JP6050521B2 - スライド逆圧遮断バルブ - Google Patents
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Description
本発明は、半導体及びＬＣＤなどの半導体製造工程又は化学製品製造工程などに適用される、一定の圧力を維持し又はガスなどの流体の流れを順方向に維持するための配管システムにおいて突然の大気の流入又は流体の逆流が発生したとき、速やかに遮断して防止することができる逆圧遮断バルブに係り、より詳しくは、流体流入部、流体流出部及び流体通過空間部からなるバルブボディーと、前記流体の逆圧が発生するとき、流体の流れを遮断することができる遮断板が上部に載置され、逆圧遮断の際、前記流体通過空間部に水平移動する移送体と、前記移送体を水平に移動させる移送体移動手段とを含んでなり、普段はバルブの流体空間通路に障害物がなくて直管のように流体の流れを邪魔しないが、配管内に逆圧が発生すると、前記移送体が遮断位置まで水平に移動し、前記遮断位置で前記移送体に載置された遮断板が浮揚して流体の流れを遮断するようにすることにより、パウダーが発生する工程でもなだらかに作動するスライド逆圧遮断バルブに関するものである。
半導体製造ラインなどには真空装備を使うことになる。この際、真空を形成するために真空ポンプを使う。前記半導体の製造設備は真空状態（又は非常に低い気圧状態）で蒸着又は食刻などの単位のプロセスを進めるが、真空ポンプが急に故障したり作動を中断したりする場合、大気圧が逆に真空設備内に流入することになり、真空チャンバー内にあった製品にパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）を発生させて前記単位プロセス作業に大きな被害を被らせることになる。
これを防止するために、チャンバーと真空ポンプの間に逆圧遮断バルブを使うことになるが、従来の逆圧遮断バルブは、特許文献１に開示されているように、逆圧遮断のための遮断板が重力によって作用することになり、その構造上流路が１回以上折り曲げられた蛇行（ｍｅａｎｄｅｒ）形態を持っているため、瞬間的な流速の増加及び流体の流れが発生する場合、非常に脆弱であるという問題点があった。
また、半導体などの製造工程の中で、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程は真空状態で反応ガスを噴射してウェハー上に薄膜を塗布する工程であり、工程進行後に分解される二酸化珪素（ＳｉＯ２）及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの粒子状物質（以下、パウダー（ｐｏｗｄｅｒ）という）がたくさん発生することになるが、前記逆圧遮断バルブの遮断板はいつも流路に露出されているため、前記パウダーによって前記遮断板が変形し、遮断時に正確な圧力での反復作動性及び正確なシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）に問題点を持つ。
また、前記パウダーが遮断板上に積層される場合、逆圧遮断の際、前記遮断板とシール材の間にパウダーが存在することになり、これにより正確な封止ができずに漏洩が発生し、逆圧遮断機能を果たすことができなくなる問題点がある。
また、前記遮断板に積層されたパウダーは、遮断板の質量変化を来すことになる。このような現象は遮断時の遮断板の上昇圧力を増加させて遮断板が浮揚せず、これにより逆圧を遮断することができない深刻な問題を引き起こすことがある。
また、通用している一般のゲートバルブは逆圧遮断の機能を果たすことができず、その構造上流路が折り曲げられた蛇行形態を持っていないため、瞬間的な流速の増加及び流体の流れに脆弱でないが、長期的にパウダーが内部駆動部及び遮断板上に積層される場合、遮断板とシール材の間にパウダーが存在することになり、これにより正確なシーリングができずに漏洩が発生し、遮断機能を果たすことができなくなる問題点がある。
本発明は、前記のように従来の問題点を解消するためになされたもので、半導体及びＬＣＤなどの半導体製造工程又は化学製品製造工程などに適用される配管システムにおいて突然の大気の流入又は流体の逆流が発生したとき、速やかに遮断して防止することができる逆圧遮断バルブにおいて、遮断板が載置された移送体を備え、普段はバルブの流体通路空間部に障害物がなくて直管のように流体の流れを邪魔しないが、配管内に逆圧が発生すると前記移送体が遮断位置まで水平に移動し、前記遮断位置で前記移送体に載置された遮断板が浮揚して流体の流れを遮断するようにすることにより、パウダーがたくさん発生する工程とポンピングスピードの増加を要する工程、かつバルブ装着時のコンダクタンスの低下によって既存に適用できなかった場合にもこの問題を改善して適用することができる新構造のスライド逆圧遮断バルブを提供することにその目的がある。
また、本発明は、バルブボディーと、前記流体流入部を閉鎖する遮断板が上部に載置され、逆圧発生の際、前記流体通過空間部の位置に移動する移送体と、前記移送体を移動させる移送体移動手段などを含んでなる逆圧遮断バルブにおいて、前記バルブボディーにパウダー流入防止シリンダーをさらに備え、前記パウダー流入防止シリンダーの内部に、外部から供給される圧縮空気によって上下に移動するパウダー流入防止リングを備えることで、前記パウダー流入防止リングによって前記移送体などを収容する空間に流入するパウダーの流入を根本的に遮断することができるスライド逆圧遮断バルブを提供することに他の目的がある。
前記のような目的を達成するための本発明によるスライド逆圧遮断バルブは、流体流入部と流体流出部が上下に配置され、前記流体流入部と流体流出部の間に前記流体の通過する空間が形成された流体通過空間部を含んでなるバルブボディーと、前記流体流入部を閉鎖する遮断板が上部に載置され、流体遮断の際、前記流体通過空間部の位置に移動する移送体と、前記移送体を移動させる移送体移動手段とを含んでなり、逆圧が発生すると、前記移送体移動手段が前記移送体を前記流体流入部の閉鎖位置に移送し、前記移送体に載置された遮断板が前記バルブボディー内の逆圧による圧力差によって浮揚し、前記流体流入部を閉鎖することによって逆圧を遮断することを特徴とする。
