KR102502817B1

KR102502817B1 - 감압 밸브

Info

Publication number: KR102502817B1
Application number: KR1020210038055A
Authority: KR
Inventors: 가즈히사 이노우에
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2023-02-23
Also published as: JP7498010B2; KR20210122124A; CN113464693A; JP2021163116A; CN113464693B

Abstract

본 발명은, 밸브체보다 하류측에서 난류가 발생하는 것을 막아, 유체의 유속을 높일 수 있는 감압 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
미리 조정된 압박력을 작용시키는 액츄에이터(13)와, 유입구(14), 유출구(15) 및 유체 통로(16)를 갖는 본체 보디(12)와, 유체 통로(16)를 1차측 유입 통로(17)와 2차측 유출 통로(18)로 구획하는 급기 포트(19)(격벽)와, 급기 포트(19)를 관통하는 밸브 개구(21) 주위에 설치된 밸브 시트(22)와, 밸브 개구(21)를 개폐하는 밸브체(25)를 갖는다. 액츄에이터(13)와 본체 보디(12)에 끼워져 장설된 다이어프램(31)과, 2차측 유출 통로(18)의 압력을 다이어프램(31)에 작용시키는 압력실(34)과, 밸브체(25)를 밸브 폐쇄 방향으로 편향시키는 스프링 부재(26)를 갖는다. 2차측 유출 통로(18)는, 밸브체(25)의 동작 방향과는 직교하도록 유출구(15)를 향해 연장된다. 본체 보디(12)는, 흡입 튜브(35)(흡인 통로)를 구비하고 있음과 더불어, 2차측 유출 통로(18)의 내부를 흡입 튜브(35)가 개구된 제1 통로(42)와, 반대쪽의 제2 통로(43)로 분할하는 박판형의 세퍼레이터(41)를 구비하고 있다.

Description

감압 밸브{PRESSURE REDUCING VALVE}

본 발명은, 2차측 유체의 압력이 일정해지도록 밸브체가 동작하는 감압 밸브에 관한 것이다.

종래, 2차측 유체의 압력이 일정해지도록 밸브체가 동작하는 감압 밸브로는, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 것이 있다. 특허문헌 1에 개시된 감압 밸브는, 도 12에 도시된 바와 같이, 유체 통로(1)를 개폐하는 밸브체(2)와, 밸브체(2)를 구동하는 액츄에이터(3)를 구비하고 있다. 유체는, 유체 통로(1) 내를 도 12에 있어서 우측에서 좌측으로 흐른다.

액츄에이터(3)는, 밸브체(2)를 밸브 개방 방향으로 편향시키는 스프링 부재(4)와, 밸브체(2)에 연결된 다이어프램(5)이 벽의 일부가 되는 압력실(6)을 갖고 있다. 압력실(6)은, 유체 통로(1)의 밸브체(2)보다 하류측에 연통로(7)에 의해 연통되어 있고, 하류측 유체 통로(1a)의 압력이 연통로(7)를 통해 도입된다. 밸브체(2)는, 압력실(6)의 압력과, 스프링 부재(4)의 스프링력이 균형 잡힌 상태에서 정지하고, 하류측 유체 통로(1a)의 압력 저하에 따라 압력실(6)의 압력이 저하됨으로써, 스프링 부재(4)의 스프링력에 의해 밸브 개방 방향으로 이동한다.

특허문헌 1에 나타낸 감압 밸브에 있어서 유체는, 도 12 중에 실선의 화살표와 파선의 화살표로 나타낸 바와 같이 흐른다. 실선의 화살표는, 고유속·고유량으로 흐르는 유체의 유동 경로를 나타내고, 파선의 화살표는, 저유속·저유량으로 흐르는 유체의 유동 경로를 나타낸다. 이 감압 밸브에 있어서는, 밸브체(2)보다 하류측에서 고유속·고유량의 유체와, 저유속·저유량의 유체가 서로 간섭하여, 난류가 발생한다. 난류가 발생하는 범위를 도 12 중에 이점쇄선 A로 나타낸다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-255942호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은, 하류측 유체 통로(1a)의 압력이 저하되었을 때에 밸브체(2)가 밸브 개방 방향으로 이동하는 감압 밸브에 있어서는, 유체의 유량이 대유량이 될 때에 밸브체(2)를 밸브 개방 방향으로 크게 이동시킬 수 없어, 하류측 유체 통로(1a)의 압력이 저하되기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 이 이유는, 밸브체(2)보다 하류측에서 난류가 발생하기 때문이라고 생각된다. 즉, 난류가 발생하면, 연통로(7)의 개구 근방을 흐르는 유체의 유속이 저하되어, 이른바 베르누이의 부압의 원리로 연통로(7) 내부로부터 하류측의 유체 통로(1a)를 향해 유체가 흡출된다고 하는 효과를 얻을 수 없게 되기 때문이라고 생각된다.

