KR100950781B1

KR100950781B1 - 정유량 밸브 및 정유량 혼합방법

Info

Publication number: KR100950781B1
Application number: KR1020020073737A
Authority: KR
Inventors: 사사오기미히토
Original assignee: 아드반스 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2010-04-02
Also published as: DE60200688T2; JP2003248517A; DE60200688D1; DK1321841T3; TWI249012B; US6805156B2; CN1297770C; US20030116196A1; TW200301339A; JP4022438B2; EP1321841B1; EP1321841A1; KR20030052974A; ATE270443T1; CN1427196A

Abstract

(과제) 피 제어유체를 체류시키지 않고 또한 다이어프램 이외는 피 제어유체와 접촉하지 않고, 게다가 차압조절을 간단히 할 수 있어 응답성이 좋은 정유량 밸브를 제공한다. 또, 본 발명은, 상기 정유량 밸브를 사용하여 복수의 유체를 효과적으로 혼합하는 정량 혼합방법을 제공한다.

(해결 수단) 밸브보디(10)와, 상기 밸브보디에 형성된 밸브 작동챔버(20) 및 접속유로(50)와, 상기 밸브 작동챔버에 장치된 밸브기구체(30)와, 상기 접속유로에 설치된 스로틀부(60)로 이루어지고, 상기 밸브 작동챔버는, 1차측 유체의 유입구(11), 밸브시트(15), 상기 접속유로로의 유출구(12), 상기 접속유로로부터의 유입구(13), 및 2차측 유체의 유출구(14)가 형성되어 있고, 상기 밸브기구체(30)는 밸브부(31)와 일체로 변동하는 제 1 다이어프램부(41) 및 제 2 다이어프램부(42) 및 제 3 다이어프램부(43)를 구비한다.

밸브보디, 밸브 작동챔버, 접속유로, 밸브기구체, 밸브부, 스로틀부, 유입구, 유출구, 밸브시트, 다이어프램부, 가압수단

Description

정유량 밸브 및 정유량 혼합방법{QUANTITATIVE FLOW VALVE AND QUANTITATIVE FLOW MIXING METHOD}

도 1은 청구항 1의 발명의 1 실시예에 관한 정유량 밸브의 중앙 종단면도,

도 2는 도 1에 도시하는 정유량 밸브에 있어서의 각 챔버의 압력과 각 다이어프램의 수압면적의 관계를 나타내는 단면도,

도 3은 청구항 7의 발명에 관한 정유량 혼합방법의 1예를 도시하는 정유량 밸브의 배치도,

도 4는 이 정유량 밸브의 다이어프램의 1 실시예를 확대하여 도시하는 단면도,

도 5는 정유량 밸브에 다이어프램을 장착한 상태를 확대하여 도시하는 부분단면도,

도 6은 종래의 정유량 밸브의 1예를 도시하는 중앙 종단면도.

(부호의 설명)

9, 9A, 9B : 정유량 밸브 10 : 밸브보디

11 : 1차측 유체의 유입구 12 : 접속유로로의 유출구

13 : 접속유로로부터의 유입구 14 : 2차측 유체의 유출구

17 : 2차측 유체의 유출구로부터의 유로 20 : 밸브 작동챔버

21 : 공기압챔버 22 : 제 1 챔버

23 : 제 2 챔버 24 : 제 3 챔버

25 : 가압챔버 30 : 밸브기구체

31 : 밸브부 41 : 제 1 다이어프램부

42 : 제 2 다이어프램부 43 : 제 3 다이어프램부

44 : 제 1 다이어프램면 45 : 제 2 다이어프램면

46 : 제 3 다이어프램면 47 : 제 1 다이어프램 외주 실링부

48 : 제 2 다이어프램 외주 실링부 49 : 제 3 다이어프램 외주 실링부

50 : 접속유로 60 : 스로틀부

72 : 가압수단

본 발명은 정유량 밸브 및 이 정유량 밸브를 사용해서 복수의 유체를 혼합하는 정유량 혼합방법에 관한 것이다.

종래, 유체의 유량을 일정하게 하여 공급하는데 이용되는 정유량 밸브로서, 2차 압측유체의 일부를 밸브부재를 가지는 제어챔버에 유도하여 이것을 파일럿압력으로서 공급유량을 일정하게 하는 것이 넓게 사용되고 있다. 그러나, 이 정유량 밸브에 있어서는, 파일럿압력을 위하여 배열설치되는 관(파일럿관)에, 유체가 체류되어 소위 죽은 물로 되어, 잡균이 번식하거나, 때로는 이것이 본류에 혼입된다는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하기 위하여, 예를 들면, 일본 특개평 6-123371호의 공보에 기재되는 파일럿관을 사용하지 않는 전체 유량 치환형의 정유량 밸브가 제안된다.

