JP2012072887A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平面および傾斜面からなるシール面に、通常の切削機であっても支障なく形成し得るようなシール用溝部を有するバルブ装置を提供する。
【解決手段】開口部16が形成された正面視が台形状と逆台形状とを合わせてなる六角形状の仕切面Ｓを有するバルブシート４と、この仕切面Ｓと平行に移動されて開口部16を開閉し得るバルブ本体５とを有するバルブ装置であって、バルブシート４とバルブ本体５とのシールを行うためのシール面21〜23，26〜28を、仕切面Ｓと直交する方向、つまり前後方向で形成すると共にこの仕切面Ｓの外周に沿ってそれぞれ六角形状となし、バルブ本体５側のシール面26〜28に、断面が円形のシール材32に対応して円形状にされると共にその外周から中心に向かって所定高さだけ切除されてなる内面Ｃ字形状のシール用溝部31を形成したもの。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば真空容器の側壁部に設けられて当該真空容器内を外部から密閉するためのバルブ装置に関するものである。

真空装置として、真空容器内で所定の処理（例えば、真空蒸着など）を施すものがあるとともに、その処理対象物として、ウエハ、ハードディスクにおける記録媒体としてのディスクなどの薄い板状材用のものがある。この場合、当然ながら、真空容器内に、板状材を案内する必要があるため、真空容器の側壁部には、横に細長い開口部を開閉し得る真空バルブ装置が設けられることになる。

例えば、このような真空バルブ装置としては、板状材の移動方向と直交する方向でバルブ本体が移動自在に配置されるとともに、そのシール性能の向上を図るために、バルブ本体の移動方向に対向する端面側にシール材を配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

そして、このような真空バルブ装置におけるバルブ本体側に設けられるシール材としては断面が台形状のもの（所謂、蟻溝である）、すなわち溝部から外れにくいものが用いられており、当然ながら、バルブ本体のシール面である端面には台形状の溝部が形成されている。なお、通常は、断面が円形のシール材が用いられるとともに、溝部としては矩形状のものが用いられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２５７５２７号公報 特開平０６−３００１４６号公報

ところで、バルブ本体側に形成される溝部の断面が台形状または矩形状にされ、しかもそのシール面に水平面と傾斜面とが在る場合には、通常の切削機を用いて、当該台形状または矩形状の溝部を連続して形成することができないという問題がある。すなわち、水平面での溝深さでもって、そのまま傾斜面に移動して台形状または矩形状の溝部を形成した場合、水平面と同一深さの溝が得られないという問題がある。なお、切削具、例えばエンドミルを傾斜面に対して直交する方向に設けるようにすれば、上述したような問題はなくなるが、高機能な切削機が必要となる。

そこで、本発明は、水平面および傾斜面からなるシール面に、シール材が外れにくくしかも通常の切削機であっても支障なく同一深さの溝を形成し得る溝部を有するバルブ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のバルブ装置は、開口部が形成された正面視が逆台形状と台形状とを合わせてなる六角形状の仕切面を有するバルブシートと、この仕切面と平行に移動されて上記開口部を開閉し得るバルブ本体とを有するバルブ装置であって、
上記バルブシートとバルブ本体とのシールを行うためのシール面を、上記仕切面と直交する方向で形成するとともに当該仕切面の外周に沿ってそれぞれ六角形状となし、
上記バルブ本体側のシール面に、断面が円形のシール材に対応して円形状にされるとともにその外周から中心に向かって所定距離だけ切除された残りの内面がＣ字形状のシール用溝部を形成したものであり、
また上記構成において、バルブシート側およびバルブ本体側に設けられるシール面同士の隙間を、その水平区間における高さよりも、両側の傾斜区間における水平方向の幅を大きくしたものである。

