KR102163276B1

KR102163276B1 - 유량 조정 장치

Info

Publication number: KR102163276B1
Application number: KR1020140018455A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 히라이
Original assignee: 사파스고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2020-10-08
Also published as: US20140231682A1; EP2770396A3; JP2014159855A; US9228673B2; EP2770396B1; JP6030474B2; EP2770396A2; KR20140104364A

Abstract

고가의 압력 조정 기구를 구비한 공기압 공급 장치가 필요 없으며, 고압력 유체의 유량 조정을 행한다.
밸브시트(18)에 당접 또는 이간됨으로써 유체유로를 폐쇄 상태 또는 개방 상태로 하는 밸브체(19)와, 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 부세력을 밸브체부에 부여하는 스프링(21)과, 밸브체(19)의 단부에 고정되고, 유체유로를 유통하는 유체와 접하는 유체접촉면(20a)과 유체와 접하지 않는 배면(20b)을 갖는 다이어프램(20)과, 외부로부터 압축공기가 공급되는 압력실(24)과, 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 압력을 다이어프램(20)의 배면(20b)으로 전달되는 피스톤(25)을 구비하고, 피스톤(25)의 압축공기의 압력을 받는 부분의 면적이 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)의 면적의 2배 이상인 유량 조정 장치(1)를 제공한다.

Description

유량 조정 장치{FLOW CONTROL DEVICE}

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

종래, 복수의 약액을 조합할 경우나, 제품의 제조과정에서 사용되는 순수 등의 유량을 정확하게 조정할 경우 등, 유체의 공급라인 상에 이용되는 유량 조정 장치가 알려져 있고, 일반적으로 레규레이터(regulator)라고도 불리고 있다. 이러한 용도로 사용되는 유량 조정 장치로서, 예를 들면 하기의 특허문헌 1에 개시된 구성의 것이 알려져 있다.

특허문헌 1에 개시된 유량 조정 장치에서는, 압력실에 공급되는 공기의 공기압이 제1 다이어프램(diaphragm)에 부여된다. 제1 다이어프램에 부여된 압력은, 환상(環狀) 만곡부를 통해 제2 다이어프램으로 전달된다. 제2 다이어프램에는 밸브체가 고정되어 있고, 압력실의 공기압에 의해 밸브시트(弁座)로부터 이간(離間)되는 방향의 힘이 밸브체에 부여된다. 밸브체에는, 밸브시트에 당접하는 방향의 부세력(付勢力)이 스프링에 의해 부여되므로, 압력실의 공기압을 조정함으로써 밸브시트에 대한 밸브체의 위치가 조정된다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1 : 특개2011-89647호 공보

특허문헌 1에 개시된 유량 조정 장치는, 밸브실 내의 유체와 접하는 부분의 제2 다이어프램의 면적과, 압력실의 공기압을 받는 부분의 제1 다이어프램의 면적이 거의 동일한 면적으로 되어 있다. 따라서, 밸브실 내의 유체의 유체압이 대기압과 동일한 정도라면, 압력실 내의 공기압을 대기압과 스프링의 부세력의 합계 이상으로 함으로써, 밸브체를 밸브시트로부터 이간시킬 수 있다.

그러나, 밸브실 내의 유체가 대기압보다 현격히 고압력인 고압력 유체일 경우(예를 들면, 대기압의 10배인 1.013MPa의 유체), 압력실 내의 공기압을 유체압과 대기압의 차분에 상당하는 압력만큼 다시 높게 하지 않으면, 밸브체를 밸브시트로부터 이간시킬 수 없다.

유량 조정 장치에 공급되는 공기의 공기압은 0.5MPa 정도인 것이 일반적이다. 따라서, 밸브실 내의 유체가 대기압보다 현격히 고압력인 고압력 유체일 경우, 특허문헌 1에 개시된 유량 조정 장치로는 밸브체를 밸브시트로부터 이간시킬 때 까지 압력실 내의 공기압을 높게 할 수 없다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 고가의 압력 조정 기구를 갖춘 공기압 공급 장치가 필요 없으며, 고압력 유체의 유량 조정이 가능한 유량 조정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해서 하기의 수단을 채용하였다.

