KR100576567B1

KR100576567B1 - 유체 커플링

Info

Publication number: KR100576567B1
Application number: KR1019990049694A
Authority: KR
Inventors: 야마지미치오; 시노하라츠토무; 이께다노부카즈
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2006-05-08
Also published as: DE69917864T2; JP4200245B2; DE69917864D1; TW494185B; IL132826A; US8246087B1; CA2289282A1; IL132826A0; JP2000146051A; EP1001205A1; KR20000035382A; SG83752A1; EP1001205B1; CA2289282C

Abstract

커플링 부재의 유체 통로는 접합 단부면에 수직인 개구부 통로와, 이것에 경사지게 이어지는 메인 통로로 구성되며, 개구부 통로의 직경은 가스켓 압박용 환상 돌기의 내경과 같고, 가스켓의 내경은 개구부 통로의 직경보다 작게 구성된다.

Description

유체 커플링{FLUID COUPLING}

도 1은 본 발명에 따른 유체 커플링을 도시한 단면도.

도 2는 비교를 위한 유체 커플링을 도시한 단면도.

도 3은 비교를 위한 다른 유체 커플링을 도시한 단면도.

도 4는 개폐 밸브의 바람직한 실시예를 도시한 사시도.

도 5는 도 4의 개폐 밸브를 이용하여 구성된 유체 제어 장치의 일부를 도시한 평면도.

도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 취한 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 유체 커플링이 사용되는 유체 제어 장치를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 제1 개폐 밸브 본체(제1 커플링 부재)

31 : 연결 통로 형성 부재(제2 커플링 부재)

71a, 72a : 가스켓 압박용 환상 돌기

73 : 둥근 환상 가스켓

75, 76 : 유체 통로

75a, 76a : 개구부 통로

75b, 76b : 경사진 메인 통로

본 발명은 유체 커플링에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하자면 유체 통로가 접합 단부면과 수직인 방향에 대해 경사진 유체 커플링에 관한 것이다.

접합 단부면에 가스켓 압박용 환상 돌기가 마련되어 있는 제1 커플링 부재 및 제2 커플링 부재와, 양 커플링 부재 사이에 개재된 둥근 환상 가스켓을 구비하는 유체 커플링이 공지되어 있지만, 종래의 유체 커플링에서 각 커플링 부재의 유체 통로는 접합 단부면에 수직인 것이 일반적이었다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본원의 발명자에 따르면, 반도체 제조 장치 등에 사용되는 유체 제어 장치(4)는 질량 유량 제어기(3) 및 이것의 좌우측에 설치된 차단 개방기(1, 2)로 구성되고, 각 차단 개방기(1, 2)는 하면에 입구 및 출구가 마련된 복수의 밸브(6, 7, 8, 9, 10)와, 각각의 밸브(6, 7, 8, 9, 10)가 상측으로부터 착탈 가능하게 일방향으로 나란하게 장착되는 밸브 장착 베이스부(28, 29)로 구성되고, 상기 밸브 장착 베이스부(28, 29)는 일단측에 배치된 밸브(6, 8)의 입구로 통하는 통로를 구비하는 유입 통로 형성 부재(30, 34)와, 인접하는 밸브(6, 7, 8, 9, 10)의 입구와 출구를 연결하여 통하는 통로를 구비하는 하나 이상의 연결 통로 형성 부재(31, 36, 38)와, 타단측에 배치된 밸브(7, 10)의 출구로 통하는 통로를 구비하는 유출 통로 형성 부재(33, 39)로 구성되는 것이 제안되어 있다(일본국 특 허 출원 평9-278473호 참조).

