KR101888819B1 - 히터 내장형 밸브 - Google Patents

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KR101888819B1 KR1020170050871A KR20170050871A KR101888819B1 KR 101888819 B1 KR101888819 B1 KR 101888819B1 KR 1020170050871 A KR1020170050871 A KR 1020170050871A KR 20170050871 A KR20170050871 A KR 20170050871A KR 101888819 B1 KR101888819 B1 KR 101888819B1
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박문수
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동주에이피 주식회사
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Abstract

본 발명은 히터에서 발생된 열이 밸브본체와 플랜지에 효과적으로 전달되고 히터의 유지 보수가 용이한 히터 내장형 밸브에 관한 것으로서, 장방형의 밸브본체와 상기 밸브본체 내부에 형성되는 밸브유로를 포함하고, 상기 밸브유로는 한 쌍의 측방 유로를 포함하며, 상기 밸브본체에 바디 히팅홀이 형성되는 밸브바디부; 및 히터를 포함하는 히터부;를 포함하여 이루어지며, 상기 히터는 막대 형상의 히터본체와 상기 히터본체의 후단에 형성되는 케이블로 이루어지며, 상기 히터본체가 상기 바디 히팅홀에 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

히터 내장형 밸브{Heater Embedded Type Valve}
본 발명은 히터 내장형 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히터에서 발생된 열이 밸브본체와 플랜지에 효과적으로 전달되고 히터의 유지 보수가 용이한 히터 내장형 밸브에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서는 웨이퍼 상에 특정 패턴의 회로를 형성하기 위해 화학증착법(CVD)이나 에칭(etching) 등의 공정이 수행되며 여기에는 다양한 반응성 가스가 사용된다.
이러한 반응성 가스는 활성화를 위해 고온인 상태로 사용되는데 저온 상태에서는 쉽게 응결되는 특성이 있다. 이로 인해 열손실이 용이한 이송 중에 쉽게 응결되어 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 반응성 가스의 응결이 방지되도록 하고 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 반응성 가스가 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 완전 밀착되지 않은 열선코일(3) 부위가 열이 전도되지 않아 탄화되고 심한 경우 단선되어 제기능을 수행하지 못하는 문제가 종종 발생한다.
KR 10-2016-0099064 A 2016.08.19.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 히터에서 발생된 열이 밸브본체와 플랜지에 효과적으로 전달되고 히터의 유지 보수가 용이한 히터 내장형 밸브를 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 히터 내장형 밸브는, 장방형의 밸브본체와 상기 밸브본체 내부에 형성되는 밸브유로를 포함하고, 상기 밸브유로는 한 쌍의 측방 유로를 포함하며, 상기 밸브본체에 바디 히팅홀이 형성되는 밸브바디부; 및 히터를 포함하는 히터부;를 포함하여 이루어지며, 상기 히터는 막대 형상의 히터본체와 상기 히터본체의 후단에 형성되는 케이블로 이루어지며, 상기 히터본체가 상기 바디 히팅홀에 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 히터 내장형 밸브는, 상기 바디 히팅홀은 상기 밸브본체의 측방 유로와 직교하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 히터 내장형 밸브는, 상기 히터부에는 상기 밸브본체의 후면에 구비되는 터미널대가 더 구비되고 상기 터미널대에 상기 케이블이 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 히터 내장형 밸브는, 상기 밸브본체의 양측면에 각각 고정되는 측방 플랜지부가 더 구비되고, 상기 측방 플랜지부는 상기 밸브본체에 탈/부착 가능하게 구비되는 장방형의 측방 플랜지 본체 및 상기 측방 플랜지 본체를 관통하여 형성되고 상기 측방 유로와 연결되는 제2연결유로로 이루어지며, 상기 측방 플랜지 본체의 제2연결유로와 평행한 위치에 상기 히터본체가 삽입 고정되는 측방 히팅홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 히터 내장형 밸브는, 상기 밸브본체의 양측면 상하에는 바디 수용홈이, 상기 측방 플랜지 본체의 후면 상하에는 제2수용홈이 각각 형성되어 여기에 상기 케이블이 수용되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 히터 내장형 밸브는, 상기 밸브본체의 후면에는 밸브본체의 온도를 측정하는 열전대가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 히터 내장형 밸브에 의하면, 밸브본체, 전방 플랜지 본체 및 측방 플랜지 본체의 각 모서리에 형성되는 히팅홀을 통해 히터에서 발생된 열이 밸브본체와 플랜지에 효과적으로 전달되고, 또한 전방 플랜지 본체 및 측방 플랜지 본체가 탈/부착 가능하게 밸브본체에 고정되는 구성을 통해 히터의 유지 보수가 용이하므로 본 발명에 따른 밸브의 안정성이 향상된다.
