KR102513868B1 - 전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법 - Google Patents

Abstract

밸브가 집적하여 마련되는 장치에 사용해도, 당해 장치의 대형화를 억제할 수 있는 전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법을 제공한다. 전자 밸브(30)는, 하우징(31)과, 하우징(31)에 수용되고, 코일(34)이 감기는 보빈(33A)을 구비한 솔레노이드와, 보빈(33A)의 축 상에 마련되어, 축 방향을 따라 이동 가능하게 배치된 가동체(36A)와, 보빈(33A)의 축 상에 마련되어, 하우징(31) 내에 고정된 고정부(35)와, 가동체(36A)와 함께 이동 가능하게 마련되고, 구동 유체 통로를 개폐하는 상측 밸브체(36D)를 구비한다. 유입 포트는, 보빈(33A)의 축 방향에 있어서의 하우징(31)의 상면(31K) 측으로 개구되고, 유출 포트는, 보빈(33A)의 축 방향에 있어서의 하우징(31)의 하면(31E)측으로 개구된다.

Description

전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법

본 발명은 전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법에 관한 것이다.

유체 구동의 밸브에, 구동 유체의 온/오프를 행하기 위한 전자 밸브가 마련된 밸브가 제안되어 있다.

일본 특허 제3452695호 공보

그러나, 상기 밸브에서는, 구동 유체의 유입 포트가 전자 밸브의 측면에 마련되어 있기 때문에, 밸브가 집적하여 마련되는 장치에 사용한 경우, 당해 장치가 대형화되어 버린다.

그래서 본 발명은 밸브가 집적하여 마련되는 장치에 사용해도, 당해 장치의 대형화를 억제할 수 있는 전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태인 전자 밸브는, 구동 유체가 유입하는 유입 포트와, 구동 유체가 유출하는 유출 포트를 갖고, 상기 유입 포트와 상기 유출 포트를 연통하는 구동 유체 통로를 개폐하는 전자 밸브이며, 하우징과, 상기 하우징에 수용되어, 코일이 감기는 보빈을 구비한 솔레노이드와, 상기 보빈의 축 상에 마련되어, 축 방향을 따라 이동 가능하게 배치된 가동 철심과, 상기 보빈의 축 상에 마련되어, 상기 하우징 내에 고정된 고정 철심과, 상기 가동 철심과 함께 이동 가능하게 마련되어, 상기 구동 유체 통로를 개폐하는 밸브체를 구비하고, 상기 유입 포트는, 상기 보빈의 축 방향에 있어서의 상기 하우징의 한쪽 면측으로 개구되고, 상기 유출 포트는, 상기 보빈의 축 방향에 있어서의 상기 하우징의 다른 쪽 면측으로 개구된다.

본 발명의 일 양태인 전자 밸브는, 구동 유체가 유입하는 유입 포트와, 구동 유체가 유출하는 유출 포트와, 구동 유체를 배출하는 배출 포트를 갖고, 상기 유입 포트와 상기 유출 포트를 연통하는 유출 상태와, 상기 유출 포트와 상기 배출 포트를 연통하는 배출 상태가 되는 전자 밸브이며, 하우징과, 상기 하우징에 수용되어, 코일이 감기는 보빈을 구비한 솔레노이드와, 상기 보빈의 축 상에 마련되어, 상기 하우징 내에 고정된 고정 철심과, 상기 고정 철심과, 상기 보빈의 내주면과, 상기 하우징의 내주면에 의해 형성되고, 상기 유입 포트에 연통되는 가동 철심 수용실과, 상기 가동 철심 수용실에 마련되어, 축 방향을 따라 이동 가능하게 배치된 가동 철심과, 상기 유입 포트와 상기 유출 포트의 사이를 연통하는 구동 유체 통로와, 상기 가동 철심 수용실과 상기 배출 포트의 사이를 연통하는 배출 통로와, 상기 가동 철심과 함께 이동 가능하게 마련되어, 상기 구동 유체 통로를 개방함과 함께 상기 배출 통로를 폐쇄하는 유출 상태와, 상기 구동 유체 통로를 폐쇄함과 함께 상기 배출 통로를 개방하는 배출 상태로 전환하는 밸브체를 구비하고, 상기 유입 포트는, 상기 보빈의 축 방향에 있어서의 상기 하우징의 한쪽 면측으로 개구되고, 상기 유출 포트 및 상기 배출 포트는, 상기 보빈의 축 방향에 있어서의 상기 하우징의 다른 쪽 면측으로 개구된다.

본 발명의 일 양태인 밸브는, 상기 전자 밸브와, 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 본체는, 유체 통로가 형성된 보디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브 밸브체와, 상기 보디에 접속되는 케이싱 및 상기 전자 밸브로부터의 구동 유체에 의해 상기 밸브 밸브체를 작동시키는 구동부를 갖는 액추에이터를 구비하고, 상기 전자 밸브는, 상기 케이싱에 대해 상기 보디와는 반대측에 위치하여, 상기 케이싱에 마련된 암나사부에, 상기 하우징에 마련된 수나사부가 나사 결합되어 있다.

상기 하우징의 다른 쪽 면측에, 상기 하우징과 동축에 배치되는 시일 부재와, 상기 구동부에 구동 유체를 급배하는 급배 포트를 구비하고, 상기 유출 포트는 상기 시일 부재의 내측으로 개구되고, 상기 배출 포트는 상기 시일 부재의 외측으로 개구되고, 상기 급배 포트는, 상기 시일 부재의 내측으로 개구된다.

