KR101543798B1 - 유량조절밸브 - Google Patents

Abstract

[과제] 제조 비용의 절감을 꾀하는 동시에, 소형으로 메인테넌스성의 향상을 꾀할 수 있는 유량조정밸브를 제공한다.

[해결 수단] 액상 유체가 흐르는 유로(41,42) 및 밸브시트(43A)가 형성된 하부 하우징(4)과, 밸브시트(43A)와 함께 유로를 흐르는 액상 유체의 유량을 조정하는 밸브본체(7)와, 밸브본체(7)를, 밸브시트(43A)에 대하여 접근 및 이간시키는 왕복구동부(5A)와, 왕복구동부(5A)가 수납되는 상부 하우징(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량조정밸브(1)이다.

유량조정밸브, 리니어스태핑, 센서, 슬라이드, 싱크마크

Description

유량조절밸브{FLOW CONTROL VALVE}

본 발명은 유량조정밸브에 관한 것이다.

종래, 약액(藥液) 등의 액체의 유량을 조정하는 밸브로서는, 니들 밸브(needle valve)를 이용한 것이 알려져 있다. 또한, 축을 회전 구동시키는 스테핑 모터(stepping motor) 및 축의 회전을 축의 진퇴로 변환하는 변환기구를 상술한 밸브에 설치하고, 밸브를 원격조작 가능하게 하는 기술도 알려져 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1] 일본국 실개평 07-038843호 공보

상술한 변환 기구로서는, 예를 들면, 숫나사가 형성된 축과, 암나사가 형성된 슬라이더를 구비하는 변환 기구를 들 수 있다. 이러한 변환 기구를 구비하는 밸브에서는, 사용 부품의 수가 늘어남과 아울러, 밸브의 조립 공수가 증가한다. 이에 따라 해당 밸브의 제조비용이 증가함과 함께, 메인테넌스(maintenance)성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 제조비용의 절감을 도모하고, 메인테넌스성의 향상을 도모하는 동시에, 소형화함으로써 공간절약에 대응할 수 있는 유량조정밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

본 발명에 의한 유량조정밸브는, 액상 유체가 흐르는 유로 및 밸브시트가 형성된 하부 하우징와, 상기 밸브시트와 함께 상기 유로를 흐르는 액상 유체의 유량을 조정하는 밸브본체와, 상기 밸브본체를, 상기 밸브시트에 대하여 접근 및 이간시키는 왕복구동부와, 상기 왕복구동부가 수납되는 상부 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 밸브본체는 왕복구동부에 의해, 밸브시트에 대하여 접근 및 이간되는 방향으로 구동 제어된다. 이 때문에, 스태핑 모터 등에 의하여 회전 구동력을 밸브본체의 직선이동으로 변환하는 방법과 비교하여, 유량조정밸브를 구성하는 부품 수의 절감 및 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 밸브본체에는, 상기 왕복구동부로부터 연장된 축이 삽입 관통되는 삽입구멍과, 상기 삽입구멍의 내부와 대기(大氣)를 연결하는 연통부가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 밸브본체를 투과하여 삽입구멍에 침투한 액상 유체의 가스를, 연통부를 매개로 용이하게 대기에 방출할 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 왕복구동부에는, 상기 밸브본체를 향하여 연장된 축과, 상기 축에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 대략 원판형의 슬라이드부가 설치되고, 상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 사이에는, 상기 왕복구동부가 끼워져 결합됨과 아울러, 상기 축 및 상기 슬라이드부를 상기 밸브시트에 대하여 접근 및 이간시키는 방향으로 이동가능하게 지지하는 대략 통(筒)형상의 가이드부를 구비하는 중간 하우징이 설치되며, 상기 가이드부에 있어서의 상기 슬라이드부와 마찰운동하는 부분은, 상기 중간 하우징으로부터 독립되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 밸브본체는, 가이드부 및 슬라이더부에 의해 이동가능하게 지지되는 축에 의하여 구동되기 때문에, 밸브시트에 대하여 접근 및 이간하는 방향으로 이동할 때에, 밸브본체가 그 이외의 방향으로 이동하는 것이 방지된다. 그 때문에, 유량조정밸브에 의한 액상 유체의 유량조정의 정밀도 확보가 용이하게 된다.

한편, 예를 들면, 중간 하우징이 일체로 형성되는 경우에 있어서도, 가이드 부에 있어서의 슬라이드부와 마찰운동하는 부분은, 중간 하우징으로부터 독립된 대략 통(筒)상으로 형성되기 때문에, 싱크 마크(sink mark, 표면 굴곡)등에 의한 기형이나 변형이 발생하기 어려워진다. 그 때문에, 밸브시트에 대하여 접근 이간하는 방향에의 밸브본체의 이동이 저해될 일이 없고, 유량조정밸브에 의한 액상 유체의 유량조정의 정밀도확보가 용이하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 밸브본체가 상기 밸브시트의 근방에 접근했을 때에, 상기 밸브본체를 검출하는 검출부가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 밸브본체가 밸브시트의 근방에 접근하는 경우, 다시 말해, 밸브본체와 밸브시트의 사이에 소정의 간격이 남아있는 위치에서, 밸브본체가 검출된다. 이 때문에, 밸브본체를 밸브시트에 접근시켜서 밸브본체를 검출부에 의해 검출함으로써, 밸브본체의 제어 위치를 교정할 수 있다. 이때, 필요 이상의 액상 유체가 유량조정밸브를 통과하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 밸브시트의 근방에서 밸브본체를 검출하기 때문에, 검출부에 의한 밸브본체의 검출 시에, 밸브본체와 밸브시트의 접촉이 방지된다. 그 때문에, 접촉에 의한 밸브본체나 밸브시트의 변형이 방지되어, 유량조정밸브에 의한 유량조정의 재현성을 확보할 수 있다.

