KR20220141159A - 막형 안전밸브 및 이것이 장착된 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형화된 챔버 내부의 과도한 압력을 해소하기 위한 탄성막이 적용된 막형 안전밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버에 기밀결합되는 본체; 상기 본체가 챔버에 결합되었을 때, 상기 본체의 노출측 외주연에 형성된 노출측벽; 상기 노출측벽의 내측에 상기 노출측벽보다 소정만큼 높게 돌출되고 내부에 오목홈이 형성된 돌출부; 상기 본체가 챔버에 결합되었을 때, 챔버의 내외부가 연통되도록 입구가 본체의 챔버측에, 출구가 본체의 노출측벽 안쪽에 형성된 관통라인; 상기 본체의 노출측 전면을 덮으며, 상기 돌출부와의 접촉면 내부에 관통공이 형성된 탄성막; 및 상기 탄성막을 상기 본체 외주연 노출측벽에 밀폐고정하는 고정수단;을 포함하는 막형 안전밸브에 관한 것이다.

Description

막형 안전밸브 및 이것이 장착된 챔버{Membrane Type Safty Valve and Chamber having Thereof}

본 발명은 안전밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대형화된 챔버 내부의 과도한 압력을 해소하기 위한 탄성막이 적용된 막형 안전밸브에 관한 것이다.

반도체나 OLED 등의 전자산업 분야 제조공정에서는 산소나 수분 등 불순물이 극미량 존재하여도 수율에 직접적인 영향을 미치게 된다. 예를 들면 수분은 금속 표면에서 흡착력이 크며 실리콘 산화막의 배선에 Void 혹은 산 모양의 결정을 생성시킨다. 산소는 금속 표면에 흡착하여 금속을 산화시키고 수소와 반응하여 수분을 생성한다. 수소는 Boron 중화하며, 웨이퍼의 격자를 변형시킴으로써 웨이퍼의 특성에 영향을 주며, 산소와 반응하여 수분을 생성한다. 탄화수소류는 Dry Process에 의해 중합반응이 일어나면서 알루미늄 배선의 돌출(Overhang)을 야기하기도 한다.

따라서 반도체나 OLED 등 전자부품/제품의 제조공정은 외부와 기밀하게 차단되어 있고, 내부는 매우 높은 수준으로 정제된 순도 질소와 같은 불활성 가스로 치환된 챔버('글로브박스'로 불리기도 함) 내에서 수행되고 있다. 외부의 불순물이 새어 들어오면 챔버 내부가 오염되기 때문에 이를 방지하기 위하여 소정의 양압이 유지되도록 하고 있다. 챔버 내부의 양압 유지를 위해 공기펌프와 압력계, 각종 조절밸브 등이 장착되어 있다. 이에 더하여 모종의 사유로 설정치 이상의 내부 압력이 발생하면 챔버에 누출 틈새가 발생하거나 심한 경우 폭발의 위험이 있기 때문에 안전밸브(Safety valve)도 장착되어 있다. 안전밸브는, 챔버 내부의 압력이 설정 압력에 도달하면 자동적으로 작동하면서 내부 가스가 외부로 분출되고 일정 압력 이하가 되면 정상 상태로 복원되는 밸브를 말한다.

현재까지 전자부품 제조를 위한 챔버에 적용된 통상의 안전밸브는 스프링식유체 압력조절용 밸브이다(도 1a 참조). 스프링식 안전밸브는 구조가 복잡할 뿐 아니라 스프링의 압력이 고르게 작용하게 하기 힘들어 밸브 자체의 밀폐도 어렵다. 결국 정밀하고 일관성 있는 작동이라는 측면에서 다소 미흡한 점이 있다. 특히 이와 같은 특성상 대형화와 규격화가 거의 불가능하다. 따라서 종래 공급 유량이 수백~천 LPM(liter per minute) 정도에서 최근 수천~만여 LPM 규모로 공급 유량을 사용하는 대형화된 챔버에는 복수개의 스프링식 안전밸브가 장착되어야 하는데, 이 때문에 챔버 구성이 복잡해지고 제작과 관리에 어려움이 따른다.

