KR101626092B1 - 유량제어장치 - Google Patents

Abstract

유량 제어 장치(10)는, 흐름 유로(40)에 대한 니들 밸브(42)의 변위를 조작하기 위한 유량 조절 표시 장치(12)가 제공된다. 유량 조절 표시 장치(12)는, 케이싱(16)과, 회전 조작에 의하여 니들 밸브(42)를 변위시키는 회전 전달 부재(110)와, 회전 전달 부재(110)가 삽입되는 홀(172)을 가지는 원형 링 형상으로 형성된 표시 링(114)이 제공된다. 표시 링(114)은 유체의 유량 변화가 표시되는 눈금(174)을 포함한다. 니들 밸브(42)의 결합부(122)의 결합은 둘레 방향으로 표시 링(114)을 변위시키고 눈금(174)의 위치를 변경한다.

Description

유량제어장치{FLOW RATE CONTROL DEVICE}

본 발명은 사용자의 조작에 의하여 야기되는 유체의 유량 변화를 표시하면서, 내부를 흐르는 유체의 유량이 제어되는 유량 제어 장치에 관한 것이다.

기체나 액체와 같은 유체가 흐르는 파이프에는, 유체의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 장치가 배열된다. 예를 들면, 일본공개특허 특개2011-43196호 공보와 같이, 유량 제어 장치(유량 제어 밸브)는 파이프가 연결되는 밸브 하우징의 내부에 배치되는 유로를 포함하고, 이러한 유로는 니들 밸브 부재에 의하여 개폐된다. 유로를 흐르는 유체의 유량은 니들 밸브 부재의 개방 정도에 의하여 제어된다.

또한, 이러한 유량 제어 장치는, 니들 밸브 부재의 변위(이동)를 조작하기 위한 구조로서, 니들 밸브 부재와 일체로 회전 가능하며 측면에 이(teeth)가 형성된 조작 부재와, 전술한 이와 기어 결합되는 기어와, 기어에 기어 결합되어 연결되고 니들 밸브 부재의 회전수를 보여주는 눈금을 가진 표시 링을 포함한다. 더욱 구체적으로는, 사용자가 조작 부재를 회전하면, 그 회전력이 기어를 통하여 표시 링에 전달되어 회전함으로써, 사용자는 표시 링의 변위에 대응하여 니들 밸브 부재의 회전수를 확인할 수 있다.

그런데, 일본공개특허 특개2011-43196호 공보에 개시된 유량 제어 장치에 관하여는, 소형화를 도모하기 위하여, 조작 부재와 표시 링의 회전 중심을 일치시키고, 기어가 조작 부재와 표시 링 사이에 개재되는 구조가 제공된다. 그러나, 이러한 구조에서는, 표시 링이 회전할 때, 회전력이 2개의 기어 결합을 통하여 전달되므로, 기계적인 기어 결합 오차가 커지게 되며, 표시 정밀도가 낮아지는 문제가 생긴다. 또한, 유량 제어 장치를 구성하는 부품의 갯수가 많아지므로, 제조 비용이 증가하고, 게다가, 조립시의 작업 효율이 낮아지는 문제도 있다.

일본공개특허 특개2011-43196호 공보

본 발명은 전술한 문제들을 해결하기 위하여 발명되었으며, 유량 표시 부분의 구조를 더욱 간단한 구성으로 함으로써, 제조 비용의 저감 및 조립 작업의 효율화를 도모하고, 게다가, 유량 표시 정밀도를 높일 수 있고, 이것에 의하여 유체의 유량 제어를 더욱 양호하게 행할 수 있는 유량 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유량 제어 장치는, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되어 유체가 흐를 수 있는 흐름 유로와, 상기 흐름 유로에 대한 변위에 의하여 흐르는 유체의 유량을 제어할 수 있는 변위 부재와, 상기 변위 부재의 변위를 조작하는 유량 조절 표시 메카니즘이 구비된다. 상기 유량 조절 표시 메카니즘은, 본체부와, 상기 본체부에 대하여 회전 가능하게 배치되어 상기 변위 부재에 연결되는 변위 조작 부재로서, 회전 조작에 의하여 상기 변위 부재의 변위를 야기하는 상기 변위 조작 부재와, 상기 변위 조작 부재가 삽입되고 관통되는 홀을 가지는 원형 링 형상으로 형성되는 회전 부재로서, 상기 회전 부재의 회전 중심이 상기 변위 조작 부재가 삽입 위치에 대하여 오프셋되도록 상기 본체부에 배열되는 상기 회전 부재를 포함한다. 또한, 상기 변위 조작 부재는, 상기 변위 조작 부재의 회전중에 상기 회전 부재와 직접 결합되는 결합부를 포함한다. 상기 회전 부재는, 둘레 방향을 따라 상기 유체의 흐름 변화가 표시되는 표시부를 포함한다. 상기 표시부는 상기 결합부의 결합에 의하여 둘레 방향으로 변위되고, 상기 표시부의 위치가 변경된다.

전술한 배치에 의하면, 원형 링 형상의 회전 부재가 변위 조작 부재의 삽입 위치에 대하여 회전 중심이 오프셋되도록 본체부에 배열됨으로써, 변위 조작 부재의 결합부와 회전부가 용이하게 직접 결합되도록 배치될 수 있으며, 변위 조작 부재의 회전력이 회전부에 부드럽게 전달될 수 있다. 즉, 변위 조작부와 회전부 사이에 다른 부재(예를 들면, 기어)를 개재시킬 필요가 없어진다. 따라서, 회전부에 대한 변위 조작 부재의 기어 결합 오차가 줄어들 수 있고, 유체의 유량 변화를 개선된 정확도로 표시될 수 있다. 또한, 유량 조절 표시 메카니즘의 부품 갯수가 줄어들므로, 제조 비용을 줄일 수 있고 조립 작업이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다. 그리고, 회전부의 표시부가 변위 조작 부재로부터 오프셋됨으로써, 변위 조작부가 조작될 때, 표시부가 조작 위치로부터 방해됨이 없이 확인될 수 있으며, 조작 중에 표시부를 쉽게 볼 수 있게 된다.

이 경우, 바람직하게는, 상기 홀을 구성하는 상기 회전 부재의 내주면에 둘레 방향을 따라 복수의 내접 기어이(inscribed teeth)가 형성되고, 상기 변위 조작 부재의 외주면에는, 상기 결합부로서 제공되며, 상기 내접 기어이에 기어 결합하는 기어 결합부와, 상기 내접 기어이에 기어 결합하지 않는 아이들부(idling portion)가 둘레 방향을 따라 나란히 배열되는 것이 바람직하다.

전술한 수단에서, 유량 제어 장치는, 회전부의 내접 기어이에 기어 결합하는 기어 결합부와, 내접 기어이에 기어 결합하지 않는 아이들부가 변위 조작 부재의 외주면에 나란히 배열됨으로써, 기어 결합부가 내접 기어이와 기어 결합하는 사이만 회전 부재가 동작된다. 또한, 아이들부가 내접 기어이와 대향하는 관계로 배열된 경우에는, 회전 부재의 회전이 정지되고, 유체의 유량을 소정값으로서 양호하게 계속 표시할 수 있다.

또한, 상기 변위 조작 부재의 상기 아이들부가 상기 내접 기어이에 대향하는 관계로 배열된 상태에서, 상기 회전 부재의 회전을 조절할 수 있는 회전 규제메카니즘(rotation regulating mechanism)이 상기 본체부에 배치되는 것이 바람직하다.

전술한 수단에서, 유량 제어 장치는, 회전 부재의 회전을 조절할 수 있는 회전 규제메카니즘이 제공됨으로써, 회전 부재의 회전 정지 상태가 더욱 확실하게 유지될 수 있고, 표시부의 표시 정밀도가 더욱 향상될 수 있다.

또한, 상기 회전 규제메카니즘은, 상기 본체부 내에 연속적으로 제공될 수 있으며, 상기 내접 기어이에 맞닿아 접하고 상기 회전 부재를 탄성적으로 누르는 탄성 규제부재일 수도 있다.

전술한 수단에서, 상기 회전 규제메카니즘이 회전 부재를 탄성적으로 누르는 탄성 규제부재임으로써, 회전 부재에 탄성력이 부여되고, 그 회전이 효과적으로 조절될 수 있다. 또한, 회전 부재는, 탄성 규제부재의 탄성력을 넘는 작동력을, 변위 조작 부재로부터 회전부에 전달함으로써, 용이하게 회전될 수 있다. 또한, 탄성 규제부재가 본체부에 연속적으로 형성됨으로써, 부품 갯수가 더욱 줄어들 수 있다.

그리고 또한, 상기 탄성 규제부재는, 바람직하게는 상기 내접 기어이의 내측에 형성된 오목부에 진입 가능하거나 상기 복수의 내접 기어이 사이로 진입하는 볼록부를 포함한다.

