(57)【要約】【課題】ヒータ収納部である溝構成によってシーズヒータを押圧支持してヒータが加熱することによる膨張によって派生する問題を解決して、シーズヒータ寿命を長くし、シーズヒータに特別な加工を要することなく配設出来るようにする。【解決手段】双方の直角断面方向における溝の一方の山部と反対側の山部間の間隔がシーズヒータの直径以下とされて、波形状の溝内に直線的に配置され、該波形状山部および谷部に、各波形状山部から押圧力が作用する状態で接触して、配設された。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座に対向して配置される弁板と、弁板に連結され、弁板を開閉操作するステムと、弁板を弁座に対して駆動する駆動部とからなり、ステムに一体的にあるいは別体としてヒータベースが設けられ、該ステムまたはヒータベースに溝が設けられ、該溝内にシーズヒータが配設されたゲートバルブにおいて、
前記溝が、溝幅一定で、規則正しく一律に山部と谷部が交互に形成された多数の波形状で、ヒータベースの弁ゲート側面上に長手側端部から長手側端部に亘って巻回されて形成され、シーズヒータが、長手方向に対する双方の直角断面における溝の一方の山部と反対側の谷部間の間隔がシーズヒータの直径以下とされて、波形状の溝内に直線的に配置され、該波形状山部および谷部からの押圧力が作用する状態で溝に接触して、配設されたこと
を特徴とするゲートバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載されたゲートバルブにおいて、ヒータベースが、ステムとは別体として形成されて弁板とステムとの間に配置され、溝が、該別体のヒータベースの弁板側面に設けられたことを特徴とするゲートバルブ。
【請求項３】
請求項１に記載されたゲートバルブにおいて、ヒータベースが、ステムに一体として形成され、溝が、ステムの弁板反対側側面に設けられたことを特徴とするゲートバルブ。
【請求項４】
請求項１または２に記載されたゲートバルブにおいて、溝が、ヒータベースまたはステムの面上に２回以上巻回されて形成され、シーズヒータの該溝に対する接触が実質的に溝長全域に亘って形成されることを特徴とするゲートバルブ。
【請求項５】
請求項１または２に記載されたゲートバルブにおいて、溝が、ヒータベースまたはステムの面上に１回巻回されて形成され、シーズヒータの該溝に対する接触が実質的に溝長全域に亘って形成されることを特徴とするゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲートバルブ、特に半導体製造用のゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造用のゲートバルブは、半導体処理室よりも低温であるために、プロセス過程で生成された生成物が弁体表面およびゲートバルブ内部に付着することがあり、これを防止するためにヒータが設置される。
【０００３】
特許文献１には、弁体支持部材のヒータ収納部に弁体を加熱するヒータを設置した構造が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、流路口の周りを循環するパターンをアウトラインとする扁平な幅広の浅い蟻溝を設け、この蟻溝にヒータを連続的に循環配置した構造が記載されている。ベローズに囲繞される形でヒータを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４１３７号公報
【特許文献２】特開１０−１３２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プロセス過程で生成された生成物が弁体表面およびゲートバルブ内部に付着することを防止するための各種のヒータおよびヒータ配置構造が提案されてきた。特許文献１に記載されたヒータは、弁体形状に合わせて矩形状の凹溝に形成されたヒータ収納部に収納されている。ヒータに面状のヒータが用いられ、蓋によって押圧支持されるようになっていて、ヒータが加熱することによる膨張によって派生する問題についての解決策が十分とはいえない。