KR101022296B1 - 유량 제어밸브 - Google Patents

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히데오 오타니
모토히로 후루야
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가부시키가이샤 야마다케
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Abstract

여분의 외부 배관을 밸브 본체의 외부에 설치할 필요가 없어, 콤팩트한 유량 제어밸브를 제공한다. 밸브 본체(4)의 상류측 내주면에 장착되는 상류측 리테이너(16)의 상류측 단부 근방의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 상류측 유체 압력 추출부(26)와, 밸브 본체(4)의 상류측에 밸브 본체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 제2 도통로(29)를 설치하고, 이들을 밸브 본체(4)와 상류측 리테이너(16) 사이에 형성한 제1 도통로(27)에 의해 연통한다. 마찬가지로, 밸브 본체(4)의 내주면에 장착되는 하류측 리테이너(41)의 하류측 단부 근방의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 하류측 유체 압력 추출부(54)와, 밸브 본체(4)의 하류측에 밸브 본체의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 제4 도통로(57)를 설치하고, 이들을 밸브 본체(4)와 하류측 리테이너(41) 사이에 형성한 제3 도통로(55)에 의해 연통한다. 밸브 본체(4)의 외주면에 압력차 센서(31)를 설치하고, 제2, 제4 도통로(29, 57)를 압력차 센서(31)에 접속한다.
Figure R1020080109703
유량 제어밸브, 밸브 개도량 검출, 압력차 검출, 유량 산출, 도통로

Description

유량 제어밸브{FLOW CONTROL VALVE}
본 발명은, 밸브 본체 내부를 흐르는 유체의 유량을 제어하는 유량 제어밸브에 관한 것으로, 특히 유체의 유량계수와 유량을 측정하는 유량 제어밸브에 관한 것이다.
유량 제어밸브의 유로 내를 흐르는 유체의 유량 Q는, 1차측(상류측) 유로와 2차측(하류측) 유로중의 유체의 압력차와, 밸브 본체의 개도와, 유량계수(Cv값)를 측정하는 것에 의해, 다음 식 (1)에 의해 산출할 수 있다.
Q = A·Cv·√ΔP …(1)
단, A는 밸브체의 조임부의 단면적, ΔP은 유체의 상류측과 하류측의 압력차이다.
이러한 유로 내를 흐르는 유체의 유량계수와 유량을 측정가능하도록 한 유량 제어밸브로서는, 예를 들면 특허문헌 1∼3에 개시되어 있는 제어 밸브가 알려져 있다.
상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 일체형 프로세스 제어밸브는, 밸브 본체의 입구측의 유로 부분에 입구의 유체 압력 P1을 측정하는 제1 압력센서를 배치하고, 출구측의 유로 부분에 유체 압력 P0을 측정하는 제2 압력센서를 배치하고, 콘트롤러에 의해 상기 유체 압력 P1과 P0의 압력차 ΔP를 요구하고 밸브의 유량계수(Cv값)를 테이블에서 판독해서 유량 Q를 산출하도록 하고 있다(Q=kCv√ΔP/Gf, 단 k은 상수, Gf는 유체의 비중).
상기 특허문헌 2에 기재되어 있는 유량 제어밸브는, 밸브체의 밸브 개도량을 검출하는 밸브 개도량 검출수단과, 밸브체의 상류 관로 내의 유체 압력을 검출하는 제1 압력 검출수단과, 밸브 본체의 하류 관로 내의 유체 압력을 검출하는 제2 압력 검출수단과, 제1 및 제2 압력 검출수단과 밸브 개도량 검출수단의 전기 출력 신호 에 의거하여 관로 내를 흐르는 유체 유량을 연산하는 전기수단을 구비하고 있다.
상기 특허문헌 3에 기재되어 있는 유량 측정장치를 가지는 버터플라이 밸브는, 압력 추출구를, 상류측, 하류측 모두에 4개소에 형성하고, 받아들인 압력을 시이트 링의 상류측 및 하류측의 내주에 각각 형성된 원주 방향으로 연장되는 고리 형상의 공동 내부에서 평균화해서 밸브체 전후의 압력차를 측정하도록 하고 있다.
