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JP5350941B2 - 流量制御弁 - Google Patents

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Description

本発明は、ニードル弁体をバルブハウジングの軸方向へ移動させることにより、バルブハウジングに形成された流路の開度を調節して、該流路の流量を調節する流量制御弁に関する。
この種の流量制御弁としては、例えば、特許文献1のニードル弁が挙げられる。このニードル弁は、バルブケースに固定的に組み込まれたシート部材と、このシート部材に組み込まれるとともに、シート部材に対して軸方向に移動可能でかつ回転を阻止されたニードル弁体と、このニードル弁体と同軸上においてバルブケースに組み込まれたねじパイプと、このねじパイプを回転させるためのつまみとを備えている。そして、ニードル弁体とねじパイプとを螺合し、つまみを回転させることによって、ニードル弁体を回転を阻止しつつ軸方向に移動させ、ニードル弁体による制御孔(流路)の開度が制御される結果、流量が調節されるようになっている。
また、つまみは、基端側が目盛りカバーによって覆われるとともに、この目盛りカバーは、バルブケースの側面に固定された支持部材に固定されている。さらに、目盛りカバーは、つまみに対しては相対回転自在になっている。目盛りカバーには、つまみとの相対回転量を指示する目盛りが表示されている。そして、つまみを、目盛りを基準に回転させることによって、ニードル弁体がその目盛りに対応した位置にセットされ、制御孔の開度が制御されるとともに、制御孔の開度が計数化される。
特許第3074288号公報
ところが、特許文献1には詳細に開示されていないが、制御孔の開度を計数化するためには、ニードル弁体を目盛りカバーの目盛りに対応した位置にセットする必要がある。このため、特許文献1のニードル弁においては、目盛りカバーとニードル弁体との間に、ニードル弁体の移動と、目盛りカバーの回転とを連動させるための制御機構を設ける必要があり、制御孔の開度を計数化するための構造が複雑化していた。また、特許文献1のニードル弁は、ニードル弁体をねじパイプに螺合して一体化し、さらに、つまみを回転させた際に、ニードル弁体の回転を阻止しつつ軸方向に移動させるために、シート部材を必要としている。よって、特許文献1のニードル弁は、ニードル弁体の移動に関する構造においても複雑化していた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、流路の開度を計数化する構造及びニードル弁体を移動させるための構造を簡単にすることができる流量制御弁を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、バルブハウジング内に収容されたニードル弁体を前記バルブハウジングの軸方向へ移動させることにより、前記バルブハウジングに形成された流路の開度を調節して、該流路の流量を調節する流量制御弁であって、前記バルブハウジングには螺子孔が形成されるとともに該螺子孔に前記ニードル弁体の螺子部が螺合され、前記バルブハウジングには、前記螺子部を前記螺子孔に対し螺進又は螺退させ前記ニードル弁体の弁部を前記流路に接近又は離間させるために前記ニードル弁体と一体回転可能な操作部材が設けられ、前記操作部材には、前記ニードル弁体において前記螺子部から延設された軸部を一体回転可能に保持する保持部が前記バルブハウジング内に位置するように形成されるとともに、前記保持部の外面には前記操作部材と一体回転する歯部が形成され、前記バルブハウジング内には前記歯部に噛合連結された歯車が回転可能に支持されるとともに前記軸部と同軸上に円環状をなす表示リングが回転可能に支持され、前記表示リングの内周面に形成されたギヤに前記歯車が噛合連結されるとともに外周面には前記ニードル弁体の回転数を示す第1表示部が設けられ、前記操作部材の先端面には、前記ニードル弁体の1回転内での回転量を示す第2表示部が設けられ、前記バルブハウジングには、前記第1表示部を前記バルブハウジング外へ臨ませる表示窓が形成されていることを要旨とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の流量制御弁において、前記操作部材には、前記ニードル弁体と同軸上に正多角形状をなす被係止部が形成されるとともに、前記バルブハウジングには前記被係止部において互いに平行をなす一対の側面に係止する係止部が一対形成されていることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の流量制御弁において、前記保持部は、正多角形状に形成された前記軸部を保持する正多角形状の保持穴を有し、前記軸部に対し前記操作部材を軸方向にスライド移動可能とするものであり、前記操作部材の前記バルブハウジングの端面と対向する内奥面には、一対の係合凸部が突設されるとともに、前記バルブハウジングの端部には前記係合凸部に係合可能な係合凹部が形成され、前記係合凸部と前記係合凹部との係合により前記操作部材の回転が規制されていることを要旨とする。
請求項に記載の発明は、請求項2に記載の流量制御弁において、前記歯部、歯車、及び表示リングと、前記被係止部、及び係止部とは、前記バルブハウジングの軸方向に位置ずれした位置に設けられていることを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の流量制御弁において、前記操作部材は、前記先端面を蓋底面とした有蓋円筒状をなし、前記保持部は前記操作部材の内面中央部に突設して設けられるものであり、前記バルブハウジングの外周側面を覆う前記操作部材の外周側面には、前記ニードル弁体の1回転内での回転量を示す第3表示部が設けられていることを要旨とする。
本発明によれば、流路の開度を計数化する構造及びニードル弁体を移動させるための構造を簡単にすることができる。
実施形態のスピードコントローラを示す縦断面図。 実施形態のスピードコントローラを示す斜視図。 実施形態のスピードコントローラを示す図2の3−3線断面図。 実施形態のスピードコントローラを示す図2の4−4線断面図。 (a)はスピードコントローラの別例を示す部分断面図、(b)は図5(a)のb−b線断面図。
以下、本発明の流量制御弁をスピードコントローラに具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1に示すように、スピードコントローラ11のバルブハウジング12は、円筒状をなす。このバルブハウジング12は、バルブハウジング12の一側部(下側部)を構成する円筒状の金属製の第1ハウジング13と、この第1ハウジング13に一体に組付けられてバルブハウジング12の他側部(上側部)を構成する円筒状の合成樹脂製の第2ハウジング14とから形成されている。バルブハウジング12の中心軸Lの延びる方向をバルブハウジング12、第1ハウジング13、及び第2ハウジング14の軸方向とする。
第1ハウジング13における軸方向の一端側(下端側)には、その一端に開口し、流体としてのエアが導入されるエア導入孔13aが形成されている。このエア導入孔13a内には、金属製のオリフィス15が配設されるとともに、エア導入孔13aの周面と、この周面に対向するオリフィス15の外周面との間にはゴム製のシール部材16が介装されている。そして、オリフィス15の内側には、エア導入孔13aに導入されたエアが流れる流路15aが形成されている。
また、第1ハウジング13の一端側には、第1ハウジング13の側面に開口するとともにエア導入孔13aに連通し、流路15aを通過したエアが導出されるエア導出孔13bが形成されている。第1ハウジング13内には、エア導入孔13aの他端(上端)に連通する弁孔13cが形成されるとともに、弁孔13cの他端(上端)に連通する螺子孔13dが形成されている。エア導入孔13a、弁孔13c、及び螺子孔13dは、第1ハウジング13の同軸上に形成されている。
第1ハウジング13の一端側外周には、継手19が装着されている。継手19は、その内部に形成された通路19aがエア導出孔13bに連通するように、第1ハウジング13に装着され、エア導出孔13bから導出されたエアは、継手19の通路19aを流れて流体圧機器へと供給される。第1ハウジング13の一端側外周面には、第1ハウジング13の外周面と、継手19の内周面との間をシールするOリング13eが装着されている。
第1ハウジング13の他端面(上端面)における縁寄りの位置には、軸孔13fが凹設されるとともに、この軸孔13fには、合成樹脂製の歯車25の回転軸25aが回転可能に支持されている。この歯車25は、第2ハウジング14内に収容されている。
