JPWO2013187113A1 - 流量制御装置 - Google Patents

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Abstract

流量制御装置(10)は、流通路(40)に対するニードルバルブ(42)の変位を操作する流量調節表示装置(12)を備える。流量調節表示装置(12)は、筐体(16)と、回転操作によりニードルバルブ(42)を変位させる回転伝達部材(110)と、回転伝達部材(110)を挿通する孔部(172)を有する円環状に形成された表示リング(114)とを備える。表示リング(114)は、流体の流量変化が表示された目盛(174)を有し、ニードルバルブ(42)の噛合部(122)の係合により周方向に変位して目盛(174)の位置が変更される。

Description

本発明は、ユーザの操作による流体の流量変化を表示しつつ、内部を流れる流体の流量を制御する流量制御装置に関する。
気体や液体等の流体を流通する配管には、流体の流量を制御するために流量制御装置が配設されることがある。例えば、特開2011−43196号公報に開示されている流量制御装置(流量制御弁)は、配管に接続されるバルブハウジングの内部に流路が設けられ、この流路をニードル弁体により開閉する構成となっている。流路を流通する流体は、ニードル弁体の開度によりその流量が制御される。
また、この流量制御装置は、ニードル弁体の変位(移動)を操作する構造として、ニードル弁体に一体回転可能に設けられ側面に歯部が形成された操作部材と、歯部に噛合連結される歯車と、歯車に噛合連結されニードル弁体の回転数を示す目盛を有する表示リングとを備える。すなわち、ユーザが操作部材を回転すると、その回転力が歯車を介して表示リングに伝達されて回転することになり、ユーザは、表示リングの変位に応じてニードル弁体の回転数を認識することが可能となる。
ところで、特開2011−43196号公報に開示されている流量制御装置は、小型化を図るために、操作部材と表示リングの回転中心を一致させ、操作部材と表示リングの間に歯車を介在させた構造をとっている。しかしながら、この構造では、表示リングを回転させる際に、2つの噛合連結を介して回転力を伝達することで、機械的な噛み合い誤差が大きくなり、表示精度が低下するという問題が生じる。また、流量制御装置を構成する部品の点数が多くなるので、製造コストが増加することになり、さらに組立時の作業効率が低下するという不都合もある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、流量の表示部分の構造をより簡単な構成とすることにより、製造コストの低減及び組立作業の効率化を図り、さらに、流量の表示精度を高めることが可能であり、これにより流体の流量制御を一層良好に行うことができる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、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ流体が流通可能な流通路と、前記流通路に対する変位により流通する流体の流量を制御可能な変位部材と、前記変位部材の変位を操作する流量調節表示機構とを備える流量制御装置であって、前記流量調節表示機構は、本体部と、前記本体部に対し回転自在に設けられるとともに、前記変位部材に接続され、回転操作により前記変位部材を変位させる変位操作部と、前記変位操作部を挿通する孔部を有する円環状に形成され、且つ前記変位操作部の挿通位置に対し回転中心がずれて前記本体部に配設される回転部とを備え、前記変位操作部は、回転中に前記回転部に直接係合する係合部を備え、前記回転部は、周方向に沿って前記流体の流量変化が表示された表示部を有し、前記係合部の係合により周方向に変位して前記表示部の位置が変更されることを特徴とする。
上記によれば、円環状の回転部が変位操作部の挿通位置に対し回転中心がずれて本体部に配設されることで、変位操作部の係合部と回転部を容易に直接係合させることができ、変位操作部の回転力を回転部にスムーズに伝達することができる。すなわち、変位操作部と回転部の間に他の部材(例えば、歯車)を介在させる必要がなくなる。このため、回転部に対する変位操作部の噛み合い誤差を低減することができ、流体の流量変化を精度良く表示することができる。また、流量調節表示機構の部品点数が削減されるので、製造コストの削減や装置の組立作業の効率化を図ることが可能となる。さらに、回転部の表示部が変位操作部からずれることにより、変位操作部を操作する際に、操作位置の邪魔とならずに表示部を視認させることができ、操作中に表示部が見易くなる。
この場合、前記孔部を構成する前記回転部の内周面には、周方向に沿って複数の内接歯部が形成され、前記変位操作部の外周面には、前記係合部として前記内接歯部に噛み合う噛合部と、前記内接歯部に噛み合わない空転部とが周方向に沿って並設されていることが好ましい。
このように、流量制御装置は、回転部の内接歯部に噛み合う噛合部と、内接歯部に噛み合わない空転部とが変位操作部の外周面に並設されていることで、噛合部が内接歯部に噛み合っている間だけ回転部を動作させて、空転部が内接歯部に対向している場合には回転部の回転を停止して、流体の流量を所定値として良好に表示し続けることができる。
また、前記本体部には、前記変位操作部の前記空転部が前記内接歯部に対向した状態で、前記回転部の回転を規制可能な回転規制機構が設けられることが好ましい。
このように、流量制御装置は、回転部の回転を規制可能な回転規制機構が設けられることで、回転部の回転停止状態を一層確実に維持することができ、表示部による表示精度をさらに向上することができる。
さらに、前記回転規制機構は、前記本体部内に連設され、前記内接歯部に当接して前記回転部を弾性的に押さえる弾性規制部であるとよい。
このように、回転規制機構が回転部を弾性的に押さえる弾性規制部であることで、回転部に弾性力を付与してその回転を効果的に規制することができる。また、弾性規制部の弾性力を超える動作力を変位操作部から回転部に伝達することで、容易に回転部を回転させることが可能となる。また、弾性規制部が本体部に連設されることにより部品点数を一層少なくすることができる。
またさらに、前記弾性規制部は、前記内接歯部の内側に形成された凹部又は前記複数の内接歯部の間に進入可能な凸部を有することが好ましい。
このように、弾性規制部が内接歯部の内側に形成された凹部又は複数の内接歯部の間に進入可能な凸部を有することで、流量制御装置は、凸部により回転部の回転をより確実に規制することができる。そして、回転部が回転する際には弾性力に抗して凸部を変位させることで、回転を円滑に行わせることができる。
