KR101422973B1

KR101422973B1 - 유체 제어기 및 유량 제어 장치

Info

Publication number: KR101422973B1
Application number: KR1020127020849A
Authority: KR
Inventors: 다카시 히로세; 히로시 오가와; 도시히데 요시다; 고헤이 시규
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2014-07-23
Also published as: KR20120102811A; CN102770697B; JP5508875B2; DE112010005186B4; TW201140270A; US20130001453A1; CN102770697A; US9163748B2; WO2011092929A1; TWI484311B; JP2011154433A; DE112010005186T5

Abstract

본 발명은 밸브와 리미트 스위치를 합친 유체 제어기의 컴팩트화가 가능한 유체 제어기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 밸브(6)는, 케이싱(21)의 개구로부터 돌출하는 돌출부를 갖고 밸브(6)의 개폐에 따라 직선 이동하여 리미트 스위치(7)에 접촉하는 이동 부재로서의 피스톤(26)을 갖고 있다. 리미트 스위치(7)는, 피스톤(26)에 면하게 되고, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)을 통해 위치 조정 가능하게 부착되어 있다. 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)은, 보디(2)에 고정된 제1 볼트(42)와, 리미트 스위치(7)에 고정된 제2 볼트(43)와, 양 볼트(42, 43)를 연결하는 연결 나사(44)를 갖고 있고, 제1 볼트(42)와 제2 볼트(43)에서 피치가 다른 것으로 되어 있다.

Description

유체 제어기 및 유량 제어 장치{FLUID CONTROLLER AND FLOW CONTROL DEVICE}

본 발명은 밸브 및 밸브의 개폐 상태를 검출하는 리미트 스위치를 구비하고 있고, 예컨대 유량 제어를 행하는 장치로 적합하게 사용되는 유체 제어기 및 이러한 유체 제어기를 사용한 유량 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명이 대상으로 삼는 유량 제어 장치로서, 특허문헌 1에는, 소요(所要)의 유체 통로가 형성된 보디와, 보디에 부착된 컨트롤 밸브, 센서 및 전환 밸브와, 컨트롤 밸브로부터의 출구 통로에 마련된 제1 오리피스와, 전환 밸브로부터의 출구 통로에 마련된 제2 오리피스와, 제어부를 구비하고 있고, 전환 밸브가 폐쇄된 경우, 제1 오리피스에서의 유량의 제어가 행하여지며, 전환 밸브가 개방된 경우, 제2 오리피스에서의 유량의 제어가 행하여지는 것(레인지 가변형 유량 제어 장치)이 제안되어 있다.

일본국특허공개2007-4644호 공보

상기 특허문헌 1의 유량 제어 장치에서의 전환 밸브에서는, 그 개폐 상태를 리미트 스위치로 검출하는 것이 바람직하다. 리미트 스위치를 밸브에 내장하는 경우, 밸브의 구성이 복잡해져서 대형화되고, 또한 리미트 스위치의 위치 조정이 어려워진다고 하는 문제가 있기 때문에, 리미트 스위치를 밸브의 외측에 설치하는 것이 바람직하지만, 이 경우에는, 리미트 스위치의 배치를 위한 공간이 필요해지고, 밸브와 리미트 스위치를 합친 유체 제어기의 컴팩트화가 과제가 된다.

본 발명의 목적은, 밸브와 리미트 스위치를 합친 유체 제어기의 컴팩트화가 가능한 유체 제어기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 유체 제어기는, 유체 통로의 개폐를 행하는 밸브와, 밸브의 동작을 검출하는 리미트 스위치를 구비하고 있는 유체 제어기에 있어서, 밸브는, 케이싱의 개구로부터 일부가 돌출되고 밸브의 개폐에 따라 직선 이동하여 리미트 스위치에 접촉하는 이동 부재를 갖고 있고, 리미트 스위치는, 이동 부재에 면하게 되고 위치 조정 가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

리미트 스위치는, 시판의 것을 그대로 사용할 수 있고, 그에 따라 간단한 구성으로 밸브의 개폐 상태를 검출할 수 있다. 그리고, 리미트 스위치의 배치시에, 밸브의 구성 요소인 이동 부재가 케이싱의 개구로부터 돌출하는 돌출부를 갖고 있고, 리미트 스위치는, 이 이동 부재에 면하게 되고 위치 조정 가능하게 부착되어 있도록 함으로써, 용이하게 그리고 사용하는 공간을 적게 하여, 리미트 스위치의 배치를 할 수 있고, 밸브와 리미트 스위치를 합친 유체 제어기를 컴팩트화할 수 있다.

밸브는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 유체 통로가 마련된 보디와, 보디의 상측에 마련된 케이싱과, 유체 통로를 개폐하는 밸브체와, 상승 또는 하강함으로써 밸브체를 개방 또는 폐쇄 방향으로 이동시키는 밸브 로드와, 밸브 로드를 구동하는 액추에이터를 구비하고 있는 것으로 된다.

