JPWO2007013227A1 - スライドバルブ - Google Patents

Abstract

最少領域のコンダクタンスを高精度に制御可能にして安定した制御ができるようにし、スライドプレートが塑性変形を生じないようにして最少流量の制御性を良好に行うことができ、弁体およびエア駆動部をスライドプレートと一体で取り外しを可能とし、メンテナンスを容易にするスライドバルブを提供する。流路２を有するボデー３と流路２の流れを阻止する閉鎖位置と流れを許容する開放位置との間を流路軸に対して垂直で水平又は直線上に移動するスライドプレート４をボデー３内に設けたスライドバルブ１において、スライドプレート４内に組み込んだ弁体１３をエアシリンダ駆動で流路軸方向に開閉させ、弁体１３の開状態でボデー３とスライドプレート４の上下面に微少な隙間を設けてミニマムコンダクタンス制御を可能にし、弁体１３の閉状態でスライドプレート４が差圧荷重を受けても塑性変形しない構造にしたスライドバルブ１である。

Description

本発明は、スライドバルブに関し、特に、ボデー内に振り子式のプレートを流路軸に対して水平に横移動自在に設け、全閉位置で弁口の流路を弁体で閉止する振り子式タイプのスライドバルブに関する。

一般に、この種のバルブは、扁平中空形状の弁箱内を横移動または水平移動しながら、全閉位置と全開位置に移動して開閉または制御するスライドバルブである。
このバルブの従来例として、弁箱に弁座シール用のエア駆動部が装着され、弁座シール用のシールリングが弁箱内に着脱自在に取り付けられ、移動可能なスイングプレートが弁閉位置に移動した状態でシールリングをスイングプレートに押圧することにより、弁座がシールできるようにした構造のスライドバルブが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１は、シールリングの弁座シール用のＯリングと摺動Ｏリングの径の差分の面積にのみ背圧が加わる構造のため、小さな弁推力で大気圧と真空差圧の推力に耐えてシールすることができる利点を有している。

また、このスイングプレートの円周部に凹凸或いは溝を形成して、ミニマム流量の制御性を良好にした構造のスライドバルブも提案されている（特許文献２参照）。この制御性を良好にする他方式として、スライドプレートに接触リングを取り付け、スライドプレートが閉止位置にあるときスプリングの付勢力によりボデーの接触面に押圧接触させる構造のバルブも知られている（特許文献３参照）。

従来の他例として、弁体締切り時に弁体とその背面に設置したプレートをコロを使用したカムにより両側に押し広げてボデーの内面に押圧し、弁体締切りの荷重をプレートで受けて弁体を締切る構造のゲートバルブが提案されている（特許文献４参照）。このゲートバルブは、弁体とその背面に設置したプレートをコロを使用したカムにより両側に押し広げて弁座シールＯリングを押圧しコロがカムの水平位置に乗り越えることにより、大気圧と真空差圧の推力が弁開方向に力が変換されないためシールを保持することができる構造である。

特開平９-１７８０００号公報 特開平９-２１０２２２号公報 特開２００５−９６７８号公報 特開２００２−２９５６９５号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２は、シールリングがボデー側に設けられており、スライドプレートが流路の流れを阻止する閉鎖位置でシールリングと係合して弁閉する構造であり、スライドプレート側が大気圧でシールリング側が真空に排気された場合、差圧の荷重によりスライドプレートが撓み、弁体締切シリンダの推力は差圧荷重より小さく、さらにシールリングを作動ストローク分押し上げてストッパとなるため、スライドプレートを撓ませる量を大きく設定する必要があり、スライドプレートの剛性が弱くなると、弁を閉じて弁推力と差圧荷重を受けた場合にスライドプレートのアームが塑性変形で曲がりボデーと接触する。その結果、スライドプレートとボデーの隙間を狭く設定することが不可能であるため、ミニマム制御コンダクタンスが大きくなり、したがって、ミニマム制御性が悪くなる。その対策として、特許文献３に開示されているスライドプレートに接触リングを取り付けてミニマム制御性を改善しているが、接触してスライドする構造であるから却ってパーテイクルが発生しやすくなるという事情がある。

特許文献４は、弁体とその背面のプレートを押し広げてシールする構造のため、スイングプレートのアーム部に曲げ荷重は発生しないが、荷重を受けるプレートの駆動部にカム等の機構が必要であるから、構造が複雑になると共に、パーテイクルの発生原因となる。また、真空中の作動や加熱（１５０℃）の作動は、カム機構部のカジリを発生しやすい。さらに、弁座シールＯリングをシールする荷重は、例えば３２０Ａでは１５０ｋｇ以上の荷重が必要であるから、カムを作動させるには２０〜３０ｋｇ程度のカム移動推力が必要であり、そのため、回転軸からスライドプレート中心距離でその推力を発生させるには大きなトルクを必要とする事情がある。

