KR102531640B1

KR102531640B1 - 밸브용 다이어프램 및 다이어프램 밸브

Info

Publication number: KR102531640B1
Application number: KR1020217003261A
Authority: KR
Inventors: 히데미츠 오오카
Original assignee: 신와 콘트롤즈 가부시키가이샤
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2023-05-12
Also published as: US11391382B2; US20210207723A1; JP2022058982A; KR20210049781A; CN112639340A; JPWO2020044456A1; WO2020044456A1; JP7352986B2

Abstract

실시 형태의 다이어프램에서는, 메인 밸브체부를 구성하는 원통 모양의 둘레벽을 축 방향 일방측으로부터 폐쇄하는 저벽의 외면이 밸브 시트와의 접촉면을 형성한다. 둘레벽으로부터 장출되는 막부의 내주 부분에, 축 방향 일방측으로부터 타방측으로 패이고 또한 둘레 방향으로 연장되는 홈이 형성되고, 홈의 단면 형상은 원호 모양이다. 막부에서 축 방향 타방측을 향하는 내주 부분의 면 및 외주 부분의 면은 면일이며, 외주 부분의 두께는 메인 밸브체부의 두께의 2/5 이상 3/5 이하이고, 내주 부분의 최소의 두께는 외주 부분의 두께의 1/4 이상 1/3 이하이다. 내주 부분의 내주 가장자리는, 둘레벽의 외주면의 축 방향에서의 중점을 포함하는 부분에 접속되고, 축 방향 일방측을 향하는 외주 부분의 면은, 접촉면으로부터 외주 부분의 두께의 3/20의 거리만큼 축 방향의 일방측으로 떨어진 위치와 타방측으로 떨어진 위치와의 사이에 위치한다. 내주 부분의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지의 지름 방향의 치수는, 외주 부분의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지의 지름 방향의 치수의 5/10 이상 7/10 이하이다.

Description

밸브용 다이어프램 및 다이어프램 밸브

본 발명은, 밸브용 다이어프램 및 이것을 구비하는 다이어프램 밸브에 관한 것이다.

예를 들면 JP2014－169725A는, 밸브 시트를 가지는 밸브체와, 밸브 시트에 이접(離接) 가능하게 배치되는 밸브체 부재로서의 다이어프램과, 다이어프램을 밸브 시트로부터 이접시키는 구동 장치를 구비하는 다이어프램 밸브를 개시하고 있다.

JP2014－169725A에 개시된 다이어프램 밸브에서는, 밸브체와 구동 장치가 볼트에 의해서 연결된다. 그러나, 볼트를 단단히 조이기 위한 공구가 필요하기 때문에, 밸브체와 구동 장치와의 연결 작업에 시간이 든다고 하는 문제가 있다.

그래서 본 건 출원인은, 상기의 문제를 고려하여, 다이어프램의 탄성과, 밸브체 및 구동 장치에 걸쳐 삽입되는 핀을 이용함으로써, 공구를 이용하지 않고 밸브체와 구동 장치를 연결할 수 있는 다이어프램 밸브를 JP5819550B에서 제안하고 있다.

본 건 출원인은, 이전, 도 14에 나타내어지는 다이어프램(100)을 다이어프램 밸브에서 사용하고 있었다. 도 14에 나타내어지는 다이어프램(100)은, 구동 장치가 진퇴 이동시키는 축부(軸部)에 연결됨과 아울러 밸브 시트에 접촉되는 통 모양의 메인 밸브체부(101)와, 메인 밸브체부(101)의 외주면으로부터 장출(張出, 뻗어나감)되는 링 모양의 막부(膜部)(102)를 구비하고 있다.

막부(102)는, 밸브체와 구동 장치와의 사이에 끼워 넣어지는 링 모양의 외주(外周) 부분(103)과, 외주 부분(103)과 메인 밸브체부(101)와의 사이에 위치하여, 외주 부분(103)과 메인 밸브체부(101)를 결합하는 링 모양의 내주(內周) 부분(104)을 가지고 있다. 이 다이어프램(100)에서는, 구동 장치의 축부가 진퇴 이동하는 방향(이하, 축 방향)으로 밸브 시트의 측에 위치하는 외주 부분(103)의 면 및 내주 부분(104)의 면이, 메인 밸브체부(101)에서의 밸브 시트에 접촉하는 면과 면일(面一, 단차가 없는 상태)로 되어 있다. 한편으로, 내주 부분(104)에는, 축 방향에서 밸브 시트의 측으로 패이고, 또한 둘레 방향의 전역(全域)에 걸쳐서 연장되는 링 모양의 홈(105)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 내주 부분(104)의 두께는 외주 부분(103)의 두께보다도 작게 되어 있다.

다이어프램(100)에서는, 내주 부분(104)의 두께가 외주 부분(103)의 두께보다도 작게 됨으로써, 내주 부분(104)이 변형되기 쉽게 되고, 구동 장치의 축부의 이동에 대한 양호한 감도(感度)(추종성)가 얻어진다. 한편으로, 밸브 시트의 측에 위치하는 외주 부분(103) 및 내주 부분(104)의 면은, 메인 밸브체부(101)의 밸브 시트에 접촉하는 면과 면일이기 때문에, 유체압에 대한 강성이 확보되고, 유체의 누출을 효과적으로 억제할 수 있다.

또 다이어프램(100)은, 구동 장치가 축부를 진퇴 이동시키는 것에 의해, 메인 밸브체부(101)에 의해서 밸브 시트를 개폐한다. 본 건 출원인은, 다이어프램(100)을 특정의 고무 재료로 형성하는 것에 의해, 100만회 정도의 밸브 시트의 개폐 동작에 견딜 수 있는 내구성을 다이어프램(100)에서 실현했다.

그렇지만, 본 건 출원인은, 밸브 시트의 측에 위치하는 외주 부분(103)의 면 및 내주 부분(104)의 면이, 메인 밸브체부(101)의 밸브 시트에 접촉하는 면과 면일인 경우에는, 개폐시에 다이어프램에 생기는 응력의 영향에 의해, 내구성이 손상될 수 있는 것을 지견(知見)했다.

본 발명은, 상기 지견에 근거하는 예의(銳意) 연구에 의해 실현된 것이며, 구동 장치의 동작에 대한 양호한 감도 및 유체압에 대한 양호한 강성을 확보할 수 있음과 아울러, 종래보다도 내구성을 향상시킬 수 있는 밸브용 다이어프램 및 이것을 구비하는 다이어프램 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 밸브용 다이어프램은, 원통 모양의 둘레벽과, 상기 둘레벽을 축 방향의 일방측으로부터 폐쇄하는 저벽을 가짐과 아울러, 상기 둘레벽을 상기 축 방향의 타방측으로 개방시키는 개구가 형성되어 있고, 구동 장치가 상기 축 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 축부(軸部)를 상기 개구로부터 내부에 받아들인 상태에서 상기 축부에 연결하고, 상기 축 방향의 일방측을 향하는 상기 저벽의 외면에 밸브 시트와의 접촉면이 형성되는 메인 밸브체부와, 상기 메인 밸브체부의 외주면으로부터 지름 방향으로 장출(張出)되는 링 모양의 막부(膜部)를 구비한다.

상기 막부는, 상기 밸브 시트가 형성되는 밸브체와 상기 구동 장치의 일부를 구성하고 또한 상기 축부를 덮은 상태에서 상기 밸브체에 장착되는 케이스와의 사이에 끼워 넣어지는 링 모양의 외주(外周) 부분과, 상기 외주 부분과 상기 메인 밸브체부와의 사이에 위치하여, 상기 외주 부분과 상기 메인 밸브체부를 결합하는 링 모양의 내주(內周) 부분을 가진다.

상기 내주 부분에는, 상기 축 방향의 일방측에서의 상기 내주 부분의 상기 외주 부분과의 경계 및 상기 메인 밸브체부와의 경계로부터 상기 축 방향의 타방측으로 패이고, 또한 둘레 방향의 전역(全域)에 걸쳐서 연장되는 고리 모양의 홈이 형성되고, 상기 홈의 단면 형상은 원호 모양이며, 상기 축 방향의 타방측을 향하는 상기 내주 부분의 면 및 상기 외주 부분의 면은, 면일(面一)로 되어 있다.