また、本発明は、前記移送体移動手段が、空圧シリンダー又は電気モーターのような駆動手段の回転軸に前記移送体を結合し、前記回転軸の回転によって前記移送体が前記流体流入部の閉鎖位置に移動するようにすることを特徴とする。
また、本発明は、前記移送体が、前記回転軸と結合する回転軸結合部と前記遮断板が載置される移送体ボディーとを含んでなり、前記移送体ボディーには前記遮断板の直径よりも小さな開放円形空間が形成されることによって前記遮断板が載置されることを特徴とする。
また、本発明は、前記移送体移動手段が、空圧シリンダー又は電気モーターのような駆動手段にリンク手段の一端部を連結し、前記リンク手段の他端部に前記移送体を結合し、前記駆動手段が作動して前記リンク手段が伸長することによって前記移送体が前記流体流入部の閉鎖位置に移動するようにすることを特徴とする。
また、前記移送体が、前記遮断板が載置される移送体ボディーと、前記リンク手段と結合されるリンク手段結合部とを含んでなり、前記移送体ボディーは前記遮断板の直径よりも小さな開放円形空間が形成されることによって前記遮断板が載置されることを特徴とする。
また、本発明は、前記移送体ボディーには円滑な移動のためにコマを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記遮断板が円板形であり、その外径は前記流体流入部の直径よりも大きく形成され、前記遮断板の下面には下方に突部が突設されることにより、前記遮断板が前記移送体に載置されたとき、前記遮断板の水平移動を制限するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記遮断板が前記バルブボディー内の逆圧による圧力差によって浮揚して前記流体流入部を閉鎖して逆圧を遮断するとき、前記バルブボディーにおいて前記遮断板と接触する部位にＯリングが設けられて気密を維持するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記バルブボディーにおいて、前記Ｏリングが設けられた面と前記移送体の上面との間の高さ（Ａ）又は前記突部が突設された下面との間の高さ（Ｄ）は、前記遮断板の厚さ（Ｂ）と前記遮断板の下面に形成された突部の高さ（Ｃ）の和よりも小さいこと［ＡｏｒＤ＜（Ｂ＋Ｃ）］を特徴とする。
また、本発明は、前記バルブボディーにパウダー流入防止シリンダーをさらに備え、前記パウダー流入防止シリンダーの内部に、外部から供給される圧縮空気又は圧縮ガスによって上下に移動するパウダー流入防止リングを備え、前記パウダー流入防止リングによって、前記移送体及び移送体移動手段を収容する空間に流入するパウダーの流入を遮断することを特徴とする。
また、本発明は、前記パウダー流入防止リングは２段に折り曲げられた円筒状のもので、前記パウダー流入防止シリンダーに備えられた圧縮空気供給部に供給された圧縮空気又は圧縮ガスによって上下に移動することを特徴とする。
また、本発明は、外部から逆圧発生信号が発生すると、まず前記パウダー流入防止リングが開放し始め、前記パウダー流入防止リングが完全開放する前にも前記移送体移動手段が前記移送体を前記流体流入部の閉鎖位置に移送することができるように、前記移送体において前記遮断板が載置される移送体ボディーの下部に一定の厚さ（ｔ）の空間が形成されたことを特徴とする。
また、本発明は、前記移送体ボディーの下部に形成された一定の厚さ（ｔ）の空間は１ｍｍ以上の厚さを持つ空間であることを特徴とする。
また、本発明は、前記パウダー流入防止リングの内周面又は前記バルブボディーの内周面にパウダーが吸着されることを防止するために、前記バルブボディーに外部からパウダー吸着防止ガスを供給するガス流入部を備え、前記ガス流入部から供給された前記パウダー吸着防止ガスを前記バルブボディーの内周面に沿って流れるようにするガス流出部を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記ガス流出部が、前記バルブボディーの内周面に沿ってパウダー吸着防止ガスが流れるように円形の流路状に形成されたことを特徴とする。
また、本発明は、前記バルブボディーの内部に前記バルブボディーの内径よりも小さな直径を持つ円筒状のガス流路誘導リングをさらに備えることで、前記ガス流出部から流出する前記パウダー吸着防止ガスが前記バルブボディーの内周面に誘導されるようにしたことを特徴とする。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブは、通常、バルブの流体通路空間部に障害物がなくて直管のように速い流速を維持して流体の流れが改善され、配管内に逆圧が発生するとき、前記移送体が遮断位置まで水平に移動し、前記遮断位置で前記移送体に載置された遮断板が浮揚して流体の流れを遮断するようにすることにより、確実に逆圧を遮断することができるとともにパウダーが発生する工程などにもなだらかに作動する効果がある。
また、本発明は、緊急遮断信号によって移送体移動手段が遮断板が載置された移送体が遮断位置に移動することにより、直線形流路を蛇行構造の流路に変形させて逆圧の流入を１次的に阻止し、前記移送体に載置された遮断板に対して速い圧力差を提供して前記遮断板が迅速に浮揚することができることになり、迅速正確な逆圧遮断が可能な効果がある。
また、本発明は、前記バルブボディーにパウダー流入防止シリンダーをさらに備え、前記パウダー流入防止シリンダーの内部に、外部から供給される圧縮空気によって上下に移動するパウダー流入防止リングを備えることにより、前記パウダー流入防止リングによって前記移送体などを収容する空間に流入するパウダーの流入を根本的に遮断することができる効果がある。
また、本発明は、前記バルブボディーの内部に前記バルブボディーの内径よりも小さな直径を持つ円筒状のガス流路誘導リングをさらに備え、前記ガス流出部から流出する前記パウダー吸着防止ガスを前記バルブボディーの内周面に誘導されるようにすることにより、バルブの内部のシリンダーの内周面又はバルブの内部に存在する隙間にパウダーが吸着されることを防止する効果がある。
