JP2005321100A

JP2005321100A - 開閉バルブ

Info

Publication number: JP2005321100A
Application number: JP2005174129A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Ishigaki; 恒雄石垣
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】確実且つ均一に加熱され、耐食性に優れた開閉バルブを提供する。
【解決手段】圧力流体が流通する第１ポート２０および第２ポート２２を有するバルブボデイ１２と、ピストンロッド３２の変位作用下に、第１ポート２０と第２ポート２２との連通路を開閉する弁ディスク４６と、バルブボデイ１２の外壁面に設けられて加熱する第１乃至第３ヒータ５４ｂ（５４ａ、５４ｃ）と、第１乃至第３ヒータ５４ｂ（５４ａ、５４ｃ）の加熱温度を制御する温度制御手段５６ｂ（５６ａ、５６ｃ）とを備え、バルブボデイ１２は、ステンレス鋼を含む低熱伝導率材料によって形成された内側バルブボデイ１２ａと、アルミニウム合金を含む高熱伝導率材料によって形成された外側バルブボデイ１２ｂとによって一体的に設けられてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、圧力流体、気体等の流体通路もしくは排気通路等を開閉することが可能な開閉バルブに関する。

半導体ウェハや液晶基板等の製造装置では、開閉バルブによって構成された通路を介してポンプと種々の処理室とが接続されており、開閉バルブの付勢・減勢作用下に通路が開閉制御されるものが、例えば、以下に示す特許文献１に開示されている。

特開平０７−０７１６４８号公報

半導体製造等を構成する成膜装置やエッチング装置等では、真空チェンバー内で生成される副生成物が、該真空チェンバーよりも低温である開閉バルブに付着し、これによって通路が閉塞されたり、装置の機能が劣化する。

そこで、このような副生成物の付着を防止するため、開閉バルブには、例えば、シースヒータ、カードリッジヒータや面赤熱体等の加熱手段が設けられ、開閉バルブを加熱するのが一般的である。

この場合、開閉バルブは、副生成物の付着を回避するため、確実且つ均一に加熱される必要があり、このため熱伝導性に優れ、成膜装置やエッチング装置で使用されるガスや副生成物等に対する耐食性にも優れていることが必要となる。しかしながら、これら両者の必要性を充分に満たすものは提案されていない。

本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、確実且つ均一に加熱され、耐食性に優れた開閉バルブを提供することにある。

前記の目的を達成するために、請求項１に係る本発明は、駆動手段と、圧力流体が流通する第１ポートおよび第２ポートを有するバルブボデイと、前記駆動手段の駆動作用下に変位する弁ロッドと、前記弁ロッドの変位作用下に、前記バルブボデイに形成された第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁ディスクと、前記バルブボデイに設けられ、該バルブボデイを加熱する加熱手段と、前記加熱手段の加熱温度を制御する温度制御手段とからなり、前記バルブボデイは、ステンレス鋼を含む低熱伝導率材料によって形成された内側バルブボデイと、アルミニウム合金を含む高熱伝導率材料によって形成された外側バルブボデイと、によって一体的に設けられることを特徴とするものである。

請求項２に係る本発明は、請求項１記載の開閉バルブにおいて、前記加熱手段と前記温度制御手段とが一体に構成されることを特徴とするものである。

請求項３に係る本発明は、請求項１又は２記載の開閉バルブにおいて、前記外側バルブボデイは、前記内側バルブボデイの外表面に覆われていることを特徴とするものである。

請求項４に係る本発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の開閉バルブにおいて、前記外側バルブボデイは、前記内側バルブボデイに鋳込んで形成されることを特徴とするものである。

請求項５に係る本発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の開閉バルブにおいて、前記加熱手段は、棒状ヒータ、面ヒータ又はシースヒータであることを特徴とするものである。

以上の構成によれば、高熱伝導材料からなる外側バルブボデイの外表面部分を加熱手段によって加熱することにより、低熱伝導材料によって形成された内側バルブボデイが確実且つ均一に加熱される。また、この開閉バルブは、内側バルブボデイがステンレス鋼を含む材料によって形成されたので、耐食性にも優れる。

本発明の開閉バルブは、バルブボデイが、ステンレス鋼を含む高耐食性の低熱伝導率材料と、これに密着するアルミニウム合金を含む高熱伝導率材料とによって、一体的に設けられたので、温度分布が均一になるように確実に熱が伝達され、副生成物が部分的に付着することなく、副生成物の付着を防止することができ、ガスや副生成物等に対する耐食性を向上させることができる。