한편, 챔버 등 용기의 내부 압력이 소정정도 이상으로 증가하여 폭발의 위험이 있을 때 안전밸브에 대체할 수 있는 방호장치로서, 판 입구측의 압력이 설정압력에 도달하면 판이 파열하면서 유체가 분출하도록 하는 파열판(Rupture disc)이 있다. 그러나 이에 의하면 파열판이 일단 파열하면 내부는 외부 공기 등으로 오염되므로 이를 전자부품/제품의 제조 공정상의 챔버에 적용할 수는 없다.

공개특허 10-2019-0133985는, 이러한 종래 '안전밸브'의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 챔버에 기밀 결합되는 본체; 안전밸브가 챔버에 결합되었을 때, 챔버의 내외부가 연통되도록 입구가 본체의 챔버측에, 출구가 본체의 노출측에 형성된 제1관통라인; 입구가 상기 본체의 노출측에, 출구가 본체의 측면외부에 형성되고, 입구가 본체의 외주연 노출측 말단보다 소정만큼 높게 돌출되어 있는 제2관통라인; 상기 본체의 노출측 전면을 덮는 탄성막; 및 상기 탄성막을 상기 본체 외주연 노출측 말단에 밀폐고정하는 고정수단;을 포함하는 막형 안전밸브(도 1b~1d 참조)를 제시하고 있다. 이에 의하여 간단한 구조이면서도 챔버 내부의 양압을 정밀하고 일관되게 제어할 수 있게 된다. 또한 상기 선행기술에 의하면, 실질적으로 상하이동부를 필수적으로 채택하여 챔버 내부에서 상기 상하이동부를 조절함으로써 일단 세팅된 안전밸브의 최대압력을 미세하게 제어할 수 있도록 하여 사용조건(내부 양압) 변경에 대처할 수 있도록 한다.

그러나 위 선행기술에 의하면, ① 내부가스의 배출통로가 도 1d에 흰색 화살표로 표시한 것처럼 복잡하여 이에 맞도록 부품을 가공하는 것에 시간과 비용이 많이 소요되며 ② 최대압력 변경을 위한 상하이동부의 조절을 챔버 내부에서만 할 수 있도록 되어 있어 사실상 정확한 압력조절이 어렵고 ③ 상하이동부가 챔버를 관통하여 장착되므로 장착시 기밀(air tight) 고정해야 하며 ④ 장기간 작동하지 않을 때 탄성막과 제2관통라인 입구의 접촉면(도 1c 좌측 그림에서 적색 원으로 표시한 부분)에서 부분적 융착이 발생하여 최대압력이 설정치보다 높게 나타나는 현상 등의 단점이 있다. 이러한 문제점 때문에 선행기술에 의한 안전밸브가 일면 편리성이 있음에도 불구하고 실제 현장에 적용되지 못하고 있다.

본 발명은 구조가 단순하고 설정한 압력에 균일하게 반응하여 전자부품 제조를 위한 챔버에 적용되는 새로운 개념의 막형 안전밸브에 관한 것이다.

또한 본 발명은 대형화된 전자부품 제조용 챔버에 적용될 수 있는 새로운 개념의 안전밸브에 관한 것이다.

또한 기존 막형 안전밸브와는 달리 설정 압력 조절을 쉽고 정밀하게 할 수 있도록 하는 새로운 개념의 안전밸브에 관한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은

챔버에 기밀결합되는 본체; 상기 본체가 챔버에 결합되었을 때, 상기 본체의 노출측 외주연에 형성된 노출측벽; 상기 노출측벽의 내측에 상기 노출측벽보다 소정만큼 높게 돌출되고 내부에 오목홈이 형성된 돌출부; 상기 본체가 챔버에 결합되었을 때, 챔버의 내외부가 연통되도록 입구가 본체의 챔버측에, 출구가 본체의 노출측벽 안쪽에 형성된 관통라인; 상기 본체의 노출측 전면을 덮으며, 상기 돌출부와의 접촉면 내부에 관통공이 형성된 탄성막; 및 상기 탄성막을 상기 본체 외주연 노출측벽에 밀폐고정하는 고정수단;을 포함하는 막형 안전밸브인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 단순한 구조로 챔버 내부의 압력이 과도하게 되는 것을 정밀하게 제어할 수 있으며, 배출관의 직경이 커지더라도 돌출부와 탄성막이 항상 접하기 때문에 대형 챔버에도 일관성있고 안전하게 작동하고, 챔버 내부가 부압인 경우 탄성막이 돌출부에 더욱 강하게 밀착/밀폐하므로 외부 공기의 누입(새어 들어옴)이 거의 불가능하게 된다.

