JP3591731B2 - 流量コントロール弁 - Google Patents
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Description
この発明は、血圧計などの定速排気弁として使用される流量コントロール用の電磁弁に係り、特に、簡単な構造であり、排気量を徐々に増大させることができる流量コントロール弁に関するものである。
背景技術
血圧計には種々のものが提案されているが、ポンプにより血圧被測定者の腕に巻かれたカフに空気を送り、カフ内の圧力を所定値まで上げた後に、その圧力を徐々に減圧してゆき、この減圧過程において血圧を測定するものがある。血圧の測定後は、カフ内の圧力を急速に下げて、血圧被測定者の腕にかかる圧迫感を開放し腕からカフを取り外すようになっている。
このような血圧計の流量コントロール弁は、加圧したカフ内の圧力を徐々に減圧することが重要であって、そのためにカフに流通する圧力流出口の大きさを徐々に増大させなければならない。このような代表的な流量コントロール弁が、特開平6−47007号公報に記載されている。この流量コントロール弁は、カフに流通する空気流出口と、この流出口を閉じ可動軸の先端に取り付けられているパッキンと、可動軸を軸方向に駆動するソレノイドから構成されている。
前記公報記載の流量コントロール弁は、空気流出口及びパッキンの各端面を互いに平行関係にならない平坦面に形成してなり、パッキンを徐々に空気流出口より離すことにより、空気流出口を一挙に開放することなく段階的に開放するようにしたものである。カフ内の圧力を所定値まで下げて血圧の測定が終わった後は、ソレノイドの電流を切ってスプリングによって可動軸を押し下げ、カフ内の圧力を大気圧まで急速に下げるようになっている。
しかしながら、前記公報記載の流量コントロール弁は、空気流出口の端面またはパッキンの端面のいずれか一方を摺動軸の移動方向に対してやや傾斜させて形成したものであるが、パッキンの姿勢によって空気の流出量に影響を受けることになる。従って、空気流出口とパッキンの各端面の傾斜角を微妙に調整しなければならないとともに、可動軸の姿勢が変わらずスムーズに移動するように調整しなければならない。
従って、この発明は、簡単な構造でありながら、空気流出量を徐々に増大させることができるようにした流量コントロール弁を提供することを目的とする。
また、この発明は、部品点数を少なくしてコストダウンを図ることができる流量コントロール弁を提供することを目的とする。
また、この発明は、微量排出をコントロールできる流量コントロール弁を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明に係る流量コントロール弁は、圧力流体を外部に流出させる流出口と、前記流出口を任意に開閉する圧接部を有する弁体と、前記弁体の圧接部を移動させる弁作動体とからなり、流出口から排気する際に、流出口を閉塞している弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成することを特徴とする。
そして、前記弁体は、略円筒状パッキンの底部開口からコアを嵌入した圧接部の下端部に180度隔てて支持板を設けてなる。前記略円筒状パッキン及び支持板は、ゴム、プラスチック等の弾性材によって一体的に形成されている。前記支持板の幅寸法は、前記圧接部の外径寸法とほぼ同じ大きさとすることが好ましい。
流出口から排気する際に、弁体の圧接部の平面を流出口からの排気によって傾斜させるには、前記流出口の中心と弁体の圧接部の中心とをずらして形成すればよい。前記流出口の中心を弁体の圧接部の中心からずらすには、例えば、前記流出口をカフに連通される連結管の軸心からずらして形成するか、前記弁体の支持板の一方を他方より短く形成して圧接部の中心からずらせばよい。
また、流出口から排気する際に、弁体の圧接部の平面を流出口からの排気によって傾斜させるには、前記弁体の支持板の一方の肉厚を他方より薄く形成するか、あるいは、コアの位置を円筒状パッキンの中心からずらして嵌入することによって、支持板の一方のバネ作用を他方のそれよりも小さくすればよい。
前記流出口をカフに連通される連結管の軸心からずらして形成した場合には、圧接部の中心からずれた位置に排気が当たるから、圧接部の平面は傾斜することになる。また、前記弁体の支持板の一方を他方より短く形成すれば、流出口と圧接部の中心とがずれるとともに、支持板のバネ作用に差が生じるから、排気によって圧接部の平面は傾斜することになる。
