KR100826044B1 - 액체 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

유출측 압력 자동조정기능과 액체차단기능을 겸비하며, 더욱이 상시 폐쇄식인 액체 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여 유출측 압력 및 이에 대항하도록 설치된 압력조절 스프링의 스프링력간의 균형점을 구하여 하우징 속에서 이동하는 압력조절 피스톤과, 압력조절 피스톤에 설치되어 압력조절 피스톤과 함께 이동하는 가동식의 밸브시트와, 유입측 압력 및 액체 차단 스프링의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력에 의해 밸브시트에 착지하여 밸브를 폐쇄하는 동시에 상기 밸브 폐쇄력보다 큰 외부의 밸브 개방력이 작용하였을 때 밸브시트로부터 떨어져 밸브를 개방하는 밸브바디를 구비하며, 압력조절 피스톤의 이동에 따른 유출측 압력 자동조절기능과, 밸브 폐쇄에 의한 액체차단기능을 발휘하도록 하였다.

Description

액체 제어 밸브{LIQUID CONTROL VALVE}
본 발명은 액체의 흐름을 제어하는 액체 제어 밸브에 관한 것으로서, 특히 유출측 압력 자동조정기능과 액체차단(water-stop)기능을 겸비한 액체 제어 밸브에 관한 것이다. 본 액체 제어 밸브는 예컨대 수세(水洗)변기에 세정수를 공급하기 위한 수세변기 세정 밸브로서 이용된다.
종래, 유출측 압력 자동조정기능과 액체차단기능을 겸비한 액체 제어 밸브로서, 일본국 실용신안공고공보 제1996(HEI8)-7456호에 게재된 것이 알려져 있는데, 이 종래기술은 평상시에는 개방되어 있다가 필요에 따라 폐쇄되는 상시 개방식 밸브장치이다. 따라서, 반대로 평상시에는 폐쇄되어 있다가 필요에 따라 개방되어 세정수를 공급하는 상시 폐쇄식의 수세변기용 세정밸브 등으로는 이것을 그대로 이용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이상의 사항을 감안하여, 유출측 압력 자동조정기능과 액체차단기능을 겸비하며 더욱이 상시 폐쇄식인 액체 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 목적에 추가하여 밸브 개방력이 작아도 충분하여 우수한 밸브 개방 작동성을 발휘할 수 있는 액체 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하며, 또 밸브를 폐쇄할 때 조임기능을 발휘하여, 워터해머(water-hammer)의 발생을 저감시킬 수 있는 액체 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 따른 액체 제어 밸브는, 유출측 압력 및 이것에 대항하도록 설치된 압력조절 스프링의 스프링력간의 균형점(balance point)을 구하고 하우징 속에서 이동하는 압력조절(pressure regulating) 피스톤과, 상기 압력조절 피스톤에 설치되어 상기 압력조절 피스톤과 함께 이동하는 가동식의 밸브시트(movable valve seat)와, 유입측 압력 및 액체 차단 스프링의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력에 의해 상기 밸브시트에 착지하여 밸브를 폐쇄하는 동시에, 상기 밸브 폐쇄력보다 큰 외부의 밸브 개방력이 작용하였을 때, 상기 시트로부터 떨어져 밸브를 개방하는 밸브바디를 가지며, 상기 압력조절 피스톤의 이동에 따른 유출측 압력 자동조정기능과, 상기 밸브의 폐쇄에 따른 액체차단기능을 발휘하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 2에 따른 액체 제어 밸브는 상기한 청구항 1의 액체 제어 밸브에 있어서, 밸브바디의 배면쪽에 배압실(背壓室)을 설치하여 이 배압실에 유출측 압력을 도입하는 동시에, 상기 밸브바디에 밸브 개방방향의 수압면부(受壓面部)를 설치하고 이 밸브 개방방향의 수압면부의 외경(外俓) 치수를 밸브시트의 외경 치수보다 근소하게 작게 설정한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 청구항 3에 따른 액체 제어 밸브는, 상기한 청구항 1 또는 2에 기재된 액체 제어 밸브에 있어서, 압력조절 피스톤의 일단부에 설치된 가동식 밸브시트의 외주쪽에 겹쳐 배치되어 조임작용을 수행하는 