KR101293505B1 - 진공용 밸브 - Google Patents

Abstract

밸브체에 연결된 샤프트의 내부의 히터 구멍 내에 카트리지 히터를 수용하고, 상기 카트리지 히터의 선단의 발열부를 상기 샤프트와 밸브체의 연결부 위치에 배치하고, 상기 연결부에 있어서는 상기 밸브체와 샤프트의 상호 접촉하여 합쳐지는 면의 마주 대하는 위치에 상기 히터 구멍으로 통하는 수열홈과 가압부를 형성하고, 상기 수열홈에는 상기 카트리지 히터의 발열부 반경과 같은 반경을 갖는 원호 형상의 홈부분을 형성하고, 상기 발열부를 상기 수열홈과 가압부 사이에 배치한 상태에서 상기 밸브체와 샤프트를 볼트로 서로 고정함으로써 상기 발열부가 상기 가압부에 가압되어서 상기 수열홈의 원호 형상의 홈부분의 내주에 면접촉으로 밀착시킨다.

Description

진공용 밸브{VACUUM VALVE}

본 발명은 반도체 제조 장치에 있어서의 진공 챔버에 장착되어 상기 진공 챔버로 통하는 개구의 개폐에 사용되는 진공용 밸브에 관한 것이다.

반도체 제조 장치에 있어서는 진공 챔버로 통하는 개구의 개폐에 진공용 밸브가 사용된다. 이 진공용 밸브는 상기 개구를 갖는 밸브 상자 내에 밸브체가 수용되고, 상기 밸브체에 샤프트의 선단부가 연결되고, 상기 샤프트가 밸브체 구동부로 구동됨으로써 상기 밸브체가 상기 개구를 개폐하도록 구성되어 있다.

상기 진공용 밸브에 있어서는 반응 가스와 접촉하는 부분에 반응물이 생성되서 부착되고, 이것이 밸브체의 개폐 동작에 악영향을 미치기 때문에 반응물이 부착되지 않도록 하는 것이 중요하다. 이 때문에, 종래에는 이하의 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이 밸브체나 샤프트 등 반응 가스와 접촉하는 부분에 히터를 장착하고 이 히터로 상기 각 부분, 특히 밸브체를 가열하도록 되어 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 밸브체의 가열 방식 중 샤프트의 내부에 히터를 설치함과 아울러 밸브체의 배면에 핫플레이트(hot plate)를 설치하고, 상기 히터의 열을 상기 핫플레이트를 통해서 밸브체에 전하는 방식은 핫플레이트를 통한 간접 가열이기 때문에 전열 효율이 나쁘다는 문제가 있다. 또한, 밸브체의 배면에 상기 밸브체의 둘레 가장자리를 둘러싸는 루프 형상의 홈을 형성하고, 이 홈 내에 히터를 수용해서 밸브체를 가열하는 방식의 것은 밸브체에 대한 루프 형상의 홈의 형성이 번거로울 뿐만 아니라 밸브체의 배면에 시일 플레이트 및 핫플레이트를 장착해서 상기 홈을 밀폐하지 않으면 안되기 때문에 히터의 장착 구조가 복잡하고 상기 히터의 교환도 불가능하다는 문제가 있다.

