(57)【要約】　　　（修正有）【課題】弁体パッキンの脱落を確実に防止することが可能なシール性能の高いゲートバルブであり、また、このパッキンの着脱が容易であり、メンテナンスが簡単なゲートバルブを提供すること。【解決手段】ゲートホルダ２０に取付けたゲートでボデーに設けた流路口を開閉するゲートバルブにおいて、ゲートは、ゲート体１３とゲート保持材１５から成り、ゲート体１３の表面にパッキン１１を取付け、このゲート体１３の裏面側からゲート保持材１５を装着してパッキン１１を保持すると共に、ゲート保持材１５側のゲート体１３をゲートホルダ２０に取付けたゲートバルブである。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートホルダに取付けたゲートでボデーに設けた流路口を開閉するゲートバルブにおいて、前記ゲートは、ゲート体とゲート保持材から成り、ゲート体の表面にパッキンを取付け、このゲート体の裏面側からゲート保持材を装着して前記パッキンを保持すると共に、ゲート保持材側のゲート体をゲートホルダに取付けたことを特徴とするゲートバルブ。
【請求項２】
前記ゲート体の表側に形成した抜け止め溝に装着したパッキンの裏面のシール部と前記抜け止め溝の底面とを密封シールするようにした請求項１記載のゲートバルブ。
【請求項３】
前記ゲート体とゲート保持材を裏面側からピンやボルト等の止着具で固定したゲートをゲートホルダで挟持して止着具の脱落を防止した請求項１又は２に記載のゲートバルブ。
【請求項４】
前記抜け止め溝には、パッキンを装着した際にパッキンに形成した突設部との間に逃げ空間を形成した請求項２に記載のゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲートバルブに関し、特に半導体製造装置に適するゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造装置に用いられるゲートバルブの一般的な弁体構造としてはＯリングによって弁体パッキンを構成し、このＯリングを装着することによりシール機構を設けたゲート状の弁体と、この弁体を取付けるためのゲートホルダとを一体化して流路を開閉するようにしたものがある。
【０００３】
図１５は、従来の弁体構造を示す一部拡大断面図であり、このゲートバルブの弁体構造としては、溝状に設けた溝状部３に対して加熱機構である加熱用ヒータ４を取付けたゲートホルダ２に対してシール用のシールプレート５を介在させて、弁体６を固着ボルト９によって一体に固着するようにしている。
【０００４】
この弁体６において、シール面側の表面周縁部にＯリング８を装着するためのアリ溝７を形成し、このアリ溝７にＯリング８を嵌め込むようにしている。また、弁閉時には、このＯリング８がシール面に密着してシールを行うようにしている。
【０００５】
ところで、半導体製造時におけるメタルＣＶＤの製造を行う場合などには、例えば、チタンガス等のガスを用いる場合に、ゲートバルブが所定の温度に加熱されていないと副生成物等のパーティクルが生じるという問題が発生する。そのため、予めゲートバルブのゲート、リアクター付近の温度を高温状態（例えば、１８０℃程度）まで温度上昇させる必要がある。
【０００６】
この場合、メタルＣＶＤ装置のゲートバルブに弁体パッキンとして用いられるゴム製のＯリングは、弁閉状態においてシール面と長期間に渡って密着したり、或は、この弁体を一旦加熱した状態にした後に冷却したりするとシール面に貼り付いてしまうことがあった。
【０００７】
弁体を冷却する場合としては、例として、このゲートバルブのクリーニング等のメンテナンスを行う際に、例えば、電源をオフにして温度を下げる必要があり、このとき弁体温度は高温状態から急激に温度降下し、Ｏリングが接触面に貼り付きやすくなっていた。特に、この種のゲートバルブのＯリングは耐食性を高めるためにパーフロロエラストマー等のシール面に貼り付きやすい材質のゴムとしているため、余計に粘着しやすくなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｏリングがシール面と長期間に渡って密着したり、或は弁体を加熱した後に冷却したりしてこのＯリングがシール面に貼り付いた状態で弁開しようとする場合には、Ｏリングはアリ溝に装着されているだけの状態であるため、弁が開こうとする動作でＯリングがアリ溝から外れて弁体から脱落するおそれがあった。
【０００９】
