KR20160031460A - 급속 토출밸브 구조체 및 다이아프램 펌프 - Google Patents

급속 토출밸브 구조체 및 다이아프램 펌프 Download PDF

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Abstract

급속 토출밸브 구조체(2)는 공급통로(101)로 공급되는 공기의 유량에 따라 공기가 입력측 공간(9A)으로부터 출력측 공간(9B)으로 유동하게 한다. 따라서, 토출통로(113)로부터 토출되는 공기의 유량도 변한다. 그 결과로, 유량이 한계치에 이르는 것이 방지될 수 있다.

Description

급속 토출밸브 구조체 및 다이아프램 펌프{RAPID-DISCHARGE-VALVE STRUCTURAL BODY AND DIAPHRAGM PUMP}
본 발명은 급속 토출밸브 구조체 및 다이아프램 펌프에 관한 것으로, 특히 가압 대상물에 대해 기체의 공급이 중단되면 가압 대상물에 대한 압력을 감소시키는 급속 토출밸브 구조체 및 이 급속 토출밸브 구조체를 구비한 다이아프램 펌프에 관한 것이다.
종래에는 온수 히터 또는 혈압계와 같이 가압 대상물에 가압 기체를 공급하기 위해 급속 토출밸브 구조체를 구비한 다이아프램 펌프가 사용되었다. 이러한 종류의 다이아프램 펌프에 있어서, 급속 토출밸브 구조체는 다이아프램 펌프의 토출구에 설치된다. 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 가압 공기가 가압 대상물로 공급된 후 다이아프램 펌프가 중단되면, 급속 토출밸브 구조체는 가압 대상물에 남아있는 압력을 순간적으로 대기압으로 감소시킨다. 도 5는 이러한 금속 토출밸브 구조체의 실예를 나타낸 것이다.
도 5에 나타낸 급속 토출밸브 구조체(200)는 용기(210)와, 용기(210) 내에 형성된 밸브몸체(220)와, 밸브몸체(220)에 힘을 가하기 위한 스프링(230)을 구비한다.
용기(210)는 공기가 공급되는 공급구(211)와, 가압 대상물로 공기를 공급하기 위한 토출구(212)와, 공기를 용기(210)로부터 배기시키기 위한 배기구(213)를 구비한다. 밸브몸체(220)는 용기(210) 내에 형성되어 용기(210)의 내부공간을 공급구(211)와 연결되는 입력측 공간(214)과, 토출구(212) 및 배기구(213)와 연결되는 출력측 공간(215)으로 구획시킨다. 밸브몸체(220)는 공급구(211)와 배기구(213)를 선택적으로 폐쇄하기 위한 밸브본체(221)와, 밸브본체(221)를 지지하기 위한 지지부(222)와, 입력측 공간(214)과 출력측 공간(215)을 서로 연통시키게 하기 위한 연통로(223)를 구비한다. 스프링(230)은 밸브본체(221)에 공급구(211)를 향해 힘을 가한다.
상기와 같이 구성된 급속 토출밸브 구조체에 있어서, 공기가 다이아프램 펌프의 펌프 챔버로부터 공급구(211)로 공급되면, 공기는 공급구(211)를 폐쇄하는 밸브본체(221)를 밀어 올려서 연통로(223)를 통해 입력측 공간(214)으로부터 출력측 공간(215)으로 유입된다. 이러한 상태에서, 공기는 연통로(223)를 통해 흐르기 때문에 압력 손실이 발생되며, 입력측 공간(214)의 내부 압력이 출력측 공간(215)의 내부 압력보다 더 크게 된다. 입력측 공간(214)의 압력과 출력측 공간(215)의 압력의 차이가 스프링(230)의 탄성력보다 더 크게 되면, 밸브본체(221)는 배기구(213)를 폐쇄하며, 이에 의해 토출구(212)와 배기구(213) 사이의 연결이 차단된다. 따라서 공급구(211)로 공급된 공기는 토출구(212)로부터 가압 대상물로 공급된다.
한편, 다이아프램 펌프를 중단시킴으로써 공급구(211)로의 공기의 공급이 중단되면, 연통로(223)는 입력측 공간(214)의 내부 압력과 출력측 공간(215)의 내부 압력의 차이를 감소시킨다. 따라서, 스프링(230)의 탄성력이 밸브본체(221)를 공급구(211)를 향하여 밀어 내리며, 이에 의해 토출구(212)와 배기구(213) 사이가 연결된다. 그러므로 토출구(212)를 통해 가압 대상물과 연결되는 출력측 공간(215)의 내부 압력은 대기압으로 된다.
