闸阀及腔室的制作方法
【专利摘要】本发明的课题是提供一种能够大幅度减少闸阀进行动作时产生的微粒和放出气体的闸阀以及具备该闸阀的腔室。为了解决上述课题，本发明的闸阀（1），通过在密封板（8）和背板（9）之间内置的直动式驱动器（10）使密封单元（4）进行动作而对开口部（7）进行开闭，当受到密封板（8）被按压到密封面（12）上时的反作用力而使设置在背板（9）的上部的缓冲部件（17）与设置在腔室（6）中的上部止动件（14）接合时，通过与背板（9）连接的阀杆（2）弹性形变为弓状，以减轻表面压力和接合时的冲击力。
【专利说明】
闸阀及腔室
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种闸阀及具备该闸阀的腔室，尤其涉及一种用于减少闸阀进行动作时产生的微粒和放出气体的改进的结构。
【背景技术】
[0002]近年来，从所谓的半导体处理规则的细微化、有机EL显示器等的高精度化的现实情况出发，在其制造装置中减少微粒和放出气体的要求变得越来越严格。而且，伴随着这种情况，在制造装置中使用的闸阀也被要求低微粒化和低放出气体化。
[0003]以往，作为在这种制造装置中使用的闸阀的示例，已知有在下述的专利文献I中公开的闸阀。该闸阀形成有在阀限位器的端部呈倒U字状的弯曲部分，在阀座壁形成有嵌合在该弯曲部分的前端中的凹部。由此，当将阀板按压在阀座上时，倒U字状的弯曲部分被收容在凹部中，阀限位器能够阻止向离开阀座的方向移动。
[0004]在这样的闸阀中，例如在设置在阀板上的密封件和阀座的接触部分、或在倒U字状的弯曲部分和凹部的接触部分，通过接触时的摩擦会产生微粒,这成为产生放出气体的主要原因。特别是，在专利文献I的闸阀中，由于作为将阀板压在阀座上的机构使用有销槽和球体、或连杆等，因此密封件接合在阀座上时的轨道为圆形轨道，且与其轨道相应地密封件与阀座剐蹭而易于产生微粒。并且，即使在倒U字状的弯曲部分和凹部的接触部分中，通过相同的轨道，金属之间也会摩擦而产生微粒。并且，在上述机构和滚珠轴承或滚轴、或者连杆机构等中使用有润滑用的润滑脂，也成为产生放出气体的原因。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利第3388439号公报
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]本发明正是为了解决以上问题所做出的，其目的在于提供一种能够大幅度降低阀进行动作时产生的微粒和放出的气体的闸阀和具备该闸阀的腔室。
[0010]技术方案
[0011]为了达到上述目的，根据本发明的闸阀，其特征在于，在通过在面对面的密封板和背板之间内置的直动式驱动器使密封单元进行动作而对开口部进行开闭的闸阀中，当受到所述密封板被按压到所述开口部的密封面上时的反作用力，使得设置在所述背板的上部的缓冲部件与设置在腔室中的上部止动件接合时，或者，使得所述背板的上部与在设置于腔室中的上部止动件中设置的缓冲部件接合时，与所述背板连接的阀杆弹性形变为弓状。
[0012]并且，在由所述结构构成的闸阀中，也可以在所述背板的下部设置有向所述开口部方向延伸的下部止动件，通过在所述密封面的密封法兰下部形成的凸部通过缓冲部件嵌合在所述下部止动件中形成的凹部或孔中，或者，通过所述下部止动件中形成的凸部通过缓冲部件嵌合在所述密封面的密封法兰下部形成的凹部或孔中，从而承受所述密封板被按压到所述密封面上时的反作用力。
[0013]并且，在由所述结构构成的闸阀中，也可以将所述下部止动件设置为:固定在所述阀杆上且能够从所述背板分离。
[0014]并且，在由所述结构构成的闸阀中，也可以是所述密封单元包括:开闭气缸，具备通过空气压的供给和排放伸缩的活塞；背板，固定有所述开闭气缸且具备传递打开动作压力和关闭动作压力的供给排出通道；密封板，与所述活塞的杆部结合；并且具备波纹管保护结构:在所述开闭气缸上设置止逆阀，当在覆盖所述杆部的波纹管中施加的内压超过基准压力时，通过所述止逆阀将该内压排出到所述密封单元的外部。
