KR20090007949A - 3-way control valve for high temperature fluid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3방향으로 설정된 유체의 흐름경로 상에 설치되어 필요에 따라 유체의 흐름경로를 변경시키는 3방 밸브에 관한 것으로, 상세하게는 고온의 유체(가스 또는 액체) 흐름경로 상에 적용되는 고온유체용 3방 컨트롤 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a three-way valve that is installed on the flow path of the fluid set in three directions to change the flow path of the fluid as needed, in detail, the high temperature applied to the hot fluid (gas or liquid) flow path A three way control valve for fluids.
3방향으로 설정된 배관 상에는 그 유체의 흐름경로를 변경시키기 위하여 3방 밸브(또는 3방향 밸브; 3-WAY VALVE)를 널리 채택하고 있다. 이러한 3방 밸브는 조작 매개체에 따라 수동식과 자동식으로 분류될 수 있다. Three-way valves (or 3-way valves) are widely adopted to change the flow path of the fluid on pipes set in three directions. These three-way valves can be classified into manual and automatic depending on the operating medium.
상기 수동식은 사용자가 직접 밸브 포트에 외력을 가해 유체의 흐름경로를 전환시킬 수 있도록 되어 있으며, 자동식은 제어부 명령에 따른 저온부에 위치한 스텝모터 또는 솔레노이드 가동으로 전환포트가 회전하여 유체의 흐름경로를 전환시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 상기 자동식의 경우 포트 전환을 위해 위와 같이 스텝모터 또는 솔레노이드 같은 구동매체가 더 부가되는 구성을 제외하고는 그 구동메카니즘은 수동식과 대동소이하다.The manual type allows the user to directly change the flow path of the fluid by applying external force to the valve port, and the automatic type converts the flow path of the fluid by rotating the conversion port by moving a step motor or a solenoid located at a low temperature part according to a control command. It is a structure that can be made. In the case of the automatic type, the driving mechanism is substantially the same as the manual type except for a configuration in which a driving medium such as a step motor or a solenoid is further added for port switching.
도 1a 내지 도 1b는 일반적인 3방 밸브의 구조 및 작동상태를 나타내는 평 단면도이다.1A to 1B are flat cross-sectional views showing the structure and operating state of a general three-way valve.
이를 참조하면, 상기 3방 밸브(10)는 유체가 유입되는 단일의 입구(12)와 2개의 출구(14)를 갖는 밸브바디(16) 및 상기 밸브바디(16) 내부에 설치되는 전환포트(18)을 포함한다. 상기 전환포트(18)는 조절부재(미도시) 예컨대, 작동레버 또는 솔레노이드에 의해 정해진 각도범위내에서 회전하면서 상기 입구(12)와 출구(14) 사이의 유체흐름경로를 제어한다.Referring to this, the three-
구체적으로, 상기 밸브바디(16)는 통상 육면체나 원통형으로 이루어지고 그 내부에는 전환포트(18) 설치를 위한 소정의 공간부(20)가 제공된다. 공간부(20)를 중심으로 일측에는 유체가 유입되는 입구(12)가, 그리고 상기 입구(12)에 대한 수직방향으로는 출구(14)가 이 공간부(20)와 연통된 구조를 갖는다. Specifically, the
전환포트(18)는 밸브바디(16)의 내부에 위치한 상태에서 자유롭게 회전될 수 있도록 통상 구(球)형 또는 원통형으로 이루어진다. 이러한 전환포트(18)는 상기 입구(12)와 2개의 출구 중 어느 한 출구(14)를 연통시켜주는 대략 직각으로 연통된 유로(22)를 갖는다.The
한편, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 조절부재는 조절노브와, 이 조절노브에 결합되고 밸브바디(16)의 공간부(20) 내부로 연장되어 전환포트(18)와 결합하는 일정 길이를 갖는 조절간을 포함한다. 상기 조절간은 90°범위에서 좌우방향으 로 회전될 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, the adjustment member has an adjustment knob and a fixed length that is coupled to the adjustment knob and extends into the
상기한 종래 일반적인 3방 밸브는, 전환포트(18)에 형성된 유로(22)가 입구(12)와 일측 출구를 개방시킨 도 1a에서와 같은 초기상태에서는 유체가 화살표 방향을 따라 흐르며, 이 상태에서 전환포트(18)를 정해진 방향으로 90°회전시킨 도 1b에서와 같은 상태에서는 입구(12)와 연통되었던 일측 토출구가 닫혀지고 반대쪽 출구와 입구(12)가 서로 연통되어 유체가 반대쪽 출구를 따라 흐르게 된다.In the conventional three-way valve described above, the fluid flows along the direction of the arrow in the initial state as shown in FIG. 1A in which the
상기한 종래 기술에 따르면, 그 구조상 유체의 흐름경로를 제어하는 전환포트가 밸브바디에 비해 유체에 포함되어 있는 에너지, 예컨대 고온유체를 작동유체로 하는 경우 열 에너지에 의한 영향을 보다 직접적으로 받는다. 따라서 상기한 종래 3방 밸브가 고온의 유체가 흐르는 경로 상에 적용될 경우, 상기 밸브바디에 비해 유체의 흐름경로를 제어하는 전환포트에 보다 많은 열이 전달되고 보다 많은 열팽창이 일어날 수 있다. According to the above-described prior art, the structure of the switching port for controlling the flow path of the fluid is more directly affected by the heat energy when the energy contained in the fluid, for example, a high-temperature fluid as the working fluid than the valve body. Therefore, when the conventional three-way valve is applied on the flow path of the hot fluid, more heat is transferred to the switching port for controlling the flow path of the fluid than the valve body, and more thermal expansion may occur.