그런데, 밸브체의 조임부의 전후에서는 난류가 생겨, 압력변동이 크기 때문에, 유체의 유량 Q를 높은 정밀도로 측정하기 위해서는, 상류측의 유체 압력 추출부 및 하류측의 유체 압력 추출부가 밸브체의 조임부에서 충분하게 떨어진 위치에 설치될 필요가 있다.
더구나, 유량 측정수단을 구비한 유량 제어밸브의 콤팩트화를 지향하는 경 우, 보통 유량 측정수단을 밸브 본체를 구동하는 액추에이터 내부에 배치하는 것이 유리한 것으로 되어 있다. 이 때문에, 상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 제어 밸브는, 유량 측정수단을 구비한 콘트롤러부와 상류측의 유체압 추출부, 하류측로의 유체압 추출부 사이를 별도 외부 배관에 의해 각각 접속하여, 유체 압력을 콘트롤러로 이끌도록 하고 있다.
[특허문헌 1] 특허 제2772159호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특개소 60-168974호 공보
[특허문헌 3] 일본국 특공평 7-103945호 공보
그렇지만, 상기 특허문헌 1, 2에 기재되어 있는 제어 밸브에 있어서는, 상류측 유체 압력 추출부와, 하류측 유체 압력 추출부로부터 유체 압력을 배관에 의해 콘트롤러로 이끌고 있으므로, 배관이 밸브 본체의 주변을 둘러싸고 있어서 배관의 이음부로부터의 유체의 누설이 발생하거나, 배관 때문에 부품수 및 조립 공정수가 증가하여, 고가가 된다고 하는 문제가 있었다.
또한, 상기 특허문헌 3에 기재되어 있는 버터플라이 밸브는, 측정 정밀도를 희생으로 해서 콤팩트화를 도모한 것으로, 상류측 하류측 모두 압력 추출부의 위치가 밸브체로부터 충분히 떨어져 있지 않으므로, 상류측과 하류측의 압력의 변동을 크게 받아, 유량을 높은 정밀도로 측정할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기한 종래의 문제를 해결하기 위해 행해진 것으로, 그것의 목적으로 하는 것은, 외부 배관을 밸브 본체의 외부에 설치할 필요가 없어, 콤팩트한 유량 제어밸브를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 밸브 본체 내에 회전이 자유롭게 설치되고 상기 밸브 본체 내를 통과하는 유체의 유량을 조절하는 밸브체와, 상기 밸브체의 착석부에 가압접촉되는 상류측 시이트 링과, 상기 상류측 시이트 링을 유지하는 상류측 리테이너와, 상기 밸브체의 밸브 개도량을 검출하는 밸브 개도량 검출수단과, 상기 밸브 본체의 상류측 관로 내의 유체 압력과 하류측 관로 내의 유체 압력의 압력차를 검출하는 압력차 검출수단과, 상기 압력차 검출수단의 계측값과 상기 밸브 개도량 검출수단의 계측값에 의거하여 유량계수를 구하고, 이들 계측값과 상기 유량계수로부터 상기 유체의 유량을 산출하는 유량 산출수단을 구비하고, 상기 압력차 검출수단을 상기 밸브 본체의 외주면에 부착하고, 상기 상류측 리테이너의 상류측 단부 근방의 외주면과 내주면 사이를 관통하는 상류측 유체 압력 추출부를 설치하고, 상기 밸브 본체의 내주면과 상기 상류측 리테이너의 외주면 사이에 상류측 단부가 상기 상류측 유체 압력 추출부로 연통하는 제1 도통로를 형성하고, 상기 밸브 본체에 상기 제1 도통로의 하류측 단부와 상기 압력차 검출수단을 접속하는 제2 도통로를 형성한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 밸브 본체의 착석부에 가압접촉되는 하류측 시이트 링과, 상기 하류측 시이트 링을 유지하는 하류측 리테이너를 더 구비하고, 상기 하류측 리테이너의 하류측 단부 근방의 외주면과 내주면 사이를 관통하는 하류측 압력 추출부를 설치하고, 상기 밸브 본체의 내주면과 상기 하류측 리테이너의 하류측 단부와 상기 밸브 본체 내주면 사이에 하류측 유체 압력 추출부를 설치하고, 상기 밸브 본체의 내주면과 상기 하류측 리테이너의 외주면 사이에 하류측 단부가 상기 하류측 유체 압력 추출부로 연통하는 제3 도통로를 형성하고, 상기 밸브 본체에 상기 제3 도통로의 상류측 단부와 상기 압력차 검출수단을 접속하는 제4 도통로를 형성한 것이다.
