KR20170115454A - 밸브 요소 및 유체 제어 밸브 - Google Patents
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Abstract
오염이 생기기 어려운 유체 제어 밸브(3) 및 해당 유체 제어 밸브(3)를 이용한 유체 제어 장치를 제공하기 위해, 밸브 시트 부재(4) 또는 밸브체 부재(6) 중 적어도 어느 일방이, 금속제의 베이스체(61)와 상기 베이스체(61)의 표면을 피복하여 밸브 시트면(4a) 또는 착좌면(6a)을 형성하는 수지층(62)을 구비한 것에 있어서, 상기 수지층(62)을, 상기 베이스체(61)에 직접 화학 결합시켰다.
Description
본 발명은, 예를 들면 반도체 프로세스 등에서 이용되는 가스의 흐름을 제어하는 유체 제어 밸브 및 해당 유체 제어 밸브를 가진 유량 제어 장치 또는 압력 제어 장치 등의 유체 제어 장치에 관한 것이다.
이런 종류의 유량 제어 장치의 유체 제어 밸브에는, 종래, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 금속 베이스체의 표면을 탄성체인 수지층에 의해 코팅하여 시트면을 형성하는 것에 의해서, 씰링성을 향상시키거나, 파티클(particle)의 영향을 받기 어렵게 하거나 하는 연구가 행하여지고 있다. 그리고, 종래, 상기 수지층은, 금속 베이스체에 대해서 프라이머 등의 접착층을 매개로 하여 붙여져 있다.
그렇지만, 예를 들면 반도체 프로세스 등에서 이러한 유량 제어 장치가 이용되는 경우, 상기 수지층에 크리프(creep) 손상 등이 생기면, 베이스의 접착층이 표출되어 오염되어 유출되고, 반도체 제조에 악영향을 미치는 경우가 있을 수 있다.
그래서 본 발명은, 오염이 생기기 어려운 유체 제어 밸브 및 해당 유체 제어 밸브를 이용한 유체 제어 장치를 제공하는 것을 그 주된 초기 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 관한 유체 제어 밸브는, 밸브 시트면이 표면에 형성된 밸브 시트 부재와 상기 밸브 시트면에 착좌(着座)하는 착좌면(着座面)이 표면에 형성된 밸브체 부재를 구비하며, 상기 밸브 시트면과 착좌면과의 이접(離接)에 의해서 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 밸브로서, 상기 밸브 시트 부재 또는 밸브체 부재 중 적어도 어느 일방이, 금속제의 베이스체와, 상기 베이스체의 표면을 피복하여 상기 밸브 시트면 또는 착좌면의 일부 또는 전부를 형성하는 수지층을 구비한 것이며, 상기 수지층이, 상기 베이스체에 직접 화학 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 구성이면, 수지층 스스로 금속 베이스체와 화학적으로 결합하고 있어, 프라이머 등의 접착층은 개재하지 않기 때문에, 접착층의 유출에 의한 오염 발생을 근본적으로 해소할 수 있다.
이 수지층의 소재로서 특히 바람직한 것은 가교(架橋) 개질 불소계 수지이다.
불소계 수지는, 원래 내열성 및 내식성이 뛰어나고, 그 외에 비점착성, 저마찰이라고 하는 장점도 가지기 때문에, 고온하에서 부식성의 가스가 이용되는 반도체 제조 분야에 본 유체 제어 밸브가 사용되는 경우에 바람직하게 이용된다.
그렇지만, 불소계 수지는, 접착성이 나쁘기 때문에, 베이스로서 프라이머(primer)가 필요하게 되고, 이것이 앞에서 설명한 오염의 원인이 될 수 있다.
이것에 대해, 상기 가교 개질 불소계 수지는, 불소계 수지에 특정의 조건하에서 전리(電離) 방사선을 조사하는 등에 의해, 가교시킨 것이며, 가교시에 스스로 금속과 화학적으로 결합하여, 금속 베이스체에 직접 접착할 수 있으므로, 오염의 요인이 되는 프라이머를 불필요하게 할 수 있다. 또, 여기서의 가교는, 수지끼리의 가교로서, 금속과 수지와의 가교라고 하는 의미는 아니다.
