JP2005264964A - ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 横方向の長さが揺動形ゲートバルブと略同じで、縦方向の長さを揺動形ゲートバルブよりも短くすることを課題とする。
【解決手段】 排気流路17の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点Ｂと、収納位置に位置する主弁体の中心点Ｂ’とを結ぶ直線を想定する。直動形駆動用アクチュエータ44がバルブ本体10の内部又は側部に配置され、直動形駆動用アクチュエータ44の駆動力によって主弁体20が前記直線Ｂ−Ｂと平行に移動される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造装置などの真空チェンバーと排気ポンプとの間に配置されるゲートバルブに関する。

半導体製造装置などにおいては、プロセスチェンバーと排気ポンプとの間に、流路（開口部）の横断面が円形で大排気量の排気用ゲートバルブが配設されている。特許文献１には、流路と収納室とアクチュエータとを順次、直線上に配置し、アクチュエータの出力軸に連結された断面円形の主弁体を、出力軸の往復動により流路と収納室との間を移動させる直進形のゲートバルブが記載されている。また、特許文献２には、流路と収納室との間を、断面円形の弁体に連結された揺動軸の支点を中心にして、弁体を揺動させ、弁体を流路と収納室との間を移動させる揺動形のゲートバルブが記載されている。
特開昭５８−１５６７８１号公報 特開平３−２７７８７６号公報 直進形ゲートバルブの外形は横方向（流路の中心と収納室の中心とを結ぶ直線に平行な方向）の長さが流路径の約４倍となり、揺動形ゲートバルブの外形は横方向の長さが約２．５倍である。そして、揺動形ゲートバルブは、揺動軸のスペースと弁体の回転半径が必要であるので、直進形ゲートバルブよりも縦方向（流路の中心と収納室の中心とを結ぶ直線に垂直な方向）の長さが長く幅広になる。

ところで、最近の多くの半導体製造装置は、トランスファーチェンバーを小型化させ、トランスファーチェンバーの周囲にプロセスチェンバーを放射状に配設し、プロセスチェンバーの略中心にゲートバルブの排気口を設置する。このプロセスチェンバーに横長の直進形ゲートバルブを適用しようとすると、直進形ゲートバルブがプロセスチェンバーの外方に突出する。また、幅広の揺動形ゲートバルブを適用しようとすると、揺動形ゲートバルブ本体が他の揺動形ゲートバルブ本体と接触し、プロセスチェンバーの中心に設置できない。このように、特許文献１，２に記載されたゲートバルブは、半導体製造装置の小型化の障害になっている。

本発明は、横方向の長さが揺動形ゲートバルブと略同じで、縦方向の長さを揺動形ゲートバルブよりも短くすることを課題とする。

本発明は、前記課題を達成するために、バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、駆動用アクチュエータがバルブ本体の内部又は側部に配置され、駆動用アクチュエータの駆動力によって主弁体が前記直線と平行に移動されることを第１構成とする。なお、ここにバルブ本体の側部とは、バルブ本体の上下前後左右の側のうち上下前後の側を意味し、左右（流路と収納室とを左右に並べ、それらの左右）の側を除くこととする。

本発明は、バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、直動形アクチュエータが前記直線と平行な位置に配設され、直動形アクチュエータの出力部材と主弁体とが連結されたことを第２構成とする。なお、第２構成において、直動形アクチュエータの出力軸が主弁体を前記直線と平行に移動させることができる。

本発明は、バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、バルブ本体内の移動空間に前記直線と平行な軌道が配設され、軌道に沿って台車が移動可能に支持され、台車の下側に主弁体が支持され、揺動軸に固定された受動アームに滑り溝が形成され、台車の係合軸が滑り溝に係合され、揺動軸の揺動運動が受動アームにより係合軸の直線運動に変換されることを第３構成とする。

本発明は、バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、バルブ本体内の両側壁が前記直線と平行に形成され、両側壁に沿って主弁体が移動可能に支持され、揺動軸に固定された受動アームに滑り溝が形成され、主弁体の係合軸が滑り溝に係合され、揺動軸の揺動運動が受動アームにより係合軸の直線運動に変換されることを第４構成とする。

本発明は、第２構成又は第４構成において、主弁体にばね、ローラー軸、ローラーからなる浮上機構が配設され、主弁体にばねの基端部が固定され、ばねの先端部にローラー軸が保持され、ローラー軸にローラーが回転自在に支持され、ローラーが弁室底面又は収納室底面に常に接触し、ばねの付勢力により主弁体が弁室底面又は収納室底面から所定距離だけ離隔するようにされたことを第５構成とする。

本発明は、第３構成又は第４構成において、直動形アクチュエータの出力部材に係合ピンが固定され、駆動アームの基端部が揺動軸に固定され、駆動アームの滑り溝に係合ピンが係合されたことを第６構成とする。

本発明は、第４構成において、主弁体にばね、ローラー軸、側面ローラーからなる支持機構が配設され、主弁体にばねの基端部が固定され、ばねの先端部にローラー軸が保持され、ローラー軸には第２支持部が配設され、ローラー軸の第２支持部に側面ローラーが回転自在に支持され、側面ローラーがバルブ本体の両側壁に常に接触するようにされたことを第７構成とする。

