JP5691851B2

JP5691851B2 - ゲートバルブ

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Publication number: JP5691851B2
Application number: JP2011123782A
Authority: JP
Inventors: 博宮地; 西川　武志; 武志西川; 石辺　二朗; 二朗石辺
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Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: JP2012233564A

Description

本発明は、半導体製造装置等においてプロセスチャンバの開口部を開閉するために使用するゲートバルブに関するものである。

例えば半導体製造装置においては、プロセスチャンバに通じる開口部の開閉にゲートバルブが使用される。このゲートバルブは、一般に、前記開口部を有する弁箱内に弁体を収容し、該弁体は主ロッドの先端部に取り付け、該主ロッドを主シリンダで昇降操作すると共にカム等を用いた傾動機構で傾動操作することにより、前記弁体を前記開口部の回りの弁シート部に接離させて該開口部を開閉するように構成されている。
しかし、このように主ロッドを傾動させて開口部を開閉するタイプのゲートバルブは、弁体全体が弁シート部に均等に接触しにくいため、シールが不均一になり易く、特に開口部の上下幅が大きい場合にその傾向が強くなる。

このため、前記傾動機構の代わりに開閉シリンダを使用し、該開閉シリンダを前記主ロッドの先端に取り付けると共に、該開閉シリンダの開閉ロッドに前記弁体を取り付け、該開閉ロッドで前記弁体を前記開口部に向けて進退動させることにより該開口部を開閉するタイプのゲートバルブ（特許文献１参照）も提案されている。このタイプのゲートバルブは、弁体を弁シート部に均等に接触させることができるため、全体的に均一なシール力を得ることができ、開口部が大きい場合でもシール性に勝れるという利点がある。

一方で、プロセスチャンバの開口部が大きい場合には、該プロセスチャンバ内のワークからの輻射熱によって弁体が加熱され、温度が上昇し易いという問題がある。このため、該弁体の温度上昇を一定限度以下（例えば１２０℃以下）に抑える必要がある。
この問題は、弁体用の冷却機構を設け、該弁体を冷却水で冷却することによって解決することができるが、そのためには、前記弁体の内部に冷却水通路を形成し、該冷却水通路に、前記主ロッドの内部に形成した冷却水供給路を通じて冷却水を供給するようにしなければならない。

ところが、このような冷却機構を設ける場合、ゲートバルブが、主ロッドを傾動させて開口部を開閉するタイプのものである場合は、弁体が該主ロッドに直接取り付られているため、前記冷却水通路と冷却水供給路とを直接連通させることができるから特別な問題はないが、開閉シリンダで弁体を進退動させて開口部を開閉するタイプのゲートバルブである場合には、主ロッドと弁体とが相対的に変位するため、前記冷却水通路と冷却水供給路とを直接連通させることができない。このため、前記冷却水通路と冷却水供給路とを、相対的に変位可能な何らかの方法によって簡単にしかも液漏れを生じないように連結することが必要になる。

特開２００３−１４８６３５号公報

そこで本発明の目的は、弁体を開閉シリンダで開閉操作するタイプのゲートバルブにおいて、前記弁体を冷却するための冷却機構を設けると共に、弁体側に形成した冷却水通路と主ロッドの内部に形成した冷却水供給路とを、相対的に変位可能な方法によって簡単にしかも液漏れを生じないように連結することにある。

前記目的を達成するため本発明のゲートバルブは、プロセスチャンバに通じる開口部を開閉する弁体と、該弁体を前記開口部の回りの弁シート部に接離させる開閉シリンダと、前記弁体を前記開口部に対向する位置と非対向の位置とに変位させる主シリンダと、前記弁体を冷却する熱交換器とを有している。
前記主シリンダは、空気圧の作用により進退動する主ロッドを有し、該主ロッドの先端の弁体取付部に前記開閉シリンダが取り付けられており、前記開閉シリンダは、空気圧の作用により進退動する開閉ロッドを有し、該開閉ロッドに前記熱交換器が取り付けられると共に、該熱交換器に前記弁体が取り付けられており、前記熱交換器は、冷却水が流れる冷却水通路と、該冷却水通路の一端に通じる冷却水入口及び他端に通じる冷却水出口とを有しており、前記主ロッドの内部には冷却水供給路及び冷却水排出路が設けられ、該主ロッドの前記弁体取付部には、前記冷却水供給路からの冷却水を前記冷却水入口に向けて送り出すための供給用接続口が開口すると共に、前記冷却水出口からの冷却水を前記冷却水排出路に戻すために受け入れる排出用接続口が開口し、前記熱交換器の冷却水入口及び冷却水出口と、前記弁体取付部の供給用接続口及び排出用接続口とが、伸縮自在で液密性を有する供給用及び排出用のベローズ継手でそれぞれ接続されている。

本発明において好ましくは、前記供給用及び排出用のベローズ継手は、前記主ロッドの弁体取付部における前記開閉シリンダが取り付けられている位置より主シリンダ側に寄った位置に並列に配設されていることである。

