KR20060104500A - 에어 밸브 - Google Patents

Abstract

개시된 에어 밸브는 내부에 유로가 형성된 밸브몸체와, 밸브몸체의 내부에 구비되며 유로를 개폐하는 밸브팁과, 밸브몸체의 일측에 결합되며 밸브팁이 유로를 개폐하도록 압축공기가 공급됨에 따라 밸브팁을 이동시키는 액츄에이터 및, 밸브팁에 의해 개구되는 유로의 최대 크기를 조절하도록 액츄에이터에 결합된 유로 크기조절유닛을 포함한다. 따라서, 개시된 에어 밸브에 따르면, 유저는 이와 같은 유로 크기조절유닛을 이용하여 개구될 유로의 크기를 조절할 수 있다.

Description

에어 밸브{Air valve}

도 1은 본 발명에 따른 에어 밸브의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 A 부분을 확대도시한 사시도이다.

도 3은 도 1의 에어 밸브를 B-B선을 따라 절개한 단면도이다.

도 4는 도 3의 에어 밸브에서 조작부를 180°정도 회전시킨 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명은 에어 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조설비 등에 설치되어 유체의 흐름을 선택적으로 차단하는 에어 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 에어 밸브는 압축공기에 의해 개폐(開閉)작동을 함으로써, 밸브 내부로 유체가 흐를 수 있도록 하거나 밸브 내부로 흐르는 유체의 흐름을 차단하는 역할을 하며, 반도체 제조설비를 포함한 다양한 분야의 산업현장에서 두루 사용되고 있다.

이와 같은 에어 밸브의 일 사용예를 살펴보면, 종래 에어 밸브는 반도체 제조설비 중 챔버 내 가스(Gas)를 외부로 배기하는 가스배기라인(Line) 상에 주로 설 치된다.

구체적으로 설명하면, 반도체 제조설비의 챔버(Chamber)에는 챔버 내 가스를 외부로 배기시키도록 가스배기라인이 연결되고, 이 가스배기라인 상에는 챔버 내 가스를 외부로 펌핑하는 펌프(Pump)가 연결되는데, 종래 에어 밸브 같은 경우 이와 같은 가스배기라인 상에 설치되어 가스배기라인을 따라 외부로 배기되는 가스의 흐름을 선택적으로 차단하는 역할을 한다.

이때, 이러한 에어 밸브는 압축공기에 의해 그 개폐작동을 하게 되는 바, 에어 밸브에는 에어 밸브로 압축공기를 공급해주는 에어공급기와, 이러한 에어공급기에 에어 밸브를 연결시켜주는 에어공급라인이 구비된다. 그리고, 이와 같은 에어공급라인 상에는 에어공급라인을 공정진행에 따라 선택적으로 개폐시켜주는 솔레노이드 밸브(Solenoid valve)와 이를 제어해주는 컨트롤러(Controller) 등이 설치된다.

따라서, 종래 반도체 제조공정를 진행함에 있어서, 챔버 내 가스를 배기시키기 위하여 펌프를 구동시킬 경우, 컨트롤러는 솔레노이드 밸브를 제어하여 에어공급기에서 공급하는 압축공기를 에어 밸브로 공급시켜주게 된다. 이에 따라, 에어 밸브의 내부에 마련된 유로는 이와 같이 공급되어지는 압축공기에 의해 전체적으로 개구되어지며, 챔버 내 가스는 이와 같은 에어 밸브 내 유로의 전체적 개구 및 펌프의 구동으로 인하여 외부로 빠르게 배기된다.

이후, 챔버 내 가스 배기를 중단시키기 위하여 펌프의 구동을 정지시킬 경우, 컨트롤러는 솔레노이드 밸브를 제어하여 에어 밸브로 공급되는 압축공기를 차단하게 된다. 따라서, 에어 밸브는 에어 밸브 내부로 압축공기가 더이상 공급되지 않음에 따라 밸브 내 스프링(Spring)의 자체 탄성력 등에 의해 압축공기가 공급되기 이전으로 다시 회복되어 에어 밸브의 내부에 마련된 유로를 전체적으로 밀폐하게 된다. 이에 따라, 챔버 내 가스의 배기는 중단되는 것이다.

