JP2014070688A - Valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流動性を備えた物体を間欠的に放出するバルブ装置に関する。 The present invention relates to a valve device that intermittently discharges an object having fluidity.
流動性を備えた物体（例えば、塗料）を間欠的に放出するバルブ装置では、その物体の漏れを防ぐ手段として、環状の可撓性膜を用いた構造が知られている。この構造では、弁軸の外周部が可撓性膜の中心に形成された貫通穴の周縁部に密着している。上記物体を間欠的に放出するために弁軸が軸方向に移動すると、弁軸の移動に連動して可撓性膜は変形する。 In a valve device that intermittently discharges an object (for example, paint) having fluidity, a structure using an annular flexible film is known as means for preventing leakage of the object. In this structure, the outer peripheral portion of the valve shaft is in close contact with the peripheral portion of the through hole formed at the center of the flexible membrane. When the valve shaft moves in the axial direction to discharge the object intermittently, the flexible membrane is deformed in conjunction with the movement of the valve shaft.
図８は、本発明に関連するバルブ装置の断面図である。図８に示すバルブ装置１１０では、流動性物体１９０が流入口１８１から弁箱１４１の内部に流入する。弁箱１４１の内部には、流動性物体１９０の漏れを防ぐための環状の可撓性膜１２５が設けられている。可撓性膜１２５の中心に形成された貫通穴には、弁軸１２２が密着している。弁軸１２２の一端には弁体１２１が設けられている。弁軸１２２の他端には、アクチュエータ１６０が接続されている。アクチュエータ１６０が弁軸１２２を軸方向に移動させることによって、弁体１２１は、弁座１４２に接触する位置と弁座１４２から離れた位置との間を往復移動する。弁体１２１の往復移動によって、流動性物体１９０は、流出口１８２から間欠的に放出される。 FIG. 8 is a sectional view of a valve device related to the present invention. In the valve device 110 shown in FIG. 8, the fluid object 190 flows into the valve box 141 from the inlet 181. Inside the valve box 141, an annular flexible film 125 for preventing leakage of the fluid object 190 is provided. The valve shaft 122 is in close contact with the through hole formed at the center of the flexible membrane 125. A valve body 121 is provided at one end of the valve shaft 122. An actuator 160 is connected to the other end of the valve shaft 122. When the actuator 160 moves the valve shaft 122 in the axial direction, the valve body 121 reciprocates between a position in contact with the valve seat 142 and a position away from the valve seat 142. As the valve body 121 reciprocates, the fluid object 190 is intermittently discharged from the outlet 182.
上記のように構成されたバルブ装置１１０では、流動性物体１９０が弁箱１４１の内部に流入することによって、弁箱１４１の内部が高圧状態となる。そのため、可撓性膜１２５が弁箱１４１の内部圧力によって大きく膨張するので、可撓性膜１２５の耐久性の低下が懸念される。そこで、このような問題を解決するための技術が特許文献１に提案されている。特許文献１には、ダイヤフラム（可撓性膜）の高圧流体と接する面の反対面に弾性部材を設置する技術が開示されている。この弾性部材は、高圧流体によってダイヤフラムに加えられた大きな負荷（圧力）を緩和させる。そのため、特許文献１に記載の技術を上述したバルブ装置１１０に適用すると可撓性膜１２５の膨張を抑えることが可能となる。 In the valve device 110 configured as described above, the fluid object 190 flows into the valve box 141, whereby the inside of the valve box 141 is in a high pressure state. Therefore, since the flexible membrane 125 is greatly expanded by the internal pressure of the valve box 141, there is a concern that the durability of the flexible membrane 125 may be lowered. Therefore, Patent Document 1 proposes a technique for solving such a problem. Patent Document 1 discloses a technique of installing an elastic member on a surface opposite to a surface in contact with a high-pressure fluid of a diaphragm (flexible film). This elastic member relieves a large load (pressure) applied to the diaphragm by the high-pressure fluid. Therefore, when the technique described in Patent Document 1 is applied to the valve device 110 described above, the expansion of the flexible film 125 can be suppressed.
