JP2009228905A - 低圧チャンバ及び低圧乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバの容積に比べて迅速に圧力を低下することのできる低圧チャンバを提供する。
【解決手段】チャンバ１２の内部に、内外の圧力差によって膨張・収縮するバルーン３０（密封容器）が設置されている。チャンバ１２の内圧を低下させるとバルーン３０の体積が膨張するのでチャンバ１２内の余剰容積が減少する。すなわち、チャンバ１２内の気体を排出するポンプ２０を稼動すると、密封容器の体積が増大するとともに余剰体積が減少する。ポンプ２０の働きとバルーン３０の体積増大の相乗効果によってチャンバ１２の内圧が迅速に低下する。本発明の低圧チャンバ１０は、伸縮可能なバルーン３０をチャンバ１２内に配置するという極めて簡単な構造で、チャンバ１２の内圧を迅速に低下させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、低圧チャンバ及び低圧乾燥装置に関する。特に、チャンバの容積に比べてチャンバの内圧を迅速に低下することのできる低圧チャンバと低圧乾燥装置に関する。

低圧チャンバは、様々な用途に用いられる。本明細書にいう「低圧チャンバ」は、いわゆる「真空チャンバ」を含む。また、本明細書にいう「低圧チャンバ」は、チャンバ単体だけでなく、チャンバ内の気体を排出するポンプを含む。
低圧チャンバを備えた装置のひとつに、低圧乾燥装置がある（例えば特許文献１）。低圧乾燥装置は、対象物（ワークピースや供試体）をチャンバ内に配置しておきチャンバ内の圧力を低下することによって、対象物に付着している液体の気化を促進する。すなわち、乾燥を促進する。

特開２０００−３１２６３号公報

低圧チャンバ、或いは、低圧チャンバを有する低圧乾燥装置は、チャンバ内の圧力を迅速に低下できることが好ましい。チャンバ内の圧力を迅速に低下させるためのひとつの工夫として、容積の小さいチャンバを用いることが考えられる。しかしながら、チャンバの容積が対象物の大きさと同等であるとは限らない。対象物の大きさに合わせてチャンバを交換することは容易ではない。また、チャンバ内には、腕や機械を入れるための空間も必要とされるため、チャンバ容積を小さくするには限界がある。
本発明は、チャンバの容積に比べて迅速に圧力を低下することのできる技術を提供する。

チャンバの容積が小さいほど、内圧を迅速に下げることができる。より正確には、チャンバの容積と、チャンバに収容する対象物の容積との差が小さいほど、チャンバの内圧を迅速に下げることができる。以下では、チャンバの容積と、チャンバに収容する対象物の容積との差を余剰容積と称する。

余剰容積を小さくするために、本発明に係る低圧チャンバは、内外の圧力差で体積が伸縮する密封容器をチャンバ内に配置する。密封容器は、低圧下に曝すべき対象物（ワークピース、或いは供試体）とは別に配置される。密封容器は、典型的には風船でよい。あるいは密封容器は、蛇腹式の外殻を有している容器でよい。

チャンバの内圧を低下させると密封容器の体積が膨張するので余剰容積が減少する。すなわち、チャンバ内の気体を排出するポンプを稼動すると、密封容器の体積が増大するとともに余剰体積が減少する。ポンプの働きと密封容器の体積増大の相乗効果によってチャンバの内圧が迅速に低下する。本発明の低圧チャンバは、伸縮可能な密封容器をチャンバ内に配置するという極めて簡単な構造で、チャンバの内圧を迅速に低下させることが可能となる。
チャンバの内圧を大気圧に戻すと、密封容器の体積が受動的に減少するので余剰容積が元に戻る。即ち、チャンバを開放している間は余剰空間が確保される。チャンバを開放している間は、対象物を扱うための作業空間が確保される。

