特開 2023-74249 高温用ゲートバルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023074249

(43)【公開日】2023-05-29

(54)【発明の名称】高温用ゲートバルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 3/16 20060101AFI20230522BHJP

   F16K 51/02 20060101ALN20230522BHJP

【ＦＩ】

F16K3/16

F16K51/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021187104

(22)【出願日】2021-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】501417929

【氏名又は名称】株式会社キッツエスシーティー

(74)【代理人】

【識別番号】100081293

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 哲男

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 俊昭

【テーマコード（参考）】

3H053

3H066

【Ｆターム（参考）】

3H053AA02

3H053AA25

3H053AA33

3H053BA23

3H053DA09

3H066AA03

3H066BA14

3H066BA17

3H066BA32

3H066BA33

3H066CA01

(57)【要約】

【課題】高温下であっても、安定状態で弁開閉が可能で、特に、弁体のシール部材の熱膨張による過荷重の発生がなく、弁開閉時の振動や音の発生を極力抑制することができ、しかも、コンパクトな高温用ゲートバルブを提供すること。
【解決手段】
高温用ゲートバルブは、ボデー２内を上下動する駆動軸２１と、前記駆動軸２１に設けられ、かつ前記駆動軸２１に対して水平移動する弁体駆動体３と、前記弁体駆動体３の両側の一面に前記ボデー２の開口内壁面を弁座シールする弾性部材のパッキン８を設けた横長で長尺形状の弁体５と、前記弁体駆動体３の両側の他面に前記ボデー２の壁面に押圧接触する弾性部材のクッション９を設けた横長で短尺形状のテンションプレート７と、を備え、前記弁体駆動体３による前記弁体５の締付荷重により前記パッキン８と前記クッション９が略同等の変形量になる形状に形成した。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボデー内を上下動する駆動軸と、前記駆動軸に設けられ、かつ前記駆動軸に対して水平移動する弁体駆動体と、前記弁体駆動体の両側の一面に前記ボデーの開口内壁面を弁座シールする弾性部材のパッキンを設けた横長で長尺形状の弁体と、前記弁体駆動体の両側の他面に前記ボデーの壁面に押圧接触する弾性部材のクッションを設けた横長で短尺形状のテンションプレートと、を備え、前記弁体駆動体による前記弁体の締付荷重により前記パッキンと前記クッションが略同等の変形量になる形状に形成したことを特徴とする高温用ゲートバルブ。

【請求項2】

前記パッキンと前記クッションは、高温時における弁締め切り時の変形量を同程度になるような接地面積に形成した請求項１に記載の高温用ゲートバルブ。

【請求項3】

前記ボデーは、厚み幅方向に横長の第１開口部と横長の第２開口部を形成し、このボデー内における前記テンションプレートの水平移動領域と上下動領域の前記ボデー内壁には、凹部が形成され、前記凹部以外の前記ボデーの厚み幅を変えないようにした請求項１又は請求項２に記載の高温用ゲートバルブ。

【請求項4】

前記テンションプレート面の上下位置に設けられた前記クッションは、前記ボデーの前記第２開口部内壁の上下面で突っ張る構造とした請求項３項に記載の高温用ゲートバルブ。

【請求項5】

前記弁体駆動体は、前記駆動軸に取付けられたリンクブロックと、このリンクブロックに取付けられたリンク機構と、前記駆動軸が上下動する際に作動する前記リンク機構に設けたピストンとを備えた構造である請求項１乃至４の何れか１項に記載の高温用ゲートバルブ。

【請求項6】

複数の前記駆動軸の下端に設けられた駆動軸プレートにアクチュエータにより上下動する出力軸を取付け、この出力軸に定荷重スプリングを有する定荷重ユニットを設け、高温時に、前記パッキンと前記クッションの膨張により前記駆動軸を押下げて前記定荷重スプリングを圧縮し、過大な荷重が加わるのを防ぐ構造とした請求項１乃至５の何れか１項に記載の高温用ゲートバルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高温用ゲートバルブに関し、特に、高温下でも耐久性に優れ、安定した開閉動作を確保すると共に、コンパクト化が可能な高温用ゲートバルブに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体製造装置において、真空チャンバーに通じるウェハの搬送通路を開閉する仕切弁として、長尺角型の弁体などを備えた真空用ゲートバルブが用いられる。この弁体のシール部材とシール面との間では、開閉の際に捩れや摺動或は衝撃などによるシール材からパーティクルの発生を防止した所謂無摺動タイプのゲートバルブが知られている。

【0003】

近年、半導体等を製造する成膜装置はウェハのプロセス温度が高くなっており、プロセスチャンバーを２５０℃程に加熱する場合はプロセスチャンバーとトランスファーチャンバーの仕切りに使用されるゲートバルブも高温に対応できるゲートバルブが求められる。

【0004】

高温対策として、ヒーターを搭載したゲートバルブも知られている。従来のヒーター加熱ゲートバルブは、弁体のシール部材にパーフロロエラストマー材を使用しており高温で使用すると弁体のシール部材の熱膨張により過荷重が発生し開閉時の振動や音が大きくなり、シール部材の耐久性が悪くなる。よって、従来のゲートバルブは高温の対応策が十分ではない。

【0005】

そして、従来の特許文献１のゲートバルブは、弁体のシール部材には、樹脂製の材料を用いており、ステム先端に弁体を設けステムを傾動させてボデーのシール面に弁体を押圧して弁閉シールを形成する構造である。

【0006】

特許文献２のゲートバルブは、一対の第１弁板と第２弁板を弁体駆動体に有し、弁箱の第１開口側に第１弁板が移動して弁閉機能を発揮し、第１弁板にベローズを介して第２開口側に移動可能な第２弁板を形成して、第１弁板を弁座から離間させる方向に作用する逆圧の差圧が生じた際には、ベローズが伸長して第２弁板が弁箱の第２開口側のストッパーに当接する構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２０－５６４９８号公報