도 6에 도시한 정유량 밸브(90)는 상기 공보에 개시된 구조에 관한 것으로, 챔버(100)를, 스프링체(121)에 의해 가압된 수압부재(120)에 의해 1차측(하반) 챔버(101)와 2차측(상반) 챔버(102)로 간막이하고, 피 제어유체를 1차측 챔버(101)의 입구(103)로부터 유입하고 이 1차측 챔버(101)의 출구(104)로부터 유출하여, 수량조정밸브(131)를 구비한 접속관(130)을 거쳐서, 2차측 챔버(102)의 입구(105)로부터 2차측 챔버(102)내로 유입하고 유출구(106)로부터 유출하도록 구성함과 동시에, 상기 1차측 챔버(101)내에는 밸브실(110)을 설치하여 스프링체(113)에 가압된 밸브부재(112)가 상기 수압부재(120)의 작동량에 따라서 밸브시트(111)의 개도(開度)를 제어하도록 한 것이다. 부호 115는 밸브부재(112)에 형성된 관통구멍이다.

이 정유량 밸브(90)에 의하면, 도면의 좌우의 상이한 상태로부터 이해되는 바와 같이, 1차측 혹은 2차측의 유체의 압력이 변동하면, 1차측 유체와 2차측 유체 전체의 압력차에 의해 수압부재(120)가 작동하고, 그 작동량에 따라서 1차측 유체의 밸브실(110)의 밸브부재(112)가 변동하여 밸브시트(111)의 개도 조정에 의해 1차측 유체의 유량이 소정량으로 조절된다. 파일럿관을 사용하지 않으므로, 유체의 체류가 없고 상기한 바와 같은 죽은 물의 발생이 없다.

그런데도, 이 정유량 밸브(90)에 있어서는, 도시한 바와 같이, 수압부재(120) 및 밸브부재(112)를 가압하기 위한 스프링체(121 및 113)를 구비하 고, 유체가 이들 스프링체(121, 112)와 접촉하는 구조로 되어 있으므로, 유체가 금속부식성을 가지고 있든지 혹은 유기용제, 전해수, 가스 등인 경우에는, 스프링(121, 113)이 부식하거나 불순물이 혼입되는 염려가 있다. 약액 등의 불순물을 꺼리는 라인에서는 사용할 수 없다.

또, 이 정유량 밸브(90)에 있어서는, 장치내부의 유체와 접촉하는 부분에 스프링체(121, 113)가 내장되는 구조로 되어 있으므로, 외부로부터 차압(差壓)을 변경할 수 없다는 구조상의 문제를 안고 있다. 더욱이 수압부재(120)나 밸브부재(113)의 수압면적을 고려한 구성이 아니기 때문에, 일정한 차압을 완전히 유지하는 것이 곤란하고, 스로틀링(조르기)에 의한 저항이 큰 때에는 유량은 비교적 정밀도 좋게 제어되는데, 저항이 작고 차압이 낮은 때에는 1차측 및 2차측의 압력변동에 대하여 유효하게 작용할 수 없는 문제가 지적된다.

