(57)【要約】  弁（１２，１４，１６）内部のベローズ（１２８）の周囲における伸縮可能なシールド（２０）は、弁室（１１０）内の腐食性ガスや固体粒子からベローズ（１２８）を保護する。共通の弁室（１１０）に複数の排出口（３２，３４，３６）及び複数の弁（１２，１４，１６）を有するマニホールド弁アセンブリ（１０）において、このアセンブリの各弁（１２，１４，１６）のベローズ（１２８）の周囲における伸縮可能なシールド（２０）は、アセンブリの１つ又は全ての弁（１２，１４，１６）が開弁しているか閉弁しているかにかかわらず、ベローズ（１２８）を共通弁室（１１０）内の腐食性ガス及び固体粒子から分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口及び複数の排出口を有する弁室と、前記排出口ごとに設けられた閉弁部材と、前記閉弁部材ごとに設けられた作動部とを備えるタイプのマニホールド弁アセンブリであって、前記作動部が、対応する前記排出口における閉弁部材を、前記弁室内を流れる流体を前記排出口を介して前記弁室から流出させる開弁位置と、前記弁室内の流体が前記排出口から流出することを防止する閉弁位置との間で移動させるマニホールド弁アセンブリにおいて、
前記各閉弁部材の作動部に対応して設けられ、該作動部を前記弁室から真空密閉状態で隔離するベローズと、
前記弁室内を流れる流体が、前記閉弁部材の作動部に対応するベローズが配置された空間に侵入することを、前記閉弁部材が前記開弁位置にあるか前記閉弁位置にあるかにかかわらず防止する手段と
を備えることを特徴とするマニホールド弁アセンブリ。
【請求項２】
前記弁室内を流れる流体が前記ベローズが配置された空間に侵入することを防止する前記手段は、前記ベローズが配置された空間の周囲に伸縮可能なシールドを含む請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
弁室を囲繞する弁本体であって、流体を前記弁室内に流入させるための吸入口、及び流体を前記弁室から流出させるための排出口を有する弁本体と、
前記弁室内の前記吸入口と前記排出口の間に配置され、流体を前記吸入口から流入させるとともに前記排出口を介して前記弁室から流出させる開弁位置（ｉ）と、流体が前記排出口から流出することを防止する閉弁位置（ｉｉ）との間で往復移動可能な閉弁部材と、
空気圧ピストン、ばね及びベローズを備える作動装置であって、前記空気圧ピストンが前記閉弁部材を前記開弁位置に移動させる力を加え、前記ばねが前記閉弁部材を前記閉弁位置に移動させる力を加え、前記ベローズが前記ピストンを前記弁室から真空密閉シールで隔離するように配置された作動装置と、
前記弁室内を流れるガスから前記ベローズを分離するように、少なくとも前記ベローズの周囲に配置された伸縮可能なシールドと
を備える弁装置。
【請求項４】
前記シールドが固定シールド部分及び可動シールド部分を備え、
前記固定シールド部分が、前記作動装置の周囲における前記弁本体の一部から、前記閉弁部材に向かってその途中まで延設され、
前記可動シールド部分が、前記固定シールド部分の外側又は内側に移動可能に対向するように前記閉弁部材から延設されて、前記可動シールド部分が前記固定シールド部分に対して往復移動可能である
請求項３に記載の弁装置。
【請求項５】
前記ベローズの周囲における前記シールドに囲繞された空間が、前記シールドの外側の前記弁室内における圧力よりも高い圧力に、ガスを用いて加圧可能である請求項３又は４に記載の弁装置。
【請求項６】
前記固定シールド部分及び前記可動シールド部分の並置されたそれぞれの表面間に環状開口があり、
前記ベローズの周囲における前記シールドに囲繞された空間が、十分な圧力及び量のガスを用いて加圧可能であり、該加圧によって、前記シールド内の空間から前記環状開口を介して前記シールドの外側の前記弁室へ噴き出す環状のガス噴流が作られる
請求項４に記載の弁装置。
【請求項７】
前記固定シールド部分と前記可動シールド部分の間に配置されたガイドリングを含む請求項６に記載の弁装置。
【請求項８】
前記ガイドリングが、一方の前記シールド部分の対向面に摺動する複数のボスを含む請求項７に記載の弁装置。
【請求項９】
前記ガイドリングによって、前記ガイドリングの環状面と、前記シールド部分の並置され隣接する表面との間に環状ノズルを形成する間隙が設けられる請求項７又は８に記載の弁装置。
【請求項１０】
前記弁本体が、複数の前記排出開口、複数の前記閉弁部材、複数の前記作動装置、及び複数の前記伸縮可能なシールドを含み、
前記複数の伸縮可能なシールドが、前記弁室内を流れる流体に対して、対応する前記排出開口を開閉しつつ、前記弁室内を流れる流体に存在する粒子及び腐食性ガスから、対応する前記ベローズを離すように前記弁室内に配置されている
請求項３〜８のいずれか１項に記載の弁装置。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか１項に記載の装置を利用して弁内部のベローズを保護する方法。
【請求項１２】
吸入口及び排出口を有する弁本体に囲繞された弁室であって、前記吸入口から前記排出口までその内部を流れる流体が前記弁本体によって収容された弁室と、
前記弁室内に設けられ、開弁位置と閉弁位置の間で移動可能な閉弁部材と、
前記閉弁部材に接続され、前記閉弁部材を閉弁位置と開弁位置の間で移動させる作動部と、
前記閉弁部材及び前記弁本体に対して真空気密シールを用いて、前記作動部を流体が流れる弁室から分離するベローズと
を有する弁において、前記ベローズを前記弁室内の粒子又は腐食性ガス流から保護する方法であって、
前記ベローズが配置された前記弁室内の空間の周囲に伸縮可能なシールドを設けることによって、前記弁室内を流れる前記粒子又は腐食性ガスが、前記ベローズが配置された空間に侵入することを防止することを含む方法。
【請求項１３】
前記伸縮可能なシールドを前記弁室内に配置することを含み、
前記伸縮可能なシールドが配置される位置は、前記ベローズが内部に配置された空間を前記伸縮可能なシールドで囲繞し、かつ、前記伸縮可能なシールドの外側の前記弁室内における前記吸入口から前記排出口までの流体の流れを遮らない位置である
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ベローズが配置された前記伸縮可能なシールド内の空間を、前記伸縮可能なシールドの外側の前記弁室よりも高い圧力に加圧することを含む請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
固定シールド部を、前記作動部の周囲における前記弁本体の一部から、前記閉弁部材に向かってその途中まで延設し、可動シールド部を前記閉弁部材から前記作動部の周囲における前記弁本体の一部に向かってその途中まで延設して、前記伸縮可能なシールドを設けることを含み、
前記可動シールド部が、前記固定シールド部に対してテレスコピックに摺動するように延設され、前記排出口に対する前記閉弁部材の離間及び接近によって、前記可動シールド部が前記固定シールド部に対して往復移動して前記伸縮可能なシールドが伸縮する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記可動シールド部の内面が前記固定シールド部の外面に沿って摺動するように、前記可動シールド部を前記固定シールド部の外側に配置することを含む請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記可動シールド部の外面が前記固定シールド部の内面に沿って摺動するように、前記可動シールド部を前記固定シールド部の内側に配置することを含む請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
