KR20230108340A - 유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

밸브 몸체의 구동 수단 측의 단부를 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하지 않는 경우와 비교하여, -85℃ 정도의 저온의 유체에 대하여 밸브 몸체를 회전이 가능하게 봉지하는 봉지부에서의 씰링성을 향상시킨 유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치를 제공한다. 밸브 본체의 밸브시트 내에 회전이 자유롭게 배치되고, 제1 밸브포트를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에 제2 밸브포트를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하는 개구부가 형성된 원통 형상의 밸브 몸체와, 밸브 몸체를 회전 구동하는 구동 수단과, 밸브 몸체의 구동 수단 측의 단부를 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비한다.

Description

유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치

본 발명은 유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 유량 제어용 삼방 밸브에 관한 기술로서, 본 출원인은 특허문헌 1 등에 개시된 것을 이미 제안하고 있다.

특허문헌 1은 제1 유체가 유입되고 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트와 제2 유체가 유입되고 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트가 형성된 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(valve seat)를 가지는 밸브 본체와, 상기 제1 밸브포트를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에 상기 제2 밸브포트를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하도록 상기 밸브 본체의 밸브시트 내에 회전이 자유롭게 배치되고, 미리 정해진 중심각을 가지는 반원통 형상으로 형성되면서 둘레방향을 따른 양 단면(端面)이 곡면 형상으로 형성된 밸브 몸체(valve body)와, 상기 밸브 몸체를 회전 구동하는 구동 수단을 구비하도록 구성한 것이다.

일본 특허공보 특허제6104443호

본 발명은 밸브 몸체의 구동 수단 측의 단부(端部)를 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지(封止)하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하지 않는 경우와 비교하여 -85℃ 정도의 저온의 유체에 대하여 밸브 몸체를 회전이 가능하게 봉지하는 봉지부에서의 씰링성을 향상시킨 유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은 유체가 유출되고 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트와 상기 유체가 유출되고 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트가 형성됨과 함께, 외부와 상기 제1 및 제2 밸브포트를 각각 연통시키는 제1 및 제2 유출구가 형성된 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트를 가지는 밸브 본체와,

상기 밸브 본체의 밸브시트 내에 회전이 자유롭게 배치되고, 상기 제1 밸브포트를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에 상기 제2 밸브포트를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하는 개구부가 형성된 원통 형상의 밸브 몸체와,

상기 밸브 몸체를 회전 구동하는 구동 수단과,

상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부를 상기 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 삼방 밸브이다.

청구항 2에 기재된 발명은 제1 유체가 유입되고 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트와 제2 유체가 유입되고 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트가 형성됨과 함께, 외부와 상기 제1 및 제2 밸브포트를 각각 연통시키는 제1 및 제2 유입구가 형성된 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트를 가지는 밸브 본체와,

상기 밸브 본체의 밸브시트 내에 회전이 자유롭게 배치되고, 상기 제1 밸브포트를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에 상기 제2 밸브포트를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하는 개구부가 형성된 원통 형상의 밸브 몸체와,

상기 밸브 몸체를 회전 구동하는 구동 수단과,

상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부를 상기 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 삼방 밸브이다.

청구항 3에 기재된 발명은 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 봉지 수단은 옴니씰(omniseal)로 이루어지는 유량 제어용 삼방 밸브이다.

청구항 4에 기재된 발명은 제3항에 있어서, 상기 봉지 수단은 상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부에 축방향을 따라 복수개 배치되는 유량 제어용 삼방 밸브이다.

청구항 5에 기재된 발명은 제4항에 있어서, 상기 복수개의 봉지 수단 사이에 상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부를 회전이 가능하게 지지하는 베어링 부재가 배치되는 유량 제어용 삼방 밸브이다.

청구항 6에 기재된 발명은 제4항에 있어서, 상기 베어링 부재는 상기 복수개의 봉지 수단과 밀착하도록 배치되는 유량 제어용 삼방 밸브이다.

청구항 7에 기재된 발명은 혼합비가 조정된 저온 측 유체 및 고온 측 유체로 이루어지는 온도 제어용 유체가 흐르는 온도 제어용 유로를 가지는 온도 제어 수단과,

저온 측의 미리 정해진 제1 온도로 조정된 상기 저온 측 유체를 공급하는 제1 공급 수단과,

고온 측의 미리 정해진 제2 온도로 조정된 상기 고온 측 유체를 공급하는 제2 공급 수단과,

상기 제1 공급 수단과 상기 제2 공급 수단에 접속되고, 상기 제1 공급 수단으로부터 공급되는 상기 저온 측 유체와 상기 제2 공급 수단으로부터 공급되는 상기 고온 측 유체를 혼합하여 상기 온도 제어용 유로에 공급하는 혼합 수단과,

상기 온도 제어용 유로를 유통한 온도 제어용 유체를 상기 제1 공급 수단과 상기 제2 공급 수단에 유량을 제어하면서 분배하는 유량 제어 밸브를 구비하고,

상기 유량 제어 밸브로서 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유량 제어용 삼방 밸브를 이용한 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치이다.

청구항 8에 기재된 발명은 혼합비가 조정된 저온 측 유체 및 고온 측 유체로 이루어지는 온도 제어용 유체가 흐르는 온도 제어용 유로를 가지는 온도 제어 수단과,

저온 측의 미리 정해진 제1 온도로 조정된 상기 저온 측 유체를 공급하는 제1 공급 수단과,

고온 측의 미리 정해진 제2 온도로 조정된 상기 고온 측 유체를 공급하는 제2 공급 수단과,

상기 제1 공급 수단과 상기 제2 공급 수단에 접속되고 상기 제1 공급 수단으로부터 공급되는 상기 저온 측 유체와 상기 제2 공급 수단으로부터 공급되는 상기 고온 측 유체를 혼합비를 조정하여 상기 온도 제어용 유로에 흐르게 하는 유량 제어 밸브를 구비하고,

상기 유량 제어 밸브로서 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유량 제어용 삼방 밸브를 이용한 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치이다.

본 발명에 따르면 밸브 몸체의 구동 수단 측의 단부를 상기 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하지 않는 경우와 비교하여 -85℃ 정도의 저온의 유체에 대하여 밸브 몸체를 회전이 가능하게 봉지하는 봉지부에서의 씰링성을 향상시킨 유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 우측면도이다.
도 1c는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브의 엑추에이터부를 나타내는 저면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 도 1b의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 도 1a의 B-B선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 주요부의 절단면 사시도이다.
도 5a는 밸브시트를 나타내는 사시 구성도이다.
도 5b는 밸브시트를 나타내는 평면 구성도이다.
도 6은 밸브시트와 밸브축의 관계를 나타내는 구성도이다.
도 7a는 웨이브 와셔(wave washer)를 나타내는 사시 구성도이다.
도 7b는 웨이브 와셔를 나타내는 정면도이다.
도 7c는 웨이브 와셔를 나타내는 일부 파단된 측면도이다.
도 8은 조정 링을 나타내는 사시 구성도이다.
도 9a는 밸브축을 나타내는 사시 구성도이다.
도 9b는 밸브축을 나타내는 정면 구성도이다.
도 10a는 밸브축의 동작을 나타내는 한쪽의 밸브포트를 완전히 연 상태의 구성도이다.
도 10b는 밸브축의 동작을 나타내는 쌍방의 밸브포트를 일부 연 상태의 구성도이다.
도 11a는 옴니씰을 나타내는 일부 파단된 사시 구성도이다.
도 11b는 옴니씰을 나타내는 동(同) 절단면 구성도이다.
도 12는 옴니씰의 장착 상태를 나타내는 단면도이다.
도 13은 옴니씰의 변형예를 나타내는 구성도이다.
도 14a는 밸브축의 동작을 나타내는 구성도이다.
도 14b는 마찬가지로 밸브축의 동작을 나타내는 구성도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브의 동작을 나타내는 절단면 구성도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태 2에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 절단면 구성도이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 13에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 절단면 구성도이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 적용한 항온 유지 장치(칠러 장치)를 나타내는 개념도이다.
도 19는 본 발명의 실시형태 2에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 적용한 항온 유지 장치(칠러 장치)를 나타내는 개념도이다.

이하에 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

[실시형태 1]

도 1a, 도 1b, 도 1c는 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 정면도, 동 좌측면도 및 동 저면도, 도 2는 도 1b의 A-A선 단면도, 도 3은 도 1a의 B-B선 단면도, 도 4는 삼방 밸브형 모터 밸브의 주요부를 나타내는 절단면 사시도이다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 회전형 3방향 밸브로서 구성되어 있다. 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 크게 나누어 하부에 배치된 밸브부(2)와, 상부에 배치된 엑츄에이터부(3)와, 밸브부(2)와 엑츄에이터부(3) 사이에 배치된 씰링부(sealing portion)(4) 및 커플링부(5)로 구성되어 있다.

밸브부(2)는 도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, SUS 등의 금속에 의해 대략 직방체상으로 형성된 밸브 본체(6)를 구비하고 있다. 밸브 본체(6)에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 하나의 측면(도시예에서는 좌측면)에 유체가 유출되는 제1 유출구(7)와 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(8)에 연통되고 유통구의 일례인 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트(9)가 각각 마련되어 있다.

본 실시형태 1에서는 제1 유출구(7) 및 제1 밸브포트(9)를 밸브 본체(6)에 직접 마련하는 것이 아닌, 제1 밸브포트(9)를 형성하는 제1 밸브포트 형성 부재의 일례인 제1 밸브시트(70)와, 제1 유출구(7)를 형성하는 제1 유로 형성 부재(15)를 밸브 본체(6)에 장착함으로써, 제1 유출구(7) 및 제1 밸브포트(9)를 마련하고 있다.

제1 밸브시트(70)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 밸브 본체(6)의 외측에 배치되는 원통 형상으로 형성된 원통부(71)와, 밸브 본체(6)의 내측으로 향하여 선단의 외경이 작아지도록 테이퍼 형상으로 형성된 테이퍼부(72)를 일체적으로 구비하고 있다. 제1 밸브시트(70)의 테이퍼부(72)의 내부에는 직사각형상(본 실시형태 1에서는 정방형상)의 절단면을 가지는 각기둥 형상의 제1 밸브포트(9)가 형성되어 있다. 또한, 제1 밸브시트(70)의 원통부(71)의 내부에는 후술하는 바와 같이, 제1 유출구(7)를 형성하는 제1 유로 형성 부재(15)의 일단부(一端部)가 밀봉(봉지)된 상태에서 삽입되도록 구성되어 있다.

제1 밸브시트(70)의 재료로는 예를 들면 폴리이미드(PI) 수지가 사용된다. 또한, 제1 밸브시트(70)의 재료로는 예를 들면, 이른바 "슈퍼 엔지니어링 플라스틱"을 사용하는 것이 가능하다. 슈퍼 엔지니어링 플라스틱은 통상의 엔지니어링 플라스틱을 상회하는 내열성이나 고온 시의 기계적 강도를 가지는 것이다. 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로는 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아미드이미드(PAI), 액정 폴리머(LCP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 혹은 이들의 복합 재료 등을 들 수 있다. 또한, 제1 밸브시트(70)의 재료로는 예를 들면, 엔징거 재팬 가부시키가이샤 제품인 절삭 가공용 PEEK 수지 소재인 "TECAPEEK"(등록상표), 특히 10% PTFE를 배합하여 미끄럼성이 뛰어난 "TECAPEEK TF 10 blue"(상품명) 등도 사용 가능하다.