그러나, 이상과 같이 동작되는 에어 밸브는 단순히 에어 밸브의 내부에 마련된 유로를 전체적으로 개구시키거나 전체적으로 밀폐시키는 기능 밖에 없기 때문에 배기되는 가스의 유량조절이 필요할 경우에는 이를 전혀 수행하지 못하게 되는 문제가 있다.

예를 들면, 펌핑성능이 매우 우수한 펌프를 이용하여 챔버 내 가스를 배기할 시, 에어 밸브의 유로가 전체적으로 개구되어 있을 경우에는 챔버 내의 급격한 압력변화로 인하여 챔버 내에서 파티클(Particle)이 발생되어지기 때문에 개구될 유로의 크기를 일정부분 조절할 필요가 있는데, 종래의 경우에는 이와 같은 기능을 전혀 수행할 수 없는 문제점이 발생된다. 따라서, 종래의 에어 밸브를 사용하여 가스를 배기할 시에는 종종 챔버 내에서 발생되어지는 파티클로 인하여 웨이퍼가 데미지(Damage)를 입게되는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개구될 유로의 크기를 조절할 수 있는 에어 밸브를 제공하는데 있다.

그리고, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 조절된 유로의 크기를 용이하게 확인할 수 있는 에어 밸브를 제공하는데 있다.

이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명은 내부에 유로가 형성된 밸브몸체와, 밸브몸체의 내부에 구비되며 유로를 개폐하는 밸브팁(Valve tip)과, 밸브몸체의 일측에 결합되며 밸브팁이 유로를 개폐하도록 압축공기가 공급됨에 따라 밸브팁을 이동시키는 액츄에이터(Actuator) 및, 밸브팁에 의해 개구되는 유로의 최대 크기를 조절하도록 액츄에이터에 결합된 유로 크기조절유닛을 포함하는 에어 밸브를 제공한다.

이때, 상기 액츄에이터는 밸브몸체에 결합되며 일측에 압축공기가 입출되도록 공기입출구가 형성된 실린더(Cylinder)와, 실린더 내부에 개재되며 압축공기에 의해 이동되는 다이어프램(Diaphragm) 및, 다이어프램과 함께 이동되도록 다이어프램에 일단부가 결합되고 타단부는 밸브팁에 결합되는 구동축을 포함한다.

그리고, 상기 유로 크기조절유닛은 실린더의 외부에 마련되며 회전가능하게 설치된 조작부와, 조작부에 연결되고 조작부의 회전에 따라 연동되면서 다이어프램의 최대이동거리를 제한하는 캠부를 포함한다.

한편, 상기 유로 크기조절유닛은 캠부에 의해 제한되는 다이어프램의 최대이동거리를 외부에서 확인할 수 있도록 마련된 안내부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 안내부는 조작부의 둘레에 배치되도록 실린더의 외주면에 부착된 안내표지일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 에어 밸브의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 에어 밸브를 B-B선을 따라 절개한 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 에어 밸브에서 조작부를 180°정도 회전시킨 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 일실시예의 에어 밸브(100)는 통상닫힘형 밸브 곧, N/C(Normal close)밸브이며, 밸브몸체(120)와, 밸브몸체(120)의 내부에 구비되는 밸브팁(127)과, 밸브몸체(120)의 일측에 결합되며 압축공기가 공급됨에 따라 밸브팁(127)을 이동시키는 액츄에이터(140) 및, 액츄에이터(140)에 결합되며 후술될 유로(121)의 최대 개구크기를 조절하는 유로 크기조절유닛(160)을 포함한다.

보다 구체적으로 설명하면, 밸브몸체(120)의 일측에는 밸브몸체(120)의 내부로 유체가 유입되도록 유체유입구(122)가 마련되어 있고, 밸브몸체(120)의 타측에는 밸브몸체(120)의 내부로 유입된 유체가 외부로 유출되도록 유체유출구(124)가 마련되어 있다. 그리고, 밸브몸체(120)의 내부에는 이러한 유체유입구(122)와 유체유출구(124)를 연결하는 유로(121)가 형성되어 있다. 또한, 밸브몸체(120)의 내부 중 유로(121)의 상측에는 전술한 밸브팁(127)이 소정거리 상하 이동되도록 밸브실 (123)이 마련되어 있다. 이때, 밸브실(123)은 유로(121)와 연통되어 있다.

