響がない程度に設定されている。具体的には、テーパー溝の最大断面積より大きく、その上限は特に規制されるものではないがテーパー溝の最大断面積の１０〜５０倍程度に設定するとよい。延長流路の空間とキャビティーの空間とは機械的に遮断ないし分離されている。
【００７９】
スリーブ２０は、両端とも開口し、内周面が円滑な円筒形状に形成されている。操作軸側の開口部は先端が外周および内周ともテーパー状に形成され、スリーブ２０の外周空間である流路空間１３を通った流体がスムーズにテーパー溝内に流入できるようになっている。本体ボディ１０内に形成されている円筒状の空洞のうち大径のスリーブ収納部１６には、スリーブ２０が軸端方向から挿入され装着される。本体ボディ１０の軸端部側には、軸端部カバー１０ａが止めねじ７１により着脱自在に装着、固定されていて、この軸端部カバー１０ａを取り外すことでスリーブ収納部１６が露出するので、容易にスリーブ２０を着脱することができる。
【００８０】
スリーブ後部２５は流路延長部３４により延長された摺動軸３０の摺動範囲を確保するために形成されている。スリーブ後部２５は、スリーブ２０を本体ボディ１０に装着した後、軸端部カバー１０ａを装着することでその内部に収納される。スリーブ後部２５および軸端部カバー１０ａの内部空間は、摺動軸３０の軸端部３５の動作により容量が変化する。この実施例では、軸端部カバー１０ａに形成された通気口１９により、スリーブ後部２５および軸端部カバー１０ａの内部空間内の気体は軸端部３５のピストン動作に応じて吸排気されるが、安全性などの理由でこれを密閉することも可能である。この空間と、流体流路とは、Ｏ−リング溝３１４，３１５に装着された摺動軸シール用Ｏ−リング６４，６５により完全に遮断されているので、前記ピストン動作の影響が流路内の流体に及ぶことはない。
【００８１】
スリーブ２０の長手方向中央部の外周部分には、Ｏ−リング溝２６，２７が設けられ、このＯ−リング溝内にはＯ−リング６６，６７が配置されて、スリーブ収納部１６の内周面との間でシールすることにより、流体が流入位口側から流出口側へリークすることを防止している。前記Ｏ−リング溝２６，２７の軸端側には、半径方向にスリーブ出口孔２４が形成され、テーパー溝３３により形成される流体通路から流れてきた流体を前記延長流路３７を介して本体ボディ１０の流出口１４に導いている。
【００８２】
スリーブ摺動部２１の内周に形成された摺動円筒面２１ａは、摺動軸３０の摺動部３２と互いに軸方向に摺動可能に密着、嵌合している。これにより、摺動円筒面２１ａと密着したテーパー溝３３は、その上部開口部分が覆われて閉じた管状の流体通路となる。すなわち、テーパー溝３３により形成される流体通路とは、テーパー溝３３の全長のうち、スリーブ２０の先端側の摺動円筒面２１ａが摺動軸３０の摺動部３２と嵌合した部分によりテーパー溝３３の開口面が覆われ、封止されている部分をいう。
【００８３】
次に、流量調節弁の動作について説明する。本体ボディ１０の流体入口１１から流入した流体は、スリーブ円筒部２１の外周面と本体ボディ１０の内周面の間の流路空間１３を通り、スリーブ円筒部２１の端部から３本の溝からなるテーパー溝３３により形成される流体通路に入り、このテーパー溝３３による流路部分を通過し、延長流路３４を経由した後、流体出口１４から外部に流出する。例えば操作軸の操作用のノブを正転あるいは逆転する等して、摺動軸３０を本体ボディ１０に対して軸方向に往復移動させることにより、テーパー溝３３のスリーブ端に開口する溝の大きさを変化させて、流量を調節する。
【００８４】
例えば、ノブ等で操作される図示しない操作軸を回転すると、操作軸と共に摺動軸３０が軸方向に移動し、テーパー溝３３を持つ摺動部３０の外面がスリーブ２０の摺動円筒面２１ａに沿って摺動する。このとき、操作軸は回転しても摺動軸３０は追従して回転することなく、軸方向にのみ移動する。図４は、流量調節弁の動作状態を表した図であり、図中Ａは１００％開いた状態、Ｂは５０％開いた状態、Ｃは全て閉じた状態を表している。
【００８５】
このように、摺動軸が回転することなく軸方向のみに動作すると、摺動軸３０の外周とスリーブ円筒部２１の摺動円筒面との間の摩擦距離は、前進・後退動作だけになるので、大幅に少なくなる。例えば直径８mmで１回転のπ・ｄ＝３．１４ｘ８≒２５mmからねじのピッチ＝０．８mmへと大幅に減少し、約３１分の１になる。このことにより、磨耗は劇的に減少する。
【００８６】
ところで、流量調節バルブは締め切りの状態では流量がゼロになることが望ましい。このため、摺動軸に締め切り用のシール部材を設けるとよい。本実施例では図１に示すように、摺動軸３０はそのＯ−リング溝３１３にＯ−リング６３を装着しており、それぞれがバルブ締め切り状態で、スリーブ２０の端部に密着して端部を密閉し、締め切りシールとして機能するようになっている。
【００８７】
また、図１の流量調節弁では、テーパー溝３３により形成される流体通路は流体入口から流体出口に向かって徐々に三角溝の大きさが大きくなるので、流体中の異物が流体通路内で詰まりにくい構造となっている。なお、上記の実施例では溝の数が３本の場合を示したが、これに限らず、任意の複数本の溝を設けることができる。
【００８８】
本体ボディ１０の操作軸側に形成されているフランジ１８は、操作軸の為の機構や流体を操作側に対して完全に封止するためのベローズを含む封止構造などが取り付けねじ７２により取り付けられるように形成されたものである。なお、上記の対で装着されている各Ｏ−リングは、どちらか１方を省略しても良好なシール機能を持つので、１個とすることも可能である。