본 발명의 유량조정밸브에 따르면, 밸브본체는 왕복구동부에 의해 밸브시트에 대하여 접근 및 이간되는 방향으로 구동 제어되기 때문에, 스테핑 모터 등에 의 한 회전 구동력을 밸브 본체의 직선운동으로 변환하는 방법과 비교하여, 유량조정밸브를 구성하는 부품의 수를 절감할 수 있다. 그 때문에, 제조비용의 절감을 도모하는 동시에, 메인테넌스성의 향상을 도모하고, 소형화함으로써 공간절약에 대응할 수 있는 효과를 발휘한다.

[제1 실시형태]

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유량조정밸브에 대하여 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은, 본 실시형태에 의한 유량조정밸브의 전체구성을 나타낸 단면도이다. 도 2는, 도 1의 유량조정밸브의 구성을 나타낸 평면도이다.

본 실시형태에서는, 본 발명의 유량조정밸브(1)를 반도체 제조장치에 있어서의 약액의 유량을 조정하는 조정밸브에 적용하여 설명한다. 또한, 본 실시형태의 유량조정밸브(1)는, 반도체 제조에 사용되는 약액의 유량조정에 사용되는 조정밸브에 한정되지 아니하며, 그 밖의 액체의 유량조정을 수행하는 조정밸브에 적용할 수도 있으며, 특별히 한정되지 아니한다.

유량조정밸브(1)에는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 유량조정밸브(1)의 외형을 구성하는 상부커버(상부 하우징)(2), 미들커버(중간 하우징)(3) 및 하부커버(하부 하우징)(4)와, 이들 커버(2, 3, 4)의 내부에 수납되는 리니어스테핑모터(왕복구동부)(5A)와, 샤프트(축)(5B, 5C)와, 슬라이더(슬라이드부)(6)와, 밸브본 체(7)와, 센서(위치 검출부)(8)와, 기판(9)이 설치된다.

도 3은, 도 1의 상부커버 및 미들커버의 구성을 나타낸 부분 단면도이다.

상부커버(2)는, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 미들커버(3)와 조합하여 내부에 공간을 형성하는 것으로서, 해당 공간 내에는, 리니어스테핑모터(5A) 및 기판(9) 등이 수납되어 있다. 나아가, 상부커버(2)의 측면에는, 리니어스테핑모터(5A)의 구동 제어에 사용되는 배선이나, 센서(8)와 접속되는 배선을 포함하는 케이블(21)이 장착되는 접속부(22)가 설치된다.

도 4는, 도 3의 상부커버의 구성을 나타내는 부분 확대도이다.

한편, 상부커버(2)의 상면(도 3의 상부의 면)에는, 비스(23)가 설치된다. 비스(23)는, 상부커버(2)의 상면에 나사결합되는 고정 나사이며, 비스(23)의 하단이, 기판(9)의 상단과 접촉하는 위치에 배치된다.

이러한 구성에 의하여, 기판(9)은 비스(23)에 의해 항상 아래쪽으로 내리눌려, 상부커버(2) 및 미들커버(3)에 대한 기판(9) 및 기판(9)에 배치된 센서(8)의 배치 위치가 안정된다. 그 결과, 센서(8)에 의한 슬라이더(6) 및 체결부(73)의 검출 위치, 즉 기구적인 원점(제로점)이 일정하게 된다.

도 5는, 도 3의 미들커버(3)의 구성을 나타낸 A-A 단면도이다.

미들커버(3)는, 상부커버(2)와의 조합에 의하여, 샤프트(5B,5C), 슬라이더(6), 기판(9), 센서(8) 등이 수납되는 공간을 형성하는 것이다. 미들커버(3)에는, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 외형을 구성하는 대략 사각형 통(筒)상의 외벽부(31)와, 하부커버(4) 측에 형성된 저판(底板)부(32)와, 외벽부(31)의 내부에 형성된 대략 원통형의 가이드부(33)가 설치된다.

외벽부(31)의 내부에는, 가이드부(33)가 배치되는 영역(도 3의 좌측의 영역)과 기판(9) 및 센서(8)가 배치되는 영역(도 3의 오른쪽의 영역)을 구획하는 분할부 (34)가 설치된다. 분할부(34)에는, 후술하는 슬라이더(6)에 있어서의 돌출부(61)가 삽입, 관통되는 슬릿부(35)가 설치된다. 슬릿부(35)는, 샤프트(5B,5C)가 연장되는 방향으로 연장되어 형성된 홈 형상 부분이다.

