KR101020142B1

KR101020142B1 - 캠식 밸브

Info

Publication number: KR101020142B1
Application number: KR1020087030781A
Authority: KR
Inventors: 료우스케 도히; 코우지 니시노; 노부카즈 이케다; 요헤이 사와다
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2011-03-08
Also published as: CN101512202B; EP2058568A1; WO2008026306A1; JP2008057594A; TW200833988A; US20100207044A1; JP4619337B2; EP2058568A4; CN101512202A; US8561966B2; KR20090018647A; TWI350355B

Abstract

스테핑 모터 및 캠 기구로 이루어진 액츄에이터를 상하 방향으로 미세 조정하여 밸브의 영점 조정을 간단하고 또한 용이하게 행하도록 한다. 유입 통로(2a), 유출 통로(2b), 밸브실(2c) 및 밸브 시트(2d)를 갖는 보디(2) 내에 스템(7)을 승강가능하게 배치하고, 상기 스템(7)을 스템(7)의 상방 위치에 배치된 스테핑 모터(9) 및 스테핑 모터(9)의 회전 운동을 직선 운동으로 변경하여 스템(7)에 전달하는 캠 기구(10)로 이루어진 액츄에이터에 의해 하강시켜 밸브실(2c) 내에 배치된 다이아프램(3) 또는 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)를 밸브 시트(2d)에 접촉시키도록 한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)에 있어서, 상기 보디(2)의 밸브실(2c)를 덮는 보닛(5)에 액츄에이터를 승강가능하게 지지하는 승강 지지 기구(11)를 설치하고, 해당 승강 지지 기구(11)에 스템(7)에 대한 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하는 높이 미세 조정 기구(12)를 설치한다.

캠식 밸브, 스테핑 모터, 캠 기구, 스템

Description

캠식 밸브{CAM VALVE}

본 발명은 주로 반도체 제조 설비 등의 유체 공급 라인이나 칠러 유닛(chiller unit)의 냉매 순환 회로 등에 끼워 설치되어 가스나 냉매 등의 유체의 유량 조정용으로 사용되는 것이며, 특히 가스나 냉매 등의 유량을 미소하고 또한 정밀하게 제어할 수 있게 한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브의 개량에 관한 것이다.

종래, 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브로서는, 예를 들면 일본 실용신안 공개 소61-117971호 공보(참고 문헌 1)나 일본 실용신안 공개 소61-117972호 공보(참고 문헌 2) 등에 개시된 구조의 것이 알려져 있다.

즉, 상기 캠식 밸브는 도시되지 않지만 유체 통로 및 밸브 시트를 갖는 밸브 박스, 밸브 박스의 밸브 시트에 이간/접촉되는 밸브체, 밸브체를 밸브 시트로부터 이간/접촉하는 방향으로 바이어싱(biasing)하는 탄성체, 밸브체에 연결되어 밸브 박스의 상측 덮개에 승강가능하게 지지된 밸브 봉, 밸브 봉의 상단부에 설치된 캠 롤러에 접촉해서 밸브 봉을 압하(押下)하는 캠 판, 캠 판을 회전 구동하는 펄스 모터(스테핑 모터) 등으로 구성되어 있고, 펄스 모터에 의해 캠 판을 회전시켜 캠 판을 통하여 밸브 봉을 하방으로 압하함으로써 밸브 봉의 하단에 설치된 밸브체를 밸브 시트에 접촉시키도록 한 것이다.

이 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브는 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있어 뛰어난 실용적 효용을 거두는 것이다.

그런데, 스테핑 모터를 사용한 캠식 밸브는 스테핑 모터에 공급되는 펄스수 에 따라 캠 판이 소정의 각도만큼 회전되고, 캠 판의 회전에 의해 밸브 봉 및 밸브체가 미소량 변위되어 유체의 유량 제어를 행함으로써 밸브의 전체 개방시 또는 전체 폐쇄시에 밸브체 및 밸브 봉 등이 영점 위치(전체 개방 위치 또는 전체 폐쇄 위치)로 정확하게 위치되도록 영점 조정되어 있어야만 한다.

즉, 밸브의 전체 개방시에는 캠 판의 최소 반경 부분이 캠 롤러에 접촉되고 또한 밸브체와 밸브 시트가 가장 이간된 상태가 되도록 조정되고, 또 밸브의 전체 폐쇄시에는 캠 판의 최대 반경 부분이 캠 롤러에 접촉되고 또한 밸브체가 밸브 시트에 적절한 힘으로 접촉되도록 조정되어야만 한다.

그러나, 상술된 종래의 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브에 있어서는 밸브체 등을 영점 위치로 위치 조정하는 조정 기구가 전혀 구비되어 있지 않고, 밸브의 영점 조정에 매우 시간이 걸린다는 문제가 있었다.

또, 캠식 밸브의 각 구성 부품의 가공 정밀도나 조립 정밀도 등을 높여 두지 않으면 밸브체가 밸브 시트로 과도하게 압박되거나 또는 밸브체와 밸브 시트의 접촉이 불충분해지므로, 그 결과 밸브의 밸브 시트 등이 손상되거나 유체가 누설된다는 문제가 있었다.

