KR20140143064A

KR20140143064A - 게이트 밸브 및 챔버

Info

Publication number: KR20140143064A
Application number: KR20130115356A
Authority: KR
Inventors: 다츠오 사이토; 히로유키 구로사키
Original assignee: 이리에 고켕 가부시키가이샤
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-12-15
Also published as: CN104235402B; TW201447150A; KR102122559B1; JP6150388B2; CN104235402A; JP2014234917A

Abstract

게이트 밸브 동작시에 발생하는 파티클과 방출 가스를 대폭으로 저감할 수 있는 게이트 밸브와 이를 구비한 챔버를 제공한다.
본 발명의 게이트 밸브(1)는, 씰 플레이트(8)와 백 플레이트(9)의 사이에 내장된 직동 액추에이터(10)에 의해 씰 유닛(4)이 작동하여 개구부(7)를 개폐하고, 씰 플레이트(8)가 씰면(12)에 압압되었을 때의 반력을 받아 백 플레이트(9)의 상부에 마련된 완충 부재(17)가, 챔버(6)에 설치된 상부 스토퍼(14)와 접합할 때, 백 플레이트(9)에 연결된 밸브 로드(2)가 활 형상으로 탄성 변형됨으로써 면압과 접합시의 충격력이 경감된다.

Description

게이트 밸브 및 챔버{Gate valve and chamber}

본 발명은 게이트 밸브와 이를 구비한 챔버에 관한 것으로, 특히 게이트 밸브 동작시에 발생하는 파티클과 방출 가스를 저감하기 위해 개량된 구조에 관한 것이다.

최근 반도체 프로세스 룰의 미세화나 유기 EL 디스플레이 등의 고정밀화 등의 실정으로부터, 이들의 제조 장치에서는 파티클과 방출 가스의 저감 요구가 심해지고 있다. 그리고, 이에 따라 제조 장치에 사용되는 게이트 밸브에도 저파티클화와 저방출가스화가 요구되고 있다.

종래 이러한 제조 장치에 사용되는 게이트 밸브의 예로서 하기의 특허문헌 1에 개시된 게이트 밸브가 알려져 있다. 이 게이트 밸브는 밸브 누르개의 단부에 역U자 형상의 절곡 부분이 형성되어 있고, 이 절곡 부분의 선단에 끼워맞춤하는 오목부가 밸브시트의 벽에 형성되어 있다. 이에 의해, 밸브판을 밸브시트에 압압할 때, 역U자 형상의 절곡 부분이 오목부에 수용되고, 밸브 누르개가 밸브시트로부터 이격되는 방향으로 이동하는 것을 저지할 수 있게 되어 있다.

이러한 게이트 밸브에 있어서, 예를 들면 밸브판에 마련된 씰재(seal member)와 밸브시트의 접촉 부분이나 역U자 형상의 절곡 부분과 오목부의 접촉 부분에서는, 접촉시의 마모에 의해 파티클이 발생하여 방출 가스 발생의 요인이 된다. 특히, 특허문헌 1의 게이트 밸브에서는 밸브판을 밸브시트에 눌러대는 기구로서 홈과 볼 혹은 링크 등이 사용되고 있기 때문에, 씰재가 밸브시트에 접합할 때의 궤도가 원 궤도가 되고, 그 궤도에 맞추어 씰재가 밸브시트에 마찰되어 파티클이 발생하기 쉬워진다. 또한, 역U자 형상의 절곡 부분과 오목부의 접촉 부분에서도 같은 궤도에 의해 금속끼리가 마찰되어 파티클이 발생하여 버린다. 또한, 상기 기구와 볼 베어링 또는 롤러 혹은 링크 기구 등에는 윤활용 그리스가 사용되어, 방출 가스의 원인도 된다.

