KR20040076126A

KR20040076126A - 공기 조절 어댑터를 갖는 공기 밸브

Info

Publication number: KR20040076126A
Application number: KR1020030011472A
Authority: KR
Inventors: 이동현; 서경명
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-08-31

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치의 공기 밸브에 관한 것으로서, 피스톤 구동 공간과 공기 주입구 및 피스톤 구동 공간과 독립되어 외부로부터의 가스가 유입되는 유입 라인과 외부로 가스가 배출되는 배출 라인이 형성되어 있고 유입 라인과 배출 라인 사이에서 다이어프램 구동 공간이 마련되어 있는 밸브 몸체와, 밸브 몸체의 피스톤 구동 공간에서 공기 주입구로부터의 공기 주입에 따라 수직으로 운동되는 피스톤과, 다이어프램 구동 공간에 설치되어 수직 운동에 따라 상기 유입 라인과 배출 라인을 개폐시키는 다이어프램과, 일측이 피스톤과 결합되어 있고 타측이 다이어프램과 결합되어 있으며 피스톤에 연동되어 수직 운동되는 밸브 스템과, 밸브 스템을 원래의 위치로 복귀시키는 스프링을 포함하는 공기 밸브에 있어서, 밸브 몸체에 설치되어 피스톤 구동 공간과 외부를 연결하는 공기 배출 구멍이 형성된 공기 조절 어댑터를 갖는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 공기 밸브가 설치되는 진공 라인 상에서 밸브 개방시 순간적으로 과다한 압력으로 공기를 과다하게 흐르지 않는다. 따라서, 과다 압력 및 과다 흐름으로 인한 문제점, 특히 공기 밸브가 설치되는 진공 라인 상의 압력유량 제어기의 동작 오류를 발생을 방지할 수 있다.

Description

공기 조절 어댑터를 갖는 공기 밸브{Air valve having adapter for air control}

본 발명은 반도체 소자 제조 장비에 사용되는 공기 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공 시스템의 진공 라인 상에 설치되어 진공 라인을 개폐하는 공기 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 진공 시스템은 널리 산업 현장에서 진공 용기 내부를 소정의 진공 상태로 만들기 위해 이용되며, 특히 불순물의 존재가 품질에 결정적 악영향을 미치는 반도체 소자의 제조 장비에 있어서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 이와 같은 진공 시스템은 진공 펌프와, 그 진공 펌프와 쳄버(chamber)를 연결하는 진공 라인과, 진공 라인 상에 설치되어 진공 라인을 개폐하는 공기 밸브와, 그 공기 밸브를 작동시키기 위한 공기를 공급하는 공기 공급원과, 공기 공급원으로부터 공기 밸브로 공급되는 공기의 흐름을 단속하는 솔레노이드 밸브와, 공기 밸브와 솔레노이드 밸브를 연결하는 공기 튜브를 포함하여 구성된다. 이와 같은 진공 시스템에서 공기의 흐름을 단속하는 공기 밸브의 일 예를 소개하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기 밸브를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 공기 밸브(210)는 밸브 몸체(211)와 다이어프램(diaphragm; 231) 및 밸브 스템(valve stem; 241) 등을 포함하여 구성된다. 밸브 몸체(211)는 상부 밸브 몸체(213)와 하부 밸브 몸체(215)로 구분되며, 하부 밸브 몸체(215)에는 다이어프램 구동 공간(217)이 마련되어 있고 그와 연결되며 외부의 진공 라인(도시 안됨)과 연결되는 유입 라인(221)과 배출 라인(223)이 형성되어 있다. 그리고, 상부 밸브 몸체(213)에는 내부에 피스톤 구동 공간(219)이 형성되어 있으며 외부로부터 피스톤 구동 공간(219)으로 소정 압력의 공기를 공급시키기 위한 공기 주입구(227)가 일측에 마련되어 있다.

