JP2001349468A - 開閉バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素な構造によって温度制御を行うことによ
り、製造コストを低減させるとともに、設置スペースの
有効利用を図ることにある。 【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、前記第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、前
記バルブボデイ１２の外壁面に設けられ、該バルブボデ
イ１２を加熱する第１乃至第３ヒータ５４ｂ（ａ、ｃ）
と、前記第１乃至第３ヒータ５４ｂ（ａ、ｃ）の加熱温
度を制御するサーミスタ５６ｂ（ａ、ｃ）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体ウェハや液晶基板等の
半導体製造機械では、配管やバルブ等によって構成され
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、前記バルブの付勢・滅勢作用下に通路が開閉制御さ
れている。

【０００３】前記半導体製造機械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
生成物が前記真空チェンバーよりも低温である配管やバ
ルブ等に付着して前記通路を閉塞し、あるいは障害とな
ることを防止するために、例えば、図示しないシースヒ
ータや面赤熱体等の加熱手段が設けられているのが一般
的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記加熱手
段を構成する加熱体の温度制御にサーモスタットやサー
モカップルが用いられ、加熱体に対する電流を制御する
ことにより温度制御がなされている。

【０００５】この場合、前記サーモスタットでは、耐久
性における信頼性に欠けるおそれがあり、一方、サーモ
カップルでは制御装置が高価となり設備投資に多大のコ
ストがかかるとともに、設置スペースとして大きなスペ
ースを必要とするという不具合がある。

【０００６】本発明は、前記の不具合を考慮してなされ
たものであり、簡素な構造によって温度制御を行うこと
により、製造コストを低減させるとともに、設置スペー
スの有効利用を図ることが可能な開閉バルブを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、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、前記バルブボデイの外壁面に設けられ、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
制御するサーミスタと、を備えることを特徴とする。

【０００８】この場合、前記サーミスタを、角筒状に形
成されたバルブボデイの平坦な三側面にそれぞれ設ける
とよい。また、前記バルブボデイを、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ると
よい。さらに、前記サーミスタとバルブボデイの外壁面
との間に、アルミニウム合金の材料によって形成された
伝熱体を介装するとよい。なお、前記サーミスタを保護
する保護手段を近接配置するとよい。

【０００９】本発明によれば、加熱手段を簡素な構造か
らなるサーミスタによって温度制御を行うことにより、
製造コストを低減させるとともに、設置スペースの有効
利用を図ることができる。

【００１０】すなわち、前記サーミスタは、被加熱体で
あるバルブボデイの温度がキュリー点の範囲内に到達す
るとその電気抵抗が増大して電流が減少する。従って、
前記サーミスタは、加熱手段に流れる電流を減少させて
加熱力を抑制することにより、バルブボデイの温度上昇
を停止させ、さらに、バルブボデイの温度が下降するこ
とによりサーミスタの電気抵抗がそれぞれ減少し、該サ
ーミスタを流れる電流が増大して加熱手段の加熱力が大
きくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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、ステンレス鋼によって形成された前記内側バルブボ
デイ１２ａの外表面に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。さらに、前記外側バルブボデイ１２ｂを、二分割さ
れたアルミニウム合金等による熱伝導体（図示せず）を
ねじで固定して構成してもよい。

【００１５】この場合、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全体の加熱温度の均一性を図ることが
できる。

【００１６】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。

【００１７】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４
０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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】さらに、バルブボデイ１２の室１８内に
は、一端部が軸受部３８に係止され他端部が弁ディスク
４６に係止された蛇腹状のベローズ５２が配設され、前
記ベローズ５２によってピストンロッド３２およびばね
部材５０等が被覆される。

【００２１】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第１乃
至第３サーミスタ５６ａ〜５６ｃと、平板状に形成され
た第１乃至第３サーミスタ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
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。

【００２２】前記第１乃至第３サーミスタ５６ａ〜５６
ｃは、図７に示されるような抵抗−温度特性を有するＰ
ＴＣ（Positive Temperature Coefficient）タイプのサ
ーミスタからなり、それぞれリード線を介して電源６０
に接続されている（図４参照）。

【００２３】なお、前記第１乃至第３サーミスタ５６ａ
〜５６ｃは、それぞれ同一構成からなるため、第１サー
ミスタ５６ａについて詳細に説明し、第２、第３サーミ
スタ５６ｂ、５６ｃの説明を省略する。

【００２４】この第１サーミスタ５６ａは、図７に示さ
れる抵抗−温度特性曲線のように温度と電気抵抗値とが
それぞれ変化するように設けられている。前記抵抗−温
度特性曲線において、電気抵抗値が急激に増加する温度
がキュリー点（Ｈ点）であり、第１サーミスタ５６ａに
よって前記キュリー点の範囲内の温度を制御することが
できる。すなわち、抵抗値が低い場合には多くの電流を
流すことによってバルブボデイ１２を加熱し、一方、抵
抗値が高い場合には電流が減少してバルブボデイ１２に
対する加熱力を抑制することができる。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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２
２とが連通した状態となる。