특허 문헌 1: 일본 실용신안 공개 소61-117971호 공보

특허 문헌 2: 일본 실용신안 공개 소61-117972호 공보

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 스테핑 모터 및 캠 기구로 이루어진 액츄에이터를 지지하는 위치를 상하 방향으로 미세 조정할 수 있고, 밸브의 영점 조정을 간단하고 또한 용이하게 행하도록 한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 청구항 1의 발명은 유입 통로, 유출 통로, 밸브실 및 밸브 시트를 갖는 보디 내에 스템(stem)을 승강가능하게 배치하고, 상기 스템을 스템의 상방 위치에 배치된 스테핑 모터 및 스테핑 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변경하여 스템에 전달하는 캠 기구로 이루어진 액츄에이터에 의해 하강시켜 밸브실 내에 배치된 다이아프램 또는 스템의 하단부에 설치된 밸브체를 밸브 시트에 접촉시키도록 한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브에 있어서, 상기 보디의 밸브실을 덮는 보닛에 액츄에이터를 승강가능하게 지지하는 승강 지지 기구를 설치하고, 그 승강 지지 기구에 스템에 대한 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하는 높이 미세 조정 기구를 설치한 것에 특징이 있다.

또, 본 발명의 청구항 2의 발명은 청구항 1의 발명에 있어서, 승강 지지 기구가 보닛에 설치된 부착대, 부착대에 스템과 평행하게 세워 설치된 가이드 축, 가이드 축의 상단부에 승강가능하게 지지되며 스테핑 모터 및 캠 기구로 이루어진 액츄에이터가 부착되는 승강대, 및 가이드 축의 상단부에 부착되며 액츄에이터 및 승강대를 둘러싸는 수납 케이스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 청구항 3의 발명은 청구항 1의 발명에 있어서, 높이 미세 조정 기구가 수납 케이스의 바닥부에 상하 방향으로 이동 조정가능하게 나사 삽입되고, 상단면이 승강대의 하면에 접촉해서 승강대를 지지하는 조정 나사, 및 승강대의 상면과 수납 케이스의 천정부 사이에 끼워져 승강대를 하방으로 압박 바이어싱해서 조정 나사의 상단면에 상시 접촉시키는 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 청구항 4의 발명은 청구항 1의 발명에 있어서, 승강 지지 기구가 보닛에 설치된 부착대, 부착대에 스템과 평행하게 세워 설치된 가이드 축, 가이드 축의 상단부에 승강가능하게 지지되며 스테핑 모터 및 캠 기구로 이루어진 액츄에이터가 부착되는 승강대, 및 가이드 축의 상단부에 부착되며 액츄에이터 및 승강대를 둘러싸는 수납 케이스로 이루어지고, 또한 높이 미세 조정 기구가 수납 케이스의 바닥부에 상하 방향으로 이동 조정가능하게 나사 삽입되고, 상단면이 승강대의 하면에 접촉해서 승강대를 지지하는 조정 나사, 및 승강대의 상면과 수납 케이스의 천정부 사이에 끼워져 승강대를 하방으로 압박 바이어싱해서 조정 나사의 상단면에 접촉시키는 탄성체로 이루어지고, 조정 나사의 조임량을 조정함으로써 액츄에이터를 부착한 승강대의 높이를 변경하여 스템에 대한 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하도록 한 것에 특징이 있다.

<발명의 효과>

본 발명의 캠식 밸브는 밸브의 보닛에 스테핑 모터 및 캠 기구로 이루어진 액츄에이터를 승강가능하게 지지하는 승강 지지 기구를 설치하고, 해당 승강 지지 기구에 스템에 대한 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하는 높이 미세 조정 기구를 설치하는 구성으로 되어 있으므로 높이 미세 조정 기구를 조작함으로써 밸브의 영점 조정을 간단하고 또한 용이하게 행할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 캠식 밸브는 밸브의 다이아프램이나 밸브체가 밸브 시트로 과도하게 압박되거나, 또는 다이아프램이나 밸브체와 밸브 시트의 접촉이 불충분해지는 일이 없이 다이아프램이나 밸브체, 밸브 시트 등의 손상을 방지할 수 있음과 아울러, 밸브의 전체 폐쇄시에 있어서 유체의 누설을 방지할 수 있고, 고정밀도의 유량 제어를 확실하고 또한 양호하게 행한다. 게다가, 밸브의 각 구성 부품의 가공 정밀도나 조립 정밀도 등을 높이지 않아도 밸브의 전체 개방시 또는 전체 폐쇄시에 다이아프램이나 밸브체, 스템 등이 영점 위치(전체 개방 위치 또는 전체 폐쇄 위치)에 정확하게 위치하도록 조정할 수 있다.

또, 본 발명의 캠식 밸브는 밸브의 보닛에 설치된 부착대에 가이드 축을 세워 설치하고, 해당 가이드 축의 상단부에 스테핑 모터 및 캠 기구로 이루어진 액츄에이터가 부착되는 승강대를 승강가능하게 지지하는 구성으로 되어 있으므로 액츄에이터가 보디로부터 이간된 위치에 배치되게 된다. 게다가, 본 발명의 캠식 밸브는 액츄에이터 및 승강대를 수납 케이스로 둘러싸는 구성으로 되어 있다. 그 결과, 본 발명의 캠식 밸브를 고온 유체나 저온 유체를 취급하는 유체 공급 라인이나 냉매 순환 회로에 끼워 설치해도 액츄에이터가 고온 유체나 저온 유체의 악영향을 받기 어려워 액츄에이터의 연명화 등을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 캠식 밸브는 높이 미세 조정 기구가 수납 케이스의 바닥부에 상하 방향으로 이동 조정가능하게 나사 삽입되어 승강대를 하면측으로부터 지지하는 조정 나사, 및 승강대의 상면과 수납 케이스의 천정부 사이에 끼워져 승강대를 하방으로 압박 바이어싱하는 탄성체로 구성되어 있으므로 높이 미세 조정 기구 자체의 구조도 매우 간단해짐과 아울러, 높이 미세 조정 기구를 승강 지지 기구에 설치해도 방해되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(캠식 다이아프램 밸브)의 종단 정면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 캠식 밸브의 종단 측면도이다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(캠식 벨로스 밸브)의 종단 정면도이다.

