JPH04185984A - 双方向真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空室を真空状態にする際に、真空室と真空
ポンプとの間に介装して用いられる真空バルブに関する
。

〔従来の技術〕

従来、半導体製造等に用いられる真空室を真空に近づけ
るには、第４図に示すように、真空室（０１）と真空ポ
ンプ（０２）を導管（０３）で接続し、真空ポンプ（０
２）で吸引していたが、単一の真空バルブ（０４）を介
しているため、真空バルブ（０４）を開放すると、急激
な真空排気により、真空室（０１）および導管（０３）
内が高排気速度で乱流となり、パーティクルが舞い上が
る。

それを防止するために、近年、第５図に示すように、大
口径の真空バルブ（０４）をバイパスするように、バイ
パス路（０６）を設け、バイパス路（０６）に小口径の
真空バルブ（０５）を取り付け、両真空バルブを併用し
、段階的に真空引きを行なっている。

すなわち、真空室（０１）の真空引きに際して、初め小
口径の真空バルブ（０５）を開放し、真空ポンプ（０２
）で徐々に導管（０３）及び真空室（０１）を数トール
程度まで排気する。数トールの真空状態では、パーティ
クルを舞い上げる程の分子量は存在せず、その後、大口
径の真空バルブ（０４）を全開にし、真空排気を安定し
て実施できる。

ところが、小口径の真空バルブ（ＯＳ）　、大口径の真
空バルブ（０４）との両方を、コントローラ（０７）を
、　用いて経時的に制御することは、操作・調整が複雑
なばかりか、コスト的にも高価なものになる。

さらに手動で操作すると、誤動作の発生原因ともなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、１個の真空バルブのアクチュエータに電磁弁
等を開放して圧さくガスを導入するだけで、スロー排気
から大口径排気へと、自動的に切換えるように真空バル
ブを作動させて、従来技術の問題点を解決する。

〔課題を解決するための手段〕

真空室と真空ポンプとの間に配設される真空バルブにお
いて、真空バルブの始動時、シリンダ筐体内のピストン
にかかる圧さくガス圧の不均衡で、ピストンを設定位置
まで移動させる第１移動手段と、ピストンの設定移動位
置において、所定時間後間口して、シリンダ筐体内のピ
ストンにかかる圧さくガス圧の不均衡を作り、ピストン
を更に移動させる第２移動手段と、第１移動手段よるピ
ストンの移動により、真空室と真空ポンプとを連通ずる
リーク開口部を有するスカート体と、第２移動手段によ
るピストンの移動により、真空室と真空ポンプとを連通
ずる大口径の主弁装置とを備えることを特徴とする双方
向真空バルブ。

〔作　用〕

真空バルブのシリンダ筐体に圧さくガスの導入を開始す
ると、圧さくガスは、ピストンの受圧面に作用し始める
。ピストンは圧力の不均衡により移動し初め（第１移動
手段）、この移動時、スカート体のリーク開口部のみが
開口する。真空ポンプは作動状態にあり、まずリーク開
口部を介して。

真空室内の空気が徐々に吸引され、所定時間後バーティ
ク７ｔ＜の舞い上がらない数トール程度の気圧まで吸引
される。

上記所定時間後、シリンダ筐体内のピストンにかかる圧
さくガスにより、圧力不均衡が生じ、ピストンは更に移
動する（第２移動手段）。

そのため、ピストンは強力に移動し、真空室と真空ポン
プとを連通している大口径の主弁装置が開き、真空室内
の残りの空気を排気する。

〔実施例〕

第１図ないし第５図は、本発明の第１実施例を示すもの
で、双方向真空バルブは、上方のシリンダ筐体（３）と
下方の弁筺体（１）とから構成されている。

シリンダ筐体（３）は、アクチュエータとしてのシリン
ダであり、シールパツキン（４）で密封されたピストン
（５）を内装している。

シリンダ筐体（３）は、ピストン（５）を挾んで形成さ
れる上部シリンダ室（３′）と下部シリンダ室（３”　
）、更に上部シリンダ室（３′）上方の上室（３’　”
）とから構成されている。

上室（３”’）は、開口（１７）を介して筒状の圧力室
（２）と連通しており、後述するステム（１４）の先端
が圧力室（２）内を移動できるようになっている。

下部シリンダ室（３”）、圧力室（２）は、それぞれ、
四方切換可能な主電磁弁（１８）に接続され、圧さくガ
スのサプライとドレーンとを交互に切換えられるように
なっている。