일본 공개 특허 제 9-269072 호 공보 일본 공개 특허 제 11-325313 호 공보

본 발명의 목적은 밸브체를 히터로 직접 또한 효율적으로 가열할 수 있음과 아울러 밸브체 및 샤프트에 대한 히터의 장착이 용이하고 상기 히터의 교환도 간단하게 행할 수 있는 진공용 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면 개구를 갖는 밸브 상자 내에 밸브체가 수용되고, 상기 밸브체에 샤프트의 선단부가 연결되고, 상기 샤프트가 밸브체 구동부로 구동됨으로써 상기 밸브체가 상기 개구를 개폐하도록 구성된 진공용 밸브에 있어서, 상기 샤프트의 내부에 상기 샤프트의 축선 방향으로 연장되는 원형의 히터 구멍이 형성되고, 상기 히터 구멍 내에 원기둥 형상의 카트리지 히터가 수용됨과 아울러 상기 카트리지 히터의 선단 발열부가 상기 샤프트와 밸브체의 연결부의 위치에 배치되고, 상기 연결부에 있어서는 상기 밸브체와 샤프트의 상호 접촉하여 합쳐지는 면의 마주 대하는 위치에 상기 히터 구멍으로 통하는 수열홈(受熱溝)과 가압부가 형성되고, 상기 수열홈은 상기 카트리지 히터의 발열부 반경과 같은 반경을 갖는 원호 형상의 홈부분을 갖고, 상기 발열부를 상기 수열홈과 가압부 사이에 배치한 상태에서 상기 밸브체와 샤프트를 볼트로 서로 고정함으로써 상기 발열부가 상기 가압부에 가압되어서 상기 수열홈의 원호 형상의 홈부분의 내주에 면접촉으로 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 상기 연결부에 있어서 상기 밸브체의 내부에 상기 밸브체의 횡폭 방향으로 연장되는 연결 구멍이 형성되고, 상기 샤프트의 선단에는 상기 샤프트의 축선 방향으로 연장되어 상기 연결 구멍 내에 감합되는 연결 로드가 형성되고, 상기 연결 구멍과 연결 로드의 상호 접촉하여 합쳐지는 구멍 벽면과 로드 벽면에 상기 수열홈과 가압부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 상기 샤프트에 상기 수열홈과 대향하는 가압홈이 형성되어 있고, 상기 가압홈의 홈면에 상기 가압부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 히터 구멍의 선단부가 상기 샤프트와 밸브체의 연결부 위치에서 상기 수열홈을 통해서 밸브 상자 내에 연통하고, 상기 히터 구멍의 기단부는 기밀하게 폐쇄되어 있고, 그에 따라 상기 밸브 상자 내가 진공 상태에 있을 때 상기 수열홈 및 히터 구멍이 진공 상태가 되도록 구성되어 있어도 좋다.

본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 밸브체가 알루미늄 합금제이며, 상기 샤프트는 스테인레스제이다.

본 발명에 의하면 밸브체에 형성된 원호 형상의 수열홈의 내주에 카트리지 히터의 발열부 외주를 면접촉으로 밀착시켜 열전도에 의해 직접 밸브체에 열을 전하도록 되어 있으므로 복사로 열을 전할 경우에 비해서 전열성이 뛰어나 밸브체를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 상기 카트리지 히터를 샤프트의 히터 구멍 내에 삽입해서 발열부를 밸브체의 수열홈과 샤프트의 가압부 사이에 배치하고, 볼트로 상기 밸브체와 샤프트를 고정함으로써 상기 발열부가 가압부에 의해 가압되어서 수열홈에 밀착되도록 했으므로 카트리지 히터의 장착이 용이하고 교환도 간단하게 행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 진공 밸브의 일실시형태를 일부를 파단해서 밸브체의 배면측으로부터 바라본 배면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에서의 단면도이다.
도 3은 밸브체의 요부 확대 평면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에서의 단면도이다.
도 5는 도 4의 종단면도이고 카트리지 히터를 가상선으로 도시한 것이다.
도 6은 밸브체와 샤프트와 카트리지 히터를 분리해서 도시하는 요부 사시도이다.
도 7은 밸브체와 샤프트의 연결부의 다른 구성예를 도시하는 요부 단면도이다.

도 1은 본 발명에 의한 진공용 밸브의 일실시형태를 그 일부를 파단해서 개략적으로 도시한 것이다. 이 진공용 밸브는 반도체 제조 장치의 진공 챔버에 접속되어서 상기 진공 챔버로 통하는 개구(3)를 개폐하는 것이고, 상기 진공 챔버의 배기나 상기 진공 챔버에 대한 반도체 웨이퍼의 출납시 등에 상기 개구(3)를 개폐하는 것이다.

상기 진공용 밸브는 상기 진공 챔버에 접속되는 밸브 상자(1)와 상기 밸브 상자(1)의 하부에 설치된 밸브체 구동부(2)를 갖고 있다.