도 4는 도 3에 나타낸 캠식 밸브의 종단 측면도이다.

도 5는 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(캠식 벨로스 밸브)에 개량을 더한 것이며 캠식 밸브 주요부의 종단 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 캠식 밸브 2: 보디

2a: 유입 통로 2b: 유출 통로

2c: 밸브실 2d: 밸브 시트

3: 다이아프램 4: 압박 어댑터

5: 보닛 6: 보닛 너트

7: 스템 8: 다이아프램 리테이너

9: 스테핑 모터 10: 캠 기구

11: 승강 지지 기구 12: 높이 미세 조정 기구

12a: 조정 나사 12b: 탄성체

13: 고정 나사 14: 부착대

15: 볼트 16: 가이드 축

17: 승강대 18: 수납 케이스

30: 밸브체

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)를 나타내고, 해당 캠식 밸브(1)는 예를 들면 반도체 제조 장치 등의 2개의 쳄버(트윈 쳄버)에 각각 접속된 분기 형상의 유체 공급 라인에 끼워 설치되어 양 쳄버로 TEOS나 N₂ 등의 유체를 적당한 비율(예를 들면, 5대5 ~ 4대6)로 공급하는 분류 제어용 밸브로서 사용되는 것이며, 금속제 다이아프램을 직접 밸브 시트(2d)에 접촉시키거나 또는 밸브 시트(2d)로부터 이간시켜서 유체 통로를 개방하거나 또는 폐쇄하도록 한 노멀 오픈형 다이아프램 밸브로 구성되어 있다.

즉, 상기 캠식 밸브(1)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 유입 통로(2a), 유출 통로(2b), 밸브실(2c) 및 밸브 시트(2d)를 갖는 보디(2), 상방이 개방된 밸브실(2c)의 기밀을 유지함과 아울러 중앙부가 상하 이동하여 밸브 시트(2d) 에 직접 접촉되거나 또는 밸브 시트(2d)로부터 이간되는 금속제 다이아프램(3), 다이아프램(3)의 외주 가장자리부 상면에 배치된 환상의 압박 어댑터(4), 다이아프램(3)의 외주 가장자리부를 압박 어댑터(4)를 통하여 보디(2)와의 사이에서 기밀 상태로 협지하는 통형상의 보닛(5), 보닛(5)을 보디(2)에 고정하는 보닛 너트(6), 보디(2) 내에 배치되어 보닛(5)에 승강가능하게 지지된 스템(7), 스템(7)의 하단부에 설치되어 스템(7)의 하강시에 다이아프램(3)에 접촉해서 다이아프램(3)의 중앙부를 압하하는 다이아프램 리테이너(8), 스템(7)의 상방 위치에 배치되어 스템(7)을 하강시키는 스테핑 모터(9) 및 캠 기구(10)로 이루어진 액츄에이터, 보닛(5)에 설치되어 액츄에이터를 승강가능하게 지지하는 승강 지지 기구(11), 및 승강 지지 기구(11)에 설치되어 스템(7)에 대한 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하는 높이 미세 조정 기구(12)로 구성되어 있고, 스템(7)을 구동하는 액츄에이터의 높이 위치를 높이 미세 조정 기구(12)에 의해 상하로 미세 조정하여 변경함으로써 밸브의 영점 조정을 행하도록 한 것이다.

게다가, 이 캠식 밸브(1)의 승강 지지 기구(11), 액츄에이터 및 높이 미세 조정 기구(12) 이외의 각 구성은 종래 공지의 것과 같은 구조로 구성되어 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 승강 지지 기구(11)는 스템(7)을 구동하는 액츄에이터를 스템(7)의 상방 위치에서 승강가능하게 지지하는 것이며, 보닛(5)의 외주면에 나사 결합되어 고정 나사(13)에 의해 보닛(5)에 고정된 통형상의 내측 부재(14') 및 내측 부재(14')에 감합 고정된 통형상의 외측 부재(14")로 이루어진 플랜지(14a)가 부착된 부착 대(14), 부착대(14)의 외측 부재(14")의 플랜지(14a) 상면에 볼트(15)에 의해 세워 설치되며 상반부가 하반부보다 작은 직경으로 형성되어 스템(7)과 평행한 계단식의 좌우 가이드 축(16), 양 가이드 축(16)의 작은 직경 부분에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 액츄에이터가 부착되는 앞면이 개방된 상자 형상의 승강대(17), 좌우 가이드 축(16)의 작은 직경 부분에 볼트(15')에 의해 부착되어 양 가이드 축(16)의 작은 직경 부분, 액츄에이터 및 승강대(17)를 둘러싸는 수납 케이스(18), 양 가이드 축(16)의 하단부에 가설되어 액츄에이터의 캠 기구(10)를 구성하는 캠 봉(22)의 하단부를 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통 지지하는 진동 방지판(19) 등으로 구성되어 있다.

또, 승강 지지 기구(11)의 수납 케이스(18)는 상자 형상으로 조립된 커버 플레이트(18a), 커버 플레이트(18a)의 바닥부 내면에 승강대(17)의 하면에 대향하기 위해 비스(20)로 고정되어 캠 기구(10)의 캠 봉(22) 상단부를 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통 지지하는 바닥판(18b), 및 커버 플레이트(18a)의 천정부 내면에 승강대(17)의 상면에 대향하기 위해 고정된 천정판(18c)으로 이루어진다.