일본 공개특허 공보 2012-172577호
그러나, 상기와 같은 급속 토출밸브 구조체에 있어서, 밸브본체(221)에 형성된 연통로(223)의 크기는 일정하며, 따라서 연통로(223)를 통과할 수 있는 공기의 유량이 제한된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 다이아프램 펌프의 모터의 회전 속도(심볼 a)가 증가하였을 때에도 그 유량(심볼 b)은 피크에 도달하였다(소정의 값을 초과하지 못했다).
본 발명의 목적은 유량이 한계치에 이르는 것을 방지할 수 있는 급속 토출밸브 구조체 및 다이아프램 펌프를 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 급속 토출밸브 구조체는 외부로부터 기체가 공급되는 공급통로와, 가압 대상물로 기체를 토출하도록 구성되는 토출통로와, 내부의 기체를 외부로 배기하도록 구성되는 배기구를 구비한 용기;와, 상기 용기 내에 설치되고, 상기 용기의 내부공간을 상기 공급통로를 구비한 입력측 공간과 상기 토출통로 및 배기구를 구비한 출력측 공간으로 구획함과 함께 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 배기구를 폐쇄하도록 구성되는 배기구 밸브몸체를 구비한 급속 토출밸브;와, 상기 입력측 공간과 상기 출력측 공간을 서로 연통하도록 구성되는 연통로;와, 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 공급통로로 공급되는 기체의 유량에 따라 기체를 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 유동하게 하고, 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되지 않으면 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로의 기체의 유동을 방지하도록 구성되는 유량 제어부;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 다이아프램 펌프는 다이아프램부를 구비한 다이아프램에 의해 형성된 펌프 챔버와, 상기 다이아프램을 지지하도록 구성된 다이아프램 홀더와, 상기 다이아프램 홀더 위에 배치된 파티션과, 상기 파티션 위에 배치된 급속 토출밸브 구조체와, 상기 다이아프램부를 변형시킴으로써 상기 펌프 챔버를 확장 및 수축시키도록 구성된 구동기구를 포함하고, 상기 파티션은 상기 펌프 챔버가 기체를 흡입하게 하도록 구성되는 흡입통로와, 기체를 상기 펌프 챔버로부터 출력시키도록 구성된 출력통로를 구비하며, 상기 다이아프램 홀더와 파티션 및 급속 토출밸브 구조체는 적층된 상태로 일체화되며, 상기 출력통로를 통한 기체의 출력은 상기 공급통로로 공급되고, 상기 급속 토출밸브 구조체는 외부로부터 기체가 공급되는 공급통로와, 가압 대상물로 기체를 토출하도록 구성되는 토출통로와, 내부의 기체를 외부로 배기하도록 구성되는 배기구를 구비한 용기;와, 상기 용기 내에 설치되고, 상기 용기의 내부공간을 상기 공급통로를 구비한 입력측 공간과 상기 토출통로 및 배기구를 구비한 출력측 공간으로 구획함과 함께 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 배기구를 폐쇄하도록 구성되는 배기구 밸브몸체를 구비한 급속 토출밸브;와, 상기 입력측 공간과 상기 출력측 공간을 서로 연통하도록 구성되는 연통로;와, 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 공급통로로 공급되는 기체의 유량에 따라 기체를 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 유동하게 하고, 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되지 않으면 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로의 기체의 유동을 방지하도록 구성되는 유량 제어부;를 포함한다.
본 발명에 있어서, 기체는 상기 공급통로로 공급되는 기체의 유량에 따라 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 유동한다. 따라서, 상기 토출통로로부터 토출되는 기체의 유량도 또한 변하며, 그 결과로 유량이 한계치에 이르는 것이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다이아프램 펌프의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 다이아펌프의 모터의 회전 속도와 배출구로부터 배출되는 공기의 유량 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프의 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 급속 토출밸브 구조체가 독립된 구성 요소로 되는 경우의 단면도이다.
도 5는 종래의 급속 토출밸브 구조체의 단면도이다.
도 6은 종래의 다이아프램 펌프의 모터의 회전 속도와 금속 토출밸브 구조체의 토출구로부터 토출되는 공기의 유량 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
<다이아프램 펌프의 배치>
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 다이아프램 펌프는 다이아프램 펌프본체(1)와 급속 토출밸브 구조체(2)를 구비한다.
<다이아프램 펌프본체의 배치>
다이아프램 펌프본체(1)는 모터(3)와, 모터(3)가 고정되는 케이스(4)와, 케이스(4)에 수용된 구동기구(5)와, 케이스(4) 위에 배치된 다이아프램 홀더(6)와, 다이아프램 홀더(6)에 의해 지지되는 다이아프램(7)과, 다이아프램 홀더(6) 위에 배치된 파티션(8)을 구비한다.