본 발명의 목적은, 밸브체보다 하류측에서 난류가 발생하는 것을 막아, 유체의 유속을 높일 수 있는 감압 밸브를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 감압 밸브는, 미리 조정된 압박력을 작용시키는 액츄에이터와, 유체원으로부터 공급된 유체가 유입되는 유입구와, 상기 유입구로부터 유입된 유체가 외부로 유출되는 유출구를 가지며, 또한 상기 유입구와 상기 유출구 사이를 연통하여 유체를 흐르게 하는 유체 통로를 갖는 본체 보디와, 상기 본체 보디 내에 설치되고, 상기 유체 통로를 1차측 유입 통로와 2차측 유출 통로로 구획하는 격벽과, 상기 격벽을 관통하여 상기 1차측 유입 통로와 상기 2차측 유출 통로를 연통하는 밸브 개구의 주위에 설치된 밸브 시트와, 상기 밸브 시트에 착좌(着座) 또는 이격되는 밸브부를 가지며, 상기 밸브 개구를 개폐하는 밸브체와, 상기 액츄에이터와 상기 본체 보디에 협지되고, 또한, 상기 밸브체의 동작 방향과 직교하는 방향으로 장설(張設)되어, 상기 액츄에이터로부터의 압박력을 받아 상기 밸브체를 상기 밸브 개구가 개방되는 방향으로 동작시키는 다이어프램과, 상기 밸브 개구가 폐쇄되는 방향으로 상기 밸브체를 동작시키도록 상기 다이어프램에 대하여 상기 2차측 유출 통로의 압력을 작용시키는 압력실과, 상기 밸브체를 상기 밸브 개구가 폐쇄되는 방향으로 편향시키는 편향력을 작용시키는 스프링을 갖는 감압 밸브에 있어서, 상기 2차측 유출 통로는, 상기 다이어프램의 장설 방향과 평행한 방향으로 연장됨과 더불어, 상기 밸브체의 동작 방향에 대하여 직교하도록 상기 유출구를 향해 연신되고, 상기 본체 보디는, 상기 2차측 유출 통로와 상기 압력실을 연통하는 흡인 통로를 구비하고 있음과 더불어, 상기 2차측 유출 통로의 내부를 상기 흡인 통로가 개구된 제1 통로와, 반대쪽의 제2 통로로 분할하는 박판형의 세퍼레이터를 구비하고 있는 것이다.

본 발명은, 상기 감압 밸브에 있어서, 상기 제1 통로에 유속이 상대적으로 높은 유체가 흐르고, 상기 제2 통로에 유속이 상대적으로 낮은 유체가 흐르도록 구성되어 있어도 좋다.

본 발명은, 상기 감압 밸브에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 상기 2차측 유출 통로의 벽면에 감합되는 링의 내부에 설치되고, 상기 링에는, 상기 흡인 통로에 접속되는 관통 구멍이 형성되어 있어도 좋다.

본 발명은, 상기 감압 밸브에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 단면 형상이 날개형이 되도록 형성되어 있음과 더불어, 상기 제1 통로를 흐르는 유체의 유속이 상승하도록 구성되어 있어도 좋다.

본 발명은, 상기 감압 밸브에 있어서, 상기 세퍼레이터의 최대 날개 두께 위치와 대향하는 위치에 상기 흡인 통로가 위치되어 있어도 좋다.

