KR101140663B1 - 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량특성 조정 방법 - Google Patents

Abstract

제품 조립 후에도 전자비례 밸브의 유량 특성을 용이하게 조정하는 것이 가능한 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 이를 이용한 유량 특성 조정 방법을 제공하기 위해, 코일(17)이 감기는 코일 보빈(16)과, 코일 보빈(16)에 고정 설치되는 제3 코어(15)와, 입구 유로(3)와 출구 유로(4)를 연결하여 통과되는 밸브 좌(6)와, 밸브 좌(6)를 개폐하는 밸브 시트(12)와, 밸브 시트(12)와 일체화되는 플랜저(10)와, 플랜저(10)를 밸브 좌(6) 방향으로 가세하는 판 스프링(8)과, 코일 보빈(16)과 바디(2)와의 사이에 개재하는 제1 코어(9)와, 코일 보빈(16)에 탈착 가능하게 덮여 있는 본네트(19)를 가지며, 제3 코어(15)와 제1 코어(9)와 본네트(19)가 코일(17)의 주위를 둘러싸서 자기 회로를 형성하는 전자비례 밸브(1A)에 있어, 고정 나사(22)를 회전시키면 본네트(19)를 축 방향으로 이동시켜, 자기 회로를 변화시킨다.

Description

전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법{FLOW RATE CHARACTERISTIC ADJUSTMENT MECHANISM OF SOLENOID PROPORTIONAL VALVE AND FLOW RATE CHARACTERISTIC ADJUSTMENT METHOD USING THE SAME}

본 발명은 코일에 주는 인가 전류에 의해 발생하는 흡인력과 비례하여, 제어 유체의 유량을 제어하는 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법에 관한 것이다.

종래, 예를 들면, 반도체 제조 공정에서는, 미세 가공이 진보하고, 프로세스 가스 등의 제어 유체를 전자비례 밸브로 정밀하게 제어하고 있다. 반도체 제조 공정에서는, 예를 들면, 소립자의 발생을 방지하기 위해, 플랩퍼 식의 전자비례 밸브가 사용되고 있다.

도 8은, 플랩퍼 방식을 채용하는 전자비례 밸브(100)의 단면도이다.

전자비례 밸브(100)는, 바디(101)에 입구 유로(102)와 출구 유로(103)가 형성되어 있고, 이 연통부분에 밸브 실(104)이 마련되어 있다. 밸브 실(104)에는, 밸브 좌(105)가 마련되고, 입구 유로(102)와 출구 유로(104)가 밸브 좌(105)를 이용하여 연결되어 통해 있다. 또한, 바디(101)에는, 자성체로 된 지지 부재(106)가 끼워 들어가고, 바디(101)와 지지 부재(106)와의 사이에 판 스프링(107)이 협소하 게 유지되어 있다. 판 스프링(107)의 중심 부분에는, 밸브 시트(109)가 설치되고, 판 스프링(107)의 설치하중에 의해 밸브 시트(109)를 밸브 좌(105)로 누르고 있다. 판 스프링(107)은, 플랜저(110)에 용접 접합되어, 일체 구조로 되어 있다. 판 스프링(107)의 외부는 상부 스페이서(117)와 하부 스페이서(118)에 사이를 두고 들어가 있고, 판 스프링(107)을 플랜저(110)와 밸브 좌(105) 등에 대하여 위치 조정하고 있다.

한편, 고정 철심(112)은, 비자성체로 된 원형의 감장 부재(嵌裝 部材)를 이용하여 지지 부재(106)로 지지되고, 플랜저(110)와 동축 상에 배설되어 있다. 고정 철심(112)은, 코일(113)이 감겨 있는 코일 보빈(114)에 장진되어, 코일(113)에 전류를 공급하면, 고정 철심(112)과 지지 부재(106)가 자기화되어, 판 스프링(107)의 복원력에 대향하여 플랜저(110)를 흡인하도록 되어 있다. 본네트(115)는, 코일 보빈(114)으로 덮여 있어 하단 개구부가 지지 부재(106)에 접촉하며, 고정 나사(116)를 이용하여 고정 철심(112)에 고정되어 있다.

이러한 전자비례 밸브(100)는, 코일(113)이 고정 철심(112)과 지지 부재(106)와 본네트(115)에서 주위를 둘러싸서 자기 회로가 형성된 것이고, 플랜저(110)의 자체 중량과 판 스프링(107)에 의한 압압력의 합성력(실(seal) 하중)에 대하여, 고정 철심(112)에서 발생하는 흡인력이 균형을 이루는 점에서, 작동한다. 결국, 전자비례 밸브(100)는, 코일(113)에 준 인가 전류에 의해 발생하는 흡인력과 비례하여, 제어 유체의 유량을 제어한다. 플랜저(110)에 작용하는 고정 철심(112)의 흡인력은, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이에서 결정되기 때문에, 전자 비례 밸브(100)에는, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리를 상부 스페이서(117)의 두께를 변경하는 것에 의하여 유량 특성을 조정하고 있다.

도 9는, 유량 특성을 도시하는 도면이다. 도 10은, 종래의 전자비례 밸브(100)의 흡인력 특성을 도시하는 도면이다.

전자비례 밸브(100)는, 판 스프링(107)이 소정의 스프링 정수를 가지는 것을 전제로 하고, 플랜저(110)의 동작 스트로크(St)를 0.15㎜로 설정하면, 도 9에 도시된 유량 특성(A)이 얻어지고, 동작 스트로크(St)를 0.10㎜로 설정하면, 도 9에 도시된 유량 특성(B)이 얻어지며, 동작 스트로크(St)를 0.20㎜로 설정하면, 도 9에 도시된 유량 특성(C)이 얻어지는 것으로 한다. 이 조건 하에서, 전자비례 밸브(100)의 유량 특성의 조정에 관하여 설명한다.

전자비례 밸브(100)는, 판 스프링(107)을 기준면에 따라서 소정의 실(seal) 하중을 확보하여, 플랜저(110)와 고정 철심(112)의 사이의 거리가 소정치(S)가 되도록 상부 스페이서(117)의 두께를 조정하여 조립된다. 이 경우, 판 스프링(107)은, 도 10의 스프링 선도(K)로 나타나도록 소정의 스프링 정수를 가지며, 코일(113)에 인가 자력을 400AT로 주면, 고정 철심(112)은 도시하는 것 같은 흡인력 커브를 그린다. 전자비례 밸브(100)는, 코일(112)에 주는 인가 전류에 의하여 발생하는 흡인력이 판 스프링(107)의 설치하중보다 크게 되면(L1 점), 플랜저(110)가 움직이기 시작하여, 유체가 흐르기 시작한다. 이 L1을 밸브가 열리기 시작하는 개변 개시 위치라고 한다. 그 후, 전자비례 밸브(100)는, 흡인력이 플랜저(110)에 의하는 힘과 F1 점으로 균형 잡히고, 플랜저(110)가 L2까지 이동한다. 그 때문에, 플랜저(110)의 동작 스트로크(St)는, L1에서 L2까지의 거리 0.15㎜가 되고, 전자비례 밸브(100)는 유량 특성(A)으로 조정된다. 또한, 유량 특성(A)으로 조정된 전자비례 밸브(100)를 기준 상태로 한다.

또한, 전자비례 밸브(100)를 유량 특성(B)으로 조정하는 경우, 기준 상태보다 상부 스페이서(117)를 두껍게 하여, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리를 소정치(S)보다 크게 한다. 이 경우, 코일(112)에 인가 자력 400AT를 준 때의 흡인력 커브는, 도 10에 나타나도록 변하지 않는 것이지만, 판 스프링(107)의 세트 위치가 변화하기 때문에, 스프링 선도(K)가 도면 중앙 오른쪽 방향으로 이동하여 스프링 선도(K1)로 설정된다. 그 때문에, 개변 개시 위치 L1이 개변 개시 위치 L3로 변경되어, 플랜저(110)의 동작 스트로크(St)가 0.10㎜가 되고, 전자 비례 밸브(100)가 유량 특성(B)으로 조정된다.

