(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024106905
(43)【公開日】2024-08-08
(54)【発明の名称】ニードル弁及び圧力調整装置
(51)【国際特許分類】
F16K 1/32 20060101AFI20240801BHJP
【FI】
F16K1/32 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023011393
(22)【出願日】2023-01-27
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】596157780
【氏名又は名称】横河計測株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100149249
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達也
(72)【発明者】
【氏名】吉田 真
(72)【発明者】
【氏名】永嶋 裕和
【テーマコード(参考)】
3H052
【Fターム(参考)】
3H052AA01
3H052BA35
3H052CD02
(57)【要約】
【課題】安定した流量調整を実現できるニードル弁及び圧力調整装置を提供する。
【解決手段】ニードル部2と、ニードル部2の挿入量に応じて流量が変化する流量調整部3aを有する流路3を形成する流路形成部材4と、ニードル部2を保持する保持部5と、保持部5を流量調整部3aに対して前進方向と後退方向に選択的に移動させることで保持部5の進退方向の位置を調整する駆動部6と、少なくとも1つの弾性部7とを有し、保持部5は、ニードル部2の被接触部2aに対して後退方向側から対向する接触部5aを有し、弾性部7は、ニードル部2に接触する第1部分7aと保持部5に接触する第2部分7bとを有し、ニードル部2の被接触部2aに保持部5の接触部5aを接触させる弾性力を第1部分7aと第2部分7bとの間に生じる、ニードル弁1。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ニードル部と、
前記ニードル部の挿入量に応じて流量が変化する流量調整部を有する流路を形成する流路形成部材と、
前記ニードル部を保持する保持部と、
前記保持部を前記流量調整部に対して前進方向と後退方向に選択的に移動させることで前記保持部の進退方向の位置を調整する駆動部と、
少なくとも1つの弾性部とを有し、
前記保持部は、前記ニードル部の被接触部に対して後退方向側から対向する接触部を有し、
前記弾性部は、前記ニードル部に接触する第1部分と前記保持部に接触する第2部分とを有し、前記ニードル部の前記被接触部に前記保持部の前記接触部を接触させる弾性力を前記第1部分と前記第2部分との間に生じる、ニードル弁。
【請求項2】
前記保持部の前記接触部と前記ニードル部の前記被接触部とは、前記進退方向に平行な所定平面内で前記進退方向に対して前記ニードル部を傾かせるように互いに摺動可能であり、
前記ニードル弁は、前記弾性部における前記第1部分と前記第2部分との間に生じる前記弾性力を調整することで前記所定平面内での前記進退方向に対する前記ニードル部の傾きを調整する弾性力調整部を有する、請求項1に記載のニードル弁。
【請求項3】
前記弾性部は圧縮バネで構成され、
前記保持部は、前記弾性力調整部と保持部本体とを有し、
前記弾性力調整部は、頭部と軸部を有するネジで構成され、
前記ネジの前記軸部は、前記圧縮バネを通って前記保持部本体のネジ穴に連結し、
前記圧縮バネの前記前進方向の端部は、前記ネジの前記頭部に接触する前記第2部分を構成し、
前記圧縮バネの前記後退方向の端部は、前記ニードル部に接触する前記第1部分を構成する、請求項2に記載のニードル弁。
【請求項4】
前記ニードル部は、基端部から先端部に向けて凹む凹部を有し、
前記ニードル部の前記凹部は前記被接触部を有し、
前記保持部は、前記前進方向に突出する凸曲面状の凸部を有し、