ガス流又は空気流を用いて、前記伸縮可能なシールド内の空間を加圧することを含む請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記可動シールド部と前記固定シールド部の間に環状間隙を設けて、環状のガス噴流又は空気噴流を作ることを含み、
前記環状のガス噴流又は空気噴流は、前記可動シールド部及び前記固定シールド部の並置されたそれぞれの表面に隣接した前記環状間隙から流出して、前記弁室内を流れる流体内の粒子又は腐食性ガスを前記可動シールド部及び前記固定シールド部の並置されたそれぞれの表面から吹き飛ばす
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御弁に関し、より具体的には、腐食及び堆積から保護された弁装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁が使用される用途には、その弁に様々な種類の腐食性ガスや前駆体を流通させる必要があるものも無数にある。例えば一部の化学気相蒸着（ＣＶＤ）システムにおける一部の用途では、ある特定の弁は、腐食性及び／又は反応性を有する異なる種類の材料を扱う必要がある。これらの材料は、弁の内部の金属や他の構成部品を損傷させることが多い。また、互いに交差反応して、固体副生成物が弁や他の配管及びシステム構成部品の内部に堆積することがある。このような腐食や固体の堆積は、弁の寿命を縮め、ＣＶＤシステムの頻繁な稼働停止及び修理が必要となり費用がかさむ。
【０００３】
このような望ましくない腐食及び／又は堆積を避ける又は少なくとも最小限に抑えるために、弁や配管及び他の構成部品はステンレス鋼や他の耐腐食材料から形成されることが多い。そして、弁や配管及び他の構成部品を加熱して、これらの温度を十分高い温度に維持することで、表面に凝縮し始めた物質を蒸発させる、又は副生成物が低温環境において発生する反応を防止して、この副生成物の表面への堆積を防止する。いくつかの種類の弁、例えば、ＣＶＤシステムのフォアラインで、すなわち、ＣＶＤ反応室と真空ポンプの間で、使用されることがある隔離弁では、ステンレス鋼製の柔軟性を有するベローズを用いて、弁室内の真空を弁作動装置内の大気圧から隔離している。しかし、このベローズは、弁の開閉時における弁作動装置の往復動作に対応できるような十分な柔軟性を確保するために、通常薄いステンレス鋼又は他の金属から形成されている。この薄い材料は、ステンレス鋼であっても、弁室内を流れる腐食性ガスによって化学的な損傷を受けやすく、また、腐食されやすい。加えて、固体副生成物、例えば二酸化ケイ素は、高い融点を有し、昇華させることができない場合がある。このような固体物質がベローズの表面に堆積することにより大量の粒子が発生し、それがＣＶＤシステム内において望ましくない汚染の発生源になるだけでなく、ベローズの機械的強度にも影響を与えかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような問題に対して、開示内容の全てが本明細書において引用により組み込まれている米国特許第８，１９６，８９３号の隔離弁では、ベローズの周囲に保護カップが設けられており、これによって、開弁してガス流を弁を介して流出させる際に、ベローズを弁室から隔離している。この米国特許第８，１９６，８９３号の保護カップは、一部の用途ではベローズを保護するのに基本的に効果的であるが、閉弁時にベローズを弁室から隔離しない。このため、例えば、２つ以上の弁作動・閉弁装置が共通の弁室又はマニホールドに設置され、ある弁が開弁して共通弁室又はマニホールド内を流れる腐食性ガスに、閉弁状態の弁のベローズが晒されるという状況では、この保護カップはベローズを保護するのに効果的でない。
【０００５】
上述した従来技術の例及びこれに関連した限定は、主題の例示を目的としており、主題に対して排他的や包括的な意味はない。当業者であれば、本明細書を読み、図面を見ることによって、従来技術の他の態様及び限定が明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の実施形態及びその態様を、システム、手段及び方法に関連して説明及び図示するが、これらのシステム、手段及び方法は例として示すものであり、範囲を限定するものではない。様々な実施形態及び実施例において、上述の問題の１つ以上が軽減又は解決されており、他の実施形態は他の改善や利点に対応している。
【０００７】
弁の内部には、ベローズが設けられており、これにより、弁室を、弁室内の圧力とは異なる大気圧や他の圧力に晒される弁作動装置の構成部品から、真空密閉状態で隔離している。特に、このようなベローズを有する複数の弁が共通の弁室において組み付けられ、共通弁室内の複数の排出口の１つ以上を選択的に開閉するマニホールド弁アセンブリの場合、弁内部のベローズには、腐食性ガスや堆積（例えば、粒子や他の固形物質の堆積や蓄積）からの保護手段が設けられているが、この場合には限定されない。このような弁は、マニホールド弁アセンブリに複数実装された場合でも、単一の排出口を有するマニホールド弁アセンブリに１つ実装された場合でも、弁室、閉弁部材、作動部及びベローズを有する。弁室は、吸入口及び排出口を有する弁本体に囲繞されている。弁本体は、吸入口から排出口まで弁室内を流れる流体を収容する。閉弁部材は、弁室内において開弁位置と閉弁位置との間で移動可能である。作動部は、閉弁部材に接続され、閉弁部材を閉弁位置と開弁位置の間で移動させる。ベローズは、作動部又は作動部の一部の内部における圧力が大気圧又は他の圧力であるかにかかわらず、真空気密シールを用いて、作動部又は作動部の一部を弁室から分離して、弁室内の真空を維持する。
【０００８】
例えば、弁装置は、弁室を囲繞する弁本体であって、吸入口及び少なくとも１つの排出口を有する弁本体を備えていてもよい。マニホールド弁アセンブリでは、排出口を複数設けることが可能である。閉弁部材は、排出口ごとに設けられる。また、閉弁部材は、弁室内の吸入口と対応する排出口との間に配置され、弁室内の流体を排出口を介して弁室から流出させる開弁位置（ｉ）と、流体が排出口から流出することを防止する閉弁位置（ｉｉ）の間で移動可能である。閉弁部材ごとに作動装置が設けられ、閉弁部材を開弁位置と閉弁位置の間で往復移動させる。作動装置は、閉弁部材を開弁位置に移動させる力を加える空気圧ピストンと、閉弁部材を閉弁位置に移動させる力を加えるばねと、及び弁室を隔離するように配置されたベローズとを備えるタイプのものでもよい。また、ベローズは、空気やガスに対して不浸透性を有し、弁室内の圧力と圧力では動作しないピストンシリンダ、ピストン及び他の構成部品に対する真空密閉シールとして設けられる。弁室には、伸縮可能なシールドが配置されている。少なくとも各作動装置のベローズは１つの伸縮可能なシールドに囲われて、少なくともベローズが弁室内を流れるガスから分離されるようになっている。これにより、弁室内を流れるガスに存在する粒子や腐食性ガス、又は弁室内を流れるガスからの固体物質の堆積から、ベローズが保護される。伸縮可能なシールドは、ベローズが配置された空間を囲繞する。そのため、シールドは、弁室内で排出口のうちの１つ以上に向かって流れる流体がベローズに接触することを防止する。伸縮可能なシールドは、作動部又は閉弁装置の位置が開弁位置にあるか閉弁位置にあるかにかかわらず、ベローズに囲繞された空間のベローズを保護する。したがって、ある閉弁部材及びその作動部に対応するベローズは、この閉弁部材が閉じ、他の排出口に対応する他の閉弁部材が開いて弁室内を流体が流れている状態でも、弁室内を流れる流体から常に保護される。
【０００９】
一例としての実施形態において、伸縮可能なシールドは、固定シールド部分及び可動シールド部分を備え、固定シールド部分が、ベローズの周囲における弁本体の一部から、閉弁部材に向かってその途中まで延設され、可動シールド部分が、固定シールド部分の外面又は内面に移動可能に対向するように閉弁部材又は閉弁部材に隣接する接続部、例えば、弁軸から延設されて、可動シールド部分が固定シールド部分に対して往復移動可能であるようにしてもよい。必須ではないが、ベローズの周囲におけるシールドに囲繞された空間を、シールドの外側の弁室内における圧力よりも高い圧力に、例えば、不活性ガスなどのガスを用いて加圧可能にしてもよい。これにより、シールドの外側の弁室内の流体が、ベローズが配置されたシールドに囲繞された空間内に流入又は浸透することが抑制される。
