KR102320658B1 - 편향 부재 유지기 및 이것을 구비하는 감압 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부를 흐르는 유체를 정류하는 기능을 갖는 밸브체 편향 부재 유지기 및 이 밸브체 편향 부재 유지기를 구비하는 감압 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
밸브체 편향 부재의 유지부(41)와, 이 유지부의 주위에 형성된 복수의 관통 구멍(44)을 구비하는 유로 형성부(43)와, 유체를 상기 복수의 관통 구멍(44)으로 유도하는 유체 유도부(45)를 구비한 편향 부재 유지기(40) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1)로 한다.

Description

편향 부재 유지기 및 이것을 구비하는 감압 밸브{BIASING MEMBER HOLDER AND PRESSURE REDUCING VALVE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 밸브체를 이용한 유체 유량 제어 장치 및 그 구성 부품인 밸브체 편향 부재의 유지기, 특히 감압 밸브 및 그 구성 부품인 밸브체 편향 부재의 유지기에 관한 것이다.

종래부터, 유체 유량 제어 장치의 하나로서, 유로를 흐르는 유체의 압력을 미리 정해진 압력으로 감압하여 출력하는 감압 밸브가 알려져 있다. 이 감압 밸브의 1종으로, 예컨대, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같은, 고무 등의 가요성을 갖는 재료를 포함하는 막형의 다이어프램을 가동식 압력 격벽으로서 구비한 다이어프램형 감압 밸브가 있다.

도 25는 상기 다이어프램형의 감압 밸브의 일례를 도시한 단면도이다. 이 도면에서 도시된 다이어프램형의 감압 밸브(100)는, 입력실(106)과 출력실(107)의 연통(連通) 및 차단을 행하는 제1 개폐 밸브와, 출력실(107)과 감압 밸브(100)의 외부와 접속된 배기실(108)의 연통 및 차단을 행하는 제2 개폐 밸브가, 교대로 반대의 동작을 행하도록 구성되어 있다.

제1 개폐 밸브는, 입력실(106)과 출력실(107)을 이격시키는 격벽(131)에 개구되는 대략 원통형의 관통 구멍(132)에 배치된 가이드 부재(109), 보다 구체적으로는, 관통 구멍(132)의 출력실(107)측 개구부에 배치된 가이드 부재(109)가 구비하는 관통 구멍(191)의 입력실(106)측 개구부와, 포핏 밸브(115)의 입력실(106)측 단부에 설치된 우산형의 제1 밸브부(115b)로 구성되어 있다. 포핏 밸브(115)[제1 밸브부(115b)]는, 포핏 스프링(117)에 의해, 관통 구멍(191)의 입력실(106)측 개구부를 향해 편향되도록 구성되어 있다.

여기서, 포핏 스프링(117)은, 관통 구멍(132)의 입력실(106)측 개구부 근방의 공간 영역(이하, 「공간 영역(132a)」이라고 함) 내에 배치되고, 스프링 받이(140) 위에 배치됨으로써, 도 25에 있어서의 하방으로의 이동이 규제되도록 하여 지지되어 있다. 스프링 받이(140)는, 도 26에 도시된 바와 같이, 직사각형을 나타낸 판재를 포함하고, 그 대략 중앙에 원환형의 볼록부가 돌출되어 형성되어 있다. 이 볼록부의 외주측면과 포핏 스프링(117)의 하부 내주측면이 감합(嵌合)됨으로써 쌍방이 연접(連接)하고, 이에 의해, 포핏 스프링(117)은, 도 25에 있어서의 수평면 내의 이동이 규제되어 있다. 또한, 스프링 받이(140)는, 관통 구멍(132)의 입력실(106)측 개구부 주위에 늘어뜨려 설치된 지지부에 그 짧은 변(140a)이 배치됨으로써 정지(靜止)된 상태로 유지되어 있다.

한편, 도 25에서는, 입력실(106)과 공간 영역(132a)이, 스프링 받이(140) 및 격벽(131)에 의해 격절(隔絶)되어 있는 것 같이 도시되어 있으나, 스프링 받이(140)의 짧은 변(140a)과 격벽(131) 사이에는 동(同) 도면에 도시되지 않은 공극이 형성되어 있고, 이 공극을 통해 입력실(106)과 공간 영역(132a)이 연통되어 있다. 또한, 공간 영역(132a)은, 관통 구멍(191)을 통해 출력실(107)과 연통되어 있다.

상기 제2 개폐 밸브는, 출력실(107)과 배기실(108)을 이격하는 다이어프램(104)에 결합하는 배기 포트(110)에 개설(開設)된 관통 구멍(110a), 보다 구체적으로는, 관통 구멍(110a)의 출력실(107)측 개구부에 형성된 밸브 시트(110c)와, 포핏 밸브(115)의 출력실(107)측 단부, 보다 구체적으로는, 관통 구멍(110a)과 대향하도록 관통 구멍(191) 내를 관통하여 연장된 포핏 밸브(115)의 스템(115a)의 정상부(이하, 「제2 밸브부(115c)」라고 함)로 구성되어 있다.

여기서, 압력 조절 스프링(123)에 의한 다이어프램(104)에의 편향 정도는, 압력 조절 노브(knob)(121)를 통해 조정할 수 있고, 이에 의해, 출력실(107)로부터 출력되는 가압 유체의 압력(이하, 「설정압」이라고 함)이 설정되도록 구성되어 있다. 또한, 다이어프램(104)이 출력실(107)측으로 압박되었을 때에, 배기 포트(110)의 관통 구멍(110a)이 제2 밸브부(115c)에 의해 막히도록, 제2 밸브부(115c)의 축심[즉, 포핏 밸브(115)의 축심]과 관통 구멍(110a)의 축심이 일치하도록 구성되어 있다.

상기 구성을 포함하는 감압 밸브(100)는, 이하와 같이 동작한다. 즉, 다이어프램(104)이, 압력 조절 스프링(123)에 의한 편향에 의해 출력실(107)을 향해 이동하면, 다이어프램(104)에 결합하는 배기 포트(110)도, 이 방향으로 이동한다. 배기 포트(110)가 포핏 밸브(115)의 제2 밸브부(115c)와 접촉하는 위치까지 이동하면, 제2 개폐 밸브가 폐쇄된다. 또한, 배기 포트(110)의 상기 방향으로의 이동이 진행되면, 포핏 밸브(115)도 이 방향으로 이동하여 제1 밸브부(115b)가 관통 구멍(191)의 입력실(106)측 개구부로부터 이격되어, 제1 개폐 밸브가 개방된다. 이 제1 개폐 밸브가 개방되고 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태에 있어서, 입력측의 배관 등을 통해 가압 유체가 입력실(106)로 유입되면, 이 가압 유체는, 입력실(106)로부터 가이드 부재(109)의 관통 구멍(191)을 지나 출력실(107)로 들어가고, 또한, 출력실(107)로부터 배관 등을 통해 출력된다.

상기 상태에 있어서, 설정압 이상의 가압 유체가 입력되면, 다이어프램(104)은, 배기실(108)을 향해 이동하고, 다이어프램(104)과 결합하는 배기 포트(110)의 관통 구멍(110a)도, 이에 연동하여 이동한다. 그러면, 관통 구멍(110a)에 의해 편향되어 있던 포핏 밸브(115)는, 상기 편향이 해제되는 가운데 포핏 스프링(117)에 의한 편향에 의해, 배기실(108)측, 환언하면 출력실(107)측을 향해 이동한다. 포핏 밸브(115)의 제1 밸브부(115b)가, 가이드 부재(109)에 개구되는 관통 구멍(191a)의 입력실(106)측 개구부로까지 이동하여 이것과 접촉하면, 제1 개폐 밸브가 폐쇄된다. 이때, 포핏 스프링(117)에 의한 편향을 받는 포핏 밸브(115)는, 이 위치에서 정지한다. 이 상태에서 더욱 다이어프램(104)이 배기실(108)을 향해 이동하면, 배기 포트(110)의 관통 구멍(110a)과 제2 밸브부(115c)가 이격된다. 이러한 제1 개폐 밸브가 폐쇄되고 제2 개폐 밸브가 개방된 상태에서는, 출력실(107) 내의 가압 유체가, 배기 포트(110)의 관통 구멍(110a)을 통해 배기실(108)로 유입되고, 또한 배기 구멍(105b)으로부터 감압 밸브(100)의 외부로 방출된다. 이상의 프로세스에 의해, 출력실(107) 내의 가압 유체는 설정압까지 감압되고, 이 감압된 가압 유체가, 출력실(107)로부터 출력측의 배관 등을 통해, 하류에 설치된 장치에 출력된다.

일본 특허 공개 제2015-210746호 공보

상기 구성의 감압 밸브(100)에 있어서는, 입력실(106)로부터 출력실(107)로 향하는 유로 상에 형성된 관통 구멍(132)[공간 영역(132a)] 내에, 직사각형의 판형 부재를 포함하는 스프링 받이(140)가 배치되게 된다. 이 때문에, 고압 고유속의 유체는 이 스프링 받이(140)에 직접 충돌하는, 즉 스프링 받이(140)가, 큰 유로 저항으로서 유로 내에 개재되게 된다. 또한, 감압 밸브(100)에 있어서는, 스프링 받이(140)의 짧은 변(140a)과 격벽(131) 사이에 공극이 형성되는 한편, 스프링 받이(140)의 긴 변(140b)과 격벽(131) 사이에 공극이 존재하지 않는다. 이 때문에, 입력실(106)로부터 공간 영역(132a)에 이르기까지의 유로 단면적이 극단적으로 작아져, 압력 손출(損出; loss) 및 급격한 유속 변화가 야기된다. 또한, 유체 유로가 편재함으로써, 입력실(106)로부터 공간 영역(132a)으로 향하는 가압 공기의 흐름에 편류가 발생하기 쉬워진다. 이 결과, 입력실(106)로부터 공간 영역(132a)으로 유입되는 가압 공기의 흐름에 선회류 등이 발생하고, 또한, 유속(流速) 및 유속 밀도 등에 변동이 발생한다.

