KR20240010031A - 다이어프램 밸브 및 유량 제어장치 - Google Patents

Abstract

필요한 유량을 확보하면서 소형화되어, 조립성 및 메인터넌스성이 향상된 다이어프램 밸브를 제공한다. 유로를 획정하는 바디(10)와, 수용 오목부(15)의 저면(15c)에 설치된 다이어프램(40)과, 수용 오목부(15)의 내주면에 형성된 나사부(15a)에 나사 결합하여 다이어프램(40)을 바디(10)에 고정하는 고정 링(42)과, 적층 압전 액추에이터(22)와, 적층 압전 액추에이터(22)를 지지하는 지지 플레이트(24)와, 다이어프램 누름부재(27)를 보유하여, 적층 압전 액추에이터(22)를 내부에 수용하면서 적층 압전 액추에이터(22)의 압전 효과에 의한 변위가 전달되는 원통형의 액추에이터 커버(26)와, 나사부(15a)와 공통의 나사부(15a)에 나사 결합하여, 고정 링(42)과 협동하여 수용 오목부(15)내에서 지지 플레이트(24)의 위치를 고정하는 고정 부재(28)를, 갖는다.

Description

다이어프램 밸브 및 유량 제어장치

본 발명은 다이어프램 밸브 및 이 다이어프램 밸브를 유량 제어 밸브로서 사용한 유량 제어장치에 관한 것이다.

반도체 제조 프로세스에 있어서는, 특히 Atomic Layer Deposition 등의 미세 프로세스에 있어서는, 정확하게 계량한 처리 가스를 처리 챔버에 공급하기 위해서, 특허문헌 1 등에 개시된 바와 같은 압력식 유량 제어장치가 사용되고 있다.

특허문헌 1에 개시된 유량 제어장치는, 적층된 압전 소자를 케이스 내에 내장한 적층 압전 액추에이터로 다이어프램을 조작하고 유로의 개도를 조정하여, 유체의 유량을 제어한다.

특허문헌 1 : 특허 제6799859호 공보

상기와 같은 유량 제어장치에서는, 소형화, 박형화가 요구되고 있는 한편, 유체의 유량을 확보하는 것도 요구되고 있다. 또한, 유량 제어장치의 조립성 및 메인터넌스성의 향상도 요구되고 있다.

본 발명의 목적의 하나는, 필요한 유량을 확보하면서 소형화되어, 조립성 및 메인터넌스성이 향상된 다이어프램 밸브 및 이 다이어프램 밸브를 이용한 유량 제어장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다이어프램 밸브는, 유로를 획정하는 블록형의 바디와,

상기 바디에 형성된 수용 오목부의 저면에 설치되어, 상기 유로의 일부를 획정하면서 상기 유로의 개도를 변경하는 다이어프램과,

상기 수용 오목부의 내주면에 형성된 나사부에 나사 결합하여 상기 다이어프램을 상기 바디에 고정하는 고정 링과,

원통형의 케이싱에 적층된 압전 소자를 내장하고 있는 적층 압전 액추에이터와,

상기 적층 압전 액추에이터를 지지하는 지지 플레이트와,

다이어프램 누름부재를 보유하고, 상기 적층 압전 액추에이터를 내부에 수용하면서 상기 적층 압전 액추에이터의 압전 효과에 의한 변위가 전달되는 원통형의 액추에이터 커버와,

상기 나사부와 공통의 나사부에 나사 결합하고, 상기 고정 링과 협동하여 상기 수용 오목부 내에서 상기 지지 플레이트의 위치를 고정하는 고정 부재를, 갖는다.

바람직하게는, 상기 고정 부재는, 원통형으로 형성되고, 상기 액추에이터 커버를 상기 다이어프램에 대해서 접근 및 이격하는 방향으로 이동 가능하게 가이드 하는 가이드 부재를 겸하고 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 지지 플레이트는, 상기 액추에이터 커버에 대향하여 형성된 노치부를 통해 해당 액추에이터 커버를 횡단하고, 또한 양단부가 해당 액추에이터 커버의 외주면으로부터 돌출하도록 배치되고,

상기 지지 플레이트의 양단부는, 상기 고정 링과 상기 고정 부재에 의해 협지되어 있다.

