KR102647495B1

KR102647495B1 - 유체 제어 밸브

Info

Publication number: KR102647495B1
Application number: KR1020180155702A
Authority: KR
Inventors: 하지메 호리구치
Original assignee: 가부시키가이샤 깃츠 에스시티
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2024-03-14
Also published as: US10718438B2; JP2019100525A; CN109899555A; US20190178394A1; TWI795473B; JP7045839B2; KR20190068452A; CN109899555B; TW201925655A

Abstract

[과제] 고온 조건에서 사용되며, 다수회의 동작에 대해서도 높은 내구성을 발휘할 수 있음과 아울러, Cv값의 안정성을 도모하는 것이 가능한 유체 제어 밸브와 유체 제어 밸브의 조립 방법을 제공하는 것에 있다.
[해결 수단] 유입구와 유출구를 갖는 보디 내에 설치한 환상 밸브시트와, 이 환상 밸브시트에 대향하고 또한 액추에이터용 로드 또는 수동용 로드의 승강 운동으로 접리하는 다이아프램을 구비한 밸브로서, 환상 밸브시트의 상부면인 다이아프램의 접리면에는, 환상 밸브시트의 구심 방향을 따른 테이퍼면을 형성한 유체 제어 밸브이다.

Description

유체 제어 밸브{FLUID CONTROL VALVE}

본 발명은 고온 환경하에서 극히 다수회의 개폐 동작을 거쳐도 고정밀도로 Cv값 변동의 안정성을 발휘할 수 있는 유체 제어 밸브에 관한 것이다.

종래, 고온 환경하에서 사용되는 유체 제어 밸브로서 소위 다이렉트 터치형의 메탈 다이아프램 밸브가 알려져 있으며, 그 기본구조는 고강도 고탄성이고 또한 높은 내식성을 갖는 원반 형상 금속 박막(메탈 다이아프램)이 밸브막이 되고, 외주측이 보디와 보닛 사이에 협지된 상태에서 외부 씨일부가 밸브실 외측 주위에 환상으로 구성되고, 중앙부는 승강 운동하는 액추에이터 등의 로드로 가압됨으로써, 밸브실 내의 1차측 유로 개구부 둘레 가장자리에 설치된 환상 밸브시트의 상면과 맞닿음·밀착하여 밸브를 닫는 한편, 로드에 의한 가압으로부터 해방되었을 때는 자기의 형상 복귀력으로 환상 밸브시트 상면으로부터 이간함으로써 밸브가 열리는 구조로 되어 있다. 또한, 환상 밸브시트는 보디와는 별체의 링 형상 부재이며, 특히, 수지제 시트 링으로서 홈부에 스웨이징 고정되어 있는 경우가 많다.

이 종류의 밸브는 반도체나 액정 등의 전자 분야 이외에, 원자력 관련 분야나, 파인 케미컬, 바이오 테크닉, 또한 의료·식품 분야 등, 여러 제조 분야에서 다양한 형태로 수요가 있지만, 특히 반도체 제조 프로세스의 가스 공급계에서 종래부터 수요가 높다. 반도체 제조 프로세스에서는, 진공 챔버나 에칭 장치, 확산로 등, 고온 환경하에서 가동하지 않으면 안 되는 장치가 있고, 이러한 장치에 따라 내외·주변에 배열 설치되는 밸브에는, 예를 들면, 80∼200℃의 고온 분위기에 침지된 상태이어도 상시 안정 가동 가능(서브머저블)인 것이 필요한 경우가 많다.

그리고, 최근의 반도체의 더한층의 미세화·고집적화에 따라, 성막 프로세스 등으로의 공급 가스를 제어하는 밸브에서는, 이러한 고온 장치에 대하여, 점점 근접 위치로의 고집적화가 요구됨과 아울러, 고정밀도의 유량 제어도 요구된다. 이 때문에, 상기와 같은 밸브에는, 고온 조건하에서의 다수회 개폐를 거쳐도, 극히 높게 Cv값 변동을 억제할 수 있는 것이 요구되고 있다.

특히, 최근은 박막 성장 프로세스로서 소위 ALD 프로세스의 수요가 높아지고 있다. ALD 프로세스에서는, 원자·나노 레벨로 한층씩 쌓아 올리도록 하여 박막 성장을 컨트롤하기 때문에, 가스 공급 라인에서는, 상이한 유체를 극히 고속으로 전환하여 챔버로의 공급·배출 사이클의 연속을 반복할 필요가 있다. 박막 성장을 원자층 레벨로 컨트롤하므로, 웨이퍼 위에 제품 요구 레벨의 박막 성장을 얻기 위해, 통상 1000만회 레벨의 밸브 개폐 수명이 필요하게 되고, 따라서, 밸브에도 종래 상정되어 있던 레벨을 훨씬 초과한 레벨의 사용횟수를 견딜 수 있는 고내구성이 필수가 됨과 아울러, 밸브 개폐의 고속 응답성도 필수적이다. 또한 ALD 프로세스에서는, 공급 가스를 안정 공급하기 위해 온도를 약 200℃로 유지할 필요가 있고, 따라서, 밸브에는 이 레벨의 내고온성이 필수가 된다.

그런데, 본원 발명자들은 상기와 같은 밸브가 고온 환경하에서 다수회의 개폐를 거친 후이더라도 Cv값 변동을 고정밀도로 안정화시키는 것을 과제로서 설정하고, 그 변동 요인을 예의 연구하는 중에, 밸브실 내에서의 유로 단면적의 변동으로부터의 기여, 특히 1차측 유로로부터 밸브실 내로 유입하는 개구 면적을 직접 규정하고 있는 가요 변형 부재에 주목했을 때, 특히 환상 밸브시트가 고온 환경하에서 다이아프램 피스의 하면에 의해 상부면이 다수회의 가압·타격을 계속해서 받음으로써, 미미하지만 형상 변화되어 버리는 것으로부터의 영향이 크다고 하는 사실을 지득했다. 특히 밸브시트가 수지제인 경우에는, 팽창을 촉진하기 쉬운 고온과, 크립을 촉진하기 쉬운 고속이며 지속적인 타격이 작용함으로써 특유한 형상 변형이 초래되고, 이러한 변형이 Cv값 변동의 제1차적인 요인이 되고 있다고 추측했다.

이것에 대하여, ALD 프로세스 등, 고온 유체에 노출된 상태에서 다수이고 또한 고속으로 밸브가 개폐되는 것에 의한 부재의 시간에 따른 변화에 기인한 Cv값 변동을 과제로 한 종래기술은 이미 몇 가지 알려져 있고, 밸브시트의 변형에 관해서는 특허문헌 1이 제안되어 있고, 그 밖에, 예를 들면, 특허문헌 2가 제안되어 있다.

특허문헌 1에는, 유체 제어 밸브의 밸브시트 구조가 개시되어 있다. 동 문헌의 유체 제어 밸브의 밸브시트 부재는 단면 대략 구형상의 불소계 수지로 이루어지고, 이 밸브시트 부재의 다이아프램과 맞닿음 이간하는 접리면은 완전히 수평 방향(유체 제어 밸브의 축선 방향에 대한 수직 방향)에 평탄한 상부면으로 이루어지는 것만 개시되어 있다. 동 문헌에서는, 이 밸브시트 부재가 높이 방향의 두께와 직경 방향의 두께가 소정의 비율 범위 내가 되도록 형성되고, 이 형상에 의해, 고온 유체가 흐르고 있는 동안에 있어서의 밸브시트 부재의 열팽창이나, 밸브 개폐에 수반되는 내려앉음량·복원량을 저감하도록 함으로써 Cv값 변동의 저감이 도모되어 있다.

특허문헌 2에는, 보닛에 대한 액추에이터의 지지용 통부의 돌려 넣기 길이를 조정하여 스템의 상하 방향 위치를 설정 위치에 조정 고정하는 밸브 스트로크 조정 기구를 구비한 다이렉트 터치형 메탈 다이아프램 밸브가 개시되어 있다. 동 문헌에서는, 도면에만 밸브시트의 단면 형상이 개시되어 있고, 도면에는, 상부면은 돌기 형상으로 설치되고, 이 돌기 형상부의 정상면이 메탈 다이아프램과 맞닿음 이간하는 접리부로 된 밸브시트만이 개시되어 있고, 이 접리부의 형상은 다이아프램이 가압된 완전폐쇄 상태의 도면을 참조하면, 폭이 좁은 링 형상의 수평면 내지는 원형의 돌출 형상부를 보이고 있는 것을 알 수 있다.

또한 동 문헌 2에서는, 밸브 스트로크 조정 기구에 의해, 밸브의 최대 스트로크를 메탈 다이아프램의 팽출 높이의 55∼70%로 함으로써, 최대 스트로크분에 따른 다이아프램의 최대폭의 변형을 방지하여, 다이아프램의 내구성의 향상이 도모되어 있음과 아울러, 밸브의 출하 전에 소정의 온도하에서 3000∼10000회의 연속 개폐 동작을 행하여 합성 수지제 밸브시트의 길들임를 행하여, 밸브시트의 형태를 안정화시키고나서 밸브 스트로크 조정을 행함으로써 밸브시트의 시간에 따른 변화를 억제하여 Cv값의 안정화가 도모되어 있다.

일본 특허 제5243513호 공보 일본 특허 제5054904호 공보

그렇지만, 특허문헌 1은, 상기와 같은 밸브에 있어서, 고온 환경하에서 Cv값 변동을 작게 억제할 목적을 가지고 환상 밸브시트에 주목하고 있는 종래기술로서, 유일하게 발견된 것이지만, 어디까지나 밸브시트 부재가 단독으로 고려되고, 그 열팽창만이 과제로 된 것으로, 밸브체 유지부와 밸브시트 부재, 및 이 양자의 관계가 전혀 고려되어 있지 않다. 즉, 밸브체 맞닿음 이간부의 상부면(접리면) 형상은 어디까지나 수평한 평탄면이며, 밸브체 유지부의 하면 형상도 어디까지나 단순한 볼록 형상 곡면이다. 따라서 동 문헌을 참조해도, 상술한 본원 발명자들이 착안한 과제, 즉 밸브 폐쇄시에 다이아프램 피스가 환상 밸브시트를 지속적으로 고속 가압하는 것에 의한 환상 밸브시트의 변형에 의한 영향, 특히 고온 환경하의 다이아프램 피스와의 관계에 있어서의 밸브의 Cv값 변동에 관하여, 유익한 지견을 얻을 수 없다.

게다가, 동 문헌 1에서는, 다이아프램측의 가요 변형에 관해서도 전혀 고려가 되어 있지 않다. 다이아프램측도 유로 단면적에 직접 영향을 주는 부위이며, 경우에 따라서는, 밸브시트측보다도 고온 환경이나 고속 다수회 개폐를 거친 밸브의 Cv값 변동에 큰 영향을 미치게 하는 것이므로, Cv값 변동을 고려함에 있어서 불가결한 요소이다. 이 의미에서도, 동 문헌 1에 개시의 수단은 불충분하다고 하지 않을 수 없다.

한편으로, 특허문헌 2에서는, 다이아프램측만이 고려된 것으로, 상기한 바와 같이, 고온 환경하에서의 다수회 개폐 후의 Cv값의 경년 변화를 보다 작게 하는 과제에 대하여, 밸브 스트로크 조정 기구를 사용한 해결의 제안이며, 본원 발명자들도 착안한 밸브시트에 관해서는, 열팽창·경년 변화에 언급은 있지만, 이러한 과제에 관한 밸브시트나 다이아프램 유지부, 혹은 이들 상호의 관계에 관한 구체적인 정보는 전혀 개시되어 있지 않다. 즉, 동 문헌의 밸브시트의 상부면(접리면)도 어디까지나 폭이 좁은 링 형상의 수평면 내지는 원형의 돌출 형상부에 지나지 않고, 역시 밸브시트와 다이아프램 유지부나 이것들의 관련성에 관하여, 아무것도 지견을 얻을 수 없다. 그 밖에, 상기 과제와 그 해결 수단을 개시한 종래기술은 전무하다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 개발한 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 고온 조건에서 사용되고, 다수회의 동작에 대해서도 높은 내구성을 발휘할 수 있음과 아울러, Cv값의 안정성을 도모하는 것이 가능한 유체 제어 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 따른 발명은 유입구와 유출구를 갖는 보디 내에 설치한 환상 밸브시트와, 이 환상 밸브시트에 대향하고 또한 액추에이터용 로드 또는 수동용 로드의 승강 운동으로 접리하는 다이아프램을 구비한 밸브로서, 상기 환상 밸브시트의 상부면인 다이아프램의 접리면에는 상기 환상 밸브시트의 구심 방향을 따른 테이퍼면을 형성하고, 상기 로드의 승강 운동에 다이아프램 피스를 연동시키고, 이 다이아프램 피스의 하면은 축 대칭 형상의 볼록 곡면이고, 이 하면에 의해 상기 다이아프램을 사이에 끼운 상태에서 상기 테이퍼면에 맞추도록 프레싱 가능하게 설치하고, 상기 테이퍼면의 경사각도는 상기 다이아프램 피스의 하면에 형성된 경사면의 경사각도보다 0.5도 이상 1도 이하의 범위에서 작은 각도로 형성하여, 밸브 폐쇄 실링 시에 상기 경사면을 상기 테이퍼면의 내경측으로부터 외경측으로 밀착시키도록 한 유체 제어 밸브이다.