さらに、本発明の他のバルブ装置は、開口部の周囲に形成された正面視が六角形状の仕切面の上側または下側を所定厚さでもって前方に突出させて台形状の第１凹状シール面を有する凹状シート部が形成されるとともに上記仕切面の下側または上側を所定厚さでもって後方に凹ませて逆台形状の第１凸状シール面および上記仕切面を有する凸状シート部が形成され且つ上記第１凹状シール面と第１凸状シール面とを接続する左右の第１接続シール面が形成されて成るバルブシート、
並びに上記仕切面と平行に移動可能に設けられるとともに上記第１凹状シール面に対応する台形状の第２凸状シール面、上記第１凸状シール面に対応する逆台形状の第２凹状シール面、および上記第１接続シール面に対応されて第２凸状シール面と第２凹状シール面とを接続する左右の第２接続シール面を有し且つこれら対向するシール面同士を密閉し得るシール材が配置されることにより上記開口部を開閉し得るバルブ本体を有し、
さらに上記バルブ本体側の各シール面に、断面が円形状にされるとともにその外周から中心に向かって所定距離だけ切除された残りの内面がＣ字形状のシール用溝部をそれぞれ形成するとともにこれら各シール用溝部を接続して無端状となし、
且つ上記無端状のシール用溝部内に断面が円形状のシール材を配置したものであり、
また上記構成において、バルブシート側の台形状および逆台形状のシール面と、これに対向するバルブ本体側の台形状および逆台形状のシール面との隙間を、その水平区間における高さよりも、両側の傾斜区間における水平方向の幅を大きくしたものである。

上記各構成によると、バルブ本体側のシール面に設けられるシール用溝部の断面を、内面がＣ字形状となるようにしたので、球形の刃先部を有する切削工具を用いて溝加工を行うことができる。例えば、刃先部が球形をしたエンドミルを用いることができるので、水平面に形成した溝部を傾斜面に形成する場合でも、鉛直方向で取り付けられたエンドミルを用いて、すなわち普通の切削機を用いて、水平面に形成した溝部と同一深さの溝部を、傾斜面に容易に且つ安価に形成することができる。

本発明の実施例に係るバルブ装置の断面図である。 同バルブ装置の要部切欠正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 同バルブ装置の要部分解斜視図である。 同バルブ装置におけるシール用溝部の拡大断面図である。 同バルブ装置におけるシール面の隙間を説明する要部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態に係るバルブ装置を具体的に示した実施例に基づき説明する。
ところで、このバルブ装置は、例えば、真空容器内で板状材の表面に真空蒸着を行った後、他の真空容器内に移送して所定の表面処理を行う真空処理設備における板状材の移送通路の途中に配置されて、真空容器同士を遮断して各真空容器での密閉状態を確保するものとして説明する。

本実施例に係る真空バルブ装置は、図１に示すように、大きく分けて、板状材Ａの移送通路である移送用管体１の途中に設けられた一対のフランジ部（壁体部の一例）２（２Ａ，２Ｂ）同士間にボルト（図示せず）などにより取り付けられるバルブ収納体３と、このバルブ収納体３の内部に配置されて当該バルブ収納体３の前側と後側とを遮断し両側を密閉するためのバルブシート（所謂、弁座である）４およびバルブ本体５と、同じくバルブ収納体３側に設けられて上記バルブ本体５を開閉駆動するバルブ駆動体６とから構成されている。

勿論、移送用管体１の横断面形状およびバルブ収納体３側に設けられる板状材Ａの挿通用案内部の形状は、当該板状材Ａを挿通し得るような横に細長い形状にされている。
なお、以下においては、板状材Ａの引き出し方向（図１の矢印方向ａ）を「前側」として、またその逆方向を「後側」として説明する。

上記バルブ収納体３は箱型形状にされており、内部には、バルブシート４およびバルブ本体５を収納し得る空間室が設けられている。
このバルブ収納体３は、前後一対の第１側壁部１１（１１Ｆ，１１Ｂ）と、これら第１側壁部１１の両側縁部に配置された左右一対の第２側壁部１２（１２Ｌ，１２Ｒ）と、これら４つの側壁部１１，１２で囲まれた空間部分の上下を覆うように配置された上下一対の端壁部（以下、上側を上端壁部および下側を下端壁部と称す）１３（１３Ｕ，１３Ｄ）とから構成されており、また下端壁部１３Ｄ側には、バルブシート４の先端である下縁部を押さえて固定するための縁部押圧部材１５が固定部材（図示せず）を介して設けられて（固定されて）いる。なお、この縁部押圧部材１５の前面側には上端に行くほど後方に傾斜する固定側傾斜面１５ｉが設けられている。

そして、上記両第１側壁部１１（１１Ｆ，１１Ｂ）には、板状材Ａを挿通し得る細長い挿通穴１４（１４Ｆ，１４Ｂ）がそれぞれ同一位置（同一高さおよび同一水平位置）にて形成されている。

