KR20210015764A

KR20210015764A - 핀치 밸브

Info

Publication number: KR20210015764A
Application number: KR1020207030812A
Authority: KR
Inventors: 유키노부 사토; 겐수케 마스다
Original assignee: 아사히 유키자이 가부시키가이샤
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2021-02-10
Also published as: WO2019230918A1; CN112204280A; US20210215260A1; EP3805619A4; KR102718914B1; EP3805619A1

Abstract

관체가 파열된 경우에도, 관체 내부의 유체가 핀치 밸브(1)의 외부로 유출되는 일이 없는 핀치 밸브(1)를 제공한다. 핀치 밸브(1)는 밸브부(2)와, 내부에 유로가 형성되고 또한 밸브부(2)에 수용되는 관체(3)와, 관체(3)를 압압하거나 압압을 해제함으로써 관체(3)를 변형시켜 유로를 개폐시키는 압압부(4)와, 압압부(4)를 구동시키는 구동부(5)를 구비하고, 관체(3)의 외면 근방의 공간과, 핀치 밸브(1)(1) 외부와 유체 연통을 밀봉하는 씰부를 추가적으로 더 구비한다.

Description

핀치 밸브

본 발명은 핀치 밸브에 관한 것이다.

밸브부와, 내부에 유로가 형성되고 또한 밸브부에 수용되는 관체와, 관체를 압압하거나 또는 압압을 해제함으로써 관체를 변형시켜, 유로를 개폐시키는 압압부와, 압압부를 구동시키는 구동부를 가진 핀치 밸브가 공지되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1에 기재된 핀치 밸브는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 쐐기 형상의 가압부(53)(구동부)를 관체의 축선 방향을 따라 미끄러지게 함으로써, 핀치 수단(19)(압압부)이 관체를 압압하거나 또는 압압을 해제한다. 이러한 구조에 의하여, 특허 문헌 1에 기재된 핀치 밸브는 소형화가 실현되어 있다.

특허 문헌 1: 유럽특허출원 공개 제2306055호 명세서

일반적으로 고무 등 탄성재료로 형성된 관체는 열화나 표면의 미세한 상처에 기인하여 파열되어, 내부의 유체가 관체의 외부로 유출될 가능성이 있다. 특허 문헌 1에 기재된 핀치 밸브의 구동부는 공기압으로 압압부를 구동시키는 에어 액츄에이터이며, 관체의 외부로 유출된 유체는 배기구 또는 흡기구 등을 통하여 핀치 밸브의 외부로 다시 유출될 가능성이 있다. 특히 유체가 황산 등과 같이 인체에 악영향을 미치는 약품인 경우, 핀치 밸브 외부로 유체를 유출시키지 않도록 하여야 한다.

특허 문헌 1에 기재된 핀치 밸브의 구조는 두께가 비교적 작고 또한 보다 소경인 관체, 예를 들면 지름이 25mm보다 작은 관체에 대하여는 효과적이다. 그러나, 지름이 더 큰 관체는 두께가 비교적 커서, 관체의 유로를 폐쇄하기 위하여 필요한 압압력 및 압압부의 스트로크량이 커지므로, 특허 문헌 1에 기재된 핀치 밸브의 구조를 그대로 적용할 수는 없다. 예를 들면, 압압부가 관체에 접촉하는 접촉 면적을 작게 하면, 관체에 가해지는 압력을 높일 수 있어서, 관체의 유로를 폐쇄하는데 필요한 압압력을 낮출 수 있다. 그러나 압압력이 관체의 일부에 집중되고, 또한, 그것이 반복적으로 가해짐으로써 관체의 내구성이 저하되어 버린다.

본 발명은 관체가 파열된 경우에도, 관체 내부의 유체가 핀치 밸브의 외부로 유출되지 않는 핀치 밸브 및 관체의 내구성을 해치지 않고 관체의 유로 폐쇄에 필요한 압압력을 낮출 수 있는 핀치 밸브의 적어도 어느 하나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 실시 형태에 따르면, 밸브부와, 내부에 유로가 형성되고 또한 상기 밸브부에 수용되는 관체와, 상기 압압부를 압압하거나 또는 압압을 해제함으로써 상기 관체를 변형시켜, 상기 유로를 개폐시키는 압압부와, 상기 압압부를 구동시키는 구동부를 구비한 핀치 밸브에 있어서, 상기 관체의 외면 근방의 공간과, 상기 핀치 밸브의 외부와의 유체 연통을 밀봉하는(seal) 씰부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브가 제공된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 밸브부와, 내부에 유로가 형성되고 또한 상기 밸브부에 수용되는 관체와, 상기 압체를 압압하거나 또는 압압을 해제함으로써 상기 관체를 변형시켜, 상기 유로를 개폐시키는 압압부와, 상기 압압부를 구동시키는 구동부를 구비하는 핀치 밸브에 있어서, 상기 관체와 접촉하는 상기 압압부의 선단부의 곡률이 상기 관체의 두께의 1.1 내지 4.2배인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브가 제공된다.