特許文献１に記載の技術では、弾性部材はウレタン等の有体物（固体）である。そのため、特許文献１に記載の技術を上述したバルブ装置１１０に適用した場合、可撓性膜１２５と弾性部材との接触面で生じた摩擦によって可撓性膜１２５の摩耗が懸念される。 In the technique described in Patent Document 1, the elastic member is a tangible material (solid) such as urethane. Therefore, when the technique described in Patent Document 1 is applied to the valve device 110 described above, there is a concern about wear of the flexible film 125 due to friction generated on the contact surface between the flexible film 125 and the elastic member.
そこで、本発明は、可撓性膜の膨張を抑え、かつ可撓性膜の耐摩耗性を向上させることが可能なバルブ装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a valve device that can suppress the expansion of the flexible membrane and improve the wear resistance of the flexible membrane.
上記目的を達成するために本発明のバルブ装置は、流動性を備えた物体が内部に収容され、前記物体が前記内部に流入する流入口と、前記物体を前記内部から流出させるための開口部とが形成された弁箱と、前記弁箱の前記内部で往復移動することによって前記開口部を開閉する弁軸と、貫通穴を備え、前記貫通穴の周縁部に前記弁軸の外周部が密着している可撓性膜と、を有し、前記弁箱の前記内部に、前記物体を収容し、前記流入口および前記開口部に連通した収容空間と、前記可撓性膜を隔てて前記収容空間に隣接する密閉空間とが形成され、前記密閉空間に流体が充填されている。 In order to achieve the above object, a valve device according to the present invention includes an object having fluidity accommodated therein, an inlet through which the object flows into the interior, and an opening for allowing the object to flow out from the interior. And a valve shaft that opens and closes the opening by reciprocating inside the valve box, and a through hole, and an outer peripheral portion of the valve shaft is provided at a peripheral portion of the through hole. A flexible membrane that is in close contact, and contains the object inside the valve box and communicates with the inlet and the opening, and the flexible membrane is separated A sealed space adjacent to the housing space is formed, and the sealed space is filled with fluid.
本発明によれば、可撓性膜の膨張を抑え、かつ可撓性膜の耐摩耗性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the expansion of the flexible film and improve the wear resistance of the flexible film.
（実施形態１）
本発明の実施形態１について説明する。図１は、実施形態１のバルブ装置の断面図である。図２は、図１に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of the valve device of the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a cutting line AA shown in FIG.
図１に示すように、本実施形態のバルブ装置１０は、収容空間５０と、密閉空間５１とが内部に形成された弁箱４１を有する。収容空間５０には、流動性物体９が流入口８１から流入する。流入した流動性物体９は、開口部８３から流出する。本実施形態では、流動性物体９は塗料とする。密閉空間５１は、可撓性膜２５を隔てて収容空間５０と隣接している。可撓性膜２５は、第１の可撓性膜２５ａと、第２の可撓性膜２５ｂとを有する。 As shown in FIG. 1, the valve device 10 of the present embodiment includes a valve box 41 in which a housing space 50 and a sealed space 51 are formed. The fluid body 9 flows into the accommodation space 50 from the inflow port 81. The flowing fluid body 9 flows out from the opening 83. In the present embodiment, the fluid object 9 is a paint. The sealed space 51 is adjacent to the accommodation space 50 with the flexible film 25 interposed therebetween. The flexible film 25 includes a first flexible film 25a and a second flexible film 25b.
第１の可撓性膜２５ａは、中心部に貫通穴３４を備えた環状に形成されている（図２参照）。第１の可撓性膜２５ａの素材には、例えば、合成樹脂、天然ゴム、合成ゴムなどが適している。第１の可撓性膜２５ａの貫通穴３４の周縁部には弁軸２２の外周部が密着している。 The first flexible film 25a is formed in an annular shape having a through hole 34 at the center (see FIG. 2). For example, a synthetic resin, natural rubber, or synthetic rubber is suitable for the material of the first flexible film 25a. The outer periphery of the valve shaft 22 is in close contact with the peripheral edge of the through hole 34 of the first flexible membrane 25a.
