KR101272279B1

KR101272279B1 - 밸브 장치

Info

Publication number: KR101272279B1
Application number: KR1020120084319A
Authority: KR
Inventors: 장정환; 이상백
Original assignee: 이상백; 주식회사 토르
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2013-06-07

Abstract

본 발명은 반도체, LCD, SMD 등의 제조공정에 사용되는 유해 가스를 배출하는 밸브 장치에 관한 것이다.
본 발명은 밸브 바디와 밸브 개폐체를 직접 가열하여 기본적으로 고온이 유지되도록 하고, 밸브의 동작 시 설비 공정의 온도 편차를 최소화하여 유해 가스의 원활한 흐름을 확보할 수 있는 새로운 형태의 가스 배출 시스템을 구현함으로써, 유해 가스의 원활한 흐름으로 인해 파우더가 증착되는 것을 효과적으로 막을 수 있고, 결국 완벽한 실링 기능의 실현과 더불어 설비 가동률 향상을 도모할 수 있는 한편, 벨로우즈 둘레의 둘레를 감싸면서 보호할 수 있는 벨로우즈 가드를 채택하여, 밸브 동작 시 메인 유로에 노출되는 벨로우즈 부분을 감추어줌으로써, 가스에 노출되는 부분을 없애 부품의 라이프 타임을 증가시킬 수 있는 밸브 장치를 제공한다.

Description

밸브 장치{A valve device}

본 발명은 밸브 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체, LCD, SMD 등의 제조공정에 사용되는 유해 가스를 배출하는 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체, LCD, SMD 등을 제조하는 공정에서는 프로세스 가스와 클리닝 가스를 포함하여 여러 종류의 특수한 가스를 사용하고 있으며, 이러한 가스는 유독성 가스로서 환경오염을 초래하고 인체에 유해하여 태우거나 물에 용해시켜서 대기 배출허용농도 이하로 관리하여 배출시키고 있다.

보통 공정에서 사용되는 유해 가스는 부대 설비나 부품의 오염을 초래하기 때문에 잦은 크리닝 주기를 필요로 하게 되고, 이로 인해 설비 가동률을 떨어뜨려 양산에 지장을 초래하는 문제가 있으며, 또 부식성 가스의 사용으로 인한 누수발생시 작업자의 건강을 해치게 되는 등 작업조건이나 작업환경이 매우 취약한 문제가 있다.

예를 들면, 반도체나 LCD의 제조 시에 발생하는 유해 가스를 배출하는 배기 라인, 반도체나 LCD 제조공간의 공기를 배출시키는 진공 라인 등에는 가스의 흐름을 제어하기 위한 수단으로 밸브 장치가 사용되는데, 이러한 밸브 장치에 유해 가스로 인한 파우더(By-product)가 증착되면서 각종 부품들의 막힘 현상이 발생하게 되고, 이와 관련한 부대 설비의 크리닝 주기가 잦아 결국 양산에 지장을 초래하고 있다.

특히, 배기 라인이나 진공 라인에 설치되는 게이트 밸브, 3방향 밸브 등과 같은 밸브 장치의 O-링 표면에 파우더가 증착되면서 제대로 실링이 이루어지지 않게 되고, 이로 인해 환경오염원이 발생하고 설비복원 및 유지보수 비용의 증가는 물론, 인력과 시간이 낭비되는 문제가 있다.

