JP4237032B2 - 開閉弁及びこれを用いた半導体製造設備用排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、粘性流体や粉粒体を扱う開閉弁及びこれを用いた排気装置に関し、特に、半導体製造設備などに好適である開閉弁及びこれを用いた半導体製造設備用排気装置に関する。

半導体製造装置、特にプラズマＣＶＤ法による製造装置では、シランガスＳｉＨ_４等の原材料ガスと酸素ガスＯ_２を反応させて、基板上に二酸化ケイ素等の薄膜を堆積させる。しかし、基板に堆積しない粉粒体状の二酸化ケイ素等は、副生成物として半導体製造装置や排気装置の内部に浮遊して基板に悪影響を及ぼしたり、排気装置内のバルブ等に付着して作動不良を引き起こしたりするおそれがある。そこで、これらの副生成物による影響を取り除く技術として、以下の技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、特開平９−２７９３５１号公報（特許文献１）に記載の半導体製造装置は、堆積膜形成終了後、又は堆積膜形成の過程で、堆積膜形成チャンバーから排気ポンプに至る排気配管に不活性ガスを導入し、堆積膜形成時に形成された排気配管及びコンダクタンス調整バルブに付着したＣＶＤ副生成物である粉体を、排気配管から分岐した配管上に設けた集塵機により吸引し除去するものである。不活性ガスによりチャンバー内や排気配管内をパージした後、コンダクタンス調整バルブの前後のバルブを開閉し、チャンバーと排気配管を遮断した上で、排気配管内に付着したＣＶＤ副生成物を不活性ガスにより吹き飛ばして、集塵機で回収するようにしている。回収された粉体は、発火防止のために水シャワーによる湿式処理がなされ、安全に製造装置外に排出される。

上記のように、排気配管の流路を開閉するバルブは、流体が粉粒体であっても確実に開閉操作を行う必要があり、とりわけ、高い弁座シール性を有するものが求められる。
一方、粉粒体を扱う一般的なバルブとして、板状弁体をバルブ本体内の流路に直角に挿入し、流体を切断しながら弁閉状態とするナイフゲートバルブやスライドゲートバルブが知られている（例えば、特許文献２又は３参照。）。

例えば、特開昭５９−１４４８７７号公報（特許文献２）に記載のナイフゲートバルブは、先端を鋭角形状とした板状弁体と、これを上下動する円柱状のステムとを、それぞれグランドパッキンにより密封支持することにより、バルブから外部に流体が漏れるのを防ぐ構造であり、バルブの入口側流路孔の内周面に洗浄環を設け、この洗浄環から弁閉時、或は弁の開閉中に水や空気を噴射させることにより、板状弁体やこの板状弁体の出口側面に接する断面Ｈ字形の環状弁座に付着した粉粒体を洗い落として、弁体の開閉を円滑にするものである。

また、特開昭６２−１８８８６３号公報（特許文献３）に記載のスライドゲートバルブは、弁体に付着した樹脂流体をバルブボデーの弁孔孔縁に設けたスクレッパー部で掻き落とす構造であり、特開昭５９−１４４８７７号公報（特許文献２）に記載のナイフゲートバルブのように、バルブの使用を中断することなく、弁の開閉作動時に自動的に弁体の清掃を行うことができるものである。
特開平９−２７９３５１号公報 特開昭５９−１４４８７７号公報 特開昭６２−１８８８６３号公報

しかしながら、特開昭５９−１４４８７７号公報（特許文献２）は、水等の噴射機構を新たに設けなければならず、コストアップになることに加え、弁体の出口側面、すなわち、弁座との摺動面は洗浄することができないため、弁体に付着した粉粒体を完全に取り除くことができなかった。また、洗浄作業はバルブの使用を中断してバルブ内の流体を取り除いた状態で行わねばならず、バルブを連続して使用することができなかった。また、環状弁座の形状が断面Ｈ字形であるために、弁体との摺動面が凹部となり、この凹部に粉粒体が堆積することによって、弁座シール性が低下するおそれがあり、これを解消すべく、弁体と弁座との摺動面圧を上げると、弁体の開閉操作力が大きくなってしまうと共に、板状弁体の鋭角先端が弁座を損傷してしまい、かえって弁座シール性が低下してしまうおそれがあった。
更に、板状弁体を多層パッキンで密封支持しているため、弁体の開閉操作力が大きくなってしまうと共に、その密封性能はパッキン押え部材により直接押圧される上部のパッキンに集中して生じてしまうので密封性が不十分となり、粉粒体が漏れてしまうおそれもあった。

