KR940010774B1 - 유체 제어기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 제어기

제 1 도는 본 고안에 관한 제어기의 종단면도.

제 2 도는 제 1 도에 있어서의 A-A에서 본 단면도.

제 3 도는 종전의 다이어프램형 제어기의 일예를 표시하는 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 밸브박스 (2) : 유체출구

(4) : 밸브시이트 (5) : 밸브실

(6) : 다이어프램 (7) : 누름어댑터

(9) : 디스크 (10) : 스프링

(11) : 보닛(bonnet) (11c) : 연결나사부

(12) : 보닛너트 (14) : 슬라이드스템

(14a) : 연결나사부 (14b) : 가이드홈

(15) : 회동스템 (15A) : 제 1부재

(15B) : 제 2부재 (17) : 핸들

(18) : 인디케이터 (22) : 제 1연결나사부

(23) : 제 2 연결나사부 (P1) : 제 1연결나사부의 나사피치

(P2) : 제 2연결나사부의 나사피치

본 발명은 반도체 제조장치 등에서 사용되는 미유량(微流量) 조정용 제어기의 개량에 관하며, 밸브봉 구동부에 차동나사기구를 채용하므로써 구조가 간단하고, 또한 정확한 미유체조정이 가능하도록 한 제어기에 관한 것이다.

반도체 제조장치 등에 있어서 사용되는 고순도 가스용 제어기는, 소위 파아티클프리(particle free)나 데드 스페이스 프리(dead space free)가 엄격히 요구된다. 그러므로 반도체 제조분야에서는 파아티클프리(마모에 의한 분진의 발생을 적게하는 것)나 데드스페이스프링(유체가 체류할 수 있는 공간을 적게하는 것)의 요구를 구조적으로 충족하기 쉬운 다이어프램형 제어밸브(특히 다이렉트 다이어프램밸브)가 많이 사용되고있다. 그러나 다이어프램형 제어밸브는 일반적으로 다이어프램의 작동스트로크가 극히 작으므로 본질적으로 유량등의 조정에는 적합하지 않다고 하는 난점이 있다.

그런데 다이어프램형 제어밸브의 유량조정의 문제를 해결하는 것으로서 기어형 감속기구를 사용하여 밸브핸들의 회전수를 저감시키므로써 밸브체의 스트로크를 미세조정하도록 한 제어밸브가 개발되어 있다.

그러나 이 기어기구의 밸브구동부를 구비한 다이어프램형 제어밸브는 밸브구동부의 구조가 복잡하고 대단히 대형화하여서 제어밸브의 소형화를 도모할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또 출원인은, 이에 앞서 제 3 도에 표시한 것과 같은 다이어프램형 제어밸브의 정확한 미소유량조정을 가능케하는 구조의 제어기를 개발하여, 실개평 1-176275호로서 이것을 공개하고 있다.

즉, 압전소자(A)에 인가하는 압력전압을 바꾸어서 늘어나는 량을 제어하므로써 다이어프램(B)을 개재하여 밸브체(C)를 상, 하이동시켜 밸브체(C)와 밸브시이트(D) 사이의 간극을 조정함과 아울러, 압전소자(A)의 상방에 마이크로미터(E)를 설치하여, 압전소자(A)를 개재하여 밸브체(C)에 가해지는 압압력을 상시 일정압으로 조정하는 것이다.

그 제어기는 100 내지 500cc/min 정도의 미소유량가스를 비교적 고정밀도로 자동 유량제어할 수 있어 우수한 실용적 효용을 나타내는 것이다. 그러나, 상기한 제 3 도의 제어기에도 하기 ① 내지 ④항과 같이 해결해야 할 많은 문제가 남아 있다.

① 자동유량제어가 기본으로 되어 있어, 수동에 의한 유량조정을 간단하게 할 수 없다는 것.

② 압전소자나 마이크로미터를 포함하는 밸브구동부의 세로방향치수가 현저하게 대형화하여 제어밸브의 소형화를 도모할 수 없다는 것.

③ 제어해야 할 유량이 커지면, 스트로크를 크게할 필요가 있으므로 대형의 압전소자가 필요하게 되어 실용화가 곤란하다는 것.

④ 압전소자의 제어장치 등이 필요하므로 제조코스트가 상승한다는 것.

