CN1428528A - 带加热器的提动阀 - Google Patents

Abstract

一种带加热器的提动阀，其中，阀壳10具有主孔11、12、连接这些主孔11、12的流路14、设于该流路14中的环状的阀座15、对该阀座15进行开闭的提动式的阀构件13、及连接于该阀构件13的杆16，在该阀壳10的外周面围住该阀壳10全周地覆盖由导热性材料构成的传热罩30，在设于该传热罩30的加热器孔31内安装呈杆状的第1加热器32。这样，可使用低成本的杆状加热器有效地加热提动阀的壳体的外周面全体。

Description

带加热器的提动阀

技术领域

本发明涉及一种在理化机械等中直接用于反应气体等工作流体的供给或用于使用这样的反应气体的真空室的减压等的提动(升)阀(ポペツト弁)，更为详细地说，涉及用加热器防止来自上述工作流体的生成物附着到阀构件等的带加热器的提动阀。

背景技术

例如在半导体的制造装置中，在真空室内进行的腐蚀等化学处理中使用高温反应气体，其供给和真空室的减压等使用提动阀。然而，上述反应气体低温化时，生成物易于析出，其生成物附着于提动阀的内部和阀构件等，使开闭精度下降，所以，在这样的提动阀中，可防止来自工作流体的生成物的析出和在阀构件等的附着地构成很重要。

为此，过去，提出了各种用加热器加热壳体和阀构件等以防止生成物的附着的带加热器的提动阀。在日本专利第3005449号公报中，公开了在壳体的外面卷绕带式加热器并使杆状的加热器穿过从该阀构件延伸的空心杆的内部地安装在开闭流路的阀构件的方案。另外，在日本专利3012831号公报公开了在壳体外面安装橡胶加热器并在与阀构件成一体的筒状的保持体的外周安装别的加热器的方案。另外，在日本特开平82807号公报公开了将橡胶加热器安装于壳体的外面同时在与阀构件成一体的空心杆的内部内装柔性加热器的方案。

这样的现有的提动阀都使用具有柔性的带式加热器或橡胶加热器作为加热壳体外面的加热器，将该加热器卷装于壳体的外面。

然而，这些加热器由于通过在如硅酮橡胶那样薄而且柔软的绝缘性外皮内埋入镍金属线等发热体而形成，所以成本高。而且，将其卷装于壳体的外周面是指实质上没有间隙地将上述发热体卷装在壳体的全周，所以，发热体的长度变长，消耗电力也没有必要地增大。另外，在上述发热体断线的场合，不能仅更换该发热体，必须更换包含外皮的加热器全体。

发明内容

本发明的技术课题在于使用成本低的杆状加热器有效地加热提动阀的壳体的外周面全体。

为了解决上述技术课题，本发明的带加热器的提动阀的特征在于：具有阀壳、连接于该阀壳的缸、设于上述阀壳内对阀座进行开闭的提动式阀构件、将前端部连接于该阀构件并且基端部延伸到上述缸内部的杆、通过密封构件可自由滑动地配置于上述缸的内部并连接于上述杆的基端部的活塞、围住该阀壳全体地覆盖于上述阀壳外周面的由导热性材料构成的传热罩、内装于该传热罩的呈杆状的1个以上的第1加热器，该阀壳具有第1主孔和第2主孔、连接这2个主孔的流路、设于该流路中的环状的阀座。

按照具有上述构成的本发明的提动阀，在阀壳的外周面覆盖传热罩，在该传热罩内装杆状的第1加热器，所以，来自第1加热器的热通过上述传热罩均匀分散地传递到阀壳的外周面全体，这样，可由低成本的杆状加热器通过传热罩有效地加热上述阀壳的外周面全体。

上述传热罩最好由导热性优良而且重量轻的铝形成。

在本发明中，可在上述传热罩的外面设置用于防止向外部的热传递的绝热罩。该绝热罩形成为在绝热板的内面安装用于使来自上述传热罩的热扩散的热扩散板的构成，最好通过设置间隔构件保持一定空隙地安装于上述传热罩，上述绝热板最好由氟橡胶或发泡氟橡胶形成。

在本发明中，可在上述阀构件安装1个以上的第2加热器。该第2加热器安装在上述阀构件的前面的、当闭阀时位于上述阀座的内孔内地面向流路的部分，同时，由加热器罩气密地覆盖。

在本发明中，最好在上述阀壳的内部配置前端具有上述阀构件处于开阀位置时接触的传热面的传热体，在该传热体安装1个以上的第3加热器。该传热体呈圆筒状，以同心状设置于上述杆的周围，在设于该传热体的加热器孔内内装上述第3加热器。

