JP2005098492A

JP2005098492A - ゲートバルブ

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Publication number: JP2005098492A
Application number: JP2004212037A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Iwabuchi; 俊昭岩渕
Original assignee: Kitz SCT Corp
Current assignee: Kitz SCT Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: JP4602019B2

Abstract

【課題】弁開閉時にシール部位が擦れることなく、シール部材が捩れたり脱落したりすることがなく、もってパーティクルや粉塵の発生を抑えることができ、弁開閉動作を繰り返し行っても長期に亘って確実にシール性を維持できることを可能としたゲートバルブを提供すること。
【解決手段】弁ロッド５にゲート弁体７を取付けたバルブ本体１と、ゲート弁体７を搬入搬出可能な流路口４を塞ぐ位置まで弁ロッド５を軸芯方向へ移動させる移動操作機構１０と、流路口４を塞ぐ位置まで移動させた弁ロッド５を所定角度に回転させる回転動作機構２１と、弁ロッド５の移動方向に対して直角方向に移動させて流路口４を締め切る水平駆動機構２２とから成るゲートバルブである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゲートバルブに関し、詳しくは半導体ウエハや液晶基板等の被処理体を搬出・搬入などの開閉に用いられる無摺動のゲートバルブに関する。

この種のゲートバルブは、半導体製造装置用や液晶製造装置などにおいて、例えば、ＣＶＤ装置のロードロックチャンバーやトランスファーチャンバー、及びリアクターの仕切りなどに用いられている。半導体製造装置などにおいては、清浄度が要求され、特にパーティクル等の発生を抑えることが特に必要である。この半導体製造装置用ゲートバルブは、バルブシート面と弁座面が擦れてパーティクルや発塵が増大するおそれがあるため、通常、バルブ側シート面と流路側の弁座面との擦れを防止する対応策を採っている。
その対応として、半導体製造装置用ゲートバルブは、弁ロッドと弁体とを一体的に取付け、弁ロッドにカムやリンクを設けて弁体を無摺動にしようとしている。殊に、このゲートバルブの動作時に、先ず、弁ロッドを軸芯方向に移動して弁体を流路口と同じ高さの位置まで移動させ、次いで、カムやリンクを利用して弁ロッドごと弁体を揺動させて弁閉するような機構を採用している。

これを具体的に示すと、弁ロッドを軸芯方向に移動させるシリンダーと、弁体を弁ロッドと直角方向に移動させて弁閉するシリンダーとからなるツーシリンダー構造が知られており、一方、弁ロッドを移動させるためのシリンダーを共用し、弁ロッドを移動するときに弁体に組み込んだカムやリンクによって弁ロッドの軸芯方向と直角方向に移動させて弁閉するワンシリンダー構造も知られている。

このうち、後者のワンシリンダー構造のゲートバルブとして、弁体に組み込んだピストン及びカムやリンクによって弁体を弁ロッドの移動方向と直角方向である流路方向に向けて移動させる構造のゲートバルブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
このゲートバルブは、弁箱に形成された通路を開閉する弁ディスクを弁ロッドの軸線と略直交する方向に変位させる変位機構を備えており、この変位機構は、弁ロッド端部に固定されるボックスと、このボックス内に変位自在に設けた変位部材と軸受部材を介して弁ディスクに連結される連結部材と、変位部材に形成した長孔に係合するピン部材からなっている。動作時には、変位機構のカム作用によって弁ディスクを弁ロッドと垂直方向で流路方向に移動させるようにしている。
特許第３３２３４５９号公報

しかしながら、前者のツーシリンダー構造のゲートバルブは、弁体を弁ロッドと直角方向に移動することにより流路に対して直角方向からシールすることはできるが、シリンダー構造が増えるため構造が複雑になり、コストアップにもなる問題があった。

