JP5811320B2 - ゲートバルブ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置などの処理チャンバーに接続されて、該処理チャンバーに通じる流体流路や物品移送路等の連通路を開閉するゲートバルブに関するものである。

特許文献１及び２には、半導体製造装置などの処理チャンバーに接続されて、該処理チャンバーに通じる連通路を弁箱の内部の弁板で開閉するゲートバルブが開示されている。このようなゲートバルブにおいては、上記連通路を流れるプロセスガス等の腐食性流体によって上記弁板のシール部材が損傷し易いため、該シール部材を新しいものと適宜交換する必要がある。

このシール部材の交換を容易にするため、上記特許文献１及び２に記載されたゲートバルブにおいては、弁箱の上端、つまり、弁箱における上記弁板を開閉動作させるための弁ロッドが導入されている側とは反対側の面を、上記弁板を取り出し可能にするために開口させて、板状の蓋体で開閉自在とし、しかも、この蓋体を開放することにより、その開口側から弁ロッドの先端の弁板を取り外し可能にして、該弁板を弁箱から容易に取り出しできるようにしている。

しかしながら、上記弁ロッドに対する弁板の着脱構造は、弁箱の上端の開口から容易に着脱操作できる範囲に限られることから、弁板を弁ロッドの先端に安定的に取り付けるのには困難性があり、あるいは、以下に述べるような各種の問題がある。
例えば、特許文献１のゲートバルブにおいては、弁ロッドに取り付けた板バネ部材の凸部を弁板の開口部に係合させ、その弾発力により弁板を弁ロッドに係着させ（同文献１の図４及び図５）、あるいは、弁板の孔部に装着される弁ロッドの先端の取着部に傾斜面を設け、該傾斜面と弁板の内側面とに係合する楔部材を上記弁ロッドの先端にねじ部材で締付け固定している（同文献１の図８及び図９）。

上記文献の図４及び図５の構成では、弁板の着脱が簡便である反面、板バネ部材の弾発力で固定しているため、弁板のシール部材（Ｏリング）が弁座に固着した場合に板バネ部材が変形して発塵したり、弁板が弁ロッドから離脱する可能性もあり、また、上記文献の図８及び図９の構成では、弁ロッドの先端のみでの固定であるため、弁板が傾いて取り付けられる可能性もあり、弁箱の連通路に対して弁板を正確に対面させて安定的に固定できるとは限らない。

更に、上記特許文献２のゲートバルブにおいては、弁板の栓受に挿入する弁ロッドの先端の接続部にラジアル軸受部と回転角制限部を設け、上記ラジアル軸受部においては弁ロッドに対して弁板を回転可能にして、弁板が弁座に押し付けられたときに該弁板を弁座に倣わせ、回転角制限部においてはラジアル軸受部において可能な回転を所定の角度範囲に制限するように構成しているが、この構成も、弁箱の連通路に対して弁板を正確に対面させて安定的に固定できるものではない。

特開２００２−１９５４２４号公報 特開２００５−２９１２２１号公報

上記弁板は、本来、弁ロッドに対して適切な姿勢で強固に固定することが望まれるが、それは、高精度の加工で高強度の固定手段を採用することを望むのではなく、弁箱の上端の開口から容易に着脱操作できる範囲において、可及的に適切な姿勢で強固に固定する手段であって、発塵等の問題も避けられる構成ではあるが、簡単で安定的な姿勢に取り付ける着脱構造を採用することが要求される。

