KR20210126724A

KR20210126724A - 밸브

Info

Publication number: KR20210126724A
Application number: KR1020217029749A
Authority: KR
Inventors: 류타로 단노; 도모히로 나카타; 도시히데 요시다; 겐타 곤도; 유야 스즈키; 즈토무 시노하라
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-10-20
Also published as: WO2020171018A1; US20210372532A1; JP7374513B2; JPWO2020171018A1

Abstract

스템의 스트로크양을 파악 가능한 밸브를 제공한다. 밸브(1)는, 유입로 및 유출로가 형성된 보디와, 유입로 및 상기 유출로를 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브체에 의해 상기 유입로 및 상기 유출로를 연통 또는 차단시키기 위해, 상기 보디에 대해 근접 및 이격 이동하는 스템(17)과, 스템(17)의 스트로크양을 조정하는 스트로크 조정부와, 스템(17)의 변위를 검지하는 센서부(2)를 구비한다.

Description

밸브

본 개시는, 반도체 제조 장치 등에 사용하는 밸브에 관한 것이다.

구동 유체에 의해 개폐를 행하는 밸브에 있어서, 에어 실린더에 의한 개폐 소자의 개폐 리프트를 조절하여 유체의 유량을 조절할 수 있는 조절 수단을 갖는 밸브가 제안되어 있다.

일본 특허 공개 제2003-14155호 공보

그러나, 특허문헌 1의 밸브에서는, 개폐 리프트를 조정한 후, 실제로 어느 정도 개폐 소자의 리프트양이 변화된 것인지 파악할 수 없다.

그래서 본 개시는, 스템의 스트로크양을 파악 가능한 밸브를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태인 밸브는, 유입로 및 유출로가 형성된 보디와, 상기 유입로 및 상기 유출로를 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브체에 의해 상기 유입로 및 상기 유출로를 연통 또는 차단시키기 위해, 상기 보디에 대해 근접 및 이격 이동하는 스템과, 상기 스템의 스트로크양을 조정하는 스트로크 조정부와, 상기 스템의 변위를 검지하는 변위 센서를 구비한다.

상기 변위 센서에 의해, 밸브가 개방 상태 또는 폐쇄 상태에 있어서 검지된 측정값에 기초하여, 상기 스템의 스트로크 산출을 위한 제로점을 설정하는 제어부를 구비해도 된다.

상기 제어부는, 상기 변위 센서의 측정값과, 임계값에 기초하여, 밸브가 개방 상태인지 폐쇄 상태인지를 판정해도 된다.

상기 제어부는, 상기 변위 센서에 의해, 밸브가 개방 상태 및 폐쇄 상태에 있어서 검지된 측정값에 기초하여, 상기 임계값을 갱신해도 된다.

상기 스트로크 조정부는, 제1 스트로크 조정부와, 상기 제1 스트로크 조정부와는 다른 위치에 마련된 제2 스트로크 조정부를 구비하고 있어도 된다.

제1 나사 구멍이 형성되고, 상기 보디에 고정된 보닛과, 케이싱 및 상기 케이싱에 수용된 구동부를 갖는 액추에이터를 더 구비하고, 상기 케이싱은 원통상을 이루고, 상기 스템이 맞닿음 가능하고, 외주에 상기 제1 나사 구멍에 나사 결합하는 제1 나사부가 마련된 나사 결합부를 갖고, 상기 구동부는, 상기 스템에 연결되어, 상기 스템과 함께 상기 보디에 대해 근접 및 이격 이동하는 구동축을 갖고, 상기 제1 나사부 및 상기 제1 나사 구멍은, 상기 제1 스트로크 조정부를 구성하고, 상기 제2 스트로크 조정부는, 상기 케이싱에 있어서, 상기 구동부에 대한 상기 나사 결합부측의 반대측에 마련되고, 상기 제2 스트로크 조정부는, 원통상을 이루고 회전 가능하게 마련되어 제2 나사 구멍을 갖는 핸들과, 외주에 상기 제2 나사 구멍에 나사 결합하는 제2 나사부가 마련되어 상기 구동축이 맞닿음 가능한 이동 디스크를 갖고, 상기 제1 스트로크 조정부는, 상기 케이싱을 회전시켜서, 상기 나사 결합부의 상기 제1 나사부를 상기 보닛의 제1 나사 구멍에 대해 회전시킴으로써, 상기 케이싱의 상기 보디에 대한 위치를 조정하여, 상기 스템의 스트로크양을 조정하도록 구성되고, 상기 제2 스트로크 조정부는, 상기 핸들을 회전시켜서, 서로 나사 결합하고 있는 상기 제2 나사 구멍과 상기 제2 나사부에 의해, 상기 이동 디스크를 이동시켜서, 상기 이동 디스크의 상기 보디에 대한 위치를 조정하여, 상기 스템의 스트로크양을 조정하도록 구성되고, 상기 제2 나사부 및 상기 제2 나사 구멍의 피치는, 상기 제1 나사부 및 상기 제1 나사 구멍의 피치보다도 작게 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의하면, 스템의 스트로크양을 파악 가능한 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관한 밸브의 단면도이다.
도 2는 밸브의 스템 플랜지 근방의 확대 단면도이다.
도 3은 센서부로부터 출력되는 신호의 일례이다.
도 4는 스트로크 산출 처리의 흐름도이다.