또한 본 발명에 의하면 종래 막형 안전밸브에 비해 구조적으로 훨씬 단순하여 경제적으로 생산할 수 있으며, 본체와 챔버만 기밀하게 고정하면 충분하므로 장착이 용이하고, 챔버를 개방하지 않고서도 챔버 외부에서 최대압력을 변경할 수 있어 챔버 운영에도 편리하게 된다.

도 1a는 스프링식유체 압력조절용 밸브의 예.
도 1b~1d는 선행문헌에 의한 탄성막식 안전밸브의 도면.
도 2a는 본 발명에 의한 안전밸브 예의 개념적 평면도 및 단면도이고, 도 2b는 또 다른 설계예의 절단사시도.
도 3은 본 발명에 의한 안전밸브가 작동하는 상태를 보여주는 개념적 수직 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 안전밸브에서 탄성막의 관통공이 편심으로 형성된 예를 보여주는 단면 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 안전밸브에서 돌출부가 상하 높이조절 가능한 구조의 예를 보여주는 개념적 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 막형 안전밸브가 장착된 챔버의 외부 사시도 및 이의 절단면도.
도 7a는 본 발명에 의한 안전밸브 예의 개념적 평면도 및 단면도이고, 도 7b는 또 다른 설계예의 절단사시도.
도 8은 본 발명에 의한 안전밸브가 작동하는 상태를 보여주는 개념적 수직 단면도.

이하 첨부된 도면과 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. 또한 청구범위의 구성요소에 도면부호가 병기되어 있는 경우, 이는 설명을 위한 예시적인 것일 뿐 도면부호로 구성요소를 한정하려는 의도는 아니다.

(1) 제1발명 : 가스가 막의 관통공을 통과하여 배출되는 형태

전술하였듯이 본 발명은 본체(10), 돌출부(30), 관통라인(40), 탄성막(50) 및 고정수단(60)을 포함하며, 챔버에 장착되어 챔버 내측이 과압 상황일 때 챔버내 가스를 챔버 외부로 자연스럽게 배출하는 막형 안전밸브에 관한 것이다. 본 발명에 의한 안전밸브의 단순한 예시적 개념도를 도 2a에 도시하였다. 도 2a에서 위는 본체(10)의 노출측 평면도이고 아래는 상기 평면도의 C-C' 단면을 평면에 펼친 수직단면도이다. 이하 설명의 편의를 위해 노출측 방향을 위(상) 방향인 것으로 한다. 본 발명에 의한 안전밸브의 구체적 설계예의 단면사시도를 도 2b에 예시하였다. 도 2b는 실제 설계예이므로 각 부품에 대해 업계 현장에서 지칭되는 명칭을 기재하였고, 본 발명의 필수 구성요소에 해당하는 것들은 도면부호를 표시하였다. 도 2b에서는 관통라인(40)이 돌출부(30)에도 형성되도록 설계되었으나 이에 제한되는 것이 아님은 당연하다. 도 2b에는 본 발명에 필수적인 구성요소들이 물리적으로 분할되어 있거나, 필수적이 아닌 것이 부가되어 있기도 하는데 이에 의해 본 발명의 기본적 개념이 변경되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 본체(10)는, 챔버에 기밀결합되며, 상기 다른 구성요소들이 내재되거나 장착되는 기재가 된다.

상기 노출측벽(20)은, 상기 본체(10)가 챔버에 결합되었을 때, 상기 본체(10)의 노출측 외주연에 위로 돌출하여 형성된 벽체이다. 노출측벽(20)의 평면형상은 원형, 타원형 또는 다각형 등 제한이 없으나 현실적으로는 도 2a, 2b에서처럼 원형인 것이 바람직하다.