ここで、前記弾性規制部は、前記変位操作部の配設位置に対し前記回転部の回転中心を挟んだ反対側の前記回転部を弾性的に押さえる構成であることが好ましい。
このように、弾性規制部は、変位操作部の配設位置に対し回転部の回転中心を挟んだ反対側の回転部を弾性的に押さえることで、回転部を変位操作部側に寄せるように弾性力を付与することができる。よって、弾性規制部は、変位操作部の噛合部と回転部の内接歯部とを一層確実に係合させることができ、回転部を良好に回転させることができる。
また、前記流量調節表示機構は、前記ハウジングに対し着脱可能なユニットとして構成されるとよい。
このように、流量調節表示機構が着脱可能なユニットであることで、1つのユニットにより流体の流量を制御する機構を複数調節することができる。
さらに、前記本体部は、前記ハウジングを部分的に挿入可能な挿入孔を有し、前記ハウジングが前記挿入孔に挿入された状態で、前記ハウジングと前記本体部の接続を保持するクリップが装着される構成とすることができる。
このように、クリップによりハウジングと本体部を接続することで、ユニットとして構成される流量調節表示機構を簡単に着脱することができる。
本発明によれば、流量の表示部分の構造を簡単な構成とすることにより、製造コストの低減及び組立作業の効率化を図ることが可能であり、さらに、流量の表示精度を高めることが可能となる。これにより流体の流量制御を一層良好に行うことができる。
本発明の実施形態に係る流量制御装置の全体構成を示す斜視図である。 図1の流量制御装置の正面図である。 図2のIII−III線断面図である。 図4Aは、図3のIVA−IVA線断面図であり、図4Bは、図2のIVB−IVB線断面図である。 図5Aは、流量調節表示装置の第1構成例を示す部分断面図であり、図5Bは、流量調節表示装置の第2構成例を示す部分断面図である。 図6Aは、流量調節表示装置の第3構成例を示す部分断面図であり、図6Bは、流量調節表示装置の第4構成例を示す部分断面図である。 図7Aは、流量調節表示装置の第5構成例を示す部分断面図であり、図7Bは、流量調節表示装置の第6構成例を示す部分断面図である。 図3の流量制御装置においてニードルバルブを上方向に変位した状態を示す側面断面図である。 図9Aは、図4Aの表示リングの動作を示す第1説明図であり、図9Bは、図4Aの表示リングの動作を示す第2説明図である。
以下、本発明に係る流量制御装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る流量制御装置10の全体構成を示す斜視図であり、図2は、図1の流量制御装置10を示す正面図である。なお、以下の説明では、図1に示す矢印方向に基づき、流量制御装置10の前後方向をX方向(前方をX1方向、後方をX2方向)、左右幅方向をY方向(右方をY1方向、左方をY2方向)、高さ方向をZ方向(上方をZ1方向、下方をZ2方向)とも呼ぶ。これらの方向指示は、説明の便宜上のものであり、流量制御装置10を任意の向きで使用してもよいことは勿論である。
本実施形態に係る流量制御装置10は、概略的には、装置全体の上部側を構成する流量調節表示装置12(流量調節表示機構)と、流量調節表示装置12の下側に設けられる流量制御弁14とにより構成される。
流量調節表示装置12は、流量制御弁14内を流通する流体(例えば、気体や液体)の流量を調節するための操作機構を有している。この流量調節表示装置12は、流量制御弁14の操作機構を収容する筐体16と、筐体16の上部に回転可能に取り付けられるノブ18とを有し、筐体16が流量制御弁14に対し着脱自在に接続される。
筐体16は、その外周面が流量制御弁14に面一になり上下に延在する延在部20と、延在部20の上部においてX1方向に偏りつつ径方向に拡径した主機構収容部22とを有する。ノブ18は、主機構収容部22の上部に設けられ、ユーザにより筐体16と相対的に回転操作されることで、流量制御弁14内の流体の流量を調節する。また、主機構収容部22のX1方向側面には、表示窓24が形成されており、表示窓24には、流体の流量変化(すなわち、ノブ18の回転量)が表示される。この流量調節表示装置12の具体的な構成については後に詳述する。
一方、流量制御弁14は、流量調節表示装置12が装着されるハウジング26を有する。このハウジング26は、上下に延在する胴体部分の下部(Z2方向)側に第1ポート28を備え、胴体部分の上部寄りにX1方向に延出する第2ポート30を備える。すなわち、ハウジング26は、側面視で略L字形状を呈している。第1ポート28には、流体が供給される第1配管32が接続され、第2ポート30には、流体が排出される第2配管34が接続される。なお、流量制御弁14における流体の流動方向は、特に限定されるものではなく、第2ポート30に流体が供給されて第1ポート28から流体が排出されてもよい。
図3は、図2のIII−III線断面図であり、図4Aは、図3のIVA−IVA線断面図であり、図4Bは、図2のIVB−IVB線断面図である。
図1〜図3に示すように、流量制御弁14を構成するハウジング26は、第1ポート28を有する第1ボディ36と、第2ポート30を有し第1ボディ36に組み付けられる第2ボディ38とにより構成される。第1及び第2ボディ36、38の内部には、第1ポート28から第2ポート30に流通する流体の流通路40が形成されている。また、第1及び第2ボディ36、38の内部には、流通路40に対し変位自在なニードルバルブ42(変位部材)が設けられる。ニードルバルブ42は、流通路40を流れる流体の流通状態を変位により制御する機能を有している。なお、図3は、ニードルバルブ42によって流通路40が遮断された閉塞状態を示している。
第1ボディ36は、例えば、樹脂材料により筒体に形成された主筒状部44を有し、この主筒状部44の下部側に第1ポート28を備える。第1ポート28の外周面には、第1配管32が螺合されるねじ28aが刻設されている。また、第1ポート28の内部には、流体を流通可能な第1ポート側流路46が軸心(Z方向)に沿って形成されている。
主筒状部44は、第1ポート28よりも大径に形成され上下に延在している。主筒状部44の下部側は、断面略六角形状に形成され、上部側は、断面円形状に形成されている。主筒状部44の内部には、第1ポート側流路46に連通する弁体収容室48が形成されており、この弁体収容室48には、第2ボディ38とチェック弁50が配置される。弁体収容室48を構成する第1ボディ36の下部内壁には、斜めに縮径して第1ポート側流路46に連なるテーパ段部52が形成されている。