前記保持部の前記凸部は前記接触部を有し、
前記弾性部の前記第1部分は、前記ニードル部の前記基端部の外周部に接触する、請求項2に記載のニードル弁。
【請求項5】
前記ニードル部の前記基端部の前記外周部の中心を挟んだ2箇所に配置される第1及び第2の前記弾性部を有する、請求項4に記載のニードル弁。
【請求項6】
前記第1及び第2の弾性部の周方向の中間部に配置される第3の前記弾性部を有する、請求項5に記載のニードル弁。
【請求項7】
前記ニードル部は、前記流量調整部において前記流路形成部材の被シール部に前記ニードル部の全周に亘って接触可能なシール部を有する、請求項1に記載のニードル弁。
【請求項8】
前記シール部は弾性部材で構成される、請求項7に記載のニードル弁。
【請求項9】
前記シール部は、前記被シール部への接触時に、前記前進方向に先細状となるように前記進退方向に対して第1傾斜角度で傾斜し、
前記被シール部は、前記前進方向に先細状となるように前記進退方向に対して第2傾斜角度で傾斜し、
前記シール部と前記被シール部との全周に亘るどの接触位置においても、前記第1傾斜角度は前記第2傾斜角度以上である、請求項7に記載のニードル弁。
【請求項10】
請求項1~9の何れか1項に記載のニードル弁を有し、
前記ニードル部の前記挿入量に応じて前記流路の前記流量調整部における流体の前記流量を調整することで、前記流体の圧力を調整する圧力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示はニードル弁及び圧力調整装置に関する。
【背景技術】
【0002】
圧力調整装置などに利用できるニードル弁であって、ニードル部と、ニードル部の挿入量に応じて流量が変化する流量調整部を有する流路を形成する流路形成部材と、ニードル部を保持する保持部と、保持部を流量調整部に対して前進方向と後退方向に選択的に移動させることで保持部の進退方向の位置を調整する駆動部と、弾性部とを有し、保持部は、ニードル部の被接触部に対して後退方向側から対向する接触部を有し、弾性部は、ニードル部に接触する第1部分と流路形成部材に接触する第2部分とを有し、ニードル部の被接触部に保持部の接触部を接触させる弾性力を第1部分と第2部分との間に生じる、ニードル弁が知られている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のようなニードル弁では、ニードル部と保持部との間の接触状態が、流路形成部材に対する保持部の進退方向の位置に応じて変化する虞があるため、ノイズ、ヒステリシス等の少ない安定した流量調整を実現する上で改善の余地がある。
【0005】
そこで本開示の目的は、安定した流量調整を実現できるニードル弁及び圧力調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様は以下のとおりである。
【0007】
[1]
ニードル部と、
前記ニードル部の挿入量に応じて流量が変化する流量調整部を有する流路を形成する流路形成部材と、
前記ニードル部を保持する保持部と、
前記保持部を前記流量調整部に対して前進方向と後退方向に選択的に移動させることで前記保持部の進退方向の位置を調整する駆動部と、
少なくとも1つの弾性部とを有し、
前記保持部は、前記ニードル部の被接触部に対して後退方向側から対向する接触部を有し、
前記弾性部は、前記ニードル部に接触する第1部分と前記保持部に接触する第2部分とを有し、前記ニードル部の前記被接触部に前記保持部の前記接触部を接触させる弾性力を前記第1部分と前記第2部分との間に生じる、ニードル弁。
【0008】
[2]
前記保持部の前記接触部と前記ニードル部の前記被接触部とは、前記進退方向に平行な所定平面内で前記進退方向に対して前記ニードル部を傾かせるように互いに摺動可能であり、
前記ニードル弁は、前記弾性部における前記第1部分と前記第2部分との間に生じる前記弾性力を調整することで前記所定平面内での前記進退方向に対する前記ニードル部の傾きを調整する弾性力調整部を有する、[1]に記載のニードル弁。