이동 부재는, 예컨대 상하 이동하는 것으로 밸브체를 통해 유체 통로를 개폐하는 밸브 로드의 상단부에 마련된 피스톤이 된다. 이동 부재는, 이것에 한정되는 것은 아니며, 밸브 로드의 상단부 자체가 리미트 스위치에 접촉하는 이동 부재로서 사용되더라도 좋고, 밸브 로드에 피스톤과는 별도의 부재를 부착하여 이것을 리미트 스위치에 접촉하는 이동 부재로서 사용하더라도 좋다.

이 유체 제어기는, 예컨대 유량 제어 장치에 있어서 전환 밸브로서 적합하게 사용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 개폐 상태를 검출하는 리미트 스위치를 부착한 밸브를 필요로 하는 여러 가지의 용도로 사용할 수 있다.

유체 제어기는, 리미트 스위치의 위치 결정 수단을 더 구비하고 있는 것이 바람직하다.

리미트 스위치의 위치 결정 수단은, 밸브의 보디에 고정된 제1 볼트와, 리미트 스위치에 고정된 제2 볼트와, 일단에 제1 볼트에 나사 결합되는 암나사부가, 타단에 제2 볼트에 나사 결합되는 암나사부가 각각 마련되어서 양 볼트를 연결하는 연결 나사를 갖고 있고, 제1 볼트와 제2 볼트에서 피치가 다른 것으로 되어 있는 것이 바람직하다.

볼트 및 연결 나사의 축 방향은, 밸브의 밸브 로드의 이동 방향과 평행이 되고, 리미트 스위치의 위치 결정 수단은, 밸브에 근접하여 배치된다. 또한, 제1 볼트와 제2 볼트는, 동일한 방향의 나사(예컨대 우나사)가 된다. 이 리미트 스위치 위치 결정 수단에 의하면, 제1 볼트 및 제2 볼트가 함께 회전하는 것을 방지해 두고, 연결 나사를 회전시키면, 연결 나사는, 피치가 큰 볼트와의 나사 결합에 따라서 그 방향으로 이동하는 것이 되지만, 연결 나사는, 피치가 작은 볼트에 대하여도 동일한 방향으로 이동하기 때문에, 리미트 스위치 위치 결정 수단의 양끝 간격(제1 볼트의 머리에서부터 제2 볼트의 머리까지의 거리)의 변화량은, 제1 볼트와 제2 볼트의 피치의 차×연결 나사의 회전수가 된다. 이와 같이 하면, 연결 나사를 회전시킨 경우, 리미트 스위치의 이동량은, 피치의 차에 따르는 미소량이 되고, 리미트 스위치를 정밀하게 위치 결정할 수 있다.

피치를 다르게 하기 위해서는, 볼트 직경을 변경하는 것으로 용이하게 행할 수 있고, 또한 동일한 볼트 직경으로 하며, 한쪽을 굵은 나사, 다른 쪽을 가는 나사로 하는 것으로도 피치를 다르게 할 수 있다. 이러한 볼트는 시판되고 있고, 또한 제작한다고 하더라도 용이하게 제작할 수 있다. 그리고, 일반적으로 사용되고 있는 굵은 나사뿐만 아니라, 가는 나사도 사용함으로써, 규격에 따른 볼트를 사용하여, 소요의 피치차를 얻을 수 있다.

예컨대, 제1 볼트는, 연결 나사에 나사 결합되는 연결측 수나사부와, 밸브의 보디에 마련된 암나사부에 나사 결합되는 고정측 수나사부와, 공구를 결합시키기 위한 결합부(예컨대 육각 기둥형의 결합부)를 갖고 있는 것으로 되고, 제2 볼트는, 연결 나사에 나사 결합되는 연결측 수나사부와, 리미트 스위치(또는 리미트 스위치에 부착된 접속 금구)에 마련된 암나사부에 나사 결합되는 고정측 수나사부와, 공구를 결합시키기 위한 결합부(예컨대 육각 기둥형의 결합부)를 갖고 있는 것으로 된다. 이 경우, 제1 볼트와 제2 볼트에서 피치가 다르다는 것은, 제1 볼트의 연결측 수나사부와 제2 볼트의 연결측 수나사부에서 피치가 다른 것을 의미하는 것이 된다. 예컨대, 제1 볼트의 연결측 수나사부 및 제2 볼트의 연결측 수나사부 중 어느 한쪽을 M4의 굵은 나사(피치 0.7)로 하고, 다른 쪽을 M3의 가는 나사(피치 0.35)로 하면, 연결 나사를 1 회전시킨 경우의 리미트 스위치의 이동량은, 0.7-0.35=0.35(㎜)가 된다.