本発明の技術的課題は、処理チャンバーに通じる弁箱の連通路を弁板で開閉するゲートバルブについての上述した要求を満たす構成を提供することにあり、更に具体的には、くさび効果等を利用した簡単な取付構造で、弁ロッドの弁板取付部における基端側及び先端側を強固に固定し、しかも、互いに対面する弁板と弁ロッドの接合平面を相互に強く密接させることにより弁板の姿勢を安定化させるようにしたゲートバルブを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、処理チャンバーに連通させる弁箱の連通孔の周囲をシールするシール部材を備え、該弁箱内において該連通孔を開閉する弁板を、弁ロッドの先端側の弁板取付部に固定して、該弁ロッドの駆動機構により、上記連通孔を開放及び閉鎖する位置に上記弁板を転移可能にし、上記弁箱における上記弁ロッドが導入される側とは反対側の面を上記弁板を取り出し可能にする開口として、板状の蓋体を開閉自在に被設したゲートバルブにおいて、次の構成を備えたことを特徴とするゲートバルブとして構成される。

即ち、上記ゲートバルブにおいて、上記弁板に、それと連結する上記弁ロッドの先端側の弁板取付部が挿入される取付孔を備え、該弁板の取付孔内において上記シール部材を備えたシール面に背向する内面と、それに対面する上記弁ロッドの弁板取付部の外面とに、それらの連結時に相互に密接される接合平面を形成し、上記弁ロッドは、上記弁板取付部の基端側の位置に、上記弁板の基端側端部が嵌合する凹状の接合段部を有し、該接合段部には、上記弁板の基端側端部が当接する傾斜面が形成され、該傾斜面は、くさび効果により上記弁板を該弁板及び上記弁ロッドの上記接合平面同士が相互に圧接される方向に変位させ、上記弁ロッドの先端部と弁板の先端側端面とにねじ固定してそれらを連結すると共に、上記弁板の基端側端部を弁ロッドの上記接合段部に押し付ける連結板に、それを弁ロッドと弁板の両先端間に取り付けたときに、上記弁板と弁ロッドの先端側において上記両接合平面を相互に圧接させる圧接機構を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係るゲートバルブの好ましい実施形態においては、上記弁ロッドの弁板取付部の基端側の接合段部において、くさび効果により弁板と弁ロッドの接合平面を相互に圧接させる傾斜面を、該弁ロッドの上記接合平面に対向して鋭角的に交差する傾斜平面として構成される。

また、本発明に係るゲートバルブの他の好ましい実施形態においては、上記連結板の圧接機構が、該連結板における弁ロッド側の端部と、連結板の該端部が当接する弁ロッドの先端部との間に、それらのねじ固定に伴う押し付けにより弁板と弁ロッドの両接合平面を相互に圧接する方向の分力が発生する斜面部を備えることにより構成され、上記連結板における弁ロッドの先端部に螺挿するねじの挿通孔に、該ねじの螺挿時における連結板と弁ロッドの先端部との相対的なずれ動きに対応する寸法的余裕を持たせたものとして構成される。この場合に、上記連結板における弁板の上記シール面側の端部に、該弁板の先端側端面に設けた凹溝に係合する屈曲部を備えたものとすることもできる。

上記構成を有するゲートバルブにおいて、シール部材の交換等を行うために弁箱の蓋体を取り外し、弁板を取り出すに当たっては、弁ロッドの先端部にねじ固定しているねじを取り外すだけでよく、それによって、弁板を該連結板と共に弁ロッドの先端側の弁板取付部から取り外し、弁箱の開口を通して取り出すことができる。

また、上記弁板を弁ロッドの先端部に取り付けるに際しては、上記連結板を弁板の先端側端面にねじ固定した状態で、弁ロッドと弁板の両接合平面が対面するようにして、該弁板の取付孔内に弁ロッドの弁板取付部が挿入されるように該弁板を弁箱に収め、その際、上記弁ロッドと弁板の接合平面を合わせて、弁ロッドの弁板取付部の基端側接合段部における上記接合平面とそれに鋭角的に交差する傾斜平面との間に、上記弁板の基端側端部を押し込みながら、上記弁板にねじ固定していた連結板を弁ロッドの先端部にもねじ固定し、それらを連結すると共に弁板の基端側端部を弁ロッドの上記接合段部に押し付けて、弁ロッドの弁板取付部の基端側接合段部における弁板との圧接を強固なものとし、更に、該連結板の圧接機構により、以下に詳述するように、弁板と弁ロッドの先端側においても上記両接合平面を相互に強く圧接させればよい。