전술한 수단에서, 탄성 규제부재가 내접 기어이의 내측에 형성된 오목부 또는 복수의 내접 기어이 사이로 진입할 수 있는 볼록부를 가짐으로써, 유량 제어 장치는, 볼록부에 의하여, 회전 부재의 회전을 더욱 확실하게 조절할 수 있다. 그리고, 회전 부재가 회전할 때에는, 탄성력에 저항하여 볼록부를 변위시킴으로써, 회전 부재의 회전이 원활하게 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 탄성 규제부재는, 상기 변위 조작 부재가 배열된 위치에 대하여 상기 회전 부재의 회전 중심을 가로지르는 반대측에서 상기 회전 부재를 탄성적으로 누른다.

이러한 수단에서, 상기 탄성 규제부재는, 변위 조작 부재가 배열된 위치에 대하여 회전 부재의 회전 중심을 가로지르는 반대측의 회전 부재를 탄성적으로 누름으로써, 회전 부재를 변위 조작 부재에 접근하도록 탄성력이 부여될 수 있다. 따라서, 탄성 규제부재는, 회전 부재가 더욱 양호하게 회전될 수 있도록, 변위 조작 부재의 기어 결합부와 회전 부재의 내접 기어이가 더욱 확실하게 결합되게 할 수 있다.

또한, 상기 유량 조절 표시 메카니즘은, 상기 하우징에 대하여 탈착 가능한 유닛으로서 구성될 수 있다.

이러한 수단에서, 상기 유량 조절 표시 메카니즘이 상기 하우징에 대하여 탈착 가능한 유닛으로서 제공됨으로써, 단일 유닛에 의하여, 유체의 유량을 제어하기 위한 복수의 메카니즘들이 조절될 수 있다.

또한, 상기 본체부는, 상기 하우징을 부분적으로 삽입 가능한 삽입홀을 포함하는 구성이 제공될 수 있으며, 상기 하우징이 상기 삽입홀에 삽입된 상태에서, 상기 하우징과 상기 본체부 사이의 연결을 유지하도록 클립이 장착된다.

이러한 수단에서, 클립을 사용하여 하우징과 본체부 사이의 연결을 형성함으로써, 유닛으로서 구성되는 유량 조절 표시 메카니즘이 간단히 탈착될 수 있다.

본 발명에 의하면, 유량 표시를 위한 표시 부분의 구조를 간단한 구성으로 제공함으로써, 제조 비용을 줄일 수 있고 조립 작업이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 유량의 표시 정확도가 증대될 수 있다. 따라서, 유체의 유량 제어가 더욱 만족스럽게 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 유량 제어 장치의 전체 구성을 나타낸 사시도;
도 2는 도 1의 유량 제어 장치의 정면도;
도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도;
도 4a는 도 3의 IVA-IVA선에 따른 단면도;
도 4b는 도 2의 IVB-IVB선에 따른 단면도;
도 5a는 유량 조절 표시 장치의 제1 구성예를 나타낸 부분 단면도;
도 5b는 유량 조절 표시 장치의 제2 구성예를 나타낸 부분 단면도;
도 6a는 유량 조절 표시 장치의 제3 구성예를 나타낸 부분 단면도;
도 6b는 유량 조절 표시 장치의 제4 구성예를 나타낸 부분 단면도;
도 7a는 유량 조절 표시 장치의 제5 구성예를 나타낸 부분 단면도;
도 7b는 유량 조절 표시 장치의 제6 구성예를 나타낸 부분 단면도;
도 8은 도 3의 유량 제어 장치에 있어서 니들 밸브가 상측 방향으로 변위된 상태를 나타낸 측면 단면도;
도 9a는 도 4a의 표시 링의 동작을 나타낸 제1 설명도; 및
도 9b는 도 4a의 표시 링의 동작을 나타낸 제2 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 유량 제어 장치에 관하여 적절한 실시 형태를 들며, 첨부의 도면을 참조하여 상세하게 설명할 것이다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 유량 제어 장치(10)의 전체 구성을 나타낸 사시도이며, 도 2는, 도 1의 유량 제어 장치(10)를 나타낸 정면도이다. 그리고, 이하의 설명에서는, 도 1에 나타낸 화살표 방향을 기반으로 하여, 유량 제어 장치(10)의 전후 방향을 X 방향(전방을 X1 방향, 후방을 X2 방향), 좌우 폭 방향을 Y 방향(우측을 Y1 방향, 좌측을 Y2 방향), 높이 방향을 Z 방향(상측을 Z1 방향, 하측을 Z2 방향)으로 부른다. 이러한 방향 지시는, 설명 편의상의 것이며, 유량 제어 장치(10)가 임의의 방향으로 사용될 수 있음은 물론이다.

본 실시 형태에 따른 유량 제어 장치(10)는, 개략적으로는, 장치 전체의 상부측에 구성하는 유량 조절 표시 장치(12, 유량 조절 표시 메카니즘)와, 유량 조절 표시 장치(12)의 하측에 배치된 유량 제어 밸브(14)에 의하여 구성된다.

유량 조절 표시 장치(12)는, 유량 제어 밸브(14) 내를 흐르는 유체(예를 들면, 기체나 액체)의 유량을 조절하기 위한 조작 메카니즘을 포함한다. 이러한 유량 조절 표시 장치(12)는, 유량 제어 밸브(14)의 조작 메카니즘을 수용하는 케이싱(16)과, 케이싱(16)의 상부에 회전 가능하게 설치되는 노브(18)를 포함한다. 케이싱(16)이 유량 제어 밸브(14)에 대하여 탈착 가능하게 연결된다.

케이싱(16)은, 그 외주면이 유량 제어 밸브(14)와 직교되게 동일한 높이로 연장된 연장부(20)와, 연장부(20)의 상부에서 X1 방향으로 치우치면서 직경 방향으로 직경이 확장된 메인 메카니즘 수용부(22)를 포함한다. 노브(18)는, 메인 메카니즘 수용부(22)의 상부에 배치되며, 사용자에 의하여 케이싱(16)과 상대적으로 회전 조작됨으로써, 유량 제어 밸브(14) 내의 유체 유량이 조절된다. 또한, 표시창(24)이 메인 메카니즘 수용부(22)의 X1 방향측 면에 형성된다. 표시창(24)에는, 유체의 유량 변화(즉, 노브(18)가 회전되는 양)가 표시된다. 이러한 유량 조절 표시 장치(12)의 구체적인 구성은 후술시 상세하게 설명할 것이다.

한편, 유량 제어 밸브(14)는, 유량 조절 표시 장치(12)가 장착되는 하우징(26)을 포함한다. 이러한 하우징(26)은, 상하로 연장되는 몸체 부분의 하부(Z2 방향)측에 제1 포트(28)와, 몸체 부분의 상부 부근에 X1 방향으로 연장된 제2 포트(30)를 포함한다. 더욱 구체적으로는, 측면에서 보이듯이, 하우징(26)은 실질적으로 L자 형상으로 형성된다. 제1 포트(28)에는, 유체가 공급되는 제1 파이프(32)가 연결되고, 제2 포트(30)에는, 유체가 배출되는 제2 파이프(34)가 연결된다. 유량 제어 밸브(14)에서 유체가 흐르는 방향은 특히 한정되지 않으며, 그리고 예를 들면, 유체는 제2 포트(30)에 공급되어 제1 포트(28)로부터 배출될 수 있다.

도 3은 도 2의 III-III선에 따른 단면도이며, 도 4a는 도 3의 IVA-IVA선에 따른 단면도이고, 도 4b는 도 2의 IVB-IVB선에 따른 단면도이다.

도 1 내지 도 3과 같이, 유량 제어 밸브(14)를 구성하는 하우징(26)은, 제1 포트(28)를 가지는 제1 바디(36)와, 제2 포트(30)를 포함하며 제1 바디(36)에 조립되는 제2 바디(38)에 의하여 형성된다. 제1 및 제2 바디(36, 38)의 내부에는, 제1 포트(28)로부터 제2 포트(30)로 흐르는 유체의 흐름 유로(40)가 형성된다. 또한, 제1 및 제2 바디(36, 38)의 내부에는, 흐름 유로(40)에 대하여 변위 가능한 니들 밸브(42, 변위 부재)가 배치된다. 니들 밸브(42)는, 흐름 유로(40)를 흐르는 유체의 흐름 상태를, 변위에 의하여, 제어하도록 기능한다. 도 3에서, 니들 밸브(42)에 의하여 흐름 유로(40)가 차단된 닫힘 상태를 나타낸다.

제1 바디(36)는, 예를 들면, 수지 재료에 의하여 하우징에 형성된 메인 튜브 형상부(44)를 포함하며, 이러한 메인 튜브 형상부(44)의 하부측에 제1 포트(28)가 제공된다. 제1 포트(28)의 외주면에는, 제1 파이프(32)가 나사 결합되는 나사(28a)가 새겨져 있다. 또한, 제1 포트(28)의 내부에는, 유체가 흐를 수 있는 제1 포트측 유로(46)가 축 중심(Z 방향)을 따라 형성된다.

메인 튜브 형상부(44)는, 제1 포트(28)보다도 큰 직경으로 형성되어 상하로 연장된다. 메인 튜브 형상부(44)의 하부측은 단면에서 보아 실질적으로 육각 형상으로 형성되고, 상부측은 단면에서 보아 원 형상으로 형성된다. 메인 통 형상부(44)의 내부에는, 제1 포트측 유로(46)에 연통하는 밸브 부재 수용 챔버(48)가 형성된다. 제2 바디(38)와 체크 밸브(50)는 이러한 밸브 부재 수용 챔버(48)에 배열된다. 밸브 부재 수용 챔버(48)를 구성하는 제1 바디(36)의 하부 내벽에는, 경사지게 직경이 축소되어 제1 포트측 유로(46)와 연결되는 테이퍼 단차부(52)가 형성된다.

