KR20060096178A

KR20060096178A - 유체 제어기

Info

Publication number: KR20060096178A
Application number: KR1020057018908A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 다니카와; 시게루 이토이; 다다유키 야쿠시진
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-09-08
Also published as: TW200530527A; EP1731808A1; WO2005054729A1; IL171506A; US7175157B2; EP1731808A4; JP3861206B2; TWI329722B; US20060214130A1; JP2005172026A; CN100380031C; CN1768226A; CA2522853A1; KR101163775B1

Abstract

본체(22)의 오목부(25)는 개구에 가까운 대직경부(25a) 및 단차부(25b)를 통해 대직경부(25a)의 아래쪽으로 연속해 있는 소직경부(25c)로 이루어진다. 오목부(25)에 유로 형성 디스크(26)가 끼워 맞춰져 있다. 유로 형성 디스크(26)는 오목부 대직경부(25a)에 끼워 맞춰져 있는 대직경 원통부(31)와, 오목부 단차부(25b)에 받혀져 있는 연결부(32)와, 오목부 소직경부(25c)의 내경보다도 작은 외경을 갖고, 하단이 오목부(25)의 바닥면으로 받혀져 있는 소직경 원통부(33)로 이루어진다. 유로 형성 디스크의 연결부(32)에 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)과 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2)를 연통하는 복수의 관통 구멍(34)이 형성되어 있다. 유체 유입 통로(23)는 유로 형성 디스크(26)의 소직경 원통부(33) 하단에, 유체 유출 통로(24)는 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)을 각각 통하고 있다.

Description

유체 제어기{FLUID CONTROLLER}

본 발명은 유체 제어기에 관한 것이며, 특히 대유량 유체를 취급하는 데 적합한 유체 제어기에 관한 것이다.

본 발명이 대상으로 하는 유체 제어기는, 다이어프램 밸브로 불리며 잘 사용되고 있고(예컨대, 특허 문헌 1＝일본 특허 공개 제2003-42314호 공보 참조), 그 전형적인 것을 도 4에 도시한다.

이 유체 제어기(1)는, 유체 유입 통로(2a), 유체 유출 통로(2b) 및 위쪽을 향하여 개구된 오목부(2c)를 갖고 있는 블록형 본체(2)와, 유체 유입 통로(2a)의 주연부에 설치된 환형 밸브 시트(3)와, 환형 밸브 시트(3)에 대해 압압 또는 이격되어 유체 통로(2a)를 개폐하는 다이어프램(4)과, 다이어프램(4)을 누르는 상하 이동 가능한 밸브 본체 누름 부재(5)와, 본체(2)의 오목부(2c)에 하단부가 삽입되어 위쪽으로 연장되는 원통형 본네트(6)와, 본체(2)의 오목부(2c) 내주에 설치된 암나사부에 나사 결합되어 본네트(6)를 본체(2)에 고정하는 통형 수나사 부재(7)와, 통형 수나사 부재(7)보다도 위쪽에 있는 본네트(6)를 덮는 커버(8)와, 본네트(6) 내에 상하 이동이 자유롭게 삽입되어 하단이 밸브 본체 누름 부재(5)에 접촉되고 상단부가 커버(8)보다도 위쪽으로 돌출되어 있는 밸브봉(9)과, 밸브봉(9) 상단부에 고정되어 회전됨으로써 밸브봉(9)을 상하 이동시키는 개폐 핸들(10), 그리고 밸브봉(9) 하단부와 본네트(6) 상단부 사이에서 지지되어 밸브봉(9)을 아래쪽으로 편향시키는 압축 코일 용수철(11)을 구비하고 있다.

본체(2)의 유체 유입 통로(2a)는 일단이 좌측을 향하여 개구되고, 또한 타단이 오목부(2c)의 바닥면 중앙부에 개구되며, 유체 유출 통로(2b)는 일단이 우측을 향하여 개구되고, 타단이 오목부(2c)의 바닥면 우측부에 개구되어 있다.

커버(8)는 상부벽(8a)을 갖는 원통형으로 되어 있으며, 그 상부벽(8a)에는 밸브봉(9) 상단부를 삽입 관통시키는 관통 구멍이 형성되어 있다. 핸들(10)은 평면으로부터 보아 대략 타원형이며, 또한 그 길이 방향의 중앙부에 축소부(10a)를 가진 형상으로 되어 있다. 커버(8)는 그 둘레벽을 관통하는 접시 머리 나사(12)가 본네트(6)에 설치된 암나사부에 나사 결합됨으로써 본네트(6)에 고정되어 있다.