이와 같은 점을 고려하여 한국등록특허 10-0503763호, 10-0491875호, 한국공개특허 10-2008-0110342호, 한국등록실용 20-0330049호, 20-0314347호 등에서는 여러 다양한 형태의 밸브 장치를 제안하고 있으나, 이러한 밸브 장치들의 경우 파우더 증착 문제나 실링 문제 등에 대해 여전히 충분한 해결책을 제시하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 감안하여 안출한 것으로서, 밸브 바디와 밸브 개폐체를 직접 가열하여 기본적으로 고온이 유지되도록 하고, 밸브의 동작 시 설비 공정의 온도 편차를 최소화하여 유해 가스의 원활한 흐름을 확보할 수 있는 새로운 형태의 가스 배출 시스템을 구현함으로써, 유해 가스의 원활한 흐름으로 인해 파우더가 증착되는 것을 효과적으로 막을 수 있고, 결국 완벽한 실링 기능의 실현과 더불어 설비 가동률 향상을 도모할 수 있는 밸브 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 벨로우즈 둘레의 둘레를 감싸면서 보호할 수 있는 벨로우즈 가드를 채택하여, 밸브 동작 시 메인 유로에 노출되는 벨로우즈 부분을 감추어줌으로써, 가스에 노출되는 부분을 없애 부품의 라이프 타임을 증가시킬 수 있는 밸브 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 밸브 장치는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 밸브 장치는 반도체, LCD, SMD 등의 제조공정에 사용되는 유해 가스를 배출하는 장치로서, 가스의 출입을 위한 입구와 출구를 가지는 밸브 바디와, 상기 밸브 바디의 내부에 이동가능하게 설치되어 입구를 개폐하는 밸브 개폐체와, 상기 밸브 바디에 결합되어 밸브 개폐체를 동작시켜주는 수단으로서 샤프트를 통해 밸브 개폐체와 연결되는 액추에이터와, 상기 샤프트의 둘레에 배치되는 동시에 액추에이터측과 밸브 개폐체측 사이에 연결 설치되면서 기밀을 유지시켜주는 벨로우즈와, 상기 밸브 바디에 설치되는 바디 히터 및 상기 밸브 개폐체에 설치되는 밸브체 히터를 포함하는 형태로 이루어진다.

따라서, 상기 밸브 장치는 밸브 바디와 밸브 개폐체를 개별적으로 가열하여 각각 일정온도를 유지할 수 있도록 함으로써, 설비 공정의 온도 편차를 최소화하여 유해 가스의 원활한 흐름을 확보할 수 있고, 결국 파우더가 증착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 밸브 장치의 바디 히터와 개폐체 히터는 길다란 바 형태로 구성하고, 바디 히터는 액추에이터 몸체를 관통하여, 개폐체 히터는 액추에이터 샤프트를 관통하여 각각 삽입되는 구조로 설치되도록 하는 한편, 이때의 바디 히터와 개폐체 히터에는 밸브 바디 외부와 내부의 온도를 각각 측정하기 위한 내장형의 써머커플을 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 밸브 장치는 밸브 바디와 액추에이터 사이에 설치되어 벨로우즈를 내측으로 수용하고, 밸브 오픈 시 그 선단부를 통해 밸브 개폐체와 밀착되면서 벨로우즈가 가스에 노출되는 것을 막아주는 벨로우즈 가드를 포함하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예로서, 상기 밸브 장치는 밸브 바디와 액추에이터 사이에 설치되어 밸브 바디로부터 액추에이터로 전달되는 열을 차단하는 울템(Ultem) 소재 등의 인슐레이트 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 밸브 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 밸브 바디와 밸브 개폐체에 온도조절수단을 설치하여 직접 가열함으로써, 유해 가스의 원활한 흐름으로 인해 파우더의 증착을 효과적으로 방지할 수 있고, 따라서 누수 방지 및 오동작 방지를 실현할 수 있는 등 실링성 확보 및 작동성 확보에 따라 효율적인 양산체제를 구축할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 히터와 센서의 조합으로 이루어진 온도조절수단을 채택하여, 밸브 바디와 밸브 개폐체를 개별적으로 가열하면서 온도를 제어함으로써, 설비 공정의 온도에 맞게 최적의 밸브 가동 조건을 확보할 수 있는 등 파우더 증착 방지 효과의 향상은 물론 밸브 장치 운용의 효율성을 높일 수 있고, 전반적인 밸브 장치의 기능성 및 실링성을 한층 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째, 벨로우즈 둘레에 설치되어 있는 벨로우즈 가드에 의해 벨로우즈가 가스에 노출되지 않도록 함으로써, 밸브 작동 시(밸브 오픈 시) 벨로우즈 실 부분의 가스 어텍을 최소화하며, 벨로우즈 부분의 노출을 막아 부품의 라이프 타임을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