전술한 바와 같은 가압 공기의 흐름, 즉 편류, 선회류, 난류와 같은 비정상류를 많이 포함하고, 또한 유속 및 유속 밀도 등에 변동이 있는 가압 유체의 흐름은, 감압 밸브(100)의 유량 특성에 악영향을 미쳐, 감압 밸브(100)의 응답성이 저하되는 등의 문제를 야기한다. 덧붙여, 가압 공기의 흐름의 흐트러짐에 기인하여, 다이어프램(104)에 작용하는 압력(압박력)의 분포가 불균일해지고, 또한, 유로의 일부를 구성하는 관통 구멍(191) 내에 스템(115a)이 연장되는 포핏 밸브(115)가 요동하는 등의 바람직하지 않은 사태도 야기된다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 창작된 것으로, 입력실로부터 출력실로 향하는 가압 공기의 흐름을 정류하는 스프링 받이(편향 부재 유지기), 및 이것을 구비하는 감압 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 외부로부터 유체가 유입되는 제1 공간(6, 32a)과 상기 유체의 유로를 전환하는 밸브체(15) 및 이 밸브체를 미리 정해진 방향으로 편향시키는 편향 부재(17)가 수용되는 제2 공간(32c)을 구획하고, 또한 상기 편향 부재를 유지하는 편향 부재 유지기(40)로서, 상기 제2 공간에 면하여 형성된 유지부(41)와, 이 유지부의 주위에 형성된 유로 형성부(43)를 구비하고, 상기 유로 형성부는, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 이격시키는 격벽(31)에 형성된 개구부(32a)에 결합하는 외주 가장자리를 가지며, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 연통시키는 복수의 관통 구멍(44)이, 상기 유로 형성부에 형성되고, 상기 제1 공간으로 유입된 유체를 상기 복수의 관통 구멍으로 유도하는 유체 유도부(45)가, 상기 제1 공간에 면하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기이다.

또한, 상기 편향 부재 유지기에 있어서, 상기 유체 유도부가, 상기 유로 형성부의 내측이며 또한 상기 제1 공간에 면하는 영역에 돌출되어 형성된 추대(錐臺)형의 돌출부(45)를 포함하고, 상기 복수의 관통 구멍이, 상기 돌출부와 상기 유로 형성부의 경계부(46)를 따라 개구되도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 편향 부재 유지기에 있어서, 상기 바닥이 있는 돌출부의 정상부의 둘레 가장자리가, 곡면형으로 모따기되어 있도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 편향 부재 유지기에 있어서, 상기 유지부가, 상기 편향 부재의 수축 시의 전체 길이와 정합하는 깊이의 바닥이 있는 오목부를 포함하고, 이 바닥이 있는 오목부의 내측 벽면에 안내되도록 상기 편향 부재가 감입(嵌入)되도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 편향 부재 유지기에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍이, 구멍 직경이 동일한 원 구멍이고, 또한 상기 유로 형성부의 둘레 방향으로 등간격으로 배치되도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 편향 부재 유지기에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍이, 구멍 직경이 동일한 원 구멍이고, 또한 상기 유로 형성부의 둘레 방향으로 부등간격으로 배치되어 있도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 편향 부재 유지기에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍이, 적어도 2개의 상이한 구멍 직경의 원 구멍을 포함하도록 구성해도 좋다.

또한, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 편향 부재 유지기와, 상기 제1 공간, 상기 제2 공간에 의해 형성되는 입력실(6)과 출력실(7)과 배기실(8)을 내부에 갖고, 상기 입력실에 연통되는 입력 유로(34)와 상기 출력실에 연통되는 출력 유로(35)와 상기 배기실에 연통되는 배기 구멍(5b)이 개설되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 구획하고 또한 이들 2개의 실을 연통시키는 제1 연통 구멍(32)이 개설된 격벽(31)을 구비하는 용기(2, 3, 5)와, 상기 출력실과 상기 배기실을 구획하는 다이어프램(4)과, 상기 다이어프램(4)에 결합되고, 상기 출력실과 상기 배기실을 연통시키는 밸브 구멍(10a)이 형성된 배기 포트(10)와, 상기 배기 포트를 상기 출력실을 향해 편향시키는 제2 편향 부재와, 상기 제1 연통 구멍(32)의 상기 출력실측 개구부에 배치되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 연통시키는 제2 연통 구멍(91)을 구비하는 가이드 부재(9)와, 상기 제2 연통 구멍에 삽입 관통 지지된 축부와, 이 축부의 일단에 형성되고 상기 제2 연통 구멍의 상기 입력실측에 형성된 밸브 시트(91b)를 폐쇄하는 제1 밸브부(15b)와, 상기 축부의 타단에 형성되고 상기 밸브 구멍과 대향 배치되는 제2 밸브부(15c)를 갖는 상기 밸브체로서의 포핏 밸브(15), 그리고 상기 포핏 밸브를 상기 출력실을 향해 편향시키는 상기 편향 부재(17)를 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 밸브이다.

또한, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 편향 부재 유지기와, 상기 제1 공간, 상기 제2 공간에 의해 형성되는 입력실(6)과 출력실(7)과 배기실(8)을 내부에 갖고, 상기 입력실에 연통되는 입력 유로(34)와 상기 출력실에 연통되는 출력 유로(35)와 상기 배기실에 연통되는 배기 구멍(5b)이 개설되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 구획하고 또한 이들 2개의 실을 연통시키는 제1 연통 구멍(32)이 개설된 격벽(31)을 구비하는 용기(2, 3, 5)와, 상기 출력실과 상기 배기실을 구획하는 다이어프램(4)과, 상기 다이어프램(4)에 결합되고, 상기 출력실과 상기 배기실을 연통시키는 밸브 구멍(10a)이 형성된 배기 포트(10)와, 상기 배기 포트를 상기 출력실을 향해 편향시키는 제2 편향 부재와, 상기 제1 연통 구멍(32)의 상기 출력실측 개구부에 배치되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 연통시키는 제2 연통 구멍(91)을 구비하는 가이드 부재(9)와, 상기 제2 연통 구멍에 삽입 관통 지지된 축부와, 이 축부의 일단에 형성되고 상기 제2 연통 구멍의 상기 입력실측에 형성된 밸브 시트(91b)를 폐쇄하는 제1 밸브부(15b)와, 상기 축부의 타단에 형성되고 상기 밸브 구멍과 대향 배치되는 제2 밸브부(15c)를 갖는 상기 밸브체로서의 포핏 밸브(15), 그리고 상기 포핏 밸브를 상기 출력실을 향해 편향시키는 상기 편향 부재(17)를 구비하고, 상기 복수의 관통 구멍의 인접 간격은, 상기 입력 유로의 개구부와의 거리가 짧아짐에 따라 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브이다.

또한, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 상기 편향 부재 유지기와, 상기 제1 공간, 상기 제2 공간에 의해 형성되는 입력실(6)과 출력실(7)과 배기실(8)을 내부에 갖고, 상기 입력실에 연통되는 입력 유로(34)와 상기 출력실에 연통되는 출력 유로(35)와 상기 배기실에 연통되는 배기 구멍(5b)이 개설되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 구획하고 또한 이들 2개의 실을 연통시키는 제1 연통 구멍(32)이 개설된 격벽(31)을 구비하는 용기(2, 3, 5)와, 상기 출력실과 상기 배기실을 구획하는 다이어프램(4)과, 상기 다이어프램(4)에 결합되고, 상기 출력실과 상기 배기실을 연통시키는 밸브 구멍(10a)이 형성된 배기 포트(10)와, 상기 배기 포트를 상기 출력실을 향해 편향시키는 제2 편향 부재와, 상기 제1 연통 구멍(32)의 상기 출력실측 개구부에 배치되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 연통시키는 제2 연통 구멍(91)을 구비하는 가이드 부재(9)와, 상기 제2 연통 구멍에 삽입 관통 지지된 축부와, 이 축부의 일단에 형성되고 상기 제2 연통 구멍의 상기 입력실측에 형성된 밸브 시트(91b)를 폐쇄하는 제1 밸브부(15b)와, 상기 축부의 타단에 형성되고 상기 밸브 구멍과 대향 배치되는 제2 밸브부(15c)를 갖는 상기 밸브체로서의 포핏 밸브(15), 그리고 상기 포핏 밸브를 상기 출력실을 향해 편향시키는 상기 편향 부재(17)를 구비하고, 상기 복수의 관통 구멍의 구멍 직경은, 상기 입력 유로의 개구부와의 거리가 짧아짐에 따라 커지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브이다.

본 발명에 의하면, 유체 유로 중에 스프링 받이가 개재되는 것에 기인한 유체 유로의 편재가 발생하지 않기 때문에, 가압 공기의 흐름이 균일해진다. 또한, 본 발명에 의하면, 유로 단면적을 넓게 확보할 수 있기 때문에, 유로 저항이 억제되어 압력 손실이 감소한다. 또한, 본 발명에 의하면, 편향 부재 유지기(스프링 받이)가 정류판으로서 기능함으로써, 이 편향 부재 유지기를 통과한 가압 공기의 흐름에 있어서 비정상류(편류, 선회류, 난류)가 억제되어, 감압 밸브의 유량 특성이 향상된다. 덧붙여, 본 발명에 의하면, 제품, 보디, 필터, 필터 커버와 같은 주변 부품의 형상 변경을 요하지 않고 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 변경만의 저비용 사양에 의해 상기 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 주요부 확대도이다.
도 3은 도 1의 주요부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이), 포핏 밸브 및 포핏 스프링을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이), 포핏 밸브 및 포핏 스프링을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 P-P선 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 간략화하여 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 간략화하여 도시한 도면이다.
도 13은 종래의 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 14는 종래의 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 15는 종래의 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 간략화하여 도시한 도면이다.
도 16은 종래의 감압 밸브의 유체 궤적에 관한 시뮬레이션 결과를 간략화하여 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 변형예의 P-P선 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 변형예의 P-P선 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 변형예의 P-P선 단면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 감압 밸브의 구성을 도시한 단면도의 주요부 확대도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 평면도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 감압 밸브의 구성을 도시한 단면도의 주요부 확대도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 평면도이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이)의 P'-P'선 단면도이다.
도 25는 종래의 감압 밸브의 구성을 도시한 단면도이다.
도 26은 종래의 감압 밸브에 이용되는 편향 부재 유지기(스프링 받이), 포핏 밸브 및 포핏 스프링을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 24를 참조하면서, 본 발명에 따른 편향 부재 유지기[스프링 받이(40)] 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1)의 실시형태를 설명한다. 한편, 설명문 중의 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향은, 도 1에 도시된 감압 밸브(1)의 상하 방향, 좌우 방향 및 지면에 수직인 방향으로서 각각 정의한다.

