JP6511091B2

JP6511091B2 - 流量制御弁

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Publication number: JP6511091B2
Application number: JP2017114296A
Authority: JP
Inventors: 一廣上田
Original assignee: Nihon Pisco Co Ltd
Current assignee: Nihon Pisco Co Ltd
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: CN109027406A; CN109027406B; KR102398700B1; TWI763809B; KR20180134747A; TW201903546A; JP2018204777A

Description

本発明は、流量制御弁に関し、さらに詳細には、流路の開度を数値表示可能な流量制御弁に関する。

流量制御弁（流量制御弁）は、流体の流れを制限しアクチュエータのスピードをコントロールする小型機器であり、機械装置や電子機器等の組立を行う自動設備ライン等において多用されている。流量制御弁には、流路の開度を調整する弁体が設けられ、前記弁体と連動する回転式の操作部（操作ツマミ）が設けられている。近年、前記操作部の回転数を表示窓から表示させることで流路の開度が確認できる構造の流量制御弁の需要も高まっている。

従来、ニードル弁体と一体回転する操作部材がハウジングに回転可能に設けられており、ハウジングには歯部に噛合連結された歯車が回転可能に支持されるとともに歯車に噛合連結された表示リングが回転可能に支持され、表示リングの外周面にニードル弁体の回転数を示す目盛りが印字されている構造の流量制御弁が知られている（特許文献１：特開２０１１−０４３１９６号公報）。

特開２０１１−０４３１９６号公報

特許文献１に記載の流量制御弁は、前記操作部の回転数を表示窓から表示させるために複雑な機構となっている。このように表示機構が複雑であると、部品点数が多くなって部品コストが増大し、組立工数が掛かることに加えて、操作部のサイズが大きくなってしまう。

前記操作部のサイズが大きくなると、所定の大きさの配置スペースを確保する必要があり、配置上の制約がある。例えば、表示機能がないタイプの既設の流量制御弁からの置き換えが難しくなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、内接歯車による減速機構を採用した簡素な構成によって、操作部の回転数を表示窓から表示させることができ、さらに、小型化が可能な流量制御弁を提供することを目的とする。

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

開示の流量制御弁は、流路が形成されたハウジングと、第１回転軸を中心として前記ハウジング内で回転可能に支持されて前記流路の開度を調節するニードル弁体と、前記ニードル弁体と連結する連結部が内側に設けられるとともに前記第１回転軸を中心として前記ハウジングによって回転可能に支持された操作部と、前記ニードル弁体の回転数Ｎと対応する第１文字が周方向に所定間隔で形成された筒部を有して前記第１回転軸とは異なる位置の第２回転軸を中心とし前記ハウジングによって回転可能に支持された表示部と、を備え、前記第１文字のうち１つを露出させる第１表示窓が前記操作部の側面に形成され、前記第１回転軸を中心として外歯車が前記連結部に形成され、前記第２回転軸を中心として前記外歯車と噛合する内歯車が前記表示部に形成され、前記外歯車の歯数は前記内歯車の歯数よりも１つ少なく設定され、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間隔は、前記外歯車の全歯たけの０．５倍よりも大きい値に設定され、前記筒部における前記第１文字のうち１つの位置は前記内歯車の歯のうち１つの位置と対応しており、前記操作部が起点からＮ回転した位置において前記第１文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第１表示窓とが一致する構成であることを特徴とする。ここで、Ｎは０を含む正の整数である。

開示の流量制御弁によれば、操作部に形成された外歯車が、表示部に形成された内歯車と噛合した簡素な構成によって、ニードル弁体の回転数「Ｎ」を示す文字を前記操作部の表示窓から表示させることができ、既知の表示機能付き流量制御弁よりも小型化が達成された流量制御弁が実現する。

