JP2005325960A - ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性に優れたゲートバルブを提供する。
【解決手段】ゲートバルブ１は、相互に対向する位置に通孔１１が形成された弁箱１０と、ベローズ２３を介して連結された一対の弁板２１、２２を有し、この弁箱１０内に配置された弁組立体２０と、この弁組立体２０を先端に支持している支持ロッド５０と、弁箱１０側と支持ロッド５０側とをシールするベローズ６０と、支持ロッド５０を介して弁組立体２０を開弁位置と閉弁位置との間を移動させるエアシリンダ７０、を備えており、弁箱１０は、弁組立体２０が通過可能な開口部１２が形成されていると共に、開口部１２を塞ぐように弁箱１０にボルト１５により着脱可能に取り付けられた蓋部１４を有し、開口部１２を介してボルト２５を固定し又は緩めることにより弁組立体２０を支持ロッド５０から着脱することが可能となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の開口部を開閉するゲートバルブに関し、例えば、半導体装置の製造工程に用いられる真空処理室の開口部を気密に開閉可能なゲートバルブに関する。

半導体製造工程のドライエッチング工程、スパッタリング工程、或いは、エピタキシャルウェハ形成工程等において、ウェハ等のワークを真空処理室から真空処理室に移送するための移送通路や、高真空室と真空ポンプとを接続する排気通路には、真空性や洗浄性を確保するためにゲートバルブが設けられている。

このようなゲートバルブとして、通孔が形成された弁箱内に、ベローズを介して連結された一対の弁板を、支持ロッドに支持して移動可能に設け、当該ベローズ内にＮ_２ガスや圧縮エア等の流体を供給したり（例えば、特許文献１参照）、ベローズ内に設けられた機械的な拡縮機構や圧電素子を駆動させることにより（例えば、特許文献２参照）、前記弁板同士を離遠させて通孔をシールするものが従来から知られている。
特開平０１−２６１５７３号公報 特開平０５−１０６７６１号公報

上記のようなゲートバルブでは、弁板と弁箱の通孔の周囲との間にシール材を介在させることにより気密性が確保されているが、長期間の使用に伴ってこのシール材が劣化して所望する気密性が得られなくなるので、定期的にこのシール材を交換する等してメンテナンスする必要がある。

しかしながら、このシール材は、弁箱内に配置された弁板自体に取り付けられていたり、或いは、弁箱内の通孔の周囲に取り付けられているため、上記のような構造のゲートバルブにおいてシール材のメンテナンスをする場合には、弁板に加えて支持ロッドをも弁箱から取り外し、シール材を交換した後に、再度、弁板及び支持ロッドを弁箱内に組み直す必要があり、これらの部品交換、点検作業が非常に工数を費すものとなっていた。

本発明は、メンテナンス性に優れたゲートバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るゲートバルブは、
相互に対向する位置に通孔が形成された弁箱と、
前記弁箱内に配置された一対の弁板、及び、前記一対の弁板を連結しているベローズを有する弁組立体と、
前記弁組立体を支持して、前記弁板が前記通孔に対向する閉弁位置と前記弁板が前記通孔に対向しない開弁位置との間で前記弁組立体を移動させる支持ロッドと、
前記一対の弁板を相互に離遠又は接近させる弁板駆動手段と、
前記一対の弁板が相互に離遠又は接近する方向に沿って、前記弁板を案内する案内手段と、を少なくとも有するゲートバルブであって、
前記弁板駆動手段は、前記一対の弁板及び前記ベローズにより形成される密閉空間に流体を供給し、前記密閉空間から前記流体を排出する流体供給手段であり、
前記弁箱は、前記弁組立体が通過可能な開口部が形成されていると共に、前記開口部を塞ぐように前記弁箱に着脱可能に取り付けられた蓋部を有し、
前記弁組立体は、前記開口部を介して前記支持ロッドから着脱可能となっていることを特徴とする。

本発明では、一対の弁板を相互に離遠又は接近させ、弁板を弁箱の通孔の周囲に対して押圧又は分離して、弁箱の通孔を開閉するゲートバルブにおいて、弁組立体を通過させることが可能な開口部を弁箱に形成すると共に、当該開口部を塞ぐような蓋部を弁箱に着脱可能に設ける。