また、本発明において、前記供給用及び排出用のベローズ継手の一端は、一つの継手接続部材を介して前記弁体取付部に接続され、該継手接続部材には、各ベローズ継手に通じる供給用及び排出用の中継孔が設けられ、該継手接続部材と前記弁体取付部とが当接する当接部には、前記供給用及び排出用の中継孔と前記供給用及び排出用の接続口とが接続される部分の回りを個別に取り囲む２つの内側シール部材と、該２つの内側シール部材の回りをまとめて取り囲む外側シール部材とが介設され、前記内側シール部材と前記外側シール部材との間の領域は、前記主ロッドの内部の排液通路を通じて外部に開放されていても良い。

本発明において好ましくは、前記開閉シリンダが、空気圧と復帰ばねとによってピストン及び開閉ロッドが進退動するスプリングリターン型の単動シリンダであり、前記ピストンの一側の圧力作用室は、前記主ロッドの内部のエア供給通路に連通し、前記ピストンの他側の前記復帰ばねが配設されたばね室は、前記主ロッドの内部の大気開放通路を通じて大気に開放されていることである。
この場合に好ましくは、前記排液通路を主ロッドの内部において前記大気開放通路に連通させることにより、該大気開放通路に前記排液通路の一部を兼備させることである。

本発明においては、前記主ロッドが円筒状をなし、該主ロッドの内部には、前記冷却水供給路を形成する冷却水供給配管、冷却水排出路を形成する冷却水排出配管、エア供給通路を形成するエア供給配管、及び大気開放通路を形成する大気開放配管が収容されていることが望ましい。

また、本発明においては、前記主ロッドの弁体取付部の前記弁体が取り付けられている側と反対の側に、前記プロセスチャンバに隣接する別のチャンバからの熱を遮断する熱遮断板が固定され、該熱遮断板は、冷却水が流れる第２の冷却水通路を内部に有していても良い。

前記熱遮断板は、前記第２の冷却水通路に通じる第２の冷却水入口及び第２の冷却水出口を有し、前記第２の冷却水入口が弁体取付部の前記排出用接続口に接続されると共に、前記第２の冷却水出口が前記冷却水排出路に接続されることにより、該第２の冷却水通路が前記熱交換器の冷却水通路に直列に接続されていてることが望ましい。

また、前記熱遮断板と弁体取付部とが当接する当接部には、前記第２の冷却水入口と前記排出用接続口とが接続される接続部、及び前記第２の冷却水出口と前記冷却水排出路とが接続される接続部に、各接続部の回りを個別に取り囲む２つの内側シール部材と、該２つの内側シール部材の回りをまとめて取り囲む外側シール部材とが介設され、前記内側シール部材と前記外側シール部材との間の領域は、前記主ロッドの内部の第２の排液通路を通じて前記大気開放通路に連通されていても良い。

本発明によれば、弁体に熱交換器を取り付け、該熱交換器を開閉シリンダで弁体と一緒に進退動させるようにしたことにより、該弁体を前記熱交換器で確実に冷却することができて温度上昇を抑えることができ、しかも、前記熱交換器の冷却水通路と主ロッドの内部の冷却水供給路及び冷却水排出路とをベローズ継手を介して相互に接続したことにより、該熱交換器が弁体と一緒に主ロッドに対して相対的に変位しても、前記ベローズ継手の伸縮によって前記冷却水通路と冷却水供給路及び冷却水排出路とを確実にしかも液漏れを生じないように整然と連結することができる。

本発明に係るゲートバルブの第１実施形態において、弁体が開口部と非対向の位置に変位した状態を示す正面図である。図１の側面図である。図１の下面図である。図１のＩＶ−ＩＶ線での拡大断面図である。図１のＶ−Ｖ線での断面図である。図２の部分拡大図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線での拡大断面図である。図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での断面図である。本発明に係るゲートバルブの第２実施形態を示す部分破断側面図である。図９のゲートバルブの斜視図である。図１０のゲートバルブを、熱遮断板を分離して示す斜視図である。図１１のゲートバルブを反対側から見た斜視図である。図９のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線での拡大断面図である。図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線での断面図である。

図１−図８は本発明に係るゲートバルブの第１実施形態を示すもので、この第１実施形態のゲートバルブＡは、図１−図３から分かるように、半導体製造装置のプロセスチャンバ１Ａに接続され、該プロセスチャンバ１Ａに通じる開口部２を開閉するものである。
前記ゲートバルブＡは、前記プロセスチャンバ１Ａと弁箱３との間に介設されて前記開口部２を有するシートプレート４と、前記弁箱３内において該シートプレート４に接離することにより前記開口部２を開閉する弁体５と、該弁体５を前記シートプレート４に接離させる開閉シリンダ６と、前記弁体５を前記開口部２に対向する位置と非対向の位置とに変位させる主シリンダ７と、前記弁体５を冷却する熱交換器８とを有している。

前記弁箱３は、四角い箱形をしていて、相対する前後一方の壁に、前記プロセスチャンバ１Ａに通じる矩形の開口３ａを有し、前記シートプレート４を介して前記プロセスチャンバ１Ａに接続されるものである。また、該弁箱３の他方の壁には、前記プロセスチャンバ１Ａに隣接する別のチャンバ１Ｂに通じる開口３ｂを有し、該開口３ｂを通じて該チャンバ１Ｂにも接続される。このチャンバ１Ｂの内部は通常は常温である。

