KR20010112084A

KR20010112084A - 개폐밸브

Info

Publication number: KR20010112084A
Application number: KR1020010031225A
Authority: KR
Inventors: 이시가키쓰네오
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2001-12-20
Also published as: US6478043B2; CN1328221A; US20010047826A1; DE10126967B4; TW469331B; JP2001349468A; DE10126967A1; KR100426954B1

Abstract

압력유체가 유통하는 제1 포트(20) 및 제2 포트(22)를 갖는 밸브본체(12); 피스톤로드(32)의 변위작용하에 상기 제1 포트(20)와 제2 포트(22) 사이의 연통로를 개폐하는 밸브디스크(46); 상기 밸브본체(12)의 외벽면에 설치되고 상기 밸브본체(12)를 가열하는 제1 내지 제3 히터(54a∼54b); 및 상기 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)의 가열온도를 제어하는 더어미스터(56a∼54c)를 포함한다.

Description

개폐밸브{Opening/Closing Valve}

본 발명은, 예를 들어 압력유체, 기체 등의 유체통로 또는 배기통로 등을 개폐할 수 있는 개폐밸브에 관한 것이다.

종래부터 반도체웨이퍼나 액정기판 등의 반도체 제조기계에서는 파이프나 밸브 등으로 구성된 통로를 통해 진공펌프와 각종 처리실이 접속되어 있고, 상기 밸브의 활성/비활성하에 통로가 개폐 제어되고 있다.

일반적으로, 상기 반도체 제조기계를 구성하는 성막장치나 에칭장치 등에는 진공챔버내에서 생성된 생성물이 상기 진공챔버 보다 저온인 파이프나 밸브 등에 부착되어 상기 통로를 폐쇄하거나, 또는 장해가 되는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 미도시된 덮개히터(sheathed heater) 등의 가열수단이 설치되어 있다.

상기 가열수단을 구성하는 가열체의 온도를 제어하기 위해서 온도조절기(thermostat)나 열전지(thermocouple)를 사용하여 가열체에 공급되는 전류를 제어함으로써 온도를 제어하고 있다.

이 경우, 온도조절기인 경우 내구성에서 신뢰성이 결여될 수 있으며, 열전지인 경우는 제어장치가 고가이므로 설비투자에 많은 비용이 들고, 설치공간이 커야할 필요가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 고려하여 고안된 것으로, 간단한 구조로 온도를 제어함으로써 제조비용을 절감하고, 설치공간을 유효하게 이용할 수 있는 개폐밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에, 본 발명의 개폐밸브의 적합한 실시예를 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 개폐밸브의 축방향을 따른 개략구성 종단면도,

도 2는 상기 개폐밸브를 구성하는 밸브디스크가 착지부로부터 떨어져 제1 포트와 제2 포트가 연통한 상태를 도시한 동작설명도,

도 3은 도 1에 도시한 개폐밸브의 평면도,

도 4는 개폐밸브를 구성하는 밸브본체의 측면에 장착된 더어미스터의 회로구성도,

도 5는 상기 더어미스터를 보호하는 보호수단를 설치한 회로구성도,

도 6은 상기 더어미스터와 상기 보호수단이 근접배치된 상태를 도시한 설명도,

도 7은 상기 더어미스터의 저항-온도특성을 도시한 설명도.

도 1에서 참조숫자 10은 본 발명의 실시예에 의한 개폐밸브를 나타낸다.

이 개폐밸브(10)는 실질적으로 각진 통상의 밸브본체(12), 상기 밸브본체(12)의 상부에 탑재된 본네트(14), 및 상기 밸브본체(12)의 외표면에 설치된 가열기구(16)를 포함한다. 상기 밸브본체(12)의 내부에는 챔버(18)가 형성되고, 상기 챔버(18)에는 상호 직교하는 방향으로 배설된 제1 포트(20) 및 제2 포트(22)가 각각 연통하도록 설치된다.