또한, 전자비례 밸브(100)를 유량 특성(C)으로 조정하는 경우, 기준 상태보다 상부 스페이서(117)를 얇게 하여, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리를 소정치(S)보다 작게 한다. 이 경우, 코일(112)에 인가 자력 400AT를 준 때의 흡인력 커브는, 변하지 않는 것이지만, 판 스프링(107)의 세트 위치가 변화하기 때문에, 스프링 선도(K)가 도면 중앙 왼쪽 방향으로 이동하여 스프링 선도(K2)로 설정된다. 그 때문에, 개변 개시 위치 L1이 개변 개시 위치 L4로 변경되어, 플랜저(110)의 동작 스트로크(St)가 0.20㎜가 되고, 전자 비례 밸브(100)가 유량 특성(C)으로 조정된다.(예컨대, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 특개 2002-357280호 공보

그렇지만, 종래의 전자비례 밸브(100)는, 예를 들면, 플랜저(110)를 수 ㎛의 정밀도로 작동조정하여 유량 제어를 행할 경우, 플랜저(110)과 고정 철심(112)과의 사이의 거리를 수십 ㎛의 오더로 조정해야 하며, 유량 특성의 조정이 곤란하였다.

즉, 전자비례 밸브(100)는, 바디(101)에 대하여 하부 스페이서(118), 판 스프링(107), 상부 스페이서(117)를 쌓고, 또한 바디(101)에 지지 부재(106)를 끼워 넣는 것에 의해, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리의 정밀도를 절대적으로 내고 있고, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리가, 부품 공차와 조립 공차의 영향을 주어 제품마다 흐트러지기 쉬웠다. 다양한 해소책의 하나로, 부품의 치수 정밀도를 향상시키는 것이 생각되지만, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리를 수십 ㎛의 오더로 조정할 필요성에서 한계가 있다. 그 때문에, 전자비례 밸브(100)는, 각 부품의 부품 공차를 계산하고 상부 스페이서(117)의 두께를 결정하여, 플랜저(110)와 고정 철심(112)과의 사이의 거리를 조정하고 있고, 부품의 조립 공수가 많았다. 또한, 제품을 조립한 후에 희망의 유량 특성이 얻어지지 않는 것이 판명되면, 부품을 분해하여 상부 스페이서(117)의 두께를 재조정해야 하며, 유량 특성의 조정에 수고가 들었다.

이것에 대하여, 출원인들은, 특개 2002-355121호에 있어서, 판 스프링의 외부에 절곡부(折曲部)를 마련하여, 바디에 지지 부재를 틀어넣은 양에 따라서 절곡부를 탄성 변형시켜서, 판 스프링의 세트 위치를 조정하는 기술을 제안한다. 이 기술에 의하면, 플랜저와 고정 철심과의 사이의 거리의 정밀도를 절대적으로 낼 필요성이 없기 때문에, 조립 공수를 감소시키는 것이 가능하다. 그러나, 특개 2002-355121호의 전자비례 밸브는, 바디와 지지 부재를 용접하여 조립한 후에 유량 특성을 조정할 수 없는 불편함이 있다.

그러면, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이고, 제품 조립 후에도 전자비례 밸브의 유량 특성을 용이하게 조정할 수 있는 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법은, 다음과 같은 구성을 가진다.

(1) 코일이 감기는 중앙이 빈 원통 형상의 코일 보빈과, 코일 보빈의 중앙의 빈 구멍에 고정 설치된 고정 철심과, 제1 유로와 제2 유로가 형성된 바디와, 제1 유로와 제2 유로를 연결하여 통과된 밸브 좌와, 밸브 좌에 접하거나 떨어지는 밸브 본체와, 밸브 본체와 일체화되어 고정 철심과 동축 상으로 배설된 가동 철심과, 가동 철심을 밸브 좌 방향으로 항상 가세하는 가세 부재와, 코일 보빈과 바디와의 사이에 개재하는 중간 연결체와, 중간 연결체에 접촉하도록 코일 보빈에 탈착 가능하게 덮여 있는 피복 부재를 갖고, 고정 철심과 중간 연결체와 피복 부재가 코일의 주위를 둘러싸서 자기 회로를 형성하며, 코일에 공급하는 인가 전류에 따라 고정 철심이 가동 철심을 가세 부재에 대향하여 흡인하는 것에 의해, 유량 조정을 행하는 전자비례 밸브를 이용하여, 피복 부재를 축 방향으로 이동하며, 자기 회로를 변화시키는 이동 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

(2) (1)에 기재한 발명에 있어서, 이동 수단은, 피복 부재를 나사 이동 기구에 의해 축 방향으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

(3) (1) 또는 (2)에서 기재한 발명에 있어서, 이동 수단은, 피복 부재와 고정 철심과의 사이에 배설된 탄성 부재와, 피복 부재를 관통하여 고정 철심에 나합(螺合)하는 고정 나사를 가지는 것을 특징으로 한다.

(4) (1) 또는 (2)에 기재된 발명에 있어서, 이동 수단은, 고정 철심을, 바디 측에서 코일 보빈의 중앙이 빈 구멍에 고정되는 제1 고정 철심과, 바디와 반대 측에서 코일 보빈의 중앙이 빈 구멍에 회전 가능하게 장진된 제2 고정 철심으로 분할하여, 제1 고정 철심에 제2 고정 철심을 나합하는 것과, 피복 부재를 제2 고정 철심에 면접촉하여 고정하는 고정 부재를 가지는 것을 특징으로 한다.

(5) (1)에 기재된 발명에 있어서, 이동 수단은, 피복 부재 측에 마련된 자(雌)나사부와, 코일 보빈 측에 마련된 웅(雄)나사부로 되는 것을 특징으로 한다.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구를 이용하여, 코일에 인가 전류를 공급하지 않는 상태에서 제1 유로에 유체를 공급하고, 코일에 소정의 인가 전류를 공급하여, 제2 유로에서 출력되는 유체의 유량을 유량 측정 수단으로 측정하고, 유량 측정 수단이 소정치를 측정할 때까지, 이동 수단에 의해 피복 부재를 축 방향으로 이동시켜서 자로(磁路)를 변화시켜, 유량 조정을 행하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성을 가지는 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법은, 이하의 작용 효과가 있다.

전자비례 밸브는, 코일에 전기가 통하지 않는 상태에는, 가동 철심이 가세 부재에 의해 밸브 좌측으로 가세되고, 밸브 본체를 소정의 실(seal) 하중으로 밸브 좌에서 압압하고 있다. 코일에 소정의 인가 전류를 공급하면, 코일의 주위에 자로가 형성되어, 고정 철심이 자기화된다. 가동 철심은, 고정 철심에 흡인되어, 고정 철심의 흡인력과 가세 부재의 가세력이 균형잡힌 위치까지 이동하여, 밸브 본체를 밸브 좌에서 떨어뜨린다. 이에 의해, 유체는, 제1 유로에서 밸브 좌를 통과할 때에 밸브 개도에 따라서 유량 조정시킨 후, 제2 유로에서 출력된다.

이러한 전자비례 밸브는, 코일이 고정 철심과 중간 연결체와 피복 부재에서 주위를 둘러싸서 자기 회로가 형성되고, 코일에 전기가 통하면, 코일의 주위에 자로가 형성된다. 전자비례 밸브의 유체 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유체 특성 조정 방법은, 자로가 변화하면, 고정 철심의 흡인력이 변화하는 것에 착안하여, 코일의 주위에서 형성된 자로를 변화시켜서, 인가 전류에 따르는 유체를 조정한다.

전자비례 밸브는, 피복 부재가 코일 보빈에 탈착 가능하게 장착되어, 제품 조립 후에도 이동 수단을 조작하는 것에 의해 축 방향으로 이동한다. 피복 부재가 축 방향으로 이동하면, 피복 부재와 중간 연결체와의 접촉 면적이 변동하여 자기 회로가 변화하여, 자로가 넓어졌다 좁아졌다 한다. 자로가 넓어지면, 전기 회로 상의 자기 저항이 저하되기 때문에, 고정 철심의 흡인력이 커지는 한편, 자로가 좁아지면, 자기 회로 상의 자기 저항이 증가하기 때문에, 고정 철심의 흡인력이 작아진다. 가동 철심은, 고정 철심에 흡인되어 이동하기 때문에, 고정 철심의 흡인력의 변화에 따라서 이동량이 변화하여, 밸브 본체가 밸브 좌에서 떨어지는 밸브 개도가 변화한다. 따라서, 전자비례 밸브는, 피복 부재를 축 방향으로 이동시켜서 고정 철심의 흡인력을 조정하며, 최종적으로, 인가 전류와 유량의 비례 특성인 유량 특성을 조정하는 것이 가능하다.

구체적으로, 전자비례 밸브의 유량 특성을 조정하는 경우, 각 부품의 부품 공차를 재지 않고 전자비례 밸브를 조립하여, 코일에 전기가 통하지 않는 상태로 제1 유로에 유체를 공급한다. 유체는, 제1 유로에서 밸브 좌까지 흐르고 차단된다.

