JPS6367495A - 流体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、螺旋状の通路に波体を流すことにより、波体
の圧力又は流量を制御できるようにした流体制御装置に
関する。

「従来の技術Ｊ 従来、流体の圧力又は流量を変更させるため、流路途中
にオリフィス、ニードルバルブ、ポール７ヘルプ等を１
段あるいは数段に設けたものがあるしかし、流体を螺旋
状の通路に流すことにより、流体に抵抗を与えて流体圧
又は流量を制御する形式の装置は知られていない。

「発明が解決しようとする問題点」 一般に、流体制御に用いられている殆どの装置が、オリ
フィスの大きさ制御方式（ポールバルブ等）又は隙間の
大きさ制御方式（ニードルバルブ等）、あるいはこれら
の組合わせにより構成されている。これら従来の装置で
は、オリフィスを通過した後の流体に急減圧による不安
定な乱流を生じ、制御部材の位置関係と減圧と流量の関
係を定量的に予測するのが難かしく、従って流体を正確
に制御することが困難であった。

また比較的安定して圧力、流量の関係を制御するため各
種の固定オリフィス構成を設けることが考えられるが、
それは一定使用条件の下で有用であり、使用条件が変更
すれば組替えが必要となるので望ましいものではない、
さらに局部的な高速乱流によりオリフィス周縁が摩耗し
て、圧力または流量制御が不正確になることもあった。

そこで本発明は、局部的な高速乱流等を生じさせること
なく安定に流体を制御できるようにするとともに、圧力
又は流量変更を所定値に正確かつ容易に制御できるよう
にすることを目的とする。

「問題点を解決するだめの手段」 本発明の流体制御装置は、シリンダ内に抵抗調節体が軸
方向位置を変更可部に設けられ、このシリンダ内周と抵
抗ｙＪ筐体外周との間に螺旋通路が設けられる。抵抗調
節体の位置変更範囲内のシリンダの周壁に貫通孔が設け
られ、シリンダの軸方向端部に流通孔が設けられて、貫
通孔と流通孔の一方から流体を流入させ他方から流出さ
せる間に流体が螺旋通路で抵抗を受けるようになってい
るシリンダ内での抵抗調節体の軸方向位置を規制するた
め、位置規制装置が設けられ、この位置規制装置は適宜
規制位ｔをＦＡ整整位能形成される。

螺旋通路は、シリンダ内周又は抵抗調節体の外周の一方
に螺旋溝を形成することにより構成される。またシリン
ダ内周に螺旋溝を設けるとともに、その螺旋溝に螺合す
る螺旋突条を抵抗調節体の外周に設け、この螺旋溝底部
と螺旋突条頂部との間の螺旋状間隔によっても前記螺旋
通路が構成される。

さらに螺旋通路はその断面積が漸次変化するようにして
もよく、またシリンダと抵抗調節体とからなる絞り構造
を複数個連結させてもよい。

「作用」 抵抗ｙＪＪｍ体のシリンダ内での長さを位置規制装置又
は調節装置で２ｇ１ｆｆｊした後、シリンダに設けた貫
通孔と流通孔の一方から他方に向って流体を流すと、流
体はその途中で螺旋通路を流れる。なおシリンダ内周と
抵抗調節体との一方にのみ螺旋溝を形成して螺旋通路を
形成したときは、抵抗ＦＡ調節体最外局面とシリンダ内
周面との間の隙間をも流体は軸方向に流れる。そして螺
旋通路と隙間とを流れる流体は、抵抗調節体の端部から
貫通孔位置までの長さに応じて抵抗を受け、圧力は低下
する。

今、隙間漏れのない独ケした螺旋溝を流れる流体の圧力
損失ΔＰは、螺旋溝の巾、高さ、ピッチ、シリンダ小径
部の直径、波体の粘性、比重により定まる係数をｋｎ、
α、βｎ、γｎとし、有効ラビリンス長さく貫通孔から
抵抗ｙＪＪｆＩＪ体の端部までの間の螺旋溝の軸方向長
さ）をＲとし、流量をＱとすると一般的には、 ΔＰ’　＝ｋｌＲ’ｌＱマｌ＋に２Ｒβ２Ｑマ２＋・・
−・−”　”　”　＋　ｋｎＲ”Ｑ　”　　−−−−（
１）で表わされる。しかしある限られた圧力損失ΔＰと
流量Ｑと有効ラビリンス長さＲで使用する場合には殆ど
の場合１次の３式のいずれかで実験値と極めて精度よく
合致する近似式を定めることができる（本願と同一発明
者の２つの特許出願、特願昭６０−２４８７４７号、昭
和６１年７月３０日付出願参照）ΔＦ’＝ｋＲ’Ｑマ＋
ｃ　−−−−（２）　　［ｃは定数］Ａ　Ｐ　＝　ｋ　
Ｒ’　Ｑｖ−−−−（３）ΔＰ＝　ｋＲＱマ　　　−−
−−（４）本発明の法体制ｇｉ装置を流れる流体の圧力
損失ΔＰと、流量Ｑとの間に基本的に（１）式の関係が
成立し、実用上は近似式（２）　、　（３）　、　（４
）のいずれかを利用し、有効ラビリンス長さＲを変更す
ることによりＲの乗数βの大小にかかわらず流体を任意
に減圧し、又ｔ＆量も変更できる。