스로틀(throttle)을 밸브바디쪽에 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기한 구성을 구비한 본 발명의 청구항 1에 따른 액체 제어 밸브에서는, 밸브바디가 유입측 압력 및 액체 차단 스프링의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력에 의해 밸브시트에 착지하여 밸브를 폐쇄하며, 아울러 이 밸브 폐쇄력보다 큰 외부의 밸브 개방력이 작용하였을 때에 밸브시트로부터 떨어져 밸브를 개방하기 때문에, 평상시에는 폐쇄되어 있다가 필요에 따라 개방되는 상시 폐쇄식의 밸브장치가 구성된다. 또, 밸브를 개방할 때, 압력조절 피스톤이 유출측 압력 및 압력조절 스프링의 스프링력간의 균형점을 구하여 이동하고, 이에 따라 가동식 밸브시트가 이동하기 때문에, 밸브시트 및 밸브바디 간의 밸브 개방 거리가 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정된다. 따라서, 유량이 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정되어 유출측 압력이 일정하게 유지된다.
더욱이, 상기한 구성을 구비한 본 발명의 청구항 2에 기재된 액체 제어 밸브에 따르면, 밸브바디의 배면쪽에 배압실이 설치되어 이 배압실로 유출측 압력이 도입되는 동시에, 밸브바디에 밸브 개방방향의 수압면부가 설치되어 있고 이 밸브 개방방향의 수압면부의 외경 치수가 밸브시트의 외경 치수보다 근소하게 작게 설정되기 때문에, 밸브를 폐쇄할 때에 있어서 유입측 압력에 의한 밸브 폐쇄력의 크기가 비교적 작게 설정된다. 따라서, 이에 따라 외부의 밸브 개방력의 크기를 비교적 작게 설정할 수 있게 된다.
또한, 상기한 구성을 구비한 본 발명의 청구항 3에 따른 액체 제어 밸브에서는, 압력조절 피스톤의 일단부에 설치된 가동식 밸브시트의 외주쪽에 겹쳐 배치되어 조임작용을 수행하는 스로틀이 밸브바디쪽에 설치되어 있기 때문에, 밸브를 폐쇄할 때 스로틀이 밸브시트에 겹침으로써 유량이 서서히 줄어든다. 따라서, 유량이나 압력이 급격히 변화되는 일이 없어 워터 해머의 발생을 억제할 수 있게 된다.
한편, 본건 출원에는 이하의 기술적 사항이 포함된다.
즉, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본원 발명자들이 제안하는 하나의 액체 제어 밸브(액체 차단 장치를 구비한 감압밸브)는, 유입구와 유출구를 각각 1 곳에 구비한 액체 제어 밸브에 있어서, 압력조절 피스톤이 하우징 속에서 슬라이딩 이동하며, 유출측 압력에 의해 압력조절 피스톤 및 하우징의 사이에 존재하는 압력조절 스프링이 작용하여 압력조절 피스톤을 작동시켜, 유출측 압력이 일정해지도록 자기 조정하며, 밸브 피스톤에 대한 축방향의 유체 수압 면적을 밸브 개방방향의 수압면적으로서 밸브 폐쇄방향의 수압면적보다 약간 작게 설정하여(수압면적의 차는 0.5cm2이하가 바람직함), 축에 의한 밸브 개방력을 저감시킨 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 다른 하나의 액체 제어 밸브(액체 차단 장치를 구비한 감압밸브)는, 유입구와 유출구를 각각 1곳에 구비하며, 압력조절 피스톤이 하우징 속에서 슬라이딩 이동하며, 유출측 압력에 의해 압력조절 피스톤 및 하우징의 사이에 존재하는 압력조절 스프링이 작용하여 압력조절 피스톤을 작동시켜, 유출측 압력이 일정해지도록 자기 조정하며, 가운데가 잘록한 장고형 구조의 밸브 피스톤에 가해지는 작동(축) 방향의 유체압에 의해 축에 의한 밸브 개방력을 저감시킨 것을 특징으로 하는 것으로서, 이러한 액체 제어 밸브에 있어서, 밸브 피스톤에 구성된 스로틀(이 스로틀은 밸브 피스톤과는 별개의 부품으로 구성되며 외주에 형성된 고정구멍과, 밸브 피스톤의 외주부에 형성된 후크(hook) 등으로 고정하는 방법에 의해 일체화되는 구조일 수도 있다)과, 압력조절 피스톤에 구성된 립(lip)부분이 밸브 폐쇄 상태에서 겹쳐져 지름방향으로 있는 간격을 두고 배치되어 있으며, 스로틀은 압력조절 피스톤의 립부분에 대하여 나팔형상으로 벌어져 있고, 압력조절 피스톤에 구성된 립부분은 외주 지름부를 따라 선단부가 엣지형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관계된 액체 제어 밸브의 단면도이다.