また、本発明は、外部から逆圧が発生すると、パウダー防止シリンダーに圧縮空気又は圧縮ガスが供給され、まず前記パウダー流入防止リングが開放し始め、前記パウダー流入防止リングが完全に開放する前にも前記移送体移動手段が前記移送体を前記流体流入部の閉鎖位置に移送することができるように、前記移送体において前記遮断板が載置される移送体ボディーの下部に一定の厚さ（ｔ）の空間を形成することにより、前記移送体が前記流体流入部の閉鎖位置に移送する時間を最小化することができ、遮断板による逆圧遮断速度を増加させることができる効果がある。
また、本発明は、バルブボディーの内周面及びバルブの内部に存在する隙間にパウダーが吸着されることを防止するために、前記バルブボディーに、外部からパウダー吸着防止ガスを供給するガス流入部を備え、前記ガス流入部から供給された前記パウダー吸着防止ガスを前記バルブボディーの内周面に沿って流れるようにするガス流出部を備えることにより、前記バルブボディーの内周面、前記パウダー流入防止リングの内周面、前記バルブボディーの内部に存在する隙間などにパウダーが吸着されることを防止することができ、パウダーが発生する工程での配管システムでもなだらかに作動することができる効果がある。
以下、本発明によるスライド逆圧遮断バルブを添付図面に基づいて具体的に説明すると次のようである。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブは、半導体及びＬＣＤなどの半導体製造工程又は化学製品製造工程などに適用される、一定の圧力を維持したりガスなどの流体の流れを順方向に維持したりするための配管システムにおいて、突然大気の流入や流体の逆流が発生したとき、速やかに遮断して防止することができる逆圧遮断バルブであって、図１〜図９に示したように、流体が流入する方向に一定の長さを持つ流体流入部１１と、前記流体流入部１１をカバーする流入部カバー１２と、流体が流出する方向に一定の長さを持つ流体流出部１３と、前記流体流出部１３をカバーする流出部カバー１４と、前記流入部カバー１２と前記流出部カバー１４の間に流体通過空間部が形成されるようにする側壁部１５とからなり、円筒状又は四角柱状になったバルブボディー１０と、前記バルブボディーの内部で前記流体流入部１１を閉鎖する遮断板３０が上部に載置され、逆圧発生の際、前記流体通過空間部の位置に移動する移送体２０と、前記移送体２０を移動させる移送体移動手段４０とを含んでなり、外部から逆圧が発生したという逆圧発生信号が発生すると、前記移送体移動手段４０が前記移送体２０を前記流体流入部１１の閉鎖位置に移送し、前記移送体２０に載置された遮断板３０が前記バルブボディー内の逆圧による圧力差によって浮揚し、前記流体流入部を閉鎖することによって逆圧を遮断するスライド逆圧遮断バルブである。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第１実施例を図１〜図５に基づいて説明すると次のようである。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第１実施例において、バルブボディー１０は、流体が流入する方向に一定の長さを持つ流体流入部１１と、前記流体流入部１１と一体化して一定の直径を持ってカバーする流入部カバー１２と、流体が流出する方向に一定の長さを持つ流体流出部１３と、前記流体流出部１３と一体化し、一定の直径を持ってカバーする流出部カバー１４と、前記流入部カバー１２と前記流出部カバー１４の間に流体通過空間部が形成されるようにする側壁部１５とからなり、円筒状の密閉型構造になっている。前記流体流入部１１と一体化した流入部カバー１２と前記側壁部１５の上面は気密が維持されるように多数のボルトなどの結合部材１６によって組み立てられ、前記流体流出部１３と一体化した流出部カバー１４と前記側壁部１５の下面も多数のボルトなどの結合部材１６によって気密が維持されるように組み立てられ、前記バルブボディー１０が密閉型構造を持つことになる。
前記流体流入部１１の一側面の前記流入部カバー１２の上部には前記移送体移動手段４０が備えられ、前記移送体移動手段４０は空圧シリンダー又は電気モーターからなる駆動手段４１と前記駆動手段の回転軸４２とからなり、前記駆動手段４１の回転軸４２に前記遮断板３０が載置された移送体２０が固定結合され、外部から配管システム内の真空ポンプの停止、配管内の逆圧が発生したというなどの逆圧発生信号が発生すると、前記駆動手段４１に電気又は空圧などが供給されて作動することになり、これにより前記回転軸４２が一定の角度だけ回転して前記移送体２０が前記流体流入部１１を閉鎖する位置に移動することになる。
前記移送体２０は、その中央部に前記遮断板３０の直径よりも小さい開放円形空間が形成されることにより、前記遮断板３０が載置できる構造になった移送体ボディー２１と、前記回転軸結合孔２２ａを備え、前記回転軸４２と結合される回転軸結合部２２とからなり、前記移送体ボディー２１の下部には、前記回転軸４２が一定の角度だけ回転するとき、前記バルブボディー１０の内面と接触して円滑に移動できるようにコマ２４を備えている。
前記移送体ボディー２１に載置される遮断板３０は、図３の（ａ）〜（ｄ）に示したように、比較的小さな厚さを持つ円板形の平らな遮断板面３１を持ち、その外径は前記流体流入部１１の直径よりも少し大きく形成され、その下面には、前記開放円形空間の外周面又は外周面に近い位置で下方に突設された突部３２が形成されることにより、前記遮断板３０が前記移送体２０に載置されたとき、前記遮断板３０の水平移動を制限するようになっている。
すなわち、図３の（ｂ）のように、前記移送体ボディー２１から段部が突出することにより、前記遮断板３０が載置されるとき、前記遮断板３０の突部３２が前記突出した段部にかかって左右移動が制限され、図３の（ｃ）のように、前記移送体ボディー２１に陥没段部が形成されることにより、前記遮断板３０が載置されるとき、前記遮断板３０の突部３２が前記陥没段部にかかって左右移動が制限され、図３の（ｄ）のように、前記移送体ボディー２１に段部が形成されず、前記遮断板３０が載置されるとき、前記遮断板３０の突部３２が前記移送体ボディー２１の側面部にかかって左右移動が制限されるようにすることができる。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第１実施例において、遮断板が流体流入部を遮断する過程を図４の（ａ）〜（ｃ）、図５の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明すると次のようである。
