JPH06213345A - 流量調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で気体の圧力差に応じて流路の大
きさを好適に調整できるようにする。 【構成】 入口および出口を有する本体１１の室１４内
に、一端に弁体を取り付けた圧縮バネ１７を設ける。弁
体１８は、その両側の気体の圧力差に応じて変位する。
本体１１の周壁の弁体１８と対向する箇所にテーパ面１
１ａを形成し、それらの間を気体の流路Ｐとする。その
流路Ｐの断面積は弁体１８の変位量に応じて変化する。 【効果】 気体の圧力差に応じて流路の大きさを好適に
調整できる。構成も簡単である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流量調整装置に関
し、さらに詳しく言えば、真空チャンバー内の気体を排
気したり真空にした真空チャンバー内に気体を導入する
場合に、気体の流量を好適に調整できる流量調整装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、一般的な真空装置の給排気部の
構成を示す要部概略ブロック図である。図８において、
５１は真空チャンバーで、真空ポンプ５２との間に、バ
ルブ５３、５４をそれぞれ備えた気体排出用の２本の流
路５５、５６が並列に設けてある。バルブ５３は高速排
出用の大口径バルブで、バルブ５４はバルブ５３に比べ
て口径が小さい低速排出用バルブである。真空チャンバ
ー５１にはまた、バルブ５７、５８をそれぞれ備えた気
体導入用の２本の流路５９、６０が並列に設けてある。
バルブ５７は、高速導入用の大口径バルブで、バルブ５
８はバルブ５７に比べて口径が小さい低速導入用バルブ
である。

【０００３】以上の構成を持つ真空装置において、真空
チャンバー５１内の気体を排出する場合、最初は小口径
のバルブ５４のみを開き、その後、圧力差がある程度小
さくなってから大口径バルブ５３を開く。これは、排出
当初はバルブ５３、５４の両側の圧力差が大きいため、
急激な気体の流動により真空チャンバー５１内や流路５
５、５６。５９、６０中のゴミが舞い上がったり、真空
チャンバー５１内の構造物や処理物に対して衝撃が加わ
ったりしないように、流量を極力少なくしているのであ
る。また、その後に大口径バルブ５３を開くのは、小口
径バルブ５４のみを用いると所定圧力に達するまでに長
時間を要するので、前記のゴミの舞い上がりなどが生じ
ない範囲内でできるだけ流量を多くするためである。

【０００４】真空にした真空チャンバー５１内に気体を
導入（復圧）する場合も、これと同じ理由により、排出
の場合と同様にバルブ５７、５８の開閉を行なう。すな
わち、最初は小口径バルブ５８のみを開き、バルブ５
７、５８の両側の圧力差がある程度小さくなってから大
口径バルブ５７を開く。

【０００５】なお、大口径バルブ５３、５７を開いた時
には、小口径バルブ５４、５８は開いたままでもよい
し、閉じていてもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の真空装置で
は、開放されたバルブの口径で流路の断面積（オリフィ
ス）が決定され、バルブ５３、５４およびバルブ５７、
５８の両側の圧力差には関係しない。このため、圧力差
に応じた最適な流量で気体の導入や排出が行なえないと
いう問題がある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、簡単な構成で
気体の圧力差に応じて流路の大きさを好適に調整するこ
とができる流量調整バルブを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の流量調整装置
は、気体の入口および出口を有する本体と、前記本体の
内部に設けられた気体の圧力差に応じて変位する弁体
と、前記弁体と共に流路を形成する流路形成部材とを備
えてなり、前記弁体と流路形成部材によって形成される
前記流路の断面積は前記弁体の変位量に応じて変化する
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明の流量調整装置では、気体の圧力差に
応じて弁体が変位し、それに応じて弁体と流路形成部材
によって形成される流路の断面積が変化する。そこで、
弁体の変位量を、気体の圧力差が大きい時にはそれに応
じて流路の断面積が小さくなり、気体の圧力差が小さい
時にはそれに応じて流路の断面積が大きくなるように設
定すれば、圧力差に応じて常に最適な流路断面積が得ら
れるようにすることができる。

【００１０】したがって、気体の圧力差に応じて流路の
大きさを好適に調整することができる。しかも、それは
簡単な構成で実現される。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。

