KR0134083Y1 - 메탈다이어프램 밸브 - Google Patents

Abstract

밸브박스 내부의 밸브시트 외주측의 고리형상凹부를 없애어 밸브박스내 바닥면을 편평하게 하고, 밸브를 소형화했을때의 밸브박스내의 가공을 용이하게 하고, 또 복합 전해연마를 가능하게 하며, 또한 밸브박스내에 유체의 데드존을 없애고, 밸브박스의 내부용적을 작게하여 유체를 고이는 일 없이 원활하게 흐르게 하고, 더구나 유통하는 유체를 치환했을때 앞의 유체가 밸브박스내에 남는 일없이 치환성이 향상되는 메탈다이어프램밸브를 제공한다.

밸브박스 내부와 밸브의 개폐작동기구를 메탈다이어프램에 의해 격리시켜 밸브박스 내부를 청정하게 유지하고, 또한 밸브의 개폐작동기구에 의해 메탈다이어프램의 뒷면을 밸브박스 내부의 밸브시트면에 가압함으로써 밸브의 폐쇄를 행하는 메탈다이어프램 밸브에 있어서, 상기 밸브박스 내부의 밸브시트를 밸브박스내 중심에 개구된 유체입구통로의 출구 또는 유체출구통로의 입구주위에 설치한 고리형상 홈에 끼워넣고, 상기 유체입구통로의 출구 또는 유체출구통로의 입구의 둘레벽을 확대개방하여 밸브시트를 코킹고정한 것을 특징으로 하는 메탈다이어프램 밸브.

Description

메탈다이어프램 밸브

제1도는 본 고안의 메탈다이어프램 밸브의 1실시예를 예시하는 주요부 파단면도.

제2도는 종래의 메탈다이어프램 밸브를 예시하는 주요부 파다면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 메탈다이어프램 2 : 밸브박스

3 : 밸브의 개폐작동기구 4 : 밸브시트

10 : 유체입구통로 10a : 유체입구통로의 출구

11 : 고리형상 홈 12 : 유체입구통로의 둘레벽

[산업상의 이용 분야]

본 고안은 반도체나 IC의 제조시스템 배관라인에 사용되는 메탈다이어프램 밸브에 관한 것이며, 특히 유체통로직경이 작은 초소형의 메탈다이어프램 밸브에 가장 적합한 밸브구조에 관한 것이다.

[종래의 기술]

종래 이 종류의 메탈다이어프램 밸브(20')는 제2도에 도시하는 바와같이 둥근 우산형상의 얇은 메탈다이어프램(1)이 밸브박스(2)에 내장되어, 밸브폐쇄시 밸브의 개폐작동기구(3)에 의해 그 선단의 다이어프램 피이스(3a)로 메탈다이어프램(1)을 밀어넣고, 그 뒷면을 밸브시트(4)의 윗면에 밀착시켜 밸브를 폐쇄시킨다.

이 메탈다이어프램 밸브(20')의 메탈다이어프램(1)은 밸브의 개폐작동기구(3)와 전혀 결합되어 있지 않고, 밸브박스(2) 내부와 밸브의 개폐작동기구를 격리하여 밸브박스(2)의 내부를 청정하게 유지하고 있는 것이 특징이며, 밸브개방동작시 다이어프램 피이스(3a)가 일점쇄선과 같이 윗쪽으로 이동하면, 밸브시트(4)의 윗면에 가압되어 있던 메탈다이어프램(1)은 가압력으로부터 해제되어 남겨지나, 메탈다이어프램 자체의 강성에 의한 복원력에 의해 원래의 우산형상으로 복원되고, 메탈다이어프램(1)의 뒷면은 밸브시트(4)의 윗면으로부터 떨어져 가스의 통로를 형성한다.

그런데, 이러한 구성, 작용의 메탈다이어프램 밸브에는 고리형상의 밸브시트(4) 를 내주측 및 외주측의 양측으로부터 코킹하여 고정하기 위하여 밸브시트(4)의 외주방향에 고리형상凹부(5)가 형성되어 있다.