主弁体の位置について説明する。主弁体の中心線と主弁座の中心線とが一致した位置を対向位置と称し、主弁体が対向位置にあって、主弁体の主弁シールが主弁座に接触して主弁を完全に閉じる位置をシール位置と称する。主弁体が対向位置にあって、主弁体が主弁座から所定距離だけ上方へ離隔し、収納室に向かって移動可能な位置を弁室待機位置と称する。また、主弁体の全体が収納室内に入っている位置を収納位置と称し、主弁体が収納位置にあって、主弁体の遮蔽リングが収納室底面に接触している位置を遮蔽位置と称する。主弁体が収納位置にあって、主弁体が収納室底面から所定距離だけ上方へ離隔し、弁室に向かって移動可能な位置を収納室待機位置と称する。対向位置であってシール位置を除く位置を非シール位置と称する。

本発明においては、排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、駆動用アクチュエータがバルブ本体の内部又は側部に配置され、駆動用アクチュエータの駆動力によって主弁体が前記直線と平行に移動されるようにした。このように、主弁体は対向位置と収納位置との間を直線に沿って移動し、駆動用アクチュエータはバルブ本体の内部又は側部にあるので、横方向の長さが揺動形ゲートバルブと略同じで、縦方向の長さを揺動形ゲートバルブよりも短くなった。

本発明は、排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、駆動用アクチュエータがバルブ本体の内部又は側部に配置され、駆動用アクチュエータの駆動力によって主弁体が前記直線と平行に移動されるようにしたことを最も主要な特徴とする。横方向の長さが揺動形ゲートバルブと略同じで、縦方向の長さを揺動形ゲートバルブよりも短くするという課題を、主弁体を直線に沿って移動させ、駆動用アクチュエータを前記直線の側部に配置することで実現した。

図１〜図３は本発明のゲートバルブの実施例１を示す。図２(a) に示すとおり、バルブ本体10は弁ボディ11、弁ボンネット12及びフランジ13から構成されている。バルブ本体10には、チェンバー側（図２(a) の上側）のチェンバーポート15からポンプ側（図２(a) の下側）のポンプポート16に到る直進形の排気流路17が形成され、排気流路17の軸線に対して平行方向及び垂直方向に移動する主弁体20の移動空間18（後述の弁室24と収納室43とを合計した空間）が形成されている。弁ボディ11のチェンバー側の上側側壁26とポンプ側の下側側壁27とは図２(a) の左壁54によって接続され、上側側壁26と下側側壁27の弁ボンネット12側の端面にはそれぞれボンネットシール50を介して弁ボンネット12の上側側壁28と下側側壁29が接続され、弁ボディ11と弁ボンネット12とは不図示の固定手段により固定されている。弁ボンネット12の上側側壁28と下側側壁29は図２(a) の右壁55により接続されている。弁ボディ11の上側側壁26の上面には環状のフランジ13が複数個のボルト（不図示）により固定され、フランジ13のチェンバーポート15と弁ボディ11の排気流路17とは同一直径で同一軸線上に配置されている。

図２(a),図３(a) に示すように、弁ボディ11の上側側壁26と下側側壁27との間の空間を弁室24と称し、下側側壁27の上面を弁室底面23と称し、上側側壁26の下面を弁室上面25と称することとする。主弁体20のポンプ側の面に環状の当接面22が形成され、当接面22の環状装着溝に主弁シール32が装着され、主弁シール32よりも外周部に環状溝が形成され、この環状溝に遮蔽リング31が装着されている。弁室底面23のうち主弁体20の当接面22と対向する環状面を主弁座21と称する。主弁体20と主弁座21により主弁が構成され、主弁体20のシール位置では主弁体20の主弁シール32が、主弁座21と同心状態にあって、主弁座21と密接して排気流路17の連通が遮断される。遮蔽リング31と対向する位置に、遮蔽リング31よりも幅広で環状のリング用挿入溝30が形成され、主弁体20のシール位置で、遮蔽リング31はリング用挿入溝30に挿入されている。弁ボディ11の上側側壁26内で排気流路17の半径方向外方位置に環状シリンダ室33が形成され、環状シリンダ室33の上側の開口はフランジ13の下側面が当接している。上側側壁26の上面で環状シリンダ室33の内側及び外側の位置に環状溝が形成され、各環状溝には内側シール51及び外側シール52がそれぞれ装着され、これらのシール51,52 によって上側側壁26とフランジ13との間が密封されている。

環状シリンダ室33に環状ピストン34が摺動自在に嵌合され、環状ピストン34の下側には複数（例えば２個）のピストン軸35（図１をも参照）が固定されている。図３(a) に示すように、ピストン軸35は上側側壁26の挿通孔を通って弁室24に延び、ピストン軸35の下端には断面円形の顎部36が固定されている。主弁体20の側部には側面38が形成され、図１の上面視で側面38の右端がＵ字形に湾曲し、図３(a) の側断面視で側面38の下側には所定の高さと奥行きのある溝39が隣接して形成されている。図１の上面視で、溝39は側面38よりも主弁体20の中心方向の位置を、側面38に沿って延びており、図３(a) の側断面視で溝39の上面が当て部40となり、溝39の下面が受け部41となっている。主弁体のシール位置では、ピストン軸35が側面38の側部に挿通され、顎部36の下面が主弁体20の受け部41を押し付けている。環状シリンダ室33のベッド側シリンダ室にポート76が連通され、環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室にポート77が連通されている。

