KR20190035508A - 다이어프램 밸브의 조립 방법과 그 조립 구조 및 다이어프램 밸브 - Google Patents

Abstract

[과제] 다이어프램의 조립시에 있어서, 다이어프램의 비틀림 방지를 함으로써, 다이어프램의 비틀림으로부터 생기는 여러 악영향을 완전히 배제하는 것에 있다.
[해결 수단] 밸브실에 설치한 밸브시트와 그 상방에 배치한 다이어프램을 갖는 보디 내에 다이어프램의 외주를 누르는 보닛을 삽입하는 공정과, 보디의 개구부에 조임 너트를 나사결합하여 보닛의 외주에 삽입시키는 공정과, 조임 너트의 관통구멍으로부터 삽입한 회전 방지 지그와 보닛을 고정 수단을 통하여 고정하는 공정과, 보디와 회전 방지 지그를 고정 조정 기구를 통하여 고정하고, 또한 보닛이 비회전 상태에서 조임 너트를 조여 보닛으로 다이어프램의 외부 실링부를 협착하는 공정을 거침으로써 조립시에 있어서의 다이어프램의 비틀림을 방지하도록 한 다이어프램 밸브의 조립 방법이다.

Description

다이어프램 밸브의 조립 방법과 그 조립 구조 및 다이어프램 밸브{DIAPHRAGM VALVE ASSEMBLING METHOD, DIAPHRAGM VALVE ASSEMBLY STRUCTURE, AND DIAPHRAGM VALVE}

본 발명은 다이어프램 밸브의 조립 방법과 그 조립 구조 및 다이어프램 밸브 에 관한 것으로, 특히 ALD(Atomic Layer Deposition: 원자층 퇴적법) 프로세스용으로서 극히 적합한 다이어프램 밸브의 조립 방법과 그 다이어프램 밸브에 관한 것이다.

최근, 반도체 제조 프로세스로서 ALD 프로세스의 도입이 진전되고 있다. ALD 프로세스에서는, 고온(약 200℃) 분위기하에, 가스 공급계로부터 전구체, 불활성 가스, 산화종 가스 등의 복수종의 가스가 극히 짧은 사이클의 고속 전환(가스의 공급·정지 동작)에 의해 번갈아 챔버에 공급되고, 챔버 내의 웨이퍼에 나노 레벨로 원자층을 1층씩 균질·균일하게 쌓아 올리도록 박막이 형성된다.

이러한 가스의 공급·정지에 따라, 가스의 유로에 설치되어 있는 밸브도 극히 짧은 사이클 시간 내에 극히 다수의 개폐 동작이 행해지게 된다. 또한, 극히 다수의 연속 개폐라고 할지라도, 그때마다, 밸브 성능이 저하되지 않고 고정밀도로 유체를 밀봉하지 않으면 안된다. 이 때문에, 특히 ALD 프로세스의 가스 유로계에 사용되는 밸브에는, 종래 기술에 비해, 밸브(다이어프램)의 내구성의 대폭적인 향상이 요구되고 있다.

한편으로, ALD도 포함하여, 반도체 제조 장치에 있어서의 가스 공급계에 사용되는 밸브로서는 그 특성으로부터 초래되는 이점 등으로, 다이렉트 터치형의 다이어프램 밸브가 사용되는 것이 일반적으로 되었고, 이 점은 현재의 ALD 프로세스에서도 마찬가지이다. 후술과 같이, 도 7은 이 종류의 종래의 밸브를 도시하고 있다. 이 종류의 밸브에 있어서의 밸브의 내구성에 관해서는, 그 구조상, 항상 유체에 접하여 밸브의 개폐시마다 만곡 변형하여 유체를 닫는 다이어프램(밸브 본체)의 내구성이 밸브 성능의 내구성을 좌우하는 큰 요인이 된다. 이 다이어프램은 이 종류의 밸브에서는 원형상으로 형성되어 밸브실 내에 유지되고 있지만, 다이어프램의 내구성에는, 그 외주측을 실링하는 외주 시일부의 구성으로부터의 기여도 크게 영향을 미치게 되는 경우가 있다.

즉, 외력과 자기 복귀력에 의해 가요 변형을 반복하는 다이어프램의 내구성에는 재질이나 형상 등 자신의 구조 자체 이외에, 외력이나 응력을 다이어프램에 직접 작용시키는 부위의 구조로부터의 기여도 당연히 영향을 미치게 되는 한편, 이 종류의 밸브에서는, 적어도 외주 시일부에서 고정측에 유지되면서 밸브실 내를 실링하는 구조이기 때문에, 이 외주 시일부로부터 다이어프램은 항상 응력 작용을 받게 되지만, 이 작용으로부터 형성되는 응력 분포는 (메탈)다이어프램의 (금속) 피로나 피로 파괴 등의 특성에 직접 영향을 미치는 것이므로, 외주 시일부의 구성이 다이어프램의 내구성, 나아가서는 밸브의 내구성에 큰 영향을 미치게 되는 경우가 있다. 특히, 종래에 비해 대폭 개폐 동작이 많아지고, 이 때문에 외주 시일부를 고정측으로 하여 지지되면서 굴곡 변형을 반복하는 다이어프램의 변형 횟수도 극히 많아지는 ALD 프로세스용 밸브에서는, 외주 시일부의 구성이 밸브(다이어프램)의 내구성에 주는 영향은 밸브의 운전시간에 따라 현저해지게 된다.

이에 대하여 종래의 밸브의 외주 시일부의 구성은 밸브의 비용성이나 조립성 등의 관점에서, 대략 다음과 같이 구성되어 있는 것이 대부분이다. 즉, 다이어프램 외주 가장자리부가 밸브실 외주에 형성된 환상의 씨일 부위에 재치된 상태에서, 그 위에서 환상 내지 통 형상으로 형성된 다이어프램 누름 부재(보닛)를 다이어프램 위에 올려놓고, 또한 그 위에서 나사박음 부재를 나사결합 시켜감으로써 보닛을 위에서 가압하게 하여, 보닛을 통하여 나사박음 부재가 나사 결합에 의해 다이어프램의 외주 가장자리부를 위에서 닫음으로써 구성된 외주 시일부가 대부분이다.

또한 ALD용 밸브의 일례로서는 특허문헌 1이 제안되어 있다. 동 문헌 1에서도, 외부 시일부의 구성은 메탈 다이어프램의 주연부가 밸브실의 내주면의 돌기부 위에 재치되고, 밸브실 내에 삽입한 통 형상의 누름 어댑터의 하단부를 보디의 나사부에 나사박음으로써, 스테인리스강제의 누름 어댑터를 통하여 보디의 돌기부측으로 가압되어, 기밀 상태로 협지 고정되어 있다고 기재되어 있다.

일본 특개 2007-64333호 공보

그러나, 예를 들면, 특허문헌 1 등, 일반적인 외주 시일부의 구성에서는, 상기한 바와 같이, 다이어프램 위에 재치된 보닛은 고정되지 않은 자유로운 상태 그대로 위에서 나사박음 부재가 나사결합에 의해 회동하면서 닫는 구조로 되어 있으므로, 나사박음 부재의 회동에 따라 보닛도 동반 회전해 버릴 우려가 있다. 특히 나사박음 부재의 나사결합이 끝날 때는, 맞닿음력이 높아져 보닛의 동반 회전이 생기기 쉽다. 이러한 동반회전이 발생하고 있는 상태에서 외주 시일부가 닫히는 경우, 다이어프램의 외주 가장자리부는 비틀린 상태에서 상하로부터 협착된 상태가 된다.

