WO2005028937A1 - 流体制御器の加熱方法 - Google Patents

Abstract

ヒータ14,15を内蔵しかつ加熱すべき流体制御器1を両側から挟持する一対の保持部材12,13を備えている加熱装置11を使用し、ブロック状ボディ2の側面に突出状継手部4を有しかつ頂面に操作駆動部が設けられている流体制御器1を加熱する。流体制御器1のボディ2の底面の温度を制御しながら、ボディ2を両側面から加熱する。

Description

明細書 流体制御器の加熱方法

技術分野 '

この発明は、 バルブ等を加熱する際に好適な流体制御器の 加熱方法に関する。 背景技術

半導体製造装置に用いられるバルブ等の流体制御器では、 常温では液体である流体をガス化して流す際の再液化防止等 のために加熱しなければな らない場合がある。 加熱装置と し て例えばテープヒータを用いたものがあるが、 熱効率おょぴ 設置時の作業性を向上させ'るため、 流体制御器と一体的に組 み立て られた専用の加熱装置が要求される場合がある。

従来、 このよ う な専用の流体制御器の加熱装置と して、 ヒ ータ を内蔵しかつ加熱すべき流体制御器のボディ を継手部を 露出させて両側から挟持する一対の保持部材を備えている も のが知られている （特許文献 1 =特開平 1 0 — 2 9 9 9 4 3 号公報） 。 この特許文献 1 には、 流体制御器を加熱するに際 し、 1 対の側面ヒータおよび 1 つの底面ヒータ を使用 し、 各 ヒータ を温度コ ン ト ローラによ る電圧 O N— O F F制御によ り 温度制御する こ とが記載されている。

と こ ろで、 流体制御器を加熱する場合には、 操作駆動部に よ り 制御 （例えば流体通路の開閉） される通路部分の温度を 所望の温度にする こ とが好ま しいが、 上記従来の流体制御器 の加熱方法では、 ヒータの温度またはヒータ近傍の温度を所 望の温度に制御しても、 操作駆動部によ り 制御される通路部 分の温度は必ずしもこれに対応せず、 結局、 操作駆動部によ り 制御される通路部分を所望の温度にする こ とが難しいとい う 問題があった。 また、 1 対の側面ヒータおょぴ 1 つの底面 ヒータを使用 し、 かつ 1 つの温度コ ン ト ローラによ り 温度制 御を行 う 場合には、 ボディ底面が特に高温と な り 、 均一加熱 が難しいとい う 問題もあった。

この発明の 目的は、 流体制御器を加熱するに際して、 操作 駆動部によ り 制御される通路部分を所望の温度にする こ と が 可能な流体制御器の加熱方法を提供する こ と にある。 発明の開示

この発明によ る流体制御器の加熱方法は、 ヒータ を内蔵し かつ加熱すべき流体制御器を両側から挟持する一対の保持部 材を備えている加熱装置を使用 し、 プロ ッ ク状ボディ の側面 に突出状継手部を有しかつ頂面に操作駆動部が設けられてい る流体制御器を加熱するに際し、 流体制御器のボディ の底面 の温度を制御しながら、 ボディ を両側面から加熱する こ と を 特徴とする ものである。

流体制御器は、 流体流入通路、 流体流出通路おょぴ上方に 向かって開口 した凹所を有しているプロ ック状ボディ と、 ボ ディ の凹所に取り 付けられて流体通路を開閉する操作駆動部 と、 ボディ側面に突出状に設け られて流体流入通路または流 体流出通路に通じる継手部と からなる もの と される。 操作駆 動部は、 例えば、 環状弁座に押圧または離間されて流体通路 を開閉するダイ ヤフ ラム、 下端部にダイヤフ ラ ム押さ えを有 する弁棒、 弁棒を上下移動させる ピス ト ンなどから構成され る。 操作駆動部は、 圧縮空気その他の駆動源を使用 して弁棒 を上下させる ものであっても よ く 、 また、 手動によって弁棒 を上下させる も のでも よい。

流体制御器のプロ ック状ボディ を両側面から加熱した場合 に、 頂面に設け られた操作駆動部によ り 制御される通路部分 の温度と流体制御器の底面の温度と は高い相関を有してお り 流体制御器の底面の温度を所望の温度とする こ と によ り 、 操 作駆動部によ り 制御される通路部分の温度を極めて精度よ く 制御する こ と ができ る。

ヒータは、 例えば、 温度コ ン ト ローラによ る電圧 O N— O F F制御によ り 温度制御される。 温度制御用のセンサと して は、 例えば、 白金薄膜温度センサやシース型 Kタイプサーモ カ ップルなどが使用 される。 ヒータ と しては、 例えば、 セラ ミ ック ヒータが使用 されるが、 これに限られる ものではない この発明の流体制御器の加熱方法は、 流体制御器のボディ 部分を高温に加熱する場合に好適である。