게다가, 가교 개질 불소계 수지는, 개질 전에 비해, 마모성이 향상되고, 크리프의 정도도 크게 저감되므로, 밸브 시트면 또는 착좌면의 변형이나 손상을 억제할 수 있어, 수명을 늘릴 수 있다고 하는 효과가 얻어지는 것 외에, 개질 전과 비교하여 탄성도 향상되므로, 착좌면에 밸브 시트면이 달라붙지 않고 이접(離接)할 수 있어, 유체 제어 밸브의 응답성이 향상한다고 하는 효과도 기대할 수 있다.
구체적으로는, 상기 가교 개질 불소계 수지가, 테트라 플루오로 에틸렌계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로(perfluoro)(알킬 비닐 에테르)계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-헥사 플루오로 프로필렌계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-에틸렌계 공중합체, 폴리 클로로 트리 플루오로 에틸렌계 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 얻어진 것을 가교 개질한 것을 들 수 있다.
본 발명의 효과가 보다 현저하게 되는 실시 형태로서는, 상기 밸브 시트 부재 또는 밸브체 부재가, 피에조(piezo) 소자의 신축을 이용한 구동 기구에 의해서 구동되어, 상기 밸브 시트면과 착좌면이 이접하도록 구성되어 있는 것을 들 수 있다.
이런 종류의 피에조 구동식 유체 제어 밸브는, 기본적으로는 개폐 스트로크가 작고, 밸브 시트면이나 착좌면의 약간의 손상이나 변형에 의해서 씰링성이 크게 악화되거나, 유량 제어 특성이 크게 변화하거나 하므로, 시트면의 손상이나 변형을 억제할 수 있다고 하는 효과가 보다 현저하게 된다.
또, 수지층에 가교 개질 불소계 수지를 이용하면, 앞에서 설명한 바와 같이 밸브 시트면 또는 착좌면의 탄성이 향상되어 밸브의 응답성이 높아지는 효과가 기대되는바, 피에조 구동식 유체 제어 밸브는, 원래 높은 응답성을 특징으로 하므로, 그 특징이 보다 살아나게 된다.
작은 스트로크에 의해 대유량을 제어할 수 있도록 하기 위해서, 상기 베이스체의 표면에 유체가 유통(流通)하는 홈 또는 구멍을 형성한 유체 제어 밸브가 알려져 있지만, 이러한 유체 제어 밸브에서는, 상기 수지층이 상기 홈 또는 구멍을 피해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 밸브 시트면 또는 착좌면의 변형이나 손상을 억제할 수 있어, 장기간에 걸쳐 안정된 성능을 발휘할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있는 것 외에, 프라이머 등에 의한 오염 문제도 발생하지 않는다. 게다가, 응답성이 향상된다고 하는 효과도 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 유량 제어 장치의 전체 종단면도.
도 2는 제1 실시 형태에서의 유체 제어 밸브의 종단면도.
도 3은 제1 실시 형태의 밸브체 부재의 평면도.
도 4는 제1 실시 형태의 밸브체 부재의 종단면도.
도 5는 제1 실시 형태에서의 수지층과 베이스체와의 결합 부분의 모식도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 평면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 종단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 평면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 종단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 유량 제어 장치의 전체 종단면도.
도 11은 제1 실시 형태에서의 밸브 시트 부재의 평면도.
도 12는 도 11에서의 A－A단면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 종단면도 및 저면도.
도 2는 제1 실시 형태에서의 유체 제어 밸브의 종단면도.
도 3은 제1 실시 형태의 밸브체 부재의 평면도.
도 4는 제1 실시 형태의 밸브체 부재의 종단면도.
도 5는 제1 실시 형태에서의 수지층과 베이스체와의 결합 부분의 모식도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 평면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 종단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 평면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 종단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 유량 제어 장치의 전체 종단면도.
도 11은 제1 실시 형태에서의 밸브 시트 부재의 평면도.
도 12는 도 11에서의 A－A단면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 형태에서의 밸브체 부재의 종단면도 및 저면도.
이하에, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시 형태에서는, 유체 제어 장치의 일종인 유량 제어 장치(100)에 대해서 설명한다.
해당 유량 제어 장치(100)는, 반도체 제조 장치에 이용되는 것으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 반도체 프로세스에 이용되는 가스 등의 유체가 흐르는 유로(51)를 형성한 보디(body)(5)와, 이 보디(5)의 유로(51)를 흐르는 유체의 유량을 센싱하는 유량 검지 기구(2)와, 상기 유로(51)를 흐르는 유체의 유량을 제어하는 유체 제어 밸브(3)와, 상기 유량 검지 기구(2)가 출력하는 측정 유량을 미리 정한 설정 유량에 가깝게 하기 위해서 유체 제어 밸브(3)의 밸브 개도(開度)를 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 구비한다. 이하에 각 부를 상술한다.