図２(a),(b) に示すように、弁ボンネット12の上側側壁28と下側側壁29との間の空間を収納室43と称し（収納室43と弁室24との境界は明確とは限らず、弁ボディ11の弁室24の一部が収納室43として使用されることが多い）、下側側壁29の上面を収納室底面42と称し、上側側壁28の下面を収納室上面49と称することとする。図１，図２(a) において、実線で示された主弁体20はシール位置に位置し、一点鎖線で示された主弁体20は遮蔽位置に位置している。排気流路17の軸線と垂直な図１の平面図において、主弁座21との対向位置に位置する主弁体20の中心点Ｂと、収納位置に位置する主弁体20の中心点Ｂ’とを結ぶ直線Ｂ−Ｂ’を想定する。直線Ｂ−Ｂ’と平行で移動空間18に隣接した位置（図１では弁室24の側部）に空気圧シリンダ（直動形アクチュエータ）44が配設され、ピストン45に連結されたピストンロッド（出力部材）46が直線Ｂ−Ｂ’と平行に往復動を行う。ヘッド側シリンダ室に連通されたポート47とロッド側シリンダ室に連通されたポート48が開口されている。なお、図１では、空気圧シリンダ44のシリンダチューブはバルブ本体10に直接形成され、ゲートバルブの小型化に配慮している。

図１に示すとおり、主弁体20は略円形のプレートにより形成され、主弁体20の外形は右下部分を除く270 度が円弧であり、右下部分は正方形の隅の形となっている。主弁体20の右下部に、下端が開放された長方形の切欠溝56が形成され、切欠溝56にアーム57の幅細部57Ａが揺動自在に嵌合されている。アーム57の幅細部57Ａの上端部には横方向に挿通孔が形成され、主弁体20には切欠溝56の上端部の右側に挿通孔が形成されるとともに上端部の左側に挿入孔が形成され、ピン58が主弁体20の前記挿通孔及び幅細部57Ａの挿通孔に挿通され、さらに主弁体20の前記挿入孔に挿入され、抜け止めが施されている。アーム57はピン58を中心として主弁体20に対して図１では前後に（側面視では上下に）揺動することができる。アーム57の幅広部57Ｂの基端部には、不図示の挿通孔が形成され、この挿通孔にピストンロッド46の先端（移動空間18に位置する）の不図示の小径部が回転自在で軸方向の相対移動が不可能の状態に支持されている。

主弁体20には、弁室底面23又は収納室底面42から所定距離だけ離隔させるための複数の浮上機構59Ａ、59Ｂ、59Ｃが配設されている。図３(b),(c),(d) に明示されているように、浮上機構59は、ローラー60、板ばね61、ローラー軸62等から構成され、主弁体20の上面の外周部に配設され、ローラー60は弁室底面23又は収納室底面42に常時接触している。主弁体20の上面に浅い凹部63と深い凹部64とが隣接して形成され、浅い凹部63の底面に板ばね61の平面部が当接され、板ばね61の基端部の挿通孔にボルト65が挿通され、ボルト65は主弁体20の雌ねじに螺合され、こうして板ばね61の基端部が主弁体20に固定されている。板ばね61の先端部は、深い凹部64内に位置し、ローラー軸62の小径部62Ａの回りを上側から左側、下側へと約２３０度湾曲しており、こうしてローラー軸62の小径部62Ａが板ばね61の先端部に保持されている。ローラー軸62の小径部62Ａの先端部の環状溝に止め輪66が装着され、ローラー軸62の抜け出しが阻止されている。ローラー軸62の支持部62Ｂにローラー60が回転自在に支持され、ローラー60の抜け出しはフランジ62Ｃによって阻止されている。浮上機構59Ａ、59Ｂ、59Ｃの板ばね61は主弁体20の重量以上の初期荷重を与えた状態で設置されており、主弁体20に浮上力（上昇力）が作用し、主弁体20が所定の高さで保持されている。

図３(d) に示されているように、主弁体20に下方への力が作用していないときは、主弁体20は弁室底面23又は収納室底面42から所定距離だけ浮上している。主弁体20を下方への付勢すると、浅い凹部63の底面が板ばね61の平面部から離隔し、主弁体20の当接面22の遮蔽リング31が弁室底面23又は収納室底面42に接触する。主弁体20を上方へ付勢すると、ローラー60が弁室上面25又は収納室上面49に当接し、浅い凹部63の底面が板ばね61の平面部により上方への移動を制止されるので、主弁体20の上昇が規制され、主弁体20の上面が弁室上面25又は収納室上面49に接触することはない。主弁体20が浮上しているときに、主弁体20を弁室待機位置と収納室待機位置との間で移動させるが、移動中には主弁体20に下方への付勢力が作用しないので、主弁体20は浮上した状態を維持する。

図１に示されているとおり、浮上機構59Ｂは浮上機構59Ａと同様に主弁体20の上面の外周部に配設され、浮上機構59Ｃは主弁体20の外周部から少々離れた位置の主弁体20の上面に配設されているので、ローラー60を弁室底面23又は収納室底面42に接触させるための穴67が形成されている。