도 2는 상기 제어밸브의 밸브바디의 사시도이다.
도 3은 상기 제어밸브의 밸브바디의 분해사시도이다.
도 4는 상기 제어밸브의 밸브 폐쇄상태를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
도 5는 상기 제어밸브의 밸브 개방상태를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
도 6은 상기 제어밸브를 폐쇄하는 도중의 상태를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관계된 액체 제어 밸브의 단면도이다.
다음으로 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관계된 액체 제어 밸브(1)의 단면도로서, 이 제어밸브(1)는 이하와 같이 구성된다.
즉, 우선 하우징 본체(3), 바디(4), 커버(5) 및 엔드 커버(6)가 물이 스며들지 않도록 조합되며 이들 부품군으로 이루어진 하우징(2)이 설치되어 있고, 이 하우징(2)에 액체의 유입구(7) 및 유출구(8)가 1곳씩 설치되어 있다. 유입구(7)는 바디(4)의 측면에 설치되어 바디(4) 내측의 유입측 압력실(9)로 연통하며, 유출구(8)는 엔드 커버(6)의 측면에 설치되어 엔드커버(6) 내측의 유출측 압력실(10)로 연통한다.
상기 하우징(2)에서 하우징 본체(3)의 내주쪽에 압력조절 피스톤(11)이 축방향(도면의 상하방향)으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 배치되어 있다. 이 압력조절 피스톤(11)은 유출측 압력(2차 압력) 및 이에 대항하도록 설치된 압력조절 스프링(12)의 스프링력간의 균형점을 구하여 하우징(2)내부를 이동하는 것으로서 실린더(筒)형상으로 형성되어 있으며, 마찬가지로 실린더형상으로 형성된 하우징 본체(3)의 내주면을 따라 축방향으로 이동한다. 압력조절 스프링(12)은 압력조절 피스톤(11)의 외주쪽에서 압력조절 피스톤(11) 및 하우징 본체(3)의 사이에 배치되어 있으며, 압력조절 피스톤(11)을 유출방향(도면의 상방향)을 향해 탄성적으로 가압한다.
압력조절 스프링(12)이 배치된 압력조절 피스톤(11) 및 하우징 본체(3)간의 수용공간(13)은 하우징 본체(3) 및 바디(4)에 설치된 통기구멍(14)을 통해 대기에 대하여 개방되어 있으며, 하우징(2) 내부를 흐르는 액체가 상기 공간(13)으로 새지 않도록 압력조절 피스톤(11) 및 하우징 본체(3)간은 패킹(15)에 의해 시일되어 있다.
실린더형상으로 형성된 압력조절 피스톤(11)의 유입측 단부(도면의 하단부)는 항상 하우징 본체(3)로부터 유입측(도면의 하방향)으로 돌출되어 유입측 압력실(9) 내부에 배치되어 있으며, 이 압력조절 피스톤(11)의 유입측 단부에 링형상을 한 가동식의 밸브시트(16)가 일체로 성형되어 있다.