第2ハウジング14の軸方向中央部の内周面には、環状をなす区画壁14aが第2ハウジング14内に向けて突設されている。第2ハウジング14内において、第1ハウジング13の他端面と、区画壁14aとの間に区画された空間Sには、上記歯車25が配設されている。歯車25は、区画壁14aによって空間Sから飛び出ることが規制されている。また、図4に示すように、空間Sにおいて、歯車25の外側には、軸部17cに対して同心円状をなし、かつ円環状をなす合成樹脂製の表示リング26が、歯車25及び軸部17cを囲むように配設されている。
表示リング26の内周面には、ギヤ26aが内周面の全周に亘って形成されるとともに、ギヤ26aは歯車25に噛合連結されている。また、表示リング26の外周面には、後述するニードル弁体17の回転数を表示する表示部として、複数の第1目盛り26bが等間隔おきに印字されている。第2ハウジング14には、第1目盛り26bを第2ハウジング14外へ臨ませるための表示窓14bが形成されている。また、図1及び図3に示すように、第2ハウジング14内において、区画壁14aよりも他端側(上端側)には、一対の係止部14cが互いに平行をなすように架設されている。係止部14cそれぞれは弾性変形可能に形成されている。
図1及び図2に示すように、バルブハウジング12(第2ハウジング14)の他端(上端)には、有蓋円筒状をなす合成樹脂製の操作部材21がバルブハウジング12の中心軸Lを中心にして回転可能に設けられている。操作部材21の内面中央部には、筒状の保持部22が突設されている。この保持部22は、先端側(下端側)の円筒状をなす連結部23と、図3に示すように、基端側(上端側)の正多角形状(正八角筒状)をなす被係止部24とから形成されている。図4に示すように、保持部22の外面たる連結部23の外面には、二条の歯部23aが保持部22の軸方向へ延びるように形成されている。また、連結部23の先端(下端)側の内面には、一対の係合溝23bが連結部23の径方向に対向する位置に形成されている。
そして、図1に示すように、連結部23は、区画壁14aの内側を通過して空間S内まで延設されるとともに、連結部23の歯部23aは、歯車25に噛合連結されている。よって、操作部材21の回転に伴う連結部23の回転は、歯部23a及び歯車25を介して表示リング26に伝達され、操作部材21の回転に連動して表示リング26が回転するようになっている。具体的には、操作部材21を1回転させると、操作部材21と一体回転する歯部23aによって歯車25が二条分だけ回転するとともに、歯車25の回転に伴い表示リング26が二条分だけ回転する。すると、表示窓14bには、操作部材21が1回転する前の第1目盛り26bの値に1加算した値が表示される。
また、被係止部24は、一対の係止部14cの内側に配設されている。被係止部24の対向する一対の側面に対し、一対の係止部14cそれぞれが係止して、被係止部24の回転、すなわち、操作部材21の回転が規制されている。一対の係止部14c及び被係止部24は、歯部23aと、歯車25と、表示リング26とが噛合連結された部位に対し、バルブハウジング12の軸方向へ位置ずれした位置に配設されている。
バルブハウジング12内には、金属製のニードル弁体17が収容されている。このニードル弁体17は、軸方向の一端側(下端側)に先細テーパ状をなす弁部17aを備える。弁部17aの周面にはOリング17dが装着されている。また、ニードル弁体17は、軸方向の中央部付近に螺子部17bを備えるとともに、軸方向の他端側(上端側)に螺子部17bから延設された軸部17cを備える。軸部17cには、軸部17cの径方向に対向する位置に一対の係合突起17eが突設されている。
そして、ニードル弁体17は、軸部17cが保持部22内に圧入されるとともに、一対の係合突起17eが連結部23の係合溝23bに係合されて操作部材21と一体回転可能に保持されている。したがって、操作部材21を1回転させると、ニードル弁体17も1回転し、歯部23aによって歯車25が二条分だけ回転するとともに、歯車25の回転に伴い表示リング26が二条分だけ回転する。その結果、表示窓14bには、ニードル弁体17が1回転する前の第1目盛り26bの値に1加算した値が表示される。したがって、歯部23a、歯車25、及び表示リング26によって、ニードル弁体17の回転数を計数化し、流路15aの開度を計数化するための構造が形成されている。
また、ニードル弁体17は、保持部22の連結部23及び被係止部24と同軸上に位置している。ニードル弁体17は、螺子部17bが螺子孔13dに螺合されるとともに、この螺合状態で弁部17aが弁孔13c内に配置されている。