상기 밸브 상자(1)는 횡으로 긴 사각의 상자형을 하고 있어서 도 2에 도시하는 바와 같이 마주 대하는 전후의 벽(1a 및 1b)에 상기 진공 챔버로 통하는 횡으로 긴 직사각형의 제 1 개구(3)와 제 2 개구(4)가 형성되고, 상기 밸브 상자(1) 내부의 밸브실(5) 내에 전방측의 벽(1a)의 제 1 개구(3)를 개폐하는 횡으로 긴 직사각형의 밸브체(6)가 수용되어 있다. 그리고, 상기 전방측의 벽(1a)의 내면에 상기 제 1 개구(3)를 둘러싸도록 직사각형 또는 타원형의 밸브 시트부(7)가 형성되고, 상기 밸브체(6)의 전면에 상기 밸브 시트부(7)에 접촉해서 상기 제 1 개구(3)를 폐쇄하는 직사각형 또는 타원형의 밸브 시일(valve seal)(8)이 장착되어 있다.

상기 밸브체(6)의 길이 방향의 중앙 위치에는 샤프트(10)의 선단부(상단부)가 연결되고, 상기 샤프트(10)의 기단부(하단부)는 상기 밸브 상자(1)의 저벽(1c)과 상기 저벽(1c)에 고정된 구동부 상벽(2a)을 비접촉 상태로 관통해서 상기 밸브체 구동부(2)의 내부에까지 연장되어 있다.

상기 샤프트(10)의 기단부에는 수직 단면이 대략 H자형으로 상면으로부터 바라본 형상이 대략 직사각형인 캡체(14)가 상기 기단부를 상기 캡체(14)의 장착 구멍(15) 내에 감합시킴으로써 장착되어 있다.

상기 캡체(14)의 중앙 구멍(16)의 내저부의 위치에는 샤프트(10)를 기밀하게 둘러싸는 제 1 지지 링(17)이 장착되고, 또한 상기 구동부 상벽(2a)에는 상기 샤프트(10)를 둘러싸는 제 2 지지 링(18)이 O링을 통해서 기밀하게 장착되고, 이들 제 1 지지 링(17)과 제 2 지지 링(18)에 샤프트(10)를 둘러싸는 벨로우즈(bellows)(19)의 일단과 타단이 각각 기밀하게 고정되어 있다.

상기 벨로우즈(19)의 내측과 샤프트(10)의 외측 사이의 공간(20)은 상기 밸브실(5)과 연통되어 있지만 대기로부터는 차단되어 있다. 따라서, 상기 밸브실(5)은 상기 2개의 개구(3, 4)를 제외하고 밀폐된 공간이다.

상기 밸브체 구동부(2)는 본 출원인이 제안한 일본 공개 특허 평11-325315호 공보에 게재된 고진공 밸브에 있어서의 밸브체 구동부와 실질적으로 같은 구성을 갖는 것이며, 그 구성 자체는 이미 공지되어 있으므로 여기에서는 그 구성 및 작용에 대해서 간단하게 설명한다.

상기 밸브체 구동부(2)는 상기 구동부 상벽(2a)에 장착된 좌우 한 쌍의 에어 실린더(23a, 23b)를 갖고, 이 에어 실린더(23a, 23b)의 피스톤 로드(24a, 24b)가 전동 부재(25)에 연결되고, 이 전동 부재(25)가 상기 캡체(14)에 도시되지 않은 연결 기구를 통해서 연결되어 있다. 이 연결 기구는 상기 전동 부재(25)와 캡체(14)를 샤프트(10)의 축선 방향으로 상대적으로 이동 가능하지만 설정 거리 이상은 이간되지 않도록 연결함과 아울러 상기 전동 부재(25)와 캡체(14) 사이에 개재되는 스프링의 바이어싱 포오스에 의해 상기 전동 부재(25)와 캡체(14)를 통상은 설정 거리만큼 이간된 상태로 유지하는 것이다.