[편향 부재 유지기 및 감압 밸브의 구성]

처음으로, 편향 부재 유지기[스프링 받이(40)] 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1)의 구성을 도 1 내지 도 8을 참조하면서 설명한다. 한편, 일부 구성은, 전술한 감압 밸브(100)의 구성과 중복되지만, 상기 중복 부분에 대해서도 다시 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 스프링 받이(40) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1)의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 주요부, 즉 본 실시형태에 따른 편향 부재 유지기[스프링 받이(40)] 주변의 확대 단면도이다.

감압 밸브(1)는, 바닥이 있는 통형의 필터 커버(2), 통형의 센터 보디(3), 다이어프램(4) 및 천장이 있는 통형의 보닛(5)을 구비하고, 이들의 순서로 서로가 중첩됨으로써, 감압 밸브(1)의 용기가 구성되어 있다. 이 용기 내에는, 입력실(6), 출력실(7) 및 배기실(8)이 형성되어 있다.

필터 커버(2)는, 바닥이 있는 원통형의 부재이고, 예컨대 알루미늄 합금제의 주조품으로 형성되며, 그 바닥부에는, 드레인용 볼트(11)가 나사식으로 부착되어 있다. 필터 커버(2)는, 상단부에 형성된 플랜지(2a)가 개스킷(12)을 통해 센터 보디(3)의 입력실(6)측 외연부(外緣部)에 접촉하고, 볼트(13)를 통해 센터 보디(3)와 접합하고 있다. 센터 보디(3)와 필터 커버(2)의 접합부의 일부에는, 이들 2개의 부위를 연통시키는 개구부가 형성되어 있고, 이 개구부에는 진애(塵埃) 제거용의 스펀지나 스테인리스 메시 등을 포함하는 필터(14)가 설치되어 있다. 또한, 상기 개구부의 다른 일부는, 후술하는 입력 유로(34)와 연통되고, 이에 의해, 필터 커버(2)의 내부 공간은, 외부로부터 가압 유체가 유입되는 입력실(6)(특허청구의 범위에 기재된 「제1 공간」에 상당)의 일부로서 기능한다.

센터 보디(3)는, 원통형의 부재이고, 예컨대 필터 커버(2)와 마찬가지로, 알루미늄 합금제의 주조품으로 형성되어 있다. 센터 보디(3)는, 감압 밸브(1)의 중심축(CL)과 대략 직교하도록 연장되는 격벽(31)이 내벽의 일부로서 설치되어 있고, 이 격벽(31)을 사이에 두고, 입력실(6)의 일부가 되는 공간과 출력실(7)이 되는 공간이 형성되어 있다.

입력실(6)의 일부를 형성하는 상기 공간은, 격벽(31)의 하방에 형성된 공간이며, 필터 커버(2)의 내부 공간과 함께, 입력실(6)을 형성한다. 이와 같이, 입력실(6)은, 격벽(31)의 하면을 포함하는 센터 보디(3)의 내벽과 필터 커버(2)의 내벽으로 구획된 공간으로서 형성된다.

또한, 출력실(7)은, 다이어프램(4)과 격벽(31) 사이에 형성된 공간이며, 격벽(31)의 상면을 포함하는 센터 보디(3)의 내벽과 다이어프램(4)에 의해 구획되어 있다. 이 출력실(7)과 상기 입력실(6) 사이에는, 후술하는 제2 연통 구멍(91)이 개구되고, 이 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측 개구부가 마찬가지로 후술하는 포핏 밸브(15)에 설치된 제1 밸브부(15b)에 의해 폐색되거나 또는 개구됨으로써, 이들 2개의 실이 연통 또는 비연통이 되도록 구성되어 있다. 출력실(7)이 입력실(6)과 연통되면, 가압 공기가 입력실(6)로부터 유입되고, 또한 이 가압 공기는, 출력 유로(35)를 통해 감압 밸브(1)의 하류에 배치된 장치에 출력된다.

한편, 입력실(6)과 출력실(7)의 연통/비연통의 전환 양태의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

격벽(31)의 평면에서 본 대략 중앙에는, 입력실(6)측과 출력실(7)측에 개구부를 갖는 제1 연통 구멍(32)이 형성되어 있다. 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측에는, 원통형의 개구부(32a)[이 개구부(32a)의 내측 공간은, 입력실(6)에 포함되고, 특허청구 범위에 기재된 「제1 공간」의 일부를 형성함]가 형성되고, 상세한 것에 대해서는 후술하는 스프링 받이(40)(특허청구의 범위에 기재된 「편향 부재 유지기」에 상당)가, 그 외주 가장자리부, 보다 구체적으로는 유로 형성부(43)가, 개구부(32a) 내에 수용되도록, 예컨대 압입에 의해 매설되어 있다. 또한, 제1 연통 구멍(32)의 출력실(7)측에는, 입력실(6)측보다 구경이 작은 원통형의 개구부(32b)가 형성되고, 이 개구부(32b)에, 후술하는 가이드 부재(9)가, 예컨대 압입에 의해 고착 설치되어 있다.

한편, 제1 연통 구멍(32)의 중간부는, 원뿔대 형상을 나타내고, 후술하는 포핏 스프링(17)이 수용되는 공간 영역(32c)(특허청구 범위에 기재된 「제2 공간」의 일부를 형성하는 공간에 상당)을 형성하고 있다.

또한 센터 보디(3)에는, 일단이 그 외측면에 개구되고 타단이 필터 커버(2)와의 접합부에 형성된 상기 개구부에 개구되는 입력 유로(34)와, 일단이 출력실(7) 내에 개구되고 타단이 센터 보디(3)의 외측면에 개구되는 출력 유로(35)가 형성되어 있다. 입력 유로(34)에는, 외부로부터 가압 유체를 도입하기 위한 배관(도시하지 않음) 등이 접속되고, 또한, 출력 유로(35)에는, 제어 장치 등을 향해 가압 유체를 송출하기 위한 배관(도시하지 않음) 등이 접속된다.

상기 구성의 센터 보디(3)의 내부에는, 이하에 서술하는 가이드 부재(9), 포핏 밸브(15), 포핏 스프링(17) 및 스프링 받이(40)가 미리 정해진 위치에 배치되어 있다.

가이드 부재(9)는, 전술한 바와 같이, 제1 연통 구멍(32)의 출력실(7)측 개구부(32b)에, 예컨대 압입에 의해 고착 설치된 부재이다. 이 가이드 부재(9)는, 기둥형의 부재이고, 그 중앙부에 감압 밸브(1)의 중심축(CL)을 따라 연장되는 제2 연통 구멍(91)이 입력실(6)과 출력실(7)을 연통시키도록 형성되어 있다. 제2 연통 구멍(91)은, 후술하는 포핏 밸브(15)의 스템(15a)이 그 내부에 삽입 관통되어 이것을 지지한다. 제2 연통 구멍(91)의 출력실(7)측에는 단부(91a)가 형성되어 있고, 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측 단부에는, 밸브 시트(91b)가 형성되어 있다. 이 밸브 시트(91b)에는, 후술하는 포핏 밸브(15)의 제1 밸브부(15b)가 접촉한다.

포핏 밸브(15)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스템(15a)과, 스템(15a)의 하단부[입력실(6)측의 단부]에 접합하는 제1 밸브부(15b)로 구성되고, 예컨대, 황동이나 스테인리스강으로 형성되어 있다.

스템(15a)은, 감압 밸브(1)의 중심축(CL)을 따라 연장되는 막대형을 나타낸 부위이며, 가이드 부재(9)의 제2 연통 구멍(91)에 삽입 관통 지지된다. 또한, 스템(15a)의 상단부[출력실(7)측의 단부]는, 돔형을 나타내고, 후술하는 배기 포트(10)에 개설된 관통 구멍(10a), 보다 구체적으로는, 관통 구멍(10a)의 출력실(7)측 단부에 형성된 밸브 시트(10c)와 접촉 또는 이격됨으로써 제2 개폐 밸브로서 기능한다[이하, 이 스템(15a)의 상단부를 「제2 밸브부(15c)」라고 함]. 여기서, 배기 포트(10)의 관통 구멍(10a), 보다 구체적으로는, 밸브 시트(10c)와 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)는, 중심축(CL)을 따라 대향 배치되어 있다. 또한, 스템(15a)의 외부 직경은, 가이드 부재(9)에 개구되는 제2 연통 구멍(91)과의 사이에 유체 유로가 형성되도록, 제2 연통 구멍(91)의 내부 직경보다 작게 형성되어 있다.

제1 밸브부(15b)는, 제1 연통 구멍(32)의 중간쯤에 형성된 대략 원뿔대형의 공간 영역(32c) 내에 수용되는 부위이고, 스템(15a)과 접합하는 상부가 대략 원뿔대를 나타내며 또한 그 하부가 원통형을 나타내고 있다. 또한, 제1 밸브부(15b)는, 상부 대략 원뿔대부의 일부가 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측 단부에 형성된 밸브 시트(91b)와 중심축(CL)을 따라 대향 배치되어 있고, 이들 2개의 부위가 접촉하거나 또는 이격됨으로써, 제2 연통 구멍(91)을 개폐하는 제1 개폐 밸브가 구성된다. 이 때문에, 제1 밸브부(15b)의 외부 직경은, 제2 연통 구멍(91)의 내부 직경보다 크게 형성되어 있다.

또한, 입력실(6)에 면한 제1 밸브부(15b)의 바닥면에는, 원통형의 볼록형부가 돌출되어 형성되어 있다. 이 볼록형부의 외주측면과 후술하는 포핏 스프링(17)(특허청구의 범위에 기재된 「편향 부재」에 상당)의 내주측면이 결합함으로써, 포핏 밸브(15)는, 중심축(CL)을 법선으로 하는 평면 내의 이동이 규제되도록 하여 포핏 스프링(17) 상에 배치된다.