본 발명에 따르면, 세퍼레이터가 밸브체보다 하류측에서 난류가 발생하는 것을 막기 위해, 유체의 유속을 높이는 것이 가능한 감압 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 감압 밸브의 단면도이다.
도 2는 요부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 세퍼레이터의 사시도이다.
도 4는 유체가 흐르는 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 세퍼레이터의 변형례를 나타낸 단면도이다.
도 6은 세퍼레이터의 사시도이다.
도 7은 세퍼레이터를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 8은 유체가 흐르는 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 세퍼레이터의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 10은 세퍼레이터의 변형례를 나타낸 단면도이다.
도 11은 유체의 유량 변화에 대한 유체 통로와 압력실과의 압력차의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 종래의 감압 밸브의 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 감압 밸브의 일 실시형태를 도 1∼도 11을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1에 도시된 감압 밸브(11)는, 도 1의 하측에 위치하는 본체 보디(12)와, 이 본체 보디(12)에 부착된 미리 조정된 압박력을 작용시키는 액츄에이터(13)를 구비하고 있다.

이 실시형태에 따른 본체 보디(12)는, 액츄에이터(13)가 부착된 밸브 수용부(12a)와, 액츄에이터(13)와는 반대쪽에 위치하는 컵 모양의 드레인 보울(12b)에 의해 구성되어 있다.

이 본체 보디(12)는, 도 1에 있어서 우측의 단부에, 도시하지 않은 유체원으로부터 공급된 유체가 유입되는 유입구(14)를 가지며, 도 1에 있어서 좌측 단부에, 유입구(14)로부터 유입된 유체가 외부로 유출되는 유출구(15)를 갖고 있다. 또한, 본체 보디(12)의 내부에는, 유입구(14)와 유출구(15) 사이를 연통하여 유체를 흐르게 하는 유체 통로(16)가 설치되어 있음과 더불어, 유체 통로(16)를 1차측 유입 통로(17)와 2차측 유출 통로(18)로 구획하는 급기 포트(19)가 설치되어 있다. 이 실시형태에 있어서는, 급기 포트(19)가 본 발명에서 말하는 「격벽」에 상당한다.

급기 포트(19)는, 원기둥형으로 형성되어 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 1차측 유입 통로(17)와 2차측 유출 통로(18)를 연통하는 관통 구멍을 포함하는 밸브 개구(21)를 갖고 있다. 밸브 개구(21)의 상류측 단부의 주위에는, 환형의 밸브 시트(22)가 설치되어 있다. 급기 포트(19) 내에는, 밸브 개구(21)에 대하여 직교하는 방향으로 방사형으로 연장되는 복수의 연통 구멍(23)이 형성되어 있다. 또한, 급기 포트(19)의 외주부에는, 둘레 방향의 전역에 걸쳐 연장되는 환형의 홈(24)이 형성되어 있다. 이 홈(24)의 일부는, 2차측 유출 통로(18)에 접속되어 있다. 연통 구멍(23)은, 밸브 개구(21)로부터 환형의 홈(24)으로 연장되도록 형성되어 있다.

밸브 개구(21)의 내부에는, 밸브 개구(21)를 개폐하는 밸브체(25)가 삽입되어 있다. 밸브체(25)는, 밸브 개구(21)에 삽입된 원주형의 축부(25a)와, 축부(25a)의 일단(하단)에 설치된 밸브부(25b)를 갖고 있고, 급기 포트(19)를 관통한 상태에서 자유자재로 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 이 밸브체(25)의 일단[밸브부(25b)의 하단]은, 스프링 부재(26)에 의해 다른 쪽(위쪽)을 향해 편향되고, 밸브체(25)의 타단[축부(25a)의 상단]은, 후술하는 액츄에이터(13)로부터의 압박력에 의해 일단(아래쪽)을 향해 눌려져 있다. 밸브체(25)의 밸브부(25b)는, 액츄에이터(13)로부터의 압박력이 스프링 부재(26)의 스프링력보다 작을 때에 밸브 시트(22)에 착좌하고, 액츄에이터(13)로부터의 압박력이 스프링 부재(26)의 스프링력보다 클 때에 밸브 시트(22)로부터 이격된다.

액츄에이터(13)의 하단에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 밸브체(25)의 축부(25a)에 대향하도록 다이어프램(31)이 설치되어 있다. 다이어프램(31)은, 밸브체(25)의 동작 방향과 직교하는 방향(도 1에 있어서는 좌우 방향)으로 연장되는 상태에서, 본체 보디(12)와 액츄에이터(13)의 보닛(32)에 끼워져 장설되어 있다. 다이어프램(31)의 중앙부에는, 압박 부재(33)가 부착되어 있고, 이 압박 부재(33)는, 그 내부에, 보닛(32)의 내부 공간[액츄에이터 내실(40)]과, 다이어프램(31) 및 본체 보디(12)에 둘러싸인 압력실(34)로 연통하는 연통로(33a)가 형성되어 있고, 이 연통로(33a)의 압력실(34)측 개구(33b)는 밸브체(25)의 축부(25a)의 상단 바로 위에 위치한다.

