KR101229380B1 - 향상된 컨덕턴스 제어를 갖는 밸브조립체 - Google Patents

향상된 컨덕턴스 제어를 갖는 밸브조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 밸브조립체는 유로와 상기 유로를 둘러싸는 환형면을 구비한 하우징, 폐쇄위치로 이동가능한 슬라이드 플레이트, 및 상기 환형면과 슬라이드 플레이트 사이에 위치되는 시일 링을 포함한다. 상기 시일 링은 제1 및 제2측면, 상기 제1측면과 제2측면 사이에서 연장되고 상기 하우징의 환형면 측을 향하는 제1면, 상기 제1면으로부터 축방향으로 이격되고 상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하며 상기 슬라이드 플레이트 측을 향하는 제2면을 구비한다. 상기 제2면은 상기 시일 링이 슬라이드 플레이트에 대하여 편향될 때 슬라이드 플레이트와의 사이에서 기밀하게 기밀 밀봉이 형성될 수 있도록 상기 슬라이드 플레이트와 접촉하기 위한 연속 환형밀봉부, 및 상기 환형밀봉부와 제2측면 사이에 위치되는 적어도 하나의 통로를 포함한다.
밸브조립체, 하우징, 슬라이드플레이트, 실링, 밀봉, 환형밀봉부, 통로

Description

향상된 컨덕턴스 제어를 갖는 밸브조립체{VALVE ASSEMBLY HAVING IMPROVED CONDUCTANCE CONTROL}
본 발명은 밸브조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 향상된 컨덕턴스 제어를 제공하는 통로를 포함하는 새롭고 개선된 밸브조립체에 관한 것이다.
일반적으로 슬라이드 밸브조립체 또는 게이트 밸브조립체는 입구 및 출구 사이에서 연장하는 유로를 형성한 하우징을 포함한다. 상기 슬라이드 밸브조립체는 예를 들면 1토르(torr) 이하의 범위에 속하는 압력과 같이 매우 낮은 압력(고진공)에서 실행되는 반도체 제조공정 또는 다른 박막코팅 프로세스에서 이용되는 가스분배시스템 등의 고순도 가스분배시스템의 일부분을 형성하도록 공정챔버와 진공펌프 사이에서 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 밸브조립체의 입구의 플랜지부는 공정챔버에 고정되고, 상기 밸브조립체의 출구의 플랜지부는 진공펌프에 고정된다.
상기 슬라이드 밸브조립체는 개방 및 폐쇄위치 사이에서 그 밸브조립체의 축에 대하여 측방향 이동하는 슬라이드 플레이트를 포함한다. 진자(스윙) 방식(pendulum-type) 슬라이드 밸브조립체에서, 상기 슬라이드 플레이트는 피벗암에 의 하여 회전샤프트에 연결된다. 완전개방위치에서 상기 슬라이드 플레이트는 하우징의 유로로부터 벗어나게 이동되어 유체는 유로를 자유로이 출입할 수 있고, 폐쇄위치에서의 상기 슬라이드 플레이트는 밸브조립체의 출구를 둘러싸는 밸브시트 또는 환형면과 밀접하도록 이동되어 상기 유로를 통과하는 컨덕턴스는 제한된다.
상기 진자방식 밸브조립체에서, 상기 슬라이드 플레이트의 이동은 통상적으로 완전개방위치와 중간위치 사이에서 회전이동(즉 피벗이동 또는 측방향 이동)을 필요로 하고, 이후 중간위치로부터 슬라이드 플레이트가 출구의 밸브시트와 밀접하는 위치까지 적어도 다소의 종방향 이동(즉 병진, 선형 또는 축방향 이동)을 필요로 한다. 이러한 회전 및 병진 이동의 상호동작을 얻기 위하여, 종래 몇몇 진자 밸브는 일반적으로 복수의 액추에이터 구성요소를 사용하였다. 이러한 진자 밸브조립체는 유로를 벗어난 제1개방위치와 유로 내의 제2개방위치 사이의 슬라이드 플레이트 위치 및 상기 밸브시트에 대한 최소 제어가능한 컨덕턴스 위치를 제어함으로써 상기 공정챔버와 진공펌프 간의 가스 유동을 제어한다.
현재의 몇몇 진자 밸브는 슬라이드 플레이트에 대하여 시일 링(seal ring)이 독립되게 작동될 때 완전 밀봉(분리)을 제공하도록 시일 링을 이용한다. 완전밀봉은 예를 들면 공정챔버의 세정 동안에 유용하며, 통상 반도체공정 동작 사이에서 제공된다. 예를 들면 VAT Holding AG로 양수된 미국특허 제5,577,707호(발명자: Brida)에는 유로를 구비한 하우징, 상기 유로를 통과하는 유동을 제어하기 위한 슬라이드 플레이트, 및 상기 유로를 둘러싸는 시일 링을 포함하는 진자방식 슬라이드 밸브를 제안하고 있다. 상기 시일 링은 슬라이드 플레이트가 폐쇄위치로 피벗 될 경우 그 슬라이드 플레이트로 이동하거나 그로부터 멀어지게 이동가능하다. 상기 시일 링은 슬라이드 플레이트가 폐쇄위치일 경우 스프링 또는 압축공기를 이용하여 상기 슬라이드 플레이트에 대하여 편향되어, 상기 슬라이드 플레이트를 밸브시트에 대하여 견고하게 폐쇄시키고, 상기 슬라이드 플레이트와 시일 링 간에 밀봉을 형성한다. 상기 시일 링은 일반적으로 밸브조립체에 대하여 분리기능을 제공하고, 컨덕턴스 제어에는 이용되지 않는다. 통상적으로 상기 시일 링은 고정상태를 유지하고, 상기 슬라이드 플레이트는 컨덕턴스를 제어하도록 이동된다.
