KR101835394B1 - 밸브 히팅 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브형식에 따라 밸브바디의 측면에 외부 배관과 연결되는 플랜지가 선택적으로 구비되며 플랜지에는 막대 형상의 히팅 수단이 삽입되는 홈이 형성되는 밸브 히팅 시스템에 관한 것으로서, 직육면체 형상의 바디본체, 상기 바디본체 내부에 형성되는 바디유로, 상기 바디유로의 중심에 구비되는 볼, 상기 볼 상부에 구비되는 스템, 상기 바디본체의 상부에 형성되어 바디본체를 액츄에이터에 고정시키는 브라켓 및 상기 바디본체의 바닥면에 형성되는 수용홈으로 이루어지는 밸브바디부; 밸브형식에 따라 복수 개가 상기 밸브바디부에 구비되며, 외부배관과 연결되는 연결구, 상기 연결구와 일체로 제작되어 바디본체의 측면에 고정되는 플랜지 베이스, 상기 연결구와 플랜지 베이스의 내부를 관통하여 상기 바디유로에 연결되는 플랜지유로, 및 상기 플랜지 베이스에 형성되는 한 쌍의 히팅홈을 포함하는 플랜지부; 및 상기 히팅홈에 삽입되는 히팅바를 포함하는 히터부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브 히팅 시스템{Valve Heating System}

본 발명은 밸브 히팅 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브형식에 따라 밸브바디의 측면에 외부 배관과 연결되는 플랜지가 선택적으로 구비되며 플랜지에는 막대 형상의 히팅 수단이 삽입되는 홈이 형성되는 밸브 히팅 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서는 웨이퍼 상에 특정 패턴의 회로를 형성하기 위해 화학증착법(CVD)이나 에칭(etching) 등의 공정이 수행되며 여기에는 다양한 반응가스가 사용된다.

이러한 반응가스는 활성화를 위해 고온인 상태로 사용되는데 저온 상태에서는 쉽게 응결되는 특성이 있다. 이로 인해 열손실이 용이한 이송 중에 쉽게 응결되고, 응결된 고형분이 밸브나 펌프에 고착되어 고장을 유발한다.

따라서, 반도체 제조 공정에 사용되는 밸브에는 보온 커버를 씌우거나 국내공개특허 제10-2016-0099064호(공개일자: 2016.08.19.)에 소개된 바와 같이 밸브에 열을 직접 공급하여 반응가스의 응결을 방지하고 있다.

도 1과 도 2는 각각 상기 종래기술의 분해사시도와 요부 확대도인데, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 종래기술은 밸브본체(1)와 플랜지(2)에 열선코일(3)을 감아 열선코일(3)에서 발생된 열이 밸브(1, 2)에 전도되도록 하여 밸브를 통과하는 반응가스가 저온으로 응결되는 것을 방지한다.

다만, 상기 종래기술은 도 2에 도시된 바와 같이 밸브(1, 2)에 감겨진 열선코일(3)의 복수 지점을 고정수단(4)으로 단순 고정함으로써, 밸브(1, 2)에 불완전하게 밀착되는 열선코일(3) 부위가 열전도가 불량해져 탄화되고 심한 경우 단선되어 제기능을 수행하지 못하는 문제가 종종 발생한다.