第１の可撓性膜２５ａの貫通穴３４には弁軸２２が挿入されている。弁軸２２は径の違いによる段差があり、この段差部分の外周部が貫通穴３４の周縁部に密着している。弁軸２２は、環状の固定部材２４を介してナット２３で固定される。第１の可撓性膜２５ａの外周部は、ベース２６に取り付けられた環状の支持部材３０に支持され、環状の固定部材２８で固定される。 The valve shaft 22 is inserted into the through hole 34 of the first flexible membrane 25a. The valve shaft 22 has a step due to a difference in diameter, and the outer peripheral portion of the step portion is in close contact with the peripheral portion of the through hole 34. The valve shaft 22 is fixed with a nut 23 via an annular fixing member 24. The outer peripheral portion of the first flexible film 25 a is supported by an annular support member 30 attached to the base 26 and is fixed by an annular fixing member 28.
第２の可撓性膜２５ｂは、第１の可撓性膜２５ａの周囲に第１の可撓性膜２５ａから離れて位置している。本実施形態では、第２の可撓性膜２５ｂは、第１の可撓性膜２５ａを周方向に連続して囲む環状に形成されている。 The second flexible film 25b is located around the first flexible film 25a and away from the first flexible film 25a. In the present embodiment, the second flexible film 25b is formed in an annular shape that continuously surrounds the first flexible film 25a in the circumferential direction.
第２の可撓性膜２５ｂの内周部は、第１の可撓性膜２５ａとともに、支持部材３０に支持され固定部材２８で固定されている。第２の可撓性膜２５ｂの外周部は、ベース２６に支持され、固定部材３１で固定されている。固定部材３１の上面には環状の溝が形成され、この溝にＯリング２９が嵌合されている。 The inner peripheral portion of the second flexible film 25b is supported by the support member 30 and fixed by the fixing member 28 together with the first flexible film 25a. The outer peripheral portion of the second flexible film 25 b is supported by the base 26 and fixed by a fixing member 31. An annular groove is formed on the upper surface of the fixing member 31, and an O-ring 29 is fitted in this groove.
密閉空間５１には、流体３５が充填されている。本実施形態では流体３５にはオイルが用いられている。本実施形態の支持部材３６には、密閉空間５１における第１の可撓性膜２５ａに面する部分と第２の可撓性膜２５ｂに面する部分とをつなぐための孔５３が形成されている。ベース２６には、流体３５を密閉空間５１に注入するための注入口と、密閉空間５１の空気を抜くためのエアー抜き口とが形成されている。密閉空間５１に流体３５が充填された後、液体注入口は栓３６で塞がれ、エアー抜き口は栓３７で塞がれる。ベース２６の中心部には、流体３５が密閉室３５から漏れるのを防ぐためのＯリング３２が取り付けられている。Ｏリング３２は、固定部材３３で固定されている。さらに、ベース２６の中心部には円筒形の弁軸ガイド２７が取り付けられている。弁軸ガイド２７の内部には、弁軸２２が挿入されている。 The sealed space 51 is filled with the fluid 35. In this embodiment, oil is used for the fluid 35. The support member 36 of the present embodiment is formed with a hole 53 for connecting a portion facing the first flexible film 25a and a portion facing the second flexible film 25b in the sealed space 51. Yes. The base 26 is formed with an inlet for injecting the fluid 35 into the sealed space 51 and an air vent for extracting air from the sealed space 51. After the sealed space 51 is filled with the fluid 35, the liquid inlet is closed with a plug 36, and the air vent is closed with a plug 37. An O-ring 32 for preventing the fluid 35 from leaking from the sealed chamber 35 is attached to the center of the base 26. The O-ring 32 is fixed by a fixing member 33. Further, a cylindrical valve shaft guide 27 is attached to the center of the base 26. The valve shaft 22 is inserted into the valve shaft guide 27.
弁軸２２の一端（先端）には弁体２１が設けられている。弁軸２２の他端（後端）にはアクチュエータ６０が接続されている。アクチュエータ６０には、例えば、エアーシリンダ、モータ等が適用される。アクチュエータ６０により弁軸２２は、軸方向に往復移動する。 A valve body 21 is provided at one end (tip) of the valve shaft 22. An actuator 60 is connected to the other end (rear end) of the valve shaft 22. For example, an air cylinder or a motor is applied to the actuator 60. The valve shaft 22 is reciprocated in the axial direction by the actuator 60.