본 개시의 일 실시 형태에 의한 밸브에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 밸브(1)의 단면도를 도시하고 있다. 도 2는, 밸브(1)의 스템(17)의 플랜지(17A) 근방의 확대 단면도를 도시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 밸브(1)는 다이어프램 밸브이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 밸브(1)는, 보디(10)와, 액추에이터(20)와, 센서부(2)와, 제어부(3)를 구비한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 밸브(1)의 액추에이터(20)측을 상측, 보디(10)측을 하측으로 하여 설명한다.

[보디(10)]

보디(10)는, 보디 본체(11)와, 시트(12)와, 보닛(13)과, 다이어프램(14)과, 누름 어댑터(15)와, 다이어프램 누름부(16)와, 스템(17)과, 압축 코일 스프링(18)을 구비한다.

보디 본체(11)에는, 밸브실(11a)과, 밸브실(11a)에 연통되는 유입로(11b) 및 유출로(11c)가 형성되어 있다. 시트(12)는, 환상을 이루고, 밸브실(11a)과 유입로(11b)가 연통되는 개소의 주연에 마련되어 있다.

보닛(13)은, 유개의 대략 원통상을 이루고, 그 하단부의 외주에 마련된 수나사부를 보디 본체(11)에 마련된 암나사부에 나사 결합시킴으로써, 밸브실(11a)을 덮도록 보디 본체(11)에 고정되어 있다.

보닛(13)의 천장 벽부(13A)의 중앙부에는, 제1 관통 구멍(13b)이 형성되어 있다. 천장 벽부(13A)의 하면이며 제1 관통 구멍(13b)의 주연부에는, 하방으로 돌출되는 원통형의 제1 하측 돌출부(13C)가 마련되어 있다. 제1 관통 구멍(13b) 및 제1 하측 돌출부(13C)의 내주에는, 암나사부(13D)가 마련되어 있다. 보닛(13)에는, 그 축에 대해 직교하는 방향으로 관통되어, 가스의 누설을 검지하기 위한 제2 관통 구멍(13e)이 형성되어 있다. 보닛(13)의 내주이며, 제2 관통 구멍(13e)의 하측에는, 후술하는 홀 IC(2B)를 수용하는 수용 오목부(13f)(도 2)가 형성되어 있다. 제1 관통 구멍(13b), 제1 하측 돌출부(13C)의 내주 및 암나사부(13D)는, 제1 나사 구멍에 상당한다.

밸브체인 다이어프램(14)은, 보닛(13)의 하단에 배치된 누름 어댑터(15)와 보디 본체(11)의 밸브실(11a)을 형성하는 저면에 의해, 그 외주연부가 협지 가압되어 보유 지지되어 있다. 다이어프램(14)은, 구각상(球殼狀)을 이루고, 상측으로 볼록한 원호상이 자연 상태로 되어 있다. 다이어프램(14)이 시트(12)에 대해 이격 및 맞닿음 함으로써, 유체 통로의 개폐가 행해진다. 다이어프램(14)은, 예를 들어 복수매의 금속 박판에 의해 구성되고, 원형으로 오려내고, 중앙부를 상방으로 팽출시킨 구각상으로 형성된다.

다이어프램 누름부(16)는, 다이어프램(14)의 상측에 마련되고, 다이어프램(14)의 중앙부를 압박 가능하게 구성되어 있다.

스템(17)은, 대략 원기둥상을 이루고, 보닛(13) 내에 상하 이동 가능하게 배치되어 있다. 스템(17)의 하단에는, 플랜지(17A)가 마련되어 있다. 플랜지(17A)의 외주면에는, 일주(一周) 연속해서 환상을 이루는 자석 수용 홈(17b)(도 2)이 형성되어 있다. 수용 오목부(13f)와 자석 수용 홈(17b)은, 직경 방향에 있어서 서로 대향하고 있다. 플랜지(17A)의 하면측에는, 하방으로 돌출되는 원통형의 제3 하측 돌출부(17C)가 마련되어 있다. 제3 하측 돌출부(17C) 내에, 다이어프램 누름부(16)가 끼워 맞춰져 있다.

