KR20230149635A - 약액 밸브 장치 - Google Patents

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KR20230149635A
KR20230149635A KR1020220049095A KR20220049095A KR20230149635A KR 20230149635 A KR20230149635 A KR 20230149635A KR 1020220049095 A KR1020220049095 A KR 1020220049095A KR 20220049095 A KR20220049095 A KR 20220049095A KR 20230149635 A KR20230149635 A KR 20230149635A
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KR1020220049095A
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정성철
최병두
손영준
이우람
정우신
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세메스 주식회사
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    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 펌프 본체의 측면에 부착되어, 바깥으로 향하는 면이 중심으로 갈수록 돌출되는 가이드; 상기 가이드에 결합되어 상기 펌프 본체의 측면에 배치되고, 원통형상으로 제1 하우징 내부에 압축공간이 형성되고, 상기 압축 공간에 유체의 통로인 배관이 수직으로 연장되는 배관부; 상기 배관부와 일체를 이루어, 상기 배관부의 수직 중심에서 방사방향으로 돌출되고, 제2 하우징 내부에 구동 공간이 형성되고, 상기 구동 공간에 공압에 의한 피스톤 운동으로 상기 배관을 압축시키는 다이어프램이 구비되는 밸브부; 및 상기 밸브부의 외부에 제공되며, 상기 에어 공급 라인과 상기 밸브부 사이에 위치하여, 상기 다이어프램의 구동 속도를 제어하는 속도 제어 부재가 구비되는 에어 공급 부재;를 포함하는 약액 밸브 장치를 제공한다.

Description

약액 밸브 장치 {VALVE APPARATUS FOR CHEMICAL LIQUID INJECTION}
본 발명의 기술적 사상은 약액 밸브 장치에 관한 것이다.
반도체 소자들은 도포, 노광, 애싱, 에칭, 세정 등 다양한 공정들을 수행하여 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 일반적으로, 액 처리 공정은 노즐이 기판의 상부에서 액을 공급하고, 일정량을 공급한 후에는 액의 공급을 종료한다. 이러한 액의 공급 및 공급의 정지는 밸브에 의해 수행되며, 밸브는 액이 흐르는 라인 상에 설치된다.
다만, 통상적인 밸브는 배관과는 분리되어 펌프 본체의 상단에 위치하는 경우가 많았으며 큰 부피를 차지하였다. 이에 따라 통상적인 밸브가 구비된 펌프의 부피 또한 커지게 된다. 부피가 큰 통상적인 펌프는 설치 비용이 크며, 공간 효율을 악화시킨다는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는. 펌프 전체의 사이즈를 축소하기 위해 배관에 통합되는 약액 밸브 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은, 펌프 본체의 측면에 부착되어, 바깥으로 향하는 면이 중심으로 갈수록 돌출되는 가이드; 상기 가이드에 결합되어 상기 펌프 본체의 측면에 배치되고, 원통형상으로 제1 하우징 내부에 압축 공간이 형성되고, 상기 압축 공간에 유체의 통로인 배관이 수직으로 연장되는 배관부; 상기 배관부와 일체를 이루어, 상기 배관부의 수직 중심에서 방사방향으로 돌출되고, 제2 하우징 내부에 구동 공간이 형성되고, 상기 구동 공간에 공압에 의한 피스톤 운동으로 상기 배관을 압축시키는 다이어프램이 구비되는 밸브부; 및 상기 밸브부의 외부에 제공되며, 에어 공급 라인과 상기 밸브부 사이에 위치하여, 상기 다이어프램의 구동 속도를 제어하는 속도 제어 부재가 구비되는 에어 공급 부재;를 포함하는 약액 밸브 장치를 제공한다.
