KR101092896B1

KR101092896B1 - 진공밸브

Info

Publication number: KR101092896B1
Application number: KR1020090051030A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 나이토; 신 이토; 마사키 이치카와; 타다히로 코보라
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2011-12-12
Also published as: JP2010007751A; KR20100002116A; JP4633827B2; CN101614283A; CN101614283B

Abstract

제품 조립 후라도 스트로크 조정 부재의 원점 위치를 간단 또한 정확하게 조정할 수 있는 진공밸브를 제공하는 것을 과제로 한다.

진공밸브(1)는 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)을 개별적으로 이동시키는 것에 의하여 밸브 요소(7)의 스트로크를 변경하고, 유량을 단계적으로 제어한다. 진공밸브(1)는 제2 피스톤(27)을 윗 뚜껑(22)에 접합시킨 상태에서 제2 피스톤(27)에 부딪칠 때까지 스트로크 조정 부재(38)를 조정 나사부(11d)에 체결하고 스트로크 조정 부재(38)를 고정 나사(39)로 고정하는 것에 의하여, 스트로크 조정 부재의 원점 위치를 조정한다.

Description

진공밸브{VACUUM VALVE}

본 발명은 예를 들면 반도체 제조장치의 진공 챔버 안을 진공 배기하는 경우에 배기 유량을 단계적으로 제어 가능한 진공밸브 요소에 관한 것이다.

반도체 제조장치에 있어 진공 챔버 안을 진공 배기하는 경우, 진공 챔버 안의 기체를 급속하게 배출하기 때문에 다량의 기체가 흐르고, 진공 챔버의 내벽이나 유로상에 부착되어 있던 소립자(먼지)를 일으킨다. 한편으로, 배기 유량을 너무 한정하면, 배기 시간이 길어지고 생산 덕트에 악영향을 미치게 된다. 그런 까닭으로, 예를 들면, 특허 문헌 1에는 적은 유량에서 많은 유량으로 배기 유량을 전환한 것에 의해 소립자를 일으키는 것을 방지하는 진공밸브가 제안되어 있다.

도 7 내지 도 9는, 특허 문헌 1에 기재된 진공밸브(100)의 실시 형태를 나타낸 단면도로, 도 7은 밸브 폐쇄 상태, 도 8은 완속 배기 상태, 및 도 9는 급속 배기 상태를 도시하는 도면이다.

진공밸브(100)에는 펌프 포트(101)와 챔버 포트(102)를 구비한 밸브 바디(103) 안에 밸브 시트(104)가 마련되어 있다. 밸브 요소(105)는 주축(107)의 하단부에 고정되며, 복귀 스프링(106)에 의하여 밸브 시트 방향으로 평상시 가세된 다. 밸브 요소(105)에는 환상의 실링 부재(122)가 장착되어, 환상의 실링 부재(122)를 밸브 시트(104)에 압압하는 것에 의하여 유로를 차단한다.

밸브 바디(103)에는 실린더 튜브(108)가 고정되어 있다. 실린더 튜브(108)의 양단면에는 바닥이 있는 구멍이 개설되어 있고, 그 바닥이 있는 구멍을 바닥 뚜껑(109)과 윗 뚜껑(110)으로 막는 것에 의하여, 제1 피스톤 실(111)과 제2 피스톤 실(112)을 형성하고 있다. 주축(107)은 밸브 바디(103)로부터 바닥 뚜껑(109), 제1 피스톤 실(111)과 제2 피스톤 실(112)과의 사이에 설치된 중간 벽(113) 및 윗 뚜껑(110)을 관통하고 있다.

주축(107)에는 제1 피스톤(114)이 고정설치되어, 제1 피스톤(114)을 제1 피스톤 실(111)로 습동 가능하게 배치하고 있다. 또한, 주축(107)은 제2 피스톤 실(112)에 삽입되어 형성된 제2 피스톤(115)에 삽입되어 있다. 주축(107)의 상단부에는 걸림 부재(121)가 너트(116)를 이용하여 장착되고 있다. 제1 피스톤 실(111)과 제2 피스톤 실(112)은 제1 피스톤(114)과 제2 피스톤(115)에 의하여 각각 기밀하게 구획되어, 제1 피스톤(114)과 제2 피스톤(115)으로 구획된 하측의 실에서, 실린더 튜브(108)에 개설된 제1 조작 포트(117)와 제2 조작 포트(118)가 연통하고 있다.

조정 핸들(119)은 윗 뚜껑(110)에 나사로 설치되어 있고, 그 하단부는 제2 피스톤 실(112)에 진퇴 가능하게 배치되어 있다. 조정 핸들(119)은 고정 나사(120)에 의하여 소정의 위치에서 고정된다.

이와 같은 진공밸브(100)는 도 7에 도시한 것처럼, 제1 조작 포트(117)와 제 2 조작 포트(118)에서 제1 피스톤 실(111)과 제2 피스톤 실(112)로 조작 에어를 공급하지 않는 경우에는, 밸브 요소(105)가 복귀 스프링(106)으로 가세되어 밸브 시트(104)에 접합하고 있다.

이 상태에서 완속 배기를 행한 경우에는, 도 8의 도트 부분으로 도시한 것처럼, 제2 조작 포트(118)로부터 제2 피스톤 실(112)로 조작 에어를 공급한다. 제2 피스톤(115)은 조작 에어의 압력에 의하여, 걸림 부재(121)에 부딪칠 때까지 단독으로 상승한 후, 주축(107)과 일체로 상승한다. 이것에 의해, 주축(107)의 하단부에 고정 설치된 밸브 요소(105)가 밸브 시트(104)에서 이간된다. 제2 피스톤(115)은 조정 핸들(119)의 하단부에 접합할 때까지 상승할 수 있고, 그 위치에서 이동이 제한된다. 그 때문에, 주축(107)과 밸브 요소(105)의 상승도 정지하고, 완속 배기에 적합한 밸브 개도 상태를 유지한다. 따라서, 진공밸브(100)는 챔버 포트(102)로부터 펌프 포트(101)로 적은 유량을 배기한 것으로, 소립자를 일으키지 않도록 진공 챔버 안의 압력을 조정할 수 있다.