さらに、上端壁部１３Ｕの下面（内面）には、中央に上記挿通穴１４と略同一形状の開口部１６およびバルブ本体５が接触するシート部分（後述する）が形成された上記バルブシート４が垂下して取り付けられて（固定されて）おり、このバルブシート４の下縁部の後面側には、下端に行くほど細くなる、つまり前方に傾斜するシート側傾斜面４ｉが形成されている。このシート側傾斜面４ｉは上記縁部押圧部材１５の固定側傾斜面１５ｉと同一または略同一の傾斜角度にされており、この真空バルブ装置の組立時に、両者は互いに接触して、バルブシート４をバルブ収納体３につまり前側壁部１１Ｆ側に押圧して固定することになる。

なお、前側壁部１１Ｆとバルブシート４との間にはパッキンなどのシール材１７が設けられており、また上下の端壁部１３と第１側壁部１１および第２側壁部１２との間にもシール材（図１では上側だけを示している）１８が設けられている。

次に、図２〜図４に基づき、バルブ本体５により開閉が行われる部分、つまりシール部分について説明する。
まず、バルブシート４の概略構成について説明すると、所定厚さの板体の一方の表面に、例えば後面側に２つの段部が形成されている。

すなわち、バルブシート４は、所定厚さの上側部分である厚板部４ａと、これよりも薄くされた中間部分である中間板厚部４ｂと、さらに薄くされた薄板部４ｃとから構成されており、また上記中間板厚部４ｂに開口部１６が形成されている。したがって、この中間板厚部４ｂの表面が仕切面Ｓにされるとともに、この仕切面Ｓの正面視が台形状と逆台形状とが合体されてなる（その底辺同士が合わせられている）六角形状にされており、しかもこの仕切面Ｓの周囲がシール部分に、つまりシール面にされている。

すなわち、バルブシート４には、開口部１６の周囲に形成された正面視が六角形状の仕切面Ｓの上側を所定厚さでもって後方に突出させて台形状の第１凹状シール面２１を有する凹状シート部（厚板部である）４ａが形成されるとともに上記仕切面Ｓの下側を所定厚さでもって前方に凹ませて逆台形状の第１凸状シール面２２および上記仕切面Ｓを有する凸状シート部（中間板厚部である）４ｂが形成され、且つ凸状シート部である中間板厚部４ｂと薄板部４ｃとの間には、第１凹状シール面２１と第１凸状シール面２２とを接続する左右の第１接続シール面２３が形成されている。

一方、バルブ本体５には、所定厚さの板体の一方の表面、例えば前面側に１つの段部が形成されている。すなわち、所定厚さの板体の下側部分である厚板部５ａと、これよりも薄くされた薄板部５ｂとから構成されており、この薄板部５ｂは、バルブシート４の仕切面Ｓつまり凸状シート部である中間板厚部４ｂに対応して設けられるとともに当然ながらその正面視は台形状と逆台形状とからなる六角形状にされている。つまり、薄板部５ｂの下半分には、バルブシート４側の中間板厚部４ｂの下半分を案内し得るように逆台形状の凹状部５ｃが形成されている。

詳しく説明すると、バルブ本体５の薄板部５ｂ側には、上記第１凹状シール面２１に対応する正面視形状が台形状の第２凸状シール面２６が設けられるとともに、厚板部５ａ側には、上記第１凸状シール面２２に対応する正面視形状が逆台形状の第２凹状シール面２７が形成されており、また上記第１接続シール面２３に対応されて第２凸状シール面２６と第２凹状シール面２７とを接続する左右の第２接続シール面２８が設けられている。

そして、バルブ本体５側には、対向するシール面同士を密閉し得る断面が円形のシール材（パッキンともいう）３２が配置され、またバルブ本体５側の各シール面２６〜２８には、図４および図５に示すように、シール材３２を配置し得る断面が円形（半径＝ｒ）のシール材に対応して円形状にされるとともにその外周から中心に向かって所定高さ（突出高さともいう）ｄだけ切除された（この切除する部分は、円弧および弦からなる割円でもある）残りの内面がＣ字形状（実軸の側部を所定高さでもって軸心に沿って削り落とした形状である）のシール用溝部［深さＤ（＝２ｒ−ｄ：但し、円の半径をｒとする）以下、単に、溝部と称す］３１がそれぞれ形成され且つこれら各溝部３１はそれぞれ接続されて無端状（エンドレス）にされている。

