JP4237032B2 - On-off valve and exhaust system for semiconductor manufacturing equipment using the same - Google Patents
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Description
本発明は、粘性流体や粉粒体を扱う開閉弁及びこれを用いた排気装置に関し、特に、半導体製造設備などに好適である開閉弁及びこれを用いた半導体製造設備用排気装置に関する。 The present invention relates to an on-off valve that handles a viscous fluid or a granular material and an exhaust device using the same, and more particularly to an on-off valve that is suitable for semiconductor manufacturing equipment and the like and an exhaust device for semiconductor manufacturing equipment using the same.
半導体製造装置、特にプラズマCVD法による製造装置では、シランガスSiH4等の原材料ガスと酸素ガスO2を反応させて、基板上に二酸化ケイ素等の薄膜を堆積させる。しかし、基板に堆積しない粉粒体状の二酸化ケイ素等は、副生成物として半導体製造装置や排気装置の内部に浮遊して基板に悪影響を及ぼしたり、排気装置内のバルブ等に付着して作動不良を引き起こしたりするおそれがある。そこで、これらの副生成物による影響を取り除く技術として、以下の技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 In a semiconductor manufacturing apparatus, particularly a manufacturing apparatus using a plasma CVD method, a raw material gas such as silane gas SiH 4 and oxygen gas O 2 are reacted to deposit a thin film such as silicon dioxide on a substrate. However, granular silicon dioxide that does not accumulate on the substrate floats inside semiconductor manufacturing equipment and exhaust equipment as a by-product, adversely affects the substrate, or adheres to valves in the exhaust equipment and operates. It may cause defects. Therefore, the following techniques are known as techniques for removing the influence of these by-products (see, for example, Patent Document 1).
例えば、特開平9−279351号公報(特許文献1)に記載の半導体製造装置は、堆積膜形成終了後、又は堆積膜形成の過程で、堆積膜形成チャンバーから排気ポンプに至る排気配管に不活性ガスを導入し、堆積膜形成時に形成された排気配管及びコンダクタンス調整バルブに付着したCVD副生成物である粉体を、排気配管から分岐した配管上に設けた集塵機により吸引し除去するものである。不活性ガスによりチャンバー内や排気配管内をパージした後、コンダクタンス調整バルブの前後のバルブを開閉し、チャンバーと排気配管を遮断した上で、排気配管内に付着したCVD副生成物を不活性ガスにより吹き飛ばして、集塵機で回収するようにしている。回収された粉体は、発火防止のために水シャワーによる湿式処理がなされ、安全に製造装置外に排出される。 For example, the semiconductor manufacturing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-279351 (Patent Document 1) is inert to the exhaust pipe from the deposition film formation chamber to the exhaust pump after the deposition film formation is completed or during the deposition film formation process. Gas is introduced and the exhaust pipe formed during deposition film formation and the powder, which is a CVD byproduct attached to the conductance adjusting valve, is sucked and removed by a dust collector provided on the pipe branched from the exhaust pipe. . After purging the chamber and exhaust pipe with inert gas, open and close the valves before and after the conductance adjustment valve to shut off the chamber and exhaust pipe, and then remove the CVD by-product adhering to the exhaust pipe. It is blown away by and collected with a dust collector. The collected powder is wet-treated with a water shower to prevent ignition and is safely discharged out of the manufacturing apparatus.
上記のように、排気配管の流路を開閉するバルブは、流体が粉粒体であっても確実に開閉操作を行う必要があり、とりわけ、高い弁座シール性を有するものが求められる。
一方、粉粒体を扱う一般的なバルブとして、板状弁体をバルブ本体内の流路に直角に挿入し、流体を切断しながら弁閉状態とするナイフゲートバルブやスライドゲートバルブが知られている(例えば、特許文献2又は3参照。)。
As described above, the valve that opens and closes the flow path of the exhaust pipe needs to be surely opened and closed even if the fluid is a granular material, and is particularly required to have a high valve seat sealability.