그리고, 상기 밸브체 구동부(2)는 상기 에어 실린더(23a, 23b)의 피스톤 로드(24a, 24b)를 신축시켜서 상기 샤프트(10)를 상기 전동 부재(25) 및 캡체(14)를 통해서 도 1의 상하 방향으로 구동함으로써 상기 샤프트(10)의 선단에 연결된 상기 밸브체(6)를 상기 제 1 개구(3)를 전개하는 전개 위치(도 2의 쇄선 위치)와, 상기 제 1 개구(3)에 대향되지만 폐쇄는 하지 않는 대향 위치(도 2의 실선 위치)와, 밸브 시일(8)을 밸브 시트부(7)에 압박해서 제 1 개구(3)를 폐쇄하는 폐쇄 위치로 이동시키는 것이다.

도 1 중의 부호 26a, 26b는 상기 캡체(14)의 양측면의 상단 부근의 위치에 장착된 지점 롤러, 부호 27a, 27b는 상기 캡체(14)의 양측면의 하단 부근의 위치에 장착된 가이드 롤러, 부호 28a, 28b는 상기 전동 부재(25)에 장착된 캠판을 도시하고, 상기 캠판(28a, 28b)은 상기 가이드 롤러(27a, 27b)와 맞물리는 캠 홈을 갖고 있고, 상기 지점 롤러(26a, 26b), 가이드 롤러(27a, 27b), 및 캠판(28a, 28b)은 밸브체(6)의 개폐 동작을 위해 다음과 같이 기능한다.

상기 지점 롤러(26a, 26b)는 밸브체(6)가 상기 전개 위치에 있는 상태로부터 피스톤 로드(24a, 24b)가 단축하고, 상기 샤프트(10) 및 캡체(14)가 전동 부재(25)와 함께 상기 대향 위치까지 이동했을 때 에어 실린더(23a, 23b)의 측면의 스토퍼에 접촉해서 상기 샤프트(10) 및 캡체(14)를 상기 대향 위치에 정지시킨다.

상기 캡체(14)가 상기 대향 위치에 정지한 후 상기 연결 기구의 개재에 의해 전동 부재(25)는 피스톤 로드(24a, 24b)에 의해 더욱 더 구동되어 캡체(14)에 대해서 도 1의 상방으로 더욱 이동하기 때문에 상기 전동 부재(25)에 설치된 상기 캠판(28a, 28b)이 가이드 롤러(27a, 27b)에 대해서 이동한다. 그 결과, 상기 캠판(28a, 28b)에 설치된 캠 홈의 경사를 따른 가이드 롤러(27a, 27b)의 변위에 의해 샤프트(10)가 지점 롤러(26a, 26b)를 중심으로 경동(傾動)하고, 밸브체(6)의 밸브 시일(8)이 밸브 시트부(7)에 압박되어 상기 밸브체(6)가 상기 폐쇄 위치에 이르는 것이다.

상기 밸브체(6)를 폐쇄 위치로부터 전개 위치로 이동시켜서 제 1 개구(3)를 완전 개방할 때는 상기 동작과 역의 동작이 행하여진다.

상기 밸브체(6)에 반응 가스에 의한 생성물이 부착되는 것을 방지하기 위해서 진공용 밸브에 카트리지 히터(30)가 설치되어 있다. 이 카트리지 히터 장착을 위해 상기 샤프트(10)의 내부에는 상기 샤프트(10)의 중심을 축선 방향으로 곧장 연장되는 원형의 히터 구멍(31)이 형성되고, 상기 히터 구멍(31) 내에 곧은 원기둥 형상을 한 상기 카트리지 히터(30)가 수용됨과 아울러 상기 카트리지 히터(30)의 선단 발열부(30a)가 상기 샤프트(10)와 밸브체(6)의 연결부(32) 위치에 밸브체(6)와 직접 접촉하도록 배치되어 있다.

상기 연결부(32)에 있어서 상기 샤프트(10)와 밸브체(6)는 다음과 같이 연결되어 있다. 즉, 도 2∼도 6에서 알 수 있는 바와 같이 상기 밸브체(6)의 내부에는 상기 밸브체(6)를 횡폭 방향[샤프트(10)의 축선 방향]으로 관통하는 연결 구멍(34)이 형성되고, 이에 대해서 상기 샤프트(10)의 선단에는 상기 샤프트(10)의 축선 방향으로 연장되는 연결 로드(35)가 형성되고, 이 연결 로드(35)가 상기 연결 구멍(34) 내에 감합되어서 밸브체(6)에 4개의 볼트(36)로 고정됨으로써 상기 밸브체(6)와 상기 샤프트(10)가 서로 연결되어 있다.