또한, 밸브 부재 수용 챔버(48)의 상부에는, 제2 바디(38)의 일부가 수용되는, 제1 바디측 수용 공간(54)이 형성된다. 제1 바디측 수용 공간(54)을 구성하는 메인 튜브 형상부(44)의 내벽에는, 내측으로 돌출된 연결 후크(44a)가 형성된다. 이러한 연결 후크(44a)는, 제2 바디(38)의 걸림부(64a)에 걸리고, 이렇게 하여 제1 바디(36)와 제2 바디(38)가 상호 연결된다.

제1 바디(36)가 접속되는 제2 바디(38)는, 예를 들면, 제1 바디(36)와 같은 수지 재료에 의하여 형성된다. 이러한 제2 바디(38)는, 유량 제어 밸브(14)의 상하 중간 부분의 외관을 구성하는 튜브 형상 몸체부(56)와, 튜브 형상 몸체부(56)의 하단측으로부터 상측으로 돌출되는 돌출 튜브부(58)와, 튜브 형상 몸체부(56)의 외주면에 연결되어 X1 방향으로 연장 형성되는 제2 포트(30)와, 튜브 형상 몸체부(56)의 상부로부터 상측으로 돌출되는 삽입 튜브부(60)를 포함한다.

튜브 형상 몸체부(56)는, 하측을 향하여 2중 튜브 구조로 형성되며, 상하로 연장 형성된 내부 튜브(62)와, 내부 튜브(62)의 외측을 상하로 연장 형성되는 외부 튜브(64)가 제공되고, 상기 튜브들 사이에는, 유체가 흐를 수 있는 링 형상 유로(66)가 제공된다. 내부 튜브(62)의 내부에는, 니들 밸브(42)가 슬라이딩할 수 있는 슬라이딩 공간(68)이 형성된다. 슬라이딩 공간(68)의 하측을 구성하는 내부 튜브(62)의 내벽에는, 직경 방향 내측으로 돌출된 단차부(70)와, 단차부(70)의 하측에 형성되어 링 형상 유로(66)와 연통하는 연통홀(72)이 형성된다. 단차부(70)는, 니들 밸브(42)의 하측 방향의 변위 한계를 규정한다. 연통홀(72)은, 슬라이딩 공간(68)과 링 형상 유로(66)를 연통시킴으로써, 유체의 흐름을 가능하게 한다.

외부 튜브(64)는, 링 형상 유로(66)를 가로질러 내부 튜브(62)를 둘러싸고, 그 X1 방향측 면에는, 제2 포트(30)가 연결된다. 또한, 외부 튜브(64)의 하부 근방의 외주면에는, 제1 바디(36)의 연결 후크(44a)에 정지되는 걸림부(64a)와, 이러한 걸림부(64a)의 하측에서 외부 튜브(64)의 둘레 방향을 따라 새겨진 홈(64b)이 형성된다. 제1 및 제2 바디(36, 38)의 연결 상태에서 링 형상의 씰 부재(74)가 홈(64a)에 설치된다. 제1 및 제2 바디(36, 38)는, 연결 후크(44a)와 걸림부(64a)의 결합, 및 씰 부재(74)의 설치에 의하여 기밀(또는 액밀)하게 연결된다.

튜브 형상 몸체부(56)의 하측에 연결되는 돌출 튜브부(58)는, 튜브 형상 몸체부(56)보다 작은 직경으로 형성되어 소정 길이 하측으로 돌출된다. 이러한 돌출 튜브부(58)의 내부에는, 상하로 연장 형성되고, 그 상부에 있어서 튜브 형상 몸체부(56) 내의 슬라이딩 공간(68)과 연통하는 유체 안내로(76)가 형성된다.

돌출 튜브부(58)의 하부에는, 직경 방향 외측으로 일단 직경이 확장하여 하측을 향해 테이퍼진 형상으로 직경이 축소되는 플랜지(78)가 형성된다. 플랜지(78)의 하측 끝면은, 제1 및 제2 바디(36, 38)의 연결 상태에서, 제1 바디(36)의 테이퍼 단차부(52)에 근접하게 배열된다. 또한, 플랜지(78)는, 4 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 절결된 유체 흐름 홈들(78a)을 포함한다. 이러한 유체 흐름 홈들(78a)은, 제1 포트측 유로(46)와 밸브 부재 수용 챔버(48) 사이를 연통시킨다.

돌출 튜브부(58)의 몸체 부분(튜브 형상 몸체부(56)와 플랜지(78) 사이)의 외주면에는, 체크 밸브(50)가 장착된다. 체크 밸브(50)는, 예를 들면, 고무 등의 탄성 재료에 의하여, 돌출 튜브부(58)를 감싸는 링 형상으로 형성된다. 이러한 체크 밸브(50)는, 단면에서 보아서, 하측으로 직선 형상으로 연장되는 장착부(50a)와, 장착부(50a)로부터 직경 방향 외측으로 경사지게 돌출된 멤브레인부(50b)를 포함한다. 멤브레인부(50b)는, 밸브 부재 수용 챔버(48)의 내벽에 맞닿아 접함으로써, 밸브 부재 수용 챔버(48)를 상하로 나누고, 제1 포트측 유로(46)로부터 공급되는 유체를 유체 안내로(76)로 공급한다.

한편, 제2 포트(30)는, 튜브 형상 몸체부(56)의 축 방향에 대하여 직교 방향으로 연장 형성되는 튜브 형상으로 형성된다. 제2 포트(30)의 내부에는, 유체가 흐를 수 있는 제2 포트측 유로(80)가 형성된다. 이러한 제2 포트측 유로(80)는, X2 방향의 단부(튜브 형상 몸체부(56)측)에 형성된 연결 유로(82)를 통하여, 링 형상 유로(66)와 연통된다.

또한, 제2 포트측 유로(80)에는, 유체를 배출하는 제2 파이프(34, 도 1 참조)를 연결하기 위한 조인트 메카니즘(84)이 형성된다. 조인트 메카니즘(84)은, 제2 포트측 유로(80)에 삽입되는 제2 배관(34)을 고정하는 척(86)과, 제2 포트(30)의 내주면에 고정되는 가이드(88)와, 가이드(88)를 따라 변위 가능하며, 척(86)에 의한 제2 파이프(34)의 고정 상태를 해제하는 릴리즈 부시(90)와, 제2 파이프(34)에 맞닿아 접하여 기밀(또는 액밀)을 유지하는 패킹(92)을 포함한다.

척(86)은, 예를 들면, 금속재로 이루어진 박판재를 프레스 가공함으로써 실질적으로 튜브 형상으로 형성되고, 직경 방향 내측을 향하여 경사진 멈춤쇠(86a)와, 직경 방향 외측을 향하여 구부러진 돌출부(86b)를 구비한다. 가이드(88)는, 예를 들면, 척(86)과 같은 형태의 가공에 의하여, 실질적으로 튜브 형상으로 형성되고, 외주면이 제2 포트(30)의 내주면에 접촉하도록 형성된다.

릴리즈 부시(90)는, 예를 들면, 수지 재료에 의하여 삽입홀(94)을 가지는 실린더 형상으로 형성되며, X2 방향측의 단부로부터 몸체 부분까지 가이드(88) 및 척(86) 내부를 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 릴리즈 부시(90)의 X1 방향측 단부에는, 직경 방향 외측으로 돌출된 연결 단부(90a)가 형성된다.

패킹(92)은, 예를 들면, 고무 등의 탄성 재료에 의하여 링 형상으로 형성되고, 제2 포트(30) 내에 있어서 척(86)의 X2 방향측의 단부에 겹쳐지도록 배치된다. 이러한 패킹(92)은, 제2 포트(30)의 내면에 맞닿아 접하는 외면측의 팽창 돌출부(92a)와, 내면으로부터 돌출되어 제2 파이프(34)의 외면에 슬라이딩하는 씰 부(92b)를 포함한다.

제2 파이프(34)가 연결되는 경우에는, 제2 파이프(34)는 단순히 릴리즈 부시(90)의 삽입홀(94)을 통하여 제2 포트(30)에 깊이 삽입하는 것만으로도 연결된다. 더욱 구체적으로는, 제2 파이프(34)가 제2 포트(30)에 삽입되면, 제2 파이프(34)의 외면에 척(86)의 멈춤쇠(86a)가 경사지게 끼어들고, 패킹(92)의 씰 부(92b)가 기밀(또는 액밀)하게 접촉하여 제2 파이프(34)를 유지한다. 따라서, 제2 포트(30)로부터 제2 파이프(34)가 빠지는 것이 강하게 방지된다. 제2 파이프(34)의 연결이 해제되는 경우에는, 릴리즈 부시(90)가 X2 방향으로 이동되게 함으로써, 릴리즈 부시(90)는 척(86)의 멈춤쇠(86a)를 극복하고, 제2 파이프(34)는 X1 방향으로 당겨진다. 따라서, 제2 파이프(34)는 제2 포트(30)로부터 용이하게 분리된다.