다음으로, 코일에 소정의 인가 전류를 공급하여, 코일의 주위에 자계(磁界)를 발생시켜, 고정 철심을 자기화한다. 가동 철심은, 고정 철심의 흡인력에 따라서 이동하여, 밸브 본체를 밸브 좌에서 떨어뜨린다. 유체는, 제1 유로에서 밸브 좌를 통과할 때에, 밸브 본체가 밸브 좌에서 떨어진 밸브 개도에 의해 유량 조정되어, 제2 유로에서 출력된다. 그러면, 제2 유로에서 출력된 유체의 유량을 유량 측정 수단으로 측정한다.

다음으로, 유량 측정 수단의 측정 결과를 보면서 이동 수단을 조작하여, 피복 부재를 축 방향으로 이동시켜서 피복 부재와 중간 연결체와의 접촉 면적을 변동시키는 것에 의해, 고정 철심의 흡인력을 변화시켜, 유량 측정 수단의 측정 결과를 소정치에 맞춘다. 여기서, 소정치란, 코일에의 인가 전류에 따르는 목표 유량을 말한다. 이것에 의해, 전자비례 밸브를 희망의 유량 특성으로 조정하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명의 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 방법에 의하면, 제품 조립 후에도 전자비례 밸브의 유량 특성을 용이하게 조정할 수 있다.

이 경우에, 피복 부재를 나사 이동 기구에 의하여 축 방향으로 이동시키면, 나사 이동의 이동량에 의해 피복 부재의 위치를 미세 조정할 수 있다.

피복 부재와 고정 철심과의 사이에 탄성 부재를 배설하여, 피복 부재에서 관통하는 고정 나사를 탄성 부재의 탄압력에 대향하여 고정 철심에 틀어넣어, 피복 부재를 위치 조정하면, 피복 부재와 중간 연결체의 접촉 면적이 변화하거나, 피복 부재와 고정 철심과의 사이의 간격도 변화하여, 자로가 변화한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 피복 부재와 중간 연결체의 접촉 면적 및 피복 부재와 고정 철심과의 사이의 간격이 상대적으로 변동하여 자로가 변화하기 때문에, 고정 철심의 흡인력의 변화율이 커지고, 유량 특성의 조정을 보다 정밀하게 행할 수 있다.

또한, 고정 철심이 제1 고정 철심과 제2 고정 철심으로 분할하여, 제2 고정 철심을 제1 고정 철심에 나합하는 경우, 제1 고정 철심과 제2 고정 철심과의 사이의 간격이 마련된다. 그 간격은, 제2 고정 철심을 집고 회전되어, 제1 고정 철심에 따르는 틀어넣은 양을 조정하는 것에 의해 변화한다. 피복 부재는, 제2 고정 철심에 면접촉하도록 코일 보빈에 덮이면, 중간 연결체와 접촉한다. 그 때문에, 피복 부재는, 제2 고정 철심의 위치에 의해 위치 조절되어, 피복 부재와 중간 연결체와의 접촉 면적이 변화한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 피복 부재와 중간 연결체와의 접촉 면적 및 제1 고정 철심과 제2 고정 철심과의 사이의 간격이 상대적으로 변동하여 자로가 변화하기 때문에, 고정 철심의 흡인력의 변화률이 커지고, 유량 특성의 조정을 보다 정밀하게 행할 수 있다.

또한, 피복 부재를 코일 보빈에 덮은 후, 피복 부재를 집고 회전시키는 것에 의해, 피복 부재 측의 자나사부를 코일 보빈 측의 웅나사부로 틀어넣으면, 피복 부재가 축 방향으로 이동한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 공구를 이용하지 않고 피복 부재를 축 방향으로 이동시키는 것이 가능하여, 편리성이 좋다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한, 전자비례 밸브의 단면도이며, 유량특성 조정 후의 상태를 도시한다.

도 2는 마찬가지로, 전자비례 밸브의 단면도이며, 유량 특성 조정 전의 상태를 도시한다.

도 3은 마찬가지로, 전자비례 밸브에 소정의 인가 전류를 준 때의 흡인력 특성을 도시하는 도면이며, 기본 상태, 제1 상태, 제2 상태의 흡인력 특성을 도시한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한, 전자비례 밸브의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 관한, 전자비례 밸브의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제4 실시형태에 관한, 전자비례 밸브의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 전자비례 밸브의 변경례이다.

도 8은 종래의 전자비례 밸브의 단면도이다.

도 9는 유량 특성을 도시하는 도면이다.

도 10은 종래의 전자비례 밸브의 흡인력 특성을 도시하는 도면이다.

1A 전자비례 밸브

1B 전자비례 밸브

1C 전자비례 밸브

1D 전자비례 밸브

1E 전자비례 밸브

2 바디

3 입구 유로

4 출구 유로

6 밸브 좌

8 판 스프링

9 제1 코어

10 플랜저

12 밸브 시트

14 제2 코어

15 제3 코어

16 코일 보빈

17 코일

18 좌금(座金)

19 본네트

22 고정 나사

40 제3 코어

41 제1 고정 철심

45 제2 고정 철심

51 본네트

52 고정 부재

61 제3 코어

62 제1 코어

63 본네트

71 코일 스프링

M1~M6 접촉 면적

G1~G3 간격

다음으로, 본 발명에 관한 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법의 실시의 형태에 관하여 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1 실시 형태)

우선, 제1 실시 형태에 관하여 설명한다. 도 1은, 전자비례 밸브(1A)의 단면도이며, 유량 특성 조정 후의 상태를 도시한다. 도 2는, 전자비례 밸브(1A)의 단면도이며, 유량 특성 조정 전의 상태를 도시한다.

전자비례 밸브(1A)는, 예를 들면, 반도체 제조 공정의 프로세스 가스를 제어하기 위해 이용되며, 코일(17)의 전자 흡인력에 비례하여 플랜저(「가동 철심」에 상당하는 것)(10)를 흡인 이동시켜, 밸브 시트(「밸브 본체」에 상당하는 것)(12)를 밸브 좌(6)에서 분리시키는 것에 의해, 제어 유체의 유량 제어를 행하는 것이다.

전자비례 밸브(1A)는, 바디(2)와 코일 보빈(16)을 제1 코어(「중간 연결체」에 상당하는 것)(9)를 이용하여 연결하여, 본네트(「피복 부재」에 상당하는 것)(19)를 제1 코어(9)에 접촉되도록 코일 보빈(14)에 덮는 것에 의해, 외관이 대략 원주 형상으로 구성되어 있다.

바디(2)는, 입구 유로(「제1 유로」에 상당하는 것)(3)와 출구 유로(「제2 유로」에 상당하는 것)(4)가 형성된 블록 형상을 이룬다. 밸브 실(5)은, 제1 유로(3)와 동축 상에 마련되어, 제1 유로(3)와 제2 유로(4)를 연결하여 통과시키는 것이고, 입구 유로(3)가 개구하는 개구부의 주위에 밸브 좌(6)가 원형으로 돌출되어 설치되어 있다. 바디(2)는, 밸브 좌(6)의 주위에 단 차이(7)가 마련되어, 판 스프링(8)의 기준면을 설정하고 있다. 판 스프링(8)은, 외경이 바디(2)의 개구부와 거의 동일한 지름으로 설정되어, 바디(2)의 단 차이(7)로 재치(載置)한 후에 제1 코어(9)를 바디(2)에 끼워 넣는 것에 의해, 외부가 바디(2)와 제1 코어(9)와의 사이로 협소하게 유지된다. 판 스프링(8)의 중앙부에는, 플랜저(10)가 용접 접합되어 있다. 플랜저(10)는, 밸브 본체 수납부(11)에 밸브 시트(12)를 장착한 상태로 판 스프링(8)에 서로 포개어져서, 판 스프링(8)을 플랜저(10)에 따라서 스팟(spot) 용접하는 것에 의해, 판 스프링(8)과 플랜저(10)와 밸브 시트(12)를 일체 구조로 하고 있다. 밸브 시트(12)는, 고무, PTFE(폴리사풀루오르에틸렌, polytetra-fluoroethylene), PTEE(사 불화 에친 수지) 등의 열가소성을 가지는 탄성체로 형성되어, 밸브 좌(6)에 접하는 실(seal) 면에 거울면 가공을 실시하여 실(seal) 성능을 향상시키고 있다.