상기 돌출부(30)는, 상기 노출측벽(20)의 내측에 상기 노출측벽(20)보다 소정만큼 높게 돌출된 요소로서 내부에 오목홈(31)이 형성되어 있다. 즉, 상기 돌출부(30)도 외주연에 돌출벽이 형성되어 있는 것이다. 돌출부(30)는 노출측벽(20) 내부의 임의의 곳에 위치할 수 있지만 현실적으로는 도 2에서처럼 중앙에 위치하는 것이 바람직하며, 그 수평단면 역시 원형인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 관통라인(40)은, 상기 본체(10)가 챔버에 결합되었을 때, 챔버의 내외부가 연통되도록 입구가 본체(10)의 챔버측에, 출구가 본체(10)의 노출측벽(20) 안쪽에 형성된 배출구이다. 본 발명에 의한 안전밸브의 정교한 작동을 위해 관통라인(40)은 돌출부(30)를 중심으로 방사상으로 복수개 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 챔버 내부의 압력이 상기 탄성막(50)에 더욱 고르게 작용하게 된다.

본 발명에서 상기 탄성막(50)은, 상기 본체(10)의 노출측 전면을 팽팽하게 덮는 막으로서 챔버에 사용되는 가스에 반응성이 없는, 예를 들면 실리콘 재질로 되어 있는데, 상기 돌출부(30)와 접촉하는 면의 일부에 돌출부(30)의 외주연보다 작게 관통공(51)이 형성되어 있다.

상기 고정수단(60)은, 탄성막(50)을 상기 본체(10) 외주연 노출측벽(20) 상면에 밀폐고정하는 역할을 한다. 예를 들면 노출측벽(20) 상면에 대응되는 단순한 판형 오링을 적용할 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 막형 안전밸브의 작동은 다음과 같은 방식으로 이루어진다(도 3 참조). 당연히 안전밸브는 챔버에 장착되며, 챔버의 내부의 최대압력(P)은 소정의 값으로 정해져 있다. 후술하겠지만, 최대압력은 조절 가능하다.

본 발명에 의한 안전밸브에서 상기 돌출부(30)의 상면이 노출측벽(20)의 상면보다 돌출되어 있기 때문에 챔버 압력이 P 미만인 경우, 상기 탄성막(50)은 팽팽한 상태로 돌출부(30)의 상면과 밀착되어 있다(도 2a 참조). 따라서 챔버 내부의 가스는 외부로 유출되지 않는다. 모종의 이유로 챔버 내부 압력이 P 이상이 되면 탄성막(50)이 부풀려지면서 탄성막(50)과 돌출부(30)의 상면 사이에 틈이 발생하게 된다. 그러면 챔버 내부의 가스가 이 틈을 거쳐 탄성막(50)에 형성된 관통공(51)을 통해 외부로 유출된다(도 3에서 적색 화살표 흐름). 가스 유출로 챔버 내부 압력이 P 미만으로 떨어지면 즉시 탄성막(50)이 돌출부(30)의 상면과 밀착되므로 더 이상의 가스 유출이 방지된다(도 2a 상태). 어떤 경우에도 챔버 외부의 공기가 안전밸브를 통해서 챔버 내부로 유입(누입)되지 않는다.

이러한 방식으로 챔버 내부의 가스 압력은 P 미만으로 정밀하고 미세하게 제어된다. 추가적인 효과로서, 비상시 챔버 내부압은 P를 경계로 진동하고 이에 맞추어 탄성막(50)과 돌출부(30) 상면과의 접촉과 분리가 빠르게 반복되는데, 이에 따라 "다다다다~~~~"하는 충돌음이 발생한다. 따라서 별도의 경보장치 없이도 관리자는 챔버 내부압에 영향을 미치는 가스 주입장치의 조절이 필요한 상태임을 인지하게 된다.

