KR102138596B1 - 유량 조정 장치 - Google Patents

Abstract

밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공한다.
압력실(12)이 내부에 형성된 하우징(10c)과, 제1의 공간(22)이 내부에 형성된 제2 하우징(10b)과, 제1의 공간(22)에 수용되고, 제1의 공간(22)의 안둘레면에 설치되는 밸브시트(11)에 접촉 또는 이간함으로써, 상류측 유로(15)와 하류측 유로(16)가 차단한 닫힌 상태 또는 상류측 유로(15)와 하류측 유로(16)가 연통한 열린 상태로 하는 밸브체(31)와, 밸브체(31)에 연결되는 다이어프램(35)과, 다이어프램(35)에 연결되고, 압력실(12)의 안둘레면에 접촉한 상태에서, 밸브체(31)에 연동하여 밸브체(31)의 축방향으로 이동 가능한 가이드 부재(42)를 포함하는 유량 조정 장치(1)를 제공한다.

Description

유량 조정 장치{FLOW REGULATING DEVICE}

본 발명은, 예를 들면, 약액이나 순수(純水) 등의 유체의 유량을 제어하는 유량 조정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유량 조정 장치는, 반도체 등을 제조하기 위한 약액이나 순수 등의 유체의 유량을 조정하기 위해서 이용된다. 유량 조정 장치는, 장치 내의 유로에 유체를 유통시킬 필요가 있기 때문에, 내약품성이 뛰어난 불소 수지 등의 수지 재료로 형성된 하우징을 구비하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).

특허문헌 1에는, 다이어프램의 상측에 압력실을 설치하고, 다이어프램의 하측에 유체실을 설치한 유량 조정 장치가 개시되어 있다. 다이어프램의 하부에는 밸브체가 연결되어 있고, 압력실에 공급되는 공기의 압력을 조정함으로써, 유체의 유량이 조정된다.

특허문헌 1: 특개 2004－162774호 공보

특허문헌 1에 개시된 유량 조정 장치는, 출구 포트에 접속되는 하류측 유로상에서 유체의 유통이 차단되었을 경우, 다이어프램에 접하는 유체실의 압력이 높아진다. 그리고 다이어프램이 유체실의 압력을 받아서, 다이어프램에 연결된 밸브체가 밸브시트에 접촉하는 방향의 부세력(付勢力)이 생긴다. 밸브체와 밸브시트가 접촉하여 유체의 유통이 차단되어 있는 경우, 이 부세력에 의하여 밸브체와 밸브시트의 접촉력을 더욱 높일 수 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 유량 조정 장치에서는, 밸브체의 선단부가 연결되는 다이어프램 중심부(기초부)의 선단이 압력실 내로 위치가 결정되어 있지 않다. 그 때문에, 밸브체가 수납되는 밸브실의 중심 위치와 밸브체의 중심축이 어긋나버릴 가능성이 있다. 이 중심축의 어긋남(정렬 불량)이 생기면, 상술한 부세력에 의해 밸브체와 밸브시트의 접촉력이 더욱 높아진다고 하여도, 밸브체와 밸브시트 사이에 틈새가 형성되어버릴 가능성이 있다.

그리고, 밸브체와 밸브시트 사이에 틈새가 형성되면, 밸브체와 밸브시트의 접촉 위치의 상류측으로부터 하류측을 향하여 유체가 유입하고, 유체의 차단이 적절하게 행하여지지 않는 상태가 되어 버린다.

본 발명은, 상기의 사정에 비추어 이루어진 것이고, 밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 유량 조정 장치는, 상기 과제를 해결하기 위하여, 이하의 수단을 채택하였다.

본 발명과 관련되는 유량 조정 장치는, 외부로부터 조작 기체가 도입되는 압력실이 내부에 형성된 제1하우징과, 밸브실, 상기 밸브실과 입구 포트를 연통시키는 상류측 유로, 및 상기 밸브실과 출구 포트를 연통시키는 하류측 유로가 내부에 형성된 제2하우징과, 상기 밸브실에 수용되고, 당해 밸브실의 안둘레면에 설치되는 밸브시트부와 접촉 또는 이간함으로써, 상기 상류측 유로와 상기 하류측 유로가 차단한 닫힌 상태 또는 상기 상류측 유로와 상기 하류측 유로가 연통한 열린 상태로 하는 밸브체부와, 상기 밸브체부에 연결되고, 유체와 접하는 유체 접촉면과 상기 조작 기체와 접하는 기체 접촉면을 가지는 다이어프램과, 상기 다이어프램에 연결되고, 상기 압력실의 안둘레면에 접촉한 상태에서, 상기 밸브체부에 연동하여 당해 밸브체부의 축방향으로 이동 가능한 가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명과 관련되는 유량 조정 장치에 의하면, 상류측 유로와 하류측 유로가 차단한 닫힌 상태 또는 상류측 유로와 하류측 유로가 연통한 열린 상태로 하는 밸브체부에 다이어프램이 연결되어 있고, 다이어프램에는 가이드 부재가 연결되어 있다. 가이드 부재는, 밸브체부에 연동하여 밸브체부의 축방향으로 이동 가능하고, 압력실의 안둘레면에 접촉한 상태로 이동한다.

