(57)【要約】【課題】  ２ポート弁のロッドシール部へ流体から生成物が堆積するのを抑制して、ロッドの摺動を保護するロッドシール部保護構造を提供する。【解決手段】  流路１３に設けられた弁座１５と、流路１３を開閉する弁体１４と、これに連結し、ボンネット２０の貫通孔２３に挿通されるロッド１８とを備えた主弁部２、および、ロッド１８を駆動する操作部３を有する２ポート弁において、貫通孔２３のロッドシール部２５を、堆積物質を含む流体から保護する保護構造を備える。この保護構造は、弁体１４の周辺部位からロッド１８の外周までの広い範囲に、 開弁状態において上記流体の侵入を抑制する環状の当接シール面２４，２６を設け、その内側端部に環状の弾性体シール部２７を設ける。【選択図】          図１
2006312981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポートおよび第２ポートと、これら両ポートを結ぶ流路と、この流路中に設けられた弁座と、この弁座に接離して上記流路を開閉する弁体と、該弁体に連結したロッドとを備えた主弁部、および、上記ロッドを弁体の開閉のために駆動する手段を備えた操作部を有し、上記ロッドが、上記主弁部のボンネットを貫通する貫通孔にロッドシール部を介して摺動自在に挿通された２ポート弁において、上記ロッドシール部を上記流路に流れる堆積物質を含む流体から保護するためのロッドシール部保護構造であって、
弁体の周辺部位からロッド外周までの間に、上記弁体の開弁状態において相互に当接して上記流体の侵入を抑制する環状の当接シール面を設け、該当接シール面の内側端部に環状の弾性体シール部が設けられている、
ことを特徴とする２ポート弁のロッドシール部保護構造。
【請求項２】
上記主弁部に弁体を弁座に圧接する復帰バネを備え、上記復帰バネが、上記ボンネットと上記弁体の周辺との間に位置しており、その復帰バネに近接した弁体の周辺部位からロッド外周までの間に上記当接シール面を設けている、
ことを特徴とする請求項１に記載の２ポート弁のロッドシール部保護構造。
【請求項３】
上記当接シール面における弾性体シール部の外方側に第２の環状の弾性体シール部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の２ポート弁のロッドシール部保護構造。
【請求項４】
上記当接シール面が、互いに面接合する平面状である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の２ポート弁のロッドシール部保護構造。
【請求項５】
上記当接シール面に、上記当接シール面の内側端部の弾性体シール部の外方において、互いに嵌合する凹溝と凸条とがロッドの周りに交互に同心円状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の２ポート弁のロッドシール部保護構造。
【請求項６】
上記当接シール面は、上記当接シール面の内側端部の弾性体シール部の外方おいて、一方が平面となっており、他方にはロッドの周りに凹溝が同心円状に形成されて上記平面に当接する構成になっている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の２ポート弁のロッドシール部保護構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置等においてプロセスガスなどを使用する真空チャンバの減圧用ポート等において使用する２ポート弁のロッドシール部保護構造に関するものであり、更に詳しくは、上記プロセスガスからの生成物が軸シール部等に付着するのを抑制するように構成したロッドシール部保護構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロセスガスが流れる流路を有する半導体の製造装置等においては、真空チャンバの減圧等に用いられ流路の開閉に２ポート弁が使用されているが、前記プロセスガスが流れる流路中に生成物を堆積し易く、その生成物がポペット形の弁体に連結して該弁体を駆動するロッドの摺動部に付着して弁体の開閉操作を阻害するため、従来からロッドの摺動部と作動流体との接触を絶つために上記ロッドをベローズによって流路から隔離していた。
しかしながら、このベローズが上記プロセスガスと接することにより、該ベローズに上記生成物が堆積し、近年の半導体製造装置では特にその堆積がはげしくなって、弁体の作動が阻害されたり、ベローズが固着してしまったりして、ついにはベローズを破断してしまうこともあった（特許文献１）。
このような問題は、半導体の製造装置の真空流路に限らず、プロセスガスが流れる流路を有する装置において共通するものである。
【０００３】