前記シートプレート４は、正面視形状が矩形をなし、前記プロセスチャンバ１Ａに取り付けるための大径の取付枠４ａと、弁シート部４ｃを形成するための小径のシート枠４ｂとからなり、内部に該シートプレート４を貫通する前記開口部２を有している。該開口部２は、矩形の四隅を円弧形に丸めたような形をしている。そして、弁箱３内に位置する前記シート枠４ｂの端面に、開口部２を取り囲む前記弁シート部４ｃが形成されている。

前記シートプレート４の内部には、冷却用流路（不図示）が前記開口部２を取り巻くように形成されると共に、該冷却用流路に通じる液入口と液出口とが前記取付枠４ａの外周面の一つ（図では下面）に開口し、該液入口と液出口とに冷却水供給管１０と冷却水排出管１１とが接続されている。そして、該冷却水供給管１０から供給される冷却水が前記冷却用流路を流れて冷却水排出管１１から排出される間に前記シートプレート４が冷却されるようになっている。

前記弁体５は、正面視形状が矩形のプレート状をなすもので、金属などの耐熱性のある素材により形成され、図４及び図５に示すように、該弁体５の前面（シートプレート４の弁シート部４ｃに対向する面）の外周部に、前記弁シート部４ｃに接離するシール部材１２が取り付けられ、該シール部材１２が前記弁シート部４ｃに接離することにより、該弁体５で前記開口部２が開閉されるようになっている。
なお、図４においては、説明の都合上、シートプレート４が、非対向位置に下降している弁体５と向かい合う位置に仮想線で描かれている。

前記弁体５は、前記主シリンダ７から上向きに延出する主ロッド１３の上端の弁体取付部１４に、前記開閉シリンダ６及び熱交換器８を介して取り付けられている。この点について以下に詳述する。なお、図示した実施形態においては、前記弁体５を上向きにした姿勢でゲートバルブＡが配設されているため、便宜上、前記弁体５がある方を上、その逆を下として説明されているが、該ゲートバルブＡは、弁体５を下向きや横向きにした姿勢で配設されることもある。

図１及び図２に示すように、前記弁箱３の下端に取り付けられるシリンダ取付部材１７の下面には、縦向きに配設された前記主シリンダ７の上端が固定されている。この主シリンダ７は、前記主ロッド１３が軸線Ｌ１方向の両側即ち上下両方向に延出する両ロッド型のエアシリンダであり、図示しないポートを通じて該エアシリンダの内部に圧縮空気を給排することにより、内蔵するピストン（不図示）が上下動して前記主ロッド１３が上下方向に進退動するものである。
図２中の符号１７ａは、前記主ロッド１３の外周とシリンダ取付部材１７の内周との間をシールするＯリング等のシール部材である。

前記主ロッド１３は円筒状をなし、該主ロッド１３の下端に取り付けられたロッドプレート１８には、前記軸線Ｌ１と平行に延びるガイドロッド１９が取り付けられている。このガイドロッド１９は、前記主シリンダ７の下端のシリンダプレート２０を摺動自在に貫通し、上部が該シリンダプレート２０の上方に延出しており、このガイドロッド１９によって前記主ロッド１３の回転防止と昇降の案内とが行われるようになっている。

前記主ロッド１３の上端部には、柱状部材２１が取り付けられている。この柱状部材２１は、円柱状をした基端部２１ａと、半円柱状をした先端部２１ｂとを有する部材で、前記基端部２１ａが主ロッド１３の上端に溶接部２２によって一体に連結され、半円柱状をした前記先端部２１ｂに前記弁体取付部１４が形成され、該弁体取付部１４の前面の平坦な取付面１４ａに前記開閉シリンダ６が固定されている。

前記開閉シリンダ６は、図４及び図５に示すように、空気圧と復帰ばね２３とによってピストン２４及び開閉ロッド２５が進退動するスプリングリターン型の単動シリンダである。該開閉シリンダ６は、一端が開放する凹状のシリンダ孔２６を内部に有する矩形のボディ本体２７ａと、前記シリンダ孔２６の開放端を塞ぐ矩形の端板２７ｂとからなるシリンダボディ２７を有し、前記端板２７ｂを前記弁体取付部１４の取付面１４ａに当接させた姿勢で、該弁体取付部１４に複数のボルト２８により固定されている。

前記ピストン２４は、前記シリンダ孔２６の内部に、主シリンダ７の軸線Ｌ１と直交する第２の軸線Ｌ２に沿って変位自在なるように収容されている。該ピストン２４の一側（受圧面２４ａ側）には、該ピストン２４と前記端板２７ｂとの間に圧力作用室２９が形成され、該ピストン２４の他側（背面２４ｂ側）には、該ピストン２４と前記シリンダ孔２６の底部との間にばね室３０が形成され、該ばね室３０内には、前記シリンダ孔２６の底部に凹状のばね座３１が形成され、該ばね座３１と前記ピストン２４との間に複数の前記復帰ばね２３が介設されている。図４中の符号３３は、前記ピストン２４の外周に取り付けられたシール部材、また符号３４は、前記ピストン２４の受圧面２４ａに取り付けられたダンパーである。