이와 같이 함으로써, 가이드 부재에 연결된 밸브체부의 정렬 불량이 억제되고, 밸브체부가 수납되는 밸브실의 중심 위치와 밸브체의 중심축이 일치한다. 따라서, 밸브체부와 밸브시트부가 접촉할 때에 밸브체부와 밸브시트부의 사이에 틈새가 형성되는 것을 억제하고, 밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공할 수가 있다.

본 발명의 제1형태의 유량 조정 장치는, 상기 압력실은, 상기 축방향으로 직교하는 지름 방향의 폭이 넓은 광폭부와, 상기 광폭부보다 상기 밸브시트부로부터 먼 위치에 설치되어 상기 지름 방향의 폭이 상기 광폭부보다 좁은 소폭부를 가지고, 상기 가이드 부재는, 상기 소폭부와 거의 같은 폭의 제1가이드부와, 상기 제1가이드부보다 폭이 넓으면서 또한 상기 광폭부 이하의 폭의 제2가이드부를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 형태의 유량 조정 장치에 의하면, 다이어프램을 통하여 밸브체부와 연결된 가이드 부재는, 압력실의 소폭부와 거의 같은 폭의 제1가이드부를 가지고, 제1가이드부가 압력실의 소폭부에, 밸브체부에 연동하여 이동 가능한 상태로 위치 결정된다. 따라서, 압력실의 중심축과 밸브체부의 중심축이 일치하고, 밸브체부와 밸브시트부의 사이에 틈새가 형성되지 않도록, 제1가이드부가 소폭부에 적절하게 위치 결정된다.

또한, 소폭부가 광폭부보다도 밸브시트부로부터 먼 위치에 설치되어 있으므로, 밸브시트부로부터 먼 위치에서 정렬 불량을 적절하게 억제하고, 밸브체와 밸브시트의 사이에 틈새가 형성되지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 형태의 유량 조정 장치에 의하면, 다이어프램이 유체로부터 받은 압력이 전달되는 제2가이드부는, 압력실의 소폭부와 같은 폭인 제1가이드부보다 폭이 넓다. 따라서, 다이어프램이 유체로부터 높은 압력을 받은 경우라도, 제2가이드부가 소폭부에 진입하는 것이 규제되므로, 다이어프램이 과도하게 변형되는 것을 방지할 수가 있다.

이상과 같이, 본 형태의 유량 조정 장치에 의하면, 다이어프램의 과도한 변형을 방지하면서, 밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공할 수가 있다.

상기 형태의 유량 조정 장치에 있어서는, 상기 제2가이드부는, 상기 광폭부와 거의 같은 폭인 구성이어도 좋다. 이와 같이 함으로써, 제2가이드부가 압력실의 광폭부에 밸브체부에 연동하여 이동 가능한 상태로 위치 결정된다. 따라서, 밸브체부와 밸브시트부 사이에 틈새가 형성되지 않도록 하고, 밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공할 수가 있다.

상기 구성의 유량 조정 장치에 있어서는, 상기 제2가이드부 바깥둘레면의 복수의 장소에는, 상기 축방향을 따라서, 상기 압력실의 상기 광폭부 안둘레면과의 사이에 상기 조작 기체를 유통 가능하도록 하는 홈부가 설치되어 있어도 좋다.

이와 같이 함으로써, 압력실 내에서 조작 기체를 유통시켜 압력을 일정하게 하고, 압력실 내에서의 가이드 부재의 이동을 원활하게 할 수가 있다.

상기 형태의 유량 조정 장치에 있어서는, 상기 다이어프램이, 상기 제2가이드부와 거의 같은 폭의 기초부와 당해 기초부의 바깥둘레부에 설치되어 있는 환상 박막부를 가지는 구성이어도 좋다.

이와 같이 함으로써, 다이어프램의 기초부가 유체로부터 받은 압력이 제2가이드부에 전달되고, 유체로부터 받은 압력에 의해 다이어프램의 기초부가 변형되는 것이 방지된다.

상기 구성의 유량 조정 장치에 있어서는, 상기 제2가이드부가, 상기 기초부보다 고강도의 재료로 형성되어 있어도 좋다.

이와 같이 함으로써, 유체로부터 받은 압력에 의해 다이어프램의 기초부가 변형되는 것이 보다 확실히 방지된다.

상기 형태의 유량 조정 장치에 있어서는, 상기 제1하우징에, 상기 조작 기체를 상기 압력실의 상기 소폭부로 인도하는 제1유로와, 상기 소폭부를 경유하지 않고 상기 조작 기체를 상기 제1유로로부터 상기 압력실의 상기 광폭부로 인도하는 제2유로가 설치되는 구성이어도 좋다.

이와 같이 함으로써, 외부로부터 도입되는 조작 기체가 압력실의 소폭부와 광폭부의 각각으로 인도되고, 압력실 내 조작 기체의 압력이 일정하게 되며, 압력 실 내에서의 가이드 부재의 이동을 원활하게 할 수가 있다.

본 발명의 제2 형태의 유량 조정 장치는, 상기 다이어프램과 상기 가이드 부재가 일체로 성형된 것을 특징으로 한다. 이와 같이 함으로써, 유량 조정 장치의 조립 공정수를 줄임과 함께, 조립 오차에 의한 제품별 격차를 감소시킬 수가 있다.

본 발명에 의하면, 밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공할 수가 있다.

