JP7489874B2 - Check valve with release mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、逆流を防止する解除機構付きチェック弁に関する。 The present invention relates to a check valve with a release mechanism that prevents backflow.
チェック弁は、所定方向の流体の流れを許容し且つ逆方向の流れ(即ち、逆流)を阻止する。そして、パイロット操作付きのチェック弁は、強制的に弁通路を開いて逆流を許容させることができる。このようなパイロット操作付きのチェック弁として、例えば特許文献1のようなパイロット操作付きチェック弁(特許文献1の図3のパイロット操作逆止弁50参照)が知られている。特許文献1のパイロット操作付きチェック弁では、ロッドがパイロット圧を受けて作動する。そうすると、ロッドによって弁体が押されて弁座から離れる。これにより、弁通路が強制的に開かれる。
A check valve allows fluid to flow in a specified direction and prevents flow in the opposite direction (i.e., backflow). A pilot-operated check valve can forcibly open the valve passage to allow backflow. An example of such a pilot-operated check valve is the pilot-operated check valve described in Patent Document 1 (see pilot-operated check valve 50 in Figure 3 of Patent Document 1). In the pilot-operated check valve described in
特許文献1のパイロット操作付きチェック弁では、弁通路を強制的に開くためにロッドを作動させる必要がある。そして、ロッドを作動せるためにパイロット圧が必要である。それ故、パイロット圧を供給するためのポンプや配管等が必要である。ポンプや配管等は、小型の油圧駆動装置において必ずしも全ての構成で備わっているものではない。それ故、小型の油圧装置において特許文献1のようなパイロット操作付きチェック弁が設けられると、油圧装置が大型化する。そうすると、油圧装置の小型化を図ることが容易ではない。
In the pilot-operated check valve of
そこで本発明は、小型化を図ることができる解除機構付きチェック弁を提供することを目的としている。 The present invention aims to provide a check valve with a release mechanism that can be made smaller.
本発明の解除機構付きチェック弁は、弁通路が形成されるハウジングと、前記弁通路を閉じる閉位置と前記弁通路を開く開位置との間で移動する弁体と、閉位置から開位置に向かう開方向に前記弁体を移動させる少なくとも1つの圧電素子と、を備え、前記圧電素子は、駆動信号によって変位する作用面を有し、前記作用面は、前記弁体の側方に配置されるものである。 The check valve with release mechanism of the present invention comprises a housing in which a valve passage is formed, a valve body that moves between a closed position that closes the valve passage and an open position that opens the valve passage, and at least one piezoelectric element that moves the valve body in an opening direction from the closed position toward the open position, the piezoelectric element having an operating surface that is displaced by a drive signal, the operating surface being disposed to the side of the valve body.
本発明に従えば、圧電素子を作動させることによって弁体を強制的に開位置に移動させて逆流を可能にしている。それ故、解除機構付きチェック弁の小型化を図ることができる。 According to the present invention, the valve body is forcibly moved to the open position by operating the piezoelectric element, allowing backflow. This makes it possible to miniaturize the check valve with release mechanism.
本発明によれば、小型化を図ることができる。 The present invention allows for miniaturization.
