JPH04362712A

JPH04362712A - 真空制御装置

Info

Publication number: JPH04362712A
Application number: JP13780591A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakonaka; 和広迫中; Kenichi Oi; 大井　建一; Hironobu Okuda; 奥田　博伸
Original assignee: Tabai Espec Co Ltd
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 1991-06-10
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1992-12-15

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空容器における圧力を
制御する真空制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空容器は■物品を加熱しながら所定真
空状態下に曝して乾燥する、■２液性エポキシ樹脂や２
液性ゴムを混合して用いるとき、該混合液から脱泡する
にあたり、真空状態下で脱泡する、■物品周囲の雰囲気
を、真空引き、不活性ガスの導入を繰り返して無酸化雰
囲気にして熱処理する、■航空機部品の耐高度を試験す
るなど各種分野に用いられる。

【０００３】この真空容器における圧力の制御は、従来
、次のように行っている。図６に示すように、真空容器
１に弁２及び弁３を接続し、真空ポンプ４を弁２を介し
て容器１に接続し、通常の制御では、大気開放弁３を閉
じておき、弁２を開くとともにポンプ４を運転し、容器
１に接続した真空計５が所定圧力を示すとポンプ４を停
止するとともに弁２を閉じる。容器１内を大気圧に戻す
ときは、弁３を開く。

【０００４】また、図８に示すように、図６の弁２、３
の代わりに電磁弁２０、３０を、真空計５の代わりに圧
力検出器（半導体圧力センサ等）５０を用い、コントロ
ーラＣＬで自動操作することも提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す方
法において、例えば前述のように二液混合液中の気泡を
抜く脱泡処理を行うには、弁３を閉じ、弁２を開くとと
もにポンプ４を運転し、混合液の泡立ちを観察しながら
、該液が液容器から溢れ出そうになると、弁２を閉じ、
しばらく放置したのち、再び弁２を開くというように、
混合液の泡立ち状態を観察しつつ弁２の開閉を繰り返す
。このように、常時観察者が付いて弁操作を行わなけれ
ばならないような場合には、人手を要し、処理の自動化
をできない。また、使用される弁２は、通常、図７に例
示するように、流体流路が屈曲した、ＣＶ値（弁入口と
出口の圧力差が予め定めた値のときの流量）が１以下の
ものが多く、処理対象の樹脂等のベーパーが弁内に付着
、堆積して作動不良が生じ易いうえ、真空引き速度が遅
いという問題がある。真空引き速度を早めるには、ＣＶ
値の大きい弁を使用すればよいが、そうすると弁が大型
化し、真空処理装置も大型化してしまう。

【０００６】図８の方法では、電磁弁の全閉、全開のＯ
Ｎ−ＯＦＦ制御になるため、正確な真空制御を行いにく
い。正確な制御を行おうとすると、頻繁にＯＮ−ＯＦＦ
を繰り返さなければならず、その動作音は、実験室で使
用する場合等には騒音となり、防音対策が必要になる。動作音の小さな電磁弁は小形電磁弁で、ＣＶ値は小さく
（０．１程度）、真空引き速度が遅くなる。また、電磁
弁はその構造上、真空処理対象のエポキシ樹脂等のベー
パーが弁内に付着、堆積しやすく、電磁弁が開かなくな
ったり、パッキン部に付着したベーパーで閉じなくなる
など、動作不良が起こり易い。

【０００７】そこで本発明は、従来と同様の真空吸引手
段、真空配管径や長さ、真空制御弁接続口径等を採用し
ても、真空引き速度が速く、真空制御の自動化が可能で
、真空制御弁への真空処理対象である樹脂ベーパー等の
付着、堆積が発生しにくい真空制御装置を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題解決
のため研究を重ね、まず、真空引き速度を速める点及び
弁に付着物や堆積物をできるだけ発生させない点につい
て、弁全開時、流体流路が真っ直ぐ又は略真っ直ぐな弁
、例えば図２に示すようなボール弁、を使用すればよい
ことに着目した。

【０００９】しかし、かかる弁は、弁開度が全閉からあ
る開度までは殆ど流量が得られず、また、ある開度から
全開までは流量に殆ど変化がなく、略全開時の流量とな
り、途中の一定の開度範囲においてのみ、弁開度と流量
（従って真空引きの度合）が一定の関係を保つので、こ
れを全閉から全開に至る全範囲を用いて自動真空制御を
行うことは困難である。