리미트 스위치 위치 결정 수단과 밸브의 고정은, 밸브의 보디에, 제1 볼트의 고정측 수나사부에 대응하는 암나사부가 마련되어서, 제1 볼트를 밸브의 보디에 비틀어 넣는 것으로 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 리미트 스위치 위치 결정 수단과 리미트 스위치의 고정은, 접속 금구를 통해서 행해지는 것이 바람직하고, 이러한 고정은, 예컨대 리미트 스위치에 나사 등으로 고정된 접속 금구에, 제2 볼트의 고정측 수나사부에 대응하는 암나사부가 마련되어서, 제2 볼트를 접속 금구에 비틀어 넣는 것으로 행해진다.

각 볼트의 고정측 수나사부는, 연결측 수나사부와 동일한 피치로 해도 좋고, 다른 피치이더라도 좋다. 각 볼트의 고정측 수나사부는, 밸브의 보디 또는 리미트 스위치에 부착하기 위한 구성이며, 각 볼트의 연결측 및 고정측을 양쪽 모두 수나사부로 함으로써, 부착의 구성을 간소화할 수 있다. 단, 리미트 스위치 위치 결정 수단의 고정측은, 각 볼트의 수나사부에 한정되는 것은 아니며, 암나사부로 되더라도 좋고, 또한 나사의 체결에 의하지 않는 다른 적절한 구성에 의해, 리미트 스위치 위치 결정 수단이 밸브의 보디 및 리미트 스위치에 부착되도록 하더라도 좋다.

리미트 스위치 위치 결정 수단은, 연결 나사와 제1 볼트의 상대 회전을 저지하는 제1 로크 너트와, 연결 나사와 제2 볼트의 상대 회전을 저지하는 제2 로크 너트를 더 갖고 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 리미트 스위치 위치 결정 수단에 의해 정밀도 좋게 위치가 맞춰진 후의 어긋남이 방지되어, 신뢰성이 한층 더 향상된다.

본 발명에 따른 유체 제어기는, 예컨대 유량 레인지 가변형 유량 제어 장치에서의 전환 밸브에 적합하게 사용할 수 있다. 유량 레인지 가변형 유량 제어 장치는, 소요의 유체 통로가 형성된 보디와, 보디에 부착된 컨트롤 밸브, 센서 및 리미트 스위치 부착 전환 밸브와, 컨트롤 밸브로부터의 출구 통로에 마련된 제1 오리피스와, 전환 밸브로부터의 출구 통로에 마련된 제2 오리피스와, 유량의 제어를 행하는 제어부를 구비하고 있고, 전환 밸브가 폐쇄된 경우, 제1 오리피스에서의 유량의 제어가 행하여지며, 전환 밸브가 개방된 경우, 제2 오리피스에서의 유량의 제어가 행하여지는 것으로, 이러한 유량 제어 장치에 있어서는, 전환 밸브의 개폐 상태는, 리미트 스위치의 신호로 확인하는 것이 바람직한 것으로 되어 있다. 여기서, 전환 밸브의 개방도는 작고, 리미트 스위치의 위치 맞춤에는, 신중한 조작이 필요하며, 또한 한번 위치를 맞춘 리미트 스위치는, 확실히 고정될 필요가 있다. 그래서, 이러한 유량 레인지 가변형 유량 제어 장치에 있어서, 컨트롤 밸브와 오리피스 사이에 배치되는 리미트 스위치 부착 전환 밸브가 상기한 유체 제어기(= 리미트 스위치 부착 전환 밸브)로 됨으로써, 컴팩트하고 또한 유량 제어의 정밀도가 우수한 유량 제어 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 유체 제어기의 용도가 상기와 같은 유량 제어 장치에 한정되지 않는 것은 물론이다.

본 발명의 유체 제어기에 의하면, 밸브는, 케이싱의 개구로부터 일부가 돌출되고 밸브의 개폐에 따라 직선 이동하여 리미트 스위치에 접촉하는 이동 부재를 갖고 있고, 리미트 스위치는, 이동 부재에 면하게 되고 위치 조정이 가능하게 부착되어 있기 때문에, 용이하게 그리고 사용하는 공간을 적게 하여, 리미트 스위치를 배치할 수 있으며, 밸브와 리미트 스위치를 합친 유체 제어기를 컴팩트화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 제어기를 사용한 유량 제어 장치의 1 실시형태를 도시하는 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유체 제어기의 리미트 스위치 위치 결정 수단의 확대 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유체 제어기의 리미트 스위치 위치 결정 수단의 분해도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유체 제어기의 밸브의 확대 정면 단면도이다.

본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상하·좌우는, 도 1의 상하·좌우를 말하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 제어기를 사용한 유량 제어 장치의 일부를 도시하고 있다.