상기 공정챔버와 진공펌프 사이의 거리는 여러가지 이유, 예를 들면 공정설비 제조 스페이스를 작게 하고, 공정챔버와 진공펌프 간의 컨덕턴스를 최대화하기 위하여 가능한 한 작게 이루어지는 것이 바람직한 것임을 알 수 있다. 따라서 진자밸브 조립체 및 다른 방식의 슬라이드 밸브 또는 게이트 밸브는 입구와 출구의 외부 플랜지부 사이에서 가능한 한 최소의 치수(즉 플랜지부 대 플랜지부의 치수)로 제공된다.
현재 몇몇 게이트 또는 진자 밸브의 문제점은 밸브의 초기 개방 동안에 유동(컨덕턴스)의 제어가 불충분하게 이루어지는 것이다. 예를 들면, 게이트가 밸브하우징의 개방부를 개방하도록 작동개시됨에 따라, 컨덕턴스는 급격히 증가한다. 일반적으로 상기 게이트와 개방부 간의 오버랩이 존재하기 때문에(즉, 게이트는 개방부 보다 큰 직경을 갖기 때문에), 상기 게이트의 초기 이동은 컨덕턴스에서 어떠한 약간의 변화를 초래한다. 그러므로 전체 컨덕턴스는 매우 급격한 변화에 의하여 이어지는 컨덕턴스에서의 매우 작은 변화를 포함하고, 이러한 밸브의 작동범위에서 불충분한 컨덕턴스의 제어를 초래하게 된다.
현재의 어떤 진자 밸브는 컨덕턴스 제어를 향상시키기 위하여 회전 캠 메커니즘을 이용한다. 본 발명의 양수인에게 양수되고 참고로 본 발명에 포함된 미국특허 제6,089,537호(발명자: Olmsted)에서는 완전개방위치 및 완전폐쇄위치 사이에서 슬라이드 플레이트의 회전 및 종방향 이동을 미리 제어하는 단순한 회전 캠 메커니즘을 사용하는 개선된 진자 밸브조립체가 제안되어 있다. 상기 진자 밸브는 폐쇄위치 가까이에서 미세한 컨덕턴스 제어를 유용하게 제공한다. 본 발명의 양수인에게 양수되고 참고로 본 발명에 포함된 미국특허 제6,161,576호, 제6,328,051, 및 제6,409,149호에는 개선된 진자 밸브조립체 및 시스템이 제안되어 있다.
그러나 밸브조립체의 플랜지부 대 플랜지부의 치수를 증가시키지 않고 개선된 컨덕턴스를 제공하는 진자 밸브조립체가 보다 요구되고 있다.
본 발명은 밸브조립체의 플랜지부 대 플랜지부의 치수를 증가시키지 않고 향상된 컨덕턴스를 제공하는 새롭고 개선된 밸브조립체를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 새롭고 개선된 밸브조립체는 유로 및 상기 유로를 둘러싸는 환형면을 구비한 하우징; 상기 하우징에 위치되고, 상기 유로를 통과하는 유동을 방지하는 폐쇄위치와 상기 유로를 통과하는 유동을 허용하는 개방위치 사이에서 상기 유로의 축에 대하여 횡방향으로 이동가능한 슬라이드 플레이트; 및 상기 하우징의 환형면과 상기 슬라이드 플레이트 사이에 위치되는 시일 링을 포함한다. 상기 시일 링은 상기 유로의 축과 대략 평행하게 연장하는 제1측면, 상기 제1측면으로부터 반경방향 외측으로 이격되고, 상기 유로의 축과 대략 평행하게 연장하는 제2측면, 상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하고 상기 하우징의 환형면을 향하는 제1면, 및 상기 제1면으로부터 축방향으로 이격되고, 제1 및 제2측면 사이에서 연장하며, 상기 슬라이드 플레이트를 향하는 제2면을 포함한다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 시일 링의 제2면은 상기 시일 링이 슬라이드 플레이트에 대하여 편향될 경우, 상기 슬라이드 플레이트와 접촉하기 위한 연속 환형밀봉부를 포함하여 상기 연속 환형밀봉부와 슬라이드 플레이트 사이에 기밀 밀봉이 형성되며, 상기 시일 링에 대하여 슬라이드 플레이트가 이동하는 동안, 상기 시일 링과 슬라이드 플레이트 사이에서 컨덕턴스를 증가시키기 위하여 상기 환형밀봉부와 제2측면 사이에 위치되는 하나 이상의 통로를 포함한다.
다른 관점 및 작용효과 중에서, 본 발명의 밸브조립체는 슬라이드 플레이트의 최소 제어가능한 컨덕턴스 위치 부근에서 추가적인 컨덕턴스 제어를 제공하기 위한 통로를 포함하는 진자 밸브조립체를 제공한다. 특히 상기 통로는 밸브조립체가 개방됨에 따라 상기 슬라이드 플레이트가 시일 링 측으로 이동될 때 향상된 컨덕턴스 제어를 제공하도록 상기 시일 링에 제공된다. 상기 통로는 밸브조립체의 플랜지부 대 플랜지부 치수를 증가시키지 않고 향상된 인덕턴스를 효과적으로 제공한다.
