JP2006234085A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】
バルブの外形状を、著しく増大させることなくバルブ内部の流路を拡大して、100パスカル以降の真空引を容易に行うことができる2ポート真空バルブを提供する。
【解決手段】
仕切り弁2の外周と、ベローズ7の外周と、これらが具備される弁ボディ１の内壁との隙間を広げ、バルブ内部の流路を拡大するために、仕切り弁2とベローズ7は、ポンプ接続ポート4から離れる方向に、流路室の中心から偏心した位置に設置される、これによりポンプ接続ポート4の開口部に大きく空間を確保できて、真空引きを容易に行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、真空チャンバと真空ポンプを接続するための真空バルブに関する。

従来の２ポート真空バルブは、円筒形状のチャンバ接続ポートと、円筒形状のポンプ接続ポートを結ぶ、流路室の中心に具備した仕切り弁が開くことにより流路を形成し、真空チャンバと真空ポンプを接続させる。

上記流路の形成は、開いた仕切り弁と弁座の間と、流路室の内壁と仕切り弁外周の空間が、第１の流路となる、また真空ポンプに接続するポンプ接続ポートはバルブ流路室の横側壁に具備されており、上記第１の流路に重複するように具備されて第２の流路となる、真空チャンバは上記第1の流路から第2の流路を経由して真空引きされる。

しかしながら、流路室の横側壁内側と仕切り弁の外周は近接しており、流路室の内壁と、仕切り弁の外周との隙間は制限されるため、上記第1の流路は、おおむね開いた仕切り弁と、弁座の間の範囲が第１の流路となる、またシャフトを介して開く仕切り弁の開く範囲は、仕切り弁を閉めるためのスプリングのストローク、およびシャフトのスライド部分をシールするベローズのストロークによる制限のため、ポンプ接続ポート径のおおむね3分の1である、このため上記第1の流路と、第２の流路が重複するのは限られた範囲の面積となる。

通常、真空引きの能力は該当する流路のコンダクタンスと呼ばれ、流路の開口面積と流路の長さに比例する、しかしながら上記第1の流路と、円筒形状の上記第２の流路が重複するのは限られた範囲の面積となっているため、バルブ内部の流路のコンダクタンスはチャンバ接続ポートおよびポンプ接続ポートのコンダクタンスに比べ小さくなっている。

真空引きの能力は真空ポンプ能力と、チャンバと真空ポンプを接続する配管のコンダクタンスによって決まる、通常、真空ポンプにより真空チャンバを真空引きすると、大気圧からほぼ100パスカルまでは排気する気体は粘性流であるが、それ以降は徐々に分子流の影響が現れてくる、このため100パスカル以降の真空圧力になると流路のコンダクタンスの影響が表れ、真空引きの能力は配管流路の最も狭い断面積の部分のコンダクタンスとほぼ同一となる。

特に100パスカル以降の排気能力を増加させるためにブースターポンプを具備した真空ポンプでは、流路のコンダクタンスが真空ポンプの排気性能を制限してしまい、当初の目的の真空引き能力が確保できなくなる、特に従来の真空バルブは上記理由により、接続する配管経路の内で最も小さなコンダクタンスとなるため、真空引きの能力は真空バルブによって制限されている。

上記仕切り弁を閉めるためのスプリングのストロークおよび、シャフトのスライド部分をシールするベローズのストロークを増加させることにより、仕切り弁の開く範囲を広げ、バルブ内部の流路のコンダクタンスを増加させることは可能である、しかしながらたとえば2倍のストロークを確保するには、具備されているものと同一のスプリングおよびベローズが2段に必要となり、これを動作させるアクチュエーターなどの駆動機構も2倍のストトークが必要となり、また2倍のストトークを動作させるためには少なくとも2倍の操作力を出力させなければならない。このため仕切り弁の開く範囲を増加させることは、バルブの外形状を著しく増大させることとなり、バルブを設置するうえで大きな障害となる。

そこで、この発明はバルブの外形状を著しく増大させることなく、接続ポートと同等の流路のコンダクタンスを確保した、２ポート真空バルブを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、上記チャンバ接続ポートと、上記仕切り弁を、上記ポンプ接続ポートから離れる方向に、バルブ流路室の中心から偏心した位置に具備させる。

これにより、ポンプ接続ポートが具備されている側のバルブ流路室の内壁と、上記仕切り弁の外周との間の空間を増大させることが可能となり、バルブの外形状を著しく増大させることなく、流路のコンダクタンスを確保することが可能となる。

本発明によれば、バルブ流路室の横側壁に具備されているポンプ接続ポートから離れる方向に、偏心した位置にチャンバ接続ポートと、仕切り弁を具備することにより、仕切り弁の外周と、切り弁シャフトをシールするベローズと、ポンプ接続ポートの間に大きな空間が確保できる。

これにより、仕切り弁のストロークを増加させることなく、バルブ流路室のコンダクタンスを、接続ポートと同等のコンダクタンスまで増大させることが可能となる、これによって真空バルブを経由しても、100パスカル以降の排気能力が制限されることなく、真空引きを行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る２ポート真空バルブの開状態を示す断面図を図１に示す。

