KR102461941B1

KR102461941B1 - 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브

Info

Publication number: KR102461941B1
Application number: KR1020220096857A
Authority: KR
Inventors: 안희준
Original assignee: 안희준
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2022-11-03
Also published as: WO2023018253A1

Abstract

본 발명은 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브에 관한 것으로서, 하부에 진공챔버와 연결된 챔버연결구(111)가 형성되고, 측면에 진공펌프와 연결된 펌프연결구(113)가 형성된 밸브본체(110)와; 상기 밸브본체(110)의 상부에 결합되며, 정면 하부에 하부공기주입구(121)가 형성된 하부구동챔버(120)와; 상기 하부구동챔버(120) 내부에 수평하게 형성된 상부피스톤(133)과, 상기 밸브본체(110) 내부에 상기 챔버연결구(111)를 막을 수 있는 크기로 형성된 하부피스톤(131)과, 상기 상부피스톤(133)과 상기 하부피스톤(131)을 연결하며 상기 하부공기주입구(121)로의 공기 공급여부에 따른 상기 상부피스톤(133)의 상승을 상기 하부피스톤(131)으로 전달하며 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 닫는 폐쇄위치와 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 개방하는 개방위치 사이를 이동하게 하는 연결축(132)을 갖는 개폐피스톤부(130)와; 상기 하부구동챔버(120)의 상부에 구비되며 상부 정면에 상부공기주입구(157)가 형성된 상부구동챔버(150)와; 상기 상부구동챔버(150) 내부에 수용되며 상기 하부구동챔버(120)를 향해 상부가압축(161)이 연장형성되며, 상기 상부공기주입구(157)를 통한 공기주입여부에 따라 상기 상부구동챔버(150) 내부를 상하로 이동하는 조절피스톤(160)과; 상기 상부구동챔버(150)와 상기 하부구동챔버(120) 사이에 구비되어 상기 상부가압축(161)을 상기 하부구동챔버(120)로 안내하며, 상기 하부공기주입구(121)와 상기 상부공기주입구(157)에 동시에 공기가 주입될 때 상기 조절피스톤(160)와 함께 상기 상부가압축(161)이 하강되며 상승되는 상기 상부피스톤(133)를 가압하여 상기 챔버연결구(111)가 중간개방위치로 열리게 하는 컨덕턴스조절부(140)와; 상기 상부구동챔버(150)의 상부에 결합되는 상부캡(170)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브{Conductance-adjustable vacuum valve}

본 발명은 진공밸브에 관한 것으로서, 보다 자세히는 진공압 형성을 위한 개방위치에서 개도를 조절하여 컨덕턴스를 조절할 수 있는 진공밸브에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정을 진행하기 위해서는 많은 진공 시스템이 사용된다. 예를 들어, 화학 기상 증착의 경우, 반도체 웨이퍼가 배치된 진공 챔버에 가스를 주입하고 일정한 에너지를 전달하여 플라즈마를 발생시키면 웨이퍼에 반응이 일어나면서 박막을 형성한다.

박막의 형성과정에서 발생된 불필요한 반응물들은 펌프 및 배관을 통해 배출된다. 이러한 진공 시스템에는 진공도를 제어할 수 있는 진공밸브가 설치된다.

종래 진공밸브는 진공펌프를 이용해 진공챔버 내부의 기체를 배출하여 진공을 형성한다. 진공밸브가 개방되면 진공챔버 내부의 기체가 배출되며 진공압이 형성되고, 진공밸브가 닫혀지면 내부의 기체 배출이 차단된다.

그런데, 종래 진공밸브는 닫힌 상태에서 개방 상태로 열려질 때 단위시간당 기체의 흐름, 즉 컨덕턴스가 너무 커서 진공형성 초기에 많은 량의 기체가 갑자기 흐르게 된다. 이런 갑작스러운 기체의 흐름은 진공챔버 내부에 와류 현상을 유발하게 된다.

와류 현상이 발생되면 진공챔버 내부에 미세 입자들이 비산하며 챔버 내부를 오염시켜 공정품질 저하를 야기한다.

또한, 세라믹이나 유리 등 민감한 부품들은 갑작스러운 기체 흐름에 의한 충격으로 파손이 발생되기도 한다.