밸브 본체(6)에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 밸브시트(70)의 외부 형상에 대응하고 상기 밸브시트(70)와 상사(相似) 형상인 오목 부분(75)이 절삭 가공 등에 의해 형성되어 있다. 오목 부분(75)은 제1 밸브시트(70)의 원통부(71)에 대응한 원통부(75a)와, 테이퍼부(72)에 대응한 테이퍼부(75b)를 구비하고 있다. 밸브 본체(6)의 원통부(75a)는 제1 밸브시트(70)의 원통부(71)보다 길이가 길게 설정되어 있다. 밸브 본체(6)의 원통부(75a)는 후술하는 바와 같이, 제1 압력 작용부(94)의 일부를 형성하고 있다. 제1 밸브시트(70)는 밸브 본체(6)의 오목 부분(75)에 대하여 밸브 몸체로서의 밸브축(34)에 접리하는 방향으로 이동 가능하게 장착된다.

제1 밸브시트(70)는 밸브 본체(6)의 오목 부분(75)에 장착된 상태에서, 제1 밸브시트(70)의 외주면(外周面)과 밸브 본체(6)의 오목 부분(75)의 내주면(內周面) 사이에는 미소(微小)한 간극이 형성되어 있다. 밸브시트(8)의 내부에 유입된 유체는 제1 밸브시트(70)의 바깥둘레 영역에 미소한 간극을 통해 누출되어 유입 가능하게 되어 있다. 또한, 제1 밸브시트(70)의 바깥둘레 영역으로 누출된 유체는 상기 제1 밸브시트(70)의 원통부(71)의 외측에 위치하는 공간으로 이루어지는 제1 압력 작용부(94)로 도입된다. 이 제1 압력 작용부(94)는 유체의 압력을 제1 밸브시트(70)의 밸브축(34)과 반대 측의 면(70a)에 작용시키는 것이다. 밸브시트(8)의 내부에 유입되는 유체는 제1 밸브포트(9)를 통해 유출되는 유체 외에, 후술하는 바와 같이, 제2 밸브포트(18)를 통해 유출되는 유체이다. 제1 압력 작용부(94)는 제1 유출구(7)와의 사이가 제1 유로 형성 부재(15)에 의해 밀봉된 상태에서 구획되어 있다.

밸브시트(8)의 내부에 배치된 밸브축(34)에 작용하는 유체의 압력은 밸브축(34)의 개폐 정도에 의한 유체의 유량에 의존한다. 밸브시트(8)의 내부에 유입되는 유체는 제1 밸브포트(9)와 제2 밸브포트(18)를 통해 밸브시트(8)와 밸브축(34)의 외주면 사이에 형성되는 미소한 간극으로도 흘러 들어간다(새어 들어간다). 따라서, 제1 밸브시트(70)에 대응한 제1 압력 작용부(94)에는 제1 밸브포트(9)로부터 유출되는 유체 이외에, 밸브시트(8)와 밸브축(34)의 외주면 사이에 형성되는 미소한 간극으로 흘러 들어간 제2 밸브포트(18)로부터 유출되는 유체도 흘러 들어간다(새어 들어간다).

제1 밸브시트(70)의 테이퍼부(72)의 선단에는 도 5b에 나타내는 바와 같이, 밸브 본체(6)에 형성된 원기둥 형상의 밸브시트(8)에 대응한 원기둥 형상의 곡면의 일부를 이루고 평면이 원호(圓弧) 형상인 간극 축소부의 일례로서의 오목부(74)가 마련되어 있다. 오목부(74)의 곡률 반경(R)은 밸브시트(8)의 곡률 반경 또는 밸브축(34)의 곡률 반경과 대략 동일한 값으로 설정된다. 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)는 상기 밸브시트(8)의 내부에서 회전하는 밸브축(34)의 갉음을 방지하기 위해, 밸브축(34)의 외주면과의 사이에 약간의 간극을 형성하고 있다. 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 밸브시트(70)를 밸브 본체(6)에 장착한 상태에서 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)보다 밸브축(34) 측으로 돌출되도록 장착되거나, 또는 밸브축(34)의 외주면에 접촉하도록 장착된다. 그 결과, 밸브축(34)과 상기 밸브축(34)과 대향하는 부재로서의 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)의 내면의 간극(G)은 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)가 돌출된 부분만큼 밸브시트(8)의 다른 부분과 비교하여 부분적으로 축소된 값이 된다. 이와 같이, 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)와 밸브축(34)의 간극(G1)은 밸브축(34)과 밸브시트(8)의 내면의 간극(G2)보다 좁은(작은) 필요한 값(G1＜G2)으로 설정되어 있다. 한편, 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)와 밸브축(34)의 간극(G1)은 밸브시트(70)의 오목부(74)가 밸브축(34)에 접촉한 상태, 즉 간극이 없는 상태(간극(G1)=0)이어도 된다.

단, 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)가 밸브축(34)에 접촉하는 경우에는 밸브축(34)을 회전 구동할 때에 오목부(74)의 접촉 저항에 의해 밸브축(34)의 구동 토크가 상승할 우려가 있다. 그 때문에, 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)가 밸브축(34)에 접촉하는 정도는 밸브축(34)의 회전 토크를 고려하여 조정된다. 즉, 밸브축(34)의 구동 토크가 증가하지 않거나 증가해도 그 증가량이 작고, 밸브축(34)의 회전에 지장이 없을 정도로 조정된다.

제1 유로 형성 부재(15)는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, SUS 등의 금속, 혹은 폴리이미드(PI) 수지 등의 합성 수지에 의해 원통 형상으로 형성되어 있다. 제1 유로 형성 부재(15)는 제1 밸브시트(70)의 위치 변동에 관계 없이 제1 밸브포트(9)에 연통된 제1 유출구(7)를 내부에 형성하고 있다. 제1 유로 형성 부재(15)는 제1 밸브시트(70) 측에 위치하는 약 1/2의 부분이 상대적으로 얇은 두께의 원통 형상인 얇은 두께 원통부(15a)로서 형성되어 있다. 또한, 제1 유로 형성 부재(15)는 제1 밸브시트(70)와 반대 측에 위치하는 약 1/2의 부분이 얇은 두께의 원통 형상인 부분에 비해 두꺼운 두께의 원통 형상인 두꺼운 두께 원통부(15b)로서 형성되어 있다. 제1 유로 형성 부재(15)의 내면은 원통 형상으로 관통하고 있다. 제1 유로 형성 부재(15)의 바깥둘레에는 얇은 두께 원통부(15a)와 두꺼운 두께 원통부(15b) 사이에 반경 방향 외방(外方)으로 향하여 비교적 두꺼운 두께로 형성된 환상(環狀)의 플랜지부(15c)가 마련되어 있다. 플랜지부(15c)의 바깥둘레 끝은 오목 부분(75)의 내주면으로 이동 가능하게 접촉하도록 배치되어 있다.

제1 밸브시트(70)의 원통부(71)의 축방향을 따른 외측에는 상기 제1 밸브시트(70)가 밸브축(34)에 대하여 접리하는 방향으로 변위하는 것을 허용하면서, 상기 제1 밸브시트(70)를 밸브축(34)에 대하여 접리하는 방향으로 탄성 변형하는 탄성 부재의 일례로서의 제1 웨이브 와셔(물결 형상 와셔)(16)가 마련되어 있다. 제1 웨이브 와셔(16)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 스테인리스나 철, 혹은 인청동 등으로 이루어지고, 정면에 투영한 형상이 필요한 폭을 가지는 원환(圓環) 형상으로 형성되어 있다. 또한, 제1 웨이브 와셔(16)는 측면 형상이 웨이브 형상(물결 형상)으로 형성되어 있고, 그 두께방향을 따라 탄성 변형이 가능하게 되어 있다. 제1 웨이브 와셔(16)의 탄성률은 두께나 재질, 혹은 물결의 수 등에 의해 결정된다. 제1 웨이브 와셔(16)는 제1 압력 작용부(94)에 수용되어 있다.

또한, 제1 웨이브 와셔(16)의 외측에는 상기 제1 웨이브 와셔(16)를 통해 밸브축(34)과 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)의 간극(G1)을 조정하는 환상의 조정 부재의 일례인 제1 조정 링(77)이 배치된다. 제1 조정 링(77)은 도 8에 나타내는 바와 같이, SUS 등의 금속 또는 내열성을 가지는 폴리이미드(PI) 수지 등의 합성 수지에 의해 외주면에 수나사(77a)가 형성되고 상대적으로 길이가 짧게 설정된 원통 형상의 부재로 이루어진다. 제1 조정 링(77)의 외측 단면에는 상기 제1 조정 링(77)을 밸브 본체(6)에 마련된 암나사부(78)에 조여서 장착할 때, 조임량을 조정하기 위한 도시하지 않은 지그(jig)를 걸어 맞춰서 상기 제1 조정 링(77)을 회전시키기 위한 오목홈(77b)이 180도 대향하는 위치에 각각 마련되어 있다.

밸브 본체(6)에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 조정 링(77)을 장착하기 위한 제1 암나사부(78)가 마련되어 있다. 밸브 본체(6)의 개구 단부에는 제1 조정 링(77)의 외경과 대략 동일한 외경을 가지는 짧은 원통부(79)가 마련되어 있다. 또한, 밸브 본체(6)의 제1 암나사부(78)와 원통부(75c) 사이에는 제1 암나사부(78)를 필요한 길이에 걸쳐 가공하는 것이 가능해지도록 상기 제1 암나사부(78)보다 내경이 큰 가공용 원통부(75d)가 짧게 마련되어 있다.

제1 조정 링(77)은 밸브 본체(6)의 암나사부(78)에 대한 조임량을 조정함으로써, 상기 제1 조정 링(77)이 제1 웨이브 와셔(16)를 통해 제1 밸브시트(70)를 내측으로 향하여 밀어 움직이는 양(거리)을 조정하는 것이다. 제1 조정 링(70)의 조임량을 증가시키면, 제1 밸브시트(70)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 조정 링(77)에 의해 제1 웨이브 와셔(16) 및 제1 수압 플레이트(76)를 통해 밀리고, 오목부(74)가 밸브시트(8)의 내주면으로부터 돌출되어 밸브축(34)에 근접하는 방향으로 변위되며, 상기 오목부(74)와 밸브축(34)의 간극(G1)이 감소한다. 또한, 제1 조정 링(77)의 조임량을 미리 적은 양으로 설정하면, 제1 밸브시트(70)는 제1 조정 링(77)에 의해 밀려 움직이는 거리가 감소하고, 밸브축(34)으로부터 이간된 위치에 배치되며, 제1 밸브시트(70)의 오목부(74)와 밸브축(34)의 간극(G1)이 상대적으로 증대된다. 제1 조정 링(77)의 수나사(77a) 및 밸브 본체(6)의 암나사부(78)는 그 피치가 작게 설정되어 있고, 제1 밸브시트(70)의 돌출량을 미세 조정할 수 있게 구성되어 있다.