また、特開昭６２−１８８８６３号公報（特許文献３）は、弁体への付着物を除去する部品を別途取り付けねばならないことに加え、この部品が弁孔孔縁から流路に突出することにより、バルブ内部に流体が堆積しやすい構造となっていた。

本発明は、上記問題点を解決するため、鋭意研究の結果開発されたものであり、その目的とするところは、部品点数を増やすことなく、弁体や弁座に付着した流体を除去して弁座漏れや外部漏れを防止し、内部に流体が堆積しにくい構造を実現すると共に、弁の開閉操作力を抑えることができ、極めて高い弁座シール性を長期に亘って確保した耐久性に優れた開閉弁及びこれを用いた半導体製造設備用排気装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデーの流路口に環状弁座を装着し、この環状弁座にステムに吊下させた板状弁体を昇降動自在に摺接し、この板状弁体をボデーに形成した断面矩形状の弁体収容部に収容可能に設け、この弁体収容部の上端部位には、前記板状弁体に付着した粉粒体を掻き取るワイパーパッキンを装着し、このワイパーパッキンで前記板状弁体の外周囲を案内自在に密着すると共に、前記ステムの下部に設けたステムテーパ面で前記板状弁体の上端に設けた上端押圧テーパ面をステム軸心方向に押圧することにより、板状弁体で流路口を封止するとき、板状弁体をステム軸心の交叉方向に押圧して板状弁体を環状弁座に押圧接触させて流路口を封止するようにした開閉弁である。

請求項２に係る発明は、前記板状弁体の上端に形成した挿通孔を、ステムの下端にステム軸心と交叉方向に向けて形成した弁体係止部に移動自在に設けてステムの下端に板状弁体を吊下させた開閉弁である。

請求項３に係る発明は、前記板状弁体の環状弁座側の上部側面に薄肉状の段部面を形成した開閉弁である。

請求項４に係る発明は、前記板状弁体の全開時には、前記環状弁座より離間させた位置に板状弁体を配置するようにした開閉弁である。

請求項５に係る発明は、前記板状弁体の下端押圧テーパ面をボデーの流路底部に設けたボデーテーパ面に押圧して、全閉時に板状弁体を環状弁座に押圧封止した開閉弁である。

請求項６に係る発明は、前記ボデーの上部にボンネットを設け、このボンネットに装着した軸封パッキンでステムを摺動自在に封止した開閉弁である。

請求項７に係る発明は、半導体製造設備用の排気系の適宜位置に前記開閉弁を配置した半導体製造設備用排気装置である。

請求項１に係る発明によると、板状弁体の全閉時には、板状弁体は環状弁座に強く押圧されるので、流体の流れ方向を問わず、弁座シール性を確保することが可能となる。
さらに、環状弁座がワイパーとして作用することにより、板状弁体に付着した粉粒体等の異物を掻き取り、板状弁体と環状弁座の間に異物が介在するのを防止し、弁座シール性を確保することが可能となる。

請求項２に係る発明によると、ステム下端に形成された弁体係止部にガイドされた状態で板状弁体を係合させているので、この板状弁体を環状弁座に垂直（流路方向）に強く押圧することが可能となる。

請求項３に係る発明によると、板状弁体の段部がワイパー部を通過すると、板状弁体の薄肉状の段部面がワイパーパッキンに摺接することになり、環状弁座側のワイパーパッキンの板状弁体への押圧力は、ワイパーパッキンによる弁体ガイド機能、及び板状弁体に対する第２のワイパー部として機能することが可能となる。