본 발명은, 이와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 피 제어유체를 체류하게 하지 않고 또한 다이어프램 이외는 피 제어유체와 접촉하게 하지 않고, 게다가 차압조절을 간단히 할 수 있어 응답성이 좋은 정유량 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 상기 정유량 밸브를 사용하여 복수의 유체를 효과적으로 혼합하는 정량 혼합방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 청구항 1의 발명은 밸브보디(10)와, 상기 밸브보디에 형성된 밸브 작동챔버(20) 및 접속유로(50)와, 상기 밸브 작동챔버에 장치된 밸브기구체(30)와, 상기 접속유로에 설치된 스로틀부(60)로 이루어지고, 상기 밸브 작동챔버(20)는 1차측 유체의 유입구(11)와, 밸브시트(15)를 통하여 상기 1차측 유체의 유입구와 연통하는 상기 접속유로로의 유출구(12)와, 상기 접속유로(50)를 통하여 상기 접속유로로의 유출구와 연통하는 상기 접속유로(50)로부터의 유입구(13) 및 2차측 유체의 유출구(14)가 형성되어 있고, 상기 밸브기구체(30)는 밸브부(31)와 일체로 변동하는 제 1 다이어프램부(41) 및 제 2 다이어프램부(42) 및 제 3 다이어프램부(43)를 구비하고 있어, 상기 제 1 다이어프램부(41)는, 상기 밸브부의 밸브시트 상류측 수압면(Va)과 동일한 유효수압면적(S1b)을 가지고 있어, 상기 밸브 작동챔버내에 부착되어서, 그 일면측(41a)을 공기압 챔버(21)에, 타면측(41b)을 상기 1차측 유체의 유입구 및 밸브시트 상류부를 가지는 제 1 챔버(22)로 각각 구획하고, 상기 제 2 다이어프램부(42)는, 상기 밸브 작동챔버에 부착되어서, 그 일면측(42a)을 상기 접속유로로의 유출구 및 밸브시트 하류부를 가지는 제 2 챔버(23)로, 타면측(42b)을 상기 접속유로로부터의 유입구 및 2차측 유체의 유출구를 가지는 제 3 챔버(24)로 각각 구획하고, 상기 제 3 다이어프램부(43)는, 상기 밸브부의 밸브시트 하류측 수압면(Vb)과 동일한 유효 수압면적(S3a)을 가지고 있어, 상기 밸브 작동챔버내에 부착되어서, 그 일면측(43a)을 상기 제 3 챔버로, 타면측(43b)을 가압챔버(25)로 각각 구획하고, 상기 밸브부는, 상기 밸브기구체의 변동과 함께 상기 밸브시트에 대하여 진퇴하고, 상기 가압챔버에는 상기 밸브기구체를 소정압력으로 가압하는 가압수단(72)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브에 관한 것이다.

또, 청구항 2의 발명은, 상기 가압수단(72)이 가압공기이고 또한 상기 가압 챔버내에 보조가압수단으로서 스프링체(76)가 장치되어 있는 청구항 1에 기재된 정유량 밸브에 관한 것이다.

더욱이, 청구항 3의 발명은, 상기 공기압챔버(21)에 가압수단(71)이 설치되어 있는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 정유량 밸브에 관한 것이다.

청구항 4의 발명은, 상기 스로틀부(60)가 가변오리피스로 이루어지는 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 기재된 정유량 밸브에 관한 것이다.

청구항 7의 발명은, 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 정유량 밸브는 제 1 정유량 밸브(9A) 및 제 2 정유량 밸브(9B)를 포함하며, 상이한 유체가 각각 유입되는 상기 제 1 정유량 밸브(9A) 및 제 2 정유량 밸브(9B)를 사용해서, 상기 제 1 정유량 밸브의 접속유로의 스로틀부 상류측(50AU)에 있어서 상기 제 2 정유량 밸브의 2차측 유체의 유출구(14B)로부터의 유로(17)를 결합하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 정유량 혼합방법에 관한 것이다.

(발명의 실시형태)

이하 첨부의 도면에 따라서 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 청구항 1의 발명의 일실시예에 관한 정유량 밸브의 중앙 종단면도, 도 2는 도 1에 도시하는 정유량 밸브에 있어서의 각 챔버의 압력과 각 다이어프램의 수압면적의 관계를 나타내는 단면도, 도 3은 청구항 7의 발명에 관한 정유량 혼합방법의 일예를 도시하는 정유량 밸브의 배치도, 도 4는 정유량 밸브의 다이어프램의 일실시예를 확대하여 도시하는 단면도, 도 5는 정유량 밸브에 다이어프램을 장착한 상태를 확대하여 도시하는 부분 단면도이다.

도 1에 도시하는 정유량 밸브(9)는, 순수(純水), 약액, 부식성 유체, 유기용 제, 전해수, 가스 등의 각종 유체에 대하여 사용하는 것으로, 1차측과 2차측의 유체의 압력차에 의해 피 제어유체의 유출량을 소정의 유량으로 제어하는 것이다. 이 정유량 밸브(9)는, 밸브보디(10)와, 상기 밸브보디(10)에 형성된 밸브 작동챔버(20)와, 접속유로(50)와, 상기 밸브 작동챔버(20)에 장치된 밸브기구체(30)와, 상기 접속유로(50)에 설치된 스로틀부(60)로 이루어진다.