On the other hand, as a general valve for handling powder particles, a knife gate valve and a slide gate valve are known in which a plate-like valve body is inserted at right angles to the flow path in the valve body and the valve is closed while cutting the fluid. (For example, refer to
例えば、特開昭59−144877号公報(特許文献2)に記載のナイフゲートバルブは、先端を鋭角形状とした板状弁体と、これを上下動する円柱状のステムとを、それぞれグランドパッキンにより密封支持することにより、バルブから外部に流体が漏れるのを防ぐ構造であり、バルブの入口側流路孔の内周面に洗浄環を設け、この洗浄環から弁閉時、或は弁の開閉中に水や空気を噴射させることにより、板状弁体やこの板状弁体の出口側面に接する断面H字形の環状弁座に付着した粉粒体を洗い落として、弁体の開閉を円滑にするものである。 For example, a knife gate valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-144877 (Patent Document 2) includes a plate-shaped valve body having a sharp tip at a tip and a columnar stem that moves up and down the gland packing. A structure that prevents fluid from leaking from the valve to the outside by providing a hermetically sealed support is provided, and a cleaning ring is provided on the inner peripheral surface of the inlet-side flow path hole of the valve. By spraying water and air during opening and closing, the granular material adhering to the plate-shaped valve body and the annular valve seat having an H-shaped cross section in contact with the outlet side surface of this plate-shaped valve body is washed away, thereby smoothly opening and closing the valve body. It is to make.
また、特開昭62−188863号公報(特許文献3)に記載のスライドゲートバルブは、弁体に付着した樹脂流体をバルブボデーの弁孔孔縁に設けたスクレッパー部で掻き落とす構造であり、特開昭59−144877号公報(特許文献2)に記載のナイフゲートバルブのように、バルブの使用を中断することなく、弁の開閉作動時に自動的に弁体の清掃を行うことができるものである。
しかしながら、特開昭59−144877号公報(特許文献2)は、水等の噴射機構を新たに設けなければならず、コストアップになることに加え、弁体の出口側面、すなわち、弁座との摺動面は洗浄することができないため、弁体に付着した粉粒体を完全に取り除くことができなかった。また、洗浄作業はバルブの使用を中断してバルブ内の流体を取り除いた状態で行わねばならず、バルブを連続して使用することができなかった。また、環状弁座の形状が断面H字形であるために、弁体との摺動面が凹部となり、この凹部に粉粒体が堆積することによって、弁座シール性が低下するおそれがあり、これを解消すべく、弁体と弁座との摺動面圧を上げると、弁体の開閉操作力が大きくなってしまうと共に、板状弁体の鋭角先端が弁座を損傷してしまい、かえって弁座シール性が低下してしまうおそれがあった。
更に、板状弁体を多層パッキンで密封支持しているため、弁体の開閉操作力が大きくなってしまうと共に、その密封性能はパッキン押え部材により直接押圧される上部のパッキンに集中して生じてしまうので密封性が不十分となり、粉粒体が漏れてしまうおそれもあった。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-144877 (Patent Document 2) requires a new injection mechanism for water or the like, which increases the cost, and in addition to the outlet side surface of the valve body, that is, the valve seat. Since the sliding surface cannot be cleaned, the powder particles adhering to the valve body could not be completely removed. Further, the cleaning operation must be performed in a state where the use of the valve is interrupted and the fluid in the valve is removed, and the valve cannot be used continuously. Moreover, since the shape of the annular valve seat is H-shaped in cross section, the sliding surface with the valve body becomes a recess, and the powder seats may accumulate in this recess, which may reduce the valve seat sealability. When the sliding surface pressure between the valve body and the valve seat is increased to eliminate this, the opening / closing operation force of the valve body increases, and the acute angle tip of the plate-shaped valve body damages the valve seat, On the contrary, the valve seat sealability may be deteriorated.
Furthermore, since the plate-like valve body is hermetically supported by the multilayer packing, the opening / closing operation force of the valve body increases, and the sealing performance is concentrated on the upper packing that is directly pressed by the packing pressing member. As a result, the sealing performance becomes insufficient, and there is a possibility that the granular material leaks.
また、特開昭62−188863号公報(特許文献3)は、弁体への付着物を除去する部品を別途取り付けねばならないことに加え、この部品が弁孔孔縁から流路に突出することにより、バルブ内部に流体が堆積しやすい構造となっていた。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-188863 (Patent Document 3) discloses that a part for removing deposits on the valve body must be separately attached, and that the part protrudes from the edge of the valve hole into the flow path. As a result, the fluid is likely to accumulate inside the valve.