상기 보디(5)는, 앞에서 설명한 유로(51)가 관통하는 블록 모양을 이루는 것이며, 해당 유로(51)의 상류단이, 상류측 포트(5A)로서 외부 유입 배관(도시하지 않음)에 접속됨과 아울러, 하류단이 하류측 포트(5B)로서 외부 유출 배관(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
유량 검지 기구(2)로서는, 열식(熱式), 차압식(差壓式), 코리올리식(Coriolis式)이나 초음파식 등 여러 가지 생각되어지지만, 여기에서는, 이른바 열식 유량 검지 기구를 채용하고 있다. 이 열식의 유량 검지 기구(2)는, 상기 유로(51)를 흐르는 유체 중 소정 비율의 유체가 안내되도록 해당 유로(51)와 병렬 접속한 세관(細管)(21)과, 이 세관(21)에 마련한 히터(24) 및 그 전후에 마련한 한 쌍의 온도 센서(22, 23)를 구비한 것이다. 그리고, 상기 세관(21)에 유체가 흐르면, 두 개의 온도 센서(22, 23)의 사이에 그 질량 유량에 대응한 온도차가 생기기 때문에, 이 온도차에 근거하여 유량을 측정하도록 구성하고 있다.
이 실시 형태에서는, 상기 세관(21), 히터(24), 온도 센서(22, 23) 및 그 주변의 전기 회로를 수용하는 장척(長尺) 모양의 케이스(25)를 마련하는 한편, 보디(5)의 유로(51)로부터 한 쌍의 분기 유로(2a, 2b)를 분기시키고, 이 케이스(25)를 상기 보디(5)에 장착하는 것에 의해서, 상기 세관(21)의 도입구가 상류측의 분기 유로(2a)에 접속되고, 해당 세관(21)의 도출구가 하류측의 분기 유로(2b)에 접속되도록 구성하고 있다. 또, 유량 센서는 이 방식으로 한정되는 것은 아니다.
유체 제어 밸브(3)는, 상기 유로(51) 상에 마련된 노멀 클로우즈 타입의 것으로, 상기 보디(5) 내에 수용된 밸브 시트 부재(4) 및 밸브체 부재(6)와, 상기 밸브체 부재(6)를 구동하여 밸브 개도, 즉 밸브 시트 부재(4)와 밸브체 부재(6)와의 이간 거리를 설정하는 구동 기구인 액추에이터(7)를 구비한 것이다.
밸브 시트 부재(4)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 하면에 밸브체 부재(6)측으로 돌출된 밸브 시트면(4a)을 가지는 개략 회전체 형상을 이루는 금속제(여기에서는, 스테인리스강을 소재로서 이용하고 있지만, 그 외 하스텔로이(hastelloy) 등의 고내열 내식 합금을 이용해도 괜찮음)의 것이며, 그 내부에는 내부 유로(41)가 형성되어 있다. 또, 이 밸브 시트 부재(4)의 소재로서, 하스텔로이 등의 고내열 내식 합금을 이용해도 괜찮다.
상기 내부 유로(41)는, 일단이 밸브 시트면(4a)으로 개구하고, 타단이 밸브 시트 부재(4)의 상면으로 개구하는 제1 내부 유로(411)와, 일단이 밸브 시트 부재(4)의 상면으로 개구하고, 타단이 밸브 시트 부재(4)의 측주면(側周面)으로 개구하는 제2 내부 유로(412)로 이루어진다. 또, 제1 내부 유로(411)는, 후술하는 액추에이터(7)의 구동축(맞닿음축부(722))이 삽입되어 있다.
여기서, 제1 내부 유로(411)의 일단 개구는, 밸브 시트면(4a)의 중앙부로 개구하고 있고, 이것에 의해 밸브 시트면(4a)은, 평면에서 보아 개략 링 모양을 이루는 것이 된다. 게다가 제1 내부 유로(411) 및 제2 내부 유로(412)는, 밸브 시트 부재(4)의 상면에 형성된 오목부와 해당 오목부를 막는 다이어프램 부재(721)에 의해 형성되는 공간을 매개로 하여 연통하고 있다. 또, 내부 유로(41)는, 제1 내부 유로(411) 및 제2 내부 유로(412)로 이루어지는 구성에 한정되지 않고, 밸브 시트 부재(4)의 내부에서 연통하는 구성으로 해도 괜찮다.
