KR20210119280A

KR20210119280A - 유량 제어 밸브

Info

Publication number: KR20210119280A
Application number: KR1020207032999A
Authority: KR
Inventors: 히로시게 콘도
Original assignee: 타이무 기켄 가부시키가이샤
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-10-05
Also published as: US20210164583A1; JP2020133737A; WO2020170600A1; CN113508255A; EP3929477A1; JP7127838B2; EP3929477A4

Abstract

1차실(5)과 2차실(6)을 가지는 밸브 케이싱(2)과, 밸브 케이싱(2)의 내부에 설치된 밸브 시트(14)와, 밸브 시트(14)에 착좌 가능한 밸브체(25)와, 밸브체(25)에 나란히 늘어선 니들(17)과, 니들(17)을, 니들(17)의 축심 방향을 따라서 이동시키고, 밸브체(25)를 밸브 시트(14)에 착좌(着座)하는 폐 밸브 상태와, 밸브 시트(14)로부터 퇴좌(退座)하는 개 밸브 상태로 전환하는 모터 기구와, 밸브체(25)의 상면에 설치된 수압실(受壓室, 26)과, 밸브체(25) 내에 설치된 2차실(6)과 수압실(26)을 연이어 통하는 제 1 연통 홈(23)과 제 2 연통 홈(24)으로 이루어지는 도통로를 구비하고, 수압실(26)의 하면이 되는 밸브체(25)의 상면의 지름(PB)을 2차실(6)의 상면이 되는 밸브체(25)의 하면의 지름(PA) 보다 약간 크게 했다.

Description

유량 제어 밸브

본원에 개시된 기술은 모터 등의 전동기를 이용하여 밸브 개도(개구면적)를 조정하여, 기체나 액체 등 각종 유체의 유량이나 압력을 제어하는 유량 제어 밸브에 관한 것이다.

종래부터, 모터 등의 구동 수단을 이용하여 밸브 개도(개구면적)를 조정하여, 기체나 액체 등 각종 유체의 유량이나 압력을 제어하는 유량 제어 밸브가 예를 들면, 특허문헌 1 등에 개시되어 있다.

특허문헌 1에는, 제 1 개구 및 제 2 개구가 형성된 밸브 하우징과, 밸브 하우징 내에 제 2 개구와 연이어 통하여 형성된 링 형상의 밸브 시트부와, 밸브 시트부의 축심을 통과하는 축선 위에 축심이 배치되고, 밸브 시트부와 한쪽 단부가 간격을 두고 대향하도록 밸브 하우징 내에 설치된 실린더부와, 실린더부 내에 피스톤 형상으로 이동 가능하게 수용된 밸브 부재와, 실린더부 내의 공간이 밸브 부재에 구획되어 형성된 상기 실린더부 내에 있어서의, 다른 한쪽의 단부측의 배압실과 제 2 개구를 연이어 통하도록, 밸브 하우징 또는 밸브 부재에 설치된 균압로와, 밸브 부재를 밸브 시트부에 대하여 이좌(離座) 및 착좌(着座)하도록 이동시키는 밸브 부재 이동 수단을 가지고, 밸브 부재에서의 링 형상 선단부의 내측의 평면에서 볼 때 면적이 실린더부의 내측에서의 밸브 부재의 배압실측의 평면에서 볼 때 면적과 동일한 전동 밸브가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 제 6043152호

