JP5812838B2 - 真空容器の自動開閉機構 - Google Patents

Description

本発明は、真空中にて各種処理を行うために真空容器内を真空排気して真空にする際および真空容器内の真空を大気圧に戻す際に自動的に開閉する内部弁体を備え、真空容器に接続される自動開閉機構に関する。

従来から減圧真空下で、物品を乾燥する真空乾燥、多孔質の物質等に液状の物質をしみ込ませる真空含浸、プラスチックを成形する真空成形、半導体プロセスにおける真空蒸着等の各種処理を行うために真空容器（真空チャンバ）が用いられている。この場合、真空ポンプ等の減圧手段を用いて真空容器（真空チャンバ）内を所定の真空度まで減圧し、各種処理を行っている。そして、処理後には、真空容器内は大気圧に戻される。

従来の真空容器の真空排気系の一般モデル図を図１に示す。図１に示すように、各種処理を行うために真空にしたい真空容器１があり、真空容器１は真空排気用の真空ポンプ２に接続されている。通常、真空容器１と真空ポンプ２との間にバルブ３を設けている。図１に示す真空排気系において、真空ポンプ２を稼動し、その後バルブ３を開とし、真空容器１内を真空排気して所定の真空度にする。また、逆に真空容器１内を大気圧に戻す場合は、真空ポンプ２を停止させて大気圧に戻すか、真空ポンプ２を稼動させたままバルブ３を閉にし、真空容器１に設置されたバルブ４を介して真空容器１内にガスを導入し容器内を大気圧に戻して行く。

特開平９−８９１３９号公報

図１に示す真空排気系において、真空容器内を真空にする場合もしくは大気圧に戻す場合、真空ポンプの起動もしくは停止で行うことができるが、真空ポンプの起動時間や停止時間、待つ必要がある。真空容器において真空と大気圧とを繰り返す運用や、スループット向上を考えると、真空排気系に設けられたバルブの開閉によって真空・大気圧にする方が断然速くなる。しかし、バルブの開閉には圧縮空気や電気といった動作エネルギが必要である。勿論、手動でバルブを開閉できるが、操作員の人力（エネルギ）を必要とする。また手動の場合、開閉を忘れるというトラブルも考えられる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、真空中にて各種処理を行うために真空容器内を真空排気して真空にする際および真空容器内の真空を大気圧に戻す際に自動的に開閉する内部弁体を備え、圧縮空気や電気等の動作エネルギを必要とせず、前記内部弁体を開閉できる自動開閉機構を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の真空容器の自動開閉機構は、真空容器内を真空排気して真空にする際および真空容器内の真空を大気圧に戻す際に自動的に開閉する内部弁体を備え、真空容器に接続される自動開閉機構であって、前記真空容器に接続される接続部と、真空ポンプに連通する真空排気ラインに接続される接続部と、前記２つの接続部を接続している配管部分とからなる機構本体部と、前記機構本体部の配管部分の内部が真空排気されると、真空と周囲大気圧との差圧力を受ける受圧板と、前記機構本体部の配管部分と前記受圧板とを接続するとともに前記受圧板に作用する差圧力により軸方向に縮むベローズと、前記受圧板に取り付けられるとともに前記ベローズの伸び縮みにより移動する弁棒と、前記機構本体部の配管部分の内部にあるシール部に対して接離可能に設けられた前記内部弁体とを備え、前記受圧板に差圧力が作用しないときには前記内部弁体は少なくとも１個のバネの復元力により押されて前記シール部に接触して該シール部を閉止し、前記受圧板に差圧力が作用して前記ベローズが縮むと前記内部弁体は前記弁棒により押されて前記シール部から離間して該シール部を開放するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、真空容器内の真空排気を行っていない場合のように、真空容器の内部と大気圧にある周囲との間で差圧が生じていないとき、内部弁体は、少なくとも１個のバネの復元力により押され、シール部と接触しており、真空容器の内部は、機構本体部の配管部分の内部空間から遮断されている。このとき、ベローズも初期長さ状態であり、弁棒の先端と内部弁体とは微小な隙間で保持されており、接触していない。次に、真空排気ラインを介して真空容器の真空引きが行われ、自動開閉機構の内部が真空になったとき（機構本体部の内部空間が真空になったとき）、受圧板に作用する差圧力によりベローズが軸方向に縮み、内部弁体は弁棒により押されてシール部から離間して該シール部を開放することができる。次に、真空容器内の真空排気を停止（閉止）すると、最初は、周囲の大気圧と内部真空との差圧のため、内部弁体は、弁棒に押されて開の状態であるが、真空容器に不活性ガス等のガスが導入されることにより、真空容器内部およびベローズ内部が徐々に大気圧に近づいて来ると、ベローズは徐々に初期自由長さに戻り、内部弁体はバネにより戻されていく。そして、最終的にはバネの復元力のみにより内部弁体は押され、シール部に接触して閉の状態となる。真空容器内が大気圧でもバネの復元力で内部弁体は軸方向に押されて閉状態を保持する。
本発明において、真空とは、１．０１３×１０^５Ｐａ未満の圧力の状態を云う。