更には、圧力制御は、弁体が開く位置から制御範囲として利用できるので、制御範囲は広く利用できるが、シール用Ｏリングの接触防止のため、弁体を開く隙間を大きく設定する必要がある。この弁体シール用Ｏリングは、締切荷重や熱の影響で変形しやすくボデーとＯリングの隙間で制御させると、隙間が不安定であり、弁体が流路軸方向に開閉する制御範囲とスライドプレートがスライドして制御する範囲にコンダクタンス特性の変化や不感帯が生じやすく、特に、カム機構のバックラッシュや摩耗等も加わると、ミニマム制御領域がさらに不安定になる。また、特許文献１乃至４は、弁体を締切る駆動部が弁箱側に形成されていたり、駆動部分を複雑なカム機構で駆動させているので、駆動部を含むすべてのメンテナンスを容易にできない等の事情がある。

本発明の技術的課題は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、最少領域のコンダクタンスを高精度に制御可能にして安定した制御ができるようにし、さらに、スライドプレートが塑性変形を生じないようにして最少流量の制御性を良好に行うことができ、弁体およびエア駆動部をスライドプレートと一体で取り外しを可能とし、もって、メンテナンスを容易にするスライドバルブを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、流路を有するボデー内に、前記流路の流れを阻止する閉鎖位置と該流れを許容する開放位置との間を流路軸に対して垂直で水平又は直線上に移動するスライドプレートを設けたスライドバルブにおいて、前記スライドプレ−ト内に組み込んだ弁体を流路軸方向に作動させて開閉可能に設け、前記弁体が開いている状態で、前記ボデーと前記スライドプレートの上下面に微少な隙間を設け、前記弁体が閉じて差圧荷重が発生した場合に、前記スライドプレートの上下面のいずれかをストッパとし、前記弁体が開いたときに前記スライドプレートの弾性により微少な隙間を一定に保持したスライドバルブである。すなわち、弁体を閉じている状態では、スライドプレートが微少な隙間分弾性変形しストッパになることで差圧荷重を受けても塑性変形しないようにしている。なお、制御用のスライドバルブの場合、ボデーとスライドプレートの上下面に微少な隙間を設けてミニマムコンダクタンス制御を可能にしている。

請求項２に係る発明は、前記弁体が閉じて前記スライドプレートが微少な隙間分弾性変形している状態で、前記スライドプレートの上下面の何れかがストッパとなり、前記ストッパにより差圧荷重を受けても塑性変形しない構造としたスライドバルブである。

請求項３に係る発明は、前記スライドプレートの外周にストッパを突設し、前記ストッパのストッパ面よりやや内方に前記弁体を格納し、前記ストッパ面を、前記スライドプレートの上下面の隙間間の一方又は双方でミニマム流量の制御を可能にする制御面としたスライドバルブである。

請求項４に係る発明は、流路を有するボデー内に、前記流路の流れを阻止する閉鎖位置と該流れを許容する開放位置との間を流路軸に対して垂直で水平上に移動するスライドプレートを設けたスライドバルブにおいて、前記スライドプレート内に組み込んだ弁体を流路軸方向に移動させて前記弁体を開閉自在に設けると共に、前記スライドプレートの基端部を前記ボデーに軸装した回転軸に着脱可能に取り付けたスライドバルブである。

請求項５に係る発明は、前記スライドプレートの基端部に台形形状を形成し、前記回転軸に前記基端部の台形形状が嵌合する台形部を設け、前記基端部の台形形状と前記回転軸の台形部とを嵌合するように前記スライドプレートの基端部を前記回転軸に接続したスライドバルブである。

請求項６に係る発明は、前記スライドプレートの基端部を前記回転軸のねじ部にナットを介して着脱自在に締結すると共に、前記スライドプレートを前記ボデー内に無摺動状態で水平移動させたスライドバルブである。

請求項７に係る発明は、前記回転軸のねじ部の途中に、前記ナットの抜脱を回避するよう空回りするねじの未加工部分を設けたスライドバルブである。

請求項８に係る発明は、前記スライドプレートに設けた基端部と前記回転軸を接続する際に、前記回転軸の接続部位に設けた連通孔と排気路と、前記スライドプレートに設けたエア供給排気ポートと排気ポートとの両者を同時にＯリングを介してシール着脱できるようにしたスライドバルブである。