본 발명에 따른 유량 조정 장치는, 내부에 유체유로가 형성되고, 상기 유체유로의 양단에 입구 포트 및 출구 포트가 형성된 하우징부와, 상기 유체유로에 형성된 밸브시트부에 당접 또는 이간됨으로써 상기 유체유로를 폐쇄 상태 또는 개방 상태로 하는 밸브체부와, 상기 밸브시트부에 당접하는 방향의 부세력을 상기 밸브체부에 부여하는 스프링부와, 상기 밸브체부의 단부에 고정되고, 상기 유체유로를 유통하는 유체와 접하는 제1 면과 상기 유체와 접하지 않는 제2 면을 갖는 다이어프램과, 외부로부터 작동기체(作動氣體)가 공급되는 압력실과, 상기 압력실에 공급되는 상기 작동기체의 압력을 상기 다이어프램의 상기 제 2면으로 전달하는 피스톤부를 구비하고, 상기 피스톤부의 상기 작동기체의 압력을 받는 부분의 면적이, 상기 다이어프램의 상기 제1 면의 면적의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유량 조정 장치에 의하면, 밸브체부에는, 스프링부의 부세력과 다이어프램의 제1 면을 통해 전달되는 유체의 유체압에 의해, 밸브시트부에 당접하는 방향의 힘이 부여된다. 또한, 밸브체부에는, 피스톤부를 통해 다이어프램으로 전달되는 압력실의 작동기체의 압력에 의해, 밸브시트부로부터 이간되는 방향의 힘이 부여된다. 그리고, 피스톤부의 작동기체의 압력을 받는 부분의 면적이 다이어프램의 제1 면의 면적의 2배 이상이 된다. 예를 들면, 유체의 유체압이 대기압의 10배일 경우, 압력실의 작동기체의 압력을 유체압의 반정도(대기압의 5배)로 함으로써, 작동기체의 압력에 의한 밸브체부를 밸브시트부로부터 이간되는 방향의 힘이, 유체의 유체압에 의한 밸브체부를 밸브시트부에 당접하는 방향의 힘 이상이 된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 유량 조정 장치에 의하면, 압력실에 공급되는 작동기체의 압력을, 유체의 유체압의 반정도의 압력(예를 들면, 대기압의 5배)과 스프링부의 부세력의 합계 이상으로 함으로써, 밸브체부를 밸브시트로부터 이간시킬 수 있다.

이렇게 함으로써, 압력실에 공급되는 작동기체의 압력을 고압력 유체의 압력 이상으로 하는 그러한 고가의 압력 조정 기구를 구비한 공기압 공급 장치가 필요 없으며, 고압의 유체의 유량 조정이 가능한 유량 조정 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일형태의 유량 조정 장치는, 상기 압력실과 상기 피스톤부의 사이에 배치되고, 상기 압력실을 상기 피스톤부로부터 격리하는 막부재(膜部材)를 구비하며, 상기 피스톤부는 상기 막부재를 통해 상기 압력실에 공급되는 상기 작동기체의 압력을 받는 것을 특징으로 한다.

이렇게 함으로써, 막부재에 의해 압력실을 피스톤부로부터 격리하면서, 막부재를 통해 압력실에 공급되는 작동기체의 압력을 피스톤부로 전달할 수 있다.

상기 형태의 유량 조정 장치에 있어서, 상기 피스톤부는 상기 막부재에 접하는 면과 상기 다이어프램에 접하는 면을 연통시키는 연통공(連通孔)을 구비하는 구성이어도 된다.

이렇게 함으로써, 피스톤부와 막부재의 사이에 에어 포켓(air pocket)이 발생하는 것을 방지하고, 압력실 내의 작동기체의 압력을 확실하게 피스톤부로 전달할 수 있다.

상기 형태의 유량 조정 장치는, 상기 다이어프램의 상기 제 2면과 상기 막부재에 의해 획정되는 공간과 외부를 연통시키는 개방공을 구비하는 구성이어도 된다.