특허문헌 1: 일본특허 제3388439호 공보

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 밸브 동작시에 발생하는 파티클과 방출 가스를 대폭으로 저감할 수 있는 게이트 밸브와 이를 구비한 챔버를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 게이트 밸브는, 대향하는 씰 플레이트와 백 플레이트의 사이에 내장된 직동(直動) 액추에이터에 의해 씰 유닛이 작동하여 개구부를 개폐하는 게이트 밸브에 있어서, 상기 씰 플레이트가 상기 개구부의 씰면에 압압되었을 때의 반력을 받아, 상기 백 플레이트의 상부에 마련된 완충 부재가, 챔버에 설치된 상부 스토퍼와 접합(接合)할 때, 또는 상기 백 플레이트의 상부가, 챔버에 설치된 상부 스토퍼에 마련된 완충 부재와 접합할 때, 상기 백 플레이트에 연결된 밸브 로드가 활 형상으로 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 구조로 이루어지는 게이트 밸브에 있어서, 상기 백 플레이트의 하부에 상기 개구부 방향으로 연장되는 하부 스토퍼가 마련되어 있고, 상기 하부 스토퍼에 형성된 오목부 혹은 구멍에, 상기 씰면의 씰 플랜지 하부에 형성된 볼록부가 완충 부재를 개재하여 끼워맞춤하고, 또는 상기 하부 스토퍼에 형성된 볼록부가, 상기 씰면의 씰 플랜지 하부에 형성된 오목부 혹은 구멍에 완충 부재를 개재하여 끼워맞춤함으로써, 상기 씰 플레이트가 상기 씰면에 압압되었을 때의 반력을 받도록 해도 된다.

또한, 상기 구조로 이루어지는 게이트 밸브에 있어서, 상기 하부 스토퍼가 상기 밸브 로드에 고정되고, 또한 상기 백 플레이트로부터 분리 가능하게 마련되어 있어도 된다.

또한, 상기 구조로 이루어지는 게이트 밸브에 있어서, 상기 씰 유닛은 공기압의 공급 및 배기에 의해 신축하는 피스톤을 구비한 개폐 실린더와, 상기 개폐 실린더가 고정되고, 개방 동작압과 폐쇄 동작압을 전달하는 공급 배출로를 구비한 백 플레이트와, 상기 피스톤의 로드부에 결합된 씰 플레이트를 구비하여 구성되어 있고, 상기 개폐 실린더에 체크 밸브가 마련되고, 상기 로드부를 덮는 벨로우즈에 가해지는 내압(內壓)이 기준 압력을 초과하였을 때, 그 내압을 상기 체크 밸브를 통해 상기 씰 유닛의 외부로 배출하는 벨로우즈 보호 구조를 구비하고 있어도 된다.

또한, 상기 구조로 이루어지는 게이트 밸브에 있어서, 상기 씰 유닛을 상기 밸브 로드에 의해 상기 씰면까지 이동시키는 가이드 장치를 더 구비하고, 상기 가이드 장치는 상기 밸브 로드의 승강 동작을 가이드하는 가이드 기구와, 상기 가이드 기구를 지지하는 서포트 기구가 동일한 지주에 의해 구성되어 있고, 또한 그 지주가 원기둥 형상이어도 된다.

또한, 본 발명에 따른 챔버는 상기 어느 하나의 구조로 이루어지는 게이트 밸브를 탑재하고 있고, 그 챔버에 상기 게이트 밸브에서의 씰 유닛을 취출하기 위한 메인터넌스 포트(maintenance port)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 구조로 이루어지는 챔버에 있어서, 상기 메인터넌스 포트를 막는 포트 커버가 상기 백 플레이트와 접합하는 상부 스토퍼의 기능을 겸비하고 있어도 된다.

본 발명에 따르면, 직동 액추에이터에 의해 씰 플레이트가 구동되고, 씰 플레이트가 씰면에 압압되었을 때, 백 플레이트의 상부와 상부 스토퍼가 완충 부재를 개재하여 접합함으로써 면압(面壓)과 접합시의 충격력이 경감된다. 또한, 씰시의 반력으로 백 플레이트가 비(非)씰 방향으로 후퇴할 때, 밸브 로드가 활 형상으로 탄성 변형됨으로써 그 속도가 저하되므로, 접합시의 충격력을 완화할 수 있다. 따라서, 백 플레이트와 상부 스토퍼의 접합 부분의 손상이 억제되고, 파티클이나 방출 가스의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 직동 액추에이터와 완충 부재를 조합함으로써 씰재가 씰면에 마찰되는 일이 없기 때문에, 마찰에 의한 파티클이나 방출 가스의 발생도 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 게이트 밸브의 일례를 도시한 단면도이다.
도 2의 (a)는 도 1의 게이트 밸브에서의 씰 유닛을 폐쇄 위치까지 상승시킨 상태를 도시한 단면도, (b)는 동 씰 유닛에 의한 씰면의 폐쇄 상태를 도시한 단면도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 게이트 밸브에 있어서 하부 스토퍼를 마련한 변형예를 도시한 단면도, (b)는 동 게이트 밸브에서의 씰 유닛을 폐쇄 위치까지 상승시킨 상태를 도시한 단면도이다.
도 4의 (a)는 도 3의 게이트 밸브에서의 하부 스토퍼의 변형예를 도시한 단면도, (b)는 동 게이트 밸브에서의 씰 유닛을 폐쇄 위치까지 상승시킨 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 게이트 밸브를 탑재한 챔버에서의 포트 커버의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 게이트 밸브에서의 씰 유닛의 벨로우즈 보호 구조를 도시한 단면도, (b)는 동 보호 구조에서의 체크 밸브의 확대도이다.
도 7의 (a)는 기존의 게이트 밸브의 가이드 장치를 도시한 전체도, (b)는 동 도면 (a)의 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 게이트 밸브의 가이드 장치를 도시한 전체도, (b)는 동 도면 (a)의 화살표 방향에서 본 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 게이트 밸브(1)는 고진공의 반도체 제조 장치나 FPD 제조 장치 등에 이용되는 것으로, 밸브 로드(2), 벨로우즈(3), 씰 유닛(4) 및 가이드 장치(5)를 구비하여 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 반송실 또는 반응실의 챔버(6)에 밸브 케이스를 개재하지 않고 직접 탑재하는 다이렉트 마운트 구조를 채용하고 있고, 이에 의해 밸브 케이스가 필요 없어지기 때문에, 비용 저감, 장치의 소형화, 메인터넌스 포인트의 감소 등의 효과를 얻을 수 있다.

