JP2008504502A - 真空ポンプ回路及びこの真空ポンプ回路を備えた容器処理機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、接続開口部（３８）を介して連通している上部チャンバ（３４）と下部チャンバ（３６）と、この接続開口部（３８）を閉じるために垂直な軸（Ａ１）に沿って摺動するように案内されている軸を設けられているバルブ（４０）とを有し、このバルブの軸（４８）には、上部チャンバ（３４）と連通している制御チャンバ（５４）の可動な上部壁を構成するピストン（５２）を形成している部分が設けられ、このピストン（５２）は、大気圧にある上面（５６）と制御チャンバ（５４）の中の圧力がかけられている下面（５８）と、を有していることを特徴とする真空ポンプ回路に関する。本発明は、また、このポンプ回路を備えている機械を提供している。

Description

本発明は、真空ポンプ回路と、ボトルのような容器を処理するための機械とに関する。
本発明は、特に、
接続開口部を介して連通している上部チャンバと下部チャンバとを有し、この下部チャンバは、キャビティに接続され、この上部チャンバは、このキャビティ内の圧力が最終値と称される特定の値に到達するまで、このキャビティを排気するようにデザインされている真空ポンプに接続され、
この上部チャンバの上部横方向壁の対応する開口部をほぼ垂直な軸に沿って摺動するように、バルブのヘッドが前記接続開口部を閉じる軸方向下方の閉じた位置と、軸方向上方の開いた位置との間を案内されているバルブをさらに有し、このバルブは、前記上部チャンバから軸方向上方に通過する軸を有し、このバルブの軸は、このバルブを少なくともその開いた位置に動かすことができる手段と接続されている、タイプの、
マイクロ波により発生されたプラズマにより内部防護塗料を堆積することにより複数の容器を処理するための機械のための真空ポンプ回路に関する。

例えば、内部防護塗料を堆積することにより容器を処理している間に、バルブを閉じたままにするために、このバルブを軸方向にその閉じた位置に付勢するらせん状の圧縮ばねを使用することは、既知の慣行である。
このアプローチは、あまり満足がいかない。なぜならば、このばねには、信頼性の問題があるからである。例えば、時折、ばねは、受けている機械的な応力下で断裂する。

回転する円形コンベアに配置されている処理ステーションに取り付けられているポンプ回路の場合、例えば、バルブの軸に接続されているローラーと、固定された制御面とを用いて、カムシステムによりバルブを閉じたままにすることも既知の慣行である。
このアプローチも、あまり満足がいかない。なぜならば、このアプローチでは、非常に長い制御面と、閉鎖を漏れが生じないようにするために取付けが正確でなければならないことが必要とされる。さらに、ローラーもしくは制御面の磨耗の結果、バルブに漏れが生じないようにすることに不利な影響が与えられる。

これらの問題を解決することが、本発明の特別な目的である。

この目的のために、本発明は、上述のタイプの真空ポンプ回路において、前記バルブの軸には、前記上部チャンバと連通している制御チャンバの可動な上部壁を構成するピストンを形成している部分が設けられ、このピストンは、常に大気圧にある上面と、前記制御チャンバの中の圧力がかけられている下面とを有し、この結果、前記下部チャンバ内の圧力が前記最終値に到達すると、前記バルブは、このピストンの２つの面を挟んでいる圧力差の作用により閉じたままであることを特徴とする真空ポンプ回路を提供する。

本発明の他の特徴は、以下のとおりである。
前記上部横方向壁は、円形のスペーサを有し、このスペーサは、開口部と前記制御チャンバとの間に軸方向に取り付けられ、前記バルブの軸を軸方向に案内するために中央のダクトを有し、また、このスペーサには、前記制御チャンバと上部チャンバとを接続している複数の通路が設けられている。
耐真空の金属の蛇腹が、前記ピストンの周方向外側端と、前記スペーサの軸方向部分の周方向外側端との間に、前記バルブの軸の周りに前記制御チャンバの周方向外側の壁を形成するように、軸方向に入れられている。
前記バルブは、このバルブの軸に接続され、このバルブの軸と軸方向に摺動し、前記蛇腹とピストンとを取り囲んでいる軸方向のスカートを有している。
前記バルブの軸の上部端部分は、カム機構のような手段により前記バルブをその開いた位置へと摺動させるように作動される。
前記カム機構は、前記バルブの動作をその閉じた位置に制御する制御面を有している。
前記バルブのヘッドは、このバルブの軸の下方端に固定されている。
前記接続開口部は、上部横方向肩部を有し、前記バルブのヘッドは、円形の封止部が設けられ、前記バルブがその閉じた位置を取るときに、前記横方向肩部と漏れが生じないように軸方向に接触するようにデザインされている下側横方向閉鎖面を有している。

