JP4586099B1 - 定流量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】性能の安定性および高い信頼性のある微少流量域の定流量制御装置を提供すること。
【解決手段】可動弁体５を開弁する方向に付勢する主弾性部材１５を備えた定流量制御装置において、ニードル弁１３は可動弁体５に進退自在に保持され、ニードル弁１３の弁座方向への進出は可動弁体５の所定の位置で規制され、絞り部１１は可動弁体５に設けられ、前記可動弁体５に設けられたニードル弁弾性部材１６が、ニードル弁１３を弁座方向に付勢し、第１室６と第２室１０との差圧が、主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧を超える場合に、ニードル弁１３が弁座に密着着座した状態で可動弁体５は第２ハウジング９に備えられた可動弁体受部１７まで弁座方向に可動して超過差圧分の力を可動弁体受部１７が受けるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、定流量制御装置（定流量弁）に関し、特に微少な流量域でも高精度に安定して流体の流量を制御することができる定流量制御装置に関する。

従来、定流量制御装置（定流量弁装置とも言う）としては、図１１に原理図を示すように、第１室６と第２室１０を画する可動弁体５に、ニードル弁部４２が一体で形成されている定流量制御装置Ｂが知られている（例えば、特許文献１参照）。

なお、定流量制御装置において、定流量弁における流量と、絞り部（或いは絞り要素）であるオリフィスのサイズ（オリフィスの通過断面積）と、の関係について、図１１に示す原理図を参照しつつ説明する。

図１１に示したように、第１室６の流体圧をＰ１、第２室１０の流体圧をＰ２、弁座４３を通過した流体の圧力をＰ３、可動弁体５の有効受圧面積をＡＤ、コイルスプリングのバネ荷重をＦＳ、オリフィス４４の通過断面積をＳ、出口通路１２（弁座４３）の有効断面積をＡＮとすると、以下の関係式が成り立つことが一般に知られている。

Ｐ１・ＡＤ＝Ｐ２・（ＡＤ−ＡＮ）＋Ｐ３・ＡＮ＋ＦＳ
（Ｐ１−Ｐ２）・ＡＤ＝ＦＳ−（Ｐ２−Ｐ３）・ＡＮ
Ｐ１−Ｐ２＝ΔＰとすると、

ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２＝（ＦＳ−（Ｐ２−Ｐ３）・ＡＮ）／ＡＤ

＝ ＦＳ／ＡＤ−ＡＮ／ＡＤ・（Ｐ２−Ｐ３）
となる。

ここで、ＡＮがＡＤに比べて十分に小さい場合、ＡＮ／ＡＤ項は無視することができる。更に、ＦＳは、微小変位の場合に、ＦＳ／ＡＤ＝ｃｏｎｓｔと言える。
よって、
ΔＰ≒ＦＳ／ＡＤ＝ｃｏｎｓｔ となる。
従って、流量Ｑ＝ｋＳ（ΔＰ）１／２＝ｃｏｎｓｔ ｋ：比例定数
流量Ｑ ∝ Ｓ（ΔＰ）１／２ ∝ Ｓ を得る。

すなわち、流量Ｑは定流量（ｃｏｎｓｔ）であり、オリフィス４４の通過断面積Ｓに比例する関係にある。従って、微少流量を定量制御する場合、オリフィス４４の通過断面積Ｓは微小となることが理解される。

特開２００８−２３２１９６号公報 特開平０８−２４９０６９号公報

ここで、定流量弁の吐出口は大気解放で、流体は水とし、第１室６に水圧が印加されて通水を開始する状況を考察（以下同様）すると、可動弁体５は第１室６から第２室１０側に動作をし、この定流量弁装置Ｂから吐出する瞬間流量を所定の流量に制御するために、ニードル弁４２が弁座４３との間で適度に流れを絞る状況を作り出す。この時、可動弁体４２の動作は比較的瞬間的に行われるため、勢い余ってニードル弁４２が弁座部４３に衝突する恐れがある。
特に、第２室１０に気泡が存在しているような場合には、主弾性部材１５のセット荷重により規定される第１室６と第２室１０の間の所定差圧より大きい圧力が第１室６に印加されると、可動弁体５はニードル弁４２が弁座部４３に衝突するまで動作をし、第１室６と第２室１０の差圧（△P）が所定差圧になるまではニードル弁４２が弁閉状態となり、第１室６と第２室１０の差圧が所定差圧となった後にニードル弁４２は適度な絞り状態の位置に制御されていくことになる。
その理由は、以下のメカニズムによる。
前記の差圧△Pが所定差圧に制御された時の第２室１０の圧力においては、最初に存在していた前記気泡のサイズ（体積）が小さなものになっているはず（定流量弁装置への水圧印加により、ボイルシャルルの法則に従って圧力の上昇に反比例して気体の体積は減少する）であり、水圧印加後に、気泡のサイズの減少分に応じた水が、オリフィス４４を通じて第１室６から第２室１０に向けて供給されなければならない。ところが、この定流量弁のオリフィス４４は微少流量を制御するために、非常に小さな小孔であるなど流量（Cv値）の小さなものになっているので、第１室６に水圧が印加された時に、オリフィス４４を通じた第１室６から第２室１０への水の供給は遅れがちになり、その遅れの間は、第１室６に印加された水圧を可動弁体５が受け止めて、ニードル弁４２を通じて、弁座部４３が水圧を集中的に支えることになる。
以上の理由から、ニードル弁４２は、通水開始の度に、弁座４３との衝突を繰り返すことになる。また、この衝突の力は、ニードル弁４２の径に比べてかなり大きい受圧面積をもつ可動弁体５にかかる差圧△Pにより発生し、第１室６への供給圧が大きければ、それだけ大きな衝突力がニードル弁４２及び弁座部４３に集中して作用することになる。
これにより、この従来の技術の範囲では、ニードル弁４２が弁座部４３に食い込んでロックしてしまったり、ニードル弁４２が磨耗したり折れてしまったり、弁座部４３が磨耗したり変形したりという問題が発生しがちで、定流量弁装置としての性能の安定性・信頼性に問題を有していた。

