KR20170035589A - 와류 방지가 가능한 밸브에 사용되는 코어 - Google Patents

Abstract

와류 방지가 가능한 밸브에 사용되는 코어가 개시된다. 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체가 이동하는 유체 이송공이 형성되되, 상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하며, 상기 유체 이송공에 해당하는 상기 코어의 내측면에서 상기 본체의 홀에 인접한 부분 또는 상기 본체의 개폐부와 접촉하는 코어 부분의 적어도 일부가 곡선 형상을 가질 수 있다.

Description

와류 방지가 가능한 밸브에 사용되는 코어{Core used in value for preventing turbulence}

본 발명은 와류 방지가 가능한 밸브에 사용되는 코어에 관한 것이다.

밸브는 유체의 흐름을 개폐할 수 있는 수단으로서, 다이아프램 또는 볼을 이용하여 유체의 흐름을 제어한다.

도 1은 일반적인 밸브의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 1을 참조하면, 밸브는 본체(100), 다이아프램(102) 및 다이아프램(102)을 제어하는 조작부(104)를 포함한다.

본체(100) 내부에는 유체 이송공(106)이 형성되며, 유체 이송공(106)의 입력단(110)으로 입력된 유체는 출력단(112)을 통하여 배출된다.

도 1를 참조하여 유체 이송공(106)을 살펴보면, 본체 상측 내측면(100a) 중 다이아프램(102)에 인접한 부분들이 각기 사각 단면을 가지며, 본체 하측 내측면(100b) 중 다이아프램(102)과 접촉되는 부분(100c)이 각진 형태를 가진다. 이러한 사각 단면의 본체 부분 및 각진 형태의 본체 부분(100c)으로 인하여 유체 이송공(106) 중 A 부분에서 와류가 발생될 수 있다. 이는 사각 단면의 본체 부분 및 각진 형태의 본체 부분(100c)으로 인하여 유체 흐름이 방해가 되며, 유체 역학적으로는 유체 에너지 또는 유체 속도의 변화를 일으키며, 이는 와류를 발생시키는 원인이 된다. 이러한 와류는 본체(100) 및 다이아프램(102)을 손상시킬 수 있으며, 그 결과 밸브의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제1019364호 (등록일 : 2011년 2월 24일)

본 발명은 와류 발생을 방지하는 밸브에 사용되는 코어를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 와류 발생을 방지하는 밸브에 사용되는 코어가 제공된다.

제1 실시예에 따르면, 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되되, 상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하며, 상기 유체 이송공 내에서 와류가 발생되지 않도록 상기 코어의 내측면들 중 적어도 일부는 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어가 제공될 수 있다.

상기 코어의 상측 내측면 중 일부에 홀이 형성되고, 상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 홀을 통하여 상기 코어의 하측 내측면에 접촉하여 상기 유체 이송공에서의 유체의 이동을 차단시키며, 상기 본체는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어지고, 상기 코어는 불소계 수지로 이루어질 수 있다.

상기 개폐부는 다이아프램이며, 상기 코어의 내측면에서 상기 개폐부의 중심을 기준으로 하여 상기 개폐부에 인접한 부분들이 모두 곡선 형상을 가질 수 있다.

상기 유체 이송공의 입력단에서의 유체 에너지와 상기 개폐부에 대응하는 유체 이송공 부분에서의 유체 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 형상이 결정되며, 상기 개폐부에 대응하는 유체 이송공 부분에서의 유체 에너지와 상기 유체 이송공의 출력단에서 유체 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 형상이 결정될 수 있다.

상기 코어의 하측 내측면 중 상기 개폐부와 접촉하는 부분은 곡선 형상을 가질 수 있다.

상기 개폐부와 접촉하는 상기 코어의 하측 내측면 부분은 가상 원의 일부분에 해당하되, 상기 원의 장축 반경은 상기 원의 단축 반경의 2배 이하이다.

상기 상측 내측면 중 곡선 부분과 상기 곡선 부분에 대응하는 상기 하측 내측면 중 곡선 부분의 곡률이 동일하고, 상기 개폐부는 상기 하측 내측면 중 일부분과 접촉할 수 있다.