請求項９に係る発明は、前記スライドプレートの排気ポートは、前記弁体の締切り用シリンダ用ピストン軸の二重シール構造の中間部位と連通させたスライドバルブである。

請求項１０に係る発明は、前記弁体を前記スライドプレートの下流側に組み込んだスライドバルブである。

請求項１１に係る発明は、前記ボデーを、装置チャンバーの開口部に直接装着したスライドバルブである。

請求項１に係る発明によると、ボデーとスライドプレートの上下面の隙間をミニマムコンダクタンス制御可能な隙間程度に精度を出して設定することができ、その上下面の二箇所、或はその一方側の隙間面で制御することが可能になるため、ミニマム流量の制御性を従来のスライドバルブに比較して、例えば、１／２以下程度にまで高精度に制御することができる。

請求項２に係る発明によると、前記スライドプレート内にエアシリンダ駆動で流路軸方向に開閉する弁体を組み込み、この弁体をスライドプレートの上端面より下方に格納し、ボデーとスライドプレートの上下面に微小の隙間を設定し、スライドプレート内にエアシリンダ駆動で流路軸方向に開閉する弁体を組み込み、弁体は、スライドプレートの上端面（ストッパ面）より例えば１ｍｍ程度下方へ格納することができ、弁体に装着したシールリング（Ｏリング）の変形で制御の隙間が変化しないため安定した制御が可能となる。

請求項３に係る発明によると、前記スライドプレートの外周にストッパを突設し、このストッパのストッパ面よりやや内方に弁体を格納し、ストッパ面をスライドプレートの上下面の隙間間でミニマム流量を制御する制御面としたから、ストッパ面とボデー面との隙間を最小にすることができ、微小な圧力制御を可能とし、従来例に比して著しく高精度に制御することができる。

例えば、弁体が閉じて大気圧力と真空の圧力差がスライドプレートに発生した場合、スライドプレートは弾性変形内で撓み、差圧荷重の方向によりボデーとスライドプレートの上下面がストッパ（図面状、Ｘ部とＹ部）となり、弁推力と差圧荷重を受けても塑性変形しない構造にしたから、スライドプレートは、自重による撓みを例えば０．１ｍｍ以下程度に抑え、ボデーとスライドプレートの隙間を最小に設定することができ、また、スライドプレートの剛性を高めれば、圧力制御中のスライドプレートに発生する最高使用圧力差を高くすることができる。

請求項４、６、８に係る発明によると、スライドプレートに設けた基端部と回転軸を接続する際に、この回転軸の接続部位に設けたエア供給排気ポートとシリンダピストンに設けた排気ポートとの両者を同時にシール着脱できるようにしたので、弁体およびエア駆動部をスライドプレートと一体で容易に取り外しができるため、洗浄時等のメンテナンスを容易にすることができると共に、特に、回転軸からスライドプレートを上部からのナット等の締め付けだけでエア供給と排気ポートの二箇所のシールとスライドプレートの取り付け位置出しが可能であり、その着脱するための作業性が頗る良好である。

請求項５に係る発明によると、スライドプレートと回転軸との嵌合部を台形状にしたことで、スライドプレートは、回転軸の台形部のテーパー面に案内され、確実かつ容易に接続する。

請求項７に係る発明によると、回転軸のねじ部の途中にねじの未加工部分を設け、ねじが空回りすることで、緩みによるナットの抜脱を防止することができる。

請求項９に係る発明によると、弁体の締切り用シリンダのピストン軸を二重シール構造とし、その二重シールの中間部位を排気ポートと連結したので、中間をピストン背面側の排気ポートと連結して大気に開放することにより操作圧力の差圧が加わらないため、ピストン作動時のシール部からの外部リークを最小にでき、弁体を確実に作動させることができる。