또한 상기 밸브본체(12)는 스테인레스강으로 형성된 내측 밸브본체(12a)와, 상기 내측 밸브본체(12a)의 외표면에 열전도율이 양호한 알루미늄합금 등을 다이 캐스팅성형 또는 캐스팅성형에 의해 일체로 성형된 외측 밸브본체(12b)로 구성될 수도 있다. 또한 상기 외측 밸브본체(12b)에는 알루미늄합금 등으로 구성되고 둘로 나누어진 열전도체(미도시)를 나사로 고정하여 구성할 수도 있다.

이 경우, 알루미늄합금으로 형성된 외측 밸브본체(12b)를 가열함으로써 밸브본체(12) 전체의 가열온도를 균일하게 할 수 있다.

상기 본네트(14)의 내부에는 구동수단으로서 기능을 하는 실런더기구(24)가 배설된다. 상기 실린더기구(24)는 압력유체 공급포트(26)로부터 공급되는 압력유체의 작용하에 실린더 챔버(28)를 따라 섭동변위하는 피스톤(30), 상기 피스톤(30)에 연결되는 피스톤로드(밸브로드; 32), 상기 실린더 챔버(28)를 폐쇄하는 커버부재(33)를 포함한다. 또한 상기 피스톤(30)의 외주면에는 환상홈에 피스톤패킹(34)이 장착되고, 상기 피스톤패킹(34)에 근접하는 부위에는 환상홈에 링모양의 마그네트(36)가 장착된다.

본네트(14)의 하부측에는 상기 피스톤로드(32)를 축지하는 베어링부(38)가 형성된다. 상기 베어링부(38)에는 상기 피스톤로드(32)가 삽통하는 축홀(40)과, 상기 축홀(40) 내주면에 장착되어 상기 피스톤로드(32)의 외주면을 감싸는 로드패킹(42)이 설치되어 있다.

밸브본체(12)의 챔버(18) 안쪽을 항하는 피스톤로드(32)의 단부에는 밸브본체(12)의 내부에 형성된 환상의 착지부(44)에 착지함으로써 제1 포트(20)와 제2 포트(22)와의 연통을 차단하는 밸브디스크(46)가 연결된다. 상기 밸브디스크(46)의 환상홈에는 착지부(44)에 접촉함으로써 시일기능을 하는 시일링(48)이 장착되어 있다.

베어링부(38) 단부(stepped section)에 체결된 일단부와 밸브디스크(46)에 체결된 타단부를 갖는 스프링부재(50)는 밸브본체(12)의 챔버(18) 내에 배설된다. 상기 밸브디스크(46)는 상기 스프링부재(50)의 탄발력에 의해 착지부(44) 쪽으로 착지하도록 힘이 가해진다.

밸브본체(12)의 챔버(18) 내에는 일단부가 베어링부(38)에 체결되고, 타단부가 밸브디스크(46)에 체결된 금속 벨로오즈(52)가 배설되고, 상기 벨로오즈(52)로 피스톤로드(32) 및 스프링부재(50)를 피복하여 시일기능을 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 가열기구(16)는 제2 포트(22)를 제외한 밸브본체(12)의 주방향을 따라 세측면에 각각 배설된 제1 내지 제3 히터(가열수단; 54a∼54c), 상기 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)의 가열온도를 각각 제어하는 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c), 평판상으로 형성된 제1 내지 제3더어미스터(56a∼56c)와 밸브본체(12)의 평탄한 측면과의 사이에 각각 개장된 박판상의 전열체(58a∼58c)를 가질 수 있다. 또한 상기 전열체(58a∼58c)는 열전도율이 양호한 알루미늄합금 등의 재료로 형성할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)는 저항-온도특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient: 정온도계수) 타입의 더어미스터로 구성된다. 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)는 각각 리드선에 의해 전원(60)에 접속되어 있다(도 4 참조).

상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)는 각각 동일한 구성으로 구성되므로 제1 더어미스터(56a)에 대해 상세히 설명하고, 제2 및 제3 더어미스터(56b, 56c)에 대한 설명은 생략한다.