이렇게 함으로써, 피스톤부의 이동에 의해 다이어프램의 제2 면과 막부재에 의해 획정되는 공간의 압력이 변동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 피스톤부의 이동이 원활하게 행해지도록 하고, 압력실 내의 작동기체의 압력을 확실하게 피스톤부로 전달할 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 고가의 압력 조정 기구를 구비한 공기압 공급 장치가 필요 없으며, 고압의 유체의 유량 조정이 가능한 유량 조정 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치의 완전폐쇄 상태를 나타내는 우측 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치의 완전개방 상태를 나타내는 우측 단면도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 유량 조정 장치의 주요부 확대도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 유량 조정 장치의 A-A 단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치에 대해서 도면에 근거하여 설명한다.

도 1에서 도 5에 나타내는 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)는, 수지 혹은 내약품성이 뛰어난 불소수지재료 등의 재료에 의해 형성된 하우징(10;하우징부)을 구비한다. 하우징(10)의 내부에는 유체를 유통시키는 유체유로가 형성되어 있고, 유체유로의 양단에는 유체의 입구 포트(11)와 유체의 출구 포트(17)가 각각 형성되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치(1)의 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(10)은 4개의 하우징 블록(10a,10b,10c,10d)에 의해 구성되어 있다. 하우징 블록(10a,10b,10c)은 체결 볼트(13)와 체결 너트(14)로 이루어진 체결구(締結具)에 의해 체결되어 있다. 하우징 블록(10c)과 하우징 블록(10d)은, 체결 볼트(15)와 하우징 블록(10c)에 형성된 암나사부(16)로 이루어진 체결구에 의해 체결되어 있다. 이와 같이, 하우징 블록(10a,10b,10c,10d)은 체결구에 의해 체결되어 있다.

체결 볼트(13)에 의한 하우징 블록(10a,10b,10c)의 체결과, 체결 볼트(15)에 의한 하우징 블록(10c,10d)의 체결은 각각 독립적으로 행해진다. 이와 같이 함으로써, 하우징 블록(10c)과 하우징 블록(10d)이 강고하게 체결되고, 압력실(24)의 내부가 고압력이 될 경우라도 압력실(24)의 밀폐 상태가 유지된다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치(1)의 완전폐쇄 상태를 나타내는 우측 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시형태의 유량 조정 장치(1)의 완전개방 상태를 나타내는 우측 단면도이다.

도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 내부에는, 입구 포트(11)에 연통하는 개구면(18a)을 갖는 밸브시트(18;밸브시트부)와, 밸브시트(18)의 개구면(18a)에 대하여 직각방향(도면에서 상하방향)으로 이동하는 밸브체(19;밸브체부)가 배치되어 있다. 밸브체(19)의 상단부에는 다이어프램(20)이 고정되어 있고, 밸브체(19)의 하단에는 밸브체(19)가 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 부세력을 부여하는 스프링(21;스프링부)이 배치되어 있다. 밸브체(19)는 밸브시트(18)에 당접 또는 이간됨으로써 유체유로를 폐쇄 상태 또는 개방 상태로 한다.

유량 조정 장치(1) 내에서 유체를 유통시키는 유체유로는, 입구 포트(11)에서 밸브체(19)까지 연통되는 제1 공간(22)(일반적으로 「밸브실」이라고 부름)과, 밸브시트(18)와 다이어프램(20)의 사이에 배치되어 출구 포트(17)와 연통되는 제2 공간(23)에 의해 구성되어 있다. 입구 포트(11)로부터 유입된 유체는 제1 공간(22)으로 유입되고, 밸브체(19)와 밸브시트(18)의 개구면(18a)의 사이를 통해 제2 공간(23)으로 유입되어 출구 포트(17)로부터 유출된다. 유량 조정 장치(1)는, 밸브체(19)와 밸브시트(18)의 개구면(18a)과의 간격을 조정함으로써 유량 조정을 행한다.