そして、シール材の交換等のメンテナンス時には、先ず、弁箱から蓋部を取り外すことにより開口部を開口させ、次に、当該開口部を介して弁組立体を支持ロッドから外し、さらに、当該開口部を介して弁組立体のみをゲートバルブから取り出す。これにより、ゲートバルブ全体を分解することなく容易にメンテナンスをすることが可能となる。また、これに伴って、上述のような全体的な組み直し作業に伴うゲートバルブの性能変化の問題も生じ難くなる。

また、本発明では、流体供給手段により密閉空間に流体を供給又は排出することにより、一対の弁板を相互に離遠又は接近させ、弁板を弁箱の通孔の周囲に対して押圧又は分離して、弁箱の通孔を開閉する。これにより、弁板駆動手段として機械的な拡縮機構を採用した場合と比較して、弁組立体の部品点数を低減することが出来るので、ゲートバルブの洗浄性・信頼性を高めることが可能になると共に、ゲートバルブの小型化を図ることが可能となる。

さらに本発明では、弁組立体は、前記一対の弁板が相互に離遠又は接近する方向に沿って、前記弁板を案内する案内手段をさらに有する。具体的には、前記案内手段は、前記一対の弁板の間に配置されたシャフトと、前記シャフトに沿って摺動可能であり、前記弁板に設けられたブッシュと、を含み、前記シャフトの軸線方向は、前記一対の弁板が相互に離遠又は接近する方向に実質的に一致していることが好ましい。

このような案内手段をゲートバルブに設けることにより、弁板自体の重みによりベローズが撓んで座屈するのを防止することが出来、通孔の周囲に向かって弁板を正確に押圧させることが可能となるので、所望する気密性を確実に確保することが可能となる。

上記発明において、特に限定されないが、前記弁組立体は、前記ベローズが収縮時密着しないように、前記一対の弁板の接近動作時の接近距離を制限する制限手段をさらに有することが好ましく、前記接近距離は、前記ベローズの自由長より長いことがより好ましい。具体的には、前記制限手段は、前記ベローズの自由長より長い長さを持つスリーブを含み、前記スリーブは、前記シャフトに固定されていることが好ましい。

このような制限手段をゲートバルブに設けることにより、異物を挟み込んだベローズが密着して損傷するのを防止したり、弁板同士が衝突して損傷するのを防止することにより、弁組立体の長寿命化を図ることが可能となる。

本発明では、前記制限手段は、前記シャフトを保持するストッパブロックを含み、
前記ストッパブロックは、前記弁組立体を、前記支持ロッドから着脱可能となるように当該連結ロッドに、着脱可能に連結してあり、
前記ストッパブロックの前記支持ロッドに対する着脱が、前記弁箱の開口部を通して操作可能にしてあることが好ましい。

この場合には、制限手段としてのストッパブロックが、弁組立体を支持ロッドに固定するための固定手段を兼用することになり、ゲートバルブを構成する部品点数を低減することが出来、ゲートバルブの小型化をも図ることが可能となる。

上記発明において、特に限定されないが、前記弁組立体を前記弁箱内から取り出すための工具と係合可能な係合部が、前記弁板における前記開口部側の面に設けられていることが好ましい。

具体的には、前記係合部は、前記工具の先端部に形成された雄ネジ部に螺合可能な雌ネジ部であることが好ましい。

このように、弁板における開口部側の面に、弁組立体を弁箱内から取り出すための係合部を形成することにより、ゲートバルブのメンテナンス時に弁箱内から弁組立体を取り出すための、例えば手を挿入する等のスペースを弁箱内に確保する必要がなくなるので、ゲートバルブの小型化を図ることが可能となる。

以上説明してきたように、本発明によれば、メンテナンス性が向上したゲートバルブを提供することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１は本発明の実施形態に係るゲートバルブを示す正面図、図２は図１に示すゲートバルブの側面図、図３は本発明の実施形態における弁組立体を示す正面図、図４は図３のIV-IV線に沿った弁組立体の断面図、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は図３のV-V線に沿った弁組立体の断面図であり、図５（Ａ）は通孔を開いた状態を示す図、図５（Ｂ）は通孔を閉じた状態を示す図、図６は本発明の実施形態におけるガイド手段のブッシュの斜視図、図７は本発明の実施形態における第１のガイド手段のシャフト及びスリーブの斜視図、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は図３のVIII-VIII線に沿った弁組立体の断面図であり、図８（Ａ）は通孔を開いた状態を示す図、図８（Ｂ）は通孔を閉じた状態を示す図、図９は本発明の実施形態における第２のガイド手段のシャフト及びストッパブロックの斜視図、図１０は図１に示すゲートバルブの弁組立体を開弁位置に移動させた状態を示す図、図１１は本発明の実施形態に係るゲートバルブの配管系を示すブロック図、図１２及び図１３は本発明の実施形態に係るゲートバルブのメンテナンス方法を示す図であり、図１２は蓋部及び弁組立体を取り外している状態を示す図、図１３は弁組立体を弁箱から取り出している状態を示す図である。