급속 배기를 행한 경우에는, 도 9의 도트 부분으로 도시한 것처럼, 제1 조작 포트(117)에 조작 에어를 공급한다. 조작 에어의 압력에 의하여, 제1 피스톤(114)이 복귀 스프링(106)의 가세력에 대항하여 주축(107)과 일체로 상승한다. 진공밸브(100)는 밸브 요소(105)가 주축(107)과 일체로 상승하여 밸브 개도를 크게 하는 것에 의하여, 챔버 포트(102)로부터 펌프 포트(101)로 많은 유량을 배기할 수 있다.

진공 챔버 안의 배기를 종료한 경우에는, 제1 조작 포트(117) 및 제2 조작 포트(118)에서 조작 에어를 배출한다. 그러면, 도 7에 도시한 것처럼, 주축(107)은 복귀 스프링(106)의 가세력에 의하여 하강하여, 밸브 요소(105)를 밸브 시트(104)에 접합시킨다. 또, 제2 피스톤(115)은 제2 조작 포트(118)로부터 조작 에어를 배출하는 것에 수반하여 하강하고, 조정 핸들(119)로부터 이간된다.

따라서, 종래의 진공밸브(100)에 의하면, 제1 조작 포트(117)와 제2 조작 포트(118)로의 조작 에어의 공급과 정지에 의하여, 배기 유량을 단계적으로 제어할 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본공개특허 2001-12649

그렇지만, 종래의 진공밸브(100)는 유량을 제로로 하는 조정 핸들(119)의 원점 위치를, 제품 조립 후에 조정할 수 없었다. 그 때문에, 조정 핸들(119)을 돌려도, 밸브 유량을 조정할 수 없는 동작 불감대가 존재한 경우가 있다.

구체적으로, 진공밸브(100)는 제2 피스톤(115)이 걸림 부재(121)에 접합한 후, 주축(107)과 함께 상승한다. 그리고, 제2 피스톤(115)은 조정 핸들(119)의 하단부에 접촉하여 이동이 제한될 때까지, 주축(107)과 함께 상승한다. 이 때문에, 종래의 진공밸브(100)는 제2 피스톤(115)과 조정 핸들(119)과의 사이의 거리가, 밸브 요소(105)의 스트로크가 되어, 조정 핸들(119)이 하측에 위치한 만큼 밸브 요소(105)의 스트로크가 짧아진다.

이와 같은 진공밸브(100)는 제품 조립시에, 제2 피스톤 실(112)에 압축 에어를 공급하지 않고, 복귀 스프링(106)의 가세력에 의하여 제2 피스톤(115)을 중간 벽(113)에 접합한 하한 위치에 배치한 상태에서, 조정 핸들(119)을 제2 피스톤(115)에 부딪칠 때까지 윗 뚜껑(110)에 체결된다. 이것에 의해, 진공밸브(100)는 조정 핸들(119)의 원점 위치를 설정한다. 여기서, 원점 위치란, 유량을 제로로 한 기준이 된 위치를 말한다. 그리고, 조정 핸들(119)은 원점 위치에서 소정 방향으로 회전되어 상승하고, 고정 나사(120)에 의하여 윗 뚜껑(110)에 대하여 고정되는 것에 의하여, 제2 피스톤(115)과의 사이의 거리, 즉 밸브 요소(105)의 스트로크를 결정한다.

그런데, 밸브 요소(105)의 스트로크는 실제로는 제2 피스톤(115)이 걸림 부재(121)에 접합하고 나서 조정 핸들(119)에 접합하기까지의 거리에 의하여 결정된다. 제2 피스톤(115)과 걸림 부재(121)와의 사이의 거리는, 환상의 실링 부재(122)가 휘는 양에 의하여 변화한다. 이것에 의해 밸브 요소(105)의 스트로크도 변화한다.

즉, 예를 들면, 환상의 실링 부재(122)의 휘는 양이 많은 경우에는, 제2 피스톤(115)과 걸림 부재(121)와의 사이의 거리가 짧아지고, 제2 피스톤(115)이 주축(107) 및 밸브 요소(105)를 들어올리는 거리가 길어지기 때문에, 밸브 요소(105)의 스트로크가 커진다. 한편, 예를 들면, 환상의 실링 부재(122)의 휘는 양이 적은 경우에는, 제2 피스톤(115)과 걸림 부재(121)와의 사이의 거리가 길어지고, 제2 피스톤(115)이 주축(107) 및 밸브 요소(105)를 들어올리는 거리가 짧아지기 때문에, 밸브 요소(105)의 스트로크가 작아진다.

따라서, 하한 위치에 배치된 제2 피스톤(115)에 조정 핸들(119)을 부딪히게 하여 조정 핸들(119)의 원점 위치를 정하고, 그 원점 위치를 기준으로 하여 조정 핸들(119)을 소정 회수 회전시킨다고 하여도, 환상의 실링 부재(122)가 휘는 양 등에 의하여, 제2 피스톤(115)과 걸림 부재(121)와의 사이의 거리가 고르지 않으면, 밸브 요소(105)의 스트로크를 설정치로 조정할 수 없었다. 예를 들면, 환상의 실링 부재(122)의 휘는 양이 설계값보다 적은 경우에는, 조정 핸들(119)을 원점 위치에서 몇 번 회전시켜도, 제2 피스톤(115)이 걸림 부재(121)에 접합하기 전에 조정 핸들(119)의 하단부에 접합해서, 밸브 개도를 조정할 수 없는 경우가 있다.