등록특허 제10-1124377호 "진공 공정용 밸브"

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 진공형성시 챔버용량과 펌프 크기에 따라 컨덕턴스를 다양하게 조절할 수 있는 진공밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 본 발명의 목적은 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 진공밸브는, 하부에 진공챔버와 연결된 챔버연결구(111)가 형성되고, 측면에 진공펌프와 연결된 펌프연결구(113)가 형성된 밸브본체(110)와; 상기 밸브본체(110)의 상부에 결합되며, 정면 하부에 하부공기주입구(121)가 형성된 하부구동챔버(120)와; 상기 하부구동챔버(120) 내부에 수평하게 형성된 상부피스톤(133)과, 상기 밸브본체(110) 내부에 상기 챔버연결구(111)를 막을 수 있는 크기로 형성된 하부피스톤(131)과, 상기 상부피스톤(133)과 상기 하부피스톤(131)을 연결하며 상기 하부공기주입구(121)로의 공기 공급여부에 따른 상기 상부피스톤(133)의 상승을 상기 하부피스톤(131)으로 전달하며 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 닫는 폐쇄위치와 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 개방하는 개방위치 사이를 이동하게 하는 연결축(132)을 갖는 개폐피스톤부(130)와; 상기 하부구동챔버(120)의 상부에 구비되며 상부 정면에 상부공기주입구(157)가 형성된 상부구동챔버(150)와; 상기 상부구동챔버(150) 내부에 수용되며 상기 하부구동챔버(120)를 향해 상부가압축(161)이 연장형성되며, 상기 상부공기주입구(157)를 통한 공기주입여부에 따라 상기 상부구동챔버(150) 내부를 상하로 이동하는 조절피스톤(160)과; 상기 상부구동챔버(150)와 상기 하부구동챔버(120) 사이에 구비되어 상기 상부가압축(161)을 상기 하부구동챔버(120)로 안내하며, 상기 하부공기주입구(121)와 상기 상부공기주입구(157)에 동시에 공기가 주입될 때 상기 조절피스톤(160)와 함께 상기 상부가압축(161)이 하강되며 상승되는 상기 상부피스톤(133)를 가압하여 상기 챔버연결구(111)가 중간개방위치로 열리게 하는 컨덕턴스조절부(140)와; 상기 상부구동챔버(150)의 상부에 결합되는 상부캡(170)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 컨덕턴스조절부(140)는, 상기 하부구동챔버(120)와 상기 상부구동챔버(150) 사이에 위치되며 판면에 회전판수용홈(141-2)이 모서리영역을 제외하고 함몰형성되고, 상기 상부가압축(161)을 하부로 안내하는 축삽입공(141-6)이 상기 회전판수용홈(141-2)의 가운데 영역에 관통형성된 조절하우징(141)과; 상기 조절하우징(141)의 회전판수용홈(141-2)에 수용되며 상기 조절하우징(141)의 외부로 외주연이 노출되어 외력에 의해 회전조작되고, 내부에 조절볼트결합공(143a)이 형성된 조절회전판(143)과; 상기 상부가압축(161)을 감싸게 상기 조절볼트결합공(143a)에 나사결합되며 일단에 외측을 향해 수평하게 위치표시핀(145c)이 연장형성된 조절볼트(145)를 포함하며, 상기 조절볼트(145)는 상기 조절회전판(143)의 정역회전에 따라 상기 조절회전판(143)의 내부에서 상기 상부구동챔버(150)와 상기 조절하우징(141) 사이를 상하로 이동될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 상부공기주입구(157)으로 공기가 주입되고 상기 조절피스톤(160)이 하강될 때 상기 조절볼트(145)가 조절피스톤(160)의 하부와 접촉되며 상기 조절피스톤(160)의 하강높이를 제한하며, 상기 조절피스톤(160)의 하강높이는 상기 중간개방위치에서 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 개방하는 높이에 대응될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 조절하우징(141)의 외주연에는 상기 위치표시핀(145c)이 수용되는 핀수용홈(141-4)이 일정깊이 형성되고, 상기 핀수용홈(141-4)의 외주면에는 현재 위치표시핀(145c)의 위치를 표시하는 위치표시눈금(141-5)이 높이방향을 따라 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 진공밸브는 개폐피스톤부의 개방시 위치를 조절하는 조절피스톤을 추가로 포함하여 폐쇄위치와 개방위치 사이의 중간개방위치로 이동될 수 있다.

