KR20030031987A - 매니폴드 밸브 - Google Patents

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KR20030031987A KR10-2003-7002462A KR20037002462A KR20030031987A KR 20030031987 A KR20030031987 A KR 20030031987A KR 20037002462 A KR20037002462 A KR 20037002462A KR 20030031987 A KR20030031987 A KR 20030031987A
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Abstract

본 발명의 매니폴드 밸브는 본체와 본체 내에 마련된 복수개의 밸브 몸체를 구동하는 각 구동부로 되어 있다. 본체는, 연결 유로에 의해 통해 있는 주 유로측 밸브실과 부 유로측 밸브실을 가지고, 또한 주 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 주 유로측 연통 포트와 통하는 주 유로와, 주 유로측 밸브실과 통하는 분기 유로와, 부 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트와 통하는 부 유로를 가지고 있다. 주 유로측 연통 포트와 부 유로측 연통 포트에 각각 개폐 밸브 몸체가 마련되고, 상기 밸브 몸체는 각각 상기 구동부에 의해 구동된다.

Description

매니폴드 밸브{MANIFOLD VALVE}
종래에는, 반도체 산업에서의 슬러리(slurry) 라인이나 각종 화학 약액(藥液) 라인에서 유체를 주 유로에서 분기하여 공급하는 라인에 있어서, 또한 유체를 주 유로에서 분기하여 공급하고 순환시키는 라인에 있어서, 슬러리의 응집(凝集)/고착(固着)이나 결정의 석출(析出) 등의 문제점을 방지할 목적으로 분기 라인을 세정하기 위한 라인을 마련한 것이 있었다.
이러한 경우, 일반적으로는, 도 17에 나타낸 바와 같이 2개의 두 방향 밸브(two-way valve)(55,56)와 2개의 T-파이프(53,54)를 조합하는 방법이나 도 18에 나타낸 바와 같이 세 방향 밸브(three-way valve)(65)와 두 방향 밸브(61) 및 T-파이프(60)를 조합하는 방법, 도 19에 나타낸 바와 같이 3개의 두 방향 밸브(154,156,157)와 2개의 T-파이프를 조합하는 방법이나 도 20에 나타낸 바와 같이 1개의 세 방향 밸브(162), 2개의 두 방향 밸브(164,165) 및 1개의 T-파이프(163)를 조합하는 방법 등이 채택되어 왔다.
그렇지만, 도 17에 나타낸 경우에 있어서는, T-파이프(53)에서 두 방향 밸브(55)까지의 유로에 약액이 체류하는 문제나 세정할 때에 두 방향 밸브(55)에서 T-파이프(54)까지의 유로가 충분히 세정되지 않는 문제가 있었다. 또한 도 18에 나타낸 경우에 있어서도 마찬가지로 세 방향 밸브(65)에서 T-파이프(60)까지의 유로가 충분히 세정되지 않는 문제가 있었다.
게다가, 도 19에 나타낸 경우에 있어서는, T-파이프(53)에서 두 방향 밸브(54)까지의 유로에 약액이 체류하는 문제나, 세정할 때에 두 방향 밸브(154)에서 T-파이프(155)까지의 유로가 충분히 세정되지 않는 문제가 있었다. 또한 도 20에 나타낸 경우에 있어서도 마찬가지로 세 방향 밸브(162)에서 T-파이프(163)까지의 유로가 충분히 세정되지 않는 문제가 있었다.
본 발명은 주(主) 유로(流路), 부(副) 유로 및 분기 유로를 가지는 매니폴드(manifold) 밸브(valve) 및 주 유로, 부 유로, 분기(分岐) 유로 및 순환 유로를 가지는 매니폴드 밸브에 관한 것이며, 특히 유체의 체류부(滯留部)가 매우 작고, 우수한 세정(洗淨)효과가 얻어지며 또한 조밀한 배관 라인(line)이 얻어지는 매니폴드 밸브에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 발명의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 주 유로측 연통 포트가 닫히고, 부 유로측 연통 포트가 열린 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 1에서의 본체의 사시도이다.
도 4는 도 3에서의 본체의 평면도이다.
도 5는 제1 발명의 제2 실시예를 나타낸 본체만의 평면도이다.
도 6은 제1 발명의 제3 실시예를 나타낸 본체만의 평면도이다.
도 7은 제1 발명의 제4 실시예를 나타낸 본체만의 평면도이다.
도 8은 제1 발명의 제3 실시예를 이용한 약액 분기 공급 라인을 나타내는 외관도이다.
도 9는 도 12의 본체에 세 개의 구동부가 고정된 경우의 A-A 단면도이며, 본발명의 제2 발명의 매니폴드 밸브의 주 유로측이 열리고, 부 유로측이 닫힌 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 10은 도 12의 본체에 세 개의 구동부가 고정된 경우의 B-B 단면도이며, 본 발명의 제2 발명의 매니폴드 밸브의 주 유로측이 열리고, 순환 유로측이 닫힌 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 11은 구동부의 종단면도이다.
도 12는 제2 발명의 제1 실시예를 나타낸 본체만의 평면도이다.
도 13은 도 12에서의 본체의 사시도이다.
도 14는 제2 발명의 제2 실시예를 나타낸 본체만의 평면도이다.
도 15는 제2 발명의 제1 실시예를 이용한 유체 분기 공급 라인을 나타낸 외관도이다.