다이어프램(20)은, 밸브체(19)의 상단부에 고정되고, 제2 공간(23)을 유통하는 유체와 접하는 유체접촉면(20a;제1 면)과, 유체와 접하지 않는 배면(20b;제2 면)을 갖는다. 다이어프램(20)의 윗쪽에는 피스톤(25;피스톤부)이 배치되어 있고, 다이어프램(20)의 배면(20b)에 당접한 상태로 되어 있다. 압력실(24)과 피스톤(25)의 사이에는 격리막(26)이 배치되어 있고, 압력실(24)을 피스톤(25)이 존재하는 공간으로부터 격리되어 있다.

격리막(26)은 평면에서 봐서 원형상이고 내열성이 높고 탄성을 갖는 막부재이다. 격리막(26)을 형성하는 재료로서, 예를 들면, 불소 고무를 이용하는 것이 바람직하다. 격리막(26)의 외연부(外緣部)는 하우징 블록(10c)과 하우징 블록(10d)의 사이에 끼워진 상태로 지지되어 있다.

압력실(24)은, 외부로부터 작동기체인 압축공기가 공급되는 공간이고, 하우징(10)의 상부에 형성된 압력 도입 포트(12)에 연통된다. 압력 도입 포트(12)에는, 외부에 형성된 압축공기 공급원(50)으로부터 레귤레이터(51)를 통해 원하는 압력으로 조정된 공기가 공급된다. 한편, 본 실시형태에서는, 압력실(24)에 공급되는 작동기체를 공기로 하였지만, 질소(N₂) 등 다른 종류의 기체를 이용해도 된다.

압력 도입 포트(12)로부터 압력실(24)에 공급되는 공기의 공기압은 격리막(26)을 통해 피스톤(25)으로 전달된다. 따라서, 피스톤(25)은 격리막(26)을 통해 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 압력을 받는다. 공기압이 전달된 피스톤(25)은, 다이어프램(20)을 도 2 중의 아래쪽으로 밀어 내리는 힘을 다이어프램(20)의 배면(20b)으로 전달한다.

피스톤(25)의 하면은 중심부분이 오목형상으로 되어 있다. 또한, 다이어프램(20)의 배면(20b)은 중심부분이 볼록형상으로 되어 있다. 그리고, 피스톤(25)의 하면의 오목형상에 다이어프램(20)의 배면(20b)의 볼록형상이 끼워맞춤되어 있다. 이렇게 하여, 피스톤(25)의 하면과 다이어프램(20)의 배면(20b)은 당접한 상태로 배치된다.

다이어프램(20)의 배면(20b)으로 전달된 힘은 다이어프램(20)에 상단부가 고정된 밸브체(19)로 전달되고, 밸브시트(18)로부터 이간되는 방향의 힘을 밸브체(19)로 전달한다. 이와 같이, 피스톤(25)은, 압력실(24)에 공급되는 공기의 공기압을 밸브체(19)를 밸브시트(18)로부터 이간시키는 방향의 힘으로서 다이어프램(20)의 배면(20b)으로 전달한다.

격리막(26)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 일부가 윗쪽으로 돌출된 볼록형상으로 되어 있고 피스톤(25)의 상면의 형상과 같다. 격리막(26)의 형상을 피스톤(25)의 상면의 형상과 동일하게 함으로써, 격리막(26)에 부여되는 공기압을 확실하게 피스톤(25)으로 전달할 수 있다. 또한, 격리막(26)이 볼록형상으로 되어 있으므로, 피스톤(25)이 상하방향으로 이동함에 따라서, 격리막(26)의 외연부가 피스톤(25)의 상면으로부터 이간되는 한편, 격리막(26)의 다른 부분은 피스톤(25)의 상면으로부터 이간되지 않는다. 이와 같이 함으로써, 피스톤(25)이 상하방향으로 이동하여도, 격리막(26)의 외연부 이외에서는 격리막(26)과 피스톤(25)이 접한 상태를 유지할 수 있다.

피스톤(25)과 격리막(26)의 사이에 공기가 머물러 버리면, 격리막(26)에서 피스톤(25)으로의 공기압의 전달성이나 응답성이 나빠진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 피스톤(25)과 격리막(26)의 사이의 공기를 내보내기 위해서, 피스톤(25)에, 격리막(26)에 접하는 면과 다이어프램(20)에 접하는 면을 연통시키는 연통공(27)을 형성하고 있다.