또, 유입측 압력실(9)에는 밸브바디(17)가 상기 밸브시트(16)의 유입측에 위치되어 축방향으로 슬라이딩할 수 있도록 배치되어 있다. 이 밸브바디(17)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 밸브 피스톤(18), 밸브 시트(19), 스로틀(20), 리테이너(retainer, 21), 패킹(22) 및 조립 나사(23)의 조합으로 구성되며, 밸브 피스톤(18) 및 리테이너(21)의 사이에 밸브 시트(19)를 끼운 상태에서 밸브 피스톤(18) 및 리테이너(21)가 조립 나사(23)에 의해 체결되는 동시에, 밸브 피스톤(18)에 설치된 후크형상의 돌기(18a)가, 스로틀(20)에 형성된 고정 구멍(20a)에 걸림결합됨으로써 밸브 피스톤(18)에 스로틀(20)이 고정되어 있다. 또, 이들 부품군으로 이루어진 상기 밸브바디(17)에는 그 내부를 축방향으로 관통하는 관통 구멍 형상의 연통부(24)가 설치되어 있다.
도 1의 설명으로 돌아가서, 밸브바디(17)의 리테이너(21)는 압력조절 피스톤(11)의 내주쪽에 슬라이딩 이동이 가능하도록 삽입되어 있으며, 밸브 피스톤(18)은 그 하단부가 하우징(2)의 커버(5) 내주쪽에 슬라이딩 이동이 가능하도록 삽입되어 있다. 따라서, 밸브바디(17)는 전체적으로 축방향으로 이동이 가능하며, 그 스트로크(stroke)의 일단에서 밸브 시트(19)가 밸브시트(16)에 맞닿아 밸브를 폐쇄한다.
상기 밸브바디(17)의 밸브 피스톤(18)이 슬라이딩 이동이 가능하도록 내부에 삽입된 커버(5)속의 공간은 배압실(25)이 되며, 이 배압실(25)에는 밸브바디(17)를 밸브 폐쇄방향으로 탄성적으로 가압하는 액체 차단 스프링(26)이 배치되어 있다. 또한, 상기 배압실(25)은 상기 패킹(22)에 의해 유입측 압력실(9)과 구획되어 있으며, 상기한 바와 같이 밸브바디(17)에 연통부(24)가 설치되어 있기 때문에, 상기 배압실(25)로는 항상 유출측 압력이 도입된다.
상기 제어밸브(1)에 있어서 밸브바디(17)를 밸브시트(16)에 착지시키는 밸브 폐쇄력은, 유입구(7)로부터 유입측 압력실(9)로 도입되는 유입측 압력(1차 압력)에 의한 밸브 폐쇄력과, 액체 차단 스프링(26)의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력의 합으로 구성되며, 이 중 유입측 압력에 의한 밸브 폐쇄력의 크기가 이하와 같은 방법에 의해 비교적 작게 설정되어 있다.
