KR101801674B1 - 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트 - Google Patents

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가부시키가이샤 후지킨
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Abstract

본 발명은 배관로나 압력식 유량 제어 장치 등에서 사용하는 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 내식성을 높임과 아울러 시일 레벨의 향상 및 시일 성능 안정화를 도모하고, 또한 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 제조 비용의 삭감 및 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 분해나 조립, 교환 등을 간단히 행할 수 있도록 한다. 본 발명은 감합용 돌출부(2b)를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로(2a)를 설치한 제 1 오리피스 베이스(2)와, 감합용 오목부(3b)를 구비하고 또한 중심부에 상기 제 1 오리피스 베이스(2)의 통로(2a)에 연통되는 관통상의 통로(3a)를 설치한 제 2 오리피스 베이스(3)를 조합하고, 양자(2, 3)의 단면 사이에 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 기밀상으로 삽착함과 아울러 양 오리피스 베이스(2, 3)의 외측 단면을 개스킷의 시일면(2c, 3c)으로 한다.

Description

개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트{CERAMIC ORIFICE PLATE WITH INTEGRATED GASKET}
본 발명은 유량 제어 장치 등에 사용하는 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 개량에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 금속 박판제 오리피스 플레이트 대신에 고정밀도의 공경을 갖는 세라믹 박판제 오리피스 플레이트를 사용한 고내식성의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트에 관한 것이다.
종전부터 오리피스 플레이트로서는 금속 박판에 기계 가공 등에 의해 오리피스를 펀칭하고, 이 오리피스를 펀칭한 금속 박판을 배관로의 이음매부나 기기와 관로의 접속부 등의 적당한 개소에 있어서 관로 내에 끼워 넣고, 직접적으로 이것을 체결 고정하는 구조의 것이 많이 사용되어 왔다.
그러나, 상기와 같이 직접적으로 체결 고정하는 형식의 오리피스 플레이트는 체결 시에 금속 박판이 변형되는 경우가 있기 때문에 금속 박판의 두께를 대폭 작게 할 수 없다. 그 때문에 소망의 형태 및 공경을 얻기 쉬운 박판을 사용하여 고정밀도의 유량 특성의 오리피스 플레이트를 용이하게 제조할 수 없다는 문제가 있다.
본원 출원인은 앞서 감합용 돌출부를 갖는 오리피스 베이스와 감합용 오목부를 갖는 오리피스 베이스의 내측 단면 사이에 두께 500~1000㎛의 극박 금속판을 기밀상으로 협착함과 아울러 양 오리피스 베이스의 외측 단면을 개스킷의 시일면으로 한 구성의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트를 개발하여 이것을 공개하고 있다(일본 특허 공개 2007-057474호, 일본 특허 공개 2010-151698호).
도 16 내지 도 18은 상기 극박 금속판을 사용한 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)의 일례를 나타내는 것이며, 감합용 돌출부(38a1)를 구비한 오리피스 베이스(38a)와 감합용 오목부(38b1)를 구비한 오리피스 베이스(38b)를 조합하고, 양자의 내측 단면 사이에 금속 박판제의 오리피스 플레이트(38c)를 기밀상으로 협착함과 아울러 양 오리피스 베이스(38a, 38b)의 양 단면(38a3, 38b3 또는 38a4, 38b4)을 개스킷의 시일면으로 한 것이다.
또한, 도 18은 감합용 오목부(38b1)를 구비한 오리피스 베이스(38b)의 외경을 감합용 돌출부(38a1)를 구비한 오리피스 베이스(38a)의 외경보다 크게 함과 아울러 그 외주부의 내측 단면(38d)도 시일면으로 한 것이다.
즉, 상기 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)는 예를 들면, 도 18에 나타내는 바와 같이 밸브 보디(7)의 하류측 단면에 형성한 오리피스 수납용 오목소(7c) 내에 삽입되고, 출구측 블록(10)을 밸브 보디(7)에 압박 고정함으로써 각 시일면(38a3, 38b3, 38d)에서 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 기밀성이 유지되고 있다.
또한, 도 18에 있어서 7d, 7e, 10d는 각 시일면에 박혀 시일 기능을 높이기 위한 환상 돌기이다.
상기 도 16 및 도 18의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)는 오리피스 플레이트(38c)를 양 오리피스 베이스(38a, 38b) 사이에 기밀상으로 감합 협착시키는 구성으로 하고 있기 때문에 매우 얇은 금속 플레이트 또는 금속 피막이어도 변형 등을 일으키는 일 없이 양 오리피스 베이스(38a, 38b) 사이에 협지할 수 있다. 그 때문에 고정밀도의 오리피스를 갖는 오리피스 플레이트(38c)의 사용이 가능해짐과 아울러 양 오리피스 베이스의 외측단을 시일면으로서 이용함으로써 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38) 그 자체를 개스킷으로서 긴밀하게 관로 등에 조임 고정할 수 있어 우수한 실용적 효용을 발휘하는 것이다.
또한, 도 18의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)는 볼록형의 오리피스 베이스(38a)의 외측 단면(38a3)과 오목형의 오리피스 베이스(38b)의 외측 단면(38b3) 및 내측 단면의 외주부(38d)를 각각 시일면으로 하고 있기 때문에 개스킷 일체형 오리피스 플레이트를 긴밀하게 유체 통로에 조임 고정할 수 있음과 아울러 3개소의 시일면에 의해 보다 높은 시일성이 얻어지고, 추가해서 상기 시일면(38d)에 의해 오리피스 플레이트(38c)의 시일부로부터의 외부로의 리크를 완전히 방지할 수 있는 등의 우수한 효용이 얻어진다.
상술한 바와 같이 도 16~도 18의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)는 대부분 우수한 효용을 발휘하는 것이지만 아직 많은 해결해야 할 문제가 남겨져 있다. 그 중에서도 금속제 오리피스 플레이트(38c)의 부식에 의해 오리피스의 형태가 변화됨으로써 유량 특성이 변동하는 것을 방지하는 것이 긴급한 과제가 되고 있다.
즉, 상기 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)에서는 오리피스의 지름 치수나 구멍 형상의 정밀도를 높이기 위해 두께 30~1000㎛의 극박 금속판(예를 들면, SUS316L-P(W 멜트)나 불순물이 적은 NK 클린 Z 등)을 사용하여 내경 10~500㎛의 원형 구멍을 형성하도록 하고 있다.
그 때문에 오리피스 플레이트(38c)가 유체의 접촉 유동에 의해 비교적 용이하게 부식 또는 침식되는 것이 되고, 특히 유체가 오존 함유 가스나 염소 함유 가스, 브롬화 수소 함유 가스 등의 부식성 가스인 경우에는 오리피스의 지름이나 형태가 크게 변화하는 것이 되고, 유량 제어 장치 등에 사용하는 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)의 경우에는 유량 제어 장치의 유량 제어 정밀도가 대폭 저하하는 등의 문제가 생기게 된다.