게다가, 환상의 실링 부재(122)를 반복 사용하면 열화되어, 밸브 폐쇄시의 환상의 실링 부재(122)의 휘는 양이 변화한다. 한편, 제2 피스톤(115)과 걸림 부재(121)와의 사이의 거리는, 제품 조립시에 일의적으로 결정된다. 그 때문에, 종래의 진공밸브(100)는 밸브 폐쇄시에 환상의 실링 부재(122)의 휘는 양이 제품 조립 후에 변화하여도, 그 환상의 실링 부재(122)의 휘는 양의 변화에 따라 조정 핸들(119)의 원점 위치를 조정할 수 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이고, 제품 조립 후에도 스트로크 조정 부재의 원점 위치를 간단 또한 정확하게 조정할 수 있는 진공밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련된 진공밸브는 다음의 구성을 갖는다.

(1) 챔버 포트와 펌프 포트와의 사이에 설치된 바디의 밸브 시트에, 밸브 요소에 장착된 환상의 실링 부재를 탄성 변형시키고 밀착시키는 것에 의하여, 챔버 포트와 펌프 포트와의 사이를 차단하고, 제1 피스톤과 제2 피스톤이 실린더 튜브에 설치된 제1 피스톤 실과 제2 피스톤 실에 습동 가능하게 배치되어, 상기 밸브 요소에 연결되는 주축이 상기 제1 피스톤에 고정 설치됨과 동시에 상기 제2 피스톤에 삽입되며, 상기 제2 피스톤이 걸리는 걸림 부재를 구비하고 있고, 상기 제1 및 상기 제2 피스톤을 개별적으로 동작시키는 것에 의하여 상기 밸브 요소의 스트로크를 단계적으로 조정한 진공밸브 요소에 있어, 상기 주축에는 상기 제2 피스톤 실에 삽입되는 부분의 외주면에 조정 나사부가 형성되며, 상기 걸림 부재는 상기 조정 나 사부에 나사 결합하는 스트로크 조정 부재이고, 상기 스트로크 조정 부재를 상기 주축에 대하여 고정하는 고정부재를 갖는다.

(2) (1)에 기재된 발명에 있어, 상기 실린더 튜브는 양단이 개구하는 원통 형상을 이루고, 내부 공간을 중간벽으로 구분하며, 한 개구부에 바닥 뚜껑을 설치하여 상기 제1 피스톤 실을 형성하고, 다른 개구부에 윗 뚜껑을 설치하여 상기 제2 피스톤 실을 형성하며, 상기 윗 뚜껑에는 상기 스트로크 조정 부재가 나사 결합하는 상기 주축을 삽입하는 관통공이 형성되어 있다.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 발명에 있어, 상기 제2 피스톤은 상기 윗 뚜껑과 면접촉한다.

(4) (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 발명에 있어, 상기 조정 나사부의 나사 지름은 상기 주축의 지름보다도 작다.

본 발명의 진공밸브는 밸브요소의 환상의 실링 부재를 밸브 시트와의 사이에서 탄성 변형시키고 밸브 시트에 밀착시켜, 챔버 포트와 펌프 포트와의 사이를 차단한다. 제2 피스톤이 스트로크 조정 부재에 접합한 위치까지 이동하면, 주축과 일체로 이동한다. 제2 피스톤이 윗 뚜껑에 접합하면, 이동이 제한된다. 밸브 요소는 스트로크 조정 부재에 접합하고 나서 윗 뚜껑에 접합하기까지의 거리만 밸브 시트로부터 들어 올려져, 챔버 포트로부터 펌프 포트로 흐른 유체의 유량을 조정한다. 한편, 제1 피스톤은 이동하기 시작함과 동시에 주축과 일체로 이동한다. 밸브 요소는 제1 피스톤의 이동량만 밸브 시트로부터 들어 올려져, 챔버 포트로부터 펌프 포 트로 흐른 유체의 유량을 조정하다. 따라서, 진공밸브는 제1 피스톤과 제2 피스톤을 개별적으로 이동시키는 것에 의하여 밸브 요소의 스트로크를 변경하고, 유량을 단계적으로 제어할 수 있다.

제2 피스톤은 스트로크 조정 부재를 제2 피스톤의 근처에 배치한 만큼, 단독으로 이동하는 거리가 짧아진다. 즉, 진공밸브는 스트로크 조정 부재가 제2 피스톤의 근처에 위치 결정 고정된 만큼 제2 피스톤이 주축과 함께 이동한 거리가 길어지기 때문에, 밸브 요소의 스트로크가 커진다. 한편, 제2 피스톤이 윗 뚜껑에 접합하면 이동이 제한된다. 그 때문에, 진공밸브는 제2 피스톤을 윗 뚜껑에 접합시킨 상태에서 스트로크 조정 부재가 제2 피스톤에 부딪칠 때까지 조정 나사부에 체결되어 스트로크 조정 부재를 고정부재로 고정한 경우에는, 제2 피스톤이 단독으로 이동하여 윗 뚜껑에 접합한다. 즉, 진공밸브는 밸브 요소의 스트로크를 제로가 되게 한다.

진공밸브는 부품의 조립 치수가 제품마다 고르지 않거나, 환상의 실링 부재의 탄성 변형량이 달라도, 제품마다, 윗 뚜껑과 제2 피스톤의 접합 위치를 일의적으로 정할 수 있다. 그 때문에, 진공밸브는, 제품 조립 후라도, 제2 피스톤을 윗 뚜껑에 접합시킨 상태에서 제2 피스톤에 부딪칠 때까지 스트로크 조정 부재를 조정 나사부에 체결시키고 스트로크 조정 부재를 고정부재로 고정하면, 스트로크 조정 부재의 원점 위치를 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진공밸브 요소에 의하면, 제품 조립 후라도 스트로크 조정 부재의 원점 위치를 간단 또한 정확하게 조정할 수 있다.