KR 10-2016-0099064 A 2016.08.19.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 열이 밸브본체에 안정적으로 전도되고 히팅 수단의 유지 보수가 용이한 밸브 히팅 시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 밸브 히팅 시스템은, 직육면체 형상의 바디본체, 상기 바디본체 내부에 형성되는 바디유로, 상기 바디유로의 중심에 구비되는 볼, 상기 볼 상부에 구비되는 스템, 상기 바디본체의 상부에 형성되어 바디본체를 액츄에이터에 고정시키는 브라켓 및 상기 바디본체의 바닥면에 형성되는 수용홈으로 이루어지는 밸브바디부; 밸브형식에 따라 복수 개가 상기 밸브바디부에 구비되며, 외부배관과 연결되는 연결구, 상기 연결구와 일체로 제작되어 바디본체의 측면에 고정되는 플랜지 베이스, 상기 연결구와 플랜지 베이스의 내부를 관통하여 상기 바디유로에 연결되는 플랜지유로, 및 상기 플랜지 베이스에 형성되는 한 쌍의 히팅홈을 포함하는 플랜지부; 및 상기 히팅홈에 삽입되는 히팅바를 포함하는 히터부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 밸브 히팅 시스템은, 상기 플랜지 베이스가 고정되는 바디본체의 측면에 체결홈이 형성되며, 상기 플랜지 베이스에는 상기 체결홈과 암수결합되는 돌출단이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 밸브 히팅 시스템은, 상기 바디본체의 바닥면에 수용홈이 형성되고, 상기 플랜지 베이스에는 양단이 히팅홈에 연결되는 배선홈이 형성되며, 상기 플랜지 베이스의 바닥면 쪽에 위치한 배선홈의 일단은 상기 수용홈에 연결되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 밸브 히팅 시스템은, 상기 히터부에 상기 플랜지 베이스에 고정되는 열전대 및 상기 수용홈에 고정되는 터미널과 바이메탈이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 밸브 히팅 시스템에 의하면, 바디본체의 측면에 고정되는 플랜지 베이스, 플랜지 베이스에 형성되는 한 쌍의 히팅홈 및 히팅홈에 삽입되는 히팅바를 통해 열이 밸브 유로에 안정적으로 전도되고 히팅 수단의 유지 보수가 용이해지므로, 본 발명이 설치되는 반도체 설비의 안정성 및 관리효율이 향상된다.

도 1은 종래기술에 따른 열선코일이 구비된 밸브를 도시한 분해 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 열선코일이 구비된 밸브를 도시한 요부 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 배면 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 정면도.
도 7은 도 6의 AA 부분을 절단하여 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 배면도.
도 9는 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템에 단열재킷이 구비되는 경우 실시 상태를 도시한 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 밸브 히팅 시스템은 양방향 밸브(2-way valve), 삼방향 밸브(3-way valve) 및 사방향 밸브(4-way valve)에 구현되나, 설명의 편의를 위해 삼방향 밸브에 구현되는 경우를 상정하여 이를 중심으로 본 발명을 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 밸브 히팅 시스템을 도시한 배면 사시도이다.

도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 본 발명은 밸브 개폐가 이루어지는 직육면체 형상의 밸브바디부(10), 밸브형식(2-way valve, 3-way valve 등)에 따라 상기 밸브바디부(10)의 측면에 선택적으로 구비되는 플랜지부(20), 상기 플랜지부(20)에 열을 제공하는 히터부(30) 및 상기 밸브 개폐와 열을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지며, 열원인 히터부(30)의 히팅바(31)가 막대 형상으로 제공되어 플랜지부(20)에 삽입 배치됨으로써 발생된 열이 밸브 유로에 안정적으로 전도되는 한편 히터부(30)의 유지 보수가 용이해지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 밸브바디부(10)는 직육면체 형상의 바디본체(11), 상기 바디본체(11) 내부에 형성되는 바디유로(12), 상기 바디유로(12)의 중심에 구비되는 볼(13), 볼(13) 상부에 구비되는 스템(15), 바디본체(11)의 상부에 형성되어 바디본체(11)를 액츄에이터에 고정시키는 브라켓(16) 및 바디본체(11)의 바닥면에 형성되는 수용홈(17)으로 이루어진다.

상기 바디본체(11)의 측면에는 후술할 플랜지부(20)의 플랜지 베이스(22)가 삽입 고정되기 위한 체결홈(11a)이 형성되는데, 밸브형식에 따라 일부 측면에만 체결홈(11a)이 형성되고 나머지 측면은 막히는 구조로 제작된다.

즉, 삼방향 밸브(3-way valve)의 경우 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 전방과 양 측방에 체결홈(11a)이 형성되고 여기에 전방플랜지(20a)와 측방플랜지(20b)가 설치되게 된다.

상기 바디유로(12)는 밸브형식에 따라 직선형(2-way valve), T자형(3-way valve) 또는 십자형(4-way valve) 형상으로 제작되며, 그 중심에 볼(13)이 배치되게 된다.

상기 볼(13) 또한 밸브형식에 따라 직선형(2-way valve), T자형(3-way valve) 등의 볼유로(14)가 형성되며, 상기 볼유로(14)는 스템(15)에 의해 볼(13)이 회전됨에 따라 특정 바디유로(12)와 선택적으로 연결되어 반응가스의 유동 방향을 제어하거나 또는, 연결되는 바디유로(12)와의 겹침 정도를 조절하여 유량을 제어하게 된다.