또한, 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(38)의 교환 빈도가 필연적으로 증가하는 것이 되고, 그 교환에 많은 수고를 필요로 해서 보수 비용의 고등을 초래한다는 문제가 있다.
일본 특허 공개 2007-057474호 공보 일본 특허 공개 2010-151698호 공보
본 발명은 종전의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트에 있어서의 상술한 바와 같은 문제, 즉 (I) 소정의 공경 및 형태를 갖는 유량 특성의 안정된 오리피스를 얻기 위해 극박 금속판제 오리피스 플레이트를 사용하는 구성으로 하고 있다. 그 때문에 오리피스 플레이트의 내식성이 상대적으로 낮고, 부식성 가스의 경우에는 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 교환 빈도가 대폭 높아짐과 아울러 유량 제어 장치 등에 사용한 경우에는 고정밀도의 유량 제어를 행하지 않는 것, (II) 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 교환 빈도가 증가함으로써 보수 비용의 고등을 초래하는 것 등의 문제를 해결하고자 하는 것이며, 금속 박판제 오리피스 플레이트 대신에 세라믹제 오리피스 플레이트를 사용함으로써 오리피스 플레이트의 내식성을 대폭 높여 고정밀도로 안정된 유량 특성이 얻어지고, 또한 유체 통로 내에 간단하게 리크 프리로 삽착 고정할 수 있고, 또한 염가로 제조할 수 있도록 한 개스킷 일체형 오리피스 플레이트를 제공하는 것을 발명의 주목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는 제 1 측면으로서 감합용 돌출부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 설치한 제 1 오리피스 베이스와, 감합용 오목부를 구비하고 또한 중심부에 상기 제 1 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 관통상의 통로를 설치한 제 2 오리피스 베이스를 조합하고, 상기 제 1 오리피스 베이스와 제 2 오리피스 베이스의 단면 사이에 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착함과 아울러 상기 제 1 오리피스 베이스 및 제 2 오리피스 베이스 각각의 외측 단면을 개스킷의 시일면으로 하고 있다.
상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스 중 일방의 오리피스 베이스의 외경을 타방의 오리피스 베이스의 외경보다 대경으로 함과 아울러 상기 일방의 오리피스 베이스의 내측 단면의 외주 가장자리 부분을 시일면으로 해도 좋다.
상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 상기 제 1 오리피스 베이스의 통로 및 상기 제 2 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 오리피스를 중심에 갖고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 기밀상으로 삽착해도 좋다.
상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 하고, 그 두께를 500~1000㎛, 공경을 10~500㎛로 함과 아울러 상기 감합용 돌출부를 상기 감합용 오목부 내에 6kN~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 감합용 돌출부와 상기 감합용 오목부 사이에 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착해도 좋다.
원형상의 상기 세라믹제 오리피스 플레이트의 양면을 연마 경면으로 함과 아울러 상기 세라믹제 오리피스 플레이트에 접촉하는 상기 감합용 돌출부 및 상기 감합용 오목부의 접촉면을 연마 경면으로 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는 제 2 측면으로서 내측 단면에 감합용 돌출부를 구비하고 중심부에 관통상의 통로를 갖는 제 1 오리피스 베이스와, 내측 단면에 감합용 오목부를 구비하고 중심부에 관통상의 통로를 갖는 제 2 오리피스 베이스와, 중심부에 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 관통상의 통로를 갖고, 일단면에 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부가 기밀상으로 감합되는 감합용 오목부를 구비함과 아울러 타단면에 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부에 기밀상으로 감합되는 감합용 돌출부를 구비한 중간 오리피스 베이스와, 상기 제 1 오리피스 베이스와 상기 중간 오리피스 베이스 사이에 기밀상으로 삽착되어 중심부에 오리피스가 형성된 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트와, 상기 중간 오리피스 베이스와 상기 제 2 오리피스 베이스 사이에 기밀상으로 삽착되어 중심부에 오리피스가 형성된 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 구비하고, 유체 통로에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 외측 단면을 각각 시일면으로 함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스 중 일방의 오리피스 베이스의 외경을 타방의 오리피스 베이스 및 상기 중간 오리피스 베이스의 외경보다 대경으로 해서 상기 일방의 오리피스 베이스의 내측 단면의 외주 가장자리 부분을 시일면으로 하고, 또한 상기 중간 오리피스에 그 중간 오리피스 베이스의 상기 통로에 연통되는 분류 통로(5d)를 형성하고 있다.
상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 중심부에 상기 제 1 오리피스 베이스의 통로 및 상기 중간 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 오리피스를 형성하고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 기밀상으로 삽착해도 좋다.
상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 중심부에 상기 중간 오리피스 베이스의 통로 및 상기 제 2 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 오리피스를 형성하고, 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 오목형의 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 기밀상으로 삽착해도 좋다.
상기 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트를 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 하고, 그 두께를 500~1000㎛, 공경을 10~500㎛로 함과 아울러 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부를 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 상기 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착해도 좋다.
상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 하고, 그 두께를 500~1000㎛, 공경을 10~500㎛로 함과 아울러, 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부를 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착하도록 한 것이다.
본 발명의 상기 제 2 측면에 있어서 상기 제 1 및 제 2 오리피스 플레이트 중 상류측에 위치하는 오리피스 플레이트의 오리피스를 하류측에 위치하는 오리피스 플레이트의 오리피스보다 소경으로 해도 좋다.
본 발명의 상기 제 2 측면에 있어서 원형상의 상기 제 1 및 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트의 각각의 양면을 연마 경면으로 함과 아울러 그 제 1 및 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트에 접촉하는 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부 및 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부의 접촉면을 연마 경면으로 해도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 개스킷 일체형 오리피스 플레이트는 제 3 측면으로서 양 측면에 감합용 오목부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 갖는 제 3 오리피스 베이스와, 감합용 돌출부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 가짐과 아울러 상기 양 감합용 오목부 내에 대향상으로 삽입하는 제 4 오리피스 베이스 및 제 5 오리피스 베이스와, 상기 제 3 오리피스 베이스의 통로 내에 장착한 세라믹제 오리피스 플레이트를 구비하고, 상기 감합용 오목부 내에 압입한 상기 제 4 및 제 5 오리피스 베이스의 선단면 사이에서 상기 제 3 오리피스 베이스의 통로 내에 장착한 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 협착함과 아울러 상기 제 4 및 제 5 오리피스 베이스의 외측 단면을 개스킷의 시일면으로 하고 있다.