請求項１０に係る発明によると、弁体をスライドプレート内の下流側に組み込んだので、流体流れの影響を受けにくく、弁体の浸食が抑えられる。

請求項１１に係る発明によると、ボデーを、装置チャンバーの開口部に直接装着したので、配管の節約ができ、装置のコンパクト化が図られる。

本発明の一実施の形態に係るスライドバルブを装着した圧力制御システムの構成図である。 図１に示すスライドバルブの平面図である。 図２に示すスライドバルブ要部の縦断面図である。 図３に示すスライドプレートの平面図である。 図４のスライドプレートの縦断面図である。 図３に示すシリンダハウジングの平面図である 図６のシリンダハウジングの縦断面図である 図３に示すスライドバルブの回転軸の一部切欠き正面図である。 スライドプレートの基端部を回転軸に取付ける状態を示す断面図である。 図９の取付け後の状態を示す断面図である。 回転軸の他の例を示す要部正面図である。 図１１の回転軸の平面図である。 スライドプレートの他の例を示す要部底面図である。 スライドプレートと回転軸との係合状態を示す平面図である。 スライドプレートの固定に用いられるナットの平面図である。 図１５のナットの縦断面図である。 スライドプレートの固定に用いられるワッシャの平面図である。 図１７のワッシャの使用時の正面図である。 図３に示すスライドプレートのモータ駆動の例を示す縦断面図である。 図３に示すスライドプレートのエアシリンダ駆動の例を示す縦断面図である。 遅延切換バルブを用いた例を示すＮＣタイプシリンダ機構の回路図である。 図３において、スライドバルブの弁体開状態を示したＡ部拡大断面図である。 図３に示すスライドバルブの弁体閉状態を示したＡ部拡大断面図である。 図３に示すスライドバルブの弁体閉状態を示したＡ部拡大断面図である。 スライドプレートの撓み説明図である。 スライドプレートの撓み説明図である。 カバー体を取り外してスライドプレートを着脱位置に回動した状態を示す平面図である。 他のスライドバルブにおけるスライドプレートの制御開度位置を示す要部縦断面図である。 図２８に示すスライドバルブにおけるスライドプレートの全閉位置を示す要部縦断面図である。 スライドバルブをチャンバーに組み込んだ例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ スライドバルブ
２ 流路
３ ボデー
４ スライドプレート
７ 回転軸
１３ 弁体
１４ ストッパ
１５ 弁座面
１７，１８ 隙間
１９ 制御リブ
２０ ピストン
２７ スプリング
３０ 弁体シリンダ
３１ スイングシリンダ
３６ モータ

本発明におけるスライドバルブの好ましい実施の形態を図面に従って詳述する。
図１は、本発明におけるスライドバルブを装着した一例を示す圧力制御の構成システム図であり、同図において、チャンバＣＨにプロセスガスやＮ２ガスを供給し、排気側には、スライドバルブ１と圧力センサＳとバルブコントローラＣとポンプＰを設けている。

図２は、スライドバルブ１の平面図であり、図３は、スライドバルブ１の要部を示す縦断面図である。
図２、３において、前記スライドバルブ１は、扁平形状のボデー３を有し、このボデー３は、ボデー本体３ａとカバー体３ｂより構成され、カバー体３ｂは、ボルト等の締結手段１２によりボデー本体３ａに分離可能に設けられ、メンテナンス時に分離できるようになっている。

前記ボデー３は、流路２を有し、ボデー３内に、流路２の流れを阻止する閉鎖位置と、流れを許容する開放位置との間を流路軸に対して垂直で水平状態に移動するスライドプレート４を設けている。本例におけるスライドプレート４は、流路軸に垂直で水平に移動するが、流路軸に対して直線上に移動するものであっても良い。なお、図中、４Ａ、４Ｂは、スライドプレート４の移動位置を示す。

このようなスライドプレート４に、弁体１３を組み込み、円盤状のピストン２０の中心に設けたピストン軸２０ａにシリンダハウジング２１をＯリング２２，２２とＯリング２４，２５を介して装着し、このピストン軸２０ａの上部に、前記弁体１３をナット２３で固着している。

スライドプレート４は、ボデー３内では、回転軸７の摺動以外では無摺動で開閉することができる構造である。スライドプレート４の上下面に設けたストッパ１４，１４は、スライドプレート４の撓み量を最少に制御することができ、スライドプレート４は、弾性変形の撓み量で作動し、ボデー３との接触を防止できる。すなわち、スライドプレート４の円形の長さ方向に交叉する中心部位にストッパを有し、ボデー３との接触を確実に防止している。

このように、ストッパ１４，１４をスライドプレート４に配置したので、弁座シール後に真空と大気圧との差異が発生してもスライドプレート４に曲げ加重が加わらないため、塑性変形を確実に防止できる。特に、スライドバルブが３００Ａや２５０Ａの場合は、スライドプレート４の下面の半円部分と他の半円部分に、０．３〜０．４ｍｍ程度の段差面を設けて、スライドプレート４の中心部位に上下面のストッパ１４，１４が位置するようにすると、スライドプレート４の塑性変形を防止でき、スライドプレート４とボデー３との微少間隙を一定に保持することが可能となる。

そして、このスライドプレート４は、弁体１３が閉じて大気圧力と真空の圧力差がスライドプレート４に発生した場合、スライドプレート４は弾性変形内で撓み、差圧荷重の方向によりボデー３とスライドプレート４の上下面がストッパ１４，１４となり、スライドプレート４は、弁推力と差圧荷重を受けても塑性変形しない構造である。この弁体１３には、複数個の穴１３ａを均等にあけ、この穴１３ａで圧力バランスを図っている。図中、１４ａは、ストッパ１４のストッパ面を示す。