본 발명에 있어서는, 밸브 본체의 내주면과 상류측 리테이너의 외주면 사이에 제1 도통로, 밸브 본체 내에 제2 도통로를 설치하고, 이들 도통로를 거쳐서 상류측 유체 압력 추출부와 압력차 검출수단을 접속하고 있으므로, 밸브 본체의 외부에 상류측 유체 압력을 압력차 검출수단에 이끌기 위한 유로배관을 설치할 필요가 없어, 유량 제어밸브를 콤팩트화할 수 있다. 또한, 제1 도통로는 상류측 리테이너와 밸브본체의 내주면 사이에 형성되는 것이기 때문에, 다른 부품을 짜 넣거나 할 필요가 없어 제조가 용이하다.
또한, 상류측 유체 압력 추출부가 상류측 리테이너의 상류측 단부 근방에 설치되므로, 밸브 본체로부터 거의 리테이너의 관 축 방향의 길이만큼, 충분하게 떨어뜨릴 수 있어, 상류측 유체 압력을 높은 압력으로 취할 수 있고, 결과적으로 하 류측 유체 압력과의 압력차가 크게 없어지므로, 높은 정밀도로 유량측정을 행할 수 있다.
더구나, 본 발명은, 밸브 본체의 내주면과 하류측 리테이너의 외주면 사이에 제3 도통로, 밸브 본체 내에 제4 도통로를 설치하고, 이들 도통로를 거쳐서 하류측 유체 압력 추출부와 압력차 검출수단을 접속하고 있으므로, 밸브 본체의 외부에 하류측의 유체 압력을 압력차 검출수단으로 이끌기 위한 유로 배관도 설치할 필요가 없어, 유량 제어밸브를 더욱 콤팩트화할 수 있다. 또한, 제3 도통로는 하류측 리테이너와 밸브 본체의 내주면 사이에 형성되는 것이기 때문에, 다른 부품을 짜 넣거나 할 필요가 없어 제조가 용이하다.
이하, 본 발명을 도면에 도시한 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유량 제어밸브의 일 실시예를 나타낸 완전 개방 상태의 횡단면도, 도 2는 도 1의 II-II선 단면도, 도 3은 도 1의 III-III선 단면도, 도 4는 도 1의 IV-IV선 단면도, 도 5는 도 1의 V-V선 단면이다. 본 실시예는, 상류측과 하류측에 배치된 한 쌍의 시이트 링에 의해 밸브체(볼 플러그)를 회전이 자유롭게 지지하는 플로팅 타입의 양방향 볼 밸브로 이루어진 유량 제어밸브에 적용한 예를 나타내고 있다. 플로팅 타입의 밸브는, 완전 폐쇄시에 밸브체가 상류측 유체압에 의해 하류측 시이트 링에 눌러지는 것에 의해, 주로 밸브체와 하류측 시이트 링의 접촉에 의해 씰을 도모하는 밸브이다.
도 1에 있어서, 전체를 참조부호 1로 표시한 플로팅 타입의 유량 제어밸브는, 내부가 유체(2)의 유로(3)를 형성하는 밸브 본체(4)와, 이 밸브 본체(4)의 내부에 수평면 내에 있어서 회동하도록 배치되고 상기 유로(3)를 개폐하는 볼 형의 밸브체(6)와, 이 밸브체(6)를 밸브 본체(4)의 외부에서 회전 조작하는 밸브축(7) 등으로 구성되어 있다.
