JP3465126B2 - 流量調整弁 - Google Patents

流量調整弁

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JP3465126B2
JP3465126B2 JP21956995A JP21956995A JP3465126B2 JP 3465126 B2 JP3465126 B2 JP 3465126B2 JP 21956995 A JP21956995 A JP 21956995A JP 21956995 A JP21956995 A JP 21956995A JP 3465126 B2 JP3465126 B2 JP 3465126B2
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隆 浅見
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液圧回路又は空圧回路
において流体の流量を略一定に調整する流量調整弁に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から、油圧回路のような液圧回路等
においては、入口と出口との圧力差に応じて流量を調整
することにより流体の流量を略一定に調整するべく、圧
力補償機能付きの流量調整弁が使用されている。この圧
力補償機能付きの流量調整弁は、一般的には流量設定用
絞り部の前後の圧力をそれぞれパイロットポートにより
伝えてスプールを移動させる方式であるため、主ポート
の他に複数の長いパイロットポートが必要であり、その
構造は非常に複雑であった。このため、ポート穴加工等
に手間を要し、製造に多大の労力と費用がかかってい
た。
【0003】そこで、本発明者は、シンプルな構造であ
るにもかかわらず、圧力補償機能を発揮させてある程度
の許容範囲内に流量を調整し得る流量調整弁を考案し、
平成元年11月8日に実用新案登録出願している(実願
平1−130359、実開平3−68680、登録番号
第2507228号)。この実用新案登録出願に係る流
量調整弁によれば、余分なパイロットポートを必要とし
ないため、ある程度シンプルな構造であるにもかかわら
ず、圧力補償機能を発揮させてある程度の許容範囲内に
流量を調整し得るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この流量調整
弁によれば、入口と出口の圧力差と流量との関係におい
て、図10に示すように、圧力差が増大するに従って流
量が徐々に減少していき、圧力差がP1に達した時に流
量が0になることとなる。すなわち、流量調整弁として
有効に使用できる最大圧力差Pmax以上の圧力差とな
っても、流量が徐々に減少していきつつも依然油は流れ
ることとなる。このため、Pmax以上の圧力差になる
可能性のある配管においては、油の流量を調整できない
場合をも生じた。また、Pmax以上の圧力差となった
時に油の流れを完全に止めて別回路へ全て流す必要があ
る場合でも、依然油は僅かではあるが流れてしまうこと
となっていた。
【0005】また、この平成元年11月8日に実用新案
登録出願している流量調整弁は、一箇所ではあるが、ポ
ート10の加工が必要なことに変わりはなく、より製造
の容易な流量調整弁が望まれていた。また、構造がより
シンプルで配管作業時の取扱いが容易な流量調整弁が望
まれていた。さらに、外観上もシンプルな構造のものが
好ましいため、よりシンプルな構造の流量調整弁が望ま
れていた。
【0006】そこで、本発明者は、このような課題を解
決するべく鋭意研究した結果、本発明に到達した。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の流量調整弁の要
旨とするところは、入口経路と、出口経路と、付勢手段
により該出口経路を開く方向に摺動する一方で、該入口
経路から流入した流体の圧力を受けることにより該付勢
手段に抗して該出口経路を閉じる方向に摺動するスプー
ルとを備え、該入口経路と該出口経路との圧力差が所定
の範囲内にある場合には該流体の流量を略一定に保つこ
とのできる流量調整弁であり、該圧力差が所定の範囲内
以上になった場合には流体が流れなくなるようにしたこ
とにある。
【0008】このような構成の流量調整弁は、入口経路
と出口経路との圧力差が所定の範囲内にある場合には流
