KR930004680B1 - 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브 - Google Patents

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이리에 고오껭 가부시끼가이샤
노리끼미 이리에
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Description

무슬라이딩 고진공 게이트 밸브
제1도는 밸브 본체가 밸브 시이트에서 이격되어 있는 상태에서의 본 발명에 따른 무슬라이딩 게이트 밸브의 실시예를 좌측은 정면도로 우측은 수직 단면도로 나타낸 도면.
제2도는 제1도의 측면도.
제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.
제4도는 제1도의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 보이는, 제1도와 유사한 도면.
제6도는 제5도에 도시된 실시예를 보이는, 제2도와 유사하나 제5도의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 부분 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 밸브하우징 2,2′ : 개구부
3 : 밸브 시이트(seat) 5 : 지지기둥
51,52: 지지판 10 : 밸브 본체
11 : O-링 12 : 밸브 본체 지지부재
13 : 밸브 본체 장착판 13′ : 밸브 본체 누름부재
14,38 : 벨로우즈(bellows) 15 : 밸브 본체 조작봉
20,30 : 선회 프레임 21 : 슬롯
25 : 핀 35,42 : 공기 실린더
40 : 공기 실린더 지지판 45 : 피스톤 로드 지지부재
본 발명은 게이트 밸브(gate valve)에 관한 것으로, 더 구체적으로는 고진공용 무슬라이딩 게이트 밸브에 관한 것이다.
근년에 와서 반도체의 고집적도화와 구조의 다양화, 복잡화가 진척되어 왔으며, 그 제조공정 분위기의 청정도를 유지하기 위한 요건이 점점 더 엄격해지고 있다.
게이트 밸브는 반도체 제조설비의 필수적인 구성부재이며, 이 밸브의 본체를 개폐하기 위한 기구의 대부분이 진공 영역 내에 설치되어 있다. 예를 들면, 밸브 본체의 패킹을 밸브 시이트(seat)에 대해 눌러 이들 사이에 시일을 유지하기 위한 힘을 전달하는 기구로서는 링크를 사용하는 기구 또는 상기 두 부품 사이에 쐐기를 밀어 넣는 형식 등이 공지되어 있으며, 이들 기구들은 통상적으로 진공영역 내에 설치된다. 또한, 밸브 본체를 조작하기 위한 밸브로드에 그의 행정을 흡수하도록 다른 링크 기구가 설치될 수도 있으며, 이 다른 링크 기구도 진공영역 내에 설치되는 경우가 적지 않다.
또한, 이들 기구가 진공영역 내에 설치되는 경우에는, 이들 기구의 동작이 전동(rolling)이거나 시프팅(shifting)이거나에 관계없이 마찰작용을 수반할 때에는 마찰의 결과로서 미세한 입자(상이한 재질의 입자)가 불가피하게 발생되어 진공 분위기의 고도의 청정도에 대한 요건을 훼손하기 때문에 이와 같은 기구의 사용을 금지하고 있다. 또, 게이트 밸브의 동작에 마찰을 수반하는 경우에는 그 마찰 저항을 줄이기 위한 대책으로서, 어떤 적당한 매체에 의해 기구들이 윤활될 필요가 있으나, 진공영역 내에는 그러한 대책을 채택하기가 매우 곤란하기 때문에 연속 운전이 고빈도로 되는 경우에는 마찰부에 지장이 생기는 경우가 종종 있다. 기계 장치에서도 기계 부분에 마찰부분을 포함시키는 경우에 곤란한 상황이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 밸브 본체의 조작에 필요한 운동기구들 사이에서 동작시 마찰이 수반되는 부분은 모두 진공 분위기의 외부에 설치하여 회전운동 또는 슬라이딩 하는 부분이 진공 분위기내에는 없도록 하고 그리고 전체의 형태가 작아지도록 하여 고도의 청정도를 요구하는 진공 분위기내에 사용하기에 적합한 무슬라이딩 게이트 밸브를 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 진공용으로 제공되는 무슬라이딩 게이트 밸브는, 외부에 대하여 내부가 밀봉되며 측벽들 중의 하나에 개구부가 형성된 밸브하우징과, 상기 개구부 둘레에 형성된 밸브 시이트를 개폐하기 적합한 밸브 본체와, 개폐된 밸브 본체를 이동시켜 밸브하우징의 개구부 둘레에 형성된 밸브 시이트를 개방 또는 기밀 폐쇄하는 밸브 본체 개폐기구로 구성되며, 상기 밸브 본체 개폐 기구는 밸브 본체를 밸브 시이트의 면에 거의 수직한 방향으로 이동시키는 운동과, 밸브 본체를 밸브 시이트로부터 간격을 둔 상태에서 밸브 본체의 상기 제1방향에 수직한 방향으로 이동시키는 운동을 연속적으로 하도록 구성되어 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도면들에는, 진공분위기에 사용하기 위한 무슬라이딩 게이트 밸브가 장방형의 밸브 개구부를 갖는 게이트 밸브로서 실현되는 본 발명의 2 실시예들이 도시되어 있다. 현재 이러한 게이트 밸브는 반도체 웨이퍼의 제조라인에서의 사용 수요가 크게 증대되고 있으며, 또한 이 게이트 밸브는 고진공도를 유지하는 동시에 사용횟수가 많아져 연속적으로 동작할 수 있어야 하는 요구가 높아지고 있다.
제1도와 2도에는, 본 발명에 따른 게이트 밸브의 제1실시예가 도시되어 있으며, 기밀 밀봉되는 장방형 단면의 중공 상자형의 밸브하우징(1)이 설치되어 있다. 밸브하우징(1)은 윗벽(10)과 2개의 긴 측벽(11)과 2개의 짧은 측벽(12)과 밑벽(13)으로 구성된다. 도면에서, 밑벽(13)은 수평으로, 측벽(11, 12)은 수직으로, 긴 측벽(11)은 도면의 평면과 평행하게 위치된다.