상기 씰부는 제1의 씰 부재를 가지고, 상기 밸브부는 상기 관체의 단면과 접촉하는 접촉면을 가지며, 상기 관체의 상기 단면과 상기 접촉면과의 사이에 상기 제1의 씰 부재가 설치되어 있어도 좋다. 상기 씰부는 제2의 씰 부재를 가지고, 상기 밸브부와 상기 구동부의 사이에 상기 제2의 씰 부재가 설치되어 있어도 좋다. 상기 씰부는 제3의 씰 부재를 가지고, 상기 밸브부는 본체 부재와, 상기 관체를 유지하고 또한 상기 본체 부재에 수용되는 유지 부재를 가지며, 상기 본체 부재와 상기 유지 부재의 사이에 상기 제3의 씰 부재가 설치되어 있어도 좋다. 상기 밸브부는 상기 관체를 유지하는 본체 부재와, 상기 본체 부재의 양단에 배치되는 접속 부재와, 상기 접속 부재와 함께 상기 본체 부재의 양단에 나사결합하는 캡 너트를 가지고 있어도 좋다. 상기 씰부는 제4의 씰 부재를 가지고, 상기 구동부는 피스톤과, 베이스 플레이트를 가지며, 상기 피스톤과 상기 베이스 플레이트의 사이에 상기 제4의 씰 부재가 설치되어 있어도 좋다. 상기 씰 부재는 O 링이어도 좋다. 상기 제1의 씰 부재는 상기 접촉면에 형성된 환상 돌기이어도 좋다. 상기 밸브부의 재료가 플라스틱이어도 좋다.

상기 압압부는 상기 관체의 축선 방향에 있어서의 종단면에 있어서, 곡선부와, 이 곡선부의 단부의 각각에 접속된 2개의 직선부를 가지고, 상기 2개의 직선부가 이루는 각은 55 내지 90도이어도 좋다. 상기 관체의 축선에 대하여 상기 압압부의 반대측에는 상기 관체를 지지하는 하부 지지면이 형성되고, 상기 하부 지지면에는 상기 관체의 일부를 상기 압압부측으로 돌출시키는 서포트 돌기가 형성되어 있어도 좋다. 상기 서포트 돌기의 높이는 상기 관체 두께의 7 내지 40%이어도 좋다. 상기 관체의 축선에 대하여 상기 압압부측에는, 상기 압압부에 대응하는 부분을 제외하고 상기 관체를 지지하는 지지면이 형성되고, 상기 관체의 축선 방향의 종단면에 있어서, 상기 압압부의 선단부의 중심과 상기 상부 지지면의 가장자리와의 거리는 상기 관체 두께의 3 내지 6배이어도 좋다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 관체가 파열된 경우에도, 관체 내부의 유체가 핀치 밸브의 외부로 유출되지 않는 핀치 밸브 및 관체의 내구성을 해치지 않고, 관체의 유로 폐쇄에 필요한 압압력을 낮출 수 있는 핀치 밸브 중 적어도 하나를 제공하는 공통의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 핀치 밸브의 종단면도이다.
도 2는 핀치 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 유지 부재의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 부분 확대 종단면도이다.
도 5는 관체의 변형을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 압압부 부분의 확대 종단면도이다.
도 7은 압압부 부분의 다른 확대 종단면도이다.
도 8은 곡률과 전폐(全閉) 압압력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 곡률과 변형의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 테이퍼 각도와 전폐 압압력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 테이퍼 각도와 변형의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 서포트 돌기의 높이와 전폐 압압력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 핀치 밸브의 종단면도이다.
도 14는 핀치 밸브의 분해 사시도이다.
도 15는 도 13의 부분 확대 종단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 전체 도면에 걸쳐서, 대응하는 구성요소에는 공통된 참조 부호를 붙인다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 핀치 밸브(1)의 종단면도이고, 도 2는 핀치 밸브(1)의 분해 사시도이며, 도 3은 유지 부재(21)의 분해 사시도이다. 핀치 밸브(1)는 밸브부(2)와, 내부에 유로가 형성되고 또한 밸브부(2)에 수용되는 관체(3)(튜브)와, 관체(3)를 압압하거나 또는 압압을 해제함으로써 관체(3)를 변형시켜서 유로를 개폐시키는 압압부(4)와, 압압부(4)를 구동시키는 구동부(5)를 가지고 있다. 관체(3)는 탄성 재료로 형성된다.

