CN100491780C - 带加热器的真空阀 - Google Patents

Abstract

带有加热器的真空阀，其中从设置在阀构件上的加热器及温度传感器延伸出的导线不成为阀构件关闭的障碍。在由活塞(21)经杆(16)开闭驱动的阀构件(13)上安装加热器(31)及温度传感器(35)，把从这些加热器(31)及温度传感器(35)延伸出的一次导线(31a，35a)连接在活塞(21)上的端子座(37)上，同时在该端子座(37)和安装在盖体(23)上的连接器(42)之间连接具有伸缩自由的螺旋部(44a)的二次导线(31b，35b)，由该螺旋管(44a)的伸缩吸收伴随上述构件(13)的开闭而产生的一次导线(31a，35a)的位移。

Description

带加热器的真空阀

【技术领域】

本发明涉及在理化学等机械中直接使用于反应气体等作动流体供给的、或使用于使用这样的反应气体的真空容器的减压等中的真空阀，更详细地讲，涉及用加热器来防止来自上述作动流体的生成物附着在阀构件等上的带加热器的真空阀。

【背景技术】

例如，在半导体的制造装置中，在真空容器内进行的蚀刻等化学处理中使用高温的反应气体，在其供给或真空容器的减压等过程中使用真空阀。可是，上述反应气体在进行低温化时易析出生成物，由于该生成物附着在真空阀内部和阀构件等上使开闭精度下降，所以在这样的真空阀中，做成能够防止来自作动流体的生成物的析出和向阀构件等上附着是很重要的。

为此，以前，对用加热器加热壳体和阀构件等来防止生成物的附着的带加热器的真空阀提出了各种方案。例如，日本专利第3005449号公报中，介绍了在开闭流路的阀构件上安装棒状的加热器，把其导线通过从该阀构件延伸的中空杆的内部导出到壳体的外部的方案。

可是这样一来，当把加热器安装在可动的阀构件上，并使其导线通过杆原封不动地导出到外部时，伴随着阀构件的动作，导线也位移，由于有时被导入壳体内、有时被压出壳体外，因此，该导线容易挂在壳体的导出孔的端部或其它的构件等上而发生纠缠，这容易成为阀构件的开闭的障碍。在上述加热器具有温度传感器的情况下，由于设置加热器用和温度传感器用的多根导线，所以更容易产生上述问题。

另外，例如在上述导线上设置伸缩自由的螺旋部，由该螺旋部的伸缩吸收该导线的位移，可以解决这样的问题，但是，当设置这样的螺旋部时，该部分的导线长度变长且重量增大，该重量有对阀构件的开闭动作产生坏影响的危险。另外，当在插通杆的内部的导线部分上设置这样的螺旋部时，每当阀构件开闭时，该螺旋部与杆相互摩擦，导线容易受伤和磨损，再有，这些滑动阻抗也会对阀构件的开闭动作产生坏的影响。

【发明内容】

本发明的技术课题在于，在开闭流路的阀构件上设置用于防止析出来自作动流体的生成物的加热器的真空阀中，使从该加热器延伸出的导线不成为阀构件的开闭的障碍。

为了解决上述课题，本发明的带加热器的真空阀具有：具有第1主口及第2主口、连结该两主口的流路及设置在该流路中的环状的阀座的阀壳体；连接于上述阀壳体的气缸；设置在上述阀壳体内并开闭上述阀座的提升阀式的阀构件；前端部与上述阀构件连结、基端部延伸到上述气缸内部的杆；滑动自由地配置在上述气缸的内部并连接于上述杆的基端部的、被流体压力作用驱动的活塞；安装在上述阀构件上的加热器及温度传感器；安装在上述活塞上并与该活塞一起位移的端子座；安装在上述气缸上的连接器；分别从上述加热器及温度传感器延伸出的、贯通杆的内部后顶端与上述端子座连接的加热器用一次导线及传感器用一次导线；一端经上述端子座分别与加热器用一次导线及传感器用一次导线连接，同时另一端与上述连接器连接，中间具有伸缩自由的螺旋部的加热器用二次导线及传感器用二次导线。