제3 코어(「고정 철심」에 상당하는 것)(15)는, 강자성 재료를 원주 형상으로 형성하는 것이며, 제2 코어(14)를 이용하여 제1 코어(9)에 압입하여 용접 또는 납땜하는 것에 의해 지지되고 있다. 코일 보빈(16)은, 자성 재료를 중앙이 빈 원통 형상으로 형성한 것이고, 동부(胴部)에 코일(17)이 감겨 있다. 코일 보빈(16)은, 제1 코어(9)와 제2 코어(14)에 충돌하도록 제3 코어(16)에 끼워 맞추어져 있다. 제3 코어(15)는, 좌금(「탄성 부재」에 상당하는 것)(18)을 납땜하는 부분만, 코일 보빈(16)의 중앙의 빈 구멍 안으로 넣고 있다. 본네트(19)는, 자성 재료를 일방으로 개구하는 원통 형상으로 형성된 것이다. 본네트(19)는, 관통 구멍(20)에서 좌금(18)을 관통하며 제3 코어(15)의 나사 구멍(21)에 틀어넣을 수 있는 고정 나사(22)에 의해, 제3 코어(15)에 고정되어 있다.

그런데, 제3 코어(15)의 하단 부분은, 제2 코어(14)에서 돌출하여, 제1 코어(9)의 내주면과 대향하여 밸브 실(5) 내에 존재하고 있다. 제2 코어(14)는, 비자성체로 있는 것에 대하여, 제1 코어(9)와 제3 코어(15)가 자성체로 있기 때문에, 제1 코어(9)와 제3 코어(15)와의 사이에는, 자기 누설 공간(25)이 원형으로 형성되 어 있다. 또한, 제1 코어(9)에 있어서, 바디(2)에 삽입된 부분이 밸브 실(5)과의 측벽(의 단면)으로서 단 차이 형상으로 형성되어 있다. 더욱, 제3 코어(15)의 하단 부분과 플랜저(10)의 중앙의 빈 부분의 위치 관계는, 제3 코어(15)의 하단 부분이 플랜저(10)의 중앙의 빈 부분에 접촉하지 않고 삽입되는 관계에 있다. 또한, 제1 코어(9)의 단 차이 형상의 부분(밸브 실(5)의 측벽)과 링 형상의 플랜저(10)의 돌출부(26)와의 위치 관계는, 플랜저(10)가 수직 위 방향, 수직 아래 방향의 어느 쪽으로 이동해도, 플랜저(10)의 돌출부(26)가 제1 코어(9)의 단 차이 위의 부분(밸브 실(5)의 측벽)에 접촉하는 것이 아니다.

또한, 본 실시 형태에는, 고정 나사(22), 본네트(19)의 관통 구멍(20), 제3 코어(15)의 나사 구멍(21), 좌금(18)에 의해 「이동 수단」이 구성되어 있다. 또한, 고정 나사(22), 제3 코어(15)의 나사 구멍(21)에 의해 「나사 이동 기구」가 구성되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 전자비례 밸브(1A)는, 코일(17)에 인가 전류를 공급하고 있지 않을 때에는, 밸브 시트(12)가 플랜저(10)의 자체 중량과 판 스프링(8)의 탄성력의 합성력(실(seal) 하중)에 의해 밸브 좌(6)에 압압되어, 밸브 좌(6)를 닫고 있다. 그 때문에, 제어 유체를 입구 유로(3)에 공급해도, 제어 유체는 밸브 좌(6)에서 차단된다.

그 후에, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 주면, 코일(17)의 주위에 자계가 발생하여, 제1 코어(9)와 제3 코어(15)가 자기화되어 플랜저(10)를 판 스프링(8)에 대향하여 흡인한다. 플랜저(10)는, 제3 코어(15)와 제1 코어(9)와의 사이에 있는 자기 누설 공간(25)을 매설하도록 수직 윗 방향으로 미끄러지지 않고 이동하면, 제3 코어(15)의 흡인력과 실(seal) 하중이 균형 잡힌 전개 위치에서 정지하여, 밸브 시트(12)가 밸브 좌(6)에서 분리되어 밸브 좌(6)를 연다. 결국, 전자비례 밸브는, 코일(17)에 주는 인가 전류에 의해 자력이 비례하는 개도만큼 작동한다. 밸브 좌(6)가 열리면, 제어 유체는, 제1 유로(3)에서 밸브 좌(6)를 통과할 때에, 밸브 시트(12)와 밸브 좌(6)의 거리에 따르는 유량으로 제어된 후, 출구 유로(4)에서 출력된다.

다음으로, 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법의 작동에 관해 설명한다.

전자비례 밸브(1A)의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 제어 방법은, 자로가 변화하면, 제3 코어(15)의 흡인력이 변화하는 것에 착안하여, 코일(17)의 주위에 형성되는 자로가 변화되어, 인가 전류에 따라서 유량을 조정한다.

전자비례 밸브(1A)의 본네트(19)는, 코일 보빈(16)에 탈착 가능하게 장착되어, 제품 조립 후에도 고정 나사(22)를 회전되게 하는 것에 의해 축 방향으로 이동한다(도 1 및 도 2 참조). 이때, 본네트(19)와 제1 코어(9)가 원주 방향으로 접촉하는 접촉 면적(도 1의 M1, 도 2의 M2 참조)이 변동하여, 자기 회로가 변화하여서, 자로가 넓어지거나 좁아지거나 한다. 자로가 넓어지면, 자기 회로 상의 자기 저항이 작아지기 때문에, 제3 코어(15)의 흡인력이 커진다. 한편, 자로가 좁아지면, 자기 회로 상의 자기 저항이 커지게 되고, 제3 코어(15)의 흡인력이 작아진다.

또한, 본네트(19)와 제3 코어(15)와의 사이에는, 좌금(18)을 이용하여 간격( 도 1의 G1, 도 2의 G2 참조)이 마련되어, 본네트(19)가 축 방향으로 이동한 때에, 간격이 변동한다. 자기는 공간을 흐를 수 있기 때문에, 간격도 자기 회로의 일부를 구성하여, 간격이 변동하는 것에 의해 자기 저항이 변화한다. 간격이 커지면, 자기 회로 상의 자기 저항이 켜지기 때문에, 제3 코어의 흡인력이 작아진다. 한편, 간격이 작아지면, 자기 회로 상의 자기 저항이 작아지기 때문에, 제3 코어의 흡인력이 커진다.

플랜저(10)는, 제3 코어(15)의 흡인력에 비례하여 이동하기 때문에, 제3 코어의 흡인력의 변화에 따라서 작동 스트로크(St)가 변화하여, 밸브 개도가 변화한다. 따라서, 전자비례 밸브(1A)는, 본네트(19)를 축 방향으로 이동시켜서 자기 회로(저항)를 변화시키는 것에 의해, 제3 코어(15)의 흡인력을 조정하여, 최종적으로, 인가 전류와 유량의 비례 특성인 유량 특성을 조정하는 것이 가능하다.

이때, 제1 코어(9)와 제3 코어(15)와의 접촉 면적의 변동 및 제3 코어(15)와 본네트(19)와의 사이의 간격의 변동에 의한 자기 저항의 변화는, 상승(相乘)적으로 작용하기 때문에, 고정 나사(22)의 회전량에 따르는 흡인력의 변화율이 크고, 유량 특성을 미세 조정할 수 있다.

구체적으로는, 전자비례 밸브(1A)는 다음과 같이 유량 특성을 조정한다. 도 3은, 전자비례 밸브(1A)에 소정의 인가 전류를 준 때의 흡인력 특성을 도시하는 도면이며, 기본 상태, 제1 상태, 제2 상태의 흡인력 특성을 도시한다.

본 실시 형태의 전자비례 밸브(1A)는, 판 스프링(8)이 소정의 스프링 정수를 가지는 것을 전제로 하여, 종래 기술과 같은, 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)를 0.15㎜로 설정하면, 도 9의 유량 특성(A)이 얻어지며(이것을 「기본 상태」라 한다), 플랜저(110)의 동작 스트로크(St)를 0.10㎜로 설정하면, 도 9의 유량 특성(B)이 얻어지고(이것을 「제1 상태」라 한다), 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)를 0.20㎜로 설정하면, 도 9의 유량 특성(C)가 얻어질 수 있는 것이다(이것을 「제2 상태」라 한다). 이 조건 하에, 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성의 조정에 관해서 구체적으로 설명한다.