前記圧力作用室２９は、前記主ロッド１３の弁体取付部１４の内部に形成されたエア供給通路３７に連通し、前記ばね室３０は、前記弁体取付部１４の内部に形成された大気開放通路３８に連通している。そして、前記エア供給通路３７は、前記主ロッド１３の内部に収容されたエア供給配管３７ａを通じて図示しない圧縮エア源に接続され、前記大気開放通路３８は、前記主ロッド１３の内部に収容された大気開放配管３８ａを通じて大気に開放されている。

前記ピストン２４の背面２４ｂの中央には、前記開閉ロッド２５が取り付けられ、該開閉ロッド２５は、前記シリンダボディ２７を摺動自在かつ気密に貫通して該シリンダボディ２７の外部に延出し、先端が前記熱交換器８の背面中央に連結されている。
また、前記シリンダボディ２７には、前記開閉ロッド２５を挟んで左右対称をなす位置に、２つのガイド孔４０が前記開閉ロッド２５と平行に形成され、該ガイド孔４０内に、前記熱交換器８の背面から延出する２本のガイド軸４１が摺動自在に嵌合し、該ガイド軸４１によって前記熱交換器８の回転防止と進退動の案内とが行われるようになっている。

前記開閉シリンダ６において、図４の状態から前記圧力作用室２９内にエア供給通路３７を通じて圧縮空気が供給されると、前記ピストン２４が復帰ばね２３を圧縮しながら図の左方向に前進し、該ピストン２４と一緒に前進する開閉ロッド２５によって前記熱交換器８が図の左方向に前進させられるため、弁体５のシール部材１２がシートプレート４の弁シート部４ｃに当接して開口部２が閉鎖される。
前記圧力作用室２９への圧縮空気の供給が停止されて該圧力作用室２９が大気に開放されると、前記復帰ばね２３によってピストン２４及び開閉ロッド２５が図４の位置に復帰するため、前記熱交換器８及び弁体５も一緒に復帰し、該弁体５がシートプレート４から離間して前記開口部２が開放される。

前記熱交換器８は、前面視形状が矩形をなすもので、前記弁体５に連結された伝熱性に勝れる本体プレート４５と、該本体プレート４５の背面に複数のボルト４７で固定された蓋プレート４６とからなり、該本体プレート４５と蓋プレート４６との間に冷却水通路４８を有し、該冷却水通路４８を流れる冷却水によって前記弁体５を冷却するものである。

前記冷却水通路４８は、図１から分かるように、四角い熱交換器８の四つの辺に平行な直線状の通路部分が、該熱交換器８の中心側から外周側に向けて次第に長さを増しながら渦巻きのように連なった形をなしており、前記本体プレート４５の背面に形成された溝によって該冷却水通路４８が形成されている。しかし、該冷却水通路４８は、渦巻き状に形成することもできる。
図６−図８も参照して、前記熱交換器８の背面には、前記開閉シリンダ６より下方の位置に、前記冷却水通路４８の一端に通じる冷却水入口４８ａと、該冷却水通路４８の他端に通じる冷却水出口４８ｂとが、互いに近接した状態で左右に並設されている。

一方、前記冷却水通路４８に冷却水を流すため、前記主ロッド１３の内部には、不図示の冷却水源に通じる冷却水供給路５０と、不図示の排水タンク等に通じる冷却水排出路５１とが設けられている。

前記冷却水供給路５０は、前記主ロッド１３の内部に収容された冷却水供給配管５０ａと、前記柱状部材２１の内部に形成されて該冷却水供給配管５０ａに接続された冷却水供給通孔５０ｂとで構成され、該冷却水供給通孔５０ｂは、前記弁体取付部１４の前面の平坦な流路接続面１４ｂに開口する供給用の接続口５０ｃに連通している。

また、前記冷却水排出路５１は、前記主ロッド１３の内部に収容された冷却水排出配管５１ａと、前記柱状部材２１の内部に形成されて該冷却水排出配管５１ａに接続された冷却水排出通孔５１ｂとで構成され、該冷却水排出通孔５１ｂは、前記流路接続面１４ｂの前記供給用接続口５０ｃと左右隣り合う位置に開口する排出用の接続口５１ｃに連通している。

前記流路接続面１４ｂは、前記弁体取付部１４の前記開閉シリンダ６が取り付けられている取付面１４ａより下方の位置、即ち主シリンダ７寄りの位置に形成されている。

そして、前記冷却水入口４８ａと供給用接続口５０ｃとが、供給用のベローズ継手５２ａにより接続され、前記冷却水出口４８ｂと排出用接続口５１ｃとが、排出用のベローズ継手５２ｂにより接続されている。
２つの前記ベローズ継手５２ａ，５２ｂは、伸縮自在であると同時に液密性を有するもので、前記主ロッド１３に開閉シリンダ６が取り付けられている位置より下方寄りの位置に左右並列に配置され、各ベローズ継手５２ａ，５２ｂの一端は、前記熱交換器８に蝋付け等の方法で液密に固定され、他端は、共通の継手接続部材５３及び取付金具５４を介して前記弁体取付部１４に取り外し可能に取り付けられている。

前記ベローズ継手５２ａ，５２ｂをこのように配置したことにより、前記冷却水入口４８ａ及び冷却水出口４８ｂと前記供給用接続口５０ｃ及び排出用接続口５１ｃとを、屈伸するチューブ等で接続した場合に比べ、小さい占有スペースで整然と接続することができる。