본 발명은 종전의 제어기에 있어서의 상기한 바와같은 문제를 해결하고 하는 것이며, 구조가 간단하고 대폭적인 소형화를 도모할 수 있음과 아울러 자동조작 뿐만 아니라 수동조작으로도 고정밀도의 미소유량제어를 할 수 있고, 그밖에도 제조코스트의 대폭적인 인하가 가능한 제어기를 제공하는 것이다.

유체입구(2)와 유체출구(3)와 밸브시이트(4)와 밸브실(5)을 구비한 밸브박스(1)내에 다이어프램(6)을 설치함과 아울러 밸브박스(1)에 구비한 보닛(11)을 삽통하여 승강이동자재하게 설치한 스템의 하강에 의하여, 상기한 다이어프램(6)을 하강시켜 유체통로를 폐쇄하는 구성으로 한 다이어프램형 제어밸브에 있어서, 연결나사부(11c)를 설치한 보닛(11)내에 연결나사부(14a)를 보유하는 슬라이드스템(14)을 회전방지한 상태로 승강이동자재하게 삽착함과 아울러, 내측에 나사피치 P1인 제 1연결나사부(22)를, 그리고 또 외측으로 나사피치 P1 보다 큰 나사피치 P2인 제 2연결나사부(23)를 각각 동심형상으로 구비한 회동스템(15)을 슬라이드스템(14)의 상방에 동축심형상으로 설치하며 제 1연결나사부(22)를 슬라이드스템(14)의 연결나사부(43)에, 나합하고 또 제 2연결나사부(23)를 보닛(11)의 연결나사부(11c)에 나합하고, 상기한 회동스템(15)의 회전에 의하여 슬라이드스템(14)을 승강이동시키는 것을 기본구성으로 하는 것으로서, 회동스템(15)의 1회전마다 제 2연결부의 나사피치(P2)와 제 1연결부의 나사피치(P1)의 차에 상당하는 미소거리만 슬라이드스템(14)을 승강이동시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

핸들(17)의 조작등에 의하여 회동스템(15)을 회전시키므로써 회동스템(15)은 보닛(11)의 연결나사부(11c)에 나합한 외측의 제 2연결나사부(23)에 의하여 회동하면서 승강이동한다.

회동스템(15)이 회동하면서 승강이동하면 슬라이드스템(14)의 연결나사부(14a)와 나합하는 내측의 제 1연결나사부(22)의 회동에 의하여 회전방지된 슬라이드스템(14)의 승강이동한다. 즉 회동스템(15)이 1회전하면 슬라이드스템(14)은 제 2연결나사부(23)의 나사피치(P2)와 제 1연결나사부의 나사피치(P1)와의 차이만큼 승강이동한다.

슬라이드스템(14)이 상승하면, 다이어프램(6)은 스프링(10) 혹은 다이어프램(6) 자체의 탄성력에 의하여 상승하고, 또 슬라이드스템(14)이 하강하면 다이어프램(6)은 압압되어 하강한다. 이에따라 유체통로는, 다이어프램(6)에 의하여 직접 또는 간접적으로 그 유효 유통면적이 조정되고 유체의 유량제어가 이루어진다.

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제 1 도는 본 발명에 관한 제어기의 종단면도이며 좌측절반은 제어기의 완전폐색의 경우를 표시하며, 또 우측절반은 제어기의 완전개방의 경우를 표시하는 것이다. 또 제 2 도는 제 1 도의 A-A에서 본 단면도이다.

도면에 있어서 1은 밸브박스, 2는 유체입구, 3은 유체출구, 4는 밸브시이트, 5는 밸브실, 6은 다이어프램, 7은 누름어탭터, 8은 다이어프램 누름부재, 9는 디스크, 10은 스프링, 11은 보닛(bonnet), 12는 보닛너트, 13은 패널고정용 너트, 14는 원통형상의 슬라이드스템, 15는 보닛(11)과 슬라이드스템(14)에 각각 나합한 회동스템이며 제 1부재(15A)와 제 2부재(15b)로 형성되어 있다.

또, 16은 제 1부재(15A)와 제 2부재(15B)의 고정용너트, 17은 핸들, 18은 인디케이터, 19는 회전방지용나사, 20은 핸들고정용나사, 21은 인디케이터 고정용나사이다.