도 16은 제2 발명의 제1 실시예를 이용한 유체 분기 공급 라인에서, 각 연통 포트의 개폐의 조합에 의한 유체의 흐름을 나타낸 외관도이다. 도면 중 ⓞ는 열린 밸브, ⓒ는 닫힌 밸브를 표시한다.
도 17은 두 방향 밸브를 이용한 종래의 약액 분기 공급 라인을 나타낸 외관도이다.
도 18은 세 방향 밸브를 이용한 종래의 약액 분기 공급 라인을 나타낸 외관도이다.
도 19는 두 방향 밸브를 이용한 종래의 약액 분기 공급 라인을 나타낸 외관도이다.
도 20은 세 방향 밸브를 이용한 종래의 약액 분기 공급 라인을 나타낸 외관도이다.
본 발명은 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 고려하여 착상한 것으로, 유체의 체류부가 매우 작고, 우수한 세정효과가 얻어지며 또한 조밀한 배관 라인이 얻어지는 매니폴드 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 유체를 주 유로에서 분기하여 공급하는 라인을 위한 매니폴드 밸브로서, 연결 유로에 의해 통해 있는 주 유로측 밸브실(valve室)과 부 유로측 밸브실을 가지며, 또한 주 유로측 밸브실의 저부(底部) 중앙에 마련된 주 유로측 연통(連通) 포트(port)와 통해 있는 주 유로, 상기주 유로측 밸브실과 통해 있는 분기 유로 및 상기 부 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트와 통해 있는 부 유로를 가지는 본체와; 상기 주 유로측 연통 포트와 상기 부 유로측 연통 포트 각각을 개폐하는 밸브 몸체를 가지는 구동부를 구비하고 있는 매니폴드 밸브가 제공된다(이하 '제1 발명'이라 함).
상기 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 분기 유로와 연결 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 부 유로가 분기 유로와 평행하게 마련되며, 또한 다른 일 실시예에서는 분기 유로와 연결 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 부 유로가 주 유로와 평행하게 마련된다.
또한 본 발명에서는, 주 유로가 본체의 일 측면에 또는 본체를 관통하도록 마련되고, 부 유로가 본체의 일 측면에 또는 본체를 관통하도록 마련된다.
더욱이 본 발명에 의하면, 유체를 주 유로에서 분기하여 공급하고 유체를 순환시키는 라인을 위한 매니폴드 밸브로서, 주 유로측 밸브실과 부 유로측 밸브실 및 순환 유로측 밸브실의 세 밸브실을 가지며, 또한 주 유로측 밸브실과 부 유로측 밸브실을 통하게 하는 연결 유로, 상기 주 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 주 유로측 연통 포트와 상기 순환 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 순환 유로측 연통 포트의 양쪽과 각각 통해 있는 주 유로, 상기 주 유로측 밸브실과 통해 있는 분기 유로, 상기 부 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트와 통해 있는 부 유로, 및 상기 순환 유로측 밸브실과 통해 있는 순환 유로를 가지는 본체와; 상기 본체 상부에 고정되고, 상기 주 유로측 연통 포트와 부 유로측 연통 포트 및 순환 유로측 연통 포트 각각을 개폐하는 밸브 몸체를 가지는 구동부를 구비한 매니폴드 밸브가 제공된다(이하 '제2 발명'이라 함).
또한 상기 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 분기 유로, 연결 유로 및 부 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련된다.
더욱이, 다른 일 실시예에서는, 분기 유로와 연결 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 부 유로가 주 유로와 평행하게 마련된다.
또한 상기 발명에서는, 분기 유로, 주 유로측 밸브실, 연결 유로 및 부 유로측 밸브실의 저면(底面)들이 서로 일치하도록 형성되고, 또한 순환 유로와 순환 유로측 밸브실의 저면들이 서로 일치하도록 형성된다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 7은 제1 발명의 실시예를 나타내며, 도 1은 제1 발명의 매니폴드 밸브의 주 유로측이 열리고, 부 유로측이 닫힌 상태를 나타낸 종단면도이다. 도 2는 도 1의 매니폴드 밸브의 주 유로측이 닫히고, 부 유로측이 열린 상태를 나타낸 종단면도이다. 도 3은 도 1의 본체의 입체사시도이다. 도 4는 도 3에서의 본체의 평면도이다. 도 5는 제1 발명의 매니폴드 밸브의 제2 실시예에서의 본체의 평면도이다. 도 6은 제1 발명의 매니폴드 밸브의 제3 실시예에서의 본체의 평면도이다. 도 7은 제1 발명의 매니폴드 밸브의 제4 실시예에서의 본체의 평면도이다.