図２(b) は主弁体20が収納室43内の収納位置に位置する状態を示し、図２(b) の左側半分は主弁体20の遮蔽リング31が収納室底面42に接触した遮蔽位置にあり、図２(b) の右側半分は主弁体20が収納室底面42から所定距離だけ離隔した収納室待機位置にある。収納室43の中央部の上側側壁28には、主弁体20を下方へ移動させるための空気圧シリンダ69が配設されている。上側側壁28に配設されたシリンダは、大径部が上方に開口され、小径部が下方に開口され、大径部にピストン70が摺動自在に嵌合され、ピストン70に連結されたピストンロッド71が小径部に摺動自在に挿通されている。シリンダの大径部の開口は、蓋体72によって気密状態に閉鎖され、蓋体72にはヘッド側シリンダ室に連通するポート73が形成されている。ピストン70の下面とシリンダ底面との間にはスプリング74が装着され、ポート73を通してヘッド側シリンダ室にエアが供給されたときには、スプリング74の付勢力に抗してピストン70・ピストンロッド71が下方へ移動される。ヘッド側シリンダ室が大気に連通されたときには、スプリング74の付勢力によってピストン70・ピストンロッド71が上方へ移動する。

実施例１の作動について説明する。図２(a) 及び図３(a) の主弁体20のシール位置において、環状シリンダ室33のヘッド側シリンダ室に供給されたエアの圧力によって、ピストン軸35・主弁体20が下方へ押圧されている。ここで、ヘッド側シリンダ室をポート76を通して大気に連通させ、ポート77を通して環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室にエアを供給すると、環状ピストン34・ピストン軸35・顎部36に上方への力が作用する。顎部36の上面が主弁体20の当て部40に当接して、主弁体20に上方への力が作用する。この上方への力と、浮上機構59の浮上力とにより、主弁体20が上方へ移動し、主弁体20の主弁シール32が主弁座21から離れ、主弁体20は弁室底面23から所定距離だけ離隔した弁室待機位置に維持される。

図１において、空気圧シリンダ44のロッド側シリンダ室をポート48を通して大気に連通させ、ポート47を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると、ピストンロッド46が直線Ｂ−Ｂ’と平行に前進（伸長）する。ストンロッド46に連結されたアーム57の幅細部57Ａと、主弁体20の切欠溝56とは、相当の長さに渡って接触しているので、弁室待機位置の主弁体20はピストンロッド46と平行（直線Ｂ−Ｂ’と平行）に同じ姿勢を保ちながら、収納室43に向かって移動を開始する。移動開始直後に、主弁体20の溝39（図１，図３(a) 参照）が顎部36から離れ、次いで主弁が開き始める。浮上機構59のローラー60が、弁室底面23との接触状態から収納室底面42との接触状態に移り、主弁が全開する。さらに移動を続けると、主弁体20が収納室43の収納位置に収納され、主弁体20は不図示のストッパーに当接して移動を停止し、図２(b) 右側半分に示す収納室待機位置に位置する。

次に、空気圧シリンダ69のポート73を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると、スプリング74の付勢力に抗してピストン70・ピストンロッド71が下方へ移動される。ピストンロッド71の先端が主弁体20の上面の中央部に接触し、主弁体20に下方への力が作用し、浮上機構59の板ばね61の浮上力に抗して、主弁体20が下方へ移動される。このとき、ピストンロッド46に連結されたアーム57がピストンロッド46に対して少々回転し、ピン58を中心とする主弁体20とアーム57との相対角度が変化する。そして、主弁体20の遮蔽リング31が収納室底面42に当接し、図２(b) 左側半分に示す遮蔽位置に位置する。遮蔽位置において、遮蔽リング31の内側に配設された主弁シール32は、遮蔽リング31によって収納室43との連通が遮断されているので、排気ガスの有害成分（ラジカル，プラズマ）から遮蔽される。主弁体20に遮蔽リング31が配設されていないときは、主弁シール32と収納室底面42との接触面が排気ガスの有害成分（ラジカル，プラズマ）から遮蔽される。なお、遮蔽位置における有害成分からの遮蔽作用は、後述の実施例２及び実施例３においても同様である。

主弁体20の遮蔽位置において、空気圧シリンダ69のヘッド側シリンダ室がポート73を通して大気に連通されたときには、スプリング74の付勢力によってピストン70・ピストンロッド71が上方へ移動する。ピストンロッド71が主弁体20の上面から離れ、浮上機構59の板ばね61の浮上力によって、主弁体20が浮上し、図２(b) 右側半分に示す収納室待機位置に移動する。

図１において、空気圧シリンダ44のヘッド側シリンダ室をポート47を通して大気に連通させ、ポート48を通してロッド側シリンダ室にエアを供給すると、ピストンロッド46が直線Ｂ−Ｂ’と平行に後退する。収納室待機位置にある主弁体20は、ピストンロッド46と平行（直線Ｂ−Ｂ’と平行）に、弁室待機位置に向かって移動を開始する。この移動によって主弁が閉じ始め、浮上機構59のローラー60が、収納室底面42との接触状態から弁室底面23との接触状態に移る。そして、ピストン45の移動終端で弁室待機位置に至り、主弁体20が停止する。

環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室のエアをポート77を通して排気し、ポート76を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると、環状ピストン34・ピストン軸35・顎部36に下方への力が作用する。顎部36の下面が主弁体20の受け部41に当接して、主弁体20に下方への力が作用し、この下方への力が、浮上機構59の浮上力に抗して、主弁体20を下方へ移動する。そして、主弁体20の主弁シール32が主弁座21に当接し、主弁体20は図２(a) の左側半分に示すシール位置に位置する。