本発明は、また、複数の容器、特にボトル、を、とりわけ、酸化しやすい液体をこれら容器に封入する目的で、マイクロ波により発生されたプラズマにより内部防護塗料を堆積することにより処理するための機械であって、１つの容器に対して少なくとも１つの処理ステーションを有し、各処理ステーションは、
前記容器を中に有するようにデザインされ、この容器の周囲のキャビティを規定している処理用筐体と、
この筐体を密閉するようにするようにデザインされ、前記容器の内部に、漏れが生じないように接続されているポンプ通路を有している蓋体と、を有し、
この機械は、前記蓋体には、前述の特徴のうちの１つを有するポンプ回路が備えられ、また、前記下部チャンバは、前記筐体により規定されているキャビティに漏れが生じないように接続され、また、前記上部チャンバは、前記ポンプ通路に接続されていることを特徴とする。

本発明の他の特徴と有利な点とは、以下の詳細な説明を読むと直ちに明らかとなる。これら特徴と有利な点とを理解するために読者は添付されている図面を参照されたい。

以下の説明では、同一、同様、又は同等の部品には、同一の参照符号が付されている。
図１と図２とは、この場合ボトルの形態で示されている複数の容器１２を処理するための機械１０の一部を示している。この機械は、本発明の教示に従って形成されている真空ポンプ回路１４を備えている。

この機械１０の目的は、マイクロ波により発生されたプラズマにより内部遮断塗料を堆積することであり、容器１２に酸化しやすい液体を封入する目的である。
従来技術のように、この機械１０は、回転する円形コンベア（図示されていない）の周囲に等間隔に周方向に配置されることができる複数の処理ステーション１６を有し、各処理ステーション１６は、１回に１つの容器１２を処理するようにデザインされている。

図は、単一の処理ステーション１６の一部を示している。
この処理ステーション１６は、容器１２を中に備えるようにデザインされ、この容器１２の周囲のキャビティ２０を規定している処理筐体１８を有している。
この場合、容器１２は、その開口部を一番上に向けて垂直に配置されている。
処理ステーション１６は、また、キャビティ２０の上部を規定するように、筐体１８を密封して閉じるようにデザインされている蓋体２２を有している。この蓋体２２は、容器１２の内部に漏れが生じないように接続されているポンプ通路２４を有している。

このポンプ通路２４は、第１の端部２６で真空ポンプ２８に接続されている。
このポンプ通路２４の第２の端部は、この場合、蓋体２２の端部分に配置されている接続部３２を介して処理筐体１８のキャビティ２０を連通している。

この蓋体２２は、また、炭素を含有する堆積の場合にはアセチレンのような、先駆物質ガスのための注射器３３を有している。この注射器には、容器１２の中へ軸方向に延びている注射管３５が取り付けられている。
接続部３２は、図３及び図４により詳細に示されている。
真空ポンプ回路１４のこの接続部３２は、上部チャンバ３４と下部チャンバ３６とを有し、これらチャンバは、接続開口部３８を介して連通している。
この場合に図示されている実施形態では、下部チャンバ３６は、処理筐体１８により規定されているキャビティ２０に接続され、上部チャンバ３４は、第２の端部３０でポンプ通路２４に接続されている。
接続部３２は、ほぼ垂直な軸Ａ１に沿って摺動するように、バルブ４０のヘッド４２が接続開口部３８を閉じる、図２及び図４に示されている閉じられた軸方向下方の位置と、図１及び図３に示されている開いた軸方向上方の位置と、の間を案内されるバルブ４０を有している。

この説明の残りでは、垂直軸方向は、なんらの限定も示唆することなく、バルブ４０が摺動する軸Ａ１上であるとして規定されている。部材が形容詞「横方向」により修飾されているところでは、この軸Ａ１を参照している。