平常時は流体が正常に流れ、図４の（ａ）、図５の（ａ）のように、バルブボディー１０内の流体流入部１１から流体流出部１３への流体通路、つまり流体通路空間部に障害物がなくて直管のように流体の流れが邪魔されない。
一方、配管システム内の真空ポンプの停止、配管内の逆圧が発生すると、それを感知するセンサーなどから逆圧発生信号が発生し、前記駆動手段４１に電気又は空圧などが供給されて作動することになり、これにより前記駆動手段４１の回転軸４２が一定の角度だけ回転することにより、図４の（ｂ）のように、前記回転軸４２と固定結合された前記遮断板３０が載置された移送体２０も一定の角度だけ回転して前記流体流入部１１を閉鎖する位置に移動することになる。逆圧発生信号が発生した後０．５秒以前に前記移送体２０が前記流体流入部１１を閉鎖する位置に移動させるようにすることが好ましい。前記遮断板３０が載置された移送体２０が遮断位置に移動すると、直線形流路が蛇行（ｍｅａｎｄｅｒ）構造（屈折部がある構造）の流路に変形して逆圧の流入を１次的に阻止することになる。
前記流体流入部１１を閉鎖する位置に移動した前記遮断板３０が載置された移送体２０は、図４の（ｃ）及び図５の（ｂ）のように、移送体ボディー２１の中央部に形成された開放円形空間に逆圧が集中し、これによって発生する逆圧の差によって前記移送体２０に載置された前記遮断板３０が浮揚し、前記流体流入部１１を閉鎖することによって逆圧を遮断することになる。前記遮断板３０が浮揚して前記流体流入部１１を閉鎖する時間は０．５秒以下となるようにすることが好ましい。
前記遮断板３０が浮揚して前記流体流入部１１を閉鎖させる際、より確かな気密を維持するために、前記流体流入部１１を閉鎖することによって逆圧を遮断するとき、前記バルブボディー１０において前記遮断板３０と接触する部位にＯリング１７が設けられる。
次に、本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第２実施例を図６〜図１０に基づいて説明すると次のようである。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第２実施例において、バルブボディー１０は、流体が流入する方向に一定の長さを持つ流体流入部１１と、前記流体流入部１１と一体化し、一定の直径を持ってカバーする流入部カバー１２と、流体が流出する方向に一定の長さを持つ流体流出部１３と、前記流体流出部１３と一体化し、一定の直径を持ってカバーする流出部カバーと、前記流入部カバー１２と前記流出部カバー間に流体通過空間部が形成されるようにする側壁部１５とからなり、横方向に長い四角柱状の密閉型構造になっている。図６において、前記流入部カバー１２、前記側壁部１５及び前記流出部カバーは前記流体流入部１１及び前記流体流出部１３と一体になっているが、ボルトなどの結合部材によって組み立てられる密閉構造をなすこともできる。
図７（ａ）及び（ｂ）、図８（ａ）及び（ｂ）に示したように、移送体移動手段は、前記バルブボディー１０の一側面に設けられた駆動手段４１と、前記移送体２０を押したり引いたりすることで前記流体流入部１１の閉鎖位置と開放位置に移動させるリンク手段４３などからなっている。
前記駆動手段４１は空圧シリンダー又は電気モーターなどを使うことができ、前記駆動手段４１が作動すると、前記駆動手段４１の駆動軸に一端部が連結された多数のリンクからなるリンク手段４３を伸縮させ、前記リンク手段４３に結合された前記移送体２０を押したり引いたりすることで前記流体流入部１１の閉鎖位置と開放位置に移動させることになる。
前記移送体２０は、前記遮断板３０が載置される移送体ボディー２１と、前記リンク手段４３と結合されるリンク手段結合部２７とからなり、前記移送体ボディー２１には前記遮断板３０の直径よりも小さな開放円形空間が形成されることにより、前記遮断板３０が載置できるようになっている。
外部から配管システム内の真空ポンプの停止、配管内の逆圧が発生したというなどの逆圧発生信号があれば、前記駆動手段４１に電気又は空圧などが供給されて作動し、これにより前記リンク手段４３を伸ばし、よって前記リンク手段４３の他端部に結合された前記移送体２０が前記流体流入部１１の閉鎖位置に移動することになる。
前記移送体２０は、図９に示したように、その中央部に前記遮断板３０の直径よりも小さな開放円形空間が形成されて、前記遮断板３０が載置できる構造になった移送体ボディー２１と、前記リンク手段４３と結合するリンク手段結合部２７などからなり、前記移送体ボディー２１の下部には、前記回転軸４２が一定の角度だけ回転するとき、前記バルブボディー１０の内部下面と接触して円滑に移動できるようにするコマ２５を備え、前記移送体ボディー２１の内部側面部と接触して円滑に移動できるようにするコマ２６を備えている。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第２実施例において、遮断板が流体流入部を遮断する過程を図７の（ａ）及び（ｂ）、図８の（ａ）及び（ｂ）、並びに図１０の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明すると次のようである。
平常時は流体が正常に流れ、図７の（ａ）、図８の（ａ）、及び図１０の（ａ）のように、バルブボディー１０内の流体流入部１１から流体流出部１３への流体通路、つまり流体通路空間部に障害物がなくて直管のように流体の流れが邪魔されない。