さらに、図６（ａ）に示すように、バルブシート４側の台形状および逆台形状のシール面２１〜２３と、これに対向するバルブ本体５側の台形状および逆台形状のシール面２６〜２８との隙間が、その水平区間（水平面）における高さよりも、両側の傾斜区間（傾斜面）における水平方向の幅が大きくなるようにされて、水平区間における第１凹状シール面２１ｈと傾斜区間における第１凹状シール面２１ｄとが、同時に、シール材３２に接触するように考慮されている。

すなわち、シール材３２の突出高さをｄとした場合、傾斜区間でのシート面２１ｄ，２６ｄ同士の距離（幅）Ｌは、ｄ＋ｘ（オフセットともいう）となるようにされている。もし、オフセットｘを設けない場合には、図６の二点鎖線で示すような位置に、バルブシート４側のシート面が来るため、水平区間でシール材３２に接触したとしても、傾斜区間ではｘの分だけシール材３２を押し潰した状態となり、したがってシール材３２全体に対して均等な押付力が作用しないことになる。

なお、傾斜区間の第２凸状シール面２６ｄの傾斜角度をθおよびシール材３２の突出高さをｄとすると、そのオフセット量ｘは、下記（１）式にて表わされる。但し、Ｌは、下記（２）式に示すように、傾斜区間でシール面２１ｄ，２６ｄ同士の水平方向での距離（幅）を表わす。

Ｌ＝ｄ＋ｘ ・・・（１）
Ｌ＝ｄ／sinθ ・・・（２）
（１）式を変形するとともに（２）式より、オフセット量ｘは下記（３）式のように表わされる。

ｘ＝Ｌ−ｄ
ｘ＝ｄ／sinθ−ｄ
＝ｄ（１／sinθ−１） ・・・（３）
参考として、図６（ｂ）に、シール材を配置しない場合におけるバルブシート４とバルブ本体５とを接触させた状態を示しておく。

また、上記バルブ駆動体６は、図２および図３に示すように、バルブ収納体３の下端壁部１３Ｄに設けられた取付部材４１と、この取付部材４１に設けられるとともにそのロッド部４２ａが下壁面部１３Ｄを挿通されてバルブシート４の下縁部にそれぞれ連結された左右一対のシリンダ装置４２とから構成されている。勿論、ロッド部４２ａと下端壁部１３Ｄとの間にはシール材（図示せず）が配置されている。

したがって、これら両シリンダ装置４２によりバルブ本体５が上下に移動されて、バルブシート４に形成された開口部１６が開閉されることになる。
閉鎖時には、バルブ本体５の第２凸状シート面２６がバルブシート４の第１凹状シート面２１に、左右の第２接続シート面２８が左右の第１接続シート面２３に、第２凹状シート面２７が第２凸状シート面２２にそれぞれ接近されて、バルブ本体５側に取り付けられている環状のシール材３２により、外部に対して遮断することができる。

ここで、上記バルブ本体５に設けられる溝部３１の加工方法について、簡単に説明しておく。
この溝部３１の断面は円形であるため、切削機側に取り付けられるエンドミルの形状としては、その刃先部が球形（半径がｒ）のものを用いる。

このエンドミルにより、一番、最上位置のシート面の所定箇所において、刃先部を所定深さＤまで下降させる。したがって、この加工開始位置における溝部３１の形状は、下半部が球形で、上半部は円筒である。

次に、この深さＤの状態で所定方向に移動させて、すなわちバルブ本体５の第２凸状シール面２６、第２凹状シール面２７および第２接続シール面２８を移動させて、環状の溝部３１を形成すればよい。

このように、エンドミルの刃先部を球形にしているので、台形の傾斜面に溝部３１を形成する場合に、エンドミルを真っ直ぐに取り付けて斜めに移動させた場合でも、その傾斜角度に関係なく、断面が円形で且つ所定長さの弦長を有する溝部を、普通の切削機を用いて加工することができる。

例えば、通常の矩形溝または逆台形状の蟻溝を形成する場合、その溝形状と同一の刃先部を有するエンドミルで傾斜面に溝部を形成すると、溝部の鉛直方向での高さは確かに刃先部の高さと同じ高さが得られるが、溝部の底面が傾斜しているため、実際に得られる溝部の深さは浅くなってしまうという問題がある。これに対処しようとすると、傾斜面に直交する方向（法線方向）でエンドミルを取り付ける必要があり、普通の切削機では行うことができないが、本実施例のように、円形の溝部（内面がＣ字形状ではあるが）にすることにより、そのような問題を回避することができる。