後者のワンシリンダー構造のゲートバルブは、弁体にカムやリンクを組み込んで弁体を弁ロッドの軸芯方向と直角方向に回転させようとする構造であるから、弁閉方向に弁ロッドを移動した後に弁体を回転するときの動作が円弧運動となるため、弁体に装着したシール用Ｏリングには捩れる方向に力が加わるという問題があった。一方、弁開時において、弁体が回転しようとしたときにも弁閉時の場合と同様にＯリングには捩れ方向に力が加わり、特に、長期間に亘って閉状態にしていた場合には、Ｏリングが弁座面に粘着していることがあるため、Ｏリングには一層大きな捩れの力が加わってこのＯリングが脱落する可能性を有していた。
このように、従来のゲートバルブは、無摺動であるというこの種のゲートバルブの当初の目的を達成できず、開閉時の何れの動作でもＯリングに捩れる力が大きく加わるため、パーティクルが発生し易く、寿命も短かく、更には、Ｏリングが脱落するおそれもあった。

一方、特許文献１のゲートバルブは、変位機構の外側にわざわざボックスを設けるようにしていることなどによって変位機構の構造が複雑で大型化になる傾向があった。

本発明は、従来の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、弁開閉時にシール部位が擦れることなく、シール部材が捩れたり脱落したりすることがなく、もって、パーティクルや粉塵の発生を抑えることができ、弁開閉動作を繰り返し行っても長期に亘って確実にシール性を維持できることを可能としたゲートバルブを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
弁ロッドにゲート弁体を取付けたバルブ本体と、
ゲート弁体を搬入搬出可能な流路口を塞ぐ位置まで弁ロッドを軸芯方向へ移動させる移動操作機構と、
流路口を塞ぐ位置まで移動させた弁ロッドを所定角度に回転させる回転動作機構と、
弁ロッドの移動方向に対して直角方向に移動させて流路口を締め切る水平駆動機構と
から成るゲートバルブである。

請求項２に係る発明は、
移動操作機構は、バルブ本体内に配設したシリンダーであり、
このシリンダーで弁ロッドを移動自在に設けたゲートバルブである。

請求項３に係る発明は、
移動操作機構は、バルブ本体内に配設したモーター駆動機構であり、
このモーター駆動機構で弁ロッドを移動自在に設けたゲートバルブである。

請求項４に係る発明は、
回転動作機構は、弁ロッドに設けたリード角４５度程度のネジとチェンジナットから成り、
弁ロッドの移動により弁ロッドを回転可能に設ける構造であるゲートバルブである。

請求項５に係る発明は、
弁ロッドに設けたガイドローラをバルブ本体のハウジングに形成した垂直部と円弧部から成るＬ字形ガイド溝に案内自在に設けたゲートバルブである。

請求項６に係る発明は、
水平駆動機構は、ゲート弁体内の弁ロッドの上端に設けた偏心カムより成り、
この偏心カムが回転することにより、弁ロッドの移動方向と直角方向にゲート弁体を移動させたゲートバルブである。

請求項７に係る発明は、
偏心カムは、この偏心カムの下死点でゲート弁体を締め切る構造であるゲートバルブである。

請求項８に係る発明は、
弁ロッドの移動とともに伸縮するベローズをバルブ本体に装着し、
流路口でゲート弁体が弁ロッドの移動方向と直角方向に移動するとき、
略直角方向に変位するベローズシール構造を有するゲートバルブである。

請求項１に係る発明によると、弁開閉時にシール部分と弁座が擦れる方向に力が加わることがないため、シール部材が捩れることが無く、パーティクルの発生を抑えて高いシール性を発揮することができ、シール部材が脱落するおそれもない。また、弁開閉動作が繰り返し行われても長期に亘って確実に高シール性を維持することができる。

請求項２又は３に係る発明によると、通常の移動機構を採用でき、これらの機構を利用したゲートバルブを合理的に組み込むことができる。

請求項４に係る発明によると、シリンダーを動作させることで弁ロッドの直線運動を回転運動に効率良く変換し、大きな弁締め切り推力を発生させることができる。例えば、ピッチ６０ｍｍ、リード角４５度のネジを１５ｍｍ移動し弁体の直角方向の移動量を２ｍｍに変換すると、シリンダー推力の７．５倍（ネジ効率を含まない）の推力が得られ、小型化と耐久性に富んだゲートバルブを提供できる。

