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KR20200083223A - 스풀 밸브 - Google Patents

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KR20200083223A
KR20200083223A KR1020190161265A KR20190161265A KR20200083223A KR 20200083223 A KR20200083223 A KR 20200083223A KR 1020190161265 A KR1020190161265 A KR 1020190161265A KR 20190161265 A KR20190161265 A KR 20190161265A KR 20200083223 A KR20200083223 A KR 20200083223A
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KR
South Korea
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valve
port
hole
spool
sleeve
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KR1020190161265A
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야스히사 히로세
타케히로 미나타니
케이이치 니시카와
요시노리 타나카
나오후미 요시다
Original Assignee
시케이디 가부시키가이샤
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Abstract

스풀 밸브는 축선 방향으로 연장되는 원통형이고, 축선 방향에서 서로 떨어진 제1 포트(26A) 및 제2 포트(27A)가 형성된 슬리브(22)와, 축선 방향으로 연장되어 지름 수축부(43A∼43C)를 갖는 원주형이고, 슬리브의 내부를 축선 방향으로 이동하여 제1 포트를 개폐함으로써, 제1 포트와 제2 포트를 연통 및 차단하는 스풀(21)을 구비한다. 제1 포트는 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭을 갖는 관통 구멍인 제1 관통부(81)와, 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭과 다른 제2 폭을 갖는 관통 구멍인 제2 관통부(82∼84)를 포함한다.

Description

스풀 밸브{SPOOL VALVE}
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 2018년 12월 28일에 출원된 일본 출원번호 2018-247218호에 근거하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.
본 개시는 유체의 유량을 제어하는 스풀 밸브에 관한 것이다.
종래에는 복수의 포트가 형성된 원통형 슬리브와, 슬리브의 내부를 축선 방향으로 이동함으로써 포트를 개폐하는 원주형 스풀을 구비하는 스풀 밸브가 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 스풀 밸브에서는, 스풀에서 포트를 폐쇄하는 폐쇄부의 단부에, 스풀의 지름을 축선 방향에서 서서히 변화시키는 경사부를 형성하고 있다. 그리고, 경사부의 형상을 조절함으로써, 축선 방향에서의 스풀의 이동량과 유체의 유량 증가량의 관계(유량의 기울기)를 원하는 관계로 설정하고 있다.
일본특허 제5893419호 공보
그런데, 특허문헌 1에 기재된 스풀 밸브에서는, 스풀의 경사부를 높은 정밀도로 가공할 필요가 있어, 제조 난이도가 높아지는 것을 피할 수 없다.
본 개시는 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 주된 목적은 축선 방향에서의 스풀의 이동량과 유체의 유량 증가량의 관계를 유연하게 설정할 수 있으면서, 제조 난이도가 높아지는 것을 억제할 수 있는 스풀 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제1 수단은 스풀 밸브로서,
축선 방향으로 연장되는 원통형이고, 상기 축선 방향에서 서로 떨어진 제1 포트 및 제2 포트가 형성된 슬리브와,
상기 축선 방향으로 연장되어 지름 수축부를 갖는 원주형이고, 상기 슬리브의 내부를 상기 축선 방향으로 이동하여 상기 제1 포트를 개폐함으로써, 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 및 차단하는 스풀을 구비하며,
상기 제1 포트는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭을 갖는 관통 구멍인 제1 관통부와, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭과 다른 제2 폭을 갖는 관통 구멍인 제2 관통부를 포함한다.
상기 구성에 의하면, 슬리브는 축선 방향으로 연장되는 원통형이고, 축선 방향에서 서로 떨어진 제1 포트 및 제2 포트가 형성되어 있다. 스풀은 축선 방향으로 연장되어 지름 수축부를 갖는 원주형이고, 슬리브의 내부를 축선 방향으로 이동하여 제1 포트를 개폐한다. 이로써, 스풀은 제1 포트와 제2 포트를 연통 및 차단한다. 이 때문에, 스풀에 의해 제1 포트의 개방 면적을 조절함으로써, 제1 포트와 제2 포트의 사이에서 흐르는 유체의 유량을 제어할 수 있다.
여기서, 제1 포트는 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭을 갖는 관통 구멍인 제1 관통부와, 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭과 다른 제2 폭을 갖는 관통 구멍인 제2 관통부를 포함하고 있다. 이 때문에, 축선 방향에서의 스풀의 이동량에 따라, 예를 들면, 제2 관통부가 폐쇄되어 있으면서 제1 관통부의 일부 또는 전부가 개방된 상태, 제1 관통부 전부가 개방되어 있으면서 제2 관통부의 일부가 개방된 상태, 제1 관통부 전부 및 제2 관통부 전부가 개방된 상태 등(다른 상태도 있을 수 있다)을 실현할 수 있다. 그리고, 이들 상태에서는, 축선 방향에서의 스풀의 이동량과 유체의 유량 증가량의 관계(유량의 기울기)가 서로 다르다. 따라서, 축선 방향에서의 제1 관통부 및 제2 관통부의 위치나 제1 폭, 제2 폭을 조절함으로써, 축선 방향에서의 스풀의 이동량과 유체의 유량 증가량의 관계를 유연하게 설정할 수 있다. 또한, 축선 방향에서의 제1 관통부 및 제2 관통부의 위치는 제2 포트로부터 제1 관통부 및 제2 관통부 각각의 제2 포트 측의 끝까지의 거리로 정의한다.
더욱이, 제1 관통부 및 제2 관통부는 관통 구멍이기 때문에, 드릴 등의 구멍 가공에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 축선 방향에서의 제1 관통부 및 제2 관통부의 위치나 제1 폭, 제2 폭을 조절함으로써, 스풀의 이동량과 유체의 유량 증가량의 관계를 설정할 수 있기 때문에, 스풀에 배경기술과 같은 경사부를 형성할 필요가 없다. 따라서, 스풀 밸브의 제조 난이도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
제2 수단에서는, 상기 제1 관통부는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭으로서의 제1 지름을 갖는 원 구멍 또는 타원 구멍이고, 상기 제2 관통부는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 지름과 다른 상기 제2 폭으로서의 제2 지름을 갖는 원 구멍 또는 타원 구멍이다.
상기 구성에 의하면, 구멍의 형상이 간소하기 때문에, 가공 후의 거스러미 제거 등(마무리)이 용이함과 동시에, 응력 집중을 억제하여 강성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 슬리브의 굴곡(변형)을 억제할 수 있어, 스풀의 접동성을 향상시킬 수 있다.
제3 수단에서는, 상기 제1 관통부 및 상기 제2 관통부 중 적어도 한쪽은 상기 슬리브의 둘레 방향으로 한 변을 따른 삼각 구멍이며, 상기 삼각 구멍의 모서리는 둥글게 되어 있다. 이 때문에, 응력 집중을 억제하여 강성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 슬리브의 굴곡(변형)을 억제할 수 있어, 스풀의 접동성을 향상시킬 수 있다.
제4 수단에서는, 상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부보다 상기 제2 포트로부터 떨어진 위치에 형성되어 있으며, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크다.
상기 구성에 의하면, 제2 관통부는 축선 방향에서 제1 관통부보다 제2 포트로부터 떨어진 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 제1 포트를 스풀이 폐쇄된 상태에서, 제2 포트로부터 제1 포트의 방향으로 스풀이 이동하면, 우선 제1 관통부가 개방되고, 계속해서 제2 관통부가 개방된다. 그리고, 제2 관통부의 제2 폭은 제1 관통부의 제1 폭보다 크다. 이 때문에, 제2 관통부가 폐쇄되어 있고, 또한 제1 관통부의 개방 면적이 증가하는 동안, 즉 제1 포트가 열리기 시작할 때, 유체의 유량 기울기를 작게 할 수 있다. 따라서, 제1 포트가 열리기 시작할 때, 유체의 유량을 미세 조정하기 쉬워진다. 더욱이, 제1 포트를 폐쇄한 상태에서, 슬리브의 내주면과 스풀의 외주면 사이로부터 새는 유체는 제1 폭보다 큰 제2 폭의 제2 관통부를 통해서는 흐르기 어렵기 때문에, 유체의 누출량을 감소시킬 수 있다.
그 후, 제2 관통부의 개방 면적이 증가함으로써, 제1 관통부의 개방 면적이 증가할 때보다, 스풀의 이동량에 대한 유량 증가량(유량의 기울기)을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 유량의 기울기를, 제1 기울기로부터 제1 기울기보다 큰 제2 기울기로 변화시키는 스풀 밸브에서, 소정의 목표 유량을 확보하기 위해서 필요한 슬리브의 길이를 짧게 할 수 있다.
제1 관통부가 슬리브의 둘레 방향에서 제1 지름을 갖는 원 구멍 또는 타원 구멍인 경우, 제1 관통부의 개방 면적의 증가 속도는 전반에 상승하고 후반에 저하된다.
이 점에 관하여, 제5 수단에서는, 상기 축선 방향에서, 상기 제1 관통부가 존재하는 범위와 상기 제2 관통부가 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 따라서, 제1 관통부가 전개(全開)하기까지 제2 관통부를 열기 시작할 수 있어, 제1 포트의 개방 면적의 증가 속도가 상승 후에 저하되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 제2 관통부가 열리기 시작할 때에, 유체의 유량 기울기가 감소하는 것을 억제할 수 있다.
축선 방향에서, 제1 관통부가 존재하는 범위와 제2 관통부가 존재하는 범위가 일부 중복되어 있는 경우, 제1 관통부와 제2 관통부가 이어질 우려가 있다. 제1 관통부와 제2 관통부가 이어지면, 제1 포트의 형상이 복잡해져, 슬리브의 강도가 저하될 우려가 있다.
이 점에 관하여, 제6 수단에서는, 상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 서로 중복되지 않는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 축선 방향에서, 제1 관통부가 존재하는 범위와 제2 관통부가 존재하는 범위가 일부 중복되어 있는 경우도, 제1 관통부와 제2 관통부가 이어지는 것을 억제할 수 있다.
제7 수단에서는, 상기 축선 방향에서 상기 스풀을 상기 제2 포트로부터 상기 제1 포트의 방향으로 최대한 이동시킨 상태에서, 상기 제2 관통부 중 개방된 부분은 반 이하이다. 이 때문에, 제2 관통부가 슬리브의 둘레 방향에서 제1 지름을 갖는 원 구멍 또는 타원 구멍인 경우도, 제2 관통부의 개방 면적의 증가 속도가 상승하는 범위 내에서, 유체의 유량을 제어할 수 있다. 따라서, 제2 관통부가 열리기 시작한 후에, 유체의 유량 기울기가 감소하는 것을 억제할 수 있다.
제8 수단에서는, 상기 제1 포트는 복수의 상기 제1 관통부를 포함하며, 복수의 상기 제1 관통부는 상기 축선 방향에서의 위치가 서로 다르다.