본 발명의 다이어프램 밸브는, 상기 액추에이터 커버의 내부에 설치되고, 또한, 상기 지지 플레이트와 상기 액추에이터 커버에 형성된 수용부와의 사이에 개재하고, 해당 액추에이터 커버를 상기 다이어프램을 향해 가압하는 탄성 부재를 더 갖는, 구성을 채용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고정 링의 내주면은 더블 헥스 구조를 갖고,

상기 액추에이터 커버는, 상기 고정 링을 관통하여 있는, 구성을 채용할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 액추에이터 커버는, 길이 방향의 일단부로부터 타단부까지 일정한 외경을 갖는, 구성을 채용할 수 있다.

상기 적층 압전 액추에이터, 상기 지지 플레이트, 상기 액추에이터 커버, 상기 고정 부재 및 상기 탄성 부재는, 상기 다이어프램과는 독립적으로 상기 수용 오목부에 대하여 착탈 가능한 액추에이터 어셈블리를 구성하고 있는, 구성을 채용할 수 있다.

본 발명의 유량 제어장치는, 상기한 다이어프램 밸브를, 유량을 제어하는 유량 제어 밸브로서 사용한다.

본 발명에 의하면, 필요한 유량을 확보하면서 소형화되고, 조립성 및 메인터넌스성이 향상된 다이어프램 밸브 및 이 다이어프램 밸브를 유량 제어 밸브로서 이용한 유량 제어장치가 제공된다.

[도 1a] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유량 제어장치의 외관 사시도.
[도 1b] 도 1a의 요부 단면도.
[도 1c] 도 1b의 유량 제어장치의 본체로부터 액추에이터 어셈블리를 제거한 상태를 도시한 요부 단면도.
[도 2] 누름 어댑터의 외관 사시도.
[도 3a] 고정 링의 외관 사시도.
[도 3b] 도 3a의 고정 링의 평면도.
[도 4] 적층 압전 액추에이터의 정면도.
[도 5a] 지지 플레이트의 외관 사시도.
[도 5b] 도 5a의 지지 플레이트의 단면도.
[도 6a] 액추에이터 커버의 외관 사시도.
[도 6b] 도 6a의 액추에이터 커버의 종단면도.
[도 6c] 도 6a의 액추에이터 커버의 노치부에 지지 플레이트를 삽입한 상태를 도시한 외관 사시도.
[도 7a] 가이드 부재(고정 부재)의 외관 사시도.
[도 7b] 도 7a의 가이드 부재의 종단면도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.

도 1a∼도 1c는 본 실시 형태에 따른 유량 제어장치(1)를 도시한다.

도 1a∼도 1c에서, 101은 입구측 블록, 102는 출구측 블록, 10은 바디, 20은 액추에이터 어셈블리, 110은 개폐 밸브, 120 및 130은 압력 검출기이다.

바디(10)는, 스테인리스강 등의 금속 재료로 블록형으로 형성되고, 유로 11 및 유로 12를 획정함과 아울러, 입구측 블록(101)상에 배치되고, 도시하지 않은 볼트로 고정되어 있다.

입구측 블록(101)은 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 유로 11에 접속되는 유로 101a가 형성되고, 하면에 유로 101a의 개구가 형성되어 있다.

출구측 블록(102)은, 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 바디(10)의 측면에 도시하지 않은 볼트로 고정되어 있고, 내부에 유로 12와 접속되는 도시하지 않은 유로가 형성되고, 하면에 해당 유로의 개구가 형성되어 있다.

도 1c는 액추에이터 어셈블리(20)가 바디(10)로부터 제거된 상태를 도시한다.