도면에서, 인용 부호 1은 본체이며, 본체(1)의 상부에는 연결 유로(11)에 의해 통해 있는 원통형의 주 유로측 밸브실(14)과 부 유로측 밸브실(15)이 마련된다. 인용 부호 8은 주 유로이며, 주 유로측 밸브실(14)의 저부 중앙에 마련된 주 유로측 연통 포트(12)와만 통해 있다. 즉, 도 3에 나타낸 것처럼 본체(1)의 일 측면에만 마련된다. 인용 부호 9는 부 유로이며, 부 유로측 밸브실(15)의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트(13)와 직각방향으로 통해 있다. 인용 부호 10은 주 유로측 밸브실(14)과 통해 있는 분기 유로이며, 부 유로(9)와는 본체(1)의 반대쪽에 위치한다. 연결 유로(11)는 그 저부(底部)가 양 밸브실(14,15)의 저부들과 서로 일치하도록 구성되고, 또한, 분기 유로(10)의 저부도 주 유로측 밸브실(14)의저부와 서로 일치하도록 구성된다. 따라서, 유체의 체류부분이 생기지 않는다. 도 1 내지 도 3으로부터도 알 수 있는 것처럼, 주 유로(8)는 부 유로(9)와 분기 유로(10) 및 연결 유로(11) 각각에 대하여 직교하는 방향으로 마련된다. 즉, 부 유로(9)와 분기 유로(10) 및 연결 유로(11)는 서로 평행한 방향으로 마련된다. 또한, 주 유로측 연통 포트(12)와 부 유로측 연통 포트(13) 각각의 개구부(開口部)의 가장자리 또는 주변부는 나중에 설명될 구동부(2,3)의 밸브 몸체(22,36)가 붙고 떨어지고 하는 밸브 시트(seat)부(25,37)로 되어 있다. 주 유로측 밸브실(14)의 직경은, 주 유로측 연통 포트(12) 및 밸브 몸체(22)의 직경보다 크며, 마찬가지로 부 유로측 밸브실(15)도 부 유로측 연통 포트(13) 및 밸브 몸체(36)의 직경보다 크다.
본 실시예에서는, 본체(10)의 측면에 결합부(42,43)가 일체적으로 돌출하여 형성되고, 부 유로(9) 및 분기 유로(10)가 그 내부에 각각 연장하여 형성된다. 주 유로(8)에 대해서도 마찬가지의 상태로 형성된다(도 3 참조). 결합부(42)에 배관 튜브(tube)(48)를 접속하기 위해서는, 먼저 결합부(42)의 선단부(45)에 배관 튜브(48)를 끼워 맞추고, 결합부(42)의 외주에 마련된 수나사부(44)에 캡 너트(cap nut)(46)의 암나사부(47)를 돌려서 죄어 배관 튜브(48)의 단부를 집어서 고정시킨다. 주 유로(8) 및 분기 유로(10)의 부분에 대해서도 마찬가지의 방법으로 배관 튜브가 접속된다. 덧붙여, 본체(10)와 배관 튜브(48)의 접속구조에 대해서는, 본 실시예에 한정되지 않으며, 다른 일반적인 접속구조를 채택하여도 상관없다.
구동부들(2,3)은 본체(1)의 상부에 관통 볼트/너트(미도시됨)로 고정된다. 양자 모두 구조는 동일하기 때문에, 구동부(2)를 대표적으로 설명한다.
인용 부호 4는 실린더(cylinder) 본체이며, 내부에 원통형의 실린더부(16)와 하면(下面)에 원통형의 돌출부(17)를 가지고, 실린더부(16)의 저면 중앙에서 돌출부(17)를 관통하도록 통공(通孔)(18)이 마련된다. 통공(18)의 내주면에는 O-링(O-ring)(32)이 끼워진다. 또한 실린더 본체(4)의 측면에는 실린더부(16)의 위쪽 및 아래쪽으로 각각 통해 있는 한 쌍의 작동유체 공급 포트(28,29)가 마련된다.
인용 부호 5는 실린더 덮개이며, 저면에 O-링(33)이 끼워진 원통형 돌출부(19)를 가지고, 원통형 돌출부(19)를 실린더부(16)의 상부에 O-링(33)을 사이에 두고 끼워 맞춤으로써 실린더 본체(4)에 접합된다. 본 실시예에서는 본체(1), 실린더 본체(4) 및 실린더 덮개(5)의 세 가지 구성요소가 관통 볼트/너트(미도시됨)에 의해 일체로 고정된다.
인용 부호 6은 피스톤(piston)이며, 외주면에 O-링(31)이 끼워지고, 실린더 본체(4)의 실린더부(16)에 O-링(31)을 사이에 두고 상하로 미끄러져 움직일 수 있도록 끼워 맞춰진다. 하단면 중앙에는 실린더 본체(4)의 통공(18)을 미끄러져 움직일 수 있도록 관통하는 돌출된 로드(rod)부(20)가 일체로 마련되고, 로드부(20)의 선단부에는 격막(diaphragm)(7)의 밸브 몸체(22)가 접합되는 접합부(21)가 마련된다. 또한, 피스톤(6)의 상면(上面), 실린더부(16)의 내주면 및 실린더 덮개(5)의 하면(下面)에 의해 상부공간(26)이 형성되고, 피스톤(6)의 하면 및 로드부(20)의 외주면과 실린더부(16)의 내주면 및 저면에 의해 하부공간(27)이 형성된다.
인용 부호 7은 격막이며, 중앙 하면에는 본체(1)에 마련된 밸브 시트부(25) 즉, 주 유로측 연통 포트(12)의 개구부 가장자리에 붙고 떨어지고 하는 밸브몸체(22)가 일체적으로 마련되고, 이 밸브 몸체(22)는 피스톤(6)의 로드부(20)의 선단부에 돌려서 죄어 결합된다. 격막(7)의 외주 가장자리부에는 원통형 막(膜)부분(23)이 마련되고, 또한 원통형 막부분(23)의 상단부 외주에는 환형 돌출부(24)가 마련된다. 원통형 막부분(23)은 본체(1)의 주 유로측 밸브실(14)의 내주면과 실린더 본체(4)의 돌출부(17)의 외주면에 의해 집혀서 고정되고, 또한 환형 돌출부(24)는 주 유로측 밸브실(14)의 내주면 상부에 마련된 단차부(30)에 끼워 맞춰짐과 동시에, 본체(1)의 주 유로측 밸브실(14)의 내주면과 실린더부 본체(4)의 돌출부(17)의 외주면에 의해 집혀서 고정된다. 이 격막(7)의 형상은 본 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본체(1)와 실린더부(16)에 의해 집혀서 고정된 막부분을 가지는 것이면 어떤 것이라도 좋고, 풀무(bellows) 형태 등의 형상도 좋다.