상기 액츄에이터는 스테핑 모터(9) 및 캠 기구(10)로 이루어지고, 스테핑 모터(9)의 회전 운동을 캠 기구(10)에 의해 상하 방향의 직선 운동으로 변경하여 스템(7)에 전달하는 것이다.

즉, 스테핑 모터(9)는 수납 케이스(18) 내에 수평 자세로 수납되어 있고, 그 출력축(9a)이 스템(7)과 직교하는 자세가 되도록 승강대(17)에 고정되어 있다. 이 실시형태에 있어서는 스테핑 모터(9)에는 기본 스텝 각이 0.9도이고, 여자 방법이 1-2상 여자일 때에 스텝 각이 0.45도가 되는 2상형의 스테핑 모터(9)가 사용되고 있다.

한편, 캠 기구(10)는 스테핑 모터(9)의 출력축(9a)에 고정 나사(13)에 의해 고정되고, 외주면이 캠 면(21a)에 형성된 원반 형상의 캠 판(21), 수납 케이스(18)의 바닥판(18b) 및 진동 방지판(19)에 통형상의 메탈(37)을 통하여 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통 지지되며, 하단면이 스템(7)의 상단면에 접촉하는 캠 봉(22), 및 캠 봉(22)의 두갈래 형상으로 형성된 상단부에 핀(23)을 통하여 회전가능하게 지지되어 캠 판(21)의 캠 면(21a)에 접촉하는 캠 롤러(24)(베어링)로 이루어지고, 캠 판(21)이 스테핑 모터(9)에 의해 회전 구동되면 캠 판(21)의 캠 면(21a)이 캠 롤러(24)를 압박하여 캠 봉(22) 및 그것에 접촉되는 스템(7)을 하강시키게 되어 있다.

또, 캠 판(21)의 캠 면(21a)은 0도~200도의 범위에서는 최소 반경으로부터 그 반경이 점차 증가하여 최대 반경이 되고, 200도~360도의 범위에서는 최대 반경인채로 되어 있다.

또한, 캠 판(21)은 360도 회전되지 않도록 230도의 부근에 스토퍼(도시 생략)가 부착되어 있고, 원점(0도)~200도 사이에서 정역 회전하게 되어 있다.

게다가, 도 1 및 도 2에 있어서 기호 25는 승강대(17)에 브래킷(26)을 통하여 부착된 전체 개방 위치 검출용 포토 센서, 기호 27은 캠 판(21)에 부착되어 포토 센서에 의해 위치 검출되는 센서 플레이트이다.

상기 높이 미세 조정 기구(12)는 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하여 밸브의 영점 조정을 행하는 것이며, 수납 케이스(18)의 바닥판(18b)에 상하 방향으로 이동조정가능하게 나사 삽입되어 상단면이 승강대(17)의 하면에 접촉해서 승강대(17)를 지지하는 2개의 조정 나사(12a), 및 승강대(17)의 상면과 수납 케이스(18)의 천정판(18c) 사이에 끼워져 승강대(17)를 하방으로 압박 바이어싱해서 조정 나사(12a)의 상단면에 상시 접촉시키는 탄성체(12b)(압축 코일 스프링)로 이루어진다.

이 높이 미세 조정 기구(12)에 의하면, 캠 판(21)의 최소 반경 부분이 캠 롤러(24)에 접촉되어 있는 상태에서 2개의 조정 나사(12a)의 조임량을 조정하여 액츄에이터가 부착된 승강대(17)의 위치를 상하 방향으로 미세 조정하고, 액츄에이터의 높이 위치를 변경하여 캠 기구(10)의 캠 봉(22)의 하단면을 최상위의 위치에 있는 스템(7)의 상단면에 접촉시킴으로써 밸브의 영점 조정을 행할 수 있다. 즉, 밸브를 전체 개방 위치로 조정할 수 있다.

그리고, 영점 조정을 행한 캠식 밸브(1)에 있어서는 캠 판(21)의 최소 반경 부분이 캠 롤러(24)에 접촉하고 있을 때에는 다이아프램(3)의 탄성력이나 보디(2) 내의 유체압에 의해 스템(7) 등이 가장 상승한 상태가 되고, 다이아프램(3)의 중앙부와 밸브 시트(2d)가 가장 이간된 전체 개방 위치로 되어 있다.

이 상태에서 스테핑 모터(9)로 소정수의 펄스 입력 신호가 가해지면 스테핑 모터(9)가 입력 펄스수에 따른 스텝 회전을 행하고, 이에 따라 캠 판(21)이 소정의 각도만큼 회전한다.

캠판(21)이 회전하면 캠 롤러(24)가 하방으로 압박되고, 이에 따라 캠 봉(22) 및 스템(7)이 다이아프램(3)의 탄성력 및 보디(2) 내의 유체압에 저항하여 점차 하강함과 아울러, 다이아프램(3)의 중앙부가 다이아프램 리테이너(8)를 통하여 하방으로 서서히 압하한다. 그 결과, 다이아프램(3)과 밸브 시트(2d)의 간격이 좁아져 유체의 유량이 제어되게 된다.

그리고, 다이아프램(3)의 중앙부가 완전히 압하되어 다이아프램(3)의 중앙부가 밸브 시트(2d)에 접촉되면 밸브가 전체 폐쇄 상태가 되어 유체의 유통이 완전히 차단된다.

이 상태에서 캠 판(21)이 반대 방향으로 회전하고 캠 판(21)의 최소 반경 부분이 캠 롤러(24)에 대향하면 다이아프램(3)이 그 탄성력이나 보디(2) 내의 유체압 에 의해 원래의 형상으로 복원됨과 아울러, 스템(7) 및 캠 봉(22)을 상방으로 압상(押上)한다. 그 결과, 캠식 밸브(1)는 다이아프램(3)과 밸브 시트(2d)가 가장 이간된 전체 개방 위치가 된다.