そして、操作部材21によってニードル弁体17を回転させることにより、ニードル弁体17が操作部材21と同じ方向に回転する。すると、螺子部17bが螺子孔13dに対し螺進又は螺退し、ニードル弁体17がバルブハウジング12の中心軸Lの延びる方向(軸方向)に沿って移動して弁部17aが流路15a(エア導入孔13a)に対して接近又は離間可能になっている。弁部17aが流路15aに対し接近すると、流路15aにおける流量が減少され、弁部17aが流路15aに対し離間すると、流路15aにおける流量が増大される。よって、螺子部17bと螺子孔13dとから、ニードル弁体17をバルブハウジング12の軸方向へ移動させるための構造が形成されている。
また、操作部材21及びニードル弁体17は、1回転(360度)を、被係止部24の側面の数で割った値(本実施形態では360度/8面=45度)を1段階として回転可能になっている。操作部材21の先端面(上端面)には、第2目盛り21a(0〜7)が操作部材21の周方向に等間隔おきに印字されている。この第2目盛り21aは、ニードル弁体17の1回転内での回転量を表示している。そして、バルブハウジング12の軸方向において、表示窓14bと同軸上に位置する第2目盛り21aが、ニードル弁体17を1回転内で何段階回転させたかを示すようになっている。例えば、表示窓14bと同軸上に位置する第2目盛り21aが「0」になったとき、ニードル弁体17は1回転内での回転量が0であり、表示窓14bと同軸上に位置する第2目盛り21aが「3」になったとき、ニードル弁体17は3段階回転させたことになる。
さて、上記スピードコントローラ11によって、流量を所定量に調節する場合、操作部材21を45度ずつ回転させて、操作部材21を1段階ずつ回転させると、その1段階の回転量に応じてニードル弁体17の螺子部17bが一定量ずつ螺子孔13dに対し螺進又は螺退する。すると、操作部材21の1段階の回転に応じて流路15aの開度が変更され、その変更に応じて流量が調節される。
操作部材21を45度回転させる際、両係止部14cは被係止部24の角部によって内側から外方へ押圧され互いの間隔を広げるように撓み変形する。そして、操作部材21が45度回動すると、両係止部14cは原形状に復帰するとともに、被係止部24の一対の側面に係止する。すると、操作部材21の回転が規制されるとともに、ニードル弁体17の移動が規制される。
また、操作部材21が1回転すると、歯部23aによって歯車25が二条分だけ回転するとともに、歯車25の回転に伴い表示リング26が二条分だけ回転する。すると、表示窓14bには、操作部材21が1回転する前の第1目盛り26bの値(例えば、10)に1加算した値(例えば、11)が表示され、操作部材21の回転数が目視可能になる。そして、表示窓14bに表示された第1目盛り26bを目視することにより、操作部材21の回転数が表示されるとともに、この回転数に基づき流路15aの開度が計数化される。
また、操作部材21を1回転内で回転させたときは、第1目盛り26bの値は変更されないが、その1回転内での回転量は第2目盛り21aによって目視可能になる。そして、表示窓14bと同軸上に位置する第2目盛り21aを目視することにより、操作部材21の1回転内での回転量が表示されるとともに、この回転量に基づき流路15aの開度が計数化される。したがって、第1目盛り26bと第2目盛り21aとから、ニードル弁体17の回転数が正確に計数化され、流路15aの開度を正確に把握することができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)操作部材21の保持部22にニードル弁体17を保持させ、操作部材21とニードル弁体17とを一体回転にした。また、バルブハウジング12内において、保持部22(連結部23)に歯部23aを形成し、この歯部23aに対し歯車25を噛合連結するとともに、歯車25に対し表示リング26のギヤ26aを噛合連結させた。さらに、表示リング26に第1目盛り26bを印字した。そして、操作部材21の回転により、歯部23a、歯車25、及び表示リング26を回転させ、ニードル弁体17の回転数を第1目盛り26bにより表示させた。よって、歯部23a、歯車25、表示リング26といった簡単な構造により、流路15aの開度を計数化することができる。
