KR20070118586A - 유량조정장치 - Google Patents

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KR20070118586A
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사파스고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 입구포트(11)에 연결되는 제1 챔버와 출력포트(12)에 연결되는 제2 챔버(22)를 포함하는 하우징(19)과, 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하는 통형상부(25)와, 이 통형상부의 선단(25a)에 설치된 밸브시트(61)와, 이 밸브시트를 개폐하는 밸브체(32)를 구비하고, 밸브시트 및 밸브체 중 적어도 한 쪽이, 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있는 유량조정장치가 제공된다. 이에 의해, 고온·고압의 유체의 유량을 안정적으로 조정할 수 있다. 또한, 하우징에는 제2 챔버에 연결되어 있고 압력포트(18)를 구비한 압력실(29)이 형성되어 있으며, 제2 챔버와 압력실을 분리하는 서로 연결된 제1 및 제2 가요성 분리수단(41, 51)과 이 분리수단들 사이에 배치되는 베드(75)를 구비하여도 좋다. 통형상부(25)에 보강부재(90)가 매립되어 있어도 된다.
밸브시트, 유량조정

Description

유량조정장치{FLOW REGULATING DEVICE}
본 발명은 유체 특히, 고온·고압의 증기의 유량을 조정하는 유량조정장치에 관한 것이다.
반도체의 제조시 특히, 웨이퍼를 세정할 때에는, 예를 들어 염산 등의 고순도의 유체를 원하는 유량으로 공급할 필요가 있다. 이 때문에, 종래기술에서는 도 8에 나타내는 바와 같은 유량조정장치 즉, 레귤레이터를 사용하여, 공급해야 할 유체의 유량을 조정하였다.
도 8은 일본특허공개 2004-162774호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 종래기술의 유량조정장치의 단면도이다. 유량조정장치(100)의 하우징(190)은 수지재료로 형성되어 있으며, 그 바깥쪽에는 유체의 입구포트(110)와 유체의 출구포트(120)가 각각 설치되어 있다. 하우징(190)의 내부에는 입구포트(110)에 연결되는 제1 챔버(chamber)(210)와 출구포트(120)에 연결되는 제2 챔버(220)가 형성되어 있다. 또한, 제1 챔버(210)와 제2 챔버(220)의 사이에는 밸브시트(310)와 밸브시트(310)에 대응하는 밸브체(320)가 설치되어 있다. 도시된 바와 같이, 밸브체(320)의 상단면에는 다이어프램(410)이 고정되어 있으며, 또한 밸브체(320)를 밸브시트(310)에 눌러붙여 가압하는 스프링(390)이 밸브체(320)의 아래쪽 끝부분에 설치되어 있다.
다이어프램(410)을 사이에 두고 제2 챔버(220)의 반대측 즉, 다이어프램(410)의 위쪽에는, 밀폐된 압력실(290)이 형성되어 있다. 이 압력실(290)은 하우징(190)의 윗면에 형성된 압력도입포트(180)에 연결되어 있다.
그리하여, 압력도입포트(180)로부터 공기 등이 도입되면, 압력실(290)이 가압되어 다이어프램(410)이 스프링(390)에 대항하여 밸브체(320)를 아래쪽으로 밀어내린다. 이에 의해, 밸브체(320)가 밸브시트(310)로부터 멀어지고, 제1 챔버(210) 안의 유체가 제2 챔버(220)로 유입하여, 출구포트(120)로부터 배출되게 된다. 압력도입포트(180)에 도입되는 공기압력을 조정함으로써, 다이어프램(410)에 따른 밸브체(320)의 이동거리가 제어되고, 이에 의해 출구포트(120)로부터 배출되는 유체의 유량을 조정할 수 있다.
하지만, 일본특허공개 2004-162774호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 수지제의 유량조정장치는, 상온이며 상압인 유체의 유량을 조정하는 것을 상정하고 있기 때문에, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기의 유량을 장기간에 걸쳐 조정하는데 사용하면, 유량조정장치의 일부가 파손될 가능성이 있다. 특히, 유량조정장치의 밸브체는 고온·고압의 유체 안에서 왕복운동하기 때문에, 밸브체 및 이 밸브체에 대응하는 밸브시트는 내구성의 면에서 가장 불안정한 부품이다. 밸브체 및/또는 밸브시트에 발생한 파손이 경미한 경우에도, 유량조정장치에 의해 공급되는 유량이 원하는 유량에서 대폭 변하게 될지도 모른다.
더구나, 일본특허공개 2004-162774호 공보에 개시된 바와 같은 유량조정장치에서는, 다이어프램의 한 면은 유량을 조정할 유체에 노출되어 있고, 다이어프램의 다른 면은 압력실 안의 유체에 노출되어 있다. 이 때문에, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기의 유량을 조정하는 경우에는, 고온·고압의 유체와 압력실 안의 유체가 비교적 박막인 단일 다이어프램을 사이에 두고 인접하게 되어, 다이어프램이 파손되는 경우도 생각할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기의 유량을 조정하는데 사용하는 경우에도, 유량을 안정적으로 조정할 수 있는 유량조정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 첫번째 태양에 따르면, 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징과, 상기 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와, 이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와, 이 밸브시트를 개폐하는 밸브체를 구비하고, 상기 밸브시트 및 상기 밸브체 중 적어도 한 쪽이, 상기 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있는 유량조정장치가 제공된다.
즉, 첫번째 태양에서는, 밸브시트 및/또는 밸브체의 재료의 열변형량이 작기 때문에, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기의 유량을 조정하기 위하여 첫번째 태양에 따른 유량조정장치를 사용하였을 경우에도, 밸브시트 및/또는 밸브체의 내구성이 확보되어, 밸브시트 및/또는 밸브체가 파손되지 않고 유량을 안정적으로 조정할 수 있다. 통형상부의 재료가 수지인 경우, 밸브체 및/또는 밸브시트의 재료는 금속 예를 들어, 티탄 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)인 것이 바람직하다.
두번째 태양에 따르면, 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징과, 상기 제2 챔버실 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와, 이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와, 이 밸브시트를 개폐하는 밸브체를 구비하고, 상기 통형상부에는, 이 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 이루어지는 보강부재가 적어도 부분적으로 매립되어 있는 유량조정장치가 제공된다.
즉, 두번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하여 통형상부가 반경방향으로 확장되는 것이 보강부재에 의해 방지된다. 특히, 통형상부를 형성하는 재료가 불소수지인 경우에는, 고온·고압의 약액을 공급하는 것이 가능해진다. 한편, 보강부재의 재료는 금속 예를 들어, 티탄 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)인 것이 바람직하다.
세번째 태양에 따르면, 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징과, 상기 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와, 이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와, 이 밸브시트를 개폐하는 밸브체와, 상기 통형상부의 기단을 폐쇄하는 폐쇄부와, 상기 폐쇄부를 수용하면서 상기 통형상부의 측벽을 둘러싸고 지지하는 컵(cup)형 지지부를 구비하는 유량조정장치가 제공된다.
즉, 세번째 태양에서는, 통형상부가 컵형 지지부에 의해 지지되기 때문에, 증기공급시에도 부품의 변형에 따른 증기의 누설을 억제할 수 있다.
네번째 태양에 따르면, 첫번째에서 세번째 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 통형상부의 선단둘레를 조이는 조임수단을 더 구비한다.
즉, 네번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하는 경우에 통형상부가 반경방향으로 확장되어 밸브체와 밸브시트 사이에 틈이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
다섯번째 태양에 따르면, 첫번째에서 네번째 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 밸브시트에 접촉하는 상기 밸브체의 일부분에는 또한 밸브체 밀봉수단이 설치되어 있다.
즉, 다섯번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하여 밸브체와 밸브시트 사이에 작지만 틈이 형성된 경우에도, 밸브체 밀봉수단 예를 들어, O링에 의해 이 틈을 흡수하는 것이 가능해진다.