本発明の低圧チャンバは、密封容器の内圧を調整する内圧調整手段を備えていることが好ましい。内圧制御手段は、チャンバが開放されているときに密封容器の内圧を第１圧力に調整し、チャンバを閉じた後であってチャンバ内の圧力を低下させる前に密封容器の内圧を前記第１圧力より高い第２圧力に調整する。チャンバ内の圧力を低下させる前、即ち、チャンバ内の気体を排出するポンプを稼動する前に密封容器の内圧を高めると、チャンバ内の余剰空間を小さくしてからポンプを稼動することができる。ポンプ稼動開始時に余剰空間を十分に小さくしておくことによって、より迅速にチャンバの内圧を低下することができる。

また、内圧調整手段は、チャンバ内の圧力を低下させている間、密封容器の体積を一定に維持するとよい。密封容器が大きくなりすぎて、対象物を圧迫してしまうことを回避することができる。あるいは、密封容器が破裂しないように、密封容器の内圧を耐圧以下に維持することができる。

内圧調整手段は、具体的には、次の構成を有する３方弁でよい。第１ポートが前記密封容器に接続されており、第２ポートがチャンバ内の気体を排出するポンプの吸気側に接続されており、第３ポートが大気に開放されている。３方弁は、第１ポートと第２ポートを連通する第１モードと、第１ポートと第３ポートを連通する第２モードと、第１ポートを閉鎖する第３モードを切り替え可能である。

３方弁は次のとおり動作する。
（１）チャンバが開放されているときは、密封容器の内圧を大気圧より低い第１圧力に調整する。チャンバが開放されているときは、密封容器を小さくすることができ、作業空間を確保できる。
（２）チャンバを閉じた後であってチャンバ内の圧力を低下させる前に密封容器の内圧を第１圧力より高い第２圧力に調整する。第２圧は大気圧でよい。密封容器の内圧をチャンバ開放時よりも高くしておくことによって、ポンプ稼動前にチャンバ内の余剰容積を小さくしておくことができる。
上記２つの内圧調整を、３方弁と、チャンバ内の気体を排出するポンプとで実現することができる。内圧調整手段を低コストで実現することができる。

本発明は、上記の低圧チャンバを備えた低圧乾燥装置に具現化することも好適である。また、本発明は、対象物（供試体或いはワークピース）とともに、内外の圧力差で体積が伸縮する密封容器をチャンバ内に収納した後にチャンバの内圧を低下させる低圧チャンバの使用方法に具現化することも好適である。

本発明によれば、チャンバの容積に比べてチャンバの内圧を迅速に低下させる技術を実現できる。

図面を参照して、本発明に係る低圧チャンバを説明する。本実施例の低圧チャンバは、低圧乾燥装置を兼ねたコイルの検査装置である。この検査装置は、コイル巻線の被覆のキズの有無を調べる検査に用いられる。

検査の概要を説明する。この検査では、コイルを液体に浸し、電流を流す。その状態で、液体に電流が流れるか否かを監視する。コイル巻線の被覆が破れていると、液体を流れる電流（漏れ電流）が検知される。電流が検知されなければ、コイル巻線の被覆にキズがないことが確認できる。検査後に、コイル表面に付着した液体を除去する。即ち、コイルを乾燥させる。乾燥工程に要する時間を短縮することによって、検査を高速化できる。乾燥工程では、コイルを低圧下に曝してコイル表面の液体の気化を促進する。乾燥工程において、コイルを収納する容器内の減圧に要する時間を短縮することによって、乾燥工程を短縮できる。

図１に検査装置１０（低圧乾燥装置）の概略図を示す。検査装置１０は、チャンバ１２とポンプ２０を備えている。ポンプ２０の吸気ポートは、チャンバ１２に連通している。ポンプ２０の排気ポートは、大気に開放されている。ポンプ２０は、チャンバ１２内の気体を排出する。即ち、ポンプ２０は、チャンバ１２の内圧を低下させる。