제1도에 도시된 바와 같이, 긴 측벽들(11) 중의 한 측벽의 하부에는, 장방향의 개구부(2)가, 밸브하우징(1)의 수직중심점 X-X에 대하여 대칭으로 형성되어 있으며, 그 개구부(2)의 긴 연부(21, 22)는 밑벽(13)에 대하여 평행하고 짧은 연부(23)는 밑벽(13)에 대하여 수직한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 개구부(2)의 주위에는 밸브 시이트(3)가 설치된다. 나머지 다른 긴 측벽(11)의 하부에는 개구부(2)에 대응하는 장방형의 개구부(2′)가 형성되어 있으며, 이 개구부(2G)의 긴 연부(21′, 22′)와 짧은 연부(23′)는 개구부(2)의 긴 연부(21′, 22′) 및 짧은 연부(23)에 각각 대응한다. 밸브하우징(1)의 윗벽(10)의 윗면에는, 밸브하우징(1)의 수직중심선 X-X에 대하여 대칭적으로 1쌍의 대략 장방형의 지지기둥(5)이 그 하단부에서, 밸브하우징의 짧은 측벽(12)에 평행하도록 간격을 두고 고정되어 있다.
밸브하우징(1)의 내부에는, 그 밸브 본체(10)는 판모양의 장방형 밸브 본체(10)가 그의 일면이 밸브 시이트(3)면에 거의 평행하도록 배치되어 있으며, 밸브 시이트(3)와 협동하여 개구부(2)를 기밀 폐쇄하도록 개구부(2)의 평면 윤곽에 대응하는 평면 윤곽을 갖는다. 밸브 시이트(3) 대향하는 밸브 본체(10)의 면에는 작동시 밸브 시이트(3)에 대하여 탄성적으로 접촉하도록 하는 O-링(11)이 설치되어 있다. 제2도에는 밸브 본체(10)가 밸브 시이트(3)로부터 이격되게 배치되어 밸브하우징(1)의 개구부(2)를 개방하도록 하는 개방상태에서 도시되어 있다.
또, 밸브하우징(1)의 내부에는, 밸브하우징(1)의 긴 측벽(11)에 형성된 개구부(2)의 상연부(22)에 평행으로 그리고 측벽(11)에서 이격되도록, 판모양의 장방형 밸브 본체 지지부재(12)가 배치되어 있다. 이 밸브 본체 지지부재(12)는 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X에 대하여 수평으로 그리고 대칭적으로 위치하며, 지지부재의 각 단부에는 판 모양의 장방형 밸브 본체 장착판(13)이 밸브하우징(1)의 밸브 시이트(3)에 평행하게 아래로 달려 있다. 각각의 밸브 본체 장착판(13)은 그의 밸브 시이트(3)에 대향하는 면에, 밸브 본체(10)가 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X에 대하여 대칭적으로 위치하도록, 스프링 부재로서의 벨로우즈(bellows)(14)를 통하여 밸브 본체(10)를 탄성적으로 유지하고 있다(제3도 참조).
또한, 밸브 본체 지지부재(12)의 윗면에서는 원형 단면의 밸브 본체 조작봉(15)의 하단부가 고정된다. 조작봉(15)은 그 중심선이 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X와 일치하며, 밸브하우징(1)의 윗벽(10) 중앙에 형성된 개구부(10)를 느슨하게 수직으로 관통한다. 조작봉(15)은 그 상단부 근처에서 내측의 선회 프레임(20)의 수평 아암부재(201)의 중앙부에 고착된다. 선회 프레임(20)은 상기 수평 아암부재(201)와 1쌍의 수직 다리부재(202)로 구성되며, 수직 다리 부재들(202)은 수평 아암 부재(201)의 각 단부에 달려 있으며, 지지기둥(5)의 안쪽에 이것과 평행하게 이격되어 놓인다. 따라서, 내측 선회 프레임(20)은 정면에서 보면 거의 역 U형상이다. 각각의 수직 다리부재(202) 하부에는 그 수직 중심선에 대하여 대칭적으로 역 U형 슬롯(21)이 형성되어 있다. 이 슬롯(21)의 반원형 상부(210)는 지지기둥(5)의 하부에 고정된 핀(25)에 의해 지지기둥(5) 상에 선회 가능하게 지지된다. 핀(25)의 직경은 슬롯(21)의 상부(210)의 직경과 같으며, 핀(25)의 축선은 밸브하우징(1)의 긴 측벽(11)과의 평행선상에 있다(제4도 참조).
지지기둥(5)의 외측에는, 외측의 선회 프레임(30)이 지지기둥(5)을 둘러싸도록 배치되어 있으며, 이 선회 프레임(30)은 수평 아암부재(301)와 1쌍의 수직 다리부재(302)로 구성된다. 상기 다리부재(302)는 수평 아암부재(301)의 각 단부에 달려 있으며, 지지기둥(5)에서 같은 간격만큼 이격되어 있다. 따라서, 외측의 선회 프레임(30)도 정면에서 보면 거의 역 U형이다. 수직 다리부재(302)는 지지기둥(5)에 고정되는 각 핀(25)에 의해 선회 가능하게 장착된다.
또한, 외측 선회 프레임(30)의 수평 아암부재(301)의 밑에는, 공기 실린더(35)가 그의 실린더 단부에서 수직하게 고정되어 있으며, 실린더(35)의 중심축선은 밸브하우징(1)의 수직 중심축선과 일치한다. 실린더(35)의 피스톤 로드(36)의 하단부는 밸브 본체 조작봉(15)의 상단부에 고정되며, 조작봉(15)의 상부는 내측 선회 프레임(20)의 수평 아암부재(201)에 고정된다. 밸브하우징(1)의 윗벽(10)에 형성된 개구부(10)의 내주변과 내측 선회 프레임(20) 수평 아암부재(201)의 밑면 사이에는, 밸브 본체 조작봉(15)을 헐겁게 둘러싸는 밀봉부재로서의 벨로우즈(38)가 배치되어 있다. 벨로우즈(38)의 양단부는 개구부(10)의 내주변과 수평 아암부재(201)에 각각 밀봉 고정됨으로, 밸브하우징(1)의 내부가 기밀유지된다.