弁箱４１の開口部８３の周縁部には、環状の弁座４２が取り付けられている。弁座は４２、弁箱４１とソケット４３に挟みこまれて固定されている。ソケット４３には圧力流体９０の流出口８２が形成されている。弁箱４１はクランプナット５２にねじ込まれて固定されている。 An annular valve seat 42 is attached to the periphery of the opening 83 of the valve box 41. The valve seat 42 is sandwiched and fixed between the valve box 41 and the socket 43. An outlet 82 for the pressure fluid 90 is formed in the socket 43. The valve box 41 is fixed by being screwed into a clamp nut 52.
上記のように構成されたバルブ装置１０において、弁軸２２の往復移動に伴って弁体２１は、弁座４２に接触する位置と弁座４２から離れた位置との間を移動する。弁体２１が弁座４２に接触すると、開口部８３が開く。一方、弁体２１が弁座４２から離れると、開口部８３は塞がれる。 In the valve device 10 configured as described above, the valve body 21 moves between a position in contact with the valve seat 42 and a position away from the valve seat 42 as the valve shaft 22 reciprocates. When the valve body 21 contacts the valve seat 42, the opening 83 opens. On the other hand, when the valve element 21 is separated from the valve seat 42, the opening 83 is closed.
本実施形態のバルブ装置１０では、収容空間５０に収容された流動性物体９の圧力によって、可撓性膜２５が密閉空間５１側に膨張しようとする。しかし、密閉空間５１には同等の圧力の流体３５が充填されている。そのため、流動性物体９の圧力と流体３５の圧力がつり合い、可撓性膜２５には、余分な応力がかからないので、可撓性膜２５が膨張することもなく、自由に変形することができる状態となる。さらに、流体３５と第１の可撓性膜２５ａとの摩擦による摩耗は、固体の弾性部材（例えば、ウレタン）と第１の可撓性膜２５ａとの摩擦による摩耗に比べて非常に小さい。そのため、第１の可撓性膜２５ａの耐摩耗性が向上する。 In the valve device 10 of the present embodiment, the flexible membrane 25 tends to expand toward the sealed space 51 due to the pressure of the fluid object 9 accommodated in the accommodation space 50. However, the sealed space 51 is filled with the fluid 35 having the same pressure. Therefore, the pressure of the fluid body 9 and the pressure of the fluid 35 are balanced, and no excessive stress is applied to the flexible film 25. Therefore, the flexible film 25 can be freely deformed without expanding. It becomes a state. Furthermore, the wear due to friction between the fluid 35 and the first flexible film 25a is very small compared to the wear due to friction between the solid elastic member (for example, urethane) and the first flexible film 25a. Therefore, the wear resistance of the first flexible film 25a is improved.
さらに、本実施形態のバルブ装置１０では、弁軸２２の上昇に伴って第１の可撓性膜２５ａが上方向に引っ張られても、密閉空間５１の容積が変化しないように第２の可撓性膜２５ｂが変形する。流体３５は、第２の可撓性膜２５ｂの変形によって第１の可撓性膜２５ａに追従することが可能となる。 Furthermore, in the valve device 10 of the present embodiment, even if the first flexible membrane 25a is pulled upward as the valve shaft 22 is lifted, the second possibility is set so that the volume of the sealed space 51 does not change. The flexible film 25b is deformed. The fluid 35 can follow the first flexible film 25a by the deformation of the second flexible film 25b.
本発明では、密閉空間５１に充填される流体３５はオイル（液体）に限定されない。例えば、流体３５は圧縮気体であってもよい。流体３５が圧縮気体であっても、第２の可撓性膜２５ｂの膨張を抑え、かつ第２の可撓性膜２５ｂの耐摩耗性を向上させることは可能となる。 In the present invention, the fluid 35 filled in the sealed space 51 is not limited to oil (liquid). For example, the fluid 35 may be a compressed gas. Even if the fluid 35 is a compressed gas, it is possible to suppress the expansion of the second flexible film 25b and to improve the wear resistance of the second flexible film 25b.
