KR20230160162A - 다이어프램 및 다이어프램 밸브 - Google Patents

Abstract

다이어프램 밸브(100)는 밸브 본체(10), 다이어프램(20), 보닛(40), 및 컴프레서(60)를 포함한다. 다이어프램(20)은 제1 두께(T1)를 가진 만곡판 형상의 제1 부분(21)과, 제1 부분(21)의 외측을 둘러싸며 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)를 가지고 단차를 이루는 평면판 형상의 제2 부분(22)을 포함한다. 제2 부분(22)은 제1 부분(21)의 외측을 둘러싼 씰링 밴드(SB)를 포함한다. 보닛(40)은 제1 부분(21)의 일부를 수용하는 내단부(43)를 가지며, 내단부(43)의 Z방향의 크기(G)는 제1 두께와 제2 두께의 차이(T1 - T2)보다도 크다.

Description

다이어프램 및 다이어프램 밸브{DIAPHRAGM AND DIAPHRAGM VALVE}

본 발명은 다이어프램 및 다이어프램 밸브에 관한 것이다.

도 8a는 종래의 다이어프램 밸브(100a)의 단면도이다. 도 8a의 우측 절반이 열린 상태(S1)를 나타내고, 좌측 절반이 닫힌 상태(S2)를 나타낸다. 다이어프램 밸브(100a)는 밸브 본체(10), 다이어프램(20a), 보닛(40a) 및 컴프레서(60)를 구비한다.

밸브 본체(10)는 제1 유로와 제2 유로(C1 및 C2) 사이에 위치한다. 보닛(40a)은, 컴프레서(60)를 수용하고, 다이어프램(20a)의 외주부를 밸브 본체(10)를 향해 밀어 누른 상태에서 볼트(30) 및 너트(50)에 의하여 밸브 본체(10)에 고정된다. 다이어프램(20a)의 중심부가 컴프레서(60)에 고정되어 있고, 컴프레서(60)는 보닛(40a)의 내부에서 왕복운동한다. 이에 따라, 다이어프램(20a)은, 밸브 본체(10)와 함께 유로(C1와 C2) 사이의 유체의 연통로를 구성하는 열린 상태(S1)와, 유로(C1와 C2) 사이를 막는 닫힌 상태(S2)로 절환된다.

다이어프램 밸브(100a)에 포함되는 부품 중 밸브 본체(10)와 다이어프램(20a)만이 유체와 접하도록 되어 있고, 컴프레서(60)를 포함하는 구동기구는 연통로로부터 격리되어 있다. 이러한 다이어프램 밸브는 유체가 구동기구에 닿아 오염되는 일이 없고 구동기구가 유체에 닿아 열화되는 일도 없다는 특징을 가지며 의약품 제조공장, 반도체 제조공장, 화학플랜트 등에서 널리 사용되고 있다.

다이어프램(20a)은 쿠션 고무(20c)와 씰링 부품(20s)을 포함한다. 씰링 부품(20s)은 플루오르 수지인 PTFE(polytetrafluoroethylene)로 구성되어, 내약품성이 우수하다. 쿠션 고무(20c)는 씰링 부품(20s)보다도 탄성률이 작은 재료로 구성되어 밸브 본체(10)나 컴프레서(60)의 형상에 약간의 개체 차이가 있더라도 다이어프램(20a)을 밸브 본체(10)에 빈틈없이 밀착시킨다.

JP 1985-014232 B

유체가 다이어프램 밸브(100a)의 외부에 누출되는 것을 방지하기 위해, 즉 외부 씰링을 하기 위해, 다이어프램(20a)의 외주부와 밸브 본체(10)와의 씰링 면압(sealing surface pressure)을 확보하는 것이 중요하다. 이 씰링 면압은 볼트(30) 및 너트(50)의 조임에 따른 쿠션 고무(20c)의 압축반력(壓縮反力)에 의해 발생한다.

도 8b는 쿠션 고무(20c)의 압축반력의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8b의 가로축은 볼트(30) 및 너트(50)의 조임 시로부터의 경과시간(T)을 로그 스케일(log scale)로 나타내고, 세로축은 압축반력(F)을 나타낸다. 꺾은선(F1)은 첫 번째 조임 후의 특성을 나타내고, 직선(F2)은 두 번째 조임 후 특성을 나타낸다. 쿠션 고무(20c)의 압축반력(F)은 첫 번째 조임 직후 급격히 저하되지만, 조임 후 약 1시간 경과하면 압축반력(F)이 안정되고, 그 후에는 경과시간(T)의 로그에 거의 비례하여 저하된다. 압축반력(F)이 안정된 후에, 첫 번째의 조임 시와 같은 조임 토크로 볼트(30) 및 너트(50)를 다시 조이면 압축반력(F)은 어느 정도 회복되고, 그 후 급격하게 저하되지 않고 경과시간(T)의 로그에 거의 비례하여 저하된다. 따라서 다이어프램 밸브(100a)의 조립 공정은 규정된 조임 토크에 의한 볼트(30) 및 너트(50)의 조임 후에, 예를 들어 4 시간 후에 다시 규정된 조임 토크에 의한 조임을 포함하는 것이 바람직하다.