삭제

청구항 2에 따른 발명은 다이아프램을 동작시키기 위한 액추에이터를 갖고, 이 액추에이터는 왕복 운동에 의해 다이아프램 피스를 통해 다이아프램을 개폐하는 로드와, 에어압을 받아 로드를 동작시키기 위한 피스톤을 갖고, 다른 부재인 로드와 피스톤이 소정의 씨일재에 의해 연결되어 있는 유체 제어 밸브이다.

청구항 3에 따른 발명은 상온과 200℃의 Cv값의 차가 0.15 이하인 유체 제어 밸브이다.

청구항 4 또는 청구항 5에 따른 발명은 고온하에서 0회부터 1000만회까지 밸브를 개폐 동작시키는 동안, 밸브의 Cv값의 변동폭이 초기 Cv값에 대하여 10% 이내로 유지되는 유체 제어 밸브이다.

삭제

청구항 1에 따른 발명에 의하면, 환상 밸브시트의 다이아프램과의 접리면이 테이퍼면임으로써, 다수회의 동작이나 온도 변화 등에 의한 환상 밸브시트의 변형이 생기기 어려워, 내구성이 현저하게 향상됨과 아울러, 우수한 Cv값의 안정성을 얻는 것이 가능하게 된다.

게다가, 환상 밸브시트의 접리면이 다이아프램 피스의 하면의 형상에 맞춘 테이퍼면으로 되어 있기 때문에, 환상 밸브시트의 일부에 극단적으로 치우쳐서 하중이 가해지지 않고, 이것에 의해 다수회 동작시켜도 환상 밸브시트의 열화가 발생하기 어려워, 내구성이 현저하게 향상된다. 게다가, 유체 제어 밸브(다이아프램 밸브)의 조립 후, 출하 전에 소정의 개폐를 행하여, 환상 밸브시트를 실제 사용 조건에 친숙해지게 하는 「길들임 공정」을 거침으로써 환상 밸브시트의 접리면이 수평면이나 그 밖의 형상인 경우에 비해, 환상 밸브시트에 균일하게 하중이 가해져, 친숙화가 더한층 양호하게 일어나, Cv값의 안정 등, 내구성 향상에 더한층 유리하게 된다.

또한, 다수회 동작시켜도 환상 밸브시트는 열화를 일으키지 않아, 내구성이 우수하고, 게다가 면압을 균일하게 유지하면서도, 밸브의 개폐에 의한 Cv값의 변화를 억제할 수 있어, Cv값의 안정성을 도모하는 것이 가능하게 된다.

또한, 환상 밸브시트의 접리면이 평면인 경우에 비해 다이아프램에 의해 균일하게 가압되기 때문에, 다수회의 개폐 동작의 경우이어도, 형상 변화의 우려가 없어, 내구성이 대단히 우수하다.

또한, 환상 밸브시트의 정상부의 돌출 여유 거리를 극소로 했으므로, 고온 환경하에서 다수회의 밸브 개폐를 거쳐도, 밸브시트의 높이 방향의 변동이 극히 작게 억제되고, 이로써, 밸브의 Cv값 변동의 억제에 대단히 유효하게 된다.

또한, 환상 밸브시트의 스웨이징 시에, 베이스부의 약간 두껍게 한 위치에 따라 스웨이징으로 구부러지기 쉬운 위치를 조정할 수 있고, 예를 들면, 구부러지는 위치가 지나치게 깊어지지 않도록 할 수 있고, 이것에 의해, 스웨이징 지그가 정확하게 곧장 강하하지 않는 것과 같은 경우나, 가압력이 적정하지 않은 것과 같은 경우 등에, 이상적인 위치 이외에서 구부러지는 리스크를 저감할 수 있다.

청구항 2에 따른 발명에 의하면, 별도의 부재인 로드와 피스톤이 소정의 씨일재에 의해 연결되어 있으므로, 로드나 피스톤에 불균일한 힘이 가해지거나 어긋남이 발생하거나 해도, 연결 부분에 설치된 씨일재에 의해 그 힘이 흡수되어, 로드와 피스톤이 씨일을 유지한 채 양호하게 추종 운동할 수 있다. 따라서, 로드와 피스톤이 일체로 형성되어 있는 경우에, 전체가 기운 채 액추에이터 내에서 동작하여 상정 외의 장소에 접촉하여, 액추에이터가 손상되는 등의 문제를 방지할 수 있어, 액추에이터의 내구성을 향상시킬 수 있다.

청구항 3에 따른 발명에 의하면, 종래기술에 비하여 더욱 고정밀도로 Cv값 변동의 억제가 가능하게 되어, 상기한 종류의 밸브에 있어서, 최근 점점 증대하는 높은 유량 안정성에의 수요에 응할 수 있다.

청구항 4 또는 청구항 5에 따른 발명에 의하면, 고속이고 또한 지속적인 개폐가 요구되는 상기의 종류의 밸브에서도, 극히 고정밀도한 유량 안정성을 발휘할 수 있다.

또한, 밸브의 조립을 상온이 아니라, 그것보다 높은 온도에서 행하는 것으로, 미리 어느 정도 열팽창이 발생한 상태에서 밸브를 조립함으로써 조립 후에 고온에서 사용하는 경우이더라도, 다이아프램에 발생하는 응력은 상온에서 조립한 경우에 비해 작고, 열팽창에 기인하는 다이아프램의 균열 등이 발생하기 어려워, 내구성이 향상된다.

또한, 조립 온도를 80℃ 정도로 설정함으로써, 작업자가 수작업 등으로 조립 작업이 가능한 온도 범위 내이며, 또한 밸브의 사용온도에 될 수 있는 한 근접한 온도에서 밸브를 조립할 수 있어, 밸브의 내구성과 생산성의 양립이 가능하게 된다.

도 1은 본 예의 환상 밸브시트를 사용한 밸브의 1 예를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 예의 환상 밸브시트를 사용한 밸브의 다른 예를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 예의 환상 밸브시트를 밸브의 밸브실 내에 스웨이징 고정한 상태에서 다이아프램 피스와 함께 확대한 부분 확대 단면도이다. 동 도면 (a)는 밸브의 완전개방 상태이며, (b)는 밸브의 완전폐쇄 상태이다.
도 4는 본 예의 환상 밸브시트를 밸브의 밸브실 내에 스웨이징 고정한 상태의 주요부를 확대함과 아울러, 접리면의 경사각도(φ)를 경사면의 경사각도(θ)와 함께 도시한 모식도이다.
도 5는 본 예의 환상 밸브시트의 정상부를 확대하여 도시한 주요부를 확대한 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 경사각도(θ)를 세로축으로 하여, (a)는 거리(r)를 가로축으로 한 그래프도이며, (b)는 (a)의 주요부 P를 확대한 그래프도이다.
도 7은 본 발명의 스웨이징부의 다른 예 구조를 확대한 주요부를 확대한 단면도이다.
도 8은 본 예의 밸브의 환상 밸브시트의 찌부러짐량을 측정한 그래프도이다.
도 9는 본 예의 밸브의 다이아프램의 내려앉음량을 측정한 그래프도이다.
도 10은 본 예의 밸브의 Cv값 변동(대 가열시간)을 측정한 그래프도이다.
도 11은 본 예의 밸브의 Cv값 변동(대 개폐 횟수)을 측정한 그래프도이다.

이하, 본 발명의 유체 제어 밸브의 실시형태(본 예)를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 예의 유체 제어 밸브는 다이아프램을 사용한 다이아프램 밸브이며, 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 유입구(4)와 유출구(5)를 갖는 보디(14, 32) 내에 설치한 환상 밸브시트(2)와, 이 환상 밸브시트(2)에 대향하고, 또한 로드(12, 40)의 승강 운동으로 접리하는 다이아프램(1)을 구비한 밸브로서, 도 1은 본 발명의 밸브의 일례의 종단면도, 도 2는 본 발명의 밸브의 다른 예의 종단면도를 나타내고 있다.

또한, 후술과 같이, 이들 밸브 구조는 각각 액추에이터 본체(11, 33)를 탑재한 구조이며, 동 도면의 로드(12, 40)는 액추에이터용 로드이지만, 본 발명의 밸브는 자동 밸브에 한하지 않고, 도시하지 않지만, 수동 핸들 등에 연결된 수동용 로드를 구비한 수동 밸브이어도 된다.

도 1, 2를 사용하여 후술하는 바와 같이, 본 발명의 밸브의 유체의 유로는 1차측 유로(15, 36)로부터 환상으로 개구한 유입구(4)를 거쳐 보디(14, 32) 내에 형성된 밸브실(6)로 연통하고, 이 유입구(4)의 개구 주연부에는, 본 발명의 환상 밸브시트(2)를 고착할 수 있는 장착 홈부(8)가 형성되어 있다. 이 장착 홈부(8)는 내측과 외측의 양쪽 벽이 각각 스웨이징부(9, 10)로 되어 있고, 환상 밸브시트(2)는 장착 홈부(8)에 스웨이징 고정되어 있다.

또한, 밸브실(6)의 상측에는 다이아프램(1)이 덮여 있고, 이 다이아프램(1)의 외측 주위에는 외부 씨일부(7)가 구성되고, 다이아프램(1)의 상측에는 다이아프램 피스(3)가 재치되어 있다. 환상 밸브시트(2)의 외측에는 밸브실(6)의 바닥부가 환상으로 형성됨과 아울러, 1개소에 원 형상의 유출구(5)가 개구하여 2차측 유로(18, 37)에 연통하고 있다.

우선, 도 3∼6에 있어서, 본 발명의 밸브의 사용 상태에 있어서의 밸브실(6)의 구조, 특히 환상 밸브시트(2)와 다이아프램 피스(3)의 구조를 설명한다. 도 3∼5에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 환상 밸브시트(2)의 상부면인 접리면(20)에는, 환상 밸브시트(2)의 구심 방향을 따른 테이퍼면(20)을 형성하고 있다.

도 3은 본 예의 밸브의 밸브실(6)을 환상 밸브시트(2)와 다이아프램(1), 및 다이아프램 피스(3)와 함께 확대한 부분 확대 단면도이며, 동 도면 (a)는 밸브의 완전개방 상태를, 동 도면 (b)는 밸브의 완전폐쇄 상태를 도시하고 있다. 액추에이터와 연동한 밸브 개폐의 상세는 후술하지만, 본 발명의 밸브에서는, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 로드(12, 40)의 승강 운동에 다이아프램 피스(3)를 연동시키고, 이 다이아프램 피스(3)의 하면(30)에 의해 다이아프램(1)을 사이에 낀 상태에서 테이퍼면(20)에 맞추도록 프레싱 가능하게 설치하고 있다.

구체적으로는, 테이퍼면(20)의 경사각도(φ)는 다이아프램 피스(3)의 하면(30)에 형성된 경사면(30)의 경사각도(θ)와 동일하거나, 혹은 그 각도보다 0.5∼1도 정도 작은 각도임과 아울러, 테이퍼면의 경사각도(φ)는 대략 3도로 설정하고 있다.