유량 제어 장치(1)는, 압력식이고 또한 유량 레인지 가변형인 것으로, 소요의 유체 통로(2a)(2b)(2c)(2d)(2e)가 형성된 보디(2)와, 보디(2)에 부착된 컨트롤 밸브(3), 압력 센서(4) 및 리미트 스위치(7) 부착 전환 밸브(6)와, 제어부(도시 생략)와, 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b)에 마련된 제1 오리피스(9)와, 전환 밸브(6)로부터의 출구 통로(2e)에 마련된 제2 오리피스(10)를 구비하고 있다.

컨트롤 밸브(3), 압력 센서(4) 및 전환 밸브(6)는, 좌측으로부터 이 순으로 배치되어 있고, 이것에 대응하여, 보디(2)에는 컨트롤 밸브(3)로의 입구 통로(2a), 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b), 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b)를 압력 센서(4)에 연통시키는 연통로(2c), 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b)를 전환 밸브(6)에 유입시키는 분기 통로(2d) 및 전환 밸브(6)로부터의 출구 통로(2e)가 마련되어 있다. 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b)와 전환 밸브(6)로부터의 출구 통로(2e)는, 병렬형으로 배치되고, 각 출구 통로(2b)(2e)의 출구부에 상기 오리피스(9)(10)가 마련되어 있다.

보디(2)의 좌측에는, 컨트롤 밸브(3)로의 입구 통로(2a)로 통하는 입구 통로(11a)가 형성된 통로 블록(11)이 맞대어져 있고, 보디(2)의 우측에는, 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b) 및 전환 밸브(6)로부터의 출구 통로(2e)로 통하는 출구 통로(12a)가 형성된 통로 블록(12)이 맞대어져 있다.

이 유량 제어 장치(1)에 의하면, 전환 밸브(6)가 폐쇄된 경우, 제1 오리피스(9)에서의 유량의 제어가 행하여지고, 전환 밸브(6)가 개방된 경우, 제2 오리피스(10)에서의 유량의 제어가 행하여지게 되어 있으며, 오리피스(9)(10)의 상류측의 압력이 압력 센서(4)에 의해 측정되고, 이 압력에 의해 오리피스(9)(10)를 통과하는 유량을 연산하면서, 컨트롤 밸브(3)의 개폐량을 조정함으로써, 오리피스(9)(10)를 통과하는 유량이 제어된다.

2개의 오리피스(9)(10)는, 전환 밸브(6)로부터의 출구 통로(2e)에 마련된 것(10)이 대유량용으로 되고, 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b)에 마련된 것(9)이 소유량용으로 되어 있다. 따라서, 전환 밸브(6)가 폐쇄된 경우에는, 유체는, 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b)에서만 배출되어서, 소유량의 제어가 행하여지고, 전환 밸브(6)가 개방된 경우에는, 유체는, 컨트롤 밸브(3)로부터의 출구 통로(2b) 및 전환 밸브(6)로부터의 출구 통로(2e) 양자 모두로부터 배출되어서, 대유량의 제어가 행하여진다.

이렇게 해서, 전환 밸브(6)의 개폐라는 간단한 조작에 의해서, 대유량 오리피스(제2 오리피스)(10)와 소유량 오리피스(제1 오리피스)(9)에 의한 유량 제어를 적절히 조합함으로써, 광범위한 유량 영역에 걸쳐서 정밀도 좋은 유량 제어를 행할 수 있다.

상기한 유량 제어 장치(1)에 있어서, 리미트 스위치(7) 부착 전환 밸브(6)에 특징이 있고, 컨트롤 밸브(3), 압력 센서(4) 및 2개의 오리피스(9)(10)는, 공지의 것이며, 2개의 오리피스(9)(10)를 전환하기 위한 전환 밸브(6)가 마련되어 있는 점도 종래와 마찬가지이다.

이하에, 리미트 스위치(7) 부착 전환 밸브(6), 즉 본 발명에 따른 유체 제어기(5)를 설명한다.

유체 제어기(5)는, 전환 밸브(6)와, 전환 밸브(6)의 개폐 상태를 검출하는 리미트 스위치(7)와, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)을 구비하고 있다.

전환 밸브(6)는, 공기압 작동의 상시(常時) 폐쇄형 밸브이며, 제어부로부터의 신호에 의해서 전자 밸브가 작동함으로써, 개폐되도록 되어 있다. 이 전환 밸브(6)의 개폐 상태는, 리미트 스위치(7)에 의해 검출되어서, 제어부에 입력된다.