図４〜図７は本発明のゲートバルブの実施例２を示す。実施例２の説明において、図１〜図３に記載された部材と同一の部材には図１〜図３の符号と同一の符号を用い、その説明は省略又は簡略にする。実施例２では、排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定する。そして、バルブ本体内の移動空間内に軌道 102が配設され、軌道に沿って台車 104が移動可能に支持され、台車 104に係合軸 121が固定され、揺動軸 109の揺動運動が受動アーム 119により係合軸 121の直線運動に変換され、台車 104が直線運動を行う。台車 104の下側に主弁体20が上下動可能に連結され、主弁体20が主弁座21との対向位置及び収納位置で上下される。図４において、実線で示す主弁体20は、主弁座21との対向位置にあり、鎖線で示す主弁体20は、収納位置にある。図６(a) に示す主弁体はシール位置にあり、図６(b) に示す主弁体は遮蔽位置にある。

図４，図６，図７に示されているように、移動空間18の壁面の内壁に真っ直ぐなベース板 101Ａ,101Ｂが配設され、ベース板 101Ａ,101Ｂは弁室24と収納室43にわたって真っ直ぐに延びている。ベース板 101Ａ， 101Ｂの内側面の上下部に、断面が図示の方向に傾斜した、軌道 102Ａ,102Ｂが形成され、軌道 102Ａ,102Ｂはベース板 101Ａ,101Ｂの全域の直線上を真っ直ぐに延びている。ベース板 101Ａとベース板 101Ｂとの間に上面視で略正方形の台車 104が配置され、図６・図７において台車 104の左右端部の上下に傾斜面が形成されている。この上下の傾斜面に段付の支持軸 105が固定され、支持軸 105にローラー 106が回転自在に嵌合され、上下のローラー 106は上下の軌道102 Ａ,102Ｂに接触し転動可能に支持されている。この支持により、台車 104は上下左右の方向に移動不可能で前進又は後退のみを行う。このようにして、台車 104は軌道102 Ａ,102Ｂに沿って直線方向に移動することができる。

台車 104の中央に上方に突出した係合軸（中空軸） 121が形成され、主弁体20の中央に縦方向に向けられた中央軸 114が固定されている。係合軸 121の内孔の下方に隣接して挿通孔 113が形成され、挿通孔 113及び係合孔 121に中央軸 114が挿通され、中央軸 114の上端は弁室上面25又は収納室上面49の近傍に伸びている。中央軸 114の上面はピストンロッド71の下面と対向しており、ピストン70の下方移動により、ピストンロッド71の下面が中央軸 114の上面を押し下げる。図７(b) に示されているように、台車 104には複数個の挿通孔 115が形成され、台車 104の上面で挿通孔 115の外周部に環状のばね受け 116が形成されている。挿通孔 115にフランジ付軸 117が往復動自在に挿通され、フランジ付軸 117の下端が主弁体20に固定され、フランジ付軸 117の上端のフランジ 117Ａとばね受け 116との間にコイルばね 118が装着されている。主弁体20に下方への力が作用していないとき、例えば移動時には、コイルばね 118の付勢力によって主弁体20が弁室底面23又は収納室底面42から所定距離だけ持ち上げられ、主弁体20の上面が台車 104の下面に当接している。

図４に示されているように、台車 104の両端部に所定幅で所定長さの切欠溝 108Ａ,108Ｂが軌道 102Ａ,102Ｂと平行に形成されている。図７(b) において、切欠溝 108Ａ,108Ｂの下側には実施例１と同様の溝39が形成され、溝39の上面は当て部40であり、溝39の下面は受け部41である。主弁体20が主弁座21と対向位置にあるとき、環状ピストン34に連結されたピストン軸35が切欠溝 108Ａ,108Ｂに挿通され、ピストン軸35の下端の顎部36の一部は当て部40と受け部41との間に位置している。ピストン軸35の上下動によって主弁体20が上下動されるのである。

図４，図５，図６(a) に示されているように、弁ボディ11と弁ボンネット12に跨がった移動空間の側部の位置に、縦方向に向いた揺動軸 109が揺動自在に支持され、揺動軸 109の上端部は弁ボンネット12の上面から突出している。実施例１と同様の空気圧シリンダ44が、弁ボンネット12の上面に配設され、ピストンロッド46の先端に係合ピン 112が固定されている。揺動軸 109の上端に駆動アーム 110のフランジ部 110Ａが、相互回転不能状態に連結され、駆動アーム 110に形成された縦長の滑り溝 111に係合ピン 112が係合されている。こうして、ピストンロッド46の往復運動が、係合ピン 112と駆動アーム 110によって揺動運動に変換される。

移動空間18の上方位置に受動アーム 119が配置され、受動アーム 119の基端部の孔 119Ａが揺動軸 109に相互回転不能状態に固定されている。受動アーム 119には縦長の滑り溝 120が形成され、滑り溝 120に係合軸 121が係合され、揺動軸 109の揺動が係合軸 121の往復運動に変換される。なお、揺動軸 109を揺動形アクチュエータによって駆動してもよい。実施例２のその他の構成は、実施例１の構成と同様である。