즉, 상기 유입측 압력실(9) 속에 배치된 밸브바디(17)의 밸브 피스톤(18)에, 그 외주면 축방향의 대략 중앙에 위치하며 그 지름 치수가 축소되는 듯한 형상으로 오목한 부분(neck portion, 18b)이 형성되어 있으며, 이 오목한 부분(18b)의 유출측(도면의 상측)에 밸브 폐쇄방향 수압면부(18c)가 설치되어 있는 동시에, 반대되는 유입측(도면의 하측)에 밸브 개방방향 수압면부(18d)가 설치되어 있다. 전자의 밸브 폐쇄방향 수압면부(18c)는, 여기에 유입측 압력이 작용했을 때 밸브바디(17)를 밸브 폐쇄방향을 향해 가세하는 것이며, 후자의 밸브 개방방향 수압면부(18d)는 여기에 유입측 압력이 작용했을 때 밸브바디(17)를 밸브 개방방향을 향해 가세하는 것으로서, 후자의 밸브 개방방향 수압면부(18d)의 수압면적이 전자의 밸브 폐쇄방향 수압면부(18c)의 수압면적보다 작게 설정되는 동시에, 이 밸브 개방방향 수압면부(18d)의 외경치수(φA)가 밸브시트(16)의 외경치수(φB)보다 근소하게 작게 설정되어 있다. 따라서, 밸브를 폐쇄할 때의 유입측 압력에 의한 밸브 폐쇄력(F)이 하기의 (1)식과 같이 비교적 작게 설정되어 있고, 이에 따라 유입측 압력과 액체 차단 스프링(26)의 스프링력의 합으로 이루어지는 전체적인 밸브 폐쇄력의 크기도 비교적 작게 설정되어 있다(도면에서는 밸브 피스톤(18)의 외주면에 설치된 보강 리브(reinforcing rib)로 단면이 잘려져 있기 때문에[보강리브가 실선으로 그려져 단면 표시용 음영선이 들어있으므로], 오목한 부분(18b), 밸브 폐쇄방향의 수압면부(18c) 및 밸브 개방방향의 수압면부(18d)는 그 전부 또는 일부가 점선으로 그려져 있음).
F = (SB-SA)×P…… (1)식
단, SB : 밸브 폐쇄 시의 밸브바디(17)의 실질적인 밸브 폐쇄방향의 수압면적
SA : 밸브 폐쇄 시의 밸브바디(17)의 실질적인 밸브 개방방향의 수압면적
P : 유입측 압력
이에 대하여, 밸브바디(17)를 밸브시트(16)로부터 떨어뜨리는 밸브 개방력은 도시되지 않은 외부 구동원으로부터 축(로드;27)을 통해 밸브바디(17)에 작용하는 축방향의 가압력에 의해 구성되어 있으며, 이 외부의 밸브 개방력의 크기가 상기 밸브 폐쇄력의 크기를 상회하면, 밸브바디(17)가 밸브를 개방시킨다. 축(27)은 하우징(2)의 엔드커버(end cover, 6)에 축방향으로 슬라이딩이 가능하도록 유지되어 있으며, 밸브 폐쇄상태에서 상기 축(27)이 유입방향(도면의 하방향)으로 이동하면, 밸브바디 (17)를 가압하여 밸브를 개방시키는 동작을 한다. 또, 밸브의 개방상태에서 상기 축(27)이 유출방향(도면의 상방향)으로 이동하면, 상기 밸브 폐쇄력에 의해 밸브바디(17)가 밸브를 폐쇄시키는 동작을 한다.
한편, 축(27)은 다른 실시예로서 도 7에 나타낸 바와 같이, 축방향 반대쪽의 배압실(25)쪽에 배치되어도 무방하며, 이 경우에는 축(27)이 밸브 개방 시에 밸브바디(17)를 잡아당기게 된다.
