KR101626426B1 - 밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개폐 헤드의 개폐 정도를 정밀 제어할 수 있으며, 개폐 헤드 및 벨로우즈를 효과적으로 가열하여 유체의 이송 과정에서 상기 개폐 헤드 및 벨로우즈에 응축물 또는 침전물이 발생하지 않는 밸브 조립체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 밸브 조립체는, 직진 왕복 구동에 의하여 유체 이송관을 개폐하는 개폐 헤드; 상기 개폐 헤드의 설치 공간 외부에 설치되며, 상기 개폐 헤드의 직진 구동 동력을 제공하는 동력 제공부; 상기 개폐 헤드와 동력 제공부를 연결하는 연결 로드; 상기 연결 로드를 감싼 상태로 신축가능하게 설치되며, 상기 연결 로드와 동력 제공부가 설치된 공간과 상기 유체 이송관 내부 공간을 차단하는 벨로우즈; 상기 연결로드 및 상기 개폐 헤드의 내부에 설치되는 발열수단;을 포함한다.

Description

밸브 조립체{THE VALVE DEVICE}

본 발명은 밸브 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개폐 헤드의 개폐 정도를 정밀 제어할 수 있으며, 개폐 헤드 및 벨로우즈를 효과적으로 가열하여 유체의 이송 과정에서 상기 개폐 헤드 및 벨로우즈에 응축물 또는 침전물이 발생하지 않는 밸브 조립체에 관한 것이다.

반도체, 디스플레이 제조 분야를 포함하는 다양한 제조분야에서는 다양한 원료 기체 등의 유체를 지속적으로 공급하면서 다양한 제조 공정을 진행한다. 이때 유체의 이송을 위한 이송관에는 유체의 단속을 위한 밸브가 설치되는 것이 일반적이다.

상기 밸브는 유체 이송관의 특정 부위에 설치되며, 다양한 구조를 가질 수 있지만, 대부분 유체 이송관을 열고 닫는 개폐 헤드를 구동수단으로 직선 구동시키는 구조를 가진다.

그런데 종래의 밸브에서는 개폐 헤드를 구동시키기 위한 구동수단으로 에어 실린더를 사용하고 있다. 이렇게 에어 실린더를 사용하는 에어실린더 밸브는 이송관에 대하여 개폐 정도를 미세하게 제어할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 에어 실린더는 개폐 헤드를 개방 위치와 닫힘 위치로 정해지는 2개의 위치로만 이동시킬 수 있으므로, 이송관의 개폐 정도도 도 4에 도시된 바와 같이, 개방된 상태와 닫힌 상태 2가지 중에 한 가지만 선택하여 제어 가능하다. 따라서 이송관을 1/3 또는 1/2 정도만을 개방하는 등의 미세 개방 제어가 어려운 문제점이 있는 것이다.

최근에는 에어실린더 밸브의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 정밀한 제어가 가능한 에어 주머니를 이용하는 밸브 등이 개발되어, 매우 미세한 유량 제어가 가능하도록 개선한 기술이 채용되고 있다. 그런데 이러한 개선된 에어실린더 밸브도, 사용과정에서 미세한 위치제어를 담당하는 에어 주머니가 반복적인 접힘 현상에 의하여 균열로 인해 자주 찢어지는 현상이 발생하고, 이를 유지 보수해야 하는 문제점이 있다.

한편 상기 유체 이송관에는 이송 중인 유체가 기체인 경우에, 응결 등의 현상을 방지하기 위하여 고온으로 가열된 상태에서 이송되는 경우가 많다. 그런데 밸브 구성요소들은 그 온도로 가열되지 못하여 낮은 온도를 유지하는 경우가 많다. 이런 경우에 고온의 기체가 낮은 온도를 유지하는 개폐 헤드 및 벨로우즈 등에 응축 및 침전되어 오염되는 등 많은 문제점이 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 개폐 헤드의 이송관 개폐 정도를 정밀 제어할 수 있으며, 에어 실린더를 사용하지 않아 장기간 사용시에도 고장이 발생하지 않으며, 개폐 헤드 및 벨로우즈를 효과적으로 가열하여 유체의 이송 과정에서 상기 개폐 헤드 및 벨로우즈에 응축물 또는 침전물이 발생하지 않는 밸브 조립체를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 밸브 조립체는, 직진 왕복 구동에 의하여 유체 이송관을 개폐하는 개폐 헤드; 상기 개폐 헤드의 설치 공간 외부에 설치되며, 상기 개폐 헤드의 직진 구동 동력을 제공하는 동력 제공부; 상기 개폐 헤드와 동력 제공부를 연결하는 연결 로드; 상기 연결 로드를 감싼 상태로 신축가능하게 설치되며, 상기 연결 로드와 동력 제공부가 설치된 공간과 상기 유체 이송관 내부 공간을 차단하는 벨로우즈; 상기 연결로드 및 상기 개폐 헤드의 내부에 설치되는 발열수단;을 포함한다.

