KR20090114394A

KR20090114394A - 유체 제어기

Info

Publication number: KR20090114394A
Application number: KR1020097016824A
Authority: KR
Inventors: 무츠노리 고요모기
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-11-03
Also published as: JP2008185077A; CN101627241A; CN101627241B; JP4922775B2; KR101151126B1; WO2008093529A1; US20100072413A1; TWI384149B; US8327876B2; IL200068A0; TW200848644A

Abstract

본 발명은, 압력 제어 동작에 영향을 주지 않고, 방진성을 향상시킨 유체 제어기를 제공한다. 다이어프램(10)에 가해지는 유체 압력과 압력 설정 스프링(13)에 의한 탄성력의 밸런스의 변화에 의해 밸브체(4)가 밸브 시트(3)에 대해 이동함으로써 유체의 압력이 제어된다. 다이어프램(10)과 일체를 이루어 이동하는 원반형 가동 부재(12)에, 방진 부재(17)가 배치되어 있다. 방진 부재(17)는, 탄성체 사이에 개재된 추를 케이싱에 내장하고 있다.

Description

유체 제어기{FLUID CONTROLLER}

본 발명은, 감압 밸브 등으로 칭해지는 유체 제어기에 관한 것으로, 특히 그 방진성을 향상시킨 유체 제어기에 관한 것이다.

유체 제어기의 진동 억제 기구로서, 특허 문헌 1에는, 유체 제어기 내부를 밸브실과 조절실로 구획하는 다이어프램의 밸브실측에, 밸브 시트 및 밸브체가 마련되고, 다이어프램의 조절실측에, 압력 설정 스프링이 마련되어 있는 유체 제어기에 있어서, 다이어프램과 압력 설정 스프링 사이에, 전체적인 스프링 정수 및 중량을 변화시키는 방진용 스프링을 개장(介裝)시키는 것이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제4-13586호 공보(제1 도면)

상기 특허 문헌 1의 유체 제어기에서는, 방진용 스프링의 추가는, 압력 설정스프링의 사양을 변경하는 것과 동등한 작용을 발휘하고, 다이어프램의 개폐, 즉 압력 제어 동작에 영향을 미친다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 압력 제어 동작에 영향을 주지 않고, 방진성을 향상시킨 유체 제어기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 유체 제어기는, 유체 제어기 내부를 밸브실과 조절실로 구획하는 다이어프램과, 밸브실에 마련된 밸브 시트 및 밸브체와, 조절실에 마련된 압력 설정 스프링을 포함하고, 다이어프램에 가해지는 유체 압력과 압력 설정 스프링에 의한 탄성력과의 밸런스의 변화에 의해, 밸브체가 밸브 시트에 대해 이동함으로써 유체의 압력이 제어되는 유체 제어기에 있어서, 다이어프램과 일체를 이루어 이동하는 가동 부재에, 방진 부재가 배치되어 있고, 방진 부재는, 탄성체 사이에 개재된 추를 케이싱에 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

다이어프램은, 예컨대 외주연부 근처에 환형의 볼록부를 갖는 대략 원판형으로 되고, 그 외주연부가 유체 제어기의 케이싱에 고정되며, 그 외주연부를 제외한 부분이 가동부가 된다.

가동 부재는, 예컨대 원반형이고 또한 다이어프램의 가동부의 외경과 거의 동일한 크기의 외경을 갖고 있는 것이 되며, 중앙부가 압력 설정 스프링의 받침부가 되고, 다이어프램의 환형의 볼록부에 대응하는 부분에, 방진 부재가 고정된다.

방진 부재는, 도넛형 형상으로 되어 하나만 사용되는 경우가 있고, 전체적으로 도넛형 형상이며 또한 둘레 방향을 따라 복수 개로 분할되어 있는 경우도 있다. 또한, 복수 개가 사용되고, 이들이 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 경우도 있다. 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 경우, 방진 부재의 수는 2, 4, 8 등이 된다.

탄성체는, 추의 진동에 추종하여 진동하는 것이면 좋고, 코일 스프링과 같은 완전 탄성체이어도 좋으며, 또한 젤이라고 칭해지는 점탄성체이어도 좋다. 추의 형상은 각기둥형, 원기둥형, 환형, 구 등으로 된다. 케이싱의 형상은, 단면 사각형 또는 원형의 도넛형 형상으로 되거나, 각통형, 원통형 등으로 된다.