【００１０】
一例としての実施形態において、固定シールド部分及び可動シールド部分の並置されたそれぞれの表面間に環状開口があり、ベローズの周囲におけるシールドに囲繞された空間が、十分な圧力及び量のガスを用いて加圧可能であり、この加圧によって、シールド内の空間から環状開口を介してシールドの外側の弁室へ噴き出す環状のガス噴流が作られるようにしてもよい。さらなる例として、固定シールド部分と可動シールド部分の間に配置されたガイドリングが設けられてもよい。さらなる例として、ガイドリングは、一方のシールド部分の対向面に摺動する複数のボスを含んでいてもよい。一例としての実施例において、ガイドによって、ガイドリングの環状面と、シールド部分の並置され隣接する表面との間に環状ノズルを形成する間隙が設けられていてもよい。
【００１１】
別の一例としての実施形態において、各閉弁部材の作動装置は、閉弁部材に接続された駆動装置と、この駆動装置を囲い、マニホールド弁本体と閉弁部材の間に真空密閉状態で密閉されて、マニホールド弁室から駆動装置を隔離するベローズとを含んでいてもよい。また、シールドは、ベローズをマニホールド弁室から隔離して、ベローズとマニホールド弁室内を流れる流体とが互いに接触することを防止する。別の一例としての実施例において、マニホールド弁本体を、弁室内を流れるガスや圧力に耐え得る金属又は他の材料から形成し、また、このようなガスや圧力に耐え得る金属又は他の材料から形成可能なボンネットで上部を終端するようにしてもよい。一例としての駆動装置は、ボンネット上に装着されたシリンダハウジング内に設けられた空気圧ピストン（ｉ）と、シリンダハウジングに摺動可能に装着されたピストン（ｉｉ）と、シリンダハウジング内のピストンからボンネットの孔を介して閉弁部材まで延在するピストンロッド（ｉｉｉ）と、ピストンに空気圧がかけられた際に、ピストンに抗して閉弁部材に力を加えるように配置されたばねとを含んでいてもよい。
【００１２】
別の一例としての実施形態において、弁本体が弁室を囲繞し、この弁本体は、流体を弁室内に流入させるための吸入口、及び流体を弁室から流出させるための少なくとも１つの排出口を備える。この一例としての実施形態では、弁室内の吸入口と排出口の間に配置された閉弁部材であって、流体を吸入口から流入させるとともに排出口を介して弁室から流出させる開弁位置（ｉ）と、流体が排出口から流出することを防止する閉弁位置（ｉｉ）との間で往復移動可能な閉弁部材が含まれていてもよい。また、この一例としての実施形態では、空気圧ピストン、ばね及びベローズを備える作動装置であって、空気圧ピストンが閉弁部材を開弁位置に移動させる力を加え、ばねが閉弁部材を閉弁位置に移動させる力を加え、ベローズがピストンを弁室から真空密閉シールで隔離するように配置された作動装置が含まれていてもよい。伸縮可能なシールドが、弁室内を流れるガスからベローズを分離するように、少なくともベローズの周囲に配置されている。このような一例としての実施形態におけるシールドは、固定シールド部分及び可動シールド部分を備え、固定シールド部分が、作動装置の周囲における弁本体の一部から、閉弁部材に向かってその途中まで延設され、可動シールド部分が、固定シールド部分の外側又は内側に移動可能に対向するように閉弁部材から延設されて、可動シールド部分が固定シールド部分に対して往復移動可能であるようにしてもよい。ベローズに周囲におけるシールドに囲繞された空間は、シールドの外側の弁室内における圧力よりも高い圧力に、不活性ガスを用いて加圧可能であるようにしてもよい。これにより、シールドの外側における弁室内からのガスやガス中の粒子が、シールドに囲繞された空間に流入する又は染み込むことが防止される。その結果、シールドに囲繞された空間内のベローズが、ベローズに対して腐食性を有する弁室内のガスから保護され、また、ベローズに堆積する可能性がある弁室内のガスやこのガスによって運ばれる粒子からの固体物質の堆積が防止される。固定シールド部分及び可動シールド部分の並置されたそれぞれの表面間の環状開口を、シールドの外面、例えば、固定シールド部分の外面又は可動シールド部分の外面に沿って環状の不活性ガス噴流を作る環状ノズルとすることができる。十分な圧力と量の不活性ガスを用いて、シールドに囲繞された空間を加圧することによって、このような環状ノズルから噴き出す環状の不活性ガス噴流が作られる。固定シールド部分と可動シールド部分の間に、ガイドリングを配置してもよい。１つの例では、このようなガイドリングは、一方のシールド部分の対向面に摺動する複数のボスを含んでいてもよい。別の例又は上述の例では、ガイドリングによって、ガイドリングの環状面と、シールド部分の並置され隣接する表面との間に環状ノズルを形成する間隙が設けることが可能である。
【００１３】
吸入口及び排出口を有する弁本体に囲繞された弁室であって、吸入口から排出口までその内部を流れる流体が弁本体によって収容された弁室と、弁室内に設けられ、開弁位置と閉弁位置の間で移動可能な閉弁部材と、閉弁部材に接続され、閉弁部材を閉弁位置と開弁位置の間で移動させる作動部と、閉弁部材及び弁本体に対して真空気密シールを用いて、作動部を流体が流れる弁室から分離するベローズとを有する弁において、ベローズを弁室内のガス流からの粒子、固体堆積、又は腐食から保護する一例としての方法は、ベローズが配置された弁室内の空間の周囲に伸縮可能なシールドを設けることによって、弁室内を流れるガスが、ベローズが配置された空間に侵入することを防止することを含む。一例としての実施形態において、この方法は、弁室内のベローズが配置される空間を囲繞する位置に、伸縮可能なシールドを配置して、この伸縮可能なシールドが、伸縮可能なシールドの外側の吸入口から排出口までの流体の流れを遮らないようにすることを含んでいてもよい。このような弁装置におけるベローズを保護する一例としての方法は、ベローズが配置された伸縮可能なシールド内の空間を、伸縮可能なシールドの外側の弁室よりも高い圧力に加圧することを含んでいてもよい。これにより、シールドの外側の流体が、シールドに囲繞された空間内に流入する又は染み込むことが防止される。このような弁装置におけるベローズを保護する一例としての方法は、固定シールド部を作動部の周囲における弁本体の一部から、閉弁部材に向かってその途中まで延設し、可動シールド部を閉弁部材から作動部の周囲における弁本体の一部に向かってその途中まで延設して、伸縮可能なシールドを設けることをさらに含み、可動シールド部が、固定シールド部に対してテレスコピックに摺動するように延設され、排出口に対する閉弁部材の離間及び接近によって、可動シールド部が固定シールド部に対して往復移動して伸縮可能なシールドが伸縮するようにしてもよい。また、このような弁装置におけるベローズを保護する一例としての方法は、可動シールド部の内面が固定シールド部の外面に沿って摺動するように、可動シールド部を固定シールド部の外側に配置すること、又は可動シールド部の外面が固定シールド部の内面に沿って摺動するように、可動シールド部を固定シールド部の内側に配置することをさらに含んでいてもよい。伸縮可能なシールド内の空間を、例えば、不活性ガスや空気などのガス流を用いて任意で加圧することによって、多量の粒子を含む腐食性ガスが、シールドの外側からシールド内の空間に流入する又は染み込むことを防止でき、また、その他の悪影響を及ぼす堆積作用がシールドの外側からシールド内の空間で発生することを防止できる。一例としての方法は、可動シールド部と固定シールド部の間に環状間隙を設けて、環状の不活性ガス噴流又は空気噴流を作ることを含み、環状のガス噴流又は空気噴流が、可動シールド部及び固定シールド部の並置されたそれぞれの表面に隣接した環状間隙から流出して、弁室内を流れる流体中の粒子、固体物質の堆積を発生させ得るガス、又は腐食性ガスを可動シールド部及び固定シールド部のそれぞれの外面のうちの１つ以上から吹き飛ばすようにしてもよい。