바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 상기 시일 링을 향하는 슬라이드 플레이트의 면은 상기 시일 링과의 사이에서 기밀 밀봉이 형성될 수 있도록 상기 슬링이 슬라이드 플레이트에 대하여 편향될 때 상기 시일 링과 접촉하기 위한 연속 환형밀봉부를 포함하며, 상기 시일 링에 대하여 슬라이드 플레이트가 이동하는 동안 상기 시일 링과 슬라이드 플레이트 사이에서 컨덕턴스를 증가시키기 위하여 상기 환형밀봉부와 상기 슬라이드 플레이트의 반경방향 외면 사이에 위치되는 적어도 하나의 통로를 포함한다.
바람직한 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 밸브조립체는 시일 링 없이 제공될 수 있고, 슬라이드 플레이트와 하우징의 환형면 중 하나는 슬라이드 플레이트가 이동하는 동안 슬라이드 플레이트와 환형면 사이에서 컨덕턴스를 증가시키기 위한 적어도 하나의 통로를 포함한다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명된 다음의 상세한 설명 및 본 발명을 실행하기 위한 구현된 최적의 모드를 통한 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. 또한 본 발명은 다른 실시예들로 이루어질 수 있으며, 그의 몇몇 특징부는 본 발명을 벗어나지 않는 범위에서 다양하고 명백하게 변형가능하다. 따라서 도면들 및 상세한 설명은 실제로 설명되는 바와 같이 간주되나, 이에 제한되지 않는다.
첨부된 도면을 참조하여 동일 참조부호 표시를 갖는 구성요소는 전반에 걸쳐 동일한 구성요소를 나타낸다.
도1은 종래 기술에 따라 구성된 밸브조립체의 일반적인 실시예의 일부분을 나타낸 저부 사시도로, 밸브조립체의 슬라이드 플레이트와 시일 링을 나타낸 도면.
도2는 도1의 진자 밸브조립체의 시일 링을 나타낸 저부 확대 사시도.
도3은 도1의 밸브조립체의 일부분의 단면 사시도를 나타낸 것으로, 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 편향된 시일 링을 구비한 밸브조립체의 출구의 밸브시트로부터 이격된 부분개방위치에서 밸브조립체의 슬라이드 플레이트를 나타낸 도면.
도4는 도1의 밸브조립체의 일부분의 단면 사시도를 나타낸 것으로, 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 편향된 시일 링을 구비한 밸브조립체의 출구의 밸브시트에 대하여 폐쇄위치에서의 슬라이드 플레이트를 나타낸 도면.
도5는 도1의 밸브조립체의 출구의 밸브시트와 슬라이드 플레이트 사이의 축방향 거리("축방향 갭")에 대하여 도1의 밸브조립체를 통과하는 축방향의 컨덕턴스의 그래프.
도6은 도1의 밸브조립체의 슬라이드 플레이트의 피벗위치 또는 각도에 대하여 도1의 밸브조립체를 통과하는 전체 컨덕턴스의 그래프.
도7은 본 발명에 따라 구성된 밸브조립체의 대표적인 실시예의 일부분을 나타낸 저부 사시도로, 밸브조립체의 슬라이드 플레이트와 시일 링을 나타낸 도면.
도8은 도7의 진자 밸브조립체의 시일 링을 나타낸 저부 확대 사시도.
도9는 도7의 밸브조립체의 일부분의 단면 사시도로, 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 편향된 시일 링을 구비한 밸브조립체의 출구의 밸브시트로부터 이격된 부분개방위치에서 밸브조립체의 슬라이드 플레이트를 나타낸 도면.
도10은 도7의 밸브조립체의 일부분의 단면 사시도로, 슬라이드 플레이트로부터 멀어지게 편향된 시일 링을 구비한 밸브조립체의 출구의 밸브시트에 대한 폐쇄위치에서의 슬라이드 플레이트를 나타낸 도면.
도11은 도7의 밸브조립체의 출구의 밸브시트와 슬라이드 플레이트 사이의 축방향 거리("축방향 갭")에 대하여 도7의 밸브조립체를 통과하는 축방향의 컨덕턴스의 그래프.
도12는 도7의 밸브조립체의 슬라이드 플레이트의 피벗 위치 또는 각도에 대하여 도7의 밸브조립체를 통과하는 전체 컨덕턴스의 그래프.
도13은 도7의 진자 밸브조립체의 시일 링의 일부분을 나타낸 확대 단면도.
도14는 도7의 진자 밸브조립체에 사용하기 위하여 본 발명에 따라 구성된 시일 링의 다른 대표적인 실시예의 일부분을 나타낸 확대 단면도.
도15는 도7의 진자 밸브조립체에 사용하기 위하여 본 발명에 따라 구성된 시일 링의 또 다른 대표적인 실시예의 일부분을 나타낸 확대 단면도.
도16은 도7의 진자 밸브조립체에 사용하기 위하여 본 발명에 따라 구성된 시일 링의 또 다른 대표적인 실시예의 일부분을 나타낸 확대 단면도.
도17은 도7의 진자 밸브조립체에 사용하기 위하여 본 발명에 따라 구성된 시일 링의 또 다른 대표적인 실시예의 일부분을 나타낸 확대 단면도.