상기 스템(15)은 브라켓(16)을 통해 바디본체(11) 상부에 고정되는 액츄에이터의 동력전달수단(통상 기어)과 연결, 제어부에 의해 제어되는 동력전달수단에 의해 회전됨으로써 위와 같은 반응가스의 방향 및 유량 제어가 이루어지게 된다.

상기 수용홈(17)에는 후술할 히터부(30)의 일부 구성이 설치된다.

플랜지부(20)는 외부배관을 상기 바디유로(12)에 연결시키는 한편 히팅바(31)로부터 제공받은 열을 밸브바디부(10)로 전달하는 구성으로서, 동일 형상으로 제작되는 복수 개의 플랜지(20a, 20b)가 밸브형식에 따라 바디본체(11)의 측면에 선택적으로 고정된다.

또한, 각 플랜지부(20a, 20b)는 외부배관과 연결되는 연결구(21), 상기 연결구(21)와 일체로 제작되어 바디본체(11)의 측면에 고정되는 플랜지 베이스(22), 상기 연결구(21)와 플랜지 베이스(22)의 내부를 관통하여 상기 바디유로(12)에 연결되는 플랜지유로(23) 및 상기 플랜지 베이스(22)에 형성되는 히팅홈(24)과 배선홈(25)으로 이루어진다.

상기 플랜지 베이스(22)는 정면상으로는 장방형으로 제작되고 바디본체(11)와의 고정을 위해 각 모서리에 체결홀이 형성되며, 후단부에는 상기 체결홈(11a)과 암수결합 형태로 밀착되기 위해 체결홈(11a)과 대응되는 형상을 제작되는 돌출단(22a)이 형성된다.

따라서, 체결홈(11a)과 돌출단(22a)은 암수결합을 통해 바디유로(12)와 플랜지유로(23)가 정확히 일치되도록 하는 제작 편의를 도모하는 한편, 바디본체(11)와의 접촉 면적을 넓힘(직벽 형태로 제작되어 상호 맞대는 경우에 비해)으로써 바디본체(11)로의 열전도가 보다 효과적으로 이루어지게 된다.

상기 히팅홈(24)은 도 6, 7에 도시되어 있는 바와 같이 출구가 플랜지 베이스(22)의 측면에 형성되고, 한 쌍이 연결구(21)를 사이에 두고 플랜지 베이스(22)의 사선 방향으로 형성되며, 여기에 히팅바(31)가 각각 삽입되는 한편, 각 히팅홈(24)의 입구에 인접하여 상기 배선홈(25)이 형성된다.

또한, 상기 배선홈(25)은 양단이 히팅홈(24)에 연결되고 플랜지 베이스(22)의 바닥면 쪽에 위치한 배선홈(25)의 일단은 상기 수용홈(17)에 연결되는 구조로 형성되어, 여기에 각 히팅바(31)의 케이블이 정렬된 상태로 수용된 다음, 수용홈(17)에 구비되는 케넉터에 고정되어 외부 배선과 연결되게 된다.

히터부(30)는 플랜지부(20), 바디본체(11) 및 볼(13)을 가열하여 유로(12, 14, 23)를 통과하는 반응가스가 응결되지 않도록 하는 구성으로서, 상기 히팅홈(24)에 삽입되는 히팅바(31), 플랜지 베이스(22)에 삽입되는 열전대(33) 및 상기 수용홈(17)에 구비되는 터미널(34)과 바이메탈(35)로 이루어진다.

앞서 설명한 열선코일과 같은 밀착 불량 문제를 방지하기 위해, 상기 히팅바(31)로는 막대 형상의 할로겐봉이나 세라믹봉 또는 카트리지 히터나 시즈히터가 사용되며, 이 중에서도 플랜지부(20)의 재질과 유사한 탄소강 재질로 이루어져 플랜지 베이스(22)로의 열전도가 용이한 카트리지 히터나 시즈히터가 권장된다.

열전대(33)는 통상 복수 개의 플랜지부(20) 중 한 곳의 바닥면에 형성되는 홀에 삽입, 해당 플랜지부(20)의 온도를 측정하여, 이를 제어부에 전달하면, 제어부는 이를 기초로 유로(12, 14, 23)를 통과하는 반응가스가 응결되지 않는 적정 온도를 유지하도록 히팅바(31)의 온도를 제어한다.