請求項５に係る発明によると、移動操作機構の往復運動により、弁ロッドの移動及び回転を確実に行うことができ、弁ロッドの回転動作による弁体の開閉動作と弁ロッドの移動による弁体の移動が開閉動作どちらでも一様に安定した状態で円滑に動作させることができる。

請求項６に係る発明によると、シール部分の捩れを確実に防ぐことができ、また、弁開閉時の弁体側の動作を緩やかにしてシール部分への悪影響を極力抑えることができる。また、別のシリンダーを必要とすることがなく、弁ロッドを移動させるシリンダーをそのまま用いて高いエネルギ効率での変換が可能となる。更には、ゲート弁体の開閉動作時にこのゲート弁体がソフトランディングできるため、パーティクルの発生を極力抑えることができる。

請求項７に係る発明によると、弁閉動作したとき偏心カムの下死点でシールすることにより、弁体シール材締め付け力や弁体逆圧による推力が加わっても弁ロッドを逆回転させる力に変換されないため、シリンダーのエアー供給を停止しても弁シール機能を保持できる。また、シール部分と弁座との押圧力を一定圧力にすることができ、常に適正な押圧力によってシールすることにより高いシール性が得られる。さらに、弁を開く場合は、弁体を引き離すバネが不要であり、偏心カムにより確実に弁体を引き離す動作をするため、弁体シール材が粘着しても捩れを発生させることなく、弁体の確実な開閉が行われる。

請求項８に係る発明によると、ゲートの動作に追従してベローズを変位させることができ、確実な外部シールができ、偏心カム等の機構部を弁体に内蔵することができるため、パーティクルの発生を最小にできる。また、弁体を弁ロッドの直角方向に移動させる構造で複数のベローズを必要としないため、小型化に寄与でき、かつ低コストで組立も容易にできる。

本発明におけるゲートバルブの実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５において、バルブ本体１は、アクチュエータ又はシリンダーハウジングなどからなり、本発明におけるゲートバルブ全体を構成している。ハウジング２は、内部に、後述する移動操作機構１０や回転操作機構２１などを内装した構造体である。このハウジング２の上部には、ボンネットであるボデー３を一体に固設している。ボデー３の正面側上方位置には流路口４を形成している。この流路口４は、チャンバーインサートとしてチャンバーに付設させたものでも良く、この場合、チャンバーに一体に付設するようにしても良い。このように流路口４を形成したボデー３は、ハウジング２と一体、又は別体の何れの状態にも形成できる。また、本実施形態においては、バルブ本体１の向きを流路口４が上側になるようにしているが、バルブ本体１の上下は逆向きであってもよく、流路口４が下側になるようにしてもよい。更には、バルブ本体１を横向きに配設するようにしてもよい。これらは、実施に応じて任意に設定するものとする。
弁ロッド５は、流路口４側位置に向けて延設したものであり、この弁ロッド５の先端側にゲート弁体７を取付けている。この弁ロッド５は、ハウジング２内に設けた移動操作機構１０によって軸芯方向に移動し、更に、回転動作機構２１によって回転し、このとき、水平駆動機構２２によってゲート弁体７が水平方向に移動して、このゲート弁体７によってボデー３の流路口４の外周囲を密接シールするようにしながら流路口４を開閉できるようにしている。
図６におけるゲート弁体７の表面側周縁部位には凹状溝７ａを設け、この凹状溝７ａに断面方向において先端側中央部がやや膨出し、流路口４をシール可能に設けたフッ素ゴム製で、環状形態のシール部材８を嵌装している。このシール部材８は、断面略円形状、或はその他の断面形状であってもよく、また、このシール部材８を流路口４側に設けるようにしてもよい。