또한, 밸브 본체(6)의 일측면(좌측면)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 유체를 유출시키는 도시하지 않은 배관 등을 접속하기 위해 접속 부재의 일례로서의 제1 플랜지 부재(10)가 4개의 육각구멍이 있는 볼트(11)에 의해 장착되어 있다. 도 1b 중 부호 11a는 육각구멍이 있는 볼트(11)가 체결되는 나사 구멍을 나타내고 있다. 제1 플랜지 부재(10)는 밸브 본체(6)와 마찬가지로 SUS 등의 금속에 의해 형성된다. 제1 플랜지 부재(10)는 밸브 본체(6)의 측면 형상과 대략 동일한 측면이 직사각형상으로 형성된 플랜지부(12)와, 플랜지부(12)의 내측면에 원통 형상으로 짧게 돌출되어 마련된 삽입부(13)와, 플랜지부(12)의 외측면에 두꺼운 두께의 대략 원통 형상으로 돌출되어 마련되고, 도시하지 않은 배관이 접속되는 배관 접속부(14)를 가지고 있다. 제1 플랜지 부재(10)의 플랜지부(12)와 밸브 본체(6) 사이는 도 2에 나타내는 바와 같이, O씰(O-seal)(13a)에 의해 밀봉되어 있다. 제1 플랜지 부재(10)의 플랜지부(12)의 내주면에는 O씰(13a)을 수용하는 오목홈(13b)이 마련되어 있다. 배관 접속부(14)의 안둘레는 예를 들면, 그 구경이 직경 약 21㎜의 테이퍼 암나사인 Rc 1/2이나 직경 약 0.58인치의 암나사로 설정되어 있다. 한편, 배관 접속부(14)의 형상은 테이퍼 암나사 혹은 암나사에 한정되는 것은 아니며, 튜브를 장착하는 튜브 피팅 등이어도 되고, 제1 유출구(7)로부터 유체를 유출 가능한 것이면 된다.

여기서, O씰(13a)은 절단면이 원형 또는 타원형인 나선 형상으로 형성된 스테인리스 등의 금속으로 이루어지는 스프링 부재와, 스프링 부재의 바깥둘레에 피복된 FEP(사불화에틸렌과 육불화프로필렌의 공중합체)나 PFA(사불화에틸렌과 퍼플루오로알콕시에틸렌의 공중합체) 등으로 이루어지는 탄성 변형 가능한 합성 수지로 완전히 피복된 O링 형상의 씰링 부재이다. O씰(13a)은 극저온역에서 밀봉성을 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.

밸브 본체(6)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 다른 하나의 측면(도면 중 우측면)에 유체가 유출되는 제2 유출구(17)와, 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(8)에 연통되고 유통구의 일례인 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트(18)가 각각 마련되어 있다.

본 실시형태 1에서는 제2 유출구(17) 및 제2 밸브포트(18)를 밸브 본체(6)에 직접 마련하는 것이 아닌, 제2 밸브포트(18)를 형성한 밸브포트 형성 부재의 일례로서의 제2 밸브시트(80)와, 제2 유출구(17)를 형성한 제2 유로 형성 부재(25)를 밸브 본체(6)에 장착함으로써 제2 유출구(17) 및 제2 밸브포트(18)를 마련하고 있다.

제2 밸브시트(80)는 도 5에 괄호를 붙인 부호로 나타내는 바와 같이, 제1 밸브시트(70)와 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 제2 밸브시트(80)는 밸브 본체(6)의 외측에 배치되는 원통 형상으로 형성된 원통부(81)와, 밸브 본체(6)의 내측으로 향하여 외경이 작아지도록 형성된 테이퍼부(82)를 일체적으로 구비하고 있다. 제2 밸브시트(80)의 테이퍼부(82)의 내부에는 직사각형상(본 실시형태 1에서는 정방형상)의 절단면을 가지는 각기둥 형상의 제2 밸브포트(18)가 형성되어 있다. 또한, 제2 밸브시트(80)의 원통부(81)의 내부에는 제2 유출구(17)를 형성하는 제2 유로 형성 부재(25)의 일단부가 밀봉된 상태에서 삽입되도록 배치되어 있다.

밸브 본체(6)에는 도 3에 나타내지는 바와 같이, 제2 밸브시트(80)의 외부 형상에 대응하고 상기 밸브시트(80)와 상사 형상인 오목 부분(85)이 절삭 가공 등에 의해 형성되어 있다. 오목 부분(85)은 제2 밸브시트(80)의 원통부(81)에 대응한 원통부(85a)와, 테이퍼부(82)에 대응한 테이퍼부(85b)를 구비하고 있다. 밸브 본체(6)의 원통부(85a)는 제2 밸브시트(80)의 원통부(81)보다 길이가 길게 설정되어 있다. 밸브 본체(6)의 원통부(85a)는 후술하는 바와 같이, 제2 압력 작용부(96)를 형성하고 있다. 제2 밸브시트(80)는 밸브 본체(6)의 오목 부분(85)에 대하여 밸브 몸체로서의 밸브축(34)에 접리하는 방향으로 이동 가능하게 장착된다.

제2 밸브시트(80)는 밸브 본체(6)의 오목 부분(85)에 장착된 상태에서, 제2 밸브시트(80)와 밸브 본체(6)의 오목 부분(85) 사이에는 미소한 간극이 형성되어 있다. 밸브시트(8)의 내부에 유입된 유체는 미소한 간극을 통해 제2 밸브시트(80)의 바깥둘레 영역에 유입 가능하게 되어 있다. 또한, 제2 밸브시트(80)의 바깥둘레 영역으로 유입된 유체는 상기 제2 밸브시트(80)의 원통부(81)의 외측에 위치하는 공간으로 이루어지는 제2 압력 작용부(96)로 도입된다. 이 제2 압력 작용부(96)는 유체의 압력을 제2 밸브시트(80)의 밸브축(34)과 반대 측의 면(80a)에 작용시키는 것이다. 밸브시트(8)의 내부에 유입되는 유체는 제2 밸브포트(18)를 통해 유출되는 유체 외에, 제1 밸브포트(9)를 통해 유출되는 유체이다. 제2 압력 작용부(98)는 제2 유출구(17)와의 사이가 제2 유로 형성 부재(25)에 의해 밀봉된 상태에서 구획되어 있다.

밸브시트(8)의 내부에 배치된 밸브축(34)에 작용하는 유체의 압력은 밸브축(34)의 개폐 정도에 의한 유체의 유량에 의존한다. 밸브시트(8)의 내부에 유입되는 유체는 제1 밸브포트(9)와 제2 밸브포트(18)를 통해 밸브시트(8)와 밸브축(34)의 외주면 사이에 형성되는 미소한 간극으로도 흘러 들어간다(새어 들어간다). 따라서, 제2 밸브시트(80)에 대응한 제2 압력 작용부(96)에는 제2 밸브포트(18)로부터 유출되는 유체 이외에, 밸브시트(8)와 밸브축(34)의 외주면 사이에 형성되는 미소한 간극으로 흘러 들어간 제1 밸브포트(9)로부터 유출되는 유체도 유입된다. 한편, 제2 밸브시트(80)는 제1 밸브시트(70)와 동일한 재료에 의해 형성되어 있다.

제2 밸브시트(80)의 테이퍼부(82)의 선단에는 도 5b에 나타내는 바와 같이, 밸브 본체(6)에 형성된 원기둥 형상의 밸브시트(8)에 대응한 원기둥 형상의 곡면의 일부를 이루고 평면이 원호 형상인 간극 축소부의 일례로서의 오목부(84)가 마련되어 있다. 오목부(84)의 곡률 반경(R)은 밸브시트(8)의 곡률 반경 또는 밸브축(34)의 곡률 반경과 대략 동일한 값으로 설정된다. 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)는 후술하는 바와 같이, 상기 밸브시트(8)의 내부에서 회전하는 밸브축(34)의 갉음을 방지하기 위해, 밸브축(34)의 외주면과의 사이에 약간의 간극을 형성하고 있다. 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)는 상기 제2 밸브시트(80)를 밸브 본체(6)에 장착한 상태에서 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)보다 밸브축(34) 측으로 돌출되도록 장착되거나 또는 밸브축(34)의 외주면에 접촉하도록 장착된다. 그 결과, 밸브축(34)과 상기 밸브축(34)과 대향하는 부재로서의 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)의 내면의 간극(G)은 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)가 돌출된 부분만큼 밸브시트(8)의 다른 부분과 비교하여 부분적으로 축소된 값으로 설정된다. 이와 같이, 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)와 밸브축(34)의 간극(G3)은 밸브축(34)과 밸브시트(8)의 내면의 간극(G2)보다 좁은(작은) 필요한 값(G3＜G2)으로 설정되어 있다. 한편, 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)와 밸브축(34)의 간극(G3)은 밸브시트(80)의 오목부(84)가 밸브축(34)에 접촉한 상태, 즉 간극이 없는 상태(간극(G3)=0)이어도 된다.

단, 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)가 밸브축(34)에 접촉하는 경우에는 밸브축(34)을 회전 구동할 때에 오목부(84)의 접촉 저항에 의해 밸브축(34)의 구동 토크가 상승할 우려가 있다. 그 때문에, 제2 밸브시트(70)의 오목부(84)가 밸브축(34)에 접촉하는 정도는 초기적으로 밸브축(34)의 회전 토크를 고려하여 조정된다. 즉, 밸브축(34)의 구동 토크가 증가하지 않거나, 증가해도 그 증가량이 작고, 밸브축(34)의 회전에 지장이 없을 정도로 조정된다.

제2 유로 형성 부재(25)는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, SUS 등의 금속, 혹은 폴리이미드(PI) 수지 등의 합성 수지에 의해 원통 형상으로 형성되어 있다. 제2 유로 형성 부재(25)는 제2 밸브시트(80)의 위치 변동에 관계 없이 제2 밸브포트(18)에 연통된 제2 유출구(17)를 내부에 형성하고 있다. 제2 유로 형성 부재(25)는 제2 밸브시트(80) 측에 위치하는 약 1/2의 부분이 상대적으로 얇은 두께의 원통 형상인 얇은 두께 원통부(25a)로서 형성되어 있다. 또한, 제2 유로 형성 부재(25)는 제2 밸브시트(80)와 반대 측에 위치하는 약 1/2의 부분이 얇은 두께의 원통 형상인 부분에 비해 두꺼운 두께의 원통 형상인 두꺼운 두께 원통부(25b)로서 형성되어 있다. 제2 유로 형성 부재(25)의 내면은 원통 형상으로 관통하고 있다. 제2 유로 형성 부재(25)의 바깥둘레에는 얇은 두께 원통부(25a)와 두꺼운 두께 원통부(25b) 사이에 반경 방향 외방으로 향하여 비교적 두꺼운 두께로 형성된 환상의 플랜지부(25c)가 마련되어 있다. 플랜지부(25c)의 바깥둘레 끝은 오목 부분(85)의 내주면으로 이동 가능하게 접촉하도록 배치되어 있다.