전환 밸브(6)는, 보디(2)의 상측에 마련된 케이싱(21)과, 분기 통로(2d)의 둘레 가장자리에 마련된 환상 밸브 시트(22)와, 환상 밸브 시트(22)에 압박 또는 이격되어 분기 통로(2d)를 개폐하는 다이어프램(밸브체)(23)과, 다이어프램(23)을 아래쪽으로 압박하는 다이어프램 누름 부재(24)와, 케이싱(21)내에 배치되어서 상승 또는 하강함으로써 다이어프램(23)을 개방 또는 폐쇄 방향으로 이동시키는 밸브 로드(25)와, 밸브 로드(25)에 마련된 상하 2단의 피스톤[상측의 제1 피스톤(26) 및 하측의 제2 피스톤(27)]과, 밸브 로드(25)를 하향으로 압박하는 압축 코일 스프링(탄성 부재)(28)과, 제1 및 제2 피스톤(26)(27)을 구동하는 피스톤 구동 수단(29)을 구비하고 있다.

리미트 스위치(7)는, 시판되는 것으로, 본체(31), 검지부(32) 및 단자부(33)로 이루어지고, 통상시가 오프이며, 검지 대상이 되는 이동 부재[여기서는, 상기 제1 피스톤(26)의 상단부]가 검지부(32)에 접촉하여 이것을 밀어올림으로써 스위치가 온이 된다. 리미트 스위치(7)는, 케이싱(21)의 개구로부터 노출된 제1 피스톤(26)의 상면에 면하게 되어 있고, 이에 따라, 밸브 로드(25)와 일체로 이동하는 제1 피스톤(26)이 리미트 스위치(7)에 접촉한 경우에, 리미트 스위치(7)가 온이 되도록 되어 있다.

리미트 스위치 위치 결정 수단(8)은, 리미트 스위치(7)에 부착된 접속 금구(41)와, 보디(2)에 고정된 제1 볼트(42)와, 접속 금구(41)에 고정된 제2 볼트(43)와, 양 볼트(42)(43)를 연결하는 연결 나사(44)와, 연결 나사(44)와 제1 볼트(42)의 상대 회전을 저지하는 제1 로크 너트(45)와, 연결 나사(44)와 제2 볼트(43)의 상대 회전을 저지하는 제2 로크 너트(46)로 이루어진다.

도 2 및 도 3에 자세히 도시한 바와 같이, 연결 나사(44)에는, 하단에 제1 볼트(42)에 나사 결합되는 암나사부(44a)가, 상단에 제2 볼트(43)에 나사 결합되는 암나사부(44b)가 각각 마련되어 있다. 제1 볼트(42)는, 연결 나사(44)에 나사 결합되는 연결측 수나사부(42a)와, 보디(2)에 마련된 암나사부에 나사 결합되는 고정측 수나사부(42b)와, 공구를 결합시키기 위한 육각 기둥형의 결합부(42c)를 갖고 있고, 제2 볼트(43)는, 연결 나사(44)에 나사 결합되는 연결측 수나사부(43a)와, 리미트 스위치(7)의 접속 금구(41)에 마련된 암나사부에 나사 결합되는 고정측 수나사부(43b)와, 공구를 결합시키기 위한 육각 기둥형의 결합부(43c)를 갖고 있다.

각 볼트(42)(43) 및 연결 나사(44)의 축 방향은, 전환 밸브(6)의 밸브 로드(25)의 이동 방향과 평행(즉 전부가 상하 방향)이 되고, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)은, 전환 밸브(6)에 거의 접하도록 하여 배치되어 있다.

제1 볼트(42)와 제2 볼트(43)는, 모두 우나사이지만, 그 피치는 다른 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 제1 볼트(42)의 연결측 수나사부(42a) 및 고정측 수나사부(42b)는, 모두 M4×0.7의 굵은 나사로 되고, 제2 볼트(43)의 연결측 수나사부(43a)는, M3×0.35의 가는 나사로 되며, 제2 볼트(43)의 고정측 수나사부(43b)는, M3×0.5의 굵은 나사로 되어 있다.

그리고, 리미트 스위치(7)는, 접속 금구(41)를 통해, M3(피치 0.35 ㎜)의 제2 볼트(43)에 고정되고, M3(피치 0.35 ㎜)의 제2 볼트(43)와 M4(피치 0.7 ㎜)의 제1 볼트(42)가 연결 나사(44)에 비틀어 넣어져 있다. 따라서, 연결 나사(44)를 회전하면, 리미트 스위치(7)는, M3와 M4의 볼트 피치의 차이로 아래로 진행하고, 그에 따라, 리미트 스위치(7)의 위치를 맞출 수 있다. 이 위치 맞춤 후, 로크 너트(45)(46)를 체결함으로써, 제1 볼트(42) 및 제2 볼트(43)의 회전이 방지되고, 그 이후의 리미트 스위치(7)의 위치의 변화가 방지된다.