그렇기는 하지만, 씰링 면압을 확보하기 위하여 시간을 들여 볼트(30) 및 너트(50)의 2회의 조임을 요하는 것은 조립 공정을 번잡하게 하고, 시공 효율의 저하를 초래하는 경우가 있다.

한편, 볼트(30) 및 너트(50)의 조임 토크를 크게 하면, 다이어프램(20a)의 외주부와 밸브 본체(10)의 씰링 면압이 높아져 외부 씰링 성능이 향상될 가능성이 있다.

그렇기는 하지만, 과도한 조임 토크로 볼트(30) 및 너트(50)를 조이면, 쿠션 고무(20c)의 튀어나옴이 발생하여 압축반력(F)이 저하되고, 다이어프램(20a)의 외주부와 밸브 본체(10)의 씰링 면압이 오히려 저하될 수 있다. 도 8c 내지 도 8e 각각은 도 8a의 둘레부(VIIICDE)의 확대도이고, 도 8c는 볼트(30) 및 너트(50)의 조임 전의 상태, 도 8d는 적정 토크에 의한 조임 시의 상태, 도 8e는 과도한 토크에 의한 조임 시의 상태를 나타낸다. 적정 토크에 의한 조임 시에도 쿠션 고무(20c)가 약간 변형되어 튀어나오지만 적절한 압축반력(F)이 얻어진다. 과도한 토크에 의한 조임 시에는 쿠션 고무(20c)가 크게 튀어나와 적절한 압축반력(F)이 얻어지지 않는다.

특허문헌 1(일본 특허공고공보 제1985-14232호)에는 다이어프램(2)의 주변부에 단차를 마련하고, 외측을 얇은 가스켓부(2b)로 하며, 내측을 두꺼운 부분(2c)으로 한 다이어프램 밸브가 기재되어 있다. 도 9a 내지 도 9c는 특허문헌 1의 몇 가지 도면을 나타낸다. 특허문헌 1에 따르면 다이어프램(2)의 주변부분이 얇은 가스켓부(2b)로 되면서 볼트(3) 및 너트(5)의 조임 시의 외반경 방향으로의 튀어나옴이 억제된다. 따라서 조임에 의해 부여되는 가스켓부(2b)의 조임 응력이 안정된다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 있어서는 다이어프램(2)과 밸브 본체(1)의 씰링을 행하는 씰링 밴드(2a)가 두꺼운 부분(2c)에 마련되어 있다.

그렇기는 하지만, 씰링 밴드(2a)에 의한 씰링을 행하기 위해서는 보닛(4)의 내단부(4c)에 의해 씰링 밴드(2a)를 포함하는 두꺼운 부분(2c)을 눌러, 충분한 압축반력(F)을 두꺼운 부분(2c)에 발생시킬 필요가 있다. 큰 조임 토크로 볼트(3) 및 너트(5)를 조이면, 다이어프램(2)의 가스켓부(2b)의 씰링 면압은 높아지지만, 다이어프램(2)의 두꺼운 부분(2c)은 내측으로 튀어나와 압축반력(F)이 저하되어 씰링 밴드(2a)에 의한 씰링 면압은 높아지지 않는다. 도 9d는 도 9a의 둘레부(IXD)의 확대도로서, 큰 조임 토크에 의해 두꺼운 부분(2c)의 일부가 내측으로 튀어나온 모습을 나타낸다.

본 발명의 일 관점과 관련한 다이어프램은,

밸브 본체로 가압되어 다이어프램 밸브를 구성하는 다이어프램으로서,

제1 두께를 가진 만곡판 형상의 제1 부분과,

상기 제1 부분의 외측을 둘러싸며, 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 단차를 이루는 평면판 형상의 제2 부분으로서, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸는 씰링 밴드를 포함하는, 상기 제2 부분

을 갖춘다.