상기 연결 구멍(34)은 편평하고 서로 평행한 제 1 구멍 벽면(34a) 및 제 2 구멍 벽면(34b)과, 원주의 일부로 이루어지는 원호 형상의 2개의 측벽면(34c)으로 둘러싸여진 것으로, 상기 제 1 구멍 벽면(34a)을 밸브체(6)의 횡폭의 중앙에 위치시킴으로써 상기 밸브체(6)의 배면측에 편향된 상태로 형성되어 있다. 상기 제 1 구멍 벽면(34a)에는 상기 볼트(36)의 수나사부(36a)가 나사 결합되는 4개의 나사 구멍(37)이 밸브체(6)의 상단측과 하단측에 있어서의 좌우로 마주 대하는 위치에 형성되고, 상기 제 2 구멍 벽면(34b)측에는 상기 볼트(36)를 삽입하기 위한 4개의 볼트 삽입 구멍(38)이 형성되어 있다.

또한, 상기 연결 로드(35)는 편평하고 서로 평행한 제 1 로드 벽면(35a) 및 제 2 로드 벽면(35b)과, 샤프트(10)의 원주의 일부로 이루어지는 원호 형상의 2개의 측벽면(35c)으로 둘러싸여진 것이고, 상기 제 1 로드 벽면(35a)을 샤프트(10)의 중심 축선을 따라 배치함으로써 상기 샤프트(10)의 중심으로부터 일측으로 편향된 상태로 형성되어 있다. 상기 연결 로드(35)에는 상기 볼트(36)의 수나사부(36a)가 감합되는 소경 구멍부(39a)와 볼트 머리(36b)가 감합되는 대경 구멍부(39b)로 이루어지는 4개의 볼트 장착 구멍(39)이 상기 나사 구멍(37)에 대응되어 형성되어 있다.

상기 연결 로드(35)는 상기 연결 구멍(34)과 대략 서로 닮은 단면 형상을 갖고 있고 상기 연결 구멍(34)보다 약간 소경으로 형성됨으로써 상기 연결 구멍(34) 내에 약간의 여유를 가져서 감합되고, 상기 볼트(36)를 조이고 있지 않은 상태에서는 제 1 로드 벽면(35a)이 연결 구멍(34)의 제 1 구멍 벽면(34a)으로부터 약간 이간된 위치를 차지하게 되어 있다.

상기 연결 구멍(34)과 연결 로드(35)의 상호 접촉하여 합쳐지는 제 1 구멍 벽면(34a)과 제 1 로드 벽면(35a)에는 샤프트(10)의 축선을 사이에 두고 마주 대하는 위치에 원호 형상을 한 수열홈(41)과 가압홈(42)이 서로 마주하도록 형성되고, 이 수열홈(41)과 가압홈(42)에 의하여 상기 히터 구멍(31)으로 통하는 원형의 수열 구멍(40)이 상기 히터 구멍(31)과 동심 형상으로 형성되며, 이 수열 구멍(40) 내에 상기 카트리지 히터(30)의 발열부(30a)가 감합되어 있다.

상기 수열홈(41) 및 가압홈(42)은 모두 원을 2분할한 반원 형상의 것이고, 그 반경은 상기 카트리지 히터(30)의 발열부(30a)의 반경과 실질적으로 같게 형성되어 있고, 따라서 상기 수열 구멍(40)의 구멍 직경은 발열부(30a)의 직경과 실질적으로 같다. 그러나, 상기 히터 구멍(31)의 구멍 직경은 상기 수열 구멍(40)의 구멍 직경, 즉 카트리지 히터(30)의 직경보다 약간 크게 형성되어 있다.

