KR102688554B1 - 유체 제어 기기 - Google Patents
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Abstract
[과제] 소형이면서 기기의 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기를 제공한다.
[해결 수단] 유체의 유로 중에 배치되어 내부 동작에 관한 데이터를 취득할 수 있는 유체 제어 기기(V)로서, 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 하나 또는 복수의 센서(M2)가 장착된 센서 보닛과(44), 센서 보닛과 연결되는 밸브 보디(1)와, 밸브 보디의 내부에서 센서 보닛의 하방에 보유지지되는 다이어프램(42)과, 센서 보닛의 외주를 덮는 커버부(5)와, 센서에 전기적으로 접속됨과 아울러 커버부의 안쪽에서 회로 기판의 두께 방향과 유로 방향이 같은 방향으로 설치되는 회로 기판(60)을 구비한다.
[해결 수단] 유체의 유로 중에 배치되어 내부 동작에 관한 데이터를 취득할 수 있는 유체 제어 기기(V)로서, 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 하나 또는 복수의 센서(M2)가 장착된 센서 보닛과(44), 센서 보닛과 연결되는 밸브 보디(1)와, 밸브 보디의 내부에서 센서 보닛의 하방에 보유지지되는 다이어프램(42)과, 센서 보닛의 외주를 덮는 커버부(5)와, 센서에 전기적으로 접속됨과 아울러 커버부의 안쪽에서 회로 기판의 두께 방향과 유로 방향이 같은 방향으로 설치되는 회로 기판(60)을 구비한다.
Description
본 발명은, 기기 내에 센서를 구비함과 아울러 해당 센서에 의해 검출한 데이터를 출력 가능한 유체 제어 기기에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 성막 처리에 대해 박막의 미세화가 요구되고, 근래에는 원자 레벨이나 분자 레벨의 두께로 박막을 형성하는 ALD (Atomic Layer Deposition)라는 성막 방법이 사용되고 있다.
그러나, 그러한 박막의 미세화는 유체 제어 기기에 지금까지 이상의 고빈도의 개폐 동작을 요구하고 있으며, 그 부하에 의해 유체가 쉽게 누출되는 경우가 있다. 따라서 유체 제어 기기에서의 유체의 누출을 용이하게 검지할 수 있는 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.
이 점, 특허 문헌 1에서는, 다이어프램 및 다이어프램의 주연부(周緣部)에 접촉하는 누름 어댑터를 압압하면서, 밸브 보디 내에 고정되는 어댑터 고정 링을 구비한 밸브 장치가 제안되고 있다. 특허 문헌 2에서는, 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 센서가 장착된 보닛부를 가지며, 밸브 보디에는, 센서에 접속된 통신용 케이블을 바깥쪽으로 도출시킴과 아울러, 유로가 형성되어 있는 베이스부와는 반대쪽 일단이 개구되고, 관통하는 슬릿이 설치되어 있는 유체 제어 기기가 제안되어 있다.
본 발명은, 소형이면서 기기의 내부 동작을 취득 가능한 유체 제어 기기를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 관점에 관한 유체 제어 기기는, 유체의 유로 중에 배치되고, 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기로서, 상기 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 하나 또는 복수의 센서가 장착된 센서 보닛과, 상기 센서 보닛과 연결되는 밸브 보디와, 상기 밸브 보디의 내부에서 상기 센서 보닛의 하방에 보유지지되는 다이어프램과, 상기 센서 보닛의 외주를 덮는 커버부와, 상기 센서에 전기적으로 접속됨과 아울러 상기 커버부의 안쪽에서 회로 기판의 두께 방향과 유로 방향이 같은 방향으로 설치되는 회로 기판을 구비한다.
상기 회로 기판은, 상기 커버부의 안쪽에서 상기 센서 보닛의 상류측 또는 하류측에 설치되는 것으로 해도 좋다.
상기 밸브 보디에는, 상기 유체가 유입되는 유입구와, 상기 유체가 유출되는 유출구와, 상기 유로중에 상기 유체 제어 기기를 고정하는 고정부가 동일 직선상에 형성되어 있는 것으로 해도 좋다.
상기 커버부의 상부에는, 상기 커버부의 안쪽과 바깥쪽을 연통시키는 홈이 형성되어 있고, 상기 회로 기판에 접속되는 케이블은 상기 홈에 삽입통과되어 연직 방향으로 도출되는 것으로 해도 좋다.
상기 다이어프램의 개폐에 따라 명멸하는 발광부와, 상기 센서 보닛의 내부를 슬라이딩하고, 슬라이딩에 따라 상기 다이어프램을 개폐하는 스템을 더 구비하고, 상기 발광부는, 상기 회로 기판에 접속됨과 아울러 상기 스템을 사이에 두고 상기 회로 기판에 대해 대향하는 위치에 설치되어 있는 것으로 해도 좋다.
상기 센서 보닛의 외주면은 원통면의 일부가 평면으로 잘라낸 형상을 하고 있으며, 상기 센서가 연결되는 센서 장착부는, 상기 평면에 설치되어 있는 것으로 해도 좋다.
