JP2011058611A

JP2011058611A - 真空用バルブ

Info

Publication number: JP2011058611A
Application number: JP2009212468A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Wada; 慎一和田; Morihiro Sakuma; 守宏佐久間; Hidetake Tanaka; 秀岳田中; Yusuke Demura; 佑介出村; Katsuji Nakajima; 克次中嶋
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2011030564A1; TW201128102A

Abstract

【課題】Ｌ型・Ｔ型バルブの変更を容易にするとともに、コンパクトな真空用バルブを提供する。
【解決手段】弁体13と弁座12を直方体形状の筐体10内に備え、前記筐体10の１面に前記弁体13により開閉される弁開口面11を設け、前記弁開口面11と直交する面の何れかの１面に第１の開口面18を設けてバルブを構成し、第１の開口面18以外の前記弁開口面11と直交する面を第２の開口面20とし、前記第２の開口面20を封止できるように構成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、高真空用及び／又は高純度ガス用の工程で使用される真空装置の接続配管等に使用される真空用バルブに関する。

従来、真空用バルブとして、例えば、特許文献１に開示がされている。この種のバルブは、通常は図１に示すように、ピストンロッド１により中空円筒状の筐体２内の長手方向に移動する弁体３を備え、弁体３により開閉する排気口４を筐体２の長手方向の端面に備え、筐体２の側面にフランジ部を備えた中空円筒体５を立設して、その端面に排気口となる開口面６を形成して、内部流路がＬ型の真空用バルブとして構成されている。

上記のように筐体２の側面に中空円筒体５を立設するＬ型バルブの場合には、バルブの外形寸法が大きくなるという問題があった。また、Ｌ型のバルブを設けた流路内に、計測機器を配置する場合に、流路内にＬ型バルブに加えて新たにバルブを設ける必要があった。
一方、Ｔ型バルブを設けた流路からＬ型バルブを設けた流路へ変更する場合に、Ｌ型バルブに変更する場合にバルブ全体を取り替える必要があった。

特開２００１−３２４０５１号公報

そこで、本発明は、Ｌ型・Ｔ型バルブの変更を容易にするとともに、コンパクトな真空用バルブを提供することを目的とする。

本発明の解決手段は、請求項１に記載の通り、弁体と弁座を直方体形状の筐体内に備え、前記筐体の１面に前記弁体により開閉される弁開口面を設け、前記弁開口面と直交する面の何れかの１面に第１の開口面を設けてバルブを構成し、第１の開口面以外の前記弁開口面と直交する面を第２の開口面とし、前記第２の開口面を封止できるように構成したことを特徴とする。
また、請求項２記載の真空用バルブは、弁体と弁座を直方体形状の筐体内に備え、前記筐体の１面に前記弁体により開閉される弁開口面を設け、前記弁開口面と直交する面のうちの対向する２面に開口面を設けてバルブを構成し、前記対向する２面の何れかの面を封止部材を着脱することにより開閉自在の開口面として構成したことを特徴とする。
請求項３記載の真空用バルブは、請求項１又は２に記載の真空用バルブにおいて、前記筐体において、前記弁開口面が設けられる面と、該面に直交する４面の平面形状を正方形として構成したことを特徴とする。
請求項４記載の真空用バルブは、請求項１乃至３の何れか１項に記載の真空用バルブにおいて、前記封止部材は、平板状の部材であることを特徴とする。
請求項５記載の真空用バルブは、請求項４に記載の真空用バルブにおいて、前記封止部材は、前記筐体の１面と同形状の板材であることを特徴とする。
請求項６記載の真空用バルブは、請求項４又は５に記載の真空用バルブにおいて、前記封止部材をボルトにより取り付けるために前記筐体にタップを設け、前記タップ内をヘリサート加工したことを特徴とする。
請求項７記載の真空用バルブは、請求項４又は５に記載の真空用バルブにおいて、前記封止部材及び前記筐体をアルミニウム又はアルミニウム合金から構成し、アノード酸化処理をしたことを特徴とする。