바디(10)에는, 도 1c에 도시한 바와 같이, 바디(10)의 상면에서 개구하는 단면이 원형의 구멍으로 이루어지는 수용 오목부(15)가 형성되어 있다. 수용 오목부(15)는, 내경이 개구로부터 저면(15c)까지 일정한 원형의 구멍이다. 수용 오목부(15)의 저면(15c)에 있어서, 유로 11 및 유로 12가 개구되어 있다. 수용 오목부(15)는 바디(10)의 상면의 개구로부터 저면(15c)까지 일정한 내경을 갖고, 내주면에는 나사부(15a)가 상면으로부터 깊이 방향의 중도까지 형성되어 있다. 또한, 수용 오목부(15)의 저면(15c)의 유로(11)의 개구의 주위에는, 원환형의 돌기로 이루어지는 밸브 시트(15b)가 형성되어 있다.

다이어프램(40)은, 수용 오목부(15)의 저면(15c)에 설치되어 있다. 다이어프램(40)의 외주부에는, 도 2에 도시한 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성된 환형의 누름 어댑터(41)가 설치되고, 이 누름 어댑터(41)를 고정 링(42)이 수용 오목부(15)의 저면(15c)을 향하여 가압함으로써, 다이어프램(40)이 수용 오목부(15)의 저면(15c)에 고정되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 누름 어댑터(41)를 사용하였지만, 누름 어댑터(41)를 사용하지 않고 고정 링(42)으로 다이어프램(40)을 직접 고정하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 고정 링(42)의 다이어프램(40)과 접촉하는 부분의 형상을 누름 어댑터(41)와 동일한 형상으로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 다이어프램(40)은, 특수 스테인리스강 등의 금속제 박판 및 니켈·코발트 합금 박판을 적층한 것의 중앙부를 상방으로 팽출시키는 것에 의해, 위로 볼록한 원호형이 자연 상태의 공 껍데기형으로 되어 있다. 다이어프램(40)은, 유로 11 및 유로 12를 접속하는 유로를 바디(10)의 저면과 협동하여 획정하면서 탄성 변형하여 밸브 시트(15b)에 접근 및 이격하는 것에 의해, 유로의 단면적을 변경한다. 다이어프램(40)이 밸브 시트(15b)에 접촉하면, 유로가 폐쇄되고, 다이어프램(40)이 밸브 시트(15b)로부터 떨어짐에 따라서 유로의 단면적이 확대하여, 유로를 유통하는 유체의 유량이 증가한다.

고정 링(42)은, 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 외주면에 나사부(42a)가 형성되고, 내주면(42b)은 회전 공구를 맞물리게 하기 위해 더블 헥스 구조를 가지고 있다. 고정 링(42)의 나사부(42a)를 수용 오목부(15)의 나사부(15a)에 나사 결합시키는 것에 의해, 고정 링(42)이 누름 어댑터(41)를 다이어프램(40)을 향해 가압하여, 다이어프램(40)이 수용 오목부(15)의 저면(15c)에 고정된다. 이 고정 링(42)을 사용하여 다이어프램(40)을 바디(10)에 고정함으로써, 액추에이터 어셈블리(20)를 다이어프램(40)과는 독립적으로 수용 오목부(15)에 대해서 착탈 가능해진다.

또한, 액추에이터 어셈블리(20)는, 후술하는 바와 같이, 수용 오목부(15)에 장착되어, 다이어프램 밸브를 개폐시킨다.

본 발명의 다이어프램 밸브는, 바디(10), 다이어프램(40), 누름 어댑터(41), 고정 링(42) 및 액추에이터 어셈블리(20)로 구성되고, 이 다이어프램 밸브가 유량 제어장치(1)의 유량 제어 밸브로서 사용된다.

압력 검출기(120)는, 바디(10)의 내부에 있어서 유로(12)의 도중에 설치된 도시하지 않은 오리피스의 상류측의 압력을 검출한다.

