| 【発明の名称】 |
ゲートバルブ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】堀越 源一
【氏名】尾崎 昌之
【氏名】阿久津 功
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| 【要約】 |
【課題】ゲ−トバルブ装置を大型化することなく、しかも弁体の可動部材としてベロ−ズ等の弾性部材を用いることなく、確実に動作し得る、信頼性、耐久性に優れたゲ−トバルブ装置を提供する。
【解決手段】弁ケ−ス１ａと、前記弁ケ−スに取り付けられる、弁口４が形成された弁口部材２と、前記弁口部材の弁口の開放、閉塞を行う弁体８と、前記弁体が一端部に取り付けられ、その略中間部分が支持された操作棒９と、前記操作棒の他端部に取り付けられ、弁体を弁口位置と非弁口位置の間を移動させるために操作棒を揺動させる揺動手段１６、１７、と、前記操作棒の他端部に取り付けられ、操作棒に取り付けられた弁体を弁口部材に押圧し、弁口を閉塞するために、操作棒をてこ運動させるてこ運動手段１４、１５とを備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 弁ケ−スと、前記弁ケ−スに取り付けられる、弁口が形成された弁口部材と、前記弁口部材の弁口の開放、閉塞を行う弁体と、前記弁体が一端部に取り付けられ、その略中間部分が支持された操作棒と、前記操作棒の他端部に取り付けられ、弁体を弁口位置と非弁口位置の間を移動させるために操作棒を揺動させる揺動手段と、前記操作棒の他端部に取り付けられ、操作棒に取り付けられた弁体を弁口部材に押圧し、弁口を閉塞するために、操作棒をてこ運動させるてこ運動手段とを備えていることを特徴とするゲ−トバルブ装置。
【請求項２】 てこ運動手段は、前記揺動手段によって弁体が弁口部材の弁口に位置した状態において、前記操作棒の他端部を弁口方向に移動させ、操作棒に取り付けられた弁体を弁口部材に押圧、圧接するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載されたゲ−トバルブ装置。
【請求項３】 前記揺動手段は、揺動自在に軸支されたシリンダと、前記シリンダに対して伸縮自在に形成されたピストンロッドと、前記ピストンロッドと操作棒とを連結する連結手段とを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたゲ−トバルブ装置。
【請求項４】 前記てこ運動手段は、前記ピストンロッドの移動によって回転する内周部にねじ部が形成された固定ねじ部と、前記固定ねじ部と噛合し、前記固定ねじ部の回転によって上下動する外周部にねじ部が形成された昇降ねじ部とを備えたねじジャッキ部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたゲ−トバルブ装置。
【請求項５】 前記連結手段は、ピストンロッドの先端に一端が回動自在に設けられたレバ−であって、前記レバ−に対して内周部にねじ部が形成された固定ねじ部が一体に形成されると共に、前記固定ねじ部と噛合し、前記固定ねじ部の回転によって上下動する外周部にねじ部が形成された昇降ねじ部が操作棒の端部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載されたゲ−トバルブ装置。
【請求項６】 前記弁体は、弁体の周側部に形成され、弁口部材と気密に当接する当接部と、弁体の内側部に形成された凹部とを備え、前記凹部の略中心部分において、前記操作棒と連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載されたゲ−トバルブ装置。
【請求項７】 前記操作棒の弁体側部には、弁体を加熱するためのヒ−タが配されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載されたゲ−トバルブ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はゲ−トバルブ装置に関し、特に、弁体を揺動運動及びてこ運動をさせることにより、弁口の開閉を行うゲ−トバルブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からゲ−トバルブ装置は、半導体製造分野等の各種分野において広く用いられている。このゲ−トバルブ装置を大きく分けると特開平３−５６７７７号公報に示されるような弁体が揺動運動する揺動式ゲ−トバルブ装置と、特開平３−１３８０７７号公報に示されるような弁体がてこ運動するてこ運動式ゲ−トバルブ装置とがある。