본 발명의 진공밸브는 제2 피스톤을 습동 가능하게 장전하는 제2 피스톤 실을 형성하는 윗 뚜껑에 관통공을 형성하고, 그 관통공에 스트로크 조정 부재가 나사 결합하는 주축을 삽입하고 있다. 그 때문에, 본 발명의 진공밸브는 제2 피스톤이 윗 뚜껑에 접합하여 걸릴 때의 충격이 스트로크 조정 부재에 전달되지 않아, 스트로크 조정 부재가 느슨해지고 위치 이탈하는 경우가 없다.

본 발명의 진공밸브는 제2 피스톤이 윗 뚜껑과 폭넓게 면접촉하기 때문에, 진공밸브는 제2 피스톤이 윗 뚜껑에 접합한 경우의 충격이 윗 뚜껑에 폭넓게 분산되어, 윗 뚜껑이나 실린더 튜브의 재료 강도를 올릴 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 진공밸브 요소에 의하면, 재료 강도가 낮은 재료를 실린더 튜브나 윗 뚜껑에 적용하여 경량화를 도모함과 동시에, 비용 절감을 도모할 수 있다.

본 발명의 진공밸브는 조정 나사부의 나사 지름이 주축의 지름보다도 작기 때문에, 조정 나사부의 나사를 작은 피치로 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진공밸브는 스트로크 조정 부재의 위치를 조정 나사부와의 사이의 나사 이동에 의해 미세하게 조정할 수 있다.

이하에서, 본 발명에 관련된 진공밸브의 한 실시 형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.

<진공밸브의 구성>

도 1 내지 도 3은 진공밸브(1)의 실시 형태를 나타낸 단면도이고, 도 1은 밸브 폐쇄 상태, 도 2는 완속 배기 상태, 및 도 3은 급속 배기 상태를 나타내는 도이 다. 도 1 내지 도 3 모두, 스트로크 조정 부재(38)를 최하점 위치에 배치하고 있다. 또한, 도４는 도 1에 나타내는 진공밸브(1)의 상면도이다.

도 1 내지 도４에 나타내는 진공밸브(1)는 종래 기술과 마찬가지로 반도체 제조 장치의 챔버와 진공 펌프와의 사이에 설치된다.

도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 진공밸브(1)는 하방의 밸브부(X)와 상방의 구동부(Y)로 구성되어 있다. 진공밸브(1)는 제1 피스톤 실(24)과 제2 피스톤 실(25) 안에서 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)을 개별적으로 이동시키는 것에 의하여 밸브 요소(7)의 스트로크를 변경하고, 유량을 단계적으로 제어한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 밸브부(X)는 통 형상의 밸브 바디(2)에 마련되어 있다. 밸브 바디(2)는 도시하지 않는 진공 펌프에 접속하는 펌프 포트(3)가 옆쪽에 돌출 설치되며, 도시하지 않는 챔버에 접속되는 챔버 포트(4)가 하방으로 돌출 설치되어 있다. 밸브 바디(2)에는 챔버 포트(4) 측의 밸브공(5)의 입구에, 밸브 시트(6)가 평평한 면으로 형성되어 있다. 밸브 바디(2)의 내부에는 밸브 요소(7)가 밸브 시트(6)에 접합·이간 가능하게 설치되어 있다.

밸브 요소(7)는 밸브 블록(8)과 지지 플레이트(9)와의 사이에 형성된 개미 홈에 환상의 실링 부재(10)를 배치한 것이고, 주축(11)의 하단부에 너트(12)로 고정 설치되어 있다. 환상의 실링 부재(10)는 고무나 수지 등 탄성력을 갖는 재료로 환상으로 형성되어 있다. 밸브 요소(7)를 구성하는 밸브 블록(8)에는 벨로우즈(13)의 하단부가 연결되어 있다. 벨로우즈(13)의 상단부는 밸브부(X)와 구동부(Y)의 사이에 배치되는 환상의 고정판(14)에 연결되어 있다. 따라서, 벨로우즈(13)은 주 축(11)과 밸브 요소(7)의 상하 이동에 따라 신축한다.

한편, 상방의 구동부(Y)는 도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 실린더 튜브(20) 안에서 구성되어 있다. 실린더 튜브(20)는 압출 가공 등에 의하여 성형된 알루미늄 등의 금속제 파이프를 소정 길이로 절단한 것이다. 실린더 튜브(20)에는 바닥 뚜껑(21), 윗 뚜껑(22) 및 칸막이판(중간벽의 일례; 23)을 장착하여 제1 피스톤 실(24)과 제2 피스톤 실(25)을 형성하고, 그 제1 및 제2 피스톤 실(24, 25)에 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)이 습동 가능하게 장전되고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 실린더 튜브(20)에는 C 링(31)이 내주면에 접합 장착되어, 그 C 링(31)에 부딪치도록 칸막이판(23)이 상단 개구부로부터 삽입되어 있다. 실린더 튜브(20)에는 C 링(32)을 장착하기 위한 환상 홈이 형성되어 있으며, 그 환상 홈의 뒤쪽에는 윗 뚜껑(22)의 위치를 결정하기 위한 단차가 마련되어 있다. 도 1 내지 도４에 도시한 것처럼, 윗 뚜껑(22)은 실린더 튜브(20)의 단차와 C 링(32)과의 사이에서 축 방향으로 흔들리지 않도록 지지되어, 칸막이판(23)과의 사이에 제2 피스톤 실(25)을 형성하고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 제2 피스톤 실(25)은 제2 피스톤(27)에 의하여 상실(25A)와 하실(25B)로 구획되어 있다. 하실(25B)에는 실린더 튜브(20)에 개설한 제2 조작 포트(33)가 연통공(34)을 통해 연통되어 있다. 한편, 상실(25A)에는, 윗 뚜껑(22)에 형성된 관통공(22a)을 통해 외기와 연통하고 있다. 제2 피스톤(27)에는, 축부(27a)가 일단면에서 축 방향으로 연속 설치되어 있다. 제2 피스톤(27)의 축부(27a)는 칸막이판(23)의 중심부에 형성된 유지공(23a)에 습동 가능하 게 삽입되어, 제2 조작 포트(33)로부터 하실(25B)로 공급된 압축 에어의 압력에 의하여 제2 피스톤 실(25) 안에서 상승한다.