밸브봉(9)은 하단부에 플랜지(9a)를 갖고 있으며, 본네트(6)의 하단부에는 이 플랜지(9a)를 상하 이동 가능하게 안내하는 내주면과 플랜지(9a)가 소정 위치보다도 위쪽으로 이동하는 것을 저지하는 단부가 설치되어 있다. 밸브봉(9)의 플랜지(9a)보다도 위쪽 부분에는 베어링(16)을 통해 스프링 받침용 링(17)이 부착되어 있다. 압축 코일 스프링(11)은 이 스프링 받침용 링(17)과 본네트(6)의 상부에 설치된 환형의 단부에 의해 받혀져 있다.

커버(8)의 상부벽과 본네트(6)의 정상면 사이에는 간극이 마련되어 있으며, 이 간극에 위치하는 밸브봉(9) 부분에는 수평축(13)이 관통되어 있고, 이 수평축의 양단부에는 각각 베어링(14)이 부착되어 있다. 평면으로부터 보아 환형이며 높이 방향으로 매끄러운 요철형으로 된 안내면(15)이 본네트(6)의 상단에 형성되어 상기 베어링(14)을 안내한다. 안내면(15) 중 180°떨어진 위치에 있는 한 쌍의 볼록부(15a)가 베어링(14)을 지지하고 있다.

밸브봉(9)은 압축 코일 스프링(11)에 의해 항상 아래쪽으로 편향되어 있으며, 이 편향력에 의해 베어링(14)이 안내면(15)에 압압되어 있다. 안내면(15)은 볼록부(15a)로부터 둘레 방향으로 이동함에 따라 서서히 높이가 낮아져 가고, 볼록부(15a)로부터 90°둘레 방향으로 이동한 위치에서 높이가 가장 낮은 오목부(15b)를 갖고 있다. 도면은 유로 폐쇄 상태를 도시하고 있으며, 안내면(15) 중 한 쌍의 오목부(15b)가 베어링(14)을 지지하고, 이것에 의해 밸브봉(9)은 아래쪽, 즉 유체 통로 폐쇄 위치에 위치되어져 있다. 그리고, 도면의 상태에서 밸브봉(9)이 90°회전된 상태로 될 때에는, 베어링(14)이 압축 코일 스프링(11)의 편향력에 의해 안내면(15)에 압압된 상태에서, 안내면(15) 위를 이동하고, 90°회전 후에는 안내면(15) 중 한 쌍의 볼록부(15a)가 베어링(14)을 지지하게 되며, 그 결과 밸브봉(9)은 위쪽, 즉 유체 통로 개방 위치에 위치된다. 이렇게 하여, 핸들(10)이 90°회전됨으로써 폐쇄와 개방이 전환되도록 이루어져 있다.

도 4에 일례를 도시한 종래의 유체 제어기(1)에서는, 유체 유입 통로(2a)의 오목부측 개구가 환형 밸브 시트(3)의 내측으로, 유체 유출 통로(2b)의 오목부측 개구가 환형 밸브 시트(3)의 외측으로 향하고 있으며, 이들 개구의 직경은 모두 다이어프램 직경(오목부의 직경)에 의해 그 최대값(다이어프램 직경의 1/3 정도)이 제한되어 있다. 유량 계수 또는 Cv 값을 증가시키기 위해서는, 각 통로(2a)(2b)의 오목부측 개구의 직경에 따라 다이어프램(4) 직경도 증가되어야 하며, 그러기 위해서는 유체 제어기(1)를 대형화해야 하였다. 그런데, 기존의 장치에서는 설치 공간의 문제로부터 유체 제어기를 대형화할 수 없는 경우가 많아 대유량화가 어려웠다.