이 밸브 시트 부재(4)는, 보디(5)에 마련한 원기둥 모양의 수용 오목부(52)에 수용되어 있다. 이 수용 오목부(52)는, 보디(5)의 유로(51)를 분단하도록 배치되어 있고, 이 수용 오목부(52)에 의해서 분단된 유로(51) 중, 상류측의 유로(이하, '상류측 유로'라고도 함)(51(A))가, 예를 들면 해당 수용 오목부(52)의 저면 중앙부로 개구하며, 이 수용 오목부(52)보다 하류측의 유로(이하, '하류측 유로'라고도 함)(52(B))가, 예를 들면 이 수용 오목부(52)의 저면 둘레 가장자리부 또는 측면으로 개구하도록 구성되어 있다.
그리고, 밸브 시트 부재(4)를 수용 오목부(52)에 수용한 상태에서는, 해당 밸브 시트 부재(4)의 외측주면과 수용 오목부(52)의 내측주면과의 사이에 간극이 형성되고, 보디(5)의 하류측 유로(51(B))가 상기 내부 유로(41)에 수용 오목부(52)의 측주면을 매개로 하여 연통하게 된다.
밸브체 부재(6)는, 보디(5)의 수용 오목부(52)에서 상기 밸브 시트 부재(4)에 대향 배치됨과 아울러, 수용 오목부(52)의 내측주면에 접촉하지 않고 해당 내측주면으로부터 소정의 간격을 두고 배치되며, 그 상면에 착좌면(6a)을 가지는 개략 회전체 형상을 이루는 것이다.
이 밸브체 부재(6)는, 액추에이터(7)에 의해 구동되어, 밸브 시트 부재(4)에 접촉하여 상류측 유로(51(A)) 및 하류측 유로(51(B))를 차단하는 폐쇄 상태로부터, 밸브 시트 부재(4)로부터 이간하여 상류측 유로(51(A)) 및 하류측 유로(51(B))를 연통시키는 개방 상태로 이동한다. 이와 같이 폐쇄 상태로부터 개방 상태를 향하는 방향, 즉, 밸브체 부재(6)에 대한 액추에이터(7)의 구동력의 작용 방향이 밸브 개방 방향이다. 한편, 개방 상태로부터 폐쇄 상태를 향하는 방향, 즉, 밸브체 부재(6)에 대한 액추에이터(7)의 구동력의 작용 방향과는 반대 방향이 밸브 폐쇄 방향이다.
액추에이터(7)는, 예를 들면, 피에조 소자를 복수매 적층하여 형성되는 피에조 스택(stack)(71)과, 해당 피에조 스택(71)의 신장에 의해 변위하는 작동체(72)를 구비한 것이다.
이 피에조 스택(71)은, 상기 케이싱 부재(74) 내에 수용되어 있고, 그 선단 부가 중간 접속 부재(73)를 매개로 하여 작동체(72)에 접속하고 있다. 본 실시 형태의 작동체(72)는, 다이어프램 부재(721)와, 해당 다이어프램 부재(721)의 중심에 마련되어, 상기 밸브 시트 부재(4)의 중심(제1 내부 유로(411))을 관통하여 밸브체 부재(6)의 상면에 맞닿는 맞닿음축부(722)를 가진다. 그리고, 소정의 전개(全開) 전압이 인가되면 피에조 스택(71)이 신장하고, 작동체(72)가 밸브체 부재(6)를 밸브 개방 방향으로 가압하여, 밸브 시트면(4a)이 착좌면(6a)으로부터 이간하여 개방 상태가 된다. 또, 전개 전압을 하회하는 전압이면, 그 전압값에 따른 거리만큼 밸브 시트면(4a)과 착좌면(6a)이 이간한다. 그리고, 이 간극을 매개로 하여 상류측 유로(51(A))와 하류측 유로(51(B))가 연통한다.
또, 밸브체 부재(6)에는, 해당 밸브체 부재(6)를 밸브 폐쇄 방향으로 가압하는 밸브체 리턴 스프링(8)이 접촉하여 마련되어 있다. 이 밸브체 리턴 스프링(8)에 의해, 액추에이터(7)에 전압을 인가하지 않은 노멀 상태에서는, 밸브체 부재(6)가 폐쇄 상태가 된다.