本発明は、上記問題点を解決するため、鋭意研究の結果開発されたものであり、その目的とするところは、部品点数を増やすことなく、弁体や弁座に付着した流体を除去して弁座漏れや外部漏れを防止し、内部に流体が堆積しにくい構造を実現すると共に、弁の開閉操作力を抑えることができ、極めて高い弁座シール性を長期に亘って確保した耐久性に優れた開閉弁及びこれを用いた半導体製造設備用排気装置を提供することにある。 The present invention was developed as a result of diligent research in order to solve the above problems, and its object is to remove the fluid adhering to the valve body and the valve seat without increasing the number of parts. Prevents valve seat leakage and external leakage, realizes a structure that prevents fluid from accumulating inside, and suppresses the opening and closing operation force of the valve, ensuring extremely high valve seat sealing performance for a long period of time An object of the present invention is to provide an excellent on-off valve and an exhaust device for semiconductor manufacturing equipment using the same.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、ボデーの流路口に環状弁座を装着し、この環状弁座にステムに吊下させた板状弁体を昇降動自在に摺接し、この板状弁体をボデーに形成した断面矩形状の弁体収容部に収容可能に設け、この弁体収容部の上端部位には、前記板状弁体に付着した粉粒体を掻き取るワイパーパッキンを装着し、このワイパーパッキンで前記板状弁体の外周囲を案内自在に密着すると共に、前記ステムの下部に設けたステムテーパ面で前記板状弁体の上端に設けた上端押圧テーパ面をステム軸心方向に押圧することにより、板状弁体で流路口を封止するとき、板状弁体をステム軸心の交叉方向に押圧して板状弁体を環状弁座に押圧接触させて流路口を封止するようにした開閉弁である。
To achieve the above object, the invention according to
請求項2に係る発明は、前記板状弁体の上端に形成した挿通孔を、ステムの下端にステム軸心と交叉方向に向けて形成した弁体係止部に移動自在に設けてステムの下端に板状弁体を吊下させた開閉弁である。
Invention, the pre-Symbol insertion hole formed in the upper end of the plate-like valve member, provided to be movable in the valve body engaging portion formed toward the stem axis and intersecting direction to the lower end of the stem the stem according to
請求項3に係る発明は、前記板状弁体の環状弁座側の上部側面に薄肉状の段部面を形成した開閉弁である。
The invention according to
請求項4に係る発明は、前記板状弁体の全開時には、前記環状弁座より離間させた位置に板状弁体を配置するようにした開閉弁である。
The invention according to
請求項5に係る発明は、前記板状弁体の下端押圧テーパ面をボデーの流路底部に設けたボデーテーパ面に押圧して、全閉時に板状弁体を環状弁座に押圧封止した開閉弁である。
According to
請求項6に係る発明は、前記ボデーの上部にボンネットを設け、このボンネットに装着した軸封パッキンでステムを摺動自在に封止した開閉弁である。
The invention according to
請求項7に係る発明は、半導体製造設備用の排気系の適宜位置に前記開閉弁を配置した半導体製造設備用排気装置である。
The invention according to
請求項1に係る発明によると、板状弁体の全閉時には、板状弁体は環状弁座に強く押圧されるので、流体の流れ方向を問わず、弁座シール性を確保することが可能となる。
さらに、環状弁座がワイパーとして作用することにより、板状弁体に付着した粉粒体等の異物を掻き取り、板状弁体と環状弁座の間に異物が介在するのを防止し、弁座シール性を確保することが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, when the plate-shaped valve body is fully closed, the plate-shaped valve body is strongly pressed against the annular valve seat, so that the valve seat sealability can be ensured regardless of the fluid flow direction. It becomes possible.
Furthermore, the annular valve seat acts as a wiper, scraping off foreign matters such as powder particles adhering to the plate-like valve body, preventing foreign matter from intervening between the plate-like valve body and the annular valve seat, It is possible to ensure the valve seat sealing performance.
請求項2に係る発明によると、ステム下端に形成された弁体係止部にガイドされた状態で板状弁体を係合させているので、この板状弁体を環状弁座に垂直(流路方向)に強く押圧することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the plate-like valve body is engaged with the valve-body engaging portion formed at the lower end of the stem while being engaged with the plate-like valve body. It is possible to press strongly in the direction of the flow path.
請求項3に係る発明によると、板状弁体の段部がワイパー部を通過すると、板状弁体の薄肉状の段部面がワイパーパッキンに摺接することになり、環状弁座側のワイパーパッキンの板状弁体への押圧力は、ワイパーパッキンによる弁体ガイド機能、及び板状弁体に対する第2のワイパー部として機能することが可能となる。
According to the invention of
請求項4に係る発明によると、弁の全開状態において、弁体が保持されているボデー内部への粉粒体の滞留を防ぐと共に、弁の閉操作時に弁体先端に付着した粉粒体を弁座で除去することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, in the fully opened state of the valve, while preventing the powder particles from staying inside the body holding the valve body, the particles adhered to the tip of the valve body when the valve is closed. It can be removed by the valve seat.
