JPH07111173B2 - 比例弁及びその作動方法 - Google Patents

比例弁及びその作動方法

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JPH07111173B2
JPH07111173B2 JP15373491A JP15373491A JPH07111173B2 JP H07111173 B2 JPH07111173 B2 JP H07111173B2 JP 15373491 A JP15373491 A JP 15373491A JP 15373491 A JP15373491 A JP 15373491A JP H07111173 B2 JPH07111173 B2 JP H07111173B2
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valve
pressure
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vacuum
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肇 石丸
正和 磯部
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Saginomiya Seisakusho Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は真空装置の真空排気部あ
るいは大気導入部に設け、真空ポンプの負荷を軽減し、
また真空室内での埃の巻き上げを生じないようにするた
めの比例弁及びその作動方法に関する。
【0002】 真空装置、例えば真空蒸着装置において
は、例えば半導体ウエーハの表面に金属蒸着膜を形成す
るために使用する時、蒸着を行う際には、まず装置の蒸
着室内を高真空にし、蒸着終了後には蒸着室内の圧力を
大気圧に戻すことが行われている。
【0003】最初、大気圧状態となつている真空装置を
ロータリーポンプ等で真空にする際、大容量の真空室内
の空気をロータリーポンプで吸引するには負荷が大き過
ぎるため、真空室とロータリーポンプ間に弁を設け、最
初この弁を閉じてロータリーポンプを起動し、弁とロー
タリーポンプ間の小量の空気を吸引させて負荷の少ない
状態で起動を行い、弁を除々に開いて真空室内を真空に
近付けるようにしている。この時用いる弁は、粗引きバ
ルブとスロー排気バルブを並列に接続した管路中に、更
にスロー排気バルブと直列に流量コントロールバルブを
設けた合計3個の弁で構成し、最初粗引きバルブを閉
じ、スロー排気バルブで大まかに流量を絞った後、流量
コントロールバルブで気体の粘性流領域での流量を気体
が乱れない程度に絞って粗引き用ロータリーポンプを起
動することが提案されている。それによりロータリーポ
ンプの起動を軽負荷にして容易に行い、しかも真空室内
の空気を吸引し排気する際、特に空気が多い粘性領域で
大量の空気の排除が行われる時、室内底部の埃を粘性空
気によって巻き上げてしまい、ウエーハ等に付着させる
ことを防いでいる。
【0004】一方、真空装置内を大気圧にするための大
気導入弁は、大量の大気の導入を可能とするベントバル
ブと少量の大気の導入を可能とするスローベントバルブ
を並列に接続した管路中に、更にスローベントバルブと
直列に流量コントロールバルブを設けた合計3個の弁で
構成し、最初ベントバルブを閉じ、スローベントバルブ
で大まかに流量を絞った後、流量コントロールバルブで
気体が乱れない程度に絞って大気を導入することも提案
されている。それにより、大気導入時に一度に大量の大
気が真空室内に導入されて室内底部の埃が巻き上げら
れ、ウエーハ等に付着することを防いでいる。
【0005】このような真空装置に用いる弁として、例
えば真空排気部に用いるスロー排気バルブと流量コント
ロールバルブを兼用させるため、所定以上のポンプの吸
引力で開く弁体をベローズに連結し、ベローズに作用す
る真空室側の真空の程度に応じて、その弁体を開方向に
作動するように構成した弁が提案されている。この弁を
用いることによってポンプを起動する時、所定の真空圧
までは弁体は開放せず、ポンプは容易に起動し、弁体の
間隙からもれる真空圧によって真空室内が次第に低圧と
なる時、その低圧によってベローズは弁体を開方向に作
動し、圧力の低下に比例して弁体を開放する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような比例弁を
用いると、弁体1個によって所定の真空になるまで弁体
を閉弁状態に保持しなければならないので、弁体を閉方
向に付勢するスプリングを大きくしなければならなかっ
た。そのため弁自体が大型化するとともに開弁後の弁体