도1, 도3 및 도4를 참조해 보면, 종래 기술에 따라 구성된 진자 밸브조립체(10)의 전형적인 실시예는 일반적으로 입구(18)와 출구(20) 사이에서 연장하는 유로(14)를 형성한 하우징(12)을 포함한다. 개방부인 상기 입구와 출구(18, 20)의 가장자리 주위의 하우징(12)의 유로(14)에는 밸브시트(22, 24)가 제공된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 밸브조립체는 하우징 내에 이동가능하게 장착된 진자밸브(16)를 포함하고, 유로(14)에서 완전히 벗어나는 제1개방위치와, 도3에 나타낸 바와 같이 유로(14) 내측에 있는 제2개방위치 사이에서 피벗 이동가능한 슬라이드 플레이트(26)를 포함한다. 상기 슬라이드 플레이트(26)는, 유로(14)의 내측 제2개방위치에 있을 경우, 상기 출구(20)를 통해 흐르는 유체를 감소시킬 수 있다. 상기 슬라이드 플레이트(26)가 유로(14) 내측 제2개방위치로부터 도4에 나타낸 바와 같이 출구(20)의 밸브시트(24)에 대하여 실질적으로 출구(20)를 통한 유체의 유동을 방지하는 최소 제어가능한 컨덕턴스 위치로 측방향 또는 축방향으로 더 이동가능하다. 이와 같은 폐쇄위치는 유연한 폐쇄위치(soft closed position)로, 상기 슬라이드 플레이트(26)는 출구(20)의 밸브시트(24)와 물리적으로 접촉할 수도 접촉하지 않을 수도 있고, 작은 갭이 형성될 수 있다.
도면에 나타내지 않았지만, 예를 들면 1토르(torr) 이하의 범위에 속하는 압력과 같은 매우 낮은 압력(고진공)에서 실행되는 반도체 제조공정 또는 다른 박막코팅 프로세스에서 이용되는 가스분배시스템 등의 고순도 가스분배시스템의 일부분을 형성하도록 상기 진자 밸브조립체(10)의 입구(18)는 예를 들면 공정챔버에 연결될 수 있고, 상기 출구(20)는 진공펌프에 연결될 수 있다. 일반적으로 반도체 웨이퍼와 같은 소재는 상기 공정챔버에 위치되고, 공정가스가 상기 공정챔버로 유입되 어 소정방식으로 소재와 화학 반응하게 된다.
상기 진자 밸브조립체(10)는 유로(14)를 완전히 벗어나 위치되는 제1개방위치와 도3에 나타낸 바와 같이 유로(14) 내측에 위치되는 제2개방위치 사이의 슬라이드 플레이트(26)의 위치 및 도4에 나타낸 바와 같이 상기 출구(20)의 밸브시트(24)에 대한 최소 제어가능한 컨덕턴스 위치를 제어함으로써 상기 공정챔버와 진공펌프 간의 가스유동제어를 돕는다. 이에 따라 상기 진자 밸브조립체(10)는 컨덕턴스를 제어함으로써 공정챔버 내의 압력을 제어하도록 이용될 수 있다. 상기 공정챔버와 진공펌프 사이의 거리는 입구(18)와 출구(20) 사이에서 최소 치수(플랜지부 대 플랜지부의 치수)를 갖고 밸브조립체(10)가 제공되도록 가능한 한 작게 이루어지는 것이 바람직한 것임을 알 수 있다
도2를 참조해 보면, 상기 밸브조립체(10)는 유로(14)를 동축으로 둘러싸고, 상기 하우징(12)의 입구(18)에서 상기 슬라이드 플레이트(26)와 입구(18)의 밸브시트(22) 사이에 위치되는 시일 링(30)을 더 포함한다. 도3 및 도4에 나타낸 바와 같이, 상기 시일 링(30)은 입구(18) 측을 향하는 제1면(38)과 상기 출구(200 및 슬라이드 플레이트(26) 측을 향하는 제2면(40)을 구비하고, 상기 제1면(38)으로부터 입구(18)로 연장하는 니플(nipple)(32)을 구비한다. 상기 니플(32)을 수용하기 위하여 상기 입구(18)의 내면(19)과 입구(18)의 밸브시트(22) 사이에 숄더부(21)가 제공된다. 상기 시일 링(30)은 탄성재로 형성되고 그 시일 링(30)에 형성된 각 홈에 위치되는 두 개의 오링(34, 36)을 지지한다. 하나의 오링(34)은 시일 링(30)과 슬라이드 플레이트(26) 사이의 제2면의 홈에 위치되고, 다른 하나의 오링(36)은 니플(32)과 입구(18)의 숄더부 사이에서 니플(32)의 홈에 위치된다.