압력 검출기(130)는, 상기의 도시되지 않은 오리피스의 하류측의 압력을 검출한다.

유량 제어장치(1)는, 소위 압력식의 유량 제어장치이며, 프로세서, 메모리 등의 하드웨어 및 필요한 소프트웨어로 구성되는 도시하지 않은 제어 회로를 구비하고 있고, 압력 검출기 120이 검출하는 압력 P1 및 압력 검출기 130이 검출하는 압력 P2에 기초하여, 유로(12)를 유통하는 유체의 유량을 계량하고, 계량 유량이 목표 유량이 되도록, 상기한 다이어프램 밸브를 구동 제어한다.

액추에이터 어셈블리(20)는, 다이어프램(40)을 조작하여 작동시키기 위한 것으로, 적층 압전 액추에이터(22), 지지 플레이트(24), 액추에이터 커버(26), 다이어프램 누름부재(27), 가이드 부재(28), 접시 스프링(30), 지지 핀(31), 스페이서(32), 조절용 캡 너트(33), 액추에이터 수용부(34) 및 록 너트(35)를 포함한다.

적층 압전 액추에이터(22)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 원통형의 케이싱(22a)에 도시하지 않은 적층된 압전 소자를 내장하고 있다. 케이싱(22a)은, 스테인리스 합금 등의 금속제로, 반구형의 선단부(22b)측의 단면 및 기단부(22c)측의 단면이 폐색되어 있다. 적층된 압전 소자에 전압을 인가하여 신장시킴으로써, 케이싱(22a)의 선단부(22b)측의 단면이 압전 효과에 의해 탄성 변형되어, 반구형의 선단부(22b)가 길이 방향에 있어서 변위한다. 예를 들면, 적층된 압전 소자의 최대 스트로크를 2d로 하면, 적층 압전 액추에이터(22)의 신장이 d가 되는 미리 결정된 전압(V0)을 사전에 인가하여 둠으로써, 적층 압전 액추에이터(22)의 전체 길이는 L0이 된다. 그리고, 미리 결정된 전압 V0보다 높은 전압을 인가하면, 적층 압전 액추에이터(22)의 전체 길이는 최대로 L0+d가 되고, 미리 결정된 전압 V0보다 낮은 전압(무전압을 포함함)을 인가하면, 적층 압전 액추에이터(22)의 전체 길이는 최소로 L0-d가 된다. 따라서, 길이 방향에 있어서 선단부(22b)부터 기단부(22c)까지의 전체 길이를 신축시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 적층 압전 액추에이터(22)의 선단부(22b)를 반구형으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 선단부(22b)가 평탄면이어도 좋다. 또한, 적층 압전 액추에이터(22)에의 전압 인가 방법에 대해서는, 상기의 인가 방법에 한정되는 것은 아니고, 다른 방법도 채용할 수 있다.

또한, 적층 압전 액추에이터(22)의 압전 소자로의 급전은, 케이싱(22a)의 기단부(22c)측으로부터 도출된 급전선(도시하지 않음)을 통해 행해진다.

지지 플레이트(24)는, 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성된 대략 직사각형 형상의 외형을 갖는 판재이며, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 표면측의 중앙부에 적층 압전 액추에이터(22)의 선단부(22b)가 끼워지는 반구형 오목부(24a)가 형성되고, 양쪽의 단부(24b, 24b)가 원호형으로 만곡되어 있다. 지지 플레이트(24)의 이면측의 중앙부에는, 지지핀(31)의 선단부가 끼워지는 원형의 오목부(24d)가 형성되어 있다.