구동부(5)는 실린더(10)와, 실린더(10) 내에서 미끄러지는 것이 가능한 피스톤(11)과, 피스톤(11)과 마주보게 배치된 베이스 플레이트(12)와, 표시기(13)와, 캡(14)과, O 링(15)과, O 링(16)과, O 링(17)과, O 링(18)을 가지고 있다. 구동부(5)는 에어 액츄에이터이고, 도시하지 않은 공기구로부터 압축 공기를 실린더(10) 내에 공급하거나 실린더(10) 내로부터 배기함으로써, 실린더(10) 내에서 피스톤(11)을 승강시킬 수 있다. 피스톤(11)은 베이스 플레이트(12)를 관통하는 축부(19)를 가지고 있다. 따라서, 피스톤(11)은 베이스 플레이트(12)에 의해 가이드되면서 승강한다. 축부(19)의 선단에는 압압부(4)가 설치되어 있다. 피스톤(11)의 승강에 따라, 피스톤(11) 위에 장착된 표시기(13)가 실린더(10)에 대하여 출몰한다. 따라서, 표시기(13)의 출몰 상태를 눈으로 확인함으로써, 피스톤(11)의 위치, 나아가 압압부(4)의 위치, 즉 핀치 밸브(1)의 개폐 상태를 파악할 수 있다.

O 링(15)은 피스톤(11)의 외주면에 설치되고, 피스톤(11)의 외주면과 실린더(10)의 내주면 사이를 밀봉하고 있다. O 링(16)은 베이스 플레이트(12)의 외주면에 설치되어, 베이스 플레이트(12)의 외주면과 실린더(10)의 내주면 사이를 밀봉하고 있다. O 링(17)은 베이스 플레이트(12)의 관통공의 내주면에 설치되어, 베이스 플레이트(12)의 관통공의 내주면과 피스톤(11)의 축부(19)의 외주면 사이를 밀봉하고 있다. O 링(18)은 표시기(13)의 외주면에 설치되어, 표시기(13)의 외주면과 실린더(10)의 내주면 사이를 밀봉하고 있다. 또한, 구동부(5)는 전동 액추에이터이어도 좋고, 또는 수동으로 피스톤(11)을 승강시키는 것이어도 좋다.

밸브부(2)는 통 모양의 본체 부재(20)와, 관체(3)를 유지하고 또한 본체 부재(20)에 수용되는 유지 부재(21)와, 본체 부재(20)의 양단에 배치되는 접속 부재(22)와, 접속 부재(22)와 함께 본체 부재(20)의 양단에 나사결합하는 캡 너트(23)를 가지고 있다. 구동부(5)는 나사(24)에 의하여 밸브부(2), 구체적으로는 본체 부재(20)에 대하여 설치된다. 이 때 밸브부(2)와 구동부(5)의 사이, 구체적으로는 베이스 플레이트(12)와의 사이에는 O 링(25)이 배치된다.

유지 부재(21)는 관체(3)의 양단에 형성된 플랜지부(6)의 각각을 유지하는 환상 부재(26)와, 환상 부재(26)의 각각과 연결하는 상부 지지 부재(27) 및 하부 지지 부재(28)를 가지고 있다. 환상 부재(26)의 외주면에는 수나사가 형성되어, 캡 너트(23)의 내주면에 형성된 암나사와 나사결합한다. 환상 부재(26) 각각에는, 관체(3)에 배치된 상태에서, 수나사보다 안쪽에 O 링(29)이 배치된다. 따라서, 본체 부재(20)와 유지 부재(21)의 사이에는 O 링(29)이 배치된다. 상부 지지 부재(27) 및 하부 지지 부재(28)는 관체(3)의 중간부를 포위하도록 조합되어, 나사(30)에 의하여 연결된다.

도 4는 도 1의 부분 확대 종단면도이다. 환상 부재(26)의 단면에는 관체(3)의 플랜지부(6)를 수용하는 환상의 오목부(31)가 형성되어 있다. 오목부(31)의 바닥면에 상당하는 면에는, 관체(3)의 플랜지부(6)의 내측의 환상의 단면(8)과 접촉하는 환상의 접촉면(32)이 형성되어 있다. 접촉면(32)에는 환상 돌기(33)가 형성되어 있다. 상부 지지 부재(27) 및 하부 지지 부재(28)는 관체(3)를 축선 방향으로 약간 신장시킨 상태에서 환상 부재(26)와 연결하고 있다. 따라서, 관체(3)의 플랜지부(6)의 각각은 대응하는 환상 부재(26)의 접촉면(32)에 대하여 압압되고, 환상 부재(26)의 환상 돌기(33)는 관체(3)의 플랜지부(6)의 단면(8)에 대하여 매몰된다. 그 결과 환상 돌기(33)는 플랜지부(6)의 단면(8)과 환상 부재(26)의 접촉면(32)의 사이를 밀봉하고 있다.