압축 코일 스프링(18)은, 보닛(13)의 천장 벽부(13A)와 스템(17)의 플랜지(17A) 사이에 마련되어 있다. 압축 코일 스프링(18)은, 스템(17)을 항상 하방으로 가압하고 있다. 이 때문에, 밸브(1)는, 압축 코일 스프링(18)에 의해, 통상 시(구동부(30)의 비작동 시)는 폐쇄 상태로 유지된다.

[액추에이터(20)]

액추에이터(20)는, 케이싱(21)과, 제1 스트로크 조정부(22)와, 구동부(30)와, 제2 스트로크 조정부(40)를 구비한다. 케이싱(21)은, 하측 케이싱(25)과, 하단부가 하측 케이싱(25)의 상단부에 나사 결합된 상측 케이싱(26)을 갖는다.

하측 케이싱(25)은, 저부(25A)와, 제1 상측 돌출부(25B)와, 제2 하측 돌출부(25C)를 갖는다. 저부(25A)는, 원반상을 이루고, 중앙부에 제3 관통 구멍(25d)이 형성되어 있다. 제1 상측 돌출부(25B)는, 원통상을 이루고, 저부(25A)의 외주연으로부터 상방으로 돌출되도록 마련되어 있다. 제2 하측 돌출부(25C)는, 제3 관통 구멍(25d)의 주연부로부터 하방으로 돌출되도록 마련되어 있다. 제2 하측 돌출부(25C)의 하부의 외주에는, 수나사부(25E)가 마련되어 있다. 제2 하측 돌출부(25C)의 수나사부(25E)의 하부는, 보닛(13)의 암나사부(13D)에 나사 결합되어 있다. 제2 하측 돌출부(25C)는 나사 결합부에 상당하며, 수나사부(25E)는 제1 나사부에 상당한다.

상측 케이싱(26)은, 유개의 대략 원통상을 이루고, 주벽부(26A)와, 천장 벽부(26B)를 갖는다. 천장 벽부(26B)의 중앙부에는, 제4 관통 구멍(26c)이 형성되어 있다. 천장 벽부(26B)의 상면이며 제4 관통 구멍(26c)의 주연부에는, 상방으로 돌출되는 원통형의 제2 상측 돌출부(26D)가 마련되어 있다. 제2 상측 돌출부(26D)에는, 그 축에 직교하는 방향으로 관통하는 나사 구멍(26e)이 형성되어 있다.

제1 스트로크 조정부(22)는, 너트(22A)를 갖고 있다. 너트(22A)는, 제2 하측 돌출부(25C)의 수나사부(25E)의 상부에 나사 결합되어 있다. 너트(22A)는, 천장 벽부(13A)에 맞닿음으로써, 하측 케이싱(25)의 보닛(13)에 대한 회동을 억제한다. 너트(22A)를 푸는 것에 의해, 하측 케이싱(25)의 회동 억제는 해제되고, 하측 케이싱(25)을 회동시킴으로써, 하측 케이싱(25)는 보디(10)에 대해 상하 이동 가능하게 된다.

스템(17)은, 그 상방으로의 이동 시에, 스템(17)의 상면(17D)이, 하측 케이싱(25)의 제2 하측 돌출부(25C)의 하면(25F)에 맞닿음으로써, 그 이상의 스템(17)의 상방으로의 이동이 저지된다. 너트(22A)를 푼 상태에서, 하측 케이싱(25)을 회전시킴으로써, 스템(17)의 스트로크양(리프트양)을 원하는 값으로 설정할 수 있다. 즉, 스템(17)의 상방으로의 이동량의 상한값을 원하는 값으로 설정할 수 있다. 너트(22A), 제2 하측 돌출부(25C)의 수나사부(25E) 및 보닛(13)의 암나사부(13D)에 의해, 제1 스트로크 조정부(22)가 구성된다.

[구동부(30)]

구동부(30)는, 제1 피스톤(31)과, 칸막이 디스크(32)와, 제2 피스톤(33), 구동축(34)을 갖는다.

제1 피스톤(31)은, 대략 원반상을 이루고, 중앙부에 구동축(34)이 관통하는 제5 관통 구멍(31a)이 형성되어 있다. 제1 피스톤(31) 및 하측 케이싱(25)에 의해, 제1 압력실 P1이 형성된다.