여섯번째 태양에 따르면, 첫번째에서 다섯번째 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 하우징에는 또한 상기 제2 챔버에 연결되어 있고 압력포트를 구비한 압력실이 형성되어 있고, 상기 제2 챔버와 상기 압력실을 밀봉가능하게 분리하는 서로 연결된 제1 및 제2 가요성(可撓性) 분리수단을 구비하며, 상기 제1 가요성 분리수단은 상기 압력실 안의 유체에 노출되는 동시에, 상기 제2 가요성 분리수단은 상기 제2 챔버 안의 유체에 노출되어 상기 밸브체에 연결되어 있고, 또한 상기 제1 및 제2 가요성 분리수단의 사이에 배치되는 베드(bed)를 구비한다.
즉, 여섯번째 태양에서는, 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이의 공간이 존재하기 때문에, 제2 챔버 안의 고온·고압의 유체와 압력실 안의 유체가 단일의 가요성 분리수단을 사이에 두고 인접하지 않아, 이 가요성 분리수단들이 고온·고압의 유체에 의해 파손되는 것이 방지된다.
일곱번째 태양에 따르면, 여섯번째 태양에 있어서, 상기 제1 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 및 상기 제2 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 중 적어도 한 쪽에, 탄성부재가 배치되어 있다.
즉, 일곱번째 태양에서는, 탄성부재에 의해 제1 및 제2 가요성 분리수단이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
여덟번째 태양에 따르면, 여섯번째 또는 일곱번째 태양에 있어서, 상기 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에서 배기통로가 상기 하우징에 형성되어 있다.
즉, 여덟번째 태양에서는, 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이의 공간을 대기 개방하고, 이에 의해 제1 및 제2 가요성 분리수단이 열변형하는 것을 어느 정도 억제할 수 있게 된다.
아홉번째 태양에 따르면, 여섯번째 내지 여덟번째 중 어느 한 태양에 있어서, 또한 상기 통형상부의 기단을 폐쇄하는 폐쇄부를 구비하고, 상기 밸브체는 상기 폐쇄부에 이동가능하게 연결되어 있으며, 상기 통형상부의 내벽과 상기 폐쇄부의 사이 및 상기 통형상부의 기단 가장자리부와 상기 폐쇄부의 사이 중 적어도 한 쪽에, 밀봉수단이 설치되어 있다.
즉, 아홉번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하여 통형상부가 반경방향으로 확장된 경우에 유체가 폐쇄부와 통형상부의 사이로부터 누설되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 통형상부의 내벽과 상기 폐쇄부의 사이에 설치되는 밀봉수단은 O링이며, 상기 통형상부의 기단 가장자리부와 상기 폐쇄부의 사이에 설치되는 밀봉수단은 돌기와 이 돌기를 수용하는 오목부이다.
열번째 태양에 따르면, 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징을 구비하고, 상기 하우징에는, 상기 제2 챔버에 연결되어 있고 압력포트를 구비한 압력실이 형성되어 있으며, 또한 상기 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와, 이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와, 이 밸브시트를 개폐하는 밸브체와, 상기 제2 챔버와 상기 압력실을 밀봉가능하게 분리하는 서로 연결된 제1 및 제2 가요성 분리수단을 구비하고, 상기 제1 가요성 분리수단은 상기 압력실 안의 유체에 노출되는 동시에, 상기 제2 가요성 분리수단은 상기 제2 챔버 안의 유체에 노출되어 상기 밸브체에 연결되어 있으며, 또한 상기 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에 배치되는 베드를 구비하는 유량조정장치가 제공된다.
즉, 열번째 태양에서는, 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에 공간이 존재하기 때문에, 제2 챔버 안의 고온·고압의 유체와 압력실 안의 유체가 단일의 가요성 분리수단을 사이에 두고 인접하지 않아, 이 가요성 분리수단들이 고온·고압의 유체에 의해 파손되는 것이 방지된다.
열한번째 태양에 따르면, 열번째 태양에 있어서, 상기 제1 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 및 상기 제2 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 중 적어도 한 쪽에, 탄성부재가 배치되어 있다.
즉, 열한번째 태양에서는, 탄성부재를 구비함으로써, 제1 및 제 2 가요성 분리수단이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
열두번째 태양에 따르면, 열번째 또는 열한번째 태양에 있어서, 상기 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에 있어서 배기통로가 상기 하우징에 형성되어 있다.
즉, 열두번째 태양에서는, 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이의 공간을 대기 개방하고, 그에 의해 제1 및 제2 가요성 분리수단이 열변형하는 것을 어느 정도 억제하는 것이 가능해진다.
열세번째 태양에 따르면, 열번째 내지 열두번째 중 어느 한 태양에 있어서, 또한 상기 통형상부의 기단을 폐쇄하는 폐쇄부를 구비하고, 상기 밸브체는 상기 폐쇄부에 이동가능하게 연결되어 있으며, 상기 통형상부의 내벽과 상기 폐쇄부의 사이 및 상기 통형상부의 기단 가장자리부와 상기 폐쇄부의 사이의 적어도 한 쪽에, 밀봉수단이 설치되어 있다.
즉, 열세번째 태양에서는, 통형상부를 고온·고압의 유체가 통과하여 통형상부가 반경방향으로 확장된 경우에 유체가 폐쇄부와 통형상부의 사이에서 누설되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 통형상부의 내벽과 상기 폐쇄부의 사이에 설치되는 밀봉수단은 O링이며, 상기 통형상부의 기단 가장자리부와 상기 폐쇄부의 사이에 설치되는 밀봉수단은 돌기와 이 돌기를 수용하는 오목부이다.
열네번째 태양에 따르면, 열번째 내지 열세번째 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 통형상부에는 상기 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 이루어지는 보강부재가 적어도 부분적으로 매립되어 있다.
즉, 열네번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하여 통형상부가 반경방향으로 확장되는 것이 보강부재에 의해 방지된다. 따라서, 공급되는 액체가 접촉하는 부분을 모두 불소수지로 형성할 수 있으며, 고온·고압의 약액 특히, 고순도 약액을 공급하는 경우에도, 약액에 접촉하는 부분으로부터 금속이온이 유출되는 것을 방지할 수 있다.
열다섯번째 태양에 따르면, 열번째 내지 열세번째 중 어느 한 태양에 있어서, 상기 밸브시트 및 상기 밸브체 중 적어도 한 쪽이 상기 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있다.
즉, 열다섯번째 태양에서는, 밸브시트 및/또는 밸브체의 재료의 열변형량이 작기 때문에, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기의 유량을 조정하기 위하여 첫번째 태양에 따른 유량조정장치를 사용한 경우에도, 밸브시트 및/또는 밸브체의 내구성이 확보되어, 밸브시트 및/또는 밸브체가 파손되지 않고 유량을 안정적으로 조정할 수 있다.
열여섯번째 태양에 따르면, 열번째 내지 열다섯번째 중 어느 한 태양에 있어서, 또한 상기 통형상부의 선단 둘레를 조이는 조임수단을 구비한다.
즉, 열여섯번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하는 경우에 통형상부가 반경방향으로 확장되어 밸브체와 밸브시트 사이에 틈이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
열일곱번째 태양에 따르면, 열번째 내지 열다섯번째 중 어느 한 태양에 있어서, 또한 상기 밸브시트에 접촉하는 상기 밸브체의 일부분에는 밸브체 밀봉수단이 설치되어 있다.
즉, 열일곱번째 태양에서는, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하여 밸브체와 밸브시트 사이에 작지만 틈이 형성된 경우에도, 밸브체 밀봉수단 예를 들어, O링에 의해 이 틈을 흡수하는 것이 가능해진다.