【特許文献１】特許第３００５４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その技術的課題は、導通流体のロッドシール部への侵入を防止するベローズを設けることなく、ロッドシール部への前記プロセスガスによる生成物の堆積を抑制して、ロッドの摺動を保護する２ポート弁のロッドシール部保護構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、第１ポートと第２ポートと、これら両ポートを結ぶ流路と、この流路中に設けられた弁座と、この弁座に接離して上記流路を開閉する弁体と、該弁体に連結したロッドとを備えた主弁部、および、上記ロッドを弁体の開閉のために駆動する手段を備えた操作部を有し、上記ロッドが、上記主弁部のボンネットを貫通する貫通孔にロッドシール部を介して摺動自在に挿通された２ポート弁において、上記ロッドシール部を上記流路に流れる堆積物質を含む流体から保護するためのロッドシール部保護構造であって、上記弁体の周辺部位からロッド外周までの間に、上記弁体の開弁状態において相互に当接して上記流体の侵入を抑制する環状の当接シール面を有し、該当接シール面の内側端部に環状の弾性体シール部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態においては、上記主弁部に弁体を弁座に圧接する復帰バネを備え、上記復帰バネが、上記ボンネットと上記弁体の周辺との間に位置しており、その復帰バネに近接した弁体の周辺部位からロッド外周までの間に上記当接シール面が設けられる。
本発明の他の好ましい実施の形態においては、上記当接シール面を、互いに面接合する平面状にすることができる。また、上記当接シール面を、上記弾性体シール部の外方において互いに嵌合する凹溝と凸条とがロッドの周りに交互に同心円状に形成された構成とし、流体の侵入路をより長くすることができる。
さらに、上記当接シール面が、上記弾性体シール部の外方おいて、一方が平面となっており、他方にはロッドの周りに凹溝が同心円状に形成されて上記平面に当接する構成にすることもできる。この構成は、当接シール面が一種のラビリンスとなり、流体の侵入を抑制する効果を有すると同時に、溝間に形成される凸部が相手側面に堆積される生成物の破壊にも役立つものである。
上記いずれの構成においても、上記弾性体シール部の外方側に第２の環状の弾性体シール部を設けることができる。
【発明の効果】
【０００７】
上述した本発明によれば、導通流体のロッドシール部への侵入を防止するベローズを設けることなく、ロッドシール部への前記プロセスガスによる生成物の堆積を抑制して、ロッドの摺動を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係るロッドシール部保護構造を備えた２ポート弁を、図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１および図２に示す第１実施例は、半導体の製造装置におけるエッチングなどの化学処理に使用される真空チャンバとその減圧に用いられ真空ポンプとの間の流路に設けられる２ポート弁の一例に、本発明のロッドシール部保護構造を適用したものである。
【０００９】
図１に示すように、この第１実施例の２ポート弁は、その弁ボディ１０に図示しない真空チャンバに接続される第１ポート１１と、図示しない真空ポンプに接続される第２ポート１２と、これら両ポート１１，１２を結ぶ流路１３とを設け、この流路１３を弁体１４で開閉するように構成された主弁部２と、弁体１４を開閉のために駆動する手段を有する操作部３とから構成されている。
図１の中心軸の左半は、流路１３が弁体１４で閉止された状態を示し、右半はそれが開放された状態を示している。
【００１０】
上記主弁部２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの素材で形成された弁ボディ１０に、第１ポート１１と第２ポート１２とを互いに直角をなす向きに開口するように設けて、それらの間の流路１３をＬ字状に形成し、その流路１３中における上記第１ポート１１側に弁座１５が設けられ、弁ボディ１０内には、この弁座１５に接離するポペット形の弁体１４と、この弁体１４を弁座１５に圧接する方向、即ち閉弁方向に駆動する手段としての復帰バネ１６とが設けられている。
また、弁ボディ１０における第１ポート１１と反対の側は、上記操作部３における操作部ボディ３１を連設するための開放部１０ａとなっており、この開放部１０ａを囲む周壁に、シール材を介して、上記操作部３における操作部ボディ３１の底部を構成する弁ボディ１０のボンネット２０が、密嵌状に取り付けられている。
【００１１】
上記弁体１４は、円盤形をした主部材１４ａと、この主部材１４ａのボンネット２０側の円形凹部に嵌合し、該ボンネット２０における円形台部２１に対向する円盤形の副部材１４ｂとからなり、主部材１４ａの弁座側面の外周部には、上記弁座１５に接離する弾性材製の環状シール部材１４ｃを取り付けてある。