상기 축 방향에서의 상기 외주 부분의 두께는, 상기 축 방향에서의 상기 메인 밸브체부의 두께의 2/5 이상 3/5 이하이고, 상기 축 방향에서의 상기 내주 부분의 최소의 두께는, 상기 축 방향에서의 상기 외주 부분의 두께의 1/4 이상 1/3 이하이다.

상기 내주 부분의 내주 가장자리는, 상기 둘레벽의 외주면의 상기 축 방향에서의 중점을 포함하는 부분에 접속되고, 상기 축 방향의 일방측을 향하는 상기 외주 부분의 면은, 상기 축 방향의 일방측을 향하는 상기 메인 밸브체부의 상기 접촉면으로부터, 상기 축 방향에서의 상기 외주 부분의 두께의 3/20의 거리만큼 상기 축 방향의 일방측으로 떨어진 위치와 타방측으로 떨어진 위치와의 사이에 위치하고 있다.

상기 내주 부분의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지의 상기 지름 방향에서의 치수는, 상기 외주 부분의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지의 상기 지름 방향에서의 치수의 5/10 이상 7/10 이하이다.

또, 밸브용 다이어프램은, 탄성 재료로 형성된다.

본 발명에 관한 다이어프램 밸브는, 상기 밸브용 다이어프램을 구비한다.

또, 본 발명에 관한 다이어프램 밸브는, 유체가 통류(通流)하는 제1 포트 및 제2 포트와, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트가 접속되는 유체실과, 상기 유체실의 내부에 형성되는 밸브 시트를 가지며, 상기 유체실에 상기 밸브 시트를 외부에 노출시키기 위한 개구부가 형성되는 밸브체와, 상기 밸브 시트에 이접(離接) 가능하게 배치되는 상기 밸브용 다이어프램과, 상기 밸브용 다이어프램의 메인 밸브체부에 연결되는 진퇴 이동 가능한 축부를 가지는 구동부와, 상기 구동부를 수용함과 아울러 상기 개구부를 덮도록 배치되는 케이스를 가지며, 상기 축부에 의해서 상기 밸브용 다이어프램을 상기 밸브 시트에 대해서 이접시킴으로써, 상기 제1 포트와 상기 제2 포트와의 연통(連通) 및 차단을 전환하는 구동 장치와, 상기 밸브체에 상기 구동 장치를 장착하기 위한 핀 부재를 구비한다.

상기 유체실에서의 상기 개구부의 외주 가장자리부에는, 씰부가 형성되고, 상기 씰부의 외주측의 부분에, 상기 개구부를 둘러싸도록 돌출되는 제1 장착벽부가 형성되고, 상기 케이스에서의 상기 개구부측의 단부에, 상기 축부를 둘러싸도록 돌출되고, 상기 제1 장착벽부의 내주측에 배치되는 제2 장착벽부가 형성된다.

상기 제1 장착벽부에는, 상기 핀 부재가 삽입되는 제1 장착 구멍이 형성되고, 상기 제2 장착벽부에는, 상기 핀 부재가 삽입되는 제2 장착 구멍이 형성되고, 상기 핀 부재가 상기 제1 장착 구멍과 상기 제2 장착 구멍에 걸치도록 삽입되는 것에 의해, 상기 밸브체에 상기 구동 장치가 장착되어 있다.

상기 제2 장착벽부와 상기 씰부와의 사이에, 상기 밸브용 다이어프램의 막부의 외주 부분이 끼워 넣어진다.

상기 제2 장착벽부가 상기 씰부와의 사이에서 상기 외주 부분을 상기 밸브체측에 압축시킨 상태에서, 상기 핀 부재가 상기 제1 장착 구멍과 상기 제2 장착 구멍에 걸치도록 삽입되어 있고, 상기 핀 부재는, 압축된 상기 외주 부분이 상기 밸브체로부터 떨어지는 방향으로 상기 케이스를 가압하는 것에 의해, 상기 제1 장착 구멍의 내주면에 밀어 붙여져 있다.

본 발명에 의하면, 다이어프램에서, 구동 장치의 동작에 대한 양호한 감도(感度) 및 유체압에 대한 양호한 강성을 확보할 수 있음과 아울러, 종래보다도 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 다이어프램 밸브의 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 II 방향으로 본 다이어프램 밸브의 측면도이다.
도 3은 도 2의 III－III선을 따르는 단면도이다.
도 4는 도 3의 IV－IV선을 따르는 단면도이다.
도 5는 도 4의 확대도이다.
도 6은 도 5의 VI－VI선에 대응하는 단면도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 다이어프램 밸브에 마련되는 다이어프램의 단면도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 다이어프램 밸브의 밸브체와 구동 장치가 분리한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 구동 장치를 밸브체에 가조립하는 작업을 설명하는 사시도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 상태로부터, 구동 장치를 밸브체측에 밀어넣으면서, 밸브체측에 형성된 장착 구멍과 구동 장치측에 형성된 장착 구멍에 핀 부재를 삽입하는 것에 의해, 밸브체에 구동 장치를 장착하는 작업을 설명하는 사시도이다.
도 11은 도 9에 나타내는 상태에 대응하는, 밸브체측 및 구동 장치측의 장착 구멍의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 9에 나타내는 상태로부터, 구동 장치를 밸브체측에 밀어넣었을 때의, 밸브체측 및 구동 장치측의 장착 구멍의 위치 관계를 설명하는 도면이다.
도 13은 도 12의 상태로부터, 밸브체측 및 구동 장치측의 장착 구멍에 핀 부재를 삽입한 후의 모습을 나타내는 도면이다.
도 14는 종래의 다이어프램의 단면도이다.
도 15a는 실시 형태에 관한 다이어프램을 구동 장치에 의해서 변형시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 15b는 도 14에 나타내는 종래의 다이어프램을 구동 장치에 의해서 변형시킨 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 다이어프램 밸브(1)의 사시도이다. 도 2는, 도 1의 화살표 II 방향으로 본 다이어프램 밸브(1)의 측면도이다. 도 3은, 도 2의 III－III선을 따르는 단면도이고, 도 4는, 도 3의 IV－IV선을 따르는 단면도이다. 또, 도 5는, 도 4의 확대도이고, 도 6은, 도 5의 VI－VI선을 따르는 단면도이다. 또, 도 7은, 다이어프램 밸브(1)에 마련되는 다이어프램(20)의 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 다이어프램 밸브(1)는, 밸브체(10)와, 밸브체 부재인 다이어프램(20)과, 구동 장치(30)와, 핀 부재(40)를 구비하고 있다. 이 다이어프램 밸브(1)에서는, 핀 부재(40)가 밸브체(10)와 구동 장치(30)에 걸치도록 삽입되는 것에 의해, 구동 장치(30)가 밸브체(10)에 장착되어 있다. 이하, 다이어프램 밸브(1)의 각 부의 구성에 대해 상술한다.

(밸브체)

밸브체(10)는, 유체가 통류(通流)하는 제1 포트(11) 및 제2 포트(12)와, 제1 포트(11) 및 제2 포트(12)가 접속되는 유체실(13)과, 유체실(13)의 내부에 형성되는 밸브 시트(14)를 가지고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 포트(11)는, 서로 연통하는 외측 관부(管部)(11A)와 내측 관부(11B)를 가지며, 외측 관부(11A)와 내측 관부(11B)가 L자를 이루도록 결합됨으로써 구성되어 있다. 외측 관부(11A)는, 유체실(13)을 관통하도록 유체실(13)에 접속되어 있고, 내측 관부(11B)는, 외측 관부(11A)의 유체실(13)의 내부측의 단부로부터 절곡되고, 그 선단부가 유체실(13)의 내부에서 개구되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 포트(11)의 내측 관부(11B)의 개구단(開口端)에, 상술의 밸브 시트(14)가 형성되어 있다. 또, 밸브 시트(14)의 형성 형태는 특별히 한정되는 것은 아니다.

또, 제2 포트(12)는 직선 모양으로 형성되어 있다. 제2 포트(12)는, 제1 포트(11)와 마찬가지로, 유체실(13)의 내부에서 개구되어 있다.