本発明の好ましい態様によれば、前記シール部は、前記機構本体部の配管部分の内壁から内方に向かって延びる円環状の弁座部と、該弁座部に設けられたシール材とからなることを特徴とする。
本発明によれば、機構本体部の内壁に形成された弁座部にあるシール材に内部弁体が接触することにより弁を閉じ、内部弁体がシール材から離間することにより弁を開くことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記真空と周囲大気圧との差圧力により前記受圧板に作用する力をＦ１とし、前記真空容器内が大気圧で前記配管部分の内部が真空になるときに前記内部弁体に作用する力をＦ２とし、前記内部弁体を押圧する前記バネの復元力をＦｓｐとし、前記ベローズの復元力をＦｂｅｌｌとすると、Ｆ１＞Ｆ２＋Ｆｓｐ＋Ｆｂｅｌｌになるように、少なくとも前記受圧板の外径、前記内部弁体の外径、前記バネのバネ剛性および前記ベローズのバネ剛性を設定していることを特徴とする。
本発明によれば、機構の各要素（各部品）の仕様をＦ１＞Ｆ２＋Ｆｓｐ＋Ｆｂｅｌｌになるように設定することにより、受圧板に作用する差圧力によりベローズが軸方向に縮み、内部弁体は弁棒により押されてシール部から離間して該シール部を開放することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記内部弁体に、前記弁棒の軸方向の移動を案内するガイド部を設けたことを特徴とする。
ベローズが縮む際に傾くと、弁棒の先端は、内部弁体の中心部から外れた点を押すことになり、ベローズの傾きの程度が大きい場合、内部弁体がシール部から離間しないで内部弁体が開放しないことも考えられる。
本発明によれば、内部弁体にガイド部を設けることにより、仮にベローズが傾いて縮んだとしても、弁棒の先端が内部弁体の中心部から外れることはなく、内部弁体は弁棒により軸方向に適正に押される。内部弁体のガイド部の高さを内部弁体のストロークより長く設定しておくことにより、内部弁体のガイド部から、弁棒が外れることはない。

本発明の好ましい態様によれば、前記弁棒の先端部に半径方向外側に延びる延設部を設け、前記ベローズが傾いて縮んでも前記弁棒が前記内部弁体を押圧可能としたことを特徴とする。
本発明によれば、弁棒の先端部に、円板形状やアームが放射状に延びる放射状アーム構造からなる延設部を設けることにより、ベローズが傾いて縮んでも弁棒は内部弁体を押すことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記機構本体部の配管部分の内部が高圧になった場合に、高圧と周囲大気圧との差圧力により前記ベローズが伸長し過ぎることを防止するベローズ用ストッパを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、機構本体部の配管部分の内部が高圧になった場合に、高圧と周囲大気圧との差圧力によりベローズが伸長し過ぎることを防止するベローズ用ストッパを設けたため、ベローズが伸長し過ぎて、塑性変形するのを防ぐことができる。また、ベローズ用ストッパは、自動開閉機構の取り付け姿勢によりベローズの軸心が水平方向になる場合には、ベローズの自重による撓みを支持する効果もある。すなわち、ベローズ用ストッパは、ベローズの自重による撓みにより起こるベローズの傾きを抑制することができる。
本発明において、高圧とは、１．０１３×１０^５Ｐａ以上、１ＭＰａ（ゲージ圧）程度までの圧力域を云う。