【００１０】そこで本発明者は、さらに研究を重ね、真
空容器内圧力と設定圧力（目標圧力）との差が予め定め
た値までは、弁を全開して真空引き速度を速め、その後
は、前記一定の関係を保つ弁開度範囲で、弁開度を自動
調節して容器内圧力を設定圧力へ向け制御すればよいこ
とを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、真
空容器に接続した、全開時流体流路が真っ直ぐ又は略真
っ直ぐな真空制御弁、前記弁を介して真空容器に接続し
た真空吸引手段、前記真空容器内の現在圧力ＰＲ　を検
出する圧力検出手段、前記弁を駆動する弁駆動手段、及
び前記圧力検出手段にて検出される現在圧力ＰＲ　と設
定圧力ＰＯ　との差ΔＰが予め定めた値ΔＰＤ　より大
きいとき、前記真空吸引手段を作動させるとともに前記
弁駆動手段に前記弁を全開させ、差ΔＰが値ΔＰＤ　以
下のときで、圧力ＰＲ　が圧力ＰＯ　より高いときは、
前記真空吸引手段を作動させるとともに圧力ＰＲ　が圧
力ＰＯ　に向かうように予め定めた弁開度範囲で前記弁
駆動手段に前記弁の開度を制御させ、圧力ＰＲ　が圧力
ＰＯ　以下のときは、前記真空吸引手段を停止させると
ともに前記弁駆動手段に前記弁を全閉させる制御手段を
備えたことを特徴とする真空制御装置を提供するもので
ある。

【００１１】前記真空制御弁としては、ボール弁等が考
えられる。

【００１２】

【作用】本発明装置によると、前記圧力検出手段にて検
出される真空容器内の現在圧力ＰＲ　と設定圧力ＰＯ　
との差ΔＰが予め定めた値ΔＰＤ　より大きいときは、
前記真空吸引手段が運転されるとともに前記弁駆動手段
が前記弁を全開させる。前記差ΔＰが値ΔＰＤ　以下の
ときで、圧力ＰＲ　が圧力ＰＯ　より高いときは、前記
真空吸引手段が運転されるとともに圧力ＰＲ　が圧力Ｐ
Ｏ　に向かうように予め定めた弁開度範囲で前記弁駆動
手段が前記弁の開度を自動制御する。圧力ＰＲ　が圧力
ＰＯ　以下のときは、前記真空吸引手段は停止されると
ともに前記弁駆動手段が前記弁を全閉させる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は一実施例の全体の概略構成を示している。図２は真空制御に使用されるボール弁の断面図である。図３は図２に示すボール弁の全開位置及び全閉位置を検
出するフォトセンサの配置状態を示している。

【００１４】この真空制御装置は真空容器１に接続され
た真空制御用のボール弁６及び大気開放用の電磁弁７を
備えている。さらに、ボール弁６を介して真空容器１に
接続された真空ポンプ４及び真空ポンプ４とボール弁６
との間に接続された大気開放用の電磁弁８並びに制御部
９を含んでいる。さらに、真空容器１内の圧力を検出す
る圧力センサ１０も含んでいる。

【００１５】ボール弁６はステッピングモータ６０によ
ってその開度を調節されるようになっており、該モータ
６０、電磁弁７、８及び真空ポンプ４はそれぞれ制御部
９からの指示に基づいて作動する。圧力センサ１０の圧
力は制御部９へ入力される。制御部９は圧力センサ１０
によって検出される容器１内の現在圧力ＰＲ　と設定圧
力（目標圧力）ＰＯ　との差ΔＰが予め定めた値ΔＰＤ
　より大きいときは、ポンプ４を運転するとともにモー
タ６０にてボール弁６を全開させ、前記差ΔＰが予め定
めた値ΔＰＤ　以下のときで、容器内現在圧力ＰＲ　が
設定圧力ＰＯ　より高いときは、ポンプ４を運転すると
ともに容器内圧力ＰＲ　が設定圧力ＰＯ　に向かうよう
に予め定めた弁開度範囲（図４のＹ１〜Ｙ２）でボール
弁６の開度を制御するようにモータ６０を運転し、容器
内圧力ＰＲ　が設定圧力ＰＯ　以下のときは、ポンプ４
を停止させるとともに、ボール弁６を全閉するようにモ
ータ６０を運転するように構成してある。