は真空度の上昇に応じて、除々にしか開放することがで
きず、スローベントバルブの機能の終了が遅くなるの
で、主のベントバルブの作動が遅れるため、真空室内を
所定の真空にするのに多くの時間を要する欠点もあっ
た。また、大気導入弁に上記のような弁体を用いる場合
も同様の欠点を生じていた。
【0007】したがって、本発明は小型でしかも開放時
間が短い比例弁とすること及びその作動方法を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来のも
のの欠点を解消するため、ポンプに連通する第1開口と
真空室に連通する第2開口とを備えた弁本体に弁座を設
け、該弁座に自重で全開する主弁を設けた比例弁におい
て、主弁の開口に主弁の閉方向に所定圧で付勢される副
弁を設け、真空室の圧力と大気圧との差圧に応じて、副
弁を開方向に作動させる圧力作動部材を設けることによ
り比例弁を構成したものであり、また、主弁の開口を閉
じる副弁を大気圧と真空室圧との差圧で比例動作させて
開放し、その後、主弁を微圧で瞬時に全開するように比
例弁を作動したものであって、それにより比例弁が小型
で開放時間が短かくなるようにしたものである。
【0009】
【作用】本発明は、上記のように構成したので、この弁
を真空にする室とポンプ間に設置してポンプを作動する
と、大気圧と真空室の圧力間の圧力差に応じて副弁が開
放し、その後主弁が自重によって瞬時に開放する。また
この弁を真空室の大気導入弁として用いる時には、所定
の差圧になると副弁が開放し、その後、主弁が重力で瞬
時に開放される。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図面に沿って説明する。
は本発明を真空室とポンプ間の管路に設け、真空排気
用弁として用いた例を示す。ポンプに連通する第1開口
1と真空室に連通する第2開口2とを備えた弁本体3に
は弁座4を設け、この弁座4に圧接する主弁6を設け
る。主弁6と端部の受け座7との間にスプリング5を設
け、スプリング5は端部の受け座7を支持部材8に対し
て螺合させ、この螺合調整により主弁6の閉弁圧を調整
する。なお、弁座4には均圧孔9を穿設する。
【0011】主弁6の中央には開口10を設け、この開
口10に常時閉方向に付勢されている副弁11を設け
る。そして、主弁6と副弁11とが閉じ、主弁6が弁座
4に接圧されている状態において、スプリング5は、ポ
ンプ側の第1開口1と真空室側の第2開口2との圧力差
による閉弁方向の力とスプリング5の上向の力と、主弁
6の自重による下向の力とが釣り合うような微弱な力を
備えている。副弁11は中央に連通孔12を設けた軸1
3と、この軸13の端部に固定したベローズ受14を介
して圧力作動部材としてのベローズ15と連結してい
る。ベローズ15内にはスプリング16を設け、軸13
を介して副弁11を開方向に付勢している。スプリング
16は、弁本体3の上部に設けたキャップ17に螺合す
る調整ねじ18によって、その付勢力を調整可能として
いる。調整ねじ18には、大気と連通する導入孔19を
設ける。
【0012】弁本体3とキャップ17間で受圧室20を
形成し、軸の連通孔12を介して導入される第2開口2
の圧力は、ベローズ受14の孔21を介して受圧室20
に導入される。ベローズ15内は大気圧とされ、したが
って第2開口2の圧力と大気圧との差圧でベローズ15
は伸縮する。また、ベローズ受14と弁本体3との間に
は主弁6と副弁11とを閉止するスプリング22を縮設
する。なお、23,24はOリングである。
【0013】大気圧状態にある真空室をポンプによって
真空にする時には、ポンプ始動時には、主弁6と副弁1
1は、スプリング16より強い力のスプリング22によ
って閉じられている。この状態でポンプが始動すると、
第1開口1の圧力は低下し、大気圧であった第2開口2
の圧力が徐々に下がり、ベローズ15前後に差圧が生ず
る。ベローズ15は受圧面積が大きいので、差圧が所定
以上になると、スプリング22の力に抗し、スプリング
16の助力のもとに下向きの力が大きくなり、副弁11
ベローズ15前後に差圧に応じて比例動作し開弁す
る。この開弁作動時期は、これらのスプリング力の調整
により、弁の前後の所定差圧の時に作動するように設定
される。
【0014】副弁11が開弁して主弁6が閉じている時
の主弁前後の力関係は、主弁の有効面積Aとポンプ側圧
力と真空室側圧力との差圧ΔPとの積による力にスプリ
ング5の力Fsを加えた上向きの力に対して、主弁重量
Wの下向きの力が釣り合っている。ポンプの作動により
副弁11が開弁が進行すると、主弁の有効面積Aとポン
プ側圧力と真空室側圧力との差圧ΔPとの積による上向
きの力が小さくなり主弁6は、主弁の自重で開放し、
弁11に当接するに至る。この開放速度は、スプリング
