KR20140110030A

KR20140110030A - 제어 밸브

Info

Publication number: KR20140110030A
Application number: KR1020147021426A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 나카무라; 기요카즈 나가타
Original assignee: 카야바 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-09-16
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: US20150013787A1; WO2013136914A1; CN104137015B; EP2801881A1; EP2801881A4; JP5840987B2; KR101671085B1; JP2013196053A; CA2865724C; US9709184B2; CA2865724A1; CN104137015A

Abstract

통과하는 유체의 압력을 제어하는 제어 밸브이며, 유체를 통과시키는 시트부(22)를 갖는 밸브 시트(20)와, 밸브 시트(20)에 삽입되어 시트부(22)와의 사이에서 유체의 압력을 조정하는 포핏 밸브(60)와, 밸브 시트(20)에 설치되어 포핏 밸브(60)에 의해 압력이 조정된 유체를 정류하는 유체 정류부를 구비한다.

Description

제어 밸브 {CONTROL VALVE}

본 발명은 가스 공급원으로부터 가스 공급처에 유도되는 가스의 압력을 제어하는 제어 밸브에 관한 것이다.

예를 들어 연료 전지 시스템에는 연료 탱크로부터 유도되는 고압(1차압)의 연료 가스를 소정의 저압(2차압)으로 제어하여 연료 전지에 공급하는 제어 밸브가 사용되고 있다.

연료 전지 시스템 등에서의 고압, 대유량의 가스가 흐르는 회로에 설치되는 제어 밸브로서 JP1998-169792A에 개시된 것은, 복수의 플레이트와 탄성체 스페이서를 교대로 적층하여 플레이트간에 슬릿을 형성한 밸브를 구비하고 있다.

또한, JP2010-026825A에는 포핏형 감압 밸브가 개시되어 있다. 이 포핏형 감압 밸브는, 가스를 통과시키는 시트부와, 이 시트부에 대치하는 포핏 밸브를 구비하며, 양자간에 포핏 교축 유로를 구획 형성하고 있다.

고압, 대유량의 가스가 흐르는 회로에 설치되는 이러한 종류의 제어 밸브에 있어서는, 고압의 가스의 흐름을 좁히는 부위의 하류측에 소용돌이류가 발생하여, 가스류로부터 고주파의 소음이 발생한다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 제어 밸브의 소음을 저감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 통과하는 유체의 압력을 제어하는 제어 밸브이며, 유체를 통과시키는 시트부를 갖는 밸브 시트와, 밸브 시트에 삽입되어 시트부와의 사이에서 유체의 압력을 조정하는 포핏 밸브와, 밸브 시트에 설치되어 포핏 밸브에 의해 압력이 조정된 유체를 정류하는 유체 정류부를 구비하는 제어 밸브가 제공된다.

본 발명의 실시 형태 및 이점에 대하여, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시하는 제어 밸브의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대한 종단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따르는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하는 제어 밸브의 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1에 도시하는 제어 밸브(1)는 연료 전지 시스템에 사용된다. 제어 밸브(1)는 연료 탱크(이하, 가스 공급원이라고 함)로부터 유도되는 예를 들어 30 내지 70MPa의 연료 가스(이하, 가스라고 함)를 수MPa의 소정값으로 제어하여 연료 전지(이하, 가스 공급처라고 함)에 공급하는 것이다. 또한, 제어 밸브(1)는 연료 가스로서 수소 가스를 유도하는 것이지만, 이것에 한정되지 않으며, 다른 기체 또는 액체를 유도하는 다른 장치, 설비 등에서의 고압, 대유량의 유체가 흐르는 회로에 설치하여도 된다.

제어 밸브(1)는, 가스를 통과시키는 시트부(22)를 갖는 밸브 시트(20)와, 이 시트부(22)와의 사이에서 가스의 흐름을 좁히는 포핏 밸브(60)와, 밸브 시트(20)보다도 하류측의 가스 압력에 의해 포핏 밸브(60)를 구동하는 피스톤(40)을 구비한다. 그리고, 제어 밸브(1)는 피스톤(40)의 배면에 설치되어, 포핏 밸브(60)를 개방 밸브 방향으로 가압하는 스프링(11)과, 이 스프링(11)의 가압력에 대항하여 포핏 밸브(60)를 폐쇄 밸브 방향으로 가압하는 스프링(12)을 구비한다.