図１は本発明の第１の実施形態に係る流量制御弁の例を示す概略図であり、斜視図である。図２は上記実施形態の流量制御弁の断面斜視図である。図３は上記実施形態の流量制御弁の構造展開図である。図４は上記実施形態の流量制御弁の正面図である。図５は上記実施形態の流量制御弁の側面図である。図６は上記実施形態の流量制御弁の背面図である。図７は上記実施形態の流量制御弁の平面図である。図８は上記実施形態の流量制御弁のＡ−Ａ断面図である。図９は上記実施形態の流量制御弁のＢ−Ｂ断面図である。図１０は上記実施形態の流量制御弁のＣ−Ｃ断面図である。図１１は上記実施形態の流量制御弁に係る外歯車と内歯車の関係を示す説明図である。図１２は上記実施形態の流量制御弁の回転数と表示文字との関係を説明する説明図である。図１３は本発明の第２の実施形態に係る流量制御弁の例を示す概略図であり、斜視図である。図１４は上記実施形態の流量制御弁の構造展開図である。図１５は上記実施形態の流量制御弁の正面図である。図１６は上記実施形態の流量制御弁の側面図である。図１７は上記実施形態の流量制御弁の背面図である。図１８は上記実施形態の流量制御弁の平面図である。図１９は上記実施形態の流量制御弁のＤ−Ｄ断面図である。図２０は上記実施形態の流量制御弁のＥ−Ｅ断面図である。図２１は上記実施形態の流量制御弁の回転数と表示文字との関係を説明する説明図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。本実施形態の流量制御弁１は、Ｌ型の管体（エルボ）を有するものである。図１は、第１の実施形態に係る流量制御弁１の例を示す斜視図（概略図）である。図２は、図１に示す流量制御弁１の断面斜視図である。図３は、図１に示す流量制御弁１の構成部品を展開して示す構造展開図である。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

本実施形態に係る流量制御弁１は、例えば、自動設備ライン等を構成する外部のシリンダに対して圧力流体（例えば、圧縮空気）を通流させる流路に組み込まれて（接続されて）、当該シリンダの動作速度を制御するものである。ここで、流量制御弁１の各部の位置関係を説明し易くするため、図中に上、下、前、後の矢印で向きを示しているが、流量制御弁１を実際に使用する際には、これらの向きに限定されず、どのような向きで使用しても支障ない。

図１と図２に示すように、本実施形態の流量制御弁１は、管状の第１ハウジング６と、管状の第２ハウジング８とが組み合わさって流路が形成され、Ｌ型の管体（エルボ）が構成される。第１ハウジング６は、ＰＢＴやＰＯＭ等の樹脂製であり、端部に熱可塑性樹脂チューブ用プッシュイン継手６ａが設けられている。第２ハウジング８は、黄銅やステンレス等の金属製であり、端部にねじ込み式の継手８ａが設けられている。熱可塑性樹脂チューブ用プッシュイン継手６ａは、ワンタッチ継手とも呼称される。なお、流量制御弁１の構成材料としては、後述のパッキン７５やＯリング７６，７７等のゴム材料が用いられる部分を除いて、使用条件に応じて樹脂材料（例えば、ＰＢＴ、ＰＯＭ等）や、金属材料（例えば、黄銅、ステンレス等）が適宜用いられる。

ハウジング６，８内には、流路の開度を調節するニードル弁体５が設けられる。図３に示す例では、弁座７１にニードル弁体５が組み込まれ、パッキン７５が組み付けられ、カゴ部７３が組み付けられ、Ｏリング７６が組み付けられ、そして、第１ハウジング６に組み込まれ、Ｏリング７７を介して第１ハウジング６と第２ハウジングとが組み合わされる。そして、第１ハウジング６に表示部３が組み込まれ、操作部２が組み付けられる。

操作部２は、キャップ形状であり、内側には筒状の連結部２１が設けられる。連結部２１は、ニードル弁体５と嵌め合わさって摺動可能に連結される。ニードル弁体５の頭部５ａが連結部２に形成された穴部２１ａに挿入されて嵌め合わされる。操作部２の下部は、第1ハウジング６の上部と嵌め合わさって回転可能に連結される。操作部２はプッシュロック構造となっており、操作部２を下に押すとロックして回転できなくなり、操作部２を引き上げるとロックが解除されて回転可能となる。操作部２およびニードル弁体５は、第１回転軸Ｐ１を中心に回転可能に第１ハウジング６に支持される。