밸브보디(10)는, 이 예에서는 불소수지 등의 내식성 및 내약품성이 높은 수지로 형성되고, 내부에 밸브 작동챔버(20)가 형성되어 있다. 밸브 작동챔버(20)는, 피 제어유체(F)의 1차측 유체의 유입구(11)와, 밸브시트(15)와, 접속유로(50)로의 유출구(12), 접속유로(50)로부터의 유입구(13) 및 2차측 유체의 유출구(14)가 형성되어 있다.

1차측 유체의 유입구(11) 및 2차측 유체의 유출구(14)는, 피 제어유체를 유입하고 유출하게 하기 위한 유로 접속구이고, 이들의 유입구(11) 및 유출구(14)에 대해서는 적당한 배관이 접속된다. 또, 접속유로(50)로의 유출구(12) 및 이 접속유로(50)로부터의 유입구(13)는, 1차측 유체와 2차측 유체의 차압을 조절하는 스로틀부(60)를 구비하는 접속유로(50)의 접속구이다. 밸브시트(15)는, 밸브 작동챔버(20)의 내부로 돌출하여 형성되고, 다음에 설명하는 밸브기구체(30)가 장치된다.

상기 밸브 작동챔버(20) 내부에는, 밸브기구체(30)가 장치된다. 밸브기구체(30)는, 밸브보디(10)와 동일하게, 이 예에서는 불소수지 등의 내식성 및 내약품성이 높은 수지로 형성되고, 밸브부(31)와, 이 밸브부(31)와 일체로 변동하는 제 1 다이어프램부(41), 제 2 다이어프램부(42) 및 제 3 다이어프램부(43)를 구비하고 있다.

밸브기구체(30)에 설치된 제 1 다이어프램부(41), 제 2 다이어프램부(42), 제 3 다이어프램부(43)는, 각각, 가동부인 얇은 두께의 막부로 이루어지는 다이어프램면(44, 45, 46)과, 그 외부 가장자리측의 외주 실링부(47, 48, 49)로 이루어진다. 이들 제 1, 제 2, 제 3 다이어프램부(41, 42, 43)는, 그 외주 실링부(47, 48, 49)를 상기 밸브보디(10) 내부에 끼워 부착되어 고정된다. 이 예의 밸브보디(10)는, 상기 다이어프램부(41, 42, 43)의 외주 실링부를 간단히 끼워 부착 고정하기 위하여, 제 1 밸브보디부(10a), 제 2 밸브보디부(10b), 제 3 밸브보디부(10c), 제 4 밸브보디부(10d)로 분할되어 구성되어 있다.

제 1 다이어프램부(41)와 제 3 다이어프램부(43)의 각 외주 실링부(47, 49)는, 그 외측에 완충재인 고무쿠션(G)을 장착하여 밸브보디(10)에 끼워 부착 고정된다. 이것에 대하여, 제 2 다이어프램부(42)는, 그 양면이 유체와 접하기 때문에, 그 완충재가 열화될 염려가 있다. 특히 유체가 오존수나 가스체의 경우에는 다이어프램부를 구성하는 불소수지를 투과해서 완충재를 열화시키기 쉽다. 그래서, 이 제 2 다이어프램부(42)의 외주 실링부(48)에 대해서는, 도시하는 바와 같이 외주 실링부(48)를 외측으로 개구하는 단면이 대략 コ자형상으로 형성하고, 내측의 유체와 접하는 부분을 두껍게 하여 그 내부에 쿠션재(DG)를 압입하는 것이 바람직하게 권장된다.

도 4 및 도 5의 실시예에서는, 제 2 다이어프램부(42)의 단면이 대략 コ자형상의 외주 실링부(48)에 있어서, 상하 어느 1변(여기서는 상부 편부(48A))을 부착 하기 위하여 변형 가능한 얇은 두께부로 함과 동시에, 나머지 2변(여기서는 기립 편부(48B)와 하부 편부(48C))을 비투과성능과 내변형성능을 높히기 위하여 두꺼운 두께부로 하고, 이 내측에 쿠션재(DG)를 압입하는 구조가 도시되어 있다. 도 4는 제 2 다이어프램부(42) 및 쿠션재(DG)의 밸브보디에의 장착전의 상태를 도시한다. 이 예에서는, 외주 실링부(48)의 상부 편부(48A)의 두께를 0.5mm, 기립 편부(48B) 및 하부 편부(48C)의 두께를 1mm(혹은 그 이상)로 하였다. 쿠션재(DG)로서는, 불소고무나 니트릴 고무나 EPDM, 실리콘 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 도면에서 동일부재에 관해서는 동일부호를 붙여서 설명한다.

