WO2010013412A1 - 定流量制御装置 - Google Patents

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WO2010013412A1
WO2010013412A1 PCT/JP2009/003450 JP2009003450W WO2010013412A1 WO 2010013412 A1 WO2010013412 A1 WO 2010013412A1 JP 2009003450 W JP2009003450 W JP 2009003450W WO 2010013412 A1 WO2010013412 A1 WO 2010013412A1
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WO
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flow rate
throttle
fluid
constant flow
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/003450
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English (en)
French (fr)
Inventor
小島博樹
中村貴信
大栗健男
鈴木高智
Original Assignee
富士精工株式会社
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Publication date
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Priority to JP2009551457A priority patent/JP4525986B2/ja
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    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/126—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like
    • F16K31/1262—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a diaphragm, bellows, or the like one side of the diaphragm being spring loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20—Excess-flow valves
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    • F16K17/24—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • F16K17/30—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only spring-loaded
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    • F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • F16K27/0236—Diaphragm cut-off apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K47/04—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0106—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule
    • G05D7/0113—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule the sensing element acting as a valve
    • G—PHYSICS
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    • G05D7/00—Control of flow
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    • G05D7/0106—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule
    • G05D7/012—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule the sensing element being deformable and acting as a valve

Definitions

  • the present invention relates to a constant flow rate control device, and more particularly to a constant flow rate control device that can control the flow rate of a fluid to a predetermined flow rate with high accuracy even when the flow rate is very small while suppressing the influence of a temperature change of the fluid.
  • a pressure reducing means such as a governor is provided upstream of an orifice as a throttle portion (or a throttle element), and the fluid pressure at the orifice inlet is adjusted to be substantially constant by the pressure reducing means.
  • the flow rate of the fluid passing through the orifice is controlled to be constant.
  • Patent Document 1 describes the following constant flow valve. That is, the constant flow valve described in Patent Document 1 is interposed in the fluid passage 1, and as shown in FIG. 23, the first chamber 2 into which fluid flows from the upstream side of the fluid passage 1, and the fluid passage 1 A second chamber 4 communicating with the downstream side of the first chamber, a diaphragm 3 defining the first chamber 2 and the second chamber 4, and the first chamber 2 and the second chamber bypassing the diaphragm 3 4 and an orifice 5 communicating with 4.
  • a valve body 3A is attached substantially integrally to the diaphragm 3, and the second chamber 4 and the fluid on the downstream side correspond to the valve body 3A and the valve body 3A.
  • the flow passage area can be controlled in a predetermined manner by changing the relative position of the valve seat 7A provided at the inlet portion of the outlet passage 7 communicating with the passage 1, and the first chamber 2 and the second chamber
  • a coil spring 6 is disposed as an elastic member for biasing the diaphragm 3 or the valve body 3A in a predetermined manner so as to resist a pressure difference from the pressure 4.
  • the fluid flowing into the first chamber 2 from the upstream fluid passage 1 is depressurized by the orifice 5 and flows into the second chamber 4, and the first chamber and the second chamber. Passes through the gap between the valve seat 7A and the valve body 3A having a predetermined throttling effect so that the pressure difference becomes constant, and flows out to the outlet passage 7 and then to the fluid passage 1 on the downstream side.
  • the constant flow valve operates as follows to control the flow rate of the fluid passing through the constant flow valve to a predetermined flow rate. That is, from the state where the inflow flow rate of the fluid from the upstream fluid passage 1 to the first chamber 2 and the outflow flow rate flowing out through the valve seat 7A and the valve body 3A are equal, When the pressure of the fluid flowing into the chamber 2 rises and the pressure difference with the fluid pressure of the second chamber 4 becomes larger than the set differential pressure, the diaphragm 3 and the valve body 3A close against the elastic force of the coil spring 6. It is moved in the valve direction (downward in FIG. 23).
  • the gap between the valve seat 7A and the valve body 3A is reduced, and the pressure difference between the pressure of the fluid flowing into the first chamber 2 and the pressure of the fluid in the second chamber 4 is kept constant.
  • the flow rate of the fluid passing through the gap is prevented from increasing with an increase in the pressure of the fluid, and functions to maintain the outflow rate constant.
  • the fluid pressure in the first chamber 2 is P 1
  • the fluid pressure in the second chamber 4 is P 2
  • the pressure of the fluid passing through the valve seat 7A is P 3
  • the effective pressure receiving area of the diaphragm 3 is It is generally known that the following relational expression is established, where A D , the spring load of the coil spring is F S , the passage area of the orifice 5 is S, and the passage area of the outlet passage 7 (valve seat 7A) is A N. .
  • P 1 ⁇ P 2 ⁇ P
  • a D F S / A D -A N / A D (P 2 -P 3 ) It becomes.
  • the flow rate Q is a constant flow rate (const) and is proportional to the passage area S of the orifice 5. Therefore, it is understood that the passage area S of the orifice 5 becomes minute when the minute flow rate is controlled quantitatively.
  • the present applicants include, in Japanese Patent Application No. 2007-069377, a pipe-shaped throttle element and a multistage orifice as a constant flow rate control device capable of realizing a micro flow rate control while maintaining the diameter at a predetermined size.
  • a constant flow control device with a configured throttle part was proposed.
  • the constant flow rate control device proposed in Japanese Patent Application No. 2007-069377 is a configuration that achieves a high decompression effect while maintaining the throttle portion at a predetermined diameter size in order to suppress the occurrence of clogging and the like.
  • the basis for this is sought in Hagen-Poiseuille's Law.
  • Japanese Patent Application No. 2007-069377 describes a constant flow rate control device having a constricted portion including a multistage orifice.
  • the configuration has a large number of parts and a high cost. Because it is relatively difficult to downsize and there is a possibility that it is inferior in productivity, there are cases where it is difficult to adopt.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is relatively inexpensive, simple, and compact, yet easy to process and excellent in product assembly, and even when controlling a minute flow rate. Suppressing the occurrence of clogging and making maintenance free, and by controlling the change in the control flow rate due to temperature, the specified flow rate control can be performed with high accuracy, ensuring high productivity and reliability and high constant flow rate control.
  • An object of the present invention is to provide a constant flow rate control device capable of achieving both accuracy improvement.
  • a constant flow rate control device includes a first chamber that is interposed in a fluid passage and into which a fluid flows from an upstream fluid passage, a second chamber that communicates with a downstream fluid passage, and the first chamber.
  • a diaphragm that defines the second chamber, a throttle portion having a plurality of throttle holes that generate a pressure difference between the first chamber and the second chamber, and a movable valve that is integrally attached to the diaphragm
  • a valve seat provided corresponding to the movable valve body and biasing the movable valve body with a predetermined elastic force.
  • the valve seat is provided facing a passage communicating the body with the second chamber and the downstream fluid passage.
  • the throttle portion includes a throttle element and is configured integrally with the movable valve body.
  • the diaphragm element may be all or part of the plurality of diaphragm holes.
  • the throttle holes are connected (communicated) by a pressure chamber forming flow path that is arranged in parallel on the same plane and has a fluid passage area larger than that of the throttle holes on the front and back of the plane, and the fluid passes through the throttle holes. It is characterized by being constructed by closely laminating drawing element components having holes or / and grooves so as to pass in order without leakage.
  • the plurality of throttle holes generate a necessary pressure difference (pressure loss) between the first chamber and the second chamber while ensuring a predetermined passage area that does not clog dust and the like.
  • the throttle portion is configured compactly and the throttle portion is integrally provided in the movable valve body, the configuration is simple, and a low-cost, compact constant flow control device is obtained.
  • the restriction hole is formed with a flow direction length of the restriction hole of 1.5 d or less with respect to a diameter d of a circle having the same area as the passage area of the restriction hole. It is characterized by that.
  • the drawing element is characterized in that the drawing element component is formed by an etched product.
  • the throttle hole can be finely processed with the same quality, and the throttle part can be manufactured in large quantities without using a mold, so that a low-cost constant flow rate control device can be obtained.
  • the aperture element is formed by integrating the aperture element components by a mold.
  • the degree of freedom of design of snap fitting, rotation snap fitting, fitting screw, etc. is improved with respect to the method of attaching the throttle part to the movable valve body, and furthermore, the throttle part can be integrated at a low cost.
  • a low-cost constant flow rate control device can be obtained.
  • the diaphragm element is formed by integrating the diaphragm element components by molding, and is molded from both the outer peripheral side and the inner peripheral side of the throttle element.
  • the degree of freedom of design of snap fitting, rotational snap fitting, fitting screw, etc. is improved with respect to the method of attaching the throttle portion to the movable valve body. Even when it is necessary to sufficiently secure the confidentiality of fluid between components, the throttle component can be integrated at a low cost and with a high degree of adhesion. can get.
  • the protruding shape can be processed simultaneously with the processing of the throttle hole by etching or the like at the time of molding, and the protruding shape becomes a fixing means and is fixedly attached to the movable valve body by itself.
  • a low-cost constant flow rate control device can be obtained.
  • the structure is relatively inexpensive, simple and compact, yet easy to process and excellent in product assemblability and quality control rationality, and controlled to a minute flow rate (for example, Even if it is controlled to a minute flow rate of 0.1 kg / min level or a very small flow rate of 0.001 kg / min level), the flow rate is controlled according to the temperature of the fluid while preventing clogging and making maintenance free.
  • the constant flow rate control device that can control the predetermined flow rate with extremely high accuracy by suppressing the change in the flow rate, and thus can achieve both the securing of productivity and reliability and the high accuracy of the constant flow rate control is established for the first time.
  • the constant flow rate control device can be provided.
  • the fluid that is an object of flow control of the constant flow control device according to the following embodiments can be applied to both incompressible fluid and compressible fluid. Moreover, it can be applied to gases as well as liquids such as tap water and pure water.
  • the constant flow rate control device (constant flow rate valve) according to the first embodiment of the present invention is interposed in the fluid passage 110, and the fluid flows in from the upstream side of the fluid passage 110.
  • the movable valve body 151 includes a needle valve 150A on the second chamber 140 side.
  • a valve seat 170A corresponding to the needle valve 150A is provided at the inlet of the outlet passage 170 that connects the second chamber 140 and the downstream fluid passage 110, and the needle valve 150A with respect to the valve seat 170A is provided.
  • the flow path area can be controlled to a predetermined value by changing the relative position of each.
  • a coil spring 160 is provided as an elastic member that biases the movable valve body 151 in a predetermined manner.
  • the diaphragm 150 according to the present embodiment will be described in detail.
  • the passage area of the orifice which is the throttle portion, becomes very small, and the scale is reduced.
  • clogging or the like is likely to occur due to slime, foreign matter, dust, or the like, and there is a concern that regular maintenance or the like may be required.
  • such a small-diameter orifice has a problem that it is difficult to process, and the flow rate is sensitive to the processing accuracy, resulting in poor yield and poor productivity.