제2 밸브시트(80)의 원통부(81)의 외측에는 상기 제2 밸브시트(80)가 밸브축(34)에 대하여 접리하는 방향으로 변위하는 것을 허용하면서, 상기 제2 밸브시트(80)를 밸브축(34)에 대하여 접촉하는 방향으로 밀어 움직이는 탄성 부재의 일례로서의 제2 웨이브 와셔(물결 형상 와셔)(26)가 마련되어 있다. 제2 웨이브 와셔(26)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 스테인리스나 철, 혹은 인청동 등으로 이루어지고, 정면에 투영한 형상이 필요한 폭을 가지는 원환 형상으로 형성되어 있다. 또한, 제2 웨이브 와셔(26)는 측면 형상이 웨이브 형상(물결 형상)으로 형성되어 있고, 그 두께방향을 따라 탄성 변형이 가능하게 되어 있다. 제2 웨이브 와셔(26)의 탄성률은 두께나 재질, 혹은 물결의 수 등에 의해 결정된다. 제2 웨이브 와셔(26)로는 제1 웨이브 와셔(16)와 동일한 것이 사용된다.

또한, 제2 웨이브 와셔(26)의 외측에는 상기 제2 웨이브 와셔(26)를 통해 밸브축(34)과 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)의 간극(G3)을 조정하는 조정 부재의 일례로서의 제2 조정 링(87)이 배치된다. 제2 조정 링(87)은 도 8에 나타내는 바와 같이, 내열성을 가지는 합성 수지 또는 금속에 의해 외주면에 수나사(87a)가 형성된 상대적으로 길이가 짧게 설정된 원통 형상의 부재로 이루어진다. 제2 조정 링(87)의 외측의 단면에는 상기 제2 조정 링(87)을 밸브 본체(6)에 마련된 암나사부(88)에 조여서 장착할 때에, 조임량을 조정하기 위한 도시하지 않은 지그를 걸어 맞춰서 상기 제2 조정 링(87)을 회전시키기 위한 오목홈(87b)이 180도 대향하는 위치에 각각 마련되어 있다.

밸브 본체(6)에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 조정 링(87)을 장착하기 위한 제2 암나사부(88)가 마련되어 있다. 밸브 본체(6)의 개구 단부에는 제2 조정 링(87)의 외경과 대략 동일한 외경을 가지는 짧은 원통부(89)가 마련되어 있다. 또한, 밸브 본체(6)의 제2 암나사부(88)와 원통부(85c) 사이에는 제2 암나사부(88)를 필요한 길이에 걸쳐 가공하는 것이 가능해지도록 상기 제2 암나사부(88)보다 내경이 큰 가공용 원통부(85d)가 짧게 마련되어 있다.

제2 조정 링(87)은 밸브 본체(6)의 암나사부(88)에 대한 조임량을 조정함으로써, 상기 제2 조정 링(877)이 제2 웨이브 와셔(26)를 통해 제2 밸브시트(80)를 내측을 향하여 밀어 움직이는 양(거리)을 조정하는 것이다. 제2 조정 링(87)의 조임량을 증가시키면, 제2 밸브시트(80)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 조정 링(87)에 의해 제2 웨이브 와셔(26)를 통해 밀리고, 오목부(84)가 밸브시트(8)의 내주면으로부터 돌출되어 밸브축(34)에 근접하는 방향으로 변위되고, 상기 오목부(84)와 밸브축(34)의 간극(G3)이 감소한다. 또한, 제2 조정 링(87)의 조임량을 미리 적은 양으로 설정하면, 제2 밸브시트(80)는 제2 조정 링(87)에 의해 밀려 움직이는 거리가 감소하고, 밸브축(34)으로부터 이간된 위치에 배치되며, 제2 밸브시트(80)의 오목부(84)와 밸브축(34)의 간극(G3)이 상대적으로 증대된다. 제2 조정 링(87)의 수나사(87a) 및 밸브 본체(6)의 암나사부(88)는 그 피치가 작게 설정되어 있고, 제2 밸브시트(80)의 돌출량을 미세 조정할 수 있게 구성되어 있다.

밸브 본체(6)의 다른 하나의 측면에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 유체를 유출시키는 도시하지 않은 배관을 접속하기 위해 접속 부재의 일례로서의 제2 플랜지 부재(19)가 4개의 육각구멍이 있는 볼트(20)에 의해 장착되어 있다. 제2 플랜지 부재(19)는 제1 플랜지 부재(10)와 마찬가지로 SUS 등의 금속에 의해 형성된다. 제2 플랜지 부재(19)는 밸브 본체(6)의 측면 형상과 동일한 측면이 직사각형상으로 형성된 플랜지부(21)와, 플랜지부(21)의 내측면에 원통 형상으로 돌출되어 마련된 삽입부(22)와, 플랜지부(21)의 외측면에 두꺼운 두께의 대략 원통 형상으로 돌출되어 마련되고, 도시하지 않은 배관이 접속되는 배관 접속부(23)를 가지고 있다. 제2 플랜지 부재(19)의 플랜지부(21)와 밸브 본체(6) 사이는 도 2에 나타내는 바와 같이, O씰(21a)에 의해 밀봉되어 있다. 제2 플랜지 부재(19)의 플랜지부(21)의 내주면에는 O씰(21a)을 수용하는 환상의 오목홈(21b)이 마련되어 있다. 배관 접속부(23)의 안둘레는 예를 들면, 그 구경이 직경 약 21㎜의 테이퍼 암나사인 Rc 1/2이나, 직경 약 0.58인치의 암나사로 설정되어 있다. 한편, 배관 접속부(23)의 형상은 배관 접속부(14)와 마찬가지로 테이퍼 암나사 혹은 암나사에 한정되는 것은 아니며, 튜브를 장착하는 튜브 피팅 등이어도 되고, 제2 유출구(17)로부터 유체를 유출 가능한 것이면 된다. 옴니씰(21a)은 옴니씰(13a)과 동일한 것이다.

여기서, 유체(브라인)로는 예를 들면, 압력이 0~1㎫, -85~+120℃ 정도의 온도 범위에서 적응 가능한 오프테온(등록상표)(미츠이·케무어스 플루오로프로덕츠사 제품)이나 노벡(등록상표)(3M사 제품) 등의 불소계 불활성 액체 등이 사용된다.

또한, 밸브 본체(6)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 하단면에 유체가 유입되는 제3 밸브포트로서 절단면이 원 형상인 유입구(26)가 개구되어 있다. 밸브 본체(6)의 하단면에는 유체를 유입시키는 도시하지 않은 배관을 접속하기 위해 접속 부재의 일례로서의 제3 플랜지 부재(27)가 4개의 육각구멍이 있는 볼트(28)에 의해 장착되어 있다. 유입구(26)의 하단부에는 제3 플랜지 부재(27)를 장착하기 위해 유입구(26)보다 내경이 큰 원통부(26a)가 개구되어 있다. 제3 플랜지 부재(27)는 바닥면이 직사각형상으로 형성된 플랜지부(29)와, 플랜지부(29)의 내측면에 원통 형상으로 짧게 돌출되어 마련된 삽입부(30)(도 2 참조)와, 플랜지부(29)의 외측면에 두꺼운 두께의 대략 원통 형상으로 돌출되어 마련되고, 도시하지 않은 배관이 접속되는 배관 접속부(31)를 가지고 있다. 제3 플랜지 부재(27)의 플랜지부(29)와 밸브 본체(6) 사이는 O씰(29a)에 의해 밀봉되어 있다. 제3 플랜지 부재(27)의 플랜지부(29)의 내주면에는 O씰(29a)을 수용하는 오목 홈(29b)이 마련되어 있다. 배관 접속부(31)의 안둘레는 예를 들면, 그 구경이 직경 약 21㎜의 테이퍼 암나사인 Rc 1/2이나 직경 약 0.58인치의 암나사로 설정되어 있다. 한편, 배관 접속부(31)의 형상은 테이퍼 암나사 혹은 암나사에 한정되는 것은 아니며, 튜브를 장착하는 튜브 피팅 등이어도 되고, 유입구(26)로부터 유체를 유입 가능한 것이면 된다. 옴니씰(29a)은 옴니씰(13a)과 동일한 것이다.

밸브 본체(6)의 중앙에는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)를 장착함으로써 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트(9) 및 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트(18)가 마련되는 밸브시트(8)를 구비하고 있다. 밸브시트(8)는 후술할 밸브 몸체의 외부 형상에 대응한 원기둥 형상으로 형성된 빈 공간으로 이루어진다. 또한, 밸브시트(8)의 일부는 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)에 의해 형성되어 있다. 원기둥 형상으로 형성된 밸브시트(8)는 밸브 본체(6)의 상단면에 관통한 상태로 마련된다. 밸브 본체(6)에 마련되는 제1 밸브포트(9) 및 제2 밸브포트(18)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 원기둥 형상으로 형성된 밸브시트(8)의 중심축(회전축)(C)에 대하여 축대칭으로 배치되어 있다. 추가로 설명하면, 제1 밸브포트(9) 및 제2 밸브포트(18)는 원기둥 형상으로 형성된 밸브시트(8)에 대하여 직교하도록 배치되어 있고, 제1 밸브포트(9)의 하나의 끝가장자리는 중심축(C)을 통해 제2 밸브포트(18)의 다른 하나의 끝가장자리와 대향하는 위치(180도 다른 위치)에 개구되어 있다. 또한, 제1 밸브포트(9)의 다른 하나의 끝가장자리는 중심축(C)을 통해 제2 밸브포트(18)의 하나의 끝가장자리와 대향하는 위치(180도 다른 위치)에 개구되어 있다. 한편, 도 9에서는 편의상, 밸브시트(8)와 밸브축(34)의 간극은 도시가 생략되어 있다.

또한, 제1 밸브포트(9) 및 제2 밸브포트(18)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기와 같이, 밸브 본체(6)에 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)를 장착함으로써 형성되는 절단면이 정방형상 등의 절단면이 직사각형상으로 형성된 개구부로 이루어진다. 제1 밸브포트(9) 및 제2 밸브포트(18)는 그 한 변의 길이가 제1 유출구(7) 및 제2 유출구(17)의 직경보다 작게 설정되어 있고, 상기 제1 유출구(7) 및 제2 유출구(17)에 내접하는 절단면이 직사각형인 각통(角筒) 형상으로 형성되어 있다.

밸브 몸체의 일례로서의 밸브축(34)은 도 9에 나타내는 바와 같이, SUS 등의 금속에 의해 외형이 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 밸브축(34)은 크게 구별하여, 밸브 몸체로서 기능하는 밸브 몸체부(35)와, 상기 밸브 몸체부(35)의 상하에 각각 마련되어 밸브축(34)을 회전이 자유롭게 지지하는 상하의 축지지부(36, 37)와, 상측 축지지부(36)와 동일한 부분으로부터 구성되는 씰링부(38)와, 씰링부(38)의 상부에 마련된 커플링부(39)를 일체적으로 구비하고 있다.