액추에이터 커버(26)는, 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 상단부로부터 하단부까지 일정한 외경을 갖는 바닥이 있는 원통형 부재이다. 액추에이터 커버(26)의 하단부측에는, 중심 축선에 관해서 대칭인 위치에 2개의 노치부(26a, 26a)가 형성되고, 상단부측의 외주에는, 조절용 캡 너트(33) 및 록 너트(35)가 나사 결합하는 나사부(26c)가 형성되어 있다. 또한, 액추에이터 커버(26)는, 하단부에 접시 스프링(30)을 수용하는 수용부(26d)가 형성되고, 이 수용부의 중심부에는 지지 핀(31)이 나사 결합하는 나사 구멍(26e)이 형성되어 있다. 또한, 수용부(26d)의 하단면측에는, 다이어프램 누름부재(27)가 장착되는 장착 오목부(26f)가 형성되어 있다.

도 1b 및 도 1c로부터 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터 커버(26)는, 내부에 적층 압전 액추에이터(22)를 수용한다. 액추에이터 커버(26) 내에 수용된 적층 압전 액추에이터(22)는, 지지 플레이트(24)에 의해 지지될 필요가 있다. 이 때문에, 도 1b, 도 1c 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 지지 플레이트(24)는, 대향되게 형성된 2개의 노치부(26a)를 통해 액추에이터 커버(26)를 횡단하고, 또한, 양쪽의 단부(24b)가 액추에이터 커버(26)의 외주면으로부터 외측을 향해서 돌출하도록 배치된다. 후술하는 바와 같이, 지지 플레이트(24)는 바디(10)의 수용 오목부(15) 내에서 위치가 고정된 상태에 있어서, 액추에이터 커버(26)는 지지 플레이트(24)에 대해 해당 액추에이터 커버(26)의 중심 축선 방향으로는 이동 가능하지만, 지지 플레이트(24)가 노치부(26a)와 맞물림으로써 중심 축선 주위의 회전은 규제된다.

다이어프램 누름부재(27)는, 폴리이미드 등의 합성수지로 형성되어 있고, 선단부가 볼록형으로 만곡되어 있고, 다이어프램(40)의 중앙부 상면에 접촉하도록 되어 있다.

가이드 부재(28)는, 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 원통형의 부재이고, 외주면의 하단부측에 나사부(28a)가 형성되고, 내주면의 2개소에 O링 OR을 보유하는 보유 홈 28b 및 보유 홈 28c가 형성되어 있다. 가이드 부재(28)는, 하단부측의 내주에, 지지 플레이트(24)의 양쪽의 단부(24b)가 끼워지는 오목부(28d)가 중심 축선에 관해서 대칭인 위치에 형성되어 있다. 가이드 부재(28)는, 도 1b로부터 알 수 있는 바와 같이, 나사부 28a가 수용 오목부(15)의 나사부 15a에 나사 결합하는 것에 의해, 고정 링(42)과 협동하여 지지 플레이트(24)를 협지하고, 수용 오목부(15) 내에서 지지 플레이트(24)의 위치를 고정하는 고정 부재로서 기능한다. 아울러, 가이드 부재(28)는, 2개의 O링 OR을 보유하고 있고, 가이드 부재(28)에 삽입되는 액추에이터 커버(26)의 외주면이 2개의 O링 OR에 대하여 미끄러짐으로써, 액추에이터 커버(26)는 다이어프램(40)에 접근 및 이격하는 방향으로 이동 가능하게 가이드 된다.

지지 핀(31)은, 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되고, 액추에이터 커버(26)의 수용부(26d)의 나사 구멍(26e)에 나사 결합하는 것에 의해 수용부(26d)에 고정되어 있다.

접시 스프링(30)은, 도 1b에 도시한 바와 같이, 그 중심부에 지지 핀(31)이 삽입되어 있고, 접시 스프링(30) 위에는 환형의 스페이서(32)가 설치되어 있다. 접시 스프링(30)은, 지지 플레이트(24)가 바디(10)에 고정되어 있는 상태에서, 상단측이 스페이서(32)를 통해서 지지 플레이트(24)에 접촉하고, 하단측은 수용부(26d)에 접촉하여 있고, 탄성 복원력에 의해, 액추에이터 커버(26)(다이어프램 누름부재(27))를 다이어프램(40)을 향하여 상시 가압하고 있다. 이 접시 스프링(30)의 탄성 복원력에 의해, 다이어프램(40)이 다이어프램 누름부재(27)에 의해 가압되어, 밸브 시트(도 1c 참조)에 꽉 눌려, 유로가 폐쇄한 상태가 된다.