  • the present inventors can reduce the instantaneous flow rate change due to the fluid temperature without causing clogging and the like, and can achieve constant flow rate control with high accuracy and at the same time maintain productivity at a high level.
  • the following knowledge was obtained.
  • the present inventors are a constant flow control device of the type including the first chamber 120, the diaphragm 130, the second chamber 140, the throttle unit 150 that communicates the first chamber 120 and the second chamber 140,
  • the present inventors have found a structure of a throttle part that can improve the flow rate change due to the temperature change of the fluid without causing clogging and achieve constant flow rate control with high accuracy and at the same time ensure the productivity.
  • the present invention utilizes pressure loss due to the contraction phenomenon that occurs in the throttle.
  • the pressure of the fluid decreases (pressure loss) by flowing while overcoming the friction force caused by the shear force inside the fluid and the friction force caused by the shear force between the pipe wall and the fluid (tube friction).
  • the force is highly dependent on the viscosity of the fluid, and the viscosity is highly dependent on the temperature.
  • the flow of fluid from all directions flows into the throttle portion, so that the fluid flow advances through the throttle portion while changing the streamline direction.
  • the fluid flow has a contracted portion in the vicinity of about 0.5 d in the fluid flow direction from the inlet surface of the throttle portion with respect to the hole diameter d (diameter) of the throttle portion, and then the inlet surface of the throttle portion.
  • the fluid flow cross section expands to the hole diameter d, and thereafter the fluid flows along the inner wall of the throttle A.
  • the present inventors arrange a plurality of throttle holes formed on one part so that the length L in the fluid flow direction is 1.5 d or less from the inlet surface of the throttle part with respect to the hole diameter d of the throttle part.
  • the size of the throttle hole is maintained at a relatively large size (hole diameter) to suppress clogging and the like, while suppressing fluctuations in instantaneous flow rate due to temperature changes and high
  • the throttle unit 150 employs a configuration in which the length L in the fluid flow direction of the throttle unit is 1.5 d or less with respect to each throttle hole diameter d.
  • the throttle unit 150 is attached to the center of the diaphragm 130 to define the first chamber 120 side and the second chamber 140 side, and the needle valve 150A. And a movable valve body 151 movable so that the gap between the valve seat 170A changes.
  • the movable valve body 151 includes a substantially cylindrical cylindrical portion 152 that opens toward the first chamber 120 side, and a lower end wall 153 provided on the lower end side of the cylindrical portion 152 in FIG.
  • the wall 153 is provided with a communication passage 155 that is opened in a part of the lower end wall 153 and extends to the internal space 154 of the cylindrical portion 152 and communicates with the first chamber 120 and the second chamber 140.
  • the needle valve 150A described above is provided on the second chamber 140 side of the lower end wall 153 so as to protrude downward from the lower end wall 153 so as to extend downward in FIG.
  • the throttle element 200 is inserted into the inner cylindrical portion of the cylindrical portion 152, and the cylindrical portion 152 is interposed through a fixing member 260 in which the passage 261 of the fluid 110 is opened. It is fixed and attached to. Specifically, a screw is cut on the inner periphery of the inner cylindrical portion of the cylindrical portion 152, and a screw that is screwed to the inner cylindrical portion is cut on the outer periphery of the fixing member 260, and the fixing member 260 is attached to the cylindrical portion 152.
  • the throttle element 200 is fixedly attached to the seal member 180 (for example, an O-ring) interposed between the lower end wall 153 and the throttle element 200 by predetermined pressing. .
  • the sealing material 180 can be made of rubber having a predetermined elastic force, silicon or other resin, or metal such as relatively soft copper.
  • a liquid sealing agent such as liquid packing can be used as the sealing material 180.
  • the aperture element 200 includes a first passage member 210, a first passage member 220, an opening member 230, a second passage member 240, and a second passage member 250. It is configured to be stacked in this order with respect to the flow direction of the fluid 110.
  • the first passage member 210 is formed by opening an inlet hole 211 through which a fluid flows into a thin disk member.
  • the first flow path member 220 is a disc member having a thickness that can secure a passage area larger than the passage area of each of the throttle holes 231 to 235 provided in the opening member 230 with respect to the fluid flow direction. Holes 221, 222, and 223 are formed to be opened. The long hole 221 is disposed so as to face the inlet hole 211.
  • the opening member 230 is configured by opening five throttle holes 231 to 235 in a disk member, as illustrated in an enlarged manner in FIG.
  • the throttle hole 231 is disposed so as to face the long hole 221
  • the throttle holes 232 and 233 are disposed so as to face the long hole 222
  • the throttle holes 234 and 235 are disposed so as to face the long hole 223.
  • the second flow path member 240 includes a disc member having a thickness that can ensure a passage area larger than the passage area of each of the throttle holes 231 to 235 provided in the opening member 230 with respect to the fluid flow direction. Holes 241, 242, and 243 are formed to be opened.
  • the long hole 242 is disposed so as to face the throttle holes 231 and 232
  • the long hole 243 is disposed so as to face the throttle holes 233 and 234, and the long hole 241 is disposed so that the throttle hole 235 faces. .
  • the second passage member 250 is formed by opening an outlet hole 251 through which a fluid flows out in a thin disk member.
  • the outlet hole 251 is disposed so as to face the long hole 241.
  • the first passage member 210, the first passage member 220, the opening member 230, the second passage member 240, and the second passage member 250 as described above are configured by being laminated in this order with respect to the fluid flow direction.
  • the members of the throttle element 200 are in close contact with each other so as to seal the fluid 110.
  • the seal between the members can be a seal by the surface pressure between the members, but depending on the use conditions such as the type of fluid used and the pressure, for example, a liquid sealant such as liquid packing may be applied, or O -It is also possible to interpose a sealing material such as a ring.
  • the first chamber 120 is provided.
  • the fluid that flows in and is guided through the passage 261 and passes through the inlet hole 211 of the first passage member 210 is defined (or formed) by the elongated hole 221 of the first passage member 220 and the first passage member 210. It will flow into the formation channel 221A. Thereafter, the fluid that has flowed into the flow path passes through the throttle hole 231 that is opened facing the long hole 221, and flows into the pressure chamber forming flow path 242 ⁇ / b> A defined by the long hole 242 and the second passage member 250. To do.
  • the fluid that has flowed into the flow path passes through the throttle hole 232 that opens toward the elongated hole 242, and enters the pressure chamber forming flow path 222 ⁇ / b> A defined by the elongated hole 222 and the first passage member 210. Inflow.
  • the fluid that has flowed into the flow path passes through the throttle hole 233 that faces the elongated hole 222 and flows into the pressure chamber forming flow path 243 ⁇ / b> A formed by the elongated hole 243 and the second passage member 250. To do.
  • the fluid that has flowed into the flow path passes through the throttle hole 234 that opens toward the long hole 243 and flows into the pressure chamber forming flow path 223 ⁇ / b> A formed by the long hole 223 and the first passage member 210.
  • the fluid that has flowed into the flow path passes through the throttle hole 235 that opens toward the long hole 223, and flows into the pressure chamber forming flow path 241 ⁇ / b> A formed by the long hole 241 and the second passage member 250.
  • the fluid flows through the outlet hole 251 of the second passage member 250 opened to face the elongated hole 241 and then flows out into the internal space 154 of the cylindrical portion 152.
  • each throttle hole 231 to 235 can be formed as throttle holes and can function as a plurality of throttle holes).
  • the length L in the fluid flow direction with respect to the hole diameter d is formed to be 1.5 d or less from the inlet surface, and a plurality of throttle holes 231 to 235 are formed as one part as shown in FIG. Since the configuration arranged on the member 230 is adopted, the reduction element having high pressure loss while reducing the influence on the fluid flow rate due to the temperature change of the shearing force such as pipe friction in the restriction hole while simplifying the configuration and reducing the weight and size. 200 can be realized.
  • the size of the throttle hole is maintained at a relatively large size (hole diameter) to suppress clogging and the like, while suppressing fluctuations in the instantaneous flow rate caused by temperature changes and realizing highly accurate constant flow rate control.
  • a case where there are five aperture holes has been described representatively.
  • FIGS. 9A and 9B there are 13 aperture holes.
  • the number of aperture holes can be increased or decreased as appropriate.
  • the fluid that has flowed into the first chamber 120 from the upstream fluid passage 110 passes through the passage 261 of the fixed member 260 and enters the inlet of the first passage member 210 of the throttle element 200. It flows into the hole 211.
  • the fluid is guided to pass through the throttle holes 231 to 235 through the flow paths formed by the flow path forming pressure chambers 221A to 223A and 241A to 243A. Then, after reducing the fluid pressure to a predetermined value, the fluid flows out from the outlet hole 251 of the second passage member 250.
  • the fluid that has passed through the throttle element 200 in this way flows out into the inner cylindrical space 154 of the cylindrical portion 152 and then passes through the communication passage 155 provided in the lower end wall 153 of the cylindrical portion 152 to the second portion. It flows out into the chamber 140.
  • the fluid passes through the gap between the valve seat 170A and the needle valve 150A having a predetermined throttling effect so that the pressure difference between the first chamber 120 and the second chamber 140 becomes constant, and extends to the outlet passage 170. Will flow out to the fluid passage 110 on the downstream side.
  • the flow rate of the fluid passing through the constant flow control device is controlled to a predetermined flow rate (target flow rate) as follows.
  • the needle valve is a part of the movable valve body, but a needle valve made of a separate part may be integrally attached to the movable valve body. Alternatively, an attachment method that behaves integrally when the pressure difference is controlled may be used.
  • a plurality of throttle holes 231 to 235 (the inlet hole 211 and the outlet hole 251 are formed as throttle holes, and the plurality of throttle holes are used. Can be made to function) on a single opening member 230, and the fluid is passed through the restriction holes via the flow paths (pressure chamber forming flow paths) 221A to 223A and 241A to 243A forming the pressure chambers. By passing them in order, the pressure loss coefficient of the entire throttle element 200 through which the fluid passes can be made relatively large, and when controlling to the same flow rate, the throttle is reduced as compared with the conventional constant flow valve. The effective area of the hole can be increased.
  • the constant flow rate control device when the flow rate is controlled to a very small flow rate (for example, when the flow rate is controlled to a very small flow rate of 0.1 kg / min level or a very small flow rate of 0.001 kg / min level).
  • the orifice diameter is small and clogging or the like is likely to occur due to scale, slime, foreign matter, dust, etc., and for example, it is possible to effectively suppress the possibility that regular maintenance is required.
  • the shape of the throttle hole of the throttle element 200 is advantageous in terms of clearance with a foreign object or the like, but is not limited thereto.
  • the diameter of the aperture hole of the aperture element 200 can be made relatively large, so that the processing can be facilitated, so that the yield is good, and the productivity, product quality, etc. Improvements can be achieved and, in turn, cost reduction can be promoted.