케이스(4)는 예컨대 수지로 만들어진, 일단부가 폐쇄된 통형의 부재이다. 케이스(4)의 상부는 개방되고, 모터(3)는 평면도에서 거의 사각형상을 가진 바닥부의 외측에 고정된다. 모터(3)의 출력축(3a)이 케이스(4)의 바닥부에 형성된 홀(4a)로부터 케이스(4) 내로 삽입된다.
구동기구(5)는 모터(3)의 출력축(3a)에 고정되는 크랭크 베이스(51)와, 크랭크 베이스(51)에 고정되는 일단부를 가진 구동축(52)과, 구동축(52)의 타단부가 축방향으로 부착되는 구동체(53)를 구비한다.
크랭크 베이스(51)는 예컨대 수지로 만들어지는 거의 원주형의 부재(columnar member)이다. 크랭크 베이스(51)의 바닥면의 중앙부에는 모터(3)의 출력축(3a)이 압입되는 홀(51a)이 형성된다. 크랭크 베이스(51)의 상면의 중앙부로부터 이격된 위치에는 구동축(52)의 일단부를 고정하기 위한 홀(51b)이 형성된다.
구동축(52)의 일단부는 크랭크 베이스(51)가 모터(3)의 출력축(3a)에 고정된 상태에서 홀(51b)에 고정된다. 구동축(52)은 출력축(3a)에 대해 경사지며, 구동체(53)를 회전 가능하게 피벗 지지한다.
구동체(53)는 예컨대 수지로 만들어진 부재이며, 원주형의 베이스(53a)의 일단부로부터 베이스(53a)의 축에 수직한 방향으로 연장하는 한 쌍의 구동부재(53b)를 구비한다. 구동체(53)의 구동축(52)의 타단부는 베이스(53a)의 바닥면에 형성된 홀(53d) 내로 삽입되며, (후술될) 다이아프램(7)의 피스톤(72)과 일체로 되는 돌출부(73)가 구동부재(53b)에 형성된 록킹 홀(53c)에 의해 록킹된다. 그러므로, 출력축(3a)이 모터(3)에 의해 구동되어 회전하면, 구동축(52)은 크랭크 베이스(51)와 함께 경사진 상태에서 회전하며, 구동체(53)의 한 쌍의 구동부재(53b) 및 구동부재(53b)에 의해 록킹된 피스톤(73)들이 도 1에서 수직방향으로 왕복 운동한다. 따라서 구동기구(5)는 모터(3)의 회전을 피스톤(73)들의 수직 왕복운동으로 전환시킨다.
다이아프램 홀더(6)는 예컨대 수지로 만들어진, 일단부가 폐쇄된 통형의 부재이다. 다이아프램 홀더(6)의 상판에는 평면도에서 원주방향으로 180°의 간격으로 이격된 한 쌍의 홀딩 홀(61)이 형성된다. (후술될) 다이아프램(7)의 다이아프램부(71)는 한 쌍의 홀딩 홀(61)에 의해 지지된다.
다이아프램(7)은 고무와 같은 유연성 재료로 형성된다. 다이아프램(7)은 평면도에서 원주방향으로 서로 180°의 간격으로 이격된 두 개의 반구형의 다이아프램부(71) 및 평면도에서 거의 사각형상을 가지며 두 다이아프램부(71)의 상단부를 연결하는 플랜지(34)가 일체로 되어 형성된다. 피스톤(73)은 각 다이아프램부(71)의 정점(apex)에 형성되며, 록킹될 돌출부(74)는 각 피스톤(73)의 일단과 일체로 된다. 다이아프램(7)과 일체로 되는 흡입 밸브체(75)는 각 다이아프램부(71)의 개방 단부의 일부로부터 수평으로 돌출한다.
전술한 바와 같이 구성된 다이아프램(7)은 다이아프램부(71)들을 홀딩 홀(61)들 내로 삽입하고 다이아프램부(71)들의 돌출부(74)들을 탄성 변형시키면서 이 돌출부(74)들을 구동체(53)들의 록킹 홀(53d) 내로 가압함으로써 다이아프램 홀더(6)에 의해 지지된다. 따라서 다이아프램(7)을 지지하는 다이아프램 홀더(6)는 케이스(4)의 상부 개방 단부에 위치된다.
파티션(8)은 예컨대 수지로 만들어지고 평면도에서 거의 사각 형상을 가진 판 형상의 부재이다. 파티션(8)은 다이아프램(7)을 다이아프램 홀더(6)와 함께 샌드위치시키도록 다이아프램 홀더(6)의 상판에 위치된다. 따라서, 파티션(8)은 다이아프램(7)의 각 다이아프램부(71)와 함께 펌프 챔버(70)를 형성한다.