상기 밸브 본체(4)는, 직관으로 이루어지고 양단부 외주면에 배관과의 접속부를 구성하는 플랜지부(8a, 8b)가 일체로 돌출 설치되고, 상면 중앙에는 상기 밸브 축(7)이 회전이 자유롭게 관통하는 관통공(미도시)이 형성되어 있다. 밸브 본체(4) 안의 유로(3)는, 상기 밸브체(6)에 의해 구획되어 있다.
상기 밸브체(6)는, 대략 구형의 중공체로 이루어지고, 내부가 관통 유로(9)를 형성하고, 주위의 벽에 조임부를 구성하는 유입측 개구부(10)와 유출측 개구부(11)를 가지고 있다. 관통 유로(9)의 유입측 개구부(10)와 유출측 개구부(11)는, 밸브체(6)의 주위의 벽에 회전 방향(화살표 θ 방향)으로 180°떨어져서 형성되어 있다. 밸브체(6)의 외주면은, 구면 형태의 착석부(12)를 형성하고 있다.
상기 밸브 축(7)은, 하단부가 밸브체(6)의 상면 중앙에 연결되고, 상단부가 상기 밸브 본체(4)의 위쪽으로 돌출하고, 도시를 생략한 액추에이터에 의해 구동됨으로써, 상기 밸브체(6)를 화살표 θ 방향으로 대략 90°의 각도 범위 내에서 회동시키도록 구성되어 있다.
상기 밸브 본체(4)의 내부에서 상기 밸브체(6)의 상류측에는, 밸브체(6)의 착석부(12)에 밀접하는 상류측 시이트 링(15)과, 이 상류측 시이트 링(15)을 축선 방향으로 이동이 자유롭게 유지하는 상류측 리테이너(16)와, 상기 상류측 시이트 링(15)을 밸브체(6)에 누르는 탄성부재로서의 용수철(17)과, 상류측 시이트 링(15)과 상류측 리테이너(16) 사이를 씰하는 O링(18)이 설치되어 있고, 이것들에 의해 상류측 시이트 링부의 씰 구조를 구성하고 있다.
상기 상류측 시이트 링(15)은, 양단 개방의 통체로 형성됨으로써 중심구멍(15a)을 가지고, 이 중심구멍(15a)과 상기 상류측 리테이너(16)의 상류측 개구부(16a)로 상기 유로(3)의 상류측 유로(3A)를 형성하고 있다. 상기 중심구멍(15a)은, 상기 상류측 개구부(16a)의 내경 D보다 약간 작은 구멍 지름 D1을 가지고 있다. 상류측 시이트 링(15)의 상류측 단부는 얇은 두께로 형성됨으로써 소경부를 구성하고 있다. 한편, 하류측 단부는 두께가 두껍게 형성됨으로써 대경부를 구성하고, 밸브체(6)의 착석부(12)에 상기 용수철(17)에 의해 눌러져 있다.
상기 상류측 리테이너(16)는, 마찬가지로 양단 개방의 통체로 형성되어서 상기 상류측 시이트 링(15)을 축선 방향으로 이동이 자유롭게 수납하고 있고, 상류측 단부(16B)의 외주면에 숫나사(21)가 형성되어, 상기 밸브 본체(4)의 상류측 개구부의 내주면에 형성된 암나사(22)에 비틀어 박아져 있다. 또한, 상류측 리테이너(16)의 상류측 개구부(16a)는, 개구 단면의 내경 D로부터 하류측을 향해서 소경화하는 테이퍼 구멍을 형성하고 있고, 그것의 최소 지름부의 내경은 상기 상류측 시이트 링(15)의 구멍 지름 D1과 같다. 또한, 상류측 리테이너(16)의 내주면과 상류측 시이트 링(15)의 외주면 사이에는, 상기 용수철(17)을 수납하는 고리 형상의 수납부(23)가 형성되어 있다. 이 수납부(23)는, 상류측 시이트 링(15)의 외주면에 형성 된 단차부(23A)와, 상류측 리테이너(16)의 내주면에 형성된 단차부(23B)로 구성되어 있다. 더구나, 상류측 리테이너(16)의 내주면에는, 상기 O링(18)이 끼워 붙여지는 고리 형상의 홈(24)이 형성되어 있다.
