JP2016023682A - valve - Google Patents

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俊行 松岡
Toshiyuki Matsuoka
俊行 松岡
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三菱電機株式会社
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve capable of suppressing a valve shaft from oscillating in a clearance present between the valve shaft and a bearing portion.SOLUTION: An annular member 15 is formed to have a larger inside diameter as being closer to a bearing portion 3 and includes an inclined inner circumferential surface 15b. An urging force in a direction of the bearing portion 3 applied from a spring 11 to the annular member 15 is transferred to an O-ring 14 via the inclined inner circumferential surface 15b, so that the O-ring 14 is pressed against a valve shaft 4 and the bearing portion 3.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、弁体が設けられた弁軸をその軸方向に摺動させることで、流体の通路を開閉するバルブに関するものである。   The present invention relates to a valve that opens and closes a fluid passage by sliding a valve shaft provided with a valve body in the axial direction thereof.
例えば、特許文献1には、アクチュエータの動力とスプリングの反発力とによって、弁体が設けられた弁軸が、その軸方向に摺動して往復移動するように構成されたバルブについて記載されている。そして、弁軸は、軸受の中心部を貫通している。   For example, Patent Document 1 describes a valve configured such that a valve shaft provided with a valve body slides in the axial direction and reciprocates by the power of an actuator and the repulsive force of a spring. Yes. And the valve shaft has penetrated the center part of the bearing.
特開2008−190504号公報JP 2008-190504 A
上記のように構成されたバルブでは、弁軸を摺動可能とするために、弁軸に中心部を貫通された軸受等の部材と弁軸との間にクリアランスが存在している。このため、バルブ外部からの振動、バルブに進入する流体の圧力の変動等を受けると、弁軸はそのクリアランスの間で振れて軸受等の部材と衝突してしまっていた。
軸受等の部材と弁軸とが衝突すると、両部品に摩耗、破損等が発生して、弁軸が適切に保持されなくなる。その結果、バルブの流量特性が変化してしまうなどの問題が発生していた。
In the valve configured as described above, a clearance exists between a valve shaft and a member such as a bearing that is penetrated through the central portion of the valve shaft so that the valve shaft can slide. For this reason, when the vibration from the outside of the valve, the fluctuation of the pressure of the fluid entering the valve, and the like are received, the valve shaft swings between the clearances and collides with a member such as a bearing.
When a member such as a bearing collides with the valve shaft, both parts are worn and damaged, and the valve shaft cannot be properly held. As a result, problems such as changes in the flow characteristics of the valve have occurred.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、弁軸の振れを抑えることができるバルブを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a valve that can suppress the deflection of the valve shaft.
この発明に係るバルブは、内部に流体の通路を有するハウジングと、通路を開閉する弁体を有し、駆動部の駆動力を受けて軸方向に動作する弁軸と、弁軸が挿通されて、弁軸を摺動可能に支持する軸受部と、弁軸の外周面に弾性接触する環状の弾性部材と、弁軸を挿通する穴の内径が軸受部に近づくほど大きくなるよう傾斜した内周面を有し、内周面が弾性部材に接触する環状部材と、一端が弁軸側に保持され、他端が環状部材を軸受部側へ付勢することにより傾斜した内周面を介して弾性部材を軸受部及び弁軸に押し当てる付勢部材とを備えることを特徴とするものである。   A valve according to the present invention includes a housing having a fluid passage therein, a valve body that opens and closes the passage, a valve shaft that operates in the axial direction by receiving a driving force of a drive unit, and the valve shaft is inserted. , A bearing portion that slidably supports the valve shaft, an annular elastic member that elastically contacts the outer peripheral surface of the valve shaft, and an inner circumference that is inclined so that the inner diameter of the hole that passes through the valve shaft increases toward the bearing portion An annular member that has a surface and an inner peripheral surface that contacts the elastic member, and one end is held on the valve shaft side and the other end is inclined by biasing the annular member toward the bearing portion side And an urging member that presses the elastic member against the bearing portion and the valve shaft.