이 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)에 의하면, 로크 너트(45)(46)를 느슨하게 해 두며, 제1 볼트(42) 및 제2 볼트(43)의 동시 회전을 방지해 두고, 연결 나사(44)를 회전시키면, 연결 나사(44)는, 피치가 큰 볼트인 제1 볼트(42)와의 나사 결합에 따라서 그 방향으로 이동하는 것이 되지만, 연결 나사(44)는, 피치가 작은 볼트인 제2 볼트(43)에 대해서도 동일한 방향으로 이동하기 때문에, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)의 양끝 간격[제1 볼트(42)의 하단에서 제2 볼트(43)의 상단까지의 거리]의 변화량은, 제1 볼트(42)의 연결측 수나사부(42a)와 제2 볼트(43)의 연결측 수나사부(43a)의 피치의 차(0.7-0.35)×연결 나사(44)의 회전수가 된다. 따라서, 연결 나사(44)를 회전시키면, 리미트 스위치(7)는, 피치의 차(0.7-0.35)에 따라서 이동한다.

리미트 스위치 위치 결정 수단(8)은, 제1 볼트(42)의 고정측 수나사부(42b)가 보디(2)에 나사 결합됨으로써 보디(2)에 고정된다. 또한, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)은, 리미트 스위치(7)에 나사로 고정된 접속 금구(41)에 제2 볼트(43)의 고정측 수나사부(43b)가 나사 결합됨으로써, 리미트 스위치(7)에 고정된다.

도 4에는, 전환 밸브(6)의 단면도가 도시되어 있고, 이 도 4를 참조하여, 전환 밸브(6)의 내부 구조를 이하에 설명한다.

케이싱(21)은, 보디(2)에 나사 결합되어서 고정된 하부 케이싱(51)과, 커넥터(53)에 의해서 하부 케이싱(51)에 결합된 상부 케이싱(52)으로 이루어진다. 커넥터(53)는, 밸브 로드(25)가 상하 이동 가능하게 또한 유체가 통하지 못하게 삽입 관통되는 관통 구멍을 갖는 링형으로 되어 있고, 외주에 수나사가 형성되어 있다. 하부 케이싱(51)의 상단부 및 상부 케이싱(52)의 하단부에는, 커넥터(53)의 수나사에 나사 결합되는 암나사부가 형성되어 있고, 하부 케이싱(51)이 하측으로부터, 상부 케이싱(52)이 상측으로부터 각각 커넥터(53)에 나사 결합됨으로써, 하부 케이싱(51)과 상부 케이싱(52)이 서로 맞대어져서 결합되어 있다. 이에 따라, 커넥터(53)의 상측 및 하측에, 각각 제1 피스톤(26) 및 제2 피스톤(27)의 이동 공간이 형성되어 있다. 그리고, 제1 피스톤(26)은, 그 하면이 커넥터(53)의 상면에 대향하도록, 상하 이동 가능하게 상부 케이싱(52)내에 배치되고, 제2 피스톤(27)은, 그 상면이 커넥터(53)의 하면에 대향하도록, 상하 이동 가능하게 하부 케이싱(51)내에 배치되어 있다.

밸브 로드(25)는, 2개의 부품[스템(54) 및 스템 피스톤(55)]으로 형성되어 있다. 스템(54)은, 상부에 암나사부가 마련된 축부와, 축부의 하단부에 마련된 플랜지부로 이루어지고, 플랜지부의 하면이 다이어프램 누름 부재(24)에 접촉되어져 있다. 스템 피스톤(55)은, 하단부가 스템(54)의 축부에 나사 결합된 축부와, 축부의 중간부에 일체로 형성된 플랜지부로 이루어진다. 스템 피스톤(55)의 플랜지부는, 제2 피스톤(27)을 형성하고 있고, 스템(54)과 스템 피스톤(55)의 축부를 합친 것이 밸브 로드(25)로 되어 있다.

피스톤 구동 수단(29)은, 밸브 로드(25)를 상측으로 이동시키기 위해서, 구동 가스를 각 피스톤(26)(27)에 작용시키는 것으로, 이를 위한 제1 및 제2 구동 가스 도입실(56)(57)이 각 피스톤(26)(27)의 아래쪽에 형성되어 있다. 제1 구동 가스 도입실(56)은, 제1 피스톤(26)과 커넥터(53) 사이에 형성되어 있고, 제2 구동 가스 도입실(57)은, 제2 피스톤(27)과 하부 케이싱(51)의 내향 플랜지부 사이에 형성되어 있다. 제1 및 제2 구동 가스 도입실(56)(57)에 구동 가스(압축 공기)가 도입되면, 제1 피스톤(26) 및 제2 피스톤(27)에 상향의 힘이 작용하고, 이에 따라, 밸브 로드(25)가 상측으로 이동된다. 이에 따라, 도 1에 도시하는 유량 제어 장치(1)에 있어서, 분기 통로(2d)가 개방 상태로 되고, 유체가 출구 통로(2e)로 보내어진다.

