JP5527551B2

JP5527551B2 - 流量制御装置

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Publication number: JP5527551B2
Application number: JP2011113633A
Authority: JP
Inventors: 賢司宍戸
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2014-06-18
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Also published as: TW201305473A; US9752685B2; WO2012161234A1; TWI570345B; JP2012241826A; BR112013029775A2; CN103547843B; RU2013149484A; RU2570738C9; KR101516700B1; CN103547843A; KR20140005333A; EP2710285B1; EP2710285A1; BR112013029775B1; RU2570738C2; US20140077114A1

Description

本発明は、弁部を有するロッドを軸方向に変位させることにより、一組のポート間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御装置に関する。

従来から、シリンダ等の流体圧機器に配管を介して接続され、該流体圧機器に供給・排出される流体の流量を調整することにより、該流体圧機器の動作を制御可能な流量制御装置が知られている。この流量制御装置は、ポートを有したボディと、該ボディに対して螺合されたニードル弁とを備え、前記ニードル弁を回転させることによって軸方向に変位させ、該ニードル弁の先端に設けられたテーパ状のニードルと前記ボディとの間に流通する流体の流量を制御し、一方のポートから他方のポートへと流通させる（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２９２２３３号公報

上述したような流量制御装置では、一般的に、ボディ及びニードル弁が金属製材料から形成されており、軽量化を図る目的で、例えば、前記ボディ及びニードル弁を樹脂製材料から形成したいという要請がある。しかしながら、樹脂製材料で形成した場合には、前記ニードル弁を下降させボディの着座部に対して当接させて弁閉状態とする際に、該ニードル弁による軸方向への押圧力によって前記着座部が変形（陥没）及び摩耗してしまうことが懸念され、それに伴って、前記流量制御装置の耐久性が低下してしまうことが考えられる。

また、ボディの変形及び摩耗に伴って、着座部に対するニードル弁の着座位置（当接位置）が変化してしまうこととなり、前記ニードル弁の全閉位置が変わることによって軸方向への移動量が変化し、それに伴って、流量制御装置による圧力流体の流量制御を高精度に行うことができないという問題が生じる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、流体の流量を高精度に制御しつつ、軽量化を図ることが可能な流量制御装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、弁部を有するロッドを軸方向に変位させることにより、一組のポートの間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御装置において、
前記ポートと、前記弁部の着座するシート部とを有し、前記ロッドが回転自在に螺合されるボディと、
前記ボディ及び前記ロッドに設けられ、前記弁部が前記シート部に着座した弁閉状態において、前記ロッドの回転変位を規制するストッパ手段と、
を備え、
前記ボディ及びロッドが、樹脂製材料から形成されると共に、前記ストッパ手段は、前記ボディの軸線と略平行に形成された一組の第１壁部と、前記ロッドに設けられ、該ロッドの軸線と略平行に形成された一組の第２壁部と、前記第１及び第２壁部にそれぞれ隣接し、該第１及び第２壁部からそれぞれ離間する方向に向かって周方向に螺旋状に形成された螺旋面とを備え、前記螺旋面は、前記弁閉状態となる際の前記ロッドの回転方向に沿って徐々に傾斜して形成され、前記第１壁部と第２壁部とが当接することにより、前記ロッドの回転変位が規制されることを特徴とする。

本発明によれば、ボディに対してロッドを螺合させることで回転自在に設け、前記ロッドを回転させて軸方向に変位させ、前記ボディのシート部に弁部が着座させた弁閉状態において、ストッパ手段によって前記ロッドの回転変位を規制し、前記軸方向への変位を停止させる。

従って、弁閉状態において、ロッドの回転作用下に軸方向に生じる推力が、ストッパ手段で該ロッドの回転を規制することによってシート部に対して付与されることがなく、前記推力が付与された際の前記シート部の変形を防止することができる。そのため、ボディ及びロッドを、金属製材料に対して硬度の低い樹脂製材料から形成した場合でも、シート部を含むボディが変形してしまうことを確実に防止することができる。