피스톤(25)과 격리막(26)의 사이의 공기는 연통공(27)으로 대피가능하도록 되어 있으므로, 피스톤(25)과 격리막(26)의 사이에 머무는 공기를 감소시킬 수 있다.

또한, 하우징 블록(10c)은, 다이어프램(20)의 배면(20b)과 격리막(26)에 의해 획정되는 공간과 외부를 연통시키는 개방공(28)을 구비하고 있다. 연통공(27)은 개방공(28)을 통해 외부와 연통되므로, 피스톤(25)이 배치되는 공간의 압력을 일정 압력(대기압)으로 유지할 수 있다.

피스톤(25)의 상면은 일부가 윗쪽으로 돌출된 볼록형상으로 되어 있고, 격리막(26)의 하면을 따른 형상으로 되어 있다. 피스톤(25)의 하면은 다이어프램(20)의 배면(20b)에 따른 형상으로 되어 있다. 피스톤(25)의 상면 및 하면은 각각 평면에서 봐서 원형상으로 되어 있다. 피스톤(25)의 상면의 직경은 피스톤(25)의 하면의 직경보다도 크다. 이와 같이, 피스톤(25)은 상부의 외경이 크고 하부의 외경이 작은 계단 형상으로 되어 있다.

피스톤(25)을 격리막(26)과 다이어프램(20)의 사이에 배치함으로써, 압력실(24)에 공급되는 공기의 공기압이 다이어프램(20)으로 간접적으로 전달된다. 이것에 의해, 격리막(26)과 다이어프램(20)이 직접적으로 공기압을 전달하는 것이 방지된다.

또한, 피스톤(25)의 상면이 격리막(26)의 하면에 따른 형상으로 되어 있으므로, 격리막(26)이 압력실(24)로 공급되는 공기의 압력에 의해 과도하게 변형되는 것이 방지된다. 마찬가지로, 피스톤(25)의 하면이 다이어프램(20)의 배면에 따른 형상으로 되어 있으므로, 다이어프램(20)이 유체의 압력에 의해 과도하게 변형되는 것이 방지된다.

이와 같이, 피스톤(25)은, 압력실(24)의 공기압을 다이어프램(20)으로 간접적으로 전달하는 기능과, 격리막(26) 및 다이어프램(20)의 과도한 변형을 방지하는 기능을 겸비하고 있다.

도 2에 도시된 상태에서는, 압력실의 압축공기의 압력에 의해 밸브체(19)에 부여되는 힘(밸브체(19)가 밸브시트(18)로부터 이간되는 방향의 힘)은, 스프링(21)의 부세력과 유체압에 의해 밸브체(19)에 부여되는 힘의 합계(밸브체(19)가 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 힘)보다도 작다. 따라서, 도 2에 도시된 상태에서는, 밸브체(19)가 밸브시트(18)에 당접한 완전폐쇄 상태로 되어 있다.

도 3에 도시된 상태에서는, 압력실의 압축공기의 압력에 의해 밸브체(19)에 부여되는 힘(밸브체(19)가 밸브시트(18)로부터 이간되는 방향의 힘)은, 스프링(21)의 부세력과 유체압에 의해 밸브체(19)에 부여되는 힘의 합계(밸브체(19)가 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 힘)보다도 크다. 따라서, 도 3에 도시된 상태에서는, 밸브체(19)가 밸브시트(18)로부터 이간된 완전개방 상태로 되어 있다.

다음에, 공기압을 받는 부분의 격리막(26)의 면적과 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)의 면적의 관계를, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다. 도 4는 도 2에 나태낸 유량 조정 장치의 주요부 확대도이다. 도 5는 도 4에 나타낸 유량 조정 장치의 A-A 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 격리막(26)은 압력실(24)에 면하는 부분의 평면으로 봐서 원형상의 막부재이다. 여기서, 격리막(26)의 압력실(24)에 면하는 부분의 직경을 D1로 하면, 공기압을 받는 부분의 격리막(26)의 면적(S1)은 이하의 식으로 표시된다.