このため、例えば、Ｏリングの断面形状を特殊な形状にしたり、或はＯリングをアリ溝により深く嵌め込むことができるような装着構造にして脱落を防止しようとした構造があるが、これらのＯリングはいずれもアリ溝に嵌め込む構造であることには変わりがないため、Ｏリングの脱落を確実に防止することはできなかった。
【００１０】
また、特に、Ｏリングが脱落し難くなるようにアリ溝の溝幅を狭くした場合には、Ｏリング自体の装着が容易で無くなるばかりか装着後のＯリングの表面にうねりが生じてシール性能がかえって悪くなるおそれがあった。更には、Ｏリング装着時には強く押し込むようにして装着しなければならず、また、取外しも困難になるため交換がし難くなり、メンテナンスが面倒になるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、弁体パッキンの脱落を確実に防止することが可能なシール性能の高いゲートバルブであり、また、このパッキンの着脱が容易であり、メンテナンスが簡単なゲートバルブを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ゲートホルダに取付けたゲートでボデーに設けた流路口を開閉するゲートバルブにおいて、前記ゲートは、ゲート体とゲート保持材から成り、ゲート体の表面にパッキンを取付け、このゲート体の裏面側からゲート保持材を装着して前記パッキンを保持すると共に、ゲート保持材側のゲート体をゲートホルダに取付けたゲートバルブである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、前記ゲート体の表側に形成した抜け止め溝に装着したパッキンの裏面のシール部と前記抜け止め溝の底面とを密封シールするようにしたゲートバルブである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記ゲート体とゲート保持材を裏面側からピンやボルト等の止着具で固定したゲートをゲートホルダで挟持して止着具の脱落を防止したゲートバルブである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記抜け止め溝には、パッキンを装着した際にパッキンに形成した突設部との間に逃げ空間を形成したゲートバルブである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明におけるゲートバルブの一実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図１４において、１０はゲートバルブのボデー、１２はゲートホルダ２０に取付けたゲートであり、このゲート１２でボデー１０に設けた流路口１８を開閉するようにしている。ゲート１２は、ゲート体１３とゲート保持材１５から成り、ゲート体１３の表面にパッキン１１を取付け、このゲート体１３の裏面側からゲート保持材１５を装着してパッキン１１を保持している。
【００１７】
２１は穴付きボルト等の締結具であり、この締結具２１によってゲート保持材１５側のゲート体１３をゲートホルダ２０に締結して取付けるようにしている。１７は板状のシール部材であり、ゲートホルダ２０に溶接等の手段によって取付けてヒータ２３を完全気密に封止している。締結具２１を締結するとゲート体１３とゲート保持材１５とをゲートホルダ２０に装着することができる。２２はゲートホルダ２０に一体又は別体に設けたステムであり、このステム２２を垂直移動させた後に流路口１８の位置でほぼ水平方向に移動させることによってゲートホルダ２０に装着したゲート体１３のパッキン１１で弁座１９をシールすることができるようにしている。なお、１３ａは締結具２１のおねじ２１ａが螺合するためにゲート体１３に設けためねじ、２０ａは締結具２１を装着したときにこの締結具２１がゲートホルダ２０内に埋設して外部に突設しないようにするためのボルト装着孔である。
【００１８】
パッキン１１は略環状に成形し、このパッキン１１の材質としては、半導体製造装置向けのゴム製であり、ゲートバルブが使用されるＣＶＤ装置において、耐熱性、耐食性等に優れた、例えば、パーフロロエラストマーやフッ素系ゴムなどによって成形している。
パッキン１１は、ゲート体１３の表側に形成した抜け止め溝１４に装着するようにし、このパッキン１１の裏面の裏面シール部１１ａと抜け止め溝１４の底面のシール面１４ａとを密封シールするようにしている。
【００１９】