이와 같은 구조로 하면, 도 5와 같이, 제 2 다이어프램부(42)를 밸브보디(19)에 장착했을 때에, 상기 쿠션재(DG)는, 다이어프램부(42)의 외주 실링부(48)의 두꺼운 두께부로 이루어지는 기립 편부(48B) 및 하부 편부(48C)에 의해, 유체의 투과로부터 보호되어서, 그 열화를 방지할 수 있다. 동시에, 두꺼운 두께부로 이루어지는 기립 편부(48B)및 하부 편부(48C)는, 압축된 쿠션재(DG)의 다이어프램 직경방향으로의 반발력을 억지하여, 다이어프램면(45)의 변형을 방지할 수 있다.

더욱이 또, 도 4에 도시한 바와 같이, 외주 실링부(48)가 부착되는 밸브보디(10c)에, 외주 실링부(48)의 얇은 두께부로 이루어지는 상부 편부(48A)의 내측에 보호용 돌벽부(10P)를 형성함으로써, 상부 편부(48A)의 비투과성능 및 내변형성능도 높일 수 있다.

제 1 다이어프램부(41)는, 상기 밸브체(30)의 밸브부(31)의 밸브시트(15) 상 류측 수압면(Va)(도 2 참조)과 대략 동등한 유효 수압면적(S1b)(도 2 참조)을 가지고 있다. 여기서, 다이어프램의 유효 수압면적이란, 예를 들면 제 1 다이어프램부(41)에 대해서 말하면, 그 가동부인 얇은 막부로 이루어지는 다이어프램면(44)이 유효하게 압력을 받는 면적으로서, 얇은 막부로 이루어지는 다이어프램면의 외측의 반경(r1)과 내측의 반경(r2)의 중간부(r3=(r1-r2)/2)의 면적으로부터 내측 반경(r2)의 면적을 감한 면적, 즉 π(r3)²-π(r2)²으로서 계산된다. 또한, 이하의 설명에 대해서도 동일하다.

그리고, 이 제 1 다이어프램부(41)는, 상기 밸브 작동챔버(20)내에 부착되어서, 그 일면측(41a)을 공기압 챔버(21)에, 타면측(41b)을 상기 1차측 유체의 유입구(11), 및 밸브시트(15) 상류부를 가지는 제 1 챔버(22)로 각각 구획한다.

또, 제 2 다이어프램부(2)는, 상기 밸브 작동챔버(20)에 부착되어서, 그 일면측(2a)을 상기 접속유로(50)로의 유출구(12) 및 밸브시트(15) 하류부를 가지는 제 2 챔버(23)에, 타면측(42b)을 상기 접속유로(50)로부터의 유입구(13) 및 2차측 유체의 유출구(14)를 가지는 제 3 챔버(24)로 각각 구획한다.

더욱이, 제 3 다이어프램부(43)는, 상기 밸브부(31)의 밸브시트(15) 하류측 수압면(Vb)(도 2 참조)과 대략 동등한 유효 수압면적(S3a)(도 2 참조)을 가지고 있다. 또한 유효수압면에 대해서는 상기한 바와 동일하다. 그리고, 제 3 다이어프램부(43)는, 상기 밸브 작동챔버(20)내에 부착되어서, 그 일면측(43a)을 상기 제 3 챔버(24)로, 타면측(43b)을 가압챔버(25)로 각각 구획한다.

밸브기구체(30)의 밸브부(31)는, 이 밸브기구체(30)의 변동과 함께 상기 밸 브시트(15)에 대하여 진퇴하여 그 개도를 변경하고, 상기 제 1 챔버(22)로부터 제 2 챔버(23)에의 피 제어유체의 유입량을 변화하게 한다.