터미널(34)에는 복수의 커넥터가 구비되어 각 커넥터에 히팅바(31), 열전대(33) 및 바이메탈(35)의 케이블과 외부 배선이 연결되며, 커넥터의 수는 밸브형식에 따라 그 설치 갯수가 정해진다.

바이메탈(35)은 여러 원인에 의해 바디본체(11)가 특정 온도 이상으로 과열될 경우 외부로부터 인가되는 전원을 차단하며, 이를 위해 먼저 바이메탈(35)과 외부 배선이 직렬로 연결된 상태에서 각 히팅바의 케이블이 커넥터를 매개로 바이메탈(35)과 연결되게 된다.

한편, 히팅바(31)가 히팅홈(24)에 삽입되는 방식으로 설치되고 또한 히팅바(31)의 케이블이 상호 연결되는 배선홈(25)과 수용홈(17)에 수용되어 커넥터에 연결됨으로써, 히터부(30)의 유지 보수가 한결 수월해지게 된다.

제어부는 통상 피엘씨(PLC : programmable logic controller) 형태로 제공되거나 또는 본 시스템이 구축된 설비의 관제실 컴퓨터에 프로그램 형식으로 구비되며, 앞서 언급한 바와 같이 밸브 개폐를 수행하는 한편, 설정 온도 등의 기초정보가 기 입력된 상태에서 열전대(33)로부터 입수된 온도값과의 비교를 통해 히팅바(31)의 온도를 제어한다.

한편, 반도체 제작의 각 공정은 밀실 형태의 챔버에서 이루어지며 이러한 챔버는 통상 외기와 차단되고 항온 항습이 이루어지므로, 챔버 내부에 설치되는 경우 본 시스템의 밸브가 노출된 상태로 설치될 수 있으나, 챔버의 외부에 설치되어 외부 환경(온도나 바람)에 노출되는 경우에는 이러한 외부 영향을 차단하기 위해 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 밸브 외부를 감싸는 단열재킷(40)이 더 구비될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

10: 밸브바디부
11: 바디본체 12: 바디유로
13: 볼 14: 볼유로
15: 스템 16: 브라켓
17: 수용홈
20: 플랜지부
21: 연결구 22: 플랜지 베이스
23: 플랜지유로 24: 히팅홈
25: 배선홈
30: 히터부 31: 히팅바
33: 열전대 34: 터미널
35: 바이메탈
40: 단열재킷

Claims (4)

1. 직육면체 형상의 바디본체(11), 상기 바디본체(11) 내부에 형성되는 바디유로(12), 상기 바디유로(12)의 중심에 구비되는 볼(13), 상기 볼(13) 상부에 구비되는 스템(15), 상기 바디본체(11)의 상부에 형성되어 바디본체(11)를 액츄에이터에 고정시키는 브라켓(16) 및 상기 바디본체(11)의 바닥면에 형성되는 수용홈(17)으로 이루어지는 밸브바디부(10);
   밸브형식에 따라 복수 개가 상기 밸브바디부(10)에 구비되며, 외부배관과 연결되는 연결구(21), 상기 연결구(21)와 일체로 제작되어 바디본체(11)의 측면에 고정되는 플랜지 베이스(22), 상기 연결구(21)와 플랜지 베이스(22)의 내부를 관통하여 상기 바디유로(12)에 연결되는 플랜지유로(23), 및 상기 플랜지 베이스(22)에 형성되는 한 쌍의 히팅홈(24)을 포함하는 플랜지부(20); 및
   상기 히팅홈(24)에 삽입되는 히팅바(31)를 포함하는 히터부(30);
   를 포함하여 이루어지며,
   상기 바디본체(11)의 바닥면에는 수용홈(17)이 형성되고, 상기 플랜지 베이스(22)에는 양단이 히팅홈(24)에 연결되는 배선홈(25)이 형성되며, 상기 플랜지 베이스(22)의 바닥면 쪽에 위치한 배선홈(25)의 일단은 상기 수용홈(17)에 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 히팅 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 플랜지 베이스(22)가 고정되는 바디본체(11)의 측면에는 체결홈(11a)이 형성되며, 상기 플랜지 베이스(22)에는 상기 체결홈(11a)과 암수결합되는 돌출단(22a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 히팅 시스템.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 히터부(30)에는 상기 플랜지 베이스(22)에 고정되는 열전대(33) 및 상기 수용홈(17)에 고정되는 터미널(34)과 바이메탈(35)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 밸브 히팅 시스템.

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