제어 밸브(1)의 작동시에는, 가스 공급원으로부터 유도되는 가스 압력에 따라 피스톤(40)과 포핏 밸브(60)가 도 1의 좌우 방향으로 이동하여 포핏 밸브(60)가 시트부(22)와의 사이에서 가스의 흐름을 좁힌다. 이에 의해, 가스 공급처로 유도되는 가스 압력이 설정값으로 조정된다.

제어 밸브(1)는, 그 케이싱으로서 밸브 하우징(70)과 피스톤 하우징(80)을 구비한다. 밸브 하우징(70)에는 밸브 시트(20)와 포핏 밸브(60)와 스프링(12)이 수용된다.

제어 밸브(1)는, 밸브 하우징(70)에 개구되는 1차 포트(71)와, 포핏 밸브(60)가 개재 장착되는 포핏 통로(30)와, 피스톤(40)에 의해 구획 형성되는 제어압실(45)과, 밸브 하우징(70)에 개구되는 2차 포트(77)를 구비한다.

가스 공급원으로부터 공급되는 가스는, 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 1차 포트(71)에 유입하여 통과 구멍(72)을 통하여 포핏 통로(30)로 유입된다. 포핏 통로(30)를 통과하는 가스는, 시트부(22)와 포핏 밸브(60)의 사이에서 좁혀짐으로써 그 유량(압력)이 조정된다. 포핏 통로(30)를 통과하여 강하하는 가스 압력이 제어압실(45)로 유도되고, 이 가스 압력이 소정값이 되도록 피스톤(40)이 포핏 밸브(60)를 구동한다. 제어압실(45)을 통과한 가스는 통과 구멍(76), 2차 포트(77)를 통과하여 가스 공급처로 유도된다.

포핏 통로(30)는, 1차 포트(71)에 연통하는 포핏 상류로(31)와, 시트부(22)와 포핏 밸브(60)의 사이에 구획 형성되는 포핏 교축 유로(32)와, 포핏 교축 유로(32)의 하류측에 구획 형성되는 포핏 하류로(33)와, 포핏 하류로(33)와 제어압실(45)을 연통시키는 연통로(34)를 구비한다.

포핏 밸브(60)는 시트부(22)에 대치하는 포핏 밸브체(61)를 갖는다. 한편, 밸브 시트(20)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 포핏 통로(30)를 구획 형성하는 부위로서, 하류측을 향하여 직경 축소된 원뿔대 형상(선형 테이퍼 형상)의 시트부(22)와, 원통 형상의 연통로(23)와, 하류측을 향하여 직경 확장된 원뿔대 형상(선형 테이퍼 형상)의 출구부(24)를 갖는다.

시트부(22)와 포핏 밸브체(61)의 사이에 환상의 포핏 교축 유로(32)가 구획 형성된다. 포핏 밸브(60)가 도 1 및 도 2에서 좌측 방향으로 이동하여 시트부(22)로부터 이격됨으로써, 포핏 교축 유로(32)의 유로 단면적이 확대된다.

시트부(22)의 내주면과 포핏 밸브체(61)의 외주면은, 각각 중심선(O)에 대하여 동심 상으로 연장되는 원뿔대 형상(선형 테이퍼 형상)으로 형성된다. 시트부(22) 및 포핏 밸브체(61)의 중심선(O)을 포함하는 종단면에 있어서, 시트부(22)의 내주면이 따르는 도시하지 않은 2개의 가상선(직선)간의 각도는, 포핏 밸브체(61)의 외주면이 따르는 2개의 가상선(직선)간의 각도보다도 소정의 각도차만큼 작게 형성된다. 이에 의해, 폐쇄 밸브시에 포핏 밸브체(61)가 시트부(22)의 기단부에 형성되는 시트 에지부(27)에 착석하여 밀봉성이 확보된다.

포핏 밸브(60)는 포핏 밸브체(61)의 선단으로부터 연장되어 피스톤(40)에 연결되는 로드(62)를 갖는다. 포핏 밸브(60)는 로드(62)를 통하여 피스톤(40)에 연결되어 있으며, 피스톤(40)과 일체로 이동한다.