また、、前記弁体の支持板の一方の肉厚を他方の肉厚よりも薄く形成した場合、あるいは前記弁体の円筒状パッキンの中心からずらしてコアを嵌入した場合には、一方の支持板のバネ作用が他方の支持板のバネ作用よりも弱くなるから、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するようになる。
また、前記弁体の支持板には溝またはスリットを形成してもよい。前記溝またはスリットを形成することによって、支持板のバネ作用が小さくなるとともに、流出口からの排気圧が小さくなった場合でも反動を抑えることができる。従って、弁体の圧接部平面の傾斜を長く維持することができ、一層微細な排気を制御することができる。
前記弁体の支持板に形成する溝またはスリットは、圧接部の両側に対称または非対称に形成すればよい。また、前記溝またはスリットの形状は特に限定されるものではなく、円弧状であってもよいし、支持板の側面に対して直角方向に形成してもよいし、さらに、支持板の側面に対して斜め方向に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の第1実施形態の流量コントロール弁を示す平面図であり、第2図は、図1のA−A線断面図であり、第3図は、弁体の平面図であり、第4図は、この発明の第2実施形態の流量コントロール弁を示す断面図であり、第5図は、この発明の第3実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す断面図であり、第6図は、この発明の第4実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す断面図であり、第7図は、第5実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す平面図であり、第8図は、第7図のB−B線断面図であり、第9図は第6実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す平面図であり、第10図は、第7実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す平面図であり、第11図は、第8実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す平面図であり、第12図は、第9実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す平面図であり、第13図は、第10実施形態の流量コントロール弁における弁体を示す平面図であり、第14図は、弁体による流出口の閉塞状態を示す断面図であり、第15図は、流出口と弁体の圧接部との関係を示した説明図である。
発明を実施するための最良の形態
この発明を、以下に図示する実施形態に基づいて詳細に説明する。第1図〜第3図はこの発明の好ましい流量コントロール弁の第1実施形態を示している。この流量コントロール弁の全体構造は、円筒状のケーシング1と蓋体2との間に平面略長方形状の弁体3の両端部を挟持し、ケーシング1内にソレノイド4とマグネット5を収納する円筒状の収納体6を配設している。前記収納体6の貫通孔7に前記弁体3を押し上げる弁作動体8を移動可能に嵌入することによって構成されている。
さらに、詳述すると、円筒状ケーシング1の周壁11の側面には、切り落とされた平坦面12、12が対向するように平行に設けられている。また、ケーシング1の底部13の中心には前記弁作動体8の端部を挿通する透孔14が設けられ、上部開口部の内側には段部15が形成されている。一方、蓋体2は上板21と周壁22とからなり、上板21の中央部にはカフに連通される連結管23が弁作動体8の移動方向に突設されている。前記周壁22の下端内側には、前記段部15に嵌合する凸部24が設けられている。
前記連結管23に設けられた流出通路25の流出口26は、上板21の下面よりも突出している。前記上板21には前記連結管23を挟んで180度隔てた位置に排出口27、27が設けられ、周壁22の側面には切り落とされた平坦面28が対向するように平行に設けられている。前記平担面28は、ケーシング1と組み立てたとき、ケーシング1の平坦面12と一致するように形成されている。
さらに、前記連結管23の軸心と弁作動体8の軸心とはほぼ同一であるが、前記流出通路25の中心は連結管23の中心からずらして形成されており、そのずらす方向は後述する弁体3の長さ方向とするのが好ましい。