본 발명의 일 관점과 관련한 다이어프램 밸브는,

제1 유로와 제2 유로 사이에 위치하는 밸브 본체와,

제1 두께를 가지는 만곡판 형상의 제1 부분과, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸며 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 단차를 이루는 평면판 형상의 제2 부분으로서, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸는 씰링 밴드를 포함하는, 상기 제2 부분을 포함하고, 상기 밸브 본체와 함께 상기 제1 유로와 제2 유로 사이의 연통로를 구성하는 제1 상태와, 상기 제1 유로와 제2 유로 사이를 막는 제2 상태로 절환 가능한 다이어프램과,

상기 제1 부분을 상기 밸브 본체를 향한 가압 방향으로 가압하여 상기 다이어프램을 상기 제2 상태로 하고, 상기 제1 부분의 상기 밸브 본체를 향한 가압을 해제하여 상기 다이어프램을 상기 제1 상태로 하는 컴프레서와,

상기 제2 부분을 상기 밸브 본체를 향해 가압하는 보닛

을 갖춘다.

본 발명의 다른 일 관점과 관련한 다이어프램 밸브는,

제1 유로와 제2 유로 사이에 위치한 밸브 본체와,

제1 두께를 가진 제1 부분과, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸며 상기 제1 두께보다도 작은 제2 두께를 가지고 단차를 이루는 제2 부분을 포함하고, 상기 밸브 본체와 함께 상기 제1 유로와 제2 유로 사이의 연통로를 구성하는 제1 상태와, 상기 제1 유로와 제2 유로 사이를 막는 제2 상태로 절환 가능한 다이어프램과,

상기 제1 부분을 상기 밸브 본체를 향한 가압 방향으로 가압하여 상기 다이어프램을 상기 제2 상태로 하고, 상기 제1 부분의 상기 밸브 본체를 향한 가압을 해제하여 상기 다이어프램을 상기 제1 상태로 하는 컴프레서와,

상기 컴프레서를 수용하는 원통형부를 포함하는 보닛으로서, 상기 원통형부가 상기 제2 부분을 상기 밸브 본체를 향해 가압하는 가압단면(押壓端面)과, 상기 제1 부분의 일부를 수용하는 내단부를 가지고 상기 내단부의 상기 가압 방향의 크기가 상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차이보다 큰 상기 보닛

을 갖춘다.

도 1은 실시형태와 관련한 다이어프램 밸브(100)의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 밸브 본체(10)의 평면도이다.
도 3a는 도 1에 도시되는 다이어프램(20)의 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 IIIB-IIIB 선에서의 단면도이고, 도 3c는 도 3a의 IIIC-IIIC 선에서의 단면도이다. 도 3d는 다이어프램(20)의 저면도이다.
도 4는 다이어프램(20)의 각부의 두께를 나타내는 단면도이다.
도 5a 및 도 5b 각각은 도 1에 도시된 보닛(40)의 외관 및 일부의 단면을 나타낸다. 도 5c는 보닛(40)의 저면도이다.
도 6a 및 도 6b 각각은 다이어프램(20) 및 보닛(40)을 조립한 단면도이다.
도 7은 다이어프램(20)의 제1 부분(21) 및 실링 밴드(SB)의 형상과, 컴프레서(60)의 형상을 -Z 방향으로 투영하여 중첩시킨 모습을 나타낸다.
도 8a는、종래의 다이어프램 밸브(100a)의 단면도이다. 도 8b는 쿠션 고무(20c)의 압축반력의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8c 내지 도 8e 각각은 도 8a의 둘레부(VIIICDE)의 확대도이고, 도 8c는 볼트(30) 및 너트(50)의 조임 전, 도 8d는 적정 토크에 의한 조임 시, 도 8e는 과도한 토크에 의한 조임 시의 상태를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9c는 특허문헌 1의 몇 가지 도면을 나타낸다. 도 9d는 도 9a의 둘레부(IXD)의 확대도이고, 과도한 조임에 의하여 두꺼운 부분(2c)의 일부가 내측으로 튀어나온 모습을 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시형태는 본 발명의 일례를 나타내는 것이지 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시형태로 설명되는 구성 및 동작의 모두가 본 발명의 구성 및 작동으로서 필수적인 것으로 한정되지 않는다. 더욱이, 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다.

1. 다이어프램 밸브(100)

도 1은 실시형태와 관련한 다이어프램 밸브(100)의 단면도이다. 도 1의 우측 절반이 열린 상태(S1)를 나타내고, 좌측 절반이 닫힌 상태(S2)를 나타낸다. 열린 상태(S1)는 본 발명에 있어서 제1 상태에 해당하고, 닫힌 상태(S2)는 본 발명에 있어서 제2 상태에 해당한다. 다이어프램 밸브(100)는 도 8a에 나타난 다이어프램(20a) 및 보닛(40a) 대신에 다이어프램(20) 및 보닛(40)을 갖춘 점에서, 종래의 다이어프램 밸브(100a)와 다르다. 다이어프램(20)에 대해서는 도 3a 내지 도 3d 및 도 4를 참조하면서 후술하고, 보닛(40)에 대해서는 도 5a 내지 도 5c를 참고하면서 후술한다.