本発明の実施形態に係るゲートバルブ１は、図１及び図２に示すように、相互に対向する位置に通孔１１が形成された弁箱１０と、ベローズ２３を介して連結された一対の弁板２１、２２を有し、この弁箱１０内に配置された弁組立体２０と、この弁組立体２０を先端に支持している支持ロッド５０と、弁箱１０側と支持ロッド５０側とをシールするベローズ６０と、支持ロッド５０を介して弁組立体２０を開弁位置と閉弁位置との間を移動させるエアシリンダ７０、を備えている。

このゲートバルブ１は、例えば、図２に示すように、半導体製造工程における真空処理室Ｓ１、Ｓ２の間に設けられ、支持ロッド５０により弁組立体２０が図１０に示す開弁位置と図１に示す閉弁位置との間を移動すると共に、閉弁位置に位置した弁組立体２０にエア供給装置１０１及び真空ポンプ１０３（後述）から圧縮エアを供給又は排出して、前記通孔１１の周囲に対して一対の弁板２１、２２を押圧又は分離させることにより、各真空処理室Ｓ１、Ｓ２のゲートＧを開閉することが可能となっている。

本実施形態に係るゲートバルブ１の弁箱１０は、図１及び図２に示すように、弁組立体２０を収容可能な内部空間を有する箱状体であり、相互に対向する位置に２つの矩形状の通孔１１が形成されている。

この弁箱１０の上面には、内部に収容された弁組立体２０を取り出すことが可能な大きさの開口部１２が形成されている。また、この弁箱１０の上面には、当該開口部１２を塞ぐように、蓋部１４がボルト１５により着脱可能に取り付けられている。この蓋部１４の下面には、開口部１２の輪郭に対応するようにＯリング１４ａが配設されており、開口部１１を蓋部１４で閉じると弁箱１０内の気密性が確保されるようになっている。また、この蓋部１４の上面には把手１４ｂが設けられており、ゲートバルブ１のメンテナンス時に蓋部１４を弁箱１０から容易に取り外すことが可能となっている。

本実施形態に係るゲートバルブ１の弁組立体２０は、図３及び図４に示すように、一対の弁板２１、２２と、当該弁板２１、２２を連結する２つのベローズ２３と、このベローズ２３の作動不良を防止する第１及び第２のガイド手段３０、４０と、から構成されている。

この弁組立体２０の第１の弁板２１は、弁箱１０の通孔１１より大きな平板状の部材であり、その表面に溝２１ａが長円状に形成されている。そして、この第１の弁板２１の溝２１ａにＯリング２１ｂが嵌入されており、当該弁板２１が弁箱１０を押圧した際に、このＯリング２１ｂにより通孔１１を密閉することが可能となっている。

同様に、第２の弁板２２も、弁箱１０の通孔１１より大きな平板状の部材であり、その表面に溝２２ａが長円状に形成されている。そして、この第２の弁板２２の溝２２ａにＯリング２２ｂが嵌入されており、当該弁板２２が弁箱１０を押圧した際に、このＯリングにより通孔１１を密閉することが可能となっている。

これら弁板２１、２２は何れも金属材料等から構成されているが、半導体製造工程のゲートバルブとして使用する場合には、極力パーティクルを発生せず、ガスを放出しない材料で構成することが望ましい。

また、本実施形態における第１の弁板２１には、図３、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、工具Ｔ（後述）の先端部に形成された雄ネジ部に螺合可能な雌ネジ部２１ｃが上面２カ所に形成されている。これにより、弁組立体２０を弁箱１０内から取り出すための、例えば手を挿入する等のスペースを弁箱１０内に確保する必要がなくなるので、ゲートバルブ１の小型化を図ることが可能となっている。