상하의 축지지부(36, 37)는 밸브 몸체부(35)보다 외경이 작은 원통 형상으로 각각 형성되어 있다. 상하의 축지지부(36, 37)는 외경이 동일하거나 다른 값으로 설정되어 있다. 하측 축지지부(37)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브 본체(6)에 마련된 밸브시트(8)의 하단부에 베어링 부재로서의 베어링(41)을 통해 회전이 가능하게 지지되어 있다. 밸브시트(8)의 하부에는 베어링(41)을 지지하는 환상의 지지부(42)가 마련되어 있다. 베어링(41), 지지부(42) 및 유입구(26)는 대략 동일한 내경으로 설정되어 있고, 밸브 몸체부(35)의 내부로 온도 제어용 유체가 저항을 거의 발생시키지 않고 유입되도록 구성되어 있다.

또한, 밸브 몸체부(35)는 도 2 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)의 개구높이(H1)보다 높이가 낮은 개구높이(H2)를 가지는 대략 반원통 형상의 개구부(44)가 마련된 원통 형상으로 형성되어 있다. 밸브 몸체부(35)의 개구부(44)가 마련된 밸브 동작부(45)는 미리 정해진 중심각(α)(예를 들면, 180도)을 가지는 반원통 형상(원통 형상의 부분 중 개구부(44)를 제외한 대략 반원통 형상)으로 형성되어 있다. 밸브 동작부(45)는 개구부(44)의 상하에 위치하는 밸브 몸체부(35)를 포함시켜 제1 밸브포트(9)를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에, 제2 밸브포트(18)를 역방향의 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하도록 밸브시트(8) 내에 또한, 밸브시트(8)의 내주면에 금속끼리의 갉음을 방지하기 위해 미소한 간극을 통해 회전이 자유롭게 배치되어 있다. 밸브 동작부(45)의 상하에 배치된 상하의 밸브축부(46, 47)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 밸브 동작부(45)와 동일한 외경을 가지는 원통 형상으로 형성되어 있고, 밸브시트(8)의 내주면에 미소한 간극을 통해 회전이 자유롭게 되어 있다. 밸브 동작부(45) 및 상하의 밸브축부(46, 47)의 내부에는 원기둥 형상의 빈 공간(48)이 하단부를 향하여 관통한 상태로 마련되어 있다.

또한, 밸브 동작부(45)는 둘레방향(회전방향)을 따른 양 단면(45a, 45b)이 그 중심축(C)과 교차하는(직교하는) 방향을 따른 절단면 형상이 평면 형상으로 형성되어 있다. 추가로 설명하면, 밸브 동작부(45)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 둘레방향을 따른 양 단부(45a, 45b)의 회전축(C)과 교차하는 절단면 형상이 개구부(44)를 향하여 평면 형상으로 형성되어 있다. 양 단부(45a, 45b)의 두께는 예를 들면, 밸브 동작부(45)의 두께(T)와 동일한 값으로 설정된다.

밸브 동작부(45)는 둘레방향을 따른 양 단부(45a, 45b)의 회전축(C)과 교차하는 절단면 형상이 평면 형상으로 한정되는 것은 아니며, 둘레방향(회전방향)을 따른 양 단면(45a, 45b)이 곡면 형상으로 형성되어도 된다.

밸브 동작부(45)의 둘레방향을 따른 양 단부(45a, 45b)는 도 10에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)이 회전 구동되어 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)를 개폐할 때에, 유체의 흐름 속에서 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)의 둘레방향을 따른 단부로부터 돌출되거나 퇴피하도록 이동(회전)함으로써 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)를 열림 상태로부터 닫힘 상태 혹은 닫힘 상태로부터 열림 상태로 옮긴다. 이 때, 밸브 동작부(45)의 둘레방향을 따른 양 단부(45a, 45b)는 밸브축(34)의 회전 각도에 대한 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)의 개구 면적을 리니어(직선 형상)로 변화시키기 위해, 절단면 형상이 평면 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

씰링부(4)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)을 밸브 본체(6)에 대하여 회전이 가능해지도록 액밀 상태로 밀봉(봉지)하는 것이다. 씰링부(4)는 밸브 본체(6)와, 밸브축(34)과, 밸브 본체(6)와 밸브축(34) 사이에 배치되어 양자 간을 액밀상으로 봉지하는 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단의 일례로서의 옴니씰(160, 170)과, 밸브축(34)을 밸브 본체(6)에 대하여 회전이 가능하게 지지하는 베어링 부재(180)를 구비하고 있다.

밸브 본체(6)의 상단부에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)의 상단부를 회전이 가능하게 지지하기 위해 원기둥 형상으로 형성된 지지용 오목부(51)가 마련되어 있다. 지지용 오목부(51)의 상단에는 테이퍼부(51a)를 통해 내경이 큰 원통부(51b)가 형성되어 있다. 밸브축(34)은 상술한 바와 같이, 상방(上方)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)가 지지용 오목부(51)에 베어링 부재의 일례로서의 베어링(180) 및 옴니씰(160, 170)을 통해 회전 가능하면서 액밀상으로 지지되어 있다.

추가로 설명하면, 본 실시형태 1에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51) 사이에 형성되는 간극에 베어링(180)과 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)이 배치되어 있다.

제1 및 제2 옴니씰(160, 170)은 마찬가지로 구성되어 있다. 여기서는 제1 옴니씰(160)을 예로 설명한다.

제1 옴니씰(160)은 도 11에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51) 사이에 형성되는 원통 형상인 간극의 전체 둘레에 걸쳐 배치되는 환상(링 형상) 부재이다. 옴니씰(160)은 절단면이 대략 원 형상 또는 절단면이 타원 형상인 스테인리스 등의 금속으로 이루어지는 스프링 부재(161)와, 스프링 부재(161)에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 합성 수지로 이루어지는 씰링 부재(162)로 구성되어 있다. 스프링 부재(161)는 나선 형상으로 형성된 스테인리스 등의 금속에 의해 절단면이 대략 원 형상 또는 절단면이 타원 형상으로 형성되어 있다. 스프링 부재(161)는 그 폭이나 두께 등을 적절히 설정함으로써 탄성률이 조정되고 있다. 씰링 부재(162)는 도 12에 나타내는 바와 같이, 봉지하는 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51) 사이에 위치하도록 봉지하는 방향을 따라 배치되는 기단부(基端部)(162a)와, 기단부(162a)의 양단으로부터 봉지하는 2개의 부재의 둘레면을 따른 동일 방향(제1 밸브시트(70)의 축 방향을 따른 외측)으로 향하여 서로 대향하도록 평행하게 배치된 2개의 립부(162b, 162c)를 구비하고 있다. 옴니씰(160)의 개구부는 밸브시트(8)의 내부를 향하여 개구되어 있고, 상기 밸브시트(8) 내에 존재하는 유체의 압력을 받는다. 립부(162b, 162c)의 중간부(162b', 162c')는 그 외주면이 중간에서 선단으로 향하고 반경 방향 외방으로 향하여 돌출되는 원호 형상으로 만곡된 만곡 형상으로 형성되어 있다. 립부(162b, 162c)의 중간부(162b', 162c')는 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)의 외주면과 지지용 오목부(51)의 내주면에 밀착하여 밀봉도를 높이고 있다.

한편, 옴니씰(160)의 스프링 부재(161)는 절단면이 대략 원 형상 또는 절단면이 대략 타원 형상으로 형성된 것에 한정되는 것이 아니고, 도 14에 나타내는 바와 같이, 절단면이 대략 U자 형상으로 형성된 것이어도 된다. 단, 옴니씰(160)의 스프링 부재(161)는 절단면이 대략 원 형상 또는 절단면이 대략 타원 형상으로 형성된 쪽이 압축 변형되었을 때의 반발력이 크고 결과적으로 씰 효과가 높아지기 때문에, 절단면이 대략 원 형상 또는 절단면이 대략 타원 형상으로 형성된 쪽이 바람직하다.

옴니씰(160)은 유체의 압력이 작용하지 않거나 또는 유체의 압력이 상대적으로 낮을 때는 스프링 부재(161)의 탄성 복원력에 의해 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 밀봉한다. 한편, 옴니씰(160)은 유체의 압력이 상대적으로 높을 때는 스프링 부재(121)의 탄성 복원력 및 유체의 압력에 의해 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 밀봉한다. 따라서, 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극으로부터 유체가 유입된 경우에도 상기 유체는 옴니씰(160)에 의해 봉지되어 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극으로부터 외부로 누설되지 않는다.

옴니씰(160)은 금속제인 스프링 부재(161)와 합성 수지제인 씰링 부재(162)의 조합으로 이루어진다. 금속제인 스프링 부재(161)는 물론이고, 씰링 부재(162)를 구성하는 합성 수지인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 내열성이 뛰어나고 극저온역에서 장시간 사용에 견디는 것이 가능하게 되어 있다.

본 실시형태 1에서는 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 봉지하는 옴니씰이, 베어링 부재를 사이에 끼고 이중으로 배치된 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)로 구성되어 있다. 그 ‹š문에, 경시적으로 하방(下方)에 위치하는 제1 옴니씰(160)이 마모된 경우에도, 상방(上方)에 위치하는 제2 옴니씰(170)에 의해 확실하게 봉지할 수 있고, 유체가 외부로 누설되는 것을 확실하게 저해하는 것이 가능해진다.

베어링 부재(180)는 절단면이 타원 형상이나 절단면이 직사각형상 등으로 형성된 폴리이미드(PI) 수지 등의 합성 수지로 구성되어 있다. 폴리이미드(PI) 수지 등의 합성 수지로 이루어지는 베어링 부재는 -60℃ 정도의 저온에서도 양호한 미끄럼성을 발휘하는 것이 가능하다.

한편, 베어링 부재(180)는 제1 및 제2 옴니씰(160, 170) 사이에 배치되는 경우에 한정되는 것은 아니고, 제2 옴니씰(170)의 축방향을 따른 외측에 배치해도 된다.

또한, 도 2 중 부호 181은 폴리이미드(PI) 등의 합성 수지로 이루어지는 스러스트 와셔(thrust washer)를 나타내고 있다.

또한, 도 2 및 도 3에서 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)와 제1 및 제2 유로 형성 부재(15, 25)의 간극, 및 제1 및 제2 유로 형성 부재(15, 25)와 밸브 본체(6)의 간극은 모두 옴니씰(110~150)에 의해 봉지되어 있다. 한편, 옴니씰(110~150)로는 스프링 부재가 절단면이 대략 U자 형상으로 형성된 것이 이용되고 있다. 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)에는 옴니씰을 수용하기 위한 단차부(73, 83)가 마련되어 있다. 또한, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 단차부(73, 83)는 제1 및 제2 수압 플레이트(76, 86)에 의해 폐색되어 있다.

커플링부(5)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 씰링부(4)가 내장된 밸브 본체(6)와 엑추에이터부(3) 사이에 배치되어 있다. 커플링부(5)는 밸브축(34)과 상기 밸브축(34)을 일체로 회전시키는 도시하지 않은 회전축을 연결하기 위한 것이다.