본 발명의 상기 제 3 측면에 있어서 상기 제 4 및 제 5 오리피스 베이스의 상기 감합용 돌출부의 외주면에 환상 돌기를 형성함과 아울러 상기 감합용 돌출부의 선단면에 환상 돌기를 형성하고, 상기 감합용 볼록부의 외주면의 환상 돌기에 의해 상기 감합용 돌출부와 상기 감합용 오목부 사이의 기밀성을 높임과 아울러 상기 감합용 돌출부의 선단면의 환상 돌기에 의해 상기 감합용 돌출부와 상기 세라믹제 오리피스 플레이트 사이의 기밀성을 높이는 구성으로 해도 좋다.
본 발명의 상기 제 3 측면에 있어서 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 두꺼운 원반상의 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 함과 아울러 상기 양 감합용 돌출부를 상기 양 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 양 감합용 돌출부의 선단면 사이에 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착해도 좋다.
(발명의 효과)
본 발명의 제 1 측면에서는 세라믹제 오리피스 플레이트를 제 1 오리피스 베이스와 제 2 오리피스 베이스 사이에 기밀상으로 감합 밀접시킴으로써 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 구성하고 있다. 그 결과, 세라믹제 오리피스 플레이트의 내식성이 대폭 향상됨과 아울러 매우 얇은 세라믹제 오리피스 플레이트이어도 변형 등을 일으키는 일 없이 양 오리피스 베이스 사이에 협지할 수 있어 고정밀도의 오리피스를 갖는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 외측 단면 또는 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 외측 단면과 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 일방의 오리피스 베이스의 내측 단면 외주부를 시일면으로서 이용함으로써 오리피스 베이스를 개스킷으로서 긴밀하게 관로 등에 조임 고정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 측면의 일실시형태에서는 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 두께 500~1000㎛, 공경 10~500㎛의 세라믹제 오리피스 플레이트를 삽착하고, 상기 감합용 돌출부를 상기 감합용 오목부 내에 6kN~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 양자 간에 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀하게 협지함과 아울러 그 세라믹제 오리피스 플레이트의 양면 및 세라믹제 오리피스 플레이트에 접촉하는 감합용 돌출부와 감합용 오목부의 접촉면을 각각 연마 경면으로 하는 구성으로 하고 있다.
그 결과, 고정밀도의 오리피스를 갖는 내식성이 우수한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 용이하게 제작할 수 있음과 아울러 세라믹제 오리피스 플레이트와 감합용 돌출부 및 감합용 오목부의 접촉면이나, 감합용 돌출부와 감합용 오목부의 접촉면으로부터의 리크를 거의 전무하게 한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제작이 가능해진다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에서는 제 1 오리피스 베이스와 제 2 오리피스 베이스 사이에 일단면에 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부에 감합되는 감합용 오목부를, 또한 타단면에 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부에 감합되는 감합용 돌출부를 각각 구비한 중간 오리피스 베이스를 설치하고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트를, 또한 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부와 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부 사이에 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 설치함과 아울러 상기 중간 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 분류 통로를 형성한 구성으로 하고 있다.
그 결과, 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트와 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트 각각의 공경을 다르게 함과 아울러 상기 통로에의 유체 공급을 제어함으로써 복수의 유량 특성을 갖는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트로 할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에서는 양 측면에 감합용 오목부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 갖는 제 3 오리피스 베이스와, 감합용 돌출부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 가짐과 아울러 상기 양 감합용 오목부 내에 대향상으로 삽입하는 제 4 오리피스 베이스 및 제 5 오리피스 베이스와, 상기 제 3 오리피스 베이스의 통로 내에 장착한 세라믹제 오리피스 플레이트로부터 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 형성하고 있기 때문에 2종류의 부재로 비교적 두꺼운 세라믹 플레이트를 사용한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 형성할 수 있어 구조의 간소화 및 제조 비용의 인하가 가능해진다.
추가해서, 본 발명의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는 이것을 압력식 유량 제어 장치 등에 사용했을 때에는 오리피스 플레이트의 교환을 매우 용이하게 행할 수 있음과 아울러 오리피스 플레이트의 부착에 있어서의 기밀성의 확보나 변형 방지를 거의 완전하게 행할 수 있음과 아울러 세라믹제 오리피스 플레이트가 고내식성이기 때문에 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 일실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 조립 전의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제 2 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 조립 전의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 사용한 압력식 유량 제어 장치의 단면도이다.
도 6은 도 5의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 부착부의 부분 단면도이다.
도 7은 리크 시험용의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 확대 단면도이다.
도 8은 리크 검사용 툴의 설명도이다.
도 9는 리크 시험 후에 분해한 오리피스 베이스의 감합용 돌출부의 단면의 상태를 나타내는 확대 사진이다.
도 10은 리크 시험 후에 분해한 오리피스 베이스의 감합용 오목부의 저면의 상태를 나타내는 확대 사진이다.
도 11은 리크 시험 후에 분해한 세라믹 오리피스 플레이트의 표면 상태를 나타내는 확대 사진이다.
도 12는 사용 전의 세라믹 오리피스 플레이트의 경면 연마 후의 함몰부의 상태를 나타내는 확대 사진이다.
도 13은 사용 전의 경면 연마 후에 선별한 재료 함몰부가 없는 세라믹 오리피스 플레이트의 확대 사진이다.
도 14는 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제 3 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제 3 실시형태의 조립 전의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 16은 종래의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 단면도이다.
도 17은 종래의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 조립 전의 단면도이다.
도 18은 종래의 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제 1 실시형태를 나타낸다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제 2 실시형태를 나타내는 것이다. 또한, 도 5는 도 3의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 사용한 압력식 유량 제어 장치를 나타내는 것이며, 도 6은 도 5의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 삽착부의 부분 확대도이다.
또한, 도 1에 나타낸 제 1 실시형태의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)와 도 3에 나타낸 제 2 실시형태의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)는 하류측의 제 2 오리피스 베이스(3)의 형태가 약간 다른 것뿐이다. 또한, 도 1의 제 1 실시형태의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1) 및 도 3의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)는 오리피스 플레이트(4)의 재질이 다른 점을 제외하고 그 외의 구성이 종전의 도 15 및 도 17에 나타낸 개스킷 일체형 오리피스 플레이트와 실질적으로 동일하다.
따라서, 여기서는 도 3 및 도 4에 기재된 제 2 실시형태의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)에 의거하여 본원 발명의 실시형태를 설명한다.