외벽부(31)에 있어서의 가이드부(33)가 배치되는 영역의 내주면에는, 내측을 향해 돌출된 복수의 리브(36)가 설치된다. 이들 리브(36)와 가이드부(33)의 사이에는 간극이 형성되어 있다.

저면부(32)에 있어서의 상부면, 즉 상부커버(2) 측의 면에는, 가이드부(33)가 설치되며, 하부면, 즉 하부커버(4)측의 면에는 밸브본체(7)의 플렌지부(71)가 배치되는 오목부(37)가 설치된다. 또한, 오목부(37)로부터 외측을 향해 연장되는 배기홈(38)이 형성된다.

가이드부(33)는, 저면부(32)로부터 상부커버(2)를 향해 연장되는 대략 원통형의 부재이며, 리니어스테핑모터(5A)의 일부, 샤프트(5B,5C), 슬라이더(6), 후술하는 스프링(65) 등이 내부에 배치되는 것이다. 가이드부(33)에는, 후술하는 슬라이더(6)에 있어서의 돌출부(61)가 삽입 관통되는 슬릿부(35)가 설치된다.

도 6은, 도 1의 미들커버 및 하부커버의 구성을 나타낸 모식도이다.

하부커버(4)는, 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 미들커버(3)와의 사이에 밸브본체(7)을 삽입하여 배치되는 부재이며, 밸브본체(7)와 함께 약액의 유량을 조 정하는 밸브시트(43A)가 형성된 부재이다. 하부커버(4)에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 약액이 유입되는 유입유로(41)와, 약액이 유출되는 유출유로(42)와, 밸브본체(7)의 일부가 내부에 배치되는 밸브실(43)과, 하부커버(4)에 있어서의 미들커버(3)와 마주보는 면에 요철형으로 형성된 실링면(44)이 설치된다.

유입유로(41)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 하부커버(4)의 측면으로부터 대략 수평방향(도 6의 좌우 방향)을 향해 연장되며, 밸브실(43)의 하부에서는 위쪽(도 6의 위쪽)을 향해 구부러져, 아래쪽으로부터 밸브실(43)에 개구(開口)를 형성하는 유로이다.

유출유로(42)는, 밸브실(43)의 측면으로부터 비스듬히 아래쪽을 향해 연장된 후, 대략 수평방향을 향해 연장되어 하부커버(4)의 측면에 개구(開口)를 형성하는 유로이다. 이러한 구성으로 인하여, 유입유로(41) 및 유출유로(42)에 있어서의 대략 수평방향으로 연장되는 부분의 센터(중심선)를 대략적으로 일치시킬 수 있다. 이 때문에, 유입유로(41) 및 유출유로(42)에 접속하는 배관의 배치 높이가 대략 일정하게 되고, 해당 배관의 취급이 용이하게 된다.

밸브실(43)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 하부커버(4)의 상부면, 즉 미들커버(3)와 마주보는 면으로부터 아래쪽을 향하여 연장되는 구멍으로서, 내부에 밸브본체(7)의 일부가 삽입되는 구멍이다. 밸브실(43)의 저면에는 유입유로(41)와 연결된 개구가 형성되어 있으며, 밸브실(43)의 저면은 밸브본체(7)와 함께 약액의 유량을 조정하는 밸브시트(43A)로서 구성되어 있다. 한편, 원주형으로 형성된 밸브실(43)에 있어서, 원통면에 해당하는 측벽에는, 유출유로(42)가 개구되어 있다.

실링면(44)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 밸브본체(7)의 플렌지부(71)가 배치되는 오목부의 면으로서, 플렌지부(71)와 함께 밸브실(43)의 내부와 외부를 격리하는 실링 구조를 구성한다. 실링면(44)에는, 밸브실(43)을 중심으로 하여 환형(環形)으로 형성된 홈부(溝部)가 설치되어 있다. 해당 홈부는, 플렌지부(71)에 환형으로 형성된 볼록부와 결합하여, 상술한 실링 구조를 구성한다.

리니어스테핑모터(5A)는, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 샤프트(5B)가 삽입 관통되어, 샤프트(5B)를 상하 방향(도 3의 상하 방향)으로 이동시키는 것이며, 미들커버(3)에 있어서의 가이드부(33)의 상단에 배치된다.

또한, 리니어스테핑모터(5A)의 하부면(도 3의 아래쪽 면), 즉 미들커버(3)와 마주보는 면에는, 원주형으로 돌출된 돌출부가 설치되고, 해당 돌출부는 가이드부(33)에 끼워져 결합되어 있다. 이러한 구성으로, 미들커버(3)와 모터(5A)의 축을 정확하게 제공할 수 있다. 바꾸어 말하면, 미들커버(3)의 가이드부(33)에 있어서의 중심 축선과, 모터(5A)에 있어서의 중심 축선을, 대략 일치시킬 수 있다.