以下、本発明に係る第1及び第2実施形態の解除機構付きチェック弁1,1Aについて前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する解除機構付きチェック弁1は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
The check valves with
<第1実施形態>
図1に示す解除機構付きチェック弁1は、順方向の流体の流れを許容し且つ逆方向の流れ(即ち、逆流)を阻止する。即ち、解除機構付きチェック弁1は、弁通路2を閉じて圧液の逆流を阻止する。また、解除機構付きチェック弁1は、そこに駆動信号が入力されると弁通路2を開いて逆流を許容させることができる。このような機能を有する解除機構付きチェック弁1は、ハウジング3と、弁体4と、プレート部材5と、複数の圧電素子6とを有している。
First Embodiment
The check valve with a
ハウジング3は、圧液を流すべく弁通路2を有している。また、弁通路2は、流入通路11と、弁室12と、流出通路13とを有している。更に詳細に説明すると、流入通路11、弁室12、及び流出通路13は、弁通路2においてそれらの順番で並んでおり、互いに繋がっている。本実施形態において、流入通路11、弁室12、及び流出通路13は、所定の軸線L1に沿って形成されている。即ち、弁室12は、軸線方向一方側において流入通路11と繋がり、軸線方向他方側において流出通路13と繋がっている。流入通路11は、弁室12に繋がる部分に弁口11aを有している。更に、弁室12には、弁口11aを囲むように弁座14が形成されている。本実施形態において、弁座14は、テーパ状に形成されている。即ち、弁座14は、弁口11aから離れにつれて拡径している。なお、弁座14の形状はテーパ形状に形成されなくてもよい。弁座14は、例えば円環状の突起であってもよく、後述する弁体4が着座して弁通路2を遮断できればその形状は問わない。流出通路13は、本実施形態において弁室12と略同径に形成されている。流出通路13もまた、前述する形状に限定されず、弁室12より小径に形成されてもよい。
The
弁体4は、弁室12に収容されている。弁体4は、弁通路2を閉じる閉位置と弁通路2を開く開位置との間で移動する。更に詳細に説明すると、弁体4は、球状に形成されている。そして、弁体4は、弁座14に着座して弁口11aからの圧液の流れを遮断する。即ち、弁体4が弁座14に着座する閉位置に位置すると、弁体4によって弁通路2が閉じられる。そして、圧液の順方向に流れが生じると、弁体4が流入通路11に導かれる圧液によって押される。これにより、弁体4が弁座14から離れて弁口11aから弁室12に圧液が流れる。即ち、弁体4が圧液によって押されて閉位置から開位置に移動すると、弁通路2が開かれる。これにより、流入通路11と流出通路13とが連通する。また、圧液が逆流しようとすると、弁体4が圧液によって弁座14の方に押される。そうすると、やがて弁体4が弁座14に着座する。これにより、弁体4が圧液によって押されて開位置から閉位置に移動する。そして、弁通路2が閉じられて、流入通路11と流出通路13との間が遮断される。
The
プレート部材5は、弁体4が弁室12から離脱することを防いでいる。更に詳細に説明すると、プレート部材5は、大略板状に形成されている。プレート部材5は、弁室12と流出通路13との間に介在する。例えば、プレート部材5は、ハウジング3において分割可能に構成される2つの部分に挟持される。これにより、プレート部材5が弁室12と流出通路13との間に配置される。また、プレート部材5には、複数の孔又は複数の溝等が形成されている。これにより、弁室12に導かれる圧液を流出通路13に導くことができる。なお、プレート部材5の形状及び取付け方は前述するような方法に限定されない。また、流出通路13が弁室12及び弁体4より小径である場合には、プレート部材5が設けられていなくてもよい。
The
図2にも示す複数の圧電素子6は、図示しない制御装置から入力される駆動信号に応じて変形、即ち膨張及び収縮を繰り返し行う。また、複数の圧電素子6は、膨張及び収縮を繰り返し行うことによって振動する。そして、複数の圧電素子6は、振動することによって弁体4を弾く。このように、複数の圧電素子6は、弁体4を弾くことによって弁体4を閉位置から開位置に向かう開方向(後述する基準線(軸線L1)に沿う基準線方向)に移動させる。更に詳細に説明すると、複数の圧電素子6は、開方向に対して弁体4の側方に配置されている。そして、複数の圧電素子6は、作用面6aを有している。そして、複数の圧電素子6は、作用面6aを互いに対向させ且つ弁体4に向けて配置されている。また、作用面6aは、複数の圧電素子6の変形によって変位する。なお、本実施形態では、作用面6aは、変位した際に弁体4に当接するようになっている。また、作用面6aは、弁体4に当接した際に開方向成分を含む力を弁体4に対して与える。本実施形態において、作用面6aは、開方向に延在する基準線(本実施形態において軸線L1)に対して角度θ1(例えば、5°<θ1≦85°、より好ましくは20°<θ1≦70°)傾けて配置されている。更に、作用面6aは、着座する弁体4の球中心を通りL1に垂直な大円4aより弁口11a側に当接するように配置されている(例えば、図1の接点T参照)。これにより、作用面6aが当接した際に、作用面6aから弁体4に開方向成分を含む力が弁体4に対して与えられる。これにより、弁体4が開方向に持ち上げられる。