上記問題に対して、先端のニードル弁４２を可動弁体５から切り離し、可動ニードル化を考えることができるが、合理的な部品配置を考案しなければ、構造が複雑化し、高コストなものになってしまう。

又、例えば、毎分１ミリリットルレベルの微少流量を制御する定流量弁装置は、それに相応して、例えば、０．１ｍｍ以下の小さなオリフィスを備えている。
小さな径のオリフィスは、その径を越えるサイズの粒径を有する異物を通すことが出来ず、つまりを生じて機能を喪失する懸念を有している。
そこで、特許文献１では、定流量弁内部に長手のパイプを利用したオリフィスを形成し、そのオリフィス径を大きくする技術が開示されている。また、定流量弁内部にコンパクトに且つ多数のオリフィスを直列に連接し、オリフィス径を大きくする技術が本出願人によって出願されている。
しかし、これによっても水質によっては、オリフィスに埃やスケールの堆積の懸念が問題点として残ってしまう。

上述の問題に対しては、特許文献２が示すようなオリフィスを清掃するクリーニングピンの技術が有効である。
しかし、特許文献２の技術では、微少流量を制御しようとする場合に、オリフィスとオリフィスに挿通されたクリーニングピンのクリアランスが小さなものになってしまうために、堆積物の除去には効果的な構造であるにも関わらず、前記クリアランス部分への異物のつまりのリスクは返って大きくなってしまう。
したがって、この特許文献２の装置では、通水を停止した時には、バネの力でクリーニングピンがオリフィスから抜け出し、再び通水する時には流れの差圧によって再びオリフィスにクリーニングピンが挿通されオリフィスを清掃するという機構となっている。これによりこの特許文献２の装置でも、異物の詰り状態からの脱却が行われやすくなるが、しかし、このような機構であるがために、同文献にも示されるように、給水圧の低い段階ないしクリーニングピンがオリフィスに挿通される前段階においては、定流量機能が損なわれる結果となっている。
また、ひとつのオリフィスの場合に、絞り効果を引き出すために、オリフィス孔を長手に製作し、クリーニングピンとのクリアランス部分の流通方向の距離を稼ぎ、流体の粘性・流路の壁面抵抗に依拠したものがある（先行文献２の構造の場合）。しかし、それでは、流体粘性の温度特性によりオリフィスの流量（Cv値）も大きな温度特性を持つことになり、定流量弁装置のオリフィスに使用するにはとても不都合なものである。定流量弁装置の機能である定流量性が流体の温度によって大きく左右されてしまう結果を生むようになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、性能の安定性および高い信頼性を備えた微少流量域の定流量制御装置を提供すること、延いては、定流量制御装置の保守メンテナンス性の向上、メンテナンスフリーを実現することが可能な定流量制御装置を提供することを目的とする。

前記の課題を有利に解決するために、第１発明の定流量制御装置では、
上流側流体通路から流体が流入される流入口を有する第１ハウジングとダイアフラムと該ダイアフラムに一体的に取付けられた可動弁体により形成される第１室と、
下流側流体通路に連通する吐出口を有する第２ハウジングと前記ダイアフラムと前記可動弁体により形成される第２室と、
前記第１室と前記第２室を連通し流体が通過することで前記第１室と前記第２室との間に圧力差を生じさせる絞り部と、
前記第２室と下流側流体通路とを連通する通路に臨んで設けられ、前記可動弁体に備えられたニードル弁に対応して設けられる弁座と、
前記可動弁体を前記ニードル弁と前記弁座が開弁する方向に所定の弾性力で付勢する主弾性部材と、を備えた流体の流量を所定流量に制御する定流量制御装置において、
前記ニードル弁は前記可動弁体に、前記可動弁体の可動方向と同一の方向に進退自在に保持され、該ニードル弁の前記弁座方向への進出は前記可動弁体の所定の位置で規制される構成となっており、
前記絞り部は前記可動弁体に設けられ、
前記可動弁体に設けられたニードル弁弾性部材が、前記ニードル弁を前記弁座方向に付勢し、
前記第１室と前記第２室との差圧が、前記主弾性部材の付勢力によって規定される所定の差圧を超える場合に、前記ニードル弁が前記弁座に密着着座した状態で前記可動弁体は前記第２ハウジングに備えられた可動弁体受部まで前記弁座方向に可動し前記可動弁体受部に受けられて、超過差圧分の力を該可動弁体受部が受ける
ように構成され、
前記絞り部は、前記可動弁体の本体とは別個の部品が当該可動弁体の本体に組み込まれて形成され、
前記可動弁体には、前記第２室に連通する凹部が設けられ、
前記ニードル弁の基端側軸部が可動弁体に設けられた前記凹部の底部に摺動可能に組み込まれ、
前記ニードル弁弾性部材の前記ニードル弁と反対側の端部は、前記可動弁体に前記凹部の第１室側に一体的に固定された前記絞り部によって受けられていることを特徴とする。
第２発明では、第１発明の定流量制御装置において、
前記絞り部のオリフィスは、前記ニードル弁の可動方向である軸線上に配置され、
該オリフィスにはクリーニングピンが遊挿され、
そのクリーニングピンの一方の端部は、前記ニードル弁に設けられたクリーニングピン受け部によって軸方向の位置規制を受けていることを特徴とする。
第１参考発明では、本願の定流量制御装置において、前記絞り部のオリフィスにはクリーニングピンが遊挿され、
このクリーニングピンの軸方向の端部は、前記第１ハウジング及び又は前記第２ハウジングにより、クリーニングピンはその軸方向の位置が規制されていることを特徴とする。

