CN102269295A - 真空用阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种真空用阀，在与阀芯连结的轴的内部的加热器孔内收容有筒式加热器，该筒式加热器的前端的发热部配置在上述轴与阀芯的连结部的位置，在上述连结部，在上述阀芯与轴的相互抵接的面的相对的位置形成有与上述加热器孔连通的受热槽和加压部，上述受热槽包括具有半径与上述筒式加热器的发热部的半径相等的圆弧状的槽部分，在将上述发热部配置在上述受热槽与加压部之间的状态下，用螺栓相互固定上述阀芯和轴，从而使该发热部被上述加压部加压而以面接触的方式紧贴于上述受热槽的圆弧状的槽部分的内周。

Description

真空用阀
技术领域
本发明涉及一种安装在半导体制造装置的真空腔室而用于与该真空腔室连通的开口的开闭的真空用阀。
背景技术
在半导体制造装置中，使用真空用阀开闭与真空腔室连通的开口。该真空用阀的结构为：在具有上述开口的阀盒(日文：弁箱)内收容有阀芯(日文：弁体)，轴的前端部连结于该阀芯，用阀芯驱动部驱动该轴，从而由上述阀芯对上述开口进行开闭。
上述真空用阀中，由于在与反应气体接触的部分生成并附着有反应物，该反应物给阀芯的开闭动作带来不良影响，因此，不使反应物附着是很重要的。为此，以往，如以下的专利文献1、专利文献2所述，在阀芯、轴等与反应气体接触的部分安装加热器，用该加热器对上述各部分、特别是阀芯进行加热。
但是，在上述专利文献1和专利文献2所述的阀芯的加热方式中，在轴的内部设有加热器、并且在阀芯的背面设有加热板、将上述加热器的热经由该加热板传递至阀芯这样的方式，由于是经由加热板间接加热，因此存在传热效率差这样的问题。另外，在阀芯的背面形成有围绕该阀芯的周缘的环状的槽、在该槽内收容有加热器而对阀芯进行加热的方式的阀芯不仅在阀芯上形成环状的槽很麻烦，而且必须在阀芯的背面安装密封板和加热板而将上述槽密闭，因此，存在加热器的安装构造复杂，而且还无法更换该加热器这样的问题。
专利文献1：日本特开9-269072号公报
专利文献2：日本特开11-325313号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能用加热器直接且高效地加热阀芯、并且容易将加热器安装在阀芯和轴上，还能简单更换该加热器的真空用阀。
为了实现上述目的，根据本发明，一种真空用阀，其在具有开口的阀盒内收容有阀芯，轴的前端部连结于该阀芯，用阀芯驱动部驱动该轴，从而由上述阀芯对上述开口进行开闭，其特征在于，在上述轴的内部形成有沿该轴的轴线方向延伸的圆形的加热器孔，在该加热器孔内收容有圆柱状的筒式加热器，并且，该筒式加热器的前端的发热部配置在上述轴与阀芯的连结部的位置，在上述连结部，在上述阀芯与轴的相互抵接的面的相对的位置形成有与上述加热器孔连通的受热槽和加压部，上述受热槽包括具有半径与上述筒式加热器的发热部的半径相等的圆弧状的槽部分，在将上述发热部配置在上述受热槽与加压部之间的状态下，用螺栓相互固定上述阀芯和轴，从而使该发热部被上述加压部加压而以面接触的方式紧贴于上述受热槽的圆弧状的槽部分的内周。
本发明优选为：在上述连结部，在上述阀芯的内部形成有沿该阀芯的宽度(日文：横幅)方向延伸的连结孔，在上述轴的前端形成有沿该轴的轴线方向延伸而嵌合于上述连结孔内的连结杆，在上述连结孔与连结杆的相互抵接的孔壁面和杆壁面上形成有上述受热槽和加压部。
本发明优选为：在上述轴上形成有与上述受热槽面对的加压槽，在该加压槽的槽面形成有上述加压部。
另外，本发明也可以是：上述加热器孔的前端部在上述轴与阀芯的连结部的位置通过上述受热槽连通于阀盒内，该加热器孔的基端部被气密地闭塞，由此，在上述阀盒内处于真空状态时，上述受热槽和加热器孔成为真空状态。