파티션(8)의 거의 중앙부에는 각 펌프 챔버(70)를 (후술될) 공급공간(105)과 연통하게 하기 위한 출력통로(81)가 형성된다. 파티션(8)의 외연 근처에는 각 펌프 챔버(70)를 (후술될) 흡입공간(103)과 연통하게 하기 위한 흡입통로(82)가 형성된다. 흡입 밸브체(75)는 흡입통로(82)의 하단부에 위치된다. 흡입 밸브체(75)는 펌프 챔버(70)로부터 흡입통로(82)로의 역류를 조절한다. 파티션(8)의 상면의 중앙부에는 돌출부(83)가 입설된다. 출력통로(81)의 상단을 폐쇄하고 출력통로(81)를 통해 펌프 챔버(70)로의 공기의 역류를 조절하기 위한 토출 밸브체(84)가 이 돌출부(83)에 부착된다.
<급속 토출밸브 구조체의 배치>
급속 토출밸브 구조체(2)는 하부 하우징(10)과 상부 하우징(11)을 구비한 용기(9)와, 하부 하우징(10)과 상부 하우징(11) 사이에서 샌드위치되도록 용기(9) 내에 설치된 급속 토출밸브(12)를 구비한다. 급속 토출밸브(12)는 용기(9)의 내부공간을 하부 하우징(10) 측에 있는 입력측 공간(9A)과 상부 하우징(11) 측에 있는 출력측 공간(9B)으로 구획한다.
하부 하우징(10)은 수지 등으로 만들어지고 평면도에서 거의 사각형상을 가진 판형 부재이다. 통형의 측벽(101)이 하부 하우징(10)의 하면의 외주연에 입설되고, 통형의 파티션(102)이 하부 하우징(10)의 하면의 중앙부에 입설된다.
하부 하우징(10)은 파티션(8) 위에 위치되고, 하부 하우징(10)의 하면, 측벽(101), 그리고 파티션(102)은 파티션(8)의 상면과 협동하여 흡입공간(103)을 형성한다. 흡입공간(103)은 측벽(101)에 형성된 유입통로(104)를 통해 외부와 연통한다. 하부 하우징(10)의 하면과 파티션(102)은 파티션(8)의 상면과 협동하여 공급공간(105)을 형성한다. 공급공간(105)은 하부 하우징(10)의 중앙부에 형성된 공급통로(106)를 통해 입력측 공간(9A)과 연통한다.
하부 하우징(10)의 상면에는 통형의 체크밸브 시트(107)가 공급통로(106)로부터 이격된 위치에 입설된다. 체크밸브 시트(107)와 공급통로(106) 사이에는 원주형의 돌출부(108)가 입설된다.
상부 하우징(11)은 예컨대 수지로 만들어진, 일단부가 폐쇄된 통형의 부재이다. 상부 하우징(11)의 하면은 개방되며, 대기로 개방된 배기구(111a)를 가진 배기 원통부(111)가 평면도에서 거의 사각 형상을 가진 상판의 하면에서 입설된다. 배기 원통부(111)의 하단면에는 배기구 밸브시트(111b)가 형성된다. 상부 하우징(11)의 상판의 상면에는 통형의 돌출부(112)가 배기 원통부(111)로부터 이격된 위치에서 입설된다. 돌출부(112)의 상단부에는 통형의 토출통로(113)가 입설된다.
급속 토출밸브(12)는 전체적으로 고무와 같은 탄성 재료에 의해 평면도에서 거의 사각 형상을 가진 판으로 형성된 밸브 몸체이다. 급속 토출밸브(12)는 배기구 밸브시트(111b)에 대응하는 위치에 형성된 배기구 밸브몸체(121)와, 체크밸브 시트(107)에 대응하는 위치에 형성된 체크밸브 몸체(122)와, 배기구 밸브몸체(121)와 체크밸브 몸체(122) 사이에 형성되어 이 요소들을 연결하는 연결부(123)와, 배기구 밸브몸체(121)와 체크밸브 몸체(122) 및 연결부(123)의 주위에 형성된 지지부(124)가 일체로 형성된 것이다.
배기구 밸브몸체(121)는 배기구 밸브시트(111b)와 하부 하우징(10)의 내면에 선택적으로 압접되는 디스크형의 배기구 밸브본체(121a)와, 배기구 밸브본체(121a)의 주위에 형성된 배기구 밸브본체 지지부(121b)를 구비한다. 배기구 밸브본체(121a)는 배기구 밸브본체(121a)가 배기구 밸브시트(111b)와 하부 하우징(10)에 압접될 때 변형(strain)이 발생하지 않는 정도의 강성을 가지며, 배기구 밸브본체 지지부(121b)보다 더 두껍게 되도록 형성된다. 배기구 밸브본체 지지부(121b)는 쉽게 구부려지도록 곡선의 단면으로 형성된다.