シリンダハウジング２１の外側で、弁体１３の下面と図４、５に示すスライドプレート４の上面に設けた装着穴２７ａに、例えば５〜７個の複数個のスプリング２７を配置している。エア排気時のスプリング２７の弾発力で弁体１３を閉止するようにしている。また、弁体１３は、締切用移動ガイド部２９ａに弁座シール用ガスケット２８とほぼ同径のＯリング２９を装着し、このＯリング２９の摺動構造を採用することにより、正圧逆圧の着圧が発生しても締め切り推力の反力として発生する加重は小さく、弁座面１５を押圧シールするだけの最少加重のスプリング２７で弁座面１５を確実にシールすることができるように構成されている。

図４、５において、円盤状のスライドプレート４を支えるアーム部５に切欠き部５ａを形成することにより、弾性を持たせて弾性変形内で撓むように設けられており、このアーム部５の基端部６にＵ字状の係合溝６ａを形成し、この係合溝６ａの下部に四角形状の嵌合部６ｂを連設し、この嵌合部６ｂの奥部面にエア供給排気ポート６ｃと排気ポート６ｄを設けている。このポート６ｃ，６ｄは、スライドプレート４に埋設され、先端部分を上面にそれぞれ開口させている。

シリンダハウジング２１は、図６、７に示すように、スライドプレート４のエア供給排気ポート６ｃと連通する連通ポート２１ａと排気ポート６ｄと連通する排気孔２１ｂをそれぞれ形成し、排気ポート６ｄは、Ｏリング２２，２２の中間位置に形成して、この排気孔２１ｂから排気ポート６ｄを通って、排気路９より大気に開放することにより操作圧力の差圧が加わらないため、ピストン作動時のシール部位からの外部リークを最少にできる。上記の連通ポート２１ａの先端は、ピストン２０とシリンダハウジング２１で構成されるシリンダ２６内に連通している。

回転軸７は、図８〜１０に示すように、上端に前記係合溝６ａに係合する円形部７ａと嵌合部６ｂに嵌合する四角部７ｂを形成し、円形部７ａと四角部７ｂとの連接位置の肩部位にテーパ部７ｃを形成し、回転軸７には、エア供給排気ポート６ｃと排気ポート６ｄに連通する連通孔８と排気路９が形成され、エア供給排気ポート６ｃと排気ポート６ｄの開口部位にはＯリング１０が装着されている。この連通孔８には、シーケンス制御された後述するエアシリンダ駆動機構が設けられている。

スライドプレート４に設けたアーム部５の基端部と回転軸７を接続する際に、この回転軸７の接続部位に設けたエア供給排気ポート６ｃと排気ポート６ｄとの両者を同時にシール着脱できるように構成されている。装着した後に、ナット１１で回転軸７にスライドプレート４を固着し、取り外す際にもナット１１の取り外しにより回転軸７よりスライドプレート４を外すことができる。

スライドプレート４のＵ溝状の係合溝６ａを回転軸７の四角部７ｂに、図９に示すように約２〜３ｍｍ上げて横方向から挿入し、Ｏリング１０，１０の当たり位置で少し斜めに上げた状態で四角部７ｂとテーパー部７ｃに挿入する。そして、スライドプレート４を水平にすると、自重でＯリング１０，１０が圧縮されて取付位置も決定され、その結果、図１０に示すように、スライドプレート４の基端部が回転軸７に嵌合された状態でナット１１で締めて固定される。

図１１は、回転軸の他の例を示す要部正面図であり、図１２は、回転軸の平面図を示す。図１１、１２において、回転軸４１は、上端に円形部４３を形成すると共に、この円形部４３の下部に隣接する四角部４２を形成し、回転軸４１には、エア供給排気ポート６ｃと排気ポート６ｄに連通する連通孔８と排気路９が形成されている。円形部４３には、ねじ部４３aが形成され、このねじ部４３aの途中には、小径のリング状凹部４３ｂが形成されている。また、四角部４２は、両側にテーパー面４２aを有する台形状に形成されている。

図１３は、スライドプレートの他の例を示す要部底面図である。同図において、円盤状のスライドプレート５０のアーム部５３にＵ字状の係合溝５２を形成し、この係合溝５２の下部に、両側にテーパー面５１aを有し、回転軸４１の四角部４２と略整合する台形状の嵌合部５１を連設している。

アーム部５３の嵌合部５１は、図１４に示すように、回転軸４１の四角部４２に横方向から挿入される。この場合、嵌合部５１のテーパー面５１aが四角部４２のテーパー面４２aに案内されて、アーム部５３は回転軸４１に位置決めされ、スムーズかつ容易に挿入され、アーム部５３の係合溝５２は回転軸４１の円形部４３にがたつきなく確実に嵌合される。