도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 포트(11), 특히 그 외측 관부(11A)와, 제2 포트(12)가, 동일 직선 상으로 연장되도록 유체실(13)에 접속되어 있다. 유체실(13)의 외부에 위치하는 제1 포트(11) 및 제2 포트(12) 각각의 단부에는, 도시하지 않은 배관 부재가 접속되도록 되어 있다.

유체실(13)은, 원통 모양으로 형성되고, 그 축 방향의 일단측의 부분, 정확하게 말하면 일단측의 부분의 내주면에, 밸브 시트(14)를 유체실(13)의 외부에 노출시키기 위한 개구부(15)가 형성되어 있다. 개구부(15)는, 이 예에서 원형으로 형성되어 있다. 도면 중의 부호 L1은, 개구부(15)의 중심축선을 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 유체실(13)에 형성된 개구부(15)는, 제1 포트(11)의 내측 관부(11B)의 개구단에 형성된 밸브 시트(14)보다도, 중심축선(L1) 방향에서 외측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 본 실시 형태에서의 개구부(15)는, 밸브 시트(14)에 대향하는 위치 관계로 되어 있다. 또, 이 예에서, 개구부(15)는, 원형으로 형성되지만, 다각 형상 등의 다른 형상으로 형성되어도 괜찮다. 또, 유체실(13)은, 원통 모양으로 형성되지만, 횡단면이 직사각 형상 등의 다른 형상으로 형성되어도 괜찮다. 또, 개구부(15)는, 중심축선(L1) 방향에서, 밸브 시트(14)와 동일 위치로 되어 있어도 괜찮다. 또, 밸브 시트(14)가, 중심축선(L1) 방향에서, 개구부(15)보다도 외측에 위치하고 있어도 괜찮다.

유체실(13)에서의 개구부(15)의 외주 가장자리부에는, 씰부(16)가 형성되어 있고, 본 실시 형태에서, 씰부(16)는, 플랜지 모양으로 형성되어 있다. 이 씰부(16)는, 내주측에 위치하는 내측 씰부(16A)와, 외주측에 위치하는 외측 씰부(16B)를 가지고 있다. 외측 씰부(16B)는, 내측 씰부(16A)보다도 중심축선(L1) 방향으로 외측으로 돌출되어 있다. 이 중, 내측 씰부(16A)에는, 상술의 다이어프램(20)이 재치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 내측 씰부(16A)의 외주측의 부분에, 링 모양의 홈(16A1)이 형성되어 있다. 다이어프램(20)은, 내측 씰부(16A)의 내주측의 부분에 접하고 있고, 외주측의 홈(16A1)이 형성된 부분에 대해서는 들뜬 상태로 되어 있다.

또, 외측 씰부(16B)의 외주측의 부분에는, 개구부(15)를 둘러싸도록 돌출되는 제1 장착벽부(17)가 형성되어 있고, 본 실시 형태에서, 이 제1 장착벽부(17)는, 개구부(15)의 전체 둘레를 둘러싸도록 형성되어 있다. 제1 장착벽부(17)는, 개구부(15)의 중심축선(L1) 방향으로 보아, 그 외주면의 형상이, 대략 직사각 형상으로 형성되어 있고, 그 내주면의 형상이, 원형으로 형성되어 있다(도 1, 도 6 등 참조). 이 제1 장착벽부(17)에는, 상술의 핀 부재(40)가 삽입되는 제1 장착 구멍(18)이 형성되어 있다.

도 6은, 도 5의 VI－VI선을 따르는 단면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서, 제1 장착 구멍(18)은, 개구부(15)의 중심축선(L1)에 직교하는 방향 중 일방향으로 규정되는 제1 기준 방향(Ls1)에 평행하게 연장되는 방향(LL1, LR1) 상에서, 제1 장착벽부(17)를 관통하도록 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 중심축선(L1) 방향으로 보아, 제1 장착 구멍(18)은, 제1 기준 방향(Ls1)에 직교하는 방향을 따라서 개구부(15)(2점 쇄선으로 나타냄)의 중심축선(L1)으로부터 일방측 및 타방측으로 소정 오프셋 거리 D만큼 이간한 위치의 각각에서 제1 기준 방향(Ls1)에 평행하게 연장되는 방향(LL1, LR1) 상에서, 제1 장착벽부(17)를 관통하도록 형성되어 있다. 즉, 제1 장착 구멍(18)은 한 쌍으로 형성된다. 이하에서는, 방향 LL1, LR1을, 장착 구멍 연장 방향 LL1, LR1이라고 부른다.

제1 기준 방향(Ls1)은, 개구부(15)의 중심축선(L1)에 직교하는 방향 중 임의의 일방향으로 규정 가능하지만, 본 실시 형태에서는, 제1 기준 방향(Ls1)이, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 개구부(15)의 중심축선(L1)에 직교하는 방향 중 제1 포트(11)와 제2 포트(12)가 동일 직선 상으로 연장되는 방향으로, 규정되어 있다. 이 경우, 제1 포트(11)와 제2 포트(12)가 동일 직선 상으로 연장되는 방향을 표적으로 하여, 제1 장착 구멍(18)의 방향(연장 방향 또는 관통 방향)을 확인할 수 있기 때문에, 유익하다.

또, 본 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 장착벽부(17)에서의 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1)이 통과하는 부분이, 일련으로 연장되어 있지 않다. 환언하면, 제1 장착벽부(17)에서의 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1)이 통과하는 부분은, 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1)의 일방측과 타방측으로 분단되어 있다. 그 때문에, 제1 장착 구멍(18) 각각은, 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1)에서의 일방측에 위치하는 전측 제1 장착 구멍(18A)과, 타방측에 위치하는 후측 제1 장착 구멍(18B)으로 구성되어 있다.

또, 변형예로서, 제1 장착벽부(17)에서의 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1)이 통과하는 부분이 일련으로 연장되는 경우에는, 제1 장착 구멍(18) 각각은, 일련으로 연장되도록 형성되어도 괜찮다. 또, 본 실시 형태에서는, 제1 장착 구멍(18)이, 개구부(15)의 중심축선(L1)을 기준으로 일방측과 타방측 각각에 1개 형성되어 있지만, 제1 장착 구멍(18)의 개수는 1개라도 좋고, 3개 이상이라도 좋다. 또, 제1 장착 구멍(18)의 형성 위치도, 도면 중에 나타내는 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1) 상에 한정되는 것은 아니다.

(다이어프램)

이어서, 다이어프램(20)에 대해 설명한다. 도 3 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 밸브체 부재로서의 다이어프램(20)은, 상술한 내측 씰부(16A)에 재치된 상태에서, 밸브 시트(14)에 이접 가능하게 배치되어 있다. 다이어프램(20)은, 밸브 시트(14)에 대향하여 배치되는 유저(有底) 원통 모양의 메인 밸브체부(21)와, 메인 밸브체부(21)의 외주면으로부터 장출되는 막부(22)를 가지는 탄성 재료로 형성되는 다이어프램이다. 이하의 다이어프램(20)의 설명에서는, 도 7에 나타내어지는 메인 밸브체부(21)의 중심축선(X1) 상을 연장하는 방향을, 간단히 '축 방향'이라고 하고, 중심축선(X1)에 직교하는 방향을 간단히 '지름 방향'이라고 한다. 또, 도 7에서는, 설명의 편의상, 해칭의 도시를 생략하고 있다. 또, 도 7은, 축 방향 및 지름 방향을 포함하는 평면에서 다이어프램(20)을 절단했을 때의 다이어프램(20)의 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시 형태에서의 다이어프램(20)의 메인 밸브체부(21)는, 원통 모양의 둘레벽(211)과, 둘레벽(211)을 축 방향의 일방측(도 7의 하측)으로부터 폐쇄하는 저벽(212)과, 둘레벽(211)의 축 방향의 타방측(도 7의 상측)의 단부의 내주면으로부터 지름 방향의 내측으로 장출되는 링 모양의 서포트부(213)를 가지고 있고, 서포트부(213)의 내주면에 의해서, 둘레벽(211)을 축 방향의 타방측으로 개방시키는 개구(214)가 형성되어 있다.