また、ベーキング処理においても、バルブボデイを均一に加熱することができるので、ベーキング処理時間の短縮や相対的にベーキング処理温度を低下させることができる。

本発明に係る開閉バルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照数字１０は本発明の実施の形態に係る開閉バルブを示す。

この開閉バルブ１０は、略角筒状に形成されバルブボデイ１２と、前記バルブボデイ１２の上部に搭載されたボンネット１４と、前記バルブボデイ１２の外表面に設けられた加熱機構１６とを有する。前記バルブボデイ１２の内部には室１８が形成され、前記室１８には、相互に直交する方向に配設された第１ポート２０および第２ポート２２がそれぞれ連通するように設けられる。

なお、前記バルブボデイ１２は、ステンレス鋼の材料によって形成された内側バルブボデイ１２ａと、この内側バルブボデイ１２ａの外表面に密着して熱伝導率が良好なアルミニウム合金等をダイキャスト成形あるいは鋳造成形による鋳込み法によって一体成形された外側バルブボデイ１２ｂとから構成するとよい。

これにより、アルミニウム合金によって形成された外側バルブボデイ１２ｂを加熱することにより、バルブボデイ１２全体の温度の均一性を図ることができる。

前記ボンネット１４の内部には駆動手段として機能するシリンダ機構２４が配設され、前記シリンダ機構２４は、圧力流体供給ポート２６から供給される圧力流体の作用下にシリンダ室２８に沿って摺動変位するピストン３０と、前記ピストン３０に連結されるピストンロッド（弁ロッド）３２と、前記シリンダ室２８を閉塞するカバー部材３３とを有する。なお、前記ピストン３０の外周面には、環状溝を介してピストンパッキン３４が装着され、また前記ピストンパッキン３４に近接する部位には環状溝を介してリング状のマグネット３６が装着される。

ボンネット１４の下部側には、前記ピストンロッド３２を軸支する軸受部３８が形成され、前記軸受部３８には、該ピストンロッド３２が挿通する軸孔４０と、前記軸孔４０の内周面に装着されて該ピストンロッド３２の外周面を囲繞するロッドパッキン４２とが設けられている。

バルブボデイ１２の室１８内に臨むピストンロッド３２の端部には、バルブボデイ１２の内部に形成された環状の着座部４４に着座することにより第１ポート２０と第２ポート２２との連通を遮断する弁ディスク４６が連結される。前記弁ディスク４６には、着座部４４に接触することによりシール機能を営むシールリング４８が環状溝を介して装着されている。

また、バルブボデイ１２の室１８内には、一端部が軸受部３８の段部に係着され他端部が弁ディスク４６に係着されたばね部材５０が配設され、前記弁ディスク４６は前記ばね部材５０の弾発力の作用下に着座部４４に向かって着座するように付勢されている。

さらに、バルブボデイ１２の室１８内には、一端部がバルブボデイ１２とパッキン１０１でシールされたプレート１００に接合され、他端部が弁ディスク４６に接合されたベローズ５２が配設され、このベローズ５２によって室１８は、大気と遮断されている。

加熱機構１６は、図３に示されるように、第２ポート２２を除いたバルブボデイ１２の周方向に沿った三側面にそれぞれ配設された、棒状ヒータ、面ヒータ又はシースヒータ等の第１乃至第３ヒータ（加熱手段）５４ａ〜５４ｃと、前記第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４ｃの加熱温度をそれぞれ制御する、平板状又は棒状の第１乃至第３温度制御手段５６ａ〜５６ｃと、第１乃至第３温度制御手段５６ａ〜５６ｃとバルブボデイ１２の平坦な側面との間にそれぞれ介装された薄板状の伝熱体５８ａ〜５８ｃとを有するとよい。なお、前記第１ヒータ５４ａと第１温度制御手段５６ａ、第２ヒータ５４ｂと第２温度制御手段５６ｂ、第３ヒータ５４ｃと第３温度制御手段５６ｃは、それぞれ一体に構成されている。また、前記伝熱体５８ａ〜５８ｃは、熱伝導率が良好なアルミニウム合金等の材料によって形成するとよい。

本発明の実施の形態に係る開閉バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

図１に示されるように、ピストン３０が下限位置にあって弁ディスク４６が着座部４４に着座して第１ポート２０と第２ポート２２との連通が遮断された状態を初期位置として説明する。

図示しない圧力流体供給源を付勢して圧力流体供給ポート２６から供給された圧力流体（例えば、圧縮空気）はシリンダ室２８に導入され、前記圧力流体の作用下にピストン３０を上方に向かって押圧する。この場合、前記ピストン３０およびピストンロッド３２が一体的に上昇し、前記ピストンロッド３２の一端部に連結された弁ディスク４６はばね部材５０の弾発力に抗して着座部４４から離間する。