예시적인 실시예에서, 상기 배관은 타원 기둥 형태이고, 상기 가이드와 상기 다이어프램의 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 배관의 반지름은 수직 상에서 상기 배관부의 중심으로 갈수록, 일정한 길이를 유지한 후 점차 감소하고 다시 일정한 길이를 유지하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 배관은 상기 다이어프램의 압축 운동이 완료되면, 상기 배관 내부에서 유체의 이동이 완전히 차단되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 배관은, 상기 다이어프램이 공압에 의해 상기 배관을 완전히 압축시키면, 상기 가이드와의 접촉에 의해 절단면이 호 모양으로 휘어지는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 배관은, 상기 다이어프램의 압축이 해제되면 압축 이전의 형상으로 복귀하는 탄성 복원력을 가지는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 탄성 부재는 상기 다이어프램과 결합되도록, 상기 구동 공간 내부에서 상기 다이어프램과 상기 제2 하우징 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 탄성 부재는, 상기 공압에 의한 상기 다이어프램의 압축 운동 종료 후, 상기 다이어프램을 압축 운동 시작 전의 위치로 복귀하는 탄성 복원력을 가지는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 밸브부의 하단에 위치한 결합 포트를 통해, 상기 구동 공간에 상기 에어가 공급 및 배기가 되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예에서, 상기 다이어프램의 압축 운동 시작 전에 상기 에어 공급 라인이 개방되고, 상기 다이어프램의 압축 운동 종료 후에 상기 에어 공급 라인이 차단되는 동시에 배기 라인이 개방되고, 상기 다이어프램의 위치가 압축 운동 시작 전으로 복귀될 때 상기 배기 라인이 차단되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 의하면, 밸브는 배관에 통합되어 펌프 본체의 옆면에 구비되므로 펌프의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 타원 형태의 배관이, 중심부가 돌출된 형상의 가이드 옆에 결합되어 배관의 개폐가 완전히 이루어질 수 있다. 그리고 밸브가 압축되는 경우 오목한 형상이 되어, 유체의 이동 시 배관 내부의 부피 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 펌프 본체와 약액 밸브 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 약액 밸브 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 약액 밸브 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 5 내지 도 7은 도 2에 도시된 약액 밸브 장치의 작동 과정을 수직 상에서 본 개략도들이다.
도 8 및 도 9는 도 2에 도시된 에어 공급 부재를 설명하기 위한 개략도들이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 펌프 본체와 약액 밸브 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 펌프 본체(100)는 측면이 앞, 뒷면보다 넓은 형태의 직육면체의 형상을 할 수 있다. 이는, 펌프 본체를 대략적으로 나타낸 것으로서, 실제 펌프 본체는 직육면체가 아닐 수 있다.
가이드(110)는 펌프 본체(100)의 측면에 부착되어 있을 수 있다. 도 5 내지 도 7을 참고하면, 상기 펌프 본체(100)에 부착되어 있는 상기 가이드(110)의 측면은 평평하나, 그 면과 마주보는 면은 굴곡진 면일 수 있다. 구체적으로 보면, 전체적으로 호의 형상을 하고 있으나, 중심부로 갈수록 바깥으로 돌출되어 있을 수 있다.
배관부(200)는 상기 가이드(110)에 결합되어 상기 펌프 본체(100)의 측면에 배치되어 있는 원통일 수 있다. 배관(220)은 상기 배관부(200)의 내부를 통과해 수직으로 연장될 수 있다. 밸브부(300)는 상기 배관부(200)와 일체를 이루어 상기 배관부(200)의 중심에서 방사 방향으로 돌출되어 있을 수 있다. 상기 밸브부(300)의 외부에는 에어 공급 부재(500)가 제공될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 도 1에는 게시되어 있지 않다.
도 2는 도 1에 도시된 약액 밸브 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 펌프 본체(100)의 측면에 배치된 상기 배관부(200)는 원통 형상을 할 수 있고, 내부는 제1 하우징(210)으로 둘러 쌓여 있을 수 있으며, 상기 제1 하우징(210) 내부에는 압축 공간(230)이 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 유체의 통로로서 타원 기둥 형태를 한 상기 배관(220)이 상기 압축 공간(230) 내부에 수직으로 연장되어 있을 수 있다. 상기 펌프 본체(100)와 접촉하고 있는 상기 제1 하우징(210)의 중심 부분은 절단되어 있다. 따라서 상기 배관(220)의 중심부는 상기 제1 하우징(210)과 접촉하지 않는다. 그러므로, 상기 제1 하우징(210) 내부에 위치한 상기 배관(220)의 중심부는 상기 가이드(110)와 접촉할 수 있다.