請求項5に係る発明によると、弁座シールに必要な板状弁体の環状弁座に対する押圧力が、板状弁体の全閉時にのみ生ずるので、板状弁体の開閉操作中における板状弁体と環状弁座との接触面圧を板状弁体に付着した異物を除去するのに必要最小限の押圧力とすることができ、環状弁座の摩耗を防ぎつつ、弁座シール性を確保することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the pressing force of the plate-shaped valve body required for the valve seat seal against the annular valve seat is generated only when the plate-shaped valve body is fully closed. The contact pressure between the ring-shaped valve body and the annular valve seat can be set to the minimum pressing force necessary to remove foreign matter adhering to the plate-shaped valve body, and while preventing the annular valve seat from being worn, the valve seat seal It becomes possible to ensure the sex.
請求項6に係る発明によると、ガス流体をボンネットの軸封パッキンでシールするので、板状弁体とワイパーパッキンとの摺動抵抗を抑えることができ、板状弁体の操作トルクを低減しつつ、ガス流体の外部漏れを防止することが可能となる。
According to the invention of
また、環状弁座がワイパーとして作用することにより、板状弁体に付着した粉粒体等の異物を掻き取り、板状弁体と環状弁座の間に異物が介在するのを防止し、弁座シール性を確保することが可能となる。さらに、板状弁体の環状弁座側の下端エッジにアール面又はテーパ面等の傾斜面を形成しているので、環状弁座を傷つけることなく、弁座シール性を長期に亘って維持することが可能となる。 In addition , the annular valve seat acts as a wiper to scrape off foreign matters such as powder particles adhering to the plate-like valve body, and prevent foreign matter from intervening between the plate-like valve body and the annular valve seat, It is possible to ensure the valve seat sealing performance. Furthermore, since the inclined surface such as a rounded surface or a tapered surface is formed at the lower end edge of the plate-like valve body on the annular valve seat side, the valve seat sealing performance is maintained for a long time without damaging the annular valve seat. It becomes possible.
請求項7に係る発明によると、本発明の開閉弁により確実に弁閉状態とすることができるので、半導体製造設備において発生した副生成物を逆流させることなく、外部に排出することが可能な半導体製造設備用排気装置を提供することが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, the on-off valve of the present invention can reliably close the valve, so that by-products generated in the semiconductor manufacturing facility can be discharged to the outside without backflowing. An exhaust device for a semiconductor manufacturing facility can be provided.
本発明における開閉弁の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明における開閉弁1の一例を示す断面図であり、同図に示すように、ボデー2内には昇降動自在に設けた板状弁体3を有し、この板状弁体3を筒状の流路口4に装着した環状弁座5に着脱させて、流路口4を遮断若しくは連通することにより、ボデー2両側部に接続された図示しない配管の管路を開閉している。なお、図中6は、前記環状弁座5の内周面、及び非シール側の面を支持する断面L字形状の環状シートリテーナであり、図中7は、この環状シートリテーナ6をボデー2内に押圧保持する環状インサートである。また図中8は、昇降用のステムであり、このステム8の下端には、ステム軸心と交叉方向に向けて形成した弁体係止部8aを設けており、板状弁体3の上端に形成した挿通孔3aをこの弁体係止部8aに移動自在に係合させることで、板状弁体3を環状弁座5と平行状態で、水平方向に移動可能な状態でステム8に吊下した構造となっている。