덧붙여 구동부의 구조에 대해서는, 주 유로측 연통 포트와 부 유로측 연통 포트 각각을 개폐하는 밸브 몸체를 가지는 것인 한, 내부에 스프링 등을 구비한 구조이면 좋고 본 실시예에 특히 한정되는 것은 아니며, 또한 이들 밸브 몸체를 가진 구동부는 주 유로측, 부 유로측이 각각 별개로 마련되는 것이 바람직하지만, 양자를 일체로 마련하여도 좋고, 특히 한정되는 것은 아니다.
더욱이 본 발명에서 본체 등의 부재는, 내약품성이 우수하고 불순물의 용출도 적으므로, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)(이하 'PTFE'라 함)이나 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐레더 공중합체(tetrafluoroeth- ylene-perfluoroalkylvinylether copolymer)(이하 'PFA'라 함) 등의 불소수지를 사용하는 것이 바람직하지만, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등 그 외의 플라스틱이나또는 금속도 좋으며, 특히 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 실시예의 매니폴드 밸브의 작동에 대해서 설명한다.
도 1은 주 유로측 연통 포트(12)가 열리고, 부 유로측 연통 포트(13)가 닫힌 상태로 되어 있다. 이 상태에서는 주 유로(8)의 유체는 분기 유로(10), 연결 유로(11) 및 부 유로측 밸브실(15)로 흐른다. 이 상태에서 구동부(2)의 작동유체 공급 포트(28)를 통해 상부공간(26)에 외부로부터 작동유체(예를 들면, 압축공기 등)가 주입되면, 상기 작동유체의 압력으로 피스톤(6)이 밀려서 내려지기 때문에, 피스톤(6)과 접합되어 있는 로드부(20)는 아래쪽으로 끌어내려지고, 로드부(20)의 하단부에 접합된 밸브 몸체(22)는 밸브 시트부(25)에 눌리며, 주 유로측 연통 포트(12)는 닫힌 상태로 된다. 한편, 반대로 구동부(3)의 작동유체 공급 포트(41)로부터 하부공간(39)으로 작동유체가 주입되면, 상기 작동유체의 압력으로 피스톤(34)이 밀려서 올려지기 때문에, 피스톤(34)과 접합되어 있는 로드부(35)는 위쪽으로 끌어올려지고, 로드부(35)의 하단부에 접합된 밸브 몸체(36)는 밸브 시트부(37)에서 분리되며, 부 유로측 연통 포트(13)는 열린 상태로 된다(도 2의 상태).
도 2는 주 유로측 연통 포트(12)가 닫히고, 부 유로측 연통 포트(13)가 열린 상태로 되어 있다. 이 상태에서는 부 유로(9)의 유체는 부 유로측 밸브실(15), 연결 유로(11), 주 유로측 밸브실(14) 및 분기 유로(10)로 흐른다. 이 상태에서 구동부(3)의 작동유체 공급 포트(40)를 통해 상부공간(38)에 외부로부터 작동유체(예를 들면, 압축공기 등)가 주입되면, 상기 작동유체의 압력으로 피스톤(34)이 밀려서 내려지기 때문에, 피스톤(34)과 접합되어 있는 로드부(35)는 아래쪽으로 끌어내려지고, 로드부(35)의 하단부에 접합된 밸브 몸체(36)는 밸브 시트부(37)에 눌리며, 부 유로측 연통 포트(13)는 닫힌 상태로 된다. 한편, 반대로 구동부(2)의 작동유체 공급 포트(29)로부터 하부공간(27)에 작동유체가 주입되면, 상기 작동유체의 압력으로 피스톤(6)이 밀려서 올려지기 때문에, 피스톤(6)과 접합되어 있는 로드부(20)는 위쪽으로 끌어올려지고, 로드부(20)의 하단부에 접합된 밸브 몸체(22)는 밸브 시트부(25)에서 분리되며, 주 유로측 연통 포트(12)는 열린 상태로 된다(도 1의 상태).
예를 들어, 본 실시예의 밸브가 주 유로(8)측으로부터 슬러리가 그리고 부 유로(9)측으로부터 세정액이 공급되고, 이들이 분기 유로(10)로부터 배출되는 라인에 사용된 경우, 도 1의 상태에서는 주 유로측 밸브실(14)을 통과하여 분기 유로(10)로부터 슬러리가 배출되지만, 연결 유로(11) 및 부 유로측 밸브실(15)에는 슬러리가 체류한다. 그러나, 이 상태에서 주 유로측 연통 포트(12)를 닫고, 부 유로측 연통 포트(13)를 열어서(도 2의 상태), 부 유로(9)측으로부터 세정액을 흐르게 하면, 상기 체류하는 슬러리는 분기 유로(10)로부터 배출되고 밸브 내의 세정이 행해진다. 본 실시예에서는 분기 유로(10), 주 유로측 밸브실(14), 연결 유로(11) 및 부 유로측 밸브실(15)의 저면이 상기한 바와 같이 서로 일치하도록 구성되어 있기 때문에 체류부 용적이 매우 작고, 각 유로가 직선형으로 형성되어 있기 때문에 압력손실이 작아서, 우수한 세정효과를 얻을 수 있다.