상부 케이싱(52)은, 상측으로 개구되도록 형성되어 있고, 제1 피스톤(26)은, 밸브 로드(25)가 상측 위치에 있을 때에 상부 케이싱(52)의 개구로부터 피스톤 상단부를 노출시키도록, 밸브 로드(25) 상단부에 마련되어 있다. 구체적으로는, 밸브 로드(25)[스템 피스톤(55)의 축부]의 상단부에, 수나사부가 마련되고, 제1 피스톤(26)에 관통 구멍(26a)이 마련되며, 관통 구멍(26a)의 하부에, 밸브 로드(25) 상단부에 나사 결합되는 암나사부가 마련되어 있고, 밸브 로드(25)와 제1 피스톤(26)은, 제1 피스톤(26)의 관통 구멍(26a) 하부에 밸브 로드(25) 상단부가 삽입되어서 나사 결합되는 것으로 결합되어 있다.

제1 피스톤(26)의 관통 구멍(26a)의 상부는, 구동 가스를 도입하는 배관이 접속 가능한 구동 가스 도입부(58)로 되어 있다. 그리고, 밸브 로드(25) 내부에, 구동 가스 도입부(58)로부터 아래쪽으로 뻗는 축 방향 통로(59), 축 방향 통로(59) 중간부에서 제1 구동 가스 도입실(56)로 통하는 직경 방향 통로(60) 및 축 방향 통로(59) 하단부로부터 제2 구동 가스 도입실(57)로 통하는 직경 방향 통로(61)가 형성되어 있다. 이에 따라, 구동 가스 도입부(58)는 하나가 되어서, 이 구동 가스 도입부(58)로부터 각 구동 가스 도입실(56)(57)로 구동 가스가 유입되도록 되어 있다.

이 전환 밸브(6)에 의하면, 전환 밸브(6)의 각 구동 가스 도입실(56)(57)로 구동 가스가 도입되어 있지 않은 상태[전환 밸브(6)가 폐쇄된 상태]에서는, 밸브 로드(25)는, 압축 코일 스프링(28)의 압박력에 의해서, 폐쇄 위치(하측 위치)에 있고, 그에 따라 제1 피스톤(26)도 하측 위치에 있다. 따라서, 리미트 스위치(7)는, 오프로 되어 있다. 각 구동 가스 도입실(56)(57)로 구동 가스가 도입되면[전환 밸브(6)를 개방으로 하는 상태], 밸브 로드(25)는, 압축 코일 스프링(28)의 압박력에 대항하여, 상측으로 이동되고, 그에 따라, 제1 피스톤(26)도 상측 위치로 이동한다. 그 결과, 제1 피스톤(26)의 상단이 리미트 스위치(7)의 검지부(32)에 접촉하고, 전환 밸브(6)가 개방으로 된 것이 검지되고, 그것이 제어부로 보내어진다.

이 유량 제어 장치(1)에 의하면, 컨트롤 밸브(3)와 오리피스(9)(10) 사이에 배치되는 전환 밸브(6)가 상기와 같은 리미트 스위치(7)가 부착된 것이 됨으로써, 유량 제어의 정밀도가 우수한 것이 되며, 또한 리미트 스위치(7)를 설치하기 위한 공간으로서는, 상하로 연장되는 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)을 추가하는 공간만으로도 좋아, 컴팩트한 것으로 할 수 있다. 게다가, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)에 의해서, 리미트 스위치(7)가 피치의 차(0.7-0.35)에 따라서 이동하기 때문에, 정밀도 좋게 리미트 스위치(7)의 위치를 맞출 수 있다. 또한, 리미트 스위치(7)의 위치 맞춤 후에는, 로크 너트(45)(46)에 의해 리미트 스위치(7)의 이동이 방지되기 때문에, 정밀도가 좋은 리미트 스위치(7)의 위치 맞춤이 장기간에 걸쳐서 확보된다.

또한, 유량 제어 장치(1)로서는, 상기와 같이 압력 센서를 사용한 압력식의 것 외에, 온도 센서를 사용한 열식의 것이 있고, 상기한 유체 제어기(5)는, 열식의 것에도 적용 가능하다.

또한, 상기한 유체 제어기(5)는, 유량 제어 장치 이외의 용도에도 사용 가능하고, 예컨대 반도체 제조 장치에서 사용되는 집적화 유체 제어 장치로 칭해지는 유체 제어 장치의 구성 요소로서도 사용할 수 있다. 이러한 유체 제어 장치에 있어서는, 복수의 유체 제어 기기가 직렬형으로 배치되어서 파이프나 조인트를 통하지 않고서 접속됨으로써 형성된 복수의 라인을 베이스 부재상에 병렬형으로 설치한다고 하는 집적화가 진행되고 있고, 유체 제어 장치는, 예컨대 하단층이 되는 복수의 블록형 조인트 부재가 수나사 부재에 의해 베이스 부재에 부착되고, 인접하는 조인트 부재에 걸치도록 상단층이 되는 복수의 유체 제어 기기가 부착되어 있는 것으로 된다. 이러한 집적화 유체 제어 장치에서는, 그 유체 제어 기기(예컨대 개폐 밸브)의 본체 또는 통로 블록에 상기 유량 제어 장치(1)의 보디(2)와 같은 기능을 부여할 수 있고, 상기한 리미트 스위치의 위치 결정 수단(8)을 부착하는 것이 용이해지고 있다.

