KR101626075B1

KR101626075B1 - 밸브 장치

Info

Publication number: KR101626075B1
Application number: KR1020140118739A
Authority: KR
Inventors: 유즈루 오키타; 데쯔로 마루야마
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-05-31
Also published as: KR20150054649A; CN104633171B; DE102014112584B4; US20150129791A1; JP5891536B2; JP2015094409A; CN104633171A; US9638345B2; DE102014112584A1; TW201522827A; TWI554703B

Abstract

밸브 장치(10A)는, 바디(14)의 내부에 변위 가능하게 설치되고, 밸브 시트(32)에 대하여 이격 또는 안착함으로써 유체 유로(12)를 개폐하는 다이어프램(16)과, 실질적으로 다이어프램(16)의 중앙에 형성된 관통홀(12)에 배치되어 설치된 도전성 샤프트(60)와, 도전성 샤프트(60)를 접지하기 위한 접지부(22)를 구비한다. 바디(14) 및 다이어프램(16)의 각각은, 비도전성 재료로 형성되며, 도전성 샤프트(60)의 일측 끝면은, 유체 유로(12)에 노출되어 있다.

Description

밸브 장치{VALVE APPARATUS}

본 발명은, 제1 포트와 제2 포트를 연통하여 압력 유체가 흐르는 유체 유로를 개폐하는 다이어프램을 구비한 밸브 장치에 관한 것이다.

종래, 제1 포트와 제2 포트를 연통하여 압력 유체가 흐르게 되는 유체 유로가 형성된 바디와, 바디에 형성된 밸브 시트에 대하여 이격되거나 안착됨으로써 유체 유로를 개폐하는 다이어프램을 구비한 밸브 장치가 광범위하게 이용되어 왔다. 이러한 종류의 밸브 장치에서, 예를 들면, 압력 유체로서 부식성 유체(초순수 또는 오존 가스 등)를 이용하는 경우, 바디 및 다이어프램 각각은 내식성을 가지는 불소 수지로 구성되는 일이 있다.

그러나, 바디 및 다이어프램 각각을 비도전성 부재인 불소 수지로 구성한 경우, 다이어프램과 밸브 시트의 마찰이나 다이어프램과 압력 유체의 마찰에 의하여 정전기가 발생한다. 그리고, 이러한 정전기가 다어이프램에 축적되면, 절연 파괴(스파크 방전)이 발생하여 상기 다이어프램이 파손되는 일이 있다.

여기서, 이와 같은 다이어프램의 절연 파괴를 방지하는 구성을 구비한 밸브 장치가 제안되었다. 예를 들면, 일본 등록특허 제4705490호 공보에는, 다이어프램의 외측 둘레부를 지지하는 비도전성의 제1 탄성 부재와, 제1 탄성 부재의 하측에 도전성 시트를 통하여 설치된 제2 탄성 부재를 가진 다이어프램 리테이너를 구비한 다이어프램 밸브에 있어서, 도전성 시트를 통하여 다이어프램 지지부의 부근에 발생한 정전기를 접지선으로 유도하는 기술적 사상이 개시되어 있다.

또한, 예를 들면, 일본 등록특허 제4461087호 공보에는, 다이어프램의 막 부 부근(외측 둘레부)에 유체 유로측으로 관통 형성된 관통홀에 내식성을 가진 도전성 부재를 배치함과 동시에 관통홀을 구성하는 벽면과 도전성 부재 사이를 씰링하는 O링을 설치하고, 도전성 부재를 통하여 다이어프램에 발생한 정전기를 접지선(ground wire)으로 유도하는 기술적 사상이 개시되어 있다.

그리고, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2010-121689호 공보에는, 다이어프램 중 압력 유체와는 접촉하지 않는 쪽의 면에 소용돌이 형상의 도전체 막을 형성하고, 이러한 도전체 막을 통하여 다이어프램에 발생한 정전기를 그라운드(ground)로 유도하는 기술적 사상이 개시되어 있다.

일본 등록특허 제4705490호 공보 일본 등록특허 제4461087호 공보 일본 공개특허 특개2010-121689호 공보

그러나, 위에서 서술한 일본 등록특허 제4705490호 공보와 같은 종래기술에서는, 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재 각각이 압력 유체와 접촉하기 때문에, 사용 가능한 압력 유체는 제1 탄성 부재 및 제2 탄성 부재의 부식을 일으키지 않도록 하는 유체에 한정된다. 또한, 제1 탄성 부재와 제2 탄성 부재로 도전성 시트를 밀착 지지하고 있기 때문에, 제1 탄성 부재와 도전성 시트의 간격 및 제2 탄성 부재와 도전성 시트의 간격으로부터 압력 유체가 누출될 가능성이 있음과 동시에 다이어프램 지지부의 구조가 복잡하게 되어 제조 비용이 상승하게 되는 것이다. 그리고, 다이어프램이 탄성 변형(휘어지고 구부러짐)할 때 부하가 작용하기 쉬운 상기 다이어프램의 외측 둘레부를 제1 탄성 부재로 끼워넣도록 하여 지지하고 있으므로, 다이어프램 리테이너의 내구성에 문제가 있다.

일본 등록특허 제4461087호 공보와 같은 종래기술에서는, 다이어프램의 외측 둘레부에 형성된 관통홀에 도전성 부재를 배치하고 설치하였으므로, 다이어프램의 절연 파괴를 확실히 억제하기 위하여는, 상기 도전성 부재를 다이어프램의 둘레 방향으로 복수 설치할 필요가 있다. 그러나, 이 경우, 도전성 부재 및 O링의 부품 갯수가 증대하기 때문에, 제조 비용이 상승하는 경향이 있다.