図３に示すように、パッキン１１を抜け止め溝１４に装着する場合には、パッキン１１の抜け止め溝１４からパッキン１１の内周側に周設した突設部１１ｄを嵌め込むように装着し、パッキン１１をゲート体１３に装着した後には、この突設部１１ｄが抜け止め溝１４に係止してパッキン１１がシール面側方向に抜け出すのを防止している。
なお、抜け止め溝１４に、パッキン１１を装着した際にその突設部１１ｄとの間に逃げ空間１４ｂを形成している。これによりパッキン１１が熱膨張したときに膨張部分がこの逃げ空間１４ｂ側に膨張するようにしてゲート体１３とシール面との隙間にはみ出し破壊することを防止できる。
【００２０】
ゲート保持材１５は、周面部１５ａと平面部１５ｂによって構成されており、平面部１５ｂの中央にはゲート体１３に装着する際にこのゲート体１３の突部１３ｂを挿入するための挿入穴１５ｃを穿孔して設けている。ゲート１２を組立てる場合に、パッキン１１の外周面側に嵌着させるようにしてゲート体１３にゲート保持材１５を装着すると、ゲート体１３の突部１３ｂは、ゲート保持材１５の挿入穴１５ｃから突出して装着される。
【００２１】
このゲート体１３とゲート保持材１５を裏面側からピンやボルト等の止着具１６で固定してゲート１２を設け、このゲート１２をゲートホルダ２０に装着している。この場合、ゲートホルダ２０で挟持して止着具１６をシール面側に表出させないようにしてこの止着具１６の脱落を防止するようにしている。
なお、止着具１６の止着時には、ゲート体１３にゲート保持材１５を装着した状態で止着具１６の雄ネジ部１６ａをゲート体１３に形成した雌ネジ部１３ｃに螺合させるようにして固定する。
また、１３ｄはゲート体１３の抜け止め溝１４からシール面側にリークするリーク孔、１５ｄはゲート保持材１５の平面部１５ｂからシール部材１７側にリークするリーク穴である。
【００２２】
図８に示すように、加熱用のヒータ２３は、ゲートホルダ２０に形成した装着溝２０ｂに装着しており、このヒータ２３によってゲートバルブを所定の温度に加熱可能に設けている。ヒータ２３は、ゲートバルブを高温にする必要のない場合においては省略することができ、このヒータ２３を装着しない場合でもゲートバルブとして使用できることはいうまでもない。
【００２３】
次に、ゲートバルブの弁体操作機構２５と、この弁体操作機構２５による弁開及び弁閉時の動作を説明すると、図１において、ゲートバルブのボデー１０に弁体を開閉可能な弁体操作機構２５が取付けられ、ゲートホルダ２０は、ゲート１２とともにこの弁体操作機構２５によってステム２２の軸方向に上下動可能であり、ゲートホルダ２０が弁座１９に対向する位置まで垂直移動した後、ほぼ水平に移動し、パッキン１１が流路口１８の弁座１９にシールして弁閉する様に設けている。
【００２４】
弁体操作機構２５は、ゲート１２を流路口１８に対向する上昇（前進）位置とこの流路口１８の軸心に対する直角方向の下降（後退）位置とに移動させると共に、ゲート１２を前進位置で流路口１８を開閉させるためのシリンダ装置２６を有する移動手段を備えたものであり、この移動手段としては、シリンダ装置２６とゲート１２を支持しているステム２２と、このステム２２の前進位置と後退位置との間で軸方向に移動可能に、かつ前進位置で揺動可能に支持する支持機構と、シリンダ装置２６の伸縮に伴ってステム２２を軸方向に移動させると共にステム２２を前進位置で揺動させる揺動装置２８を備えている。
【００２５】
揺動装置２８は、シリンダ装置２６内のピストンロッド３０に取付けられたプレート３１と、このプレート３１に取付けられ、カム用ローラ３２との接触面である円弧係合部３３ｂを含むカム面３３ａ有するローラカム３３と、ステム２２を垂直移動するためにケーシング３６の内側に設けた図示しない案内溝に案内される支点ローラ３７と、この支点ローラ３７が取付けられ、支持機構となる側枠体３８と、この側枠体３８の下側に設け、ステム２２が回転したときにこの回転を軸支するためにローラホルダ３４に取付けられ、ローラカム３３のカム面３３ａに係合され、ステム２２を揺動させるための前記カム用ローラ３２と、ステム２２及びゲート１２を流路口１８の開放側に付勢するように、ステム２２から延設するように設けたフック３９の突起３９ａとローラカム３３、３３との間に設けた引掛体３３ｃとの間に掛設したスプリング３５、３５とを備えている。
【００２６】
ゲートホルダ２０が弁開状態から弁閉状態に移動、若しくは弁閉状態から弁開状態に移動する時には、何れの場合においても弁体操作機構２５内に設けた上記カム機構を有する揺動装置２８によってパッキン１１が壁面から離れた状態で移動するようにしており、弁体開閉動作中においてパッキン１１がボデー１０内側に貼り付くことがないようにしている。