지지기둥(5)의 상단부 근처에서 대략 타원형의 판모양의 공기 실린더 지지판(40)이 배치되며, 이 지지판(40)은 동일한 수평선상으로 배치된 공기 실린더의 회전축(41)을 통하여 지지기둥(5)에 선회 가능하게 지지된다. 공기 실린더(35)의 양측에서, 공기 실린더 지지판(40)의 단부에는 1쌍의 공기 실린더(42)가 지지판에 대하여 수직하게 고정된다. 공기 실린더(42)의 피스톤 로드(43)의 자유단은 피스톤 로드 지지부재(45)의 상부 근처에 핀(46)을 통해 선회 가능하게 연결된다. 피스톤 로드 지지부재(45)는 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X에 대칭으로 배치되며, 내측 선회 프레임(20)의 수평 아암부재(201)의 윗면에 하단부가 고정되는 1쌍의 거의 장방형판(451)으로 구성된다.
다음은 본 발명에 따른 게이트 밸브의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 제1도 및 2도는 밸브 본체(10)의 제1개방단계의 완료 내지는 제2폐쇄 단계의 개시상태의 게이트 밸브를 보이고 있으며, 여기서 밸브 본체(10)는 밸브하우징(1)에 형성된 개구부들(2, 2′)을 서로 연통시키도록 밸브 시이트(3)에서 떨어져 유지되어 있다. 이런 상태에서, 밸브 본체(10)는 밸브 시이트(3)에서 이격되어 이것과 마주보고 있고, 공기 실린더(35, 42)의 피스톤 로드(36, 43)는 각자 모두 최대 신장 행정에 있다. 그러나 이 상태로부터, 제2개방단계로서 공기 실린더(35)가 작동하여 그의 피스톤 로드(36)를 제2도에서와 같이 행정 S만큼 상방으로 철회하면, 내측 선회 프레임(20)을 통해 피스톤 로드(36)에 고정된 밸브 본체 조작봉(15)이 밸브 본체 지지부재(12), 발브 본체 장착판(13)과 벨로우즈(14)를 상승시켜 밸브 본체(10)를 밸브하우징(1)의 개구부들(2, 2′)과 간섭하지 않는 위치로 상승시킴에 의해 밸브 본체(10)는 완전 개방상태로 된다. 이 경우, 밸브 본체 조작봉(15)과 일체로 되어 있는 내측 선회 프레임(20)은 그의 수직다리(202)에 형성된 슬롯(21)이 각자 핀(25)에 의해 안내되면서 상승되며, 이와 동시에 핀(46)을 통해 피스톤 로드(43)가 피스톤 로드 지지부재(45)에 연결된 공기 실린더(42)가, 이 공기 실린더(42)를 장착한 공기 실린더 지지판(40)을 공기 실린더 회전축(41)을 통해 지지 기둥(5)에 대해 회전시키게 된다.
역으로, 밸브하우징(1)에 형성된 개구부들(2, 2′)간의 상호 연통을 막기 위해 완전 개방 상태의 밸브 본체(10)를 조작하여 밸브 시이트(3)를 폐쇄하기 위하여는, 먼저 밸브 본체(10)가 피스톤 로드(36), 밸브 본체 조작봉(15), 밸브 본체 지지부재(12), 밸브 본체 장착판(13)과 벨로우즈(14)를 통한 공기 실린더(35)의 작동에 의해 제1, 2도에서와 같은 상태로 된다. 이 상태에서, 공기 실린더(35)의 피스톤 로드(36)는 그의 신장 행정의 끝에 있으며, 내측 선회 프레임(20)의 수직 다리부재(202)에 형성된 슬롯(21)의 저부(210)는 핀(25) 상에 있고, 공기 실린더(42)의 피스톤 로드(43)는 그의 신장 행정의 끝에 있다. 이때, 제2폐쇄 단계로서 공기 실린더(42)가 작동하여 그의 피스톤 로드(43)을 철회하면 피스톤 로드(43)가 피스톤 로드 지지부재(45)를 통해 내측 선회 프레임(20)을 제2도에서와 같이 반시계 방향으로 회전시킨다. 그러므로, 제1도와 2도에 도시된 상태에 있던 밸브 본체(10)가 밸브 시이트(3)에 대하여 눌리어 밸브 본체(10)에 장착된 O-링(11)을 밸브 시이트(3)에 대고 강력하게 누르므로, 밸브 본체(10)와 밸브 시이트(3) 사이를 완벽하게 밀봉하여 밸브하우징에 형성된 개구부들(2, 2′)간의 연통을 완전히 막는다.