また、弁体収容室48の上部には、第2ボディ38の一部が収容される第1ボディ側収容空間54が形成されている。第1ボディ側収容空間54を構成する主筒状部44の内壁には、内側に突出する連結フック部44aが形成されている。この連結フック部44aは、第2ボディ38の引掛部64aに引っ掛かり、これにより第1ボディ36と第2ボディ38の連結がなされる。
第1ボディ36が接続される第2ボディ38は、例えば、第1ボディ36と同様の樹脂材料により形成される。この第2ボディ38は、流量制御弁14の上下中間部分の外観を構成する胴体筒状部56と、胴体筒状部56の下端側から下方に突出する突出筒部58と、胴体筒状部56の外周面に連なりX1方向に延在する第2ポート30と、胴体筒状部56の上部から上方に突出する挿入筒部60とを有する。
胴体筒状部56は、下方に向かって2重の筒構造に成形されており、上下に延在する内筒62と、内筒62の外側を上下に延在する外筒64とを有し、その間には、流体を流通可能な環状流路66が設けられている。内筒62の内部には、ニードルバルブ42を摺動可能な摺動空間部68が形成されている。摺動空間部68下側を構成する内筒62の内壁には、径方向内側に突出する段差部70と、段差部70の下側に形成され環状流路66に連通する連通口72とが設けられている。段差部70は、ニードルバルブ42の下方向の変位限界を規定する。連通口72は、摺動空間部68と環状流路66を連通させることで、流体の流通を可能としている。
外筒64は、環状流路66を挟んで内筒62を囲い、そのX1方向側面には、第2ポート30が連設されている。また、外筒64の下部寄りの外周面には、第1ボディ36の連結フック部44aに係止される引掛部64aと、この引掛部64aの下側で外筒64の周方向に沿って刻設された溝部64bとが形成されている。溝部64bには、第1及び第2ボディ36、38の連結状態で環状のシール部材74が装着される。第1及び第2ボディ36、38は、連結フック部44aと引掛部64aの係合、及びシール部材74の介装により気密(又は液密)に連結される。
胴体筒状部56の下側に連なる突出筒部58は、胴体筒状部56よりも細径に形成されて所定長さ下方に突出している。この突出筒部58の内部には、上下に延在し、その上部において胴体筒状部56内の摺動空間部68と連通する流体案内路76が形成されている。
突出筒部58の下部には、径方向外側に一旦拡径して下方に向かってテーパ状に縮径するフランジ部78が形成されている。フランジ部78の下端面は、第1及び第2ボディ36、38の連結状態で、第1ボディ36のテーパ段部52に近接配置される。また、フランジ部78は、4方(X方向及びY方向)に切り欠かれた流体流動溝78aを有し、この流体流動溝78aは、第1ポート側流路46と弁体収容室48を連通させている。
突出筒部58の胴体部分(胴体筒状部56とフランジ部78の間)の外周面には、チェック弁50が装着される。チェック弁50は、例えば、ゴム等の弾性材料により、突出筒部58を囲う環状に形成される。このチェック弁50は、断面視で、下方に直線状に延在する装着部50aと、装着部50aから径方向外側に傾斜して突出した膜状部50bとを有する。膜状部50bは、弁体収容室48の内壁に当接することで、弁体収容室48を上下に分断し、第1ポート側流路46から供給される流体を流体案内路76に誘導する。
一方、第2ポート30は、胴体筒状部56の軸方向に対し直交方向に延在する筒状に形成される。第2ポート30の内部には、流体を流通させる第2ポート側流路80が形成されている。この第2ポート側流路80は、X2方向の端部(胴体筒状部56側)に形成された接続路82を介して、環状流路66に連通している。
また、第2ポート側流路80には、流体を排出する第2配管34(図1参照)を接続するための継手機構84が設けられる。継手機構84は、第2ポート側流路80に挿入された第2配管34を係止するチャック86と、第2ポート30の内周面に係止されるガイド88と、ガイド88に沿って変位自在であり、チャック86による第2配管34の係止状態を解除するリリースブッシュ90と、第2配管34に当接して気密(又は液密)を保持するパッキン92とを有する。
チャック86は、例えば、金属材からなる薄板材をプレス加工することにより略円筒状に形成され、径方向内側に向かって傾斜した爪部86aと、径方向外側に向かって曲げられた突出部86bとを備える。ガイド88は、例えば、チャック86と同様の加工により、略円筒状に形成され、外周面が第2ポート30の内周面に接触するように設けられる。
リリースブッシュ90は、例えば、樹脂材料により挿通孔94を有する円筒状に形成され、X2方向側の端部から胴体部分までガイド88及びチャック86内に摺動可能に挿入される。リリースブッシュ90のX1方向側の端部には、径方向外側に突出した接続端部90aが形成されている。
パッキン92は、例えば、ゴム等の弾性材料により環状に形成され、第2ポート30内においてチャック86のX2方向側の端部に重なるように配置される。このパッキン92は、第2ポート30の内面に当接する外面側の膨出部92aと、内面から突出して第2配管34の外面に摺接するシール部92bとを含む。
第2配管34を接続する場合は、第2配管34をリリースブッシュ90の挿通孔94を介して第2ポート30の奥部に挿入するだけで接続される。すなわち、第2配管34が第2ポート30に挿入されると、第2配管34の外面にチャック86の爪部86aが斜めに食い込むとともに、パッキン92のシール部92bが気密(又は液密)に接触して第2配管34を保持する。これにより、第2ポート30から第2配管34が抜けることが強固に阻止される。第2配管34の接続を解除する場合は、リリースブッシュ90をX2方向に移動させることによりチャック86の爪部86aを倒した状態とし、第2配管34をX1方向に引き抜く。これにより、第2配管34が第2ポート30から容易に取り外される。
また、第2ポート30が連なる胴体筒状部56の上面には、挿入筒部60が突出形成されている。この挿入筒部60の外側には、流量調節表示装置12の筐体16が装着される。挿入筒部60の内部には、胴体筒状部56の摺動空間部68が上下に沿ってそのまま延設されており、この摺動空間部68は、挿入筒部60の上端部に形成された開口部68aに連通している。
また、挿入筒部60の外周面には、径方向外側に拡径した肉厚部60aと、肉厚部60aの下側で径方向内側に凹んだ括れ部60bとが形成されている。肉厚部60aは、筐体16の挿入孔150の内周面に面接触することで、流量調節表示装置12と流量制御弁14の接続姿勢をガイドする。一方、括れ部60bには、接続時にクリップ156が進入装着される。