또 서포트부(213)와 저벽(212)과의 사이에는, 후술하는 구동 장치(30)가 구비하는 액추에이터 본체(31)의 축부(32)의 선단부가 연결되는 연결부(215)가 형성되어 있다. 다이어프램(20)은 중심축선(X1)이, 개구부(15)의 중심축선(L1) 및 축부(32)와 동축이 되도록 배치되고, 구동 장치(30)가 축 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 축부(32)를 개구(214)로부터 내부에 형성된 연결부(215)에 받아들인 상태에서 축부(32)에 연결하도록 되어 있다. 또 축 방향의 일방측(도 7의 하측)을 향하는 저벽(212)의 외면에는, 밸브 시트(14)와의 접촉면(216)이 형성되고, 접촉면(216)은 평탄면으로서 형성되어 있다.

한편으로, 막부(22)는 링 모양으로 형성되어 있고, 메인 밸브체부(21)의 외주면으로부터 장출되어 있다. 막부(22)는, 외주측에 위치하는 링 모양의 외주 부분(221)과, 내주측에 위치하는 링 모양의 내주 부분(222)을 가지고 있다. 외주 부분(221)은, 밸브 시트(14)가 형성되는 밸브체(10)와, 구동 장치(30)의 일부를 구성하고 또한 축부(32)를 덮은 상태에서 밸브체(10)에 장착되는 후술하는 케이스(33)와의 사이에 끼워 넣어지는 부분이며, 내주 부분(222)은, 외주 부분(221)과 메인 밸브체부(21)와의 사이에 위치하여, 외주 부분(221)과 메인 밸브체부(21)를 결합하는 부분이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 다이어프램(20)은, 구동 장치(30)의 축부(32)의 선단부와 연결부(215)에 의해서 연결함과 아울러, 그 외주 부분(221)을 밸브체(10)와 구동 장치(30)의 케이스(33)와의 사이에 끼워 넣어진다. 이 상태에서, 연결부(215)에 연결된 축부(32)가 이동하는 것에 의해, 다이어프램(20)은 밸브 시트(14)에 대해서 이접(이간, 맞닿음)한다. 다이어프램(20)이 밸브 시트(14)로부터 이간했을 때에는, 밸브 시트(14)가 개방되어, 제1 포트(11)와 제2 포트(12)가 연통하도록 되어 있다. 또, 다이어프램(20)이 밸브 시트(14)에 맞닿을 때에는, 밸브 시트(14)가 폐쇄되어, 제1 포트(11)와 제2 포트(12)가 차단하도록 되어 있다.

이하에서는, 다이어프램(20)의 형상에 대해 더 상세하게 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에서의 막부(22)의 내주 부분(222)에는, 축 방향의 일방측(도 7의 하측)에서의 내주 부분(222)의 외주 부분(221)과의 경계 및 메인 밸브체부(21)와의 경계로부터 축 방향의 타방측(도 7의 상측)으로 패이고, 또한 둘레 방향의 전역에 걸쳐서 연장되는 고리 모양의 홈(223)이 형성되어 있다. 축 방향을 따라서 연장되는 평면으로 절단했을 때의 홈(223)의 단면 형상(환언하면, 축 방향 단면에서의 홈(223)의 단면 형상)은, 원호 모양이며, 상세하게는 반원형으로 되어 있다. 다만, 홈(223)의 단면 형상은 반원형을 이루는 원호 모양에 한정되는 것이 아니고, 중심각이 90도 미만이 되는 원호라도 괜찮다. 또, 원호 모양을 이루는 홈(223)의 단면 형상은, 진원의 원호를 따르는 것이라도 좋고, 타원호를 따르는 것이라도 괜찮다.

축 방향 단면에서 보았을 때의 홈(223)의 원호 모양 부분의 양 가장자리 사이의 거리인 폭을 W로 하고, 홈(223)의 깊이를 D로 했을 때, D/W는, 1/3 이상 1/2 이하인 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는, 홈(223)의 단면 형상이 반원형이기 때문에, D/W가 1/2로 되어 있다.

또, 축 방향의 타방측(도 7의 상측)을 향하는 내주 부분(222)의 면 및 외주 부분(221)의 면은 평탄면으로서, 면일(面一)로 되어 있다. 또, 축 방향의 타방측을 향하는 내주 부분(222)의 면의 메인 밸브체부(21)측의 부분은, 원호면을 이루어 메인 밸브체부(21)의 외주면에 매끄럽게 접속되어 있다.

또, 축 방향에서의 외주 부분(221)의 두께 T1은, 축 방향에서의 메인 밸브체부(21)의 두께 T0의 2/5 이상 3/5 이하이다. 또, 축 방향에서의 내주 부분(222)의 최소의 두께 T2는, 외주 부분(221)의 두께 T1의 1/4 이상 1/3 이하이다. T0~T2의 값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 메인 밸브체부(21)의 두께 T0는, 2.5mm 이상 5mm 이하라도 좋다.

또, 본 실시 형태에서는, 도 7에서 파선으로 나타내어지는 내주 부분(222)의 내주 가장자리(222A)(즉 지름 방향 내측의 가장자리 부분이, 둘레벽(211)의 외주면의 축 방향에서의 중점 C1을 포함하는 부분에 접속되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 서포트부(213)와 저벽(212)과의 사이의 축 방향에서의 중점 C2이, 내주 부분(222)의 내주 가장자리(222A)의 축 방향의 양단의 사이에 위치하고 있다.

또, 축 방향의 일방측(도 7의 하측)을 향하는 외주 부분(221)의 면은, 축 방향의 일방측을 향하는 메인 밸브체부(21)의 접촉면(216)으로부터, 외주 부분(221)의 두께 T1의 3/20의 거리만큼 축 방향의 일방측으로 떨어진 위치와 타방측으로 떨어진 위치와의 사이에 위치하고 있다.

한편으로, 내주 부분(222)의 내주 가장자리(222A)로부터 도 7에서 파선으로 나타내어지는 내주 부분의 외주 가장자리(222B)까지의 지름 방향에서의 치수 D2는, 외주 부분(221)의 내주 가장자리(221A)로부터 외주 가장자리(221B)까지의 지름 방향에서의 치수 D1의 5/10 이상 7/10 이하이다. 또, 메인 밸브체부(21)의 반경 D0는, 내주 부분(222)의 내주 가장자리(222A)로부터 외주 부분(221)의 외주 가장자리(221B)까지의 지름 방향에서의 치수 D3(D1＋D2)의 1/2 이상이고 또한 2배 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 치수 D2는, 치수 D1의 6/10으로 되어 있다. 또, 반경 D0는, 치수 D3의 7/8로 되어 있다.

(구동 장치)

이어서, 구동 장치(30)에 대해 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(30)는, 다이어프램(20)에 연결되는 진퇴 이동 가능한 축부(32)를 가지는 구동부인 액추에이터 본체(31)와, 액추에이터 본체(31)를 수용함과 아울러 상술의 밸브체(10)의 개구부(15)를 덮도록 배치되는 케이스(33)를 가지고 있다. 구동 장치(30)는, 축부(32)에 의해서 다이어프램(20)을 밸브 시트(14)에 대해서 이접시킴으로써, 제1 포트(11)와 제2 포트(12)와의 연통 및 차단을 전환하도록 구성되어 있다.

본 실시 형태의 구동 장치(30)는 솔레노이드이며, 원통 모양의 케이스(33)에 액추에이터 본체(31)가 수용되어 있다. 케이스(33)의 축 방향에서의 일단부에는, 축부(32)를 외측으로 연장하기 위한 케이스측 개구부(33A)가 형성되어 있다. 액추에이터 본체(31)는, 케이스(33)와 동축인 상태에서, 케이스(33) 내에 수용되는 보빈(bobbin, 34)을 가지고 있다. 보빈(34)에는, 전자 코일(35)이 권회(卷回)되어 있다. 보빈(34)의 내주측에는, 고정 철심(36)과, 상술한 축부(32)(플런저)가 수용되어 있다.