각 태양에 따르면, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기의 유량을 조정하는데 사용하는 경우에도, 유량을 안정적으로 조정할 수 있다는 공통된 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 네번째 및 열여섯번째 태양에 따르면, 밸브체와 밸브시트 사이에 틈이 형성되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 다섯번째 및 열일곱번째 태양에 따르면, 밸브체 밀봉수단에 의해 밸브체와 밸브시트 사이의 틈을 흡수하는 것이 가능해진다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 여섯번째 태양에 따르면, 가요성 분리수단이 고온·고압의 유체에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 일곱번째 태양에 따르면, 탄성부재를 구비함으로써, 제1 및 제2 가요성 분리수단이 파손되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 여덟번째 태양에 따르면, 제1 및 제2 가요성 분리수단이 열변형하는 것을 어느 정도 억제할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 아홉번째 태양에 따르면, 유체가 폐쇄부와 통형상부의 사이에서 누설되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 열번째 태양에 따르면, 가요성 분리수단이 고온·고압의 유체에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 열한번째 태양에 따르면, 탄성부재를 구비함으로써, 제1 및 제2 가요성 분리수단이 파손되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 열두번째 태양에 따르면, 제1 및 제2 가요성 분리수단이 열변형하는 것을 어느 정도 억제하는 것이 가능해진다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 열세번째 태양에 따르면, 유체가 폐쇄부와 통형상부의 사이에서 누설되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 열네번째 태양에 따르면, 통형상부에 고온·고압의 유체가 통과하여 통형상부가 반경방향으로 확장되는 것이, 보강부재에 의해 방지된다는 효과를 나타낼 수 있다.
한편, 첨부하는 도면에 나타내는 본 발명의 전형적인 실시예의 상세한 설명으로부터, 본 발명의 이러한 목적, 특징 및 이점, 그리고 다른 목적, 특징 및 이점이 더욱 명확해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량조정장치의 측면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시한 유량조정장치의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량조정장치의 열림밸브 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량조정장치의 닫힘밸브 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 유량조정장치의 밸브체를 확대하여 나타내는 부분확대도이다.
도 5a는 통형상부의 기단을 확대하여 나타내는 부분확대도이다.
도 5b는 통형상부의 기단을 확대하여 나타내는 다른 부분확대도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유량조정장치의 열림밸브 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유량조정장치의 열림밸브 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 유량조정장치의 단면도이다.
도 8은 종래기술에서의 유량조정장치의 측단면도이다.
**부호의 설명**
10,10',10'': 유량조정장치 11: 입구포트
12: 출구포트 15a: 슬라이딩운동 홈
15b: 오목부 17: 통기구
18: 압력도입포트 19: 하우징
19a: 하우징 덮개부 19b: 하우징 고리형상부
19c: 하우징 몸통부 19d: 하우징 바닥부
19e: 하우징 폐쇄부 21: 제1 챔버
22: 제2 챔버 25: 통형상부
25a: 선단 25b: 기단
25c: 내주면 25d: 오목홈
25e: 고리형상 돌출부 26: 단차부
29: 압력실 32: 밸브체
33: 선단 35: 연결부재
36: 슬라이딩운동 부재 37: 벨로우즈(bellows)
38: O링 39: 스프링
41: 제1 다이어프램 42: 구멍
43: 고리형상 가장자리부 45: 고리형상 박막부
51: 제2 다이어프램 52: 구멍
53: 고리형상 가장자리부 55: 고리형상 박막부
61: 밸브시트 62: 외주면
63: 내측경사면 64: 단차부
65: 조임부재 66: 연장부
67: 나사 68: 내주면
71,72: 고무시트 75: 베드
76: 돌출단부 77: 고리형상 만곡부
80: 폐쇄부 81,82: O링
83: 고리형상 홈 84: 고리형상 돌출부
84': 오목홈 90: 보강부재
91,92,94: 나사 93: 파이프
95: 언더커버
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 아래 도면에서 같 은 부재에는 같은 참조부호를 사용하고 있다. 이해를 쉽게 하기 위하여, 이 도면들은 축척을 적절히 변경하였다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량조정장치의 측면도이고, 도 1b는 도 1a에 나타내는 유량조정장치의 상면도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량조정장치(10)의 하우징(19)은, 하우징 덮개부(19a), 하우징 고리형상부(19b), 하우징 몸통부(19c) 및 하우징 바닥부(19d)의 4개 부품으로 구성되어 있다. 하우징 고리형상부(19b)는 후술하는 제1 다이어프램(41) 및 제2 다이어프램(51)을 유량조정장치(10) 안에서 지지하는 역할을 하고 있다. 또한, 하우징 몸통부(19c)에는 바깥쪽으로 뻗는 입구포트(11) 및 출구포트(12)가 각각 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이 유량조정장치(10)에 의해 공급되는 유체의 통로는 하우징 몸통부(19c) 안에만 형성된다.
하우징 몸통부(19c)는 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지 등의 내약품성이 뛰어난 재료로 형성되어 있다. 다른 부품 즉, 하우징 덮개부(19a), 하우징 몸통부(19b) 및 하우징 바닥부(19d)는, 강도를 높이기 위하여 금속재료 예를 들어, 스테인레스 재료로 형성되어 있는데, 하우징 몸통부(19c)와 같은 재료로 형성되어 있어도 된다.
도 1a 및 도 1b에 나타내는 바와 같이, 이 하우징 고리형상부(19b) 및 하우징 몸통부(19c)는 하우징 덮개부(19a)와 하우징 바닥부(19d)에 의해 사이에 끼워지도록 배치된다. 이에 의해 형성되는 하우징(19)은, 전체적으로 대략 원통형상을 하고 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량조정장치의 열림밸브 상태 및 닫힘밸브 상태를 각각 나타내는 측단면도이다. 도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있듯이, 둘레방향으로 같은 간격으로 설치된 복수개의 나사(91)가 이 하우징 부품들(19a, 19b, 19c, 19d)을 조이도록 지지하고 있다. 한편, 도시된 바와 같이, 하우징 고리형상부(19b)와 하우징 바닥부(19d)를 별도의 나사(92)로 조이는 것에 의해서도, 하우징 고리형상부(19b)와 하우징 바닥부(19d) 사이의 하우징 몸통부(19c)가 지지되어 있다. 도 2에서의 나사(92)의 몸통 둘레에는 파이프(93)가 배치되어 있는 것으로 한다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 입구포트(11)는 하우징 몸통부(19c)에 일체로 형성된 통형상부(25)의 제1 챔버(21)에 연결되어 있다. 또한, 출구포트(12)는 하우징 몸통부(19c)에 형성된 제2 챔버(22)에 연결되어 있다. 통형상부(25)는 제2 챔버(22) 안으로 뻗어 있다. 도시되는 바와 같이, 통형상부(25)의 기단(25a)은 폐쇄부(80)에 의해 폐쇄되어 있다. 한편, 통형상부(25)의 선단(25a)에는 후술하는 밸브시트가 설치되어 있으며, 통형상부(25)의 밸브시트를 통하여 제1 챔버(21)와 제2 챔버(22)가 연결되어 있다. 더구나, 이 밸브시트에 걸어맞추는 밸브체(32)는 제1 챔버(21)에서 통형상부(25)의 축선방향으로 왕복운동 가능하게 배치되어 있다.
본 실시예에서의 밸브체(32)는 통형상부(25)와 같은 재료로 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 통형상부(25)는 하우징 몸통부(19c)와 동일한 재료로 형성되어 있기 때문에, 통형상부(25)의 재료는 예를 들어 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지이다. 단, 밸브체(32)가 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료 예를 들어, 티탄 또는 PEEK 등으로 형성되어 있어도 된다.
제1 다이어프램(41)은 하우징 덮개부(19a)와 하우징 고리형상부(19b)를 밀봉할 수 있게 분리하고 있다. 제1 다이어프램(41)은 디스크 형상의 본체 둘레에 배치된 고리형상 박막부(45)와, 고리형상 박막부(45) 둘레에 배치된 고리형상 가장자리부(43)로 이루어지는 일체의 수지제 부재이다. 고리형상 박막부(45)는 제2 챔버(22)를 향하여 돌출하도록 약간이지만 만곡되어 있다. 또한, 고리형상 가장자리부(43)는 하우징 덮개부(19a)와 하우징 고리형상부(19b)의 양쪽에 형성된 오목홈에 배치되며, 이에 의해 제1 다이어프램(41)이 하우징 덮개부(19a)와 하우징 고리형상부(19b) 사이에서 지지되게 된다.