請求項４に係る発明によると、弁の全開状態において、弁体が保持されているボデー内部への粉粒体の滞留を防ぐと共に、弁の閉操作時に弁体先端に付着した粉粒体を弁座で除去することが可能となる。

請求項５に係る発明によると、弁座シールに必要な板状弁体の環状弁座に対する押圧力が、板状弁体の全閉時にのみ生ずるので、板状弁体の開閉操作中における板状弁体と環状弁座との接触面圧を板状弁体に付着した異物を除去するのに必要最小限の押圧力とすることができ、環状弁座の摩耗を防ぎつつ、弁座シール性を確保することが可能となる。

請求項６に係る発明によると、ガス流体をボンネットの軸封パッキンでシールするので、板状弁体とワイパーパッキンとの摺動抵抗を抑えることができ、板状弁体の操作トルクを低減しつつ、ガス流体の外部漏れを防止することが可能となる。

また、環状弁座がワイパーとして作用することにより、板状弁体に付着した粉粒体等の異物を掻き取り、板状弁体と環状弁座の間に異物が介在するのを防止し、弁座シール性を確保することが可能となる。さらに、板状弁体の環状弁座側の下端エッジにアール面又はテーパ面等の傾斜面を形成しているので、環状弁座を傷つけることなく、弁座シール性を長期に亘って維持することが可能となる。

請求項７に係る発明によると、本発明の開閉弁により確実に弁閉状態とすることができるので、半導体製造設備において発生した副生成物を逆流させることなく、外部に排出することが可能な半導体製造設備用排気装置を提供することが可能となる。

本発明における開閉弁の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明における開閉弁１の一例を示す断面図であり、同図に示すように、ボデー２内には昇降動自在に設けた板状弁体３を有し、この板状弁体３を筒状の流路口４に装着した環状弁座５に着脱させて、流路口４を遮断若しくは連通することにより、ボデー２両側部に接続された図示しない配管の管路を開閉している。なお、図中６は、前記環状弁座５の内周面、及び非シール側の面を支持する断面Ｌ字形状の環状シートリテーナであり、図中７は、この環状シートリテーナ６をボデー２内に押圧保持する環状インサートである。また図中８は、昇降用のステムであり、このステム８の下端には、ステム軸心と交叉方向に向けて形成した弁体係止部８ａを設けており、板状弁体３の上端に形成した挿通孔３ａをこの弁体係止部８ａに移動自在に係合させることで、板状弁体３を環状弁座５と平行状態で、水平方向に移動可能な状態でステム８に吊下した構造となっている。

また、図１に示すように、前記板状弁体３には、前記環状弁座５の非弁座側の上端に上端押圧テーパ面３ｂを、下端に下端押圧テーパ面３ｃを形成しており、後述する板状弁体３の全閉時には、前記上端押圧テーパ面３ｂをステム８の下部に設けたステムテーパ面８ｂで押圧し、前記下端押圧テーパ面３ｃをボデー２の流路口４の底部に設けたボデーテーパ面４ａで押圧して、全閉時に前記板状弁体３を環状弁座５に押圧封止する構造となっており、この上端押圧テーパ面３ｂ、下端押圧テーパ面３ｃ、ボデーテーパ面４ａ及びステムテーパ面８ｂにより、全閉時における板状弁体３を環状弁座５に押圧する押圧機構を構成している。同図に示すように、この押圧機構は、ステム軸心の延長線上に位置している。図中４ｂは、全閉時に板状弁体３の先端を収容する弁体先端収容部である。なお、本例では、前記ステムテーパ面８ｂ、ボデーテーパ面４ａは、ステム軸心に対して約３０度傾斜した角度を有しており、この傾斜角は板状弁体３の上端押圧テーパ面３ｂ、下端押圧テーパ面３ｃと略同一としている。なお、ボデーテーパ面４ａを流路口４よりも外径方向に形成して流路口４への突出部をなくし、粉粒体が溜まりにくい構造としている。