일본 공개특허 특개2010-121689호 공보에 기재된 종래기술은, 다이어프램에서 발생된 정전기가 도전체 막에 이끌려 그라운드(ground)로 유도되는 것이다. 그러나, 도전체 막은 다이어프램 중 압력 유체와는 접촉하지 않는 쪽의 면에 형성되어 있으므로, 압력 유체가 흐르는 유체 유로 내에서 발생한 정전기를 도전체 막으로 유도할 수 없으며, 그 결과, 다이어프램의 절연 파괴를 확실히 억제하지 못할 우려가 있다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 고려하여 이루어진 것이며, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램의 절연 파괴를 확실히 억제할 수 있음과 동시에 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있는 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치는, 제1 포트와 제2 포트를 연통하여 압력 유체가 흐르는 유체 유로가 형성된 바디와, 상기 바디의 내부에 변위 가능하게 설치되고, 밸브 시트에 대하여 이격 또는 안착함으로써 상기 유체 유로를 개폐하는 다이어프램과, 실질적으로 상기 다이어프램의 중앙에 형성된 관통홀에 배치되어 설치된 도전성 샤프트와, 상기 도전성 샤프트를 접지하기 위한 접지 부재를 구비하며, 상기 바디 및 상기 다이어프램의 각각은, 비도전성 재료로 형성되고, 상기 도전성 샤프트의 일측 끝면은, 상기 유체 유로에 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치에 의하면, 실질적으로 다이어프램의 중앙에 형성된 관통홀에 배치되어 설치된 도전성 샤프트를 통하여 다이어프램에 발생한 정전기가 접지 부재로 유도되므로, 다이어프램에 대한 정전기의 축적을 억제할 수 있다. 따라서, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램의 절연 파괴를 확실하게 억제할 수 있음과 동시에 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.

상기의 밸브 장치에 있어서, 상기 도전성 샤프트는, 상기 관통홀에 배치되어 설치된 작은 직경부와, 상기 작은 직경부의 타단에 형성된 큰 직경부를 가지며, 상기 다이어프램 타측의 면에는, 상기 큰 직경부 일측의 면에 접촉하여 상기 다이어프램과 상기 큰 직경부 사이를 씰링하는 링 형상 씰 돌기가 형성되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성에 의하면, 다이어프램과 큰 직경부 사이를 씰링하는 링 형상 씰 돌기를 다이어프램 타측의 면에 형성하고 있으므로, 압력 유체가 유체 유로로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.

상기의 밸브 장치에 있어서, 상기 도전성 샤프트는, 상기 관통홀에 배치되어 설치된 작은 직경부와, 상기 작은 직경부의 타단에 형성된 큰 직경부를 가지며, 상기 다이어프램 타측의 면과 상기 큰 직경부 일측의 면 사이에는, 상기 다이어프램과 상기 큰 직경부 사이를 씰링하는 링 형상의 탄성 부재가 설치되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성에 의하면, 다이어프램과 큰 직경부 사이를 씰링하는 링 형상의 탄성 부재를 다이어프램 타측의 면과 큰 직경부 일측의 면 사이에 설치하므로, 압력 유체가 유체 유로로부터 누출되는 것을 억제할 수 있다.

상기의 밸브 장치에 있어서, 상기 도전성 샤프트는, 탄소섬유를 함유한 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylenesulfide)로 구성되어 있어도 좋으며, 내식성을 가진 금속 재료로 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 압력 유체로서 부식성 유체를 이용한 경우라도, 도전성 샤프트의 부식을 억제하고 다이어프램에 발생한 정전기를 확실히 제거할 수 있다.

상기의 밸브 장치에 있어서, 상기 다이어프램의 외측 둘레부의 외면에 설치된 도전성 부재와, 상기 도전성 부재와 전기적으로 접속한 상태에서 상기 다이어프램의 상기 외측 둘레부를 지지하는 도전성의 리테이너를 더 구비하며, 상기 접지 부재는, 상기 리테이너를 통하여 상기 도전성 부재를 접지하고, 상기 도전성 부재의 일부가 상기 유체 유로에 노출되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성의 의하면, 다이어프램의 외측 둘레부의 외면에 설치된 도전성 부재 및 리테이너를 통하여 다이어프램에 발생한 정전기가 접지 부재에 유도되기 때문에, 다이어프램의 절연 파괴를 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치는, 제1 포트와 제2 포트를 연통하여 압력 유체가 흐르는 유체 유로가 형성된 바디와, 상기 바디의 내부에 변위 가능하게 설치되고, 밸브 시트에 대하여 이격 또는 안착함으로써 상기 유체 유로를 개폐하는 다이어프램과, 상기 다이어프램의 외측 둘레부 외면에 설치된 도전성 부재와, 상기 도전성 부재와 전기적으로 접속한 상태에서 상기 다이어프램의 상기 외측 둘레부를 지지하는 도전성의 리테이너와, 상기 리테이너를 통하여 상기 도전성 부재를 접지하기 위한 접지 부재를 구비하며, 상기 바디 및 상기 다이어프램의 각각은, 비도전성 재료로 형성되고, 상기 도전성 부재의 일부가 상기 유체 유로에 노출되어 있는, 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밸브 장치에 의하면, 다이어프램의 외측 둘레부의 외면에 설치된 도전성 부재 및 리테이너를 통하여 다이어프램에 발생한 정전기가 접지 부재에 유도되므로, 다이어프램에 대한 정전기의 축적을 억제할 수 있다. 따라서, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램의 절연 파괴를 확실히 억제할 수 있음과 동시에 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.

상기의 밸브 장치에 있어서, 상기 도전성 부재는, 탄소 섬유로 구성되어도 좋다. 이 경우, 도전성 부재를 통하여 다이어프램에 발생한 정전기를 리테이너에 효율적으로 유도할 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치에 의하면, 도전성 샤프트 또는 도전성 부재를 통하여 다이어프램에 발생한 정전기가 접지 부재로 유도되므로, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램의 절연 파괴를 억제할 수 있음과 동시에 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.