그런데, 일반적으로 고무 등의 탄성재료로 형성된 관체는 열화나 표면의 미세한 상처에 기인하여 파열되어, 내부의 유체가 관체의 외부로 유출될 가능성이 있다. 특히, 유체가 황산 등과 같이 인체에 악영향을 미치는 약품인 경우, 핀치 밸브 의 외부로 유체가 유출되지 않도록 하여야 한다. 황산과 같이 금속과 반응하는 유체에 대하여는, 핀치 밸브에 있어서 금속제의 부품은 사용할 수 없다. 따라서, 비금속제 부품, 예를 들면 플라스틱제 부품을 사용할 필요가 있는데, 플라스틱제 부품은 금속제 부품과 비교하면 일반적으로 치수 정밀도가 나쁜 경향이 있고, 따라서 금속제 부품과 비교하여 부품 사이로부터 유체가 누출될 가능성이 높아진다.

제1 실시 형태에 따른 핀치 밸브(1)는 통상적으로 사용 시에 밀폐성을 확보하기 위한 1차 씰에 추가하여, 관체(3)가 파열되었을 경우에 대비한 2차 씰부를 가지고 있다. 이로써, 관체(3)가 파열되더라도 관체(3) 내부의 유체가 핀치 밸브(1)의 외부로 유출되는 일이 없다. 구체적으로는, 핀치 밸브(1)는 씰부로서 제1 씰 부재인 환상 돌기(33)와, 제2 씰 부재인 O 링(25)와, 제3 씰 부재인 O 링(29)와, 제4 씰 부재인 O 링(17)을 가지며, 이들은 관체(3)의 외면 근방의 공간과, 핀치 밸브(1)의 외부와의 유체 연통을 밀봉한다. 또한, 환상 돌기(33)를 O 링으로 대체하여도 좋다.

이에 관련하여, 도 4를 참조하면, 환상 돌기(33)에 의하여, 플랜지부(6)의 단면(8)과 환상 부재(26)의 접촉면(32)의 사이를 밀봉하여, L1 방향의 유출을 방지하고 있다. 또한, O 링(25)에 의하여 밸브부(2)와 구동부(5)의 사이를 밀봉하여, L2 방향의 유출을 방지하고 있다. 또한, O 링(29)에 의하여 본체 부재(20)와 유지 부재(21)의 사이를 밀봉하여, L3 방향의 유출을 방지하고 있다. 또한, O 링(17)에 의하여 피스톤(11)과 베이스 플레이트(12)의 사이를 밀봉하여 L4 방향의 유출을 방지하고 있다. 또한, O 링 등을 사용하고 있으므로, 소모 부품의 교환 작업을 용이하게 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 의한 핀치 밸브(1)는 에어 액츄에이터를 사용하고 있다. 제4 씰 부재인 O링이 있기 때문에, 관체의 외부로 유출된 유체의 실린더 내부로의 유입이 방지되어, 구동부의 파손이 방지되는 동시에, 배기구 또는 흡기구 등을 통한 핀치 밸브(1)의 외부로의 유출이 방지된다. 또한, 에어 액츄에이터가 아니라 수동으로 피스톤(11)을 승강시키는 핀치 밸브(1)인 경우에도, 제4 씰 부재가 있기 때문에, 관체의 외부로 유출된 유체가 핀치 밸브(1)의 외부로 다시 유출되는 것이 방지된다.

씰부는 전술한 씰 부재에 한정되지 않고, 관체(3)의 외면 근방의 공간과, 핀치 밸브(1)의 외부와의 유체 연통을 밀봉할 필요가 있는 장소에 대하여, 임의로 배치할 수 있다. 또한, 씰 부재의 구체적인 구성은 O 링에 한정되지 않고, 밀폐성이 확보되는 한 임의로 구성할 수 있다.

제1 실시 형태에서는, 구동부(5)를, 본체 부재(20)를 매개하여, 관체(3)를 유지하는 유지 부재(21)에 대하여 설치하였는데, 본체 부재(20)를 매개하지 않고 직접적으로 유지 부재(21)에 대하여 설치하여도 좋다. 이 경우, O 링(29)이 생략된다. 마찬가지로 각 부재를 생략 또는 일체화함으로써 씰 부재를 생략할 수 있다.

핀치 밸브(1), 특히 밸브부(2)는 전체적으로 플라스틱 재료로 형성할 수 있다. 예를 들면, 실린더(10), 피스톤(11), 베이스 플레이트(12) 및 하부 지지 부재(28)는 유리가 들어간 폴리프로필렌(PPG)으로 형성되고, 압압부(4) 및 상부 지지 부재(27)은 재생 폴리불화비닐리덴(재생 PVDF)으로 형성되며, 본체 부재(20), 접속 부재(22), 캡 너트(23) 및 환상 부재(26)는 폴리염화비닐(U-PVC)로 형성되고, 표시기(13)는 아크릴로니트릴 부타디엔 스틸렌(ABS)으로 형성되며, 캡(14)은 폴리프로필렌(PP)로 형성되고, 관체(3)는 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM)나 불소 고무(FKM)로 형성된다.