このようなアーム部５３と回転軸４１とは、図１５、１６に示すナット６０によって締結固定される。このナット６０は、その周方向に複数の貫通孔６１を有し、側面には溝６０aが形成されている。図１７、１８は、ナット６０の締結時に用いられるワッシャ７０である。このワッシャ７０の外端部には、複数の係合片７１が所定角度間隔をおいて突設され、使用時は、図２１に示すように、係合片７１の先端を上方に屈曲することで、ナット６０の溝６０aに係合させ、ナット６０からの脱落を防止している。また、ナット６０が緩んでも、ねじ部途中のリング状凹部４３ｂで空回りするので、回転軸４１からのナット６０の脱落を防止することができる。

スライドプレート４の駆動源は、図１９に示すように、モータ駆動による駆動例と、図２０、２１に示すように、エアシリンダ駆動による駆動例がある。
すなわち、図１９において、モータ駆動による駆動例によると、ステッピングモータ３６の駆動力をベルト３７を介して後述する回転軸を回転駆動させてスライドプレート４を回転させる。この場合、ステッピングモータ３６は、図示しないコントローラにより制御されて弁体１３の開閉を制御しながら作動させ、制御用のスライドバルブ１に用いる。

モータ駆動による制御用のスライドバルブの場合、ボデー３の制御面に制御リブ１９を着脱可能に取り付けている。この制御リブ１９は、スライドプレート４が全閉位置の近傍において流路２の弁口が三日月形になった際に、微少圧力の制御を行うために、スライドプレート４の両面制御により微少圧力の制御性が良く、しかも、所望な制御リブ１９を取り付けることにより制御特性を適宜に変えることができる。場合、スライドプレートの両面制御により微小圧力の制御性が良く、しかも、所望な制御リブを取り付けることにより制御特性を変えることができる。

また、エアシリンダ駆動による駆動例は、図２０、２１に示すように、弁体シリンダ３０とスライドプレート４用のスイングシリンダ３１の２個のシリンダとエア作動用の遅延切換バルブ３２を組み合わせて構成されている。この場合、弁体シリンダ３０の作動圧力範囲よりニードル３２ａを有する遅延切換バルブ３２の作動圧力範囲を小さく設定している。

弁体シリンダ３０のエア供給口３３にオリフィス３４を装着してエアを排気してもスイングシリンダ３１と遅延切換バルブ３２の圧力がほぼ同圧に保たれるように設けられている。弁体シリンダ３０とエア供給ポートには、逆止弁３５が装着され、エア供給と同時に弁体シリンダ３０にエアが供給され、切換バルブ３２が作動すると、弁体シリンダ３０のエアが排気される。

弁体シリンダ３０の作動圧力を０．４〜０．６Ｍｐａ、スイングシリンダ３１の作動圧力を０．２５〜０．３０Ｍｐａ、遅延切換バルブ３２のシリンダの作動圧力を０．１５〜０．１８Ｍｐａと圧力により作動を切り換えられる構造にしたことで、シリンダ３０，３１の切換は、確実に行える。例えば、弁開状態から操作圧力を排気した場合、スイングシリンダ３１のエアが排気され、０．２Ｍｐａまで排気されると、弁閉位置までスイング動作するが、遅延切換バルブ３２の操作圧力は、エア供給口３３のオリフィス３４で絞められているため、同じ圧力が供給された状態であり、スイング動作中は遅延切換バルブ３２が作動するおそれはない。

さらに、０．２Ｍｐａ以下に排気されると、遅延切換バルブ３２が作動し、弁体シリンダ３０のエアが排気されて弁体１３が閉止される。弁体シリンダ３０は、長期間開状態でも閉じないように常時エアを供給するが、遅延切換バルブ３２が作動するまでは、操作圧力を保持する必要があるため、逆止弁３５を設けている。

スライドプレート４に組み込んだ弁体１３をエアシリンダ機構で作動させる例以外に次のような手段を採用しても良い。例えば、スライドプレート４に流路２を直角方向に駆動するエアーシリンダ（図示しない）を内蔵し、このシリンダのエアー圧力またはスプリングの推力でカム（図示しない）を作動させて弁体１３を流路方向に開閉する構造でも良く、或は、スライドプレート４に組み込んだ弁体１３を、例えば、モータ等の電気的駆動手段によって流路方向に開閉することも可能である。