제1 다이어프램(41)은 하우징 덮개부(19a)와 하우징 고리형상부(19b)를 밀봉가능하게 분리하고 있기 때문에, 하우징 덮개부(19a)와 제1 다이어프램(41) 사이에는 제2 챔버(22)로부터 분리된 압력실(29)이 형성된다. 이 압력실(29)은 하우징 덮개부(19a) 꼭대기부에 형성된 압력도입포트(18)에 연결되어 있다.
도시되는 바와 같이, 제1 다이어프램(41)의 바닥부에는 구멍(42)이 형성되어 있다. 베드(75)의 돌출단부(76)가 제1 다이어프램(41)의 구멍(42)에 끼워맞추어져 있다. 끼워맞춤 후에는 도시하지 않은 나사를 끼워맞춤부에 통과시킴으로써, 상부 다이어프램(41)과 베드(75)를 연결하여도 된다. 베드(75)는 디스크 형상의 본체 둘레에 배치된 고리형상 만곡부(77)를 포함하고 있다. 도시되는 바와 같이, 고리형상 만곡부(77)의 윗면은 제1 다이어프램(41)의 고리형상 박막부(45)에 대응하는 오목면으로 되어 있으며, 고리형상 만곡부(77)의 아랫면은 베드(75)의 본체로부터 아래 쪽을 향하여 만곡되어 있다. 고리형상 만곡부(77)의 아랫면은 후술하는 제2 다이어프램(51)의 고리형상 박막부(55)에 대응하는 형상으로 되어 있다.
또한, 탄성부재 예를 들어, 고무시트(71)가 베드(75)의 고리형상 만곡부(77)와 제1 다이어프램(41)의 고리형상 박막부(45)의 사이에 끼워들어가져 있다. 도시된 바와 같이, 베드(75)의 돌출단부(76)가 고무시트(71)에 형성된 구멍에 삽입되어 있기 때문에, 고무시트(71)는 제1 다이어프램(41)의 본체와 베드(75)의 본체 사이에도 존재하고 있다.
더구나, 제1 다이어프램(41)과 마찬가지 구성의 제2 다이어프램(51)이 베드(75)에 연결되어 있다. 도시되는 바와 같이, 제2 다이어프램(51)의 본체가 베드(75)의 고리형상 만곡부(77)의 내주면에 삽입되어 있다. 또한, 제2 다이어프램(51)의 고리형상 가장자리부(53)는 하우징 고리형상부(19b)와 하우징 몸통부(19c)의 양쪽에 형성된 오목홈에 배치되며, 이에 의해 제2 다이어프램(51)이 하우징 고리형상부(19b)와 하우징 몸통부(19c) 사이에서 지지되게 된다. 또한, 도 2 및 도 3으로부터 알 수 있듯이, 고리형상의 탄성부재 예를 들어 고무시트(72)가, 베드(75)의 고리형상 만곡부(77)와 제2 다이어프램(51)의 고리형상 박막부(55)의 사이에 끼워져들어가 있다. 또한, 도시하는 바와 같이 제2 다이어프램(51)의 아랫면에 형성된 구멍(52)이 밸브체(32)의 선단(33)에 나사결합되어 있다.
베드(75)가 배치되는 공간은 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51)에 의해 압력실(29) 및 제2 챔버(22)의 양쪽으로부터 밀봉가능하게 격리되어 있다. 따라서, 제1 다이어프램(41)의 윗면은 압력실(29) 안의 유체에 노출되며, 또한 제2 다 이어프램(51)의 아랫면은 제2 챔버(22) 안의 유체에 노출되도록 되어 있다. 한편, 제1 다이어프램(41)은 입구포트(11)로부터 유입되는 유체에 접하지 않고, 압력도입포트(18)로부터의 조작압력이 가해질 뿐이기 때문에, 제1 다이어프램(41)을 배제하는 동시에, 제1 다이어프램(41)과 고무시트(71)가 일체로 된 형상의 별도의 고무시트를 대신 사용하도록 하여도 된다.
도 2 및 도 3에서 왼쪽에 나타내는 바와 같이, 하우징 고리형상부(19b)에 형성된 통기구(17)가 베드(75)가 배치되는 공간까지 뻗어 있다. 한편, 제1 다이어프램(41)의 고리형상 가장자리부(43) 둘레에는, 밀봉부재 예를 들어, O링이 배치되는 것이 바람직하고, 이에 의해 압력실(29)과 베드(75)의 공간을 더욱 완전하게 격리할 수 있다. 마찬가지로, 제2 다이어프램(51)의 고리형상 가장자리부(53) 둘레에도 마찬가지의 밀봉부재를 배치하여, 베드(75)가 배치되는 공간과 제2 챔버(22)를 더욱 완전하게 격리하는 것이 바람직하다.
도 4는 유량조정장치의 밸브체를 확대하여 나타내는 부분확대도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이 밸브체(32)의 하단에 연결된 연결부재(35)가 슬라이딩운동 부재(36)에 연결되어 있다. 이 연결부재(35) 및 슬라이딩운동 부재(36)는 예를 들어, 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지로 형성되어 있다. 밸브체(32)가 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지로 형성되어 있는 경우에는, 밸브체(32)와 연결부재(35)와 슬라이딩운동 부재(36)를 일체 부품으로 하여도 된다. 슬라이딩운동 부재(36)의 아래쪽 끝부분은, 폐쇄부(80)를 통과하여 하우징 바닥부(19d)에 형성된 슬라이딩 운동홈(15a)까지 뻗어 있다. 또한, 슬라이딩 운동홈(15a) 안에는 오목부(15b)가 형성되 어 있고, 탄성부재 예를 들어, 스프링(39)이 슬라이딩운동 부재(36)의 아래쪽 끝부분과 오목부(15b)의 사이에 배치되어 있다. 이 스프링(39)은 통상, 슬라이딩운동 부재(36)를 위쪽으로 가압한다. 즉, 연결부재(35)를 통하여 슬라이딩운동 부재(36)에 연결된 밸브체(32)가 스프링(39)에 의해 통상 밸브시트에 눌려 있다. 또한, 밸브시트에 끼워맞추는 밸브체(32)의 표면에는 밀봉수단 예를 들어, O링(38)이 설치되어 있다. 이 O링(38)은 특히, 고온·고압의 유체가 통형상부(25)를 통과할 때 밸브체(32)와 밸브시트(61)의 사이에 발생할 수 있는 틈을 흡수하여 닫힘밸브시에 밸브구멍을 완전하게 폐쇄하는 역할을 한다. 한편, 슬라이딩운동 부재(36)의 측면에 설치된 벨로우즈(37)는 제1 챔버(21) 안의 유체가 슬라이딩운동 부재(36)와 폐쇄부(80) 사이의 틈으로부터 누설하는 것을 방지하고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이 밸브체(32)에 대응하는 밸브시트(61)는 밸브체(32)에 걸어맞추는 내측경사면(63)을 구비한 대략 슬리브(sleeve) 형상의 부재이다. 또한, 밸브시트(61)의 외주부에는 반경방향 안쪽을 향하여 단차부(64)가 형성되어 있다.
도 1 내지 도 4에 나타내는 제1 실시예에서, 밸브시트(61)는 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있다. 상술한 바와 같이 통형상부(25)는 하우징 몸통부(19c)와 동일한 재료 예를 들어, 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지로 형성되어 있기 때문에, 밸브시트(61)의 재료는 예를 들어 티탄 또는 PEEK 등이다. 밸브시트(61)는 밸브체(32)와 동일한 재료로 형성되어 있는 것이 바람직한데, 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료이면, 밸브시트(61)가 밸브체(32)와 다른 재료로 형성되어 있어도 된다.