その結果、シート部の変形に起因してロッドの弁閉位置が変化してしまうことがなく、常に安定して高精度に流体の流量制御を行うことができる。

また、ボディ及びロッドを、樹脂製材料から形成することができるため、流量制御装置を金属製材料から形成する場合と比較し、その重量を軽量化することが可能となる。さらに、ストッパ手段を、ボディの軸線と略平行に形成された第１壁部と、前記ロッドに設けられ該ロッドの軸線と略平行に形成された第２壁部と、第１及び第２壁部にそれぞれ隣接し、該第１及び第２壁部からそれぞれ離間する方向に向かって周方向に螺旋状に形成された螺旋面とから構成し、前記螺旋面を、弁閉状態となる際のロッドの回転方向に沿って徐々に傾斜させると共に、前記第１壁部と第２壁部とを当接させることにより、前記ロッドの回転変位を規制するとよい。

またさらに、弁部は、軸方向に沿って断面積の変化する溝部を有し、前記溝部と前記ボディの内壁面との間に流路を形成するとよい。

また、溝部の断面積は、ロッドが弁開方向に移動するに従って大きくなるように設定するとよい。

さらに、溝部を、断面三角形状に形成するとよい。

さらにまた、ボディには、ロッドの挿通される孔部に該ロッドを軸方向に変位自在に支持するガイド部を備えるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、ボディのシート部にロッドの弁部が着座した弁閉状態において、ストッパ手段によって前記ロッドの回転変位を規制し、前記軸方向への変位を防止することができるため、ロッドの軸方向に生じる推力が、弁閉時に前記シート部に対して付与されることがなく、前記推力が付与された際の前記シート部の変形を防止することができる。そのため、ボディ及びロッドを、金属製材料に対して硬度の低い樹脂製材料から形成した場合でも、シート部の変形に起因してロッドの弁閉位置が変化してしまうことがなく、常に安定して高精度に流体の流量制御を行うことができる。また、ボディ及びロッドを、樹脂製材料から形成することによって、流量制御装置を金属製材料から形成する場合と比較し、その重量を軽量化することができる。

本発明の実施の形態に係る流量制御装置の全体断面図である。図１の流量制御装置におけるニードルバルブの制御部近傍を示す拡大図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図１に示す第１ボディの第１筒部近傍を示す一部断面斜視図である。図１に示すニードルバルブの外観斜視図である。図１のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

本発明に係る流量制御装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る流量制御装置を示す。

この流量制御装置１０は、図１〜図３に示されるように、圧力流体の供給される第１ポート１２を有する第１ボディ１４と、前記圧力流体の排出される第２ポート１６を有し、前記第１ボディ１４に対して組み付けられる第２ボディ１８と、前記第１ポート１２から第２ポート１６へと流通する圧力流体（例えば、圧縮エア）の流通状態を制御する弁機構２０と、前記弁機構２０による圧力流体の流量を手動で制御するためのハンドル２２とを含む。

なお、図１は、弁機構２０を構成するニードルバルブ（ロッド）２４によって第１ポート１２と第２ポート１６との連通が遮断された全閉状態を示している。

第１ボディ１４は、例えば、樹脂製材料から形成され、円筒状に形成され軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さで延在する本体部２６と、前記本体部２６の側方に接続され内部に第１ポート１２を有した接続部２８と、前記本体部２６の外周側に形成され第２ボディ１８と連結される第１連結部３０とから構成される。

本体部２６は、下端部に形成される第１筒部３２と、該第１筒部３２の上部に接続され該第１筒部３２に対して拡径した第２筒部３４と、該第２筒部３４の上部に接続され該第２筒部３４に対して拡径した第３筒部３６とからなる。そして、前記第１〜第３筒部３２、３４、３６の内部には、それぞれ第１〜第３貫通孔３８、４０、４２が形成される。

この第１〜第３筒部３２、３４、３６は、該第１筒部３２から第３筒部３６に向かって段階的に外周径が大きくなるように形成され、同様に、第１〜第３貫通孔３８、４０、４２は、前記第１〜第３筒部３２、３４、３６に対応して該第１貫通孔（孔部）３８、第２貫通孔４０及び第３貫通孔４２の順番で段階的に内周径が大きくなるように形成されている。この第１貫通孔３８は、略一定径で軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通し、後述する弁機構２０のニードルバルブ２４の一部が挿通される。