넷째, 밸브 바디에 실린더 사이에 울템 재질 등의 스페이서를 설치하여 밸브 바디로부터 실린더로 전달되는 열을 차단함으로써, 각종 O-링 및 수지계열 부품의 파열을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 결합 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 단면 사시도
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 장치의 작동상태를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 장치를 나타내는 결합 사시도, 분해 사시도 및 단면 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 장치는 밸브 바디에 다수의 히터 및 센서를 삽입 설치하고, 또 내부의 벨로우즈 부품 안쪽으로도 히터 및 센서를 삽입하여, 밸브 바디와 밸브 개폐체를 별도로 가열하는 방식으로 밸브를 직접 가열함으로써, 기본적으로 고온, 예를 들면 150∼250℃의 온도를 유지할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 반도체, LCD, SMD 등의 제조 시 발생하는 유해 가스가 배출되는 라인에 설치되는 밸브 바디(12)가 마련되고, 상기 밸브 바디(12)는 서로 90°의 각도를 이루는 입구(10)와 출구(11)를 가지면서 가스의 흐름을 위한 메인 유로를 조성하게 된다.

이때, 상기 밸브 바디(12)에 있는 입구(10)의 내측으로는 밸브 시트(25)가 형성되어 있으며, 이곳에 밸브 개폐체(13)의 선단부가 접촉 또는 떨어지게 되므로서 밸브의 개폐가 이루어질 수 있게 된다.

여기서, 상기 밸브 바디(12)의 표면은 단열 시트로 커버하여 보온 유지와 함께 작업자를 고온으로부터 보호할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 밸브의 개폐를 위한 수단으로 밸브 개폐체(13)가 마련되며, 이때의 밸브 개폐체(13)는 후술하는 액추에이터(15)의 샤프트(14)에 결합되어, 액추에이터 작동 시 직선이동하면서 밸브 개폐를 실질적으로 주도하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 밸브 개폐체(13)의 중심부에 샤프트(14)의 선단부가 걸림구조에 의해 함께 움직일 수 있는 구조로 결합되고, 이에 따라 액추에이터(15)의 작동에 의해 샤프트(14)가 전진 또는 후진하게 되면, 이와 함께 밸브 개폐체(13)도 직선 이동하면서 밸브를 닫아주거나 열어줄 수 있게 된다.

특히, 상기 밸브 개폐체(13)의 후단부 가장자리 부분은 테이퍼(21a)로 이루어져 있으며, 이때의 테이퍼(21a)가 후술하는 벨로우즈 가드(20)에 있는 테이퍼(21b)와 밀착됨에 따라, 다시 말해 상기 밸브 개폐체(13)가 후단부 테이퍼(21a)를 이용하여 벨로우즈 가드(20)의 테이퍼(21b)에 안착됨에 따라 벨로우즈(16)가 속해 있는 공간이 밀폐될 수 있게 된다.

또한, 밸브 개폐를 위해 밸브 개폐체(13)를 동작시켜주는 구동수단으로 액추에이터(15)가 마련된다.

상기 액추에이터(15)는 실린더 타입으로서, 작동 유체, 예를 들면 압축공기의 공급과 배출을 위한 2개의 포트(28a,28b)를 가지는 실린더 몸체(26)와, 상기 실린더 몸체(26)의 내부에서 동작하는 피스톤(23)으로 구성되며, 밸브 바디(12)의 일측, 예를 들면 밸브 바디(12)에 있는 입구(10)와 같은 축선상의 뒷쪽 부분에 결합되는 구조로 설치된다.

이러한 액추에이터(15)의 피스톤(23)에는 중공의 파이프 형태로 이루어진 샤프트(14)가 너트 체결구조로 연결되고, 이렇게 연결되는 피스톤(23)의 선단부는 실린더 몸체(26)의 선단부를 관통하여 앞쪽으로 연장되면서 밸브 개폐체(13)와 결합된다.

이에 따라, 상기 피스톤(23) 및 샤프트(14)의 전후진 운동에 의해 샤프트(14)에 일체식으로 결합되어 있는 밸브 개폐체(13) 또한 직선이동하면서 밸브를 개폐할 수 있게 된다.

그리고, 상기 샤프트(14)의 후단에는 피스톤 인디게이터(24)가 너트 체결구조로 연결되면서 동축선상에 놓이게 되고, 이렇게 연결되는 피스톤 인디게이터(24)는 실린더 몸체(26)의 후단부를 관통하여 외부로 일정길이 연장되며, 이렇게 외부로 연장되는 부분을 이용하여 액추에이터 작동상태를 감지할 수 있게 된다.

