KR101936189B1 - 압력 균형화 밸브 - Google Patents

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Abstract

개시된 실시예는 기존의 설계와 연관된 하나 이상의 문제를 해결하는 압력 균형 밸브를 포함한다. 예를 들어, 일실시예에서, 압력 균형화 밸브 조립체가 개시되며, 이것은 입구 포트와 출구 포트 사이에 누출 경로를 밀봉하지 않도록 구성된 저렴한 마찰 없는 조립체를 제공한다. 그 대신, 이러한 누출 경로는 입구로부터 출구로의 흐름을 발생시키고 제한하기 위해 압력 강하에 대한 한정된 영역을 제공하도록 작은 각도로 좁아지는 플런저 및 정밀한 구멍의 고리를 통해 최소화된다.

Description

압력 균형화 밸브{PRESSURE BALANCED VALVE}
본 발명은 일반적으로 유체 흐름을 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로, 압력 균형화 밸브(pressure balanced valve)에 관한 것이다.
많은 산업 프로세스들은 다양한 유체 처리의 정밀한 제어를 요구한다. 예를 들어, 반도체 산업에서, 유량 제어기(mass flow controller)는 프로세스 챔버에 도입되는 프로세스 유체의 양을 정밀하게 측정하고 제어하는데 사용된다. 유체라는 용어는 본 명세서에서 흐를 수 있는 임의의 상태에서의 임의의 유형의 물체를 설명하는데 사용된다. 유체라는 용어는, 제어된 흐름이 중요할 수 있는 물체 또는 요소의 임의의 조합을 포함하는 액체, 가스 및 슬러리(slurries)에 적용되는 것이 이해될 것이다.
유량 제어기의 일체부는 밸브이며, 밸브는 다양한 통로를 개방하고, 차단하거나, 부분적으로 막음으로서 유체의 흐름을 조절하고, 향하게 하거나, 제어한다. 하나의 그러한 밸브는 직동 솔레노이드 밸브(direct acting solenoid valve)이며, 이 밸브는 우수한 해결책을 제공하고, 저렴하고, 낮은 전력, 고속 동작 및 작은 크기를 제공한다. 솔레노이드 밸브가 낮은 흐름에 대해 양호하게 작용하지만, 이러한 솔레노이드 밸브는 일반적으로 분당 약 100 표준 리터(slpm)보다 큰 흐름을 제어하도록 적용될 때 문제가 생긴다. 이러한 문제는, 계량 오리피스(metering orifice) 양단의 압력이 솔레노이드 풀링력(pulling force)의 상당한 부분이 되고 밸브 성능을 달성할 때 발생한다.
상기 문제를 해결하기 위해, 개시된 실시예는 더 큰 오리피스 직경에 대해 적절한 밸브 성능을 달성하기 위해 압력 강하 힘을 제거하거나 감소시키는 압력 균형화 밸브를 포함한다.
개시된 실시예는 제 1 포트와 제 2 포트를 연결하는 통로를 갖는 바디를 포함하는 압력 균형화 밸브 조립체를 포함한다. 압력 균형화 밸브 조립체는 고리형 오리피스 내에 위치된 고리형 플런저를 갖는다. 고리형 플런저는 제 1 포트와 제 2 포트 사이의 통로를 차단하고 개방하기 위해 밸브 시트를 이동시키도록 구성된다. 압력 균형화 통로는 고리형 플런저 내에 위치되고, 제 1 압력을 제 1 포트로부터 플런저 스템 공동(cavity)으로 전달하도록 구성된다. 압력 균형화 밸브 조립체는 고리형 플런저와 고리형 오리피스 사이에 위치된 흐름경로를 포함한다. 흐름경로는 제 2 포트와 연관된 제 2 압력을 갖는 제 2 공동과 플런저 스템 공동 사이에 압력 강하 통로를 제공한다.