特許文献２には、扁平な幅広の浅い蟻溝を形成して、この中にシーズヒータを連続的に循環配置しており、特許文献１と同様にヒータが加熱することによる膨張によって派生する問題についての解決策が十分とはいえない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みヒータ収納部である溝構成によってシーズヒータを押圧支持してシーズヒータが加熱することによる膨張によって派生する問題、例えば弁全体についての加熱状態の均一化を達成して生成物の付着を防止し、ヒータ膨張に伴って派生する問題をなくし、ヒータ寿命を長くして、かつこれらの問題をヒータ収納部である溝構成の工夫によって解決することでシーズヒータに特別な加工を要することなく安価とすることのできる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、弁座に対向して配置される弁板と、弁板に連結され、弁板を開閉操作するステムと、弁板を弁座に対して駆動する駆動装置とからなり、ステムに一体的にあるいは別体としてヒータベースが設けられ、該ヒータベースに溝が設けられ、該溝内にシーズヒータが配設されたゲートバルブにおいて、
前記溝が、溝幅一定で、規則正しく一律に山部と谷部が交互に形成された多数の波形状で、ヒータベースの弁板側面上に長手側端部から長手側端部に亘って巻回されて形成され、シーズヒータが、長手方向に対する双方の直角断面における溝の一方の山部と反対側の谷部間の間隔がシーズヒータの直径以下とされて、波形状の溝内に直線的に配置され、該波形状山部および谷部からの押圧力が作用する状態で溝に接触して、配設されたこと
を特徴とするゲートバルブを提供する。
【０００９】
本発明は、上述されたゲートバルブにおいて、ヒータベースが、ステムとは別体として形成されて弁板とステムとの間に配置され、溝が、該別体のヒータベースの弁板側面に設けられたことを特徴とするゲートバルブを提供する。
本発明は、上述されたゲートバルブにおいて、ヒータベースが、ステムに一体として形成され、溝が、ステムの弁板反対側側面に設けられたことを特徴とするゲートバルブを提供する。
本発明は、上述されたゲートバルブにおいて、溝が、ヒータベースまたはステムの面上に２回以上巻回されて形成され、シーズヒータの該溝に対する接触が実質的に溝長全域に亘って形成されることを特徴とするゲートバルブを提供する。
本発明は、上述されたゲートバルブにおいて、溝が、ヒータベースまたはステムの面上に１回巻回されて形成され、シーズヒータの該溝に対する接触が実質的に溝長全域に亘って形成されることを特徴とするゲートバルブを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上述したようにシーズヒータが、双方の直角断面方向における溝の一方の山部と反対側の谷部間の間隔がシーズヒータの直径以下とされて、波形状の溝内に直線的に配置され、該波形状山部および谷部に、各波形状山部から直接的に押圧力が作用する状態で接触して、配設された構造を特徴としているので、シーズヒータを各波形状山部および谷部によって、固着ではなく直接的に押圧支持することが出来、ヒータが加熱することによる膨張によって派生する問題、例えば弁全体についての加熱を効果的にして均一化を達成して生成物の付着を防止し、ヒータ膨張に伴って派生する線膨張を分散化して集積されることが内容にしてシーズヒータの寿命を長くすることが出来、かつこれらの解決をヒータ収納部である溝自体の工夫によって解決しているので、シーズヒータに特別な加工を要することなく安価となった構造を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例であるゲートバルブ１００の形態を示す正面図。
【図２】図１のＡ―Ａ断面を拡大して示す断面図。
【図３】ヒータベースに形成された溝の全体形態を示す図。
【図４】図３の一部詳細を示す図。
【図５】溝１０にシーズヒータ３１を配置した形態を示す図。
【図６】シーズヒータの長手方向の断面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図。
【図８】本実施例になるヒータベース形状と比較品ヒータベース形状を示す図。
【図９】他の例のヒータベースの形状を示す図。
【図１０】評価試験に供されたヒータベースの測定点の箇所を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例であるゲートバルブ１００の形態を示す正面図であり、図２は、図１のＡ―Ａ断面を拡大して示す断面図である。図１において、本実施例の中心をなす溝１０の構成が実線で示してあるが、これは本実施例の理解のための実線で示してあり、実際の構成は、図２に示す通りである。実施例では、図面の右側を弁座側、反対側を背面側とよぶ。また、本発明では、シーズヒータを用いるが、よく知られているようにシーズヒータは、シーズ管内に、電気絶縁物を介して埋め込んだ形態のヒータであり、シーズ管あるいはそれと同等物内に電気絶縁物を介してヒータを埋め込んだものを指し、加熱用ヒータとしての作用を持ち、ヒータと呼ばれることがある。
