KR20140109711A

KR20140109711A - 진공 밸브

Info

Publication number: KR20140109711A
Application number: KR1020130024048A
Authority: KR
Inventors: 김용기
Original assignee: (주)와이케이티
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-16
Also published as: KR101493934B1

Abstract

본 발명은 유량을 조절하는 진공 밸브의 구조를 개선하여 장치의 수명 증가와 고장의 원인 제거 그리고 가스 누출에 대한 안전성을 높이는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 진공 밸브는 유체가 통과하는 유로의 단면적을 조절하여 유량을 조절하는 조절 유니트와 유로를 형성하고, 조절 유니트를 중심으로 일측과 타측의 단면적이 다른 관부를 포함하는 몸통 유니트를 포함함으로써, 장치의 수명 증가와 고장의 원인 제거 그리고 가스 누출에 대한 안전성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

Description

진공 밸브{Vacuum valve}

본 발명은 진공 챔버(Vacuum chamber)로 유입 또는 배출되는 가스의 양을 조절하는 진공 밸브에 관한 것이다.

밸브(valve)는 유체의 통로를 개방 또는 차단하거나 열림양을 조절하여 유체의 흐름을 제어하는 장치를 말한다.

반도체, LCD, 태양광, OLED의 박막형성을 위한 CVD, Etcher, 스퍼터장비, 진공반송용 챔버의 진공 배관 라인에 진공 밸브는 사용된다.

한국등록특허공보 제20-0290757호에는 초전온 액화가스가 저장된 진공탱크에 장착되는 진공 밸브 장치에 대한 기술이 개시되고 있다.

한국등록특허공보 제20-0290757호

본 발명은 유량을 조절하는 진공 밸브의 구조를 개선하여 장치의 수명 증가와 고장 원인 제거 그리고 가스 누출에 대한 안전성을 높이는 밸브 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 진공 밸브는 유체가 통과하는 유로의 단면적을 조절하여 유량을 조절하는 조절 유니트와, 유로를 형성하고 조절 유니트를 중심으로 일측과 타측의 단면적이 다른 관부를 포함하는 몸통 유니트를 포함한다.

본 발명의 진공 밸브는 유체가 지나가는 관부의 단면적이 유체 흐름의 방향에 따라 점진적으로 변화되는 몸통 유니트와 몸통 유니트의 내부에 유체의 흐름을 제어하는 개폐부와 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하는 조절 유니트를 포함하고, 서로 직교하는 가상의 제1 축 및 제2 축에 대하여, 개폐부는 축부보다 제1 축 방향 및 제2 축 방향으로 치우치게 배치된다.

본 발명의 진공 밸브는 유체가 지나가는 관부을 포함하는 몸통 유니트와 몸통 유니트의 내부에 유체의 흐름을 제어하는 개폐부와 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하는 조절 유니트를 포함하고, 축부는 유체가 지나가는 방향에 수직하게 형성되며, 축부는 관부의 중심에서 편심되어 형성된다.

본 발명은 유량을 조절하는 진공 밸브의 구조를 개선함으로써, 장치의 수명을 증가하는 것과 고장의 원인 제거하는 것 그리고 가스 누출에 대한 안전성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

회전축을 개폐장치의 중심에서 편심시킴으로써, 밸브의 개폐 시에 원판과 유체의 통로 관의 내벽과의 마찰을 줄여서 진공 밸브의 고장요인을 제거하고 밸브의 수명을 증가시킬 수 있다.

회전축을 유체가 통과하는 관 내부에 장착하는 방법에 있어서 종래의 기술과 다른 구조로 결합하는 것과 다른 재질의 부품을 사용함으로써, 가스 누출에 대한 안전성 증가와 작동시에 불필요한 에너지 소모를 제거하였다.

도 1은 본 발명의 진공 밸브를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 진공 밸브를 구성하는 조절 유니트를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 진공 밸브를 구성하는 조절 유니트를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 진공 밸브를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 진공 밸브를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 진공 밸브가 구비된 진공 챔버의 개념도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 진공 밸브(550)를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 진공 밸브(550)는 조절 유니트(300)와 몸통 유니트(100)를 포함할 수 있다.