도 7에 있어서, 체크 밸브(5, 11)는 커플링부(40, 41, 60, 61)가 설치된 좌측 밸브 본체(22, 25)와, 중앙 밸브 본체(23, 26) 및 우측 밸브 본체(24, 27)로 구성되며, 보조 통로 형성 부재(32, 35, 37)는 커플링 유지 부재(47, 51, 53) 및 커플링부(43, 52, 54)로 구성되며, 직방체형 돌출부(49, 50)는 질량 유량 제어기(3)의 하단부에 설치되며, 또한 이 돌출부에는 하향 개방된 통로가 마련되어 있다. 또한, 각각의 개폐 밸브(6, 7, 8, 9, 10)는 밸브 본체(12, 14, 16, 18, 20) 및 이것에 상측으로부터 장착되어 밸브 본체(12, 14, 16, 18, 20) 내의 유로를 적절하게 차단 개방하는 액츄에이터(13, 15, 17, 19, 21)로 구성되어, 밸브 본체(12, 14, 16, 18, 20)의 하단부에 설치된 위에서 보아 장방형인 플랜지부(12a, 14a, 16a, 18a, 20a)가 상방으로부터 체결된 나사(도시 생략)에 의해 밸브 장착 베이스부(28, 29)에 결합된다.

상기 각각의 차단 개방기(1, 2)에 있어서, 유로 형성 부재(30, 38)는 복수 부재(42, 43, 44, 45, 46, 55, 56, 57, 58, 59)의 조합에 의해서 U자형 통로를 갖도록 구성되는 것이 바람직하며, 유로 형성 부재(31, 33, 34, 36, 39)가 V자형 통로(31a, 33a, 34a, 36a, 39a)를 갖는 블록형 커플링 부재만으로 구성되는 것도 바람직하다. 여기서, 블록형 커플링 부재(31, 33, 34, 36, 39)는 부품수의 저감과 히터에 의해 용이하게 가열된다는 장점을 가진다.

그런데, 이런 종류의 유체 제어 장치는 저차압(低差壓)의 시스템이나 큰 유량(大流量)의 시스템에 사용되는 경우가 많으므로, 압력 손실을 줄여 유량을 상승 시킬 것이 요구된다.

그러나, V자형 통로(31a, 33a, 34a, 36a, 39a)가 마련된 블록형 커플링 부재(31, 33, 34, 36, 39)를 이용하는 경우, U자형 통로를 갖는 유로 형성 부재와 비교해서, 그 개구부의 직경이 같더라도 유로 지름이 작아지기 때문에, 유량 상승의 측면에서는 불리하다.

본 발명의 목적은 V자형 통로를 갖는 블록형 커플링 부재를 사용하는 경우의 장점을 확보하면서, 그 결점인 유량 저하 요인을 제거할 수 있는 유체 커플링을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 유체 커플링은 접합 단부면에 가스켓 압박용 환상 돌기가 마련되어 있는 제1 커플링 부재 및 제2 커플링 부재와, 양 커플링 부재 사이에 개재되는 둥근 환상 가스켓을 구비하는 유체 커플링으로서, 한쪽 이상의 커플링 부재의 유체 통로는 접합 단부면에 수직인 개구부 통로와, 이것에 경사지게 이어지는 메인 통로를 구비하며, 개구부 통로의 직경이 가스켓 압박용 환상 돌기의 내경과 같게 되어, 가스켓의 내경이 개구부 통로의 직경보다 작게 되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이, 제1 커플링 부재 및 제2 커플링 부재는 모두 경사진 메인 통로를 구비하며, 이들은 대략 직선형으로 나란히 배치되는 것이 바람직하며, 제1 커플링 부재 및 제2 커플링 부재의 한쪽에 접합 단부면에 수직인 메인 통로가 마련되고, 그 다른 쪽에 경사진 메인 통로가 마련되는 것도 바람직하다.

본 발명의 유체 커플링에 따르면, 유체 통로가 접합 단부면에 수직인 방향에 대하여 경사져 있는 유체 커플링의 경우, 가스켓에 주름이 발생되는 등의 단점이 발생되지 않고 유량 상승이 가능하기 때문에, V자형 통로를 갖는 블록형 커플링 부재를 이용하는 장점을 확보하면서, 그 결점인 유량 저하 요인을 제거할 수 있다.

본 발명의 실시예를 이하 도면을 참조하여 설명한다.