본 발명의 일 양태인 밸브는, 상기 전자 밸브와, 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 본체는, 유체 통로가 형성된 보디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브 밸브체와, 상기 보디에 접속되는 케이싱 및 상기 전자 밸브로부터의 구동 유체에 의해 상기 밸브 밸브체를 작동시키는 구동부를 갖는 액추에이터를 구비하고, 상기 전자 밸브는, 상기 케이싱에 대해 상기 보디와는 반대측에 위치하고, 상기 하우징은 상기 케이싱에 접속되고, 상기 하우징의 외경과, 상기 케이싱의 외경이 대략 동등하게 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 일 양태인 유체 제어 장치는, 복수의 유체 제어 기기에 의해 구성되는 유체 제어 장치이며, 상기 복수의 유체 제어 기기의 적어도 하나는, 상기 밸브이다.

또한, 본 발명의 일 양태인 전자 밸브 교환 방법은, 상기 밸브에 있어서, 상기 전자 밸브를 회전시켜, 상기 전자 밸브를 상기 액추에이터의 상기 케이싱으로부터 떼고, 다른 전자 밸브의 하우징의 수나사부를, 상기 케이싱의 암나사부에 나사 결합시킨다.

본 발명에 의하면, 밸브가 집적하여 마련되는 장치에 사용해도, 당해 장치의 대형화를 억제할 수 있는 전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 밸브의 단면도이다.
도 2는 밸브를 폐쇄 상태부터 개방 상태로 할 때의 구동 유체 도입의 설명도이다.
도 3은 밸브를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 할 때의 구동 유체 배출의 설명도이다.
도 4는 반도체 제조 장치의 개략도이다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 전자 밸브, 밸브, 유체 제어 장치, 및 전자 밸브 교환 방법에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 실시 형태에 관한 폐쇄 상태의 밸브(1)의 단면도를 도시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 밸브(1)는 다이어프램 밸브이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 밸브(1)는, 보디(10)와, 액추에이터(20)와, 전자 밸브(30)를 구비한다. 보디(10) 및 액추에이터(20)가 밸브 본체에 상당한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 밸브(1)의, 전자 밸브(30)측을 상측, 보디(10)측을 하측으로서 설명한다.

[보디(10)]

보디(10)는, 보디 본체(11)와, 시트(12)와, 보닛(13)과, 다이어프램(14)과, 누름 어댑터(15)와, 다이어프램 누름부(16)와, 홀더(17)와, 제1 압축 코일 스프링(18)을 구비한다.

보디 본체(11)에는, 밸브실(11a)과, 밸브실(11a)에 연통되는 유입로(11b) 및 유출로(11c)가 형성되어 있다. 시트(12)는 환상을 이루고, 밸브실(11a)과 유입로(11b)가 연통되는 개소의 주연에 마련되어 있다.

보닛(13)은, 대략 원통상을 이루고, 그 상단부 및 하단부의 외주에 수나사부(13A, 13B)가 마련되어 있다. 보닛(13)은, 그 하단부의 수나사부(13B)를 보디 본체(11)에 마련된 암나사부에 나사 결합시킴으로써, 밸브실(11a)을 덮도록 보디 본체(11)에 고정되어 있다. 보닛(13)의 수나사부(13A)의 하측부에는, 내측으로 돌출되고, 제1 관통 구멍(13c)을 갖는 제1 돌출부(13D)가 마련되어 있다. 제1 돌출부(13D)는 대략 원환상을 이루고 있다.

제1 돌출부(13D)의 제1 관통 구멍(13c)의 주위에는 오목부(13e)가 형성되고, 오목부(13e)에 단면 원형의 제1 O링(13F)이 마련되어 있다. 제1 O링(13F)은, 후술하는 스템(23B)의 상하 방향의 이동(다이어프램(14)에 대한 접근 및 이격 이동)을 가이드하고, 후술하는 제1 압력실 S1로부터 구동 유체가 외부에 누설되는 것을 방지한다. 보닛(13)의 제1 돌출부(13D)의 하측에는, 제1 관통 구멍(13c)보다도 내경이 큰 제1 수용 구멍(13g)가 형성되어 있다.

밸브 밸브체인 다이어프램(14)은, 보닛(13)의 하단에 배치된 누름 어댑터(15)와 보디 본체(11)의 밸브실(11a)의 주연부에 의해, 그 외주연부가 협지 가압되어 보유 지지되어 있다. 다이어프램(14)은, 구각상(球殼狀)을 이루고, 위로 볼록한 원호상이 자연 상태로 되어 있다. 다이어프램(14)이 시트(12)에 대해 이격 및 맞닿음 함으로써, 유체 통로의 개폐가 행해진다. 다이어프램(14)은, 예를 들어 복수매의 금속 박판에 의해 구성되고, 원형으로 오려내고, 중앙부를 상방으로 팽출시킨 구각상으로 형성된다.

다이어프램 누름부(16)는, 다이어프램(14)의 상측에 마련되고, 다이어프램(14)의 중앙부를 압박 가능하게 구성되어 있다. 다이어프램 누름부(16)는 홀더(17)에 끼워 맞춰지고 있다. 홀더(17)는, 제1 수용 구멍(13g) 내에 마련되고, 보닛(13)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 후술하는 스템(23B)은, 홀더(17)의 상부에 대해 나사 결합되어 연결되어 있다. 압축 코일 스프링(18)은, 제1 수용 구멍(13g) 내에 마련되고, 홀더(17)를 항상 하측으로 가압하고 있다.

[액추에이터(20)]

액추에이터(20)는, 전체적으로 대략 원기둥 형상을 이루고, 케이싱(21)과, 칸막이 디스크(22)와, 제1 피스톤부(23)와, 제2 피스톤부(24)와, 제2 내지 6 O링(25A 내지 25E)을 구비한다.