即ち、上記連結板の圧接機構は、連結板における弁ロッド側の端部と、連結板の該端部が当接する弁ロッドの先端部との間に、それらのねじ固定に伴う押し付けにより弁板と弁ロッドの両接合平面を相互に圧接する方向の分力が発生する斜面部を備えたものであり、そのため、上記連結板を弁ロッドの先端部にねじ固定して上記斜面部を弁ロッドに押し付けると、くさび効果による上記分力により弁ロッドが弁板側に圧接され、弁板と弁ロッドの接合平面が相互に強く圧接される。
従って、上記弁ロッドと弁板とは、くさび効果等を利用した簡単な取付構造で、弁ロッドの弁板取付部における基端側及び先端側において接合平面を強固に固定することができる。

また、本発明に係るゲートバルブの好ましい実施形態においては、上記連結板の圧接機構を、弁板の先端側端面にねじ固定された上記連結板に、該弁板の先端側端面における上記シール面とは反対側から上記弁ロッドの先端部に向かって突出して、先端係合部が該弁ロッドの先端部に係合する舌片を備え、該舌片の中間部に、それを弁ロッドの先端部にねじ固定する際に伸長する屈曲部を設けることにより構成され、上記連結板の舌片における弁ロッドの先端部に螺挿するねじの挿通孔に、該ねじの螺挿時における上記舌片と弁ロッドの先端部との相対的なずれ動きに対応する寸法的余裕を持たせたものとすることもできる。

この連結板の圧接機構の場合には、連結板の舌片の中間部を弁ロッドの先端部にねじ固定する際に、該舌片が屈曲部において伸長することになるので、その伸長力で弁ロッドの先端部を弁板内面に圧接することになり、その他の構成は前述した圧接機構の場合と同様であるため、同様な作用で、弁ロッドの弁板取付部における基端側及び先端側において接合平面を強固に圧接し、固定することができる。

上述した本発明のゲートバルブによれば、くさび効果等を利用した簡単な取付構造で、弁ロッドの弁板取付部における基端側及び先端側を強固に固定し、しかも、互いに対面する弁板と弁ロッドの接合平面を相互に強く密接させることにより、弁板の姿勢を安定化させるようにしたゲートバルブを得ることができる。

本発明に係るゲートバルブの第１実施例の基本的構成を示す要部断面図である。 上記第１実施例における連結板の平面図である。 上記第１実施例の要部分解斜視図である。 上記第１実施例の変形例を示す要部断面図である。 本発明に係るゲートバルブの第２実施例における要部断面図である。 上記第２実施例における連結板の平面図である。

図１〜図３は、本発明に係るゲートバルブの第１実施例を示している。このゲートバルブは、半導体製造装置等における処理チャンバー等に接続して使用されるもので、弁箱１の前壁１ａに該処理チャンバー等に連通させる連通孔２を備え、該弁箱１内において該連通孔２を開閉する弁板６の前面に、該連通孔２の周囲の弁座部２ａに対応させて該連通孔２をシールするシール部材（Ｏリング）７を設けている。

上記弁板６は、弁ロッド９の先端側の弁板取付部１０に着脱自在に固定して、該弁ロッド９の図示を省略した駆動機構により、該弁板６が上記連通孔２を開放及び閉鎖する位置に転移可能にしたものである。更に具体的に説明すると、上記駆動機構により駆動される弁ロッド９は、弁箱１の底壁を通して該弁箱１内に導入され、弁箱１の前壁１ａに開設された上記連通孔２の周囲の弁座部２ａを弁板６のシール部材７によりシールする閉鎖位置から、該弁板６のシール部材７を弁座部２ａから離間させて図１に示す後退位置にまで傾動させた後、該弁板６が上記連通孔２に対面する位置から図１の下方の該連通孔２から完全に離れる開放位置にまで転移するように構成したものである。なお、この種の駆動機構は従来から極めて一般的に知られているものであるから、更に具体的な説明は省略する。