弁組立体２０のベローズ２３は、図３及び図４に示すように、第１の弁板２１と第２の弁板２２との間を伸縮可能に連結する円筒蛇腹状の金属製部材である。このベローズ２３は、気密が維持されるように、例えば、溶接等の手法により第１の弁板２１及び第２の弁板２２にそれぞれ接合されており、第１の弁板２１、第２の弁板２２、及び、ベローズ２３により密閉空間２４が形成されている。この密閉空間２４は、図４に示すように、第１の弁板２１に形成された流路２１ｄを介してコネクタ２１ｅに連通しており、この流路２１ｄを介して密閉空間２４に供給されたエアによりベローズ２３が膨張・伸長し、一対の弁板２１、２２同士を離遠させ、当該弁板２１、２２を弁箱１０の通孔１１の周囲に対して押圧することが可能となっている。

なお、本実施形態では、図３及び図４に示すように、円筒形状のベローズ２３を２つ用いることにより、一対の弁板の間に２つの密閉空間２４を形成したが、本発明においては特に限定されず、一対の弁板を連結するベローズの数は任意に設定することが出来、例えば、略楕円筒状のベローズを一つ用いて、一対の弁板の間に１つの密閉空間を形成しても良い。

弁組立体２０のガイド手段３０、４０は何れも、一対の弁板２１、２２が相互に離遠又は接近する方向に沿って、当該弁板２１、２２を案内する手段であり、図３に示すように、第１のガイド手段３０は、第１の弁板２１と第２の弁板２２との間の上部２カ所の角部に設けられており、第２のガイド手段４０は、その下部２カ所の角部に設けられている。本実施形態では、このガイド手段３０、４０が、特許請求の範囲における案内手段及び制限手段に相当する。

第１のガイド手段３０は、図５（Ａ）に示すように、一対の弁板２１、２２の間に配置されたシャフト３１と、このシャフト３１が挿入され固定されたスリーブ３２と、シャフト３１に沿って摺動可能であり、前記弁板２１、２２に設けられたブッシュ３３と、から構成されている。

この第１のガイド手段３０のブッシュ３３は、第１の弁板２１の角部と、第２の弁板２２とに圧入されており、図６に示すような内孔３３ａを有する管状の部材である。

この第１のガイド手段３０のシャフト３１は、その軸線方向が弁板２１、２２の離遠／接近方向に実質的に一致するように一対の弁板２１、２２の間に配置されており、その両端部が、弁板２１、２２に圧入されたブッシュ２３の内孔３３ａに挿入されており、各ブッシュ３３は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、一対の弁板２１、２２を相互に接近又は離遠させることが可能なように、当該シャフト３１に対して摺動可能となっている。なお、ブッシュ３３は、シャフト３１上の摺動を円滑にする観点から、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂材料から構成されていることが望ましい。

このように、本実施形態に係るゲートバルブ１では、弁板２１、２２の動作に伴ってシャフト３１上でブッシュ３３を摺動させ、一対の弁板２１、２２を接近／離遠方向に沿って案内・支持することにより、弁板２１、２２自体の重みによりベローズ２３が撓んで座屈するのを防止することが可能となっている。

この第１のガイド手段３０のスリーブ３２は、図７に示すように、シャフト３１が挿入され、セットスクリュ（不図示）等により当該シャフト３１が固定されている。また、このスリーブ３２の長さＬ１は、図５Ａに示すようにベローズ２３の自由長ｌより長くなっており（Ｌ１＞ｌ）、異物を挟み込んだベローズ２３が腹同士が密着したり、弁板２１、２２同士が衝突するのを防止することが可能となっている。なお、本発明におけるベローズの自由長とは、無負荷な状態におけるベローズの伸縮方向に沿った長さである。

第２のガイド手段４０は、図８（Ａ）に示すように、一対の弁板２１、２２の間に配置されたシャフト４１と、このシャフト４１が挿入され固定されたストッパブロック４２と、シャフト４１に沿って摺動可能であり、前記弁板２１、２２に設けられたブッシュ４３と、から構成されている。

この第２のガイド手段４０のブッシュ４３は、上述のブッシュ３３と同様に、第１の弁板の下部２カ所の角部と、第２の弁板２２の下部２カ所の角部とに圧入されており、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂材料から構成された管状部材である（図６参照）。

この第２のガイド手段４０のシャフト４１は、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、その軸線方向が弁板２１、２２の離遠／接近方向に実質的に一致するように一対の弁板２１、２２の間に配置されており、その両端部が、弁板２１、２２に圧入されたブッシュ４３の内孔４３ａに挿入されており、各ブッシュ４３は、一対の弁板２１、２２を相互に接近又は離遠させることが可能なように、当該シャフト４１に対して摺動可能となっている。