上述阀壳和缸也可通过用于防止从该阀壳向缸的热传导的绝热部连接。

附图说明

图1为示出本发明第1实施例的开阀状态的断面图。

图2为上述第1实施例的闭阀状态的断面图。

图3为图1的平面图。

图4为示出本发明第2实施例的开阀状态的断面图。

图5为示出本发明第3实施例的开阀状态的断面图。

图6为示出本发明第4实施例的开阀状态的断面图。

具体实施方式

图1-图3示出本发明的带加热器的提动阀的第1实施例。该提动阀1A适合用于半导体制造装置的真空室的减压，包括由阀构件13开闭流体流路14的阀开闭部2、驱动上述阀构件13的缸操作部3、处于这些阀开闭部2与缸操作部3之间的绝热部4，在上述阀开闭部2设置第1-第3这样3组加热机构5、6、7。

上述阀开闭部2具有由不锈钢(SUS)等材料形成的四棱柱状的阀壳10。该阀壳10朝相互错开90度的方向设置用于连接于上述真空室和真空泵中任一方的第1主孔11和用于连接于另一方的第2主孔12，同时，具有连接该两个主孔11、12的上述流路14和设于该流路14的圆环状的阀座15。

在上述阀壳10的内部设置对阀座15进行开闭的提动式的上述阀构件13。该阀构件13在呈圆板形的基材13a的下面外周安装对上述阀座15进行接离的橡胶制的密封构件13b而形成，在该阀构件13的背面中央部安装驱动用的杆16的前端部，该杆16的基端部贯通阀壳10的端部的分隔壁17和上述绝热部4延伸到上述缸操作部3，连接于活塞21。另外，在上述阀构件13的背面与分隔壁17之间围住上述杆16地安装可自由伸缩的波纹管18。

另一方面，上述缸操作部3具有通过上述绝热部4连接于上述阀壳10一端部的缸20。在该缸20的内部通过密封构件22可自由滑动地收容上述活塞21，在该活塞21的两侧形成第1压力室24a和第2压力室24b，这些压力室24a、24b分别连接于在缸20的侧面开口的第1操作孔25a和第2操作孔25b。图中符号20a为封闭上述缸20的端部的缸罩。

当从上述第1操作孔25a将压缩空气等压力流体供给到第1压力室24a时，如图1所示那样，由于活塞21和杆16后退，所以，该杆16的前端的阀构件13也后退而开放上述阀座15。另外，当上述第1操作孔25a开放并且从第2操作孔25b向第2压力室24b内供给压力流体时，如图2所示那样，上述活塞21和杆16前进，阀构件13与阀座15接触，闭锁该阀座15。

上述第1加热机构5安装于阀壳10的外面，如以下那样构成。即，该第1加热机构5在上述阀壳10具有包围其外周面全体地覆盖的棱柱状的传热罩30。该传热罩30由铝那样的导热性良好的硬质材料具有某种程度的壁厚地形成，安装成紧密接触于上述阀壳10外面的状态。该传热罩30可将全体一体形成，也可通过组合对例如阀壳10的四个侧面剖分的构件而形成。

在上述传热罩30的壁厚内，平行于阀壳10的轴线地穿设多个加热器孔31，在各加热器孔31内1个1个地插入呈杆状的第1加热器32。来自这些第1加热器32的热通过传热罩30均匀地分散，可均匀地传递到阀壳10全体。图中符号33为从上述第1加热器32延伸出的导线，连接到未由图示出的加热器控制电路。

另外，在上述第1加热器32的至少一个上安装温度传感器34，根据该温度传感器34的检测信号由上述加热器控制电路控制第1加热器32的发热温度。该温度传感器34的导线与上述第1加热器32的导线33一起导出到外部。上述温度传感器34也设置到传热罩30以代替设置到第1加热器32。

在图示实施例，上述第1加热器32设置于传热罩30的四角，但这些设置位置也可在传热罩30的各侧面的中央部，或在其它适当的位置。另外，该第1加热器32的数量不限于4个，也可在3个以下或5个以上，也可根据条件仅设置1个。在设置多个第1加热器32的场合，最好尽可能按相等间隔配置这些加热器，以使发热通过传热罩30均匀地分散。

上述杆状的第1加热器32可通过在电绝缘状态下将镍线等电阻发热体收容于导热性良好的金属制的外筒内而形成，但也可为其它构成。

在上述传热罩30的各侧面的外侧，覆盖设置用于防止从这些各侧面向外部的热传递的绝热罩37。该绝热罩37通过在由硅酮橡胶或氟橡胶或发泡氟橡胶等构成的平板状的绝热板37a的内侧面安装具有使来自上述传热罩30的热扩散的功能的薄的热扩散板37b而形成，由螺钉39固定在上述传热罩30的各侧面并且通过设置隔板38而在与该传热罩30之间保持一定的空隙40。在该场合，最好一部分的绝热罩37的螺钉39的前端接触于上述第1加热器32而兼作为该第1加热器32的固定用。