케이싱(21)은, 대략 원통상을 이루고, 그 상단부 및 하단부의 내주에 암나사부(21A, 21B)가 마련되어 있다. 케이싱(21)은, 그 하단부의 암나사부(21B)를 보닛(13)의 상단부 수나사부(13A)에 나사 결합시킴으로써, 보닛(13)에 고정되어 있다. 케이싱(21)의 암나사부(21A)의 하측부에는, 내측으로 돌출되고, 제2 관통 구멍(21c)을 갖는 제2 돌출부(21D)가 마련되어 있다. 제2 돌출부(21D)는 대략 원환상을 이루고 있다. 제2 돌출부(21D)의 내주연에는, 제2 O링(25A)이 마련되어 있다.

제2 돌출부(21D)의 상면(21E)의 중앙부에는, 원형상의 오목부(21f)가 형성되어 있다. 또한, 제2 돌출부(21D)의 상면(21E)에 있어서의 오목부(21f)의 외주측에는, 환상 홈(21g)이 형성되어 있다. 케이싱(21)에는, 그 외측과 환상 홈(21g)과 연통되는 제1 연통 구멍(21h)이 형성되어 있다. 케이싱(21)의 제2 돌출부(21D)의 하측에는, 제2 관통 구멍(21c)보다도 내경이 큰 제2 수용 구멍(21i)이 형성되어 있다.

칸막이 디스크(22)는, 제3 관통 구멍(22a)이 형성된 대략 원반상을 이루고, 케이싱(21)의 제2 수용 구멍(21i) 내에 마련되어 있다. 칸막이 디스크(22)는, 그 외주연의 일부가, 보닛(13) 및 케이싱(21)에 끼움 지지되고, 케이싱(21)에 대해 이동 불능으로 마련되어 있다. 칸막이 디스크(22)의 내주연 및 외주연에는, 제3, 4 O링(25B, 25C)이 마련되어 있다.

제1 피스톤부(23)는, 제1 피스톤(23A)과, 스템(23B)과, 제1 상측 연장 돌출부(23C)를 갖는다. 제1 피스톤(23A)은, 칸막이 디스크(22)와 제1 돌출부(13D)의 사이에 마련되고, 대략 원반상을 이루고, 그 외주연에는 제5 O링(25D)이 마련되어 있다. 제1 돌출부(13D)와 제1 피스톤(23A)에 의해, 제1 압력실 S1이 형성되고, 당해 제1 압력실 S1은, 제1 O링(13F) 및 제5 O링(25D)에 의해 밀폐되어 있다.

스템(23B)은, 제1 피스톤(23A)의 중앙부로부터 하측을 향하여 연장되어 있다. 스템(23B)은, 제1 관통 구멍(13c)을 관통하고 있고, 그 하단부는 홀더(17)의 상부에 대해 나사 결합되어 연결되어 있다. 스템(23B)은, 제1 O링(13F)에 의해, 그 상하 방향의 이동이 지지된다.

제1 상측 연장 돌출부(23C)는, 제1 피스톤(23A)의 중앙부로부터 상측을 향하여 연장되고, 제3 관통 구멍(22a)을 관통하고 있다. 제1 상측 연장 돌출부(23C)는, 제3 O링(25B)에 의해, 그 상하 방향의 이동이 지지된다.

제1 피스톤(23A), 스템(23B) 및 제1 상측 연장 돌출부(23C)에는, 상하 방향으로 연장되는 제1 유체 유입로(23d)가 형성되어 있다. 제1 유체 유입로(23d)는, 제1 상측 연장 돌출부(23C)의 상단에서 개구하고, 제1 상측 연장 돌출부(23C)로부터 스템(23B)의 상측부까지 연장되어 있다. 스템(23B) 및 제1 상측 연장 돌출부(23C)에는, 제1 유체 유입로(23d)와, 제1 압력실 S1 및 제2 압력실 S2를 연통하는 제1, 제2 유체 유출 구멍(23e, 23f)이 형성되어 있다.

제2 피스톤부(24)는, 제2 피스톤(24A)과, 제2 상측 연장 돌출부(24B)를 갖는다. 제2 피스톤(24A)은, 칸막이 디스크(22)와 제2 돌출부(21D)의 사이에 마련되고, 대략 원반상을 이루며, 그 외주연에는 제6 O링(25E)이 마련되어 있다. 칸막이 디스크(22)와 제2 피스톤(24A)에 의해, 제2 압력실 S2가 형성되고, 당해 제2 압력실 S2는, 제3, 4 O링(25B, 25C) 및 제6 O링(25E)에 의해 밀폐되어 있다. 제2 피스톤(24A)에는, 하방으로 개구되는 오목부(24c)가 형성되어 있다. 제1 상측 연장 돌출부(23C)의 상단부의 외주에 마련된 수나사부가, 당해 오목부(24c)의 내주에 마련된 암나사부에 나사 결합됨으로써, 제1 피스톤부(23)과 제2 피스톤부(24)가 연결되고, 그것들은 일체적으로 동작 가능하다.

제2 상측 연장 돌출부(24B)는, 제2 피스톤(24A)의 중앙부로부터 상측을 향하여 연장되고, 제2 관통 구멍(21c)에 삽입되어 있다. 제2 상측 연장 돌출부(24B)는, 제2 O링(25A)에 의해, 그 상하 방향의 이동이 지지된다. 제2 상측 연장 돌출부(24B)에는, 상하 방향으로 연장되고, 그것을 관통하는 제2 유체 유입로(24d)가 형성되어 있다. 제2 유체 유입로(24d)는, 제1 유체 유입로(23d)에 연통되어 있다. 제2 유체 유입로(24d)의 상단은, 후술하는 고정부(35)를 향하여, 후술하는 제11 O링(38E)의 내측으로 개구되어 있다. 제2 유체 유입 유로(24d)는, 구동부에 구동 유체를 급배하는 급배 포트에 상당한다.