図２に示すように、ＰＴＦＥ等の樹脂製である本例の環状弁座５は、板状弁体３とのシール側に傾斜面５ａ，５ｂを有し、板状弁体３とのシール面５ｃは狭い帯状である断面略山型であり、板状弁体３とのシール面圧が上がることは勿論、シール面５ｃに粉粒体が付着しにくい形状となっている。また、このシール面５ｃは、板状弁体３の開閉操作の際にも、常に板状弁体３と接するように板状弁体３側に突出した形状を有している。例えば、バルブの呼び径５０Ａにおいて、環状シートリテーナ６の内径φ５３ｍｍ×外径φ７５ｍｍ、シール面５ｃの幅を約２ｍｍ、内側傾斜面５ａの角度を約４５度、外側傾斜面５ｂの角度を約１６度としている。

前記環状弁座５の外周には突部５ｄが形成されており、この突部５ｄをボデー２内面に形成した段部２ａに係合させて、前記環状インサート７をボデー２に挿着することにより、環状弁座５、環状シートリテーナ６をボデー２内に押圧保持している。環状弁座５は、その内周面が環状シートリテーナ６で支持されているので、板状弁体３と密着しても内径側に変形することがなく、弁座シール性を確保できると共に、環状弁座５の非シール側の面も環状シートリテーナ６で保護されているので、環状インサート７をボデー２に挿着する際に、環状弁座５が損傷することを防止している。また、環状シートリテーナ６の外周にはＯリング９を配置しており、ボデー２と環状インサート７の間から流体が外部に漏れるのを防止している。

図３に示すように、本例における板状弁体３は、上方が矩形で下方が半円盤形状の板状弁体であり、上述したように、上方の矩形部には、前記ステム８の弁体係止部８ａと係合する挿通孔３ａが板厚を貫通して形成されており、ステム８と係合した板状弁体３は、環状弁座５と平行状態で、水平方向に移動可能な状態で配置される。また、環状弁座５側の下端エッジには、環状弁座５と摺動するテーパ面（傾斜面）３ｄを形成している。このテーパ面３ｄの傾斜角度は、環状弁座５の外側傾斜面５ｂの角度と同等以上としており、板状弁体３の全開時に、後述するボデー２上部の弁体収容部１０に入り込んだ粉粒体が、テーパ面３ｄと環状弁座５の外側傾斜面５ｂとの間から、流路口４に排出されやすいようにしている。なお、本例では、テーパ面３ｄを形成しているが、図示しないアール面（傾斜面）であってもよく、この場合、テーパ面３ｄと同等の作用が得られるようにアール寸法を設定する。このように、板状弁体３の環状弁座５側の下端エッジにテーパ面若しくはアール面を形成することにより、弁閉操作時に、板状弁体３が環状弁座５のシール面５ｃを傷つけることなく、環状弁座５に円滑に乗り上げるようにしている。

前記板状弁体３の全閉時における下端押圧テーパ面３ｃとボデーテーパ面４ａの押圧状態について説明すると、下端押圧テーパ面３ｃは、図４（ａ）に示すように、板状弁体３の縁部に沿って半円状に形成されており、この場合、図４（ｂ）に示すように、下端押圧テーパ面３ｃの最下端部が部分的にボデーテーパ面４ａに当接することになり、板状弁体３とボデーテーパ面４ａとの摺動抵抗を低く抑えている。なお、図４（ａ）において、図中Ａは、下端押圧テーパ面３ｃの最下端部とボデーテーパ面４ａが当接する領域を示している。

一方、下端押圧テーパ面３ｃは、図５（ａ）に示すように、板状弁体３の最下端部付近に平面部として設けてもよく、この場合、図５（ｂ）に示すように、下端押圧テーパ面３ｃの略全面がボデーテーパ面４ａに当接することになり、板状弁体３と環状弁座５との平行度を均一に保つことができる。また、図５（ａ）に示すように、板状弁体３の環状弁座５側とは反対側の側方には傾斜部３ｅを設けており、この傾斜部３ｅにより、流路口４を流れる流体の粘性が高い場合などでも、流体を掻き分けて弁閉状態とすることができる。なお、図５（ａ）において、図中Ａは、下端押圧テーパ面３ｃの最下端部とボデーテーパ面４ａが当接する領域を示している。

