TWI228171B - Poppet valve with heater - Google Patents

Description

1228171 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種具有加熱器的提動閥，係在理化學 機械等領域中直接使用於供給反應氣體等之作動流體，且 使用這種反應氣體的真空室之減壓等所使用的提動閥，更 詳言之，係有關一種以加熱器防止來自上述作動流體之生 成物附著於閥構件等而構成者。 【先前技術】 例如，在半導體的製造裝置中，在真空室內進行蝕刻 等化學處理使用的高溫之反應氣體，在供給反應氣體或真 空室的減壓等係使用提動閥。然而，當上述反應氣體低溫 化時，生成物容易析出，其生成物附著於用以開關流路之 閥構件，而降低開關精確度，因此對這種提動閥而言，防 止來自作動流體析出之生成物附著於閥構件之構成甚爲重 要。 因此，習知提案一種以加熱器加熱機殼的內部或閥構 件等以防止生成物附著的方式形成之具有加熱器的提動閥 。在專利第3 005 449號公報中揭示有於殼體的外面纏繞帶 狀加熱器，且在開關流路的閥構件通過從該閥構件延伸的 中空活塞桿之內部安裝棒狀加熱器。又，專利第3 0 1 2 8 3 1 號公報揭示有在殼體的外面安裝橡膠加熱器，且在與閥構 件形成一體的筒狀保持體的外周安裝其他加熱器。 然而，如上述習知的提動閥般，在可動構件即閥構件 -5- (2) 1228171 上安裝可單獨充分加熱該閥構件之程度，安裝熱容量大的 大形加熱器時’藉由該加熱器增大閥構件的重量，故必須 增大開關所需的驅動力，又，亦產生所謂應答性容易降低 之問題。因此，期望不需直接將上述加熱器安裝於閥構件 ’盡可能設置在閥構件以外之處，不拘動作位置以該加熱 器經常加熱該閥構件。 【專利文獻1】 特許第3 005449號公報 【專利文獻2】 專利第3 0 1 2 8 3 1號公報 【發明內容】 【發明所欲解決之課題】 本發明的技術性課題係在具有用以加熱閥構件的加熱 器之提動閥中，不直接將上述加熱器安裝於閥構件，而設 置在該閥構件以外的場所，不拘動作位置以該加熱器經常 加熱該閥構件而構成。 【用以解決課題之方案】 爲了解決上述課題，根據本發明，係提供一種具有加 熱器之提動閥’其特徵在於具備有以下構件：具有第1主 閥口、第2主閥口、連結上述兩主閥口的流路、及該流路 中所設置的閥座之閥殼；與上述閥殼連結的汽缸；在上述 閥殼內所設置用以開閉上述閥座的提動式之閥構件；在上 -6 - (3) 1228171 述閥構件連結前端部，使相反側的基端部延伸至上述汽缸 的內部之活塞桿；滑動自如地配設在上述汽缸的內部，且 與上述活塞桿的基端部連結之活塞·，配設於上述閥殻內的 固定位置，且具備在開閥位置使上述閥構件與前端部接觸 之傳熱面的發熱構件；因應該閥構件的動作伸縮自如地介 設於上述發熱構件與閥構件之間，將來自上述發熱構件的 熱經常傳達至閥構件；以及安裝於上述發熱構件的第〗加 熱器。 在具有上述構成的本發明之提動閥中，由於在閥殼的 固定位置設置發熱構件，在該發熱構件安裝第1加熱器， 以伸縮自如的傳熱構件相互連結該發熱構件與閥構件，且 在該閥構件開放時使上述發熱構件與閥構件相互接觸之方 式構成’因此上述閥構件在位於閉閥位置或開關途中從上 述發熱構件離開時，該閥構件透過上述傳熱構件經常加熱 ’可確實防止作動流體的生成物之附著。