(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディの流路方向と直交する方向に軸が向けられた円筒状の穴をボディの両端に形成し、この穴に板状のボンネットに形成した短い円筒状部を挿入して塞ぎ、一方、方形状に形成した弁体の両端に大径の円板状部とそれぞれの円板状部の外面に同一軸心上に小径部を一体的に設けると共に、前記円筒状部の凹所に前記弁体の円板状部を回転可能に挿入し、かつ前記小径部を前記ボンネットの中央部に形成した貫通孔に軸受を介して回転可能に支持させ、前記ボディの穴の内壁に沿うように突設した仕切体を介して前記弁体を開閉可能に回転させたことを特徴とするスロットルバルブ。
【請求項２】
ボディにおける弁体を囲む部分の外面を被覆するように外部加熱用ヒータを備え、上記弁体に接触状態で内蔵するように内部加熱用ヒータを備え、上記内部加熱用ヒータの導線が一方の軸部からボンネットの外方へ導かれ、この導線の外方へ導かれた部分が上記弁体と内部加熱用ヒータの一体的な９０度の角度範囲での正逆回転を許すようにコイル状に取り出された請求項１記載のスロットルバルブ。
【請求項３】
仕切体がボディにリブ状に一体的に設けられた請求項１または２記載のスロットルバルブ。
【請求項４】
仕切体が棒状に形成され、各棒状仕切体の両端部がボンネット間に組み込まれた請求項１または２記載のスロットルバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流れを調節するために用い、特に、半導体製造装置のプロセスチャンバーの真空排気系に用いるのに適するスロットルバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスにおいては、例えば、メタルＣＶＤのように析出される材料を構成する元素から成る一種、またはそれ以上の化合物・単体のガスをチャンバー内に供給し、気相、または基板表面での化学反応により基板上に所望の薄膜を形成し、また、シリコンナイトライドのようにエッチングガスをチャンバー内に供給し、基板上の薄膜をエッチングする。このような真空排気系でプロセスチャンバーの圧力制御を行うスロットルバルブとしては、一般的にバタフライバルブ構造が採用されている。
【０００３】
上記のようなスロットルバルブにおいては、ガス中に含まれる副生成物（微粒子）がボディの内面や弁体の外面等に付着し、この副生成物の付着量が増加するのに伴って適切な開度調整を行うことができなくなる。このようなスロットルバルブにおいてはボディおよび弁体を１８０℃程度に加熱することにより、副生成物がボディや弁体に付着し難いことが知られている。
【０００４】
従来におけるバタフライバルブ構造のスロットルバルブとしては、例えば、特開平６−１８５６７１号公報に記載されているように、ボディの溝に半円板状ヒータを挿入し、弁体の回転中心部にロッド状ヒータを内蔵させ、半円板状ヒータによりボディを加熱し、ロッド状ヒータにより弁体を加熱するようにした構成が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来例のバタフライバルブ構造のスロットルバルブでは、弁体と駆動軸とを別々に形成し、弁体の穴に駆動軸の一側部を挿入し、これら弁体と駆動軸とをピンにより固定するようになっているため、ボディに弁体を組み込む際にボディの軸心と弁体の回転中心が一致するように調整する必要があり、その作業は煩わしく、組立作業能率に劣る。また、上記弁体と駆動軸の組立て、ボディと弁体の中心の調整等が不良である場合には、弁体がボディとこすれてかじりを生じ、動作不良を起こすことがあった。そのため、ボディと弁体との隙間を微小となるように設定することができず、嵌め合い公差が大きくなるため、ミニマム流量制御特性が良くなかった。
【０００６】
また、上記のような従来例のスロットルバルブでは、半円板状ヒータにおけるボディとの接触面積が狭いため、熱伝導効率に劣り、また、ロッド状ヒータは導線の断線を防止するように弁体の回転中心の穴内に穴壁とに隙間をあけて挿入し、弁体のみを回転させるように構成しているため、熱伝導効率に劣る。その結果、接ガス面、特に、弁体の温度分布が均一とならず、悪いために依然として副生成物の付着を防止することができず、動作不良を起こすおそれがあった。
【０００７】
本発明の目的は、上記のような従来例の問題を解決しようとするもので、弁体をボディに組み込む際の調整を不要とすることができ、しかも、弁体の回転時にボディとこすれないようにしてボディと弁体との隙間を最小にすることができ、したがって、組立作業能率を向上させることができ、しかも、、ミニマム流量制御性を向上させることができ、更に、弁体の開放時に長方形の開口を得ることができて流体の通過開口面積を大きくすることができ、したがって、マキシマム流量制御性を向上させることができるようにしたスロットルバルブを提供するにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ボディと弁体との加熱温度分布を良好にすることができ、したがって、副生成物が付着し難く、動作不良を防止することができるようにしたスロットルバルブを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のスロットルバルブは、ボディの流路方向と直交する方向に軸が向けられた円筒状の穴をボディの両端に形成し、この穴に板状のボンネットに形成した短い円筒状部を挿入して塞ぎ、一方、方形状に形成した弁体の両端に大径の円板状部とそれぞれの円板状部の外面に同一軸心上に小径部を一体的に設けると共に、前記円筒状部の凹所に前記弁体の円板状部を回転可能に挿入し、かつ前記小径部を前記ボンネットの中央部に形成した貫通孔に軸受を介して回転可能に支持させ、前記ボディの穴の内壁に沿うように突設した仕切体を介して前記弁体を開閉可能に回転させたものである。