한편, 리니어스테핑모터(5A)에는, 케이블(21)에 포함되는 배선을 매개로 구동 제어용 신호가 공급된다. 또한, 리니어스테핑모터(5A)로서는 공지의 모터를 사용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것이 아니다.

샤프트(5B)는, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 리니어스테핑모터(5A)로부터 밸브본체(7)를 향하여 가이드부(33) 내부를 통하여 연장되는 봉(棒)형의 부재이며, 리니어스테핑모터(5A)에 의해 발생되는 구동력을 밸브본체(7)에 전달하는 것이다. 샤프트(5B)의 하단에는, 슬라이더(6)가 설치된다.

샤프트(5C)는, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 슬라이더(6)로부터 밸브본체(7)를 향하여 가이드부(33) 내부를 통하여 연장되는 봉(棒)형의 부재이며, 샤프트(5B)와 같이, 리니어스테핑모터(5A)에 의해 발생된 구동력을 밸브본체(7)에 전달하는 것이다. 또한, 샤프트(5C)는, 내부식성을 갖는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 약액이 증발된 가스(부식성 가스 등)이 후술하는 신축부(72)을 투과해서 샤프트(5C)와 접하는 경우라도, 샤프트(5C)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은, 도 1의 슬라이더나 밸브본체의 구성을 나타낸 부분 확대도이다.

슬라이더(6)는, 도 3 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 샤프트(5B)와 샤프트(5C)의 사이에 장착되는 대략 원판형의 부재로서, 슬라이더(6)의 원주면이 가이드부(33)의 내주면과 접촉하면서 상하 방향(도 3의 상하 방향)으로 이동하는 부재이다. 이렇게 슬라이더(6)의 원주면과, 가이드부(33)의 내주면이 마찰운동함으로써, 샤프트(5B,5C)의 배치 위치가 가이드부(33)의 중심 축선으로부터 벗어나는 것이 방지된다.

슬라이더(6)에는, 대략 원판형상의 원주면으로부터 원주방향 외측을 향해 연장되는 봉형의 돌출부(61)가 구비된다. 돌출부(61)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가이드부(33) 및 분할부(34)에 구비된 슬릿부(35)에 삽입 관통되어 배치됨과 아울러, 돌출부(61)의 선단은, 센서(8)의 배치 위치까지 연장되어 배치되어 있다.

슬라이더(6)와 밸브본체(7)의 플렌지부(71)의 사이에는, 도 3 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 스프링(65)이 배치되어 있다. 스프링(65)은, 슬라이더(6)를 플렌지부(71)로부터 이간시키는 방향으로 탄성 지지하는 역할을 한다. 바꾸어 말하면, 샤프트(5C)를 매개로 슬라이더(6)와 접속된 밸브본체(7)의 체결부(73)를 밸브실(43)의 밸브시트(43A)로부터 이간시키는 방향으로 탄성지지하는 것이다.

이처럼 스프링(65)을 배치함으로써, 예를 들면, 리니어스테핑모터(5A)와 샤프트(5B)가 항상 일정 방향으로 접촉된 상태를 유지할 수 있다. 그 때문에, 샤프트(5B,5C)가 상하 방향으로 반복하여 이동하는 경우에 발생하는 이력현상(hysteresis)을 최소한으로 억제할 수 있고, 체결부(73)의 위치 제어의 정밀도 악화를 방지할 수 있다. 한편, 체결부(73) 및 샤프트(5B)가 약액으로부터 받는 힘의 방향과, 스프링(65)의 탄성지지력의 방향은 대략 같은 방향이기 때문에, 스프링(65)에 의한 탄성지지력은, 약액으로부터 받는 힘에 의해 상쇄되지 아니한다.

또한, 밸브시트(43A)와 체결부(73)가 접근하는 경우에, 스프링(65)이 최대로 압축되어 큰 탄성지지력을 발생하기 때문에, 체결부(73)의 위치 제어의 정밀도가 높아진다. 바꾸어 말하면, 유량조정밸브(1)의 낮은 유량에 있어서의 제어 정밀도가 높아진다.

밸브본체(7)는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 밸브실(43)의 밸브시트(43A)와 함께 유량조정밸브(1)를 통과하는 약액의 유량을 조정하는 압축 구조를 구성하는 것이다. 밸브본체(7)에는, 상부커버(2)측으로부터 하부커버(4)측을 향하여 순서대로, 플렌지부(71), 신축부(72), 체결부(73)가 설치되며, 나아가, 샤프트(5C)가 삽입 관통되는 삽입구멍(74)이 설치된다. 또한, 본 실시형태에서는, 플렌지부(71), 신축부(72), 체결부(73)가 일체로 형성된 예로서 적용하여 설명하기로 한다.

플렌지부(71)는, 도 3, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 밸브본체(7)에 있어서의 가장 상부커버(2) 측에 배치된 대략 원판형의 부분이며, 바꾸어 말하면, 미들커버(3)의 오목부(37)와, 하부커버(4)의 실링면(44)의 사이에 배치되는 부분이다. 또한, 플렌지부(71)는, 미들커버(3) 및 하부커버(4)와 함께 밸브실(43)을 밀봉하는 실링 구조를 구성하는 것이다.