밸브 하우징(70)에는, 포핏 상류로(31)를 구획 형성하는 통로 구멍(73)과, 그 단부면(75)에 개구되는 나사 구멍(74)이 중심선(O)에 대하여 동심 상에 형성된다.

밸브 시트(20)는, 통로 구멍(73)에 끼워 맞추어지는 원통 형상의 가이드 실린더부(25)와, 나사 구멍(74)의 저부에 착석하는 원반 형상의 구획부(21)를 가지며, 밸브 하우징(70)에 설치된다.

포핏 밸브(60)는, 포핏 밸브체(61)의 기단부측에 직경 방향으로 돌출되는 환상의 가이드부(63)를 갖는다. 이 가이드부(63)는 밸브 시트(20)의 가이드 실린더부(25)에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다. 포핏 밸브(60)는 가이드부(63)를 개재하여 밸브 시트(20)의 중심선(O)에 대하여 동심 상에 지지된다. 원뿔대 형상의 포핏 교축 유로(32)는 그 주위 방향에 대하여 균등한 간극(유로폭)을 갖는다.

원통 형상의 가이드 실린더부(25)에는 절결부(26)가 형성된다. 이 절결부(26)에 의해 가이드부(63)의 상류측과 하류측이 연통된다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 가이드부(63)에 통과 구멍을 형성하여 그 상류측과 하류측이 연통되는 구성으로 하여도 된다.

포핏 밸브(60)는, 가이드부(63)로부터 축방향으로 돌출된 가이드 핀부(64)를 갖는다. 한편, 밸브 하우징(70)에는 가이드 핀부(64)가 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 가이드 구멍(78)이 형성된다. 포핏 밸브(60)는, 가이드 핀부(64)가 가이드 구멍(78)에 미끄럼 이동 가능하게 삽입됨으로써, 밸브 시트(20)의 중심선(O)에 대하여 동심 상에 지지된다.

포핏 통로(30)를 흐르는 가스는 포핏 밸브체(61)에 의해 압력이 조정된다. 포핏 통로(30)에서는 유속이 높여짐에 따라 소용돌이류가 발생한다.

이에 대처하기 위하여, 밸브 시트(20)의 피스톤(40)측에는, 포핏 밸브체(61)에 의해 압력이 조정된 유체를 정류하는 유체 정류부(50)가 설치된다.

유체 정류부(50)는 밸브 시트(20)의 단부에 설치되어, 시트부(22)와 유체 정류부(50)가 포핏 밸브(60)의 축방향으로 배열되도록 배치된다.

유체 정류부(50)는 밸브 하우징(70)의 나사 구멍(74)에 나사 결합하여 설치된다. 유체 정류부(50)의 외주면(53)에는 나사 구멍(74)에 나사 결합하는 수나사가 형성되어 있다. 유체 정류부(50)와 밸브 하우징(70)의 사이에 밸브 시트(20)가 끼움 지지된다.

유체 정류부(50)의 내주에는 암나사(51)가 형성되며, 이 암나사(51)에 플러그(90)가 나사 결합하여 부착된다.

플러그(90)는, 유체 정류부(50)의 암나사(51)에 나사 결합하는 원통부(91)와, 유체 정류부(50)의 단부면(56)에 접촉하는 플랜지부(95)를 갖는다.

본 발명에서는 유체 정류부(50)와 밸브 시트(20)는 별체로 형성되어 있지만, 유체 정류부(50)를 밸브 시트(20)에 일체로 형성하는 구성으로 하여도 된다.

포핏 밸브(60)의 로드(62)는, 포핏 밸브체(61)의 선단에 접속하는 소직경 로드부(65)와, 이 소직경 로드부(65)로부터 직경 확장하여 형성되어 피스톤(40)에 접속하는 대직경 로드부(66)를 갖는다. 대직경 로드부(66)는 플러그(90)의 내주면(92)에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다.