【００１４】
当業者であれば、図面を理解し、以下の説明を考察することで、上述した例としての態様、実施形態及び実施例に加えて、さらなる態様、実施形態及び実施例が、明らかになるであろう。
【００１５】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、例としての実施形態及び／又は特徴を示すが、実施形態及び／又は特徴は、これらのみに限定されない。本明細書において開示される実施形態及び図面は、限定するためのものではなく、例示するためのものとして考慮される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、マニホールドに装着された一例としての隔離弁アセンブリであって、その共通弁室内に配置された一例としての複数の隔離弁が、腐食及び堆積から保護された弁作動・閉弁装置を装備している隔離弁アセンブリの等角図である。
【図２】図２は、図１のマニホールドに装着された一例としての隔離弁アセンブリの等角縦断面図である。
【図３】図３は、図１のマニホールドに装着された一例としての隔離弁アセンブリの側面図である。
【図４】図４は、図１の一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリの上面図である。
【図５】図５は、図４の縦切断線５−５に沿って切断した一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリの断面図であり、マニホールドアセンブリにおいて開弁状態にある中間の隔離弁及び閉弁状態にある両端の隔離弁を示しており、共通弁室において開弁及び閉弁状態にある各隔離弁のベローズ及び他の弁作動部品を腐食及び堆積から保護する手段を図示している。
【図６】図６は、一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリの中間隔離弁を、図４の横切断線６−６に沿って切断したアセンブリの断面図である。
【図７】図７は、図１における一例としての隔離弁アセンブリなどの連動動作が可能な隔離弁アセンブリが使用可能な、一例としての化学気相蒸着（ＣＶＤ）システムの回路図である。
【図８】図８は、図１〜図６における複数の隔離弁と同一の、腐食及び堆積から保護された一例としての弁作動・閉弁装置を装備した、一例としての単一隔離弁の実施形態の等角図である。
【図９】図９は、閉弁部材が開弁状態で図示された、図８における一例としての単一隔離弁の実施形態の等角断面図である。
【図１０】図１０は、閉弁部材が閉弁状態で図示されたことを除いて、図９と同様の一例としての単一隔離弁の実施形態の等角断面図である。
【図１１】図１１は、図８における一例としての単一隔離弁の実施形態の側面図である。
【図１２】図１２は、図８における一例としての単一隔離弁の実施形態の正面図である。
【図１３】図１３は、図８における一例としての単一隔離弁の実施形態の上面図である。
【図１４】図１４は、閉弁部材が開弁状態で図示された一例としての単一隔離弁の実施形態を、図１３の切断線１４−１４に沿って切断した断面図である。
【図１５】図１５は、閉弁部材が閉弁状態で図示された一例としての単一隔離弁の実施形態を、図１４と同じ切断面で切断した断面図である。
【図１６】図１６は、一例としての単一隔離弁の実施形態を、図１３の切断線１６−１６に沿って切断した断面図である。
【図１７】図１７は、腐食及び堆積から保護された一例としての隔離弁を、図１４の切断線１７−１７に沿って切断した拡大断面図である。
【図１８】図１８は、腐食及び堆積から保護された隔離弁の詳細をいくつか図示する、図１４の等角断面図における一部の拡大図である。
【図１９】図１９は、腐食及び堆積から保護された代替例としての弁作動・閉弁装置を装備した別の単一隔離弁の実施形態の、図１６と同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１及び図２に、一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０を示す。このマニホールド隔離弁アセンブリ１０は、一例としての複数の隔離弁１２，１４及び１６を有する。これら複数の隔離弁１２，１４及び１６は、マニホールド２６の流体流路１８内に装着されており、マニホールド２６の一部又は全体は、流体流路１８の一部又は全体を囲繞する共通の弁本体を、複数の隔離弁１２，１４及び１６に対して共通の弁室１１０として形成している。隔離弁１２，１４及び１６のそれぞれは、腐食及び堆積から保護された弁作動装置２２（図２を参照）を装備しており、この弁作動装置２２は、閉弁部材１１８を開閉して、吸入口２４からの流体の流れ１１２を複数の排出口３２，３４及び３６のうちの１つ以上から排出させるか遮断する。詳細は後述するが、隔離弁１２，１４及び１６は、それぞれに対応した排出口３２，３４及び３６を開閉する。一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０の弁作動装置２２は、例えば、閉弁作動用の圧縮ばね１１２と、空気圧ピストン室内に設けられた開弁作動用の空気圧ピストン１３０とを備える駆動装置を含む。別の例としての実施形態として、詳細は後述するが、ばねを開弁作動用に実装し、空気圧ピストン室に設けられた空気圧ピストンを閉弁動作用に実装してもよい。詳細は後述するが、弁室１１０内では、ベローズ１２８が真空密閉シールを用いて、弁作動装置２２の駆動装置や他の構成部品内の大気圧又は他の圧力から、流体流路１８を隔離している。詳細は後述するが、伸縮可能な腐食シールド２０がベローズ１２８を囲い、例えば、腐食や堆積から保護している。
【００１８】
図９〜図１７に、腐食及び堆積から保護された弁作動装置２２を有する一例としての単一弁の実施形態２００を示す。一例としての単一弁の実施形態２００における腐食及び堆積から保護された弁作動装置２２及び他の構成部品や特徴の多くは、マニホールドに装着された隔離弁アセンブリ１０の隔離弁１２，１４及び１６の構成部品と同一又は十分に類似しているか、若しくは同一又は十分に類似させることが可能であり、その逆も同じである。そのため、便宜上、これらの構成部品や詳細の一部を、単一弁の実施形態２００を参照して図示及び説明する。これらの図示及び説明が、マニホールドに装着された隔離弁アセンブリ１０の複数の隔離弁１２，１４及び１６に対しても適用されることは、当業者であればわかるものであると理解される。したがって、便宜上、そして混乱を避けるために、図１〜図６の示した一例としての隔離弁１２，１４及び１６には、図８〜図１７の単一弁の実施形態２００においてより細かく示した構成部品や詳細の全てを含ませておらず、単一弁の実施形態２００に示した構成部品や詳細は、一例としての隔離弁１２，１４及び１６においても同様に適用可能であると理解される。勿論、本発明の本質を理解した当業者であれば、本明細書で説明する例としての隔離弁の作用効果が発揮されるように、他の構成部品や詳細を設計・実装することが可能である。また、図１〜図６の一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０は、マニホールド２６内に装着された３つの隔離弁１２，１４及び１６と共に図示されているが、マニホールド２６内に装着される複数の隔離弁の数は任意である。
【００１９】
図１及び図２を主に参照すると、複数の隔離弁、例えば、一例としての隔離弁１２，１４及び１６のそれぞれは、マニホールド２６内に装着されて、吸入口２４からの流体の流れを、流体流路１８を介して複数の排出口、例えば排出口３２，３４及び３６のうちの１つ以上から排出させるか遮断する。詳細は後述するが、隔離弁１２，１４及び１６は、それぞれに対応した排出口３２，３４及び３６を開閉する。