상기한 다이어프램(6)은 특수 스테인레스강 등의 박판에 의하여 접시모양으로 형성되어 있고, 본 실시예에서는 소위 다이렉트 다이어프램형 밸브이므로, 밸브실(5)의 최하부에 밸브시이트(4)에 직접 대항하는 자세로 설치되어 있다. 또, 그 다이어프램(6)은 밸브박스(1)에 나착된 보닛너트(12)를 조여넣으므로써 밸브실(5)내에 삽착한 보닛(11)의 하단면에서 스테인레스강으로 된 누름어댑터(7)를 개재하여 밸브박스(1)측으로압압되어 기밀(氣密)하게 유지고정되어 있다.

상기한 다이어프램누름부재(6)는 폴리아미드 등의 합성수지재에 의하여 형성되어 있고, 디스크(9)의 하면측에 고착되어 있다. 그 다이어프램누름부재(8)는 디스크(9)가 슬라이드스템(14)에 의하여 하방으로 압압되므로써 다이어프램(6)의 상면측을 압압하고, 이것을 밸브시이트(4)에 압압함과 아울러 슬라이드스템(14)이 상방으로 인상되므로써, 스프링(10)의 반력에 의하여 상방으로 이동한다.

또, 본 실시예에서는 스프링(10)의 탄력에 의하여 슬라이드스템(14)을 상방으로 밀어 올리는 구성으로 하고 있지만, 유체압이나 다이어프램(6)의 반력에 의하여 밀어 올리도록 하여도 좋다.

또, 본 실시예에서는 다이어프램(6)을 직접 밸브시이트(4)에 압압하는 구성으로 하고 있지만, 다이어프램(6)의 하방에 밸브체를 설치하여 그것을 밸브시이트에 밀어 붙이도록 하여도 좋다.

상기한 보닛(bonnet)(11)은 소위 통형상으로 형성되어 있고, 밸브박스(1)내에 삽입하는 하방부의 구멍부는 지름이 크게 형성되어, 디스크(9)의 수용부(11a)를 형성하고 있다. 또 보닛(11)의 중앙부의 구멍부는 지름이 작게 형성되어 슬라이드스템(14)의 가이드부(11b)를 형성하고 있다.

또, 보닛(11)의 상방부 구멍부는 약간 지름이 크게 형성되고, 그 내주면에는 다음에 설명할 회동스템(15)의 제 2부재(15B)가 나합하는 연결나사부(11c)가 형성되어 있다.

그 보닛(11)은 밸브박스(1)의 상방으로부터 밸브실(5)에 삽착되어 앞서 설명한 바와같이 보닛너트(12)를 조여 넣으므로써 밸브박스(1)에 기밀하게 고정되어 있다.

또, 보닛(11)의 외주면에는 통형상의 인디케이터(18)가 삽착되고, 고정용나사(21)에 의해 고착되어 있다. 상기한 슬라이드스템(14)은 중공형상으로 형성되어 있고 보닛(11)의 스템가이드부(11b)내에 상방으로부터 슬라이드 자재하게 삽착되어 있다. 그 슬라이드스템(14)의 중공부 내주면에는, 나사피치(P1)의 내부나사가 설치되어 연결나사부(14a)를 형성하고 있다. 즉, 이 연결나사부(14a)에 후술하는 회동스템(15)의 제 1부재(15A)가 나삽된다.

또 본 실시예에서는 상기한 연결나사부(14a)를 나사지름 5mmψ, 피치(P1)=0.5mm의 암나사로 하고 있다.

또, 그 슬라이드스템(14)의 외주면에는 세로방향으로 한줄기의 가이드홈(14b)이 형성되어 있고, 회전방지나사(19)의 선단을 가이드홈(14b)내에 계합시키므로써 슬라이드스템(14)이 회전방지되어 있다.

상기한 회동스템(15)은 내측의 제 1부재(15A)와 외측의 제 2부재(15B)를 고정용너트(16)를 조여 넣으므로써 일체화하여 형성한 것이며 내측의 제 1부재(15A)의 하부 외주에는 수나사로된 나사피치 P1의 제 1연결나사부(22)가 그리고 또, 외측의 제 2부재(15B)의 하방부 외주에는 수나사로된 나사피치 P2의 제 2연결나사부(23)가 각각 동심형상으로 형성되어 있다.