【００１２】
ボンネット２０は、その流路１３側中心部の円形台部２１の周囲を取り巻き、弁ボディ１０の内壁面との間の狭い領域に復帰バネ１６用のバネ座２２が段状に形成されている。
また、ボンネット２０の中心部には、これを貫通する貫通孔２３が設けられ、弁体１４を駆動するロッド１８が、該貫通孔２３の内面に設けられたロッドシール部２５を介して摺動自在に挿通され、このロッド１８の先端に上記弁体１４が連結されている。該ロッドシール部２５は、貫通孔２３の操作部３側端の近傍に設けられた第１シール部材２５ａ、その弁体側に設けられた第２シール部材２５ｂ、さらに貫通孔２３の弁体側端の近傍に設けられたスクレーパ２５ｃから構成されている。
【００１３】
上記復帰バネ１６は、弁体１４の主部材１４ａの外周部に段状に形成されたバネ座１９と、このバネ座１９と対向する位置関係にある上記ボンネット２０のバネ座２２との間に設けられ、弁体１４を弁座１５に圧接するように縮設されている。この復帰バネ１６は、弁開時に、ボンネット２０の円形台部２１の頂面である当接シール面２４と、該当接シール面２４に対面するところの、弁体１４の副部材１４ｂにおける当接シール面２６とが相互に圧接される状態（図１右半参照）まで圧縮され得るものである。
上記当接シール面２６は、弁体１４の周囲に設けたバネ座１９とロッド１８との間の広い範囲に設けたものであり、これによって以下に説明するシール効果を可及的に増大させるようにしている。
【００１４】
図２は、上記復帰バネ１６の圧縮状態における副部材１４ｂの平面状をなす当接シール面２６と、ボンネット２０の円形台部２１の同様に平面状をなす当接シール面２４との当接状態を、拡大して示すもので、両当接シール面２４，２６は、上記復帰バネ１６の圧縮状態において、それらが互いに面接合することにより環状のシール面を形成するようにしている。これらの当接シール面２４，２６は、上記弁体１４の周辺に位置するバネ座１９に近接した弁体１４の周辺部位からロッド１８の外周までの間の広い範囲に設けられるものである。また、当接シール面２６のロッドに隣接した内側端部には、そこに埋め込まれて、ボンネット２０側当接シール面２４との間をシールするＯリングからなる環状の弾性体シール部２７が設けられている。
【００１５】
この状態では、流路１３を流れる堆積物質を含む流体が、弾性体シール部２７で確実にシールされるとともに、弾性体シール部２７から外側の当接シール面２６の距離Ｌを、この当接シール面が取り得る可及的に大きい長さとしているので、上記流体がロッドシール部２５に侵入するのを可及的に抑制することができる。
上記当接シール面２６には、図２に破線で示すように、弾性体シール部２７の外方に第２の弾性体シール部２８を設けても良い。このようにすればロッドシール部２５への流体侵入を抑制するシール効果をさらに向上させることができる。
【００１６】
図１に示す上記操作部３は、弁体１４を開弁方向に駆動するための開弁手段として、流体圧シリンダを用い、それを圧縮空気で操作するようにしている。
上記流体圧シリンダは、上記ボンネット２０と一体化された操作部ボディ３１を有し、この操作部ボディ３１内に形成したシリンダ孔３３に、前記ロッド１８に連結したピストン３２を摺動自在に嵌挿して、該シリンダ孔３３におけるピストン３２の駆動圧供給側（ボンネット２０側）に圧力室３４を設け、該圧力室３４には圧縮空気を給排するパイロットポート３１ａを開設している。
【００１７】
このように構成された２ポート弁１は、図１の左半に示すように、弁体１４が弁座１５に圧接して流路１３を閉じている状態から圧力室３４に圧縮空気を供給してピストン３２を駆動し、ロッド１８を介して弁体１４により流路１３を開放すると、弁体１４が復帰バネ１６を圧縮しながらボンネット側に駆動され、ボンネット２０に当接するに至る。この状態では、弁体１４の弾性体シール部２７がボンネット２０における円形台部２１の当接シール面２４に密着するとともに、副部材１４ｂの当接シール面２６とボンネット２０の当接シール面２４とが面接合してその間をシールし、流路１３の流体が弾性体シール部２７に到達するのが抑止される。その結果、弁体１４により流路１３の開放状態が続く間、ロッドシール部２５は、当接シール面２４，２６により流路１３を流れる堆積物質を含む流体の侵入が可及的に抑制される。
【００１８】
圧力室３４への圧縮空気を排出すると、ピストン３２が復帰バネ１６の付勢力によりボンネット方向に駆動されると同時に、ロッド１８を介して弁体１４が弁座１５方向に駆動され、最終的には弁座１５に圧接される。この場合、ロッド１８は、そのロッドシール部２５が堆積物質を含む流体の侵入から保護されていたので、貫通孔２３内を円滑に摺動することができる。また、この状態では、上記当接シール面２４，２６がその当接状態を解消し、流路１３に開くことになるが、この段階では流路１３を上記流体が流れないので、ロッドシール部２５を生成物の堆積から保護する必要は殆どなくなっている。