도 5는 관체(3)의 변형을 도시하는 종단면도이다. 도 5에 있어서, (A)는 유로에 유체가 흐르지 않는 무압(無壓) 시의 핀치 밸브(1)의 전개(全開) 상태를 도시하고, (B)는 유로에 유체가 흐르고 있는 가압 시의 핀치 밸브(1)의 전개 상태를 도시하며, (C)는 유로에 유체가 흐르고 있지 않은 무압 시의 핀치 밸브(1)의 전폐 상태를 도시하고, (D)는 유로에 유체가 흐르고 있는 가압 시의 핀치 밸브(1)의 전폐 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 5는 모식적으로 그려져 있으며, 따라서 베이스 플레이트(12), 환상 부재(26), 상부 지지 부재(27) 및 하부 지지 부재(28)가 하나의 지지 부재로서 일체적으로 도시되어 있다.

도 5의 (A)와 (B)의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 가압 시의 전개 상태에 있어서의 관체(3)는 압압부(4)와 지지부재, 구체적으로는 상부 지지 부재(27)에 의해 규제되지 않은 부분이 팽창한다. 또한, 도 5의 (C)와 (D)와의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 가압 시의 전폐 상태에 있어서의 관체(3)는 압압부(4)의 외면에 대하여 더 밀착되도록 팽창한다.

일반적으로, 압압부가 관체에 닿는 접촉 면적을 작게 함으로써, 관체에 가하여지는 압력을 높일 수 있어서, 관체의 유로를 폐쇄하는데 필요한 압압력을 낮출 수 있다. 그러나, 압압력이 관체의 일부에 집중되고, 또한, 그것이 반복적으로 가해지므로, 관체의 내구성이 저하되어 버린다. 이하에서는, 압압부(4) 및 지지 부재의 최적의 형상에 대하여 설명한다.

도 6은 압압부(4) 부분의 확대 종단면도이다. 도 6은 도 5의 (D)에 상당하는 도면이다. 관체(3)와 접촉하는 압압부(4)의 선단부의 곡률을 곡률 R이라 정의한다. 곡률 R의 곡률 중심은 압압부(4)의 단면에 있어서의 대칭축 상에 배치된다. 압압부(4)가 관체(3)의 축선 방향의 종단면에 있어서, 곡선부(4a)와 곡선부(4a)의 단부의 각각에 접속된 2개의 직선부(4b)를 가지며, 2개의 직선부(4b)가 이루는 각을 테이퍼 각도 A라 정의한다. 따라서 직선부(4b)는 곡선부(4a)의 단부에있어서의 접선이다. 직선부(4b)는 완전한 직선이 아니어도 되며, 직선으로 볼 수 있을 정도로 직선에 가까운 곡선이어도 좋다.

관체(3)의 축선 C (도 1)에 대하여 압압부(4)의 측, 즉 상부 지지 부재(27)에는 압압부(4)에 대응하는 부분을 제외하고 관체(3)를 지지하는 상부 지지면(34)이 형성되어 있다. 관체(3)의 축선 C에 대하여 압압부(4)의 반대측, 즉, 하부 지지 부재(28)에는 관체(3)를 지지하는 하부 지지면(35)이 형성되어 있다. 하부 지지면(35)에는 관체(3)의 일부를 압압부(4)측으로 돌출시키는 서포트 돌기(36)가 형성되어 있다. 서포트 돌기(36)는 압압부(4)의 선단부와 마주보는 위치에 있으며, 관체(3)의 횡단 방향에 걸쳐 형성되어 있다. 하부 지지면(35)으로부터의 돌출량, 즉 서포트 돌기(36)의 높이를 높이 H라고 정의한다.

도 7은 압압부(4) 부분의 다른 확대 종단면도이다. 도 7은 도 5의 (C)에 상당하는 도면이다. 관체(3)의 축선 방향에 있어서의 종단면에 있어서, 압압부(4)의 선단부의 중심과 상부 지지면(34)의 가장자리와의 거리를 거리 D라 정의한다.