【００１２】（第１実施例の構成）図１および図２は、
この発明の流量調整装置の第１実施例を示す縦断面図、
図３はその左側面図である。

【００１３】この流量調整装置１０は、円筒状の本体１
１と、その本体１１の内部の室１４に設けた円筒状の圧
縮バネ１７と、その圧縮バネ１７の先端に取り付けた円
板状の弁体１８とを備えている。本体１１の両端には、
それぞれ、この装置１０を管路に接続するための円形の
フランジ１２、１３が形成してある。フランジ１２に
は、大径の孔１５が１個形成してあり、フランジ１３に
は、７個の小径の孔１６が図３に示すような配置で形成
してある。これらの孔１５、１６は、室１４と装置１０
の外部の管路とを連絡する流路となる。

【００１４】本体１１の周壁の内面には、中央からフラ
ンジ１２に近づくにつれて内径が徐々に増大するテーパ
円筒状の面１１ａが形成してある。この面１１ａは、フ
ランジ１２側の端部近傍から、バネ１７が最も短縮した
時（図２参照）に弁体１８が達する位置までに設けてあ
る。この面１１ａと弁体１８の間の円環状の隙間が流路
Ｐとなる。この流路Ｐの断面積は、弁体１８の変位に応
じて徐々に変化する。なお、この第１実施例では、本体
１１が流路構成部材を兼ねている。

【００１５】圧縮バネ１７は、室１４内において、一端
がフランジ１３の内面に固定してあり、他端に取り付け
た弁体１８に作用する圧力に応じて伸縮する。弁体１８
は浮いた状態に支持されていて、本体１１の内壁には接
触していない。フランジ１２側（図の右側）の圧力がフ
ランジ１３側（図の左側）の圧力よりも高いと、圧縮バ
ネ１７はその圧力に応じて短縮する。

【００１６】弁体１８に作用する力がゼロまたはそれに
近い場合は、バネ１７は図１の状態を保つ。この時の流
路Ｐの断面積は最大である。弁体１８に作用する力がバ
ネ１７の最大弾性力に等しいかそれより大きいと、バネ
１７は図２に示す密着状態になるまで短縮する。この時
の流路Ｐの断面積は最小である。弁体１８に作用する力
がバネ１７の最大弾性力より小さい場合は、バネ１７は
その大きさに応じて短縮し、弁体１８はそれによって決
定される位置に停止する。この時の流路Ｐの断面積は、
その最大値と最小値の中間の値となる。

【００１７】圧縮バネ１７は、例えば溶接や接着によっ
て固定することができる。また、気体の圧力変動および
流動などによって軸方向あるいは半径方向に容易に変位
しないように、寸法および材料を決定する。

【００１８】（第１実施例の使用方法）次に、以上の構
成を持つ流量調整装置１０の使用方法について説明す
る。

【００１９】この流量調整装置１０を図８に示す真空装
置の排出流路に取り付ける場合、本体１１のフランジ１
２を真空チャンバー５１側（高圧側）に接続し、フラン
ジ１３を真空ポンプ５２側（低圧側）に接続する。この
接続は、フランジ１２、１３を接続する管路のフランジ
にそれぞれ係合させ、ボルトおよびナットなどにより行
なえばよい。

【００２０】次に、真空ポンプ５２を作動させ、真空チ
ャンバー５１内の気体の排出を開始する。すると、最初
は、真空ポンプ５２側と真空チャンバー５１側の圧力差
が大きいため、バネ１７は図２のように最大限度まで短
縮する。この時、弁体１８と面１１ａにより形成される
流路Ｐの断面積は最小であるため、この時の装置１０の
流量は最小である。このため、急激な気体の流動により
ゴミが舞い上がったり、真空チャンバー５１内の構造物
や処理物に対して衝撃が加わったりする恐れは生じな
い。

【００２１】真空チャンバー５１内の圧力が低下して来
ると、真空ポンプ５２側と真空チャンバー５１側の圧力
差が徐々に小さくなる。このため、バネ１７は、その圧
力に応じて徐々に伸張し、弁体１８は図の右方に向かっ
て変位する。その結果、弁体１８と面１１ａにより形成
される流路Ｐの断面積、したがって排出される気体の流
量は徐々に増加する。