제2 실시예에 따르면, 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며, 상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하고, 상기 상측 내측면과 상기 하측 내측면 중 일부에 홀이 형성되되, 상기 홀 인근에서 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공의 입력단에서 유체의 에너지와 상기 홀에 대응하는 유체 이송공 부분으로 진입하는 유체의 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 내측면들의 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어가 제공될 수 있다.

개폐부가 상기 홀을 통하여 상기 코어의 하측면에 접촉시 상기 유체 이송공을 통한 유체의 이동이 차단되고, 상기 코어는 불소계 수지로 이루어진다.

제3 실시예에 따르면, 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며, 상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하되, 상기 홀 인근에서 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공의 입력단에서 유체의 에너지와 상기 유체 이송공의 출력단에서 유체의 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 내측면들의 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어가 제공될 수 있다.

제4 실시예에 따르면, 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며, 상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 코어의 일 부분과 접촉하여 상기 유체 이송공에서 유체의 이동을 차단하며, 상기 개폐부와 접촉하는 코어 부분은 가상 원의 일부분에 해당하되, 상기 원의 장축 반경은 상기 원의 단축 반경의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어가 제공될 수 있다.

제5 실시예에 따르면, 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며, 상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 코어의 일 부분과 접촉하여 상기 유체 이송공에서 유체의 이동을 차단하며, 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공에서 상기 개폐부에 대응하는 부분 전체에 걸쳐서 유체의 속도가 동일하다.

제6 실시예에 따르면, 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서, 상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며, 상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 코어의 일 부분과 접촉하여 상기 유체 이송공에서 유체의 이동을 차단하며, 상기 유체 이송공의 입력단을 통하여 유입된 유체는 상기 유체 이송공의 출력단을 통하여 출력되고, 입력된 유체가 출력되기까지 상기 유체 이송공 내에서 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공의 특정 단면에서 상하로 흐르는 유체들의 속도가 동일한 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 와류 방지가 가능한 밸브에 사용되는 코어를 제공함으로써, 밸브는 유체의 흐름을 방해하는 장애물이 유체 이송공 내에 없으므로, 유체 이송공 내에서 와류가 발생되지 않을 수 있다.

특히, 유체 이송공 내에서 전체적으로 유체 에너지가 실질적으로 동일하므로, 와류 발생을 더 억제시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 같이, 유체 이송공내에서 와류 발생을 억제시킴으로써, 결과적으로 본 발명은 본체와 코어의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 밸브의 구조를 도시한 도면.
도 2는 제1 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 제1 실시예에 따른 밸브를 도시한 사시도.
도 4는 제1 실시예에 따른 코어 및 본체의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 제2 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 제3 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 도 2의 A-A의 단면을 도시한 도면.
도 8은 제1 실시예에 따른 코어의 다양한 형상을 도시한 도면.
도 9 내지 도 11는 제1 실시예에 따른 개폐부로서 다이아램프의 다양한 구조들을 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 와류 방지가 가능한 밸브에 사용되는 코어에 관한 것으로, 유체 이송공 내에서 와류(소용돌이)가 발생되지 않는 구조를 가지는 것을 주요 특징으로 한다. 여기서, 밸브는 본체가 플라스틱으로 이루어질 수도 있으며, 플라스틱이 아닌 스틸 재질로 이루어질 수도 있다.

유체 이송공 내에서 유체가 이동할 때 에너지 전달, 속도 등의 원인에 의해 와류가 발생할 수 있으며, 특히 유체 이송공 내에서 유체 흐름을 방해하는 장애물이 있는 경우 유체의 부분별 속도 차이를 발생시켜 와류를 발생시킬 수 있다.

이러한 와류는 본체 및 코어에 영향을 미쳐서 본체 및 코어의 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 장애물을 제거하여 유체 흐름을 원활히 하여 와류의 발생을 미연에 방지할 수 있는 구조를 가지는 밸브에 사용되는 코어에 관한 것이다.

이와 같이, 유체 이송공내에서 유체 흐름을 방해하는 장애물이 없어 와류가 발생되지 않으므로, 결과적으로 본 발명은 본체 및 코어의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다. 이하, 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 제1 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 밸브를 도시한 사시도이며, 도 4는 제1 실시예에 따른 코어 및 본체의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 제2 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 제3 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 도 2의 A-A의 단면을 도시한 도면이고, 도 8은 제1 실시예에 따른 코어의 다양한 형상을 도시한 도면이며, 도 9 내지 도 11는 제1 실시예에 따른 개폐부로서 다이아램프의 다양한 구조들을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 밸브는 본체(300), 코어(302), 조작부(304) 및 개폐부(400)를 포함하여 구성된다.