외주 가장자리부가 비틀린 상태인 경우, 다이어프램에는, 원래 상정된 응력 분포와 다른 부자연스러운 응력 부하에 의해 불필요한 변형 등이 발생하여 내구성이 손상되는 등, 본래의 퍼포먼스를 발휘할 수 없게 될 우려가 생긴다. 구체적으로는, 부자연스러운 응력에 의해 다이어프램의 자기 복귀 특성이 악화되어, 다이어프램의 반복 스피드가 저하되는 등에 의해 밸브의 밸브 개방 성능이 손상되거나, 다이어프램의 변형 특성이 변화되어 밸브시트와의 밀착성이 악화되는 등에 의해 밸브의 실링 성능이 손상되거나, 혹은, 다이어프램(외주 시일부)마다 불의의 개체차이가 생겨 밸브 제품의 품질에 편차가 발생하는 등의 우려가 생긴다.

나아가, 밸브실 내에서 유체에 직접 노출되는 다이어프램은 밸브의 Cv값에도 직접 영향이 있는 바, 외주 가장자리부의 비틀림에 의해 다이어프램의 변형 특성에 큰 악영향이 발생함으로써 밸브시트와 다이어프램 사이에 확보되는 유로 형상도 크게 변화되고, 결과적으로 밸브 Cv값에도 악영향이 생겨, 개체마다 편차가 발생해 버릴 우려도 있다. 게다가, 외주 가장자리부가 서로 마찰되고 비틀린 상태에서 닫혀 있기 때문에, 다이어프램 자신에 더하여, 이것을 상하로부터 협착하는 보닛측이나 밸브실측의 부위도 손상되어 있을 우려도 있고, 따라서, 외주 시일부의 실링 성능에도 악영향이 발생할 우려도 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 개발한 것으로, 그 목적으로 하는 바는 다이어프램의 조립시에 있어서, 다이어프램의 비틀림 방지를 함으로써, 다이어프램의 비틀림으로부터 발생하는 여러 악영향을 완전히 배제하는 다이어프램 밸브의 조립 방법과 그 조립 구조 및 다이어프램 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 따른 발명은 밸브실에 설치한 밸브시트와 그 상방에 배치한 다이어프램을 갖는 보디 내에 다이어프램의 외주를 가압하는 보닛을 삽입하는 공정과, 보디의 개구부에 조임 너트를 나사결합하여 보닛의 외주에 삽입시키는 공정과, 조임 너트의 관통구멍으로부터 삽입한 회전 방지 지그와 보닛을 고정 수단을 통하여 고정하는 공정과, 보디와 회전 방지 지그를 고정 지그를 통하여 고정하고, 또한 보닛이 비회전 상태에서 조임 너트를 조여 보닛으로 다이어프램의 외부 시일부를 협착하는 공정을 거침으로써 조립시에 있어서의 다이어프램의 비틀림을 방지하도록 한 다이어프램 밸브의 조립 방법이다.

청구항 2에 따른 발명은 고정 수단은 보닛에 형성한 고정부에 복수의 핀의 하방을 고정하고, 이 복수의 핀의 상방을 회전 방지 지그의 고정 구멍에 삽입하여 보닛과 회전 방지 지그를 비회전 상태로 조립한 다이어프램 밸브의 조립 방법이다.

청구항 3에 따른 발명은 고정부를 동일한 간격으로 뚫은 고정 구멍부로 하고, 이 고정 구멍부에 핀을 삽입하여 고정한 다이어프램 밸브의 조립 방법이다.

청구항 4에 따른 발명은 직사각형 형상의 보디를 일방의 고정 지그에 형성한 상사형의 고정홈에 비회전 상태로 삽입 고정하고, 회전 방지 지그의 상부에 형성한 절결 단차부면을 타방의 고정 지그에 형성한 홈 형상의 걸어맞춤면에 비회전 상태로 삽입 고정한 다이어프램 밸브의 조립 방법이다.

청구항 5에 따른 발명은 한 쌍의 고정 지그를 바이스로 고정한 상태에서 토크 렌치 등의 공구로 조임 너트의 걸어맞춤부를 조여 보닛으로 다이어프램의 외부 시일부를 협착시킨 다이어프램 밸브의 조립 방법이다.

청구항 6에 따른 발명은, 밸브실에 설치한 밸브시트와 그 상방에 배치한 다이어프램을 갖는 보디 내에 다이어프램의 외주를 누르는 보닛과, 보디의 개구부에 나사결합하여 보닛의 외주에 삽입시키는 조임 너트와, 조임 너트의 관통구멍으로부터 삽입한 회전 방지 지그와, 회전 방지 지그와 보닛을 고정하는 고정 수단과, 보닛이 비회전 상태에서 조임 너트를 조여 보닛으로 다이어프램의 외주를 협착하는 보디 내의 외부 시일부를 구비하고, 조립시에 있어서의 다이어프램의 비틀림을 방지시킨 다이어프램 밸브의 조립 구조이다.

청구항 7에 따른 발명은 자동밸브용 액추에이터의 베이스체 또는 수동밸브용 베이스체의 하부의 수나사부를 조임 너트의 관통구멍의 암나사부에 나사 끼움 부착한 다이어프램 밸브의 조립 구조이다.

청구항 8에 따른 발명은 다이어프램의 조립 구조를 원자층 퇴적법(ALD)용 밸브에 적용한 다이어프램 밸브이다.

청구항 1에 따른 발명에 의하면, 다이어프램의 조립시에 있어서, 다이어프램의 비틀림을 방지하여, 이로써 개폐 내구 횟수의 대폭적인 향상과 밸브시트 실링 성능의 향상을 도모할 수 있고, 게다가, 밸브 개폐 스피드의 안정화와 개체마다의 Cv값의 편차가 억제되어, 외부 시일부의 손상 억제나 실링 성능의 향상도 도모할 수 있는 등의 유용한 효과가 발휘된다.

청구항 2에 따른 발명에 의하면, 간단한 고정 수단에 의해 보닛과 회전 방지 지그를 회전하지 않도록 확실하게 고정할 수 있다.

청구항 3에 따른 발명에 의하면, 보닛에 동일한 간격으로 뚫은 고정 구멍부에 복수의 핀을 삽입하는 공정을 채용함으로써, 보닛과 회전 방지 지그를 고정하는 것이 가능하게 된다.

청구항 4에 따른 발명에 의하면, 보디를 일방의 고정 지그에, 회전 방지 지그를 타방의 고정 지그에 간이하게 세팅할 수 있어, 보닛의 동반회전을 확실하게 막을 수 있다.

청구항 5에 따른 발명에 의하면, 한 쌍의 고정 지그를 바이스로 고정한 상태에서, 조임 너트를 확실하게 조일 수 있기 때문에, 보닛의 동반회전을 방지하여, 외부 시일부를 확실하게 협착하는 것이 가능하게 된다.

청구항 6에 따른 발명에 의하면, 조립시의 다이어프램의 비틀림으로부터 발생하는 여러 악영향을 억제한 다이어프램 밸브를 제공할 수 있다. 다이어프램의 조립시에 있어서, 다이어프램의 비틀림을 방지하여, 이로써 개폐 내구 횟수의 대폭적인 향상과 밸브시트 실링 성능의 향상을 도모할 수 있고, 게다가, 밸브 개폐 스피드의 안정화와 개체마다의 Cv값의 불규칙한 분포가 억제되어, 외부 시일부의 손상 억제나 실링 성능의 향상도 도모할 수 있는 등의 유용한 효과가 발휘된다.

청구항 7에 따른 발명에 의하면, 자동밸브용 액추에이터 또는 수동밸브용 베이스체를 교환 가능하기 때문에, 밸브체부를 유지한 채 타종의 액추에이터로의 변경도 용이하게 할 수 있으며, 예를 들면, NC 밸브에서 NO 밸브로, 또는 수동밸브 등으로의 변경도 간이하게 가능하게 된다.