第１筒部３２の外周面には、環状のチェック弁４４が環状溝を介して装着され、該第１筒部３２の挿通される第２ボディ１８の内壁面に当接している。このチェック弁４４は、例えば、ゴム等の弾性材料から下方に向かって開口した断面略Ｖ字状に形成され、外周面から半径外方向に傾斜して突出した鍔部４６が第２ボディ１８に対して当接する。

また、第１筒部３２の下端部には、複数のフィン４８が周方向に沿って等間隔離間するように設けられ、前記第１筒部３２の外周面に対して半径内方向に所定幅で形成されると共に、下方（矢印Ａ方向）に向かって所定長さで延在している。このフィン４８は、例えば、第２ポート１６に供給された流体の流れを整流して下流側へと流通させる整流機能を有している。

一方、第１筒部３２の上部には、第２筒部３４との境界部となる位置に半径外方向に拡径した環状のシート部５０が形成される。このシート部５０は、図４に示されるように、第１筒部３２の軸線と直交するように延在し、その上面には、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って螺旋状に延在する第１螺旋面５２ａ、５２ｂが形成されている。なお、シート部５０は、弁機構２０を構成するニードルバルブ２４に対して着座可能に形成される。

第１螺旋面５２ａ、５２ｂは、第１筒部３２の径方向に所定幅を有し、例えば、該第１筒部３２の軸線を中心として反時計回りで第２筒部３４から離間する方向（矢印Ａ方向）に向かって傾斜するように形成されると共に、前記軸線を中心として対称形状となるように一対で形成される。

一方の第１螺旋面５２ａと他方の第１螺旋面５２ｂとの境界には、それぞれ第１筒部３２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に立設した一対の第１ストッパ壁（第１壁部）５４ａ、５４ｂが形成される。この第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂは、第１ボディ１４の軸線を中心として一直線上となる位置に設けられる。換言すれば、一方の第１ストッパ壁５４ａと他方の第１ストッパ壁５４ｂとが、第１筒部３２の周方向に沿って１８０°離間した位置に設けられる。

また、第１貫通孔３８の内周面には、第２貫通孔４０側（矢印Ｂ方向）となる位置に、半径内方向に突出したガイド部５６（図２参照）が形成される。このガイド部５６は、環状に形成されニードルバルブ２４における制御部５８の外周面に摺接する。そして、ガイド部５６は、ニードルバルブ２４が変位する際に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って案内する。

第２筒部３４は、本体部２６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った略中央部に形成され、その内部の第２貫通孔４０には、弁機構２０を構成するニードルバルブ２４（後述する）が変位自在に挿通されている。そして、第２筒部３４には、軸線と直交方向に貫通した一対の連通孔６０（図１参照）が形成され、該第２筒部３４の外部と第２貫通孔４０とが連通する。

連通孔６０は、例えば、断面略長方形状に開口し、第２筒部３４の軸線を中心として該軸線と直交方向に一直線上に形成されると共に、前記連通孔６０の位置が、後述する第１連結部３０の下端部近傍となるように形成されている。

第３筒部３６には、その軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った略中央部から半径外方向に拡径した後、下方（矢印Ｂ方向）に向かって延在する第１連結部３０が接続されると共に、前記第１連結部３０の接続される部位と略同一高さで接続部２８が接続されている。

また、第３筒部３６の上部には、外周面に沿って複数の歯を有した第１噛合部６２が設けられる。この第１噛合部６２は、断面三角形状の歯が半径方向に凹凸状且つ連続的に形成され、後述するハンドル２２が噛合される。

さらに、第１噛合部６２の下方には、第３筒部３６の外周面に対して下方（矢印Ａ方向）に向かって徐々に半径外方向に突出する凸部６４が設けられる。なお、凸部６４は、第３筒部３６の外周面に沿って環状に形成されている。