한편, 밸브팁(127)은 밸브몸체(120)에 마련된 밸브실(123) 내부에 배치되며, 밸브실(123) 내부에서 소정거리 상하 이동되는 역할을 한다. 이때, 밸브몸체(120)의 내부에 마련된 유로(121)는 이와 같은 밸브팁(127)의 상하 이동에 의해 선택적으로 차단된다. 여기서, 밸브팁(127)의 하단은 밸브팁(127)이 그 하측으로 이동될 시 유로(121)를 완전히 밀폐할 수 있는 형상으로 형성됨이 바람직하다. 그리고, 밸브팁(127)의 재질은 유로(121)를 용이하게 밀폐할 수 있는 재질, 예를 들면, 고무와 같은 탄성재질로 형성됨이 바람직하다.

또한, 액츄에이터(140)는 밸브팁(127)이 유로(121)를 개폐할 수 있도록 압축공기가 공급됨에 따라 밸브팁(127)을 이동시키는 역할을 한다. 이때, 액츄에이터(140)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 액츄에이터(140)는 압축공기의 공급에 따라 밸브팁(127)을 그 상측과 하측으로 각각 이동시킬 수 있도록 구현될 수도 있다. 그리고, 액츄에이터(140)는 일실시예로 도면에 도시된 바와 같이 압축공기의 공급에 따라 밸브팁(127)을 그 상측으로만 이동시킬 수 있도록 구현될 수 있다. 이 경우, 밸브팁(127)의 하측이동은 후술될 압축스프링(148)과 같은 탄성부재의 탄성력에 의해 구현될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 액츄에이터(140)는 밸브몸체(120)의 상측에 결합되는 실린더(141)와, 실린더(141)의 내부에 개재되며 압축공기에 의해 그 상측으로 이동되는 다이어프램(144)과, 다이어프램(144)에 일단부가 결합되고 타단부는 밸브팁(127)에 결합되는 구동축(145) 및, 압축공기에 의해 이동된 다이어프램(144) 등을 다시 원래의 위치로 복귀시켜주는 복귀수단(150)을 포함한다.

이때, 실린더(141)의 상부에는 다이어프램(144)이 그 내부에 개재되어 상하로 이동될 수 있도록 소정공간이 마련되어 있고, 실린더(141)의 하부에는 전술한 구동축(145)과 복귀수단(150)이 개재되도록 소정공간이 마련되어 있다. 그리고, 실린더(141)의 하부 일측에는 압축공기가 실린더(141)의 내부로 유입되도록 공기유입구(142)가 형성되어 있다. 여기서, 공기유입구(142)는 다이어프램(144)이 개재되는 공간의 하부로 연결되어 있다. 따라서, 이 공기유입구(142)를 통하여 외부로부터 압축공기가 유입되면 다이어프램(144)은 이 압축공기에 의하여 실린더(141)의 내부에서 그 상측으로 이동되는 것이다.

다이어프램(144)은 실린더(141)의 상부에 마련된 소정공간에 개재되며, 상하방향으로 왕복이동가능하게 설치된다. 따라서, 다이어프램(144)은 압축공기가 공급될 시 이 압축공기에 의하여 실린더(141)의 상측으로 이동되어지고, 압축공기가 공급되어지지 않을시에는 전술한 복귀수단(150)에 의하여 실린더(141)의 하측으로 이동되어진다.

구동축(145)은 이와 같이 이동되는 다이어프램(144)과 함께 이동되도록 다이어프램(144)에 일단부가 결합되고 타단부는 전술한 밸브팁(127)에 결합된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 다이어프램(144)이 상하이동되면, 이와 같은 다이어프램(144)의 이동에 의하여 다이어프램(144)에 결합된 구동축(145)과 구동축(145)에 결합된 밸브팁(127)이 함께 다이어프램(144)의 이동방향으로 이동되는 것이다.