本发明优选为：上述阀芯是铝合金制，上述轴是不锈钢制。
采用本发明，使筒式加热器的发热部的外周以面接触的方式紧贴于形成在阀芯上的圆弧状的受热槽的内周，利用热传导直接向阀芯传递热，所以，与用辐射传递热的情况相比，热传导性更优良，能高效加热阀芯。另外，将上述筒式加热器插入轴的加热器孔内而将发热部配置在阀芯的受热槽与轴的加压部之间，用螺栓固定上述阀芯和轴，从而使上述发热部被加压部加压而紧贴于受热槽，所以，容易安装筒式加热器，能简单地进行更换。
附图说明
图1是局部剖切本发明的真空阀的一实施方式而从阀芯的背面侧看的后视图。
图2是图1的II一II剖视图。
图3是阀芯的要部放大俯视图。
图4是图1的IV-IV剖视图。
图5是图4的纵剖视图，用假想线表示筒式加热器。
图6是分开表示阀芯、轴和筒式加热器的要部立体图。
图7是表示阀芯与轴的连结部的不同的结构例的要部剖视图。
具体实施方式
图1是局部剖切并概略示出本发明的真空用阀的一实施方式的图。该真空用阀与半导体制造装置的真空腔室连接而对与该真空腔室连通的开口3进行开闭，在该真空腔室排气、半导体晶圆相对于该真空腔室出入时等对上述开口3进行开闭。
上述真空用阀具有与上述真空腔室连接的阀盒1以及配设在该阀盒1的下部的阀芯驱动部2。
上述阀盒1为横长的四角箱形，如图2所示，在相对的前后的壁1a和1b上形成有与上述真空腔室连通的横长的矩形的第1开口3和第2开口4，在该阀盒1的内部的阀壳体5内收容有对前方的壁1a的第1开口3进行开闭的横长的矩形阀芯6。而且，在上述前方的壁1a的内表面以包围上述第1开口3的方式形成有矩形或长圆形的阀座部7，在上述阀芯6的前表面装设有与该阀座部7抵接而封闭上述第1开口3的矩形或长圆形的阀密封件8。
在上述阀芯6的长度方向的中央位置连结有轴10的前端部(上端部)，该轴10的基端部(下端部)以非接触状态贯通上述阀盒1的底壁1c以及固定于该底壁1c的驱动部上壁2a而延伸至上述阀芯驱动部2的内部。
在上述轴10的基端部通过将上述基端部嵌合在盖体14的安装孔15内来安装该盖体14，该盖体14的垂直截面为大致H字形，该盖体14的俯视形状为大致长方形。
在上述盖体14的中央孔16的内底部的位置安装有气密地包围轴10的第1支承环17，另外，在上述驱动部上壁2a隔着O形密封圈气密地安装有包围上述轴10的第2支承环18，包围轴10的波纹管19的一端和另一端分别被气密地固定在上述第1支承环17和第2支承环18。
上述波纹管19的内侧与轴10的外侧之间的空间20与上述阀壳体5连通，但是与大气隔断。因而，上述阀壳体5除了上述2个开口3、4之外是密闭的空间。
上述阀芯驱动部2具有实质上与本申请人提出的日本特开平11-325315号公报公开的高真空阀的阀芯驱动部相同的结构，其结构本身已经是公知的，在此简单说明其结构和作用。
上述阀芯驱动部2具有安装于上述驱动部上壁2a的左右一对气缸23a、23b，该气缸23a、23b的活塞杆24a，24b连结于传动构件25，该传动构件25借助未图示的连结机构连结于上述盖体14。该连结机构以使上述传动构件25和盖体14能沿轴10的轴线方向相对移动但不能离开设定距离以上的方式进行连结，并且，在处于上述传动构件25与盖体14之间的弹簧的作用力的作用下通常将该传动构件25和盖体14保持在离开设定距离的状态。
而且，上述阀芯驱动部2通过使上述气缸23a、23b的活塞杆24a、24b伸缩而借助上述传动构件25和盖体14沿图1的上下方向驱动上述轴10，从而使与该轴10的前端连结的上述阀芯6在使上述第1开口3全开的全开位置(图2的虚线位置)、虽然与该第1开口3面对但没有封闭的面对位置(图2的实线位置)、将阀密封件8推压于阀座部7而将第1开口3封闭的封闭位置之间移动。