플렌지부(71)에는, 대략 중앙에 삽입구멍(74)의 일부를 구성하는 관통공과, 삽입구멍(74)으로부터 직경방향 바깥쪽을 향해 플렌지부(71) 내부를 연장 관통하는 구멍인 연통부(71A)가 설치된다. 또한, 플렌지부(71)에 있어서의 삽입구멍(74)과 샤프트(5C)의 사이에는, 실링부(71B)가 설치된다. 실링부(71B)는, 삽입구멍(74)에 있어서의 연통부(71A)보다도 개구 측에 가까운 위치에 배치된다.

신축부(72)는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 플렌지부(71)와 체결부(73)를 연결하는 주름상자, 바꾸어 말하면 아코디언 형상으로 형성된 부분이다. 신축부(72) 내부에는, 샤프트(5C)가 삽입 관통되는 삽입구멍(74)이 형성된다.

체결부(73)는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 밸브실(43)의 밸브시트와 함께 약액의 유량을 조정하는 압축부를 구성하는 것이다. 체결부(73)에는, 샤프트(5C)의 선단이 장착되는 장착공(73A)과, 밸브실(43)의 밸브시트(43A)와 접촉하는 접촉면(73B)과, 접촉면(73B)으로부터 돌출되어 유입유로(41)에 삽입되는 돌기부(73C)가 설치된다.

센서(8)는, 도 3 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(9)에 배치되어, 슬라이더(6)의 돌출부(61)가 센서(8)의 위치까지 이동하는 경우에, 돌출부(61)를 검출하 는 위치 검출 센서이다. 바꾸어 말하면, 슬라이더(6) 및 샤프트(5C)를 매개로 체결부(73)의 위치를 검출하여, 접촉면(73B)과 밸브시트(43A)의 접촉에 의한 접촉면 (73B)이나 밸브시트(43A)의 변형 방지에 사용되는 것이다.

본 실시형태에서는 센서(8)의 홈 부분에 돌출부(61)가 진입하는 경우에, 돌출부(61)의 진입을 검출하는 센서에 적용하여 설명하지만, 그 밖의 공지의 위치 검출 센서를 이용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.

기판(9)은, 도 3 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상부커버(2) 및 미들커버(3)에 의해 형성된 공간 내에 배치된 대략 판 형상의 부재이며, 센서(8)가 설치되어 있는 부재이다.

다음으로, 상술한 구성으로 이루어지는 유량조정밸브(1)에 있어서의 약액의 유량조정 방법에 대해서 설명하기로 한다.

우선, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)의 사이가 벌어져, 약액이 유량조정밸브(1)를 통과하는 상태에 대해서 설명한다.

약액은, 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 유입유로(41)를 통하여 유량조정밸브(1)로 유입되고, 유입유로(41)를 통하여 밸브실(43)로 유입된다. 밸브실(43)에 유입되는 약액의 유량은, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)의 사이에 형성된 압축부의 유로면적에 기초하여 변화된다. 밸브실(43)로 유입된 약액은, 밸브실(43)로부터 유출유로(42)에 유입되어 유량조정밸브(1)의 외부로 유출된다.

여기서, 약액의 증발가스(기체)가 밸브본체(7)를 구성하는 재료를 투과하는 성질을 지닐 경우에는, 특히, 도 7에 나타낸 바와 같이, 두께가 얇은 신축부(72)를 가스가 투과하여 삽입구멍(74)으로 침투하기 쉬워진다. 삽입구멍(74)에 침투한 가스는 도 3, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상부커버(2)를 향해 상승하며, 위쪽이 실링부(71B)에 의해 밀봉되어 있기 때문에 연통부(71A)로 유입된다. 연통부(71A)로 유입된 가스는, 연통부(71A)로부터 배기홈(38)을 매개로 유량조정밸브(1)의 외부로 배출된다.

한편, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)의 사이에 형성된 압축부에 있어서의 유로면적의 조정은, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 리니어스테핑모터(5A)에 의하여 수행된다. 바꾸어 말하면, 유량조정밸브(1)를 통과하는 약액 유량의 조정은 리니어스테핑모터(5A)에 의해 밸브본체(7)를 밸브시트(43A)에 접근 및 이간시킴으로써 수행된다.

예를 들어, 유량조정밸브(1)를 통과하는 약액의 유량을 감소시키는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 외부에서 케이블(21)을 매개로 리니어스테핑모터(5A)에 제어 신호가 입력되면, 리니어스테핑모터(5A)는 샤프트(5B,5C)를 하부커버(4) 방향으로 이동시킨다.

샤프트(5B,5C)는, 도 3, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 슬라이더(6)에 의해 가이드부(33)의 대략 중심위치에 유지되면서 하부커버(4)를 향해 이동하여, 밸브본체(7)의 체결부(73)가 밸브시트(43A)를 향해 이동하도록 한다. 이때, 체결부(73)와 플렌지부(71)의 사이를 연결하는 신축부(72)가 늘어난다.