The multiple
更に詳細に説明すると、解除機構付きチェック弁1には、本実施形態において2つの圧電素子6が備わっている。2つの圧電素子6は、作用面6aを互いに対向させるように配置されている。それ故、2つの圧電素子6に断続的に駆動信号を入力すると、対向する2つの作用面6aの間において弁体4を行き来させる(即ち、振動させる)ことができる(図3の二点鎖線及び矢印参照)。これにより、弁体4が開方向に移動する、即ち弁体4が弁口11aから遠ざかる。より詳しくは、弁体4が作用面6aから受ける力に開方向成分が含まれるので、弁体4が2つの作用面6aの間を振動ながら開方向に移動する。このように弁体4が弁口11aから離れることによって、弁通路2が強制的に開かれる。なお、2つの作用面6aが互いに対向するとは、作用面6aの角度θ1に関わらず互いが正面に位置することを意味する。即ち、2つの作用面6aは、必ずしも軸線L1に平行に直立している状態で互いに対向している必要はない。
To explain in more detail, the
また、図2に示すように、各々の圧電素子6の作用面6aは、弁体4が弁座14に着座している状態で弁体4との間に隙間d1をあけている。これにより、弁体4を確実に14に着座させることができる。他方、2つの圧電素子6の作用面6aのうち少なくとも一方の隙間d1は、本実施形態において作用面6aの最大変位量、即ち圧電素子6の最大変形量より小さくなっている。但し、隙間d1は、この限りではない。これにより、2つの圧電素子6の何れかを変形させた際に作用面6aを弁体4に確実に当接させることができる。それ故、2つの圧電素子6を作動させることによって弁体4を開方向に移動させることがより確実にできる。
As shown in FIG. 2, the working
このように構成されている解除機構付きチェック弁1では、圧液が所定方向に流れようと弁体4を押すと、弁体4が閉位置から開位置へと移動する。これにより、弁通路2が開く。そうすると、圧液が流入通路11から弁室12及びプレート部材5の孔又は溝を通って流出通路13に流れる。即ち、流入通路11から流出通路13への流れが許容される。他方、圧液が逆流しようとすると、圧液によって弁体4が弁座14に押し付けられる。これにより、弁通路2が閉じられる。そうすると、流出通路13から流入通路11への流れが阻止される、即ち逆方向の流れが阻止される。
In the
そして、逆流が阻止されている状態で図示しない制御装置等から圧電素子6に断続的に駆動信号を入力されると、解除機構付きチェック弁1が以下のように作動する。即ち、制御装置は、2つの圧電素子6に対して、連続的に繰り返し変化する駆動信号(例えば、正弦波信号)又は断続的な駆動信号(例えば、PWM信号)を入力する。これより、圧電素子6の作用面6aが断続的に変位(即ち、振動)する。そうすると、弁体4が各々の作用面6aに当接した際、弁体4が閉位置から開位置の方へと移動し、弁通路2が強制的に開かれる。即ち、弁通路2が強制的に開かれて逆流が許容される。
When a drive signal is intermittently input to the
このように構成されている解除機構付きチェック弁1では、圧電素子6によって弁体4を強制的に開位置に移動させて逆流を可能している。解除機構付きチェック弁1は圧電素子6によって構成されているので、解除機構付きチェック弁1の小型化を図ることができる。また、作用面6aが基準線に対して角度θ1傾けられているので、作用面6aを変位させて弁体4に当接させることによって、弁体4に対して開方向成分を含む力を与えることができる。また、前記圧電素子6は、弁座14を兼ねていないので、弁座14に必要とされる幾何学的精度及び表面荒さ等が求められない。それ故、圧電素子6の製造が容易である。それ故、解除機構付きチェック弁1の構成が容易であり、コストも低く抑えられる。
In the
また、作用面6aは、弁体4に当接する際に弁体4が弁座14に着座している状態で弁体4の大円4aより弁口11a側に当接する。それ故、作用面6aは、弁体4が何れの位置に移動しても弁体4の大円4aより弁口11a側に当接する。これにより、弁体4が何れの位置に移動しても、作用面6aが変位した際に弁体4を弁口11aに押さえ付けるような力を圧電素子6が発生することを抑制できる。即ち、圧電素子6を作動させることによって確実に弁通路2を開くことができる。
In addition, when the
<第2実施形態>
第2実施形態の解除機構付きチェック弁1Aは、第1実施形態の解除機構付きチェック弁1と構成が類似している。従って、第2実施形態の解除機構付きチェック弁1Aの構成については、主に第1実施形態の解除機構付きチェック弁1と異なる点について説明し、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
The check valve with a