가압챔버(25)에는 상기 밸브기구체(30)를 소정압력으로 가압하는 가압수단(72)이 설치되어 있다. 이 가압수단(72)은 가압공기 혹은 스프링 등으로 이루어지고, 밸브보디(10)의 외부로부터 조절 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 실시예에서는, 청구항 2의 발명으로서 규정한 바와 같이, 가압수단(72)은 가압공기이고, 또한 가압챔버(25) 내에는 보조가압수단으로서 스프링체(76)가 장치되어 있다. 도 1에 있어서, 부호 19b는 가압공기의 유입구, 73은 에어압력을 조절하는 레귤레이터(감압밸브), 74는 에어원을 표시한다. 스프링체(코일 스프링)(76)는 그 상부의 밸브보디(10)에 나사식 부착된 가압부재(77)의 진퇴에 의해 이 스프링체( 76)의 가압력이 조정되도록 되어 있다. 부호 78은 로킹나사이다. 이 스프링체(76)는 가압수단(72)인 가압공기의 가압력을 보조함과 동시에, 가압공기의 공급이 정지된 때(비상시를 포함함), 유체(F)의 유통이 완전히 정지됨으로써 생기는 박테리아의 발생 등의 문제를 방지하기 위해, 소위 슬로 리크를 가능하게 하는 것이다.

공기압 챔버(21)는 통상은 대기압인데, 필요에 따라서 가압공기를 송입해도 좋다. 부호 19a는 공기 유출입구이다. 또, 청구항 3의 발명으로서 규정하고 또한 도시한 바와 같이, 상기 공기압챔버(21)에 가압공기 등의 가압수단(71)을 설치하여, 예를 들면 피 제어유체의 공급을 강제적으로 정지하는 경우에, 밸브기구체(30)를 전진시켜 그 밸브부(31)를 밸브시트(15)에 접촉시켜서 폐쇄할 수 있도록 해도 좋다. 이 때에는 부호 19a는 가압공기의 유입구로 된다. 도면의 부호 79는 에어압력을 조절하는 레귤레이터(감압밸브)이고, 상기 가압수단(72)과 공통의 에어원(74)을 사용하고 있다.

접속유로(50)에 대하여 설명하면, 이 유로(50)는 밸브보디(10) 내에 설치해도 좋고, 배관 등에 의해 외부에 설치해도 좋은 것이다. 다음에 기술하는 스로틀부(60)의 배치의 편의에 따라 결정된다.

접속유로(50)에 설치되는 스로틀부(60)는, 1차측 유체의 압력(P1)과 2차측 유체의 압력(P2)에 차이를 두는 것으로서, 공지의 스로틀 밸브 등을 사용할 수 있다. 또, 청구항 4의 발명으로서 규정한 바와 같이, 스로틀부(60)는 가변오리피스로 이루어지는 것이 효과적이고 또한 경제적이다. 이 예에서는 리니어식의 가변오리피스(스로틀 밸브)가 사용되고 있다.

다음에, 본 발명의 정유량 밸브(9)의 작동에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 공기압 챔버의 압력을 PA, 제 1 챔버의 압력을 P1. 제 2 챔버의 압력을 P2, 제 3 챔버의 압력을 P3, 가압챔버의 압력을 PB로 한다. 또, 밸브기구체(30)의 제 1 다이어프램부(41)의 제 1 다이어프램면(44) 하면측의 유효 수압면적을 S1a, 그 상면측의 유효 수압면적을 S1b로 하고, 밸브부(31)의 밸브시트 상류측 수압면을 Va, 밸브시트 하류측 수압면을 Vb로 하고, 더욱이, 제 2 다이어프램부(42)의 제 2 다이어프램면(45) 하면측의 유효 수압면적을 S2a, 그 상면측의 유효 수압면적을 S2b로 하고, 제 3 다이어프램부의 제 3 다이어프램면(46) 하면측의 유효 수압면적을 S3a, 그 상면측의 유효 수압면적을 S3b로 한다. 이하에, 균형이 잡혀 있는 각 챔버의 압력과 밸브기구체의 각부에서 받는 압력과의 관계를 수식으로 표시하면 다음과 같이 된다.

(식 1)

PB·S3b+P3·S2b+P2·Vb+P1·S1b

=PA·S1a+P1·Va+P2·S2a+P3·S3a

식 1은, 좌변에 하방향에의 압력을, 우변에는 상방향에의 압력을 각각 표시한 것으로, 하방향과 상방향의 압력은 일치하고 있기 때문에, 이퀄(equal)로 맺어진 식이다. 여기서, 본 발명에서는 제 1 다이어프램부(41) 및 제 3 다이어프램부(43)의 유효 수압면적(S1b, S3a)과 밸브부(31)의 수압면(Va, Vb)은 상기한 관계가 있으므로, 다음 식 2의 조건이 도출된다. 또한, 공기압 챔버(21)의 가압력(PA)은, 매우 작기 때문에 무시한다.