한편, 본 발명에서 상기 탄성막(50)의 관통공(51)은 도 2a에서처럼 원형으로 중앙에 형성되는 것이 일반적이지만 탄성막(50)과 돌출부(30) 사이의 접촉강도를 위치에 따라 다르게 하기 위하여 원형이 아니게 하거나, 중앙에서 벗어난 위치에 형성되도록 할 수도 있다. 예컨대 도 4에서처럼 관통공(51)을 편심으로 형성한다면 양쪽 적색 화살표로 표시한 부분의 접촉강도(=밀폐강도)가 다르게 된다. 이는 만일 안전밸브의 작동이 필요없는 상태가 장기간 지속되어 혹여 돌출부(30)와 탄성막(50) 접촉면에서 '부착현상'이 발생하더라도 접촉강도가 낮은 쪽이 낮은 압력에서도 쉽게 분리되므로 설정된 압력보다 과도하게 높은 압력이 유지되는 문제는 발생하지 않게 된다.

본 발명에 의한 안전밸브가 적용된 챔버에서 최대압력(P)는 상기 탄성막(50)의 탄성도에 의해 조절되며, 탄성막(50)의 탄성도는 탄성막(50) 고유의 물성 및 탄성막(50)과 다른 구성요소들과의 관계에 의해 조절될 수 있다.

먼저, 탄성막(50) 자체의 두께와 탄성도(재질)에 의해 정해질 수 있다. 그러나 이에 의하면 일단 세팅된 최대압력을 조절하기 위해서는 탄성막(50)을 교체해야 하는 불편함이 있다.

또 다른 방법으로, 본 발명에서는 상기 돌출부(30)는 상기 본체(10)와 물리적으로 분리되어 있으며, 본체(10)에 대하여 상하이동 가능한 구조가 되도록 할 수 있다. 이에 의하면 돌출부(30)를 상방향 또는 하방향으로 이동시키면 탄성막(50)이 더욱 팽팽해지거나 느슨해져서 P가 증가 또는 감소하는 결과를 얻을 수 있게 된다.

후자의 방식을 위해 본 발명에서는, 도 5에 예시적으로 도시하였듯이, 돌출부(30)는 외주면에 수나사산이 형성된 막대형 구조이고, 본체(10)에는 상기 수나사산에 대응되는 암나사산이 형성된 수용공간을 가지도록 할 수 있다. 즉, 돌출부(30)를 나사식으로 본체(10)에 결합시켜 돌출부(30)의 회전에 의해 돌출부(30)의 높이를 조절하는 것이다. 이때 상기 돌출부(30)의 오목홈(31)에는 돌출부(30)를 회전시킬 수 있는 조절수단(도시 생략)이 형성되어 있거나, 조절수단과 접촉할 수 있는 수단(예를 들면, 조절용홈(32))이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 상하조절식인 경우 도면에서 볼 수 있듯이 돌출부(30)의 오목홈(31)은 챔버 내부와 아무런 직접적 연결관계가 없기 때문에 돌출부(30)와 본체(10)의 결합면을 '밀폐결합'시킬 필요가 없다. 도시하지는 않았지만, 본체(10)의 수용공간이 챔버 쪽으로 관통되어 있지 않다면 돌출부(30)의 오목홈(31)이 돌출부(30) 전체에 관통되어 있어도 무방하다.

또한 본 발명은 전술한 막형 안전밸브가 장착된 챔버에 관한 것인데, 이러한 챔버가 가능한 것임은 명백할 것이다. 본 발명에 의한 막형 안전밸브가 장착된 챔버의 외부 사시도 및 이의 절단면도를 도 6에 예시적으로 도시하였다.

한편, 전술한 제1발명에 의하면 비상시에 상대적으로 좁은 관통공(51)을 중심으로 탄성막(50)이 팽창되어야 하므로 팽창 정도가 매우 제한적이며 따라서 탄성막(50)의 두께가 비교적 얇아야 한다. 탄성막(50)이 비교적 얇기 때문에 기계적 또는 화학적인 강도가 다소 약하다는 점이 적용환경에 따라 문제가 될 여지가 있다. 이에 본 발명은 다음과 같은 또 다른 작동개념을 가지는 막형 안전밸브를 제시한다.