【００２０】
図７の回路図は、伸縮可能なスリーブ２０による保護がベローズ１２８の有効寿命を延ばすのに有用な一例としての用途として、化学気相蒸着（ＣＶＤ）システムに設けられたマニホールドに装着された隔離弁アセンブリ１０を図示している。図７に図示したＣＶＤシステムにおいて、ＣＶＤ反応室４４内のウェハ４２上に薄膜コーティング材４０が堆積される。ＣＶＤ反応室４４内は、後述するように、特定の時間又は動作中に用いられるガスの特性に基づいて、複数の真空ポンプ、例えば真空ポンプ４６，４７及び４８のうちの１つ以上の真空ポンプによって排気される。１種類以上の反応成分を含む１種類以上の供給ガスが、供給ガス容器、例えば供給ガス容器５０，５２及び５４から、対応する供給反応ガス流路５６，５８及び６０を介して反応室４４内へ流入される。反応室４４内では、これらのガスが互いに反応し、そして／またはプラズマ中で解離して、単一又は複数の所望の薄膜４０がウェハ４２上に形成される。ＣＶＤ反応中又は反応後に、不活性／キャリアガス源容器６２からの不活性キャリアガス又は希釈ガスをキャリアガス流路６４を介して反応室４４に流入させてもよい。また、例えば、エッチングガス源容器６６からのエッチングガスを、エッチング又はｉｎ  ｓｉｔｕ洗浄用に供給することもある。制御弁６５，６９，７０，７２及び７４により、不活性ガス及び反応ガスの流れの制御が容易になる。反応副生成物、未反応の供給ガス及び／又は不活性キャリアガスや希釈ガス、並びにエッチングガス及びエッチング反応による気体生成物は、排気ガスとして１つ以上の真空ポンプによって反応室４４からフォアライン７６介して排出される。図７に図示された一例としてのＣＶＤシステムでは、３つの真空ポンプ４６，４７及び４８が用いられており、後述するように、フォアライン７６の３つの分岐部９０，９２及び９４が、それぞれ真空ポンプ４６，４７及び４８を反応室４４に接続している。
【００２１】
隔離弁１２，１４及び１６を有する一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０は、図７の一例としてのＣＶＤシステムにおいて、フォアライン７６に装着された状態で概略的に示されており、反応室４４から流出する排気ガスを、アセンブリのマニホールド２６の吸入口２４で受け入れる。マニホールド２６の３つ排出口３２，３４及び３６は、フォアライン７６の分岐部９０，９２及び９４にそれぞれ接続されており、排気ガスが反応室４４から真空ポンプ４６，４７及び４８のうちの１つ以上に送られる。反応室４４内の圧力を、反応室４４内において、例えば、圧力計１０４などの各種圧力計測／測定装置のいずれかを用いて監視し、フォアライン７６における圧力制御弁、例えば、図７に図示したフォアライン７６における圧力制御弁１０２で、この圧力を制御することが可能である。また、反応室４４内をより早く排気し、反応室４４内をより低い圧力するために、ルーツポンプやタービンポンプなどの補助ポンプ１０６を、フォアライン７６におけるマニホールド２６の上流側に設置してもよい。反応物、反応副生ガス、副生粒子、又はエッチングガスが真空ポンプ４６，４７及び４８に到達する前に、これらを除去するために、１つ以上の任意のトラップ、例えばトラップ７８，８０及び８２を、フォアライン７６の分岐部９０，９２及び９４のうちの１つ以上に設けることも可能である。残りの排気ガスが大気に排出される前に排気ガス流中の有害物質を除去するために、１つ以上のスクラバ装置、例えばスクラバ８４，８６及び８８を真空ポンプ４６，４７及び４８の下流側に設けてもよい。真空ポンプやトラップ、フィルタなど、下流側の構成部品を保守、修理、又は交換するために取り外す必要がある場合に、反応室４４を大気及び他の汚染物質から隔離するために、通常、フォアライン７６における反応室４４の下流側に隔離弁が配置される。上記以外にも、様々なＣＶＤ設備や構成部品が含まれているが、これらは当業者に周知であり、また、マニホールド隔離弁アセンブリ１０の機能や利点を理解する上で必要のないものであり、図７には示していない。
【００２２】
図１〜図６に示した一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０は、それぞれ１種類以上の特定の排気ガス成分を効果的に除去する一方で、他の種類の特定の排気ガス成分を効果的に除去しないように設計されたスクラバ８４，８６及び８８などの異なるスクラバ、及び／又はトラップ７８，８０及び８２などの任意に異なるトラップを用いて、異なる種類の成分ガスを含む排気ガスを処理するように設計された、図７に概略的に図示した一例としてのＣＶＤシステムなどのＣＶＤシステムにおいて特に有用である。例えば、第１スクラバ４６が排気ガスから効果的に回収可能な特定の第１供給ガスを使用するＣＶＤ処理工程においては、マニホールド隔離弁アセンブリ１０の第１隔離弁１２を開弁し、他の２つの隔離弁１４及び１６を閉弁して、排気ガスの流れを第１排出口３２を介して第１スクラバ８４に送って第１供給ガスを回収する。その後、次のＣＶＤ処理工程が、排気ガスから第２スクラバ４８で回収可能な特定の第２供給ガスを用いる場合、第１及び第３隔離弁１２及び１６を閉弁し、第２隔離弁１４を開弁して、排気ガスを第２スクラバ８６に送る。同様に、排気ガスから第３スクラバ８８で第３ガス成分を回収する場合には、第１及び第２隔離弁１２及び１４を閉弁し、第３隔離弁１６を開弁して、排気ガスの流れを第３スクラバ８８に送る。
【００２３】
図２及び図５を主に参照するとわかるように、隔離弁１２，１４及び１６を開閉することによって、流れ矢印１１２が示すように、吸入口２４を介してマニホールド２６の弁室１１０に流入した排気ガスが流れ、３つの排出口３２，３４及び３６のいずれかから流出させることができる。これは、マニホールド２６内の弁室１１０が、全ての隔離弁１２，１４及び１６及び全ての排出口３２，３４及び３６に対して共通のものであるからである。図２及び図５において、中間の隔離弁１４は、例えば、開弁状態で図示されている一方、両端の隔離弁１２及び１４は、例えば、閉弁状態で図示されている。勿論、隔離弁１２，１４及び１６の任意の組み合わせを任意のタイミングで開弁又は閉弁することが可能であり、また、全てを閉弁又は開弁することも可能である。
【００２４】
一例としての隔離弁１２，１４及び１６は、全て同一である。そのため、以下の説明では、簡潔さを考慮し、また、不要に冗長な説明を避けるために、これらの弁の特定の構成部品には同一の符号を付している。一例としての隔離弁１２，１４及び１６では、閉弁部材１１８を対応する弁座１２２，１２４及び１２６から離間する方向に移動させて対応する排出口３２，３４及び３６を開くために、空気圧ピストン１３０が弁軸１１６によって閉弁部材１１８に接続されている。圧縮ばね１１４は、弁軸１１６（又は閉弁部材１１８）に力を加えることで、閉弁部材１１８及び弁シール１２０を隔離弁１２，１４及び１６の弁座１２２，１２４及び１２６に対して押し付けて、隔離弁１２，１４及び１６を閉弁する。一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０における隔離弁１２，１４及び１６の代表としての中間隔離弁１４が図示するように、中間排出口３４を開ける場合は、ピストン１３０の下方にある隔離弁１４の空気圧ピストンシリンダ１２９内に圧縮空気を押し込むことで、十分な圧力がピストン１３０にかけられる。この結果、閉弁部材１１８にかけられたばね１１４の圧縮力に打ち勝ち、閉弁部材１１８が中間弁座１２４から離間する方向に持ち上げられる。勿論、ピストン１３０の下方の圧縮空気を放出すれば、ピストン１３０による弁軸１１６を持ち上げる力が解放され、ばね１１４が閉弁部材１１８及び弁シール１２０を弁座１２２，１２４及び１２６上に戻すことになる。このような空気圧ピストンの動作において、空気以外のガスが使用可能であることは、当業者であればわかることである。図５及び図６の各弁軸１１６の周囲における１つ以上のシール、例えば、Ｏリングシール１１９は、空気圧ピストンシリンダ１２９からの圧縮空気又は他のガスの漏出を防ぐシールとして設けられている。一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０では、上述したような隔離弁の開閉と共に、弁軸１１６がＯリングシール１１９を介して上下に往復摺動する。