이 압박 부재(33)와 밸브체(25)의 축부(25a)는 후술하는 바와 같이 접촉하는 상태와 이격되어 있는 상태 중 어느 하나의 상태를 취하고, 압박 부재(33)에 밸브체(25)의 축부(25a)가 접촉하는 상태에서는, 연통로(33a)의 압력실(34)측 개구(33b)는 밸브축(25a)의 상단에 의해 폐색되며, 연통로(33a)는 차단된다. 한편, 압박 부재(33)와 밸브체(25)의 축부(25a)가 이격된 상태에서는, 연통로(33a)는 개방되기 때문에 압력실(34)과 액츄에이터 내실(40)은 연통한다. 또한, 보닛(32)의 측벽의 일부에는 액츄에이터 내실(40)과 액츄에이터(13)의 외부로 연통하는 배기 구멍(39)이 형성되어 있고, 압박 부재(33)의 연통로(33a)가 차단되어 있는 경우에는 액츄에이터 내실(40) 내의 압력은 액츄에이터(13)의 외부의 압력(대기압)과 같아진다.

한편, 압박 부재(33)의 연통로(33a)가 개방되어 있는 경우에는 대기압보다는 고압의 압력실(34) 내의 유체는 연통로(33a)를 통해 액츄에이터 내실(40)로 유입되고, 배기 구멍(39)을 통해 액츄에이터(13)의 외부로 배출된다.

여기서 다이어프램(31)의 변위에 대해서 설명하면, 다이어프램(31)은 그 압력실(34)측 면으로부터 다이어프램(31)을 상향으로 압박하는 힘 F1과, 다이어프램(31)의 액츄에이터 내실(40)측 면으로부터 다이어프램(31)을 하향으로 압박하는 힘 F2를 받아, 이 힘 F1과 힘 F2의 대소 관계에 따라 다이어프램(31)의 변위의 방향이 결정된다. 즉, 힘 F1이 힘 F2보다 큰 경우에는, 다이어프램(31)의 중앙부가 본체 보디(12)로부터 멀어지는 방향으로 변위한다.

그리고, 이것에 연동하여 밸브체(25)가 밸브 시트(22)에 밸브부(25b)가 착좌하는 방향[즉 밸브 개구(21)가 폐쇄되는 방향]으로 이동한다. 반대로 힘 F1이 힘 F2보다 작은 경우에는, 다이어프램(31)의 중앙부가 본체 보디(12)에 근접하는 방향으로 변위한다. 그리고, 이것에 연동하여 밸브체(25)의 축부(25a)의 선단이 압박 부재(33)에 접촉한 상태를 유지하면서 밸브부(25b)가 밸브 시트(22)로부터 멀어지는 방향[즉 밸브 개구(21)가 개방되는 방향]으로 밸브체(25)가 이동한다. 이와 같이, 다이어프램(31)의 변위는, 밸브체(25)를 동작 방향으로 진퇴시켜 밸브 개구(21)를 개폐시킨다.

압력실(34)의 일부는, 2차측 유출 통로(18)와 다이어프램(31) 사이에 위치하 도록 형성되어 있다. 이 실시형태에 따른 2차측 유출 통로(18)는, 다이어프램(31)의 장설 방향과 평행한 방향으로 연장됨과 더불어, 밸브체(25)의 동작 방향에 대하여 직교하도록 유출구(15)를 향해 연신되어 있다. 본체 보디(12)에 있어서의 압력실(34)과 2차측 유출 통로(18) 사이에는, 관통 구멍을 포함하는 흡입 튜브(35)가 설치되어 있다. 이 실시형태에 있어서는, 이 흡입 튜브(35)가 본 발명에서 말하는 「흡인 통로」에 상당한다. 흡입 튜브(35)는, 압력실(34)과 2차측 유출 통로(18)를 연통하고 있다. 이 때문에, 압력실(34)에는, 2차측 유출 통로(18)로부터 흡입 튜브(35)를 통해 유체가 도입된다. 이와 같이 2차측 유출 통로(18)로부터 도입된 유체의 압력이 압력실(34) 내의 압력으로 되어, 다이어프램(31)에 대하여 상향으로 압박하는 힘 F1을 부여하고, 그 결과 밸브체(25)를 밸브 개구(21)가 폐쇄되는 방향으로 동작시킨다.