이처럼, 전환포트의 열팽창이 보다 클 경우 한정된 밸브바디의 공간부에서 상기 전환포트 외면에 가해지는 밸브바디에 의한 면압이 커질 수 밖에 없고, 그 결과 전환포트의 작동불능이 발생되거나 전환포트의 열팽창률이 밸브바디의 내구한도를 넘어서는 경우에는 밸브바디의 형상변형 또는 파손이 야기될 수 있다. 즉, 종래 일반적인 3방 밸브는 고온의 유체가 이동되는 고온환경에 적합하지 않은 단점이 있다.As such, when the thermal expansion of the switching port is larger, the surface pressure due to the valve body applied to the outer surface of the switching port in the limited space of the valve body is inevitably increased, resulting in an inoperability of the switching port or the thermal expansion rate of the switching port. When the endurance limit of the valve body is exceeded, it may cause deformation or breakage of the valve body. That is, the conventional three-way valve has a disadvantage that is not suitable for the high temperature environment in which the high temperature fluid is moved.
또한, 종래 일반적인 3방 밸브의 경우 유체 누출을 방지할 목적으로 통상 전환포트와 밸브바디 사이에 고무재질의 씰링부재가 개입된다. 하지만 이러한 고무재질의 일반 씰링부재의 경우 온도변화에 상당히 민감하며, 특히 전술한 고온환경(최대 750°℃)에서는 체적변화가 심하여 적절한 씰링기능을 상실하고, 그에 따라 유체가 외부로 누출되는 문제가 있다.In addition, in the case of the conventional three-way valve, a sealing member made of rubber is generally interposed between the switching port and the valve body in order to prevent fluid leakage. However, such a general sealing member made of rubber is very sensitive to temperature change, especially in the above-mentioned high temperature environment (up to 750 ° C.), the volume change is severe and the proper sealing function is lost, and thus the fluid leaks to the outside. have.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전환포트가 열팽창에 의해 체적이 증가되더라도 밸브바디 내에서 면압을 일정하게 유지할 수 있고, 고온환경에서도 적절한 씰링기능이 유지되어 유체의 외부누출이 없는 고온유체용 3방 컨트롤 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, even if the switching port is increased in volume due to thermal expansion can maintain a constant surface pressure in the valve body, the proper sealing function is maintained even in a high temperature environment high temperature without external leakage of fluid Its purpose is to provide a three-way control valve for fluids.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 3방 밸브에 있어서, 유체 이동을 위한 입구와 복수의 출구를 갖는 밸브바디; 상기 밸브바디를 유동하는 유체 흐름을 전환하기 위해 밸브바디 중앙에 장치되며 상기 입구와 복수의 출구와 연통되는 3방향으로 개방된 유로를 갖는 전환포트;를 포함하며, 상기 전환포트는 열팽창에 따른 단면 확장에 의해 상기 밸브바디 내에서 이동이 가능하게 장치된 것을 특징으로 하는 고온유체용 3방 컨트롤 밸브를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a three-way valve, comprising: a valve body having an inlet and a plurality of outlets for fluid movement; And a switching port having a three-way open flow path installed in the center of the valve body for switching the fluid flow flowing through the valve body and communicating with the inlet and the plurality of outlets, wherein the switching port has a cross section due to thermal expansion. It provides a three-way control valve for high-temperature fluid, characterized in that the device is installed to be movable in the valve body by expansion.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전환포트가 장치될 밸브바디 중앙의 공간부 및 이 공간부에 장치되는 전환포트는 밸브바디의 하부로 갈수록 확장되는 단면 을 가진다. 이 경우, 고온유체의 영향으로 전환포트가 열팽창되면 상기 단면 확장에 의한 상호간 경사접촉으로 인해 공간부 내에서 상기 전환포트가 아래로 이동될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a space portion in the center of the valve body in which the changeover port is to be installed and a changeover port provided in the space portion have a cross section extending toward the lower portion of the valve body. In this case, when the switching port is thermally expanded due to the influence of the high temperature fluid, the switching port may be moved downward in the space due to the mutually inclined contact by the cross-sectional expansion.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전환포트가 장치될 밸브바디 중앙의 공간부 및 이 공간부에 장치되는 전환포트는 밸브바디의 상부로 갈수록 확경되는 단면을 가진다. 이 경우에는, 고온유체의 영향으로 전환포트가 열 팽챙되면 상기 단면 확장에 의한 상호간 경사접촉으로 인해 공간부 내에서 상기 전환포트가 위로 이동될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the space portion in the center of the valve body in which the switching port is to be installed and the switching port provided in the space portion have a cross section which is enlarged toward the top of the valve body. In this case, when the switching port is thermally expanded due to the influence of the high temperature fluid, the switching port may be moved upward in the space due to mutual inclined contact by the cross-sectional expansion.