밸브 본체(10)에 있어서 유체가 흐르는 방향을 X 방향 또는 -X 방향으로 한다. 컴프레서(60)가 보닛(40)의 내부에서 왕복운동하는 방향을 Z 방향 또는 -Z 방향으로 한다. X 방향과 Z 방향은 서로 수직이다. X 방향과 Z 방향, 양쪽에 수직인 방향을 Y 방향 또는 -Y 방향으로 한다. 도 1은 다이어프램 밸브(100)의 XZ면에 평행한 단면을 Y 방향으로 본 도면에 해당한다.

밸브 본체(10)는 제1 및 제2 유로(C1 및 C2)의 사이에 위치한다. 다이어프램(20)은 밸브 본체(10)와 함께 유로(C1 및 C2) 사이의 유체의 연통로를 구성하는 열린 상태(S1)와, 유로(C1 및 C2) 사이를 막는 닫힌 상태(S2)로 절환 가능하게 구성된다. 보닛(40)은 컴프레서(60)를 수용하며, 다이어프램(20)의 외주부를 밸브 본체(10)를 향해 가압한 상태에서 볼트(30) 및 너트(50)에 의해 밸브 본체(10)에 고정된다. 컴프레서(60)는, 예를 들어 핸들(90)에 의해 조작되는 나사 부착 스핀들(70)의 동작에 의해 보닛(40)의 내부에서 왕복운동한다. 다이어프램(20)의 중심부에 고정된 컴프레서(60)가 왕복운동함에 따라, 다이어프램(20)을 밸브 본체(10)의 밸브 시트(103)로 가압하여 닫힌 상태(S2)로 하고, 가압을 해제하여 열린 상태(S1)로 한다. 핸들(90)의 조작과 함께 회전하는 스핀들(70)과 회전하지 않는 컴프레서(60) 사이에는 스러스트 와셔(thrust washer; 180)가 배치된다.

2. 밸브 본체(10)

도 2는 도 1에 도시되는 밸브 본체(10)의 평면도이다. 도 2는 밸브 본체(10)의 외관을 -Z 방향으로 본 도면에 해당한다. 밸브 본체(10)는 유로(C1)에 연통하는 개구(101)와, 유로(C2)에 연통하는 개구(102)와, 개구(101 및 102) 사이에 위치하는 밸브 시트(103)를 가진다.

3. 다이어프램(20)

도 3a는 도 1에 도시된 다이어프램(20)의 평면도이다. 도 3a는 다이어프램(20)의 외관을 -Z 방향으로 본 도면에 해당한다. 도 3b는 도 3a의 IIIB-IIIB 선에서의 단면도이고 도 3c는 도 3a의 IIIC-IIIC 선에서의 단면도이다. 도 3b 및 도 3c에서 절단면을 나타내는 해칭은 생략되어 있다. 도 3d는 다이어프램(20)의 저면도이다. 도 3d는 다이어프램(20)의 외관을 Z 방향으로 본 도면, 혹은 도 3a의 다이어프램(20)을 뒤집어서 본 도면에 해당한다.

다이어프램(20)은 쿠션 고무(20c) 및 씰링 부품(20s)을 포함한다. 쿠션 고무(20c)의 내부에는 기포층(base fabric; BF)이 배치되어 있다. 쿠션 고무(20c) 및 씰링 부품(20s)의 재료에 대해서는 도 8a를 참조하면서 설명한 것과 마찬가지여도 된다. 씰링 부품(20s)에는 고리 형상으로 솟아오른 씰링 밴드(SB)와, 씰링 밴드(SB)의 직경을 따라 Y 방향의 세장형으로 솟아오른 터치 라인(TL)이 형성되어 있다.

다이어프램(20)은 아래와 같이 밸브 본체(10)로 가압되어 다이어프램 밸브(100)를 구성한다. 달리 말하자면, 씰링 밴드(SB)가 도 2에 도시된 밸브 본체(10)의 개구(101 및 102)의 양쪽을 둘러싸는 위치로 가압되어 고정됨으로써 다이어프램 밸브(100)의 외부 씰링이 실현된다. 터치 라인(TL)이 개구(101 및 102) 사이에 위치하는 밸브 시트(103)로 가압됨으로써 개구(101 및 102) 사이가 막혀 닫힌 상태(S2)가 되고, 터치 라인(TL)의 가압이 해제됨으로써 열린 상태(S1)가 된다.