상기 구성에 의하면, 제1 포트는 복수의 상기 제1 관통부를 포함한다. 이 때문에, 제1 관통부의 수를 조절함으로써, 제1 포트가 열리기 시작할 때, 스풀의 이동량과 유량 증가량의 관계를 용이하게 설정할 수 있다. 더욱이, 복수의 제1 관통부는 축선 방향에서의 위치가 서로 다르다. 이 때문에, 제1 포트를 폐쇄한 상태에 서, 스풀의 지름 수축부에 가까운 위치의 제1 관통부를 줄일 수 있어, 슬리브의 내주면과 스풀의 외주면 사이로부터의 유체의 누출량을 감소시킬 수 있다.
제9 수단에서는, 상기 제1 포트는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부 사이의 위치에 형성되고, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭보다 크고 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 관통 구멍인 제3 관통부를 포함한다.
상기 구성에 의하면, 제1 포트는 축선 방향에서 제1 관통부와 제2 관통부 사이의 위치에 형성된 제3 관통부를 포함하고 있다. 이 때문에, 제1 포트를 스풀이 폐쇄된 상태에서, 제2 포트로부터 제1 포트의 방향으로 스풀이 이동하면, 우선 제1 관통부가 개방되고, 계속해서 제3 관통부가 개방되며, 계속해서 제2 관통부가 개방된다. 그리고, 제3 관통부는 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭보다 크고 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 관통 구멍이다. 이 때문에, 제1 관통부의 개방 면적이 증가할 때와 제2 관통부의 개방 면적이 증가할 때의 사이에서, 유체의 유량 기울기를 그들 시점의 중간 기울기로 설정하기 쉬워진다.
제10 수단에서는, 상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 같은 위치에 형성되어 있으며, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크다.
상기 구성에 의하면, 제2 관통부는 축선 방향에서 제1 관통부와 같은 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 제1 포트를 스풀이 폐쇄된 상태에서, 제2 포트로부터 제1 포트의 방향으로 스풀이 이동하면, 제1 관통부 및 제2 관통부가 동시에 개방되기 시작한다. 이 때문에, 제1 관통부 및 제2 관통부의 개방 면적이 모두 증가하는 동안, 즉 제1 포트가 열리기 시작할 때에 유체의 유량 기울기를 크게 할 수 있다.
여기서, 축선 방향에서의 제2 관통부의 폭이 축선 방향에서의 제1 관통부의 폭보다 클 경우, 제2 포트로부터 제1 포트의 방향으로 스풀이 더 이동하면, 제1 관통부 전부가 개방되고, 제2 관통부의 개방 면적만이 증가한다. 이로써, 제1 관통부 및 제2 관통부의 개방 면적이 증가할 때보다 유체의 유량 기울기를 작게 설정하기 쉬워진다. 따라서, 유체의 유량 기울기를, 제3 기울기로부터 제3 기울기보다 작은 제4 기울기로 변화시키는 스풀 밸브에서, 소정의 목표 유량을 확보하기 위해서 필요한 슬리브의 길이를 짧게 할 수 있다.
제11 수단에서는, 상기 슬리브의 둘레 방향에서, 복수의 상기 제1 포트가 서로 다른 위치에 형성되어 있고, 상기 슬리브를 내부에 수납하여, 복수의 상기 제1 포트를 서로 연통시키는 고리형 제1 홈과, 상기 제1 홈을 외부에 연통시키는 제1 보디 관통 구멍이 형성된 밸브 보디를 구비한다.
상기 구성에 의하면, 슬리브의 둘레 방향에서, 복수의 제1 포트가 서로 다른 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 제1 포트를 통해 슬리브의 내부와 외부 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 그리고, 스풀 밸브는 슬리브를 내부에 수납하는 밸브 보디를 구비하고 있다. 밸브 보디에는 복수의 제1 포트를 서로 연통시키는 고리형 제1 홈과, 제1 홈을 외부에 연통시키는 제1 보디 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 때문에, 고리형 제1 홈 및 제1 보디 관통 구멍을 통해 복수의 제1 포트와 밸브 보디의 외부와의 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 따라서, 스풀 밸브를 유통하는 유체의 최대 유량을 크게 하면서, 슬리브의 내부와 밸브 보디의 외부와의 사이에서 유체를 용이하게 유통시킬 수 있다.
제12 수단에서는, 상기 슬리브의 둘레 방향에서, 복수의 상기 제2 포트가 서로 다른 위치에 형성되어 있고, 상기 밸브 보디에는 복수의 상기 제2 포트를 서로 연통시키는 고리형 제2 홈과, 상기 제2 홈을 외부에 연통시키는 제2 보디 관통 구멍이 형성되어 있다.
상기 구성에 의하면, 슬리브의 둘레 방향에서, 복수의 제2 포트가 서로 다른 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 제2 포트를 통해 슬리브의 내부와 외부 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 밸브 보디에는 복수의 제2 포트를 서로 연통시키는 고리형 제2 홈과, 제2 홈을 외부에 연통시키는 제2 보디 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 때문에, 고리형 제2 홈 및 제2 보디 관통 구멍을 통해 복수의 제2 포트와 밸브 보디의 외부와의 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 따라서, 스풀 밸브를 유통하는 유체의 최대 유량을 크게 하면서, 슬리브의 내부와 밸브 보디의 외부와의 사이에서 유체를 용이하게 유통시킬 수 있다.
제13 수단에서는, 상기 제1 포트와 상기 제2 포트의 조합으로 1개의 밸브부가 구성되어 있고, 상기 축선 방향으로 나열된 상기 밸브부인 제1 밸브부와 제2 밸브부를 구비하며, 상기 제1 밸브부에서, 상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부보다 상기 제2 포트로부터 떨어진 위치에 형성되어 있고, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크며, 상기 제2 밸브부에서, 상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 같은 위치에 형성되어 있고, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크며, 상기 스풀에는 상기 제1 밸브부 및 상기 제2 밸브부에 대하여 각각 상기 지름 수축부가 형성되어 있다.
상기 구성에 의하면, 제1 포트와 제2 포트의 조합으로 1개의 밸브부가 구성되어 있다. 이 때문에, 1개의 밸브부로 1개의 유체 유량을 제어할 수 있다. 스풀 밸브는 축선 방향으로 나열된 밸브부인 제1 밸브부와 제2 밸브부를 구비하고 있다. 그리고, 스풀에는 제1 밸브부 및 제2 밸브부에 대하여 각각 지름 수축부가 형성되어 있다. 이 때문에, 스풀 밸브는 1개의 스풀로 복수의 유체 유량을 제어할 수 있다.
더욱이, 제1 밸브부는 유량의 기울기를 제1 기울기로부터 제1 기울기보다 큰 제2 기울기로 변화시킬 수 있다. 한편, 제2 밸브부는 유량의 기울기를 제3 기울기로부터 제3 기울기보다 작은 제4 기울기로 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 제1 밸브부의 한쪽 포트와 제2 밸브부의 한쪽 포트를 연통시켜, 스풀 밸브를 혼합 밸브로서 사용한 경우, 혼합된 유체의 유량을 일정하게 근접시킬 수 있다. 또한, 상기 혼합 밸브에서 유체의 유통 방향을 반대로 함으로써, 스풀 밸브를 분배 밸브로서 사용할 수도 있다.
본 개시에 대한 상기 목적 및 그 밖의 목적, 특징이나 이점은 첨부 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해서 보다 명확해진다.
도 1은 스풀 밸브 장치의 단면도이다.
도 2는 슬리브의 형상을 나타내는 도면이다.
도 3은 스풀과 슬리브 구멍과의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 1점 쇄선 포위 부분을 확대하여 나타내는 확대 전개도이다.
도 5는 제어 지령치와 유량과 구멍의 개방 부분과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 제어 지령치와 각 밸브부의 유량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 스풀의 위치와 각 밸브부의 개폐 상태와의 관계를 나타내는 단면도이다.
도 8은 슬리브의 변경예를 나타내는 측면도이다.
도 9는 포트의 변경예를 나타내는 모식도이다.
도 10은 포트의 다른 변경예를 나타내는 모식도이다.
도 11은 포트의 다른 변경예를 나타내는 모식도이다.
이하, 일 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에서는, 스풀 밸브를 구비하는 스풀 밸브 장치로서 구현화하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 스풀 밸브 장치(10)는 유체 제어 밸브로서의 스풀 밸브(11)와, 스풀 밸브(11)를 동작시키는 구동부(12)를 구비하고 있다. 스풀 밸브(11)는 원주형 스풀(21)과, 스풀(21)을 접동 가능하게 지지하고 있는 슬리브(22)와, 스풀(21) 및 슬리브(22)를 수납하고 있는 밸브 보디(23)를 포함하여 구성되어 있다. 슬리브(22)는 원통형으로 형성되어 있으며, 밸브 보디(23)는 대략 직육면체 형상의 케이스체로 되어 있다. 스풀 밸브(11)에서는, 슬리브(22) 및 밸브 보디(23)의 각 내부 공간으로 밸브실(24)이 형성되어 있으며, 그 밸브실(24)에 스풀(21)이 수납되어 있다. 스풀(21)은 밸브실(24)보다 축선 방향의 길이 치수가 작게 되어 있으며, 밸브실(24)에서 스풀(21)의 축선 방향으로 접동 가능하게 되어 있다.
슬리브(22)에는, 밸브실(24)로 통하는 포트(26A, 26B, 26C, 27A, 27B, 27C)가 형성되어 있다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 복수의 제1 포트(26A)가 서로 다른 위치에 형성되어 있다. 포트(26B, 26C, 27A, 27B, 27C)도 마찬가지이다. 포트(26A, 26B, 26C, 27A, 27B, 27C)는 액체나 기체 등의 유체가 흐르는 유체 통로로 되어 있다. 제1 포트(26A, 26B, 26C)는 유체를 밸브실(24)에 공급하는 공급 포트로 되어 있다. 제2 포트(27A, 27B, 27C)는 밸브실(24)로부터 유체가 배출되는 배출 포트로 되어 있다. 그들 포트(26A, 26B, 26C, 27A, 27B, 27C)는 스풀(21)의 축선 방향으로 나란히 마련되어 있다.
제1 포트(26A, 26B, 26C)를 포함하는 각 공급 경로의 개략에 대해서 설명한다. 제1 포트(26A)는 제1 슬리브 둘레 홈(36A)과 제1 보디 둘레 홈(41A)을 통해 제1 보디 관통 구멍(39A)에 연통하고 있다. 제1 포트(26B, 26C), 제1 슬리브 둘레 홈(36B, 36C), 제1 보디 둘레 홈(41B, 41C), 제1 보디 관통 구멍(39B, 39C)도 마찬가지이다.