개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)는 도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이 중심부에 관통상의 통로(2a)를 갖고, 내측 단면(端面)에 감합용 돌출부(2b)를 구비한 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)와, 제 1 오리피스 베이스(2)보다 대경이며 중심부에 관통상의 통로(3a)를 갖고, 내측 단면에 감합용 오목부(3b)를 구비한 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)와, 중심부에 오리피스(도시 생략)를 형성한 세라믹제 오리피스 플레이트(4)로 이루어지고, 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)와 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)를 조합하고, 양 오리피스 베이스(2, 3) 사이에 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 기밀하게 삽착 고정함과 아울러 양 오리피스 베이스(2, 3)의 양 외측 단면 및 한쪽의 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면을 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(1)의 시일면(2c, 3c, 3d)으로 해서 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 시일부로부터의 외부로의 리크를 방지하는 구성으로 한 것이다.
구체적으로는 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)는 도 4에 나타내는 바와 같이 스테인레스재(SUS316L-P(W 멜트))에 의해 종단면 형상이 볼록형인 짧은 원기둥형상으로 형성되어 있고, 그 중심부에는 내주면이 단차로 형성된 관통상의 통로(2a)가 형성되어 있다.
또한, 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)의 내측 단면(오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)에 대향하는 단면)에는 외주면이 단차로 형성된 통 형상의 감합용 돌출부(2b)가 통로(2a)와 동심상으로 돌출 형성되어 있다. 이 감합용 돌출부(2b)의 대경측의 외주면 및 감합용 돌출부(2b)의 단면(端面)에는 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)와의 조합 시에 시일 기능을 발휘하는 환상 돌기(2d, 2d')(도 4 참조)가 각각 형성되어 있다.
또한, 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)는 환상으로 형성된 외측 단면(端面)이 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 시일면(2c)으로서의 기능을 하도록 되어 있다.
오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)는 도 4에 나타내는 바와 같이 스테인레스재(SUS316L-P(W 멜트))에 의해 종단면 형상이 오목형의 두꺼운 원반상으로 형성되어 있고, 그 중심부에는 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)의 통로(2a)에 연통되는 관통상의 통로(3a)가 형성되어 있다.
또한, 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면(볼록형의 오리피스 베이스(2)에 대향하는 단면)에는 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)의 감합용 돌출부(2b)가 기밀상으로 감합되는 감합용 오목부(3b)가 통로(3a)와 동심상으로 형성되어 있다. 이 감합용 오목부(3b)의 내주면은 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)의 감합용 돌출부(2b)가 기밀상으로 감합되도록 단차의 내주면에 형성되어 있다. 이 감합용 오목부(3b)의 단면에는 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)와의 조합 시에 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 제 1 오리피스 베이스(2)의 환상 돌기(2d')와의 사이에서 협지해서 시일 기능을 발휘하도록 배치된 환상 돌기(3f)(도 4 참조)가 형성되어 있다.
또한, 감합용 돌출부(2b)를 받아들이는 감합용 오목부(3b)를 설치한 제 2 오리피스 베이스(3)의 외측 단면에는 원형의 오목소(3e)가 통로(3a)와 동심상으로 형성되어 있고, 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 외측 단면에 형성한 오목소(3e)의 저면이 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(1)의 시일면(3c)으로서의 기능을 하도록 되어 있다. 오목소(3e)는 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(1)의 얼라인먼트(축심 맞춤)를 용이하게 함과 아울러 시일면(3c)을 보호하기 위한 것이다.
또한, 후술하는 세라믹제 오리피스 플레이트(4)에 접촉하는 감합용 돌출부(2b) 및 감합용 오목부(3b)의 저면은 전해 연마 등에 의해 소위 연마 경면으로 마무리되어 있다.
또한, 제 2 실시형태의 경우는 제 1 오리피스 베이스(2), 제 2 오리피스 베이스(3) 중 하류측에 위치하는 제 2 오리피스 베이스(3)는 그 외경이 상류측에 위치하는 제 1 오리피스 베이스(2)의 외경보다 대경으로 형성되어 있고, 하류측에 위치하는 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면의 외주 가장자리 부분이 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(1)의 시일면(3d)으로서의 기능을 하도록 되어 있다.
상기 제 2 실시형태에 있어서는 하류측에 위치하는 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 외경을 상류측에 위치하는 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)의 외경보다 대경으로 형성하고, 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면의 외주 가장자리 부분을 개스킷 일체형 오리피스 플레이트(1)의 시일면(3d)으로 하도록 하고 있지만 제 2 오리피스 베이스(3)의 외경을 제 1 오리피스 베이스(2)의 외경과 동경으로서 시일면(3d)을 생략하는 것도 가능하며, 상기 구성으로 한 것이 도 1 및 도 2에 나타낸 제 1 실시형태의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트이다.
세라믹제 오리피스 플레이트(4)는 지르코니아를 함유하는 세라믹재에 의해 극박의 원형판으로 형성되어 있고, 그 중심부에는 제 1 오리피스 베이스(2), 제 2 오리피스 베이스(3)의 통로(2a, 3a)에 연통되는 소망의 내경의 오리피스(도시 생략)가 형성되어 있다. 이 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 크기는 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 감합용 오목부(3b)의 소경 부분에 수용될 수 있는 크기로 설정되어 있다.
또한, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 형상은 원형이어도, 또는 다른 형상이어도 좋다.
또한, 본 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서는 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 두께를 500~1000㎛, 공경(오리피스 지름)을 10~500㎛로 함과 아울러 그 양 외표면은 래핑 연마 등에 의해 경면으로 연마 마무리되어 있고, 감합용 돌출부(2b)를 감합용 오목부(3b) 내에 6kN~10kN의 압입력으로 압입함으로써 감합용 돌출부(2b)와 감합용 오목부(3b) 사이에 협지되어 있다.
구체적으로는 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 감합용 오목부(3b) 내에 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 수용하고, 볼록형의 제 1 오리피스 베이스(2)의 감합용 돌출부(2b)를 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 감합용 오목부(3b) 내에 추력 약 9kN의 프레스기에 의해 압입해서 양 오리피스 베이스(2, 3)를 기밀상으로 일체화함으로써 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트가 형성되어 있다.
이 때, 감합용 돌출부(2b)의 외주면이 감합용 오목부(3b)의 내주면에 기밀상으로 밀접함과 아울러 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 양면이 제 1 오리피스 베이스(2)의 환상 돌기(2d')와 제 2 오리피스 베이스(3)의 환상 돌기(3f) 사이에서 협지됨으로써 양 오리피스 베이스(2, 3)의 내측 단면 사이에 세라믹제 오리피스 플레이트(4)가 삽착 유지되기 때문에 보다 양호한 시일성이 확보되게 된다. 또한, 오리피스 베이스(2)의 외주면에 있는 환상 돌기(2d)에 의해 기밀상으로 더 삽착 유지되게 된다.