또한, 실린더 튜브(20)에는 하단 개구부 내주에 C 링(28)을 장착하기 위한 환상 홈이 형성되며, 그 환상 홈의 뒤쪽에 바닥 뚜껑(21)의 위치를 결정하기 위한 단차가 마련되어 있다. 바닥 뚜껑(21)은, 실린더 튜브(20)의 단차와 C 링(28)과의 사이에서 축 방향으로 흔들리지 않도록 지지되어, 칸막이판(23)과의 사이에 제1 피스톤 실(24)을 형성하고 있다.

제1 피스톤 실(24)에는, 제1 피스톤(26)에 의하여 상실(24A)와 하실(24B)로 기밀하게 구획되어 있다. 하실(24B)에는 실린더 튜브(20)에 개설한 제1 조작 포트(29)가 연통공(30)을 통해 연통하고 있다. 한편, 상실(24A)은 호흡공(18)을 통해 외기에 연통하고 있다. 제1 피스톤(26)은, 제1 조작 포트(29)로부터 하실(24B)로 공급되는 압축 에어의 압력에 의하여 제1 피스톤 실(24) 안에서 상승한다.

이와 같은 구동부(Y)는 도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 실린더 튜브(20)가 고정판(14)을 통해 밸브 바디(2)와 동축 상으로 축적되며, 도４에 도시한 것처럼, 상방에서 4개의 볼트(19)로 밸브 바디(2)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 고정판(14)는, 실린더 튜브(20)와 밸브 바디(2)와의 사이에서 협지되어, 벨로우즈(13)의 위치를 결정하여 고정한다.

바닥 뚜껑(21)에는 파이프 부(21b)가 축선 방향으로 연속 설치되어, 고정판(14)로부터 벨로우즈(13)의 내부로 파이프 부(21b)를 돌출시키고 있다. 밸브 요소(7)에 연결되는 주축(11)은 파이프 부(21b)에 삽입되어 밸브 바디(2)로부터 실린 더 튜브(20)로 삽입되어 있다.

주축(11)에는 제1 피스톤(26)의 위치를 결정하기 위한 단차(11a)가 설치되며, 그 단차(11a)보다 상단부 쪽에는 수나사부(11b)가 형성되어 있다. 그리고, 주축(11)은 수나사부(11b)의 상측을 수나사부(11b)보다 가늘게 하여, 조정 로드부(11c)를 구성하고 있다. 주축(11)의 조정 로드부(11c)는 제2 피스톤(27)의 관통공(27b)과 윗 뚜껑(22)의 관통공(22a)에 간극을 비우고 삽입되어 있고, 윗 뚜껑(22)으로부터 돌출되어 있다. 조정 로드부(11c)의 제2 피스톤 실(25)에 배치되는 부분의 외주면에는 조정 나사부(11d)가 형성되어 있다.

제1 피스톤(26)은 주축(11)의 상단부에서 단차(11a)에 부딪치도록 주축(11)에 삽입되고, 수나사부(11b)에 너트(37)를 고정하는 것에 의하여, 주축(11)에 고정 설치되어 있다.

주축(11)의 조정 나사부(11d)에는 스트로크 조정 부재(38)가 나사 결합하고 있다. 스트로크 조정 부재(38)는 고정 나사(39)에 의하여 주축(11)에 대하여 위치 결정되어 고정되어 있다. 주축(11)은 조정 나사부(11d)의 상단측에는 유지부(40)가 장착되어 있다. 도 1에 도시한 것처럼, 제2 피스톤(27)이 칸막이판(23)에 접합하는 하한 위치에 있는 경우에, 제2 피스톤(27)에 부딪칠 때까지 조정 나사부(11d)에 체결된 위치가 스트로크 조정 부재(38)의 최하점 위치가 된다. 또한, 유지부(40)에 의하여 스트로크 조정 부재(38)의 윗 방향의 이동이 제한된 위치가, 스트로크 조정 부재(38)의 최상점 위치가 된다.

바닥 뚜껑(21)과 밸브 요소(7)와의 사이에는, 복귀 스프링(41)이 축설되어, 밸브 요소(7)를 밸브 시트(6) 방향으로 평상시에 가세하고 있다. 복귀 스프링(41)은 벨로우즈(13)로 덮여 있어, 소립자 등이 유로 내에서 유출되지 않도록 되어 있다.

<동작 설명>

이와 같은 구성으로 이루어진 진공밸브(1)에서는 이하와 같은 작용에 의하여 진공 배기가 행해진다. 밸브 폐쇄시, 진공밸브(1)는, 도 1에 도시한 것처럼 밸브 요소(7)의 환상의 실링 부재(10)가 밸브 시트(6)에 접합하여, 밸브공(5)이 차단된 상태가 된다. 이것은, 밸브 요소(7)가 복귀 스프링(41)의 탄성력만으로 아래쪽으로 가세되고 있기 때문이다. 그리고, 챔버 포트(4)에 접속된 미도시의 진공 챔버의 진공 배기를 행한 경우에는, 다음과 같은 완속 배기 및 급속 배기를 위한 2 단계에 의한 동작을 행한다.