【００２２】真空ポンプ５２側と真空チャンバー５１側
の圧力差がさらに小さくなると、バネ１７はさらに伸張
し、遂には最大限に伸びて図１の状態になる。その結
果、弁体１８と面１１ａにより形成される流路Ｐの断面
積、したがって排出される気体の流量は最大となる。

【００２３】以上に述べた流路Ｐの断面積の変化は連続
的であるため、排出される気体の流量も連続的に変化す
る。したがって、ゴミが舞い上がったり、真空チャンバ
ー５１内の構造物などに衝撃が加わったりすることを確
実に防止しながら、できるだけ流量を多くし、それによ
って所定圧力に達するのに要する時間をできるだけ小さ
くすることができる。

【００２４】バネ１７の弾性力、面１１ａの直径や傾斜
角度や軸方向長さ、弁体１８の直径、孔１５、１６の直
径などは、バネ１７の伸縮に応じて常に所望の流量が得
られるように適宜設定する。

【００２５】なお、この流量調整装置１０を図８に示す
真空装置の導入流路に取り付ける場合は、上記の場合と
は逆向きに接続する。すなわち、フランジ１３を真空チ
ャンバー５１側（高圧側）に接続し、フランジ１２を真
空チャンバー５１とは反対側（低圧側）に接続する。そ
の時の流量調整装置１０の動作は、排出流路に取り付け
た場合と同じである。

【００２６】（第２実施例）図４および図５は、この発
明の流量調整装置の第２実施例を示す縦断面図、６はそ
の左側面図である。これらの図において、第１実施例の
流量調整装置１０と対応する要素には対応する符号を付
してある。

【００２７】第２実施例の流量調整装置２０は、第１実
施例の流量調整装置１０とほぼ同じ構成を有するが、円
筒状の圧縮バネ２７の内側に、それと同軸となるように
円筒状のピン２９が設けてある点、弁体２８の中央に孔
２８ａが形成してある点、および本体２１の内部ににテ
ーパ面が形成されていない点で異なる。ピン２９は、基
端がフランジ２３の内面に固定してあり、先端部には先
端に向かって直径が減少するテーパ状の面２９ａを有し
ている。弁体２８は、第１実施例と同様にしてバネ２７
の先端に取り付けられており、バネ２８が短縮すると孔
２８ａにピン２９が挿通されるようにしてある。

【００２８】この第２実施例では、気体は、弁体２８と
ピン２９の間に形成される流路Ｐ１と、弁体２８と本体
２１との間に形成される流路Ｐ２とを通って移動する。
弁体２８の変位に伴って弁体２８とピン２９との隙間が
変化するので、流路Ｐ１の断面積は第１実施例と同様に
変化する。しかし、本体２１の内面は円筒状であるた
め、弁体２８の変位に関係なく流路Ｐ２の断面積は一定
である。

【００２９】圧縮バネ２７が伸びきった、すなわち弁体
２８に力が作用しない状態では、図４に示すように、ピ
ン２９の先端が弁体２８の孔２８ａに少し挿入されてお
り、弁体２８に力が作用して圧縮バネ２７が短縮するに
つれて、弁体２８はピン２９に沿って（図では左方に）
移動する。弁体２８に作用する力がバネ２７の最大弾性
力より大きくなると、バネ２７は図５に示すように密着
状態となる。

【００３０】この第２実施例の流量調整装置２０の使用
方法および動作は、第１実施例のそれと同じである。第
２実施例の流量調整装置２０では、弁体２８を本体２１
により案内されながら移動する形にできるので、第１実
施例に比べて弁体２８の移動が安定するという利点があ
る。また、バネ２７が半径方向に変位し難いという利点
もある。

【００３１】第２実施例では、弁体２８は本体１１の内
面に非常に近接しているため、流路Ｐ１は非常に小さ
く、したがって主として流路Ｐ２が機能する。よって、
第２実施例では、ピン２９が流路形成部材を構成する。

【００３２】（第３実施例）図７は、この発明の流量調
整装置の第３実施例を示す縦断面図である。上記第１実
施例および第２実施例では、いったん管路に接続する
と、接続の向きを変えなければ気体の排出または導入の
一方にしか使用できなかったのに対し、この第３実施例
の流量調整装置３０は、接続の向きを変えずに気体の排
出、導入の両方に使用できるようになっている。