이에 따라 초기 진공압 인가시 급격한 컨덕턴스 변화에 따른 와류 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 진공밸브는 회전조절판과 조절볼트를 이용해 조절피스톤의 하강높이를 조절할 수 있어 진공챔버의 용량과 진공펌프 크기에 적합한 컨덕턴스로 다양하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공밸브의 외부 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 진공밸브의 정면 구성을 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 진공밸브의 폐쇄위치의 단면구성을 도시한 단면예시도,
도 4는 본 발명에 따른 진공밸브의 컨덕턴스조절부의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 진공밸브의 개방위치의 단면구성을 도시한 단면예시도,
도 6은 본 발명에 따른 진공밸브의 중간개방위치의 단면구성을 도시한 단면예시도,
도 7과 도 8은 본 발명의 변형예에 따른 진공밸브의 동작과정을 도시한 단면예시도들이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 진공밸브(100)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 진공밸브(100)의 정면구성을 도시한 정면도이고, 도 3은 진공밸브(100)의 폐쇄위치의 단면구성을 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 진공밸브(100)는 진공이 형성될 진공챔버와, 진공챔버 내부의 기체를 외부로 배출하여 진공챔버 내부가 진공이 형성되게 하는 진공펌프 사이에 구비되어 제어부(미도시)의 제어에 의해 개폐되며 진공챔버 내부의 기체가 진공펌프로 배출되게 한다.

본 발명의 진공밸브(100)는 진공챔버와 연결되는 챔버연결구(111)와 진공펌프에 연결되는 펌프연결구(113)를 갖는 밸브본체(110)와, 밸브본체(110)의 상부에 구비되어 챔버연결구(111)를 개폐하는 개폐피스톤부(130)와, 밸브본체(110)의 상부에 구비되어 개폐피스톤부(130)가 하부로 이동되어 챔버연결구(111)를 닫는 폐쇄위치와 개폐피스톤부(130)가 상부로 이동되어 챔버연결구(111)를 여는 개방위치 사이를 이동되게하는 하부구동챔버(120)와, 하부구동챔버(120)의 상부에 상하로 이동되게 구비되는 조절피스톤(160)과, 조절피스톤(160)이 상하로 이동하며 개폐피스톤부(130)를 가압하게 하는 상부구동챔버(150)와, 상부구동챔버(150)와 하부구동챔버(120) 사이에 구비되어 조절피스톤(160)이 개폐피스톤부(130)를 가압하는 높이를 조절하여 폐쇄위치와 개방위치 사이의 중간개방위치의 개방높이를 조절하는 컨덕턴스조절부(140)와, 상부구동챔버(150) 상부를 커버하는 상부캡(170)을 포함한다.

본 발명의 진공밸브(100)는 밸브본체(110)의 챔버연결구(111)를 상하로 이동하며 개폐하는 개폐피스톤부(130) 외에 개폐피스톤부(130)의 상승높이를 조절하는 조절피스톤(160)을 더 포함한다. 이에 의해 본 발명의 진공밸브(100)는 챔버연결구(111)가 완전히 열린 개방위치와, 닫힌 상태인 폐쇄위치 외에 개방위치와 폐쇄위치 사이에 부분적으로 열린 중간개방위치로 조절될 수 있어 진공압 형성 초기 갑작스런 컨덕턴스 변화에 의한 와류현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공밸브(100)는 조절피스톤(160)의 승강높이를 조절하는 컨덕턴스조절부(140)를 더 포함하여 중간개방위치의 열림높이를 다양하게 조절할 수 있다. 이에 따라 진공챔버의 용량과 진공펌프의 크기에 따라 컨덕턴스를 적합하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

밸브본체(110)는 진공챔버와 진공펌프를 연결한다. 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 밸브본체(110)의 하부에는 진공챔버(미도시)와 연결되는 챔버연결구(111)가 연장형성되고, 측면에는 진공펌프와 연결되는 펌프연결구(113)가 연장형성된다. 챔버연결구(111)와 펌프연결구(113)의 위치는 설계방향에 따라 서로 반대가 될 수도 있다.

밸브본체(110)의 상부에는 하부구동챔버(120)가 배치된다. 하부구동챔버(120)와 밸브본체(110)의 경계영역에는 제1실링부재(115)가 구비되어 내부의 공압이 외부로 배출되는 것을 방지한다.

하부구동챔버(120)는 내부에 수용된 개폐피스톤부(130)가 상하로 이동되며 챔버연결구(111)를 개폐하도록 개폐피스톤부(130)를 구동한다. 도 3에 도시된 바와 같이 하부구동챔버(120)의 정면에는 공기가 유입되는 하부공기주입구(121)가 형성되고, 바닥면에는 개폐피스톤부(130)의 연결축(132)을 밸브본체(110)로 안내하는 연결축안내공(123)이 관통형성되고, 상면에는 조절피스톤(160)의 상부가압축(161)이 삽입되는 가압축삽입공(129)이 관통형성된다.

또한, 하부구동챔버(120)의 바닥 모서리에는 고정스크류(173)의 나사결합단(173a)이 나사결합되는 스크류결합공(127)이 구비된다. 스크류결합공(127)의 내벽면에는 나사산이 형성되어 나사결합단(173a)과 나사결합된다.