고정 철심(36)은, 보빈(34)의 내주측에서의 케이스측 개구부(33A)측과는 반대측의 부분에, 보빈(34) 및 케이스(33)에 대해서 상대 이동 불가능하게 고정되어 있다. 한편, 축부(32)는, 보빈(34)의 내주측에서의 케이스측 개구부(33A)측의 부분에, 그 선단부가 케이스측 개구부(33A)로부터 외측으로 연장되는 상태에서, 진퇴 이동 가능하게 수용되어 있다. 고정 철심(36)과 축부(32)와의 사이에는, 스프링(32S)이 배치되어 있고, 축부(32)의 선단부에는, 상술의 다이어프램(20)의 연결부(215)에 연결되는 맞물림부(32A)가 형성되어 있다.

도면 중의 부호 L2는, 축부(32)의 중심축선을 나타내고, 축부(32)는, 중심축선(L2)을 따라서 진퇴 이동(진출·후퇴)하도록 되어 있다. 축부(32)는, 전자 코일(35)에 전류가 공급되었을 때에, 고정 철심(36)측으로 후퇴한다. 이 상태에서, 축부(32)는, 진출하는 방향으로의 가압력을 스프링(32S)으로부터 부여받는다. 이것에 의해, 축부(32)는, 전자 코일(35)로의 전류의 공급이 정지되었을 때에, 밸브 시트(14)측으로 진출하도록 되어 있다. 또, 도면 중의 부호 33B는, 커넥터를 나타내고, 커넥터(33B)에 케이블이 접속되는 것에 의해, 전자 코일(35)에 전류가 공급 가능해진다. 커넥터(33B)는, 케이스(33)로부터 외주측으로 돌출되어 있다.

도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 케이스(33)에서의 개구부(15)측의 단부에는, 축부(32)를 둘러싸도록 돌출되고, 제1 장착벽부(17)의 내주측에 배치되는 제2 장착벽부(37)가 형성되어 있다. 즉, 케이스(33)는, 일단부에 축부(32)를 통과시키는 상술한 케이스측 개구부(33A)를 가지는 통 모양의 케이스 본체(330)와, 제2 장착벽부(37)를 가지고 있다. 여기서, 제2 장착벽부(37)는, 케이스측 개구부(33A)의 외주 가장자리부로부터 세워지고 또한 케이스 본체(330)의 둘레벽에 대해서는 케이스측 개구부(33A)측으로 떨어져 있다.

본 실시 형태에서는, 제2 장착벽부(37)가, 축부(32)의 전체 둘레를 둘러싸도록 형성되어 있다. 축부(32)의 중심축선(L2) 방향으로 보아, 제2 장착벽부(37)의 외주면의 형상은, 제1 장착벽부(17)의 내주측에 삽입되는 원형으로 형성되어 있다(도 6 등 참조). 이 제2 장착벽부(37)에는, 상술의 핀 부재(40)가 삽입되는 제2 장착 구멍(38)이 형성되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 제2 장착벽부(37)는, 케이스 본체(330)로부터 돌출됨과 아울러, 그 선단부가 밸브체(10)측에서의 내측 씰부(16A) 및 외측 씰부(16B)에 대향하는 베이스부(37A)와, 베이스부(37A)의 내측 씰부(16A)에 대향하는 부분에 마련되고, 내측 씰부(16A)를 향해서 돌출되는 탄성체 맞닿음부(37B)를 가지고 있다. 탄성체 맞닿음부(37B)는, 고리 모양으로 형성되어 있고, 베이스부(37A)와는 별체로 형성되어 있다. 이 중, 탄성체 맞닿음부(37B)는, 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)에 맞닿아 있다. 이것에 의해, 본 실시 형태에서는, 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)이, 탄성체 맞닿음부(37B)와 내측 씰부(16A)와의 사이에 끼워 넣어져 있다. 또, 베이스부(37A)에, 상술의 제2 장착 구멍(38)이 형성되어 있다.

또, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 베이스부(37A)의 내주측의 부분에 보빈(34)의 중계(中繼) 통부(筒部)(39)가 접하고 있다. 보빈(34)은, 전자 코일(35)이 감겨지는 원통 부분과, 원통 부분의 케이스측 개구부(33A)측의 단부의 외주면으로부터 지름 방향으로 장출되는 제1 플랜지부와, 원통 부분의 케이스측 개구부(33A)측과는 반대측의 단부의 외주면으로부터 지름 방향으로 장출되는 제2 플랜지부와, 제1 플랜지부의 내주측의 부분으로부터 축 방향으로 돌출된 상기의 중계 통부(39)를 가지고 있다. 여기서, 베이스부(37A)의 내주측의 부분은 케이스측 개구부(33A)보다도 지름 방향의 내측으로 장출되어 있고, 이 장출 부분에 중계 통부(39)가 접하고 있다. 따라서, 중계 통부(39)는, 케이스측 개구부(33A)를 통과한 상태에서 베이스부(37A)의 내주측의 부분에 접촉하고 있다. 그리고 중계 통부(39)의 축 방향 연장선 상에는, 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)이 위치하고 있다. 또, 베이스부(37A)의 내주측의 부분은, 케이스측 개구부(33A)보다도 지름 방향의 내측으로 장출되어 있지 않아도 되며, 이 경우, 중계 통부(39)는, 케이스 본체(330)의 케이스측 개구부(33A)의 내면측의 외주 가장자리부를 통해서, 베이스부(37A)의 내주측의 부분에 접한다.

다음으로 도 6을 참조하면서 제2 장착 구멍(38)에 대해 설명한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서, 제2 장착 구멍(38)은, 축부(32)의 중심축선(L2)에 직교하는 방향 중 일방향으로 규정되는 제2 기준 방향(Ls2)에 평행하게 연장되는 방향(LL2, LR2) 상에서, 제2 장착벽부(37)를 관통하도록 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 중심축선(L2) 방향으로 보아, 제2 장착 구멍(38)은, 제2 기준 방향(Ls2)에 직교하는 방향을 따라서 축부(32)의 중심축선(L2)으로부터 일방측 및 타방측에 제1 장착 구멍(18)의 경우와 동일한 소정 오프셋 거리 D만큼 이간한 위치의 각각에서 제2 기준 방향(Ls2)에 평행하게 연장되는 방향(LL2, LR2) 상에서, 제2 장착벽부(37)를 관통하도록 형성되어 있다. 즉, 제2 장착 구멍(38)은 한 쌍으로 형성된다. 이하에서는, 방향(LL2, LR2)을, 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2)이라고 한다. 또, 도 6에서는, 제2 기준 방향(Ls2)과 제1 기준 방향(Ls1)이 겹쳐져 있기 때문에, 이들을 동일 직선 상에 나타내고 있다. 또, 장착 구멍 연장 방향(LL2)과 장착 구멍 연장 방향(LL1)이 겹쳐져 있기 때문에, 이들을 동일 직선 상에 나타내고 있다. 또, 장착 구멍 연장 방향(LR2)과 장착 구멍 연장 방향(LR1)이 겹쳐져 있기 때문에, 이들을 동일 직선 상에 나타내고 있다.

제2 기준 방향(Ls2)은, 축부(32)의 중심축선(L2)에 직교하는 방향 중 임의의 일방향으로 규정할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 일 예로서, 축부(32)의 중심축선(L2)에 직교하는 방향 중, 케이스(33)에 마련된 커넥터(33B)가 돌출되는 방향으로, 규정되어 있다. 이 경우, 커넥터(33B)를 표적으로 하여, 제2 장착 구멍(38)의 방향(연장 방향 또는 관통 방향)을 확인할 수 있기 때문에, 유익하다.

또, 본 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 장착벽부(37)에서의 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2)이 통과하는 부분이, 일련으로 연장되어 있다. 그 때문에, 제2 장착 구멍(38) 각각은, 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2) 상에서 일련으로 연장되어 있다. 또, 제2 장착 구멍(38)은, 제2 장착벽부(37)의 내부 공간에 연통하지 않도록 형성되어 있다. 또, 본 실시 형태에서는, 제2 장착 구멍(38) 각각이, 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2) 상을 따라서 제2 장착벽부(37)를 관통하는 것에 더하여, 외주측(지름 방향)으로 개방되어 있다. 즉, 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2)으로 본 경우에, 제2 장착 구멍(38)은, 외측으로 개방되는 U자 모양으로 형성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 밸브체(10)에 구동 장치(30)가 장착될 때, 제2 장착벽부(37)가 제1 장착벽부(17)의 내주측에 배치되고, 축부(32)의 중심축선(L2)이 개구부(15)의 중심축선(L1)과 동축이 되도록 배치된다. 이 상태에서, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에, 핀 부재(40)가 삽입되는 것에 의해, 밸브체(10)에 구동 장치(30)가 장착된다.