밸브 로드(2)는 용접 벨로우즈나 성형 벨로우즈 등의 신축이 자유로운 금속제의 벨로우즈(3)에 의해 덮여 있고, 챔버(6)의 내부의 진공 공간과 외부의 대기 환경을 격리하면서 가이드 장치(5)의 구동에 의해 씰 유닛(4)을 챔버(6)의 내부에서 승강 이동시킨다. 또, 밸브 로드(2)와 벨로우즈(3)의 수는 챔버(6)에 마련된 개구부(7)의 폭에 따라 1세트 혹은 복수 세트 마련되어 있다.

씰 유닛(4)은 밸브 로드(2)에 연결되어 있고, 후술하는 가이드 장치(5)에 의해 흔들리지 않고 정위치로 정확하게 안내된다. 즉, 씰시에는 우선 가이드 장치(5)의 구동에 의해 밸브 로드(2)가 상승하고, 도 2의 (a)와 같이 씰 유닛(4)이 챔버(6)의 개구부(7)의 높이 위치(폐쇄 위치)까지 안내된다. 다음에, 서로 대향 배치된 씰 플레이트(8)가 백 플레이트(9)에 고정된 직동 액추에이터(10)의 동작에 의해 눌려 넓혀지고, 도 2의 (b)와 같이 씰 플레이트(8)를 씰 플랜지(11)의 씰면(12)에 눌러대어 씰한다.

본 실시형태와 같이 밸브 케이스를 이용하지 않는 다이렉트 마운트 구조에 있어서, 씰 유닛(4)에 직동 액추에이터(10)를 구비한 게이트 밸브에서는 챔버(6)의 내부에 어떤 규제 수단이 필요하게 된다. 그래서, 본 실시형태에서는 챔버 측판(13)에 하나 혹은 복수의 상부 스토퍼(14)가 착탈 가능하게 장착되어 있고, 상부 스토퍼(14)에 마련된 오목부(15)에 의해 씰 플레이트(8)가 씰면(12)에 압압되었을 때의 반력을 받게 되어 있다.

여기서, 본 실시형태의 게이트 밸브(1)에 있어서 파티클이 발생하는 개소는, 씰 플레이트(8)에 매설된 씰재(예를 들면, O링 등)(16)와 씰면(12)의 접촉부나, 특히 대형 게이트 밸브에서 현저한 씰 플레이트(8)에 걸리는 면압을 받기 위한 스토퍼 기구 등이고, 또한 방출 가스가 발생하는 개소는 씰 유닛(4)에 내장된 직동 액추에이터(10)이다. 이 방출 가스의 발생원은 파티클의 발생원이기도 하다.