図２２〜図２６は、スライドプレート４の撓みとストッパ１４，１４の説明図で、スライドプレート４内には、エアシリンダ駆動機構で流路軸方向に開閉する弁体１３を組み込み、この弁体１３をスライドプレート４の外周上端より突設させたストッパ１４のストッパ面１４ａより１ｍｍ程度下方に格納し、ボデー３の弁座面１５と内周面１６とスライドプレート４の上下面に、例えば、０．３〜０．５ｍｍの微小の隙間１７，１８を設けている。この場合、ストッパ面１４ａのみならず、スライドプレート４の下面も同様に、ボデー３の内周面との間を０．３〜０．５ｍｍの隙間にして、スライドプレート４の下面をストッパ面１４ｂとしている。なお、図２２〜図２４は、図３のＡ部拡大図である。

図２２は、弁体１３が開状態を示したものであり、上下面の２箇所のストッパ１４，１４で制御することによりミニマム流量の制御性を向上させることができる。図２３は、弁体１３が閉状態であり、上部側が大気圧力で、下部側が真空状態であって、下面のストッパ１４がストッパ機能を発揮し、ガスケット２８で弁座シールされている。図２４は、弁体１３が閉状態であり、下部側が大気圧力で、上部側が真空状態であって、上面のストッパ１４がストッパ機能を発揮している。この場合、スライドプレート４の上下面の微少な隙間で制御するようにしているが、これに限ることなく、スライドプレート４の下面が制御面で、上面側は単にストッパとしての機能のみを発揮するようにしても良い。

また、スライドプレート４のアーム部５はスライドプレートユニットの自重による撓みを０．１ｍｍ以下程度に抑え、スライドプレート４のアーム部５が弁推力と差圧荷重を受けて撓みが発生しても塑性変形をしない弾性を持たせたことで、ボデー３とスライドプレート４の隙間１７，１８を最小に設定することができる。しかも、スライドプレート４の剛性を高めたことで圧力制御中のスライドプレート４に発生する最高使用圧力差を大きくすることができる。例えば、３２０Ａの弁体面積は、８３０ｃｍ^２あり、１０Ｔｏｒｒの差圧で１１ｋｇｆのスライドプレート重量程度の荷重が加わることになる。すると、自重による撓みの倍の撓みとなるため、ボデー３と接触しやすくなるが、スライドプレート４の剛性を高くすることで最高使用差圧を高くすることが可能となる。

次に上記実施形態の作用を説明する。
弁体シリンダ３０にエアを例えば０．４ＭＰａ供給すると、図３において、ピストン２０のシリンダ２６内に流入してピストン２０を押圧すると共に、ピストン２０に連結している弁体１３を同図において下方に引き込んで弁体１３が開く。この場合、遅延切換バルブ３２はニードル３２ａでエア供給されるので、例えば２秒間は動作しない。そして、２秒後に遅延切換バルブ３２が作動し、スイングシリンダ３１にエアが供給されると、スライドプレート４が旋回し、０．３〜０．４ＭＰａで図２に示すように、スライドプレート４'の位置で全開位置になる。

次いで、エアが排気されると、スライドプレートが旋回し、０．２ＭＰａで図３に示すように全閉位置になる。更に、エアを排気すると、遅延切換バルブ３２が０．２ＭＰａ〜０．１ＭＰａで作動し、一方、弁体シリンダ３０のエアが排気されると、スプリング２７の弾発力で弁体１３が図３において上方である閉止方向に作動し、弁体１３に装着したガスケット２８が弁座面１５に押圧接触して弁体１３は閉止状態を保持する。図１９において、モータ駆動による制御用のスライドバルブの場合は、スライドプレート４をモータ３６の駆動によって旋回して、制御するものであって、弁体シリンダ３０については前述の例と同様である。

図２２において、弁体１３が開いている状態のスライドプレート４は、スライドプレート４を支えるアーム部５の弾性によりボデー３の中央位置にボデー３とスライドプレート４の上下面の隙間１７，１８がほぼ同程度に設定されている。したがって、弁体１３が閉じて、図２３または図２４に示すように、大気圧力と真空の圧力差がスライドプレート４に発生した場合、スライドプレート４は弾性変形内で撓み、図２５および図２６に示すように、着圧荷重の方向によりボデー３とスライドプレート４の上下面がストッパＸまたはストッパＹとなり、弁推力と着圧荷重を受けても塑性変形しない構造になっている。

また、図２に示すボデー３の連結手段１２を取り外してボデー本体３aからカバー体３ｂを外し、次いで、図２７に示す位置までスライドプレート４を回転させる。この状態で、回転軸７のナット１１を外すと、弁体１３等を組み込んだスライドプレート４を簡単に取り外すことが可能となるため、洗浄やメンテナンスに極めて作業が良い。この場合、ナット１１を外すのみでスライドプレート４を取り外し可能であり、その後、ナット２３等を外すことによってスライドプレート４に組み込んだ弁体１３等の部品構成を分離させてメンテナンスを確実に行うことができる。一方、スライドプレート４を取り付けるには、回転軸７にスライドプレート４の基端部をナット１１で容易に装着できる。