또, 상기 실린더형의 압력조절 피스톤(11)의 일단부에 일체로 성형된 링형상의 밸브시트(16)는 그 외주면이 축방향으로 스트레이트인 면인데 반해, 그 내주면은 테이퍼상으로 형성되어 있으며, 이에 따라 상기 밸브시트(16)는 그 단면형상이 끝으로 갈수록 좁아지는 엣지형상을 이루는 립형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 밸브바디(17)에 그 일부로서 설치된 링형상의 스로틀(20)은, 상기 밸브시트(16)의 외주쪽에 축방향으로 겹쳐 배치되어 밸브를 폐쇄할 때 압력에 대한 조임작용을 수행하기 위한 것으로서, 그 내경(內徑) 치수가 압력조절 피스톤(11)의 립이 형성된 밸브시트(16)의 외경에 대하여 0.1mm 이하의 간격을 갖도록 형성되며, 아울러 그 길이는 0.5mm이상으로 형성되어 있다. 한편, 그 끝(내주면 선단부)은 테이퍼상으로 형성되어 나팔형상으로 벌어지도록 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 액체 제어 밸브(1)는 도 4에 그 주요부를 확대하여 도시한 바와 같이, 밸브바디(17)가 유입측 압력 및 액체 차단 스프링(26)의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력에 의해 시트(16)에 착지하여 밸브를 폐쇄하는 동시에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 밸브 폐쇄력보다 큰 외부의 밸브 개방력이 작용했을 때에만 밸브시트(16)로부터 떨어져 밸브를 개방하기 때문에, 상시 폐쇄식의 밸브장치로 되어 있다. 또, 밸브가 개방되어 있을 때 압력조절 피스톤(11)이 유출측 압력 및 압력조절 스프링(12)의 스프링력간의 균형점을 구하여 축방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 압력조절 피스톤(11)의 일단부에 일체로 성형된 가동식의 밸브시트(16)가 축방향으로 이동하기 때문에, 밸브시트(16) 및 밸브바디(17)간의 밸브 개방 거리(L)가, 유출측 압력이 높을 때에는 작게 개방되고 유출측 압력이 낮을 때에는 크게 개방되는, 즉 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정된다. 따라서, 유량이 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정되고, 그 결과 유출측 압력이 일정하게 유지되기 때문에, 유출측 압력의 크기를 일정한 크기로 자동적으로 유지하는 유출측 압력 자동조정 기능이 발휘된다. 따라서, 상기 압력조절 피스톤(12)의 이동에 따른 유출측 압력 자동조정기능과, 상기 밸브의 폐쇄에 따른 액체차단기능을 겸비하며, 더욱이 상시 폐쇄식인 액체 제어 밸브(1)를 제공할 수가 있다.
게다가, 본 액체 제어 밸브(1)에서는, 밸브바디(17)의 배면쪽에 배압실(25)이 설치되고 이 배압실(25)에 상기 밸브바디(17)에 설치된 연통부(24)를 통해 유출측 압력이 도입되는 동시에, 밸브바디(17)에 밸브 개방방향의 수압면부(18d)가 설치되며 이 밸브 개방방향의 수압면부(18d)의 외경 치수(φA)가 밸브시트(16)의 외경 치수(φB)보다 근소하게 작게 설정되어 있기 때문에, 밸브 폐쇄 시의 밸브 폐쇄력의 크기가 비교적 작게 설정되어 있다. 따라서, 밸브 외부로부터 입력되는 외부의 밸브 개방력의 크기도 비교적 작게 설정될 수 있게 되기 때문에, 우수한 밸브 개방 작동성을 발휘하는 유체 제어밸브(1)를 제공할 수 있다. 상기 제어밸브(1)가 수세변기의 세정밸브로서 이용될 경우, 상기 밸브 개방 작동성은 응답특성으로서 발휘되어, 절수효과나 에너지 절약효과 등이 크다. 또, 외부 구동원으로서는 저출력이며 소형인 것을 사용할 수 있게 되기 때문에, 전체적으로 제품의 공간절약 내지 컴팩트화를 실현할 수 있다. 또한, 이와 같이 상기 제어밸브(1)가 수세변기의 세정밸브로서 이용될 경우, 상기 (1)식에서의 수압면적의 차(SB-SA)는 0.5cm2 이하의 크기로 설정되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제어밸브(1)에서는 밸브바디(17)에 그 일부로서 스로틀(20)이 설치되며, 도 6에 도시한 바와 같이, 밸브가 폐쇄되어 가는 과정에서 상기 스로틀(20)이 밸브시트(16)의 외주쪽에 겹쳐지기 때문에, 그 조임작용에 의해 유량을 서서히 줄일 수 있다. 따라서, 유량이나 압력이 급격하게 변화하는 일이 없어 워터 해머의 발생을 억제할 수 있다. 또, 유입측 압력이 고압일 경우에도 진동하지 않고 밸브를 원활하게 폐쇄할 수 있다. 또한, 상기 스로틀(20)에 있어서 유량이 줄어듦으로써 밸브시트(16)보다 지름이 큰 부분에서 밸브 폐쇄력이 발생하여, 스로틀이 없는 경우보다 큰 밸브 폐쇄력이 발생한다. 따라서, 밸브 폐쇄 특성을 향상시킬 수도 있게 되어 안정적인 밸브 폐쇄 동작을 얻을 수 있다.