【特許文献2】特許第３４２５９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１のゲートバルブは、高温下において、弁体のシール部材の熱膨張が発生した際の対策がない。このため、ステムを傾動させてボデーのシール面に弁体を押圧して弁閉する構造であるから、弁閉時にステムの傾動位置は固定されて、高温下で弁体のシール部材が熱膨張すると熱膨張を吸収するための逃げ場がなく、ステムを押し返す過大な荷重で開閉時の振動や音が増加し、シール部材の耐久性が低下する問題があった。また、過荷重が作用する弁体のシール部材からパーティクルが発生する問題があった。

【0009】

特許文献２は、弁体駆動体は片側の第１弁板のみが開閉駆動しステムを撓ませて弁閉シールし、背面側の第２弁板はストッパーで受ける構造となっており、ボデーとストッパーの隙間や変異が大きいとステムの撓み量が大きくなり、シール面とは反対方向にステムが傾くと弁閉性能が低下する問題がある。
さらには、背面側の弁板には、ステムの撓みを抑制するための変位抑制部材（テンションプレートなど）や弾性変形が小さいＰＴＦＥ等よりなるクッションがなく、弁体のシール部材の熱膨張をストッパーで逃がすことができない。このため、特許文献２の構造でも、弁体のシール部材の熱膨張が発生したときの対応策がない。

【0010】

加えて、この種のゲートバルブを含む半導体装置には、搬送室の周囲に複数のチャンバーを集積させて構成しており、装置全体のコンパクト化を図るには、高温用のゲートバルブにも、更なるコンパクト化が要求される。

【0011】

本発明は、従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、高温用のゲートバルブであっても安定状態で弁開閉が可能となり、特に、弁体のシール部材の熱膨張による過荷重の発生がなく、弁開閉時の振動や音の発生を極力抑制することができ、しかも、コンパクトな高温用ゲートバルブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内を上下動する駆動軸と、駆動軸に設けられ、かつ駆動軸に対して水平移動する弁体駆動体と、弁体駆動体の両側の一面にボデーの開口内壁面を弁座シールする弾性部材のパッキンを設けた横長で長尺形状の弁体と、弁体駆動体の両側の他面にボデーの壁面に押圧接触する弾性部材のクッションを設けた横長で短尺形状のテンションプレートと、を備え、弁体駆動体による弁体の締付荷重によりパッキンとクッションが略同等の変形量になる形状に形成した高温用ゲートバルブである。

【0013】

請求項２に係る発明は、テンションプレートは、パッキンとクッションは、高温時における弁締め切り時の変形量を同程度になるような接地面積に形成した高温用ゲートバルブである。

【0014】

請求項３に係る発明は、ボデーは、厚み幅方向に横長の第１開口部と横長の第２開口部を形成し、このボデー内におけるテンションプレートの水平移動領域と上下動領域のボデー内壁には、凹部が形成され、凹部以外のボデーの厚み幅を変えないようにした高温用ゲートバルブである。

【0015】

請求項４に係る発明は、テンションプレート面の上下位置に設けられたクッションは、ボデーの第２開口部内壁の上下面で突っ張る構造とした高温用ゲートバルブである。

【0016】

請求項５に係る発明は、弁体駆動体は、駆動軸に取付けられたリンクブロックと、このリンクブロックに取付けられたリンク機構と、駆動軸が上下動する際に作動するリンク機構に設けたピストンとを備えた構造である高温用ゲートバルブである。

【0017】

請求項６に係る発明は、複数の駆動軸の下端に設けられた駆動軸プレートにアクチュエータにより上下動する出力軸を取付け、この出力軸に定荷重スプリングを有する定荷重ユニットを設け、高温時に、パッキンとクッションの膨張により駆動軸を押下げて定荷重スプリングを圧縮し、過大な荷重が加わるのを防ぐ構造とした高温用ゲートバルブである。

【発明の効果】

【0018】

請求項１に係る発明によると、高温用ゲートバルブは、ボデー内を上下動する駆動軸と、この駆動軸に対して水平移動する弁体駆動体と、弁体駆動体の両側の一面にボデーの開口内壁面を弁座シールする弾性部材のパッキンを設けた横長で長尺形状の弁体と、弁体駆動体の両側の他面にボデーの壁面に押圧接触する弾性部材のクッションを設けた横長で短尺形状のテンションプレートと、を備え、弁体駆動体によって、ボデーの内壁を弁座シールする際に、弁体の締付荷重により弁体のパッキンとテンションプレートのクッションが略同等の変形量になる形状にしたことにより、弁体を傾斜動作させることなく安定状態に弁開閉動作させて、かつ、弁閉状態では弁体のパッキンの変形量とクッションの変形量が同じになり左右の両側での押圧力が略同じになるから、弁締付時の偏りが生じ難くなり、弁閉状態を安定させることができる。

【0019】

そして、弁体駆動体は水平方向に駆動可能な両開きの構造であるから、弁体駆動体が偏心したり傾斜することがないので、弁開閉動作において、弁体やテンションプレートがボデーの内壁面にぶつかったりするのを防止して、高温下での弁開閉動作における振動や音の発生をなくすことができる。

【0020】

加えて、高温による熱膨張が生じた場合、例えば、チャンバーからの高温により弁体のパッキンが熱膨張したときには、テンションプレートのクッションが弁体の熱膨張による変位を吸収して、熱膨張による負荷を逃がすことができ、熱膨張による弁体のパッキンの過荷重の発生をなくして、パッキンの消耗を減らし、かつ耐久性を高めることができる。

【0021】

また、弁体駆動体に取付けた弁体を長尺形状に形成し、弁体駆動体に取付けたテンションプレートを短尺形状に形成して、テンションプレートは、弁体よりも小さくしているから、弁体駆動体の大型化を回避して、従来のバルブボデーの幅と同程度のボデー幅でも使用可能にして、ボデーのコンパクト化を図ることができる。

【0022】

請求項２に係る発明によると、パッキンとクッションは、高温時における弁締め切り時の変形量を同程度になるような接地面積にしているから、ボデー両側の開口部の内壁を押圧する押圧力が、両側の開口部で均等になり、弁閉状態が安定化しやすくなる。