図１におけるハウジング２内に設けた移動操作機構１０は、摺動自在のピストンロッド１０ａを備えたシリンダーからなり、この移動操作機構１０によってゲート弁体７を搬入搬出可能な流路口４を塞ぐ位置まで移動させるため弁ロッド５の軸芯方向へ移設させている。軸受部材２７は、止め輪３３等の手段でハウジング２に固着され、この軸受部材２７によって移動操作機構１０のピストンロッド１０ａが垂直方向に移動したときに確実にシールしながらスムーズに摺動可能にしている。
弁ロッド５、５は、ボデー３に形成された透孔３ａ、３ａからボデー３の流路口４側に突出し、この弁ロッド５、５の先端側にゲート弁体７が取付けられている。弁ロッド５のゲート弁体７の搭載位置においては、図６に示すように、ＰＴＦＥ製等のシールリング１８を挟着することによりこれらをシールし、ゲート弁体７内に内蔵された後述する偏心カム部をシールすることにより、パーティクルの飛散を防いでいる。弁ロッド５は、本実施形態のような２本からなる組合わせ以外にも、１本、或は３本以上の複数に設けるようにしてもよく、移動操作機構の大きさ等に応じて適宜選択が可能である。この移動操作機構の他例としては、例えば、図示しないモーター駆動機構があり、バルブ本体内にこのモーター駆動機構を配設することにより、モーターからの回転力を適宜のギア機構を用いることで弁ロッド５の軸心Ｏの方向への移動が可能になり、弁ロッド５が移動自在となる。
図１におけるニードルベアリング１１は、各弁ロッド５の軸心周りの２箇所に取付けられ、これによって弁ロッド５をハウジング２に形成された挿入穴２ａに挿入したときに弁ロッド５がスムーズに摺動及び回動するようにしている。
シールパッキン１２は、ゴム或は樹脂によって設けられ、ボデー３の下部に取付けられて内周側で弁ロッド５を摺動及び回動可能に支持し、弁ロッド５の動作時に漏れが無いようにシールしている。
スラストベアリング１９は、ワッシャ２０によってシールパッキン１２の下部に装着されている。弁ロッド５が上昇したときには、弁ロッド５に設けたニードルベアリング１１取付け用の環状突部１７がこのワッシャ２０に当接し、上昇時の衝撃を吸収するようにし、後述するガイドローラ１３が図４においてＬ字形ガイド溝２３の円弧部２３ｂに沿って作動しようとするときにこのガイドローラ１３が溝側面に接触するのを防ぎ、Ｌ字形ガイド溝２３の円弧溝２３ｂが磨耗するのを防いでいる。

図１に示した回転移動機構２１は、弁ロッド５下部に設けた、リード角を４５度程度としたおねじ１５ａを有するネジ１５と、おねじ１５ａに螺合するめねじ１６ａを有するチェンジナット１６からなる機構であり、弁ロッド５が上下移動したときに、この直線運動を回転運動に変換するような構造としている。すなわち、ゲート弁体７によって流路口４を閉塞する位置まで移動させるように弁ロッド５を上昇移動させたのちに、この弁ロッド５をネジ１５とチェンジナット１６の組合せによる相対回転動作によって所定角度である９０度回転可能に設けている。
図１に示すカムプレート１４は、シリンダー１０の下方に位置し、ピストンロッド１０ａとチェンジナット１６、及び弁ロッド５を一体化し、ピストンロッド１０ａの上下動作に伴って弁ロッド５が上下移動又は回転可能に設けられている。カムプレート１４の中央位置には穿孔部位を設けており、この穿孔部位にピストンロッド１０ａの下部を装入した状態でボルト３０によって結合している。カムプレート１４の両側付近には、穿孔部１４ａが設けられ、この穿孔部１４ａにチェンジナット１６を嵌着した状態でボルト３１により固着している。カムプレート１４と弁ロッド５との間にはスプリング６を弾発状態で装着し、カムプレート１４に対して弁ロッド５を上方向に弾発付勢している。
また、チェンジナット１６の下側には、ネジ１５にストッパー２４を取付け、チェンジナット１６が下降したときにこのストッパー２４がチェンジナット１６に当接することにより、ガイドローラ１３が後述のＬ字形ガイド溝２３の円弧溝２３ｂに沿って作動しようとすると、この溝に接触するのを防いでＬ字形ガイド溝２３の円弧溝２３ｂの磨耗を防いでいる。
回転動作機構２１の動作時には、シリンダー１０のピストンロッド１０ａを上昇させ、このピストンロッド１０ａに連結されたカムプレート１４を上昇させると、カムプレート１４の上昇に伴って弁ロッド５が所定量上昇した後に、この上昇が停止する。このとき、カムプレート１４の上昇によって弁ロッド５が回転しようとする力よりも、スプリング６の弾発力が強いため、弁ロッド５が回転することなく上昇する。弁ロッド５が上昇時の限界位置まで達すると上昇が停止し、弁ロッド５下部のネジ１５とチェンジナット１６の螺合によって固定側であるチェンジナット１６に対する弁ロッド５の回転が開始し、弁ロッド５が上昇しようとする上昇運動が回転運動に変換される。
本実施形態においては、めねじ１６ａのリードを約６０ｍｍとし、ネジ１５が１５ｍｍのストロークによって上下動したときに前記リード角が４５度であることにより、弁ロッド５が９０度回転するようにしている。