도 1은 종래기술에 따른 열선코일이 구비된 밸브를 도시한 분해사시도.
도 2는 종래기술에 따른 열선코일이 구비된 밸브를 도시한 요부 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브를 도시한 평단면도.
도 5는 도 3의 AA' 부분의 단면도로서 바디 히팅홀이 선택적으로 형성된 밸브본체를 예시한 단면도.
도 6는 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브의 밸브바디부를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브의 다른 실시예를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브의 전방 플랜지부를 도시한 배면사시도.
도 9은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브의 측방 플랜지부를 도시한 배면사시도.
도 10은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브에서 히터의 배치 상태를 도시한 평단면도.
도 11는 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브에서 히터의 배치 상태를 도시한 측단면도.
도 12은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브를 도시한 배면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 히터 내장형 밸브는 양방향 밸브(2-way valve), 삼방향 밸브(3-way valve) 및 사방향 밸브(4-way valve)에 구현되는데, 설명의 편의를 위해 삼방향 밸브를 중심으로 설명한 후, 양방향 밸브와 사방향 밸브를 부가적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브를 도시한 평단면도이며, 도 5는 도 3의 AA' 부분의 단면도로서 바디 히팅홀이 선택적으로 형성된 밸브본체를 예시한 단면도이고, 도 6는 본 발명에 따른 히터 내장형 밸브의 밸브바디부를 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명은 밸브바디부(10), 상기 밸브바디부(10)의 전면에 고정되는 전방 플랜지부(20), 밸브바디부(10)의 양 측면에 각각 구비되는 측방 플랜지부(30) 및 밸브바디부(10)와 각 플랜지부(20, 30)에 열을 공급하는 히터부(40)로 이루어진다.
이하, 상기 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 밸브바디부(10)는 장방형의 밸브본체(11), 상기 밸브본체(11) 내부에 형성되는 밸브유로(13), 상기 밸브유로(13)의 중심에 구비되는 볼(15), 볼(15) 상부에 구비되는 스템(17) 및 밸브본체(11)의 상부에 구비되어 밸브본체(11)를 액츄에이터에 고정시키는 상판(19)으로 이루어진다.
상기 밸브본체(11)에는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 바디 히팅홀(11a)이 형성되며, 여기에 후술할 히터(41)가 삽입 고정된다.
다만, 장방형과 같은 다면체의 열전달 특성은 모서리(나 꼭지점)를 통한 열방출이 다면체의 다른 부위에 비해 상대적으로 많으므로 모서리 주위에 바디 히팅홀(11a)을 형성하는 것이 바람직하며, 이 경우 밸브본체(11)의 여러 모서리 중 밸브본체(11)의 측방 유로(13b)와 직교하는 즉, 밸브유로(13)의 전방 유로(13a)와 평행한 모서리 주위에 바디 히팅홀(11a)을 형성하되, 밸브의 사양이나 반응성 가스의 상변화 특성 등에 따라 하나 이상 선택적으로 형성되게 된다.
일례로, 밸브유로(13)의 구경이 큰 대형 밸브인 경우나 구경이 작은 경우라도 반응성 가스가 저온에서 쉽게 응결되는 경우에는 네 모서리 주위 모두에 바디 히팅홀(11a)이 형성될 수 있다.