또한, 리미트 스위치 위치 결정 수단(8)의 이동 가능 범위는, 전환 밸브(6)의 치수 및 제1 피스톤(26)의 이동량에 따라서 적절히 설정되고, 연결 나사(44)의 암나사부(44a)(44b) 및 제1 및 제2 볼트(42)(43)의 연결측 수나사부(42a)(43a)를 길게 하는 것으로, 이동 가능 범위를 넓힐 수 있다.

산업상이용가능성

본 발명에 따르면, 개폐 상태를 검출하는 리미트 스위치가 밸브에 부가되고, 밸브와 리미트 스위치를 합친 유체 제어기를 컴팩트화할 수 있기 때문에, 예컨대 유량 제어 장치에서의 전환 밸브로서 적합하게 사용할 수 있고, 그 밖의 여러 가지의 용도로도 사용할 수 있다.

1 : 유량 제어 장치 2 : 보디
3 : 컨트롤 밸브 4 : 압력 센서(센서)
5 : 유체 제어기 6 : 전환 밸브(밸브)
7 : 리미트 스위치 8 : 리미트 스위치 위치 결정 수단
9 : 제1 오리피스 10 : 제2 오리피스
21 : 케이싱 23 : 다이어프램(밸브체)
25 : 밸브 로드 26 : 제1 피스톤(이동 부재)
29 : 피스톤 구동 수단 42 : 제1 볼트
43 : 제2 볼트 44 : 연결 나사
44a, 44b : 암나사부 45 : 제1 로크 너트
46 : 제2 로크 너트

Claims

유체 통로의 개폐를 행하는 밸브와, 밸브의 동작을 검출하는 리미트 스위치와, 리미트 스위치의 위치 결정 수단을 구비하고 있는 유체 제어기에 있어서,
밸브는, 케이싱의 개구로부터 일부가 돌출되고 밸브의 개폐에 따라 직선 이동하여 리미트 스위치에 접촉하는 이동 부재를 구비하며,
리미트 스위치는, 이동 부재에 면하게 되고 위치 조정 가능하게 부착되어 있고,
리미트 스위치 위치 결정 수단은, 밸브의 보디에 고정된 제1 볼트와, 리미트 스위치에 고정된 제2 볼트와, 일단에 제1 볼트에 나사 결합되는 암나사부가, 타단에 제2 볼트에 나사 결합되는 암나사부가 각각 마련되어서 양 볼트를 연결하는 연결 나사를 구비하며, 제1 볼트와 제2 볼트에서 피치가 다른 것으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
삭제
제1항에 있어서, 리미트 스위치 위치 결정 수단은, 연결 나사와 제1 볼트의 상대 회전을 저지하는 제1 로크 너트와, 연결 나사와 제2 볼트의 상대 회전을 저지하는 제2 로크 너트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
제1항 또는 제3항에 있어서, 밸브는, 유체 통로가 마련된 보디와, 보디의 상측에 마련된 케이싱과, 유체 통로를 개폐하는 밸브체와, 상승 또는 하강함으로써 밸브체를 개방 또는 폐쇄 방향으로 이동시키는 밸브 로드와, 밸브 로드에 마련된 피스톤과, 피스톤을 구동하는 피스톤 구동 수단을 구비하고,
피스톤은, 밸브 로드가 상측 위치에 있을 때에 케이싱의 개구로부터 피스톤 상단부를 노출시키도록, 밸브 로드 상단부에 마련되어 있으며, 상기 피스톤이, 리미트 스위치에 접촉하는 이동 부재로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
소요(所要)의 유체 통로가 형성된 보디와, 보디에 부착된 컨트롤 밸브, 센서 및 리미트 스위치 부착 전환 밸브와, 컨트롤 밸브로부터의 출구 통로에 마련된 제1 오리피스와, 전환 밸브로부터의 출구 통로에 마련된 제2 오리피스와, 유량의 제어를 행하는 제어부를 구비하고, 전환 밸브가 폐쇄된 경우, 제1 오리피스에서의 유량의 제어가 행하여지며, 전환 밸브가 개방된 경우, 제2 오리피스에서의 유량의 제어가 행하여지는 유량 제어 장치로서,
리미트 스위치 부착 전환 밸브는, 제1항 또는 제3항에 따른 유체 제어기로 되고, 컨트롤 밸브와 오리피스 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.