根据具有上述构成的本发明的真空阀，由于不直接把上述加热器用一次导线及传感器用一次导线引出到气缸的外部，而是经过在安装于活塞上的端子座、安装于气缸上的连接器及连接于它们之间的二次导线引出到外部，同时在这些二次导线上设置伸缩自由的螺旋部，伴随阀构件的开闭产生的上述一次导线的位移由该螺旋部的伸缩吸收，所以上述各导线不会一会儿被拉入气缸内，一会儿被推出气缸外，从而，由于各导线不会被气缸的导出孔或其他构件挂住或纠缠，所以阀构件的开闭动作稳定。另外，由于在不与阀构件一起位移的二次导线上设置螺旋部，所以该二次导线的重量对阀构件的开闭动作不产生坏的影响，而且，由于上述螺旋部不与杆相互摩擦，所以各导线和管既不会受伤也不会磨损，它们的滑动阻抗完全不会对阀构件产生坏的影响。

根据本发明的理想的构成例，通过把上述加热器用一次导线和传感器用一次导线插入共同的管内形成电缆状的一次导线束，该导线束插入通过上述杆的内部，另外，通过把上述加热器用二次导线和传感器用二次导线插入共同的管内形成电缆状的二次导线束，在该二次导线束上形成上述螺旋部。

由于该构成，多根导线不相互卡定和纠缠，可以进一步稳定阀构件的开闭动作。

根据本发明的具体的构成例，上述气缸，在上述活塞的前面侧具有与操作口相通的驱动侧压力室，同时在活塞的背面侧具有导线收容室，在该导线收容室内，上述端子座安装在活塞的背面上，在上述气缸的端部上安装划分上述导线收容室的盖体，在该盖体上安装上述连接器，同时设置中空部，在该中空部内收容上述螺旋部。

另外，在上述导线收容室内，在上述盖体和活塞之间设置线圈状的复位弹簧，该复位弹簧设置在从上述盖体上形成的筒部的周围，该筒部包围上述盖体的中空部，由该筒部使之与上述螺旋部隔离。

由于上述的构成，有效地利用上述盖体隔离线圈弹簧和各导线，可以可靠且效率良好地防止它们相互干涉。

【附图说明】

图1是表示本发明的第1实施例在开阀状态下的剖面图。

图2是在上述第1实施例的闭阀状态下的剖面图。

图3是一次导线束的剖面图。

图4是端子座的立体图。

【具体实施方式】

图1是表示本发明的带加热器的真空阀的理想的一个实施例的图。该真空阀1适合在半导体制造装置中的真空容器的减压中使用，具有：用阀构件13开闭流体流路14的阀开闭部2、用于驱动上述阀构件13的气缸操作部3和介于阀开闭部2和气缸操作部3之间的绝热部4，在上述阀开闭部2上设置第1～第3的3组加热机构5，6，7。

上述阀开闭部2具有用不锈钢(SUS)等材料形成的四角柱状的阀壳体10。该阀壳体10具有与上述真空容器及真空泵的任何一方连接的第1主口11和与另一方连接的第2主口12，两者朝向着相互成90°的不同方向，同时还备有连结两主口11，12的上述流路14和设置在该流路14中的圆环状的阀座15。

在上述阀壳体10的内部设置开闭阀座15的提升阀式的上述阀构件13。该阀构件13在做成圆盘形的基体件13a的下面外周上安装与上述阀座15接离的橡胶制的密封构件13b。在该阀构件13的背面中央部安装呈中空状的驱动用的杆16的前端部，该杆16的基端部贯通阀壳体10的端部的隔壁17及上述绝热部4延伸到上述气缸操作部3，与活塞21连结。另外，在上述阀构件13的背面与隔壁17之间安装伸缩自由的波纹管18，该波纹管18包围上述杆16的周围。

另一方面，上述气缸操作部3具有通过上述绝热部4连结到上述阀壳体10的一端部上的气缸20。该气缸20的绝热部4侧的端部由隔壁20a闭塞，气缸20的相反侧的端部由盖体23闭塞，在该气缸20的内部通过密封构件22滑动自由地收容上述活塞21。而且，上述杆16通过密封构件28及导向构件29滑动自由地贯通上述隔壁20a的中央部，达到活塞21。

在上述活塞21的前面侧，在该活塞21和上述隔壁20a之间形成驱动侧压力室24，该压力室24与设置在气缸20的侧面上的操作口25连接。另外，在上述活塞21的背面侧，在该活塞21和上述盖体21之间形成复位侧压力室26，在该压力室26内，在上述活塞21和盖体23之间设置线圈状的复位弹簧27。

而且，当从上述操作口25向压力室24内供给压缩空气等压力流体时，如图1所示。由于在压缩复位弹簧27的同时活塞21及杆16后退，所以该杆16的顶端的阀构件13后退而打开上述阀座15。另外，当打开上述操作口25时，如图2所示，由复位弹簧27的弹性力使上述活塞21及杆16前进，阀构件13坐在阀座15上而关闭该阀座15。