このように、本実施形態に係るゲートバルブ１では、弁板２１、２２の動作に伴ってシャフト４１上でブッシュ４３を摺動させ、一対の弁板２１、２２を接近／離遠方向に沿って案内・支持することにより、弁板２１、２２自体の重みによりベローズ２３が撓んで座屈するのを防止することが可能となっている。

この第２のガイド手段４０のストッパブロック４２は、図９に示すように、シャフト４１を挿入可能なシャフト挿入孔が形成されたスリーブ４２ａを有し、セットスクリュ（不図示）等によりこのスリーブ４２ａに挿入されたシャフト４１が固定されている。なお、このスリーブ４２ａの長さＬ２は、図８（Ａ）に示すように、ベローズ２３の自由長ｌより長くなっており（Ｌ２＞ｌ）、異物を挟み込んだベローズ２３の腹同士が密着したり、弁板２１、２２同士が衝突するのを防止することが可能となっている。

さらに、このストッパブロック４２には、図９に示すように、弁組立体２０を支持ロッド５０の連結部材５１に固定するためのボルト２５を挿入可能なボルト挿入孔４２ｂが形成されている。このボルト挿入孔４２ｂは、弁組立体２０を構成した際に、ストッパブロック４２において弁板２１、２２に対して側方もしくは、ベローズ２３，２３に干渉しない位置に形成されており、図４に示すように、弁箱１０の開口部１２を介して、このボルト挿入孔４２ｂに挿入されたボルト２５を視認することが可能となっている。

このように、本実施形態に係るゲートバルブ１では、弁組立体２０の有する第２のガイド手段４０のストッパブロック４２が、当該弁組立体２０を支持ロッド５０に固定するための固定手段を兼備することにより、ゲートバルブ１を構成する部品点数を低減すると共に、ゲートバルブ１の小型化を図ることが可能となっている。

本実施形態に係るゲートバルブ１の支持ロッド５０の一端は、図１及び図３に示すように、連結部材５１及びストッパブロック４２を介して、弁組立体２０にボルト２５で固定されており、弁箱１０の底板に形成されたロッド挿入孔１３、及び、当該弁箱１０の底面にＯリングを介して取り付けられた上部リング部材５２の内孔から、弁箱１０内に突出するように設けられている。

これに対し、支持ロッド５０の他端は、図１に示すように、後述するエアシリンダ７０のピストンロッド７１の先端が固定された連結板８０にボルト締結等によって固定されている。なお、この支持ロッド５０はステンレス等の金属材料から構成されているが、半導体製造工程のゲートバルブとして使用する場合には、極力パーティクルを発生せず、ガスを放出しない材料で構成することが望ましい。

また、この支持ロッド５０の内部には、図３に示すように、その軸方向に沿って貫通した流路５４が形成されており、その一端は、チューブを介して各第１の弁板２１のコネクタ２１ｅに接続されている。この流路５４の他端側は、図１に示すように、支持ロッド５０にシールされて取り付けられたコネクタ５５に接続されている。従って、このコネクタ５５は、支持ロッド５０に形成された流路５４を介して、弁組立体２０の各密閉空間２４にそれぞれ連通している。なお、この流路５４の下端部はプラグ５６により塞がれている。

本実施形態に係るゲートバルブ１のベローズ６０は、弁箱１０側と支持ロッド５０側とをシールするための金属製部材であり、図１及び図２に示すように、このベローズ６０の一端は、弁箱１０の底板にＯリングを介して固定された上部リング部材５２に、気密を維持した状態で、例えば溶接等により接合されている。このベローズ６０の他端も、支持ロッド５０に嵌合固定された下部リング部材５３に、例えば溶接等により接合されている。なお、下部リング部材５３と支持ロッド５０との間にはＯリングが介在され、これにより、支持ロッド５０が直動しても、弁箱１０をシールすることが出来、外部からパーティクル等の汚染物質が侵入するのを防止することが可能となっている。