本発明の真空容器装置によれば、真空排気して内部を真空にするとともに真空を大気圧に戻すことを繰り返す真空容器と、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自動開閉機構とを備えたことを特徴とする。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）真空容器を真空にする場合もしくは大気圧に戻す場合において、圧縮空気や電気等の動作エネルギを必要とせず、自動開閉機構内の内部弁体を自動で開閉することができる。
（２）真空容器を真空にする場合、自動開閉機構に接続された真空排気ラインの真空ポンプによる真空排気を開始するだけで、自動開閉機構内の内部弁体が開き、真空容器内の真空排気が可能となる。したがって、従来、真空容器と真空ポンプとの間に配置されていた空気弁や電動弁からなるバルブを設置する必要がなく、又、このバルブの開閉を制御するための制御機構を設置する必要がない。
（３）真空容器を大気圧に戻す場合もしくは大気圧より高い圧力に戻す場合、真空ポンプによる真空排気を停止し、真空容器内にガスを導入して真空容器内の圧力を大気圧に戻す又は大気圧より高い圧力に戻すだけで、自動開閉機構内の内部弁体が閉じ、真空容器内を大気圧又は大気圧より高い圧力に保持することができる。したがって、上述したように、空気弁や電動弁からなるバルブおよびその制御機構を設置する必要がない。

図１は、従来の真空容器の真空排気系の一般モデルを示す模式図である。 図２は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構を示す模式図である。 図３は、図２に示す自動開閉機構の詳細構造を示す模式的断面図である。 図４は、真空容器に設置された自動開閉機構の初期状態を示す図である。 図５は、自動開閉機構の真空排気状態を示す図である。 図６は、真空容器内を真空から大気圧もしくは高圧に戻す状態を示す図である。 図７は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の他の実施形態を示す模式的断面図である。 図８（ａ），（ｂ）は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の更に他の実施形態を示す図であり、図８（ａ）は自動開閉機構を示す模式的断面図、図８（ｂ）は弁棒の先端部を示す平面図である。 図９（ａ），（ｂ）は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の更に他の実施形態を示す図であり、図９（ａ）は自動開閉機構を示す模式的断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のIX矢視図である。

以下、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の実施形態を図２乃至図９を参照して説明する。図２乃至図９において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図２は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構を示す模式図である。図２に示すように、真空容器１には自動開閉機構１０が設置されており、真空容器１は自動開閉機構１０を介して真空排気ラインＶＬに接続されている。真空排気ラインＶＬは真空ポンプ（図示せず）に連通されている。

図３は、図２に示す自動開閉機構１０の詳細構造を示す模式的断面図である。図３に示すように、自動開閉機構１０は、２つのフランジ部１１ａ，１１ｂと、これら２つのフランジ部１１ａ，１１ｂを接続するとともに内部に空間Ｓを有した配管部分とからなる機構本体部１１を備えている。機構本体部１１の上端部にあるフランジ部１１ａには真空容器１が接続されるようになっており、機構本体部１１の側部にあるフランジ部１１ｂには真空排気ラインＶＬの配管が接続されるようになっている（図２参照）。また、機構本体部１１の下端の開口部１１ｃには、前記内部空間Ｓが真空化すると周囲大気圧との差圧力を受ける受圧板１２が設けられており、開口部１１ｃのフランジ部１１ｆと受圧板１２とはベローズ１３によって接続されている。ベローズ１３は、受圧板１２に作用する大気圧と真空との差圧力により軸方向（図３において垂直方向）に縮むことができるようになっている。受圧板１２には、受圧板１２の上面から垂直方向に延びる弁棒１４が取り付けられている。