본 발명의 목적은 유체 제어기를 크게 하지 않고, 대유량의 유체를 흐르게 할 수 있는 유체 제어기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 유체 제어기는, 유체 유입 통로, 유체 유출 통로 및 위쪽을 향하여 개구된 오목부를 갖고 있는 블록형 본체와, 이 본체의 오목부 내에 배치된 환형 밸브 시트에 대해 압압 또는 이격되어 유체 통로를 개폐하는 다이어프램 밸브를 구비하고 있는 유체 제어기에 있어서, 상기 오목부는 개구에 가까운 대직경부와, 단차부를 통해 대직경부 아래쪽으로 연속해 있는 소직경부로 이루어지는 형상이 되는 동시에, 이 오목부에 끼워 넣어지는 유로 형성 디스크를 더 구비하고 있으며, 상기 유로 형성 디스크는 오목부 대직경부에 유밀(流密)하게 끼워 맞춰져 있는 대직경 원통부와, 오목부 소직경부의 내경보다도 작은 외경을 가지며 하단이 오목부의 바닥면에 받혀져 있는 소직경 원통부와, 대직경 원통부의 하단부와 소직경 원통부의 상단부를 연결하고 오목부 단차부에 받혀져 있는 연결부로 이루어지며, 다이어프램의 주연부가 유로 형성 디스크의 대직경 원통부의 상단부에 고정되고, 밸브 시트가 유로 형성 디스크의 소직경 원통부의 상단부에 설치되며, 유로 형성 디스크의 대직경 원통부 내주, 다이어프램, 밸브 시트 및 유로 형성 디스크의 연결부 상면에 의해 대직경 원통부 내측 환형 공간이 형성되고, 유로 형성 디스크의 연결부에는, 유로 형성 디스크의 소직경 원통부와 오목부의 소직경부 둘레면 사이에 형성된 소직경 원통부 외측 환형 공간과 대직경 원통부 내측 환형 공간을 연통하는 복수의 관통 구멍이 형성되고, 유체 유입 통로 및 유체 유출 통로 중 어느 하나가 유로 형성 디스크의 소직경 원통부 하단으로 통하고, 다른 하나가 소직경 원통부 외측 환형 공간을 통하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

소직경 원통부의 안, 밸브 시트에서 다이어프램의 사이, 대직경 원통부 내측 환형 공간, 연결부 관통 구멍 및 소직경 원통부 외측 환형 공간으로 이루어지는 통로가, 유로 형성 디스크에 의해 유체 유입 통로와 유체 유출 통로 사이에 형성된다. 이 중 소직경 원통부의 단면적은, 유체 유입 통로 및 유체 유출 통로의 개구가 오목부 바닥면을 향하고 있는 종래의 통로 개구보다 크게 할 수 있으며, 또한 연결부 관통 구멍은 소직경 원통부 외측의 환형 부분에 형성되기 때문에, 그 총 단면적을 소직경 원통부의 단면적에 알맞은 정도로 하는 것이 용이하며, 통로 단면적을 종래의 것에 비하여 크게 할 수 있다.

본 발명에 따른 유체 제어기에 있어서, 다이어프램을 밸브 시트에 대해 압압 또는 이격시키는 조작 구동부로서는, 수동으로 밸브봉을 상하 이동시키는 것이어도 좋고, 압축 공기 및 솔레노이드 등에 의해 상하 이동시키는 것이어도 좋다. 또한, 유체 제어기는 정상 개방 타입으로 할 수도 있고, 정상 폐쇄 타입으로 할 수도 있다.

유로 형성 디스크의 소직경 원통부 하단으로 통하는 통로는 소직경 원통부 하단으로부터 바로 아래로 연장되는 짧은 통로와, 짧은 통로의 하단으로부터 예각형으로 외측으로 연장되는 긴 통로로 이루어지며, 소직경 원통부 외측 환형 공간으로 통하는 통로는 소직경 원통부 외측 환형 공간으로부터 비스듬히 하방 외측으로 연장되어 있는 경우도 있다.

또한, 상기 긴 통로로 통하는 경사형 통로를 갖는 이음부가 본체의 일측면에 돌출형으로 설치되어 있으며, 소직경 원통부 외측 환형 공간으로 통하는 통로로 통하는 경사형 통로를 갖는 이음부가 본체부의 타측면에 돌출형으로 설치되어 있는 경우가 있다.

유로 형성 디스크의 연결부에 형성된 복수의 상하 방향 관통 구멍의 합계 단면적은, 유로 형성 디스크의 소직경 원통부 단면적의 0.5∼2.0배로 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 소규모이면서 대유량인 유체 제어기를 용이하게 얻을 수 있다.

유로 형성 디스크의 하단면과 본체 오목부의 바닥면 사이에 시일 부재가 개재되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우에, 유로 형성 디스크의 하단면 및 본체 오목부의 바닥면에는 시일 부재의 상하면에 각각 밀접하는 환형 시일 돌기가 형성되어 있는 것이 더 바람직하다.

시일 부재는 금속제 가스켓으로 되고, 그 비커스 경도는 80∼200 Hv가 바람직하며, 100∼140 Hv가 더 바람직하다. 유로 형성 디스크의 하단면과 본체의 오목부 바닥면의 비커스 경도는 250∼450 Hv가 바람직하고, 3000∼400 Hv가 더 바람직하다. 또한, 시일 돌기는 경면 마무리를 하는 것이 바람직하고, 가스켓에는 테프론 코팅이 실시되는 것이 바람직하다.