제1 더어미스터(56a)는 도 7에 도시한 저항-온도특성 곡선와 같이, 온도와 전기저항값이 각각 변화하도록 설치되어 있다. 상기 저항-온도곡선에서 전기저항값이 급격하게 증가하는 온도가 큐리점(H점)이고, 제1 더어미스터(56a)를 사용함으로써 상기 큐리점 범위내의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 저항값이 낮을때 많은 양의 전류를 흐르게 함으로써 밸브본체(12)를 가열한다. 한편, 저항값이 높을 때에는 전류가 감소하여 밸브본체(12)에 대한 가열력을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 개폐밸브(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성되고, 이어서 그 동작 및 작용효과에 대해서 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 피스톤(30)이 하한위치에 있고, 밸브디스크(46)가 착지부(44)에 착지하여 제1 포트(20)와 제2 포트(22)와의 연통이 차단된 상태를 초기위치로 하여 설명한다.

압력유체 공급원(미도시)에 전원을 가해 압력유체 공급포트(26)로부터 공급된 압력유체(예를 들어, 압축공기)를 실린더챔버(28)에 도입하고, 상기 압력유체의 작용하에 피스톤(30)을 상방을 압압한다. 이 경우, 상기 피스톤(30) 및 피스톤로드(32)가 일체적으로 상승하고, 상기 피스톤로드(32)의 일단부에 연통된 밸브디스크(46)는 스프링부재(50)의 탄발력에 대항하여 착지부(44)로부터 떨어진다. 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브디스크(46)와 착지부(44)와의 사이에 간격이 형성되고, 상기 간격을 통해서 제1 포트(20)와 제2 포트(22)가 연통된 상태가 된다.

미도시된 조절밸브의 절환작용하에 압력유체 공급포트(26)를 개방상태로 하여 대기에 연통시키면, 스프링부재(50)의 탄발력에 의해 피스톤(30), 피스톤로드(32) 및 밸브디스크(46)가 일체적으로 하강하고, 상기 밸브디스크(46)는 착지부(44)에 착지하여 초기상태가 된다.

본 실시예에서는 밸브본체(12)의 주위방향을 따라 세측면에 각각 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)를 배설하고, 상기 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)의 가열온도를 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)로 제어한다. 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)는 각각 피가열체인 밸브본체(12)의 온도가 큐리점의 범위내에 도달하면 그 전기저항이 증가하여 전류가 감소한다.

따라서, 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)에 흐르는 전류를 감소시켜 가열력을 억제함으로써 밸브본체(12)의 온도상승을 정지시킨다. 또한 밸브본체(12)의 온도가하강하는 경우, 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)의 전류저항이 각각 감소하고, 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)에 흐르는 전류가 증가하여 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)의 가열력이 증대된다.

이와 같이, 밸브본체(12)를 가열하는 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)의 가열력을 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)로 제어함으로써 간단한 구조와 저렴한 비용으로 고진공장치의 생성물이 부착되는 것을 방지하고 가스방출을 위한 베이킹처리를 실시할 수 있다. 또한 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)는 박판상으로 소형화되어 있기 때문에, 설치공간이 클 필요없어 설치공간을 유효하게 이용할 수 있다.

또한 본 실시예에서는 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)을 설치함으로써 배선을 간소화하고, 전파장해에 대한 대책이 불필요하므로 보다 저렴한 비용으로 개폐밸브를 제조할 수 있다. 밸브본체(12)가 저온인 경우 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)의 전기저항이 작기때문에 많은 양의 전류를 흐르게 할 수 있으며, 상기 밸브본체(12)에 대한 가열온도를 급속히 상승시킴으로써 장치를 신속하게 시동시킬 수 있다.

또한 스위치가 아날로그방식이기 때문에 가열온도의 헌팅(hunting)이 일어나지 않으며, 부착되는 생성물이 감소하여 장치를 보수작업하는 시간적 간격을 연장할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)를 보호하기 위해 큐리점 근방에서 작용하는, 예를 들어 온도퓨즈, 바이메탈 등의 보호수단(62a∼62c)을 각각 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 보호수단(62a∼62c)을 케이싱(64) 내에 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)에 근접하여 배치함으로써 상기 제1 내지 제3 더어미스터(56a∼56c)의 온도와 상기 보호수단(62a∼62c)의 온도가 실질적으로 동일하도록 설치한다. 보호수단(62a∼62c)은 밸브본체(12)와 전기적으로 절연되도록 설치한다.