上記の加熱方法において、 保持部材に継手部を収める継手 収納用凹所を設け、 流体制御器のポディ だけでなく 継手部も 加熱する こ と がよ り 好ま しい。 このよ う にする と、 操作駆動 部によ り 制御される通路部分の温度と流体制御器の底面の温 度との相関がよ り 高く な り 、 操作駆動部によ り 制御される通 路部分の温度をよ り 一層精度よ く 制御する こ とができ る。

また、 ボディ の両側面の底面側、 頂面側および中央部分の う ち、 中央部分が相対的に高温と なる よ う に加熱する こ とが よ り好ま しい。 このよ う にするには、 ボディ の両側面の中央 部に当接する直接加熱部をヒータに設け、 ヒータの う ち直接 加熱部のない部分は、 空気層を介しての間接加熱を行う よ う にすればよい。

この発明の流体制御器の加熱方法によ る と、 操作駆動部に よ り 制御される通路部分の温度を極めて精度よ く 制御する こ とができ る。 図面の簡単な説明

1 は、 この発明による流体制御器の加熱方法を実施する ために使用 される加熱装置の 1 実施形態を示す分解斜視図で める

図 2 は、 同装置の分解斜視図である。

図 3 は、 同装置の組立て状態を示す斜視図である。

4 は、 同装置の垂直断面図である。

図 5 は、 温度センサ部分の分解斜視図である。

図 6 は、 この発明によ る流体制御器の加熱方法の効果を示 すグラフである。

7 は、 この発明による流体制御器の加熱方法の効果を示 す他のグラフである。

図 8 は、 この発明によ る流体制御器の加熱方法の効果を示 すさ らに他のグラフである。 発明を実施するための最良の形態 この発明の実施の形態を、 以下図面を参照 して説明する。 以下の説明において、 左右は図 4 の左右をいい、 図 4 の紙面 表側を前、 こ の逆を後とい う ものとする。

図 1 から図 5 までは、 こ の発明の流体制御器の加熱方法を 可能とする加熱装置の 1 実施形態を示している。

こ の加熱装置（11)は、 左右の板状側面ヒータ （14) (15)を内 蔵しかつ加熱すべき流体制御器（1)を左右両側から挟持する左 右一対の保持部材（12) (13)を備えている。

加熱すべき流体制御器（1) は、 ダイヤフ ラ ムパルプで、 図 2 から図 5 までに示すよ う に、 直方体プロ ッ ク状のボディ (2) と、 ボディ （2) の頂面に設けられかつ操作駆動部部を収 めた円筒状の操作駆動部ケース （3) と、 ボディ （2) の前後面 に設け られかつボディ （2) 内の流路に通じる出入口継手部 (4) と を有し、 各出入口継手部（4)には、 パイプ（5)がそれぞ れ接続されている。

各保持部材（12) (13)は、 左右方向内方に開口 した直方体状 の外側ケース （12a) (13a)と、 外側ケース （12a) ( 13a) と の間に 側面ヒータ （14) (15)を収納する内側ケース （12b) (13b)とから な り 、 内側ケース （12b) (13b)が外側ケース （12a) (13a)よ り も 凹ま される こ と によ り 、 流体制御器（1)のボディ （2)およびポ ディ （2)に突出状に設け られた継手部（4)の両方を収める流体 制御器収納用凹所（16) (17)が保持部材（12) (13)に形成されて いる。 外側ケース （12a) (13a)は、 S U S 3 0 4製と され、 内 側ケース （12b) (13b)は、 S U S 3 0 4製と されている。 各保 持部材（12) (13)の外側ケース （12a) (13a)の上壁には、 流体制 御器（1) の操作駆動部ケース （3)の上下の略中央部を収める水 平断面半円形の切欠き （18)が設けられ、 同下壁には、 軸部材 揷通孔（19)が設け られ、 同前後壁には、 垂直断面半円形のパ ィ プ揷通孔（20)がそれぞれ設けられている。 内側ケース （ 12 b) (13b)の上端部の前後の中央部分には、 操作駆動部ケース (3)の下部を収めるための方形状凹所（21)が設け られている。 側面ヒータ （14) (15)は、 セラ ミ ック ヒータで、 上端部の前 後の中央部分が切 り 欠かれた U字状と されてお り 、 内側ケー ス （12b) (13b)に、 ボディ （2) の左右面の中央部に当接する直 接加熱部（22)が設けられている。 側面ヒータ （14) (15)の う ち 直接加熱部（22)のない部分は、 空気層を介しての間接加熱を 行ってレヽる。