このように構成された第2ボディ38の摺動空間部68には、ニードルバルブ42が変位自在に挿入される。ニードルバルブ42は、胴体筒状部56の軸方向(Z方向)に沿って延在する中実状の棒部材である。このニードルバルブ42には、下部から上部に向かって流量制御部96、着座部98及びシャフト部100が設けられている。
流量制御部96は、円柱状に形成され所定長さ延在している。また、流量制御部96の外周面は、突出筒部58と胴体筒状部56の連結部分の内周面に対して隙間がなく、且つニードルバルブ42が上下方向に摺動可能な外径に設定されている。ニードルバルブ42が下方に位置する状態(図3参照)では、胴体筒状部56及び突出筒部58に対する流量制御部96の機械的配置関係により、流体の流通が遮断される。
また、流量制御部96は、下端面から外周面の軸方向に沿って所定長さ(例えば、ニードルバルブ42の変位量と同程度の長さ)に刻設された切欠き溝102を有する。切欠き溝102は、第2ボディ38の連通口72と対向可能となるように周方向に沿って複数本設けられており、ニードルバルブ42が下方位置から上方に変位することで、連通口72と連通するように構成される。すなわち、第2ボディ38の流体案内路76に流入した流体は、切欠き溝102を通って連通口72に流入することが可能となる。
着座部98は、断面円形状に形成され、流量制御部96から径方向外側に拡径し、第2ボディ38の摺動空間部68に収容される。着座部98の外周面には、環状溝98aが形成されており、この環状溝98aには、流体が摺動空間部68を流動することを防ぐOリング104が装着される。なお、着座部98の下端面は、摺動空間部68を構成する段差部70に対向しており、ニードルバルブ42は段差部70と着座部98の当接によりその変位限界が規定される。
シャフト部100は、X方向両側に円弧状部を有する断面略長方形状に形成され(図4B参照)、軸線方向に沿って所定長さ延在しており摺動空間部68に収容される。シャフト部100の円弧状部には雄ねじ部106が刻設されており、この雄ねじ部106は、胴体筒状部56の内部に設けられたナット108に螺合される(図3参照)。そして、ナット108の上部から延出したシャフト部100には、シャフト部100の断面形状に略一致する進退空間部120を有する流量調節表示装置12の回転伝達部材110が装着される。
流量制御弁14は、以上のように構成され、内部における流体の流通路40は、第1ポート側流路46、弁体収容室48、流体案内路76、摺動空間部68、連通口72、環状流路66、接続路82及び第2ポート側流路80によって構築される。ニードルバルブ42は、流量制御部96により流体案内路76と摺動空間部68の間を遮断し、変位にともない切欠き溝102を摺動空間部68に連通させる。そして、切欠き溝102の変位量(開度)に応じて、流体の流量を調節する。
流量調節表示装置12(筐体16)は、この流量制御弁14の上部に着脱自在に装着される。流量調節表示装置12は、上述した筐体16及びノブ18の他に、回転伝達部材110及び表示リング114を筐体16内に備える。
回転伝達部材110は、ニードルバルブ42の変位を操作する部材であり、流量調節表示装置12と流量制御弁14の両内部を延在している。この回転伝達部材110は、上下方向略中間部より下方向に延在する下側筒部116と、下側筒部116の上面から上方向に延在する上側柱部118とを有する。
下側筒部116は、摺動空間部68の内径に略一致する外径に形成されている。また、下側筒部116の内部には、上述したようにシャフト部100の断面形状に略一致する断面略長方形状に形成され、ニードルバルブ42を上下に変位可能とする進退空間部120が設けられている。進退空間部120は、その断面形状に一致するようにシャフト部100が挿入されることで該シャフト部100と回転方向に係合し、回転伝達部材110からニードルバルブ42への回転力を伝達可能とする。下側筒部116は、第2ボディ38の開口部68aから摺動空間部68内に設けられたナット108に当接するまで挿入される。
上側柱部118は、下側筒部116より小径な円柱状に形成されており、筐体16内を通って上方に延在し、上部においてノブ18に連結されている。また、上側柱部118の外周面には、下側筒部116の上面から所定の高さ位置にわたって、径方向外側に突出した噛合部122(図4A参照)が形成されている。噛合部122は、流量調節表示装置12の内部に設けられる表示リング114に係合する係合部として構成され、表示リング114を動作させる機能を有している。この構成については後述する。
筐体16は、上述したように、延在部20と主機構収容部22により構成されている。主機構収容部22は、延在部20に対し、Y方向(幅方向)及びX2方向の外形が若干膨出し、且つX1方向の外形が大きく膨出する立体状に形成されている。主機構収容部22の外径が最大となる高さ位置では、平面断面視(図4A参照)で、その外形が流量制御弁14(ニードルバルブ42)の軸心よりもX1方向に偏在した偏円形状(いわゆる、小判状)に形成されている。また、筐体16は、この主機構収容部22において上ケース124と下ケース126に分割可能となっている。
上ケース124は、下ケース126との装着状態で所定の容積からなる内部空間128を有するドーム状に形成される。具体的には、上ケース124は、下から上に向かって、下ケース126に係止される筒状の下部取付部130と、下部取付部130に連なり内部空間128が内側に形成される上側被覆部132と、上側被覆部132の上面から上方に突出する上部突出部134とを有する。
下部取付部130は、比較的大きな内径を有する装着孔136を有し、この装着孔136に下ケース126の上部が挿入される。また、下部取付部130の4方(Y方向及びX方向)の側面には係止口138が形成されている。この係止口138には、下ケース126の装着フック158a、158bが挿入される。
上側被覆部132は、下側の下部取付部130の連結箇所から上方向かって緩やかに縮径するテーパ状の外周面と平坦状の上面を有する有底筒状に形成されている。上側被覆部132内(内部空間128)には、表示リング114が回転可能に収納される。上側被覆部132のX1方向側面には、上述した表示窓24が形成され、この表示窓24からは表示リング114の目盛174が視認可能となっている。