【0009】
[3]
前記弾性部は圧縮バネで構成され、
前記保持部は、前記弾性力調整部と保持部本体とを有し、
前記弾性力調整部は、頭部と軸部を有するネジで構成され、
前記ネジの前記軸部は、前記圧縮バネを通って前記保持部本体のネジ穴に連結し、
前記圧縮バネの前記前進方向の端部は、前記ネジの前記頭部に接触する前記第2部分を構成し、
前記圧縮バネの前記後退方向の端部は、前記ニードル部に接触する前記第1部分を構成する、[2]に記載のニードル弁。
【0010】
[4]
前記ニードル部は、基端部から先端部に向けて凹む凹部を有し、
前記ニードル部の前記凹部は前記被接触部を有し、
前記保持部は、前記前進方向に突出する凸曲面状の凸部を有し、
前記保持部の前記凸部は前記接触部を有し、
前記弾性部の前記第1部分は、前記ニードル部の前記基端部の外周部に接触する、[2]又は[3]に記載のニードル弁。
【0011】
[5]
前記ニードル部の前記基端部の前記外周部の中心を挟んだ2箇所に配置される第1及び第2の前記弾性部を有する、[4]に記載のニードル弁。
【0012】
[6]
前記第1及び第2の弾性部の周方向の中間部に配置される第3の前記弾性部を有する、[5]に記載のニードル弁。
【0013】
[7]
第4の前記弾性部を有し、
前記第3及び第4の弾性部は、前記基端部の前記外周部の前記中心を挟んだ2箇所に配置される、[6]に記載のニードル弁。
【0014】
[8]
前記ニードル部は、前記流量調整部において前記流路形成部材の被シール部に前記ニードル部の全周に亘って接触可能なシール部を有する、[1]~[7]の何れか1項に記載のニードル弁。
【0015】
[9]
前記シール部は弾性部材で構成される、[8]に記載のニードル弁。
【0016】
[10]
前記シール部は、前記被シール部への接触時に、前記前進方向に先細状となるように前記進退方向に対して第1傾斜角度で傾斜し、
前記被シール部は、前記前進方向に先細状となるように前記進退方向に対して第2傾斜角度で傾斜し、
前記シール部と前記被シール部との全周に亘るどの接触位置においても、前記第1傾斜角度は前記第2傾斜角度以上である、[8]に記載のニードル弁。
【0017】
[11]
前記シール部と前記被シール部とはそれぞれ円錐状をなす、[10]に記載のニードル弁。
【0018】
[12]
前記シール部は、前記進退方向において前記ニードル部の先端部と前記ニードル部の前記凹部との間に設けられる、[8]~[11]の何れか1項に記載のニードル弁。
【0019】
[13]
前記被シール部への前記シール部の接触時に、前記流路の前記流量調整部において前記流路形成部材と前記ニードル部の先端部との間にクリアランスがある、[8]~[12]の何れか1項に記載のニードル弁。
【0020】
[14]
前記流路は、前記流量調整部において前記前進方向に先細になる先細部を有する、[1]~[13]の何れか1項に記載のニードル弁。
【0021】
[15]
前記駆動部は、前記進退方向に伸び且つ前記流路形成部材に対して回転するネジ軸を有し、
前記保持部は、前記ネジ軸に螺合し、前記流路形成部材に対する前記ネジ軸との共回りを規制され、前記流路形成部材に対する前記進退方向の移動を許容される、[1]~[14]の何れか1項に記載のニードル弁。
【0022】
[16]
前記駆動部は、前記ネジ軸を回転させるアクチュエータを有する、[15]に記載のニードル弁。
【0023】
[17]
[1]~[16]の何れか1項に記載のニードル弁を有し、
前記ニードル部の前記挿入量に応じて前記流路の前記流量調整部における流体の前記流量を調整することで、前記流体の圧力を調整する圧力調整装置。
【発明の効果】
【0024】
本開示によれば、安定した流量調整を実現できるニードル弁及び圧力調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【
図1】一実施形態に係るニードル弁を有する圧力調整装置の一例を示す断面図である。
【
図3】