본체(300)는 플라스틱으로 이루어지며, 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic)으로 이루어질 수 있다.

종래의 플라스틱 밸브의 본체는 염화비닐수지(PVC) 등으로 이루어졌으나, PVC의 열변형 온도가 70℃ 정도여서 플라스틱 밸브를 60℃ 이상에서는 사용할 수 없는 단점이 있었다.

그러나, 엔지니어링 플라스틱으로 본체(300)를 형성하면, 플라스틱 밸브를 60℃ 이상의 고온, 특히 100℃ 부근에서도 사용할 수 있는 이점이 있다.

제1 실시예에 따르면, 본체(300)는 엔지니어링 플라스틱으로서, 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스티렌계 수지를 성분으로 한 폴리페닐렌에테르계 수지 조성물로 이루어질 수 있다.

물론, 본체(300)는 엔지니어링 플라스틱으로써, POLYIMDE, POLYSULFONE, POLY PHENYLENE SULFIDE, POLYAMIDE IMIDE, POLYACRYLATE, POLYETHER SULFONE, POLYETHER ETHER KETONE, POLYETHER IMIDE, LIQUID CRYSTAL POLYESTER, POLYETHER KETONE 등 및 이들의 조합물로 이루어질 수도 있다.

이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 본체(300)가 플라스틱으로 형성되는 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하고 있으나, 본체(300)는 플라스틱 이외의 스틸과 같은 다른 재질로 형성될 수도 있다.

본체(300)의 측면 종단에는 복수의 홀(320)이 형성될 수 있으며, 도 3에는 도시되어 있지 않으나 체결 수단이 복수의 홀(320)을 통해 밸브와 파이프를 연결시킬 수도 있다.

코어(302)는 본체(300) 내측에 형성된다. 코어(302)의 내측면에는 유체 이동을 위한 홀(이하, 유체 이송공이라 칭하기로 함)(310)이 형성된다.

제1 실시예에 따르면, 코어(302)는 불소 수지로 이루어질 수 있다. 불소 수지는 분자 안에 불소를 함유한 수지를 총칭하는 것으로서, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리클로트리폴리오르에틸렌(PCTFE) 등이 있으며, 예를 들어 테트라 플루오르 에틸렌 페르플루오르 알킬비닐 에테르 공중합체(Tetra fluoro ethylene perfluoro alkylvinyl ether coppolymer, PFA)일 수 있다. 이러한 불소 수지는 내열성, 내약품성, 전기 절연성이 뛰어나고 마찰계수가 작으며 접착 및 점착성이 없다. 즉, 불소 수지로 코어(302)를 형성하면, 코어(302)의 마찰 계수가 작기 때문에 유체 이송공(310) 내에서의 층류에 따른 유속 변경을 최소화할 수 있다. 즉, 특정 지점을 기준으로 하여 유체 이송공의 상측 또는 하측의 유속과 중심부에서 유속의 차이가 최소화될 수 있다.

개폐부(400)는 유체 이송공(310)내에서 유체 이동을 허용하거나 폐쇄하는 수단으로, 본체(300) 또는 코어(302) 위에 위치할 수 있다. 유체가 유체 이송공(310)으로 흐르도록 할 경우에는 개폐부(400)는 도 4의 구조를 가지며, 유체 이송공(310)에서 유체의 흐름을 폐쇄할 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 개폐부(400)의 일부가 코어(302)의 하측 내측면(322)의 일부(310c)와 접촉할 수 있다.

예를 들어, 개폐부(400)는 다이아프램일 수도 있고 볼일 수도 있다. 다만, 도면들에서는 개폐부(400)로서 다이아프램을 사용하였으나, 다이아프램으로 한정되는 것은 아니다.