본 발명의 유체 제어기에 의하면, 통로 단면적을 종래의 것에 비해서 크게 할 수 있기 때문에, 유체 제어기의 크기를 동일하게 유지하면서 유량 계수를 증가시킬 수 있으며, 또는, 유량 계수를 유지하면서 유체 제어기의 크기를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 제어기의 제1 실시형태를 도시하는 종단면도.

도 2는 도 1에 도시된 것의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 유체 제어기의 제2 실시형태를 도시하는 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 유체 제어기가 대상으로 하는 종래의 유체 제어기를 도시하는 종단면도.

본 발명의 실시형태를 이하의 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 좌우는 도면의 좌우를 말하는 것으로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 유체 제어기의 실시형태를 도시하고 있다.

유체 제어기(21)는, 유체 유입 통로(23), 유체 유출 통로(24) 및 위쪽을 향하여 개구된 오목부(25)를 갖고 있는 블록형 본체(22)와, 본체(22)의 오목부(25)에 끼워 넣어지는 유로 형성 디스크(26)와, 유로 형성 디스크(26)에 설치된 환형 밸브 시트(27)와, 밸브 시트(27)에 대해 압압 또는 이격되어 유체 통로(23)를 개폐하는 다이어프램(28)과, 다이어프램(28)을 밸브 시트(27)에 대해 압압 또는 이격시키는 조작 구동부(29)를 구비하고 있다.

오목부(25)는 개구에 가까운 대직경부(25a)와, 단차부(25b)를 통해 대직경부(25a)의 아래쪽으로 연속해 있는 소직경부(25c)로 이루어진다.

조작 구동부(29)는, 다이어프램(28)의 중앙 부분을 누르는 상하 이동 가능한 다이어프램 누름 부재(41)와, 다이어프램(28)의 주연부를 아래쪽으로 누르도록 본체(22)의 오목부(22c)에 하단부가 삽입되어 위쪽으로 연장되는 원통형 본네트(42)와, 본체(22)의 오목부(22c) 외주에 설치된 수나사부에 나사 결합되어 본네트(42)를 본체(22)에 고정하는 본네트 너트(43)와, 본네트(42) 안에 상하 이동 가능하게 삽입되어 하단이 밸브 본체 누름 부재(5)에 맞닿아 있는 밸브봉(44)과, 밸브봉(44)을 아래쪽으로 편향시키는 압축 코일 용수철(45)을 구비하고 있다.

유로 형성 디스크(26)는, 오목부 대직경부(25a)에 유밀하게 끼워 맞춰져 있는 대직경 원통부(31)와, 오목부 소직경부(25c)의 내경보다도 작은 외경을 갖고 하단이 오목부(25)의 바닥면에 받혀져 있는 소직경 원통부(33)와, 대직경 원통부(31)의 내측면 하단부와 소직경 원통부(33)의 외측면 상단부를 연결하고 오목부 단차부(25b)에 받혀져 있는 연결부(32)로 이루어진다. 이것에 의해, 유로 형성 디스크(26)의 소직경 원통부(33)와 오목부 소직경부(25c) 둘레면 사이에 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)이 형성되어 있다.

밸브 시트(27)는 유로 형성 디스크(26) 소직경 원통부(33)의 상단면에 설치되어 있으며, 그 선단(상단)은 유로 형성 디스크(26)의 대직경 원통부(31) 상단의 높이와 거의 동일하게 되어 있다. 다이어프램(28)은 그 외주연부가 유로 형성 디스크(26)의 대직경 원통부(31)의 상단부에 고정되는 동시에, 다이어프램 누름 부재 (41)에 의해 아래쪽으로 눌러진 경우에, 외주연부보다도 직경 방향 내측의 환형 부분에 있어서 밸브 시트(27)의 선단에 맞닿도록 되어 있다. 이것에 의해, 유로 형성 디스크(26)의 대직경 원통부(31) 내주, 다이어프램(28), 밸브 시트(27) 및 유로 형성 디스크(26)의 연결부(32) 상면에 의해 둘러싸인 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2)이 형성되어 있다.

유로 형성 디스크(26)의 연결부(32)에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)과 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2)을 연통하는 복수의 상하 방향 관통 구멍(34)이 둘레 방향에 등간격으로 형성되어 있다.