前記継手接続部材５３は、前記弁体取付部１４の流路接続面１４ｂの横幅より横に細長いプレート状の部材で、前記２つのベローズ継手５２ａ，５２ｂの内部に個別に通じる供給用及び排出用の２つの中継孔５６ａ，５６ｂを有し、該継手接続部材５３に、前記ベローズ継手５２ａ，５２ｂの端部が蝋付け等の方法で液密に固定されている。

また、前記取付金具５４は、円弧状に湾曲する本体部５４ａと、該本体部５４ａの両端から延出する平坦な取付部５４ｂとからなるもので、前記本体部５４ａを弁体取付部１４の円弧状の外周面に当接させた状態で、前記取付部５４ｂに前記継手接続部材５３がねじ５７で固定されており、それによって該継手接続部材５３が、該継手接続部材５３と取付金具５４との間に前記弁体取付部１４を挟持した状態で、前記流路接続面１４ｂに圧接された状態に取り付けられている。

前記継手接続部材５３と前記弁体取付部１４の流路接続面１４ｂとが当接する当接部には、前記供給用の中継孔５６ａと供給用の接続口５０ｃとが連通する部分の回りを取り囲む供給用の内側シール部材５８ａと、前記排出用の中継孔５６ｂと排出用の接続口５１ｃとが連通する部分の回りを取り囲む排出用の内側シール部材５８ｂとが介設されると共に、該供給用及び排出用の２つの内側シール部材５８ａ，５８ｂの外側の位置に、該２つの内側シール部材５８ａ，５８ｂの回りをまとめて取り囲む１つの外側シール部材５９が介設されている。そして、前記２つの内側シール部材５８ａ，５８ｂと外側シール部材５９とで囲まれた領域は、前記主ロッド１３の内部に形成された排液通路６０を通じて外部に開放されている。
前記内側シール部材５８ａ，５８ｂ及び外側シール部材５９は、前記継手接続部材５３に形成された溝内に嵌め込まれている。
また、前記排液通路６０は、柱状部材２１の内部で前記大気開放通路３８に接続されており、これによって該大気開放通路３８が、前記排液通路６０の一部を兼ねている。

このように、前記ベローズ継手５２ａ，５２ｂによる前記冷却水通路４８と前記冷却水供給路５０及び冷却水排出路５１との接続部を二重シール構造とし、内側シール部材５８ａ，５８ｂと外側シール部材５９との間の領域を排液通路６０を通じて外部に開放させたことにより、前記内側シール部材５８ａ，５８ｂから万一液漏れが生じた場合でも、漏れた液を前記排液通路６０から外部に逃がすことができ、その結果、漏れた液がプロセスチャンバ１Ａ内やチャンバ１Ｂ内に流入するのを確実に防止することができる。

前記構成を有するゲートバルブＡにおいて、図１及び図２は、主シリンダ７の主ロッド１３が下降して弁体５がシートプレート４の開口部２と非対向の位置を占めている状態を示している。この状態から前記開口部２を閉鎖するときは、前記主シリンダ７の作動により主ロッド１３が上昇し、前記弁体５が、図２に鎖線で示すように開口部２との対向位置に移動する。この状態は図４にも示されている。

次に、図４において、主ロッド１３の内部のエア供給通路３７を通じて開閉シリンダ６の圧力作用室２９内に圧縮空気が供給されると、ピストン２４と開閉ロッド２５とが左方に前進し、熱交換器８及び弁体５を左方に移動させるため、該弁体５のシール部材１２がシートプレート４の弁シート部４ｃに当接して開口部２が閉鎖される。
前記圧力作用室２９への圧縮空気の供給が停止されると、前記復帰ばね２３によってピストン２４及び開閉ロッド２５が図７の位置に復帰し、それと一緒に前記熱交換器８及び弁体５も復帰するため、該弁体５がシートプレート４から離間して前記開口部２が開放される。

このとき、前記熱交換器８の内部の冷却水通路４８には、主ロッド１３の内部の冷却水供給路５０及び接続口５０ｃから、供給用のベローズ継手５２ａ及び冷却水入口４８ａを通じて冷却水が供給され、この冷却水との熱交換によって前記弁体５が冷却され、その温度上昇が一定限度以下に抑えられる。前記冷却水通路４８内を一巡した冷却水は、冷却水出口４８ｂから排出用のベローズ継手５２ｂを通じて主ロッド１３の接続口５１ｃに還流し、該接続口５１ｃから冷却水排出路５１に戻されたあと、外部に排出される。
また、前記シートプレート４の内部の冷却用流路にも冷却水供給管１０から冷却水が供給され、該シートプレート４も同時に冷却される。

ここで、前記弁体５による開口部２の開閉に伴い、該弁体５と前記熱交換器８とは上記主ロッド１３に対して相対的に変位するが、その変位に伴って前記ベローズ継手５２ａ，５２ｂが伸縮してその変位を吸収するため、弁体５の開閉動作も冷却水の供給も円滑に行われ、相互に影響を及ぼし合うことがない。
また、前記熱交換器８の冷却水通路４８と主ロッド１３の内部の冷却水供給路５０及び冷却水排出路５１との接続を、例えば、流路孔を備えた複数の部材をシール部材を介して伸縮自在に連結することにより行う場合に比べ、シール部材を介して相互に摺動し合う部分がないため、構成が簡単で摺動抵抗もなく、液漏れを生じる心配もない。