본 발명의 상기의 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 이하의 실시 형태의 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 밸브 장치의 종단면도이다.
도 2는, 상기 밸브 장치의 일부 확대 단면도이다.
도 3은, 도 1의 밸브 장치의 밸브 열림 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 4는, 상기 밸브 장치의 변형예를 나타낸 일부 확대 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 밸브 장치의 종단면도이다.
도 6은, 상기 밸브 장치의 일부 확대 단면도이다.
도 7은, 도 5에 나타낸 다이어프램 및 도전성 부재의 일부 단면 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 밸브 장치의 종단면도이다.
도 9는, 상기 밸브 장치의 일부 확대 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 밸브 장치에 관하여 적절한 실시 형태를 들며, 첨부의 도면을 참조하면서 설명할 것이다.

(제1 실시 형태)

도 1과 같이, 밸브 장치(10A)는, 이방 밸브로서 구성되어 있으며, 압력 유체가 흐르는 유체유로(12)가 형성된 바디(14)와, 유체 유로(12)를 개폐하는 다이어프램(16)을 가진 밸브부(18)와, 밸브부(18)를 구동하기 위한 액추에이터부(20)와, 접지부(22, 접지 부재)를 구비한다. 압력유체로서는, 예를 들면, 초순수나 오존 가스 등의 부식성 유체(약액, chemical liquid)가 이용된다. 다만, 압력 유체는, 상기 부식성 유체 이외의 유체라도 무방하다.

바디(14) 및 다이어프램(16)은, 비도전성 재료로 구성되어 있으며, 비도전성 재료로서는, 예를 들면, 부식성 유체에 대하여 내식성을 가진 테프론(등록상표) 등의 불소 수지를 들 수 있다. 이와 같이, 바디(14) 및 다이어프램(16)을 불소 수지로 구성한 경우에는, 압력유체로서 부식성 유체를 적절히 이용할 수 있다.

바디(14)에는, 압력 유체를 공급하기 위한 제1 포트(24)와, 압력 유체를 배출하기 위한 제2 포트(26)와, 제1 포트(24)와 제2 포트(26)를 연통하는 유체 유로(12)가 형성되어 있다.

제1 포트(24)는, 제1 잠금 너트(28)에 의하여 장착된 도시하지 않은 튜브의 내측 홀에 연통하고, 제2 포트(26)는, 제2 잠금 너트(30)에 의하여 장착된 도시하지 않은 튜브의 내측 홀에 연통한다. 유체 유로(12)를 구성하는 벽부에는, 다이어프램(16)이 안착하기 위한 밸브 시트(32, 시트부)가 형성되어 있다.

바디(14)는, 액추에이터부(20)가 장착된 원통 형상의 장착부(34)를 가지고 있다. 장착부(34)의 내주면의 일단측에는, 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)를 지지하기 위한 다이어프램 지지부(36)가 설치되어 있다.

도 2와 같이, 다이어프램 지지부(36)는, 장착부(34)의 내주면으로부터 반경방향 내측으로 연장하여 돌출됨과 동시에 그 반경 방향 내측의 단부에서 장착부(34)의 타단측으로 돌출되어 있다. 바꿔 말하면, 다이어프램 지지부(36)에는, 장착부(34)의 타단측을 향하여 개방된 링 형상 홈(38)이 형성되어 있다. 또한, 다이어프램 지지부(36) 중 장착부(34)의 타단측을 지향하는 면에는, 단면이 반원 형상인 링 형상 씰 돌기(40)가 형성되어 있다.

밸브부(18)는, 바디(14)를 구성하는 장착부(34)의 내부에 변위 가능하게 설치된 다이어프램(16)과, 다이어프램(16)에 설치된 보호 부재(42)와, 보호 부재(42)를 지지하기 위한 지지 부재(44)를 가지고 있다. 다이어프램(16)은, 그 중앙부를 구성하여 장착부(34)의 축선 방향을 따라 연장 형성되는 보스부(46)와, 보스부(46)의 외주면으로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 두께가 얇은 막부(48)와, 두께가 두꺼운 외측 둘레부(50)를 포함한다.

실질적으로 보스부(46)의 중앙에는, 장착부(34)의 축선 방향을 따라 관통홀(52)이 형성되어 있다. 보스부(46)의 일측 끝면은, 밸브 시트(32)에 안착 가능하게 형성되어 있다. 다이어프램(16)의 막부(48)는, 탄성 변형(휘어져 구부러짐) 가능하게 형성되어 있다.

다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)는, 막부(48)의 외측 둘레부로부터 반경 방향 외측으로 연장하여 돌출됨과 동시에 그 반경 방향 외측의 단부에서 장착부(34)의 일단측으로 돌출되어 있다. 바꿔 말하면, 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)에는, 다이어프램 지지부(36)의 링 형상 홈(38)에 배치되어 설치된 링 형상 볼록부(54)가 형성되어 있다. 링 형상 볼록부(54)의 외주면에는, 단면이 반원 형상인 한 쌍의 링 형상 씰 돌기(56, 58)가 상호 이격하여 형성되어 있다.

보호 부재(42)는, 예를 들면, 고무 등의 탄성 재료로 구성되어 있으며, 다이어프램(16)의 막부(48) 타측의 면에 배치되어 설치됨으로써 상기 막부(48)를 보호한다. 지지 부재(44)는, 그 중심부가 원통 형상으로 형성됨과 동시에 그 일단부가 상기 중심부로부터 반경 방향 외측으로 직경이 확장되도록 연장 형성하여 보호 부재(42)를 타측으로부터 감싸도록 형성되어 있다.