  • each of the throttle holes 231 to 235 (the inlet hole 211 and the outlet hole 251 can be formed as throttle holes and function as a plurality of throttle holes) can be used as fluids with respect to the hole diameter d. Since the length L in the flow direction is 1.5d or less from the inlet surface and a plurality of throttle holes 231 to 235 are arranged on the opening member 230 as one part, the configuration is simplified. While reducing the weight and size, it is possible to realize the throttle element 200 having a high pressure loss while reducing the influence of the temperature change of the shearing force such as pipe friction in the throttle hole on the fluid flow rate.
  • the size of the throttle hole is maintained at a relatively large size (hole diameter) to suppress clogging and the like, while suppressing fluctuations in the instantaneous flow rate caused by temperature changes and realizing highly accurate constant flow rate control.
  • it is possible to realize cost reduction, light weight and compactness, and improvement of productivity by reducing the number of parts.
  • the first passage member 210, the first passage member 220, the opening member 230, the second passage member 240, and the second passage member 250 of the aperture element 200 are manufactured by etching (for example, etching processing).
  • etching for example, etching processing
  • stainless steel can be used as an example of the material of these members), and these can be integrated and integrated as an assembly product having a drawing function by bonding them together by diffusion bonding or the like.
  • the assembly process of the constant flow rate control device can be simplified, and the control flow rate inspection can be performed with the throttle element alone, and the inspection process can also be simplified.
  • the bonding method is not limited to diffusion bonding, and other bonding methods such as thermocompression bonding, ultrasonic welding, heat welding, and adhesion using an adhesive can also be used.
  • the parts such as the disposal of the parts, the separation, and the investigation of the defective part are wide when the defect is detected.
  • the flow rate inspection in a state where functional parts are assembled (that is, an assembly product having the above-described throttling function)
  • the throttle element 200 is functionalized as a single unit, it is possible to inspect the throttle characteristics (pressure loss) independently without being incorporated into the product. Therefore, even when the fluid is water, it is possible to substitute for air characteristic inspection in the atmosphere without assembling the process to ensure water tightness, and there is no need for a drying process after the water flow inspection. It also has the effect of.
  • 1 and 2 show a configuration in which the fixing member 260 is fixed by screwing, but the embodiment is not limited to this.
  • the second embodiment differs from the constant flow control device described in the first embodiment in the structure of the throttle element provided in the throttle unit 150 as shown in FIGS. Accordingly, the aperture elements having different configurations will be described in detail. Elements similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the aperture element 300 is employed as the aperture element of the aperture section 150 instead of the aperture element 200 according to the first embodiment.
  • the first passage member 210, the first passage member 220, the opening member 330, the second passage member 240, and the second passage member 250 in the first embodiment are integrally formed by diffusion bonding, for example.
  • the diaphragm element 300 is provided with two protruding shapes 310 on the outer periphery thereof.
  • the protruding shape 310 and the protruding shape 310 are movable valves.
  • the movable valve body upper part 320 and the throttle element 300 are engaged by inserting and rotating the protruding shape 310 provided on the outer periphery of the throttle element 300 into the insertion groove 330, and the downstream side surface of the throttle element 300 and the seal material mounting groove are engaged. Since the surface seal can be formed by pressing the sealant 180 interposed between the sealant 360 and the sealant 180, the reaction force from the sealant 180 is maintained while maintaining a predetermined sealing property as shown in FIG. The protruding shape 310 is pressed against the holding wall 350, so that the throttle element 300 is integrally fixed to the movable valve body upper part 320.
  • the throttle element when the throttle element is fixed integrally to the movable valve body, for example, components such as the fixing member described in the first embodiment can be omitted. Furthermore, a simple configuration can be achieved. Further, since the protruding shape 310 can be formed or molded at the same time as the aperture element 300 is manufactured, it can be provided at a low cost.
  • Embodiment 3 of the present invention will be described.
  • the third embodiment differs from the constant flow control device described in the second embodiment in the throttle elements provided in the throttle unit 150 as shown in FIGS. Accordingly, the aperture element will be described in detail. Elements similar to those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the aperture element 400 is employed as the aperture element of the aperture section 150 instead of the aperture element 300 according to the second embodiment.
  • the throttle element 400 is a substitute for the first passage member, the first passage member, the opening member, the second passage member, and the second passage member in the first embodiment.
  • the inner peripheral through first passage member 420 having the inner peripheral through hole 421 other than the inlet hole
  • the inner peripheral through first flow path member 430 having the inner peripheral through hole 431 other than the long hole
  • An inner peripheral through opening member 440 having an inner peripheral through hole 441, an inner peripheral through second flow path member 450 having an inner peripheral through hole 451 other than a long hole, and an inner peripheral through hole 461 other than an outlet hole
  • the inner perimeter penetrating second passage member 460 is employed, and is constituted by an insert product 470 that forms a laminate in this order, and a holding member 410 that is molded by a resin mold such as insert molding or outsert molding,
  • the holding member 410 is formed. And it has a configuration for supporting the useless enveloping outer peripheral portion and inner peripheral portion so as to use that aftershrinkage can maintain the insert article 470 in good adhesion fixed state (the inner peripheral portion through hole portion).
  • the diaphragm element 400 is a plate in which a plurality of inner peripheral through first passing members 420 are supported by thin support portions by etching or punching on a thin plate blank.
  • a plate on which a plurality of inner peripheral through first flow path members 430 are formed, a plate on which a plurality of inner peripheral through opening members 440 are formed, and a plurality of inner peripheral through second flow path members in the same manner The plate on which 450 is formed and the plate on which the plurality of inner peripheral second penetrating members 460 are similarly formed are overlapped, and these plates are overlapped by a mold such as insert molding or outsert molding.
  • integrally forming for example, integral molding
  • a plurality of aperture elements 400 are simultaneously molded, and after the molding, the holding members 410 are individually formed.
  • Ri production methods such as a finished product and release can also be employed.
  • the overlapped plates can be used either in advance or not.
  • a rotary snap fit claw portion 480 is formed on the upper part of the movable valve body, and correspondingly, as shown in FIG.
  • the fit nail receiving portion 411 can be formed.
  • a holding member cylindrical portion 412 that forms a shaft seal structure with the inside of the cylindrical portion 152 can be provided via a sealing material 180.
  • a protruding shape 510 is formed on the outer periphery of the aperture element 400.
  • the insertion groove 330 is formed in a shape that allows the protruding shape 510 to be inserted in the axial direction.
  • the protruding shape 510 is inserted into the insertion groove 330.
  • the protruding shape 510 rotates toward the rotation stopper 340, and the protruding shape 510 is axially moved by the holding wall 350. It reaches a position where dropout of hindrance is hindered.
  • the holding member cylindrical portion 412 can seal the inner side of the cylindrical portion 152 and the shaft seal via the sealing material 180.
  • the throttle element 400 is permanently integrated with the movable valve body upper portion 320 (that is, the movable valve body 151) with high reliability without using the reaction force of the sealing material while ensuring a predetermined sealing performance. Can be prepared for.
  • a dedicated jig is used so that the throttle element 400 and the movable valve body 151 can be attached and detached without damaging the parts.
  • the throttle element is integrated by the resin mold, so that it can be produced at low cost.
  • the aperture element by integrating the aperture element with a mold, it is possible to give the outer shape of the aperture element a function such as a rotary snap fit, and it is possible to prevent the aperture element from falling off.
  • a click feeling can be obtained at the time of assembly, and it can be easily determined that a normal assembly has been achieved, so that it is possible to provide a product in which productivity is improved and quality is stabilized and reliability is improved.
  • the outer periphery of the aperture element 400 has a protruding shape 510 due to the insert 470.
  • it may be formed by molding a similar protruding shape on the outer periphery of the holding member. Is possible.
  • the holding member 410 is formed on the outer peripheral portion and the inner peripheral portion in order to hold the insert product 470 in a tightly fixed state, but depending on the fluid flow rate control accuracy, for example, FIG.
  • the first passage member 210, the first passage member 220, the opening member 230, the second passage member 240, and the second passage member 250 shown in the first embodiment are arranged in this order with respect to the fluid flow direction. It is also possible to form the holding member 410 only on the outer peripheral portion of the aperture element 200 configured to be laminated.
  • resin is used as the material of the holding member at the time of molding, but molding using rubber, urethane, silicon, aluminum or other metal as a material is also possible.
  • the throttle portion in which the length in the flow direction of the throttle portion is 1.5 d or less is adopted, and the throttle portion is Since the pressure loss coefficient is increased by providing a plurality of contractions and increasing the pressure loss coefficient, the effective area of the throttle element can be increased while suppressing the temperature influence as compared with the conventional constant flow valve.
  • a configuration in which a plurality of throttle holes are arranged on an opening member, which is a single part, is adopted, fluid flow rate due to temperature change of shearing force such as pipe friction in the throttle holes while simplifying the configuration and reducing the weight and size.
  • the first passage member and the first passage member, the second passage member, the second passage member, and the adjacent member of the opening member can be formed from one part, and thus three layers. Or it is also possible to comprise by the components which comprise a 4 layer structure.
  • FIG. 1 the first passage member and the first passage member, the second passage member, the second passage member, and the adjacent member of the opening member.
  • FIG. 18 shows an example of a three-layer structure in which the member 411 is sandwiched between the first passage member 210 and the second passage member 250.
  • the member 411 has long holes 408 formed on both sides, and a narrowed hole 415 formed in the intermediate layer.
  • the first passage member described above, the member 401 having the function of the first passage member, the opening member 230, the second passage member 240, and the second passage member 250 are configured in a four-layer structure. It is an example.
  • the aperture member is provided with a throttle hole as a means for forming the throttle hole.
  • the means for forming the throttle hole is as shown in FIGS. 21 (A) to 21 (C).
  • each pressure The chamber forming channels 290a to 290n are stacked so as to form a channel for sequentially flowing fluid while forming an overlap, so that it is possible to arrange the throttle holes 295a to 295n on the contact surface.
  • the aperture element can be constituted by a part having a two-layer structure.
  • the orifice diameter is small and clogging or the like is likely to occur due to scale, slime, foreign matter, dust, etc., for example, periodic maintenance is required. Can be effectively suppressed.
  • the shape of the aperture of the aperture element is preferably circular in terms of clearance with foreign matter, but is not limited thereto.
  • conventional constant flow valves that use small-diameter orifices, especially in the case of pure water, there is a risk that the bacteria will proliferate and clog the orifice when contaminated with bacteria, but such concerns are also effective. Can be suppressed.
  • the diameter of the throttle hole of the throttle element can be made relatively large, so that the processing can be facilitated, and thus the yield is good, and the productivity and product are improved. It is possible to improve the quality and the like and to promote cost reduction.