청구항 8에 따른 발명에 의하면, 통상의 다이어프램 밸브의 자동밸브나 수동밸브에 적용할 수 있는 것은 물론, 특히, ALD용 다이어프램 밸브에 적합하며, 그 효과는 극히 크다.

도 1은 본 실시형태에 있어서의 다이어프램 밸브의 조립 구조의 분리 상태를 도시한 분리 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 조립 구조의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B선 단면도이다.
도 5는 도 2의 C-C선 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시한 다이어프램 밸브에 액추에이터를 부착한 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은 다이어프램 밸브에 액추에이터를 부착한 종래예를 도시하는 단면도이다.

도 1은 본 발명에 있어서의 1 실시형태(본 예)를 나타낸 것으로, 본 예의 다이어프램 밸브의 실시형태의 조립 구조의 분리 상태를 도시한 분리 단면도이다. 우선, 동 도면에 있어서, 본 예의 다이어프램 밸브의 조립 방법에 사용하는 조립용 지그의 각 구조를 설명한다. 본 예의 조립 방법에서는, 본 예의 다이어프램 밸브를 구성하는 보디(1), 다이어프램(2), 다이어프램 피스(3), 보닛(4), 및 조임 너트(5)를 조립하는 조립시에 있어서, 다이어프램(2)의 비틀림을 방지하기 위한 조립용 지그로서 회전 방지 지그(6)와, 한 쌍의 고정 지그(7, 8), 및 4개의 핀(9)으로 이루어지는 지그 한 세트를 사용하고 있다.

우선, 본 예의 다이어프램 밸브를 구성하는 부품 구조를 설명한다. 도 1∼3에 있어서, 보디(1)는 SUS 316L제로 외관 대략 직방체 형상으로 일체 형성하고, 상측의 개구부(10)(통 형상부 내주면)에는 후술하는 조임 너트(5)의 수나사부(11)와 나사결합 가능한 암나사부(13)가 형성되고, 그 깊이측 측면에는 후술하는 보닛(4)의 외주면과 끼워맞춤 가능한 통 형상의 끼워맞춤부(14)가 형성되고, 그 깊이측 바닥면에는 환상의 밸브실(15) 공간이 형성되어 있다.

보디(1)의 바닥면측으로부터는, 축심 위치에 1차측 유로(16)를 상향으로 뚫어 설치하여 밸브실(15) 공간까지 연통·개구하고 있고, 이 개구 주연부에 형성된 장착 홈부에는, PFA제의 링 형상 밸브시트(17)가 고착되고, 후술과 같이 밸브의 조립 후는 밸브시트(17) 상면에 메탈 다이어프램(2)의 중앙부 하면이 로드(18)에 눌려 가요 변형하여 밀착(착좌) 가능하게 되어 있다. 또한 2차측 유로(19)는 밸브실(15) 바닥면의 일부로부터 보디(1)의 바닥면측을 향하여 연통·개구하고 있고, 본 예에서는 유로 도중의 일부에, 유로 조임부(19a)가 설치되어 있다. 또한 보디(1)의 밸브실(15) 외주 가장자리부에는, 후술의 외부 시일부(20)를 구성하는 환상의 볼록부(21)가 단면 사다리꼴 형상으로 상향으로 돌출 형성되어 있다.

도 1∼3에 있어서, 다이어프램(2)은 자연 상태에서 편측(상방)을 향하여 중심부를 정점으로 한 완만한 볼록 곡면 형상을 보인 외관 대략 원반 형상으로 형성되고, 이 자연상태의 형태로 자기 복귀 가능한 탄성력을 가지고 있다. 본 예에서는, 스프론제(금속제)의 다이어프램 부재를 소정 매수 겹쳐 다이어프램 밸브의 판막을 구성하고 있다. 다이어프램 피스(3)는 플랜지부(3a)를 가진 단척 통 형상으로 형성되고, 다이어프램(2)의 상면측에 다이어프램(2)의 가요 변형에 따라 상하동 가능하게 재치된 상태이며, 밸브의 조립 완성 후는 위치 결정된 상태에서 밸브 내에 헐겁게 끼워맞춤 형상으로 수용된다.

도 1∼3에 있어서, 보닛(4)은 대략 편평 통 형상으로 형성되어 있고, 중앙의 축심 위치에는, 다이어프램 피스(3)를 끼워맞춤하면서 상하 슬라이딩 가능한 부착구멍(4a)이 개구하고 있다. 이 부착구멍(4a)에는, 다이어프램 피스(3)의 플랜지부(3a)에 적합한 단차부가 설치되어 있다. 보닛(4)의 외주면은 보디(1)의 끼워맞춤부(14)와 적합한 형상으로 되어 있다.

도 1, 2에 있어서, 보닛(4)의 상면에는, 단면 대략 V자 형상이며 축심과 동심 형상으로, 환상홈(4b)이 형성되어 있다. 후술과 같이, 보닛(4)의 상면은 조임 너트(5)의 하단부(5a) 및 베이스체(31)의 하단면과 대향 내지 맞닿게 된다. 이 환상홈(4b)은 조임 너트(5)의 하단부(5a)와 보닛(4)의 상면의 접촉 면적을 줄여 슬라이딩 저항을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 보닛(4)에는, 축심 대칭적으로 고정 구멍부(22)(고정부)가 4개소 형성되어 있다. 이 고정 구멍부(22)의 단면 형상은 후술의 핀(9)의 단면 형상에 고정밀도로 적합하도록 형성되어 있다. 또한, 고정 구멍부(22)의 배치는 이 예에 한하지 않고, 예를 들면, 대칭적으로 2개소, 또는 6개소, 혹은 적절한 위치에 1개소만 설치하는 등, 실시에 따라 임의로 선택 가능하다.

후술하는 바와 같이, 보닛(4)은 밸브실(15)에 설치한 밸브시트(17)와 그 상방에 배치한 다이어프램(2)을 갖는 보디(1) 내에 다이어프램(2)의 외주(2a)를 누름으로써, 본 발명의 다이어프램 밸브의 조립 구조를 구성하고 있다.

도 1∼4에 있어서, 본 예의 조임 너트(5)는 대략 통 형상으로 형성된 너트 부재이며, 조임 너트(5)의 외주측에서는, 일단측에 육각 형상의 걸어맞춤부(23)가 돌출 설치됨과 아울러, 수나사부(11)도 형성되어 있다. 조임 너트(5)의 내주측은 단면 대략 원형상의 관통구멍(12)으로 되어 있고, 그 일부에는 암나사부(24)가 형성되어 있다.

후술하는 바와 같이, 조임 너트(5)는 보디(1)의 개구부(10)에 나사결합하여 보닛(4)의 외주에 삽입시킴으로써, 본 발명의 다이어프램 밸브의 조립 구조를 구성하고 있다.

이어서, 본 예의 조립 방법에 사용하는 지그의 각 구조를 설명한다. 도 1, 2, 5에 있어서, 상측에 도시한 고정 지그(7)는 대략 직사각형 판 형상(장방형)으로 형성된 기부에, 대략 원기둥 형상의 삽입 고정부(7a)가 일체로 돌출 형성되어 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 삽입 고정부(7a)에는, 걸어맞춤면(34)이 삽입 고정부(7a)의 외주면측으로부터 중심 위치까지 1개의 홈 형상으로, 절결 형성되어 있다. 후술과 같이, 이 걸어맞춤면(34)의 형상은 회전 방지 지그(6)의 형상에 적합하고, 이 때문에 회전 방지 지그(6)를 삽입 고정 가능하게 되어 있다.