上部突出部134は、所定の内径を有する円筒状に形成され、その軸心が流量制御弁14の軸心に一致するように設けられている。この上部突出部134は、ノブ18の内部に挿入され、ノブ18を回転可能に支持する。上部突出部134の外周面には、ノブ回転規制部140が上部側に設けられ、さらにノブ回転規制部140の下側において径方向外側に拡径して周回する第1環状突部142と、第1環状突部142の下側で該第1環状突部142よりも小さく拡径する第2環状突部144とが形成されており、ノブ18の下端部の内側突部18aが第1及び第2環状突部142、144に段階的に係合可能となっている。
上部突出部134に装着されるノブ18は、上面側が底部となる有底筒状に形成され、筒内の上面中央部には筒状の嵌合部146が下方に向かって延出形成されている。嵌合部146は、回転伝達部材110の上側柱部118に嵌合固定され、ノブ18の回転力を回転伝達部材110にスムーズに伝達する。
嵌合部146を囲うノブ18の壁部の外周面には、ユーザが把持しやすいように複数の突条18bが形成されている。また、ノブ18の内周面の上部にはノブ回転規制部140に当接可能な当接部147が設けられ、内周面の下部には、径方向内側に突出する内側突部18aが設けられている。
ノブ18は、上部突出部134に対する上下位置により、回転可能状態と回転防止状態とに切り替えられる。すなわち、ノブ18が上部突出部134の下方位置にあり、内側突部18aが第2環状突部144に引っ掛かる状態では、ノブ18の当接部147がノブ回転規制部140に当接して回転が規制される。ノブ18を回転操作する場合は、内側突部18aが第2環状突部144を乗り越えるように引き上げることで、当接部147とノブ回転規制部140の当接を解除する。これによりノブ18が上ケース124に対し回転自在となる。
上ケース124が装着される下ケース126は、流量制御弁14の挿入筒部60が挿入される上記した延在部20と、延在部20の上部に連設され上ケース124が装着される台座部148とを有する。延在部20は、筒状に形成され、流量制御弁14の挿入筒部60を挿入可能な挿入孔150を有する。また、延在部20は、図1に示すようにX方向に沿って貫通する一対の装着用孔部152と、図3に示すように装着用孔部152と同じ高さ位置でX2方向側に形成された装着用凹部154とを有する。
装着用孔部152と装着用凹部154は、延在部20の下端部が流量制御弁14の胴体筒状部56上面に当接した状態で、流量制御弁14の括れ部60bと同じ高さ位置となるように形成されおり、クリップ156がX2方向から挿入可能となっている。
図4Bに示すように、クリップ156は、X2側の端部でY方向に直線状に延在する連結部156aと、連結部156aの両端部から所定長さX1方向に延在して挿入筒部60の括れ部60bに係合可能な曲率に湾曲形成された一対の装着保持バー156bとを有する。クリップ156は、延在部20のX2方向からX1方向に向かって挿入されると、一対の装着保持バー156bが各装着用孔部152を通って進入して、湾曲部分が括れ部60bに密接し該括れ部60bを弾性的に挟持する。なお、一対の装着保持バー156bの先端部は、径方向外側に向かって斜めに突出しており、クリップ156の挿入時に、挿入筒部60に対しクリップ156を円滑に案内できるように構成されている。
クリップ156の進入状態では、連結部156aが延在部20の装着用凹部154に入り込むことにより、延在部20が挿入筒部60に固定される。このように、括れ部60bに一対の装着保持バー156bが係止されるとともに、装着用凹部154に連結部156aが係止されることで、流量調節表示装置12と流量制御弁14の装着がなされる。従って、流量調節表示装置12を流量制御弁14から取り外す場合は、クリップ156をX2方向に引き抜くことにより、両者の係止状態が容易に解除されるので、簡単に取り外すことができる。
また、図3に示すように、延在部20のX2方向側の外周面には、径方向外側に拡径した比較的大型の装着フック158aが形成されており、この装着フック158aは上ケース124のX2方向側の係止口138に係止される。
下ケース126の台座部148は、上ケース124の下部取付部130が装着可能な外形に形成されている。台座部148のX1方向側には、装着フック158bが外側に向かって突出形成されている。装着フック158bは上下対に形成され、一方が係止口138に挿入され、他方が下部取付部130の下端面を押さえることで、上ケース124の下端部を挟み込むように構成されている。また図示は省略するものの、台座部148のY方向両側にも装着フックが形成されている。つまり、装着フック158a、158b、及び図示しない装着フックは、X方向及びY方向に形成された4方の係止口138にそれぞれ係止される。これにより、上ケース124と下ケース126が強固に連結される。
台座部148の上面には、表示リング114が配置される配置面148aが形成されている。配置面148aには、X2方向側で上方に突出する一対のスペーサ160(図4A参照)と、表示リング114の内部に挿入されるディテント部162(弾性規制部)とが形成されている。一対のスペーサ160は、表示リング114に対向し、表示リング114がX2方向に寄ることを規制する。
ディテント部162は、配置面148aの略中央部付近から表示リング114のX1方向側の内面にかけて形成されており、表示リング114に弾性的に当接することにより、表示リング114の不要な回転を回避する回転規制機構として構成されている。
このディテント部162は、図4Aに示すように、配置面148a上に突出するように連設された支持部164と、支持部164のY方向両端部からX1方向に向かって延出し、一旦内側に向かって屈曲した後に再度X1方向に向かって延出する一対の屈曲延出部166と、X1方向側で一対の屈曲延出部166の端部同士が架橋された架橋部168とを有する。屈曲延出部166及び架橋部168は支持部164に支持されることで、配置面148aから上方に離間した位置にあり(図3も参照)、X−Y平面に沿って弾性変形自在となっている。ディテント部162は、架橋部168が表示リング114の内接歯部176の間に当接し、表示リング114をX1方向に弾性的に押さえることで、表示リング114の回転を規制する。
図3及び図4Aに示すように、表示リング114は、回転伝達部材110を挿通する孔部172を有する円環状に形成されている。この表示リング114は、配置面148a上に配置される場合、回転伝達部材110の挿通位置に対し回転中心がずれて配設される。また、表示リング114は、外周面の上部側が傾斜したテーパ面に形成されており、このテーパ面には、流体の流量変化を表示する目盛174(表示部)が印字されている。目盛174は、円環状の表示リング114が筐体16内のX1方向に偏心して配置されることにより、ちょうど表示窓24に臨むようになり、ユーザに明瞭に視認される。