なお、ボデー３、弁体１３、スライドプレート４などのように接ガス例の材料は、耐薬品性を有するステンレスやアルミ材等が好ましい。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
例えば、図２８、２９に示すスライドバルブ８０のように、弁体８１をスライドプレート８２内の下流側に組み込むようにすれば、弁体８１に装着されたガスケット等のシール材８３は流体流の影響を受けにくくなり、シール材８３の浸食が抑制される。さらには、プラズマや副生成物の影響も少なくなり、浸食が低減される。なお、図２８は、スライドプレート８２の制御開度位置を示し、図２９は、スライドプレート８２の全閉位置を示す。
また、図３０に示すように、スライドバルブ８０を半導体製造装置のチャンバー９０の開口部９１に直接取り付けてもよい。これにより、配管が節約され、コンパクトな製造装置が低コストで得られる。その際、弁体８１をスライドプレート８２の下流側に組み込めば、弁体８１の浸食が抑制される。

本発明に係るスライドバルブは、半導体製造装置や液晶製造装置等の真空排気系システムに適用することができる。

Claims (11)

1. 流路を有するボデー内に、前記流路の流れを阻止する閉鎖位置と該流れを許容する開放位置との間を流路軸に対して垂直で水平又は直線上に移動するスライドプレートを設けたスライドバルブにおいて、
   前記スライドプレ−ト内に組み込んだ弁体を流路軸方向に作動させて開閉可能に設け、前記弁体が開いている状態で、前記ボデーと前記スライドプレートの上下面に微少な隙間を設け、前記弁体が閉じて差圧荷重が発生した場合に、前記スライドプレートの上下面のいずれかをストッパとし、前記弁体が開いたときに前記スライドプレートの弾性により微少な隙間を一定に保持したことを特徴とするスライドバルブ。
2. 前記弁体が閉じて前記スライドプレートが微少な隙間分弾性変形している状態で、前記スライドプレートの上下面の何れかがストッパとなり、前記ストッパにより差圧荷重を受けても塑性変形しない構造としたことを特徴とする請求項１に記載のスライドバルブ。
3. 前記スライドプレートの外周にストッパを突設し、前記ストッパのストッパ面よりやや内方に前記弁体を格納し、前記ストッパ面を、前記スライドプレートの上下面の隙間間の一方又は双方でミニマム流量の制御を可能にする制御面としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスライドバルブ。
4. 流路を有するボデー内に、前記流路の流れを阻止する閉鎖位置と該流れを許容する開放位置との間を流路軸に対して垂直で水平上に移動するスライドプレートを設けたスライドバルブにおいて、
   前記スライドプレート内に組み込んだ弁体を流路軸方向に移動させて前記弁体を開閉自在に設けると共に、前記スライドプレートの基端部を前記ボデーに軸装した回転軸に着脱可能に取り付けたことを特徴とするスライドバルブ。
5. 前記スライドプレートの基端部に台形形状を形成し、前記回転軸に前記基端部の台形形状が嵌合する台形部を設け、前記基端部の台形形状と前記回転軸の台形部とを嵌合するように前記スライドプレートの基端部を前記回転軸に接続したことを特徴とする請求項４に記載のスライドバルブ。
6. 前記スライドプレートの基端部を前記回転軸のねじ部にナットを介して着脱自在に締結すると共に、前記スライドプレートを前記ボデー内に無摺動状態で水平移動させたことを特徴とする請求項４又は５に記載のスライドバルブ。
7. 前記回転軸のねじ部の途中に、前記ナットの抜脱を回避するよう空回りするねじの未加工部分を設けたことを特徴とする請求項６に記載のスライドバルブ。
8. 前記スライドプレートに設けた基端部と前記回転軸を接続する際に、前記回転軸の接続部位に設けた連通孔と排気路と、前記スライドプレートに設けたエア供給排気ポートと排気ポートとの両者を同時にＯリングを介してシール着脱できるようにしたことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のスライドバルブ。
9. 前記スライドプレートの排気ポートは、前記弁体の締切り用シリンダ用ピストン軸の二重シール構造の中間部位と連通させたことを特徴とする請求項８に記載のスライドバルブ。
10. 前記弁体を前記スライドプレート内の下流側に組み込んだことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のスライドバルブ。
11. 前記ボデーを、装置チャンバーの開口部に直接装着したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスライドバルブ。
    
    

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