개시된 실시예는 또한 유량 제어기를 포함한다. 유량 제어기는 전술한 압력 균형화 밸브 조립체의 제 1 포트에 연결된 흐름 경로를 포함한다. 유량 제어기는 또한 흐름 경로를 통과하는 흐름을 감지하기 위한 흐름 센서 조립체와; 원하는 흐름율을 수신하고, 흐름 센서 조립체로부터 흐름의 표시(indication)를 수신하고, 흐름 경로를 통과하는 실제 흐름율을 결정하고, 유체 흐름을 조절하기 위해 밸브 조립체를 제어하도록 프로그래밍된 제어 디바이스를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 본 명세서에 참고용으로 병합되는 첨부된 도면들을 참조하여 아래에 더 구체적으로 설명된다.
본 발명은 개시된 실시예는 더 큰 오리피스 직경에 대해 적절한 밸브 성능을 달성하기 위해 압력 강하 힘을 제거하거나 감소시키는 압력 균형화 밸브에 효과적이다.
도 1은 기존의 직동 솔레노이드 밸브의 계량 부분을 도시한 도면.
도 2는 일실시예에 따라 압력 균형 밸브의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 압력 균형 밸브의 부분을 분해하여 도시한 단면도.
도 4는, 개시된 실시예에 따른 압력 균형 밸브가 그 안에 병합될 수 있는 유량 제어기의 일례를 도시한 도면.
개시된 실시예는 기존의 설계와 연관된 문제를 제거하는 압력 균형 밸브를 생성하기 위한 장치 및 방법을 포함한다. 개시된 실시예는, 가르침이 본 명세서에 완전히 병합되는 미국 특허 공보 20110191038 및 미국 특허 6343617에 개시된 유량 제어기와 같지만 여기에 한정되지 않는 유량 제어기와 함께 이용될 수 있다.
개시된 실시예 및 장점은 도면의 도 1 내지 도 4를 참조하여 가장 잘 이해되고, 유사한 도면 부호는 여러 도면들의 유사한 대응 부분에 사용된다. 개시된 실시예의 다른 특징 및 장점은 다음의 도면 및 상세한 설명의 검토시 당업자에게 명백해질 것이다. 모든 그러한 추가 특징 및 장점이 개시된 실시예의 범주 내에 포함된다는 것이 의도된다. 더욱이, 예시된 도면은 단지 예시에 불과하고, 상이한 실시예가 구현될 수 있는 환경, 구조, 설계 또는 프로세스에 관해 임의의 제한을 주장하거나 암시하도록 의도되지 않는다.
도 1은 종래의 직동 솔레노이드 밸브(100)의 계량 부분을 도시한다. 일반적으로, 유체 흐름은 도 1에 도시된 바와 같이 시트(110)와 오리피스 랜드(orifice land)(120) 사이에서 방사상으로 오리피스 구멍을 통과하도록 향하게 된다. 밸브(100)가 차단(제로 전류)될 때, 플런저(105)는 흐름 경로를 밀봉하기 위해 시트(110)가 오리피스 랜드(120)와 접촉하도록 한다. 입구 압력(Pinlet)은 밸브(100)를 차단하도록 작용하는 하향력(downward force)을 생성하고, 출구 압력(Poutlet)은 대항하는 상향력(upward force)을 생성한다. 이들 2가지 힘들 사이의 차이는 압력 강하력(Fdp)으로 언급되고, 솔레노이드의 상향의 잡아당김에 대항하는 하향력이다. 하향력은 다음의 수학식: Fdp = (Pinlet - Poutlet) * 오리피스의 영역(Aorifice)으로 계산될 수 있다. 하향 작용 압력 강화력은 자기 솔레노이드 상향력에 대항하고, 밸브(100)를 개방하도록 극복되어야 한다.
표 1은 다양한 압력 강하 및 오리피스 직경에서 압력 강하력의 크기를 나타낸다.
Figure 112013113347478-pct00001
0.062“보다 작은 오리피스 직경에 대해, 압력 강하력은 표 1에 도시된 바와 같이 밸브(100) 성능에 거의 영향을 미치지 않는다. 압력 강하력은 .125보다 더 큰 오리피스 직경에 대해 상당하고, 더 높은 밸브 동작 전류를 야기할 것이다. 100 slpm 질소보다 높은 흐름율은 일반적으로 .125 인치보다 더 큰 오리피스 직경을 요구하고, 압력 강하력은 밸브(100) 성능을 저하시키는데 있어서 중요한 인자가 된다.