第３発明では、第１発明又は第２発明の定流量制御装置において、
前記絞り部には、複数の略同径のオリフィスが同軸上に直列に並ぶように配置され、
この複数のオリフィスの間には、該オリフィスの内径より大きな内径を有する空間からなる渦流室が設けられ、この渦流室とその両側のオリフィスとに渡ってクリーニングピンが遊挿されていることを特徴とする。
第２参考発明の定流量制御装置においては、
上流側流体通路から流体が流入される流入口を有する第１ハウジングとダイアフラムと該ダイアフラムに一体的に取付けられた可動弁体により形成される第１室と、
下流側流体通路に連通する吐出口を有する第２ハウジングと前記ダイアフラムと前記可動弁体により形成される第２室と、
前記第１室と前記第２室を連通し流体が通過することで前記第１室と前記第２室との間に圧力差を生じさせる絞り部と、
前記第２室と下流側流体通路とを連通する通路に臨んで設けられ、前記可動弁体に備えられたニードル弁に対応して設けられる弁座と、
前記可動弁体を前記ニードル弁と前記弁座が開弁する方向に所定の弾性力で付勢する主弾性部材と、を備えた流体の流量を所定流量に制御する定流量制御装置において、
前記絞り部のオリフィスにはクリーニングピンが遊挿され、
このクリーニングピンの軸方向の端部は、前記第１ハウジング及び又は前記第２ハウジングにより、クリーニングピンはその軸方向の位置が規制されていること
を特徴とする。
第３参考発明の定流量制御装置では、
上流側流体通路から流体が流入される流入口を有する第１ハウジングとダイアフラムと該ダイアフラムに一体的に取付けられた可動弁体により形成される第１室と、
下流側流体通路に連通する吐出口を有する第２ハウジングと前記ダイアフラムと前記可動弁体により形成される第２室と、
前記第１室と前記第２室を連通し流体が通過することで前記第１室と前記第２室との間に圧力差を生じさせる絞り部と、
前記第２室と下流側流体通路とを連通する通路に臨んで設けられ、前記可動弁体に備えられたニードル弁に対応して設けられる弁座と、
前記可動弁体を前記ニードル弁と前記弁座が開弁する方向に所定の弾性力で付勢する主弾性部材と、を備えた流体の流量を所定流量に制御する定流量制御装置において、
前記絞り部には、複数の略同径のオリフィスが同軸上に直列に並ぶように配置され、
この複数のオリフィスの間には、該オリフィスの内径より大きな内径を有する空間からなる渦流室が設けられ、この渦流室とその両側のオリフィスとに渡ってクリーニングピンが遊挿されていること
を特徴とする。

（１）第１発明〜第３発明又は第１参考発明では、進退移動可能なニードル弁としていることで、次の（ａ）〜（ｃ）の効果がある。
（ａ）ニードル弁の弁座への繰り返しの衝突による、ニードル弁または弁座の磨耗・変形・折損を格段に低減し、前記の繰り返し作動耐久性能は飛躍的に向上する。
（ｂ）ニードル弁の弁座への食いつきを無くすことができる。
（ｃ）第１室と第２室間において大きな差圧ΔＰが発生した場合に、「超過」した差圧ΔＰ
による可動弁体が弁座方向へ移動してニードル弁が弁座に着座した場合のΔＰによるストレ
スを、ニードル弁部と弁座部が集中的に受けることなく、ニードル弁部は後退するように逃げて、第２ハウジングの可動弁体受部によって可動弁体の構造的に強い部分でかつ広い面積で分散的に受けることができる。これにより弁部機能の信頼性が向上する。

第１発明のように、定流量制御装置において、絞り部は、前記可動弁体の本体とは別個の部品が当該可動弁体の本体に組み込まれて形成され、前記ニードル弁弾性部材の前記ニードル弁と反対側の端部は、前記可動弁体に一体的に固定された前記絞り部によって受けられているので、次の（ａ）〜（ｆ）のような効果がある。
（ａ）可動弁体には独立パーツとしての絞り部を固定することができるため、進退移動可能なニードル弁が進退自在に保持される可動弁体の部屋の入口付近に絞り部を固定して、その絞り部により、ニードル弁弾性部材の受け手段を兼ねる構造とすることができる。
すなわち、可動弁体の本体とは、別個の部品からなる絞り部を可動弁体に組み込むだけで、組み込まれた絞り部によって、ニードル弁弾性部材の一端側を受ける部分と、絞り部としての作用との２つの機能を発揮させることができ、合理的な構造の定流量制御装置とすることができる。
また、ニードル弁弾性部材のニードル弁と反対側の端部を可動弁体に設けた絞り部により支承して、ニードル弁を後退移動可能に支承することができる。
（ｂ）進退移動可能なニードル弁は、可動弁体から突き出る方向にニードル弁弾性部材によって付勢されているが、このような進退移動可能なニードル弁においては、付勢手段であるニードル弁弾性部材の進退移動可能なニードル弁とは反対側端部の受け手段が必要であるが、前記のように構成することにより、構造が簡単であると共にコンパクトであり、かつ低コストで進退移動可能なニードル弁式の定流量弁装置を提供することができる。
（ｃ）共通の可動弁体に、様々な種別の絞り部を取付けることによって、任意の流量の定流量弁装置を安価に提供することができ、コスト的なメリットを出すことができる。
（ｄ）絞り部を、コンパクトでシンプル、異方性のないパーツにすることができるので、プラスチックの射出成形等によりこれを製作する場合でも、高度な精度が要求されるオリフィス径寸法などを精度良く作ることができる。
（ｅ）中心軸線の同軸上に絞り部等を構成する構成部品を並べた場合には、軸線に対して直角方向では各パーツの方向性を無くすことが出来、組み立てに際して方向を気にする必要がなく、組み立ての簡単化を実現することができる。
（ｆ）また、前記（ｅ）の場合では、組み立て位置精度の狂いのために、動作中にクリーニングピンと絞り部のオリフィス（孔）との異常な摩擦、こすれ、ひっかかりを発生させる恐れがない。