一方、配管システム内の真空ポンプの停止、配管内の逆圧が発生した場合、それを感知するセンサーなどから逆圧信号が発生して駆動手段４１が作動すると、前記駆動手段４１に結合されたリンク手段４３が伸長することにより、図７の（ｂ）、図８の（ｂ）、及び図１０の（ｂ）のように、前記リンク手段４３と固定結合された前記遮断板３０が載置された移送体２０も水平方向に移動して前記流体流入部１１の閉鎖位置に移動することになる。前記遮断板３０が載置された移送体２０が遮断位置に移動すると、直線形流路が蛇行（ｍｅａｎｄｅｒ）構造（屈折部がある構造）の流路に変形して逆圧の流入を１次的に阻止することになり（０．５秒以下が好ましい）、前記流体流入部１１の閉鎖位置に移動した前記遮断板３０が載置された移送体２０は、前記移送体ボディー２１の中央部に形成された開放円形空間に逆圧が集中し、これによって発生する逆圧の差によって前記移送体２０に載置された前記遮断板３０が浮揚して前記流体流入部１１を閉鎖することによって逆圧を遮断することになる（０．５秒以下が好ましい）。この際、前記遮断板３０が浮揚して前記流体流入部１１を閉鎖させるとき、より確かな気密を維持するために、前記流体流入部１１を閉鎖することによって逆圧を遮断するとき、前記バルブボディー１０において前記遮断板３０と接触する部位にＯリング１７が設けられる。
本発明によるスライド逆圧遮断バルブの遮断板３０は、第１実施例又は第２実施例にかかわらず、遮断板面３１の下面に一定の長さを持つ突部を図１１（ａ）〜（ｅ）のように多様な形態に形成することができる。前記突部３２は、前記流体流入部及び流体流出部の直径が大口径の配管の場合、前記遮断板３０が撓まないように突部３２を付け加えることができる。前記突部３２は、速く遮断するために、前記遮断板３０の重さを最小化するとともに前記遮断板３０の撓みの発生を防止するためのものである。前記遮断板３０は使用条件によって上部と下部を覆して使うこともできる。
前記遮断板３０はバルブボディー１０内の逆圧発生による圧力の差によって浮揚して前記流体流入部１１を遮断するものなので、遮断速度の向上と精密な逆圧遮断のために重さが軽いものがよく、その重さは前記流体流入部と前記流体流出部の間の遮断可能な圧力範囲によって決定される。
図１２の（ａ）及び（ｂ）は本発明によるスライド逆圧遮断バルブにおいて遮断板の厚さなどの設定についての説明図、（ｃ）は（ａ）の拡大図、（ｄ）は（ｂ）の拡大図である。
図１２の（ａ）及び（ｃ）に示したように、前記バルブボディーにおいて、前記Ｏリングが設けられた面と前記移送体の上面との間の高さ（Ａ）は、前記遮断板の厚さ（Ｂ）と前記遮断板の下面に形成された突部の高さ（Ｃ）の和よりも小さなもの［ＡｏｒＤ＜（Ｂ＋Ｃ）］にする。これは、前記遮断板３０が前記移送体ボディー２１の上面に固定装置なしに前記遮断板３０の突部３２によって装着される形態を持っているため、前記遮断板３０が前記移送体２０から離脱することを防ぐためである。
また、図１２の（ｂ）及び（ｄ）に示したように、前記突部が突設された下面との間の高さ（Ｄ）は前記遮断板の厚さ（Ｂ）と前記遮断板の下面に形成された突部の高さ（Ｃ）の和よりも小さなもの［Ｄ＜（Ｂ＋Ｃ）］にする。よって、前記遮断板３０が上側と下側の圧力差によって浮上し、Ｏリングによって気密が維持されて流路を遮断し、Ｂ＋Ｃの長さがＤの長さよりも大きいため、前記遮断板３０の突部３２が前記移送体ボディー２１に依然として挿入された状態になることにより、前記遮断板３０が離脱することを防止することができる。
前記のような構成を持つことにより、流体の流れを順方向に維持するための配管システムにおいて突然大気の流入や流体の逆流が発生したとき、速やかに逆圧の流入を遮断することができ、さらに普段にバルブボディーの流体空間通路に障害物がなくて直管のように流体の流れを邪魔しないので、パウダーが発生する工程でもなだらかに作動する利点がある。
次に、本発明の第３実施例及び第４実施例として、本発明の第１実施例及び第２実施例において流体流出部１３にパウダー流入防止シリンダーを備えたものについて説明すると次のようである。
本発明の第３実施例は、図１３及び図１５に示したように、本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第１実施例において、流体流出部１３にパウダー流入防止シリンダー５０をさらに備えている。
前記パウダー流入防止シリンダー５０の内部に外部からの圧縮空気又は圧縮ガスを供給するために、二つの圧縮空気供給部５２、５３が設けられ、前記圧縮空気供給部５２に圧縮空気を供給すると、円筒状のパウダー流入防止リング５１が上昇移動し、前記圧縮空気供給部５３に圧縮空気を供給すると、円筒状のパウダー流入防止リング５１が下降移動することになる。前記圧縮空気供給部５３に前記圧縮空気の代わりに圧縮ガスを供給することで、前記パウダー流入防止リング５１を移動させることができる。
前記圧縮空気供給部５２に圧縮空気を供給して円筒状のパウダー流入防止リング５１が上昇移動すると、図１６の（ａ）及び（ｅ）に示したように、前記パウダー流入防止リング５１によって前記移送体２０及び移送体移動手段４０を収容する空間を遮断することになり、前記移送体２０及び移送体移動手段４０を収容する空間に流入し得るパウダーの流入を遮断することができることになる。
前記パウダー流入防止リング５１は２段に折り曲げられた円筒状のもので、図１６の（ｂ）及び（ｄ）に示したように、前記パウダー流入防止リング５１が圧縮空気によってある程度下降するとき、前記パウダー流入防止シリンダー５０に形成された段部にかかってそれ以上の下降を防止する構造になっている。
図１６の（ａ）〜（ｅ）に基づき、本発明の第３実施例において、逆圧発生の際、遮断板が流体流入部などを遮断する過程を説明すると次のようである。
図１６の（ａ）は配管システム内でガスなどの流体の流れが正常状態、つまり順方向に進行している場合を示すものである。この際、前記パウダー流入防止リング５１が上昇して前記移送体２０及び移送体移動手段４０を収容する空間を遮断することになり、これにより前記移送体２０及び移送体移動手段４０を収容する空間に流入し得るパウダーの流入を遮断することになる。
図１６の（ｂ）〜（ｅ）は、配管システム内の真空ポンプの停止などによって、配管内の逆圧が発生し、それを感知するセンサーなどから逆圧発生信号が発生すると、流体流入部１１を遮断板３０で遮断させる過程を示すものである。