슬리브(22)의 외주면에는, 그 둘레 방향으로 연장되는 (고리형)제1 슬리브 둘레 홈(36A, 36B, 36C)이 형성되어 있다. 제1 슬리브 둘레 홈(36A)은 복수의 제1 포트(26A)를 서로 연통시키고 있다. 밸브 보디(23)의 내주면에는, 그 둘레 방향으로 연장되는 (고리형)제1 보디 둘레 홈(41A, 41B, 41C)(제1 홈)이 형성되어 있다. 제1 보디 둘레 홈(41A)은 제1 슬리브 둘레 홈(36A)의 외주에 형성되어 있으며, 제1 슬리브 둘레 홈(36A)과 연통하고 있다. 즉, 제1 보디 둘레 홈(41A)은 복수의 제1 포트(26A)를 서로 연통시키고 있다. 제1 보디 둘레 홈(41A)은 제1 슬리브 둘레 홈(36A)과 제1 보디 관통 구멍(39A)을 지름 방향에서 연통시키고 있다. 제1 슬리브 둘레 홈(36B, 36C), 제1 보디 둘레 홈(41B, 41C), 제1 보디 관통 구멍(39B, 39C)도 마찬가지이다.
또한, 제2 포트(27A, 27B, 27C)를 포함하는 각 배출 경로의 개략도 제1 포트(26A, 26B, 26C)를 포함하는 각 공급 경로의 개략과 같다. 즉, 제2 포트(27A)는 제2 슬리브 둘레 홈(56A)과 제2 보디 둘레 홈(51A)(제2 홈)을 통해 제2 보디 관통 구멍(59A)에 연통하고 있다. 제2 포트(27B, 27C), 제2 슬리브 둘레 홈(56B, 56C), 제2 보디 둘레 홈(51B, 51C), 제2 보디 관통 구멍(59B, 59C)도 마찬가지이다.
밸브실(24)에는 제1 포트(26A)와 제2 포트(27A)를 연통 가능한 연통로(38A)가 형성되어 있다. 스풀(21)은 연통로(38A)가 포트(26A, 27A)를 연통하는 위치 및 연통하지 않는 위치로 이동 가능하게 되어 있다. 스풀(21)의 외주면은 슬리브(22)의 내주면과 맞닿거나 근접한 상태로 겹쳐져 있다. 연통로(38A)가 포트(26A, 27A)를 연통하고 있지 않을 경우, 그들 포트(26A, 27A) 중 적어도 한쪽이 스풀(21)의 외주면에 의해서 폐쇄되어 있게 된다. 또한, 연통로(38A)가 포트(26A, 27A)를 연통하고 있을 경우, 제1 포트(26A)로부터 연통로(38A)(밸브실(24))를 통해서 제2 포트(27A)로 유체가 흐른다. 제1 포트(26B, 26C), 제2 포트(27B, 27C), 연통로(38B, 38C)도 마찬가지이다.
연통로(38A)는 스풀(21)의 외주면에 마련된 스풀 둘레 홈(61A)으로 형성되어 있다. 스풀 둘레 홈(61A)은 스풀(21)의 둘레 방향으로 연장되어 있으며, 축선 방향의 폭 치수가 제1 포트(26A)와 제2 포트(27A)의 이간 거리보다 크게 되어 있다. 스풀(21)의 축선 방향에서, 스풀 둘레 홈(61A)이 제1 포트(26A) 및 제2 포트(27A)를 걸친 상태에 있을 경우, 그들 포트(26A, 27A) 양쪽이 스풀 둘레 홈(61A)으로 통하고 있고, 스풀 둘레 홈(61A)을 통해 포트(26A, 27A)가 연통되어 있다. 즉, 연통로(38A)가 포트(26A, 27A)를 걸친 상태에 있을 경우, 그들 포트(26A, 27A)는 연통로(38A)에 의해서 연통되어 있다. 한편, 연통로(38A)가 포트(26A, 27A) 중 적어도 한쪽에 연통되어 있지 않을 경우, 그들 포트(26A, 27A)는 스풀(21)에 의해 차단되어 있다. 제1 포트(26B, 26C), 제2 포트(27B, 27C), 연통로(38B, 38C), 스풀 둘레 홈(61B, 61C)도 마찬가지이다.
스풀(21)의 접동 방향은 밸브실(24)에 대한 포트(26A, 27A)의 개방 방향과 교차하고 있기 때문에, 스풀(21)의 접동에 따라 그 접동 방향에서의 연통로(38A)와 포트(26A, 27B)와의 중복 폭이 증감한다. 즉, 포트(26A, 27A)의 개방 면적이 증감한다. 유체가 포트(26A, 27A)를 흐를 경우, 그 유량은 포트(26A, 27A)의 개방 면적이 클수록 커진다. 개방 면적이 소정치 이상일 경우에 유량은 최대가 되며, 이 경우에 포트(26A, 27A)가 전개되어 있게 된다. 제1 포트(26B, 26C), 제2 포트(27B, 27C), 연통로(38B, 38C)도 마찬가지이다.
스풀(21)에서, 스풀 둘레 홈(61A)이 형성된 부분은 다른 부분의 지름보다 지름이 작은 지름 수축부(43A)로 되어 있다. 스풀 둘레 홈(61A)의 바닥부 모서리는 곡면 형상(R형상)으로 되어 있기 때문에, 응력 집중을 억제할 수 있다. 스풀 둘레 홈(61B, 61C), 지름 수축부(43B, 43C)도 마찬가지이다. 스풀(21)에서, 축선 방향에서 지름 수축부(43A, 43B, 43C)에 서로 이웃하는 부분이 폐쇄부(42)이다. 이 경우, 폐쇄부(42), 지름 수축부(43A), 폐쇄부(42), 지름 수축부(43B), 폐쇄부(42), 지름 수축부(43C), 폐쇄부(42)가 스풀(21)의 축선 방향에서 순서대로 나란히 마련되어 있다.
이러한 구성에 의해서, 스풀 밸브(11)에는 유체의 유통 및 차단을 실시하는 밸브부(31∼33)가 마련되어 있다. 그들 밸브부(31∼33)는 스풀(21)의 축선 방향으로 나열되어 있다. 제1 밸브부(31)는 연통로(38A)에 의해서 연통하는 한 쌍의 포트(26A, 27A)를 갖고 있다. 제2 밸브부(32), 제3 밸브부(33), 연통로(38B, 38C), 제1 포트(26B, 26C), 제2 포트(27B, 27C)도 마찬가지이다. 그리고, 밸브부(31∼33)는 스풀(21)의 축선 방향으로 나란히 마련되어 있다. 스풀(21)은 밸브부(31∼33)마다 각각 지름 수축부(43A, 43B, 43C)를 갖고 있다. 각 밸브부(31∼33)에서의 포트 개방은 스풀(21)의 접동에 따라 각 지름 수축부(43A, 43B, 43C)에 의해서 개별적으로 이루어진다. 제2 밸브부(32)는 한 쌍의 포트(26B, 27B) 양쪽이 폐쇄 가능한 구성으로 되고, 제1 밸브부(31) 및 제3 밸브부(33)는 각각 제1 포트(26A, 26C)만이 폐쇄 가능한 구성으로 되어 있다.
본 실시형태에서는, 소정의 처리 동작을 실시하는 처리 장치에서 사용된 유체를 처리 장치에 다시 공급하는 유체 순환 시스템이 구축되어 있다. 이 시스템의 순환 경로에는, 사용이 끝난 유체를 가열 장치로 가열하는 가열 라인, 냉각 장치로 냉각하는 냉각 라인 및 가열도 냉각도 하지 않는 바이패스 라인이라는 3개의 경로가 포함되어 있다. 처리 장치의 상류 측이 스풀 밸브(11)를 통해 상기 3개 경로의 하류 측에 접속되어 있다. 이 경우, 스풀 밸브(11)는 흘러들어온 복수의 유체를 혼합하는 혼합 밸브로 되어 있다.
제1 보디 관통 구멍(39A)에는 스풀 밸브(11)에 냉각용(COLD 측) 유체를 공급하는 냉각 라인의 배관이 접속된다. 제1 보디 관통 구멍(39B)에는, 스풀 밸브(11)에 순환용(BYP 측) 유체를 공급하는 바이패스 라인의 배관이 접속된다. 제1 보디 관통 구멍(39C)에는, 스풀 밸브(11)에 가열용(HOT 측) 유체를 공급하는 가열 라인의 배관이 접속된다. 또한, 제2 보디 관통 구멍(59A, 59B, 59C)은 모두 스풀 밸브(11)로부터 배출되는 유체를 혼합하는 혼합용 배관에 접속된다. 혼합용 배관은 처리 장치의 상류 측에 접속된다. 스풀 밸브(11)로부터 처리 장치로 유체가 흘러들어갈 경우, 가열 라인, 냉각 라인, 바이패스 라인으로부터의 유체의 각 유량은 스풀(21)의 접동에 의해서 한꺼번에 조정된다.
스풀 밸브 장치(10)에서 구동부(12)는 리니어 액츄에이터로 되어 있다. 구동부(12)는 강재 등의 강자성체로 형성된 가동부(65)와, 가동부(65)를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 영구 자석(66)과, 한 쌍의 영구 자석(66)과 동일 방향으로 자계를 발생시키는 코일(67)을 갖고 있다. 가동부(65)(가동자)는 영구 자석(66)의 자계 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 되어 있으며, 그 이동 방향이 스풀(21)의 접동 방향과 동일해진 상태에서 스풀(21)의 일단에 고정되어 있다. 구동부(12)에서는, 가동부(65)의 위치, 즉 스풀(21)의 축선 방향의 위치(스트로크 위치)가 코일(67)의 통전 방향 및 통전하는 전압, 전류의 크기에 근거하여 정해지게 된다.
구동부(12)에서 가동부(65)가 중립 위치에 있는 경우, 스풀(21)은 제1 밸브부(31) 및 제3 밸브부(33)를 폐쇄하고, 또한, 제2 밸브부(32)를 개방하는 위치에 있으며, 이 경우, 스풀(21)도 중립 위치에 있게 된다. 스풀(21)이 중립 위치에 있는 경우, 제1 밸브부(31) 및 제3 밸브부(33) 양쪽에서 각각의 제1 포트(26A, 26C)가 폐쇄되어 있다.
아울러, 가동부(65)는 코일(67)이 통전되어 있지 않은 경우에 중립 위치에 있는 것이지만, 코일(67)이 통전되어 있지 않은 상태에서는, 스풀 밸브(11)를 흐르는 유체의 영향으로 가동부(65)가 중립 위치로부터 어긋나버린다고 생각할 수 있다. 이에 대하여, 가동부(65)는 코일(67)의 통전에 따라 발생한 자력에 의해서 중립 위치에 위치 유지되고 있다. 구체적으로는, 스풀 밸브 장치(10)에는 스풀(21)의 스트로크 위치를 검출하는 위치 센서(73)가 마련되어 있다. 위치 센서(73)는 검출 마그넷(73A)을 갖고 있다. 위치 센서(73)의 검출 결과에 근거하여, 가동부(65)의 위치를 중립 위치로 하도록 피드백 제어가 이루어지고 있다.