[전자 밸브(30)]

전자 밸브(30)는, 전체적으로 대략 원기둥 형상을 이루고, 액추에이터(20)의 외경과 대략 동일한 외경을 갖는다. 전자 밸브(30)는, 하우징(31)과, 복수개의 볼트(32)와, 보빈부(33)와, 코일(34)과, 고정부(35)와, 가동부(36)와, 전원 케이블(37)과, 제7 내지 11 O링(38A 내지 38E)을 구비한다. 보빈부(33)와 코일(34)에 의해 솔레노이드가 구성된다.

하우징(31)은, 대략 원통상을 이루고, 그 외경은, 액추에이터(20)의 케이싱(21)의 외경과 거의 동등하게 구성되어 있다. 하우징(31)은, 하측 하우징(31A)과, 중측 하우징(31B)과, 상측 하우징(31C)을 갖는다. 하측 하우징(31A)의 중심축과, 중측 하우징(31B)의 중심축과, 상측 하우징(31C)의 중심축은 일치한다.

하측 하우징(31A)은, 대략 원통상을 이루고, 그 하측부의 외주에는, 수나사부(31D)가 마련되어 있다. 당해 수나사부(31D)가 케이싱(21)의 암나사부(21A)에 나사 결합됨으로써, 하우징(31)이 케이싱(21)에 고정된다. 하측 하우징(31A)은, 그 하면(31E)이 제2 돌출부(21D)의 상면(21E)에 맞닿고, 환상 홈(21g)을 덮고 있다. 하측 하우징(31A)에는, 제2 연통 구멍(31f)이 형성되어 있다. 제2 연통 구멍(31f)은, 하측 하우징(31A)의 내주와 후술하는 고정 돌출부(35A)의 외주 사이의 환상 공간(31m)과, 환상 홈(21g)을 연통하고 있다. 제2 연통 구멍(31f)은, 배출 포트에 상당하고, 당해 배출 포트는, 하측 하우징(31A)의 하면(31E)측이며 제11 O링(38E)보다도 외측으로 개구되어 있다.

중측 하우징(31B)은, 대략 원통상을 이루고, 하측 하우징(31A)의 상측에 마련되어 있다.

상측 하우징(31C)은, 대략 원기둥형을 이루고, 중앙부의 상측에 상측 오목부(31g)가 형성되고, 중앙부의 하측에 하측 오목부(31h)가 형성되어 있다. 상측 하우징(31C)에는, 상측 오목부(31g)와 하측 오목부(31h)를 연통하는 제3 연통 구멍(31i)이 형성되어 있다. 상측 하우징(31C)의 제3 연통 구멍(31i)을 형성하는 주위부에는, 하방을 향하여 돌출되는 환상의 상측 밸브 시트(31J)가 마련되어 있다(도 2도 참조). 상측 오목부(31g) 및 제3 연통 구멍(31i)이 유입 포트에 상당하고, 당해 유입 포트는 상측 하우징(31C)의 상면(31K) 측에 상측 하우징(31C)의 중심축과 동일축이 되어 개구되어 있다. 상측 오목부(31g)에는, 구동압 공급원으로부터 연장되는 튜브의 선단에 마련된 관 조인트가 접속된다.

각 볼트(32)는, 상측 하우징(31C) 및 중측 하우징(31B)의 볼트 삽입 구멍에 삽입되고, 하측 하우징(31A)의 볼트 나사 결합 구멍에 나사 결합되어 있다. 이에 의해, 하측 하우징(31A), 중측 하우징(31B) 및 하측 하우징(31A)이 일체화되어 있다.

보빈부(33)는, 보빈(33A)과, 하측 스페이서(33B)와, 상측 스페이서(33C)를 갖는다.

보빈(33A)은, 예를 들어 수지 재료에 의해 구성되고, 통 형상부(33D)와, 통 형상부(33D)의 양단에 마련된 1쌍의 플랜지부(33E)를 갖는다. 통 형상부(33D)의 내주면(33f)의 하측 부분에는, 원기둥 방향에 있어서의 복수의 개소에, 상하 방향을 따라 연장하고 외측으로 오목해지는 오목부(33g)가 형성되어 있다.

하측 스페이서(33B)는, 철 등의 자성 재료에 의해 구성되어 대략 원환상을 이루고, 보빈(33A)의 하측의 플랜지부(33E)와 후술하는 고정 돌출부(35A)의 사이에 마련되어 있다. 하측 스페이서(33B)와 후술하는 고정 돌출부(35A)의 사이, 하측 스페이서(33B)와 보빈(33A)의 하측의 플랜지부(33E)의 사이에는, 각각 제7, 8 O링(38A, 38B)이 마련되어 있다.

상측 스페이서(33C)는, 철 등의 자성 재료에 의해 구성되어 대략 원환상을 이루고, 보빈(33A)의 상측의 플랜지부(33E)와, 상측 하우징(31C)의 사이에 마련되어 있다. 보빈(33A)의 상측의 플랜지부(33E)와 상측 스페이서(33C)의 사이, 상측 스페이서(33C)와 상측 하우징(31C)의 사이에는, 각각 제9, 10 O링(38C, 38D)이 마련되어 있다.

코일(34)은, 마그네트와이어를 보빈(33A)의 통 형상부(33D)에 감는 것에 의해 구성되어 있다. 코일(34)의 외주와, 중측 하우징(31B)의 내주의 사이에, 코일(34)의 방열성을 향상시키기 위해, 예를 들어 에폭시계의 수지를 충전시켜도 된다.

고정부(35)는, 대략 원통상을 이루고, 상하 방향을 따라 연장되고, 철 등의 자성 재료에 의해 구성되어 있다. 하측 스페이서(33B), 상측 스페이서(33C) 및 고정부(35)는, 고정 철심을 구성하고, 보빈(33A)의 축 상에 위치하고 있다. 고정부(35)의 하단에는, 외측으로 돌출되는 원환상의 고정 돌출부(35A)가 마련되어 있다. 고정 돌출부(35A)는, 하측 하우징(31A)의 내측에 위치하고, 오목부(21f) 내에 하측 스페이서(33B)의 중심축의 동일 축 상에 마련된 제11 O링(38E)을 상측으로부터 압박하고 있다. 고정 돌출부(35A) 상에는, 하측 스페이서(33B), 보빈(33A) 및 상측 스페이서(33C)가 마련되어 있고, 이들이 하측 하우징(31A)과 상측 하우징(31C)에 끼움 지지됨으로써, 고정부(35)는, 하우징(31)에 대해 이동 불능으로 고정되어 있다.