조절용 캡 너트(33)는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 액추에이터 커버(26)의 나사부(26c)에 나사 결합하여 있고, 조절용 캡 너트(33)와 액추에이터 커버(26)의 사이에는, 금속제의 액추에이터 수용부(34)가 배설되어 있다. 액추에이터 수용부(34)는, 적층 압전 액추에이터(22)의 압전 소자에의 급전을 위한 급전선을 도출하는 구멍을 갖는 환형 부재이며, 적층 압전 액추에이터(22)의 상단부에 배설되어, 적층 압전 액추에이터(22)의 구동력을 조절용 캡 너트(33) 및 액추에이터 커버(26)에 전달한다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 조절용 캡 너트(33)와 액추에이터 수용부(34)와의 사이에 간극이 존재하지 않는 경우에는, 다이어프램 밸브의 개도는 적층 압전 액추에이터(22)의 최대 스트로크와 동등하지만, 예를 들면 조절용 캡 너트(33)와 액추에이터 수용부(34) 사이에 스페이스가 존재하면 조절용 캡 너트(33) 및 다이어프램 밸브의 개도는 최대 스트로크로부터 해당 스페이스의 길이를 감한 것으로 된다. 이러한 원리로 조절용 캡 너트(33)는 다이어프램 밸브의 개도를 조정한다.

록 너트(35)는, 조절용 캡 너트(33)의 회전 위치를 록하기 위해서 설치되어 있다.

여기서, 액추에이터 어셈블리(20)의 조립 순서에 대해서 설명한다.

우선, 다이어프램 누름부재(27)가 장착된 액추에이터 커버(26)의 수용부(26d)의 나사 구멍(26e)에 지지 핀(31)을 나사 결합시켜 고정한다.

이어서, 접시 스프링(30)을 지지 핀(31)의 외주에 배치하고, 접시 스프링(30) 위에 스페이서(32)를 배치한다.

다음에, 액추에이터 커버(26)의 노치부(26a, 26a)에 지지 플레이트(24)를 삽입한다. 이때, 액추에이터 커버(26)의 이면측의 오목부(24d)에 지지 핀(31)의 선단부가 끼워짐으로써, 액추에이터 커버(26)의 위치 결정이 이루어진다.

이어서, O링 OR이 장착된 가이드 부재(28)를 액추에이터 커버(26)의 외주에 설치하고, 가이드 부재(28)의 오목부(28d)에 지지 플레이트(24)의 양쪽의 단부(24b, 24b)를 끼워 맞춘다.

이어서, 액추에이터 커버(26)의 나사부(26c)에 록 너트(35)를 나사 결합시켜, 적층 압전 액추에이터(22)를 액추에이터 커버(26) 내에 삽입하고, 적층 압전 액추에이터(22)의 선단부(22b)를 지지 플레이트(24)의 오목부(24a)에 맞물리게 한다.

이어서, 액추에이터 수용부(34)를 액추에이터 커버(26)의 상단부에 배치한 후, 조절용 캡 너트(33)를 액추에이터 커버(26)의 나사부(26c)에 나사 결합시킨다.

이상과 같은 수순에 의해, 액추에이터 어셈블리(20)의 조립이 완료된다.

이 액추에이터 어셈블리(20)를 수용 오목부(15)에 삽입하고, 가이드 부재(28)를 수용 오목부(15)의 나사부(15a)에 나사 결합시켜, 가이드 부재(28)를 단단히 조이는 것에 의해, 바디(10)에 액추에이터 어셈블리(20)가 장착된다. 가이드 부재(28)를 느슨하게 하여 바디(10)로부터 제거하는 것에 의해, 액추에이터 어셈블리(20)가 바디(10)로부터 제거된다.