前記弁体3は、第3図に示すように、略円柱状の圧接部31の下端部に180度隔てて支持板32、32が圧接部31の側面に対して直角方向に設けられている。前記圧接部31は、円筒状パッキン33の底部開口からコア34を嵌入することによって形成されている。前記前記圧接部31は、円筒状パッキン33の底部開口からコア34を嵌入することによって形成されている。
前記支持板32,32と円筒状パッキン33とは、ゴム、プラスチック等の弾性材によって一体に形成されている。前記支持板32、32はほぼ同じ肉厚であり、幅寸法は圧接部の外径寸法とほぼ同じ大きさとすることが好ましい。支持板32、32の端部が円筒状ケーシング1の上部開口部の段部に架け渡された状態で蓋体2の周壁22との間に挟持されている。
前記圧接部31の軸心と連結管23の軸心とはほぼ同一線上にある。円筒状パッキン33の流出口26に圧接する面は平面35に形成されており、流出口26とほぼ平行に配設されている。前記弁体3は、上記のように支持板32、32が弾性材で形成されていることから、コア34が第2図の下方から押し上げられると支持板32、32が伸長して円筒状パッキン33の平面35を流出口26に圧接して閉塞することができる。圧接部31の軸心と連結管23の軸心とはほぼ同一線上にあるが、流出通路25が連結管23の軸心からずらして形成されていることから、流出口26は、円筒状パッキン33の軸心からずれた位置に圧接されることになる。
次に、弁作動体8を第2図の上方に移動させるソレノイド4と、前記ソレノイド4の外側に配設されたマグネット5とがケーシング1に収納された円筒状収納体6に配設されている。円筒状収納体6は、内壁62と外壁63とからなる二重構造であって、内壁62の内側を軸方向に貫通する貫通孔7とし、内壁62と外壁63との間を環状溝64としている。前記ソレノイド4とマグネット5とが前記環状溝64に収納されている。
前記弁作動体8は、前記ソレノイド4より僅かに径方向外側に延びたフランジ部81と摺動軸82によって形成されている。フランジ部81の上面中央部には、摺動軸82の軸心上に半円球状の凸部83が突設されている。前記摺動軸82の外周面には貫通孔7との間でガタを防ぐ環状凸部84が設けられている。ソレノイド4に電流が流されて電磁力が発生し弁作動体8が移動すると、前記凸部83がコア34に当接する。そして、そのまま圧接部31を第2図の上方に押し上げて円筒状パッキン33により流出口26を閉塞する。
第4図はこの発明の第2実施形態を示し、この実施形態では弁体の中心を連結管の流出口と弁作動体の凸部の中心からずらして形成したことを特徴とする。即ち、連結管23の中心に設けた流出通路25aの流出口26aと弁作動体8の凸部83の中心を上下方向において同一線上に設ける。このとき、前記流出通路25aと摺動軸82の軸心も前記流出口26a及び凸部83の中心とほぼ同一線上に設けることが好ましい。
そして、前記弁体3aを構成する圧接部31の中心を流出口26aと凸部83の中心からずらして設ける。圧接部31の中心のずらす方向は、圧接部31の両側に180度隔てて形成した支持板32のいずれか一方側とする。第4図においては、支持板32bを短く形成し、支持板32aを長く形成してなる。従って、圧接部31をずらした方向の支持板が短く、反対側の支持板は長く形成されることになり、第4図では、右側が長く左側が短く形成されている。尚、前記弁体3a及び流出口26aの構成以外は、第1実施形態と同じ構成であるから、同一構成に対しては同一符号を付してその説明は省略する。
上記第2実施形態では、流出口26aが完全に閉塞している状態から弁作動体8を第4図の下方に徐々に下げると、流出口26aが圧接部31の中心からずれており、一方の支持板が長くバネ作用が小さくなっているから、流出通路25aを通って排気される空気によって圧接部31の平面35は傾き、流出口26aの下端面とは非平行関係になる。さらに、弁作動体8を徐々に下げると、平面35が傾いた状態で流出口26aから徐々に離れることになるので、微速排気を可能とする。
第5図は、この発明の第3実施形態に係る流量コントロール弁の弁体のみを示す断面図であり、他の構成は第4図と同一であるから全体の説明は省略する。この実施形態では、弁体を構成する支持板の一方を薄肉に形成することを特徴とする。即ち、第2実施形態と同様に、略円柱状の圧接部31の下端部に180度隔ててゴム等の弾性材による支持板32c,32dを圧接部31の側面に対して直角方向に設けてなる。支持板32dの肉厚t1を支持板32cの肉厚tよりも薄肉に形成し、バネ作用を小さくしたものである。この第3実施形態における圧接部31の中心は、流出口26aと凸部83の中心とほぼ同一線上に配設される。