도 8은 곡률 R과 전폐 압압력 F와의 관계를 나타내는 도면이고, 도 9는 곡률 F와 변형 E의 관계를 나타내는 도면이다. '전폐 압압력'이란 구동부(5)에 의해 구동된 압압부(4)에 의하여 관체(3)를 변형시켜, 핀치 밸브(1)를 전폐 상태로 만드는데 필요한 압압력을 말하며, '변형'이란 전폐 상태에 있어서, 관체(3)의 가장 변형되어 있는 부분, 예를 들면, 압압부(4)의 선단부가 접촉하는 관체(3)의 부분에 있어서의 변형을 말한다. 변형 E는 변형 전후의 길이의 변화분을 변형 전의 길이로 나눈 값이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 곡률 R이 작아지면, 전폐 압압력 F도 작아진다. 한편, 도 9에 도시하는 바와 같이, 곡률 R이 작아지면, 관체(3)의 변형시의 관체(3)의 곡률도 압압부(4)의 곡률 R을 따라서 작아진다. 그 결과, 변형 E는 커져서, 관체(3)의 내구성이 저하된다.

이를 고려하면, 곡률 R이 관체(3)의 두께 T (도 6)의 1.1 내지 4.2배인 것이 좋다. 예를 들면, 구경이 25mm인 관체(3)에서, 관체(3)의 고무의 허용 변형이 0.5인 경우, 핀치 밸브(1)을 요구 치수 내로 하기 위해서는, 전폐 압압력 F는 1,000N보다 작게 할 필요가 있다. 그 결과, 곡률 R은 4 내지 15mm가 된다.

도 10은 테이퍼 각도 A와 전폐 압압력 F의 관계를 나타내는 도면이고, 도 11은 테이퍼 각도 A와 변형 E의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 테이퍼 각도 A가 작아지면, 전폐 압압력 F도 작아진다. 한편, 도 11에 도시하는 바와 같이, 테이퍼 각도 A가 작아지면, 변형 E는 커진다. 즉 테이퍼 각도 A가 작으면, 관체(3)와의 접촉면이 더 작아진다. 그 결과, 관체(3)의 단위면적당 가해지는 힘, 즉 압력이 커진다. 따라서 변형 E도 커져서, 관체(3)의 내구성이 저하된다.

이를 고려하면, 테이퍼 각도 A가 55 내지 90도인 것이 좋다. 예를 들면, 구경이 25mm인 관체(3)에서, 관체(3)의 고무의 허용 변형이 0.5인 경우, 핀치 밸브(1)를 요구 치수 내로 하기 위해서는, 전폐 압압력 F는 1,000N보다 작게 할 필요가 있다. 그 결과, 테이퍼 각도 A는 55 내지 90도가 된다.

도 12는 서포트 돌기(36)의 높이 H와 전폐 압압력 F와의 관계를 나타내는 도면이다. 서포트 돌기(36)의 높이 H가 높아지면, 전폐 압압력 F가 작아지지만, 높이 H가 소정 값을 넘으면 전폐 압압력 F는 거의 일정해진다. 이를 고려하면, 높이 H가 관체(3)의 두께 T의 7%보다 크고, 두께 T의 40%보다 작은 경우가 적절하다. 예를 들면, 구경이 25mm인 관체(3)에서, 핀치 밸브(1)를 요구 치수 내로 하기 위해서는, 전폐 압압력 F는 1,000N보다 작게 할 필요가 있다. 그 결과, 높이 H는 0.25mm보다 크고, 또한, 1.5mm가 된다.

또한, 도시하지는 않았지만, 도 7에 나타내는 거리 D는 관체(3)의 두께 T의 3 내지 6배인 것이 좋다. 가압시의 관체(3)의 팽창은 작을수록, 변형 E, 즉 관체(3)에 대한 부하는 작다. 거리 D가 작을수록, 관체(3)의 팽창은 작아져서, 변형 E도 작아진다. 그러나 관체(3)의 구경이 큰 경우, 피스톤(11)의 승강에 따른 압압부(4)의 스트로크가 커지므로, 결과적으로 필요한 거리 D가 커져 버린다. 거리 D가 큰 경우에도 변형 E를 규정 값으로 억제하기 위해서는, 두께 T를 크게 하여야 한다. 두께 T를 크게 하면, 전폐 압압력 F가 커지므로, 구동부(5)를 대형화할 필요성도 생긴다. 따라서, 이러한 균형을 고려하여, 거리 D는 관체(3)의 두께 T의 3 내지 6배가 적절하다.

이들을 고려하면, 거리 D는 상기 범위인 것이 적절하다. 구경이 25mm인 관체(3)는 두께 T가 3.5mm이며, 설계 예로서 거리 D는 17.5mm이다. 이 경우, 거리 D는 두께 T의 5배가 된다. 또한, 구경이 40mm인 관체(3)는 두께 T가 6mm이며, 설계 예로서 거리 D는 25.0mm이다. 이 경우 거리 D는 두께 T의 4.2배가 된다.

이상과 같이, 압압부(4) 및 지지 부재의 형상을 최적화함으로써, 관체의 내구성을 해치지 않고, 관체의 유로 폐쇄에 필요한 압압력을 낮출 수 있다. 또한, 곡률 R, 테이퍼 각도 A, 서포트 돌기(36)의 높이 H 및 거리 D의 최적의 값은 임의로 조합하여 설계하여도 좋다.