포핏 스프링(17)은, 포핏 밸브(15)를 출력실(7)측을 향해 편향시키는 부재이고, 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이, 스테인리스제 선을 포함하는 코일 스프링으로 형성되어 있다. 포핏 스프링(17)에 의한 편향에 의해, 포핏 밸브(15)의 출력실(7)측 선단부에 형성된 제2 밸브부(15c)가, 제2 연통 구멍(91)의 출력실(7)측 단부(91a)보다 돌출된다. 포핏 스프링(17)은, 후술하는 스프링 받이(40)에 의해, 미리 정해진 정밀도로 위치 결정되고, 또한 몸통 구부러짐이 억제되면서 지지되어 있다.

스프링 받이(40)는, 전술한 바와 같이, 예컨대 압입에 의해 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측 개구부(32a)에 매설된다. 스프링 받이(40)는, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 그 기본적인 형상이, 입력실(6)에 면하는 바닥부의 중앙이 하방으로 불룩해진 원반형을 나타내고 있다. 또한, 스프링 받이(40)는, 가이드 부재(9)와의 사이에, 포핏 스프링(17)[및 포핏 밸브(15)의 제1 밸브부(15b)]이 수용되는 공간 영역(32c)을 형성하고, 이 공간 영역(32c)에 면하는 표면의 중앙부에, 포핏 스프링(17)이 감입되는 원통형의 오목부(41)(특허청구 범위에 기재된 「유지부」에 상당)가, 예컨대 절삭 가공에 의해 미리 정해진 정밀도로 형성되어 있다. 이 오목부(41)의 깊이는, 예컨대 포핏 스프링(17)이 가장 수축했을 때의 길이와 대략 동일하다. 또한, 오목부(41)의 바닥부에는, 원환형의 홈부(42)가 파여져 형성되어 있다. 포핏 스프링(17)은, 그 하부가 홈부(42)와 감합되고, 또한 그 외주측면이 오목부(41)의 내주측 벽면에 접하도록 하여 감입된다. 이에 의해, 포핏 스프링(17)은, 홈부(42)에 의해, 미리 정해진 정밀도로 위치 결정되고, 또한 오목부(41)의 내주벽면에 의해 신축 가능하게 안내되면서 지지된다.

한편, 오목부(41)의 직경은, 조립성과 미끄럼 이동 저항 등을 고려하여, 포핏 스프링(17)의 직경보다 크게 할 필요가 있으나, 포핏 스프링(17)의 몸통 구부러짐을 억제할 수 있도록, 그 차가 미리 정해진 값 이하가 되도록 설정하면 된다.

오목부(41)의 외주에는, 스프링 받이(40)의 외주 가장자리를 구획하는 원환 형상(판형의 플랜지 형상)을 나타낸 유로 형성부(43)가 형성되어 있고, 또한 이 유로 형성부(43)에, 개구부(32a)와 공간 영역(32c)을 연통시키고 중심축(CL)을 따라 연장되는 원통형의 관통 구멍(44)이, 예컨대 평면에서 보아 대략 등간격으로 10개 배치되어 있다. 입력 유로(34)를 통해 입력실(6)[보다 구체적으로는, 스프링 받이(40)보다 하방에 위치하는 입력실(6)의 일부의 공간]로 유입된 가압 유체는, 이 관통 구멍(44)을 통해 공간 영역(32c)으로 유입되고, 그 후, 제2 연통 구멍(91)을 통해 출력실(7)로 유도되게 된다.

한편, 스프링 받이(40)의 공간 영역(32c)에 면하는 상면은 대략 평탄면이고, 관통 구멍(44)의 공간 영역(32c)측 개구 가장자리와 오목부(41)의 개구 가장자리는, 도 1에 있어서 동일한 수평면 내에 형성되어 있다.

관통 구멍(44)의 개구 직경, 전체 길이, 도입부 형상[개구부(32a)측의 개구부 형상]은, 유체의 정류 효과 및 압력 손출 등을 고려하여 적절히 설정된다. 예컨대, 압력 손출 및 유속 변화를 억제하는 관점에서, 관통 구멍(44)의 개구 직경(유로 단면적)을 가능한 한 크게 설정해도 좋다. 또한, 가압 유체가 관통 구멍(44)으로 원활히 유입되도록, 입력 유로(34)로부터 관통 구멍(44)에 이르는 가압 유체의 유선(流線)을 고려하여, 관통 구멍(44)의 개구 직경(유로 단면적)을 변화시켜도 좋다. 또한, 관통 구멍(44)의 전체 길이를, 예컨대 정류 효과를 고려하여, 미리 정해진 값 이상의 길이로 해도 좋다.

한편, 관통 구멍(44)의 길이는 유로 형성부(43)의 두께에 의해 획정되지만, 본 실시형태에서는, 상기 유로 형성부(43)의 두께를, 스페이스 효율(소형화)의 관점에서, 포핏 스프링(17)이 감입되는 오목부(41)의 깊이에 기초하여 결정되고 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 관통 구멍(44)의 길이는 오목부(41)의 깊이에 대략 동일한 것으로 되어 있다.

스프링 받이(40)는, 전술한 바와 같이, 격벽(31)에 개구되는 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측 개구부(32a)에 압입됨으로써 격벽(31)에 고정되어 있다. 이 때문에, 유로 형성부(43)의 외부 직경은, 격벽(31)에 형성된 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측의 개구 직경보다 약간 크다. 단, 스프링 받이(40)의 고정 방법은, 압입에 한정되는 것은 아니며, 스냅 링 등을 이용한 고정 방법이어도 좋다. 한편, 어느 고정 방법에 있어서도, 유체 유로의 편재 및 유체 유로 단면적의 급격한 변화를 회피하는 관점에서, 스프링 받이(40)의 외주측 벽면과 개구부(32a)의 내주측 벽면 사이에 간극이 형성되지 않도록, 이들 2개의 벽면이 전체 둘레 가장자리에 걸쳐 접촉하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 스프링 받이(40)의 외주 가장자리 형상과 개구부(32a)의 개구 형상은, 서로가 결합하는 상보적인 형상을 나타내고 있는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이, 스프링 받이(40)는, 보다 구체적으로는, 스프링 받이(40)의 유로 형성부(43)는, 개구부(32a)의 내측 공간에 수용되도록 매설되어 있다. 즉, 유로 형성부(43)에 배치된 관통 구멍(44)의 입력실(6)측 개구부는, 개구부(32a)의 내측 공간 내에 있고, 또한 개구부(32a)의 개구 가장자리보다 출력실(7)측에 위치하고 있다. 이에 의해, 상대적으로 개구 직경이 큰 개구부(32a)와 상대적으로 개구 직경이 작은 관통 구멍(44)이 유체 유로 상에 있어서 연접하고, 스프링 받이(40) 근방의 유체 유로 단면적이, 대에서 소로 변화하도록 구성되게 된다. 또한, 후술하는 돌출부(45)를 형성함으로써, 스프링 받이(40) 근방의 유체 유로 단면적을 연속적으로 변화시키도록 구성하는 것도 가능해진다. 이러한 구성은, 유체 유로 단면적의 변화에 따르는 압력 손실을 저감하는 데 유용하다.

또한, 입력실(6)에 면하는 바닥부 중앙에 형성된 상기 불룩한 부분[이하, 「돌출부(45)」라고 함. 이 「돌출부(45)」는, 특허청구의 범위에 기재된 「유체 유도부」에 상당함]은, 예컨대 유로 형성부(43)의 두께와 대략 동등한 높이를 갖고, 유로 형성부(43)와의 경계부(46)로 향함에 따라 점차 외부 직경이 커지도록 형성된 원뿔대 형상을 나타내고 있다. 또한, 돌출부(45)의 정상부(바닥면)의 둘레 가장자리는, 예컨대 높이와 동등한 곡률 반경을 갖는 곡면에 의해 형성되어 있다.

돌출부(45)는, 예컨대 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측 개구부(32a)의 내측 공간에 수용되도록, 그 높이를 설정해도 좋다. 이때, 돌출부(45)의 정상부(바닥부)는, 도 1 및 도 2에 있어서, 개구부(32a)의 개구 가장자리보다 상방[출력실(7)측]에 배치되게 된다.

또한, 유로 형성부(43)에 배치된 10개의 관통 구멍(44)을, 예컨대 돌출부(45)와의 경계부(46)를 따라 배치해도 좋다. 또한, 관통 구멍(44)의 개구 가장자리의 일부와 경계부(46)가 중첩되고, 이 중첩된 부분과 돌출부(45)의 측면(45a)이 연속된 곡면으로 구성되어 있어도 좋다.

상기 구성의 돌출부(45)는, 입력실(6)로 유입된 유체를 관통 구멍(44)을 향해 유도하는 「유체 유도부」로서 기능한다. 이 점에 대해서는, [본 실시형태의 효과]의 부분에서 상세히 서술한다.

다이어프램(4)은, 평면에서 보아 대략 원형의 막형의 부재이고, 예컨대 니트릴 고무 등의 가요성을 갖는 재료로 형성되며, 그 외부 직경이 센터 보디(3)의 상면의 외부 직경과 대략 같은 값이 되도록 형성되어 있다. 다이어프램(4)은, 그 외연부가 센터 보디(3)의 출력실(7)측의 단부면과 보닛(5)의 출력실(7)측의 단부면에 의해 협지(挾持)된 상태로, 센터 보디(3)와 보닛(5) 사이에 배치된다.