도 1∼3에 있어서, 하측에 도시한 고정 지그(8)도 대략 직사각형 판 형상(장방형)으로 형성된 기부(基部)를 가지고 있지만, 보디(1)를 끼워 맞추는 삽입 고정부로서, 대략 정방 형상의 고정홈(26)이 오목 형상으로 절삭 가공되어 있다. 후술과 같이, 이 고정홈(26)의 형상은 보디(1)의 하부 외형 형상에 적합(상사형)하고, 이 때문에 보디(1)를 삽입 고정 가능하게 되어 있다.

도 1, 2에 있어서, 회전 방지 지그(6)는, 동 도면 상측이 소직경부(6a), 하측이 대직경부(6b)가 되도록, 전체가 대략 원기둥 형상으로 일체 형성되어 있고, 소직경부(6a)에는 편평한 2면폭 형상으로 절결 단차부면(27)이 형성되어 있다. 이 절결 단차부면(27)의 면폭은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 걸어맞춤면(34)의 홈폭과 적합하고, 이 때문에 절결 단차부면(27)을 걸어맞춤면(34)에 비회전 상태로 삽입 고정할 수 있다.

한편, 대직경부(6b)에는 핀(9)의 형상과 적합하게 끼워맞춤 고정가능한 고정 구멍(28)이 설치되어 있다. 이 고정 구멍(28)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 핀(9)을 보닛(4) 및 회전 방지 지그(6)에 공통하여 삽입통과시키기 때문에, 보닛(4)에 설치한 고정 구멍부(22)의 구멍 직경 및 배치에 일치하도록 설치할 필요가 있어, 후술과 같이 밸브의 조립시에, 보닛(4)의 상면에 회전 방지 지그(6)의 대직경부(6b) 끝면이 대향했을 때, 적어도 1개 이상의 고정 구멍(28)과 고정 구멍부(22)가 일치하도록 설치되지 않으면 안 된다.

후술하는 바와 같이, 회전 방지 지그(6)는 조임 너트(5)의 관통구멍(12)으로부터 삽입함으로써, 본 발명의 다이어프램 밸브의 조립 구조를 구성하고 있다.

도 1∼3에 있어서, 핀(9)은 단면 대략 원형상이며, 소재나 직경·길이는 실시에 따라 임의로 선택 가능하다. 이 핀(9)은 후술의 밸브의 조립시에, 회전 방지 지그(6)와 보닛(4) 사이에 일시적으로 개재하여 양자가 서로 회전하는 것을 잠그도록 하기 위해 사용되는 지그이며, 이 때문에, 적어도 2개 이상을 요하고, 또한 고정 구멍(28)(회전 방지 지그(6)측)과 고정 구멍부(22)(보닛(4)측)에 끼워맞춤 고정시켜 양자 사이에 회동이 작용했을 때, 핀(9)이 회전 방지 지그(6)와 보닛(4)의 어느 것과도 유격이나 약간의 흔들림도 발생시키지 않고, 고정밀도이고 또한 견고하게 회동 잠금할 수 있도록 하기 때문에, 핀(9)의 직경은 사용에 지장을 일으키지 않는 범위에서, 고정 구멍(28)과 고정 구멍부(22)의 어느 구멍 직경과도 고정밀도로 일치하도록 형성되어 있으면 적합하다.

후술하는 바와 같이, 핀(9)은 회전 방지 지그(6)와 보닛(4)을 고정하는 고정 수단으로서 본 발명의 다이어프램 밸브의 조립 구조를 구성하고 있다.

계속해서, 본 예에 있어서의 다이어프램 밸브의 조립 방법을 설명한다. 본 예의 조립 방법에서는, 우선, 밸브실(15)에 설치한 밸브시트(17)와 그 상방에 배치한 다이어프램(2)을 갖는 보디(1) 내에 다이어프램(2)의 외주(2a)를 누르는 보닛(4)을 삽입하는 공정을 가지고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 장착 홈부에 밸브시트(17)가 스웨이징 고정된 보디(1)에 대하여, 적절한 다이어프램(2)을 준비하고, 이 볼록측을 상측으로 하여, 외주(2a) 하면이 환상의 볼록부(21)의 위에 적절하게 위치하도록 배치한다. 이때, 다이어프램(2)의 표리를 틀리지 않는 것은 물론, 외주(2a)가 적절하게 볼록부(21)의 위에 배치되지 않으면, 외부 시일부(20)를 적절하게 구성할 수 없는 점을 유의해야 한다.

다음에 이와 같이 배치한 다이어프램(2) 위에, 다이어프램 피스(3)와 보닛(4)을 배치한다. 양자의 배치 방법은 임의이지만, 다이어프램 피스(3)의 플랜지부(3a)의 형상과 보닛(4)의 부착 구멍(4a)의 형상은 적합하고 있기 때문에, 이 부착구멍(4a)에 다이어프램 피스(3)를 끼워 넣은 상태에서, 양자를 합쳐서 다이어프램(2) 위에 올려 놓도록 할 수도 있다. 이때도, 보닛(4)의 외주 하면이 다이어프램(2)의 외주(2a)의 상면에 적절하게 위치하도록 배치하지 않으면, 외부 시일부(20)를 적절하게 구성할 수 없는 점을 유의해야 한다.

이어서, 보디(1)의 개구부(10)에 조임 너트(5)를 나사결합하여 보닛(4)의 외주(2a)에 삽입시키는 공정을 가지고 있다.

즉, 상기한 바와 같이 보닛(4)을 보디(1)에 삽입하고, 다이어프램(2)의 외주(2a)를 상하로부터 적절하게 끼운 상태로 한 후, 조임 너트(5)를 개구부(10)에 삽입함으로써, 수나사부(11)를 개구부(10)의 암나사부(13)에 나사결합시켜 간다. 이 나사결합은 조임 너트(5)의 하단부(5a)가 보닛(4)의 상면에 비접촉으로 근접 내지 접촉하는 정도에서 멈추고, 그것 이상 죄어서는 안 된다. 또한 참고이지만, 조임 너트(5)가 보닛(4) 상면에 접촉한 후의 나사결합 이동은 약간의 조임 자리를 남길게 될 뿐 거의 존재하지 않으므로, 이 접촉 상태를 도시하면, 도 2에 도시된 조임 너트(5)와 보닛(4)의 상태와 거의 동일하다.

이어서, 조임 너트(5)의 관통구멍(12)으로부터 삽입한 회전 방지 지그(6)와 보닛(4)을 고정 수단을 통하여 고정하는 공정을 가지고 있다. 여기에서 고정 수단이란 회전 방지 지그(6)와 보닛(4)을 서로 비회전이고 또한 착탈 자유롭게 고정 가능한 수단으로, 실시에 따라 임의로 선택 가능하지만, 본 예에서는, 도 1∼3에 도시하는 바와 같이, 고정 수단으로서 보닛(4)에 형성한 고정부에 복수의 핀(9)의 하방을 고정하고, 이 복수의 핀(9)의 상방을 회전 방지 지그(6)의 고정 구멍(28)에 삽입하여 보닛(4)과 회전 방지 지그(6)를 비회전 상태로 조립하도록 하고 있다. 또한, 본 예에서는, 고정부를 동일한 간격으로 뚫은 고정 구멍부(22)로 하고, 이 고정 구멍부(22)에 핀(9)을 삽입하여 고정하고 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 보닛(4)에는 고정부로서 대칭적으로 4개소의 고정 구멍부(22)를 설치하고 있고, 도시하지 않지만, 회전 방지 지그(6)에도, 이 4개소의 고정 구멍부(22)에 적합한 위치·형상으로 고정 구멍(28)을 형성하고 있으므로, 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 보디(1) 내에 배치된 상태의 보닛(4)의 고정 구멍부(22)에, 우선 4개의 핀(9)의 하방을 끼워 넣어지게 하고, 각 핀(9)의 상방이 돌출한 상태로 한 후, 회전 방지 지그(6)의 고정 구멍(28)이 개구한 대직경부(6b)측을 관통구멍(12)에 삽입하면, 돌출해 있는 각 핀(9)의 상방에, 각 고정 구멍(28)을 끼워 넣어지게 할 수 있다. 이것에 의해, 4개의 핀(9)은 상방이 회전 방지 지그(6)에 끼워져 부착되고, 하방이 보닛(4)에 끼워져 부착되므로, 핀(9)을 통하여 회전 방지 지그(6)와 보닛(4)이 서로 비회전 상태로 조립되게 된다.