모터 등의 구동 수단을 이용한 유량 제어 밸브에 있어서, 과제가 되는 것은 밸브 부재를 상하 동작할 때에 필요로 하는 구동 토크(torques)와 상하 이동시에 발생하는 백래시(backlash)이다. 개시된 특허문헌 1의 전동 밸브에서는 밸브 부재에서의 링 형상 선단부의 내측의 평면에서 볼 때 면적과, 실린더부의 내측에서의 밸브 부재의 배압실측의 평면에서 볼 때 면적과 동일하게 함으로써, 구동 토크의 저감은 가능하게 되지만, 백래시에 대해서는 저감할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본원에 개시되는 기술은, 상기의 과제를 감안하여 제안된 것이며, 구동 수단인 모터 등의 구동 토크를 저감함과 함께, 밸브 부재의 상하 이동시에 발생하는 백래시를 억제하는 것이 가능한 유량 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 청구항 1에 따른 유량 제어 밸브는, 유입부인 1차실과 유출부인 2차실을 가지는 밸브 박스와, 밸브 박스의 내부에 설치된 밸브 시트와, 밸브 시트에 착좌 가능한 밸브체와, 밸브체에 나란히 늘어선 플런저(plunger)와, 플런저를, 플런저의 축심 방향을 따라서 이동시켜, 밸브체를 밸브 시트에 착좌하는 폐(閉) 밸브 상태와, 밸브 시트로부터 퇴좌(退座)하는 개(開) 밸브 상태로 전환하는 구동부와, 밸브체의 상면과 구동부의 사이에 설치된 수압실과, 플런저의 축심 방향을 따라서 설치된, 2차실과 수압실(受壓室)을 연이어 통하는 도통로(導通路)를 구비한 유량 제어 밸브로서, 밸브체는 수압실의 하면이 되는 밸브체의 상면의 면적이 2차실의 상면이 되는 밸브체의 하면의 면적보다 약간 큰 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 유량 제어 밸브는 청구항 1에 기재된 유량 제어 밸브에 있어서, 밸브체는 상면이 수압실의 하면이 되는 상부 밸브체와, 하면이 2차실의 상면이 되는 하부 밸브체로 구성되고, 상부 밸브체와 하부 밸브체와의 사이에는 서로 부세(付勢)하는 부세 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 따른 유량 제어 밸브에서는 밸브체(밸브 부재)의 상면측의 수압실과 2차측을 도통로(균압로)에서 도통시킴과 함께, 밸브체의 상면의 면적을 밸브체의 하면의 면적보다 약간 크게 함으로써, 밸브체의 축선 방향으로 가해지는 힘을 약간 상방(개 밸브 방향)으로 힘이 가해지는 상태(상면 측으로 밸브체가 들어 올려지는 상태)로 평형하게 함으로써, 밸브체가 상하 이동할 때에 발생하는 백래시를 저감할 수 있다. 또, 밸브체의 상면의 면적과 밸브체의 하면의 면적과의 차이를 백래시의 억제에 필요한 정도까지 작게 억제함으로써, 밸브체의 상면과 하면의 가해지는 압력의 차이를 작게 하여, 밸브체가 상하 동작할 때에 필요로 하는 구동 토크도 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 밸브체의 상하 이동도 부드럽게 됨과 함께, 구동부에 이용되는 모터의 소형화가 가능해진다. 이것에 의해, 효율적인 유량 제어가 가능한 유량 제어 밸브를 저비용으로 제공할 수 있다.

청구항 2에 따른 유량 제어 밸브에서는 밸브체를 축선 방향으로 상부 밸브체와 하부 밸브체로 나누고, 그 사이에 서로 부세하는 부세 부재를 설치함으로써 하부 밸브체가 밸브 시트에 착좌하는 유량 제어 밸브의 폐 밸브시에 있어서, 2차실측이 수격(water hammer) 등으로 이상 승압한 경우에는 하부 밸브체가 부세 부재의 부세력에 저항하여 상승하여 개 밸브되고, 1차측으로 압력을 방출하여 2차측의 파손을 미연에 억제할 수 있다. 또, 폐 밸브시에 있어서, 구동부에 의해 밸브체가 밸브 시트에 착좌하고, 또한 밸브체에 대하여 과도하게(폐 밸브방향으로) 힘이 가해져도, 부세 부재가 완충재로서 작용하기 때문에, 밸브체에 과도하게 힘을 가한 경우에 생길 우려가 있는 부품의 손상(예를 들면, 구동부 내의 기어끼리의 침범에 의한 기어의 손상 등)을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태인 유량 제어 밸브의 폐 밸브시의 단면도이다.
도 2는 유량 제어 밸브의 하면도이다.
도 3은 유량 제어 밸브의 개 밸브시의 단면도이다.
도 4는 밸브체에 설치한 압력 도입로를 설명하는 확대 단면도이다.
도 5는 2차측의 승압시에 있어서의 압력 방출 기구를 설명하는 단면도이다.
도 6은 밸브 기구를 구성하는 니들의 측면도와 하면도를 나타내는 도면이다.
도 7은 밸브 기구를 구성하는 니들 너트의 상면도와 측면도(투시도)와 하면도를 나타내는 도면이다.
도 8은 밸브 기구를 구성하는 실린더 가이드의 상면도와 측면도(투시도)와 하면도를 나타내는 도면이다.
도 9는 밸브 기구를 구성하는 실린더의 상면도와 측면도(투시도)와 하면도를 나타내는 도면이다.
도 10은 밸브 기구를 구성하는 캡의 상면도와 측면도(투시도)와 하면도를 나타내는 도면이다.