다이어프램(20)은 제1 두께(T1)를 가지는 만곡판 형상의 제1 부분(21)과, 제1 부분(21)의 외측을 둘러싸며 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)를 가지는 평면판 형상의 제2 부분(22)을 포함한다. 쿠션 고무(20c) 및 씰링 부품(20s)은 제1 및 제2 두께(T1 및 T2)의 방향으로 겹쳐져 있다. 쿠션 고무(20c)의 일부와 씰링 부품(20s)의 일부로 두께(T1)를 가지는 제1 부분(21)이 구성되고, 쿠션 고무(20c)의 다른 일부와 씰링 부품(20s)의 다른 일부로 두께(T2)를 가지는 제2 부분(22)이 구성된다. 제1 부분(21)은 두께(T2)보다 큰 두께(T1)를 가지므로, 밸브 본체(10)나 컴프레서(60)의 형상에 약간의 개체 차이가 있어도 터치 라인(TL)을 밸브 시트(103)에 빈틈없이 밀착시켜 닫힌 상태(S2)로 할 수 있다.

씰링 밴드(SB)는 제1 부분(21)의 외측을 둘러싸도록, 제2 부분(22)에 형성되어 있다. 따라서 씰링 밴드(SB)를 밸브 본체(10)로 가압하여 외부 씰링을 실현하려면, 두께(T1)보다도 작은 두께(T2)를 가지는 제2 부분(22)을 밸브 본체(10)로 가압하면 되고, 두께(T1)를 가지는 제1 부분(21)을 밸브 본체(10)로 가압할 필요는 없다. 두께(T2)를 가지는 제2 부분(22)을 가압하여도, 쿠션 고무(20c)가 크게 튀어나오는 일이 없으므로, 보다 큰 조임 토크로 볼트(30) 및 너트(50)를 조일 수 있다. 또한, 첫 번째 조임 직후에도 두께(T2)를 가지는 제2 부분(22)에서는 쿠션 고무(20c)의 압축반력의 급격한 저하가 억제되므로 다시 조이는 것이 불필요해진다.

도 4는 다이어프램(20) 각부의 두께를 나타내는 단면도이다. 도 4에서는 도 3c와 같은 부분이 나타나 있지만 일부의 부호는 생략되어 있다. 또한, 절단면을 나타내는 해칭은 생략되어 있다. 쿠션 고무(20c) 가운데 제1 부분(21)을 구성하는 일부는 두께(Tc1)를 가지고 쿠션 고무(20c) 가운데 제2 부분(22)을 구성하는 다른 일부는 두께(Tc2)를 가진다. 씰링 부품(20s) 가운데 제1 부분(21)을 구성하는 일부는 두께(Ts1)를 가지며, 씰링 부품(20s) 가운데 제2 부분(22)을 구성하는 다른 일부는 두께(Ts2)를 가진다.

두께(Tc1)는 두께(Tc2)보다 크고 두께(Tc1)와 두께(Tc2)의 차이(Tc1 - Tc2)는 두께(Ts1)와 두께(Ts2)의 차이(|Ts1 - Ts2|)보다 크다. 두께(Ts1)와 두께(Ts2)는 동일해도 된다. 쿠션 고무(20c) 가운데 컴프레서(60)에 의해 밸브 본체(10)로 가압되는 제1 부분(21)을 구성하는 상기 일부의 두께(Tc1)를 크게 함으로써, 밸브 본체(10)나 컴프레서(60)의 형상에 약간의 개체 차이가 있더라도 다이어프램(20)을 밸브 본체(10)에 빈틈없이 밀착시킬 수 있다. 쿠션 고무(20c) 가운데, 보닛(40)에 의해 밸브 본체(10)로 가압되는 제2 부분(22)을 구성하는 상기 다른 일부의 두께(Tc2)를 작게 함으로써, 큰 조임 토크로 볼트(30) 및 너트(50)를 조여 높은 씰링 면압을 가할 수 있다.

쿠션 고무(20c) 가운데 제2 부분(22)을 구성하는 상기 다른 일부의 두께(Tc2)는 쿠션 고무(20c) 가운데 제1 부분(21)을 구성하는 상기 일부의 두께(Tc1)보다도 작고, 씰링 부품(20s) 가운데 제2 부분(22)을 구성하는 상기 다른 일부의 두께(Ts2)보다도 크다. 두께(Tc2)를 두께(Tc1)보다 작게 함으로써, 큰 조임 토크로 볼트(30) 및 너트(50)를 조여 높은 씰링 면압을 가할 수 있다. 또한, 두께(Tc2)를 두께(Ts2)보다 크게 함으로써, 쿠션 고무(20c)의 강도를 확보할 수 있다.