다이어프램(31)의 중앙부에 설치된 압박 부재(33)는, 액츄에이터 내실(40)에 수용 설치된 압축 코일 스프링을 포함하는 조압(調壓) 스프링(36)에 의해 본체 보디(12)를 향해 편향되어 있다. 이 조압 스프링(36)은, 일단부(하단부)가 압박 부재(33)에 유지되어, 이 압박 부재(33)를 누름과 더불어, 타단부(상단부)가 조압 스프링(36)을 유지하도록 설치되는 조압 스프링 받침(37)을 누르는 상태에서 이들 부재 사이에 설치되어 있다. 조압 스프링 받침(37)은, 보닛(32)에 나사 결합된 조압 노브(38)의 일단(하단)이 접촉하고, 조압 노브(38)와 조압 스프링(36)에 의해 끼워져 있다. 이와 같이 압박 부재(33)와 조압 스프링 받침(37)에 유지된 조압 스프링(36)은, 다이어프램(31)에 대하여 미리 조정된 하향으로 압박하는 힘 F2를 부여하고, 그 결과 밸브체(25)를 밸브 개구(21)가 개방되는 방향으로 동작시킨다.

이와 같이, 다이어프램(31)에는 상향으로 압박하는 힘 F1과 하향으로 압박하는 힘 F2가 작용하지만, 밸브체(25)의 동작 방향은, 압력실(34) 내의 압력과, 조압 스프링(36)의 스프링력의 대소 관계에 기초하여 결정된다. 압력실(34) 내의 압력이 조압 스프링(36)의 스프링력보다 큰 경우는, 전술한 바와 같이 밸브체(25)를 밸브 개구(21)가 폐쇄되는 방향으로 동작시키고, 그 결과, 밸브 개구(21)로부터 2차측 유출 통로(18)로 흐르는 유체의 유량이 감소한다. 한편, 압력실(34) 내의 압력이 조압 스프링(36)의 스프링력보다 작은 경우에는, 밸브체(25)를 밸브 개구(21)가 개방되는 방향으로 동작시키고, 그 결과, 밸브 개구(21)로부터 2차측 유출 통로(18)로 흐르는 유체의 유량이 증가한다.

이 실시형태에 따른 감압 밸브(11)는, 대유량시에 압력실(34) 내의 압력을 낮추기 위해, 2차측 유출 통로(18)에 세퍼레이터(41)가 설치되어 있다.

세퍼레이터(41)는, 박판형으로 형성되어 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 2차측 유출 통로(18)의 내부를 흡입 튜브(35)가 개구된 제1 통로(42)와, 반대쪽의 제2 통로(43)로 분할하고 있다. 이 실시형태에 따른 세퍼레이터(41)는, 두께가 일정한 평판에 의해 형성되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 링(44)의 내부에 링(44)의 축선(C)(도 2 참조)과 평행하게 연장되도록 설치되어 있다. 링(44)은, 2차측 유출 통로(18)의 벽면에 감합되도록 형성되어 있다. 링(44)의 내주면(44a)은, 링(44)보다 상류측에 위치하는 2차측 유출 통로(18)의 내벽면(45)에 단차가 생기지 않도록 접속되어 있다.

링(44)에는, 흡입 튜브(35)에 접속되는 관통 구멍(46)이 형성되어 있다. 이 때문에, 흡입 튜브(35)의 실질적인 개구부는, 링(44) 내부까지 연장되게 된다.

세퍼레이터(41)에 의해 분리된 제1 통로(42) 및 제2 통로(43)는, 밸브체(25)의 동작 방향으로 늘어서 있다.