유체 유입 통로(23)는 유로 형성 디스크(26)의 소직경 원통부(33) 하단 개구로부터 바로 아래로 연장되는 짧은 통로(23b)와, 짧은 통로(23b)의 하단으로부터 예각형으로 좌측(외측)으로 연장되는 긴 통로(23a)로 이루어지며, 이것에 의해 유체 유입 통로(23)의 오목부측 개구는 유로 형성 디스크(26)의 소직경 원통부(33) 하단으로 통해 있다. 본체(22)의 좌측면에는 입구측의 이음부(35)가 돌출형으로 설치되어 있으며, 이 이음부(35)에는 유체 유입 통로(23)의 긴 통로(23a)에 연장형으로 연속해 있는 경사형의 이음 부재 내부 통로(35a)가 형성되어 있다.

유체 유출 통로(24)는 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)의 우측면으로부터 우측 아래(비스듬히 하방 외측)로 연장되어 있다. 본체(22)의 우측면에는 출구측의 이음부(36)가 돌출형으로 설치되어 있으며, 이 이음부(36)에는 유체 유출 통로(24)에 연장형으로 연속해 있는 경사형 이음 부재 내부 통로(36a)가 형성되어 있다.

입구측 및 출구측 이음부(35)(36)의 외주에는 수나사부가 설치되어 있다. 이들 이음부(35)(36)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니며, 여러 가지의 타입이 가능하다.

상기 유체 제어기(21)에 의하면, 다이어프램 누름 부재(41)가 위쪽으로 이동된 유로 개방 상태에서, 유체는 이음부 내부 통로(35a), 유체 유입 통로(23), 유로 형성 디스크(26)의 소직경 원통부(33), 밸브 시트(27)와 다이어프램(28)의 사이, 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2), 유로 형성 디스크(26) 연결부(32)의 관통 구멍(34), 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1), 유체 유출 통로(24), 이음부 내부 통로(36a)의 순서로 흘러간다. 이 때, 유체 유입 통로(23) 및 유체 유출 통로(24)의 각 오목부측 개구의 크기와 이들 개구끼리의 연통로 단면적이 대유량화를 위한 넥(neck) 부분이 되지만, 유체 유입 통로(23) 오목부측의 개구 면적은 유체 유출 통로(24)가 오목부(25)의 바닥면에 개구되어 있지 않은 만큼 크게 할 수 있으며, 또한 유체 유출 통로(24) 오목부측의 개구 면적은 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)의 우측면에 필요한 크기를 확보할 수 있다. 그리고, 유체 유입 통로(23) 및 유체 유출 통로(24)의 오목부측 개구끼리의 연통로 단면적은, 복수의 관통 구멍(34)이 환형으로 된 연결부(32)에 형성됨으로써 그 총단면적이 확보되는 동시에, 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1) 및 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2)이 모두 환형으로 됨으로써 그 단면적이 확보되며, 종래의 것에 비해 크게 취할 수 있다. 따라서, 유체 제어기(21)에 대유량의 유체를 흐르게 할 수 있게 된다. 이렇게 해서, 다이어프램(28) 직경을 증가하지 않고, 유로 면적을 증가시킬 수 있으며, 따라서 유체 제어기(21)의 크기를 동일하게 유지하면서 유량 계수를 증가시킬 수 있고, 또는 유량 계수를 유지하면서 유체 제어기(21)의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 유체 제어기(21)에 있어서, 다이어프램(28)을 밸브 시트(27)에 대해 압압 또는 이격시키는 조작 구동부(29)로서는, 예컨대 도 4에 도시한 수동으로 밸브봉을 상하 이동시키는 것이라도 물론 좋지만, 압축 공기 및 솔레노이드 등에 의해 상하 이동시키는 것이어도 좋다. 또한, 유체 제어기(21)는 정상 개방 타입으로 할 수도 정상 폐쇄 타입으로 할 수도 있다.

도 3에 본 발명에 따른 유체 제어기의 제2 실시형태로서, 내측 디스크의 하단부와 보디와의 접합부 중에서 바람직한 형태와 조작 구동부의 다른 실시예를 도시한다. 이하의 설명에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 그 설명은 생략한다.

도 3에 있어서, 이 실시형태의 유체 제어기(40)의 유로 형성 디스크(46)는, 오목부 대직경부(25a)에 유밀하게 끼워 맞춰져 있는 대직경 원통부(51)와, 오목부 소직경부(25c)의 내경보다도 작은 외경을 갖고 하단이 오목부(25)의 바닥면으로 받혀져 있는 소직경 원통부(53)와, 대직경 원통부(51)의 내측면 하단부와 소직경 원통부(53)의 외측면 상단부를 연결하고 오목부 단차부(25b)에 받혀져 있는 연결부(52)로 이루어진다. 이것에 의해, 유로 형성 디스크(46)의 소직경 원통부(53)와 오목부 소직경부(25c) 둘레면 사이에 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)이 형성되어 있다.