An embodiment of an on-off valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an on-off
また、図1に示すように、前記板状弁体3には、前記環状弁座5の非弁座側の上端に上端押圧テーパ面3bを、下端に下端押圧テーパ面3cを形成しており、後述する板状弁体3の全閉時には、前記上端押圧テーパ面3bをステム8の下部に設けたステムテーパ面8bで押圧し、前記下端押圧テーパ面3cをボデー2の流路口4の底部に設けたボデーテーパ面4aで押圧して、全閉時に前記板状弁体3を環状弁座5に押圧封止する構造となっており、この上端押圧テーパ面3b、下端押圧テーパ面3c、ボデーテーパ面4a及びステムテーパ面8bにより、全閉時における板状弁体3を環状弁座5に押圧する押圧機構を構成している。同図に示すように、この押圧機構は、ステム軸心の延長線上に位置している。図中4bは、全閉時に板状弁体3の先端を収容する弁体先端収容部である。なお、本例では、前記ステムテーパ面8b、ボデーテーパ面4aは、ステム軸心に対して約30度傾斜した角度を有しており、この傾斜角は板状弁体3の上端押圧テーパ面3b、下端押圧テーパ面3cと略同一としている。なお、ボデーテーパ面4aを流路口4よりも外径方向に形成して流路口4への突出部をなくし、粉粒体が溜まりにくい構造としている。
As shown in FIG. 1, the plate-
図2に示すように、PTFE等の樹脂製である本例の環状弁座5は、板状弁体3とのシール側に傾斜面5a,5bを有し、板状弁体3とのシール面5cは狭い帯状である断面略山型であり、板状弁体3とのシール面圧が上がることは勿論、シール面5cに粉粒体が付着しにくい形状となっている。また、このシール面5cは、板状弁体3の開閉操作の際にも、常に板状弁体3と接するように板状弁体3側に突出した形状を有している。例えば、バルブの呼び径50Aにおいて、環状シートリテーナ6の内径φ53mm×外径φ75mm、シール面5cの幅を約2mm、内側傾斜面5aの角度を約45度、外側傾斜面5bの角度を約16度としている。
As shown in FIG. 2, the
前記環状弁座5の外周には突部5dが形成されており、この突部5dをボデー2内面に形成した段部2aに係合させて、前記環状インサート7をボデー2に挿着することにより、環状弁座5、環状シートリテーナ6をボデー2内に押圧保持している。環状弁座5は、その内周面が環状シートリテーナ6で支持されているので、板状弁体3と密着しても内径側に変形することがなく、弁座シール性を確保できると共に、環状弁座5の非シール側の面も環状シートリテーナ6で保護されているので、環状インサート7をボデー2に挿着する際に、環状弁座5が損傷することを防止している。また、環状シートリテーナ6の外周にはOリング9を配置しており、ボデー2と環状インサート7の間から流体が外部に漏れるのを防止している。
A
図3に示すように、本例における板状弁体3は、上方が矩形で下方が半円盤形状の板状弁体であり、上述したように、上方の矩形部には、前記ステム8の弁体係止部8aと係合する挿通孔3aが板厚を貫通して形成されており、ステム8と係合した板状弁体3は、環状弁座5と平行状態で、水平方向に移動可能な状態で配置される。また、環状弁座5側の下端エッジには、環状弁座5と摺動するテーパ面(傾斜面)3dを形成している。このテーパ面3dの傾斜角度は、環状弁座5の外側傾斜面5bの角度と同等以上としており、板状弁体3の全開時に、後述するボデー2上部の弁体収容部10に入り込んだ粉粒体が、テーパ面3dと環状弁座5の外側傾斜面5bとの間から、流路口4に排出されやすいようにしている。なお、本例では、テーパ面3dを形成しているが、図示しないアール面(傾斜面)であってもよく、この場合、テーパ面3dと同等の作用が得られるようにアール寸法を設定する。このように、板状弁体3の環状弁座5側の下端エッジにテーパ面若しくはアール面を形成することにより、弁閉操作時に、板状弁体3が環状弁座5のシール面5cを傷つけることなく、環状弁座5に円滑に乗り上げるようにしている。
As shown in FIG. 3, the plate-
前記板状弁体3の全閉時における下端押圧テーパ面3cとボデーテーパ面4aの押圧状態について説明すると、下端押圧テーパ面3cは、図4(a)に示すように、板状弁体3の縁部に沿って半円状に形成されており、この場合、図4(b)に示すように、下端押圧テーパ面3cの最下端部が部分的にボデーテーパ面4aに当接することになり、板状弁体3とボデーテーパ面4aとの摺動抵抗を低く抑えている。なお、図4(a)において、図中Aは、下端押圧テーパ面3cの最下端部とボデーテーパ面4aが当接する領域を示している。
The pressing state of the lower end pressing
一方、下端押圧テーパ面3cは、図5(a)に示すように、板状弁体3の最下端部付近に平面部として設けてもよく、この場合、図5(b)に示すように、下端押圧テーパ面3cの略全面がボデーテーパ面4aに当接することになり、板状弁体3と環状弁座5との平行度を均一に保つことができる。また、図5(a)に示すように、板状弁体3の環状弁座5側とは反対側の側方には傾斜部3eを設けており、この傾斜部3eにより、流路口4を流れる流体の粘性が高い場合などでも、流体を掻き分けて弁閉状態とすることができる。なお、図5(a)において、図中Aは、下端押圧テーパ面3cの最下端部とボデーテーパ面4aが当接する領域を示している。
On the other hand, as shown in FIG. 5A, the lower end pressing