액추에이터부(20)는, 도전성 샤프트(60), 리테이너(62), 피스톤(64), 파일럿 조인트(66), 보닛(68) 및 탄성반발 기구(70)를 가진다. 도전성 샤프트(60)는, 예를 들면, 압력 유체에 대하여 내식성을 가진 도전성 수지나 금속 재료로 구성된다. 상기 도전성 수지로서는, 예를 들면, 탄소 섬유를 포함한 PPS(폴리페닐렌설파이드)를 들 수 있다.

도전성 샤프트(60)는, 바디(14)를 구성하는 장착부(34)의 축선과 동축에 설치되어 있으며, 다이어프램(16)의 관통홀(52)에 배치되어 설치된 제1 작은 직경부(72)와, 제1 작은 직경부(72)의 타단에 설치된 큰 직경부(74)와, 도전성 샤프트(60)의 타단측을 구성하는 제2 작은 직경부(76)를 포함한다.

제1 작은 직경부(72)는, 그 외면에 새겨져 형성된 나사부가 관통홀(52)의 내주면에 새겨져 형성된 나사부에 나사 결합함으로써 고정된다. 큰 직경부(74)의 외경은, 실질적으로 보스부(46)의 외경과 동일하게 형성되어 있다. 제1 작은 직경부(72)의 일측 끝면은, 유체 유로(12)에 노출되어 있다. 도 2로부터 잘 이해할 수 있듯이, 본 실시 형태에서는, 제1 작은 직경부(72)의 일측 끝면과 보스부(46)의 일측 끝면은 하나의 면으로 되어 있다. 다만, 제 작은 직경부(72)의 일측 끝면은, 보스부(46)의 일측 끝면보다도 일측에 위치하여도 좋으며, 보스부(46)의 타측 끝면보다도 타측에 위치하여도 좋다.

큰 직경부(74)와 보스부(46) 사이는, 보스부(46)의 타측 끝면에 형성된 링 형상 홈(78)에 배치되어 설치된 탄성 부재인 O링(80)에 의하여 씰되어 있다. 제2 작은 직경부(76)는, 제1 소 직경웁(72)의 외경보다도 약간 큰 외경을 가지고 있다.

리테이너(62)는, 예를 들면, 수지 등의 임의의 재료로 구성되어 있으며, 외통부(82)와, 외통부(82)의 일단측의 내주면에 일체적으로 설치된 내통부(84)를 포함한다. 외통부(82)의 전체 길이는, 내통부(82)의 전체 길이보다도 길게 형성되어 있다.

외통부(82)는, 그 외주면의 일단측에 새겨져 형성된 나사부가 장착부(34)의 내주면의 타단측에 새겨져 형성된 나사부에 나사 결함함으로써 장착부(34)에 고정되어 있다. 외통부(82)의 일측 끝면은, 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)에 맞닿아 접한다. 즉, 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)가 리테이너(62)의 외통부(82)와 다이어프램 지지부(36)로 밀작 지지된다.

이러한 상태에서, 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)가 다이어프램 지지부(36)의 일 형상 씰 돌기(40)에 밀어 눌려져 탄성 변형함과 동시에, 외측 둘레부(50)의 한 쌍의 링 형상 씰 돌기(56, 58)가 링 형상 홈(38)을 구성하는 측벽면에 맞닿아 접하여 눌려져 찌그러짐으로써 탄성 변형한다. 따라서, 다이어프램(16)과 바디(14) 사이의 기밀성을 높일 수 있다. 그리고, 외통부(82)의 일단부에는, 내통부(84)와 다이어프램(16) 사이에 형성된 밸브 챔버(86)와 외부를 연통하기 위한 호흡홀(88)이 형성되어 있다.

외통부(82)의 중간부에는, 파일럿 유체(압력 유체)가 공급되기 위한 파일럿 포트(90)가 형성되어 있다. 외통부(82)의 타단측 외주면에는, 보닛(68)을 장착하기 위한 나사부가 새겨져 형성되어 있다. 내통부(84)의 타측 끝면에는, 링 형상 홈을 통하여 피스톤 댐퍼(92)가 장착되어 있다.

피스톤 댐퍼(92)는, 예를 들면, 탄성 부재로 이루어져 링 형상으로 형성되며, 링 형상 홈으로부터 소정 높이만큼 보닛(68)측으로 돌출되어 있다. 이와 같은 피스톤 댐퍼(92)를 설치함으로써, 다이어프램(16)이 밸브 시트(32)에 안착할 때 발생하는 진동을 억제할 수 있다.

피스톤(64)은, 예를 들면, 도전성 수지나 금속 재료로 구성되어 있다. 피스톤(64)에는, 도전성 샤프트(60)가 삽입하여 관통되는 삽입 관통홀이 형성되어 있으며, 이러한 삽입 관통홀의 일단측은, 도전성 샤프트(60)의 큰 직경부(74)가 배치되어 설치될 수 있도록 직경이 확장되어 있다. 즉, 피스톤(64)은, 제2 작은 직경부(76)의 타단부에 형성된 나사부에 나사 결합하는 너트(94)를 죔으로써, 와셔(96)와 큰 직경부(74)로 밀착 지지된다. 이러한 상태에서, 피스톤(64)의 삽입 관통홀을 구성하는 벽면은 도전성 샤프트(60)의 제2 작은 직경부(76)의 외주면에 면 접촉하고 있다. 즉, 피스톤(64)은, 도전성 샤프트(60)에 대하여 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 너트(94) 및 와셔(96) 각각은, 금속 재료로 구성되어 있다.