밸브 시트(27)는 유로 형성 디스크(46) 소직경 원통부(53)의 상단면에 설치 되어 있으며, 그 선단(상단)은 유로 형성 디스크(46)의 대직경 원통부(51) 상단의 높이와 거의 동일하게 되어 있다. 다이어프램(28)은 그 외주연부가 유로 형성 디스크(46) 대직경 원통부(51)의 상단부에 고정되는 동시에, 다이어프램 누름 부재(41)에 의해 아래쪽으로 눌러진 경우에, 외주연부보다도 직경 방향 내측의 환형 부분에 있어서 밸브 시트(27)의 선단에 맞닿도록 되어 있다. 이것에 의해, 유로 형성 디스크(46)의 대직경 원통부(51) 내주, 다이어프램(28), 밸브 시트(27) 및 유로 형성 디스크(46)의 연결부(52) 상면에 의해 둘러싸인 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2)이 형성되어 있다.

유로 형성 디스크(46)의 연결부(52)에는, 도 2에 도시한 실시형태의 유로 형성 디스크(26) 연결부(32)의 상하 방향 관통 구멍(34)과 마찬가지로, 소직경 원통부 외측 환형 공간(S1)과 대직경 원통부 내측 환형 공간(S2)을 연통하는 복수의 상하 방향 관통 구멍(54)이 둘레 방향에 등간격으로 형성되어 있다.

이 실시형태에서는 유로 형성 디스크(46)의 하단면과 본체(22) 오목부(25)의 바닥면(25d) 사이에 짧은 원통형 금속제 가스켓(47)이 시일 부재로서 개재되어 있으며, 오목부(25)의 바닥면(25d)에는 가스켓(47)의 하면에 밀접하는 환형 시일 돌기(48)가 형성되어 있다. 또한, 유로 형성 디스크(46)의 소직경 원통부(53)의 하단면에는 가스켓(47)의 상단부가 끼워 맞춰져 있는 환형 오목부(49) 및 가스켓(47)의 상면에 밀접하는 환형 시일 돌기(50)가 각각 형성되어 있다.

가스켓(47)에는 테프론 코팅이 실시되어 있으며, 그 비커스 경도는 유로 형성 디스크(46)의 하단면 및 본체(22)의 오목부(25) 바닥면(25d)의 비커스 경도가 각각 300 Hv 이상(약 350 Hv)인 데 비하여, 100∼140 Hv의 상대적으로 작은 경도로 되어 있다. 유로 형성 디스크(46)를 소정의 압력으로 본체(22)의 오목부(25)에 압입하면, 상대적으로 부드러운 가스켓(47)이 유로 형성 디스크(46)와 본체(22) 사이에서 끼워져 변형되고, 이것에 의해 유로 형성 디스크(46)의 하단면과 본체(22)의 오목부(25)의 바닥면(25d) 사이의 시일성이 확보되어 있다. 또한, 유로 형성 디스크(26)의 소직경 원통부(33)의 내경, 짧은 통로(23b)의 직경 및 가스켓(47)의 내경은 모두 동일하게 되어 있으며, 유체의 부드러운 흐름이 보증되어 있다.

이 실시형태의 조작 구동부(60)는 정상 폐쇄 타입으로 압축 공기를 도입함으로써 개방 상태로 하는 것이며, 다이어프램 누름 부재(41)에 끼워 씌워진 본네트(61)와, 본체(22) 상부에 설치된 하부 케이싱(62)과, 하부 케이싱(62)과 접속된 상부 케이싱(63)과, 상하 케이싱(62)(63)에 의해 형성된 공간 내에 배치되어 하단이 다이어프램 누름 부재(41)에 맞닿아 있는 밸브봉(64)과, 밸브봉(64)에 일체적으로 설치된 피스톤(65)과, 피스톤(65)을 하향으로 압박하는 압축 코일 용수철(66)을 구비하고 있다.

다이어프램 누름 부재(41)는 원주형으로 형성되고, 하단에 플랜지부(41a)를 갖고 있다.

