JP4264934B2 - 変形量補正ゲートバルブ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置などの真空チェンバー間や真空チェンバーと大気との間などに配設されるゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２には、特許文献１に記載されたゲートバルブを簡略化して示し、操作ボディ10の上側にバルブボディ11が固定されている。バルブボディ11は前壁12、後壁13、左壁14、右壁15、底壁16及び蓋体17から構成され、対抗する前壁12及び後壁13に横長の長方形の開口部18，19がそれぞれ形成されている。シャフト21の上方部がバルブボディ11の中心部に縦方向に向いて位置し、シャフト21の上部の前側に弁体22の左右方向の中心部が連結されている。弁体22の長方形の面（シール24の取付面であり、図２(b) では左面）23の外周部に底面が平坦なシール装着溝が形成され、シール装着溝にシール24が装着されている。図示が省略されているが、図２(b) において弁体22は上下方向の中央部を中心として回動可能である。シャフト21の操作により、弁体22のシール24が開口部18の弁座面25を押圧して開口部18を閉じたり、弁体22を下降させて開口部18を全開させたりする。
【０００３】
例えば、左側の開口部18を大気に連通させ、右側の開口部19を真空チェンバーに連通させる。シャフト21の操作により、弁体22の長方形の面23の中心位置と長方形の開口部18の中心位置とを一致させて、弁体22のシール24を開口部18の弁座面25に押圧して開口部18を閉じる。このとき、図２(c) に矢印で示すように、シャフト21から弁座面25の方向への力Ｆが弁体22（シール24）に作用し、弁体22（シール24）には弁座面25からの反力が作用し、大気圧と真空との差圧力が弁体22に作用する。なお、左側の開口部18及び右側の開口部19がともに真空チェンバーに連通されるときは、大気圧と真空との差圧力は作用しない。
【０００４】
このように、弁体22（シール24）は曲げモーメントを受け、図２(d) に誇張して示すように弓状に湾曲して撓み（変形）δが発生し、この撓みδは弁体22（シール24）の左右方向の中央近くで小さく、中央から遠い左右端に行くに従い大きくなる。弁体22をアルミニューム製となし、シール24の横方向長さを３３０〜３８０ｍｍとした通常のゲートバルブでは、左右両端部での撓み量は０．２〜０．５ｍｍであり、変位量比（変位量／左右方向長さ）は０．０００６〜０．００１４となる。弁体22をステンレスとなした場合には、変位量比は０．０００６〜０．００１４よりも小さな値となる。この撓みによって、弁体22の左右両端面のシール24の圧縮量が、中央近傍のシール24の圧縮量よりも著しく小さくなり、そのため相対的にシール24の左右両端部でのシール効果が低減し、リークが発生し易くなる。そして、左右両端面のシール24の圧縮量を適正にすると、中央近傍のシール24の圧縮量が過大となり、シール24の中央近傍での劣化が進むこととなる。
【特許文献１】
米国特許第６，３９０，４４８号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ゲートバルブにおいて、長方形の弁体の面に装着されたシールの左右両端部でのシール効果が低減することを防ぐため、シール装着溝の底面又は弁座面に撓みを打ち消すための曲面を形成し、弁体を弁座面に押圧したときにシールの圧縮量がシールの全域で一定となるようにすることを課題１とし、シールの左右方向の各位置での撓みを打ち消すように変えて、弁体を弁座面に押圧したときにシールの圧縮量がシールの全域にで一定となるようにすることを課題２とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１の変形量補正ゲートバルブは、バルブボディの対向する壁に長方形の開口部がそれぞれ形成され、前記壁の内面の開口部の周囲に平坦な弁座面が形成され、縦方向に向けられたシャフトに弁体の横方向の中心部が連結され、前記弁体の長方形の面の外周部にシール装着溝が形成され、シール装着溝にシールが装着され、シャフトの操作により該シャフトが弁体の横方向の中心部を弁座面の方向に押圧して弁体が開口部を閉じたり、前記弁体により前記開口部を全開させて物体を通過可能とするゲートバルブにおいて、横方向のシール装着溝の底面を、上記シャフトにより弁体を弁座面の方向へ押圧した時にシールの左右方向の各位置に生ずるところの、中央部から左右端に行くに従って撓みが大きくなる撓み量曲線を１８０度回転させ、それによって得られる逆撓み量曲線に相当する曲面に形成し、縦方向のシール装着溝の底面は、横方向のシール装着溝の左右両端底面と同一とし、横方向及び縦方向のシール装着溝に厚みが一定のシールを装着し、弁体を弁座面に押圧したときにシールの圧縮量がシールの全域で一定となるように形成したことを特徴とするものである。