이와 반대로, 밸브 본체(10)에 의해 폐쇄된 밸브 시이트(3)를 밸브 본체(10)를 조작하여 개방하기 위해서는, 먼저 공기 실린더(42)가 작동하여 그의 피스톤 로드(43)를 제1, 2도에 도시된 상태로 되도록 최대 행정까지 신장시킨다. 그후, 제2개방 단계로서 공기 실린더(35)가 작동하여 그의 피스톤 로드(36)를 철회하면 밸브 본체(10)가 수직 상방으로 상승된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 게이트 밸브의 제1실시예에서, 개구부들(2, 2′) 사이를 연통시키거나 막기 위해 밸브하우징(1)에 형성된 개구부들(2, 2′)을 개폐하려면, 밸브 본체(10)에 2종류의 운동을 부여할 필요가 있다. 즉, 하나는 밸브 본체(10)를, 제2도에 도시된 바와 같이 밸브 본체(10)가 개구부(2, 2′)와 마주 보는 위치로부터 이격시키거나 또는 그 위치로 이동시키는 운동이며, 다른 하나는 밸브 본체(10)를, 밸브 본체(10)가 개구부(2, 2′)에서 완전히 분리되는 위치로 상승 또는 그 위치로부터 하강시키는 운동이다. 이러한 운동들은 모두 밸브하우징(1)의 외부에 설치된 밸브 본체 개폐기구, 즉 내외측 선회 프레임(20, 30), 공기 실린더(35, 42) 및 상기 부재들을 서로 연결하는 각종의 부재로 구성되는 밸브 본체 개폐기구에 의해 수행된다. 또 이런 운동 중에는 밸브하우징(1) 내의 밸브 본체(10)와 밸브 시이트(3) 사이에 상대적인 마찰운동이 전혀 일어나지 않는다. 그러므로, 밸브하우징(1)의 내부는 항상 청정하게 유지될 수 있다.
또한, 이런 운동들중에서 밸브 본체(10)를 상승ㆍ하강시키는 경우에 필요로 하는 힘은, 밸브하우징(1)의 내부가 진공인 경우, 밀봉용 벨로우즈(38)의 유효 직경과 밸브하우징(1) 내외의 압력차에 의해 결정되는, 밸브 본체(10)를 밸브하우징(1) 내로 인입시키는 힘과, 밸브 본체(10)와 밸브 본체 조작봉(15)의 중량의 합산치와 동일한 힘이 요구되며, 이 힘에 벨로우즈(3)의 스프링 반력이 가감된다. 밸브하우징(1)의 내부가 대기압인 경우에는, 상기 힘은 그만큼 감소된다. 그러나 어느 경우에도 상기 힘은 상대적으로 작기 때문에 밸브 본체(10)를 정위치에 유지하거나 이동시키기 위한 공기 실린더(35)의 내경은 비교적 작아도 무방하다.
또, 밸브 본체(10)를 개폐하기 위한 운동들중에서, 밸브 본체(10)를 상승ㆍ하강시키기 위한 운동은 밸브하우징(1)에 형성된 개구부(2, 2′)의 치수, 즉 장방형 개구부(2, 2′)의 짧은 연부(23)의 길이에 대응하여 결정되는 수직 방향의 상하 행정을 갖는다. 일반적으로, 도시된 실시예에서와 같이 상하 행정이 장방형 개구부(2)의 짧은 연부(23)의 방향과 일치할 때는 상기 행정은 그다지 크지 않다.
다음, 밸브 본체(10)의 운동들중 밸브 본체(10)를 밸브 시이트(3)에 대하여 누르는 운동은, 밀봉 패킹으로서의 O-링(11)이 눌려져 완전한 기밀을 유지하도록 변형될 필요가 있기 때문에 공기 실린더(42)의 행정은 작지만, 상기 제1운동에 비하여 더 큰 구동력을 필요로 한다. 따라서 도시된 실시예에서와 같은 장방형 개구부를 갖는 게이트 밸브의 경우에는, 밸브의 치수가 작은 경우 상기 구동력이 200kg 정도이고 치수가 큰 경우에는 700∼800kg 정도이기 때문에, 내경이 크고 행정이 짧은 공기 실린더(42)가 필요하다.
상기 실시예에서, 밸브 시이트(3)는 수직한 것으로 도시되어 있으나, 수직 평면에 대하여 약간 경사지게 한 경우에는, 폐쇄시 밸브 본체(10)와 O-링(11)은 약간 경사진 상태에서 밸브 시이트(3)에 맞닿아 밀봉상태를 일층 확실하게 할 수 있다.
이와 같이, 밸브 본체(10)와 밸브 시이트(3)간의 개폐 운동 또는 밸브 본체(10)의 상하운동을 달성하기 위한 방법으로는 공기 실린더(42 또는 35)의 각 피스톤의 가압과 해제에 의한 방법과, 복귀 스프링에 의한 일측만의 가압 또는 해제에 의한 방법이 있으며, 양 방법도 가능하다.
또한, 상기 실시예가 수직으로 배열된 밸브하우징에 대한 것으로 설명되었지만, 반도체 웨이퍼등의 생산을 위한 제조라인의 구성상의 편리함과 작업의 편리함을 위하여 여러 조작 기구가 도시된 실시예와 관련하여 역으로 설치될 수도 있다. 이런 경우에는, 도시된 실시예에 사용된 상하에 대한 표현이 반대가 될 수 있지만, 기본적인 작동에 관하여서는 아무런 차이점도 없다. 그러나, 밸브 본체 조작봉(15)에 가해지는 수직 방향의 힘들중에서, 밸브하우징(1)의 내외의 압력차에 의한 힘과, 밸브 본체(10), 밸브 본체 조작봉(15)의 중량과의 관계는 합산치가 아니고 차가 된다. 그러나, 어느 경우든지 양적으로는 작은 것이기 때문에 기본 구조에 영향을 주는 정도의 차이는 아니며, 일반적으로 동일 설계의 구조로 대처할 수 있다.