【0023】

請求項３に係る発明によると、ボデーは、厚み幅方向に横長の第１開口部と横長の第２開口部を形成し、このボデー内において、テンションプレートの水平移動領域と上下動領域のボデー内壁には凹部を形成し、かつ、凹部以外のボデーの厚み幅を変えないようにしてバルブボデーの強度を確保しているので、ボデーの開口部を封止しないテンションプレートに押圧されるボデーの内壁側に凹部を形成して、薄肉厚化しつつ、ボデーの他の部分では肉厚を変えないようにして、ボデーの強度を維持すると共に、コンパクト化を図ることができる。

【0024】

請求項４に係る発明によると、クッションは、テンションプレート面の上下位置に設け、ボデーの第２開口部内壁の上下面で突っ張る構造としており、テンションプレートが当接する凹部の内壁を最薄にして、ボデー全体の厚さを薄くして必要最小限の厚さにして、ボデーの大型化を回避して、コンパクト化を図ることができる。

【0025】

請求項５に係る発明によると、駆動軸の上下動により、駆動軸に取付けられたリンクブロックを上下動させて、リンクブロックに取付けたリンク機構を作動させてピストンを水平方向に可動して、弁体駆動体を駆動軸に対して水平移動させることにより、弁体の垂直方向の姿勢を保持した安定状態で水平移動させることができる。よって、高温用ゲートバルブは、弁体を傾斜動作させる必要がなく、安定状態で弁開閉動作することができる。

【0026】

請求項６に係る発明によると、定荷重スプリングを有する定荷重ユニットと駆動軸プレートをアクチュエータの出力軸に取付け、かつ、駆動軸の下端は、出力軸に取付けられた駆動軸プレートに連結しているので、高温時にパッキンやクッションが熱膨張した場合には、弁体駆動体のリンク機構を介して駆動軸を押し下げて、定荷重ユニットの定荷重スプリングを圧縮するから、この定荷重スプリングの圧縮によって、パッキンやクッションに過荷重が発生するのを防止することができる。そして、高温時におけるパッキンやクッションの摩耗を低減して、耐久性を向上させてかつ、パッキンやクッションからパーティクルが発生するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明に係る高温用ゲートバルブの弁閉状態を示した、縦断正面図である。

【図2】同高温用ゲートバルブの弁開状態を示した、縦断正面図である。

【図3】（ａ）は、同ゲートバルブの一部省略した、平面図であり、（ｂ）は、同ゲートバルブの弁閉状態における一部切欠き背面図である。

【図4】（ａ）は、定荷重ユニットと駆動軸プレートの説明図であり、（ｂ）は、弁開状態又は弁閉状態における定荷重ユニットの説明図である。

【図5】本発明に係る高温用ゲートバルブの弁体駆動体の説明図である。

【図6】（ａ）は、弁体駆動体のリンク機構の説明図であり、（ｂ）は、図５のＡ部の要部を拡大した弁体駆動体の弁開位置での説明図であり、（ｃ）は、図５のＡ部の要部を拡大した弁体駆動体の弁閉位置での説明図である。

【図7】（ａ）弁体締切り時におけるパッキンの変形量を説明する図であり、（ｂ）弁体締切り時におけるクッションの変形量を説明する図である。

【図8】本発明に係る高温用ゲートバルブの弁開閉動作の説明図であり、（ａ）弁閉状態の説明図であり、（ｂ）弁開状態の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明に係る高温用ゲートバルブの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、弁閉状態の縦断正面図である。図２は、弁開状態の縦断正面図である。

【0029】

本発明に係る高温用ゲートバルブは、半導体製造装置において、真空チャンバーに通じるウェハの搬送通路を開閉する仕切弁として使用され、高温下でも耐久性に優れ、安定した弁開閉動作を確保すると共に、コンパクト化が可能な高温用ゲートバルブである。

【0030】

本例の高温用ゲートバルブは、弁体駆動体３を駆動軸２１に対して水平移動させることにより、弁体５を傾斜動作させることなく、水平方向に弁閉シールできるように構成している。
本例では、ボデー２内を上下動する駆動軸２１に連結した弁体駆動体３のリンク機構４を作動させて、弁体５をボデー２の開口のシール面（又は弁座）に当接または離間させて、高温用ゲートバルブが弁閉状態又は弁開状態となる。

【0031】

図５に示すように、弁体駆動体３は、ボデー２の内壁面を弁座シールする弁体５と、弁体５を取付けるための弁体取付板６と、弁体５の反対側のボデー２の内壁を押圧するテンションプレート７と、弁体駆動体３を水平方向に移動させる一対のリンク機構４と、弁体駆動体３の内部と外部を遮断するベローズ１０と、リンク機構４のピストン１３の可動を補助するベアリング１１より構成される。

【0032】

弁体駆動体３の下端側は駆動軸２１に連結しており、アクチュエータ４０を介した駆動軸２１の上下動により、弁体駆動体３がボデー２内で上下動作可能に構成している。
本例の弁体駆動体３は、駆動軸２１を所定の位置まで上昇させるとリンク機構４が作動しリンク機構４のピストン１３によって、水平方向に移動可能となり弁体駆動体３が水平移動するように構成している。

【0033】

リンク機構４が作動するときには、弁体駆動体３が水平方向のみに移動する両開きの構造であるから、弁体駆動体３が偏心したり傾斜することがないので、弁開閉動作において、弁体５やテンションプレート７がボデー２の内壁面にぶつかったりするのを防止して、高温下での弁開閉動作における振動や音の発生を抑制することができる。

【0034】

弁体駆動体３の両側の一面には、横長の長尺形状で金属製の弁体５を設けており、弁体５は、ボデー２の開口内壁面を弁座シールする弾性部材のパッキン８を有し、このパッキン８をボデー２の開口内壁面に密着させて第１開口部１６を弁閉シールし、高温用ゲートバルブを弁閉状態にする。