更に、前記主ロッド１３を円筒状に形成し、該主ロッド１３の内部に、前記エア供給通路３７を形成するエア供給配管３７ａ、大気開放通路３８を形成する大気開放配管３８ａ、冷却水供給路５０を形成する冷却水供給配管５０ａ、及び冷却水排出路５１を形成する冷却水排出配管５１ａを４本並行に収容したことにより、前記配管３７ａ、３８ａ、５０ａ、５１ａを主ロッド１３の外部に配置し、弁箱３を通して開閉シリンダ６及び熱交換器８に個々に接続する場合に比べ、各配管の配置や相互間距離の調整等が簡単であるだけでなく、各配管３７ａ、３８ａ、５０ａ、５１ａと弁箱３や開閉シリンダ６及び熱交換器８との接続部分をシール部材で個々にシールする必要がないため、シール構造も簡単になって信頼性が向上する。

なお、図示した実施形態では、シートプレート４が弁箱３と別体に形成されているが、該シートプレート４を弁箱３と一体に形成することもでき、この場合には、弁箱３に前記開口部２及び弁シート部４ｃが直接形成されることになる。

図９−図１４は本発明の第２実施形態を示すもので、この第２実施形態のゲートバルブＢが前記第１実施形態のゲートバルブＡと相違する点は、プロセスチャンバ１Ａに隣接する別のチャンバ１Ｂからの熱を遮断する熱遮断板７０を有する点である。
前記チャンバ１Ｂは、加熱処理用のチャンバで、その内部は前記プロセスチャンバ１Ａと同様に高温である。該チャンバ１Ｂは、冷却用流路を内部に有するシートプレート７１を介して弁箱３に接続され、該弁箱３の開口３ｂに通じる開口部７２を有し、該開口部７２からの熱が弁体５に作用する。

前記第２実施形態のゲートバルブＢの構成についてこれから説明するが、その構成のうち、前記熱遮断板７０に関連すること以外は前記第１実施形態のゲートバルブＡと実質的に同じであるから、主として該熱遮断板７０に関連する構成について説明し、前記ゲートバルブＡと同一の構成部分については、該ゲートバルブＡの説明で用いたものと同じ名称及び符号を使用し、その詳細な説明は省略する。

図９に示すように、主ロッド１３の弁体取付部１４には、前記弁体５が取り付けられている側と反対の側に、前記熱遮断板７０が固定されている。この熱遮断板７０は、図１０−図１２からも分かるように、正面視形状が矩形の板状をなすもので、前記弁体５がシートプレート４の開口部２を閉鎖するとき前記弁箱３の開口３ｂに対面する厚みの大きい平らな本体プレート７０ａと、該本体プレート７０ａの背面にねじ７４で固定された厚みの小さい平らな蓋プレート７０ｂとからなっている。該熱遮断板７０の縦及び横の寸法は前記弁体５とほぼ同じであるが、全体の厚みは該弁体５の厚みよりやや大きい。また、前記本体プレート７０ａ及び蓋プレート７０ｂは、金属などの耐熱性のある素材で形成されている。

前記熱遮断板７０は、前記弁体５が開口部２を閉鎖したときでも、前記弁箱３に当接することなく、従って前記開口３ｂを完全には閉鎖することなく、図９に示すように、前記弁箱３から僅かに離間した状態を維持し、その状態で前記チャンバ１Ｂからの熱を遮断するものである。

前記熱遮断板７０を取り付けるため、前記弁体取付部１４の背面即ち取付面１４ａと反対側の面には、平らな第２の取付面１４ｃが形成され、該第２の取付面１４ｃに前記熱遮断板７０の蓋プレート７０ｂを当接させた状態で、該熱遮断板７０のねじ取付孔内に本体プレート７０ａ側から挿入した複数のボルト７５を前記第２の取付面１４ｃのねじ孔７６にねじ込むことにより、該熱遮断板７０が前記弁体取付部１４に固定されている。

また、図１３から分かるように、２つのベローズ継手５２ａ，５２ｂの一端が固定された継手接続部材５３は、平面視形状がコ字状をなすもので、前記弁体取付部１４の左右に互いに平行に位置する２つの連結部５３ａを有し、該連結部５３ａの前記熱遮断板７０が当接する端面にはねじ孔７７が形成され、該ねじ孔７７に、前記熱遮断板７０のねじ挿入孔に本体プレート７０ａ側から挿入した複数のボルト７８をねじ込むことにより、該継手接続部材５３が、前記弁体取付部１４の流路接続面１４ｂに圧接された状態で該弁体取付部１４に固定されている。

前記熱遮断板７０の内部には、図１１に示すように、冷却水が流れる第２の冷却水通路８０が形成されている。該第２の冷却水通路８０は、前記本体プレート７０ａに形成した凹溝によって該本体プレート７０ａと前記蓋プレート７０ｂとの間に形成されたもので、前記熱遮断板７０の裏面即ち蓋プレート７０ｂの外面には、図１１、図１３及び図１４からも分かるように、前記第２の冷却水通路８０の一端と他端とに通じる第２の冷却水入口８０ａと第２の冷却水出口８０ｂとが、上下に並べて開設されている。