밸브유로(13)는 전방 유로(13a)와 한 쌍의 측방 유로(13b)로 이루어지며, 상기 전방 유로(13a)와 측방 유로(13b)는 상호 연결되어 T자형 유로를 형성하는 한편, 전방 유로(13a)와 측방 유로(13b)의 연결 지점에는 상기 볼(15)이 배치되게 된다.
스템(17)은 볼(15)을 회동시켜 밸브유로(13)의 유량 및 흐름을 제어하는 구성으로서, 상부는 밸브본체(11)로부터 돌출되어 액츄에이터의 동력전달수단(통상 기어)에 결합된다.
본 발명의 히터 내장형 밸브는 적은 열량으로도 응결을 충분히 방지할 수 있는 경우에는 밸브본체(11)에만 히팅홀을 형성하고 여기에 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 히팅홀이 생략된 전방 플랜지부(20')와 측방 플랜지부(30')가 고정되나, 응결이 쉽게 일어나는 반응가스용 밸브에는 아래의 설명과 같이 히팅홀이 형성된 전방 플랜지부(20)와 측방 플랜지부(30)가 고정된다.
전방 플랜지부(20)는 외부 배관과 전방 유로(13a)를 연결하는 구성으로서, 밸브본체(11)의 전면에 고정되는 전방 플랜지 본체(21) 및 전방 플랜지 본체(21)를 관통하여 형성되며 상기 전방 유로(13a)와 연결되는 제1연결유로(23)로 이루어진다.
전방 플랜지 본체(21)는 장방형으로 제작되며 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 전면에는 외부 배관을 고정하기 위한 전방 체결구(21a)가, 후면에는 밸브본체(11)의 전면과 대응되는 단면 크기를 갖는 전방단턱(21b)이 형성되며, 상기 전방단턱(21b)에는 전방 플랜지 본체(21)를 밸브본체(11)에 고정하기 위한 나사 체결홀이 형성된다.
또한, 전방 플랜지 본체(21)의 모서리 중 제1연결유로(23)와 평행한 모서리 주위에는 전방 히팅홀(21c)이 형성되어 여기에 히터(41)가 삽입 고정되며, 상기 전방 히팅홀(21c)은 앞서 바디 히팅홀(11a)의 경우와 마찬가지로 밸브의 사양이나 반응성 가스의 상변화 특성 등에 따라 하나 이상 선택적으로 형성된다.
측방 플랜지부(30)는 외부 배관과 측방 유로(13b)를 연결하는 구성으로서, 밸브본체(11)의 양측면에 각각 고정되고 상호 형상과 크기가 동일한 한 쌍의 측방 플랜지 본체(31) 및 측방 플랜지 본체(31)를 관통하여 형성되며 상기 측방 유로(13b)와 연결되는 제2연결유로(33)로 이루어진다.
상기 측방 플랜지 본체(31)는 전방 플랜지 본체(21)의 형상과 대동소이하다. 즉, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 측방 플랜지 본체(31)는 장방형으로 제작되며 전면에는 외부 배관을 고정하기 위한 측방 체결구(31a)가, 후면에는 밸브본체(11)의 측면에 밀착되는 측방단턱(31b)이 형성되며, 상기 측방단턱(31b)에는 측방 플랜지 본체(31)를 밸브본체(11)에 고정하기 위한 나사 체결홀이 형성된다.
또한, 측방 플랜지 본체(31)의 모서리 중 제2연결유로(33)와 평행한 모서리 주위에는 바디 히팅홀(11a)의 경우와 마찬가지로 밸브의 사양이나 반응성 가스의 상변화 특성 등에 따라 측방 히팅홀(31c)이 하나 이상 선택적으로 형성되고 여기에 히터(41)가 삽입 고정되게 된다.
히터부(40)는 밸브본체(11), 전방 플랜지 본체(21) 및 측방 플랜지 본체(31)를 가열하여 유로(13, 23, 33)를 통과하는 반응가스가 응결되지 않도록 하는 구성으로서, 도 10, 도 11 및 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 히터(41), 밸브본체(11)의 후면에 구비되는 터미널함(43), 상기 터미널함(43)에 구비되는 터미널대(45), 열전대(47) 및 커넥터(49)로 이루어진다.