전자비례 밸브(1A)는, 도 2에서 나타나도록, 판 스프링(8)을 기준면에 맞추고 소정의 실(seal) 하중을 확보하도록 조립하며, 바디(2)와 제1 코어(9)와의 사이, 제1 코어(9)와 제2 코어(14)와의 사이, 제2 코어(14)와 제3 코어(15)와의 사이를 각각 용접하여 유체 누설을 방지한다. 이때, 전자비례 밸브(1A)는, 종래의 전자비례 밸브(100)와 다르고, 각 부품의 부품 공차를 재서 상부 스페이서의 두께 등을 조정하지 않고 조립된다. 따라서, 제품 조립 시점에는, 전자비례 밸브(1A)는, 플랜저(10)와 제3 코어(15)와의 사이의 거리가 흐트러져 있고, 반드시 유량 특성(A)으로 조정되고 있다고 한정하지 않는다. 다만, 전자비례 밸브(1A)는, 판 스프링(8)이 기준면으로 맞추고, 도 3의 스프링 선도(K)로 나타나도록 소정의 스프링 정수를 가지는 것으로 한다.

그것에서, 전자비례 밸브(1A)의 출구 유로(4)에 도시하지 않은 유량계(「유량 측정 수단」에 상당하는 것)를 접촉시켜, 코일(17)로 전기가 통하지 않는 상태에서 전자비례 밸브(1A)의 입구 유로(3)에 유체(예를 들면, 공기 등)를 공급한다. 이 시점에는, 밸브 좌(6)가 닫혀 있기 때문에, 유체는 입구 유로(3)에서 밸브 좌 (6)까지 흐르는 것이 차단된다.

다음으로, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 공급하여 소정의 인가 자력(여기서는, 400AT)를 주면, 플랜저(10)가 제1 코어(9)와 제3 코어(15)의 흡인력에 따라서 이동하여, 밸브 시트(12)를 밸브 좌(6)에서 분리시켜서 밸브 좌(6)를 연다. 유체는, 입구 유로(3)에서 밸브 좌(6)를 통과할 때에 유량 조정되어서 출구 유로(4)에서 출력된다.

다음에, 출구 유로(4)가 출력된 유체의 유량을 도시하지 않는 유량계로 측정하며, 그 측정 결과가 소정치인지 아닌지 확인한다. 여기서, 소정치란, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 공급한 때의 목표 유량을 말한다. 본 실시 형태에서는, 유량 특성(A)의 최대 유량을 말하는 것으로 한다. 측정된 유량이 유량 특성(A)의 최대 유량인 경우에는, 전자비례 밸브(1A)는 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)가 0.15㎜가 확보되어, 희망의 유량 특성(A)을 확보하고 있는 것을 의미한다. 그러면, 전자비례 밸브(1A)는, 본네트(19)를 축 방향으로 이동시키지 않고, 그대로 코일(17)에의 전기 통과와 유체의 공급을 정지하여, 도시하지 않는 유량계를 출구 유로(4)에서 해체하여, 유량 특성의 조정을 종료한다.

한편, 측정된 유량이 소정치와 다를 경우에는, 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)가 0.15㎜로 확보되지 않아서, 전자비례 밸브(1A)가 유량 특성(A)으로 조정되지 않는 것을 의미한다. 이 경우에는, 도시하지 않은 유량계가 유량 특성(A)의 최대 유량을 나타내도록, 본네트(19)를 축 방향으로 이동시킨다. 본네트(19)가 제1 코어(9)에 대하여 상대적으로 이동하면, 본네트(19)와 제1 코어(9)와 접촉 면적 (M1)과, 본네트(19)와 제3 코어(15)와의 사이의 간격(G1)이 증감하여 자로가 변화하여, 흡인력이 변화한다. 그 때문에, 유량계가 유량 특성(A)의 최대 유량을 나타낼 때와, 흡인력이 도 3에 도시된 흡인력 커브(X1)를 그린다. 이 경우, 전자비례 밸브(1A)는, 코일(17)에 주는 인가 전류에 의해 발생하는 흡인력이 판 스프링(8)의 설치하중보다 크지 않으면(L1 점), 플랜저(10)가 움직이기 시작하여, 유체가 흐르기 시작한다. 이 L1을 개변 개시 위치(L1)로 설정한다. 그 후, 전자비례 밸브(1A)는, 실(seal) 하중이 흡인력과 F1 점으로 균형 잡혀, 플랜저(10)가 L2까지 지난다. 그 때문에, 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)는, L1에서 L2까지의 거리 0.15㎜가 되고, 전자비례 밸브(1A)는 유량 특성(A)으로 조정된다.

전자비례 밸브(1A)는 기본 상태로 조립된 후에 제1 상태로 변경하는 경우, 전자비례 밸브(1A)는 유체로 흘러서, 유량계의 측정 결과가 소정치(여기서는, 유량 특성(B)의 최대 유량)이 되도록, 고정 나사(22)를 소정 방향과 반대 방향으로 회전시켜서, 그 나사 이동과 좌금(18)의 탄압력에 의해 본네트(19)를 바디(2)와 반대 측으로 향해 축 방향으로 이동시킨다. 그러면, 본네트(19)와 제1 코어(9)와의 접촉 면적(M1)이 기본 상태보다 감소함과 동시에, 본네트(19)와 제3 코어(15)와의 사이의 간격(G1)이 기본 상태보다 크게 되어, 제3 코어(15)의 흡인력이 기본 상태보다 작아진다. 유량계의 측정 결과가 유량 특성(B)의 최대 유량이 된 시점에는, 전자비례 밸브(1A)는, 도 3에 나타내도록 기본 상태의 흡인력 커브(X1)가 흡인력 커브(X2)로 작아진다. 전자비례 밸브(1A)는, 바디(2) 등이 용접되어 판 스프링(8)의 세트 위치를 조정할 수 없기 때문에, 스프링 선도(K)를 낮추고, 개변 개시 위치 (L1)을 변경하는 것이 가능하지 않다. 그러나, 흡인력 커브(X1)가 전체적으로 흡인력 커브(X2)로 작아지는 부분만큼, 플랜저(10)의 전개(全開) 위치가 낮아지게 되어, 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)가 0.10㎜로 작아진다. 따라서, 전자비례 밸브(1A)는, 제품 조립 후에 부품을 분해하지 않고, 고정 나사(22)를 회전시키는 만큼으로 도 9에서 도시되는 유량 특성(A)을 유량 특성(B)으로 변경하는 것이 가능하다.

전자비례 밸브(1A)를 기본 상태로 조립한 후에 제3 상태로 변경하는 경우, 전자비례 밸브(1A)로 유체를 흐르게 하고, 유량계의 측정 결과가 소정치(여기서는, 유량 특성(C)의 최대 유량)가 되도록, 고정 나사(22)를 소정 방향으로 회전시켜서, 그 나사 이동에 의해 좌금(18)에 대향하여 본네트(19)를 바디(2) 측으로 향하고 축 방향으로 이동시킨다. 그러면, 본네트(19)와 제1 코어(9)와의 접촉 면적(M1)이 기본 상태보다 증가하며, 또한, 본네트(19)와 제3 코어(15)와의 사이의 간격(G1)이 기본 상태보다 작게 되고, 제3 코어(15)의 흡인력이 커진다. 유량계의 측정 결과가 유량 특성(C)의 최대 유량으로 된 시점에서는, 전자비례 밸브(1A)는, 도 3에 나타나도록 기본 상태의 흡인력 커브(X1)가 흡인력 커브(X3)로 커진다. 전자비례 밸브(1A)는, 스프링 선도(K)를 낮추어 개변 개시 위치(L1)를 변경하는 것이 가능하지 않다. 그러나, 흡인력 커브(X1)가 전체적으로 흡인력 커브(X3)로 커진 부분만큼, 플랜저(10)의 전개(全開) 위치가 높아지고, 플랜저(10)의 동작 스트로크(St)가 0.20㎜로 커진다. 따라서, 전자비례 밸브(1A)는, 제품 조립 후에 부품을 분해하지 않고, 고정 나사(22)를 회전시킨 만큼으로 도 9에서 도시하는 유량 특성(A)을 유량 특성(C)으로 변경하는 것이 가능하다.

또한, 전자비례 밸브(1A)는, 고정 나사(22)의 나사 이동에 의해 본네트(22)를 이동시키지만, 좌금(18)이 본네트(19)를 항시 제3 코어(15)와 반대 방향으로 상승되어 있다. 그 때문에, 본네트(19)는 덜컹거리지 않고 지지되어서, 전자비례 밸브(1A)는 안정하여 유량 조정을 행한다.