第１連結部３０は、本体部２６を構成する第２及び第３筒部３４、３６に対して半径外方向に所定間隔だけ離間し、下方（矢印Ａ方向）に向かって所定長さで延在している。そして、第１連結部３０の下端部近傍には、外周面に形成された環状溝を介してＯリング６８が装着されると共に、前記環状溝に対して若干だけ上方（矢印Ｂ方向）には、第２ボディ１８の係合される係合溝７０が形成されている。

一方、第３筒部３６の第３貫通孔４２は、上方（矢印Ｂ方向）に向かって開口し、第２貫通孔４０との境界部に隣接するようにナット７２が嵌合されて固定されると共に、前記第３貫通孔４２の上部には、後述するハンドル２２の一部が挿入されている。そして、ナット７２には、弁機構２０のニードルバルブ２４が螺合されている。

接続部２８は、本体部２６に対して直交した水平方向に延在し、該本体部２６から離間する方向に向かって第１ポート１２が開口している。すなわち、接続部２８は、本体部２６に対して側方に所定長さで突出するように形成されている。

この接続部２８には、第１ポート１２に隣接した本体部２６側には、前記第１ポート１２より縮径した第１接続孔７４が形成され、該第１接続孔７４に隣接したさらに本体部２６側には、前記第１接続孔７４より縮径した第２接続孔７８が形成される。そして、第２接続孔７８は、本体部２６の外周側と第１連結部３０との間に設けられた連通路７９と連通している。この第１ポート１２には、圧力流体を供給する流体用チューブ８０を接続するための継手機構８２が設けられる。

継手機構８２は、第１ポート１２に挿入された流体用チューブ８０を係止するチャック８４と、前記第１ポート１２の内周面に係合されるガイド８６と、該ガイド８６に沿って変位自在であり、前記チャック８４による前記流体用チューブ８０の係止状態を解除するリリースブッシュ８８と、前記第１ポート１２と流体用チューブ８０とに当接して気密を保持するパッキン９０とを有する。

パッキン９０は、例えば、ゴム等の弾性材料から断面略Ｔ字状に形成され、第１ポート１２内において第１接続孔７４との境界部に当接するように配置される。

弁機構２０は、第１ボディ１４を構成する本体部２６の内部に挿通され軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位するニードルバルブ２４を含み、図５に示されるように、前記ニードルバルブ２４は、例えば、樹脂製材料から形成され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有する軸体からなる。

また、ニードルバルブ２４は、その下端部に形成され、流体の流量を制御可能な制御部（弁部）５８と、前記制御部５８の上部に接続され第１ボディ１４のシート部５０に着座可能な着座部（弁部）１００と、前記着座部１００の上部に形成され、上端部側まで延在するシャフト部１０２とを含む。

制御部５８は、第１貫通孔３８に挿通され、軸方向に沿って断面三角形状に切り欠かれた切欠溝（溝部）１０４を有する。切欠溝１０４は、ニードルバルブ２４の軸方向に沿って制御部５８の外周面からの深さが変化するように形成され、該制御部５８の下端、すなわち、ニードルバルブ２４の下端部側（矢印Ａ方向）が最も深く形成され、着座部１００側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に浅くなるように形成される（図２参照）。なお、切欠溝１０４は、その深さが軸方向に沿って変化する一方で、断面形状は略三角形状で同一に形成される。

換言すれば、切欠溝１０４は、制御部５８の軸方向に沿って断面積が変化するように形成されている。

着座部１００は、断面円形状に形成され、制御部５８に対して半径外方向に拡径し、第１ボディ１４の第２貫通孔４０に挿通されている。そして、着座部１００の外周面には、環状溝を介してＯリング１０６が装着され、第２貫通孔４０の内周面に当接している。なお、Ｏリング１０６は、着座部１００の下面がシート部５０に着座した際、連通孔６０より上方（矢印Ｂ方向）となる位置に装着されている。

