KR20090077686A

KR20090077686A - 3 방향 볼 밸브

Info

Publication number: KR20090077686A
Application number: KR1020080138262A
Authority: KR
Inventors: 야스마사 홈마; 모토히로 후루야
Original assignee: 가부시키가이샤 야마다케
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2028-12-31
Also published as: JP2009168063A; TW200933052A; CN101482189B; KR101094552B1; CN101482189A; JP5153349B2; TWI371541B

Abstract

본 발명의 목적은, 3 방향 볼 밸브에 있어서, 개방도가 낮을 때나 개방도가 높을 때의 Cv값을 감소시키는 일없이 중간 개방도일 때의 Cv값을 개선하는 것이다.

밸브 본체(2)의 밸브실(9)의 내벽과 밸브체(31)의 외주면과 제1 및 제2 시트 링(14, 15)으로 둘러싸인 공간을 밸브 본체(2)의 제3 개구(8)에 연통하는 연통로(39)로 한다. 또한, 밸브체(31)의 외주면에, 밸브체(31)의 제1 및 제2 포트(10, 11)가 중간 개방도로 있을 때에, 제1 및 제2 개구(6, 7)와 연통로(39)를 연통시키는 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47)를 형성한다. 제1 및 제2 포트(10, 11)가 중간 개방도일 때, 제1 및 제2 개구(6, 7)에 유입된 유체(19, 20)의 일부는, 제1 및 제2 포트(10, 11) 및 제3 포트(12)를 경유하여 제3 개구(8)로 유출된다. 한편, 나머지 유체는, 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47)를 통하여 연통로(39)에 유입되어, 제3 개구(8)로 유출된다.

Description

3 방향 볼 밸브{THREE-WAY BALL VALVE}

본 발명은, 빌딩의 공기 조화 설비 등에 이용되는 3 방향 볼 밸브에 관한 것이다.

종래, 3 방향 볼 밸브는, 예컨대 빌딩의 공기 조화 설비에 있어서의 탕수(湯水) 혼합 또는 분류 등에 사용되고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 3 방향 볼 밸브(1)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(2) 내에 회동 가능하게 합체된 볼형의 밸브체(3)와, 이 밸브체(3)를 회동시키는 밸브축(4)을 구비하고 있다.

상기 밸브 본체(2)는, 상기 밸브축(4)이 삽입되는 밸브축용 구멍(5)과, 상기 밸브축(4)의 축선의 연장선과 직교하는 방향에서 대향하는 제1 및 제2 개구(6, 7)와, 상기 밸브축(4)의 축선 방향에서 개구하는 제3의 개구(8)를 지니고, 내부 중앙에 밸브체(3)를 수납하는 밸브실(9)이 형성되어 있다.

상기 밸브체(3)는, 외주면에 개구하는 제1, 제2 및 제3 포트(10, 11, 12) 및 감합부(13)를 구비한다. 제1 및 제2 포트(10, 11)는, 밸브체(3)의 외주면에서 밸브축(4)의 축선의 연장선과 직교하는 방향에서 회전 방향으로 90° 이격되어 형성되 어 있다. 제3 포트(12)는, 상기 밸브축(4)의 축선 방향에 있어서 밸브체(3)의 하면 중앙에 형성되어 있다. 감합부(13)는 밸브체(3)의 상면 중앙에 형성되어, 상기 밸브축(4)의 내측 단부(4a)가 끼워 맞춰져 있다. 또, 14, 15는, 밸브체(3)와 밸브실(9) 사이의 간극을 시일하는 제1 및 제2 시트 링, 16, 17, 18은 제1, 제2 및 제3 개구(6, 7, 8)에 각각 접속된 배관을 도시한다.