물론, 이때의 피스톤 인디게이터(24) 또한 중공의 파이프 형태로 이루어져 이와 동축을 이루는 샤프트(14)의 내부와 연통되는 구조를 이루게 된다.

또한, 상기 액추에이터(15)의 선단부위, 즉 샤프트 관통부위와 밸브 바디(12)의 내부 진공 환경을 기밀하는 수단으로 금속 주름관 형태의 벨로우즈(16)가 마련된다.

상기 벨로우즈(16)는 실린더 몸체(26)의 선단부를 통해 밖으로 나와 있는 샤프트 부분의 둘레에 배치되고, 이렇게 배치된 상태에서 그 양단부를 통해 실린더 몸체(26)의 전면과 밸브 개폐체(13)의 후면 사이에 연결되는 구조로 설치된다.

이때, 실린더 몸체(26)측과 밸브 개폐체(13)측과 접하는 벨로우즈(16)의 양단부는 용접 등의 방법으로 일체 연결될 수 있게 되고, 따라서 샤프트(14)가 속해 있는 벨로우즈(16)의 내부와 밸브 바디(12)의 내부는 완전히 격리된 상태가 될 수 있게 된다.

즉, 상기 벨로우즈(16)는 밸브 개폐체(13)의 이동시 함께 늘어나거나 줄어들 수 있는 동작 특성을 보이면서 실린더 몸체(26)측에서 누설되는 공기가 밸브 바디(12)의 내부 메인 라인으로 유입되는 것을 완전히 차단시켜줄 수 있게 되고, 결국 밸브 바디(12)측 내부 진공상태가 유지될 수 있게 된다.

물론, 상기 벨로우즈(16)의 수축 및 팽창 시 내부 공기 배출 및 외부 공기 흡입을 위한 수단으로 벤트홀(미도시)이 구비될 수 있으며, 이때의 벤트홀 자리는 후술하는 벨로우즈 가드(20), 인슐레이트 플레이트(22) 등에 형성될 수 있다.

특히, 상기 밸브 바디(12)와 밸브 개폐체(13)를 고온으로 유지시켜주기 위한 수단으로 복수의 바디 히터(17), 예를 들면 4개의 바디 히터(17)와 밸브체 히터(18)가 각각 마련된다.

상기 바디 히터(17)와 밸브체 히터(18)는 밸브 바디(12)와 밸브 개폐체(13)를 개별적으로 가열하여 밸브의 온도를 기본적으로 고온(약 150∼250℃)으로 유지시킬 수 있고, 결국 밸브 온도와 설비 공정의 온도 간의 편차를 최소화시켜서 파우더가 증착되는 것을 효과적으로 막아줄 수 있게 된다.

이러한 바디 히터(17)와 밸브체 히터(18)는 길다란 바 형태의 몸체를 가지는 히터로서, 각각은 액추에이터(15)의 몸체(실린더 몸체)와 액추에이터(15)의 샤프트(14)를 관통하여 삽입되는 구조로 설치된다.

예를 들면, 상기 바디 히터(17)는 복수 개가 구비되어 실린더 몸체(26)의 네 곳 모서리 부분에서부터 축선을 따라 나란하게 연장되면서 밸브 바디(12)의 내부까지 뚫려 있는 복수의 홀(29) 내에 삽입되는 구조로 설치되고, 또 상기 밸브체 히터(18)는 중공의 파이프 형태로 되어 있는 피스톤 인디게이터(24) 및 샤프트(14)의 내부를 따라 삽입되면서 밸브 개폐체(13)의 내부까지 연장 위치되는 구조로 설치된다.

즉, 5개의 히터 중 중심부에 1개(개폐체 히터) 배치되고, 그 외곽으로 4개(바디 히터)가 나란하게 배치된다.

물론, 이때의 각 바디 히터(17)와 밸브체 히터(18)의 뒷쪽으로는 전원 공급을 위한 케이블이 연결된다.