【００２７】
弁体操作機構２５によってゲート１２を閉止する際には、シリンダ装置２６内のシリンダ３０ａの下側にエアを供給し、ピストンロッド３０を上方に押上げることによって、図１２に示すようにプレート３１及びローラカム３３を上方に移動させる。これに伴いローラカム３３のカム面３３ａにおける円弧係合部３３ｂにスプリング３５の引張力により保持されたカム用ローラ３２を介して支点ローラ３７と案内溝の案内によりステム２２とゲート１２をベローズ４０を圧縮させて移動させ、ゲート１２を流路口１８と対面させる。この状態で支点ローラ３７が案内溝の上端縁で停止し、ステム２２及びゲート１２の軸方向への移動が停止する。
【００２８】
さらに、シリンダ装置２６のピストンロッド３０が上方に移動しようとすると、プレート３１及びローラカム３３が上方に移動し、このとき、図１４に示すように、円弧係合部３３ｂに係合されていたカム用ローラ３２は、このローラカム３３の上方への移動によってスプリング３５の引張力に抗して強制的に円弧係合部３３ｂから外れ、カム面３３ａ上を緩やかに移動するように左から右に移動する。従って、ステム２２、ゲート１２及び側枠体３８は支点ローラ３７を支点にして緩やかに右から左に傾動し、図１３のようにゲート１２のパッキン１１が弁座１９を静かにシールして流路口１８を閉じるようにしている。
このゲート閉鎖時、ゲート１２はその表面周縁部のパッキン１１の締付け力がクッションとなり、弁座１９に静かに密着し、振動が小さくなると共に確実にシールされることになる。
【００２９】
一方、弁開時においては、シリンダ装置２６のシリンダ３０ａの上側にエアが供給されると、ピストンロッド３０、プレート３１及びローラカム３３が下方側に移動しようとする。このローラカム３３の下方への移動に伴い、カム面３３ａの傾斜面上にあったカム用ローラ３２は弁閉時と逆方向であるスプリング３５の引張方向にカム面３３ａ上を緩やかに円弧係合部３３ｂまで移動するため、図のようにこのカム用ローラ３２は右から左に移動する。従って、ステム２２、ゲート１２、及び側枠体３８は支点ローラ３７を支点にして左から右に緩やかに傾動し、弁開方向に回動してゲート１２のパッキン１１が弁座１９より静かに離れる。
しかし、パッキン１１が貼り付いた場合は、スプリング３５の引張力では離れないため、この状態でステム２２が弁開側に移動し、カム用ローラ３２がローラカム３３から抜けないように設けているフック３９がプレート３１に当たり、パッキン１１はアクチュエータと同じ上下方向にシリンダ推力が加わり、パッキン１１が離れるとスプリング３５の引張力で弁開方向に回動する。この際、Ｏリングの場合は、ねじれ力が加わり、アリ溝から脱落する。
【００３０】
次に、上記実施形態の作用例を説明すると、本発明の一例を示したゲートバルブは、ゲート１２をゲート体１３とゲート保持材１５とによって構成し、ゲート体１３の表面にパッキン１１を取付け、このゲート体１３の裏面側からゲート保持材１５を装着してパッキン１１を保持すると共に、ゲート保持材１５側のゲート体１３を締結具２１によってゲートホルダ２０に取付けているので、長期間の弁閉状態によるシール面の密着、或は加熱後の冷却によってパッキン１１が弁座１９に貼り付いた弁閉状態から弁開時にゲート１２を動かそうとしてこのパッキン１１が脱落する方向に力が加わったとしても、ゲート体１３とゲート保持材１５によってパッキン１１を挟着するようにしてこの保持した状態を維持することができ、パッキン１１がゲート体１１から脱落するのを確実に防ぐことができる。
【００３１】
パッキン１１はうねりを生じることがないためシール性が高く、また、このパッキン１１は、先ず、ゲート体１３とゲート保持材１５で挟んだ状態にし、次に、このゲート１２を締結することによって装着しているので、装着が容易であり、また、取外しも容易であるため簡単に交換することができる。
【００３２】
パッキン１１の装着時には、このパッキン１１のフラット状の裏面シール部１１ａをゲート体１３の抜け止め溝１４底面のフラット状シール面１４ａに押圧シールするようにしているので、この平面状の裏面シール部１１ａ及びシール面１４ａによって互いを平面接触させてシール性を高めることができ、これらの接触面からの流体漏れ、いわゆる裏漏れを防ぐことができる。
【００３３】