表示リング114の配置状態では、孔部172に回転伝達部材110が挿通されるとともに、孔部172の下部側にディテント部162が配置される。孔部172を構成する表示リング114の内周面には、複数(図4A中では10個)の内接歯部176(ギア)が周方向に沿って形成されている。隣り合う内接歯部176の歯間177は、回転伝達部材110に形成された噛合部122が入り込み(係合)可能な間隔に設定されている。表示リング114は、噛合部122が噛み合うことで回転方向に移動する。
内接歯部176の幅は、噛合部122が1の歯間177に入り込んで噛み合い表示リング114を所定量移動させて抜け出た後、噛合部122が一周回転して次の歯間177にちょうど入り込むことが可能な幅となっている。この内接歯部176は、径方向内側に所定量突出し、突出側の側面は、回転伝達部材110(空転部178)の曲率に略一致する円弧面176aに形成されている。
一方、噛合部122は、回転伝達部材110の外周面から歯間177の深長に略一致する突出量で突出形成されている。噛合部122と周方向に並ぶ回転伝達部材110の外周面は、何も形成されていない円弧状の空転部178となっている。この空転部178は、噛合部122が内接歯部176に噛み合っていない状態(非噛合状態)で、円弧面176aに当接するが、その接触面積は少なく回転伝達部材110を容易に回転させる。
ディテント部162の架橋部168は、円弧面176aの曲率よりも小さく、且つ1つの内接歯部176よりも幅広に形成されている。架橋部168は、屈曲延出部166によりX1方向に押し出されるように支持されており、空転部178が内接歯部176に対向し当接している状態では、円弧面176aの両端部に弾性的に当接して表示リング114に適度な弾性力を付与している。これにより、表示リング114は、筐体16(上側被覆部132)とディテント部162によって挟持されることになり、その変位(目盛174の変動)が強固に阻止される。
なお、本実施形態に係る流量調節表示装置12の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、表示リング114の回転及び停止を物理的に実施し得る種々の機構を採用可能である。以下、他の構成例(第1〜第6構成例)について、いくつか説明していく。
図5Aに示す第1構成例に係る流量調節表示装置12Aは、表示リング114Aに形成される内接歯部176Aの数が、本実施形態の表示リング114に形成される内接歯部176の数の倍(20個)に設定されている。そして、ディテント部162Aの架橋部168の幅方向中央部には、凸部170が形成されている。この凸部170は、回転伝達部材110と表示リング114Aの非噛合状態で、歯間177に進入し、表示リング114Aの回転を強固に規制する。これにより、非噛合状態での目盛174の変動がより確実に阻止される。また、噛合部122と内接歯部176Aが係合して回転力が表示リング114Aに伝達されると、凸部170(架橋部168)がX2方向に弾性的に変位することになり、表示リング114Aの回転が許容する。従って、流量調節表示装置12Aは、本実施形態の流量調節表示装置12と同様の効果を得ることができる。
図5Bに示す第2構成例に係る流量調節表示装置12Bは、回転伝達部材110Aが2つ(一対)の噛合部122Aを有する点で、流量調節表示装置12、12Aとは異なる。なお、表示リング114A及びディテント部162Aは第1構成例に係る流量調節表示装置12Aと同一である。一対の噛合部122Aは、表示リング114Aの1つの内接歯部176Aを挿入可能な間隔で離間しており、一対の噛合部122Aが1つの内接歯部176Aを挟む。これにより、一対の噛合部122Aと内接歯部176Aは一層精度よく噛み合うことになり、表示リング114Aを良好に回転させることができる。
図6Aに示す第3構成例に係る流量調節表示装置12Cは、ディテント部162Bの支持部180が、平面視で円弧状に形成されて配置面148a上に連設される。また、ディテント部162Bは、複数の内接歯部176の近接位置を通るように円弧状に延設され支持部180のY方向両端部を架橋した外側円弧状部182と、外側円弧状部182の内側で所定の隙間を有するように介設された内側円弧状部184と、外側円弧状部182のX1方向側面に形成された凸部170とを有する。凸部170は、内接歯部176の窪み(円弧面176a)に入り込むことで内接歯部176に係合し、表示リング114を押さえる。よって、ディテント部162Bは、非噛合状態における表示リング114の回転を良好に規制することができる。また、ディテント部162Bは、表示リング114の回転にともない外側円弧状部182が内側に撓んだ場合に、内側円弧状部184により外側円弧状部182を弾性的に支持することができる。
図6Bに示す第4構成例に係る流量調節表示装置12Dは、第3構成例に係るディテント部162Bと略同じ形状のディテント部162Cを備えるが、外側円弧状部182に一対の凸部170Aが形成されている点で異なる。一対の凸部170Aは、1つの内接歯部176を間に挟むことが可能な間隔で形成され、非噛合状態で1つの内接歯部176に隣接する2つの歯間177に進入して表示リング114を押さえる。これにより、ディテント部162Cは、非噛合状態における表示リング114の回転をより確実に規制することができる。
図7Aに示す第5構成例に係る流量調節表示装置12Eのディテント部162Dは、X1方向に平坦面186aを有する支持部186の一端部(Y1方向の端部)に円弧状部188を形成した構成となっている。円弧状部188は、第3構成例のディテント部162Bと同様に、複数の内接歯部176の近接位置を通るように円弧状に延設され、X1方向に位置する端部に凸部170が形成されている。このようにディテント部162Dを構成しても、凸部170によって内接歯部176の窪み(円弧面176a)を弾性的に押さえることが可能となり、表示リング114の回転を良好に規制することができる。
図7Bに示す第6構成例に係る流量調節表示装置12Fのディテント部162Eは、第5構成例に係るディテント部162Dと異なり、円弧状部190がX1方向に平坦面186aを有する支持部186のY方向両端部を架橋した構成となっている。凸部170は、円弧状部190のX1方向側面に形成されている。この構成でも第1〜第5構成例に係るディテント部162A〜162Dと同様の効果を得ることができる。
本実施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、次にその動作及び効果について説明する。