また、機構本体部１１の配管部分の上部には、配管部分の内壁から半径方向内側に向かって延びる円環状の弁座部１１ｓが形成されており、弁座部１１ｓの上面にはＯリング等からなるシール材１５が設けられている。そして、弁座部１１ｓの上方には、弁座部１１ｓに接触又は離間可能に内部弁体１６が配置されている。内部弁体１６は、弁座部１１ｓに固定された複数のガイド棒１７により、その上下動が案内されるようになっている。ガイド棒１７は、下部にねじを有した軸部１７ａと、頭部１７ｂとを備えており、軸部１７ａのねじを弁座部１１ｓに螺合することによりガイド棒１７は弁座部１１ｓに固定されている。そして、ガイド棒１７の頭部１７ｂと内部弁体１６との間には圧縮コイルバネからなる弁体バネ１８が設けられており、弁体バネ１８によって内部弁体１６を下方に付勢するようになっている。弁体バネ１８は少なくとも１個設けられている。

次に、図３に示すように構成された自動開閉機構１０の動作について図４乃至図６を参照して説明する。
図４は、真空容器１に設置された自動開閉機構１０の初期状態を示す図であり、図５は、自動開閉機構１０の真空排気状態を示す図である。図４に示すように、真空容器１内の真空排気を行っていない場合のように、真空容器１の内部と大気圧にある周囲との間で差圧が生じていないとき、内部弁体１６は、少なくとも１個の弁体バネ１８の復元力により下方に押され、シール材１５を備えた弁座部１１ｓと接触している。したがって、真空容器１の内部は、機構本体部１１の内部空間Ｓから遮断されている。このとき、ベローズ１３も初期長さ状態であり、弁棒１４の先端と内部弁体１６とは微小な隙間で保持されており、接触していない。

次に、図５に示すように、自動開閉機構１０における機構本体部１１のフランジ部１１ｂに接続された真空排気ラインＶＬを介して真空容器１の真空引きが行われ、自動開閉機構１０の内部が真空（圧力：Ｐｖａｃ）になったとき（機構本体部１１の内部空間Ｓが真空になったとき）、内部弁体１６を開放するための力の関係を以下に説明する。
（１）受圧板１２に作用する力（Ｆ１）
周囲大気圧(圧力：Ｐａｔｍ)と内部真空（圧力：Ｐｖａｃ）との差圧により、受圧板１２に作用する力をＦ１［Ｎ］とすると、
Ｆ１＝（Ｄ１／２）^２×π×（Ｐａｔｍ−Ｐｖａｃ）・・・・・式１
と表すことができる。ここで、Ｄ１は受圧板１２の外径[ｍ]であり、Ｐａｔｍは大気圧≒1.013×10⁵[Ｐａ]であり、Ｐｖａｃは真空時の圧力[Ｐａ]である。
（２）内部弁体１６に作用する力（Ｆ２）
真空容器内が大気圧、自動開閉機構内が真空となり、内部弁体１６に作用する力をＦ２［Ｎ］とすると、
Ｆ２＝（Ｄ２／２）^２×π×（Ｐａｔｍ−Ｐｖａｃ）・・・・・式２
と表すことができる。ここで、Ｄ２は内部弁体１６の外径［ｍ］である。
（３）弁体バネ１８のバネ復元力（Ｆｓｐ）
弁体バネ１８のバネ復元力をＦｓｐ［Ｎ］とすると、
Ｆｓｐ＝ｋｓｐ×ｌ×Ｎ・・・・・式３
と表すことができる。ここで、ｋｓｐはバネ剛性[Ｎ／ｍ]であり、ｌはバネの初期自由長さからの縮み量＋内部弁体１６のストローク（ｘ）[ｍ]である。また、Ｎはバネ数、すなわち弁体バネ１８の個数である。内部弁体１６のストローク（ｘ）は図３に図示されている。
（４）ベローズ１３の復元力（Ｆｂｅｌｌ）
ベローズ１３の復元力をＦｂｅｌｌ[Ｎ]とすると、
Ｆｂｅｌｌ＝ｋｂｅｌｌ×ｘ・・・・・式４
と表すことができる。ここで、ｋｂｅｌｌはベローズのバネ剛性[Ｎ／ｍ]であり、ｘは内部弁体１６のストローク[ｍ]である。