本発明によれば、真空用バルブの外径寸法を小さくすることができる。また、直方体形状の１つの面に開口面を形成して、その開口面を封止部材により開閉自在に構成することにより、Ｌ型バルブ及びＴ型バルブのいずれにも使用することができる。
また、その筐体を立法体として形成することにより、よりコンパクトな真空用バルブとすることができる。
また、封止部材を平板状の部材とすることにより、Ｔ型のバルブをＬ型として使用する場合に、バルブの外形寸法をよりコンパクトなものとすることができる。更に、平板状の部材を、筐体の１面と同じ形状にすることにより、筐体に封止部材を装着した後であっても外観上優れる。

従来の真空用バルブの側断面図（ａ）本発明の一実施の形態の真空用バルブの側断面図（ｂ）同底面図（ｃ）同右側面図本発明の他の実施の形態のＴ型真空用バルブからＬ型真空用バルブへの変更例の説明図

図２に示される本発明の一実施の形態の真空用バルブは、略立方体形状の筐体１０の底面１０ａに弁開口面１１が設けらている。弁開口面１１から筐体１０内部に向かって流路が形成されており、該流路は、横方向に設けられた流路と直交する部位において、流路断面が狭くなっており、この部位に弁座１２が形成される。
弁座１２の上面に着座して弁の開閉を行う弁体１３は、筐体１０の上面から挿通されるピストンロッド１４の先端部に固定される。図示した例では、ピストンロッド１４の先端部の鍔部に弁体１３の上部を嵌合することにより固定している。また、弁体１３の下面には、その外周に沿った溝が形成されており、この溝内にリング状のシール部材１５を設けることにより、弁体１３が弁座１２に当接する際のシール性が高められている。尚、筐体１０の上壁１０ｈには、ピストンロッド１４が挿通される通孔１６が設けられているが、この通孔１６の内周面にもシール部材１７を設け、ピストンロッド１４と通孔１６とのシール性を高めるようにしている。また、筐体１０の上面を構成する上壁１０ｈと、筐体の側面を構成する側壁（図示したものでは、１０ｄ，１０ｆ）との接合面にも同様の目的でＯリング等のシール部材が介挿されている。
上述の通り、筐体１０の内部には横方向に流路が形成されており、この流路は筐体１０の右側面１０ｂにおいて開口面１８で終端し、左側面において開口面２０で終端する。開口面１８，２０は、本実施の形態では同形態としているため、以下の説明では開口面１８を中心に説明する。尚、筐体１０の底面及び両側面には、図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、接続配管のフランジ部を固定するためのボルト孔２４，２５が設けられている。
上記真空用バルブは、エアシリンダ等の駆動機構２２によりピストンロッド１４を上下方向に移動させ、その先端部に設けられた弁体１３を弁座１２に当接及び離間させることにより、筐体１０内部に設けられた流路の開閉を行うことができる。

図示した筐体１０は、弁開口面１１を備えた正方形状の筐体の底壁１０ｃの周部のそれぞれの辺に沿って、筐体側面を構成する４枚の正方形状の側壁（図示されるものは、２枚の側壁１０ｄ，１０ｆ）を一体に成型した箱体と、上壁１０ｈに弁体１３を備えたピストンロッド１４を挿通して構成されるシリンダユニットとから構成し、上壁１０ｈ側からボルト１９により箱体にシリンダユニットを気密に接続している。尚、前記箱体と上壁１０ｈとを一体成型してもよい。
尚、本明細書における筐体１０の直方体形状とは、弁開口面１１と、これに直交する４面（筐体側面）とが平面で構成された形状をいうものとする。図２（ａ）で示すように、筐体１０の上面を構成する板材１０ｈは、通常、弁体１３、ピストンシリンダ１４及びエアシリンダ等の駆動機構２２とともに一体として構成されて、筐体１０の上面側からボルト１９により固定されるため、若干の段差が生じる場合もあるからである。

そして、第１の開口面１８を備えた側壁１０ｄと対向する位置の側壁１０ｆにも、第１の開口面１８と同径の第２の開口面２０を設けておき、その第２の開口面２０を封止できるようにしている。図示した例では、筐体１０の外側から正方形状の板材２１を封止部材として、その四隅にボルト１９を挿通して筐体１０の左側壁１０ｆにＯリング等のシール部材２３を介して固定される。