이러한 밸브체(3)를 갖춘 3 방향 볼 밸브(1)는, 밸브축(4)에 의해서 밸브체(3)를 90°의 각도 범위 내에서 왕복 회동시킴으로써 밸브체(3)에 의해서 독립된 2개의 유로를 형성할 수 있다. 즉, 밸브체(3)를 회동시켜 도 8에 도시하는 상태로 하면, 제1 포트(10)가 제1 개구(6)에 대하여 완전 개방 상태로 되고, 제2 포트(11)가 제2 개구(7)에 대하여 완전 폐쇄 상태로 전환한다. 이 상태에서, 제1 포트(10)와 제3 포트(12)를 통해 배관(16)과 배관(18)을 접속하는 유로가 형성된다. 한편, 배관(17, 18)은 밸브체(3)에 의해서 차단된다. 따라서, 배관(16) 내의 유체(예컨대, 물)(19)는, 제1 포트(10) 및 제3 포트(12)를 통하여 제3 개구(8)로부터 유출하여 배관(18)으로 흐른다. 다음에, 도 8에 도시하는 상태로부터 밸브체(3)를 화살표 B 방향으로 90° 회동시켜 제1 포트(10)를 제1 개구(6)에 대하여 완전 폐쇄 상태로 하고, 제2 포트(11)를 제2 개구(7)에 대하여 완전 개방 상태로 전환하면, 제2 포트(11)와 제3 포트(12)를 통해 배관(17)과 배관(18)을 접속하는 유로가 형성된다. 한편, 배관(16, 18)은 밸브체(3)에 의해서 차단된다. 따라서, 배관(17) 내의 유체(예컨대, 온수)(20)는, 제2 포트(11) 및 제3 포트(12)를 통하여 제3 개구(8)로부터 유출되어 배관(18)으로 흐른다. 또한, 도 8에 도시하는 상태로부터 밸브체(3)를 화 살표 B 방향으로 90° 이내의 각도 범위 내에서 소요 각도 회동시켜 제1 및 제2 포트(10, 11)를 제1 및 제2 개구(6, 7)에 대하여 중간 개방도로 하면, 제1 및 제2 포트(10, 11)가 제1 및 제2 개구(6, 7)에 대하여 각각 반개방 상태가 되어, 제1, 제2 및 제3 포트(10, 11, 12)를 통해 배관(16, 17)과 배관(18)을 접속하는 유로가 형성된다. 이 때문에, 배관(16, 17) 내의 유체(19, 20)는 제1 및 제2 포트(10, 11)로부터 밸브체(3) 내에 유입되면 혼합되어, 제3 포트(12)를 통해 배관(18)으로 흐른다.

그러나, 이러한 종래의 3 방향 볼 밸브(1)에 있어서는, 밸브체(3)의 회전 각도가 중간 개방도가 되면, 구조상 제1 포트(10)로부터 유입된 유체(19)와, 제2 포트(11)로부터 유입된 유체(20)가 밸브체(3) 내에서 충돌함으로써 제3 포트(12)로부터 유출하는 유체(19, 20)의 유량(Cv값)이 감소하기 때문에, 차압이 커져, 소음이나 배관의 진동 등이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 상기 특허문헌 1에 기재된 발명에 따른 3 방향 볼 밸브는, 밸브체 내의 통로로 돌출하는 돌출부를 밸브축(4)의 축선의 연장선 상에 형성함으로써, 제1 및 제2 포트(10, 11)로부터 유입되는 유체(19, 20)의 충돌을 회피하여, 밸브의 Cv값을 개선하도록 하고 있다.

〔특허문헌 1] 일본 특허 공개 2002-130499호 공보(제2 페이지, 단락 「0001」∼「0005」 도 5, 도 7)