도 8은, 도 1의 유량조정밸브에 있어서 밸브본체가 밸브시트에 접근한 상태를 나타낸 모식도이다. 도 9는, 도 8에 있어서의 밸브본체 및 밸브시트의 상태를 나타낸 부분 확대도이다.

밸브본체(7)가, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 밸브시트(43A)의 근방까지 이동하면, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)의 사이에 형성되는 압축부의 유로면적은 '0'에 가깝게 되고, 상기 압축부를 통과하는 약액의 유량은 대략 '0'이 된다. 이때, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)는 접촉하지 않고, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)의 사이에 미세한 간극이 형성된다.

반면, 유량조정밸브(1)를 통과하는 약액의 유량을 증가시킬 경우에는, 리니어스테핑모터(5A)에 의해 샤프트(5B,5C)가 하부커버(4)로부터 이탈되는 방향으로 끌어 올려진다.

다음으로, 밸브본체(7)의 위치제어에 관계된 교정, 즉 밸브본체(7)의 위치 검출에 대해서 설명한다.

유량조정밸브(1)에 의한 약액의 유량조정을 지속적으로 수행하면, 각종 오차의 누적으로 인해, 밸브본체(7)의 위치제어에 사용되는 밸브본체(7)의 배치위치와, 실제의 배치위치의 사이의 오차가 확대된다. 이러한 오차에 의해, 유량조정밸브(1)에 의한 약액의 정확한 유량조정이 곤란해짐과 아울러, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)의 간섭이 발생할 우려가 있다. 이처럼, 밸브본체(7)과 밸브시트(43A)의 간섭이 발생하면, 밸브본체(7)나 밸브시트(43A)가 변형되고, 약액의 정확한 유량조정이 곤란해진다.

따라서, 소정 시점(타이밍)에서 밸브본체(7)의 위치검출을 수행하고, 밸브본체(7)의 위치 제어에 사용되는 밸브본체(7)의 배치위치의 교정이 수행된다.

밸브본체(7)의 위치 제어에 관한 교정을 수행할 경우에는, 리니어스테핑모터(5A)에 밸브본체(7)를 밸브시트(43A)에 접근시키는 제어신호가 입력된다. 그러면, 리니어스테핑모터(5A)는 샤프트(5B,5C) 및 슬라이더(6)를 하부커버(4)를 향해 이동시킨다. 슬라이더(6)에는 슬릿부(35)에 삽입 관통된 돌출부(61)가 구비되어 있으며, 슬릿부(35)도 샤프트(5B,5C) 및 슬라이더(6)와 함께 하부커버(4)를 향해 이동한다.

밸브본체(7)가 밸브시트(43A)의 근방까지 접근하면, 동시에 센서(8)에 의해 돌출부(61)가 검출된다. 센서(8)에 의한 돌출부(61)의 검출은, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)가 접촉하기 전에 수행된다. 예를 들어, 밸브본체(7)와 밸브시트(43A)가 가장 멀리 떨어진 상태를 100%, 접촉한 상태를 0%라고 하면, 수(한자리 수) %의 상태에 있는 경우에 센서(8)에 의해 돌출부(61)가 검출된다.

이렇게 하여 검출된 밸브본체(7)의 실제의 위치에 기초하여, 위치제어에 사용되는 밸브본체(7)의 배치위치의 교정이 수행된다.

상술한 구성에 따르면, 밸브본체(7)는 리니어스테핑모터(5A)에 의해 밸브시트(43A)에 대하여 접근 및 이간되는 방향으로 구동 및 제어된다. 이 때문에, 스테핑 모터 등에 의한 회전 구동력을 밸브본체(7)의 직선이동으로 변환하는 방법과 비교하여, 유량조정밸브(1)를 구성하는 부품 수를 감소시킬 수 있다. 그 때문에, 유량조정밸브(1)에 있어서의 제조비용의 절감을 도모하는 동시에, 메인테넌스성의 향상을 도모할 수 있다.

연통부(71A) 및 배기홈(38)이 형성되어 있기 때문에, 밸브본체(7)를 투과하 여 삽입구멍(74)에 침투한 약액의 가스를, 연통부(71A)를 통하여 용이하게 대기에 배출할 수 있다.

밸브본체(7)는, 가이드부(33) 및 슬라이더(6)에 의해 이동가능하게 지지되는 샤프트(5B,5C)에 의해 구동되기 때문에, 밸브시트(43A)에 대하여 접근 및 이간되는 방향으로 이동할 때, 밸브본체(7)가 그 이외의 방향으로 이동되는 것이 방지된다.그 때문에, 체결부(73)와 밸브시트(43A)의 사이에 형성되는 압축부의 유로면적의 변동이 억제되어, 유량조정밸브(1)에 의한 약액의 유량조정의 정밀도 확보가 용이하게 된다.