이 감압 밸브(11)에 있어서는, 밸브체(25)의 밸브부(25b)가 밸브 시트(22)로부터 멀어져 밸브 개방 상태가 됨으로써, 유체가 도 1 및 도 4 중에 화살표로 나타내는 바와 같이 흐른다. 도 4에 있어서는, 고유속·고유량으로 흐르는 유체의 유동 경로를 굵은 선 화살표로 나타내고, 저유속·저유량으로 흐르는 유체의 유동 경로를 가는 선으로 나타내고 있다. 고유속·고유량으로 흐르는 유체는, 밸브 개구(21)의 입구[밸브 시트(22)]와 2차측 유출 통로(18)와의 거리가 최단이 되는 경로를 통해 흐른다. 즉, 이 유체는, 밸브 개구(21)로부터 2차측 유출 통로(18)를 향해 연장되는 하나의 연통로(23a)를 통해 흐른다. 이 유체는, 밸브 개구(21)로부터 연통로(23a)로 들어감으로써 흐르는 방향이 바뀌고, 관성에 의해 제1 통로(42)를 향하도록 흐른다. 한편, 저유속·저유량으로 흐르는 유체는, 밸브 개구(21)로부터 다른 연통로(23b)와 환형의 홈(24)을 통해 2차측 유출 통로(18)로 유입된다. 이 유체는, 고유속·고유량으로 흐르는 유체를 피하도록, 주로 제2 통로(43)로 유입되게 된다.

이와 같이, 이 감압 밸브(11)에 있어서는, 고유속·고유량으로 흐르는 유체와, 저유속·저유량으로 흐르는 유체가 세퍼레이터(41)에 의해 분리되게 된다. 이 때문에, 밸브체(25)보다 하류측[2차측 유출 통로(18)의 상류측 단부]에서 난류가 발생하는 것을 막을 수 있다. 2차측 유출 통로(18)에서 난류가 발생하기 어려우면, 난류가 생기는 경우와 비교하여 흡입 튜브(35)의 개구부[관통 구멍(46)의 개구부] 근방을 흐르는 유체의 유속이 높아지기 때문에, 이른바 베르누이의 부압의 원리로 압력실(34) 내의 유체가 흡입 튜브(354)를 통해 2차측 유출 통로(18)에 흡출되게 되어, 압력실(34) 내의 압력이 저하된다. 이하에 있어서는, 이와 같이 베르누이의 부압의 원리로 압력실(34) 내의 압력이 저하되는 현상을 단순히 「흡입 튜브 효과」라고 한다. 이 실시형태에 있어서는, 흡입 튜브 효과에 의해 대유량시에 밸브 개도(開度)를 상대적으로 크게 할 수 있기 때문에, 대유량시에 2차측 유출 통로(18)의 압력이 저하되는 것을 확실히 막을 수 있다.

이 실시형태에 따른 감압 밸브(11)에 있어서는, 제1 통로(42)에 유속이 상대적으로 높은 유체가 흐르고, 제2 통로(43)에 유속이 상대적으로 낮은 유체가 흐르 도록 구성되어 있다. 이 때문에, 흡입 튜브 효과가 한층 더 현저해지기 때문에, 대유량시의 2차측 유출 통로(18)의 압력을 상대적으로 높일 수 있다.

이 실시형태에 따른 세퍼레이터(41)는, 2차측 유출 통로(18)의 벽면에 감합되는 링(44)의 내부에 설치되어 있다. 링(44)에는, 흡입 튜브(35)에 접속되는 관통 구멍(46)이 형성되어 있다. 이 때문에, 세퍼레이터(41)를 본체 보디(12)와는 별체로 형성하여 본체 보디(12)에 조립할 수 있기 때문에, 세퍼레이터(41)를 갖는 감압 밸브(11)를 간단히 제조할 수 있다.

(세퍼레이터의 변형례)

세퍼레이터는 도 5∼도 10에 도시된 바와 같이 구성할 수 있다. 도 5∼도 10에 있어서, 도 1∼도 4에 의해 설명한 것과 동일 혹은 동등한 부재에 대해서는 동일 부호를 붙이고 상세한 설명을 적절하게 생략한다.

도 5에 도시된 세퍼레이터(51)는, 단면 형상이 날개형이 되도록 형성되어 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 링(44)의 내부에 설치되어 있다. 이 세퍼레이터(41)의 날개형은, 주코프스키 날개라고 불리고 있는 날개형이다. 세퍼레이터(41)는, 제1 통로(42)를 흐르는 유체의 유속이 상승하도록, 전연(51a)(도 7 참조)이 상류측에 위치하는 상태에서 링(44)의 직경 방향의 일단으로부터 타단까지 일정한 단면 형상으로 연장되어 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이 세퍼레이터(51)의 전연(51a)과 후연(51b)을 연결하는 익현선(chord line; 52)은, 링(44)의 축선(C)에 대하여 경사져 있다. 익현선(52)이 축선(C)에 대하여 경사진 방향은, 유체가 흐르는 방향의 하류측을 향함에 따라 점차로 제1 통로(42)가 넓어지는 방향이다. 또한, 세퍼레이터(41)는, 최대 날개 두께 위치(51c)가 링(44)의 관통 구멍(46)과 대향하도록 구성되어 있다. 즉, 세퍼레이터(41)의 최대 날개 두께 위치(51c)와 대향하는 위치에 흡입 튜브(35)가 위치되어 있다.

