JP2555801Y2 - ロータリー式可変コンダクタンスバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 半導体産業をはじめとするあらゆる分野では、化学，
物理反応を利用し、目的とする物を製造，生成すること
が多い。この場合、反応室と呼ばれる密閉された容器の
中で行われるが、この反応室を減圧状態にして反応を行
わせるための装置を一般的に真空装置と呼んでいる。

本考案は反応室，反応ガス供給源，排気系，圧力（反
応室内の気圧）制御系で構成される真空装置に係り、特
に排気系の排気コンダクタンスを変化させ、反応室内の
圧力を制御する圧力制御系の可変コンダクタンスバルブ
に関する。

〔従来の技術〕 第４図は本考案に係る真空装置のブロック図で、真空
装置は反応室20、反応ガス供給系21、圧力制御系22及び
排気系23より構成されている。

排気管24を流れる気体の流量ＱはＱ＝ＣΔＰで表され
る。ここで、Ｃはコンダクタンス（気体の流れやす
さ）、ΔＰは管の両端の圧力差である。コンダクタンス
Ｃは気体の流れの様子（粘性流・中間流・分子流）、管
の形状によって変わってくるが、断面積の変化によりコ
ンダクタンスＣは大きく変化する。

これからわかるように、真空装置において、反応室20
と排気系23の真空用ポンプ間の排気管断面積を変えるこ
とによって、排気コンダクタンスを変え、反応室20から
の排気流量を制御することで反応室内の圧力制御を行っ
ている。

従来の圧力制御の方式を大別すると、バタフライ式と
スライド式がある。バタフライ式の可変コンダクタンス
バルブは、実開昭60−167863号に開示され、第５図
（ａ）示のように排気管24内の円形シャッタ25を回転さ
せることによって、排気方向の円形シャッタ25の投影面
積を変化させ、その状態における排気コンダクタンスに
より反応室内の圧力を制御するものである。

第５図（ｂ）は第５図（ａ）のバタフライ式の可変コ
ンダクタンスバルブの構成の１例を示す斜視図である。

この従来例は、ボディ１の対向する部分に気体入口２
と気体出口３を設け、これらと直角位置関係にあるボデ
ィ１の開口を蓋4,5で密閉し、その一方の蓋４の内面に
他方の蓋５を貫通するシャフト６の一端部をベアリング
15により枢支し、このシャフト６の他端部は外部とのシ
ールを兼ねた磁気シールユニット７（磁性流体と永久磁
石とによるシール装置）で枢支せしめ、当該シャフト６
にボディ１内を回転する円形シャッタ25を取付けると共
に、他方の蓋５側にシャフト６の回転角度を検出するポ
テンショメータ10と、回転駆動源11と、この回転駆動源
11の回転をシャフト６とポテンショメータ10に伝達する
回転伝達機構12と、シャフト６に固定されたカム13によ
り回転駆動源11のオーバー・ロードを防止するリミット
スイッチ14等を設置し、磁気シールユニット７、ポテン
ショメータ10及び回転駆動源11等を設置台上に取付けて
なる。

このような可変コンダクタンスバルブにおいては、回
転駆動源11の回転は回転伝達機構12を介してシャフト６
に伝えられ、円形シャッタ25が回転されて排気管断面積
が変化され、排気コンダクタンスが変わることで、反応
室内の圧力が制御されることになる。この場合、ポテン
ショメータ10は回転伝達機構12により回転されてシャフ
ト６延いてはシャッタ25の回転角度を検出し、それを圧
力制御系に伝達する役割を果たす。また、シャフト６に
固定されたカム13とリミットスイッチ14は、回転駆動源
11のオーバー・ロードを防止する役目を果たすものであ
る。

スライド式の可変コンダクタンスバルブは、第６図示
のように排気管24内のシャッタ26を排気方向に対し垂直
にスライドさせることによって、排気管断面積を変化さ
せ、その状態における排気コンダクタンスにより反応室
内の圧力を制御するものである。

また実開昭62−177978号の円筒状外筐の内周面を摺動
する弧状の弁体を有するバルブはその弁体を駆動するシ
ャフトの支持とシールが困難で、特にそのシールに流体
の流路内に流体の流れを阻害するベローズを要し、好ま
しくなかった。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記バタフライ式可変コンダクタンスバルブにあって
は、円形シャッタ25を回転するだけなので、バルブ部の
大きさを小さくできるが、載置台上に磁気シールユニッ
ト７、ポテンショメータ10及び回転駆動源11等を取付け
ているので、ユニット全体をコンパクトに収めることが
できないばかりでなく、円形シャッタ25の全閉状態から
微少角度回転させると（開口角度の少ない場合）、第７
図に示すようにコンダクタンスが急激に変化し、圧力制
御が難しいといった問題点がある。