이 때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 장착 구멍(18)이, 제1 기준 방향(Ls1)에 직교하는 방향을 따라서 개구부(15)의 중심축선(L1)으로부터 일방측 및 타방측으로 소정 오프셋 거리 D만큼 이간한 위치의 각각에서 제1 기준 방향(Ls1)에 평행하게 연장되는 장착 구멍 연장 방향(LL1, LR1) 상에서, 제1 장착벽부(17)를 관통하도록 형성되어 있다. 또, 제2 장착 구멍(38)이, 제2 기준 방향(Ls2)에 직교하는 방향을 따라서 축부(32)의 중심축선(L2)으로부터 일방측 및 타방측으로 소정 오프셋 거리 D만큼 이간한 위치의 각각에서 제2 기준 방향(Ls2)에 평행하게 연장되는 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2) 상에서, 제2 장착벽부(37)를 관통하도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)은, 각각이 동일한 방향으로 향해졌을 때에, 서로 겹치는 것이 가능해진다. 그리고, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에, 핀 부재(40)를 삽입하는 것이 가능해진다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 구동 장치(30)가 밸브체(10)측으로 밀어 넣어져, 제2 장착벽부(37)의 탄성체 맞닿음부(37B)가 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)을 내측 씰부(16A)측으로 소정 거리만큼 압축시킨 상태에서, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이, 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치도록 되어 있다.

즉, 본 실시 형태에서는, 구동 장치(30)가 밸브체(10)측으로 밀어 넣어지지 않고, 제2 장착벽부(37)가 제1 장착벽부(17)의 내주측에 배치되고, 제2 장착벽부(37)의 탄성체 맞닿음부(37B)가 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)에 맞닿아진 상태에서는, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이, 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태로 되어 있지 않다. 한편, 이 상태로부터, 구동 장치(30)가 밸브체(10)측으로 밀어 넣어져, 제2 장착벽부(37)의 탄성체 맞닿음부(37B)가 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)을 내측 씰부(16A)(밸브체(10))측으로 소정 거리만큼 압축시킨 상태에서, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이, 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태가 되도록 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 구동 장치(30)가 밸브체(10)측으로 밀어 넣어지고, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태에서, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 핀 부재(40)가 삽입되어 있다.

이 경우, 핀 부재(40)의 삽입후에 구동 장치(30)를 밸브체(10)측으로 밀어넣은 상태를 해제함으로써, 압축된 막부(22)의 외주 부분(221)이 밸브체(10)로부터 떨어지는 방향으로 구동 장치(30)의 케이스(33)를 가압하는 것에 의해, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)의 내주면에 밀어붙여지는 상태가 된다. 이것에 의해, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)으로부터 빠지는 것이 방지되어 있다. 또, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)의 내주면에 밀어 붙여지는 상태까지 막부(22)의 외주 부분은 복원되지만, 내측 씰부(16A)와 탄성체 맞닿음부(37B)와의 사이에서 압축된 상태가 유지되기 때문에, 내측 씰부(16A)와 탄성체 맞닿음부(37B)와의 사이의 기밀성(氣密性) 또는 액밀성(液密性)이 바람직하게 확보되어 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 베이스부(37A)의 내주측의 부분에 보빈(34)의 중계 통부(39)가 접하고 있고, 중계 통부(39)의 축 방향 연장선 상에 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)이 위치하고 있다. 이것에 의해, 구동 장치(30)를 밸브체(10)측으로 밀어넣기 위한 힘이, 축 방향을 따라서, 케이스(33)로부터 보빈(34)의 중계 통부(39)를 통해서 베이스부(37A) 및 탄성체 맞닿음부(37B)로 전해지기 때문에, 막부(22)의 외주 부분(221)을 용이하게 변형시킬 수 있다. 이것에 의해, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)을, 핀 부재(40)를 삽입 가능한 상태로 용이하게 서로 겹치게 할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 제2 장착 구멍(38) 각각이, 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2) 상에서 일련으로 연장되어 있지만, 변형예로서, 제2 장착벽부(37)에서의 장착 구멍 연장 방향(LL2, LR2)이 연장되는 부분이 일련으로 연장되어 있지 않은 경우에는, 제1 장착 구멍(18)과 마찬가지로 분단되어 형성되어도 괜찮다. 다만, 이 경우에는, 상술의 소정 오프셋 거리 D는, 축부(32)의 반경보다도 큰 것이 바람직하다. 소정 오프셋 거리 D가 축부(32)의 반경보다도 크면, 특별한 가공을 실시하지 않고, 핀 부재(40)가 축부(32)의 이동을 저해하는 것이 방지되기 때문에 유익하다.

(핀 부재)

다음으로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 핀 부재(40)는, U자 모양이며, 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 제1 부분(41)과, 한 쌍의 제1 부분(41)의 단부 사이를 연결하는 제2 부분(42)을 가지고 있다. 한 쌍의 제1 부분(41) 중 일방은, 개구부(15) 및 축부(32)의 중심축선(L1, L2)을 기준으로 일방측에 위치하는 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 걸치도록 삽입되어 있고, 한 쌍의 제1 부분(41) 중 타방은, 개구부(15) 및 축부(32)의 중심축선(L1, L2)을 기준으로 타방측에 위치하는 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 걸치도록 삽입되어 있다. 보다 상세하게는, 한 쌍의 제1 부분(41) 각각은, 제1 장착 구멍(18)의 전측 제1 장착 구멍(18A)으로부터 제2 장착 구멍(38)을 통과하여 후측 제1 장착 구멍(18B)에 걸치도록 삽입되어 있다.

더 자세하게 설명하면, 도 1 내지 도 3에도 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 제1 부분(41)은 각각, 서로 겹친 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 걸치도록 삽입되는 삽입 부분(41A)과, 삽입 부분(41A)으로부터 절곡되어 연장되는 오프셋 부분(42B)을 가지고 있다. 각 오프셋 부분(42B)의 삽입 부분(41A)측의 단부와는 반대측의 단부 사이를 제2 부분(42)이 연결하고 있다.

본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 압축된 막부(22)의 외주 부분(221)이 밸브체(10)로부터 떨어지는 방향으로 구동 장치(30)의 케이스(33)를 가압하는 것에 의해, 핀 부재(40)의 제1 부분(41)의 삽입 부분(41A) 각각이 제1 장착 구멍(18)의 내주면에 밀어 붙여지는 상태로 되어 있다. 이것에 의해, 핀 부재(40)의 제1 부분(41) 각각이 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)으로부터 빠지는 것이 방지되어 있다. 또, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 삽입되었을 때, 제2 부분(42)은, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 삽입된 삽입 부분(41A)으로부터 축부(32)의 축 방향의 일방측 또는 타방측으로 떨어져 있다. 도시의 예에서는, 제2 부분(42)은, 케이스 본체(330)의 둘레벽의 지름 방향 외측에 위치하고 있다. 제2 부분(42)이 케이스 본체(330)의 축 방향 외측 또한 제1 장착벽부(17)의 지름 방향 외측에 위치하는 경우, 핀 부재(40)의 빼고 꽂음에 시간이 걸린다. 이것에 대해서, 본 실시 형태와 같이 제2 부분(42)이 케이스 본체(330)의 둘레벽의 지름 방향 외측 등에 위치하는 경우에는, 핀 부재(40)의 빼고 꽂음을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

(장착 방법)

이하에서는, 도 8 내지 도 13을 이용하여, 상술의 밸브체(10)에 구동 장치(30)를 장착하는 장착 방법의 일 예에 대해 설명한다.