다이어프램(4)의 출력실측의 면에는, 배기 포트(10)가 다이어프램(4)에 결합하도록 배치되어 있다. 이 배기 포트(10)는, 원반형의 부재이고, 예컨대 황동으로 형성되어 있다. 배기 포트(10)의 외부 직경은, 다이어프램(4)의 외부 직경 및 센터 보디(3)의 출력실(7)측의 개구보다 작게 형성되어 있다. 또한, 배기 포트(10)의 다이어프램(4)에 접촉하는 측의 면의 중앙부에는, 원기둥형의 돌출부(10b)가 형성되어 있다. 이 돌출부(10b)는, 다이어프램(4)의 중앙부에 형성된 관통 구멍에 삽입 관통되고, 다이어프램(4)의 배기실(8)측의 면으로부터 돌출되도록 구성되어 있다. 또한, 배기 포트(10)의 중앙부에는, 중심축(CL)을 따라 연장되는 관통 구멍(10a)(특허청구의 범위에 기재된 「밸브 구멍」에 상당)이 개설되어 있고, 이에 의해, 다이어프램(4)에 의해 이격된 출력실(7)과 배기실(8)이 연통되는 구조로 되어 있다. 이 관통 구멍(10a)의 출력실(7)측의 단부에는, 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)와 접촉하는 밸브 시트(10c)가 형성되어 있다. 이 밸브 시트(10c)는, 그 제2 밸브부(15c)와 대향 배치되고, 다이어프램(4)이 출력실(7)측으로 이동함으로써 제2 밸브부(15c)와 접촉한다.

또한, 다이어프램(4)의 배기실(8)측의 면에는, 면적판(18)이 배치되어 있다. 이 면적판(18)은, 원반형의 부재이고, 예컨대 황동으로 형성되어 있다. 면적판(18)의 외부 직경은, 다이어프램(4)의 외부 직경 및 후술하는 보닛(5)의 바닥부 개구보다 작게 형성되어 있다. 면적판(18)은, 중앙부에 형성된 관통 구멍에 배기 포트(10)의 돌출부(10b)가 삽입 관통된 상태로, 다이어프램(4)의 상면에 고정된다. 또한, 면적판(18)의 배기실(8)측의 면에는, 후술하는 압력 조절 스프링(23)(특허청구의 범위에 기재된 「제2 편향 부재」에 상당)이 접촉한다.

보닛(5)은, 예컨대 알루미늄 합금을 포함하는 천장이 있는 원통형의 부재이고, 그 하단부에는, 센터 보디(3)의 배기실(8)측 상면의 외주 가장자리부와 대향하도록 플랜지(5a)가 형성되어 있다. 또한, 이 플랜지(5a)에는, 센터 보디(3)의 상기 외주 가장자리부에 형성된 볼트 구멍과 결합하는 볼트 관통 구멍이 개구되어 있다.

보닛(5)은, 다이어프램(4)이 배치된 센터 보디(3)의 상기 외주 가장자리부에 놓여진 후, 상기 볼트 관통 구멍을 삽입 관통하는 볼트(19)와 상기 볼트 구멍을 나사 결합시킴으로써, 센터 보디(3)에 결합된다. 이때, 다이어프램(4)은, 센터 보디(3)와 보닛(5)에 협지되도록 하여 그 외주 가장자리가 고정된다.

다이어프램(4)과 보닛(5)의 내벽에 의해 구획된 공간은, 배기실(8)로서 기능한다. 이 배기실(8)에는, 다이어프램(4)과 결합한 배기 포트(10)에 개구되는 관통 구멍(10a)(특허청구의 범위에 기재된 「밸브 구멍」에 상당)을 통해, 출력실(7)로부터 가압 유체가 유입되고, 또한, 이 유입된 가압 유체가, 보닛(5)의 측면에 개구되는 배기 구멍(5b)을 통해 감압 밸브(1)의 외부로 배기된다.

보닛(5)의 천장부에는, 압력 조절 노브(21)가 나사식으로 부착되어 있다. 이 압력 조절 노브(21)는, 손잡이(21a)와, 일단이 손잡이(21a)에 고정되고, 타단이 보닛(5) 내에 위치하는 축(21b)으로 구성되어 있고, 축(21b)이 보닛(5)의 중심축(CL)을 따라 이동 가능하게 보닛(5)의 천장부에 나사식으로 부착되어 있다.

보닛(5)의 내부에는, 압력 조절 노브(21)의 축(21b)의 타단 근방에, 예컨대 강재 등을 포함하는 압력 조절 스프링 받이(22)가 배치되어 있고, 이 압력 조절 스프링 받이(22)와 다이어프램(4)에 고정된 면적판(18) 사이에, 예컨대 스프링용 강재로 형성된 코일 스프링 등을 포함하는 압력 조절 스프링(23)이 배치되어 있다.

[감압 밸브의 동작 양태]

다음으로, 본 실시형태에 따른 감압 밸브(1)의 동작 양태에 대해 설명한다.

감압 밸브(1)에 있어서는, 압력 조절 노브(21)를 조작함으로써, 출력하는 유체의 압력, 환언하면, 감압이 개시될 때의 유체의 압력이 설정된다. 예컨대, 압력 조절 노브(21)를 보닛(5)을 향해 비틀어 넣으면, 축(21b)의 하단부가, 압력 조절 스프링 받이(22)를 통해 압력 조절 스프링(23)을 중심축(CL)을 따라 하방[다이어프램(4)측]으로 압박하고, 이에 의해 발생한 압력 조절 스프링(23)의 편향력에 의해, 다이어프램(4)은 출력실(7)을 향해 중심축(CL)을 따라 하방 이동한다. 여기서, 배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)와 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)는, 전술한 바와 같이, 중심축(CL)을 따라 대향 배치되어 있다. 이 때문에, 다이어프램(4)이 중심축(CL)을 따라 하방 이동하면, 이것과 결합하는 배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)는 제2 밸브부(15c)를 향해 이동하고, 이것과 접촉한다(즉, 제2 개폐 밸브가 폐쇄됨). 또한 압력 조절 노브(21)를 비틀어 넣으면, 포핏 밸브(15)가 입력실(6)을 향해 이동하고, 제1 밸브부(15b)가 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측의 단부에 형성된 밸브 시트(91b)로부터 이격된다(즉, 제1 개폐 밸브가 개방됨). 이에 의해, 제2 연통 구멍(91)을 통해 입력실(6)과 출력실(7)이 연통된다.

제1 개폐 밸브가 개방되고 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태에 있어서는, 입력실(6)과 출력실(7)이 연통되고, 또한 배기실(8)이 이들 2개의 실과 격절되어 있기 때문에, 입력 유로(34)에 접속된 배관 등을 통해 입력실(6) 내에 공급된 가압 유체는, 제1 밸브부(15b)와 밸브 시트(91b) 사이를 흘러 제2 연통 구멍(91)으로 유입된 후 출력실(7)에 도달하고, 이 출력실(7)과 연통되는 출력 유로(35)를 통해 배관 등에 출력된다.

여기서, 다이어프램(4) 및 배기 포트(10)의 상면에는, 압력 조절 노브(21)의 비틀어 넣음량에 비례하여 발생하는 압력 조절 스프링(23)의 편향력(F1)이 작용하고, 또한 그 바닥면에는, 출력실(7) 내의 가압 유체로부터의 압박력(F2)이 작용하고 있다. 압박력(F2)이 편향력(F1)보다 커지면, 후술하는 바와 같이, 포핏 밸브(15)에 설치된 제1 밸브부(15b)가 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측의 단부에 형성된 밸브 시트(91b)에 접촉하여 제1 개폐 밸브가 폐쇄되고, 또한 배기 포트(10)에 설치된 밸브 시트(10c)와 포핏 밸브(15)에 설치된 제2 밸브부(15c)가 이격되어, 제2 개폐 밸브가 개방된다. 이때, 출력실(7)과 배기실(8)이 연통됨으로써, 출력실(7) 내의 가압 공기가 배기되고, 이 결과 감압되게 된다.

이와 같이, 감압이 개시될 때의 출력실(7) 내의 유체 압력은, 편향력(F1)의 크기에 의존한다. 따라서, 편향력(F1)의 크기를 압력 조절 노브(21)의 비틀어 넣음량에 의해 조정함으로써, 출력실(7) 내의 유체 압력을 설정할 수 있다(이하, 이와 같이 설정된 유체 압력을 「설정압」이라고 함).

출력실(7) 내의 압력(이하, 「출력압」이라고 함)이 설정압을 초과하지 않는 경우, 즉 압박력(F2)이 편향력(F1) 이하인 경우, 다이어프램(4)에 작용하는 힘은, 출력실(7)로 향하는 하향의 힘이 우세해진다. 이 때문에, 다이어프램(4)은 배기실(8)을 향해 상방 이동하지 않고, 제2 개폐 밸브가 폐쇄된 상태[배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)가 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)에 접촉한 상태]가 유지된다. 한편, 제1 개폐 밸브도 개방된 상태[포핏 밸브(15)에 설치된 제1 밸브부(15b)와 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측의 단부에 형성된 밸브 시트(91b)가 이격된 상태]가 유지된다. 이 때문에, 입력실(6)로부터 출력실(7)로 유입된 가압 유체는, 그대로 출력 유로(35)로부터 출력된다.

이에 대해, 출력압이 설정압을 초과하는 경우, 즉 압박력(F2)이 편향력(F1)보다 큰 경우, 다이어프램(4)에 작용하는 힘은, 배기실(8)로 향하는 상향의 힘이 우세해지기 때문에, 다이어프램(4)은 배기실(8)을 향해 상방 이동한다. 이때, 포핏 밸브(15)는, 포핏 스프링(17)에 의해 편향됨으로써 출력실(7)을 향해 상방 이동한다. 이 결과, 포핏 밸브(15)에 설치된 제1 밸브부(15b)가 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측의 단부에 형성된 밸브 시트(91b)와 접촉하여 제2 연통 구멍(91)을 폐색, 즉 제1 개폐 밸브를 폐쇄한다. 이에 의해, 입력실(6)과 출력실(7)이 비연통 상태가 되고, 입력실(6)로부터 출력실(7)을 향한 가압 유체의 공급이 정지됨으로써 출력압의 상승이 억제된다.

또한 출력압이 설정압보다 높으면, 다이어프램(4)은 배기실(8)을 향해 상방 이동하고, 배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)와 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)가 이격되어 제2 개폐 밸브가 개방된 상태가 된다. 이때, 출력실(7)과 배기실(8)은 연통 상태가 되기 때문에, 출력실(7) 내의 가압 공기는, 관통 구멍(10a)을 통해 배기실(8)로 유입되고, 그 후 보닛(5)에 개구되는 배기 구멍(5b)을 통해 외부로 배출된다. 이 결과, 출력압은 저하되고, 출력실(7) 내의 가압 공기가 감압된다.