バルブ４０は、上部チャンバ３４の上部横方向壁４６の対応する開口部４４の中を摺動する。
この場合、上部横方向壁４６は、蓋体２２の上部横方向壁からなる。
バルブ４０は、上部チャンバ３４から上方に軸方向に延びている軸４８を有し、バルブ４０を少なくともその開いた位置に摺動させることができる手段５０に接続されている。
本発明の教示によれば、この軸４８には、上部チャンバ３４と連通している制御チャンバ５４の可動な上部壁を構成しているピストン５２を形成している部分が設けられている。
この場合、ピストン５２は、ほぼ円筒形であり、軸４８と同軸で、この軸４８と一体に形成されている。
このピストン５２は、常に大気圧にある横方向上面５６と、横方向に延び、かけられている圧力が、制御チャンバ５４の中の圧力である下面５８とを有している。
上部横方向壁４６が、開口部４４と制御チャンバ５４との間に軸方向に取り付けられている円形のスペーサ６０を有しているならば、好都合である。
このスペーサ６０は、中央の通路６４が、下方の端部から上方の端部へと軸方向に延びて通っている、ほぼ円筒状の本体を有している。
軸４８は、中央の通路６４の内部の軸方向の壁により軸方向に案内されている。

スペーサ６０は、上部横方向面６８が制御チャンバ５４を軸方向に規定するようにピストン５２の下面５８に軸方向に向けられている、径方向のカラーの形状の上部部分６６を有している。

この場合、スペーサ６０の下方の端部７０は、スペーサ６０の下方の径方向のカラー７２が上部横方向壁４６の上面７４と漏れが生じないように軸方向に接触するまで、開口部４４の中にねじ込まれている。
また、この場合、下方の径方向のカラー７２には、下方の径方向のカラー７２と上部横方向壁４６との間に軸方向に入れられている「Ｏ」リング７６が設けられている。

スペーサ６０には、制御チャンバ５４と上部チャンバ３４とを接続するように、スペーサの径方向の厚さの中に複数の軸方向の通路７８が設けられている。
各軸方向の通路７８は、スペーサ６０の上方の端部の外側軸方向面８０から、このスペーサ６０の横方向の下方の端面８２に延びている貫通路である。

耐真空の金属の蛇腹８４が、ピストン５２の下面５８の周方向外側の端と、スペーサの上部部分６６を形成している径方向のカラーの周方向外側の端との間に軸方向に入れられているならば、有利である。

この蛇腹８４は、軸４８と同心状であり、この軸４８の周囲で制御チャンバ５４の周方向外側の壁を形成している。

バルブ４０が、軸４８に接続され、この軸４８と軸方向に摺動し、また、蛇腹８４とピストン５２とを取り囲んでいる軸方向のスカート８６を有しているならば、好ましい。

この場合、バルブ４０のヘッド４２は、円筒状であり、軸４８の下端に固定されている。

また、この場合、接続開口部３８は、上部横方向肩部８８を有している。
バルブ４０のヘッド４２は、下側横方向閉鎖面９０を有し、この下側横方向閉鎖面には、円形の封止部９２が設けられ、また、図２及び図４に示されているように、バルブ４０がその閉鎖位置を取っている場合に、横方向肩部８８と漏れが生じないように軸方向に接触するようにデザインされている。

図に示されているように、バルブ４０を少なくともその開いた位置に摺動させることができる手段５０は、このバルブ４０をその開いた位置に摺動させるように軸４８の上部端部分９４に作用し、また、バルブ４０をその閉じた位置に移動させるカム機構５０の形式を取ることが好ましい。
この場合、このカム機構５０は、横方向軸Ａ２を中心として蓋体２２に対して回動するレバー９６を有している。
このレバー９６の回動は、一組のリンク９８によりバルブ４０の摺動に接続されている。
レバー９６のローラー１００は、機械１０の制御面（図示されていない）と協働するようにデザインされている。
この制御面は、レバー９６を回動させ、バルブ４０をその２つの端位置のいずれにも適切に移動させるようにデザインされている複数の部分を有している。

機械１０と、この機械に設けられている真空ポンプ回路１４との動作が、以下で説明される。
この機械１０を用いる容器１２の処理方法は、真空ポンプ回路１４が、キャビティ２０の中の圧力を最終外部値ｐＦ_ｅｘｔと称される特定の値に減少させ、容器１２の中の圧力を最終内部値ｐＦ_ｉｎｔと称される特定の値に減少させる初期工程を有する。
この最終内部値ｐＦ_ｉｎｔは、一般にほぼ０．１ｍｂａｒであり、最終外部値ｐＦ_ｅｘｔは、ほぼ５０ｍｂａｒである。この結果、容器１２の中の真空度は、キャビティ２０の中の真空度より高い。