又，當上述閥構 件位於開放位置使大量的作動流體在流路流通時，由於該 閥構件與上述發熱構件接觸，以該發熱構件直接加熱，因 此使加熱效率提昇，防止生成物的附著效果亦提昇。 根據本發明之提動閥，係將閥構件加熱用的加熱器設 置在該閥構件以外的場所之構成，不拘其開關位置以該加 熱器經常加熱該閥構件。而且，如將加熱器直接安裝在閥 構件之習知品般，不致因閥構件的重量之增加使開關時的 驅動力加大，導致應答性變差。 根據本發明之具體構成例，在上述閥構件的背面安裝 (4) 1228171 有捲取上述活塞桿成爲筒狀的傳熱性之受熱構件，形成有 使上述發熱構件的傳熱面與該受熱構件的前端接觸之受熱 面’且使上述傳熱構件與上述受熱構件及上述發熱構件連 結。 根據本發明之其他具體構成例，上述發熱構件形成圓 筒狀’以同心狀設置在上述活塞桿的周圍，在該發熱構件 的內部內藏有上述第1加熱器。 在本發明中，期望上述傳熱構件形成波形狀或線圈狀 〇 根據本發明之其他具體構成例，在上述閥殼的端部之 隔壁與閥構件之間以捲取上述活塞桿之方式設置有蛇腹狀 管’在該蛇腹狀管內部收容有上述發熱構件、受熱構件及 傳熱構件。 又’在本發明中，可於上述閥殻設置第2加熱器。 【實施方式】 第1圖及第2圖係有關本發明之具有加熱器的提動閥 之一最佳實施例。該提動閥係應用於半導體製造裝置之真 空室的減壓所使用者，具有以閥構件1 3開關流體流路1 4 之方式構成的閥開關部1 ;驅動上述閥構件1 3的汽缸操 作部2 ;及介設於上述閥開關部丨與汽缸操作部2之間的 絕熱部3，上述閥開關部1設置有第1及第2的兩組加熱 機構4、5。 上述閥開關部1係具有以不銹鋼（SUS)等素材所形成 -8- (5) 1228171 的四角柱狀之閥殼1 〇。該閥殼1 0係具備在90度不同方 向上與上述真空室及真空汞浦中任一方連接的第1主閥q (Mainport) 11;及與另一方連接的第2主閥口 12，並 具有連結上述兩主閥口 1 1、1 2之上述流路1 4、及該流路 1 4中所設置的圓環狀之閥座1 5。 在上述閥殼10的內部設置有開閉上述閥座15的提動 式之上述閥構件1 3。該閥構件1 3係在形成圓盤形的基材 13a之下面外周安裝與上述閥座15接離的橡膠製之環狀 板構件1 3b而形成者。該閥構件1 3的背面中央係安裝有 驅動用的活塞桿1 6之則_部，該活塞桿1 6的基端部係貫 通閥殻1 〇的端部之隔壁1 7及上述絕熱部3而延伸至上述 汽缸操作部2，並與活塞2 1連結。 另外，上述汽缸操作部2係具有在閥殼1 〇的一端部 介以上述絕熱部3而連結之汽缸20。該汽缸20之絕熱部 3側的端部係藉由上述隔壁1 7予以閉塞，汽缸2 0的相反 側之端部係藉由蓋體23予以閉塞，在該汽缸20內部介以 板構件2 2滑動自如地收容有上述活塞2 1。然後，上述活 塞桿16介以板構件28及導引構件29滑動自如地貫通上 述隔壁17的中央部直到上述活塞21。又，該活塞21的 兩側形成有第1壓力室24a及第2壓力室24b，上述壓力 室24a、24b分別連接有在汽缸20的側面開口的第1操作 部25a及第2操作部25b。 然後，如第1圖所示，藉由上述第1操作部25a開放 第1壓力室24a，從第2操作部25b將壓縮空氣等的壓力 -9 · (6) 1228171 流體供給至第2壓力室2 4 b內時，爲使上述活塞2 1及活 塞桿1 6前進，該活塞桿1 6的前端之閥構件1 3亦前進， 與閥座1 5抵接以閉鎖該閥座1 5。