また、第6図は、この発明の第4実施形態に係る流量コントロール弁の弁体のみを示す断面図であり、他の構成は第4図と同一であるから全体の説明は省略する。この実施形態では、圧接部31aのコア34aを支持板の一方側にずらすことにより、他方の支持板のバネ作用を小さくしたものである。即ち、上記第1〜3の実施形態と同様に、略円柱状の圧接部31aの下端部に180度隔ててゴム等の弾性材による支持板32、32を水平方向に設ける。前記圧接部31aは、底部が開口した円筒状パッキン33aにコア34aを嵌入させることによって形成されている。前記円柱状パッキン33aの周壁は支持板の一方側を厚肉に形成し、他方側を薄肉に形成されており、底部開口の中心がずらされている。従って、コア34aを嵌入することによって、一方側の支持板のバネ作用が小さくなる。
上記第3及び第4実施形態においても、第1及び第2実施形態と同様に、流出口26aが完全に閉塞している状態から弁作動体8を徐々に下げると、一方の支持板のバネ作用が小さく形成されているから、流出通路25を通って排気される空気によって圧接部31、31aの平面35は傾き、流出口31の下端面とは非平行関係になる。平面35が傾いた状態で流出口26から徐々に離れることになるので、微速排気を可能とする。
また、第7図及び第8図は、この発明の第5実施形態に係る流量コントロール弁の弁体3dのみを示す平面図及び断面図である。上記実施形態と同様な構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。第7図以下の実施形態では、支持板32に溝又はスリットを形成することによって、一方の支持板のバネ作用を他方のそれよりも小さくしたものである。
即ち、上記第1実施形態と同様に、略円柱状の圧接部31の下端部に180度隔ててゴム等の弾性材による支持板32、32を水平方向に設ける。前記圧接部31は、底部が開口した円筒状パッキン33にコア34を嵌入させることによって形成されている。前記支持板32,32の上面には、円弧状の溝37,37aが設けられている。前記円弧状の溝37,37aは、支持板32,32の方向の中心線Xの上下に点対称に設けられている。
図8に示すように、溝37の圧設部31からの間隔寸法をL、溝幅寸法をTとし、溝37aの圧設部31からの間隔寸法をL1、溝幅寸法をT1とすると、LとTの関係は次のように構成される。即ち、L=L1のとき、T>T1またはT<T1であり、T=T1のとき、L>L1またはL<L1である。このように、溝37、37aの圧設部31からの間隔寸法、または溝幅寸法に差を設けることによって一方側の支持板のバネ作用を小さくするとともに、反動を小さく抑えることができる。
次に、第9図は、この発明の第6実施形態に係る流量コントロール弁の弁体3eのみを示す平面図である。この実施形態は、上記第7図に示す第5実施形態と溝の位置が異なる。即ち、支持板32の上面に設けられた溝38,38aは、支持板32,32の方向の中心線X上に対称に設けられている。溝38の圧設部31からの間隔寸法をL、溝幅寸法をTとし、溝38aの圧設部31からの間隔寸法をL1、溝幅寸法をT1とすると、LとTの関係は、上記第7図に示す第5実施形態と同様である。従って、その詳細な説明は省略する。
第10図は、この発明の第7実施形態に係る流量コントロール弁の弁体3fのみを示す平面図である。この実施形態は、溝39,39aを支持板32,32の方向の中心線Xの両側に分割されて対称に設けられている。溝39と溝39aの圧設部31からの間隔寸法及び溝幅寸法の関係は、上記第5実施形態や第6実施形態の場合と同様である。従って、その詳細な説明は省略する。
第11図は、この発明の第8実施形態に係る流量コントロール弁の弁体3gのみを示す平面図である。この実施形態は、溝40、40aを点線状に設けた点で上記実施形態と異なる。溝40と溝40aの圧設部31からの間隔寸法及び溝幅寸法の関係は、上記第5実施形態や第6実施形態の場合と同様である。従って、その詳細な説明は省略する。