また、上記弁箱１は、上記前壁１ａと相対する後壁１ｂに、該前壁１ａの連通孔２に対向する連通孔３を備え、該弁箱１内を該前壁１ａの連通孔２から後壁１ｂの連通孔３を通して他のチャンバーや流体機器等に直線的に連通させる通路を形成している。更に、該弁箱１の上面、つまり該弁箱１における上記弁ロッド９が導入される側とは反対側の面を、上記弁板６を弁ロッド９から取り外して外部に取り出し可能にする開口４とし、該開口４に板状の蓋体５を開閉自在に被設している。

上記弁板６を弁ロッド９の先端側の弁板取付部１０に取り付けるため、該弁板６には、それと連結する弁ロッド９の弁板取付部１０が挿入される取付孔８を備え、一方、円柱状をなす該弁ロッド９の先端部の弁板取付部１０は、図１及び図３に示すように、弁箱１の前壁１ａに平行する２面で切除して平面化し、弁板６における上記取付孔８の内側でシール部材７を備えたシール面６ａに背向するところの接合平面８ａに対して密接させるところの、該弁ロッド９の弁板取付部１０の前記連通孔２側を向く平面を、接合平面１０ａとしている。

そして、上記弁ロッド９の弁板取付部１０の基端側で上記弁板６の基端側端部６ｂとの接合段部１０ｂに、上記弁板６の基端側端部６ｂを押し付けたときに、くさび効果により上記弁板６と弁ロッド９の接合平面８ａ，１０ａを相互に圧接させるための傾斜面１１を形成している。
上記傾斜面１１は、一般的には、上記弁ロッド９の接合平面１０ａに対向して鋭角的に交差する単一の傾斜平面として構成されるが、上記弁ロッド９の接合段部１０ｂに弁板６の基端側端部６ｂを押し付けたときに、その押し付け力の分力が上記弁板６と弁ロッド９の接合平面８ａ，１０ａとを相互に圧接させるようなものであればよい。

また、上記弁ロッド９の先端部９ａと弁板６の先端側端面６ｃとに、それぞれねじ１５，１６で固定してそれらを連結する連結板１４は、図２に示すように、弁板６の先端側端面６ｃへの取付部１４ａと弁ロッド９の先端部９ａへの取付部１４ｂとを有し、上記弁ロッド９と弁板６の先端間を連結すると共に、それに伴って該弁板６の基端側端部６ｂを弁ロッド９の基端側の上記接合段部１０ｂに押し付けるものであり、そして、該連結板１４には、それを弁ロッド９と弁板６の両先端間に取り付けたときに、該弁板６と弁ロッド９の先端側においても上記両接合平面８ａ，１０ａを相互に圧接させるための圧接機構を備えている。

上記圧接機構として、上記第１実施例においては、弁ロッド９の接合平面１０ａに背向する平面１０ｃの上端に、該上端部を斜めに切除することにより形成される傾斜部１０ｄを形成し、一方、上記連結板１４における弁ロッド９側の端部にも、上記弁ロッド９の先端部の傾斜部１０ｄに対面する傾斜部１４ｃを形成している。そのため、上記連結板１４をねじ１５，１６の螺挿により弁ロッド９と弁板６とに押し付けると、上記傾斜部１０ｄと傾斜部１４ｃとの圧接により、該弁板６と弁ロッド９の両接合平面８ａ，１０ａを相互に圧接する方向の分力が発生することになり、上記弁板６と弁ロッド９がそれらの接合平面８ａ，１０ａの先端側においても相互に圧接される。