又，如第2圖所示，在 開放上述第2操作部2 5 b之同時，從第1操作部2 5 a將壓 力流體供給至第1壓力室24a內時，爲使上述活塞2 1及 活塞桿1 6後退，閥構件i 3亦後退，並與閥座1 5分離以 開放該閥座1 5。 又，上述第1加熱機構4係具有在閥殼1 〇的內部沿 著上述活塞桿1 6配設的發熱構件3 0、及在該發熱構件3 〇 的內部所設置的第1加熱器31。上述發熱構件30係藉由 鋁等傳熱性佳的金屬構件形成圓筒狀，藉由在上述活塞桿 1 6的周圍保留微小的間隙配設成同心狀，以螺栓等固定 在上述隔壁1 7，以不動狀態設置在閥殼丨〇內的固定位置 。然後’在該發熱構件3 0的較厚側內與上述活塞桿1 6平 行形成一個或複數個加熱器安裝孔3〇b，在各加熱器安裝 孔30b內分別內藏有構成棒狀之電阻發熱式的上述第1加 熱器3 1。又，該發熱構件3 0的前端部形成環狀的傳熱面 3 〇a，該傳熱面3 0a係在上述閥構件；[3開放時，與該閥構 件1 3的背面所形成的受熱面3 3 a接觸，以直接傳熱至位 於開閥位置的該閥構件1 3之方式形成。因而，該發熱構 件3 0係兼具加熱上述閥構件丨3之手段與限定該閥構件 1 3的開閥位置之擋片的功能。 此外’上述第1加熱器3 1係具有溫度感應器3 2，從 該溫度感應器3 2延伸的導引線3 2 a與從第1加熱器3 1延 -10- (7) 1228171 伸的導引線3 1 a束在一起延出至外部，與未圖示的加熱器 控制電路連接。 上述閥構件1 3的受熱面3 3 a係形成於該閥構件！ 3的 背面所安裝的受熱構件3 3的端面。亦即，該閥構件】3的 背面以捲取上述活塞桿1 6的方式安裝以鋁等傳熱性佳的 素材形成圓筒狀的上述受熱構件3 3，該受熱構件3 3的前 端面形成上述受熱面33a。與該受熱構件33的基端部之 上述閥構件1 3抵接的部分形成凸緣狀的大徑部3 3 b，該 大徑部3 3 b與上述發熱構件3 0之間介設有伸縮自如的傳 熱構件3 5。該傳熱構件3 5藉由鋁等傳熱性素材形成波形 狀或線圈狀等可伸縮的形態，在與上述受熱構件3 3的大 徑部3 3 b與發熱構件3 0接觸或連結的狀態下，將其兩端 配設在上述兩構件3 0、3 3間，經常將上述發熱構件3 0的 熱傳達至閥構件1 3。 因而，在該第1加熱構件4中，上述閥構件1 3如第 1圖所示位於，在位於閉閥位置或開閥動作的途中時，由 於上述閥構件1 3的受熱面3 3 a與發熱構件3 0的傳熱面 3 0 a彼此分離，因此該閥構件1 3介以上述傳熱構件3 5藉 由發熱構件3 0加熱，該閥構件1 3如第2圖所示位於開閥 位置時，由於上述受熱面33a與傳熱面30a相互接觸，因 此該閥構件1 3以上述發熱構件3 0與傳熱構件3 5兩者進 行加熱。 上述閥殼1 0的隔壁1 7與閥構件1 3之間，安裝有伸 縮自如的波形管3 6，該波形管3 6的內部分別收容有上述 -11 - 1228171 (8) 發熱構件3 0與受熱構件3 3及傳熱構件3 5。 又，上述第2加熱機構5係安裝於閥殼1 〇的外面， 以如以下之方式構成。亦即，該第2加熱機構5係具有在 上述閥殼1 0以包圍其外周面全體的方式覆蓋的角柱狀之 傳熱蓋4 0。該傳熱蓋4 0係藉由銘等傳熱性佳的硬質素材 以具有某程度的厚度之方式形成，以與上述閥殼1 〇的外 面密接的狀態安裝。