바람직하게는, 포트의 상·하부에는 밸브바디와의 씰링을 위한 씰링부재가 설치된다. 이 씰링부재는 밸브바디에 체결되는 플랜지에 의해 밸브바디 내에서 그 구속상태가 유지된다.Preferably, a sealing member for sealing with the valve body is provided on the upper and lower portions of the port. The sealing member is held in the valve body by a flange fastened to the valve body.
상기 씰링부재는 바람직하게 그라파이프를 소재로 하여서 된 것일 수 있다. 이처럼 그라파이트 재질의 씰링부재를 적용할 경우, 고온환경에서도 그에 적합한 씰링성능이 유지될 수 있다.The sealing member may be preferably made of a graphite material. As such, when the sealing member of graphite material is applied, a sealing performance suitable for the high temperature environment can be maintained.
본 발명에 의하면, 열팽창에 의한 전환포트의 체적 증가 시 그 체적 증가량 만큼 전환포트가 밸브바디의 공간부 내에서 아래 또는 위로 소폭 이동하여 보다 여유있는 공간을 확보하며, 이에 따라 밸브바디 내에서 전환포트 외면에 작용하는 면압은 항항 일정하게 유지될 수 있다. 그 결과, 열팽창에 의한 면압 증가로 인해 발 생되는 전환포트의 회전불능이나 나아가서 전환포트의 열팽창률이 밸브바디의 내구한도를 초과했을 경우에 발생되는 밸브바디의 형상변형 또는 파손이 예방되는 장점을 가진다.According to the present invention, when the volume of the changeover port increases due to thermal expansion, the changeover port moves downwardly or upwardly in the space of the valve body by the volume increase amount to secure a more space, and thus the changeover port in the valve body. The surface pressure acting on the outer surface can be kept constant at all times. As a result, it is possible to prevent the deformation or breakage of the valve body caused by the inability to rotate the switching port caused by the increase in the surface pressure due to thermal expansion, and also when the thermal expansion rate of the switching port exceeds the endurance limit of the valve body. Have
또한, 그라파이트 재질의 씰링부재의 적용에 따라 고온환경에서도 적절한 씰링기능이 유지되어 유체의 외부누출이 없는 이점이 있다. 즉, 고온환경에 매우 적합한 장점을 가진다.In addition, according to the application of the sealing member of the graphite material, there is an advantage that the appropriate sealing function is maintained even in a high temperature environment there is no external leakage of the fluid. That is, it has an advantage that is very suitable for high temperature environment.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고온유체용 3방 컨트롤 밸브의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 나타낸 3방 컨트롤 밸브의 결합 단면도이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the three-way control valve for high temperature fluid according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 is a combined cross-sectional view of the three-way control valve shown in FIG.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 3방 컨트롤 밸브는 밸브바디(100) 및 이 밸브바디(100) 내부에 설치되어 유체의 흐름경로를 전환하는 전환포트(200)를 포함한다. 상기 전환포트(200)는 밸브바디(100) 외부로 연장되는 제어축(210)을 일체로 가지며, 밸브바디(100) 외부로 연장된 제어축(210)은 밸브로부터 떨어져서 저온부에 위치하는 조절부재(미도시) 예컨대, 스텝모터 또는 솔레노이드와 결합하여 이를 통해 정해진 각도범위내에서 회전한다. 이와 같은 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.2 to 3, the three-way control valve includes a
첨부도면 도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브바디의 단 면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 전환포트의 단면도이다. 그리고 도 6은 전환포트에 형성된 유로 형상을 보여주기 위한 도 5에 따른 A-A선 단면도이다.4 is a sectional view of the valve body according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the switching port according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A according to FIG. 5 for showing the shape of the flow path formed in the switching port.