表示部３は、筒部３ａと鍔部３ｂとが一体構造体となっており、筒部３ａの下側の側面に第１文字４１が形成され、筒部３ａの上側の側面に第２文字４２が形成され、鍔部３ｂ上に第３文字４３が形成される。例えば、文字４１，４２，４３は印刷される。また例えば、予め金型に凹凸で文字を形成しておき、樹脂成型によって筒部３ａ、鍔部３ｂ、文字４１，４２，４３を一体成型して表示部３とすることも可能である。表示部３は、第２回転軸Ｐ２を中心とし第１ハウジング６の内側面に沿って回転可能に支持される。

ここでは、正面視で、第１ハウジング６の側面には、第１文字４１のうち１つを露出させる第４表示窓６４が形成されており、また、第２文字４２のうち１つを露出させる第５表示窓６５が形成されている。第５表示窓６５の位置は、第４表示窓６４の真上の位置にある。本実施形態によれば、特定の位置に第４表示窓６４および第５表示窓６５が設けられているので、操作部２が０．５回転の整数倍のときにのみ、第１文字４１のうち１つ、または、第２文字４２のうち１つが視認できる。つまり、中途半端な回転位置のときは、第１文字４１および第２文字４２は、いずれも視認できない構造となっている。よって、回転数Ｎの読み間違いが防止できる。本明細書では、Ｎは０を含む正の整数である。なお、第４表示窓６４および第５表示窓６５の位置は、正面側に限定されず、側面側や背面側にその位置を変更可能である。

また、平面視で、操作部２の上面には、第３文字４３のうちの１つを露出させる第３表示窓６３が形成されている。

図４は流量制御弁１の正面図であり、図５は側面図であり、図６は背面図であり、図７は平面図である。図８は、図４のＡ−Ａ断面図である。図９は、図４のＢ−Ｂ断面図である。図１０は、図５のＣ−Ｃ断面図である。

ここでは、正面視で、操作部２の側面には、第１文字４１のうち１つを露出させる第１表示窓６１が形成されている。ニードル弁体５が０回転の状態を初期状態とし、この状態を起点とする。一例として、ニードル弁体５が弁座７１に当接し、流路が閉じの状態である。

本実施形態は、操作部２が起点からＮ回転した位置において第１文字４１のうち「Ｎ」を示す文字と第１表示窓６１とが一致する構成である。すなわち、初期状態から、操作部２を所定方向にＮ回転させると、ニードル弁体５がＮ回転するとともに第１表示窓６１に第１文字４１のうち「Ｎ」を示す文字が露出する構成である。

図９に示すように、第１回転軸Ｐ１と第２回転軸Ｐ２は、位置が異なる。連結部２１には、第１回転軸Ｐ１を中心として表示部３を回転させる外歯車２５が形成されている。また、表示部３には、第２回転軸Ｐ２を中心として外歯車２５と噛合する内歯車３５が形成されている。

図１１は、流量制御弁１に係る外歯車２５と内歯車３５の関係を示す説明図である。ここで、外歯車２５の歯数Ｚ１は、内歯車３５の歯数Ｚ２よりも１つ少なく設定され、次の式、Ｚ１＝Ｚ２−１で表される。これは、歯数Ｚ１と歯数Ｚ２との差が２以上あると、外歯車２５を回転させたときに内歯車３５と干渉して動作しなくなるか、若しくは小型化できなくなる。図１１の例では、外歯車２５の歯数Ｚ１は１５であり、内歯車３５の歯数Ｚ２は１６である。なお、歯数Ｚ１、Ｚ２は一例であり、これに限定されるものではない。

第１文字４１は、周方向に所定間隔で筒部３ａに形成される。第２文字４２は、周方向に所定間隔で筒部３ａに形成される。第３文字４３は、周方向に所定間隔で鍔部３ｂに形成される。図３と図１１の例では、第１文字４１、第２文字４２、第３文字４３は、それぞれ、０〜１４で表される正の整数が順番に表示される。なお、第１文字４１、第２文字４２、第３文字４３は一例であり、これに限定されるものではない。