또, 회동스템(15)은 슬라이드스템(14)의 상방에 이것과 동축심형상으로 설치되고 내측의 제 1연결나사부(22)를 슬라이드스템(14)의 연결나사부(14a)에 나합시키고, 또 외측의 제 2나사부(23)를 보닛(11)의 연결나사부(11c)에 나합시키므로써 보닛(11)에 설치되어 있다. 즉, 회동스템(15)을 형성하는 제 1부재(15A)는 그 하방부의 외주면에 슬라이드스템(14)의 연결나사부(암나사)(14a)에 나합하는 제 1연결나사부(수나사)(22)가 형성되어 있고, 상방으로부터 연결나사부(14a)내에 설치되어 있다.

제 1부재(15A)의 상부는 후술하는 제 2부재(15B)의 내부를 삽통하여 그 상방으로 돌출되어 있고, 중간부에 단부(段部)(24)를 설치하여 고정용너트(16)를 조여 넣으므로써, 제 2부재(15B)에 고착되어 있다.

또, 본 실시예에서는 제 1연결나사부(22)를 나사지름 5mm 나사피치(P1)=0.5mm로 형성하고 있다.

또, 회동스템(15)을 형성하는 제 2부재(15B)는 중공통형상으로 형성되어 있고, 그 하방부의 외주면에는 보닛(11)의 연결나사부(암나사)(11c)에 나합하는 제 2 연결나사부(수나사)(23)가 형성되어 있으며, 보닛(11)상방으로부터 그 내부쪽으로 설치되어 있다.

또, 본 실시예에서는, 제 2연결나사부(23)를 나사지름이 11mm 나사피치(P2)가 0.55mm인 수나사로 하고 있다.

또, 그 제 2부재(15B)는 전술한 바와같이 고정용너트(16)에 의하여 제 1부재(15A)와 연결되어 있고, 그 상방부에는, 핸들(17)이 고정용나사(20)에 의해 삽착고정되어 있다.

또, 핸들(17)의 하단부는 인디케이터(18)의 외표면에 따라서 회동 및 승강이동하며 그것에 의하여 밸브개방도나 유량조정도가 판독된다.

본 실시예에 있어서는, 제 1부재(15A)와 제 2부재(15B)를 별개체로 하여 양자를 고정용 너트(16)에 의하여 연결고정하는 구성으로 하고 있지만, 양자를 일체적으로 형성하도록 하여도 좋다.

또, 본 실시예에서는 슬라이드스템(14)과 회동스템(15)의 나사연결부를, 슬라이드스템(14)의 암나사(14a)내에, 제 1부재(15A)의 수나사(22)를 나삽하는 구조의 나사 연결부로하고 있지만 이것과는 반대로 슬라이드스템(14)측을 수나사로 하고 제 1부재(15A)측을 암나사로 한 나사연결부로 하여도 좋다.

또 본 실시예에서는 회동스템(15)과 보닛(11)의 암나사(11c)내에 나삽하는 구조의 나사연결부로 하고 있지만 이와는 반대로 제 2부재(15B)측을 암나사로 하고 보닛(11)측을 수나사로 한 나사연결부라도 좋다.

환원하면 본 발명에 있어서의 다이어프램 구동용의 회동스템(15)은, 회동되므로써 보닛(11)과 나합하는 제 2연결나사부(23)에 의하여 회동하면서 승강이동하는 동시에 슬라이드스템(14)과 나합하는 제 1연결나사부(22)에 의해 슬라이드스템(14)을 승강이동시키는 것으로서, 핸들(17)이 1회전하므로써 제 2연결나사부(23)의 나사피치(P2)와 제 1연결나사부(22)의 나사피치(P1)의 차이만큼만 슬라이드스템(14)이 승강이동한다.

또 상기한 회동스템(15)의 회전구동은 모터나 솔레노이드로 하여도 되는 것은 물론이다.

다음에 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

핸들(17)을 회동하면 회동스템(15)이 회동되게 되고, 보닛(11)과 나합하는 제 2연결나사부(23)를 개재하여 회동스템(15)이 회동하면서 승강이동한다. 회동스템(15)이 회동하면, 제 1부재(15A)도 당연히 회동하게되며, 슬라이드스템(14)가 나합하는 제 1연결나사부(22)에 의해 슬라이드스템(14)이 회전방지나사(19) 및 가이드홈(14b)에 의하여 회전방지된 상태로 승강이동된다. 또 슬라이드스템(14)의 승강거리는 핸들(17)의1회전에 대하여 제 2연결나사부(23)의 나사피치(P2)와 제 1연결나사부의 나사피치(P1)의 차감거리가 된다.