図8は、図3の流量制御装置10からニードルバルブ42を上方向に変位した状態を示す側面断面図であり、図9Aは、図4Aの表示リング114の動作を示す第1説明図であり、図9Bは、図4Aの表示リング114の動作を示す第2説明図である。以下の説明では、先ず図3と図8の断面図に基づき流量制御弁14の全体的な動作を説明していく。
図3に示される流量制御装置10は、ニードルバルブ42が最も下端(Z2方向)側に変位した状態を示しており、この状態では、ニードルバルブ42の流量制御部96がハウジング26の流体案内路76に挿入されることで流通路40の連通が遮断された閉塞状態となっている。一方、図8に示される流量制御装置10は、ニードルバルブ42が最も上端(Z1方向)側に変位した状態を示しており、この状態では、流量制御部96の下端部が摺動空間部68内に変位しており、流通路40が連通された開放状態となっている。
流量制御弁14は、図3に示すように、閉塞状態において、流体圧機器(図示せず)等から第1配管32を介して第1ボディ36の第1ポート28へと圧力流体が供給されると、圧力流体は、第1ポート側流路46、弁体収容室48及び流体案内路76の下部側まで流入する。しかしながら、弁体収容室48には、膜状部50bが延出して第1ボディ36の内面に当接したチェック弁50が設けられている。そのため、弁体収容室48に流入された圧力流体は、チェック弁50と流量制御部96により下流側(第2ポート30側)への流通が阻止される。
この閉塞状態から所定量の圧力流体を流通させる場合は、流量調節表示装置12のノブ18を回転操作してニードルバルブ42を上方に変位させる操作を行う。この操作では、ユーザがノブ18を上方(Z1方向)へ引き上げることにより、当接部147とノブ回転規制部140による回転規制状態を解除する。この際、ノブ18の内側突部18aが、第2環状突部144の下方位置から、第2環状突部144と第1環状突部142との間へと移動する。これにより回転可能状態となる。
ノブ18を把持して回転させると、内部の嵌合部146に挿入されている回転伝達部材110が一体回転し、この回転伝達部材110の回転がニードルバルブ42のシャフト部100に伝達される。シャフト部100は、雄ねじ部106がナット108に螺合しており、伝達された回転量に応じてナット108に対し上下方向に相対変位する直線運動を行う。すなわち、ノブ18の所定方向への回転によりニードルバルブ42全体が上方(Z1方向)へと変位する。この際、シャフト部100と進退空間部120の断面形状が一致していることで、ニードルバルブ42は回転伝達部材110の軸方向に沿って安定的に案内される。
これにより、ニードルバルブ42の流量制御部96が摺動空間部68内に進入して、切欠き溝102が連通口72に対向する。流量制御弁14は、切欠き溝102と連通口72の対向により流通路40が連通し、圧力流体を流通させる。その結果、流体案内路76に流入された圧力流体は、切欠き溝102、摺動空間部68、連通口72を通って環状流路66に導かれ、環状流路66から接続路82及び第2ポート側流路80を介して第2配管34に流出される。この際、圧力流体は、フランジ部78の流体流動溝78aを通ることで、整流が促進される。
ここで、圧力流体の流量は、摺動空間部68に対する切欠き溝102の進入量、すなわちニードルバルブ42の上方への変位量に比例して変動する。ニードルバルブ42が上昇して切欠き溝102が摺動空間部68に僅かに露出した状態では流量が少なく、ニードルバルブ42が徐々に上昇していくと、摺動空間部68に対し切欠き溝102が徐々に露出し、圧力流体の流量が大きくなっていく。
図8に示すように、ニードルバルブ42を充分に上方の移動限界まで変位させると、流量制御部96の下端面が摺動空間部68に入り込むことになり、流量制御弁14内(流通路40)を多量の圧力流体が流通可能となる。
また、ニードルバルブ42の変位時に所望の流量となった場合には、上方に引き上げていたノブ18を下方(Z2方向)へと移動させることにより、ノブ18の回転を規制する、すなわちロック状態とする。これにより、ニードルバルブ42が確実に変位位置で保持されて、圧力流体の流量が維持される。また、例えば、ノブ18が誤って操作されてニードルバルブ42が変位してしまうことに起因した圧力流体の流量変化が確実に防止される。
圧力流体の流量の調節時には、ユーザが流量調節表示装置12の目盛174を確認することで、所望の流量となるように操作される。そのため、流量調節表示装置12の内部では、ノブ18の回転操作に基づき目盛174を変動させる動作が実施される。
図4A、図9A及び図9Bに示すように、流量調節表示装置12は、ユーザによりノブ18が回転操作されると、回転伝達部材110の上側柱部118が軸回りに回転して、噛合部122も一体回転する。表示リング114のX2方向側の内接歯部176に対し回転伝達部材110の空転部178が当接した状態(非噛合状態:図4A及び図9B参照)では、表示リング114が回転停止状態となる。つまり、ディテント部162の架橋部168が、内接歯部176に当接してX1方向側に表示リング114を押さえることで、表示リング114の変位が規制される。そのため、表示リング114の目盛174が固定され、圧力流体の流量に関して所定値を表示し続ける。
そして、図9Aに示すように、回転伝達部材110が回転して噛合部122が表示リング114のX2方向側の歯間177に入り込み、内接歯部176に噛み合うと、回転伝達部材110の回転に基づき、噛み合っている間だけ表示リング114を変位させる。この際、表示リング114は、ディテント部162のX1方向に押圧する弾性力を超えて回転することにより、架橋部168及び屈曲延出部166をX2方向に弾性変形させる。なお、架橋部168と屈曲延出部166連結部分は湾曲形成されており、内接歯部176の円弧面176aは、X1方向へ押圧されつつ回転方向に容易に案内される。これにより、目盛174は一定量だけ移動する。例えば、回転伝達部材110が1回転した場合は、噛合部122により1つの内接歯部176分だけ変位する。その結果、流量調節表示装置12の表示窓24には、1回転分変動された目盛174が配置される。