(2) 제2발명 : 가스가 막의 외주면을 통과하여 배출되는 형태

또 다른 본 발명은,

챔버에 기밀결합되는 본체(10); 상기 본체(10)가 챔버에 결합되었을 때, 상기 본체(10)의 노출측 외주연에 형성된 노출측벽(20); 상기 노출측벽(20)의 내측에 하기 탄성막(50)의 아랫면과 접촉하는 면을 가지는 돌출부(30); 상기 본체(10)가 챔버에 결합되었을 때, 챔버의 내외부가 연통되도록 입구가 본체(10)의 챔버측에, 출구가 본체(10)의 노출측벽(20) 안쪽에 형성된 관통라인(40); 상기 본체(10)의 노출측 전면을 덮으며, 상기 돌출부(30)와의 접촉면 내부에 관통공(51)이 형성된 탄성막(50); 및 상기 탄성막(50)을 상기 돌출부(30) 상면에 밀폐고정하는 고정수단(60);을 포함하는 것을 특징으로 하는 막형 안전밸브에 관한 것이다.

상기 접촉면은 상기 노출측벽(20)보다 소정만큼 낮게 형성되는 것이 바람직하다.

도 7a, 7b에 각각 본 발명에 의한 안전밸브 두 예의 도면을 첨부하였다. 도 7b는 본 발명에 의한 안전밸브의 구체적 설계예의 단면사시도이므로 각 부품에 대해 업계 현장에서 지칭되는 명칭을 기재하였고, 본 발명의 필수 구성요소에 해당하는 것들은 도면부호를 표시하였다. 도 7b에는 본 발명에 필수적인 구성요소들이 물리적으로 분할되어 있거나, 필수적이 아닌 것이 부가되어 있기도 하는데 이에 의해 본 발명의 기본적 개념이 변경되는 것은 아니다.

본 발명에서, 본체(10)를 노출측에서 볼 때, 상기 노출측벽(20)은 원형이며, 상기 돌출부(30)는 상기 노출측벽(20)의 중앙에 형성된 원형 막대형상이고, 상기 탄성막(50)의 관통공(51)은 상기 돌출부(30) 상면 중앙에 형성된 원형이고,

상기 관통라인(40)은 상기 돌출부(30)에 대하여 방사상으로 복수개 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 돌출부(30)와 고정수단(60)은 나사결합 관계인 것이 바람직하다. 나사결합 관계의 구체적 구조와 특징 등은 위 발명1에서 돌출부(30)와 본체(10)의 관계의 것을 차용할 수 있을 것이다.

돌출부(30)-탄성막(50)-고정수단(60) 사이의 접촉면에 소정의 탄성 밀폐수단(61)이 개재될 수 있다. 이 경우 사용자는 외부에서 돌출부(30)를 회전하여 상하이동시킴으로써 간편하게 내부 최대압력을 조절할 수 있게 된다. 이때 적정 범위까지는 돌출부(30)가 상하이동되더라도 개재된 탄성 밀폐수단(61)의 탄성 때문에 돌출부(30)-탄성막(50)-고정수단(60) 사이의 접촉면을 통한 가스 누출입은 없다.

본 발명에서 상기 돌출부(30)는 상기 본체(10)와 물리적으로 분리되어 있으며, 본체(10)에 대하여 상하이동 가능한 구조인 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 돌출부(30)는 외주면에 수나사산이 형성된 막대형 구조이고,

상기 본체(10)에는 상기 수나사산에 대응되는 암나사산이 형성된 수용공간을 가지는 것일 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 막형 안전밸브의 작동은 다음과 같은 방식으로 이루어진다(도 8 참조). 당연히 안전밸브는 챔버에 장착되며, 챔버 내부의 최대압력(P)은 소정의 값으로 정해져 있다. 위에서 설명하였듯이, 최대압력은 조절 가능하다.