유체 정류부(50)와 포핏 밸브(60)의 사이에 포핏 하류로(33)가 설치된다. 소직경 로드부(65)와 플러그(90)의 내주면(92)의 사이에는 환상의 간극(13)이 구획 형성된다. 플러그(90)의 외주면(93)과 유체 정류부(50)의 내주면(52)의 사이에는 환상의 간극(14)이 구획 형성된다. 플러그(90)에는 간극(13)과 간극(14)을 연통하는 복수의 통과 구멍(96)이 형성되고, 이것들에 의해 포핏 하류로(33)가 구성된다.

유체 정류부(50)의 통 형상 단부는, 포핏 교축 유로(32)를 통과한 가스를 연통로(34)에 도입하는 포핏 하류로 벽부(59)를 구성하고 있다. 포핏 하류로 벽부(59)는 포핏 하류로(33)를 구획 형성하고, 포핏 하류로 벽부(59)에는 연통로(34)가 개구되어 있다.

연통로(34)는 포핏 하류로(33)로부터 포핏 밸브(60)의 직경 방향(중심선(S) 방향)으로 연장되어 있다.

연통로(34)는, 유체 정류부(50)의 단부면(56)에 프레스 가공 또는 절삭 가공이 실시됨으로써 형성되는 홈(57)에 의해 정류로를 구성한다. 홈(57)의 깊이는 임의(예를 들어 0.1 내지 0.2mm)로 설정된다. 요구되는 특성에 따라 홈(57)의 형상, 깊이를 바꾸면 되므로, 제어 밸브(1)의 가스압의 설정을 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 홈(57)은 플러그(90)의 단부면(97)에 형성하여도 된다.

도 3은 도 2의 III-III선을 따르는 유체 정류부(50)의 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 유체 정류부(50)에는 3개의 홈(57)이 형성된다. 또한, 홈(57)의 개수는 3개에 한정되지 않고, 요구되는 성능에 따라 임의로 설정된다.

홈(57)의 각각은 홈(57)의 중심선(S)이 중심선(O)을 중심으로 하는 반경 방향으로 연장되도록 방사상으로 형성된다. 홈(57)의 각각은 주위 방향으로 균등한 간격을 갖고 형성된다.

홈(57)의 횡단면은 부채형으로 형성된다. 홈(57)의 중심선(S)에 직교하는 개구폭은, 중심선(O)을 중심으로 하는 외경 방향을 향하여 점차 크게 형성된다. 이에 의해, 연통로(34)의 유로 단면적은, 연통로(34)의 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 점차 커지도록 구성된다.

유체 정류부(50)는 단면 육각형의 내주면(52)과 단면 원형의 외주면(53)을 갖는다. 홈(57)에서는 그 일단부가 내주면(52)에 개구되고, 그 타단부가 외주면(53)에 개구된다. 이에 의해, 연통로(34)의 일단부가 포핏 하류로(33)에 면하고, 그 타단부가 제어압실(45)에 면한다.

유체 정류부(50)의 내주면(52)에 개구되는 홈(57)의 단면적은, 연통로(34)의 최소 유로 단면적이 된다. 이 연통로(34)의 최소 유로 단면적은, 포핏 교축 유로(32)의 최대 유로 단면적보다도 커지도록 설정된다. 이에 의해, 포핏 통로(30)를 통과하는 가스의 흐름에 대하여, 포핏 교축 유로(32)가 부여하는 저항(압력 손실)이 연통로(34)가 부여하는 저항보다도 커진다. 이로 인해, 포핏 교축 유로(32)의 유로 단면적을 바꿈으로써, 제어압실(45)로 유도되는 가스의 압력을 응답성 좋게 제어할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제어압실(45)은 유체 정류부(50)와 플러그(90)의 주위에 환상의 공간으로서 구획 형성된다. 피스톤(40)에는 제어압실(45)을 구획 형성하는 오목부(42)가 형성된다. 이 오목부(42)의 내측에 유체 정류부(50)와 플러그(90)가 배치된다. 이에 의해, 제어압실(45)의 용적을 충분히 확보하는 것과, 제어 밸브(1)의 소형화를 도모하는 것이 양립된다.

통 형상의 피스톤 하우징(80)은 밸브 하우징(70)의 일단부에 체결된다. 피스톤(40)은 O링(41)을 통하여 피스톤 하우징(80)에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다.