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の他のスロットルバルブは、上記構成において、上記ボディにおける弁体を囲む部分の外面を被覆するように外部加熱用ヒータを備え、上記弁体に接触状態で内蔵するように内部加熱用ヒータを備え、上記内部加熱用ヒータの導線を一方の軸部からボンネットの外方へ導き、この導線の外方へ導いた部分を上記弁体と内部加熱用ヒータの一体的な９０度の角度範囲での正逆回転を許すようにコイル状に取り出したものである。
【００１１】
上記構成において、上記仕切体をボディにリブ状に一体的に設け、または上記仕切体を棒状に形成し、各仕棒状切体の両端部をボンネット間に組み込むことができ、または上記仕切体を棒状に形成し、一方のボンネットから一体的に突設させることができる。
【００１２】
また、上記弁体の方形板状部の角部を面取り状に切欠き、この切欠き部の隣接部が、流路を閉じた状態で仕切体における弁体の開放側回転方向の端部に対応するように構成することができる。
【００１３】
上記のように構成された本発明によれば、弁体と軸部とを一体的に設けているので、弁体をボディに組み込む際の調整を不要とすることができ、しかも、弁体の回転時にボディとこすれないようにしてボディと弁体との隙間を最小に設定することができ、更に、弁体を方形板状に形成し、ボディにおける流体の流れ方向と直交方向の円筒状の穴壁に仕切体を設けているので、弁体の開放時に長方形状の流路開口を得ることができて流体の通過開口面積を大きくとることができる。
【００１４】
また、ボディにおける弁体を囲む部分の外面を被覆するように外部加熱用ヒータを備えることにより、接ガス面の温度分布を良好にすることができ、更に、弁体に内部加熱用ヒータを接触状態で内蔵させることにより、接ガス面の温度分布を一層良好にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１ないし図４は本発明の第１の実施形態によるスロットルバルブを示し、図１は縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図４は要部の分解斜視図である。
【００１６】
図１ないし図４に示すように、ボディ１は流体の流路２と、この流路２と直交方向に軸が向けられた円筒状の穴３を有している。ボディ１の穴３の両端部外周の端壁４は外形が四隅を面取りされた正方形状に形成され、両端壁４の内周には環状溝５が形成され、両端壁４の四隅部にはねじ穴６が形成されている。両端壁４の環状溝５にＯリング７が挿入され、両端壁４にはボンネット８の板状部９が重ねられるとともに、ボンネット８の短い円筒状部１０が穴３内に挿入されている。ボンネット８の板状部９の四隅には取付け穴１１が形成され、この取付け穴１１から端壁４のねじ穴６にねじ１２が螺入されてボンネット８がボディ１に対してＯリング７によりシールされた状態で取外し可能に固定され、穴３の両端開放部が閉塞されている。
【００１７】
弁体（フラッパー）１３は方形板状に形成され、この弁体１３の両端に軸部１４が一体に設けられている。各軸部１４は弁体１３の両端に一体的に設けられた大径の円板状部１５と各円板状部１５の外面に同一軸心上で一体的に設けられた小径部１６とから構成されている。方形板状の弁体１３の厚さ方向の両側面は円弧状に形成され、弁体１３の一角部には面取り状に切欠き部１７が形成されている。切欠き部１７は弁体１３の肉厚方向の中央部から一方の扁平面側へ向かって約４５度の傾斜角度に形成されている。一方の軸部１４から弁体１３の中央部を貫通して他の軸部１４の中間部に至る穴１８が形成され、他方の軸部１４の先端部には長円形状の連結用穴１９が形成されている。弁体１３と軸部１４とはステンレス、アルミニウム等の円柱体から切削加工により形成され、若しくはダイカスト成形されて一体的に設けられている。そして、各円板状部１５がボンネット８の円筒状部１０により形成された円形の凹所に回転可能に挿入されるとともに、各小径部１６がボンネット８の中央部に形成された貫通穴２０に軸受２１を介して回転可能に支持され、弁体１３が穴３内で回転されるようになっている。
【００１８】