체크밸브 몸체(122)는 상향으로 돌출한 원뿔대의 형상을 가진 통형으로 형성된다. 상부 바닥, 즉 말단부의 개구의 내경은 체크밸브 시트(107)의 외형과 동일하게 이루어진다. 한편, 하부 바닥, 즉 연결부(123) 및 지지부(124)에 연결되는 기단부의 개구의 내경은 체크밸브 시트(107)의 외형보다 더 크게 이루어진다. 체크밸브 몸체(122)는 체크밸브 시트(107)와 함께 유량 제어부로서 체크밸브를 형성하는 바, 즉 공기가 입력측 공간(9A)에서 출력측 공간(9B)으로 흐르게 하고, 공기가 출력측 공간(9B)에서 입력측 공간(9A)으로 흐르는 것을 방지한다.
연결부(123)에는 하부 하우징(10)의 돌출부(108)의 외경보다 더 큰 내경을 가진 연통홀(123a)이 형성된다.
급속 토출밸브(12)는 체크밸브 몸체(122)가 체크밸브 시트(107)에 삽입되고 돌출부(108)가 연통홀(123a)에 삽입된 상태에서 하부 하우징(10)의 상판의 상면에 위치된다. 이러한 상태에서, 상부 하우징(11)은 압축 코일 스프링(114)이 배기 원통부(111)의 외주면에 탄성적으로 부착된 상태에서 하부 하우징(10) 위에 위치된다. 따라서 급속 토출밸브(12)는 지지부(124)가 하부 하우징(10)의 상판의 상면 외연부와 상부 하우징(11)의 측벽 하단부 사이에서 샌드위치된 상태로 용기(9)의 내부에서 지지된다.
따라서, 급속 토출밸브(12)는 용기(9)의 내부를 공급통로(106)를 구비한 입력측 공간(9A)과 배기구(111a)와 토출통로(113)를 구비한 출력측 공간(9B)으로 구획한다. 입력측 공간(9A)과 출력측 공간(9B)은 연통홀(123a)과 돌출부(108) 사이의 갭인 연통로(123b)를 통해 서로 연통한다. 다이아프램 펌프(1)가 구동되지 않는 상태에서, 배기구 밸브본체(121a)는 압축 코일 스프링(114)에 의해 하부 하우징(10)의 상면에 압접된다. 이러한 상태에서, 체크밸브 몸체(122)의 상부 바닥 단부는 하부 하우징(10)의 체크밸브 시트(107)의 개방단 측면에 당접되며, 하부 바닥 단부는 체크밸브 시트(107)의 기단부 측면과 이격된다.
모터(3), 케이스(4), 다이아프램 홀더(6), 다이아프램(7), 파티션(8), 그리고 급속 토출밸브 구조체(2)는 이 순서로 적층되고 접착제 등으로 인접 부재들을 고정시킴으로써 일체화된다. 대안으로, 이 부재들은 예컨대 상부 하우징(11)을 모터를 향해 가압한 상태로 고정하는 스프링을 사용함으로써 일체화된다.
<다이아프램 펌프의 작동>
다음으로, 전술한 다이아프램 펌프의 작동에 대해 설명할 것이다.
본 실시예에 따라 다이아프램 펌프의 모터(3)에 의해 구동됨으로써 출력축(3a)이 회전하면, 구동기구(5)는 피스톤(73)을 수직으로 왕복 운동시켜서 두 다이아프램부(71)가 교대로 변형하고 두 펌프 챔버(70)가 교대로 확장 및 수축한다.
펌프 챔버(70)가 확장하면 펌프 챔버(70)에 부압이 형성되어서, 대기 중의 공기가 흡입공간(103)과 흡입통로(82)를 통해 유입통로(104)로부터 펌프 챔버(70) 내로 흡입된다. 반면에, 펌프 챔버(70)가 수축하면 펌프 챔버(70)의 내부 기압이 증가하며, 따라서 펌프 챔버(70) 내의 공기는 출력통로(81)를 통해 공급공간(105)으로 출력되고, 공급통로(106)를 통해 공급공간(105)으로부터 급속 토출밸브 구조체(2)의 용기(9) 내의 입력측 공간(9A)으로 입력된다.
입력측 공간(9A)으로 입력된 공기는 돌출부(108)가 삽입되는 연통홀(123a)과 돌출부(108) 사이의 갭인 연통로(123b)를 통해 출력측 공간(9B)으로 들어간다.