上述热扩散板37b可由铝等传热性材料形成，但也可为这以外的材料。另外，在图示实施例中，上述绝热罩37分成4块，但它们也可在整体上为一体，或一体接合邻接的2块绝热罩37、37。

由于第1加热机构5具有这样的构成，所以，上述各第1加热器32的发热沿上述传热罩30传递而均匀地分散到罩全体，均匀地传递到阀壳10外周面全体。这样，即使上述阀壳10由SUS那样的传热性不太好的材料形成，也可由低成本的杆状的加热器32通过上述传热罩30有效地加热其外周面全体。

另外，由于上述传热罩30的外面由绝热罩37围住，所以，没有热量从该传热罩30传递到周边设备和人体等的危险性，安全性也高。而且，在该场合，由于将热扩散板37b安装于绝热罩37的内面，所以，即使在靠近第1加热器32的部分的温度局部较高的场合，其热也由该热扩散板37b分散到绝热罩37全体，在该绝热罩37不作用局部高温，所以该绝热罩37的耐久性提高，同时，绝热效果也提高。而且，由于在上述绝热罩37与传热罩30之间设置空隙40，所以，由该空隙可进一步提高绝热效果。然而，上述绝热罩37也可覆盖设置成与传热罩30接触的状态。

另外，当由氟橡胶形成上述绝热罩37时，不仅耐热性良好，而且可防止西洛奇(シロキ)酸气体等有害气体的产生，还可获得与硅酮橡胶相同或高于它的绝热性，如使用发泡氟橡胶，则可进一步提高绝热性。

另外，上述第2加热机构6安装于上述阀构件13。即，在该阀构件13的前面，由螺钉41可自由装拆地将一个以上的第2加热器42安装到闭阀时位于上述阀座15的内孔内而与流路14相向的部分，同时，由螺钉44气密而且可自由装拆地对覆盖该第2加热器42的加热器罩43进行安装。上述第2加热器42适合使用在呈圆板形或圆环形或螺旋形的外皮内收容发热体的加热器，但其外形形状也可为直杆状或圆弧状。另外，也可在该第2加热器42内内装温度传感器。

从上述第2加热器42引出的导线45贯通阀构件13和传热体50及上述分隔壁17延伸到上述绝热部4的内部，从该绝热部4的侧面的孔47导出至外部。在该场合，上述导线45最好不妨碍阀构件13的开闭动作地在上述绝热部4内部挠曲，或如图所示那样形成为螺旋状。另外，在上述第2加热器42内装温度传感器的场合，该温度传感器的导线可与上述第2加热器42的导线45一起引出到外部，也可另行导出。这样，在将来自第2加热器42的导线45插通的孔设置于阀构件13的场合，存在损害该阀构件13的表里面间的气密性的危险，但由于在该阀构件13的前面气密地覆盖该孔和第2加热器42地安装上述加热器罩43，所以，由该加热器罩43保护上述第2加热器42使其不与反应气体接触，同时，可良好地保持上述阀构件13的表里间的气密性。

这样，在与阀构件13的前面的反应气体相接的部分安装第2加热器42，通过直接加热该接触气体面，可确实地防止由反应气体的冷凝等产生的副生成物的附着。而且，可将上述第2加热器42安装于阀构件13的前面，所以，在为了改变故障和发热量等而更换该第2加热器42的场合，可容易地拆下上述加热器罩43，容易地进行其更换作业。

另外，上述第3加热机构7具有在上述阀壳10的内部的波纹管18内沿杆16配置的上述传热体50和内装于该传热体50的1个以上的第3加热器51。上述传热体50由铝那样的传热性优良的金属材料形成为圆筒状，在上述杆16的周围保持微小间隙地配置成同心状，通过将其基端部由螺栓固定于上述分隔壁17，固定地设置于阀壳10内的规定位置。在该传热体50的壁厚内与该传热体50的中心轴线平行地形成1个以上的加热器孔52，在该加热器孔52内呈杆状的上述第3加热器51与上述杆16平行地内装。另外，该传热体50的前端部成为环状的传热面50a，该传热面50a如图2所示那样与前进到闭阀位置的阀构件13隔开一定距离地不相互接触，但当如图1所示那样由开阀使该阀构件13后退时，与该阀构件13的背面的环状的受热面13c相互接触。