【０００３】まず、特開平５−５６７７７号公報に示された揺動式ゲ−トバルブ装置について、図５に基づいて説明する。図に示すように、このゲ−トバルブ装置は、弁外側ケ−ス５１の両側壁に環状の弁口部材５２、５３を取付け、これらの弁口部材５２、５３にそれぞれ開口した弁口５４、５５を同一直線上に整合させ、外側ケ−ス５１の上端にフランジ５６を固着し、このフランジ５６にケ−ス上蓋５７をシ−ル５８を介してボルトにより着脱自在に取り付けられている。また、一方の弁口部材５２には固定弁座５９が取り付けられ、他方の弁口部材５３には二重のベロ−ス６１を介して環状弁座板６２を連結した可動弁座６３が設けられている。なお、この可動弁座６３にはシ−ル６４が取り付けられている。
【０００４】更に、図中、６７はゲ−ト板であって、ゲ−ト板６７の上端には操作棒６８が取り付けられ、この操作棒６８とケ−ス上蓋５７との間をベロ−ス６９によって連結して気密にシ−ルされている。前記操作棒６８の上端部にキャップ７０がナットにより固定されている。このキャップ７０を上蓋５７上にボルトにより固定したブラケット７１に枢支軸７２により枢支して、ゲ−ト板６７が弁口５４、５５と整合する弁口閉止位置とその側方（紙面の前後方向）の開放位置との間を、枢支軸７２を支点として振り子運動し得るよう支持されている。
【０００５】また、二重ベロ−ス６１の内側のベロ−ス空間６５には弁開閉用エアシリンダ装置（図示せず）に接続された加圧空気供給管６６が接続されている。これにより、両弁座５９、６３間の弁口閉止位置にゲ−ト板６７が図５に示すように弁座５９、６３からそれぞれ離間した状態で位置する際に、ベロ−ズ空間６５内に加圧空気が導入されることによって二重ベロ−ス６１が伸長してゲ−ト板６７を弁座５９、６３間によって挟着し、ゲ−ト板６７が弁口５４、５５を気密に遮断し、これにより弁を閉止する。
【０００６】他方、弁開放時にはベロ−ズ空間６５から加圧ガスを排出することにより、二重ベロ−ス６１がその弾性により収縮してゲ−ト板６７の両側から弁座５９、６３を離間させる。そして、ゲ−ト板６７を枢支軸７２を支点として振り子運動させ、これにより弁を開放する。
【０００７】また、特開平３−１３８０７７号公報に示された弁体がてこ運動するてこ運動式ゲ−トバルブ装置について、図６に基づいて説明する。図にに示すように、ゲ−トバルブ装置は、このケ−シング８１の弁室８２ｂ内に、前面にＯリング８５を備えた弁体８６を摺動自在に配置するとともに、ケ−シング８１の連結部８２ｃの開口端をＯリング８７を介して蓋体８８で気密的に閉塞し、この蓋体８８の内部を移動自在に挿通させた弁軸８９の先端を上記弁体８６に直結する。更に、上記弁体８６と蓋体８８にそれぞれ伸縮自在な蛇腹状のベロ−ス９０の両端部をそれぞれ連結する。
【０００８】これにより、弁棒８６が図６のＸ方向に前進した時に弁体８６のＯリング８７の先端を本体部材２の内周面に当接させて、この流入部８２ａと弁室８２ｂとの間を閉鎖して流体の流れをここで遮断し、弁棒８６が同図Ｙ方向に後退した時、この圧接を解いて流入部８２ａと弁室８２ｂ、さらには吐出用部材８３の内部とを連通させて、流体が流入部８２ａ、更には吐出用部材８３に流れるバルブを構成する。なお、弁棒８６は図示しないがてこ運動によりＸＹ方向に移動可能に構成されているのが一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平３−１３８０７７号公報に示されたてこ運動式ゲ−トバルブ装置は、弁体８６がてこ運動によって直動するように構成されているために、ゲ−トバルブ装置が大型化するというという技術的課題があった。特に、弁体８６の移動方向に長型化するというという技術的課題があった。
【００１０】一方、特開平５−５６７７７号公報に示された揺動式ゲ−トバルブ装置は、前記したてこ運動式ゲ−トバルブ装置と違い、弁体（ゲ−ト板６７）が揺動するため弁体の移動方向に長型化するというという弊害は生じない。しかしながら、従来の揺動式ゲ−トバルブ装置は、二重のベロ−ス６１を介して可動弁座板６２を移動させる構成を採用しているため、ゲ−トバルブ装置の耐久性は、ベロ−ス６１の耐久性によるところが大きいという技術的課題があった。