본네트(61)는 원통형으로 형성되어 있으며, 그 하단부 내주에는 다이어프램 누름 부재(41)의 플랜지부(29a) 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 대직경부(61a)가 형성되어 있다. 본네트(61)는 본체(22)의 오목부 대직경부(25a)에 꼭 끼워 넣어 다이어프램(28)의 외주부를 유로 형성 디스크(46)에 고정하고 있다. 다이어프림 누 름 부재(41)는 본네트(61) 안으로 아래에서부터 헐겁게 끼워 넣어져 있으며, 도면에 도시한 상태(통로 폐쇄 상태)에 있어서, 아래쪽으로는 이동할 수 없지만, 위쪽(통로를 개방하는 방향)으로는 이동 가능하게 되어 있다.

하부 케이싱(62)은 저벽(62a)과, 저벽(62a)에 수직 상승형으로 설치되는 동시에 외주면에 수나사부가 형성된 원통형 둘레벽(62b)과, 저벽(62a) 하면으로부터 아래쪽으로 연장되고 내주면에 암나사부가 형성된 소직경 원통형 하측 돌출부(62c)로 이루어진다. 하부 케이싱(62)은 하측 돌출부(62c)의 암나사부가 본체(22)의 오목부 대직경부(25a) 외주면에 설치된 수나사부에 나사 결합됨으로써 본체(22)에 고정되어 있다. 본네트(61)의 상면에는 하부 케이싱(62)의 체결시에 스토퍼로서 기능하는 환형 돌출부(61b)가 설치되어 있다.

하부 케이싱(62)의 저벽(62a) 중앙에는 밸브봉(64)을 상하 이동 가능하게 안내하는 관통 구멍(67)이 형성되어 있다.

상부 케이싱(63)은 상부벽(63a) 및 원통형 둘레벽(63b)으로 이루어진다. 둘레벽(63b)의 하부 내주면에는 암나사부가 형성되어 있으며, 이 암나사부가 하부 케이싱(62) 둘레벽(62b)의 수나사부에 나사 결합됨으로써 상부 케이싱(63)과 하부케이싱이(62) 내부에 공간을 형성하도록 일체화되어 있다. 상부 케이싱(63)의 상부벽(63a)에는 그 중앙부에 상향으로 개구된 압축 공기 도입관 접속용 암나사부(68)와, 이 암나사부(68)의 하단에 연속해 있는 압축 공기 도입용 하향 통로(69)가 형성되어 있다. 상부 케이싱(63)의 상부벽(63a)은 압축 공기 도입용 하향 통로(69)를 구성하는 그 중앙부가 다른 부분보다 약간 아래쪽으로 돌출되도록 형성되어 있 으며, 상부벽(63a) 하면에는 이 중앙부를 둘러싸도록 환형의 스프링 받침용 오목부(70)가 형성되어 있다.

밸브봉(64)의 하단부는 하부 케이싱(62)의 중앙 관통 구멍(67)으로 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지고, 그 상단부는 상부 케이싱(63) 상부벽(63a)의 압축 공기 도입용 하향 통로(69) 안으로 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어져 있다.

피스톤(65)은 하부 케이싱(62) 안으로 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어져 있다. 피스톤(65) 상면에는 상부 케이싱(63)의 상부벽(63a)에 설치된 환형의 스프링 받침용 오목부(70)에 대향하도록 환형의 스프링 받침용 오목부(71)가 설치되어 있다.

이렇게 해서, 피스톤(65)의 상면과 상부 케이싱(63)의 상부벽(63a) 하면 사이에 상부 공간(S3)이 형성되고, 피스톤(65)의 하면과 하부 케이싱(62)의 저벽(62a) 상면 사이에 하부 공간(S4)이 형성되어 있다.

압축 코일 스프링(66)은 그 하단이 피스톤(65) 상면의 스프링 받침용 환형 오목부(71)에 받혀져 있으며, 그 상단이 상부 케이싱(63)의 환형 오목부(70)에 의해 받혀져 있다.

밸브봉(64)에는, 상단이 상부 케이싱(63)의 상부벽(63a) 압축 공기 도입용 하향 통로(69)로 통하고 하단이 하부 공간(S4)으로 통하고 있는 압축 공기 통로(72)가 형성되어 있다. 압축 공기 통로(72)는 피스톤(65)의 하면에 설치된 오목부(73)에 개구되며, 이 오목부(73)를 통해 하부 공간(S4)으로 통하고 있다.

피스톤(65)과 하부 케이싱(62) 사이에는 O 링(74)이 개재되어 있으며, 밸브 막대(64) 하단부와 하부 케이싱(62)의 중앙 관통 구멍(67)의 둘레면 사이, 및 밸브 막대(64)의 상단부와 상부 케이싱(63)의 압축 공기 도입용 하향 통로(69) 내주면 사이에도 O 링(75)이 개재되어 있고, 이것에 의해 압축 공기 도입용 하향 통로(69)에 도입된 압축 공기가 상부 공간(S3)으로 유입되는 것이 방지되어 있다.