도 4는 본 예의 환상 밸브시트(2)를 밸브의 밸브실(6) 내에 스웨이징 고정한 상태의 주요부를 확대함과 아울러, 접리면(20)의 경사각도(φ)를 경사면(30)의 경사각도(θ)와 함께 표시하여 설명한 모식도이다. 동 도면 하측에는 본 예의 밸브의 밸브실(6) 내에서 스웨이징 고정된 상태의 환상 밸브시트(2)의 부분 확대 단면도가 도시되고, 동 도면 상측에는 xy축과 함께 소정의 그래프를 모식적으로 나타내고 있다. 이 xy축에 있어서, x축은 원 형상의 유입구(4)가 규정하는 평면에 평행하고, y축은 유입구(4)에 연결되는 연직 방향으로 뚫어 설치된 통 형상의 1차측 유로의 중심축(세로 방향의 1점 쇄선)에 일치하도록 도시하고 있다.

도 4에 있어서, 환상 밸브시트(2)의 상부면은 밸브 폐쇄시에 있어서 다이아프램(1)의 하면측과 접리하는 접리면(20)이며, 이 접리면(20)은 1점 쇄선으로 나타낸 상기 중심축을 중심으로 하여, 이 구심 방향을 따라 경사진 테이퍼면(20)으로 되어 있고, 동 도면에서는, x축 방향(수평 방향)에 대한 경사각도를 φ로서 나타내고 있다.

본 발명의 밸브에 있어서 환상 밸브시트(2)의 접리면(20)의 적합한 경사각도(φ)는 이하와 같이 하여 도출하고 있다. 도 4에 있어서, xy 좌표에는, x²+(y-R)²=R²로 표시되는 반경(R)의 원 방정식을 묘화하고 있고, 이 원은 다이아프램 피스(3)의 하면(30)(경사면(30))에 대응하는 아래로 볼록한 모양의 곡면을 중심축 위치에서 절단한 단면의 곡선으로서 근사시킨 것을 모식적으로 나타낸 것이다. 즉 이 경우, 하면(30)을 (곡률)반경(R)의 구면의 일부에서 근사시키고 있다. 이 원 방정식에 있어서, y에 대하여 푼 후에 x로 미분하면, 이 미분계수는 경사면(30)의 경사각도(θ)의 정접(탄젠트)과 동일하다. 따라서 다음 수 1을 얻는다.

상기 수 1을 θ에 대해 풀면, 이하의 수 2를 얻는다. 또한, 도 4의 반경(r)은 환상 밸브시트(2)의 반경을 대표하는 기준 위치로서 설정하고 있어, 본 예에서는 환상 밸브시트(2)(보다 구체적으로는 접리면(20))의 외경과 내경의 중간 위치를 계산상 환상 밸브시트(2)의 반경(r)으로 한 것이지만, 임의로 적당히 설정할 수 있다.

도 6(a)는 상기 수 2를 몇 개의 반경(R)에 대해 묘화한 그래프도이며, 동 도면 (b)는 (a)에서 나타낸 P부를 확대한 확대 그래프도이다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 반경(R)이 커짐에 따라 그래프 전체의 경사가 쓰러져 가는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 다이아프램 피스(3)의 직경(R)이 50mm 정도인 경우(동 도면에서 1점 쇄선에 대응), 환상 밸브시트(2)의 직경(r)이 3mm 정도이면, 그래프로부터 경사각도(θ)는 약 3.5mm 내지 이보다 약간 작게 된다. 따라서, 접리면(20)의 경사각도(φ)를 이 경사각도(θ)와 동일하게, 3.5mm 내지는 이보다 약간 작게 설정해도 된다. 이와 같이 경사각도는 φ=θ로서 설정해도 되지만, 본 예의 밸브에서는, φ를 θ보다 약간 작게 설정하고 있다(φ=θ-α, α>0).

구체적으로는, θ가 3.5∼4.0도 정도이면 φ를 3도 정도로 설정(α=0.5∼1.0) 하면 적합하다. 여기에서, φ=θ로 설정한 경우도, 밸브 폐쇄 실링 시에 접리면(20)에 가해지는 하중은 씨일면 내에서 대략 균일성을 확보할 수 있고, 이러한 씨일면압의 균일화에 의해, 환상 밸브시트(2)의 뒤틀린 형상 변형, 특히 높이 방향의 변화를 억제할 수 있게 된다.

그러나, 밸브의 제조시에 있어서, 부품 제품의 가공 정밀도에는 어느 정도 편차가 생기는 것이 통상이기 때문에, 다이아프램 피스(3)의 경사면(30)의 경사각도(θ)와 환상 밸브시트(2)의 경사각도(φ)가 항상 일치한다고는 할 수 없다. 특히 각도 θ와 φ가 일치하지 않는 경우에는, 밸브 폐쇄 실링 시에 경사면(30)이 다이아프램(1)을 통하여 접리면(20)과 밀착한 상태에서, 접리면(20)의 외경측이나 내경측 중 어느 하나에 반드시 치우친 면압이 발생하게 되고, 특히 환상 밸브시트(2)가 PFA제 등의 연질 부재인 경우, 치우친 면압이 고온 환경하에서 극히 고속 다수회의 개폐를 거친 후에는, 환상 밸브시트(2)는 치우쳐서 뒤틀린 것과 같이 변형되기 쉽고, 특히 높이 형상이 변화되어 버림으로써 Cv값에 직접 영향을 주어 변동시켜 버릴 우려가 있다.

이것에 대하여, 경사각도(φ)를 θ보다 약간 작게 설정해 두면, 부품 가공 정밀도의 편차에 좌우되지 않아, 밸브 폐쇄 실링 시에는, 항상 경사면(30)은 접리면(20)과 내경측으로부터 외경측을 향하여 밀착해 가게 된다. 이때, φ와 θ의 각도차(α)는 미미하므로, 씨일면 전체, 즉 내경측으로부터 외경측으로의 밀착은 시간차가 거의 없고, 게다가 φ가 θ보다 큰 경우와 비교하면, 접리면(20)의 외경측부터 먼저 가압되어 변형되는 일이 없기 때문에, 내경측보다 단면 박육 형상의 외경측이 먼저 찌부러져 가지 않아, 환상 밸브시트(2)의 변형량을 작게 억제할 수 있다.

이 때문에, 씨일면압의 균일화와 더불어, 씨일면압의 작용 형태를 제품 가공 정밀도의 편차에 좌우되지 않고 항상 일정 형태로 균일화시킬 수 있다. 따라서, 환상 밸브시트(2)의 형상 변형의 형태도 균일화되어 안정되고, 유로 개구 면적의 변동도 안정화됨으로써, Cv값 변동의 안정화에 기여하게 된다. 각도차(α)는 상기의 경우 0.5∼1.0 정도이면 약간의 면압의 불균일이 생겨도 문제없어, 실질적으로는 씨일면압의 균일성이 손상되지 않는 범위라고 할 수 있다. 이러한 이유에서, 본 예에서는 각도 φ를 약간 각도(θ)보다 작게 설정하고 있다.

또한, 본 예의 밸브에서는, 경사면(30)과 접리면(20)은 서로 동일한 경사 형상 면부이기 때문에, 밸브 폐쇄시의 실링성과 함께 개폐의 응답성도 극히 양호하며, 게다가, 환상 밸브시트(2)에 큰 뒤틀림 변형이 발생하기 어렵고, 특히 국소적인 응력 집중이 발생하기 어렵기 때문에, 열화가 생기기 어려워 밸브의 내구성도 향상된다. 마찬가지로, 씨일면이 경사 형상 면부이기 때문에, 평탄면인 경우에 비해 씨일 면적도 증대되어 있고, 따라서 동일한 가압력(스프링(23, 44))에서도 씨일면압이 감소하고, 이 때문에 동일한 실링력이지만 환상 밸브시트(2)의 형상 변형·변형량도 억제되어, 밸브의 내구성과 Cv값 안정성의 양립에 더욱더 유리하다.

이와 같이, 본 발명에서는, 적어도 다이아프램 피스(3)의 하면(30)에서의 환상 밸브시트(2)에 대향하여 이간하는 환상 부위(경사면(30))의 경사각도(θ)에 따라, 환상 밸브시트(2)의 접리면(20)(테이퍼면(20))의 경사각도(φ)를, 상기 효과가 발휘되도록 최적으로 설정함으로써, 고온 환경하에서 고속이고 또한 다수회의 밸브 개폐를 거쳐도, 높은 씨일면압의 균일화가 유지됨으로써 항상 가압력에 의한 부하가 전체에 균일하게 분산되고, 따라서 환상 밸브시트(2)에 뒤틀림이나 변형을 일으키기 어렵게 되고, 특히 도 8을 사용하여 후술하는 바와 같이, 높이 방향의 변형량이 효과적으로 억제되어, 결과적으로 밸브 Cv값 변동을 억제할 수 있다. 또한, 도 4에서는, 다이아프램 피스(3)의 하면(30)을 간이하게 θ를 도출 가능한 곡면으로 하여 구면의 일부를 선택하고 있지만, 실시 상황(밸브의 사용조건이나 목적·효과 등)에 따라, 보다 일반의 곡면(하면(30)과 더욱 높은 근사 정밀도의 곡면 등)으로 근사한 뒤에 경사각도(θ)를 도출하고, 이것에 따라 경사각도(φ)를 적당히 설정하도록 해도 된다.

또한, 환상 밸브시트(2)의 접리면(20)이 경사져 있음으로써 도시하고 있지 않지만, 접리면(20)의 단면 위 가장 높은 최외경 부위와 동일한 높이(두께)로 접리면이 평탄(수평) 형상으로 형성된 단면 직사각형 형상의 종래의 환상 밸브시트의 경우에 비해, 상온시에 대한 높이 방향으로의 열팽창량도 저감할 수 있다. 이것은 환상 밸브시트(2)에는 테이퍼면(20)이 형성되어 있는 분만큼 단면적이 감소해 있기 때문에, 적어도 이 부재량의 분량만큼 열팽창의 영향이 억제되어, 열팽창에 의한 치수차(상온시와 고온시의 높이의 차)가 저감된다고 생각되기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 환상 밸브시트(2)의 단면 형상으로서 적어도 높이 방향을 낮게 억제한 단면 편평 형상이면, 고온 환경하에서도 높이 방향으로의 열팽창 변형량을 억제할 수 있으므로, 상온시와 고온시의 밸브의 Cv값 변동을 억제함에 있어서 적합하다.

또한, 도 3, 4에 있어서, 환상 밸브시트(2)는 수지제(PFA제)임과 아울러, 스웨이징 고정에 의해 장착 홈부(8)에 고착된다. 또한 본 예의 스웨이징부(9, 10)의 베이스부는 각각 약간 두껍게 형성되어 있다. 도 4에 있어서, 스웨이징부는 장착 홈부(8)의 내경측이 되는 스웨이징부(9)와 외경측이 되는 스웨이징부(10)로 이루어지고, 밸브의 조립 공정에 있어서, 장착 홈부(8)에 환상 밸브시트(2)를 장착한 후, 이들 스웨이징부(9, 10)를 각각 소정의 지그 등으로 스웨이징 변형시켜, 환상 밸브시트(2)를 밸브실(6) 내에 고착시킨다.

도 4에 있어서, 스웨이징부(9, 10)의 베이스부(9b, 10b)는 각각 기점부(9a, 10a)를 경계로 하여 도면 상측은 얇게, 하측은 약간 두껍게 형성되어 있으므로, 스웨이징 변형에 의해 환상 밸브시트(2)측으로 각각이 굴곡 변형할 때, 이들 기점부(9a, 10a)를 기점으로 하여 굴곡하기 쉬워진다. 이와 같이, 베이스부(9b, 10b)를 두껍게 형성하는 기점부(9a, 10a)의 위치를, 적절한 위치에 설치해 둠으로써, 스웨이징 변형의 위치를 조정할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 스웨이징 지그가 정확하게 똑바로 강하하지 않거나, 어떠한 원인으로 스웨이징의 압력이 적정하지 않거나 한 경우에 있어서, 스웨이징 변형·굴곡이 부적절한 위치를 기점에 생기게 하여, 적절한 스웨이징 고정을 할 수 없게 되는 것과 같은 리스크를 저감할 수 있다.

도 7은 스웨이징부의 다른 예 구조이며, 장착 홈부(53)에 본 발명의 환상 밸브시트를 장착하기 전의 스웨이징부를 확대한 부분 확대 단면도이다. 동 도면에서도, 내경측이 되는 스웨이징부(51)와 외경측이 되는 스웨이징부(52)에는, 각각 베이스부(51b, 52b)가 두껍게 되는 기점부(51a, 52a)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 장착 홈부(53)의 바닥부로부터, 내경측의 스웨이징부(51)의 상단(51c)까지의 높이를 1, 외경측의 스웨이징부(52)의 상단(52c)까지의 높이를 1.1이라고 하면, 기점부(51a, 52a)까지의 높이는 각각 약 0.3이 되도록 설정되어 있다.