종래의 기술에서는, 환형의 밸브시트(4)가, 시트의 내부 및 외부원주면을 따라 형성된 한쌍의 환형칼라부(4a)에 의해 케이싱베드(5)내에서 고정적으로 고착, 즉 코킹되어 있다. 그러나, 이 칼라부와의 코킹은 베드(5)의 표면을 불규칙적이고 울퉁불퉁하게 만들어 리브된(ribbed) 밸브시트(4)를 둘러싼 영역-기술상의 용어로 데드존이라하는-내에 유체가 고여져서 잔류하게 만드는 위험성을 증가시킨다.

메탈다이어프램밸브는 반도체칩 제조장치의 배관으로 사용되는 경우 소형으로 제작되어야 한다. 이 경우, 다이어프램(1)이 그 개방위치로 작동할때 데드존에 의한 유체잔류의 가능성을 제거하기 위하여 베드(5)가 외부칼라부(4a)및 밸브박스(2)의 내부벽 사이에 충분히 넓은 평면을 가지는 것이 필수적이다. 이 결과, 다이어프램이 완전폐쇄된 후에는 유체의 일부가 배출되지 않게된다. 이 잔류유체로 인해 밸브작동이 비효율적으로 된다. 게다가, 유체의 일부가 데드존영역을 벗어나지 않으려 하므로, 유체교환작업도 할 수 없는 경우가 있다. IC-칩 제조장치 배관용으로 밸브가 소형제작될 때, 기술상의 어려움때문에 환형의 케이싱베드는 충분히 넓게 제작될 수 없다. 칼라부(4a)를 연삭하는 경우, 금속입자나 과도하게 연마된 소편이 남아 시트(4)의 밀봉능력을 떨어뜨린다. 칼라부(4a)의 베드면의 협소로 인해 미세면을 얻기 위한 효율적인 기술인 다단계 전해연마의 실행도 제약된다.

[고안의 요약]

본 고안은 공지의 금속다이어프램밸브에서 발견된 상기한 그리고 다른 불리점을 제거하기 위해 제안되었다.

본 고안의 주요목적은 환형의 밸브시트가 매설되는 케이싱베드가 내부케이싱 벽과 밸브시트사이에 충분한 공간을 확보하고 있는 메탈다이어프램밸브를 제공하기 위한 것이다. 이 케이싱베드면의 공간상의 설계는 가공작업상의 용이함으로 인해 초소형 밸브를 제작함에 있어서 특히 유리하다. 또한, 베드면이 충분히 넓으므로, 다이어프램이 개방될 때의 유체잔류의 위험성을 최소화할 수 있다.

본 고안의 다른 목적은 선행기술에서와 같이 밸브시트의 양편에서 칼라부에 의해 밸브시트가 코킹되어야 하는 필요성이 제거되어 쉽게 제작될 수 있는 밸브를 제공하는데 있다.

밸브케이싱내의 넓은 베드면으로 인하여 케이싱의 전체크기가 소형인 경우라도, 유체가 입구 및 출구통로 사이에서 원활히 흐르는 것이 가능하다. 이는 베드면이 선행하는 밸브에서와 같이 복잡하지 않기 때문이다. 또한, 케이싱베드의 넓은 면으로 인해 베드면의 평활성을 증진시키기 위한 다단계 전해방법을 채용하는 것이 가능하다.

[작용]

상기와 같이 구성된 본 고안의 메탈다이어프램 밸브는, 밸브박스 내부의 밸브시트 외주방향으로 고리형상凹부가 없이 편평하므로, 소형화했을때의 극히 곤란한 고리형상凹부의 절삭가공 및 연마가공이 불필요하게 된다. 또 복합전해연마가 가능하게된다.

또한 밸브박스 내부에 있어서의 유체의 데드존이 없어지고, 밸브박스의 내부용적이 작아져서 유체는 고이는 일 없이 원활하게 흐르며, 더구나 유통하는 유체를 치환했을때 앞의 유체가 밸브박스 내부에 남는 일이 없어진다.