図1及び図2に示すように、前記弁体収容部10は、流路口4と交叉方向に位置する断面矩形の収容部であり、この弁体収容部10の上端部位には、編組製(例えば、ノンアスベスト+PTFE含浸)であるワイパーパッキン11と、金属製のスペーサ12とを、垂直方向(弁体の摺動方向)に交互に積層してなるワイパー部13を設けており、板状弁体3に対して密着状態に設けた前記ワイパーパッキン11により、弁体収容部10に収容された板状弁体3を案内自在に摺動させると共に、板状弁体3に付着した粉粒体を掻き取るようにしている。同図に示すように、前記スペーサ12をワイパー部13の最上部に配置することで、前記ワイパーパッキン11がボデー2の上方に飛び出すことを防止し、これにより、開閉弁1の組立ての際に、ワイパーパッキン11のボデー2への装着を容易に行うことができる。また、ワイパーパッキン11は、粉粒体等の固体や液体についてはパッキン内を透過させることなく、ガス体のみを透過可能としている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the valve
また、図1に示すように、板状弁体3の板厚は、板状弁体3の全閉時に、前記ワイパー部13と接する領域において薄いものとしており、この薄肉状の段部面3fの厚みaは、例えば、バルブの呼び径50Aにおいて、肉厚部3gの厚みb(約7mm)よりも0.5mm薄い、約6.5mmとしている。段部面3fと肉厚部3gとの境界となる段部3hは、テーパ若しくはアール形状とし、板状弁体3の昇降動時に環状弁座5を傷つけないようにしている。
Further, as shown in FIG. 1, the plate-
図中14は、箱型のボンネットであり、このボンネット14に形成されたフランジ部14aとボデー2上部に形成されたフランジ部2bとをボルト15を介して接続しており、Oリング16を介して密封状態に設置されている。このボンネット14の接続により、前記ワイパー部13を押圧して、ワイパーパッキン11が適切な面圧で板状弁体3に押圧するようにしている。また、ボンネット14の上部には、ボンネット14に内挿されるステム8を軸封するための軸封パッキン17を配置しており、この軸封パッキン17は、上部に配置されたグランド18を介してグランド押え19により押圧されて、ステム8の軸封に必要な面圧を与えている。また、図3に示すように、グランド押え19は、ボンネット14の上部に固定されたボルト20にナット21を螺合して設けている。図中22は、図示しないアクチュエータ等の操作部を載置するヨークであり、ボルト23を介してボンネット14に固定されている。また、図中24は、ステム8の外周に形成された後述する段部8cを当接するためのバックシート部である。
In the figure,
図1に示すように、ボンネット14には、外部と連通するパージ孔25を二ヶ所設けており、ボンネット14の内部に滞留するガス体をメンテナンス時にパージする必要がある場合には、このパージ孔25に図示しないパージエア供給管を接続し、パージが不要な場合や配管前の場合には、パージ孔25をプラグ26により閉塞しておく。
As shown in FIG. 1, the
次に、上記実施形態の作用を説明する。
図6は、板状弁体3の全開時の状態を示した説明図であり、同図に示すように、ステム8の外周に形成した段部8cがボンネット14のバックシート部24に当接し、バックシートが機能した状態において、板状弁体3が流路口4に突出しない全開状態となるようにしている。板状弁体3は、板状弁体3の先端と環状弁座5との間に空隙を形成した状態で、バルブ内部に保持される。流路口4内の粉粒体は、ボデー2上部の弁体収容部10にも侵入するが、この粉粒体は、図3に示す矢印のように、板状弁体3の下側方から流路口4へ排出されると共に、弁体真下方向からも流路口4へ排出されるので、本例における開閉弁1によれば、ボデー2上部の弁体収容部10には粉粒体が溜まりにくい開閉弁を構成している。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
FIG. 6 is an explanatory view showing a state in which the plate-
図7は、弁閉操作開始時の状態を示した説明図であり、同図に示すように、図示しないハンドルやアクチュエータを操作してステム8を下降させる。やがて板状弁体3の下端が環状弁座5に接触する。板状弁体3の環状弁座5側の下端エッジにテーパ面3d(或は、アール面)が形成されているため、板状弁体3は環状弁座5のシール面5cを傷つけることなく、円滑にシール面5cに乗り上げる。板状弁体3の流路遮断面3iは、環状弁座5の外側傾斜面5bとシール面5cとの境界縁部に摺接し、環状弁座5が板状弁体3に対する第1のワイパー部として機能して、板状弁体3に付着した粉粒体を環状弁座5により掻き取るようにしている。これと同時に、板状弁体3の環状弁座5側の下端エッジに形成したテーパ面3d(傾斜面)と流路遮断面3iとの境界縁部が、環状弁座5のシール面5cに摺接し、環状弁座5に対するワイパーとして機能して、シール面5cに付着した粉粒体を掻き取る。シール面5cは狭い帯状である断面略山型となっているので、粉粒体は付着しにくくなっているが、なおもシール面5cに付着した粉粒体を板状弁体3により掻き取るようにしている。
従って、本例における開閉弁1によれば、板状弁体3や環状弁座5のシール面5cに付着した粉粒体を、流路口4に突出するような別部品を用いることなく除去することができ、弁座シール性を向上することができる。
FIG. 7 is an explanatory view showing a state at the start of the valve closing operation. As shown in FIG. 7, the