또한, 제2 포트(30)가 이어지는 튜브 형상 몸체부(56)의 상면에는, 삽입 튜브부(60)가 돌출하여 형성된다. 이러한 삽입 튜브부(60)의 외측에는, 유량 조절 표시 장치(12)의 케이싱(16)이 장착된다. 삽입 튜브부(60)의 내부에는, 튜브 형상 몸체부(56)의 슬라이딩 공간(68)이 수직하게 그대로 연장 형성되며, 이러한 슬라이딩 공간(68)은, 삽입 튜브부(60)의 상단부에 형성된 홀(68a)과 연통된다.

또한, 삽입 튜브부(60)의 외주면에는, 직경 방향 외측으로 직경이 확장된 후벽부(60a, thick-walled portion)와, 후벽부(60a)의 하측에서 직경 방향 내측으로 함몰된 잘록부(60b, constricted portion)가 형성된다. 후벽부(60a)는, 케이싱(16)의 삽입홀(150) 내주면에 면접촉함으로써, 유량 조절 표시 장치(12)와 유량 제어 밸브(14)의 연결 자세가 가이드된다. 한편, 연결시에, 클립(156)이 잘록부(60b)에 진입하여 장착된다.

이와 같이 구성된 제2 바디(38)의 슬라이딩 공간(68)에는, 니들 밸브(42)가 변위 가능하게 삽입된다. 니들 밸브(42)는, 튜브 형상 몸체부(56)의 축 방향(Z 방향)으로 연장되는 중실인 봉 형상의 부재이다. 이러한 니들 밸브(42)에는, 하부로부터 상부를 향하여 유량 제어부(96), 시트부(98) 및 샤프트(100)가 설치된다.

유량 제어부(96)는, 원주 형상으로 형성되어 소정 길이 연장된다. 또한, 유량 제어부(96)의 외주면은, 돌출 튜브부(58)와 튜브 형상 몸체부(56)의 연결 부분의 내주면에 대하여 틈이 없고, 니들 밸브(42)가 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 외경에 설정된다. 니들 밸브(42)가 하측에 위치하는 상태(도 3 참조)에서는, 튜브 형상 몸체부(56) 및 돌출 튜브부(58)에 대한 유량 제어부(96)의 기계적 배치 관계에 의하여, 유체의 흐름이 차단된다.

또한, 유량 제어부(96)는, 하측 끝면으로부터 외주면의 축방향을 따라 소정 길이(예를 들면, 니들 밸브(42)의 변위량과 같은 정도의 길이)로 새겨져 형성된 노치홈(102)을 포함한다. 노치홈(102)은, 제2 바디(38)의 연통홀(72)과 대향 가능하게 되도록 둘레 방향을 따라 복수개 형성되된다. 니들 밸브(42)가 하측 위치로부터 상측으로 변위함으로써, 노치홈(102)은 연통홀(72)과 연통하게 된다. 더욱 구체적으로는, 제2 바디(38)의 유체 안내로(76)로 유입된 유체는, 노치홈(102)을 통하여 연통홀(72)로 유입될 수 있다.

시트부(98)는, 단면이 원 형상으로 형성되고, 유량 제어부(96)로부터 직경 방향 외측으로 직경이 확장되고, 제2 바디(38)의 슬라이딩 공간(68)에 수용된다. 시트부(98)의 외주면에는, 링 형상 홈(98a)이 형성되며, 이러한 링 형상 홈(98a)에는, 유체가 슬라이딩 공간(68)을 흐르는 것을 막는 O링(104)이 장착된다. 또한, 시트부(98)의 하측 끝면은, 슬라이딩 공간(68)을 구성하는 단차부(70)에 대향하도록 배열된다. 니들 밸브(42)의 변위 한계는 단차부(70)와 시트부(98) 사이가 맞닿아 접함에 의하여 규제된다.

샤프트(100)는, X방향 양측에 원호 형상을 가지는 단면이 실질적으로 직사각 형상으로 형성된다(도 4b 참조). 샤프트(100)는 축선 방향을 따라 소정 길이 연장되고, 슬라이딩 공간(68)에 수용된다. 샤프트(100)의 원호 형상 부분에는 수나사(106)가 새겨져 형성된다. 이러한 수나사(106)는, 튜브 형상 몸체부(56)의 내부에 형성된 너트(108)에 나사 결합된다(도 3 참조). 그리고, 샤프트(100)의 단면 형상에 실질적으로 일치하는 전진/후퇴 공간(120)을 가지는 유량 조절 표시 장치(12)의 회전 전달 부재(110)는, 너트(108)의 상부로부터 연장하여 돌출된 샤프트(100)에 설치된다.

유량 제어 밸브(14)는, 이상과 같이 구성되고, 내부에 있어서 유체의 흐름 유로(40)는, 제1 포트측 유로(46), 밸브 부재 수용 챔버(48), 유체 안내 유로(76), 슬라이딩 공간(68), 연통홀(72), 링 형상 유로(66), 연결 유로(82) 및 제2 포트측 유로(80)에 의하여 구성된다. 니들 밸브(42)는, 유량 제어부(96)의 작동하에, 유체 안내 유로(76)와 슬라이딩 공간(68) 사이를 차단하고, 변위에 수반하여, 노치홈(102)이 슬라이딩 공간(68)과 연통되게 배치한다. 그리고, 유체의 유량은 노치홈(102)의 변위량(개방 정도)에 대응하여 조절된다.

유량 조절 표시 장치(12, 케이싱(16))는, 이러한 유량 제어 밸브(14)의 상부에 자유로이 탈착 가능하게 장착된다. 유량 조절 표시 장치(12)는, 위에서 서술한 케이싱(16) 및 노브(18) 외에, 회전 전달 부재(110) 및 표시 링(114)을 케이싱(16) 내에 포함한다.

회전 전달 부재(110)는, 니들 밸브(42)의 변위를 조작하는 부재이며, 유량 조절 표시 장치(12)와 유량 제어 밸브(14)의 내부를 통해 연장된다. 이러한 회전 전달 부재(110)는, 상하 방향으로 실질적으로 중간부로부터 하측 방향으로 연장 형성되는 하측 튜브 부재(116)와, 하측 튜브 부재(116)의 상면으로부터 상측 방향으로 연장 형성되는 상측 기둥 부재(118)를 포함한다.

하측 튜브 부재(116)는, 슬라이딩 공간(68)의 내경과 실질적으로 일치하는 외경으로 형성된다. 또한, 하측 튜브 부재(116)의 내부에는, 샤프트(100)의 단면 형상과 실질적으로 일치하는 단면이 실질적으로 직사각 형상으로 형성되며, 니들 밸브(42)가 수직하게 상, 하측으로 변위 가능하게 하는 전진/후퇴 공간(120)이 형성된다. 그 단면 형상에 일치하도록, 샤프트(100)가 삽입됨으로써, 전진/후퇴 공간(120)은 해당 샤프트(100)와 회전 방향으로 맞물리고, 회전 전달 부재(110)로부터 니들 밸브(42)에 대한 회전력을 전달 가능하게 한다. 하측 튜브 부재(116)는, 제2 바디(38)의 홀(68a)로부터 슬라이딩 공간(68) 내에 설치된 너트(108)와 맞닿아 접하기까지 삽입된다.

상측 기둥 부재(118)는, 하측 튜브 부재(116)보다 직경이 작은 원기둥 형상으로 형성되며, 케이싱(16) 내부를 통하여 상측으로 연장되고, 상부에 있어서 노브(18)에 연결된다. 또한, 상측 기둥 부재(118)의 외주면에는, 하측 튜브 부재(116)의 상면으로부터 소정의 높이 위치에 걸쳐, 반경 방향 외측으로 돌출된 기어 결합부(122, 도 4a 참조)가 형성된다. 기어 결합부(122)는, 유량 조절 표시 장치(12)의 내부에 설치되는 표시 링(114)에 결합하는 맞물림부로서 구성되고, 표시 링(114)을 동작시키는 기능을 포함한다. 이러한 구성에 관하여는 후술할 것이다.

위에서 서술한 바와 같이, 케이싱(16)은 연장부(20)와 메인 메카니즘 수용부(22)에 의하여 구성된다. 메인 메카니즘 수용부(22)는 연장부(20)에 대하여, Y 방향(폭 방향) 및 X2 방향의 외형이 약간 팽창하여 돌출되고, X1 방향의 외형이 크게 팽창하여 돌출되는 3차원 형상으로 형성된다. 메인 메카니즘 수용부(22)의 외경이 최대가 되는 높이 위치에서는, 평면 단면에서 보인 바와 같이(도 4a 참조), 그 외형이 유량 제어 밸브(14, 니들 밸브(42))의 축 중심보다도 X1 방향으로 치우쳐 형성된 편원(oblate) 형상(이른바, 타원(oval) 형상)으로 형성된다. 또한, 이러한 메인 메카니즘 수용부(22)에서, 케이싱(16)은 상부 케이스(124)와 하부 케이스(126)로 분할 가능하게 되어 있다.