体の流量を略一定に保つことのできる流量調整弁である
が、圧力差が所定の範囲内以上になった場合には流体が
流れなくなるようにされている。すなわち、平成元年1
1月8日に本発明者によって実用新案登録出願された流
量調整弁と異なり、流体の流量を略一定に保つことので
きる所定の圧力差を超えた場合には流体が流れなくなる
ように構成されている。所定の圧力差を超えた場合には
流体が流れなくなるように構成されているため、この所
定の圧力差を超えた場合に僅かに流体が流れて油圧回路
が正常でない動作をするという恐れがなくなる。また、
所定の圧力差を超えた場合には流体の流れを止めて、流
体が全て別回路に流れるようにすることが可能となる。
【0009】また、本発明の流量調整弁の要旨とすると
ころは、本発明の流量調整弁において、前記スプールの
先端部に、前記出口経路に挿入されることにより該出口
経路を閉じる突起部が備えられ、該突起部が該出口経路
に挿入されるに従って流体通過面積が徐々に少なくなっ
ていった後、該出口経路が閉鎖されるようにしたことに
ある。すなわち、入口経路と出口経路との圧力差が増大
した場合の流量を規制するために、突起部が出口経路に
挿入されるに従って突起部と出口経路から形成される経
路の流体通過面積が少なくようにしている。すなわち、
平成元年11月8日に本発明者によって実用新案登録出
願された流量調整弁と異なり、流体の流量を略一定に保
つことのできる所定の圧力差を超えた場合には、突起部
と出口経路から形成される経路が完全に閉鎖されるよう
に構成されている。突起部と出口経路から形成される経
路が完全に閉鎖されるように構成されているため、所定
の圧力差を超えた場合に僅かに流体が流れて配管全体が
正常でない動作をするということがなくなる。また、所
定の圧力差を超えた場合には流体の流れを止めて、流体
が全て別回路に流れるようにすることが可能となる。
【0010】また、本発明の流量調整弁の要旨とすると
ころは、本発明の流量調整弁において、前記スプールに
前記入口経路側から延びる中空部及び該中空部から該ス
プールの出口経路側周辺付近まで延びる孔が備えられ、
該入口経路から該中空部へ流入した流体が、該孔から該
出口経路側周辺付近へ流出した後該出口経路側周辺付近
に沿って該出口経路まで通過する構成であることにあ
る。
【0011】このような構成の流量調整弁は、入口経路
から中空部へ流入した流体が、孔から一旦ポートを通過
した後出口側周辺付近まで流れるのではなく、入口経路
から中空部へ流入した流体が、孔から出口側周辺付近へ
直接流出した後出口側周辺付近に沿って該出口経路まで
通過するようにされている。
【0012】この流量調整弁は、付勢手段により出口経
路を開く方向に摺動するとともに、入口経路へ流入した
流体の圧力を受けることにより付勢手段に抗して出口経
路を閉じる方向に摺動するスプールを流量調整部に備え
ることにより、流量を略一定に保つことが可能となって
いる。すなわち、入口経路から流入した流体の圧力が大
きくなり、出口経路との圧力差が大きくなった場合に
は、スプールが付勢手段に抗して出口経路を閉じる方向
に摺動して流量が一定以上に増大しないように調整でき
るようにされている。
【0013】この流量調整弁は、このようなスプールの
摺動動作により流量を略一定に保つことができるため、
流量設定用絞り部の前後の圧力をそれぞれパイロットポ
ートにより伝えてスプールを移動させる従来の流量調整
弁と異なり、パイロットポートを必要としない。パイロ
ットポートを必要としないため、従来の流量調整弁に比
して非常にシンプルな構造となっている。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る流量調整弁の
発明の実施の形態について、図面に基づいて詳しく説明
する。
【0015】図1において、符号10は本発明に係る流
量調整弁である。この流量調整弁10は、入口経路12
と、出口経路14と、入口経路12から流入した油(流
体)を略一定の流量に規制しつつ出口経路14から流出
させる流量調整部16とから構成されている。なお、図
1において、入口経路12側を雌螺子に構成し、出口経
路14側を雄螺子に構成しているが、入口経路12側を
雄螺子に構成し、出口経路14側を雌螺子に構成しても
良い。また、プレート状部材に固定するガスケット型に
構成しても良い。
【0016】流量調整部16は、入口経路12から流入