전술한 바와 같이, 밸브체의 내부에 돌출부를 돌출 형성한 3 방향 볼 밸브에 있어서는, 중간 개방도에서의 Cv값을 개선할 수 있다. 그러나, 개방도가 낮을 때 또는 개방도가 높을 때, 즉 제1 포트(10) 또는 제2 포트(11)로부터만 유체(19 또는 20)가 밸브 본체(2) 내로 유입되는 개방도로 있을 때에는, 돌출부가 유체(19 또는 20)의 저해 요인으로 되어, 제3 포트로 유출되는 유체의 유량이 감소하여, 밸브로서의 유량 특성을 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하고 있는 것은, 개방도가 낮을 때나 개방도가 높을 때의 Cv값을 감소시키는 일없이 중간 개방도일 때의 Cv값을 개선할 수 있도록 한 3 방향 볼 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 밸브축이 삽입되는 밸브축용 구멍과, 상기 밸브축의 축선 방향과 직교하는 방향으로 대향하는 제1 및 제2 개구와, 상기 밸브축의 축선 방향으로 개구하는 제3 개구를 갖고, 내부에 밸브실이 형성된 밸브 본체와, 상기 밸브축이 끼워맞춰지는 감합부와, 상기 밸브축의 축선 방향과 직교하는 방향에서 회전 방향으로 90° 이격되어 형성된 제1 및 제2 포트와, 상기 제3 개구에 대응하고 상기 밸브축의 축선 방향으로 형성된 제3 포트를 갖고, 상기 밸브실 내에 제1 및 제2 시트 링을 통해 회동 가능하게 배치된 볼형의 밸브체를 포 함하며, 상기 밸브실의 내벽과 상기 밸브체의 외주면과 상기 제1 및 제2 시트 링의 사이에는 상기 제3 개구에 연통하는 연통로가 형성되고, 상기 밸브체의 외주면에, 상기 제1 및 제2 포트가 중간 개방도로 있을 때에 상기 제1 및 제2 개구로부터 밸브 본체 내로 유입되는 유체의 일부를 상기 연통로를 경유하여 상기 제3 개구로 유도하는 제1 및 제2 바이패스 통로를 각각 형성한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 제1 바이패스 통로의 통로 단면적이, 제1 포트의 개방도가 0%에서 영으로, 0%부터 50%의 범위 내에서는 서서히 증가하고, 개방도가 50%를 넘으면 서서히 감소하여 100%에서 영이 되며, 상기 제2 바이패스 통로의 통로 단면적은, 제2 포트의 개방도가 0%에서 영으로, 0%부터 50%의 범위 내에서는 서서히 증가하고, 개방도가 50%를 넘으면 서서히 감소하여 100%에서 영이 되는 것이다.

본 발명에 있어서는, 밸브가 중간 개방도로 있을 때, 밸브체 내에서는 제1 및 제2 포트로부터 유입된 유체가 상호 충돌하기 때문에, 제3 포트를 지나서 제3 개구로 유출되는 유량이 감소한다. 한편, 밸브체의 외주면에 형성한 제1 및 제2 바이패스 통로에 유입되는 유체는 연통로를 지나서 제3 개구로 유출되기 때문에, 제3 개구를 통과하는 유체의 총유량이 증가하여, 중간 개방도일 때의 밸브의 Cv값이 개선된다.

또한, 제1 바이패스 통로의 통로 단면적은, 제1 포트의 개방도가 O%에서 영으로, 0%부터 50%의 범위 내에서는 서서히 증가하여, 개방도가 50%를 넘으면 서서 히 감소하여, 100%에서 영이 되며, 마찬가지로 제2 바이패스 통로의 통로 단면적은, 제2 포트의 개방도가 0%에서 영으로, 0%부터 50%의 범위 내에서는 서서히 증가하여, 개방도가 50%를 넘으면 서서히 감소하여, 100%에서 영이 되기 때문에, 완전 개방시의 Cv값이 증가하거나 감소하는 일이 없고, 또한 제1 및 제2 포트의 완전 폐쇄 시의 차단성을 양호하게 확보할 수 있다.