이 밸브체 리턴 스프링(8)은, 보디(5)의 수용 오목부(52) 내에 수용된 스프링 가이드 부재(10)에 지지되는 판 스프링이며, 도 2에 나타내는 바와 같이, 밸브체 부재(6)의 하향면에 접촉하여 마련되어 있다. 또, 밸브체 리턴 스프링(8)은, 밸브체 부재(6)를 가압하는 것이면 판 스프링 이외의 탄성체를 이용해도 좋다. 탄성체는 밸브체 부재(6)를 직접적 또는 간접적으로 가압해도 좋다.
스프링 가이드 부재(10)는, 수용 오목부(52) 내에 스프링(8)을 지지하기 위한, 단면이 오목형인 개략 회전체 형상을 이루는 것이며, 그 저벽에는, 수용 오목부(52)의 저면으로 개구하는 상류측 유로(51(A))에 연통하는 개구부(10x)가 형성되어 있음과 아울러, 그 측주벽의 상단부가 밸브 시트 부재(4)의 둘레 가장자리부에 접촉한다. 그리고, 그 내측주면에 상기 밸브체 리턴 스프링(8)이 마련되어 있다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 밸브 시트 부재(4) 및 스프링 가이드 부재(10)에 의해 형성되는 공간 내에 밸브체 부재(6)가 수용되는 구성으로 하고 있다. 또, 밸브체 부재(6)는, 스프링 가이드 부재(10)의 내측주면으로부터 소정의 간격을 사이에 두고 배치되어 있고, 밸브체 부재(6)의 외측주면은, 해당 외측주면에 대향하는 스프링 가이드 부재(10)의 내측주면으로부터 이간하고 있다.
그러나 본 실시 형태의 밸브체 부재(6)는, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 금속제(여기에서는, 스테인리스강을 소재로 하여 이용하고 있지만, 그 외 하스텔로이 등의 고내열 내식 합금을 이용해도 괜찮음)의 베이스체(61)와, 상기 베이스체(61)에서의 일단면의 일부를 피복하는 수지층(62)을 구비한 것이다.
상기 베이스체(61)는, 예를 들면 원반부(圓盤部)(611) 및 해당 원반부(611)로부터 동축으로 일체로 연장되는 소경(小徑)의 원기둥부(612)로 이루어지는 것이다. 상기 원반부(611)에서의 반원기둥부측의 일단면에는, 광폭 링의 저부를 가지는 홈 모양의 오목부(61a)가 형성되어 있다.
이 오목부(61a)는, 상기 액추에이터(7)의 맞닿음축부(722)가 접촉하여 구동력을 받는 구동력 작용면(6b)을 둘러싸도록 형성되어 있고, 평면에서 보아 개략 링 형상을 이루고, 단면이 개략 상향 コ자 모양을 이루는 것이다. 그 깊이는, 예를 들면 50~150㎛이다. 구동력 작용면(6b)은, 밸브체 부재(6)의 상면 중앙부에 형성되어 있고, 상기 맞닿음축부(722)와의 접촉 면적보다도 약간 크게 되도록 형성되어 있다. 이와 같이 구동력 작용면(6b) 및 오목부(61a)는, 상면에서 동심원 모양으로 형성되어 있다.
수지층(62)은, 상기 오목부(61a) 내에 끼워 넣어지도록 마련된 것이며, 그 표면이 상기 착좌면(6a)이 된다. 그리고 해당 착좌면(6a)이, 상기 오목부(61a)의 주위면, 즉 상기 구동력 작용면(6b) 및 외측 돌출부(63)의 표면(6c)과 면일(面一)이 되도록, 수지층(62)의 두께가 설정되어 있다.
게다가, 이 실시 형태에서는, 이 수지층(62)에, 가교 개질 불소계 수지(여기에서는 개질 PFA)를 이용함과 아울러, 이 수지층(62)을 베이스체(61)에 직접 접착하고 있다.
가교 개질 불소계 수지는, 불소계 수지에 특정의 조건하에서 전리 방사선을 조사하는 등에 의해, 가교시킨 것이며, 개질 전에 비교하여, 마모성이 향상되고, 크리프의 정도도 크게 저감된다.