방진 부재의 고유 진동수는, 다이어프램 및 가동 부재를 포함하는 가동부의 고유 진동수에 대응하도록 조정되고, 이에 의해, 다이어프램의 진동(고주파 진동)에 따라 방진 부재가 진동하며, 양자의 진동이 서로 소거됨으로써 진동이 저감된다. 압력 제어 동작은, 저주파의 동작이기 때문에, 방진 부재의 진동에 의해, 압력 제어 동작 기능이 저하하는 경우는 없다. 이렇게 해서, 유체 제어기의 본래 기능(감압 작용을 위한 압력 제어 동작 기능)을 손상하지 않고, 공진이 방지되며, 이에 의해, 저유량 영역으로부터 대유량 영역까지의 넓은 범위에서 적정한 조정이 가능한 유체 제어기를 얻을 수 있다. 또한, 상기한 방진 작용은, 마찰에 의해 진동을 흡수하는 것이 아니기 때문에, 마찰에 의해 동작 감도가 저하하는 경우는 없고, 유체 제어기의 소형화에 의해 다이어프램의 수압 면적이 감소하는 경우라도, 소형화와 고성능화의 양립이 가능해진다.

방진 부재는, 케이싱, 케이싱 하벽측에 배치된 제1 코일 스프링, 케이싱 상벽측에 배치된 제2 코일 스프링, 양 코일 스프링 사이에 개재된 추로 이루어지는 것이 되는 경우가 있고, 또한 방진 부재는, 케이싱과, 케이싱 내에 밀봉된 젤과, 젤 내에 삽입되어 하벽측 및 상벽측으로부터 젤에 끼워진 추를 갖고 있는 것이 되는 경우가 있다.

어느 경우라도, 추의 특성(중량 등)과 탄성체의 특성(코일 스프링의 스프링 정수, 젤의 강성 및 점성 등)을 변경함으로써, 방진 부재의 주파수(공진을 막는 주파수)를 용이하게 설정할 수 있다.

발명의 효과

본 발명의 유체 제어기에 의하면, 방진 부재는, 탄성체 사이에 개재된 추를 케이싱에 내장시킨 구성으로 되어 있기 때문에, 방진 부재 자체는 다이어프램에 직접 탄성력을 작용시키는 경우는 없고, 따라서 압력 제어 동작에 영향을 주지 않으며, 방진성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 유체 제어기의 실시형태를 도시하는 단면도로서, 통상상태(저압 상태)를 도시하고 있다.

도 2는 본 발명에 의한 유체 제어기의 실시형태를 도시하는 단면도로서, 유입유체 압력이 고압이 된 상태를 도시하고 있다.

도 3은 방진 부재의 사시도이다.

도 4는 방진 부재의 일례를 도시하는 단면도이다.

도 5는 방진 부재의 다른 예를 도시하는 단면도이다.

도 6은 방진 부재의 또 다른 예를 도시하는 단면도이다.

도 7은 방진 부재의 또 다른 예를 도시하는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 유체 제어기

2: 밸브 시트

4: 포펫(밸브체)

8: 밸브실

9: 조절실

10: 다이어프램

12: 가동 부재

13: 압력 설정 코일 스프링

17: 방진 부재

21, 31: 케이싱

22, 32: 제1 코일 스프링

23, 33: 제2 코일 스프링

24, 34: 추

26, 36: 케이싱

27, 37: 젤

28, 38: 추

본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상하 및 좌우는, 도의 상하 및 좌우를 말하는 것으로 한다.

도 1 내지 도 4는, 본 발명의 유체 제어기의 일 실시형태를 도시하고 있다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 유체 제어기(1)는, 유체 유입 통로(고압 유체 유입 통로)(2a) 및 유체 유출 통로(저압 유체 유출 통로)(2b)를 갖고 있는 밸브 박스(2)와, 유체 유입 통로(2a)의 상향 개구의 주연부에 마련된 환형 밸브 시트(3)와, 유체 유입 통로(2a) 내에 이동 가능하게 배치되고 또한 환형 밸브 시 트(3)에 압박(폐쇄 방향으로 이동) 또는 이격(개방 방향으로 이동)되어 유체 유입 통로(2a)를 개폐하는 포펫(밸브체)(4)과, 유체 유입 통로(2a) 내에 배치되어 포펫(4)을 상향 압박하는 포펫 압박 코일 스프링(5)과, 밸브 박스(2)의 상단부에 너트(7)에 의해 하단부가 고정된 케이싱(6)과, 밸브 박스(2) 및 케이싱(6)에 의해 형성된 대략 원기둥형 공간을 하측의 밸브실(8)과 상측의 조절실(9)로 나누는 다이어프램(10)과, 밸브실(8) 내에 밸브 시트(3) 개구로부터 유체 유출 통로(2b) 개구로 통하는 통로를 형성하는 통로 형성 부재(11)와, 다이어프램(10)의 상면에 다이어프램(10)과 일체를 이루어 상하 이동하도록 부착된 원반 형상 가동 부재(12)와, 가동 부재(12)와 케이싱(6) 상단부에 이동 가능하게 배치된 스프링 리테이너(14) 사이에 개장된 압력 설정 코일 스프링(13)과, 케이싱(6) 상단부에 부착되어 스프링 리테이너(14)를 상하 이동시키는 조절 나사(15)와, 조절 나사(15)를 상하 이동시키는 핸들(16)을 구비하고 있다.