또한, 위치 센서(73)는 밸브실(24) 내의 유체에 대하여 격리된 위치에 있어, 유체의 영향을 받지 않도록 되어 있다. 또한, 위치 센서(73)는 스풀(21) 등, 동작하는 부재와는 비접촉 상태로 설치되어 있다. 아울러, 위치 센서(73)로서는, 정전 용량식, 자왜식, 와전류식 등이 있다. 더욱이, 구동부(12)에는, 코일(67)이 통전되어 있지 않을 경우에 가동부(65)를 중립 위치로 유지하는 스프링 등의 부세(付勢) 수단이 마련되어 있어도 된다.
스풀(21)에는, 그 스풀(21)을 축선 방향으로 관통하는 스풀 관통 구멍(71)이 마련되어 있다. 밸브실(24)에서 스풀(21) 양단 측의 각 공간은 스풀(21)의 접동에 따라 확축(擴縮)되는 확축 공간(24A)으로 되어 있으며, 그들 확축 공간(24A)은 스풀 관통 구멍(71)을 통해 연통되어 있다. 확장 수축 공간(24A) 및 스풀 관통 구멍(71)은 각 밸브부(31∼33)를 흐르는 유체 등에 의해서 채워져 있으며, 그 유체는 스풀(21)의 접동에 따라 스풀 관통 구멍(71)을 통해서 한쪽 확축 공간(24A)으로부터 다른쪽 확축 공간(24A)으로 유체가 이동한다. 이로써, 스풀(21) 접동 시, 확장 수축 공간(24A) 내의 유체로부터 스풀(21)에 가해지는 항력이 작아지기 때문에, 구동부(12)가 스풀(21)을 접동시킬 때의 구동력을 저감시킬 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 슬리브(22)의 형상을 상세하게 설명한다. 도 2(a)는 슬리브(22)의 외형을 나타내고, 도 2(b)는 원 구멍(81, 84)의 중심을 통과하는 단면도, 도 2(c)는 타원 구멍(82)의 중심을 통과하는 단면도이다. 슬리브(22)의 외주부에는, 상기 위치 센서(73) 측 단부로부터 순서대로 상기 제1 슬리브 둘레 홈(36A), 제2 슬리브 둘레 홈(56A), 제1 슬리브 둘레 홈(36B), 제2 슬리브 둘레 홈(56B), 제1 슬리브 둘레 홈(36C), 제2 슬리브 둘레 홈(56C)이 형성되어 있다. 슬리브(22)에서 각 슬리브 둘레 홈에 인접하는 위치에는 O링 등의 실링 부재를 설치하기 위한 홈(74)이 형성되어 있다.
제1 밸브부(31)에서, 동일 형상 및 동일 치수의 4개(복수)의 제2 포트(27A)가 슬리브(22)의 둘레 방향으로 90° 간격(등간격)으로 형성되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서 4개의 제2 포트(27A)의 위치는 일치하고 있다. 제2 포트(27A)는 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 소정 지름(r0)을 갖는 원 구멍(관통 구멍)이다.
슬리브(22)의 축선 방향에서, 제2 포트(27A)로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 제1 포트(26A)가 형성되어 있다. 제1 포트(26A)는 관통 구멍인 원 구멍(81), 타원 구멍(82), 원 구멍(83) 및 원 구멍(84)을 포함하고 있다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 원 구멍(81)의 중심 위치와 원 구멍(84)의 중심 위치는 일치하고 있다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 원 구멍(81), 타원 구멍(82), 원 구멍(83)은 서로 중복하지 않는 위치에 형성되어 있다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 타원 구멍(82), 원 구멍(83), 원 구멍(84)은 서로 중복하지 않는 위치에 형성되어 있다.
슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(81), 타원 구멍(82), 원 구멍(83), 원 구멍(84)은 서로 다른 위치에 형성되어 있다. 여기서, 슬리브(22)의 축선 방향에서의 각 구멍(81∼84)의 위치는 제2 포트(27A)로부터 각 구멍(81∼84)의 제2 포트(27A) 측의 끝까지의 거리로 정의한다. 제2 포트(27A)로부터의 거리가 짧은 구멍부터 순서대로 원 구멍(81), 타원 구멍(82), 원 구멍(83), 원 구멍(84)으로 되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(81)이 존재하는 범위와 타원 구멍(82)이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 타원 구멍(82)이 존재하는 범위와 원 구멍(83)이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(83)이 존재하는 범위와 원 구멍(84)이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 구멍(81∼84)은 서로 이어져 있지 않다.
원 구멍(81, 83, 84)은 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r1, r3, r4)을 각각 갖는 원 구멍이다. 타원 구멍(82)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r2)을 갖고, 슬리브(22)의 축선 방향에서 지름(r2)보다 큰 지름을 갖는 타원 구멍이다. 작은 지름부터 순서대로 지름(r1), 지름(r2), 지름(r3), 지름(r4)으로 되어 있다. 제1 포트(26A)는 슬리브(22)의 둘레 방향으로 90° 간격(등간격)으로 4개(복수) 형성되어 있다. 다만, 원 구멍(81, 84)은 4개(전부)의 제1 포트(26A)에 포함되어 있지만, 타원 구멍(82) 및 원 구멍(83)은 2개(반)의 제1 포트(26A)에만 포함되어 있다.
또한, 원 구멍(81)을 제1 관통부로 간주하면, 구멍(82∼84)을 제2 관통부로 간주할 수 있다. 원 구멍(81)을 제1 관통부로 간주하고, 원 구멍(84)을 제2 관통부로 간주하면, 구멍(82, 83)을 제3 관통부로 간주할 수 있다. 원 구멍(81)을 제1 관통부로 간주하고, 원 구멍(83)을 제2 관통부로 간주하면, 타원 구멍(82)을 제3 관통부로 간주할 수 있다. 타원 구멍(82)을 제1 관통부로 간주하면, 원 구멍(83, 84)을 제2 관통부로 간주할 수 있다. 타원 구멍(82)을 제1 관통부로 간주하고, 원 구멍(84)을 제2 관통부로 간주하면, 원 구멍(83)을 제3 관통부로 간주할 수 있다. 원 구멍(83)을 제1 관통부로 간주하면, 원 구멍(84)을 제2 관통부로 간주할 수 있다. 또한, 제3 밸브부(33)는 제2 밸브부(32)에 대하여 제1 밸브부(31)와 대칭 위치에 대칭 형상으로 형성되어 있다.
제2 밸브부(32)에서, 관통 구멍인 원 구멍(85, 86)을 포함하는 제1 포트(26B)와, 관통 구멍인 원 구멍(87, 88)을 포함하는 제2 포트(27B)가 형성되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 제1 포트(26B)와 제2 포트(27B)는 서로 소정 거리만큼 떨어져 있다.
슬리브(22)의 둘레 방향에서, 원 구멍(85)과 원 구멍(86)은 서로 중복하지 않는 위치에 형성되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(85)과 원 구멍(86)은 같은 위치에 형성되어 있다. 여기서, 슬리브(22)의 축선 방향에서의 원 구멍(85, 86)의 위치는 원 구멍(87)(제2 포트(27B))으로부터 원 구멍(85, 86)의 원 구멍(87) 측 끝까지의 거리로 정의한다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(85)이 존재하는 범위와 원 구멍(86)이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 원 구멍(85)과 원 구멍(86)은 서로 이어져 있지 않다.
원 구멍(85, 86)은 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r5, r6)을 각각 갖는 원 구멍이다. 지름(r6)은 상기 원 구멍(84)의 지름(r4)보다 작고, 구멍(81∼83)의 지름(r1∼r3) 및 원 구멍(85)의 지름(r5)보다 크다. 제1 포트(26B)는 슬리브(22)의 둘레 방향으로 90° 간격(등간격)으로 4개(복수) 형성되어 있다. 다만, 원 구멍(86)은 4개(전부)의 제1 포트(26B)에 포함되어 있지만, 원 구멍(85)은 2개(반)의 제1 포트(26B)에만 포함되어 있다. 또한, 원 구멍(85)이 제1 관통부에 해당하고, 원 구멍(86)이 제2 관통부에 해당한다.
슬리브(22)의 둘레 방향에서, 원 구멍(87)과 원 구멍(88)은 서로 중복하지 않는 위치에 형성되어 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(87)과 원 구멍(88)은 같은 위치에 형성되어 있다. 여기서, 슬리브(22)의 축선 방향에서의 원 구멍(87, 88)의 위치는 원 구멍(85)(제1 포트(26B))으로부터 원 구멍(87, 88)의 원 구멍(85) 측의 끝까지의 거리로 정의한다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(87)이 존재하는 범위와 원 구멍(88)이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 원 구멍(87)과 원 구멍(88)은 서로 이어져 있지 않다.
원 구멍(87, 88)은 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r7, r8)을 각각 갖는 원 구멍이다. 지름(r8)은 상기 원 구멍(84)의 지름(r4)보다 작고, 구멍(81∼83)의 지름(r1∼r3) 및 원 구멍(87)의 지름(r7)보다 크다. 제2 포트(27B)는 슬리브(22)의 둘레 방향으로 90° 간격(등간격)으로 4개(복수) 형성되어 있다. 다만, 원 구멍(88)은 4개(전부)의 제2 포트(27B)에 포함되어 있지만, 원 구멍(87)은 2개(반)의 제2 포트(27B)에만 포함되어 있다. 또한, 원 구멍(87)이 제1 관통부에 해당하고, 원 구멍(88)이 제2 관통부에 해당한다.
도 3은 스풀(21)과 슬리브(22) 구멍(81∼88)과의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 3(c)는 제1 밸브부(31) 및 제3 밸브부(33)의 구멍(81∼84)을 슬리브(22)의 둘레 방향으로 전개(展開)하여 나타내고 있다.