또한, 상기 제어밸브(1)에서는 액체 차단 상태에서 유입측 압력이 비정상적으로 상승했을 경우, 그 비정상적인 압력이 유출측으로 방출되기 때문에, 비정상적인 압력에 대한 유입측 하우징(2)의 내압성이 그다지 필요하지 않다. 따라서, 하우징(2)의 재질을 종래의 금속에서 비교적 물렁한 수지 등으로 변경할 수가 있게 되어 제품의 경량화나 비용 절감 등을 실현할 수 있다. 한편, 이러한 방출 구조는 상기한 바와 같이 상기 (1)식에서의 수압면적의 차(SB-SA)가 미소하게 설정되기 때문에, 유입측 압력이 상승하여도 시일면 압력(밸브바디(17) 및 시트(16)의 접촉압력)의 상승량이 적고, 이로 인해 소정의 압력치를 경계로 하여 비정상적인 압력이 밸브바디(17) 및 밸브시트(16)의 사이에서 새어 나옴으로써 발생된다.
더욱이, 상기 제어밸브(1)에서는 밸브의 폐쇄 시에 밸브바디(17)가 착지하는 밸브시트(16)가 압력조절 피스톤(11)의 일단부에 가동식의 밸브시트(16)로서 설치되어 있기 때문에, 하우징(2) 내부에 고정 밸브시트를 별도로 설치할 필요가 없다. 따라서 그만큼 하우징(2)의 형상을 간소화하여 하우징(2)을 소형화할 수 있다.
본 발명은 이하의 효과를 거둔다.
즉, 우선 상기한 구성을 구비한 본 발명의 청구항 1에 따른 액체 제어 밸브에서는, 밸브바디가 유입측 압력 및 액체 차단 스프링의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력에 의해 밸브시트에 착지하여 밸브를 폐쇄하는 동시에, 이 밸브 폐쇄력보다 큰 외부의 밸브 개방력이 작용하였을 때에 밸브 시트로부터 떨어져 밸브를 개방하기 때문에, 평상시에는 폐쇄되어 있다가 필요에 따라 개방되는 상시 폐쇄식의 밸브장치가 구성된다. 또, 밸브를 개방할 때, 압력조절 피스톤이 유출측 압력 및 압력조절 스프링의 스프링력간의 균형점을 구하여 이동하고, 이에 따라 가동식의 밸브시트가 이동하기 때문에, 밸브시트 및 밸브바디 간의 밸브 개방 거리가 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정된다. 따라서, 유량이 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정되어 결과적으로 유출측 압력이 일정하게 유지되므로, 유출측 압력의 크기를 일정한 크기로 자동으로 유지하는 유출측 압력 자동조정기능이 발휘된다. 따라서, 상기 압력조절 피스톤의 이동에 따른 유출측 압력 자동조정기능과, 상기 밸브의 폐쇄에 따른 액체차단기능을 겸비하며 더욱이 상시 폐쇄식인 액체 제어 밸브를 제공할 수가 있다.
또한, 상기 액체 제어 밸브에 따르면, 밸브의 폐쇄 시에 밸브바디가 착지되는 시트가 압력조절 피스톤의 일단부에 가동식의 밸브시트로서 설치되어 있기 때문에, 하우징 내부에 고정 밸브시트를 별도로 설치할 필요가 없다. 따라서, 그만큼 하우징의 형상을 간소화하여 하우징을 소형화할 수 있다.