우선, 본 발명에 따른 일 실시형태인 유량 제어 밸브(1)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 유량 제어 밸브(1)의 폐 밸브 상태에 있어서의 단면도이며, 도 2는 유량 제어 밸브(1)의 아래에서 본 하면도이다. 유량 제어 밸브(1)는 밸브 케이싱(2)를 가지고 있다. 밸브 케이싱(2)의 하부의 일측에는 제 1 접속통(3)이 측방을 향하여 돌출되어 설치되어 있다. 밸브 케이싱(2)의 하부의 아래 쪽에는, 제 1 접속통(3)의 축심에 대하여 수직으로 제 2 접속통(4)이 하부를 향하여 돌출되어 설치되어 있다. 제 1 접속통(3)의 내부에는 유체의 유입측이 되는 1차실(5)이 형성되어 있다. 한편, 제 2 접속통(4)의 내부에는 유체의 유출측이 되는 2차실(6)이 형성되어 있다.

1차실(5) 및 2차실(6)은 안쪽부로 감에 따라 점차 작아지도록 형성되어 있다. 2차실(6)의 상방의 밸브 케이싱(2)의 내부는 대략 원주 형상의 개구부로 되어 있고, 후술하는 밸브 기구(7)를 수납하는 밸브실(8)이 설치되어 있다. 밸브실(8)의 상단부는 개구되어 있고, 그 상단, 즉, 밸브 케이싱(2)의 상방에는 상부 덮개(9)를 사이에 두고 모터 기구(10)가 도시하지 않은 나사 등에 의해 밸브 케이싱(2)의 상면에 장착되어 있다. 모터 기구(10)는 도시하지 않은 모터나 구동부로 구성되어 있고, 후술하는 니들(17)을 회전 구동한다. 본 실시형태에서는, 모터로서 스텝 모터(stepper motor)를 채용하지만, 이것으로 한정되지 않고, DC모터나 기어드 모터(gear motor) 등도 채용 가능하다.

밸브실(8)은, 도면 상방으로부터, 각각 원주 형상으로 형성된, 최대지름의 상부 개구부(11)와, 상부 개구부(11)보다 약간 지름이 작은 중간 개구부(12)와, 하단부를 형성하는 중간 개구부(12)보다 지름이 작은 하부 개구부(13)가 연속하여 구성된 개구부이다. 상부 개구부(11)와 중간 개구부(12)와의 경계에는 상부 개구부 엣지(11a)가 설치되어 있다. 중간 개구부(12)와 하부 개구부(13)와의 경계에는 밸브 시트(14)가 중간 개구부(12)의 방향으로 돌출하여 설치되어 있다. 밸브 시트(14)는 상면이 원호 형상이고 하부 개구부(13)의 외주를 따라서 원환 형상으로 형성되어 있고, 후술하는 바와 같이, 유량 제어 밸브(1)의 폐 밸브시에 있어서, 착좌 패킹(15)이 밸브 시트(14)에 착좌한다.

2차실(6)과 하부 개구부(13)와의 사이에는 니들 서포트(16)가 형성되어 있다. 유량 제어 밸브(1)를 아래에서 본 도 2에 나타내는 바와 같이, 니들 서포트(16)는 중심에 니들(17)의 하단부가 관통하는 관통 구멍(16b)을 가지는 중심 원통(16a)과, 중심 원통(16a)으로부터 2차실(6)의 상부 개구부의 내주면을 향하여 방사선 형상으로 신장하는 대략 등간격으로 형성된 3개의 리브(16c, 16c, 16c)로 구성되어 있다. 각 리브(16c)의 사이의 개구부(16d, 16d, 16d)는 밸브실(8)(하부 개구부(13))과 2차실(6)을 연이어 통하는 개구부로 되어 있다.

다음으로 본 발명에 따른 유량 제어 밸브(1)의 밸브 기구(7)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

밸브 기구(7)는 모터 기구(10)에 의해 회전하는 니들(17)과, 니들(17)의 수나사와 끼워 맞춰지는 암나사가 설치된 니들 너트(18)와, 니들 너트(18)를 밸브 케이싱(2)에 고정하는 실린더 가이드(19)와, 니들(17)의 하부에 고착되고, 실린더 가이드(19)의 하부에 설치된 슬라이딩부에 의해 상하로 슬라이딩 가능하게 되는 실린더(20)와, 스프링(21)을 통하여 실린더(20)에 장착된 캡(22)으로 구성된다. 또한, 니들 너트(18), 실린더(20) 및 캡(22)은 니들(17)을 관통하여 장착되어 있다. 또, 스프링(21)은 압축 스프링이며, 실린더(20)에 대하여 캡(22)을 하방으로 부세한다.