図１及び図２に示すように、前記弁体収容部１０は、流路口４と交叉方向に位置する断面矩形の収容部であり、この弁体収容部１０の上端部位には、編組製（例えば、ノンアスベスト＋ＰＴＦＥ含浸）であるワイパーパッキン１１と、金属製のスペーサ１２とを、垂直方向（弁体の摺動方向）に交互に積層してなるワイパー部１３を設けており、板状弁体３に対して密着状態に設けた前記ワイパーパッキン１１により、弁体収容部１０に収容された板状弁体３を案内自在に摺動させると共に、板状弁体３に付着した粉粒体を掻き取るようにしている。同図に示すように、前記スペーサ１２をワイパー部１３の最上部に配置することで、前記ワイパーパッキン１１がボデー２の上方に飛び出すことを防止し、これにより、開閉弁１の組立ての際に、ワイパーパッキン１１のボデー２への装着を容易に行うことができる。また、ワイパーパッキン１１は、粉粒体等の固体や液体についてはパッキン内を透過させることなく、ガス体のみを透過可能としている。

また、図１に示すように、板状弁体３の板厚は、板状弁体３の全閉時に、前記ワイパー部１３と接する領域において薄いものとしており、この薄肉状の段部面３ｆの厚みａは、例えば、バルブの呼び径５０Ａにおいて、肉厚部３ｇの厚みｂ（約７ｍｍ）よりも０．５ｍｍ薄い、約６．５ｍｍとしている。段部面３ｆと肉厚部３ｇとの境界となる段部３ｈは、テーパ若しくはアール形状とし、板状弁体３の昇降動時に環状弁座５を傷つけないようにしている。

図中１４は、箱型のボンネットであり、このボンネット１４に形成されたフランジ部１４ａとボデー２上部に形成されたフランジ部２ｂとをボルト１５を介して接続しており、Ｏリング１６を介して密封状態に設置されている。このボンネット１４の接続により、前記ワイパー部１３を押圧して、ワイパーパッキン１１が適切な面圧で板状弁体３に押圧するようにしている。また、ボンネット１４の上部には、ボンネット１４に内挿されるステム８を軸封するための軸封パッキン１７を配置しており、この軸封パッキン１７は、上部に配置されたグランド１８を介してグランド押え１９により押圧されて、ステム８の軸封に必要な面圧を与えている。また、図３に示すように、グランド押え１９は、ボンネット１４の上部に固定されたボルト２０にナット２１を螺合して設けている。図中２２は、図示しないアクチュエータ等の操作部を載置するヨークであり、ボルト２３を介してボンネット１４に固定されている。また、図中２４は、ステム８の外周に形成された後述する段部８ｃを当接するためのバックシート部である。

図１に示すように、ボンネット１４には、外部と連通するパージ孔２５を二ヶ所設けており、ボンネット１４の内部に滞留するガス体をメンテナンス時にパージする必要がある場合には、このパージ孔２５に図示しないパージエア供給管を接続し、パージが不要な場合や配管前の場合には、パージ孔２５をプラグ２６により閉塞しておく。

次に、上記実施形態の作用を説明する。
図６は、板状弁体３の全開時の状態を示した説明図であり、同図に示すように、ステム８の外周に形成した段部８ｃがボンネット１４のバックシート部２４に当接し、バックシートが機能した状態において、板状弁体３が流路口４に突出しない全開状態となるようにしている。板状弁体３は、板状弁体３の先端と環状弁座５との間に空隙を形成した状態で、バルブ内部に保持される。流路口４内の粉粒体は、ボデー２上部の弁体収容部１０にも侵入するが、この粉粒体は、図３に示す矢印のように、板状弁体３の下側方から流路口４へ排出されると共に、弁体真下方向からも流路口４へ排出されるので、本例における開閉弁１によれば、ボデー２上部の弁体収容部１０には粉粒体が溜まりにくい開閉弁を構成している。