따라서, 상부 케이싱(63)의 상부벽(63a)의 압축 공기 도입관 접속용 암나사부(68)에 압축 공기가 도입되면, 압축 공기는 압축 공기 도입용 하향 통로(69)를 통해 하부 공간(S4)으로 도입된다. 이것에 의해, 피스톤(65)에 따라서 밸브봉(64)이 위쪽으로 이동하고, 다이어프램 누름 부재(41) 및 다이어프램(28) 개방 방향의 이동이 허용된다.

본 발명에 따른 유체 제어기는 대유량의 유체를 취급하는 데 적합하며, 또한 종래의 것에서 크게 하지 않아도 되기 때문에, 여러 가지의 유체 제어 장치에 적용할 수 있다.

Claims

유체 유입 통로, 유체 유출 통로 및 위쪽을 향하여 개구된 오목부를 갖고 있는 블록형 본체와, 이 본체의 오목부 내에 배치된 환형 밸브 시트에 대해 압압 또는 이격되어 유체 통로를 개폐하는 다이어그램을 구비하고 있는 유체 제어기에 있어서,

상기 오목부는 개구에 가까운 대직경부와, 단차부를 통해 대직경부의 아래쪽으로 연속해 있는 소직경부로 이루어지는 형상으로 되는 동시에, 이 오목부에 끼워 넣어지는 유로 형성 디스크를 더 구비하고 있으며,

상기 유로 형성 디스크는 오목부 대직경부에 유밀(流密)하게 끼워 맞춰져 있는 대직경 원통부와, 오목부 소직경부의 내경보다도 작은 외경을 갖고, 하단이 오목부의 바닥면에 받혀져 있는 소직경 원통부와, 대직경 원통부의 하단부와 소직경 원통부의 상단부를 연결하고 오목부 단차부에 받혀져 있는 연결부로 이루어지며,

다이어프램의 주연부는 유로 형성 디스크의 대직경 원통부의 상단부에 고정되고, 밸브 시트는 유로 형성 디스크의 소직경 원통부의 상단부에 설치되며, 유로 형성 디스크의 대직경 원통부 내주, 다이어프램, 밸브 시트 및 유로 형성 디스크의 연결부 상면에 의해 대직경 원통부 내측 환형 공간이 형성되고, 유로 형성 디스크의 연결부에는 유로 형성 디스크의 소직경 원통부와 오목부의 소직경부 둘레면 사이에 형성된 소직경 원통부 외측 환형 공간과 대직경 원통부 내측 환형 공간을 연통하는 복수의 관통 구멍이 형성되고, 유체 유입 통로 및 유체 유출 통로 중 어느 하나가 유로 형성 디스크의 소직경 원통부 하단으로 통하고, 다른 하나가 소직경 원통부 외측 환형 공간으로 통하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항에 있어서, 유로 형성 디스크의 소직경 원통부 하단으로 통하는 통로는, 소직경 원통부 하단으로부터 바로 아래로 연장되는 짧은 통로와, 짧은 통로의 하단으로부터 예각형으로 외측으로 연장되는 긴 통로로 이루어지며, 소직경 원통부 외측 환형 공간으로 통하는 통로는 소직경 원통부 외측 환형 공간으로부터 비스듬히 하방 외측으로 연장되어 있는 것인 유체 제어기.
제2항에 있어서, 상기 긴 통로로 통하는 경사형 통로를 갖는 이음부가 본체의 일측면에 돌출형으로 설치되어 있으며, 소직경 원통부 외측 환형 공간으로 통하는 통로로 통하는 경사형 통로를 갖는 이음부가 본체의 타측면에 돌출형으로 설치되어 있는 것인 유체 제어기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유로 형성 디스크의 연결부에 형성된 복수의 상하 방향 관통 구멍의 합계 단면적은, 유로 형성 디스크의 소직경 원통부 단면적의 0.5∼2.0배로 되어 있는 것인 유체 제어기.
제1항에 있어서, 유로 형성 디스크의 하단면과 본체 오목부의 바닥면 사이에 시일 부재가 개재되어 있는 것인 유체 제어기.
제5항에 있어서, 유로 형성 디스크의 하단면 및 본체 오목부의 바닥면에는, 시일 부재의 상하면에 각각 밀접하는 환형 시일 돌기가 형성되어 있는 것인 유체 제어기.