따라서, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성 조정 기구에 의하면, 코일(17)이 감기는 중앙이 빈 원통 형상의 코일 보빈(16)과 코일 보빈(16)의 중앙 빈 구멍에 고정 설치되는 제3 코어(15)와, 입구 유로(3)와 출구 유로(4)가 형성하는 바디(2), 입구 유로(3)와 출구 유로(4)를 연결하여 통하게 하는 밸브 좌(6)와, 밸브 좌(6)에 접하거나 떨어진 밸브 시트(12)와, 밸브 시트(12)와 일체화된 제3 코어(15)와 동축 상으로 배설된 플랜저(10)와, 플랜저(10)를 밸브 좌(6) 방향으로 항상 가세하는 판 스프링(8)과, 코일 보빈(16)과 바디(2)와의 사이에 개재하는 제1 코어(9)와, 제1 코어(9)에 접촉하도록 코일 보빈(16)에 탈착 가능하게 덮여 있는 본네트(19)를 가지며, 제3 코어(15)와 제1 코어(9)와 본네트(19)가 코일(17)의 주위를 둘러싸서 자기 회로를 형성하여, 코일(17)에 공급하는 인가 전류에 따라서 제3 코어(15)가 플랜저(10)를 판 스프링(8)에 대향하여 인가하는 것에 의해, 유량 조정을 행하는 것으로 이용하며, 본네트(19)를 축 방향으로 이동시켜서, 자기 회로를 변화시키는 「이동 수단」을 가지고 있기 때문에, 제품 조립 후에도 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성을 용이하게 조정할 수 있다.

특히, 부품 공차를 재어서 전자비례 밸브(1A)를 조립할 필요가 없기 때문에, 조립 공정을 대폭 단축시키는 것이 가능하다. 또한, 부품 조립 후에 희망의 유량 특성이 얻어지지 않는 것이 판명되어도, 부품을 분해하지 않고도 본네트(19)의 외측에서 고정 나사(22)를 회전시킨 만큼으로 유량 조정이 가능하기 때문에, 유량 조정을 간단히 단시간에 행하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성 조정 기구에 의하면, 「이동 수단」은, 본네트(19)를 「나사 이동 기구」에 의해 축 방향으로 이동시키기 때문에, 나사 이동의 이동량에 의해 본네트(19)의 위치를 미세하게 조정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성 조정 기구에 의하면, 「이동 수단」은, 본네트(19)를 제3 코어(15)와의 사이에 배설된 좌금(18)과, 본네트(19)를 관통하여 제3 코어(15)에 나합하는 고정 나사(22)를 가지는 것이고, 본네트(19)와 제1 코어(9)의 접촉 면적(M1) 및 본네트(19)와 제3 코어(15)와의 사이의 간격(G1)이 상대적으로 변동하여 자로가 변화하기 때문에, 제3 코어(15)의 흡인력의 변화율이 커지고, 유량 특성의 조정을 보다 정밀하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성 조정 기구를 이용하는 유량 특성 조정 방법에 의하면, 코일(17)에 인가 전류를 공급하지 않는 상태로 입구 유로(3)에 유체를 공급하여, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 공급하고, 출구 유로(4)에서 출력되는 유체의 유량을 도시하지 않는 유량계로 측정하며, 도시하지 않는 유량계가 소정치를 측정할 때까지, 「이동 수단」에 의해 본네트(19)를 축 방향으로 이동시켜서 자로를 변화시켜, 유량 조정을 행하기 때문에, 제품 조립 후에도 전자비례 밸브(1A)의 유량 특성을 용이하게 조정할 수 있다.

(제2 실시 형태)

계속하여, 본 발명의 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법에 관하여 제2 실시 형태를 설명한다. 도 4는, 전자비례 밸브(1B)의 단면도이다.

본 실시 형태의 전자비례 밸브(1B)는, 제2 고정 철심(45)을 제1 고정 철심(41)에 틀어넣은 양에 의해 자로를 변화시키는 점에서, 고정 나사(22)를 제3 코어(15)에 틀어넣는 양을 조정하여, 자로를 변화시키는 제1 실시 형태와 상이하다. 따라서, 여기서는, 제1 실시 형태와 상이한 점에 관하여 상세히 설명하여, 공통하는 점에 관하여는 구성 부품에서 제1 실시 형태와 동일한 번호를 부여하여, 적절한 설명을 생략한다.

전자비례 밸브(1B)는, 코일 보빈(16) 내에서 제1 고정 철심(41)과 제2 고정 철심(45)가 나합되어, 제3 코어(40)를 구성하고 있다.

제1 고정 철심(41)은, 강자성 재료로 원주 형상으로 형성한 것이고, 코일 보빈(16)의 중앙의 빈 구멍에 바디(2) 측에서 장착되어 고정 설치되어 있다. 제1 고정 철심(41)의 하단 부분은, 제2 코어(14)에서 돌출되어, 제1 코어(9)의 내주면과 대향하고 있고, 제1 고정 철심(41)과 제1 코어(9)와의 사이에 자기 누설 공간(25)이 마련되어 있다. 제1 고정 철심(41)의 상단 면에는, 원통 형상의 돌기(42)가 동축으로 돌출되어 마련되며, 코일 보빈(16)의 중앙의 빈 구멍 내에 존재하고 있다. 돌기(42)는, 외주 면에 자나사가 형성되어 있다. 제1 고정 철심(41)은, 돌기(42) 의 단면에서 동축 상으로 고정 나사(22)를 체결하기 때문에 나사 구멍(43)이 형성되어 있다.

제2 고정 철심(45)은, 강자성 재료를 원주 형상으로 형성한 것이고, 코일 보빈(16)의 중앙의 빈 구멍에 바디(2)와 반대 측에서 회전 가능하게 삽입되어 있다. 제2 고정 철심(45)은, 바디(2) 측의 단면에 요부(46)가 천공 설치되어, 요부(46)의 내주면에 자나사가 형성되어 있다. 제2 고정 철심(45)은, 요부(46)의 자나사를 제1 고정 철심(41)의 웅나사에 최후까지 틀어넣을 때에, 하단면이 코일 보빈(16)의 하단면과 거의 같은 높이가 되도록 전체 길이가 설정되어 있다. 제2 고정 철심(45)은, 축심에 따라 고정 나사(22)가 삽입되어 통과하는 삽입 구멍(47)이 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에는, 「이동 수단」은, 제1 고정 철심(41)의 철부(42), 나사 구멍(43), 제2 고정 철심(45)의 요부(46), 삽입 구멍(47), 본네트(19)의 관통 구멍(20), 고정 나사(20)에 의해 구성되어 있다. 또한, 「나사 이동 기구」는, 고정 나사(20)와 제1 고정 철심(41)의 나사 구멍(43)에 의해 구성되어 있다.

이와 같은 전자비례 밸브(1B)는, 본네트(19)를 코일 보빈(16)에 덮어, 고정 나사(22)를 본네트(19)의 관통 구멍(20)과 제2 고정 철심(45)의 삽입 구멍(47)을 관통하여서, 고정 나사(22)의 선단부를 제1 고정 철심(41)의 나사 구멍(43)에 틀어넣은 것에 의해, 본네트(19)가 탈착 가능하게 설치된다. 본네트(19)는, 제2 고정 철심(45)에 접하여 위치 결정되기 때문에, 제2 고정 철심(45)이 코일 보빈(19)에서 돌출한 양에 따라서, 제1 코어(9)와 원주 방향으로 접촉하는 접촉 면적(M3)이 변화 한다.

또한, 제2 고정 철심(45)은, 제1 고정 철심(41)에 틀어 넣어지기 때문에, 그 틀어 넣어진 양에 의해 제1 고정 철심(41)과 제2 고정 철심(45)과의 사이에 형성된 간격(G3)이 변화한다.

그에 의해, 제1 코어(9)와 본네트(19)와의 접촉 면적(M3) 및 제1 고정 철심(41)과 제2 고정 철심(45)과의 사이에 형성된 간격(G3)이 변화하는 것에 의해, 코일(17)의 주위에 형성된 자기 회로의 구성이 변화하여, 자기 저항이 변화한다.

그리고, 전자비례 밸브(1B)의 유량 특성을 조정하는 경우에는, 출구 유로(4)에 유량계를 접촉하여, 코일로 전기가 통과하지 않는 상태에서 유체를 입구 유로(3)에 공급한 후, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 공급하여, 유량계의 측정 결과가 소정치인지 아닌지를 확인한다.