本発明に係る第２の変形量補正ゲートバルブは、バルブボディの対向する壁に長方形の開口部がそれぞれ形成され、前記壁の内面の開口部の周囲に平坦な弁座面が形成され、縦方向に向けられたシャフトに弁体の横方向の中心部が連結され、前記弁体の長方形の面の外周部に底面が平坦なシール装着溝が形成され、シール装着溝にシールが装着され、シャフトの操作により該シャフトが弁体の横方向の中心部を弁座面の方向に押圧して弁体が開口部を閉じたり、前記弁体により前記開口部を全開させて物体を通過可能とするゲートバルブにおいて、横方向のシールを、上記シャフトにより弁体を弁座面の方向へ押圧した時にシールの左右方向の各位置に生ずるところの、中央部から左右端に行くに従って撓みが大きくなる撓み量曲線を１８０度回転させ、それによって得られる逆撓み量曲線に相当する厚みを持つものとし、縦方向のシールの厚みを横方向のシールの左右両端の厚みと同一とし、弁体を弁座面に押圧したときにシールの圧縮量がシールの全域で一定となるように形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１(a) 〜(d) は、本発明の変形量補正ゲートバルブの実施の形態第１を示しす。図２(c) に示すように、従来のゲートバルブは、シャフト21から弁体22（シール24）の左右方向の中心に力Ｆを作用させ、シール24を弁座面25に押圧したときに、図２(d) に示すように弁体22（シール24）が湾曲し撓みが生ずる。図１(a) は、この撓み量を図に示した撓み量曲線30であり、図１(a) の横軸はシール24の左右方向の長さを示し、縦軸はシール24の各位置に生ずる撓み量を示す。図１(b) は、図１(a) の撓み量曲線を紙面上で１８０度回転させた逆撓み量曲線31である。
【０００８】
図１(c) に示すように、弁体22の横方向のシール装着溝の底面26に逆撓み曲線31に相当する曲面を形成する。そして、弁体22の横方向のシール装着溝の底面に厚みが一定のシール24を装着し、縦方向のシール装着溝の表面を横方向のシールの表面の左右両端と同一の面とする。そして、弁座面25の表面は平坦である。
図１(c) の曲面を有する弁体22のシール24を弁座面25に接近させ、弁体22のシール24が弁座面25に接触した瞬間が、図１(d) に示されている。こうした状態で、シャフト21から弁体22の左右方向の中心に力Ｆを作用させ、シール24を弁座面25に押圧すると、シール24が撓み量曲線30の曲面に向かって湾曲しようとする。しかし、弁体22の横方向のシール装着溝の底面26には、撓みを打ち消す方向に逆撓み量曲線31の曲面が形成され、シール24の厚みは一定であるので、シール24の表面は、撓み量曲線30の曲面に逆撓み量曲線31の曲面が重ねられた形、即ち平面となる。弁体22のシール24の面が平面となるので、シール24の圧縮量がシール24の全域で一定となる。
【０００９】
図１(e) は、変形量補正ゲートバルブの参考例を示す。図１(e) では、弁座面25の横方向に、撓みを打ち消す方向に、撓み曲線30に相当する曲面を形成した。なお、この参考例では弁座面25に撓み曲線30を形成したので、窪みの向きは、実施の形態第１の弁体22のシール装着溝の撓み曲線30と同一になる。
弁体22のシール24の平坦な表面を弁座面25に接近させ、シャフト21から弁体22の左右方向の中心に力Ｆを作用させ、弁体22・シール24を弁座面25に押圧すると、弁体22（シール24）が撓み量曲線30の曲面に向かって湾曲しようとし、シール24の圧縮量がシール24の全域で一定となる。
【００１０】
図１(f) は、本発明の変形量補正ゲートバルブの実施の形態第２を示す。図１(f) では、横方向のシールの厚みを逆撓み量曲線に相当する量だけ厚くした。そして、縦方向のシール24の表面は、シール24の表面24Ａの左右両端部の表面と同一の面とする。