도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 핀치 밸브(100)의 종단면도이며, 도 14는 핀치 밸브(100)의 분해 사시도이다. 제2 실시 형태에 따른 핀치 밸브(100)는 제1 실시 형태에 따른 핀치 밸브(1)과 비교하여, 밸브부의 구성만 다르지만, 제공하는 효과는 동일하다. 따라서, 이하에서는, 다른 점에 대하여만 설명한다. 또한, 베이스 플레이트의 형상도 서로 다른데, 베이스 플레이트의 형상은 밸브부의 형상에 따라 달라진다.

제1 실시 형태에 의한 핀치 밸브(1)의 밸브부(2)는, 전술한 바와 같이, 통 모양의 본체 부재(20)와, 관체(3)를 유지하고 또한 본체 부재(20)에 수용되는 유지 부재(21)와, 본체 부재(20)의 양단에 배치되는 접속 부재(22)와, 접속 부재(22)와 함께 본체 부재(20)의 양단에 나사결합하는 캡 너트(23)를 가진다.

한편, 제2 실시 형태에 의한 핀치 밸브(100)의 밸브부(102)는 통 모양의 본체 부재(120)와, 본체 부재(120)의 양단에 배치되는 접속 부재(122)와, 접속 부재(122)와 함께 본체 부재(120)의 양단에 나사결합하는 캡 너트(123)을 가지고 있다. 즉, 제2 실시 형태의 밸브부(102)는 제1 실시 형태의 밸브부(2)에 있어서의 유지 부재(21)에 상당하는 구성을 가지고 있지 않으며, 본체 부재(120)가 직접적으로 관체(3)를 유지하고 있다. 다시 말하면, 제2 실시 형태의 본체 부재(120)는 제1 실시 형태의 본체 부재(20) 및 유지 부재(21)가 일체화된 것과 같은 형상으로 구성되어 있다. 따라서, 제2 실시 형태의 핀치 밸브(100)는 제1 실시 형태에 있어서 본체 부재(20)와 유지 부재(21)의 사이에 배치되는 O 링(29)도 없다. 또한, 본체 부재(120)가 아니라, 유지부재가 제1 실시 형태의 본체 부재(20) 및 유지 부재(21)가 일체화된 것과 같은 형상으로 구성되어 있다고 할 수도 있다.

도 15는 도 13의 부분 확대 종단면도이다. 본체 부재(120)의 단면에는 관체(3)의 플랜지부(6)를 수용하는 환상의 오목부(131)가 형성되어 있다. 오목부(131)의 바닥면에 상당하는 면에는 관체(3)의 플랜지부(6)의 내측의 환상의 단면(8)과 접촉하는 환상의 접촉면(132)이 형성되어 있다. 접촉면(132)에는 환상 돌기(133)가 형성되어 있다. 본체 부재(120)는 관체(3)를 축선 방향으로 약간 신장시킨 상태에서, 관체(3)를 유지하고 있다. 따라서, 관체(3)의 플랜지부(6)의 각각은 대응하는 본체 부재(120)의 접촉면(132)에 대하여 압압되고, 환상 돌기(133)는 관체(3)의 플랜지부(6)의 단면(8)에 대하여 매몰된다. 그 결과, 환상 돌기(133)는 플랜지부(6)의 단면(8)과 본체 부재(120)의 접촉면(132)의 사이를 밀봉하고 있다.

제2 실시 형태에 따른 핀치 밸브(100)는 통상적으로 사용 시에 밀폐성을 확보하기 위한 1차 씰에 추가하여, 관체(3)이 파열되었을 경우에 대비한 2차 씰인 씰부를 가진다. 이로써, 관체(3)가 파열되더라도, 관체(3) 내부의 유체가 핀치 밸브(1)의 외부로 유출되지는 않는다. 구체적으로는, 핀치 밸브(1)는 씰부로서 제1 씰 부재인 환상 돌기(133)와, 제2 씰 부재인 O 링(25)과, 제4 씰 부재인 O 링(17)을 가지며, 이들은 관체(3)의 외면 근방의 공간과, 핀치 밸브(1)의 외부와의 유체 연통을 밀봉한다. 또한, 전술한 바와 같이, 제2 실시 형태에 의한 핀치 밸브(100)는 제1 실시 형태의 제3 씰 부재인 O 링(29)에 상당하는 구성을 가지고 있지 않다. 환상 돌기(133)를 O 링으로 대체하여도 좋다.