밸브 기구(7)를 구성하는 각 부품에 대하여, 그 상세를 설명한다.

도 6은 니들(17)의 (A) 측면도와 (B) 아래에서 본 하면도를 나타낸 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 니들(17)에는, 측면도에 있어서 위에서부터, 각각 다른 지름의 원주 형상의 기어부(17a), 수나사부(17b), 니들 제 1 오목부(17c), 니들 제 2 오목부(17d), 니들 본체부(17e), 실린더 장착부(17f), 캡 슬라이딩부(17g), 니들 제 3 오목부(17h), 하단 지지부(17i)가 형성되어 있다. 기어부(17a)는 모터 기구(10) 내의 도시하지 않은 기어부와 끼워 맞춰지고, 모터 기구(10)에 의해 니들(17)을 회전 제어하게 되어 있다. 수나사부(17b)는 상술한 바와 같이 니들 너트(18)의 암나사와 끼워 맞춰지고, 니들(17)의 회전에 의해, 니들(17) 자체가 상하로 이동한다. 니들 제 1 오목부(17c) 및 니들 제 2 오목부(17d)에는 О링(30, 31)이 끼워 넣어져, 니들(17)과 니들 너트(18)와의 사이를 씰 상태로 유지한다. 실린더 장착부(17f)에는 실린더(20)가 삽입되어 고착된다. 캡 슬라이딩부(17g)에는 캡(22)이 삽입된다. 니들 제 3 오목부(17h)에는 고정판(27)이 장착되어, 니들(17)에 삽입된 캡(22)의 하부로의 이동을 규제한다.

도 7은 니들 너트(18)의 (A) 위에서 본 상면도와 (B) 측면도(투시도)와 (C) 아래에서 본 하면도를 나타낸 도면이다. 도 7에 나타내는 바와 같이 니들 너트(18)에는 측면도에 있어서 위에서부터 니들 너트 부착부(18a), 니들 너트 본체부(18b), 니들 너트 오목부(18c), 니들 너트 하부 통부(18d)가 형성되어 있다. 니들 너트 오목부(18c)는, 니들 너트 본체부(18b)의 중앙부에 설치되어 있다. 니들 너트 부착부(18a) 이외는 원주 형상으로 형성되어 있다. 도 7의 (A)의 상면도에 나타내는 바와 같이, 니들 너트 부착부(18a)는 원주의 측면의 일부를 평면으로 컷한 형상으로 되어 있고, 상부 덮개(9)에 형성된 부착부(18a)에 끼워 맞춰진 도시하지 않은 부착 구멍에 니들 너트 부착부(18a)를 삽입하고, 상부 덮개(9)에 니들 너트(18)를 부착하도록 되어 있다. 이것에 의해, 니들 너트(18)를 상부 덮개(9)에 부착한 상태에서는 니들 너트(18)는 회전 이동이 억제된다. 또, 니들 너트(18)에는 중심 축을 따라, 상하로 관통하는, 개구 지름이 다른 원주 형상의 니들 너트 개구부(18e, 18f)가 설치되어 있다. 니들 너트 개구부(18e)의 내주면의 주위에는 니들(17)의 수나사부(17b)의 수나사와 끼워 맞춰지는 암나사가 형성되어 있다. 니들 너트 개구부(18f)의 내경(內徑)은 니들(17)의 니들 본체부(17e)의 외경(外徑) 보다 약간 크게 되어 있고, 니들(17)이 상하 이동할 때에는, 니들 너트 개구부(18f) 내를 니들 본체부(17e)가 슬라이딩한다. 니들 너트 오목부(18c)에는 О링(28)이 끼워 넣어져, 니들 너트(18)와 실린더 가이드(19)와의 사이를 씰 상태로 유지한다.