피스톤(64)은, 내통부(84)의 내측 홀에 배치되어 설치된 피스톤 로드(98)와, 피스톤 로드(98)의 타단에 설치되어 외통부(82)의 내주면을 슬라이딩 왕복하는 피스톤 본체(100)를 포함한다. 피스톤 로드(98)의 일측 끝면은, 지지 부재(44)가 맞닿아 접하고 있다. 피스톤 로드(98)의 외주면에는, 링 형상 홈을 통하여 웨어 링(102, wear ring)이 장착되어 있다.

웨어 링(102)은, 피스톤(64)이 축선 방향으로 변위할 때 내통부(84)의 내주면을 슬라이딩한다. 따라서, 피스톤(64)은, 축선 방향을 따라 높은 정밀도로 안내된다. 또한, 피스톤 로드(98)의 외주면 중 웨어 링(102)보다 타단측에는, 링 형상 홈을 통하여 로드 패킹(104)이 장착되어 있다.

피스톤 본체(100)의 외주면에는, 링 형상 홈을 통하여 피스톤 패킹(108)이 장착되어 있다. 피스톤 본체(100) 타측의 면에는, 링 형상 오목부(110)와, 링 형상 오목부(110)보다도 내측에 위치하는 원형 오목부(112)가 형성되어 있다. 즉, 도 1에서 잘 알 수 있듯이, 링 형상 오목부(110)와 원 형상 오목부(112) 사이에는, 격벽이 형성되어 있다.

파일럿 조인트(66)는, 외통부(82)에 형성된 파일럿 포트(90)를 통하여 파일럿 챔버(106)에 파일럿 유체를 공급하기 위한 것이며, 바디(14)와 보닛(68)으로 밀착 지지된다. 여기서, 파일럿 챔버(106)는, 피스톤(64)의 외면(피스톤 로드(98)의 외주면 및 피스톤 본체(110)의 일측 면), 외통부(82)의 내주면, 및 내통부(84)의 외면에서 형성된 공간이다. 또한, 파일럿 조인트(66)와 외통부(82) 사이는, 외통부(82)에 형성된 한 쌍의 링 형상 홈의 각각에 배치되어 설치된 O링(114, 116)에 의하여 씰링되어 있다.

보닛(68)은, 예를 들면, 수지 등의 임의의 재료로 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어 있으며, 그 개방된 일단측을 구성하는 장착부(118)와, 그 타단측을 구성하여 바이어싱 메카니즘(70, biasing mechanism)을 지지하는 지지부(120)를 포함한다. 보닛(68)은, 장착부(118)의 내주면에 새겨져 형성된 나사부가 외통부(82) 외주면의 타단측에 새겨져 형성된 나사부에 나사 결합함으로써 리테이너(62)에 고정된다. 피스톤(64)과 보닛(68) 사이에는 바이어싱 메카니즘(70)이 배치되어 설치되는 챔버(122)가 형성된다. 이러한 챔버(122)는, 도시하지 않은 호흡홀을 통하여 외부로 연통하여 있다.

바이어싱 메카니즘(70)은, 피스톤(64)을 다이어프램(16)측으로 밀어 붙이는 제1 스프링(124) 및 제2 스프링(126)과, 제1 스프링(124) 및 제2 스프링(126)을 지지하는 판 형상의 스프링 시트(128)와, 지지부(120)의 중앙에 형성된 홀에 배치되어 설치된 상태에서 고정되어 스프링 시트(128)를 지지하는 브라켓(130)을 포함한다. 제1 스프링(124), 제2 스프링(126) 및 스프링 시트(128)의 각각은, 금속 재료로 구성되어 있다.

제1 스프링(124) 및 제2 스프링(126) 각각은, 예를 들면, 압축 코일 스프링으로서 구성되어 있으며, 제1 스프링(124)의 외경이 제2 스프링(126)의 외경보다도 크게 형성되어 있다. 제1 스프링(124)은, 그 일단이 링 형상 오목부(110)에 고정 안착됨과 동시에 그 타단이 스프링 시트(128)에 고정 안착되어 있다. 제2 스프링(126)은, 그 일단이 원형 오목부(112)에 고정 안착됨과 동시에 그 타단이 스프링 시트(128)에 고정 안착되어 있다.

접지부(22)는, 브라켓(130)에 형성된 홀을 통하여 스프링 시트(128)에 전기적으로 접속된 접지선(132, ground wire)을 포함한다. 접지선(132)은, 밸브 장치(10A)의 외부에 있어서 접지된다. 본 실시 형태에서는, 도전성 샤프트(60), 피스톤(64), 제1 스프링(124), 제2 스프링(126) 및 스프링 시트(128) 각각이, 도전성 재료로 구성됨과 동시에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 도전성 샤프트(60)는, 접지선(132)에 의하여 접지된다.

본 실시 형태에 따른 밸브 장치(10A)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된 것이며, 이하에서는 그 동작 및 작용 효과에 관하여 설명할 것이다. 여기서는, 다이어프램(16)이 밸브 시트(32)에 안착하여 유체 유로(12)의 연통이 차단된 밸브 닫힘 상태를 초기 상태로서 설명할 것이다(도 1 참조).

이러한, 초기 상태에서, 다이어프램(16)은, 제1 스프링(124) 및 제2 스프링(126)의 탄성 반발력(용수철 힘)에 의하여 피스톤(64)이 일측(스프링 시트(128)가 위치하는 쪽과는 반대측)으로 밀어 눌려짐으로써, 도전성 샤프트(60)를 통하여 일측으로 이동하여 밸브 시트(32)에 안착한 밸브 닫힘 상태에 있다. 따라서, 제1 포트(24)로부터 공급되고 있는 압력 유체는, 다이어프램(16)에 의하여 제2 포트(26)로 흐르는 것이 저지된다. 그리고, 초기 상태에 있어서, 파일럿 챔버(106)에는 파일럿 유체가 공급되고 있지 않다.