희망의 유량 특성이 아닌 경우에는, 코일(17)에의 전기가 통하는 것과 유체의 공급을 정지한다. 고정 나사(22)를 해체하여 본네트(19)를 코일 보빈(16)에서 제거하면, 제2 고정 철심(45)이 노출되기 때문에, 제2 고정 철심(45)을 회전시키는 것에 의해, 제2 고정 철심(45)의 자나사를 제1 고정 철심(41)의 웅나사에 틀어넣는 양을 조정하여, 간격(G3)을 조정한다. 그것에서, 본네트(19)를 코일 보빈(19)에 덮어서 제2 고정 철심(45)에 접촉하며, 고정 나사(22)를 본네트(19)의 관통 구멍(10)과 제2 고정 철심(45)의 삽입 구멍(47)으로 관통하여, 제1 고정 철심(41)의 나사 구멍(43)에 틀어넣고, 본네트(19)를 제1 고정 철심(41)에 고정한다. 본네트(19)는, 제2 고정 철심(45)이 코일 보빈(16)에서 돌출하는 양에 따라서, 제1 코어 (9)와의 접촉 면적(M3)이 조정된다. 그리고, 전자비례 밸브(1B)의 입구 유로(3)에 유체를 공급하고 나서, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 재공급하여, 출구 유로(4)에서 출력되는 유체의 유량을 유량계로 측정한다. 측정 결과가 소정치인 경우에는, 유량 특성 조정을 종료하며, 소정치가 아닌 경우에는, 상술한 유량 특성 조정을 반복하여 행한다.

따라서, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1B)의 유량 특성 조정 기구에 의하면, 「이동 수단」은, 제3 코어(40)를, 바디(2) 측에서 코일 보빈(16)의 중앙의 빈 구멍에 고정된 제1 고정 철심(41)과, 바디(2)와 반대 측에서 코일 보빈(16)의 중앙 빈 구멍에 회전 가능하게 장착된 제2 고정 철심(45)으로 분할하여, 제1 고정 철심(41)에서 제2 고정 철심(45)를 나합하는 것과, 본네트(19)를 제2 고정 철심(45)에 면접촉하여 고정하는 고정 나사(22)를 가지는 것이며, 본네트(19)와 제1 코어(9)의 접촉 면적(M3) 및 제1 고정 철심(41)과 제2 고정 철심(45)과의 사이의 간격(G3)이 상대적으로 변동하여 자로가 변화하기 때문에, 제3 코어(40)의 흡인력의 변화율이 켜지고, 유량 특성의 조정을 보다 정밀하게 행할 수 있다.

(제3 실시 형태)

계속하여, 본 발명의 전자비례 밸브의 유량 특성 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법의 제3 실시 형태에 관하여 설명한다. 도 5는, 전자비례 밸브(1C)의 단면도이다.

본 실시 형태의 전자비례 밸브(1C)는, 본네트(51)를 회전시켜 축 방향으로 이동시키는 점에서, 고정 나사(22)를 회전시켜 본네트(51)를 축 방향으로 이동시키 는 제1 실시 형태의 전자비례 밸브(1A)와 상이하다. 따라서, 제1 실시 형태와 상이한 점에 관하여 상세히 설명하며, 공통점에 관하여는, 도면에서 제1 실시 형태와 동일한 번호를 부여하여, 적절한 설명을 생략한다.

전자비례 밸브(1C)는, 강자성 재료로 원주 형상으로 형성된 고정 부재(52)를 구비하여, 고정 부재(52)의 관통 구멍(53)에 삽입된 고정 나사(22)를 제3 코어(15)의 나사 구멍(21)에 체결하는 것에 의해, 고정 부재(52)를 제3 코어(15)에 고정하고 있다. 고정 부재(52)는, 외경이 코일 보빈(16)의 외경과 거의 동일한 지름을 가지며, 외주면에 웅나사를 형성하고 있다.

본네트(51)는, 강자성 재료로 원통 형상으로 형성한 것이고, 일단 개구 내주면에 자나사가 형성되어 있다. 본네트(51)는, 자나사가 고정 부재(52)의 웅나사에 나합하여 지지되어 있다.

또한, 본 실시 형태에는, 「이동 수단」과 「나사 이동 기구」는, 본네트(51)의 자나사와 고정 부재(52)의 웅나사에 의해 구성되어 있다.

전자비례 밸브(1C)의 유량 특성을 조정하는 경우, 출구 유로(4)에 유량계를 접촉시킨 후, 코일(17)에 전기가 통하지 않는 상태에서 입구 유로(3)에 유체를 공급하여, 그 후, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 공급하여 유량계로 유량을 측정한다.

유량이 소정치가 아닌 경우에는, 본네트(51)를 집고 회전 방향으로 힘을 가한다. 그러면, 고정 부재(52)와 고정 나사(22)로 고정되어 회전하지 않는 것이지만, 본네트(51)가 고정 부재(52)에 대하여 회전하여, 나사 이동에 의해 축 방향으 로 이동한다. 그 때문에, 본네트(51)와 제1 코어(9)의 접촉 면적(M4)이 변동하면, 자로가 변화하여, 유량이 변화한다. 유량계가 소정치를 측정하면, 본네트(51)의 회전을 정지시켜서, 유량 특성의 조정을 종료한다.

따라서, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1C)의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법에 의하면, 「이동 수단」은, 본네트(51) 측에 마련된 자사나와, 코일 보빈(2) 측의 고정 부재(52)에 마련된 웅나사로 되기 때문에, 공구를 이용하지 않고 본네트(51)를 직접 회전시켜서 축 방향으로 이동시킬 수 있어서, 편리성이 좋다.

(제4 실시 형태)

계속하여, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1D)의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법의 제4 실시 형태에 관하여 설명한다. 도 6은, 전자비례 밸브(1D)의 단면도이다.

본 실시 형태의 전자비례 밸브(1D)는, 본네트(63)를 회전시켜서 축 방향으로 이동시키는 점에서, 고정 나사(22)를 회전시켜 본네트(19)를 축 방향으로 이동시키는 제1 실시 형태의 전자 비례 밸브(1A)와 상이하다. 따라서, 제1 실시 형태와 상이한 점에 관하여 상세히 설명하며, 공통점에 관하여는, 제1 실시 형태와 동일한 번호를 부여하여, 설명을 적절하게 생략한다.

전자비례 밸브(1D)는, 제3 코어(61)가 강자성 재료를 원통 형상으로 형성한 것이고, 제2 코어(14)를 이용하여 제1 코어(62)에 압입되어, 용접 또는 납땜으로 지지되어 있다. 제3 코어(61)는, 하단 부분이 제2 코어(14)에서 돌출하여, 제1 코 어(62)의 내주면에 대향하여 있다. 또한, 제3 코어(61)의 상단 부분은, 코일 보빈(16)에서 돌출하고 있다. 본네트(63)는, 자성 재료를 일방으로 개구하는 원통 형상으로 형성한 것이고, 폐단면에 관통 구멍(64)이 형성되어 있다. 본네트(63)는, 개구부 내주면에 자나사가 형성되어, 제1 코어(62)의 외주면에 형성된 웅나사에 나합되어 있다. 이때, 본네트(63)는, 관통 구멍(64)의 내주면이 제3 코어(61)에 접어 접하여, 제3 코어(61)에 안내되어 이동한다.

또한, 본 실시 형태에는, 「이동 수단」과 「나사 이동 기구」는, 본네트(63)의 자나사와 제1 코어(62)의 웅나사에 의해 구성되어 있다.

전자비례 밸브(1D)의 유량 특성을 조정하는 경우, 출구 유로(4)에 유량계를 접촉시킨 후, 코일(17)에 인가 전류를 공급하지 않는 상태에서 입구 유로(3)로 유체를 공급하여, 그 후, 코일(17)에 소정의 인가 전류를 공급하여 유량을 측정한다.

유량계의 측정 결과가 소정치가 아닌 경우에는, 본네트(63)를 집어 회전시킨다. 본네트(63)를 회전시키면, 본네트(63)의 자나사와 제1 코어(62)의 웅나사의 나사 이동에 의해, 본네트(63)가 일정량씩 축 방향으로 이동한다. 그 때문에, 본네트(63)와 제1 코어(62)와의 접촉 면적(M5) 및 본네트(63)와 제3 코어(61)와의 접촉 면적(M6)이 상대적으로 변화하여, 자기 저항이 변화하고, 유량이 변화한다. 유량이 소정치로 되면, 본네트(63)의 회전을 정지시켜, 유량 특성의 조정을 종료한다.