そして、筒部３ａにおける第１文字４１、ならびに第２文字４２のうち１つの位置は内歯車３５の歯のうち１つの位置と１対１で対応している。また、鍔部３ｂにおける第３文字４３のうち１つの位置は内歯車３５の歯のうち１つの位置と１対１で対応している（図１１等）。また、内歯車３５の歯のうち１つの位置に第３文字４３のうち１つが形成されずにスペースとされる。図１１の例では、「０」と「１４」の間がスペースとなっている。

図１１に示す通り、本実施形態では、第１ハウジング６における外周の中心位置は第１回転軸Ｐ１上にあり、第１ハウジング６における内周の中心位置は第２回転軸Ｐ２上にある。そして、表示部３の中心位置は第２回転軸Ｐ２上にある。つまり、第１ハウジング６における内周は、第１ハウジング６における外周に対して偏心している。一例として、周壁部の厚みを変化させて偏心構造を実現している。

第１回転軸Ｐ１と第２回転軸Ｐ２との間隔Ｇは、外歯車２５の全歯たけＨ１の０．５倍よりも大きい値に設定される。また、第１回転軸Ｐ１と第２回転軸Ｐ２との間隔Ｇは、内歯車３５の全歯たけＨ２の０．５倍よりも大きい値に設定される。この構成によって、外歯車２５が１回転すると、内歯車３５の歯が１つ位置がずれる動作が、確実な動作となる。本実施形態の減速機構によれば、外歯車２５と内歯車３５とが、他の部品を介さずダイレクトに減速を伴った連動が可能となる。

本実施形態によれば、表示機構が簡素化され、部品点数が最少となって部品コストが最小となり、組立工数も少なくなり、配置上の制約がなくなる。その結果、操作部２を小型化することで、既知の表示機能付き流量制御弁よりも小型化が達成された流量制御弁１となる。例えば、表示機能がないタイプの既設の流量制御弁からの置き換えも比較的容易となる。

図１２は、流量制御弁１の回転数Ｎと表示文字「Ｎ」との関係を説明する説明図である。初期状態では正面視で、第１文字４１は「０」が視認され、第２文字４２は視認されず、第３文字４３は「０」が視認される。

次に、平面視で反時計方向（図１の矢印符号Ｒ１方向）に、操作部２を０．５回転させると、第１文字４１は視認されず、第２文字４２は「０」が視認され、第３文字４３は「０」と「１」の間の目盛り線が視認される。ここで、操作部２の側面における第２表示窓６２の隣の位置に「．５」を示す文字が形成されており、全体で、「０．５」と視認できる。

さらに、操作部２を０．５回転させて、合計で１回転させると、第１文字４１は「１」が視認され、第２文字４２は視認されず、第３文字４３は「１」が視認される。

さらに、操作部２を０．５回転させて、合計で１．５回転させると、第１文字４１は視認されず、第２文字４２は「１」が視認され、第３文字４３は「１」と「２」の間の目盛り線が視認される。ここで、操作部２の側面における第２表示窓６２の隣の位置に「．５」を示す文字が形成されており、全体で、「１．５」と視認できる。

本実施形態では、操作部２が、起点からＮ回転した位置において第３文字４３のうち「Ｎ」を示す文字と第３表示窓６３とが一致する構成である。また、操作部２が起点からＮ回転し、さらに０．５回転した位置において第２文字４２のうち「Ｎ」を示す文字と第２表示窓６２とが一致する構成である。すなわち、初期状態から、操作部２を所定方向にＮ回転させると、ニードル弁体５がＮ回転するとともに第１表示窓６１に第１文字４１のうち「Ｎ」を示す文字が露出し、且つ、第３表示窓６３に第３文字４３のうち「Ｎ」を示す文字が露出する構成となる。また、操作部２の側面における第２表示窓６２の隣の位置に「．５」を示す文字が形成されており、操作部２を所定方向にＮ回転し、さらに０．５回転させると、第２表示窓６２に第２文字４２のうち「Ｎ」を示す文字が露出して、全体で「Ｎ」「．５」と視認できる構成となる。