상기 회로 기판은, 중앙부와, 상기 센서가 접속되어 있는 제1 단부를 적어도 가지며, 상기 중앙부와 상기 제1 단부가 가요성(可撓性)을 가지는 아암에 의해 서로 접속되어 있는 것으로 해도 좋다.
본 발명에 관한 유체 제어 기기에 의하면, 소형이면서 기기의 내부 동작에 관한 데이터를 취득할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 제어 기기를 나타낸 (a) 외관 평면도, (b) 정면도, (c) 우측면도이다.
[도 2] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기의 내부 구조를 도시한, 배면측에서 본 확대 부분 종단면도이다.
[도 3] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 스템을 도시한 정면도이다.
[도 4] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 보닛부의 (a) 정면측에서 본 사시도, (b) 배면측에서 본 사시도이다.
[도 5] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 (a) 제1 커버의 사시도, (b) 제2 커버의 사시도이다.
[도 6] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기를 이용한 유체 제어 장치의 일례를 도시한 (a) 정면도, (b) 우측면도이다.
[도 7] 관련 기술의 유체 제어 기기를 이용한 유체 제어 장치의 일례를 도시한 (a) 정면도, (b) 우측면도이다.
[도 8] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 회로 기판을 도시한 정면도이다.
[도 2] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기의 내부 구조를 도시한, 배면측에서 본 확대 부분 종단면도이다.
[도 3] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 스템을 도시한 정면도이다.
[도 4] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 보닛부의 (a) 정면측에서 본 사시도, (b) 배면측에서 본 사시도이다.
[도 5] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 (a) 제1 커버의 사시도, (b) 제2 커버의 사시도이다.
[도 6] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기를 이용한 유체 제어 장치의 일례를 도시한 (a) 정면도, (b) 우측면도이다.
[도 7] 관련 기술의 유체 제어 기기를 이용한 유체 제어 장치의 일례를 도시한 (a) 정면도, (b) 우측면도이다.
[도 8] 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기가 구비한 회로 기판을 도시한 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 제어 기기에 대해, 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 각 도면에서, 유로 방향을 y방향, 유로 방향에 직교하는 방향, 즉 유체 제어 기기(V)의 폭방향을 x방향, 연직 방향을 z방향으로 한다.
본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기(V)는, 유체 제어 기기(V)의 내부 동작을 검출하는 센서를 내장하고, 다른 단말 등과 유선에 의한 통신을 실행하는 에어 작동식 다이렉트 다이어프램 밸브이다.
여기서 말하는 다른 단말에는, 서버 등의 소위 컴퓨터 외, 다른 유체 제어 기기나 유량 제어 장치 등의 기기나 장치가 포함된다.
우선, 도 6을 참조하여 본 발명이 적용되는 유체 제어 장치의 일례를 설명하기로 한다. 동 도면에 도시한 유체 제어 장치는, 베이스 플레이트(BS)상에, 폭방향(x방향)을 따라 배열되고 길이 방향(y방향)으로 연장되는 레일 부재(500)가 설치되어 있다. -x방향은 정면측, +x방향은 배면측, -y방향은 하류측, +y방향은 상류측 방향을 나타내고 있다. 각 레일 부재(500)에는, 복수의 유로 블록(200)을 개재하여 각종 유체 기기(V)가 배치되며, 복수의 유로 블록(200)에 의해 상류측에서부터 하류측을 향해 유체가 유통하는 미도시된 유로가 각각 형성되어 있다.
여기서 '유체 기기'란, 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 장치에 사용되는 기기로서, 유체 유로를 획정(劃定)하는 보디를 구비하고, 이 보디의 표면에서 개구되는 적어도 2개의 유로구를 가진 기기이다. 구체적으로는, 개폐 밸브(2방 밸브), 레귤레이터, 압력 게이지, 개폐 밸브(3방 밸브), 매스 플로우 콘트롤러 등이 포함되는데, 이들로 한정되지는 않는다. 또, 도입관(310)은 상기 미도시된 유로의 상류측 유로구에 접속되어 있다. 이 유체 제어 장치는, 12개의 레일 부재(500)에 각각 +y방향으로 흐르는 12개의 유로가 형성되어 있으며, 각각의 유로의 폭방향(x방향)의 길이가 10 mm 이하, 즉, 각각의 유체 기기의 폭(치수)이 10 mm 이하로 되어 있다.
도 1∼도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기(V)는 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 기기로서, 주로 밸브 보디(1), 케이싱(3), 보닛부(4), 커버부(5)를 구비한다.