본 발명에서 상기 개폐 헤드와 상기 연결 로드는 일체로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 동력 제공부는, 상기 연결 로드의 말단과 결합되어 설치되며, 상기 연결 로드와 함께 직진 왕복 구동하는 이동편; 이동편의 일단에 결합되어 설치되며, 상기 이동편을 이동 가능 범위 내에서 정밀 능동 구동시키는 정밀 능동 구동부; 상기 이동편의 타단과 결합되어 설치되며, 상기 이동편의 직진 왕복 이동 방향을 안내하는 이동 가이드;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 정밀 능동 구동부는, 서보(SERVO) 모터인 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 상기 연결 로드의 외주면에는 방열핀이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 벨로우즈와 연결 로드 사이의 공간에 고온의 기체를 순환시키는 고온 기체 순환부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 밸브 조립체에 의하면 도 3에 도시된 바와 같이, 개폐 헤드를 원하는 만큼 자유롭게 정밀한 간격으로 이동 제어할 수 있어서, 유체의 통과량을 능동적으로 정밀 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 연결 로드 내부에 발열 수단이 설치되어 상기 개폐 헤드와 벨로우즈를 효과적으로 가열하여 유체의 이송과정에서 개폐 헤드와 벨로우즈에 응축물 또는 퇴적물이 쌓이지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 닫힌 상태를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 열린 상태를 도시하는 도면이다 .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체에서 개폐 헤드의 개방 정도를 제어하는 일 예를 도시하는 그래프이다.
도 4는 종래의 밸브 조립체에서 개방 정도를 도시하는 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 밸브 조립체(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 개폐 헤드(10), 동력 제공부(20), 연결 로드(30), 벨로우즈(40) 및 발열 수단(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 개폐 헤드(10)는 직진 왕복 구동하면서 유체 이송관(2)을 개폐하는 구성요소이다. 따라서 상기 개폐 헤드(10)는 상기 유체 이송관(2)의 단면 형상과 대응되는 형상을 가지도록 제조되며, 상기 유체 이송관(2)과의 접촉면에는 유체의 누설을 방지하기 위하여 밀봉 부재(12)가 설치될 수도 있다. 상기 밀봉 부재(12)는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 예를 들어 O-링으로 구성될 수 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 개폐 헤드(10)는 열전도성이 우수한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 개폐 헤드(10) 중 유체와 접촉하는 부분에는 내화학성이 우수한 코팅막 등이 형성될 수 있다.

다음으로 상기 동력 제공부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 헤드(10)의 설치 공간 외부에 설치되며, 상기 개폐 헤드(10)의 직진 구동 동력을 제공하는 구성요소이다. 즉, 상기 동력 제공부(20)는 연결 로드(30)를 통하여 상기 개폐 헤드(10)와 연결되며, 상기 개폐 헤드(10)의 개폐 동작 수행을 위하여 상기 개폐 헤드(10)를 미리 정해진 직진 왕복 경로를 따라서 구동시키는 동력을 제공하는 것이다.

이를 위하여 본 실시예에서 상기 동력 제공부(20)는 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 이동편(22), 정밀 능동 구동부(24), 이동 가이드(26)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 이동편(22)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연결 로드(30)의 말단과 결합되어 설치되며, 상기 연결 로드(30)와 함께 직진 왕복 구동하는 구성요소이다.

다음으로 상기 정밀 능동 구동부(24)는, 상기 이동편(22)의 일단에 결합되어 설치되며, 상기 이동편(22)을 이동 가능 범위 내에서 정밀 능동 구동시키는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 정밀 능동 구동부(24)는, 서보(SERVO) 모터인 것이 상기 개폐 헤드(10)를 매우 정밀한 간격으로 이동 제어할 수 있어서 바람직하다. 이렇게 상기 개폐 헤드(10)를 정밀한 간격으로 이동 제어하면 상기 유체 이송관(2)의 개폐 정도를 미세하게 제어할 수 있는 것이다.

한편 상기 정밀 능동 구동부(24)는 상기 이동편(22)에 직접 결합될 수도 있지만, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 설치 공간의 효율적인 이용을 위하여 벨트(25) 등의 동력 전달 수단과 정밀한 회전 구동을 제어하는 볼스크류(27) 및 모터(24)를 포함하는 구조로 간접적으로 결합될 수도 있을 것이다. 이때 상기 볼스크류(27)는 모터(24)에 의하여 제공되는 회전 동력에 의하여 회전하며, 이를 이용하여 상기 이동편(22)을 정밀 능동 구동시킨다.

다음으로 상기 이동 가이드(26)는 상기 이동편(22)의 타단과 결합되어 설치되며, 상기 이동편(22)의 직진 왕복 이동 방향을 안내하는 구성요소이다. 즉, 상기 이동편(22)의 일단은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 정밀 능동 구동부(24)의 일 부분인 볼 스크류(27) 등에 결합되어 이동 방향이 안내되고, 상기 이동편(22)의 타단은 상기 이동 가이드(26)에 결합되어 직진 이동 방향이 안내되는 것이다. 따라서 상기 이동 가이드(26)는 리니어 가이드 등으로 구성될 수 있다.

다음으로 상기 연결 로드(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 헤드(10)와 동력 제공부(20)를 연결하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 연결 로드(30)는 상기 개폐 헤드(10)보다 작은 직경을 가지도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 개폐 헤드(10)와 별개로 분리되어 제조되 후에 결합되는 구조를 가질 수 있다.