【００１６】ボール弁６は図２に示す構造のものである
。すなわち、玉形の弁６２を備えるとともに該弁に連動
するアーム６１を備え、全開時には流体通路６３が弁全
体を通じ曲がり無く直通するタイプのものである。この
弁の全閉位置及び全開位置は、図３の（Ａ）に示すよう
に、全閉時、アーム６１によって遮断されるフォトセン
サ６４及び全開時、アーム６１によって遮断されるフォ
トセンサ６５によって検出され、このフォトセンサ出力
が制御部９に入力されるようになっている。弁６の全閉
動作時、フォトセンサ６４が遮断されると制御部９はモ
ータ６０を停止させ、弁の全開動作時、フォトセンサ６
５が遮断されると制御部９はモータ６０を停止させる。

【００１７】なお、弁の全閉、全開位置は前記の他、例
えば図３の（Ｂ）に示すように、弁体に連動する扇形の
部材６６によるフォトセンサ６７の遮断開放によって検
出してもよい。ボール弁６はその弁体６２が０〜９０度
の範囲で回動することにより全閉から全開に至るもので
ある。弁体６２が全閉状態（即ち回動角度０）からある
角度Ｙ１に至るまでの間は流量は殆ど得られず、ある角
度Ｙ２から９０度までの間は流量がほぼ一定で、それは
全開時の流量にほぼ等しい。そして角度Ｙ１〜Ｙ２の範
囲では、弁開度に流量が比例すると見てよいものである
。

【００１８】この種のボール弁では、一般に、前記角度
Ｙ１は約２０度であり、角度Ｙ２は３５〜４０度の範囲
にある。そこで本例では角度Ｙ１を２０度、角度Ｙ２を
３５度として用いている。この角度Ｙ１〜Ｙ２の範囲が
前述のように真空容器１内圧力ＰＲ　を設定圧力ＰＯ　
に向かうようにボール弁６開度を自動制御する範囲であ
る。

【００１９】該制御は、本例では、バルブの全閉からの
回動角度が次式で示される値となるように制御する。（Ｙ１−Ｙ２）ΔＰ／ΔＰＤ　＋Ｙ２次に以上説明した真空制御装置の動作を、ボール弁６の
開度と前記圧力差ΔＰとの関係を示す図４のグラフを参
照するとともに、制御部９の動作を示す図５のフローチ
ャートを参照しつつ説明する。

【００２０】まず準備段階として、全ての弁６、７及び
８が閉じられるとともに圧力センサ１０による真空容器
１内の圧力のモニタが開始される（図５のステップＳ１
）。制御部９ではセンサ１０によって検出される容器１
内の現在圧力ＰＲ　と設定圧力ＰＯ　との差ΔＰが算出
され、この差ΔＰが予め定めた値ΔＰＤ　より大きいと
きはポンプ４を運転するとともにステッピングモータ６
０を弁６を全開させる方向に運転する。弁が全開すると
図３の（Ａ）に示すフォトセンサ６５が遮断されるので
、モータ６０の運転は停止される（図５のステップＳ２
及びＳ３）。

【００２１】前記差ΔＰが値ΔＰＤ　に達すると、制御
部９は直ちにモータ６０を運転して弁６の開度を前記開
度Ｙ２へ変更する。そして現在圧力ＰＲ　が設定圧力Ｐ
Ｏ　より大きい間は、現在圧力ＰＲ　が設定圧力ＰＯ　
に向かうように、弁６の開度が比例制御により次第に小
さくされる（図５のステップＳ２、Ｓ４及びＳ５参照）
。前記圧力差ΔＰが容器内現在圧力ＰＲ　の低下ととも
に次第に小さくなり、０になると、前記制御部は直ちに
モータ６０を運転して弁６を全閉させる。弁６の全閉位
置は図３の（Ａ）に示すフォトセンサ６４がアーム６１
によって遮断されることにより検出され、全閉位置でモ
ータ６０が停止する（図５のステップＳ２、Ｓ４及びＳ
６参照）。