上記式１〜式４に示した力の関係が、Ｆ１＞Ｆ２＋Ｆｓｐ＋Ｆｂｅｌｌであれば、受圧板１２により弁棒１４を介して内部弁体１６を軸方向に押し、内部弁体１６を弁座部１１ｓのシール材１５との接触から開放することができる。

次に、真空容器内を真空から大気圧もしくは高圧に戻す場合を説明する。図６は、真空容器内を真空から大気圧もしくは高圧に戻す状態を示す図である。図６に示すように、真空排気を停止（閉止）すると、最初は、周囲の大気圧と内部真空との差圧のため、内部弁体１６は、弁棒１４に押されて開の状態であるが、真空容器１のパージポート１ｐより不活性ガス等のガスが導入されることにより、真空容器内部およびベローズ内部が徐々に大気圧に近づいて来ると、上記Ｆ１とＦ２が０に近づいて行く。ベローズ１３は徐々に初期自由長さに戻り、内部弁体１６は弁体バネ１８により戻されていく。そして、最終的にはバネの復元力Ｆｓｐのみにより内部弁体１６は押され、シール材１５に接触して閉の状態となる。真空容器内が大気圧でもバネの復元力で内部弁体１６は軸方向に押されて閉状態を保持する。真空容器内が大気圧より高圧（Ｐｈｉｇｈ）になると、内部弁体１６は、バネの復元力Ｆｓｐに加え、下記の力Ｆ２’でより強く押されることになる。
Ｆ２’＝（Ｄ２／２）^２×π×（Ｐｈｉｇｈ−Ｐａｔｍ）
したがって、真空容器内の高圧を確実にシールすることができる。真空容器内の高圧の加減は、真空容器１に設けたレギュレータＲＥやリーク弁ＬＶにより調整可能である。

図７は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の他の実施形態を示す模式的断面図である。図７に示すように、内部弁体１６の下端には円筒状のガイド部１６ｇが形成されており、ガイド部１６ｇによって弁棒１４の先端部の軸方向の移動をガイド（案内）することができる。
ベローズ１３が縮む際に傾くと、弁棒１４の先端は、内部弁体１６の中心部から外れた点を押すことになり、ベローズ１３の傾きの程度が大きい場合、内部弁体１６がシール材１５から離間しないで内部弁体１６が開放しないことも考えられる。内部弁体１６にガイド形状を設けておくと、仮にベローズ１３が傾いて縮んだとしても、弁棒１４の先端が内部弁体１６の中心部から外れることはなく、内部弁体１６は弁棒１４により軸方向に適正に押される。内部弁体１６のガイド部１６ｇの高さ（ｈ）を内部弁体１６のストローク（ｘ）より長く設定しておくことにより、すなわちｈ＞ｘに設定しておくことにより、内部弁体１６のガイド部１６ｇから、弁棒１４が外れることはない。図７に示す自動開閉機構１０のその他の構成は、図３に示す自動開閉機構１０と同様の構成である。

図８（ａ），（ｂ）は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の更に他の実施形態を示す図であり、図８（ａ）は自動開閉機構を示す模式的断面図、図８（ｂ）は弁棒１４の先端部を示す平面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）の左側の図に示すように、弁棒１４の先端部１４ａは円板形状になっている。弁棒１４の先端部１４ａを円板形状にしておくことで、ベローズ１３が傾いて縮んでも内部弁体１６を押すことができる。また排気コンダクタンス（排気のし易さ）を考えると、図８（ｂ）の右側の図に示すように、弁棒１４の先端部１４ａは、円板ではなく、隣接するアームの間に流路を形成できる放射状アーム構造でもよい。すなわち、弁棒１４の先端部１４ａは、弁棒１４の軸部より半径方向外側に延びる延設部であればよい。図８に示す自動開閉機構１０のその他の構成は、図３に示す自動開閉機構１０と同様の構成である。