図2に示すニードル弁の第1変形例を示す投影図である。
【
図4】
図2に示すニードル弁の第2変形例を示す投影図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して本開示の実施形態を詳細に例示説明する。
【0027】
図1~
図2に示すように、一実施形態に係るニードル弁1は、ニードル部2と、ニードル部2の挿入量に応じて流量が変化する流量調整部3aを有する流路3を形成する流路形成部材4と、ニードル部2を保持する保持部5と、保持部5を流量調整部3aに対して前進方向と後退方向に選択的に移動させることで保持部5の進退方向の位置を調整する駆動部6と、少なくとも1つの弾性部7とを有し、保持部5は、ニードル部2の被接触部2aに対して後退方向側から対向する接触部5aを有し、弾性部7は、ニードル部2に接触する第1部分7aと保持部5に接触する第2部分7bとを有し、ニードル部2の被接触部2aに保持部5の接触部5aを接触させる弾性力を第1部分7aと第2部分7bとの間に生じる。
【0028】
上記構成によれば、ニードル部2の被接触部2aに保持部5の接触部5aを接触させる弾性力が、流路形成部材4に対する保持部5の進退方向の位置に影響されにくいため、ノイズ、ヒステリシス等の少ない安定した流量調整を実現できる。
【0029】
保持部5の接触部5aとニードル部2の被接触部2aとは、進退方向に平行な所定平面内で進退方向に対してニードル部2を傾かせるように互いに摺動可能であり、ニードル弁1は、弾性部7における第1部分7aと第2部分7bとの間に生じる弾性力を調整することで所定平面内での進退方向に対するニードル部2の傾きを調整する弾性力調整部8を有する。上記構成によれば、ニードル部2を流路3の流量調整部3aに対して適切な大きさの圧力で接触させながら進退方向に移動させるようにニードル部2の傾きを調整することにより、接触によるニードル部2の振れの抑制によって流量の安定化を図りつつ、ニードル部2の進退時におけるニードル部2と流量調整部3aとの接触部5aでの摩擦力の抑制によってノイズ、ヒステリシス等を抑制できる。また上記構成によれば、ニードル部2を流路3の流量調整部3aに対して接触させずに進退方向に移動させるようにニードル部2の傾きを調整することにより、ノイズ、ヒステリシス等を抑制できる。
【0030】
弾性部7は圧縮バネで構成され、保持部5は、弾性力調整部8と保持部本体9とを有し、弾性力調整部8は、頭部10aと軸部10bを有するネジ10で構成され、ネジ10の軸部10bは、圧縮バネを通って保持部本体9のネジ穴9aに連結し、圧縮バネの前進方向の端部は、ネジ10の頭部10aに接触する第2部分7bを構成し、圧縮バネの後退方向の端部は、ニードル部2に接触する第1部分7aを構成する。上記構成によれば、ネジ10を回転させることで弾性力を簡単に調整できる。
【0031】
ニードル部2は、基端部から先端部2eに向けて凹む凹部2bを有し、ニードル部2の凹部2bは被接触部2aを有し、保持部5は、前進方向に突出する凸曲面状の凸部5bを有し、保持部5の凸部5bは接触部5aを有し、弾性部7の第1部分7aは、ニードル部2の基端部の外周部2cに接触する。上記構成によれば、ニードル部2の傾きの調整精度を高めることができる。
【0032】
ニードル部2の基端部の外周部2cの中心を挟んだ2箇所に配置される第1及び第2の弾性部7を有する。上記構成によれば、ニードル部2の傾きの調整精度を高めることができる。
【0033】
第1及び第2の弾性部7の周方向の中間部に配置される第3の弾性部7を有する。上記構成によれば、ニードル部2の傾きの調整精度を高めることができる。
【0034】
第4の弾性部7(不図示)を有し、第3及び第4の弾性部7は、基端部の外周部2cの中心を挟んだ2箇所に配置される構成としてもよい。上記構成によれば、ニードル部2の傾きの調整精度を高めることができる。
【0035】
ニードル部2は、流量調整部3aにおいて流路形成部材4の被シール部4aにニードル部2の全周に亘って接触可能なシール部2dを有する。上記構成によれば、流量調整部3aの流量をゼロまで調整できる。