도 8은, 밸브체(10)와 구동 장치(30)가 분리된 상태를 나타내고 있다. 밸브체(10)에 구동 장치(30)를 장착할 때에는, 먼저, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(30)를 밸브체(10)에 가조립한다. 이 예에 관한 가조립의 상태에서는, 먼저, 도 8에 나타내는 바와 같이, 축부(32)의 맞물림부(32A)에 다이어프램(20)의 연결부(215)가 연결되고, 다이어프램(20)에 탄성체 맞닿음부(37B)가 재치된다. 이 상태에서, 다이어프램(20)과 탄성체 맞닿음부(37B)와 축부(32)가 밸브체(10)의 씰부(16)에 재치된다. 이 상태로부터, 화살표에 나타내는 바와 같이, 제2 장착벽부(37)가 제1 장착벽부(17)의 내주측에 배치되고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(30)가 밸브체(10)에 재치된다. 이 상태에서, 제2 장착벽부(37)의 베이스부(37A)가 탄성체 맞닿음부(37B)를 통해서 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)에 맞닿아진다.

또, 제1 장착 구멍(18)의 방향과 제2 장착 구멍(38)의 방향이, 육안에 의해서 동일한 방향을 향하도록 조정된다. 여기서, 도 11은, 도 9에 나타내는 상태에 대응하는, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)과의 위치 관계를 설명하는 도면이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 이 가조립의 상태에서는, 제1 장착 구멍(18)의 일부가 제2 장착 구멍(38)의 외주 가장자리부에 겹쳐져 있고, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이, 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태로 되어 있지 않다.

이어서, 도 10의 화살표 α로 나타내는 바와 같이, 구동 장치(30)가 밸브체(10)측으로 소정 거리만큼 밀어 넣어진다. 이것에 의해, 제2 장착벽부(37)의 탄성체 맞닿음부(37B)가, 다이어프램(20)의 막부(22)의 외주 부분(221)을 내측 씰부(16A)측으로 소정 거리만큼 압축시킨다. 이것에 의해, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이, 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태가 된다. 도 12는, 도 9에 나타내는 상태로부터, 구동 장치(30)를 밸브체(10)측으로 소정 거리만큼 밀어 넣었을 때의, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)과의 위치 관계를 설명하는 도면이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 이 상태에서는, 제1 장착 구멍(18)이, 도 11에 나타내는 상태로부터 소정 거리만큼 밸브체(10)측으로 이동하는 것에 의해서, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이, 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태로 되어 있다.

그리고, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)이 핀 부재(40)를 삽입 가능하게 서로 겹치는 상태에서, 도 10 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 핀 부재(40)의 제1 부분(41) 각각이, 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)에 삽입된다. 그 후, 구동 장치(30)를 밸브체(10)측으로 밀어넣은 상태를 해제함으로써, 압축된 막부(22)의 외주 부분(221)이 밸브체(10)로부터 떨어지는 방향으로 구동 장치(30)의 케이스(33)를 가압하는 것에 의해, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)의 내주면에 밀어 붙여지는 상태가 된다. 이것에 의해, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)으로부터 빠지는 것이 방지된다. 또, 핀 부재(40)가 제1 장착 구멍(18)의 내주면에 밀어 붙여지는 상태까지 막부(22)의 외주 부분(221)은 복원되지만, 내측 씰부(16A)와 탄성체 맞닿음부(37B)와의 사이에서 압축된 상태가 유지된다. 이것에 의해, 내측 씰부(16A)와 탄성체 맞닿음부(37B)와의 사이의 기밀성 또는 액밀성이 바람직하게 확보된다. 이와 같이 하여, 밸브체(10)에, 구동 장치(30)가 장착된다.

한편, 이 장착 상태에서, 핀 부재(40)를 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)으로부터 빼냄으로써, 밸브체(10)로부터 구동 장치(30)를 떼어낼 수 있다. 이 때에는, 구동 장치(30)를 밸브체(10)측으로 밀어 넣어, 핀 부재(40)의 제1 부분(41) 각각이 제1 장착 구멍(18)의 내주면에 밀어 붙여진 상태를 완화시키거나 또는 해제함으로써, 핀 부재(40)를 제1 장착 구멍(18)과 제2 장착 구멍(38)으로부터 스무스하게 빼낼 수 있다.

이상으로 설명한 본 실시 형태에 관한 다이어프램 밸브(1)는, 다이어프램(20)의 탄성과, 밸브체(10) 및 구동 장치(30)에 걸쳐 삽입되는 핀 부재(40)를 이용함으로써, 공구를 이용하지 않고 밸브체(10)와 구동 장치(30)를 용이하게 연결할 수 있다.

또, 다이어프램(20)에는, 형상 및 치수 조건에 관한 고안이 실시되어 있다. 이것에 의해, 구동 장치(30)의 동작에 대한 양호한 감도 및 유체압에 대한 양호한 강성을 확보할 수 있음과 아울러, 종래(도 14의 다이어프램)보다도 내구성을 향상시킬 수 있다.

상세하게는, 본 실시 형태에 관한 다이어프램(20)에서는, 막부(22)의 내주 부분(222)에, 축 방향의 일방측에서의 내주 부분(222)의 외주 부분(221)과의 경계 및 메인 밸브체부(21)와의 경계로부터 축 방향의 타방측으로 패이고, 또한 둘레 방향의 전역에 걸쳐서 연장되는 고리 모양의 홈(223)이 형성되고, 홈(223)의 단면 형상은 원호 모양으로 되어 있다. 이것에 의해, 내주 부분(222)이 얇게 됨으로써 적당한 유연성이 부여되고, 구동 장치(30)의 동작에 대한 양호한 감도가 확보된다. 또, 홈(223)은 유체압에 노출되는 면이 원호 모양이기 때문에, 유체압을 분산시키는 것이 가능해지고, 그 결과, 유체압에 대한 양호한 강성을 확보할 수 있다. 또, 축 방향의 타방측을 향하는 내주 부분(222)의 면 및 외주 부분(221)의 면은 면일로 되어 있기 때문에, 유체압에 의한 내주 부분(222)의 변형에 대한 강성이 확보되고, 이것에 의해서도, 유체압에 대한 양호한 강성을 확보할 수 있다.

또한, 상기의 형상에 더하여, 내주 부분(222)의 내주 가장자리(222A)는, 둘레벽(211)의 외주면의 축 방향에서의 중점을 포함하는 부분에 접속한다. 또, 축 방향의 일방측을 향하는 외주 부분(221)의 면은, 축 방향의 일방측을 향하는 메인 밸브체부(21)의 접촉면(216)으로부터, 축 방향에서의 외주 부분(221)의 두께 T1의 3/20의 거리만큼 축 방향의 일방측으로 떨어진 위치와 타방측으로 떨어진 위치와의 사이에 위치한다. 또한, 두께 및 지름에 관한 각종의 치수 조건을 규정하는 것에 의해, 다이어프램(20)을 개폐시켰을 때의 응력이 억제된다. 이것에 의해, 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 15a는, 실시 형태에 관한 다이어프램(20)을 구동 장치(30)에 의해서 변형시킨 상태를 나타내는 도면이다. 도 15b는, 도 14에 나타내는 종래의 다이어프램(100)을 구동 장치에 의해서 변형시킨 상태를 나타내는 도면이다. 도 15a에 나타내는 다이어프램(20)과, 도 15b에 나타내는 다이어프램(100)은, 두께 및 직경 등에 관한 치수가 동일하게 되어 있다.

도 15a에 나타내는 다이어프램(20)을 0.5mm만큼 개방 방향으로 스트로크시킨 경우, 본 건 발명자의 해석에서는, 도 15a의 부호 A로 나타내는 부분의 응력이 0.5MPa이고, 부호 B로 나타내는 부분의 응력이 0.1MPa이며, 부호 C로 나타내는 부분의 응력이 0.45MPa이었다. 이것에 대해서, 도 15b에 나타내는 종래의 다이어프램(100)을 동일 조건으로 스트로크시킨 경우, 도 15b의 부호 A'로 나타내는 부분의 응력이 1.62MPa이고, 부호 B'로 나타내는 부분의 응력이 3.19MPa이며, 부호 C'로 나타내는 부분의 응력이 1.60MPa이었다. 본 실시 형태에 관한 다이어프램(20)은, 이와 같이 개폐시의 응력이 억제됨으로써, 종래보다도 내구성을 향상시키는 것이 가능하게 되어 있다.