더욱이, 상기한 구성을 구비한 본 발명의 청구항 2에 따른 액체 제어 밸브에서는, 밸브바디의 배면쪽에 배압실이 설치되어 이 배압실로 유출측 압력이 도입되는 동시에, 밸브바디에 밸브 개방방향의 수압면부가 설치되어 있고 상기 밸브 개방방향 수압면부의 외경 치수가 밸브시트의 외경 치수보다 근소하게 작도록 설정되어 있기 때문에, 밸브를 폐쇄할 때 유입측 압력에 따른 밸브 폐쇄력의 크기가 비교적 작게 설정된다. 따라서, 이에 따라 밸브 외부로부터 입력되는 외부의 밸브 개방력의 크기를 비교적 작게 설정할 수 있게 되므로, 우수한 밸브 개방 작동성을 발휘하는 유체 제어밸브를 제공할 수 있다. 상기 제어밸브를 수세변기의 세정밸브 등으로 이용할 경우, 밸브 개방 작동성은 특히 응답특성으로서 발휘되어, 절수효과나 에너지 절약효과 등이 크다. 또, 외부의 구동원으로서 저출력이며 소형인 것을 이용할 수 있게 되므로, 제품의 공간절약과 컴팩트화를 실현할 수 있다.
또한, 상기한 구성을 구비한 본 발명의 청구항 3에 따른 액체 제어 밸브에서는, 밸브바디에 그 일부로서 스로틀이 설치되며, 밸브가 폐쇄되어 가는 과정에서 상기 스로틀이 밸브시트의 외주쪽에 겹치기 때문에, 그 조임작용에 의해 유량을 서서히 줄일 수 있게 된다. 따라서, 압력의 급격한 변화로 인한 워터 해머의 발생을 저감시킬 수 있으며, 유입측 압력이 고압일 경우에도 진동하지 않고 밸브를 원활히 폐쇄할 수 있다. 또, 상기 스로틀에 있어서 유량이 줄어듦으로써 밸브시트보다 지름이 큰 부분에서 밸브 폐쇄력이 발생하여, 스로틀이 없는 경우보다 큰 밸브 폐쇄력이 발생한다. 따라서, 밸브 폐쇄 특성을 향상시킬 수도 있게 되어 안정적인 밸브 폐쇄 동작을 얻을 수가 있다.

Claims (3)

  1. 유출측 압력 및 이것에 대항하도록 설치된 압력조절 스프링(12)의 스프링력간의 균형점을 구하여 하우징(2) 내에서 이동하는 압력조절 피스톤(11)과, 상기 압력조절 피스톤(11)에 설치되어 상기 압력조절 피스톤(11)과 함께 이동하는 가동식의 밸브시트(16)와, 유입측 압력 및 액체 차단 스프링(26)의 스프링력에 의한 밸브 폐쇄력에 의해 상기 밸브시트(16)에 착지하여 밸브를 폐쇄하는 동시에, 상기 밸브 폐쇄력보다 큰 외부의 밸브 개방력이 작용하였을 때, 상기 밸브시트(16)로부터 떨어져 밸브를 개방하는 밸브바디(17)를 가지며, 상기 압력조절 피스톤(11)의 이동에 따른 유출측 압력 자동조정기능과, 상기 밸브의 폐쇄에 따른 액체차단기능을 발휘하는 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 밸브바디(17)의 배면쪽에 배압실(25)을 설치하여 상기 배압실(25)에 유출측 압력을 도입하는 동시에, 상기 밸브바디(17)에 밸브 개방방향 수압면부(18d)를 설치하고 상기 밸브 개방방향 수압면부(18d)의 외경 치수(φA)를 밸브시트(16)의 외경 치수(φB)보다 약간 작게 설정한 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 압력조절 피스톤(11)의 일단부에 설치된 가동식 밸브시트(16)의 외주쪽에 겹쳐 배치되어 조임작용(throttling operation)을 수행하는 스로틀(20)을 밸브바디(17)쪽에 설치한 것을 특징으로 하는 액체 제어 밸브.
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