도 4는 참고로 도시한 도 3의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 본체(1)만의 평면도이다. 상기 제1실시예와 다른 점은, 부 유로(9)가 주 유로(8)와 평행이고, 본체(1)의 동일한 측면에 마련된다는 점이다. 작동에 대해서는, 부 유로(9)를 흐르는 유체의 흐르는 방향이 연결 유로(11)에 대해 직각방향으로 바뀔 뿐 제1 실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 본체(1)만의 평면도이다. 상기 제1실시예와 다른 점은, 주 유로(8)가 본체(1)를 관통하여 마련된다는 점이다. 주 유로측 연통 포트(12)를 닫은 상태에서도 주 유로(5)측의 유체는 끊임없이 흐르거나 혹은 순환하기 때문에, 주 유로(8)에 슬러리 등의 침강성(沈降性) 높은 유체를 흐르게 해도 슬러리가 침강할 염려는 적다. 그 외의 상태에서의 작동에 대해서는 제1 실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.
상기한 종래 기술에서, 본 발명의 제3 실시예를 이용한 때의 약액 분기 공급 라인의 외관도가 도 8에 나타나 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 도 17 또는 도 18에 나타낸 종래의 라인과 비교하면 밸브나 T-파이프의 수를 감소시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 하나의 밸브로 필요한 사항을 충족시킬 수 있다. 따라서 배관 라인을 단순하게 할 수 있고, 배관 공간도 작아지며, 또한 시공도 용이하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예를 나타낸 본체(1)만의 평면도이다. 본 실시예는 도 6의 실시예에서 부 유로(9)가 주 유로(8)에 평행하게 본체(1)를 관통하도록 된 구조이다. 이하에서 본 실시예의 작동에 대해서 설명한다. 주 유로측 연통 포트(12)는 열린 상태이고 부 유로측 연통 포트(13)는 닫힌 상태인 경우, 주 유로(8)를 흐르는 유체는 주 유로(8) 외에도 주 유로측 밸브실(14)을 통과하고, 분기 유로(10)쪽으로 흐른다. 또한, 주 유로측 연통 포트(12)는 닫은 상태이고 부 유로측 연통 포트(13)는 연 상태로 하면, 주 유로(8) 안의 유체는 주 유로(8)만을 흐른다. 이 상태로 부 유로(9)에 예를 들어 세정액 등을 흐르게 하면, 세정액은 부 유로(9)를 통하여 흘러 나가는 동시에 부 유로측 밸브실(13), 연결 유로(11) 및 주 유로측 밸브실(14)을 통과하여 분기 유로(10)로부터 배출된다.
다음으로 본 발명의 제2 발명의 실시예를 도 9 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
도 9는 도 12의 본체에 3개의 구동부가 고정된 경우의 제1 실시예를 나타낸 A-A 단면도이며, 본 발명의 매니폴드 밸브의 주 유로측이 열리고 부 유로측이 닫힌 상태를 나타낸 종단면도이다. 도 10은 도 12의 본체에 3개의 구동부가 고정된 경우의 B-B 단면도이며, 주 유로측이 열리고 순환 유로측이 닫힌 상태를 나타낸 종단면도이다. 도 11은 구동부의 단면도이다. 도 12는 본 발명의 제2 발명의 매니폴드 밸브의 본체의 평면도이다. 도 13은 도 12의 본체의 입체사시도이다. 도 14는 본 발명의 제2 발명의 매니폴드 밸브의 제2 실시예에서의 본체의 평면도이다.
도면에서, 인용부호 101은 본체이며, 본체(101)의 상부에는 원통형의 주 유로측 밸브실(113)과 부 유로측 밸브실(114) 및 순환 유로측 밸브실(115)이 마련되고, 주 유로측 밸브실(113)과 부 유로측 밸브실(114)은 연결 유로(109)에 의해 서로 통한다. 인용 부호 105는 주 유로이며, 주 유로측 밸브실(113)의 저부 중앙에 마련된 주 유로측 연통 포트(110)와 순환 유로측 밸브실(115)의 저부 중앙에 마련된 순환 유로측 연통 포트(112)에 통해 있다. 인용부호 106은 부 유로이며, 부 유로측 밸브실(114)의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트(111)와 통해 있다. 인용 부호 107은 주 유로측 밸브실(113)과 통해 있는 분기 유로이며, 부 유로(106)와는 본체(101)에 대하여 반대쪽에 위치한다. 인용 부호 108은 순환 유로측 밸브실(115)과 통해 있는 순환 유로이며, 주 유로(105)와는 본체(101)에 대하여 반대쪽에 위치한다. 분기 유로(107), 주 유로측 밸브실(113), 연결 유로(109) 및 부 유로측 밸브실(114)의 저면은 대략 서로 일치하도록 구성되어 있고, 마찬가지로 순환 유로(108)와 순환 유로측 밸브실(115)의 저면도 대략 서로 일치하도록 구성되어 있다. 따라서, 유체의 체류부분이 생기지 않는다. 도 9, 도10 및 도 12에서도 알 수 있는 바와 같이, 주 유로(105)는 부 유로(106)와 분기 유로(107) 및 연결 유로(109) 각각에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 순환 유로(108)와는 평행방향으로 마련된다. 즉, 부 유로(106)와 분기 유로(107) 및 연결 유로(109)는 서로 평행하도록 구성된다. 또한, 주 유로측 연통 포트(110), 부 유로측 연통 포트(111) 및 순환 유로측 연통 포트(112) 각각의 개구부의 가장자리 또는 주변부는 구동부(102,103,104)의 밸브 몸체(116,117,118)가 붙고 떨어지고 하는 밸브 시트부(119,120,121)로 된다. 주 유로측 밸브실(113)의 직경은 주 유로측 연통 포트(110) 및 밸브 몸체(116)의 직경보다 크고, 마찬가지로 부 유로측 밸브실(114)의 직경도 부 유로측 연통 포트(111) 및 밸브 몸체(117)의 직경보다 크다. 또한, 마찬가지로 순환 유로측 밸브실(115)의 직경도 순환 유로측 연통 포트(112) 및 밸브 몸체(118)의 직경보다 크다.