これに対し、前記弁体取付部１４の第２の取付面１４ｃには、図１２及び図１３から明らかなように、前記第２の冷却水入口８０ａに対応する位置に、排出用のベローズ継手５２ｂに通じる前記排出用接続口５１ｃが、前記弁体取付部１４を取付面１４ａ側から第２の取付面１４ｃ側に向けて貫通した状態に開口すると共に、前記第２の冷却水出口８０ｂに対応する位置に、冷却水排出路５１に通じる排出路口５１ｄが開口している。前記排出用接続口５１ｃは、前記冷却水排出路５１に直接連通していない。

そして、前記熱遮断板７０を前記第２の取付面１４ｃに固定することにより、前記第２の冷却水入口８０ａと排出用接続口５１ｃとが接続されると共に、前記第２の冷却水出口８０ｂと排出路口５１ｄとが接続され、それによって前記第２の冷却水通路８０が、前記熱交換器８の冷却水通路４８に直列に接続されている。このように、熱交換器８の冷却水通路４８と熱遮断板７０の第２の冷却水通路８０とを直列に接続することにより、各々の冷却水通路４８，８０に冷却水を別々の配管を通じて給排する場合に比べ、配管数を少なくして構造の簡略化と小型化とを図ることができる。

また、前記熱遮断板７０と第２の取付面１４ｃとが当接する当接部には、図１１、図１３及び図１４に示すように、前記第２の冷却水入口８０ａと前記排出用接続口５１ｃとが接続される接続部、及び前記第２の冷却水出口８０ｂと前記冷却水排出路５１の排出路口５１ｄとが接続される接続部に、各接続部の回りを個別に取り囲む２つの内側シール部材８１ａ，８１ｂと、該２つの内側シール部材８１ａ，８１ｂの回りをまとめて取り囲む１つの外側シール部材８２とが介設され、前記内側シール部材８１ａ，８１ｂと前記外側シール部材８２との間の領域は、弁体取付部１４の内部に形成された第２の排液通路８３を通じて前記大気開放通路３８に連通されている。
前記内側シール部材８１ａ，８１ｂ及び外側シール部材８２は、前記熱遮断板７０の蓋プレート７０ｂに形成された溝内に嵌合している。

このように、前記第２の冷却水入口８０ａと排出用接続口５１ｃとの接続部、及び前記第２の冷却水出口８０ｂと排出路口５１ｄとの接続部を二重シール構造とすると共に、内側シール部材８１ａ，８１ｂと外側シール部材８２との間の領域を第２の排液通路８３を通じて外部に開放させたことにより、万一液漏れが生じた場合でも漏れた液を外部に逃がすことができる。

前記第２実施形態のゲートバルブＢはこのように構成されているから、図９において、弁体５がシートプレート４の開口部２を閉鎖しているとき、主ロッド１３の内部の冷却水供給路５０から弁体取付部１４の接続口５０ｃ、供給用のベローズ継手５２ａ、及び冷却水入口４８ａを通じて前記熱交換器８の内部の冷却水通路４８に供給された冷却水は、該冷却水通路４８内を一巡したあと、冷却水出口４８ｂから排出用のベローズ継手５２ｂを通じて前記弁体取付部１４の接続口５１ｃに還流し、該接続口５１ｃから熱遮断板７０の第２の冷却水入口８０ａを通じて第２の冷却水通路８０内に流入する。そして、該第２の冷却水通路８０内を一巡したあと、前記第２の冷却水出口８０ｂから前記弁体取付部１４の排出路口５１ｄを通じて主ロッド１３の冷却水排出路５１内に戻され、外部に排出される。

従って、この第２実施形態のゲートバルブＢにおいて、前記熱交換器８に供給されて弁体５を冷却した前記冷却水は、前記接続口５１ｃ内に還流したあと、該接続口５１ｃから前記冷却水排出路５１内に直接戻されることなく、前記熱遮断板７０の第２の冷却水通路８０を経由して該冷却水排出路５１内に戻されることになる。
この第２実施形態のゲートバルブＢの前記以外の構成及び作用は、前記第１実施形態のゲートバルブＡと実質的に同じである。

なお、前記熱遮断板７０の第２の冷却水通路８０は、前記熱交換器８の冷却水通路４８と並列に接続することも可能である。この場合、前記冷却水通路４８の冷却水入口４８ａと第２の冷却水通路８０の第２の冷却水入口８０ａとが、前記冷却水供給路５０に共に接続され、前記冷却水通路４８の冷却水出口４８ｂと第２の冷却水通路８０の第２の冷却水出口８０ｂとが、前記冷却水排出路５１に共に接続される。