한편, 통형상부(25)의 선단(25a)은 반경방향 안쪽으로 뻗어 있으며, 선단(25a)의 외주면에는 반경방향 안쪽을 향하여 단차부(26)가 형성되어 있다. 따라서, 도시되는 바와 같이 밸브시트(61)의 외주면(62)은 통형상부(25)의 내주면(25c)에 걸어맞추어지고, 밸브시트(61)의 단차부(64)는 통형상부(25)의 반경방향 안쪽으로 뻗는 부분(25a)의 아랫면에 걸어맞추어진다. 한편, O링(81)이 밸브시트(61)의 단차부(64)와 통형상부(25)의 반경방향 안쪽으로 뻗는 부분(25a)의 아랫면의 사이에 배치되어 있다. O링(81)은 제1 챔버(21) 안의 유체가 밸브시트(61)와 부분(25a) 사이의 틈으로부터 누설되어 제2 챔버(22)에 유입하는 것을 방지하는 역할을 한다.
더구나, 도 4에는 통형상부(25)의 외주부를 조이는 조임부재(65)가 도시되어 있다. 조임부재(65)도 밸브시트(61)와 마찬가지로, 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료 예를 들어, 티탄 또는 PEEK로 형성되어 있다. 이 조임부재(65)는 밸브체(32) 및 밸브시트(61)와 같은 재료로 형성되어 있는 것이 바람직한데, 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료이면 조임부재(65)가 밸브체(32) 및 밸브시트(61)와 다른 재료로 형성되어 있어도 된다.
조임부재(65)를 구비하지 않고 밸브시트(61)가 통형상부(25)에 나사 삽입되어 있는 유량조정장치(10)에, 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기가 공급되는 것을 상정하면, 통형상부(25)가 열 및 압력에 의해 변형되기 때문에, 유체가 통형상부(25)의 부분(25a)과 밸브시트(61) 사이의 틈을 통하여 누설될 가능성이 있다. 이에 대하여, 조임부재(65)를 구비하는 유량조정장치(10)에서는, 조임부재(65)가 통 형상부(25)를 주변에서부터 조여 통형상부(25)가 반경방향으로 확장되는 것을 방지한다. 이 때문에, 열변형량이 비교적 작은 밸브시트(61)와 함께, 열변형량이 마찬가지로 작은 조임부재(65)를 사용하는 것이 바람직하고, 이에 의해 유체가 부분(25a)과 밸브시트(61) 사이의 틈으로부터 누설하는 것도 방지할 수 있다.
대략 링 형상인 조임부재(65)는 아래쪽으로 뻗는 연장부(66)를 가지고 있다. 도시되는 바와 같이, 조임부재(65)의 아랫면은 통형상부(25)의 선단(25a)의 꼭대기면에 걸어맞추어진다. 또한, 조임부재(65)의 연장부(66)는 통형상부(25)의 단차부(26)에 걸어맞추어지고, 이에 의해 조임부재(65)의 외주면과 통형상부(25)의 외주면이 동일한 평면이 된다. 또한, 조임부재(65)의 내주면(68)에는 나사산부가 형성되어 있으며, 이 나사산부는 밸브시트(61)의 외주면에 형성된 대응하는 나사산부와 나사결합되어 있다. 한편, 도 4에 나타내는 바와 같이, 조임부재(65)는 조임부재(65)에 형성된 구멍을 통과하는 나사(67)에 의해 통형상부(25)의 선단(25a)에 고정되어 있다.
따라서, 하우징 몸통부(19c) 내부의 부품을 조립할 때에는, 처음에 밸브시트(61)를 통형상부(25)의 기단(25b)으로부터 통과시켜 통형상부(25)의 선단(25a)에 걸어맞춘다. 이어서, 폐쇄부(80)와 함께 미리 조립된 밸브체(32)를 밸브시트(61)의 밸브구멍에 통과시켜, 폐쇄부(80)에 의해 통형상부(25)의 기단(25b)을 폐쇄한다. 그 후, 조임부재(65)를 밸브체(32)의 선단(33)에 삽입하여 조임부재(65)를 통형상부(25)의 선단(25a)에 배치하고, 조임부재(65)를 회전시켜 조임부재(65)와 밸브시트(61)를 나사결합한다. 최종적으로 나사(67)에 의해 조임부재(65)를 통형상부(25) 의 선단(25a)에 고정하여, 이에 의해 하우징 몸통부(19c)의 도 4에 나타내어지는 부분이 형성되게 된다. 그 후, 하우징 덮개부(19a), 하우징 고리형상부(19b) 및 하우징 몸통부(19c)를 적절하게 조합하여, 도 1에 나타내어지는 유량조정장치(10)를 조립한다.
유량조정장치(10)의 사용시에는, 입구포트(11) 및 출구포트(12)를 소정의 배관계에 접속한다. 당초에 밸브체(32)는 밸브시트(61)에 걸어맞춘 닫힘밸브 상태에 있기 때문에(도 3 참조), 배관계로부터의 유체는 입구포트(11)를 통과하여 제1 챔버(21)까지 도달한다. 이어서, 압력도입포트(18)에 다른 유체 예를 들어, 공기를 도입하면, 압력실(29)이 가압된다. 이에 의해, 제1 다이어프램(41)이 압력실(29) 안의 압력에 의해 아래쪽 즉, 열림밸브 방향으로 가압된다. 상술한 바와 같이 제1 다이어프램(41)은 베드(75)를 통하여 제2 다이어프램(51)에 연결되어 있으며, 또한 제2 다이어프램(51)에 연결된 밸브체(32)의 슬라이딩운동 부재(36)의 하단에는 스프링(39)이 배치되어 있다. 따라서, 압력실(29) 안의 압력이 소정의 압력을 넘으면, 제1 다이어프램(41)과 베드(75)와 제2 다이어프램(51)과 밸브체(32)가 스프링(39)에 대항하여 일체로 열림밸브 방향으로 이동한다.
이에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브체(32)와 밸브시트(61) 사이에 고리형상의 틈 즉, 밸브구멍이 형성되며, 제1 챔버(21) 안의 유체는 이 밸브구멍을 통과하여 제2 챔버(22)에 유입된다. 이어서, 제2 챔버(22) 안의 유체는 유량조정장치(10)의 출구포트(12)로부터 배출된다. 도 2에서 알 수 있듯이, 밸브체(32)와 밸브시트(61) 사이의 밸브구멍의 면적은 제1 다이어프램(41) 등을 이동시키면 시킬수 록 증대되고, 출구포트(12)로부터 배출되는 유체의 유량도 이에 따라 증가한다. 즉, 본 발명에 따른 유량조정장치(10)에서는 일체로 이동하는 제1 다이어프램(41)과 베드(75)와 제2 다이어프램(51)과 밸브체(32)의 이동량을 조정함으로써, 출구포트(12)로부터의 유체의 유량을 조정하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 적어도 밸브시트(61)는 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있다. 따라서, 유량조정장치(10)에 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기가 공급되는 경우, 통형상부(25)가 반경방향으로 확대하였더라도 밸브시트(61)는 거의 열변형하지 않는다. 즉, 밸브시트(61)가 비교적 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있기 때문에, 밸브시트(61)의 내구성이 확보되게 된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서는, 조임부재(65)가 밸브시트(61) 둘레에 고정하여 배치되어 있기 때문에, 통형상부(25)가 확장되는데 충분한 온도로 된 경우에도, 통형상부(25)는 실제로는 거의 열변형하지 않는다. 따라서, 밸브체(32)와 밸브시트(61) 사이에 여분의 틈이 생기지 않고, 밸브체(32) 및 밸브시트(61)가 파손하지도 않는다. 이와 같은 구성이기 때문에, 본 발명의 유량조정장치(10)에서는 고온·고압의 유체를 공급하는 경우에도 유량을 안정적으로 조정할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 밸브체(32)를 통형상부(25)보다 열변형량이 작은 재료로 형성한 경우에는, 밸브체(32)의 내구성을 확보하는 것도 가능하다.