Therefore, according to the on-off
図8は、弁閉操作中の状態を示した説明図であり、同図に示すように、板状弁体3は環状弁座5に摺接しつつ、ボデー2に設けたワイパー部13により、ガイドされた状態で降下する。ワイパー部13の板状弁体3への押圧力は、環状弁座5側、及び環状弁座5側とは反対側で均等である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a state during the valve closing operation. As shown in FIG. 8, the plate-
図9は、板状弁体3の全閉前の状態を示した説明図であり、同図に示すように、板状弁体3の段部3hがワイパー部13を通過すると、板状弁体3の薄肉状の段部面3fがワイパーパッキン11に摺接することになり、環状弁座5側のワイパーパッキン11の板状弁体3への押圧力は、ワイパーパッキン11による弁体ガイド機能、及び板状弁体3に対する第2のワイパー部としての機能を保持しつつ、若干低下したものとなる。
FIG. 9 is an explanatory view showing a state before the plate-
図10は、板状弁体3の全閉時の状態を示した説明図であり、同図に示すように、ステム8の延長線上で、板状弁体3がステム8とボデー2との間に挟持される。ステム8の下降に伴って、図中の矢印に示されるように、ステム8が板状弁体3を押圧する下向きの力、またその反力としてボデー2が板状弁体3を押し返す上向きの力が、それぞれテーパ面を介して弁座方向(水平方向)の力に変換される。板状弁体3は、ステム8下端に形成された弁体係止部8aにガイドされた状態で、環状弁座5に垂直(流路方向)に強く押圧される。各テーパ面からなる押圧機構は、ステム8の軸線上に位置しているので、板状弁体3を更に確実に環状弁座5に押圧することができる。
従って、板状弁体3の全閉時には、板状弁体3は環状弁座5に強く押圧されるので、流体の流れ方向や、開閉弁1の配管方向(水平、垂直)を問わず、弁座シール性を確保することができる。
FIG. 10 is an explanatory view showing a state in which the plate-
Therefore, when the plate-
また、弁座シールに必要な板状弁体3と環状弁座5との押圧力が板状弁体3の全閉時においてのみ発生するようにしているので、弁開閉過程における板状弁体3と環状弁座5との摺動面圧を、板状弁体3や環状弁座5に付着した粉粒体を両部品の摺接により除去可能な必要最低限の面圧に抑えることができ、弁の操作トルクを低く抑えることができると共に、環状弁座5の摩耗が少なく、弁座シール性を長期に亘って確保することができる。しかも、環状弁座5のシール側断面を略台形状としているので、全閉時に板状弁体3の環状弁座5への押圧力が増すと、板状弁体3と環状弁座5との接触面積が増し、環状弁座5が多少摩耗してもその影響が少なく、弁座シール性を長期に亘って確保することができる。
Further, since the pressing force between the plate-
板状弁体3が環状弁座5側に強く押圧された際、環状弁座5側のワイパーパッキン11の押圧量は、ワイパーパッキン11が板状弁体3の肉厚部3gを押圧する際の通常の押圧量と略同じとしているので、ワイパーパッキン11に過度な押圧力が加わることがなく、長期に亘ってワイパー機能を維持することができる。さらに、複雑なカム構造等を用いることなく、ステム8の下降操作のみで、ステム8に係合された板状弁体3を環状弁座5に押圧することができるので、コストを抑えつつ、故障の少ない弁座シール性の高いバルブを得ることができる。
When the plate-shaped
また、ステム8の上昇と共に、環状弁座5に対する板状弁体3の押圧量は減少し、板状弁体3は環状弁座5と摺接しつつ上昇を始める。板状弁体3の流路遮断面3iに付着した粉粒体は、環状弁座5の内径、より詳細には、内側傾斜面5aとシール面5cとの境界縁部により掻き取られる。従って、開閉弁1によれば、弁操作時においても、環状弁座5は板状弁体3に対する第1のワイパー部として機能し、弁座シール性を向上することができる。
Further, as the
板状弁体3の段部3hがボデー2に設けたワイパー部13を通過した後、板状弁体3の肉厚部3gがワイパー部13に接する。ワイパー部13により、板状弁体3に付着した粉粒体をその全周に渡って掻き取るようにしている。ワイパー部13は、ワイパーパッキン11が間隔を置いて複数個配置することにより、各ワイパーパッキン11がそれぞれスクレーパとして機能するので、板状弁体3に付着した粉粒体を波状的に除去することとなり、限られた高さのワイパー部13で効率的に板状弁体3に付着した粉粒体を除去することができ、弁閉時における弁座シール性を向上することができる。しかも、複数のワイパーパッキン11間に金属製のスペーサ12を介在させているので、下方のワイパーパッキン11にもボンネット14による押圧力を確実に伝えることができ、各ワイパーパッキン11のワイパー効果を十分に発揮することができる。
After the
さらに、ワイパー機能を向上しつつ、ワイパーパッキン11の構成数を減らすことができるので、ワイパーパッキン11と板状弁体3との接触面積が減り、弁の操作トルクが低下する。従って、ボデー2内の粉粒体はボンネット14側に流出することがない。また、ボデー2内のガス体はワイパー部13を通過可能としているので、ボンネット14内部にガス体が内封されることなく、板状弁体3の開閉操作を円滑に行うことができる。ボンネット14内のガス体は、ボンネット14上部の軸封パッキン17により、バルブ外部への漏れを阻止している。
