JP4131754B2 - Vacuum valve for automatic delay vent and automatic delay vent mechanism of vacuum equipment using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空を利用する産業分野で使用される真空バルブに関し、特に真空ポンプ等を自動的に遅延ベントする際に用いる真空バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3を用いて従来の技術を説明する。31は真空装置の真空容器であり、その中でスパッタリングとかCVD等の真空雰囲気で行う種々の処理が行われる。この真空容器31内を排気するのが比較的低圧領域(10-1Pa〜10-5Pa)での排気能力のあるターボ分子ポンプ34及び、比較的高圧領域(大気圧 〜10-1Pa )での排気に適した油回転真空ポンプ32である。
【0003】
真空容器31を大気圧状態から真空引きを始める場合は、メインバルブ33を閉じ、荒引きバルブ35を開いて、ターボ分子ポンプ34は停止、油回転真空ポンプ32だけを用いて真空容器内を先ず荒引きする。
【0004】
真空容器31内の圧力がターボ分子ポンプ34の排気可能領域まで降下してきたら、荒引きバルブ35を閉じ、メインバルブ33を開いて、ターボ分子ポンプ34を起動して排気を続ける。尚この場合油回転真空ポンプ32はターボ分子ポンプ34のブースタポンプとしてターボ分子ポンプ34の背圧を下げる為に用いられる。
【0005】
このような排気系に、何らかのトラブルが発生し、油回転真空ポンプ32、ターボ分子ポンプ34が自動停止してしまった場合とか、意識的に停止する場合、油回転真空ポンプ32の潤滑、シール用オイルが、配管内を逆流(オイルバック)してターボポンプ34、更にはメインバルブ33迄も達し、メインバルブ33の開閉操作時に、真空容器31内をオイル汚染するおそれがある。
【0006】
このトラブルを防止する為、油回転真空ポンプ32停止時には油回転真空ポンプ32の吸い込み側に気体を導入して、真空装置内の圧力を高めておくことが従来から広く行われてきた。この気体導入をベントと呼んでおり、導入気体としては、一般的に、大気が用いられるが、排気すべき気体が酸素と混合し発火の危険性がある場合は窒素ガスが用いられることもある。
【0007】
ところで図3では、このベントガス導入のため油回転真空ポンプ32の上流側に分岐配管36を設け、その先にベント用バルブ37が設けてある。又このベントバルブ37は、油回転真空ポンプ32と連動して、油回転真空ポンプ32の停止後に遅延して動作させる必要があり、このためこのバルブを遅延ベントバルブと呼び、電磁石を用いて開閉することが多かった。この場合は、遅延ベントバルブを動作させる為の電磁弁への電力と、真空ポンプの電動機への電力を同時に供給及び停止するように配線しておき、ポンプが停止する迄待ってベントするようにしているのが一般的である。
【0008】
この遅延動作は従来から自動的に行われてはいるが、従来の自動遅延ベント用真空バルブは、コンデンサと電磁弁を組み合わせたものであり、電力供給を停止してから数十秒間はコンデンサに蓄えた電力により電磁弁を閉状態に保持し続け、その後コンデンサの放電につれて電磁弁を開にすることで遅延してベント気体を導入するようにしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの遅延時間は真空容器内で処理する部材の種類や条件によって一様ではなく、微妙に調整したい場合が生じる。
【0010】
例えば、図3の真空排気系に於いて真空排気の停止手順は、通常、メインバルブ33を閉じた後、ターボ分子ポンプ34と油回転真空ポンプ32の給電を停止させ、その後遅延ベントバルブ37により大気を用いてベントする。しかしターボ分子ポンプ34は背圧側からの逆流に弱く、またターボ分子ポンプ34は減速中でも高速回転しており、給電停止後すぐにベントを開始するとターボ分子ポンプ34の軸受け部やロータ部に大きな負荷が掛かることになる。この負荷を少しでも軽くするためには遅延ベント時間を少しでも長くとる必要がある。
【0011】
又、ベント時間を短くしたい場合もある。例えば、厳密にいえば油回転真空ポンプ32の停止後、直ちにオイルバックは始まっている。オイルバックを非常に嫌う真空装置の場合、油回転真空ポンプ32停止からベントするまでの時間をなるべく短くする必要がある。
【0012】
しかし上記の様な従来の自動遅延ベント用真空バルブは、コンデンサ容量により遅延時間が定まり、真空排気装置の構成に合わせて、ベントするまでの遅延時間を任意に変更することができないという欠点があった。
本発明の目的は、上記の問題を解決することにあり、ベント時間を任意に設定できる自動遅延ベント用真空バルブ及びこれを用いた真空装置の自動遅延ベント機構を提供することである。
【0013】
【発明を解決するための手段および作用】