도 2 및 도 3에서 알 수 있듯이, 고무시트(71)가 제1 다이어프램(41)의 고리형상 박막부(45)와 베드(75)의 고리형상 만곡부(77)의 사이에 배치되어 있으며, 또한 고무시트(72)가 베드(75)의 고리형상 만곡부(77)와 제2 다이어프램(51)의 고리 형상 박막부(55)의 사이에 배치되어 있다. 이 고무시트(71,72)들은 제1 다이어프램(41)과 베드(75) 사이, 및 베드(75)와 고무시트(72) 사이의 틈을 충진하는 역할을 하고 있다.
고무시트(71)가 존재하지 않고 제1 다이어프램(41)과 베드(75) 사이에 틈이 존재하는 경우에는, 압력실(29)의 압력이 높아지면 고리형상 박막부(45)가 아래쪽으로 대폭 만곡할 수 있기 때문에, 장기간의 사용에 의해 제1 다이어프램(41)의 고리형상 박막부(45)가 파손될 가능성이 있다. 한편, 제1 다이어프램(41)과 베드(75)가 인접하고 있는 경우에는, 제1 다이어프램(41)의 고리형상 박막부(45)는 거의 변하지 않는다.
이 점에 관하여 본 발명에서는, 베드(75)보다 유연한 고무시트(71,72)가 상술한 바와 같이 배치되어 있으며, 또한 이 고무시트(71,72)들은 적당한 탄성을 가지고 있기 때문에, 제1 및 제2 다이어프램(41,51)이 적당히 변형할 수 있어 베드(75)와 일체로 이동할 수 있고, 결과적으로 다이어프램의 고리형상 박막부(45,55)를 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는 2개의 다이어프램(41,51)을 사용하고 있기 때문에, 예를 들어 공급되는 유체가 증기 또는 특정한 약액인 경우에도, 이 유체들이 흐르는 제2 챔버(22)와 압력실(29)이 단일 다이어프램을 통하여 인접하지 않는다. 즉, 본 발명에서는 2개의 다이어프램(41,51)을 사용함으로써, 다이어프램(41,51)에 실리는 부하를 가능한 한 줄이고 있다.
또한, 도시된 바와 같이 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간은 통기구(17)에 의해 대기 개방되어 있다. 유량조정장치(10)에 공급되는 유체가 증기인 경우, 제2 챔버(22)가 고압이 되고, 또한 다른 유체가 도입되는 압력실(29)도 고압이 된다. 이 때문에, 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간이 양측으로부터 눌려 비교적 고압이 되는데, 본 발명에서는 해당 공간을 통기구(17)에 의해 대기개방시키고 있다. 따라서, 본 발명에서는 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간이 비교적 고압이 되지 않고, 제1 및 제2 다이어프램(41,51)의 움직임이 부드러워져, 압력실(29)의 압력을 적당히 밸브체(32)에 전달하여 밸브체(32)를 슬라이딩 운동시킨다. 이와 같은 경우, 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간도 안정되기 때문에, 해당 공간에 배치되는 고무시트(71,72)를 결과적으로 보호하는 것이 가능해진다.
특히, 유량조정장치(10)에 공급되는 유체가 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기인 경우에는, 제1 다이어프램(41) 및 제2 다이어프램(51)이 열변형할 가능성이 있지만, 본 발명에서는 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간을 대기개방함으로써, 이 다이어프램들의 변형을 어느 정도 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 통기구(17)의 선단 부근에는 나사산부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 특히, 비교적 고온의 유체를 공급하기 위하여 유량조정장치(10)를 사용하는 경우에는, 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간에서 결노가 발생할 가능성이 있다. 이와 같은 경우, 나사산부를 통하여 별도의 이음매(도시하지 않음)를 통기구(17)에 설치함으로써, 제1 다이어프램(41)과 제2 다이어프램(51) 사이의 공간에 발생한 결노를 통기구(17)를 통하여 유량조정장치(10)의 외부까지 배출할 수도 있다. 즉, 본 발명에서는 통기구(17)를 결노 배출포트로서 사용하는 것이 가능하다.
한편, 도 2 등에 나타내는 바와 같이, 유량조정장치(10)의 하우징 바닥부(19d)에는, 스프링(39)이 배치되어 있는 스프링실(15c)로부터 외부까지 뻗는 통기구(27)가 형성되어 있다. 통기구(27)는 스프링실(15c)을 대기개방하여 스프링(39)의 동작을 부드럽게 하는 역할을 하고 있다. 또한, 통기구(17)의 경우와 마찬가지로, 통기구(27)의 선단 부근에 나사산부(도시하지 않음)를 형성하고 다른 이음매를 통기구(27)에 설치하여도 된다. 이에 의해, 비교적 고온의 유체를 공급할 때 스프링실(15c)에서 발생할 수 있는 결노를 통기구(27)를 통하여 유량조정장치(10)의 외부까지 배출할 수 있다.
한편, 도 5a는 통형상부의 기단을 확대하여 나타내는 부분확대도이다. 도 5a에 나타내는 바와 같이, 통형상부(25)의 내주면에 걸어맞추는 폐쇄부(80)의 외주면에는 고리형상 홈(83)이 형성되어 있다. 고리형상 홈(83)에는 밀봉부재 예를 들어, O링(82)이 배치되어 있어, 폐쇄부(80)의 외주면과 통형상부(25)의 내주면 사이를 밀봉한다. 도시하는 바와 같이, O링(82)은 통형상부(25)의 내주면에 의해 반경방향 안쪽으로 가압되면서 폐쇄부(80)의 고리형상 홈(83)에 삽입되어 있다.
그 때문에, 폐쇄부(80)의 외주면과 통형상부(25)의 내주면 사이에 아주 작은 틈이 형성된 경우, O링(82)은 반경방향 바깥쪽으로 확장되어 이 틈을 밀봉한다. 특히, 유량조정장치(10)가 고온·고압의 유체 예를 들어, 증기를 공급하는 경우에는, 통형상부(25)가 반경방향 바깥쪽으로 확장되어 폐쇄부(80)와 통형상부(25) 사이에 틈이 형성될 가능성이 있다. 그런데, 본 발명에서 이와 같은 틈은 O링의 확장에 의해 흡수되기 때문에, 유체가 통형상부(25)와 폐쇄부(80) 사이로부터 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유량조정장치(10)가 증기 등을 공급하는 경우에는, 통형상부(25)가 상하방향으로도 변형한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, O링(82)은 반경방향 안쪽으로 가압되고 있기 때문에, 통형상부(25)가 상하방향으로 변형한 경우에라도, O링(82)은 이 변형을 흡수하여 밀봉성을 유지할 수 있다.
더구나, 통형상부(25)의 기단(25b)에는 오목홈(25d)이 형성되어 있다. 그리고, 오목홈(25d)에 대응한 형상의 고리형상 돌출부(84)가 폐쇄부(80)에 설치되어 있다. 도시되는 바와 같이, 폐쇄부(80)의 고리형상 돌출부(84)는 통형상부(25)의 오목홈(25d)에 맞물려 있다. 이와 같은 구성이기 때문에, 통형상부(25)가 반경방향으로 변형함으로써 통형상부(25)와 폐쇄부(80) 사이로부터 누설한 유체가 O링(82)을 넘어 통형상부(25)의 기단(25b)까지 도달한 경우에도, 유체의 흐름은 고리형상 돌출부(84)에 의해 정지된다. 이 때문에, 오목홈(25d) 및 이에 대응하는 고리형상 돌출부(84)를 구비함으로써, 통형상부(25)가 반경방향으로 변동한 경우에 유체가 통형상부(25)와 폐쇄부(80)의 사이로부터 누설되는 것을 더욱 방지하여 밀봉성을 유지하는 것이 가능해진다.