この圧接機構としては、上記第１実施例の構成に限らず、例えば、図４に示すような変形例の構成を採用することもできる。同図の変形例は、上記第１実施例の連結板１４における弁板６のシール面６ａ側の端部に、該弁板６の先端側端面６ｃに設けた凹溝６ｄに係合する屈曲部１４ｄを備えたものである。上記第１実施例及びその変形例の連結板１４においては、弁ロッド９の先端部に螺挿するねじ１５の螺挿時に、連結板１４と弁ロッド９の先端部９ａとの間に相対的なずれ動きが生じるので、該ねじ１５の挿通孔１４ｅには上記連結板１４と弁ロッド９の先端部９ａとの相対的なずれ動きに対応する寸法的余裕を持たせている。
なお、上記変形例のその他の構成及び作用は、上記第１実施例の場合と変わるところがないのでそれらの説明は省略する。

上記構成を有するゲートバルブにおいて、シール部材７の交換等を行うために弁箱１の蓋体５を取り外し、弁板６を取り出すに当たっては、弁ロッド９の先端部９ａに固定しているねじ１５を取り外すだけでよく、それによって、弁板６を該連結板１４と共に弁ロッド９の先端側の弁板取付部１０から取り外し、弁箱１の開口４を通して取り出すことができる。

また、上記弁板６を弁ロッド９の先端部９ａに取り付けるに際しては、上記連結板１４を弁板６の先端側端面６ｃにねじ１６で固定した状態で、弁ロッド９と弁板６の両接合平面８ａ，１０ａが対面するようにして、該弁板６の取付孔８内に弁ロッド９の弁板取付部１０が挿入されるように該弁板６を弁箱１に収め、その際、上記弁ロッド９と弁板６の接合平面８ａ，１０ａを合わせて、弁ロッド９の弁板取付部１０の基端側接合段部１０ｂにおける上記接合平面１０ａとそれに鋭角的に交差する傾斜面１１との間に、上記弁板６の基端側端部６ｂを押し込みながら、上記弁板６にねじ固定していた連結板１４を弁ロッド９の先端部にもねじ固定し、それらを連結すると共に弁板６の基端側端部６ｂを弁ロッド９の上記接合段部１０ｂに押し付けて、弁ロッド９の接合段部１０ｂにおける弁板６との圧接を強固なものとし、更に、該連結板１４の圧接機構により、弁板６と弁ロッド９の先端側においても上記両接合平面８ａ，１０ａを相互に強く圧接させればよい。

上述した連結板の圧接機構としては、上記第１実施例以外の構成を採用することもできる。図５及び図６は上記圧接機構の構成を異にする第２実施例の要部を示すもので、上記弁板６の先端側端面６ｃにねじ２６で固定される図６に示すような連結板２４を備えている。この連結板２４は、弁板６への取付部２４ａを両端部分に有し、弁ロッド９への取付部は、弁板６の先端側端面６ｃにおけるシール面６ａとは反対側から上記弁ロッド９の先端部９ａに向かって突出する舌片２４ｂにより形成され、該舌片２４ｂの先端係合部２４ｃを該弁ロッド９の先端部９ａの凹溝６ｅに係合させ、該舌片２４ｂの中間部に、それを弁ロッド９の先端部９ａにねじ２５固定する際に平面状に伸長する屈曲部２４ｄを設けている。また、上記連結板２４の舌片２４ｂにおける弁ロッド９の先端部９ａに螺挿するねじ２５の挿通孔２４ｅには、該ねじ２５の螺挿時における上記舌片２４ｂと弁ロッド９の先端部９ａとの相対的なずれ動きに対応する寸法的余裕を持たせている。

上記連結板１４における接合平面８ａ，１０ａの圧接機構は、連結板２４における舌片２４ｂの屈曲部２４ｄを弁ロッド９の先端部９ａにねじ２５で固定する際、該屈曲部２４ｄが直線状に伸長し、その伸長力で先端係合部２４ｃが弁板６と弁ロッド９の両接合平面８ａ，１０ａを相互に圧接する方向の力を作用させることになるので、上記連結板２４の舌片２４ｂの弁ロッド９の先端部９ａに対するねじ固定で、弁板６と弁ロッド９の接合平面８ａ，１０ａが相互に強く圧接される。この第２実施例におけるその他の構成及び作用は、前記第１実施例と変わるところがなく、従って、上記弁ロッド９と弁板６とは簡単な取付構造で弁ロッド９の弁板取付部１０における基端側及び先端側において接合平面８ａ，１０ａを強固に固定することができる。