다이어프램(231)의 다이어프램 구동 공간(217)에 설치되며 수직 이동에 따라 유입 라인(221)과 배출 라인(223)을 개폐시킨다. 다이어프램(231)은 상부 밸브 몸체(213)와 하부 밸브 몸체(215)의 내부에서 상하로 왕복 이동할 수 있도록 설치된 밸브 스템(241)과 결합되어 있고, 그 밸브 스템(241)의 상부는 상부 밸브 몸체(213)에 마련된 피스톤 구동 공간(219)에 위치한 피스톤(251)과 결합되어 있으며, 밸브 스템(241)을 둘러싸는 형태로 복귀 스프링(261)이 하부 밸브 몸체(215)에 결합되어 있다.

동작을 설명하면, 공기 밸브(210)의 개방 동작은 공기 주입구(227)를 통한 공기 주입에 따라 피스톤(251)이 상승되고 밸브 스템(241)이 스프링(261)의 탄성력을 극복하고 상승하게 되며 다이어프램(231)이 동반 상승되어 유입 라인(221)과 배출 라인(223)의 연결됨으로써 이루어진다. 그리고, 공기 밸브(210)에 의한 폐쇄 동작은 공기 공급의 중단 및 스프링(261)의 탄성력에 의해 밸브 스템(241)이 하강되면서 다이어프램(231)이 동반 하강되어 유입 라인(221)과 배출 라인(223)의 경로가 중간에서 차단됨으로써 이루어진다. 이와 같이 공기 밸브(210)의 개폐는 공기의 공급 및 스프링(261)의 복원력에 의한 다이어프램(231)의 수직 운동에 따라 유입 라인(221)과 배출 라인(223)의 연결 및 차단에 의해 이루어진다.

그런데, 전술한 바와 같은 구조를 갖는 종래 기술에 따른 공기 밸브는, 공기의 공급 여부에 따라 순간적인 완전 개폐가 이루어지기 때문에 공기 밸브가 설치되는 진공 라인 상에서 밸브 개방시 순간적으로 과다한 압력으로 공기를 과다하게 흐르게 하는 문제점이 있고 그에 따라 공기 밸브가 설치되는 진공 라인 상의 유량압력 제어기(Mass Flow Controller; MFC)의 동작 오류를 발생시키는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 과다 압력 및 과다 흐름의 발생을 방지하여 압력유량 제어기의 동작 오류 등을 방지하는 공기 밸브를 제공하고자 하는 데에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공기 밸브를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 공기 밸브를 도시한 단면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 공기 밸브에 적용되는 공기 조절 어댑터의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 공기 밸브 11; 밸브 몸체

13; 상부 밸브 몸체 15; 하부 밸브 몸체

17; 다이어프램 구동 공간 19; 피스톤 구동 공간

21; 유입 라인 23; 배출 라인

31; 다이어프램 41; 밸브 스템

51; 피스톤 61; 복귀 스프링

71; 공기 조절 어댑터 73; 공기 조절용 구멍

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 조절 어댑터를 갖는 공기 밸브는, 내부에 피스톤 구동 공간이 형성되어 있고 그 피스톤 구동 공간으로 공기 주입을 위한 공기 주입구가 마련되어 있으며 피스톤 구동 공간과 독립되어 외부로부터의 가스가 유입되는 유입 라인과 외부로 가스가 배출되는 배출 라인이 형성되어 있으며 유입 라인과 배출 라인 사이에서 다이어프램 구동 공간이 마련되어 있는 밸브 몸체와, 밸브 몸체의 피스톤 구동 공간에서 공기 주입구로부터의 공기 주입에 따라 수직으로 운동되는 피스톤과, 다이어프램 구동 공간에 설치되어 수직 운동에 따라 상기 유입 라인과 배출 라인을 개폐시키는 다이어프램과, 일측이 피스톤과 결합되어 있고 타측이 다이어프램과 결합되어 있으며 피스톤에 연동되어 수직 운동되는 밸브 스템과, 밸브 스템을 원래의 위치로 복귀시키는 스프링을 포함하는 공기 밸브에 있어서, 밸브 몸체에 설치되어 피스톤 구동 공간과 외부를 연결하는 공기 배출 구멍이 형성된 공기 조절 어댑터를 갖는 것을 특징으로 한다.