この発明によれば、傾斜した内周面が弾性部材に接触する環状部材を、付勢部材で軸受部側へ付勢することにより、弾性部材が軸受部及び弁軸に押し当てられるようにしたので、弁軸の振れを抑えることができる。   According to this invention, the elastic member is pressed against the bearing portion and the valve shaft by urging the annular member whose inner peripheral surface is in contact with the elastic member to the bearing portion side by the urging member. Therefore, the valve shaft can be prevented from swinging.
この発明の実施の形態1に係るバルブの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the valve | bulb which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るバルブの要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the valve | bulb which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るバルブの変形例の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the modification of the valve | bulb which concerns on Embodiment 1 of this invention.
実施の形態1.
図1に、この発明の実施の形態1に係るバルブとして、排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)バルブ1の一部断面図を示す。EGRバルブ1は、内燃機関の吸気通路と排気通路とをつなぐ排気ガス再循環通路に設けられて、内燃機関の排気ガスを吸気系へ再循環させるためのものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of an exhaust gas recirculation (EGR) valve 1 as a valve according to Embodiment 1 of the present invention. The EGR valve 1 is provided in an exhaust gas recirculation passage that connects the intake passage and the exhaust passage of the internal combustion engine, and recirculates the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake system.
EGRバルブ1は、中央部に貫通孔2aが形成されたハウジング2を有し、貫通孔2aには、軸受部3が設けられている。軸受部3は、シール3a、ブッシュ3b等から成り、貫通孔2aを貫通した弁軸4を支持する。軸受部3の内周面と弁軸4の外周面との間に存在するクリアランス5によって、軸受部3に挿通された弁軸4は軸方向に摺動可能となっている。
ハウジング2の内部には弁座6が設けられ、弁軸4の一端に設けられた弁体7が、弁座6に接離して、内燃機関からの排気ガスを流す排気ガス通路8を開閉する。図1は、弁体7が弁座6に着座した閉弁状態を示している。
排気ガス通路8は、開口部8aでエンジンの吸気通路、開口部8bでエンジンの排気通路にそれぞれ連通する。
The EGR valve 1 has a housing 2 in which a through hole 2a is formed at the center, and a bearing portion 3 is provided in the through hole 2a. The bearing portion 3 includes a seal 3a, a bush 3b, and the like, and supports the valve shaft 4 penetrating the through hole 2a. The valve shaft 4 inserted into the bearing portion 3 is slidable in the axial direction by a clearance 5 existing between the inner peripheral surface of the bearing portion 3 and the outer peripheral surface of the valve shaft 4.
A valve seat 6 is provided inside the housing 2, and a valve body 7 provided at one end of the valve shaft 4 contacts and separates from the valve seat 6 to open and close an exhaust gas passage 8 through which exhaust gas from the internal combustion engine flows. . FIG. 1 shows a closed state in which the valve body 7 is seated on the valve seat 6.
The exhaust gas passage 8 communicates with the engine intake passage through the opening 8a and the engine exhaust passage through the opening 8b.
ハウジング2には、弁体7が弁座6から離れる方向(開弁方向)へ弁軸4を駆動させるアクチュエータ(駆動部)9が取り付けられている。アクチュエータ9は、例えばステッピングモータ、直流モータ等のモータから成り、モータが作動することでアクチュエータ軸9aが軸方向に駆動して、その駆動力により弁軸4を開弁方向に押動する。   An actuator (driving unit) 9 that drives the valve shaft 4 in a direction in which the valve body 7 moves away from the valve seat 6 (valve opening direction) is attached to the housing 2. The actuator 9 is composed of, for example, a motor such as a stepping motor or a direct current motor. When the motor is operated, the actuator shaft 9a is driven in the axial direction, and the valve shaft 4 is pushed in the valve opening direction by the driving force.