図１のように、ガイドローラ１３は、六角穴付きネジなどの止めネジ３６によって弁ロッド５の軸芯Ｏ方向に対して垂直方向に突出するように取付けられており、一方、ハウジング２の挿入穴２ａの外周側にはこのガイドローラ１３の移動に対応するようなＬ字形ガイド溝２３を設けている。Ｌ字形ガイド溝２３は、垂直部２３ａと円弧部２３ｂからなり、垂直部２３ａによって弁ロッド５が垂直移動するときの動作をガイドし、一方、円弧部２３ｂによって弁ロッド５が回転動作するときの動作をガイドしている。図１における右側のＬ字形ガイド溝２３の円弧部２３ｂは、図４に示すようにハウジング２の奥側に設けており、一方、左側の円弧部２３ｂは、ハウジング２の前方側に設けている。これにより、例えば、弁ロッド５が上方に摺動するときには、ガイドローラ１３がＬ字形ガイド溝２３の垂直部２３ａに案内されることにより確実に垂直移動が行われ、更に、ガイドローラ１３が垂直部２３ａの上縁側に当接する前にスラストベアリング１９とワッシャ２０と弁ロッド５との当接によって移動が停止し、ネジ１５とチェンジナット１６に設けられた右ねじの作用によって弁ロッド５が回転したときにガイドローラ１３がＬ字形ガイド溝２３の円弧部２３ｂにガイドされながら確実な水平回転が行われる。
ゲート弁体７、弁ロッド５は、Ｌ字形ガイド溝２３が無い場合でもＬ字状の動作を行うが、シール部材８が粘着した状態でゲート弁体７を下降させる場合に、先ず、このＬ字形ガイド溝２３の水平方向の円弧部２３ｂによってガイドされるように弁ロッド５が回転することでゲート弁体７が引き下げられることなく、確実にシール部材８を水平方向に引き離そうとする力が働く。このように、Ｌ字形ガイド溝２３を設けていることで弁ロッド５の動作を確実に補助している。
閉塞側流体給気管２８、開口側流体排気管２９は、それぞれシリンダー１０内のピストンロッド１０ａの上昇側・下降側に流体を給気可能に接続され、閉塞側流体給気管２８、開口側流体排気管２９に流体を給気してピストンロッド１０ａを上昇又は下降させ、ゲート弁体７が開閉動作可能に設けている。
カバー３５は、ハウジング２の外周側を気密に被覆し、弁ロッド５の摺動距離である図２に示すストロークＳを確保可能な容積に形成している。