공기 밸브의 개폐를 위한 공기 공급 시에 공기 조절 어댑터의 공기 배출 구멍을 통하여 소정의 공기가 배출되도록 함으로써 다이어프램의 동작 속도를 조절하여 과다 압력이 발생되지 않도록 할 수 있으며, 공기 배출 구멍의 크기가 다른 공기 조절 어댑터를 준비하고 필요에 따라 교체함으로써 다이어프램의 다양한 동작 속도 조절이 가능하다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기 조절 어댑터를 갖는 공기 밸브를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 공기 밸브를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공기 밸브에 적용되는 공기 조절 어댑터의 사시도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 공기 밸브(10)는 유입 라인(21)과 배출 라인(23)이 형성된 밸브 몸체(11)와 그 유입 라인(21)과 배출 라인(23)을 연결 및 차단하는 다이어프램(31) 및 그 다이어프램(31)과 결합되어 수직 운동하는 밸브 스템(41) 및 밸브 스템(41)의 수직 운동을 위한 피스톤(51)과 복귀 스프링(61) 등을 포함하여 구성된다.

밸브 몸체(11)는 상부 밸브 몸체(13)와 하부 밸브 몸체(15)로 구분된다. 하부 밸브 몸체(15)에는 중앙 부분에 다이어프램 구동 공간(17)이 형성되어 있고 그와 연결되어 외부의 진공 라인(도시 안됨)과 연결되는 유입 라인(21)과 배출 라인(23)이 형성되어 있다. 그리고, 상부 밸브 몸체(13)에는 내부에 다이어프램 구동 공간(17)과는 독립된 피스톤 구동 공간(19)이 마련되어 있고 외부로부터 소정 압력의 공기 공급을 위한 공기 주입구(27)가 일측에 마련되어 있으며, 피스톤 구동공간(19)으로부터 공기가 배출을 위한 원 형태이며 소정 크기의 공기 배출 구멍(73)이 형성된 공기 조절 어댑터(71)가 결합되어 있다. 여기서, 공기 조절 어댑터(71)는 공기 배출 구멍(73)의 크기에 따라 복수 개를 마련하고 필요에 따라 적절한 공기 배출 구멍(73)을 갖는 공기 조절 어댑터(71)가 결합된다.

다이어프램(31)은 하부 밸브 몸체(15)의 다이어프램 구동 공간(17)에 설치되며 수직 운동에 따라 유입 라인(21)과 배출 라인(23)을 개폐시킨다. 피스톤(51)은 상부 밸브 몸체(13)의 피스톤 구동 공간(19) 내에 설치되며 공기 주입구(27)로부터의 공기 주입에 따라 수직으로 상승 운동된다. 밸브 스템(41)은 상부 밸브 몸체(13)와 하부 밸브 몸체(15)의 내부에서 수직으로 왕복 이동할 수 있도록 형성되며 일측이 피스톤(51)과 결합되고 타측이 다이어프램(31)과 결합되어 있으며 밸브 스템(41)을 둘러싸는 복귀 스프링(61)이 하부 밸브 몸체(15)에 설치되어 있다. 복귀 스프링(61)의 탄성력을 극복하는 압력의 공기가 주입되면 피스톤(51)의 상승 운동이 이루어지고 그에 따라 밸브 스템(41)과 다이어프램(31)이 연동되어 동반 상승되어 유입 라인(21)과 배출 라인(23)이 개방이 이루어지고, 공기 주입이 중지되면 복귀 스프링(61)의 복원력이 작용하여 피스톤(51)과 밸브 스템(41) 및 다이어프램(31)이 하강되어 유입 라인(21)과 배출 라인(23)의 폐쇄가 이루어진다.