从上述第3加热器51引出的导线53从上述绝热部4侧面的孔47导出到外部。在该场合，第3加热器51不移动，所以，其导线53不需要挠曲或形成为螺旋状。

上述第3加热机构7具有如下那样的功能。即，如图2所示，当上述阀构件13将阀座15闭锁时，该阀构件13从传热体50离开一定距离，热量不从第3加热器51通过该传热体50传递到受热面13c。然而，如图1所示，当上述阀构件13后退而开放阀座15时，该阀构件13的受热面13c接触于上述传热体50前端的传热面50a，来自上述第3加热器51的热量从传热体50传递而对其进行加热。这样，上述阀构件13开阀而与大量的反应气体接触时，由于该阀构件13由第3加热器51直接加热，所以，其加热非常有效，可确实地防止副生物的附着。另外，即使由伴随着上述阀构件13的开闭动作的上述波纹管18的伸缩使该波纹管18的内部呼吸而一时产生温度下降，由于上述第3加热器51通过传热体50时常对该波纹管18的内部进行加热，所以也可将该温度下降的幅度抑制得较小，可进行阀构件13的高温加热。

在上述传热体50与杆16之间设置用于可进行其相对位移的微小间隙，但在希望将来自上述第3加热器51的热从该传热体50通过杆16较多地传递到阀构件13的场合，可尽可能地减小上述间隙，同时，可由铝那样传热性优良的材料形成上述杆16。相反，在使来自上述第3加热器51的热不易通过传热体50传递到杆16时，可尽可能地增大上述间隙，或由陶瓷那样的热阻大的材料形成上述杆16或两者都实施。

从上述第2加热器42和第3加热器51传递到杆16的热也不易从该杆16流到活塞21侧，但该热的大部分通过在绝热部4散热而被隔断，基本上不传递到活塞21，所以，不会因该热而使密封构件22劣化。然而，作为更为可靠地防止上述杆16的热传递到活塞21的方法，也可将该杆16分成阀构件13侧的部分和活塞21侧的部分，由热阻大的材料形成该活塞21侧的部分。

上述绝热部4由具有多个通气孔47的圆筒形的绝热构件4a形成，该绝热构件4a围住上述杆16地以同心状设置于上述阀壳10与缸20之间，由在该绝热构件4a内部流通的空气冷却上述杆16。

图4示出本发明的第2实施例，上述第1实施例的提动阀1A为上述阀构件13的开闭都可由流体压力进行的复动式，而该第2实施形式的提动阀1B为在非操作时使阀构件13处于闭阀位置的常闭形式而且由液体压力进行开阀操作的单动式的提动阀。即，在该提动阀1B中，仅在缸20的内部的活塞21前面侧形成压力室24，同时，在缸20的侧面形成连通到该压力室24的1个操作孔25。在上述活塞21的后面侧形成弹簧室56，在该弹簧室56内时常朝闭阀方向对上述活塞21施加弹性力地设置螺旋状复位弹簧57。图中符号56a为朝外气开放上述弹簧室56的呼吸孔。

因此，当不向上述压力室24供给压力流体时，阀构件13由上述复位弹簧57的弹性力推压到阀座15而闭阀。当从操作孔25向上述压力室24供给压力流体时，由于活塞21反抗上述复位弹簧57的弹性力后退，所以，上述阀构件13从阀座15离开而开阀。

该第2实施例的上述以外的构成实质上与第1实施例相同，所以，在这些主要的同一构成部分采用与第1实施例相同的符号，省略其说明。

在形成常开式提动阀的场合，与图4的提动阀1B的缸操作部3的场合相反，在活塞21的后面侧形成压力室24，同时，在活塞21的前面侧形成弹簧室56，时常朝开阀方向对上述活塞21施加弹性力地在该弹簧室56内设置复位弹簧57。

图5示出本发明的第3实施形式，该第3实施例的提动阀1C与上述第1实施例的提动阀1的不同点在于没有第3加热机构7。另外，在第2加热机构6设置内装剖分成2个部分的发热体的第2加热器42，从这些发热体延伸出的导线45a、45b分另贯通从分隔壁17延伸的导杆60延伸出到绝热部4内，从此处导出到外部。对于上述以外的构成，实质上与第1实施例相同，所以，在这些主要的相同构成部分采用与第1实施例相同的符号，省略其说明。

即使如该提动阀1C那样仅有第1加热机构5和第2加热机构6，由于由这些第1和第2加热机构5、6对阀壳10和阀构件13进行效率良好的加热，所以，也可确实地防止副生生物的附着。