【００２５】
典型的な用途として、例えば、図７のＣＶＤシステムでは、一般的なＣＶＤ処理の一部又は全体を通して、真空ポンプ８４，８６及び８８（図７）のうちの１つ以上による反応室４４、フォアライン７６、及び他のＣＶＤシステムの構成部品内部の排気と共に、マニホールド２６の共通弁室１１０（図１，図２，図５及び図６）内部が大気圧よりも低い低圧、すなわち真空にまで排気される。このような真空は非常に低圧である場合が多く、この真空を得て維持するには、相当な真空排気容量及び効率が必要となる。そのため、上述の真空を得て維持し、さらに、真空排気効率を最大限に高めるには、流体流路１８（図１及び図２）を含む排気中のシステム構成部品内部への空気又は他のガスの漏出を防止することが望ましい。また、空気圧ピストンシリンダ１２９からマニホールド隔離弁アセンブリ１０の流路１８を含むフォアライン構成部品内部へ空気又は他のガスが漏出すると、この空気又は他のガスが上流側の反応室４４内へ侵入する恐れがあり、この場合、反応室４４内で、この空気又は他のガスが反応室４４や反応室４４で製造された薄膜４０を汚染する可能性がある。弁軸１１６の周囲におけるＯリングシール１１９は、弁軸１２１及び閉弁部材１１８を上下に往復動させて弁１２，１４及び１６を開閉させるため、ピストン１３０の空気圧動作に対しては効果的である。しかし、Ｏリングシール１１９は、マニホールド２６の流体流路１８内の高真空に対する密閉手段としては、十分又は効果的ではない。このことから、空気や他のガスに対して不浸透性を有するベローズ１２８（図２及び図５）を、弁軸１１６の周囲に配置し、上部及び底部を密閉して、弁軸及びそのシールを真空密閉状態で弁室１１０から分離している。これにより、空気圧ピストン１３０を駆動する空気圧ピストンシリンダ１２９内の作動空気又は他の流体に、排気中の弁室１１０が晒されて、弁室１１０の真空に影響を及ぼすことがなくなる。弁構造によっては、ベローズ１２８で、他の弁作動部品を真空密閉状態で弁室１１０から分離又は隔離してもよい。例えば、ベローズ１２８は、一例としての弁１２，１４及び１６におけるばね１１４を囲っているが、このようにばね１１４を弁室１１０の真空からベローズ１２８で隔離することは必須ではない。
【００２６】
ベローズ１２８は、縦方向に伸縮可能であり、上述の真空密閉状態を損なうことなく、弁軸１１６の上下の移動に対応して連動可能である。ベローズ１２８は、空気圧ピストン１３０の操作に用いられる空気や他のガスに対して不浸透性を有する材料からなる。そして、一般的に、ＣＶＤシステムに用いられる隔離弁の場合、このシステムの隔離弁を介して流れるエッチングガスや他の腐食性ガスの腐食作用から保護するために、ベローズ１２８はステンレス鋼で形成される。しかし、上述したように弁軸１１６の上下の移動に対応して連動するために必要な柔軟性を確保するには、ステンレス鋼製のベローズ１２８は、一部の用途では、例えば０．０１５ｃｍ（０．００６インチ）ほどの非常に薄いものである必要がある。参照により本明細書に組み込まれている米国特許第８，１９６，８９３号において説明されているように、例えば、ＮＦ3やＣＦ4などのエッチングガスは、通常のＣＶＤウェハ処理運転及びｉｎ  ｓｉｔｕ洗浄を通常のサイクルでわずか３か月間行っただけで、０．０１５ｃｍ（０．００６インチ）厚の３２１又は３１６ステンレス鋼製ベローズを貫通するまで腐食させる。孔が貫通するほどにステンレス鋼製のベローズ１２８が腐食した場合、弁室１１０内の真空を維持するためにベローズ１２８によって設けられた不浸透性の真空密閉シールは破損することになる。このような破損は、要求された真空を作り維持することを困難にするばかりでなく、弁室１１０を大気や汚染物質に晒すことにもなる。この汚染物質は、上流側の反応室４４（図７）内へ侵入し、反応室４４でＣＶＤ処理により堆積させた薄膜コーティング４０を汚染し、場合によっては品質を低下させる、若しくは破壊することも考えられる。この場合、マニホールド隔離弁アセンブリ１０を取り外し分解して、腐食したベローズ１２８を有する隔離弁１２，１４及び１６を修理又は交換する間、ＣＶＤシステム全体を停止せて、稼働停止させる必要がある。また、上述のシールや他の弁作動部品は、エッチングガスや反応副生成物、及び未反応のプロセスガスに対しても耐性が低い。
【００２７】
上述したように、米国特許第８，１９６，８９３号の隔離弁には、隔離弁を開弁して腐食性ガスをこの弁を介して流出させる際にベローズを弁室から隔離する、このベローズの周囲に設けられたカップ状の保護シールドが記載されている。しかし、この米国特許第８，１９６，８９３号のカップ状シールドは弁軸と共に上下に移動するため、閉弁時にはベローズを弁室から隔離しない。米国特許第８，１９６，８９３号の保護シールドは、一部の用途では、ベローズを保護する際に基本的に効果的である。しかし、腐食性ガスが流れている共通弁室内に開弁状態の隔離弁と共に配置された閉弁状態の隔離弁のベローズを保護する際には効果的ではない。
【００２８】
図５及び図６から最もよくわかるように、一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０における一例としての隔離弁１２，１４及び１６のそれぞれは、伸縮可能なシールド２０を含んでおり、このシールド２０は、ベローズ１２８を囲い、ベローズ１２８が配置された空間を囲繞することで、弁室１１０に流れる流体に存在する粒子や腐食性ガスからベローズ１２８を保護する。図５における不要な混乱や冗長な説明を避けるために、シールド２０は、図６に拡大断面図を示す中間弁１４を主に参照して説明する。以下の説明は、一例としてのマニホールド隔離弁アセンブリ１０における他の弁１２及び１６に対しても適用されると理解される。シールド２０は、マニホールド弁本体２６又はマニホールド弁本体２６の一部、例えばボンネット１４２から、閉弁部材１１８又は閉弁部材１１８の弁軸１１６まで下方に延在している。そして、このシールド２０は、縦軸１５０に沿って縦方向に伸縮可能であり、弁軸１１６及び閉弁部材１１８の上下の移動に対応して連動し、さらに、ベローズ１２８の縦方向の伸縮にも対応して連動する。したがって、シールド２０は、閉弁部材の排出口側への移動と共に伸長し、閉弁部材の排出口から離間する方向への移動と共に縮小する。詳細は後述するが、この例におけるシールド２０はテレスコピックに伸縮可能である。しかし、他の伸縮可能なシールド構造を用いることも可能である。この例では、シールド２０は円筒状の固定シールド部分１４０を備えており、この固定シールド部分１４０は、ベローズ１２８の周囲におけるボンネット１４２上に密閉して取り付けられ、このボンネット１４２から下方に閉弁部材１１８に向かってその途中まで延設されている。ベローズ１２８及び固定シールド部分１４０の周囲における閉弁部材１１８からは、円筒状の可動シールド部分１４４が上方にボンネット１４２に向かってその途中まで延設されている。任意のガイドリング１４６が、可動シールド部分１４４の環状内面１４５に装着された状態で示されている。このガイドリング１４６は、径方向内側に延出し、固定シールド部分１４０の並置された環状外面１４１に摺接している。したがって、閉弁部材１１８が上下に移動して弁１４を開閉すると、可動シールド部分１４４は、ガイドリング１４６を固定シールド１４０の環状外面１４１上で上下に摺動させながら、固定シールド部分１４０に対して上下に移動する。