도 5는 상기 제 2 실시형태에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)를 압력식 유량 제어 장치에 적용한 예를 나타내는 것이며, 상기 압력식 유량 제어 장치는 압전 소자 구동식 컨트롤 밸브(6)와, 컨트롤 밸브(6)의 보디(7)의 상류측에 볼트(도시 생략)에 의해 체결 고정되고, 보디(7)의 상류측의 유체 통로(7a)에 연통되는 입구측 유체 통로(8a)를 형성한 입구측 블록(8)과, 보디(7)와 입구측 블록(8) 사이에 삽입하여 양자 사이를 시일하는 개스킷형 필터(9)와, 컨트롤 밸브(6)의 보디(7)의 하류측에 볼트(도시 생략)에 의해 체결 고정되고, 보디(7)의 하류측의 유체 통로(7b)에 연통되는 출구측 유체 통로(10a)를 형성한 출구측 블록(10)과, 보디(7)와 출구측 블록(10) 사이에 삽입되어 양자 사이를 시일하는 유량 제어용의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)와, 컨트롤 밸브(6)의 보디(7)에 설치되어 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 상류측의 압력을 검출하는 압력 센서(11)와, 컨트롤 밸브(6)를 제어하는 제어 회로(12) 등으로 구성되어 있고, 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 상류측 압력에 의해 오리피스를 통과하는 유량을 연산하면서 컨트롤 밸브(6)의 개폐 조정을 하여 세라믹 오리피스 플레이트의 오리피스를 통과하는 유체 유량을 제어하는 것이다.
또한, 도 5에 나타낸 압력식 유량 제어 장치 그 자체는 공지이기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)는 컨트롤 밸브(6)의 보디(7)의 하류측 단면과 출구측 블록(10)의 상류측 단면에 형성된 오리피스 수납용 오목소(7c, 10b) 내에 수용되어 있고, 보디(7)와 출구측 블록(10)을 체결 고정함으로써 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)가 오리피스 수납용 오목소(7c, 10b) 내에 기밀하게 수용 고정되어 있다.
즉, 도 6에 나타내는 바와 같이 보디(7)의 하류측 단면에 형성한 오리피스 수납용 오목소(7c)는 내경이 도중에 변하는 단차의 오목소로 형성되어 있고, 오리피스 수납용 오목소(7c)의 내경이 작은 부분의 저면에는 제 1 오리피스 베이스(2)의 외측 단면에 형성한 시일면(2c)에 밀접 상태에서 박혀 시일되는 환상 돌기(7d)가 형성되어 있다. 또한, 오리피스 수납용 오목소(7c)의 내경이 큰 부분의 저면에는 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면에 형성한 시일면(3d)에 밀접 상태에서 박혀 시일되는 환상 돌기(7e)가 형성되어 있다.
또한, 출구측 블록(10)의 상류측 단면에 형성한 오리피스 수납용 오목소(10b)는 출구측 유체 통로(10a)의 입구측을 둘러싸는 환상의 오목소로 형성되어 있고, 상기 오리피스 수납용 오목소(10b)의 저면에는 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)에 형성한 원형의 오목소(3e)에 삽입되는 환상의 개스킷 프레싱용 돌출부(10c)가 형성되어 있다.
또한, 이 개스킷 프레싱용 돌출부(10c)의 단면에는 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 외측 단면에 형성한 시일면(3c)에 밀접 상태에서 박혀 시일되는 환상 돌기(10d)가 형성되어 있고, 이 개스킷 프레싱용 돌출부(10c)를 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 오목소(3e)에 삽입함으로써 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 얼라인먼트를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도 6에 있어서는 제 1 오리피스 베이스(2)의 시일면(2c)과 제 2 오리피스 베이스(3)의 시일면(3c)의 거리, 제 1 오리피스 베이스(2)의 시일면(2c)과 제 2 오리피스 베이스(3)의 시일면(3d)의 거리, 오리피스 베이스(3)의 시일면(3c)과 시일면(3d)의 거리, 보디(7)의 오리피스 수납용 오목소(7c)의 소내경부의 저면의 깊이 및 대내경부의 저면의 깊이, 오리피스 수납용 오목소(10b)의 저면의 개스킷 프레싱용 돌출부(10c)의 높이 등은 보디(7)와 출구측 블록(10)을 볼트로 체결 고정했을 때에 도 6에 있어서의 A면이 먼저 접하여 시일된 후, B면이 접하여 시일되도록 되어 있다.
또한, A면과 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 시일부의 리크량이 1×10-4 Pa·㎥/sec 이하로, 외부 리크가 되는 B면과 C면의 리크량이 1×10-10Pa·㎥/sec 이하가 되도록 각각 설정되어 있다.
[리크 시험]
우선, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)와 감합용 돌출부(2b) 등의 금속 단면 사이의 리크 특성을 주로 조사하기 위해서 리크 시험에 제공하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)로서 도 7(a)와 같은 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 제작했다.
즉, 상기 시험용의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 감합용 돌출부(2b)를 갖는 2개의 제 4 오리피스 베이스(B1) 및 제 5 오리피스 베이스(B2)와, 양 측면에 감합용 오목부(3b)를 각각 형성한 제 3 오리피스 베이스(A)와, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 조합해서 일체화함으로써 형성되어 있다. 구체적으로는 제 4, 제 5 오리피스 베이스(B1, B2)의 감합용 돌출부(2b, 2b)를 제 3 오리피스 베이스(A)의 양 측면의 감합용 오목부(3b, 3b) 내에 압입하고, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 양 측면을 감합용 돌출부(2b, 2b) 사이에서 협착함으로써 감합용 돌출부(2b, 2b) 사이에 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 기밀하게 유지함과 아울러 감합용 돌출부(2b)의 외주면과 감합용 오목부(3b)의 내주면 사이를 기밀하게 압접하는 구성으로 하고 있다.
또한, 도 7에 있어서 C는 리크 검출 구멍이며, 또한 시험용 오리피스의 양 외표면 사이의 전체 길이는 8.8㎜, 오리피스 베이스의 직경은 10㎜, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 직경 3.5㎜, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 두께 1.5㎜, 오리피스 지름은 100㎛로 설정되어 있다.
또한, 도 7에 있어서의 2d, 2d'는 감합용 돌출부(2b)의 외주면에 형성된 환상 돌기이며, 감합용 돌출부(2b)를 감합용 오목부(3b) 내에 압입했을 때에 환상 돌기(2d)는 감합용 돌출부(2b)의 외주면과 감합용 오목부(3b)의 내주면 사이의 기밀성을, 또한 환상 돌기(2d')는 감합용 돌출부(2b)의 단면과 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 측면 사이의 기밀성을 각각 높이는 작용을 한다.