이하, 본 발명을 도면에 도시하는 실시형태에 기초하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3 방향 볼 밸브의 일 실시형태를 도시하는 단면도이고, 도 2는 밸브체의 제1 및 제2 포트측에서 본 외관 사시도이고, 도 3은 밸브체의 제1 및 제2 바이패스 통로측에서 본 외관 사시도이고, 도 4는 밸브체를 도시한 도면으로서, (a)는 밸브체의 중심을 통하는 수평 단면도이고, (b)는 (a)의 A-A선을 따른 단면도이며, (c)는 (a)의 B-B선을 따른 단면도이고, 도 5는 도 1의 V-V선을 따른 단면도로서, (a)는 제1 포트의 밸브 개방도가 l00%인 상태를 도시하는 단면도이고, (b)는 제1 포트의 밸브 개방도가 50%인 상태를 도시하는 단면도이며, (c)는 제1 포트의 밸브 개방도가 0%인 상태를 도시하는 단면도이다.

이들 도면에 있어서, 전체를 부호 30으로 나타내는 3 방향 볼 밸브는, 도 8에 도시한 종래의 3 방향 볼 밸브(1)와, 밸브체(31)의 구조면에서 약간 다를 뿐이고, 그 밖의 구조는 동일이다. 즉, 3 방향 볼 밸브(30)는, 십자형의 밸브 본체(2)와, 이 밸브 본체(2)의 내부 중앙에 수평 방향(화살표 A, B 방향)으로 회동 가능하게 수납된 밸브체(31)와, 이 밸브체(31)를 화살표 A, B 방향으로 대략 90°의 각도 범위 내에서 왕복 회동시키는 밸브축(4)등으로 구성되어 있다. 또, 도 8과 동일 구성부품, 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여, 그 설명을 적절하게 생략한다.

상기 밸브 본체(2)는, 통상 주물제의 밸브 케이스(34)와 관체(35)의 2개의 부재에 의해 형성되어 있다. 밸브 케이스(34)는, 상하 및 좌우의 4 방향으로 개방되는 대략 횡방향 T 자형(또는 십자 모양)으로 형성됨으로써, 4개의 구멍, 즉 상측에 개구하여 상기 밸브축(4)이 회동 가능하게 관통하는 밸브축용 구멍(5)과, 상기 밸브축(4)의 축선과 직교하는 방향으로 개구하여 상호 대향하는 제1 개구(6) 및 접속 구멍(38)과, 아래쪽으로 개구하는 제3 개구(8)를 구비하고 있다. 밸브 케이스(34)의 내부 중앙, 즉 밸브축용 구멍(5)의 바로 아래 부분은, 상기 밸브체(31)를 회동 가능하게 수납하는 밸브실(9)을 형성하고 있다.

상기관체35는 직관으로 이루어지고, 상류측 개구 단부가 상기 밸브 케이스(34)의 접속 구멍(38)에 시일 부재(41)를 통해 나사 결합되고, 하류측 개구 단부가 제2 개구(7)를 형성하고 있다. 이 때문에, 밸브 케이스(34)의 제1 개구(6)와 관체(35)의 제2 개구(7)는, 밸브축(4)의 축선 방향과 직교하는 방향으로 대향하고 있다. 밸브 본체(2) 내에 밸브체(31)를 합체할 때에는, 관체(35)를 밸브 케이스(34)로부터 분리한 상태로 밸브체(31)를 제1 및 제2 시트 링(14, 15)과 함께 합체한다. 그리고, 관체(35)를 밸브 케이스(34)의 접속구(38)에 나사 체결함으로써, 제1 및 제2 시트 링(14, 15)을 밸브체(31)의 외주면에 압박하고, 이에 따라 밸브체(31)를 회동 가능하게 지지하고, 밸브실(9)과 밸브체(31) 사이의 간극을 시일한다. 밸브실(9)의 내벽과, 밸브체(31)의 외주면과 제1 및 제2 시트 링(14, 15)의 사이에 형 성된 좁은 간극은, 상기 제3 개구(8)에 연통하는 연통로(39)를 형성하고 있다.