Ａ，Ｂゲートバルブ
１Ａプロセスチャンバ
１Ｂチャンバ
２開口部
４ｃ弁シート部
５弁体
６開閉シリンダ
７主シリンダ
８熱交換器
１３主ロッド
１４弁体取付部
２３復帰ばね
２４ピストン
２５開閉ロッド
２９圧力作用室
３０ばね室
３７エア供給通路
３７ａエア供給配管
３８大気開放通路
３８ａ大気開放配管
４８冷却水通路
４８ａ冷却水入口
４８ｂ冷却水出口
５０冷却水供給路
５０ａ冷却水供給配管
５０ｃ供給用接続口
５１冷却水排出路
５１ａ冷却水排出配管
５１ｃ排出用接続口
５２ａ，５２ｂベローズ継手
５３継手接続部材
５６ａ，５６ｂ中継孔
５８ａ，５８ｂ，８１ａ，８１ｂ内側シール部材
５９，８２外側シール部材
６０排液通路
７０熱遮断板
８０第２の冷却水通路
８０ａ第２の冷却水入口
８０ｂ第２の冷却水出口
８３第２の排液通路

Claims

プロセスチャンバに通じる開口部を開閉する弁体と、該弁体を前記開口部の回りの弁シート部に接離させる開閉シリンダと、前記弁体を前記開口部に対向する位置と非対向の位置とに変位させる主シリンダと、前記弁体を冷却する熱交換器とを有し、
前記主シリンダは、空気圧の作用により進退動する主ロッドを有し、該主ロッドの先端の弁体取付部に前記開閉シリンダが取り付けられ、
前記開閉シリンダは、空気圧の作用により進退動する開閉ロッドを有し、該開閉ロッドに前記熱交換器が取り付けられると共に、該熱交換器に前記弁体が取り付けられ、
前記熱交換器は、冷却水が流れる冷却水通路と、該冷却水通路の一端に通じる冷却水入口及び他端に通じる冷却水出口とを有し、
前記主ロッドの内部には冷却水供給路及び冷却水排出路が設けられ、該主ロッドの前記弁体取付部には、前記冷却水供給路からの冷却水を前記冷却水入口に向けて送り出すための供給用接続口が開口すると共に、前記冷却水出口からの冷却水を前記冷却水排出路に戻すために受け入れる排出用接続口が開口し、
前記熱交換器の冷却水入口及び冷却水出口と、前記弁体取付部の供給用接続口及び排出用接続口とが、伸縮自在で液密性を有する供給用及び排出用のベローズ継手でそれぞれ接続されている、
ことを特徴とするゲートバルブ。
前記供給用及び排出用のベローズ継手は、前記主ロッドの弁体取付部における前記開閉シリンダが取り付けられている位置より主シリンダ側に寄った位置に並列に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
前記供給用及び排出用のベローズ継手の一端は、一つの継手接続部材を介して前記弁体取付部に接続され、該継手接続部材には、各ベローズ継手に通じる供給用及び排出用の中継孔が設けられ、該継手接続部材と前記弁体取付部とが当接する当接部には、前記供給用及び排出用の中継孔と前記供給用及び排出用の接続口とが接続される部分の回りを個別に取り囲む２つの内側シール部材と、該２つの内側シール部材の回りをまとめて取り囲む外側シール部材とが介設され、前記内側シール部材と前記外側シール部材との間の領域は、前記主ロッドの内部の排液通路を通じて外部に開放されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のゲートバルブ。
前記開閉シリンダは、空気圧と復帰ばねとによってピストン及び開閉ロッドが進退動するスプリングリターン型の単動シリンダであり、前記ピストンの一側の圧力作用室は、前記主ロッドの内部のエア供給通路に連通し、前記ピストンの他側の前記復帰ばねが配設されたばね室は、前記主ロッドの内部の大気開放通路を通じて大気に開放されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のゲートバルブ。
前記排液通路を主ロッドの内部で前記大気開放通路に連通させることにより、該大気開放通路に前記排液通路の一部を兼備させたことを特徴とする請求項３に従属する請求項４に記載のゲートバルブ。
前記主ロッドは円筒状をなし、該主ロッドの内部には、前記冷却水供給路を形成する冷却水供給配管、冷却水排出路を形成する冷却水排出配管、エア供給通路を形成するエア供給配管、及び大気開放通路を形成する大気開放配管が収容されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のゲートバルブ。
前記主ロッドの弁体取付部には、前記弁体が取り付けられている側と反対の側に、前記プロセスチャンバに隣接する別のチャンバからの熱を遮断する熱遮断板が固定され、該熱遮断板は、冷却水が流れる第２の冷却水通路を内部に有することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のゲートバルブ。
前記熱遮断板は、前記第２の冷却水通路に通じる第２の冷却水入口及び第２の冷却水出口を有し、前記第２の冷却水入口が弁体取付部の前記排出用接続口に接続されると共に、前記第２の冷却水出口が前記冷却水排出路に接続されることにより、該第２の冷却水通路が前記熱交換器の冷却水通路に直列に接続されていることを特徴とする請求項７に記載のゲートバルブ。
前記熱遮断板と弁体取付部とが当接する当接部には、前記第２の冷却水入口と前記排出用接続口とが接続される接続部、及び前記第２の冷却水出口と前記冷却水排出路とが接続される接続部に、各接続部の回りを個別に取り囲む２つの内側シール部材と、該２つの内側シール部材の回りをまとめて取り囲む外側シール部材とが介設され、前記内側シール部材と前記外側シール部材との間の領域は、前記主ロッドの内部の第２の排液通路を通じて前記大気開放通路に連通されていることを特徴とする請求項８に記載のゲートバルブ。