また、着座部１００の下面には、ニードルバルブ２４の軸方向に沿って螺旋状に延在する第２螺旋面１０８ａ、１０８ｂが形成されている。この第２螺旋面１０８ａ、１０８ｂは、第１ボディ１４のシート部５０及び第１螺旋面５２ａ、５２ｂに臨むように形成され、前記下面において径方向に所定幅を有し、例えば、着座部１００の軸線を中心として反時計回りで制御部５８側（矢印Ａ方向）に向かって傾斜するように形成されると共に、前記軸線を中心として対称形状となるように一対で形成される。

一方の第２螺旋面１０８ａと他方の第２螺旋面１０８ｂとの境界には、それぞれ着座部１００の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に立設した一対の第２ストッパ壁（第２壁部）１１０ａ、１１０ｂが形成される。この第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂは、ニードルバルブ２４の軸線を中心として一直線上となる位置に設けられる。換言すれば、一方の第２ストッパ壁１１０ａと他方の第２ストッパ壁１１０ｂとが、ニードルバルブ２４の周方向に沿って１８０°離間した位置に設けられる。

そして、第１ボディ１４の内部にニードルバルブ２４が挿通され、該ニードルバルブ２４が下降した際、第２螺旋面１０８ａ、１０８ｂと第１螺旋面５２ａ、５２ｂとがそれぞれ当接すると共に、第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂと第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂとが当接する。

シャフト部１０２は、軸方向に沿って所定長さで形成され、第２及び第３貫通孔４０、４２に挿通される。シャフト部１０２の外周面には、ねじ１１２が刻設され、本体部２６の内部に設けられたナット７２に螺合される。

ハンドル２２は、有底円筒状に形成され、上部に設けられる円盤状のベース部１１４と、前記ベース部１１４の外縁部から下方に向かって延在する外壁部１１６と、前記ベース部１１４の略中心部から下方に向かって延在する環状の内壁部１１８とを備え、前記内壁部１１８が第１ボディ１４の第３筒部３６の内部に挿入される。

そして、ハンドル２２は、第１ボディ１４を構成する本体部２６の上部側から装着され、外壁部１１６が第３筒部３６の外周側、内壁部１１８が前記第３筒部３６の内周側となるように装着される。

また、外壁部１１６の下端部には、外壁部１１６の内周面から半径内方向に突出し、複数の歯を有した第２噛合部１２２が形成される。第２噛合部１２２は、断面三角形状の複数の歯が半径方向に凹凸状に形成され、第１ボディ１４の上部に形成された第１噛合部６２に嵌合されることによって回転方向への変位が規制される。この第２噛合部１２２は、ハンドル２２の周方向に沿って互いに等角度離間するように分割して設けられる。

第２ボディ１８は、円筒状に形成され、下端部に形成され外周面にねじ１３２の刻設された取付部１２４と、前記取付部１２４の上部に形成された断面六角形状の締付部１２６と、前記締付部１２６に隣接した上端部に形成され、第１ボディ１４の第１連結部３０に連結される第２連結部１２８と、前記第２ボディ１８の内部を軸方向に沿って貫通する挿通孔１３０とを備える。

取付部１２４は、例えば、図示しない流体圧機器Ｓ等に対して外周面に設けられたねじ１３２を介して接続され、その内部には、略一定径からなる第２ポート１６が形成される。この第２ポート１６は、挿通孔１３０の一部を構成している。そして、第２ポート１６には、第１ボディ１４を構成する第１筒部３２が挿入される。

また、挿通孔１３０は、第２ポート１６の上部側（矢印Ｂ方向）において、半径外方向に拡径し、その内周面には第１ボディ１４に装着されたチェック弁４４が当接している。

締付部１２６は、例えば、図示しない工具を用いて流量制御装置１０を他の流体圧機器等に接続する際に用いられる。そして、接続部２８の内部に形成された挿通孔１３０は、第２ポート１６と連通し、上方に向かって徐々に拡径するように延在している。