상기 밸브축(4)은, 밸브 본체(2)의 밸브축용 구멍(5)에 시일 부재(40)를 통해 회동 가능하게 삽입되어, 내측 단부에 돌출 설치된 감합부(4a)가 상기 밸브체(31)의 감합부(13)에 삽입 고정되어 있다. 밸브축(4)의 외측 단부는 전동 액츄에이터(도시하지 않음)에 연결되거나, 또는 핸들이 부착되어 수동 조작되도록 구성되어 있다.

상기 밸브체(31)는, 중공의 볼 형상(구 형상)으로 형성되고, 제1, 제2 및 제3 포트(10, 11, 12)와, 상기 감합부(13)를 갖고 있다. 제1 및 제2 포트(10, 11)는, 밸브축(4)의 축선과 직교하고 밸브체(31)의 회전 중심(O)을 포함하는 면내에서 밸브체(31)의 회전 방향으로 90° 이격되어 형성되어 있다. 제1 및 제2 포트(10, 11)는, 밸브체(31) 내에 형성한 L 자형의 통로(43)에 의해서 연통되어 있다. 제3 포트(12)는, 밸브축(4)의 축선 방향에서 밸브체(31)의 하면 중앙에 형성되고, 밸브체(31) 내에서 상기 통로(43)에 통로(44)를 통해 연통되어 있다. 밸브체(31)의 상면 중앙에는, 상기 밸브축(4)의 감합부(4a)가 끼워 맞춰지는 상기 감합 오목부(13)가 형성되어 있다.

또한, 밸브체(31)의 외주면에는, 제1 포트(10)가 중간 개방도로 있을 때[도 5의 (b)]에 상기 제1 개구(6)로부터 밸브 본체(2) 내로 유입되는 유체(19)의 일부를 상기 연통로(39)를 경유하여 상기 제3 개구(8)에 유도하는 제1 바이패스 통로(46)가 형성되어 있다. 이 제1 바이패스 통로(46)는, 도 3∼도 5에 도시한 바와 같이, 제1 포트(10)의 측방에서 제2 포트(11)와는 반대측으로 90° 회전한 위치에 형성되어 있다. 또한, 이 제1 바이패스 통로(46)는, 밸브체(31)의 외주면에서 밸브축(4)의 축선과 직교하며 회전 중심(O)을 포함하는 수평면을 사이에 두고 그 상하로 대향하도록 형성된 2개의 반원형의 오목부(46a, 46b)로 구성되어 있다. 이들 오목부(46a, 46b)는, 밸브체(31)의 외주면의 일부를 수직으로 절단 제거함으로써 형성되며, 평면에서 보아 호형의 잔여부(46c)에 의해 구획되어 있다.

이러한 제1 바이패스 통로(46)는, 2개의 오목부(46a, 46b)가 반원형으로 형성되어 있기 때문에, 제1 포트(10)의 개방도가 0%부터 50%인 범위 내에서는 서서히 증가하고, 50%부터 100%인 범위 내에서는 서서히 감소하는 통로 단면적을 갖는다. 또한, 제1 바이패스 통로(46)는, 밸브[제1 및 제2 포트(10,11)]의 차단성을 확보하기 위해서 제1 및 제2 시트 링(14, 15)의 내경보다 작게 형성됨으로써, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 포트(10)의 완전 개방시에는, 제1 및 제2 시트 링(14, 15) 사이에 위치하여 제1 및 제2 개구(6, 7)와 연통로(39)와의 연통을 차단하고, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 제1 포트(10)의 완전 폐쇄시에는, 제1 시트 링(14) 내에 위치하여 제1 개구(6)와 연통로(39)와의 연통을 차단한다.

한편, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 제1 포트(10)가 중간 개방도로 있을 때에는, 제1 바이패스 통로(46)가 이동하여 제1 시트 링(14)과 포개어져, 제1 개구(6)와 연통로(39)가 제1 바이패스 통로(46)를 통해 연통된다. 이 때문에, 제1 개구(6)로부터 밸브 본체(2) 내에 유입된 유체(19)는, 그 일부가 제1 포트(10)로부터 밸브체(31) 내로 유입하고 제3 포트(12)로부터 제3 개구(8)로 유출되며, 나머지가 제1 바이패스 통로(46) 및 연통로(39)를 경유하여 제3 포트(8)로부터 유출된다.