가압 유체가 배기 구멍(5b)으로부터 배출됨으로써 출력압이 설정압보다 낮아지면, 압력 조절 스프링(23)에 의해 다시 다이어프램(4)이 출력실(7)을 향해 하방 이동하고, 배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)가 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)에 접촉하여 배기 포트(10)의 관통 구멍(10a)이 막힌다(즉, 제2 개폐 밸브를 폐쇄함). 이에 의해, 배기 구멍(5b)으로부터의 가압 유체의 배출은 정지된다. 또한 출력압이 설정압보다 낮으면, 배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)를 통해 포핏 밸브(15)가 입력실(6)을 향해 압박되고, 그 결과 제1 밸브부(15b)가 제2 연통 구멍(91)의 입력실(6)측의 단부에 형성된 밸브 시트(91b)로부터 이격된다(즉, 제1 개폐 밸브가 개방됨). 이에 의해, 다시 제2 연통 구멍(91)을 통해 입력실(6)과 출력실(7)[출력 유로(35)]이 연통되고, 입력실(6) 내의 가압 공기가 출력실(7)로 유입되게 된다. 이후, 감압 밸브(1)는, 상기 동작을 반복함으로써, 하류에 배치된 장치로 유입되는 유체의 압력이 설정압을 초과하지 않도록(유체의 압력이 설정압으로 유지되도록) 조정한다.

[본 실시형태의 효과]

종래의 감압 밸브, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 발명에 따른 감압 밸브(100)에 있어서는, 전술한 바와 같이, 격벽(131)에 형성된 관통 구멍(132)의 입력실(106)측 개구부의 주위에 늘어뜨려 설치된 지지부에 직사각형의 스프링 받이(140)가 지지·고정되고, 입력실(106)로부터 관통 구멍(132)에 이르는 유로가, 직사각형의 짧은 변(140a)을 따라서만 형성되는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 입력실(106)로 유입된 가압 유체는, 직사각형의 스프링 받이(140)가 장해가 되어 그 흐름이 저해되고, 또한 편재하는 유로를 통해 불균일하고 또한 선회류를 수반하는 흐름이 되어 관통 구멍(132) 내를 통과하며, 그 후 출력실(107)로 유도된다. 상기 사상은, 후술하는 가압 유체의 흐름에 관한 시뮬레이션에 의해 확인된 사상이다. 이러한 불균일하고 또한 선회류를 수반하는 흐름의 가압 유체가 출력실(107)로 유입되는 종래의 감압 밸브(100)에서는, 전술한 문제가 현저히 나타난다.

이에 대해, 본 실시형태에서는, 유로 형성부(43)의 강도·강성을 고려한 후, 가능한 한 큰 개구 면적을 확보하기 위해서, 평면에서 보아 대략 등간격으로 10개의 관통 구멍(44)이 개설되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 있어서는, 종래의 감압 밸브(100)에 비해 스프링 받이(40) 주위의 유로 단면적이 크게 확보되어 있고, 또한 유로의 편재도 보이지 않는다. 이 때문에, 본 실시형태에 의하면, 유로 내에 스프링 받이(40)가 존재하는 것에 기인한 가압 유체의 유속 변화 및 압력 손실(압력 저하)을 적합하게 억제할 수 있고, 또한 편류가 억제된 균일한 흐름을 실현할 수 있다. 또한, 비교적 긴 관통 구멍(44)이 형성되어 있음으로써 높은 정류 효과가 초래되어, 가압 유체의 흐름에 있어서의 비정상류(편류, 선회류, 난류)를 적합하게 억제할 수 있다. 이들 효과는, 상기 문제를 해결하는 데 있어서 유용하다.

또한, 스프링 받이(40)의 입력실(6)에 면한 바닥면에 돌출부(45)가 형성되어 있는 본 실시형태에 의하면, 입력실(6) 내의 가압 유체는, 원활히 관통 구멍(44)으로 유도되어, 비정상류(편류, 선회류, 난류)를 억제하는 효과를 발휘한다.

이 점을 상세히 서술하면, 입력 유로(34)로부터 입력실(6) 내로 유입되는 가압 유체는, 유량이 많을 때, 일부는 압력차에 의해 직접 관통 구멍(44)에 흡인되고, 나머지는 입력실(6)을 구획하는 필터 커버(2), 격벽(31) 및 스프링 받이(40)의 바닥면부 등에 충돌하면서 관통 구멍(44)으로 유도된다. 여기서, 본 실시형태가 구비하는 돌출부(45)에 있어서는, 전술한 바와 같이, 그 표면이 미리 정해진 곡률 반경을 갖는 곡면을 포함하고, 또한 그 주위[경계부(46)]를 따라 10개 정도의 관통 구멍(44)이 균등하게 배치되어 있다. 이 때문에, 돌출부(45)에 충돌한 가압 유체는, 어느 하나의 관통 구멍(44)을 향해 원활히 유도된다. 또한, 곡면으로 형성되어 있음으로써, 돌출부(45)에 충돌한 가압 유체의 흐름을 과도하게 흐트러뜨리는 일도 없다.

이와 같이, 돌출부(45)는, 가압 유체를 관통 구멍(44)으로 유도하는 「유체 유도부」로서 기능하고, 비정상류(편류, 선회류, 난류)를 억제하는 효과를 발휘한다. 이 기능 및 효과는, 관통 구멍(44)의 개구 둘레 가장자리의 일부와 경계부(46)가 중첩되고, 이 중첩된 부분과 돌출부(45)의 측면(45a)(도 7 및 도 8 참조)이 연속된 곡면으로 구성되어 있는 경우에 보다 현저히 나타난다. 또한, 관통 구멍(44)을 통과한 가압 유체는, 균일하게 또한 미리 정해진 방향[예컨대, 관통 구멍(44)의 축심, 즉, 감압 밸브(1)의 중심축(CL)을 따른 방향]으로 정류된 상태로, 제2 연통 구멍(91)을 통해 출력실(7)로 유도된다. 이 결과, 가압 유체의 흐름의 흐트러짐에 기인한 상기 문제를 적합하게 해결할 수 있다.

또한, 스프링 받이(40), 보다 구체적으로는, 스프링 받이(40)의 유로 형성부(43)가 개구부(32a)의 내측 공간에 수용되도록 매설된 본 실시형태의 스프링 받이(40)에 있어서는, 전술한 바와 같이, 상대적으로 개구 직경이 큰 개구부(32a)와 상대적으로 개구 직경이 작은 관통 구멍(44)이 유체 유로 상에 있어서 연접하게 된다. 또한, 개구부(32a)의 내측 공간에 대략 원뿔대 형상의 돌출부(45)가 배치된 본 실시형태에 있어서는, 스프링 받이(40) 근방의 유체 유로 단면적이 대에서 소로 연속적으로 변화하도록 구성되게 된다. 이러한 구성에 의해, 유체 유로 단면적의 변화에 따르는 압력 손실을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 상기 정류 효과를, 스프링 받이(40)만의 구성을 변경하는 것만으로 실현할 수 있다. 이 때문에, 제품 형상, 부품 형상 및 비용에의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 포핏 스프링(17)이 가장 수축했을 때의 길이와 대략 동일한 깊이의 오목부(41)에 의해 포핏 스프링(17)을 유지하는 본 실시형태에 의하면, 오목부(41)의 내주측벽이 가이드면이 되어, 포핏 스프링(17)의 몸통 구부러짐을 방지할 수 있다. 이 때문에, 포핏 밸브(15)에 있어서의 이동 축심의 변동을 적합하게 억제할 수 있다. 이에 의해, 배기 포트(10)의 밸브 시트(10c)와 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)의 편접촉이 회피되어, 포핏 밸브(15)의 제2 밸브부(15c)의 편마모에 의한 시일성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 스프링 받이(40)에 있어서는, 포핏 스프링(17)을 수용하도록 형성된 오목부(41)의 주위에 복수의 관통 구멍(44)이 개설되고, 또한 이들 복수의 관통 구멍(44)의 길이가 오목부(41)의 깊이와 대략 동일하며, 또한 오목부(41)의 개구 가장자리와 관통 구멍(44)의 공간 영역(32c)측 개구 가장자리가 동일한 수평면 내에 형성되어 있다. 이러한, 미리 정해진 깊이를 갖는 오목부(41)와 미리 정해진 길이를 갖는 복수의 관통 구멍(44)이 대략 동일한 수평면 내에 형성된 스프링 받이(40)에 의하면, 상기 효과와 스페이스 효율(특히 두께의 삭감)을 양립시킬 수 있다.

[정류 효과에 관한 검증 시뮬레이션]

본 실시형태에 따른 감압 밸브(1) 및 종래의 감압 밸브(100)에 있어서, 미리 정해진 경계 조건하, 가압 유체의 궤적에 관한 시뮬레이션을 실시하여, 본 실시형태의 정류 효과를 검증하였다.

도 9 및 도 10은 본 실시형태에 따른 감압 밸브(1)에 대해 실시된 유체 궤적에 관한 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면이고, 도 11 및 도 12는 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여, 주된 유선(S1 및 S2)만을 도시한 도면이다. 한편, 도 9 및 도 11은 감압 밸브(1)의 정면에서 본 유체 궤적을, 도 10 및 도 12는 감압 밸브(1)의 측면에서 본 유체 궤적을 도시한다.

상기 경계 조건은, 예컨대 유체가 공기, 환경 압력이 400 kPs, 체적 유량이 0.0033 ㎥/s, 온도가 293 K이다. 또한, 스프링 받이(40)의 치수에 관한 조건에 대해서는, 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측 개구 직경 및 스프링 받이(40)의 외경(D)을 10으로 했을 때, 관통 구멍(44)의 길이(L)는 대략 2.5, 유형 돌출부의 높이(t2)는 대략 2.5, 관통 구멍(44)의 구멍 직경(φd2)은 대략 1로 하였다.