図７は、弁閉操作開始時の状態を示した説明図であり、同図に示すように、図示しないハンドルやアクチュエータを操作してステム８を下降させる。やがて板状弁体３の下端が環状弁座５に接触する。板状弁体３の環状弁座５側の下端エッジにテーパ面３ｄ（或は、アール面）が形成されているため、板状弁体３は環状弁座５のシール面５ｃを傷つけることなく、円滑にシール面５ｃに乗り上げる。板状弁体３の流路遮断面３ｉは、環状弁座５の外側傾斜面５ｂとシール面５ｃとの境界縁部に摺接し、環状弁座５が板状弁体３に対する第１のワイパー部として機能して、板状弁体３に付着した粉粒体を環状弁座５により掻き取るようにしている。これと同時に、板状弁体３の環状弁座５側の下端エッジに形成したテーパ面３ｄ（傾斜面）と流路遮断面３ｉとの境界縁部が、環状弁座５のシール面５ｃに摺接し、環状弁座５に対するワイパーとして機能して、シール面５ｃに付着した粉粒体を掻き取る。シール面５ｃは狭い帯状である断面略山型となっているので、粉粒体は付着しにくくなっているが、なおもシール面５ｃに付着した粉粒体を板状弁体３により掻き取るようにしている。
従って、本例における開閉弁１によれば、板状弁体３や環状弁座５のシール面５ｃに付着した粉粒体を、流路口４に突出するような別部品を用いることなく除去することができ、弁座シール性を向上することができる。

図８は、弁閉操作中の状態を示した説明図であり、同図に示すように、板状弁体３は環状弁座５に摺接しつつ、ボデー２に設けたワイパー部１３により、ガイドされた状態で降下する。ワイパー部１３の板状弁体３への押圧力は、環状弁座５側、及び環状弁座５側とは反対側で均等である。

図９は、板状弁体３の全閉前の状態を示した説明図であり、同図に示すように、板状弁体３の段部３ｈがワイパー部１３を通過すると、板状弁体３の薄肉状の段部面３ｆがワイパーパッキン１１に摺接することになり、環状弁座５側のワイパーパッキン１１の板状弁体３への押圧力は、ワイパーパッキン１１による弁体ガイド機能、及び板状弁体３に対する第２のワイパー部としての機能を保持しつつ、若干低下したものとなる。

図１０は、板状弁体３の全閉時の状態を示した説明図であり、同図に示すように、ステム８の延長線上で、板状弁体３がステム８とボデー２との間に挟持される。ステム８の下降に伴って、図中の矢印に示されるように、ステム８が板状弁体３を押圧する下向きの力、またその反力としてボデー２が板状弁体３を押し返す上向きの力が、それぞれテーパ面を介して弁座方向（水平方向）の力に変換される。板状弁体３は、ステム８下端に形成された弁体係止部８ａにガイドされた状態で、環状弁座５に垂直（流路方向）に強く押圧される。各テーパ面からなる押圧機構は、ステム８の軸線上に位置しているので、板状弁体３を更に確実に環状弁座５に押圧することができる。
従って、板状弁体３の全閉時には、板状弁体３は環状弁座５に強く押圧されるので、流体の流れ方向や、開閉弁１の配管方向（水平、垂直）を問わず、弁座シール性を確保することができる。

また、弁座シールに必要な板状弁体３と環状弁座５との押圧力が板状弁体３の全閉時においてのみ発生するようにしているので、弁開閉過程における板状弁体３と環状弁座５との摺動面圧を、板状弁体３や環状弁座５に付着した粉粒体を両部品の摺接により除去可能な必要最低限の面圧に抑えることができ、弁の操作トルクを低く抑えることができると共に、環状弁座５の摩耗が少なく、弁座シール性を長期に亘って確保することができる。しかも、環状弁座５のシール側断面を略台形状としているので、全閉時に板状弁体３の環状弁座５への押圧力が増すと、板状弁体３と環状弁座５との接触面積が増し、環状弁座５が多少摩耗してもその影響が少なく、弁座シール性を長期に亘って確保することができる。