【００１１】すなわち、前記べロ−スはゴム等の弾性体により構成されており、ゲ−トバルブ装置を通過する処理ガスに曝されるほか、処理ガスの温度の影響を受ける。特に、半導体製造過程で用いた場合、半導体製造過程において用いられる高温の各種ガス（例えば、ヒ素、ガリウム、塩素、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、フッ素等）と接触する。その結果、前記べロ−スの弾性特性は変化し、ひいてはべロ−ス自体が破損する等の技術的課題があった。また、半導体製造工程において、ベロ−スに反応生成物が蓄積し、ベロ−スの寿命を短くするという問題があった。このような環境下におかれるベロ−スを可動弁座板を移動させる手段として用いることは、ゲ−トバルブ装置自体の信頼性、耐久性を向上させる面からも好ましいものではなかった。
【００１２】本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、ゲ−トバルブを大型化することなく、しかも弁体の可動部材としてベロ−ズ等の弾性部材を用いることなく、確実に動作し得る、信頼性、耐久性に優れたゲ−トバルブ装置を提供すること目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるゲ−トバルブ装置は、弁ケ−スと、前記弁ケ−スに取り付けられる、弁口が形成された弁口部材と、前記弁口部材の弁口の開放、閉塞を行う弁体と、前記弁体が一端部が取り付けられ、その略中間部分が支持された操作棒と、前記操作棒の他端部に取り付けられ、弁体を弁口位置と非弁口位置の間を移動させるために操作棒を揺動させる揺動手段と、前記操作棒の他端部に取り付けられ、操作棒に取り付けられた弁体を弁口部材に押圧し、弁口を閉塞するために、操作棒をてこ運動させるてこ運動手段とを備えていることを特徴としている。
【００１４】本発明にかかるゲ−トバルブ装置はこのように構成されているため、ゲ−トバルブ装置が大型化することはなく、特に、弁体の移動方向に長型化することはなく、ゲ−トバルブ装置の小型化が図られる。また、ベロ−スような弾性部材を介して弁体（可動弁座板）を移動させる構成を備えていないため、ゲ−トバルブ装置の耐久性を向上させることができる。その結果、ゲ−トバルブ装置自体の信頼性、耐久性を向上させることができる。
【００１５】ここで、てこ運動手段は、前記揺動手段によって弁体が弁口部材の弁口に位置した状態において、前記操作棒の他端部を弁口方向に移動させ、操作棒に取り付けられた弁体を弁口部材に押圧、圧接するように構成されていることが望ましい。
【００１６】また、前記揺動手段は、揺動自在に軸支されたシリンダと、前記シリンダに対して伸縮自在に形成されたピストンロッドと、前記ピストンロッドと操作棒とを連結する連結手段とを備えていることが望ましく、前記てこ運動手段は、前記ピストンロッドの移動によって回転する内周部にねじ部が形成された固定ねじ部と、前記固定ねじ部と噛合し、前記固定ねじ部の回転によって上下動する外周部にねじ部が形成された昇降ねじ部とを備えたねじジャッキ部であることが望ましい。
【００１７】前記連結手段は、ピストンロッドの先端に一端が回動自在に設けられたレバ−であって、前記レバ−に対して内周部にねじ部が形成された固定ねじ部が一体に形成されると共に、前記固定ねじ部と噛合し、前記固定ねじ部の回転によって上下動する外周部にねじ部が形成された昇降ねじ部が操作棒の端部に設けられていることが望ましい。
【００１８】このように構成されているため、弁体はピストンロッドの移動によって揺動運動し、弁口方向に移動する。そして弁体が弁口部材の弁口に位置した状態において、ピストンロッドによってレバ−が回動し、固定ねじ部を回動させる。前記固定ねじ部の回動によって、昇降ねじ部は上昇し、操作棒の他端部を弁口方向に移動させ、操作棒に取り付けられた弁体を弁口部材に押圧、圧接する。このように弁体を揺動運動からてこ運動に連続的に移行でき、弁体の一連の連続的な動きによって、弁口の開放、閉塞を行うことができる。
【００１９】また、前記弁体は、弁体の周側部に形成され、弁口部材と気密に当接する当接部と、弁体の内側部に形成された凹部とを備え、前記凹部の略中心部分において、前記操作棒と連結されていることが望ましい。このように弁体の内側部には形成された凹部が形成されているため、弁体の周側部に形成された当接部を弁口部材に気密に当接させることができる。
【００２０】更に、前記操作棒の弁体側部には、弁体を加熱するためのヒ−タが配されていることが望ましい。このように弁体をヒ−タによって加熱しているため、このゲ−トバルブ装置を半導体製造工程において用いても、弁体に反応生成物が蓄積することはない。その結果、当接部を弁口部材に気密に当接させることができ、ゲ−トバルブ装置として長期的に安定して使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここで、図１は本発明に係るゲ−トバルブ装置の内部正面図であり、図２は図１の側面断面図であり、図３及び図４は本発明に係るゲ−トバルブ装置の動作状態を示す概略図である。図に示すように、１ａは弁ケ−スであって、前記弁ケ−ス１ａの両側壁には、弁口４、５が形成された環状の弁口部材２、３が取付けられている。これらの弁口部材２、３にそれぞれ開口した弁口４、５は同一直線上に配置されるように、弁口部材２、３は弁ケ−ス１ａに取り付けられる。また、前記弁口部材２、３の端部は、シ−ル部材６及び後述する保持部材７を介して機構ケ−ス１ｂに取り付けられている。