この初期工程には、最終値ｐＦ_ｅｘｔ、ｐＦ_ｉｎｔが、キャビティ２０及び容器１２の中で維持され、容器１２の中で内部塗料が堆積することが可能となる処理工程が続く。
この処理工程の過程では、先駆物質ガスが、注射器３３を通して容器１２の中に注入され、この先駆物質ガスをプラズマに変化させて容器１２の内壁に防護塗料（先駆物質がアセチレンベースならば炭素を含む）を堆積させるために、マイクロ波の作用を受ける。この堆積の結果、例えば、酸素分子及び二酸化炭素分子に対する防護壁を形成する内部塗装が生じる。

初期工程には、キャビティ２０と容器１２との両方がポンプでひかれる、図１に示されている第１の段階と、容器１２だけがポンプでひかれる、図２に示されている第２の段階とが伴う。
この第１の段階は、キャビティの中の圧力が最終外部値ｐＦ_ｅｘｔに達したときに、終了する。
この第１の段階の間、真空ポンプ回路１４の中で、特に、制御チャンバ５４と連通している上部チャンバ３４の中で、圧力が減少している。
したがって、制御チャンバ５４の中の圧力が、同時に減少し、この結果、ピストン５２の上面５６及び下面５８の間に圧力差が発生する。これは、上面５６は、真空ポンプ回路１４の外側で大気圧に露出しているからである。
このため、この圧力差の結果として生じる軸方向の接触力により、バルブ４０は軸方向下向きに結合する。
カム機構５０により、キャビティ２０内の圧力が、最終外部値ｐＦ_ｅｘｔに達するまで、バルブ４０は開かれて維持される。
このキャビティ２０の中の圧力が最終外部値ｐＦ_ｅｘｔに到達すると、バルブ４０がその閉じた位置（図２及び図４）に次第に下がるように、カム機構５０がバルブ４０の動きを制御する。

このバルブ４０がその閉じた位置を取ると、初期工程の第２の段階が開始される。
この第２の段階の間、真空ポンプ回路１４は、最終内部値ｐＦ_ｉｎｔに到達するまで、容器１２だけをポンプでひき続ける。この最終内部値は、キャビティ２０内の圧力未満である。

この第２の段階が終了すると、処理工程を実行することができる。
この処理工程の間、キャビティ２０の中では、筐体１８の密閉により真空が維持され、容器１２の中では、連続的で規則的な真空ポンプ２８によるポンピングにより真空が維持される。
この処理工程が終了すると、容器１２及びキャビティ２０の内部は、大気圧に戻される。
この目的のためにカム機構５０が、バルブ４０を開く。

初期工程の第２段階及び処理工程の間には、バルブ４０は、その軸方向に閉じられた位置に位置するために、カム機構５０又は何らかの弾性的な戻り手段からのなんらの作用も必要としていないことを留意されたい。これは、バルブ４０は、ピストン５２の２つの面をはさむ圧力差の作用だけにより閉じられ続けているからである。

第１のポンプ段階にある、本発明の教示に従って形成されている真空ポンプ回路を備えている機械の処理ステーションを概略的に示す軸方向断面図である。 第２のポンプ段階にある、処理ステーションを示す図１に類似の図である。 軸方向に開いた位置を取っているバルブを備えている真空ポンプ回路の接続部を概略的に示す軸方向断面図である。 軸方向に閉じた位置にあるバルブを示している図３に類似の図である。 本発明の教示によるようなバルブが閉じた位置を取っているときに、このバルブを備えている蓋体を概略的に示す斜視図である。

Claims (9)