図１に示す２ポート真空バルブは、略円筒状の弁ボディ1を有し、この弁ボディ1の軸線aから偏心した位置の軸線bの先端部には、真空チャンバに接続するためのチャンバ接続ポート3が形成され、弁ボディ1の軸線方向と直交する方向で、かつチャンバ接続ポートから離れる位置に真空ポンプに接続するためのポンプ接続ポート4が開設され、弁ボディ1の内部には、接続ポート３，４を結ぶバルブ流路室の第１の流路11ａを開閉する仕切り弁機構が設けられている。

仕切り弁機構は、流体圧の作用により作動して仕切り弁2を駆動するピストン6と、仕切り弁2とピストン6を連結するシャフト5とを有している。

ピストン6は、その外周にピストン室9の内壁に気密に摺接するピストンパッキン10を有しており、ピストン6とピストン室9との間に区画形成された圧力作用室13ａは、ピストン室9の側壁に開設された操作ポート12に連通されている。操作ポート12から圧力作用室13ａに圧縮空気等の圧力流体が供給されると、ピストン6がカバー13側に移動し、仕切り弁２が開くようになっている。

弁ボディ１の内部には、仕切り弁２に装着されたバネ受け14と台座15との間に、仕切り弁２を閉鎖方向に付勢するスプリング8が縮設されると共に、弁ボディ１の内壁片と台座15間に挟着されたベローズホルダ16と、シャフト5を内包するベローズ7が設けられている。なお、図中、17は、弁ボディ１とベローズホルダ16との間の気密を保つシール部材であり、11は、シャフト5と台座１5との間の気密を保つパッキンである。
なお、18はベローズ7の呼吸孔である。

２ポート真空バルブは、以上の如く構成されているので、通常、仕切り弁２は、第１の流路11ａを閉鎖しており、この状態では真空ポンプを運転しても真空チャンバ内の気体はチャンバ接続ポート３からポンプ接続ポート４へと排出されない。

いま、操作ポート12から圧力作用室13ａに圧力流体が加圧されながら供給されると、ピストン6は、圧力作用室13ａの流体圧の上昇に伴ってバネ受け14が、スプリング8の弾発力に抗して台座15に当接する位置まで移動する、これによって、シャフト5を介してピストン6に連結している仕切り弁２が開き、この開いた仕切り弁2と弁座の隙間がチャンバを真空引きするためのバルブ流路室の第１の流路11ａとなる。

排気される気体は、第１の流路11ａを通過した後、弁ボディ１の内壁と、仕切り弁2の外周との隙間14ａを容易に通過して、弁ボディ１内部の空間15ａに流れ込む。

弁ボディ1の内部に具備されている仕切り弁2とベローズ7は、弁ボディ1に開設されているポンプ接続ポート4に対して直交して具備されているため、ポンプ接続ポート4の開口面を遮蔽することとなるが、仕切り弁2とベローズ7はポンプ接続ポート4から離れる方向に偏心した位置に設置されているため、ボディ１内部の空間15ａはポンプ接続ポート4の開口面の範囲で十分な空間となり、ポンプ接続ポート4の開口面を遮蔽することは無い。

これによって、空間15ａに流れ込んだ排気される気体は、仕切り弁2とベローズ7に遮蔽されることなく、ポンプ接続ポート4の開口全範囲12ａが流路となり、弁ボディ１を経由して容易に排気される、これによりバルブ内部の流路による流量制限を受けることなく、真空引きを行うことができる。
「実施形態の効果」

この実施形態によれば、仕切り弁2のストロークを増加させないため、バルブの外形状を著しく増大させることなくバルブ内部の流路を拡大することが可能となり、100パスカル以降の真空引が、バルブ内部の流路による流量制限を受けることなく容易に行うことができる。

「他の実施形態」
図１の実施形態では、バルブの流路室は円筒形状であるが、長円形、矩形の形状でも良い。
また仕切り弁を操作する駆動機構はアクチュエーター以外にハンドルによる手動でも良い。
またベローズ以外に気密を保つパッキンを用いても良い。

この発明の一実施形態を示す構造断面図である。 従来技術を示す構造断面図である。

符号の説明

1 弁ボディ
2 仕切り弁
3 第１の接続ポート
4 第2の接続ポート
5 シャフト
6 ピストン
7 ベローズ
8 スプリング
9 ピストン室
10 ピストンパッキン
11 パッキン
12 操作ポート
13 カバー
14 バネ受け
15 台座
16 ベローズホルダ
17 シール
18 ベローズ呼吸孔
11a 第1の流路
12a 第2の流路
13a 圧力作用室
14a 内壁と仕切り弁との隙間
15a 弁ボディ内部の空間

Claims (1)

1. 真空チャンバに接続するための円筒形状のチャンバ接続ポートと、真空ポンプに接続するための円筒形状のポンプ接続ポートと、上記チャンバ接続ポートおよびポンプ接続ポートを結ぶ流路室と、上記流路を開閉する仕切り弁と、上記仕切り弁の開閉を操作する駆動機構と、を具備した２ポート真空バルブで、上記仕切り弁は、上記ポンプ接続ポートから離れる方向に上記流路室の中心から偏心した位置に具備されていることを特徴とする２ポート真空バルブ。
   

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