복귀수단(150)은 구동축(145)의 외주면에 끼워지는 압축스프링(148)과, 압축 스프링(148)의 상단이 지지되도록 실린더(141)의 내부에 마련된 지지턱(149)과, 압축스프링(148)의 하단이 지지되도록 구동축(145)의 외주면에 마련된 지지돌기(146)를 포함한다. 따라서, 압축공기에 의해 다이어프램(144)이 실린더(141)의 상측으로 이동되면, 다이어프램(144)과 함께 구동축(145)도 실린더(141)의 상측으로 이동되므로, 구동축(145)의 지지돌기(146)와 실린더(141)의 지지턱(149) 사이에 개재된 압축스프링(148)은 다이어프램(144)이 상측으로 이동된만큼 압축된다. 이에 따라, 압축공기의 공급중단으로 다이어프램(144)을 상측으로 이동시키는 힘이 소멸되면, 압축스프링(148)은 실린더(141)의 지지턱(149)을 지지한 채로 압축된 탄성력을 발산하게 된다. 이에, 압축스프링(148)에 지지되는 구동축(145) 및 구동축(145)에 연결된 다이어프램(144)은 이 압축스프링(148)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀되는 것이다.

한편, 유로 크기조절유닛(160)은 액츄에이터(140)에 결합되어 밸브팁(127)에 의해 개구되는 유로(121)의 최대 크기를 조절하는 역할을 한다.

구체적으로, 유로 크기조절유닛(160)은 실린더(141)의 외부에 마련되며 회전가능하게 설치된 조작부(161)와, 조작부(161)에 연결되고 조작부(161)의 회전에 따라 연동되면서 다이어프램(144)의 최대이동거리를 제한하는 캠부(163) 및, 캠부(163)에 의해 제한되는 다이어프램(144)의 최대이동거리를 외부에서 확인할 수 있도록 마련된 안내부(165)를 포함한다.

이때, 캠부(163)는 조작부(161)에 의해 연동되도록 실린더(141)의 내부에 마련되되, 다이어프램(144)의 상측에 배치된다. 따라서, 실린더(141)의 외부에서 조 작부(161)를 조작하면, 캠부(163)는 이 조작부(161)의 조작에 따라 실린더(141)의 내부에서 연동되면서 다이어프램9144)의 최대이동거리를 제한하게 되는 것이다.

여기서, 캠부(163)는 상하이동되는 다이어프램(144)의 최대이동거리를 제한 및 조절할 수 있는 형상이면 다양한 형태가 가능하다. 본 발명에서는 일실시예로, 조작부(161)에 연결된 연결축(167)에 일정거리 편심되게 장착된 원판 형상으로 형성된다. 즉, 캠부(163)는 연결축(167)을 기준으로 볼 때 짧은 반지름{이하, '단반경(短半徑)'이라함}과 긴 반지름{이하, '장반경(長半徑)'이라함}을 갖게 되는 것이다. 따라서, 캠부(163)는 조작부(161)의 조작에 따라 연동 회전되면서 이와 같은 단반경과 장반경을 이용하여 다이어프램(144)의 상측방향으로의 최대이동거리를 조절 및 제한하게 되는 것이다.

한편, 안내부(165)는 조작부(161)의 둘레에 배치되도록 실린더(141)의 외주면에 부착된 안내표지일 수 있다. 이 경우, 조작부(161)에는 화살표와 같은 지시기호(162)가 표기되어 있음이 바람직하다. 따라서, 에어 밸브(100)를 사용하는 유저는 이와 같은 지시기호(162)와 안내표지에 의해 다이어프램(144)의 최대이동거리를 외부에서도 용이하게 확인할 수 있는 것이다.

이상에서, 미설명부호 125는 밸브몸체(120)에 고정된 고정너트를 지칭한 것이고, 미설명부호 129는 일단이 고정너트(125)에 고정되고 타단이 밸브팁(127)에 고정되는 벨로우즈(129)를 지칭한 것이다.

이하, 이상과 같이 구성된 본 발명 에어 밸브(100)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 개구되는 유로(121)의 크기를 크게 하고자 할 경우, 유저는 조작부(161)의 지시기호(162)가 그 상측을 향하도록 유로 크기조절유닛(160)의 조작부(161)를 도 2에 도시한 바와 같이 조작하게 된다. 따라서, 조작부(161)에 연결된 캠부(163)는 조작부(161)의 조작에 따라 연동되어 그 단반경이 실린더(141)의 하부를 향하게 된다.