따라서, 상기 바디 히터(17)와 밸브체 히터(18)의 가동 시 밸브 바디(12)와 밸브 개폐체(13)가 각각 가열되면서 설비 공정의 온도와 유사한 소정의 온도, 예를 들면 150∼250℃ 정도의 온도로 유지될 수 있게 되고, 결국 밸브 온도와 설비 공정 온도 간의 편차가 최소화되면서 밸브의 메인 유로면에 파우더가 증착되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 바디 히터(17)와 밸브체 히터(18)의 일 예로서, 바디 히터(17)의 경우 Body Mass = 약 2kg(Al), 상승온도 = 250℃, 승온시간 = 60min, 히터 = Ø6.4*100mm(발열부 길이, Watt Density = 6W/㎠의 사양을 갖는 것을 적용할 수 있고, 밸브체 히터(18)의 경우 Body Mass = 약 0.5kg(SUS), 상승온도 = 250℃, 승온시간 = 30min, 히터 = Ø3*250mm(발열부 길이), Watt Density = 8.5W/㎠의 사양을 갖는 것을 적용할 수 있다.

특히, 상기 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)는 히팅 본연의 역할 이외에도 설비 공정의 온도나 밸브 주변의 온도를 측정하여 이에 맞게 밸브의 온도를 조절할 수 있도록 해주는 온도센서수단을 갖추고 있다.

즉, 상기 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)의 내부에는 밸브 바디(12)의 외부와 내부의 온도를 각각 측정하기 위한 내장형의 써머커플(19)이 구비되고, 이때의 써머커플(19)에 의해 측정되는 온도를 기준으로 밸브 온도를 제어할 수 있게 된다.

이때, 상기 써머커플(19)의 타입은 "K" Type의 것을 적용할 수 있으며, 바디 히터(17)에 구비되는 써머커플(19)은 4개의 히터 중 적어도 2개의 히터에 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 벨로우즈(16)를 유해 가스에 노출되지 않도록 하여 부식에 따른 손상이나 파우더 증착에 따른 기능저하 등의 문제를 해결해주는 수단으로 벨로우즈 가드(20)가 마련된다.

상기 벨로우즈 가드(20)는 벨로우즈(16)를 내측으로 수용하는 원통형 블럭 모양으로 이루어져 있으며, 그 후면부를 통해 액추에이터(15)의 선단부, 즉 실린더 몸체(26)의 전면에 밀착되고, 외주면에 형성되어 있는 플랜지(27)를 통해 밸브 바디(12)의 후면 단차부위와 후술하는 인슐레이트 플레이트(22)의 전면 사이에 끼워져 조립되는 구조로 설치된다.

즉, 상기 벨로우즈(16)의 둘레에 벨로우즈 가드(20)가 배치되고, 이렇게 배치되는 벨로우즈 가드(20)의 외측에서 밸브 바디(12)와 인슐레이트 플레이트(22)가 체결 결합되면서 그 플랜지(27)가 함께 끼워져 조립되므로서, 벨로우즈 가드(20)는 밸브 바디(12)와 인슐레이트 플레이트(22)의 내측에서 함께 조립되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

특히, 상기 벨로우즈 가드(20)의 선단부 둘레는 밸브 개폐체(13)의 테이퍼(21a)와 밀착되면서 형합되는 테이퍼(21b)로 이루어져 있으며, 이에 따라 밸브 오픈 시 상기 테이퍼(21a,21b)가 서로 꼭맞게 밀착되면서, 즉 밸브 개폐체(13)가 벨로우즈 가드(20)의 선단부 둘레에 안착되면서 벨로우즈(16)가 속해 있는 벨로우즈 가드(10) 내부 공간을 밀폐시켜줄 수 있게 되고, 결국 벨로우즈(16)가 가스에 노출되는 것을 막아줄 수 있게 된다.

이렇게 밸브 오픈 시 뒤로 물러나 있는 밸브 개폐체(13)가 벨로우즈 가드(20)의 앞쪽 개방부위를 막아주게 되므로서, 밸브 바디(12)의 내부 유로를 통해 배출되는 유해 가스에 벨로우즈(16)가 노출되는 것을 막아줄 수 있게 되고, 결국 벨로우즈(16) 등과 같은 부품의 기능 및 수명 연장을 도모할 수 있게 된다.

그리고, 고온이 유지되는 밸브 바디(12)로부터 전달되는 열이 액추에이터(15)로 전달되는 것을 차단하는 수단으로 인슐레이트 플레이트(22)가 마련된다.