다이어프램(10)은, 예컨대 외주연부 근처에 환형의 볼록부(10a)를 갖는 대략 원판형으로 되어 있고, 그 외주연부가 케이싱(6) 하단면과 통로 형성 부재(11) 상면을 따라 협지되어 있다. 다이어프램(10)은, 외주연부를 제외한 부분이 가동부로 되어 있고, 가동 부재(12)는, 다이어프램(10)의 가동부의 외경과 거의 동일한 크기의 외경을 가지며 또한 바닥면 형상이 다이어프램(10)을 따르도록 형성되어 있고, 그 중앙부가 오목하게 되어 압력 설정 스프링(13)의 받침부가 되며, 다이어프램(10)의 환형의 볼록부(10a)에 대응하는 부분에, 방진 부재(17)가 고정되어 있다.

도 1 및 도 2에 있어서, 가동 부재(12) 이외의 구성은, 공지의 감압 밸브와 동일한 구성으로 되어 있고, 그 감압의 원리도 공지된 바와 같다. 즉, 도 1은 유체 유입 통로(2a)측의 유체 압력이 통상(저압)의 상태인 것을 도시하는 것으로, 압력 설정 코일 스프링(13)의 하향 압박력과 포펫 압박 코일 스프링(5) 및 유체 압력에 의한 상향 압박력이, 포펫(4) 및 다이어프램(10)이 밀어 내려진 상태로 균형이 잡혀 있다. 그리고, 도 2는 유체 유입 통로(2a)측의 유체 압력이 고압의 상태인 것을 나타내는 것으로, 압력 설정 코일 스프링(13)의 하향 압박력과 포펫 압박 코일 스프링(5) 및 유체 압력에 의한 상향 압박력이, 포펫(4) 및 다이어프램(10)이 밀어 올려진 상태로 균형이 잡혀 있고, 포펫(4)이 밸브 시트(3) 개구를 폐쇄하고 있음으로써, 고압의 유체의 유입이 정지되며, 유체 유출 통로(2b)에는 감압된 유체가 송출된다.

이러한 감압 작용을 발휘하는 유체 제어기(1)에서는, 고압 유체가 대유량으로 유체 유입 통로(2a)에 유입된 경우, 압력 설정 코일 스프링(13)이 유체압의 변동에 공진하고, 안정된 제어를 할 수 없게 되기 때문에, 공진을 방지하는 것이 과제로 되어 있다. 그래서, 본 발명의 유체 제어기(1)에서는, 이 공진 방지를 위해, 가동 부재(12) 및 방진 부재(17)가 부가되어 있다.

방진 부재(17)는 도 3 및 도 4에 확대하여 도시하는 바와 같이, 단면 사각형의 도넛형 형상의 케이싱(31)과, 케이싱(31)의 하벽(31a)에 하단이 고정된 제1 코일 스프링(32)과, 케이싱(31)의 상벽(31b)에 상단이 고정된 제2 코일 스프링(33)과, 양 코일 스프링(32, 33) 사이에 개재된 금속제 환형 추(34)로 이루어진다. 각 코일 스프링(32, 33)은, 케이싱(31)의 외경보다도 약간 직경이 작은 것으로 되어, 하나만 사용되고 있다. 도시는 생략하지만, 각 코일 스프링(32, 33)은, 케이싱(31)의 내경과 외경의 거리의 차가 거의 동등한 크기의 직경으로 되어, 둘레 방향으로 복수 배치하도록 하여도 좋다.