상기 배관(220)은 타원 기둥 형태로서, 상기 가이드(110)와 다이어프램(400) 사이에 위치할 수 있다. 상기 배관(220)의 일단은 액이 유입되는 유입구로 제공되고, 타단은 액이 유출되는 유출구로 제공될 수 있다.
상기 밸브부(300)는 상기 배관부(200)와 일체를 이루고 내부는 제2 하우징(310)으로 둘러 쌓여 있을 수 있으며, 상기 제2 하우징(310) 내부에는 구동 공간(320)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 구동 공간(320)에는 공압에 의한 피스톤 운동으로 상기 배관(220)을 압축시키는 상기 다이어프램(400)이 구비되어 있을 수 있다.
상기 구동 공간(320)에는 상기 다이어프램(400)과 탄성 부재(410)가 구비되어 있을 수 있으며, 상기 탄성 부재(410)는 상기 제2 하우징(310)의 옆면에 부착되어 있을 수 있다. 따라서 상기 탄성 부재(410)는 상기 다이어프램(400)과 결합되도록, 상기 구동 공간(320) 내부에서 상기 다이어프램(400)과 상기 제2 하우징(310) 사이에 위치할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2에 게시된 약액 밸브 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 개략도들이다. 상기 밸브부(300)는 상기 제2 하우징(310)으로 둘러 쌓여 있으며, 상기 제2 하우징(310) 내부에 상기 구동 공간(320)이 형성될 수 있다. 상기 제2 하우징(310)에는 결합 포트(330)가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 결합 포트(330)를 통해 에어의 공급 및 배기가 될 수 있다. 상기 결합 포트(330)를 통해 에어가 유입하는 경우, 구동 공간(320) 내부에 공압이 높아질 수 있다. 이때, 구동 공간(320)의 부피를 증가시키기 위해 상기 다이어프램(400)은 상기 배관(220)을 향해 이동하게 되며 압축이 시작될 수 있다.
상기 배관(220)은 상기 다이어프램(400)의 압축 시, 변형이 가능 할 수 있게 고무와 같은 폴리머 물질로 구성될 수 있다. 상기 다이어프램(400)의 압축이 시작되면 상기 배관(220) 내부의 유체의 이동 공간이 점차 축소될 수 있다. 그리고 도면 4와 같이, 상기 다이어프램(400)의 압축 운동이 완료되면, 상기 배관(220) 내부에서 유체의 이동이 완전히 차단될 수 있다.
상기 배관(220)의 반지름은 수직 상에서 상기 배관부의 중심으로 갈수록, 일정한 길이를 유지한 후 점차 감소하고 다시 일정한 길이를 유지한다. 즉 상기 제1 하우징(210) 내부에 위치한 상기 배관(220)의 중심부는 오목한 형상을 할 수 있다. 따라서, 상기 다이어프램(400)의 상기 배관(220)에 대한 압축이 이루어져 상기 배관(220)이 변형되는 경우에도 상기 배관(220) 내부의 유체의 이동 통로의 변형은 최소화될 수 있다.
상기 다이어프램(400)의 바깥쪽 면에는 상기 탄성 부재(410)가 결합되어 있을 수 있다. 상기 다이어프램(400)의 압축 운동이 종료되면, 상기 다이어프램(400)은 압축 운동 시작 전의 위치로 복귀할 수 있다. 이때, 상기 탄성 부재(410)는 상기 다이어프램(400)을 압축 운동 시작 전의 위치로 복귀시키는 탄성 복원력을 가질 수 있다. 즉 상기 탄성 부재(410)는 금속으로 이루어진 스프링과 같은 물체일 수 있다.