도면에 나타내지 않았지만, 상기 시일 링(30)은 슬라이드 플레이트(26)로부터 떨어진 제1면(38)에 연속적으로 원주방향으로 배치된 복수개의 보어(bore)를 구비한다. 상기 보어는 각각 상기 밸브시트(22)에 형성된 홀을 갖고 정렬된다. 상기 밸브시트(22)에서의 홀은 유로(14)를 동축으로 둘러싸는 환형챔버(52)로 연장된다. 미도시된 복수개의 패스너(fastener)는 밸브시트(22)의 홀을 통해 연장되고, 상기 시일 링(30)의 대응 보어에 고정된다. 오링을 구비한 환형 피스톤(54)은 상기 환형챔버(52)에 위치되고, 상기 패스너에 고정된다. 상기 환형챔버(52)는 피스톤(54)에 대하여 배열되는 입구도관을 포함하여 압축공기와 같은 유체가 유동되어 상기 패스너에 고정된 피스톤(54)의 제1측에서만 작용하게 된다. 상기 패스너로부터 떨어진 환형 피스톤(54)의 대향측에서 동작하는 복수개의 스프링(58)을 더 제공한다(한편 상기 환형챔버(52)로 개방된 두 개의 입구도관이 제공될 수 있어 유압은 환형 피스톤(54)의 대향측에서 작용하고, 이에 따라 스프링은 생략된다). 이러한 구성의 예시는 본 발명의 양수인에게 양수되고 참고적으로 본 발명에 포함된 2003. 2. 20자 출원의 진자 밸브조립체의 시일 링으로 명명된 미국특허출원 제10/369,952호에 상세히 제시되었다.
상기 슬라이드 플레이트(26)가 유로(14)로 피벗되지만, 도3에 나타낸 바와 같은 개방위치에서 유지될 경우, 상기 시일 링(30)은 밸브시트(22)에 대한 위치가 유지된다. 이러한 상기 시일 링(30)의 위치에서, 압력매체는 환형챔버(52)로 유동되어 상기 환형 피스톤(54)은 시일 링(30)과 함께 스프링(58)의 탄성력에 대하여 변위된다. 상기 슬라이드 플레이트(26)가 도4에 나타낸 바와 같이 최소 제어가능 컨덕턴스 위치 또는 밸브시트(24)에 대하여 "유연한" 폐쇄위치(매우 가까운)에 있을 경우, 상기 시일 링(30)은 밸브시트(22)에 대한 위치를 유지한다. 그러나 상기 폐쇄된 슬라이드 플레이트(26)를 완전히 밀봉하기 위하여, 상기 압력유체는 환형챔버(52)로부터 빠져나가, 상기 스프링(58)은, 상기 슬라이드 플레이트(26)에 대하여 부착된 패스너(60) 및 시일 링(30)과 함께, 상기 환형 피스톤(54)을 밀어낼 수 있어, 상기 밸브시트(24)에 대하여 "견고한(hard)" 폐쇄위치(closed position)를 제공하게 된다. 상기 폐쇄된 슬라이드 플레이트(26)는 예를 들면 반도체 공정이 실행되지 않을 때 공정챔버의 세정 동안에 상기 시일 링(30)에 의하여 완전하게 밀봉된다.
상기 슬라이드 플레이트(26)의 개방은 역으로 실행된다. 압력유체는 환형챔버(52)로 공급되어 상기 환형 피스톤(54)은 슬라이드 플레이트(26)로부터 멀어지게 상기 패스너와 함께 이동되고, 상기 슬라이드 플레이트(26)로부터 멀어지게 상기 시일 링(30)을 이동시킨다. 그런 다음 상기 슬라이드 플레이트(26)는 유로(14)로부터 동시에 상승되고 피벗된다.
도1에 나타낸 바와 같이, 상기 밸브조립체(10)는 완전개방위치와 완전폐쇄위치 사이에서 슬라이드 플레이트(26)의 회전 및 종방향 이동을 미리 제어하는 회전캠 메커니즘(62)을 포함할 수 있다. 상기 회전캠 메커니즘의 바람직한 예로서 본 발명의 양수인에게 양수되고 참고적으로 본 발명에 포함되는 미국특허 제6,089,537호에 개시되어 있다. 상기 회전캠 메커니즘은 슬라이드 플레이트(26)의 폐쇄위치 가까이에서 미세한 컨덕턴스 제어를 효율적으로 제공한다.
도7, 도9 및 도10은 본 발명에 따라 구성된 새롭고 개선된 진자 밸브조립체(100)를 나타낸다. 상기 밸브조립체(100)는 도1, 도3 및 도4의 밸브조립체(10)와 유사하고 유사 구성요소에 대해서는 동일부호를 부여한다. 그러나 도8 및 도13에 나타낸 바와 같이, 상기 밸브조립체(100)는 본 발명에 따라 구성된 새롭고 개선된 시일 링(200)의 바람직한 실시예를 포함한다.
상기 시일 링(200)은 유로의 축과 대략 평행하게 연장하는 제1측면(202), 상기 제1측면(202)으로부터 반경방향 외측으로 이격되고 상기 유로(14)의 축과 대략 평행하게 연장하는 제2측면(204), 상기 제1 및 제2측면(202, 204) 사이에서 연장하고 밸브시트(22)측을 향하는 제1면(206), 및 상기 제1면(206)으로부터 축방향으로 이격되고 상기 제1 및 제2측면(202, 204) 사이에서 연장하며 상기 슬라이드 플레이트(26) 측을 향하는 제2면(208)을 포함한다. 상기 제2면(208)은 시일 링(200)이 슬라이드 플레이트(26)에 대하여 편향될 때 상기 슬라이드 플레이트(26)와 접촉하기 위한 연속 환형밀봉부(210)를 포함하여, 상기 연속 환형밀봉부(210)와 슬라이드 플레이트(26) 사이에서 기밀 밀봉이 이루어질 수 있다.