또한, 도 7의 리크 시험용의 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 제작할 때에는 제 4, 제 5 오리피스 베이스(B1, B2)의 감합용 돌출부(2b) 및 제 3 오리피스 베이스(A)의 감합용 오목부(3b)의 형태는 도 1 내지 도 4의 경우와 동일하게 하고, 또한 감합용 돌출부(2b)를 감합용 오목부(3b) 내에 압입하는 추력을 7kN, 8kN, 9kN으로 한 3종류의 리크 시험용 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 작성했다.
이어서, 도 8에 나타내는 바와 같이 리크 시험용 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 리크 검사 툴(L)에 세팅하고, 리크 검사 툴(L)의 볼트 체결 기구(도시 생략)를 조정함으로써 리크 시험용 개스킷 일체형 오리피스 플레이트에 추가하는 볼트 체결 토크를 변화시키고, 각 볼트 체결 토크에 있어서의 각 리크 검출 구멍으로부터의 리크 레벨을 측정했다.
하기 표 1은 리크 시험의 결과를 나타내는 것이며, 볼트 체결 토크(kgf·㎝)를 증가시켜도 리크 레벨은 모두 10-5Pa·㎥/sec~10-8Pa·㎥/sec 정도가 되고, 또한 리크 시험용 개스킷 일체형 오리피스 플레이트의 리크 레벨이 불안정하며, 실용에 제공하는 것이 불가능한 것이 판명되었다.
또한, 오리피스 베이스(B)의 감합용 돌출부(2b)나 오리피스 베이스(A)의 감합용 오목부(3b)의 내·외표면이나 세라믹제 오리피스 플레이트(4)와 접촉하는 단면은 정밀 기계 가공에 의해 표면 러프니스가 경면 연마의 레벨로 마무리되어 있고, 또한 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 외표면도 정밀 연마 가공에 의해 표면 러프니스가 경면 연마의 레벨로 마무리되어 있다.
Figure 112015040800260-pct00001
이어서 리크 레벨이 높은 원인을 찾기 위해 시험에 제공한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트를 분해하고, 시일 부분을 마이크로스코프에 의해 확대 관찰함과 아울러 SEM 관찰도 아울러 행하고, 그 결과로부터 제 3 오리피스 베이스(A)의 감합용 돌출부(2b)나 제 4, 제 5 오리피스 베이스(B1, B2)의 감합용 오목부(3b)의 연마 정밀도가 낮은 것, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 외표면의 연마 정밀도가 낮은 것, 및 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 연마면에 소재 함몰부가 존재하는 것 등이 리크 레벨이 높은 주원인인 것을 찾아냈다.
도 9 및 도 10은 세라믹제 오리피스 플레이트(4)에 접촉하는 제 3 오리피스 베이스(A)의 감합용 돌출부(2b)의 단면 및 제 4, 제 5 오리피스 베이스(B1, B2)의 감합용 오목부(3b)의 저면을 나타내는 것이며, 모두 단면의 연마 불량이 고 리크 레벨의 원인인 것이 판명되었다.
또한, 도 11 및 도 12는 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 외표면의 상태를 나타내는 것이며, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)에 처음부터 존재하는 큰 재료 함몰부가 고 리크 레벨의 원인인 것이 판명되었다. 또한, 이 재료 함몰부는 도 12로부터도 밝혀진 바와 같이 상당히 깊은 것이며, 세라믹제 오리피스 플레이트(4)의 외표면의 연마 정밀도를 높여도 완전히 제거되는 것이 곤란한 것이 다수 존재하는 것이 판명되었다.
그래서, 본 발명의 발명자 등은 제 1 오리피스 베이스(2)의 감합용 돌출부(2b)나 제 2 오리피스 베이스(3)의 감합용 오목부(3b)의 내·외표면을 전해 연마 등에 의해 경면으로 마무리함과 아울러 세라믹제 오리피스 플레이트(4)는 래핑 연마 등에 의해 그 외표면을 경면으로 한 후, 또한 마이크로스코프 등에 의한 확대 관찰에 의해 재료 함몰부의 존부를 확인하여 재료 함몰부가 없는 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 선별 사용하는 것으로 했다. 도 13은 확대 관찰에 의해 재료 함몰부의 존부를 확인한 후의 선별된 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 나타내는 것이다.
하기 표 2는 상기한 바와 같이 해서 경면 연마를 한 제 1, 제 2 오리피스 베이스(2, 3) 및 경면 연마와 재료 함몰부의 유무를 선별한 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 사용해서 제작한 시험용 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트에 대한 리크 시험의 결과를 나타내는 것이다.
또한, 시험에 제공한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는 3종류이며, 어느 압입력에 의해 세라믹제 오리피스 플레이트(4)를 끼워 넣어 고정한 것이다.
Figure 112015040800260-pct00002
표 2로부터도 밝혀진 바와 같이 어느 시험용 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트에 있어서도 리크 레벨이 안정되어 있고, 또한 리크 레벨 자체가 허용되는 범위 내에 있어 실용에 제공하는 것이 가능한 것이 판명되었다.
[제 3 실시형태]
도 14 및 도 15는 본원 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트의 제 3 실시형태를 나타내는 것이며, 중간 오리피스 베이스(5)를 사용하고 있 점만이 도 1 내지 도 4에 나타낸 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트와 다른 것뿐이며, 그 외의 구성은 거의 동일하다.
상기 제 3 실시형태에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)는 중심부에 관통상의 통로(2a)를 갖고, 내측 단면에 감합용 돌출부(2b)를 구비한 제 1 오리피스 베이스(2)와, 중심부에 관통상의 통로(3a)를 갖고, 내측 단면에 감합용 오목부(3b)를 구비한 제 2 오리피스 베이스(3)와, 중심부에 관통상의 통로(5a)를 갖고, 일단면에 감합용 오목부(5b)를 구비하고 있음과 아울러 타단면에 감합용 돌출부(5c)를 구비한 중간 오리피스 베이스(5)와, 중심부에 오리피스(도시 생략)를 형성한 소 유량용 및 대 유량용의 2매의 제 1 및 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트(4', 4")로 구성되어 있고, 제 1 오리피스 베이스(2)와 중간 오리피스 베이스(5)와 제 2 오리피스 베이스(3)를 조합해서 제 1 오리피스 베이스(2)와 중간 오리피스 베이스(5) 사이 및 제 2 오리피스 베이스(3)와 중간 오리피스 베이스(5)의 사이에 제 1 및 제 2 오리피스 플레이트(4', 4")를 각각 기밀상으로 삽착함과 아울러 양 제 1, 제 2 오리피스 베이스(2, 3)의 외측 단면 및 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면을 각각 시일면(2c, 3c, 3d)으로 해서 양 제 1, 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트(4', 4")의 시일부로부터의 외부로의 리크를 방지할 수 있게 한 것이다. 또한, 도 15에 있어서 2d', 3f 및 5f는 환상 돌기이다.