平坦なシール装着溝の底面26に図１(f) のシール24を装着させ、このシール24を平坦な弁座面25に接近させ、シャフト21から弁体22の左右方向の中心に力Ｆを作用させ、このシール24を弁座面25に押圧すると、シール24が撓み量曲線30の曲面に向かって湾曲しようとする。しかし、シール24の表面24Ａには逆撓み量曲線31の厚みに相当する曲面が形成されているので、弁体22のシール24の面は、撓み量曲線30の曲面に逆撓み量曲線31の曲面が重ねられた形、即ち平面となる。弁体22のシール24の面が平面となるので、シール24の圧縮量がシール24の全域で一定となる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の変形量補正ゲートバルブによれば、シール装着溝の底面又は弁座面を逆撓み量曲線に相当する曲面に形成することにより、あるいは、横方向のシールの厚みを逆撓み量曲線に相当する量だけ厚くすることにより、弁体を弁座面に押圧したときのシールの圧縮量をシールの全域で一定とし、長方形の弁体に装着されたシールの左右両端部でのシール効果の低減を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１(a) は撓み量曲線を示す図であり、図１(b) は逆撓み量曲線を示す図であり、図１(c) は本発明の実施の形態第１の弁体のシール装着溝の底面に逆撓み量曲線に相当する曲面を形成した弁体を示す図であり、図１(d) は図１(c) の弁体をバルブボディに挿入した状態を示す図であり、図１(e) は参考例の弁座面に撓み量曲線に相当する曲面を形成したバルブボディを示す図であり、図１(f) は本発明の実施の形態第２の横方向のシールの厚みを逆撓み量曲線に相当する量だけ厚くしたシールを示す図である。
【図２】図２(a) は従来のゲートバルブの一部を断面で示す正面図であり、図２(b) は図２(a) の右側断面図であり、図２(c) は図２(a) のＡ−Ａ線断面図であり、図２(d) は図２(c) の弁体が撓んだ状態を示す図である。
【符号の説明】
11 バルブボディ
21 シャフト
22 弁体
24 シール
25 弁座面
26 底面
30 撓み量曲線
31 逆撓み量曲線

Claims (2)

  1. バルブボディの対向する壁に長方形の開口部がそれぞれ形成され、前記壁の内面の開口部の周囲に平坦な弁座面が形成され、縦方向に向けられたシャフトに弁体の横方向の中心部が連結され、前記弁体の長方形の面の外周部にシール装着溝が形成され、シール装着溝にシールが装着され、シャフトの操作により該シャフトが弁体の横方向の中心部を弁座面の方向に押圧して弁体が開口部を閉じたり、前記弁体により前記開口部を全開させて物体を通過可能とするゲートバルブにおいて、
    横方向のシール装着溝の底面を、上記シャフトにより弁体を弁座面の方向へ押圧した時にシールの左右方向の各位置に生ずるところの、中央部から左右端に行くに従って撓みが大きくなる撓み量曲線を１８０度回転させ、それによって得られる逆撓み量曲線に相当する曲面に形成し、
    縦方向のシール装着溝の底面は、横方向のシール装着溝の左右両端底面と同一とし、
    横方向及び縦方向のシール装着溝に厚みが一定のシールを装着し、
    弁体を弁座面に押圧したときにシールの圧縮量がシールの全域で一定となるように形成した、
    ことを特徴とする変形量補正ゲートバルブ。
  2. バルブボディの対向する壁に長方形の開口部がそれぞれ形成され、前記壁の内面の開口部の周囲に平坦な弁座面が形成され、縦方向に向けられたシャフトに弁体の横方向の中心部が連結され、前記弁体の長方形の面の外周部に底面が平坦なシール装着溝が形成され、シール装着溝にシールが装着され、シャフトの操作により該シャフトが弁体の横方向の中心部を弁座面の方向に押圧して弁体が開口部を閉じたり、前記弁体により前記開口部を全開させて物体を通過可能とするゲートバルブにおいて、
    横方向のシールを、上記シャフトにより弁体を弁座面の方向へ押圧した時にシールの左右方向の各位置に生ずるところの、中央部から左右端に行くに従って撓みが大きくなる撓み量曲線を１８０度回転させ、それによって得られる逆撓み量曲線に相当する厚みを持つものとし、
    縦方向のシールの厚みを横方向のシールの左右両端の厚みと同一とし、
    弁体を弁座面に押圧したときにシールの圧縮量がシールの全域で一定となるように形成した、
    ことを特徴とする変形量補正ゲートバルブ。
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