그러므로, 압력 강하력은, 낮은 전류 솔레노이드(150 ma 미만)가 압력 불균형 힘을 극복하기 위해 필요한 풀링력을 제공하지 않기 때문에 더 큰 오리피스 직경에 대한 적절한 밸브 성능을 달성하도록 제거되거나 감소되어야 한다.
압력 강하력을 제거하거나 감소시키는 하나의 현재의 방식은 밸브 시트를 통해 압력을 플런저/스템 공동으로 빠져 들게(bleeding) 하는 것이다. 이것은 압력 강하력의 균형을 맞추기 위해 오리피스 주위에 흐름 경로를 생성한다. 하지만, 이 방법을 이용하는 기존의 압력 균형화 밸브 설계는 슬라이딩 O-링 또는 제거가능한 금속 벨로우(bellow)를 가지고 출구 포트로부터 입구 포트를 밀봉하도록 구성된다. O-링 밀봉된 설계는 압력 강하력의 균형을 맞추고; 하지만, 방사상 밀봉된 O-링은 이동하는 솔레노이드 전기자(armature)에 상당한 양의 마찰을 가한다. 이러한 마찰은 변조 솔레노이드 밸브에 대해 수용가능하지 않다. 금속 벨로우 해법이 슬라이딩 O-링에 의해 야기된 마찰을 발생시키지 않지만, 이러한 해법은 추가된 물질 및 노동 비용으로 인해 더 비용이 많이 든다.
따라서, 개시된 실시예는 기존의 설계와 연관된 문제를 제거하는 압력 균형 밸브를 생성하는 새로운 장치 및 방법을 제공하려는 것이다. 예를 들어, 도 2를 참조하여, 일실시예에 따라 압력 균형 밸브(200)의 단면이 도시된다. 이 실시예에서, 압력 균형 밸브(200)는 현재 설계(즉, 어떠한 슬라이딩 O-링 또는 금속 벨로우도 없음)에서 구현된 바와 같이 입구 포트와 출구 포트 사이에 누출 경로를 밀봉하지 않도록 구성되어, 저렴한 마찰 없는 조립체를 생성한다. 그 대신, 추가로 설명되는 바와 같이, 일실시예에서, 압력 균형 밸브(200)는 입구로부터 출구로의 흐름을 발생시키고 제한시키기 위해 압력 강하에 대한 한정된 영역을 생성하기 위한 작은 각도(예를 들어, 3도 미만)의 좁아지는(tapered) 플런저를 구현한다.
더 명백한 예시를 제공하기 위해, 도 3은 압력 균형 밸브(200)의 섹션(220)의 분해도를 제공한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압력 균형 밸브(200)는 완전히 차단된 위치에 있고, 입구와 출구 사이의 흐름이 제한된다. 압력 균형 밸브(200)는 솔레노이드 코일 하우징(210) 및 솔레노이드 플런저(212)를 포함한다. 솔레노이드 코일 하우징(210)은 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 솔레노이드 코일을 수용하고, 이것은 솔레노이드 플런저(212)가 솔레노이드 코일 상의 전류에 반응하여 이동하도록 한다. 솔레노이드 플런저(212)는 스레드(thread)를 통해 좁아지는 고리형 플런저(214)에 부착된다. 좁아지는 고리형 플런저(214)는 솔레노이드 플런저(212)의 이동에 따라 상승되거나 하강된다. 솔레노이드 플런저(212)의 대항 단부들 상에서, 좁아지는 고리형 플런저(214)는 적어도 메인 오리피스(222)의 크기를 갖는 밸브 시트(216)에 부착된다. 입구와 출구 사이의 유체 흐름은 메인 오리피스(222)로부터 밸브 시트(216)를 상승시키거나 하강함으로써 조절된다.
이러한 특정한 실시예에서, 압력 균형 밸브(200)의 입구 및 출구는 도 1의 종래의 직동 솔레노이드 밸브(100)에 도시된 입구 및 출구 위치보다 반전된 위치에 있어서, 입구 및 출구 압력을 반전시킨다. 이에 따라, 이 실시예에서, 입력 압력은 밸브를 개방하도록 작용하는 상향력을 생성한다. 하지만, 이러한 힘은 고리형 오리피스(224)에 대한 메인 오리피스(222)의 영역의 비율에 따라 위 또는 아래일 수 있다.