도7 내지 도10 및 도13을 참조해 보면, 본 발명의 시일 링(200)은 상기 환형밀봉부(210)와 제2측면(204) 사이에 위치되는 적어도 하나의 통로(212)를 제공한다. 상기 통로(22)는, 상기 슬라이드 플레이트가 시일 링 측으로 이동될 경우, 환형밀봉부(210)가 슬라이드 플레이트(26)와 접촉하기 전, 상기 시일 링(200)과 슬라이드 플레이트(26) 사이에서 컨덕턴스를 허용하기 위한 것이다. 상기 통로(212)는, 상기 슬라이드 플레이트(26)와 시일 링(200) 사이에 실질적인 밀봉이 형성되기 전, 상기 슬라이드 플레이트(26)가 시일 링(200)에 얼마나 밀접하게 위치되는가에 관계없이, 상기 슬라이드 플레이트(26)와 밸브시트(24) 간의 컨덕턴스 유동이 상기 슬라이드 플레이트(26)와 시일 링(200) 간의 컨덕턴스 유동보다 작아지고, 이에 따라 한층 더 제어하는 것을 확실하게 한다(슬라이드 플레이트(26)의 반경방향 외면과 통로(212)의 반경방향 내향면 사이의 거리는 슬라이드 플레이트(26)와 밸브시트(24) 사이의 거리보다 크게 이루어져, 상기 슬라이드 플레이트(26)와 밸브시트(24) 간의 컨덕턴스 유동이 작아지는 것을 알 수 있다).
도8에 명확히 나타낸 바와 같이, 상기 시일 링(200)의 바람직한 실시예의 제2면(206)은 슬라이드 플레이트(26)가 환형밀봉부(210)와 접촉하기 이전에 상기 시일 링(200)과 제2측면(204) 사이에 위치되는 복수개의 통로(212)를 포함한다. 상기 통로(212)는 동일 사이즈로 이루어지고, 상기 시일 링(200)이 제2면(208)에 대하여 연속적으로 일정 간격을 두고 환형형태로 이루어진다. 상기 통로(212)는 환형 피스톤(54)의 패스너에 고정되는 시일 링(200) 부분 사이에 위치되어, 상기 시일 링의 부착지점이 견고하게 유지되는 것이 바람직하다. 그러나 상기 시일 링(200)은 상기 환형밀봉부(210)와 제2측면(205) 사이에서 상기 시일 링의 주위에 연속되게 연장하는 하나의 통로를 포함할 수 있고, 다른 사이즈 형태의 복수의 이격된 통로를 포함할 수 있다.
도7 내지 도10에 나타낸 대표적인 실시예에서, 상기 통로는 시일 링(200)의 제2면(208)에 상기 시일 링의 제2측면(204)까지 완전히 연장하는 홈부(212)로 이루어진다. 그러나 상기 통로는 다른 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도15의 실시예에서, 통로는 시일 링(200)의 제2면(208)에서 상기 시일 링의 제2면과 제2측면의 환형밀봉부 사이에 위치되는 홈부(312), 즉 상기 시일 링의 제2측면(204)까지 완전히 연장되지 않는 홈부로 이루어질 수 있다. 도16의 실시예에서, 통로(412)는 둘러싸이고, 즉 홈부 또는 요홈(groove)을 표면화시켜 대향시킴에 따라 도관을 형성하고, 상기 시일 링(200)의 제2면(208)과 시일 링의 제1면(206) 사이에서 연장된다. 도17의 실시예에서 통로(512)는 둘러싸이고 즉 도관을 형성하고, 상기 시일 링(200)의 제2면(208)과 시일 링의 제2측면(204) 사이에서 연장된다.
도면에 나타낸 대표적인 실시예에서, 상기 시일 링(200)은 제1면(206)으로부터 연장하는 니플(220), 상기 제2면(208)의 환형밀봉부(210)의 요홈에 위치되는 오링(34), 및 상기 니플(220)의 요홈에 위치되는 오링(36)을 포함한다. 그러나 상기 시일 링(200)은 도14에 나타낸 실시예에 의하여 도시된 바와 같이 오링없이 제공될 수 있다. 상기 오링은 밸브조립체(10)의 하우징(12)의 요홈과 상기 슬라이드 플레이트(26)의 요홈에 위치되도록 대체될 수 있다.
도5는 도1의 밸브조립체(10)의 슬라이드 플레이트(26)와 밸브시트(24) 간의 거리("축방향 갭") 대하여 도1의 밸브조립체(10)를 통과하는 축방향의 인덕턴스의 그래프로서 곡선 a를 나타내고, 도11은 도7의 밸브조립체(100)의 슬라이드 플레이트(26)와 밸브시트(24) 간의 거리("축방향 갭") 대하여 도1의 밸브조립체(100)를 통과하는 축방향의 인덕턴스의 그래프로서 곡선 a'를 나타낸다. 상기 그래프들은 밸브조립체가 초기 개방시에 도7의 밸브조립체(100)가 도1의 밸브조립체(10)보다 큰 축방향의 컨덕턴스를 제공하는 것을 나타낸다.
도6은 도1의 밸브조립체(10)의 슬라이드 플레이트(26)의 피벗위치에 대하여 도1의 밸브조립체(10)를 통과하는 전체 인덕턴스의 그래프로서 곡선 a 및 변이점 c에서 곡선a에 연결된 곡선 b를 나타낸다. 도12는 도7의 밸브조립체(100)의 슬라이드 플레이트(26)의 피벗위치에 대하여 도7의 밸브조립체(100)를 통과하는 전체 인덕턴스의 그래프로서 곡선 a' 및 변이점 c'에서 곡선 a'에 연결된 곡선 b'를 나타낸다. 상기 그래프들은 도7의 밸브조립체(100)가 곡선 a' 및 b' 사이에서 보다 완만하고 작은 변이 c'를 제공하는 것을 알 수 있다.