칸막이 디스크(32)는, 대략 원반상을 이루고, 중앙부에 구동축(34)이 관통하는 제6 관통 구멍(32a)이 형성되어 있고, 상측 케이싱(26)의 내주에 이동 불가능하게 고정되어 있다.

제2 피스톤(33)은, 대략 원반상을 이루고, 중앙부에 구동축(34)이 관통하는 제7 관통 구멍(33a)이 형성되어 있다. 제2 피스톤(33), 칸막이 디스크(32) 및 상측 케이싱(26)에 의해, 제2 압력실 P2가 형성된다.

구동축(34)은, 대략 원기둥상을 이루고, 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되며, 보닛(13)으로부터, 하측 케이싱(25)의 제2 하측 돌출부(25C)를 지나, 후술하는 이동 디스크(42)의 소경부(42B)까지 연장되어 있다. 구동축(34)의 하단부는, 그 외경이 스템(17)의 외경보다도 작게 구성되고, 스템(17)에 나사 결합되어 있다.

구동축(34)에는, 그 상측 반부에, 상하 방향으로 연장되는 유체 유로(34a)가 형성되고, 또한 유체 유로(34a)를 가로지르는 제1, 제2 유체 유출 구멍(34b, 34c)이 형성되어 있다. 유체 유로(34a)의 상단은, 구동축(34)의 상면에서 개구되어 있다. 제1 유체 유출 구멍(34b)은, 제1 압력실 P1에 연통되어 있다. 제2 유체 유출 구멍(34c)은, 제1 유체 유출 구멍(34b)의 상측에 위치하고, 제2 압력실 P2에 연통되어 있다.

구동축(34)에는, 제2 피스톤(33)과 후술하는 이동 디스크(42)의 소경부(42B) 사이에 위치하는 부분에, 플랜지(34D)가 마련되어 있다. 플랜지(34D)는, 제2 피스톤(33)의 상면에 맞닿아 있다. 이에 의해, 제2 피스톤(33)이 상측으로 이동하면, 구동축(34) 및 스템(17)이 상측으로 이동한다.

제2 스트로크 조정부(40)는, 핸들(41)과, 이동 디스크(42)와, 안내 핀(43)과, 누름 링(44)과, 와셔(45)를 구비한다.

핸들(41)은, 원통상을 이루고, 제2 상측 돌출부(26D)의 외측에 위치하고, 상측 케이싱(26)의 천장 벽부(26B) 상에 회전 가능하게 배치되어 있다. 핸들(41)에는, 하단부에 플랜지(41A)가 마련되고, 상부의 내주에 암나사부(41B)가 마련되어 있다. 핸들(41)에는, 그 둘레 방향의 2개소에 나사 구멍(41c)이 형성되어 있다. 나사 구멍(41c)에 고정 나사(41D)가 나사 결합되어 이동 디스크(42)의 외주면에 접촉함으로써, 이동 디스크(42)의 상하 이동 및 회전이 규제된다. 핸들(41) 상부의 내주 및 암나사부(41B)는, 제2 나사 구멍에 상당한다.

이동 디스크(42)는, 대경부(42A)와, 대경부(42A)의 하측에 위치해 대경부(42A)보다도 외경이 작은 소경부(42B)를 갖는다. 대경부(42A)는 그 하면이 제2 상측 돌출부(26D)의 상면에 맞닿음 가능하게 배치되어 있다. 소경부(42B)는, 제2 상측 돌출부(26D) 내에 위치하고 있다. 대경부(42A)의 외주에는, 수나사부(42C)가 마련되어 있다. 대경부(42A)의 수나사부(42C)와 핸들(41)의 암나사부(41B)는, 서로 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 핸들(41)의 회전에 의해, 이동 디스크(42)는 상하 이동한다. 제2 스트로크 조정부(40)의 수나사부(42C) 및 암나사부(41B)의 피치는, 제1 스트로크 조정부(22)의 수나사부(25E) 및 암나사부(13D)의 피치보다도 작게 구성되어 있다. 이 때문에, 제1 스트로크 조정부(22)에 의해 스템(17)의 스트로크를 크게 조정하고, 제2 스트로크 조정부(40)에 의해 스템(17)의 스트로크 미세 조정을 행할 수 있다. 소경부(42B)의 외주에는, 상하 방향으로 연장되는 안내 홈(42d)이 형성되어 있다. 안내 홈(42d)과 제2 상측 돌출부(26D)의 나사 구멍(26e)은, 직경 방향에 있어서 서로 인접해 있다. 수나사부(42C)는, 제2 나사부에 상당한다.