【0036】
シール部2dは弾性部材で構成される。上記構成によれば、シール性を高めることができる。また、ニードル部2の前進時にシール部2dが被シール部4aに食い込むことを抑制できる。
【0037】
シール部2dは、進退方向においてニードル部2の先端部2eとニードル部2の凹部2bとの間に設けられる。上記構成によれば、シール性を高めることができる。
【0038】
被シール部4aへのシール部2dの接触時に、流路3の流量調整部3aにおいて流路形成部材4とニードル部2の先端部2eとの間にクリアランスCがある。上記構成によれば、流量調整を効率化できる。
【0039】
流路3は、流量調整部3aにおいて前進方向に先細になる先細部3a1を有する。上記構成によれば、流量調整を効率化できる。
【0040】
駆動部6は、進退方向に伸び且つ流路形成部材4に対して回転するネジ軸6aを有し、保持部5は、ネジ軸6aに螺合し、流路形成部材4に対するネジ軸6aとの共回りを規制され、流路形成部材4に対する進退方向の移動を許容される。上記構成によれば、ニードル部2の進退方向の移動を効率化できる。
【0041】
駆動部6は、ネジ軸6aを回転させるアクチュエータ(不図示)を有する。上記構成によれば、ニードル部2の進退方向の移動を効率化できる。
【0042】
本実施形態に係る圧力調整装置11は、ニードル弁1を有し、ニードル部2の挿入量に応じて流路3の流量調整部3aにおける流体(例えば気体)の流量を調整することで、流体の圧力を調整する。上記構成によれば、安定した流量調整により安定した圧力調整を実現できる。
【0043】
シール部2dは、
図3に示す第1変形例のような構成としてもよい。第1変形例では、シール部2dは、被シール部4aへの接触時に、前進方向に先細状となるように進退方向に対して第1傾斜角度で傾斜し、被シール部4aは、前進方向に先細状となるように進退方向に対して第2傾斜角度で傾斜し、シール部2dと被シール部4aとの全周に亘るどの接触位置においても、第1傾斜角度は第2傾斜角度以上である。上記構成によれば、シール性を高めることができる。また、ニードル部2の前進時にシール部2dが被シール部4aに食い込むことを抑制できる。
【0044】
第1変形例では、シール部2dと被シール部4aとはそれぞれ円錐状をなす。上記構成によれば、シール性を高めることができる。
【0045】
図4に示す第2変形例のように、ニードル部2はシール部2dを有さない構成としてもよい。上記構成によれば、構造を簡単化できる。
【0046】
本開示は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0047】
したがって、前述した実施形態に係るニードル弁1は、ニードル部2と、ニードル部2の挿入量に応じて流量が変化する流量調整部3aを有する流路3を形成する流路形成部材4と、ニードル部2を保持する保持部5と、保持部5を流量調整部3aに対して前進方向と後退方向に選択的に移動させることで保持部5の進退方向の位置を調整する駆動部6と、少なくとも1つの弾性部7とを有し、保持部5は、ニードル部2の被接触部2aに対して後退方向側から対向する接触部5aを有し、弾性部7は、ニードル部2に接触する第1部分7aと保持部5に接触する第2部分7bとを有し、ニードル部2の被接触部2aに保持部5の接触部5aを接触させる弾性力を第1部分7aと第2部分7bとの間に生じる、ニードル弁1である限り、種々変更可能である。
【符号の説明】
【0048】
1 ニードル弁
2 ニードル部
2a 被接触部
2b 凹部
2c 外周部
2d シール部
2e 先端部
3 流路
3a 流量調整部
3a1 先細部
4 流路形成部材
4a 被シール部
5 保持部
5a 接触部
5b 凸部
6 駆動部
6a ネジ軸
7 弾性部
7a 第1部分
7b 第2部分
8 弾性力調整部
9 保持部本体
9a ネジ穴
10 ネジ
10a 頭部
10b 軸部
11 圧力調整装置
C クリアランス