一方、弁体7が弁座6に接触する方向(閉弁方向)へ弁軸4を付勢するスプリング10が、アクチュエータ9と軸受部3の間の空間12に設けられている。スプリング10は、弁軸4に付帯する皿状のホルダ13に一端(上端)が保持され、ハウジング2に他端(下端)が保持されている。弁軸4には、ホルダ13を介してスプリング10の付勢力が伝えられる。   On the other hand, a spring 10 that urges the valve shaft 4 in a direction in which the valve body 7 contacts the valve seat 6 (a valve closing direction) is provided in a space 12 between the actuator 9 and the bearing portion 3. One end (upper end) of the spring 10 is held by a dish-shaped holder 13 attached to the valve shaft 4, and the other end (lower end) is held by the housing 2. The urging force of the spring 10 is transmitted to the valve shaft 4 through the holder 13.
また空間12には、スプリング10の内周側に、スプリング(付勢部材)11とOリング(弾性部材)14と環状部材15とが設けられている。弁軸4の外周面に弾性接触したOリング14は、軸受部3と環状部材15とに挟まれた状態で配置されている。
スプリング11は、ホルダ13に一端(上端)が、環状部材15に他端(下端)が保持されて、環状部材15に軸受部3方向(下方向)の付勢力を与えている。
In the space 12, a spring (biasing member) 11, an O-ring (elastic member) 14, and an annular member 15 are provided on the inner peripheral side of the spring 10. The O-ring 14 that is in elastic contact with the outer peripheral surface of the valve shaft 4 is disposed between the bearing portion 3 and the annular member 15.
The spring 11 has one end (upper end) held by the holder 13 and the other end (lower end) held by the annular member 15, and applies an urging force in the direction of the bearing portion 3 (downward) to the annular member 15.
ここで、図2に、図1におけるスプリング11周辺の要部拡大断面図を示す。
環状部材15は、中心部に弁軸4が挿通された部材であり、その外周面は段差面15aを有している。段差面15aは、スプリング11の下端を保持している。また、環状部材15の内径は、一端(上端)から他端(下端)に向かうほど大きく形成される。このため、環状部材15の内周面15bは、弁軸4の外周面に対して平行ではなく傾斜した状態となっている。そして、環状部材15の傾斜した内周面15bと軸受部3の上端面との間に、Oリング14を挟んでいる。なお、弁軸4が摺動可能なように、環状部材15の内径はどの位置においても弁軸4の直径より大きい。
Here, FIG. 2 shows an enlarged sectional view of a main part around the spring 11 in FIG.
The annular member 15 is a member in which the valve shaft 4 is inserted in the center, and the outer peripheral surface thereof has a step surface 15a. The step surface 15 a holds the lower end of the spring 11. Further, the inner diameter of the annular member 15 is formed so as to increase from one end (upper end) to the other end (lower end). For this reason, the inner peripheral surface 15 b of the annular member 15 is not parallel to the outer peripheral surface of the valve shaft 4 but is inclined. The O-ring 14 is sandwiched between the inclined inner peripheral surface 15 b of the annular member 15 and the upper end surface of the bearing portion 3. The inner diameter of the annular member 15 is larger than the diameter of the valve shaft 4 at any position so that the valve shaft 4 can slide.
スプリング11が環状部材15に与える下方向の付勢力は、Oリング14に接触する環状部材15の内周面15bを介して、Oリング14へと伝えられる。このとき、環状部材15の内径は下端に向かうほど大きく形成されて内周面15bが傾斜していることから、Oリング14は、内周面15bを介して伝わるスプリング11の付勢力によって、弁軸4及び軸受部3に押し当てられることになる。   The downward biasing force applied by the spring 11 to the annular member 15 is transmitted to the O-ring 14 via the inner peripheral surface 15 b of the annular member 15 that contacts the O-ring 14. At this time, since the inner diameter of the annular member 15 is increased toward the lower end and the inner peripheral surface 15b is inclined, the O-ring 14 is controlled by the urging force of the spring 11 transmitted through the inner peripheral surface 15b. It is pressed against the shaft 4 and the bearing portion 3.