피스톤 하우징(80)의 일단부에 캡(85)이 체결된다. 피스톤(40)과 캡(85)의 사이에 코일 형상의 스프링(11)이 압축되어 개재 장착된다.

피스톤(40)과 캡(85)의 사이에 배압실(46)이 구획 형성된다. 이 배압실(46)에는 포핏 밸브(60)를 개방 밸브 방향으로 가압하는 스프링(11)이 수용됨과 함께, 파일럿압으로서 대기압이 외부로부터 통과 구멍(도시하지 않음)을 통하여 유도된다.

이하, 제어 밸브(1)의 작동에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이, 가스 공급원으로부터 1차 포트(71)에 공급되는 가스는, 포핏 통로(30)에 있어서, 포핏 상류로(31), 포핏 교축 유로(32), 포핏 하류로(33), 연통로(34)를 순서대로 통과하여 제어압실(45)로 유도된다. 그리고, 제어압실(45)로부터 통과 구멍(76), 2차 포트(77)를 통과하여 가스 공급처로 유도된다.

도 1 및 도 2에 있어서, 1차 포트(71)로부터의 가스는, 포핏 밸브(60)를 따라 우측 방향으로 흐르고, 계속해서 연통로(34) 및 제어압실(45)을 되돌아와 통과 구멍(76)을 통하여 좌측 방향으로 흐른다. 이에 의해, 1차 포트(71)와 2차 포트(77)를 함께 밸브 하우징(70)의 일단부에 배치하는 것이 가능하게 되어, 제어 밸브(1)의 대형화를 피할 수 있다.

포핏 밸브(60)에는, 스프링(11 및 12)의 스프링력차에 의한 가압력이 개방 밸브 방향으로 작용함과 함께, 제어압실(45)과 배압실(46)의 압력차에 의한 가압력이 폐쇄 밸브 방향으로 작용한다. 포핏 밸브(60)는, 이들 가압력의 균형이 잡히는 위치로 이동하여 포핏 교축 유로(32)의 유로 단면적이 증감한다. 이에 의해, 포핏 교축 유로(32)를 통과하는 가스류에 부여되는 저항이 바뀌어, 제어압실(45) 및 2차 포트(77)의 압력이 설정값으로 유지된다.

제어압실(45)의 압력이 설정값보다도 저하하면, 포핏 밸브(60)가 도 1에 있어서 좌측 방향으로 이동한다. 이에 의해, 포핏 교축 유로(32)의 유로 단면적이 확대되어, 제어압실(45)의 압력이 상승하여 설정값에 접근한다. 드디어 피스톤(40)의 오목부(42)의 저면(43)이 플러그(90)의 단부면(99)에 접촉함으로써, 포핏 밸브(60)의 이동이 규제되어 제어 밸브(1)의 개방도가 최대가 된다. 또한, 피스톤(40)의 오목부(42)의 저면(43)이 유체 정류부(50)의 단부면(56)에 접촉하여도, 양자간에는 가스가 흐르는 유로(도시하지 않음)가 확보되어 있다.

한편, 제어압실(45)의 압력이 설정값보다도 상승하면, 포핏 밸브(60)가 도 1에 있어서 우측 방향으로 이동한다. 이에 의해, 포핏 교축 유로(32)의 유로 단면적이 감소하여, 제어압실(45)의 압력이 저하하여 설정값에 접근한다. 드디어 포핏 밸브체(61)가 시트부(22)에 접촉함으로써, 포핏 밸브(60)의 이동이 규제되어 제어 밸브(1)의 개방도가 최소(0)가 되어, 가스의 흐름을 멈출 수 있다.

포핏 통로(30)를 흐르는 가스는, 포핏 밸브(60)에 의해 압력이 조정되어, 포핏 교축 유로(32)의 전후 차압이 높은 조건에서는 포핏 교축 유로(32)의 하류측으로 소용돌이류가 발생한다.

이 소용돌이류가 발생한 가스는, 포핏 하류로(33)로부터 유체 정류부(50)에 형성된 연통로(34)로 유입됨으로써 그 흐름이 정류된다. 포핏 교축 유로(32)의 하류측에 발생하는 소용돌이류가 정류됨으로써, 제어 밸브(1)로부터 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

연통로(34)는, 그 유로 단면적이 하류측을 향하여 점차 커지기 때문에, 연통로(34)를 흐르는 가스의 압력이 점차 저하되어 가스의 흐름을 정류하는 효과가 높여짐과 함께, 가스의 흐름에 부여하는 저항을 억제할 수 있다.