左右保持部材（12) (13)は、 流体制御器（1)を左右両側から挟 持する よ う にして互いに結合され、 これによ り 、 操作駆動部 ケース （3) 上部を除く 流体制御器（1) の残り の部分が左右保 持部材（12) (13)によ り カバーされる。

左右の側面ヒータ （12) (13)の各端子には、 電源リ ー ド線（2 3) (24)が接続されている。 各リ ー ド線（23) (24)は、 左右保持 部材（12) (13)の外側ケース （12a) (13a)の上壁から引き出され て、 それぞれケーブルク ラ ンプ (26)によ り 同壁に支持される と と もに、 その上方でコネク タ （図示略） に接続されている。 流体制御器（1)のボディ （2)の底面には、 左右の側面ヒータ (12) (13)の温度制御を行う ための温度センサ（25)が薄板状の センサ固定具（27)を介して取 り付けられてお り 、 各ヒータ （1 2) (13)は、 こ の温度センサ（25)の温度が所定温度と なる よ う に制御されている。

図 4および図 5 に詳細に示すよ う に、 温度センサ（25)は、 シースタイプセンサで、 その先端部 （検知部） （25a)がセンサ 固定具（27)の上面に設け られた溝（27a)に嵌められる と と もに こ のセンサ付きセンサ固定具 (27)がスプ リ ングヮ ッシャ (28) およびねじ付スぺーサ（29)によって流体制御器（ 1 )のボディ (2)の底面に固定されてお り 、 これによ り 、 流体制御器（1)の ボディ （2)の底面の温度が精度よ く 測定されている。 温度セン サ（25)は、 各保持部材（12) (13)の外側ケース （12a) (13a)の前 後壁のパイプ揷通孔（20)下方に設けられたセンサ揷通孔（30) から外部に引き出されている。 ねじ付スぺーサ（29)は、 各保 持部材（12) (13)の外側ケース （12a) (13a)の下壁に設け られた 軸部材揷通孔（19)から下方に突出させられている。 これによ り 、 流体制御器（1)のボディ （2)に温度センサ （25)を取 り 付け ておき、 その後にヒータ （14) (15)を保持した保持部材（12) (1 3)を取 り 付ける こ とができ る。

こ の流体制御器の加熱装置（11)による と、 左右保持部材（1 2) (13)は、 流体制御器（1) と干渉する こ と なく 、 流体制御器 (1) の左右両側から取り 付ける こ とができ るので、 流体制御 器（1) の出入口管継手部（6) に配管が接続されていても配管 を外さずに加熱装置（11)を設置する こ とができ る。 そ して、 流体制御器（1)のボディ （2)およぴ継手部（4)の両方がヒータ (14) (15)を内蔵した保持部材（12) (13)内に収め られる ので、 ボディ （2)だけでなく 継手部（4)も加熱され、 したがって、 継 手部（4)の加熱を別の手段によ り 行 う必要がなく 、 加熱のため の施工が容易と なる。

図 6 には、 上記加熱装置（11)を使用 して流体制御器（1)を加 熱する と と もに、 流体制御器（1)の各箇所における温度変化を 測定した結果を示 している。 同図において、 N o . 1 は、 ボ ディ底面 （すなわち、 本願発明による加熱方法で制御する部 分） の温度、 N o . 2 は、 ダイヤフ ラ ム の I N側の温度、 N o . 3 は、 継手部（4)の温度、 N o . 4 は、 ダイヤフラムの O U T側の温度、 N o . 5 は、 保持部材（12)の外側ケース （12 a)の前後壁の温度、 N o . 6 は、 操作駆動部ケース （3)の頂面 部の温度、 N o . 7 は、 ボディ （2)内の通路部分の温度 （すな わち、 制御したい部分の温度） 、 N o . 8 は、 外気温をそれ ぞれ示している。 このグラフ力、ら分力、る よ う に、 N o . 1

(底面の温度変化） と N o . 7 (ボディ 内の通路部分の温度 変化） はほぼ一致してお り 、 これに対し、 N o . 7 (ボディ 内の通路部分の温度） を基準にして、 N o . 3 (継手部の温 度） は温度がかな り 高く 、 また、 N o . 5 (保持部材の外側 ケース の温度） および N o . 6 (操作駆動部ケース の頂面部 の温度） は大幅に低く なつている。 したがって、 ボディ （2)の 底面の温度変化を検知してこれを制御する こ と によ り 、 操作 駆動部で制御されるボディ （2)内の通路部分の温度変化の精密 制御が可能であ り 、 また、 継手部（4)の温度または保持部材 (12) (13)の外側ケース （12a) (13a)の温度を検知 してこれを制 御した場合には、 精度の高い温度制御が難しいこ とが分かる。