또한, 본 발명에서는, 환상 밸브시트(2)를 스웨이징 고정할 때, 스웨이징부(9, 10, 51, 52)의 상단(9c, 10c, 51c, 52c)으로부터 돌출시킨 환상 밸브시트(2)의 정상부(2a)의 돌출 여유 거리(L)를 극소로 하고 있다. 도 4에 있어서, 거리(L₁)는 외경측의 스웨이징부(10)의 상단(10c)과 접리면(20)의 외경측 단부와의 사이의 높이 방향(밸브의 축심 방향)의 거리이며, 거리(L₂)는 내경측의 스웨이징부(9)의 상단(9c)과 접리면(20)의 내경측 단부 사이의 높이 방향의 거리이다. 또한 이하의 표 1은 본 예의 밸브와 비교예 1∼8에 있어서의 이들 돌출 여유 거리(L₁, L₂)를 비교한 비교표이며, 어느 밸브에서도, 상온 환경하에서 환상 밸브시트를 장착 홈부에 스웨이징 고정한 후에 있어서의 돌출 여유 거리(L₁, L₂)를 각각 설계도(CAD) 상에서 조사한 거리이다. 또한 비교예 1∼8은 모두 본 예의 밸브와 대략 동일한 사이즈(환상 밸브시트 직경이 동일한 정도)의 제품이다.

밸브의 종류	외측 돌출 여유 거리(L₁)	내측 돌출 여유 거리(L₂)
본 예의 밸브(사이즈 1/2)	0.17mm 정도	0.20mm 정도
본 예의 밸브(사이즈 1/4)	0.20mm 정도	0.22mm 정도
비교예 1	0.50mm 정도	0.58mm 정도
비교예 2	0.45mm 정도	0.40mm 정도
비교예 3	0.48mm 정도	0.48mm 정도
비교예 4	0.53mm 정도	0.50mm 정도
비교예 5	0.50mm 정도	0.45mm 정도
비교예 6	0.30mm 정도	0.30mm 정도
비교예 7	0.36mm 정도	0.36mm 정도
비교예 8	0.50mm 정도	0.40mm 정도

표 1에 나타내는 바와 같이, 본 예의 밸브의 돌출 여유 거리는 내측·외측에 의존하지 않고 대략 0.20mm 정도이었던 것에 대해, 비교예에서는 모두 이것보다 커, 대략 0.30∼0.50mm 정도이며, 본 예 밸브 제품에서는 종래 제품보다도 돌출 여유 거리가 작게 억제되어 있다.

도 3, 4에 있어서, 내측·외측의 돌출 여유 거리(L₁, L₂)를 극소로 한다는 것은 다이아프램 피스(3)의 하면(30)으로 다이아프램(1) 상면을 가압하여 환상 밸브시트(2)의 접리면(20)에 다이아프램(1) 하면을 압착시켜 밸브를 닫았을 때, 밸브의 사이즈나 구성, 혹은 밸브의 사용조건 등에 따라, 밸브의 실질적인 사용 수명 동안, 다이아프램(1)이 내측 및 외측의 스웨이징부(9, 10)의 상단(9c, 10c)에 접촉함으로써 밸브의 성능에 지장이 생기기 않을 정도의 범위까지, 환상 밸브시트(20)를 스웨이징부(9, 10)에 스웨이징 고정한 상태에서 가능한 한 돌출 여유 거리(L₁, L₂)가 작아지도록 밸브의 각 부품을 설계하는 것을 의미한다. 구체적으로는 본 예의 밸브의 경우, 돌출 여유 거리(L)의 범위로서 0.05∼0.20mm가 적합하다.

또한, 상기 본 예의 밸브에 있어서, 밸브 개폐 전에, 후술의 열 어닐링 처리를 미리 시행하고, 그 후, 상온 환경하에서, 밸브의 Cv값을 계측하면서 1000만회 밸브 개폐를 반복한 후, 돌출 여유 거리(L₁, L₂)를 실제로 계측한 바, 거리(L₁)는 0.07∼0.08mm 정도, 거리(L₂)는 0.05∼0.07mm 정도이었음과 아울러, 그 동안의 밸브의 Cv값의 변동은 거의 계측되지 않았다.

이것은 열 어닐링 처리에 의해 환상 밸브시트(20)의 형상이 다이아프램 피스(3)로부터의 가압에 의한 밸브 폐쇄 상태에 충분하게 친숙해짐으로써, 상기한 바와 같이, 사이즈 1/2, 사이즈 1/4의 내측·외측의 돌출 여유 거리(L)는 모두 대략 0.20mm 정도이었던 것이, 모두 대략 0.10mm 정도까지 찌부러지고, 그 후는 밸브의 개폐를 받아도 거의 돌출 여유 거리(L)는 변화되지 않아, 1000만회 개폐 후에도 모두 대략 0.07mm 정도(0.05∼0.08mm)의 거리를 유지할 수 있었던 것으로 추측된다.

따라서, 상기한 바와 같이 돌출 여유 거리(L)를 가능한 한 극소화하는 것, 및 사용 개시 전의 열 어닐링 처리를 조합함으로써, 적어도 1000만회 레벨의 극히 다수회의 밸브 개폐 작용에 대하여, 환상 밸브시트(20)의 높이 방향의 변화를 극히 작게 억제할 수 있는 것, 즉 밸브의 Cv값 변동의 저감에 극히 유효한 것이 실증되었다. 그리고, 이것은 200℃ 등의 고온의 유체 혹은 환경하에 밸브를 사용했을 때에도, 열팽창에 의한 영향은 생각할 수 있지만, 상기와 같은 상온 환경하에 준한 유효한 효과를 초래한다고 추측할 수 있다.

또한, 도 4에 있어서, 장착 홈부(8)(보디(14, 32))와 환상 밸브시트(2)의 각 재질의 선팽창 계수의 차 등에 의하면, 상온시에 장착 홈부(8)의 외경과 환상 밸브시트(2)의 외경이 동일하다고 하면, 200℃로 가열되었을 때는 환상 밸브시트(2)의 외경이 장착 홈부(8)의 외경보다 팽창하는 것을 예측할 수 있기 때문에, 양자의 외경이 상온시에 동일한 경우에는 200℃로 가열된 때는 환상 밸브시트(2)가 레이디얼 방향으로 밀어내게 된다. 이 레이디얼 방향으로 밀어내는 팽창값이 장착 홈부(8)에 의해 구속된 압축 변형에 의해 스러스트 방향으로의 뒤틀림량(팽창값)이 되면, 환상 밸브시트(2)의 높이 방향이 크게 변동하여 밸브 Cv값이 크게 변동하는 요인이 될 우려가 있다. 이 때문에, 상온하에서, 환상 밸브시트(2)의 외경을 장착 홈부(8)의 외경보다 작게 직경 축소 설계하지만, 이 직경 축소를 통상의 밸브의 경우보다도 더욱 작게 설계함으로써, 환상 밸브시트(2)의 가열 팽창에 의한 압박·상승을 억제하도록 하고 있다.

이어서, 본 예의 밸브의 각 구조를 설명한다. 도 1은 본 예의 밸브의 일례 구조이며, 도 2는 본 예의 밸브의 다른 예의 구조이다. 모두, 다이아프램(1)을 통하여, 상술한 본 예의 환상 밸브시트(2)와 다이아프램 피스(3)가 밸브실(6) 내에 설치되어 있고, 밸브가 전개한 상태를 나타내고 있다. 또한 어느 구조에서도, 다이아프램(1)을 동작시키기 위한 액추에이터 본체(11, 33)를 갖고, 이 액추에이터 본체(11, 33)는 왕복 운동에 의해 다이아프램 피스(3)를 통해 다이아프램(1)을 개폐하는 로드(12, 40)와, 에어압을 받아 로드(12, 40)를 동작시키기 위한 피스톤(13, 34, 35)을 갖고, 다른 부재인 로드(12, 40)와 피스톤(13, 34, 35)이 소정의 씨일재에 의해 연결되어 있다.

도 1은, 본 예의 밸브에 있어서, 피스톤이 1단의 액추에이터를 구비한 자동 밸브의 구조의 일례이다. 동 도면에서, 액추에이터 본체(11)는 내부에 1장의 피스톤(13)을 구비하고 있고, 이 액추에이터 본체(11)는 보디(14)에 구비되어 있다.

도 1에 있어서, 보디(14)는 SUS 316L제의 기계 가공 제품이며, 수평 방향의 1차측 유로(15)가 수직 방향으로 굴곡하여 유입구(4)에 연결되고 밸브실(6) 내로 연통하고 있고, 유입구(4) 개구 주연부에 설치된 환상 홈부(8)에는 환상 밸브시트(2)가 스웨이징 고정되고, 그 외주측에는 오목 형상 공간이 환상으로 설치되어 밸브실(6)의 용적을 규정하고, 그 외주측에는 다이아프램(1)을 협착하는 외부 씨일부(7)가 단면 대략 사다리꼴 형상이 되도록 볼록 설치되어 있다. 이 밸브실(6)의 상측은 통 형상의 보닛(16) 외주를 끼워맞춤할 수 있는 통 형상으로 형성되고, 그 외주측에는, 베이스체(17)의 암나사부와 나사결합 하는 수나사부가 설치되어 있다. 또한 밸브실(6)의 바닥부에는 유출구(5)가 개구하여 수평 방향의 2차측 유로(18)에 수직하게 연결되어 있다.

도 1에 있어서, 베이스체(17)는 SUS 304제이며, 하부 내주면에는 암나사부가 설치되어 보디(14)와 나사 결합 가능하며, 상부 외주측에는 수나사부가 설치되어 실린더(19)의 암나사부와 나사 결합 가능하게 되어 있다. 또한 중앙부에는 로드(12)를 관통·끼워맞춤할 수 있는 구멍부(17a)가 설치되어 있다.

도 1에서, 보닛(16)은 SUS 304제이며, 외주면은 대략 원주 형상으로 형성되어 밸브실(6) 상부에 끼워맞춤 가능하게 되어 있고, 중앙부에는, 상측은 로드(12)가 끼워맞추어지고, 하측은 다이아프램 피스(3)가 끼워 넣어지도록 소정 형상의 관통구멍이 형성되어 있다. 또한 밸브에 조립된 상태에서의 하면측은, 다이아프램(1)의 팽출 형상에 적합하도록, 구심 방향을 따른 대략 테이퍼 상면부로 되어 있고, 이 하면 외주측은, 베이스체(17)의 암나사부와 수나사부의 나사 결합에 따라 상면측이 베이스체(17)로부터 밸브실(6)측을 향하여 밀어 넣어짐으로써, 다이아프램(1) 외측 주위를 사이에 끼운 상태에서 밸브실(6) 외주에 볼록 설치된 외부 씨일부(7)로 가압되어 다이아프램(1)을 밸브실(6) 내에 협착 고정할 수 있다.

도 1에 있어서, 다이아프램(1)은 Co 합금제로 필요 매수를 적층하도록 하여 사용되고, 자연 상태에서는 완만한 볼록 곡면으로 이루어지는 둥근 접시 형상을 보이고 있고, 중앙부가 소정 범위 내에서 오목 변형해도 자기복귀력으로 이 자연 형상으로 돌아올 수 있다. 밸브에 조립된 상태에서는, 외측 주위가 외부 씨일부(7)로서 상하로부터 협압되어 밸브실(6) 내에 고정되고, 그 다음에는, 다이아프램 피스(3)가 헐겁게 끼워맞춤 형상으로 설치되어 있다.

도 1에 있어서, 다이아프램 피스(3)는 SUS 304제이며, 전체의 형상은 통 형상부와 플랜지부로 이루어지는 대략 우산 형상을 보이고 있고, 밸브에 조립된 상태에서는, 통 형상부가 상측, 플랜지부가 하측으로 되어 보닛(16)의 관통구멍 하측으로 승강 운동 가능한 헐겁게 끼워맞춤 형상으로 끼워맞춤 고정되고, 플랜지부의 외측 표면(하면(30))은 이하와 같이 축심 대칭적인 볼록 곡면 형상으로서 형성되어 있다.