따라서, 본 실시 형태의 전자비례 밸브(1D)의 유량 특성 조정 기구 및 그를 이용한 유량 특성 조정 방법에 의하면, 「이동 수단」은, 본네트(63)에 마련된 자 나사와, 코일 보빈(16) 측의 제1 코어(62)에 마련된 웅나사로 되어 있기 때문에, 공구를 이용하지 않고 본네트(63)를 축 방향으로 이동시킬 수 있어, 편리성이 좋다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 관하여 설명하지만, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 응용이 가능하다.

(1) 예를 들면, 상기 제1 실시 형태에서는, 탄성 부재로서 좌금(18)을 이용하였지만, 도 7에 도시된 전자비례 밸브(1E)와 같이, 제3 코어(15)와 본네트(19)와의 사이에 코일 스프링(71)을 축설(縮設)하여도 좋다.

(2) 예를 들면, 상기 제1 실시 형태에서는, 고정 나사(22)가 노출되어 있지만, 고정 나사(22)를 감추는 마개를 본네트(19)에 설치하도록 하여도 좋다.

(3) 예를 들면, 상기 실시 형태의 다른 것, 본네트(19)의 두께를 변화하거나, 고정 나사(22)의 길이나 재질을 변화시키면, 자기 회로의 자기 저항을 변화시켜, 유량 조정하도록 하여도 좋다.

(4) 예를 들면, 상기 실시 형태에는, 플립퍼 방식의 전자비례 밸브(1A, 1B, 1C, 1D, 1E)에 관하여 설명하였지만, 플랜저 방식의 전자비례 밸브 등으로 유량 특성 조정 기구를 마련하여도 좋다.

(5) 예를 들면, 상기 실시 형태에는, 전자비례 밸브를 반도체 제조 장치에 이용하지만, 사용 용도는 이에 한정되지 않는다.

(6) 예를 들면, 상기 실시 형태의 전자비례 밸브(1A~1E)에는, 3을 입구 유 로, 4를 출구 유로로 하지만, 3을 출구 유로, 4를 입구 유로로 하여도 좋다.

Claims (7)

1. 코일이 감기는 중앙이 빈 원통 형상의 코일 보빈과, 상기 코일 보빈의 중앙의 빈 구멍에 고정되어 설치되는 고정 철심과, 제1 유로와 제2 유로가 형성된 바디와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 통과하는 밸브 좌와, 상기 밸브 좌에 접촉 또는 떨어지는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체와 일체화되어 상기 고정 철심과 동축 상으로 배설되는 가동 철심과, 상기 가동 철심을 상기 밸브 좌 방향으로 항시 가세하는 판 스프링과, 상기 코일 보빈과 상기 바디와의 사이에 개재하는 중간 연결체와, 상기 중간 연결체에 접촉하도록 상기 코일 보빈에 탈착 가능하게 덮여 있는 피복 부재와, 상기 피복 부재를 축 방향으로 이동시키는 이동 수단을 가지며, 상기 고정 철심과 상기 중간 연결체와 상기 피복 부재가 상기 코일의 주위를 둘러싸서 자기 회로를 형성하며, 상기 코일에 인가하는 전류에 따라서 상기 고정 철심이 상기 가동 부재를 상기 판 스프링에 대하여 흡인하는 것에 의해, 유량 조정을 행하는 것에 있어서,

   상기 판 스프링을 기준면에 맞추는 소정의 스프링 하중을 가지도록 조립된 후, 상기 코일에 전류를 인가한 상태에서, 상기 제2 유로에서 출력되는 유량이 목표 유량이 되도록 상기 이동 수단에 의해 상기 피복 부재를 축 방향으로 이동시켜 상기 자기 회로를 변화시키는 것에 의해, 상기 고정 철심의 흡인력과 상기 가동 철심의 스트로크와의 흡인력 특성을 변화시키고, 전류와 유량의 비례 특성인 유량 특성을 조정하며,

   상기 이동 수단은 상기 피복 부재를 나사 이동 기구에 의해 축 방향으로 이동시키고,

   상기 이동 수단은 상기 피복 부재 측에 마련된 자나사부 및 상기 코일 보빈 측에 마련된 웅나사부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자비례 밸브.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 이동 수단은,

   상기 피복 부재와 상기 고정 부재와의 사이에 배설되는 탄성 부재와,

   상기 피복 부재를 관통하여 상기 고정 철심에 나합하는 고정 나사를 가지는 것을 특징으로 하는 전자비례 밸브.
4. 삭제
5. 삭제
6. 코일이 감기는 중앙이 빈 원통 형상의 코일 보빈과, 상기 코일 보빈의 중앙의 빈 구멍에 고정 설치되는 고정 철심과, 제1 유로와 제2 유로가 형성된 바디와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 통과하는 밸브 좌와, 상기 밸브 좌에 접촉 또는 떨어지는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체와 일체화되어 상기 고정 철심과 동축 상으로 배설되는 가동 철심과, 상기 가동 철심을 상기 밸브 좌 방향으로 항시 가세하는 판 스프링과, 상기 코일 보빈과 상기 바디와의 사이에 개재하는 중간 연결체와, 상기 중간 연결체에 접촉하도록 상기 코일 보빈에 탈착 가능하게 덮여 있는 피복 부재와, 상기 피복 부재를 축 방향으로 이동시키는 이동 수단을 가지며, 상기 고정 철심과 상기 중간 연결체와 상기 피복 부재가 상기 코일의 주위에 둘러싸서 자기 회로를 형성하며, 상기 코일에 인가하는 전류에 따라서 상기 고정 철심이 상기 가동 철심을 상기 판 스프링에 대하여 흡인하는 것에 의해, 유량 조정을 행하는 전자비례 밸브를 조립하고,

   조립된 상기 전자비례 밸브의 상기 코일에 전류를 인가하지 않는 상태에서 상기 제1 유로에 유체를 공급하며,

   상기 코일에 소정의 전류를 인가하여, 상기 제2 유로에서 출력되는 유체의 유량을 유량 측정 수단으로 측정하고,

   상기 유량 측정 수단이 목표 유량을 측정할 때까지, 상기 이동 수단에 의해 상기 피복 부재를 축 방향으로 이동시켜 상기 자기 회로를 변화시키는 것에 의해, 상기 고정 철심의 흡인력과 상기 가동 철심의 스트로크의 흡인력 특성을 변화시키고, 전류와 유량의 비례 특성인 전자비례 밸브의 유량 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 전자비례 밸브의 유량 특성 조정 방법.
7. 코일이 감기는 중앙이 빈 원통 형상의 코일 보빈과, 상기 코일 보빈의 중앙의 빈 구멍에 고정되어 설치되는 고정 철심과, 제1 유로와 제2 유로가 형성되는 바디와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 연결하여 통과되는 밸브 좌와, 상기 밸브 좌에 접촉 또는 떨어지는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체와 일체화되어 상기 고정 철심과 동축 상으로 배설되는 가동 철심과, 상기 가동 철심을 상기 밸브 좌 방향으로 항시 가세하는 가세 부재와, 상기 코일 보빈과 상기 바디와의 사이에 개재하는 중간 연결체와, 상기 중간 연결체에 접촉하도록 상기 코일 보빈에 탈착 가능하게 덮여 있는 피복 부재를 가지며, 상기 고정 철심과 상기 중간 연결체와 상기 피복 부재가 상기 코일 주위를 둘러싸서 자기 회로를 형성하고, 상기 코일에 인가하는 전류에 따라서 상기 고정 철심이 상기 가동 철심을 상기 가세 부재에 대하여 흡인하는 것에 의해, 유량 조정을 행하는 것에 있어서,

   상기 피복 부재를 축 방향으로 이동시키고, 상기 자기 회로를 변화시키는 이동 수단은,

   상기 고정 철심을, 상기 바디 측에서 상기 코일 보빈의 중앙의 빈 구멍에 고정되는 제1 고정 철심과, 상기 바디와 반대 측에서 상기 코일 보빈의 중앙의 빈 구멍에 회전 가능하게 장진되는 제2 고정 철심으로 분할하며, 상기 제1 고정 철심에 상기 제2 고정 철심을 나합하는 것과,

   상기 피복 부재를 상기 제2 고정 철심에 면접촉하여 고정하는 고정부재를 가지는 것을 특징으로 하는 전자비례 밸브.

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