ピストン（５）の中心を下方から上方に貫通するように
、雄ネジ部を有するステム（１４）が延び、上方のナツ
ト（１５）でピストンに締着されるとともに、ステム（
１４）先端部には、第１胴部（１０）、第１テーパ段部
（１１）、第２胴部（１２）、そして第２テーパ段部（
１３）が形成されている。

圧力室（２）は、副電磁弁（２０）を有するバイパス孔
（２１）を介して上部シリンダ室（３″）の上室（３”
）と連通している。

副電磁弁（２０）は、その制御部にタイマー（４７）が
接続され、タイマー（４７）は信号線（４６）によって
主電磁弁（１８）の制御部に連絡されている。

さらに、上部シリンダ室（３′）の上室（３″υ内に位
置するステム（１４）の第１テーパ部（１１）には、上
部の弁座（２５）に対応する環状シール材（２２）と、
第２胴部（１２）に当接するリップ状の逆止パツキン（
２３）を備えたシール支持台（２４）が、上室（３’　
”）の内周面と間隙を残して移動可能に、下方から付勢
バネ（２６）で押圧されている。シール支持台（２４）
と第１テーパ段部（１１）との当接面には、切欠溝が形
成されており、当接面での流体の流れが自由になってい
る。

弁筺体（１）内に延びるステム（１４）の先端は、主弁
体（３２）になっており、ステム（１４）の上方部は主
弁体（３２）の上部の台座（２８）と上方に延びるベロ
ーズ（２９）で密封され、ベローズ（２９）内は、大気
連通孔（３０）で大気圧に保持されている。

主弁体（３２）の環状シール材（６）の内側には、環状
凹部（７）が切設され、環状凹部（７）内にバネ（８）
を介して環状のスカート体（９）が埋め込まれている。

スカート体（９）は、水平な基部（１６）と鉛直方向に
延びるスカート部（１９）からなり、スカート部（１９
）の局面には、リーク開口部として複数の溝（２７）が
切設されている。

また、基部（１６）はバネ（８）で主弁座（３９）方向
に押圧されるとともに、約２　ｍ／＋＋の範囲でのみ移
動できるように、ストッパー（３１）が取付けられてい
る。

主弁体（３２）と共働する主弁座（３９）の下方部の第
１ボート（４１）は、真空ポンプ（４０）と連通し、主
弁座（３９）の上方に位置する第２ポート（４２）は、
真空室（４３）と連通している。

本実施例では、主電磁弁（１８）の切換えで、下部シリ
ンダ（３”）を排気状態とし、圧力室（２）を給気状態
にすると、上部シリンダ室（３′）内に圧さくガスが存
在し、ピストン（５）は押し下げられ、各部は第１図に
示す位置を維持する。この時、弁座（２５）と環状シー
ル材（２２）との距離（ｈ工）が約１ｍ／ｍ、スカート
体（９）の下方移動可能距離（ｈ２）が約２ｍ／ｍとし
て、位置調整されている。

第２図には、第１図のＡ部分の拡大図が示され。

主電磁弁（１８）を切換えて、圧さくガスを下部シリン
ダ（３”）内に導入、圧力室（２）を排気状態にすると
、第２図（イ）に示されるように、ガスは上室（３’　
”）の壁とシール支持台（２４）との間の間隙、および
開口（１７）を通り圧力室（２）へと流れる。

ピストン（５）は、圧力で徐々に上昇し、環状シール材
（２２）が弁座（２５）に当接すると、第２図（ロ）の
ように、圧力室（２）への圧さくガス流出が止まる。

主電磁弁（１８）の切換えに伴って、主電磁弁（１８）
から信号線（４６）を伝ってタイマー（４７）に信号が
流れ、その信号を受けてタイマー（４７）が始動する。

タイマー（４７）に予めセットされた時間が経過すると
、タイマー（４７）から副電磁弁（２０）に信号が流れ
、副電磁弁（２０）が開放されるので、上室（３”’）
および上部シリンダ室（３′）内の圧さくガスがバイパ
ス孔（２１）を通過して圧力室（２）へと流出する。

さらにピストン（５）が上昇して、第２図（ハ）の位置
にくると、逆止パツキン（２３）が第２胴部（１２）か
ら離れ、第２テーパ段部（１３）と逆止パツキン（２３
）の間から、上室（３”’）内の圧さくガスを大量に圧
力室（２）に流す。