固定シールド部分１４０及び可動シールド部分１４４の両方は、ガスに対する不浸透性及び耐腐食性を有する材料から形成され、弁室１１０内を流れる腐食性ガスがベローズ１２８に達することを防止する。例えば、以下の材料には限定されないが、固定シールド部分１４０及び可動シールド部分１４４は、ベローズ１２８の薄いステンレス鋼よりも厚いステンレス鋼から形成することが可能である。したがって、固定シールド部分１４０及び可動シールド部分１４４は、弁室１１０内を流れる腐食性ガスに対して、ベローズ１２８よりも高い耐久性を有する。リングガイド１４６は、固定シールド部分１４０上における摺動を容易にするために低摩擦係数を有しつつ、さらに弁室１１０内の腐食性ガスの腐食作用に対して化学的耐性を有する材料から形成することが可能である。例えば、この一例としての弁１４におけるガイドリング１４２は、テフロンTM（登録商標）やその類似材料から形成することが可能である。このガイドリング１４２は、可動シールド部分１４４の内面１４５における環状溝１４７（拡大図は図１８を参照）に密閉して装着されている。これにより、ガイドリング１４６は、固定シールド部分１４０に対して上下に移動する際に、可動シールド部分１４４にしっかりと装着された状態を維持する。詳細は後述するが、弁室１１０内の腐食性ガスがガイドリング１４６と固定シールド部分１４０の間から染み込むことを確実に防ぐために、シールド２０に囲繞された内部空間を、例えば、窒素やアルゴンなどの不活性ガスといったガスを用いて、弁室１１０内の圧力よりも高い圧力に加圧することが可能である。一部の用途では、上述の任意のガイドリング１４６が必須でない場合もある。
【００２９】
上述したように、一例としての隔離弁１２，１４及び１６は全て同一であることが可能であるため、１つの弁に関する説明は、全ての弁に対して適用される。また、図８〜図１８に示すように、一例としての隔離弁１２，１４及び１６のいずれも、単一隔離弁の実施形態２００において実装可能である。単一隔離弁の実施形態２００では、単一の弁室２１０を囲繞し、吸入口２２４、排出口２３４、及び排出口２３４より上流側の環状弁座２２６を有する単一の弁本体２０４に、一例としての隔離弁１４が装着された状態で図示されている。便宜上、そして図面における混乱を避けるために、図８〜図１８の単一隔離弁の実施形態２００に装着された状態で示された一例としての隔離弁１４を参照して、一例としての隔離弁１４の様々な詳細をさらに説明する。この単一隔離弁の実施形態２００における隔離弁１４の説明は、図１〜図６のマニホールド隔離弁アセンブリ１０における一例としての隔離弁１２，１４及び１６にも適用されるものと理解される。また、前述の内容とのつながりを考慮し、また、混乱を避けるために、以下の説明において、図８〜図１８の単一隔離弁の実施形態２００における一例としての隔離弁１４の構成部品、部分、及び特徴には、図１〜６のマニホールド隔離弁アセンブリ１０における一例としての隔離弁１４の対応する構成部品、部分、及び特徴と同一の符号を付す。
【００３０】
このことを踏まえて図９，図１４及び図１６を主に参照すると、空気又は他のガスによる圧力が導入口１３１を介して空気圧シリンダ１２９内に送られると、このシリンダ１２９内の空気圧によって、ピストン１３０に空気作動力１３３がかかる。すると、ピストン１３０は、弁軸１１６上のばね１１４の圧縮力に打ち勝つのに十分な力で、上方に押し上げられる。この結果、弁軸１１６及び閉弁部材１１８が上方に移動し弁座２２６から離間して、弁を開く。図１０及び図１５に図示するように、上述の空気圧をピストン１３０から解放すると、圧縮ばね１１４が弁軸１１６及び閉弁部材１１８を弁座２２６に押し戻して、弁を閉じる。閉弁部材１１８上の弁シール１２０は、閉弁部材１１８と弁座２２６の間で押しつぶされて、弁を密閉する。上述した弁軸１１６及び閉弁部材１１８の上下の移動によって、ベローズ１２８は、弁１４の縦軸１５０に沿って縦方向に伸縮される。このベローズ１２８の伸縮によって、ベローズ１２８に囲繞された空間の容積が増減する。そのため、図１６に最もよく示すように、ベローズ１２８に囲繞された空間を大気につなぐ空気路１５２が、ボンネット１４２やその周辺の構成部品によって適宜画定された溝や穴によって設けられている。これにより、弁軸１１６及び閉弁部材１１８の上下の移動に伴って、ベローズ１２８に囲繞された空間内の空気の加圧及び減圧が発生し、迅速かつ不十分な弁動作が抑制されることを防止している。
【００３１】
また、上述したように、閉弁部材１１８が上下に移動して弁を開閉すると、テレスコピックに伸縮可能なシールド２０の円筒状の可動シールド部分１４４が、円筒状の可動シールド部分１４０に装着されたガイドリング１４６を固定シールド部分１４０の外面１４１上で上下に摺動させながら、固定シールド部分１４０に対して上下に移動する。固定シールド部分１４０の上部は、例えば、溶接でボンネット１４２上に密閉して取り付けられ、可動シールド部分１４４の底部は、例えば、溶接で閉弁部材１１８上に密閉して取り付けられている。これにより、弁室２１０（又は図１〜図６のマニホールド２６における共通弁室１１０）内の腐食性ガスや他のガスが、シールド２０、すなわち固定シールド部分１４０及び可動シールド部分１４４に囲繞された空間に侵入することが防止され、この空間内のベローズ１２８がこれらのガスから保護される。また、上述したように、シールド２０に囲繞された空間内のガスを、任意で陽圧（より高い圧力）に維持することが可能である。これにより、腐食性ガスや他のガス、又はこれらのガスによって運ばれる粒子が、弁室２１０（又は図１〜図６のマニホールド２６における共通弁室１１０）から、ガイドリング１４６の周囲やガイドリング１４６自体を通って、シールド２０に囲繞された空間内に漏れることが防止される。図１６に最もよく示すように、このような陽圧を供給するガスは、例えば、フィッティング接続部１５４及びボンネット１４２内のガス路１５６を介して、シールド２０に囲繞された空間に送ることができる。
【００３２】
ＣＶＤ処理で発生した排気ガスに存在するいくつかの種類のガスは、凝縮、そして／または互いに反応し合い、その結果、表面に固体が堆積する。この固体は、反応室（図７）の下流側にあるフォアライン、弁、及び他の構成部品の内面に蓄積する可能性がある。特に固体物質が固定シールド部分１４０の外面に凝縮又は堆積すると、固定シールド部分１４０上におけるガイド１４６の摺動と干渉する可能性がある。そして、この凝縮や堆積を軽減しない場合、最終的に摺動が妨げられて止まるか、若しくはガイド１４６が摩耗損傷し劣化する可能性がある。一例としての隔離弁１４では、例えば図１８に図示する軽減方法が可能である。すなわち、図１８のガス流矢印１６０が示すように、シールド２０に囲繞された内部空間から、固定シールド部分１４０及び可動シールド部分１４４の間の環状開口１５７にガスを吹き込む。以下に説明するように、ガイドリング１４６と固定シールド部分１４０の外面１４１の間の細い間隙１５８によって、軽減効果を促進し、高めることができる。図１７から最もよくわかるように、間隙１５８は環状であり、固定シールド部分１４０の周面の略全体にわたって延在し、ガイドリング１４６上のいくつかの幅狭なボス１６２によって区切られている。ボス１６２は、固定シールド部分１４０の対向環状面１４１に摺接するように延在しており、固定シールド部１４０及び可動シールド部分１４４を位置を揃えた状態に維持する。上述の細い間隙１５８は環状ノズルとして機能しており、間隙１５８内に突流するガスを、ガイドリング１４６より上の固定シールド部分１４０の環状外面１４１に沿って流れる環状の噴流にする。これにより、弁室２１０（又は図１〜図６のマニホールド２６における共通弁室１１０）内の低圧ガスは、固定シールド部分１４０の露出した環状外面１４１から離される。したがって、この環状のガス噴流は、可動シールド部分１４４の摺動ガイドリング１４６と対向する固定シールド部分１４０の環状面１４１の露出した部分への固体物質の堆積や凝縮を抑制する。