이 때문에, 상기 수열홈(41)과 가압홈(42) 사이에 발열부(30a)를 개재시킨 상태에서 볼트(36)를 조여서 샤프트(10)와 밸브체(6)를 서로 고정하면 상기 볼트(36)의 체결력에 의해 발열부(30a)가 상기 수열홈(41)과 가압홈(42)에 의하여 양측으로부터 협지되고, 상기 가압홈(42)의 홈면이 가압부(42a)가 되어서 상기 발열부(30a)를 수열홈(41)측을 향해서 강하게 가압함으로써 상기 발열부(30a)의 반주(半周) 부분이 수열홈(41)의 내주 전체에 면접촉되서 밀착된다. 이 때, 상기 발열부(30a)의 나머지 반주 부분은 상기 가압홈(42)의 내주 전체에 면접촉되서 밀착된다. 한편, 상기 히터 구멍(31)의 내주와 상기 카트리지 히터(30)의 외주 사이에는 그것들의 직경 차이에 의거한 공간(43)이 형성된다.

상기 카트리지 히터(30)의 상단으로부터는 시스 센서[서모커플(thermocouple)](45)가 연결 구멍(34) 내에 연장되고, 이 시스 센서(45)는 측방으로 절곡되어서 샤프트(10)의 연결 로드(35)의 상단에 접촉되어 있다.

도시된 예에서는 상기 연결 구멍(34)의 꼭대기부는 개방되어 있지만, 도 6에 쇄선으로 도시하는 바와 같이 상기 꼭대기부에 상기 연결 구멍(34)과 수열홈(41)을 덮는 덮개판(44)을 장착하고, 이 덮개판(44)으로 상기 시스 센서(45)를 연결 로드(35)의 상단에 압박해도 좋다. 이 덮개판(44)은 상기 연결 로드(35)의 정상면에 나사로 고정할 수 있다. 그러나, 이 덮개판(44)으로 상기 연결 구멍(34)의 꼭대기부를 기밀하게 밀폐할 필요는 없다.

도 1에 있어서, 상기 카트리지 히터(30)의 기단부에는 히터 구멍(31)보다 대경인 히터 플랜지(46)가 일체로 장착되어 있고, 이 히터 플랜지(46)가 샤프트(10)의 하단면에 히터 패킹(47)을 통해서 고정되어 있으며, 이 히터 플랜지(46)와 히터 패킹(47)에 의하여 상기 히터 구멍(31)의 하단이 기밀하게 폐쇄되어 있다. 그리고, 상기 카트리지 히터(30) 및 시스 센서(45)에 접속된 도선(48)이 상기 히터 플랜지(46)를 기밀하게 관통해서 외부로 연장되어 있다.

이에 대해서 상기 히터 구멍(31)의 선단부는 상기 밸브체(6)와 샤프트(10)의 연결부(32)의 위치에서 연결 구멍(34)의 내면과 연결 로드(35)의 외면 사이에 개재되는 미소 간극이나, 수열홈(41) 및 가압홈(42)의 내주면과 발열부(30a)의 외주면 사이에 개재되는 미소 간극 등을 통해서 상기 밸브실(5)에 연통되어 있다. 따라서, 상기 밸브실(5) 내가 진공 상태에 있을 때 상기 수열홈(41) 및 가압홈(42)의 내부와 히터 구멍(31)의 내부는 진공 상태가 된다.

상기 카트리지 히터(30)는 이와 같이 장착되어 있으므로 진공용 밸브의 동작시에 상기 카트리지 히터(30)에 통전해서 발열부(30a)를 발열시키면 상기 발열부(30a)에서 밸브체(6)가 가열되어 반응 가스에 의한 생성물이 상기 밸브체(6)에 부착되는 것이 방지된다. 이 경우, 밸브체(6)에 형성된 원호 형상의 수열홈(41)의 내주에 발열부(30a)의 외주를 면접촉으로 밀착되어 있으므로 상기 발열부(30a)로부터의 열을 밸브체(6)에 열전도에 의해 직접 전달할 수 있음과 아울러 넓은 면적에서의 전열을 행할 수 있어 가열 효율이 우수하다.

상술한 카트리지 히터(30)에 의한 가열 구조는 상기 밸브체(6) 및 샤프트(10)가 모두 알루미늄 합금제인 경우에도, 스테인레스제인 경우에도 가열 효율이 우수한 것이지만, 특히 밸브체(6)가 알루미늄 합금제이고 샤프트(10)가 스테인레스제일 경우에 유효하다.