尚、減圧量ΔＰと流量Ｑの関係式（１）〜（４）から解
るようにΔＰを一定にすればＲを変化させＱを制御でき
、Ｑを一定にすればＲを変化させΔＰを制御できる。つ
まりΔＰとＱの関係をＨにより制御出来る。また圧力が
制御出来るということはどんな場合でもＦｔｔが制御出
来るということになり、目的によりどちらでも使用でき
る。このことは、バルブでも同じことである。

「実施例」 本発明の第１実施例を第１図により説明する。

本発明の流体制御装置は、シリンダｌ内に抵抗調節体２
が軸方向に移動可源に設けられ、この抵抗調節体のシリ
ンダ内での位置が位置規制装Ｎ３で調節されるようにな
っている。

抵抗３１筒体２の外周に、螺旋溝４が謄けられ、この螺
旋溝がシリンダｌと抵抗調節体２との間の螺旋通路５を
構成する。

抵抗７Ａ節体２の移動範囲内でのシリンダ周壁に貫通孔
６が設けられ、シリンダｌの端壁に流通孔７が設けられ
て、貫通孔６と流通孔７どの一方から流体が流入され他
方から流出されるようになっている。第１図では、貫通
孔６を流入側として矢印を示した。そして流体が抵抗を
受けるのは、抵抗調節体２の端部から貫通孔６の位置ま
での範囲内の螺旋溝（有効ラビリンス）であり、その抵
抗を受けることにより波体は前記式（＋）〜　（０の関
係となる。なお、貫通孔６の奥側のシリンダ内周面に環
状補助溝８が設けられ、抵抗調節体２の螺旋突条頂面が
貫通孔６を塞さぐ位４にあっても貫通孔から環状補助溝
８を介して螺旋通路５内に波体が魔れるようになってい
る、 位置規制装置３はネジ１ＪＪＷ１によりシリンダの軸線
方向に伸縮調整回走となっており、抵抗調節体２の端部
と貫通孔６との間の長さの規制を調節できるようになっ
ている。

上記実施例では螺旋ＩＬ％　４が１条に形成されたが、
複数条でもよく、また螺旋溝４の断面形状も長方形に限
らず７字状あるいは半円状等その他のいかなる形状でも
よく、さらに螺旋溝の断面積が螺旋溝に沿って漸次変化
するようにしてもよい、この場合それぞれの断面形状に
応じて前記式（１）のα、　ｋｌ〜ｋｎ、βｌ〜βｎ、
γ１〜γｎ及び前記式（２）〜（４）のＫ、β、γ、Ｃ
の値が変る。なお、螺旋溝に沿って螺旋溝の巾あるいは
高さが変化することなく一定の場合は（４）式の関係と
なり、螺旋溝の断面積が螺旋溝に沿って漸次変化すると
きあるいは流体が気体のときは（３）式の関係となる。

さらに螺旋溝４を抵抗調節体２に設ける代りに、シリン
ダ１の内周面に設けてもよく（この場合貫通孔６を螺旋
溝４の底部に開口させれば前記の環状補助溝８は不要で
ある。）、あるいは螺旋溝４を設ける代りに抵抗調節体
２とシリンダ１との間にコイルスプリングを介在させて
コイルとコイルの間に形成される螺旋隙間を螺旋溝の代
りとすることができる。

また前記のシリンダと抵抗Ｊｆｆｉ体とからなって流体
に絞り抵抗を与える構造を軸方向に数個連続させたり、
同心状に多重に連続させて、流体に複数段の抵抗を与え
るようにしてもよい。

次に第２実施例を第２，３図により説明する。

この実施例は、シリンダｌ内周に螺旋溝１１を設け、こ
の螺旋溝１１に螺合する螺旋突条１２を抵抗調節体２の
外周に設けて、螺旋溝１１の底部と螺旋突条１２の頂部
との間の螺旋状の間隔で螺旋通路５を構成するものであ
る。

抵抗調節体２は、シリンダｌの螺旋溝１１にかみ合って
旋回させられることにより軸方向に移動可能であり、そ
の移動範囲内のシリンダ周壁に１１通孔６を設ける。な
おこの貫通孔６は、シリンダの螺旋溝１１の底部に開口
し、第１実施例のように貫通孔の奥側のシリンダ内周に
環状補助溝を設けなくとも貫通孔１１が塞がれることは
ない。

シリンダ１の端壁に流通孔７が設けられ、木実流側の場
合、貫通孔６から流入した波体は、螺旋通路５で抵抗を
受け、流通孔７から流出するようになっている。そして
螺旋通路５の断面形状、貢通孔６から抵抗２１！Ｉ節体
２の端部までの螺旋溝の軸方向長さく有効ラビリンス）
を適当に設定することにより前記近似式（２）〜（４）
のいずれかの関係が得られる。