本発明は上記の目的を達成するため、次のように構成されている。
【0014】
第1の本発明(請求項1に対応)に係わる遅延ベント用真空バルブは、上記の目的を達成する為に、バルブ本体中にシリンダ室を設け、この中にピストンを有し、当該ピストンの片面には常に大気圧が掛かり、残るもう一面にはバネ押力とベントガス圧または真空圧の重畳された力が掛かり、ベントガス圧が掛かると大気圧側に移動し、真空圧が掛かると真空圧側に移動する前記ピストンの大気圧側に、前記ピストンと一体にピストンシャフト部を設け、当該ピストンシャフト部は前記シリンダの一端に連なる仕切部を貫通してポート部に設けられたポート空間迄達する一方、前記ピストンには当該ピストンの一端から前記ピストンシャフト部の途中まで連通孔が設けてあり、前記ピストンが前記シリンダの中で、真空圧で移動したときは前記連通孔は閉じるが、前記ピストンがベントガス圧で移動する場合は前記連通孔は開になり、その開かれた連通孔を通して前記ポート空間にベントガスが流入し、前記ポート空間へのベントガス導入時期の調整は、流量調整弁を用いてベントガス流量をコントロールすることで行う自動遅延ベント用真空バルブである。
【0015】
本発明によれば、ピストンの両端面が受ける圧力の差をベントガス圧を用いて変化させ、この変化する速度をベントガス流量調整弁で調節することで、ベント時間を任意に設定できる。
【0016】
第2の本発明(請求項2に対応)は、第1項記載の遅延ベント用真空バルブに於いて、真空圧とベントガス圧の切り替えを三ポート電磁弁を用いて行い、当該三ポート電磁弁への給電時はベントガス導入路を閉じかつ真空圧導入路を開き、三ポート電磁弁への給電停止時はベントガス導入路を開きかつ真空圧導入路を閉じる様に構成した。
【0017】
第3の本発明(請求項3に対応)は、真空容器を排気する油回転真空ポンプの吸い込み口近傍に設けらた分岐管に、第2項記載の自動遅延ベント用真空バルブのポート部を配管接続し、当該自動遅延ベント用真空バルブの三ポート電磁弁への給電と給電停止の切り替えを油回転真空ポンプへの給電と給電停止と連動して行う真空装置の自動遅延ベント機構である。
【0018】
請求項1、請求項2の自動遅延ベント用真空バルブを利用して、種々の処理条件下での真空処理装置に対応できる自動遅延ベント機構を提供している。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1及び図2は本発明の実施形態を示し、図1は本発明に係わる自動遅延ベント用真空バルブの縦断面図(但し、電磁弁部を除く。)であり、通電時の動作状態を示している。図2は図1の真空バルブにおいて、電磁弁への通電を停止した後、自動遅延ベントが働いている時の動作状態を示す。図3は本発明の自動遅延ベント用真空バルブを真空装置の真空容器を排気するシステムに使用した場合を説明する配管図である。
【0020】
先ず本発明の真空バルブ構成を図1を用いて説明する。
図1の実施形態は大きく見てバルブ部101と電磁弁部102からなり、バルブ部101の主要構部を成すバルブ本体1にはシリンダー室2が設けてある。シリンダー室2内には、圧縮バネ3により常に一方向(ベント方向)に押されたピストン4がある。5はピストンシールであり、この例ではOリングを用いている。シリンダー室2はピストンシール5でシリンダーA室6とシリンダーB室7とに分けられている。
バルブ本体1中には、シリンダー室2の延長軸方向にポート部10及びその中にポート空間8が設けてあり、シリンダー室2とポート空間8とは仕切部9で区切られている。又ポート空間8の先端部には真空ポンプ等の配管と接続するためのフランジが設けてある。
【0021】
ところで、ピストン4の一端には、ピストン軸の延長上に軸状のピストンシャフト部11を形成しており、当該ピストンシャフト部11は、仕切部9を貫通してポート空間8まで達している。又、ピストン4にはその中心軸に沿って連通孔12が設けられ、当該連通孔はピストン部を貫通して、更にピストンシャフト部11の途中まで延びている。連通孔12の一方の開口A13は、ピストンシャフト部11が設けて無い方向の軸端に、残るもう一方の開口B14はピストンシャフト部11の軸端に達する以前に軸と略直角方向に向けて開いている。ピストンシャフト部11に設けられた連通孔12の開口B14の位置は、圧縮バネ3が最長状態の時、ポート空間8内で開口し、圧縮バネ3が最も圧縮され最短になった時、仕切部9に設けられたシャフトシールA15とシャフトシールB16の間にある様に設けてある。
【0022】
又、バルブ本体1にマウントされ電磁弁部102として示された三ポート電磁弁は、電磁弁第1ポート17と電磁弁第2ポート18と電磁弁第3ポート19を有し、バルブ本体1に設けられたベント気体導入路20は電磁弁第1ポート17と流量調整弁21とを結ぶ流通路となっている。流量調整弁21の他端はベントガス供給源(一般的には大気の場合が多い。)につながっている。電磁弁連通路A22はシリンダーA室6と電磁弁第2ポート18を結ぶ連通路である。電磁弁連通路B23はポート空間8と電磁弁第3ポート19を結ぶ連通路である。