以上のように、本実施形態に係る流量制御装置10によれば、円環状の表示リング114が回転伝達部材110の挿通位置に対し回転中心がずれて筐体16内に配設されることで、回転伝達部材110の噛合部122と表示リング114を直接係合させることができ、回転伝達部材110の回転力を表示リング114にスムーズに伝達することができる。すなわち、回転伝達部材110と表示リング114の間に他の部材(例えば、特開2011−43196号公報の歯車)を介在させる必要がなくなる。このため、表示リング114に対する回転伝達部材110の噛み合い誤差を低減することができ、流体の流量変化を精度良く表示することができる。また、流量調節表示装置12の部品点数が削減されるので、製造コストの削減や装置の組立作業の効率化を図ることが可能となる。さらに、表示リング114の目盛174は、ユーザが操作するノブ18とずれた位置に配置されるので、ノブ18の操作中でも目盛174が見易くなり、容易に流量を設定させることができる。
流量制御装置10は、表示リング114の内接歯部176に噛み合う噛合部122と、内接歯部176に噛み合わない空転部178とが回転伝達部材110の外周面に並設されていることで、噛合部122が内接歯部176に噛み合っている間だけ表示リング114を動作させて、空転部178が内接歯部176に当接している場合には表示リング114の回転を停止して、流体の流量を所定値として良好に表示し続けることができる。
また、ディテント部162が筐体16に連設されることにより部品点数を一層少なくすることができる。さらに、ディテント部162は、回転伝達部材110の配設位置に対し表示リング114の回転中心を挟んだ反対側の内接歯部176を弾性的に押さえることで、表示リング114を回転伝達部材110側に寄せるように弾性力を付与することができる。よって、ディテント部162は、噛合部122と内接歯部176を一層確実に係合させることができ、表示リング114を良好に回転させることができる。
またさらに、流量調節表示装置12が着脱可能なユニットとして構成され、クリップ156によりハウジング26と筐体16が装着されることで、ユニットを簡単に着脱することができ、さらに1つのユニット(流量調節表示装置12)により複数の流量制御弁14を調節することができる。
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。例えば、上述した流量調節表示装置12は流体の流動を制御する他の装置(例えば、減圧弁)に取り付けることで、取り付けた装置を操作することも可能である。

Claims (8)

  1. ハウジング(26)と、前記ハウジング(26)内に設けられ流体が流通可能な流通路(40)と、前記流通路(40)に対する変位により流通する流体の流量を制御可能な変位部材(42)と、前記変位部材(42)の変位を操作する流量調節表示機構(12、12A〜12F)とを備える流量制御装置(10)であって、
    前記流量調節表示機構(12、12A〜12F)は、本体部(16)と、
    前記本体部(16)に対し回転自在に設けられるとともに、前記変位部材(42)に接続され、回転操作により前記変位部材(42)を変位させる変位操作部(110)と、
    前記変位操作部(110)を挿通する孔部(172)を有する円環状に形成され、且つ前記変位操作部(110)の挿通位置に対し回転中心がずれて前記本体部(16)に配設される回転部(114)とを備え、
    前記変位操作部(110)は、回転中に前記回転部(114)に直接係合する係合部(122、122A)を備え、
    前記回転部(114)は、周方向に沿って前記流体の流量変化が表示された表示部(174)を有し、前記係合部(122、122A)の係合により周方向に変位して前記表示部(174)の位置が変更される
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  2. 請求項1記載の流量制御装置(10)において、
    前記孔部(172)を構成する前記回転部(114)の内周面には、周方向に沿って複数の内接歯部(176、176A)が形成され、
    前記変位操作部(110)の外周面には、前記係合部(122、122A)として前記内接歯部(176、176A)に噛み合う噛合部(122、122A)と、前記内接歯部(176、176A)に噛み合わない空転部(178)とが周方向に沿って並設されている
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  3. 請求項2記載の流量制御装置(10)において、
    前記本体部(16)には、前記変位操作部(110)の前記空転部(178)が前記内接歯部(176、176A)に対向した状態で、前記回転部(114)の回転を規制可能な回転規制機構(162、162A〜162E)が設けられる
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  4. 請求項3記載の流量制御装置(10)において、
    前記回転規制機構(162、162A〜162E)は、前記本体部(16)内に連設され、前記内接歯部(176、176A)に当接して前記回転部(114)を弾性的に押さえる弾性規制部(162、162A〜162E)である
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  5. 請求項4記載の流量制御装置(10)において、
    前記弾性規制部(162A〜162E)は、前記内接歯部(176、176A)の内側に形成された凹部(176a)又は前記複数の内接歯部(176、176A)の間に進入可能な凸部(170)を有する
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  6. 請求項4記載の流量制御装置(10)において、
    前記弾性規制部(162、162A〜162E)は、前記変位操作部(110)の配設位置に対し前記回転部(114)の回転中心を挟んだ反対側の前記回転部(114)を弾性的に押さえる
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  7. 請求項1記載の流量制御装置(10)において、
    前記流量調節表示機構(12、12A〜12F)は、前記ハウジング(26)に対し着脱可能なユニットとして構成される
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
  8. 請求項7記載の流量制御装置(10)において、
    前記本体部(16)は、前記ハウジング(26)を部分的に挿入可能な挿入孔(150)を有し、
    前記ハウジング(26)が前記挿入孔(150)に挿入された状態で、前記ハウジング(26)と前記本体部(16)の接続を保持するクリップ(156)が装着される
    ことを特徴とする流量制御装置(10)。
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