개시된 실시예에 따라, 압력 강하력은 흐름의 화살표로 도 3에 도시된 바와 같이, 입구 압력을 밸브 시트(216)를 통해 플런저/스템 공동(240)으로 빠져 들게 함으로써 최소화되거나 제거될 수 있다. 입구와 출구 사이의 누출 경로는 밀봉되지 않고, 좁아지는 고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이에 생성된 얇은 흐름경로(230)를 통해 제어된다. 흐름경로(230)의 기능은, 밸브(200)가 차단된 위치에 있을 때 입구로부터 출구로의 흐름을 발생하고 제한하기 위해 압력 강하에 대한 한정된 영역을 제공하는 것이다. 압력 균형화를 달성하기 위해, 좁아지는 고리형 플런저(214)의 직경은 메인 오리피스(222)의 직경과 동등한 크기를 갖는다. 밸브가 완전히 차단된 위치에 있을 때, 좁아지는 고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이에 생성된 흐름경로(230)는 규격을 통해 디바이스 누출보다 적은 값으로 누출 흐름을 제한하도록 최소화된다. 몇몇 실시예에서, 좁아지는 고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이의 흐름경로(230)의 크기는 약 0.0001“이다.
도시된 실시예에서, 좁아지고 각지는 것은 좁아지는 고리형 플런저(214)의 각도에 의해 생성된다. 대안적으로, 다른 실시예에서, 좁아지지 않는 고리형 플런저가 이용될 수 있고, 좁아지는 각도는 흐름경로 자체를 좁아지게 함으로써 생성된다. 여전이, 다른 실시예에서, 고리형 플런저 및 흐름경로는 좁아지지 않을 수 있고, 압력 강하가 발생할 한정된 영역을 제공하도록 충분한 크기를 갖는다.
일실시예에서, 밸브 시트(216)를 통한 배출 영역(232)은 흐름경로(230)의 영역보다 충분히 더 큰 크기를 가져, 밸브 시트(216)를 통해 빠져 드는 압력은 입구 압력과 동등하게 남아있다.
추가로, 특정 실시예에서, 좁아지는 고리형 플런저(214)는 고리형 오리피스(224) 내에 중심을 두고, 양단부 상에 유연한 플랫 가이드 스프링(234)으로 고정된다. 이들 스프링은 솔레노이드 풀링력에 대항력을 제공하고, 좁아지는 고리형 플런저(214)가 고리형 오리피스(224)와 접촉하는 것을 방지한다.
밸브(200)는 금속 또는 탄성 외부 밀봉부(238)와 함께 구성될 수 있다. 밸브 시트(216)는 테트라플루오로에틸렌(TFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTF), 엘라스토머, 플라스틱, 금속, 또는 다른 적합한 물질로 만들어질 수 있다. 메인 오리피스(222)의 크기/직경은 제품의 흐름, 압력 및 가스 규격에 걸쳐 최적의 성능을 달성하도록 변경될 수 있다. 하지만, 바람직한 실시예에서, 메인 오리피스(222) 및 좁아지는 고리형 플런저(214)는 최적의 압력 균형화를 유지하도록 동등한 영역을 갖는다.
도 4는, 밸브 균형 밸브(200)가 그 안에 병합될 수 있는 유량 제어기(MFC)(400)의 일례를 도시한다. 유량 제어기(400)는, MFC의 구성요소가 장착되는 플랫폼인 블록(410)을 포함한다. 유량 제어기(400)의 구성요소는 입구 포트(420), 출구 포트(430), 흐름 센서/계량기, 및 압력 균형 밸브(200)와 같지만 여기에 한정되지 않는 유체의 흐름을 제어하기 위해 이용되는 제어 밸브를 포함한다.