1. 接続開口部（３８）を介して連通している上部チャンバ（３４）と下部チャンバ（３６）とを具備し、この下部チャンバ（３６）は、キャビティ（２０）に接続され、この上部チャンバ（３４）は、このキャビティ（２０）内の圧力が最終値（ｐＦ_ｅｘｔ）と称される特定の値に到達するまで、このキャビティ（２０）を排気するようにデザインされている真空ポンプ（２８）に接続され、
   この上部チャンバ（３４）の上部横方向壁（４６）の対応する開口部（４４）をほぼ垂直な軸（Ａ１）に沿って摺動するように、バルブ（４０）のヘッド（４２）が前記接続開口部（３８）を閉じる軸方向下方の閉じた位置と、軸方向上方の開いた位置との間を案内されているバルブ（４０）をさらに有し、このバルブ（４０）は、前記上部チャンバ（３４）から軸方向上方に延びている軸を有し、このバルブの軸（４８）は、このバルブ（４０）を少なくともその開いた位置に動かすことができる手段に接続されている、
   マイクロ波により発生されたプラズマにより内部防護塗料を堆積することにより複数の容器（１２）を処理するための機械のための真空ポンプ回路（１４）において、
   この回路は、前記バルブの軸（４８）には、前記上部チャンバ（３４）と連通している制御チャンバ（５４）の可動な上部壁を構成するピストン（５２）を形成している部分が設けられ、このピストン（５２）は、常に大気圧にある上面（５６）と、前記制御チャンバ（５４）の中の圧力がかけられている下面（５８）とを有し、この結果、前記下部チャンバ（３６）内の圧力が前記最終値（ｐＦ_ｅｘｔ）に到達すると、前記バルブ（４０）は、このピストン（５２）の２つの面（５６、５８）を挟んでいる圧力差の作用により閉じたままであることを特徴とする真空ポンプ回路（１４）。
2. 前記上部横方向壁（４６）は、円形のスペーサ（６０）を有し、このスペーサは、前記開口部（４４）と制御チャンバ（５４）との間に軸方向に取り付けられ、前記バルブの軸（４８）を軸方向に案内するために中央の通路（６４）を有し、また、このスペーサには、前記制御チャンバ（５４）と上部チャンバ（３４）とを接続している複数の通路（７８）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ回路（１４）。
3. 耐真空の金属の蛇腹（８４）が、前記バルブの軸（４８）の周りに前記制御チャンバ（５４）の周方向外側の壁を形成するように、前記ピストン（５２）の周方向外側端と、前記スペーサ（６０）の一部分（６６）の周方向外側端との間に、軸方向に入れられていることを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ回路（１４）。
4. 前記バルブ（４０）は、このバルブの軸（４８）に接続され、このバルブの軸と軸方向に摺動し、前記蛇腹（８４）とピストン（５２）とを取り囲んでいる軸方向のスカート（８６）を有していることを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ回路（１４）。
5. 前記バルブ（４０）を少なくともその開いた位置に移動させることが可能な手段（５０）が、このバルブ（４０）をその開いた位置に摺動させるように、このバルブの軸（４８）の上端部分に作用するカム機構（５０）の形態をとっていることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載の真空ポンプ回路（１４）。
6. 前記カム機構（５０）は、前記バルブ（４０）の動作をその閉じた位置に制御する制御面を有していることを特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ回路（１４）。
7. 前記バルブのヘッド（４２）は、このバルブの軸（４８）の下方端に固定されていることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載の真空ポンプ回路（１４）。
8. 前記接続開口部（３８）は、上部横方向肩部（８８）を有し、前記バルブ（４０）のヘッド（４２）は、円形の封止部（９２）が設けられ、前記バルブ（４０）がその閉じた位置を取るときに、前記横方向肩部（８８）と漏れが生じないように軸方向に接触するようにデザインされている下側横方向閉鎖面を有していることを特徴とする前記全ての請求項のいずれか１に記載の真空ポンプ回路（１４）。
9. 複数の容器（１２）をマイクロ波により発生されたプラズマにより内部防護塗料を堆積することにより処理するための機械であって、１つの容器（１２）に対して少なくとも１つの処理ステーション（１６）を具備し、各処理ステーション（１６）は、
   ボトル（１２）を中に有するようにデザインされ、この容器（１２）の周囲のキャビティを規定している処理用筐体（１８）と、
   この筐体（１８）を密閉するようにするようにデザインされ、前記容器（１２）の内部に、漏れが生じないように接続されているポンプ通路（２４）を有している蓋体（２２）と、を有し、
   前記蓋体（２２）には、前記全ての請求項のいずれか１に記載の真空ポンプ回路（１４）が備えられ、また、前記下部チャンバ（３６）は、前記筐体（１８）により規定されているキャビティに、漏れが生じないように接続され、また、前記上部チャンバ（３４）は、前記ポンプ通路（２４）に接続されていることを特徴とする機械。

Images