상부 케이스(124)는, 하부 케이스(126)와의 장착 상태에서 소정의 부피로 이루어진 내부 공간(128)을 가지는 돔 형상으로 형성된다. 더욱 구체적으로는, 상부 케이스(124)는, 밑으로부터 위를 향하여, 하부 케이스(126)에 고정되는 튜브 형상의 하부 설치부(130)와, 하부 설치부(120)에 연이어 내부 공간(128)이 내측에 형성되는 상측 커버부(132)와, 상측 커버부(132)의 상면으로부터 하측으로 돌출된 상부 돌출부(134)를 포함한다.

하부 설치부(130)는, 비교적 큰 내경을 가진 설치홀(136)을 포함하며, 이러한 설치홀(136)에 하부 케이스(126)의 상부가 삽입된다. 또한, 하부 설치부(130)의 4 방향(Y 방향 및 X 방향)의 측면에는 맞물림 홀(138, engagement hole)이 형성된다. 이러한 맞물림 홀(138)에는, 하부 케이스(126)의 장착 후크들(158a, 158b)이 삽입된다.

상측 커버부(132)는, 하측의 하부 설치부(130)의 연결 개소로부터 상측을 향하여 완만하게 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 외주면과 평탄한 형상의 상면을 가진 바닥이 있는 튜브 형상으로 형성된다. 표시 링(114)은 상측 커버부(132) 내(내부 공간(128))에회전 가능하게 수납된다. 상측 커버부(132)의 X1 방향측 면에는, 위에서 서술한 표시창(24)이 형성되고, 이러한 표시창(24)으로부터 표시 링(114)의 눈금(174)이 시각적으로 인식할 수 있게 되어 있다.

상부 돌출부(134)는, 소정의 내경을 가진 원통 형상으로 형성되고, 그 축 중심이 유량 제어 밸브(14)의 축 중심과 일치하도록 형성된다. 이러한 상부 돌출부(134)는, 노브(18)의 내부에 삽입되고, 노브(18)를 회전 가능하게 지지한다. 상부 돌출부(134)의 외주면에는, 노브 회전 조절 부재(140)가 상부측에 형성되며, 그리고 노브 회전 조절 부재(140)의 하측에서 직경 방향 외측으로 직경 확장하여 한 바퀴 도는 제1 링 형상 돌출부(142)와, 제1 링 형상 돌출부(142)의 하측에서 해당 제1 링 형상 돌출부(142)보다도 작게 직경이 축소되는 제2 링 형상 돌출부(144)가 형성되며, 노브(18) 하단부의 내측 돌출부(18a)가 제1 및 제2 링 형상 돌출부(142, 144)에 단계적으로 결합 가능하게 된다.

상부 돌출부(134)에 장착되는 노브(18)는, 상면측이 바닥부가 되는 바닥을 가진 튜브 형상으로 형성된다. 튜브 내의 상면 중앙부에는 튜브 형상의 끼움부(146, fitting portion)가 하측을 향하여 연장하여 형성된다. 끼움부(146)는 노브(18)의 회전력이 회전 전달 부재(110)에 부드럽게 전달되도록, 회전 전달 부재(110)의 상측 기둥 부재(118)에 끼움 결합 고정된다.

끼움부(146)를 감싸는 노브(18)의 벽부 외주면에는, 사용자가 노브(18)를 파지하기 쉽도록, 복수의 돌편들(18b)이 형성된다. 또한, 노브(18)의 내주면 상부에는 노브 회전 조절 부재(140)에 맞닿아 접할 수 있는 접합부(147)가 형성되고, 내주면의 하부에는 직경 방향 내측으로 돌출되는, 내측 돌출부(18a)가 형성된다.

노브(18)는, 상부 돌출부(134)에 대한 수직 위치의 변경에 의하여, 회전 가능 상태와 회전 방지 상태로 스위칭된다. 더욱 구체적으로는, 노브(18)가 상부 돌출부(134)의 하측 위치에 있고, 내측 돌출부(18a)가 제2 링 형상 돌출부(144)에 걸려진 상태에서 있음으로써,노브(18)의 접합부(147)는 노브 회전 조절 부재(140)에 대항하여노브(18)의 회전을 제한하도록 접한다. 노브(18)가 회전하게 되는 경우에, 내측 돌출부(18a)가 제2 링 형상 돌출부(144)를 극복하도록 노브(18)를 당겨 올림으로써, 접합부(147)와 노브 회전 조절 부재(140)가 맞닿아 접한 상태는 해제된다. 따라서 노브(18)는 상부 케이스(124)에 대하여 회전 가능하게 된다.

상부 케이스(124)가 장착되는 하부 케이스(126)는, 유량 제어 밸브(14)의 삽입 튜브부(60)가 삽입되는 상기한 연장부(20)와, 연장부(20)의 상부에 연이어 설치되어 상부 케이스(124)가 장착되는 시트부(148)를 포함한다. 연장부(20)는, 튜브 형상으로 형성되고, 유량 제어 밸브(14)의 삽입 튜브부(60)를 삽입할 수 있는 삽입홀(150)을 포함한다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연장부(20)는 X방향을 따라 관통하는 한 쌍의 설치홀들(152)과, 도 3과 같이 설치홀들(152)과 같은 높이 위치에서 X2 방향측으로 형성되는 장착 오목부(154)를 포함한다.

연장부(20)의 하단부가 유량 제어 밸브(14)의 튜브 형상 몸체부(56) 상면에 맞닿아 접한 상태에서, 설치홀들(152)과 장착 오목부(154)는 유량 제어 밸브(14)의 잘록부(60b)와 같은 높이 위치가 되도록 형성되며, 클립(156)이 X2 방향으로부터 삽입 가능하게 된다.

도 4b와 같이, 클립(156)은 X2측의 단부에서 Y 방향에 직선 형상으로 연장 형성되는 연결부(156a)와, 연결부(156a)의 양단부로부터 소정 길이 X1 방향으로 연장 형성되어 삽입 튜브부(60)의 잘록부(60b)에 결합 가능한 곡률로 만곡 형성된 한 쌍의 설치 유지 바들(156b)을 포함한다. 클립(156)이 연장부(20)의 X2 방향으로부터 X1 방향을 향하여 삽입되면, 한 쌍의 설치 유지 바들(156b)은 각 설치홀들(152)을 통하여 삽입되고, 만곡 부분이 잘록부(60b)에 밀접하여 해당 잘록부(60b)를 탄성적으로 밀착 지지한다. 또한, 한 쌍의 설치 유지 바들(156b)의 선단부가 직경 방향 외측을 향하여 경사지게 돌출되고, 클립(156)이 삽입될 때, 삽입 튜브부(60)에 대하여 클립(156)이 부드럽게 안내할 수 있는 구조가 제공된다.

클립(156)이 삽입된 상태에서는, 연결부(156a)가 연장부(20)의 장착 오목부(154)에 끼어 들어가게 됨으로써, 연장부(20)가 삽입 튜브부(60)에 고정된다. 이와 같이, 잘록부(60b)에 대하여 한 쌍의 설치 유지 바들(156b)이 고정되고, 장착 오목부(154)에 연결부(156a)가 고정됨으로써, 유량 조절 표시 장치(12)와 유량 제어 밸브(14)의 설치가 이루어진다. 따라서, 유량 조절 표시 장치(12)를 유량 제어 밸브(14)로부터 분리하는 경우는, 단순히 클립(156)을 X2 방향으로 당겨 뽑아냄으로써, 양자의 고정 상태가 용이하게 해제되므로, 유량 조절 표시 장치(12)의 제거가 용이하게 실시될 수 있다.

또한, 도 3과 같이, 연장부(20)의 X2 방향측 외주면에는, 직경 방향 외측으로 직경이 확장된 비교적 대형인 장착 후크(158a)가 형성되고, 이러한 장착 후크(158a)는 상부 케이스(124)의 X2 방향측의 맞물림 홀(138)에 맞물린다.

하부 케이스(126)의 시트부(148)는 상부 케이스(124)의 하부 설치부(130)가 장착 가능한 외형으로 형성된다. 시트부(148)의 X1 방향측에는 장착 후크(158b)가 외측을 향하여 돌출하여 형성된다. 장착 후크(158b)는 상하 한 쌍으로 형성되고, 일측이 맞물림 홀(138)에 삽입되고, 타측이 하부 설치부(130)의 하측 끝면을 누름으로써, 상부 케이스(124)의 하단부를 밀착 지지하도록 형성된다. 도시는 생략하였으나, 시트부(148)의 Y 방향 양측에도 장착 후크가 형성된다. 더욱 구체적으로는, 장착 후크(158a, 158b) 및 도시하지 않은 장착 후크는, X 방향 및 Y 방향으로 형성된 4 방향의 맞물림 홀(138)에 각각 맞물린다. 따라서, 상부 케이스(124)와 하부 케이스(126)가 강하고 견고하게 연결된다.

시트부(148)의 상면에는, 표시 링(114)이 배열되는 배치면(148a)이 형성된다. 배치면(148a)에는, X2 방향측에서 하측으로 돌출된 한 쌍의 스페이서(160, 도 4a 참조)와, 표시 링(114)의 내부에 삽입되는 디텐트(162, detent, 탄성 규제부재)가 형성된다. 한 쌍의 스페이서(160)는, 표시 링(114)과 대향하고, 표시 링(114)이 X2 방향에 접근하는 것을 제한한다.