밸브 본체(10)를 밸브 본체 장착판(13)에 부착하기 위해, 이들 사이에 스프링 수단으로서의 벨로우즈(14)가 사용된다. 이런 구성은 밸브 본체(10)에 설치되어 있는 O-링(11)을 그 전길이에 걸쳐 밸브 시이트(3)에 대고 누르는 힘을 균등화하는데 목적이 있으며, 본 실시예에서와 같이, 장방형의 개구부를 갖는 게이트 밸브에서 밸브 본체 장착판(12)의 중앙부로부터 전달되는 힘이 개구부(2)의 길이 방향을 따라 균일하게 배분되도록 하는 데에 필요하다. 또, 이 경우 개구부(2)의 상하 방향에 대하여도 균등한 힘이 분배되도록 고려되어야 할 필요가 있는데, 그 이유는 만약 O-링(11)과 밸브 시이트(3)간의 접촉상태에 불균등이 있으면, 접촉 압력이 낮은 부분에서도 충분한 기밀 상태를 유지하기 위해 O-링(11)이 변형되도록 하여야 하지만, 이 경우 O-링(11)의 접촉 압력이 큰 부분에서는 필요이상의 변형이 있게 됨으로, 그러한 부분이 파손될 뿐 아니라 전체로서 필요이상의 큰 압력을 필요로 하기 때문이다.
본 실시예와 통상의 게이트 밸브를 비교한 실험의 결과에 의하면, 본 실시예에서는 O-링(11)을 균등한 접촉상태로 유지하는데 필요한 압력이 통상의 것에 비해 약 50% 정도로 감소되는 것으로 확인되었다. 이런 결과에 의해 본 발명에 따른 게이트 밸브는 동작기구와 공기 실린더의 치수를 소형화 할 수 있게 되며, 또 눌려지는 O-링(11)의 마모를 억제할 수 있게 된다.
다음은 본 발명의 제2실시예를 제5도와 6도를 참조하여 설명하겠으며 여기에서 제1실시예와 동일 유사한 부분에 같은 참조번호를 병기한다.
제2실시예는 제1실시예의 것과 거의 같은 밸브하우징(1)을 가지며, 이 하우징(1)은 윗벽(10)과 긴 측벽(11) 짧은 측벽(12)과 밑벽(13)으로 되어 있다. 제5도에 도시된 바와 같이, 긴 측벽들(11) 중의 하나의 하부에는 장방형의 개구부(2)가 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X에 대하여 대칭적으로 형성되어 있다. 그 긴 연부(21, 22)는 밸브하우징(1)의 밑벽(13)과 평행하며, 짧은 연부(23)는 밑벽(13)과 수직하며, 개구부(2) 둘레에는 밸브 시이트(3)가 설치된다(제6도 참조). 밸브하우징(1)의 긴 측벽(11) 중의 다른 하나의 하부에는 장방형의 개구부(2′)가 개구부(2)에 대응하도록 형성되어 있다. 개구부(2′)의 긴 연부(21′, 22′) 및 짧은 연부(23′)는 개구부(2)의 긴 연부(21, 22) 및 짧은 연부(23)에 각각 대응한다. 밸브하우징(1)의 윗벽(10)의 윗면에는 1쌍의 수직 지지기둥(5)이 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X에 대하여 대칭으로 배치되어 있으며, 각각의 지지기둥(5)은 서로 약간의 간격을 두고 이격된 1쌍의 판 모양의 대략 장방형 지지판(51, 52)으로 구성되며, 각 지지판(51, 52)의 상부에는 좁은 필레스터(pilaster)형 부분이 있고, 지지기둥(5)의 하단부는 밸브하우징(1)의 짧은 측벽(12)에 평행하도록 밸브하우징(1)의 윗면의 윗벽(6)에 고정된다.
밸브하우징(1)의 내부에 형성된 개구부(2)의 평면 윤곽보다 약간 더 큰 평면 윤곽을 갖는 판모양의 장방형 밸브 본체(10)가 밸브하우징(1) 내에, 밸브 본체(10)의 한 면이 밸브 시이트(3)와 거의 평행하고 그리고 밸브 시이트(3)와 협동하여 개구부(2)를 개폐할 수 있도록 배치된다. 밸브 본체(10)의 일면에는 밸브 시이트(3)에 맞닿도록 된 O-링(11)이 밸브 시이트(3)와 마주보도록 설치된다(제6도 참조). 도면에서, 밸브본체(10)는 밸브하우징(1)의 밸브 시이트(3)에서 떨어진 채, 있는 개구부(2)의 개방 상태에서 도시되어 있다. 제5, 6도에서 명백한 바와 같이, 실질적인 깊이를 갖는 함몰부(101)가 밸브 시이트(3)와 반대측의 밸브 본체(10)의 면에 형성되어 있고, 밸브 본체(10)의 평면 윤곽과 비슷한 평면 윤곽각을 갖지만 치수가 약간 더 작다. 함몰부(101) 내에는 판 모양의 거의 장방형 밸브 본체 누름 부재(13′)가 배치되며, 이 누름 부재(13′)도 함몰부(101)의 평면 윤곽과 거의 비슷한 평면 윤곽을 갖지만 치수가 함몰부의 치수보다 약간 더 작으며 두께가 일정하다. 누름부재(13′)의 외주변은 함몰부(101)의 내주변에서 약간 떨어져 있고, 그 저부도 함몰부(101)의 저부에서 약간 떨어져 있다. 밸브 본체 누름 부재(13′)의 저부에는 실질적인 깊이를 갖는 중앙의 원형 공동부(131′)가 형성되어 있고, 반구형의 헤드부(501)를 갖는 볼트(50)의 스템은 공동부(131′) 안으로 도입되어 밸브 본체 누름부재(13′)의 중앙부를 관통함으로써 볼트(50)의 헤드부(501)의 끝이 함몰부(101)의 저부에 맞닿도록 한다. 밸브 본체(10)와 밸브 본체 누름 부재(13′)는 밸브 본체(10)의 함몰부(101)의 내주변과 밸브 본체 누름부재(13′)의 외주변을 탄성 수단으로서의 몇 개의 코일 스프링(14′)에 의해 연결함으로써 서로 탄성적으로 연결된다.