ボディ１の流路２の流体の流れ方向に沿う両側で円筒状の穴３の内壁に軸方向に沿って２本のリブ状の仕切体２２が対向して一体的に設けられている。各仕切体２２は弁体１３と協力して流路２を閉塞し、若しくは弁体１３の９０度の角度範囲での回転（図３の実線矢印および点線矢印参照）により開口面積、すなわち、流体の流量を調整することができ、対向面が弁体１３の円弧状面に対応する円弧状面に形成されている。そして、弁体１３の切欠き部１７に隣接する円弧状面が弁体１３の回転により流路３を閉じた状態で仕切体２２における弁体１３の開放側回転方向（図３における実線矢印方向）の下流側の端部に対応するように構成されている。したがって、弁体１３が開放側へ少し回転することにより、その円弧状面が仕切体２２の円弧状面から離脱し、切欠き部１７により仕切体２２と弁体１３とに隙間が形成されて流体の流れを開始させることができるようになっている。
【００１９】
ボディ１における穴３を囲む外面を被覆するように外部加熱用ヒータ２３が設けられている。この外部加熱用ヒータ２３は面状ヒータ（シリコンゴムヒータ）２４とその外側を覆うシリコンスポンジ製の保温カバー２５とを有し、面状ヒータ２４がボディ１における穴３を囲む外面に接触状態に設けられ、面状ヒータ２４の発熱線（図示省略）に接続された導線２６が保温カバー２５に挿通され、電源（図示省略）に接続されるようになっている。
【００２０】
一方の軸部１６から弁体１３を通って他方の軸部１６の中間部に至る穴１８に内部加熱用ヒータ２７として丸棒状のカートリッジヒータが内蔵されている。この内部加熱用ヒータ１７の導線２８は内部加熱用ヒータ２７の端部に設けられたカバー２９の側方に形成された穴３０から外方へ導かれ、カバー２９およびカバー２９側のボンネット８の筒状部３１の外周でコイル状にされている。導線２８のコイル状部はボンネット８の下側に取外し可能に取付けられた保護カバー３２により被覆されている。導線２８のコイル状部の先方は保護カバー３２の基部側の穴３３からボンネット８の板状部９の外面に沿って外部へ導かれ、電源（図示省略）に接続されるようになっている。そして、導線２８のコイル状部により内部加熱用ヒータ２７が弁体１３等と一体に回転するのを許すようになっており、これにより内部加熱用ヒータ２７を弁体１３の穴１８の内壁面に密接させた状態に内蔵させることができる。また、高価なスリップリングを不要とすることができる。
【００２１】
小径部１６の長穴１９を有する軸部１４側のボンネット８の外側には接続筒３４を介してアクチュエータ３５が取り付けられ、アクチュエータ３５の出力軸（図示省略）に連係された動力伝達軸３６の長円形突出部３７が小径部１６の長穴１９に挿入され、一体的に回転し得るように連係されている。そして、アクチュエータ３５の駆動により動力伝達軸３６を介して軸部１４および弁体１３が図３に実線矢印、点線矢印で示すように９０度の角度範囲で正逆回転されるようになっている。
【００２２】
以上の構成において、以下、その動作について説明する。
上記のように弁体１３と軸部１４とを一体的に設けているので、ボディ１の仕切体２２と弁体１３との嵌め合い公差はボンネット８の円筒状部１０に対する円板状部１５の嵌め合い公差だけであるので、ボディ１、ボンネット８、軸受２１の組立てがたにより弁体１３が軸部１４の軸方向にずれても弁体１３はボディ１の仕切体２２とこすれない。また、上記のように弁体１３と軸部１４とは一体的に設けているので、組立て作業が容易であることは勿論のこと、組立時の調整が不要であり、しかも、ボディ１、ボンネット８、弁体１３、仕切体２２の嵌め合い部は旋盤加工等により高精度に仕上げることができる。したがって、弁体１３と仕切体２２との隙間を最小にすることができる。
【００２３】
そして、アクチュエータ３５の駆動により上記のように動力伝達軸３６を介して軸部１４および弁体１３を９０度の角度範囲で正逆回転させ、仕切体２２と弁体１３とで流路２の開口面積を制御することにより、流体の流量を制御することができる。このとき、上記のように弁体１３と仕切体２２の隙間を最小にすることができるので、ミニマム流量制御性を向上させることができる。また、上記のように弁体１３を方形板状に形成し、ボディ１における流体の流れ方向と直交方向の円筒状の穴３の壁面に穴３の軸に沿って仕切体２２を設けているので、弁体１３の開放時に長方形状の流路開口を得ることができて流体の通過開口面積を大きくとることができ、したがって、マキシマム流量制御性を向上させることができる。しかも、上記従来例におけるバタフライバルブ構造のスロットルバルブと流体の通過面積を同じに設定する場合には、弁体１３の外形を上記従来例の弁体の外形よりも小さくすることができ、全体の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、ボディ１が弁体１３を囲む形状に形成され、この弁体１３を囲む部分に外部加熱用ヒータ２３を設けることにより、外部加熱用ヒータ２３の加熱面積を大きくとって弁体１３を囲むことができるので、ボディ１および弁体１３の温度分布が良好となる。しかも、上記のように弁体１３の外形を小さくすることにより、弁体１３の温度分布が更に良好となる。また、弁体１３に内部加熱用ヒータ２７を内蔵させているので、弁体１３の温度分布が一層良好となり、更に、この内部加熱用ヒータ２７の導線２８を弁体１３の外方にコイル状に取り出して弁体１３と内部加熱用ヒータ２７とを一体的に回転させるのを可能とすることにより、内部加熱用ヒータ２７を弁体１３の穴１８の内周面に密接させて熱伝達効率を向上させることができ、弁体１３の温度分布が更に一層良好となる。このように接ガス面の温度分布に優れているので、排ガス中に含まれる副生成物がボディ１の内面、仕切体２２の外面および弁体１３の外面等に付着し難く、弁体１３を円滑に回転動作させることができる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５ないし図７は本発明の第２の実施形態におけるスロットルバルブを示し、図５は図３と同様の断面図、図６は図２と同様の断面図、図７は要部の分解斜視図である。