도 1은 본 실시형태의 유량 조정 장치의 전폐 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 실시형태의 유량 조정 장치의 전개 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 하우징을 나타내는 종단면도이다.
도 4는 가이드 부재를 나타내는 도면이고, (a)가 평면도이며, (b)가 종단면도이다.
도 5는 다이어프램을 나타내는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태와 관련되는 유량 조정 장치의 구성에 대해서, 도 1부터 도 5를 이용하여 설명한다.

도 1은, 유량 조정 장치의 전폐 상태를 나타내는 종단면도이고, 도 2는, 유량 조정 장치의 전개 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 3은, 하우징(10c)을 나타내는 종단면도이다. 도 4는, 가이드 부재(42)를 나타내는 도면이다. 도 5는, 다이어프램(35)을 나타내는 종단면도이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 유량 조정 장치(1)는, 반도체 등을 제조하기 위한 약액이나 순수 등의 유체의 유량을 조정하기 위하여 이용되는 것이고, 유체의 공급 라인(도시하지 않음) 상에 설치되는 것이며, 일반적으로 레귤레이터라고도 불린다.

유량 조정 장치(1)의 외관 형상을 이루고 있는 하우징부(10)는, 3개의 하우징(10a, 10b, 10c)을 가지고 있고, 관통 볼트(도시하지 않음)를 이용하여 체결되어 있다. 하우징(10b)은, 내약품성이 뛰어난 불소 수지로 형성되어 있고, 예를 들면 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)나 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 등의 수지 재료가 사용되고 있다. 또한, 하우징(10a, 10c)에는, 예를 들면 PVD(폴리염화비닐)나 PFA 등의 수지 재료가 사용되고 있다.

하우징(10a)은, 유량 조정 장치(1)의 토대 부분이고, 유량 조정 장치(1)가 설치되는 케이스(도시하지 않음)에 체결 볼트로 고정된다. 하우징(10b)(제2하우징)의 내부에는, 입구 포트(21), 출구 포트(24), 제1의 공간(22)(밸브실), 제2의 공간(23)(유체실), 상류측 유로(15), 하류측 유로(16), 중간 유로(25)가 형성되어 있다. 상류측 유로(15)는, 제1의 공간(22)과 입구 포트(21)를 연통시키는 유로이고, 하류측 유로(16)는, 중간 유로(25)와 출구 포트(24)를 연통시키는 유로이다.

입구 포트(21)로부터 유입한 유체는, 상류측 유로(15)를 통과하여 제1의 공간(22)으로 유입한다. 제1의 공간(22)에 유입한 유체는, 밸브체(밸브체부)(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(밸브시트부)(11)의 틈새로부터 제2의 공간(23)으로 유입한다. 제2의 공간(23)으로 유입한 유체는, 중간 유로(25)로부터 하류측 유로(16)를 경유하여 출구 포트(24)로부터 유출한다.

하우징(10c)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 축선(A)을 중심축으로 한 원통 모양의 외형을 가지고 있다. 축선(A)은 압력실의 중심에 위치함과 동시에, 제1의 공간(22) 및 제2의 공간(23)의 중심에도 위치하고 있다. 하우징(10c)(제1하우징)의 내부에는, 외부의 공기압 공급원(도시하지 않음)으로부터 조작용 공기(조작 기체)가 도입되는 압력실(12)이 형성되어 있다.

압력실(12)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 축선(A)의 축방향으로 직교하는 지름 방향의 폭이 W1인 소폭부(12a)와, 축선(A)의 축방향으로 직교하는 지름 방향의 폭이 W2인 광폭부(12b)를 가진다. 소폭부(12a)의 폭 W1은, 광폭부(12b)의 폭 W2보다 좁고, 광폭부(12b)보다도 후술하는 밸브시트(11)로부터 먼 위치에 설치되어 있다.

도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 하우징(10c)에는, 조작 포트(13)로부터 도입되는 조작용 공기를 소폭부(12a)로 인도하는 제1유로(17)와 소폭부(12a)를 경유하지 않고 조작 기체를 제1유로(17)로부터 광폭부(12b)로 인도하는 제2유로(18)가 설치되어 있다.

제1유로(17)와 제2유로(18)를 설치함으로써, 조작용 공기가 압력실(12)의 소폭부(12a)와 광폭부(12b)의 각각으로 인도되고, 압력실(12) 내의 조작용 공기의 압력이 일정하게 되며, 압력실(12) 내에서의 가이드 부재(42)의 이동을 원활하게 할 수가 있다.

하우징(10b)의 내부에는, 밸브시트(11)와 밸브시트(11)에 대해서 연직 방향(도 1에서 상하 방향)으로 이동하는 밸브체(31)와, 밸브체(31)에 연결되는 다이어프램(35)과, 밸브체(31)를 밸브시트(11)로 누르는 방향의 부세력을 발생시키는 스프링(36)이 주로 설치되어 있다.

가이드 부재(42)는, 다이어프램(35)에 연결되고, 압력실(12)의 안둘레면에 접촉한 상태에서, 밸브체(31)에 연동하여 밸브체(31)의 중심축 X방향으로 이동 가능한 부재이다. 가이드 부재(42)는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 제1가이드부(42a)와 제2가이드부(42b)를 가진다.

제1가이드부(42a)의 폭 W3은 압력실(12) 소폭부(12a)의 폭 W1과 거의 같은 폭이다. 거의 같은 폭이란, 제1가이드부(42a)가 소폭부(12a)에 대하여 접촉하면서 이동 가능하도록, 폭 W3이 폭 W1보다 조금 좁은 것을 말한다.