제어 지령치가 0%(중립 위치)에서는, 스풀(21)의 폐쇄부(42)는 제1 밸브부(31)의 제1 포트(26A) 및 제3 밸브부(33)의 제1 포트(26C)를 전폐(全閉)로 하고, 지름 수축부(43B)가 제2 밸브부(32)의 제1 포트(26B) 및 제2 포트(27B)를 전개로 한다. 제어 지령치가 증가할수록 스풀(21)의 지름 수축부(43C)가 제3 밸브부(33)의 제1 포트(26C)를 열고, 폐쇄부(42)는 제2 밸브부(32)의 제1 포트(26B)를 닫는다. 그리고, 제어 지령치가 100%에서는, 스풀(21)의 지름 수축부(43C)는 제3 밸브부(33)의 제1 포트(26C)를 전개로 하고, 폐쇄부(42)는 제2 밸브부(32)의 제1 포트(26B)를 전폐로 한다. 또한, 제어 지령치 0%로부터 감소할수록 스풀(21)의 지름 수축부(43A)가 제1 밸브부(31)의 제1 포트(26A)를 열고, 폐쇄부(42)가 제2 밸브부(32)의 제2 포트(27B)를 닫는다. 그리고, 제어 지령치가 -100%에서는, 스풀(21)의 지름 수축부(43A)는 제1 밸브부(31)의 제1 포트(26A)를 전개로 하고, 폐쇄부(42)는 제2 밸브부(32)의 제2 포트(27B)를 전폐로 한다.
동일 도면에서는, 스풀(21)이 왼쪽으로 이동함으로써, 제1 밸브부(31)에서 지름 수축부(43A)가 원 구멍(81)을 열기 시작하는 상태를 나타내고 있다. 또한, 제2 밸브부(32)에서는, 전개로부터 폐쇄부(42)가 원 구멍(88)을 닫기 시작하는 상태이다. 제3 밸브부(33)에서는, 폐쇄부(42)가 원 구멍(81) 닫기를 마치고 전폐로 이행한 상태이다.
파선(X)은 폐쇄부(42)와 지름 수축부(43A)의 경계를 나타내고 있다. 도 4는 도 3의 1점 쇄선 포위 부분을 확대하여 나타내는 확대 전개도이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 원 구멍(81)만이 파선(X)에 접하고 있고, 구멍(82∼84)은 파선(X)으로부터 떨어져 있다. 이 때문에, 제1 밸브부(31)의 제1 포트(26A)를 폐쇄한 상태에서, 구멍(82∼84)을 통해서 슬리브(22)의 내주면과 스풀(21)의 외주면과의 사이로부터 지름 수축부(43A)로 유체가 새는 것을 억제할 수 있다. 더욱이, 원 구멍(81)의 지름(r1)은 구멍(82∼84)의 지름(r2∼r4)보다 작다. 따라서, 제1 밸브부(31)의 제1 포트(26A)를 폐쇄한 상태에서, 슬리브(22)의 내주면과 스풀(21)의 외주면 사이로부터의 유체의 누출량을 감소시킬 수 있다. 마찬가지로, 제3 밸브부(33)의 제1 포트(26C)를 폐쇄한 상태에서, 슬리브(22)의 내주면과 스풀(21)의 외주면 사이로부터의 유체의 누출량을 감소시킬 수 있다.
도 5는 제어 지령치와 유량(Q)과 구멍(81∼84)(제1 포트(26C))의 개방 부분과의 관계를 나타내는 도면이다. 동일 도면은 상기 가열 라인의 가열용 유체가 제3 밸브부(33)를 통해서 흐르는 유량을 나타내고 있다.
제어 지령치가 0%에서는, 구멍(81∼84)이 모두 폐쇄부(42)에 의해 닫혀 있으며, 유량은 0(L/min)이다. 제어 지령치가 0∼수%까지는, 구멍(81∼84)이 모두 폐쇄부(42)에 의해 닫혀 있으며, 유량은 0(L/min)이다. 즉, 제3 밸브부(33)는 제어 지령치 0% 부근에 불감대를 갖고 있다.
제어 지령치가 더 증가하면, 원 구멍(81)이 스풀(21)의 지름 수축부(43C)에 의해서 열리기 시작한다. 이 때, 슬리브(22)의 둘레 방향에서의 원 구멍(81)의 지름(r1)은 구멍(82∼84)의 지름(r2∼r4)보다 작기 때문에, 유체의 유량은 가장 완만하게 증가한다. 즉, 제어 지령치(스풀(21)의 이동량)에 대한 유량의 기울기는 가장 작아진다.
원 구멍(81)이 반까지 열리면, 지름 수축부(43C)에 의해서 타원 구멍(82)이 열리기 시작한다. 여기서, 원 구멍(81)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r1)을 갖는 원 구멍이기 때문에, 원 구멍(81)의 개방 면적의 증가 속도는 전반에 상승하고 후반에 저하된다. 이 점에 관하여, 원 구멍(81)이 반까지 열리면, 타원 구멍(82)이 열리기 시작하기 때문에, 제1 포트(26C)의 개방 면적의 증가 속도가 상승 후에 저하되는 것을 억제할 수 있다. 타원 구멍(82)의 지름(r2)은 원 구멍(81)의 지름(r1)보다 크고 원 구멍(83, 84)의 지름(r3, r4)보다 작기 때문에, 유체의 유량은 완만하게 증가한다. 타원 구멍(82)의 반원 부분이 개방된 후에는, 타원 구멍(82)의 직사각형 부분이 열리기 때문에, 제어 지령치에 대한 유량의 기울기는 일정해진다.
제어 지령치가 더 증가하면, 원 구멍(83)이 지름 수축부(43C)에 의해서 열리기 시작한다. 이 때, 슬리브(22)의 둘레 방향에서의 원 구멍(83)의 지름(r3)은 구멍(81, 82)의 지름(r1, r2)보다 크고 원 구멍(84)의 지름(r4)보다 작기 때문에, 유체의 유량은 약간 급하게 증가한다.
제어 지령치가 50%가 되면, 원 구멍(84)이 지름 수축부(43C)에 의해서 열리기 시작한다. 이 때, 슬리브(22)의 둘레 방향에서의 원 구멍(84)의 지름(r4)은 구멍(81∼83)의 지름(r1∼r3)보다 크기 때문에, 유체의 유량은 가장 급하게 증가한다. 즉, 제어 지령치에 대한 유량의 기울기는 가장 커진다.
제어 지령치가 100%가 되면, 슬리브(22)의 축선 방향에서 스풀(21)을 제2 포트(27C)로부터 제1 포트(26C) 방향으로 최대한 이동시킨 상태가 된다. 이 상태에서, 원 구멍(84) 중 개방된 부분은 반 이하로 되어 있다. 이 때문에, 원 구멍(84)의 개방 면적의 증가 속도가 상승하는 전반에 원 구멍(84)의 개방을 종료하고, 원 구멍(84)의 개방 면적의 증가 속도가 저하되는 후반에는 원 구멍(84)의 개방을 실시하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 제1 포트(26C)의 개방 면적의 증가 속도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 냉각 라인의 냉각용 유체가 제1 밸브부(31)를 통해서 흐르는 유량과 제어 지령치의 관계도 마찬가지이다. 그 경우, 제어 지령치가 음의 값이 되어, 제어 지령치의 증가가 감소로 치환된다.
한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어 지령치가 0%에서는, 구멍(85∼88)이 전개이고, 순환 라인의 순환용 유체의 유량은 최대이다. 제어 지령치가 0∼±수%까지는, 구멍(85∼88)은 전개이며, 유량은 최대이다. 즉, 제2 밸브부(32)는 제어 지령치 0% 부근에 불감대를 갖고 있다.
제어 지령치가 증가하면, 원 구멍(86)이 폐쇄부(42)에 의해서 닫히기 시작한다. 이 때, 슬리브(22)의 둘레 방향에서의 원 구멍(86)의 지름(r6)은 상기 원 구멍(84)의 지름(r4)보다 작고, 구멍(81∼83)의 지름(r1∼r3) 및 원 구멍(85)의 지름(r5)보다 크다. 이 때문에, 유체의 유량은 완만하게, 구체적으로는 구멍(81, 82)이 개방됨에 따른 유량의 증가 속도와 같은 정도의 감소 속도로 감소한다.
제어 지령치가 더욱 증가하면, 원 구멍(85)이 폐쇄부(42)에 의해서 닫히기 시작한다. 즉, 원 구멍(86)과 원 구멍(85)이 폐쇄부(42)에 의해서 닫힌다. 이 때문에, 유체의 유량은 급하게, 구체적으로는 원 구멍(83, 84)이 개방됨에 따른 유량의 증가 속도와 같은 정도의 감소 속도로 감소한다.
제어 지령치가 100%가 되면, 슬리브(22)의 축선 방향에서 스풀(21)을 제1 포트(26B)로부터 제2 포트(27B) 방향으로 최대한 이동시킨 상태가 된다. 이 상태에서, 원 구멍(85, 86)은 전폐로 되어 있다.
도 6은 제어 지령치와 각 밸브부(31∼33)의 유량과의 관계를 나타내는 그래프이다. 제1 밸브부(31)에 의해서 냉각용 유체(COLD)의 유량이 조절되고, 제2 밸브부(32)에 의해서 순환용 유체(BYP)의 유량이 조절되며, 제3 밸브부(33)에 의해서 가열용 유체(HOT)의 유량이 조절된다.
동일 도면에 나타내는 바와 같이, 제어 지령치가 -100%에서는, 유체(COLD)의 유량이 최대로 되어 있고, 유체(BYP)의 유량 및 유체(HOT)의 유량은 모두 0으로 되어 있다. 제어 지령치가 -100%부터 -50%까지는, 제어 지령치가 증가하면 유체(COLD)의 유량이 급격하게 감소하고, 유체(BYP)의 유량이 급격하게 증가한다. 스풀 밸브(11)로부터 배출되는 유체의 합계 유량(TOTAL)은 제어 지령치에 관계없이 일정하게 되어 있다.
제어 지령치가 -50%로부터 더욱 증가하면, 유체(COLD)의 유량은 약간 완만하게 감소하고, 유체(BYP)의 유량은 약간 완만하게 증가한다. 제어 지령치가 더욱 증가하면, 유체(COLD)의 유량은 가장 완만하게 감소하고, 유체(BYP)의 유량은 가장 완만하게 증가한다.
제어 지령치가 -수%가 되면, 유체(COLD)의 유량은 0이 되고, 유체(BYP)의 유량은 최대가 된다. 제어 지령치가 수%가 될 때까지는, 유체(COLD)의 유량은 0이며, 유체(BYP)의 유량이 최대 상태로 유지된다.
제어 지령치가 수%를 넘어 증가하면, 유체(BYP)의 유량은 가장 완만하게 감소하고, 유체(HOT)의 유량은 가장 완만하게 증가한다. 제어 지령치가 50%까지는, 제어 지령치가 증가하면 유체(BYP)의 유량은 약간 완만하게 감소하고, 유체(HOT)의 유량은 약간 완만하게 증가한다.
제어 지령치가 50%부터 100%까지는, 제어 지령치가 증가하면 유체(BYP)의 유량이 급격하게 감소하고, 유체(HOT)의 유량이 급격하게 증가한다. 또한, 제어 지령치와 각 밸브부(31∼33)의 유량과의 관계는 도 6에 나타내는 관계에 한하지 않고, 구멍(81∼88)의 위치나 지름(r1∼r8)을 조절함으로써 임의로 설정할 수 있다.