이 캠식 밸브(1)에 있어서는 스템(7)을 구동하는 액츄에이터를 승강 지지 기구(11)에 의해 스템(7)에 대하여 승강가능하게 지지하고, 상기 지지 기구(11)에 승강대(17)를 지지하는 조정 나사(12a)와 승강대(17)를 하방으로 압박 바이어싱하는 탄성체(12b)로 이루어진 높이 미세 조정 기구(12)를 설치하고 있으므로 다이아프램(3)이 밸브 시트(2d)에 접촉된 후에는 액츄에이터를 부착한 승강대(17) 전체가 상승해서 탄성체(12b)를 압축하게 된다. 그 결과, 이 캠식 밸브(1)에 있어서는 다이아프램(3)이 밸브 시트(2d)로 과도하게 압박되는 일이 없이 다이아프램(3)이나 밸브 시트(2d) 등의 손상을 방지할 수 있음과 아울러, 밸브의 전체 폐쇄시에 있어 서 유체의 누설을 확실하게 방지할 수 있다. 게다가, 밸브의 각 구성 부품의 가공 정밀도나 조립 정밀도를 높이지 않아도 밸브의 전체 개방시(또는 전체 폐쇄시)에 다이아프램(3)이나 스템(7) 등이 영점 위치(전체 개방 위치 또는 전체 폐쇄 위치)에 정확하게 위치하도록 조정될 수 있다.

또, 이 캠식 밸브(1)에 있어서는 밸브의 보닛(5)에 설치된 부착대(14)에 가이드 축(16)을 세워 설치하고, 이 가이드 축(16)의 상단부에 액츄에이터가 부착되는 승강대(17)를 승강가능하게 지지하는 구성으로 되어 있으므로 액츄에이터가 보디(2)로부터 이간된 위치에 배치되게 된다. 게다가, 이 캠식 밸브(1)는 액츄에이터 및 승강대(17)를 수납 케이스(18)로 둘러싸는 구성으로 되어 있다. 그 결과, 이 캠식 밸브(1)를 고온 유체를 취급하는 유체 공급 라인에 끼워 설치해도 액츄에이터가 고온 유체의 악영향을 받기 어려워 액츄에이터의 연명화 등을 도모할 수 있게 된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)를 나타내고, 해당 캠식 밸브(1)는 예를 들면 반도체나 액정 등의 제조 장치의 냉각, 가열에 사용되는 칠러 유닛의 냉매 순환 회로의 높은 온도의 유체(하이드로 플루오르 에테르 등의 냉매)가 흐르는 장소 및 냉매 순환 회로의 낮은 온도의 유체(냉매)가 흐르는 장소에 각각 끼워 설치되어 냉매 순환 회로 내를 흐르는 유체의 유량 제어를 행하는 냉매 제어용 밸브로서 사용되는 것이며, 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)를 밸브 시트(2d)에 접촉시키거나 또는 밸브 시트(2d)로부터 이간시켜서 유체 통로를 개방하거나 또는 폐쇄함과 아울러, 금속제 벨로스(31)에 의해 유체의 누설을 방지하도록 한 노멀 오픈형 벨로스 밸브로 구성되어 있다.

즉, 상기 캠식 밸브(1)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 유입 통로(2a), 유출 통로(2b), 밸브실(2c) 및 밸브 시트(2d)를 갖는 보디(2), 밸브실(2c) 내의 상방 위치에 시일재(28)를 통하여 배치된 벨로스 플랜지(29), 벨로스 플랜지(29)의 외주 가장자리부를 보디(2)와의 사이에서 기밀 상태로 협지하는 통형상의 보닛(5), 보닛(5)을 보디(2)에 고정하는 보닛 너트(6), 보디(2) 내에 배치되어 벨로스 플랜지(29)의 중앙부에 슬라이딩 가능하게 삽통된 스템(7), 스템(7)의 하단부에 설치되어 밸브 시트(2d)에 접촉되거나 또는 밸브 시트(2d)로부터 이간되는 밸브체(30), 상단부가 벨로스 플랜지(29)에 용접에 의해 기밀 상태로 고착됨과 아울러, 하단부가 스템(7)의 하단부에 용접에 의해 기밀 형상으로 고착된 금속제 벨로스(31), 스템(7)의 상단부에 핀(23')을 통하여 부착되어 보닛(5) 내에 슬라이딩 가능하게 수납되어 스템(7)의 상단부를 보닛(5) 내에서 유지하는 홀더(32), 벨로스 플랜지(29)와 홀더(32) 사이에 끼워 설치되어 홀더(32)를 통하여 스템(7)을 상방으로 바이어싱 유지하는 개방 밸브용 압축 코일 스프링(33), 홀더(32)의 상단부에 나사 결합되어 캠 기구(10)의 캠 봉(22)의 하단부가 접촉되는 압박 볼트(34), 스템(7)의 상방 위치에 배치되어 스템(7)을 하강시키는 스테핑 모터(9) 및 캠 기구(10)로 이루어진 액츄에이터, 보닛(5)에 설치되어 액츄에이터를 승강가능하게 지지하는 승강 지지 기구(11), 및 승강 지지 기구(11)에 설치되어 스템(7)에 대한 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하는 높이 미세 조정 기구(12)로 구성되어 있고, 스템(7)을 구동하는 액츄에이터의 높이 위치를 높이 미세 조정 기구(12)에 의해 상 하로 미세 조정하여 변경시킴으로써 밸브의 영점 조정을 행하도록 한 것이다.