次に、弁ロッド５の移動方向に対してゲート弁体７を直角方向に移動させて流路口４を締め切ることを可能とした水平駆動機構２２について説明する。図４及び図７において、水平駆動機構２２は、ゲート弁体７の弁ロッド５の上端に設けた偏心カム２２より成っている。弁ロッド５上端側において、ゲート弁体７の取付位置には縮径した縮径軸５ａを形成し、この縮径軸５ａの上方には、弁ロッド５の軸芯Ｏから約２ｍｍ偏心するような偏心軸５ｂを形成している。更に、この偏心軸５ｂの上方に、縮径した小径軸５ｃを軸芯Ｏと同軸に設けている。偏心カム２２は、偏心軸５ｂに一体に取付けている。
図５に示すように、軸受２５は、偏心カム２２を取付けた状態で小径軸５ｃに嵌着され、この軸受２５の上に凹状のリング３４を載置した状態でボルト３２で締め付けるようにすることで、軸受２５の上部に形成した鍔部２５ａをゲート弁体７の内周側に突状に設けた突状部７ｂの上側に常に位置させてゲート弁体７が弁ロッド５から抜け出すのを防止した状態にし、また、弁ロッド５に対してゲート弁体７を遊嵌させた状態にしている。この状態で、図８及び図９に示すように、弁ロッド５を図６の軸芯Ｏを中心に９０度回転させると、偏心カム２２の作用によってこの弁ロッド５の回転運動をゲート弁体７の水平方向の直線運動に変換することができ、このとき、本実施形態において、ゲート弁体７を弁ロッド５の軸心Ｏと直角方向の流路方向に約２ｍｍ移動させることができる。このように、偏心カム２２によって弁ロッド５の移動方向に対して当該ゲート弁体７を直角方向に移動させ、流路口４を締め切ることができるように構成したものである。
回転動作機構２１によって、弁ロッド５を９０度右回転させると、図９のように偏心カム２２の下死点Ｐがゲート弁体７に設けた長穴７ｃのゲート弁体７閉塞位置の点に接触し、この状態においてゲート弁体７が締め切られる。偏心カム２２の下死点Ｐは、軸心Ｏから外周までの水平方向の最長距離であり、この下死点Ｐが長穴７ｃの適宜の対応する位置に接触することでゲート弁体７が開閉の何れかの状態になる。具体的には、下死点Ｐが長穴７ｃの中心からの最長距離である点Ｑ_１に接しているときにはゲート弁体７が開状態となり、長穴７ｃの中心からの最短距離である点Ｑ_２に接しているときにはゲート弁体７が閉状態となる。なお、図８においては、弁ロッド５が軸心Ｏを中心に４５度回転した状態であり、また、図９においては９０度回転した状態を示している。
シールフランジ２６は、弁ロッド５にゲート弁体７を取付けた状態でゲート弁体７の上方側から装着し、ゲート弁体７の上面側を被蓋シール可能に設けている。

図６において、ポート３７は、弁ロッド５の軸心Ｏに対して略直角方向に穿孔され、このポート３７によってゲート弁体７の内部側から排気可能に設けている。パーティクルフィルター３８は、ポート３７と、ボルト３２を螺合している小径軸５ｃの内周側のメネジ５ｄとを結んだ部分である貫通孔３９の内部に設けている。
なお、前記のストロークＳは、弁ロッド５を垂直方向に摺動させたときの移動距離であり、一方、図示しないが、ゲート弁体７を流路口４方向に水平移動させるために必要な弁ロッド５の垂直距離であるストロークＳ´は、ネジ１５とチェンジナット１６の螺合によってなされる図２におけるカムプレート１４上昇前の距離Ｈ_１と図３におけるカムプレート上昇後の距離Ｈ_２の差であり、カムプレート１４をこのストロークＳ´で垂直移動することで前述のように弁ロッド５の回転運動に変換し、次いで、この回転運動をゲート弁体７を流路方向に微小量移動させる直線運動に変換している。