[0015]并且，在由所述结构构成的闸阀中，也可以还包含通过所述阀杆将所述密封单元移动到所述密封面的引导装置，所述引导装置通过同一支柱构成引导所述阀杆的升降动作的弓I导机构以及支撑所述弓I导机构的支撑机构，并且该支柱为圆柱形状。
[0016]并且，根据本发明的腔室，其特征在于是安装了以上述任意结构构成的闸阀的腔室，在该腔室中设置有用于将所述闸阀中的密封单元取出的维修孔。
[0017]并且，在由所述结构构成的腔室中，可以是堵塞所述维修孔的孔盖兼具有与所述背板接合的上部止动件的功能。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，通过直动式驱动器驱动密封板，当将密封板按压在密封面上时，背板的上部和上部止动件通过缓冲部件而接合，由此减轻表面压力和接合时的冲击力。并且，当密封时的反作用力使背板向非密封方向后退时，通过阀杆弹性形变为弓状，其速度降低，因此缓和接合时的冲击力。因此，能够抑制背板和上部止动件的接合部分的损伤，并能够防止微粒及放出气体的产生。并且，由于通过组合直动式驱动器和缓冲部件使密封件不摩擦密封面，因此能够防止摩擦引起的微粒和放出气体的产生。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的闸阀的一个示例的截面图。
[0021]图2中(a)是表示将在图1的闸阀中的密封单元上升至关闭位置的状态的截面图，(b)是表示根据同一密封单元的密封面的关闭状态的截面图。
[0022]图3中(a)是表示在本发明的闸阀中设置下部止动件的变型示例的截面图，(b)是表示将同一闸阀中的密封单元上升至关闭位置的状态的截面图。
[0023]图4中(a)是表示图3的闸阀中的下部止动件的变型示例的截面图，(b)是表示将同一闸阀中的密封单元上升至关闭位置的状态的截面图。
[0024]图5是表示安装了本发明闸阀的腔室中的孔盖的变型示例的截面图。
[0025]图6中(a)是表示本发明的闸阀中的密封单元的波纹管保护结构的截面图，(b)是同一保护结构中的止逆阀的放大图。
[0026]图7中(a)是表示现有的闸阀的引导装置的全图，(b)是本图(a)的箭头方向截面图。
[0027]图8中(a)是表示本发明的闸阀的引导装置的全图，(b)是本图(a)的箭头方向截面图。
[0028]符号说明
[0029]I:闸阀
[0030]2:阀杆
[0031]3:波纹管
[0032]4:密封单元
[0033]5:引导装置
[0034]6:腔室
[0035]7:开口部
[0036]8:密封板
[0037]9:背板
[0038]10:直动式驱动器
[0039]11:密封法兰
[0040]12:密封面
[0041]13:腔室侧板
[0042]14:上部止动件
[0043]15:凹部
[0044]16:密封件
[0045]17:缓冲部件
[0046]18:维修孔
[0047]19:孔盖
[0048]20:下部止动件
[0049]21:孔
[0050]22:凸部
[0051]23:缓冲部件
[0052]24:止动件兼孔盖
[0053]25:腔室顶板
[0054]26:开闭气缸
[0055]27:气缸主体
[0056]28:气缸盖
[0057]29:活塞
[0058]30:杆部
[0059]31:波纹管
[0060]32:关闭动作压力供给口
[0061]33:关闭动作压力供给室
[0062]34:打开动作压力供给口
[0063]35:打开动作压力供给室
[0064]36:第一止逆阀
[0065]37:第二止逆阀
[0066]38:阀体
[0067]39:阀座
[0068]40:压缩弹簧
[0069]41:羽子板(一种长方形带柄的板)形状的支柱
[0070]42:槽
[0071]43:滚轴