도 3에 있어서, 다이아프램 피스(3)의 하면(30)은 동 도면 하측에 볼록하게 된 완만한 곡면이며, 동 도면 (b)에 도시하는 바와 같이, 적어도 밸브 폐쇄시에 다이아프램(1)을 통하여 환상 밸브시트(2)로 가압되었을 때 접리면(20)과 대향하는 부위가 되는 경사면(30)은 접리면(20)(테이퍼면(20))에 형성된 경사각도(φ)에 따라 형성된 경사각도(θ)의 테이퍼면 내지 곡면 형상으로 형성되어 있고, 특히 도 4에서는, 적어도 이 경사면(30) 부분은 진원(구면)의 일부로서 근사하여 나타내고 있다. 각도 φ와 θ의 구체적 관계는 전술한 바와 같지만, 이러한 관련성 이외에도, 실시에 따라 적당히 설정 가능하다.

도 1에 있어서, 액추에이터 본체(11)는 보디(14) 상부에 구비되어 있고, 공압식으로 소정의 제어 장치를 사용하여 적당한 자동 운전이 가능하다.

실린더(커버)(19)는 외관 대략 원통 형상을 보이고, 축심 위치에는 도시하지 않은 에어 공급원과 접속 가능한 접속부와, 그 깊이측에는 조정 나사(21)를 나사결합 가능한 암나사부가 설치된다. 조정 나사(21)는 SUS 304제에 의한 선단 넓적끝 타입의 세트 스크루의 가공품이며, 후술과 같이 밸브 Cv값 조정용으로서 설치되어 있다. 또한, 실린더(19)는 알루미늄을 모재로 하고 있고, 조정 나사(21)의 수나사부의 나사 결합에 의해 나사산이 찌부러지지 않도록, 암나사부에 소정의 보강(E 서트 삽입 등)이 시행되어도 된다. 또한, 이 암나사부에 계속하여 로드(12) 상부를 승강 운동 가능하게 끼워맞춤할 수 있는 축 장착부(22)가 관통해 있다.

도 1에 있어서, 실린더(19)의 내측에는, 동축 형상으로 압축 스프링(23)이 수용되고, 일단은 실린더(19)측을 향하고, 타단은 피스톤(13)측을 향하여 탄성반발 가능하게 설치되어 있다. 본 예의 스프링(23)은 고온에서의 내성을 고려한 SUS 631J1제이며, 피스톤(13)을 통하여 다이아프램(1)을 탄성반발하여 밸브를 닫는 한편으로, 에어실(24)에의 에어압에 의한 피스톤(13)의 추력에 의해 압축되어 밸브를 열게 되므로, 필요하게 되는 기본 성능으로서는 액추에이터 본체(11) 내에 조립되어 세트 길이(초기 휨 길이)까지 압축된 상태에서, 유체 압력이 작용해도 다이아프램(1)을 변형시켜 환상 밸브시트(2)와 밀착시킴으로써 충분하게 밸브를 닫을 수 있을 정도의 크기의 하중이 필요함과 동시에, 액추에이터 본체(11)로의 에어 공급에 수반되는 피스톤(13)의 상승 추력보다도 작은 하중이 되도록, 밸브가 완전 개방이 되는 길이까지 스프링(23)이 압축되어 있는 상태의 길이(총 휨 길이)에 있어서의 하중을 설계할 필요가 있다. 또한, 본 예의 스프링(23)은 될 수 있는 한 내경을 작게 함으로써 축심 방향에 작용하는 힘은 축심에 가까운 위치에서 발생하도록 하여 피스톤(13)을 경사지게 하는 방향으로 작용하는 힘이 최대한 작아지도록 하고 있다.

또한, 본 예의 밸브에 있어서, 스프링(23)의 하중 설계 시에는, 밸브의 씨일면(접리면(20))이 경사진 테이퍼면(20)이므로, 이 씨일 하중을 씨일면이 평탄한 종래의 밸브의 씨일면압과 동일하게 되도록 설정하면(즉, 테이퍼면에 의한 영향의 분량만큼 약간 크게 설정하면), 환상 밸브시트(2)의 찌부러짐량(변형량)도 동일한 정도로 되어 버려 테이퍼면(20)에 의한 효과가 발휘되지 않게 될 우려가 있기 때문에, 씨일면의 계산 면적은 단순하게 환상 밸브시트(2)의 내외 직경차(두께)에 기초하여 계산하여 하중 설계해 두고, 그 후의 요소 시험 등에서 문제 등이 발생하는 대로, 스프링(23)의 하중 설정을 변경하여 대응하도록 하면 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 예의 밸브에서는, 로드(12)와 피스톤(13)은 일체 구조가 아니라, 별체 구조를 서로 씨일재를 통하여 조립하고 있다. 도 1에 있어서, 로드(12)는 통 형상의 상부측에는 O링(27)이 설치되고, 실린더(19)의 축 장착부(22) 내에, 이 내주면에 대하여 씨일이 유지된 상태에서 승강 운동 가능하게 끼워맞춤 되어 있고, 로드(12)의 상단면은 조정 나사(21) 하단에 맞닿음 가능하게 되어 있음으로써 조정 나사(21)에 의해 상사점이 규정되고, 이것에 의해, 로드(12)의 승강 운동 스트로크, 즉 밸브 스트로크가 조정 나사(21)의 진입량에 따라 직접 조정 가능하게 되어 있다.

또한 로드(12)의 축심은 세로 방향으로 에어 유로(12a)의 주유로가 연통하고 있고, 조정 나사(21)에 설치된 에어 유로를 통하여, 접속부에 접속된 도시하지 않은 에어 공급원으로부터의 에어를 연통·급배 가능하게 되어 있고, 로드(12) 중간의 횡방향에 연통한 에어 유로(12a)의 분지 유로를 통하여 에어실(24)에 에어를 공급 가능하게 되어 있다. 로드(12)의 하부측은 O링(25)을 통하여 베이스체(17)의 구멍부(17a)에 승강 운동 가능하게 끼워맞추어져 있고, 로드(12)의 하단면은 다이아프램 피스(3)의 상단면과 맞닿음 가능하게 되어 있음으로써 다이아프램 피스(3)를 로드(12)의 강하에 따라 다이아프램(1)을 오목 형상으로 변형시키면서 밀어내려 환상 밸브시트(2)에 밀착시켜, 밸브를 닫을 수 있도록 되어 있다. 또한, 내마모성을 향상시키기 위해, 로드(12)에는 소정의 경질 알루마이트 처리가 시행되어 있다. 로드(12)는 직진성을 높이기 위해 가능한 한 긴 1 피스 구조이면 적합하다.

도 1에서, 피스톤(13)은 중앙부에 부착 구멍(13a)를 갖는 대략 원반 형상으로 일체 형성되어 있고, 이 부착구멍(13a)에 로드(12) 중간의 O링(26)이 설치된 위치에 끼워맞추어져 있다. 조립 시에는, 로드(12)의 플랜지부(12b)와 부착구멍(13a)에 설치된 단차부를 걸어맞추어지게 한 뒤에, 피스톤(13)의 상측에 리테이닝링(28)을 통하여 분할 링(29)을 로드(12)에 장착시키고 있으므로, 피스톤(13)은 상하로부터 끼워져 고정되고, 로드(12)에 대하여 슬라이딩 불능으로 위치 결정된다. 이것에 의해 로드(12)와 피스톤(13)은 일체로 고착되지만, 어디까지나 로드(12)와 피스톤(13)은 O링(26)을 사이에 두고 별체이므로, 로드(12) 외경과 부착구멍(13a) 내경의 차나 O링(26)의 탄성 등에 따라, 양자는 실링성을 유지하면서도 요동 가능하게 된다.

피스톤(13)의 외주측은 대략 원주 형상으로 형성되고, O링(31)이 설치되어 있고, 실린더(19)의 통 형상 내주면에 대하여 실링성을 유지한 채 상하로 슬라이딩 가능하게 되어 있고, 또한 피스톤(13)의 하면측은 베이스체(17)와의 사이에서 1개의 에어실(24)이 형성되어 있다.

승강 운동 부재(로드(12)과 피스톤(13))는, 부재 전체로서 높은 동축성이 요구되지만, 상기 구조와 같이, 축 부품(로드(12))과 추력 발생 부품(피스톤(13))으로 분리하고 각각을 탄력이 있는 O링으로 연결함으로써 가공정밀도에 의한 동축성에 의존하지 않도록 하고 있다. 이것에 의해, 실린더(19) 내주면 등의 가공 오차의 조합에 유래하는 편심으로 발생해 가는, 추력 방향 이외의 변형 작용에 대하여, 유연하게 대응할 수 있다.

본 예의 밸브에서는, 로드(12)와 피스톤(13)을 O링(26)을 통한 분리 구조함으로써, 피스톤(13)이 받는 스프링(23)의 부하 치우침이나 실린더(19)에 접하는 O링(31)의 슬라이딩에 의해 발생하는 저항의 치우침, 또한, 가공 오차나 조립 오차에 의한 축 벗어남을, 사이에 끼운 O링(26, 31)에 의해 적절하게 흡수함으로써 로드(12) 자신은 피스톤(13)의 영향을 받지 않고 직진할 수 있으므로, O링(26, 31)에 대한 스트레스나 편마모를 방지할 수 있다.

또한, 로드(12)나 피스톤(13)에 설치되는 O링(25, 26, 27, 31)을 장착하는 각 홈부는, 200℃의 고온시에 있어서의 팽창을 생각하여, 사용 개소나 슬라이딩 방향 등도 고려하여, 상온시에 있어서의 기준보다도 적당히 큰 홈폭으로 형성되어 있다. 또한, 이들 O링의 소재도 내열용 소재로 적당히 선정되어 있음과 아울러, 적당한 그리스 도포도 시행되어 있다.

한편, 도 2는 피스톤이 2단계의 액추에이터를 구비한 자동 밸브의 구조의 일례이다. 동 도면에 있어서, 액추에이터 본체(33)는 내부에 2장의 피스톤(34, 35)을 구비하고 있고, 이 액추에이터 본체(33)는 보디(32) 상부에 구비된다.

도 2에 있어서, 보디(32)는 수직 방향으로 뚫어 설치된 1차측 유로(36)가 유입구(4)를 통하여 밸브실(6) 내에 연통하고 있고, 밸브실(6) 내로부터는 유출구(5)를 통하여 수직 방향으로 뚫어 설치된 2차측 유로(37)에 연결되어 있다. 또한 밸브실(6)의 상측은 보닛(38)의 외주 하부를 끼워맞춤 가능하게 통 형상으로 형성되고, 그 더욱 상부 내주면에는, 베이스체(39)와 나사 결합 가능한 암나사부가 설치되어 있다. 또한, 도 2의 밸브의 밸브실(6) 내부 구조나 다이아프램(1), 다이아프램 피스(3)의 구조는 도 1의 밸브에서 전술한 구조와 동일하다.

도 2에 있어서, 베이스체(39)는 SUS 304제의 기계 가공품이며, 상부 외주면에는 케이싱의 암나사부와 나사 결합 가능한 수나사부가 설치됨과 아울러, 하부 외주면에는 보디(32)의 암나사부와 나사 결합 가능한 수나사부가 설치되고, 중앙부에는 로드(40)의 하부를 관통·끼워맞춤할 수 있는 구멍부(39a)가 설치되어 있다.

도 2에 있어서, 보닛(38)은 SUS 304제이며, 플랜지부(38a)와 통 형상부로 이루어지는 전체가 대략 우산 형상으로 형성되고, 플랜지부(38a)의 외주면은 짧은 대략 원주 형상으로 형성되어 밸브실(6)의 상측에 끼워맞춤 가능하게 되어 있고, 중앙부에는, 상측은 로드(40) 하부가 끼워맞추어지고, 하측은 다이아프램 피스(3)가 끼워 넣어지도록 소정 형상의 관통구멍이 형성되어 있다. 또한 보닛(38)의 플랜지부(38a)의 표면측은 밸브에 조립된 상태에서의 하면측이 되고, 다이아프램(1)의 팽출 형상에 적합하도록 구심 방향을 따른 대략 테이퍼 상면부로 되어 있음과 아울러, 이 하면의 외주측은, 베이스체(39)의 수나사부와 암나사부와의 나사 결합에 따라 플랜지부(38a) 이면측 외측 주위를 따라 환상으로 형성된 볼록부(38b)가 베이스체(39) 하단면와 맞닿고 밸브실(6)측을 향하여 밀어 넣어짐으로써, 다이아프램(1) 외측 주위를 사이에 끼운 상태에서 밸브실(6) 외주에 볼록 설치된 외부 씨일부(7)로 가압되어 다이아프램(1)을 밸브실(6) 내에 협착 고정할 수 있다.