実施例２の作動について説明する。図６(a),図７(a),(b) の主弁体20のシール位置において、ヘッド側シリンダ室をポート76を通して大気に連通させ、ポート77を通して環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室にエアを供給すると、環状ピストン34・ピストン軸35・顎部36に上方への力が作用する。顎部36の上面が主弁体20の当て部40に当接して、主弁体20に上方への力が作用する。この上方への力と、コイルばね 118の上方への付勢力とにより、主弁体20が上方へ移動し、主弁体20の主弁シール32が主弁座21から離れ、主弁体20は弁室底面23から所定距離だけ離隔した弁室待機位置に維持される。

図５において、空気圧シリンダ44のヘッド側シリンダ室をポート47を通して大気に連通させ、ポート48を通してロッド側シリンダ室にエアを供給すると、ピストンロッド46・係合ピン 112が後退する。係合ピン 112の後退により駆動アーム 110が時計方向に揺動され、揺動軸 109及び受動アーム 119も同期して揺動される。受動アーム 119の揺動により、受動アーム 119の滑り溝 120と係合している係合軸 121に収納室43の方向への力が作用し、台車 104・主弁体20が軌道 102に沿い収納室43に向かって移動を開始する。移動を開始すると、切欠溝 108がピストン軸35に沿って移動し、主弁が開き始める。移動を続けると、主弁体20が弁室24から収納室43に入りはじめ、ピストン軸35の一部が切欠溝 108から離れ、残りのピストン軸35も切欠溝 108から離れ、主弁が全開する。さらに移動を続けると、主弁体20が収納室待機位置に至り、主弁体20の移動が停止する。

次に、空気圧シリンダ69のポート73を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると（図６(b) 参照）、スプリング74の付勢力に抗してピストン70・ピストンロッド71が下方へ移動される。ピストンロッド71の先端が主弁体20の中央軸 114の上面に接触し、主弁体20に下方への力が作用し、コイルばね 118の付勢力に抗して、主弁体20が下方へ移動され、主弁体20が遮蔽位置に到達する。遮蔽位置において、実施例１と同様に、主弁シール32は、遮蔽リング31によって収納室43との連通が遮断されているので、排気ガスの有害成分（ラジカル，プラズマ）から遮蔽される。

主弁体20の遮蔽位置において、空気圧シリンダ69のヘッド側シリンダ室がポート73を通して大気に連通されたときには、スプリング74の付勢力によってピストン70・ピストンロッド71が上方へ移動する。ピストンロッド71が主弁体20の中央軸 114の上面から離れ、コイルばね 118の付勢力によって、主弁体20が収納室待機位置に移動する。

図５において、空気圧シリンダ44のロッド側シリンダ室をポート48を通して大気に連通させ、ポート47を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると、ピストンロッド46・係合ピン 112が前進する。係合ピン 112の前進により駆動アーム 110が反時計方向に揺動され、揺動軸 109及び受動アーム 119も同期して揺動される。受動アーム 119の揺動により、受動アーム 119の滑り溝 120と係合している係合軸 121に弁室24の方向への力が作用し、台車 104・主弁体20が軌道 102に沿い弁室24に向かって移動を開始する。この移動によって主弁体20が収納室43から弁室24に入りはじめ、主弁が閉じ始め、切欠溝 108及び溝39内にピストン軸35及び顎部36がそれぞれが入り、弁室待機位置に至り、主弁体20が停止する。

環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室のエアをポート77を通して排気し、ポート76を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると、環状ピストン34・ピストン軸35・顎部36に下方への力が作用する。顎部36の下面が主弁体20の受け部41に当接して、主弁体20に下方への力が作用し、この下方への力が、コイルばね 118の付勢力に抗して、主弁体20を下方へ移動する。そして、主弁体20の主弁シール32が主弁座21に当接し、主弁体20は図６(a) に示すシール位置に至る。

図８〜図１１は本発明のゲートバルブの実施例３を示す。実施例３の説明において、図１〜図７に記載された部材と同一の部材には図１〜図７の符号と同一の符号を用い、その説明は省略又は簡略にする。実施例３では、排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定する。そして、バルブ本体10内の両側壁 201が前記直線と平行に形成され、両側壁 201に沿って主弁体20が移動可能に支持され、主弁体20に係合軸 209が固定され、揺動軸109 の揺動運動が受動アーム 119により係合軸 209の直線運動に変換されるものである。

図９において、移動空間18内の長手方向の側壁 201Ａと側壁 201Ｂとが、平行で真っ直ぐな平面に形成されている。移動空間18内の主弁体20には、弁室底面23又は収納室底面42から所定距離だけ離隔させ、かつ側壁 201Ａ,201Ｂに沿って移動させるため複数（図９では３個）の支持機構 202Ａ,202Ｂ,202Ｃが配設されている。実施例３の支持機構 202の主弁体20が弁室底面23又は収納室底面42のから所定距離だ離隔するための構成は、実施例１の浮上機構59と同じであり、浮上機構59に側面用ローラ 203を加えたものである。支持機構 202は、主弁体20の上面の外周部に配設され、ローラー60は弁室底面23又は収納室底面42に常時接触し、支持機構 202Ａ,202Ｂの側面用ローラ 203は常時側壁 201Ａ,201Ｂに接触し、支持機構 202Ｃの側面用ローラ 203は常時、断面長方形の底面溝 207の側面に接触している。なお、支持機構 202Ｃの側面用ローラ 203は、底面溝 207に係合するのに必要な長さを有している。