第２発明のように、第１発明において、前記絞り部のオリフィスは、前記ニードル弁の可動方向である軸線上に配置され、該オリフィスにはクリーニングピンが遊挿され、そのクリーニングピンの一方の端部は、前記ニードル弁に設けられたクリーニングピン受け部によって軸方向の位置規制を受けており、すなわち、クリーニングピンを進退移動可能なニードル弁が受ける構造があることで、次の（ａ）〜（ｅ）の効果がある。
（ａ）進退移動可能なニードル弁が可動弁体との間で可動する時に、クリーニングピンと絞り部との間の相対位置変更がなされる動作を起こすことができる。
（ｂ）進退移動可能なニードル弁が動作する時は、差圧ΔＰがメインスプリングである主弾
性部材によって規定される所定差圧を超えたときであり、この時にクリーニングピンが動作すると、差圧の大きさゆえに、クリーニングピンが動作してスケール等を擦り取る力が大きくなって、より効果的なオリフィス内面の清掃が可能である。
（ｃ）同時に、進退移動可能なニードル弁が可動弁体との間で可動しない時、すなわち定流量制御時は、クリーニングピンと絞り部との間の相対位置変更が強制されないので、可動弁体の可動（定流量制御）に対して、精度を乱す因子となるクリーニングピンと可動弁体との間の摩擦、こすれ、ひっかかり等が発生する恐れをなくすことができ、高精度な制御が可能になる。
（ｄ）しばしばある利用条件では、通水初期（給水圧を加えた時）に、上記（ｂ）の状態を一度経過して、次に定流量制御状態に移るので毎回の使用に当たって、オリフィス内面がクリーニングされてから次に上記（ｃ）に記述したような高精度な定流量制御に移るということが実現される。
（ｅ）絞り部のオリフィスは、ニードル弁の可動方向である軸線上に配置されているため、絞り部とクリーニングピンとニードル弁弾性部材を同じ軸線上に配置することがで、コンパクトな構造とすることができる。
第１参考発明によると、本願の定流量装置において、絞り部のオリフィスにはクリーニングピンが遊挿され、このクリーニングピンの軸方向の端部は、前記第１ハウジング及び又は前記第２ハウジングにより、クリーニングピンはその軸方向の位置が規制されており、すなわち、クリーニングピンの軸方向移動をハウジング部材が規制することで、次の（ａ）〜（ｃ）の効果がある。
（ａ）クリーニングピンの軸方向の移動がハウジング部材により規制されることで、定流量弁装置の利用の間に、絞り部を固定した可動弁体の給水圧変動に伴う可動によって、クリーニングピンと絞り部の間の相対位置変更がなされる動作がなされ、クリーニングピンの清掃機能が確実に効果的に発揮される。
（ｂ）また、クリーニングピンは、その径方向にはハウジング部材に位置規制を受けない。したがって、オリフィス内部を全方向に遊動することになる。これにより効果的にオリフィス内面をクリーニングピンが清掃することができる。
（ｃ）また、オリフィス孔の偏った位置にクリーニングピンが移動すれば、オリフィス内壁面とクリーニングピンの隙間は局所的に大きくなることが出来、それだけ大きな粒径の異物を詰ることなく流すことができる。
第３発明によると、第１発明又は第２発明の定流量装置において、前記絞り部には、複数の略同径のオリフィスが同軸上に直列に並ぶように配置され、この複数のオリフィスの間には、該オリフィスの内径より大きな内径を有する空間からなる渦流室が設けられ、この渦流室とその両側のオリフィスとに渡ってクリーニングピンが遊挿されているので、次の（ａ）〜（ｅ）の効果がある。
（ａ）渦流室とその両側のオリフィスに渡ってクリーニングピンが挿入されているので、渦流室の軸方向両側のオリフィス径を大きくして、クリーニングピンとオリフィスとの間隙においての異物の目詰まりを防止することができ、クリーニングピンは安定した動作を行うことができる。
（ｂ）微少流量を制御するために非常に小さく設定されていたオリフィスとクリーニングピンのクリアランスを、複数のオリフィスを直列に配置しクリーニングピンを挿入することで、ひとつのオリフィスの場合に比べて、大きくすることができるので、粒径のある異物がクリアランス部分に詰ってしまう恐れを低減することができる。
（ｃ）上記クリアランス部分の面積は、オリフィス１個の場合と同じ絞り効果を発揮するのに、オリフィスを２個にする場合には略√２倍に、３個にする場合には略√３倍に、それ以上にする場合も同様に大きくすることが出来ることが確認されている。このように、前記の様なクリアランス部分の面積増加に相当する分だけオリフィス径を大きくできたり、また、クリーニングピンを細くできたりすることで、クリアランス寸法を、大きくすることができる。
（ｄ）また、このような定流量弁装置は、上流側にストレーナーが設置されて使用されることが多いが、使用すべきストレーナーのメッシュサイズを大きくすることもできる。これにより、メッシュそのもののコスト低減が図れるとともに、メッシュサイズが小さいものに比べてストレーナーの詰まりが起きにくくなり、ストレーナーの保守メンテナンス性の向上を図ることができる。また、メッシュサイズを大きくすることが出来れば、このような定流量弁を使用したシステム全体の圧力損失を小さくすることにも寄与する。
（ｅ）また、本発明によれば、複数のオリフィスを使用することで絞り効果を効果的に引き出しているので、オリフィスを長手方向に伸ばす必要はなく、絞り効果における粘性影響部分を極力押さえた設計が可能である。これにより、温度特性の小さな定流量弁装置が可能である。
第２参考発明の定流量制御装置によると、前記第１参考発明について上記した内容と同様な効果がある。
第３参考発明の定流量制御装置によると、前記第２参考発明について上記した内容と同様な効果がある。