上記の構成により、筐体１０の内部にＬ字状の流路が形成された真空用バルブは、略立方体形状をしており、その右側面に第１の開口面１８を形成するための円筒状のフランジ部材等を設ける必要がないので、真空用バルブをコンパクトにすることができる。また、真空用バルブに配管等が接続された状態（場合によっては、配管が口径が５００ｍｍと大径であったり、接続される装置等が１００ｋｇを超える状態）で、その配管構成に変更が生じる場合、封止部材２１を取り外すだけで、Ｔ型のバルブとして使用することができるため作業性が良い。

また、上記構成において、予め封止部材２１を設けずにＴ型バルブとして構成した場合には、図３に示すように、封止部材２１を取り付けるだけでＴ型バルブからＬ型バルブへの変更を容易に行うことができる。

図示した例では、第１の開口面１８と第２の開口面２０とが対向する位置に配置しているが、必ずしも対向する位置に限定するものではない。また、第２の開口面２０は、本実施の形態では１面のみに構成しているが、複数の面に第２の開口面を設けるようにしてもよい。
また、第２の開口面２０の封止に関しても、封止できるような部材であれば、特に限定するものではないが、平板状、更には、第２の開口面２０が形成されている筐体側面と同形状とすれば、バルブ側面に突起等が生じずに取り扱い性が優れ、しかも、視覚的には、直方体又は立方体形状等のコンパクトな印象を与えることができる。

また、封止部材２１の取り付けには、ボルト１９を使用することができ、筐体１０に設けられたタップは、第２９８８５５５号公報や特許第４３０４１３７号公報に記載されるようなヘリサート加工することが好ましい。本発明の真空用バルブは、封止部材２１の着脱を繰り返すためボルト締結部の耐久性を高める必要があるからである。

更に、ボルト締結部の耐久性を高め、筐体の内部流路からの発ガスを防ぐを高めるために、封止部材２１及び筐体１０をアルミニウム又はアルミニウム合金から構成し、筐体１０の流路表面、挿通孔の内表面及びタップの内表面にアノード酸化処理をすることが好ましい。

前記アノード酸化処理は、被処理物を、アルカリ溶液中に浸漬して、火花放電を伴うアノード酸化処理をして、被処理物表面に酸化皮膜を形成するものであり、２００Ｖ以上の第１の電圧で所定の時間処理する工程と、電流密度に応じて第１の電圧よりも低い他の電圧で所定の時間処理する工程とを含むものである。
前記アルカリ溶液の電解液の例としては、りん酸水素二ナトリウム、トリポリりん酸ナトリウム、りん酸二水素ナトリウム、ウルトラポリりん酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、水酸化カリウム、二リン酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化ナトリウム等の中の１種類又はこれらの中の混合物を、水に溶解させたものを用いることができる。

また、被処理物としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用するが、アルミニウム合金の鋳物材料、ダイキャスト材料はシリコンを代表として、一般的に含有されている元素が多く、ポーラス型アノード酸化皮膜が形成し難いといわれている。
本発明によれば、このようなシリコンが多い鋳物、ダイキャストでも耐食性良好な皮膜を形成することができる。また、展伸材の中でもＡｌ−Ｓｉ合金の４０００番系の処理も同様な理由でポーラス型アノード酸化処理の耐食性は悪いが、本発明によれば、良好な酸化皮膜が形成できる。シリコンが析出していないような展伸材、１０００番〜３０００番、５０００番から７０００番台のアルミニウム合金についても複雑形状の場合や１００℃以上の高温になる場合には効果がある。