그래서, 본 실시형태에서는 상기 방출 가스 발생원을 벨로우즈(3)로 덮고, 이에 의해 방출 가스의 발생을 극한까지 억제함과 동시에, 방출 가스와 같은 발생원으로부터 발생하는 파티클까지도 벨로우즈(3)의 내부에 봉해 넣을 수 있다. 또한, 특히 대형 게이트 밸브에서는 씰시에 매우 큰 면압이 걸리게 되기 때문에, 본 실시형태에서는 상부 스토퍼(14)와 접촉하는 백 플레이트(9)의 상부에 수지나 고무 등으로 이루어지는 완충 부재(17)가 마련되어 있다. 따라서, 씰 플레이트(8)가 씰면(12)에 압압되었을 때의 반력을 받아, 백 플레이트(9)의 상부가 상부 스토퍼(14)의 오목부(15)에 대해 완충 부재(17)를 개재하여 접합하게 되고, 이에 의해 접합시의 충격력이 경감되며, 백 플레이트(9)의 표면이나 상부 스토퍼(14)가 박리되는 것에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 2의 (a)와 같이 씰 유닛(4)이 폐쇄 위치로 이동하였을 때에, 백 플레이트(9)의 상부와 상부 스토퍼(14)의 오목부(15)의 사이에 반력 흡수용 간극(g)이 형성된다. 그리고, 도 2의 (b)와 같이 씰 플레이트(8)가 씰면(12)에 압압되었을 때의 반력을 받아 백 플레이트(9)의 상부에 마련된 완충 부재(17)가 상부 스토퍼(14)의 오목부(15)와 접합할 때, 백 플레이트(9)에 연결된 밸브 로드(2)가 씰면(12)으로부터 멀어지는 방향으로 휘어 활 형상으로 탄성 변형되게 되어 있다.

즉, 직동 액추에이터(10)에 의해 씰 플레이트(8)가 구동되고, 씰시의 반력을 받아 백 플레이트(9)가 비씰 방향으로 후퇴할 때, 밸브 로드(2)의 탄성력에 의해 그 속도가 저하되어 반력이 분산되므로, 접합시의 충격력과 스토퍼에 걸리는 씰 플레이트 압압력을 완화할 수 있다. 따라서, 백 플레이트(9)의 상부의 완충 부재(17)와 오목부(15)의 접합 부분의 손상이 억제되고 파티클의 발생을 크게 억제할 수 있음과 동시에, 완충 부재의 수명도 연장되고 메인터넌스 사이클을 지연시키는 효과가 있다. 이 점에서, 종래의 링크식이나 기존의 액추에이터와 로드에 부하가 걸리지 않는 구조를 채용한 씰 유닛에서는, 접합시의 속도 제어가 어렵고 접합 부분의 손상과 빈번한 메인터넌스는 피할 수 없다.

또한, 링크식 액추에이터의 경우, 씰 플레이트(8)의 씰재(16)가 씰면(12)에 접합할 때 기계적인 슬라이딩 동작이 발생하기 때문에 파티클이 발생한다. 그러나, 본 실시형태에서는, 직동 액추에이터(10)의 로드부(30)는 벨로우즈(31)로 보호되고 진공부와 이격되어 있기 때문에 슬라이딩부가 없어, 마찰에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 링크식 액추에이터에 의하면, 스트로크의 제한이 있고, 씰 플레이트(8)의 씰재(16)가 열화에 의한 소성 변형이나 마모로 탄성 변형량이 감소한 경우, 그만큼 씰 성능이 저하되어 버린다. 이에 대해, 본 실시형태와 같이 직동 액추에이터(10)를 이용함으로써, 씰재(16)의 탄성 변형량이 감소해도 그만큼 여분으로 씰면(12)에 눌러대는 것이 가능하게 되므로, 씰 성능의 안정화(개폐 실린더의 스트로크만큼 추종성이 생김)로 이어지는 이점도 있다.

또, 이러한 게이트 밸브(1)의 경우, 반도체나 FPD 등의 제조시에 씰 유닛(4)이나 씰재(16)에 부착된 부생성물도 파티클 발생의 요인 중 하나가 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 챔버(6)에 설치된 밸브 유닛 상부에 메인터넌스 포트(18)가 마련되어 있다. 이에 의해, 메인터넌스 포트(18)를 막고 있는 포트 커버(19)를 분리하고, 챔버 측판(13)에 장착된 상부 스토퍼(14)를 분리하면, 씰 유닛(4)을 교환하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 씰 유닛(4)이나 씰 플랜지(11)에 부착된 부생성물을 제거하는 등의 메인터넌스 작업을 간단히 행할 수 있다.

본 실시형태의 게이트 밸브(1)는 이상과 같이 구성되어 있지만, 그 변형예로서 이하와 같은 구조를 채용해도 된다.