従って、開閉弁1によれば、ボデー2内部の流体は、ボデー2のワイパー部13とボンネット14の軸封パッキン17とにより外部への漏れを確実に阻止することができる。
Furthermore, since the number of components of the wiper packing 11 can be reduced while improving the wiper function, the contact area between the wiper packing 11 and the plate-
Therefore, according to the on-off
本発明における開閉弁の弁座シール性を確認するため、呼び径50Aの開閉弁を水平にて配管し、粉粒体状の二酸化ケイ素が混入した窒素ガス(圧力:1MPa)を流体とする耐久試験を行ったところ、流体の流れ方向を問わず、2万回開閉後においても弁座からの窒素ガスの漏れは確認されず、弁座シール性を長期に亘って確保できることが実証された。 In order to confirm the valve seat sealability of the on-off valve in the present invention, an on-off valve having a nominal diameter of 50A is horizontally piped, and durability is obtained using nitrogen gas (pressure: 1 MPa) mixed with granular silicon dioxide as a fluid. As a result of the test, it was proved that leakage of nitrogen gas from the valve seat was not confirmed even after opening and closing 20,000 times regardless of the flow direction of the fluid, and the valve seat sealability could be ensured for a long time.
次に、本発明の開閉弁を用いた半導体製造設備用の排気装置について説明する。
図11に示すように、少なくとも基板30を載置する載置台31、及び前記基板30上に薄膜を形成するための電極32を内蔵し、薄膜形成用のガスが充填されたガスボンベ33を接続可能とした半導体製造装置(CVD装置)34があり、このCVD装置34により基板30上に薄膜を形成した際に発生する副生成物たる粉粒体を除去するために、排気配管35及び集塵機36からなる排気装置37が接続されている。この排気装置37の排気配管35には、本発明の開閉弁1を接続しており、本例においては、開閉弁1を二ヶ所に設置し、両開閉弁1,1の間には、排気配管35内の粉粒体をメンテナンス時に除去するためのパージガスが充填されたガスボンベ38を接続可能としている。
本発明の開閉弁1を用いた半導体製造設備用の排気装置37は、開閉弁1の弁座シール性を長期に亘って確保することができるので、メンテナンスの際に粉粒体がCVD装置34に逆流することなく、安全に作業を行うことができる。
Next, an exhaust device for semiconductor manufacturing equipment using the on-off valve of the present invention will be described.
As shown in FIG. 11, at least a mounting table 31 on which a
Since the
本発明の開閉弁を用いた半導体製造設備用の排気装置によれば、開閉弁の弁座シール性を長期に亘って確保することが可能であるので、メンテナンスの際に粉粒体がCVD装置に逆流することなく、安全に作業を行うことが可能となる。また、半導体製造設備以外にも、液晶製造設備用、或は粉体及びスラリーとガス体が混合する用途全般に使用可能である。 According to the exhaust device for semiconductor manufacturing equipment using the on-off valve of the present invention, the valve seat sealability of the on-off valve can be ensured over a long period of time. It is possible to work safely without backflowing. In addition to semiconductor manufacturing equipment, it can be used for liquid crystal manufacturing equipment, or for general applications in which powders, slurries and gas bodies are mixed.
1 開閉弁
2 ボデー
3 板状弁体
3a 挿通孔
3b 上端押圧テーパ面
3c 下端押圧テーパ面
3d 傾斜面(テーパ面、アール面)
3f 段部面
4 流路口
4a ボデーテーパ面
5 環状弁座
6 環状シートリテーナ
7 環状インサート
8 ステム
8a 弁体係止部
8b ステムテーパ面
11 ワイパーパッキン
14 ボンネット
17 軸封パッキン
37 半導体製造設備用排気装置
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