도 8은, 실린더 가이드(19)의 (A) 위에서 본 상면도와 (B) 측면도(투시도)와 (C) 아래에서 본 하면도를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 실린더 가이드(19)에는, 측면도에 있어서 위에서부터, 각각 다른 지름의 원주 형상의 실린더 가이드 부착부(19a), 실린더 가이드 본체부(19b), 실린더 가이드 오목부(19c), 실린더 가이드 중간 통부(19d), 실린더 가이드 하부 통부(19e)가 형성되어 있다. 실린더 가이드 오목부(19c)는, 실린더 가이드 본체부(19b)의 중앙부에 형성되어 있다. 또, 실린더 가이드(19)에는 중심 축을 따라 상하로 관통하는, 개구 지름이 다른 원주 형상의 실린더 가이드 개구부(19f, 19g, 19h)가 형성되어 있다. 실린더 가이드 개구부(19f)는 니들 너트 본체부(18b)가 수납되도록 형성되어 있고, 실린더 가이드(19)에 니들 너트(18)가 수납되면, 상술한 바와 같이, 니들 너트 오목부(18c)에 끼워 넣어진 О링(28)에 의해 니들 너트(18)와 실린더 가이드(19)와의 사이를 씰 상태로 유지한다.

실린더 가이드 본체부(19b)의 외경은 상부 개구부(11)의 내경보다 약간 작게 되어 있고, 실린더 가이드 오목부(19c)에 끼워 넣어진 О링(29)에 의해 실린더 가이드(19)와 밸브 케이싱(2)의 내주면과의 사이를 씰 상태로 유지한다. 또, 실린더 가이드 본체부(19b)의 하단의 엣지가 상부 개구부 엣지(11a)에 당접하기 때문에, 실린더 가이드(19)를 밸브 케이싱(2)에 맞붙이면, 실린더 가이드(19)는 하방으로의 이동이 억제된다. 이것에 의해, 실린더 가이드(19)는 니들 너트(18)를 수납한 상태에서 밸브실(8)의 상부 개구부(11)의 내부에 유지된다. 실린더 가이드 개구부(19h)의 개구 지름은 후술하는 실린더(20)가 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 정도로 실린더(20)의 실린더 본체(20a)의 외경보다 약간 크게 설정되어 있다.

도 9는, 실린더(20)의 (A) 위에서 본 상면도와 (B) 측면도(투시도)와 (C) 아래에서 본 하면도를 나타낸 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이 실린더(20)에는 측면도에 있어서 위에서부터, 각각 다른 지름의 원주 형상의 실린더 본체부(20a), 실린더 제 1 오목부(20b), 실린더 하부(20c), 실린더 제 2 오목부(20d)가 형성되어 있다. 실린더 제 1 오목부(20b)는 실린더 본체부(20a)의 중앙부에 형성되고, 실린더 제 2 오목부(20d)는 실린더 하부(20c)의 하방 위치에 형성되어 있다. 또, 실린더(20)에는 중심축을 따라, 상하로 관통하는, 개구 지름이 다른 원주 형상의 실린더 개구부(20e, 20f)가 형성되어 있다. 또한, 실린더 개구부(20f)의 내주면에는 그 상단부에 있어서 외측으로 향하여 실린더 개구부(20e)의 내주면까지 연장되는 실린더 제 1 홈(20g)과, 실린더 제 1 홈(20g)과 연이어 통하여 실린더 개구부(20f)의 내주면을 따라서 하방에 실린더(20)의 하단면까지 연장되는 실린더 제 1 홈(20h)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 실린더 제 1 홈(20g)과 실린더 제 1 홈(20h)으로 이루어지는 제 1 연통 홈(23)은 대략 등간격으로 3개소 실린더 개구부(20f)의 내측면에 형성되어 있다.

실린더 개구부(20e, 20f)는 각각, 실린더 개구부(20e)의 내경과 니들 본체부(17e)의 외경과, 실린더 개구부(20f)의 내경과 니들(17)의 실린더 장착부(17f)의 외경이, 각각 끼워 맞춰지도록 형성되어 있고, 실린더(20)는 니들(17)을 삽입한 상태에서 니들(17)에 고착된다. 또, 실린더 제 1 오목부(20b)와 실린더 제 2 오목부(20d)에는 각각 О링(32, 33)이 끼워 넣어져, 각각, 실린더(20)와 실린더 가이드(19)와의 사이 및 실린더(20)와 캡(22)과의 사이의 씰 상태를 유지한다.

도 10은, 캡(22)의 (A) 위에서 본 상면도와 (B) 측면도(투시도)와 (C) 아래에서 본 하면도를 나타낸 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이 캡(22)에는 측면도에 있어서 위에서부터, 원주 형상의 캡 본체(22a), 하방을 향하여 외측으로 넓어지는 원뿔대 형상의 플랜지 상부(22b), 원주 형상의 캡 오목부(22c), 하방을 향하여 내측으로 좁아지는 원뿔대 형상의 플랜지 하부(22d)가 형성되어 있다. 캡 오목부(22c)에는 유량 제어 밸브(1)의 폐 밸브시에 있어서, 밸브 시트(14)에 착좌하는 탄성 부재에 형성된 링 형상의 착좌 패킹(15)이 끼워 넣어져 있다.