本願の第１参考形態の定流量制御装置を示すものであって、ニードル弁が弁座から浮いている状態を示す縦断正面図である。 本願の第１参考形態の定流量制御装置を示すものであって、（ａ）はニードル弁の周方向の一部が弁座に当接・摺動しながら定流量状態に制御されている状態を示す縦断正面図、（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。 本願の第１参考形態の定流量制御装置を示すものであって、ニードル弁が可動弁体から浮き上がると共に可動弁体が第２ハウジングに当接している状態を示す縦断正面図である。 本願の第１参考形態の定流量制御装置を分解して示す一部縦断斜視図である。 本発明の第１実施形態の定流量制御装置を示すものであって、ニードル弁が弁座から浮いている状態を示す縦断正面図である。 本発明の第１実施形態の定流量制御装置を示すものであって、（ａ）はニードル弁の周方向の一部が弁座に当接・摺動しながら定流量状態に制御されている状態を示す縦断正面図、（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。 本発明の第１実施形態の定流量制御装置を示すものであって、ニードル弁が可動弁体から浮き上がると共に可動弁体が第２ハウジングに当接している状態を示す縦断正面図である。 本発明の第１実施形態の定流量制御装置を分解して示す一部縦断斜視図である。 本願の第２参考形態の定流量制御装置を示すものであって、ニードル弁が弁座から浮いている状態を示す縦断正面図である。 本願の第３参考形態の定流量制御装置を示すものであって、ニードル弁が弁座から浮いている状態を示す縦断正面図である。 従来の定流量制御装置の原理図を示す縦断正面図である。

次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図４には、本願の第１参考形態の定流量制御装置Ａが示されている。

上流側流体通路１から流体が流入される流入口２を有する第１ハウジング３とダイアフラム４と該ダイアフラム４に一体的に取付けられた可動弁体５により第１室６が形成されている。
下流側流体通路７に連通する吐出口８を有する第２ハウジング９と前記ダイアフラム４と前記可動弁体５により第２室１０が形成されている。

図１に示す状態は、第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧より小さく、主弾性部材１５により可動弁体５が第１ハウジング３側に移動した状態で、ニードル弁１３が弁座１４から浮いている状態を示す縦断正面図である。図２（ａ）（ｂ）は、微小流量を流す定流量状態に制御されている状態であり、同図（ａ）はニードル弁１３の周方向の一部が弁座１４に当接・摺動しながら定流量状態に制御されている状態を示す縦断正面図、同図（ｂ）はその一部を拡大して示す図である。図３は、第１室６側の圧が急激に高くなり、ニードル弁１３が弁座１４に密着・着座している状態で、かつニードル弁１３が可動弁体から浮き上がると共に可動弁体が第２ハウジングの可動弁体受部に当接している状態を示す縦断正面図である。

第１参考形態の定流量制御装置Ａは、第１ハウジング３と第２ハウジング９の周壁端部間に周縁部が挟持されたダイアフラム４を備えていると共にそのダイアフラム４に一体に取り付けられている可動弁体５を備えている。

前記の可動弁体５は、第１ハウジング３と第２ハウジング９により形成されるハウジング内において第１室６側から第２室１０側に向かって前進または後退可能に、ハウジング内周壁にガイドされて摺動移動可能にされている。

第１ハウジング３の流入口２と、可動弁体５に設けられたニードル弁１３と、第２ハウジング９に設けられた弁座１４およびこれに接続する通路１２並びに吐出口８とは、同じ中心軸線となるように配置されている。

可動弁体５には、その中央部に、第２室１０側に連通する凹部１８が設けられ、その凹部１８の底部１９には、貫通孔２０が設けられ、ニードル弁１３の基端側軸部が摺動可能に嵌合されている。前記凹部１８には、ニードル弁１３が配置された状態で、コイルバネからなるニードル弁弾性部材１６が収納配置されて蓋材２１が固定されて、前記ニードル弁弾性部材１６により、ニードル弁１３は凹部１８の底部１９に向かって付勢されているので、ニードル弁１３の先端部は、可動弁体５における前記凹部１８の底部１９から軸方向外側に突出した状態で、弁座１４側に向かって配置されている。
前記蓋材２１の可動弁体５に対する固定方法としては、可動弁体５の凹部１８に、溶着してもよく、凹部１８に雌ねじ孔を設けると共に蓋材２１の外周部に雄ねじ部を設け、蓋材２を凹部１８にねじ込んで固定してもよく、スナップ止めあるいは圧入するようにしてもよい。前記の蓋材２１および可動弁体５の材質としては、例えば、金属製あるいは合成樹脂製としてもよい。

可動弁体５と第２ハウジング９との間には、コイルバネからなる主弾性部材１５が設けられて、主弾性部材１５により可動弁体５を第１室６側に向かって押圧し、図示しない第１ハウジング３に備えられたストッパーまで可動弁体５を移動させ、ニードル弁１３を弁座１４から離反させ開弁方向に付勢している。