[0072]44:圆柱形状的支柱
[0073]45:套筒
【具体实施方式】
[0074]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0075]如图1所示，本实施方式的闸阀I是使用于高真空的半导体制造装置或平面显示器(FPD)制造装置等中的闸阀，包含有阀杆2、波纹管3、密封单元4以及引导装置5而构成。在本实施方式中，采用有不通过阀箱而直接搭载在搬送室或反应室的腔室6中的直接安装结构，由于通过这种结构不需要阀箱，因此得到降低成本、将装置小型化、减少维护点等的效果。
[0076]阀杆2被焊接波纹管或沉积波纹管等的伸缩自如的金属制波纹管3覆盖，在将腔室6内部的真空空间和外部的大气环境隔离的同时，通过引导装置5的驱动使密封单元4在腔室6的内部进行升降移动。在此，根据设置在腔室6中的开口部7的宽度将阀杆2和波纹管3的数量设置为一组或多组。
[0077]密封单元4与阀杆2连接，并根据下述的引导装置5被准确无晃动地引导至预定位置。即，密封时，首先通过引导装置5的驱动使阀杆2上升，如图2 (a)将密封单元4引导到腔室6的开口部7的高度位置(关闭位置)。接着，通过被固定在背板9上的直动式驱动器10的动作使与背板9面对面配置的密封板8扩张，并如图2 (b)将密封板8按压在密封法兰11的密封面12上进行密封。
[0078]在如本实施方式不使用阀箱的直接安装结构中，在密封单元4中具备直动式驱动器10的闸阀中，腔室6的内部需要一些限制装置。因此，在本实施方式中，在腔室侧板13可装卸地安装有一个或多个上部止动件14，通过设置在上部止动件上的凹部15来承受密封板8被按压在密封面12上时的反作用力。
[0079]在此，在本实施方式的闸阀I中产生微粒的地方是，在密封板8中埋设的密封件(例如O型环等)16和密封面12的接触部分、或者特别是在用于承受大型闸阀中较为显著的施加到密封板8的表面压力的止动机构等，另外产生放出气体的地方是密封单元4中内置的直动式驱动器10。该放出气体的产生源也是微粒的产生源。
[0080]因此，在本实施方式中，通过波纹管3覆盖上述的放出气体产生源，如此能够将放出气体的产生控制到最低限度的同时，还能够将与放出气体来自相同的产生源的微粒也封入波纹管3的内部。并且，特别是由于在大型闸阀中密封时施加的表面压力非常大，因此在本实施方式中，在与上部止动件14接触的背板9的上部设置有树脂或橡胶等构成的缓冲部件17。因此，受到密封板8被按压到密封面12上时的反作用力，背板9的上部对上部止动件14的凹部15通过缓冲部件17而接合，由此能够减轻接合时的冲击力，并能够抑制因背板9的表面或上部止动件14发生剥离而引起的微粒的产生。
[0081]并且，在本实施方式中，如图2(a)当将密封单元4移动到关闭位置时，在背板9的上部和上部止动件14的凹部15之间形成用于吸收反作用力的空隙g。而且，如图2 (b)密封板8受到被按压到密封面12上时的反作用力，使设置在背板9的上部的缓冲部件17与上部止动件14的凹部15接合时，连接在背板9上的阀杆2向远离密封面12的方向弯曲，并弹性形变为弓状。
[0082]S卩，当通过直动式驱动器10驱动密封板8，背板9受到密封时的反作用力而向非密封方向后退时，由于通过阀杆2的弹力降低其速度并分散反作用力，因此缓和了接合时的冲击力和施加在止动件上的密封板按压力。因此，能够抑制背板9上部的缓冲部件17和凹部15的接合部分的损伤且大幅度抑制微粒的产生，同时还具有延长缓冲部件的寿命且延长维修周期的效果。在这一方面，在采用了以往的连杆式或已有的对驱动器和杆不施加负荷的结构的密封单元中，难以控制接合时的速度，且无法避免接合部分的损伤和频繁的维修。
[0083]并且，在连杆式的驱动器的情况下，由于密封板8的密封件16与密封面12接合时发生机械滑动动作而产生微粒。但是，在本实施方式中，通过波纹管31来保护直动式驱动器10的杆部30，与真空部分相隔离，因此没有滑动部分，能够抑制来自摩擦的微粒的产生。