조작부(304)는 개폐부(400)의 개폐 동작을 제어하는 수단으로서, 예를 들어 개폐부(400)가 코어(302)의 하측 내측면(322)과 접촉하거나 접촉하지 않도록 제어할 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 개폐부(400)의 상부에 연결된 연결부(402)가 조작부(304)와 결합될 수 있으며, 조작부(304)의 제어에 따라 개폐부(400)가 상승 또는 하강할 수 있다. 이러한 조작부(304)의 구현은 다양하게 변형될 수 있고, 기존에도 많은 구조가 제시되어 있으며, 기존의 구조를 그대로 채용할 수 있다.

이하, 와류를 발생시키지 않는 밸브의 구조를 상세히 살펴보겠다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 코어(302)는 본체(300)의 내측에 형성되고, 상측 내측면(320) 및 하측 내측면(322)을 포함하며, 상부 일부분에 개폐부(400)의 일부분이 상하로 움직일 수 있는 홀(500)이 형성될 수 있다.

코어(302)의 내측면에 대응하는 유체 이송공(310)은 입력단(310a) 및 출력단(310b)를 포함하며, 입력단(310a)으로 입력된 유체는 출력단(310b)으로 이송된다.

제1 실시예에 따르면, 코어(302)의 내측면은 상측 내측면(320)과 하측 내측면(322)을 포함한다. 이러한 코어(302)의 내측면들 중 적어도 일부는 곡선 형상을 가지도록 형성되어 있으며, 전체 구간으로 볼 때 유체의 흐름을 방해하는 장애물(각진 부분 등)이 존재하지 않도록 형성된다. 바람직하게는, 상측 내측면(320) 중 개폐부(400)의 인근, 즉 홀(500)에 인접한 부분들(320a 및 320b)이 도 3에 도시된 바와 같이 곡선 형상을 가질 수 있고, 하측내측면(322) 중 상측 내측면(320)의 곡선 부분들에 대응하는 부분들(322a 및 322b) 및 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)이 곡선 형상을 가질 수 있다.

여기서, 곡선 부분들(320a, 320b, 322a 및 322b)은 개폐부(400)를 향하여 비탈져서 형성될 수 있다. 이와 같이 코어(302)의 상측 내측면(320) 및 하측내측면(322)을 형성하면, 유체 이송공(310)에 유체의 흐름을 방해하는 장애물이 존재하지 않게 된다. 결과적으로, 유체 이송공(310)에서 와류가 발생되지 않을 수 있다.

또한, 상측 내측면(320)의 곡선 부분들(320a 및 320b)과 하측 내측면(322)의 곡선 부분들(322a 및 322b)에 대응하는 본체(300)의 부분들(300a, 320c, 300b 및 300d) 또한 곡선 형상을 가질 수 있다. 여기서, 대응하는 곡선 부분들의 곡률 반경은 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 종래 기술과 달리, 본 발명의 밸브에서는 코어(302)의 내측면들(320 및 322) 및 대응하는 본체 부분들이 곡선 형상을 가질 수 있다.

에너지 관점에서 살펴보면, 유체 이송공(310)의 입력단(310a)에서 출력단(310b)까지 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)가 적용되도록 코어(302)의 내측면들(320 및 322)의 형상을 설계할 수 있다. 상세하게는, 베르누이 정리에 따르면, 손실이 없다면 유체 이송공(310) 내에서 어디에서도 유체 에너지(위치 에너지와 운동 에너지의 합)가 일정하다. 반대로, 손실이 발생하면 유체 에너지가 위치마다 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명의 밸브는 베르누이 정리가 적용되도록, 즉 유체 이송공(310)의 어느 위치에서나 유체 에너지가 동일하도록 코어(302)의 내측면들(320 및 322)을 설계하여 유체 손실이 없는 유체 이송공(310)을 형성할 수 있다.

예를 들어, 유체 이송공(310)의 입력단(310a)에서의 유체 에너지(E1), 개폐부(400)에 대응하는 부분에서의 유체 에너지(E2) 및 출력단(310b)에서의 유체 에너지(E3)가 실질적으로 동일하도록 유체 이송공(310)이 설계될 수 있다.

이를 다시 정리하면, 코어(302)의 내측면(예를 들어, 상측 내측면 및 하측 내측면) 중 일부에는 홀(500)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 코어(302)의 내측면 중 일부에 형성되는 홀(500) 인근에서 와류가 발생되지 않도록 유체 이송공(310)의 입력단에서 유체의 에너지와 홀(500)에 대응하는 유체 이송공(310) 부분으로 진입하는 유체의 에너지가 동일하도록 유체 이송공(310)의 내측면들의 형상이 결정될 수 있다.