예를 들면, 도 3에 도시된 게이트 밸브(1)는, 상기 상부 스토퍼(14)와 더불어, 다른 한 종류의 스토퍼를 마련한 것을 특징으로 하는 것이다. 즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 백 플레이트(9)의 하부에 개구부(7)의 방향으로 향하여 연장되는 하부 스토퍼(20)가 일체로 또는 별체(別體)로 마련되어 있고, 이 하부 스토퍼(20)의 선단에 원형의 구멍(21)이 형성되어 있다. 또한, 이와 대향하는 위치에 있는 씰 플랜지(11)의 하부에는 상기 구멍(21)에 끼워맞춤하는 핀형 볼록부(22)가 마련되어 있고, 이 볼록부(22)의 개구부측 외주면에 수지나 고무 등으로 이루어지는 완충 부재(23)가 장착되어 있다. 그 밖의 구조는 도 1에 도시된 구조와 동일하기 때문에, 동일 부재에는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

이러한 구조에 의하면, 가이드 장치(5)의 구동에 의해 도 3의 (b)와 같이 씰 유닛(4)이 개구부(7)의 폐쇄 위치까지 안내되면, 볼록부(22)가 완충 부재(23)를 개재하여 하부 스토퍼(20)의 구멍(21)에 끼워맞춤한다. 그리고, 직동 액추에이터(10)의 동작에 의해 씰 플레이트(8)가 씰면(12)에 압압되었을 때, 그 반력을 하부 스토퍼(20)가 상기 끼워맞춤에 의한 완충 부재(23)를 개재하여 흡수함으로써, 밸브 로드(2)에 작용하는 압력이 경감되게 되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 게이트 밸브(1)에 의하면, 상부 스토퍼(14)와 하부 스토퍼(20)의 2종류의 스토퍼 구조를 채용함으로써, 충격을 받는 완충 부재에의 충격력의 분산에 의해 밸브 로드(2)의 저강성화를 도모할 수 있고, 이에 따라 비용 저감, 중량 삭감, 스피드 업 등을 실현하는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 4에 도시된 게이트 밸브(1)는 도 3과 마찬가지로 상부 스토퍼(14)와 하부 스토퍼(20)의 2종류의 스토퍼 구조를 채용한 것인데, 하부 스토퍼(20)가 밸브 로드(2)의 주위에 장착 고정되어 있고, 또한 하부 스토퍼(20)가 백 플레이트(9)로부터 분리 가능하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 그 밖의 구조는 도 3에 도시된 구조와 동일하기 때문에, 동일 부재에는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

이러한 구조에 의하면, 상기와 같은 메인터넌스 작업을 행하는 경우, 씰 유닛(4)을 메인터넌스 포트(18)로부터 취출할 때에 백 플레이트(9)로부터 하부 스토퍼(20)를 분리함으로써 씰 플랜지(11)가 방해가 되지 않고, 하부 스토퍼(20)를 챔버(6) 내에 남긴 채로 씰 유닛(4)만을 취출할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 게이트 밸브(1)에 의하면, 상기 효과에 덧붙여 씰 유닛(4)의 교환 작업을 효율적으로 행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 5에 도시된 게이트 밸브(1)는 상기 포트 커버(19)의 구조를 변형한 것을 특징으로 하는 것이다. 본 실시형태에서는, 포트 커버(19)의 덮개부 이면에 오목부(15)를 일체 성형함으로써, 포트 커버(19)가 메인터넌스 포트(18)를 막는 덮개로서의 기능과, 백 플레이트(9)와 접합하여 씰시의 반력을 받는 상부 스토퍼(14)로서의 기능을 겸비한 것으로 되어 있다. 그리고, 이 스토퍼 겸 포트 커버(24)는 챔버 측판(13)이 아니라 메인터넌스 포트(18)가 마련된 챔버 상판(25)에 장착 고정된다.

이러한 구조에 의하면, 씰 유닛(4)을 메인터넌스 포트(18)로부터 취출할 때에 상기와 같은 포트 커버(19)와 상부 스토퍼(14)의 2개의 부품을 분리하는 작업을 행할 필요가 없고, 스토퍼 겸 포트 커버(24)를 분리하는 작업을 행하는 것만으로 된다. 이 때문에, 메인터넌스시에 씰 유닛(4)의 교환 작업을 보다 간단하고 단시간에 행할 수 있다. 또한, 부품수를 삭감할 수 있으므로, 장치 전체의 비용 저감을 도모하는 것도 가능하다. 또한, 도시는 하지 않았지만, 포트 커버(19)와 상부 스토퍼(14)는 분해 가능하게 해도 상관없다. 분해 가능하게 하면, 부품수는 늘어나지만, 상부 스토퍼(14)가 고장났을 때 등에 저비용으로 교환이 가능하게 된다.