【００３３】第３実施例の流量調整装置３０の構成は、
第１実施例の流量調整装置１０を２個結合したものにほ
ぼ相当する。すなわち、第１実施例の流量調整装置１０
のフランジ１２を除去したものを、そのフランジ１２側
の端面を対向させて互いに接合し、さらに弁体１８を共
用したものである。

【００３４】本体３１の内部の室３４には、中央部に２
個のテーパ状の面３１ａ、３１ｂが互いに対称となるよ
うに形成してある。一方のフランジ３２には、流路とな
る複数の透孔３５が形成され、他方のフランジ３３に
は、同じく流路となる複数の透孔３６が形成してある。
これらの透孔３５、３６は、両フランジ３２、３３にお
いてその流路断面積が同じになるように形成してある。

【００３５】本体３１の室３４には、２個の同じ圧縮バ
ネ３７ａ、３７ｂが設けてある。バネ３７ａ、３７ｂの
外側端は、それぞれフランジ３２、３３の内面に固定さ
れ、内側端は、それぞれ円板状の弁体３８の両面に接合
してある。２個のバネ３７ａ、３７ｂは同じバネ特性を
持ち、フランジ３２側およびフランジ３３側のいずれを
高圧側にしても同じように使用できる。

【００３６】流路Ｐは、テーパ状の面３１ａ、３１ｂと
弁体３８の間に形成されている。流路Ｐの断面積は、弁
体３８が中央の中立位置（図７の位置）にある時に最大
で、弁体３８が左右いずれの方向に変位しても流路Ｐの
断面積は減少するようになっている。この第３実施例で
は、本体３１が流路構成部材を兼ねている。

【００３７】この第３実施例の流量調整装置３０の使用
方法および動作は、上記第１実施例および第２実施例の
それと同じである。

【００３８】以上述べたように、この発明の流量調整装
置は種々の変形が可能である。例えば、上記各実施例で
は、圧縮バネの先端に取り付けた弁体を変位させて流量
を調整しているが、この発明はこの構成に限定されるも
のではなく、気体の圧力差に応じて弁体が変位するもの
であれば、任意の構成を採用することができる。また、
流路形成部材についても、弁体と共に気体の流路を形成
し且つその流路の断面積が弁体の変位に応じて変化する
ものであれば足り、図示したものに限定されない。

【００３９】

【発明の効果】この発明の流量調整装置によれば、簡単
な構成で気体の圧力差に応じて流路の大きさを好適に調
整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の流量調整装置の第１実施例を示す縦
断面図で、バネが伸びきった状態を示す。

【図２】この発明の流量調整装置の第１実施例を示す縦
断面図で、バネが最も短縮した状態を示す。

【図３】この発明の流量調整装置の第１実施例の左側面
図である。

【図４】この発明の流量調整装置の第２実施例を示す縦
断面図で、バネが伸びきった状態を示す。

【図５】この発明の流量調整装置の第２実施例を示す縦
断面図で、バネが最も短縮した状態を示す。

【図６】この発明の流量調整装置の第２実施例の左側面
図である。

【図７】この発明の流量調整装置の第３実施例を示す縦
断面図である。

【図８】一般的な真空装置の給排気部の構成を示す要部
概略ブロック図である。

【符号の説明】

１０ 流量調整装置 １１ 本体 １１ａ 本体のテーパ面 １２、１３ フランジ １４ 本体の室 １５、１６ 孔 １７ 圧縮バネ １８ 弁体 ２０ 流量調整装置 ２１ 本体 ２１ａ 本体のテーパ面 ２２、２３ フランジ ２４ 本体の室 ２５、２６ 孔 ２７ 圧縮バネ ２８ 弁体 ２８ａ 弁体の孔 ２９ ピン ２９ａ ピンのテーパ面 ３０ 流量調整装置 ３１ 本体 ３１ａ、３１ｂ 本体のテーパ面 ３２、３３ フランジ ３４ 本体の室 ３５、３６ 孔 ３７ａ、３７ｂ 圧縮バネ ３８ 弁体 ５１ 真空チャンバー ５２ 真空ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体の入口および出口を有する本体と、
   前記本体の内部に設けられた気体の圧力差に応じて変位
   する弁体と、前記弁体と共に流路を形成する流路形成部
   材とを備えてなり、前記弁体と流路形成部材によって形
   成される前記流路の断面積は前記弁体の変位量に応じて
   変化することを特徴とする流量調整装置。