이상과 같이 구성되는 다이어프램 밸브는, 액추에이터 어셈블리(20)의 적층 압전 액추에이터(22)에 인가하는 전압을 제어함으로써, 밸브 시트(15b)와 다이어프램(40)과의 간극, 즉, 유로의 단면적이 콘트롤 된다. 적층 압전 액추에이터(22)의 전체 길이(L0)가 신장하면, 액추에이터 커버(26)는, 접시 스프링(30)의 탄성 복원력에 대항하여 다이어프램(40)으로부터 이격하는 방향으로 이동하여, 밸브 시트(15b)와 다이어프램(40)과의 간극이 넓어져, 유로를 유통하는 유체의 유량이 증가한다. 적층 압전 액추에이터(22)에 인가하는 전압을 낮추거나 무전압으로 하면, 액추에이터 커버(26)는 접시 스프링(30)의 탄성 복원력에 의해 다이어프램(40)에 접근하는 방향으로 이동하여, 유로를 유통하는 유체의 유량이 감소하거나 유량이 제로가 된다.

본 실시 형태에 의하면, 액추에이터 어셈블리(20)를 다이어프램(40)과는 독립적으로 바디(10)의 수용 오목부(15)에 대해 착탈가능하게 되므로, 조립성 및 메인터넌스성이 향상된다. 특히, 다이어프램(40)을 바디(10)로부터 제거하지 않고, 액추에이터 어셈블리(20)를 제거할 수 있기 때문에, 유로가 대기 개방되는 경우가 없다. 이 때문에, 액추에이터 어셈블리(20)를 수용 오목부(15)로부터 제거한 후, 다시 장착한 경우에, 다이어프램 밸브의 유로내를 세정할 필요가 없다.

본 실시 형태에 의하면, 바디(10)의 수용 오목부(15)의 나사부(15a)에 나사 결합하는 고정 링(42)에 의해 다이어프램(40)을 수용 오목부(15)내에 고정한다. 또한, 고정 부재로서의 가이드 부재(28)를 공통의 나사부(15a)에 나사 결합시켜 가이드 부재(28)와 고정 링(42)과의 협동에 의해 수용 오목부(15)내에서 지지 플레이트(24)의 위치를 고정한다. 또한, 바디(10)의 수용 오목부(15)의 내경이 개구로부터 저면까지 일정하기 때문에, 다이어프램(40)의 외경을 크게 할 수 있다. 그 결과, 다이어프램 밸브의 유량을 확보하면서 소형화가 가능해진다.

본 실시형태에 의하면, 고정링(42)의 내주면을 더블 헥스 구조로 했으므로, 고정 링(42)을 관통하는 액추에이터 커버(26)의 외경을 헥스 구조와 비교하여 크게 취할 수 있어, 액추에이터 커버(26)의 구조도 간소화할 수 있다.

본 실시형태에 의하면, 액추에이터 커버(26)를 일정한 외경을 갖는 원통형으로 하고, 액추에이터 커버의 하단부에 다이어프램 누름부재(27)를 직접 장착하는 것에 의해, 다이어프램 누름부재(27)를 대경화된 다이어프램(40)에 대응시킬 수 있다.

본 실시 형태에서는, 다이어프램 밸브를 압력식의 유량 제어장치에 적용한 경우에 대해서 예시했지만, 압력식의 유량 제어장치에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 다이어프램 밸브를 유량 측정에 발열 저항체를 사용하는 열식 유량 센서를 구비하는 유량 제어장치에도 적용 가능하다.

본 실시형태에서는, 다이어프램 밸브를 유량 제어 밸브로서 사용하는 경우를 예시했지만, 개폐 밸브로서 사용하는 것도 가능하다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러 가지의 변형·변경이 가능하다.