【0035】

本例のパッキン８は、例えば、パーフロロエラストマー（ＦＦＫＭ）やフッ素ゴム（ＰＴＦＥなど）等の樹脂材料の弾性部材よりなり、高温下で使用しても一定の耐久性、耐熱性を備えていれば特に限定はない。

【0036】

また、弁体駆動体３には、弁体５を取付けるために金属製の弁体取付板６が設けられ、図示しない加熱用ヒーターを任意に取付可能である。

【0037】

弁体駆動体３の両側の他面には（弁体５の反対側）、横長の短尺形状で金属製のテンションプレート７を設けており、テンションプレート７は、対向するボデー２の第２開口部１７全体を密閉しない程度の大きさに構成されている。

【0038】

弁体５の反対側に設けたテンションプレート７は、テンションプレート７の横方向の長さが、弁体５の横方向の長さ方向より短くなっており、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例では半分程度になっている。

【0039】

本例では、テンションプレート７が、弁体５よりも小さくしているから、両開き構造の弁体駆動体３が大型化するのを回避している。このため、従来のバルブボデーの幅と同程度のボデー幅でも使用可能にして、ボデーのコンパクト化を図ることができる。

【0040】

テンションプレート７は、ボデー２の壁面に押圧接触する弾性部材のクッション９を有しており、本例のクッション９は、例えば、パーフロロエラストマー（ＦＦＫＭ）やフッ素ゴム（ＰＴＦＥなど）等の樹脂材料の弾性部材よりなり、高温下で使用しても一定の耐久性、耐熱性を備えていれば特に限定はない。

【0041】

図３及び図５に示すように、クッション９は、テンションプレート７の上下位置に設け、クッション９は、ボデー２のボンネット取付穴を避けた第２開口部１７側の後述するボデー２の凹部１９の内壁の上下面に突っ張るような構造に設けており、上下のクッション９のみがボデー２の凹部１９の内壁面を押圧するようにして、テンションプレート７のクッション９が当接する凹部１９の内壁を最薄にしている。ボデー全体の厚さを薄くして必要最小限の厚さにして、ボデーの大型化を回避し高温用ゲートバルブのコンパクト化を図ることができる。

【0042】

クッション９は、高温用ゲートバルブが弁閉状態となるときにボデー２の壁面を押圧接触するように構成しているが、ボデー２の第２開口部１７を完全に密閉しない構造であるから、リンク機構４によって弁体駆動体３が水平移動したときテンションプレート７のクッション９が第２開口部１７の内壁を押圧しても、第２開口部１７は、開口状態のままである。

【0043】

ここで、図７（ａ）、（ｂ）に示すように弁体５のパッキン８の断面形状とテンションプレート７のクッション９の断面形状は異なっており、本例では、弁体５の締付け時において弁体５のパッキン８の変形量Ｖ１とテンションプレート７のクッション９の変形量Ｖ２は同程度になるようにしている。

【0044】

リンク機構４による弁体５とテンションプレート７の水平方向の移動量は同じであるから、図７に示す変形部分ａ１とａ２の幅は同じである。前述より弁体５の横方向の長さとテンションプレート７の横方向の長さは異なっており、弁体５は長尺形状であるのに対しテンションプレート７は短尺形状であるから、弁体５のパッキン８の変形部分ｂ１よりもクッション９の変形部分ｂ２を大きくして、弁体の締付け時において変形量Ｖ１と変形量Ｖ２が同じになるようにしている。

【0045】

すなわち、本例では、パッキンとクッションは、高温時における弁締め切り時の変形量を同程度になるような接地面積に形成している。
ここで、接地面積とは、弁締め切り時において弁体５のパッキン８が第１開口部１６の内壁を押圧接触するときのパッキン８が内壁に接触する面積を意味しており、また、弁締め切り時においてテンションプレート７のクッション９が第２開口部１７の内壁を押圧接触するときのクッション９が内壁に接触する面積を意味する。

【0046】

なお、接地面積（接触面積）の大きさは、変形量Ｖ１と変形量Ｖ２が同じになるように適宜設定可能であり、パッキン８やクッション９の弾性力や弁閉性能を考慮して、適時、設定すればよい。
また、パッキン８とクッション９を同種同一の材料により構成すれば、同一の弾性力となるので、断面形状や接地面積の設定がしやすくなり好ましい。

【0047】

このように、リンク機構４によって弁体５とテンションプレート７がボデー２の両側の開口部に当接したとき、変形量Ｖ１と変形量Ｖ２が同じであるから、水平方向の移動量も同量で、両側で弁体５とテンションプレート７の移動量を略同じにすることができる
そして、弁体５のパッキン８がボデー２の第１開口部１６の内壁面に当接して弁体５を締付けて弁閉状態となるときに、同時にテンションプレート７のクッション９もボデー２の第２開口部１７の内壁を押圧するので、リンク機構４で弁体駆動体３が水平移動して両側で突っ張るように弁開閉動作させて、両側の左右の移動量が同量になり、左右の両側での押圧力も略同じになるので、偏りがなくなり高温下においても安定した弁開閉動作となる。

【0048】

本例では、リンク機構４によって弁体駆動体３を水平移動させているが、弁体を水平方向に移動させるための駆動機構は、リンク機構以外の他の機構であってもよく、例えばシリンダ機構により弁体を水平移動させてもよい。
本例のリンク機構は、一例である。以下、リンク機構は、実施形態の一例として説明する。

【0049】

本例の弁体駆動体３のリンク機構４は、一対のＶ字型のリンク機構であり一対の駆動軸２１の上下動によって一対のリンク機構４を同時に作動させて、弁体駆動体３が水平移動して、弁開閉動作する。図５、図６（ａ）に示すようにリンク機構４は、駆動軸２１に連結したリンクブロック１５と、軸１４を介してリンクブロック１５に接続した一対のリンク１２と、リンク１２を介して水平移動するピストン１３とベアリング１１により構成されている。