유체압이 변동함으로써, 다이어프램(10)에 이것을 진동시키는 것과 같은 외력이 작용하면, 다이어프램(10) 및 이것과 일체인 가동 부재(12)가 진동한다. 방진 부재(17)는, 그 케이싱(31)이 가동 부재(12)와 일체로 진동하고, 그 추(34)가 케이싱(31) 내에서 케이싱(31)에 대해 진동한다. 여기서, 방진 부재(17)의 고유 진동수는, 다이어프램(10)을 포함하는 가동부 전체의 고유 진동수와 동등하게 되도록 설정되고, 그 결과 다이어프램(10)을 포함하는 가동부 전체의 진동의 진폭을 작게 할 수 있어, 안정된 제어가 가능해진다.

방진 부재(17)는, 탄성체(32, 33) 사이에 개재된 추(34)를 케이싱(31)에 내장시킨 것이면, 상기 이외의 구성으로 할 수도 있고, 방진 부재(17)는, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이, 단면 사각형의 도넛형 형상의 케이싱(36)과, 케이싱(36)안에 밀봉된 젤(37)과, 젤(37) 내에 삽입되어 하벽측 및 상벽측으로부터 젤(37)에 끼워진 금속제 환형 추(38)로 이루어지는 것이 된다. 이 경우에도, 방진 부재(17)의 고유 진동수를 다이어프램(10)을 포함하는 가동부 전체의 고유 진동수와 동등하게 되도록 설정함으로써, 다이어프램(10)을 포함하는 가동부 전체의 진동의 진폭을 작게 할 수 있고, 안정된 제어가 가능해진다.

또한, 방진 부재(17)는, 하나에 한정되지 않고, 도시는 생략하지만, 도 4 및 도 5에 도시한 각각의 타입에 대해, 전체적으로 도넛형 형상이고 또한 둘레 방향으 로 분할된 복수(2∼8 정도)의 부채 형상 부분으로 이루어지도록 하여도 좋다. 이 경우, 코일 스프링을 사용하는 타입에서는, 각 부채 형상 부분마다 각각 제1 및 제2 코일 스프링이 배치된다.

방진 부재(17)는, 둘레 방향으로 소정 간격을 두고(예컨대, 90°마다 합계 4개) 배치되도록 하여도 좋고, 이 경우 하나의 방진 부재(17)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상하가 폐쇄된 원통형 케이싱(21)과, 케이싱(21)의 하벽(21a)에 하단이 고정된 제1 코일 스프링(22)과, 케이싱(21)의 상벽(21b)에 상단이 고정된 제2 코일 스프링(23)과, 양 코일 스프링(22, 23) 사이에 개재된 짧은 금속제 원기둥형 추(24)로 이루어지게 된다. 하나의 방진 부재(17)는, 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 원통형 케이싱(26)과, 케이싱(26) 내에 밀봉된 젤(27)과, 젤(27) 내에 삽입되어 하벽측 및 상벽측으로부터 젤(27)에 끼워진 짧은 금속제 원기둥형 추(28)로 이루어지는 경우도 있다.

본 발명의 유체 제어기에 의하면, 압력 제어 동작에 영향을 주지 않고, 방진성을 향상시킬 수 있기 때문에, 감압 밸브 등의 유체 제어기의 성능 향상에 기여할 수 있다.

Claims

유체 제어기 내부를 밸브실과 조절실로 구획하는 다이어프램과, 밸브실에 마련된 밸브 시트 및 밸브체와, 조절실에 마련된 압력 설정 스프링을 포함하고, 다이어프램에 가해지는 유체 압력과 압력 설정 스프링에 의한 탄성력의 밸런스의 변화에 의해, 밸브체가 밸브 시트에 대해 이동함으로써 유체의 압력이 제어되는 유체 제어기에 있어서, 다이어프램과 일체를 이루어 이동하는 가동 부재에, 방진(防振) 부재가 배치되어 있고, 방진 부재는, 탄성체 사이에 개재된 추를 케이싱에 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항에 있어서, 방진 부재는, 케이싱과, 케이싱 하벽측에 배치된 제1 코일 스프링과, 케이싱 상벽측에 배치된 제2 코일 스프링과, 양 코일 스프링 사이에 개재된 추를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항에 있어서, 방진 부재는, 케이싱과, 케이싱 내에 밀봉된 젤과, 젤 내에 삽입되어 하벽측 및 상벽측으로부터 젤에 끼워진 추를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항에 있어서, 가동 부재는, 원반형의 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 방진 부재는, 도넛형 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제5항에 있어서, 방진 부재는, 둘레 방향을 따라 복수 개로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 방진 부재는, 원반형 가동 부재에, 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.