1 유량 제어장치
10 바디
11, 12 유로
15 수용 오목부
15a 나사부
15b 밸브 시트
15c 저면
20 액추에이터 어셈블리
22 적층 압전 액추에이터
22a 케이싱
22b 선단부
22c 기단부
24 지지 플레이트
24a 오목부
24b 단부
24d 오목부
26 액추에이터 커버
26a 노치부
26c 나사부
26d 수용부
26e 나사 구멍
26f 장착 오목부
28 가이드 부재(고정 부재)
28a 나사부
28b, 28c 보유 홈
28d 오목부
30 접시 스프링
31 지지 핀
32 스페이서
33 조절용 캡 너트
34 액추에이터 수용부
35 록 너트
40 다이어프램
41 누름 어댑터
42 고정 링
42a 나사부
42b 내주면
OR O링
101 입구측 블록
101a 유로
102 출구측 블록
110 개폐 밸브
120, 130 압력 검출기

Claims (8)

1. 유로를 획정하는 블록형의 바디와,
   상기 바디에 형성된 수용 오목부의 저면에 설치되어, 상기 유로의 일부를 획정하면서 상기 유로의 개도를 변경하는 다이어프램과,
   상기 수용 오목부의 내주면에 형성된 나사부에 나사 결합하여 상기 다이어프램을 상기 바디에 고정하는 고정 링과,
   원통형의 케이싱에 적층된 압전 소자를 내장하고 있는 적층 압전 액추에이터와,
   상기 적층 압전 액추에이터를 지지하는 지지 플레이트와,
   다이어프램 누름부재를 보유하여, 상기 적층 압전 액추에이터를 내부에 수용하면서 상기 적층 압전 액추에이터의 압전 효과에 의한 변위가 전달되는 원통형의 액추에이터 커버와,
   상기 나사부와 공통의 나사부에 나사 결합하고, 상기 고정 링과 협동하여 상기 수용 오목부 내에서 상기 지지 플레이트의 위치를 고정하는 고정 부재를, 갖는 다이어프램 밸브.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정 부재는, 원통형으로 형성되고, 상기 액추에이터 커버를 상기 다이어프램에 대해서 접근 및 이격하는 방향으로 이동 가능하게 가이드 하는 가이드 부재를 겸하고 있는, 다이어프램 밸브.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 지지 플레이트는, 상기 액추에이터 커버에 대향하여 형성된 노치부를 통해 해당 액추에이터 커버를 횡단하고, 또한, 양단부가 해당 액추에이터 커버의 외주면으로부터 돌출하도록 배치되고,
   상기 지지 플레이트의 양단부는, 상기 고정 링과 상기 고정 부재에 의해 협지되어 있는, 다이어프램 밸브.
   
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 액추에이터 커버의 내부에 설치되고, 또한 상기 지지 플레이트와 상기 액추에이터 커버에 형성된 수용부와의 사이에 개재하고, 상기 액추에이터 커버를 상기 다이어프램을 향해 가압하는 탄성 부재를 더 갖는, 다이어프램 밸브.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 고정 링의 내주면은 더블 헥스 구조를 가지며,
   상기 액추에이터 커버는, 상기 고정 링을 관통하고 있는, 다이어프램 밸브.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 액추에이터 커버는, 길이 방향의 일단부로부터 타단부까지 일정한 외경을 갖는, 다이어프램 밸브.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 적층 압전 액추에이터, 상기 지지 플레이트, 상기 액추에이터 커버, 상기 고정 부재 및 상기 탄성 부재는, 상기 다이어프램과는 독립적으로 상기 수용 오목부에 대하여 착탈 가능한 액추에이터 어셈블리를 구성하고 있는, 다이어프램 밸브.
   
8. 제 1 항에 기재된 다이어프램 밸브를, 유량을 제어하는 유량 제어 밸브로서 사용한, 유량 제어장치.

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