이후, 실린더(141)에 압축공기가 공급되면, 다이어프램(144)은 이 압축공기의 공급에 의해 실린더(141)의 상측으로 이동된다. 이때, 다이어프램(144)의 상측에는 캠부(163)의 단반경이 위치하기 때문에 다이어프램(144)은 이 캠부(163)의 단반경에 접촉하는 위치에까지 이동된다. 따라서, 다이어프램(144)에 연결된 구동축(145)과 밸브팁(127)은 이 다이어프램(144)과 함께 이동되면서 밸브몸체(120)의 유로(121)를 전체적으로 개구시키게 되는 것이다.

이후, 압축공기의 공급이 중단되면, 다이어프램(144)을 상측으로 이동시키는 힘이 소멸되는 바, 압축스프링(148)은 실린더(141)의 지지턱(149)을 지지한 채로 압축된 탄성력을 발산하게 된다. 이에, 압축스프링(148)에 지지되는 구동축(145)과 다이어프램(144) 및 밸브팁(127)은 이 압축스프링(148)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀되는 것이다.

다음, 개구되는 유로(121)의 크기를 작게 하고자 할 경우, 유저는 조작부(161)의 지시기호(162)가 그 하측을 향하도록 유로 크기조절유닛(160)의 조작부(161)를 도 3에 도시한 바와 같이 조작하게 된다. 따라서, 조작부(161)에 연결된 캠부(163)는 조작부(161)의 조작에 따라 연동되어 그 장반경이 실린더(141)의 하부 를 향하게 된다.

이후, 실린더(141)에 압축공기가 공급되면, 다이어프램(144)은 이 압축공기의 공급에 의해 실린더(141)의 상측으로 이동된다. 이때, 다이어프램(144)의 상측에는 캠부(163)의 장반경이 위치하기 때문에 다이어프램(144)은 이 캠부(163)의 장반경에 접촉하는 위치에까지 이동된다. 따라서, 다이어프램(144)에 연결된 구동축(145)과 밸브팁(127)은 이 다이어프램(144)과 함께 이동되면서 밸브몸체(120)의 유로(121)를 부분적으로 개구시키게 되는 것이다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명 에어 밸브에 따르면, 액츄에이터에 유로 크기조절유닛이 결합되기 때문에 유저는 이와 같은 유로 크기조절유닛을 이용하여 개구될 유로의 크기를 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명 에어 밸브에 따르면, 유로 크기조절유닛의 조작부에 지시기호가 표기되어 있을 뿐만 아니라 이 지시기호에 대응되도록 실린더의 외측에는 안내표지가 부착되어 있기 때문에 유저는 외부에서도 조절될 또는 조절된 유로의 크기를 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내부에 유로가 형성된 밸브몸체;

   상기 밸브몸체의 내부에 구비되며 상기 유로를 개폐하는 밸브팁;

   상기 밸브몸체의 일측에 결합되며 상기 밸브팁이 상기 유로를 개폐하도록 압축공기가 공급됨에 따라 상기 밸브팁을 이동시키는 액츄에이터; 및,

   상기 밸브팁에 의해 개구되는 상기 유로의 최대 크기를 조절하도록 상기 액츄에이터에 결합된 유로 크기조절유닛을 포함한 것을 특징으로 하는 에어 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 액츄에이터는 상기 밸브몸체에 결합되며 일측에 상기 압축공기가 입출되도록 공기입출구가 형성된 실린더와, 상기 실린더 내부에 개재되며 상기 압축공기에 의해 이동되는 다이어프램 및, 상기 다이어프램과 함께 이동되도록 상기 다이어프램에 일단부가 결합되고 타단부는 상기 밸브팁에 결합되는 구동축을 포함하고,

   상기 유로 크기조절유닛은 상기 실린더의 외부에 마련되며 회전가능하게 설치된 조작부와, 상기 조작부에 연결되고 상기 조작부의 회전에 따라 연동되면서 상기 다이어프램의 최대이동거리를 제한하는 캠부를 포함한 것을 특징으로 하는 에어 밸브.
3. 제 2항에 있어서, 상기 유로 크기조절유닛은 상기 캠부에 의해 제한되는 상 기 다이어프램의 최대이동거리를 외부에서 확인할 수 있도록 마련된 안내부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 에어 밸브.
4. 제 3항에 있어서, 상기 안내부는 상기 조작부의 둘레에 배치되도록 상기 실린더의 외주면에 부착된 안내표지인 것을 특징으로 하는 에어 밸브.

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