도 5 내지 도 7은 도 2에 게시된 약액 밸브 장치의 작동 과정을 수직 상에서 본 개략도들이다. 상기 배관(220)은 타원 기둥이며, 유체의 이동 통로 관은 곡선의 일정한 너비를 유지하는 곡선 형상 기둥일 수 있다. 상기 다이어프램(400)이 공압에 의해 상기 배관을 완전히 압축시키면, 상기 배관(220)은 상기 가이드(110)와의 접촉에 의해 절단면이 호 모양으로 휘어질 수 있다. 이러한 방식으로 상기 배관(220)이 호 모양으로 휘어지면서 상기 배관(220) 내부에서의 유체의 이동이 완전히 차단될 수 있다. 상기 다이어프램(400)의 압축이 해제되면 상기 배관(220)은 압축 이전의 형상으로 복귀할 수 있다. 이러한 복귀를 위해 상기 배관(220)은 탄성 복원력을 가질 수 있다.
반면 상기 다이어프램(400)은 상기 배관(220)의 압축을 위해, 압축 과정에서 변형이 발생하지 않도록 상기 배관보다 강성이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 따라서 상기 다이어프램(400)은 금속과 같은 물질로 구성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 2에 게시된 에어 공급 부재를 설명하기 위한 개략도들이다. 상기 에어 공급 부재(500)는 상기 다이어프램(400)이 위치한 상기 구동 공간(320)으로 에어를 공급한다. 상기 에어 공급 부재(500)는 에어 공급 라인(510) 및 속도 제어 부재(530)를 포함할 수 있다. 상기 에어 공급 라인(510)은 상기 제2 하우징(310) 외부에 위치되며, 에어가 흐르는 공급 유로를 가질 수 있다. 배기 라인(520)은 상기 에어 공급 라인(510)으로부터 분기되며, 상기 구동 공간(320)에 공급된 에어의 배기 시에 개방된다. 예컨대, 상기 구동 공간(320)에 에어가 공급되는 중에는 상기 배기 라인(520)이 차단되고, 상기 배기 라인(520)을 개방하여 상기 구동 공간(320)의 에어의 배기가 될 수 있다.
구체적으로, 상기 구동 공간(320) 내부에 위치한 상기 다이어프램(400)의 압축 운동 시작 전에 상기 에어 공급 라인(510)이 개방된다. 따라서 상기 에어 공급 라인(510)을 통해 에어가 상기 구동 공간(320)으로 공급될 수 있다. 에어의 공급으로 상기 구동 공간(320) 내부의 공압이 높아지며, 상기 다이어프램(400)은 상기 배관(220)을 압축할 수 있다. 상기 다이어프램(400)의 압축 운동이 종료되는 경우, 상기 에어 공급 라인(510)은 차단되며, 동시에 상기 배기 라인(520)이 개방될 수 있다. 상기 배기 라인을 통해 상기 구동 공간(320) 내부에 공급된 에어의 배기가 될 수 있다. 에어의 배기가 되면 상기 구동 공간(320) 내부의 공압이 낮아지며, 상기 다이어프램(400)은 압축 운동 시작 전의 위치로 복귀할 수 있다. 이때, 상기 다이어프램의 위치가 압축 운동 시작 전으로 복귀될 때, 상기 배기 라인(520)은 차단된다.
속도 제어 부재(530)는 상기 에어 공급 라인(510)과 상기 제2 하우징(310)을 서로 연결한다. 상기 속도 제어 부재(530)는 상기 구동 공간(320)에 에어가 공급되는 속도 및 배기가 되는 속도를 각각 제어할 수 있다. 상기 속도 제어 부재(530)는 상기 구동 공간(320)에 에어 공급 속도와 에어 배기 속도를 제어하여 상기 다이어프램(400)의 구동 속도를 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 속도 제어 부재(530)는 스피드 컨트롤러일 수 있다.
속도 제어 부재(530)는 바디(605), 유입 조절 나사(601), 그리고 유출 조절 나사(604)를 포함한다. 상기 바디(605)는 내부에 에어가 통과하는 통로(603)가 형성될 수 있다. 상기 바디(605)에 형성된 상기 통로(603)는 상기 구동 공간(320)보다 큰 체적을 가지도록 제공될 수 있다. 상기 바디(605)는 상기 결합 포트(330)에 결합되어 상기 에어 공급 라인(510)에서 공급된 에어를 상기 구동 공간(320)으로 공급할 수 있다. 일 예에 의하면, 상기 통로(603)는 상기 구동 공간(320)보다 1.5 내지 2배의 체적을 가지도록 제공될 수 있다. 이러한 상기 통로(603)는 상기 구동 공간(320)에서 상기 통로(603)로 이동되는 에어의 양을 충분히 확보할 수 있는 체적을 가지며, 에어의 배기가 되는 과정에서 헌팅이 발생되거나, 배기압이 일정하지 못한 형상을 방지할 수 있다.