第２図（イ）の位置から第２図（ロ）の位置まで、（ｈ
工）＝約１ｍ／ｍ上昇する間は、スカート体（９）の下
方移動可能距離（ｈ２）＝約りｎ＋／ｍあるので、主弁
体（３２）のみが上昇し、スカート体（９）のスカート
部（１９）の先端と副弁座（３３）とは、バネ（８）で
押圧されるように当接し、真空室（４２）および弁筺体
（１）内の空気は、スカート部（１９）の溝（２７）を
通過し、少量ずつ真空ポンプ（４０）に吸引されていく
。

第２図（ロ）の位置から第２図（ハ）の位置に到達する
時間は、真空室の大きさや真空ポンプの容量に応じてタ
イマー（４７）で予めセットされており、スカート体（
９）のみで真空室（４２）の空気圧を数ト−ルまで下げ
る。

第２図（ハ）の位置に到達すると、圧さくガスは逆止パ
ツキン（２３）とピストン（５）の間を通り、急速に圧
力室（２）へと流れ、主弁体（３２）とともに、スカー
ト体（９）が第３図に示されるように、上昇し、残りの
空気を急速に排気する。

その後、主電磁弁（１８）を切換えて、圧力室（２）に
圧さくガスを供給し、下部シリンダ室（３”）を排気状
態にすると、圧さくガスは、逆止パツキン（２３）を押
し開くように、圧力室（２）から上部シリンダ室（３′
）に供給され、元の状態に復元される。

その後、副電磁弁（２０）は閉の状態に戻しておく。

実施例の双方向真空バルブは、第１ポート（４１）に真
空ポンプ（４０）を、第２ポート（４２）に真空室（４
３）を接続しているが、第１ポート（４１）に真空ポン
プ（４３）を、第２ボート（４２）に真空室（４０）を
接続することもできる。

本出願人は、真空バルブの名称で、既に特許出願をして
いるが、主弁体と副弁体を利用しているので、真空室と
真空ポンプのポートを逆にすると、圧力の影響で副弁体
が誤動作する危険がある。

しかし、副弁体に代えてスカート体（９）を用いている
ので、ポートを逆にして使用してもスカート体（９）が
圧力影響を受けずに、誤動作することがない。

なお、本実施例では、シリンダ筐体（３）内に上方から
円筒キャップ（３３）がねじ部（３４）を介して螺入さ
れており、円筒キャップ（３３）内部が圧力室（２）を
形成している。

円筒キャップ（３３）内には２本の環状○リング（３５
）　（３６）が配設され、○リング（３５）　（３６）
間の凹部（３７）が圧さくガスの供給配管およびバイパ
ス孔（２１）に接続されている。

円筒キャップ（３３）の先端は、環状シール材（２２）
の当接する弁座（２５）を形成しており１円筒キャップ
（３３）を回動することにより、円筒キャップ（３３）
が上下に移動するので、弁座（２５）と環状シール材（
２２）との設定距離を自由に微調整することができる。

例えば、真空ポンプ（４０）の吸引能力が低下した場合
等、円筒キャップ（３３）を回転し、約２　ｍ／ｍ上昇
させれば、弁座（２５）と環状シール（２２）との距離
（ｈ□）が約３　ｍ／ｍとなる。

そのため、第１移動手段により、主弁体（３２）が上昇
する距離が約３１／ｍ、スカート体（９）の下方移動可
能距離（ｈ２）が約２　ｍ／ｗとなり、スカート部（１
９）の先端が、副弁座（３３）と約１＋＋＋／ｍ離れた
状態で初期排気が行われるので、真空ポンプの吸引能力
を補うことができる。

第４図は、ステンレス材等で製造されたスカート体（９
）とバネ（８）の拡大斜視図であり、スカート部（１９
）に溝（２７）が切設されている。

第５図は、第３図のＢ部分の拡大図であり、基部（１６
）がストッパー（３１）に規制され、スカート部（１９
）のみが、主弁体（３２）の環状シール材（６）より下
方に突出した状態を示している。

第６図は、本発明のスカート体（９）の第２実施例であ
り、スカート部（１９）を主弁体（３２）の外周部から
垂下し、基部（１６）の孔（３８）を案内棒（４４）で
案内するようにしてバネ（８）で下方に押圧している。

第７図は、本発明のスカート体（９）の第３実施例であ
り、主弁体（３２）の環状シール材（６）とスカート体
（９）とを一体に弾性材で製造し、スカート部にリーク
開口部として孔（４５）を穿設したものである。