도 2에 있어서, 액추에이터 본체(33)는 보디(32) 상부에 구비되고, 공압식으로 소정의 제어에 의한 자동운전이 가능하다. 실린더(커버)(41)는 도 1에 도시한 실린더(19)와 대략 동일한 구조이며, 접속부, 조정 나사(42), 축 장착부(43), 스프링(44)이 내부에 설치되고, 하부 외주면에는, 케이싱(45) 상부의 암나사부와 나사결합 가능한 수나사부가 설치되어 있다. 케이싱(45)은 소정의 경질 알루마이트 처리가 시행되어 있고, 외주는 대략 원주 형상으로 형성되고, 베이스체(39)와 실린더(41) 사이에 나사부를 통하여 접합되어 액추에이터 본체(33)의 하우징의 일부를 구성하고 있다. 또한 중앙부에는, 내주면에 O링(46)이 설치된 위치에 로드(40) 중턱에 형성된 직경 확장부의 외주면을 끼워맞출 수 있는 구멍부가 설치되어 있다.

도 2에 있어서, 로드(40)는 통 형상의 상부측에는 O링(47)이 설치되고, 실린더(41)의 축 장착부(43) 내에, 이 내주면에 대하여 씨일이 유지된 상태에서 승강 운동 가능하게 끼워맞추어져 있고, 로드(40)의 상단면은 조정 나사(42) 하단에 맞닿음 가능하게 되어 있음으로써 조정 나사(42)에 의해 상사점이 규정되고, 이것에 의해, 로드(40)의 승강 운동 스트로크, 즉 밸브 스트로크가 조정 나사(42)의 나사 진입량에 따라 직접 조정 가능하게 되어 있다.

동 도면에 있어서, 로드(40)의 축심은 세로 방향으로 에어 유로(40a)의 주유로가 연통해 있고, 조정 나사(42)에 설치된 에어 유로를 통하여, 접속부에 접속되는 도시하지 않은 에어 공급원으로부터의 에어를 급배 가능하게 되어 있고, 로드(40)의 가로 방향에 연통한 에어 유로(40a)의 2개의 분지 유로를 통하여 2개의 에어실(48, 49)에 각각 에어를 공급 가능하게 되어 있다. 또한 로드(40)의 하부측은 O링(50)을 통하여 베이스체(39)의 구멍부(39a)에 승강 운동 가능하게 끼워맞추어져 있고, 로드(40)의 하단면은 다이아프램 피스(3)의 상단면과 맞닿음 가능하게 되어 있음으로써 다이아프램 피스(3)를 로드(40)의 강하에 따라 다이아프램(1)을 오목 형상으로 변형시키면서 밀어내려 환상 밸브시트(2)에 밀착시켜, 밸브를 닫을 수 있게 되어 있다. 또한, 내마모성을 향상시키기 위해, 로드(40)에는 소정의 경질 알루마이트 처리가 시행되어 있다. 로드(40)는 직진성을 높이기 위해 가능한 한 긴 1 피스 구조이면 적합하다.

도 1에 있어서, 2장의 피스톤(34, 35)은 각각 중앙부에 부착 구멍(34a, 35a)를 갖는 대략 원반 형상으로 일체 형성되어 있고, 이 부착 구멍(34a, 35a)에 로드(40)의 O링(54, 55)이 설치된 위치에 각각 끼워맞추어져 있고, 외경측에는 O링(56, 57)이 구비되어 통 형상의 케이싱(45) 내주면, 베이스체(39)의 내주면에 각각 실링성을 유지한 채 슬라이딩 가능하게 되어 있으므로, 피스톤(34, 35)의 하측에 형성되는 에어실(48, 49)의 내압이 손상되지 않는다. 또한 로드(40) 중간은 직경 확장한 직경확장부가 형성되어 있고, 이 직경확장부의 상하단부에는 단차 형상의 걸어맞춤부(40b, 40c)가 각각 형성되고, 상측의 피스톤(35)은 상면측이 스프링(44)의 하측이 되는 타단으로부터 항상 아래를 향하여 탄성반발 바이어스되어 있고, 하면 내경측은 걸어맞춤부(40b)에 걸어맞추어져 있기 때문에, 스프링(44)에 걸어맞춤부(40b)를 향하여 상시 가압 고정되어 있음으로써 피스톤(35)은 로드(40)에 대하여 위치가 고정되어 양자는 상시 일체적으로 연동한다.

한편으로, 하측의 피스톤(34)은, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 에어 충전시의 에어압에 의한 상승 운동이 걸어맞춤부(40c)에 잠가질 뿐이며, 로드(40)에 대하여 위치가 고정되어 있지 않지만, 피스톤(34)의 외경측은 O링(56)에 실링되고, 내경측은 O링(54)에 실링되어 있고, 이것들의 실링성이 유지되는 범위에서 승강 운동하므로, 에어실(48)의 내압이 손상되지는 않는다.

상기한 바와 같이 로드(40)와 피스톤(34, 35)을 별개로 분리한 구조로 함으로써, 도 1에서 전술한 로드(12)와 피스톤(13)의 분리 구조와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 1단계 타입의 액추에이터의 경우와 달리, 도 2의 2단계 타입의 액추에이터의 경우에는, 로드(40)와 2장의 피스톤(34, 35)을 완전하게 연동시킬(로드(40)에 대하여 위치 결정 고정할) 필요는 없고, 동 도면과 같이 피스톤(34, 35)이 로드(40)에 대하여 상대적으로 어느 정도의 범위 내에서 슬라이딩할 수 있도록 구성되어 있는 경우이더라도, 밸브의 사용 상태에서 피스톤과 로드 사이에서 실링성이 항상 유지되어, 에어실의 내압이 손상되지 않으면 충분하다.

계속해서, 본 예의 밸브의 작용을 설명한다. 도 1, 2, 및 3(a)는 각각 본 예의 밸브의 완전개방 상태를 나타내고 있다. 이하, 도 1, 2의 밸브를 공통하여 설명한다.

이 완전개방 상태에서는, 에어실(24, 48, 49)로의 에어 충전이 완료되어 있고, 이들 에어실의 내압에 의해 스프링(23, 44)에 의한 바이어스력에 저항하여 피스톤(13, 34, 35)이 소정의 추력으로 상승하고, 로드(12, 40) 상단이 조정 나사(21, 42)의 하단에 부딪쳐 상사점(밸브 스트로크의 상한 위치)까지 상승해 있다. 이 때문에, 로드(12, 40) 하단면도 상한 위치까지 올라가고, 다이아프램 피스(3)의 상단면이 자유가 되기 때문에 다이아프램(1)의 자기복귀력으로 들어올려지고, 다이아프램(1)은 자연 형상까지 형상 복귀하여, 이것에 의해 밸브가 완전개방 상태로 되어 있다. 또한 후술하는 바와 같이, 조정 나사(21, 42)의 진입 조정(스트로크 조정)에 의해 로드(12, 40)의 상한 위치를 최대 스트로크 위치(상사점 위치)보다 아래의 위치에 설정해 둠으로써 최대 유량은 어느 정도 감소하지만 Cv값 변동 억제에 대단히 유효하게 된다.

완전개방 상태에서, 에어실(24, 48, 49)로부터 에어 유로(12a, 40a)를 통하여 에어를 뽑아가면, 이것에 따라 스프링(23, 44)의 탄성반발력이 강해져, 피스톤(13, 34, 35)을 밀어내려 에어실(24, 48, 49)의 용적이 감소해 가고, 이것에 따라 로드(12, 40)도 밀어내려져 간다. 즉, 도 1에서는 피스톤(13)의 단차부가 플랜지부(12b)에 걸어맞추어져 스프링(23)의 힘을 전달함으로써 로드(12)가 밀어내려지고, 도 2에서는 피스톤(35)의 걸어맞춤부(40b)에 걸어맞추어 스프링(44)의 힘을 전달하여 로드(40)가 밀어내려진다. 이것에 의해, 로드(12, 40)의 하단면이 다이아프램 피스(3)의 상단면에 닿아 밀어내려 가고, 이 밀어내리는 힘이 다이아프램(1) 혹은 유체로부터의 반력을 이겨 다이아프램 피스(3)를 밀어내려감으로써 다이아프램(1)의 중앙부가 오목형으로 변형되고, 최종적으로는 경사면(30)이 다이아프램(1)을 통하여 접리면(20)에 압착함으로써 밸브가 완전폐쇄 상태로 된다. 이 완전폐쇄 상태는 도 3(b)에 도시되어 있다.

계속해서, 본 발명의 밸브의 조립 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 밸브에서는, 밸브의 구성부품을 상온보다 높은 온도에서 가온 처리한 상태에서 밸브를 조립하도록 하고 있고, 이 상온보다 높은 온도로서, 예를 들면, 80℃ 정도를 선택하고 있다.

본 예의 다이아프램 밸브는, 200℃ 정도의 고온(열욕)에 침지된 상태에서의 사용을 상정하고 있기 때문에, 상온 사양의 제품에 비해 특히 부재의 열팽창의 영향을 받기 쉽다. 그래서, 상온보다도 높은 온도, 즉 될 수 있는 한 사용온도에 가까운 온도 환경하에서 밸브의 조립을 행함으로써 통상대로 상온에서 조립한 경우에 비해, 사용환경 온도와의 차를 작게 할 수 있기 때문에, 미리 부품을 사용온도에 친숙해진 상태에서 조립할 수 있고, 따라서, 열팽창에 기인하는 변형 등이 발생하기 어렵다. 특히, 고온 환경하에서 각 부품에 의해 규정되어 있는 유로 형상의 변형·뒤틀림 등도 생기기 어렵게 되므로, 결과적으로는 밸브 Cv값 변동의 안정화에도 기여할 뿐만 아니라, 밸브의 강도·내구성의 향상도 기대할 수 있다. 또한, 파티클은 열 영동의 영향으로 부품으로부터 멀어지게 할 수 있으므로, 파티클이 부품에 부착되기 어려워, 클린성의 관점에서도 적합하다. 또한 이 밸브 조립 온도는 밸브의 사용 최고온도에서 조립을 행하는 것이 최적이므로, 본 예의 밸브의 경우에는 200℃가 이상적이지만, 현실적으로는 인간에 의한 작업을 상정하여, 80℃ 정도에서 행하는 것이 바람직하다.

부품을 상온보다 높은 온도로 유지한 상태에서 밸브의 조립을 행하는 수단으로서는 실시에 따라 임의로 선택할 수 있지만, 실제로 작업자에 의한 수작업으로 간이하게 행해지는 수단의 일례로서는 밸브의 부품군을 핫플레이트 위에 재치하고, 부품군이 전체적으로 80℃ 정도의 온도가 되는 소정의 기준 시간 동안 방치하여 가열을 기다린 후, 작업자는 내열 장갑 등을 장착하고 수작업으로 하나씩 부품을 조립한다고 하는 공정을 채용할 수 있다. 핫플레이트는 소정의 가열 장치가 내장된 작업대이지만, 이 밖에, 가열 장치로서는 작업대 상방에 설치한 램프 히터 등으로 조사 가열하도록 해도 되고, 또한, 피복 커버나 기류 발생 장치 등과 조합이나, 가열 위치의 한정 등에 의해, 가열·작업 효율의 향상을 도모하는 것도 가능하다.

특히, 상기의 종류의 밸브에 있어서, 다이아프램(1)에 관한 것으로서, 다이아프램(1)을 상온에서 조립한(외부 씨일부(7)에 협착시킨) 상태에서의 자연 형상의 팽출 높이(중앙부의 외측 주위 부분에 대한 높이)는 밸브를 200℃ 환경하에 노출한 후에서는, 열의 영향을 받기 쉬운 원반 형상의 다이아프램(1)의 내경측이 대략 균일하게 직경 방향으로 열팽창하려고 함으로써 중앙부가 밀어내는 경향이 있고, 또한 외부 씨일부(7) 등의 부재의 열팽창의 영향에 근거하여, 결과적으로 약 5% 높이가 떨어지는 것이 판명되었다.