板状弁体３が環状弁座５側に強く押圧された際、環状弁座５側のワイパーパッキン１１の押圧量は、ワイパーパッキン１１が板状弁体３の肉厚部３ｇを押圧する際の通常の押圧量と略同じとしているので、ワイパーパッキン１１に過度な押圧力が加わることがなく、長期に亘ってワイパー機能を維持することができる。さらに、複雑なカム構造等を用いることなく、ステム８の下降操作のみで、ステム８に係合された板状弁体３を環状弁座５に押圧することができるので、コストを抑えつつ、故障の少ない弁座シール性の高いバルブを得ることができる。

また、ステム８の上昇と共に、環状弁座５に対する板状弁体３の押圧量は減少し、板状弁体３は環状弁座５と摺接しつつ上昇を始める。板状弁体３の流路遮断面３ｉに付着した粉粒体は、環状弁座５の内径、より詳細には、内側傾斜面５ａとシール面５ｃとの境界縁部により掻き取られる。従って、開閉弁１によれば、弁操作時においても、環状弁座５は板状弁体３に対する第１のワイパー部として機能し、弁座シール性を向上することができる。

板状弁体３の段部３ｈがボデー２に設けたワイパー部１３を通過した後、板状弁体３の肉厚部３ｇがワイパー部１３に接する。ワイパー部１３により、板状弁体３に付着した粉粒体をその全周に渡って掻き取るようにしている。ワイパー部１３は、ワイパーパッキン１１が間隔を置いて複数個配置することにより、各ワイパーパッキン１１がそれぞれスクレーパとして機能するので、板状弁体３に付着した粉粒体を波状的に除去することとなり、限られた高さのワイパー部１３で効率的に板状弁体３に付着した粉粒体を除去することができ、弁閉時における弁座シール性を向上することができる。しかも、複数のワイパーパッキン１１間に金属製のスペーサ１２を介在させているので、下方のワイパーパッキン１１にもボンネット１４による押圧力を確実に伝えることができ、各ワイパーパッキン１１のワイパー効果を十分に発揮することができる。

さらに、ワイパー機能を向上しつつ、ワイパーパッキン１１の構成数を減らすことができるので、ワイパーパッキン１１と板状弁体３との接触面積が減り、弁の操作トルクが低下する。従って、ボデー２内の粉粒体はボンネット１４側に流出することがない。また、ボデー２内のガス体はワイパー部１３を通過可能としているので、ボンネット１４内部にガス体が内封されることなく、板状弁体３の開閉操作を円滑に行うことができる。ボンネット１４内のガス体は、ボンネット１４上部の軸封パッキン１７により、バルブ外部への漏れを阻止している。
従って、開閉弁１によれば、ボデー２内部の流体は、ボデー２のワイパー部１３とボンネット１４の軸封パッキン１７とにより外部への漏れを確実に阻止することができる。

本発明における開閉弁の弁座シール性を確認するため、呼び径５０Ａの開閉弁を水平にて配管し、粉粒体状の二酸化ケイ素が混入した窒素ガス（圧力：１ＭＰａ）を流体とする耐久試験を行ったところ、流体の流れ方向を問わず、２万回開閉後においても弁座からの窒素ガスの漏れは確認されず、弁座シール性を長期に亘って確保できることが実証された。

次に、本発明の開閉弁を用いた半導体製造設備用の排気装置について説明する。
図１１に示すように、少なくとも基板３０を載置する載置台３１、及び前記基板３０上に薄膜を形成するための電極３２を内蔵し、薄膜形成用のガスが充填されたガスボンベ３３を接続可能とした半導体製造装置（ＣＶＤ装置）３４があり、このＣＶＤ装置３４により基板３０上に薄膜を形成した際に発生する副生成物たる粉粒体を除去するために、排気配管３５及び集塵機３６からなる排気装置３７が接続されている。この排気装置３７の排気配管３５には、本発明の開閉弁１を接続しており、本例においては、開閉弁１を二ヶ所に設置し、両開閉弁１，１の間には、排気配管３５内の粉粒体をメンテナンス時に除去するためのパージガスが充填されたガスボンベ３８を接続可能としている。
本発明の開閉弁１を用いた半導体製造設備用の排気装置３７は、開閉弁１の弁座シール性を長期に亘って確保することができるので、メンテナンスの際に粉粒体がＣＶＤ装置３４に逆流することなく、安全に作業を行うことができる。