リーク開口部は、溝や孔に加えて切欠き等、主弁体の僅
かな上昇によって、気体通路を形成できるものであれば
十分である。

実施例では、主電磁弁の始動を感知してタイマーを作動
させているが、バイパス孔（２１）からバイパスライン
を分岐してタイマー（４７）に連絡するとともに、タイ
マー（４７）内に、圧力センサーを内蔵し、所定の圧力
を検知するとタイマーが始動するようにしてもよい。

また、真空室（４３）もしくは真空室（４３）側のポー
トに圧力センサーを取付け、所定の圧力を検知して、直
接耐電磁弁（２０）を駆動させるようにしてもよい。

なお、実施例では、副電磁弁（２ｏ）を真空バルブ外に
設けているが、真空バルブに埋め込んでもよい。

また、副電磁弁に代えて、絞り弁等を用いて圧力室と上
室とを時間遅れで連通させてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は１次の効果を奏する。

（イ）リーク開口部を有するスカート体と、大口径の主
弁装置の２段階による真空バルブの開放によって、大気
圧から一気に排気されることがなく、乱流によるパーテ
ィクルの舞い上がりを防止できる。

（ロ）双方向真空バルブの両ボートのいずれをも、真空
室、真空ポンプに接続して使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の断面図、第２図は、第
１図のＡ部分拡大作動説明図、第３図は、第１図の作動
完了後の段面図、第４図は、第１図の部品傾斜図、 第５図は、第３図のＢ部分拡大断面図、第６図は、第２
実施例のＢ部分拡大断面図、第７図は、第３実施例のＢ
部分拡大断面図、第８図および第９図は、ともに従来技
術を示す概略図である。 （１）弁筺体　　　　　　　　（２）圧力室（３）シリ
ンダ筐体 （３′）上部シリンダ室　　　　（３”）下部シリンダ
室　　　　　−（３”’）上室　　　　　　　　（４）
シールパツキン（５）ピストン　　　　　　　（６）環
状シール材（７）環状凹部　　　　　　　（８）バネ（
９）スカート体　　　　　　（１０）第１胴部（１１）
第１テーパ段部　　　　（１２）第２胴部（１３）第２
テーパ段部　　　　（１４）ステム（１５）ナツト　　
　　　　　　（１６）基部（１７）開口　　　　　　　
　　（１８）主電磁弁（１９）スカート部　　　　　　
（２０）副電磁弁（２１）バイパス孔　　　　　　（２
２）環状シール材（２３）逆止パツキン　　　　　（２
４）シール支持台（２５）弁座　　　　　　　　　（２
６）付勢バネ（２７）溝　　　　　　　　　　（２８）
台座（２９）ベローズ　　　　　　　（３０）大気連通
孔（３１）ストッパー　　　　　　（３２）主弁体（３
３）円筒キャップ　　　　　（３４）ねじ部（３５）環
状０リング　　　　　（３６）環状○リング（３７）凹
部　　　　　　　　　（３８）孔（３９）主弁座　　　
　　　　　（４０）真空ポンプ（４１）第１ポート　　
　　　　（２４）第２ポート（４３）真空室　　　　　
　　　（４４）案内棒（４５）孔　　　　　　　　　　
（４６）信号線（４７）タイマー ｔ−１−曾ぞ ゛（ブ 第４図 第６図　　　　　　第７図 第８図 第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室と真空ポンプとの間に配設される真空バル
   ブにおいて、 真空バルブの始動時、シリンダ筐体内のピストンにかか
   る圧さくガス圧の不均衡で、ピストンを設定位置まで移
   動させる第１移動手段と、 ピストンの設定移動位置において、所定時間後開口して
   、シリンダ筺体内のピストンにかかる圧さくガス圧の不
   均衡を作り、ピストンを更に移動させる第２移動手段と
   、 第１移動手段よるピストンの移動により、真空室と真空
   ポンプとを連通するリーク開口部を有するスカート体と
   、 第２移動手段によるピストンの移動により、真空室と真
   空ポンプとを連通する大口径の主弁装置とを備えること
   を特徴とする双方向真空バルブ。
2. （２）スカート体が、主弁装置の主弁体に取付けられ、
   主弁座方向にバネで付勢された請求項（１）記載の双方
   向真空バルブ。
3. （３）スカート体が、弾性体により主弁体のシールと一
   体になっている請求項（１）記載の双方向真空バルブ。
4. （４）リーク開口が、孔、溝、切欠きである請求項（１
   ）（２）または（３）記載の双方向真空バルブ。