上述第1加热机构5安装在上述阀构件13上。即，在该阀构件13的前面，在闭阀时在位于上述阀座15的内孔15a内并面向流路14的部分上用螺钉32装卸自由地安装一个以上的第1加热器31，同时用螺钉34气密地且装卸自由地安装覆盖该第1加热器31的加热器罩33。在该第1加热器31上内藏由热电偶等构成的温度传感器35，由从该温度传感器35出来的检测信号用未图示的加热器控制回路控制上述第1加热器31的发热温度。

再有，上述第1加热器31，可以通过把镍铬耐热合金线等电阻发热体在电绝缘的状态下收容在传热性能良好的金属制的外皮内来形成。也可以是其他的构成。其形状可以做成圆板形、圆环形、圆弧形、旋涡形或直棒形等。

从上述第1加热器31及第1温度传感器35中分别延伸出多根加热器用一次导线31a及传感器用一次导线35a。当这些一次导线31a、35a，从阀构件13的背面中央部的孔13c导入中空的杆16的内部时，贯通该杆16并导出到上述活塞21的背面侧的复位侧压力室26内，它们的顶端分别连接在安装在上述活塞21的背面上并与该活塞21一起位移的端子座37的所需要的端子37a上。这些导线31a，35a如图3所示，通过插入通过玻璃管等的最好具有挠性的一个管38内，汇总成电缆状且直线状的一次导线束39，在该一次导线束39的状态下插入通过上述杆16的中空部内。但是，也可以不把上述各导线31a，35a插入通过管38中而是直接插入通过杆16内。

在上述气缸20的一端上，在上述盖体23的中央部安装可连接来自未图示的加热器控制回路的外部导线41的连接器42，在该连接器42和上述端子座37上连接多根加热器用二次导线31b和传感器用二次导线35b。这些二次导线31b，35b与上述加热器用一次导线31a及传感器用一次导线35a分别形成，它们的一端通过上述端子座37的各端子37a分别与上述各一次导线31a，35a连接，同时另一端与上述连接器42连接，在上述复位侧压力室26内是这些一次导线31a，35a和上述连接器42之间的中继线。从而，上述复位侧压力室26兼做二次导线的收容室。

上述各二次导线31b，35b通过插入一个挠性的管43内汇总成电缆状的二次导线束44，在该二次导线束44的中间部设置伸缩自由的螺旋部44a，该螺旋部44a收容在形成于上述盖体23的中央部的中空部23a内，在该中空部23a内进行伸缩。另外，在该盖体23的面临压力室26的前端面上形成包围上述中空部23a的筒部23b，包围该筒部23b的外周地配置上述复位弹簧27，由该筒部23b隔离该复位弹簧27和上述二次导线束44，使之不相互干扰。再有，上述各二次导线31b，35b，也可以不插入通过上述管43内地直接设置。在这种情况下，由这些二次导线31b，35b直接形成螺旋部44a。

这样，由于不直接把上述加热器用一次导线31a及传感器用一次导线35a引出到气缸20的外部，而是经过在安装于活塞21上的端子座37和安装于气缸20上的连接器42之间连接的中继用的二次导线31b，35b引出到外部，同时在这些二次导线31b，35b上设置伸缩自由的螺旋部44a，伴随阀构件13的开闭，上述各一次导线31a，35a的位移由该螺旋部44a的伸缩吸收，所以上述各导线不会一会儿被拉入气缸20内，一会儿被推出气缸20外，从而，由于各导线不会被导线孔或其他构件挂住或纠缠住，所以阀构件13的开闭动作稳定。另外，由于在不收容于杆16内的二次导线31b，35b上设置螺旋部44a，所以该二次导线31b，35b的重量对阀构件13的开闭动作不产生坏的影响，而且，由于上述螺旋部44a不与杆16相互摩擦，所以各导线31b，35b和管43即不会受伤也不会磨损，它们的滑动阻抗完全不会对阀构件13产生坏的影响。

在这里，上述端子座37，只要能可靠且容易地进行各导线的连接，哪种构成都可以，但实施例所示的端子座37，如图4所示，具有：用螺钉46固定在活塞21上的法兰盘状的台座部37b、从该台座部37b的中央部立起的圆柱状的连接部37c和在该连接部37c上形成为放射状的多个上述端子37a，在这些各端子37a上连接上述各一次导线31a，35a和二次导线31b，35b。