본 발명에 의한 안전밸브에서 상기 돌출부(30)와 고정수단(60)에 의해 고정된 탄성막(50)의 중앙부 하면이 노출측벽(20)의 상면보다 낮거나(도 7a, 8에서처럼) 또는 상면의 높이가 다소 높다고 하더라도 탄성막(50)의 외주연이 노출측벽(20)의 외주연에 부분적으로 겹치도록 형성되어 있어(도 7b에서처럼) 챔버 압력이 P 미만인 경우, 상기 탄성막(50)은 돌출부(30)의 상면과 밀착되어 있다(도 7a 상태). 따라서 챔버 내부의 가스는 외부로 유출되지 않는다. 모종의 이유로 챔버 내부 압력이 P 이상이 되면 탄성막(50)의 외주연부분이 들어 올려지면서 탄성막(50)과 돌출부(30)의 상면 사이에 틈이 발생하게 된다. 그러면 챔버 내부의 가스가 이 틈을 거쳐 탄성막(50)에 형성된 관통공(51)을 통해 외부로 유출된다(도 8에서 적색 화살표 흐름). 가스 유출로 챔버 내부 압력이 P 미만으로 떨어지면 즉시 탄성막(50)이 돌출부(30)의 상면과 밀착되므로 더 이상의 가스 유출이 방지된다(도 7a 상태). 어떤 경우에도 챔버 외부의 공기가 안전밸브를 통해서 챔버 내부로 유입(누입)되지 않는다.

이러한 방식으로 챔버 내부의 가스 압력은 P 미만으로 정밀하고 미세하게 제어된다. 추가적인 효과로서, 비상시 챔버 내부압은 P를 경계로 진동하고 이에 맞추어 탄성막(50)과 돌출부(30) 상면과의 접촉과 분리가 빠르게 반복되는데, 이에 따라 "다다다다~~~~"하는 충돌음이 발생한다. 따라서 별도의 경보장치 없이도 관리자는 챔버 내부압에 영향을 미치는 가스 주입장치의 조절이 필요한 상태임을 인지하게 된다.

또한 본 발명은 전술한 막형 안전밸브가 장착된 챔버에 관한 것인데, 이러한 챔버가 가능한 것임은 명백할 것이다. 본 발명에 의한 막형 안전밸브가 장착된 챔버의 외부 사시도 및 이의 절단면도를 도 6에 예시적으로 도시하였다.

10. 본체
20. 노출측벽
30. 돌출부
31. 오목홈 32. 조절용홈
40. 관통라인
50. 탄성막
51. 관통공
60. 고정수단
61. 탄성 밀폐수단

Claims (6)

1. 챔버에 기밀결합되는 본체;
   상기 본체가 챔버에 결합되었을 때, 상기 본체의 노출측 외주연에 형성된 노출측벽;
   상기 노출측벽의 내측에 상기 노출측벽보다 소정만큼 높게 돌출되고 내부에 오목홈이 형성된 돌출부;
   상기 본체가 챔버에 결합되었을 때, 챔버의 내외부가 연통되도록 입구가 본체의 챔버측에, 출구가 본체의 노출측벽 안쪽에 형성된 관통라인;
   상기 본체의 노출측 전면을 덮으며, 상기 돌출부와의 접촉면 내부에 관통공이 형성된 탄성막; 및
   상기 탄성막을 상기 본체 외주연 노출측벽에 밀폐고정하는 고정수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 막형 안전밸브.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   본체를 노출측에서 볼 때,
   상기 노출측벽은 원형이며, 상기 돌출부는 상기 노출측벽의 중앙에 형성된 원형 막대형상이고,
   상기 탄성막의 관통공은 돌출부의 오목홈 위에 형성된 원형이고,
   상기 관통라인은 상기 돌출부에 대하여 방사상으로 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 막형 안전밸브.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 본체와 물리적으로 분리되어 있으며, 본체에 대하여 상하이동 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 막형 안전밸브.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 돌출부는 외주면에 수나사산이 형성된 막대형 구조이고,
   상기 본체에는 상기 수나사산에 대응되는 암나사산이 형성된 수용공간을 가지는 것을 특징으로 하는 막형 안전밸브.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 돌출부의 오목홈에는 돌출부를 회전시킬 수 있는 조절수단이 형성되어 있거나, 조절수단과 접촉할 수 있는 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 막형 안전밸브.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 의한 막형 안전밸브가 장착된 챔버.

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