또한, 밸브체(31)의 외주면에는, 상기 제2 포트(11)가 중간 개방도로 있을 때[(도 5의 (b)]에 제2 개구(7)로부터 밸브 본체(2) 내로 유입되는 유체(20)의 일부를 상기 연통로(39)를 경유하여 상기 제3 개구(8)로 유도하는 제2 바이패스 통로(47)가 형성되어 있다. 이 제2 바이패스 통로(47)는, 도 3∼도 5에 도시한 바와 같이 제2 포트(11)의 측방에서 제1 포트(10)와는 반대측으로 90° 회전한 위치에 형성되어 있다. 또한, 이 제2 바이패스 통로(47)는, 제1 바이패스 통로(46)와 동일 형상으로 형성됨으로써, 밸브체(31)의 외주면에서 밸브축(4)의 축선과 직교하고 회전 중심(O)을 포함하는 수평면을 사이에 두고 그 상하로 대향하도록 형성된 2개의 반원형의 오목부(47a, 47b)로 구성되어 있다. 이들 오목부(47a, 47b)는, 밸브체(31)의 외주면의 일부를 수직으로 절단 제거함으로써 형성되고, 평면에서 보아 호형의 잔여부(47c)에 의해서 구획되어 있다.

이러한 제2 바이패스 통로(47)는, 2개의 오목부(47a, 47b)가 반원형으로 형성되어 있기 때문에, 제2 포트(11)의 개방도가 0%부터 50%인 범위 내에서는 서서히 증가하고, 50%부터 100%인 범위 내에서는 서서히 감소하는 통로 단면적을 갖는다. 또한, 제2 바이패스 통로(47)는, 밸브의 차단성을 확보하기 위해서 제1 및 제2 시트 링(14, 15)의 내경보다 작게 형성됨으로써, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 제2 포트(11)가 완전 폐쇄된 상태에서는, 제2 시트 링(15) 내에 위치하여 제2 개구(7)와 연통로(39)의 연통을 차단하며, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 제2 포트(11)가 완전 개방 상태로 있는 때에는, 제1 및 제2 시트 링(14, 15) 사이에 위치하여 제1 및 제2 개구(6, 7)와 연통로(39)의 연통을 차단한다.

한편, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 포트(11)가 중간 개방도로 있을 때에는, 제2 바이패스 통로(47)가 이동하여 제2 시트 링(15)과 포개어져, 제2 개구(7)와 연통로(39)가 제2 바이패스 통로(47)를 통해 연통한다. 이 때문에, 제2 개구(7)로부터 밸브 본체(2) 내로 유입된 유체(20)는, 그 일부가 제2 포트(11)로부터 밸브체(31) 내로 유입되고 제3 포트(12)로부터 제3 개구(8)로 유출되고, 나머지가 제2 바이패스 통로(47) 및 연통로(39)를 경유하여 제3 개구(8)로 유출한다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는, 밸브체(31)의 외주면에 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47)를 형성하고 있기 때문에, 도 5의 (b)에 도시하는 제1 및 제2 포트(10, 11)가 중간 개방도로 있을 때의 밸브의 Cv값을 개선할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 포트(10, 11)가 중간 개방도로 있을 때, 제1 및 제2 개구(6, 7)로부터 유입된 유체(19, 20)는, 제1 및 제2 포트(10, 11)로부터 밸브체(31) 내로 유입되면, 밸브체(31) 내에서 상호 충돌하기 때문에, 제3 포트(12)를 지나서 제3 개구(8)로 유출되는 유량은 감소한다. 한편, 유체(19, 20)의 일부는, 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47)에 유입되면, 연통로(39)를 지나서 제3 개구(8)로 유출되기 때문에, 제3 개구(8)를 통과하는 유체(19, 20)의 총유량이 증가하여, 중간 개방도로 있을 때의 밸브의 Cv값을 증대시킨다.