고정부(35)의 제4 관통 구멍(35b)은, 상단측이 가장 좁게 구성되어 있다. 즉, 제4 관통 구멍(35b)은, 축 방향에 직교하는 면의 단면적이, 축 방향에 있어서 일부가 다른 부분보다도 작아지도록 구성되어 있다. 제4 관통 구멍(35b)의 하단은 볼에 의해 폐색되어 있다. 고정부(35)는, 하측 스페이서(33B)를 관통하고, 보빈(33A)의 통 형상부(33D) 내에 삽입되어 있다. 고정부(35)의 외주와 통 형상부(33D)의 내주면(33f)의 복수의 오목부(33g)에 의해, 구동 유체 통로(35c)가 형성되어 있다.

고정부(35)의 고정 돌출부(35A)에는, 원기둥 방향을 따라 제11 O링(38E)보다도 내측에 복수의 제5 관통 구멍(35d)이 형성되어 있다. 제11 O링(38E)은, 시일 부재에 상당하고 배출 포트와 유출 포트 사이의 연통을 차단한다. 각 제5 관통 구멍(35d)은, 구동 유체 통로(35c)와 오목부(21f)를 연통하고 있다. 복수의 제5 관통 구멍(35d)은, 유출 포트에 상당하고, 당해 유출 포트는 하측 하우징(31A)의 하면(31E)측으로 개구되어 있다. 고정부(35)의 하단 부근에는, 제4 연통 구멍(35e)이 형성되어 있다. 제4 연통 구멍(35e)은, 제4 관통 구멍(35b)과, 환상 공간(31m)을 연통한다. 고정부(35)의 상단 제4 관통 구멍(35b)이 개구되는 주위부는, 상방을 향하여 돌출되는 환상의 하측 밸브 시트(35F)를 구성하고 있다(도 2도 참조).

가동부(36)는, 가동체(36A)와, 하측 밸브체(36B)와, 스프링 리시버(36C)와, 상측 밸브체(36D)와, 압입 부재(36E)와, 제2 내지 4 압축 코일 스프링(36F 내지 H)를 갖는다.

가동체(36A)는, 대략 원통상을 이루고, 상하 방향을 따라 연장되고, 철 등의 자성 재료에 의해 구성되어 있다. 가동체(36A)는, 가동 철심에 상당한다. 가동체(36A)는, 보빈(33A)의 축 상에 마련되고, 일부가 통 형상부(33D) 내에 위치하고, 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 가동체(36A)는, 고정부(35)와, 보빈(33A)의 내주면과, 하우징(31)의 내주면에 의해 형성되고, 유입 포트(상측 오목부(31g) 및 제3 연통 구멍(31i))에 연통되는 가동 철심 수용실에 수용되어 있다.

가동체(36A)의 외경은, 보빈(33A)의 통 형상부(33D)의 내경보다도 작게 구성되고, 가동체(36A)의 외주와, 보빈(33A)의 내주에 의해, 구동 유체 통로(36i)가 형성되어 있다. 또한, 가동체(36A)의 외주의 일부에는, 축 방향을 따라 연장되는 절결(36j)이 형성되어 있다. 당해 절결(36j)은, 구동 유체 통로(36i)의 일부를 구성하고, 많은 구동 유체가 흐른다. 가동체(36A)의 상단에는, 플랜지부(36K)가 마련되어 있다. 원뿔상의 제2 압축 코일 스프링(36F)은, 플랜지부(36K)와 상측 스페이서(33C) 사이에 마련되고, 가동체(36A)는, 제2 압축 코일 스프링(36F)에 의해 항상 상측으로 가압되어 있다.

하측 밸브체(36B)는, 고무 등의 수지 재료에 의해 구성되고, 대략 원기둥형을 이루고, 가동체(36A)의 하부에 하방으로 빠지지 않도록 삽입되어 있다. 하측 밸브체(36B)의 하단부면은, 하측 밸브 시트(35F)에 맞닿음, 이격 가능하다. 구동 유체가 도입되지 않는 상태에서는, 제2 압축 코일 스프링(36F)의 가압력에 의해, 하측 밸브체(36B)의 하단부면은, 하측 밸브 시트(35F)로부터 이격되어 있다. 스프링 리시버(36C)는, 대략 원통상을 이루고, 제3 압축 코일 스프링(36G)을 통하여, 하측 밸브체(36B)의 상측에 마련되어 있다.

상측 밸브체(36D)는, 고무 등의 수지 재료에 의해 구성되고, 대략 원기둥형을 이루고, 제4 압축 코일 스프링(36H)을 통하여, 스프링 리시버(36C)의 상측에 마련되어 있다. 가동체(36A)의 상단에 있어서, 가동체(36A)와 상측 밸브체(36D) 사이에, 압입 부재(36E)가 압입됨으로써, 상측 밸브체(36D)는, 가동체(36A)의 상단에서 상방으로 빠지지 않도록 구성되어 있다. 상측 밸브체(36D)의 상단부면은, 상측 밸브 시트(31J)에 맞닿음, 이격 가능하다. 코일(34)에 통전되지 않는 상태에서는, 제2 압축 코일 스프링(36F)의 가압력에 의해, 상측 밸브체(36D)의 상단부면은, 상측 밸브 시트(31J)에 맞닿아 있다. 본 실시 형태에서는, 하측 오목부(31h), 구동 유체 통로(36i, 35c)에 의해, 유입 포트와 유출 포트를 연통하는 구동 유체 통로가 구성된다. 제7 내지 11 O링(38A 내지 38E)에 의해, 당해 구동 유체 통로와 하우징(31)의 외측의 연통이 차단되어 있다. 또한, 상측 밸브체(36D)와 하측 밸브체(36B)는, 동일 축 상에 위치하고 있다.