게다가, 캠식 밸브(1)의 승강 지지 기구(11), 액츄에이터 및 높이 미세 조정 기구(12) 이외의 구성은 종래 공지의 것과 같은 구조로 구성되어 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 승강 지지 기구(11)는 스템(7)을 구동하는 액츄에이터를 스템(7)의 상방 위치에서 승강가능하게 지지하는 것이며, 보닛(5)의 외주면에 감합 고정된 플랜지(14a)가 부착된 통형상의 부착대(14), 부착대(14)의 플랜지(14a) 상면에 볼트(15)에 의해 세워 설치되고 상반부가 하반부보다 작은 직경으로 형성되는 스템(7)과 평행한 계단식의 좌우 가이드 축(16), 양 가이드 축(16)의 작은 직경 부분에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되어 액츄에이터가 부착되는 앞면이 개방된 상자 형상의 승강대(17), 좌우 가이드 축(16)의 작은 직경 부분에 볼트(15')에 의해 부착되어 양 가이드 축(16)의 작은 직경 부분, 액츄에이터 및 승강대(17)를 둘러써는 수납 케이스(18), 가이드 축(16)의 하단부에 가설되어 액츄에이터의 캠 기구(10)를 구성하는 캠 봉(22)의 하단부를 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통 지지하는 진동 방지판(19) 등으로 구성되어 있다.

또, 승강 지지 기구(11)의 수납 케이스(18)는 상자 형상으로 조립된 커버 플레이트(18a), 커버 플레이트(18a)의 바닥부 내면에 승강대(17)의 하면에 대향하기 위해 비스(20)로 고정되며, 캠 기구(10)의 캠 봉(22) 상단부를 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통 지지하는 바닥판(18b), 및 커버 플레이트(18a)의 천정부 내면에 승강대(17)의 상면에 대향하기 위해 고정된 천정판(18c)으로 이루어진다.

즉, 스테핑 모터(9)는 수납 케이스(18) 내에 수평 자세로 수납되어 있고, 그 출력축(9a)이 스템(7)과 직교하는 자세가 되도록 승강대(17)에 고정되어 있다. 이 실시형태에 있어서는 스테핑 모터(9)에는 기본 스텝 각이 0.25도이고, 여자 방법이 1-2상 여자일 때에 스텝 각이 0.125도가 되는 2상형의 스테핑 모터(9)가 사용되고 있다.

한편, 캠 기구(10)는 외주면이 캠 면(21a)에 형성되어 일측면에 돌출 형성된 지지축(21b)이 승강대(17)의 바닥부 상면에 고정된 베어링대(35)에 베어링(35a)을 통하여 회전가능하게 지지되어 있음과 아울러, 타측면에 돌출 형성된 지지축(21b)이 커플링(36)을 통하여 스테핑 모터(9)의 출력축(9a)에 연결된 원반 형상의 캠 판(21), 수납 케이스(18)의 바닥판(18b) 및 진동 방지판(19)에 통형상의 메탈(37)을 통하여 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽통 지지되어 하단면이 압박 볼트(34)의 머리부 상면에 접촉되는 캠 봉(22), 및 캠 봉(22)의 두갈래 형상으로 형성된 상단부에 핀(23)을 통하여 회전가능하게 지지되어 캠 판(21)의 캠 면(21a)에 접촉되는 캠 롤러(24)(베어링)로 이루어지고, 캠 판(21)이 스테핑 모터(9)에 의해 회전 구동되면 캠 판(21)의 캠 면(21a)이 캠 롤러(24)를 압박하여 캠 봉(22), 압박 볼트(34), 홀더(32) 및 스템(7)을 하강시키게 되어 있다.

게다가, 도 3 및 도 4에 있어서 기호 25는 승강대(17)에 브래킷(26)을 통하여 부착된 전체 개방 위치 검출용 포토 센서, 기호 27은 캠 판(21)에 부착되어 포토 센서에 의해 위치 검출되는 센서 플레이트이다.

이 높이 미세 조정 기구(12)에 의하면, 캠 판(21)의 최소 반경 부분이 캠 롤러(24)에 접촉되어 있는 상태에서 2개의 조정 나사(12a)의 조임량을 조정하여 액츄에이터가 부착된 승강대(17)의 위치를 상하 방향으로 미세 조정하고, 액츄에이터의 높이 위치를 변경하여 캠 기구(10)의 캠 봉(22)의 하단면을 최상위의 위치에 있는 압박 볼트(34)의 머리부 상면에 접촉시킴으로써 밸브의 영점 조정을 행할 수 있다. 즉, 밸브를 전체 개방 위치로 조정할 수 있다.

그리고, 영점 조정을 행한 캠식 밸브(1)에 있어서는 캠 판(21)의 최소 반경 부분이 캠 롤러(24)에 접촉하고 있을 때에는 개방 밸브용 압축 코일 스프링(33)의 탄성력에 의해 스템(7) 및 캠 봉(22) 등이 가장 상승한 상태가 되고, 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)와 밸브 시트(2d)가 가장 이간된 전체 개방 위치가 되어 있다.

캠판(21)이 회전하면 캠 롤러(24)가 하방으로 압박되고, 이에 따라 캠 봉(22), 압박 볼트(34), 홀더(32) 및 스템(7)이 개방 밸브용 압축 코일 스프링(33)의 탄성력에 저항하여 점차 하강한다. 그 결과, 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)와 밸브 시트(2d)의 간격이 좁아져 유체의 유량이 제어되게 된다.