디텐트(162)는, 배치면(148a)의 대략 중앙 부근으로부터 표시 링(114)의 X1 방향측의 내면에 걸쳐 형성되고, 표시 링(114)에 탄성적으로 맞닿아 접함으로써, 표시 링(114)의 불필요한 회전을 회피하는 회전 규제 메카니즘으로서 구성된다.

이러한 디텐트(162)는, 도 4a와 같이, 배치면(148a) 위에 돌출되도록 연이어 형성된 지지부(164)와, 지지부(164)의 Y 방향 양단부로부터 X1 방향을 향하여 연장 형성되고, 일단 내측을 향하여 굴곡된 후에 다시 X1 방향을 향하여 연장 돌출되는 한 쌍의 굴곡 연장부들(166)과, X1 방향측으로 한 쌍의 굴곡 연장부들(166)의 단부끼리 연결하는 브리지부(168)를 포함한다. 지지부(164)에 지지됨으로써, 굴곡 연장부들(166) 및 브리지부(168)는 배치면(148a)으로부터 상측으로 이격된 위치에 있고(도 3도 참조), X-Y 평면을 따라 탄성 변형 가능하게 된다. 디텐트(162)의 브리지부(168)는 표시 링(114)의 내접 기어이(176) 사이에 맞닿아 접하고, 표시 링(114)을 X1 방향으로 탄성적으로 누름으로써, 표시 링(114)의 회전을 조절한다.

도 3 및 도 4a와 같이, 표시 링(114)은, 회전 전달 부재(110)가 삽입되는 홀(172)을 가지는 원형 링 형상으로 형성된다. 이러한 표시 링(114)은, 배치면(148a) 상에 배치되는 경우, 회전 전달 부재(110)의 삽입 위치에 대하여 회전 중심이 오프셋되어 배치된다. 또한, 표시 링(114)은, 외주면의 상부측이 경사진 테이퍼 면에 형성된다. 이러한 테이퍼 면에는, 유체의 유량 변화를 표시하는, 눈금(174, 표시부)이 인쇄된다. 원형 링 형상인 표시 링(114)이 케이싱(16) 내의 X1 방향으로 편심되어 배열됨으로써, 눈금(174)은 사용자에게 명료하게 시각적으로 인식되도록, 정확하게 표시창(24)과 대면하게 된다.

표시 링(114)의 배열 상태에서는, 회전 전달 부재(110)가 홀(172)을 통하여 삽입되고, 홀디텐트(162)는 (172)의 하부측에 배열된다. 홀(172)을 구성하는 표시 링(114)의 내주면에는, 복수(도 4a 중에서는 10개)의 내접 기어이(176, 기어)가 둘레 방향을 따라 형성된다. 서로 인접한 내접 기어이(176)의 이 간격(177)은, 회전 전달 부재(110)에 형성된 기어 결합부(122)가 끼어 들어갈(결합될) 수 있는 간격으로 설정된다. 표시 링(114)은, 기어 결합부(122)가 기어 결합됨으로써 회전 방향으로 움직인다.

내접 기어이(176)의 폭은, 기어 결합부(122)가 1개의 이 간격(177)에 끼어 들어가 기어 결합되며 표시 링(114)을 소정량 이동시켜 뽑아낸 후, 기어 결합부(122)가 한바퀴 회전하여 다음의 이 간격(177)에 정확히 끼어 들어갈 수 있는 폭으로 되어 있다. 이러한 내접 기어이(176)는, 직경 방향 내측에 소정량 돌출되고, 돌출측의 측면은, 회전 전달 부재(110, 아이들부(178))의 곡률과 실질적으로 일치하는 원호면(176a)으로 형성된다.

한편, 기어 결합부(122)는, 회전 전달 부재(110)의 외주면으로부터 이 간격(177)의 깊이와 실질적으로 일치하는 돌출량으로 돌출 형성된다. 기어 결합부(122)와 둘레 방향으로 나란한 회전 전달 부재(110)의 외주면은, 아무것도 형성되어 있지 않은 원호 형상인 아이들부(178, idling portion)로 되어 있다. 기어 결합부(122)가 내접 기어이(176)에 기어 결합되어 있지 않은 상태(비 기어 결합 상태)에서, 이러한 아이들부(178)는 원호면(176a)에 맞닿아 접하지만, 그 접촉 면적은 작으며, 따라서 회전 전달 부재(110)는 용이하게 회전한다.

디텐트(162)의 브리지부(168)는, 원호면(176a)의 곡률보다도 작고, 1개의 내접 기어이(176)보다도 폭이 넓게 형성된다. 브리지부(168)는 굴곡 연장부들(166)에 의하여 X1 방향으로 눌려져 나오도록 지지되며, 아이들부(178)가 내접 기어이(176)에 대향하여 맞닿아 접하고 있는 상태에서는, 브리지부(168)는 원호면(176a)의 양단부에 탄성적으로 맞닿아 접하고, 표시 링(114)에 적절한 정도의 탄성력을 부여한다. 따라서, 표시 링(114)은 케이싱(16, 상측 커버부(132))과 디텐트(162) 사이에 밀착 지지되고, 표시 링(114)의 변위(눈금(174)의 변동)는 확실하게 방지된다.

본 실시 형태에 따른 유량 조절 표시 장치(12)의 구성은 상기의 구성에 한정되는 것은 아니며, 표시 링(114)의 회전 및 정지를 물리적으로 실시하여 얻어지는 다양한 구성이 적용될 수 있다. 이하, 다른 구성예(제1 내지 제6 구성예)에 관하여, 몇가지 설명될 것이다.

도 5a에 나타낸 제1 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12A)는, 표시 링(114A)에 형성되는 내접 기어이(176A)의 수는 본 실시 형태의 표시 링(114)에 형성되는 내접 기어이(176) 수의 배(20개)로 설정된다. 그리고, 디텐트(162A)의 브리지부(168)의 폭 방향 중앙부에는, 볼록부(170)가 형성된다. 회전 전달 부재(110)와 표시 링(114A)의 비 기어 결합 상태에서, 볼록부(170)는 이 간격들(177) 중 하나에 삽입되고, 표시 링(114A)의 회전을 강하고 견고하게 규제한다. 따라서, 비 기어 결합 상태에서의 눈금(174) 변동이 더욱 확실하게 저지될 수 있다. 또한, 기어 결합부(122)와 내접 기어이(176A)가 맞물리고 회전력이 표시 링(114A)에 전달되면, 볼록부(170, 브리지부(168))가 X2 방향에 탄성적으로 변위하게 되며, 표시 링(114A)의 회전이 허용된다. 따라서, 유량 조절 표시 장치(12A)는, 본 실시 형태의 유량 조절 표시 장치(12)와 같은 형태의 효과를 얻을 수 있다.

도 5b에 나타낸 제2 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12B)는, 회전 전달 부재(110A)가 2개(한 쌍)의 기어 결합부(122A)를 가지는 점에서, 유량 조절 표시 장치(12, 12A)와는 다르다. 표시 링(114A) 및 디텐트(162A)는 제1 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12A)와 같다. 한 쌍의 기어 결합부(122A)는, 표시 링(114A)의 1개의 내접 기어이(176A)를 삽입 가능한 간격으로 이격하고, 한 쌍의 기어 결합부(122A)가 1개의 내접 기어이(176A)를 밀착 지지한다. 따라서, 한 쌍의 기어 결합부(122A)와 내접 기어이(176A)는 더욱 높은 정밀도로 기어 결합되고, 표시 링(114A)은 양호하게 회전될 수 있다.

도 6a에 나타낸 제3 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12C)는, 디텐트(162B)의 지지부(180)가, 평면에서 보아 원호 형상으로 형성되어 배치면(148a) 위에 연이어 형성된다. 또한, 디텐트(162B)는, 복수의 내접 기어이(176) 부근 위치를 지나도록 원호 형상으로 연장되고 지지부(180)의 Y 방향 양단부를 연결하는 외측 원호 형상부(182)와, 외측 원호 형상부(182)의 내측에서 소정 간격을 가지도록 형성된 내측 원호 형상부(184)와, 외측 원호 형상부(182)의 X1 방향측 면에 형성된 볼록부(170)를 포함한다. 볼록부(170)는 내접 기어이(176)의 함몰된 부분(원호면(176a))에 끼어 들어감으로써 내접 기어이(176)와 맞물리고, 표시 링(114)을 누른다. 따라서, 비 기어 결합 상태에서, 디텐트(162B)는 표시 링(114)의 회전을 양호하게 규제할 수 있다. 또한, 표시 링(114)의 회전에 수반하여 외측 원호 형상부(182)가 내측으로 구부러진(flexed) 경우에, 디텐트(162B)로는 내측 원호 형상부(184)에 의하여 외측 원호 형상부(182)가 탄성적으로 지지될 수 있다.