  • Water purification system bathroom sauna device, gas dissolution device, It is useful as a constant flow rate control device that controls a fluid used in a pure water providing device, a water quality survey device, a semiconductor manufacturing device, a fuel cell system, a chemical synthesis device, and the like to a predetermined flow rate.

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Abstract

　比較的安価、簡単、かつコンパクトな構成でありながら、加工容易であると共に製品組立性に優れ、微少流量を制御する場合であっても、目詰まり等の発生を抑制してメンテナンスフリーとしつつ、温度による制御流量の変化を抑制したことで高精度に所定の流量制御ができ、以って生産性、信頼性の確保と定流量制御の高精度化の両立を図ることができる定流量制御装置を提供する。 　本発明の定流量制御装置は、絞り要素２００において、複数の絞り穴２３１～２３５を一枚の開口部材２３０上に設け、圧力室形成流路２２１Ａ、２２２Ａ、２２３Ａ、２４１Ａ、２４２Ａ、２４３Ａにより形成される流路を介して、流体を前記絞り穴を順番に通過させる。これにより、流体が通過する絞り要素２００全体の圧力損失を比較的大きなものとすることができ、同一の流量に制御をする場合に、従来の定流量弁に比べて、絞り穴の有効面積を大きくすることができる。

Description

定流量制御装置
　本発明は、定流量制御装置に関し、詳しくは流体の温度変化による影響を抑制しながら微少流量であっても流体の流量を所定流量に高精度に制御することができる定流量制御装置に関する。
　従来、流体の流量を制御する場合は、絞り部（或いは絞り要素）としてのオリフィスの上流側にガバナー等の減圧手段を配設し、当該減圧手段によりオリフィス入口の流体圧を略一定に調整することで、オリフィスを通過する流体の流量を一定に制御するようにしていた。
　しかしながら、このようなガバナー等の減圧手段を使用する流量制御装置においては、コストが著しく上昇すると共に装置が大型化するなどの問題があった。
　このため、従来より、種々の流量制御装置が提案されているが、例えば、特許文献１には、以下のような定流量弁が記載されている。
　すなわち、特許文献１に記載されている定流量弁は、流体通路１に介装され、図２３に示すように、流体通路１の上流側より流体が流入する第一室２と、流体通路１の下流側と連通される第二室４と、前記第一室２と前記第二室４とを画成するダイヤフラム３と、前記ダイヤフラム３をバイパスして前記第一室２と前記第二室４とを連通するオリフィス５と、を含んで構成されている。
　更に、前記定流量弁においては、前記ダイヤフラム３には弁体３Ａが略一体的に取り付けられ、当該弁体３Ａと、該弁体３Ａに対応して、前記第二室４と下流側の流体通路１とを連通する出口通路７の入口部に設けられる弁座７Ａと、の相対位置の変化により流路面積を所定に制御可能に構成されると共に、前記第一室２と前記第二室４との圧力差に抗するように、当該ダイヤフラム３或いは前記弁体３Ａを所定に付勢する弾性部材としてコイルスプリング６が配設されている。
　このような構成を有する定流量弁においては、上流側の流体通路１から第一室２へ流入した流体は、オリフィス５で減圧されて第二室４へ流入し、第一室と第二室の圧力差が一定になるように所定の絞り効果をもった弁座７Ａと弁体３Ａとの間隙を通過して、出口通路７延いては下流側の流体通路１へ流出する。
　そして、かかる定流量弁は、以下のように作用して当該定流量弁を通過する流体の流量を所定流量に制御する。
　すなわち、上流側の流体通路１から第一室２への流体の流入流量と、弁座７Ａと弁体３Ａとの間を通過して流出する流出流量と、が等しい状態から、例えば、第一室２へ流入する流体の圧力が上昇して第二室４の流体の圧力との圧力差が設定差圧より大きくなると、ダイヤフラム３及び弁体３Ａはコイルスプリング６の弾性力に抗して閉弁方向（図２３において下方）へ移動される。その結果、弁座７Ａと弁体３Ａとの間隙が小さくなって、第一室２へ流入する流体の圧力と、第二室４の流体の圧力と、の圧力差が一定に保たれることにより、流体の圧力の上昇に伴って当該間隙を通過する流体の通過流量が増加するのを抑制して、前記流出流量を一定に維持するように機能する。
　この逆に、第一室２へ流入する流体の圧力が低下すると、ダイヤフラム３及び弁体３Ａは開弁方向（図２３において上方）へ移動する。その結果、弁座７Ａと弁体３Ａとの間隙が大きくなって、第一室２へ流入する流体の圧力と、第二室４の流体の圧力と、の圧力差が一定に保たれることにより、流体の圧力の低下に伴って当該間隙を通過する流体の通過流量が減少するのを抑制して、前記流出流量を一定に維持するように機能する。
特開平５－９９３５４号公報
　ここで、上述したような従来の定流量弁における流量と、絞り部（或いは絞り要素）であるオリフィス径（オリフィスの通過面積）と、の関係について、図２２に示す模式図を参照しつつ説明する。
　図２２に示したように、第一室２の流体圧をＰ1、第二室４の流体圧をＰ2、弁座７Ａを通過した流体の圧力をＰ3、ダイヤフラム３の有効受圧面積をＡD、コイルスプリングのバネ荷重をＦS、オリフィス５の通過面積をＳ、出口通路７（弁座７Ａ）の通過面積をＡNとすると、以下の関係式が成り立つことが一般に知られている。
　　　　　　Ｐ1・ＡD＝Ｐ2・（ＡD－ＡN）＋Ｐ3・ＡN＋ＦS
　 （Ｐ1－Ｐ2）・ＡD＝ＦS－（Ｐ2－Ｐ3）・ＡN
Ｐ1－Ｐ2＝ΔＰとすると、
　                 ΔＰ＝Ｐ1－Ｐ2＝（ＦS－（Ｐ2－Ｐ3）・ＡN）／ＡD
　　　　　　　　　　　　　  　  ＝　ＦS／ＡD－ＡN／ＡD・（Ｐ2－Ｐ3）
となる。
ここで、ＡNがＡDに比べて十分に小さい場合、ＡN／ＡD項は無視することができる。更に、ＦSは、微小変位の場合に、ＦS／ＡD＝ｃｏｎｓｔと言える。
よって、
　　　ΔＰ≒ＦS／ＡD＝ｃｏｎｓｔ　となる。
従って、流量Ｑ＝ｋＳ（ΔＰ）1/2＝ｃｏｎｓｔ　ｋ：比例定数
　　　　流量Ｑ ∝ Ｓ（ΔＰ）1/2 ∝ Ｓ　を得る。
　すなわち、流量Ｑは定流量（ｃｏｎｓｔ）であり、オリフィス５の通過面積Ｓに比例する関係にある。従って、微少流量を定量制御する場合、オリフィス５の通過面積Ｓは微小となることが理解される。
　従って、特許文献１に記載されるような従来の定流量弁を利用して、微少流量を制御しようとした場合には、オリフィス５の通過面積が非常に小さな（減圧効果の大きい）ものとなり、かかる場合には、上流側にストレーナ等を配設したとしても、当該ストレーナ等を通過してくるスライム、異物、塵等により目詰まり等が発生し易く、例えば定期的なメンテナンスが必要となるなど信頼性に劣るといった惧れがある。
　また、このような小径のオリフィスは、加工が困難であると共に、加工精度に流量が敏感に反応するため歩留まりも悪く、生産性に劣るといった問題がある。
　このため、本出願人等は、特願２００７－０６９３７７号において、径を所定のサイズに維持しつつ微少流量制御を実現可能な定流量制御装置として、パイプ状の絞り要素や多段オリフィスを含んで構成した絞り部を有する定流量制御装置を提案した。
　特願２００７－０６９３７７号において提案した定流量制御装置は、目詰まり等の発生を抑制すべく絞り部を所定の径サイズに維持しながら高減圧効果を実現した構成であるが、当該構成は、その根拠を「ハーゲン－ポアズイユの法則」に求めている。
　つまり、
　瞬間流量Ｑ＝（πｒ4／８η）×（ΔＰ／Ｌ）＝（πｒ4×ΔＰ）／（８η×Ｌ）
　ｒ：管の内半径、η：流体の粘度、ΔＰ：圧力損失、Ｌ：流れ方向の長さ
なる関係に基づけば、同じ流量Ｑを得る場合、η及びΔＰが変わらないとすれば、Ｌ（流れ方向の長さ）を大きくすることで、ｒ（管の内半径）を大きくすることができ、以って目詰まり等を発生させることなく微少領域における定流量制御を高精度に達成しつつ同時に生産性も確保可能とすることができる、というものである。
　すなわち、流体が流れる管の内壁と流体との間の剪断力或いは流体内部の剪断力による圧力損失を利用して高圧損を実現しつつ管の内径を大きいサイズにすることを狙ったものであるが、この一方で、これら剪断力は流体の粘度に大きく依存するという特性がある。
　つまり、η（流体の粘度）は温度に依存して変化するものであり、η（流体の粘度）が温度に依存して変化すると、上式より、瞬間流量Ｑは温度の影響を受けて変化することになるため、例えば、パイプ状の絞り部を利用した定流量制御装置の場合、流体温度が変化するような使用条件下においては、流量が流体の温度変化に応じて変動し、定流量制御の制御範囲が変動する、或いは温度補償機構が必要となりコスト増になることが想定される。
　また、特願２００７－０６９３７７号には、多段オリフィスを含んで構成した絞り部を有する定流量制御装置について記載があるが、当該構成は、その使用態様などによっては、部品点数が多く、高コストで、小型化が比較的困難で、生産性に劣る惧れなどがあるため、採用し難い場面も想定される。
　本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的安価、簡単、かつコンパクトな構成でありながら、加工容易であると共に製品組立性に優れ、微少流量を制御する場合であっても、目詰まり等の発生を抑制してメンテナンスフリーとしつつ、温度による制御流量の変化を抑制したことで高精度に所定の流量制御ができ、以って生産性、信頼性の確保と定流量制御の高精度化の両立を図ることができる定流量制御装置を提供することを目的とする。
　本発明は上記の目的を達成するために、以下の手段を採用する。
本発明に係る定流量制御装置は、流体通路に介装され、上流側流体通路から流体が流入される第一室と、下流側流体通路に連通される第二室と、前記第一室と前記第二室とを画成するダイヤフラムと、前記第一室と前記第二室との間に圧力差を生じさせる複数の絞り穴を有する絞り部と、前記ダイヤフラムに一体的に取り付けられる可動弁体と、前記第二室と下流側流体通路とを連通する通路に臨んで設けられ、前記可動弁体に対応して設けられる弁座と、前記可動弁体を所定の弾性力で付勢する弾性部材と、を含んで構成される当該流体通路を流れる流体の流量を所定流量に制御する定流量制御装置において、前記絞り部は、絞り要素を含んで前記可動弁体に一体的に構成され、該絞り要素は、前記複数の絞り穴の全部または一部の絞り穴が同一平面上に並列配置されるとともに、該平面の表と裏で前記絞り穴より大きな流体通過面積をもった圧力室形成流路によって前記絞り穴が連絡（連通）され、流体が前記絞り穴を漏れなく順に通過するように、穴または／及び溝を有する絞り要素構成部品を密着積層して構成されていることを特徴とする。