【００３３】
ガイドリング１４６を可動シールド部分１４４ではなく固定シールド部分１４０に装着し、開弁及び閉弁と共に、可動シールド部分１４４の内面をこのガイドリング１４６上で摺動させることが可能であることは、当業者であれば勿論理解するであろう。或いは、ガイドリング１４６が必要ない場合もある。シールド部分１４０及び１４４の間に環状開口１５７が適切な寸法で設けられるようにシールド部分１４０及び１４４の寸法が設定されて、この環状開口１５７が環状ノズルとして機能し、かつ、シールド部分２０の内部空間におけるガスの圧力や流量が十分である場合には、環状開口１５７から環状のガス噴流が十分に供給できるため、シールド２０の表面への固体堆積物の形成が抑制される。また、図１５に仮想線１４４’で示すように、可動シールド部分１４４の底部をカップ状にし、閉弁部材１１８ではなく弁軸１６に密閉して取り付けることも可能である。このような変形は、図面を追加して図示する必要がないほどの最小限の変形であり、また、本明細書で説明した装置及びシールド２０の機能を理解した当業者の能力の範囲内で容易に実現できるものである。図１９に示す一例としての弁３００が図示するように、固定シールド部分１４０が可動シールド部分１４４の内側ではなく外側に配置されるように、固定シールド部分１４０の寸法及び位置を設定することも可能である。
【００３４】
ステンレス鋼のほかに、図１〜図６の弁室１１０や図８〜図１８の弁室２１０に流す様々な腐食性ガスや他の流体に対して耐性を有する他の材料から、シールド部分１４０及び１４４を形成することもできる。例えば、以下の材料には限定されないが、アルミニウム（Ａｌ）は、まずＮＦ3と反応することで、高密度のフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）層が形成される。この層は、残りのアルミニウム材料のさらなる反応を防止する。したがって、エッチングガスとしてＮＦ3を使用するシステムの場合、シールド部分１４０及び１４４をアルミニウムから形成した方が、弁１０内を流れるＮＦ3エッチングガスの存在下でシールド部分１４０及び１４４が腐食せず、薄いステンレス鋼製のベローズ１０８をＮＦ3から保護できるという利点がある。一方、エッチングガスとして、例えばＣＦ4を使用する場合、ＣＦ4との反応により高い耐性を有する他の材料、例えば、米国インディアナ州ココモのヘインズインターナショナル社製の高耐腐食性金属合金であるハステロイTM（登録商標）をシールド部分１４０及び１４４に用いることができる。耐腐食性を有する他の材料としては、チタン、ニッケル、インコネルなどの当業者に周知の材料がある。
【００３５】
図１９の一例としての弁３００は、伸縮可能なシールドを実装できる弁構成部品の配置の代替案として、いくつか点を図示している。図１９において、弁３００は、上述した一例としてのノーマルクローズ弁の実施形態１２，１４，１６及び２００ではなく、ノーマルオープン弁である。例えば、弁３００では、圧縮ばね３１４が、閉弁部材３１８に上方へ向かう力を加えて閉弁部材３１８及び弁シール１２０を排出口３３４から離間する方向に移動させるように配置されている。閉弁部材３１８及び弁シール１２０を排出口３３４側に移動させて弁座３２６に載せる際には、空気圧ピストン１３０上方の空気圧ピストンシリンダ３２９内に圧縮空気又は他のガスを送って、空気圧ピストン１３０に下方に向かう力３３３を与える。この例では、ベローズ１２８内にばねがないため、弁軸１１６及び弁軸シール１１９が弁室３１０から真空密閉状態で隔離される。したがって、排気中の弁室３１０が弁軸シール１１９に露出することがなく、また、弁軸シール１１９を介して漏出する可能性がある空気圧シリンダ３２９内の空気や作動ガスの影響を受けることがない。
【００３６】
図１９における一例としての弁３００の伸縮可能なシールド２０では、固定シールド部分３４０が可動シールド部分３４４の内側ではなく外側に配置されるように、固定シールド部分３４０の寸法及び位置が設定されている。この例において、ガイドリング３４６は、固定シールド部分の内面３７１に装着され、固定シールド部分３４０の並置された外面３７３上を摺動する。ガイドリング３４６上の環状間隙３５８は環状ノズルを形成する。この環状ノズルを介して、シールド３２０に囲繞された空間内の圧縮ガスが環状のガス噴流として、固定シールド部分３４０と可動シールド部分３４４の間の環状開口３５７から、可動シールド部分３４４の外面３７３に沿って噴き出す。この外面３７３に沿って噴き出す環状のガス噴流は、弁室３１０内を流れるガスや粒子を外面３７３から吹き飛ばす。この結果、弁室３１０内を流れるガスから固体物質が外面３７３に堆積したり凝縮したりすることが抑制される。
【００３７】
以上の説明は、以下の特許請求の範囲から規定される本発明の本質を示す例を示している。本発明を理解した当業者であれば、小さな変形や変更を様々な形で容易に想到できるため、本発明を、上記に例として示し説明した構造及び処理のみに限定するのは望ましくない。したがって、特許請求の範囲から規定される本発明の範囲に包含される全ての適切な組み合わせ、部分的な組み合わせ、変形、及びこれらの均等物を用いることができる。特許請求の範囲を含む本明細書において用いられた「備える」及び「含む」という用語は、記載した特徴、整数、構成部品又は工程の存在を特定することを目的としており、他の１つ以上の特徴、整数、構成部品、工程又は群の存在又は追加を排除するものではない。また、ここでの説明及び以下の特許請求の範囲における上側、上方、下側、底部、上部、下、下方、垂直、水平及び他の方向を示す用語は、特に説明がない限り、図面に図示した配置を参照しており、説明上の便宜及び明確性を考慮して用いられているだけである。これらの用語は、一例としての弁アセンブリ１０、弁１２，１４及び１６又は単一弁の実施形態２００を、実際の用途における特定の配置に限定するものではない。実際には、上述の耐腐及び堆積から保護された隔離弁は、任意の望ましい配置で設けて使用可能である。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月9日(2015.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ステンレス鋼のほかに、図１〜図６の弁室１１０や図８〜図１８の弁室２１０に流す様々な腐食性ガスや他の流体に対して耐性を有する他の材料から、シールド部分１４０及び１４４を形成することもできる。例えば、以下の材料には限定されないが、アルミニウム（Ａｌ）は、まずＮＦ３と反応することで、高密度のフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）層が形成される。この層は、残りのアルミニウム材料のさらなる反応を防止する。したがって、エッチングガスとしてＮＦ３を使用するシステムの場合、シールド部分１４０及び１４４をアルミニウムから形成した方が、弁１０内を流れるＮＦ３エッチングガスの存在下でシールド部分１４０及び１４４が腐食せず、薄いステンレス鋼製のベローズ１２８をＮＦ３から保護できるという利点がある。一方、エッチングガスとして、例えばＣＦ４を使用する場合、ＣＦ４との反応により高い耐性を有する他の材料、例えば、米国インディアナ州ココモのヘインズインターナショナル社製の高耐腐食性金属合金であるハステロイＴＭ（登録商標）をシールド部分１４０及び１４４に用いることができる。耐腐食性を有する他の材料としては、チタン、ニッケル、インコネルなどの当業者に周知の材料がある。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
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【国際調査報告】
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