또한, 제1 포트(10)의 완전 폐쇄 상태에서는, 제1 바이패스 통로(46)가 제1 시트 링(14) 내에 위치하여, 제1 개구(6)와 연통로(39)를 완전히 차단하고 있기 때문에, 유체(19)가 제1 포트(10)를 통하여 제3 개구(8)로부터 누설되는 일이 없고, 제1 포트(10)의 양호한 차단성을 확보할 수 있다.

또한, 제2 포트(11)의 완전 폐쇄 상태에서도, 마찬가지로 제2 바이패스 통로(47)가 제2 시트 링(15) 내에 위치하여, 제2 개구(7)와 연통로(39)를 완전히 차단하고 있기 때문에, 유체(20)가 제2 포트(11)를 통하여 제3 개구(8)로부터 누설되는 일이 없고, 제2 포트(11)의 차단성을 확보할 수 있다.

도 6은 3 방향 볼 밸브의 Cv 특성도이다.

도 6에 있어서, 횡축은 제1 포트(10)의 밸브 개방도(0%∼100%), 종축은 Cv값, 실선 50은 도 8에 도시한 종래의 3 방향 볼 밸브(1)의 Cv 특성, 실선 51은 본 발명에 따른 3 방향 볼 밸브(30)의 Cv 특성을 도시한다. 이 도면으로부터 분명한 바와 같이, 종래의 3 방향 볼 밸브(1)에서는 중간 개방도로 있을 때의 Cv값이 완전 개방 시의 Cv값에 대하여 40% 정도 감소하고 있지만, 본 발명에 따른 3 방향 볼 밸브(30)에서는 Cv값의 감소를 20% 정도로 억제할 수 있었다. 이것은, 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47)의 부가에 의해 중간 개방도로 있을 때의 총 연통 면적을 증대시킨 것에 따른 결과이다.

또한, 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47)는, 제1 및 제2 포트(10, 11)의 밸브 개방도가 O% 및 100%인 때에 통로 단면적이 영이 되도록 형성되어 있기 때문에, 완전 개방시에는 제1 및 제2 포트(10, 11)의 Cv값을 종래의 3 방향 볼 밸브(1)와 동등하게 할 수 있고, 완전 폐쇄시에는 제1 및 제2 포트(10, 11)로부터 유체가 누설되지 않아 양호한 차단성을 확보할 수 있다.

도 7의 (a) 및 (b)는 각각 밸브체의 다른 실시형태를 도시하는 단면도이다.

도 7의 (a)는, 밸브체(31)의 외주면에 형성되는 제1 바이패스 통로(51)[제2 바이패스 통로도 동일함)를 깊이가 일정한 원형의 오목부로 구성한 예를 도시한다. 도 7의 (b)는, 밸브체(31)의 외주면에 형성되는 제1 바이패스 통로(52)(제2 바이패스 통로도 동일함)를 오목 구면형(또는 원추형)의 오목부로 구성한 예를 도시한다. 이러한 바이패스 통로(51, 52)에 있어서도 상기 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다는 것은 명확하다.

또한, 상기 실시형태는 모두 제1 및 제2 바이패스 통로(46, 47, 51, 52)의 통로 단면적이 밸브 개방도 0∼50%의 범위 내에서는 곡선적으로 증가하고, 50∼100%의 범위 내에서는 동일하게 곡선적으로 감소하는 형상을 예로 하여 나타내고 있지만, 본 발명은 이로 한정되는 것이 아니며, 직선적으로 증가하거나 감소하는 형상만으로도 좋다.

도 1은 본 발명에 따른 3 방향 볼 밸브의 일 실시형태를 도시하는 단면도이다.

도 2는 밸브체의 제1 및 제2 포트측에서 본 외관 사시도이다.

도 3은 밸브체의 제1 및 제2 바이패스 통로측에서 본 외관 사시도이다.