●밸브 보디(1)
밸브 보디(1)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유로가 형성된 블록형 부재이다. 밸브 보디(1)는, yz평면에서 보아 양측이 계단형으로 되어 있고, 유로 방향(y방향)의 길이가 단계적으로 좁아진다. 밸브 보디(1)는, 저면(1b)에서 개구되는 유체의 제1 유로(111a), 제2 유로(112a), 제3 유로(113a)를 획정한다. 제1 유로(111a)는, 유체 제어 기기(V)가 설치되는 유로의 상류측에 배치되고, 제3 유로(113a)는, 유체 제어 기기(V)가 설치되는 유로의 하류측에 배치된다. 즉, 제1 유로(111a)가 유입로, 제3 유로(113a)가 유출로로 되어 있으며, 저면(1b)에서의 제1 유로(111a)의 개구가 유입구, 제3 유로(113a)의 개구가 유출구인 예이다. 또 제1 유로(111a)의 개구 및 제3 유로(113a)의 개구를 연결하는 가상 직선이, 유체 제어 기기(V)가 설치되는 유로의 방향과 동등하게 되어 있다.
제1 유로 내지 제3 유로(111a) 내지 (113a)의 저면(1b)에서의 개구 주위에는, 미도시된 실링 부재를 보유지지하는 오목한 형상의 보유지지부(111b),(112b),(113b)가 형성되어 있다. 제1 유로 내지 제3 유로(111a 내지 113a)는, 저면(1b)측과는 반대쪽 개구로 통하는 밸브실에 의해 서로 연통되어 있다.
밸브 보디(1)의 저면(1b)은, 복수의 유체 제어 기기(V)에 의해 유닛화된 유체 제어 장치를 구성하는 경우에는, 기판 혹은 매니폴드 블록상에 고정된다. 밸브 보디(1)의 상단은 커버부(5)에 끼움지지되어 연결된다. 또 밸브 보디(1)의 상단에는, 센서 보닛(44)과 연결되는 나사 구멍(12a)이 연직 방향으로 형성되어 있다.
밸브 보디(1)의 저면(1b)에는, 나사 구멍(12a)을 사이에 두도록 2개의 관통공(14)이 형성되어 있다. 관통공(14)에는, 도 6에 도시한 바와 같은 유로 블록(200)상에 밸브 보디(1)를 고정시키기 위한 고정 부재, 예를 들면 체결 볼트가 삽입된다. 즉, 2개의 관통공(14)은, 고정부의 예이다. 2개의 관통공(14)은, 유로 방향에서 다이어프램(42)의 상류측 및 하류측에 유로 방향을 따라 병설(竝設)되어 있다. 바꾸어 말하면, 밸브 보디(1)의 제1 유로(111a)의 개구(유입구), 제3 유로(111c)의 개구(유출구) 및 2개의 관통공(14)은 동일 직선상에 형성되어 있다. 이 구성에 의하면, 관통공(14)이 밸브 보디(1)의 유입구 및 유출구를 지나는 가상 직선상과는 다른 위치에 형성되어 있는 구성과 비교하여 유체 제어 기기(V)의 유로 방향에 직교하는 방향, 즉 폭방향의 두께를 작게 할 수 있다. 나아가서는, 도 6에 도시한 바와 같이 유체 제어 기기(V)를 폭방향으로 복수 병렬시켜 집적하고, 유체 제어 장치를 구성하는 경우에도 유체 제어 장치를 소형으로 할 수 있다.
●케이싱(3)
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 케이싱(3)은 전체적으로 원통형이며, 미도시된 액추에이터를 내장하고 있다. 액추에이터는, 예를 들면, 압축 에어로 구동시키는 피스톤 등으로 할 수 있는데, 그 외, 수동, 압전 액추에이터, 솔레노이드 액추에이터 등 다양한 액추에이터를 채용할 수 있다. 액추에이터를 내장하고 있는 케이싱(3)은 액추에이터의 일부를 구성해도 좋고 액추에이터와 별개여도 좋다. 케이싱(3)은, 센서 보닛(44)을 개재하여 밸브 보디(1)상에 고정된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 센서 보닛(44)의 내부에는, 케이싱(3)에 내장된 액추에이터에 의해 상하 방향(z방향)으로 구동되는 스템(31)을 가지고 있다.
스템(31)은 2개소의 잘록한 부분(목부)을 가진 대략 통형의 부재이다. 2개소의 잘록한 부분 사이에는, 반경 방향으로 대략 중앙까지 잘라낸 노치부(31a)가 형성되어 있다. 이 노치부(31a)는, 자기 센서(M2)와 대향하는 자성체(M1)를 장착하는 자성체 장착부로 되어 있다. 노치부(31a)에 장착된 자성체(M1)는, 스템(31)과 함께 상하로 슬라이딩한다.