그러므로 본 발명에 따라 구성되는 새롭고 개선된 밸브조립체(100)를 제안한다. 전술한 바람직한 실시예들은 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 예를 들면, 본 발명은 진자방식 슬라이드 밸브에 한정되지 않으며, 선형이동 슬라이드 플레이트 또는 게이트 밸브에 적용될 수 있다.
또한 상기 시일 링(200)에 나타낸 통로(212)는 슬라이드 플레이트(26) 또는 밸브시트(22)에 선택적으로 위치될 수 있다. 예를 들면, 상기 시일 링(200)을 향하는 슬라이드 플레이트(26)의 면은 슬라이드 플레이트의 이동 동안에 시일 링과 슬라이드 플레이트 사이에서 컨덕턴스를 증가시키기 위한 적어도 하나의 통로를 제공할 수 있다. 상기 밸브조립체가 시일 링 없이 제공될 경우, 슬라이드 플레이트(26) 및 하우징의 환형면(22) 중 하나는 슬라이드 플레이트의 이동 동안에 슬라이드 플레이트(26)와 환형면(22) 사이에서 컨덕턴스를 증가시키기 위한 적어도 하나의 통로를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 밸브조립체(100) 및 모든 구성요소들은 다음 클레임의 적어도 하나의 범위 내에 포함된다. 현재 밸브조립체에 제안되지 않은 구성요소는 권리화하지 않는다.

Claims (45)

  1. 삭제
  2. 유로, 및 상기 유로의 축을 형성하도록 상기 유로를 둘러싸는 환형면을 구비한 하우징;
    상기 하우징에 위치되는 슬라이드 플레이트로서, (a) 상기 유로를 통과하는 유동을 허용하며 상기 유로의 축을 따라 상기 유로의 단면을 차단하지 않는 개방위치와 상기 슬라이드 플레이트가 상기 유로의 단면 내에 위치되는 유연한 폐쇄위치(soft closed position) 사이에서 상기 유로의 축에 대하여 횡방향으로 이동가능하고, (b) 상기 유연한 폐쇄위치로부터, 상기 유로를 통과하는 유동이 차단되는 견고한 폐쇄위치(hard closed position)로 상기 유로의 축을 따라 축방향 이동가능한, 슬라이드 플레이트;
    상기 하우징의 환형면과 상기 슬라이드 플레이트 사이에 위치되는 시일 링을 포함하며,
    상기 시일 링은 상기 유로의 축과 평행하게 연장하는 제1측면, 상기 제1측면으로부터 반경방향 외측으로 이격되고 상기 유로의 축과 평행하게 연장하는 제2측면, 상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하고 상기 하우징의 환형면을 향하는 제1면, 및 상기 제1면으로부터 축방향으로 이격되고, 제1 및 제2측면 사이에서 연장하며 상기 슬라이드 플레이트를 향하는 제2면을 포함하고,
    상기 제2면은, 상기 슬라이드 플레이트가 상기 견고한 폐쇄위치에 위치될 때 상기 시일 링이 상기 슬라이드 플레이트에 대하여 위치될 경우, 상기 슬라이드 플레이트와 접촉하기 위한 연속 환형밀봉부를 포함하여, 상기 슬라이드 플레이트가 상기 견고한 폐쇄위치에 있을 때 상기 연속 환형밀봉부와 슬라이드 플레이트 사이에 기밀 밀봉이 형성되며,
    상기 슬라이드 플레이트가 상기 연약한 폐쇄위치와 상기 견고한 폐쇄위치 사이에서 이동함에 따라 상기 시일 링과 상기 슬라이드 플레이트 사이에서 상기 유로를 통한 유동을 증가시키기 위하여 상기 환형밀봉부와 시일 링의 제2측면 사이에는 하나 이상의 통로가 위치되는
    밸브조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 통로는
    동일 사이즈로 이루어지고, 상기 시일 링에 대하여 환형 형태로 연속되게 일정 간격을 두고 이루어지는 복수개의 통로를 구비하는
    밸브조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시일 링의 상기 하나 이상의 통로는
    상기 시일 링의 제2면과 상기 시일 링의 제2측면 사이에서 연장하는
    밸브조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시일 링의 상기 하나 이상의 통로는
    상기 시일 링의 제2면에 상기 시일 링의 제2측면으로 연장하는 홈부를 각각 포함하는
    밸브조립체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 시일 링의 상기 하나 이상의 통로는
    상기 시일 링의 제2측면과 상기 시일 링의 제2면의 환형밀봉부 사이에 위치되는 시일 링의 제2면에 홈부를 각각 포함하는
    밸브조립체.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 시일 링의 상기 하나 이상의 통로는
    상기 시일 링의 제2면과 상기 시일 링의 제2면 사이에서 각각 연장하는
    밸브조립체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 시일 링은
    상기 유로에 동축으로 연장하는 니플을 구비하는
    밸브조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 니플은 그 니플의 외면에 환형 요홈을 구비하고,
    상기 환형 요홈에 오링이 위치되는
    밸브조립체.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 시일 링의 제2면의 환형밀봉부는 환형 요홈을 구비하며,
    상기 환형 요홈에 오링이 위치되는
    밸브조립체.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 환형면의 복수개의 홀에 이동가능하게 배치되는 복수개의 패스너를 더 포함하며,
    상기 슬라이드 플레이트는 상기 패스너에 고정되는
    밸브조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 슬라이드 플레이트는 상기 패스너에 제거가능하게 고정되는
    밸브조립체.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 유로를 동축으로 둘러싸고, 상기 환형면에 형성된 홀로 개방되는 환형챔버를 더 포함하고,
    상기 환형챔버에 위치되고 상기 패스너에 연결되는 환형 피스톤을 더 포함하는
    밸브조립체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 환형챔버와 연통하는 적어도 하나의 도관을 더 포함하는
    밸브조립체.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 환형챔버 내에 수용되고, 상기 피스톤을 상기 시일 링 측으로 편향시키는 복수개의 스프링을 더 포함하는
    밸브조립체.