즉, 일반적으로 스테인레스의 열전도율은 약 14W/mk인 것에 대해 알루미늄 합금의 열전도율은 약 170W/mk이고, 스테인레스의 약 12배로 높다. 한편, 복사율에 대해서는 스테인레스의 복사율이 약 0.4인 것에 대해 알루미늄 합금의 복사율은 0.04이고, 스테인레스의 약 1/10이다. 또한, 스테인레스는 복사율이 큰만큼 복사열을 받기 쉽지만 복사 방열도 크다.

따라서, 히터로부터 밸브체로의 전열을 주로 열전도에 의해 행하고, 복사에 의한 방열이 가능한 한 행하여지지 않도록 하면 열을 알루미늄 합금제의 밸브체에 효율적으로 전달하는 것이 가능하게 된다.

그래서, 상기 실시형태는 밸브체(6)의 수열홈(41)을 원호 형상으로 형성하고, 카트리지 히터(30)의 발열부(30a)를 상기 수열홈(41)에 면접촉으로 밀착시킴으로써 주로 열전도에 의한 전열이 행하여지도록 되어 있다. 이 경우, 상기 발열부(30a)는 샤프트(10)의 가압홈(42)에 대해서도 면접촉하고 있지만, 상술한 바와 같이 스테인레스의 열전도율은 알루미늄 합금에 비해서 매우 작으므로 샤프트(10)에 전해지는 열량은 적다.

이 결과, 상술한 바와 같이 발열부(30a)로부터의 열의 대부분을 밸브체(6)에 전달해서 상기 밸브체(6)를 효율적으로 가열할 수 있다. 특히, 알루미늄 합금제의 밸브체(6)는 열전도율이 좋으므로 상기 수열홈(41)의 위치에 있어서 부분적으로 가열되는 것만으로 전체가 균일한 온도로 되기 쉽고, 한편 스테인레스의 샤프트(10)는 열전도율은 나쁘므로 상기 샤프트(10)를 통해서 외부에 방출되는 열은 적고 이 때문에 열 손실이 적다.

또한, 상기 가열부(30a)와 밸브체(6)의 접촉면은 원주면이기 때문에 선팽창 차나 열변형에 의한 접촉 불량 등이 생기기 어렵다.

또한, 진공용 밸브의 동작시에 상기 밸브실(5) 내가 진공 상태로 됨으로써 상기 수열홈(41) 및 가압홈(42)의 내부도 진공 상태가 되지만 이 경우에도 상기 카트리지 히터(30)의 발열부(30a)로부터의 열은 열전도에 의해 직접 밸브체(6)에 전해지므로 상기 발열부(30a)에 의한 밸브체(6)의 가열은 양호하게 행하여진다.

상기 카트리지 히터(30)의 분리는 샤프트(10)와 밸브체(6)를 고정하고 있는 볼트(36)를 느슨하게 하거나 또는 분리함과 아울러 히터 플랜지(46)를 샤프트(10)로부터 분리하고, 덮개판(44)이 장착되어 있을 경우에는 그것도 분리하고, 상기 카트리지 히터(30)를 히터 구멍(31)으로부터 하방으로 빼냄으로써 행할 수 있다.

상기 실시형태에서는 상기 수열홈(41)과 가압홈(42)이 모두 반원 형상을 하고 있지만 적어도 수열홈(41)이 원호 형상, 바람직하게는 반원 형상을 하고 있어서 발열부(30a)와 면접촉할 수 있게 되어 있으면 좋고, 가압홈(42)은 원호 형상이어도 원호 형상이 아니어도 개의치 않는다. 예를 들면, 도 7에 도시하는 바와 같이 수열홈(41)이 발열부(30a)의 반경과 같은 반경을 갖는 원호 형상, 바람직하게는 반원 형상의 홈부분(41a)을 일부에 갖고 있고, 가압홈(42)은 상기 발열부(30a)의 반경보다 큰 반경을 갖는 얕은 원호 형상을 하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 가압홈(42)의 상기 발열부(30a)와 접촉하는 부분이 가압부(42a)가 된다.