그리고, 스템(7)이 최하위의 위치로 하강하여 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)가 밸브 시트(2d)에 접촉되면 밸브가 전체 폐쇄 상태가 되어 유체의 유통이 완전히 차단된다.

이 상태에서 캠 판(21)이 반대 방향으로 회전하고 캠 판(21)의 최소 반경 부분이 캠 롤러(24)에 대향하면 개방 밸브용 압축 코일 스프링(33)의 탄성력에 의해 스템(7) 및 캠 봉(22) 등을 상방으로 압상한다. 그 결과, 캠식 밸브(1)는 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)와 밸브 시트(2d)가 가장 이간된 전체 개방 위치가 된다.

이 캠식 밸브(1)에 있어서는 스템(7)을 구동하는 액츄에이터를 승강 지지 기구(11)에 의해 스템(7)에 대하여 승강가능하게 지지하고, 상기 지지 기구(11)에 승강대(17)를 지지하는 조정 나사(12a)와 승강대(17)를 하방으로 압박 바이어싱하는 탄성체(12b)로 이루어진 높이 미세 조정 기구(12)를 설치하고 있으므로 다이아프램(3)이 밸브 시트(2d)에 접촉된 후에는 액츄에이터를 부착한 승강대(17) 전체가 상승해서 탄성체(12b)를 압축하게 된다. 그 결과, 이 캠식 밸브(1)에 있어서는 다이아프램(3)이 밸브 시트(2d)로 과도하게 압박되는 일이 없이 밸브체(30)나 밸브 시트(2d) 등의 손상을 방지할 수 있음과 아울러, 밸브의 전체 폐쇄시에 있어서 유체의 누설을 확실하게 방지할 수 있다. 게다가, 밸브의 각 구성 부품의 가공 정밀도나 조립 정밀도를 높이지 않아도 밸브의 전체 개방시(전체 폐쇄시)에 밸브체(30) 및 스템(7) 등이 영점 위치(전체 개방 위치 또는 전체 폐쇄 위치)에 정확하게 위치하도록 조정될 수 있다.

또, 이 캠식 밸브(1)에 있어서는 밸브의 보닛(5)에 설치된 부착대(14)에 가이드 축(16)을 세워 설치하고, 이 가이드 축(16)의 상단부에 액츄에이터가 부착되는 승강대(17)를 승강가능하게 지지하는 구성으로 되어 있으므로 액츄에이터가 보디(2)로부터 이간된 위치에 배치되게 된다. 게다가, 이 캠식 밸브(1)는 액츄에이터 및 승강대(17)를 수납 케이스(18)로 둘러싸는 구성으로 되어 있다. 그 결과, 이 캠식 밸브(1)를 냉매를 취급하는 냉매 순환 회로에 끼워 설치해도 액츄에이터가 냉매의 악영향을 받기 어려워 액츄에이터의 연명화 등을 도모할 수 있게 된다.

게다가, 상술된 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸 브(1)(노멀 오픈형 다이아프램 밸브 및 노멀 오픈형 벨로스 밸브)에 있어서는 모두 캠식 밸브(1)의 개폐 동작에 따라 캠 봉(22)의 두갈래 형상의 상단부 내면과 캠 롤러(24)의 회전부 측면(베어링의 회전부 측면)이 상호 마찰되어 마모분이 발생하는 것이 있다. 이 마모분은 캠식 밸브(1)의 개폐 회수가 많아질수록 발생하기 쉬워진다.

또, 상기 양캠식 밸브(1)에 있어서는 캠 판(21)의 축심과 캠 롤러(24)의 축심이 평행하지 않은 경우 캠 판(21)의 하중이 캠 롤러(24)에 균일하게 걸리지 않아 캠 판(21)의 회전에 따라 캠 봉(22)이 회전될 우려가 있다.

도 5에 나타낸 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)는 상술된 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)(노멀 오픈형 벨로스 밸브)에 개량을 더하여 마모분의 발생과 캠 봉(22)의 회전을 방지할 수 있게 한 것이다.

즉, 상기 캠식 밸브(1)에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 캠 봉(22)의 두갈래 형상의 상단부 내면과 캠 롤러(24)의 양측면 사이에 와셔(38)를 삽입할 수 있는 간극을 형성하고, 해당 간극에 와셔(38)를 삽입해서 이것을 핀(23)으로 부착하고 있다. 그 결과, 이 캠식 밸브(1)는 캠 봉(22)의 두갈래 형상의 상단부 내면과 캠 롤러(24)의 회전부 측면(베어링의 회전부 측면)의 상호 마찰이 없어지고, 캠식 밸브(1)의 개폐에 따른 마모분의 발생을 방지할 수 있다.

또, 상기 캠식 밸브(1)에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 캠 봉(22)에 캠 판(21) 및 캠 롤러(24)의 축심과 평행한 세로로 긴 핀용 관통 구멍(22a)을 형성함과 아울러, 수납 케이스(18)의 바닥판(18b)에 핀용 관통 구멍(22a)에 대향하는 핀용 감합 구멍(18b')을 형성하고, 상기 핀용 관통 구멍(22a)에 회전 방지용 핀(39)을 삽통해서 그 양단부를 바닥판(18b)의 핀용 감합 구멍(18b')에 끼워 넣음과 아울러, 핀용 감합 구멍(18b')에 플러그(40)를 나사 결합해서 회전 방지용 핀(39)을 빠지지 않게 하고 있다. 그 결과, 이 캠식 밸브(1)는 회전 방지용 핀(39)에 의해 캠 봉(22)이 회전되는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 회전 방지용 핀(39)의 외경 및 핀용 관통 구멍(22a)의 폭은 캠식 밸브(1)의 개폐시에 캠 봉(22)이 회전하는 않고 승강이동할 수 있게 설정되어 있는 것은 물론이다.