상기 바디(605)의 상기 통로(603) 체적을 변경시키는 조절 부재(602)가 더 설치될 수 있다. 도 8에는 상기 조절 부재(602)를 상기 바디(605)의 내측 방향으로 삽입하여 상기 통로(603)의 체적 크기를 작게 변경하고, 도 9에는 상기 조절 부재(602)를 상기 바디(605)의 외측 방향으로 빼내어 상기 통로(603)의 체적 크기를 크게 변경하였다. 상기 조절 부재(602)의 삽입 정도에 따라 상기 통로(603)의 체적 크기는 변경될 수 있으며, 에어의 공급이나 배기에 방해되는 것을 최소화할 수 있다.
100: 펌프 본체 110: 가이드
200: 배관부 210: 제1 하우징
220: 배관 230: 압축 공간
300: 밸브부 310: 제2 하우징
320: 구동 공간 400: 다이어프램
410: 탄성 부재 500: 에어 공급 부재
510: 에어 공급 라인 520: 배기 라인
530: 속도 제어 부재

Claims (10)

  1. 펌프 본체의 측면에 부착되어, 바깥으로 향하는 면이 중심으로 갈수록 돌출되는 가이드;
    상기 가이드에 결합되어 상기 펌프 본체의 측면에 배치되고, 원통형상으로 제1 하우징 내부에 압축 공간이 형성되고, 상기 압축 공간에 유체의 통로인 배관이 수직으로 연장되는 배관부;
    상기 배관부와 일체를 이루어, 상기 배관부의 수직 중심에서 방사방향으로 돌출되고, 제2 하우징 내부에 구동 공간이 형성되고, 상기 구동 공간에 공압에 의한 피스톤 운동으로 상기 배관을 압축시키는 다이어프램이 구비되는 밸브부; 및
    상기 밸브부의 외부에 제공되며, 에어 공급 라인과 상기 밸브부 사이에 위치하여, 상기 다이어프램의 구동 속도를 제어하는 속도 제어 부재가 구비되는 에어 공급 부재;
    를 포함하는 약액 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배관은
    타원 기둥 형태이고, 상기 가이드와 상기 다이어프램의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배관의 반지름은, 수직 상에서 상기 배관부의 중심으로 갈수록, 일정한 길이를 유지한 후 점차 감소하고 다시 일정한 길이를 유지하는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배관은,
    상기 다이어프램의 압축 운동이 완료되면, 상기 배관 내부에서 유체의 이동이 완전히 차단되는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배관은,
    상기 다이어프램이 공압에 의해 상기 배관을 완전히 압축시키면, 상기 가이드와 접촉에 의해 절단면이 호 모양으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배관은,
    상기 다이어프램의 압축이 해제되면 압축 이전의 형상으로 복귀하는 탄성 복원력을 가지는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    탄성 부재는 상기 다이어프램과 결합되도록, 상기 구동 공간 내부에서 상기 다이어프램과 상기 제2 하우징 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄성 부재는,
    상기 공압에 의한 상기 다이어프램의 압축 운동 종료 후, 상기 다이어프램을 압축 운동 시작 전의 위치로 복귀하는 탄성 복원력을 가지는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밸브부의 하단에 위치한 결합 포트를 통해, 상기 구동 공간에 상기 에어의 공급 및 배기가 되는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램의 압축 운동 시작 전에 상기 에어 공급 라인이 개방되고, 상기 다이어프램의 압축 운동 종료 후에 상기 에어 공급 라인이 차단되는 동시에 배기 라인이 개방되고,
    상기 다이어프램의 위치가 압축 운동 시작 전으로 복귀될 때 상기 배기 라인이 차단되는 것을 특징으로 하는 약액 밸브 장치.
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