（実施形態２）
本発明の実施形態２について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。図３は、実施形態２のバルブ装置の断面図である。図４は、図３に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。実施形態１と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the valve device of the second embodiment. 4 is a cross-sectional view taken along a cutting line BB shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施形態１のバルブ装置１０では、第２の可撓性膜２５ｂが、第１の可撓性膜２５ａを周方向に連続して囲む環状であった。一方、本実施形態のバルブ装置１１では、第２の可撓性膜２５ｃは、第１の可撓性膜２５ａを周方向に断続的に囲んでいる。具体的には、第２の可撓性膜２５ｃは、実施形態１の第２の可撓性膜２５ｂを周方向に等分割した形状となっている。 In the valve device 10 of the first embodiment, the second flexible film 25b has an annular shape that continuously surrounds the first flexible film 25a in the circumferential direction. On the other hand, in the valve device 11 of the present embodiment, the second flexible film 25c intermittently surrounds the first flexible film 25a in the circumferential direction. Specifically, the second flexible film 25c has a shape obtained by equally dividing the second flexible film 25b of the first embodiment in the circumferential direction.
第２の可撓性膜２５ｃが、上記のような形状であっても、弁軸２２の上昇に伴って第１の可撓性膜２５ａが引っ張られたときに、流体３５を第１の可撓性膜２５ａの変形に追従させることは可能である。さらに、本実施形態では、第２の可撓性膜２５ｃ間で固定部材３１が固定部材２８に接続している。そのため、実施形態１のように支持部材３０に孔５３を形成する必要がなくなる。よって本実施形態のバルブ装置１１は、実施形態１のバルブ装置１０に比べて簡易な構造となる。 Even if the second flexible membrane 25c has the shape as described above, when the first flexible membrane 25a is pulled as the valve shaft 22 is raised, the fluid 35 is allowed to flow through the first flexible membrane 25c. It is possible to follow the deformation of the flexible film 25a. Furthermore, in this embodiment, the fixing member 31 is connected to the fixing member 28 between the second flexible films 25c. Therefore, it is not necessary to form the hole 53 in the support member 30 as in the first embodiment. Therefore, the valve device 11 of the present embodiment has a simpler structure than the valve device 10 of the first embodiment.
本発明では、第２の可撓性膜２５ｃの形状は、図４に示す限定されない。図５は、実施形態２のバルブ装置の変形例を示す断面図である。図６は、図５の切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。図５、６に示すバルブ装置１２では、第２の可撓性膜２５ｃの形状が、円形となっている。複数の第２の可撓性膜２５ｃは、円軌道上に沿って配置されている。第２の可撓性膜２５ｃが、円形であっても、弁軸２２の上昇に伴って第１の可撓性膜２５ａが引っ張られたときに、流体３５を第１の可撓性膜２５ａの変形に追従させることは可能である。 In the present invention, the shape of the second flexible film 25c is not limited to that shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the valve device of the second embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along a cutting line CC in FIG. In the valve device 12 shown in FIGS. 5 and 6, the second flexible film 25c has a circular shape. The plurality of second flexible films 25c are arranged along a circular orbit. Even if the second flexible membrane 25c is circular, when the first flexible membrane 25a is pulled as the valve shaft 22 rises, the fluid 35 is allowed to flow through the first flexible membrane 25a. It is possible to follow the deformation.