图1中的符号26a、26b是安装在上述盖体14的两侧面的上端附近的位置的支点辊，符号27a、27b是安装上述盖体14的两侧面的下端附近的位置的引导辊，符号28a、28b表示安装于上述传动构件25的凸轮板，该凸轮板28a、28b具有与上述引导辊27a、27b卡合的凸轮槽，上述支点辊26a、26b、引导辊27a、27b和凸轮板28a、28b为了进行阀芯6的开闭动作而如下述那样发挥作用。
上述支点辊26a、26b从阀芯6处于上述全开位置的状态，使活塞杆24a，24b缩短，使上述轴10和盖体14与传动构件25一起移动到了上述面对位置时，与气23a、23b的侧面的止挡件抵接而使该轴10和盖体14停止在上述面对位置。
在上述盖体14停止在上述面对位置之后，在上述连结机构的作用下，传动构件25仍然由活塞杆24a，24b驱动，相对于盖体14进一步向图1的上方移动，因此，设于该传动构件25的上述凸轮板28a、28b相对于引导辊27a、27b移动。其结果，在引导辊27a、27b沿着设于该凸轮板28a、28b的凸轮槽的倾斜位移的作用下，轴10以支点辊26a、26b为中心倾斜运动，阀芯6的阀密封件8被推压于阀座部7而使该阀芯6到达上述封闭位置。
使上述阀芯6从封闭位置移动至全开位置而使第1开口3全开时，进行与上述动作相反的动作。
为了防止由反应气体产生的生成物附着在上述阀芯6上，在真空用阀上设置筒式加热器30。为了安装该筒式加热器，在上述轴10的内部形成有在该轴10的中心沿轴线方向笔直地延伸的圆形的加热器孔31，在该加热器孔31内收容有笔直的呈圆柱状的上述筒式加热器30，并且，该筒式加热器30的前端的发热部30a以与该阀芯6直接接触的方式配置在上述轴10与阀芯6的连结部32的位置。
上述轴10与阀芯6在上述连结部32处如下所述地连结。即，由图2～图6可知，在上述阀芯6的内部形成有沿宽度方向(轴10的轴线方向)贯通该阀芯6的连结孔34，相对于此，在上述轴10的前端形成有沿该轴10的轴线方向延伸的连结杆35，该连结杆35嵌合在上述连结孔34内而用4个螺栓36固定在阀芯6上，从而使该阀芯6与上述轴10相互连结。
上述连结孔34被平坦且相互平行的第1孔壁面34a和第2孔壁面34b以及由圆周的一部分构成的圆弧状的2个侧壁面34c包围，通过使上述第1孔壁面34a位于阀芯6的宽度的中央，从而形成为偏向该阀芯6的背面侧的状态。上述第1孔壁面34a在阀芯6的上端侧和下端侧的左右相对的位置形成有供上述螺栓36的外螺纹部36a螺纹接合的4个螺栓孔37，在上述第2孔壁面34b侧形成有供上述螺栓36插入用的4个螺栓插入孔38。
另外，上述连结杆35被平坦且相互平行的第1杆壁面35a和第2杆壁面35b以及由轴10的圆周的一部分构成的圆弧状的2个侧壁面35c包围，通过沿轴10的中心轴线配置上述第1杆壁面35a，从而形成为相对于该轴10的中心偏向一侧的状态。在上述连结杆35上与上述螺栓孔37对应地形成有4个螺栓安装孔39，该螺栓安装孔39由供上述螺栓36的外螺纹部36a嵌合的小径孔部39a以及供螺栓头36b嵌合的大径孔部39b构成。
上述连结杆35具有与上述连结孔34大致相似的截面形状，通过形成比该连结孔34稍小的直径，从而带有少许余量地嵌合于该连结孔34内，在没有紧固上述螺栓36的状态下，第1杆壁面35a占据着相对于连结孔34的第1孔壁面34a稍微离开的位置。
在上述连结孔34和连结杆35相互抵接的第1孔壁面34a和第1杆壁面35a上，在隔着轴10的轴线相对的位置以相互面对的方式形成有呈圆弧状的受热槽41和加压槽42，利用该受热槽41和加压槽42与该加热器孔31呈同心状地形成与上述加热器孔31连通的圆形的受热孔40，上述筒式加热器30的发热部30a嵌合在该受热孔40内。