커플링부(5)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 씰링부(4)와 엑추에이터부(3) 사이에 배치된 스페이서 부재(59)와, 스페이서 부재(59)의 상부에 고정된 어댑터 플레이트(60)와, 스페이서 부재(59) 및 어댑터 플레이트(60)의 내부에 관통 상태로 형성된 원기둥 형상의 공간(61)에 수용되고, 밸브축(34)과 도시하지 않은 회전축을 연결하는 커플링 부재(62)로 구성되어 있다. 스페이서 부재(59)는 폴리이미드(PI) 수지 등의 합성 수지에 의해 밸브 본체(6)의 일부와 대략 동일한 평면 형상을 가지며 비교적 높이가 높은 각통 형상으로 형성되어 있다. 스페이서 부재(59)는 그 하단에 마련된 플랜지부(59a)가 나사(59b) 고정 등의 수단에 의해 밸브 본체(6) 및 어댑터 플레이트(60) 쌍방에 고정된다. 또한, 어댑터 플레이트(60)는 도 1c에 나타내는 바와 같이, SUS 등의 금속에 의해 평면이 다각형인 판자 형상으로 형성되어 있다. 어댑터 플레이트(60)는 육각구멍이 있는 볼트(63)에 의해 엑추에이터부(3)의 기반(64)에 고정된 상태에서 장착된다.

밸브축(34)의 상단에는 도 9a에 나타내는 바와 같이, 수평방향을 따라 관통하도록 오목홈(65)이 마련되어 있다. 그리고 밸브축(34)은 커플링 부재(62)에 마련된 볼록부(66)를 오목홈(65)에 감합함으로써 커플링 부재(62)에 연결 고정되어 있다. 한편, 커플링 부재(62)의 상단에는 수평방향을 따라 관통하도록 오목홈(67)이 마련되어 있다. 도시하지 않은 회전축은 커플링 부재(62)에 마련된 오목홈(67)에 도시하지 않은 볼록부를 감합함으로써 커플링 부재(62)에 연결 고정된다. 스페이서 부재(59)는 씰링부(4)로부터 액체가 누설되었을 때, 액체가 엑추에이터부(3)에 도달하는 것을 저해하는 O씰(190)을 상단부에 구비하고 있다.

엑추에이터부(3)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 평면이 직사각형상으로 형성된 기반(64)을 구비하고 있다. 기반(64)의 상부에는 스테핑 모터(stepping motor)나 인코더 등으로 이루어지는 구동 수단을 내장한 직방체 형상의 상자체(box body)로서 구성된 케이싱(90)이 나사(91) 고정에 의해 장착되어 있다. 엑추에이터부(3)의 구동 수단은 제어 신호에 기초하여 도시하지 않은 회전축을 원하는 방향으로 소정의 정밀도로 회전 가능한 것이면 되고, 그 구성은 한정되지 않는다. 구동 수단은 스테핑 모터 및 상기 스테핑 모터의 회전 구동력을 기어 등의 구동력 전달 수단을 통해 회전축에 전달하는 구동력 전달 기구, 그리고 회전축의 회전 각도를 검출하는 인코더 등의 각도 센서에 의해 구성된다.

한편, 도 1 중 부호 92는 스테핑 모터 측 케이블을, 93은 각도 센서 측 케이블을 각각 나타내고 있다. 이들 스테핑 모터 측 케이블(92) 및 각도 센서 측 케이블(93)은 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 제어하는 도시하지 않은 제어장치에 각각 접속된다.

＜환경 조건＞

본 실시형태 1에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 상술한 바와 같이 예를 들면, -85~+120℃ 정도의 온도, 특히 -85℃ 정도의 큰 폭으로 낮은 온도의 유체에 대하여 사용이 가능해지도록 구성되어 있다. 그 때문에 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 사용하는 주위 환경 조건은 -85~+120℃ 정도의 온도 범위에 대응한 것인 것이 바람직하다. 즉, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 -85℃ 정도의 유체를 흐르게 한 경우, 밸브 본체(4) 자체가 -85℃ 정도의 유체와 동일한 온도가 된다. 그 결과, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 사용하는 조건이 공기 중의 수분인 습도를 포함하는 환경 하에서는 공기 중의 수분이 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에 부착하여 동결하고, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에 오동작이 발생하는 요인이 된다고 생각된다.

따라서, 본 실시형태 1에서는 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 사용하는 환경 조건으로서 질소(N^2-) 가스에 의해 치환된 환경 하에서 주위 습도(상대 습도)가 0.10% 이하, 바람직하게는 0.01% 정도인 것이 바람직하다.

<삼방 밸브형 모터 밸브의 동작>

본 실시형태 1에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 -85℃ 정도의 저온의 유체를 유통시킨 경우, 다음과 같이 하여 유체의 유량이 제어된다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 조립 시 또는 사용할 때의 조정 시에 제1 및 제2 플랜지 부재(10, 19)가 밸브 본체(6)로부터 일단 떼어지고, 조정 링(77, 87)이 외부에 노출된 상태가 된다. 이 상태에서, 도시하지 않은 지그를 이용하여 조정 링(77, 87)의 밸브 본체(6)에 대한 조임량을 조정함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)에서의 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)에 대한 돌출량을 변화시킨다. 조정 링(77, 87)의 밸브 본체(6)에 대한 조임량을 증가시킨 경우에는 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)가 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)의 내주면으로부터 돌출되고, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)와 밸브축(34)의 외주면의 간극(G1)이 감소하여, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)와 밸브축(34)의 외주면이 접촉하기에 이른다. 한편, 조정 링(77, 87)의 밸브 본체(6)에 대한 조임량을 감소시킨 경우에는 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)가 밸브 본체(6)의 밸브시트(8)의 내주면으로부터 돌출되는 길이가 감소하고, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)와 밸브축(34)의 외주면의 간극(G1)이 증가한다.

본 실시형태 1에서는 예를 들면, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)와 밸브축(34)의 외주면의 간극(G1)이 10㎛ 미만으로 설정된다. 단, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)와 밸브축(34)의 외주면의 간극(G1)은 이 값에 한정되는 것은 아니며, 상기 값보다 작은 값, 예를 들면 간극(G1)=0㎛(접촉 상태)이어도 되고, 10㎛ 이상으로 설정해도 된다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 제3 플랜지 부재(27)를 통해 유체가 도시하지 않은 배관을 통해 유입되고, 제1 플랜지 부재(10) 및 제2 플랜지 부재(19)를 통해 유체가 도시하지 않은 배관을 통해 유출된다. 또한, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 10a에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 동작을 개시하기 전의 초기 상태에서, 밸브축(34)의 밸브 동작부(45)가 제1 밸브포트(9)를 폐색(완전 닫힘)함과 동시에 제2 밸브포트(18)를 개방(완전 열림)한 상태가 된다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 엑추에이터부(3)에 마련된 도시하지 않은 스테핑 모터를 소정량만큼 회전 구동시키면, 스테핑 모터의 회전량에 따라 도시하지 않은 회전축이 회전 구동된다. 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 회전축이 회전 구동되면, 상기 회전축에 연결 고정된 밸브축(34)이 회전축의 회전량(회전각)과 동일한 각도만큼 회전한다. 밸브축(34)의 회전에 따라 밸브 동작부(45)가 밸브시트(8)의 내부에서 회전하고, 도 14a에 나타내는 바와 같이, 밸브 동작부(45)의 둘레방향을 따른 일단부(45a)가 제1 밸브포트(9)를 서서히 개방하여, 유입구(26)로부터 유입된 유체가 밸브시트(8)의 내부에 유입됨과 함께 제1 하우징 부재(10)로부터 제1 유출구(7)를 통해 유출된다.

이 때, 밸브 동작부(45)의 둘레방향을 따른 타단부(他端部)(45b)는 도 14a에 나타내는 바와 같이, 제2 밸브포트(18)를 개방하고 있기 때문에, 유입구(27)로부터 유입된 유체가 밸브시트(8)의 내부에 유입되어 밸브축(34)의 회전량에 따라 분배됨과 함께, 제2 하우징 부재(19)로부터 제2 유출구(17)를 통해 외부에 유출된다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 14a에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)이 회전 구동되어 밸브 동작부(45)의 둘레방향을 따른 일단부(45a)가 제1 밸브포트(9)를 서서히 개방하면, 밸브시트(8) 그리고 밸브축(34)의 내부를 지나 유체가 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)를 통해 제1 및 제2 유출구(9, 18)를 통해 외부에 공급된다.

또한, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브 동작부(45)의 둘레방향을 따른 양 단부(45a, 45b)가 절단면이 곡면 형상 또는 절단면이 평면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 밸브축(34)의 회전 각도에 대하여 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)의 개구 면적을 리니어(직선 형상)로 변화시키는 것이 가능해진다. 또한, 밸브 동작부(45)의 양 단부(45a, 45b)에 의해 유량이 규제되는 유체가 층류에 가까운 상태로 유동된다고 생각되고, 제1 밸브포트(9) 및 제2 밸브포트(18)의 개구 면적에 따라 유체의 분배비(유량)를 정밀도 높게 제어할 수 있다.

본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 상술한 바와 같이, 초기적으로 밸브축(34)의 밸브 동작부(45)가 제1 밸브포트(9)를 폐색(완전 닫힘)함과 동시에 제2 밸브포트(18)를 개방(완전 열림)한 상태가 된다.

이 때, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)의 밸브 동작부(45)가 제1 밸브포트(9)를 폐색(완전 닫힘)하면, 이상적으로는 유체의 유량이 제로가 될 것이다.

그러나 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)이 밸브시트(8)의 내주면에 대하여 금속끼리의 갉음을 방지하기 위해, 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에 미소한 간극을 통해 비접촉 상태가 되도록 회전이 자유롭게 배치되어 있다. 그 결과, 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에는 미소한 간극(G2)이 형성되어 있다. 그 때문에, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)의 밸브 동작부(45)가 제1 밸브포트(9)를 폐색(완전 닫힘)한 경우이어도 유체의 유량이 제로가 되지 않고, 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에 존재하는 미소한 간극(G2)을 통해 유체가 소량이지만 제2 밸브포트(18) 측으로 흘러 들어가려고 한다.

한편, 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)에 오목부(74, 84)가 마련되어 있고, 상기 오목부(74, 84)가 밸브시트(8)의 내주면으로부터 밸브축(34) 측으로 돌출되어, 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이의 간극(G1)을 부분적으로 축소하고 있다.

따라서, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)이 밸브시트(8)의 내주면에 대하여 금속끼리의 갉음을 방지하기 위해, 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에 미소한 간극을 통해 비접촉 상태가 되도록 회전이 자유롭게 배치되어 있어도 유체가 제1 밸브포트(9)로부터 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에 존재하는 미소한 간극(G2)으로 흘러 들어가는 것이 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면의 간극이 부분적으로 축소된 영역인 간극(G1)에 의해 대폭적으로 제한되어 억제된다.

그 때문에, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 밸브축(34)과 상기 밸브축(34)과 대향하는 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 간극을 부분적으로 축소하도록 마련된 오목부(74, 84)를 구비하지 않은 삼방 밸브형 모터 밸브와 비교하여, 상기 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 완전 닫힘 시에서의 유체의 누설을 대폭적으로 억제하는 것이 가능해진다.