전원 케이블(37)은, 코일(34)에 구동 전류를 공급하기 위해 마련되어 있다.

[밸브(1)의 개폐 동작]

다음에, 본 실시 형태에 관한 밸브(1)에 있어서의 개폐 동작에 대하여 도 2, 3을 참조하여 설명한다.

도 2는, 밸브(1)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 할 때의 구동 유체 도입의 설명도이다. 도 3은, 밸브(1)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 할 때의 구동 유체 배출의 설명도이다.

밸브(1)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 할 때에는, 전원 케이블(37)을 통하여 코일(34)에 통전함으로써, 코일(34)의 중심에 자계가 발생하고, 고정부(35)가 자화되어, 가동체(36A)를 흡착하는 힘이 생긴다. 이에 의해, 가동체(36A)는, 제2 압축 코일 스프링(36F)의 가압력에 저항하고, 고정부(35)측으로 이동하고, 상측 밸브체(36D)가 상측 밸브 시트(31J)로부터 이격되어, 하측 밸브체(36B)가 하측 밸브 시트(35F)에 맞닿는다. 이에 의해, 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이 유입 포트(제3 연통 구멍(31i))로부터 구동 유체가 도입된다. 이와 같이, 전자 밸브(30)는, 밸브체(상측 밸브체(36D) 및 하측 밸브체(36B))에 의해, 구동 유체 통로를 개방함과 함께 배출 통로(제4 관통 구멍(35b), 제3 연통 구멍(35e) 및 환상 공간(31m))을 폐쇄하고, 구동 유체가 밸브(1)로 유출되는 유출 상태가 된다.

도입된 구동 유체는, 구동 유체 통로(하측 오목부(31h), 구동 유체 통로(36i, 35c))를 통과하여, 유출 포트(복수의 제5 관통 구멍(35d))로부터 유출하고, 제2 유체 유입로(24d) 및 제1 유체 유입로(23d)로 유입된다. 당해 유입된 구동 유체는, 제1, 제2 유체 유출 구멍(23e, 23f)을 통하여, 제1, 제2 압력실 S1, S2로 도입된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 구동 유체가 제1, 제2 압력실 S1, S2로 도입되지 않은 상태에서는, 홀더(17), 스템(23B)을 구비하는 제1 피스톤부(23) 및 제2 피스톤부(24)는, 제1 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 의해, 하사점에 있고, 다이어프램 누름부(16)에 의해 다이어프램(14)이 압박되어 밸브(1)는 폐쇄 상태로 되어 있다. 그에 비해 구동 유체가 제1, 제2 압력실 S1, S2에 도입되면, 홀더(17), 스템(23B)을 구비하는 제1 피스톤부(23) 및 제2 피스톤부(24)는, 제1 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 저항하여 상사점으로 이동하고, 다이어프램(14)의 탄성력 및 유체의 압력에 의해 다이어프램 누름부(16)가 상측으로 이동하고, 밸브(1)는 개방 상태가 된다.

한편, 밸브(1)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 할 때에는, 전원 케이블(37)로의 통전을 정지시킨다. 이에 의해, 고정부(35)의 흡착력이 소멸하고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 가동체(36A)는, 제2 압축 코일 스프링(36F)의 가압력에 의해, 상측 밸브 시트(31J)측으로 이동하고, 상측 밸브체(36D)가 상측 밸브 시트(31J)에 맞닿고, 하측 밸브체(36B)가 하측 밸브 시트(35F)로부터 이격된다. 이에 의해, 도 3의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1, 제2 압력실 S1, S2 내의 구동 유체는, 도입시와는 역방향으로 흐르고, 고정부(35)와 가동체(36A) 사이를 지나, 제4 관통 구멍(35b)으로 유입된다. 당해 유입된 구동 유체는, 제4 연통 구멍(35e), 환상 공간(31m), 제2 연통 구멍(31f) 및 환상 홈(21g)을 통하여, 제1 연통 구멍(21h)으로부터 외부로 배출된다. 제4 관통 구멍(35b), 제3 연통 구멍(35e) 및 환상 공간(31m)은, 배출 통로를 구성하고, 배출 통로에 의해 가동 철심 수용실과 배출 포트(제2 연통 구멍(31f))가 연통된다. 또한, 전자 밸브(30)는, 밸브체(상측 밸브체(36D) 및 하측 밸브체(36B))에 의해, 구동 유체 통로를 폐쇄함과 함께 배출 통로를 개방하여, 구동 유체를 외부로 배출하는 배출 상태가 된다.

그리고, 제1 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 의해, 홀더(17), 스템(23B)을 구비하는 제1 피스톤부(23) 및 제2 피스톤부(24)는, 상사점으로부터 하사점으로 이동하고, 다이어프램 누름부(16)에 의해 다이어프램(14)이 압박되어 밸브(1)는 폐쇄 상태가 된다. 또한, 제1 피스톤부(23), 제2 피스톤부(24), 제1, 제2 압력실 S1, S2 및 제1 압축 코일 스프링(18)은, 액추에이터의 구동부에 상당한다.