연결축안내공(123)에는 연결축(132)이 상하로 이동될 때 공기의 누설을 방지하기 위핸 제2실링부재(123a)가 구비된다.

하부공기주입구(121)는 개폐피스톤부(130)의 상부피스톤(133)과 대응되는 위치에 구비되어 도 5에 도시된 바와 같이 내부로 주입된 공기(A)가 상부피스톤(133)의 하면으로 작용하여 상부피스톤(133)이 상승하게 한다.

가압축삽입공(129)은 조절피스톤(160)의 상부가압축(161)이 하부구동챔버(120) 내부로 삽입되게 하여 상부가압축(161)이 조절피스톤(160)의 상하이동에 연동하여 도 6에 도시된 바와 같이 상부피스톤(133)을 가압하게 한다.

스크류결합공(127)은 도 3에 도시된 바와 같이 상부캡(170)과 상부구동챔버(150) 및 조절하우징(141)을 관통하여 삽입된 고정스크류(173)가 하부구동챔버(120)에 나사결합되며 하부구동챔버(120)와 조절하우징(141), 상부구동챔버(150) 및 상부캡(170)의 위치가 고정되게 한다.

밸브본체(110)와 하부구동챔버(120)는 도면에 도시되지 않은 체결부재(미도시)에 의해 고정된다.

개폐피스톤부(130)는 하부구동챔버(120)와 밸브본체(110)에 구비되어 밸브본체(110)의 챔버연결구(111)를 개폐하도록 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동한다. 개폐피스톤부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 챔버연결구(111)를 막을 수 있는 면적으로 형성된 하부피스톤(131)과, 하부구동챔버(120) 내에 하부공기주입구(121)에 대응되는 위치에 수평하게 위치된 상부피스톤(133)과, 하부피스톤(131)과 상부피스톤(133)을 연결하는 연결축(132)과, 하부피스톤(131)과 하부구동챔버(120) 사이를 덮는 벨로우즈(135)와, 하부구동챔버(120)의 하부와 하부피스톤(131) 사이에 구비되어 하부피스톤(131)이 챔버연결구(111)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성부재(137)를 포함한다.

하부피스톤(131)는 상하로 이동되며 챔버연결구(111)를 개폐한다. 도 3에 도시된 바와 같이 하부피스톤(131)는 밸브본체(110) 내부에서 하강하여 챔버연결구(111)를 닫아 챔버본체 내부의 기체의 배출을 차단하는 폐쇄위치와, 도 5에 도시된 바와 같이 상승하여 챔버연결구(111)를 개방하여 챔버본체 내부의 기체가 펌프연결구(113)로 배출되는 개방위치 간을 이동한다.

상부피스톤(133)는 하부구동챔버(120)의 하부공기주입구(121)로의 공기주입여부에 따라 상하로 이동된다. 도 3에 도시된 바와 같이 하부공기주입구(121)로 공기가 주입되지 않으면 상부피스톤(133)는 하부구동챔버(120)의 바닥면에 위치되고, 도 5에 도시된 바와 같이 하부공기주입구(121)로 공기가 주입되면 상부피스톤(133)는 하부구동챔버(120)의 상부로 상승된다.

연결축(132)은 상부피스톤(133)과 하부피스톤(131)을 연결하여 상부피스톤(133)의 상하 이동을 하부피스톤(131)으로 전달한다.

탄성부재(137)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부피스톤(131)이 하강되어 챔버연결구(111)를 막는 방향으로 탄성력을 인가한다. 이에 의해 하부공기주입구(121)로의 공기주입이 차단되면 탄성부재(137)의 탄성력에 의해 하부피스톤(131)은 하강된다.

상부피스톤(133)이 상승하기 위해서는 하부공기주입구(121)로 탄성부재(137)의 탄성력을 초과하는 압력의 공기가 공급된다.

벨로우즈(135)는 탄성부재(137)의 외부를 덮어 탄성부재(137)의 압축 및 신장시 발생된 분진 또는 먼지가 챔버연결구(111)를 통해 진공챔버로 유입되는 것을 차단한다.

조절피스톤(160)은 상하로 이동되며 상부피스톤(133)이 상승되는 높이를 조절하여 중간개방위치에서 하부피스톤(131)의 열림높이를 조절한다. 상부구동챔버(150)는 조절피스톤(160)이 상하로 이동되게 구동력을 인가한다. 상부캡(170)은 상부구동챔버(150)의 개방된 상부를 덮어 공기의 외부 누설을 방지한다.

컨덕턴스조절부(140)는 상부구동챔버(150)에 의해 조절피스톤(160)이 상하로 이동될 때, 하강하는 높이를 조절하여 컨덕턴스가 조절되게 한다.