次に、前記実施形態のゲートバルブの動作に従って、その作用を説明する。
図１の状態からシリンダー１０内に閉塞側流体給気管２８からエアーを供給すると、カムプレート１４が上昇し、この上昇に伴って両側の弁ロッド５、５も上方へ移動する。このとき、仮に弁ロッド５に垂直方向以外の力が働こうとしても、弁ロッド５、５の外周側に設けたガイドローラ１３、１３がハウジング２に設けたＬ字形ガイド溝２３の垂直部２３ａにガイドされるため弁ロッド５、５は垂直方向に確実に移動し、この上昇は、弁ロッド５のニードルベアリング１１、環状突部１７と、スラストベアリング１９、ワッシャ２０が当接するまで行われ、この当接位置を予め調整しておくことでゲート弁体７を流路口４と同じ高さの位置まで移動させることができる。図２の状態まで上昇すると、この状態が保持される。このとき、カムプレート１４は、ストロークＳの距離を移動している。

更に、シリンダー１０内にエアーを供給すると、ピストンロッド１０ａに結合されたカムプレート１４が図３のように上方へ移動する。このときの垂直方向への直線運動は、図示しないリード角θが４５度のネジ１５とチェンジナット１６によって回転運動に変換することができ、各弁ロッド５、５を軸芯Ｏを中心に右回転させることができる。ガイドローラ１３、１３は、Ｌ字形ガイド溝２３の円弧部２３ｂに沿って移動しようとするため、弁ロッド５、５の水平方向の高さを維持した状態で弁ロッド５を回転させることができ、弁ロッド５、５の垂直運動から回転運動に変換が行われる最中のゲート弁体７の高さを維持することができる。
なお、左右の弁ロッド５、５は、カムプレート１４が１５ｍｍ垂直移動したときに軸芯Ｏを中心にそれぞれ右回転し、図１０（ａ）、図１０（ｂ）のようにガイドローラ１３、１３がそれぞれハウジング２の前方側と奥側のＬ字形ガイド溝２３の円弧部２３ｂに移動する。
弁ロッド５、５の回転運動に伴って偏心軸５ｂに取付けた偏心カム２２は偏心回転するが、この偏心カム２２が回転するときには下死点Ｐが図８、９における点Ｑ_１から点Ｑ_２まで回転する。このとき、長穴７ｃにおいて中心から点Ｑ_１までの距離より点Ｑ_２までの距離を短くしていることによって偏心カム２２の外周面がゲート弁体７を流路口４方向に押圧するため、ゲート弁体７は偏心軸５ｂに押されるように水平移動し、流路口４に対して直角方向から接触するようにして図５のように流路口４が締め切られる。このように弁ロッド５の回転運動は偏心カム２２によって水平方向への直線運動に変換されるので、シール部材８には捩れ方向の力が加わることがなく、流路口４に対してゲート弁体７を無摺動で動作でき、パーティクルや粉塵の発生を抑えることができる。
一方、ゲート弁体７を閉状態から開状態にする際には、開口側流体排気管２９にエアーを給気することで弁ロッド５、５が上記とは逆方向に回転し、上記とは逆の動作が行われてゲート弁体７が開状態となる。このときゲート弁体７は流路口４から離間されるが、この場合、例えば長期に亘ってゲート弁体７が締め切り状態であり、シール部材８が流路口４の図示しない弁座面に粘着していたとしても、このシール部材８に捩れる方向への力が加わることがないため、シール部材８の脱落を確実に防止できる。

次に、本発明におけるゲートバルブの他の実施形態を説明する。なお、他の実施形態以降の実施形態においても、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。
図１１においては、本発明におけるゲートバルブの他の実施形態を示す開状態の縦断正面図を示している。図において、バルブ本体４０は、弁ロッド５の移動とともに伸縮するベローズ４１を装着し、流路口４でゲート弁体７が弁ロッド５の移動方向と直角方向に移動するとき、略直角方向に変位するベローズシール構造を有している。従って、ゲート弁体７とハウジング２のシール性をより高めた状態にでき、ゲート弁体７の繰り返しの開閉動作が行われてもこの優れたシール性を維持することが可能となる。