また、ゲート１２は、一般的にアルミ製、止着具１６はステンレス製で成形されているため、ゲート１２に熱が加わったときにゲート１２と止着具１６には熱膨張差が生じてこの止着具１６が弛むことが考えられるが、本実施形態においては止着具１６で裏面側から固着したゲート１２をゲートホルダ２０で挟持して止着具１６の脱落を防止しているので、仮に熱膨張差が生じても止着具１６が緩んで脱落することがなく、しかも、この止着具１６は、ゲート１２の外部に露出していないため流体の流れの影響を全く受けることがなくパーティクルを防止することができる。なお、この止着具１６は必要に応じて省略することができ、止着具１６を省略した場合でも締結具２１によってゲート保持材１５側のゲート体１３をゲートホルダ２０に締結することによって止着具１６を設ける場合と同様にゲート１２をゲートホルダ２０に挟持できる。
【００３４】
上記実施形態において、ゲートバルブのボデー１０はその流路口１８を角形とした角形形状ゲートバルブとしているが、これ以外にも、流路口が丸形その他のゲートバルブである場合においても同様にゲートに対してパッキンを取付けることができ、この場合、パッキンを流路口の形状に合わせて丸形或はその他の形状に設けるようにすればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１に係る発明によると、パッキンがシール面に貼り付いた状態でゲートを動作したとしても、パッキンの脱落を確実に防止することのできるゲートバルブである。
しかも、シール性が高く、また、ゲートを分解することによって容易にパッキンを着脱して交換することができ、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００３６】
更には、本発明におけるゲートは、通常のタイプのゲートを装着するゲートホルダに対して装着することができるため、ゲートホルダやゲートバルブ全体を交換することなくゲートのみを交換することができる。従って、低コストで優れたパッキン脱落防止効果を有し、高シール性のゲートバルブとして機能を向上させることができる。
【００３７】
請求項２に係る発明によると、パッキンとゲート体とのシール性を向上させて弁閉時のシール性を著しく向上させることができ、さらにはパッキンの裏漏れの発生も防ぐことができる。
【００３８】
請求項３に係る発明によると、止着具の脱落を確実に防止できると共に、この止着具は外部に露出していないので、パーティクルの発生等がなく、熱による止着具の緩みや脱落がなく、シール性能に悪影響を与えることのない等の効果がある。
【００３９】
請求項４に係る発明によると、パッキンが熱膨張により膨張したとしてもシール面が破壊することがなく、高温時においても高いシール性を維持できるゲートバルブである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゲートバルブの一部切欠き正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明のゲートバルブの一部拡大断面図である。
【図４】ゲートの拡大断面図である。
【図５】ゲート体の拡大断面図である。
【図６】パッキンの拡大断面図である。
【図７】ゲート保持材の拡大断面図である。
【図８】ゲートホルダの拡大断面図である。
【図９】ゲートホルダの一部切欠き正面図である。
【図１０】本発明のゲートバルブの弁体開閉機構を分解した一部切欠き分解正面図である。
【図１１】図１０の一部切欠き側面図である。
【図１２】ゲートバルブの弁開状態を示した一部切欠き側面図である。
【図１３】ゲートバルブの弁閉状態を示した一部切欠き側面図である。
【図１４】カム用ローラとローラカムの動作を示した作用説明図である
【図１５】従来のゲートバルブを示した一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０　ボデー
１１　パッキン
１１ａ　裏面シール部
１２　ゲート
１３　ゲート体
１４　抜け止め溝
１４ａ　シール面
１４ｂ　逃げ空間
１５ゲート保持材
１６　止着具
１８　流路口
２０　ゲートホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004076893.tif 000012
【図１１】
2004076893.tif 000013
【図１２】
2004076893.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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