【0050】

リンク機構４のリンクブロック１５の下端は駆動軸２１に連結しており、駆動軸２１が上下動することにより、リンク機構４が作動して、リンクブロック１５の上下動の変位をリンク１２により水平移動に変換してピストン１３が水平移動することで、弁体駆動体３が水平移動可能になり、弁体５は第１開口部１６側に水平移動し、また同時にテンションプレート７は第２開口部１７側に水平移動可能になる。
すなわち、弁体５は、リンク機構４のリンク１２に接続したピストン１３の水平移動により第１開口部１６に接触及び離間して、テンションプレート７は、リンク機構４のリンク１２に接続したピストン１３の水平移動により第２開口部１７に接触及び離間して、高温用ゲートバルブを弁閉状態又は弁開状態にすることができる。

【0051】

リンクブロック１５の下端は、弁体駆動体３が弁開位置でセンターガイド２２の係止部２３と係止可能に設けられている。
後述する図６（ｂ）の弁開位置では、センターガイド２２の係止部２３がリンクブロック１５に係合し、図６（ｃ）の弁閉位置では、センターガイド２２の係止部２３とリンクブロック１５の係合が解除される。

【0052】

ベアリング１１の内周側ではピストン１３が水平移動し、ベアリング１１の外周側にはベローズ１０を設けて、弁体駆動体３のリンク機構４とボデー２の間の異物侵入を遮断している。

【0053】

ボデー２は、厚み幅方向に横長の第１開口部１６と横長の第２開口部１７を形成しており、ボデー２の第１開口部１６の内壁を弁体５のパッキン８が当接すると弁閉シールとなり、ボデー２の第２開口部１７の内壁をテンションプレート７のクッション９が押圧しても、第２開口部は、開口状態を保持するように構成されている。

【0054】

ここで、両開き構造では弁体駆動体が大きくなり、ボデーの厚みも大きくなる問題があるが、本例では、テンションプレートを押し付けるボデーの内壁を極力薄くしてボデーの大型化を回避している。

【0055】

図３（ａ）に示すように、中央のボデー２の第２開口部１７側にボンネット１８の取付穴を避けて凹形状の凹部を形成し、テンションプレート７の水平移動領域と上下動領域に相当するボデー２の内壁側に、凹部１９を設けている。
ここで、テンションプレート７の水平移動領域とは、テンションプレート７がリンク機構４によって水平移動する範囲の領域を意味する。テンションプレート７の上下動領域とは、駆動軸２１が上下動するときに弁体駆動体３の上下動によってテンションプレート７が上下動する範囲の領域を意味する。

【0056】

凹部１９には薄板状の分割ボデー壁２０を設け、分割ボデー壁２０にクッション９が当接できるような最小の厚みにして、テンションプレート７のクッション９が当接するボデー２の凹部１９の内壁を最薄にしている。これにより、ボデー全体の厚さを薄くして必要最小限の厚さにして、ボデーの大型化を回避して、高温用ゲートバルブのコンパクト化を図ることができる。

【0057】

また、図３（ａ）に示すように、中央のボデー２の凹部以外のボデー幅の厚みを変えないようにして肉厚を保持して、一定の強度を確保している。

【0058】

図５に示すように、第１開口部１６側のボデー２内壁と弁体５の間には、所定の隙間Ｄ１を有し、第２開口部１７側のボデー２内壁とテンションプレート７の間には、所定の隙間Ｄ１を有するように構成している。所定の隙間Ｄ１により、ボデー２内で弁体駆動体３が垂直方向に上下動するときに、弁体５のパッキン８、テンションプレート７のクッション９がボデー２の内壁に接触しないようにしている。

【0059】

なお、隙間Ｄ１は、特に限定はないが、例えば、１ｍｍ程度とすれば、ボデー２をコンパクト化しつつ、弁体駆動体３の上下動時にボデー２の内壁に対するパッキン８、クッション９の摺動を回避できる。

【0060】

駆動軸２１は、アクチュエータ４０の出力軸４３の上下動を介してステム部材２４内を上下動可能に設けている。本例では、２つの駆動軸２１の上下動により、ボデー２内で弁体駆動体３を上下動可能に構成しており、弁体駆動体３の一対のリンク機構４を作動可能に設けている。
また、ステム部材２４の下端と支持部材２６は、ベローズ２５により外部遮断している。

【0061】

図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、駆動軸２１の先端側には、センターガイド２２を設け、センターガイド２２と駆動軸２１との間には所定の隙間Ｄ２を形成している。
センターガイド２２により、駆動軸２１の上下動を調芯するように案内して、駆動軸２１が上下動する際の偏心状態や歪み、ガタつきなどを防止しており、弁体駆動体３の垂直方向の上下動が安定するから、安定状態でリンク機構４による弁開閉動作が可能になる。また、安定した垂直方向の駆動軸２１の上下動により、弁体５のパッキン８やテンションプレート７のクッション９がボデー２の内壁に接触するのを回避している。

【0062】

センターガイド２２の先端部には、リンクブロック１５の下端に係合可能な係止部２３を設けている。図６（ｂ）の弁体駆動体３の弁開位置では、センターガイド２２の係止部２３がリンクブロック１５の下端に係合し、図６（ｃ）の弁体駆動体３の弁閉位置では、センターガイド２２の係止部２３とリンクブロック１５の係合が解除される。
これにより、図６（ｂ）の弁体駆動体３の弁開位置では、駆動軸２１の動きを制限し位置固定し、図６（ｃ）の弁体駆動体３の弁閉位置では、駆動軸２１が僅かに移動可能で、隙間Ｄ２の分だけ僅かに撓むことができる。

【0063】

なお、本例ではセンターガイド２２の係止部２３をテーパ形状に形成し、リンクブロック１５の下端もテーパ形状にして係合するようにしたが、特に限定はなく、例えば、センターガイド２２の係止部２３を段差形状などにして係合するようにしてもよい。