도 1의 (a), (b)에는 본 발명의 유체 커플링이 도시되어 있으며, 도 1의 (a)는 도 7에 도시된 제1 개폐 밸브의 밸브 본체(12) 및 제2 개폐 밸브의 밸브 본체(14)와 연결 통로 형성 부재(31)의 접합부를 확대한 단면도이고, 도 1의 (b)는 제1 개폐 밸브의 밸브 본체(12)와 연결 통로 형성 부재(31)의 접합부를 더욱 확대한 단면도이다.

제1 개폐 밸브의 밸브 본체(12)와 연결 통로 형성 부재(31)의 접합 단면에는 각각 원형 단면의 오목부(69, 70)가 마련되고, 각 오목부(69, 70)의 저면에는 선단에 가스켓 압박용 환상 돌기(71a, 72a)가 있는 원통형 돌출부(71, 72)가 마련된다. 양 부재(12, 31) 사이에는 리테이너(74)에 유지된 둥근 환상 가스켓(73)이 개재된다. 리테이너(74)는 연결 통로 형성 부재(31)의 원통형 돌출부(72)의 외주부에 장착된다. 제2 개폐 밸브의 밸브 본체(14) 및 연결 통로 형성 부재(31)의 접합부도 완전히 동일하게 구성된다. 연결 통로 형성 부재(31)의 V자형 통로(31a)에는 양 개구부로부터 경사 방향의 구멍이 뚫려 있고, 상기 통로(31a)는 그것의 하단에서 이들 구멍을 연결함으로써 형성된다.

이하에서는, 제1 개폐 밸브의 밸브 본체(12; 제1 커플링 부재라 함)와 연결 통로 형성 부재(31; 제2 커플링 부재라고 함)의 접합부의 구성에 관해서 설명한다.

제1 커플링 부재(12) 및 제2 커플링 부재(31)의 유체 통로(75, 76)는 원통형 돌출부(71, 72)의 내주면에 의해 형성되어 접합 단부면에 수직인 짧은 개구부 통로(75a, 76a)와, 이에 경사지게 이어지는 메인 통로(75b, 76b)로 구성된다.

각 개구부 통로(75a, 76a)의 직경은 각 가스켓 압박용 환상 돌기(71a, 72a)의 내경과 같고, 가스켓(73)의 내경은 개구부 통로(75a, 76a)의 직경보다 작게 구성된다. 메인 통로(75b, 76b)는 개구부 통로(75a, 76a)의 직경에 대응하는 최대 직경으로 천공된다.

비교를 위하여, 도 2의 (a), (b)에는, 제 l 커플링 부재(12) 및 제2 커플링 부재(31)의 유체 통로(85, 86) 중 개구부 통로(85a, 86b)의 직경이 가스켓(83)의 내경과 일치되고, 메인 통로(85b, 86b)가 개구부 통로(85a, 86b)에 경사지게 이어지며, 가스켓 압박용 환상 돌기(81a, 82a)의 내경이 가스켓(83)의 내경보다 큰 유체 커플링이 도시되어 있다.

또한, 비교를 위하여 도 3에는, 개구부 통로(95a, 96)의 직경이 본 발명에 따른 유체 커플링의 개구부 통로(75a, 76a)의 직경과 같고, 가스켓(93)의 내경 및 가스켓 압박용 환상 돌기(91a, 92a)의 내경이 개구부 통로(95a, 96)의 직경과 같은 유체 커플링이 도시되어 있다.

도 1에 도시한 본 발명의 유체 커플링과 도 2 및 도 3에 도시한 비교예 1 및 2를 비교한 것을 표 1에 기재하였다.