히터(41)는 히터본체(41a)와 히터본체(41a)의 후단에 구비되는 케이블로 이루어지며, 전술한 바디 히팅홀(11a), 전방 히팅홀(21c) 및 측방 히팅홀(31c)에 삽입 고정된다.
앞서 설명한 열선코일의 경우와 같은 밀착 불량 문제를 방지하기 위해 본 발명에서는, 히터본체(41a)로 막대 형상의 할로겐봉이나 세라믹봉 또는 카트리지 히터나 시즈히터가 사용되며, 특히 표면이 밸브본체(11)나 플랜지 본체(21, 31)의 재질과 유사한 탄소강 재질로 이루어져 밸브본체(11)나 플랜지 본체(21, 31)로의 열전달이 용이한 카트리지 히터나 시즈히터가 권장된다.
또한, 히팅홀(11a, 21c, 31c)의 직경을 히터본체(41a)의 직경과 동일하도록 제작, 삽입시 히팅홀(11a, 21c, 31c)과 히터본체(41a)의 밀착되도록 하여 밸브본체(11)나 플랜지 본체(21, 31)로의 열전달이 원활히 이루어지도록 한다.
한편, 플랜지 본체(21, 31)는 내부에 히터본체(41a)가 삽입된 상태로 밸브본체(11)의 전면과 측면에 고정되는 특성상 각 히터본체(41a)의 케이블이 플랜지 본체(21, 31)의 밸브본체(11) 고정에 간섭되지 않도록, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 밸브본체(11)의 측면 상하에는 바디 수용홈(11b)이, 전방단턱(21b)의 노출면 상하에는 제1수용홈(21d)이, 측방단턱(31b)의 노출면 상하에는 제2수용홈(31d)이 형성되어 여기에 케이블이 수용된다.
여기서, 상기 바디 수용홈(11b)과 제2수용홈(31d)은 측방 플랜지 본체(31)의 밸브본체(11) 고정시 상호 결합되어 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 수용홀(a)을 형성하며, 각 히터본체(41a)의 케이블은 모두 최단 길이로 하여 터미널대(45)에 연결된다.
즉, 바디 히팅홀(11a)에 삽입된 히터본체(41a)의 케이블은 터미널대(45)에 직접 연결되고, 전방 히팅홀(21c)에 삽입된 히터본체(41a)의 케이블은 제1수용홈(21d)과 수용홀(a)을 거쳐 터미널대(45)에 연결되며, 측방 히팅홀(31c)에 삽입된 히터본체(41a)의 케이블은 수용홀(a)을 거쳐 터미널대(45)에 연결되게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 전방단턱(21b)이나 측방단턱(31b)에 형성된 나사 체결홀을 통해 밸브본체(11)와 플랜지부(20, 30)의 결합 및 분리가 용이하므로, 특정 히터(41)가 고장난 경우 히터(41)의 유지 보수를 용이하게 실시할 수 있다.
열전대(47)는 밸브본체(11)의 온도를 측정, 이를 외부에 구비되는 콘트롤 박스(또는 관제실)에 전달하면, 콘트롤 박스는 반응가스가 응결되거나 과열되지 않도록 히터(41)의 온도를 제어한다.
한편, 외부 전원선이나 상기 콘트롤 박스의 통신선은 상기 커넥터(49)를 통해 터미널함(43) 내부로 유입되어 터미널대(45)에 고정된다.
여기서, 상기 터미널함(43), 터미널대(45), 열전대(47) 및 커넥터(49)는 본 발명에 선택적으로 구비되는 구성으로서, 밸브본체(11)에만 히팅홀이 형성되는 경우 처럼 밸브 전체에 히팅홀 수가 적은 경우에는 히터본체(41a)의 케이블이 연장되어 콘트롤 박스에 직접 연결될 수 있다.