【0064】

駆動軸２１の下端は、アクチュエータ４０の出力軸４３に連結した駆動軸プレート３３に接続しており、駆動軸プレート３３とガイドプレート３２との間には弁開用スプリング３４を設けている。
ガイドプレート３２は、所定の位置まで上昇したとき、ストッパー部材３１に当接して上昇が制限されて、さらに出力軸４３が上昇すると、弁開用スプリング３４が圧縮される。
定荷重ユニット３５と駆動軸プレート３３は、アクチュエータ４０の出力軸４３に装着されている。

【0065】

また、ガイドプレート３２と駆動軸プレート３３と定荷重ユニット３５と駆動軸２１の上下動を一体化するガイド部材３７を設け、ガイドプレート３２、駆動軸プレート３３、定荷重ユニット３５、駆動軸２１の一体的な上下動作により、駆動軸２１の上下動が安定して、安定状態での弁開閉動作を可能にしている。

【0066】

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、定荷重ユニット３５と駆動軸プレート３３の間に、４つの定荷重スプリング３６を収容している。定荷重ユニット３５の定荷重スプリング３６は、弁閉に必要な荷重を付加できるように設けており、高温用ゲートバルブが弁閉状態のとき、駆動軸２１に連結した弁体駆動体３を介して弁体５に、リンク機構４を介した定荷重スプリング３６の付勢力を弁閉方向に伝達して弁閉状態を保持する。

【0067】

また、弁体５が高温に加熱されてパッキン８に熱膨張が生じると、熱膨張でクッション９が圧縮されて、弁体駆動体３のリンク機構４により駆動軸２１を押し下げて、駆動軸２１方向からの負荷により定荷重スプリング３６が圧縮されて、定荷重スプリング３６の圧縮αにより弁体５のパッキン８の過荷重を吸収する。

【0068】

なお、本例では、定荷重スプリング３６に渦巻バネを使用しているが、板バネ等のバネ部材でもよい。また、定荷重スプリング３６の数や弾発力は上記の機能を発揮できれば特に限定はなく、任意に設定できる。

【0069】

駆動軸２１を上下動させるアクチュエータ４０は、本例では、空気式アクチュエータにより構成しており、エアシリンダ４１には、ロックピンによるラッチロック機構のロック手段４６を設けている。
外部のエア供給手段でエア給排気路４５からシリンダ室４４にエア供給して、ピストン４２が上昇すると出力軸４３の上昇により、駆動軸２１が上昇する。

【0070】

また、ピストン４２が所定の位置になるとロック手段４６により、ピストン４２の位置を固定する。弁閉位置にあるときにピストン４２が固定されるので、外部によるエア供給排気を停止しても、弁閉状態を維持することができる。
なお、本例のロック手段４６は、ラッチロック機構であるが、他の方法であってもよい。例えば、ロック手段４６は、アクチュエータの出力軸４３の上下動を規制する方法により構成してもよい。

【0071】

次に、本発明に係る高温用ゲートバルブの弁開閉動作及び作用について説明する。
図８は、本発明に係る高温用ゲートバルブの弁開閉動作の説明図であり、（ａ）は弁閉状態の説明図であり、（ｂ）は弁開状態の説明図である。

【0072】

本例の高温用ゲートバルブを弁閉状態にするためには、図示しない外部のエア供給手段によりエア給排気路４５からエアシリンダ４１のシリンダ室４４にエア供給して、エアシリンダ４１のピストン４２を上昇させる。ピストン４２の上昇によりアクチュエータ４０の出力軸４３が上昇し、これにより駆動軸プレート３３に連結した駆動軸２１も上昇する。

【0073】

本例では、駆動軸２１が上昇する際に、駆動軸２１はセンターガイド２２により調芯されながら案内されるので、駆動軸２１の偏心状態や歪み等が防止され、駆動軸２１に連結した弁体駆動体３は垂直姿勢を保持した状態で弁閉位置まで上昇することができる。

【0074】

ガイドプレート３２が所定の位置まで上昇するとストッパー部材３１に当接して、ガイドプレート３２の上昇は規制される。この状態から、さらに出力軸４３が上昇すると、駆動軸プレート３３の上昇により弁開用スプリング３４が圧縮される。
また、出力軸４３の上昇により、駆動軸２１が所定の弁閉位置まで上昇すると弁体駆動体３のリンク機構４が作動する。このとき、エアシリンダ４１のピストン４２はロック手段４６によりピストン４２が位置固定される。

【0075】

駆動軸２１が弁閉位置まで上昇すると、弁体駆動体３のリンク機構４のリンクブロック１５の上昇方向の変位をリンク１２を介して水平方向に変換して、ピストン１３が水平方向に移動して、ピストン１３に連結している弁体取付板６は水平移動し、弁体取付板６に取付けられた弁体５は第１開口部１６に向かって水平移動する。弁体５のパッキン８がボデー２の内壁面に当接するまで水平移動すると、高温用ゲートバルブの第１開口部１６が封止されて、高温用ゲートバルブは弁閉状態となる。

【0076】

このとき、同時にリンク機構４のリンクブロック１５の上昇方向の変位を第２開口部１７側のリンク１２を介して水平方向に変換して、第２開口部１７側のピストン１３が水平方向に移動して、ピストン１３に連結しているテンションプレート７は第２開口部１７に向かって水平移動し、テンションプレート７のクッション９がボデー２の内壁に当接して、クッション９が第２開口部１７側のボデー２の内壁を押圧する。クッション９が当接したとき第２開口部１７は完全には封止されないので、第２開口部１７は開口状態が保持されたままである。

【0077】

本例の高温用ゲートバルブは、駆動軸やステムを傾斜動作させることなく、弁体駆動体３のリンク機構４によって弁体５を水平方向に移動させるので、弁体５の垂直方向の姿勢を保った状態で、弁体５のパッキン８を水平方向に均一にボデー２の内壁に密着させて第１開口部１６を封止することができる。