또, 캡(22)에는 중심축을 따라, 상하로 관통하는, 개구 지름이 다른 원주 형상의 캡 개구부(22e, 22f, 22g, 22h)가 형성되어 있다. 캡 개구부(22e)의 내경은 실린더 하부(20c)의 외경보다 약간 크고, 실린더 하부(20c)가 캡 개구부(22e) 내에서 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 캡 개구부(22f)의 내경은 캡 개구부(22e)의 내경보다 약간 작게 되어 있고, 실린더(20)에 대하여 캡(22)을 부세하는 스프링(21)이 배치된다. 캡 개구부(22g)의 내경은 니들(17)의 캡 슬라이딩부(17g)의 외경보다 약간 크게 되어 있고, 니들(17)의 캡 슬라이딩부(17g)가 캡 개구부(22g) 내에서 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 또, 캡 개구부(22g)의 내측면에는 제 2 연통 홈(24)이 되는 상하 방향으로 신장하는 캡 홈(22i)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 제 2 연통 홈(24)(캡 홈(22i))은, 제 1 연통 홈(23)과 마찬가지로, 대략 등간격으로 3개소 캡 개구부(22g)의 내측면에 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 실린더(20)는 니들(17)에 고착되고, 캡(21)은 스프링(21)에 의해 실린더(20)에 장착되어 있기 때문에, 실린더(20)와 캡(22)은 일체로 되어 니들(17)과 함께 상하 이동하고, 캡(22)에 장착된 착좌 패킹(15)에 의해 유량 제어 밸브(1)는 개 밸브/폐 밸브하기 때문에 실린더(20)와 캡(22)은 일체로 하여 유량 제어 밸브(1)의 밸브체(25)로서 작용한다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 유량 제어 밸브(1)의 밸브 기구(7)의 작용 효과를 설명한다. 도 1은 상술한 바와 같이 유량 제어 밸브(1)의 폐 밸브시의 단면도이며, 도 3은 유량 제어 밸브(1)의 개 밸브시의 단면도이다.

유량 제어 밸브(1)를 폐 밸브할 때는, 모터 기구(10)에 의해 니들(17)은 도 1의 화살표(1)로 나타내는 바와 같이 회전한다. 그리고, 니들(17)은 상술한 바와 같이 밸브실(8) 내에 고정된 니들 너트(18)에 의해 회전하면서 하방으로 이동하고, 그것에 수반하여 실린더(20)와 캡(22)으로 이루어지는 밸브체(25)도 회전하면서 하방으로 이동하여 도 1에 나타내는 바와 같이, 밸브체(25)의 착좌 패킹(15)이 밸브 시트(14)에 착좌하고, 유량 제어 밸브(1)는 폐 밸브한다. 개 밸브할 때는, 도 3의 화살표(1) 및 화살표(2)로 나타내는 바와 같이, 모터 기구(10)에 의해 니들(17)은 폐 밸브시와는 역방향으로 회전하면서 상방으로 이동하고, 그것에 수반하여 실린더(20)와 캡(22)으로 이루어지는 밸브체(25)도 상방으로 이동하여 도 3에 나타내는 바와 같이, 밸브체(25)의 착좌 패킹(15)이 밸브 시트(14)로부터 멀어지고, 유량 제어 밸브(1)는 개 밸브하여 도 3의 화살표(3)로 나타내는 바와 같이, 유체가 1차실(5)로부터 2차실(6)로 유입한다. 유량 제어 밸브(1)는 모터 기구(10)에 의해 밸브체(25)의 착좌 패킹(15)이 밸브 시트(14)에 착좌하여 폐 밸브하게 하거나, 또는, 밸브체(25)의 착좌 패킹(15)과 밸브 시트(14)와의 개 밸브시의 개도(開度)를 변화시킴으로써, 1차실(5)로부터 제 2차실(6)로 흐르는 유체의 유량을 제어할 수 있다. 또, 밸브체(25)가 스프링(21)을 통하여 실린더(20)와(착좌 패킹(15)을 구비함) 캡(22)으로 구성되어 있기 때문에, 유량 제어 밸브(1)의 폐 밸브시에 니들(17)을 너무 회전해 버려도, 스프링(21)이 완충재로서 작용하기 때문에, 니들(17)의 과회전에 의한 부품의 손상을 억제할 수 있다.