した油がスプール18の中空部22から孔24を通過し
てスプール18の出口経路側周辺100に沿って出口経
路14まで流れ、出口経路から外部へ流出するように構
成されている。すなわち、入口経路12から出口経路1
4まで流れる油は必ずスプール18を通過するように構
成されている。
【0017】ここで、このスプール18は、入口経路1
2から流入した油の圧力が増大するに従って出口経路1
4を閉じていくことにより入口経路12と出口経路14
との圧力差が増大した場合の流量を略一定に保つように
されている。具体的には、バネ(付勢手段)20により
出口経路14を開く方向に摺動する一方で、油の圧力を
受けることによりバネ20に抗して出口経路14を閉じ
る方向に摺動するように構成されている。すなわち、入
口経路12の圧力が増大し、入口経路12の圧力と出口
経路14の圧力との圧力差が増大しても、スプール18
が出口経路14を閉じる方向に摺動するため、図3に示
すように、所定の圧力差であれば流量が略一定に保たれ
るように構成されている。
【0018】また、スプール18の先端部には、出口経
路14に嵌合することにより出口経路14を閉じる突起
部28が備えられている。なお、この突起部28には、
突起部28が出口経路14に深く嵌合していくに従い流
体通過面積が少なくなりつつも油が流れることのできる
切り欠き部30が備えられている。なお、このスプール
18の後端部には、スプール18の摺動を規制するため
のストッパー26が備えられている。
【0019】ここで、このスプール18は、油の流量を
略一定に保つことのできる所定の圧力差を超えた場合に
は、図2に示すように、先端テーパ部15が本体11の
内壁の角部13に密着するようにされている。すなわ
ち、図3に示すように、油の流量を略一定に保つことの
できる圧力差の最大限度であるPmaxを超えた場合に
は、油を僅かに流すのではなく、油が全く流れなくなる
ように構成されている。この点が、平成元年11月8日
に本発明者によって既に実用新案登録出願された流量調
整弁と比べて最も異なる点である。
【0020】この流量調整弁10は、入口経路12側か
ら一の管体が螺入されて接続される。また、出口経路1
4側からは、他の管体がパッキン32に密着されつつ螺
合される。このようにして、油圧配管において、油の流
量を調整する必要のある部分に本発明の流量調整弁10
が取り付けられる。
【0021】このようにして一の配管及び他の配管が接
続されている流量調整弁10には、まず、入口経路12
から油が流入する。流入した油は、図1(a)に示すよ
うに、スプール18の中空部22から孔24を通過して
出口経路14まで流れ、出口経路14から外部へ流出す
る。
【0022】ここで、入口経路12から流入した油の圧
力が低くて出口経路14における圧力との圧力差が比較
的少ない場合には、図1(a)に示すように、スプール
18がバネ20の付勢力によって入口経路12の方向へ
ストッパー26に当たるまで摺動している。スプール1
8が入口経路12の方向へストッパー26に当たるまで
摺動しているため、出口経路14が最大限に開いている
こととなる。
【0023】一方、入口経路12から流入した油の圧力
が高くなり出口経路14における圧力との圧力差が増大
するに従い、図1(b)に示すように、スプール18が
バネ20の付勢力に抗して出口経路14の方向へ摺動
し、先端の突起部28が出口経路に挿入されていく。先
端の突起部28が出口経路に挿入されることにより、油
は切り欠き部30からのみ出口経路14まで流れ、流体
通過面積が減少させられる。流体通過面積が減少させら
れるが圧力は増大しているため出口経路14へ送られる
油の流量が略一定に保たれる。
【0024】次に、入口経路12から流入した油の圧力
が更に高くなり出口経路14における圧力との圧力差が
さらに大きくなると、図2に示すように、先端テーパ部
15が本体11の内壁の角部13に密着するとともに切
り欠き部30が出口経路14内に入り込むこととなる。
先端テーパ部15が本体11の内壁の角部13に密着す
ることにより、油が出口経路14へ流れる経路は完全に
閉鎖されることとなる。すなわち、図3に示すように、
圧力差がPmaxを超えた場合には、油は完全に流れな
くなる。
【0025】このような本発明の流量調整弁10によれ
ば、入口経路12と出口経路14との圧力差が所定の圧
力差Pmax以上になった場合には、油が完全に流れな