끝으로 양방향 밸브(2-way valve)와 사방향 밸브(4-way valve)를 설명하면, 양방향 밸브(2-way valve)는 밸브유로(13)가 전방 유로(13a)없이 측방 유로(13b)만 구비되는 경우로서, 전방 플랜지부(20)가 생략된 상태로 제작이 이루어지고, 이 때 밸브본체(11)의 전면을 덮는 커버부가 구비되거나 밸브본체(11)의 전면이 폐쇄된 상태로 형성될 수 있다.
위에서 밸브본체(11)의 전면이 폐쇄된 상태로 형성되는 경우에는 바디 히팅홀은 바디 히팅홈의 형태로 변형되어 밸브본체(11)가 제작될 것이다.
사방향 밸브(4-way valve)의 경우에는 밸브유로(13)에 하방 유로가 추가되는 경우로서, 하방 유로와 외부 배관을 연결하기 위해 측방 플랜지부(30)와 유사한 하방 플랜지부가 더 구비된다.
즉, 상기 하방 플랜지부는 장방형의 하방 플랜지 본체, 하방 플랜지 본체를 관통하여 형성되며 상기 하방 유로와 연결되는 제3연결유로로 이루어지며, 상기 하방 플랜지 본체의 모서리 중 제3연결유로와 평행한 모서리 주위에 하방 히팅홀이 하나 이상 선택적으로 형성되어 여기에 히터가 삽입 고정되고, 상기 밸브본체(11)의 배면에 접하는 하방 플랜지 본체면에 케이블을 수용하기 위한 제3수용홈이 형성된다.
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: 밸브본체 13: 밸브유로
15: 볼 17: 스템
19: 상판
20: 전방 플랜지부
21: 전방 플랜지 본체 23: 제1연결유로
30: 측방 플랜지부
31: 측방 플랜지 본체 33: 제2연결유로
40: 히터부
41: 히터 43: 터미널함
45: 터미널대 47: 열전대
49: 커넥터

Claims (6)

  1. 장방형의 밸브본체(11)와 상기 밸브본체(11) 내부에 형성되는 밸브유로(13)를 포함하고, 상기 밸브유로(13)는 한 쌍의 측방 유로(13b)를 포함하며, 상기 밸브본체(11)에 바디 히팅홀(11a)이 형성되는 밸브바디부(10); 및
    히터(41)를 포함하는 히터부(40);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 히터(41)는 막대 형상의 히터본체(41a)와 상기 히터본체(41a)의 후단에 형성되는 케이블로 이루어지고, 상기 히터본체(41a)가 상기 바디 히팅홀(11a)에 삽입 고정되며,
    상기 밸브본체(11)의 양측면에 각각 고정되는 측방 플랜지부(30)가 더 구비되고, 상기 측방 플랜지부(30)는 상기 밸브본체(11)에 탈/부착 가능하게 구비되는 장방형의 측방 플랜지 본체(31) 및 상기 측방 플랜지 본체(31)를 관통하여 형성되고 상기 측방 유로(13b)와 연결되는 제2연결유로(33)로 이루어지며, 상기 측방 플랜지 본체(31)의 제2연결유로(33)와 평행한 위치에 상기 히터본체(41a)가 삽입 고정되는 측방 히팅홀(31c)이 형성되고,
    상기 밸브본체(11)의 양측면 상하에는 바디 수용홈(11b)이, 상기 측방 플랜지 본체(31)의 후면 상하에는 제2수용홈(31d)이 각각 형성되어 여기에 상기 케이블이 수용되는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바디 히팅홀(11a)은 상기 밸브본체(11)의 측방 유로(13b)와 직교하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 밸브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 히터부(40)에는 상기 밸브본체(11)의 후면에 구비되는 터미널대(45)가 더 구비되고 상기 터미널대(45)에 상기 케이블이 고정되는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 밸브.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브본체(11)의 후면에는 밸브본체(11)의 온도를 측정하는 열전대(47)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히터 내장형 밸브.
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