또한, 코어(302)의 내측면들 중 일부에 형성되는 홀 인근에서 와류가 발생되지 않도록 유체 이송공(310)의 입력단(310a)에서 유체의 에너지와 유체 이송공(310)의 출력단(310b)에서 유체의 에너지가 동일하도록 유체 이송공(310)의 내측면들의 형상이 결정될 수도 있다.

이와 같이, 유체 이송공(310)에서 개폐부(400)에 대응하는 부분 전체에 걸쳐 유체가 속도가 동일하게 함으로써 와류가 발생되지 않도록 할 수 있다.

종래 기술에서는, 사각 모서리 등의 장애물로 인하여 유체 에너지 손실이 발생되어 유체 이송공에서 베르누이 정리가 적용되지 않았으나, 본 발명의 밸브에서는 유체 이송공(310)에 대응하는 코어(302)의 내측면들(320 및 322)이 유체 에너지 손실이 없는 구조를 가지므로 유체 이송공(310)에 베르누이 정리가 적용될 수 있다.

유체 속도 관점에서 살펴보면, 유체 이송공(310)의 특정 지점을 기준으로 하여 유체 이송공(310)의 단면을 고려하면 해당 지점에서 상하로 유체가 흐른다. 이 때, 상하로 흐르는 유체들의 속도가 다르면, 특히 상부 또는 하부로 흐르는 유체의 속도와 중심부로 흐르는 유체의 속도가 다르면 와류가 발생될 수 있다. 따라서, 와류 발생을 방지하기 위하여 유체 이송공(310)에서 상하로 흐르는 유체들의 속도가 실질적으로 동일하도록 유체 이송공(310)의 형상을 결정할 수 있다.

다만, 코어(302)의 내측면들(320 및 322)의 마찰력으로 인하여 상부 또는 하부로 흐르는 유체의 속도와 중심부로 흐르는 유체의 속도가 다를 수 있지만, 이러한 마찰력을 최소로 하기 위하여 코어(302)를 불소 수지로 형성한다. 따라서, 코어(302)로 인한 상하 유체들의 속도 차이를 무시할 수 있으며, 그 결과 특정 지점, 예를 들어 개폐부(400)에 대응하는 유체 이송공(310) 부분에서 전체적으로 유체들의 속도가 실질적으로 동일하다면 와류가 발생되지 않을 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 하측 내측면(322) 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)은 적어도 일부가 곡선 형상을 가질 수 있다. 특히, 하측 내측면(322) 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c) 중 양측 모서리 부분들은 곡선 형상을 가질 수 있다. 결과적으로, 유체가 하측 내측면(322) 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)을 넘어서 흐르더라도, 하측 내측면(322) 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)에 의해 유체의 흐름이 방해받지 않는다. 결과적으로, 유체 이송공(310)에서, 특히 홀(500) 주변에서 와류가 발생되지 않을 수 있다.

정리하면, 본 발명의 밸브는 유체 이송공(310)에서 와류를 방지하도록 코어(302)의 내측면들(320 및 322)의 형상이 형성될 수 있다

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 코어(302)의 상측 내측면(320) 및 하측 내측면(322)의 일부는 곡선 형상을 가질 수 있다.

상세하게는, 상측 내측면(320) 중 홀(500)에 인접한 부분들(320a 및 320b)은 곡선 향상을 가지되, 부분들(320a 및 320b)은 각기 가상의 원들(c1 및 c5)의 일부분일 수 있다.

또한, 하측내측면(322) 중 부분들(320a 및 320b)에 대응하는 부분들(322a 및 322b)은 각기 가상의 원들(c2 및 c6)의 일부분일 수 있다.

게다가, 하측 내측면(322) 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c) 또한 가상의 원(c4)의 일부분일 수 있다.

즉, 코어(302)의 내측면들(320 및 322) 중 곡선 부분들(320a, 320b, 322a, 322b, 310c)은 각기 가상의 원들(c1, c2, c4, c5 및 c6)의 일부분일 수 있다. 결과적으로, 유체 이송공(310) 내에서 유체 흐름을 방해하는 장애물이 존재하지 않아서 유체 이송공(310)에서 와류가 발생되지 않을 수 있다.