逆圧発生信号が発生して駆動手段４１ が作動すると、図１６の（ｂ）のように、まず移送体２０が遮断位置に移動することができるように、前記圧縮空気供給部５３に圧縮空気を供給して前記パウダー流入防止リング５１を下降させる。その後、図１６の（ｃ）のように、前記駆動手段４１の回転軸４２が一定の角度だけ回転することで前記回転軸４２と固定結合された前記遮断板３０が載置された移送体２０も一定の角度だけ回転して前記流体流入部１１の閉鎖位置に移動することになる。前記流体流入部１１の閉鎖位置に移動した前記遮断板３０が載置された移送体２０は、図１６の（ｄ）のように、移送体ボディー２１の中央部に形成された開放円形空間に逆圧が集中し、これによって発生する逆圧の差によって前記移送体２０に載置された前記遮断板３０が浮揚して前記流体流入部１１を閉鎖することで、逆圧を遮断することになる。
次に、図１６の（ｅ）のように、前記圧縮空気供給部５２に圧縮空気を供給し、前記パウダー流入防止リング５１が前記遮断板３０に接触するまで上昇させて前記移送体２０及び移送体移動手段４０を収容する空間を遮断するようにし、これにより前記移送体２０及び移送体移動手段４０を収容する空間に流入し得るパウダーの流入を遮断する。
本発明の第４実施例は、図１４に示したように、本発明によるスライド逆圧遮断バルブの第２実施例において、流体流出部１３にパウダー流入防止シリンダー５０をさらに備えているものである。
図１７の（ａ）〜（ｅ）は、第４実施例において、逆圧発生の際、遮断板が流体流入部などを遮断する過程を説明する図で、移送体２０の形状及び前記移送体２０が遮断位置に移動させる移送体移動手段の形状や構造のみ異なるだけ、その動作過程は第３実施例の動作を説明する図１６の（ａ）〜（ｅ）と実質的に同様であるので、第４実施例において、逆圧発生の際、遮断板が流体流入部などを遮断する過程についての説明は省略する。
一方、本発明は、外部から逆圧発生信号が発生すると、まず移送体２０が遮断位置に移動することができるように前記パウダー流入防止リング５１が下降することになる［図１６の（ｂ）参照］。前記パウダー流入防止リング５１が全く下降して完全開放する前にも前記移送体移動手段４０が前記移送体２０を前記流体流入部１１の閉鎖位置に移送することができるように、図１８の（ａ）及び（ｂ）に示したように、前記移送体２０において前記遮断板３０が載置される移送体ボディー２１の下部に一定の厚さ（ｔ）の空間を形成する。これにより、前記パウダー流入防止リング５１が前記厚さ（ｔ）の分だけ下降しなくても前記移送体２０を遮断位置に移送することができ、前記移送体２０が前記流体流入部１１を閉鎖する位置への移送時間を最小化することができるので、前記遮断板３０による逆圧遮断速度を増加させることができる利点がある。より効果的に遮断速度を向上させるために、前記厚さ（ｔ）は１ｍｍ以上にすることが好ましい。
また、本発明は、図１９及び図２１に示したように、前記バルブボディー１０の内周面又はバルブの内部に形成された隙間にパウダーが吸着されることを防止するために、前記流体流入部１１に外部からパウダー吸着防止ガスを供給するガス流入部６１を備え、前記ガス流入部６１から供給された前記パウダー吸着防止ガスを前記バルブボディー１０の内周面に沿って流れるようにするガス流出部６２を備えている。
前記ガス流入部６１に供給される前記パウダー吸着防止ガスはその種類と工程状態によって次のようにその利用方法が多変化可能である。
１）工程進行中にガス流入部６１に少量の窒素ガスを注入する場合
ガス流入部６１に供給された窒素ガス（Ｎ２）は、図２１の（ａ）及び（ｂ）に示したように、円形流路６３の形状を持つガス流出部６２によって垂直方向に円形の流れを持つことになる。前記バルブボディーの内周面及びパウダー流入防止リング５１を備えた場合、前記パウダー流入防止リング５１の上面が接触する部分の隙間とともに形状化したバルブの内部の内周面に沿って前記窒素ガス（Ｎ２）が流れると、パウダーと前記内周面との間にガス層を形成することになる。これにより、前記内周面にパウダーが吸着されることを防止することになり、パウダー流入防止リング５１が備えられた場合、前記パウダー流入防止リング５１の上昇及び下降作動の誤作動を防止することができることになる。前記パウダー流入防止リング５１を備えていない場合、バルブの内部のシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）のために使われるＯリング又はＯリングと接触するシーリング面の汚染を防止する目的で使うことができる。
ガス流入部６１に供給された窒素ガス（Ｎ２）は、図２１の（ａ）及び（ｂ）に示したように、円形流路６３の形状を持つガス流出部６２によって垂直方向に円形の流れを持つことになる。前記バルブボディーの内周面及びパウダー流入防止リング５１を備えた場合、前記パウダー流入防止リング５１の上面が接触する部分の隙間とともに形状化したバルブの内部の内周面に沿って前記窒素ガス（Ｎ２）が流れると、パウダーと前記内周面との間にガス層を形成することになる。これにより、前記内周面にパウダーが吸着されることを防止することになり、パウダー流入防止リング５１が備えられた場合、前記パウダー流入防止リング５１の上昇及び下降作動の誤作動を防止することができることになる。前記パウダー流入防止リング５１を備えていない場合、バルブの内部のシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）のために使われるＯリング又はＯリングと接触するシーリング面の汚染を防止する目的で使うことができる。
この際、ガス流入部６１に供給される窒素（Ｎ２）の量は配管システム内の圧力を維持するためのポンプの容量によって決定される。
２）工程完了後又は停止時、ガス流入部６１にＮ２を高圧で噴射する場合
ガス流入部６１に供給された高圧のＮ２ガスは円形流路６３を持つガス流出部６２を通じて垂直方向に円形の噴射流れを持つことになる。これにより、工程進行中にパウダー流入防止リング５１の上面、その上面と接触するバルブボディー１０の内面、及び内周面に吸着されたパウダーを高圧でクリーニングして前記バルブボディー１０の内周面に吸着されたパウダー７０を除去し、パウダー流入防止リング５１を備えた場合、再び工程が進行する間に発生し得る前記パウダー流入防止リング５１の上昇及び下降の誤作動を防止することができることになる。