도 4는 컨덕턴스조절부(140)와 상부구동챔버(150), 조절피스톤(160) 및 상부캡(170)의 결합관계를 도시한 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 조절피스톤(160)는 원판형태로 구비되며 하부로 수직하게 상부가압축(161)이 연장형성된다. 상부캡(170)은 상부구동챔버(150)의 상부에 결합되며 개방된 상부구동챔버(150)를 커버한다. 상부캡(170)의 하면에는 조절피스톤(160)이 수용되는 조절피스톤수용홈(171)이 형성된다.

상부캡(170)의 모서리영역에는 복수개의 고정스크류(173)가 삽입된다. 고정스크류(173)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부구동챔버(120)의 바닥면까지 연장형성되고, 상부구동챔버(150)의 스크류삽입공(155), 조절하우징(141)의 하부스크류삽입공(141-7)에 순차적으로 삽입된 후 하부구동챔버(120)의 스크류결합공(127)에 나사결합단(173a)이 나사결합된다.

상부구동챔버(150)는 조절피스톤(160)이 상하로 이동되게 구동한다. 상부구동챔버(150)는 조절피스톤(160)이 상하로 이동되는 공간이 형성된 상부구동챔버본체(151)와, 상부구동챔버본체(151)의 정면 상부에 구비된 상부공기주입구(157)를 포함한다. 상부공기주입구(157)는 도 6에 도시된 바와 같이 공기(A)가 주입되어 조절피스톤(160)의 상부를 가압하게 한다. 이에 의해 조절피스톤(160)이 개폐피스톤부(130)를 가압하여 중간개방위치에 위치하게 한다.

상부구동챔버본체(151)의 바닥면에는 컨덕턴스조절부(140)의 조절볼트(145)가 상하로 이동되게 수용하는 볼트이동공(153)이 관통형성된다.

컨덕턴스조절부(140)는 개방위치와 폐쇄위치 사이의 중간개방위치에 개폐피스톤부(130)가 위치되도록 조절피스톤(160)의 하강위치를 조절한다. 컨덕턴스조절부(140)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 하부구동챔버(120)와 상부구동챔버(150) 사이에 구비되는 조절하우징(141)과, 조절하우징(141)의 내부에 수용되며 작업자에 의해 외부에서 회전조작 가능하게 구비되는 조절회전판(143)과, 조절회전판(143)의 내부에 나사결합되어 조절회전판(143)의 정역회전에 따라 상하이동되며 조절피스톤(160)의 하강위치를 제한하는 조절볼트(145)를 포함한다.

조절하우징(141)은 조절회전판(143)이 회전될 수 있게 지지하고, 조절볼트(145)가 조절회전판(143)의 회전에 의해 상하로 이동될 수 있게 지지한다. 조절하우징(141)은 조절하우징본체(141-1)와, 조절하우징본체(141-1)의 내부에 조절회전판(143)의 형상에 대응되게 함몰형성되어 조절회전판(143)이 회전될 수 있게 수용하는 회전판수용홈(141-2)과, 회전판수용홈(141-2)의 중심영역에 단차지게 함몰형성되어 조절볼트(145)가 삽입되는 볼트수용홈(141-3)과, 볼트수용홈(141-3)의 바닥면에 관통형성되어 상부가압축(161)을 하부구동챔버(120)로 안내하는 축삽입공(141-6)과, 조절하우징본체(141-1)의 모서리영역에 구비되어 고정스크류(173)가 삽입되는 하부스크류삽입공(141-7)을 포함한다.

회전판수용홈(141-2)은 조절하우징본체(141-1)의 판면에 대해 조절회전판(143)이 내접하는 형태로 함몰형성된다. 이에 의해 조절회전판(143)이 회전판수용홈(141-2)에 수용되었을 때, 도 1에 도시된 바와 같이 조절하우징본체(141-1)의 네 면으로 조절회전판(143)이 외부로 노출된다.

사용자는 외부로 노출된 조절회전판(143)을 손가락으로 가압하여 조절회전판(143)을 정역회전하여 조절피스톤(160)의 하강높이를 조절하고, 중간개방위치의 개도를 조절할 수 있다.

조절회전판(143)에는 조절볼트(145)가 결합되는 조절볼트결합공(143a)이 관통형성된다. 조절볼트결합공(143a)의 내벽면에는 제1나사산(143b)이 형성되어 조절볼트(145)와 나사결합된다.

볼트수용홈(141-3)은 회전판수용홈(141-2)의 바닥의 중심영역에 조절볼트(145)의 형상에 대응되게 함몰형성된다. 볼트수용홈(141-3)에는 조절하우징(141)의 정면을 향해 핀수용홈(141-4)이 함몰형성된다. 핀수용홈(141-4)에는 조절볼트(145)의 위치표시핀(145c)이 삽입된다.