１ 弁箱
２ 連通孔
４ 開口
５ 蓋体
６ 弁板
６ｂ 基端側端部
７ シール部材
８ 取付孔
８ａ 接合平面
９ 弁ロッド
１０ 弁板取付部
１０ａ 接合平面
１０ｂ 接合段部
１１ 傾斜面
１４，２４ 連結板

Claims (5)

1. 処理チャンバーに連通させる弁箱の連通孔の周囲をシールするシール部材を備え、該弁箱内において該連通孔を開閉する弁板を、弁ロッドの先端側の弁板取付部に固定して、該弁ロッドの駆動機構により、上記連通孔を開放及び閉鎖する位置に上記弁板を転移可能にし、上記弁箱における上記弁ロッドが導入される側とは反対側の面を上記弁板を取り出し可能にする開口として、板状の蓋体を開閉自在に被設したゲートバルブにおいて、
   上記弁板に、それと連結する上記弁ロッドの先端側の弁板取付部が挿入される取付孔を備え、該弁板の取付孔内において上記シール部材を備えたシール面に背向する内面と、それに対面する上記弁ロッドの弁板取付部の外面とに、それらの連結時に相互に密接される接合平面を形成し、
   上記弁ロッドは、上記弁板取付部の基端側の位置に、上記弁板の基端側端部が嵌合する凹状の接合段部を有し、該接合段部には、上記弁板の基端側端部が当接する傾斜面が形成され、該傾斜面は、くさび効果により上記弁板を該弁板及び上記弁ロッドの上記接合平面同士が相互に圧接される方向に変位させ、
   上記弁ロッドの先端部と弁板の先端側端面とにねじ固定してそれらを連結すると共に、上記弁板の基端側端部を弁ロッドの上記接合段部に押し付ける連結板に、それを弁ロッドと弁板の両先端間に取り付けたときに、上記弁板と弁ロッドの先端側において上記両接合平面を相互に圧接させる圧接機構を備えている、
   ことを特徴とするゲートバルブ。
2. 上記弁ロッドの弁板取付部の基端側の接合段部において、くさび効果により弁板と弁ロッドの接合平面を相互に圧接させる傾斜面を、該弁ロッドの上記接合平面に対向して鋭角的に交差する傾斜平面としている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 上記連結板の圧接機構が、該連結板における弁ロッド側の端部と、連結板の該端部が当接する弁ロッドの先端部との間に、それらのねじ固定に伴う押し付けにより弁板と弁ロッドの両接合平面を相互に圧接する方向の分力が発生する斜面部を備えることにより構成され、
   上記連結板における弁ロッドの先端部に螺挿するねじの挿通孔に、該ねじの螺挿時における連結板と弁ロッドの先端部との相対的なずれ動きに対応する寸法的余裕を持たせている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のゲートバルブ。
4. 上記連結板における弁板の上記シール面側の端部に、該弁板の先端側端面に設けた凹溝に係合する屈曲部を備えている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のゲートバルブ。
5. 上記連結板の圧接機構が、弁板の先端側端面にねじ固定された上記連結板に、該弁板の先端側端面における上記シール面とは反対側から上記弁ロッドの先端部に向かって突出して、先端係合部が該弁ロッドの先端部に係合する舌片を備え、該舌片の中間部に、それを弁ロッドの先端部にねじ固定する際に伸長する屈曲部を設けることにより構成され、
   上記連結板の舌片における弁ロッドの先端部に螺挿するねじの挿通孔に、該ねじの螺挿時における上記舌片と弁ロッドの先端部との相対的なずれ動きに対応する寸法的余裕を持たせている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のゲートバルブ。

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