이 날개형의 세퍼레이터(41)를 사용한 감압 밸브(11)에 있어서는, 유체가 제1 통로(42) 내에서 세퍼레이터(41)를 따라 흐름으로써, 이 유체의 유속이 상승한다. 즉, 도 8 중에 굵은 선으로 나타낸 바와 같이 제1 통로(42) 내에 유입된 고유속·고유량의 유체가 제1 통로(42) 내에서 가속되게 된다. 도 8에 있어서는, 가속된 유체를 흰 화살표로 나타내고 있다.

단면 형상이 날개형이 되도록 세퍼레이터를 형성하는 데 있어서는, 날개형을 도 9 및 도 10에 나타내는 형상으로 형성할 수 있다.

도 9에 도시된 세퍼레이터(61)의 날개형은, 평저익(平底翼)이라 호칭되는 날개형으로, 제2 통로(43)측이 대략 평탄하게 형성되어 있다. 이 세퍼레이터(61)는, 전연(61a)과 후연(61b)을 연결하는 익현선(62)이 링(44)의 축선(C)과 평행해지도록 링(44)에 설치되어 있다. 링(44)의 관통 구멍(46)은, 세퍼레이터(61)의 최대 날개 두께 위치(61c)와 대향하는 위치에 설치되어 있다.

도 10에 도시된 세퍼레이터(63)의 날개형은, 대칭익이라 호칭되는 날개형으로, 전연(63a)과 후연(63b)을 연결하는 익현선(64)을 중심으로 선대칭이 되도록 형성되어 있다. 또한, 익현선(64)은, 링(44)의 축선(C)과 평행하다. 링(44)의 관통 구멍(46)은, 세퍼레이터(63)의 최대 날개 두께 위치(63c)와 대향하는 위치에 설치되어 있다.

도 5∼도 10에 도시된 바와 같이 단면 형상이 날개형인 세퍼레이터(51, 61, 63)를 사용함으로써, 세퍼레이터 자체가 난류 발생의 원인이 되는 일이 없는 것과, 제1 통로(42)를 흐르는 유체의 유속을 높일 수 있는 것이 더해져, 큰 흡입 튜브 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 이 실시형태에 있어서도, 대유량시에 2차측 유출 통로(18)의 압력과 압력실(34)의 압력과의 차압을 크게 할 수 있기 때문에, 대유량시에 2차측 유출 통로(18)의 압력이 저하되는 것을 확실히 막을 수 있다.

도 5∼도 10에 도시된 단면 날개형 형상의 세퍼레이터(51, 61, 63)를 갖는 감압 밸브(11)에 있어서는, 최대 날개 두께 위치(51c, 61c, 63c)와 대향하는 위치에 흡입 튜브(35)가 위치되어 있다. 이 때문에, 제1 통로(42)의 내벽에서 가장 압력이 낮아지는 위치에 흡입 튜브(35)가 개구되게 되므로, 흡입 튜브 효과가 최대가 된다.

도 1∼도 8에 도시된 세퍼레이터(41)를 사용한 감압 밸브(11)에 있어서는, 도 11에 도시된 바와 같은 흡입 튜브 효과를 얻을 수 있었다. 도 11은 2차측 유출 통로(18)를 흐르는 유체의 체적 유량과, 흡입 튜브의 상류측과 하류측의 압력차를 나타낸 그래프이다. 압력차는, 제1 통로(42)로 개구된 흡입 튜브(35)의 개구부의 압력과, 압력실(34) 내의 압력과의 압력차이다. 도 11에 있어서, 실선은 도 5∼도 8에 도시된 단면 날개형의 세퍼레이터(51)를 사용한 경우를 나타내고, 파선은, 도 1∼도 4에 도시된 평판형의 세퍼레이터(41)를 사용한 경우를 나타낸다. 또한, 일점쇄선은, 비교예로서, 세퍼레이터를 사용하지 않는 경우를 나타낸다.