우선, 완속 배기를 행하기 위해, 도 2의 도트 부분으로 도시한 것처럼, 진공밸브(1)에는 제2 조작 포트(33)로부터 압축 에어가 제2 피스톤 실(25)의 하실(25B)로 공급된다. 그 때문에, 제2 피스톤(27)은 아래쪽에서 가압되어, 스트로크 조정 부재(38)를 밀어올리기 위해 상승한다. 그 때문에, 주축(11)은 복귀 스프링(41)의 아래쪽으로의 가세력에 대항하여 제2 피스톤(27)으로 상승하고, 밸브 시트(6)로부터 이간하는 방향으로 밸브 요소(7)를 끌어올린다. 한편, 제2 피스톤(27)은 주축(11)을 들어올린 후, 다시 일정량 상승하면 윗 뚜껑(22)에 닿아서, 그 이동이 제한된다. 그 때문에, 주축(11) 및 밸브 요소(7)의 상승도 정지하고, 도 2에 나타내 는 위치, 즉 완속 배기를 행하는데 적합한 밸브 개도의 상태가 유지된다.

진공밸브(1)는 도 2에 도시한 완속 배기의 상태에서는 밸브 개도가 작고, 펌프 포트(3)와 챔버 포트(4)와의 사이를 흐른 유체는 밸브 시트(6)와 밸브 요소(7)와의 간극을 통과하여 흐르고, 그 유량은 제한되어 있다. 그 때문에, 진공 챔버 안의 가스는 급격하게 흐르지 않아, 소립자를 일으키지 않는 슬로우 배기가 행해진다. 그리고, 진공 챔버 안의 압력이 소정값이 된 점에서, 계속된 급속 배기가 행해진다.

급속 배기를 행한 경우, 도 3의 도트 부분으로 도시한 것처럼, 진공밸브(1)에는 제1 조작 포트(29)로부터 압축 에어가 제1 피스톤 실(24)의 하실(24B)로 공급된다. 그 때문에, 제1 피스톤(26)이 아래쪽으로 가압되고 제1 피스톤 실(24) 안에서 상승한다. 이때, 주축(11)이 제1 피스톤(26)에 대하여 고정되어 있기 때문에, 제1 피스톤(26)의 상승과 수반하여 주축(11)도 상승하게 된다. 따라서, 그 주축(11)에 고정된 밸브 요소(7)도 복귀 스프링(41)의 가세력에 대항하여 상승하고, 도 3에 도시한 것처럼 밸브 개도가 커진 상태로 밸브가 열린다.

진공밸브(1)가 도 3에 도시하는 급속 배기 상태의 경우에는, 밸브 개도가 커서, 펌프 포트(3)와 챔버 포트(4)와의 사이를 흐르는 유량이 증가하고, 진공 챔버 안에 남은 가스가 급속하게 배기된다. 그리고, 진공 챔버 안의 가스 배기가 종료되면, 제1 조작 포트(29) 및 제2 조작 포트(33)에서 압축 에어가 빠져나가, 제1 피스톤(26) 및 제2 피스톤(27)은 아래쪽에서 밀어 올리고 있던 압축 에어에 의한 가압력으로부터 해제된다. 그 때문에, 밸브요소(7), 주축(11) 및 제1 피스톤(26) 및 제 2 피스톤(27)은, 복귀 스프링(41)에 의하여 아래쪽에 가세되어 도 1에 도시하는 상태로 복귀한다. 즉, 하강한 밸브 요소(7)의 환상의 실링 부재(10)가 밸브 시트(6)에 접합하여 탄성 변형하고, 펌프 포트(3)와 챔버 포트(4)가 차단된다.

<완속 배기시의 유량 조정 방법>

그런데, 완속 배기를 행한 경우, 배기 유량에 따라 밸브 개도를 조정할 필요가 있다. 이 경우, 진공밸브(1)는 원점 위치에 배치된 스트로크 조정 부재(38)를 소정 방향으로 회전시키는 것에 의하여 밸브 요소(7)의 스트로크를 조정하여, 완속 배기시의 유량을 목표 유량으로 설정한다.

도 5는, 도 1에 도시하는 진공밸브(1)의 스트로크 조정 부재(38)를 원점 위치로 위치 조정하는 방법을 설명한 도면이다.

진공밸브(1)는 제2 조작 포트(33)로부터 하실(25B)로 압축 에어를 공급하여 제2 피스톤(27)을 윗 뚜껑(22)에 접합시킨다. 이 상태에서, 스트로크 조정 부재(38)가 제2 피스톤(27)에 부딪칠 때까지 스트로크 조정 부재(38)를 조정 나사부(11d)에 체결한다. 그리고, 고정 나사(39)로 스트로크 조정 부재(38)를 주축(11)에 대하여 위치 결정 고정한다. 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)에 접합하면 그 이상 상승할 수 없다. 그 때문에, 윗 뚜껑(22)에 접합하는 제2 피스톤(27)에 스트로크 조정 부재(38)를 부딪힌 채 스트로크 조정 부재(38)의 위치를 결정한 경우, 제2 피스톤(27)은 윗 뚜껑(22)에 접합할 때까지 단독으로 상승하여, 밸브 요소(7)를 밸브 시트(6)로부터 들어올리지 않는다. 따라서, 스트로크 조정 부재(38)의 밸브 폐쇄시 의 원점 위치가 일의적으로 결정된다.