쿠션 고무(20c) 가운데 제2 부분(22)을 구성하는 상기 다른 일부의 두께(Tc2)는, 쿠션 고무(20c) 가운데 제1 부분(21)을 구성하는 상기 일부의 두께(Tc1)의 2분의 1 이하이다. 두께(Tc2)를 두께(Tc1)의 2분의 1 이하로 함으로써, 큰 조임 토크로 볼트(30) 및 너트(50)를 조여 높은 씰링 면압을 가할 수 있다.

4. 보닛(40)

도 5a 및 도 5b 각각은 도 1에 도시되는 보닛(40)의 외관 및 일부의 단면을 나타낸다. 도 5a의 좌측 절반은 보닛(40)의 외관을 Y 방향으로 본 도면이고, 우측 절반은 보닛(40)의 XZ면에 평행한 단면을 Y 방향으로 본 도면이다. 도 5b의 좌측 절반은 보닛(40)의 외관을 -X 방향으로 본 도면이고, 우측 절반은 보닛(40)의 YZ면에 평행한 단면을 -X 방향으로 본 도면이다. 도 5c는 보닛(40)의 저면도이고, 보닛(40)을 Z 방향으로 본 도면에 해당한다.

보닛(40)에는 4개의 볼트 구멍(40h)이 형성되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 밸브 본체(10)의 대응하는 위치에도 4개의 볼트 구멍(10h)이 형성되고, 도3a 및 도 3d에 도시된 바와 같이 다이어프램(20)의 대응하는 위치에도 4개의 볼트 구멍(20h)이 형성되어 있다. 이들 볼트 구멍(10h, 20h 및 40h)을 4개의 볼트(30)가 각각 관통하고, 각각의 너트(50)로 조인다.

볼트 구멍의 수, 및 볼트 개수는 일례를 나타내는 것이며 다이어프램(20)의 크기가 커지면 볼트 구멍의 수, 및 볼트 개수는 증가한다.

보닛(40)은 컴프레서(60)를 수용하는 원통형부(41)를 포함한다. 원통형부(41)는 다이어프램(20)의 제2 부분(22)을 밸브 본체(10)를 향하여 -Z 방향으로 가압하는 가압단면(押壓端面; 42)과, 가압단면(42)보다 내측에서 다이어프램(20)의 제1 부분(21)의 일부를 수용하는 내단부(43)를 가진다. 내단부(43)의 -Z 방향의 크기(G)는 다이어프램(20)의 제1 부분(21) 및 제2 부분(22)의 두께(T1 및 T2)의 차이(T1 - T2)보다도 크다. 이에 의해, 가압단면(42)이 제2 부분(22)을 가압할 때에, 내단부(43)가 제1 부분(21)을 가압하는 것은 억제되고 제2 부분(22)에 높은 씰링 면압을 가하는 것이 가능하다. -Z 방향은 본 발명에 있어서 가압 방향에 해당한다.

내단부(43)는 보닛(40)의 원통형부(41)의 내주면과 가압단면(42)의 능선의 일부를 따라 형성된 제1 단부(第1 段部; 431)와, 상기 능선의 다른 일부를 따라 형성된 제2 단부(432)를 포함한다. 제1 및 제2 단부(431 및 432)가 서로 이격되어 있으므로, 제1 및 제2 단부(431 및 432)의 틈에서는 컴프레서(60)가 다이어프램(20)의 제1 부분(21)을 가압할 수 있다. 따라서 Y 방향으로 긴 터치 라인(TL)(도 3 참조) 전체를 밸브 본체(10)에 밀착시켜 제1 및 제2 유로(C1 및 C2) 사이를 확실하게 막을 수 있다.