このように、Oリング14が弁軸4に押し当てられることで、弁軸4がクリアランス5の間で振れようとするのを抑えることができ、弁軸4と軸受部3との衝突を抑えることができる。また、Oリング14と弁軸4との摩擦力により、弁軸4がその軸方向に振れようとするのも抑えることができる。弁軸4には弁体7も設けられているので、弁軸4の振れを抑えることは、弁体7の振れを抑えることにもなる。従って、閉弁時に弁体7が振れて弁座6からわずかに離れることでシール性が低下したり、弁体7が振れて弁座6に衝突してしまうのを抑えることができる。
なお、弁軸4及び弁体7が振れる原因としては、内燃機関等の外部機器から伝わる振動、排気ガス通路8に進入する排気ガスの圧力の変動等が挙げられる。
As described above, the O-ring 14 is pressed against the valve shaft 4, whereby the valve shaft 4 can be prevented from swinging between the clearances 5, and the collision between the valve shaft 4 and the bearing portion 3 can be suppressed. be able to. Further, it is possible to suppress the valve shaft 4 from swinging in the axial direction due to the frictional force between the O-ring 14 and the valve shaft 4. Since the valve shaft 4 is also provided with the valve body 7, suppressing the vibration of the valve shaft 4 also suppresses the vibration of the valve body 7. Therefore, when the valve body 7 is closed, it can be prevented that the valve body 7 is shaken and slightly separated from the valve seat 6 so that the sealing performance is lowered or the valve body 7 is shaken and collides with the valve seat 6.
The causes of the swing of the valve shaft 4 and the valve body 7 include vibration transmitted from an external device such as an internal combustion engine, fluctuations in the pressure of exhaust gas entering the exhaust gas passage 8, and the like.
また、Oリング14が弁軸4に加えて軸受部3にも押し当てられることで、弁軸4とOリング14の接触面、及び、軸受部3とOリング14の接触面は、それぞれ強固なシール面となる。従って、排気ガス通路8内の排気ガスが、クリアランス5を通り空間12へと進入するのを、防ぐことができる。排気ガスは、アクチュエータ9の動作不良、動作停止の要因となるため、弁軸4とOリング14、及び、軸受部3とOリング14のそれぞれでシール面を形成して空間12へ進入するのを防ぐことで、そのような事態に陥るのを未然に防ぐことができる。   Further, since the O-ring 14 is pressed against the bearing portion 3 in addition to the valve shaft 4, the contact surface between the valve shaft 4 and the O-ring 14 and the contact surface between the bearing portion 3 and the O-ring 14 are strong. It becomes a good sealing surface. Accordingly, the exhaust gas in the exhaust gas passage 8 can be prevented from entering the space 12 through the clearance 5. Since the exhaust gas causes malfunction of the actuator 9 and causes the operation to stop, the valve shaft 4 and the O-ring 14, and the bearing portion 3 and the O-ring 14 form a sealing surface and enter the space 12. By preventing this, it is possible to prevent such a situation from occurring.
続いて、開弁状態でのEGRバルブ1の様子について説明する。
アクチュエータ9の駆動により、弁軸4が開弁方向に押動されると、弁体7が弁座6から離れて開弁状態となる。このとき、弁軸4の一端にはある程度の重量を持った弁体7が設けられていることから、弁軸4に加わる振動が同じであっても、弁軸4を支持している軸受部3と弁体7との間の距離が離れて開度が大きくなるほど、弁軸4は大きく振れようとする。ところが、開度が大きくなるほど、スプリング11は圧縮されてその付勢力も強まるので、Oリング14はより強く弁軸4及び軸受部3に押し当てられることになる。従って、弁軸4が大きく振れようとする状況下であるほど、Oリング14は弁軸4により強く押し当てられて、その振れが抑えられる。
Next, the state of the EGR valve 1 in the valve open state will be described.
When the valve shaft 4 is pushed in the valve opening direction by driving the actuator 9, the valve body 7 is separated from the valve seat 6 and is opened. At this time, since a valve body 7 having a certain weight is provided at one end of the valve shaft 4, even if the vibration applied to the valve shaft 4 is the same, the bearing portion supporting the valve shaft 4 The valve shaft 4 tends to swing more greatly as the distance between the valve body 7 and the valve body 7 increases and the opening degree increases. However, as the opening degree increases, the spring 11 is compressed and its urging force is increased, so that the O-ring 14 is more strongly pressed against the valve shaft 4 and the bearing portion 3. Therefore, the O-ring 14 is more strongly pressed by the valve shaft 4 as the valve shaft 4 tends to swing more, and the swing is suppressed.