조절볼트(145)는 볼트수용홈(141-3)에 수용된 상태로 회전되지 않고 상하 이동만 가능하도록 단면이 비원형 형태로 구비된다. 조절볼트(145)는 조절회전판(143)의 제1나사산(143b)과 나사결합될 수 있게 단면이 양측은 곡면으로 형성되고 전후는 수평한 형상으로 구비된다.

조절볼트(145)에는 위치표시핀(145c)이 정면을 향해 연장되어 핀수용홈(141-4)에 삽입된다.

조절볼트(145)의 외주면에는 양측 곡면영역에는 제1나사산(143b)에 대응되는 제2나사산(145b)이 형성된다. 작업자가 외부에서 조절볼트(145)를 정역회전하면 제1나사산(143b)에 제2나사산(145b)이 나사결합된 조절볼트(145)는 볼트수용홈(141-3)에 끼워져 회전되지 못하므로 제자리에서 상하로만 이동된다.

조절볼트(145)의 내부에는 상부가압축(161)을 하부로 안내하는 가압축안내공(145a)이 관통형성된다.

조절볼트(145)는 볼트수용홈(141-3)과 볼트이동공(153) 사이를 상하로 이동하며 중간개방위치에서 조절피스톤(160)이 하강될 높이를 제한한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상부공기주입구(157)를 통해 공기가 주입되고 조절피스톤(160)이 공기압에 의해 하강될 때 조절볼트(145)가 조절피스톤(160)의 하부와 맞닿으며 조절피스톤(160)의 하강높이를 제한한다.

이에 따라 조절피스톤(160)로부터 하부로 연장되어 하부구동챔버(120) 내부로 삽입되는 상부가압축(161)의 높이도 제한되고, 상부피스톤(133)이 상승될 때 상부가압축(161)과 닿으며 상승높이가 제한된다.

상부구동챔버(150)의 바닥면으로부터 조절볼트(145)의 돌출높이(d)가 하부피스톤(131)과 챔버연결구(111) 사이의 이격높이, 즉 중간개방위치의 열림높이(h2)를 조절한다. 조절볼트(145)의 돌출높이(d)가 높을 수록 중간개방위치의 열림높이(h2)가 높아져 시간당 진공챔버로부터 진공펌프 측으로 이동되는 기체의 유량, 즉 컨덕턴스가 증가하게 된다.

여기서, 조절볼트(145)의 현재 높이는 도 2에 도시된 바와 같이 위치표시핀(145c)의 현재 높이를 통해 작업자가 외부에서 확인이 가능한다. 위치표시핀(145c)에는 음각된 기준선(a)이 표시되고, 조절하우징본체(141-1)의 핀수용홈(141-4)의 외벽면에는 높이방향을 따라 위치표시눈금(141-5)이 형성된다.

사용자는 위치표시눈금(141-5)에 위치된 위치표시핀(145c)의 기준선(a)을 기준으로 중간개방위치의 컨덕턴스를 확인하고 조절할 수 있다. 즉, 위치표시눈금(141-5)의 위치표시핀(145c)의 높이가 높을수록 열림높이가 높이지고, 컨덕턴스가 커지게 조절할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 하부구동챔버(120)와 조절하우징(141) 및 상부구동챔버(150)의 정면에는 높이방향을 따라 양쪽으로 한 쌍의 센서삽입홈(125,147,158)이 동축상으로 함몰되게 구비된다.

한 쌍의 센서삽입홈(125,147,158)에는 개폐피스톤부(130)의 현재 높이를 통해 진공밸브(100)의 개폐를 감지하는 센서(미도시)가 결합된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 진공밸브(100)의 사용과정을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

진공밸브(100)는 밸브본체(110)의 챔버연결구(111)는 진공챔버(미도시)와 연결되고 펌프연결구(113)는 진공펌프(미도시)와 연결되게 설치된다.

진공챔버(미도시) 내부의 기체의 외부 누설을 방지하는 차단위치일 때, 도 3에 도시된 바와 같이 탄성부재(137)의 탄성력에 의해 하부피스톤(131)이 하강되어 챔버연결구(111)를 막는다.

이 상태에서 진공챔버(미도시) 내부에 진공압을 형성하고자 할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 하부공기주입구(121)로 공기(A)를 주입한다.