  21. 제2항에 따른 밸브조립체를 포함하고, 상기 밸브조립체를 통해 진공펌프로 연결되는 공정챔버를 더 포함하는
    고순도가스 분배시스템.
  22. 입구 및 출구를 구비한 유로를 포함하는 하우징; 및
    상기 입구 및 출구 사이에 위치되는 시일 링을 포함하며,
    상기 시일 링은 대향하는 제1 및 제2측면, 상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하고 상기 하우징의 입구 측을 향하는 제1면, 및 상기 제1면으로부터 축방향으로 이격되고 상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하며 상기 하우징의 출구 측을 향하는 제2면을 구비하며,
    상기 제2면은 연속 환형밀봉부, 및 상기 환형밀봉부와 제2측면 사이에 위치되는 하나 이상의 통로를 포함하는
    밸브조립체.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 시일 링의 제2면은
    상기 환형밀봉부와 제2측면 사이에 위치되는 복수개의 통로를 포함하는
    밸브조립체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 통로는
    동일 사이즈로 이루어지고, 상기 시일 링의 제2면에 대하여 환형 형태로 연속되게 일정 간격을 갖고 이루어지는
    밸브조립체.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 시일 링의 통로는
    상기 시일 링의 제2면과 그 시일 링의 제2측면 사이에서 연장하는
    밸브조립체.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 시일 링의 통로는
    상기 시일 링의 제2면에 그 시일 링의 제2측면으로 연장하는 홈부를 포함하는
    밸브조립체.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 시일 링의 통로는
    상기 시일 링의 제2측면과 상기 시일 링의 제2면의 환형밀봉부 사이에 위치되는 시일 링의 제2면에 홈부를 포함하는
    밸브조립체.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 시일 링의 통로는
    상기 시일 링의 제2면과 상기 시일 링의 제1면 사이에서 연장하는
    밸브조립체.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 시일 링은 그 시일 링의 제1면으로부터 연장된 니플을 구비하는
    밸브조립체.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 니플은 그 니플의 외면에 오링이 위치되는 환형 요홈을 구비하며,
    상기 시일 링의 제2면의 환형밀봉부는 오링이 위치되는 환형 요홈을 구비하는
    밸브조립체.
  31. 제22항에 있어서,
    상기 시일 링의 제2면의 환형밀봉부는 환형 요홈을 구비하며,
    상기 환형 요홈에 오링이 위치되는
    밸브조립체.
  32. 대향하는 제1 및 제2측면;
    상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하는 제1면; 및
    상기 제1면으로부터 축방향으로 이격되고, 상기 제1 및 제2측면 사이에서 연장하는 제2면을 구비하며,
    상기 제2면은 연속 환형밀봉부, 및 상기 환형밀봉부와 제2측면 사이에 위치되는 적어도 하나의 통로를 포함하는
    시일 링.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제2면은
    상기 환형밀봉부와 제2측면 사이에 위치되는 복수개의 통로를 포함하는
    시일 링.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 통로는
    동일 사이즈로 이루어지고, 상기 제2면에 대하여 환형 형태로 연속되게 일정 간격을 갖고 이루어지는
    시일 링.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 통로는 상기 제2면과 제2측면 사이에서 연장하는
    시일 링.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 통로는 상기 제2면에 상기 제2측면으로 연장하는 홈부를 포함하는
    시일 링.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 통로는 상기 제2면에서 상기 제2측면과 상기 제2면의 환형밀봉부 사이에 위치되는 홈부를 포함하는
    시일 링.
  38. 제32항에 있어서,
    상기 통로는 상기 제2면과 상기 제1면 사이에서 연장하는
    시일 링.
  39. 제32항에 있어서,
    상기 제1면으로부터 연장된 니플을 더 구비하는
    시일 링.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 니플은 오링을 수용하는 환형홈부를 구비하며,
    상기 제2면의 환형밀봉부는 오링을 수용하는 환형홈부를 구비하는
    시일 링.
  41. 삭제
  42. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 통로는 상기 환형밀봉부와 상기 제2측면 사이에서 상기 시일 링의 제2면 내의 홈부의 형태로 상기 시일 링에 제공되는
    밸브조립체.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 시일 링은 복수개의 통로를 포함하는
    밸브조립체.
  44. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 통로는 상기 시일 링에 면하는 상기 슬라이드 플레이트의 표면 내에서 홈부의 형태로 상기 슬라이드 플레이트에 제공되는
    밸브조립체.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 슬라이드 플레이트는 복수개의 통로를 포함하는
    밸브조립체.
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