【００２２】また、前記弁ケ−ス１ａの内部には弁体８が収納され、この弁体８上面には球状部８ａが形成され、前記球状部８ａが操作棒９に形成された凹部９ａに嵌合することによって、前記操作棒９に対して、弁体８が揺動自在に取り付けられる。また、前記弁体８は、弁体８の周側部に形成され、弁口部材２と気密に当接する当接部８ｂと、弁体８の内側部に形成された凹部８ｃとを備えている。前記凹部８ｃの略中心部分において、前記操作棒９の凹部９ａと弁体８の球状部８ａとが揺動自在に嵌合している。更に、前記弁体８の当接部８ｂの下面には前記弁口４の外周囲に位置するように環状のパッキン８ｄが設けられている。なお、弁体８は上記構成を備えているため、前記操作棒９によって円板中心部に力が作用すると、円板中心部はひずみ、弁体８は弁口部材２と気密に当接する。
【００２３】また操作棒９の一端には、前記したように弁体８が取り付けられると共に、その略中間部分に球状部９ｂが形成され、前記球状部９ｂはシ−ル部材２１を介して保持部材７によって保持されている。また、流通するガスの外部への漏れを防止するため、前記保持部材７に一端部が固定され、他端部が操作棒９にシ−ル部材１１を介して固定されたベロ−ズ１０が設けられている。更に、前記保持部材７と操作棒９の隙間を閉塞する閉塞部材１２が保持部材７の裏面に取り付けられている。これによって、弁室１３は弁ケ−ス１ａ、シ−ル部材６、保持部材７、ベロ−ズ１０シ−ル部材１１によって密閉され、機構室２２と分けられている。
【００２４】なお、前記ベロ−ズ１０は、弁体８を可動する部材ではなく、弁室８を流通するガスが機構室２２に流入するのを防止するために設けられたものであって、万一、ベロ−ズ１０が破損しても、保持部材７の裏面には閉塞部材１２が設けられているため、流通するガス等が機構室２２に流入する等の事故を防止することができる。
【００２５】また前記操作棒９の他端は、ねじジャッキ部１４に連結されている。また前記ねじジャッキ部１４にはレバ−１５が設けられ、前記レバ−１５は基台１８に平行に回動自在なシリンダ１７のピストンロッド１６に、ガイドコロ２４を介して連結されている。前記ねじジャッキ部１４は、外周部にねじ部が形成された昇降ねじ部１４ａと、前記昇降ねじ部１４ａのねじ部と噛合するねじ部が内周部に形成されると共に、その外周部に前記レバ−１５が一体に形成された固定ねじ部１４ｂとから構成されている。なお、前記固定ねじ部１４ｂは固定ねじ部１４ｂの揺動が規制されるまで、基台１８の上を平行に移動するように構成されている。
【００２６】このように、ねじジャッキ部１４が形成されているため、ピストンロッド１６の平行回動移動に伴い、ガイドコロ２４を介してその平行回動運動が伝達され、当初固定ねじ部１４ｂは基台１８上面と平行に揺動する。そして、所定位置において、固定ねじ部１４ｂの揺動が規制された状態において、更にピストンロッド１６が移動すると、ピストンロッド１６はレバ−１５を回動させ、固定ねじ部１４ｂを基台１８上に押し付ける。そして更に、レバ−１５を回動させると、固定ねじ部１４ｂと昇降ねじ部１４ａと噛合しているため、昇降ねじ部１４ａが上昇する。
【００２７】また、前記シリンダ１７の下面には支軸１９が設けられ、前記シリンダ１７がその軸を中心に揺動可能に構成されている。更に、前記ねじジャッキ部１４の移動方向には、前記ねじジャッキ部１４の移動を阻止する突起部２０が形成されている。
【００２８】また、図２に示すように、前記操作棒９の弁体側部には、弁体８を加熱するためのヒ−タ２３が配置されている。このように弁体８をヒ−タ２３によって加熱することにより、ゲ−トバルブ装置を半導体製造工程において用いても、弁体８に反応生成物が蓄積することはない。なお、図２中、２５は前記ヒ−タ２３に電力を供給する接続線である。
【００２９】次に、本発明にかかるゲ−トバルブ装置の動作について、図３及び図４に基づいて説明する。なお、図３は弁口４が開放したした状態を示した図であって、図４は弁口２が閉塞された状態を示した図である。図３に示すように、弁口４が開いた状態にあっては、ピストンロッド１６は収縮した状態にあり、弁体８は非弁口位置において弁口部材２から浮いた状態にある。