다음에, 전술한 게이트 밸브(1)에서의 씰 유닛(4)의 구조에 대해 자세하게 설명한다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 씰 유닛(4)은 서로 대향 배치된 씰 플레이트(8)와 백 플레이트(9)의 사이에, 직동 액추에이터(10)로서 씰 플레이트(8)를 도면의 화살표 방향으로 개폐하는 개폐 실린더(26)를 구비하여 구성되어 있다. 개폐 실린더(26)는, 백 플레이트(9)에 고정된 실린더 본체(27)와 실린더 덮개(28)로 이루어지는 밀폐 공간 내에 공기압의 공급 및 배기에 의해 신축하는 피스톤(29)을 구비하고 있고, 피스톤(29)의 로드부(30)가 씰 플레이트(8)에 결합되어 있다. 또한, 로드부(30)의 주위를 덮도록 하여 용접 벨로우즈나 성형 벨로우즈 등의 신축이 자유로운 금속제의 벨로우즈(31)가 장착되어 있다.

그리고, 개폐 실린더(26)에 의한 개방 동작시에는, 폐쇄 동작압 공급실(33)의 내부의 압축 공기(폐쇄 동작압)를 백 플레이트(9)의 폐쇄 동작압 공급구(32)로부터 배출하고, 동시에 백 플레이트(9)의 개방 동작압 공급구(34)로부터 공급 배출로를 통해 개방 동작압 공급실(35)에 압축 공기(개방 동작압)를 공급한다. 이에 의해, 개방 동작압 공급실(35)의 내부가 가압되고, 피스톤(29)이 백 플레이트(9) 방향으로 압압되어 로드부(30)가 후퇴하고, 로드부(30)에 결합된 씰 플레이트(8)가 씰면(12)으로부터 떨어져 개구부(7)가 개방된다. 이것이 밸브의 개방 상태이다.

한편, 개폐 실린더(26)에 의한 폐쇄 동작시에는, 개방 동작압 공급실(35)의 내부의 압축 공기(개방 동작압)를 백 플레이트(9)의 개방 동작압 공급구(34)로부터 배출하고, 동시에 백 플레이트(9)의 폐쇄 동작압 공급구(32)로부터 공급 배출로를 통해 폐쇄 동작압 공급실(33)에 압축 공기(폐쇄 동작압)를 공급한다. 이에 의해, 폐쇄 동작압 공급실(33)의 내부가 가압되고, 피스톤(29)이 씰 플레이트(8) 방향으로 압압되어 로드부(30)가 전진하고, 로드부(30)에 결합된 씰 플레이트(8)가 씰면(12)에 눌러대어져 개구부(7)가 폐쇄된다. 이것이 밸브의 폐쇄 상태이다.

또한, 통상은 챔버(6)의 반송실 또는 반응실 내부는 진공 상태로 유지되어 있기 때문에, 개방 동작압 공급실(35)로부터 로드부(30)의 슬라이딩 간극을 통과하여 미소하게 누출되는 개방 동작압을 챔버(6)의 반송실 또는 반응실 내부에 확산시키지 않도록 로드부(30)의 주위가 벨로우즈(31)에 의해 덮여 있다. 이와 같이 벨로우즈(31)에 의해 개폐 실린더(26) 내외의 공간이 완전히 분리되고 각각의 기밀 상태가 유지되기 때문에, 챔버(6)의 반송실 또는 반응실 내부에 대기가 침입하는 것을 막을 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 벨로우즈(31)를 보호하는 구조로서 포펫 기구가 채용되어 있다. 즉, 피스톤(29)에 제1 체크 밸브(36)가 내장되어 있고, 그 일단이 벨로우즈(31)의 내부에 연통하고, 타단이 폐쇄 동작압 공급실(33)에 연통하고 있다. 또한, 실린더 덮개(28)에 제2 체크 밸브(37)가 내장되어 있고, 그 일단이 벨로우즈(31)의 내부에 연통하고, 타단이 개방 동작압 공급실(35)에 연통하고 있다. 이 제1 체크 밸브(36)와 제2 체크 밸브(37)는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 씰부를 갖는 밸브체(38)와, 밸브체(38)를 밸브시트(39)에 바이어스시키는 압축 스프링(40)을 구비하여 구성되어 있다.

그리고, 개방 동작시(개방 동작압 공급실(35) 내의 가압시)에 벨로우즈(31)에 가해지는 내압이 기준 압력을 초과하면, 제2 체크 밸브(37)가 닫히고, 이 때 벨로우즈(31) 내의 기준 압력을 초과한 압축 공기가 로드부(30) 내의 통로를 통과하며, 밸브체(38)를 압축 스프링(40)에 대항하여 눌러 내려 제1 체크 밸브(36)를 연다. 이에 의해, 폐쇄 동작압 공급실(33)로부터 폐쇄 동작압 공급구(32)를 통해 씰 유닛(4)의 외부로 압축 공기가 배출된다.