另外，上述阀构件13在上述那样地设置用于引出加热器用一次导线31a及传感器用一次导线35a的孔13c的情况下，存在由该孔13c损害阀构件13的表里面之间的气密性的危险。为此，在该阀构件13的前面安装上述加热器罩43，使之气密地覆盖该孔13c和第1加热器31及温度传感器35，由该加热罩43保护上述第1加热器31及温度传感器35，使之不与气体接触，同时良好地保持上述阀构件13的表里面之间的气密性。

这样，由于在阀构件13的前面的与反应气体接触的部分上安装上述第1加热器31，并直接加热该接触面，所以可以可靠地防止反应气体的凝结等产生的副生成物的附着。并且，由于上述第1加热器31安装在阀构件13的前面，所以在由于故障或发热量的变更等原因更换该第1加热器31时，可以容易地把上述加热器罩43取下来并进行交换作业。

另外，上述第2加热机构6安装在阀壳体10的外面上，构成如下，即，该第2加热机构6具有角柱状的传热罩50，该传热罩50覆盖在上述阀壳体10上，使之包围其外周面全体。该传热罩50由铝那样的热传导性优良的硬质材料形成，有某种程度的壁厚，在紧密接触的状态下安装在上述阀壳体10的外面上，该传热罩50，可以把全体做成一体，也可以组合几个部分来形成，例如，按阀壳体10的四个侧面来被分割多个部分。

在上述传热罩50的壁厚内，与阀壳体10的轴线平行地穿设多个加热器孔51，在各加热器孔51内每一个都插入做成棒状的第2加热器52。来自这些第2加热器52的热量通过传热罩50被均匀地分散，均匀地传递到阀壳体10全体。该第2加热器52也有温度传感器53，把来自这些第2加热器52及温度传感器53的导线束成电缆状的导线束54，延伸到外部，与图未示的加热器控制回路连接。

上述第2加热器52的设置位置既可以是传热罩50的四角，也可以是各侧面的中央部。另外，该第2加热器52的数量不限定于四个，既可以是三个，也可以是五个以上，根据加热条件也可以只设置一个。

在上述传热罩50的各侧面的外侧上覆盖设置绝热罩57，用于防止从它们的各侧面向外部传递热量。该绝热罩57通过在由硅橡胶或氟橡胶或者发泡氟橡胶等构成的平板状的绝热板57a的内侧面上安装具有扩散来自上述传热罩50的热量的功能的薄的热扩散板57b来形成，在通过夹设衬垫58使其与传热罩50之间保持一定的空隙59的状态下用螺钉60固定在上述传热罩50的各侧面上。这时，一部分的绝热罩57的螺钉60由于其顶端与上述第2加热器52接触，所以最好兼作该第2加热器52的固定用。

上述热扩散板57b，可以用铝等传热性材料形成，也可以是其他材料。另外，上述绝热罩57既可以分成与传热罩50的各侧面对应的四个，也可以全体是一个整体。

由于上述第2加热机构6有这样的构成，所以来自第2加热器52的发热传到上述传热罩50后均匀地分散到该罩全体，再均匀地传递到阀壳体10的外周面全体。其结果，上述阀壳体10即使用SUS那样的传热性不太佳的材料形成，也可以由廉价的棒状的加热器52经上述传热罩50效率良好地加热其外周面全体。

再有，上述第3加热机构7，备有：沿杆16配置在上述阀壳体10的内部的波纹管18内的上述传热体62和内藏于该传热体62内的一个以上的第3加热器63。上述传热体62由铝那样传热优良的金属材料形成圆筒状，在上述杆16的周围保持微小的间隙并配置成同心状，由于其基端部用螺栓固定在上述隔壁17上，所以被固定地设置在阀壳体10的一定位置上。在该传热体62的壁厚内与该传热体62的中心轴线平行地形成一个以上的加热器孔64，在该加热器孔64内与上述杆16平行地内藏棒状的上述第3加热器63。另外，该传热体62的前端部成为环状的传热面62a，该传热面62a如图2所示，与前进到闭阀位置的阀构件13离开一定距离而相互不接触。如图1所示，当该阀构件从开阀后退时，与该阀构件13的背面的环状的受热面13c相互接触。

上述第3加热器63也有温度传感器65，把来自这些第3加热器63及传感器65的导线扎束成电缆状的导线束66从上述绝热部4的侧面的孔4b导出到外部。这时，由于第3加热器63不位移，所以其导线束66不需要挠曲成线圈状。