마찬가지로, 제2가이드부(42b)의 폭 W4는 압력실(12) 광폭부(12b)의 폭 W2와 거의 같은 폭으로 되어 있다. 거의 같은 폭이란, 제2가이드부(42b)가 광폭부(12b)에 대하여 접촉하면서 이동 가능하도록, 폭 W4가 폭 W2보다 조금 좁은 것을 말한다.

가이드 부재(42)의 하단면에는, 다이어프램(35)에 설치되어 있는 볼록부(35a)(도 5 참조)를 수용할 수 있는 홈부(42c)(도 4 참조)가 형성되어 있다. 홈부(42c)는, 그 안둘레벽에 암나사부가 설치되어 있고, 볼록부(35a)의 바깥둘레벽에 설치되어 있는 수나사와 체결(연결)된다.

다이어프램(35)은, 하우징(10c)의 하단면 및 가이드 부재(42)의 하단면과, 제2의 공간(23) 사이에 설치되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 가이드 부재(42)의 제2가이드부(42b) 바깥둘레면의 4곳에는, 중심축 X방향으로 연장하는 홈부(42d)가 설치되어 있다. 홈부(42d)는, 제2가이드부(42b)와 압력실(12)의 광폭부(12b) 사이에서 조작 기체를 유통 가능하게 하는 것이다.

제2가이드부(42b) 측면의 홈부(42d) 이외의 부분에서는, 광폭부(12b)의 내면과 접하고 있기 때문에 조작 기체가 유통 가능하도록 되어 있지 않다. 한편, 홈부(42d)에서는, 광폭부(12b)의 내면과 접하지 않기 때문에 조작 기체가 유통 가능하도록 되어 있다.

이와 같이 함으로써, 제2가이드부(42b)의 상면과 하우징(10c)의 내면으로 구획되는 압력실(12) 내의 영역과, 다이어프램(35)의 박막부(35c)와 하우징(10c)의 내면으로 구획되는 압력실(12) 내의 영역에서, 조작용 기체의 유통이 가능해진다.

따라서, 압력실(12) 내에서 조작용 공기를 유통시켜서 압력을 일정하게 하고, 압력실(12) 내에서의 가이드 부재(42)의 이동을 원활하게 할 수가 있다.

다이어프램(35)은, 제2의 공간(23)과 압력실(12) 사이의 압력차에 따르는 외력이 가해지면, 후술하는 박막부(35c)가 변위하여 기초부(35b)가 연직 방향(도 1에서의 상하 방향)으로 이동한다. 기초부(35b)가 이동함에 따라, 다이어프램(35)에 접촉하고 있는 밸브체(31)가, 밸브체(31)의 중심축 X를 따라서 이동한다. 밸브체(31)의 이동에 따라서 밸브체(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(11) 사이의 틈새의 폭이 변화하고, 유량 조정 장치(1)를 통과하는 유체의 유량이 조정된다.

다이어프램(35)의 압력실(12)측의 면은, 압력실(12) 내의 조작 기체와 접촉하는 면(기체 접촉면)이다. 또한, 다이어프램(35)의 제2의 공간(23)측의 면은, 제2의 공간(23) 내의 유체와 접촉하는 면(유체 접촉면)이다.

다이어프램(35)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 거의 중앙부에 설치되어 있는 기초부(35b)와, 기초부(35b)의 바깥둘레부에 설치되어 있는 환상 박막부(35c)와, 박막부(35c)의 바깥둘레단에 설치되어 있는 두꺼운 바깥둘레단부(35d)를 가진다. 박막부(35c)의 두께는 기초부(35b)보다도 얇고, 바깥둘레단부(35d)의 두께는 박막부(35c)보다 두껍다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 기초부(35b)의 폭(중심축 X에 직교하는 지름 방향 길이)은, 제2가이드부(42b)의 폭 W4와 거의 같은 폭으로 되어 있다. 이와 같이 함으로써, 제2의 공간(22)의 유체로부터 기초부(35b)가 받는 압력이 제2가이드부(42b)에 확실하게 전달된다. 이와 같이 함으로써, 유체로부터 받은 압력에 의하여 기초부(35b)가 변형되는 것이 방지된다.

가이드 부재(42)는, 다이어프램(35) 기초부(35b)의 변형을 확실하게 방지하기 위해서, 기초부(35b)보다 고강도의 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 기초부(35b)가 PTFE에 의해 형성되어 있는 경우, 가이드 부재(42)를 PVDF(폴리불화비닐리덴)로 형성하는 것이 바람직하다.

기초부(35b) 상면측의 거의 중앙부에는, 위쪽을 향하여 돌출되어 있는 볼록부(35a)가 설치되어 있다. 볼록부(35a)의 하면측에는, 위쪽을 향하여 움푹 패어 있는 오목부(35e)가 형성되어 있고, 밸브체(31)의 돌출부(31a)가 삽입 가능하도록 되어 있다.

하우징(10c)의 하단면에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2의 공간(23)으로 유입한 유체의 압력에 대해서 다이어프램(35)의 박막부(35c)가 위쪽으로 변형했을(휘어진) 때에, 박막부(35c) 위쪽으로의 과도한 변형을 억제하는 보호형상(41)이 형성되어 있다.