이러한 상태에서, 공기가 연통로(123b)를 통과하기 때문에 압력 손실이 발생하며, 따라서 입력측 공간(9A)의 내부 압력이 출력측 공간(9B)의 내부 압력보다 더 크게 된다. 입력측 공간(9A)의 내부 압력과 출력측 공간(9B)의 내부 압력 사이의 차이가 압축 코일 스프링(114)의 탄성력보다 더 크게 되면, 배기구 밸브몸체(121)는 배기구 밸브시트(111b)를 폐쇄하며, 이에 의해 배기구(111a)와 토출통로(113) 사이가 차단된다. 따라서 출력측 공간(9B) 내의 공기는 토출통로(113)로부터 토출된다.
다이아프램 펌프본체(1)로부터 급속 토출밸브 구조체(2)로 공급되는 공기의 유량이 소정의 유량과 같거나 적으면, 체크밸브 몸체(122)는 그 말단부가 체크밸브 시트(107)의 외주면에 당접한 상태를 유지한다. 즉, 체크밸브 몸체(122)의 두께는 체크밸브 몸체(122)와 체크밸브 시트(107)를 구비하는 체크밸브가 폐쇄된 상태로 유지되도록 설정된다. 그러므로, 다이아프램 펌프본체(1)로부터 급속 토출밸브 구조체(2)로 공급되는 공기의 유량이 소정의 유량과 같거나 적으면, 오직 연통로(123b)를 통과한 공기만이 토출통로(113)로부터 토출된다.
다이아프램 펌프본체(1)로부터 급속 토출밸브 구조체(2)로 공급되는 공기의 유량이 소정의 유량을 초과하는 경우, 공기의 압력이 체크밸브 몸체(122)의 탄성력을 넘어서게 되고, 체크밸브 몸체(122)의 말단부가 체크밸브 시트(107)로부터 떨어지게 이동하여 체크밸브 몸체(122)와 체크밸브 시트(107)로 이루어진 체크밸브가 개방된다. 따라서, 급속 토출밸브 구조체(2)로 공급되는 공기는 연통로(123b) 및 체크밸브 몸체(122)와 체크밸브 시트(107) 사이에 형성된 캡을 통해 입력측 공간(9A)으로부터 출력측 공간(9B)으로 입력되고 토출통로(113)를 통해 토출된다.
모터(3)의 회전 속도가 상승하면, 펌프 챔버(70)가 확장과 수축을 반복하는 속도가 상승하여 입력측 공간(9A)으로 공급되는 공기의 유량이 증가한다. 공기의 유량이 증가하면, 체크밸브 몸체(122)의 말단부에 작용하는 압력이 증가하여 체크밸브 몸체(122)의 말단부가 체크밸브 시트(107)로부터 더 떨어지게 이동한다. 이에 의해 체크밸브 몸체(122)와 체크밸브 시트(107) 사이의 갭의 면적이 증가되며, 이에 따라 이 갭을 통과하는 공기의 유량을 증가시키게 된다. 그 결과로, 토출통로(113)로부터 토출되는 공기의 유량도 또한 증가한다.
한편, 모터(3)의 회전 속도가 떨어지면, 공급통로(106)로 공급되는 공기의 유량이 감소하여 체크밸브 몸체(122)의 말단부에 작용되는 압력이 감소하고, 체크밸브 몸체(122)의 말단부가 체크밸브 시트(107)에 근접하게 이동한다. 이에 의해 체크밸브 몸체(122)의 말단부와 체크밸브 시트(107) 사이의 갭의 면적이 감소되며, 이에 따라 이 갭을 통과하는 공기의 유량을 감소시키게 된다. 그 결과로, 토출통로(113)로부터 토출되는 공기의 유량이 감소한다.
전술한 바와 같이, 체크밸브 몸체(122)와 체크밸브 시트(107)를 구비한 유량 제어부로서의 체크밸브에 있어서, 그것들 사이에 형성된 갭의 면적은 모터(3)의 회전 속도에 따라 변한다. 그러므로, 토출통로(113)로부터 토출되는 공기의 유량도 또한 모터(3)의 회전 속도에 따라 변한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 유량(심볼 b)은 모터(3)의 회전 속도(심볼 a)가 올라가면 증가하고, 모터(3)의 회전 속도가 내려가면 감소한다. 이것은 토출통로(113)로부터 가압 대상물로 공급되는 공기의 유량이 한계치에 이르는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.
모터(3)를 중지시킴으로써 공급통로(106)로의 공기의 공급이 중단되면, 연통로(123b)는 입력측 공간(9A)의 내부 압력과 출력측 공간(9B)의 내부 압력 사이의 차이를 감소시킨다. 따라서, 압축 코일 스프링(114)의 탄성력이 배기구 밸브몸체(121)를 밀어 내려서 배기구(111a)와 토출통로(113)가 서로 연통한다. 그 결과로, 토출통로(113)를 통해 가압 대상물에 연결된 출력측 공간(9B)의 내부 압력은 대기압으로 된다.