그리고, 원점 위치에 배치한 스트로크 조정 부재(38)를 소정 방향으로 회전시켜, 스트로크 조정 부재(38)를 하강시킨다. 스트로크 조정 부재(38)가 하강한 만큼, 제2 피스톤(27)이 주축(11)과 함께 상승하는 이동량이 증가하여, 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)에 접합할 때에 밸브 요소(7)가 밸브 시트(6)로부터 들어 올려지는 양이 많아진다. 즉, 밸브 요소(7)의 스트로크가 커진다. 따라서, 원점 위치의 스트로크 조정 부재(38)를 규정 회수만큼 회전시키고 하강시키는 것에 의하여, 유량을 목표 유량으로 설정하도록 밸브 요소(7)의 스트로크를 설정할 수 있다.

이상, 진공밸브(1)는 조정 나사부(11d)의 피치를 작게 하고 스트로크 조정 부재(38)의 위치를 미세 조정할 수 있도록 하여, 완속 배기시의 배기 유량을 미세 유량으로 제어할 수 있다.

<작용 효과>

따라서 본 실시형태의 진공밸브(1)는 밸브 요소(7)의 환상의 실링 부재(10)를 밸브 시트(6)와의 사이에서 탄성 변형시키고 밸브 시트(6)에 밀착시켜, 펌프 포트(3)와 챔버 포트(4)와의 사이를 차단한다. 제2 피스톤(27)은 스트로크 조정 부재(38)에 접합하는 위치까지 이동하면, 주축(11)과 일체로 이동한다. 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)에 접합하면, 이동이 제한된다. 밸브 요소(7)는 스트로크 조정 부재(38)에 접합하고 나서 윗 뚜껑(22)에 접합하기까지의 거리만 밸브 시트(6)로부터 들어 올려져서, 챔버 포트(4)로부터 펌프 포트(3)로 흐르는 유체의 유량을 조정한다. 한편, 진공밸브(1)는 제1 피스톤(26)이 이동하기 시작함과 동시에 주축(11)과 일체로 이동한다. 밸브 요소(7)는 제1 피스톤(26)의 이동량만 밸브 시트(6)로부터 들어 올려져서, 챔버 포트(4)로부터 펌프 포트(3)로 흐르는 유체의 유량을 조정하다. 따라서, 진공밸브(1)는 제1 피스톤(26)과 제2 피스톤(27)을 개별적으로 이동시키는 것에 의하여 밸브 요소(7)의 스트로크를 변경하고, 유량을 단계적으로 제어한다.

제2 피스톤(27)은 스트로크 조정 부재(38)를 제2 피스톤(27)의 근처에 배치한 만큼, 단독으로 이동하는 거리가 짧아진다. 즉, 진공밸브(1)는 스트로크 조정 부재(38)가 제2 피스톤(27)의 근처에 위치 결정 고정된 만큼 제2 피스톤(27)이 주축(11)과 함께 이동하는 거리가 길어지기 때문에, 밸브 요소(7)의 스트로크가 커진다. 한편, 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)에 접합하면 이동이 제한된다. 그 때문에, 진공밸브(1)는 제2 피스톤(27)을 윗 뚜껑(22)에 접합시킨 상태에서 스트로크 조정 부재(38)를 제2 피스톤(27)에 부딪칠 때까지 조정 나사부(11d)에 고정하여 스트로크 조정 부재(38)를 고정하고 나사(39)로 고정한 경우에는, 제2 피스톤(27)이 단독으로 이동하여 윗 뚜껑(22)에 접합한다. 즉, 진공밸브(1)는 밸브 요소(7)의 스트로크가 제로가 된다.

진공밸브(1)는 부품의 조립 치수가 제품마다 고르지 않거나, 환상의 실링 부재(10)의 탄성 변형량이 달라도, 제품마다, 윗 뚜껑(22)과 제2 피스톤(27)의 접합 위치를 일의적으로 정할 수 있다. 그 때문에, 진공밸브(1)는 제품 조립 후라도, 제2 피스톤(27)을 윗 뚜껑(22)에 접합시킨 상태에서 제2 피스톤(27)에 부딪칠 때까지 조정 나사부(11d)에 스트로크 조정 부재(38)를 체결하고 스트로크 조정 부재(38)를 고정 나사(39)로 고정하면, 스트로크 조정 부재의 원점 위치를 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 진공밸브(1)에 의하면, 제품 조립 후라도 스트로크 조정 부재(38)의 원점 위치를 간단 또한 정확하게 조정할 수 있다.

본 실시 형태의 진공밸브(1)는 제2 피스톤(27)을 습동 가능하게 장전한 제2 피스톤 실(25)을 형성한 윗 뚜껑(22)에 관통공(22a)을 형성하고, 그 관통공(22a)에 스트로크 조정 부재(38)가 나사 결합한 주축(11)을 삽입하고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 진공밸브(1)는 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)에 접합하고 걸릴 때의 충격이 스트로크 조정 부재(38)로 전달되지 않고, 스트로크 조정 부재(38)가 느슨해지고 위치 이탈하지 않는다.

본 실시 형태의 진공밸브(1)는 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)과 폭넓게 면접촉하기 때문에, 진공밸브(1)는 제2 피스톤(27)이 윗 뚜껑(22)에 접합한 경우의 충격이 윗 뚜껑(22)에 폭넓게 분산되고, 윗 뚜껑(22)이나 실린더 튜브(20)의 재료 강도를 올릴 필요가 없다. 따라서, 본 실시 형태의 진공밸브(1)에 의하면, 재료 강도가 낮은 재료를 실린더 튜브(20)나 윗 뚜껑(22)을 적용하여 경량화를 도모함과 동시에, 비용 절감을 도모할 수 있다.