また、スライド式可変コンダクタンスバルブにあって
は、排気管断面積の制御は簡単で、第７図に示すように
シャッタ26の全閉状態からの微小な開口でも圧力制御が
安易といった利点があるが、シャッタ26をスライドさせ
るので、バルブ部の大きさが最低でもパイプ径の２倍は
必要となり、大口径の排気管になればなるほどバルブ部
の大きさが非常に大きくなるという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案はシャッタが回転するだけでバルブ部の大きさ
を小さくできるというバタフライ式可変コンダクタンス
バルブの利点を維持し、排気管断面積の制御が容易で微
小な開口での圧力制御がし易いというスライド式可変コ
ンダクタンスバルブの利点を維持し、問題点を解決する
ロータリー式コンダクタンスバルブを提供しようとする
ものである。

即ち、本考案バルブはボディ１の対向する部分に気体
入口２と気体出口３を設け、これらと直角位置関係にあ
るボディ１の開口を蓋4,5で密閉し、その一方の蓋４の
内面に他方の蓋５を貫通するシャフト６の一端部を枢支
し、このシャフト６の他端部は外部とのシールを兼ねた
蓋５に固定した磁気シールユニット７で枢支せしめ、当
該シャフト６にボディ１内を回転するシャッタを取付け
てなる真空装置の排気系のロータリー式可変コンダクタ
ンスバルブにおいて、前記シャッタをボディ内面に沿い
気体入口２に摺接する弧状シャッタ８とし、他方の蓋５
側には柱16でプレート９を取付け、このプレート９にシ
ャフト６の回転角度を検出するポテンショメータ10と、
シャフト６を回転させる回転駆動源11と、この回転駆動
源11の回転をシャフト６とポテンショメータ10に伝達す
る回転伝達機構17〜19を設置してなる構成としたもので
ある。

〔作用〕

排気される気体はボディ１の気体入口２からボディ１
内を通って気体出口３から排気される。本考案バルブに
よる反応室内の圧力制御は気体入口２の排気管断面積
を、シャフト６を中心に回転する弧状シャッタ８により
変えることにより行われるものである。シャッタをボデ
ィ１の内面に沿い気体入口２に摺接する弧状シャッタ８
とし、シャフト６を回転させ、弧状シャッタ８をボディ
１内面に沿って回転させることにより排気管断面積をス
ライドしながら変化させて排気コンダクタンスを制御す
ることができるので、圧力制御が容易で、微小の圧力制
御も容易にできることになる。

又、弧状シャッタ８の回転により気体入口２側の排気
管断面積を制御するため、気体入口２に対し気体出口３
の方向は一定ではないので、バルブ両端の排気管の引き
回しを多様化できるばかりでなく、排気等の配管スペー
スを小さくでき、又、他方の蓋５側に複数本の柱16によ
り取付けたプレート９に、磁気シールユニット７、回転
駆動源11、ポテンショメータ10及び回転伝達機構12を設
置したので、ユニット全体をコンパクトに収めることが
できることになる。

〔実施例〕

以下図面により本考案の実施例を説明する。

第１図は本考案バルブの一実施例を示す斜視図であ
る。１はボディ、2,3はボディ１の対向する部分に設け
られた気体入口及び気体出口である。4,5はこの気体入
口，出口2,3と直角位置関係にあるボディ１の開口を密
閉する蓋で、その一方の蓋４の内面には他方の蓋５を貫
通するシャフト６の一端部がベアリング15により枢支さ
れている。シャフト６の他端部には外部とのシールを兼
ねた蓋５に固定した磁気シールユニット７により枢支さ
れている。

シャフト６にはボディ１の内面に沿い気体入口２に摺
接する弧状シャッタ８が取付けられている。他方の蓋５
側には４本の柱16でプレート９が取付けられ、このプレ
ート９にシャフト６の回転角度を検出するポテンショメ
ータ10と，シャフト６を回転させる回転駆動源、例えば
モータ11と，このモータ11の回転をシャフト６とポテン
ショメータ10に伝達する回転伝達機構、例えば歯車列11
〜19と，シャフト６に固定されたカム13と，このカム13
によりモータ11のオーバー・ロードを防止するリミット
スイッチ14が設置されている。

上記の構成において排気される気体はボディ１の気体
入口２からボディ１内を通って気体出口３から排気され
る。本考案バルブによる反応室内の圧力制御は気体入口
２の排気管断面積を、シャフト６を中心に回転する弧状
シャッタ８により変えることにより行われるものであ
る。即ち、モータ11の回転はギヤ17,18を介してシャフ
ト６に伝えられ、弧状シャッタ８が回転されて排気管断
面積が変化され、排気コンダクタンスが変わり、反応室
内の圧力が制御されることになる。この場合、ポテンシ
ョンメータ10は回転伝達機構12により回転されてシャフ
ト６延いては弧状シャッタ８の回転角度を検出し、それ
を制御系に伝達する役割を果たす。また、シャフト６に
固定されたカム13とリミットスイッチ14は、回転駆動
源，本実施例ではモータ11のオーバー・ロードを防止す
る役目を果たす。