도 4는 유량 제어 밸브(1)의 밸브체(25)(실린더(20)와 캡(22))의 부분을 확대한 단면도이다. 상술한 바와 같이, 실린더(20)에는 실린더(20)를 상하 방향으로 연이어 통하는 제 1 연통 홈(23)이 형성되고, 캡(22)에는 캡(22)을 상하 방향으로 연이어 통하는 제 2 연통 홈(24)이 형성되어 있다. 그 때문에, 밸브체(25)의 상면(실린더(20)의 상면)과 실린더 가이드(19)의 실린더 가이드 개구부(19h)로 둘러싸이는 수압실(26)과 2차실(6)은 제 1 연통 홈(23)과 제 2 연통 홈(24)을 통하여 연이어 통하게 되어 있다. 그 때문에, 도 4의 화살표(1)에 나타내는 바와 같이, 2차실(6)로부터 수압실(26)로 유체가 유입하여, 수압실(26) 내의 압력은 2차실(6) 내의 압력과 대략 동일하게 된다. 즉, 수압실(26) 내의 압력은 2차측 압력과 대략 동일하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 유량 제어 밸브(1)에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 밸브체(25)의 하면의 지름(PA)보다 밸브체(25)의 상면의 지름(PB)이 약간 커지도록 설정되어 있다. 그 때문에, 밸브체(25)는 상시, 약간 상방(개 밸브 방향)으로 힘이 가해지는 상태(밸브체(25)가 상면측으로 들어 올려지는 상태)로 되어 있다. 그 때문에, 밸브체(25)가 상하 이동할 때에 발생하는 모터 기구(10) 내의 백래시를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 밸브체(25)를 부드럽게 상하 이동시킬 수 있다.

또, 밸브체(25)의 상면의 면적(지름 PB)과 밸브체(25)의 하면의 면적(지름 PA)과의 차이를 모터 기구(10)의 백래시의 억제에 필요한 정도까지 작게 억제함으로써, 밸브체(25)의 상면과 하면에 걸리는 압력의 차이를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 밸브체(25)가 상하로 이동할 때에 필요로 하는 모터 기구(10)의 모터의 기동 토크를 저감할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 유량 제어 밸브(1)에서는, 밸브체(25)의 상하 이동이 부드럽게 되기 때문에 유체의 유량 제어가 용이하게 됨과 함께, 모터의 기동 토크의 저감에 의해 모터 기구(10) 내의 모터의 소형화가 가능해지기 때문에, 효율적인 유량 제어가 가능한 유량 제어 밸브를 저비용으로 제공할 수 있다.

다음으로, 유량 제어 밸브(1)가 폐 밸브시에, 2차실(6)에 접속된 2차측이 수격 등으로 이상 승압한 경우에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브(1)에 있어서, 2차측의 승압시에 있어서의, 압력 방출 기구를 설명하는 단면도이다.

유량 제어 밸브(1)가 폐 밸브시에, 도 5의 화살표(1)로 나타내는 바와 같이, 2차실(6)에 접속된 2차측이 수격 등으로 이상 승압하면, 도 5의 화살표(2)로 나타내는 바와 같이, 밸브체(25) 중, 캡(22)이 스프링(21)의 부세력에 저항하여 상방으로 이동한다. 이것에 의해, 밸브체(25)의 착좌 패킹(15)이 밸브 시트(14)로부터 멀어지고, 화살표(3)으로 나타내는 바와 같이, 2차측의 압력을 1차측인 1차실(5)로 방출하여 2차측의 부품 등의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 본 실시형태와 같이, 밸브체(25)를 실린더(20)와 캡(22)으로 구성하고, 캡(22)을 스프링(21)에 의해 실린더(20)에 장착함으로써, 2차측의 이상 승압시에 있어서의, 압력 방출 기구를 간단하고 쉽게 구성할 수 있다. 또, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 밸브체(25)는 폐 밸브시에 있어서, 니들(17)의 과회전에 의한 부품 손상의 억제로서도 성공한다.