なお、上述したように、溝部３１の適所には、エンドミルの刃先部を溝部内に挿入するための円筒形状の筒状溝部が形成されることになる。この筒状溝部は、空気抜きの機能も併せ持つことになる。

上記実施例の構成によると、バルブ本体５側のシール面２６〜２８に設けられる溝部３１の断面を、円から割円（弓形）を切除してなる内面がＣ字形状となるようにしたので、球形の刃先部を有するエンドミルを用いて溝加工を行うことができる。すなわち、刃先部が球形をしたエンドミルを用いることができるので、水平面に形成した溝部を傾斜面に形成する場合でも、鉛直方向で取り付けられたエンドミルを用いて、つまり、普通の切削機を用いて、水平面に形成した溝部と同一深さの溝部を、傾斜面に容易に且つ安価に形成することができる。

ところで、上記実施例においては、真空バルブ装置を、板状材の移送管体の途中に設けたものとして説明したが、例えば板状材の表面に真空蒸着を行うための真空容器の側壁部に設けることもできる。この場合、真空バルブ装置の前後の側壁部のいずれかが、真空容器における側壁部とすればよい。

また、上記実施例においては、バルブ本体を下方に配置したが、勿論、上方に配置することもできる。

Ａ 板状材
１ 移送用管体
２ フランジ部
３ バルブ収納体
４ バルブシート
４ａ 厚板部
４ｂ 中間板厚部
４ｃ 薄板部
４ｉ シート側傾斜面
５ バルブ本体
５ａ 厚板部
５ｂ 薄板部
５ｃ 凹状部
６ バルブ駆動体-
１６ 開口部
２１ 第１凹状シール面
２２ 第１凸状シール面
２３ 第１接続シール面
２６ 第２凸状シール面
２７ 第２凹状シール面
２８ 第２接続シール面
３１ シール用溝部
３２ シール材

Claims (4)

1. 開口部が形成された正面視が台形状と逆台形状とを合わせてなる六角形状の仕切面を有するバルブシートと、この仕切面と平行に移動されて上記開口部を開閉し得るバルブ本体とを有するバルブ装置であって、
   上記バルブシートとバルブ本体とのシールを行うためのシール面を、上記仕切面と直交する方向で形成するとともに当該仕切面の外周に沿ってそれぞれ六角形状となし、
   上記バルブ本体側のシール面に、断面が円形のシール材に対応して円形状にされるとともにその外周から中心に向かって所定距離だけ切除されてなる内面Ｃ字形状のシール用溝部を形成したことを特徴とするバルブ装置。
2. バルブシート側およびバルブ本体側に設けられるシール面同士の隙間を、その水平区間における高さよりも、両側の傾斜区間における水平方向の幅を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. 開口部の周囲に形成された正面視が六角形状の仕切面の上側または下側を所定厚さでもって前方に突出させて台形状の第１凹状シール面を有する凹状シート部が形成されるとともに上記仕切面の下側または上側を所定厚さでもって後方に凹ませて逆台形状の第１凸状シール面および上記仕切面を有する凸状シート部が形成され且つ上記第１凹状シール面と第１凸状シール面とを接続する左右の第１接続シール面が形成されて成るバルブシート、
   並びに上記仕切面と平行に移動可能に設けられるとともに上記第１凹状シール面に対応する台形状の第２凸状シール面、上記第１凸状シール面に対応する逆台形状の第２凹状シール面、および上記第１接続シール面に対応されて第２凸状シール面と第２凹状シール面とを接続する左右の第２接続シール面を有し且つこれら対向するシール面同士を密閉し得るシール材が配置されることにより上記開口部を開閉し得るバルブ本体を有し、
   さらに上記バルブ本体側の各シール面に、断面が円形状にされるとともにその外周から中心に向かって所定距離だけ切除されてなる内面Ｃ字形状のシール用溝部をそれぞれ形成するとともにこれら各シール用溝部を接続して無端状となし、
   且つ上記無端状のシール用溝部内に断面が円形状のシール材を配置したことを特徴とするバルブ装置。
4. バルブシート側の台形状および逆台形状のシール面と、これに対向するバルブ本体側の台形状および逆台形状のシール面との隙間を、その水平区間における高さよりも、両側の傾斜区間における水平方向の幅を大きくしたことを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。
   

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