도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 세퍼레이터(41, 51)를 사용함으로써, 대유량시에 흡입 튜브 효과에 의해 압력차가 커진다. 특히, 단면 날개형의 세퍼레이터(51)를 사용한 경우는, 현저히 압력차가 커진다. 세퍼레이터(41, 51)를 사용하지않는 경우는, 대유량시에 생긴 난류로 인해 흡입 튜브(35) 내의 압력이 상승하여, 역효과를 초래하는 것을 알 수 있다.

세퍼레이터의 단면 형상을 날개형으로 하는 데 있어서, 날개형의 형상은, 도 5∼도 10에 도시된 형상으로 한정되는 일은 없다. 날개형의 형상은, 제1 통로(42)에서 유체의 유속이 상승하는 형상이라면, 어떠한 형상이어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

11 : 감압 밸브 12 : 본체 보디
14 : 유입구 15 : 유출구
16 : 유체 통로 17 : 1차측 유입 통로
18 : 2차측 유출 통로 19 : 급기 포트(격벽)
21 : 밸브 개구 22 : 밸브 시트
25 : 밸브체 25b : 밸브부
31 : 다이어프램 34 : 압력실
35 : 흡입 튜브(흡인 통로) 36 : 조압 스프링
41, 51, 61, 63 : 세퍼레이터 42 : 제1 통로
43 : 제2 통로 44 : 링
46 : 관통 구멍 51c, 61c, 63c : 최대 날개 두께 위치

Claims

미리 조정된 압박력을 작용시키는 액츄에이터와,
유체원으로부터 공급된 유체가 유입되는 유입구와, 이 유입구로부터 유입된 유체가 외부로 유출되는 유출구를 가지며, 또한 상기 유입구와 상기 유출구 사이를 연통하여 유체를 흐르게 하는 유체 통로를 갖는 본체 보디와,
상기 본체 보디 내에 설치되고, 상기 유체 통로를 1차측 유입 통로와 2차측 유출 통로로 구획하는 격벽과,
상기 격벽을 관통하여 상기 1차측 유입 통로와 상기 2차측 유출 통로를 연통하는 밸브 개구의 주위에 설치된 밸브 시트와,
상기 밸브 시트에 착좌 또는 이격되는 밸브부를 가지며, 상기 밸브 개구를 개폐하는 밸브체와,
상기 액츄에이터와 상기 본체 보디에 협지되고, 또한, 상기 밸브체의 동작 방향과 직교하는 방향으로 장설되어, 상기 액츄에이터로부터의 압박력을 받아, 상기 밸브체를 상기 밸브 개구가 개방되는 방향으로 동작시키는 다이어프램과,
상기 밸브 개구가 폐쇄되는 방향으로 상기 밸브체를 동작시키도록 상기 다이어프램에 대하여 상기 2차측 유출 통로의 압력을 작용시키는 압력실과,
상기 밸브체를 상기 밸브 개구가 폐쇄되는 방향으로 편향시키는 편향력을 작용시키는 스프링
을 갖는 감압 밸브에 있어서,
상기 2차측 유출 통로는, 상기 다이어프램의 장설 방향과 평행한 방향으로 연장됨과 더불어, 상기 밸브체의 동작 방향에 대하여 직교하도록 상기 유출구를 향해 연신되고,
상기 본체 보디는, 상기 2차측 유출 통로와 상기 압력실을 연통하는 흡인 통로를 구비하고 있음과 더불어, 상기 2차측 유출 통로의 내부를, 상기 흡인 통로가 개구된 제1 통로와, 반대쪽의 제2 통로로 분할하는 박판형의 세퍼레이터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
제1항에 있어서, 상기 제1 통로에 유속이 상대적으로 높은 유체가 흐르고, 상기 제2 통로에 유속이 상대적으로 낮은 유체가 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 상기 2차측 유출 통로의 벽면에 감합되는 링의 내부에 설치되고, 상기 링에는, 상기 흡인 통로에 접속되는 관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 단면 형상이 날개형이 되도록 형성되어 있음과 더불어, 상기 제1 통로를 흐르는 유체의 유속이 상승하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
제4항에 있어서, 상기 세퍼레이터의 최대 날개 두께 위치와 대향하는 위치에 상기 흡인 통로가 위치되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.