上述した実施形態１、２において、弁軸２２の移動量に対して第１の可撓性膜２５ａの変形可能量が十分に大きい場合には、図７に示すように、第１の可撓性膜２５ａの一部が上方に移動したときに他の部分が下方に移動することで密閉空間５１の総容積が変化しないようにすることが可能となる。図７では、第１の可撓性膜２５ａの片側半分の断面図を示している。実線は、弁体２１が開口部８３を閉じているときの第１の可撓性膜２５ａの形状を示している。一方、点線は、弁体２１が開口部８３を開放しているときの第１の可撓性膜２５ａの形状を示している。図７では、開口部８３が開くと（弁軸２２が上方に移動すると）、密閉空間５１において、増加分の容積Ｖ１，Ｖ２の合計と減少分の容積Ｖ３が同等となる。そのため、弁軸２２の動作に関わらず密閉空間５１の総容積を一定にすることが可能となる。 In the first and second embodiments described above, when the deformable amount of the first flexible membrane 25a is sufficiently large relative to the amount of movement of the valve shaft 22, as shown in FIG. It is possible to prevent the total volume of the sealed space 51 from changing when a part of the conductive film 25a moves upward and the other part moves downward. FIG. 7 shows a cross-sectional view of one half of the first flexible membrane 25a. The solid line indicates the shape of the first flexible membrane 25a when the valve body 21 closes the opening 83. On the other hand, the dotted line shows the shape of the first flexible membrane 25a when the valve body 21 opens the opening 83. In FIG. 7, when the opening 83 is opened (when the valve shaft 22 moves upward), in the sealed space 51, the total of the increased volumes V <b> 1 and V <b> 2 is equal to the decreased volume V <b> 3. Therefore, the total volume of the sealed space 51 can be made constant regardless of the operation of the valve shaft 22.
１０、１１、１２、１１０ バルブ装置
２１ 弁体
２２ 弁軸
２３ ナット
２４、２８、３１、３３ 固定部材
２５ 可撓性膜
２５ａ 第１の可撓性膜
２５ｂ、２５ｃ 第２の可撓性膜
２６ ベース
２７ 弁軸ガイド
２９、３２ Ｏリング
３０、３６ 支持部材
３４ 貫通穴
３５ 流体
３６、３７ 栓
４１ 弁箱
４２ 弁座
４３ ソケット
５０ 収容室
５１ 密閉室
５２ クランプナット
６０ アクチュエータ
８１ 流入口
８２ 流出口
８３ 開口部
１２１ 弁体
１２２ 弁軸
１２５ 可撓性膜
１４１ 弁箱
１４２ 弁座
１６０ アクチュエータ
１８１ 流入口
１８２ 流出口
１９０ 流動性物体
10, 11, 12, 110 Valve device 21 Valve body 22 Valve shaft 23 Nut 24, 28, 31, 33 Fixing member 25 Flexible membrane 25a First flexible membrane 25b, 25c Second flexible membrane 26 Base 27 Valve shaft guide 29, 32 O-ring 30, 36 Support member 34 Through hole 35 Fluid 36, 37 Plug 41 Valve box 42 Valve seat 43 Socket 50 Storage chamber 51 Sealing chamber 52 Clamp nut 60 Actuator 81 Inlet 82 Outlet 83 Opening 121 Valve body 122 Valve shaft 125 Flexible membrane 141 Valve box 142 Valve seat 160 Actuator 181 Inlet 182 Outlet 190 Fluid object
Claims (7)
前記弁箱の前記内部で往復移動することによって前記開口部を開閉する弁軸と、
貫通穴を備え、前記貫通穴の周縁部に前記弁軸の外周部が密着している可撓性膜と、を有し、
前記弁箱の前記内部に、前記物体を収容し、前記流入口および前記開口部に連通した収容空間と、前記可撓性膜を隔てて前記収容空間に隣接する密閉空間とが形成され、前記密閉空間に流体が充填されている、バルブ装置。 A valve box in which an object having fluidity is housed, an inflow port through which the object flows into the interior, and an opening for allowing the object to flow out of the interior;
A valve shaft that opens and closes the opening by reciprocating inside the valve box;
A flexible membrane having a through hole, and an outer peripheral portion of the valve shaft in close contact with a peripheral portion of the through hole,
Inside the valve box, a housing space that houses the object and communicates with the inflow port and the opening, and a sealed space that is adjacent to the housing space with the flexible membrane interposed therebetween are formed, A valve device in which a sealed space is filled with fluid.
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2012
- 2012-09-28 JP JP2012217225A patent/JP2014070688A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015190767A1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | 김형규 | Opening/closing valve |
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