여기서, 1차실(5)은 1차실의 일례이며, 2차실(6)은 2차실의 일례이며, 밸브 케이싱(2)은 밸브 박스의 일례이며, 밸브 시트(14)는 밸브 시트의 일례이며, 밸브체(25)는 밸브체의 일례이며, 니들(17)은 플런저의 일례이며, 모터 기구(10)는 구동부의 일례이며, 수압실(26)은 수압실의 일례이며, 제 1 연통 홈(23)과 제 2 연통 홈(24)으로 이루어지는 연통로는 연통로의 일례이며, 실린더(20)는 상부 밸브체의 일례이며, 캡(22)은 하부 밸브체의 일례이며, 스프링(21)은 부세 부재의 일례이다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상술해 왔지만, 이들은 어디까지나 예시이며, 본 발명은 이러한 실시형태에 있어서의 구체적인 기재에 의하여, 하등, 한정적으로 해석되지 않고, 당업자의 지식에 근거하여 다양한 변경, 수정, 개량 등을 더한 형태에 있어서 실시될 수 있는 것이며, 또, 그러한 실시형태가 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 모두 본 발명의 범위 내에 포함되는 것이 이해되어야 한다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 밸브체(25)를 실린더(20)와 캡(22)으로 구성했지만, 2차측에 별도 압력 방출 밸브 등이 설치되어 있어, 상술한 바와 같이 밸브체(25)에 압력 방출 기능을 제공할 필요가 없는 경우는, 밸브체(25)는 일체 구조로 해도 좋다. 이것에 의해, 부품 점수를 줄일 수 있어, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 모터 기구(10)에 의해 니들(17)을 회전하여 니들(17)과 함께 밸브체(25)를 상하 이동시켜 유체의 유량 제어를 했지만, 모터 기구(10)로 니들 너트(18)를 회전시켜, 니들(17)을 상하 이동시켜도 좋다. 이 경우, 니들(17)은 회전하지 않기 때문에, 밸브체(25)도 회전하지 않고 상하 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 유체 내에서 밸브체(25)가 회전되지 않기 때문에, 1차실(5)로부터 2차실(6)로의 유체의 흐름을 안정시킬 수 있다. 또, 밸브체(25)에 끼워 넣어진 О링이나 착좌 패킹(15)의 마모도 억제할 수 있기 때문에, 메인터넌스성도 향상시킬 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 제 1 연통 홈(23)과 제 2 연통 홈(24)으로 이루어지는 연통로를 3개소 형성했지만, 연통로는 이것으로 한정되지 않고, 수압실(26)의 압력과 2차측 압력이 대략 동일하게 되면 좋고, 연통로는 1개소라도 좋고, 4개소 이상이어도 좋다. 덧붙여 말하면, 니들(17) 내에 연통로를 설치하는 것이 가능하면, 연통로를 니들(17) 내에 설치해도 좋다.

또, 상기 실시형태에서는, 니들 서포트(16)를 설치했지만, 니들(17)의 형상에 따라서는, 반드시 필요한 것은 아니다.

1: 유량 제어 밸브
2: 밸브 케이싱
5: 1차실
6: 2차실
7: 밸브 기구
8: 밸브실
10: 모터 기구
14: 밸브 시트
15: 착좌 패킹
17: 니들
18: 니들 너트
19: 실린더 가이드
20: 실린더
22: 캡
23: 제 1 연통 홈
24: 제 2 연통 홈
25: 밸브체
26: 수압실

Claims

유입부인 1차실과 유출부인 2차실을 가지는 밸브 박스와,
상기 밸브 박스의 내부에 설치된 밸브 시트와,
상기 밸브 시트에 착좌(着座) 가능한 밸브체와,
상기 밸브체에 나란히 늘어선 플런저와,
상기 플런저를, 상기 플런저의 축심 방향을 따라서 이동시키고, 상기 밸브체를 상기 밸브 시트에 착좌하는 폐(閉) 밸브 상태와, 상기 밸브 시트로부터 퇴좌(退座)하는 개(開) 밸브 상태로 전환하는 구동부와,
상기 밸브체의 상면과 상기 구동부의 사이에 설치된 수압실(受壓室)과,
상기 플런저의 축심 방향을 따라서 설치된, 상기 2차실과 상기 수압실을 연이어 통하는 도통로를 구비한 유량 제어 밸브로서,
상기 밸브체는 상기 수압실의 하면이 되는 상기 밸브체의 상면의 면적이 상기 2차실의 상면이 되는 상기 밸브체의 하면의 면적보다 약간 큰 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브체는 상면이 상기 수압실의 하면이 되는 상부 밸브체와,
하면이 상기 2차실의 상면이 되는 하부 밸브체로 구성되고,
상기 상부 밸브체와 상기 하부 밸브체와의 사이에는 서로 부세(付勢)하는 부세 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.