그러나, 이와 같이 구성한 유체 제어 밸브(3)에 의하면, 착좌면(6a)이, 가교 개질 불소계 수지로 형성되어 있으므로, 해당 착좌면(6a)의 변형이나 손상을 억제할 수 있어, 장기간에 걸쳐 씰링성이나 동작 원활성이 유지된다. 따라서 장기(長期)에 걸쳐 안정되고 또한 고정밀의 유량 컨트롤을 행할 수 있다.
또, 가교 개질 불소계 수지는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가교시에 금속 베이스체(61)와 공유 결합하고, 직접 접착한다. 따라서, 프라이머 등의 베이스나 접착재가 불필요하게 되므로, 원래 프라이머 등에 의한 오염 문제가 발생 할 수 없다.
공유 결합은, 배위(配位) 결합이나 이온 결합, 분자간력(分子間力) 등에 비해 강한 결합이므로, 상기 가교 개질 불소계 수지와 금속 베이스체(61)를 강한 결합력에 의해 안정되게 접착할 수 있다.
게다가, 가교 개질 불소계 수지는, 개질 전과 비교하여 탄성이 향상되므로, 착좌면(6a)이 밸브 시트면(4a)에 달라붙지 않고 이접할 수 있어, 유체 제어 밸브(3)의 응답성이 향상된다는 효과도 기대할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다.
수지층은, 가교 개질 불소계 수지 뿐만 아니라, 여러 가지의 수지, 예를 들면 폴리아미드, 폴리카보네이트, PBT 등의 폴리에스테르 수지나, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등이라도 좋다. 이들의 경우, 접착제를 불필요로 하기 때문에, 예를 들면, 금속 베이스체의 표면에 특정의 약제를 사용하는 등에 의해 반응성 관능기(官能基)를 형성해 두고, 이 반응성 관능기와 수지를 가열하는 등에 의해 화학 결합시킨다.
불소계 수지로서는, 테트라 플루오로 에틸렌계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로(알킬 비닐 에테르)계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-헥사 플루오로 프로필렌계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-에틸렌계 공중합체, 폴리 클로로트리 플루오로 에틸렌계 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 얻어진 것을 이용해도 상관없다.
상기 베이스체에 상기 수지를 도포하기 전에, 상기 베이스체의 표면을 블라스트(blast) 가공에 의해 조면화(粗面化)하여 표면적을 늘리고, 상기 수지층과 상기 베이스체와의 사이의 화학 결합을 보다 쉽게 형성해도 좋다.
상기 화학 결합은, 앞에서 설명한 공유 결합에 한정하지 않고, 배위(配位) 결합, 이온 결합, 또는 분자간력에 의한 결합 등을 포함하는 것이다.
도 6~도 9에 나타내는 바와 같이, 작은 스트로크로 대유량을 제어할 수 있도록 하기 위해서, 상기 베이스체(61)의 표면에 유체가 유통하는 구멍(6p)이나 홈(6q)을 형성한 유체 제어 밸브(3)에서는, 상기 수지층(62)이 상기 구멍(6p)이나 홈(6q)을 피해 형성해 두는 것이 바람직하다. 구멍(6p)이나 홈(6q)의 측면이나 저면을 수지층(62)에 의해 덮으면, 해당 홈이나 구멍의 유로 단면적이 작게 되어, 대유량화에 있어서 불리하게 되기 때문이다.
상기 실시 형태에서는 밸브체 부재측의 착좌면에만 수지층을 마련하고 있었지만, 도 10~12에 나타내는 바와 같이, 밸브 시트면(4a)에만 수지층(42)을 마련해도 좋고, 쌍방에 수지층을 마련해도 상관없다. 일방의 시트면 전부를 수지층에 의해 덮을 필요는 없고, 예를 들면, 시트면의 폭보다도 가는 폭의 고리 모양의 수지층이 형성되어 있어도 괜찮다.
상기 실시 형태에서는 노멀 클로우즈 타입의 유체 제어 밸브이었지만, 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 노멀 오픈 타입의 유체 제어 밸브에 본 발명을 적용해도 상관없다.
예를 들면, 도 10에 기재된 노멀 오픈 타입의 유체 제어 밸브의 또 다른 변형예로서, 도 13에 나타내는 바와 같이, 밸브체 부재(6)의 착좌면(6a)에 상기 수지층(62)이 형성되어 있어도 좋다.