중심축선이 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X상에 놓이는 밸브 본체 조작봉(15)은 밸브하우징(1)의 윗벽(10)에 형성된 원통형 개구부(10)를 헐겁게 관통하여 외부로부터 밸브하우징(1) 안으로 도입된다. 밸브 본체 조작봉(15)의 하단부는 밸브 본체 누름부재(13′)에 그 뒷면에서 볼트(50)와 너트에 의해 중앙에 고정된다. 밸브하우징(1)의 윗벽(10)에 형성된 개구부(10)를 통과한 밸브 본체 조작봉(15)은 그 상단부 근처에서 선회 프레임(20)의 수평 아암 부재(201)의 중간부에 형성된 원통형 개구부를 느슨하게 통과하도록 되어 있다. 선회 프레임(20)은 수평 아암 부재(201)와, 이 아암 부재(201)의 일단부에서 수직으로 달려있는 1쌍의 수직 다리 부재(202)로 구성되며, 수직 다리 부재(202)는 각 지지기둥(5)을 구성하는 지지판들(51, 52) 사이의 중앙부에 이들에 평행하게 위치한다. 따라서 선회 프레임(20)은 정면에서 보면 거의 역 U형태이다. 선회 프레임(20)의 수직 다리 부재(202)는 그의 하단부에서 밸브하우징(1)의 윗벽(10)의 윗면에서 이격되어 있고, 핀(25)을 1쌍의 장방형 지지판(51, 52)에 느슨하게 통과시킴에 의해 지지판(51, 52)에 선회 가능하게 연결된다. 핀(25)은 밸브하우징(1)의 윗벽(10)에 평행하도록 장방형 지지판(51, 52)에 설치된다.
선회 프레임(20)의 수평 아암 부재(201)의 윗면에는 공기 실린더(35)가 중앙에 고정되며, 이 공기 실린더(35)는 그의 저부가 상방을 향하도록 그리고 그의 중심축선이 밸브하우징(1)의 수직 중심선 X-X와 일치하도록 수직으로 부착된다. 공기 실린더(35)의 피스톤 로드(36)는 밸브 본체 조작봉(15)의 상단부에 고정된다. 밸브하우징(1)의 윗벽(10)에 형성된 원통형 개구부(10)와 밸브 본체 조작봉(15) 사이에 형성된 갭을 밸브하우징(1)에 대하여 기밀상태로 유지하기 위하여, 밸브하우징(1)의 윗벽(10)의 외부와 밸브 본체 조작봉(15) 사이에 벨로우즈(38)의 밸브 본체 조작봉(15)을 헐겁게 둘러싸도록 배치된다. 벨로우즈(38)의 각 단부는 윗벽(10)과 밸브 본체 조작봉(15)에 밀봉 고정된다.
1쌍의 공기 실린더(40)는 실린더 끝에서 지지기둥(5)의 상단부 근처에서 동일한 수평선상으로 그 지지기둥에 고정되며, 공기 실린더(40)의 피스톤 로드(41)는 실린더(40)의 다른 끝을 중앙에서 통과하며, 반구형의 누름 부재(42)는 피스톤 로드(41)의 자유단에 연결된다. 누름부재(42)의 상부는 수평 아암 부재(201)의 중심선과 선회 프레임(20)의 수직 다리부재(202)의 중심선과의 교차 부분에서 선회 프레임(20)에 접촉하도록 되어 있다.
지금부터는 상기와 같은 구성의 제2실시예의 작동을 설명할 것이다. 제5 및 6도는 밸브 본체(10)가 밸브 시이트(3)에서 떨어져 있는 개구부(2)의 제1개방 단계 내지는 제2폐쇄 단계 시작 상태를 보이고 있다. 이 상태에서, 밸브 본체(10)는 밸브 시이트(3)에서 떨어져 그것과 마주보고 있다. 또, 이 상태에서 공기 실린더(35)의 피스톤 로드(36)와 공기 실린더(40)의 피스톤 로드(41)는 각각 최대 신장 행정과 최대 철회 행정에 있다. 이 상태로부터 제2개방 단계로서 공기 실린더(35)가 작동하여 그의 피스톤 로드(36)를 철회시켜 상승시키면, 피스톤 로드(36)가 밸브 본체 누름 부재(13′)와 코일스프링(14′)을 통해, 밸브 본체(10)가 밸브하우징(1)의 개구부(2, 2′)와 간섭하지 않는 위치로 밸브 존체 조작봉(15)을 상승시켜, 밸브 본체(10)의 완전 개방 상태로 된다.
이와 반대로, 완전 개방 상태에 있는 밸브 본체(10)를 조작하여 밸브하우징(1)에 형성된 개구부들(2, 2′)이 서로 연통하는 것을 막기 위하여는, 먼저 공기 실린더(35)가 작동하여 공기 실린더(35)의 피스톤 로드(36)와 밸브 본체 조작봉(15)과 밸브 본체 누름 부재(13′)와 코일 스프링(14′)을 통해 밸브 본체(10)를 제5, 6도에 도시된 상태로 가져간다. 이런 상태에서, 공기 실린더(35)의 피스톤 로드(36)는 그의 최대 신장 행정에 있으며, 선회 프레임(20)의 수직 다리 부재(202)의 외연부는 지지기둥(5)을 구성하는 장방형의 지지판(51, 52)에 설치된 핀(25)의 중심부를 통과하는 수직 평면에 대하여 거의 평행하고, 공기 실린더(40)의 피스톤 로드(41)는 그의 철회 행정에 있다.