チャンバ１２の内部に、内外の圧力差によって体積が変化（膨張・収縮）するバルーン３０（密封容器）が設置されている。バルーン３０は、伸縮自在の樹脂で形成されている。バルーン３０は、チャンバ１２の蓋１４に取り付けられている。バルーン３０には、ダクト１６の一端が連結されている。ダクト１６は、蓋１４内を通ってチャンバ１２の外へ伸びている。ダクト１６の他端は、３方弁１８の第１ポート１８ａに連結されている。３方弁１８の第２ポート１８ｂは、ポンプ２０の吸気側に連結されている。３方弁１８の第３ポート１８ｃは、大気に開放されている。

３方弁１８は、第１ポート１８ａと第２ポート１８ｂを連通する第１モードと、第１ポート１８ａと第３ポート１８ｃを連通する第２モードと、第１ポート１８ａを閉鎖する第３モードを切り替え可能である。３方弁１８を第１モードに切り替えるとともに、ポンプ２０を駆動することによって、バルーン３０の内圧を低下させることができる。バルーン３０の内圧を低下させることによって、バルーン３０の容積を小さくすることができる。

バルーン３０の容積を小さくした後に、３方弁１８を第３モードに切り替えることによって、バルーン３０の内圧を一定に保つことができる。３方弁１８を第２モードに切り替えることによって、バルーン３０の内圧を大気圧に等しくさせることができる。

チャンバ１２には、チャンバ１２の内外の圧力差を調整するための調整弁２２が取り付けられている。調整弁２２を開放することによって、チャンバ１２の内圧を大気圧と同じに圧力にすることができる。

検査装置１０にはまた、液体供給装置３２が取り付けられている。液体供給装置３２は、チャンバ１２内へ液体を供給したり、供給した液体をチャンバ１２から排出したりする。図１は、液体Ｌが液体供給装置３２から供給され、コイルＷが液体Ｌに浸っている状態を示している。検査装置１０は、上記した部品のほかに、コイルを試験するための装置を備えているが、それらの装置については図示と説明を省略する。

試験工程とともに、検査装置１０の動作を説明する。
（コイル設置工程）
図２に、蓋１４を開けた状態の検査装置１０を示す。後述するが、蓋１４を開ける前に、３方弁１８を第１モードに切り替えるとともにポンプ２０を動作させてバルーン３０の内圧を大気圧より低い第１圧力に調整しておく。即ち、バルーン３０の容積を小さくしておく。小さくなったバルーン３０は、蓋１４内に畳み込まれる。バルーン３０は、小さくなって蓋１４内に収納されるので、コイルＷの出し入れの際、バルーン３０が作業の邪魔にならない。

（試験工程）
図１は、試験中の検査装置１０の様子を示している。前述したように、蓋１４を閉めたのち、液体供給装置３２から液体Ｌをチャンバ１２内へ供給する。コイルＷが液体Ｌに浸された状態で、コイルに電流を流し、コイルの被覆のキズの有無を検査する。
試験工程では、コイルの試験とは別に、３方弁１８を第２モードに切り替えるとともに、調整弁２２を開放する。調整弁２２を開放することによって、チャンバ１２の内圧は大気圧と等しくなる。また、３方弁１８を第２モードに切り替えることによって、バルーン３０の内圧は、第１圧力から大気圧（第２圧力）に上昇する。バルーン３０は、内圧が外圧よりも低い状態から、内外圧力差がゼロの状態まで膨張する。図１に示すバルーン３０の大きさは、バルーン３０の内外圧力差がゼロのときの大きさを示している。バルーン３０の内外圧力差がゼロとなった時点で、３方弁１８を第３モードに切り替える。即ち、バルーン３０を密封する。

（乾燥工程）
試験終了後、ポンプ２０を駆動して、チャンバ１２の内圧を、真空に近い圧力まで低下させる。チャンバ１２の内圧の低下に伴って、バルーン３０が膨張する。バルーン３０が膨張することによって、チャンバ１２内の余剰容積が減少する。余剰容積が減少するので、チャンバ１２の内圧を急激に低下させることができる。図３に、チャンバ１２の内圧が低下することによってバルーン３０が膨張した状態を示す。
チャンバ１２の内圧を低下させることによって、コイルＷの表面からの液体の気化が促進される。即ち、コイルＷが乾燥していく。