상기 인슐레이트 플레이트(22)는 중심 홀을 갖는 사각의 블럭 형태로 이루어져 있으며, 상기 밸브 바디(12)와 액추에이터(15) 사이에 배치되어 체결되는 구조로 설치된다.

즉, 액추에이터(15)의 몸체를 이루는 실린더 몸체(26), 인슐레이트 플레이트(22) 및 밸브 바디(12)가 차례로 적층 조합되어 함께 체결되면서 일체식 구조를 이룰 수 있게 된다.

이때, 상기 인슐레이트 플레이트(22)와 밸브 바디(12) 간의 조립면, 즉 서로 접하는 면에는 돌기와 홈을 만들어 조립 시 이것들이 서로 끼워지면서 인슐레이트 플레이트(22)와 밸브 바디(12) 간의 결속력을 확보할 수 있도록 하고, 또 실린더 몸체(26), 인슐레이트 플레이트(22) 및 밸브 바디(12) 서로 간의 조립면은 단차구조를 적용하여 조립 시 서로서로가 견고하게 결속될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 인슐레이트 플레이트(22)에도 히터의 삽입을 위한 홀(29)이 형성되어 있으며, 이때의 홀은 실린더 몸체측 홀 및 밸브 바디측 홀과 연통되는 구조를 이룰 수 있게 된다.

여기서, 상기 인슐레이트 플레이트(22)는 고온에 강하고 가볍고 견고해 내열 소재로 많이 사용되고 있는 울템(Ultem) 소재 등을 적용할 수 있다.

이에 따라, 상기 밸브 바디(12)와 액추에이터(15) 사이에 개재되어 있는 인슐레이트 플레이트(22)가 밸브 바디(12)로부터 액추에이터(15)로 전달되는 열을 차단함으로써, 각종 O-링 및 수지 계열 부품이 파열되는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 밸브 장치의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 장치의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 여기서는 밸브가 열려 있는 상태를 보여주고 있다.

즉, 가스의 배출을 위하여 한 쪽의 포트를 통해 액추에이터(15)에 압축공기를 공급하면 피스톤(23)이 뒤로 물러나게 되고, 이에 따라 피스톤(23)에 연결된 샤프트(14) 및 입구(10)를 막고 있던 밸브 개폐체(13)도 함께 뒤로 이동하게 되므로, 밸브 바디(12)의 입구(10)가 열리면서, 즉 밸브 유로가 개방되면서 가스가 배출될 수 있게 된다.

그리고, 상기 밸브 개폐체(13)의 이동에 따라 벨로우즈(16) 또한 수축된다.

이렇게 밸브의 열림 상태에서, 즉 가스가 유로를 지나가고 있는 상태에서 상기 밸브 개폐체(13)가 벨로우즈 가드(20)에 안착된 상태로 그 속의 벨로우즈(16)를 가스가 흐르고 있는 공간으로부터 격리시켜주게 되고, 결국 벨로우즈(16)가 가스에 노출되는 것을 차단하여 부품을 보호할 수 있게 된다.

이때, 밸브 바디(12)에 내장되어 있는 바디 히터(17)와 밸브 개폐체(13)에 내장되어 있는 개폐체 히터(18)에서는 케이블을 통해 인가되는 전원에 의해 가동되어 열을 발생시키게 되므로서, 밸브 개폐체(13)를 포함하는 밸브 바디(12) 전체가 소정의 온도, 예를 들면 설비 공정과 유사한 온도로 가열되고, 결국 밸브 자체가 고온의 상태로 유지되면서 밸브 유로를 흐르는 가스에 포함되어 있는 파우더 등이 밸브 바디(12)의 내부나 밸브 개폐체(13)에 흡착되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 이때의 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)에 내장되어 있는 써머커플(19)로부터 측정되는 온도는 제어부(미도시)측에 제공될 수 있게 되고, 따라서 밸브의 온도는 설비 공정의 온도에 맞게 적절히 제어되면서 조절될 수 있게 된다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 여기서는 밸브가 닫혀 있는 상태를 보여주고 있다.

즉, 가스 배출을 차단하고 공정을 진행하기 위하여, 다른 한 쪽의 포트를 통해 액추에이터(15)에 압축공기를 공급하면 피스톤(23)이 앞으로 이동하게 되고, 이에 따라 피스톤(23)에 연결된 샤프트(14) 및 밸브 개폐체(13)도 함께 앞으로 이동하게 되며, 계속해서 밸브 개폐체(13)가 밸브 시트(25)에 밀착됨과 동시에 입구(10)를 차단하게 되므로서, 가스의 배출이 중단될 수 있게 된다.