【００８９】
図１に示す流量調節弁を作成して、気体（窒素ガス）および液体（水）の制御を行ったところ、図５，６に示すような制御と逆方向の変化は生じず、これらの図の破線で示すように流量操作に追従して実際の流量も理想的に変化することが分かった。
【実施例２】
【００９０】
図３は本発明の他の実施例を示した断面図である。図中図１と同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。この例では、摺動軸３０の摺動部３２およびＯ−リング溝３１１，３１２，３１３と移動機構連結部４０の間のガイド部３１０を、摺動軸３０の摺動距離相当分だけ延長している。
【００９１】
そして、延長したガイド部３１０の移動機構連結部４０側にさらにＯ−リング溝３１１，３１２を形成し、Ｏ−リング３６１，３６２を装着、配置している。これにより、移動機構連結部４０側が２重にシールされることになり、移動機構側に流体が漏れ出す現象を極力少なくすることができる。従って、例えば劇物、毒物など操作者、環境に有害な流体を扱う場合でも安心して使用できるように安全性を高めることができる。
【００９２】
摺動軸３０の長さを伸ばすために本体ボディ１０に対し移動機構連結部４０側に更に延長ボディ１０ｂを連結している。また、本体ボディ１０には円筒状の摺動円筒部１０１が形成され、その内部を第１シール部３１ａが摺動できるようになっている。延長ボディ１０ｂ内部には、前記摺動円筒部１０１を内包できる円筒空洞１０２と前記第２シール部が摺動できる摺動空洞１０３が形成されている。また、前記摺動円筒部１０１端部近傍の延長ボディ１０ｂには吸入口１０４，排出口１０５が形成され、これらの間に洗浄用ないし遮蔽用の流体を流すことで摺動空洞１０３に漏れ出た流体を除去できるようになっている。
【００９３】
延長ボディ１０ｂの両端部にはフランジ１１８とフランジ１８ｂが形成され、本体ボディ側のフランジ１１８は止めねじ７３により本体ボディ１０と結合できるようになっている。また、移動機構連結部４０側のフランジ１８ｂは、止めねじ７２ｂにより実施例１のフランジ１８と同様に移動機構などが取り付けられるようになっている。
【００９４】
このように、ガイド部３１０を延長して第１シール部３１ａと第２シール部３１ｂを形成し、２重に封止することで、封止効果を高め、さらに安全性を高めることができる。また、仮に流体が漏れ出る恐れがある場合、あるいは厳密に流体漏れを防止したい場合には、吸入口１０４と排出口１０５との間に洗浄ないし遮蔽用の流体を流し、摺動空洞１０３に漏れ出た流体を除去することで更に移動機構連結部４０側からの流体漏れを防ぐことができ、安全性を飛躍的に高めることができる。
【００９５】
図３に示す流量調節弁を作成して、気体（窒素ガス）および液体（水）の制御を行ったところ、実施例１と同様に制御と逆方向の変化は生じず、流量操作に追従して実際の流量も理想的に変化することが分かった。
【００９６】
以上の実施例では、移動機構は省略しているが、例えば特許文献２や従来技術に記載されたような移動機構を用いてもよいし、ダイヤルゲージ等、目盛りやインジケーターの付いた駆動機構を用いることもできる。ダイヤル操作は単回転でも多回転でもよく、必要な精度に合わせて設計すればよい。また、サーボモーター、パルスモータ等の精密駆動装置と駆動機構と組み合わせ、プロセッサ等による自動制御を行わせてもよい。さらに、駆動機構との連結部にベローズと保護カバーを設けて所謂ベローズ弁のような完全密閉タイプとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
発明の流量調節弁は、ピストン動作を行う操作軸を備え、このピストン部分が流路中に存在する流体の調節弁であれば種々のタイプのものに応用することができる。操作軸によるピストン作用の影響を排除することができるので極微少な流量から比較的大きな流量まで幅広いレンジで正確な流量制御をすることが可能である。また、自動制御にも素早く追従することができる。このため、各種薬品の合成、調合や液体・気体の正確な制御が必要な分野に好適に用いることができる。例えば、半導体の製造工程で用いられるエッチング、洗浄用の流体制御、超臨界流体応用分野に用いられる各種材料流体の制御、精密機械加工工程で使用される洗浄剤、各種処理剤の制御、薄膜製造工程で使用される原材料、添加物の制御、各種先端材料に用いられる原材料などの制御、有機合成技術における各種材料の制御など多種多様な分野での応用が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０，１１０  本体ボディ
２０，１２０  スリーブ
３０，１３０  摺動軸
２１ａ，１２１ａ  摺動円筒面
３３，１３３  テーパー溝
１４０  移動機構
１４３  ねじ部
１４２  操作軸
１４１  連結部
４１ｃ  子ねじ
１０，１１０  本体ボディ
１１，１１１  流入口
１４，１８１  流出口
６５、１６５  Ｏ−リング
６３，６４  締め切り用のＯ−リング
【図１】
2016070453.tif 000009
【図２】
2016070453.tif 000010
【図３】
2016070453.tif 000011
【図４】
2016070453.tif 000012
【図５】
2016070453.tif 000013
【図６】
2016070453.tif 000014
【図７】
2016070453.tif 000015