이동 디스크(42)에는, 상하 방향을 따라 관통하는 유체 도입로(42e)가 형성되어 있다. 유체 도입로(42e)의 상단부에는, 도시하지 않은 관 조인트가 장착된다. 유체 도입로(42e)의 하단부에는, 구동축(34)의 상단부가 삽입되어 있다. 이에 의해, 유체 도입로(42e)와 유체 유로(34a)는 서로 연통되어 있다.

안내 핀(43)은, 제2 상측 돌출부(26D)의 나사 구멍(26e)에 나사 결합되어 있다. 안내 핀(43)의 선단은, 안내 홈(42d) 내에 위치하고 있다. 이에 의해, 이동 디스크(42)는, 상측 케이싱(26)에 대해 회전 불능이면서 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성된다.

누름 링(44)은, 대략 원통상을 이루고, 주벽부(44A)와, 내측 돌출부(44B)를 갖는다. 주벽부(44A)의 내주는, 상측 케이싱(26)의 상단부 외주에 나사 결합되어 있다. 내측 돌출부(44B)는, 환상을 이루고, 주벽부(44A)의 상단으로부터 내측을 향하여 돌출되어, 상측 케이싱(26)의 천장 벽부(26B) 및 핸들(41)의 플랜지(41A)를 덮고 있다.

와셔(45)는, 그 표면에 불소 수지 코팅이 실시되어, 플랜지(41A)와 내측 돌출부(44B) 사이에 마련되어 있다. 와셔(45)를 코팅하는 재료는 불소 수지에 한하지 않고, 와셔(45) 대신에, 스러스트 베어링, 볼 베어링 등을 사용해도 된다. 와셔(45)를 마련함으로써, 개방 상태의 밸브(1)에 있어서, 핸들(41)의 조작성을 향상시킬 수 있다.

[센서부(2)]

센서부(2)는, 스템(17)의 변위를 검지하기 위한 변위 센서이며, 도 2에 도시하는 바와 같이, 자석(2A)과 홀 IC(2B)와 배선(2C)을 갖는 홀 센서이다. 자석(2A)은, 원환상을 이루고, 스템(17)의 플랜지(17A)의 자석 수용 홈(17b)에 수용되어 있다. 홀 IC(2B)는, 수용 오목부(13f)에 수용되어 있다. 홀 IC(2B)는, 홀 소자와 연산 증폭기 등의 증폭 회로를 갖는다. 배선(2C)은, 홀 IC(2B)에 접속되고, 제2 관통 구멍(13e)을 통하여 외부로 연장되고, 제어부(3)에 접속되어 있다.

홀 IC(2B)의 홀 소자에 일정 전류를 흘린 상태에서, 스템(17)에 마련된 자석(2A)의 위치가 변화하면, 자속 밀도에 따른 전압이 홀 소자로부터 출력된다. 당해 출력 전압을 연산 증폭기로 증폭하여, 신호 처리함으로써, 자속 밀도에 따른 신호가 홀 IC(2B)로부터 제어부(3)로 출력된다. 당해 출력 신호에 의해, 스템(17)의 스트로크양을 파악할 수 있다.

도 3은, 센서부(2)로부터 출력되는 신호의 일례이다. 종축은 전압(V)이며, 횡축은 시간(초)이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 밸브(1)의 폐쇄 시에는 낮은 전압을 나타내며, 밸브(1)의 개방 시에는 높은 전압을 나타내는 신호 S가 얻어진다. 또한, 신호 S의 노이즈는, 가스의 내압, 진동, 전자파 및 저항 등에 의한 것이다.

[제어부(3)]

제어부(3)는, CPU(Central Processing Unit)와, 기억부를 구비한다. 기억부는, 각종 프로그램을 기억하고, 당해 프로그램이 CPU에 판독되어 실행됨으로써, 후술하는 스트로크 산출 처리가 행해진다.

[밸브(1)의 개폐 동작]

다음으로, 본 실시 형태에 관한 밸브(1)의 개폐 동작에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 밸브(1)에서는, 제1, 제2 압력실 P1, P2에 구동 유체가 유입되지 않은 상태에서는, 스템(17)은 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 의해 하사점에 있으며(보디 본체(11)에 근접하고), 다이어프램 누름부(16)에 의해 다이어프램(14)이 압박되어 밸브(1)는 폐쇄 상태로 되어 있다. 즉, 밸브(1)는, 통상 상태(구동 유체가 공급되지 않은 상태)에서는 폐쇄 상태이다.