바람직하게는 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 오목부(74, 84)를 밸브축(34)의 외주면과 접촉시킴으로써, 간극(G1, G2)을 대폭적으로 축소할 수 있고, 상기 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 완전 닫힘 시에서의 유체의 누설이 대폭적으로 억제된다.

또한, 마찬가지로, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)의 밸브 동작부(45)가 제2 밸브포트(18)를 폐색(완전 닫힘)으로 한 경우에도 유체가 제2 밸브포트(18)를 통해 다른 하나의 제1 밸브포트(9) 측으로 누설되어 유출되는 것을 대폭적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태 1에서는 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 밸브축(34)과 반대 측의 면(70a, 80a)에 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에 미소한 간극을 통해 유체의 압력을 작용시키는 제1 및 제2 압력 작용부(94, 96)가 마련되어 있다. 그 때문에, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 10a에 나타내는 바와 같이, 열림 정도 0% 즉 제1 밸브포트(9)가 완전 닫힘의 부근, 및 열림 정도 100% 즉 제1 밸브포트(9)가 완전 열림의 부근에서 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)가 완전 닫힘에 가까워지면, 상기 제1 및 제2 밸브포트(9, 18)로부터 유출되는 유체의 양이 대폭적으로 감소한다. 이에 따라, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 완전 닫힘 상태에 근접하는 밸브포트에서는 유출되는 유체의 압력이 저하된다. 그 때문에, 예를 들면 열림 정도 0% 즉 제1 밸브포트(9)가 완전 닫힘일 때, 유입구(26)로부터 압력 700㎪ 정도의 유체가 유입되고, 대략 700㎪인채로 제2 밸브포트(18)로부터 유출된다. 이 때, 완전 닫힘에 가까운 상태인 제1 밸브포트(9) 측은 출구 측의 압력이 예를 들면 100㎪ 정도까지 저하된다. 그 결과, 제2 밸브포트(18)와 제1 밸브포트(9) 사이에 600㎪ 정도의 압력 차가 생기게 된다.

따라서, 대책을 강구하지 않은 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 제2 밸브포트(18)와 제1 밸브포트(9) 사이의 압력 차에 의해 밸브축(34)이 상대적으로 압력이 낮은 제1 밸브포트(9) 측으로 이동(변위)하고, 밸브축(34)이 베어링(41)에 불균형 접촉한 상태가 된다. 그 때문에, 밸브축(34)을 닫는 방향으로 회전 구동할 때의 구동 토크가 증대되어 동작 불량을 발생시킬 우려가 있다.

이에 반해, 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 도 15에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)의 밸브축(34)과 반대 측의 면에 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면 사이에 미소한 간극을 통해 누설되는 유체의 압력을 제1 및 제2 밸브시트(70, 80)에 작용시키는 제1 및 제2 압력 작용부(94, 96)가 마련되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 제2 밸브포트(18)와 제1 밸브포트(9) 사이의 압력 차가 생기는 경우이어도, 상대적으로 압력이 높은 측의 유체의 압력이 밸브축(34)의 외주면과 밸브시트(8)의 내주면의 미소한 간극을 통해 제1 및 제2 압력 작용부(94, 96)에 작용한다. 그 결과, 상대적으로 100㎪ 정도로 압력이 낮은 측의 제1 밸브시트(70)는 상기 제1 압력 작용부(94)에 작용하는 상대적으로 압력이 100㎪ 정도로 높은 측의 유체의 압력에 의해 밸브축(34)을 적정한 위치로 되돌리도록 작용한다. 따라서, 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 제2 밸브포트(18)와 제1 밸브포트(9) 사이의 압력 차에 의해 밸브축(34)이 상대적으로 압력이 낮은 제1 밸브포트(9) 측으로 이동(변위)하는 것을 방지 내지 억제하고, 밸브축(34)이 베어링(41)에 의해 매끄럽게 지지된 상태를 유지할 수 있으며, 밸브축(34)을 닫는 방향으로 회전 구동할 때의 구동 토크가 증대되는 것을 방지 내지 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에서는 제1 밸브포트(9)가 완전 열림의 부근, 즉 제2 밸브포트(18)가 완전 닫힘 상태에 가까울 때에도 마찬가지로 동작하고, 밸브축(34)을 회전 구동할 때의 구동 토크가 증대되는 것을 방지 내지 억제할 수 있다.

본 실시형태 1에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 유체(브라인)로서, 예를 들면 압력이 0~1㎫, -85~+120℃ 정도의 온도 범위에서 적응 가능한 오프테온(등록상표)(미츠이·케무어스 플루오로프로덕츠사 제품)이나 노벡(등록상표)(3M사 제품) 등의 불소계 불활성 액체 등이 사용된다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 -85℃ 정도의 유체의 유출량을 전환하는 경우, 유체가 유통되는 밸브 본체(6) 자체가 -85℃ 정도의 온도가 된다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 밀봉(봉지)하기 위해 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)을 사용하고 있다. 또한, 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)은 밸브시트(8)의 내부로 향하여 개구하도록 각각 배치되어 있다. 또한, 제1 옴니씰(160)은 금속제인 스프링 부재(161)와 합성 수지제인 씰링 부재(162)의 조합으로 이루어진다. 금속제인 스프링 부재(161)는 물론이고, 씰링 부재(162)를 구성하는 합성 수지인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 내열성이 뛰어나고 극저온역에서 장시간 사용에 견디는 것이 가능하게 되어 있다. 한편, 다른 제2 옴니씰(170)에 대해서도 마찬가지이다.

그 때문에, 본 실시형태 1에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 밀봉(봉지)하기 위해, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단으로서의 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)을 사용하고 있다. 따라서, 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 O링에 의해 봉지한 경우와 비교하여 -85℃ 정도의 저온의 유체에 대한 씰링성을 향상시키는 것이 가능해진다.

즉, 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극을 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)을 이용하여 봉지함으로써, -85℃ 정도의 저온의 유체에 대하여도 높은 씰링성을 발휘할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)은 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극에서 상대적으로 큰 접촉 면적을 가지고 있어, 이 점에서도 높은 씰링성을 발휘하는 것이 가능해진다.

[실시형태 2]

도 16은 본 발명의 실시형태 2에 따른 유량 제어 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 것이다.

본 실시형태 2에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 동일한 유체를 둘로 분배하는 것이 아니고, 다른 2종류의 유체를 혼합하는 혼합용 삼방 밸브형 모터 밸브(1)로서 구성된 것이다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 22에 나타내는 바와 같이, 밸브 본체(6)의 하나의 측면에 제1 유체로서의 저온 측 유체가 유입되는 제1 유입구(7)와, 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(8)에 연통된 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트(9)가 각각 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 제1 유출구(7) 및 제1 밸브포트(9)를 밸브 본체(6)에 직접 마련하는 것이 아니고, 제1 밸브포트(9)를 형성한 밸브포트 형성 부재의 일례로서의 제1 밸브시트(70)와, 제1 유입구(7)를 형성한 제1 유로 형성 부재(15)를 밸브 본체(6)에 장착함으로써 제1 유입구(17) 및 제1 밸브포트(9)를 마련하고 있다.

또한, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브 본체(6)의 다른 하나의 측면에 제2 유체로서의 고온 측 유체가 유입되는 제2 유입구(17)와, 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(8)에 연통된 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트(18)가 각각 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 제2 유출구(17) 및 제2 밸브포트(18)를 밸브 본체(6)에 직접 마련하는 것이 아니고, 제2 밸브포트(18)를 형성한 밸브포트 형성 부재의 일례로서의 제2 밸브시트(80)와, 제2 유출구(17)를 형성한 제2 유로 형성 부재(25)를 밸브 본체(6)에 장착함으로써 제2 유출구(17) 및 제2 밸브포트(18)를 마련하고 있다.

또한, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브 본체(6)의 바닥면에 제1 및 제2 유체가 밸브 본체(6)의 내부에서 혼합된 혼합 유체인 온도 제어용 유체가 유출되는 유출구(26)가 개구되어 있다.

여기서, 제1 유체로서의 저온 측 유체 및 제2 유체로서의 고온 측 유체는 온도 제어용으로 사용되는 유체로서 상대적으로 온도가 낮은 유체를 저온 측 유체라 칭하고, 상대적으로 온도가 높은 유체를 고온 측 유체라 칭하고 있다. 따라서, 저온 측 유체 및 고온 측 유체는 상대적인 것을 의미하고, 절대적으로 온도가 낮은 저온의 유체 및 절대적으로 온도가 높은 고온의 유체를 의미하는 것이 아니다. 저온 측 유체 및 고온 측 유체로는 예를 들면, 압력이 0~1㎫, -85~+120℃ 정도의 온도 범위에서 오프테온(등록상표)(미츠이·케무어스 플루오로프로덕츠사 제품)이나 노벡(등록상표)(3M사 제품) 등의 불소계 불활성 액체 등이 사용된다.

그 외 구성 및 작용은 상기 실시형태 1과 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.

[실시형태 3]

도 17은 본 발명의 실시형태 3에 따른 유량 제어 밸브의 일례로서의 삼방 밸브형 모터 밸브를 나타내는 것이다.

본 실시형태 3에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 도 17에 나타내는 바와 같이, 밸브축(34)의 상측 축지지부(36) 및 씰링부(38)와 지지용 오목부(51)의 간극에서 제1 및 제2 옴니씰(160, 170) 사이에 베어링 부재(180)를 배치하는 것이 아니고, 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)의 축방향을 따른 상부에 베어링 부재(180)를 배치하도록 구성되어 있다.

본 실시형태 3에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 제1 및 제2 옴니씰(160, 170)을 직렬로 접속한 상태로 배치하고 있기 때문에 한층 더 높은 씰링 효과를 발휘하는 것이 가능해진다.

그 외 구성 및 작용은 상기 실시형태 1과 마찬가지이므로 그 설명을 생략한다.

[실시예 1]

도 18은 본 발명의 실시형태 1에 따른 유량 제어용 삼방 밸브를 적용한 항온 유지 장치(칠러 장치)를 나타내는 개념도이다.

이 칠러 장치(100)는 예를 들면, 플라스마 에칭 처리 등을 수반하는 반도체 제조 장치에 사용되고, 온도 제어 대상(W)의 일례로서의 반도체 웨이퍼 등의 온도를 일정 온도로 유지하는 것이다. 반도체 웨이퍼 등의 온도 제어 대상(W)은 플라즈마 에칭 처리 등을 받으면, 플라스마의 생성이나 방전 등에 따라 온도가 상승하는 경우가 있다.

칠러 장치(100)는 온도 제어 대상(W)과 접촉하도록 배치되는 온도 제어 수단의 일례로서의 테이블 형상으로 구성된 온도 제어부(101)를 구비한다. 온도 제어부(101)는 혼합비가 조정된 저온 측 유체 및 고온 측 유체로 이루어지는 온도 제어용 유체가 흐르는 온도 제어용 유로(102)를 내부에 가지고 있다.