[0084]并且，如果利用连杆式的驱动器会有行程的限制，在密封板8的密封件16由于老化引起的塑性变形或磨损而导致弹性形变量减少的情况下，密封性能相应变差。对此，如本实施方式通过使用直动式驱动器10，即使密封件16的弹性形变量减少，由于可以将密封件16进一步按压到密封面12上以抵消弹性形变量的减少，因此还具有带来密封性能的稳定化(产生相当于开闭气缸的行程的跟踪性能)的优点。
[0085]需要说明的是，针对这样一种闸阀I，制造半导体或FPD等时在密封单元4或密封件16上附着的副产物也成为微粒产生的主要原因之一。因此，在本发明的实施方式中，在设置于腔室6中的阀装置上部设置有维修孔18。如此，如果卸下塞住维修孔18的孔盖19，并卸下安装在腔室侧板13上的上部止动件14，可以更换密封单元4。因此，能够简单地进行将附着在密封单元4或密封法兰11上的副产物除去的维修作业。
[0086]本实施方式的闸阀I具有上述构成，但是也可以采用以下结构作为变型例。
[0087]例如，如图3所示的闸阀I其特征在于，在上述的上部止动件的14的基础上还设置一种止动件。即，如图3 (a)所示，在背板9的下部一体式或分体式地设置有向开口部7的方向延伸的下部止动件20，在该下部止动件20的前端形成有圆形的孔21。并且，在位于其面对面位置的密封法兰11的下部设置有嵌合上述孔21的销子型凸部22，在该凸部22的开口部一侧的外周面安装有由树脂或橡胶等构成的缓冲部件23。由于其他的结构与图1所示的结构相同，因此对同一部件标注相同的符号而省略详细说明。
[0088]根据以上结构，如果通过引导装置5的驱动如图3 (b)将密封单元4引导到开口部7的关闭位置，那么凸部22通过缓冲部件23嵌合在下部止动件20的孔21中。而且，当通过直动式驱动器10的动作将密封板8按压在密封面12上时，下部止动件20通过经上述嵌合后的缓冲部件23吸收其反作用力，从而减轻作用于阀杆2上的压力。因此，根据本实施方式的闸阀1，通过采用上部止动件14和下部止动件20这两种止动件结构，能够通过将冲击力分散到承受冲击的缓冲部件而力求阀杆2的低刚性化，并随之实现降低成本、减轻重量、提闻速度等。
[0089]并且，如图4所示的闸阀I虽然与图3—样采用上部止动件14和下部止动件20这两种止动件结构，但是其特征在于将下部止动件20安装固定在阀杆2的周围，且设置下部止动件20以使其可以与背板9分离。由于其他的结构与图3所示的结构相同，因此对同一部件标注相同的符号而省略详细说明。
[0090]根据以上结构，在进行如上的维修作业的情况下，当从维修孔18取出密封单元4时，通过从背板9分离下部止动件20而不受密封法兰11的阻碍，能够在使下部止动件20留在腔室6内的情况下仅取出密封单元4。因此，根据本实施方式的闸阀1，在上述效果的基础上还具有能够使密封单元4的更换作业高效地进行的效果。
[0091]并且，图5所示的闸阀I其特征在于对上述孔盖19的结构进行了变型。在本实施方式中，通过在孔盖19的盖部内面一体化地形成凹部15，使孔盖19成为兼具以下功能:作为堵塞维修孔18的盖子的功能、以及作为与背板9接合而承受密封时的反作用力的上部止动件14的功能。而且，该止动件兼孔盖24并非连接固定在腔室侧板13上，而是连接固定在设置维修孔18的腔室顶板25上。
[0092]根据以上结构，当从维修孔18取出密封单元4时，无需对上述的孔盖19和上部止动件14这两个部件进行取出作业，而仅通过对止动件兼孔盖24进行取出作业即可。因此，能够在维修时使密封单元4的更换作业更加简单且耗时更少地进行。并且，由于能够减少部件的件数，因此还可以使整体装置的成本降低。并且，尽管图中未示，还可以使孔盖19和上部止动件14设置为可分解的结构。利用可分解的结构尽管增加了部件的件数，但是可以在诸如上部止动件14发生故障等时候以低成本进行更换。