한편, 예를 들어, 미들커버(3)가 일체로 형성되는 경우라도, 가이드부(33)에 있어서의 슬라이더(6)와 마찰운동하는 부분은 외벽부(31)로부터 독립된 대략 통 형상으로 형성된 것이기 때문에, 싱크 마크 등에 의한 기형이나 변형이 발생하기 어려워진다. 그 때문에, 밸브시트(43A)에 대하여 접근 및 이간되는 방향으로의 밸브본체(7)의 이동이 저해되지 아니하여, 유량조정밸브(1)에 의한 약액의 유량조정의 정밀도 확보가 용이하게 된다.

밸브본체(7)의 위치제어에 관련된 교정은, 밸브본체(7)가 밸브시트(43A)의 근방에 접근했을 때에, 바꾸어 말하면, 밸브본체(7)과 밸브시트(43A)의 사이에 소정의 간격이 남아있는 위치에서, 밸브본체(7)를 검출함으로써 수행된다. 그 때문에, 밸브본체(7)의 위치제어에 관련된 교정시에 필요 이상의 약액이 유량조정밸브(1)를 통과하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 밸브시트(43A)의 근방에서 센서(8)에 의한 밸브본체(7)의 검출을 수행 하기 때문에, 밸브본체(7)과 밸브시트(43A)의 접촉이 방지된다. 그 때문에, 접촉에 의한 밸브본체(7)나 밸브시트(43A)의 변형이 방지되어, 유량조정밸브(1)에 의한 유량조정의 재현성을 확보할 수 있다.

도 10은, 도 6의 밸브본체의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

또한, 상술한 바와 같이, 밸브본체(7)가 플렌지부(71), 신축부(72) 및 체결부(73)와 일체로 형성된 것이라도 좋고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 밸브본체(7X)가 별도의 플렌지부(71)와, 체결부(73X)로 이루어진 구성이어도 좋으며, 특별히 한정되지는 않는다. 바꾸어 말하면, 밸브본체(7X)의 플렌지부(71)와, 체결부(73X)의 사이에는, 밸브본체(7)의 신축부(72)에 해당하는 부재가 배치되지 않는다. 이러한 구성으로, 밸브본체(7X)의 형성이 용이하게 되기 때문에, 제조비용을 절감할 수 있다.

도 11은, 도 6의 유출유로의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다.

한편, 본 실시형태와 같이 , 유출유로(42)가 밸브실(43)의 측면으로부터 비스듬히 아래 방향으로 연장된 후에, 대략 수평방향으로 연장되는 구성이어도 좋고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 밸브실(43)의 측면에서 대략 수평방향(도 11의 좌우 방향)을 따라 연장되는 구성이어도 좋으며, 특별히 한정되지는 않는다. 이러한 구성으로, 유출유로(42)의 형성이 용이하게 되기 때문에, 제조비용을 절감할 수 있다.

[제2 실시형태]

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 도 12를 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 유량조정밸브의 기본구성은, 제1 실시형태와 동일하지만, 제1 실시형태와는 미들커버의 구성이 다르다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 12를 참조하여 미들커버 주변의 구성만을 설명하고, 그 밖의 구성 요소 등의 설명을 생략한다.

도 12는, 본 실시형태에 의한 유량조정밸브의 전체구성을 나타낸 단면도이다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 그 설명을 생략한다.

유량조정밸브(101)에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 유량조정밸브(101)의 외형을 구성하는 상부커버(2), 미들커버(중간하우징)(103) 및 하부커버(4)와, 이들 커버(2,103,4)의 내부에 수납되는 리니어스테핑모터(5A), 샤프트(5B,5C), 슬라이더(6), 밸브본체(7), 센서(8), 기판(9)이 설치된다.

미들커버(103)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 상부커버(2)와 조합되어, 샤프트(5B,5C), 슬라이더(6), 기판(9), 센서(8) 등이 수납되는 공간을 형성한다. 미들커버(103)의 외형을 구성하는 대략 사각 통 형상의 외벽부(31)에는, 상부커버(2) 및 미들커버(103)에 의해 형성되는 공간 내에 공기를 공급하는 공급부(131)와, 상술한 공간 내에서 공기를 배출하는 배출부(132)가 설치된다. 공급부(131) 및 배출부(132)는, 접합된 형태로 구성되어 있다.

상술한 구성으로 이루어지는 유량조정밸브(101)에 있어서의 공급부(131) 및 배출부(132)의 작용에 대해서 설명한다.

공급부(131)에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 약액 가스 등이 포함되어 있지 않은 비활성 가스 (예를 들면, N₂가스)가 외부에서 공급되고, 상기 비활성 가스는 미들커버(103) 내부에 유입된다. 구체적으로, 이러한 비활성 가스는 공급부(131)로부터 외벽부(31)와 가이드부(33)의 사이의 공간에 유입된다.

외벽부(31)와 가이드부(33)의 사이에 유입된 비활성 가스는 상부커버(2) 및 미들커버(103)에 의해 형성된 공간 내를 순환하여, 리니어스테핑모터(5A) 자체나, 기판(9) 등, 리니어스테핑모터(5A)에서 발생하는 열의 영향을 받는 부품을 냉각시킨다. 해당 공간 내에서 순환된 후의 비활성 가스는, 배출부(132)에서 외부로 배출된다.