본 실시예에서는 스테인레스 등의 낮은 열전도율 재료로 형성된 내측 밸브본체(12a)의 외표면에, 알루미늄합금 등의 높은 열전도율 재료를 용융상태로 밀착성형한 외측 밸브본체(12b)를 일체로 형성하고 있지만, 이에 한정되지 않으며 상기 외측 밸브본체(12b)를 둘 또는 그 이상으로 분할된 알루미늄합금 등으로 구성할 수도 있다.

따라서, 높은 열전도재료로 구성되는 외측 밸브본체(12)의 외표면 부분을 제1 내지 제3 히터(54a∼54c)로 가열함으로써 낮은 열전도재료로 형성된 내측 밸브본체(12a)를 균일하게 온도상승시켜 밸브본체(12) 전체의 온도를 균일하게 할 수 있다.

밸브본체(12) 전체를 스테인레스 재료만으로 형성하면 열전도율이 낮기 때문에 가열에 의한 온도분포가 커지고, 부분적으로 생성물이 부착하거나 또는 베이킹 처리온도가 불균일해진다.

본 발명에 따르면, 장치 전체의 온도분포가 알루미늄합금제의 본체와 실질적으로 동일하게 구성되고, 생성물의 부착이 감소되며, 베이킹처리 온도가 균일하기 때문에 베이킹 처리시간을 단축시키거나 또는 상대적으로 베이킹 처리온도를 저하시킬 수 있다는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 가열수단을 간단한 구조로 구성된 더어미스터로 온도제어함으로써 제조비용을 절감할 수 있고, 설치공간을 유효하게 이용할 수 있다.

Claims

구동수단(24);

압력유체가 유통하는 제1 포트(20) 및 제2 포트(22)를 갖는 밸브본체(12);

상기 구동수단(24)의 구동작용하에 변위하는 밸브로드(32);

상기 밸브로드(32)의 변위작용하에 상기 밸브본체(12)에 형성된 제1 포트(20)와 제2 포트(22)와의 연통로를 개폐하는 밸브디스크(46);

상기 밸브본체(12)의 외벽면에 설치되어 상기 밸브본체(12)를 가열하는 가열수단(16);

상기 가열수단(16)의 가열온도(54a∼54c)를 제어하는 더어미스터(56a∼56c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 1항에 있어서, 상기 더어미스터(56a∼56c)는 각진 통상으로 형성된 밸브본체(12)의 평탄한 세측면에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 1항에 있어서, 상기 밸브본체(12)는 스테인레스강을 포함하는 낮은 열전도율재료로 형성된 내측 밸브본체(12a) 및 알루미늄함금을 포함하는 높은 열전도율재료로 형성된 외측 밸브본체(12b)를 포함하고, 상기 내측 밸브본체(12a)와 상기 외측 밸브본체(12b)는 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 1항에 있어서, 상기 더어미스터(56a∼56c)와 상기 밸브본체(12)의 외벽면과의 사이에 알루미늄함금 재료로 형성된 전열체(58a∼58c)가 개장되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 1항에 있어서, 상기 더어미스터(56a∼56c)를 보호하는 보호수단(62a∼62c)을 또한 포함하고, 상기 보호수단(62a∼62c)이 근접배치되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 1항에 있어서, 상기 구동수단은 실린더 챔버(28)를 따라 섭동변위하는 피스톤(30)과, 상기 피스톤(30)에 연결되는 일단부와 상기 밸브디스크(46)에 연결되는 타단부를 갖는 피스톤로드(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 6항에 있어서, 상기 밸브디스크(46)를 착지부(44) 쪽으로 추진하게 하는 스프링부재(50)는 상기 피스톤로드(32)에 체결되고, 상기 스프링부재(50)와 상기 피스톤로드(32)는 베어링부(38)에 체결되는 일단부와 상기 밸브디스크(46)에 체결되는 타단부를 갖는 벨로오즈(52)에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제 1항에 있어서, 상기 더어미스터(56a∼56c)는 정온도계수 타입의 더어미스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.