슬라이드스템(14)이 승강이동하면 스프링(10)의 반력과 슬라이드스템(14)의 하단부에 의하여 디스크(9) 및 다이어프램누름부재(8)가 승강이동되며 이에따라 밸브시이트(5)에 대하여 다이어프램(6)이 맞닿거나 떨어진다. 또 슬라이드스템(14)의 승강량등은 인디케이터(18)위의 핸들(17)의 하단부위치로부터 판독된다.

본 발명은 상기한 바와같이 다이어프램형의 제어기에 있어서, 연결나사부(11c)를 설치한 보닛(11)내에 연결나사부(14a)를 보유하는 슬라이드스템 (14)을 회전방지한 상태로 승강자재하게 삽착함과 아울러 나사피치 P1인 제 1연결부(22)와 나사피치 P2인 제 2연결나사부(23)를 동심형상으로 보유하는 회동스템(15)을 슬라이드스템(14)의 상방에 동축심형상으로 설치하고, 회동스템(15)의 제 1연결나사부(22)를 슬라이드스템(14)의 연결나사부(14a)에 나합하고, 또 회동스템(15)의 제 2 연결나사부(23)를 보닛(11)의 연결나사부(11c)에 각각 나합하여, 제 2연결나사부(23)와 제 1연결나사부(22)와의 나사피치의 차(P2-P1)로 하여금 슬라이드스템(14)을 승강이동시키는 구성으로 하고 있다.

그 결과 나사피치의 차(P2-P1)를 적정하게 설정하므로써 회동스템(15)의 회전에 대한 슬라이드스템(14)의 승강량, 즉 밸브체 혹은 다이어프램의 스트로크를 극히 미세하게 조정할 수 있어 보다 고정밀도로 미유량 조정을 행할 수 있다.

또 본 발명에서는, 회동스템(15)을 보닛(11) 및 보닛(11)내에 삽착한 슬라이드스템(14)에 각각 나합하는 구성으로 하고 있으므로, 제어밸브 그 자체의 구조가 간소화됨과 아울러 조립도 간단해질 뿐 아니라 제어밸브의 키걸이를 짧게하여 대폭적인 소형화가 가능하게 된다.

본 발명은 상기한 바와같이 우수한 실용적 효용을 나타내는 것이다.

Claims (4)

1. 유체입구(2)와, 유체출구(3)와, 밸브시이트(4)와, 밸브실(5)을 구비한 밸브박스(1)내에 다이어그램(6)을 설치함과 아울러, 밸브박스(1)에 장비한 보닛(11)을 삽통하여 승강이동자재하게 설치한 스템의 하강에 의하여, 다이어프램(6)을 하강시켜 유체통로를 폐쇄하는 구성으로 한 다이어프램형 제어밸브에 있어서, 연결나사부(11c)를 설치한 보닛(11)내에 연결나사부(14a)를 보유하는 슬라이드스템(14)을 회전방지한 상태로 승강이동자재하게 삽착함과 아울러, 내측에 나사피치 P1의 제 1연결나사부(22)를, 그리고 외측에 나사피치 P1 보다 큰 나사피치 P2의 제 2연결나사부(23)를 각각 동심형상으로 구비한 회동스템(15)을 상기한 슬라이드스템(14)의 상방에 동축심형상으로 설치하며, 제 1연결나사부(22)를 슬라이드스템(14)의 연결나사부(14a)에, 또 제 2연결나사부(23)를 보닛(11)의 연결나사부(11c)에 각각 나합하고, 상기한 회동스템(15)의 회전에 의하여 슬라이드스템(14)을 승강이동하는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
2. 제 1 항에 있어서, 다이어프램(6)을 슬라이드스템(14)에 의하여 밸브시이트(4)에 직접안치시키는 구성으로 한 유체 제어기.
3. 제 1 항에 있어서, 보닛(11)의 연결나사부(11c)와 슬라이드스템(14)의 연결나사부(14a)를 각각 암나사로 하고 회동스템(15)의 제 2연결나사부(23)와 제 1연결나사부(22)를 각각 수나사로 하도록 한 유체 제어기.
4. 제 1 항에 있어서, 회동부재(15)와, 통형상의 제 2부재(15B)와, 그 내부에 삽통한 봉형상의 제 1부재(15A)를 고착하여 형성하도록 한 유체 제어기.