또한, 고정 수단으로서는 핀(9)을 개재시킨 상기 수단 이외에, 예를 들면, 회전 방지 지그(6)의 대직경부(6b)의 하단면과 보닛(4)의 상면에, 서로 걸어맞춤 가능한 요철부를 적절하게 형성하고, 다른 부재의 핀(9)을 사용하지 않고 간이하게 비회전으로 조립하는 수단 등도 적용 가능하다.

이어서, 보디(1)와 회전 방지 지그(6)를 고정 지그(7, 8)를 통하여 고정하고, 또한 보닛(4)이 비회전 상태에서 조임 너트(5)를 조여 보닛(4)으로 다이어프램(2)의 외부 시일부(20)를 협착하는 공정을 가지고 있다. 이 고정 지그(7, 8)와, 보디(1) 또는 회전 방지 지그(6)의 고정 수단도, 실시에 따라 임의로 선택 가능하지만, 본 예에서는, 도 1∼3에 도시하는 바와 같이, 직사각형 형상의 보디(1)를 일방의 고정 지그(8)에 형성한 상사형의 고정홈(26)에 비회전 상태로 삽입 고정하고, 회전 방지 지그(6)의 상부에 형성한 절결 단차부면(27)을 타방의 고정 지그(7)에 형성한 홈 형상의 걸어맞춤면(34)에 비회전 상태로 삽입 고정하고 있다.

도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 보닛(4)에 핀(9)을 통하여 조립된 회전 방지 지그(6)의 상측에는 소직경부(6a)의 절결 단차부면(27)이 돌출해 있고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 절결 단차부면(27)을 상측의 고정 지그(7)에 형성된 홈 형상의 걸어맞춤면(34)에 끼워 넣어지게 하여 고정한다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 이 상태에서는 걸어맞춤면(34)과 절결 단차부면(27)은 비회전 상태의 고정이 된다. 한편으로, 도 1∼3에 도시하는 바와 같이, 보디(1)의 하부도, 이것과 동형으로 형성된 하측의 고정 지그(8)의 고정홈(26)에 끼워 넣어지게 하여 고정한다. 이것도 마찬가지로 비회전 상태의 고정이다.

이어서, 한 쌍의 고정 지그(7, 8)를 바이스(29)로 고정한 상태에서, 토크 렌치(67) 등의 공구로 조임 너트(5)의 걸어맞춤부(23)를 조여 보닛(4)으로 다이어프램(2)의 외부 시일부(20)를 협착시키고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 보디(1)와 고정된 하측의 고정 지그(8)의 하측과, 회전 방지 지그(6)와 고정된 상측의 고정 지그(7)의 상측으로부터, 각각 바이스(29)로 끼워 협지 고정한다. 이것들에 의해, 보닛(4)은 핀(9)과 회전 방지 지그(6), 및 상측의 고정 지그(7)와 바이스(29)를 통하여 정지계에 대하여 비회전으로 고정됨과 아울러, 이 보닛(4)의 정지계에 대한 고정 구조와는 독립적으로, 보디(1)도 하측의 고정 지그(8)와 바이스(29)를 통하여 정지계에 대하여 비회전으로 고정되게 된다.

도 2, 4에 도시하는 바와 같이, 최후에, 상기한 바와 같이 바이스(29)로 협지 고정한 상태에서, 조임 너트(5)의 육각 형상의 걸어맞춤부(23)는 외측에 개방되어 있기 때문에, 이 걸어맞춤부(23)에 횡으로부터 토크 렌치(67)를 걸어 맞추어지게 하여 조임 너트(5)를 돌려서 조일 수 있다. 이것에 의해 조임 너트(5)의 나사결합을 적절하게 완료하여 외부 시일부(20)를 구성할 수 있다. 이것으로서 본 예의 밸브의 조립 방법이 완료되므로, 이후는, 이 조립에 사용한 지그 한 세트를 보디(1)로부터 적절하게 떼어 밸브의 그 밖의 부품 조립 공정으로 이행시키면 된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 다이어프램 밸브의 조립 구조는 밸브실(15)에 설치한 밸브시트(17)와 그 상방에 배치한 다이어프램(2)을 갖는 보디(1) 내에 다이어프램(2)의 외주(2a)를 누르는 보닛(4)과, 보디(1)의 개구부(10)에 나사결합하여 보닛(4)의 외주에 삽입시키는 조임 너트(5)와, 조임 너트(5)의 관통구멍(12)으로부터 삽입한 회전 방지 지그(6)와, 회전 방지 지그(6)와 보닛(4)을 고정하는 고정 수단(핀(9))과, 보닛(4)이 비회전 상태에서 조임 너트(5)를 조여 보닛(4)으로 다이어프램(2)의 외주(2a)를 협착하는 보디(1) 내의 외부 시일부(20)를 구비하여 구성되어 있어, 조립시에 있어서의 다이어프램(2)의 비틀림을 방지하도록 하고 있다.

또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에서는, 보닛(4)을 지그를 통하여 정지계에 대하여 고정함과 아울러 보디(1)도 지그를 통하여 정지계에 고정함으로써, 보닛(4)과 보디(1)의 동반회전을, 각각 독립된 고정(회전 방지) 기구에 기초하여 고정함으로써 방지하고 있지만, 이 외에, 예를 들면, 보닛(4)의 외주면과 보디(1)의 끼워맞춤부(14)의 내주면에 서로 걸어맞춤 가능한 요철부를 설치하여 동반회전을 방지하는 등, 조립용 지그를 사용하지 않고, 더욱 간이한 수단에 의해 보닛(4)과 보디(1)의 동반회전을 방지하도록 해도 되는 경우도 있다.

계속해서, 본 예의 조립 방법으로 조립한 다이어프램 밸브의 일례를 설명한다. 도 6은 상술한 본 예의 다이어프램 밸브를 구성하고 있는 보디(1), 다이어프램(2), 다이어프램 피스(3), 보닛(4), 및 조임 너트(5)의 조립을, 상술한 본 예의 조립 방법을 거쳐 완료한 후, 베이스체(31)의 하부의 수나사부(32)를 조임 너트(5)의 관통구멍(12)의 암나사부(24)에 나사 결합하여 액추에이터 본체(33)를 부착하고, 밸브의 조립이 완료한 상태(자동밸브용 액추에이터 부착 다이어프램 밸브)의 종단면도를 나타내고 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 본 예의 액추에이터 본체(33)는 에어 오퍼레이트식의 자동밸브용 액추에이터이지만, 이 액추에이터는 수동밸브용 등, 실시에 따라 임의로 선택 가능하며, 본 예에서는, 암나사부(24)와 나사 결합하여 사용 가능한 수나사부를 갖는 베이스체를 구비하고 있으면, 실시에 따라 적당히 착탈 자유롭게 부착 가능하다. 또한 동 도면의 다이어프램 밸브는 특히 원자층 퇴적법(ALD)용 밸브로서 적합하지만, 이것에 한정되지 않고 여러 가지 용도의 밸브를 적당히 구성 가능하다.