상술한 구성에 따르면, 리니어스테핑모터(5A)의 근방에 배치된 수지제의 부품, 예를 들어, 상부커버(2)나 미들커버(103) 등을 냉각할 수 있기 때문에, 이들 부품이 리니어스테핑모터(5A)에서 발생한 열에 의한 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 리니어스테핑모터(5A) 자신도 냉각되어, 리니어스테핑모터(5A)의 온도를 내릴 수 있다.

한편 상술한 실시형태와 같이 , 미들커버(103)에 접합된 형태로 형성된 공급부(131) 및 배출부(132)를 설치하여도 좋고, 배출부(132)를 외벽부(31)에 설치한 관통공으로 사용하여도 좋으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 상부커버(2) 및 미들커버(103)에 의해 형성되는 공간 내에는 공급부(131)로부터 비활성 가스가 공급되어, 해당 공간의 외부와 비교할 때 압력이 높아진다. 그 때문에, 배출부(132)를 단순한 관통공으로 구성하여도, 해당 공간에 외부의 공기가 유입되지 아니한다.

한편, 본 발명의 기술범위는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 각종 변경을 가할 수 있다.

예를 들어, 상술한 실시형태에 있어서는, 상부커버(2), 미들커버(3), 하부커버(4), 샤프트(5C), 밸브본체(7) 등, 약액 및 약액이 증발한 기체 등과 접촉할 가능성이 있는 부품을, 약액에 대한 내성이 높은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(테플론(등록상표))으로 형성하는 예를 적용하여 설명하였지만, 그 밖의 내약성 높은 수지 등의 재료로 형성된 것도 사용가능하며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 유량조정밸브의 전체 구성을 나타낸 단면도,

도 2은, 도 1의 유량조정밸브의 구성을 나타낸 평면도,

도 3은, 도 1의 상부커버 및 미들커버의 구성을 나타낸 부분 단면도,

도 4는, 도 3의 상부커버의 구성을 나타낸 부분 확대도,

도 5는, 도 3의 미들커버의 구성을 나타낸 A-A 단면도,

도 6은, 도 1의 미들커버 및 하부커버의 구성을 나타낸 모식도,

도 7은, 도 1의 슬라이더나 밸브본체의 구성을 나타낸 부분 확대도,

도 8은, 도 1의 유량조정밸브에 있어서 밸브본체가 밸브시트에 접근한 상태를 나타낸 모식도,

도 9는, 도 8에 있어서의 밸브본체 및 밸브시트의 상태를 나타낸 부분 확대도,

도 10은, 도 6의 밸브본체의 다른 실시예를 나타낸 개략도,

도 11은, 도 6의 유출유로의 다른 실시예를 나타낸 개략도,

도 12는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 유량조정밸브의 전체구성을 나타낸 단면도이다.

<부호의 설명>

1 유량조정밸브

2 상부커버(상부하우징)

3,103 미들커버(중간하우징)

4 하부커버(하부하우징)

5A 리니어스테핑모터(왕복구동부)

5B,5C 샤프트(축)

6 슬라이더(슬라이드부)

7 밸브본체

8 센서(위치 검출부)

33 가이드부

71A 연통부

Claims (4)

1. 액상 유체가 흐르는 유로 및 밸브시트가 형성된 하부 하우징;

   상기 밸브시트와 함께 상기 유로를 흐르는 액상 유체의 유량을 조정하는 체결부를 구비하는 밸브본체;

   상기 밸브본체를 상기 밸브시트에 대하여 접근 및 이간시키는 왕복구동부;

   상기 왕복구동부가 수납되는 상부 하우징이 마련되며,

   상기 체결부에 대하여 대략 원판형의 플렌지부가 주름상자에 의해 결합되도록, 상기 밸브본체가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량조정밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밸브본체는,

   상기 왕복구동부에서 연장된 축이 삽입 관통되는 삽입구멍과,

   상기 삽입구멍의 내부와 대기(大氣)를 연결하는 연통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량조정밸브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 왕복구동부는, 상기 밸브본체를 향하여 연장된 축과, 상기 축에 대하여 교차하는 방향으로 연장된 대략 원판형의 슬라이드부를 포함하며,

   상기 하부 하우징과 상기 상부 하우징의 사이에는, 상기 왕복구동부가 끼워져 결합됨과 아울러, 상기 축 및 상기 슬라이드부를 상기 밸브시트에 대하여 접근 및 이간시키는 방향으로 이동가능하게 지지하는 대략 통(筒) 형상의 가이드부를 구비하는 중간 하우징을 포함하고,

   상기 가이드부에 있어서의 상기 슬라이드부와 마찰운동하는 부분은, 상기 중간 하우징으로부터 독립되어 있는 것을 특징으로 하는 유량조정밸브.
4. 제1항에 있어서,

   상기 밸브본체가 상기 밸브시트의 근방에 접근했을 때에, 상기 밸브본체를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량조정밸브.

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