조절 유니트(300)는 유체가 통과하는 유로의 단면적을 조절하여 유량을 조절할 수 있다.

조절 유니트(300)는 개폐부(310)와 축부(330)를 포함할 수 있다.

개폐부(310)는 유로를 형성하는 관부(110)를 개폐할 수 있다. 개폐부(310)는 판 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예로 개폐부(310)는 디스크 형태로 형성될 수 있다.

개폐부(310)에는 패킹(311)이 삽입되는 제1 홈이 모서리 외주를 따라 형성될 수 있다. 개폐부(310)의 제1 홈에는 패킹(311)이 삽입되고, 패킹(311)은 관부(110)의 내벽과 밀착되어 개폐부(310)가 닫혔을 시에 완벽하게 유체의 흐름을 차단할 수 있다. 또한 패킹(311)으로 인하여, 개폐부(310)는 관부(110)와 밀착되는 부분에 모서리가 없기 때문에 토크 저항이 작다.

개폐부(310)는 고속 구동이 가능하도록 저관성 플레이트(Low inertia plate)로 설계될 수 있다.

축부(330)는 개폐부(310)의 회전 축이 되며, 개폐부(310)를 회전시킬 수 있다.

축부(330)는 개폐부(310)의 일측면에 평행하게 결합될 수 있다.

축부(330)는 개폐부(310)의 중심으로부터 편심되어 부착될 수 있다.

몸통 유니트(100)는 관부(110)와 온도부(130)와 동력부(150)를 포함할 수 있다.

관부(110)는 조절 유니트(300)를 중심으로 일측과 타측의 단면적이 다르게 형성될 수 있다.

관부(110)의 일측을 제1 영역이라고 하며 관부(110)의 타측을 제2 영역이라고 할 때, 제1 영역으로부터 제2 영역으로 갈수록 유로의 단면적이 증가될 수 있다. 제2 영역에 조절 유니트(300)의 회전 중심이 위치한다.

예를 들어 유로의 방향에 따라 관부(110)의 단면적이 증가되는 형상이 되고, 단면적이 변화하는 구간에 개폐부(310)가 설치되며, 개폐부(310)는 회전 축과 연결되고 회전 축이 개폐부(310)의 중심에 위치하게 된다면, 개폐부(310)의 회전 축에 수직한 개폐부(310)의 양단부에서 관부(110) 내벽과의 마찰로 인한 마찰력의 크기는 다르게 된다. 개폐부(310)의 양단부에서 관부(110) 내벽과의 마찰력이 한쪽 단부에 더 많이 생성되는 것을 막기 위해서 개폐부(310)에 회전 축이 결합될 때, 개폐부(310)의 중심에서 회전축이 편심되는 것이 필요하다.

도 2는 본 발명의 진공 밸브(550)를 구성하는 조절 유니트(300)를 나타낸 개념도이고, 도 3은 도 2에서 개폐부(310)가 180도를 회전했을 때의 상태를 나타낸 개념도이다.

도 2는 개폐부(310)가 회전 방향에 따라 받는 부하의 위치를 고려하여 축부(330)가 개폐부(310)에 편심되어 결합된 것을 보여준다.

지점 ⓐ는 개폐부(310)의 단면에서 중심을 나타낸다.

가상선 ⓑ는 관부(110)의 중심을 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이 개폐부(310)의 중심 ⓐ에서 축부(330)가 x축과 y축의 방향으로 편심되어 개폐부(310)에 결합될 수 있다. 이와 같이 개폐부(310)와 축부(330)가 결합되면 축부(330)가 ⓐ에 위치에 결합되었을 때와는 달리, 관부(110)에 접촉되는 개폐부(310)의 접촉면에서 한쪽으로 부하가 더 걸리는 것을 막을 수 있다.

x축 방향을 제1 축 방향이라고 하고 y축 방향을 제2 축 방향이라고 한다면, 서로 직교하는 제1 축 및 제2 축에 대하여, 개폐부(310)는 축부(330)보다 상기 제1 축 방향 및 상기 제2 축 방향으로 치우치게 배치될 수 있다.

축부(330)는 유체가 지나가는 방향에 수직하게 형성되며, 축부(330)는 관부(110)의 중심에서 편심되어 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 진공 밸브(550)를 나타낸 단면도이다.