본 실시예에서, 본체(101)의 측면에 결합부(142)가 일체적으로 돌출되어 형성되고, 주 유로(105), 부 유로(106), 분기 유로(107) 및 순환 유로(108)가 그 내부에 각각 연장하여 형성된다. 부 유로(106)를 내부에 가지는 결합부(142)에 배관 튜브(147)를 접속하기 위해서는, 우선 결합부(142)의 선단부(144)에 배관 튜브(147)를 끼워 맞추고 결합부(142)의 외주에 마련된 수나사부(143)에 캡 너트(145)의 암나사부(146)를 돌려서 죄어 배관 튜브(147)의 단부를 집어서 고정한다. 주 유로(105), 분기 유로(107) 및 순환 유로(108)의 부분에 대해서도 동일한 방법으로 배관 튜브(147)가 접속된다. 덧붙여, 본체(101)와 배관 튜브(147)의 접속구조는 본 실시예에 한정되지 않으며, 다른 일반적인 접속구조를 채택하여도 무방하다.
구동부(102,103,104)는 본체(101)의 상부에 관통 볼트/너트(미도시됨)로 고정된다. 세 구동부 모두 구조는 동일하므로 구동부(102)를 대표적으로 설명한다.
도 11에서, 인용 부호 122는 실린더 본체이며, 내부에 원통형의 실린더부(126)와 하면(下面)에 원통형의 돌출부(127)를 가지고, 실린더부(126)의 저면 중앙에서 돌출부(127)를 관통하도록 통공(128)이 마련된다. 통공(128)의 내주면에는 O-링(141)이 끼워진다. 또한 실린더 본체(122)의 측면에는 실린더부(126) 내의 위쪽 및 아래쪽으로 각각 통해 있는 한 쌍의 작동유체 공급 포트(136,137)가 마련된다.
인용 부호 123은 실린더 덮개이며, 하부에 O-링(139)이 외주면에 끼워진 원통형 돌출부(129)를 가지고, 원통형 돌출부(129)를 실린더부(126)의 상부에O-링(139)을 사이에 두고 끼워 맞춤으로써 실린더 본체(122)에 접합된다. 본 실시예에서는 본체(101), 실린더 본체(122) 및 실린더 덮개(123)의 세 부분이 관통 볼트/너트(미도시됨)로 고정된다.
인용 부호 124는 피스톤이며, 외주면에 O-링(140)이 끼워지고, 실린더 본체(122)의 실린더부(126) 내에 O-링(140)을 사이에 두고 아래위로 미끄러져 움직일 수 있도록 끼워 맞춰진다. 하단면 중앙에는 실린더 본체(122)의 통공(128)을 미끄러져 움직일 수 있도록 관통하는 돌출된 로드(rod)부(130)가 일체로 마련되고, 로드부(130)의 선단부에는 격막(125)의 밸브 몸체(116)가 접합되는 접합부(131)가 마련된다. 또한, 피스톤(124)의 상면(上面)과 실린더부(126)의 내주면과 실린더 덮개(123)의 하면(下面)에 의해 상부공간(134)이 형성되고, 피스톤(124)의 하면 및 로드부(130)의 외주면과 실린더부(126)의 내주면 및 저면에 의해 하부공간(135)이 형성된다.
인용 부호 125는 격막이며, 중앙 하면에 본체(1)에 마련된 밸브 시트부(119) 즉, 주 유로측 연통 포트(110)의 개구부 가장자리에 붙고 떨어지고 하는 밸브 몸체(116)가 일체적으로 마련되고, 이 밸브 몸체(116)는 피스톤(124)의 로드부(130)의 선단부에 돌려서 죄어 접합된다. 격막(125)의 외주 가장자리부에는 원통형 막(膜)부분(132)이 마련되고, 또한 원통형 막부(132) 상단부 외주에는 환형 돌출부(133)가 마련된다. 원통형 막부분(132)은 본체(101)의 주 유로측 밸브실(113)의 내주면과 실린더 본체(122)의 돌출부(127)의 외주면에 의해 집혀서 고정되고, 또한 환형 돌출부(133)는, 주 유로측 밸브실(113)의 내주면 상부에 마련된 단차부(138)에 끼워 맞춰짐과 동시에 본체(101)의 주 유로측 밸브실(113)의 내주면과 실린더 본체(122)의 돌출부(127)의 외주면에 의해 집혀서 고정된다. 이 격막(125)의 형상은 본 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본체(101)와 실린더 본체(122)에 의해 집혀서 고정된 막부분을 가지는 것이면 어떤 것이라도 좋고, 풀무(bellows) 형태 등의 형상도 좋다.