도 6에 있어서, 베이스체(31)는 액추에이터 본체(33)의 바닥면부에 편입되는 부재이며, 상부측은 후술의 케이싱(35)과 대략 동일한 직경의 통 형상으로 형성됨과 아울러, 케이싱(35) 하부의 암나사와 나사 결합 가능한 수나사가 형성되어 있고, 한편, 하부측은 조임 너트(5)의 암나사부(24)와 나사 결합 가능한 수나사부(32)가 형성되어 있고, 또한 중앙의 축심 위치에는, 스템인 로드(18)를 끼워맞춤하면서 상하 슬라이딩 가능한 세로로 길게 형성된 부착 구멍(36)이 개구하고 있고, 또한 고온 유체로부터의 단열 대책으로서 하부측과 상부측 사이의 축 장작부(37)를 잘록한 모양으로 설치하여 단면적을 감소시켜, 이것들 사이의 열전도율을 감소시키도록 하고 있다.

또한, 동 도면에 있어서, 베이스체(31)의 축 장착부(37)의 상단 위치에, 환상의 유지부(38)가 형성되어 있다. 본 예의 유지부(38)는 환상의 플랜지부(38a)에 의해 규정되어 축 장착부(37)를 포위하도록 형성된 환상홈이며, 이 홈에, 후술하는 도시하지 않은 부착 부재(40)의 부착부(39)에 형성된 삽입홈이 끼움 부착 가능하게 되어 있다. 또한 베이스체(31)의 상부 하면측에는, 환상홈(42)이 축심과 동심 형상으로 형성되어 있다. 이 환상홈(42)의 직경이나 홈폭·깊이는, 후술과 같이, 볼트(43)의 나사 클리어런스 홈이 되므로, 부착부(39)의 구멍부(39a)의 위치나, 이 구멍부(39a)에 삽입하는 볼트(43)에 따라 적당하게 설정된다. 또한 도시하지 않지만, 축 장착부(37)에는 클램프용으로서 평편한 2면폭 형상으로 오목부가 절결 형성되어 있다.

또한, 동 도면에서, 베이스체(31)의 수나사부(32)의 종단부 부근에는 플랜지부(44)가 설치되어 있고, 이 플랜지부(44)에 적합하도록, 조임 너트(5)의 암나사부(24)의 개구 측단부에는 오목형으로 스토퍼부(45)가 절결 형성되어 있다. 수나사부(32)와 암나사부(24)를 나사 결합할 때, 이 플랜지부(44)의 나사 진행이 스토퍼부(45)로 적절하게 잠가짐으로써, 과도한 조임이 일어나지 않도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 조립 방법에 의해 조임 너트(5)와 보닛(4)의 동반회전을 방지해도, 본 예의 구조에서는, 그 후의 조립 공정에서 베이스체(31) 하단면이 보닛(4) 상면에 대향하는 구조이므로, 베이스체(31)의 과도한 나사 결합에 의해 그 하단면이 보닛(4) 상면에 맞닿아 버림으로써 동반회전 등의 나쁜 작용을 끼치면, 외부 시일부(20)(다이어프램(2))가 비틀리는 등의 악영향이 발생할 가능성도 있고, 이러한 경우에는 본 발명의 의의가 완전히 손상되어 버릴 우려조차 있다. 따라서, 이러한 나사 결합의 스토퍼부(45)를 설치함으로써 과도한 조임을 방지하고, 다이어프램(2)을 완전히 닫아 외부 시일부(20)를 구성한 상태의 보닛(4)에 악영향이 미칠 가능성을 피하고 있다.

한편으로, 도 7은 액추에이터 본체(70)의 종래 구조의 베이스체(71)를, 본 예와 공통의 다이어프램 밸브의 보디(1)에 부착한 상태를 도시한 종단면도이다. 동 도면에 있어서, 보디(1)(밸브시트(17)), 다이어프램(2)(외부 시일부(20)), 보닛(72), 및 다이어프램 피스(3)의 각 구조는 상술한 본 예에 있어서의 것과 동일하지만, 이 도 7의 종래 구조에서는 본 발명의 조립 방법에 사용하는 조립용 지그에 대응한 구조로 되어 있지 않기 때문에, 보닛(72)에는 고정 구멍부가 설치되어 있지 않고, 조임 너트(5)도 가지고 있지 않은 구조로 되어 있어, 베이스체(71)에 수나사부(73)가 설치되고, 이 수나사부(73)는 보디(1)의 개구부(10)에 설치된 암나사부(13)와 직접 나사 결합하게 되어 있다. 이 구조는 종래의 이 종류의 밸브의 외부 시일부의 구성으로서 전형적이다.

도 7에 도시한 종래 구조의 경우에는, 베이스체(71)의 수나사부(73)가 보디(1)의 암나사부(13)에 나사 결합하면, 베이스체(71)의 하단면이 회전하면서 보닛(72) 상면을 조여 다이어프램(2) 외주가 볼록부(21)와의 사이에서 협착되어 외부 시일부(20)가 구성되게 되므로, 외부 시일부(20)가 구성될 때, 보닛(72) 상면이 베이스체(71) 하단면과 동반회전이 발생하면, 다이어프램(2) 외주의 상면과 밀착 접촉하고 있는 보닛(72)의 외주 하면이 회전함으로써 다이어프램(2)에 비틀림이 발생할 우려가 있다. 특히 ALD용 등, 엄격한 사용조건이 요구되는 경우, 이러한 비틀림은 비록 약간이더라도 무시할 수 없는 악영향을 미칠 우려가 있다. 그리고, 동 도면의 종래 구조에서는, 원리적으로 이러한 악영향 발생의 가능성을 완전히 배제하는 것은 불가능하다.

이에 대하여 상술한 본 발명에 따른 다이어프램 밸브의 조립 방법을 사용하면, 적어도 밸브 조립시에 이러한 다이어프램의 비틀림이 생길 우려는 없고, 이 때문에, 가요 성능이나 변형 속도 등, 외부 시일부의 협착 상태(밸브 구조)에 기초하여 다이어프램이 원래 갖는 특성이 손상되지 않고, 따라서 종래 구조에 있어서의 잃어버린 부분이 적절하게 유지됨으로써, 예를 들면, 개폐 내구 횟수나 밸브시트 실링성의 향상, 밸브 개폐 스피드의 안정화 등을 기대할 수 있다. 또한 개체마다의 Cv값의 편차가 억제된다. 나가아 외부 시일부의 손상 억제나 실링 성능의 향상 등도 기대할 수 있다. 또한 이들 효과는 ALD용 밸브에 한정되지 않고 다이어프램 밸브 일반적으로 널리 기대할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 본 예에서는 베이스체(31)의 수나사부(32)와 조임 너트(5)의 암나사부(24)를 나사 결합에 의해 착탈 자유롭게 하고 있기 때문에, 보디(1) 상부에 부착하는 부재측에, 이러한 구조의 베이스체(31)를 가지고만 있으면, 부착하는 부재측의 구조에 의존하지 않고 액추에이터가 착탈 자유롭다. 따라서, 적어도 수나사부(32)를 갖는 베이스체(31)를 구비한 액추에이터이면, 필요에 따라 적당하게 착탈 자유롭기 때문에, 예를 들면, 액추에이터가 어떠한 원인으로 손상된 경우에도, 밸브체부를 유지한 채, 즉 보닛(4)과 볼록부(21)로 다이어프램(2)의 외주(2a)를 협착 유지하고 있는 외부 시일부(20)의 상태를 유지한 채, 액추에이터만을 용이하고·신속하게 교환할 수 있다. 혹은, 밸브체부를 동일하게 유지한 채, 다른 종의 액추에이터로의 변경, 예를 들면, NC(노멀 클로즈) 밸브와 NO(노멀 오픈) 밸브를 적당하게 서로 변경할 수 있다.