다이어프램(35)의 바깥둘레 단부(35d)는, 하우징(10b)과 하우징(10c) 사이에 끼어있는 상태로 지지된다. 이로 인하여, 하우징(10c)에 형성되어 있는 조작 포트(13)로부터 조작용 공기가 도입되는 압력실(12)과, 유체가 유입하는 제2의 공간(23)이 각각 밀폐된 공간이 된다.

하우징(10b)에 수납되는 밸브체(31)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 말단(하단) 근방의 바깥둘레부에 다이어프램(밸브체측 다이어프램)(45)이 일체적으로 설치되어 있다. 다이어프램 일체형의 밸브체(31)는, 그 상단에 돌출부(31a)를 가지고 있다.

밸브체(31)에 일체적으로 설치되어 있는 다이어프램(45)은, 밸브체(31)로부터 반경 방향 외측을 향하여 박막부(45c)와, 그 바깥둘레단에 박막부(45c)보다 두껍게 여겨지는 바깥둘레 단부(45d)와, 바깥둘레 단부(45d)의 상면에 설치되어 위쪽으로 돌출되어 있는 환상의 환상 볼록부(45f)를 가지고 있다.

다이어프램(45)의 외경은, 하우징(10b)의 하단에 형성되어 있는 다이어프램 삽입홈의 내경과 거의 같은 지름이다. 다이어프램(45)은, 하우징(10b)의 하부로부터 다이어프램 삽입홈에 삽입되고 수용될 때에, 다이어프램(45)에 설치되어 있는 환상 볼록부(45f)가 다이어프램 삽입홈 상면의 바깥둘레단에 설치되어 있는 환상의 환상 오목부에 삽입된다.

밸브체(31)의 말단에는 스프링 홀더(47)가 설치된다. 스프링 홀더(47)의 상면에는, 밸브체(31)에 일체적으로 설치되어 있는 다이어프램(45)이 제1의 공간(22)를 유동하는 유체에 의하여 변형했을 때에, 다이어프램(45) 박막부(45c)의 과도한 변형을 억제하고 박막부(45c)의 형상을 유지하는 것이 가능한 보호형상이 형성되어 있다.

스프링 홀더(47) 상면측의 거의 중앙부에는, 하부를 향하여 패인 오목부(47b)가 형성되어 있고, 밸브체(31)의 말단이 삽입 가능하도록 되어 있다. 스프링 홀더(47)에는, 측벽 도중에 단차부가 설치되어 있고, 단차부로부터 아래쪽의 측벽은, 단차부로부터 위쪽의 측벽보다 외경이 작게 되어 있다. 이 단차부로부터 아래쪽 스프링 홀더(47)의 바깥둘레에는 스프링(36)이 설치된다.

하우징(10c)의 거의 중심 위치에는, 통 형상의 밸브체 구속홀(49)이 형성되어 있다. 밸브체 구속홀(49)은, 스프링 홀더(47)와의 사이에 스프링(36)을 유지할 수 있다. 밸브체 구속홀(49)의 저면에는, 밸브체 구속홀(49)에 스프링(36)이 수용되었을 때에 스프링(36)의 하단을 수용하는 것이 가능한 스프링 홈부(51)가 설치되어 있다.

하우징(10a)의 밸브체 구속홀(49)에 스프링(36)을 수용하고, 다이어프램(45)이 연결된 스프링 홀더(47)의 하단을 스프링(36)에 삽입함으로써, 스프링(36)과 밸브체(31)가 연결된다. 스프링(36)에 연결된 밸브체(31)에는, 스프링(36)이 신장하는 방향의 탄성력에 의해, 밸브체(31)의 바깥둘레면을 밸브시트(11)에 접촉시키는 방향의 부세력이 부여된다.

이와 같이, 밸브체(31)는 제1의 공간(22)(밸브실)에 수납되어 있고, 스프링(36)의 위쪽을 향하는 부세력과, 다이어프램(35)을 통하여 전달되는 압력실(12)의 압력에 의한 아래쪽을 향하는 부세력에 의해, 중심축 X를 따라 이동한다. 밸브체(31)의 바깥둘레면은, 중심축 X를 따라 이동함으로써, 제1의 공간(22)의 안둘레면에 설치되는 밸브시트(11)에 접촉 또는 이간한다. 밸브체(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(11)가 접촉하면, 상류측 유로(15)와 하류측 유로(16)가 차단된 닫힌 상태가 된다. 밸브체(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(11)가 이간하면, 상류측 유로(15)와 하류측 유로(16)가 연통한 열린 상태가 된다.

다음으로, 유량 조정 장치(1)가 조작 포트(13)로부터 도입되는 조작 기체의 압력을 이용하여, 유체의 유량을 조정하는 동작에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내는 전폐 상태의 유량 조정 장치(1)에는, 유체의 공급 라인으로부터 입구 포트(21)를 통하여 유체가 도입된다. 입구 포트(21)에 도입된 유체는, 밸브체(31)가 밸브시트(11)에 접촉하고 있기 때문에 제1의 공간(22)에 체류한다.

조작 포트(13)로부터 조작용 공기가 압력실(12)에 공급되면, 압력실(12)이 가압된다. 압력실(12)이 가압되면, 가이드 부재(42)에는 아래쪽으로 이동하는 방향의 부세력이 부여된다. 압력실(12)이 가압되고, 압력실(12) 내의 압력에 의한 아래를 향하는 부세력이 스프링(36)에 의한 위쪽으로의 부세력을 웃돌면, 다이어프램(35)은 아래쪽으로 이동한다. 그리고, 다이어프램(35)에 연결된 밸브체(31)가 밸브시트(11)로부터 이간하고, 제1의 공간(22)에 체류하고 있던 유체가 제2의 공간(23)으로 유입한다.