도 7은 스풀(21)의 위치와 각 밸브부(31∼33)의 개폐 상태와의 관계를 나타내는 단면도이다.
도 7(a)에 나타내는 제어 지령치가 -100%에서는, 스풀(21)은 중립 위치로부터 제1 밸브부(31) 측(음 방향)으로 가장 이동한 위치에 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 밸브부(31)(COLD)가 최대 유량이 되고, 제2 밸브부(32)(BYP) 및 제3 밸브부(33)(HOT)가 유량 0으로 되어 있다. 제1 밸브부(31)에서는, 제1 포트(26A) 및 제2 포트(27A)가 모두 전개되어 있다. 제2 밸브부(32)에서는, 제1 포트(26B), 제2 포트(27B) 중 제2 포트(27B)가 폐쇄되어 있다. 제3 밸브부(33)에서는, 제1 포트(26C), 제2 포트(27C) 중 제1 포트(26C)가 폐쇄되어 있다. 이 경우, 제1 밸브부(31)를 통해서 냉각용 유체(COLD)만이 처리 장치로 흐른다.
도 7(b)에 나타내는 제어 지령치가 -50%에서는, 스풀(21)은 음 방향으로 가장 이동한 위치와 중립 위치와의 중앙에 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 밸브부(31)(COLD)가 최대 유량의 2할 정도의 유량이 되고, 제2 밸브부(32)(BYP)가 최대 유량의 8할 정도의 유량이 되며, 제3 밸브부(33)(HOT)가 유량 0으로 되어 있다. 제1 밸브부(31)에서는, 제1 포트(26A)가 2할 정도 열려 있다. 제2 밸브부(32)에서는, 제1 포트(26B), 제2 포트(27B) 중 제2 포트(27B)가 8할 정도 열려 있다. 제3 밸브부(33)에서는, 제1 포트(26C), 제2 포트(27C) 중 제1 포트(26C)가 폐쇄되어 있다. 이 경우, 제1 밸브부(31)를 통해서 흐르는 냉각용 유체(COLD)와 제2 밸브부(32)를 통해서 흐르는 순환용 유체(BYP)가 혼합되어 처리 장치로 흐른다.
도 7(c)에 나타내는 제어 지령치가 0%에서는, 스풀(21)은 중립 위치에 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 밸브부(32)(BYP)가 최대 유량이 되고, 제1 밸브부(31)(COLD) 및 제3 밸브부(33)(HOT)가 유량 0으로 되어 있다. 제1 밸브부(31)에 서는, 제1 포트(26A), 제2 포트(27A) 중 제1 포트(26A)가 폐쇄되어 있다. 제2 밸브부(32)에서는, 제1 포트(26B) 및 제2 포트(27B)가 모두 전개되어 있다. 제3 밸브부(33)에서는, 제1 포트(26C), 제2 포트(27C) 중 제1 포트(26C)가 폐쇄되어 있다. 이 경우, 제2 밸브부(32)를 통해 순환용 유체(BYP)만이 처리 장치로 흐른다.
도 7(d)에 나타내는 제어 지령치가 50%에서는, 스풀(21)은 중립 위치와 중립 위치로부터 제3 밸브부(33) 측(양 방향)으로 가장 이동한 위치와의 중앙에 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 밸브부(31)(COLD)가 유량 0이 되고, 제2 밸브부(32)(BYP)가 최대 유량의 8할 정도의 유량이 되며, 제3 밸브부(33)(HOT)가 최대 유량의 2할 정도의 유량으로 되어 있다. 제1 밸브부(31)에서는, 제1 포트(26A), 제2 포트(27A) 중 제1 포트(26A)가 폐쇄되어 있다. 제2 밸브부(32)에서는, 제1 포트(26B), 제2 포트(27B) 중 제1 포트(26B)가 8할 정도 열려 있다. 제3 밸브부(33)에서는, 제1 포트(26C), 제2 포트(27C) 중 제1 포트(26C)가 2할 정도 열려 있다. 이 경우, 제2 밸브부(32)를 통해서 흐르는 순환용 유체(BYP)와 제3 밸브부(33)를 통해서 흐르는 가열용 유체(HOT)가 혼합되어 처리 장치로 흐른다.
도 7(e)에 나타내는 제어 지령치가 100%에서는, 스풀(21)은 중립 위치로부터 제3 밸브부(33) 측(양 방향)으로 가장 이동한 위치에 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제3 밸브부(33)(HOT)가 최대 유량이 되고, 제2 밸브부(32)(BYP) 및 제3 밸브부(33)(HOT)가 유량 0으로 되어 있다. 제1 밸브부(31)에서는, 제1 포트(26A), 제2 포트(27A) 중 제1 포트(26A)가 폐쇄되어 있다. 제2 밸브부(32)에서는, 제1 포트(26B), 제2 포트(27B) 중 제1 포트(26B)가 폐쇄되어 있다. 제3 밸브부(33)에서는, 제1 포트(26C) 및 제2 포트(27C)가 모두 전개되어 있다. 이 경우, 제3 밸브부(33)를 통해서 가열용 유체(HOT)만이 처리 장치로 흐른다.
이상 상술한 본 실시형태는, 이하의 이점을 갖는다.
·제1 포트(26A, 26C)는 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r1)을 갖는 원 구멍(81)과, 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r1)과 다른 지름(r2)을 갖는 타원 구멍(82)을 포함하고 있다. 이 때문에, 슬리브(22)의 축선 방향에서의 스풀(21)의 이동량에 따라, 예를 들면 타원 구멍(82)이 폐쇄되어 있으면서 원 구멍(81)의 일부가 개방된 상태, 원 구멍(81)의 전부가 개방되어 있으면서 타원 구멍(82)의 일부가 개방된 상태, 원 구멍(81)의 전부 및 타원 구멍(82)의 전부가 개방된 상태 등을 실현할 수 있다. 그리고, 이들 상태에서는, 축선 방향에서의 스풀(21)의 이동량과 유체의 유량 증가량과의 관계(유량의 기울기)가 서로 다르다. 따라서, 축선 방향에서의 원 구멍(81) 및 타원 구멍(82)의 위치나 지름(r1), 지름(r2)을 조절함으로써, 축선 방향에서의 스풀(21)의 이동량과 유체의 유량 증가량과의 관계를 유연하게 설정할 수 있다. 또한, 원 구멍(83)과 원 구멍(84)의 조합 등에 있어서도, 상기와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
·원 구멍(81) 및 타원 구멍(82)은 각각 원 구멍 및 타원 구멍이기 때문에, 드릴 등의 구멍 가공에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 게다가, 구멍의 형상이 간소하기 때문에, 가공 후의 거스러미 제거 등(마무리)이 용이함과 동시에, 응력 집중을 억제하여 강성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 슬리브(22)의 굴곡(변형)을 억제할 수 있어, 스풀(21)의 접동성을 향상시킬 수 있다. 또한, 축선 방향에서의 원 구멍(81) 및 타원 구멍(82)의 위치나 지름(r1), 지름(r2)을 조절함으로써, 스풀(21)의 이동량과 유체의 유량 증가량의 관계를 설정할 수 있기 때문에, 스풀(21)에 배경기술과 같은 경사부를 형성할 필요가 없다. 따라서, 스풀(21) 밸브의 제조 난이도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
·제1 밸브부(31) 및 제3 밸브부(33)에서, 타원 구멍(82)은 축선 방향에서 원 구멍(81)보다 각각 제2 포트(27A, 27C)로부터 떨어진 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 제1 포트(26A, 26C)를 스풀(21)이 폐쇄한 상태에서, 제2 포트(27A, 27C)로부터 각각 제1 포트(26A, 26C) 방향으로 스풀(21)이 이동하면, 우선 원 구멍(81)이 개방되고, 계속해서 타원 구멍(82)이 개방된다. 그리고, 타원 구멍(82)의 지름(r2)은 원 구멍(81)의 지름(r1)보다 크다. 이 때문에, 타원 구멍(82)이 폐쇄되어 있고, 또한, 원 구멍(81)의 개방 면적이 증가하는 동안, 즉 제1 포트(26A, 26C)가 열리기 시작할 때에, 유체의 유량 기울기를 작게 할 수 있다. 따라서, 제1 포트(26A, 26C)가 열리기 시작할 때, 유체의 유량을 미세 조정하기 쉬워진다. 더욱이, 제1 포트(26A, 26C)를 폐쇄한 상태에서, 슬리브(22)의 내주면과 스풀(21)의 외주면 사이로부터 새는 유체는 지름(r1)보다 큰 지름(r2)의 타원 구멍(82)을 통해서는 흐르기 어렵기 때문에, 유체의 누출량을 감소시킬 수 있다.
·원 구멍(83, 84)의 개방 면적이 증가함으로써, 원 구멍(81)의 개방 면적이 증가할 때보다, 스풀(21)의 이동량에 대한 유량 증가량(유량의 기울기)을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 유량의 기울기를, 제1 기울기로부터 제1 기울기보다 큰 제2 기울기로 변화시키는 스풀(21) 밸브에서, 소정의 목표 유량을 확보하기 위해서 필요한 슬리브(22)의 길이를 짧게 할 수 있다.
·원 구멍(81)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r1)을 갖는 원 구멍이기 때문에, 원 구멍(81)의 개방 면적의 증가 속도는 전반에 상승하고 후반에 저하된다. 이 점에 관하여, 축선 방향에서, 원 구멍(81)이 존재하는 범위와 타원 구멍(82)이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 따라서, 원 구멍(81)이 전개하기까지 타원 구멍(82)을 열기 시작할 수 있으며, 제1 포트(26A, 26C)의 개방 면적의 증가 속도가 상승 후에 저하되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 타원 구멍(82)이 열리기 시작할 때에, 유체의 유량 기울기가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 타원 구멍(82)과 원 구멍(84)의 조합 등에 있어서도, 상기와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
·구멍(81∼83)이 이어지면, 제1 포트(26A, 26C)의 형상이 복잡해져, 슬리브(22)의 강도가 저하될 우려가 있다. 이 점에 관하여, 구멍(81∼83)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 서로 중복하지 않는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 축선 방향에서, 원 구멍(81)(타원 구멍(82))이 존재하는 범위와 타원 구멍(82)(원 구멍(83))이 존재하는 범위가 일부 중복되어 있는 경우도, 원 구멍(81)(타원 구멍(82))과 타원 구멍(82)(원 구멍(83))이 이어지는 것을 방지할 수 있다.