また、開度が大きくなるほど、排気ガス通路8を流れる排気ガスの量は多くなり、多量の排気ガスがクリアランス5を通り空間12へと進入しようとする。ところが、上記のように、開度が大きくなるほどOリング14はより強く弁軸4及び軸受部3に押し当てられるので、弁軸4とOリング14の接触面、及び、軸受部3とOリング14の接触面は、それぞれより強固なシール面となる。従って、多量の排気ガスが空間12に進入しようとする状況下であるほど、Oリング14は弁軸4及び軸受部3により強く押し当てられて、シール性が確保される。   Further, as the opening degree increases, the amount of exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 8 increases, and a large amount of exhaust gas tends to enter the space 12 through the clearance 5. However, as described above, the larger the opening, the stronger the O-ring 14 is pressed against the valve shaft 4 and the bearing portion 3. Therefore, the contact surface between the valve shaft 4 and the O-ring 14, and the bearing portion 3 and the O-ring. Each of the 14 contact surfaces becomes a stronger sealing surface. Accordingly, the O-ring 14 is more strongly pressed by the valve shaft 4 and the bearing portion 3 as the amount of exhaust gas enters the space 12, and the sealing performance is ensured.
なお、環状部材15の内周面15bからOリング14に伝えられる力は、環状部材15の内周面15bの傾斜角度、及び、付勢力を生じるスプリング11の仕様によって様々に変化する。従って、内周面15bの傾斜角度及びスプリング11の仕様を適宜変更することで、弁軸4の振れを抑えるために働く力の強弱、及び、シール面を形成するために働く力の強弱を自由に調整することができる。   The force transmitted from the inner peripheral surface 15b of the annular member 15 to the O-ring 14 varies depending on the inclination angle of the inner peripheral surface 15b of the annular member 15 and the specifications of the spring 11 that generates the biasing force. Accordingly, by appropriately changing the inclination angle of the inner peripheral surface 15b and the specifications of the spring 11, the strength of the force that works to suppress the swing of the valve shaft 4 and the strength of the force that works to form the seal surface can be freely set. Can be adjusted.
また、Oリング14に替えて、図3に示すような三角形の断面を有する環状の弾性部材16を、弁軸4の外周面に弾性接触させて設けてもよい。さらには、弾性部材16は三角形以外にも四角形等の他の多角形の断面を有するものであってよい。
また、スプリング11の付勢力を強めて、スプリング11により弁軸4を閉弁方向へ付勢させることで、スプリング10を省略することができる。このようにすれば、EGRバルブ1の部品点数の削減につながる。
Further, instead of the O-ring 14, an annular elastic member 16 having a triangular cross section as shown in FIG. 3 may be provided in elastic contact with the outer peripheral surface of the valve shaft 4. Furthermore, the elastic member 16 may have a polygonal cross section other than a triangle, such as a quadrangle.
Further, the spring 10 can be omitted by increasing the biasing force of the spring 11 and biasing the valve shaft 4 in the valve closing direction by the spring 11. In this way, the number of parts of the EGR valve 1 is reduced.
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、弁軸4の外周面に弾性接触したOリング14に、環状部材15の傾斜している内周面15bを介してスプリング11の付勢力を伝えることで、Oリング14が弁軸4及び軸受部3に押し当てられるようにした。従って、弁軸4がクリアランス5の間で振れようとするのを抑えることができ、弁軸4と軸受部3との衝突を抑えることができる。また、アクチュエータ9に悪影響を及ぼす排気ガスが、クリアランス5を通り空間12へと進入するのを防ぐこともできる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the spring 11 is attached to the O-ring 14 that is in elastic contact with the outer peripheral surface of the valve shaft 4 via the inner peripheral surface 15b of the annular member 15 that is inclined. By transmitting the force, the O-ring 14 is pressed against the valve shaft 4 and the bearing portion 3. Therefore, the valve shaft 4 can be prevented from swinging between the clearances 5, and the collision between the valve shaft 4 and the bearing portion 3 can be suppressed. It is also possible to prevent the exhaust gas having an adverse effect on the actuator 9 from entering the space 12 through the clearance 5.