그러나 상기 개폐 헤드(10)와 상기 연결 로드(30)는 일체로 이루어지는 것이, 후술하는 발열 수단(50)에 의하여 전달되는 열이 개폐 헤드(10)에 효과적으로 전달될 수 있어서 바람직하다.

그리고 상기 연결 로드(30)의 외주면에는 도 1에 도시된 바와 같이, 방열핀(32)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 방열핀(32)에 의하여 상기 발열 수단(50)에 의하여 발생된 열이 효과적으로 방열되어 상기 연결 로드(30)를 감싸고 있는 벨로우즈(40)를 가열할 수 있는 것이다. 상기 방열핀(32)의 구체적인 형상은 다양하게 변화될 수 있을 것이다.

다음으로 상기 벨로우즈(40)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 연결 로드(30)를 감싼 상태로 신축가능하게 설치되며, 상기 연결 로드(30)와 동력 제공부(20)가 설치된 공간과 상기 유체 이송관(2) 내부 공간을 차단하는 구성요소이다. 상기 벨로우즈(40)는 일반적으로 채용될 수 있는 구조를 가지며, 내구성과 내화학성을 구비한 메탈 벨로우즈로 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 발열 수단(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연결로드(30) 및 상기 개폐 헤드(10)의 내부에 설치되며, 미리 설정된 온도로 발열하여 상기 연결로드(30) 및 이에 결합되어 있는 개폐 헤드(10)를 직접 가열하고, 상기 방열핀(32)을 통하여 방열되는 열을 통하여 상기 벨로우즈(40)를 간접적으로 가열하는 역할을 한다. 구체적으로 상기 발열 수단(50)은 상기 연결 로드(30)의 내부에 형성되는 중공(34) 내에 고정되어 설치될 수 있다.

종래의 밸브 조립체는 상기 밸브 하우징(3) 외부에 설치되는 히터(60) 정도로 상기 개폐 헤드(10) 및 벨로우즈(40) 등을 가열하는 구조를 가지므로 효과적인 가열이 어려웠고, 상기 개폐 헤드(10) 및 벨로우즈(40)에 응축물 및 침전물 등이 퇴적되는 문제점이 발생한 것이다. 그러나 본 실시예에 따른 밸브 조립체(1)는 이러한 발열 수단(50)과 연결 로드(30)의 구조를 이용하여 효과적으로 가열하여 응축물 및 침전물이 개폐 헤드(10) 및 벨로우즈(40)에 퇴적되지 않는 장점이 있다.

한편 상기 벨로우즈(40)의 더욱 확실한 가열을 위하여 상기 벨로우즈(40)와 연결 로드(30) 사이의 공간에 고온의 기체를 순환시키는 고온 기체 순환부(도면에 미도시)가 더 구비될 수도 있다. 상기 고온 기체 순환부는 필요에 따라 선택적으로 구비될 수 있는 것으로서, 상기 벨로우즈(40)의 가열이 필요한 경우에 별도로 구비될 수도 있는 것이다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체
10 : 개폐 헤드 20 : 동력 제공부
30 : 연결 로드 40 : 벨로우즈
50 : 발열 수단

Claims (6)

1. 직진 왕복 구동에 의하여 유체 이송관을 개폐하는 개폐 헤드;
   상기 개폐 헤드의 설치 공간 외부에 설치되며, 상기 개폐 헤드의 직진 구동 동력을 제공하는 동력 제공부;
   상기 개폐 헤드와 동력 제공부를 연결하는 연결 로드;
   상기 개폐 헤드와 상기 연결 로드는 일체로 이루어지며, 상기 개폐 헤드와 동력 제공부를 연결하는 연결 로드;
   상기 연결 로드를 감싼 상태로 신축가능하게 설치되며, 상기 연결 로드와 동력 제공부가 설치된 공간과 상기 유체 이송관 내부 공간을 차단하는 벨로우즈;
   상기 연결로드 및 상기 개폐 헤드의 내부에 설치되는 발열수단;
   상기 벨로우즈와 연결 로드 사이의 공간에 고온의 기체를 순환시키는 고온 기체 순환부;를 포함하며,
   상기 동력 제공부는,
   상기 연결 로드의 말단과 결합되어 설치되며, 상기 연결 로드와 함께 직진 왕복 구동하는 이동편;
   이동편의 일단에 결합되어 설치되며, 회전 구동에 의하여 상기 이동편을 이동 가능 범위 내에서 정밀 능동 구동시키는 볼 스크류;
   상기 볼 스크류와 나란하게 설치되며, 상기 볼 스크류를 회전시키는 회전동력을 제공하는 모터;
   상기 모터와 볼 스크류를 연결하며, 상기 모터의 회전 동력을 상기 볼 스크류에 전달하는 동력 전달 벨트;
   상기 이동편의 타단과 결합되어 설치되며, 상기 이동편의 직진 왕복 이동 방향을 안내하는 이동 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 연결 로드의 외주면에는 방열핀이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
6. 삭제

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