도 6b에 나타낸 제4 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12D)는, 제3 구성예에 따른 디텐트(162B)와 실질적으로 동일한 형상의 디텐트(162C)가 형성되어 있으나, 외측 원호 형상부(182)에 한 쌍의 볼록부(170A)가 형성되어 있는 점에서 다르다. 한 쌍의 볼록부(170A)는 1개의 내접 기어이(176)를 사이에 두고 지지하는 것이 가능한 간격으로 형성되며, 비 기어 결합 상태에서 1개의 내접 기어이(176)에 인접하는 2개의 이 간격(177)에 진입하여 표시 링(114)을 누른다. 따라서, 비 기어 결합 상태에 있어서, 디텐트(162C)는 표시 링(114)의 회전을 더욱 확실하게 규제할 수 있다.

도 7a에 나타낸 제5 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12E)의 디텐트(162D)는, X1 방향에 평탄면(186a)을 가지는 지지부(186)와, 지지부(186)의 일단부(Y1 방향의 단부)에 형성된 원호 형상부(188)의 구성으로 되어 있다. 원호 형상부(188)는, 제3 구성예의 디텐트(162B)와 같은 형태로, 복수의 내접 기어이(176)의 근접 위치를 지나도록 원호 형상으로 연장되고, X1 방향에 위치하는 단부에 볼록부(170)가 형성된다. 이와 같이 디텐트(162D)가 구성된 경우에, 동일하게 볼록부(170)에 의하여 내접 기어이(176)의 함몰된 부분(원호면(176a))을 탄성적으로 누르는 것이 가능하게 되며, 표시 링(114)의 회전이 양호하게 규제될 수 있다.

도 7b에 나타낸 제6 구성예에 따른 유량 조절 표시 장치(12F)의 디텐트(162E)는, 제5 구성예에 따른 디텐트(162D)와 다르며, 원호 형상부(190)가 X1 방향에 평탄면(186a)을 가진 지지부(186)의 Y 방향 양단부를 연결한 구성으로 되어 있다. 볼록부(170)는 원호 형상부(190)의 X1 방향측 면에 형성된다. 이러한 구성에서도, 제1 내지 제5 구성예에 따른 디텐트(162A~162D)와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시 형태에 따른 유량 제어 장치(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된 것이며, 다음에 그 동작 및 효과에 관하여 설명한다.

도 8은, 도 3의 유량 제어 장치(10)로부터 니들 밸브(42)를 상측 방향으로 변위한 상태를 나타내는 측면 단면도이며, 도 9a는 도 4a의 표시 링(114)의 동작을 나타낸 제1 설명도이며, 도 9b는 도 4a의 표시 링(114)의 동작을 나타낸 제2 설명도이다. 이하의 설명에서는, 우선 도 3과 도 8의 단면도를 기반으로 하여 유량 제어 밸브(14)의 전체적인 동작을 설명해 나갈 것이다.

도 3에 나타낸 유량 제어 장치(10)는, 니들 밸브(42)가 가장 하단(Z2 방향)측에 변위한 상태를 나타낸다. 이 상태에서는, 니들 밸브(42)의 유량 제어부(96)가 하우징(26)의 유체 안내 유로(76)에 삽입됨으로써 흐름 유로(40)의 연통이 타단된 폐쇄 상태가 된다. 한편, 도 8에 나타낸 유량 제어 장치(10)는, 니들 밸브(42)가 가장 상단(Z1 방향)측에 변위한 상태를 나타낸 것이다. 이 상태에서는, 유량 제어부(96)의 하단부가 슬라이딩 공간(68)내에 변위하고, 흐름 유로(40)를 통한 연통이 가능하게 된다.

도 3과 같이, 유량 제어 밸브(14)의 폐쇄 상태에서, 유체 압력 기기(미도시)로부터 제1 파이프(32)를 통하여 제1 바디(36)의 제1 포트(28)로 압력 유체가 공급되면, 압력 유체는 제1 포트측 유로(46), 밸브 부재 수용 챔버(48) 및 유체 안내 유로(76)의 하부측까지 유입된다. 그러나, 밸브 부재 수용 챔버(48)에는, 멤브레인부(50b)가 외측으로 연장되고 제1 바디(36)의 내면에 맞닿아 접한 체크 밸브(50)가 제공된다. 그러므로, 밸브 부재 수용 챔버(48)로 유입된 압력 유체는 체크 밸브(50)와 유량 제어부(96)에 의하여 하류측(제2 포트(30)측)으로의 흐름으로부터 차단된다.

이러한 폐쇄 상태로부터, 소정량의 압력 유체를 흐르도록 한 경우는, 유량 조절 표시 장치(12)의 노브(18)를 회전 조작하여 니들 밸브(42)를 상측으로 변위시키는 조작이 이루어진다. 이러한 조작에서는, 사용자가 노브(18)를 상측(Z1 방향)으로 당겨 올림으로써, 접합부(147)와 노브 회전 조절 부재(140)에 의한 회전 규제 상태가 해제된다. 이때, 노브(18)의 내측 돌출부(18a)는 제2 링 형상 돌출부(144)의 하측 위치로부터, 제2 링 형상 돌출부(144)와 제1 링 형상 돌출부(142) 사이로 움직이게 된다. 따라서 회전 가능 상태가 유발된다.

노브(18)가 파지되어 회전하게 되면, 내부의 끼움부(146)에 삽입되는 회전 전달 부재(110)가 일체로 회전하고, 이러한 회전 전달 부재(110)의 회전이 니들 밸브(42)의 샤프트(100)에 전달된다. 샤프트(100)의 수나사(106)는 너트(108)에 나사 결합되고, 전달된 회전량에 대응하여 너트(108)에 대해 상하 방향으로 상대 변위하는 직선 운동이, 이루어진다. 더욱 구체적으로는, 노브(18)의 소정 방향으로의 회전에 의하여, 니들 밸브(42) 전체가 상측(Z1 방향)으로 변위된다. 이때, 샤프트(100)와 전진/후퇴 공간(120)의 단면 형상이 일치됨에 기인하여, 니들 밸브(42)는 회전 전달 부재(110)의 축 방향을 따라 안정적으로 안내된다.

따라서, 니들 밸브(42)의 유량 제어부(96)가 슬라이딩 공간(68) 내에 진입하게 되고, 노치홈(102)이 연통홀(72)에 대향된다. 유량 제어 밸브(14)는, 노치홈(102)과 연통홀(72)의 대향에 의하여 흐름 유로(40)가 연통되고, 압력 유체가 흐르는 것을 허용한다. 그 결과, 유체 안내 유로(76)에 유입된 압력 유체는, 노치홈(102), 슬라이딩 공간(68), 연통홀(72)을 통하여 링 형상 유로(66)로 공급되고,링 형상 유로(66)로부터 연결 유로(82) 및 제2 포트측 유로(80)를 통하여 제2 파이프(34)로 유출된다. 이때, 압력 유체의 정류(rectified flow)는 플랜지(78)의 유체 흐름 홈들(78a)을 통함으로써 촉진된다.

여기서, 압력 유체의 유량은, 슬라이딩 공간(68)에 대한 노치홈(102)의 진입량, 더욱 구체적으로는, 니들 밸브(42)의 상측에 대한 변위량에 비례하여 변동한다. 니들 밸브(42)가 상승하여 노치홈(102)이 슬라이딩 공간(68)에 약간 노출된 상태에서는, 유량이 작으며, 나들 밸브(42)가 서서히 상승하면, 슬라이딩 공간(68)에 대하여 노치홈(102)이 서서히 노출되고, 압력 유체의 유량이 커져간다.

도 8과 같이, 니들 밸브(42)가 충분히 상측의 이동 한계까지 변위되면, 유량 제어부(96)의 하측 끝면이 슬라이딩 공간(68)에 끼어 들게 되고, 유량 제어 밸브(14)(흐름 유로(40))를 통항여 다량의 압력 유체가 흐를 수 있게 된다.

또한, 니들 밸브(42)가 변위할 때에 소망하는 유량이 되었을 경우에는, 상측으로 당겨 올려진 노브(18)를 하측(Z2 방향)으로 이동시킴으로써, 노브(18)의 회전을 규제하는, 즉 잠금 상태가 된다. 따라서, 니들 밸브(42)의 변위 위치가 확실하게 유지되고, 압력 유체의 유량이 유지된다. 또한, 예를 들면, 노브(18)가 잘못 조작되어 니들 밸브(42)를 변위시켜버림에 기인한 압력 유체의 유량 변화를 확실하게 방지할 수 있다.

압력 유체의 유량이 조절될 때에는, 사용자가 유량 조절 표시 장치(12)의 눈금(174)을 확인함으로써, 소망하는 유량이 되도록 조작이 이루어진다. 따라서, 유량 조절 표시 장치(12)의 내부에서는, 노브(18)의 회전 조작을 기반으로 한 눈금(174)을 변화하는 동작이 실현된다.

도 4a, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 유량 조절 표시 장치(12)는, 사용자에 의하여 노브(18)가 회전 조작되면, 회전 전달 부재(110)의 상측 기둥 부재(118)가 축 둘레로 회전하게 되고, 기어 결합부(122)도 일체 회전한다. 표시 링(114)의 X2 방향측의 내접 기어이(176)에 대하여 회전 전달 부재(110)의 아이들부(178)가 맞닿아 접한 상태(비 기어 결합 상태: 도 4a 및 도 9b 참조)에서는, 표시 링(114)이 회전 정지 상태가 된다. 즉, 디텐트(162)의 브리지부(168)는 내접 기어이(176)에 맞닿아 접하여 X1 방향측으로 표시 링(114)을 누름으로써, 표시 링(114)의 변위가 규제된다. 따라서, 표시 링(114)의 눈금(174)이 고정되고, 압력 유체의 유량에 관한 소정값이 계속 표시될 수 있다.