본 실시 형태의 진공밸브(1)는 조정 나사부(11d)의 나사 지름이 주축(11)의 지름보다도 작기 때문에, 조정 나사부(11d)의 나사를 더 작은 피치로 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 진공밸브(1)는 스트로크 조정 부재(38)의 위치를 조정 나사부(11d)와의 사이의 나사 이동을 더 미세하게 조정할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시의 형태의 진공밸브로 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는 피스톤 실(24, 25) 및 피스톤(26, 27)을 2 단계로 했지만, 피스톤 실 및 피스톤을 3단 이상으로 하여도 좋다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는 스트로크 조정 부재(38)를 고정 나사(39)로 위치 결정하여 고정하였다. 이것에 대하여, 도 6에 도시한 진공밸브(1A)와 같이, 주축(11A)의 조정 나사부(11d)의 상방에 고정 나사(45)를 설치하기 위한 설치 나사부(11e)를 설치하고, 고정 나사(45)로 스트로크 조정 부재(38)의 위치 결정하여 고정해도 좋다. 그리고, 윗 뚜껑(11)과 제2 피스톤(27)과의 사이에 압축 스프링(46)을 배치하여, 반송시의 진동을 방지해도 좋다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는 바닥 뚜껑(21)과 윗 뚜껑(22)을 실린더 튜브(20)에 대하여 C 링(28, 32)으로 고정했지만, 바닥 뚜껑(21)과 윗 뚜껑(22)을 실린더 튜브(20)에 나사 고정하여도 좋다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 실린더 튜브(20)와 별개 개체의 칸막이판(23)을 이용하여 제1 피스톤 실(24)과 제2 피스톤 실(25)을 구획했지만, 원주재의 양단면으로부터 제1 피스톤 실(24)과 제2 피스톤 실(25)을 삭제하고 형성하고, 중간벽을 실린더 튜브(20)와 일체로 설치해도 좋다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련된 진공밸브의 단면도이고, 스트로크 조정 부재를 최하점 위치에 배치한 경우의 밸브 폐쇄 상태를 도시한다.

도 2는 도 1에 도시하는 진공밸브의 단면도이고, 스트로크 조정 부재를 최하점 위치에 배치한 경우의 완속 배기 상태를 도시한다.

도 3은 도 1에 도시하는 진공밸브의 단면도이고, 스트로크 조정 부재를 최하점 위치에 배치한 경우의 급속 배기 상태를 도시한다.

도 4는 도 1에 도시하는 진공밸브의 상면도이다.

도 5는 도 1에 도시하는 진공밸브 요소의 스트로크 조정 부재를 원점 위치에 위치 조정한 방법을 설명한 도면이다.

도 6은 본 발명의 진공밸브의 변형례를 도시하는 도면이다.

도 7은 종래의 진공밸브의 단면도이고, 밸브 폐쇄 상태를 도시한다.

도 8은 도 7에 도시하는 진공밸브의 단면도이고, 완속 배기 상태를 도시한다.

도 9는 도 7에 도시하는 진공밸브의 단면도이고, 급속 배기 상태를 도시한다.

[부호의 설명]

1, 1A 진공밸브 3 펌프 포트

4 챔버 포트 6 밸브 시트

7 밸브 요소 10 환상의 실링 부재

11 주축 11d 조정 나사부

20 실린더 튜브 21 바닥 뚜껑

22 윗 뚜껑 22a 관통공

23 칸막이판(중간 벽) 24 제1 피스톤 실

25 제2 피스톤 실 26 제1 피스톤

27 제2 피스톤 38 스트로크 조정 부재

39 고정 나사(고정부재) 45 고정 나사(고정부재)

Claims

챔버 포트 및 펌프 포트의 사이에 설치된 바디의 밸브 시트에, 밸브 요소에 장착된 환상의 실링 부재를 탄성 변형시키고 밀착시키는 것에 의하여, 챔버 포트 및 펌프 포트의 사이를 차단하며, 제1 피스톤이 실린더 튜브에 설치된 바닥 뚜껑 및 중간벽에 의해 형성된 제1 피스톤 실에서 습동 가능하게 배치되고, 제2 피스톤이 상기 실린더 튜브에 설치된 상기 중간벽 및 윗 뚜껑에 의해 형성된 제2 피스톤 실에서 습동 가능하게 배치되어, 상기 밸브 요소에 연결된 주축이 상기 제1 피스톤에 고정 설치됨과 동시에 상기 제2 피스톤에 삽입되어, 상기 제2 피스톤이 걸리는 걸림 부재를 구비하고, 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤을 개별적으로 동작시키는 것에 의하여 상기 밸브 요소의 스트로크를 단계적으로 조정하는 진공밸브 요소에 있어서,

상기 주축에는 상기 제2 피스톤 실에 삽입되는 부분의 외주면에 조정 나사부가 형성되며,

상기 걸림 부재는 상기 조정 나사부에 나사 결합하는 스트로크 조정 부재이고,

상기 스트로크 조정 부재를 상기 주축에 대하여 고정하는 고정 나사를 가짐과 동시에,

상기 제2 피스톤을 상기 윗 뚜껑에 접합한 상태에서 상기 스트로크 조정 부재를 상기 제2 피스톤에 충돌할 때까지 체결하여, 상기 스트로크 조정 부재를 상기 주축에 대하여 고정하는 것으로, 상기 스트로크 조정 부재의 원점위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 진공밸브.
제1항에 있어서,

상기 제2 피스톤의 상단면에 오목부를 형성하고, 상기 오목부에 상기 스트로크 조정 부재를 충돌함과 동시에 상기 오목부 이외의 상단면이 상기 윗 뚜껑과 면접촉하는 것을 특징으로 한 진공밸브.
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