도 13 및 도 14는 종래의 감압 밸브(100)에 대해 실시된 유체 궤적에 관한 시뮬레이션의 결과를 도시한 도면이고, 도 15 및 도 16은 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여, 주된 유선(S'1 및 S'2)만을 도시한 도면이다. 도 13 및 도 15는 감압 밸브(100)의 정면에서 본 유체 궤적을, 도 14 및 도 16은 감압 밸브(100)의 측면에서 본 유체 궤적을 도시한다. 한편, 경계 조건은, 스프링 받이(140)의 치수에 관한 조건을 제외하고는 상기 조건과 동일하고, 스프링 받이(140)의 치수에 관한 조건에 대해서는, 관통 구멍(132)의 입력실(106)측 개구 직경을 10으로 했을 때, 감압 밸브(100)가 구비하는 스프링 받이(140)의 짧은 변(140a)은 대략 5, 긴 변(140b)은 대략 10, 판 두께(높이)는 대략 2로 하였다.

종래의 감압 밸브(100)에서는, 스프링 받이(140)의 주위의 유로가 편재되어 있기 때문에, 입력실(106) 내에 있어서 유로가 형성되어 있지 않은 부분 근방에 유체 궤적이 보이지 않는 영역(106a)이 존재한다(도 13을 참조). 또한, 유로 단면적이 작은 한정된 유로를 통해 스프링 받이(140)의 상방으로 유도되는 가압 유체에 있어서는, 유속의 급격한 변화나 유체 저항 등에 기인하여, 선회류(R)가 발생하고, 유선의 분포(유속 밀도)도 균일하지 않다(도 13 및 도 14를 참조).

이에 대해, 본 실시형태에 따른 감압 밸브(1)에서는, 스프링 받이(40)의 주위의 유로에 편재가 보이지 않기 때문에, 입력실(6) 내의 대략 전역에 유체 궤적이 보여진다(도 9 및 도 10을 참조). 또한, 10개의 관통 구멍(44)이 대략 균일하게 배치되고, 또한 이 관통 구멍(44)으로 유체를 유도하는 돌출부(45)가 형성되어 있음으로써, 가압 유체는, 원활하고 또한 대략 균일하게 관통 구멍(44)으로 유도되고, 스프링 받이(40)를 통과한 후의 가압 유체의 흐름도 대략 균일하며 선회류 등의 흐트러짐은 보이지 않는다.

상기 시뮬레이션 결과로부터, 본 실시형태에 따른 스프링 받이(40) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1)에 의하면, 종래의 스프링 받이(140) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(100)에 비해, 스프링 받이를 통과한 후의 가압 유체의 흐름이 대폭 안정되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 스프링 받이(40) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1)에 의하면, 출력실(7)로 유입되는 가압 유체의 흐름도 안정됨으로써 다이어프램(4)이 받는 압력이 균일해지고, 또한, 포핏 밸브(15)의 이동 축심이 가압 유체의 흐름에 의해 흐트러지는 것도 억제되기 때문에, 상기 문제를 적합하게 개선할 수 있다.

[본 실시형태의 변형예]

본 실시형태의 다른 변형예로서, 예컨대, 도 17에 도시된 스프링 받이(40-2)가 있다. 이 스프링 받이(40-2)는, 그 유로 형성부(43-2)의 개구부(32a)에 면하는 하면이 대략 절두 원뿔면(대략 원뿔대의 측면)을 이루고 있고, 이 하면과 돌출부(45-2)의 측면(45a-2)의 경계부(46-2)가 연속된 곡면으로 형성되어 있다. 여기서, 돌출부(45-2)는, 유로 형성부(43-2)의 상기 하면보다 큰 경사각을 갖는 대략 절두 원뿔면(대략 원뿔대의 측면)을 이루고, 대략 평탄한 정상부(바닥부)의 둘레 가장자리와 연속된 곡면으로 접속하고 있다[환언하면, 정상부(바닥부)의 둘레 가장자리는 곡면으로 형성되어 있음].

상기 구성의 스프링 받이(40-2)에 있어서는, 그 하면이 유선형에 가까운 형상을 나타내고 있다. 이 때문에, 입력 경로(34)로부터 유입되는 가압 유체는, 스프링 받이(40-2)의 하면을 따르면서 관통 구멍(44-2)으로 유도된다. 따라서, 스프링 받이(40-2)를 구비하는 감압 밸브(1-2)에 의하면, 가압 유체의 흐름에 있어서의 비정상류(편류, 선회류, 난류)를 적합하게 억제할 수 있다.

한편, 스프링 받이(40)의 기본 형상에 관한 다른 변형예로서, 예컨대 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같은 단면 형상을 갖는 것이 있다. 이들 변형예는 관통 구멍(44)의 도입부 형상[개구부(32a)측의 개구부 형상]에 특징을 갖고, 예컨대, 도 18에 도시된 스프링 받이(40-3)에서는, 관통 구멍(44-3)의 도입부 개구 둘레 가장자리(44α-3)가 곡면에 의해 형성되며, 도 19에 도시된 스프링 받이(40-4)에서는, 관통 구멍(44-4)의 도입부 개구 둘레 가장자리(44α-4)가 대략 절두 원뿔면(대략 원뿔대의 측면)에 의해 형성되어 있다. 이에 의해, 관통 구멍에 있어서의 유로 단면적의 변화가 완만해지고, 압력 손실을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 다른 변형예로서, 예컨대 도 20 및 도 21에 도시된 스프링 받이(40-5)가 있다. 여기서, 도 20은 스프링 받이(40-5)를 구비하는 감압 밸브(1-5)의 부분 확대도이고, 도 21은 스프링 받이(40-5)의 평면도이다.

스프링 받이(40)와 스프링 받이(40-5)의 상위점은, 유로 형성부(43-5)에 형성된 관통 구멍의 인접 간격에 있다. 즉, 스프링 받이(40)의 관통 구멍(44)에 있어서는, 복수의 관통 구멍(44)의 인접 간격이, 전부 대략 동일했던 데 대해, 스프링 받이(40-5)의 관통 구멍(44-5a 내지 44-5j)에 있어서는, 도 21에 도시된 바와 같이, 입력실(6)과 연통되는 입력 유로(34)의 개구부와 근접하는 측에 배치된 관통 구멍(44-5a, 44-5b 및 44-5c)의 인접 간격이, 가장 이격되는 관통 구멍(44-5h, 44-5i 및 44-5j)의 인접 간격에 비해 작게 설정되어 있다.

상기 구성의 스프링 받이(40-5) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1-5)에 의하면, 입력 유로(34)에 근접하는 영역의 단위 면적당의 유로 개구 면적이, 입력 유로(34)로부터 이격되는 영역의 그것에 비해 커진다. 상기 구성에 의하면, 입력 유로(34)로부터 입력실(6)로 유입되는 가압 유체의 대부분이, 전방에 위치하는 관통 구멍(44-5a, 44-5b 및 44-5c)으로부터 효율적으로 흡인되게 된다. 이 때문에, 가압 유체가 다량이어도, 많은 가압 유체가 직접 관통 구멍(44-5a 내지 44-5j)에 흡인되게 되고, 이에 의해, 가압 유체의 압력 손출 등을 작게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 다른 변형예로서, 예컨대 도 22 내지 도 24에 도시된 스프링 받이(40-6)가 있다. 여기서, 도 22는 스프링 받이(40-6)를 구비하는 감압 밸브(1-3)의 부분 확대도이고, 도 23은 스프링 받이(40-6)의 평면도, 도 24는 스프링 받이(40-6)의 P'-P'선 단면도이다.

본 실시형태에 따른 스프링 받이(40)와 그 변형예인 스프링 받이(40-6)의 상위점은, 유로 형성부(43-6)에 형성된 관통 구멍의 구멍 직경에 있다. 즉, 스프링 받이(40)의 관통 구멍(44)에 있어서는, 그 구멍 직경이 전부 동일했던 데 대해, 스프링 받이(40-6)의 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)에 있어서는, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 입력실(6)과 연통되는 입력 유로(34)의 개구부로부터의 거리가 최단의 관통 구멍(44-6a)으로부터 최장의 관통 구멍(44-6j)에 걸쳐, 점차로 구멍 직경이 작아지도록 설정되어 있다[환언하면, 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)의 구멍 직경은, 입력실(6)에 면한 입력 유로(34)의 개구부로부터의 거리가 짧을수록 커지도록 설정되어 있음].

상기 구성의 스프링 받이(40-6) 및 이것을 구비하는 감압 밸브(1-6)에 의하면, 입력 유로(34)로부터 입력실(6)로 유입되는 가압 유체가 보다 원활히 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)으로 유도되게 된다.

이 점을 상세히 서술하면, 입력실(6)에 면한 입력 유로(34)의 개구부가 하방으로 향한 본 실시형태에 있어서는, 입력 유로(34)로부터 입력실(6)로 유입되는 가압 유체는, 일단 하방을 향해 흐른 후, 압력이 낮은 출력실(7)과 연통되는 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)을 향하는 흐름이 된다. 여기서, 가압 유체가 다량일 때, 일부는 직접 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)에 흡인되지만, 나머지는 입력실(6)을 구획하는 필터 커버(2)의 내벽, 격벽(31) 및 스프링 받이의 바닥면부 등에 충돌하면서 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)으로 유도된다. 여기서, 가압 공기의 흐름을 흐트러뜨리지 않고 또한 압력 손실 등을 억제하기 위해서는, 입력 유로(34)의 개구부로부터 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)으로 향하는 흐름(유선)이, 서로 간섭하지 않고 보다 많은 가압 유체가 직접 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)에 흡인되는 것이 바람직하다. 이러한 흐름을 실현하는 방법으로서, 예컨대, 입력 유로(34)의 개구부로부터 입력실(6)로 유입된 가압 유체가, 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)에 대략 동시에 도달하여 흡인되도록, 입력 유로(34)의 개구부로부터 각 관통 구멍(44-6a 내지 44-6j)까지의 거리에 비례하여 유속이 커지도록(환언하면, 상기 거리에 반비례하여 유속이 작아지도록) 설계하는 것이 유용하다고 생각된다. 본 실시형태의 변형예에 따른 스프링 받이(40-6)에서는, 구멍 직경이 클수록 유속이 작아진다고 하는 사상에 주목하여, 상기 거리가 짧아짐에 따라 구멍 직경이 커지도록 구성함으로써, 상기 바람직한 가압 유체의 흐름을 실현하고 있다.