또 스템(31)에는, 길이 방향(z방향)을 따르는 키 홈(31b)이 형성되어 있다. 키 홈(31b)에는, 센서 보닛(44)의 관통공(44g)에 삽입통과되는 나사(45)가 삽입된다. 스템(31)이 회전하려고 하면 나사(45)와 키 홈(31b)의 측벽이 접촉하여 회전을 방지한다. 키 홈(31b)은 스템(31)의 센서 보닛(44)에 대한 슬라이딩 방향으로 형성되어 있기 때문에, 나사(45)는 이 키 홈(31b)을 따라 상하로 슬라이딩한다. 즉, 이 구성에 의하면, 스템(31)과 센서 보닛(44)에서의 상호 회전이 규제된다. 나아가서는, 스템(31)에 고정되어 있는 자성체(M1)와, 센서 보닛(44)에 고정되어 있는 자기 센서(M2)와의 원주 방향의 위치 관계가 규제되기 때문에, 스템(31)의 상하 움직임을 자기 센서(M2)에 의해 확실하게 검출할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 스템(31)의 하단에는 다이어프램 누름부(43)가 연결되어 있다. 또, 다이어프램 누름부(43)의 하방에는, 밸브 보디(1)의 내부에서 다이어프램(42)이 보유지지되어 있다. 다이어프램 누름부(43)는 하면쪽이 아래로 부풀어 오른 볼록면으로 되어 있어 그 하면쪽에서 다이어프램(42)의 중앙부에 접촉하고, 슬라이딩하는 스템(31)에 연동하여 다이어프램(42)를 압압한다.
●보닛부(4)
보닛부(4)는, 커버부(5) 내에 수용되어 스템(31)이 삽입통과됨과 아울러 자기 센서(M2)를 보유지지하는 부재이다.
보닛부(4)는 주로, 시트(41), 다이어프램(42), 다이어프램 누름부(43), 및 센서 보닛(44)를 구비한다.
환형 시트(41)는 제1 유로(111a) 내지 제3 유로(113a)가 연통하는 개소의 둘레에 설치되어 있다. 시트(41)상에는, 시트(41)에 접촉/이격시킴으로써 제1 유로(111a) 내지 제3 유로(113a) 사이에서 유체를 유통시키거나 유통을 차단시키는 다이어프램(42)이 설치되어 있다.
다이어프램(42)은 스테인리스, Ni-Co계 합금 등의 금속이나 불소계 수지로 이루어짐과 아울러 중심부가 볼록한 형상으로 팽출(膨出)된 구형 셸(spherical shell)형 부재로서, 유로와 액추에이터가 동작하는 공간을 격리시킨다. 이 다이어프램(42)은 구동압으로서의 에어가 공급되어 다이어프램 누름부(43)에 의한 압압으로부터 개방되면, 자신의 복원력이나 유로 내의 압력에 의해 중앙부가 시트(41)로부터 이격되는 방향으로 변위되어 시트(41)로부터 이격된다. 그 결과, 밸브실이 개방되어 제1 유로(111a) 내지 제3 유로(113a)가 서로 연통된 상태가 된다. 한편, 구동압으로서의 에어 공급이 멈춰 다이어프램(42)가 다이어프램 누름부(43)에 의해 압압되면, 다이어프램(42)의 중앙부가 시트(41)에 접촉하는 방향으로 변위되어 시트(41)에 접촉한다. 그 결과, 밸브실이 차단되어 제1 유로(111a) 내지 제3 유로(113a)가 서로 차단된 상태가 된다.
다이어프램 누름부(43)는, 다이어프램(42)의 상방에 설치되어 센서 보닛(44)에 의해 상하 움직임 가능하게 지지됨과 아울러, 슬라이딩하는 스템(31)에 연동하여 다이어프램(42)의 중앙부를 압압한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 센서 보닛(44)은 대략 원통형으로 이루어지고, 밸브실을 덮어 커버부(5) 내에 수용된다. 센서 보닛(44)의 길이 방향 상부(+z방향)에는, 안쪽에 나사부(441)가 형성되어 있으며 케이싱(3)이 나사 맞춤된다. 센서 보닛(44)의 길이 방향 하부(-z방향)으로는, 바깥쪽에 나사부(442)가 형성되어 있으며 밸브 보디(1)의 나사 구멍(12a)과 나사 맞춤된다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 센서 보닛(44)의 길이 방향(z방향) 중앙부, 즉 나사부(441),(442)를 제외한 부분의 적어도 일부는, 원통면의 일부가 평면 형상으로 잘라내어져 평면(44a)이 형성되어 있다. 평면(44a)에는 센서 장착부(44b), 1쌍의 나사 구멍(44c),(44d), 및 개구부(44e)가 형성되어 있다. 센서 장착부(44b)는, 센서 보닛(44)을 관통하는 구멍으로서, 자기 센서(M2)가 끼워맞춤된다. 이 자기 센서(M2)는, 예를 들면 대략 직육면체형이다. 또, 자기 센서(M2)는 스템(31)에 설치된 자성체(M1)와 대향하고 있으며, 자기 센서(M2)는 자성체(M1)와의 위치 관계에 따라 다이어프램(42)의 개폐 상태를 검출할 수 있다. 자성체(M1)는 자석이어도 좋다.
자기 센서(M2)는 센서의 예이며, 다른 종류의 센서여도 좋다.