第２連結部１２８は、その内周面が最も半径外方向に拡径するように形成され、その内周面には、半径内方向に突出した突起部が環状に形成される。また、第２連結部１２８の内周径は、第１連結部３０の外周径と略同一に設定されている。そして、第２連結部１２８が、第１ボディ１４を構成する第１連結部３０の外周側を覆うように装着された際、前記突起部が係合溝７０に挿入されて係止されると共に、前記第２連結部１２８の内周面が、第１連結部３０の外周面と当接する。

これにより、第２連結部１２８を含む第２ボディ１８に対して第１連結部３０を含む第１ボディ１４が連結され、相対的な軸方向への変位が規制されると共に、前記第１連結部３０と第２連結部１２８とが嵌合されているため、前記第１ボディ１４の本体部２６と第２ボディ１８とが同軸上となるように位置決めされる。

また、互いに連結された第１及び第２ボディ１４、１８は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）への相対変位が規制されているが、突起部と係合溝７０との係合作用下に該第１及び第２ボディ１４、１８の軸線を中心として周方向に回転自在に連結される。

本発明の実施の形態に係る流量制御装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図１に示されるように、弁機構２０を構成するニードルバルブ２４が、ハンドル２２の回転作用下に下降し、該ニードルバルブ２４の着座部１００がシート部５０に着座して第１ポート１２と第２ポート１６との連通が遮断された全閉状態であり、しかも、ハンドル２２が下方へと移動した第１噛合部６２と第２噛合部１２２とが噛合した回転規制状態を初期状態として説明する。

この初期状態において、例えば、図示しない流体圧機器から第２ボディ１８の第２ポート１６へと圧力流体が供給されることにより、前記圧力流体が、第１筒部３２の第１貫通孔３８を通じて上方へと流通する。なお、この場合、第１ボディ１４と第２ボディ１８との間にはチェック弁４４が設けられており、その鍔部４６が下方に向かって開口している。そのため、第１ボディ１４と第２ボディ１８との間を通じた圧力流体の下流側への流通が阻止される。

そして、図示しない作業者がハンドル２２を軸方向に沿って上方（矢印Ｂ方向）へと移動させ、ニードルバルブ２４の回転変位が規制された状態を解除した後、前記ハンドル２２を所定方向（ハンドル２２側から見て反時計回り）に回転させることにより、ニードルバルブ２４がナット７２との螺合作用下に回転しながら軸方向に沿って上方（矢印Ｂ方向）へと変位する。

これにより、ニードルバルブ２４は、着座部１００がシート部５０に当接した状態から徐々に離間すると同時に、制御部５８の切欠溝１０４と第１貫通孔３８の内周面との間に形成される流路１３６（図２参照）の断面積が徐々に拡大する。そして、この流路１３６を通じて第２貫通孔４０内へと流通した圧力流体が、一対の連通孔６０を通じて半径外方向に流通して連通路７９へと供給される。この際、圧力流体は、ニードルバルブ２４の切欠溝１０４と第１貫通孔３８の内周面との間の流路１３６の断面積に比例した流量に制御される。

最後に、圧力流体は、連通路７９に沿って上昇して第１ボディ１４の接続部２８へと流通した後、該接続部２８に継手機構８２を介して接続された流体用チューブ８０を通じて他の流体圧機器へと所望の流量で流通する。そして、図示しない作業者がハンドル２２を軸方向に沿って下方（矢印Ａ方向）へと移動させ、その第１噛合部６２を第２噛合部１２２へと噛合させることにより、前記ハンドル２２の回転が規制され、それに伴って、ニードルバルブ２４の回転変位が規制された状態となる。

すなわち、ニードルバルブ２４の軸方向（矢印Ｂ方向）に沿った変位量と、第２ポート１６から連通孔６０を通じて第１ポート１２側へと流通する圧力流体の流量とが比例する。換言すれば、ニードルバルブ２４の変位量を制御することによって圧力流体の流量が制御されることとなる。

また、ハンドル２２をさらに回転させ、ニードルバルブ２４の制御部５８をシート部５０に臨む位置まで移動させることにより、流路１３６の断面積がさらに大きくなるため、該流路１３６を通じて第２ポート１６から第１ポート１２へと流通する圧力流体の流量をより一層増大させることができる。