そして、前記第１室６と前記第２室１０を連通し流体が通過することで前記第１室６と前記第２室１０との間に圧力差を生じさせる絞り部１１を備えている。

前記の絞り部１１は、可動弁体５にニードル弁１３と平行に設けられている。前記の絞り部１１は、可動弁体５における第２室６側に設けられた小径凹部２２の端部に固定された第１室側オリフィス２３を有する筒状蓋材２４と、小径凹部２２の底部に設けられた第２室側オリフィス２５と、これらのオリフィスを遊挿状態で貫通し、第１ハウジング３の天板２６内面に近接し、第２ハウジング９における弁座１４周囲に設けられた可動弁体受け部１７と同面上にその外側に設けられたクリーニングピン受部１７Ａに当接する長さを有するクリーニングピン２７とを備えている。すなわち、クリーニングピン２７の軸方向の長さは、天板２６内面から第２ハウジング９側のクリーニングピン受け部１７Ａまでの距離よりもわずかに短い長さとされている。また、第１室側オリフィス２３と、第２室側オリフィス２５との間に環状の渦流室２８を備えている。

前記弁座１４は、前記第２室１０と下流側流体通路７とを連通する通路１２に臨んで設けられ、前記可動弁体５に備えられたニードル弁１３に対応して設けられている。
第２ハウジング９と可動弁体５とに係合するように設けられたコイルスプリングからなる主弾性部材１５は、前記可動弁体５を前記ニードル弁１３と前記弁座１４が開弁する方向に所定の弾性力で付勢する部材である。

前記ニードル弁１３は、前記可動弁体５に、前記可動弁体５の可動方向と同一の方向に進退自在に保持されている。具体的には、ニードル弁弾性部材１６によりニードル弁１３を前進可能に押圧し、ニードル弁弾性部材１６が押圧されて短縮することで後退可能にされている。前記のニードル弁１３の前記弁座１４方向への進出は、ニードル弁１３におけるフランジ２９が前記可動弁体５における凹部１８の底部１９に支承されることでストップされ、所定の位置で規制される構成となっている。

前記絞り部１１は、前記可動弁体５に固定され、ニードル弁弾性部材１６が、前記ニードル弁１３を前記弁座方向に付勢し、該ニードル弁弾性部材１６の前記ニードル弁１３と反対側の端部は、前記蓋材２１によって受けられていている。

前記のような定流量制御装置Ａでは、図２に示すように、第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧を越えてくると、可動弁体５と共にニードル弁１３が第２室側に向かって押圧されて弁座１４に向かって移動し、ニードル弁１３の周方向の一部が弁座１４に当接・摺動移動して流れをしぼりながら、第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧になるように、すなわち、定流量状態に制御する。図２（ｂ）に拡大して示すように、ニードル弁１３の周方向では、ニードル弁１３と弁座１４との間には、微小間隙Ｇが形成されて、その微小間隙Ｇにより流量制御されて、定流量制御状態となる。この状態で、さらに可動弁体５が弁座１４側に向かって移動すると、ニードル弁１３の基端側がニードル弁弾性部材１６を短縮するようにしてニードル弁１３が後退移動し、可動弁体５の底部１９の底面（第２ハウジング９側の面）は、図３に示すように、第２ハウジング９に設けられた可動弁体受部１７に当接するまで前進移動可能にされている。
すなわち、前記第１室６と前記第２室１０との差圧が、ニードル弁が閉動作をしてもなお、前記主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧を超えてしまう場合に、前記ニードル弁１３が前記弁座１４に密着着座した後も、前記可動弁体５は前記第２ハウジング９に備えられた可動弁体受部１７まで前記弁座方向に可動して超過差圧分の力を該可動弁体受部１７が受けるように構成されている。そのため、ニードル弁１３が弁座１４に食い込んで、離脱不能になることはなく、安定した動作をする定流量制御装置Ａとなっている。

第１参考形態の定流量装置Ａでは、クリーニングピン２７の端部は、第１ハウジング３と第２ハウジング９とに挟まれて、クリーニングピン２７の軸方向の位置が規制され、クリーニングピン２７は、オリフィス２３、２５に対してその半径方向に移動可能にされている。

図５から図８には、本発明の第１実施形態の定流量制御装置Ａが示されている。
図５〜図７は、それぞれ第１参考形態における図１〜図３に対応する状態の図である。

この形態の絞り部１１は、複数の略同径のオリフィス２３、２５が同軸上に直列に並ぶように配置した形態で、同軸上に直列に配置された複数のオリフィス２３、２５の間には、前記オリフィス２３、２５の内径より大きな内径を有する空間からなる渦流室２８が設けられ、この渦流室２８とその両側のオリフィス２３、２５とに渡ってクリーニングピン２７が挿入されている形態とされている。