(식 2)

S1b=Va

S3a=Vb

S2a=S2b(표리관계)

(식 3)

PB·S3b+P3·S2b+P2·Vb+P1·S1b

=P1·Va+P2·S2a+P3·S3a

여기서, 식2의 조건을 대입하고, PA를 0으로 한다.

PB·S3b=P2(S2a-Vb)+P3(Vb-S2a)

∴PB+[(S2a-Vb)/S3b]·(P2-P3)

=[(S2b-Vb)/Vb]·△P

본 발명인 정유량 밸브(9)는, 위와 같이, 청구항 1의 발명의 구성으로부터 식 2에 표시하는 조건이 도출되고, 식 3에 표시하는 바와 같이, 정리할 수 있다. 이 식 3으로부터, 상기 가압챔버(25)내의 가압수단(72)에 의한 가압력(PB)은, 스로틀부(60)의 압력차인 차압(△P)에 비례한 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 가압수단(72)에 의한 가압력(PB)은, 차압(△P)에 맞추어서 변경하면, 공급하고자 하는 유량을 간단히 제어할 수 있다.

다음에, 본 발명에 관련된 정유량 밸브(9)를 사용해서, 상이한 유체의 정유량 혼합방법에 대하여 설명한다. 도 3은 청구항 7의 발명에 관련된 정유량 혼합방법의 적합한 일실시예를 도시한 도면이다.

소정량의 혼합유체(M)를 공급하고자 할 경우, 예를 들면, 냉수(F1)와 탕수(F2)를 혼합하여, 소정량의 온수(M)에 혼합할 경우, 먼저, 제 1의 정유량 밸브(9A)에, 냉수(F1)를 그 1차측 유체의 유입구(11A)로부터 유입해서 접속유로로의 유출구(12A)로부터 접속유로(50A)에 유출하게 한다. 한편, 제 2의 정유량 밸브(9B)에는, 탕수(F2)를 그 1차측 유체의 유입구(11B)로부터 유입해서 스로틀부(60B)를 가지는 저속유로(50B)를 거쳐서, 2차측 유출구(14B)로부터 유출하게 하여, 상기 제 1의 정유량 밸브(9A)의 접속유로(50A)의 스로틀부 상류측(50AU)으로 상기 냉수(F1)와 합류하게 하여 혼합한다. 그리고, 이 혼합된 온수(M)를 상기 제 1의 정유량 밸브의 스로틀부(60A)를 통하여, 그 접속유로로부터 유입구(13A)를 거쳐서 2차측 유체의 유출구(14A)로부터 유출된다.

이와 같이 혼합함으로써, 제 1 정유량 밸브(9A)에서는 소정량의 냉수(F1)의 유통이 제어되고, 제 2 정유량 밸브(9B)에서는 소정량의 혼합수인 온수(F2)의 유통이 제어된다. 또한, 도시하는 바와 같이, 제 1 정유량 밸브(9A)의 2차측 유체의 유출구(14A)로부터 유출되는 온수(M)의 온도를 측정기기(온도계)(80)에 의해 측정하여, 조절계(81)로부터 전공 변환기(82)에 의해 가압수단(72B)의 가압공기를 조절하도록 하면, 냉수(F1)와 혼합되는 탕수(F2)의 유량을 조절하여 소정온도의 온수로 제어할 수 있다. 부호 83은 가압공기의 에어원이다(또한, 제 1 정유량 밸브(9A)의 가압수단(72A)의 에어원(74)과 공통이라도 좋다).

위의 예에서는 냉수(F1)와 탕수(F2)의 혼합에 의해 온수(M)를 공급할 경우에 대하여 기술했는데, 이것에 한정되지 않고, 약액 등의 복수의 상이한 유체의 혼합을 행할 수 있다. 또한, 측정기기(80)는 유체의 혼합형태에 따라서 PH계, 농도계 등이 사용된다.

이상 도시하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 정유량 밸브에 있어서는, 파일럿관을 사용하지 않으므로, 피 제어유체를 체류하게 하지 않고, 소위 죽은 물의 발생이 해소되므로, 박테리아의 발생이나 불순물의 혼입 등의 문제가 없다. 또, 피 제어유체는 다이어프램 이외와는 접촉하지 않으므로, 유체가 금속 부식성을 가지고 있거나 혹은 유기용제, 전해수, 가스 등인 경우, 혹은 약액 등의 불순물을 꺼리는 라인에서도 유효하게 사용할 수 있다.