다음으로, 이러한 밸브 장치(10A)를 밸브 열림 상태로 하는 경우에는, 도시하지 않은 유체 공급원으로부터 파일럿 조인트(66)를 통하여 파일럿 챔버(106)에 파일럿 유체를 공급한다. 이렇게 하면, 파일럿 챔버(106)의 압력이 상승하고, 피스톤(64)이 제1 스프링(124) 및 제2 스프링(126) 각각의 탄성 반발력에 저항하여 타측(스프링 시트(128)가 위치하는 측)으로 변위하고, 이것에 수반하여, 도전성 샤프트(60) 및 다이어프램(16)이 일체적으로 타측으로 변위한다. 이때, 다이어프램(16)의 막부(48)가 휘어져 구부러진다.

따라서, 도 3과 같이, 다이어프램(16)이 밸브 시트(32)로부터 이격하고, 유체 유로(12)의 유통 차단 상태가 해제된다. 그 결과, 제1 포트(24)로부터 공급되고 있는 압력 유체가 제2 포트(26)로 흐르기 시작한다. 그리고, 피스톤(64)은, 그 외측 둘레부가 보닛(68)에 맞닿아 접할 때까지 변위하여 정지하고, 다이어프램(16)이 전부 열림 상태가 된 밸브 열림 상태가 된다.

계속하여, 밸브 장치(10A)를 밸브 닫힘 상태로 하는 경우에는, 파일럿 챔버(106)로 파일럿 유체의 공급을 정지한다. 이렇게 하면, 파일럿 챔버(106)의 압력이 저하하여, 제1 스프링(124) 및 제2 스프링(126) 각각의 탄성 반발력에 의하여 피스톤(64)이 일측으로 변위하고, 이것에 수반하여, 도전성 샤프트(60) 및 다이어프램(16)이 일체적으로 일측으로 변위한다. 이때, 다이어프램(16)의 막부(48)가 휘어져 구부러진다. 그리고, 피스톤(64)이 피스톤(92)에 맞닿아 접함으로써, 그 변위가 정지함과 동시에 피스톤(64)의 리테이너(62)에 대한 충격 및 충격음의 발생이 완화된다. 또한, 이와 동시에, 다이어프램(16)이 밸브 시트(32)에 안착함으로써, 유체 유로(12)의 연통 상태가 차단된 밸브 닫힘 상태가 된다.

이와 같은 밸브 장치(10A)에 있어서, 본 실시 형태에서는, 바디(14) 및 다이어프램(16) 각각을 비도전성 재료인 불소 수지로 구성하고 있다. 이렇게 하면, 다이어프램(16)과 밸브 시트(32)의 마찰이나 다이어프램(16)과 압력 유체와의 마찰에 의하여 다이어프램(16)의 일측 면에 정전기가 발생하는 일이 있다.

그러나, 다이어프램(16)에 정전기가 발생한 경우라도, 그 정전기(전하)는, 도전성 샤프트(60), 피스톤(64), 제1 스프링(124, 제2 스프링(126)) 및 스프링 시트(128)를 통하여 접지선(132)으로 유도된다. 따라서, 다이어프램(16)에 대한 정전기의 축적을 억제할 수 있다. 따라서, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램(16)을 구성하는 막부(48)의 절연 파괴를 확실하게 억제할 수 있음과 동시에 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.

또한, 다이어프램(16)과 큰 직경부(74) 사이를 씰링하는 O링(80)을 다이어프램(16)의 보스부(46)의 타측 끝면과 큰 직경부(74) 일측의 면 사이에 설치하였으므로, 압력 유체가 유체 유로(12)로부터 누출되어 밸브 챔버(86)로 유입되는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 도전성 샤프트(60)가 탄소 섬유를 포함한 폴리페닐렌설파이드 또는 내식성을 가진 금속 재료로 구성되어 있으므로, 압력 유체로서 부식성 유체를 사용한 경우라도, 도전성 샤프트(60)의 부식을 억제하면서 다이어프램(16)에 발생한 정전기를 확실히 제거할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 밸브 장치(10A)는, 위에서 서술한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4와 같이, 밸브 장치(10A)는, 위에서 서술한 O링(80) 대신에, 다이어프램(16)의 보스부(46) 타측 끝면에 단면이 반원 형상으로 형성된 링 형상 씰 돌기(134)를 형성하여도 무방하다.

이러한 링 형상 씰 돌기(134)는, 큰 직경부(74)의 일측의 면에 맞닿아 접하여 큰 직경부(74)에 눌려 찌그러짐으로써 탄성 변형한다. 따라서, 다이어프램(16)과 큰 직경부(74) 사이가 링 형상 씰 돌기(134)로 씰링되므로, 압력 유체가 유체 유로(12)로부터 누출되어 밸브 챔버(86)로 유입되는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 링 형상 씰 돌기(134)를 보스부(46)에 일체적으로 형성하고 있으므로, 링 형상 홈(78)에 O링(80)을 배치하고 설치하는 구성과 비교하여 부품 갯수를 삭감할 수 있다. 따라서, 밸브 장치(10A)의 제조 비용을 더 저렴화할 수 있다.

이와 같은 도 4에 도시한 링 형상 씰 돌기(134)의 구성은, 후술할 제2 실시 형태에 따른 밸브 장치(10B) 및 제3 실시 형태에 따른 밸브 장치(10C) 각각에 있어서도 채용할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 밸브 장치(10B)에 관하여 도 5 내지 도 7을 참조하면서 설명할 것이다. 그리고, 본 실시 형태에 따른 밸브 장치(10B)에 있어서, 위에서 서술한 밸브 장치(10A)과 동일 또는 같은 형태의 기능 및 효과를 보이는 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다. 후술할 제3 실시 형태에 관하여도 같은 형태이다.