5. 다이어프램(20) 및 보닛(40)의 위치관계

도 6a 및 도 6b 각각은, 다이어프램(20) 및 보닛(40)을 조합한 단면도이다. 도 6a는 다이어프램(20) 및 보닛(40)의 XZ면에 평행한 단면을 Y 방향으로 본 도면이고, 도 6b는 다이어프램(20) 및 보닛(40)의 YZ 면에 평행한 단면을 -X 방향으로 본 도면이다. 다이어프램(20)의 절단면을 나타낸 해칭은 생략되어 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 다이어프램(20)에 형성된 실링 밴드(SB)는 보닛(40)의 내단부(43)보다 외측의 가압단면(42)과 밸브 본체(10) 사이에 위치한다. 내단부(43)와 밸브 본체(10) 사이에는 씰링 밴드(SB)가 형성되어 있지 않으므로 내단부(43)가 다이어프램(20)을 가압할 필요가 없다. 따라서 볼트(30) 및 너트(50)의 조임에 의해 가압단면(42)이 다이어프램(20)을 가압하여도 다이어프램(20)의 일부가 내단부(43)로부터 내측으로 튀어나오는 일이 없으므로, 압축반력의 저하가 억제된다.

6. 다이어프램(20) 및 컴프레서(60)의 위치관계

도 7은 다이어프램(20)의 제1 부분(21) 및 씰링 밴드(SB)의 형상과, 컴프레서(60)의 형상을 -Z 방향으로 투영하여 중첩시킨 모습을 나타낸다. 도 7에는 제1 부분(21), 씰링 밴드(SB), 및 컴프레서(60) 각각의 가장자리(외연)(21p, SBp, 및 60p)만을 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 부분(21)의 가장자리(21p)는, 컴프레서(60)의 가장자리(60p)보다 외측에, 씰링 밴드(SB)의 가장자리(SBp)보다 내측에 위치한다. 즉, 컴프레서(60)는 제1 부분(21)의 가장자리(21p)보다 외측은 가압하지 않고 가장자리(21p)보다 내측을 가압한다. 다이어프램(20) 가운데 컴프레서(60)에 의하여 가압되는 부분을 제1 두께(T1)로 하고, 그 외측의 씰링 밴드(SB)가 마련된 부분을 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)로 함으로써, 제1 두께(T1)의 부분에서는 컴프레서(60)에 의해 다이어프램(20)을 밸브 본체(10)에 빈틈없이 밀착시킬 수 있으며 제2 두께(T2)를 가지는 부분에서는 밸브 본체(10)에 강하게 가압하여 높은 씰링 면압을 가할 수 있다.

7. 기타

전술한 실시형태에 있어서 다이어프램(20)이 PTFE의 씰링 부품(20s)을 포함하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 쿠션 고무(20c) 및 씰링 부품(20s)이 일체로 성형된 고무로 치환되어도 된다.

전술한 실시형태에 있어서 핸들(90)에 의해 회전되는 스핀들(70)에 의하여 컴프레서(60)가 왕복운동하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 다이어프램 밸브(100)가 공기압식 또는 전동식의 구동기구를 갖추고 있어도 된다.

Claims (10)