本実施形態に係るゲートバルブ１の２つのエアシリンダ７０は、図１及び図２に示すように、何れも弁箱１０の底板にボルト締結等によって固定され、支持ロッド５０を中心とした対象位置にそれぞれ配置されている。このエアシリンダ７０は、図１０に示すように、空気圧によって伸縮・作動するピストンロッド７１を内蔵しており、これらのピストンロッド７１の先端は連結板８０にボルト締結等によりそれぞれ固定されている。そして、このエアシリンダ７０のピストンロッド７１が直動方向に伸縮することにより、同図に示すように、連結板８０及び支持ロッド５０を介して、弁組立体２０が開弁位置と閉弁位置とを往復運動することが可能となっている。なお、図１に示す弁組立体２０の位置が閉弁位置であり、これに対し、図１０に示す弁組立体２０の位置が開弁位置である。

次に、本実施形態に係るゲートバルブ１の配管系について説明すると、このゲートバルブ１の配管系は、図１１に示すように、弁組立体２０の密閉空間２４に圧縮エアを供給するためのエア供給装置１０１と、エア供給装置１０１による圧縮エア供給時の密閉空間２４内の圧力を検出するエア用圧力センサ１０２と、弁組立体２０の密閉空間２４内を真空にする真空ポンプ１０３と、真空ポンプ１０３により減圧された密閉空間２４内の圧力を検出する真空センサ１０４と、エア供給装置１０１と真空ポンプ１０３とを切り替える真空エジェクタバルブ１０５と、から構成されている。本実施形態では、この配管系が、特許請求の範囲における弁板駆動手段及び流体供給手段に相当する。

そして、このゲートバルブ１の配管系は、支持ロッド５０のコネクタ５５にチューブを介して真空エジェクタバルブ１０５が接続されており、この真空エジェクタバルブ１０５に、エア供給装置１０１と真空ポンプ１０４とがそれぞれ分岐して接続されており、さらに、真空エジェクタバルブ１０５とエア供給装置１０１との間にエア用圧力センサ１０２が接続されており、当該バルブ１０５と真空ポンプ１０４との間に真空センサ１０５が接続されている。なお、エアシリンダ７０を駆動させるための圧縮エアは、エア供給装置１０１とは別の、図外の装置から供給される。

次に本実施形態に係るゲートバルブ１の動作について説明する。

弁組立体２０が開弁位置にある状態から弁箱１０の通孔１１を閉じる場合には、図１に示すように、エアシリンダ７０に圧縮エアが供給されてピストンロッド７１が収縮して連結板８０が上昇し、これに伴って支持ロッド５０が上昇するので、弁組立体２０が閉弁位置に移動し、一対の弁板２１、２２が弁箱１０の通孔１１にそれぞれ対向する。

この際、本実施形態に係るゲートバルブ１では、弁箱１０内の圧力と密閉空間２４内の圧力とが同圧となるように、弁組立体２０の密閉空間２４を真空ポンプ１０３により真空状態とする。この状態において、弁組立体２０の密閉空間２４の真空状態は真空センサ１０４によりモニタされている。

弁箱１０内が真空状態であるのに対し、弁組立体２０の密閉空間２４内の圧力が真空状態となっていない場合には、弁箱１０内と密閉空間２４内との差圧が、ベローズ２３自体が有する弾性力を抗して、弁板２１、２２が離遠する方向、即ち、ベローズ２３を伸長させる方向に作用して、弁箱１０の内壁面に弁板２１、２２のＯリング２１ａ、２２ａが接触するおそれがあるが、本実施形態では、図４に示すように、弁組立体２０の密閉空間２４内の圧力を真空状態である弁箱１０内の圧力と同圧とすることにより、弁箱１０の内壁面に弁板２１、２２のＯリング２１ａ、２２ａが接触するのを防止することが可能となっている。

弁組立体２０が閉弁位置に移動したら、エア供給装置４０から圧縮エアを供給可能なように真空エジェクタバルブ１０５を切り替え、エア供給装置１０１から弁組立体２０の密閉空間２４に圧縮エアを供給し、ベローズ２３を膨張・伸長させることにより、弁組立体２０における一対の弁板２１、２２を相互に離遠させ、当該弁板２１、２２を弁箱１０の通孔１１の周囲に対して押圧させて、弁箱１０の通孔１１を閉じる。この状態において、弁組立体２０の密閉空間２４の加圧状態はエア用圧力センサ１０２によりモニタされている。

この弁板２１、２２が相互に離遠する際、図５（Ａ）及び（Ｂ）並びに図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、弁板２１、２２に圧入されたブッシュ３３、４３がシャフト３１、４１を摺動・支持して、弁板２１、２２の接近動作を案内するので、弁板２１、２２自体の重みによりベローズ２３が撓んで座屈するのを防止することが出来、通孔２１の周囲に向かって弁板２１、２２を正確に押圧させることが可能となり、所望する気密性を確実に確保することが可能となる。