또한, 상기 수열홈(41) 및 가압홈(42)과 발열부(30a) 사이에 간극(50)이 형성되고, 이 간극(50)의 부분에서는 복사에 의한 전열이 이루어지지만 이 복사에 의해 발열부(30a)로부터 밸브체(6) 및 샤프트(10)에 전해지는 열량보다 수열홈(41)의 원호 형상의 홈부분(41a)에 있어서 열전도에 의해 발열부(30a)로부터 밸브체(6)에 전해지는 열량 쪽이 훨씬 많기 때문에 전열 효과는 높다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타내는 실시형태에 있어서, 반원 형상을 한 상기 수열홈(41)은 홈 전체가 원호 형상의 홈부분(41a)이며, 또한 가압홈(42)은 홈 전체가 원호 형상의 가압부(42a)라고 할 수 있다.

또한, 밸브체(6)에 상술한 바와 같은 연결 구멍(34)을 형성하는 대신에 상기 밸브체(6)의 배면측으로부터 오목부를 형성하고, 이 오목부의 내부에 있어서 샤프트(10)를 상기 밸브체(6)에 접촉시켜서 볼트(36)로 고정할 수도 있고, 또는 이러한 연결 구멍(34)이나 오목부를 형성하지 않고 밸브체(6)의 배면에 샤프트(10)를 접촉시켜서 볼트(36)로 고정할 수도 있다.

Claims (5)

1. 개구를 갖는 밸브 상자 내에 밸브체가 수용되고, 상기 밸브체에 샤프트의 선단부가 상기 밸브체 및 샤프트에 형성된 면끼리를 접촉시켜 볼트로 상호 고정함으로써 연결되고, 상기 샤프트가 밸브체 구동부에 의해 구동됨으로써 상기 밸브체가 상기 개구를 개폐하도록 구성된 진공용 밸브에 있어서:
   상기 샤프트의 내부에 상기 샤프트의 축선 방향으로 연장되는 원형의 히터 구멍이 형성되고, 상기 히터 구멍 내에 원기둥 형상의 카트리지 히터가 수용됨과 아울러 상기 카트리지 히터의 선단 발열부가 상기 샤프트와 밸브체의 상기 면끼리가 접촉하는 연결부의 위치에 배치되고;
   상기 연결부에 있어서는 상기 밸브체와 샤프트의 상호 접촉하여 합쳐지는 면의 마주 대하는 위치에 상기 히터 구멍으로 통하는 수열홈과 가압부가 형성되고, 상기 수열홈은 상기 밸브체측의 면에 형성되어 있고 상기 카트리지 히터의 발열부 반경과 같은 반경을 갖는 원호 형상의 홈부분을 갖고, 상기 가압부는 상기 샤프트측의 면에 형성되고, 상기 발열부를 상기 수열홈과 가압부 사이에 배치한 상태에서 상기 밸브체와 샤프트를 상기 볼트로 서로 고정함으로써 상기 발열부가 상기 가압부에 가압되어서 상기 수열홈의 원호 형상의 홈부분의 내주에 면접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 진공용 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부에 있어서 상기 밸브체의 내부에 상기 밸브체의 횡폭 방향으로 연장되는 연결 구멍이 형성되고, 상기 샤프트의 선단에는 상기 샤프트의 축선 방향으로 연장되어 상기 연결 구멍 내에 감합되는 연결 로드가 형성되고, 상기 연결 구멍과 연결 로드의 상호 접촉하여 합쳐지는 구멍 벽면과 로드 벽면에 상기 수열홈과 가압부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공용 밸브.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 샤프트에 상기 수열홈과 대향하는 가압홈이 형성되어 있고, 상기 가압홈의 홈면에 상기 가압부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공용 밸브.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 히터 구멍의 선단부는 상기 샤프트와 밸브체의 연결부 위치에서 상기 수열홈을 통해서 밸브 상자 내에 연통하고, 상기 히터 구멍의 기단부는 기밀하게 폐쇄되어 있고, 그에 따라 상기 밸브 상자 내가 진공 상태에 있을 때 상기 수열홈 및 히터 구멍이 진공 상태가 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공용 밸브.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 밸브체는 알루미늄 합금제이며, 상기 샤프트는 스테인레스제인 것을 특징으로 하는 진공용 밸브.

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