밸브체(31)의 중심축 X를 따른 방향(연직 방향)에서의 이동거리는, 압력실(12) 내의 조작용 공기 압력에 따라서 변화한다. 그 때문에, 압력실(12) 내의 압력에 따라서, 유량 조정 장치(1)의 밸브 개도가 조정된다. 따라서, 압력실(12) 내의 압력을 조정함으로써, 밸브체(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(11)의 틈새를 통과하는 유체의 유량이 조정된다.

밸브체(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(11)의 틈새를 통과한 유체는, 제2의 공간(23)을 경유하여 중간 유로(25)로 유입한다. 중간 유로(25)에 유입한 유체는, 하류측 유로(16)를 경유해 출구 포트(24)로부터 유출한다.

유량 조정 장치(1)의 밸브 개도는, 압력실(12) 내의 조작용 공기의 압력이 높아짐에 따라 더욱 증가하고, 최종적으로는 도 2에 나타나는 전개 상태가 된다. 도 3에 나타내는 바와 같이 유량 조정 장치(1)의 밸브 개도가 전개 상태가 되면, 다이어프램(35) 기초부(35b)의 바깥둘레 부분이 하우징(10b)에 접촉한다.

기초부(35b)가 하우징(10b)에 접촉하면, 제2의 공간(23)의 유체는 접속 유로(30)를 거쳐 중간 유로(25)에 유입한다. 접속 유로(30)를 설치함으로써, 유량 조정 장치(1)의 밸브 개도가 전개 상태가 되어 기초부(35b)가 하우징(10b)에 접촉한 경우이더라도, 최대 유량(밸브 개도가 전개 상태인 경우의 유체의 유량)을 출구 포트(24)로부터 유출시킬 수가 있다.

그 다음, 유량 조정 장치(1)의 출구 포트(24)에 접속되는 유로상에서 유체의 유통이 차단된 경우의 동작에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 출구 포트(24)에 접속되는 유로상에서 유체의 유통이 차단된 경우, 출구 포트(24)로부터의 유체의 유출이 감소할 뿐이고, 입구 포트(21)로의 유체의 유입이 계속된다. 이에 따라, 제2의 공간(23)의 유체의 압력이 서서히 높아진다.

제2의 공간(23)에 유체의 압력이 높아지고, 유체의 압력에 의해 다이어프램(35)의 아래면에 작용하는 위를 향하는 부세력과 밸브체(31)를 통하여 다이어프램(35)에 부여되는 스프링(36)의 위를 향하는 부세력을 합한 힘이, 압력실(12) 내의 공기압이 다이어프램(35)에 주는 아래를 향하는 부세력을 웃돌면, 다이어프램(35)은 위쪽으로 이동한다. 그리고, 다이어프램(35)에 연결된 밸브체(31)가 밸브시트(11)에 접촉하고, 제1의 공간(22)과 제2의 공간(23)의 유체의 유통이 차단된다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)는, 밸브체(31)에 다이어프램(35)이 연결되고, 다이어프램(35)에는 가이드 부재(42)가 연결되어 있다. 가이드 부재(42)는, 밸브체(31)에 연동하여 밸브체(31)의 중심축 X방향으로 이동 가능하고, 압력실(12)의 안둘레면에 제1가이드부(42a)가 접촉한 상태로 이동한다.

따라서, 제1가이드부(42a)가 압력실(12)의 소폭부(12a)에, 밸브체(31)와 연동하여 이동 가능한 상태로 위치 결정된다.

제1가이드부(42a)는, 압력실(12)의 안둘레면에 접촉한 상태로 이동하므로, 가이드 부재(42)의 중심축이 압력실(12)의 중심축과 일치한다. 가이드 부재(42)의 중심축은 밸브체(31)의 중심축 X와 일치하고 있고, 압력실(12)의 중심축은 제1의 공간(22)의 축선(A)와 일치하고 있다. 따라서, 가이드 부재(42)의 중심축과 압력실(12)의 중심축이 일치함으로써, 밸브체(31)의 중심축 X와 제1의 공간(22)의 축선(A)이 일치한다.

또한, 제1가이드부(42a)와 마찬가지로, 제2가이드부(42b)도 압력실(12)의 안둘레면에 접촉한 상태로 이동하므로, 밸브체(31)의 중심축 X와 제1의 공간(22)의 축선(A)을 일치시키는 정밀도를 높일 수가 있다.

이와 같이 함으로써, 가이드 부재(42)에 연결된 밸브체(31)의 중심축 X방향과 압력실(12)의 중심축 방향이 일치하지 않는 것(정렬 불량)이 억제된다. 따라서, 밸브체(31)와 밸브시트(11)가 접촉할 때에 밸브체(31)와 밸브시트(11) 사이에 틈새가 형성되는 것이 억제되고, 밸브체(31)와 밸브시트(11)의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능이 향상한다. 또한, 소폭부(12a)가 광폭부(12b)보다 밸브시트(11)로부터 먼 위치에 설치되어 있으므로, 밸브시트(11)로부터 먼 위치에서 정렬 불량을 적절하게 억제하고, 밸브체(31)와 밸브시트(11)의 사이에 틈새가 형성되지 않도록 할 수가 있다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서, 밸브체(31)의 돌출부(31a)와 다이어프램(35)의 오목부(35e)는 틈새에 끼어 연결되어 있다. 따라서, 밸브체(31)의 바깥둘레면과 밸브시트(11)가 접촉한 후, 다이어프램(35)이 제2의 공간(23)의 유체로부터 받는 압력이 더욱 높아지면, 밸브체(31)의 돌출부(31a)와 다이어프램(35)의 오목부(35e)의 연결이 어긋난다.