센서 장착부(44b)가 평면 형상으로 잘라내어져 이루어진 평면(44a)에 형성되어 있는 구성에 의하면, 자기 센서(M2)를 센서 보닛(44)의 외주면측에 설치할 때 자기 센서(M2)가 센서 보닛(44)의 반경 방향으로 돌출되지 않는다. 센서 보닛(44)은 밸브 보디(1)에 대해 나사 맞춤에 의해 고정되어 있기 때문에, 센서 보닛(44)상의 자기 센서(M2)의 위치는, 양산(量産)시 개체마다 차이가 생겨 확정할 수 없다. 그러나 상술한 구성에 의하면, 센서 장착부(44b)가 어느 위치에 배치되어도 자기 센서(M2)가 폭방향으로 돌출되지 않는다. 즉, 유체 제어 기기(V)의 폭방향의 두께를 얇게, 예를 들면 10 mm 정도로 할 수 있다.
센서 장착부(44b)의 외주에는 패킹 등의 실링재가 설치되어 있다. 센서의 설치면이 플랫한 평면(44a)으로 되어 있는 구성에 의하면, 센서의 설치면이 원통면인 구성에 비해, 센서의 회로 기판의 휨을 방지할 수 있다.
나사 구멍(44c),(44d)은 자성체(M1)를 보유지지하는 기판(후술하는 제1 단부)을 고정하는 나사가 체결된다. 개구부(44e)는, 압력 센서 또는 음향 센서 등 다른 센서를 장착할 수 있는 개구이다.
센서 보닛(44)의 원통면과 나사부(442) 사이는 잘록한 부분(44f)으로 되어 있으며 제1 커버(51)의 끼워맞춤부(513)가 끼워맞춤된다.
●커버부(5)
도 1, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 커버부(5)는 주로 제1 커버(51) 및 제2 커버(52)를 가진다. 제1 커버(51) 및 제2 커버(52)는 서로 연결되어 보닛부(4)를 덮음과 아울러 회로 기판(60)을 보유지지하는 보유지지 수단을 구성한다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 커버(51)는 정면 및 저면이 개구된 대략 직육면체형의 부재이다. 제1 커버(51)의 좌우 상단에는 1쌍의 볼록부(511)가 돌출되어 있으며, 이 볼록부(511)는 조립 상태에서 제2 커버(52)(도 5의 (b) 참조)의 상단에 형성되는 한쌍의 구멍(521)에 삽입통과된다. 또, 제1 커버(51)의 후술하는 끼워맞춤부(513) 근방에는, 볼록부(511)와 대략 동일 평면상에 한쌍의 구멍(512)이 마련되어 있다. 구멍(512)은, 나사 등의 끼워맞춤 부재(도시 생략)가 돌출되어 있으며, 이 끼워맞춤 부재가 제2 커버(52)의 1쌍의 구멍(522)에 연결한다. 이와 같이 볼록부(511), 구멍(521), 끼워맞춤 부재, 및 구멍(522)에 의해 제1 커버(51) 및 제2 커버(52)가 연결된다.
제1 커버(51)의 길이 방향(z방향) 중앙 하방에는 끼워맞춤부(513)가 형성되어 있다. 끼워맞춤부(513)는 3방이 제1 커버(51)의 내벽에 연결되고, 개방된 단변(端邊)에 대략 U자형 노치를 가진 평판이다. 이 노치는, 센서 보닛(44)의 잘록한 부분(44f)의 외주에 대응하고 있으며 센서 보닛(44)이 끼워맞춤부(513)에 접촉하도록 되어 있다.
제1 커버(51)의 -x측의 측벽(51a)에는 기판 수용부(514)가 형성되어 있다. 기판 수용부(514)는, 측벽(51a)의 일부 두께가 얇게 되어 있음으로써 형성되는 공극이다. 또 기판 수용부(514)의 하단은, 내벽을 길이 방향(-z방향)으로 잘라낸 홈(514a)이 형성되어 있다. 기판 수용부(514)에는 회로 기판(60)이 끼워넣어지고, 커버부(5)의 내부에 회로 기판(60)을 수용한다. 또 회로 기판(60)은 홈(514a)에 끼워맞춤되어 제1 커버(51)에 대한 위치가 고정된다. 또 기판 수용부(514)의 상단에서, 측벽(51a)에서의 y방향의 적어도 일부에도 회로 기판(60)의 두께에 대응하는 홈이 형성되어 회로 기판(60)을 보유지지할 수 있도록 되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 회로 기판이 센서 보닛의 외측을 덮는 커버부의 더 바깥쪽에 설치되어 있는 구성에 비해 유체 제어 기기(V)를 소형으로 구성할 수 있다.
회로 기판(60)은, 제1 커버(51)의 안쪽에서 유체 제어 기기(V)가 설치되는 유로의 유로 방향과 회로 기판(60)의 두께 방향이 같은 방향으로 설치되어 있다. 즉, 회로 기판(60)의 평면과 유로 방향은 서로 대략 직교하고 있다. 또, 회로 기판(60)은 밸브 보디(1)의 상방이며, 센서 보닛(44)보다 상류측 또는 하류측에 설치되어 있다.