【0023】
三ポート電磁弁102は、その電磁石(図示せず。)への電力供給時には、電磁弁第1ポート17を閉じる一方、電磁弁第2ポート18と電磁弁第3ポート19は開口させ、更に電磁弁第2ポート18と電磁弁第3ポート19を連通させる。これにより、シリンダーA室6とポート空間8は連通する。
【0024】
三ポート電磁弁102は給電停止時には、電磁弁第1ポート17と電磁弁第2ポート18を連通させる一方、電磁弁第3ポート19を閉じる。これにより、ベント気体導入路20と電磁弁連通路A22を連通させる一方、電磁弁連通路B23は塞がれる。
また、シリンダーB室7は常に大気圧状態となるように、大気開放孔24が形成されている。
【0025】
図3は以上のような構成の本発明自動遅延ベント用真空バルブを真空排気システムに組み込んだ場合の一例を示し、31は真空装置の真空容器であり、その中でスパッタリングとかCVD等の真空雰囲気で行う種々の処理が行われる。
真空容器31にはターボ分子ポンプ34が更にその吐出側には油回転真空ポンプ32が配管接続されている。真空容器31とターボ分子ポンプ34の間にはメインバルブ33がありこの流路の開閉を可能にしている。真空容器31と油回転ポ真空ンプ32の間は更にバイパス配管が設けてあり、又、当該配管の途中には荒引きバルブ35が設けてあり、バイパス配管の開閉を可能にしている。
【0026】
100は本発明の自動遅延ベント用真空バルブであり、ターボ分子ポンプ34の吐出側と油回転真空ポンプ32の吸い込み側の間から出た分岐管にポート部10が配管接続されている。
【0027】
以上の様な構成の本発明自動遅延ベント用真空バルブ100の動作を、先ず、起動動作時について図1、図3を用いて説明する。
【0028】
三ポート電磁弁102と油回転真空ポンプ32の供給電力を連動供給するようにしておけば、油回転真空ポンプ32起動動作時、三ポート電磁弁102によりベント気体導入路20につながる電磁弁第1ポート17は閉じられ、ベント気体導入は停止状態になる。一方では、真空ポンプにより真空に排気されつつあるポート空間8とシリンダーA室6はつながっているので、シリンダーA室6は低圧状態となる。その結果、シリンダーB室7とシリンダーA室6との間に圧力差が生じ、その圧力差による力がピストン4をベント方向に押している圧縮バネ3の押力よりも上回り、圧縮バネ3は縮まり、ピストン4をピストンシャフト部11と反対方向に移動させ、仕切部9に装着された二個のシャフトシールの間に連通孔12の開口B14があるときにシリンダーA室6の上壁部にピストン4が接触して停止する。
【0029】
この状態から油回転真空ポンプ32が停止に移行する場合を図2、図3を用いて説明する。
油回転真空ポンプ32停止動作時は、三ポート電磁弁102の供給電力も連動して停止するので、三ポート電磁弁102は、ポート空間8とつながっていた電磁弁第3ポート19を閉じる一方、電磁弁第1ポート17と電磁弁第2ポート18を連通させることにより、シリンダーA室6とベント気体導入路20を連通させる。この為、流量調節弁21を通してシリンダーA室6にベント気体が導入される。すると、シリンダーA室6とシリンダーB室7の圧力差が時間の経過と共に少なくなり、圧縮バネ3の押力が圧力差による力より優るとピストン4は圧縮バネ押力方向に移動し、ピストン4がシリンダーB室7の下部壁面に接触して停止する。その結果、ピストンシャフト部11の連通孔12の開口B14がポート空間8内に突出し、シリンダーA室6のベント気体はポート空間8へ導入され、ポート空間8と連通する油回転真空ポンプ32はベントされる。
【0030】
尚、真空ポンプがベントするまでの時間を調節する為には、流量調節弁21を調節しベント気体の導入速度を変化させればよい。
【0031】
この様にして、真空装置が、何らかのトラブルで自動停止してしまった場合とか、意識的に停止する場合、その真空装置に接続している真空ポンプの潤滑、シール用オイルが、真空容器内に逆流(オイルバック)して、真空容器内の汚染を引き起こすことを防止できる。
【0032】
【発明の効果】
本発明による自動ベント用真空バルブでは、ピストンの両端が受ける圧力の差をベントガス圧を用いて変化させるが、この変化する速度を流量調整弁で調節することで、ベント開始までの遅延時間を任意に設定でき、このバルブを用いることで種々の処理条件下で使用する真空処理装置の自動遅延ベントに対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係わる自動遅延ベント用真空バルブの縦断面図であり、通電時の動作状態を示す。
【図2】本発明の実施形態に係わる自動遅延ベント用真空バルブの縦断面図であり、通電を停止した後、自動遅延ベントが働いている時の動作状態を示す。
【図3】自動遅延ベントバルブの取り付けられる真空装置の配管図の一例を示す。
【符号の説明】
1 バルブ本体
2 シリンダー室
3 圧縮バネ
4 ピストン
5 ピストンシール