従って、図２に示されるように、弁ディスク４６と着座部４４との間に間隙が形成され、前記間隙を通じて第１ポート２０と第２ポート２２とが連通した状態となる。

なお、図示しない切換弁の切換作用下に圧力流体供給ポート２６を開放状態として大気に連通させることにより、ばね部材５０の弾発力の作用下にピストン３０、ピストンロッド３２および弁ディスク４６が一体的に下降し、前記弁ディスク４６が着座部４４に着座して初期状態となる。

本実施の形態では、バルブボデイ１２の周方向に沿った三側面にそれぞれ第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４ｃを配設し、前記第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４ｃの加熱温度を第１乃至第３温度制御手段５６ａ〜５６ｃによってそれぞれ制御している。

このように、バルブボデイ１２を加熱する第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４ｃの加熱力を第１乃至第３温度制御手段５６ａ〜５６ｃによって制御することにより、高真空装置の副生成物付着防止やガス放出のためのベーキング処理を簡素な構造によって安価に行うことができる。

なお、本実施の形態では、ステンレス（熱伝導率ＳＵＳ３０４：１６Ｗ／ｍ・ｋ）等の高耐食性の低熱伝導率材料によって形成された内側バルブボデイ１２ａの外表面に対して、さらにアルミニウム合金（熱伝導率ＡＣ４Ｃ：１５０Ｗ／ｍ・ｋ）等の高熱伝導率材料を溶融状態で密着成形した外側バルブボデイ１２ｂを一体的に形成しているが、これに限らず、前記外側バルブボデイ１２ｂを二分割以上のアルミニウム合金等によって構成してもよい。

従って、高熱伝導材料からなる外側バルブボデイ１２ｂの外表面部分を第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４ｃによって加熱することにより、低熱伝導材料によって形成された内側バルブボデイ１２ａが均一に加熱される。

こうして、開閉バルブ１０は、温度分布が均一になるように温度上昇し、副生成物の開閉バルブ１０への付着がむらなく確実に防止される。さらに、開閉バルブ１０は、ステンレス鋼等の材料によって形成された内側バルブボデイ１２ａを有するので、ガスや副生成物等に対する耐食性が向上する。

また、ベーキング処理温度が均一化され、ベーキング処理時間の短縮やベーキング処理温度を相対的に低下させることができる。

本発明の実施の形態に係る開閉バルブの軸線方向に沿った概略構成縦断面図である。前記開閉バルブを構成する弁ディスクが着座部から離間して第１ポートと第２ポートとが連通した状態を示す動作説明図である。図１に示す開閉バルブの平面図である。

符号の説明

１０…開閉バルブ１２、１２ａ、１２ｂ…バルブボデイ
１４…ボンネット１６…加熱機構
１８…室２０、２２…ポート
２４…シリンダ機構２６…圧力流体供給ポート
２８…シリンダ室３０…ピストン
３２…ピストンロッド４４…着座部
４６…弁ディスク５０…ばね部材
５２…ベローズ５４ａ〜５４ｃ…ヒータ
５６ａ〜５６ｃ…温度制御手段５８ａ〜５８ｃ…伝熱体

Claims

駆動手段と、
圧力流体が流通する第１ポートおよび第２ポートを有するバルブボデイと、
前記駆動手段の駆動作用下に変位する弁ロッドと、
前記弁ロッドの変位作用下に、前記バルブボデイに形成された第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁ディスクと、
前記バルブボデイに設けられ、該バルブボデイを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段の加熱温度を制御する温度制御手段と、
からなり、
前記バルブボデイは、ステンレス鋼を含む低熱伝導率材料によって形成された内側バルブボデイと、
アルミニウム合金を含む高熱伝導率材料によって形成された外側バルブボデイと、
によって一体的に設けられることを特徴とする開閉バルブ。
請求項１記載の開閉バルブにおいて、
前記加熱手段と前記温度制御手段とが一体に構成されることを特徴とする開閉バルブ。
請求項１又は２記載の開閉バルブにおいて、
前記外側バルブボデイは、前記内側バルブボデイの外表面に覆われていることを特徴とする開閉バルブ。
請求項１〜３のいずれか１項記載の開閉バルブにおいて、
前記外側バルブボデイは、前記内側バルブボデイに鋳込んで形成されることを特徴とする開閉バルブ。
請求項１〜４のいずれか１項記載の開閉バルブにおいて、
前記加熱手段は、棒状ヒータ、面ヒータ又はシースヒータであることを特徴とする開閉バルブ。