【0078】

本例では、第１開口部１６側では弁体５のパッキン８が弁閉シールを形成し、反対側では、テンションプレート７のクッション９が第２開口部１７側のボデー２内壁を押圧し、弁体５の弁締切り時には、ボデー開口の両側は、弁体５とテンションプレート９がそれぞれボデー２の内壁面に当接する構造となっており、弁体駆動体は水平方向に駆動可能な両開きの構造であるから、弁体駆動体が偏心したり傾斜することがないので、弁開閉動作において、弁体やテンションプレートがボデーの内壁面にぶつかったりするのを防止して、高温下での弁開閉動作における振動や音の発生をなくすことができる。
また、本例の高温用ゲートバルブは、弁閉状態のとき弁体５とテンションプレート７が突っ張る構造により、弁閉状態が安定して弁閉状態を保持しやすくなる。

【0079】

加えて、定荷重ユニット３５の定荷重スプリング３６によって弁閉に必要な荷重を付加できるように構成しているので、定荷重ユニット３５の定荷重スプリング３６の弾発力がリンク機構４を介して水平方向の弁閉シール方向に伝達されて、リンク機構４による押圧力と定荷重スプリング３６の弾発力によって、弁閉する押圧力が増強されるため、弁体やステムを傾斜動作させる必要がなく、弁閉状態を保持するのに十分な押圧力を付加して高温下においても安定した弁閉状態を保持することができる。
また、駆動軸やステムは、ある程度の剛性があればよく、押圧力を付加させるために駆動軸やステムなどに過度な剛性を持った材料を使用する必要がない。

【0080】

さらに、本例は、弁体５のパッキン８の断面形状とテンションプレート７のクッション９の断面形状が異なっており、弁閉状態において弁体５のパッキン８の変形量Ｖ１とテンションプレート７のクッション９の変形量Ｖ２は同程度になるようにしている。
弁体５のパッキン８では、弁閉性能を十分に発揮することができるように、面圧を高めることができるような断面形状とし、一方のテンションプレート７のクッション９では、必要最小限の大きさで十分な弾性機能を発揮できような断面形状としている。

【0081】

弁体５の弁締切り時（弁閉状態）、パッキン８の変形量Ｖ１とクッション９の変形量Ｖ２が同じであるから、リンク機構４による弁体５とテンションプレート７の水平方向の移動量が同じになり、駆動軸は撓まないので弁体が傾斜することがなく、封止機能を発揮する際の水平方向の押圧力（弁閉シール力）が安定して、高温下であっても安定した弁閉状状態を保持しやすい。

【0082】

従来の弁体を傾斜させて弁体のシール部材をボデーのシール面に当接させて、弁閉状態にする構造と比較すると、本例の高温用ゲートバルブでは、弁体５が水平方向に移動して弁閉状態にするから弁体５のパッキン８に係るシール面圧を均一にしやいので、弁閉状態で弁体５のパッキン８に不均一な面圧が生じ難く、高温下での使用において弁閉状態の封止性能の安定性が向上しパッキン８の耐久性に優れている。

【0083】

そして、弁閉状態において弁体５のパッキン８の変形量Ｖ１とテンションプレート７のクッション９の変形量Ｖ２は同程度になるような、断面形状とすることで、パッキン８が熱膨張したとき、反対側のクッション９がリンク機構４を介して圧縮されて、熱膨張の弾性変位差を吸収することができ、パッキン８に過荷重が生じるのを抑制できる。
また、接地面積を調整することにより、パッキン８の変形量Ｖ１とクッション９の変形量Ｖ２を同程度に調整しやすい。

【0084】

図６（ｃ）に示すように、弁体駆動体３の弁閉位置ではセンターガイド２２とリンクブロック１５の係合が解除される。弁閉位置では、駆動軸２１が僅かに水平方向（黒矢印）に移動可能で、駆動軸２１を僅かに撓ませることができる。

【0085】

さらに、本例では、弁閉状態において駆動軸２１が僅かに上下動（黒矢印）可能であるから、弁体５のパッキン８に係る過荷重を反対側のクッション９で吸収するときに、リンク機構４を介して駆動軸２１を押し下げることができる。よって、例えば弁体５が高温よって加熱されてパッキン８に熱膨張が生じたときには、熱膨張によるパッキン８の変形量はリンク機構４を介して駆動軸２１方向の移動量に伝達させることができる。

【0086】

すなわち、弁体５が高温に加熱されてパッキン８に熱膨張が生じると、パッキン８の熱膨張の変位がリンク機構４に伝達されてクッション９で移動量を吸収する。そして、クッション９の弾性力よりも過度な荷重であると、リンク機構４により垂直方向に駆動軸２１を押し下げて、駆動軸２１方向からの負荷により定荷重スプリング３６が圧縮αされる。
これにより、弁体５のパッキン８の熱膨張による過荷重は、定荷重スプリング３６の圧縮αにより吸収することができるので、弁閉状態においての弁体５のパッキン８に過荷重が生じるのを抑制することができる。本例は、弁体５のパッキン８に過荷重が発生するのを抑制するので、パッキン８の消耗を低減することができる。

【0087】

また、駆動軸２１が上昇した弁閉位置においては、駆動軸２１はセンターガイド２２から離れてフリー状態となりパッキン８とクッション９の弾性変位差を駆動軸２１が撓むことでリンク１２がピストン１３往復動方向に移動可能となるので、弁体５が高温に加熱されパッキン８が膨張した場合に駆動軸２１が撓んでリンク１２がピストン１３方向（クッション９の方向）に移動しクッションを圧縮する。例えばクッション９をＰＴＦＥとした場合には、クッション９が接地するとパッキン８のみが圧縮されるためパッキン８圧縮移動量の半分はリンクブロック１５がステム中心からずれることになるが剛性の高いステム部材には曲げ荷重は加わらなく弁体５は垂直を保った状態で弁体を平行に均一に締め切ることができる。
このように、高温下で熱膨張が発生しても、弁体５の垂直姿勢は保持されるため、安定した弁閉性能を保持できる。