この手段により、複数の前記絞り穴は、ゴミ等を詰まらせないような所定の通過面積を確保しつつ第一室と第二室との間に必要な圧力差（圧力損失）を生じさせることができるとともに、前記絞り部はコンパクトに構成され、かつ前記絞り部が前記可動弁体に一体的に備えられているので簡単な構成になり、低コストのコンパクトな定流量制御装置が得られる。
請求項１記載の発明において、前記絞り穴は、当該絞り穴の通過面積と同じ面積を持つ円の直径ｄに対し、当該絞り穴の流体の流れ方向長さが１．５ｄ以下で形成されることを特徴とする。
この手段により、流体の温度による制御流量の変化を抑制し、極めて高精度な流量の制御ができる定流量制御装置が得られる。
　請求項１、２いずれか記載の発明において、前記絞り要素は、前記絞り要素構成部品がエッチング加工品により構成されることを特徴とする。
この手段により、前記絞り穴を同質で微細に加工でき、金型を用いずとも大量に前記絞り部を製作できるので、低コストの定流量制御装置が得られる。
　請求項１～３いずれか記載の発明において、前記絞り要素は、前記絞り要素構成部品が接着により一体化されて形成されていることを特長とする。
この手段により、前記絞り部の組立て性が向上するに留まらず、前記絞り部のみでＣｖ値やＫｖ値といった絞り性能等の品質管理が可能になり、合理的生産が可能で低コストの定流量制御装置が得られる。
　請求項１～４いずれか記載の発明において、前記絞り要素は、前記絞り要素構成部品がモールドにより一体化されて形成されていることを特長とする。
この手段により、前記可動弁体に対する前記絞り部の取付方法について、スナップフィットや回転スナップフィット、或いは嵌合ねじ等の設計自由度が向上し、更に前記絞り部の安価な一体化が可能になり、低コストの定流量制御装置が得られる。
　請求項５記載の発明において、前記絞り要素は、前記絞り要素構成部品がモールドにより一体化されて形成されているとともに、前記絞り要素の外周側と内周側の両側よりモールドされていることを特長とする。
この手段により、前記可動弁体に対する前記絞り部の取付方法について、スナップフィットや回転スナップフィット、或いは嵌合ねじ等の設計の自由度が向上し、更に高精度の流量制御のために、絞り要素構成部品間における流体の機密性を十分確保する必要がある場合においても、前記絞り部構成部品の安価で且つ密着度の高い一体化が可能になり、高精度で低コストの定流量制御装置が得られる。
　請求項１～６いずれか記載の発明において、前記絞り要素は、当該絞り要素の外周部に前記可動弁体に取り付け固定するための突出形状を有していることを特徴とする。
この手段により、前記突出形状は、エッチング等による前記絞り穴の加工時、あるいはモールド加工時と同時に加工でき、前記突出形状が固定手段となり、自体で前記可動弁体に取り付け固定されるので、構成が簡単になり、低コストの定流量制御装置が得られる。
　以上説明したように本発明によれば、比較的安価、簡単、かつコンパクトな構成でありながら、加工容易であると共に製品組立性と品質管理合理性に優れ、微少流量に制御する場合（例えば、０．１ｋｇ／ｍｉｎレベルの微少流量や０．００１ｋｇ／ｍｉｎレベルの極微少流量に制御する場合）であっても、目詰まり等の発生を抑制してメンテナンスフリーとしつつ、流体の温度による制御流量の変化を抑制したことで極めて高精度に所定の流量制御ができ、以って生産性、信頼性の確保と定流量制御の高精度化の両立を図ることができる定流量制御装置が初めて成立し、該定流量制御装置を提供することができる。
　以下に、本発明に係る定流量制御装置の実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施例により、本発明が限定されるものではない。
　以下の実施例に係る定流量制御装置の流量制御の対象物である流体は、非圧縮性流体、圧縮性流体のいずれにも適用可能である。また、水道水、純水等の液体は勿論、気体にも適用可能である。
　本発明の実施例１に係る定流量制御装置（定流量弁）は、図１、図２に示すように、流体通路１１０に介装され、該流体通路１１０の上流側より流体が流入される第一室１２０と、流体通路１１０の下流側と連通する第二室１４０と、前記第一室１２０と前記第二室１４０とを画成するダイヤフラム１３０と、前記第一室１２０と前記第二室１４０とを連通する絞り部１５０含んで前記ダイヤフラム１３０に一体的に設けられる可動弁体１５１と、を含んで構成されている。
　前記可動弁体１５１は前記第二室１４０側にニードル弁１５０Ａを備えている。
　前記第二室１４０と下流側の流体通路１１０とを連通する出口通路１７０の入口部には、当該ニードル弁１５０Ａに対応する弁座１７０Ａが設けられており、当該弁座１７０Ａに対する前記ニードル弁１５０Ａの相対位置の変化により流路面積を所定に制御可能に構成されている。
　また、前記第一室１２０と前記第二室１４０との圧力差ΔＰに抗するように（前記ダイヤフラム１３０延いては前記ニードル弁１５０Ａの変位に抗するように）、当該ダイヤフラム１３０延いては前記可動弁体１５１を所定に付勢する弾性部材としてコイルスプリング１６０が配設されている。
　ここで、本実施例に係る絞り部１５０について詳細に説明する。
　既述したように、特許文献１に記載されているような定流量弁を利用して微少流量を制御しようとした場合には、絞り部であるオリフィスの通過面積が非常に小さなものとなり、スケール、スライム、異物、塵等により目詰まり等が発生し易く、例えば定期的なメンテナンス等が必要となるといった惧れがある。また、このような小径のオリフィスは、加工が困難であると共に、加工精度に流量が敏感に反応するため歩留まりも悪く、生産性に劣るといった問題がある。
　更に、本出願人等による特願２００７－０６９３７７号に記載したような、長尺なパイプ状の絞り部を利用した定流量制御装置の場合には、絞り部において、流体が流れる内壁と流体との間で剪断力が生じる距離が長く（管摩擦係数が大きく）なるため、流体の温度変化による制御瞬間流量の変化が大きく、流体温度が変化し易い使用条件等によっては、瞬間流量を高精度に制御するためには温度補償機構を備えなければならない場合が想定される。
　このため、本発明者等は、目詰まり等を発生させることなく、流体温度による瞬間流量変化も低減して定流量制御を高精度に達成しつつ同時に生産性も高いレベルに維持することができる定流量制御装置を提供すべく、種々の調査及び研究実験を繰り返した結果、以下の知見を得た。
　すなわち、本発明者等は、第一室１２０、ダイヤフラム１３０、第二室１４０、第一室１２０と第二室１４０とを連通する絞り部１５０を備える種類の定流量制御装置であっても、目詰まり等を発生させることなく、流体の温度変化による流量変化を改善し定流量制御を高精度に達成しつつ同時に生産性も確保することができる絞り部の構造を見い出した。
　具体的には、本発明は絞り部で発生する縮流現象による圧力損失を利用している。
　流体は流体内部の剪断力による摩擦力や、管壁と流体との剪断力による摩擦力（管摩擦）等に打ち克ちながら流れることにより圧力が減少（圧力損失）していくが、その摩擦力は流体の粘度に大きく依存し、また粘度は温度に大きく依存する。
　一方、図７に示すように、流体は絞り部を通過する際に、あらゆる方向からの流体の流れが絞り部に流入するために、流体の流れは流線方向を変えながら絞り部を進行し、流体の流れは、絞り部の穴径ｄ（直径）に対して絞り部の入口面から流体の流れ方向に約０．５ｄ程度進んだ付近で縮流部をもち、その後絞り部の入口面から流体の流れ方向に約１．５ｄ程度進んだ付近で流体の流れの断面は穴径ｄまで拡大し、以降は絞り部Ａの内壁に沿って流体が流れるといった特性がある。
　これらのことから、絞り部における管摩擦等の剪断力の温度変化の流体流量に対する影響を小さくするためには、絞り部で管壁に接触する長さを小さくすることが効果的であり、その長さは絞り部の穴径ｄに対し絞り部の入口面から流体の流れ方向に１．５ｄ以下で形成されていることが効果的であるとの知見を得た。
　ところで、本出願人等は、特願２００７－０６９３７７号において、意図的に何度も流体の流線方向を変えながら所定の大きさの絞り穴を通過させることにより、より微小な絞り穴を通過させたときと同じだけの圧力損失効果を得ることができるということを利用した多段オリフィスを有する定流量制御装置を提案しているが、かかる定流量制御装置における絞り部は、絞り部における管摩擦等の剪断力の温度変化の流体流量に対する影響に関しての配慮は不十分であると共に、微小開口を有する仕切り板を、流体の流れ方向に所定の間隔もって複数並べた構成であるため、部品点数が多く、生産性、コスト面などにおいて改善の余地がある。
　そこで、本発明者等は、絞り部の穴径ｄに対して流体の流れ方向の長さＬが絞り部の入口面から１．５ｄ以下で形成される複数の絞り穴を一部品上に配置する構成を採用することとすれば、絞り穴のサイズを比較的大きなサイズ（穴径）に維持して目詰まり等の発生を抑制しながら、温度変化に起因する瞬間流量変動を抑制して高精度な定流量制御を実現しつつ、且つ部品点数削減による低コスト化、軽量・コンパクト化、生産性の改善を初めて同時に実現することができることに着眼した。
　かかる実情に鑑み、本実施例に係る絞り部１５０は、絞り部の流体の流れ方向の長さＬを各絞り穴径ｄに対して１．５ｄ以下にする構成が採用される。
　本実施例に係る絞り部１５０は、図１、図２に示したように、ダイヤフラム１３０の中心部に取り付けられ第一室１２０側と第二室１４０側とを画成し、かつニードル弁１５０Ａと前記弁座１７０Ａの間隙が変化するように可動する可動弁体１５１を含んで構成される。
　この可動弁体１５１は、第一室１２０側に臨んで開口される略筒状の円筒部１５２と、当該円筒部１５２の図１中下端側に設けられる下端壁１５３と、を含み、前記下端壁１５３には、当該下端壁１５３の一部に開口され前記円筒部１５２の内部空間１５４延いては第一室１２０と第二室１４０と連通する連通路１５５が設けられている。また、下端壁１５３の第二室１４０側には、図１において下方に向かって延伸するように下端壁１５３から既述したニードル弁１５０Ａが所定に突出して配設されている。
　そして、前記円筒部１５２の内筒部には、図１、図２に示したように、絞り要素２００が挿入され、流体１１０の通路２６１が開口された固定部材２６０を介して前記円筒部１５２に取り付け固定されている。具体的には、円筒部１５２の内筒部の内周にはネジが切られ、これに螺合するネジが固定部材２６０の外周に切られており、円筒部１５２に対して固定部材２６０を締め込むことで、絞り要素２００を、下端壁１５３と絞り要素２００との間に介装されるシール材１８０（例えば、Ｏ－リング等）に所定に押し付けることで取り付け固定するようになっている。