図4に示す第2実施形態の解除機構付きチェック弁1Aは、ハウジング3Aと、弁体4Aと、ばね部材7と、複数の圧電素子6とを有している。ハウジング3Aは、弁通路2Aを有している。また、弁通路2Aは、流入通路11と、弁室12と、流出通路13Aとを有している。本実施形態において、流入通路11、及び弁室12は、軸線L1に沿って形成されている。他方、流出通路13は、軸線L1に直交するように形成されている。即ち、流出通路13Aは、弁室12の側面に繋がっている。また、弁体4Aは、プランジャ型の弁である。弁体4Aは、軸線L1に沿って摺動可能に弁室12に収容されている。そして、弁体4Aの先端は、弁口11aの周りに形成される弁座14Aに着座している。そして、弁体4Aが弁座14Aに着座する閉位置に位置すると、弁体4Aによって弁通路2Aが閉じられる。他方、弁体4Aが弁座14Aから離れた開位置に移動すると、弁通路2Aが開かれる。
The
付勢部材であるばね部材7は、弁室12のばね室12aに収容されている。そして、ばね部材7は、弁体4Aを弁口11aに向かって付勢している、即ち開位置から閉位置に向かう閉方向に付勢している。それ故、解除機構付きチェック弁1Aでは、流入通路11に導かれた圧液がばね部材7の付勢力に抗して弁体4Aを持ち上げることによって、圧液の流れが許容される。また、弁体4Aには、流出通路13Aとばね室12aとを連通する連通路4bが形成されている。それ故、流出通路13Aに圧液が導かれると、連通路4bを介してばね室12aに圧液が導かれる。これにより、圧液とばね部材7によって弁体4Aが閉方向に押し付けられる。そして弁通路2が閉じられる。これにより、逆流が阻止されている。
The spring member 7, which is a biasing member, is housed in the
また、弁体4において、基端側の外周面は、周方向全周にわたって外方に突出している。即ち、弁体4は、基端側に大径部4cを有している。大径部4cは、その弁口11a側の面、即ち傾斜面4dが軸線L1に対して角度θ2(例えば、5°<θ2≦85°、より好ましくは20°<θ2≦70°)傾斜させて形成されている。そして、ハウジング3Aには、傾斜面4dに対応するように段部3aが形成されている。そして、段部3aに複数の圧電素子6が設けられている。
The outer peripheral surface of the base end side of the
複数の圧電素子6は、段部3aにおいて互いに間隔をあけて配置されている。本実施形態において、段部3aには、2つの圧電素子6が設けられている。2つの圧電素子6は、その作用面6aが開方向に対して弁体4Aの側方に配置されている。また、圧電素子6の作用面6aは傾斜面4dに対応させて傾斜させて配置されている。本実施形態において、作用面6aは、傾斜面4dと同様に軸線L1に対して角度θ2傾斜している。
The multiple
このように配置される圧電素子6は、作用面6aを傾斜面4dに当接させたときに弁体4Aに対して開方向成分を含む力を与えることができる。即ち、圧電素子6は、作用面6aを介して弁体4Aにばね部材7の付勢力に抗する成分を含む力を弁体4Aに与えることができる。これにより、弁体4Aに付勢力が作用するような場合であっても、圧電素子6によって弁体4Aを強制的に開位置に移動させることができる。
The
更に、作用面6aは、傾斜面4dに対して隙間d2をあけて配置されている。これにより、弁体4Aが確実に弁座14Aに着座することができる。他方、隙間d2は、本実施形態において作用面6aの最大変位量、即ち圧電素子6の最大変形量より小さくなっている。但し、隙間d2は、この限りではない。これにより、2つの圧電素子6の何れかを変形させた際に作用面6aを弁体4Aに確実に当接させることができる。それ故、2つの圧電素子6を作動させることによって弁体4Aを開方向に移動させることができる。
Furthermore, the
その他、第2実施形態の解除機構付きチェック弁1Aは、第1実施形態の解除機構付きチェック弁1と同様の作用効果を奏する。
In addition, the check valve with
<その他の実施形態について>
第1及び第2実施形態の解除機構付きチェック弁1,1Aでは、圧電素子6が2つ備わっているが、圧電素子6の数は必ずしも2つである必要はない。例えば、圧電素子6の数は、1つであってもよく、また3つ以上であってもよい。更に、複数の圧電素子6は、必ずしも作用面6aを対向させるように配置されている必要はない。複数の圧電素子6は、周方向に沿って偏って配置されてもよい。また、作用面6aもまた、弁体4,4Aの側方に配置されていればよく、その形状、配置位置は前述するようなものに限定されない。
<Other embodiments>
In the check valves with
また、第1及び第2実施形態の解除機構付きチェック弁1,1Aにおいて、圧電素子6は、変位前において作用面6aが弁体4に当接するように配置されていてもよい。
In the check valves with
1,1A 解除機構付きチェック弁
2,2A 弁通路
3,3A ハウジング
4,4A 弁体
4a 大円
6 圧電素子
6a 作用面
7 ばね部材(付勢部材)
11a 弁口
14,14A 弁座
d1、d2 隙間
1, 1A Check valve with
Claims (6)
前記弁通路を閉じる閉位置と前記弁通路を開く開位置との間で移動する弁体と、
閉位置から開位置に向かう開方向に前記弁体を移動させる少なくとも1つの圧電素子と、を備え、
前記圧電素子は、駆動信号によって変位する作用面を有し、
前記作用面は、前記弁体の側方に配置される、解除機構付きチェック弁。 a housing in which a valve passage is formed;