【００１４】
図１および図２において、ゲートバルブ１００は、弁座１に対向して配置される弁体である弁板４、弁板４の弁座側表面に配置されたＯリング５、弁板４の背面側に配置されたヒータベース６、ヒータベース６の背面側に配置されたステム７、ヒータベース７の弁座側側面の面上に形成された溝１０、ヒータベース６と弁板４のとの間に配置され、溝１０の開口を塞ぐヒータカバー８、溝１０内に配設されるヒータ９とから形成される。このように、弁座に対向して配置される弁板と、弁板に連結され、弁板を開閉操作するステムと、弁板を弁座に対して駆動する駆動装置とからなり、ステムに一体的にあるいは別体としてヒータベースが設けられ、該ヒータベースに溝が設けられ、この溝内にシーズヒータが配設されたゲートバルブ１００が形成される。
【００１５】
弁座２には、処理室（図示せず）に連通する開口３が形成され、弁座２は、弁板４によって閉鎖され、また開口される。
【００１６】
弁板４は、ヒータベース６と共にボルト１１によってステム７に固定され、ステム７は、駆動部１２に連結される。駆動部１２は、図示しない駆動源を備え、弁板４を上下方向および遥動方向に駆動することが出来る。駆動部１２による弁板４の駆動形態については各種の操作方法が提案、公開されている。
【００１７】
図１では、ヒータベース６とステム７との組み合わせ構造体は、左右２か所に形成される。ヒータベース６とステム７との組み合わせ構造体は、１か所に形成してもよいし、複数箇所に形成してもよい。
【００１８】
本例ではヒータベース６は、弁板４に別体として構成され、ボルト１１によって一体化されているが、ステム自体に溝１０を形成して、溝にシーズヒータ３１（図５参照）を埋め込み、ヒータカバー８によって閉塞することが出来る。この場合、溝が設けられた部分のヒータベース部分がステム７に形成されることになる。ヒータベース一体のステムとされる。一体化されたステムは、ボルト１３によって弁板４に固定される。ステムにヒータベースを一体化製作する場合、弁板４の反対側の側方の面上に溝を形成することができる。溝には溝カバーが取り付けられる。
【００１９】
シーズヒータ３１は、ステム７内に設けた配管１５内を配設され、駆動部１２の外部に配置された電源（図示せず）に接続され、制御装置（図示せず）によって温度コントロールされ、弁板４の温度をコントロールする。
【００２０】
図３は、ヒータベース６に形成された溝１０の全体形態を示す。
【００２１】
図３において、溝１０が、溝幅一定で、規則正しく一律に山部２１と谷部２２が交互に形成された多数の波形状で、ヒータベース６の弁ゲート側面上に長手側端部２３から長手側端部２４に亘って巻回されて形成される。また、上下端部に亘って形成されている。山部２１は、図に示すように上方に盛り上がった溝部を指し、谷部２２は、図に示すように下方に窪んだ部分を指す。長手側端部２３は、ヒータベース６の左方端部を指し、長手側端部２４は、ヒータベース６の右方端部を指す。図で上下側端部を上下側端部と称する。これらの山部、谷部の加工は、制御された機械加工で行うことが出来、溝形成は容易に行うことが出来る。したがって山部、谷部の形状は、図３に記載された構造に限定されず、それぞれの頂点部、底点部を部分的に直線的あるいは円弧上とすることは容易である。
【００２２】
本例の場合、長手側端部から長手側端部に亘って２回巻回されている。各巻回された溝間には、これら２つの溝を区画する壁２５が形成してある。２６、２７は、ボルト孔を示す。
【００２３】
図４は、図３の一部詳細を示す。一つの溝の１０の上側側面の盛り上がりを山部２１Ａとし、窪みを谷部２２Ａとし、下側側面の盛り上がりを山部２１Ｂとし、窪みを谷部２２Ｂとして区別すると、上述したように溝１０が、溝幅一定で、規則正しく一律に山部２１と谷部２２が交互に形成された多数の波形状となる。
【００２４】
上側の谷部２２Ａの底点が下側山部２１Ｂの頂点を超えて下方にまで至ることはない。双方の長手断面上において、底点と頂点間距離は、挿入されるシーズヒータ（図５参照）の太さ、すなわち直径等のシーズヒータの構造上の性質に依存して定められる。