한편, 폐쇄 동작시(폐쇄 동작압 공급실(33) 내의 가압시)에 벨로우즈(31)에 가해지는 내압이 기준 압력을 초과하면, 이번에는 제1 체크 밸브(36)가 닫히고, 이 때 벨로우즈(31) 내의 기준 압력을 초과한 압축 공기가 실린더 덮개(28) 내의 통로를 통과하며, 밸브체(38)를 압축 스프링(40)에 저항하여 눌러 내려 제2 체크 밸브(37)를 연다. 이에 의해, 개방 동작압 공급실(35)로부터 개방 동작압 공급구(34)를 통해 씰 유닛(4)의 외부로 압축 공기가 배출된다.

이와 같이 본 실시형태의 게이트 밸브(1)에 의하면, 로드부(30)와 벨로우즈(31)의 사이의 압력을 2개의 체크 밸브(36, 37)에 의해 감지하여 일정압을 초과하는 압력이 벨로우즈(31)에 가해지면, 직동 액추에이터(10)의 내부의 압력 상황에 의해 체크 밸브(37)와 체크 밸브(38) 중 어느 한쪽이 자동으로 열리고, 그 압축 공기를 씰 유닛(4)의 외부로 배출함으로써, 벨로우즈(31)의 변형이나 손상을 미연에 막을 수 있다. 따라서, 벨로우즈(31)의 파열에 의한 오염이나 진공 파괴를 방지하여 씰 유닛(4)을 포함한 게이트 밸브(1)의 수명 향상을 도모할 수 있다.

마지막으로, 전술한 게이트 밸브(1)에서의 가이드 장치(5)의 구조에 대해 자세하게 설명한다. 도 7은 기존의 가이드 장치(5A)를 도시한 것이다. 이 가이드 장치(5A)는 씰 유닛(4)을 밸브 로드(2)에 의해 이동시키는 구동 기구가 내장되어 있고, 도 7의 (b)와 같이 배틀도어(battledore) 형상의 지주(41)에 홈(42)이 마련되며, 이 홈(42)과 지주(41)의 외면에 복수개의 롤러(43, 43, …)를 접촉시킨 구조로 되어 있다. 이 기존의 가이드 장치(5A)에 의하면, 장치의 내부에 가이드 기구를 지지하기 위한 서포트 기구가 별도 필요하게 되어 장치의 대형화, 중량 증가, 비용 상승 등의 요인이 되었다.

이에 대해, 도 8은 본 발명에 따른 가이드 장치(5B)를 도시한 것이다. 이 가이드 장치(5B)는, 씰 유닛(4)을 밸브 로드(2)에 의해 이동시키는 구동 기구로서, 롤러(43)를 사용하지 않고, 밸브 로드(2)의 승강 동작을 가이드하는 가이드 기구와, 가이드 기구를 지지하는 서포트 기구가 동일한 지주(44)에 의해 구성되어 있다. 또한, 지주(44)는 원기둥 형상으로 성형되어 있고, 지주(44)의 외경에 부시(45)를 사용한 미끄럼 베어링이 마련되어 있다. 이 신규의 가이드 장치(5B)에 의하면, 종래 따로 마련되어 있던 가이드 기구와 서포트 기구를 하나의 지주(44)로 겸용할 수 있어 가이드 장치(5B)의 구조가 매우 심플해지고, 장치 전체의 컴팩트화, 중량 삭감, 비용 저감 등의 효과를 얻을 수 있다.

또, 이상 설명한 실시형태는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절히 설계 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 게이트 밸브(1)를 반응실의 챔버(6)에 탑재하였지만, 이에 한정되지 않고, 반송실의 챔버(6)에 탑재할 수도 있다. 또한, 완충 부재(17)를 백 플레이트(9)의 상부에 마련하였지만, 그 대신에 완충 부재(17)를 상부 스토퍼(14)의 오목부(15) 내에 마련해도 된다.

또, 도 3이나 도 4에서, 하부 스토퍼(20)의 선단에 구멍(21)을 형성하고, 씰 플랜지(11)의 하부에 볼록부(22)를 형성하였지만, 이와는 반대로 하부 스토퍼(20)의 선단에 볼록부(22)를 형성하고, 씰 플랜지(11)의 하부에 구멍(21)을 형성해도 되며, 구멍(21)이 아니라 오목부를 형성해도 된다. 또한, 도 4에서 하부 스토퍼(20)를 밸브 로드(2)에 고정하여 씰 유닛(4)을 분리하여 빼낼 수 있도록 하였지만, 그 대신에 메인터넌스 포트(18)를 비씰 방향으로 확장함으로써, 씰 플랜지(11)를 피하여 씰 유닛(4)을 취출하기 쉽게 할 수도 있다.