여기서, 제2폐쇄 단계로서, 공기 실린더(40)가 작동하여 그의 피스톤 로드(41)를 최대 신장 행정의 끝을 향해 이동시키면, 각 피스톤 로드(41)가 선회 프레임(20)을 구성하는 수평 아암 부재(201)와 수직 다리 부재(202)와의 교차점을 누름 부재(42)를 통해 눌러, 선회 프레임(20)이 핀(25)을 중심으로 제6도에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 선회 프레임(20)의 수평 아암 부재(201)가 거기에 고정된 공기 실린더(35)의 피스톤 로드(36)에 연결되는 밸브 본체 조작봉(15)을 공기 실린더(35)와 함께 제6도에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전시켜, 밸브 본체 조작봉(15)의 하단부의 중앙부에 고정되는 밸브 본체 누름 부재(13′)가 밸브 본체 조작봉(15)을 누름 부재(13′)에 연결시키는 볼트(50)의 반구형 헤드부(501)의 끝에 의해 밸브 본체(10)에 형성된 함몰부(101)의 저부를 누르게 된다. 그러므로, 밸브 본체(10)가 밸브 시이트(3)에 눌리어 밸브 본체(10)에 설치된 O-링(11)이 강한 힘에 의해 밸브 시이트(3) 상에 눌려짐으로써, 밸브 본체(10)와 밸브 시이트(3) 사이를 완벽히 밀봉하여 밸브하우징(1)에 형성된 개구부들(2, 2′) 간의 상호 연통을 완전히 막게된다. 이런 경우에, 밸브 본체(10)가 몇 개의 코일 스프링(14′)을 통해 밸브 본체 누름 부재(13′)에 연결되기 때문에, 밸브 시이트(3)에 대한 힘이 밸브 시이트(3)와 밸브 본체(10) 간의 접촉면에 걸쳐 균등하게 분배된다.
이와 반대로, 밸브 본체(10)를 밸브 시이트(3)에서 분리하기 위해서는 먼저 공기 실린더(40)가 작동하여 그의 피스톤 로드(41)를 철회시켜, 선회 프레임(20)의 다리 부재(202)와 밸브하우징(1)의 윗벽(10) 사이에 임의의 적당한 수단에 의해 배치된 복귀 코일 스프링(45)의 작용에 의해 선회 프레임(20)을 핀(25)을 중심으로 제6도에 도시된 바와 같은 시계 방향으로 회전시켜 제5, 6도에 도시된 상태에 도달시킨다. 따라서, 제2실시예에 따른 게이트 밸브에서, 개구부(2, 2′) 사이의 막음 또는 연통 효과를 주기 위해, 개방ㆍ폐쇄의 두 가지 운동이 부여되어야 한다. 즉 운동의 하나는, 밸브 본체(10)가 개구부(2)를 폐쇄하는 위치에서 부터 제6도에 도시한 바와 같이 밸브 본체(10)가 개구부(2)와 다소 떨어져 마주보는 위치로 이동하거나, 또는 제6도에 도시한 위치에서 부터 밸브 본체(10)가 개구부(2)를 폐쇄하는 위치로 이동되는 것이다. 한편 운동의 다른 하나는 밸브 본체(10)를 제6도의 위치에서 위쪽으로 이동하여, 밸브 본체(10)가 개구부(2, 2′) 사이를 연통하도록 하거나 또는 이 위치에서 밸브 본체(10)를 아래쪽으로 이동시켜 제6도에 도시한 위치가 되도록 하여, 밸브 본체(10)가 개구부(2, 2′)와 정열되도록 하는 것이다. 이와 같은 운동은 밸브하우징(2)의 외부에 설치한 장치 즉, 선회 프레임(20), 공기 실린더(35), 다른 공기 실린더(40)와 같은 여러 부재들에 의해 수행된다. 또한 이러한 운동중에는, 밸브하우징(1) 내부의 밸브 본체(10)와 밸브 시이트(3) 사이에는 상대 마찰 이동이 없음으로, 그 내부는 언제나 양호한 조건을 유지할 수 있다.
또한, 이 실시예에서 밸브 본체(10)의 두 가지 운동에 필요한 힘은 제1실시예와 동일하다.
제1 및 제2실시예의 주요 구성의 차이점은, 두 가지 운동을 함에 있어서, 전자는 두 개의 선회 프레임, 즉 내부와 외부 선회 프레임을 필요로 하는 반면, 후자는 단지 하나의 선회 프레임만 필요로 하며, 또한 후자는 밸브 본체가 여러 코일 스프링 세트를 관통하여 밸브 본체 누름 부재에 연결되고 밸브 본체 누름부재는 밸브 본체 조작봉에 연결되는 반면, 전자의 밸브 본체는 1쌍의 벨로우즈를 관통하여 밸브 본체 장착판에 설치되고, 밸브 본체 장착판은 밸브 본체 조작봉에 연결된다.
이와 같은 구성에 있어서의 차이점으로 인해, 제2실시예는 전체적인 치수가 제1실시예의 치수보다 상당히 작다는 점과 밸브 본체의 밸브 시이트상에 가하는 압력이 밸브 시이트 상에 더욱 균등하게 분배된다는 점이 제1실시예의 것보다 우수한 점이다.
전술한 본 발명의 실시예는, 반도체 웨이퍼를 제조하기 위한 이송 시스템에서 통상적으로 사용되는, 밸브하우징내 수평 방향으로 비교적 긴 모서리를 갖는 장방형 개구부로 나타내었지만, 본 발명에 의한 게이트 밸브는 둥근 형상등의 개구부를 갖는 게이트 밸브에도 물론 적용할 수 있으며, 또한 악셀레이터와 같은 진공 장치의 게이트 밸브에도 적용될 수 있다.
본 발명을 특정 형태로서 도시하고 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고 많은 변경 및 변화를 본 발명의 실시예에 가할 수 있다.