(2)また、ニードル弁体17は、操作部材21の保持部22に保持されて操作部材21と一体回転可能になっているとともに、ニードル弁体17の螺子部17bが、バルブハウジング12の螺子孔13dに螺合されている。そして、操作部材21を回転させることにより、ニードル弁体17を直接回転させて、螺子部17bを螺子孔13dに対し螺進又は螺退させることができる。よって、ニードル弁体17を、その回転を阻止させながら移動させる場合と異なり、螺子孔13dと螺子部17bといった簡単な構造でニードル弁体17を移動させることができる。
(3)操作部材21に一体形成された保持部22には、正八角筒状の被係止部24が形成されるとともに、バルブハウジング12には、被係止部24を挟むように一対の係止部14cが形成されている。そして、被係止部24の一対の側面に係止部14cが係止して、操作部材21の回転を規制することができる。したがって、操作部材21の回転を規制するための構造を簡単に設けることができるとともに、例えば、操作部材21に対し、キー等を差し込んで操作部材21の回転を規制する場合と比較して操作部材21の回転を確実に規制することができる。
(4)操作部材21に一体形成された保持部22には、正八角筒状の被係止部24が形成されるとともに、バルブハウジング12には、被係止部24を挟むように一対の係止部14cが形成されている。そして、被係止部24の一対の側面に係止部14cが係止する。よって、操作部材21を1段階回転させると同時に、操作部材21の回転を規制することができる。また、被係止部24と係止部14cとにより、操作部材21の1回転内での回転量を等分に設定することができる。
(5)操作部材21の回転を規制するための構造(一対の係止部14cと被係止部24)は、ニードル弁体17の回転数を計数化するための構造(歯部23aと、歯車25と、表示リング26)に対し、バルブハウジング12の軸方向へ位置ずれした位置に配設されている。このため、例えば、操作部材21の回転を規制するための構造と、ニードル弁体17の回転数を計数化するための構造とが、バルブハウジング12の軸方向において同一平面内に設けられる場合と異なり、スピードコントローラ11の構造を簡単にすることができるとともに、スピードコントローラ11の組立作業を容易にすることができる。
(6)ニードル弁体17は、その螺子部17bがバルブハウジング12の螺子孔13dに対し螺進又は螺退することで移動する。すなわち、ニードル弁体17は、バルブハウジング12に直接形成された螺子孔13dによってバルブハウジング12の軸方向へ移動するようにガイドされる。したがって、背景技術のように、バルブケースとは別体に設けられたシート部材によって、ニードル弁体を軸方向に移動させる場合と異なり、本実施形態のニードル弁体17を軸ずれさせることなく移動させることができる。
(7)ニードル弁体17は、軸部17cを操作部材21の保持部22に圧入することにより、操作部材21と一体回転可能になっている。よって、操作部材21とニードル弁体17とを簡単な構成で一体化することができる。
(8)バルブハウジング12には、第1目盛り26bをバルブハウジング12外へ臨ませる表示窓14bが形成されている。よって、操作部材21の回転数を表示した第1目盛り26b以外は、第2ハウジング14によって覆われることになる。したがって、例えば、全ての第1目盛り26bを露出させるとともに矢印によって指し示された第1目盛り26bによって操作部材21の回転数を表示させる場合と比較して、第1目盛り26bを目視しやすくすることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図5(b)に示すように、保持部22の内面を正六角筒状(正多角形状)に形成するとともに、軸部17cを正六角柱状に形成し、操作部材21に対しニードル弁体17を一体回転可能にする。また、図5(a)に示すように、軸部17cに対し保持部22をスライド移動可能にする。さらに、操作部材21の内奥面に一対の係合凸部21cを突設するとともに、バルブハウジング12(第2ハウジング14)の他端(上端)に、係合凸部21cに係合可能な係合凹部14dを形成する。また、バルブハウジング12(第2ハウジング14)の他端側(上端側)の外周面に規制凹部14eを形成するとともに、操作部材21の内周面に規制凹部14eに係止可能な規制凸部21eを形成する。
このように構成した場合、操作部材21を回転させ、ニードル弁体17の螺子部17bを螺子孔13dに対し螺進又は螺退させた場合、軸部17cに対し操作部材21はスライド移動するため、操作部材21の高さを一定とすることができる。また、操作部材21を回転させる際、規制凹部14eと規制凸部21eの係止により、操作部材21がバルブハウジング12に向けて移動することが規制されている。そして、操作部材21の回転を停止させた後は、規制凸部21eを規制凹部14eから離脱させ、操作部材21をバルブハウジング12に向けて移動させるとともに、係合凸部21cを係合凹部14dに係合させる。すると、この係合により、操作部材21の回転が規制される。