또한, 연통로(34)는 제어압실(45)의 상류측에 설치된다. 이로 인해, 포핏 교축 유로(32)와 연통로(34)가 각각 가스의 흐름에 부여하는 저항에 의해 제어압실(45)의 압력이 제어되고, 연통로(34)가 가스의 흐름에 부여하는 저항에 의해 2차 포트(77)로 유도되는 가스의 압력이 변동되는 것을 억제할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음에 도 4에 도시하는 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 도 4는 제어 밸브(1)의 단면도이다. 이 제어 밸브(1)의 구성은, 제1 실시 형태와 기본적으로 동일하기 때문에, 이하에서는 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해서만 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여한다.

제어 밸브(1)에 설치되는 유체 정류부(50)는, 포핏 하류로(33)를 구획 형성하는 포핏 하류로 벽부(59)와, 이 포핏 하류로 벽부(59)에 개구하여 포핏 하류로(33)와 제어압실(45)을 연통시키는 복수의 연통로(35)를 구비한다. 연통로(35)는 유체 정류부(50)에 형성되는 복수의 구멍(55)에 의해 구획 형성된다.

각 구멍(55)에서는 그 일단부가 포핏 하류로 벽부(59)의 내주면에 개구되어 포핏 하류로(33)에 면하고, 타단부가 포핏 하류로 벽부(59)의 외주면에 개구되어 제어압실(45)에 면한다.

각 구멍(55)은, 각각의 중심선이 중심선(O)을 중심으로 하는 반경 방향으로 연장되도록 방사상(직선 형상)으로 형성된다. 각 구멍(55)은 주위 방향으로 균등한 간격을 갖고 형성된다.

포핏 통로(30)를 흐르는 가스는, 포핏 밸브체(61)에 의해 압력이 조정되어, 포핏 교축 유로(32)의 하류측에 소용돌이류가 발생한다. 이 소용돌이류가 발생한 가스는, 포핏 하류로(33)로부터 연통로(35)로 유입됨으로써 정류된다. 포핏 교축 유로(32)의 하류측에 발생하는 소용돌이류가 정류됨으로써, 제어 밸브(1)로부터 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 작용, 효과를 발휘한다.

(1) 밸브 시트(20)에는, 포핏 밸브(60)에 의해 압력이 조정된 유체를 정류하는 유체 정류부(50)가 설치된다. 이로 인해, 밸브 시트(20)의 시트부(22)와 포핏 밸브(60)의 사이를 통과하여 유체(가스)에 발생하는 소용돌이류가 유체 정류부(50)를 통과함으로써 정류된다. 이에 의해, 유체의 소용돌이류에 기인하는 제어 밸브(1)의 소음을 저감할 수 있다.

(2) 유체 정류부(50)는 밸브 시트(20)의 단부에 설치된다. 이로 인해, 밸브 시트(20)의 시트부(22)에 유체 정류부(50)를 접근시키는 것이 가능하게 되고, 밸브 시트(20)의 시트부(22)와 포핏 밸브(60)의 사이를 통과하여 유체(가스)에 발생하는 소용돌이류가 유체 정류부(50)에 의해 유효하게 정류된다.

(3) 제어 밸브(1)는, 포핏 밸브(60)와 유체 정류부(50)의 사이에 설치되는 포핏 하류로(33)와, 유체 정류부(50)의 하류측에 설치되어 포핏 밸브(60)를 구동하는 피스톤(40)에 의해 구획 형성되는 제어압실(45)을 구비한다. 유체 정류부(50)는, 포핏 하류로(33)와 제어압실(45)을 연통시키는 연통로(34)를 구비하기 때문에, 유체의 소용돌이류가 제어압실(45)로 유도되는 것이 억제되어, 제어 밸브(1)로부터 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 연통로(34)는 제어압실(45)의 상류측에 설치되기 때문에, 연통로(34)가 유체의 흐름에 부여하는 저항에 의해 유체 공급처로 유도되는 유체의 압력이 변동되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 포핏 밸브(60)를 개폐 구동하는 수단은, 유체의 압력에 의해 작동하는 피스톤(40)에 한정되지 않고, 다른 액추에이터를 사용하여도 된다.