이에 반해, 상기한 바와 같이 조립 공정의 온도 환경을 80℃ 정도로 설정하여 조립된 본 예의 밸브의 경우, 80℃ 환경에서 다이아프램(1)이나 외부 씨일부(7) 등의 부재가 미리 소정의 열팽창을 끝낸 상태이므로, 이 상태에서 조립된 밸브, 특히 다이아프램(1)과 외부 씨일부(7)는 열팽창에 의한 영향이 유효하게 저감되어 있다. 실제로, 본 예의 밸브가 200℃ 환경하에 노출된 후이더라도, 다이아프램(1)의 자연 형상의 팽출 높이는, 상온시에 대하여, 즉 조립 후에 일단 상온 환경에 식힌 상태에서의 팽출 높이에 비해, 약 3∼4%인 것이 판명되었고, 상온 조립품에 대하여 조립시와 사용시의 변화, 특히 유로 개구 면적의 변화를 더욱 작게 할 수 있는 것이 실증되었다.

또한, 도 2에 도시한 본 예의 밸브의 조립의 일례로서는, 액추에이터 본체(33)를 조립할 때는, 우선 실린더(41)에 E 서트를 삽입하여 조정 나사(42)를 부착함과 아울러 스프링(44)을 삽입해 두고, 다음에 2개의 피스톤(34, 35)의 외주에 O링(56, 57)을 장착하고, 로드(40) 하부에 O링(50, 54)을 장착하고 피스톤(34)을 하부에 조립한다. 이어서, 베이스체(39)의 구멍부(39a)에 로드(40) 하부를 부착함과 아울러, 케이싱(45) 중앙의 구멍부에 O링(46)을 장착해 두고, 이 케이싱(45)의 구멍부에 로드(40)의 직경확장부를 통과시켜 베이스체(39)와 나사결합 한다.

이어서, 로드(40) 상부에 O링(47, 55)을 장착하고 피스톤(35)을 조립하고, 이것에 실린더(41)를 나사결합시켜 조립이 완성된다. 또한 보디(32)를 조립할 때는, 환상 밸브시트(2)가 장착 홈부(8)에 스웨이징 고정된 보디(32)의 밸브실(6) 상부에 다이아프램(1)을 재치한 후, 다이아프램 피스(3)를 장착한 보닛(38)을 이 밸브실(6) 상부에 적절하게 삽입해 둔다. 그 후, 조립한 액추에이터 본체(33)의 베이스체(39)의 수나사부를 보디(32)의 암나사부와 적절하게 나사결합시키면, 밸브실(6)을 밀봉하는 외부 씨일부(7)가 적절하게 구성되고, 도 2에 도시한 밸브의 조립이 완료된다.

또한, 본 예의 밸브의 조립 후는, 사용 개시 전(출하 전)에 미리, 밸브의 길들임(친숙화) 공정이 시행된다. 본 예에서는, 조립 완료 후의 밸브에 대하여, 밸브를 닫은 상태에서 소정 시간·소정 온도에서 어닐링 처리가 시행된다. 예를 들면, 본 예의 밸브의 경우, 사용조건에 따른 소정의 밸브 폐쇄력으로 밸브를 닫은 상태에서, 230℃ 환경하에서 소정 시간 어닐링 처리가 시행된다. 초기 상태의 환상 밸브 시트(2)는 무부하 상태이었기 때문에, 밸브폐쇄 동작에 의한 가압 부하로 수명중 가장 찌부러지기 쉬운 상태, 즉 형상(특히 높이) 변형되기 쉬운 상태에 있으므로, 이대로 출하해 버리면, 밸브 개폐에 의해 큰 형상 변형량이 발생하여 밸브의 큰 Cv값 변동을 일으키기 쉽다.

이에 대하여, 상기 길들임 공정을 거침으로써, 환상 밸브시트(2)의 형상이 적절하게 친숙해져, 가압 부하에 대하여 안정한 상태로 할 수 있고, 결과적으로 밸브의 Cv값 변동 안정화에 기여하게 된다. 특히 본 발명에서는 다이아프램 피스(3)의 경사면(30)(경사각도(θ))에 따라 접리면(20)에 경사각도(φ)의 테이퍼를 형성하고 있으므로, 길들임 공정에서도 씨일면에 높은 균일성의 면압이 작용하고, 따라서, 이 종류의 종래의 밸브에 비해, 길들임 효과(형상 안정화 효과)를 한층 높일 수 있다.

최후에, 본 발명의 밸브의 사용 상태에 있어서의 특성 변화에 대하여 설명한다. 우선, 본 예의 밸브에 있어서, 상온과 200℃에 있어서의 밸브의 특성 변화에 관해서는, 다이아프램(1)의 내려앉음량이 0.12mm 이내임과 아울러, Cv값의 차가 0.15 이내가 실현되었다.

우선, 본 예의 밸브에서는, 사용 개시 전에, 승강 운동하는 로드(12, 40)의 상단이 부딪치는 조정 나사(21, 42)의 진입량의 조정에 의해, 로드(12, 40) 상단의 상사점, 즉 밸브 스트로크 상한 위치를 다이아프램(1)의 최대 팽출 높이에 대응한 최고 위치보다 내림(스트로크 조정)으로써, 밸브의 Cv값을 조정하도록 하고 있다. 이것은 밸브의 개체 차이를 해소시켜 개체에 좌우되지 않고 균일한 Cv값을 확보할 수 있게 하기 위한 개체차 조정이며, 예를 들면, 밸브의 200℃에서의 Cv값이 0.6∼0.7 정도로 설계되어 있는 경우에는, 이 스트로크 조정에 의해, Cv값을 0.5 정도가 되도록 억제할 수 있다. 이 조정에 의해, 개체차의 편차에 좌우되지 않고 상온과 200℃에 있어서의 밸브의 Cv값의 차를, 예를 들면, ±5% 이내까지 고정밀도로 해소할 수 있다. 또한, 다이아프램(1)이 최대폭으로 변형하는 것이 방지되어, 다이아프램(1)의 내구성도 향상된다. 이러한 스트로크 조정에 의해서도, 예를 들면, 밸브의 상온과 200℃의 Cv값의 차를 0.15 이하, 바람직하게는 0.12 이하로 제한하는 것이 가능하다.

Cv값의 안정성에 대해서는, 본 예의 밸브는 200℃의 고온에서 다수회 동작되는 것을 상정하고 있다. 또한, 200℃에 한하지 않고, 유저의 사용조건에 따라서는, 상온으로부터 200℃까지의 여러 온도범위에서 동작할 수 없으면 안 된다. 이러한 밸브에서는, 높은 내구성과 아울러, 동작의 안정성도 필요하다. 구체적으로는, 동작중, Cv값의 변동이 될 수 있는 한 적은 특성이 필요하게 된다.

이에 대하여 본 발명의 밸브에서는, 다이아프램 피스(3)의 경사면(30)과 환상 밸브시트(2)의 접리면(20)(테이퍼면(20))의 효과에 의해, 종래의 이 종류의 밸브에 비해, 씨일면압의 균일화가 실현되고 있음과 아울러, 환상 밸브시트(2)의 형상 변형량의 저감도 실현되고 있다.

도 8은 이 형상 변형량의 저감을 실증한 실험 결과로서, 환상 밸브시트(2)의 밸브시트 변형량을 계측한 그래프도이다. 동 도면에 도시한 실험에서는, 상온 환경하에서, 환상 밸브시트(2)가 스웨이징 고정된 보디(32)에 다이아프램(1)을 재치하고, 그 위에서 가압 추력을 측량 가능한 소정 기구(로드 셀)를 사용하여 다이아프램 피스(3)에 의해 다이아프램(1)을 가압하고, 이 로드 셀의 부하(N)와 환상 밸브시트(2)의 변형량(mm)의 계측값을 몇 개 표시한 그래프도이며, 커브(실선)는 그 다항식 근사 곡선(회귀 분석)이다. 아울러 동 도면에는, 접리면이 평탄 형상인 종래의 환상 밸브시트의 일례(비교예)를 준비하여 동일한 계측을 행하고, 비교예로서의 표시와 커브(점선)를 나타내고 있다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 환상 밸브시트(2)에서는, 추력 400N 정도(본 예의 밸브에서 액추에이터 본체(11, 33)가 실제로 환상 밸브시트(2)를 가압하는 추력에 필적함)의 시점에서도 밸브시트 변형량은 0.02mm를 초과하지 않는 정도밖에 찌부러져 있지 않아, 접리면(20)(테이퍼면(20))이 다이아프램 피스(3)의 가압을 받는 것에 의한 형상 변형에 대한 높은 내성이 실증되었다. 게다가 비교예 구조에서는, 미리 스웨이징 고정된 환상 밸브시트에 대하여, 전술한 소정의 길들임(친숙화) 공정이 시행된 것을 사용하고 있으므로, 찌부러짐 변형에 대해서는 어느 정도 내성을 가진 것이지만, 이러한 비교예보다도 대폭 변형량이 작다. 따라서, 본 예의 밸브의 환상 밸브시트(2)는 밸브 폐쇄력에 대한 높은 내변형성(특히 높이 방향의 변형)이 발휘되었다.

또한, 도시하지 않지만, 도 8의 실험 데이터는 상온 환경하이며, 예를 들면, 환상 밸브시트가 PFA 등의 수지제인 경우, 200℃ 등의 고온에서는 재질의 단단함이 상당히 연화되므로, 이 고온 환경하에서 도 8과 동일한 실험을 하면 찌부러짐량의 절대량은 동 도면의 경우보다 상당히 커질 것으로 추측되지만, 재질 등, 온도 조건 이외의 조건이 동일하면 종래예와의 상대적인 관계(찌부러짐량이 작아지는 관계)는 동일하며, 오히려 차는 넓어질 것으로 추측할 수 있으므로, 본 예의 밸브의 환상 밸브시트(2)는 200℃ 등의 고온 환경하에서도, 상온 환경하와 마찬가지로 밸브 폐쇄력에 대한 높은 내변형성이 발휘되는 것을 기대할 수 있다.

또한, 도 9는, 도 2에 도시한 본 예의 밸브에 있어서, 가열에 의한 상온시와 고온시에서 비교한 다이아프램(1)의 내려앉음량을 그래프에 나타낸 것이다. 동 도면에 나타낸 실험에서는, 보디(32)에 다이아프램(1)의 소정 매수를 포갠 뒤에 죄어 외부 씨일부(7)를 구성한 상태로 하고, 우선 상온에서, 자연 형상으로 팽출해 있는 다이아프램(1)의 중앙부의 높이로서 보디(32)의 바닥부로부터의 거리를 계측했다. 이어서, 이 상태의 보디(32)를 핫플레이트에 올려놓고 200℃까지 가열하고, 이 상태를 유지하고 다시 다이아프램(1)의 중앙부의 높이를 동일하게 계측했다. 또한, 이 200℃까지의 도중 온도(50℃, 100℃, 150℃)에서도, 동일하게 중앙부의 높이를 계측했다. 도 9는 이 계측 높이를 온도상승을 가로축으로 하여 그래프화한 것이다. 또한, 동 도면에 있어서의 실선은 전술한 어닐링 처리를 미리 시행하고 친숙화 공정을 거친 샘플이며, 점선은 어닐링 처리를 설비하지 않고 있는 샘플의 데이터이다.

동 도면에 도시되는 바와 같이, 본 예의 밸브에서는, 상온으로부터 200℃까지의 다이아프램(1)의 내려앉음량이 0.12mm 이내이며, 내려앉음량이 작게 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이 내려앉음량은 유로 개구 면적의 변동에 직접 관련되어 있으므로, 밸브의 Cv값 변동에 직접 영향을 미치는 요인이며, 보다 작게 억제되어 있는 편이 바람직하기 때문에, 예를 들면, 0.10mm 이내이면 더욱 적합하다. 또한 다이아프램(1)의 내려앉음량이 0.12mm 이내라고 하는 것은 종래의 이 종류의 밸브에서는 상당히 작은 양이며, 이와 같이 작게 억제하는 것이 가능한 요인의 하나로서, 예를 들면, 상술한 밸브의 조립 공정을 고온 환경하에서 행하는 것(다이아프램(1)의 팽출 높이의 저감)을 생각할 수 있다.

도 10은, 도 2에 도시한 본 예의 밸브에 있어서, 밸브 보디의 가열 시간을 가로축으로 하고, 밸브의 Cv값의 시간 변화와 가열에 의한 온도 변화를 계측한 그래프의 1 예를 나타낸 것이다. 동 도면에 도시한 실험에서는, Cv값의 계산식으로서는 일반적으로 정의된 식을 사용하고 있고, 이 실험에서는 유체가 가스인 경우에 정의되는 이하의 수 3에 기초하여 산출하고 있다. 또한, 실험 계측은 하지 않았지만, 유체가 맑은 물인 경우에도 일반적으로 정의되는 계산식으로 산출 가능한 것은 물론이다. 또한, 본 예의 밸브의 Cv값은 대략 도 3에 도시한 밸브실(6) 내의 구조에 기초하므로, 도 1에 도시한 밸브에서도, 대략 동일한 결과가 된다고 생각된다.