[실시예]

제1도는 본 고안의 메탈다이어프램(20)의 바람직한 제 1실시예를 도시하고 있는데, 둥근 우산 형상의 메탈다이어프램(1)이 밸브박스(2)내에 위치하며, 밸브박스(2)는 다이어프램 아래에 중심을 이루어 위치한 환형의 밸브시트(4), 시트와 다이어프램 사이에 형성된 실린더형 공간(21), 입구통로(10) 및 출구통로(13)를 구비하고 있다. 환형시트(4)는 박스(2)의 바닥에서 실린더형 케이싱베드(5)내에 중심을 두고 매설되어 있다. 얇은 가요성 물질로 만들어진 다이어프램(1)은 통상 위로 부푼 형상을 이루도록 가압되어 있고, 위에서 충분한 압력이 가해지면 순간적으로 하향 탄성이동한다.

입구통로(10)는 유체를 통로에 공급하는 유체원(도시되지 않음)에 연결되어 있다. 또한, 밸브개폐작동기구(3)는 다이어프램피이스(3a)를 통해 다이어프램(1)을 작동하도록 제공되어 있고, 이 다이어프램피이스(3a)는 다이어프램(1)의 중앙을 가압하여 밸브를 폐쇄하도록 다이어프램이 탄성적으로 내려앉아 밸브시트와 접촉하게 한다.

박스(2)내에는 다이어프램(1)위로 고정고착된 실린더형 보닛(15)이 위치하며, 다이어프램피이스(3a)는 보닛내에 드릴형성된 보어(2a)내에 이동가능하게 삽입되어 있다. 링(14)은 다이어프램(1)의 주위를 따라 다이어프램(1)을 지지하도록 케이싱베드(5)의 상부면에 중심을 이루어 형성되어 있다.

입구통로(10)는 박스(2)내에 중심을 이루어 위치되어 있고, 유체가 공간(21)쪽으로 진입하도록 공간(21)을 향해 열려진 입구포트(10a)를 가지고 있다. 출구통로(13)는 중심에서 벗어나 있으며 밸브(20)가 개방될 때 유체가 출구통로(13)쪽으로 흐르도록 하는 출구포트(13a)을 가지고 있다. 밸브개폐 작동기구(3)가 다이어프램피이스(3a)상에 가해진 압력을 해제할 때, 다이어프램(1)은 그 경직성으로 인해 원위치로 탄성적으로 회귀하여 이에 의해 입구통로(10)와 출구통로(13)사이에 유체흐름관계가 형성된다.

밸브시트(4)는 바람직하게는 평평한 바닥을 가지고 있으며, 원형의 입구포트(10a)와 동심을 이루어 밸브박스(2)내에 중심을 두고 형성된 환형홈(11)내에 견고하게 끼워넣어져 있다. 또한, 환형시트(4)는 둥글게 형성된 상부와 바닥을 향하여 더 큰 직경을 가지도록 경사진 내부측면(12)을 구비한다. 입구통로(10)는 입구포트(10a)의 상부에지를 향해 더 큰 직경을 가지도록 형성되며, 개폐작동기구(3)의 폐쇄작동으로 다이어프램이 탄성이동하여 밸브시트와 접촉할때, 밸브시트(4)의 경사진 내부측벽과 협력하여 다이어프램(1)을 그 내부에 밀봉적으로 수용한다.

본 실시예의 주요 특징은 입구포트(10a)의 개구를 역원추형으로 확대개방함으로써 환형의 밸브시트(4)가 케이싱베드(5)내에 코킹되어 위치하고 있다는 점이다. 이러한 구조는 환형밸브를 밸브케이싱내에 확고히 고착하도록 통상적으로 한쌍의 칼라부(4a: 제2도참조)를 사용해야 하는 필요성을 제거시킨다.

상기한 밸브(20)구조에서는, 밸브케이싱베드(5)는 다이어프램(1)과 접하는 면내에서 넓은 평평면을 가지고 있다. 이와 같이 베드(5)의 충분히 넓은 공간으로 인해 소형의 메탈다이어프램 밸브를 설계할 수 있는 이점이 있는데, 그것은 밸브시트와 밸브케이싱베드의 가공과 연마작업이 더욱 용이해지기 때문이다. 이 설계상의 용이함은, 조립중의 밸브의 케이싱베드를 세밀하게 평평화 하도록 다단계 전해연마가 필요한 초소형 밸브를 제작하는데 있어서 특히 유리하다. 제2도에 도시한 것과 같은 코킹용 칼라부(4a)가 없게 되면, 밸브케이싱베드(5)내의 울퉁불퉁한 불규칙면에 의해 야기될 수 있는 데드존(dead zone)내의 유체잔류라는 위험성 또한 제거된다. 이러한 데드존내에서는 다이어프램이 밸브를 폐쇄하도록 작동하거나 유체가 장치에서 배유되어 교환될 때, 유체가 잔류하여 배유되지 않게되는 것이다.