·축선 방향에서 스풀(21)을 제2 포트(27A, 27C)로부터 각각 제1 포트(26A, 26C) 방향으로 최대한 이동시킨 상태에서, 원 구멍(84) 중 개방된 부분은 반 이하이다. 이 때문에, 원 구멍(84)의 개방 면적의 증가 속도가 상승하는 범위 내에서, 유체의 유량을 제어할 수 있다. 따라서, 원 구멍(84)이 열리기 시작한 후에, 유체의 유량 기울기가 감소하는 것을 억제할 수 있다.
·제1 포트(26A, 26C)는 축선 방향에서 원 구멍(81)과 원 구멍(84) 사이의 위치에 형성된 구멍(82, 83)을 포함하고 있다. 이 때문에, 제1 포트(26A, 26C)를 스풀(21)이 폐쇄한 상태에서, 제2 포트(27A, 27C)로부터 각각 제1 포트(26A, 26C) 방향으로 스풀(21)이 이동하면, 우선 원 구멍(81)이 개방되고, 계속해서 구멍(82, 83)이 개방되며, 계속해서 원 구멍(84)이 개방된다. 그리고, 구멍(82, 83)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r1)보다 크면서 지름(r4)보다 작은 지름(r2, r3)을 각각 갖는 구멍이다. 이 때문에, 원 구멍(81)의 개방 면적이 증가할 때와 원 구멍(84)의 개방 면적이 증가할 때의 사이에서, 유체의 유량 기울기를 그들 시점의 중간 기울기로 설정하기 쉬워진다.
·제2 밸브부(32)에서, 원 구멍(86)은 축선 방향에서 원 구멍(85)과 같은 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 제1 포트(26B)를 스풀(21)이 폐쇄한 상태에서, 제2 포트(27B)로부터 제1 포트(26B) 방향으로 스풀(21)이 이동하면, 원 구멍(85) 및 원 구멍(86)이 동시에 개방되기 시작한다. 이 때문에, 원 구멍(85) 및 원 구멍(86)의 개방 면적이 함께 증가하는 동안, 즉 제1 포트(26B)가 열리기 시작할 때에, 유체의 유량 기울기를 크게 할 수 있다.
·여기서, 원 구멍(86)의 지름(r6)은 원 구멍(85)의 지름(r5)보다 크다. 이 때문에, 제2 포트(27B)로부터 제1 포트(26B) 방향으로 스풀(21)이 더 이동하면, 원 구멍(85)의 전부가 개방되고, 원 구멍(86)의 개방 면적만이 증가한다. 이로써, 원 구멍(85) 및 원 구멍(86)의 개방 면적이 증가할 때보다, 유체의 유량 기울기를 작게 설정하기 쉬워진다. 따라서, 유체의 유량 기울기를, 제3 기울기로부터 제3 기울기보다 작은 제4 기울기로 변화시키는 스풀 밸브(11)에서, 소정의 목표 유량을 확보하기 위해서 필요한 슬리브(22)의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 제2 포트(27B)를 스풀(21)이 폐쇄한 상태에서, 제1 포트(26B)로부터 제2 포트(27B) 방향으로 스풀(21)이 이동하는 경우도, 상기와 동일한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
·슬리브(22)의 둘레 방향에서, 복수의 제1 포트(26A, 26C)가 서로 다른 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 제1 포트(26A, 26C)를 통해 슬리브(22)의 내부와 외부 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 그리고, 스풀 밸브(11)는 슬리브(22)를 내부에 수납하는 밸브 보디(23)를 구비하고 있다. 밸브 보디(23)에는, 복수의 제1 포트(26A, 26C)를 서로 연통시키는 고리형 제1 보디 둘레 홈(41A, 41C)과, 제1 보디 둘레 홈(41A, 41C)을 외부에 연통시키는 제1 보디 관통 구멍(39A, 39C)이 형성되어 있다. 이 때문에, 고리형 제1 보디 둘레 홈(41A, 41C) 및 제1 보디 관통 구멍(39A, 39C)을 통해, 복수의 제1 포트(26A, 26C)와 밸브 보디(23)의 외부와의 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 따라서, 스풀 밸브(11)를 유통하는 유체의 최대 유량을 크게 하면서, 슬리브(22)의 내부와 밸브 보디(23)의 외부와의 사이에서 유체를 용이하게 유통시킬 수 있다.
·슬리브(22)의 둘레 방향에서, 복수의 제2 포트(27A, 27C)가 서로 다른 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 제2 포트(27A, 27C)를 통해 슬리브(22)의 내부와 외부 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 밸브 보디(23)에는, 복수의 제2 포트(27A, 27C)를 서로 연통시키는 고리형 제2 보디 둘레 홈(51A, 51C)과, 제2 보디 둘레 홈(51A, 51C)을 외부에 연통시키는 제2 보디 관통 구멍(59A, 59C)이 형성되어 있다. 이 때문에, 고리형 제2 보디 둘레 홈(51A, 51C) 및 제2 보디 관통 구멍(59A, 59C)을 통해, 복수의 제2 포트(27A, 27C)와 밸브 보디(23)의 외부와의 사이에서 유체를 유통시킬 수 있다. 따라서, 스풀 밸브(11)를 유통하는 유체의 최대 유량을 크게 하면서, 슬리브(22)의 내부와 밸브 보디(23)의 외부와의 사이에서 유체를 용이하게 유통시킬 수 있다.
·제1 포트(26A, 26C)와 제2 포트(27A, 27C)의 조합으로 1개의 밸브부가 구성되어 있다. 이 때문에, 1개의 밸브부로 1개의 유체의 유량을 제어할 수 있다. 스풀 밸브(11)는 축선 방향으로 나열된 밸브부인 제1 밸브부(31), 제2 밸브부(32) 및 제3 밸브부(33)를 구비하고 있다. 그리고, 스풀(21)에는 제1 밸브부(31), 제2 밸브부(32) 및 제3 밸브부(33)에 대하여 각각 지름 수축부(43A, 43B, 43C)가 형성되어 있다. 이 때문에, 스풀 밸브(11)는 1개의 스풀(21)로 복수의 유체의 유량을 제어할 수 있다.
·제1 밸브부(31) 및 제3 밸브부(33)는 유량의 기울기를, 제1 기울기로부터 제1 기울기보다 큰 제2 기울기로 변화시킬 수 있다. 한편, 제2 밸브부(32)는 유량의 기울기를, 제3 기울기로부터 제3 기울기보다 작은 제4 기울기로 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 제1 밸브부(31)(제3 밸브부(33))의 제2 포트(27A, 27C)와 제2 밸브부(32)의 제2 포트(27B)를 연통시켜, 스풀 밸브(11)를 혼합 밸브로서 사용한 경우, 혼합된 유체의 유량을 일정하게 근접시킬 수 있다. 또한, 상기 혼합 밸브에서 유체의 유통 방향을 반대로 함으로써, 스풀 밸브(11)를 분배 밸브로서 사용할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태를 이하와 같이 변경하여 실시할 수도 있다. 상기 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙음으로써 설명을 생략한다.
·슬리브(22)의 내주면과 폐쇄부(42)의 외주면 사이에 클리어런스가 마련되어 있고, 제어 지령치가 0%에서, 클리어런스 및 구멍(81∼84)을 통해서 유체가 흐르는 구성을 채택할 수도 있다.
·스풀 밸브(11)로부터 배출되는 유체의 합계 유량은 제어 지령치에 관계없이 일정한 것이 바람직하지만, 제어 지령치에 의해 약간 변화해도 된다. 또한, 스풀 밸브(11)에 대한 유체의 공급 측과 배출 측의 차압이 일정하면서 유체의 합계 유량이 제어 지령치에 의해 약간 변화할 경우, 차압을 제어함으로써 제어 지령치에 관계없이 유체의 합계 유량을 일정하게 할 수도 있다.
·제3 밸브부(33)에 의해 냉각용 유체(COLD)의 유량이 조절되고, 제2 밸브부(32)에 의해 순환용 유체(BYP)의 유량이 조절되며, 제1 밸브부(31)에 의해 가열용 유체(HOT)의 유량이 조절되는 구성을 채택할 수도 있다.
·상기 실시형태에서는, 슬리브(22)에서 각 슬리브 둘레 홈에 인접하는 위치에는, O링 등의 실링 부재를 설치하기 위한 홈(74)이 형성되어 있었다. 이 대신, 밸브 보디(23)에서, 상기 홈(74)에 대응하는 위치에 O링 등의 실링 부재를 설치하기 위한 홈을 형성할 수도 있다.
·제1 보디 관통 구멍(39A, 39B, 39C)은 제1 슬리브 둘레 홈(36A, 36B, 36C)을 통하지 않고 제1 포트(26A, 26B, 26C)에 접속되어 있어도 된다. 즉, 제1 보디 둘레 홈(41A, 41B, 41C)을 형성하고, 제1 슬리브 둘레 홈(36A, 36B, 36C)을 생략해도 된다. 또한, 제1 보디 둘레 홈(41A, 41B, 41C)을 생략하고, 제1 슬리브 둘레 홈(36A, 36B, 36C)을 형성해도 된다.
·도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 포트(26A, 26C)는 관통 구멍인 복수의 원 구멍(91)(제1 관통부)과, 관통 구멍인 원 구멍(92)(제2 관통부)을 포함한다. 이 때문에, 원 구멍(91)의 수를 조절함으로써, 제1 포트(26A, 26C)가 열리기 시작할 때에, 스풀(21)의 이동량과 유량 증가량의 관계를 용이하게 설정할 수 있다. 더욱이, 복수의 원 구멍(91)은 축선 방향에서의 위치가 서로 다르다. 이 때문에, 제1 포트(26A, 26C)를 폐쇄한 상태에서, 스풀(21)의 지름 수축부(43A, 43C)에 각각 가까운 위치의 원 구멍(91)을 줄일 수 있어, 슬리브(22)의 내주면과 스풀(21)의 외주면 사이로부터의 유체의 누출량을 감소시킬 수 있다.
·도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 포트(26C, 26A)가 관통 구멍인 타원 구멍부(93)과 원 구멍부(94)를 포함하고 있어도 된다. 타원 구멍 부분(93)(제1 관통부)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r13)을 갖고, 슬리브(22)의 축선 방향에서 지름(r13)보다 큰 지름을 갖는 타원 구멍이다. 원 구멍부(94)(제2 관통부)는 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r13)보다 큰 지름(r14)을 갖는 원 구멍이다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 타원 구멍 부분(93)의 중심 위치와 원 구멍부(94)의 중심 위치는 일치하고 있다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 타원 구멍부(93)가 존재하는 범위와 원 구멍부(94)가 존재하는 범위가 일부 중복되어 있다. 이 때문에, 타원 구멍부(93)와 원 구멍부(94)가 이어져 있다. 이러한 구성이라도, 상기 실시형태에 준한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 원 구멍부(94)를 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r14)을 갖고, 슬리브(22)의 축선 방향에서 지름(r14)보다 큰 지름을 갖는 타원 구멍으로 변경해도 된다.