여기서, 곡선 부분들(320a, 320b, 322a, 322b, 310c)은 개폐부(400) 인근 부분들 또는 개폐부(400)와 접촉하는 부분이다. 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 유체 이송공(310)은 일자 형태가 아니고 볼록한 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 볼록한 부분들(320a, 320b, 322a, 322b 및 310c) 중 어느 하나라도 곡선 형상이 아닌 직각 형상을 가지면 와류가 발생할 가능성이 높다.

종래 밸브 설계자들은 와류 발생 여부를 전혀 알지도 못했기 때문에 금형 제조가 용이하도록 볼록한 부분들을 직각으로 형성하였다. 그러나, 이러한 직각 부분, 즉 장애물로 인하여 유체 이송공 내에서 와류가 발생될 수밖에 없었으나, 이러한 와류 발생을 인지하지도 못하였다.

이에, 본 발명은 이러한 와류를 인지하고 와류를 방지할 수 있는 최적의 밸브를 개발하였으며, 이러한 밸브를 제조할 수 있는 금형을 별도로 구현하였다. 특히, 가상의 원들(c1, c2, c4, c5 및 c6)의 반경들을 유체의 흐름을 최대한 자유롭게 하도록 설계하였다.

또한, 하측 내측면(322) 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)과 홀(500)의 종단들을 연결하면 가상의 원(c3)이 되도록 하였으며, 개폐부(400)의 하부를 오목하게 형성한다. 결과적으로, 유체 이송공(310)이 전체적으로 각진 부분없이 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 밸브에서 코어(302)의 하측 내측면 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)은 타원(e2) 형상을 가질 수 있고, 개폐부(400)가 부분(310c)에 접촉하였을 때 오목하게 형성된 부분 또한 타원(e1) 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 타원(e2)의 장축 반경은 단축 반경의 2배보다 작을 수 있다. 장축 반경이 단축 반경의 2배 이상이 되면, 하측 내측면 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)이 유체의 흐름을 방해하는 장애물이 될 수 있다. 따라서, 하측 내측면 중 개폐부(400)와 접촉하는 부분(310c)이 장애물이 되지 않도록, 타원(e2)의 장축 반경이 단축 반경의 2배보다 작도록 하여 와류를 방지할 수 있다.

또한, 타원(e1)의 장축 반경 또한 단축 반경의 2배보다 작을 수 있다.

도 7은 도 2의 A-A선에 따른 단면도로 내부 유로가 개방된 상태를 보여주는 도면이다. 도 7의 810은 유체 이공송(310)의 단면을 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 유체 이공송(310)의 내측면에는 유체 흐름을 방해하는 장애물이 존재하지 않는 곡선 형상으로 형성되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 유체 이송공(310)의 입력단(310a)으로 입력된 유체가 출력단(310b)를 통해 배출되는 내측면내에서 유체 흐름을 방해하는 장애물이 존재하지 않아서 유체 이송공(310)에서 와류가 발생되지 않을 수 있다.

도 8은 코어(302)의 형상을 도시한 도면이다. 도 8의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 코어(302)는 유체의 흐름을 방해하는 장해물이 존재하지 않도록 곡선 형상으로 형성될 수 있다.

도 8의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 코어(302)의 전체적인 형상은 유체 이송공(310)을 통해 내부에서 와류 발생 없이 유체를 이송시킬 수 있는 형상인 경우 제한 없이 적용될 수 있다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 개폐부로서 다이아프램의 다양한 구조들을 도시한 도면들이다.

개폐부(400)로서 다이아프램은 도 8에 도시된 바와 같이 단일막 구조를 가질 수도 있고, 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이 이중막 또는 삼중막 구조를 가질 수도 있다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 다이아프램은 단일막 구조를 가지며, 상단에 연결부(402)가 형성된 구조를 가질 수 있다.

상세하게는, 장착부(1006)는 곡면부(1002) 상면 바닥으로부터 돌출되고, 연결부(402)는 장착부(1006)에 결합될 수 있다. 또한, 장착부(1006)로부터 좌측 및 우측 방향으로 연장된 평탄부(1000)가 형성될 수 있고, 다이아프램을 조작부(304)에 결합시키기 위해 사용되는 고정공(1000a)이 평탄부(1000)의 종단부에 형성될 수 있다.