여기서, 도 7에 도시한 관련 기술의 유체 제어 장치에서는, 유체 제어 기기(V1)에 내장되는 센서의 회로 기판이 센서 보닛을 덮는 커버의 바깥쪽에 설치되어 있다. 이 유체 제어 기기(V1)는, 본 발명에 관한 유체 제어 기기(V)와 비교하여 외경이 크고 폭도 크다. 따라서 이 유체 제어 기기(V1)를 복수 병설할 경우에는 유체 제어 장치가 커진다.
이에 반해, 본 발명에 관한 유체 제어 기기(V)는, 회로 기판(60)이 커버부(5)의 안쪽에 수용되어 있으며, 회로 기판(60)이 유체 제어 기기(V)의 폭방향으로 돌출되지 않기 때문에, 유체 제어 기기(V)를 폭방향으로 복수 병설하여 유체 제어 장치를 구성하는 경우에도 장치를 소형으로 할 수 있다.
측벽(51a)에 대향하는 -y측의 측벽(51b)에는, 대략 직사각형으로 잘라낸 개구부(515)가 설치되어 있다. 또 개구부(515)에는, 개구부(515)를 형성하는 3단변을 따라 홈(515a)이 형성되어 있어 평판형 부재를 끼워넣을 수 있다. 이 홈(515a)에 의해, 예를 들면 개구부(515)에 다른 센서를 설치할 수 있다.
또 측벽(51b)에는 발광부 수용부(516)가 형성되어 있다. 발광부 수용부(516)는 측벽(51b)의 일부 두께가 얇게 되어 있음으로써 형성되는 공극이다. 발광부 수용부(516)의 하단은, 내벽을 길이 방향(z방향)으로 잘라낸 홈(516a)이 형성되어 있다. 발광부 수용부(516)에는 발광소자가 수용된다. 발광소자는, 예를 들면 LED 소자로서, 소자에 통전(通電)하는 회로 기판(후술하는 제2 단부)에 보유지지되고, 다이어프램(42)의 개폐에 따라 명멸하는 개폐 표시기로 되어 있다. 이 발광소자의 회로 기판은, 발광부 수용부(516)에 끼워넣어짐과 아울러 홈(516a)에 끼워맞춤된다. 발광부 수용부(516)는 기판 수용부(514)와 대향하고 있으며, 조립 상태에서 기판 수용부(514)에 수용되는 회로 기판(60)과 발광부(62)가 스템(31) 및 센서 보닛(44)을 사이에 두고 대향하고 있다. 발광소자는, 이 회로 기판상에서 광속(光束)이 상방을 향해 뻗어나오도록 배치되어 있다.
제1 커버(51)의 상부를 형성하는 벽(51c)에는, 대략 U자형으로 잘라낸 오목부(517)가 형성되어 있다. 오목부(517)는 케이싱(3)의 외주면에 대응하는 형상이다. 오목부(517)의 내주면에는, 측벽(51a)을 향해 잘라낸 제1 홈(517a)이 형성되어 있다. 제1 홈(517a)은 기판 수용부(514)의 상방에 위치하고 있으며 기판 수용부(514)에 수용되는 회로 기판(60)으로부터 뻗어나온 케이블(61)(도 1 참조)이 삽입통과된다. 케이블(61)은, 예를 들면 통신용 케이블이다. 케이블(61)이 제1 홈(517a)에 의해 상방으로 안내되어 유체 제어 기기(V)의 높이 방향(연직 방향, +z방향)으로 도출되는 구성에 의하면, 케이블(61)이 유체 제어 기기(V)의 측방으로 뻗어나와 있지 않다. 바꾸어 말하면, 케이블(61)은, 복수의 유체 제어 기기(V)를 유로에 대향시켜 병설시키는 경우에도, 병설 방향과는 다른 방향으로 도출되어 있다. 이 구성에 의하면, 복수의 유체 제어 기기(V)를 폭방향(x방향)으로 병설하여 집적화하고, 도 6에 도시한 것 같은 유체 제어 장치를 구성하는 경우에도, 폭방향에서 케이블(61)을 배선하는 스페이스가 불필요하므로 유체 제어 장치를 소형으로 할 수 있다. 또, 케이블(61)은 만곡되지 않고 상방으로 똑바로 뻗어나와 있기 때문에, 케이블(61)이 접히는 등의 파손도 발생하기 어렵다.
오목부(517)의 내주면에는, 측벽(51b)을 향해 잘라낸 제2 홈(517b)이 형성되어 있다. 제2 홈(517b)은 발광부 수용부(516)의 상방으로서, 발광부 수용부(516)에 수용되는 발광소자의 광경로상에 형성되고, 발광소자로부터의 광속은 제2 홈(517b)을 통해 커버부(5)의 바깥쪽으로 방사된다. 이 구성에 의하면, 유체 제어 기기(V)의 동작 상황을 상방에서 확인 가능하다.