상기 상류측 리테이너(16)의 상류측 개구부(16a)의 개구 단면에는, 회전 조작부를 구성하는 복수개의 오목부(25)가 형성되어 있다. 상류측 리테이너(16)의 상기 상류측 단부(16B)보다 후방 부분인 본체부(16C)는, 상기 상류측 단부(16B)보다 길게 형성되어 있다. 이 본체부(16C)와 상류측 단부(16B)의 접합부에는, 상류측 리테이너(16)의 내주면과 외주면을 관통하는 관통공으로 이루어진 4개의 상류측 유체 압력 추출부(26)가 원주 방향으로 동일한 간격을 두고 형성되고, 더구나, 이 압력 추출부(26)가 형성되어 있는 부분보다 하류측 외주면에는, 4개로 이루어진 제1 도통로(27)(도 3)가 원주 방향으로 동일한 간격을 두어 형성되어 있다. 이 제1 도통로(27)는, 상류측 리테이너(16)의 축선 방향으로 형성된 홈으로 이루어지고, 상류측 단부가 상기 각 상류측 유체 압력 추출부(26)에 연통하고 있다. 더구나, 상류측 리테이너(16)의 외주면에서 하류측 단부에는, 상기 4개로 이루어진 제1 도통로(27)의 하류측 단부를 연통하는 고리 형상 홈(28)이 형성되어 있다. 또한, 상류측 리테이너(16)의 상류측 유체 압력 추출부(26)는, 외경 D2를 가지고, 상류측 개구부의 개구 단면의 내경 D의 2배보다 큰 거리 L1(L1>2D) 만큼 상류측으로 떨어진 위치에 설치되어 있다.
더구나, 밸브 본체(4)에는, 상기 각 제1 도통로(27)를 상기 고리 형상 홈(28)을 통해 압력차 검출수단으로서의 압력차 센서(31)에 접속하는 제2 도통로(29)가 형성되어 있다. 제2 도통로(29)는, 밸브 본체(4)의 두께 내에 내외를 연통하도록 반경 방향으로 형성된 관통공으로 구성되어 있다. 이 때문에, 상기 상류측 관로(3A) 내부의 유체 압력 P1은, 상류측 유체 압력 추출부(26)-제1 도통로(27)-고리 형상 홈(28)-제2 도통로(29)를 통해 압력차 센서(31)로 이끌어진다.
상기 압력차 센서(31)는, 밸브 본체(4)의 상류측 관로(3A) 내부의 유체 압력 P1과, 하류측 관로(13B) 내부의 유체 압력 P2의 압력차 ΔP(= P1-P2)를 검출하기 위한 것으로, 상기 밸브 본체(4)의 외주면 측면에서 상기 밸브체(6)와 대략 대응하는 위치에 고정되어 있다.
상기 밸브 본체(4)의 내부에서 상기 밸브체(6)의 하류측에는, 밸브체(6)의 착석부(12)에 밀접하는 하류측 시이트 링(40)과, 이 하류측 시이트 링(40)을 축선방향으로 이동이 자유롭게 유지하는 하류측 리테이너(41)와, 상기 하류측 시이트 링(40)을 상류측으로 밀어 밸브체(6)의 착석부(12)에 누르는 탄성부재로서의 용수철(42)과, 하류측 시이트 링(40)과 하류측 리테이너(41) 사이를 씰하는 O링(43)이 설치되어 있고, 이것들에 의해 하류측 시이트 링 부분의 씰 구조를 구성하고 있다.
상기 하류측 시이트 링(40)은, 밸브체(6)를 사이에 끼워 상류측 시이트 링(15)과 대향하여, 상류측 시이트 링(15)과 함께 밸브체(6)를 회전 가능하게 끼우고 있다. 하류측 시이트 링(40)의 중심구멍(40a)과 상기 하류측 리테이너(41)의 중심구멍(41a)은, 상기 유로(3)의 하류측 유로(3B)를 형성하고 있다. 이때, 하류측 시이트 링(40)은, 상류측 시이트 링(15)과 동일 형상으로 형성되어 있다.