上述受热槽41和加压槽42均是将圆二等分而成的半圆状，其半径形成为实质上与上述筒式加热器30的发热部30a的半径相等，因而，上述受热孔40的孔径实质上与发热部30a的直径相等。但是，上述加热器孔31的孔径形成为比上述受热孔40的孔径即筒式加热器30的直径大一些。
因此，当在使发热部30a处于上述受热槽41与加压槽42之间的状态下紧固螺栓36，使轴10和阀芯6相互固定时，在该螺栓36的紧固力的作用下，发热部30a被上述受热槽41和加压槽42从两侧夹持，该加压槽42的槽面成为加压部42a而向受热槽41侧强力地对该发热部30a加压，从而使该发热部30a的半周部分以与受热槽41的整个内周面接触方式紧贴。此时，该发热部30a的其余半周部分以与上述加压槽42的整个内周面接触方式紧贴。另一方面，在上述加热器孔31的内周和上述筒式加热器30的外周之间形成有与它们的径差相应的空间43。
护套传感器(日文：シ一スセンサ一)(热电偶)45从上述筒式加热器30的上端延伸至连结孔34内，该护套传感器45向侧方弯折而与轴10的连结杆35的上端接触。
在图示的例子中，上述连结孔34的顶部开放，但如图6的虚线所示，也可以在该顶部安装用于覆盖该连结孔34和受热槽41的盖板44，而用该盖板44将上述护套传感器45推压于连结杆35的上端。该盖板44能用螺钉固定在上述连结杆35的顶面。但是，无需用该盖板44气密地密闭上述连结孔34的顶部。
在图1中，在上述筒式加热器30的基端部一体地安装有比加热器孔31大径的加热器凸缘46，该加热器凸缘46借助加热器密封件47固定在轴10的下端面，由该加热器凸缘46和加热器密封件47将上述加热器孔31的下端气密地封闭。而且，与上述筒式加热器30和护套传感器45连接的导线48气密地贯通上述加热器凸缘46而延伸至外部。
相对于此，上述加热器孔31的前端部，在上述阀芯6与轴10的连结部32的位置，通过处于连结孔34的内表面与连结杆35的外表面之间的微小间隙、处于受热槽41和加压槽42的内周面与发热部30a的外周面之间的微小间隙等，与上述阀壳体5连通。因而，在上述阀壳体5内处于真空状态时，上述受热槽41和加压槽42的内部以及加热器孔31的内部成为真空状态。
如上述那样安装上述筒式加热器30，所以，在真空用阀动作时，向上述筒式加热器30通电而使发热部30a发热，用该发热部30a加热阀芯6，防止由反应气体产生的生成物附着在该阀芯6上。在该情况下，使发热部30a的外周以面接触的方式紧贴在形成于阀芯6的圆弧状的受热槽41的内周，所以，来自上述发热部30a的热能通过热传导直接传递到阀芯6，并且能进行大面积的传热，加热效率优良。
无论是上述阀芯6和轴10均为铝合金制的情况，还是均为不锈钢制的情况，上述筒式加热器30的加热构造的加热效率都是优良的，而在阀芯6为铝合金制、而轴10为不锈钢制的情况特别有效。
即，通常，不锈钢的热传导系数(日文：熱伝導率)约为14W/mk，而铝合金的热传导系数约为170W/mk，约高至不锈钢的12倍。另一方面，对于辐射率，不锈钢的辐射率约为0.4，而铝合金的辐射率为0.04，约为不锈钢的1/10。另外，不锈钢与辐射率较大相应地容易受到辐射热，辐射散热也大。
因而，主要通过热传导进行从加热器向阀芯的传热，如果尽量不进行由辐射产生的散热，则能将热高效传递至铝合金制的阀芯。
因此，上述实施方式通过将阀芯6的受热槽41形成为圆弧状，使筒式加热器30的发热部30a以与该受热槽41面接触的方式紧贴该受热槽41，主要由热传导进行传热。在该情况下，上述发热部30a也与轴10的加压槽42面接触，但如上所述，不锈钢的热传导系数与铝合金相比非常小，所以，传到轴10的热量很少。
其结果，如上所述，能将来自发热部30a的热的大半部分传到阀芯6而对该阀芯6高效加热。特别是，铝合金制的阀芯6的热传导系数优良，所以，仅通过在上述受热槽41的位置局部加热，就容易使整体达到均匀的温度，另一方面，不锈钢的轴10热传导系数较差，所以，通过该轴10向外部放出的热较少，因此热损失较少。