【0088】

本例の高温用ゲートバルブは、高温下で弁体５のパッキン８やテンションプレート７のクッション９に熱膨張が発生しても熱膨張の変形量を逃がすことができるので、従来よりも高温対策に優れ、パッキン８やクッション９の消耗が抑制されて、高温下においても使用しても弁体５のパッキン８やテンションプレート７のクッション９の耐久性を高めることができる。加えて、パッキン８とクッション９の消耗が低減されるから、パッキン８やクッション９からパーティクルが発生するのを抑制でき、かつ、安定した弁閉性能を保持できる。

【0089】

また、本例では、エアシリンダ４１にロック手段４６を設けているので、弁閉位置まで上昇させたピストン４２をロックピン４６により位置固定して、仮に外部のエア供給手段などが停止したときでも弁閉状態を保持できる。
定荷重ユニット３５の定荷重スプリング３６による弁閉方向への付勢力による押圧力の付加と、ロック手段４６によって、高温下においても、より安定した弁閉性能を発揮できる。

【0090】

また、テンションプレート７の上下位置に設けられたクッション９は、ボデー２の第２開口部１７内壁の上下面で突っ張る構造としているので、シール機能がないテンションプレート７を可能な限り小さくして弁体駆動体３の大型化を回避しつつ、高温用ゲートバルブのコンパクト化を図ることができる。

【0091】

そして、ボデー２の第２開口部１７側の内壁には、凹部１９を形成し、分割ボデー壁２０を設けて、非シール側を極限まで薄肉厚化しているので、ボデー２の幅方向の厚みを抑制しながら、高温用ゲートバルブのコンパクト化を図ることができる。
また、凹部以外はボデー２の厚み幅を変えないように肉厚化しており、非シール側を極限まで薄肉厚化してコンパクト化を図りながら、所定の強度を確保することできる。

【0092】

本例の高温用ゲートバルブは、高温下で使用されるゲートバルブをコンパクト化することができるから、チャンバーと搬送室の間を仕切るためのゲートバルブとして使用した際に、半導体装置の装置全体のコンパクト化に寄与する。

【0093】

続けて、弁開状態にする際の動作について説明する。本例の高温用ゲートバルブを弁開状態するためには、図示しない外部のエア供給手段によりエア給排気路４５からエアシリンダのシリンダ室４４にエア供給をして、エアシリンダ４１のピストン４２を降下させる。エアシリンダ４１の出力軸４３が降下し、これにより駆動軸プレート３３に連結した駆動軸２１も降下する。

【0094】

本例は、圧縮された弁開用スプリング３４の弾発力が、駆動軸２１が降下する方向に付加されるので、駆動軸２１が降下する速度を速めることができる。

【0095】

駆動軸２１が所定の弁開位置まで降下すると、弁体駆動体３におけるリンク機構４のリンクブロック１５の上下方向の変位はリンク１２を介して水平方向に変換されて、ピストン１３が水平移動して、ピストン１３に連結している弁体取付板６がボデー２内壁の第１開口部１６から離間する方向に水平移動して、弁体取付板６に取付けられた弁体５は第１開口部１６から離間する方向に水平移動する。弁体５による第１開口部１６の弁閉シールが解除されると、高温用ゲートバルブは弁開状態となる。
このとき、同時にリンク機構４のリンクブロック１５の上下方向の変位は第２開口部１７側のリンク１２を介して水平方向に変換されて、リンク機構４の第２開口部１７側ピストン１３が水平移動して、ピストン１３に連結しているテンションプレート７は第２開口部１７から離間する方向に水平移動して、クッション９がボデー２の内壁から離間する。

【0096】

本例の高温用ゲートバルブは、弁体駆動体３のリンク機構４によって、弁体５とテンションプレート７が同時に水平移動し、水平方向に移動する移動量は同量であるから、弁開動作時のガタつきや偏りがなく、弁開動作時に振動や音が発生するのを抑制することができる。

【0097】

図６（ｂ）に示すように、駆動軸２１が所定の位置まで降下すると、センターガイド２２の係止部２３がリンクブロック１５に係止する。
弁体駆動体３の弁開位置では、センターガイド２２の係止部２３とリンクブロック１５の係合により駆動軸２１の移動が規制されて駆動軸２１を位置固定し、駆動軸２１が撓んだり、ガタついたりするのを防止することができ、弁開動作時に振動や音が発生するのを抑制することができる。

【0098】

弁開位置では、駆動軸２１が位置固定されるから、高温用ゲートバルブが弁開状態のとき駆動軸２１が移動することなく、駆動軸２１の撓みやガタつきを防止して、本例の高温用ゲートバルブは、安定した弁開状態を保持することができる。

【0099】

このように、本例の高温用ゲートバルブは、弁開閉動作時には、弁体駆動体３のリンク機構４によって、弁体５とテンションプレート７を同時に水平移動して、水平方向の移動量を同量にしているので、高温下においても安定した弁開閉動作を確保できる。
そして、弁体駆動体３による弁体５の締付荷重によりパッキン８とクッション７が略同等の変形量になる形状に形成したことにより、弁閉シール時に両側での押圧力がほぼ同じになって、樹脂部材からなるパッキン８やクッション７の接触面では、面圧の不均一や偏りが生じ難くなり、弁開閉作動時の振動や音が生じ難くなる。
さらに、高温下で、摩耗しやすい弁体のパッキン８（シール部材）やクッション９に係る過荷重の発生をなくし、高温用ゲートバルブの耐久性を向上させることができる。

【0100】

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態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。

【0101】

上記の実施の形態では、駆動軸２１を上下動させるアクチュエータ４０を空気式アクチュエータにより構成したが、電動式アクチュエータにより構成してもよい。また、ロック手段は、カム機構やカム溝などにより構成してもよい。

【符号の説明】

【0102】

２ ボデー
３ 弁体駆動体
４ リンク機構
５ 弁体
６ 弁体取付板
７ テンションプレート
８ パッキン
９ クッション
１５ リンクブロック
１６ 第１開口部
１７ 第２開口部
１９ 凹部
２１ 駆動軸
３２ ガイドプレート
３３ 駆動軸プレート
３５ 定荷重ユニット
３６ 定荷重スプリング
４０ アクチュエータ
４３ 出力軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】