より具体的には、可動弁体５における中央部には、第１室６側から第２室１０側に向かって凹む複数段（図示の場合は２段）の段付き凹部３０が形成されており、前記段付き凹部３０は、第１室６側よりに、大径凹部３１を備え、これに接続するように小径凹部３２を備え、前記小径凹部３２に接続する環状溝３３を備えている。
可動弁体５における大径凹部３１の部分で固定される大径キャップ３６と、その大径キャップ３６に固定される小径キャップ３９とは、前記実施形態における蓋材２１と可動弁体５との固定関係と同様に、溶着、凹部側の雌ねじ部とこれにねじ込まれる雄ねじ部とのねじ接合、あるいはスナップ止め等により固定されるが、例えば、ねじ接合の場合には次のようにすればよい。
前記大径凹部３１の内周壁面には、雌ねじ３４が形成されている。前記の環状溝３３に、Ｏリング３５が嵌合配置されている。前記Ｏリング３５を押圧する底部を有する大径キャップ３６は、その雄ねじ部が前記大径凹部３１にねじ込み固定されている。
前記の大径キャップ３６の内側には、大径凹部３７とこれに接続する小径凹部３８ａが形成され、大径キャップ３６の大径凹部３７の内周壁面には、雌ねじ３８が形成されている。
前記の大径キャップ３６における雌ねじ３８に、小径キャップ３９における雄ねじ部がねじ込み固定されている。前記の小径キャップ３９の底部４０には、第１室６側にオリフィス２３が形成され、前記オリフィス２３を備えた底部４０の裏面（第２室側１０の裏面）には、前記オリフィス２３の径よりも大径の凹部４１が形成され、大径キャップ３６の底部５０の第１室６側の面に、小径キャップ３９における底部４０の第２室１０側の面（前述底部４０の裏面と同一面）が当接されることで、前記凹部４１による渦流室２８が形成されている。大径キャップ３６の底部５０と、小径キャップ３９の底部４０の第２室１０側の面の周縁部に設けられた環状段部５１における第２室側の面と間には、Ｏリングが押圧されるように介在されている。
前記の小径キャップ３９の底部４０中央には、第１室側よりに位置するオリフィス２３が形成され、大径キャップ３６のオリフィス２５と小径キャップ３９におけるオリフィス２３とに渡ってクリーニングピン２７が配置され、前記クリーニングピン２７の一端部は、ニードル弁１３に設けられたテーパー状凹部に遊嵌状態で嵌合され、前記クリーニングピン２７の他端部は、第１ハウジング３における天板２６から第１室側に突出するように設けられた支承凸部４５に、図５に示す状態（第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧より小さく、主弾性部材１５を第１室６側に移動させた状態）では、近接する位置となるように設定されている。
前記の大径キャップ３６および小径キャップ３９とニードル弁１３並びにクリーニングピン２７は、同軸状に配置されている。前記の大径キャップ３６とニードル弁１３のフランジ２９との間に、コイルバネからなるニードル弁弾性部材１６が介在されて、前記ニードル弁１３を常時、可動弁体５における凹部１８の底部１９の上面側に向かって押圧している。
この形態では、小径キャップ３９におけるオリフィス２３と、大径キャップ３６のオリフィス２５と、これらの間に形成される渦流室２８とこれらに渡って挿入配置されているクリーニングピン２７とにより、絞り部１１が形成されている。
この形態では、オリフィス２５を有する大径キャップ３６と、オリフィス２３を有する小径キャップ３９とは、可動弁体５とは別個の独立したパーツで、大径キャップ３６のオリフィス２５の径および長さと、小径キャップ３９におけるオリフィス２３の径と長さと、クリーニングピンの径等を変えた各種の設定とすることにより、オリフィスとクリーニングピンで形成される様々な絞り部１１とすることができ、そのような様々な種別の絞り部１１を取り替えることによって、任意の流量の定流量弁装置を提供でき、様々な流量設定等の要求に対して安価に対応可能で、コスト的なメリットを出すことができる。

その他の構成は、前記参考形態と同様であるので、同様な要素には同様な符号を付している。

この第１実施形態においては、オリフィス２５を有する大径キャップ３６に、オリフィス２３を有する小径キャップ３９を、同軸状に直列に配置する形態を示したが、適宜、オリフィスを有する中径キャップを、大径キャップ３６と小径キャップ３９との間に介在させてもよい。

図９には、本願の第２参考形態の定流量制御装置Ａが示されている。

図９に示す第２参考形態と、図１に示す第１参考形態と相違する部分は、図９の形態では、図１の形態における蓋材２１とニードル弁弾性部材１６が省略されており、また、可動弁体５に一体にニードル弁１３を設けた形態とされ、底部１９には開口部が設けられていない形態とされている。
また、可動弁体５に設けた絞り部１１は、筒状蓋材２４および第２室側オリフィス２５が省略され、可動弁体５に、第２室１０側に開口する凹部４６が設けられ、その凹部４６の軸方向における第１室側端部寄りに、可動弁体５と一体に上面板４７が設けられ、その上面板４７に第１室側オリフィス２３が設けられている。
前記第１室側オリフィス２３にクリーニングピン２７が遊嵌状態で挿入され、前記第１実施形態と同様、前記クリーニングピン２７の長さは、第１ハウジング３の天板２６内面と第２ハウジング９における弁座１４周囲に設けられたテーパー状凹部のクリーニングピン受け部１７Ａとの間の距離よりも、わずかに短くされている。
前記以外の部分は、第１参考形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付している。
この形態では、主弾性部材１５は可動弁体５を介してニードル弁１３を開弁方向に付勢している。第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧を越えてくると、可動弁体５と共にニードル弁１３が第２室側に向かって押圧されて弁座１４に向かって移動し、ニードル弁１３の周方向の一部が弁座１４に当接・摺動移動して流れをしぼりながら、第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧になるように、すなわち、定流量状態に制御する。図２（ｂ）に示す状態と同様、ニードル弁１３の周方向では、弁座１４とニードル弁１３との間に微小隙間が形成され、その微小間隙により流量制御されて、定流量制御状態となる。
図９に示す状態は、第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧より小さい場合で、主弾性部材１５により、可動弁体５を第１室６側に移動させた状態である。微小流量を流しながら定流量状態に制御された状態は、図２（ｂ）あるいは図６（ｂ）に示す状態と同様である。
この形態は、給水圧の急上昇の頻度が少なく、第１室６から第２室１０への流体の流通（Ｃｖ値）が比較的大きい場合（すなわち、第１室６から第２室１０への流体の供給が比較的スムーズで早い場合）に適用でき、構造が単純な分だけ、部品点数が少なく、安価に作ることができる。
前記以外の部分は、第１参考形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付している。