그리고, 이때의 밸브 개폐체(13)의 이동 시 압축되어 있던 벨로우즈(16)도 함께 딸려가면서 팽창될 수 있게 된다.

물론, 이때에도 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)에 전원을 인가하여 밸브 자체를 소정의 온도로 가열할 수 있거나, 또는 밸브의 닫힘 상태, 즉 가스의 배출이 이루어지지 않고 있는 상태에서는 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)의 전원을 차단하여 밸브 가열을 잠시 중단할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 밸브에 히터수단을 구비하여 기본적으로 고온을 유지시켜주고, 또 밸브 바디와 밸브 개폐체의 별도 가열 방식 및 온도 조절 방식을 채용함으로써, 밸브 동작 시(열림 시 또는 닫힘 시) 밸브 온도와 설비 공정 온도의 편차를 최소화할 수 있고, 결국 유해 가스의 원활한 흐름을 유도하여 파우더가 증착되는 것을 최소화할 수 있다.

10 : 입구 11 : 출구
12 : 밸브 바디 13 : 밸브 개폐체
14 : 샤프트 15 : 액추에이터
16 : 벨로우즈 17 : 바디 히터
18 : 개폐체 히터 19 : 써머커플
20 : 벨로우즈 가드 21a,21b : 테이퍼
22 : 인슐레이트 플레이트 23 : 피스톤
24 : 피스톤 인디게이터 25 : 밸브 시트
26 : 실린더 몸체 27 : 플랜지
28a,28b : 포트 29 : 홀

Claims

가스의 출입을 위한 입구(10)와 출구(11)를 가지는 밸브 바디(12);
상기 밸브 바디(12)의 내부에 이동가능하게 설치되어 입구(10)를 개폐하는 밸브 개폐체(13);
상기 밸브 바디(12)에 결합되어 밸브 개폐체(13)를 동작시켜주는 수단으로서 샤프트(14)를 통해 밸브 개폐체(13)와 연결되는 액추에이터(15);
상기 샤프트(14)의 둘레에 배치되는 동시에 액추에이터(15)측과 밸브 개폐체(13)측 사이에 연결 설치되면서 기밀을 유지시켜주는 벨로우즈(16); 및
내부가 비어 있는 원통 형상으로 상기 밸브 바디(12)와 액추에이터(15) 사이에 설치되며 상기 벨로우즈(16)를 내측으로 수용하는 벨로우즈 가드(20);
를 포함하며,
상기 밸브 개폐체(13)의 이동에 의한 밸브 오픈 시에 상기 밸브 개폐체(13)가 상기 벨로우즈 가드(20)의 선단부에 밀착되면서 상기 벨로우즈(16)가 속해 있는 벨로우즈 가드(20) 내부 공간이 밀폐되어 상기 벨로우즈(16)가 상기 밸브 바디(12)의 입구로 유입되는 가스에 노출되는 것을 막아주는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브 바디(12)에 설치되는 바디 히터(17) 및 상기 밸브 개폐체(13)에 설치되는 밸브체 히터(18)를 더 포함하고,
상기 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)는 길다란 바 형태로 이루어져, 바디 히터(17)는 액추에이터 몸체를 관통하여, 개폐체 히터(18)는 액추에이터 샤프트를 관통하여 각각 삽입되는 구조로 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 바디 히터(17)와 개폐체 히터(18)는 밸브 바디 외부와 내부의 온도를 각각 측정하기 위한 내장형의 써머커플(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 벨로우즈 가드(20)와 밸브 개폐체(13)의 밀착부위는 서로 형합가능한 테이퍼(21a,21b)로 이루어져, 상호 간의 밀착 시 밸브 개폐체(13)가 벨로우즈 가드(20)에 안착될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브 바디(12)와 액추에이터(15) 사이에 설치되어 밸브 바디(12)로부터 액추에이터(15)로 전달되는 열을 차단하는 인슐레이트 플레이트(22)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 인슐레이트 플레이트(22)는 울템(Ultem) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브 장치.