バルーン３０をチャンバ１２設置することによって、チャンバ１２の内圧を迅速に低下させることができる。コイルＷの表面から発生した気体は、ポンプ２０によってチャンバ１２から排出される。チャンバ１２の余剰容積が小さくなっているので、コイルＷから発生した気体は迅速にチャンバ１２から排出される。

チャンバ１２の内圧が低下するとともに、バルーン３０が膨張する。バルーン３０がその耐圧近くまで膨張すると、３方弁１８を第１モードに切り替える。ポンプ２０が駆動しているので、バルーン３０の内圧が低下し、バルーン３０の膨張が抑制される。バルーン３０の内圧が耐圧を下回る所定の値となった時点で、３方弁１８を再び第３モードに切り替える。即ち、バルーン３０の内圧を耐圧以下に調整する。

（後工程）
コイルＷが乾燥した後、調整弁２２を開放し、チャンバ１２の内圧を大気圧と同じにする。他方、３方弁１８を第１モードに切り替えるとともにポンプ２０を駆動し、バルーン３０の内圧を大気圧以下の第１圧力に調整する。内圧が低下したバルーン３０は、小さく収縮し、蓋１４内に畳み込まれる。図４に、バルーン３０が蓋１４に畳み込まれた様子を示す。蓋１４を開けてコイルＷを取り出し、次のコイルの試験に備える（図２）。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

バルーン３０は、膨張したときの形状が、チャンバ１２内に設置されたコイルＷ（ワークピース又は供試体）の形状に沿っていることが好ましい。例えば、バルーン３０は、コイルＷの中空部分にまで広がる形状であることが好ましい。そのような形状のバルーン３０によって、余剰空間を一層小さくすることができる。
実施例では、検査装置１０（乾燥装置）にバルーン３０が取り付けられていた。チャンバ内の圧力を迅速に低下させる本技術は、通常の低圧チャンバにも適用できる。即ち、従来の低圧チャンバに、対象物（ワークピース或いは供試体）とともに伸縮自在の密封容器を収納してチャンバの内圧を低下させればよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

低圧乾燥装置（低圧チャンバ）の模式図である。 低圧乾燥装置の蓋を開放した状態を示す模式図である。 バルーンが膨張した状態を示す模式図である。 バルーンが収縮した状態を示す模式図である。

符号の説明

１０：低圧乾燥装置（低圧チャンバ）
１２：チャンバ
１４：蓋
１８：３方弁
２０：ポンプ
２２：調整弁
３０：バルーン（密封容器）

Claims (7)

1. 内外の圧力差で体積が伸縮する密封容器がチャンバ内に配置されていることを特徴とする低圧チャンバ。
2. 前記密封容器の内圧を調整する内圧調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の低圧チャンバ。
3. 前記内圧調整手段は、チャンバが開放されているときに密封容器の内圧を第１圧力に調整し、チャンバを閉じた後であってチャンバ内の圧力を低下させる前に密封容器の内圧を前記第１圧力より高い第２圧力に調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の低圧チャンバ。
4. 前記内圧調整手段は、チャンバ内の圧力を低下させている間、密封容器の体積を一定に維持することを特徴とする請求項２又は３に記載の低圧チャンバ。
5. 前記内圧調整手段は、第１ポートが前記密封容器に接続されており、第２ポートがチャンバ内の気体を吸い込むポンプの吸気側に接続されており、第３ポートが大気に開放されている３方弁であり、
   第１ポートと第２ポートを連通する第１モードと、第１ポートと第３ポートを連通する第２モードと、第１ポートを閉鎖する第３モードを切り替え可能であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の低圧チャンバ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の圧力チャンバを有することを特徴とする低圧乾燥装置。
7. 対象物とともに、内外の圧力差で体積が伸縮する密封容器をチャンバ内に収納した後にチャンバの内圧を低下させることを特徴とする低圧チャンバの使用方法。

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