[0093]接着，对上述闸阀I中的密封单元4的结构进行详细说明。如图6 (a)所示，将密封单元4构成为:在相互面对面配置的密封板8和背板9之间，作为直动式驱动器10具备使密封板8向图中箭头方向开闭的开闭气缸26。开闭气缸26具备有在由固定于背板9上的气缸主体27和气缸盖28构成的密闭空间内通过空气压的供给和排放以伸缩的活塞29，活塞29的杆部30结合到密封板8上。并且，安装有焊接波纹管或沉积波纹管等伸缩自如的金属制波纹管31以覆盖杆部30的周围。
[0094]而且，通过开闭气缸26进行打开动作时，将关闭动作压力供给室33的内部的压缩空气(关闭动作压力)从背板9的关闭动作压力供给口 32排出，同时，通过供给排出通道从背板9的打开动作压力供给口 34将压缩空气(打开动作压力)供给到打开动作压力供给室35。如此，使打开动作压力供给室35的内部压力增加，活塞29向背板9的方向被按压而使杆部30后退，使得与杆部30结合的密封板8离开密封面12而开放开口部7。这种情况为阀的打开状态。
[0095]另一方面，通过开闭气缸26进行关闭动作时，将打开动作压力供给室35的内部的压缩空气(打开动作压力)从背板9的打开动作压力供给口 34排出，同时，通过供给排出通道从背板9的关闭动作压力供给口 32将压缩空气(关闭动作压力)供给到关闭动作压力供给室33。如此，使关闭动作压力供给室33的内部压力增加，活塞29向密封板8的方向被按压而使杆部30前进，使得与杆部30结合的密封板8按压在密封面12上而封闭开口部7。这种情况为阀的关闭状态。
[0096]并且，一般搬送室或反应室的腔室6内部保持为真空状态，为了使通过杆部30的滑动空隙从打开动作压力供给室35微小量漏出的打开动作压力不扩散到搬送室或反应室的腔室6，杆部30周围被波纹管31所覆盖。这样，通过波纹管31将开闭气缸26的内外空间完全分离，维持各自的气密状态，因此能够防止大气入侵到搬送室或反应室的腔室6内部。
[0097]进一步地，在本实施方式中，作为保护波纹管31的结构，采用有提升阀机构。SP，在活塞29中内置有第一止逆阀36，其一端与波纹管31的内部连通，另一端与关闭动作压力供给室33连通。并且，在气缸盖28中内置有第二止逆阀37，其一端与波纹管31的内部连通，另一端与打开动作压力供给室35连通。如图6 (b)所示，该第一止逆阀36和第二止逆阀37由具有密封部的阀体38、使阀体38贴附在阀座39上的压缩弹簧40构成。
[0098]而且，如果在进行打开动作时(打开动作压力供给室35内加压时)施加到波纹管31的内压超过基准压力，则第二止逆阀37关闭，这时波纹管31内的超过基准压力的压缩空气经由杆部30内的通路按压阀体38使其对抗压缩弹簧40而打开第一止逆阀36。如此，通过关闭动作压力供给口 32将压缩空气从关闭动作压力供给室33排出到密封单元4的外部。
[0099]另一方面，如果在进行关闭动作时(关闭动作压力供给室33内加压时)施加到波纹管31的内压超过基准压力，则这次第一止逆阀36关闭，这时波纹管31内的超过基准压力的压缩空气经由气缸盖28内的通路按压阀体38使其对抗压缩弹簧40而打开第二止逆阀37。如此，通过打开动作压力供给口 34将压缩空气从打开动作压力供给室35排出到密封单元4的外部。
[0100]如此，根据本实施方式的闸阀1，通过两个止逆阀36、37感知杆部30和波纹管31之间的压力，如果施加在波纹管31的压力超过预定压力，则根据直动式驱动器10的内部的压力状况，止逆阀37和止逆阀36中的任意一个自动打开，将其压缩空气排出到密封单元4的外部，由此能够对波纹管31的变形和损伤防范于未然。因此，能够防止波纹管31的破裂造成的污染或真空破坏，力求提高包含密封单元4的闸阀I的寿命。