S1=π(D1/2)² (1)

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 격리막(26)의 압력실(24)에 면하는 부분의 면적(S1)은, 피스톤(25)의 격리막(26)과 접하는 면을 평면으로 본 면적과 같다.따라서, 면적(S1)은 피스톤(25)이 격리막(26)을 통해 간접적으로 공기압을 받는 부분의 면적과 같다.

또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다이어프램(20)은 압력실(24)에 면하는 부분의 평면으로 봐서 원형상의 막부재이다. 다이어프램(20)의 중앙부(20c)는 밸브체(19)의 상단부에 고정되는 원판상(圓板狀)의 두꺼운 부재로 되어 있다. 중앙부(20c)의 주위에는, 밸브체(19)의 부드러운 상하이동을 가능하게 하기 위한 원환상(圓環狀)의 얇은 부(20d)가 형성되어 있다. 얇은 부(20d)는, 예를 들면, 내약품성이 높은 PTFE를 이용하는 것이 바람직하다.

얇은 부(20d)의 외주연은 환상연부(20e)에 접속되어 있고, 환상연부(20e)는 하우징 블록(10b)과 하우징 블록(10c)에 의해 고정되어 있다. 여기서, 얇은 부(20d)의 외주연의 직경을 D2로 하고, 밸브체(19)의 상단부의 유체접촉면(20a)과 접하는 부분의 축경을 D3으로 하면, 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)의 면적(S2)은, 이하의 식으로 표시된다.

S2=π(D2/2)²-π(D3/2)² (2)

여기서, 면적(S2)이란 유체접촉면(20a)을 밸브체(19)의 중심축을 따라서 평면에서 본 면적이다. 따라서, 면적(S2)은 얇은 부(20d)의 만곡 상태에 관계없이 일정한 면적으로 되어 있다.

그리고, 본 실시형태에서는, 격리막(26)의 압력실(24)에 면하는 부분의 면적(S1)과 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)의 면적(S2)이, 이하의 관계로 되어 있다.

S2×2.0≤S1 (3)

식(3)에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)는, 격리막(26)의 압력실(24)에 면하는 부분의 면적(S1)을 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)의 면적(S2)의 2.0배 이상으로 하고 있다.

이와 같이 함으로써, 제2 공간(23)에, 예를 들어 대기압의 10배 이상(1.013MPa 이상)의 고압력 유체가 유통될 경우, 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 공기압을 대기압의 5배(506.5kPa)로 함으로써, 공기압에 의한 밸브체(19)를 밸브시트(18)로부터 이간되는 방향의 힘이, 유체의 유체압에 의한 밸브체(19)를 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 힘 이상이 된다.

따라서, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 따르면, 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 공기압을 고압력 유체의 압력 이상으로 하는 그러한 고가의 압력 조정 기구를 구비한 공기압 공급 장치를 이용하지 않아도, 유량 조정을 적절하게 행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 따르면, 밸브체(19)에는, 스프링(21)의 부세력과 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)을 통해 전달되는 유체의 유체압에 의해 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 힘이 부여된다. 또한, 밸브체(19)에는, 피스톤(25)을 통해 전달되는 압력실(24)의 압축공기의 압력에 의해 밸브시트(18)로부터 이간되는 방향의 힘이 부여된다.

그리고, 피스톤(25)의 압축공기의 압력을 받는 부분의 면적(S1)이, 다이어프램(20)의 유체접촉면(20a)의 면적(S2)의 2배 이상이 된다. 예를 들면, 유체의 유체압이 대기압의 10배일 경우, 압력실(24)의 압축공기의 압력을 유체압의 반정도(대기압의 5배)로 함으로써, 압축공기의 압력에 의한 밸브체(19)를 밸브시트(18)로부터 이간되는 방향의 힘이, 유체의 유체압에 의한 밸브체(19)를 밸브시트(18)에 당접하는 방향의 힘 이상이 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 따르면, 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 압력을, 유체의 유체압의 반정도의 압력(예를 들면, 대기압의 5배)과 스프링(21)의 부세력의 합계 이상으로 함으로써, 밸브체(19)를 밸브시트(18)로부터 이간시킬 수 있다.