第２図（ａ）はバルブの全閉状態を示し、気体入口２
の排気管断面積Ｓが弧状シャッタ８により全部閉じられ
た開口度０％（第３図（ａ）参照）の状態であり、この
状態だと、弧状シャッタ８とボディ１内側とのわずかな
すき間しか気体は流れず、コンダクタンスは非常に小さ
くなる。

第２図（ｂ）はバルブの全閉状態と全開状態の途中の
状態（半開状態，第３図（ｂ）参照）を示し、弧状シャ
ッタ８をシャフト６を中心に回転させて排気管断面積Ｓ
を変化させ、排気コンダクタンスを変え、反応室内の圧
力を制御する。この場合、開口度０％付近の微小圧力制
御も安易にできる。

第２図（ｃ）はバルブの全開状態を示し、気体入口２
が弧状シャッタ８によって全然さえぎられない開口度10
0％の状態を示しており、この状態では最大排気コンダ
クタンスとなる。

本実施例はボディ１の内面に沿い気体入口２に摺接す
る弧状シャッタ８をボディ１の内面に沿って回転させる
ことにより排気管断面積Ｓをスライドしながら変化させ
るロータリー式であるため、本バルブへの気体入口２と
気体出口３が別となり、弧状シャッタ８は気体入口２側
の排気管断面積を制御するため気体出口３の方向は気体
入口２に対し直線とは限らず、±90°方向の自由度をも
ち、一定ではないので、本バルブに接続される排気管の
引き回しを多様化できる。また、蓋4,5を取り外すこと
により分解，清掃を容易にできるためメンテナンスを向
上することができる。更に磁気シールユニット7,モータ
11,ポテンショメータ10,歯車17〜19、カム13及びリミッ
トスイッチ14等を蓋５側に複数本の柱16により取付けた
プレート９に設置したので、ユニット全体をコンパクト
に収めることができる。

〔考案の効果〕

上述のように本考案によれば、シャッタをボディの内
面に沿い気体入口に摺接する弧状シャッタ８とし、シャ
フト６を回転させて弧状シャッタ８をボディ１内面に沿
って回転させることにより排気管断面積をスライドしな
がら変化させて排気コンダクタンスを制御することがで
きるので、バルブ部の大きさを小さくでき、圧力制御が
容易で、微小の圧力制御も容易にできると共に、弧状シ
ャッタ８の回転により気体入口２側の排気管断面積を制
御するため、気体入口２に対し気体出口３の方向は一定
ではないので、バルブ両端の排気管の引き回しを多様化
できるばかりでなく、排気系の配管スペースを小さくで
き、また、他方の蓋５側に複数本の柱16により取付けた
プレート９に、回転駆動源11,ポテンショメータ10及び
回転伝達機構12を設置したので、ユニット全体をコンパ
クトに収めることができる。

また本考案では磁気シールユニット７は流体の流路外
にあるので、流体の流れを阻害することなく、確実にシ
ールすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案バルブの一実施例を示す斜視図、第２図
（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本考案バルブの全閉状態，半
開状態，及び全開状態を示す斜視図、第３図（ａ）〜
（ｃ）は同じく本考案バルブが全閉（開口度０％）、半
開（開口度50％）及び全開（開口度100％）したことを
示す説明図、第４図は本考案に係る真空装置のブロック
図、第５図（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来のバタフライ
式の可変コンダクタンスバルブの説明用斜視図及びその
構成の１例を示す斜視図、第６図はスライド式の可変コ
ンダクタンスバルブの説明用斜視図、第７図は従来のバ
タフライ式バルブ、スライド式及びロータリー式バルブ
の特性図である。 １……ボディ、２……気体入口、３……気体出口、4,5
……蓋、６……シャフト、７……磁気シールユニット、
８……弧状シャッタ、９……プレート、10……ポテンシ
ョメータ、11……回転駆動源（モータ）、12……回転伝
達機構、13……カム、14……リミットスイッチ。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボディ１の対向する部分に気体入口２と気
   体出口３を設け、これらと直角位置関係にあるボディ１
   の開口を蓋4,5で密閉し、その一方の蓋４の内面に他方
   の蓋５を貫通するシャフト６の一端部を枢支し、このシ
   ャフト６の他端部は外部とのシールを兼ねた蓋５に固定
   した磁気シールユニット７で枢支せしめ、当該シャフト
   ６にボディ１内を回転するシャッタを取付けてなる真空
   装置の排気系のロータリー式可変コンダクタンスバルブ
   において、前記シャッタをボディ１の内面に沿い気体入
   口２に摺接する弧状シャッタ８とし、他方の蓋５側には
   柱16でプレート９を取付け、このプレート９にシャフト
   ６の回転角度を検出するポテンショメータ10と、シャフ
   ト６を回転させる回転駆動源11と、この回転駆動源11の
   回転をシャフト６とポテンショメータ10に伝達する回転
   伝達機構17〜19を設置してなる真空装置の排気系のロー
   タリー式可変コンダクタンスバルブ。