도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 커버(52)는 제1 커버(51)에 대응하는 형상의 평판형 부재이다. 상술한 바와 같이 제2 커버(52)는 구멍(521),(521),(522),(522)에 의해 제1 커버(51)와 연결되고, 제1 커버(51)와 함께, 상하가 개구된 상자형체를 형성한다. 제2 커버(52)의 길이 방향(z방향) 중앙부에는, 끼워맞춤부(513)와 대응하는 위치에 끼워맞춤부(523)가 형성되어, 끼워맞춤부(513)와 함께 센서 보닛(44)을 보유지지하고 있다. xz평면에서 보아, 제2 커버(52)에는 상단면 및 좌우단변에 걸쳐 리브가 형성되어 있다. 도면 중, 우단변(+y측)의 리브에는, 개구부(515)에 대응하는 위치에 홈(525)이 설치되어 있다. 또, 기판 수용부(514)에 대응하는 위치에 기판 수용부(524)가 설치되어 있다. 좌단변(-y측)의 리브에는, 발광부 수용부(516)에 대응하는 위치에 발광부 수용부(526)가 설치되어 있다. 제2 커버(52)의 상단변 리브에는 오목부(527)가 형성되어 있고, 제1 커버(51)의 오목부와 함께 케이싱(3)의 외주면 일부를 따르고 있다.
●회로 기판(60)
회로 기판(60)은, 적어도 자성체(M1) 및 발광소자와 전기적으로 접속되고, 자기 센서(M2)에 의해 검출된 정보를 케이블(61)을 개재하여 외부에 출력한다. 회로 기판(60)은, 그 대신에 또는 추가로, 무선통신 기능을 실현하는 회로를 구비하고, 자기 센서(M2)로부터의 검출 신호를 무선통신에 의해 외부에 송신해도 좋다.
도 8에 도시한 바와 같이, 회로 기판(60)은, 커버부(5)에 보유지지되는 중앙부와, 자기 센서(M2)가 연결됨과 아울러 센서 보닛(44)에 보유지지되는 제1 단부와, 발광부(62)가 접속됨과 아울러 커버부(5)에 보유지지되는 제2 단부를 가진다. 자기 센서(M2)는 자성체(M1)와 함께 자기 센서부(M)를 구성한다.
중앙부에는 케이블(61)이 접속되어 있다. 중앙부, 제1 단부 및 제2 단부는 1개의 플렉서블 기판에 의해 일체적으로 형성되어 있다.
중앙부와 제1 단부, 및 중앙부와 제2 단부는, 제1 단부 또는 제2 단부보다 폭이 좁은 회로 기판으로 이루어진 아암에 의해 각각 접속되고, 각 아암에는 중앙부, 제1 단부 및 제2 단부를 통전시키는 동박이 설치되어 있다. 아암은, 중앙부의 길이 방향(조립 상태에서의 연직 방향)을 따르는 단변으로부터 센서 보닛(44)의 둘레방향을 따라 뻗어나와 있다. 2개의 아암은, 서로 대척 위치에 있는 단변으로부터 뻗어나와 있어도 좋고, 같은 단변으로부터 나와 있어도 좋다. 2개의 아암은, 길이 방향이 다른 위치로부터 뻗어나와 있어도 좋다. 또 제1 단부와 제2 단부가 중앙부를 개재하지 않고 직접 접속되어 있는 구성이어도 좋다. 아암은 중앙부, 제1 단부 및 제2 단부를 서로 통전시키는 구성이면 되고, 회로 기판 대신에 케이블 등이어도 좋다.
회로 기판(60)은, 가요성을 가진 박판으로 구성되어 있다. 즉, 아암은 조립 상태에서 센서 보닛(44)의 둘레방향으로 가요성을 가진다. 여기서, 센서 보닛(44)과 밸브 보디(1)가 나사 맞춤에 의해 고정되기 때문에, 커버부(5)에 대한 센서 보닛(44)의 둘레방향의 위치는 개체에 따라 차이가 있다. 즉, 커버부(5)에서 기판을 보유지지하는 기판 수용부(514)와, 센서 보닛(44)에서 제1 단부를 보유지지하는 센서 장착부(44b)와의 거리는, 개체에 의해 차이가 생긴다. 이에 반해, 적어도 회로 기판(60)의 중앙부와 제1 단부가 가요성을 가진 아암에 의해 접속되어 있는 구성에 의하면, 아암을 적당히 휘어 조립함으로써 기판 수용부(514)와 센서 장착부(44b) 간의 거리의 차이를 흡수할 수 있다.
또, 중앙부와 제2 단부가 가요성을 가진 아암에 의해 접속되어 있는 구성에 의하면, 해당 아암을 센서 보닛(44)의 외주를 따라 만곡시킴으로써 제2 단부를 발광부 수용부(516)에 부드럽게 조립할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 유체 제어 기기(V)에 의하면, 소형이면서 해당 유체 제어 기기(V)의 내부 동작을 취득할 수 있다.