그리고, 도 9a와 같이, 회전 전달 부재(110)가 회전하여 기어 결합부(122)가 표시 링(114)의 X2 방향측의 이 간격(177)으로 끼어 들고, 내접 기어이(176)에 기어 결합되면, 회전 전달 부재(110)의 회전을 기반으로 하여, 표시 링(114)은 기어 결합되고 있는 사이만 변위된다. 이때, 표시 링(114)은, 디텐트(162)의 X1 방향으로 밀어 누르는 탄성력을 극복하여 회전함으로써, 브리지부(168) 및 굴곡 연장부(166)는 X2 방향으로 탄성적으로 변형된다. 또한, 브리지부(168) 및 굴곡 연장부(166) 사이의 연결 부분은 만곡되고, 내접 기어이(176)의 원호면(176a)은 X1 방향으로 밀어 눌려지면서 회전 방향으로 용이하게 안내된다. 따라서, 눈금(174)은 일정량만큼 움직인다. 예를 들면, 회전 전달 부재(110)가 1회전한 경우는, 눈금(174)은 기어 결합부(122)에 의하여 1개의 내접 기어이(176)만큼 변위한다. 그 결과, 유량 조절 표시 장치(12)의 표시창(24)에는, 회전 전달 부재(110)의 1회전 에 대응하는 양만큼 변동된 눈금(174)이 배열된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 유량 제어 장치(10)에 의하면, 원형 링 형상의 표시 링(114)이 회전 전달 부재(110)의 삽입 위치에 대하여 회전 중심이 오프셋되어 케이싱(16) 내에 배열됨으로써, 회전 전달 부재(110)의 기어 결합부(122)와 표시 링(114)을 직접 결합시킬 수 있으며, 회전 전달 부재(110)의 회전력은 표시 링(114)에 부드럽게 전달될 수 있다. 달리 말해, 회전 전달 부재(110)와 표시 링(114) 사이에 다른 부재(예를 들면, 일본공개특허 특개2011-43196호 공보의 기어)를 배치시킬 필요가 없어진다. 그러므로, 표시 링(114)에 대한 회전 전달 부재(110)의 기어 결합 오차가 줄어들 수 있으며, 유체의 유량 변화가 개선된 정밀도로 표시될 수 있다. 또한, 유량 조절 표시 장치(12)의 부품 갯수가 줄어 들 수 있으므로, 제조 비용을 줄일 수 있고 장치의 조립 작업이 효율적으로 이루어질 수 있다. 그리고, 표시 링(114)의 눈금(174)은, 사용자가 조작하는 노브(18)와 오프셋된 위치에 배열되므로, 노브(18)의 조작중에도, 눈금(174)은 용이하게 관찰되며, 유량이 용이하게 설정될 수 있다.

유량 제어 장치(10)는, 표시 링(114)의 내접 기어이(176)에 기어 결합되는 기어 결합부(122)와, 내접 기어이(176)에 기어 결합되지 않는 아이들부(178)가 회전 전달 부재(110)의 외주면에 나란히 설치됨으로써, 기어 결합부(122)가 내접 기어이(176)에 기어 결합하고 있는 사이만 표시 링(114)이 작동된다. 또한, 아이들부(178)가 내접 기어이(176)에 맞닿아 접하고 있는 경우에는, 표시 링(114)의 회전이 정지되고, 유체의 유량을 소정값으로서 양호하게 계속 표시될 수 있다.

또한, 디텐트(162)가 케이싱(16)에 연이어 형성됨으로써 부품 갯수가 더욱 줄어들 수 있다. 또한, 디텐트(162)는, 회전 전달 부재(110)의 배치 위치에 대하여 표시 링(114)의 회전 중심을 가로지른 반대측의 내접 기어이(176)를 탄성적으로 누름으로써, 탄성력이 표시 링(114)을 회전 전달 부재(110)측에 접근하도록 부여될 수 있다. 따라서, 디텐트(162)는, 기어 결합부(122)와 내접 기어이(176)를 더욱 확실하게 결합시킬 수 있으며, 표시 링(114)은 더욱 양호하게 회전될 수 있다.

그리고 또한, 유량 조절 표시 장치(12)가 탈착 가능한 유닛으로서 구성되고, 클립(156)에 의하여 하우징(26)과 케이싱(16)이 장착됨으로써, 유닛이 간단히 탈착될 수 있으며, 또한 하나의 유닛(유량 조절 표시 장치(12))에 의하여 복수의 유량 제어 밸브(14)가 조절될 수 있다.

상기에 있어서, 본 발명에 관한 적절한 실시 형태가 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 다양한 개량이 적용될 수 있다. 예를 들면, 유체의 흐름을 제어하는 다른 장치(예를 들면, 감압 밸브)에 대하여 위에서 서술한 유량 조절 표시 장치(12)가 설치됨으로써, 위에서 서술한 유량 조절 표시 장치(12)가 설치된 장치가 조작 가능하게 된다.

Claims (8)

1. 하우징(26)과, 상기 하우징(26) 내에 배치되어 유체가 흐를 수 있는 흐름 유로(40)와, 상기 흐름 유로(40)에 대한 변위에 의하여 흐르는 유체의 유량을 제어할 수 있는 변위 부재(42)와, 상기 변위 부재(42)의 변위를 조작하는 유량 조절 표시 메카니즘(12, 12A~12F)을 구비한 유량 제어 장치(10)에 있어서;
   상기 유량 조절 표시 메카니즘(12, 12A~12F)은:
   본체부(16);
   상기 본체부(16)에 대하여 회전 가능하게 배치되어 상기 변위 부재(42)에 연결되는 변위 조작 부재(110)로서, 회전 조작에 의하여 상기 변위 부재(42)의 변위를 야기하는 상기 변위 조작 부재(110); 및
   상기 변위 조작 부재(110)가 삽입되고 관통되는 홀(172)을 가지는 원형 링 형상으로 형성되는 회전 부재(114)로서, 상기 회전 부재(114)의 회전 중심이 상기 변위 조작 부재(110)가 삽입 위치에 대하여 오프셋되도록 상기 본체부(16)에 배열되는 상기 회전 부재(114)를 포함하고,
   상기 변위 조작 부재(110)는, 상기 변위 조작 부재(110)의 회전중에 상기 회전 부재(114)와 직접 결합되는 결합부(122, 122A)를 포함하며,
   상기 회전 부재(114)는, 둘레 방향을 따라 상기 유체의 흐름 변화가 표시되는 표시부(174)를 포함하며, 상기 표시부(174)는 상기 결합부(122, 122A)의 결합에 의하여 둘레 방향으로 변위되고, 상기 표시부(174)의 위치가 변경되며,
   상기 홀(172)을 구성하는 상기 회전 부재(114)의 내주면에 둘레 방향을 따라 복수의 내접 기어이(176, 176A, inscribed teeth)가 형성되고;
   상기 변위 조작 부재(110)의 외주면에는, 상기 결합부(122, 122A)로서 제공되며, 상기 내접 기어이(176, 176A)에 기어 결합하는 기어 결합부(122, 122A)와, 상기 내접 기어이(176, 176A)에 기어 결합하지 않는 아이들부(178, idling portion)가 둘레 방향을 따라 나란히 배열되며,
   상기 변위 조작 부재(110)의 상기 아이들부(178)가 상기 내접 기어이(176, 176A)에 대향하는 관계로 배열된 상태에서, 상기 회전 부재(114)의 회전을 규제할 수 있는 회전 규제메카니즘(162, 162A~162E, rotation regulating mechanism)이 상기 본체부(16)에 배치되며,
   상기 회전 규제메카니즘(162, 162A~162E)은, 상기 본체부(16) 내에 연속적으로 제공되며, 상기 내접 기어이(176, 176A)에 맞닿아 접하고 상기 회전 부재(114)를 탄성적으로 누르는 탄성 규제부재(162, 162A~162E)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치(10).
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성 규제부재(162A~162E)는, 상기 내접 기어이(176, 176A)의 내측에 형성된 오목부(176a)에 진입 가능하거나 상기 복수의 내접 기어이(176, 176A) 사이로 진입하는 볼록부(170)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치(10).
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성 규제부재(162, 162A~162E)는, 상기 변위 조작 부재(110)가 배치된 위치에 대하여 상기 회전 부재(114)의 회전 중심을 가로지르는 반대측에서 상기 회전 부재(114)를 탄성적으로 누르는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치(10).
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 유량 조절 표시 메카니즘(12, 12A~12F)은, 상기 하우징(26)에 대하여 탈착 가능한 유닛으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치(10).
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 본체부(16)는, 상기 하우징(26)을 부분적으로 삽입 가능한 삽입홀(150)을 포함하며;
   상기 하우징(26)이 상기 삽입홀(150)에 삽입된 상태에서, 상기 하우징(26)과 상기 본체부(16) 사이의 연결을 유지하도록 클립(156)이 장착되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치(10).

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