くなるようにすることができる。このため、圧力差が増
大し過ぎて流量を略一定に保つことができないにもかか
わらず油が僅かに流れるということがなくなり、油圧回
路が非正常な状態で作動するという恐れはなくなる。ま
た、所定の圧力差を超えた場合には油の流れを止めて、
油が全て別回路に流れるようにすることができる。ま
た、本発明の流量調整弁10によれば、図3に示すよう
に、所定の圧力差範囲内での流量の変化が従来よりも実
際に少なくなるという結果も得られた。
【0026】また、このような流量調整弁10によれ
ば、油を別途設けたポートを通過させないで、スプール
18の孔24から直接出口経路14まで流す構成である
点でも、平成元年11月8日に本発明者により実用新案
登録出願された流量調整弁と異なっているため、ポート
の加工を別途行う必要がなく、より容易に製造を行うこ
とができる。また、全体の構造がよりシンプルになった
ため、配管作業時の取扱いが容易なり、配管作業を迅速
に行うことができる。また、全体的にシンプルな構造で
あるため、外観上も好ましい。
【0027】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明に係る流量調整弁はその他の態様でも実施し
得るものである。
【0028】例えば、流量調整弁10の付勢手段は、バ
ネ20を図1に示すような態様で取り付ける場合に限定
されず、図4に示すように、バネ20をより短くして取
り付けても良い。このようにバネ20をより短くするこ
とにより、油がバネ20に接することが少なくなるよう
にでき、油の流れが乱れるのを防止できる。
【0029】また、スプール18の突起部28の切り欠
きは、図1に示す切り欠き30に限定されず、図5に示
すような切り欠き部34であっても良い。この切り欠き
部34は、U字状に構成されており、この切り欠き部3
4を通って油が出口経路14まで流れるようにされてい
る。このような切り欠き部34によっても、入口経路1
2と出口経路14との圧力差が増大して突起部28が出
口経路14に挿入されていくに従って、流体通過面積を
少なくしていき、圧力差がさらに大きくなった場合に先
端テーパ部15を本体11の内壁の角部13に密着させ
るとともに切り欠き部34を出口経路14内に入り込ま
せて油の流れを完全に止めることができる。
【0030】また、スプール18の孔は、図1に示すよ
うな孔24に限定されず、図6に示すような孔36であ
っても良い。この孔36は、中空部22からスプール1
8の出口側周辺まで斜めに延びるように設けられてい
る。このような斜めの孔36を設けておくことにより、
中空部22から出口経路14までの油の流れをスムーズ
にすることができる。
【0031】次に、流量調整弁10のスプール18の付
勢手段は、図7に示すように、スプール18を引っ張る
バネ38であっても良い。このバネ38は、本体11の
中空部13の内周に沿って複数個備えられており、スプ
ール18を出口経路14を開く方向に摺動させるように
構成されている。このようなバネ38によっても、出口
経路14をスプール18を開く方向に摺動させる一方
で、入口経路12から流入した油の圧力を受けることに
よりスプール18がバネ38に抗して出口経路14を閉
じる方向に摺動するように構成することができる。
【0032】次に、本発明に係る流量調整弁は、図8に
示す流量調整弁40であっても良い。この流量調整弁4
0は、スプール52の中空部54からスプール52の外
周まて延びる孔42が備えられ、この孔42に連続する
とともにスプール52の出口側周辺付近まで延びるポー
ト44が備えられている。なお、ポート44には、螺子
式に流路を絞って流量を制御できる流量制御弁46が備
えられている。なお、出口側の螺子式による配管接続部
は、本体48の出口側端部50に設けられており、接続
した管体が流量制御弁46と干渉しないようにされてい
る。
【0033】このような流量調整弁40は、入口経路1
2から流入した油が中空部54から孔42を通過してス
プール52の外周まで流出し、ポート44を通過した
後、スプール52の出口側周辺付近から出口経路14ま
で送られる。この時、図1に示す流量調整弁10と同様
に、入口経路12から流入した油の圧力が増大して出口
経路14との圧力差が増大するに従ってスプール52が
出口経路14を閉じていくことにより流量を略一定に保
ち、入口経路12と出口経路14との圧力差が所定の圧