(4) 유체 정류부(50)에 형성되는 홈(57)에 의해 연통로(34)가 형성되기 때문에, 연통로(34)를 통과하는 유체가 홈(57)을 따름으로써 소용돌이류를 정류시킬 수 있다.

또한, 연통로(35)는 홈(57)에 의해 형성되기 때문에, 연통로(35)의 가공은 용이하다. 이로 인해, 제어 밸브(1)에 요구되는 특성에 따라 홈(57)의 형상, 깊이를 바꿈으로써, 제어 밸브(1)의 설정을 용이하게 변경할 수 있다.

(5) 연통로(34)의 유로 단면적이 하류측을 향하여 점차 크게 형성되기 때문에, 연통로(34)를 흐르는 유체의 압력이 점차 저하되어 유체의 흐름을 정류하는 효과를 높일 수 있음과 함께, 유체의 흐름에 부여하는 저항을 억제할 수 있다.

(6) 연통로(34)는 포핏 하류로(33)로부터 포핏 밸브(60)의 직경 방향(중심선(S) 방향)으로 연장되기 때문에, 유체의 흐름 방향이 포핏 밸브(60)의 축방향으로부터 직경 방향으로 변환되어, 연통로(34)를 되돌아오도록 유체를 유도하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 포핏 통로(30)의 통로 길이가 포핏 밸브(60)의 축방향에 대하여 커지는 것이 억제되어, 제어 밸브(1)의 대형화를 피할 수 있다.

(7) 제2 실시 형태에 있어서, 연통로(35)는 유체 정류부(50)에 형성되는 구멍(55)에 의해 구획 형성되기 때문에, 유체가 구멍(55)의 내주면을 따라 흐름으로써 정류된다. 또한, 각 구멍(55)은 상술한 구성에 한정되지 않고, 그 내주면을 하류측을 향하여 직경 축소된 원뿔대 형상(선형 테이퍼 형상)으로 형성하여도 된다.

이에 의해, 연통로(35)의 유로 단면적이 하류측을 향하여 점차 크게 형성되기 때문에, 연통로(35)를 흐르는 유체의 압력이 점차 저하되어 유체의 흐름을 정류하는 효과를 높일 수 있음과 함께, 유체의 흐름에 부여하는 저항을 억제할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않으며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지는 아니다.

본원은 2012년 3월 15일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-059443호에 기초하는 우선권을 주장하며, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims

통과하는 유체의 압력을 제어하는 제어 밸브이며,
상기 유체를 통과시키는 시트부를 갖는 밸브 시트와,
상기 밸브 시트에 삽입되어 상기 시트부와의 사이에서 상기 유체의 압력을 조정하는 포핏 밸브와,
상기 밸브 시트에 설치되어 상기 포핏 밸브에 의해 압력이 조정된 유체를 정류하는 유체 정류부를 구비하는, 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 유체 정류부는 밸브 시트의 단부에 설치되는, 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 포핏 밸브와 상기 유체 정류부의 사이에 설치되는 포핏 하류로와,
상기 유체 정류부의 하류측에 설치되어 상기 포핏 밸브를 구동하는 피스톤에 의해 구획 형성되는 제어압실을 더 구비하며,
상기 유체 정류부는 상기 포핏 하류로와 상기 제어압실을 연통시키는 연통로를 구비하는, 제어 밸브.
제3항에 있어서, 상기 연통로는 상기 유체 정류부에 형성되는 홈에 의해 구획 형성되는, 제어 밸브.
제3항에 있어서, 상기 연통로는 상기 유체 정류부에 형성되는 구멍에 의해 구획 형성되는, 제어 밸브.
제3항에 있어서, 상기 연통로는 유로 단면적이 하류측을 향하여 점차 크게 형성되는, 제어 밸브.
제3항에 있어서, 상기 연통로는 상기 포핏 하류로로부터 상기 포핏 밸브의 직경 방향으로 연장되는, 제어 밸브.