형상적으로 볼 때, 다이아프램은 전체적으로 갈매기 형상을 가질 수 있으며, 장착부(1006)는 도 9에 도시된 바와 같이 사각형 단면뿐만 아니라 다양한 형상을 가질 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 다이아프램은 이중막 구조를 가질 수 있다. 상세하게는, 다이아프램은 상하로 결합되는 상부막(1100) 및 하부막(1102)을 포함할 수 있다.

하부막(1102)의 중앙에는 하부 장착부(1126)가 형성되고, 장착부(1126)의 중앙에는 연결부(402)가 결합될 수 있다. 물론, 하부 장착부(1126)의 길이 방향으로 하여 하부 평탄부(1120)가 형성된다.

상부막(1100)은 하부 장착부(1126)에 대응하는 상부 장착부(1114)를 포함하며, 그의 중앙에는 홀(1114a)이 형성된다. 여기서, 하부 장착부(1126)에 결합된 연결부(1102)가 상부 장착부(1114)의 홀(1114a)을 관통하여 외부로 노출된다. 또한, 상부막(1100)의 하면은 하부 장착부(1126)를 수용할 수 있는 구조로 되어 있고, 상부 장착부(1114)의 길이 방향으로 하여 상부 평탄부(1110)가 형성된다.

한편, 단일막의 고정공에 대응하는 홀들(1112a 및 1120a)이 상부막(1100) 및 하부막(1102)에 각기 형성될 수 있다.

형상적으로 볼 때, 상부막(1100) 및 하부막(1102)은 전체적으로 유사한 구조를 가질 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 실시예의 다이아프램은 삼중막 구조를 가질 수 있다. 상세하게는, 다이아프램은 순차적으로 결합되는 상부막(1200), 중간막(1202) 및 하부막(1204)을 포함할 수 있다.

하부막(1204)은 하부 장착부(1236)를 포함하되, 하부 장착부(1236)의 중앙에는 연결부(402)가 수직으로 결합될 수 있다. 또한, 하부 장착부(1236)의 길이 방향으로 하여 하부 평탄부(1230)가 형성된다.

중간막(1202)은 하부 장착부(1236)와 결합되는 중간 장착부(1224)를 포함하며, 중간 장착부(1224)의 하면은 하부 장착부(1236)의 상면을 수용할 수 있는 구조를 가진다. 이 때, 중간 장착부(1224)의 중앙에는 홀(1224a)이 형성되며, 연결부(402)가 홀(1224a)을 관통한다. 또한, 중간 장착부(1224)의 길이 방향으로 하여 중간 평탄부(1222)가 형성된다.

상부막(1200)은 중간 장착부(1224)와 결합되는 상부 장착부(1214)를 포함하며, 상부 장착부(1214)의 하면은 중간 장착부(1224)의 상면을 수용할 수 있는 구조를 가진다. 이 때, 상부 장착부(1214)의 중앙에는 홀(1214a)이 형성되며, 중간 장착부(1224)를 통과한 연결부(402)가 홀(1214a)를 통하여 외부로 노출된다. 또한, 상부 장착부(1214)의 길이 방향으로 하여 상부 평탄부(1212)가 형성된다.

한편, 단일막의 고정공에 대응하는 홀들(1210, 1210 및 1230)이 상부막(1200), 중간막(1202) 및 하부막(1204)에 각기 형성될 수 있다.

형상적으로 볼 때, 상부막(1200), 중간막(1202) 및 하부막(1204)은 전체적으로 유사한 구조를 가질 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

300 : 본체 402 : 코어
304 : 조작부 310 : 유체 이송공
310a : 입력단 310b : 출력단
320 : 상측 내측면 322 : 하측 내측면
400 : 개폐부 402 : 연결부

Claims (18)