전술한 바와 같은 본 실시예에 있어서, 공급통로(106)로 공급되는 공기의 유량에 따라 공기는 입력측 공간(9A)으로부터 출력측 공간(9B)으로 흐르며, 따라서 토출통로(113)로부터 토출되는 공기의 유량도 또한 변한다. 그 결과로, 유량이 한계치에 이르는 것이 방지될 수 있다.
본 실시예는 예컨대 압축 코일 스프링(114)이 배기구 밸브본체(121a)를 하부 하우징(10)을 향해 밀어 내리는 경우를 취함으로써 설명된 것임을 부기한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니며, 배기구 밸브본체 지지부(121b)가 배기구 밸브본체(121a)를 하부 하우징(10)을 향해 밀어 내리도록 형성된다면 압축 코일 스프링(114)은 형성될 필요가 없다.
<제2 실시예>
제1 실시예에서는 연통로(123b)가 급속 토출밸브(12)에 형성되는 경우가 설명되었다. 그러나, 연통로가 형성되는 위치는 금속 토출밸브(12)로 제한되지 않으며, 용기(9)와 같이 어떠한 위치에도 자유롭게 설정될 수 있다. 도 3에 도시된 제2 실시예에 있어서, 연통로(123b)를 형성하는 돌출부(108)와 연통홀(123a) 대신에, 연통로로서의 그루브(115)가 하부 하우징(10)의 체크밸브 시트(107)에 형성된다. 그루브(115)는 체크밸브 시트(107)의 축방향을 따라 체크밸브 시트(107)의 거의 중앙부로부터 말단부까지 체크밸브 시트(107)의 외주면에 형성된다. 그루브(115)는 체크밸브 시트(107)의 외주면에 당접하는 체크밸브 몸체(122)의 말단부와 함께 갭을 형성하며, 이 갭은 연통로로서 기능한다. 이 연통로가 전술한 바와 같이 용기(9)에 형성될 때에도 입력측 공간(9A)의 내부 압력은 출력측 공간(9B)과 연통할 수 있다.
<독립된 급속 토출밸브 구조체>
각 제1 및 제2 실시예에 있어서, 급속 토출밸브 구조체가 다이아프램 펌프의 하나의 구성요소로서 형성되는 경우가 설명되었다. 그러나, 급속 토출밸브 구조체는 또한 다이아프램 펌프와 독립적으로 형성될 수도 있다. 도 4에 도시된 급속 토출밸브 구조체(2')에 있어서, 도 1에 도시된 다이아프램 펌프의 급속 토출밸브 구조체(2)의 구성요소들과 동일한 구성요소들은 동일한 명칭과 부호가 부여되며, 그것에 대한 설명은 생략될 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 급속 토출밸브 구조체(2')는 하부 하우징(10')과 상부 하우징(11)을 구비한 용기(9')와, 용기(9')에 수용된 급속 토출밸브(12)를 구비한다.
하부 하우징(10')의 하면의 거의 중앙부에는 통형의 공급통로(109)가 입설된다. 하부 하우징(10')의 상면에는 돌출부(108)와 체크밸브 시트(107)가 입설된다.
전술한 바와 같이 독립된 배치를 가진 급속 토출밸브 구조체(2')에 있어서, 공기는 공급통로(109)를 통해 외부로부터 공급되며, 공급된 공기는 토출통로(113)로부터 토출된다. 이러한 경우에서, 토출통로(113)로부터 토출되는 공기의 유량은 공급통로(109)로 공급되는 유량에 따라 변한다. 이것은 전술한 다이아프램 펌프의 경우에서와 같이 동일한 방식으로 유량이 한계치에 이르는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.
물론 도 3에 도시된 다이아프램 펌프의 경우와 동일한 방식으로 급속 토출밸브 구조체(2')의 연통로를 형성하는 것도 또한 가능하다는 것을 부기한다.