그리고, 도시하지 않은 구동 유체 공급원으로부터 밸브(1)로 구동 유체가 흐르는 상태로 한다. 이에 의해, 밸브(1)로 구동 유체가 공급된다. 구동 유체는, 도시하지 않은 에어 튜브 및 관 조인트를 통하여, 유체 도입로(42e) 및 유체 유로(34a)를 통과하고, 제1, 제2 유체 유출 구멍(34b, 34c)을 통과하여, 제1, 제2 압력실 P1, P2로 유입된다. 제1, 제2 압력실 P1, P2에 구동 유체가 유입되면, 제1, 제2 피스톤(31, 33)이, 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 저항하여 상승한다. 이에 의해, 스템(17) 및 구동축(34)은 상사점으로 이동해(보디 본체(11)로부터 이격해), 다이어프램(14)의 탄성력 및 유체(가스)의 압력에 의해 다이어프램 누름부(16)가 상측으로 이동하고, 유입로(11b)와 유출로(11c)가 연통하고, 밸브(1)는 개방 상태가 된다.

밸브(1)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 하기 위해서는, 도시하지 않은 삼방 밸브를, 구동 유체가 밸브(1)의 구동부(30)(제1, 제2 압력실 P1, P2)로부터 외부로 배출되는 흐름으로 전환한다. 이에 의해, 제1, 제2 압력실 P1, P2 내의 구동 유체가 제1, 제2 유체 유출 구멍(34b, 34c), 유체 유로(34a) 및 유체 도입로(42e)를 통하여, 외부로 배출된다. 이에 의해, 스템(17), 구동축(34) 및 제1, 제2 피스톤(31, 33)은 압축 코일 스프링(18)의 가압력에 의해 하사점으로 이동하고, 밸브(1)는 폐쇄 상태가 된다.

[스트로크 조정 방법]

다음에, 스템(17)의 스트로크양의 조정 방법에 대해 설명한다. 스템(17)의 스트로크양을 조정함으로써, 밸브(1)의 유량(Cv값)을 변경할 수 있다.

제1 스트로크 조정부(22)에 있어서, 너트(22A)를 푼 상태에서, 하측 케이싱(25)을 회전시킴으로써, 케이싱(21)의 보디(10)에 대한 상하 방향의 위치를 조정한다. 이에 의해, 스템(17)의 상면(17D)과 하측 케이싱(25)의 제2 하측 돌출부(25C)의 하면(25F) 사이의 거리가, 원하는 거리로 설정된다. 그 결과, 스템(17)의 스트로크양의 상한값이 설정된다. 이 때, 이동 디스크(42)의 하면과 구동축(34)의 플랜지(34D)의 상면 사이의 거리를 설정한 상한값 이상으로 한다.

스템(17)의 스트로크양을 미세 조정하고 싶은(약간 감소시키고 싶은) 경우, 제2 스트로크 조정부(40)에 의해 스트로크양의 미세 조정을 행한다. 구체적으로는, 고정 나사(41D)를 돌려, 핸들(41)을 회전시켜, 이동 디스크(42)를 하강시킨다. 이에 의해, 이동 디스크(42)가 구동축(34)의 플랜지(34D)에 접근함으로써, 스템(17)의 스트로크양이 약간 감소된다. 이 상태에서는, 스템(17)이 상사점에 위치할 때, 구동축(34)의 플랜지(34D)의 상면이 이동 디스크(42)의 하면에 맞닿지만, 스템(17)의 상면(17D)은 하측 케이싱(25)의 제2 하측 돌출부(25C)의 하면(25F)에 맞닿지 않는다.

다음에, 본 실시 형태의 밸브(1)의 제어부(3)에서 행해지는 스트로크 산출 처리에 대해, 도 3, 도 4를 참조하여 설명한다. 당해 스트로크 산출 처리는, 밸브(1)의 작동 시이며, 센서부(2) 및 제어부(3)에 통전되고 있는 동안, 제어부(3)에 의해 항상 실행된다.

도 4는, 스트로크 산출 처리의 흐름도이다.

제어부(3)는, 센서부(2)의 홀 IC(2B)로부터 송신되는 신호 데이터(전압값(측정값))를 취득하여, 기억부에 기억한다(스텝 S1). 제어부(3)는, 처음에 신호 데이터를 취득하고 나서 소정 기간(T1) 경과하였는지 여부를 판정한다(스텝 S2). 여기서, 소정 기간(T1)이란, 밸브(1)의 개폐 시간, 예를 들어 밸브(1)를 개폐하기 위한 도시하지 않은 삼방 밸브를 개방 상태로 했다가 폐쇄 상태로하고 나서 다음으로 개방 상태로 할 때까지의 시간이지만, 이에 한정되지 않는다. 제어부(3)는, 소정 기간이 경과하지 않은 경우(S2: "아니오"), 스텝 S1로 되돌아가, 다음 신호 데이터를 취득한다.