また、弁軸4の外周面に弾性接触させる部材を汎用性のあるOリング14とすれば、弁軸4の振れを抑えることができる上記のような構成を、安価に構築することができる。   Further, if the member that is elastically brought into contact with the outer peripheral surface of the valve shaft 4 is a general-purpose O-ring 14, the above-described configuration capable of suppressing the vibration of the valve shaft 4 can be constructed at a low cost.
なお、上記ではEGRバルブ1を例に説明したが、これに限らず弁体が設けられた弁軸をその軸方向に摺動させて開閉動作を行うバルブにおいて、上記のような弁軸の振れを抑えるための構成を適用してよい。   In the above description, the EGR valve 1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and in a valve that opens and closes by sliding a valve shaft provided with a valve body in the axial direction, You may apply the structure for suppressing.
さらに、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。   Furthermore, within the scope of the invention, the invention of the present application can be modified with any component of the embodiment or omitted with any component of the embodiment.
1 EGRバルブ、2 ハウジング、2a 貫通孔、3 軸受部、3a シール、3b ブッシュ、4 弁軸、5 クリアランス、6 弁座、7 弁体、8 排気ガス通路、8a,8b 開口部、9 アクチュエータ(駆動部)、9a アクチュエータ軸、10,11 スプリング(付勢部材)、12 空間、13 ホルダ、14 Oリング(弾性部材)、15 環状部材、15a 段差面、15b 内周面、16 弾性部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 EGR valve, 2 housing, 2a through-hole, 3 bearing part, 3a seal, 3b bush, 4 valve shaft, 5 clearance, 6 valve seat, 7 valve body, 8 exhaust gas passage, 8a, 8b opening part, 9 actuator ( Drive unit), 9a actuator shaft, 10, 11 spring (biasing member), 12 space, 13 holder, 14 O-ring (elastic member), 15 annular member, 15a stepped surface, 15b inner peripheral surface, 16 elastic member.

Claims (3)

  1. 内部に流体の通路を有するハウジングと、
    前記通路を開閉する弁体を有し、駆動部の駆動力を受けて軸方向に動作する弁軸と、
    前記弁軸が挿通されて、前記弁軸を摺動可能に支持する軸受部と、
    前記弁軸の外周面に弾性接触する環状の弾性部材と、
    前記弁軸を挿通する穴の内径が前記軸受部に近づくほど大きくなるよう傾斜した内周面を有し、前記内周面が前記弾性部材に接触する環状部材と、
    一端が前記弁軸側に保持され、他端が前記環状部材を前記軸受部側へ付勢することにより傾斜した前記内周面を介して前記弾性部材を前記軸受部及び前記弁軸に押し当てる付勢部材とを備えることを特徴とするバルブ。
    A housing having a fluid passage therein;
    A valve body that opens and closes the passage, and receives a driving force of a driving unit to operate in an axial direction;
    A bearing portion through which the valve shaft is inserted and slidably supporting the valve shaft;
    An annular elastic member in elastic contact with the outer peripheral surface of the valve shaft;
    An annular member that has an inner peripheral surface that is inclined so that an inner diameter of a hole that passes through the valve shaft increases toward the bearing portion, and the inner peripheral surface contacts the elastic member;
    One end is held on the valve shaft side, and the other end presses the elastic member against the bearing portion and the valve shaft via the inner peripheral surface inclined by urging the annular member toward the bearing portion side. A valve comprising an urging member.
  2. 排気ガス再循環通路に用いられることを特徴とする請求項1記載のバルブ。   2. The valve according to claim 1, wherein the valve is used in an exhaust gas recirculation passage.
  3. 前記弾性部材は、Oリングであることを特徴とする請求項1または請求項2記載のバルブ。   The valve according to claim 1, wherein the elastic member is an O-ring.
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