하부공기주입구(121)로 공기(A)가 주입되고 탄성부재(137)의 탄성력을 능가하는 압력이 상부피스톤(133)으로 인가되면 상부피스톤(133)은 상부로 상승한다. 상부피스톤(133)의 상승은 연결축(132)을 통해 하부피스톤(131)으로 전달되고 하부피스톤(131)은 상승하며 챔버연결구(111)를 개방한다. 챔버연결구(111)가 개방되며 진공챔버(미도시) 내부의 기체(A1)가 펌프연결구(113)를 통해 배출되며 진공챔버(미도시)로 진공압이 인가된다.

이 때, 상부피스톤(133)은 공기압에 의해 하부구동챔버(120)의 상면과 닿는 높이(h1)까지 상승되고 하부피스톤(131)은 상부피스톤(133)과 동일한 높이(h1)로 상승되며 개방위치를 유지한다.

한편, 작업자가 개방위치에서 진공압이 형성될 때 와류가 발생되는 것을 방지하고자 하면, 도 6에 도시된 바와 같이 조절회전판(143)을 회전시켜 조절볼트(145)를 상승시킨다.

조절볼트(145)가 희망하는 높이(d)만큼 상승된 후, 작업자는 하부공기주입구(121)와 상부공기주입구(157)로 동시에 공기(A)를 공급한다.

하부공기주입구(121)로 주입된 공기압에 의해 상부피스톤(133)이 상승한다. 그리고, 상부공기주입구(157)로 주입된 공기압에 의해 조절피스톤(160)이 하강한다. 조절피스톤(160)은 조절볼트(145)와 접촉되는 위치까지 하강하고, 상부가압축(161)은 상승하는 상부피스톤(133)의 상부와 접촉된다.

상부피스톤(133)은 상부가압축(161)에 의해 상승되는 높이가 제한되고 제2높이(h2)만큼만 상승된다. 이에 따라 하부피스톤(131)도 동일하게 제2높이(h2)만큼의 중간개방위치로 개방된다.

도 5의 완전 개방위치와 비교할 때 도 6의 중간개방위치는 열린 높이(h2<h1)가 낮으므로 진공챔버로부터 진공펌프로 배출되는 기체(A1)의 유량, 즉 컨덕턴스가 줄어든다. 이에 따라 종래 급작스런 컨덕턴스 변화에 따라 진공챔버 내부에 와류가 발생되던 문제를 해결할 수 있다.

작업자는 중간개방위치에서 진공챔버 내부의 와류 발생여부를 검토하고 와류가 계속하여 발생되면 조절볼트(145)의 높이를 더 낮춰 컨덕턴스를 더 줄일 수 있다.

한편, 도 7과 도 8은 본 발명의 변형예에 따른 진공밸브(100a)의 단면구성을 도시한 예시도이다.

앞서 설명한 바람직한 실시예의 진공밸브(100)는 조절볼트(145)와 조절회전판(143)을 통해 작업자가 컨덕턴스를 조절할 수 있었다.

반면, 변형예에 따른 진공밸브(100a)는 높이가 고정된 컨덕턴스조절블럭(180)을 삽입하여 중간개방위치를 조절한다.

이 때, 컨덕턴스조절블럭(180)의 높이(h3)는 실험을 토해 와류가 발생되지 않는 최적의 중간개방위치 높이로 설정된다.

이에 의해 도 7의 (a)에 도시된 폐쇄위치와, 도 7의 (b)에 도시된 개방위치 및 도 8에 도시된 중간개방위치 간을 조절할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 진공밸브는 개폐피스톤부의 개방시 위치를 조절하는 조절피스톤을 추가로 포함하여 폐쇄위치와 개방위치 사이의 중간개방위치로 이동될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 진공밸브의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 진공밸브 110 : 밸브본체
111 : 챔버연결구 113 : 펌프연결구
115 : 제1실링부재 120 : 하부구동챔버
121 : 하부공기주입구 123 : 연결축안내공
123a : 제2실링부재 125 : 하부센서삽입홈
127 : 스크류결합공 129 : 가압축삽입공
130 : 개폐피스톤부 131 : 하부피스톤
131a : 제3실링부재 132 : 연결축
133 : 상부피스톤 133a : 제4실링부재
135 : 벨로우즈 137 : 탄성부재
140 : 컨덕턴스조절부 141 : 조절하우징
141-1 : 조절하우징본체 141-2 : 회전판수용홈
141-3 : 볼트수용홈 141-4 : 핀수용홈
141-5 : 위치표시눈금 141-6 : 축삽입공
141-7 : 하부스크류삽입공 143 : 조절회전판
143a : 조절볼트결합공 143b : 제1나사산
145 : 조절볼트 145a : 가압축안내공
145b : 제2나사산 145c : 위치표시핀
147 : 중간센서삽입홈 150 : 상부구동챔버
151 : 상부구동챔버본체 153 : 볼트이동공
155 : 스크류삽입공 157 : 상부공기주입구
158 : 상부센서삽입홈 160 : 조절피스톤
161 : 상부가압축 170 : 상부캡
171 : 상부피스톤수용홈 173 : 고정스크류
173a : 나사결합단 180 : 컨덕턴스조절블럭
a : 기준선
A : 공기
A1 : 기체