도시된 실시예에서, 유량 제어기(400)는 열 유량 계량기(440)를 이용한다. 열 유량 계량기(440)는 일반적으로 대량의 유체가 흐르는 바이패스(bypass)(442)와, 유체의 더 적은 부분이 흐르는 열 흐름 센서(446)를 포함한다. 열 흐름 센서(446)는 장착 플레이트 또는 베이스(408) 상에 장착된 센서 하우징(402){도시된 부분은 센서(446)를 도시하도록 제거됨} 내에 포함된다. 센서(446)는 일반적으로 모세관 튜브로 언급된 작은 직경의 튜브이고, 센서 입구 부분(446A), 센서 출구 부분(446B), 및 2개의 저항성 코일 또는 권선(447 및 448)이 그 주위에 배치되는 센서 측정 부분(446C)을 갖는다. 동작시, 전류는 센서 측정 부분(446C)과 열 접촉하는 2개의 저항성 권선(447 및 448)에 제공된다. 저항성 권선(447 및 448)에서의 전류는 바이패스(442)를 통해 흐르는 유체의 온도보다 높은 온도로 측정 부분(446)에 흐르는 유체를 가열한다. 권선(447 및 448)의 저항은 온도에 따라 변한다. 유체가 센서 도관을 통해 흐를 때, 열은 상류 저항(447)으로부터 하류 저항(448)으로 전달되고, 온도차는 센서를 통해 유량율에 비례한다.
센서를 통한 유체 흐름에 관련된 전기 신호는 2개의 저항성 권선(447 및 448)으로부터 유도된다. 전기 신호는 저항성 권선의 저항에서의 차이로부터, 또는 각 권선을 특정 온도로 유지하기 위해 각 저항성 권선에 제공된 에너지의 양에서의 차이로부터와 같이 다수의 다양한 방식으로 유도될 수 있다. 열 유량 계량기에서의 유체의 흐름율에 상관되는 전기 신호가 결정될 수 있는 다양한 방식의 예는 예를 들어, 본 명세서에 참고용으로 병합되는 공통적으로 소유된 미국 특허 6,845,659에 기재된다. 신호 처리 이후에 저항성 권선(447 및 448)으로부터 유도된 전기 신호는 센서 출력 신호를 포함한다.
센서 출력 신호는 유량 계량기에서 유량에 상관되어, 유체 흐름은 전기 신호가 측정될 때 결정될 수 있다. 센서 출력 신호는 먼저 센서(446)에서의 흐름에 상관되고, 그런 후에 바이패스(442)에서의 유량에 상관되어, 흐름 계량기를 통과하는 총 흐름이 결정될 수 있고, 압력 균형 밸브(200)는 이에 따라 제어될 수 있다. 센서 출력 신호와 유체 흐름 사이의 상관은 복잡하고, 유체 종류, 흐름율, 입구 및/또는 출구 압력, 온도 등을 포함하는 다수의 동작 조건에 따라 좌우된다.
원래(raw) 센서 출력을 유체 흐름에 상관시키는 프로세스는 유량 제어기의 동조 및/또는 교정을 수반하고, 비용이 많이 들고, 노동 집약적 절차이어서, 종종 하나 이상의 기술자 및 특수한 기기를 요구한다. 예를 들어, 유량 센서는 센서 부분을 통해 알려진 유체의 알려진 양을 흐르게 하고, 유체 흐름을 적절히 나타내는 응답을 제공하기 위해 특정한 신호 처리 파라미터를 조정함으로써 동조될 수 있다. 예를 들어, 출력은, 센서 출력의 0V 내지 5V와 같은 특정한 전압 범위가 센서에 대한 범위의 제로로부터 상부로의 흐름율 범위에 대응하도록 구성될 수 있다. 출력은 또한, 센서 출력에서의 변화가 흐름율에서의 변화에 선형으로 대응하도록 선형화될 수 있다. 예를 들어, 유체 출력의 이중화(doubling)는, 출력이 선형화되면 전기 출력의 이중화를 야기할 것이다. 센서의 동적 응답이 결정되는데, 즉 흐름 또는 압력이 변할 때 발생하는 압력 또는 흐름율에서의 변화의 부정확한 효과가 결정되어, 그러한 효과가 보상될 수 있다.