本発明の開閉弁を用いた半導体製造設備用の排気装置によれば、開閉弁の弁座シール性を長期に亘って確保することが可能であるので、メンテナンスの際に粉粒体がＣＶＤ装置に逆流することなく、安全に作業を行うことが可能となる。また、半導体製造設備以外にも、液晶製造設備用、或は粉体及びスラリーとガス体が混合する用途全般に使用可能である。

本発明における開閉弁の全閉状態を示した正面断面図である。 本発明における開閉弁の全開状態を示した部分拡大断面図である。 本発明における開閉弁の全開状態を示した側面断面図である。 （ａ）板状弁体とボデーテーパ面との作用説明図である。（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図である。 （ａ）他例を示した板状弁体とボデーテーパ面との作用説明図である。（ｂ）Ｃ−Ｃ線断面図である。 弁全開時の状態説明図である。 弁閉操作開始時の状態説明図である。 弁閉操作中の状態説明図である。 弁全閉前の状態説明図である。 弁全閉時の状態説明図である。 本発明の開閉弁を用いた半導体製造装置用排気装置を示した概略説明図である。

符号の説明

１ 開閉弁
２ ボデー
３ 板状弁体
３ａ 挿通孔
３ｂ 上端押圧テーパ面
３ｃ 下端押圧テーパ面
３ｄ 傾斜面（テーパ面、アール面）
３ｆ 段部面
４ 流路口
４ａ ボデーテーパ面
５ 環状弁座
６ 環状シートリテーナ
７ 環状インサート
８ ステム
８ａ 弁体係止部
８ｂ ステムテーパ面
１１ ワイパーパッキン
１４ ボンネット
１７ 軸封パッキン
３７ 半導体製造設備用排気装置

Claims (7)

1. ボデーの流路口に環状弁座を装着し、この環状弁座にステムに吊下させた板状弁体を昇降動自在に摺接し、この板状弁体をボデーに形成した断面矩形状の弁体収容部に収容可能に設け、この弁体収容部の上端部位には、前記板状弁体に付着した粉粒体を掻き取るワイパーパッキンを装着し、このワイパーパッキンで前記板状弁体の外周囲を案内自在に密着すると共に、前記ステムの下部に設けたステムテーパ面で前記板状弁体の上端に設けた上端押圧テーパ面をステム軸心方向に押圧することにより、板状弁体で流路口を封止するとき、板状弁体をステム軸心の交叉方向に押圧して板状弁体を環状弁座に押圧接触させて流路口を封止するようにしたことを特徴とする開閉弁。
2. 前記板状弁体の上端に形成した挿通孔を、ステムの下端にステム軸心と交叉方向に向けて形成した弁体係止部に移動自在に設けてステムの下端に板状弁体を吊下させた請求項１に記載の開閉弁。
3. 前記板状弁体の環状弁座側の上部側面に薄肉状の段部面を形成した請求項１又は２に記載の開閉弁。
4. 前記板状弁体の全開時には、前記環状弁座より離間させた位置に板状弁体を配置するようにした請求項１乃至３の何れか１項に記載の開閉弁。
5. 前記板状弁体の下端押圧テーパ面をボデーの流路底部に設けたボデーテーパ面に押圧して、全閉時に板状弁体を環状弁座に押圧封止した請求項１乃至４の何れか１項に記載の開閉弁。
6. 前記ボデーの上部にボンネットを設け、このボンネットに装着した軸封パッキンでステムを摺動自在に封止した請求項１乃至５の何れか１項に記載の開閉弁。
7. 半導体製造設備用の排気系の適宜位置に請求項１乃至６の何れか１項に記載の開閉弁を配置した半導体製造設備用排気装置。

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