Claims (6)

  1. 내부가 외부와 기밀 밀봉되어 유지될 수 있고, 측벽들 중 하나에 개구부(2)가 형성되어 있는 밸브하우징(1)과, 이 밸브하우징(1) 내에 배치되고 상기 개구부(2) 둘레에 형성된 밸브 시이트(3)를 밀봉 가능하게 개폐하도록 된 밸브 본체(10)를 포함하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브에 있어서, 상기 밸브 본체(10)를 개폐하여 상기 개구부(2)를 밀봉 가능하게 개폐하는 밸브 본체 개폐기구가 상기 밸브하우징(1)의 외부에 설치되며, 상기 개폐기구가 상기 밸브 본체(10)를 상기 밸브 시이트(3)에 거의 수직한 방향으로 이동시키는 운동과, 상기 밸브 본체(10)가 상기 운동중에 밸브 시이트(3)에서 이격되도록 밸브 본체(10)를 상기한 거의 수직 방향에 대하여 거의 직교하는 방향으로 이동시키는 운동과의 2개의 운동을 연속하여 수행할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 본체 개폐기구가, 상기 밸브하우징(1) 내에서 밸브 본체(10)에 연결되고, 상기 밸브하우징(1)을 느슨하게 통과하여 밸브 시이트(3)에 대하여 거의 수직한 밸브 본체(10)의 상기 운동 방향에 대하여 거의 직교하는 방향으로 연장하도록 된 밸브 본체 조작봉(15) ; 상기 밸브하우징(1)의 외부 부분에 고정되고, 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향에 대하여 평행하게 연장하는 1쌍의 이격된 판 모양의 지지기둥(5) ; 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향으로 연장하는 1쌍의 다리 부재(302)와 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장하는 아암 부재(301)로 이루어지고, 상기 지지기둥(5)의 외부에 이를 둘러싸도록 배치되는 외측 선회 프레임(30)으로서, 상기 다리 부재(302)가 상기 지지기둥(5)에 각각 피봇 연결되고 그 단부에서 상기 아암 부재(301)에 연결되는 외측 선회 프레임(30) ; 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향으로 연장하는 1쌍의 다리부재(202)와 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장하는 아암부재(201)로 이루어지고, 상기 지지기둥(5)들 사이에 배치되는 내측 선회 프레임(20)으로서, 상기 다리부재(202)가 상기 지지기둥(5)에 각각 피봇 연결되고, 그 단부에서 상기 아암부재(201)에 연결되며, 그리고 그 하부 위치에 역 V자형의 슬롯(21)이 형성되어 있는 내측 선회 프레임(20) ; 상기 내외측 선회 프레임(20, 30)의 다리부재(202, 302)를 지지기둥(5)에 피봇 연결시키는 1쌍의 핀(25) ; 상기 내외측 선회 프레임(20, 30)의 아암 부재(201, 301)를 서로 연결시키는 유체 실린더 (35) ; 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향에 대하여 직교하는 방향으로 배치되는 유체 실린더 회전축(41)에 의해 상기 지지기둥(5)에 선회 가능하게 연결되는 유체 실린더 지지판(40) ; 그리고 피스톤 로드(43)가 상기 아암부재(201)에 하단부가 상하 방향으로 고정된 1쌍의 피스톤 지지부재(45)를 통해 상기 내측 선회 프레임(20)의 아암 부재(201)에 선회 가능하게 연결되도록 상기 유체 실린더 지지판(40)에 고정되는 1쌍의 유체 실린더(42)로 구성되며, 상기 내측 선회 프레임(20)이, 상기 다리부재(202)가 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향과 상기 핀(25) 둘레로의 선회 운동에 대하여 이동할 수 있도록 상기 핀(25)에 의해 상기 슬롯(21)을 통해 지지기둥(5)에 지지되며, 상기 내측 선회 프레임(20)의 아암부재(201)가 밸브 본체 조작봉(15)에 연결되는 것을 특징으로 하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 밀봉 부래로서의 벨로우즈(38)가 상기 내측 선회 프레임(20)의 아암부재(201)와, 상기 밸브 본체 조작봉(15)이 관통하는 밸브하우징 부분(10) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 밸브 시이트(3)를 밀봉 가능하게 개폐하기 위한 상기 밸브 본체 개폐기구가, 상기 밸브하우징(1) 내에서 상기 밸브 본체(10)에 연결되고, 상기 밸브하우징(1)을 느슨하게 관통하여 상기 밸브 시이트(3)에 대하여 거의 수직한 상기 밸브 본체(10)의 상기 운동 방향에 대하여 거의 직교하는 방향으로 연장하도록 된 밸브 본체 조작봉(15) ; 상기 밸브하우징(1)의 외부에 배치되고, 상기 밸브 본체 조작봉(15)에 중앙부가 연결되는 수평 아암 부재(201)와 이 아암 부재(201)의 각 단부에 수직 방향으로 달려 있는 1쌍의 다리 부재(202)로 구성되는 선회 프레임(20) ; 중심축선이 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 중심선과 일치하고 피스톤 로드가 상기 밸브 본체 조작봉(15)에 연결되도록 하여 상기 선회 프레임(20)의 수평 아암 부재(201)에 고정되는 유체 실린더(35) ; 상기 밸브하우징(1)에 고정되고 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 연장 방향에 대하여 평행하게 연장하는 1쌍의 지지기둥(5) ; 각자 상기 지지기둥(5)에 고정되고 상기 선회 프레임(20)의 수평 아암 부재(201)의 각 단부들을 밀도록 배열된 1쌍의 유체 실린더(40) ; 그리고 상기 선회 프레임(20)의 다리 부재(202)의 각 하부를 상기 지지기둥(5)에 선회 가능하게 연결시키는 핀(25)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밸브 본체가, 상기 밸브 본체 조작봉(15)의 하단부에 중앙부가 고정된 밸브 본체 누름 부재(13′)에 탄성적으로 연결되며, 상기 밸브 본체 누름 부재(13′)가 상기 밸브 본체(10)를 그의 거의 중앙부에서 누르도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브 본체(10)가, 상기 밸브 본체(10)와 밸브 본체 누름 부재(13′) 사이에 배치되는 1세트의 코일 스프링(14′)에 의해 상기 밸브 본체 누름 부재(13′)에 탄성적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무슬라이딩 고진공 게이트 밸브.
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