図９（ａ），（ｂ）は、本発明に係る真空容器の自動開閉機構の更に他の実施形態を示す図であり、図９（ａ）は自動開閉機構を示す模式的断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のIX矢視図である。
図９（ａ），（ｂ）に示す実施形態においては、自動開閉機構１０における機構本体部１１の内部空間Ｓが高圧になる場合にベローズ１３が伸長し過ぎることを防止するためのベローズ用ストッパ１９を設けている。ベローズ用ストッパ１９は受圧板１２の円周方向に間隔をおいて複数個配置されている。ベローズ用ストッパ１９は、軸部１９ａと頭部１９ｂとからなり、軸部１９ａはおねじを有しており、機構本体部１１の開口部１１ｃのフランジ部１１ｆに螺合されている。ベローズ用ストッパ１９の頭部１９ｂは受圧板１２に係合して、ベローズ１３が伸長し過ぎることを防止するようになっている。

図９（ａ），（ｂ）に示すように、ベローズ用ストッパ１９を設けることにより、ベローズ１３が伸長し過ぎて、塑性変形するのを防ぐことができる。また、ベローズ用ストッパ１９は、自動開閉機構１０の取り付け姿勢によりベローズ１３の軸心が水平方向になる場合には、ベローズ１３の自重による撓みを支持する効果もある。すなわち、ベローズ用ストッパ１９は、ベローズ１３の自重による撓みにより起こるベローズ１３の傾きを抑制することができる。ベローズには、成形ベローズや溶接ベローズ等があるが、ベローズは必要な剛性に応じて任意に選択できる。図９に示す自動開閉機構１０のその他の構成は、図３に示す自動開閉機構１０と同様の構成である。

本発明の自動開閉機構１０の接続部の仕様は任意である。自動開閉機構１０が接続される真空容器１および真空排気ラインＶＬの接続口径に合わせ、受圧板１２やベローズ１３を成形すればよい。
受圧板１２に作用する力の関係式は、上記式１〜式４による。真空容器１内を真空化する場合を考えると、Ｆ１＞＞Ｆ２＋Ｆｓｐ＋Ｆｂｅｌｌの場合、内部弁体１６は非常に早く開放する。これは、Ｄ２（内部弁体１６の外径）に対し、Ｄ１（受圧板１２の外径）が非常に大きい設定になっている場合である。弁体バネ１８のバネ剛性、ベローズ１３のバネ剛性を小さく設定していることも効果がある。Ｄ１とＤ２の差が小さい場合、Ｆ１＞Ｆ２＋Ｆｓｐ＋Ｆｂｅｌｌとなるためには、ある程度、差圧項（大気圧と内部真空との差圧）が大きくなる必要がある。この場合、大気圧に対し、ある程度減圧が進んでからでないと、内部弁体１６は開放しない。また、その関係に弁体バネ１８のバネ剛性ｋｓｐ、ベローズ１３のバネ剛性ｋｂｅｌｌも関係してくる。要するに、受圧板と内部弁体の外径（Ｄ１，Ｄ２）、弁体バネ１８のバネ剛性及びベローズ１３のバネ剛性をどう組み合せるかにより、内部弁体の開閉動作を調整することができる。

内部弁体１６をシールするためのシール材１５には、Ｏリングなどを用いる。内部弁体１６の開閉動作を繰り返すことを考慮すると、Ｏリングの溝形状は、あり溝形状がＯリングの脱落防止の点で有利である。