이상과 같은 본 실시 형태의 전자 밸브(30)에 의하면, 유입 포트(상측 오목부(31g) 및 제3 연통 구멍(31i))는, 상측 하우징(31C)의 상면(31K) 측으로 개구되고, 유출 포트(복수의 제5 관통 구멍(35d))는, 하측 하우징(31A)의 하면(31E)측으로 개구되어 있다. 이에 의해, 전자 밸브(30)를 밸브 본체의 상부에 직접 마련할 수 있고, 전자 밸브(30)를 구비하는 밸브(1)가 집적하여 마련되는 장치(예를 들어 유체 제어 장치(45)(도 4))에 사용해도, 당해 장치의 대형화를 억제할 수 있다. 전자 밸브(30)를 밸브 본체의 상부에 직접 마련할 수 있으므로, 밸브(1)의 개폐 속도를 빠르게 할 수 있다. 또한, 전자 밸브(30)를 밸브 본체의 상부에 직접 마련함으로써, 구동 유체의 공급에 기인하여 변화해 버리는 밸브의 개폐 속도가 안정되고, 집적화된 장치에 마련된 복수의 밸브의 개폐 속도의 변동을 억제할 수 있다.

또한, 하측 하우징(31A)의 수나사부(31D)가 케이싱(21)의 암나사부(21A)에 나사 결합됨으로써, 전자 밸브(30)의 하우징(31)이 밸브 본체의 케이싱(21)에 고정된다. 이 때문에, 전자 밸브(30)의 밸브 본체에 대한 설치를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 전자 밸브(30) 대신에, 수나사부를 갖는 원 터치 조인트를 밸브 본체의 케이싱(21)에 접속하는 것도 가능하다.

또한, 제11 O링(38E)에 의해, 하측 하우징(31A)의 수나사부(31D)를 케이싱(21)의 암나사부(21A)에 나사 결합시켰을 때, 하측 하우징(31A)과 케이싱(21)의 회전 위치의 관계에 의하지 않고 유출 포트로부터 액추에이터(20)에 구동 유체를 공급할 수 있다.

전자 밸브(30)의 하우징(31)의 외경은, 액추에이터(20)의 케이싱(21)의 외경과 거의 동등하게 구성되어 있다. 이에 의해, 밸브(1)의 직경 방향의 사이즈가 커지는 것을 방지할 수 있고, 전자 밸브(30)를 구비하는 밸브(1)가 집적하여 마련되는 장치(예를 들어 유체 제어 장치(45)(도 4))에 사용해도, 당해 장치의 대형화를 억제할 수 있다.

[반도체 제조 장치(50)]

다음에, 상기에서 설명한 밸브(1)가 사용되는 유체 제어 장치(45) 및 유체 제어 장치(45)를 구비하는 반도체 제조 장치(50)에 대해서 설명한다.

도 4는, 반도체 제조 장치(50)의 개략도이다. 반도체 제조 장치(50)는, 예를 들어 CVD 장치이며, 유체 제어 장치(45)를 갖는 가스 공급 수단(40)과, 진공 챔버(60)와, 배기 수단(70)을 갖고, 웨이퍼 상에 부동태막(산화막)을 형성하는 장치이다.

가스 공급 수단(40)은, 가스 공급원(41)과, 압력계(42)와, 유체 제어 장치(45)와, 구동압 공급원(46)과, 압력계(47)를 구비한다. 유체 제어 장치(45)는, 복수의 유체 제어 기기에 의해 구성되는 복수의 가스 라인을 갖고, 유체 제어 기기로서, 개폐 밸브(43, 44)와, MFC(1 내지 4)(매스 플로우 컨트롤러)를 구비한다. 가스 공급 수단(40)과 진공 챔버(60) 사이에는, 개폐 밸브(51)가 마련되어 있다. 진공 챔버(60)는, 웨이퍼(62)를 적재하기 위한 적재대(61)와, 웨이퍼(62) 상에 박막을 형성하기 위한 전극(63)을 구비한다. 진공 챔버(60)에는, 상용 전원(52)이 접속되어 있다. 배기 수단(70)은, 배기 배관(71)과, 개폐 밸브(72)와, 집진기(73)를 구비한다.

웨이퍼(62) 상에 박막을 형성할 때에는, 개폐 밸브(43, 44)의 개폐, MFC(1 내지 4) 및 개폐 밸브(51)의 개폐에 의해, 진공 챔버(60)로의 가스의 공급이 제어된다. 또한, 웨이퍼(62) 상에 박막을 형성하였을 때 발생하는 부생성물인 분립체를 제거할 때에는, 개폐 밸브(72)가 개방 상태로 되고, 배기 배관(71)을 통하여 집진기(73)에 의해 분립체가 제거된다.

그리고, 개폐 밸브(43, 44)에 대해, 본 실시 형태에서의 밸브(1)를 적용할 수 있다. 즉, 각 개폐 밸브(43, 44)는, 전자 밸브(43A, 44A)를 구비하고 있다. 이것으로부터, 전자 밸브(30)를 구비하는 밸브(1)가 집적하여 마련되는 유체 제어 장치(45)의 대형화를 억제할 수 있고, 나아가 반도체 제조 장치(50)의 대형화를 억제할 수 있다.

[전자 밸브 교환 방법]

다음에, 전자 밸브(30)를 소정의 횟수 구동한 경우 등에 있어서의 전자 밸브(30)의 교환 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 전자 밸브(30)를 회전시켜, 전자 밸브(30)를 액추에이터(20)의 케이싱(21)으로부터 떼고, 다른 전자 밸브(30)의 하우징(31)의 수나사부(31D)를 케이싱(21)의 암나사부(21A)에 나사 결합시킨다. 이와 같이 하여, 전자 밸브(30)를 용이하게 교환할 수 있어, 밸브(1) 및 유체 제어 장치(45)의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 당업자라면 본 발명의 범위 내에서, 다양한 추가나 변경 등을 행할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서, 밸브(1)는, 통상 상태(구동 유체가 공급 되지 않은 상태)에서는 폐쇄 상태로 구성되어 있었지만, 통상 상태에서 개방 상태로 구성되어 있어도 된다.