　なお、シール材１８０は、所定弾性力を有するゴム、シリコンその他の樹脂製、或いは比較的柔らかい銅などの金属製などとすることができる。また、液状パッキン等の液状シール剤などをシール材１８０として採用することも可能である。
　絞り要素２００は、図３、図４に示すように、第一通過部材２１０と、第一流路部材２２０と、開口部材２３０と、第二流路部材２４０と、第二通過部材２５０と、が流体１１０の流れ方向に対してこの順番で積層されて構成されている。
　前記第一通過部材２１０は、薄い円板部材に流体が流入する入口穴２１１が開口されて形成されている。
　前記第一流路部材２２０は、流体の流れ方向に対して開口部材２３０に設けられる絞り穴２３１～２３５の各穴の通過面積より大きな通過面積が確保できる厚みの円板部材に、例えば３つの長穴２２１、２２２、２２３が開口されて形成されている。なお、長穴２２１は、入口穴２１１に臨むように配設される。
　前記開口部材２３０は、図６に拡大して例示したように、円板部材に、５つの絞り穴２３１～２３５が開口されて構成されている。絞り穴２３１は長穴２２１に臨むように配設され、絞り穴２３２、２３３は長穴２２２に臨むように配設され、絞り穴２３４、２３５は長穴２２３に臨むように配設される。
　前記第二流路部材２４０は、流体の流れ方向に対して開口部材２３０に設けられる絞り穴２３１～２３５の各穴の通過面積より大きな通過面積が確保できる厚みの円板部材に、３つの長穴２４１、２４２、２４３が開口されて形成されている。長穴２４２は絞り穴２３１、２３２に臨むように配設され、長穴２４３は絞り穴２３３、２３４に臨むように配設され、長穴２４１には絞り穴２３５が臨むように配設される。
　前記第二通過部材２５０は、薄い円板部材に、流体が流出する出口穴２５１が開口されて形成されている。出口穴２５１は、長穴２４１に臨むように配設されている。
　上述したような第一通過部材２１０、第一流路部材２２０、開口部材２３０、第二流路部材２４０、第二通過部材２５０が、流体の流れ方向に対してこの順番で積層されて構成された絞り要素２００の各部材間は流体１１０をシールするように密着されている。
　なお、各部材間のシールは部材間の面圧によるシールとすることができるが、使用流体の種類や圧力などの使用条件によっては、例えば、液状パッキン等の液状シール剤を適用したり、Ｏ－リング等のシール材を介装することも可能である。
　従って、本実施例に係る絞り要素２００においては、図５（当該図５では、第一通過部材２１０と第二通過部材２５０の図示は省略されている）に示すように、第一室１２０に流入し通路２６１を介して導かれ第一通過部材２１０の入口穴２１１を通過した流体は、第一流路部材２２０の長穴２２１と第一通過部材２１０により画成（或いは形成）される圧力室形成流路２２１Ａに流入することになる。
　その後、当該流路に流入した流体は、長穴２２１に臨んで開口されている絞り穴２３１を通過し、長穴２４２と第二通過部材２５０により画成される圧力室形成流路２４２Ａに流入する。
　次に、当該流路に流入した流体は、長穴２４２に臨んで開口されている絞り穴２３２を通過し、長穴２２２と第一通過部材２１０により画成される圧力室形成流路２２２Ａに流入する。
　次に、当該流路に流入した流体は、長穴２２２に臨んで開口されている絞り穴２３３を通過し、長穴２４３と第二通過部材２５０により形成される圧力室形成流路２４３Ａに流入する。
　次に、当該流路に流入した流体は、長穴２４３に臨んで開口されている絞り穴２３４を通過し、長穴２２３と第一通過部材２１０により形成される圧力室形成流路２２３Ａに流入する。
　次に、当該流路に流入した流体は、長穴２２３に臨んで開口されている絞り穴２３５を通過し、長穴２４１と第二通過部材２５０により形成される圧力室形成流路２４１Ａに流入する。
　その後、この流体は、この長穴２４１に臨んで開口されている第二通過部材２５０の出口穴２５１を通過した後、円筒部１５２の内部空間１５４に流出するようになっている。
　なお、本実施例に係る各絞り穴２３１～２３５（入口穴２１１、出口穴２５１を絞り穴として形成し、これら複数の絞り穴として機能させることもできる）は、図６に示したように、その穴径ｄに対して流体の流れ方向の長さＬが入口面から１．５ｄ以下で形成されていると共に、図３に示す様に、複数の絞り穴２３１～２３５を一部品である開口部材２３０上に配置する構成を採用したので、構成の簡略化、軽量コンパクト化を図りながら、絞り穴における管摩擦等の剪断力の温度変化の流体流量に対する影響を小さくしつつ高圧損な絞り要素２００を実現することができる。このため、絞り穴のサイズを比較的大きなサイズ（穴径）に維持して目詰まり等の発生を抑制しながら、温度変化に起因する瞬間流量変動を抑制して高精度な定流量制御を実現しつつ、且つ部品点数削減による低コスト化、軽量・コンパクト化、生産性の改善を同時に実現することが可能となっている。
　ところで、ここでは、絞り穴が５個の場合について代表的に説明しているが、例えば図９（Ａ）、図９（Ｂ）のように１３個の絞り穴であったり、必要に応じて絞り穴の数は適宜増減させることが可能である。
　ここで、図１の全体構成図に戻って、本実施例に係る定流量制御装置の流量制御の対象物である流体の全体的な流れについて説明する。
　本実施例に係る定流量制御装置においては、上流側の流体通路１１０から第一室１２０へ流入した流体は、固定部材２６０の通路２６１を通って、絞り要素２００の第一通過部材２１０の入口穴２１１へ流入する。
　その後、絞り要素２００では、この流体を、前述したように、流路形成圧力室２２１Ａ～２２３Ａ、２４１Ａ～２４３Ａにより形成される流路を介して各絞り穴２３１～２３５を通過するように導くことで、流体圧力を所定に減圧した後、第二通過部材２５０の出口穴２５１から流体を流出する。
　このようにして絞り要素２００を通過した流体は、前記円筒部１５２の内筒空間１５４へ流出した後、前記円筒部１５２の下端壁１５３に設けられている連通路１５５を介して、前記第二室１４０へ流出される。
　そして、流体は、第一室１２０と第二室１４０の圧力差が一定になるように所定の絞り効果をもった弁座１７０Ａとニードル弁１５０Ａとの間隙を通過して、出口通路１７０延いては下流側の流体通路１１０へ流出されることになる。
　また、本実施例に係る定流量制御装置においては、以下のように作用して、当該定流量制御装置を通過する流体の流量を所定流量（目標流量）に制御する。
　すなわち、上流側の流体通路１１０から第一室１２０への流体の流入流量と、弁座１７０Ａとニードル弁１５０Ａとの間を通過して流出する流出流量と、が等しい状態から、例えば、第一室１２０へ流入する流体の圧力が上昇して、第二室１４０との圧力差が設定差圧より高くなると、ダイヤフラム１３０及び可動弁体１５１はコイルスプリング１６０の弾性力に抗して閉弁方向（図１において下方）へ移動される。その結果、弁座１７０Ａとニードル弁１５０Ａとの間隙が小さくなって、第一室１２０へ流入する流体の圧力と、第二室１４０の流体の圧力と、の圧力差が一定に保たれることにより、流体の圧力の上昇に伴って当該間隙を通過する流体の通過流量が増加するのを抑制して、前記流出流量を一定に維持するように機能する。
　この逆に、第一室１２０へ流入する流体の圧力が低下すると、ダイヤフラム１３０及び可動弁体１５１は開弁方向（図１において上方）へ移動する。その結果、弁座１７０Ａとニードル弁１５０Ａとの間隙が大きくなって、第一室１２０へ流入する流体の圧力と、第二室１４０の流体の圧力と、の圧力差が一定に保たれることにより、流体の圧力の低下に伴って当該間隙を通過する流体の通過流量が減少するのを抑制して、前記流出流量を一定に維持するように機能する。なお、本実施例ではニードル弁は可動弁体の一部分になっているが、別部品で作られたニードル弁が可動弁体に一体的に取り付けられていてもよい。或いは可動的に取り付けられていても圧力差を制御する際は一体的に振舞う取り付け方法であってもよい。
　このように、本実施例に係る定流量制御装置によれば、絞り要素２００において、複数の絞り穴２３１～２３５（入口穴２１１、出口穴２５１を絞り穴として形成し、これら複数の絞り穴として機能させることもできる）を一枚の開口部材２３０上に設け、圧力室を形成している流路（圧力室形成流路）２２１Ａ～２２３Ａ、２４１Ａ～２４３Ａを介して、流体を前記絞り穴を順番に通過させることで、流体が通過する絞り要素２００全体の圧力損失係数を比較的大きなものとすることができ、同一の流量に制御をする場合に、従来の定流量弁に比べて、絞り穴の有効面積を大きくすることができる。
　このため、本実施例に係る定流量制御装置によれば、微少流量に制御する場合（例えば、０．１ｋｇ／ｍｉｎレベルの微少流量や０．００１ｋｇ／ｍｉｎレベルの極微少流量に制御する場合）、オリフィス径が小さく、スケール、スライム、異物、塵等により目詰まり等が発生し易く、例えば定期的なメンテナンスが必要になるなどといった惧れを効果的に抑制することができる。なお、目詰まり等に対しては、絞り要素２００の絞り穴の形状は円形状であることが、異物等とのクリアランスの点で有利であるが、これに限定されるものではない。また、従来の小径のオリフィスを用いた定流量弁では、特に純水の場合、細菌等が混入すると増殖してオリフィスを詰まらせてしまうなどの惧れもあるが、このような惧れも効果的に抑制することができる。
　また、本実施例によれば、絞り要素２００の絞り穴の径を比較的大きくできるので、加工を容易なものとすることができ、以って歩留まり性も良く、生産性や製品品質等の向上を図ることができると共に、延いては低コスト化を促進することができる。
　更に、本実施例では、各絞り穴２３１～２３５（入口穴２１１、出口穴２５１を絞り穴として形成し、これら複数の絞り穴として機能させることもできる）を、その穴径ｄに対して流体の流れ方向の長さＬが入口面から１．５ｄ以下で形成すると共に、複数の絞り穴２３１～２３５を一部品である開口部材２３０上に配置する構成を採用したので、構成の簡略化、軽量コンパクト化を図りながら、絞り穴における管摩擦等の剪断力の温度変化の流体流量に対する影響を小さくしつつ高圧損な絞り要素２００を実現することができる。このため、絞り穴のサイズを比較的大きなサイズ（穴径）に維持して目詰まり等の発生を抑制しながら、温度変化に起因する瞬間流量変動を抑制して高精度な定流量制御を実現しつつ、且つ部品点数削減による低コスト化、軽量・コンパクト化、生産性の改善を同時に実現することができる。