【００２８】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。

【００２９】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５４
ａ〜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サーミスタ５６ａ〜５
６ｃによって制御している。前記第１乃至第３サーミス
タ５６ａ〜５６ｃは、それぞれ、被加熱体であるバルブ
ボデイ１２の温度がキュリー点の範囲内に到達するとそ
の電気抵抗が増大して電流が減少する。

【００３０】従って、第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４
ｃに流れる電流を減少させて加熱力を抑制することによ
り、バルブボデイ１２の温度上昇が停止する。さらに、
バルブボデイ１２の温度が下降することにより第１乃至
第３サーミスタ５６ａ〜５６ｃの電気抵抗がそれぞれ減
少し、該第１乃至第３サーミスタ５６ａ〜５６ｃを流れ
る電流が増大して第１乃至第３ヒータ５４ａ〜５４ｃの
加熱力が大きくなる。

【００３１】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サーミスタ５６ａ〜５６ｃによって制御することに
より、高真空装置の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。また、前記第１乃至第３サーミスタ５６ａ〜５
６ｃは、薄板状で小型化されているため、設置スペース
として大きなスペースを必要とせず、設置スペースの有
効利用を図ることができる。

【００３２】さらに、本実施の形態では、第１乃至第３
サーミスタ５６ａ〜５６ｃを設けることにより、配線が
簡素化され、電波障害に対する対策が不要となるため、
より一層安価に製造することができる。バルブボデイ１
２が低温の場合、第１乃至第３サーミスタ５６ａ〜５６
ｃの電気抵抗が小さいので大電流を流すことができ、前
記バルブボデイ１２に対する加熱温度を急速に上昇させ
ることにより、装置の立ち上げを迅速に行うことができ
る。

【００３３】さらにまた、スイッチがアナログ的なため
加熱温度のハンチングがなく、生成物の付着が減少し、
装置のメンテナンス作業を行う時期的間隔を延長するこ
とができる。

【００３４】また、図５に示されるように、前記第１乃
至第３サーミスタ５６ａ〜５６ｃを保護するために、キ
ュリー点近傍で作用する、例えば、温度ヒューズ、バイ
メタル等の保護手段６２ａ〜６２ｃをそれぞれ設けると
好適である。この場合、前記保護手段６２ａ〜６２ｃ
は、図６に示されるように、ケーシング６４内の第１乃
至第３サーミスタ５６ａ〜５６ｃに近接して配置するこ
とにより前記第１乃至第３サーミスタ５６ａ〜５６ｃの
温度と該保護手段６２ａ〜６２ｃの温度とが略同一とな
るように設置し、バルブボデイ１２と電気的に絶縁され
るように設けるとよい。

【００３５】なお、本実施の形態では、ステンレス等の
低熱伝導率材料によって形成された内側バルブボデイ１
２ａの外表面に対して、さらにアルミニウム合金等の高
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。

【００３６】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を均一に温度
上昇させ、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。

【００３７】けだし、バルブボデイ１２全体をステンレ
ス材料によってのみ形成した場合、熱伝導率が低いため
に加熱による温度分布が大きく、部分的に生成物が付着
したり、あるいはベーキング処理温度が不均一となる不
具合があるからである。

【００３８】従って、装置全体の温度分布がアルミニウ
ム合金製のボデイと略同様となり、成形物の付着が減少
し、ベーキング処理の温度が均一なため、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
ることができるという利点がある。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００４０】すなわち、加熱手段を簡素な構造からなる
サーミスタによって温度制御を行うことにより、製造コ
ストを低減させるとともに、設置スペースの有効利用を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】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３】図１に示す開閉バルブの平面図である。

【図４】開閉バルブを構成するバルブボデイの側面に装
着されたサーミスタの回路構成図である。

【図５】前記サーミスタを保護する保護手段を設けた回
路構成図である。

【図６】前記サーミスタと前記保護手段とが近接配置さ
れた状態を示す説明図である。

【図７】前記サーミスタの抵抗−温度特性を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０…開閉バルブ １２、１２ａ、１２
ｂ…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…サーミスタ ５８ａ〜５８ｃ…伝
熱体 ６２ａ〜６２ｃ…保護手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、 前記バルブボデイの外壁面に設けられ、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サーミスタと、 を備えることを特徴とする開閉バルブ。
2. 【請求項２】請求項１記載の開閉バルブにおいて、 前記サーミスタは、角筒状に形成されたバルブボデイの
   平坦な三側面にそれぞれ設けられることを特徴とする開
   閉バルブ。
3. 【請求項３】請求項１記載の開閉バルブにおいて、 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。
4. 【請求項４】請求項１記載の開閉バルブにおいて、 前記サーミスタとバルブボデイの外壁面との間に、アル
   ミニウム合金の材料によって形成された伝熱体が介装さ
   れることを特徴とする開閉バルブ。
5. 【請求項５】請求項１記載の開閉バルブにおいて、 前記サーミスタを保護する保護手段が近接配置されるこ
   とを特徴とする開閉バルブ。