第12図は、この発明の第9実施形態に係る流量コントロール弁の弁体3hのみを示す平面図である。この実施形態は、溝41、溝41aを支持板32,32の方向の中心線Xの両側に非対称に設けた点で異なっている。即ち、溝41の長さを溝41aよりも長く形成してなる。溝41と溝41aの圧設部31からの間隔寸法及び溝幅寸法は同一であるが、長さに差を設けることによって、一方側の支持板のバネ作用を小さくしている。
さらに、第13図は、この発明の第10実施形態に係る流量コントロール弁の弁体3iのみを示す平面図である。この実施形態は、溝42、42aを支持板32,32の側面に地して直角方向に設けた点で異なっている。この溝42と溝42aの圧設部31からの間隔寸法及び溝幅寸法の関係は、上記第5実施形態や第6実施形態の場合と同様である。従って、その詳細な説明は省略する。
尚、上記第7図から第13図に示す実施形態では、溝を形成した場合について説明したが、前記各実施形態の溝をスリットに変更することが可能である。スリットに変更した場合には、支持板32,32のいずれか一方側のスリットに、圧接部31からの間隔寸法及び/またはスリットの長さ寸法に差を設けることによって、一方側の支持板のバネ作用を小さくすることができる。このように、支持板32,32に溝またはスリットを形成することにより、流出口26aから排気される空気圧に敏感に反応することができる。従って、空気圧が弱まった場合でも支持板32,32の反動が少なく、平面35の傾斜面を長く維持することができる。
さらに、第7図以下の実施形態に示す溝またはスリットは、第6図までに示す第1〜第4実施形態と組み合わせて実施することが可能である。第1〜第4実施形態と組み合わせて実施する場合には、既に支持板32,32のうちの一方側の支持板はバネ作用が小さく、たわみやすくなっているから、溝またはスリットを対称に形成すればよい。
以下に、第14図及び第15図を参照しながら、第2図に示す第1実施形態の流量コントロール弁の動作を説明する。まず、ソレノイド4に所定値の電流を流すことによって電磁力を発生させ、第14図において弁作動体8を上方に移動させる。弁作動体8が上方に移動すると、凸部83が弁体3のコア34に当接して支持板32,32のバネ作用に抗して弁体3を押し上げ、円筒状パッキン33の平面35を流出口26に圧接して完全に閉塞する。
その後、ソレノイド4の供給電流を少しずつ減少させて血圧計の微速排気の過程に入る。電流の減少に応じて電磁力が弱まるので、支持板32,32のバネ作用によって弁作動体8は第14図の下方に徐々に押し下げられることになる。弁作動体8が押し下げられることによって流出口26は徐々に開放されるが、流出口26は圧接部31の中心からずれており、凸部83は圧接部31の中心に当接しているので、平面35は排気によって僅かに傾く。この傾きによって微細な排気を制御することができる。
第15図(a)は、圧接部31が流出口26を開放しようとする瞬間を示し、第15図(b)は、圧接部31の平面35が傾斜し図の右側から徐々に排気されてゆくことを示している。このように、ソレノイド4の電磁力を徐々に弱めることによって支持板のバネ作用により弁作動体8が押し下げられ、閉塞されていた空気は徐々に排気されることになる。カフ内の圧力を所定値まで下げた後に、ソレノイド4への電流の供給を止めれば、支持板32,32のバネ作用によって流出口は急速に開放され、カフ内の圧力を急速に大気圧まで下げることができる。
第2実施形態以下の流量コントロール弁も上記第1実施形態と同様に作動し、排気量が漸増するという排気特性を示す。その詳細な説明は省略する。また、第1〜第4実施形態と第5以下の実施形態とを組み合わせると、反動を抑えて圧接部の傾斜を長く維持することができる。
以上の説明から明らかなように、この発明に係る流量コントロール弁は、流出口と前記流出口を閉塞する圧接部の平面は平行に構成されているので、僅かな押圧力によって閉塞することができる。一方、流出口を開放するときは圧接部の平面を流出口からの排気によって傾斜させるように形成している。従って、流出口は、圧接部の移動に応じて徐々に開放されることになり、排気流量を微細且つ連続的に制御することができる。また、弁体の支持板がバネ作用を有するので、流出口からの排気によって圧接部の平面を傾斜させるとともに、弁作動体を移動させることができ、従来のような弁作動体を移動させるコイルバネを必要としない。従って、全体として部品点数を削減することができ、コストダウンを図ることができる。そして、この発明に係る流量コントロール弁を血圧計に適用した場合には、排気流量を微細に制御することができる。
Claims (12)