因みに、カム機構等を用いた片側シール方式により逆圧に対応する場合、すなわち真空による背圧が弁体に作用する場合には、ゲートバルブの剛性を高める必要があるためにゲートバルブの大型化を招くが、本実施形態に係るゲートバルブ１では、弁組立体２０の両面でシールすることが可能となっているので、コンパクトな構造で正圧及び逆圧の何れにも対応することが可能となっている。

弁箱１０の通孔１１を開ける場合には、真空ポンプ１０３を作動可能なように真空エジェクタバルブ１０５を切り替え、真空ポンプ１０３により弁組立体２０の密閉空間２４内を減圧し、ベローズ２３自体が持つ弾性力により、一対の弁板２１、２２を相互に接近させ、当該弁板２１、２２を弁箱１０の通孔１１の周囲から分離させて、弁箱１０の通孔１１を開ける。

この弁板２１、２２が相互に接近する際に、図５（Ａ）及び（Ｂ）並びに図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、弁板２１、２２同士の間隔がベローズ２３の自由長以下にならないようにスリーブ３２及びストッパブロック４２により制限されているので、異物を挟み込んだベローズ２３が密着して損傷するのを防止したり、弁板２１、２２同士が衝突して損傷するのを防止することにより、弁組立体２０の長寿命化を図ることが可能となる。

さらに、真空ポンプ１０４により弁組立体２０の密閉空間２４内を減圧して真空状態とし、当該密閉空間２４内の圧力と弁箱１０内の圧力とが同圧となったら、エアシリンダ７０のピストンロッド７１を伸長して連結板８０が下降し、これにより支持ロッド５０が下降して、弁組立体２０を開弁位置に移動する。この際、上述と同様に、弁組立体２０の密閉空間２４内の圧力を、真空状態である弁箱１０内の圧力と同圧とすることにより、弁箱１０の内壁面に弁板２１、２２のＯリング２１ａ、２２ａが接触するのを防止することが可能となっている。

次に、本実施形態に係るゲートバルブ１のメンテナンス方法について説明する。

先ず、支持ロッド５０の流路５４に接続されたチューブを、各第１の弁板２１のコネクタ２１ｅからそれぞれ外し、図１２に示すように、蓋部１４を弁箱１０に固定している各ボルト１５を緩めて、弁箱１０から蓋部１４を取り外し、弁箱１０の開口部１２を開口させる。この際、蓋部１４に把手１４ｂが設けられているので、弁箱１０から蓋部１４を容易に取り外すことが可能となっている。

次に、この開口部１２から弁箱１０内にレンチを挿入し、このレンチにより、弁組立体２０をストッパブロック４２を介して支持ロッド５０に固定している各ボルト２５をそれぞれ緩める。

次に、先端に雄ネジ部が形成された２つの工具Ｔを開口部１２から挿入し、各工具Ｔの先端を、第１の弁板２１の上面２カ所に形成された雌ネジ部２１ｃにそれぞれ螺合させ、図１３に示すように、当該工具Ｔを上方に引っ張り上げて、弁箱１０内から弁組立体２０を取り出す。このように、本実施形態に係るゲートバルブ１では、第１の弁板２１に設けられた雌ネジ部２１ｃに係合可能な工具Ｔにより、弁箱１０内から弁組立体２０を容易に取り出すことが可能となっている。

取り出された弁組立体２０の弁板２１、２２のＯリング２１ａ、２２ａを交換し、弁組立体２０のクリーニングを行った後、工具Ｔを用いて弁組立体２０を開口部１２を介して弁箱１０内に収容し直し、当該弁組立体２０を支持ロッド５０の連結部材５１に載置する。

次に、開口部１２を介してレンチを挿入し、このレンチにより各ボルト２５を締めて弁組立体２０をストッパブロック４２を介して支持ロッド５０に固定する。

次に、支持ロッド５０の流路５４に接続されたチューブを各コネクタ２１ｅにそれぞれ接続し直した後、弁箱１０の開口部１２を蓋部１４で塞ぎ、各ボルト１５を締めて蓋部１４を弁箱１０に固定することによりメンテナンスが完了する。

以上のように、本実施形態に係るゲートバルブ１では、メンテナンス時において、開口部１２を介して弁組立体２０のみを弁箱１０から取り出すことにより、ゲートバルブ全体を分解することなく容易にメンテナンスすることが可能となっている。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