밸브체(31)의 돌출부(31a)와 다이어프램(35)의 오목부(35e)의 연결이 어긋난 경우, 제2가이드부(42b)는 소폭부(12a)보다 폭이 넓기 때문에, 제2가이드부(42b)가 소폭부(12a)로 진입하는 것이 규제된다. 따라서, 돌출부(31a)로부터 이간한 다이어프램(35)이, 과도하게 이동하여 변형되어 버리는 것이 방지된다.

밸브체(31)의 돌출부(31a)와 다이어프램(35)의 오목부(35e)의 연결이 어긋난 후, 다이어프램(35)이 제2의 공간(23)의 유체로부터 받는 압력이 낮아지면 다이어프램(35)이 아래쪽으로 이동하고, 밸브체(31)의 돌출부(31a)와 다이어프램(35)의 오목부(35e)가 다시 접촉한다. 돌출부(31a)의 상단은 반구 형상으로 되어 있고, 오목부(35e)와의 연결이 용이해진다. 또한, 밸브체(31)의 돌출부(31a)와 다이어프램(35)의 오목부(35e)의 연결이 강해짐에 따라, 밸브체(31)의 중심축 X와 다이어프램(35)의 중심축이 일치하도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 의하면, 다이어프램(35)을 통해서 밸브체(31)와 연결된 가이드 부재(42)는, 압력실(12)의 소폭부(12a)와 거의 같은 폭의 제1가이드부(42a)를 가지고, 제1가이드부(42a)가 압력실(12)의 소폭부(12a)에, 밸브체(31)에 연동하여 이동 가능한 상태로 위치 결정된다. 따라서, 압력실(12)의 중심축과 밸브체(31)의 중심축 X가 일치하고, 밸브체(31)와 밸브시트(11)의 사이에 틈새가 형성되지 않도록, 제1가이드부(42a)가 소폭부(12a)에 적절하게 위치 결정된다.

또한, 소폭부(12a)가 광폭부(12b)보다 밸브시트(11)로부터 먼 위치에 설치되어 있으므로, 밸브시트(11)로부터 먼 위치에서 정렬 불량을 적절히 억제하고, 밸브체(31)와 밸브시트(11)의 사이에 틈새가 형성되지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 형태의 유량 조정 장치에 의하면, 다이어프램이 유체로부터 받은 압력이 전달되는 제2가이드부는, 압력실의 소폭부와 같은 폭의 제1가이드부보다 폭이 넓다. 따라서, 다이어프램이 유체로부터 높은 압력을 받은 경우라도, 제2가이드부가 소폭부에 진입하는 것이 규제되므로, 다이어프램이 과도하게 변형되는 것을 방지할 수가 있다.

이상과 같이, 본 형태의 유량 조정 장치에 의하면, 다이어프램의 과도한 변형을 방지하면서, 밸브체부와 밸브시트부의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치를 제공할 수가 있다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서는, 제2가이드부(42b)는 광폭부(12b)와 거의 같은 폭이다. 이와 같이 함으로써, 제2가이드부(42b)가 압력실(12)의 광폭부(12b)에 밸브체(31)로 연동하여 이동 가능한 상태로 위치 결정된다. 따라서, 밸브체(31)와 밸브시트(11) 사이에 틈새가 형성되지 않게 하여, 밸브체(31)와 밸브시트(11)의 접촉 위치에서의 유체의 차단 성능을 향상시킨 유량 조정 장치(1)를 제공할 수가 있다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서는, 제2가이드부(42b) 바깥둘레면의 복수 장소에는, 축방향을 따라서 압력실(12) 광폭부(12b)의 안둘레면과의 사이에 조작용 공기를 유통 가능하게 하는 홈부(42d)가 설치되어 있다.

이와 같이 함으로써, 압력실(12) 내에 조작용 공기를 유통시켜 압력을 일정하게 하고, 압력실(12) 내에서의 가이드 부재(42)의 이동을 원활하게 할 수가 있다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)는, 다이어프램(35)이 제2가이드부(42b)와 거의 같은 폭의 기초부(35b)와, 기초부(35b)의 바깥둘레부에 설치되어 있는 환상의 박막부(35c)를 가진다.

이와 같이 함으로써, 다이어프램(35)의 기초부(35b)가 유체로부터 받은 압력이 제2가이드부(42b)에 전달되고, 유체로부터 받은 압력에 의해 다이어프램(35)의 기초부(35b)가 변형되는 것이 방지된다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서는, 제2가이드부(42b)가 기초부(35b)보다 고강도의 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 유체로부터 받은 압력에 의해 다이어프램(35)의 기초부(35b)가 변형되는 것이 보다 확실하게 방지된다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서는, 조작용 공기를 압력실(12) 소폭부(12a)로 인도하는 제1 유로(17)와, 소폭부(12a)를 경유하지 않고 조작용 공기를 제1 유로(17)로부터 압력실(12) 광폭부(12b)로 인도하는 제2 유로(18)가 하우징(10c)에 설치되어 있다.