1: 게이트 밸브
2: 밸브 로드
3: 벨로우즈
4: 씰 유닛
5: 가이드 장치
6: 챔버
7: 개구부
8: 씰 플레이트
9: 백 플레이트
10: 직동 액추에이터
11: 씰 플랜지
12: 씰면
13: 챔버 측판
14: 상부 스토퍼
15: 오목부
16: 씰재
17: 완충 부재
18: 메인터넌스 포트
19: 포트 커버
20: 하부 스토퍼
21: 구멍
22: 볼록부
23: 완충 부재
24: 스토퍼 겸 포트 커버
25: 챔버 상판
26: 개폐 실린더
27: 실린더 본체
28: 실린더 덮개
29: 피스톤
30: 로드부
31: 벨로우즈
32: 폐쇄 동작압 공급구
33: 폐쇄 동작압 공급실
34: 개방 동작압 공급구
35: 개방 동작압 공급실
36: 제1 체크 밸브
37: 제2 체크 밸브
38: 밸브체
39: 밸브시트
40; 압축 스프링
41: 배틀도어 형상의 지주
42: 홈
43: 롤러
44: 원기둥 형상의 지주
45: 부시

Claims

대향하는 씰 플레이트와 백 플레이트의 사이에 내장된 직동(直動) 액추에이터에 의해 씰 유닛이 작동하여 개구부를 개폐하는 게이트 밸브에 있어서,
상기 씰 플레이트가 상기 개구부의 씰면에 압압되었을 때의 반력을 받아,
상기 백 플레이트의 상부에 마련된 완충 부재가, 챔버에 설치된 상부 스토퍼와 접합(接合)할 때, 또는
상기 백 플레이트의 상부가, 챔버에 설치된 상부 스토퍼에 마련된 완충 부재와 접합할 때,
상기 백 플레이트에 연결된 밸브 로드가 활 형상으로 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 백 플레이트의 하부에 상기 개구부 방향으로 연장되는 하부 스토퍼가 마련되어 있고,
상기 하부 스토퍼에 형성된 오목부 혹은 구멍에, 상기 씰면의 씰 플랜지 하부에 형성된 볼록부가 완충 부재를 개재하여 끼워맞춤하고, 또는
상기 하부 스토퍼에 형성된 볼록부가, 상기 씰면의 씰 플랜지 하부에 형성된 오목부 혹은 구멍에 완충 부재를 개재하여 끼워맞춤함으로써,
상기 씰 플레이트가 상기 씰면에 압압되었을 때의 반력을 받는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 하부 스토퍼가, 상기 밸브 로드에 고정되고, 또한 상기 백 플레이트로부터 분리 가능하게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 씰 유닛은,
공기압의 공급 및 배기에 의해 신축하는 피스톤을 구비한 개폐 실린더;
상기 개폐 실린더가 고정되고, 개방 동작압과 폐쇄 동작압을 전달하는 공급 배출로를 구비한 백 플레이트; 및
상기 피스톤의 로드부에 결합된 씰 플레이트;를 구비하여 구성되어 있고,
상기 개폐 실린더에 체크 밸브가 마련되고, 상기 로드부를 덮는 벨로우즈에 가해지는 내압(內壓)이 기준 압력을 초과하였을 때, 그 내압을 상기 체크 밸브를 통해 상기 씰 유닛의 외부로 배출하는 벨로우즈 보호 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 씰 유닛을 상기 밸브 로드에 의해 상기 씰면까지 이동시키는 가이드 장치를 더 구비하고,
상기 가이드 장치는, 상기 밸브 로드의 승강 동작을 가이드하는 가이드 기구와, 상기 가이드 기구를 지지하는 서포트 기구가 동일한 지주에 의해 구성되어 있고, 또한 그 지주가 원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 게이트 밸브를 탑재한 챔버로서, 그 챔버에 상기 게이트 밸브에서의 씰 유닛을 취출하기 위한 메인터넌스 포트(maintenance port)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 챔버.
청구항 6에 있어서,
상기 메인터넌스 포트를 막는 포트 커버가 상기 백 플레이트와 접합하는 상부 스토퍼의 기능을 겸비하고 있는 것을 특징으로 하는 챔버.