덧붙여, 구동부의 구조에 대해서는 주 유로측 연통 포트, 부 유로측 연통 포트 및 순환 유로측 연통 포트 각각을 개폐하는 밸브 몸체를 가지는 것인 한, 내부에 스프링 등을 구비한 구조이면 좋고, 본 실시예에 특히 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들 밸브 몸체를 가진 구동부는 주 유로측, 부 유로측 및 순환 유로측에 각각 별개로 마련되는 것이 바람직하지만, 세 가지를 일체적으로 마련하여도 좋고, 특히 한정되는 것은 아니다.
더욱이 제2 발명에서 본체 등의 부재는, 내약품성이 우수하고 불순물의 용출도 적으므로, PTFE나 PFA 등의 불소수지를 사용하는 것이 바람직하지만, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등 그 외의 플라스틱이나 또는 금속도 좋으며, 특히 한정되는 것은 아니다. 또한, 격막의 재질은 PTFE, PFA 등의 불소수지를 사용하는 것이 바람직하지만, 고무 및 금속도 좋고 특히 한정되는 것은 아니다.
다음으로 본 실시예의 매니폴드 밸브의 작동에 대해서 설명한다. 덧붙여, 구동부(102,103,104)의 작동은 세 구동부 모두 동일하므로, 구동부(102)를 대표적으로 설명한다.
이제, 도 9에 나타낸 바와 같이, 주 유로측 연통 포트(110)가 열린 상태에있는 경우에, 구동부(102)의 작동유체 공급 포트(136)에서 상부공간(134)에 외부로부터 작동유체(예를 들면 압축공기 등)가 주입되면, 상기 작동유체의 압력으로 피스톤(124)이 밀려서 내려지기 때문에, 피스톤(124)과 접합되어 있는 로드부(130)(130)는 아래쪽으로 끌어내려지고, 로드부(130)의 하단부에 접합된 밸브 몸체(116)는 밸브 시트부(119)에 눌리며, 주 유로측 연통 포트(110)는 닫힌 상태로 된다. 이 경우는, 도 10과의 관계에서 주 유로(105)를 흐르는 유체의 흐름이 정지된다.
반대로, 주 유로측 연통 포트(110)가 닫힌 상태에 있는 경우에, 구동부(102)의 작동유체 공급 포트(137)로부터 하부공간(135)에 작동유체가 주입되면, 상기 작동유체의 압력으로 피스톤(124)이 밀려서 올려지기 때문에, 피스톤(124)에 접합되어 있는 로드부(130)는 위쪽으로 끌어 올려지고, 로드부(130)의 하단부에 접합된 밸브 몸체(116)는 밸브 시트부(119)에서 분리되며, 주 유로측 연통 포트(110)는 열린 상태로 된다. 즉, 주 유로(105)를 흐르는 유체는 분기 유로(107)쪽으로 흘러 나간다.
예를 들어, 본 실시예의 밸브가 주 유로(105)측으로부터 슬러리를, 부 유로(106)측으로부터 세정액을 공급하고, 이들을 분기 유로(107)로부터 배출하는 라인에 사용되어, 주 유로(105) 내의 유체(여기서는 슬러리)를 순환 유로(108)측으로부터 배출하고 순환 혹은 폐기하는 경우, 도 9 및 도 10의 상태에서는 슬러리는 주 유로측 밸브실(113)을 통과하여 분기 유로(107)로부터 배출되지만, 연결 유로(109) 및 부 유로측 밸브실(114)에는 슬러리가 체류한다. 그러나, 이 상태에서 주 유로측 연통 포트(110)를 닫고 부 유로측 연통 포트(110)를 열어 부 유로(106)측으로부터 세정액이 흐르게 하면, 상기 체류한 슬러리는 분기 유로(107)로부터 배출되고 밸브 내의 세정이 행해진다. 또한, 순환 유로측 연통 포트(112)를 개폐시킴으로써 주 유로 내의 유체를 순환 또는 정지시킬 수 있다. 본 실시예에서는 분기 유로(107), 주 유로측 밸브실(113), 연결 유로(109) 및 부 유로측 밸브실(114)의 저면이 상기한 바와 같이 대략 서로 일치하도록 구성되어 있고, 마찬가지로 순환 유로(108)와 순환 유로측 밸브실(115)의 저면도 대략 서로 일치하도록 구성되어 있으므로, 체류부 용적이 작고, 각 유로가 직선형으로 형성되므로 압력손실이 작아, 우수한 세정효과를 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명의 매니폴드 밸브의 본체만의 평면도이다.
도 13은 참고로 도시한 도 12의 입체사시도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 본체(101)만의 평면도이다. 상기 제1 실시예와 다른 점은, 부 유로(106)가 주 유로(105)와 평행하게 또한 본체(101)의 동일한 측면에 마련된다는 점이다. 작동에 대해서는, 부 유로(106)를 흐르는 유체의 흐르는 방향이 연결 유로(109)에 대해 직각방향으로 변할 뿐, 제1 실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.
상기한 종래의 라인에서, 제2 발명의 제1 실시예의 밸브를 이용한 때의 유체 분기 공급 라인의 외관도를 도 15에 나타내었다. 이것은 도9, 도10에서의 주 유로측 연통 포트가 닫힌 상태이고, 부 유로측 연통 포트와 순환 유로측 연통 포트가 열린 경우의 유체의 흐르는 방향이 나타나 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이,도 19나 도 20에 나타낸 종래의 라인과 비교하면, 밸브나 T-파이프의 수를 감소시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 하나의 밸브로 필요한 사항을 충족시킬 수 있다. 따라서 배관 라인을 단순하게 할 수 있고, 배관 공간도 대폭 작아지며, 또한 시공도 용이하게 할 수 있다.