도 5 및 도 6과 같이, 밸브 장치(10B)는, 밸브부(18a) 및 액추에이터부(20a)의 구성이 위에서 서술한 밸브부(18) 및 액추에이터부(20)의 구성과 다르다. 밸브부(18a)를 구성하는 다이어프램(16a)의 보스부(46a)에는, 상기 보스부(46a)를 관통하지 않는 홀 부(138)가 형성되어 있다. 액추에이터(20a)를 구성하는 도전성 샤프트(60a)의 제1 작은 직경부(72a)는, 그 외면에 형성된 나사부가 홀 부(138)의 내주면에 새겨져 형성된 나사부에 나사 결합됨으로써 고정된다.

또한, 밸브 장치(10B)는, 실질적으로 다이어프램(16a)의 외측 둘레부(50)의 모든 외면에 피착된 링 형상의 도전성 부재(140)를 더 구비하고 있다. 도전성 부재(14)는, 예를 들면, 탄소 섬유로 구성된 원 형상의 판재를 다이어프램(16a)의 외측 둘레부(50)의 단면 형상에 따라 절곡함으로써 형성된다. 다만, 도전성 부재(140)는, 탄소 섬유로 구성된 예에 한정되지 않으며, 내식성을 가진 금속 재료 등의 도전성 재료로 구성하여도 무방한다. 도전성 부재(140)는, 그 일부가 유체 유로(12)에 노출됨과 동시에 리테이너(62)에 대하여 면 접촉한 상태에서 전기적으로 접속되어 있다.

본 실시 형태에 있어서, 리테이너(62) 및 웨어 링(102)은, 금속 재료나 도전성 수지 등의 도전성 재료로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 도전성 부재(140), 리테이너(62), 웨어 링(102), 피스톤(64), 제1 스프링(124), 제2 스프링(126) 및 스프링 시트(128) 각각이 도전성 재료로 구성된과 동시에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 도전성 부재(14)는, 접지선(132)에 의하여 접지된다.

본 실시 형태에 의하면, 다이어프램(16a)의 일측 면에 발생한 정전기는, 도전성 부재(140), 리테이너(62), 웨어 링(102), 피스톤(64), 제1 스프링(124, 제2 스프링(126)) 및 스프링 시트(128)를 통하여 접지선(132)으로 유도된다. 따라서, 다이어프램(16a)에 대한 정전기의 축적을 억제할 수 있다. 따라서, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램(16a)의 막부(48)의 절연 파괴를 확실히 억제할 수 있음과 동시에 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.

또한, 압력 유체의 종류에 의하여는, 다이어프램(16a)의 외측 둘레부(50) 부근에 정전기가 발생하기 쉬운 경우가 있으나, 이와 같은 정전기를 도전성 부재(140)에 의하여 다이어프램(16a)으로부터 용이하고 효율적으로 제거할 수 있게 된다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 다이어프램(16a)의 막부(48)가 탄성 변형할 때에 부하가 작용하기 쉬운 상기 다이어프램(16a)의 외측 둘레부(50)에 관통홀 등을 형성하는 일이 없이 도전성 부재(140)를 형성할 수 있다. 따라서, 다이어프램(16a)의 외측 둘레부(50)의 강성이 저하하는 일은 없다.

그리고 또한, 도전성 부재(140)를 탄소 섬유로 구성하고 있으므로, 도전성 부재(140)를 통하여 다이어프램(16a)에 발생한 정전기를 리테이너(62)에 효율적으로 유도할 수 있다.

본 실시 형태는, 위에서 서술한 구성에 한정되지 않는다. 밸브 장치(10B)는, 도전성 샤프트(60a) 대신에, 도전성을 가지지 않은 재료로 구성된 축부를 구비하여도 좋다. 이 경우라도, 도전성 부재(140)를 확실히 접지할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 밸브 장치(10 C)에 관하여 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 밸브 장치(10C)는, 실질적으로 다이어프램(16a)의 외측 둘레부(50)의 모든 외면에 피착된 링 형상의 도전성 부재(150)를 더 구비하고 있다. 도전성 부재(150)는, 위에서 서술한 제2 실시 형태에서 설명한 도전성 부재(140)와 동일한 재질 및 형상을 가지고 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 있어서, 리테이너(62) 및 웨어 링(102)은, 금속 재료나 도전성 수지 등의 도전성 부재로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 도전성 부재(150), 리테이너(62), 웨어 링(102), 피스톤(64), 도전성 샤프트(60), 제1 스프링(124), 제2 스프링(126) 및 스프링 시트(128)의 각각이 도전성 재료로 구성됨과 동시에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 도전성 부재(150) 및 도전성 샤프트(60)의 각각이 접지선(132)에 의하여 접지된다.

본 실시 형태에 의하면, 다이어프램(16) 일측의 면에 발생한 정전기는, 도전성 샤프트(60) 및 도전성 부재(150) 각각에 의하여 제거될 수 있다. 즉, 예를 들면, 다이어프램(16)과 밸브 시트(32)의 마찰에 의하여 발생한 정전기를 도전성 샤프트(60)로 유도함과 동시에 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50) 부근에 발생한 정전기를 도전성 부재(150)로 유도할 수 있다.

그리고, 도전성 샤프트(60)에 유도된 정전기는, 피스톤(64), 제1 스프링(124, 제2 스프링(126)) 및 스프링 시트(128)를 통하여 접지선(132)으로 유도된다. 한편, 도전성 부재(150)에 유도된 정전기는, 리테이너(62), 웨어 링(102), 피스톤(64), 제1 스프링(124, 제2 스프링(126)) 및 스프링 시트(128)를 통하여 접지선(132)으로 유도된다. 따라서, 다이어프램(16)에 대한 정전기의 축적을 적절히 억제할 수 있다. 따라서, 간단하고 용이한 구성으로 다이어프램(16)의 막부(48)의 절연 파괴를 더욱 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 다이어프램(16)의 막부(48)가 탄성 변형할 때 부하가 작용하기 쉬운 상기 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)에 관통홀 등을 형성하는 일이 없이 도전성 부재(150)를 형성할 수 있다. 따라서, 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)의 강성이 저하하는 일은 없다.