온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)에는 개폐 밸브(103)를 통해 혼합 수단(111)이 접속되어 있다. 혼합 수단(111) 중 하나에는 미리 정해진 저온 측의 설정 온도로 조정된 저온 유체를 저장한 저온 측 항온조(104)가 접속되어 있다. 저온 측 항온조(104)로부터는 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에 제1 펌프(105)에 의해 저온 측 유체가 공급된다. 또한, 혼합 수단(111) 중 다른 하나에는 미리 정해진 고온 측의 설정 온도로 조정된 고온 유체를 저장한 고온 측 항온조(106)가 접속되어 있다. 고온 측 항온조(106)로부터는 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에 제2 펌프(107)에 의해 고온 측 유체가 공급된다. 혼합 수단(111)은 개폐 밸브(103)를 통해 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)에 접속되어 있다.

또한, 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)의 유출 측에는 귀환용 배관이 마련되어 있고, 분배용 유량 제어용 삼방 밸브(1)를 통해 저온 측 항온조(104) 및 고온 측 항온조(106)에 각각 접속되어 있다.

이 칠러 장치(100)는 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)를 흐른 제어용 유체를 저온 측 항온조(104)와 고온 측 항온조(106)에 각각 분배하기 위해 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 사용하고 있다. 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 스테핑 모터(110)에 의해 밸브축(34)을 회전 구동함으로써, 저온 측 항온조(104)와 고온 측 항온조(106)에 각각 분배하는 제어용 유체의 유량을 제어한다.

저온 측 유체 및 고온 측 유체로는 예를 들면, 압력이 0~1㎫, -85~+120℃ 정도의 온도 범위에서 오프테온(등록상표)(미츠이·케무어스 플루오로프로덕츠사 제품)이나 노벡(등록상표)(3M사 제품) 등의 불소계 불활성 액체 등이 사용된다.

한편, 저온 측 항온조(104)로부터 제1 펌프(105)에 의해 공급되는 저온 측 유체와, 고온 측 항온조(106)로부터 제2 펌프(107)에 의해 공급되는 고온 측 유체의 혼합부(111)에는 각 저온 측 유체 및 고온 측 유체의 유량을 제어한 후에 적절히 혼합하는 혼합 수단이 이용된다. 혼합 수단으로는 물론 상술한 바와 같이, 혼합용 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 이용해도 된다.

[실시예 2]

도 19는 본 발명의 실시형태 2에 따른 유량 제어용 삼방 밸브를 적용한 항온 유지 장치(칠러 장치)를 나타내는 개념도이다.

온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)에는 개폐 밸브(103)를 통해 삼방 밸브형 모터 밸브(1)가 접속되어 있다. 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 제1 플랜지부(10)에는 미리 정해진 저온 측의 설정 온도로 조정된 저온 유체를 저장한 저온 측 항온조(104)가 접속되어 있다. 저온 측 항온조(104)로부터는 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에 제1 펌프(105)에 의해 저온 측 유체가 공급된다. 또한, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 제2 플랜지부(19)에는 미리 정해진 고온 측의 설정 온도로 조정된 고온 유체를 저장한 고온 측 항온조(106)가 접속되어 있다. 고온 측 항온조(106)로부터는 삼방 밸브형 모터 밸브(1)에 제2 펌프(107)에 의해 고온 측 유체가 공급된다. 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 제3 플랜지부(27)는 개폐 밸브(103)를 통해 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)에 접속되어 있다.

또한, 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)의 유출 측에는 귀환용 배관이 마련되어 있고, 저온 측 항온조(104) 및 고온 측 항온조(106)에 각각 접속되어 있다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)을 회전 구동하는 스테핑 모터(108)를 구비하고 있다. 또한, 온도 제어부(101)에는 상기 온도 제어부(101)의 온도를 검지하는 온도 센서(109)가 마련되어 있다. 온도 센서(109)는 도시하지 않은 제어 장치에 접속되어 있고, 제어 장치는 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 스테핑 모터(108)의 구동을 제어한다.

칠러 장치(100)는 도 19에 나타내는 바와 같이, 온도 제어 대상(W)의 온도를 온도 센서(109)에 의해 검지하고, 상기 온도 센서(109)의 검지 결과에 기초하여 제어 장치에 의해 삼방 밸브형 모터 밸브(1)의 스테핑 모터(108)의 회전을 제어함으로써, 온도 제어 대상(W)의 온도를 미리 정해진 설정 온도와 동일한 온도가 되도록 제어한다.

삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 스테핑 모터(108)에 의해 밸브축(34)을 회전 구동함으로써, 저온 측 항온조(104)로부터 제1 펌프(105)에 의해 공급되는 저온 측 유체와, 고온 측 항온조(106)로부터 제2 펌프(107)에 의해 공급되는 고온 측 유체의 혼합비를 제어하고, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)로부터 개폐 밸브(103)를 통해 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)에 공급하는 저온 측 유체와 고온 측 유체가 혼합된 온도 제어용 유체의 온도를 제어한다.

이 때, 삼방 밸브형 모터 밸브(1)는 밸브축(34)의 회전각에 따라 저온 측 유체와 고온 측 유체의 혼합비를 높은 정밀도로 제어할 수 있고, 온도 제어용 유체의 온도를 미세 조정하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 삼방 밸브형 모터 밸브(1)를 사용한 칠러 장치(100)는 저온 측 유체와 고온 측 유체의 혼합비가 제어된 소정의 온도로 조정된 온도 제어용 유체를 온도 제어부(101)의 온도 제어용 유로(102)에 흐르게 함으로써, 온도 제어부(101)가 접촉하는 온도 제어 대상(W)의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다.

저온 측 유체 및 고온 측 유체로는 예를 들면, 압력이 0~1㎫, -85~+120℃ 정도의 온도 범위에서 오프테온(등록상표)(미츠이·케무어스 플루오로프로덕츠사 제품)이나 노벡(등록상표)(3M사 제품) 등의 불소계 불활성 액체 등이 사용된다.

-85℃ 정도의 저온의 유체에 대한 씰링성을 향상시킨 유량 제어용 삼방 밸브 및 온도 제어 장치를 제공할 수 있다.

1: 삼방 밸브형 모터 밸브 2: 밸브부
3: 엑츄에이터부 4: 씰링부
5: 커플링부 6: 밸브 본체
7: 제1 유입구 8: 밸브시트
9: 제1 밸브포트 10: 제1 플랜지 부재
11: 육각구멍이 있는 볼트 12: 플랜지부
13: 삽입부 14: 배관 접속부
15: 제1 유로 형성 부재 16: 모따기
17: 제2 유입구 18: 제2 밸브포트
19: 제2 플랜지 부재 20: 육각구멍이 있는 볼트
21: 플랜지부 22: 삽입부
23: 배관 접속부 25: 제2 유로 형성 부재
34: 밸브축 35: 밸브 몸체부
45: 밸브 동작부 45a, 45b: 양 단부
70, 80: 제1 및 제2 밸브시트 74, 84: 오목부
160, 170: 옴니씰

Claims (8)

1. 유체가 유출되고 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트와 상기 유체가 유출되고 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트가 형성됨과 함께, 외부와 상기 제1 및 제2 밸브포트를 각각 연통시키는 제1 및 제2 유출구가 형성된 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(valve seat)를 가지는 밸브 본체와,
   상기 밸브 본체의 밸브시트 내에 회전이 자유롭게 배치되고, 상기 제1 밸브포트를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에 상기 제2 밸브포트를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하는 개구부가 형성된 원통 형상의 밸브 몸체(valve body)와,
   상기 밸브 몸체를 회전 구동하는 구동 수단과,
   상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부(端部)를 상기 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지(封止)하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 삼방 밸브.
2. 제1 유체가 유입되고 절단면이 직사각형상인 제1 밸브포트와 제2 유체가 유입되고 절단면이 직사각형상인 제2 밸브포트가 형성됨과 함께, 외부와 상기 제1 및 제2 밸브포트를 각각 연통시키는 제1 및 제2 유입구가 형성된 원기둥 형상의 빈 공간으로 이루어지는 밸브시트(valve seat)를 가지는 밸브 본체와,
   상기 밸브 본체의 밸브시트 내에 회전이 자유롭게 배치되고 상기 제1 밸브포트를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환함과 동시에 상기 제2 밸브포트를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하는 개구부가 형성된 원통 형상의 밸브 몸체(valve body)와,
   상기 밸브 몸체를 회전 구동하는 구동 수단과,
   상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부(端部)를 상기 밸브 본체에 대하여 회전이 가능하게 봉지(封止)하는 수단으로서, 금속제인 스프링 부재에 의해 여는 방향으로 가압된 절단면이 대략 U자 형상인 합성 수지로 이루어지는 봉지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량 제어용 삼방 밸브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 봉지 수단은 옴니씰(omniseal)로 이루어지는 유량 제어용 삼방 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 봉지 수단은 상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부에 축방향을 따라 복수개 배치되는 유량 제어용 삼방 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수개의 봉지 수단 사이에 상기 밸브 몸체의 상기 구동 수단 측의 단부를 회전이 가능하게 지지하는 베어링 부재가 배치되는 유량 제어용 삼방 밸브.
6. 제4항에 있어서,
   상기 베어링 부재는 상기 복수개의 봉지 수단과 밀착하도록 배치되는 유량 제어용 삼방 밸브.
7. 혼합비가 조정된 저온 측 유체 및 고온 측 유체로 이루어지는 온도 제어용 유체가 흐르는 온도 제어용 유로를 가지는 온도 제어 수단과,
   저온 측의 미리 정해진 제1 온도로 조정된 상기 저온 측 유체를 공급하는 제1 공급 수단과,
   고온 측의 미리 정해진 제2 온도로 조정된 상기 고온 측 유체를 공급하는 제2 공급 수단과,
   상기 제1 공급 수단과 상기 제2 공급 수단에 접속되고, 상기 제1 공급 수단으로부터 공급되는 상기 저온 측 유체와 상기 제2 공급 수단으로부터 공급되는 상기 고온 측 유체를 혼합하여 상기 온도 제어용 유로에 공급하는 혼합 수단과,
   상기 온도 제어용 유로를 유통한 온도 제어용 유체를 상기 제1 공급 수단과 상기 제2 공급 수단에 유량을 제어하면서 분배하는 유량 제어 밸브를 구비하고,
   상기 유량 제어 밸브로서 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유량 제어용 삼방 밸브를 이용한 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
8. 혼합비가 조정된 저온 측 유체 및 고온 측 유체로 이루어지는 온도 제어용 유체가 흐르는 온도 제어용 유로를 가지는 온도 제어 수단과,
   저온 측의 미리 정해진 제1 온도로 조정된 상기 저온 측 유체를 공급하는 제1 공급 수단과,
   고온 측의 미리 정해진 제2 온도로 조정된 상기 고온 측 유체를 공급하는 제2 공급 수단과,
   상기 제1 공급 수단과 상기 제2 공급 수단에 접속되고, 상기 제1 공급 수단으로부터 공급되는 상기 저온 측 유체와 상기 제2 공급 수단으로부터 공급되는 상기 고온 측 유체를 혼합비를 조정하여 상기 온도 제어용 유로에 흐르게 하는 유량 제어 밸브를 구비하고,
   상기 유량 제어 밸브로서 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유량 제어용 삼방 밸브를 이용한 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.