이와 관련하여, 도 15를 참조하면, 환상 돌기(133)에 의하여 플랜지부(6)의 단면(8)과 본체 부재(120)의 접촉면(132)의 사이를 밀봉하여, L1 방향의 유출을 방지하고 있다. 또한, O 링(25)에 의하여, 밸브부(2)와 구동부(5)의 사이를 밀봉하여 L2 방향의 유출을 방지하고 있다. 또한, O 링(17)에 의하여 피스톤(11)과 베이스 플레이트(112)의 사이를 밀봉하여, L4 방향의 유출을 방지하고 있다.

제1 실시 형태에 따른 핀치 밸브(1)는 제2 실시 형태에 따른 핀치 밸브(100)와 비교하여, 부품 점수는 많지만, 조립을 쉽게 할 수 있다. 또한, 유지보수 시에는 관체나 O 링 등의 소모 부품만 교환하면 되기 때문에, 유지보수 비용이 적게 든다. 한편, 제2 실시 형태에 따른 핀치 밸브(100)는 제1 실시 형태에 따른 핀치 밸브(1)와 비교하여, 본체 부재(20) 및 유지 부재(21)가 일체화된 구성이며, O 링(29)이 없다는 점에서 부품 점수가 적어, 더 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 관체나 O 링이 조립된 본체 부재 별로 교환함으로써 유지보수를 쉽게 할 수 있다.

1 핀치 밸브
2 밸브부
3 관체
4 압압부
5 구동부
10 실린더
11 피스톤
12 베이스 플레이트
13 표시기
14 캡
20 본체 부재
21 유지 부재
22 접속 부재
23 캡 너트
25 O 링
26 환상 부재
27 상부 지지 부재
28 하부 지지 부재
29 O 링
31 오목부
32 접촉면
33 환상 돌기
34 상부 지지면
35 하부 지지면
36 서포트 돌기
A 테이퍼 각도
D 거리
H 높이
R 곡률
T 두께

Claims

밸브부와,
내부에 유로가 형성되고 또한 상기 밸브부에 수용되는 관체와,
상기 관체를 압압하거나 압압을 해제함으로써 상기 관체를 변형시켜, 상기 유로를 개폐시키는 압압부와,
상기 압압부를 구동시키는 구동부를 구비하는 핀치 밸브(1)에 있어서,
상기 관체의 외면 근방의 공간과, 상기 핀치 밸브(1)의 외부와의 유체 연통을 밀봉하는 씰부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항에 있어서,
상기 씰부는 제1의 씰 부재를 가지고, 상기 밸브부는 상기 관체의 단면과 접촉하는 접촉면을 가지고, 상기 관체의 상기 단면과 상기 접촉면의 사이에 상기 제1의 씰 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 씰부는 제2의 씰 부재를 가지며, 상기 밸브부와 상기 구동부의 사이에 상기 제2의 씰 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 씰부는 제3의 씰 부재를 가지고, 상기 밸브부는 본체 부재와, 상기 관체를 유지하고 또한 상기 본체 부재에 수용되는 유지 부재를 가지며, 상기 본체 부재와 상기 유지 부재의 사이에 상기 제3의 씰 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 밸브부는 상기 관체를 유지하는 본체 부재와, 상기 본체 부재의 양단에 배치되는 접속 부재와, 상기 접속 부재와 함께 상기 본체 부재의 양단에 나사결합하는 캡 너트를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 씰부는 제4의 씰 부재를 가지고, 상기 구동부는 피스톤과 베이스 플레이트를 가지며, 상기 피스톤과 상기 베이스 플레이트의 사이에 상기 제4의 씰 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제2항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 씰 부재는 O 링인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제2항에 있어서,
상기 제1의 씰 부재는 상기 접촉면에 형성된 환상 돌기인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 밸브부의 재료는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 관체와 접촉하는 상기 압압부의 선단부의 곡률은 상기 관체 두께의 1.1 내지 4.2배인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제10항에 있어서,
상기 압압부는 상기 관체의 축선 방향에 있어서의 종단면에 있어서, 곡선부와 이 곡선부의 단부의 각각에 접속된 2개의 직선부를 가지며, 상기 2개의 직선부가 이루는 각은 55 내지 90도인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 관체의 축선에 대하여 상기 압압부의 반대측에는 상기 관체를 지지하는 하부 지지면이 형성되고, 상기 하부 지지면에는 상기 관체의 일부를 상기 압압부측으로 돌출시키는 서포트 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제12항에 있어서,
상기 서포트 돌기의 높이는 상기 관체 두께의 7 내지 40%인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.
제10항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 관체의 축선에 대하여 상기 압압부 쪽에는 상기 압압부에 대응하는 부분을 제외하고 상기 관체를 지지하는 지지면이 형성되고, 상기 관체의 축선 방향에 있어서의 종단면에 있어서, 상기 압압부의 선단부의 중심과 상기 상부 지지면의 가장자리와의 거리가 상기 관체의 두께의 3 내지 6배인 것을 특징으로 하는 핀치 밸브.