図１は、本発明の実施形態に係るゲートバルブを示す正面図である。 図２は、図１に示すゲートバルブの側面図である。 図３は、本発明の実施形態における弁組立体を示す正面図である。 図４は、図３のIV-IV線に沿った弁組立体の断面図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、図３のV-V線に沿った弁組立体の断面図であり、図５（Ａ）は通孔を開いた状態を示す図であり、図５（Ｂ）は通孔を閉じた状態を示す図である。 図６は、本発明の実施形態におけるガイド手段のブッシュの斜視図である。 図７は、本発明の実施形態における第１のガイド手段のシャフト及びスリーブの斜視図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、図３のVIII-VIII線に沿った弁組立体の断面図であり、図８（Ａ）は通孔を開いた状態を示す図であり、図８（Ｂ）は通孔を閉じた状態を示す図である。 図９は、本発明の実施形態における第２のガイド手段のシャフト及びストッパブロックの斜視図である。 図１０は、図１に示すゲートバルブにおいて弁組立体を開弁位置に移動させた状態を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係るゲートバルブの配管系を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施形態に係るゲートバルブのメンテナンス方法を示す図であり、蓋部及び弁組立体を取り外している状態を示す図である。 図１３は、本発明の実施形態に係るゲートバルブのメンテナンス方法を示す図であり、弁組立体を弁箱から取り出している状態を示す図である。

符号の説明

１…ゲートバルブ
１０…弁箱
１１…通孔
１２…開口部
１４…蓋部
２０…弁組立体
２１…第１の弁板
２１ａ…Ｏリング
２２…第２の弁板
２２ａ…Ｏリング
２３…ベローズ
３０…第１のガイド手段
３１…シャフト
３２…スリーブ
３３…ブッシュ
４０…第２のガイド手段
４１…シャフト
４２…ストッパブロック
４３…ブッシュ
５０…支持ロッド
６０…ベローズ
７０…エアシリンダ

Claims (4)

1. 相互に対向する位置に通孔が形成された弁箱と、
   前記弁箱内に配置された一対の弁板、及び、前記一対の弁板を連結しているベローズを有する弁組立体と、
   前記弁組立体を支持して、前記弁板が前記通孔に対向する閉弁位置と前記弁板が前記通孔に対向しない開弁位置との間で前記弁組立体を移動させる支持ロッドと、
   前記一対の弁板を相互に離遠又は接近させる弁板駆動手段と、
   前記一対の弁板が相互に離遠又は接近する方向に沿って、前記弁板を案内する案内手段と、を少なくとも有するゲートバルブであって、
   前記弁板駆動手段は、前記一対の弁板及び前記ベローズにより形成される密閉空間に流体を供給し、前記密閉空間から前記流体を排出する流体供給手段であり、
   前記弁箱は、前記弁組立体が通過可能な開口部が形成されていると共に、前記開口部を塞ぐように前記弁箱に着脱可能に取り付けられた蓋部を有し、
   前記弁組立体は、前記開口部を介して前記支持ロッドから着脱可能となっていることを特徴とするゲートバルブ。
2. 前記案内手段は、
   前記一対の弁板の間に配置されたシャフトと、
   前記シャフトに沿って摺動可能であり、前記弁板に設けられたブッシュと、を含み、
   前記シャフトの軸線方向は、前記一対の弁板が相互に離遠又は接近する方向に実質的に一致しており、
   前記弁組立体は、前記ベローズが収縮時密着しないように、前記一対の弁板の接近動作時の接近距離を制限する制限手段をさらに有する請求項１記載のゲートバルブ。
3. 前記制限手段により制限される前記一対の弁板同士の間の前記接近距離は、前記ベローズの自由長より長くなるように、前記制限手段は、前記ベローズの自由長より長い長さを持つスリーブを含み、
   前記スリーブは、前記シャフトに固定されている請求項２に記載のゲートバルブ。
4. 前記制限手段は、前記シャフトを保持するストッパブロックを含み、
   前記ストッパブロックは、前記弁組立体を、前記支持ロッドから着脱可能となるように当該連結ロッドに、着脱可能に連結してあり、
   前記ストッパブロックの前記支持ロッドに対する着脱が、前記弁箱の開口部を通して操作可能にしてあることを特徴とする請求項２または３に記載のゲートバルブ。

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