該傳熱蓋40雖全體可形成一體，惟 例如亦可組合閥殼1 〇四個側面所分割者形成複數的部分 〇 在上述傳熱蓋4 0的較厚側內與閥殼1 〇的軸線平行穿 設有複數個加熱器安裝孔40a，在該加熱器安裝孔40a內 一個一個插入有構成棒狀的第2加熱器41。然後，來自 上述第2加熱器41的熱通過傳熱蓋40均等分散，並以均 等傳達至閥殻10全體之方式形成。該第2加熱器41亦具 有溫度感應器42，將從上述第2加熱器41及溫度感應器 42延伸的導引線41a、42a束在一起延出至外部，且與未 圖示的加熱器控制電路連接。 上述第2加熱器4 1的設置位置即使在傳熱蓋4 0的四 角，亦可爲各側面的中央部。又，該第1加熱器4 1的數 量並不限定爲四個，亦可爲三個以下或五個以上，依據加 熱條件亦可僅設置一個。 在上述傳熱蓋40的各側面的外側被設有防止來自上 述各側面的熱傳達至外部的斷熱蓋43。該斷熱蓋43係在 由矽橡膠或氟橡膠或是發泡氟橡膠等所構成的平板狀之斷 -12- (9) 1228171 熱板4 3 a的內側面藉由安裝具有擴散來自上述傳熱蓋4 〇 的熱之功能的薄熱擴散板4 3 b而形成者，且上述傳熱蓋 4 〇的各側面藉由介存間隔件4 4，在該傳熱蓋4 0之間保持 固定的空隙4 5的狀態下，藉由螺絲4 6加以固定i此時， 一部份的斷熱蓋43的螺絲46藉由使其前端與上述第2加 熱器4 1抵接，兼具固定該第2加熱器4 1之功能。 上述熱擴散板43b雖以鋁等傳熱性素材形成，惟亦可 其他的素材形成。又，上述斷熱蓋43與傳熱蓋40的各側 面對應分爲四個，亦可全體爲一體。 上述第2加熱機構5由於具有這種構成，因此來自第 2加熱器41的發熱係傳達至上述傳熱蓋40並均等分散至 該蓋全體，可均等傳達至閥殼10的外周面全體。結果， 上述閥殼1 〇即使以傳熱性不佳如SUS之素材構成，可有 效率地介以上述傳熱蓋40藉由廉價的棒狀加熱器4 1加熱 其外周面全體，可確實防止該閥殼10的內面之反應物的 附著。 再者，上述絕熱部3係藉由具有複數個通氣孔4 8 a的 圓筒形斷熱板4 8所形成，該斷熱板4 8係包圍上述活塞桿 1 6以同心狀設置在上述閥殼1 0與汽缸2 0之間，藉由在 該斷熱板4 8的內部流通的空氣使上述活塞桿丨6冷卻。又 ，從上述斷熱板4 8的一部份之通氣孔4 8 a或特別設置的 導出孔將上述第1加熱器3 1的導線3 1 a導出至外部。 在具有上述構成的提動閥中，於閥殼1 〇內的固定位 置設置發熱構件3 0，在該發熱構件3 0安裝第1加熱器3 1 •13- (10) 1228171 ，以傳熱構件3 5相互連結該發熱構件3 〇與閥構件1 3， 並且在該閥構件1 3開放時，使上述發熱構件3 〇與閥構件 1 3相互接觸而構成，故上述閥構件]3在閉閥位置或開關 動作的途中，即使與上述發熱構件3 0分離，透過上述傳 熱構件3 5經常加熱該閥構件1 3，確實防止來自動作流體 的生成物之附著。又，上述閥構件1 3位於開放位置使大 量作動流體在流路上流通時，該閥構件1 3與上述發熱構 件3 0直接接觸，除了上述傳熱構件3 5之外亦可藉由該發 φ 熱構件3 0直接加熱，使加熱效率提昇，亦可使防止生成 物附著的效果提昇。 又，藉由上述第1加熱器31安裝於上述發熱構件30 而設置在閥構件1 3以外的場所，因此不會像習知的加熱 器直接安裝在閥構件，因增加閥構件重量，導致開閉時的 驅動力變大而產生應答性變差的問題。或是從加熱器延出 的導線之振動或伸縮抵抗等不會對閥構件的開關造成影饗 在上述實施例中，閥殼1 〇雖爲四角柱狀，惟閥殻1 〇 的形狀不限於這種四角柱狀，亦可爲圓柱狀或其他形狀。 