5のばね定数により設定できるので、圧力の低下と共に
急速に開放する。
【0015】上記と同様の弁を真空室の大気導入弁とし
て用いた実施例を図2に示す。この弁においては、大気
に開放される第1開口31と真空室に連通する第2開口
32を備えた弁本体33には弁座34を設け、この弁座
34に当接する主弁35を設ける。主弁35の中央には
開口36を設け、この開口36に常時閉方向に付勢され
ている副弁37を設ける。副弁37は中央に連通孔38
を設けた軸40と、この軸40の端部に固定したベロー
ズ受け41を介してベローズ42と連結している。ベロ
ーズ42内にはスプリング43を設け、軸40を介して
副弁37を閉方向に付勢している。スプリング43は、
弁本体33の下部に設けたキヤップ44に螺合する調整
ねじ45によってその付勢力を調整可能としている。調
整ねじ45には大気と連通する導入孔46を穿設する。
【0016】弁本体33とキャップ44間で受圧室47
を形成し、軸40の連通孔38を介して導入される第2
開口32の圧力は、ベローズ受41の孔48を介して受
圧室47に導入される。ベローズ受41と弁本体33間
にはスプリング49を縮設し、副弁37を開方向に付勢
している。ベローズ42内は大気圧とされ、したがって
副弁37はベローズ42内の大気圧と受圧室47の圧力
との差圧とスプリング43により閉弁方向の力を、また
スプリング49によって開弁方向の力を受けるととも
に、第1開口31の大気圧と第2開口32の圧力との差
圧による閉弁力を直接受けている。50はOリングであ
る。
【0017】高真空状態にある真空室を大気圧にする時
には、真空室側の真空状態を低減すると、即ち、真空室
側の圧力を高くすると、その圧力は連通孔38を介して
受圧室47に至り、ベローズ42内の大気圧との差圧が
少なくなるので、副弁37の閉弁力は小さくなり、スプ
リング49によって開方向に移動して僅かに開弁する。
開口36を通る主弁前後の差圧力によって主弁35は閉
弁を維持し、空気流は開口36によって絞られつつ流れ
る。その開度は、真空室内の圧力と大気圧との差圧に応
じてベローズ42によって調整されつつ開放される。第
1開口31と第2開口32の差圧が少なくなり、主弁3
5の重力を支持しきれなくなった時、主弁35は落下し
て弁体の急速開放を行う。
【0018】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成し作用する
ので、副弁が圧力作動部材により徐々に開放することに
より、真空室内の埃を巻き上げることがない。また、次
に主弁が自重で瞬時に開放することにより、弁体の開放
差圧と時間を短くでき、真空室を所定の真空にあるいは
大気状態にする時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を真空室の排気バルブとして用いた実施
例の断面図である。
【図2】本発明を真空室の大気導入バルブとして用いた
実施例の断面図である。
【符号の説明】
1 第1開口 2 第2開口 3 弁本体 4 弁座 5 スプリング 6 主弁 10 開口 11 副弁 12 連通孔 13 軸 15 ベローズ 20 受圧室 21 孔 22 スプリング 31 第1開口 32 第2開口 33 弁本体 34 弁座 35 主弁 36 開口 37 副弁 40 軸 42 ベローズ 43 スプリング 45 調整ねじ 47 受圧室 48 孔 49 スプリング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプに連通する第1開口と真空室に連
    通する第2開口とを備えた弁本体に弁座を設け、該弁座
    に自重で全開する主弁を設けた比例弁において、前記主
    弁の開口に主弁の閉方向に所定圧で付勢される副弁を設
    け、真空室の圧力と大気圧との差圧に応じて副弁を開方
    向に作動させる圧力作動部材を設けたことを特徴とする
    比例弁。
  2. 【請求項2】 主弁の開口を閉じる副弁を、大気圧と真
    空室圧との差圧で比例動作させて開放し、その後、主弁
    を微圧で全開するようにしたことを特徴とする比例弁の
    作動方法。
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ES2328266T3 (es) * 2004-09-20 2009-11-11 Medela Holding Ag Bomba de membrana con valvula de ventilacion.
CN109611564A (zh) * 2019-01-14 2019-04-12 北京星际荣耀空间科技有限公司 一种低流阻多功能液体甲烷菌型阀门

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