図１１(a),(b),(c) に明示されているように、板ばね61、浅い凹部63、深い凹部64、ボルト65、止め輪66は、図３(b),(c),(d) のものと同様である。支持機構 202のローラー軸 204には、順次に小径部 204Ａ、支持部 204Ｂ、第２支持部 204Ｄが隣接して並び、第２支持部 204Ｄの支持軸 204Ｅに側面用ローラー 203が回転自在に支持されている。ローラー軸 204は浮上機構59と同様に板ばね61によって保持されている。

主弁体20の対向位置及び収納位置において、主弁体20を上方へ移動させたり、下方へ移動させたりするための実施例３の構成は、実施例１の構成と同一である。

図９，図１０(a) に示されているように、主弁体20の中央部上面に係合軸 209が固定され、係合軸 209は受動アーム 119の滑り溝 120に摺動自在に係合されている。係合軸 209の上端には抜け止め部材 210が固定され、抜け止め部材 210の側面は溝 211内に摺動自在に嵌合され、抜け止め部材 210によって係合軸 209と滑り溝 120との係合状態が維持される。図８に示されているように、空気圧シリンダ44はヘッド側の端部で揺動自在に支持され、ピストンロッド46の先端と駆動アーム 110の先端とが連結ピン 213によって結合されている。図１０(a) 及び図１０(b) において、実線で示された主弁体20はシール位置に位置しており、図１０(b) において二点鎖線で示された主弁体20は遮蔽位置に位置している。

図１０(b) には、フランジ13の厚みを大きくし、フランジ13内に回転抵抗弁体の羽根 215が示されている。羽根 215は、チェンバー内の圧力を制御するために配設された流量制御手段である。ゲートバルブの入口側には流量制御手段を設けるのが通常であるので、図１０(b) において流量制御手段の例示として羽根 215を図示したのである。

実施例３の作動について説明する。図１０(a),(b) の主弁体20のシール位置において、ヘッド側シリンダ室をポート76を通して大気に連通させ、ポート77を通して環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室にエアを供給すると、環状ピストン34・ピストン軸35・顎部36に上方への力が作用する。顎部36の上面が主弁体20の当て部に当接して、主弁体20に上方への力が作用する。この上方への力と、支持機構 202の板ばね61の上方への付勢力とにより、主弁体20が上方へ移動し、主弁体20の主弁シール32が主弁座21から離れ、主弁体20は弁室底面23から所定距離だけ離隔した弁室待機位置に維持される。

図８において、空気圧シリンダ44のロッド側シリンダ室をポート48を通して大気に連通させ、ポート47を通してロッド側シリンダ室にエアを供給すると、ピストンロッド46・連結ピン 213が前進する。連結ピン 213の前進により駆動アーム 110が時計方向に揺動され、揺動軸 109及び受動アーム 119も同期して揺動される。図９に示された受動アーム 119の揺動により、受動アーム 119の滑り溝 120と係合している係合軸 209に収納室43の方向への力が作用し、主弁体20が側壁 201に沿い収納室43に向かって移動を開始する。移動開始直後に、主弁体20の溝39が顎部36から離れ、次いで主弁が開き始める。支持機構 202のローラー60が、弁室底面23との接触状態から収納室底面42との接触状態に移り、主弁が全開する。さらに移動を続けると、主弁体20が収納室43の収納位置に収納され、主弁体20は不図示のストッパーに当接して移動を停止し、図１０(b) 右側半分に示す収納室待機位置に位置する。

次に、空気圧シリンダ69のポート73を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると（図１０(b) 参照）、スプリング74の付勢力に抗してピストン70・ピストンロッド71が下方へ移動される。ピストンロッド71の先端が主弁体20の上面の中央部に接触し、主弁体20に下方への力が作用し、板ばね61の付勢力に抗して、主弁体20が下方へ移動され、主弁体20が遮蔽位置に到達する。遮蔽位置において、実施例１と同様に、主弁シール32は、遮蔽リング31によって収納室43との連通が遮断されているので、排気ガスの有害成分（ラジカル，プラズマ）から遮蔽される。

主弁体20の遮蔽位置において、空気圧シリンダ69のヘッド側シリンダ室がポート73を通して大気に連通されたときには、スプリング74の付勢力によってピストン70・ピストンロッド71が上方へ移動する。ピストンロッド71が主弁体20の上面から離れ、板ばね61の付勢力によって、主弁体20が収納室待機位置に移動する。

図８において、空気圧シリンダ44のヘッド側シリンダ室をポート47を通して大気に連通させ、ポート48を通してロッド側シリンダ室にエアを供給すると、ピストンロッド46・連結ピン 213が後退する。連結ピン 213の後退により駆動アーム 110が反時計方向に揺動され、揺動軸 109及び受動アーム 119も同期して揺動される。受動アーム 119の揺動により、受動アーム 119の滑り溝 120と係合している係合軸 209に弁室24の方向への力が作用し、主弁体20が側壁 201に沿い弁室24に向かって移動を開始する。この移動によって主弁体20が収納室43から弁室24に入りはじめ、主弁が閉じ始め、溝39内にピストン軸35及び顎部36がそれぞれが入り、弁室待機位置に至り、主弁体20が停止する。