そして、流量制御装置１０を通じて制御される圧力流体の流量が、図示しない流量計等によって所望流量であることが確認された後、作業者がハンドル２２を下降させ第１噛合部６２と第２噛合部１２２とを噛合させることにより該ハンドル２２の回動動作を規制する。すなわち、ハンドル２２の回転ロック状態とする。

一方、第１ポート１２から流体用チューブ８０を通じて導出される圧力流体の流量を減少させる場合には、上述したように第２ポート１６から第１ポート１２へと圧力流体が流通している状態で、図示しない作業者がハンドル２２を把持して再び上方へと移動させ回転ロック状態を解除した後、前述とは反対方向（ハンドル２２側から見て時計回り、図６中、矢印Ｃ方向）に前記ハンドル２２を回転させ、ニードルバルブ２４を前記ハンドル２２と共に回転させることによって第１ボディ１４の本体部２６に沿って下方（矢印Ａ方向）へと移動させる。

これにより、ニードルバルブ２４の制御部５８が、第１貫通孔３８において下方（矢印Ａ方向）へと変位し、切欠溝１０４と前記第１貫通孔３８との間に形成される流路１３６の断面積が徐々に小さくなるため、該流路１３６を通じて下流側へと流通する圧力流体の流量が減少することとなる。

そして、ハンドル２２をさらに回転させ、ニードルバルブ２４における着座部１００の第２螺旋面１０８ａ、１０８ｂが、シート部５０の第１螺旋面５２ａ、５２ｂに接触し始め、前記シート部５０の第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂに対して前記着座部１００の第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂがそれぞれ当接することによって前記ニードルバルブ２４の回転変位が規制され、ニードルバルブ２４の着座部１００がシート部５０に当接して全閉状態となる。

すなわち、ニードルバルブ２４の着座部１００がシート部５０に当接し、該ニードルバルブ２４の下方（矢印Ａ方向）への移動が規制され、連通孔６０を通じた第１ポート１２と第２ポート１６との連通が遮断される。この際、ニードルバルブ２４の下方への推力は、第１及び第２ストッパ壁５４ａ、５４ｂ、１１０ａ、１１０ｂが当接することで周方向に付与され、軸方向（矢印Ａ方向）に付与されることがない。そのため、例えば、流量制御装置１０を全閉状態とする際に、作業者がハンドル２２を回転させ過ぎた場合でも、第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂと第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂとが当接することによってニードルバルブ２４がシート部５０に当接した状態からさらに下方（矢印Ａ方向）へと押圧することがなく、前記ニードルバルブ２４による該シート部５０を含む第１ボディ１４の変形を確実に防止することができる。

換言すれば、第１ボディ１４の第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂは、ニードルバルブ２４の回転変位を規制することにより、全閉状態からニードルバルブ２４が軸方向に沿った下方へ変位することを規制するストッパ手段として機能する。

上述した第１及び第２ストッパ壁５４ａ、５４ｂ、１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ一対ずつ設けられる場合に限定されるものではなく、それぞれ１つずつ設けるようにしてもよい。すなわち、第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂと第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂとが同一の数量で設けられ、ニードルバルブ２４の回転動作を規制可能な機能を有していればよい。

以上のように、本実施の形態では、弁機構２０を構成するニードルバルブ２４の着座部１００に、該着座部１００の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）と略平行に形成された一対の第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂを設けると共に、前記ニードルバルブ２４が挿通される第１ボディ１４には、前記着座部１００の当接するシート部５０に、該第１ボディ１４の軸線と略平行に形成された一対の第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂを設けることにより、前記ニードルバルブ２４の回転作用下に下降させ全閉状態とする際、前記第２ストッパ壁１１０ａ、１１０ｂが前記第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂに当接することで、その回転変位が規制され第１ポート１２と第２ポート１６との連通が完全に遮断された全閉状態で維持される。

すなわち、ニードルバルブ２４の回転作用下に生じる軸方向に沿った下方（矢印Ａ方向）への推力が、着座部１００に対して付与されることがなく、第１ストッパ壁５４ａ、５４ｂに対する周方向への押圧力として付与される。