또한, 도 7에 도시하는 종래예에 의하면, 개폐 횟수가 500만회 정도에서 다이어프램(2)이 깨질 우려가 있지만, 도 6에 도시하는 본 예에서는, 개폐 횟수가 2000만회를 초과해도 다이어프램(2)의 깨짐이 발생하지 않는 것이 실증되었다.

최후에, 도 6, 7에 있어서, 액추에이터 본체(33)에 있어서의 베이스체(31) 하부 이외의 부분의 구조를 설명하면 베이스체(71) 상부를 포함하고, 이 부분의 구조는 도 6, 7 모두 공통이며, 액추에이터 본체(33)에는, 에어 구동력(밸브 개방력)의 확보를 위해, 적어도 2개의 에어실(50)이 설치되어 있고, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 서브 베이스(51)를 배치함과 아울러, 피스톤(52)을 컴팩트하게 2단 구성하여 에어실(50)을 확보하고 있다. 또한 액추에이터 본체(33)에는, 스템을 하강시키는 스프링(53)과, 에어실(50)로의 압축공기의 공급에 의해 상승되는 피스톤(52)이 내장되어, 이 피스톤(52)의 상승량을 조정 나사(54)의 나사박음에 의해 조정 가능하게 설치하여 스트로크 조정 수단으로 하고 있다.

도 6, 7에 있어서, 실린더(55)는 외관 대략 원통 형상을 나타내고, 축심 위치에는 접속부(56)가 설치되고, 그 깊이측에는 조정 나사(54)의 수나사부와 나사결합 가능한 암나사부가 더 형성되고, 그 깊이측에는 피스톤(52)의 상부와 끼워맞춤 가능한 통 형상의 끼워맞춤부가 형성되어 있다. 실린더(55)의 하단부에는, 케이싱(35)의 암나사와 나사결합 가능한 수나사가 설치되어 있다. 또한 실린더(55)의 내부에는, 후술의 스프링(53)을 바이어스하기 위한 받이부가 오목하게 설치되어 있다.

도 6, 7에 있어서, 케이싱(35)은 실린더(55)와 대략 동일한 직경의 원통 형상 외관에 형성되어 있고, 상단부에는 상기의 암나사가 형성되고, 하단부에도 베이스체(31) 상단부의 수나사와 나사 결합 가능한 암나사가 형성되어 있다. 또한 케이싱(35)의 내주면에는, 서브 베이스(51)를 걸어맞춤 유지 가능한 단차부가 형성되어 있다.

도 6, 7에 있어서, 피스톤(52)은 평행하게 2장이 튀어나온 원형 플랜지 형상의 피스톤부(52a)와, 이것들의 중심 위치를 연결하는 통 형상의 연장부를 갖고 있고, 연장부의 상단면측에는, 피스톤(52) 내부에서 축심 방향에 공급 에어를 도통 가능한 유로가 개구하고 있고, 이 유로에는, 2개의 에어실(50)을 향하여 개구하여 에어 공급 가능한 유로(57)가 분기하여 형성되어 있다. 이 때문에, 접속부(56)에 커플링(58) 등을 통하여 에어 공급원이 접속된 경우에는, 공급원으로부터의 에어는 유로(57)를 도통하여 에어실(50)에 공급된다. 피스톤부(52a)의 외주 가장자리부에는, FKM제의 O링이 설치되어, 각각 케이싱(35), 베이스체(31)의 내주면 사이를 슬라이딩하면서 실링하고 있고, 마찬가지로, 피스톤(52) 축심 방향의 연장부에도 O링이 복수 개소에 설치되고, 또한 서브 베이스(51)의 외주 가장자리부에도 O링이 설치되어 있다.

도 6, 7에 있어서, 스템으로서의 로드(18)는 베이스체(31)의 부착 구멍(36) 내주면에 끼워 맞추어져 거의 저항 없이 상하 슬라이딩 가능하게 설치되고, SUS 304제로 세로로 길게 형성되어 있고, 상단면은 피스톤(52)의 하단면에 맞닿는 한편, 하단면은 다이어프램 피스(3)의 상단면에 맞닿아 있다.

또한, 유체가 약 200℃ 등의 고온인 경우, 그 열전달에 의해 액추에이터가 고온으로 되면, 작동 불량을 일으키거나, 센서 등의 전자기기가 부착되어 있는 경우에는, 열로 기기가 고장나거나 하는 지장을 일으킨다. 이 때문에, 가열된 보디(1) 등으로부터의 열이 액추에이터 본체(33)에 전해지기 어렵게 하기 위해, 소정의 열 대책을 시행하고 있다. 본 예에서는, 발열 부재가 되는 보디(1)나 보닛(4) 등으로부터 액추에이터 본체(33)에 열이 전해지는 열전도 경로 부재의 단면적을 밸브나 액추에이터의 기능에 지장이 생기지 않는 범위에서 감소시키도록 하고 있다.

구체적으로는, 고온 유체로부터의 열전도에 의해 가열 부재가 될 수 있는 다이어프램 피스(3)의 상단면과 접촉하는 접촉 영역을 작게 하기 위하여, 로드(18)의 하단면은 원호 형상 곡면으로 형성되고, 마찬가지로, 적어도 피스톤(52)의 하단면(또는 로드(18)의 상단면)도 원호 형상 곡면으로 형성되고, 가열 부재가 될 수 있는 로드(18)가 피스톤(52)의 하단면과 접촉하는 접촉 영역을 작게 하고 있고, 로드(18)의 상하에서는, 적어도 면접촉에 의해 효율적으로 열전도 해 버리는 일이 없도록 하고 있다. 또한, 베이스체(31)의 축 장착부(37)에는 잘록부를 설치함과 아울러, 로드(18)에도 잘록부를 설치하고 있고, 이것들에 의해, 보디(1)측으로부터 액추에이터 본체(33)측으로의 열전도의 단면적을 될 수 있는 한 감소시켜 열전도율을 억제하도록 하고 있다.

도 6, 7에 있어서, 부착 부재(40)는 삽입홈을 갖는 원판 형상의 부착부(39)와 측면부(41)로 이루어지는 단면 L자 형상의 부재이다. 부착 부재(40)의 바닥면측은 얇은 원판 형상으로 형성된 부착부(39)로 되어 있고, 도시하고 있지 않지만, 축심 위치에는 삽입홈이 절결 형상으로 형성되어 대략 U자 형상을 보이고 있다. 이 삽입홈은 베이스체(31)의 유지부(38)에 적당하게 회동 자유롭게 끼워맞춤 고정 가능하게 되어 있다. 또한, 육각구멍 부착 볼트(43)를 삽입·나사결합 할 수 있는 구멍부(39a)가 축심 위치에 1개소 형성되어 있다. 이 구멍부(39a)도 실시에 따라 복수개 형성해도 되고, 예를 들면, 대칭적인 위치에 합계 3개 설치하는 등으로 해도 된다.

도 6, 7에 있어서, 부착 부재(40)의 측면부(41)는 얇은 직사각형 판 형상으로 형성되고, 전자 밸브(59)와 삽입통과시켜 고정할 수 있는 2개의 볼트(60)를 삽입할 수 있는 구멍부(41a)가 2개 설치되어 있는데, 이 구멍부(41a)도 실시에 따라 적당하게 설치된다. 본 예의 측면부(41)는 부착부(39)에 대하여 대략 직각 방향으로 연결되어 있고, 이 부착 부재(40)를 액추에이터 본체(33)에 부착한 상태의 종단면도가 도 6이며, 동 도면에 도시하는 바와 같이, 본 예의 부착 부재(40)는 단면 대략 L자 형상으로 되어 있으므로, 본 예의 부착 구조를 액추에이터에 부착한 상태이어도, 전자 밸브(59)를 액추에이터 본체(33)의 측면 위치에 여분의 스페이스를 거의 생기게 하지 않고 극히 근접 상태로 집적화할 수 있다.