環状シリンダ室33のロッド側シリンダ室のエアをポート77を通して排気し、ポート76を通してヘッド側シリンダ室にエアを供給すると、環状ピストン34・ピストン軸35・顎部36に下方への力が作用する。顎部36の下面が主弁体20の受け部に当接して、主弁体20に下方への力が作用し、この下方への力が、板ばね61の付勢力に抗して、主弁体20を下方へ移動する。そして、主弁体20の主弁シール32が主弁座21に当接し、主弁体20は図１０(a),(b) に示すシール位置に至る。

本発明では、主弁体を直線に沿って移動させ、駆動用アクチュエータを前記直線の側部に配置することにより、横方向の長さが揺動形ゲートバルブと略同じで、縦方向の長さを揺動形ゲートバルブよりも短くいゲートバルブを実現させた。このように小型化されたゲートバルブは、従来のゲートバルブ以上に産業上の利用可能性が高い。

本発明の第１実施例の横断面図である。 図２(a) は図１のＡ−Ｂ−Ｃの断面を矢印方向からみた断面図であり、図２(b) は図１のＤ−Ｅの断面を矢印方向からみた断面図である。 図３(a) は図２(a) の要部拡大図であり、図３(b) は図１(a) の要部拡大図であり、図３(c) は図３(b) のＧ−Ｇの断面を矢印方向からみた断面図であり、図３(d) は図３(b) のＦ−Ｆの断面を矢印方向からみた断面図である。 本発明の第２実施例の横断面図であり、図６(b) のＭ−Ｍの断面を矢印方向からみた断面図に相当する。 本発明の第２実施例の平面図である。 図６(a) は図４のＨ−Ｉ−Ｉ’−Ｊ−Ｋ−Ｋ’の断面を矢印方向からみた断面図であり、図６(b) は図５のＬ−Ｌ’の断面を矢印方向からみた断面図である。 図７(a) 及び図７(b) は図６(a) の要部拡大図である。 本発明の第３実施例の平面図である。 本発明の第３実施例の横断面図である。 図１０(a) は図８のＮ−Ｏ−Ｐの断面を矢印方向からみた断面図であり、図１０(b) は図８のＮ−Ｑの断面を矢印方向からみた断面図である。 図１１(a) は図９の要部拡大図であり、図１１(b) は図１１(a) のＳ−Ｓの断面を矢印方向からみた断面図であり、図１１(c) は図１１(a) のＲ−Ｒの断面を矢印方向からみた断面図である。

符号の説明

17 排気流路 20 主弁体 44 空気圧シリンダ 56 切欠溝 57 アーム 58 ピン 59 浮上機構

Claims (7)

1. バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
   排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、駆動用アクチュエータがバルブ本体の内部又は側部に配置され、駆動用アクチュエータの駆動力によって主弁体が前記直線と平行に移動されることを特徴とするゲートバルブ。
2. バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
   排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、直動形アクチュエータが前記直線と平行な位置に配設され、直動形アクチュエータの出力部材と主弁体とが連結されたことを特徴とするゲートバルブ。
3. バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
   排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、バルブ本体内の移動空間に前記直線と平行な軌道が配設され、軌道に沿って台車が移動可能に支持され、台車の下側に主弁体が支持され、揺動軸に固定された受動アームに滑り溝が形成され、台車の係合軸が滑り溝に係合され、揺動軸の揺動運動が受動アームにより係合軸の直線運動に変換されることを特徴とするゲートバルブ。
4. バルブ本体にチェンバーポートからポンプポートに到る直進形排気流路が形成され、バルブ本体に主弁体及び主弁座からなる主弁が配設され、主弁体が主弁座との対向位置で排気流路の軸線と平行方向に移動可能に配設され、主弁体のシール位置では主弁体の主弁シールが主弁座と接触して排気流路の連通が遮断され、主弁体の非シール位置では主弁体が主弁座から所定距離だけ離隔され、主弁体が排気流路の軸線に対して垂直方向に移動して収納室に収納されるゲートバルブにおいて、
   排気流路の軸線と垂直な平面において、対向位置に位置する主弁体の中心点と、収納位置に位置する主弁体の中心点とを結ぶ直線を想定し、バルブ本体内の両側壁が前記直線と平行に形成され、両側壁に沿って主弁体が移動可能に支持され、揺動軸に固定された受動アームに滑り溝が形成され、主弁体の係合軸が滑り溝に係合され、揺動軸の揺動運動が受動アームにより係合軸の直線運動に変換されることを特徴とするゲートバルブ。
5. 主弁体にばね、ローラー軸、ローラーからなる浮上機構が配設され、主弁体にばねの基端部が固定され、ばねの先端部にローラー軸が保持され、ローラー軸にローラーが回転自在に支持され、ローラーが弁室底面又は収納室底面に常に接触し、ばねの付勢力により主弁体が弁室底面又は収納室底面から所定距離だけ離隔するようにされた請求項２又は４のゲートバルブ。
6. 直動形アクチュエータの出力部材に係合ピンが固定され、駆動アームの基端部が揺動軸に固定され、駆動アームの滑り溝に係合ピンが係合された請求項３又は４のゲートバルブ。
7. 主弁体にばね、ローラー軸、側面ローラーからなる支持機構が配設され、主弁体にばねの基端部が固定され、ばねの先端部にローラー軸が保持され、ローラー軸には第２支持部が配設され、ローラー軸の第２支持部に側面ローラーが回転自在に支持され、側面ローラーがバルブ本体の両側壁に常に接触するようにされた請求項４のゲートバルブ。