　また、本実施例では、絞り要素２００の第一通過部材２１０、第一流路部材２２０、開口部材２３０、第二流路部材２４０、第二通過部材２５０をエッチング加工で製作し（例えば、エッチング加工の場合、これら部材の材質の一例としてステンレス材を用いることができる）、更にこれらを拡散接合等により接着して一体化することにより、絞り機能を有するアッセンブリ品として一体的に構成することも可能であり、これにより、定流量制御装置の組立工程を簡素化できると共に、絞り要素単体での制御流量検査が可能になり検査工程も簡素化ができる。なお、接着方法は、拡散接合に限らず、他の接合方法、例えば熱圧着、超音波溶着、熱溶着、接着剤による接着等の方法とすることもできる。
　例えば、最終製品形態で流量検査を実施すれば、不良検知時は部品の廃棄、ばらし、不良箇所の調査などの部位が広範囲に及ぶことになるが、絞り要素２００を構成する部品を接合して機能部品をアッセンブリ化した状態（すなわち、上述した絞り機能を有するアッセンブリ品）で流量検査を実施可能とすることにより、機能部品単体での不良検知が可能であり、次工程以降への悪影響を未然に防ぐことができて、工数削減や不良部品組立リスク低減により、生産性を向上させることができる。
　また、絞り要素２００は単体で機能化されているので、製品へ組み込まなくても単独で絞り特性（圧力損失）の検査が可能である。よって流体が水である場合においても、水密性を確保する工程まで組み立てなくても大気中でエアーでの特性検査に代替することも可能であり、通水検査後の乾燥工程などが不要になるという効果も併せ持つ。
　ところで、図１、図２では、固定部材２６０をねじ込みで固定する形態を示しているが、実施においてはこれに限定されるものではない。
　ここで、例えば外形５０ｍｍ×５０ｍｍ以下の条件で定流量制御装置を設計した場合の実験データを図８に示しておく。当該図８から、例えば５°Ｃ付近の流量データを基準とした場合の６５°Ｃ付近の基準に対する流量変動率は、特願２００７－０６９３７７号に記載した３本のパイプ状絞り部構造の定流量制御装置（温度補償機構を搭載せず）では略１３０％増加しているのに対し、本発明に係る定流量制御装置（絞り穴を１３個配設した場合）では略１３％程度の増加に抑えられており、本発明により、流量制御特性の温度による影響を効果的に改善できることが確認されている。
　次に、本発明の実施例２について説明する。
　実施例２は、実施例１において説明した定流量制御装置に対して、図１０、図１１に示すように、絞り部１５０に備えられる絞り要素の構造が異なっている。
　従って、当該構成が異なる絞り要素について詳細に説明することとして、実施例１と同様の要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　実施例２では、絞り部１５０の絞り要素として、実施例１に係る絞り要素２００の代わりに絞り要素３００が採用されている。
この絞り要素３００は、実施例１における第一通過部材２１０と第一流路部材２２０と、開口部材３３０と、第二流路部材２４０と第二通過部材２５０とが例えば拡散接合にて一体的に形成されており、この絞り要素３００の外周には二箇所の突出形状３１０を備えている。
　本実施例では、絞り要素の可動弁体への固定方式として押し込み回転固定方式で例示されており、具体的には、図１１に示したように、突出形状３１０と、突出形状３１０が可動弁体上部３２０に軸方向に挿入可能に設けられた挿入溝３３０と、突出形状３１０が挿入溝３３０に挿入された後に突出形状３１０が回転可能な範囲を規定する回転ストッパー部３４０と、突出形状３１０が回転ストッパー部３４０に到達後に突出形状３１０が軸方向に外れないための保持壁３５０を有した構造から構成されている。
よって、絞り要素３００の外周に備えられた突出形状３１０を挿入溝３３０に挿入し回転することにより可動弁体上部３２０と絞り要素３００は係合され、絞り要素３００の下流側面とシール材装着溝３６０との間に介装されるシール材１８０を押さえつけることで面シールを形成することができるので、図１０に示す様に、所定のシール性を保持しつつ、シール材１８０からの反力により突出形状３１０は保持壁３５０に押し付けられ、以って絞り要素３００は可動弁体上部３２０に一体的に固定される。
　このように、本実施例に係る定流量制御装置によれば、絞り要素を可動弁体に一体的に固定する場合に、例えば実施例１に記載する固定部材などの部品を省くことができ、更に簡単な構成にすることができる。
また、突出形状３１０は絞り要素３００を製造する同時に形成または成型することが可能なため、以って低コストで提供することが可能になる。
　次に、本発明の実施例３について説明する。
　実施例３は、実施例２において説明した定流量制御装置に対して、図１２、図１３に示すように、絞り部１５０に備えられる絞り要素が異なっている。
　従って、当該絞り要素について詳細に説明することとして、実施例２と同様の要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　実施例３では、絞り部１５０の絞り要素として、実施例２に係る絞り要素３００に代わりに絞り要素４００が採用されている。
図１２から図１５に示したように、この絞り要素４００は、実施例１における第一通過部材と、第一流路部材と、開口部材と、第二流路部材と、第二通過部材の代わりに、入口穴以外の内周部貫通穴４２１を有する内周貫通第一通過部材４２０と、長穴以外の内周部貫通穴４３１を有する内周貫通第一流路部材４３０と、絞り穴以外の内周部貫通穴４４１を有する内周貫通開口部材４４０と、長穴以外の内周部貫通穴４５１を有する内周貫通第二流路部材４５０と、出口穴以外の内周部貫通穴４６１を有する内周貫通第二通過部材４６０が採用されて、この順に積層を形成しているインサート品４７０と、インサート成形やアウトサート成形等の樹脂モールドによって成型される保持部材４１０と、により構成され、前記保持部材４１０が成型後収縮することを利用して前記インサート品４７０を良好な密着固定状態に維持できるように外周部分及び内周部分（内周部貫通穴部分）を包み込みむようにして支持する構成となっている。
　ところで、図１５に示したように、絞り要素４００は、薄板状のブランクにエッチング加工や打ち抜き加工等により複数の内周貫通第一通過部材４２０が細い支持部で支持されつつ形成されているプレートと、同様に複数の内周貫通第一流路部材４３０が形成されたプレートと、同様に複数の内周貫通開口部材４４０が形成されたプレートと、同様に複数の内周貫通第二流路部材４５０が形成されたプレートと、同様に複数の内周貫通第二通過部材４６０が形成されたプレートと、を重ね合わせ、これらのプレートを重ね合わせた状態でインサート成形やアウトサート成形等のモールドにより、複数の保持部材４１０で一体的に形成（例えば一体成型）することで、絞り要素４００を同時に複数個成形し、成形後に、保持部材４１０を個別に切り離して完成品とするような生産方法を採用することもできる。
この際、重ね合わされたプレートは予め接着されていても、接着されていなくてもどちらでも使用可能である。
それにより同時に大量のモールドが可能なため低コスト化できるとともに、モールドにより保持部材にさまざまな形状を形成することが出来るようになり、すなわち設計の自由度が高くなり、絞り要素の高機能化が可能になる。
　例えば、本実施例では図１３に示すように可動弁体上部に回転型スナップフィット爪部４８０が形成され、それに対応して、図１４に示すように、保持部材４１０の外形部分に回転型スナップフィット爪受け部４１１を形成することができる。
　さらに、本実施例では、図１３に示すようにシール材１８０を介して円筒部１５２の内側と軸シール構造を形成する保持部材円筒部４１２を備えることができる。
　また、実施例では図１５に示すように、インサート成型やアウトサート成型といったモールド時に必要であり、モールド後に不要になるブランクの支持部４２２、４３２、４４２、４５２、４６２を利用して、図１４に示すように絞り要素４００の外周部に突出形状５１０を形成している。
　ここで、突出形状５１０と挿入溝３３０と回転ストッパー部３４０と保持壁３５０と回転型スナップフィット爪受け部４１１と回転型スナップフィット爪部４８０の位置関係について説明をする。
図１６（Ａ）に示したように、挿入溝３３０は突出形状５１０を軸方向に挿入可能な形状で形成されている。
まず突出形状５１０が挿入溝３３０に挿入され、次に図１６（Ｂ）に示したように、突出形状５１０が回転ストッパー部３４０に向けて回転し、突出形状５１０は保持壁３５０によって軸方向への脱落が阻害される位置に到達する。
さらに突出形状５１０が回転ストッパー部３４０に向けて回転すると、図１６（Ｃ）に示したように、回転型スナップフィット爪受け部４１１と回転型スナップフィット爪部４８０が係合して逆回転が不可能になる。
さらに回転を続けると、図１６（Ｄ）に示したように、突出形状５１０が回転ストッパー部３４０に到達して回転不能になり、以って絞り要素４００は略正回転も逆回転もできなくなる上に、軸方向へも脱落しない位置関係を形成する。
よって、本実施例では図１２、図１３に示したように、回転型スナップフィット固定方式を採用することにより、保持部材円筒部４１２がシール材１８０を介して円筒部１５２の内側と軸シールを構成し所定のシール性を確保しつつ、シール材の反力を利用せずとも、絞り要素４００が可動弁体上部３２０に（すなわち可動弁体１５１に）、高い信頼性で恒久的に一体的に備えられることが可能になる。
　また、回転型スナップフィット固定方式を採用することにより、例えば組直しを行う際にも専用治工具を用いることで、部品を破損することなく絞り要素４００と可動弁体１５１を着脱可能にしている。
　このように、本実施例に係る定流量制御装置によれば絞り要素を樹脂モールドで一体化するので、安価に生産することが可能になる。
　また、絞り要素をモールドで一体化することで、絞り要素の外形部を利用した高機能化設計が出来るようになるので、本実施例のようにインサート品では困難な軸シールの設計も可能になったり、厳しい精度が要求されるシール部設計と一般的な精度が許容される絞り要素の固定部を分離して設計できるようになる等、レイアウトの自由度が高くなる、延いては設計合理化が図れる等の利点がある。
また、絞り要素をモールドで一体化することで、絞り要素の外形部に回転型スナップフィット等の機能を持たせたることが可能になり、確実に絞り要素の脱落防止が可能になり、さらに、組立て時にクリック感が得られ、正常な組立てができていることが容易に判断でき、以って、生産性向上とともに品質安定化と信頼性の向上が図られた製品を提供することが出来る。
なお、本実施例では、絞り要素４００の外周部にインサート品４７０により突出形状５１０を有しているが、例えば、保持部材の外周部に同様な突出形状を成型することで形成されることも可能である。
なお、本実施例では、インサート品４７０を密着固定状態に保持するため、外周部と内周部に保持部材４１０を形成しているが、流体の流量制御精度に応じて、例えば、図１７に示したように、実施例１に示す第一通過部材２１０、第一流路部材２２０、開口部材２３０、第二流路部材２４０、第二通過部材２５０が、流体の流れ方向に対してこの順番で積層されて構成された絞り要素２００の外周部のみに保持部材４１０を形成することも可能である。