소정 기간(T1)을 경과한 경우(S2: "예"), 제어부(3)는, 소정 기간(T1)에 취득한 신호 데이터의 전압값 중, 최솟값(V1)을 스트로크 산출을 위한 제로점(기준값)으로 설정한다(스텝 S3). 즉, 밸브(1)가 폐쇄 상태에 있어서의 센서부(2)에 의한 측정값(전압값)을 제로점으로서 설정한다. 제어부(3)는, 소정 기간(T1)에 취득한 신호 데이터의 전압값 중 최댓값(V2)을 나타내는 전압값을 취득하고, 최솟값(V1)과 최댓값(V2)의 중간값(Vm1)을 밸브(1) 개폐의 판정을 위한 임계값(Vm1)으로 설정한다(스텝 S4).

다음에, 제어부(3)는, 센서부(2)의 홀 IC(2B)로부터 신호 데이터를 취득하고(스텝 S5), 취득한 신호 데이터의 전압값과, 설정한 임계값(Vm1)을 비교하여, 밸브(1)의 개폐 상태를 판정한다(스텝 S6). 제어부(3)는, 전회 판정 시의 밸브(1)의 개폐 상태에 기초하여, 밸브(1)가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 되었는지 여부를 판단한다(스텝 S7). 밸브(1)가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 되지 않은 경우(S7: "아니오"), 제어부(3)는, 스텝 S5로 되돌아간다.

한편, 밸브(1)가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 된 경우(S7: "예"), 제어부(3)는, 스텝 S5에서 취득한 신호 데이터의 직전 일정 시간(t)에 취득된 신호 데이터의 전압값 중 최댓값(V3)과, 제로점의 값(V1)의 차분을 산출하여, 당해 차분에 대응하는 스트로크양을 산출한다(스텝 S8). 스트로크양의 산출은, 미리 홀 소자에 대한 자석 A2의 이동량과, 당해 이동량에 대한 홀 소자에 있어서의 전압 변화의 상관 관계를 구해 두고, 당해 상관 관계에 기초하여 스트로크양을 산출한다. 당해 산출한 스트로크양을 디스플레이 등의 표시부에 표시해도 된다.

제어부(3)는, 제로점의 값(V1)과, 스텝 S7에서 취득한 최댓값(V3)의 중간값(Vm2)을 산출하고, 산출한 값을 밸브(1) 개폐의 판정을 위한 새로운 임계값(Vm2)으로서 갱신한다(스텝 S9). 예를 들어, 도 3에 도시하는 바와 같이, 스템(17)의 스트로크가 조정되고, 스트로크양이 감소한 경우, 임계값은 갱신되어 감소한다. 그 후, 제어부(3)는, 스텝 S5로 되돌아간다.

이상 설명한 본 실시 형태의 밸브에 의하면, 스템(17)의 스트로크양을 조정하는 제1, 제2 스트로크 조정부(22, 40)와, 스템(17)의 변위를 검지하는 센서부(2)를 구비한다. 이 때문에, 스트로크 조정 후의 스템(17)의 스트로크양을 파악할 수 있다. 나아가, 밸브(1)의 유량(Cv값)도 파악할 수 있다.

밸브(1)는, 센서부(2)에 의해, 밸브(1)가 폐쇄 상태에 있어서 검지된 측정값(전압값)에 기초하여, 스템(17)의 스트로크 산출을 위한 제로점을 설정하는 제어부(3)를 구비한다. 이에 의해, 스템(17)의 스트로크 제로점을 정확하게 설정할 수 있고, 스템(17)의 정확한 스트로크양을 산출할 수 있다. 또한, 시트(12)가 경년 열화되어도, 스템(17)의 스트로크 제로점을 정확하게 설정할 수 있다.

제어부(3)는, 센서부(2)의 측정값과, 임계값에 기초하여, 밸브(1)가 개방 상태인지 폐쇄 상태인지를 판정한다. 이에 의해, 밸브(1)가 개방 상태인지 폐쇄 상태인지를 정확하게 파악할 수 있다.

제어부(3)는, 센서부(2)에 의해, 밸브(1)가 개방 상태 및 폐쇄 상태에 있어서 검지된 측정값에 기초하여, 임계값을 갱신한다. 이에 의해, 제1, 제2 스트로크 조정부(22, 40)에 의해 스트로크양이 변경되었다고 해도, 임계값을 갱신함으로써, 밸브(1)가 개방 상태인지 폐쇄 상태인지를 정확하게 파악할 수 있다.