또한, 이 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)는 중간 오리피스 베이스(5)에 상기 중간 오리피스 베이스(5)의 통로(5a)에 분기상으로 연통되는 분류 통로(5d)를 형성하고, 제 1 오리피스 베이스(2)와 중간 오리피스 베이스(5) 사이에 소 유량용의 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트(4')를 기밀상으로 삽착함과 아울러 제 2 오리피스 베이스(3)와 중간 오리피스 베이스(5) 사이에 대 유량용의 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트(4")를 삽착함으로써 복수의 유량 조정 범위를 갖는 구성으로 한 것이다.
구체적으로는 제 1 오리피스 베이스(2)는 도 15에 나타내는 바와 같이 스테인레스재(SUS316L-P(W 멜트))에 의해 종단면 형상이 짧은 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 그 중심부에는 내주면이 단차로 형성된 관통상의 통로(2a)가 형성되어 있다.
또한, 제 1 오리피스 베이스(2)의 내측 단면(중간 오리피스 베이스(5)에 대향하는 단면)에는 외주면이 단차로 형성된 통 형상의 감합용 돌출부(2b)가 통로(2a)와 동심상으로 돌출 형성되어 있다. 이 감합용 돌출부(2b)의 대경측의 외주면 및 감합용 돌출부(2b)의 단면에는 중간 오리피스 베이스(5)와의 조합 시에 시일 기능을 발휘하는 환상 돌기(2d, 2d')가 각각 형성되어 있다. 또한, 제 1 오리피스 베이스(2)는 환상으로 형성된 외측 단면이 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 시일면(2c)으로서의 기능을 하도록 되어 있다.
제 2 오리피스 베이스(3)는 도 15에 나타내는 바와 같이 스테인레스재(SUS316L-P(W 멜트))에 의해 종단면 형상이 오목형인 두꺼운 원반상으로 형성되어 있고, 그 중심부에는 관통상의 통로(3a)가 형성되어 있다.
또한, 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 내측 단면에는 중간 오리피스 베이스(5)의 감합용 돌출부(5c)가 기밀상으로 감합되는 감합용 오목부(3b)가 통로(3a)와 동심상으로 형성되어 있다. 이 감합용 오목부(3b)의 내주면은 중간 오리피스 베이스(5)의 감합용 돌출부(5c)가 기밀상으로 감합되도록 단차의 내주면에 형성되어 있다.
또한, 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 외측 단면에는 원형의 오목소(3e)가 통로(3a)와 동심상으로 형성되어 있고, 오목형의 제 2 오리피스 베이스(3)의 외측 단면에 형성한 오목소(3e)의 저면이 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 시일면(3c)으로서의 기능을 하도록 되어 있다. 상기 오목소(3e)는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트(1)의 얼라인먼트(축심 맞춤)를 용이하게 함과 아울러 시일면(3c)을 보호하기 위한 것이다.
상기 중간 오리피스 베이스(5)는 도 15에 나타내는 바와 같이 스테인레스재(SUS316L-P(W 멜트))에 의해 제 1 오리피스 베이스(2)의 외경과 동일한 지름의 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 그 중심부에는 제 1 오리피스 베이스(2)의 통로(2a) 및 제 2 오리피스 베이스(3)의 통로(3a)에 연통되는 관통상의 통로(5a)가 형성되어 있다.
또한, 중간 오리피스 베이스(5)의 일단면에는 제 1 오리피스 베이스(2)의 감합용 돌출부(2b)가 기밀상으로 감합되는 감합용 오목부(5b)가 통로(5a)와 동심상으로 형성되어 있다. 이 감합용 오목부(5b)의 내주면은 제 1 오리피스 베이스(2)의 감합용 돌출부(2b)가 기밀상으로 감합되도록 단차의 내주면에 형성되어 있다.
또한, 중간 오리피스 베이스(5)의 타단면에는 제 2 오리피스 베이스(3)의 감합용 오목부(3b)에 기밀상으로 감합되는 외주면이 단차로 형성된 통 형상의 감합용 돌출부(5c)가 통로(5a)와 동심상으로 돌출 형성되어 있다. 이 감합용 돌출부(5c)의 대경측의 외주면 및 감합용 돌출부(5c)의 단면에는 제 2 오리피스 베이스(3)와의 조합 시에 시일 기능을 발휘하는 환상 돌기(5e, 5e')가 각각 형성되어 있다.
추가해서, 중간 오리피스 베이스(5)의 둘레벽 부부에는 중간 오리피스 베이스(5)의 통로(5a)에 분기상으로 연통되는 분류 통로(5d)가 형성되어 있다.
상기 소 유량용 및 대 유량용의 제 1, 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트(4', 4")는 제 1 및 제 2 실시형태의 경우와 동일한 재질을 사용하여 동일한 형태로 형성되어 있는 것은 물론이며, 양 제 1, 제 2 오리피스 플레이트(4', 4")의 외관 형상은 원형이어도, 또는 다른 형상이어도 좋다.
상기 본 발명에 의한 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는 세라믹제 오리피스 플레이트를 사용하고 있기 때문에 내식성이 우수하고, 부식성 가스 관로 등에 사용한 경우도 안정된 유량 제어 특성 등을 발휘할 수 있는 데다가 세라믹제 오리피스 플레이트와 금속 단면 사이의 기밀성도 실용에 충분히 견딜 만큼의 시일 레벨을 확보할 수 있어 우수한 실용적 효용을 발휘하는 것이다.
본원 발명은 압력식 유량 제어 장치뿐만 아니라 부식성 유체를 취급하는 모든 관로나 기기류에 사용할 수 있는 것이다.