이상, 일 실시 형태를 설명했지만, 상기의 일 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 본 발명은, 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기의 실시 형태에는, 각종의 변경을 행해도 괜찮다.

Claims

원통 모양의 둘레벽과, 상기 둘레벽을 축 방향의 일방측으로부터 폐쇄하는 저벽을 가짐과 아울러, 상기 둘레벽을 상기 축 방향의 타방측으로 개방시키는 개구가 형성되어 있고, 구동 장치가 상기 축 방향을 따라서 진퇴 이동시키는 축부(軸部)를 상기 개구로부터 내부에 받아들인 상태에서 상기 축부에 연결하고, 상기 축 방향의 일방측을 향하는 상기 저벽의 외면에 밸브 시트와의 접촉면이 형성되는 메인 밸브체부와,
상기 메인 밸브체부의 외주면으로부터 지름 방향으로 장출(張出)되는 링 모양의 막부(膜部)를 구비하며,
상기 막부는, 상기 밸브 시트가 형성되는 밸브체와 상기 구동 장치의 일부를 구성하고 또한 상기 축부를 덮은 상태에서 상기 밸브체에 장착되는 케이스와의 사이에 끼워 넣어지는 링 모양의 외주(外周) 부분과, 상기 외주 부분과 상기 메인 밸브체부와의 사이에 위치하여, 상기 외주 부분과 상기 메인 밸브체부를 결합하는 링 모양의 내주(內周) 부분을 가지며,
상기 내주 부분에는, 상기 축 방향의 일방측에서의 상기 내주 부분의 상기 외주 부분과의 경계 및 상기 메인 밸브체부와의 경계로부터 상기 축 방향의 타방측으로 패이고, 또한 둘레 방향의 전역(全域)에 걸쳐서 연장되는 고리 모양의 홈이 형성되고, 상기 홈의 단면 형상은 원호 모양이며,
상기 축 방향의 타방측을 향하는 상기 내주 부분의 면 및 상기 외주 부분의 면은, 면일(面一)로 되어 있고,
상기 축 방향에서의 상기 외주 부분의 두께는, 상기 축 방향에서의 상기 메인 밸브체부의 두께의 2/5 이상 3/5 이하이고,
상기 축 방향에서의 상기 내주 부분의 최소의 두께는, 상기 축 방향에서의 상기 외주 부분의 두께의 1/4 이상 1/3 이하이고,
상기 내주 부분의 내주 가장자리는, 상기 둘레벽의 외주면의 상기 축 방향에서의 중점을 포함하는 부분에 접속하고,
상기 축 방향의 일방측을 향하는 상기 외주 부분의 면은, 상기 축 방향의 일방측을 향하는 상기 메인 밸브체부의 상기 접촉면으로부터, 상기 축 방향에서의 상기 외주 부분의 두께의 3/20의 거리만큼 상기 축 방향의 일방측으로 떨어진 위치와 타방측으로 떨어진 위치와의 사이에 위치하고 있으며,
상기 내주 부분의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지의 상기 지름 방향에서의 치수는, 상기 외주 부분의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지의 상기 지름 방향에서의 치수의 5/10 이상 7/10 이하이며,
탄성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브용 다이어프램.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 밸브체부의 반경은, 상기 내주 부분의 내주 가장자리로부터 상기 외주 부분의 외주 가장자리까지의 상기 지름 방향에서의 치수의 1/2 이상이고 또한 2배 이하인 것을 특징으로 하는 밸브용 다이어프램.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 밸브체부는, 상기 둘레벽의 상기 축 방향의 타방측의 단부의 내주면으로부터 지름 방향의 내측으로 장출되는 링 모양의 서포트부를 더 가지며,
상기 서포트부와 상기 저벽과의 사이의 상기 축 방향에서의 중점이, 상기 내주 부분의 내주 가장자리의 상기 축 방향의 양단의 사이에 위치하고 있는 밸브용 다이어프램.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈의 단면 형상이 반원형인 것을 특징으로 하는 밸브용 다이어프램.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 밸브용 다이어프램을 구비하는 다이어프램 밸브.
유체가 통류(通流)하는 제1 포트 및 제2 포트와, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트가 접속되는 유체실과, 상기 유체실의 내부에 형성되는 밸브 시트를 가지며, 상기 유체실에 상기 밸브 시트를 외부에 노출시키기 위한 개구부가 형성되는 밸브체와,
상기 밸브 시트에 이접(離接) 가능하게 배치되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 밸브용 다이어프램과,
상기 밸브용 다이어프램의 메인 밸브체부에 연결되는 진퇴 이동 가능한 축부를 가지는 구동부와, 상기 구동부를 수용함과 아울러 상기 개구부를 덮도록 배치되는 케이스를 가지며, 상기 축부에 의해서 상기 밸브용 다이어프램을 상기 밸브 시트에 대해서 이접시킴으로써, 상기 제1 포트와 상기 제2 포트와의 연통(連通) 및 차단을 전환하는 구동 장치와,
상기 밸브체에 상기 구동 장치를 장착하기 위한 핀 부재를 구비하며,
상기 유체실에서의 상기 개구부의 외주 가장자리부에는, 씰부가 형성되고,
상기 씰부의 외주측의 부분에, 상기 개구부를 둘러싸도록 돌출되는 제1 장착벽부가 형성되고,
상기 케이스에서의 상기 개구부측의 단부에, 상기 축부를 둘러싸도록 돌출되고, 상기 제1 장착벽부의 내주측에 배치되는 제2 장착벽부가 형성되고,
상기 제1 장착벽부에는, 상기 핀 부재가 삽입되는 제1 장착 구멍이 형성되고,
상기 제2 장착벽부에는, 상기 핀 부재가 삽입되는 제2 장착 구멍이 형성되고,
상기 핀 부재가 상기 제1 장착 구멍과 상기 제2 장착 구멍에 걸치도록 삽입되는 것에 의해, 상기 밸브체에 상기 구동 장치가 장착되어 있고,
상기 제2 장착벽부와 상기 씰부와의 사이에, 상기 밸브용 다이어프램의 막부의 외주 부분이 끼워 넣어지고,
상기 제2 장착벽부가 상기 씰부와의 사이에서 상기 외주 부분을 상기 밸브체측으로 압축시킨 상태에서, 상기 핀 부재가 상기 제1 장착 구멍과 상기 제2 장착 구멍에 걸치도록 삽입되어 있고,
상기 핀 부재는, 압축된 상기 외주 부분이 상기 밸브체로부터 떨어지는 방향으로 상기 케이스를 가압하는 것에 의해, 상기 제1 장착 구멍의 내주면에 밀어 붙여져 있는 다이어프램 밸브.
청구항 6에 있어서,
상기 케이스는, 일단부에 상기 축부를 통과시키는 케이스측 개구부를 가지는 통 모양의 케이스 본체와, 상기 제2 장착벽부를 가지고, 상기 제2 장착벽부는, 상기 케이스 본체에서 상기 케이스측 개구부의 외주 가장자리부로부터 세워지고 또한 상기 케이스 본체의 둘레벽에 대해서는 상기 케이스측 개구부측으로 떨어져 있고,
상기 제1 장착 구멍은 한 쌍으로 형성됨과 아울러, 상기 제2 장착 구멍은 한 쌍으로 형성되고,
상기 핀 부재는, U자 형상이며, 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 제1 부분과, 상기 한 쌍의 제1 부의 단부 사이를 연결하는 제2 부분을 가지며,
상기 한 쌍의 제1 부분은 각각, 서로 겹친 상기 제1 장착 구멍과 제2 장착 구멍에 걸치도록 삽입되는 삽입 부분과, 상기 삽입 부분으로부터 절곡되어 연장되는 오프셋 부분을 가지며, 각 상기 오프셋 부분의 상기 삽입 부분측의 단부와는 반대측의 단부 사이를 상기 제2 부분이 연결하고 있고,
상기 제2 부분은, 상기 제1 장착 구멍과 제2 장착 구멍에 삽입된 상기 삽입 부분으로부터 상기 축부의 축 방향의 일방측 또는 타방측으로 떨어져 있는 다이어프램 밸브.