또한, 본 개시는, 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 당업자라면 본 개시의 범위 내에서, 여러가지 추가나 변경 등을 행할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서, 센서부(2)는, 홀 센서였지만, 정전 용량 센서 등의 다른 변위 센서여도 된다. 제어부(3)는, 취득한 신호 데이터의 전압값 중 최솟값(V1)을 스트로크 산출을 위한 제로점(기준값)으로 설정하였지만, 최댓값(V2)을 제로점으로서 설정해도 된다. 제어부(3)는, 취득한 신호 데이터의 전압값 중 최솟값(V1)을 스트로크 산출을 위한 제로점(기준값)으로 설정하였지만, 일정 시간의 전압값의 평균값을 제로점으로 해도 된다. 최댓값(V2, V3)을 일정 시간의 전압값의 평균값으로 사용해도 된다. 임계값은, 최솟값(V1)과 최댓값(V2)의 중간값(Vm1)이었지만, 이에 한정되지 않고, 중간값(Vm1)보다도 최솟값(V1)의 값이어도 된다.

1: 밸브
2: 센서부
3: 제어부
10: 보디
11: 보디 본체
11b: 유입로
11c: 유출로
14: 다이어프램
22: 제1 스트로크 조정부
17: 스템
40: 제2 스트로크 조정부

Claims

유입로 및 유출로가 형성된 보디와,
상기 유입로 및 상기 유출로를 개폐하는 밸브체와,
상기 밸브체에 의해 상기 유입로 및 상기 유출로를 연통 또는 차단시키기 위해, 상기 보디에 대해 근접 및 이격 이동하는 스템과,
상기 스템의 스트로크양을 조정하는 스트로크 조정부와,
상기 스템의 변위를 검지하는 변위 센서
를 구비하는, 밸브.
제1항에 있어서, 상기 변위 센서에 의해, 밸브가 개방 상태 또는 폐쇄 상태에 있어서 검지된 측정값에 기초하여, 상기 스템의 스트로크 산출을 위한 제로점을 설정하는 제어부를 구비하는, 밸브.
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 변위 센서의 측정값과, 임계값에 기초하여, 밸브가 개방 상태인지 폐쇄 상태인지를 판정하는, 밸브.
제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 변위 센서에 의해, 밸브가 개방 상태 및 폐쇄 상태에 있어서 검지된 측정값에 기초하여, 상기 임계값을 갱신하는, 밸브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트로크 조정부는, 제1 스트로크 조정부와, 상기 제1 스트로크 조정부와는 다른 위치에 마련된 제2 스트로크 조정부를 구비하는, 밸브.
제5항에 있어서, 제1 나사 구멍이 형성되고, 상기 보디에 고정된 보닛과,
케이싱 및 상기 케이싱에 수용된 구동부를 갖는 액추에이터를 더 구비하고,
상기 케이싱은, 원통상을 이루고, 상기 스템이 맞닿음 가능하고, 외주에 상기 제1 나사 구멍에 나사 결합하는 제1 나사부가 마련된 나사 결합부를 갖고,
상기 구동부는, 상기 스템에 연결되어, 상기 스템과 함께 상기 보디에 대해 근접 및 이격 이동하는 구동축을 갖고,
상기 제1 나사부 및 상기 제1 나사 구멍은, 상기 제1 스트로크 조정부를 구성하고,
상기 제2 스트로크 조정부는, 상기 케이싱에 있어서, 상기 구동부에 대한 상기 나사 결합부측의 반대측에 마련되고,
상기 제2 스트로크 조정부는, 원통상을 이루고 회전 가능하게 마련되어 제2 나사 구멍을 갖는 핸들과, 외주에 상기 제2 나사 구멍에 나사 결합하는 제2 나사부가 마련되어 상기 구동축이 맞닿음 가능한 이동 디스크를 갖고,
상기 제1 스트로크 조정부는, 상기 케이싱을 회전시켜서, 상기 나사 결합부의 상기 제1 나사부를 상기 보닛의 제1 나사 구멍에 대해 회전시킴으로써, 상기 케이싱의 상기 보디에 대한 위치를 조정하여, 상기 스템의 스트로크양을 조정하도록 구성되고,
상기 제2 스트로크 조정부는, 상기 핸들을 회전시켜서, 서로 나사 결합하고 있는 상기 제2 나사 구멍과 상기 제2 나사부에 의해, 상기 이동 디스크를 이동시켜서, 상기 이동 디스크의 상기 보디에 대한 위치를 조정하여, 상기 스템의 스트로크양을 조정하도록 구성되고,
상기 제2 나사부 및 상기 제2 나사 구멍의 피치는, 상기 제1 나사부 및 상기 제1 나사 구멍의 피치보다도 작게 구성되어 있는, 밸브.