본 고안의 밸브(20)내에서, 유체는 다이어프램(1)이 개방될 때마다 입구포트(10a)에서 출구포트(13a)로 원활하게 흐른다. 다이어프램(1)이 폐쇄되면, 모든 유체가 박스(2)의 내부에서 배출되므로, 다이어프램이 다시 개방될때는 유체가 전혀 남아있지 않게 된다. 박스(2)는 SUS 316강이나 하스텔로이(Hastelloy)와 같은 내침식성물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 밸브시트(4)는 다단계의 전해연마 및 표면마무리 작업을 통해 제작되는 것이 바람직하다.

본원 고안에 대한 이상의 실시예에서, 입구통로(10)가 케이싱베드(5)의 중앙에 위치하고, 출구통로(13)가 중앙에서 떨어져서 제공되도록 밸브(20)가 설계된다. 그러나, 이는 하나의 바람직한 실시예를 예시하기 위한 선택의 문제라고 할 수 있다. 이대신, 다른 실시예로서, 출구통로가 중앙에 형성되고, 입구통로가 베드(5)의 주변부근에 위치하도록 할 수 있다. 또한, 밸브(20)를 위한 밸브개폐작동기구(3)는 자동 또는 수동형으로 제작될 수 있다.

[고안의 효과]

이상과 같이 본 고안의 메탈다이어프램 밸브는 밸브상자 내부의 밸브시트 외주측에 고리형상凹부가없고, 밸브박스내 바닥면이 편평하므로 소형화 되었을때의 밸브박스내의 가공이 용이하고 간단하며 또 복합전해연마가 가능하며, 또한 밸브박스내에 유체의 데드존이 없어지고, 밸브박스의 내부용적이 작아져서 유체는 고이는 일 없이 원활하게 흐르며, 더욱이 유통하는 유체를 치환했을때 앞의 유체가 밸브박스내에 남는 일이 없어져 치환성이 향상된다.

Claims (3)

1. 내부에 실린더형 보어와 케이싱베드를 가진 밸브박스, 통상 상방으로 부푼 형상이 되도록 가압되어 있는 탄력성의 금속으로 만들어진 둥근우산형상의 다이어프램, 다이어프램 아래에 밸브박스의 베드안에서 중심을 이루어 배열된 환형의 밸브시트, 다이어프램에 작동연결된 밸브개폐작동기구, 보어로 유체를 공급하도록 환형시트의 중앙에 동심을 이루어 위치하고 있는 보어쪽으로 개구된 입구포트를 구비하며, 밸브의 베드내에 형성된 입구통로, 베드내에 형성되며 그로부터 유체가 보어로부터 유출되는 출구통로로 구성되며, 밸브개폐작동기구가 다이어프램에 압력을 가하여 이를 하향이동시켜 밸브시트와 접촉하도록 할때 밸브가 입구 및 출구통로 사이의 유체유동관계를 폐쇄시키는 메탈다이어프램밸브에 있어서, 케이싱베드내의 동심상의 환형홈이 입구통로의 입구포트를 둘러싸고, 환형홈은 그 상부의 외부주위면이 케이싱베드의 평면과 동일 높이가 되도록 절제되어 있으며, 환형밸브시트의 일부는 환형홈안에 위치하고 상기 케이싱베드위로 연장되어 있으며, 상기 입구포트는 상부림(rim)에서 종결되고, 상기 림은 상기 밸브시트의 일부를 둘러싸도록 원추형상으로 반전되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈다이어프램밸브.
2. 제1항에 있어서, 환형의 밸브시트는 원추형의 내부측벽을 가지고, 그 상부가 둥글게 라운드 되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈다이어프램밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 환형의 밸브시트는 밸브케이싱베드내에 형성된 작은 돌출부인 것을 특징으로 하는 메탈다이어프램밸브.