본 발명의 정유량 밸브에 있어서는, 가압챔버에 가압수단이 설치되고, 장치내부의 유체와 접촉하지 않으므로, 외부로부터 그 가압력을 변경하는 것이 용이하게 된다. 특히, 본 발명에서 정유량 밸브에서는, 상기한 바와 같이, 가압챔버내의 가압수단에 의한 가압력은, 스로틀부의 압력차인 차압에 비례하도록 구성되어 있으므로, 차압조절을 간단히 할 수 있어 일정 차압을 완전히 유지할 수 있고, 스로틀에 의한 저항이 작고 차압이 낮은 때에도 유효하게 작용하고, 응답성이 좋은 제어가 가능하다. 이것에 의해, 렌지어비러티(rangeability)의 큰 제어가 가능하게 된다.

또, 이 정유량 밸브를 사용해서 이루어지는 정유량 혼합방법에 의하면, 복수종류의 유체를 효율 좋게 또한 확실히 혼합할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 특히 의료관계, 반도체관계에 있어서의 유체공급라인에서 유용하고, 바람직하게 이용되는 것이다.

Claims

밸브보디(10)와, 상기 밸브보디에 형성된 밸브 작동챔버(20) 및 접속유로(50)와, 상기 밸브 작동챔버에 장치된 밸브기구체(30)와, 상기 접속유로에 설치된 스로틀부(60)로 이루어지고,

상기 밸브 작동챔버(20)는 1차측 유체의 유입구(11)와, 밸브시트(15)를 통하여 상기 1차측 유체의 유입구와 연통하는 상기 접속유로로의 유출구(12)와, 상기 접속유로(50)를 통하여 상기 접속유로(50)로의 유출구와 연통하는 상기 접속유로로부터의 유입구(13) 및 2차측 유체의 유출구(14)가 형성되어 있고,

상기 밸브기구체(30)는 밸브부(31)와 일체로 변동하는 제 1 다이어프램부(41) 및 제 2 다이어프램부(42) 및 제 3 다이어프램부(43)를 구비하고 있고,

상기 제 1 다이어프램부(41)는, 상기 밸브부의 밸브시트 상류측 수압면(Va)과 동일한 유효 수압면적(S1b)을 가지고 있어, 상기 밸브 작동챔버내에 부착되어서, 그 일면측(41a)을 공기압 챔버(21)로, 타면측(41b)을 상기 1차측 유체의 유입구 및 밸브시트 상류부를 가지는 제 1 챔버(22)로 각각 구획하고,

상기 제 2 다이어프램부(42)는, 상기 밸브 작동챔버에 부착되어서, 그 일면측(42a)을 상기 접속유로로의 유출구 및 밸브시트 하류부를 가지는 제 2 챔버(23)로, 타면측(42b)을 상기 접속유로로부터의 유입구 및 2차측 유체의 유출구를 가지는 제 3 챔버(24)로 각각 구획하고,

상기 제 3 다이어프램부(43)는, 상기 밸브부의 밸브시트 하류측 수압면(Vb)과 동일한 유효 수압면적(S3a)을 가지고 있어, 상기 밸브 작동챔버내에 부착되어서, 그 일면측(43a)을 상기 제 3 챔버로, 타면측(43b)을 가압챔버(25)로 각각 구획하고,

상기 밸브부는, 상기 밸브기구체의 변동과 함께 상기 밸브시트에 대하여 진퇴하고,

상기 가압챔버에는 상기 밸브기구체를 소정압력으로 가압하는 가압수단(72)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 가압수단(72)이 가압공기이고 또한 상기 가압챔버내에 보조가압수단으로서 스프링체(76)가 장치되어 있는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공기압 챔버(21)에 가압수단(71)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 스로틀부(60)가 가변오리피스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브.
제 2 항에 있어서, 상기 스로틀부(60)가 가변오리피스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브.
제 3 항에 있어서, 상기 스로틀부(60)가 가변오리피스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정유량 밸브.
제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 정유량 밸브는 제 1 정유량 밸브(9A) 및 제 2 정유량 밸브(9B)를 포함하며, 상이한 유체가 각각 유입되는 상기 제 1 정유량 밸브(9A) 및 제 2 정유량 밸브(9B)를 사용해서, 상기 제 1 정유량 밸브의 접속유로의 스로틀부 상류측(50AU)에 있어서 상기 제 2 정유량 밸브의 2차측 유체의 유출구(14B)로부터의 유로(17)를 결합하여 상기 상이한 유체를 혼합하는 것을 특징으로 하는 정유량 혼합방법.