상기 하류측 리테이너(41)는, 상기 상류측 리테이너(16)보다도 충분하게 길게 형성되어 있는 점에서 상기 상류측 리테이너(16)와 다르고, 그 이외는 완전히 동일하다. 즉, 하류측 리테이너(41)는, 상류측 리테이너(16)에 비해 3∼4배의 길이를 가지고, 상류측 개구부 내에 상기 하류측 시이트 링(40)이 상기 용수철(42) 및 O링(43)을 통해 축선 방향으로 이동이 자유롭게 수납되어 있다. 하류측 리테이너(41)의 내주면과 하류측 시이트 링(40)의 외주면 사이에는, 상기 용수철(42)을 수납하는 고리 형상의 수납부(50)가 형성되어 있다. 더구나, 하류측 리테이너(41)의 내주면에는, 상기 O링(43)이 끼워 붙여지는 고리 형상의 홈(51)이 형성되어 있다.
하류측 리테이너(41)의 후단은, 숫나사(45)의 형성에 의해 숫나사부(41A)를 형성하고 있고, 상기 밸브 본체(4)의 하류측 개구부의 내주면에 형성된 암나사(46)에 비틀어 박아져 있다. 숫나사부(41A)의 표면에는, 회전 조작부를 구성하는 복수개의 오목부(53)가 형성되어 있다. 하류측 리테이너(41)의 상기 숫나사부(41A)보다 전방 부분은 본체부(41B)를 형성하고 있고, 이 본체부(41B)와 상기 숫나사부(41A)의 경계부에는, 하류측 리테이너(41)의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 반경방향의 관통공으로 이루어진 4개의 하류측 유체 압력 추출부(54)가 원주방향에 동일한 간격을 두어 형성되고, 더구나, 이 압력 추출부(54)가 형성되어 있는 부분보다 상류측 외주면에는, 4개로 이루어진 제3 도통로(55)(도 5)가 원주 방향으로 동일한 간격을 두어 형성되어 있다. 이 제3 도통로(55)는, 하류측 리테이너(41)의 축선 방 향으로 홈으로 이루어지고, 하류측 단부가 상기 각 하류측 유체 압력 추출부(54)로 연통하고 있다. 한편, 하류측 리테이너(41)의 외주면에서 상류측 단부에는, 상기 4개로 이루어진 제3 도통로(55)의 상류측 단부를 연통하는 고리 형상 홈(56)이 형성되어 있다. 이때, 하류측 리테이너(41)의 하류측 개구부(4lb)의 내경 D3은, 하류측 시이트 링(40)의 중심구멍(40a)의 내경(D1)보다 크고, 하류측 유체 압력 추출부(54)은 외경이 D3이며, 상기 밸브체(6)로부터 하류측 리테이너(41)의 하류측 개구부(4lb)의 개구 단부면의 내경 D3의 6배보다 큰 거리 L2(L2>6D3)만큼 하류측으로 충분히 떨어진 위치에 설치되어 있다. 이때, 하류측 관로(3B)의 하류측 개구 단부면의 내경 D3는, 상류측 개구부(16a)의 개구 단부면의 내경 D와 동일하게 설정되어 있다(D3=D)
더구나, 상기 밸브 본체(4)에는, 상기 각 제3 도통로(55)를 상기 고리 형상 홈(56)을 통해 상기 압력차 센서(31)에 접속되는 제4 도통로(57)가 형성되어 있다. 이 제4 도통로(57)는, 밸브 본체(4)의 두께 내에서 내외를 연통하도록 반경방향으로 형성된 관통공으로 구성되어 있다. 이 때문에, 밸브 본체(4)의 하류측 관로(3B) 내부의 유체 압력 P2은, 하류측 유체 압력 추출부(54)-제3 도통로(55)-고리 형상 홈(56)-제4 도통로(57)를 통해 압력차 센서(31)로 이끌어진다.