上述第3加热器机构7具有如下功能，即，如图2所示，当上述阀构件13关闭阀座15时，该阀构件13离开传热体62一定的距离，来自第3加热器63的热量不会经该传热体62传到受热面13c上。但是，如图1所示，当上述阀构件13后退并开放阀座15时，该阀构件13的受热面13d与上述传热体62的顶端的传热面62a接触，来自上述第3加热器63的热量被从传热体62传出并被加热。这样，当上述阀构件13开阀并与大量的反应气体接触时，由于该阀构件13被第3加热器63直接加热，因为其加热效果非常有效，所以可靠地防止了副生成物的附着。另外，伴随着上述阀构件13的开闭动作，波纹管18进行伸缩，即使该波纹管18内部进行呼吸产生暂时的温度下降，由于该波纹管18的内部经常由上述第3加热器63经传热体62加热，所以其温度下降的幅度被抑制成非常小，可以高温加热阀构件13。

再有，上述绝热部4由具有多个通气孔4b的圆筒形的绝热构件4a形成，该绝热材料4a在上述阀壳体10和气缸20之间包围上述杆16并设置成同心状，由流通该绝热材料4a的内部的空气冷却上述杆16。即，从上述第1加热器31及第3加热器63传到杆16的热量，也从该杆16流向活塞21侧，但是其热量的大部分因被绝热部4a散热而被遮断，几乎传不到活塞21上。

再有，在上述实施例中，真空阀备有第1～第3的3个加热机构5～7，但是，也可以省略例如第3加热机构7，只具有第1及第2加热机构5及6。

另外，上述复位弹簧27，如图示那样设置在活塞21的背后的复位侧压力室26内，也代替，而是设置在波纹管18内的隔壁1和阀构件13之间。

再有，阀壳体10的形状不限于四角柱形，也有做成圆柱状或其他形状的，在这种情况下，当然第2加热机构6中的传热体62和绝热罩57也要做成适合它们的形状。

根据本发明的真空阀，由于不把从设置在阀构件上的加热器及温度传感器延伸出的一次导线直接引出到外部，而是经过二次导线引出，在该二次导线上设置螺旋部，伴随着阀构件的开闭产生的上述一次导线的变位由该螺旋部的伸缩吸收，因此，可以解决原有的问题并可以稳定的进行阀构件的开闭动作。

Claims (4)

1.一种带加热器的真空阀，其特征在于，该真空阀具有：具有第1主口及第2主口、连结该两主口的流路及设置在该流路中的环状的阀座的阀壳体；连接于上述阀壳体的气缸；设置在上述阀壳体内并开闭上述阀座的提升阀式的阀构件；前端部与上述阀构件连结、基端部延伸到上述气缸内部的中空的杆；滑动自由地配置在上述气缸的内部并连接于上述杆的基端部的被由流体压力作用驱动的活塞；安装在上述阀构件上的加热器及温度传感器；安装在该活塞上而与该活塞一起位移的端子座；安装在上述气缸的端部上的连接器；分别从上述加热器及温度传感器延伸出的、贯通杆的内部后顶端与上述端子座连接的加热器用一次导线及传感器用一次导线；一端通过上述端子座分别与加热器用一次导线及传感器用一次导线连接、同时另一端与上述连接器连接的、中间具有伸缩自由的螺旋部的加热器用二次导线及传感器用二次导线。

2.如权利要求1所述的真空阀，其特征在于，通过把上述加热器用一次导线和传感器用一次导线插入共同的管内形成电缆状的一次导线束，该导线束插入通过上述杆的内部，另外，通过把上述加热器用二次导线和传感器用二次导线插入到共同的管内形成电缆状的二次导线束，在该二次导线束上形成上述螺旋部。

3.如权利要求1或2所述的真空阀，其特征在于，上述气缸，在上述活塞的前面侧具有与操作口相通的驱动侧压力室，同时在活塞的背面侧具有导线收容室，在该导线收容室内，上述端子座安装在活塞的背面上，在上述气缸的端部上安装划分上述导线收容室的盖体，在该盖体上安装上述连接器、同时设置中空部，在该中空部内收容上述螺旋部。

4.如权利要求3所述的真空阀，其特征在于，在上述导线收容室内，在上述盖体和活塞之间设置线圈状的复位弹簧，该复位弹簧设置在从上述盖体上形成的筒部的周围，该筒部包围上述盖体的中空部，由该筒部使上述复位弹簧与上述螺旋部隔离。

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