ガス流入部６１に供給された高圧のＮ２ガスは円形流路６３を持つガス流出部６２を通じて垂直方向に円形の噴射流れを持つことになる。これにより、工程進行中にパウダー流入防止リング５１の上面、その上面と接触するバルブボディー１０の内面、及び内周面に吸着されたパウダーを高圧でクリーニングして前記バルブボディー１０の内周面に吸着されたパウダー７０を除去し、パウダー流入防止リング５１を備えた場合、再び工程が進行する間に発生し得る前記パウダー流入防止リング５１の上昇及び下降の誤作動を防止することができることになる。
３）工程進行中又は完了後、ガス流入部６１にクリーニングガス（フッ素系）を注入する場合
前記ガス流入部６１に供給されたフッ素（Ｆ２）ガスは円形流路６３を持つガス流出部６２を通じて垂直方向に円形の噴射流れを持つことになる。これにより、工程進行中にパウダー流入防止リング５１の上面、その上面と接触するバルブボディー１０の内面、及び内周面に吸着されたパウダーを高圧でクリーニングして前記バルブボディー１０の内周面に吸着されたパウダー７０を除去し、パウダー流入防止リング５１を備えた場合また工程が進行する間に発生し得る前記パウダー流入防止リング５１の上昇及び下降の誤作動を防止することができることになる。
前記ガス流入部６１に供給されたフッ素（Ｆ２）ガスは円形流路６３を持つガス流出部６２を通じて垂直方向に円形の噴射流れを持つことになる。これにより、工程進行中にパウダー流入防止リング５１の上面、その上面と接触するバルブボディー１０の内面、及び内周面に吸着されたパウダーを高圧でクリーニングして前記バルブボディー１０の内周面に吸着されたパウダー７０を除去し、パウダー流入防止リング５１を備えた場合また工程が進行する間に発生し得る前記パウダー流入防止リング５１の上昇及び下降の誤作動を防止することができることになる。
また、本発明は、他の実施例として、バルブボディー１０の内部にガス流路誘導リング５６を備えた流体遮断バルブについて図２３及び図２４に基づいて説明すると次のようである。
バルブボディー１０の内部に前記バルブボディー１０の内径よりも小さな直径を持つ円筒状のガス流路誘導リング５６をさらに備えることで、前記ガス流出部６２から流出する前記パウダー吸着防止ガスが前記バルブボディー１０の内周面に沿ってよりうまく流れるように誘導する。
前記ガス流路誘導リング５６は、前記バルブボディー１０の内部に前記パウダー流入防止リング５１を備えた場合、前記パウダー流入防止リング５１の内径よりも小さな直径を持ち、前記パウダー流入防止リング５１の内径部に備えられる。
前記ガス流路誘導リング５６は、前記パウダー流入防止リング５１の内径部に備えられる場合、前記ガス流路誘導リング５６の外周面に少なくとも二つ以上の支持部を形成することにより、前記前記パウダー流入防止リング５１の内径部に支持固定することができる。
また、前記パウダー流入防止シリンダー５０の下部に形成された前記圧縮空気供給部５２に圧縮空気又は圧縮ガスを供給すると、前記パウダー流入防止リング５１が上昇移動し、パウダー流入防止リング５１の上昇によって形成される空間部５５とバルブボディー１０の内周面にパウダー７０が吸着され易くなる。図２２及び図２３のように、バルブボディー１０の内部にガス流路誘導リング５６を構成することで、前記ガス流出部６２から供給されるパウダー吸着防止ガスを前記空間部５５まで流れるように誘導して前記パウダー流入防止リング５１の誤作動を防止することができるようにする。
また、図２４の（ａ）及び（ｂ）は本発明においてバルブボディー１０の内部に備えられたガス流路誘導リング５６の他の実施例を示すものである。図２３の（ａ）及び（ｂ）に示したように、パウダー吸着防止ガスが供給されるガス流入部６１を前記バルブボディー１０の下部又は流体流出部１３に形成し、前記ガス流路誘導リング５６を前記ガス流出部が形成された部分よりも長く形成し、前記ガス流入部６１から供給されるパウダー吸着防止ガスが前記ガス流出部６２に流出すると、前記ガス流路誘導リング５６によって遮断されながら上昇し、前記バルブボディー１０の内周面と前記ガス流路誘導リング５６の間の空間部５５に流れることにより、前記空間部５５又は隙間などへのパウダーの積層又は吸着を防止することになる。
以上、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範疇内で本発明を多様に修正及び変更することができることを理解することが可能であろう。
本発明は、半導体及びＬＣＤなどの半導体製造工程又は化学製品製造工程などに適用される、一定の圧力を維持したりガスなどの流体の流れを順方向に維持したりするための配管システムにおいて突然大気の流入や流体の逆流が発生したとき、速やかに遮断して防止することができる逆圧遮断バルブに関するもので、半導体及びＬＣＤなどの半導体製造工程又は化学製品製造工程に適用可能である。
１０ バルブボディー
１１ 流体流入部
１２ 流入部カバー
１３ 流体流出部
１４ 流出部カバー
１５ 側壁部
１６ 結合部材
１７ Ｏリング
２０ 移送体
２１ 移送体ボディー
２２ 回転軸結合部
２２ａ 回転軸結合孔
２４，２５，２６ コマ
２７ リンク手段結合部
３０ 遮断板
３１ 遮断板面
３２ 突部
４０ 移送体移動手段
４１ 駆動手段
４２ 回転軸
４３ リンク手段
５０ パウダー流入防止シリンダー
５１ パウダー流入防止リング
５２、５３ 圧縮空気供給部
５５ 空間部
５６ ガス流路誘導リング
６１ ガス流入部
６２ ガス流出部
６３ 円形流路
７０ パウダー
１１ 流体流入部
１２ 流入部カバー
１３ 流体流出部
１４ 流出部カバー
１５ 側壁部
１６ 結合部材
１７ Ｏリング
２０ 移送体
２１ 移送体ボディー
２２ 回転軸結合部
２２ａ 回転軸結合孔
２４，２５，２６ コマ
２７ リンク手段結合部
３０ 遮断板
３１ 遮断板面
３２ 突部
４０ 移送体移動手段
４１ 駆動手段
４２ 回転軸
４３ リンク手段
５０ パウダー流入防止シリンダー
５１ パウダー流入防止リング
５２、５３ 圧縮空気供給部
５５ 空間部
５６ ガス流路誘導リング
６１ ガス流入部
６２ ガス流出部
６３ 円形流路
７０ パウダー
Claims (14)