상기 유량 제어밸브(1)는, 더구나, 상기 밸브체(6)의 밸브 개도량을 검출하는 포텐시오미터 등으로 이루어진 밸브 개도량 검출수단(60)과, 밸브 본체(4) 내부 를 흐르는 유체(2)의 유량을 산출하는 유량 산출수단(61)을 구비하고, 이 유량 산출수단(61)에 상기 압력차 센서(31)와 상기 밸브 개도량 검출수단(60)이 신호선(62, 63)에 의해 접속되어 있다.
이러한 구조로 이루어진 유량 제어밸브(1)에 있어서, 밸브체(6)를 회동시켜서 완전 폐쇄 상태로부터 도 1에 나타낸 완전 개방 상태로 전환하면, 상류측의 배관에서 유량 제어밸브(1)로 공급되는 유체(2)는, 상류측 관로(3A)(상류측 리테이너(16)와 시이트 링(15)의 중심구멍)-밸브체(6)의 관통 유로(9)-하류측 관로(3B)(하류측 시이트 링(40)의 중심구멍(40a), 하류측 리테이너(41)의 중심구멍(41a))를 통해 하류측의 배관으로 흐른다. 이때, 밸브 본체(4) 내부를 흐르는 유체(2)의 상류측 압력 P1은, 상류측 압력 추출부(26)-제1 도통로(27)-고리 형상 홈(28)-제2 도통로(29)를 거쳐 압력차 센서(31)로 인도된다. 또한, 밸브 본체(4) 내부를 흐르는 유체(2)의 하류측 압력 P2도, 하류측 압력 추출부(54)-제3 도통로(55)-고리 형상 홈(56)-제4 도통로(57)를 거쳐 압력차 센서(31)로 인도된다. 압력차 센서(31)에서는, 상류측 압력 P1과 하류측 압력 P2가 이끌어지면, 이들의 압력차 ΔP(= P1-P2)을 검출하고, 그 측정값을 유량연산 수단(61)에 송출한다.
또한, 밸브 개도량 검출수단(60)은, 밸브체(6)의 밸브축(7)의 회전 각도를 검출하고, 그 계측값을 상기 유량 연산수단(61)에 송출한다. 유량 연산수단(61)은, 압력차 센서(31)의 계측값과 밸브 개도량 검출수단(60)의 계측값에 의거하여 유량계수(Cv값)를 구하고, 이들 계측값과 유량계수로부터 밸브 본체(4) 내부를 흐르는 유체(2)의 유량 Q를 상기한 식 (1)에 의해 산출한다.
이렇게, 본 발명에 있어서는, 유량 제어밸브(1)의 상류측 압력 추출부(26)와 압력차 센서(31)를 접속하는 제1, 제2 도통로(27, 29)와, 하류측 압력 추출부(54)와 압력차 센서(31)를 접속하는 제3, 제4 도통로(55, 57)를 상류측 리테이너(16), 하류측 리테이너(41) 및 밸브 본체(4)에 각각 형성했으므로, 밸브 본체(4)의 외측에 유로 배관을 부설할 필요가 없어, 유량 제어밸브(1)를 콤팩트화할 수 있다. 또한, 제1, 제3 도통로(27, 55)는, 밸브 본체(4)의 내주면과 위, 하류측 리테이너(16, 41)의 외주면 사이를 이용하고 있으므로, 별도의 부재를 밸브 본체(4) 안에 짜넣을 필요가 없어, 부품수 및 조립 공정수의 증가를 방지할 수 있다.