도 16은 주 유로의 유체의 흐름을 중심으로 하여 고려된, 각 연통 포트의 개폐의 조합(상기 설명도 포함)에 의한 유체의 흐르는 방향을 나타낸 것이다. 밸브를 필요에 따라 유체의 방향을 바꾸는데 이용할 수 있음이 명백하며, 따라서 매우 유용하다.
본 발명의 매니폴드 밸브는 이상 설명한 바와 같은 구조로 되어 있고, 이것을 사용함으로써 이하의 우수한 효과를 얻을 수 있다.
(1) 주 유로측의 밸브가 닫히고 부 유로측의 밸브가 열린 상태에서 부 유로로부터 세정액 등을 흐르게 한 경우에는, 부 유로측 밸브실과 연결 유로와 주 유로측 밸브실 및 분기 유로가 대략 직선형으로 또한 각각의 저부가 서로 일치하도록 형성되어 있으면, 밸브실 내에 남아 있는 약액 등을 효율적으로 세정, 배출할 수 있고, 그 결과 밸브 내의 유로의 세정시간을 대폭 단축할 수 있다.
(2) 주 유로나 부 유로가 본체를 관통하도록 구성된 경우, 주 유로측 연통 포트와 부 유로측 연통 포트가 닫혀있다 하더라도, 각각 유체를 흐르게 하거나 혹은 순환시킬 수 있고, 따라서 슬러리 등의 침강성이 큰 유체에도 사용가능하다.
(3) 순환 유로측에 밸브가 마련되어 있으므로, 주 유로 내를 흐르는 유체를 자유로이 순환 혹은 정지시킬 수 있고, 따라서 슬러리 등의 침강성이 큰 유체에도사용가능하다.
(4) 세 개의 구동부가 각각 독립하여 작동하므로, 각 연통 포트의 개폐의 조합에 의해 여러 용도에 사용가능하다.
(5) 밸브의 구조가 조밀하므로, 배관 라인에서 종래와 비교하여 밸브나 T-파이프의 수를 감소시킬 수 있고, 따라서 배관 라인을 단순하게 할 수 있고, 배관 공간도 대폭 작아지며, 또한 시공도 용이하게 할 수 있다.
(6) 본체 및 격막의 소재로서 PTFE, PFA 등의 불소수지를 사용하면 내약품성이 커지고 또한 유체로의 불순물의 용출도 작으므로, 반도체산업에서의 초순수(超純水) 라인이나 각종 화학 약액 라인에도 매우 적합하게 사용가능하다.

Claims (9)

  1. 연결 유로(流路)에 의해 통해 있는 주(主) 유로측 밸브실(valve室)과 부(副) 유로측 밸브실을 가지고, 또한
    주 유로측 밸브실의 저부(底部) 중앙에 마련된 주 유로측 연통(連通) 포트(port)와 통해 있는 주 유로,
    상기 주 유로측 밸브실과 통해 있는 분기(分岐) 유로, 및
    상기 부 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트와 통해 있는 부 유로를 가지는 본체와;
    상기 주 유로측 연통 포트와 상기 부 유로측 연통 포트 각각을 개폐하는 밸브 몸체를 가지는 구동부를 구비한 매니폴드 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 분기 유로와 연결 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 또한 부 유로가 분기 유로와 평행하게 마련되는 매니폴드 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 분기 유로와 연결 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 또한 부 유로가 주 유로와 평행하게 마련되는 매니폴드 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 주 유로가 본체의 한쪽 측면에 또는 본체를 관통하여 마련되는 매니폴드 밸브.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부 유로가 본체의 한쪽 측면에 또는 본체를 관통하여 마련되는 매니폴드 밸브.
  6. 주 유로측 밸브실과 부 유로측 밸브실과 순환 유로측 밸브실의 세 밸브실을 가지고, 또한
    주 유로측 밸브실과 부 유로측 밸브실을 통하게 하는 연결 유로,
    상기 주 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 주 유로측 연통 포트와 상기 순환 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 순환 유로측 연통 포트의 양쪽에 각각 통해 있는 주 유로,
    상기 주 유로측 밸브실과 통해 있는 분기 유로,
    상기 부 유로측 밸브실의 저부 중앙에 마련된 부 유로측 연통 포트와 통해 있는 부 유로, 및
    상기 순환 유로측 밸브실과 통해 있는 순환 유로를 가지는 본체와;
    상기 본체의 상부에 고정되고, 상기 주 유로측 연통 포트, 부 유로측 연통 포트 및 순환 유로측 연통 포트 각각을 개폐하는 밸브 몸체를 가지는 구동부를 구비한 매니폴드 밸브.
  7. 제6항에 있어서, 분기 유로, 연결 유로 및 부 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되는 매니폴드 밸브.
  8. 제6항에 있어서, 분기 유로 및 연결 유로가 주 유로에 대하여 직교하는 방향으로 마련되고, 또한 부 유로가 주 유로와 평행하게 마련되는 매니폴드 밸브.
  9. 제6항에 있어서, 분기 유로, 주 유로측 밸브실, 연결 유로 및 부 유로측 밸브실의 저면이 서로 일치하도록 형성되고, 또한 순환유로와 순환 유로측 밸브실의 저면이 서로 일치하도록 형성되는 매니폴드 밸브.
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