유체 제어 밸브로서, 상기 실시 형태와 같이 개도를 임의로 설정할 수 있는 것 외에, 전개 또는 전폐 중 어느 하나의 2값을 취하는 ON/OFF 개폐 밸브에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 액추에이터는 피에조식에 한정하지 않고, 전자 코일 등을 이용해도 괜찮다.
또, 상기 실시 형태에서는, 유량 제어 장치에 대해 기재했지만, 본 발명은, 예를 들면 압력 제어 장치로서 구성되어 있어도 괜찮다.
밸브체 부재나 밸브 시트 부재의 형상도, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 6~9에서는, 밸브체 부재에 유체가 유통하는 구멍(6p)이나 홈(6q)이 형성되어 있었지만, 도 10~도 12에 나타내는 바와 같이, 유체가 유통하는 구멍(4p)이나 홈(4q)이 밸브 시트 부재(4)의 베이스체 표면에 형성되어 있어도 좋다.
추가로 말하면, 유체가 유통하는 구멍 또는 홈이 밸브 시트 부재 및 밸브체 부재의 양쪽 모두에 형성되어 있어도 좋다.
또, 도 6~도 12에서, 상기 실시 형태에 대응하는 구조나 부재에는 동일한 부호를 부여하고 있다
그 외, 앞에서 설명한 실시 형태나 변형 실시 형태의 일부 또는 전부를 적절히 조합시켜도 좋고, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이나 실시 형태의 조합이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
100 - 유량 제어 장치
3 - 유체 제어 밸브
4 - 밸브 시트 부재 6 - 밸브체 부재
6a - 착좌면 62 - 수지층
7 - 액추에이터(구동 기구) 6p - 구멍
6q - 홈
4 - 밸브 시트 부재 6 - 밸브체 부재
6a - 착좌면 62 - 수지층
7 - 액추에이터(구동 기구) 6p - 구멍
6q - 홈
Claims (7)
- 밸브 시트면이 표면에 형성된 밸브 시트 부재와 상기 밸브 시트면에 착좌(着座)하는 착좌면(着座面)이 표면에 형성된 밸브체 부재를 구비하며, 상기 밸브 시트면과 착좌면과의 이접(離接)에 의해서 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 밸브로서,
상기 밸브 시트 부재 또는 밸브체 부재 중 적어도 어느 일방이, 금속제의 베이스체와, 상기 베이스체의 표면을 피복하여 상기 밸브 시트면 또는 착좌면의 일부 또는 전부를 형성하는 수지층을 구비한 것이며, 상기 수지층이, 상기 베이스체에 직접 화학 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브. - 청구항 1에 있어서,
상기 수지층이, 가교(架橋) 개질 불소계 수지로 형성되어 있는 유체 제어 밸브. - 청구항 1에 있어서,
상기 베이스체의 표면에 유체가 유통(流通)하는 홈 또는 구멍이 형성되어 있고, 상기 수지층이 상기 홈 또는 구멍을 피해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브. - 청구항 1에 있어서,
상기 밸브 시트 부재 또는 밸브체 부재가, 피에조(piezo) 소자의 신축을 이용한 구동 기구에 의해서 구동되어, 상기 밸브 시트면과 착좌면이 이접하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브. - 청구항 2에 있어서,
상기 가교 개질 불소계 수지가, 테트라 플루오로 에틸렌계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-퍼플루오로(perfluoro)(알킬 비닐 에테르)계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-헥사 플루오로 프로필렌계 공중합체, 테트라 플루오로 에틸렌-에틸렌계 공중합체, 폴리 클로로 트리 플루오로 에틸렌계 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 얻어진 것을 가교 개질한 것인 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브. - 청구항 1에 기재된 유체 제어 밸브를 구비하는 유체 제어 장치.
- 밸브 시트면이 표면에 형성된 밸브 시트 부재와 상기 밸브 시트면에 착좌하는 착좌면이 표면에 형성된 밸브체 부재를 구비하며, 상기 밸브 시트면과 착좌면과의 이접에 의해서 유체의 흐름을 제어하는 유체 제어 밸브로서,
상기 밸브 시트 부재 또는 밸브체 부재 중 적어도 어느 일방이, 금속제의 베이스체와, 상기 베이스체의 표면을 피복하여 상기 밸브 시트면 또는 착좌면의 일부 또는 전부를 형성하는 수지층을 구비한 것이며, 상기 수지층이, 상기 베이스체에 직접 공유(共有) 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
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