【００２２】制御部９のかかる制御は真空容器１内にお
いて真空処理が行われている間繰り返され、ボール弁６
が全閉中もポンプ４が運転されるが、弁６が閉じている
ときには弁８が開かれ、弁６が開かれるときには弁８が
閉じられる。なお、容器１内を大気圧に戻すときは、弁
７を開く。以上説明した真空制御装置によると、真空制
御用の弁６は、その流路６３が、弁全開時、真っ直ぐに
なるものであるから、従来装置と同様の真空ポンプ、真
空配管径や長さ、真空制御弁の接続口径等を採用しても
、真空引き速度が速いという利点がある。しかも、ボー
ル弁６は構造が簡単で安価に入手できるものであり、ま
た、この弁の制御はマイクロコンピュータを利用した制
御部９で行うだけであるから、全体の構造も簡略化され
、且つ、安価に提供することができる。さらに、ボール
弁６はその流体流路が全開時真っ直ぐになる単純なもの
であるから、真空処理対象である樹脂ペーパー等の付着
や堆積が発生し難く、長期に渡り安定した真空制御を行
うことができ、信頼性が高い。

【００２３】また、真空容器１内の圧力ＰＲ　が設定圧
力ＰＯ　と大きく離れているとき、換言すれば、その差
ΔＰがまだ大きいときには、ボール弁６が全開され、そ
の直通流路によって速やかに真空引きがなされ、前記差
ΔＰが値ΔＰＤ　以下になると真空容器１が設定圧力Ｐ
Ｏ　になるまでの間、所望の弁開度縮小勾配で（換言す
れば、所望の圧力降下勾配で）圧力を低下させることが
できる。従って、この圧力降下勾配を適当に設定することにより
、例えば、２液混合液の脱泡処理のように、従来なら観
察者がついて弁操作を行わなければならなかった処理を
自動化できる利点がある。

【００２４】なお、前記実施例では、弁開度Ｙ１〜Ｙ２
の範囲で、弁開度を比例制御したが、弁開度と流量（従
って、真空引き速度）との関係特性に応じて、他の制御
を行ってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、従
来と同様の真空吸引手段、真空配管径や長さ、真空制御
弁接続口径等を採用しても、真空引き速度が速く、真空
制御の自動化が可能で、真空制御弁への真空処理対象で
ある樹脂ベーパー等の付着、堆積が発生しにくい真空制
御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】ボール弁の断面図である。

【図３】ボール弁の全閉及び全開位置を検出するフォト
センサの配置状態説明図である。

【図４】ボール弁開度と真空容器内の現在圧力及び設定
圧力の差の関係を示すグラフである。

【図５】制御部の動作を示すフローチャートである。

【図６】従来例の説明図である。

【図７】図６に示す従来装置に使用されている真空制御
弁の概略断面図である。

【図８】他の従来例の説明図である。

【符号の説明】

１　　真空容器４　　真空ポンプ６　　ボール弁６０　　ステッピングモータ７　　電磁弁８　　電磁弁９　　制御部１０　　圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　真空容器に接続した、全開時流体流路
が真っ直ぐ又は略真っ直ぐな真空制御弁、前記弁を介し
て真空容器に接続した真空吸引手段、前記真空容器内の
現在圧力ＰＲ　を検出する圧力検出手段、前記弁を駆動
する弁駆動手段、及び前記圧力検出手段にて検出される
現在圧力ＰＲ　と設定圧力ＰＯ　との差ΔＰが予め定め
た値ΔＰＤ　より大きいとき、前記真空吸引手段を作動
させるとともに前記弁駆動手段に前記弁を全開させ、差
ΔＰが値ΔＰＤ　以下のときで、圧力ＰＲ　が圧力ＰＯ
　より高いときは、前記真空吸引手段を作動させるとと
もに圧力ＰＲ　が圧力ＰＯ　に向かうように予め定めた
弁開度範囲で前記弁駆動手段に前記弁の開度を制御させ
、圧力ＰＲ　が圧力ＰＯ　以下のときは、前記真空吸引
手段を停止させるとともに前記弁駆動手段に前記弁を全
閉させる制御手段を備えたことを特徴とする真空制御装
置。