力差Pmax以上になった場合には、先端テーパ部15
を本体11の内壁の角部13に密着させることにより出
口経路14を完全に閉じて油が流れなくなるようにする
ことができる。
【0034】また、この流量調整弁40によれば、流量
制御弁46によって出口経路14へ送る油の流量を適当
に制御することができる。このため、流量調整弁40に
よって所定の流量に調整するにあたり、その所定の流量
を自由に選択することができる。
【0035】また、本発明に係る流量調整弁は、図9に
示す流量調整弁74であっても良い。この流量調整弁7
4は、スプール76が鉛直方向に摺動するように構成さ
れ、バネ等の付勢手段が特に備えられていない。すなわ
ち、スプール76に対して出口経路78側から入口経路
80側へかかる重力を付勢手段として利用できるように
構成されている。このような流量調整弁74によって
も、入口経路80から流入した油の圧力が増大するに従
って出口経路78を閉じていくことにより入口経路80
と出口経路78との圧力差が増大した場合の流量を略一
定に保つことができる。
【0036】以上、本発明に係る流量調整弁の実施例に
ついて、図面に基づいて種々説明したが、本発明の流量
調整弁は図示したものに限定されるものではない。例え
ば、本発明の流量調整弁は油の流量調整に使用される場
合に限定されず、その他の液体の流量調整に使用されて
も良い。また、気体の流量調整に使用されても別に構わ
ない。
【0037】また、本発明に係る流量調整弁の形状及び
寸法は特に限定されず、入口経路と出口経路との圧力差
が所定の範囲内以上になった場合には流体が流れなくな
るようにしたものであれば良い。例えば、スプールの突
起部は上述のような切り欠き部を備えたものに限定され
ず、テーパ状に構成され、入口経路と出口経路との圧力
差が増大するに従って突起部が出口経路に挿入されてい
くことにより流体通過面積が少なくなり、圧力差が所定
の範囲内以上になった場合には流体が流れなくなるよう
にしたものでも良い。
【0038】更に、本発明の流量調整弁の入口経路及び
出口経路の形状は何ら限定されるものではなく、関係断
面の他、多角形断面であっても良い。また、スプールに
付勢力を付与する付勢手段は、上述のものに限定され
ず、エアー圧力を利用したもの、ゴム等の弾性体を利用
したもの、磁力を付勢力として利用したものであっても
良い。また、スプールの形状も特に限定されず、出口経
路を開く方向に摺動する一方で、入口経路から流入した
流体の圧力を受けることにより付勢手段に抗して出口経
路を閉じる方向に摺動し、圧力差が所定の範囲内以上に
なった場合には流体が流れなくなるようにしたものであ
れば良い。
【0039】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を
加えた態様で実施できるものである。
【0040】
【発明の効果】本発明の流量調整弁によれば、平成元年
11月8日に本発明者によって実用新案登録出願された
流量調整弁と異なり、流体の流量を略一定に保つことの
できる所定の圧力差を超えた場合には流体が流れなくな
るようにすることができる。このため、この所定の圧力
差を超えた場合に僅かに流体が流れて油圧回路が正常で
ない動作をするという恐れがなくなり、流量調整弁及び
油圧回路の品質をより向上させることができる。また、
所定の圧力差を超えた場合には流体の流れを止めて、流
体が全て別回路に流れるようにすることができる。
【0041】また、スプールの先端部に、出口経路に挿
入されることにより出口経路を閉じる突起部が備えら
れ、突起部が出口経路に挿入されるに従って流体通過面
積が徐々に少なくなっていった後、出口経路が閉鎖され
るようにしたことを特徴とする本発明の流量調整弁によ
れば、平成元年11月8日に本発明者によって実用新案
登録出願された流量調整弁と異なり、流体の流量を略一
定に保つことのできる所定の圧力差を超えた場合には、
突起部と出口経路から形成される経路を完全に閉鎖する
ことができる。このため、所定の圧力差を超えた場合に
僅かに流体が流れて配管全体が正常でない動作をすると
いうことがなくなる。また、所定の圧力差を超えた場合
には流体の流れを止めて、流体が全て別回路に流れるよ
うにすることができる。
【0042】また、スプールに入口経路側から延びる中
空部及び中空部からスプールの出口経路側周辺付近まで
延びる孔が備えられ、入口経路から中空部へ流入した流