바이패스는 센서에 장착될 수 있고, 바이패스는 다양하게 알려진 흐름율로 유량 센서에 흐르는 유체와 바이패스에 흐르는 유체 사이의 적절한 관계를 결정하기 위해 알려진 유체로 동조되어, 흐름 계량기를 통한 총 흐름이 센서 출력 신호로부터 결정될 수 있다. 몇몇 유량 제어기에서, 바이패스가 사용되지 않고, 전체 흐름은 센서를 통해 지나간다. 유량 센서 부분 및 바이패스는 압력 균형 밸브(200) 및 제어 전자기기 부분에 짝을 이룰 수 있고(mated), 알려진 조건 하에 다시 동조될 수 있다. 제어 전자기기 및 압력 균형 밸브(200)의 응답은, 설정점 또는 입력 압력에서의 변화에 대한 시스템의 전체 응답이 알려지고, 응답이 원하는 응답을 제공하기 위해 시스템을 제어하는데 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
제어 전자기기(460)는 원하는 유량율을 나타내는 설정 지점과, 센서 도관에 흐르는 흐름의 실제 유량율을 나타내는 유량 센서로부터의 전기 흐름 신호에 따라 압력 균형 밸브(200)의 위치를 제어한다. 비례 제어, 적분 제어, 비례 적분(PI) 제어, 미분 제어, 비례-미분(PD) 제어, 적분-미분(ID) 제어, 및 비례-적분-미분(PID) 제어와 같은 종래의 피드백 제어 방법은 유량 제어기에서 유체의 흐름을 제어하는데 사용된다. 제어 신호(예를 들어, 제어 밸브 구동 신호)는 유체의 원하는 유량율을 나타내는 설정 지점 신호와 유량 센서에 의해 감지된 실제 유량율에 관련된 피드백 신호 사이의 차이인 에러 신호에 기초하여 생성된다. 압력 균형 밸브(200)는 메인 유체 흐름 경로(일반적으로 바이패스 및 유량 센서의 하류에 있는)에 위치되고, 메인 유체 흐름 경로를 통해 흐르는 유체의 유량율을 변화시키도록 제어(예를 들어, 개방되거나 차단)될 수 있고, 제어는 유량 제어기에 의해 제공된다.
따라서, 개시된 실시예는 기존의 설계와 연관된 문제를 제거하는 압력 균형 밸브를 제공한다. 개시된 압력 균형화 밸브는 유체의 흐름을 제어하기 위한 유량 제어기 내에 병합될 수 있다. 개시된 실시예의 장점은 마찰 없는 압력 강하력의 균형화, 용접된 금속 벨로우 설계에 비해 저렴한 비용의 조립체, 낮은 전력의 솔레노이드와 함께 동작, 하나의 외부 밀봉부만을 요구, 다른 높은 흐름의 솔레노이드 밸브에 비해 더 작은 크기, 및 직동 솔레노이드로 인한 빠른 응답을 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다. 더욱이, 압력 균형화를 위한 개시된 실시예는 축방향 스트로크를 감소시키는 더 큰 오리피스 직경의 이용을 가능하게 한다. 이것은 밸브 제어 범위를 개선시키는 더 높은 스프링 상수의 이용을 허용한다.
당업자는, 본 가르침이 다양한 변형 및/또는 개선으로 수정가능하다는 것을 인식할 것이다. 이전 설명이 최상의 모드 및/또는 다른 예인 것으로 간주되어 설명되었지만, 다양한 변형이 본 명세서에서 이루어질 수 있다는 것과, 본 명세서에 개시된 주제가 다양한 형태 및 예로 구현될 수 있다는 것과, 가르침이 일부만이 본 명세서에 기재된 다수의 응용에 적용될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 상기 설명에서, 좁아지는 플런저는 대안적으로 좁아지지 않거나 일부 유형의 미로를 갖는 직선의 실린더일 수 있고, 밸브의 솔레노이드 부분은 상이한 구성을 가질 수 있거나, 압력 강하력의 균형을 맞추는 것에 이익이 있는 모터와 같은 다른 작동 방법을 이용할 수 있고, 입구 및 출구 흐름 경로가 반전될 수 있다. 그러한 변형은 본 가르침의 진정한 범주 내에서 커버되도록 의도된다.