- 流体流入部と流体流出部が上下に配置され、前記流体流入部と流体流出部の間に前記流体の通過する空間が形成された流体通過空間部を含んでなるバルブボディーと、
前記流体流入部を閉鎖する遮断板が上部に載置され、流体遮断の際、前記流体通過空間部の位置に移動する移送体と、
前記移送体を移動させる移送体移動手段とを含んでなり、
逆圧が発生すると、前記移送体移動手段が前記移送体を前記流体流入部の閉鎖位置に移送し、前記移送体に載置された遮断板が前記バルブボディー内の逆圧による圧力差によって浮揚し、前記流体流入部を閉鎖することによって逆圧を遮断し、
前記遮断板は円板形であり、その外径は前記流体流入部の直径よりも大きく形成され、前記遮断板の下面には下方に突部が突設されることにより、前記遮断板が前記移送体に載置されたとき、前記遮断板の水平移動を制限するようにし、
前記遮断板が前記バルブボディー内の逆圧による圧力差によって浮揚して前記流体流入部を閉鎖して逆圧を遮断するとき、前記バルブボディーにおいて前記遮断板と接触する部位にＯリングが設けられて気密を維持するようにし、
前記バルブボディーにおいて、前記Ｏリングが設けられた面と前記移送体の上面との間の高さ（Ａ）又は前記突部が突設された下面との間の高さ（Ｄ）は、前記遮断板の厚さ（Ｂ）と前記遮断板の下面に形成された突部の高さ（Ｃ）の和よりも小さいこと
すなわち、ＡｏｒＤ＜（Ｂ＋Ｃ）となる
ことを特徴とする、スライド逆圧遮断バルブ。 - 前記移送体移動手段は、空圧シリンダー又は電気モーターのような駆動手段の回転軸に前記移送体を結合し、前記回転軸の回転によって前記移送体が前記流体流入部の閉鎖位置に移動するようにする
ことを特徴とする、請求項１に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記移送体は、前記回転軸と結合する回転軸結合部と前記遮断板が載置される移送体ボディーとを含んでなり、
前記移送体ボディーには前記遮断板の直径よりも小さな開放円形空間が形成されることによって前記遮断板が載置される
ことを特徴とする、請求項２に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記移送体移動手段は、空圧シリンダー又は電気モーターのような駆動手段にリンク手段の一端部を連結し、前記リンク手段の他端部に前記移送体を結合し、
前記駆動手段が作動して前記リンク手段が伸長することによって前記移送体が前記流体流入部の閉鎖位置に移動するようにする
ことを特徴とする、請求項１に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記移送体は、前記遮断板が載置される移送体ボディーと、前記リンク手段と結合されるリンク手段結合部とを含んでなり、
前記移送体ボディーは前記遮断板の直径よりも小さな開放円形空間が形成されることによって前記遮断板が載置される
ことを特徴とする、請求項４に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記移送体ボディーには円滑な移動のためにコマを備えた
ことを特徴とする、請求項３又は５に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記バルブボディーにパウダー流入防止シリンダーをさらに備え、
前記パウダー流入防止シリンダーの内部に、外部から供給される圧縮空気又は圧縮ガスによって上下に移動するパウダー流入防止リングを備え、
前記パウダー流入防止リングによって、前記移送体及び移送体移動手段を収容する空間に流入するパウダーの流入を遮断する
ことを特徴とする、請求項１に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記パウダー流入防止リングは２段に折り曲げられた円筒状のもので、前記パウダー流入防止シリンダーに備えられた圧縮空気供給部に供給された圧縮空気又は圧縮ガスによって上下に移動する
ことを特徴とする、請求項７に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 外部から逆圧発生信号が発生すると、まず前記パウダー流入防止リングが開放し始め、前記パウダー流入防止リングが完全開放する前にも前記移送体移動手段が前記移送体を前記流体流入部の閉鎖位置に移送することができるように、前記移送体において前記遮断板が載置される移送体ボディーの下部に一定の厚さ（ｔ）の空間が形成された
ことを特徴とする、請求項８に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記移送体ボディーの下部に形成された一定の厚さ（ｔ）の空間は１ｍｍ以上の厚さを持つ空間である
ことを特徴とする、請求項９に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記パウダー流入防止リングの内周面又は前記バルブボディーの内周面にパウダーが吸着されることを防止するために、前記バルブボディーに外部からパウダー吸着防止ガスを供給するガス流入部を備え、
前記ガス流入部から供給された前記パウダー吸着防止ガスを前記バルブボディーの内周面に沿って流れるようにするガス流出部を備えた
ことを特徴とする、請求項７に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記ガス流出部は、前記バルブボディーの内周面に沿ってパウダー吸着防止ガスが流れるように円形の流路状に形成された
ことを特徴とする、請求項１１に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記バルブボディーの内部に前記バルブボディーの内径よりも小さな直径を持つ円筒状のガス流路誘導リングをさらに備えることで、前記ガス流出部から流出する前記パウダー吸着防止ガスが前記バルブボディーの内周面に誘導されるようにした
ことを特徴とする、請求項１１に記載のスライド逆圧遮断バルブ。 - 前記ガス流路誘導リングは前記ガス流出部が形成された部分よりも長く形成された
ことを特徴とする、請求項１３に記載のスライド逆圧遮断バルブ。
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