동작을 설명하면, 공기 밸브(10)의 개방 동작은 공기 주입구(27)를 통하여 피스톤 구동 공간(19)으로 소정 압력의 공기 공급에 의하여 이루어진다. 공기의 압력에 의해 피스톤(51)이 상승되어 밸브 스템(41)도 복귀 스프링(61)의 탄성력을 극복하고 상승하게 되어 다이어프램(31)이 상승되어 유입 라인(21)과 배출 라인(23)이 개방된다. 이에 따라 유입 라인(21)으로부터 배출 라인(23)이 연결된다. 최초 공기 주입구(27)를 통한 공기 공급이 이루어질 때 공급된 공기의 일정량이 공기 조절 어댑터(71)의 공기 배출 구멍(73)을 통하여 배출이 이루어진다. 따라서, 다이어프램(31)의 상승이 급속하게 이루어지지 않고 서서히 이루어진다. 이에 따라 유입 라인(21)과 배출 라인(23)을 흐르는 공기의 과다 흐름이 방지된다. 공기 밸브(10)의 개방 동작은 필요에 따라 적합한 크기의 공기 배출 구멍(73)을 갖는 공기 조절 어댑터(71)로 교체함으로써 밸브 개방의 속도를 제어할 수 있다.

공기 밸브(10)의 폐쇄 동작은 공기 주입구(27)를 통한 공기 주입이 중단과 복귀 스프링(61)의 복원력에 의하여 이루어진다. 공기 주입이 중단되면 피스톤(51)이 복귀 스프링(61)의 탄성력에 의해 하강되면서 피스톤 구동 공간 내의 공기를 밀어내게 되며 밸브 스템(41)의 하강에 의하여 다이어프램(31)이 유입 라인(21)과 배출 라인(23)을 폐쇄시키게 된다.

한편, 전술한 실시예에서 본 발명에 따른 공기 조절 어댑터를 갖는 공기 밸브는 공기 밸브가 공기의 흐름을 차단하는 경우를 소개하고 있으나, 그 밖에 가스 또는 유체의 흐름의 개폐에 적용될 수 있다. 그리고, 최초 밸브 개폐 시에만 공기 배출 구멍을 개방하고 일정 시간 후에는 공기 배출 구멍이 폐쇄되도록 하여 공기의 누출이 없도록 공기 배출 구멍이 폐쇄되도록 하는 구조의 변경도 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 공기 밸브는 전술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의한 공기 조절 어댑터를 갖는 공기 밸브에 의하면, 공기 밸브의 개폐시 순간적인 완전 개폐가 이루어지지 않고 개폐 동작의 속도가 조절될 수 있기 때문에 공기 밸브가 설치되는 진공 라인 상에서 밸브 개방시 순간적으로 과다한 압력으로 공기를 과다하게 흐르지 않는다. 따라서, 과다 압력 및 과다 흐름으로 인한 문제점, 특히 공기 밸브가 설치되는 진공 라인 상의 유량압력 제어기의 동작 오류를 발생을 방지할 수 있다.

Claims

피스톤 구동 공간이 마련되어 있고 상기 피스톤 구동 공간으로의 공기 주입을 위한 공기 주입구가 형성되어 있고 상기 피스톤 구동 공간과 독립되어 외부로부터의 가스가 유입되는 유입 라인과 외부로 가스가 배출되는 배출 라인이 형성되어 있으며 상기 유입 라인과 상기 배출 라인 사이에서 다이어프램 구동 공간이 마련되어 있는 밸브 몸체와; 상기 밸브 몸체의 피스톤 구동 공간에서 상기 공기 주입구로부터의 공기 주입에 따라 수직으로 운동되는 피스톤과; 상기 다이어프램 구동 공간에 설치되어 수직 운동에 따라 상기 유입 라인과 배출 라인을 개폐시키는 다이어프램과; 일측이 상기 피스톤과 결합되어 있고 타측이 상기 다이어프램과 결합되어 있으며 상기 피스톤에 연동되어 수직 운동되는 밸브 스템과; 상기 밸브 스템의 위치를 복귀시키는 복귀 스프링을 포함하는 에어 밸브에 있어서, 상기 밸브 몸체에 설치되어 피스톤 구동 공간과 외부를 연결하는 공기 배출 구멍이 형성된 공기 조절 어댑터를 더 갖는 것을 특징으로 하는 공기 조절 어댑터 공기 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 밸브 몸체는 피스톤 구동 공간과 공기 주입구가 형성되어 있고 상기 공기 조절 어댑터가 결합된 상부 밸브 몸체와 다이어프램 구동 공간이 형성된 하부 밸브 몸체로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 조절 어댑터 공기 밸브.