또한, 상기 캠식 밸브(1)에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 캠 봉(22)의 두갈래 형상의 상단부 상면이 캠 롤러(24)의 외주면의 상면과 면일하게 되도록 형성되어 있어 캠 판(21)과 캠 봉(22)의 접촉 방지를 도모하고 있다.

도 5에 나타낸 캠식 밸브(1)는 상술된 제 1 및 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)(노멀 오픈형 다이아프램 밸브 및 노멀 오픈형 벨로스 밸브)와 같은 작용 효과를 거둘 수 있다. 게다가, 이 캠식 밸브(1)는 마모분의 발생을 방지할 수 있음과 아울러, 캠 봉(22)의 회전을 방지할 수 있다.

게다가, 상기 실시형태에 있어서는 제 2 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)(노멀 오픈형 벨로스 밸브)에 개량을 더해서 마모분의 발생과 캠 봉(22)의 회전을 방지하도록 했지만, 다른 실시형태에 있어서는 도시되지 않았지만 상술된 제 1 실시형태에 의한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)(노멀 오픈형 다이아프램 밸브)에 도 5에 나타낸 캠식 밸브(1)와 마찬가지로 개량을 더하여 마모분의 발생과 캠 봉(22)의 회전을 방지하도록 해도 좋다.

본 발명에 의한 캠식 밸브(1)는 주로 반도체 제조 설비 등의 유체 공급 라인이나 칠러 유닛의 냉매 순환 회로에 있어서 이용되지만, 그 이용 대상은 상기 반도체 제조 장치 등에 한정되지 않고 화학 산업이나 약품 산업, 식품 산업 등의 각종 장치에 있어서의 유체 공급 라인 등에 있어서도 이용되는 것이다.

Claims

유입 통로(2a), 유출 통로(2b), 밸브실(2c) 및 밸브 시트(2d)를 갖는 보디(2) 내에 스템(7)을 승강가능하게 배치하고, 상기 스템(7)을 상기 스템(7)의 상방 위치에 배치된 스테핑 모터(9) 및 상기 스테핑 모터(9)의 회전 운동을 직선 운동으로 변경하여 상기 스템(7)에 전달하는 캠 기구(10)로 이루어진 액츄에이터에 의해 하강시켜 상기 밸브실(2c) 내에 배치된 다이아프램(3) 또는 상기 스템(7)의 하단부에 설치된 밸브체(30)를 상기 밸브 시트(2d)에 접촉시키도록 한 스테핑 모터 구동형 캠식 밸브(1)에 있어서:

상기 보디(2)의 밸브실(2c)을 덮는 보닛(5)에 상기 액츄에이터를 승강가능하게 지지하는 승강 지지 기구(11)를 설치하고, 해당 승강 지지 기구(11)에 상기 스템(7)에 대한 상기 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하는 높이 미세 조정 기구(12)를 설치한 것을 특징으로 하는 캠식 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 승강 지지 기구(11)는, 상기 보닛(5)에 설치된 부착대(14), 상기 부착대(14)에 상기 스템(7)과 평행하게 세워 설치된 가이드 축(16), 상기 가이드 축(16)의 상단부에 승강가능하게 지지되며 상기 스테핑 모터(9) 및 상기 캠 기구(10)로 이루어진 상기 액츄에이터가 부착되는 승강대(17), 및 상기 가이드 축(16)의 상단부에 부착되며 상기 액츄에이터 및 상기 승강대(17)를 둘러싸는 수납 케이스(18)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠식 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 높이 미세 조정 기구(12)는, 수납 케이스(18)의 바닥부에 상하 방향으로 이동 조정가능하게 나사 삽입되고 상단면이 승강대(17)의 하면에 접촉해서 상기 승강대(17)를 지지하는 조정 나사(12a), 및 상기 승강대(17)의 상면과 상기 수납 케이스(18)의 천정부 사이에 끼워져 상기 승강대(17)를 하방으로 압박 바이어싱해서 상기 조정 나사(12a)의 상단면에 상시 접촉시키는 탄성체(12b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠식 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 승강 지지 기구(11)는, 상기 보닛(5)에 설치된 부착대(14), 상기 부착대(14)에 상기 스템(7)과 평행하게 세워 설치된 가이드 축(16), 상기 가이드 축(16)의 상단부에 승강가능하게 지지되며 상기 스테핑 모터(9) 및 상기 캠 기구(10)로 이루어진 상기 액츄에이터가 부착되는 승강대(17), 및 상기 가이드 축(16)의 상단부에 부착되며 상기 액츄에이터 및 상기 승강대(17)를 둘러싸는 수납 케이스(18)로 이루어지고;

또한 상기 높이 미세 조정 기구(12)는, 상기 수납 케이스(18)의 바닥부에 상하 방향으로 이동 조정가능하게 나사 삽입되고 상단면이 상기 승강대(17)의 하면에 접촉해서 상기 승강대(17)를 지지하는 조정 나사(12a), 및 상기 승강대(17)의 상면 과 상기 수납 케이스(18)의 천정부 사이에 끼워져 상기 승강대(17)를 하방으로 압박 바이어싱해서 상기 조정 나사(12a)의 상단면에 상시 접촉시키는 탄성체(12b)로 이루어지고, 상기 조정 나사(12a)의 조임량을 조정함으로써 상기 액츄에이터를 부착한 상기 승강대(17)의 높이를 변경하여 상기 스템(7)에 대한 상기 액츄에이터의 높이 위치를 미세 조정하도록 한 것을 특징으로 하는 캠식 밸브.