【００２５】
ヒータベース６の下端部には、ヒータ導入用、導出用のヒータ溝１４が形成され、また温度計測用の熱電対の制御用Ｔ／Ｃを設置するための溝３０が形成される。溝３０内に制御用Ｔ／Ｃを取り付ける取り付けねじ２９が設けられる。
【００２６】
図５は、溝１０にシーズヒータ３１を配置した形態を示す。ここでは、図１に示されるヒータ９を本例におけるシーズヒータ３１として示してある。
【００２７】
図６は、シーズヒータ３１の長手方向における断面を示し、図７は、図６のＢ−Ｂ断面を示す。これらの図において、シーズヒータ３１は、外被６１内に電気絶縁物６３を介してヒータ線６２を配して構成されており、全体的に弾性を有している。シーズヒータの構成は、他の構成であってもよい。
【００２８】
図５において、シーズヒータ３１が、長手方向に対する双方の直角断面における溝の一方の山部２１Ｂと反対側の谷部２２Ａ間の間隔がシーズヒータの直径以下とされて、波形状の溝内に一直線状に配置される。該波形状山部に、各波形状山部から弾性的に押圧力が作用する状態で接触して、配設される。接触配置することが重要で、接触配置後にあってもシーズヒータの弾性は失われないようにした直線状の配置になる。配置されるシーズヒータ３１は、一直線状に配置操作されるので、配置に際して何らの加工がなされることを要さず、素材のまま、直線形状のまま、作業員によって溝１０内にシーズヒータが持つ弾性を利用して強制的に配設される。器具が使用されて配設されてもよい。例えば、山部と山部との間隔、谷部と谷部の間隔、山部と谷部間隔、振幅、溝幅、長手方向に対する双方の直角断面における溝の一方の山部２１Ｂと反対側の谷部２２Ａ間の間隔、シーズヒータ３１の太さが設定される。  このように長手方向間隔が設定される。波形状の溝内に直線的に配置されたシーズヒータ３１は、波形状山部および谷部から押圧力が作用する状態でこれらの部位に接触する。  接触状態は、弾性を利用した固定接触を形成し、何らの機械的固定手段を設けることなく、シーズヒータ３１は、溝１０に接触固定される。この接触固定の特徴は、押圧箇所が間隔一定という一律で、極めて短間隔で形成されるということにある。これによって、シーズヒータ３１が、加熱によって膨張しようとした時にこの膨張は、これらの多数の短間隔押圧固定手段の形成によって局部的なものになって、累積あるいは集積されることがない。これによって累積回避することで派生していたヒータ断線故障を回避できることになる。本実施例のように、素材そのままの直線状のシーズヒータを使用することで、ヒータ曲げ加工作業者の技能に依存した影響を低減することが出来、ヒータ寿命を長くすることが容易に出来ることになる。
【００２９】
ヒータベースの端部部分では、溝１０は、波形形状ではなく、円弧状形態とされる。この円弧状溝１０Ａは、外径に比べて内径の曲率状態が大きくしてあって、ヒータベースの中央部のおける溝幅に比べて溝幅が大きくされる。シーズヒータ３１は、この端部部分では溝の内壁に沿って配置され、加熱によるシーズヒータ３１の膨張を吸収し易くしている。この溝幅は、上述した溝とシーズヒータ３１との接触固定形態の採用によって中央部における溝幅と同等あるいはわずかに広いものとすれば済む形態とすることが出来る。
【００３０】
シーズヒータ導入部３１Ａは、ヒータ溝１４内を案内されて外巻き最下側の溝内から配置され、溝１０内を外周から巻回され、内周に切り替えられ、溝１０の巻回の終点３１付近で溝内配置が終了する。この例では、溝１０が、ヒータベース６の弁ゲート側面側に２回巻回されて形成され、シーズヒータ３１の溝１０に対する接触が実質的に溝長全域に亘って形成される。溝１０は、２回以上巻回されてもよい。何回巻回するかは温度設定およびヒータ特性によって定められる。いずれにしてもシーズヒータの配置上、変曲箇所が形成されることは避け得ないが、これらの変曲箇所の形成による問題が解決される。
【００３１】
図８は、本実施例になるヒータベース形状と比較品ヒータベース形状を示す。
【００３２】
図８（Ａ）は比較品ヒータベース形状を示し、図６（Ｂ９）は、本実施例ヒータベース形状を示す。比較品の直線状の溝の形状を１０Ｍで示し、波形状シーズヒータの形状を３１Ｍで示す。図８（Ａ）の形状から分かるように、波形状シーズヒータ３１Ａの熱膨張は、集積され、端部の円周部において、あるいは膨張が集積され、溝外側内壁に強く接触する箇所あるいはシーズヒータ配線上の曲がりの変化が大きな箇所、例えば外周から内周への曲がりの変曲箇所でシーズヒータに応力集中が派生する。これに比べて、本実施例では、上述したようにシーズヒータ３１の取り付け形態が熱伸びを拘束するようにしているので、これらの箇所での応力集中を回避することが出来、シーズヒータの寿命を長くすることが出来る。すなわち、本実施例によれば、シーズヒータの加熱による変位を少なくすることが出来、局所での応力集中を回避することが出来、シーズヒータの寿命を長くすることが出来る。