·도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 포트(26C, 26A)가 원 구멍(95)과 원 구멍(96)을 포함하고 있어도 된다. 원 구멍(95)(제1 관통부)은 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r15)을 갖는 원 구멍이다. 원 구멍(96)(제2 관통부)은 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r15)보다 큰 지름(r16)을 갖는 원 구멍이다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 원 구멍(95)의 중심 위치와 원 구멍(96)의 중심 위치는 다르다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(95)이 존재하는 범위와 원 구멍(96)이 존재하는 범위는 중복되어 있지 않다. 이러한 구성이라도, 제1 포트(26C)의 개방 면적의 증가 속도가 상승 후에 일단 저하되는 것을 제외하고, 상기 실시형태에 준한 작용 효과를 나타낼 수 있다.
·타원 구멍은 축선 방향으로 긴 지름을 따른 타원 구멍에 한하지 않고, 축선 방향으로 짧은 지름을 따른 타원 구멍이어도 된다. 이 경우에는, 스풀(21)의 이동량에 대한 유량 증가량(유량의 기울기)을 크게 할 수 있다. 또한, 타원 구멍으로서 반원부와 직사각형부를 갖는 형상에 한하지 않고, 타원을 채택할 수도 있다.
·도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 포트(26C, 26A)가 원 구멍(95)과 삼각 구멍(97)을 포함하고 있어도 된다. 원 구멍(95)(제1 관통부)은 슬리브(22)의 둘레 방향 및 축선 방향에서 지름(r15)을 갖는 원 구멍이다. 관통 구멍인 삼각 구멍(97)(제2 관통부)은 슬리브(22)의 둘레 방향에서 지름(r15)보다 큰 폭(w1)을 갖는 삼각 구멍이다. 삼각 구멍(97)의 한 변은 슬리브(22)의 둘레 방향을 따라 있으며, 삼각 구멍(97)의 모서리는 둥글게 되어 있다. 삼각 구멍(97)에서 슬리브(22)의 둘레 방향을 따른 한 변은 원 구멍(95)으로부터 가장 떨어진 위치에 배치되어 있다. 슬리브(22)의 둘레 방향에서, 원 구멍(95)의 중심 위치와 삼각 구멍(97)의 중심 위치는 다르다. 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(95)이 존재하는 범위와 삼각 구멍(97)이 존재하는 범위는 중복되어 있지 않다. 이러한 구성이라도, 제1 포트(26C)의 개방 면적의 증가 속도가 상승 후에 일단 저하되는 것을 제외하고, 상기 실시형태에 준한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 슬리브(22)의 축선 방향에서, 원 구멍(95)이 존재하는 범위와 삼각 구멍(97)이 존재하는 범위는 중복되어 있어도 된다. 또한, 원 구멍(95)의 형상을 삼각 구멍으로 변경해도 되고, 삼각 구멍(97)의 형상을 원 구멍 또는 타원 구멍으로 변경해도 된다. 즉, 제1 관통부 및 제2 관통부 중 적어도 한쪽은 슬리브(22)의 둘레 방향으로 한 변을 따른 삼각 구멍이며, 삼각 구멍의 모서리가 둥글게 되어 있는 구성을 채택해도 된다. 또한, 제1 관통부 및 제2 관통부의 형상을 그 밖의 다각형 구멍(다각 형상의 관통 구멍)으로 해도 된다. 또한, 다각형 구멍의 모서리는 둥글게 되어 있는 것이 바람직하다.
·슬리브(22)의 둘레 방향에서, 제1 포트(26A, 26C)가 1개만 형성되어 있어도 된다. 그 경우, 제1 슬리브 둘레 홈(36A, 36C) 및 제1 보디 둘레 홈(41A, 41C)을 생략하고, 제1 포트(26A, 26C)를 제1 보디 관통 구멍(39A, 39C)에 접속하면 된다.
·슬리브(22)의 둘레 방향에서, 제2 포트(27A, 27C)가 1개만 형성되어 있어도 된다. 그 경우, 제2 슬리브 둘레 홈(56A, 56C) 및 제2 보디 둘레 홈(51A, 51C)을 생략하고, 제2 포트(27A, 27C)를 제2 보디 관통 구멍(59A, 59C)에 접속하면 된다.
·제1∼ 제3 밸브부(31∼33) 중 적어도 1개를 구비하는 스풀 밸브로서 실현할 수도 있다.
본 개시는 실시형태에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 해당 실시형태나 구조에 한정되는 것이 아니라고 이해된다. 본 개시는 각종 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 덧붙여, 각종 조합이나 형태, 나아가서는, 그들에 하나의 요소만, 그 이상, 혹은 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도 본 개시의 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다.
10: 스풀 밸브 장치
11: 스풀 밸브
12: 구동부
21: 스풀
22: 슬리브
23: 밸브 보디
24: 밸브실
26A: 제1 포트
26B: 제1 포트
26C: 제1 포트
27A: 제2 포트
27B: 제2 포트
27C: 제2 포트
31: 제1 밸브부
32: 제2 밸브부
33: 제3 밸브부
38A: 연통로
38B: 연통로
38C: 연통로
39A: 제1 보디 관통 구멍
39B: 제1 보디 관통 구멍
39C: 제1 보디 관통 구멍
42: 폐쇄부
43A: 지름 수축부
43B: 지름 수축부
43C: 지름 수축부
59A: 제2 보디 관통 구멍
59B: 제2 보디 관통 구멍
59C: 제2 보디 관통 구멍
81: 원 구멍
82: 타원 구멍
83: 원 구멍
84: 원 구멍
85: 원 구멍
86: 원 구멍
87: 원 구멍
88: 원 구멍
91: 원 구멍
92: 원 구멍
93: 타원 구멍부
94: 원 구멍부
95: 원 구멍
96: 원 구멍

Claims (18)

  1. 축선 방향으로 연장되는 원통형이고, 상기 축선 방향에서 서로 떨어진 제1 포트 및 제2 포트가 형성된 슬리브와,
    상기 축선 방향으로 연장되어 지름 수축부를 갖는 원주형이고, 상기 슬리브의 내부를 상기 축선 방향으로 이동하여 상기 제1 포트를 개폐함으로써, 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 연통 및 차단하는 스풀을 구비하며,
    상기 제1 포트는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 제1 폭을 갖는 관통 구멍인 제1 관통부와, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭과 다른 제2 폭을 갖는 관통 구멍인 제2 관통부를 포함하는 스풀 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관통부는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭으로서의 제1 지름을 갖는 원 구멍 또는 타원 구멍이고,
    상기 제2 관통부는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 지름과 다른 상기 제2 폭으로서의 제2 지름을 갖는 원 구멍 또는 타원 구멍인 스풀 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 관통부 및 상기 제2 관통부 중 적어도 한쪽은 상기 슬리브의 둘레 방향으로 한 변을 따른 삼각 구멍이고, 상기 삼각 구멍의 모서리는 둥글게 되어 있는 스풀 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부보다 상기 제2 포트로부터 떨어진 위치에 형성되어 있으며,
    상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 큰 스풀 밸브.
  5. 제4항에 있어서,　
    상기 축선 방향에서, 상기 제1 관통부가 존재하는 범위와 상기 제2 관통부가 존재하는 범위가 일부 중복되어 있는 스풀 밸브.
  6. 제5항에 있어서,　
    상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부는 상기 슬리브의 둘레 방향에서 서로 중복되지 않는 위치에 형성되어 있는 스풀 밸브.
  7. 제4항에 있어서,　
    상기 축선 방향에서 상기 스풀을 상기 제2 포트로부터 상기 제1 포트의 방향으로 최대한 이동시킨 상태에서, 상기 제2 관통부 중 개방된 부분은 반 이하인 스풀 밸브.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 포트는 복수의 상기 제1 관통부를 포함하며,
    복수의 상기 제1 관통부는 상기 축선 방향에서의 위치가 서로 다른 스풀 밸브.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 포트는 복수의 상기 제1 관통부를 포함하며,
    복수의 상기 제1 관통부는 상기 축선 방향에서의 위치가 서로 다른 스풀 밸브.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 포트는 복수의 상기 제1 관통부를 포함하며,
    복수의 상기 제1 관통부는 상기 축선 방향에서의 위치가 서로 다른 스풀 밸브.
  11. 제4항에 있어서,　
    상기 제1 포트는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부 사이의 위치에 형성되고, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭보다 크고 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 관통 구멍인 제3 관통부를 포함하는 스풀 밸브.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 포트는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부 사이의 위치에 형성되고, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭보다 크고 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 관통 구멍인 제3 관통부를 포함하는 스풀 밸브.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1 포트는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부 사이의 위치에 형성되고, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭보다 크고 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 관통 구멍인 제3 관통부를 포함하는 스풀 밸브.
  14. 제8항에 있어서,　
    상기 제1 포트는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 상기 제2 관통부 사이의 위치에 형성되고, 상기 슬리브의 둘레 방향에서 상기 제1 폭보다 크고 상기 제2 폭보다 작은 제3 폭을 갖는 관통 구멍인 제3 관통부를 포함하는 스풀 밸브.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 같은 위치에 형성되어 있으며,
    상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 큰 스풀 밸브.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브의 둘레 방향에서, 복수의 상기 제1 포트가 서로 다른 위치에 형성되어 있고,
    상기 슬리브를 내부에 수납하여, 복수의 상기 제1 포트를 서로 연통시키는 고리형 제1 홈과, 상기 제1 홈을 외부에 연통시키는 제1 보디 관통 구멍이 형성된 밸브 보디를 구비하는 스풀 밸브.
  17. 제16항에 있어서,　
    상기 슬리브의 둘레 방향에서, 복수의 상기 제2 포트가 서로 다른 위치에 형성되어 있고,
    상기 밸브 보디에는 복수의 상기 제2 포트를 서로 연통시키는 고리형 제2 홈과, 상기 제2 홈을 외부에 연통시키는 제2 보디 관통 구멍이 형성되어 있는 스풀 밸브.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 포트와 상기 제2 포트의 조합으로 1개의 밸브부가 구성되어 있고,
    상기 축선 방향으로 나열된 상기 밸브부인 제1 밸브부와 제2 밸브부를 구비하며,
    상기 제1 밸브부에서, 상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부보다 상기 제2 포트로부터 떨어진 위치에 형성되어 있고, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크며,
    상기 제2 밸브부에서, 상기 제2 관통부는 상기 축선 방향에서 상기 제1 관통부와 같은 위치에 형성되어 있고, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭보다 크며,
    상기 스풀에는 상기 제1 밸브부 및 상기 제2 밸브부에 대하여 각각 상기 지름 수축부가 형성되어 있는 스풀 밸브.
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