- 圧力流体を外部に流出させる流出口と、前記流出口を任意に開閉する略円柱状圧接部を有する弁体と、前記弁体の圧接部を押し上げる弁作動体とからなり、前記弁体は、圧接部の下端部の両側に弾性材による支持板を180度隔てて設け、前記圧接部を支持板と一体に弾性材によって形成した略円筒状パッキンの底部開口からコアを嵌入することによって形成してなり、圧接部と弁作動体の中心を同一線上に設けるとともに、前記流出口を弁体の圧接部の中心からずらして形成することによって、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする流量コントロール弁。
- 支持板の幅寸法は、前記圧接部の外径寸法とほぼ同じ大きさとすることを特徴とする請求項1に記載の流量コントロール弁。
- 圧力流体を外部に流出させる流出口と、前記流出口を任意に開閉する略円柱状圧接部を有する弁体と、前記弁体の圧接部を移動させる弁作動体とからなり、前記弁体は、圧接部の下端部の両側に弾性材による支持板を180度隔てて設け、前記圧接部を支持板と一体に弾性材によって形成した略円筒状パッキンの底部開口からコアを嵌入することによって形成してなり、流出口と弁作動体の中心を同一線上に設けるとともに、弁体の圧接部の中心を前記流出口と弁作動体の中心からずらして形成することによって、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする流量コントロール弁。
- 弁体の支持板の一方を他方より短く形成することによって圧接部の中心を流出口と弁作動体の中心から支持板の一方側にずらしたことを特徴とする請求項3に記載の流量コントロール弁。
- 圧力流体を外部に流出させる流出口と、前記流出口を任意に開閉する略円柱状圧接部を有する弁体と、前記弁体の圧接部を移動させる弁作動体とからなり、前記弁体は、圧接部の下端部の両側に弾性材による支持板を180度隔てて設け、前記圧接部を支持板と一体に弾性材によって形成した略円筒状パッキンの底部開口からコアを嵌入することによって形成してなり、圧接部両側の支持板は、いずれか一方の支持板のバネ作用を他方の支持板のバネ作用よりも小さくすることにより、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする流量コントロール弁。
- 弁体の支持板の一方の肉厚を他方の支持板の肉厚よりも薄く形成することによって一方の支持板のバネ作用を他方の支持板のバネ作用よりも小さくし、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする請求項5に記載の流量コントロール弁。
- 弁体の圧接部に嵌入するコアの中心を前記圧接部の中心からずらすことによって一方の支持板のバネ作用を他方の支持板のバネ作用よりも小さくし、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする請求項5に記載の流量コントロール弁。
- 弁体の支持板に溝またはスリットを形成することによって支持板の一方のバネ作用を他方の支持板のバネ作用よりも小さくし、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする請求項5に記載の流量コントロール弁。
- 弁体の支持板に溝またはスリットを形成し、前記溝またはスリットは、圧接部の両側に対称又は非対称に形成することによって支持板の一方のバネ作用を他方の支持板のバネ作用よりも小さくし、弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成したことを特徴とする請求項5に記載の流量コントロール弁。
- 弁体の支持板に形成する溝またはスリットは、円弧状であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の流量コントロール弁。
- 弁体の支持板に形成する溝またはスリットは、支持板の側面に対して直角方向に形成したことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の流量コントロール弁。
- 弁体の支持板に形成する溝またはスリットは、支持板の側面に対して斜め方向に形成したことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の流量コントロール弁。
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