上記アノード酸化処理は、被処理物をアルカリ溶液中に浸漬して、火花放電を伴うアノード酸化処理を行うものであるが、その際、２００Ｖ以上の第１の電圧（ａ（Ｖ））で所定の時間処理を行う工程と、電流密度に応じて、第１の電圧よりも低い他の電圧（ｂ（Ｖ））で所定の時間処理を行う工程を含むようにする。具体的には、電流密度（ｉＡ／ｃｍ^２）を監視しながら、第１の電圧の処理開始時の電流密度に対して、１００％以下の所望の値（例えば、８０％等）で他の電圧に切り換えるための目標となる電流密度を設定しておき、その電流密度になった際に、即ち、所定の電流密度に低下した際に、第１の電圧（ａ（Ｖ））よりも低い電圧（ｂ（Ｖ））まで降下させ、その電圧で処理を継続する。第１の電圧の処理開始時の電流密度としては、０．０２Ａ／ｃｍ^２〜０．１Ａ／ｃｍ^２の範囲とすることが好ましい。０．０２Ａ／ｃｍ^２未満であると、電圧が上がらず放電しないことがあり、０．１Ａ／ｃｍ^２を超えると電圧が高くなり形成された膜が放電により破壊され皮膜構造が粗くなり耐食性が悪化するからである。尚、他の電圧による処理は、１回以上であればよく、他の電圧まで降下させる方法は、段階的であってもリニアであってもよい。また、第１の電圧による処理時間は、上記の通り、所定の電流密度となるまで継続され、他の電圧による処理時間は、当初の電流密度（ｉＡ／ｃｍ^２）に対して、例えば、１００％以下の所望の値（例えば、３０〜４０％等）の電流密度となるまで継続される。尚、第１の電圧による処理時間は、通常は、１０分以上となる。
また、印加する電圧及び電流の波形に関しては、交流、直流や交流と直流の重畳のいずれでもよく、交流の場合には、電流又は電圧は、正弦波でも、正弦波でなくてもよい。
上記のように、電圧を一定で処理することにより、電流の流れやすいところ、即ち、酸化皮膜が形成されていないところに順次酸化皮膜を形成させることができ、被処理物の凹んだ部分や貫通孔内に電極を配置することなく孔の内部表面までも酸化皮膜を形成させることができる。

また、他の電圧は、２００Ｖ〜４００Ｖとすることが好ましい。４００Ｖを超えると、皮膜厚さは厚くできるものの、形成された膜が放電で破壊され、被処理物に設けられた貫通孔や複雑に入り組んだ電極を装着することが困難な形状において、皮膜を成長させることができず、また、皮膜構造が粗くなり耐食性が悪化するからである。また、２００Ｖ未満であると、放電が起こらず皮膜が２００ｎｍ程度の薄い皮膜しか形成できず、耐食性が劣ることになるからである。

また、上記電圧までは、一定の電流密度で上昇させることが好ましい。
また、更に、上記酸化皮膜が形成された部材は、大気下において、１５０℃〜５００℃で加熱することが好ましい。形成された酸化皮膜をより緻密なものとして、耐食性を向上させることができるからである。尚、上記範囲とした理由は、１５０℃未満であると酸化が促進されず、５００℃を超えるとエネルギーを消費するだけで大きな効果は望めないためである。

１ピストンロッド
２筐体
３弁体
４排気口
５中空円筒体
６開口面
１０筐体
１０ａ筐体底面
１０ｂ筐体右側面
１０ｃ底壁
１０ｄ側壁
１０ｆ側壁
１０ｈ上壁
１１弁開口面
１２弁座
１３弁体
１４ピストンロッド
１４ａピストンロッドの鍔部
１５シール部材
１６通孔
１７シール部材
１８第１の開口面
１９ボルト
２０第２の開口面（第１の開口面と対向位置の開口面）
２１封止部材（板材）
２２駆動機構
２３シール部材
２４ボルト孔
２５ボルト孔

Claims

弁体と弁座を直方体形状の筐体内に備え、前記筐体の１面に前記弁体により開閉される弁開口面を設け、前記弁開口面と直交する面の何れかの１面に第１の開口面を設けてバルブを構成し、第１の開口面以外の前記弁開口面と直交する面を第２の開口面とし、前記第２の開口面を封止できるように構成したことを特徴とする真空用バルブ。
弁体と弁座を直方体形状の筐体内に備え、前記筐体の１面に前記弁体により開閉される弁開口面を設け、前記弁開口面と直交する面のうちの対向する２面に開口面を設けてバルブを構成し、前記対向する２面の何れかの面を封止部材を着脱することにより開閉自在の開口面として構成したことを特徴とする真空用バルブ。
前記筐体において、前記弁開口面が設けられる面と、該面に直交する４面の平面形状を正方形として構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空用バルブ。
前記封止部材は、平板状の部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の真空用バルブ。
前記封止部材は、前記筐体の１面と同形状の板材であることを特徴とする請求項４に記載の真空用バルブ。
前記封止部材をボルトにより取り付けるために前記筐体にタップを設け、前記タップ内をヘリサート加工したことを特徴とする請求項４又は５に記載の真空用バルブ。
前記封止部材及び前記筐体をアルミニウム又はアルミニウム合金から構成し、アノード酸化処理をしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の真空用バルブ。