더구나, 상류측 유체 압력 추출부(26)를, 밸브체(6)로부터 상류측으로 L1 만큼 충분히 떨어진 위치에 설치하고, 하류측 압력 추출부(54)를 밸브체(6)로부터 하류측으로 L2 만큼 충분히 떨어진 위치에 설치하는 동시에, 4개로 이루어진 제1 도통로(27)의 하류측 단부를 고리 형상 홈(28)과 서로 연통시키고, 마찬가지로 4개로 이루어진 제3 도통로(55)의 상류측 단부를 고리 형상 홈(56)과 서로 연통시키고 있으므로, 난류에 의한 영향이 적어, 상류측과 하류측의 유체 압력 추출부(26, 54) 부근의 유체(2)의 상류측 압력 및 하류측 압력을 고정밀도로 검출하는 것이 가능하여, 정밀도가 높은 유량측정을 행할 수 있고, 이 유량 제어밸브(1)에 의한 측정 정밀도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 일 실시예는, 제1, 제3 도통로(27, 55)와 고리 형상 홈(28, 56) 을 상류측과 하류측의 리테이너(16, 41)의 외주면에 각각 형성한 예를 나타내었지만, 그 대신에 밸브 본체(4)의 상류측과 하류측의 내주면에 각각 형성해도 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 유량 제어밸브를 플로팅 타입의 양방향 볼 밸브에 적용한 예로 설명했지만, 트라니온 타입의 양방향 볼 밸브에 적용할 수도 있다. 그 경우에는, 플로팅 타입의 양방향 볼 밸브에 설치되어 있는, 하류측 시이트 링(40) 및 하류측 리테이너(41)는 반드시 필요한 것은 아니고, 그 밖의 부재는 모두 유용할 수 있다. 혹은, 하류측 시이트 링(40)만 제외하고 구성하여도 된다.
도 1은 본 발명에 따른 유량 제어밸브의 일 실시예를 나타낸 완전 개방시에 있어서의 횡단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선 단면도이다.
도 4는 도 1의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 도 1의 V-V선 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1…유량 제어밸브 2…유체
3…유체 유로 3A…상류측 관로
3B…하류측 관로 4…밸브 본체
6…밸브체 15…상류측 시이트 링
16…상류측 리테이너 26…상류측 유체 압력 추출부
27…제1 도통로 28…고리 형상 홈
29…제2 도통로 31…압력차 센서
40…하류측 시이트 링 41…하류측 리테이너
54…하류측 유체 압력 추출부
55…제3 도통로 56…고리 형상 홈
57…제4 도통로 60…밸브 개도량 검출수단
61…유량 산출수단

Claims (2)

  1. 밸브 본체 내에 회전이 자유롭게 설치되고 상기 밸브 본체 내부를 통과하는 유체의 유량을 조절하는 밸브체와,
    상기 밸브체의 착석부에 가압접촉되는 상류측 시이트 링과,
    상기 상류측 시이트 링을 유지하는 상류측 리테이너와,
    상기 밸브체의 밸브 개도량을 검출하는 밸브 개도량 검출수단과,
    상기 밸브 본체의 상류측 관로 내의 유체 압력과 하류측 관로 내의 유체 압력의 압력차를 검출하는 압력차 검출수단과,
    상기 압력차 검출수단의 계측값과 상기 밸브 개도량 검출수단의 계측값에 의거하여 유량계수를 구하고, 이들 계측값과 상기 유량계수로부터 상기 유체의 유량을 산출하는 유량 산출수단을 구비하고,
    상기 압력차 검출수단을 상기 밸브 본체의 외주면에 부착하고,
    상기 상류측 리테이너의 상류측 근방의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 상류측 유체 압력 추출부를 설치하고, 상기 밸브 본체의 내주면과 상기 상류측 리테이너의 외주면 사이에 상류측 단부가 상기 상류측 유체 압력 추출부로 연통하는 제1 도통로를 형성하고, 상기 밸브 본체에 상기 제1 도통로의 하류측 단부와 상기 압력차 검출수단을 접속하는 제2 도통로를 형성한 것을 특징으로 하는 유량 제어밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 본체의 착석부에 가압접촉되는 하류측 시이트 링과,
    상기 하류측 시이트 링을 유지하는 하류측 리테이너를 더 구비하고,
    상기 하류측 리테이너의 하류측 단부 근방의 내주면과 외주면 사이를 관통하는 하류측 유체 압력 추출부를 설치하고, 상기 밸브 본체의 내주면과 상기 하류측 리테이너의 외주면 사이에 하류측 단부가 상기 하류측 유체 압력 추출부로 연통하는 제3 도통로를 형성하고, 상기 밸브 본체에 상기 제3 도통로의 상류측 단부와 상기 압력차 검출수단을 접속하는 제4 도통로를 형성한 것을 특징으로 하는 유량 제어밸브.
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