먼저 도 4를 참조하면, 상기 밸브바디(100) 중앙에는 전환포트 장착을 위한 소정 면적의 공간부(110)가 마련되는데, 제1 실시예에 따른 상기 공간부(110)는 아래로 갈수록 그 단면이 확장되는 구조를 갖는다. 이러한 공간부(110)를 기준으로 이 공간부(110)와 상·하로 연통되는 밸브바디(100) 중앙 일직선 상에는 유체가 유입되는 입구(120)가 마련되고, 상기 입구(120)에 대한 수직방향으로는 2개의 출구(130)가 상기 공간부(110)와 좌·우로 연통된다. 따라서 입구(120)를 통해 밸브바디(100) 내부로 유입된 유체는 상기 2개의 출구(130) 중 전환포트(200)에 의해 선택적으로 개방된 어느 한 출구 측으로 흐르게 된다.First, referring to FIG. 4, a
상기 전환포트(200)는 상기 밸브바디(100)에 형성된 중앙 공간부(110)에 위치하여 유체의 흐름경로를 제어하기 위한 것으로 도 5 내지 도 6에서와 같이, 전환포트(200) 하부에서 중앙에 이르기까지 상·하로 천공된 제1 유로(220)와, 상기 제1 유로(220)의 한 쪽 끝을 기준으로 동일 평면상에서 대략 직각으로 2개의 유로가 분기된 구조의 제2 유로(230)를 갖는다. 상기 제1 유로(220)는 밸브 조립 후 전술한 밸브바디(100)의 입구(120)와 항상 연통되며, 제2 유로(230)는 전환포트(200)의 회전에 따라 밸브바디(100)에 형성된 2개의 출구(130) 중 선택된 어느 한 출구와 선택적으로 연통된다. 따라서 밸브바디 입구(120)를 통해 유입된 유체는 상기 제1 유로(220) 및 제2 유로(230)를 거쳐 상기 제2 유로(230)와 선택적으로 연통된 어느 하나의 출구를 통해 밸브 바깥으로 빠져나가게 된다.The
상기 전환포트(200)는 상기 밸브바디(100)에 형성된 공간부에 상응하는 크기 및 외형를 가진다. 즉, 상기 전환포트(200) 역시 그 하부로 갈수록 단면이 확장되는 구조를 갖는다. 이에 따라, 밸브 조립상태에서 상기 전환포트(200)와 밸브바디(100)는 상호 경사접촉관계를 유지한다. 이처럼 두 구성요소가 경사접촉관계를 유지하는 경우, 고온의 유체의 영향으로 전환포트(200)가 열팽창되었을 때 전환포트(200)가 상기 공간부(110) 내에서 아래 방향으로 밀려내려가 보다 큰 공간을 확보하므로 전환포트(200) 외면에 작용하는 면압은 항상 일정하게 유지될 수 있다. The
상기 밸브바디(100)와 전환포트(200) 사이에는 씰링부재(300)가 개입된다. 상기 씰링부재(300)는 밸브바디(100) 상·하부로부터 조립되는 플랜지(400)를 통해 밸브바디(100) 내에서 그 구속상태가 유지되며, 플랜지(400)는 체결부재(도시 생략)를 통해 밸브바디(100)로부터 분해/조립 가능하다. 따라서 씰링부재(300) 마모 또는 파손으로 인한 기능 상실 시 밸브바디(100)로부터 플랜지(400)를 분리시켜 마모 또는 파손된 씰링부재(300)를 간단히 교체할 수 있다.The sealing
바람직하게, 상기 씰링부재(300)는 고온환경에서도 체적변화 및 형상변형이 거의 없는 그라파이트(graphite) 소재의 씰링부재가 이용될 수 있다. 이처럼 그라파이트 소재의 씰링부재가 적용되는 경우에는, 상기 씰링부재와 전환포트(200) 사이에 탄성부재(S) 예컨대, 탄성 와셔(또는 압축 스프링)를 개입시키는 것이 바람직하다(도 3의 부분 확대도 참조). 이 경우, 상기 탄성부재(S)에 의해 전환포트(200)는 평상시 밸브바디(100) 내에서 씰링부재(300)로부터 이격되는 탄성력을 가지게 된다.Preferably, the sealing
미설명 부호 410은 밸브바디 출구측 양 측벽면에 결합되는 플랜지이며, 420은 상기 플랜지에 일체형으로 구비되는 소켓을 각각 가르킨다.