図２乃至図９に示すように構成された本発明の自動開閉機構は、真空容器内に加熱用ヒータを備え、真空容器内を所定の真空度まで減圧し、加熱用ヒータによって真空容器内の試料を加熱し、各種試料（材料）を酸化させずに真空乾燥する等の処理を行った後に、真空容器内を大気圧に戻して試料を取り出すことを繰り返す真空加熱炉や、真空容器内を所定の真空度まで減圧し、各種基板に薄膜形成やエッチングなどの各種処理を施した後に、真空容器内を大気圧に戻して基板を取り出すことを繰り返す半導体プロセス装置などに好適に適用可能である。
また、本発明の自動開閉機構は、真空中で試料を観察し、観察後に大気圧に戻して試料を取り出すことを繰り返す小型の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の試料室（真空容器）用の自動開閉機構にも適用可能である。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 真空容器
１ｐ パージポート
１０ 自動開閉機構
１１ 機構本体部
１１ａ，１１ｂ，１１ｆ フランジ部
１１ｃ 開口部
１１ｓ 弁座部
１２ 受圧板
１３ ベローズ
１４ 弁棒
１４ａ 先端部
１５ シール材
１６ 内部弁体
１６ｇ ガイド部
１７ ガイド棒
１７ａ 軸部
１７ｂ 頭部
１８ 弁体バネ
１９ ベローズ用ストッパ
１９ａ 軸部
１９ｂ 頭部
Ｓ 空間
ＶＬ 真空排気ライン

Claims (7)

1. 真空容器内を真空排気して真空にする際および真空容器内の真空を大気圧に戻す際に自動的に開閉する内部弁体を備え、真空容器に接続される自動開閉機構であって、
   前記真空容器に接続される接続部と、真空ポンプに連通する真空排気ラインに接続される接続部と、前記２つの接続部を接続している配管部分とからなる機構本体部と、
   前記機構本体部の配管部分の内部が真空排気されると、真空と周囲大気圧との差圧力を受ける受圧板と、
   前記機構本体部の配管部分と前記受圧板とを接続するとともに前記受圧板に作用する差圧力により軸方向に縮むベローズと、
   前記受圧板に取り付けられるとともに前記ベローズの伸び縮みにより移動する弁棒と、
   前記機構本体部の配管部分の内部にあるシール部に対して接離可能に設けられた前記内部弁体とを備え、
   前記受圧板に差圧力が作用しないときには前記内部弁体は少なくとも１個のバネの復元力により押されて前記シール部に接触して該シール部を閉止し、前記受圧板に差圧力が作用して前記ベローズが縮むと前記内部弁体は前記弁棒により押されて前記シール部から離間して該シール部を開放するように構成されていることを特徴とする真空容器の自動開閉機構。
2. 前記シール部は、前記機構本体部の配管部分の内壁から内方に向かって延びる円環状の弁座部と、該弁座部に設けられたシール材とからなることを特徴とする請求項１記載の真空容器の自動開閉機構。
3. 前記真空と周囲大気圧との差圧力により前記受圧板に作用する力をＦ１とし、前記真空容器内が大気圧で前記配管部分の内部が真空になるときに前記内部弁体に作用する力をＦ２とし、前記内部弁体を押圧する前記バネの復元力をＦｓｐとし、前記ベローズの復元力をＦｂｅｌｌとすると、
   Ｆ１＞Ｆ２＋Ｆｓｐ＋Ｆｂｅｌｌになるように、少なくとも前記受圧板の外径、前記内部弁体の外径、前記バネのバネ剛性および前記ベローズのバネ剛性を設定していることを特徴とする請求項１または２記載の真空容器の自動開閉機構。
4. 前記内部弁体に、前記弁棒の軸方向の移動を案内するガイド部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空容器の自動開閉機構。
5. 前記弁棒の先端部に半径方向外側に延びる延設部を設け、前記ベローズが傾いて縮んでも前記弁棒が前記内部弁体を押圧可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空容器の自動開閉機構。
6. 前記機構本体部の配管部分の内部が高圧になった場合に、高圧と周囲大気圧との差圧力により前記ベローズが伸長し過ぎることを防止するベローズ用ストッパを設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の真空容器の自動開閉機構。
7. 真空排気して内部を真空にするとともに真空を大気圧に戻すことを繰り返す真空容器と、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の自動開閉機構とを備えたことを特徴とする真空容器装置。

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