（第２の実施形態）
本実施形態の流量制御弁１は、Ｉ型の管体（ユニオン）を有するものである。第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。

図１３は、第２の実施形態に係る流量制御弁１の例を示す斜視図（概略図）である。図１４は、図１３に示す流量制御弁１の構成部品を展開して示す構造展開図である。本実施形態の流量制御弁１は、管状の第１ハウジング６と、管状の第２ハウジング８とが組み合わさって流路が形成され、Ｉ型の管体（ユニオン）が構成される。第２ハウジング８は、ＰＢＴやＰＯＭ等の樹脂製であり、両方の端部に熱可塑性樹脂チューブ用プッシュイン継手８ｂが設けられている。

ハウジング６，８内には、流路の開度を調節するニードル弁体５が設けられる。図１４に示す例では、弁座７１にニードル弁体５が組み込まれ、カゴ部７３が組み付けられ、パッキン７５が組み付けられ、Ｏリング７６が組み付けられ、そして、第１ハウジング６に組み込まれ、Ｏリング７７を介して第１ハウジング６と第２ハウジングとが組み合わされる。そして、第１ハウジング６に表示部３が組み込まれ、操作部２が組み付けられる。

図１５は流量制御弁１の正面図であり、図１６は側面図であり、図１７は背面図であり、図１８は平面図である。図１９は、図１５のＤ−Ｄ断面図である。図２０は、図１６のＥ−Ｅ断面図である。

図２１は、流量制御弁１の回転数Ｎと表示文字「Ｎ」との関係を説明する説明図である。初期状態では正面視で、第１文字４１は「０」が視認され、第２文字４２は視認されず、第３文字４３は「０」が視認される。

次に、平面視で反時計方向（図１３の矢印符号Ｒ１方向）に、操作部２を０．５回転させると、第１文字４１は視認されず、第２文字４２は「０」が視認され、第３文字４３は「０」と「１」の間の目盛り線が視認される。ここで、操作部２の側面における第２表示窓６２の隣の位置に「．５」を示す文字が形成されており、全体で、「０．５」と視認できる。

本実施形態では、第１ハウジング６と第２ハウジング８との組み付け固定位置を調節することで、第１表示窓６１から表示される第１文字４１の位置を任意の位置に変更することができる。図１５等に示す例では、第１表示窓６１の位置が正面側のとき第１表示窓６１から第１文字４１のうち１つが表示される設定となっているが、これに限定されず、側面側や背面側を含む任意の位置に変更することができる。例えば、自動設備ライン等で継手の接続箇所に配置上の制約がある場合でも、作業者が視認し易い位置に、第１表示窓６１から第１文字４１のうち１つが表示される位置を調節することができ、流路の開度を数値表示させる際の視認性が向上する。

本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。上述の実施形態では、第１表示窓６１の真上の位置に第２表示窓６２を配置し、操作部２が起点からＮ回転した位置で第１表示窓６１から第１文字４１のうち「Ｎ」を示す文字が表示され、且つ、操作部２が起点からＮ＋０・５回転した位置で第２表示窓６２から第１文字４２のうち「Ｎ」を示す文字が表示され、第２表示窓６２の隣の位置に「．５」を示す文字が形成され、全体で、「Ｎ．５」と視認できる構成について説明した。この例に限定されず、例えば、第１表示窓６１と第２表示窓６２を反対側に配置し、同一回転数を視認できる構成とすることも可能である。

上述の実施形態では、０．５回転毎に回転数が視認できる構成について説明した。これに限らず、０．２５回転毎に回転数が視認できる構成とすることも可能である。また、上述の実施形態では、第１表示窓６１、第２表示窓６２、および、第３表示窓６３を有する構成について説明した。これに限らず、第１表示窓６１のみとする場合、第１表示窓６１および第２表示窓６２とする場合、第１表示窓６１および第３表示窓６３とする場合がある。さらには、複数の流量制御弁１を一体構造体として、複数の流路の流量制御弁とすることも可能である。