이상의 본 실시 형태에 관한 유체 제어 기기(V)에서는, 자성체(M1) 및 자기 센서(M2)를 구비하였으나, 이에 한정되지 않고 다른 종류의 센서를 구비한 것으로 할 수도 있다. 센서에 의해 검출된 각종 데이터는, 밸브의 개폐 동작, 다이어프램(42)의 파손 등에 의한 누설, 유체 제어 기기(V)의 경년(經年) 열화나 개체차 등을 파악하기 위한 정보가 될 수 있다.
1 밸브 보디
3 케이싱
4 보닛부
41 시트
42 다이어프램
43 다이어프램 누름부
44 센서 보닛
5 커버부
51 제1 커버
52 제2 커버
60 회로 기판
61 케이블
3 케이싱
4 보닛부
41 시트
42 다이어프램
43 다이어프램 누름부
44 센서 보닛
5 커버부
51 제1 커버
52 제2 커버
60 회로 기판
61 케이블
Claims (7)
- 유체의 유로 중에 배치되고, 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기로서,
상기 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 하나 또는 복수의 센서가 장착된 원통형의 센서 보닛과,
상기 센서 보닛과 연결되는 밸브 보디와,
상기 밸브 보디의 내부에서, 상기 센서 보닛의 하방에 보유지지되는 다이어프램과,
상기 센서 보닛의 외주를 덮는 상자형의 커버부와,
상기 센서에 전기적으로 접속되는 회로 기판을 구비하며,
상기 밸브 보디의 길이 방향은, 상기 유로 중에 배치되어 있는 상태에서 상기 유로 방향을 따르고 있으며,
상기 커버부의, 상기 밸브 보디의 길이 방향을 따르는 측벽의 내측에는, 서로 대향하는 위치에 끼워맞춤부가 쌍을 이루어 형성되며,
상기 센서 보닛은 상기 쌍을 이루는 상기 끼워맞춤부에 접촉하고,
상기 회로 기판은, 상기 커버부의 내측에 있어서, 상기 회로 기판의 두께 방향과 상기 밸브 보디의 길이 방향이 같은 방향이 되게 설치되며,
상기 회로 기판은, 상기 커버부의 측벽을 따라 수용되고,
상기 커버부 및 상기 회로 기판은, 상기 밸브 보디의 폭방향 내측에 배치되어 있는, 유체 제어 기기. - 청구항 1에 있어서,
상기 회로 기판은, 상기 커버부의 안쪽에서 상기 센서 보닛의 상류측 또는 하류측에 설치되는, 유체 제어 기기. - 청구항 1에 있어서,
상기 밸브 보디에는,
상기 유체가 유입되는 유입구와,
상기 유체가 유출되는 유출구와,
상기 유로중에 상기 유체 제어 기기를 고정시키는 고정부가 동일 직선상에 형성되어 있는, 유체 제어 기기. - 청구항 1에 있어서,
상기 커버부의 상부에는, 상기 커버부의 안쪽과 바깥쪽을 연통시키는 홈이 형성되어 있고,
상기 회로 기판에 접속되는 케이블은 상기 홈에 삽입통과되어 상기 커버부의 상면으로부터 연직 방향으로 도출되는, 유체 제어 기기. - 청구항 1에 있어서,
상기 다이어프램의 개폐에 따라 명멸하는 발광부와,
상기 센서 보닛의 내부를 슬라이딩하고, 슬라이딩에 따라 상기 다이어프램을 개폐하는 스템을 더 구비하고,
상기 발광부는, 상기 회로 기판에 접속됨과 아울러 상기 스템을 사이에 두고 상기 회로 기판에 대해 대향하는 위치에 설치되며,
상기 회로 기판은, 중앙부와, 상기 발광부가 접속되어 있는 제2 단부를 적어도 가지며,
상기 중앙부와 상기 제2 단부는 가요성(可撓性)을 가지는 아암에 의해 서로 접속되며,
상기 커버부의 측벽에는, 상기 발광부를 수용하는 발광부 수용부와 상기 중앙부를 수용하는 기판 수용부가 상기 센서 보닛을 사이에 두고 서로 대향하여 형성되어 있으며,
상기 중앙부에는 케이블이 접속되고, 상기 케이블은 상기 기판 수용부의 상방에 형성되는 홈을 통해 연직 방향 상방으로 도출되며,
상기 발광부는, 상기 제2 단부에 있어서, 광속(光束)이 상방을 향해 뻗어나오도록 배치되어 있는, 유체 제어 기기. - 청구항 1에 있어서,
상기 센서 보닛의 외주면은 원통면의 일부가 평면으로 잘라낸 형상을 하고 있으며, 상기 센서가 연결되는 센서 장착부는 상기 평면에 설치되어 있는 유체 제어 기기. - 청구항 1에 있어서,
상기 회로 기판은, 중앙부와, 상기 센서가 접속되어 있는 제1 단부를 적어도 가지며, 상기 중앙부와 상기 제1 단부가 가요성을 가지는 아암에 의해 서로 접속되어 있는, 유체 제어 기기.
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