도 4의 (a)는 밸브체의 중심을 통하는 수평 단면도이고, (b)는 (a)의 A-A선을 따른 단면도이며, (c)는 (a)의 B-B선을 따른 단면도이다.

도 5는 도 1의 V-V선을 따른 단면도로서, (a)는 제1 포트의 밸브 개방도가 100%인 상태를 도시하는 단면도이고, (b)는 제1 포트의 밸브 개방도가 50%인 상태를 도시하는 단면도이며, (c)는 제1 포트의 밸브 개방도가 O%인 상태를 도시하는 단면도이다.

도 6은 3 방향 볼 밸브의 Cv 특성도이다.

도 8은 3 방향 볼 밸브의 종래예를 도시하는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 3 방향 볼 밸브

2 : 밸브 본체

3 : 밸브체

4 : 밸브축

5 : 밸브축용 구멍

6 : 제1 개구

7 : 제2 개구

8 : 제3 개구

9 : 밸브실

10 : 제1 포트

11 : 제2 포트

12 : 제3 포트

14 : 제1 시트 링

15 : 제2 시트 링

31 : 밸브체

19, 20 : 유체

46 : 제1 바이패스 통로

47 : 제2 바이패스 통로

51, 52 : 바이패스 통로.

Claims

밸브축이 삽입되는 밸브축용 구멍과, 상기 밸브축의 축선 방향과 직교하는 방향에서 대향하는 제1 및 제2 개구와, 상기 밸브축의 축선 방향으로 개구되는 제3 개구를 구비하고, 내부에 밸브실이 형성된 밸브체와,

상기 밸브축이 끼워 맞춰지는 감합부와, 상기 밸브축의 축선 방향과 직교하는 방향에서 회전 방향으로 90° 이격되어 형성된 제1 및 제2 포트와, 상기 제3 개구에 대응하여 상기 밸브축의 축선 방향으로 형성된 제3 포트를 구비하고, 상기 밸브실 내에 제1 및 제2 시트 링을 통해 회동 가능하게 배치된 볼형의 밸브체

를 포함하며,

상기 밸브실의 내벽과 상기 밸브체의 외주면과 상기 제1 및 제2 시트 링의 사이에는 상기 제3 개구에 연통하는 연통로가 형성되고,

상기 밸브체의 외주면에, 상기 제1 및 제2 포트가 중간 개방도로 있을 때에 상기 제1 및 제2 개구로부터 밸브 본체 내로 유입되는 유체의 일부를 상기 연통로를 경유하여 상기 제3 개구로 유도하는 제1 및 제2 바이패스 통로를 각각 형성한 것을 특징으로 하는 3 방향 볼 밸브.
제1항에 있어서, 상기 제1 바이패스 통로의 통로 단면적은, 제1 포트의 개방도가 O%에서 영이고, 0%부터 50%인 범위 내에서는 서서히 증가하고, 개방도가 50%를 넘으면 서서히 감소하여 100%에서 영으로 되고,

상기 제2 바이패스 통로의 통로 단면적은, 제2 포트의 개방도가 0%에서 영이고, 0%부터 50%인 범위 내에서는 서서히 증가하고, 개방도가 50%를 넘으면 서서히 감소하여 100%에서 영이 되는 것을 특징으로 하는 3 방향 볼 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 바이패스 통로 중 어느 한쪽은, 밸브체의 외주면에 대향하여 배치된 한 쌍의 오목부로 이루어지고, 이들 오목부 사이에는 표면이 밸브 본체의 외주면과 동일한 곡률로 이루어지는 평면에서 보아 호형의 잔여부가 마련되는 것을 특징으로 하는 3 방향 볼 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 바이패스 통로 중 어느 한쪽은 깊이가 일정한 오목부인 것을 특징으로 하는 3 방향 볼 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 바이패스 통로 중 어느 한쪽은 오목 구면형의 오목부인 것을 특징으로 하는 3 방향 볼 밸브.