6 シリンダーA室
7 シリンダーB室
8 ポート空間
9 仕切部
10 ポート部
11 ピストンシャフト部
12 連通孔
13 開口A
14 開口B
15 シャフトシールA
16 シャフトシールB
17 電磁弁第1ポート
18 電磁弁第2ポート
19 電磁弁第3ポート
20 ベント気体導入路
21 流量調整弁
22 電磁弁連通路A
23 電磁弁連通路B
31 真空容器
32 油回転真空ポンプ
33 メインバルブ
34 ターボ分子ポンプ
35 荒引きバルブ
36 分岐管
37 自動遅延ベント用真空バルブ
100 自動遅延ベント用真空バルブ
101 バルブ部
102 電磁弁部(三ポート電磁弁)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum valve used in an industrial field using vacuum, and more particularly to a vacuum valve used when a vacuum pump or the like is automatically delayed and vented.
[0002]
[Prior art]
The conventional technique will be described with reference to FIG.
[0003]
When evacuating the
[0004]
When the pressure in the
[0005]
When some trouble occurs in such an exhaust system and the oil
[0006]
In order to prevent this trouble, it has been widely practiced to increase the pressure in the vacuum apparatus by introducing gas to the suction side of the oil
[0007]
In FIG. 3, a
[0008]
Although this delay operation has been performed automatically in the past, the conventional vacuum valve for automatic delay vent is a combination of a capacitor and a solenoid valve, and the capacitor is used for several tens of seconds after the power supply is stopped. The solenoid valve was kept closed by the stored electric power, and then the vent gas was introduced with a delay by opening the solenoid valve as the capacitor was discharged.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, this delay time is not uniform depending on the type and conditions of the members to be processed in the vacuum vessel, and there are cases where it is desired to finely adjust the delay time.
[0010]
For example, in the evacuation system of FIG. 3, the evacuation stop procedure is normally performed by closing the
[0011]
In some cases, it is desirable to shorten the vent time. For example, strictly speaking, the oil back starts immediately after the oil
[0012]
However, the conventional vacuum valve for automatic delay vent as described above has a drawback that the delay time is determined by the capacitor capacity, and the delay time until venting cannot be arbitrarily changed according to the configuration of the vacuum exhaust device. It was.