그리고, 도전성 부재(150)를 탄소 섬유로 구성하고 있으므로, 도전성 부재(150)를 통하여 다이어프램(16)에 발생한 정전기를 리테이너(62)에 효율적으로 유도할 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 장치는, 위에서 서술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하는 일이 없이, 다양한 구성을 채택하여 얻을 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 밸브 장치는, 2방 밸브에 한정되는 일이 없이 3방 밸브나 4방 밸브 등의 각종 다방 밸브라도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 밸브 장치는, 전자기 밸브로서 구성되어도 좋다.

Claims

제1 포트(24)와 제2 포트(26)를 연통하고 압력 유체가 흐르는 유체 유로(12)를 포함하는 바디(14);
상기 바디(14)의 내부에 변위 가능하게 설치되는 다이어프램(16);
상기 바디(14)의 상기 유체 유로(12)를 구성하는 벽부에 형성되고, 상기 다이어프램이(16)이 이격 또는 안착됨으로써 상기 유체 유로(12)가 개폐되는, 밸브 시트(32);
실질적으로 상기 다이어프램(16)의 중앙에 형성된 관통홀(52)에 배치되어 설치된 도전성 샤프트(60); 및
상기 도전성 샤프트(60)를 접지하기 위하여 구성되는 접지(grounding) 부재(22);를 포함하며,
상기 바디(14) 및 상기 다이어프램(16)의 각각은, 비도전성 재료로 형성되고, 상기 도전성 샤프트(60)의 일측 끝면은, 상기 유체 유로(12)에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10A, 10C).
청구항 1에 있어서,
상기 도전성 샤프트(60)는,
상기 관통홀(52)에 배치되어 설치된 작은 직경부(72); 및
상기 작은 직경부(72)의 타단에 형성된 큰 직경부(74);를 포함하며,
상기 다이어프램(16) 타측의 면에는, 상기 큰 직경부(74) 일측의 면에 접촉하여 상기 다이어프램(16)과 상기 큰 직경부(74) 사이를 씰링하는 링 형상 씰 돌기(134)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10A, 10C).
청구항 1에 있어서,
상기 도전성 샤프트(60)는,
상기 관통홀(52)에 배치되어 설치된 작은 직경부(72); 및
상기 작은 직경부(72)의 타단에 형성된 큰 직경부(74);를 포함하며,
상기 다이어프램(16) 타측의 면과 상기 큰 직경부(74) 일측의 면 사이에는, 상기 다이어프램(16)과 상기 큰 직경부(74) 사이를 씰링하는 링 형상의 탄성 부재(80)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10A, 10C).
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 샤프트(60)는, 탄소섬유를 함유한 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylenesulfide)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10A, 10C).
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 샤프트(60)는, 내식성을 가진 금속 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10A, 10C).
청구항 1에 있어서,
상기 다이어프램(16)의 외측 둘레부(50)의 외면에 설치된 도전성 부재(150);
상기 도전성 부재(150)와 전기적으로 접속한 상태에서 상기 다이어프램(16)의 상기 외측 둘레부(50)를 지지하는 도전성의 리테이너(62); 및
상기 도전성 샤프트(60) 및 상기 도전성의 리테이너(62)와 전기적으로 연결되고, 상기 도전성의 리테이너(62)의 내부에서 상기 도전성 샤프트(60)와 함께 슬라이딩되는 도전성 피스톤(64)을 더 포함하며,
상기 접지 부재(22)는, 상기 리테이너(62) 및 상기 도전성 피스톤(64)을 통하여 상기 도전성 부재(150)를 접지하고,
상기 도전성 부재(150)의 일부가 상기 유체 유로(12)에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10C).
청구항 6에 있어서,
상기 도전성 부재(150)는, 탄소섬유로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10C).
제1 포트(24)와 제2 포트(26)를 연통하고 압력 유체가 흐르는 유체 유로(12)를 포함하는 바디(14);
상기 바디(14)의 내부에 변위 가능하게 설치되는 다이어프램(16, 16a);
상기 바디(14)의 상기 유체 유로(12)를 구성하는 벽부에 형성되고, 상기 다이어프램이(16, 16a)이 이격 또는 안착됨으로써 상기 유체 유로(12)가 개폐되는, 밸브 시트(32);
상기 다이어프램(16, 16a)의 외측 둘레부(50) 외면에 설치된 도전성 부재(140, 150);
상기 도전성 부재(140, 150)와 전기적으로 접속한 상태에서 상기 다이어프램(16, 16a)의 상기 외측 둘레부(50)를 지지하는 도전성의 리테이너(62);
도전성 샤프트(60, 60a) 및 상기 도전성의 리테이너(62)와 전기적으로 연결되고, 상기 도전성의 리테이너(62)의 내부에서 상기 도전성 샤프트(60, 60a)와 함께 슬라이딩하는 도전성 피스톤(64); 및
상기 리테이너(62) 및 상기 도전성 피스톤(64)를 통하여 상기 도전성 부재(140, 150)를 접지하기 위하여 구성되는 접지 부재(22);를 포함하며,
상기 바디(14) 및 상기 다이어프램(16, 16a)의 각각은, 비도전성 재료로 형성되고,
상기 도전성 부재(140, 150)의 일부가 상기 유체 유로(12)에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10B, 10C).
청구항 8에 있어서,
상기 도전성 부재(140, 150)는, 탄소 섬유로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 장치(10B, 10C).