도 5b는 통형상부의 기단을 확대하여 나타내는 다른 부분확대도이다. 도 5b에 나타내는 실시예에서는, 통형상부(25)의 기단(25b)에 고리형상 돌출부(25e)가 형성되어 있으며, 이에 대응한 오목홈(84')이 폐쇄부(80)에 설치되어 있다. 이와 같은 구성에서도 상술한 바와 같이 통형상부(25)와 폐쇄부(80) 사이로부터 유체가 누설되는 것이 방지되며, 반경방향의 밀봉성을 유지할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에는 단면이 직사각형인 고리형상 돌출부(84, 25e) 및 이에 대응한 형상의 오목홈(25d, 84')이 나타나 있는데, 고리형상 돌출부 및 오목홈의 단면이 다른 형상 예를 들어, 삼각형상 등이어도 된다. 또한, 고리형상 돌출부(84,25e)를 배제하고, 오목홈(25d,84') 안에 별도의 O링을 배치하는 구성으로 하여도 된다. 어느 경우에라도, 상술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유량조정장치(10')의 열림밸브 상태를 나타내는 측단면도이다. 도 6에 나타내는 제2 실시예에서 상술한 것과 동일한 참조부호로 나타내는 부재에 대해서는, 설명을 최소한으로 하거나 또는 생략한다. 본 발명의 제2 실시예에서는 밸브체(32)가 하우징 몸통부(19c)와 마찬가지의 재료 즉, 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지로 형성되어 있다. 더구나, 도 4를 참조하여 설명한 O링(38)은 유량조정장치(10')의 밸브체(32)에는 설치되어 있지 않다.
또한, 도 6에 나타내는 유량조정장치(10')의 밸브시트(61')의 치수는, 제1 실시예에서의 밸브시트(61)와 조임부재(65)를 합한 치수와 대체로 같다. 그리고, 밸브시트(61')는 통형상부(25)와 일체로 형성되어 있다. 즉, 유량조정장치(10')에서의 밸브시트(61')는 하우징 몸통부(19c)와 동일한 재료 즉, 폴리프로필렌 수지 또는 불소수지로 형성되어 있다.
더구나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 밸브시트(61')에는 링형의 보강부재(90)가 매립되어 있다. 이 보강부재(90)의 재료는 예를 들어, 티탄 또는 폴리에 테르에테르케톤(PEEK)이다. 즉, 도 6에 나타내어지는 실시예에서는 하우징 몸통부(19c)보다 열변형량이 적은 재료가 보강부재(90)의 재료로서 선택되고 있다.
도시되는 바와 같이, 보강부재(90)의 반경방향 치수는 밸브시트(61')의 꼭대기면의 치수보다 한층 작다. 또한, 보강부재(90)는 밸브시트(61')의 꼭대기면으로부터 내측경사면(63)의 종점 부근까지 축선방향으로 뻗어 있다. 즉, 밸브체(32)에 접촉하는 밸브시트(61')의 표면 내측에 보강부재(90)가 매립되어 있다. 더구나, 이 보강부재(90)는 그 전체가 밸브시트(61')에 매립되어 있어, 도시된 바와 같이 보강부재(90)는 제1 챔버(21) 및 제2 챔버(22)의 양쪽에 대하여 노출되어 있지 않다.
고온·고압의 유체 예를 들어, 증기가 유량조정장치(10')에 공급된 경우를 생각하면, 밸브시트(61')가 수지재료로 형성되어 있지만, 밸브시트(61')에는 보강부재(90)가 매립되어 있기 때문에, 밸브시트(61')가 반경방향으로 확장되지는 않는다. 즉, 유량조정장치(10')에서도 밸브시트(61')가 파손되지 않고, 유량을 안정적으로 조정할 수 있다. 더구나, 상술한 바와 같이, 밸브체(32)와 밸브시트(61')는 서로 마찬가지의 수지재료로 형성되어 있기 때문에, 유량조정장치(10')의 밸브시트(61')와 밸브체(32)가 접촉할 때, 금속재료 접촉시에 발생할 수 있는 마모가 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 금속재료가 노출되어 있지 않는 구성이기 때문에, 금속재료를 부식시키는 유체 예를 들어, 특정한 약액 등을 사용하는 경우에도, 제2 실시예에 따른 유량조정장치(10')를 채용하는 것이 가능해진다. 더구나, 제1 실시예의 경우보다 열변형량이 적은 재료에 관한 사용량이 작아지기 때문에, 유량조정장치(10')는 제1 실시예에 따른 유량조정장치(10)보다 낮은 비용으로 제작할 수 있다. 한편, 상술한 태양 중 몇가지를 적절히 조합하는 것은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 한다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유량조정장치(10'')의 열림밸브 상태를 나타내는 측단면도이고, 도 7b는 도 7a에 나타내는 유량조정장치의 단면도이다. 도 7a에 나타내는 실시예에서는, 폐쇄부(80)를 아래쪽으로부터 커버하는 언더커버(95)가 설치되어 있다. 언더커버(95)는 대략 컵형 부재이고, 컵의 바닥을 구성하는 끝부분(96a)과, 내주면에 나사산이 형성되어 있고 컵의 둘레면을 구성하는 슬리브(96b)를 포함하고 있다. 언더커버(96)는 강성이 높은 재료 예를 들어, SUS304 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제3 실시예에서 하우징 몸통부(19c)의 바닥부에는, 부분 고리형상 홈(97)이 통형상부(25)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 이 부분 고리형상 홈(97)의 내주면에는, 슬리브(96b)의 나사산에 나사결합되는 나사산이 형성되어 있다. 따라서, 언더커버(95)가 설치되면, 슬리브(96b)의 선단이 부분 고리형상 홈(97)에 걸어맞추어지면서, 언더커버(95)는 통형상부(25)의 측벽을 외부로부터 감싸게 된다. 상술한 바와 같이 언더커버(95)는 SUS304 등으로 형성되기 때문에, 통형상부(25)는 언더커버(95)에 의해 측면측 및 아랫면측으로부터 보강된다.
또한, 언더커버(95)가 통형상부(25)에 나사결합되면, 폐쇄부(80)는 컵형 언더커버(95)의 내부에 수용되며, 끝부분(96a) 위에 위치하게 된다. 특히 도시된 바와 같이, 언더커버(95)가 통형상부(25)에 완전히 나사결합되면, 폐쇄부(8)의 플랜 지부는 통형상부(25)와 언더커버(95) 사이에 끼워지게 된다.
본 실시예에서 하우징 바닥부(19d)에는 관통구멍(19f)이 형성되어 있으며, 관통구멍(19f)의 내벽에는 둘레방향으로 돌출하는 고리형상 돌출부(19g)가 설치되어 있다. 언더커버(95)를 나사결합시킨 후에, 언더커버(95)가 하우징 바닥부(19d)의 관통구멍(19f)에 수용되도록, 하우징 바닥부(19d)를 상술한 바와 같이 하우징 몸통부(19c)에 조립한다. 이에 의해, 언더커버(95)의 바닥부는 하우징 바닥부(19d)의 고리형상 돌출부(19g)에 맞닿는다.
이 상태에서 언더커버(95)는 통형상부(25)에 나사결합되어 있을 뿐이기 때문에, 언더커버(95)가 회전하여 느슨해질 가능성이 있다. 따라서, 도시되는 바와 같이 플랜지가 장착된 하우징 폐쇄부(19e)를 언더커버(95)와는 반대측으로부터 하우징 바닥부(19d)의 관통구멍(19f)에 삽입하고, 이에 의해 하우징 폐쇄부(19e)의 플랜지를 고리형상 돌출부(19g)에 걸어맞춘다.