온도부(130)는 몸통 유니트(100)에 열을 가해주는 히터(131)와 몸통 유니트(100)의 온도를 측정하는 온도계(131)를 포함할 수 있다.

관부(110)의 벽에 히터(131) 또는 온도계(131)의 적어도 하나의 단부가 개방되게 삽입될 수 있다.

히터(131)는 진공 밸브(550)의 표면에 가스반응에 의한 불필요한 박막이 형성되는 것을 방지하기 위해서 진공 밸브(550)를 가열(200°C이상을 가열 가능)할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 온도부(130)가 관부(110)에 삽입되는 반대 방향에서도 개방됨으로써, 온도계(131) 또는 히터(131)의 탈착이 용이하다.

도 4는 본 발명의 진공 밸브(550)를 나타낸 단면도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 관부(110)의 내부에는 축부(330)의 일단부가 삽입되는 제2 홈(313)(113)이 형성될 수 있다. 축부(330)가 관부(110)에 삽입되는, 제2 홈(313)(113)에서 완전히 개방되지 않고 외부와 차단되는 구조가 됨으로써, 유체가 유입되거나 누출되는 발생요인을 감소시킬 수 있다.

제2 홈(313)(113)과 축부(330)의 접촉면 사이에 제1 저널베어링(115)(journal bearing)이 구비될 수 있다. 저널베어링은 내열성 폴리머, fiber(보강재), 윤활제 중 적어도 하나의 재질로 구성될 수 있다.

예를 들어 제2 홈(313)(113)의 위치에 볼 베어링이 사용될 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에서는 고온용 저널베어링을 사용함으로써, 윤활유를 주입하기 위한 급유 장치가 별도로 필요없다. 또한 베어링의 수명 또한 늘어난다.

관부(110)에는 축부(330)가 관통되는 관통 홀이 형성되고, 관통 홀과 축부(330)의 사이에 개재되는 복수(도시된 바에 의하면 3중)의 오링(111)(O-ring)이 구비될 수 있다. 제2 홈(313)(113)의 맞은편에 관통 홀을 형성할 수 있다. 이와 같이 3중 오링(111)을 사용하면, 외부로부터의 가스 누출의 요인을 감소시키고 축부(330)의 회전시에 회전 마찰 토크를 감소시킬 수 있다.

관통 홀과 축부(330)의 사이에 개재되는 제2 저널베어링(117)이 마련된다. 이러한 저널 베어링은 내열성 폴리머, fiber(보강재), 윤활제 중 적어도 하나의 재질로 구성될수 있다.

본 발명의 진공 밸브(550)에서 오링(111), 저널베어링(115,117)에 대한 구성의 개선과 제 2홈(113)에 대한 설계의 개선이 있다. 이와 같은 구성과 설계의 개선은 진공 밸브(550)의 수명(MCBF:5,000,000Cycles 이상의 내구도)에 높은 기여를 한다.

도 6은 본 발명의 진공 밸브(550)가 구비된 진공 챔버(400)의 개념도이다.

진공 챔버(400)에서 진공을 형성하기 위한 과정은 다음과 같다. 러핑 펌프(630)(Roughing Pump)에서 초기 진공화를 위해서 1차적으로 진공 챔버(400)의 유체를 배기한다. 이 때 진공 밸브(550)는 진공 밸브(550)의 양단에 설치된 센서(551)로부터 정보를 받아 미세 압력을 조절한다. 진공 챔버(400)에서 1차적으로 진공이 조성이 되면 차단 밸브(530)(Isolation valve)는 진공 챔버(400)와 러핑 펌프(630)의 유로를 차단한다. 진공 챔버(400)와 러핑 펌프(630)의 유체가 서로 차단되면 2차적으로 고진공 펌프(610)(High vacuum pump)는 낮은 압력상태의 진공을 만들기 위해서 작동한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...몸통 유니트 110...관부
111...오링(O-ring) 113...제2 홈
115...제1 저널베어링 117...제2 저널베어링
130...온도부 131...히터 또는 온도계
150...동력부 300...조절 유니트
310...개폐부 311...패킹
313...제2 홈 330...축부
400...진공 챔버 510...교축 변환 밸브
530...차단 밸브 550...진공 밸브
551...센서 610...고진공 펌프
630...러핑 펌프 710...모터
730...제어장치