도 6, 7에 있어서, 전자 밸브(59)는 특별히 제한되지 않지만, 본 예에서는 공기압식 액추에이터 조작용 전자 밸브(59)이며, 전체가 대략 직사각형 판 형상에 들아간 콤팩트한 형태를 보이고, 도시하지 않은 에어 공급원측(에어 실린더)과 액추에이터 본체(33) 사이에 공기 배관으로 접속된 상태로 개재하고 있어, 스피드 컨트롤러 등의 제어 수단에 의한 소정의 제어하에, 통전에 의해 도시하지 않은 내부의 솔레노이드 밸브의 동작에 의해 공기 배관의 유로 개폐를 적당히 전환함으로써, 액추에이터 본체(33)로의 압축 에어의 공급(또는 배기)을 제어하는 기능을 갖는다.

도 6, 7에 있어서, 전자 밸브(59)의 측면에는, 도시하지 않은 에어 공급원측에 접속되는 입력 포트(62)와 배출 포트(63)가 개구하고 있고, 공기 유로 전환이 행해지는 전자 밸브(59)의 본체 내부를 통하여, 반대측의 측면에는 도시하지 않은 출력 포트가 개구하고 있고, 이 출력 포트에는 도시하지 않은 커플링을 통하여 공급 라인(64)(수지제의 투명 튜브)의 일단이 접속되어 있다. 이 공급 라인(64)의 타단은 필요 최소한의 길이를 거쳐 커플링(58)에 접속되고, 이 커플링(58)은 액추에이터 본체(33)의 상면측에 개구한 접속부(56)에 연결되어 있고, 액추에이터 본체(33) 내부의 에어실(50)에 압축 에어를 적당히 공급(또는 배기) 가능하게 되어 있다.

도 6, 7에 있어서, 커플링(58)은 접속 상태인 채로 액추에이터 본체(33)의 축심 둘레로 회동 자유로운 유니버설 조인트(엘보우)이면, 부착 부재(40)는 전자 밸브(59)를 부착한 상태에서 액추에이터 본체(33)의 주위를 회동 자유롭기 때문에, 이것들의 조합에 의해, 전자 밸브(59)의 부착 위치를 커플링(58)의 방향에도 제한되지 않고 완전히 임의의 측면 위치로 조정할 수 있기 때문에 적합하다. 또한, 예를 들면, 공급 라인(64) 끝부를 원터치로 접속할 수 있고, 또한 개방 링의 누름에 따라 접속을 해제할 수 있는 것이면, 본 발명의 부착 구조의 취급성·사용성이 보다 높아지기 때문에, 더욱 적합하다.

또한 액추에이터 본체(33) 상면측에는, 밸브의 개폐를 센싱 가능한 근접 센서(65)가 접속되어 있다. 센서(65)의 하단부는 피스톤(52)의 상면에 근접 가능하게 설치되어 있고, 접근에 의해 피스톤(52)의 상하 운동(밸브의 개폐 동작)을 감지할 수 있다. 이것에 의해, 액추에이터 본체(33)나 밸브 등의 기기의 제어에 이용 가능한 데이터가 취득된다.

또한, 측면부(41)에 전자 밸브(59)를 볼트 고정할 때에, 측면부(41)와 전자 밸브(59) 사이에 와셔(66)를 개재시키도록 하고 있다. 와셔(66)로서 스테인리스제의 평와셔를 볼트(60) 1개당 2장 포개어 사용하고, 2개의 볼트(60)를 사용하여 전자 밸브(59)를 측면부(41)에 부착하고 있지만, 이 밖에, 예를 들면, 수지제 와셔이어도 되고 실시에 따라 임의로 선택 가능하다. 또한, 2개의 볼트(60)와 전자 밸브(59) 측면 사이에는, 1장의 스프링 와셔를 개재시키고 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태의 기재에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 변경을 할 수 있는 것이다.

1 보디
2 다이어프램
2a 외주
4 보닛
5 조임 너트
5a 하단부
6 회전 방지 지그
78 고정 지그
9 핀
10 개구부
12 관통구멍
15 밸브실
17 밸브시트
20 외부 시일부
22 고정 구멍부(고정부)
23 걸어맞춤부
24 암나사부
26 고정홈
27 절결 단차부면
28 고정 구멍
29 바이스
31 베이스체
32 수나사부
67 토크 렌치

Claims (8)

1. 밸브실에 설치한 밸브시트와 그 상방에 배치한 다이어프램을 갖는 보디 내에 다이어프램의 외주를 누르는 보닛을 삽입하는 공정과, 상기 보디의 개구부에 조임 너트를 나사결합하여 상기 보닛의 외주에 삽입시키는 공정과, 상기 조임 너트의 관통구멍으로부터 삽입한 회전 방지 지그와 상기 보닛을 고정 수단을 통하여 고정하는 공정과, 상기 보디와 상기 회전 방지 지그를 고정 지그를 통하여 고정하고, 또한 상기 보닛이 비회전 상태에서 상기 조임 너트를 조여 상기 보닛으로 상기 다이어프램의 외부 시일부를 협착하는 공정을 거침으로써 조립시에 있어서의 다이어프램의 비틀림을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정 수단은 상기 보닛에 형성한 고정부에 복수의 핀의 하방을 고정하고, 이 복수의 핀의 상방을 상기 회전 방지 지그의 고정 구멍에 삽입하여 상기 보닛과 상기 회전 방지 지그를 비회전 상태로 조립한 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 고정부를 동일한 간격으로 뚫은 고정 구멍부로 하고, 이 고정 구멍부에 핀을 삽입하여 고정한 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   직사각형 형상의 상기 보디를 일방의 고정 지그에 형성한 상사형의 고정홈에 비회전 상태로 삽입 고정하고, 상기 회전 방지 지그의 상부에 형성한 절결 단차부면을 타방의 고정 지그에 형성한 홈 형상의 걸어맞춤면에 비회전 상태로 삽입 고정한 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   한 쌍의 고정 지그를 바이스로 고정한 상태에서 토크 렌치 등의 공구로 상기 조임 너트의 걸어맞춤부를 조여 상기 보닛으로 상기 다이어프램의 외부 시일부를 협착시킨 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 방법.
6. 밸브실에 설치한 밸브시트와 그 상방에 배치한 다이어프램을 갖는 보디 내에 다이어프램의 외주를 누르는 보닛과, 상기 보디의 개구부에 나사결합하여 상기 보닛의 외주에 삽입시키는 조임 너트와, 상기 조임 너트의 관통구멍으로부터 삽입한 회전 방지 지그와, 상기 회전 방지 지그와 상기 보닛을 고정하는 고정 수단과, 상기 보닛이 비회전 상태에서 상기 조임 너트를 조여 상기 보닛으로 상기 다이어프램의 외주를 협착하는 상기 보디 내의 외부 시일부를 구비하여, 조립시에 있어서의 다이어프램의 비틀림을 방지시킨 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 구조.
7. 제6항에 있어서,
   자동밸브용 액추에이터의 베이스체 또는 수동밸브용 베이스체의 하부의 수나사부를 상기 조임 너트의 관통구멍의 암나사부에 나사결합하여 부착한 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브의 조립 구조.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서의 다이어프램 밸브의 조립 구조를 원자층 퇴적법(ALD)용 밸브에 적용한 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
   

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