또한, 반도체 제조 장치(50)가 CVD 장치의 경우에 대해서 설명하였지만, 스퍼터링 장치 또는 에칭 장치여도 된다. 에칭 장치(건식 에칭 장치)는, 처리실, 가스 공급 수단(유체 제어 장치), 배기 수단으로 구성되고, 반응성의 기체에 의한 부식 작용에 의해, 재료 표면 등을 가공하는 장치이다. 스퍼터링 장치는, 타깃, 진공 챔버, 가스 공급 수단(유체 제어 장치), 배기 수단으로 구성되고, 재료 표면을 성막하는 장치이다. 이와 같이, 에칭 장치 및 스퍼터링 장치도, 가스 공급 수단(유체 제어 장치)을 구비하고 있고, 유체 제어 장치에 전자 밸브(30)를 구비하는 밸브(1)를 사용해도, 유체 제어 장치는 대형화되지 않고, 반도체 제조 장치의 대형화를 억제할 수 있다.

1: 밸브
10: 보디
14: 다이어프램
18: 제1 압축 코일 스프링
20: 액추에이터
21A: 암나사부
23: 제1 피스톤부
24: 제2 피스톤부
30: 전자 밸브
31: 하우징
31A: 하측 하우징
31B: 중측 하우징
31C: 상측 하우징
31D: 수나사부
31g: 상측 오목부
31i: 제3 연통 구멍
33: 보빈부
33A: 보빈
34: 코일
35: 고정부
35d: 제5 관통 구멍
36A: 가동체
36B: 하측 밸브체
36D: 상측 밸브체
38E: 제11 O링
S1: 제1 압력실
S2: 제2 압력실

Claims (7)

1. 삭제
2. 구동 유체가 유입하는 유입 포트와, 구동 유체가 유출하는 유출 포트와, 구동 유체를 배출하는 배출 포트를 갖고, 상기 유입 포트와 상기 유출 포트를 연통하는 유출 상태와, 상기 유출 포트와 상기 배출 포트를 연통하는 배출 상태가 되는 전자 밸브이며,
   하우징과,
   상기 하우징에 수용되어, 코일이 감기는 보빈을 구비한 솔레노이드와,
   상기 보빈의 축 상에 마련되어, 상기 하우징 내에 고정된 고정 철심과,
   상기 고정 철심과, 상기 보빈의 내주면과, 상기 하우징의 내주면에 의해 형성되고, 상기 유입 포트에 연통되는 가동 철심 수용실과,
   상기 가동 철심 수용실에 마련되어, 축 방향을 따라 이동 가능하게 배치된 가동 철심과,
   상기 유입 포트와 상기 유출 포트의 사이를 연통하는 구동 유체 통로와,
   상기 가동 철심 수용실과 상기 배출 포트의 사이를 연통하는 배출 통로와,
   상기 가동 철심과 함께 이동 가능하게 마련되어, 상기 구동 유체 통로를 개방함과 함께 상기 배출 통로를 폐쇄하는 유출 상태와, 상기 구동 유체 통로를 폐쇄함과 함께 상기 배출 통로를 개방하는 배출 상태로 전환하는 밸브체를 구비하고
   상기 유입 포트는, 상기 보빈의 축 방향에 있어서의 상기 하우징의 한쪽 면측으로 개구되고, 상기 유출 포트 및 상기 배출 포트는, 상기 보빈의 축 방향에 있어서의 상기 하우징의 다른 쪽 면측으로 개구되는, 전자 밸브.
3. 제2항에 기재된 전자 밸브와,
   밸브 본체를 구비하고,
   상기 밸브 본체는, 유체 통로가 형성된 보디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브 밸브체와, 상기 보디에 접속되는 케이싱 및 상기 전자 밸브로부터의 구동 유체에 의해 상기 밸브 밸브체를 작동시키는 구동부를 갖는 액추에이터를 구비하고,
   상기 전자 밸브는, 상기 케이싱에 대해 상기 보디와는 반대측에 위치하고,
   상기 케이싱에 마련된 암나사부에, 상기 하우징에 마련된 수나사부가 나사 결합되어 있는, 밸브.
4. 제3항에 있어서, 상기 하우징의 다른 쪽 면측에, 상기 하우징과 동축에 배치되는 시일 부재와,
   상기 구동부에 구동 유체를 급배하는 급배 포트를 구비하고,
   상기 유출 포트는 상기 시일 부재의 내측으로 개구되고,
   상기 배출 포트는 상기 시일 부재의 외측으로 개구되고,
   상기 급배 포트는, 상기 시일 부재의 내측으로 개구되는, 밸브.
5. 제2항에 기재된 전자 밸브와,
   밸브 본체를 구비하고,
   상기 밸브 본체는, 유체 통로가 형성된 보디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브 밸브체와, 상기 보디에 접속되는 케이싱 및 상기 전자 밸브로부터의 구동 유체에 의해 상기 밸브 밸브체를 작동시키는 구동부를 갖는 액추에이터를 구비하고,
   상기 전자 밸브는, 상기 케이싱에 대해 상기 보디와는 반대측에 위치하고, 상기 하우징은 상기 케이싱에 접속되고,
   상기 하우징의 외경과, 상기 케이싱의 외경이 동등하게 구성되어 있는, 밸브.
6. 복수의 유체 제어 기기에 의해 구성되는 유체 제어 장치이며,
   상기 복수의 유체 제어 기기의 적어도 하나는, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 밸브인, 유체 제어 장치.
7. 제3항 또는 제4항에 기재된 밸브에 있어서,
   상기 전자 밸브를 회전시켜, 상기 전자 밸브를 상기 액추에이터의 상기 케이싱으로부터 떼고,
   다른 전자 밸브의 하우징의 수나사부를, 상기 케이싱의 암나사부에 나사 결합시키는, 전자 밸브 교환 방법.

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