1. 밸브 본체로 가압되어 다이어프램 밸브를 구성하는 다이어프램으로서,
   제1 두께를 가진 만곡판 형상의 제1 부분과,
   상기 제1 부분의 외측을 둘러싸며, 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 단차를 이루는 평면판 형상의 제2 부분으로서, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸는 씰링 밴드를 포함하는, 상기 제2 부분
   을 갖춘, 다이어프램.
2. 청구항 1에 기재된 다이어프램으로서,
   상기 제1 두께 및 제2 두께의 방향으로 포개진 쿠션 고무 및 씰링 부품을 포함하며,
   상기 쿠션 고무의 일부와 상기 씰링 부품의 일부가 상기 제1 부분을 구성하고,
   상기 쿠션 고무의 다른 일부와 상기 씰링 부품의 다른 일부가 상기 제2 부분을 구성하며,
   상기 쿠션 고무 중 상기 제1 부분을 구성하는 상기 일부의 두께와 상기 제2 부분을 구성하는 상기 다른 일부의 두께의 차이가 상기 씰링 부품 중 상기 제1 부분을 구성하는 상기 일부의 두께와 상기 제2 부분을 구성하는 다른 일부의 두께의 차이보다 큰, 다이어프램.
3. 청구항 1에 기재된 다이어프램으로서,
   상기 제1 및 제2 두께의 방향으로 포개진 쿠션 고무 및 씰링 부품을 포함하며,
   상기 쿠션 고무의 일부와 상기 씰링 부품의 일부가 상기 제1 부분을 구성하고,
   상기 쿠션 고무의 다른 일부와 상기 씰링 부품의 다른 일부가 상기 제2 부분을 구성하며,
   상기 쿠션 고무 중 상기 제2 부분을 구성하는 상기 다른 일부의 두께가, 상기 쿠션 고무 중 상기 제1 부분을 구성하는 상기 일부의 두께보다 작고, 상기 씰링 부품 중 상기 제2 부분을 구성하는 상기 다른 일부의 두께보다 큰, 다이어프램.
4. 청구항 1에 기재된 다이어프램으로서,
   상기 제1 및 제2 두께의 방향으로 포개진 쿠션 고무 및 씰링 부품을 포함하며,
   상기 쿠션 고무의 일부와 상기 씰링 부품의 일부가 상기 제1 부분을 구성하고,
   상기 쿠션 고무의 다른 일부와 상기 씰링 부품의 다른 일부가 상기 제2 부분을 구성하며,
   상기 쿠션 고무 중 상기 제2 부분을 구성하는 상기 다른 일부의 두께가, 상기 쿠션 고무 중 상기 제1 부분을 구성하는 상기 일부의 두께의 2분의 1과 같거나 그보다 작은, 다이어프램.
5. 제1 유로와 제2 유로 사이에 위치하는 밸브 본체와,
   제1 두께를 가지는 만곡판 형상의 제1 부분과, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸며 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지고 단차를 이루는 평면판 형상의 제2 부분으로서, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸는 씰링 밴드를 포함하는, 상기 제2 부분을 포함하고, 상기 밸브 본체와 함께 상기 제1 유로와 제2 유로 사이의 연통로를 구성하는 제1 상태와, 상기 제1 유로와 제2 유로 사이를 막는 제2 상태로 절환 가능한 다이어프램과,
   상기 제1 부분을 상기 밸브 본체를 향한 가압 방향으로 가압하여 상기 다이어프램을 상기 제2 상태로 하고, 상기 제1 부분의 상기 밸브 본체를 향한 가압을 해제하여 상기 다이어프램을 상기 제1 상태로 하는 컴프레서와,
   상기 제2 부분을 상기 밸브 본체를 향해 가압하는 보닛
   을 갖춘, 다이어프램 밸브.
6. 청구항 5에 기재된 다이어프램 밸브로서,
   상기 보닛은 상기 컴프레서를 수용하는 원통형부를 포함하고, 상기 원통형부는 상기 제2 부분을 상기 밸브 본체를 향해 가압하는 가압단면(押壓端面)과, 상기 가압단면보다 내측에서 상기 제1 부분의 일부를 수용하는 내단부를 가지며, 상기 내단부의 상기 가압 방향의 크기가 상기 제1 두께와 제2 두께의 차이보다 큰, 다이어프램 밸브.
7. 제1 유로와 제2 유로 사이에 위치한 밸브 본체와,
   제1 두께를 가진 제1 부분과, 상기 제1 부분의 외측을 둘러싸며 상기 제1 두께보다도 작은 제2 두께를 가지고 단차를 이루는 제2 부분을 포함하고, 상기 밸브 본체와 함께 상기 제1 유로와 제2 유로 사이의 연통로를 구성하는 제1 상태와, 상기 제1 유로와 제2 유로 사이를 막는 제2 상태로 절환 가능한 다이어프램과,
   상기 제1 부분을 상기 밸브 본체를 향한 가압 방향으로 가압하여 상기 다이어프램을 상기 제2 상태로 하고, 상기 제1 부분의 상기 밸브 본체를 향한 가압을 해제하여 상기 다이어프램을 상기 제1 상태로 하는 컴프레서와,
   상기 컴프레서를 수용하는 원통형부를 포함하는 보닛으로서, 상기 원통형부가 상기 제2 부분을 상기 밸브 본체를 향해 가압하는 가압단면(押壓端面)과, 상기 제1 부분의 일부를 수용하는 내단부를 가지고 상기 내단부의 상기 가압 방향의 크기가 상기 제1 두께와 상기 제2 두께의 차이보다 큰 상기 보닛
   을 갖춘, 다이어프램 밸브.
8. 청구항 7에 기재된 다이어프램 밸브로서,
   상기 다이어프램은 상기 내단부보다 외측의 상기 가압단면과 상기 밸브 본체 사이에 위치한 씰링 밴드를 포함하는,
   다이어프램 밸브.
9. 청구항 8에 기재된 다이어프램 밸브로서,
   상기 다이어프램 및 상기 컴프레서의 형상을 상기 가압 방향으로 투영하여 중첩시킬 때, 상기 제1 부분의 가장자리는 상기 컴프레서의 가장자리보다 외측에, 상기 씰링 밴드의 가장자리보다 내측에 위치하는,
   다이어프램 밸브.
10. 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 다이어프램 밸브로서,
    상기 내단부는 상기 보닛의 내주면과 상기 가압단면의 능선의 일부를 따라 형성된 제1 단부와, 상기 능선의 다른 일부를 따라 형성된 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부가 서로 이격되어 있는,
    다이어프램 밸브.