【００２６】
本実施形態においては、主として、上記第１の実施形態とは異なる構成について説明し、上記第１の実施形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の特徴とするところは、図５ないし図７に示すように、ボディ１内の流路２の開口面積を弁体１３との協力により調整する仕切体として２本の丸棒３８が用いられ、各丸棒状仕切体３８の両端に係合用突部３９が一体的に設けられ、これらの係合用突部３９がボンネット８の円筒状部１０に形成された係合用凹部４０に係合され、丸棒状仕切体３８がボディ１の穴３の内壁に沿うように突設される点にある。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は本発明の第３の実施形態におけるスロットルバルブを示す要部の分解斜視図である。
【００２９】
本実施形態においては、主として、上記第１の実施形態とは異なる構成について説明し、上記第１の実施形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
本実施形態の特徴とするところは、図８に示すように、ボディ１内の流路２の開口面積を弁体１３との協力により調整する仕切体として２本の丸棒４１が用いられ、各丸棒状仕切体４１が一方のボンネット８の円筒状部１０と一体的に設けられ、各丸棒状仕切体４１の先端に係合用突部４２が一体的に設けられ、これらの係合用突部４２が他方のボンネット８の円筒状部１０に形成された係合用凹部４３に係合され、丸棒状仕切体４１がボディ１の穴３の内壁に沿うように突設される点にある。
【００３１】
なお、上記実施形態においては、弁体１３に内蔵させる内部加熱用ヒータ２７として丸棒状のカートリッジヒータを用いているが、弁体１３と軸部１４とを一体的に成形しているので、各種のヒータを内蔵させることができる。このほか、本発明は、その基本的技術思想を逸脱しない範囲で種々設計変更することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、弁体と軸部とを一体的に設けているので、弁体をボディに組み込む際の調整を不要とすることができ、しかも、弁体の回転時にボディとこすれないようにしてボディと弁体との隙間を最小に設定することができ、したがって、組立作業能率を向上させ、ミニマム流量制御性を向上させることができる。更に、弁体を方形板状に形成し、ボディにおける流体の流れ方向と直交方向の円筒状の穴壁に仕切体を設けているので、弁体の開放時に長方形状の流路開口を得ることができて流体の通過開口面積を大きくとることができる。したがって、マキシマム流量制御性を向上させることができる。
【００３３】
また、ボディにおける弁体を囲む部分の外面を被覆するように外部加熱用ヒータを備えることにより、接ガス面の温度分布を良好にすることができ、更に、弁体に内部加熱用ヒータを接触状態で内蔵させることにより、接ガス面の温度分布を一層良好にすることができる。したがって、副生成物がボディの内面、弁体の外面等に付着し難く、動作不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるスロットルバルブを示す縦断面図である。
【図２】同スロットルバルブを示し、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】同スロットルバルブを示し、図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】同スロットルバルブを示す要部の分解斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によけるスロットルバルブを示し、図３と同様の断面図である。
【図６】同スロットルバルブを示し、図２と同様の断面図である。
【図７】同スロットルバルブを示す要部の分解斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態によけるスロットルバルブを示す要部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１  ボディ
２  流路
３  円筒状の穴
８  ボンネット
１３  弁体
１４  軸部
１７  切欠き部
２２  仕切体
２３  外部加熱用ヒータ
２７  内部加熱用ヒータ
３５  アクチュエータ
３８  仕切体
４１  仕切体
【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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