・ 実施形態において、操作部材21の回転を規制する一対の係止部14cは無くてもよい。
・ 流体として液体の流量を調節する流量制御弁に本発明を適用してもよい。
・ 被係止部24の形状は、正六角形状や正方形状に変更してもよい。すなわち、被係止部24の形状は、ニードル弁体17の1段階の回転量に応じて変更してもよい。
・ 係止部14cは、被係止部24の回転を規制できるのであれば、3つ以上形成されていてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記ニードル弁体は前記保持部に圧入されている請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の流量制御弁。
11…流量制御弁としてのスピードコントローラ、12…バルブハウジング、13d…螺子孔、14b…表示窓、14c…係止部、15a…流路、17…ニードル弁体、17a…弁部、17b…螺子部、17c…軸部、21…操作部材、22…保持部、23a…歯部、24…被係止部、25…歯車、26…表示リング、26a…ギヤ、26b…表示部としての第1目盛り。

Claims (5)

  1. バルブハウジング内に収容されたニードル弁体を前記バルブハウジングの軸方向へ移動させることにより、前記バルブハウジングに形成された流路の開度を調節して、該流路の流量を調節する流量制御弁であって、
    前記バルブハウジングには螺子孔が形成されるとともに該螺子孔に前記ニードル弁体の螺子部が螺合され、
    前記バルブハウジングには、前記螺子部を前記螺子孔に対し螺進又は螺退させ前記ニードル弁体の弁部を前記流路に接近又は離間させるために前記ニードル弁体と一体回転可能な操作部材が設けられ、
    前記操作部材には、前記ニードル弁体において前記螺子部から延設された軸部を一体回転可能に保持する保持部が前記バルブハウジング内に位置するように形成されるとともに、前記保持部の外面には前記操作部材と一体回転する歯部が形成され、
    前記バルブハウジング内には前記歯部に噛合連結された歯車が回転可能に支持されるとともに前記軸部と同軸上に円環状をなす表示リングが回転可能に支持され、前記表示リングの内周面に形成されたギヤに前記歯車が噛合連結されるとともに外周面には前記ニードル弁体の回転数を示す第1表示部が設けられ
    前記操作部材の先端面には、前記ニードル弁体の1回転内での回転量を示す第2表示部が設けられ、
    前記バルブハウジングには、前記第1表示部を前記バルブハウジング外へ臨ませる表示窓が形成されている流量制御弁。
  2. 前記操作部材には、前記ニードル弁体と同軸上に正多角形状をなす被係止部が形成されるとともに、前記バルブハウジングには前記被係止部において互いに平行をなす一対の側面に係止する係止部が一対形成されている請求項1に記載の流量制御弁。
  3. 前記保持部は、正多角形状に形成された前記軸部を保持する正多角形状の保持穴を有し、前記軸部に対し前記操作部材を軸方向にスライド移動可能とするものであり、
    前記操作部材の前記バルブハウジングの端面と対向する内奥面には、一対の係合凸部が突設されるとともに、前記バルブハウジングの端部には前記係合凸部に係合可能な係合凹部が形成され、前記係合凸部と前記係合凹部との係合により前記操作部材の回転が規制されている請求項1に記載の流量制御弁。
  4. 前記歯部、歯車、及び表示リングと、前記被係止部、及び係止部とは、前記バルブハウジングの軸方向に位置ずれした位置に設けられている請求項2に記載の流量制御弁。
  5. 前記操作部材は、前記先端面を蓋底面とした有蓋円筒状をなし、前記保持部は前記操作部材の内面中央部に突設して設けられるものであり、前記バルブハウジングの外周側面を覆う前記操作部材の外周側面には、前記ニードル弁体の1回転内での回転量を示す第3表示部が設けられている請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の流量制御弁。
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