图6示出本发明的第4实施例。该提动阀1D为具有第1加热机构5和第2加热机构6的常闭式的提动阀，没有第2实施例那样的第3加热机构7和绝热部4。该提动阀1D的杆16形成为空心状，在该杆16的前端部附近安装圆筒状的弹簧导向构件63，同时，在该弹簧导向构件63的前端部安装弹簧座64，在该弹簧座64与缸20的底部的分隔壁65之间，将时常朝闭阀方向对阀构件13施加弹性力的第1和第2复位弹簧66a、66b在波纹管18内设置成内外2层。

另外，在缸20的内部将压力室24形成于活塞21的前面侧，同时，在缸20的侧面形成与该压力室24连通的1个操作孔25，在活塞21的后面侧由2个分隔板68a、68b形成导线收容室69，在该收容室69内收容从第2加热机构6的第2加热器42延伸的导线45的、形成为螺旋状或形成为挠曲状态的部分45c。该导线45插通到上述杆16的空心部16a内，从活塞21的背面的呼吸室71贯通一方的分隔板68a导入至上述收容室69内后，贯通另一方的分隔板68b导出到外部。图中符号72为导线保扩用的套筒。另外，示出不将温度传感器34内装于第1加热器32地安装于传热罩30侧的例子。

在该第4实施例中，当不在上述压力室24供给压力流体时，上述阀构件13由2个复位弹簧66a、66b的弹性力推压到阀座15而闭阀。当从操作孔25将压力流体供给到上述压力室24时，由于活塞21反抗上述复位弹簧66a、66b的弹性力后退，所以，上述阀构件13从阀座15离开而开阀。

该第4实施例的上述以外的构成实质上与第2实施例相同，所以，对这些主要的相同构成部分采用与该第2实施例相同的符号，省略其说明。

在上述各实施例中，示出具有第1一第3加热机构5-7的提动阀和第1和第2加热机构5和6的提动阀，但也可形成为具有第1和第3加热机构5和7的提动阀。这样的提动阀例如在第1和第2实施例中，可通过省略附设于阀构件13的第2加热机构6而获得。

另外，阀壳10的形状不限于四棱柱状，也可呈圆柱状和其它形状，在这样的场合，当然第1加热机构5的传热罩30和绝热罩37适合于其它形状地形成。

这样按照本发明的提动阀，在阀壳的外周面覆盖传热罩，在该传热罩内装杆状的第1加热器，所以，来自该第1加热器的热通过上述传热罩均匀地分散到阀壳的外周面全体而传递，这样，可由低成本的杆状加热器通过上述传热罩有效而且确实地对上述阀壳的外周面全体进行加热。

Claims (9)

1.一种带加热器的提动阀，其特征在于：具有：

阀壳，该阀壳具有第1主孔和第2主孔、连接这2个主孔的流路、设于该流路中的环状的阀座，

连接于上述阀壳的缸，

设于上述阀壳内对上述阀座进行开闭的提动式阀构件，

将前端部连接于上述阀构件并且基端部延伸到上述缸内部的杆，

可自由滑动地配置于上述缸的内部并连接于上述杆的基端部的活塞，

围住该阀壳全体地覆盖于上述阀壳外周面的由导热性材料构成的传热罩，

内装于上述传热罩的呈杆状的1个以上的第1加热器。

2.根据权利要求1所述的提动阀，其特征在于：上述传热罩由铝形成。

3.根据权利要求1或2所述的提动阀，其特征在于：在上述传热罩的外面覆盖设置绝热罩。

4.根据权利要求3所述的提动阀，其特征在于：上述绝热罩通过在绝热板的内面安装用于使来自上述传热罩的热扩散的热扩散板而形成，通过设置间隔构件在与该传热罩之间保持一定空隙地安装于上述传热罩上。

5.根据权利要求4所述的提动阀，其特征在于：上述绝热板由氟橡胶或发泡氟橡胶形成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的提动阀，其特征在于：上述阀构件具有1个以上的第2加热器，该第2加热器安装在上述阀构件的前面的当闭阀时位于上述阀座的内孔内地面向流路的部分，同时，由加热器罩气密地覆盖。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的提动阀，其特征在于：在上述阀壳的内部配置前端具有上述阀构件处于开阀位置时接触的传热面的传热体，在该传热体安装1个以上的第3加热器。

8.根据权利要求7所述的提动阀，其特征在于：上述传热体呈圆筒状，以同心状设置于上述杆的周围，在设于该传热体的加热器孔内内装上述第3加热器。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的提动阀，其特征在于：上述阀壳和缸通过用于防止从该阀壳向缸的热传导的绝热部而相连接。

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