【００３０】そして、ピストンロッド１６が収縮した状態から徐々に伸長するにつれて、シリンダ１７は支軸１９を中心に徐々に反時計方向に回動する。このとき、ピストンロッド１６は基台１８と平行に回動、伸長する。したがって、ねじジャッキ部１４は基台１８上面を基台１８に対して平行に揺動すると共に、ガイドコロ２４の中心とガイドコロ２４と操作棒の接触点を通る線分（０９−０２４）と、レバ−１５の中心線（ガイドコロ２４とねじジャッキ部１４の中心を結ぶ線分）とのなす角度（∠０９−０２４−０１４）、及びレバ−１５と操作棒９とのなす角度（∠０２４−０１４−０９）が変化することなく、移動する。その結果、弁体８は弁口部材２から浮いた状態を維持しつつ、操作棒９の球状部９ｂを中心に揺動する。
【００３１】そして、弁体８が弁口４に位置する弁口位置まで揺動すると、ねじジャッキ部１４が突起部２０に当接し、移動（摺動）が阻止される。この状態において、前記ピストンロッド１６がさらに伸長を続けると、ねじジャッキ部１４と基台１８の平行揺動から解除され、ピストンロッド１６はレバ−１５を回動させ、固定ねじ部１４ｂを回動させる。このとき、図２に示すように固定ねじ部１４ｂは基台１８上に接し、固定ねじ部１４ｂと噛合している昇降ねじ部１４ａを上昇させる。その結果、操作棒９の弁体８は球状部９ｂを中心として、弁口２方向に揺動し、弁体８を弁口部材２に当接させる。このとき、操作棒９の凹部９ａと弁体８の球状部８ａとは揺動自在に連結されているため、弁体８の中央部に荷重（押し付け力）を集中させることができ、弁体８は凹部８ｃの薄板部分のバネ力により弁口部材２に対して平行に当接する。
【００３２】そしてまた、弁体８が弁口部材２に対して平行に当接した状態から、更にピストンロッド１６を伸長させ、昇降ねじ部１４ａを上昇させると、操作棒９は前記球状部９ｂを支点としていわゆるてこ運動によって、弁体８を弁口部材２に押圧、圧接させる。このとき、弁体８にはその内側部分に凹部８ｃが形成されているため、前記押圧によって弁体８に変形（たわみ）が生ずる。その結果、弁体８の当接部８ｂは弁口部材２に対して、圧接、密着させることができる。特に、弁体８の当接部８ｂにはパッキン８ｄが設けられているため、弁口部材２に対して密着させることができる。その結果、図４に示すように弁体８によって弁口４を閉塞することができる。
【００３３】また、図４に示した弁口４の閉塞状態から弁口４を開放するには、ピストンロッド１６を収縮させることによって、前記した動作と逆の動作、すなわち、昇降ねじ部１４ａを下降させることにより、弁体８は弁口部材２の押圧、圧接状態から開放される。更に、ピストンロッド１６を収縮すると、弁体８は弁口部材２から離れ、操作棒９は球状部９ｂを中心に揺動し、図３に示す状態に復帰する。
【００３４】なお、上記実施形態ではべロ−ズ１０を用いて、弁室１３と機構室２２とを分けたが、このベロ−ズ１０は特に必要ではなく、閉塞部材１２のみによって、弁室１３と機構室２２とを分けても良い。ただし、実施形態のようにべロ−ズ１０を用いた場合には、より弁室１３の気密が図られるため好ましい。
【００３５】また、上記実施形態ではヒ−タ２３を設けた場合について説明したが、反応生成物等が発生しない場合には、特に必要としない。
【００３６】
【発明の効果】本発明にかかるゲ−トバルブ装置は、弁体を揺動させると共に、いわゆるてこ運動により弁口部材に押圧、圧接し、弁口を閉塞するように構成されているため、従来のような摺動形式のゲ−トバルブ装置のように大型化することはない。特に、長型化することはない。また、弁体の可動部材としてベロ−ズが用いられていないため、べロ−スの弾性特性変化、破損による影響を受けることなく、ゲ−トバルブ装置を使用することができる。その結果、ゲ−トバルブ装置の耐久性が向上し、長期間の使用上の信頼性を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１０３７３８６
【氏名又は名称】大亜真空株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年７月２７日（１９９８．７．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０１８７８
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−４６２３５（Ｐ２０００−４６２３５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２２６５２９ |
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