体が、孔から出口経路側周辺付近へ流出した後出口経路
側周辺付近に沿って出口経路まで通過する構成である本
発明の流量調整弁によれば、油を別途設けたポートを通
過させないで、スプールの孔から直接出口経路まで流す
構成である点で、平成元年11月8日に本発明者により
実用新案登録出願された流量調整弁と異なっているた
め、ポートの加工を別途行う必要がなく、より容易に製
造を行うことができる。また、全体の構造がよりシンプ
ルになったため、配管作業時の取扱いが容易になり、配
管作業を迅速に行うことができる。また、全体的にシン
プルな構造であるため、外観上も好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流量調整弁を示す図であり、同図
(a)は出口経路が最大限に開いた状態を示す側面断面
図であり、同図(b)は出口経路が絞られた状態を示す
側面断面図である。
【図2】図1に示す流量調整弁の使用状態を示す要部拡
大側面断面図である。
【図3】図1に示す流量調整弁を使用した場合の圧力差
と流量との関係を示すグラフである。
【図4】本発明に係る流量調整弁の他の実施例を示す一
部破砕側面断面図である。
【図5】本発明に係る流量調整弁の更に他の実施例を示
す一部破砕側面断面図である。
【図6】本発明に係る流量調整弁の更に他の実施例を示
す一部破砕側面断面図である。
【図7】本発明に係る流量調整弁の更に他の実施例を示
す側面断面図である。
【図8】本発明に係る流量調整弁の更に他の実施例を示
す側面断面図である。
【図9】本発明に係る流量調整弁の更に他の実施例を示
す側面断面図である。
【図10】従来の流量調整弁を使用した場合の圧力差と
流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10,40,74;流量調整弁 12,80;入口経路 14,78;出口経路 16;流量調整部 18,52,76;スプール 20,38;バネ(付勢手段) 22,54;中空部 24,36,42;孔 28;突起部 30,34;切り欠き部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/12 G05D 7/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体内に、入口経路と、出口経路と、付
    勢手段により該出口経路を開く方向に摺動する一方で、
    該入口経路から流入した流体の圧力を受けることにより
    該付勢手段に抗して該出口経路を閉じる方向に摺動する
    スプールとを備え、該スプールの先端部に、該出口経路
    に挿入されることにより該出口経路を閉じる突起部を備
    え、該入口経路と該出口経路との圧力差が所定の範囲内
    にある場合には該流体の流量を略一定に保つことのでき
    る流量調整弁であり、流体が、前記スプールの出口経路側周辺に沿って通過し
    た後、該スプール先端の突起部に沿って通過して、前記
    出口経路から外部へ流出する構成であり、 前記圧力差が所定の範囲内以上になった場合には、流体
    が前記出口経路側周辺に沿って通過した後、前記突起部
    を通過するまでに、スプールが前記本体の内壁に密着す
    ることにより、該出口経路が閉鎖されて流体が流れなく
    なるように構成したことを特徴とする 流量調整弁。
  2. 【請求項2】 前記流体が、前記スプールの出口経路側
    周辺から該スプールの先端テーパ部に沿って通過した
    後、該スプール先端の突起部に沿って通過して、前記出
    口経路から外部へ流出する構成であり、 前記先端テーパ部が前記本体の内壁の角部に密着するこ
    とにより、該出口経路が閉鎖されて流体が流れなくなる
    ように構成したことを特徴とする 請求項1に記載する流
    量調整弁。
  3. 【請求項3】 前記スプールの先端部に、前記出口経路
    に挿入されることにより該出口経路を閉じる突起部を備
    え、該突起部に、突起部が出口経路に嵌合していくに従
    い流体通過面積が少なくなりつつも流体が流れることの
    できる切り欠き部を備えた請求項1又は請求項2に記載
    する流量調整弁。
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