	발명품	비교품 1	비교품 2
유로 직경	3.3	2.5	3.3
유량(Cv값)	증가	기준	증가
체결후 상태	양호	양호	가스켓에 주름 발생
치환성	양호	양호	양호

표 1에 기재된 바와 같이, 비교예 1의 메인 통로(85b, 86b)의 직경은 2.5 mm이며, 본 발명의 유체 커플링은 메인 통로(75b, 76b)의 지름이 3.3 mm로 확대되어 있다. 즉, 유로 단면적이 1.74배까지 증가하여, 유량 상승이 도모된 것으로 되어 있다. 한편, 비교예 2의 유체 커플링에 따르면, 유량 상승은 본 발명의 것과 동일하지만, 체결 후에 가스켓(93)의 내주부에 주름이 생기는 문제가 발생된다. 즉, 이 유체 커플링을 체결하면, 가스켓(93)의 양 단면의 안쪽 가장자리부가 각 가스켓 압박용 환상 돌기(91a, 92a)에 의한 응력 집중을 받으며, 이에 따라 적정한 체결로 여겨지는 범위에서도 주름이 생긴다. 주름이 생기면, 이것에 먼지가 쌓이게 되어, 청정도가 매우 높을 것이 요구되는 반도체 제조 장치 등에서의 사용에 지장을 초래하게 된다. 본원 발명의 발명품에서는, 가스켓 압박용 환상 돌기(71a, 72a)가 가스켓(73)의 지름 방향 중앙부에 접하기 때문에, 가스켓(73) 안쪽 가장자리부에서의 응력 집중이 없어서, 주름은 발생되지 않는다.

또한, 본 발명의 유체 커플링에 따르면, 메인 통로(75b, 76b)의 직경이 확대됨으로써, 그 가스 치환성도 향상되는데, 이것은 프로세스 가스를 일단 흐르게 하고, 이것이 퍼지 가스로 치환될 때까지의 시간을 측정함으로써 검사한 것인데, 매우 양호하였다. 이들로부터, 본 발명의 유체 커플링에 의하면, 가스켓(73)의 주름 발생 등의 단점이 생기는 일없이 유량 상승이 도모된다는 것을 알 수 있다.

도 4 내지 도 6에는 제2 개폐 밸브(7)의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 개폐 밸브(6)는 밸브 본체(12)의 하단부에 설치된 위에서 보아 사각형의 플랜지부(12a)의 네 코너부에 상측에서부터 나사(100)가 체결됨으로써 밸브 장착 베이스부(28)에 결합된다. 제2 개폐 밸브(7)는 밸브 본체(14)의 하단부에 설치된 위에서 보아 사각형의 플랜지부(14a)의 네 코너부 및 좌우 가장자리부의 중앙부에 상측에서부터 나사(100)가 체결됨으로써 밸브 장착 베이스부(28)에 결합된다. 그리고, 제2 개폐 밸브(7)의 원주형 밸브 본체(14)의 외주벽에는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 플랜지부(14a)의 좌우 가장자리부의 중앙부에 체결되는 나사(100)를 위한 수직형의 스폿 페이싱(101)이 마련된다.

이러한 구성의 제2 개폐 밸브(7)를 이용함으로써, 밸브 본체(14)의 유로 직경을 크게 하더라도 밸브 본체(14)를 크게 하지 않아도 되어, 유체 제어 장치를 크게 하지 않고도 유량 상승이 가능하고, 또, 이미 설명한 유체 제어 장치의 일부분만을 전술한 바와 같이 유량을 증가시키는 구성으로 변경하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, V자형 통로를 갖는 블록형 커플링 부재를 사용하는 경우의 장점을 확보하면서, 그 결점인 유량 저하 요인을 제거할 수 있는 유체 커플링이 제공된다.

Claims

접합 단부면에 가스켓 압박용 환상 돌기(71a, 72a)가 마련되는 제1 커플링 부재(12) 및 제2 커플링 부재(31)와, 양 커플링 부재(12, 31) 사이에 개재되는 둥근 환상 가스켓(73)을 구비하는 유체 커플링에 있어서, 한쪽 이상의 커플링 부재(12, 31)의 유체 통로(75, 76)는 접합 단부면에 수직인 개구부 통로(75a, 76a)와, 이것에 경사지게 이어지는 메인 통로(75b, 76b)로 구성되고, 개구부 통로(75a, 76a)의 직경은 가스켓 압박용 환상 돌기(71a, 72a)의 내경과 같게 되어, 가스켓(73)의 내경이 개구부 통로(75a, 76a)의 직경보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 유체 커플링.