Claims

유체가 통과하는 유로의 단면적을 조절하여 유량을 조절하는 조절 유니트;
상기 유로를 형성하고, 상기 조절 유니트를 중심으로 일측과 타측의 단면적이 다른 관부를 포함하는 몸통 유니트;를 포함하는 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 조절 유니트는,
상기 관부를 개폐하기 위한 판 형태의 개폐부와
상기 개폐부를 회전시키기 위하여 상기 개폐부의 일측면에 평행하게 결합되는 축부를 포함하는 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 조절 유니트는,
상기 관부를 개폐하기 위한 판 형태의 개폐부와
상기 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하고,
상기 축부는 상기 개폐부의 중심으로부터 편심되어 부착되는 진공 밸브.
제3항에 있어서,
상기 개폐부는 모서리에 패킹이 삽입되는 제1 홈이 모서리 외주를 따라 형성되고 상기 제1 홈에 상기 패킹이 삽입되는 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 몸통 유니트는 온도를 조절하는 온도부를 포함하고,
상기 온도부는 상기 몸통 유니트에 열을 가해주는 히터와 상기 몸통 유니트의 온도를 측정하는 온도계를 포함하며,
상기 관부의 벽에 상기 히터 또는 상기 온도계의 적어도 하나의 단부가 개방되게 삽입되는 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 조절 유니트는 회전하면서 상기 유로의 단면적을 조절하고 상기 관부의 일측을 제1 영역이라고 하며 상기 관부의 타측을 제2 영역이라고 할 때,
상기 제1 영역으로부터 상기 조절 유니트의 회전 중심이 위치한 상기 제2 영역으로 갈수록 상기 유로의 단면적이 증가되는 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 조절 유니트는,
상기 관부을 개폐하기 위한 판 형태의 개폐부와
상기 개폐부의 회전 축이되는 축부를 포함하고,
상기 관부의 내부에는 상기 축부의 일단부가 삽입되는 제2 홈이 형성된 진공 밸브.
제7항에 있어서,
상기 제2 홈과 상기 축부의 접촉면 사이에 제1 저널베어링(journal bearing)이 구비되고 상기 저널베어링은 내열성 폴리머, fiber(보강재), 윤활제을 포함한 재질로 이루어진 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 조절 유니트는,
상기 관부를 개폐하기 위한 판 형태의 개폐부와
상기 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하고,
상기 축부의 일단부는 상기 관부를 관통하고
상기 관부와 상기 축부의 접촉면에 복수의 오링(O-ring)이 구비된 진공 밸브.
제1항에 있어서,
상기 조절 유니트는,
상기 관부을 개폐하기 위한 판 형태의 개폐부와
상기 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하고,
상기 관부에는 상기 축부가 관통되는 관통 홀이 형성되고
상기 관통 홀과 상기 축부의 사이에 개재되는 제2 저널베어링이 구비되고 상기 저널베어링은 내열성 폴리머, fiber(보강재), 윤활제를 포함하는 재질로 이루어진 진공 밸브.
유체가 지나가는 관부의 단면적이 유체 흐름의 방향에 따라 점진적으로 변화되는 몸통 유니트;
상기 몸통 유니트의 내부에 유체의 흐름을 제어하는 개폐부와 상기 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하는 조절 유니트;를 포함하고
서로 직교하는 가상의 제1 축 및 제2 축에 대하여, 상기 개폐부는 상기 축부보다 상기 제1 축 방향 및 상기 제2 축 방향으로 치우치게 배치되는 진공 밸브.
유체가 지나가는 관부을 포함하는 몸통 유니트;
상기 몸통 유니트의 내부에 유체의 흐름을 제어하는 개폐부와 상기 개폐부의 회전 축이 되는 축부를 포함하는 조절 유니트;를 포함하고
상기 축부는 상기 유체가 지나가는 방향에 수직하게 형성되며, 상기 축부는 상기 관부의 중심에서 편심되어 배치되는 진공 밸브.