이렇게 함으로써, 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 압력을 고압력 유체의 압력 이상으로 하는 그러한 고가의 압력 조정 기구를 구비한 공기압 공급 장치가 필요 없으며, 고압의 유체의 유량 조정이 가능한 유량 조정 장치(1)를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)는, 압력실(24)과 피스톤(25)의 사이에 배치되고, 압력실(24)을 피스톤(25)으로부터 격리하는 격리막(26)을 구비하고 있다. 또한, 피스톤(25)은 격리막(26)을 통해 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 압력을 받는 구성으로 되어 있다.

이렇게 함으로써, 압력실(24)을 피스톤(25)으로부터 격리하고, 격리막(26)을 통해 압력실(24)에 공급되는 압축공기의 압력을 피스톤(25)에 전달할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)에 있어서, 피스톤(25)은 격리막(26)에 접하는 면과 다이어프램(20)에 접하는 면을 연통시키는 연통공(27)을 구비한다.

이렇게 함으로써, 피스톤(25)과 격리막(26)의 사이에 에어 포켓이 발생하는 것을 방지하고, 압력실(24) 내의 압축공기의 압력을 확실하게 피스톤(25)으로 전달할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 유량 조정 장치(1)는, 다이어프램(20)의 배면(20b)과 격리막(26)에 의해 획정되는 공간과 외부를 연통시키는 개방공(28)을 구비한다.

이렇게 함으로써, 피스톤(25)의 이동에 의해 다이어프램(20)의 배면(20b)과 격리막(26)에 의해 획정되는 공간의 압력이 변동되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 피스톤(25)의 이동이 원활하게 행해지도록 하고, 압력실(24) 내의 작동기체(압축공기)의 압력을 확실하게 피스톤(25)으로 전달할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절하게 변경할 수 있다.

1 : 유량 조정 장치 10 : 하우징(하우징부)
11 : 입구 포트 12 : 압력 도입 포트
17 : 출구 포트 18 : 밸브시트(밸브시트부)
18a : 개구면 19 : 밸브체(밸브체부)
20 : 다이어프램 20a : 유체접촉면(제1 면)
20b : 배면(제2 면) 20c : 중앙부
20d : 얇은 부 20e : 환상연부
21: 스프링(스프링부) 22 : 제1 공간
23 : 제2 공간 24 : 압력실
25 : 피스톤(피스톤부) 26 : 격리막(막부재)
27 : 연통공 28 : 개방공

Claims

내부에 유체유로가 형성되고, 상기 유체유로의 양단에 입구 포트 및 출구 포트가 형성된 하우징부와,
상기 유체유로에 형성된 밸브시트부에 당접 또는 이간됨으로써 상기 유체유로를 폐쇄 상태 또는 개방 상태로 하는 밸브체부와,
상기 밸브시트부에 당접하는 방향의 부세력을 상기 밸브체부에 부여하는 스프링부와,
상기 밸브체부의 단부에 고정되고, 상기 유체유로를 유통하는 유체와 접하는 제1 면과 상기 유체와 접하지 않는 제2 면을 갖는 다이어프램과,
외부로부터 작동기체가 공급되는 압력실과,
상기 압력실에 공급되는 상기 작동기체의 압력을 상기 다이어프램의 상기 제2 면으로 전달하는 피스톤부와,
상기 압력실과 상기 피스톤부의 사이에 배치되고, 상기 압력실을 상기 피스톤부로부터 격리하는 막부재를 구비하고,
상기 피스톤부의 상기 작동기체의 압력을 받는 부분의 면적이, 상기 다이어프램의 상기 제1 면의 면적의 2배 이상이고,
상기 피스톤부는, 상기 막부재를 통해 상기 압력실에 공급되는 상기 작동기체의 압력을 받고,
상기 피스톤부는 상기 막부재에 접하는 면과 상기 다이어프램에 접하는 면을 연통시키는 연통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
제1항에 있어서,
상기 다이어프램의 상기 제2 면과 상기 막부재에 의해 획정되는 공간과 외부를 연통시키는 개방공을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
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