[0101]最后，对上述闸阀I中的引导装置5的结构进行详细说明。图7是表示已有的引导装置5A的图。该引导装置5A内置有通过阀杆2使密封单元4移动的驱动机构，如图7(b)在羽子板形状的支柱41中设置槽42，并构造为在该槽42和支柱41的外面抵接多个滚轴43、…、43。根据这种已有的引导装置5A，在装置内部需要另外的用于支撑引导机构的支撑机构，成为装置大型化、重量增加、成本提高等的主要原因。
[0102]对此，图8是表示根据本发明的引导装置5B的图。该引导装置5B中作为通过阀杆2使密封单元4移动的驱动机构，不使用滚轴43，通过同一支柱44构成引导阀杆2的升降动作的引导机构以及支撑引导机构的支撑机构。并且，支柱44形成为圆柱形状，在支柱44的外径设置有使用套筒45的滑动轴承。根据这种新颖的引导装置5B，能够通过一个支柱44兼用作以往分别设置的引导机构和支撑机构，极大地简化引导装置5B的结构，得到整体装置的紧凑化、重量减轻、成本降低等的效果。
[0103]在此，以上说明的实施方式仅仅为示例，在不变更本发明要点的范围内可以进行适宜的设计变更。例如，虽然闸阀I安装在反应室的腔室6中，但是并不限定于此，也可以是安装在搬送室的腔室6中。并且，虽然缓冲部件17设置在背板9的上部，但是也可以设计为将缓冲部件17设置在上部止动件14的凹部15内来取代以上设置。
[0104]进一步地，在图3和图4中，在下部止动件20的前端形成孔21且在密封法兰11的下部形成凸部22，但是也可以与此相反，在下部止动件20的前端形成凸部22且在密封法兰11的下部形成孔21，还可以不形成孔21而形成凹部。并且，在图4中，设置为将下部止动件20固定在阀杆2上而可以分离取出密封单元4，但是也可以通过使维修孔18向非密封方向扩张以避开密封法兰11而容易地取出密封单元的结构来代替上述设置。
【权利要求】
1.一种闸阀，其特征在于，在通过在面对面的密封板和背板之间内置的直动式驱动器使密封单元进行动作而对开口部进行开闭的闸阀中， 当受到所述密封板被按压到所述开口部的密封面上时的反作用力， 使得设置在所述背板的上部的缓冲部件与设置在腔室中的上部止动件接合时，或者，使得所述背板的上部与在设置于腔室中的上部止动件中设置的缓冲部件接合时， 与所述背板连接的阀杆弹性形变为弓状。
2.根据权利要求1所述的闸阀，其特征在于， 在所述背板的下部设置有向所述开口部方向延伸的下部止动件， 通过在所述密封面的密封法兰下部形成的凸部通过缓冲部件嵌合在所述下部止动件中形成的凹部或孔中，或者，通过所述下部止动件中形成的凸部通过缓冲部件嵌合在所述密封面的密封法兰下部形成的凹部或孔中， 承受所述密封板被按压到所述密封面上时的反作用力。
3.根据权利要求2所述的闸阀，其特征在于，将所述下部止动件设置为:固定在所述阀杆上且能够从所述背板分离。
4.根据权利要求1?3中的任意一项所述的闸阀，其特征在于，所述密封单元包括: 开闭气缸，具备通过空气压的供给和排放伸缩的活塞； 背板，固定有所述开闭气缸且具备传递打开动作压力和关闭动作压力的供给排出通道； 密封板，与所述活塞的杆部结合； 并且具备波纹管保护结构:在所述开闭气缸上设置止逆阀，当在覆盖所述杆部的波纹管中施加的内压超过基准压力时，通过所述止逆阀将该内压排出到所述密封单元的外部。
5.根据权利要求1?4中的任意一项所述的闸阀，其特征在于， 还包含通过所述阀杆将所述密封单元移动到所述密封面的引导装置， 所述引导装置通过同一支柱构成引导所述阀杆的升降动作的引导机构以及支撑所述弓I导机构的支撑机构，并且该支柱为圆柱形状。
6.一种腔室，其特征在于安装了权利要求1?5中的任意一项所述的闸阀，在该腔室中设置有用于将所述闸阀中的密封单元取出的维修孔。
7.根据权利要求6所述的腔室，其特征在于，堵塞所述维修孔的孔盖兼具有与所述背板接合的上部止动件的功能。
【文档编号】F16K3/30GK104235402SQ201310470126
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】齐藤达雄, 黑崎裕行 申请人:入江工研株式会社