その結果、ニードルバルブ２４から付与される押圧力によって着座部１００が軸方向（矢印Ａ方向）に押圧されることが防止されるため、上述した第１ボディ１４及びニードルバルブ２４を金属製材料に対して硬度の低い樹脂製材料から形成した場合でも、該着座部１００が変形（陥没）及び摩耗してしまうことを回避でき、前記着座部１００の変形に起因したニードルバルブ２４における全閉位置の変化を確実に防止することができる。そのため、ニードルバルブ２４による全閉位置が常に変化することなく安定且つ高精度に圧力流体の流量制御を行うことができる。

また、ニードルバルブ２４及び第１ボディ１４を、樹脂製材料から形成することができるため、ニードル弁及びボディを金属製材料から形成していた従来の流量制御装置と比較し、その重量を軽量化することが可能となる。

さらに、ニードルバルブ２４の制御部５８に断面三角形状の切欠溝１０４を設けることで、前記切欠溝１０４と第１ボディ１４との間に形成される流路１３６を通じて簡便且つ高精度に圧力流体の流量を制御することができる。

さらにまた、第１貫通孔３８の内周面に、半径内方向に突出し、ニードルバルブ２４の制御部５８に摺接するガイド部５６を備えることにより、前記ニードルバルブ２４が軸方向に変位する際に確実且つ高精度に案内される。

なお、本発明に係る流量制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…流量制御装置１２…第１ポート
１４…第１ボディ１６…第２ポート
１８…第２ボディ２０…弁機構
２２…ハンドル２４…ニードルバルブ
２６…本体部３２…第１筒部
３４…第２筒部３６…第３筒部
３８…第１貫通孔４０…第２貫通孔
４２…第３貫通孔４４…チェック弁
５０…シート部５２ａ、５２ｂ…第１螺旋面
５４ａ、５４ｂ…第１ストッパ壁５６…ガイド部
５８…制御部６０…連通孔
８０…流体用チューブ８２…継手機構
１００…着座部１０２…シャフト部
１０４…切欠溝１０８ａ、１０８ｂ…第２螺旋面
１１０ａ、１１０ｂ…第２ストッパ壁１２４…取付部
１３６…流路

Claims

弁部を有するロッドを軸方向に変位させることにより、一組のポートの間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御装置において、
前記ポートと、前記弁部の着座するシート部とを有し、前記ロッドが回転自在に螺合されるボディと、
前記ボディ及び前記ロッドに設けられ、前記弁部が前記シート部に着座した弁閉状態において、前記ロッドの回転変位を規制するストッパ手段と、
を備え、
前記ボディ及びロッドが、樹脂製材料から形成されると共に、前記ストッパ手段は、前記ボディの軸線と略平行に形成された一組の第１壁部と、前記ロッドに設けられ、該ロッドの軸線と略平行に形成された一組の第２壁部と、前記第１及び第２壁部にそれぞれ隣接し、該第１及び第２壁部からそれぞれ離間する方向に向かって周方向に螺旋状に形成された螺旋面とを備え、前記螺旋面は、前記弁閉状態となる際の前記ロッドの回転方向に沿って徐々に傾斜して形成され、前記第１壁部と第２壁部とが当接することにより、前記ロッドの回転変位が規制されることを特徴とする流量制御装置。
請求項１記載の流量制御装置において、
前記弁部には、軸方向に沿って断面積の変化する溝部を有し、前記溝部と前記ボディの内壁面との間に流路が形成されることを特徴とする流量制御装置。
請求項２記載の流量制御装置において、
前記溝部の断面積は、前記ロッドが弁開方向に移動するに従って大きくなるように設定されることを特徴とする流量制御装置。
請求項２又は３記載の流量制御装置において、
前記溝部は、断面三角形状に形成されることを特徴とする流量制御装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量制御装置において、
前記ボディには、前記ロッドの挿通される孔部に該ロッドを軸方向に変位自在に支持するガイド部を備えることを特徴とする流量制御装置。