이와 같이 함으로써, 외부로부터 도입되는 조작용 공기가 압력실(12)의 소폭부(12a)와 광폭부(12b) 각각으로 인도되고, 압력실(12) 내의 조작용 공기의 압력이 일정하게 되어, 압력실(12) 내에서의 가이드 부재(42)의 이동을 원활하게 할 수가 있다.

본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서는, 다이어프램(35)과 가이드 부재(42)가 일체로 성형되어 있다. 이와 같이 함으로써, 유량 조정 장치(1)의 조립 공정수를 줄임과 동시에, 조립 오차에 의한 제품별 편차를 감소시킬 수가 있다.

〔다른 실시형태〕

이상의 설명에 있어서는, 제2가이드부(42b)의 폭 W4는, 압력실(12) 광폭부(12b)의 폭 W2와 거의 같은 폭인 것으로 하였지만, 다른 형태여도 좋다. 예를 들면, 제2가이드부(42b)의 폭 W4는 제1가이드부(42a)보다 큰 폭이고, 또한 압력실(12)의 광폭부(12b)의 폭 W2 이하가 되는 것 중 어느 쪽의 폭이어도 좋다.

이와 같이 함으로써, 다이어프램(35)이 유체로부터 높은 압력을 받은 경우이더라도, 제2가이드부(42b)가 소폭부(12a)로 진입하는 것이 규제되므로, 다이어프램(35)이 과도하게 변형되는 것을 방지할 수가 있다.

또한, 이상의 설명에서는, 다이어프램(35)과 가이드 부재(42)가 수나사부와 암나사부에 의해 연결되는 것으로 하였지만, 다른 형태여도 좋다. 예를 들면, 다이어프램(35)과 가이드 부재(42)를 1개의 부재로서 일체로 성형하듯이 해도 좋다. 이 경우, 1개의 부재에 포함되는 다이어프램(35)과 가이드 부재(42)란, 일체로 성형되어 연결되어 있는 것이다.

1 유량 조정 장치
10 하우징부
10b 하우징(제2 하우징)
10c 하우징(제1 하우징)
11 밸브시트(밸브시트부)
12 압력실
12a 소폭부
12b 광폭부
13 조작 포트
15 상류측 유로
16 하류측 유로
17 제1 유로
18 제2 유로
21 입구 포트
22 제1의 공간(밸브실)
23 제2의 공간(유체실)
24 출구 포트
31 밸브체(밸브체부)
35 다이어프램
35b 기초부
35c 박막부
35d 바깥둘레 단부
42 가이드 부재
42a 제1가이드부
42b 제2가이드부
42d 홈부
A 축선
W1 소폭부의 폭
W2 광폭부의 폭
W3 제1가이드부의 폭
W4 제2가이드부의 폭
X 중심축

Claims (8)

1. 외부로부터 조작 기체가 도입되는 압력실이 내부에 형성된 제1 하우징과,
   밸브실, 상기 밸브실과 입구 포트를 연통시키는 상류측 유로, 및 상기 밸브실과 출구 포트를 연통시키는 하류측 유로가 내부에 형성된 제2 하우징과,
   상기 밸브실에 수용되고, 당해 밸브실의 안둘레면에 설치되는 밸브시트부와 접촉 또는 이간함으로써, 상기 상류측 유로와 상기 하류측 유로가 차단한 닫힌 상태 또는 상기 상류측 유로와 상기 하류측 유로가 연통한 열린 상태로 하는 밸브체부와,
   상기 밸브체부에 연결되고, 유체와 접하는 유체 접촉면과 상기 조작 기체와 접하는 기체 접촉면을 가지는 다이어프램과,
   상기 다이어프램에 연결되고, 상기 압력실의 안둘레면에 접촉한 상태에서, 상기 밸브체부에 연동하여 당해 밸브체부의 축방향으로 이동 가능한 가이드 부재를 포함하며,
   상기 압력실은, 상기 축방향으로 직교하는 지름 방향의 폭이 넓은 광폭부와, 상기 광폭부보다 상기 밸브시트부에서 먼 위치에 설치되고 상기 지름 방향의 폭이 상기 광폭부보다 좁은 소폭부를 가지며,
   상기 가이드 부재는, 상기 소폭부와 같은 폭의 제1가이드부와, 상기 제1가이드부보다 폭이 넓고, 또한 상기 광폭부 이하의 폭의 제2가이드부를 가지는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2가이드부는, 상기 광폭부와 같은 폭인 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2가이드부 바깥둘레면의 복수 장소에는, 상기 축방향을 따라, 상기 압력실의 상기 광폭부 안둘레면과의 사이에 상기 조작 기체를 유통 가능하게 하는 홈부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
5. 제1항 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다이어프램은, 상기 제2가이드부와 같은 폭의 기초부와, 당해 기초부의 바깥둘레부에 설치되어 있는 환상의 박막부를 가지는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2가이드부는, 상기 기초부보다 고강도의 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
7. 제1항 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 하우징에, 상기 조작 기체를 상기 압력실의 상기 소폭부로 인도하는 제1 유로와, 상기 소폭부를 경유하지 않고 상기 조작 기체를 상기 제1 유로로부터 상기 압력실의 상기 광폭부로 인도하는 제2 유로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
8. 제1항 또는 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다이어프램과 상기 가이드 부재가 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
   

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