此時，第2加熱機構5之傳熱蓋40或斷熱蓋43當然以適 合±述形狀之方式形成最佳。 又，上述閥構件1 3雖未安裝加熱器，惟在對該閥構 件1 3的開關不會造成影響的程度內亦可安裝輔助性的小 型加熱器。再者，上述汽缸操作部2雖反覆驅動活塞21 且以流體壓進行之複動形者，惟當然也可以是利用彈簧進 -14- (11) 1228171 行往返動作的單動形。 【發明之功效】 如此’根據本發明，藉由將加熱閥構件的第1加熱器 安裝於該閥構件以外的場所所設置之發熱構件，以伸縮自 如的傳熱構件使該發熱構件與上述閥構件連結，不拘其開 閉動作位置可經常加熱。又，不會因增加閥構件重量，導 致開閉時的驅動力變大而產生應答性變差的問題。 【圖式簡要說明】 第1圖係有關本發明之提動閥的一實施例的閉閥狀態 之剖面圖。 第2圖係第1圖之提動閥的開閥狀態之剖面圖。 【元件符號說明】 10 閥殼 11 第1主閥口 12 第2主閥口 13 閥構件 14 流路 1 5 閥座 16 活塞桿 17 隔壁 20 汽缸 •15- (12) 1228171 2 1 活 塞 30 發 埶 構 件 3 0a 傳 埶 > t \ Ν 面 3 1 ΑΆ- 弟 1 加 埶 / k N N 器 33 受 埶 ✓ V 構 件 33a 受 埶 面 3 5 傳 埶 «/ i N N 構 件 36 波 形 管 4 1 第 2 加 埶 > V \\ 器 -16 -

Claims (1)

1. (1) 1228171 拾、申請專利範圍 1 . 一種具有加熱器之提動閥，其特徵爲具備： 具有第1主閥口、第2主閥口、連結上述兩主閥口的 流路、及該流路中所設置的閥座之閥殼； 與上述閥殼連結的汽缸； 設置在上述閥殼內用以開閉上述閥座的提動式之閥構 件； 在上述閥構件連結前端部，使相反側的基端部延伸至 上述汽缸內部的活塞桿； 自由滑動配設在上述汽缸的內部，且與上述活塞桿的 基端部連結之活塞； 配設於上述閥殼內的固定位置，具備上述閥構件在開 閥位置與前端部接觸之傳熱面的發熱構件； 對應該閥構件的動作可自由伸縮地間設於上述發熱構 件與閥構件之間，將來自上述發熱構件的熱經常傳達至閥 構件；以及 安裝於上述發熱構件的第1加熱器。 2 ·如申請專利範圍第1項之具有加熱器的提動閥，其 中’在上述閥構件的背面安裝有捲繞上述活塞桿形成筒狀 傳熱性的受熱構件，該受熱構件的前端形成上述發熱構件 的傳熱面接觸的受熱面，並使上述傳熱構件與上述受熱構 件及上述發熱構件連結。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之具有加熱器的提動閥 ，其中’上述發熱構件形成圓筒狀，以同心設置在上述活 -17- (2) 1228171 塞桿的周圍，在該發熱構件的內部內設上述第1加熱器。 4 .如申請專利範圍第1或2項之具有加熱器的提動閥 ’其中，上述傳熱構件形成蛇腹狀或線圈狀。 5 .如申請專利範圍第1或2項之具有加熱器的提動閥 ，其中’在上述閥殼端部的隔壁與閥構件之間設置捲繞上 述活塞桿的蛇腹狀管，在該蛇腹狀管內部收容有上述發熱 構件、受熱構件及傳熱構件。 6 .如申請專利範圍第1或2項之具有加熱器的提動閥 ’其中，上述閥殻具有第2加熱器。

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