【００３３】
比較品に示すような取り付けであると、シーズヒータの取り付けは組み立て作業員の作業技術に依存してシーズヒータの取り付けとなってシーズヒータの曲げ、溝との接触具合には配置後における個体差が発生し易い。本実施例によれば、個体差はなく、取り付け状態は一律のものとなり、複数の巻回構造を採用してもシーズヒータ配線上の曲がりの変化が大きな箇所での応力集中を回避することができる。また、シーズヒータの曲げ、溝との接触具合も一律ができるので、設計通りの熱伝達を達成することが可能になり、弁体全体の加温状態を一律とする効果がある。加温状態の一律化は、生成物の局所的な付着を防止することに有効となる。
【００３４】
図９は、溝１０が、ヒータベース６の弁ゲート側面側に１回巻回されて形成され、シーズヒータ３１の溝１０に対する接触が実質的に溝長全域に亘って形成される例を示す。図８（Ａ）に示したように溝の形状を１１Ａで示し、シーズヒータの形状を３１Ａで示している。これら比較結果は、図８について説明したと同様である。
【００３５】
本実施例による形態が弁体表面の温度分布への影響について確認、検討した結果を説明する。
【００３６】
図１０は、本評価試験に供されたヒータベースの測定点の箇所を示す図である。
【００３７】
・試験バルブ：ツインロールカムゲート弁
・ヒータベース：図８、図９に示す比較品および本実施例のヒータベース形状
・圧力：真空
・温調温度：設定温度１２０℃
・温度測定：ヒータベースに組み込まれた熱電対による。
【００３８】
・制御方法：ＯＮ−ＯＦＦ制御（１１８℃―ＯＮ,  １２０℃―ＯＦＦ制御）
・測定箇所：弁体表面、図８に示す１０箇所
試験結果のまとめ
弁体表面測定の結果をまとめて示す。温調温度（１２０℃）における弁体表面温度のばらつきは（測定箇所１０箇所の最大値―最小値）の平均値は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示す例を３台使用した時の測定結果は、それぞれ以下の通りであった。
【００３９】
本実施例１…６．６℃
本実施例２…８．６℃
本実施例３…７．８℃
平均値    …７．８℃
以上の結果から、比較品および本実施例のヒータベースで３台ずつ測定した弁体表面温度のばらつきの平均値が、１〜２℃改善された。このように試験結果には、温度分布状態で改善がみられた。少なくとも大きな差異がなかったことが評価された。このように、比較品に比べて弁体の表面の温度分布への影響は良い方に行くことがあっても悪い方に行くことがないと判断された。
【００４０】
以上のように、本実施例は、上述したようにシーズヒータが、双方の直角断面方向における溝の一方の山部と反対側の山部間の間隔がシーズヒータの直径以下とされて、波形状の溝内に直線的に配置され、該波形状山部および谷部に、各波形状山部から押圧力が弾性作用する状態で接触して、配設された構造を特徴とし、この特徴によって、直線形状のシーズヒータを各波形状山部および谷部によって、固定ではなく弾性押圧支持することが出来、シーズヒータが加熱することによる膨張によって派生する問題、例えば弁表面全体についての加熱の均一化を達成して生成物の付着を防止し、ヒータ膨張に伴って派生する線膨張を分散化して集積されることをなくしてヒータ寿命を長くすることが出来、かつこれらの解決をヒータ収納部である溝自体の工夫によって解決しているので、シーズヒータに特別な加工を要することなく安価となった構造を提供することが出来る。
【符号の説明】
【００４１】
２…弁座、４…弁板（弁体）、５…Ｏリング、６…ヒータベース、７…ステム、８…ヒータカバー、９…ヒータ、１０…溝、１２…駆動部、１４…ヒータ溝、２１、２１Ａ、２１Ｂ…山部、２２、２２Ａ，２２Ｂ…谷部、２５…壁、３１…シーズヒータ、１００…ゲートバルブ。
【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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