Claims (13)

  1. 밸브 조립체로서,
    제 1 포트와 제 2 포트를 연결시키는 통로를 갖는 바디와;
    고리형 오리피스(224) 내에 위치한 고리형 플런저(214)로서, 제 1 포트와 제 2 포트 사이의 통로를 차단 및 개방하기 위해 밸브 시트(216)를 이동시키도록 구성된, 고리형 플런저(214)와;
    제 1 압력을 제 1 포트로부터 플런저 스템 공동(240)으로 전달하도록 구성된 고리형 플런저(214) 내의 압력 균형화(balancing) 통로(252)와;
    고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이에 위치하고, 제 2 포트와 연관된 제 2 압력을 갖는 제 2 공동(250)과 플런저 스템 공동(240) 사이에 압력 강하 통로를 제공하는 흐름경로(230)를
    포함하는, 밸브 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 포트는 입구 포트이고, 제 2 포트는 출구 포트인, 밸브 조립체.
  3. 제 1항에 있어서, 제 1 포트는 출구 포트이고, 제 2 포트는 입구 포트인, 밸브 조립체.
  4. 제 1항에 있어서, 밸브 시트(216)를 통과하는 배출 영역(232)을 더 포함하고, 배출 영역(232)은, 상기 압력 균형화 통로(252)를 통해 전달되는 제 1 압력이 제 1 포트의 압력과 동등하게 남아있게 되는 크기를 갖는, 밸브 조립체.
  5. 제 1항에 있어서, 흐름경로(230)는 좁아지는(tapered), 밸브 조립체.
  6. 제 1항에 있어서, 고리형 플런저(214)는 좁아지는 고리형 플런저인, 밸브 조립체.
  7. 제 6항에 있어서, 완전히 차단된 위치에 있을 때, 좁아지는 고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이에 생성된 흐름경로(230)는 누출 흐름을 제한하도록 최소화되는, 밸브 조립체.
  8. 제 6항에 있어서, 완전히 차단된 위치에 있을 때, 좁아지는 고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이에 생성된 흐름경로(230)는 3도 미만인, 밸브 조립체.
  9. 제 6항에 있어서, 좁아지는 고리형 플런저(214)는 고리형 오리피스(224) 내에 중심을 두고, 유연한 플랫 가이드 스프링(234)으로 양단부 상에 고정되는, 밸브 조립체.
  10. 제 6항에 있어서, 좁아지는 고리형 플런저(214)는 메인 오리피스(222)에 동등한 영역을 갖는, 밸브 조립체.
  11. 제 6항에 있어서, 고리형 플런저(214)는 솔레노이드에 의해 작동되는, 밸브 조립체.
  12. 제 6항에 있어서, 고리형 플런저(214)는 모터에 의해 작동되는, 밸브 조립체.
  13. 유량 제어기로서,
    밸브 조립체의 제 1 포트에 연결된 흐름 경로로서, 밸브 조립체는,
    제 1 포트와 제 2 포트를 연결시키는 통로를 갖는 바디와;
    고리형 오리피스(224) 내에 위치한 고리형 플런저(214)로서, 제 1 포트와 제 2 포트 사이의 통로를 차단 및 개방하기 위해 밸브 시트(216)를 이동시키도록 구성된, 고리형 플런저(214)와;
    제 1 압력을 제 1 포트로부터 플런저 스템 공동(240)으로 전달하도록 구성된 고리형 플런저(214) 내의 압력 균형화 통로(252)와;
    고리형 플런저(214)와 고리형 오리피스(224) 사이에 위치하고, 제 2 포트와 연관된 제 2 압력을 갖는 제 2 공동(250)과 플런저 스템 공동(240) 사이에 압력 강하 통로를 제공하는 흐름 경로(230)와;
    흐름 경로(230)를 통과하는 흐름을 감지하기 위한 흐름 센서 조립체와;
    사용자 입력 디바이스로부터 원하는 흐름율을 수신하고, 흐름 센서 조립체로부터 흐름의 표시(indication)를 수신하고, 흐름 경로를 통과하는 실제 흐름율을 결정하고, 유체 흐름을 조절하기 위해 밸브 조립체를 제어하도록 프로그래밍된 제어 디바이스를
    포함하는, 유량 제어기.
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