1: 다이아프램 펌프본체 2, 2': 급속 토출밸브 구조체
5: 구동기구 6: 다이아프램 홀더
7, 71: 다이아프램 8: 파티션
9: 용기 9A: 입력측 공간
9B: 출력측 공간 12: 급속 토출밸브
72: 피스톤 81: 출력통로
82: 흡입통로 107: 체크밸브 시트
109: 공급통로 111a: 배기구
113: 토출통로 121: 배기구 밸브몸체
122: 체크밸브 몸체 123b: 연통로

Claims (8)

  1. 외부로부터 기체가 공급되는 공급통로와, 가압 대상물로 기체를 토출하도록 구성되는 토출통로와, 내부의 기체를 외부로 배기하도록 구성되는 배기구를 구비한 용기;
    상기 용기 내에 설치되고, 상기 용기의 내부공간을 상기 공급통로를 구비한 입력측 공간과 상기 토출통로 및 배기구를 구비한 출력측 공간으로 구획함과 함께 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 배기구를 폐쇄하도록 구성되는 배기구 밸브몸체를 구비한 급속 토출밸브;
    상기 입력측 공간과 상기 출력측 공간을 서로 연통하도록 구성되는 연통로; 및
    기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 공급통로로 공급되는 기체의 유량에 따라 기체를 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 유동하게 하고, 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되지 않으면 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로의 기체의 유동을 방지하도록 구성되는 유량 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 토출밸브 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량 제어부:는
    원뿔대의 형상을 가지며, 상기 배기구 밸브몸체와 함께 상기 급속 토출밸브에 일체화되고, 그 하부 바닥 단부에서 지지되는 통형의 체크밸브 몸체; 및
    상기 입력측 공간에서 상기 출력측 공간을 향해 입설되며, 상기 체크밸브 몸체 내로 삽입되고, 상기 체크밸브 몸체의 상부 바닥 단부에 당접하는 말단부 원주면(distal-end circumferential surface)과, 상기 체크밸브 몸체의 상기 하부 바닥 단부와 이격되는 기단부 원주면(proximal-end circumferential surface)을 가진 원주형(columnar)의 체크밸브 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 토출밸브 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연통로는 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 돌출하는 돌출부와, 상기 돌출부의 외경보다 더 큰 내경을 가지며 상기 돌출부가 결합되는 연통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 토출밸브 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연통로는 상기 체크밸브 시트의 원주면에 형성되는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 토출밸브 구조체.
  5. 다이아프램부를 구비한 다이아프램에 의해 형성된 펌프 챔버;
    상기 다이아프램을 지지하도록 구성된 다이아프램 홀더;
    상기 다이아프램 홀더 위에 배치된 파티션;
    상기 파티션 위에 배치된 급속 토출밸브 구조체; 및
    상기 다이아프램부를 변형시킴으로써 상기 펌프 챔버를 확장 및 수축시키도록 구성된 구동기구;를 포함하고,
    상기 파티션은 상기 펌프 챔버가 기체를 흡입하게 하도록 구성되는 흡입통로와, 상기 기체를 상기 펌프 챔버로부터 출력시키도록 구성된 출력통로를 구비하며,
    상기 다이아프램 홀더와 파티션 및 급속 토출밸브 구조체는 적층된 상태로 일체화되며,
    상기 출력통로를 통한 기체의 출력은 상기 공급통로로 공급되고,
    상기 급속 토출밸브 구조체:는
    외부로부터 기체가 공급되는 공급통로와, 가압 대상물로 기체를 토출하도록 구성되는 토출통로와, 내부의 기체를 외부로 배기하도록 구성되는 배기구를 구비한 용기;
    상기 용기 내에 설치되고, 상기 용기의 내부공간을 상기 공급통로를 구비한 입력측 공간과 상기 토출통로 및 배기구를 구비한 출력측 공간으로 구획함과 함께 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 배기구를 폐쇄하도록 구성되는 배기구 밸브몸체를 구비한 급속 토출밸브;
    상기 입력측 공간과 상기 출력측 공간을 서로 연통하도록 구성되는 연통로; 및
    기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되면 상기 공급통로로 공급되는 기체의 유량에 따라 기체를 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 유동하게 하고, 기체가 상기 공급통로를 통해 상기 입력측 공간으로 공급되지 않으면 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로의 기체의 유동을 방지하도록 구성되는 유량 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유량 제어부:는
    원뿔대의 형상을 가지며, 상기 배기구 밸브몸체와 함께 상기 급속 토출밸브에 일체화되고, 그 하부 바닥 단부에서 지지되는 통형의 체크밸브 몸체; 및
    상기 입력측 공간에서 상기 출력측 공간을 향해 입설되며, 상기 체크밸브 몸체 내로 삽입되고, 상기 체크밸브 몸체의 상부 바닥 단부에 당접하는 말단부 원주면(distal-end circumferential surface)과, 상기 체크밸브 몸체의 상기 하부 바닥 단부와 이격되는 기단부 원주면(proximal-end circumferential surface)을 가진 원주형(columnar)의 체크밸브 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연통로는 상기 입력측 공간으로부터 상기 출력측 공간으로 돌출하는 돌출부와, 상기 돌출부의 외경보다 더 큰 내경을 가지며 상기 돌출부가 결합되는 연통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연통로는 상기 체크밸브 시트의 원주면에 형성되는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아프램 펌프.
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