なお、本実施例で成型の際の保持部材の材料には樹脂を用いているが、ゴム、ウレタン、シリコン或いはアルミその他の金属を材料とする成形も可能である。
　ところで、上述した本発明の各実施例２～３によれば、実施例１で説明したと同様、絞り部の流れ方向長さを１．５ｄ以下とした絞り部を採用し、かつ絞り部を複数設け、縮流回数を増やして圧力損失係数を大きくしているので、従来の定流量弁に比べて温度影響を抑制しつつも絞り要素の有効面積を大きくすることができる。
　また、複数の絞り穴を一部品である開口部材上に配置する構成を採用したので、構成の簡略化、軽量コンパクト化を図りながら、絞り穴における管摩擦等の剪断力の温度変化の流体流量に対する影響を小さくしつつ高圧損な絞り要素を実現することができるため、絞り穴のサイズを比較的大きなサイズ（穴径）に維持して目詰まり等の発生を抑制しながら、温度変化に起因する瞬間流量変動を抑制して高精度な定流量制御を実現しつつ、且つ部品点数削減による低コスト化、軽量・コンパクト化、生産性の改善を同時に実現することが可能である。
　なお、本実施例１～３では、絞り穴と流路を形成する手段として５層構造を成す部品を積層して一体化された絞り要素を構成する場合について説明したが、例えば、ハーフエッチング等の製造技術により、絞り穴と流路を形成する手段は図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）、図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）、に示すように、第一通過部材と第一流路部材、第二通過部材、第二流路部材、開口部材の隣接する部品が一部品から形成することも可能であり、以って３層或いは４層構造を成す部品で構成することも可能である。
　図１８では、上述した第一通過部材と、第一流路部材の機能を併せ持つ部材４０１と、開口部材２３０と、上述した第二通過部材と、第二流路部材の機能を併せ持つ部材４０２とからなる３層構造を成す部品で構成した例である。即ち、この図１８では、開口部材２３０を部材４０１と部材４０２とにより狭持する構成としている。部材４０１は、入口穴４０５と、長穴４０８とが形成されてなり、また部材４０２は、出口穴４０６と、長穴４０７とが形成されている。
　また、図１９では、第一通過部材２１０、第二通過部材２５０との間に、部材４１１を狭持する３層構造で構成した例を示している。この部材４１１は、長穴４０８が両面に形成されてなるとともに、その中間層には絞り穴４１５が形成されてなる。
　図２０では、上述した第一通過部材と、第一流路部材の機能を併せ持つ部材４０１と、開口部材２３０と、第二流路部材２４０と、第二通過部材２５０とにより４層構造で構成した例である。
さらに、本実施例１～３では絞り穴を形成する手段として開口部材に絞り穴を設けているが、例えば、絞り穴を形成する手段は図２１（Ａ）～図２１（Ｃ）に示すように、第一通過部材と第一流路部材が一部品から形成された入口側部材２７０と、第二通過部材と第二流路部材が一部品から形成された出口側部材２８０において、各々の圧力室形成流路２９０ａ～ｎがオーバーラップを形成しながら順次直列に流体を流す流路を形成するように積層することにより、接触面に絞り穴２９５ａ～ｎを形成して配置させることも可能であり、以って絞り要素は２層構造を成す部品で構成することも可能である。
　なお、本発明の各実施例によれば、微少流量に制御する場合、オリフィス径が小さく、スケール、スライム、異物、塵等により目詰まり等が発生し易く、例えば定期的なメンテナンスが必要になるなどといった惧れを効果的に抑制することができる。なお、目詰まり等に対しては、絞り要素の絞り穴の形状は円形状であることが、異物等とのクリアランスの点で有利であるが、これに限定されるものではない。また、従来の小径のオリフィスを用いた定流量弁では、特に純水の場合、細菌等が混入すると増殖してオリフィスを詰まらせてしまうなどの惧れもあるが、このような惧れも効果的に抑制することができる。
　また、本発明の各本実施例によれば、絞り要素の絞り穴の径を比較的大きくできるので、加工を容易なものとすることができ、以って歩留まり性も良く、生産性や製品品質等の向上を図ることができると共に、延いては低コスト化を促進することができる。
　なお、以上で説明した実施例は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得るものである。
　本発明は、比較的安価、簡単かつコンパクトな構成でありながら、加工容易で生産性に優れ、微少流量を定量制御する場合であっても、目詰まり等の発生を抑制してメンテナンスフリーとしつつ、高精度に定量制御を行うことができ、以って生産性、信頼性の確保と定流量制御の高精度化との両立を図ることができ、浄水システム、浴室サウナ装置、気体溶解装置、純水提供装置、水質調査装置、半導体製造装置、燃料電池システム、化学合成装置等に利用される流体を所定流量に制御する定流量制御装置として有益である。
本発明の実施例１に係る定流量制御装置の全体構成を示す断面図である。 図１の各要素を分離してその断面を概略的に示した斜視図である。 同上実施例の絞り要素を拡大して示す斜視図である。 同上実施例の絞り要素における長穴と絞り穴の相対位置関係を隠線で示した図である。 同上実施例の絞り要素における流体の流れを説明するための斜視図である。 同上実施例の絞り穴の構造例を示す斜部分断面斜視図である。 絞り穴における流体の流れを説明するための図である。 本発明と従来装置の温度による流量変化を比較した図（実験結果）である。 同上実施例における絞り穴数を増加させた場合の一例を示す図である。 本発明の実施例２に係る定流量制御装置の全体構成を示す断面図である。 同上実施例に係る定流量制御装置の絞り部を分離してその部分断面を概略的に示した斜視図である。 本発明の実施例３に係る定流量制御装置の全体構成を示す断面図である。 同上実施例に係る定流量制御装置の絞り部を分離してその部分断面を概略的に示した斜視図である。 同上実施例の絞り要素を拡大して示す斜視図である。 同上実施例の絞り要素のモールド方法の一例を説明する図である。 同上実施例における可動弁体と絞り要素の固定方法の一例を説明する図である。 同上実施例の絞り要素のモールド方法（外周のみモールド）の一例を説明する図である。 本発明における絞り要素を構成する部材の積層構造（３層構造）の一例を示すための斜視図である。 本発明における絞り要素を構成する部材の積層構造（３層構造）の一例を示すための斜視図である。 本発明における絞り要素を構成する部材の積層構造（４層構造）の一例を示すための斜視図である。 本発明における絞り要素を構成する部材の積層構造（２層構造）の一例を示すための斜視図である。 定流量弁における流量とオリフィス径との関係について説明するための模式図である。 従来の定流量弁の構成例を示す断面図である。
　１００　　　　　　　定流量制御装置
　１１０　　　　　　　流体通路
　１２０　　　　　　　第一室
　１３０　　　　　　　ダイヤフラム
　１４０　　　　　　　第二室
　１５０　　　　　　　絞り部
　１５０Ａ　　　　　　ニードル弁
　１５１　　　　　　　可動弁体
　１６０　　　　　　　コイルスプリング
　１７０Ａ　　　　　　弁座
　１８０　　　　　　　シール材
　２００　　　　　　　絞り要素
　２１０　　　　　　　第一通過部材（入口側）
　２１１　　　　　　　入口穴
　２２０　　　　　　　第一流路部材
　２２１～２２３　　　長穴
　２２１Ａ～２２３Ａ　圧力室形成流路
　２３０　　　　　　　開口部材
　２３１～２３５　　　絞り穴
　２４０　　　　　　　第二流路部材
　２４１～２４３　　　長穴
　２４１Ａ～２４３Ａ　圧力室形成流路
　２５０　　　　　　　第二通過部材（出口側）
　２５１　　　　　　　出口穴
　３００　　　　　　　絞り要素
　３１０　　　　　　　突出形状
　４００　　　　　　　絞り要素
　４１０　　　　　　　保持部材
　５１０　　　　　　　突出形状

Claims (7)

  1. 　流体通路に介装される定流量制御装置であって、
    上流側流体通路から流体が流入される第一室と、
    　下流側流体通路に連通される第二室と、
    　前記第一室と前記第二室とを画成するダイヤフラムと、
    　前記第一室と前記第二室との間に圧力差を生じさせる複数の絞り穴を有する絞り部と、
    　前記ダイヤフラムに一体的に取り付けられる可動弁体と、
    　前記第二室と下流側流体通路とを連通する通路に臨んで設けられ、前記可動弁体に対応して設けられる弁座と、
    　前記可動弁体を所定の弾性力で付勢する弾性部材と、
    を含んで構成される当該流体通路を流れる流体の流量を所定流量に制御する定流量制御装置において、
    前記絞り部は、絞り要素を含んで前記可動弁体に一体的に構成され、
    該絞り要素は、前記複数の絞り穴の全部または一部の絞り穴が同一平面上に並列配置されるとともに、
    該平面の表と裏で前記絞り穴より大きな流体通過面積をもった圧力室形成流路によって前記絞り穴が連絡（連通）され、流体が前記絞り穴を漏れなく順に通過するように、穴または／及び溝を有する絞り要素構成部品を密着積層して構成されていることを特徴とする定流量制御装置。
  2. 前記絞り穴は、当該絞り穴の通過面積と同じ面積を持つ円の直径ｄに対し、当該絞り穴の流体の流れ方向長さが１．５ｄ以下で形成されることを特徴とする請求項１に記載の定流量制御装置。
  3. 前記絞り要素は、
    前記絞り要素構成部品がエッチング加工品により構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定流量制御装置。
  4. 　前記絞り要素は、
    前記絞り要素構成部品が接着により一体化されて形成されていることを特長とする請求項１～請求項３の何れか１項に記載の定流量制御装置。
  5. 　前記絞り要素は、
    　前記絞り要素構成部品がモールドにより一体化されて形成されていることを特長とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載の定流量制御装置。　
  6. 前記絞り要素は、
    　前記絞り要素構成部品がモールドにより一体化されて形成されているとともに、前記絞り要素の外周側と内周側の両側よりモールドされていることを特長とする請求項５に記載の定流量制御装置。
  7. 前記絞り要素は、
    当該絞り要素の外周部に前記可動弁体に取り付け固定するための突出形状を有していることを特徴とする請求項１～請求項６の何れか１項に記載の定流量制御装置。
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