상기한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 고온환경에서 전환포트가 열팽창 될 경우에, 그 열팽창에 의한 체적변화량 만큼 전환포트(200)는 밸브바디(100)의 공간부(110) 내에서 단면확장으로 인해 그 경사면을 따라 아래로 자연스럽게 밀려 내려가며, 그 결과 보다 큰 공간이 확보된다. 즉, 전환포트(200)의 유동으로 인해 이 전환포트(200)와 밸브바디 간 면압은 항상 일정하게 유지될 수 있다. According to the first embodiment of the present invention, when the switching port is thermally expanded in a high temperature environment, the switching
이에 따라, 열팽창에 의한 면압 증가로 인해 발생되는 전환포트(200)의 회전불능이나 나아가서 전환포트(200)의 열팽창에 의한 팽창율이 밸브바디(100)의 내구한도를 초과했을 경우에 발생되는 밸브바디(100)의 형상변형 또는 파손이 예방될 수 있다.Accordingly, the valve body generated when the inability to rotate the switching
또한, 본 발명은 그라파이트 재질의 씰링부재(300)가 적용됨으로써 고온환경에서도 적절한 씰링기능이 유지될 수 있다. 결과적으로, 흐름제어를 위한 대상 유체가 고온인 경우에도 적절한 씰성이 유지되어 유체가 외부로 누출되지 않는다.In addition, according to the present invention, the sealing
한편, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3방 밸브의 단면도로서, 밸브바디(100) 중앙에 형성된 공간부(110) 및 이 공간부(110)에 장치되는 전환포트(200)가 밸브바디(100) 위로 갈수록 확장 단면을 갖는 구성을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 그 구성 및 작용에 있어 동일하다. 따라서 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, Figure 7 is a cross-sectional view of a three-way valve according to a second embodiment of the present invention, the
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 몇가지 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only some embodiments for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention may be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with ordinary knowledge in the field will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1a 내지 도 1b는 종래 일반적인 3방 밸브의 구조 및 작동상태를 나타내는 평 단면도.1a to 1b is a sectional view showing the structure and operating state of a conventional three-way valve.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고온유체용 3방 밸브의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the three-way valve for high temperature fluid according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 나타낸 3방 밸브의 결합 단면도.3 is a cross-sectional view of the three-way valve shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브바디의 단면도.4 is a cross-sectional view of the valve body according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 전환포트의 단면도.5 is a cross-sectional view of the conversion port according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
도 6은 도 5에 따른 A-A선 단면도.6 is a cross-sectional view taken along the line A-A according to FIG.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고온유체용 3방 컨트롤 밸브의 단면도.7 is a cross-sectional view of a three-way control valve for high temperature fluid according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100...밸브바디 110...공간부
120...입구 130...출구120
200...전환포트 210...제어축200 ...
220...제1 유로 230...제2 유로220 ...
300...씰링부재 400...플랜지300 ... sealing
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070071192A KR20090007949A (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | 3-way control valve for high temperature fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070071192A KR20090007949A (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | 3-way control valve for high temperature fluid |
Publications (1)
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---|---|
KR20090007949A true KR20090007949A (en) | 2009-01-21 |
Family
ID=40488403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020070071192A KR20090007949A (en) | 2007-07-16 | 2007-07-16 | 3-way control valve for high temperature fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20090007949A (en) |
-
2007
- 2007-07-16 KR KR1020070071192A patent/KR20090007949A/en not_active Application Discontinuation
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