また、図１２に示した本発明におけるゲートバルブの更に他の実施形態においては、流路口４３を有するチャンバーインサート４２をハウジング４５と別体に設け、このチャンバーインサート４２を図示しないチャンバー等に対して取付け可能に設けたものである。ゲート弁体７が移動したときには、このゲート弁体７のシール部材８とチャンバーインサート４２がシール可能であり、流路を開閉可能に構成できるものであれば、流路口をハウジング４５と別体に設けた部材に形成することができる。弁体部４４は、ゲート弁体７と別体に設け、ネジ等によって一体に固着可能に設けたものであり、このように、予めシール部材８の被取付け部位である弁体部４４をゲート弁体７と別体に設けておくことでシール部材８が消耗した時の交換やメンテナンスを容易に行うことができる。

本発明におけるゲートバルブの一実施形態を示す開状態の縦断正面図である。図１におけるゲートバルブの弁ロッドが垂直運動した状態を示す縦断正面図である。図２におけるゲートバルブの弁ロッドが回転運動した状態を示す一部省略縦断正面図である。図２の縦断側断面図である。図３の縦断側断面図である。図４におけるゲート弁体付近の一部拡大断面図である。図５におけるゲート弁体付近の一部拡大断面図である。図６のＢ−Ｂ線断面図である。図７のＣ−Ｃ線断面図である。（ａ）ないし（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明におけるゲートバルブの他の実施形態を示す開状態の縦断正面図である。本発明におけるゲートバルブの更に他の実施形態を示す開状態の縦断側断面図である。

符号の説明

１バルブ本体
２ハウジング
４流路口
５弁ロッド
７ゲート弁体
１０シリンダー（移動操作機構）
１３ガイドローラ
１５ネジ
１６チェンジナット
２１回転動作機構
２２偏心カム（水平駆動機構）
２３Ｌ字形ガイド溝
２３ａ垂直部
２３ｂ円弧部
４１ベローズ
Ｏ軸芯
Ｐ下死点

Claims

弁ロッドにゲート弁体を取付けたバルブ本体と、
前記ゲート弁体を搬入搬出可能な流路口を塞ぐ位置まで弁ロッドを軸芯方向へ移動させる移動操作機構と、
前記流路口を塞ぐ位置まで移動させた弁ロッドを所定角度に回転させる回転動作機構と、
前記弁ロッドの移動方向に対して直角方向に移動させて流路口を締め切る水平駆動機構と
から成るゲートバルブ。
前記移動操作機構は、バルブ本体内に配設したシリンダーであり、
このシリンダーで弁ロッドを移動自在に設けた請求項１に記載のゲートバルブ。
前記移動操作機構は、バルブ本体内に配設したモーター駆動機構であり、
このモーター駆動機構で弁ロッドを移動自在に設けた請求項１に記載のゲートバルブ。
前記回転動作機構は、弁ロッドに設けたリード角４５度程度のネジとチェンジナットから成り、
弁ロッドの移動により弁ロッドを回転可能に設ける構造である請求項１乃至３の何れか１項に記載のゲートバルブ。
前記弁ロッドに設けたガイドローラをバルブ本体のハウジングに形成した垂直部と円弧部から成るＬ字形ガイド溝に案内自在に設けた請求項４に記載のゲートバルブ。
前記水平駆動機構は、ゲート弁体内の弁ロッドの上端に設けた偏心カムより成り、
この偏心カムが回転することにより、弁ロッドの移動方向と直角方向にゲート弁体を移動させた請求項１乃至５の何れか１項に記載のゲートバルブ。
前記偏心カムは、この偏心カムの下死点でゲート弁体を締め切る構造である請求項６に記載のゲートバルブ。
前記弁ロッドの移動とともに伸縮するベローズをバルブ本体に装着し、
前記流路口でゲート弁体が弁ロッドの移動方向と直角方向に移動するとき、
略直角方向に変位するベローズシール構造を有する請求項１乃至７の何れか１項に記載のゲートバルブ。