1. 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서,
   상기 코어의 내측면에 유체가 이동하는 유체 이송공이 형성되되,
   상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하며, 상기 유체 이송공에 해당하는 상기 코어의 내측면에서 상기 본체의 홀에 인접한 부분 또는 상기 본체의 개폐부와 접촉하는 코어 부분의 적어도 일부가 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에서 사용되는 코어.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 코어의 상측 내측면 중 일부에 홀이 형성되고, 상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 홀을 통하여 상기 코어의 내측면에 상기 유체 이송공에서의 유체의 이동을 차단하는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코어의 내측면에서 상기 개폐부의 중심을 기준으로 하여 상기 개폐부에 인접한 부분들이 모두 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 개폐부는 다이아프램이며, 상기 다이아프램과 접촉하는 코어 부분의 모서리 부분이 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 유체 이송공의 입력단에서의 유체 에너지, 상기 개폐부에 대응하는 상기 유체 이송공 부분에서의 유체 에너지 및 상기 유체 이송공의 출력단에서의 유체 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 코어의 하측 내측면 중 상기 개폐부와 접촉하는 부분은 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 개폐부와 접촉하는 상기 코어의 하측 내측면은 가상 원의 일부분에 해당되되,
   상기 곡선 형상을 가지는 개폐부와 접촉하는 상기 코어 부분의 곡선이 형성하는 상기 가상의 원의 장축 반경은 상기 원의 단축 반경의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 상측 내측면 중 곡선 부분과 상기 곡선 부분에 대응하는 상기 하측 내측면 중 곡선 부분의 곡률이 동일하고, 상기 개폐부는 상기 하측 내측면 중 일부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
9. 제1 항에 있어서, 상기 유체 이송공은 일자 형태가 아닌 일부가 볼록한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
   
10. 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서,
    상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며,
    상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하고, 상기 상측 내측면과 상기 하측 내측면 중 일부에 홀이 형성되되,
    상기 홀 인근에서 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공의 입력단에서 유체의 에너지, 상기 밸브의 개폐부에 대응하는 유체 이송공 부분에서의 유체 에너지 및 상기 유체 이송공의 출력단에서의 유체 에너지 중 적어도 2개의 유체 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 내측면들의 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 밸브의 개폐부가 상기 본체의 홀을 통하여 상기 코어의 하측면에 접촉시 상기 유체 이송공을 통한 유체의 이동이 차단되고, 상기 코어는 불소계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
12. 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서,
    상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며,
    상기 코어의 내측면은 상측 내측면 및 하측 내측면을 포함하되,
    상기 홀 인근에서 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공의 입력단에서 유체의 에너지와 상기 유체 이송공의 출력단에서 유체의 에너지가 동일하도록 상기 유체 이송공의 내측면들의 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
13. 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서,
    상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며,
    상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 본체의 홀을 통하여 상기 코어의 일 부분과 접촉하여 상기 유체 이송공에서 유체의 이동을 차단하며, 상기 개폐부와 접촉하는 코어 부분은 가상 원의 일부분에 해당하되,
    상기 원의 장축 반경은 상기 원의 단축 반경의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
14. 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서,
    상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며,
    상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 본체의 홀을 통하여 상기 코어의 일 부분과 접촉하여 상기 유체 이송공에서 유체의 이동을 차단하며, 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공에서 상기 개폐부에 대응하는 부분 전체에 걸쳐서 유체의 속도가 동일한 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
15. 밸브에서 본체의 내측에 위치하는 코어에 있어서,
    상기 코어의 내측면에 유체 이송공이 형성되며,
    상기 밸브의 개폐부가 상기 밸브 폐쇄시 상기 코어의 일 부분과 접촉하여 상기 유체 이송공에서 유체의 이동을 차단하며, 상기 유체 이송공의 입력단을 통하여 유입된 유체는 상기 유체 이송공의 출력단을 통하여 출력되고, 입력된 유체가 출력되기까지 상기 유체 이송공 내에서 와류가 발생되지 않도록 상기 유체 이송공의 특정 단면에서 상하로 흐르는 유체들의 속도가 동일한 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 유체 이송공은 일자 형태가 아닌 일부가 볼록한 형상을 가지고, 상기 코어의 내측면에서 상기 본체의 홀 인접한 부분들은 곡선 형상을 가지며, 상기 곡선 형상을 가지는 상기 코어의 내측면에 대응하는 상기 본체 부분은 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
17. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 코어는 불소 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
18. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 개폐부와 접촉하는 상기 코어 부분의 모서리들은 곡선 형상을 가지며, 상기 코어 부분의 상부는 평탄한 것을 특징으로 하는 밸브에 사용되는 코어.
    
    

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