図１０には、本願の第３参考形態の定流量制御装置Ａが示されている。

図１０に示す第３参考形態と、図５に示す第１実施形態と相違する部分は、図１０の形態では、図５の形態におけるニードル弁弾性部材１６を省略し、可動弁体５に一体にニードル弁１３を設けた形態とされている点で相違している。
また、クリーニングピン２７は短くされ、その一端側は、第１ハウジング３に設けた支承凸部４５に設けた凹部または雌ねじ孔等に圧入またはねじ込みあるいは溶着等により固定され、前記クリーニングピン２７の他端部は、可動弁体５における凹部１８内に位置して自由端とされ、ニードル弁弾性部材１６が省略されたことにより、その端部を支承するために大径キャップ３６に設けられていた截頭円錐状の凸部が大径キャップ３６から除かれ、平坦面とされている。
この形態では、前記各形態と同様に、主弾性部材１５は可動弁体５を介してニードル弁１３を開弁方向に付勢している。第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧を越えてくると、可動弁体５と共にニードル弁１３が第２室側に向かって押圧されて弁座１４に向かって移動し、ニードル弁１３の周方向の一部が弁座１４に当接・摺動移動して流れをしぼりながら、第１室６と第２室１０の差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧になるように、すなわち、定流量状態に制御する。図６（ｂ）に示す状態と同様、ニードル弁１３の周方向では、弁座１４とニードル弁１３との間に微小隙間が形成され、その微小間隙により流量制御されて、定流量制御状態となる。
前記以外の部分は、第１実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付している。
図１０に示す状態は、第１室６と第２室１０との差圧が主弾性部材１５の付勢力によって規定される所定の差圧が小さい場合で、主弾性部材１５により、可動弁体５を第１室６側に移動させた状態である。微小流量を流しながら定流量状態に制御された状態は、図２（ｂ）あるいは図６（ｂ）に示す状態と同様である。
この形態は、給水圧の急上昇の頻度が少なく、第１室６から第２室１０への流体の流通（Ｃｖ値）が比較的大きい場合（すなわち、第１室６から第２室１０への流体の供給が比較的スムーズで早い場合）に適用でき、構造が単純な分だけ、部品点数が少なく、安価に作ることができる。

１ 上流側流体通路
２ 流入口
３ 第１ハウジング
４ ダイアフラム
５ 可動弁体
６ 第１室
７ 下流側流体通路
８ 吐出口
９ 第２ハウジング
１０ 第２室
１１ 絞り部
１２ 通路
１３ ニードル弁
１４ 弁座
１５ 主弾性部材
１６ ニードル弁弾性部材
１７ 可動弁体受部
１７Ａ クリーニングピン受け部
１８ 凹部
１９ 底部
２０ 貫通孔
２１ 蓋材
２２ 小径凹部
２３ 第１室側オリフィス
２４ 筒状蓋材
２５ 第２室側オリフィス
２６ 天板
２７ クリーニングピン
２８ 渦流室
２９ フランジ
３０ 段付き凹部
３１ 大径凹部
３２ 小径凹部
３３ 環状溝
３４ 雌ねじ
３５ Ｏリング
３６ 大径キャップ
３７ 大径凹部
３８ 雌ねじ
３８ａ 小径凹部
３９ 小径キャップ
４０ 底部
４１ 凹部
４５ 支承凸部
４６ 凹部
４７ 上面板
５０ 底部
５１ 環状段部

Claims (3)

1. 上流側流体通路から流体が流入される流入口を有する第１ハウジングとダイアフラムと該ダイアフラムに一体的に取付けられた可動弁体により形成される第１室と、
   下流側流体通路に連通する吐出口を有する第２ハウジングと前記ダイアフラムと前記可動弁体により形成される第２室と、
   前記第１室と前記第２室を連通し流体が通過することで前記第１室と前記第２室との間に圧力差を生じさせる絞り部と、
   前記第２室と下流側流体通路とを連通する通路に臨んで設けられ、前記可動弁体に備えられたニードル弁に対応して設けられる弁座と、
   前記可動弁体を前記ニードル弁と前記弁座が開弁する方向に所定の弾性力で付勢する主弾性部材と、を備えた流体の流量を所定流量に制御する定流量制御装置において、
   前記ニードル弁は前記可動弁体に、前記可動弁体の可動方向と同一の方向に進退自在に保持され、該ニードル弁の前記弁座方向への進出は前記可動弁体の所定の位置で規制される構成となっており、
   前記絞り部は前記可動弁体に設けられ、
   前記可動弁体に設けられたニードル弁弾性部材が、前記ニードル弁を前記弁座方向に付勢し、
   前記第１室と前記第２室との差圧が、前記主弾性部材の付勢力によって規定される所定の差圧を超える場合に、前記ニードル弁が前記弁座に密着着座した状態で前記可動弁体は前記第２ハウジングに備えられた可動弁体受部まで前記弁座方向に可動し前記可動弁体受部に受けられて、超過差圧分の力を該可動弁体受部が受けるように構成され、
   前記絞り部は、前記可動弁体の本体とは別個の部品が当該可動弁体の本体に組み込まれて形成され、
   前記可動弁体には、前記第２室に連通する凹部が設けられ、
   前記ニードル弁の基端側軸部が可動弁体に設けられた前記凹部の底部に摺動可能に組み込まれ、
   前記ニードル弁弾性部材の前記ニードル弁と反対側の端部は、前記可動弁体に前記凹部の第１室側に一体的に固定された前記絞り部によって受けられている
   ことを特徴とする定流量制御装置。
2. 前記絞り部のオリフィスは、前記ニードル弁の可動方向である軸線上に配置され、
   該オリフィスにはクリーニングピンが遊挿され、
   そのクリーニングピンの一方の端部は、前記ニードル弁に設けられたクリーニングピン受け部によって軸方向の位置規制を受けていること
   を特徴とする請求項１に記載の定流量制御装置。
3. 前記絞り部には、複数の略同径のオリフィスが同軸上に直列に並ぶように配置され、
   この複数のオリフィスの間には、該オリフィスの内径より大きな内径を有する空間からなる渦流室が設けられ、この渦流室とその両側のオリフィスとに渡ってクリーニングピンが遊挿されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定流量制御装置。

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