１流量制御弁
２操作部
３表示部
３ａ筒部
３ｂ鍔部
５ニードル弁体
６、７ハウジング（第１ハウジング）
８、９ハウジング（第２ハウジング）
２１連結部
２５外歯車
３５内歯車
４１第１文字
４２第２文字
４３第３文字
６１第１表示窓
６２第２表示窓
６３第３表示窓
６４第４表示窓
６５第５表示窓
７１弁座
７３カゴ部
７５パッキン
Ｇ間隔
Ｈ１、Ｈ２全歯たけ
Ｐ１第１回転軸
Ｐ２第２回転軸

Claims

流路が形成されたハウジングと、
第１回転軸を中心として前記ハウジング内で回転可能に支持されて前記流路の開度を調節するニードル弁体と、
前記ニードル弁体と連結する連結部が内側に設けられるとともに前記第１回転軸を中心として前記ハウジングによって回転可能に支持された操作部と、
前記ニードル弁体の回転数Ｎと対応する第１文字が周方向に所定間隔で形成された筒部を有して前記第１回転軸とは異なる位置の第２回転軸を中心とし前記ハウジングによって回転可能に支持された表示部と、
を備え、
前記第１文字のうち１つを露出させる第１表示窓が前記操作部の側面に形成され、
前記第１回転軸を中心として外歯車が前記連結部に形成され、
前記第２回転軸を中心として前記外歯車と噛合する内歯車が前記表示部に形成され、
前記外歯車の歯数は前記内歯車の歯数よりも１つ少なく設定され、
前記第１回転軸と前記第２回転軸との間隔は、前記外歯車の全歯たけの０．５倍よりも大きい値に設定され、
前記筒部における前記第１文字のうち１つの位置は前記内歯車の歯のうち１つの位置と対応しており、
前記操作部が起点からＮ回転した位置において前記第１文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第１表示窓とが一致する構成（Ｎは０を含む正の整数）であること
を特徴とする流量制御弁。
前記回転数Ｎと対応する第２文字が周方向に所定間隔で前記筒部にさらに形成され、
前記第２文字のうち１つを露出させる第２表示窓が前記操作部の側面にさらに形成され、
前記第２表示窓の位置は、前記第１表示窓の位置に対して前記第１回転軸を中心として０．５回転分ずれており、
前記第２文字のうち「Ｎ」を示す文字の位置は、前記第１文字のうち「Ｎ」を示す文字の位置に対して前記第２回転軸を回転中心として０．５回転分ずれており、
前記操作部の側面における前記第２表示窓の隣の位置に「．５」を示す文字が形成されており、
前記操作部が前記起点からＮ回転し、さらに０．５回転した位置において前記第２文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第２表示窓とが一致する構成であること
を特徴とする請求項１記載の流量制御弁。
前記表示部は、前記筒部の上に設けられた鍔部を有し、
前記回転数Ｎと対応する第３文字が周方向に所定間隔で前記鍔部に形成されており、
前記第３文字のうちの１つを露出させる第３表示窓が前記操作部の上面に形成されており、
前記起点からＮ回転した位置において前記第３文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第３表示窓とが一致する構成であること
を特徴とする請求項１または２記載の流量制御弁。
前記第１文字のうち１つを露出させる第４表示窓が前記ハウジングの側面に形成され、
前記起点からＮ回転した位置において前記第１文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第４表示窓とが一致する構成であること
を特徴とする請求項１または３記載の流量制御弁。
前記第１文字のうち１つを露出させる第４表示窓が前記ハウジングの側面に形成され、
前記第２文字のうち１つを露出させる第５表示窓が前記ハウジングの側面にさらに形成され、
前記第５表示窓の位置は、前記第４表示窓の真上の位置にあり、
前記起点からＮ回転した位置において前記第１文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第４表示窓とが一致し、
前記起点からＮ回転し、さらに０．５回転した位置において前記第２文字のうち「Ｎ」を示す文字と前記第５表示窓とが一致する構成であること
を特徴とする請求項２記載の流量制御弁。