而且，上述加热部30a与阀芯6的接触面为圆周面，因此，难以产生由线膨胀差、热变形导致的接触不良等。
此外，在真空用阀动作时，由于上述阀壳体5内成为真空状态，因此上述受热槽41和加压槽42的内部也成为真空状态，在该情况也是，来自上述筒式加热器30的发热部30a的热利用热传导直接传递到阀芯6，所以，能由该发热部30a良好地加热阀芯6。
上述筒式加热器30的拆卸能如下述这样进行，即，将固定轴10和阀芯6的螺栓36放松或拆卸，并且，从轴10拆卸加热器凸缘46，在安装有盖板44的情况下也拆卸该盖板44，将该筒式加热器30从加热器孔31向下方拔出。
在上述实施方式中，上述受热槽41和加压槽42均呈半圆状，但只要至少受热槽41呈圆弧状优选为半圆状而能与发热部30a面接触即可，加压槽42是不是圆弧状均可。例如，如图7所示，也可以是受热槽41的一部分为具有与发热部30a的半径相等的半径的圆弧状优选为半圆状的槽部分41a，加压槽42呈具有比上述发热部30a的半径大的半径的浅圆弧状。在该情况下，上述加压槽42的与上述发热部30a接触的部分成为加压部42a。
另外，在上述受热槽41和加压槽42与发热部30a之间形成有间隙50，在该间隙50的部分由辐射进行传热，但与利用该辐射从发热部30a传递至阀芯6和轴10的热量相比，在受热槽41的圆弧状的槽部分41a由热传导从发热部30a传递至阀芯6的热量要大得多，因此，传热效果好。
此外，在图3和图4所示的实施方式中，可以使呈半圆状的上述受热槽41的整个槽为圆弧状的槽部分41a，而且使加压槽42的整个槽为圆弧状的加压部42。
而且，代替在阀芯6上设置上述那样的连结孔34，也可以从该阀芯6的背面侧形成凹部，在该凹部的内部使轴10与该阀芯6抵接而用螺栓36进行固定，或者，也可以不设置上述那样的连结孔34、凹部而是使轴10抵接于阀芯6的背面而用螺栓36进行固定。

Claims (5)

1.一种真空用阀，其在具有开口的阀盒内收容有阀芯，轴的前端部连结于该阀芯，用阀芯驱动部驱动该轴，从而由上述阀芯对上述开口进行开闭，其特征在于，
在上述轴的内部形成有沿该轴的轴线方向延伸的圆形的加热器孔，在该加热器孔内收容有圆柱状的筒式加热器，并且，该筒式加热器的前端的发热部配置在上述轴与阀芯的连结部的位置，
在上述连结部，在上述阀芯与轴的相互抵接的面的相对的位置形成有与上述加热器孔连通的受热槽和加压部，上述受热槽包括具有半径与上述筒式加热器的发热部的半径相等的圆弧状的槽部分，在将上述发热部配置在上述受热槽与加压部之间的状态下，用螺栓相互固定上述阀芯和轴，从而使该发热部被上述加压部加压而以面接触的方式紧贴于上述受热槽的圆弧状的槽部分的内周。
2.根据权利要求1所述的真空用阀，其特征在于，
在上述连结部，在上述阀芯的内部形成有沿该阀芯的宽度方向延伸的连结孔，在上述轴的前端形成有沿该轴的轴线方向延伸而嵌合于上述连结孔内的连结杆，在上述连结孔与连结杆的相互抵接的孔壁面和杆壁面上形成有上述受热槽和加压部。
3.根据权利要求1或2所述的真空用阀，其特征在于，
在上述轴上形成有与上述受热槽面对的加压槽，在该加压槽的槽面形成有上述加压部。
4.根据权利要求1或2所述的真空用阀，其特征在于，
上述加热器孔的前端部在上述轴与阀芯的连结部的位置通过上述受热槽连通于阀盒内，该加热器孔的基端部被气密地闭塞，由此，在上述阀盒内处于真空状态时，上述受热槽和加热器孔成为真空状态。
5.根据权利要求1或2所述的真空用阀，其特征在于，
上述阀芯是铝合金制，上述轴是不锈钢制。
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