なお、螺旋ｙｔｌｌの底部と、螺旋突条１２の頂部との
間の間隔は一定となるように、両者の内。

外径を一定に形成すると近似式（４）の関係となり、前
記間隔が漸次変化するように、螺旋溝底部の内径又は螺
旋突条頂部の外径を漸次変化とせると近似式（３）の関
係となる。

また前記実施例と同様シリンダと抵抗調節体とからなっ
て流体に絞り抵抗を与える構成を軸方向に数個組合わせ
たり、同心状に多重に形成すれば、流体に複数段に抵抗
を与えることができる。

抵抗調節体２のシリンダ１内での軸方向位置を変更させ
るため、抵抗ｔｔｍ体２の軸方向一端に回転７１４節装
置１３が設けられる。この回転調節装置１３は、第３図
に示すように抵抗調節体２の端面に突出棒１４を設け、
この突出棒外端面から軸方向穴をあけて内周にネジをき
りスタッド１５を螺合し、ナツト１６で固定するととも
に、スタッド１５端部にハンドル１７を設けてナツトで
固定することにより形成される。またスタッドに位置決
めナラ）１８．１８’を互いに逆向きに締め付けて固定
し、ナラ）１Ｂとシリンダｌの端壁との間にスペースリ
ング１９を設け、抵抗調節体２に流体圧が作用しても下
流側に移動しないようになっている。そして調整の際は
１位置決めナツト１８．１８′を緩め、ハンドル１７を
回転すればスタッド１５と突出棒１４を介して抵抗調節
体２が回転して、抵抗調節体２の端部と貫通孔６との間
の螺旋溝長さが調節される。調整完了後、再び位置決め
ナツト１８をスペースリング１９との間にわずかな隙間
を設けて１位置決めナツト１８゛と締め合わせれば抵抗
調節体２の位こを固定できる。

なお１回転調節装７１３は上記に限定されるものではな
く、その他の公知の調節装置を適用してもよい。

「発明の効果」 本発明の流体制御ｇｔ２は、シリンダ内周と抵抗調節体
との間に形成される螺旋通路に流体を流して、流体がΔ
Ｐ＝ｋＲ＃Ｑマの関係で抵抗を受けるようにしているの
で、流体の通る有効螺旋通路長さく有効ラビリンス）を
所定値に設定、あるいは回転調節装６により調節するこ
とにより圧力又は流量を正確に制御することができる。

さらに流体は長い螺旋状の間隔を流れることにより抵抗
を受けるようにしているので、上流側に急激な圧力変動
が生じても長い波路で吸収され、制御される流体に脈流
を生じさせることがない。

また必要な圧力損失と流１℃の制御範囲及び使用条件に
よっては、螺旋通路を同−掻上で多条にしたり、大小数
種の異径上に噛み合わされたラビリンス（螺旋溝）構造
を多毛に玉ね合わせれば、本装置の長さを短くすること
も可能である。さらに螺旋通路の断面を台形ネジのよう
にし、シリンダと抵抗ｇｍ体の中心がずれないように工
夫すれば、螺旋溝の底部並びに外端部の両方に隙間を設
け、単−掻上でも溝を２ｇＣに切ることなく、２木の個
別のラビリンスを得る構造も肩山である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の流体制御装置の断面図、第
２図は第２実施例の流体制御装この一部破断断面図、第
３図は第２実施例の流体制御装置の回転調節装置部分の
断面図である。 １；シリンダ　　　　２；抵抗２１Ｉ！１筒体３：位置
規制装置　　４；螺旋溝 ５；螺旋通路　　　　６：貫通孔 ７：流通孔　　　　　１１；螺旋溝 １３；回転調節装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダ内に抵抗調節体を軸方向位置を変更可能
   に設け、シリンダ内周と抵抗調節体外周との間に螺旋通
   路を設け、抵抗調節体の移動範囲内のシリンダ周壁に貫
   通孔を設けるとともに、シリンダ軸方向端部に流通孔を
   設け、さらに抵抗調節体の軸方向位置を規制する位置規
   制装置を設け、前記貫通孔と流通孔の一方から流入して
   他方から流出する間に流体が通る螺旋通路の長さに応じ
   て抵抗を受けることを特徴とする流体制御装置。
2. （２）シリンダ内周又は抵抗調節体外周の一方に設けた
   螺旋溝により螺旋通路を構成する特許請求の範囲第１項
   に記載の流体制御装置。
3. （３）シリンダ内周に螺旋溝を設け、この螺旋溝に螺合
   する螺旋突条を抵抗調節体外周に設け、螺旋溝底部と螺
   旋突条頂部との間に間隔を設け、この螺旋状間隔により
   螺旋通路を構成する特許請求の範囲第１項に記載の流体
   制御装置。
4. （４）位置規制装置は、抵抗調節体の軸方向位置を調節
   可能にした特許請求の範囲第１項に記載の流体制御装置
   。
5. （５）螺旋通路の断面積を螺旋通路に沿って漸次変化す
   るようにした特許請求の範囲第１項に記載の流体制御装
   置。
6. （６）シリンダと抵抗調節体とからなり流体に抵抗を与
   える構造を複数段に組合わせた特許請求の範囲第１項に
   記載の流体制御装置。