또한, 이 실험 계측에서는, 보디(32)를 소정의 가열 지그(보디(32) 가열용)로 파지 고정하고, 보디(32) 외의 1차측 유로의 하류측에는 소정의 매스 플로우 미터(유량 q[Nm³/hr] 계측용)와 열교환기(가스 가열용)를 유로에 직결하고, 또한, 보디(32) 외의 1차측과 2차측 유로의 직근에 각각 소정의 차압 계측 장치(1차측 유로(36) 내와 2차측 유로(37) 내의 압력 ΔP[kPa]와, 1차측 유로(36) 내의 절대압(P₁)[kPa]의 계측용)를 접속하고, 시험 라인을 구성해 둔다. Sg는 가스의 비중(질소 가스: 0.97[g/cm³])이며, 온도(T)[K]는 보디(32)의 1차측 유로(36)의 출구 부근에 고정한 열전대에 의해 계측된다.

이 실험 계측에서는, 우선, 상기한 바와 같이, 구성한 시험 라인의 가열 지그에 본 예의 밸브를 라인에 가스를 흘릴 수 있도록 고정한 후, 밸브를 열어 상온의 질소 가스를 소정량 흘린다. 이어서, 측정 압력 ΔP나 P₁이 안정되어 가면, 열교환기와 가열 지그의 전원을 투입하여 질소 가스의 가열을 개시함과 아울러, 각 데이터(q, ΔP, P₁, T)의 계측과 Cv값의 산출을 스타트한다. 그 후, 측정 온도(T)가 안정한 200℃를 나타내게 될 때까지 방치한다(약 1시간). 도 10은 이렇게 하여 계측·산출된 Cv값의 시간 변화와, 이때의 보디(32)의 가열온도를 나타내고 있다. 동 도면에 도시되는 바와 같이, 본 예의 밸브에서는, 상온으로부터 200℃까지의 Cv값의 차가 0.15 이하가 실현되고 있는 것을 알 수 있다. 또한 보디나 배관이 충분히 가열되어 고온도에서 안정화될 때까지의 시간은 배관 형상이나 용량, 유체의 유량 등으로 달라져 가지만, 본 예에서는 200℃로 안정화될 때까지는, 적어도 1시간(3600초) 정도 걸리는 것을 알 수 있다.

또한, 본 예의 밸브에서는, 고온 환경하(예를 들면, 200℃)에 있어서 0회부터 1000만회까지 밸브를 개폐 동작시키는 동안, 밸브의 Cv값의 변동폭이 초기 Cv값에 대하여 10% 이내로 유지된다. 이것은, 상기한 바와 같이, 다이아프램(1)의 내려앉음량이 작은 것과 더불어, 환상 밸브시트(2)에 테이퍼면(20)이 형성되어 있는 점도 기여하고 있다고 생각된다. 상기한 바와 같이, 환상 밸브시트(2)는 이 테이퍼면(20)에 의해 다이아프램 피스(3)로부터의 가압에 대한 변형 내성이 높기 때문에, 밸브 개폐를 다수회 반복한 후이더라도, 변형량이 적기 때문에 유로 단면적의 변동도 생기기 어려워 밸브의 Cv값 안정화에 기여하고 있다.

또한, 상기 실험 계측에 사용한 밸브는, 전술한 조정 나사에 의한 밸브 스트로크의 조정에 의해, 200℃ 환경하에서의 밸브의 Cv값이 0.6이 되도록 미리 조정된 밸브를 사용하고 있다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 계측 개시 직후의 짧은 시간대에서는, Cv값이 약간 증가한 피크를 볼 수 있지만, 그 후의 긴 시간대에서, 특히 가열 온도가 안정되어 있는 영역에서는, Cv값이 안정화되어 있는 것을 알 수 있다.

도 11은, 도 2에 도시한 본 예의 밸브에 있어서, 밸브의 개폐 횟수를 가로축으로 하고, 종래 구조의 밸브와의 비교에서, 200℃ 환경하(200℃의 고온 유체를 흘리고 있는 상태하)에서 밸브의 Cv값의 시간 변화를 계측한 그래프의 1 예를 나타낸 것으로, Cv값의 측정 방법은 도 10에서 전술한 계측 방법과 동일하다. 동 도면에 있어서, 발명품 1, 2라고 되어 있는 것은 동일 조건에서 제조된 본 예의 밸브를 2예 준비한 샘플품으로부터 취득한 데이터이며, 종래품이라고 되어 있는 것은, 본 예의 밸브와 동일한 타입의 종래 구조의 밸브를 1예 준비하여 데이터를 취득한 참고 데이터이다. 또한 동 도면 (a)는 실제의 개폐 횟수(가로축: 0회∼1000만회)와 Cv값(세로축: 0.40∼0.60)의 그래프도이며, 동 도면 (b)는 세로축을 초기 Cv값으로부터의 변화율로 한 그래프도이다.

동 도면에 있어서, 발명품 1에서는, 밸브 개폐 횟수가 0회 시점인 초기 Cv값이 0.504이며, 0∼1000만회 개폐 동안, 최소 Cv값이 0.478, 최대 Cv값이 0.504이었기 때문에, 변동폭은 0.026이었다. 발명품 2에서는, 밸브 개폐 횟수가 0회 시점인 초기 Cv값이 0.503이며, 0∼1000만회 개폐 동안, 최소 Cv값이 0.497, 최대 Cv값이 0.508이었기 때문에, 변동폭은 0.011이었다. 한편으로, 종래품에서는, 밸브 개폐 횟수가 0회 시점인 초기 Cv값이 0.503이며, 1000만회 개폐를 기다리지 않고, 약 400만회 개폐의 시점에서, 이미 최소 Cv값이 0.503, 최대 Cv값이 0.574이었기 때문에, 변동폭은 0.071이었다. 이 그래프 경향으로 보면, 400만회 이상의 영역에서는 변동폭은 더욱 커지는 것을 추측할 수 있다.

도 11(b)는 상기 실험예를 변화율로 하여 그래프화한 것이다. 동 도면에 도시되는 바와 같이, 본 발명품 1, 2에서는 모두 200℃ 고온 유체 사용 상태에서, 밸브를 0∼1000만회 개폐 동작시켰을 때의 Cv값 변동은 초기 Cv값에 대하여 10%의 범위 내에 들어가 있고, 이에 반해 종래품에서는 약 400만회 개폐의 시점에서, 이미 10%를 크게 초과하고 있다. 따라서, 본 발명품에서는 극히 다수회의 밸브 개폐에 대해서도 극히 높은 밸브의 내Cv값 변동성이 실현되고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 동 도면에 있어서, 발명품 1에서는 약간 -5%를 하회하고 있는 데이터가 있지만, 동 도면의 데이터로부터는 발명품의 샘플에 따라서는, 또한 Cv값 변동폭이 작은 발명품도 실현 가능한 것을 충분히 추측할 수 있는 데이터이며, 예를 들면, 변동폭이 5% 미만이면 더욱 적합하다고 할 수 있다.

또한, 이하의 표 2는, 전술의 밸브 스트로크 조정에 의해, 200℃의 고온 환경하에서 밸브 Cv값이 0.5가 되도록 조정된 본 예의 밸브의 실시예 1∼3을 사용하여, Cv값 변동을 계측한 실험 데이터이다. 표 2에 있어서, 「상온」이란 실시예의 밸브를 상온 환경하에 노출한 상태에서 0∼1000만회 밸브를 개폐시키고, 그동안의 소정의 횟수가 된 시점에서 유체를 흘려 Cv값을 계측한 데이터이고, 「200℃」란 실시예의 밸브를 200℃ 환경하에 노출한 상태에서 0∼1000만회 밸브를 개폐시키고, 그동안의 소정의 횟수가 된 시점에서 유체를 흘려 Cv값을 계측한 데이터이며, 「차」란 그 횟수의 시점에서의 상온과 200℃의 Cv값의 차이다.

	실시예 1			실시예 2			실시예 3
	온도	200℃	차	온도	200℃	차	온도	200℃	차
초기	0.587	0.504	0.083	0.601	0.498	0.103	0.598	0.503	0.095
50만회	0.597	0.484	0.113	0.610	0.497	0.113	0.611	0.496	0.115
100만회	0.602	0.479	0.123	0.614	0.503	0.111	0.619	0.502	0.117
200만회	0.600	0.478	0.122	0.613	0.502	0.111	0.616	0.501	0.115
300만회	0.612	0.484	0.128	0.623	0.501	0.122	0.623	0.501	0.122
400만회	0.598	0.490	0.108	0.589	0.503	0.086	0.610	0.497	0.113
500만회	0.606	0.490	0.116	0.624	0.514	0.110	0.614	0.502	0.112
750만회	0.604	0.502	0.102	0.625	0.519	0.106	0.611	0.508	0.103
1000만회	0.623	0.503	0.120	0.634	0.497	0.137	0.623	0.497	0.126

표 2에 나타내어지는 바와 같이, 실시예 1∼3 모두, 적어도 0∼1000만회의 밸브 개폐의 모든 시점에서, 상온과 200℃의 Cv값의 차(즉 표 2의 「차」에 표시된 모든 데이터)는 0.15 이하임과 아울러, 200℃에서 1000만회 밸브를 개폐한 후의 Cv값의 변동(즉 열 「200℃」의 가장 윗줄의 데이터(초기)와 가장 아랫줄 데이터와의 차)은 초기 Cv값에 대하여 10% 이하로 되어 있는 것이 실증되었다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태의 기재에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 변경을 할 수 있는 것이다.

1 다이아프램
2 환상 밸브시트
2a 정상부
3 다이아프램 피스
4 유입구
5 유출구
9, 10, 51, 52 스웨이징부
9b, 10b, 51b, 52b 베이스부
11, 33 액추에이터 본체
12, 40 로드
13, 34, 35 피스톤
14, 32 보디
20 접리면(테이퍼면)
25, 54, 55 O링(씨일재)
30 하면(경사면)
L 돌출 여유 거리
θ 경사각도 (경사면)
φ 경사각도 (테이퍼면)

Claims

유입구와 유출구를 갖는 보디 내에 설치한 환상 밸브시트와, 이 환상 밸브시트에 대향하고 또한 액추에이터용 로드 또는 수동용 로드의 승강 운동으로 접리하는 다이아프램을 구비한 밸브로서, 상기 환상 밸브시트의 상부면인 다이아프램의 접리면에는 상기 환상 밸브시트의 구심 방향을 따른 테이퍼면을 형성하고, 상기 로드의 승강 운동에 다이아프램 피스를 연동시키고, 이 다이아프램 피스의 하면은 축 대칭 형상의 볼록 곡면이고, 이 하면에 의해 상기 다이아프램을 사이에 끼운 상태에서 상기 테이퍼면에 맞추도록 프레싱 가능하게 설치하고, 상기 테이퍼면의 경사각도는 상기 다이아프램 피스의 하면에 형성된 경사면의 경사각도보다 0.5도 이상 1도 이하의 범위에서 작은 각도로 형성하여, 밸브 폐쇄 실링 시에 상기 경사면을 상기 테이퍼면의 내경측으로부터 외경측으로 밀착시키도록 한 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
제1항에 있어서,
상기 다이아프램을 동작시키기 위한 액추에이터를 갖고, 이 액추에이터는 왕복운동에 의해 다이아프램 피스를 통해 다이아프램을 개폐하는 로드와, 에어압을 받아 로드를 동작시키기 위한 피스톤을 갖고, 다른 부재인 상기 로드와 상기 피스톤이 소정의 씨일재에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상온과 200℃와의 Cv값의 차가 0.15 이하인 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
고온하에서 0회부터 1000만회까지 밸브를 개폐 동작시키는 동안, 밸브의 Cv값의 변동폭이 초기 Cv값에 대하여 10% 이내로 유지되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
제3항에 있어서,
고온하에서 0회부터 1000만회까지 밸브를 개폐 동작시키는 동안, 밸브의 Cv값의 변동폭이 초기 Cv값에 대하여 10% 이내로 유지되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
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