도시하는 바와 같이, 언더커버(95)의 끝부분(96a)에는 복수개의 구멍이 형성되어 있고, 하우징 폐쇄부(19e)에도 이 구멍들에 대응하는 복수개의 구멍이 형성되어 있다. 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이, 하우징 폐쇄부(19e)를 조립한 후에 나사(94)를 이 구멍들에 통과시켜, 언더커버(95)와 하우징 폐쇄부(19e)를 서로 고정한다. 언더커버(95)를 이와 같이 고정함으로써 언더커버(95)가 둘레방향으로 회전하는 것이 방지되고, 언더커버(95)가 느슨해지지 않게 된다.
이 상태에서는 도 7a로부터 알 수 있듯이, 하우징 바닥부(19d)의 고리형상 돌출부(19g)가 언더커버(95)와 하우징 폐쇄부(19e) 사이에 끼워지고, 언더커버(95) 와 하우징 폐쇄부(19e)는 나사(94)에 의해 서로 고정되게 된다. 따라서, 이 부품들은 서로 견고하게 파지되게 된다.
또한, 언더커버(95)의 끝부분(96a)에는 슬라이딩운동 부재(36)의 아래쪽 부분이 슬라이딩 운동하는 개구부가 형성되어 있다. 그리고, 슬라이딩운동 부재(36)의 스프링(39)은 슬라이딩운동 부재(36)와 하우징 폐쇄부(19e)의 오목부(15b) 사이에 배치된다.
이와 같이 제3 실시예에서는 언더커버(95)가 나사(94)에 의해 고정되어 있기 때문에, 증기 등을 공급한 경우에도 하우징 몸통부(19c)의 통형상부(25) 등이 상하방향으로 변형하지 않는다. 더구나, 언더커버(95)는 하우징 바닥부(19d)의 고리형상 돌출부(19g)에 걸어맞추어지도록 관통구멍(19f)에 수용되어 있기 때문에, 통형상부(25)나 하우징 몸통부(19c), 하우징 바닥부(19d) 등이 둘레방향으로 변형하지도 않는다. 즉, 제3 실시예의 유량조정장치(10'')에서는 각 부품이 변형하지 않기 때문에, 증기를 누설하지 않고 공급할 수 있다.
또한, 부품의 변형을 동반하지 않고 증기를 공급하기 위하여, 표준 PTFE보다 내구성이 높은 고밀도 PTFE(polytetrafluorethylen)로 벨로우즈(37)를 형성하는 것이 바람직하다.
더구나, 제3 실시예에서는 폐쇄부(80)에서 사용되는 O링을 수용하는 오목부의 형상을 변경하지 않고, O링(82)의 외주직경을 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, O링(82)의 압축이 종래의 경우보다 커져, 그 결과 밀봉성을 높일 수 있다.
그런데, 조임부재(65)에서 사용되는 나사(67)가 PEEK 등으로 형성되는 경우에는, 증기의 공급시에 PEEK제 나사가 용출하여 제2 챔버(22) 안에 먼지로서 유출될 가능성이 있다. 이 때문에, 나사(67)는 티탄으로 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 나사(67)는 에칭 처리된 티탄제 나사이다. 이에 의해, 증기공급시에 나사(67)가 용출되는 것을 억제할 수 있게 된다.
전형적인 실시예를 사용하여 본 발명을 설명하였는데, 당업자라면 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 상술한 변경 및 여러가지 다른 변경, 생략, 추가를 할 수 있음을 이해할 것이다.
본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.

Claims (17)

  1. 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징과,
    상기 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와,
    이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와,
    이 밸브시트를 개폐하는 밸브체를 구비하고,
    상기 밸브시트 및 상기 밸브체 중 적어도 한 쪽이, 상기 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있는 유량조정장치.
  2. 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징과,
    상기 제2 챔버실 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와,
    이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와,
    이 밸브시트를 개폐하는 밸브체를 구비하고,
    상기 통형상부에는, 이 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 이루어지는 보강부재가 적어도 부분적으로 매립되어 있는 유량조정장치.
  3. 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징과,
    상기 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와,
    이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와,
    이 밸브시트를 개폐하는 밸브체와,
    상기 통형상부의 기단을 폐쇄하는 폐쇄부와,
    상기 폐쇄부를 수용하면서 상기 통형상부의 측벽을 둘러싸고 지지하는 컵형 지지부를 구비하는 유량조정장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통형상부의 선단둘레를 조이는 조임수단을 더 구비하는 유량조정장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브시트에 접촉하는 상기 밸브체의 일부분에는, 밸브체 밀봉수단이 더 설치되어 있는 유량조정장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징에는, 상기 제2 챔버에 연결되어 있고 압력포트를 구비한 압력실이 더 형성되어 있고,
    상기 제2 챔버와 상기 압력실을 밀봉가능하게 분리하는 서로 연결된 제1 및 제2 가요성 분리수단을 구비하며, 상기 제1 가요성 분리수단은 상기 압력실 안의 유체에 노출되는 동시에, 상기 제2 가요성 분리수단은 상기 제2 챔버 안의 유체에 노출되어 상기 밸브체에 연결되어 있고,
    상기 제1 및 제2 가요성 분리수단의 사이에 배치되는 베드를 더 구비하는 유량조정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 및 상기 제2 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 중 적어도 한 쪽에, 탄성부재가 배치되어 있는 유량조정장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에서 배기통로가 상기 하우징에 형성되어 있는 유량조정장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통형상부의 기단을 폐쇄하는 폐쇄부를 더 구비하고, 상기 밸브체는 상기 폐쇄부에 이동가능하게 연결되어 있으며,
    상기 통형상부의 내벽과 상기 폐쇄부의 사이 및 상기 통형상부의 기단 가장자리부와 상기 폐쇄부의 사이 중 적어도 한 쪽에, 밀봉수단이 설치되어 있는 유량 조정장치.
  10. 입구포트에 연결되는 제1 챔버와 출구포트에 연결되는 제2 챔버를 포함하는 하우징을 구비하고, 상기 하우징에는, 상기 제2 챔버에 연결되어 있고 압력포트를 구비한 압력실이 형성되어 있으며,
    상기 제2 챔버 안으로 뻗어 있어 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 연결시키는 통형상부와,
    이 통형상부의 선단에 설치된 밸브시트와,
    이 밸브시트를 개폐하는 밸브체와,
    상기 제2 챔버와 상기 압력실을 밀봉가능하게 분리하는 서로 연결된 제1 및 제2 가요성 분리수단을 더 구비하고,
    상기 제1 가요성 분리수단은 상기 압력실 안의 유체에 노출되는 동시에, 상기 제2 가요성 분리수단은 상기 제2 챔버 안의 유체에 노출되어 상기 밸브체에 연결되어 있으며,
    상기 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에 배치되는 베드를 더 구비하는 유량조정장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 및 상기 제2 가요성 분리수단과 상기 베드의 사이 중 적어도 한 쪽에, 탄성부재가 배치되어 있는 유량조정장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가요성 분리수단 사이에 있어서 배기통로가 상기 하우징에 형성되어 있는 유량조정장치.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통형상부의 기단을 폐쇄하는 폐쇄부를 더 구비하고, 상기 밸브체는 상기 폐쇄부에 이동가능하게 연결되어 있으며,
    상기 통형상부의 내벽과 상기 폐쇄부의 사이 및 상기 통형상부의 기단 가장자리부와 상기 폐쇄부의 사이의 적어도 한 쪽에, 밀봉수단이 설치되어 있는 유량조정장치.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통형상부에는, 이 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 이루어지는 보강부재가 적어도 부분적으로 매립되어 있는 유량조정장치.
  15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브시트 및 상기 밸브체 중 적어도 한 쪽이, 상기 통형상부를 형성하는 재료보다 열변형량이 작은 재료로 형성되어 있는 유량조정장치.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통형상부의 선단 둘레를 조이는 조임수단을 더 구비하는 유량조정장치.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브시트에 접촉하는 상기 밸브체의 일부분에는 밸브체 밀봉수단이 더 설치되어 있는 유량조정장치.
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