図 6 においては、 加熱温度が比較的高温の約 3 0 0 °Cと さ れているが、 上記加熱方法は、 以下に示すよ う に、 こ の温度 以外でも使用でき る。

図 7 は、 加熱温度が約 4 0 0 °Cの場合における流体制御器 (1)の各箇所における温度変化を測定した結果を示している。 図 7 において、 各 N o . は、 図 6 と 同じにしている。 そ して、 図 6 のグラフにおける N o . 2 (ダイヤフラムの I N側の温 度） と N o . 4 (ダイヤフラムの O U T側の温度） と は、 差 が小さレヽこ とから、 N o . 2 のみでダイヤフラム部温度を測 定している。 図 7 のグラフ力、ら分かる よ う に、 N o . 1 (底 面の温度変化） と N o . 7 (ボディ 内の通路部分の温度変 ィ匕） はほぼ一致してお り 、 これに対し、 N o . 7 (ボディ 内 の通路部分の温度） を基準に して、 N o . 3 (継手部の温 度） は温度がやや低く 、 また、 N o . 5 (保持部材の外側ケ ース の温度） および N o . 6 (操作駆動部ケース の頂面部の 温度） は大幅に低く なつている。 したがって、 よ り 高い温度 においても、 ボディ （2)の底面の温度変化を検知してこれを制 御する こ と によ り 、 操作駆動部で制御されるボディ （2)内の通 路部分の温度変化の精密制御が可能であ り 、 また、 継手部 (4)の温度または保持部材（12) (13)の外側ケース （12a) (13a)の 温度を検知 してこれを制御した場合には、 精度の高い温度制 御が難しいこ と が分かる。

図 8 は、 設定温度 1 0 0 °C、 2 0 0 °C、 2 2 0 °C、 3 0 0 °Cと順に上げていった場合における流体制御器（ 1 )の各箇所に おける温度変化を測定した結果を示している。 図 8 のグラ フ から分かる よ う に、 N o . 1 (ボディ部） 、 N o . 2 (ダイ ャフラム部） および N o . 3 (継手部） の各温度は、 数分で 設定温度に達してその後は安定してお り 、 精度の高い温度制 御が可能と なっている。 これに対し、 N o . 5 ( ヒ ータケ一 ス側面） では、 設定温度に達した後が不安定であ り 、 また、 N o . 6 (パルブァクチユエ一タ ==操作駆動部ケース ） 上面 では、 設定温度に達する こ と がなく 、 いずれも安定制御が難 しいもの と なっている。 したがって、 よ り 低い温度において も、 ボディ （2)の底面の温度変化を検知してこれを制御する こ と によ り 、 操作駆動部で制御されるボディ （2)内の通路部分の 温度変化の精密制御が可能である こ とが分かる。

また、 この流体制御器の加熱方法による と、 流体制御器

(1)のボディ （2)および継手部（4)が短時間でほぼ同 じ温度まで 加熱され、 この加熱装置（ 11)および加熱方法によってボディ

(2)および継手部（4)が加熱される こ と によって、 早期温度上 昇および均熱化の点でも有利と なる こ とが確認された。

なお、 流体制御器（1)の形状は、 上記の実施形態のものに限 定される ものではなく 、 種々 の形状が可能である。 流体制御 器が変更される場合には、 保持部材の流体制御器'収納用凹所 の形状が適宜変更される のはもちろんである。 また、 左右保 持部材（12) (13)の外面に断熱材を取り 付けて、 断熱性をよ り 向上させて、 流体制御器（1) の加熱可能温度を上昇させる よ う にしてもよい。 産業上の利用可能性

この発明による流体制御器の加熱方法は、 半導体製造装置 に用いられかつ温度を制御しなが ら加熱する必要があるバル. ブ等の流体制御器を所望の温度にする こ とができ、 半導体等 の品質の向上に寄与する こ と ができ る。

Claims

請求の範囲

1 . ヒータを内蔵しかつ加熱すべき流体制御器を両側から挟 持する一対の保持部材を備えている加熱装置を使用 し、 プロ ック状ボディ の側面に突出状継手部を有しかつ頂面に操作駆 動部が設けられている流体制御器を加熱するに際し、 流体制 御器のボディ の底面の温度を制御しながら、 ボディ を両側面 から加熱するこ と を特徴とする流体制御器の加熱方法

2 . 保持部材に継手部を収める継手収納用凹所を設け、 流体 制御器のボディ だけでなく 継手部も加熱する こ と を特徴とす る請求項 1 の流体制御器の加熱方法。

3 . ボディ の両側面の底面側、 頂面側おょぴ中央部分の う ち 中央部分が相対的に高温と なる よ う に加熱する こ と を特徴と する請求項 1 または 2 の流体制御器の加熱方法。