또한, 다른 변형예로서, 입력실(6)측에 위치하는 바닥면에, 홈을 형성한 스프링 받이로 해도 좋다. 이 홈은, 예컨대 바닥면의 대략 중앙으로부터 각각의 관통 구멍(44)을 향해 연장되고, 이 홈을 따라 가압 유체를 각각의 관통 구멍(44)으로 유도하도록 구성해도 좋다. 또한, 이 홈을, 돌출부(45)의 표면에 형성해도 좋고, 돌출부(45)를 형성하지 않고 평판형의 바닥면에 형성해도 좋다.

또한, 다른 변형예로서, 입력 유로(34)의 개구부 위치나 입력실(6)의 형상 등에 따라 다양하게 변화하는 가압 유체의 흐름의 양태에 따라, 관통 구멍(44)의 개구 형상을 원형 이외의 형상, 예컨대 타원으로 해도 좋다.

또한, 상기 본 실시형태에 따른 스프링 받이(40)에서는, 제1 연통 구멍(32)의 입력실(6)측 개구부(32a)의 내측 공간에 수용되도록 돌출부(45)의 높이를 설정한다고 하였으나, 필터 커버(2)와 센터 보디(3) 사이에 개재하는 필터(14)와 간섭하지 않는 범위에서, 그 정상부를 상기 설정의 범위를 초과하여 형성하는, 즉 정상부가 개구부(32a)의 개구 가장자리보다 필터 커버(2)측(도 1에 있어서의 하측)으로 돌출되어 형성하도록 해도 좋다. 또한, 돌출부(45)의 형상을 대략 원뿔대 이외의 형상, 예컨대 대략 원뿔형으로 해도 좋다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 감압 밸브(1)에 입출력되는 가압 유체는, 액체 및 기체의 어느 것도 이용할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 또한, 명세서 및 도면에 직접 기재가 없는 구성이어도, 본 발명의 작용·효과를 발휘하는 이상, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내이다. 또한, 상기 기재 및 각 도면에서 나타낸 실시형태는, 그 목적 및 구성 등에 모순이 없는 한, 서로의 기재 내용을 조합하는 것도 가능하다.

1: 감압 밸브 2: 필터 커버
3: 센터 보디 4: 다이어프램
5: 보닛 5a: 플랜지
5b: 배기 구멍 6: 입력실
7: 출력실 8: 배기실
9: 가이드 부재 10: 배기 포트
10a: 관통 구멍 10b: 돌출부
11: 드레인용 볼트 12: 개스킷
13: 볼트 14: 필터
15: 포핏 밸브 15a: 스템
15b: 제1 밸브부 15c: 제2 밸브부
17: 포핏 스프링 18: 면적판
19: 볼트 21: 압력 조절 노브
21a: 손잡이 21b: 축
22: 압력 조절 스프링 받이 23: 압력 조절 스프링
31: 격벽 32: 제1 연통 구멍
32a: 개구부 32b: 개구부
34: 입력 유로 35: 출력 유로
40: 스프링 받이 41: 오목부
42: 홈부 43: 유로 형성부
44: 관통 구멍 45: 바닥이 있는 돌출부
46: 경계부 91: 제2 연통 구멍
91a: 단부 91b: 밸브 시트

Claims (10)

1. 외부로부터 유체가 유입되는 제1 공간과 상기 유체의 유로를 전환하는 밸브체 및 이 밸브체를 미리 정해진 방향으로 편향시키는 편향 부재가 수용되는 제2 공간을 구획하고, 또한 상기 편향 부재를 유지하는 편향 부재 유지기로서,
   상기 제2 공간에 면하여 형성된 유지부와, 이 유지부의 주위에 형성된 유로 형성부를 구비하고,
   상기 유로 형성부는, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 이격시키는 격벽에 형성된 개구부에 결합하는 외주 가장자리를 가지며,
   상기 제1 공간과 상기 제2 공간을 연통(連通)시키는 복수의 관통 구멍이, 상기 유로 형성부에 형성되고,
   상기 제1 공간으로 유입된 유체를 상기 복수의 관통 구멍으로 유도하는 유체 유도부가, 상기 제1 공간에 면하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
2. 제1항에 있어서, 상기 유체 유도부는, 상기 유로 형성부의 내측이며 또한 상기 제1 공간에 면하는 영역에 돌출되어 형성된 추대(錐臺)형의 돌출부를 포함하고,
   상기 복수의 관통 구멍은, 상기 돌출부와 상기 유로 형성부의 경계부를 따라 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
3. 제2항에 있어서, 상기 돌출부의 정상부 둘레 가장자리는, 곡면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지부는, 상기 편향 부재의 수축 시의 전체 길이와 정합하는 깊이의 바닥이 있는 오목부를 포함하고, 이 바닥이 있는 오목부의 내측 벽면에서 안내되도록 상기 편향 부재가 감입(嵌入)되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은, 구멍 직경이 동일한 원 구멍이고, 또한 상기 유로 형성부의 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은, 구멍 직경이 동일한 원 구멍이고, 또한 상기 유로 형성부의 둘레 방향으로 부등간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은, 적어도 2개의 상이한 구멍 직경의 원 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 편향 부재 유지기.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 편향 부재 유지기와,
   상기 제1 공간, 상기 제2 공간에 의해 형성되는 입력실과 출력실과 배기실을 내부에 갖고, 상기 입력실에 연통되는 입력 유로와 상기 출력실에 연통되는 출력 유로와 상기 배기실에 연통되는 배기 구멍이 개설(開設)되며, 상기 입력실과 상기 출력실을 구획하고 또한 이들 2개의 실을 연통시키는 제1 연통 구멍이 개설된 격벽을 구비하는 용기와,
   상기 출력실과 상기 배기실을 구획하는 다이어프램과,
   상기 다이어프램에 결합되고, 상기 출력실과 상기 배기실을 연통시키는 밸브 구멍이 형성된 배기 포트와,
   상기 배기 포트를 상기 출력실을 향해 편향시키는 제2 편향 부재와,
   상기 제1 연통 구멍의 상기 출력실측 개구부에 배치되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 연통시키는 제2 연통 구멍을 구비하는 가이드 부재와,
   상기 제2 연통 구멍에 삽입 관통 지지된 축부와, 이 축부의 일단에 형성되고 상기 제2 연통 구멍의 상기 입력실측에 형성된 밸브 시트를 폐쇄하는 제1 밸브부와, 상기 축부의 타단에 형성되고 상기 밸브 구멍과 대향 배치되는 제2 밸브부를 갖는 상기 밸브체로서의 포핏 밸브, 그리고
   상기 포핏 밸브를 상기 출력실을 향해 편향시키는 상기 편향 부재
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
9. 제6항에 기재된 편향 부재 유지기와,
   상기 제1 공간, 상기 제2 공간에 의해 형성되는 입력실과 출력실과 배기실을 내부에 갖고, 상기 입력실에 연통되는 입력 유로와 상기 출력실에 연통시키는 출력 유로와 상기 배기실에 연통되는 배기 구멍이 개설되며, 상기 입력실과 상기 출력실을 구획하고 또한 이들 2개의 실을 연통시키는 제1 연통 구멍이 개설된 격벽을 구비하는 용기와,
   상기 출력실과 상기 배기실을 구획하는 다이어프램과,
   상기 다이어프램에 결합되고, 상기 출력실과 상기 배기실을 연통시키는 밸브 구멍이 형성된 배기 포트와,
   상기 배기 포트를 상기 출력실을 향해 편향시키는 제2 편향 부재와,
   상기 제1 연통 구멍의 상기 출력실측 개구부에 배치되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 연통시키는 제2 연통 구멍을 구비하는 가이드 부재와,
   상기 제2 연통 구멍에 삽입 관통 지지된 축부와, 이 축부의 일단에 형성되고 상기 제2 연통 구멍의 상기 입력실측에 형성된 밸브 시트를 폐쇄하는 제1 밸브부와, 상기 축부의 타단에 형성되고 상기 밸브 구멍과 대향 배치되는 제2 밸브부를 갖는 상기 밸브체로서의 포핏 밸브, 그리고
   상기 포핏 밸브를 상기 출력실을 향해 편향시키는 상기 편향 부재
   를 구비하고, 상기 복수의 관통 구멍의 인접 간격은, 상기 입력 유로의 개구부와의 거리가 짧아짐에 따라 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
10. 제7항에 기재된 편향 부재 유지기와,
    상기 제1 공간, 상기 제2 공간에 의해 형성되는 입력실과 출력실과 배기실을 내부에 갖고, 상기 입력실에 연통되는 입력 유로와 상기 출력실에 연통되는 출력 유로와 상기 배기실에 연통되는 배기 구멍이 개설되며, 상기 입력실과 상기 출력실을 구획하고 또한 이들 2개의 실을 연통시키는 제1 연통 구멍이 개설된 격벽을 구비하는 용기와,
    상기 출력실과 상기 배기실을 구획하는 다이어프램과,
    상기 다이어프램에 결합되고, 상기 출력실과 상기 배기실을 연통시키는 밸브 구멍이 형성된 배기 포트와,
    상기 배기 포트를 상기 출력실을 향해 편향시키는 제2 편향 부재와,
    상기 제1 연통 구멍의 상기 출력실측 개구부에 배치되고, 상기 입력실과 상기 출력실을 연통시키는 제2 연통 구멍을 구비하는 가이드 부재와,
    상기 제2 연통 구멍에 삽입 관통 지지된 축부와, 이 축부의 일단에 형성되고 상기 제2 연통 구멍의 상기 입력실측에 형성된 밸브 시트를 폐쇄하는 제1 밸브부와, 상기 축부의 타단에 형성되고 상기 밸브 구멍과 대향 배치되는 제2 밸브부를 갖는 상기 밸브체로서의 포핏 밸브, 그리고
    상기 포핏 밸브를 상기 출력실을 향해 편향시키는 상기 편향 부재
    를 구비하고, 상기 복수의 관통 구멍의 구멍 직경은, 상기 입력 유로의 개구부와의 거리가 짧아짐에 따라 커지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.

Images