【００１９】
つぎに、図３を参照して、本発明の２ポート弁におけるロッドシール部保護構造の第２実施例を説明する。
この第２実施例は、第１実施例と比較して、当接シール面の構成が異なるのみであるから、この異なる部分の構成のみについて説明し、第１実施例と同一の部分についてはその説明を省略する。
【００２０】
この第２実施例における弁体４４は、前記第１実施例と同様に、主部材４４ａと副部材４４ｂとを備え、その副部材４４ｂにおける当接シール面５６の内側端部には、第１実施例と同様の弾性体シール部５７を備えているが、その外方の当接シール面５６とボンネット２０の円形台部２１における当接シール面５４とが、互いに嵌合する凹溝と凸条とがロッド１８の周りに交互に同心円状に形成された構成になっている。
このような構成の当接シール面５４，５６は、第１実施例の平面状の当接シール面に比較して、流体の侵入路が長くなっているので、上記堆積物質を含む流体の侵入がより効果的に抑制される。
【００２１】
また、図４は、本発明のロッドシール部保護構造の第３実施例を示すもので、この第３実施例も、第１実施例と比較して、当接シール面の構成が異なるのみであるから、この異なる部分の構成を説明し、同一部分の構成に関してはその説明を省略する。
【００２２】
この第３実施例における弁体６４は、前記第１実施例と同様に、主部材６４ａと副部材６４ｂとを備え、その副部材６４ｂにおける当接シール面７６の内側端部には、第１実施例と同様の弾性体シール部７７を備えているが、その外方の当接シール面７６は、ロッド１８の周りに同心円状に形成された多数の凹溝を有する面とし、これに対して、ボンネット２０の円形台部２１における当接シール面７４は平面状とし、上記凹溝間の凸部が当接するように形成している。
このような構成の当接シール面７４，７６は、第１実施例の当接シール面に比較して、副部材６４ｂの当接シール面７６が一種のラビリンスを構成するので、上記堆積物質を含む流体の侵入がより抑制される。また、上記凹溝間に形成される凸部が当接シール面７４に堆積される生成物の破壊にも役立つことになる。
【００２３】
以上においては本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は、上述の実施例に限らず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、種々の構成を取ることができる。
例えば、本発明のロッドシール保護構造を適用した上記２ポート弁としては、上記主弁部２に弁体１４を弁座１５に圧接する閉弁のための復帰バネ１６を備え、開弁に際しては圧力室３４に圧縮空気を供給してピストン３２を駆動するようにしたものを例示しているが、弁体１４の開閉をいずれも圧縮空気によって行うとか、あるいは手動で行うなどの手段を採用することができる。
一方、上記第１〜第３実施例では、いずれも当接シール面の弾性体シール部を弁体の副部材に設けているが、ボンネットの当接シール面に設けてもよい。また、第１実施例において説明した第２の弾性体シール部は、第２、第３実施例でも設けることができる。更に、それぞれの実施例において、必要に応じてそれ以上の弾性体シール部を設けることもできる。
また、弁体を駆動するための操作部は、圧縮空気による駆動に限定されるわけではなく、手動による駆動装置でも良いし、その他の駆動装置でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るロッドシール部保護構造を適用した２ポート弁の第１実施例の縦断面図である。
【図２】図１の弁体の要部を示す部分拡大断面図である。
【図３】第２実施例における図２と同様な部分拡大断面図である。
【図４】第３実施例における図２と同様な部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１        ２ポート弁
２        主弁部
３        操作部
１１      第１ポート
１２      第２ポート
１３      流路
１４，４４，６４    弁体
１５      弁座
１６      復帰バネ
１８      ロッド
２０      ボンネット
２３      貫通孔
２４，２６，５４，５６，７４，７６    当接シール面
２５      ロッドシール部
２７，５７，７７    弾性体シール部
２８      第２の弾性体シール部
【図１】
2006312981.tif 000003
【図２】
2006312981.tif 000004
【図３】
2006312981.tif 000005
【図４】
2006312981.tif 000006