1 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트
2 제 1 오리피스 베이스
2a 오리피스 베이스의 통로
2b 오리피스 베이스의 감합용 돌출부
2c 오리피스 베이스의 시일면
2d 환상 돌기
2d' 환상 돌기
3 제 2 오리피스 베이스
3a 오리피스 베이스의 통로
3b 오리피스 베이스의 감합용 오목부
3c 오리피스 베이스의 시일면
3d 오리피스 베이스의 시일면
3e 오목부
3f 환상 돌기
4 세라믹제 오리피스 플레이트
4' 소 유량용의 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트
4" 대 유량용의 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트
5 중간 오리피스 베이스
5a 중간 오리피스 베이스의 통로
5b 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부
5c 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부
5d 중간 오리피스 베이스의 분류 통로
5e 환상 돌기
5e' 환상 돌기
5f 환상 돌기
6 컨트롤 밸브
7 컨트롤 밸브의 보디
7a 유체 통로
7b 유체 통로
7c 오리피스 수납 오목소
7d 환상 돌기
7e 환상 돌기
8 입구 블록
9 필터
10 출구 블록
10a 통로
10b 오리피스 수납용 오목소
10c 개스킷 프레싱용 돌출부
10d 환상 돌기
11 압력 센서
12 제어 회로
A 제 3 오리피스 베이스
B1 제 4 오리피스 베이스
B2 제 5 오리피스 베이스
C 리크 검출 구멍
D 리크 검출 구멍
E 리크 검출 구멍
L 리크 검사 툴

Claims (15)

  1. 가스의 유량 제어를 행하는 데에 이용하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트로서, 상기 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는, 감합용 돌출부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 설치한 스테인레스재제의 제 1 오리피스 베이스와, 감합용 오목부를 구비하고 또한 중심부에 상기 제 1 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 관통상의 통로를 설치한 스테인레스재제의 제 2 오리피스 베이스를 조합하고, 상기 제 1 오리피스 베이스와 상기 제 2 오리피스 베이스의 단면 사이에 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착함과 아울러 상기 제 1 오리피스 베이스 및 상기 제 2 오리피스 베이스 각각의 외측 단면을 개스킷의 시일면으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스 중 일방의 오리피스 베이스의 외경을 타방의 오리피스 베이스의 외경보다 대경으로 함과 아울러 상기 일방의 오리피스 베이스의 내측 단면의 외주 가장자리 부분을 시일면으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 상기 제 1 오리피스 베이스의 통로 및 상기 제 2 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 오리피스를 중심에 갖고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 하고, 그 두께를 500~1000㎛, 공경을 10~500㎛로 함과 아울러 상기 감합용 돌출부를 상기 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 감합용 돌출부와 상기 감합용 오목부 사이에 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    원형상의 상기 세라믹제 오리피스 플레이트의 양면을 연마 경면으로 함과 아울러 그 세라믹제 오리피스 플레이트에 접촉하는 상기 감합용 돌출부 및 상기 감합용 오목부의 접촉면을 연마 경면으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  6. 가스의 유량 제어를 행하는 데에 이용하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트로서, 상기 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는, 내측 단면에 감합용 돌출부를 구비하고 중심부에 관통상의 통로를 갖는 스테인렌스재제의 제 1 오리피스 베이스와, 내측 단면에 감합용 오목부를 구비하고 중심부에 관통상의 통로를 갖는 스테인레스재제의 제 2 오리피스 베이스와, 중심부에 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 관통상의 통로를 갖고, 일단면에 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부가 기밀상으로 감합되는 감합용 오목부를 구비함과 아울러 타단면에 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부에 기밀상으로 감합되는 감합용 돌출부를 구비한 스테인렌스재제의 중간 오리피스 베이스와, 상기 제 1 오리피스 베이스와 상기 중간 오리피스 베이스 사이에 기밀상으로 삽착되어 중심부에 오리피스가 형성된 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트와, 상기 중간 오리피스 베이스와 상기 제 2 오리피스 베이스 사이에 기밀상으로 삽착되어 중심부에 오리피스가 형성된 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 구비하고, 유체 통로에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스의 외측 단면을 각각 시일면으로 함과 아울러 상기 제 1 및 제 2 오리피스 베이스 중 일방의 오리피스 베이스의 외경을 타방의 오리피스 베이스 및 상기 중간 오리피스 베이스의 외경보다 대경으로 해서 상기 일방의 오리피스 베이스의 내측 단면의 외주 가장자리 부분을 시일면으로 하고, 또한 상기 중간 오리피스 베이스에 상기 중간 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 분류 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트를 중심부에 상기 제 1 오리피스 베이스의 통로 및 상기 중간 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 오리피스를 갖고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 중심부에 상기 중간 오리피스 베이스의 통로 및 오목형의 상기 제 2 오리피스 베이스의 통로에 연통되는 오리피스를 갖고, 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 오목형의 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트를 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 하고, 그 두께를 500~1000㎛, 공경을 10~500㎛로 함과 아울러 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부를 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 상기 제 1 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 하고, 그 두께를 500~1000㎛, 공경을 10~500㎛로 함과 아울러 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부를 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 중간 오리피스 베이스의 감합용 돌출부와 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부 사이에 상기 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 오리피스 플레이트 중 상류측에 위치하는 오리피스 플레이트의 오리피스를 하류측에 위치하는 오리피스 플레이트의 오리피스보다 소경으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  12. 제 6 항에 있어서,
    원형상의 상기 제 1 및 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트 각각의 양면을 연마 경면으로 함과 아울러 그 제 1 및 제 2 세라믹제 오리피스 플레이트에 접촉하는 상기 제 1 오리피스 베이스의 감합용 돌출부 및 상기 제 2 오리피스 베이스의 감합용 오목부의 접촉면을 연마 경면으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  13. 가스의 유량 제어를 행하는 데에 이용하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트로서, 상기 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트는, 양 측면에 감합용 오목부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 갖는 스테인렌스재제의 제 3 오리피스 베이스와, 감합용 돌출부를 구비하고 또한 중심부에 관통상의 통로를 가짐과 아울러 상기 양 감합용 오목부 내에 대향상으로 삽입하는 스테인렌스재제의 제 4 오리피스 베이스 및 제 5 오리피스 베이스와, 상기 제 3 오리피스 베이스의 통로 내에 장착한 세라믹제 오리피스 플레이트를 구비하고, 상기 감합용 오목부 내에 압입한 상기 제 4 및 제 5 오리피스 베이스의 선단면 사이에서 상기 제 3 오리피스 베이스의 통로 내에 장착한 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 협착함과 아울러 상기 제 4 및 제 5 오리피스 베이스의 외측 단면을 개스킷의 시일면으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 4 및 제 5 오리피스 베이스의 상기 감합용 돌출부의 외주면에 환상 돌기를 형성함과 아울러 상기 감합용 돌출부의 선단면에 환상 돌기를 형성하고, 상기 감합용 돌출부의 외주면의 환상 돌기에 의해 상기 감합용 돌출부와 상기 감합용 오목부 사이의 기밀성을 높임과 아울러 상기 감합용 돌출부의 선단면의 환상 돌기에 의해 상기 감합용 돌출부와 상기 세라믹제 오리피스 플레이트 사이의 기밀성을 높이는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 두꺼운 원반상의 지르코니아를 함유하는 세라믹제로 함과 아울러 상기 양 감합용 돌출부를 상기 양 감합용 오목부 내에 6~10kN의 압입력에 의해 압입하고, 상기 양 감합용 돌출부의 선단면 사이에 상기 세라믹제 오리피스 플레이트를 기밀상으로 삽착한 것을 특징으로 하는 개스킷 일체형 세라믹 오리피스 플레이트.
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