An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide an automatic delay vent vacuum valve capable of arbitrarily setting a vent time and an automatic delay vent mechanism of a vacuum apparatus using the same.
[0013]
Means and Action for Solving the Invention
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0014]
In order to achieve the above object, a delay vent vacuum valve according to a first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) is provided with a cylinder chamber in a valve body, and has a piston in the cylinder chamber. At one side, atmospheric pressure is always applied, and the other surface is subjected to a force that is a combination of spring force and vent gas pressure or vacuum pressure. A piston shaft part is provided integrally with the piston on the atmospheric pressure side of the piston moving to the piston, and the piston shaft part passes through a partition part connected to one end of the cylinder and reaches a port space provided in the port part. The piston is provided with a communication hole from one end of the piston to the middle of the piston shaft portion, and when the piston is moved by the vacuum pressure in the cylinder, Although the communication hole is closed, when the piston moves with the vent gas pressure, the communication hole is opened, and vent gas flows into the port space through the opened communication hole, and adjustment of the timing of introducing the vent gas into the port space Is a vacuum valve for automatic delay venting performed by controlling the flow rate of the vent gas using a flow rate adjusting valve.
[0015]
According to the present invention, the vent time can be arbitrarily set by changing the pressure difference received by the both end faces of the piston using the vent gas pressure and adjusting the changing speed with the vent gas flow rate adjusting valve.
[0016]
According to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 2), in the delay vent vacuum valve according to the first aspect, switching between the vacuum pressure and the vent gas pressure is performed using a three-port solenoid valve, and the three-port solenoid valve When supplying power to the valve, the vent gas introduction path is closed and the vacuum pressure introduction path is opened, and when supplying power to the three-port solenoid valve is stopped, the vent gas introduction path is opened and the vacuum pressure introduction path is closed.
[0017]
According to a third aspect of the present invention (corresponding to claim 3), the port portion of the vacuum valve for automatic delay vent according to
[0018]
By using the automatic delay vent vacuum valve according to
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an automatic delay vent vacuum valve according to the present invention (excluding a solenoid valve portion), and shows an operating state when energized. Show. FIG. 2 shows an operating state when the automatic delay vent is working after the energization of the solenoid valve is stopped in the vacuum valve of FIG. FIG. 3 is a piping diagram illustrating a case where the vacuum valve for automatic delay vent according to the present invention is used in a system for exhausting a vacuum vessel of a vacuum apparatus.
[0020]
First, the vacuum valve configuration of the present invention will be described with reference to FIG.
The embodiment of FIG. 1 is roughly composed of a
In the valve body 1, a
[0021]
Incidentally, at one end of the
[0022]
The three-port solenoid valve mounted on the valve body 1 and shown as the
[0023]
When supplying power to the electromagnet (not shown), the three-
[0024]
When the power supply is stopped, the three-
In addition, an air opening hole 24 is formed so that the
[0025]
FIG. 3 shows an example in which the automatic delay vent vacuum valve of the present invention constructed as described above is incorporated in an evacuation system.
A turbo
[0026]
[0027]
The operation of the automatic delay
[0028]
If the supply power of the three-
[0029]
A case where the oil
When the oil
[0030]
In order to adjust the time until the vacuum pump vents, the flow
[0031]
In this way, when the vacuum device is automatically stopped due to some trouble or when it is intentionally stopped, the lubrication and sealing oil of the vacuum pump connected to the vacuum device is put into the vacuum vessel. Backflow (oil back) can be prevented from causing contamination in the vacuum vessel.
[0032]
【The invention's effect】
In the vacuum valve for automatic venting according to the present invention, the difference in pressure received at both ends of the piston is changed by using the vent gas pressure. By adjusting the changing speed with the flow rate adjusting valve, the delay time until the start of venting is arbitrarily set. By using this valve, it is possible to cope with an automatic delay vent of a vacuum processing apparatus used under various processing conditions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vacuum valve for automatic delay venting according to an embodiment of the present invention, showing an operating state during energization.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of an automatic delay vent vacuum valve according to an embodiment of the present invention, showing an operating state when the automatic delay vent is operating after the energization is stopped.
FIG. 3 shows an example of a piping diagram of a vacuum apparatus to which an automatic delay vent valve is attached.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14 Opening B
15 Shaft seal A
16 Shaft seal B
17 Solenoid
23 Solenoid valve communication path B
31
Claims (3)
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