Claims

하부에 진공챔버와 연결된 챔버연결구(111)가 형성되고, 측면에 진공펌프와 연결된 펌프연결구(113)가 형성된 밸브본체(110)와;
상기 밸브본체(110)의 상부에 결합되며, 정면 하부에 하부공기주입구(121)가 형성된 하부구동챔버(120)와;
상기 하부구동챔버(120) 내부에 수평하게 형성된 상부피스톤(133)과, 상기 밸브본체(110) 내부에 상기 챔버연결구(111)를 막을 수 있는 크기로 형성된 하부피스톤(131)과, 상기 상부피스톤(133)과 상기 하부피스톤(131)을 연결하며 상기 하부공기주입구(121)로의 공기 공급여부에 따른 상기 상부피스톤(133)의 상승을 상기 하부피스톤(131)으로 전달하며 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 닫는 폐쇄위치와 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 개방하는 개방위치 사이를 이동하게 하는 연결축(132)을 갖는 개폐피스톤부(130)와;
상기 하부구동챔버(120)의 상부에 구비되며 상부 정면에 상부공기주입구(157)가 형성된 상부구동챔버(150)와; 상기 상부구동챔버(150) 내부에 수용되며 상기 하부구동챔버(120)를 향해 상부가압축(161)이 연장형성되며, 상기 상부공기주입구(157)를 통한 공기주입여부에 따라 상기 상부구동챔버(150) 내부를 상하로 이동하는 조절피스톤(160)과;
상기 상부구동챔버(150)와 상기 하부구동챔버(120) 사이에 구비되어 상기 상부가압축(161)을 상기 하부구동챔버(120)로 안내하며, 상기 하부공기주입구(121)와 상기 상부공기주입구(157)에 동시에 공기가 주입될 때 상기 조절피스톤(160)와 함께 상기 상부가압축(161)이 하강되며 상승되는 상기 상부피스톤(133)를 가압하여 상기 챔버연결구(111)가 중간개방위치로 열리게 하는 컨덕턴스조절부(140)와;
상기 상부구동챔버(150)의 상부에 결합되는 상부캡(170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브.
제1항에 있어서,
상기 컨덕턴스조절부(140)는,
상기 하부구동챔버(120)와 상기 상부구동챔버(150) 사이에 위치되며 판면에 회전판수용홈(141-2)이 모서리영역을 제외하고 함몰형성되고, 상기 상부가압축(161)을 하부로 안내하는 축삽입공(141-6)이 상기 회전판수용홈(141-2)의 가운데 영역에 관통형성된 조절하우징(141)과;
상기 조절하우징(141)의 회전판수용홈(141-2)에 수용되며 상기 조절하우징(141)의 외부로 외주연이 노출되어 외력에 의해 회전조작되고, 내부에 조절볼트결합공(143a)이 형성된 조절회전판(143)과;
상기 상부가압축(161)을 감싸게 상기 조절볼트결합공(143a)에 나사결합되며 일단에 외측을 향해 수평하게 위치표시핀(145c)이 연장형성된 조절볼트(145)를 포함하며,
상기 조절볼트(145)는 상기 조절회전판(143)의 정역회전에 따라 상기 조절회전판(143)의 내부에서 상기 상부구동챔버(150)와 상기 조절하우징(141) 사이를 상하로 이동되는 것을 특징으로 하는 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브.
제2항에 있어서,
상기 상부공기주입구(157)으로 공기가 주입되고 상기 조절피스톤(160)이 하강될 때 상기 조절볼트(145)가 조절피스톤(160)의 하부와 접촉되며 상기 조절피스톤(160)의 하강높이를 제한하며,
상기 조절피스톤(160)의 하강높이는 상기 중간개방위치에서 상기 하부피스톤(131)이 상기 챔버연결구(111)를 개방하는 높이에 대응되는 것을 특징으로 하는 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브.
제3항에 있어서,
상기 조절하우징(141)의 외주연에는 상기 위치표시핀(145c)이 수용되는 핀수용홈(141-4)이 일정깊이 형성되고, 상기 핀수용홈(141-4)의 외주면에는 현재 위치표시핀(145c)의 위치를 표시하는 위치표시눈금(141-5)이 높이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 컨덕턴스 조절이 가능한 진공밸브.