a valve body that moves between a closed position that closes the valve passage and an open position that opens the valve passage;
at least one piezoelectric element that moves the valve body in an opening direction from a closed position toward an open position;
The piezoelectric element has an operating surface that is displaced by a drive signal,
The operating surface is disposed to the side of the valve body.
前記ハウジングは、前記弁口の周りに弁座を有し、
前記弁体は、閉位置において前記弁座に着座しており、
前記作用面は、前記弁体が弁座に着座する状態で前記弁体から隙間をあけて配置され、
前記隙間は、前記作用面の最大変位量以下に設定されている、請求項1又は2に記載の解除機構付きチェック弁。 The valve passage has a valve port,
The housing has a valve seat around the valve port,
The valve body is seated on the valve seat in a closed position,
The action surface is disposed with a gap from the valve body when the valve body is seated on the valve seat,
3. The check valve with a release mechanism according to claim 1, wherein the gap is set to be equal to or smaller than a maximum displacement of the operating surface.
前記2つの圧電素子は、各々の作用面を互いに対向させるように配置されている、請求項1乃至3の何れか1つに記載の解除機構付きチェック弁。 At least two piezoelectric elements are included,
4. The check valve with a release mechanism according to claim 1, wherein the two piezoelectric elements are arranged with their respective operating surfaces facing each other.
前記ハウジングは、前記弁口の周りに弁座を有し、
前記弁体は、球状に形成され、閉位置において前記弁座に着座しており、
前記作用面は、前記弁体の中心を通り且つ開方向に延びる基準線に垂直な大円より前記弁口側に当接するように配置されている、請求項1乃至4の何れか1つに記載の解除機構付きチェック弁。 The valve passage has a valve port,
The housing has a valve seat around the valve port,
The valve body is formed in a spherical shape and is seated on the valve seat in a closed position.
5. The check valve with a release mechanism according to claim 1, wherein the operating surface is disposed so as to abut on the valve orifice side of a great circle that passes through a center of the valve body and is perpendicular to a reference line extending in an opening direction.
前記圧電素子の作用面は、前記付勢部材の付勢力に抗する成分を含む力を前記弁体に対して与える、請求項1乃至4の何れか1つに記載の解除機構付きチェック弁。 The valve body further includes a biasing member that biases the valve body in a closing direction from an open position toward a closed position,
5. The check valve with a release mechanism according to claim 1, wherein the acting surface of said piezoelectric element applies to said valve body a force including a component resisting the biasing force of said biasing member.
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