JPH0783339A - 気体圧力調整弁 - Google Patents

気体圧力調整弁

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JPH0783339A
JPH0783339A JP22764293A JP22764293A JPH0783339A JP H0783339 A JPH0783339 A JP H0783339A JP 22764293 A JP22764293 A JP 22764293A JP 22764293 A JP22764293 A JP 22764293A JP H0783339 A JPH0783339 A JP H0783339A
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gas
valve
pressure
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JP22764293A
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Ken Mizuochi
憲 水落
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Integrated Microtechnology Ltd
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Integrated Microtechnology Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体圧力調整弁の構成に関し、カバー内気体
圧力を精度よく調整せしめると共に外気のカバー内への
逆流を抑制して生産性向上を図ることを目的とする。 【構成】 カバー壁面に装着され該カバー内部のガス圧
力を外気圧を越える所要圧に一定化せしめる気体圧力調
整弁であって、一端がカバー12の内部で開口し該カバー
壁面から突出する他端の開口が法線上方に拡がる漏斗状
の拡径開口部42bに形成されている漏斗状流気孔42a を
具えてカバー壁面に気密を保って装着される弁本体42
と、該拡径開口部42b に載置し得る大きさの球体43とを
少なくとも具えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば不活性ガスの如き
特別な雰囲気中におけるマニュアル作業等で使用される
グローブボックスに装着される気体圧力調整弁の構成に
係り、特に該ボックス内気体圧力を精度よく調整せしめ
ると共にその圧力変動によって発生し易い外部気体の該
ボックス内への逆流を抑制して生産性の向上を図った気
体圧力調整弁に関する。
【0002】最近の半導体装置の製造工程の内の例えば
セラミックICにメタルキャップを溶接して気密封止す
るシーム溶接工程では、メタルキャップ内を窒素(N2)の
如き不活性ガスで充満させなければならないのでその不
活性ガスの雰囲気中で該工程を行う手段が多用されてい
る。
【0003】そしてこの場合には、周囲が例えば透明な
樹脂で覆われたボックス内に該溶接装置を装着した後、
該ボックス内に不活性ガスを充満させた状態で外気と遮
断し得るゴム手袋等を介するマニュアル作業で該ボック
ス内に位置する溶接装置を操作する方法によることが多
い。
【0004】
【従来の技術】半導体装置のシーム溶接工程の場合を例
とする図3は技術的背景として従来の溶接作業方法を例
示説明する概念図であり、図では理解し易くするために
本発明に直接関与しない溶接装置についてはそれを省略
している。
【0005】また図4は従来の気体圧力調整弁をその作
用と共に説明する原理図である。図3で上記溶接装置が
搭載されているデスク11上には、斜面12a を持つ透明な
アクリル樹脂等からなるカバー12が該デスク11に対して
密閉を保った状態で載置固定されている。
【0006】そして該デスク11には、その背面に不活性
ガスとしての窒素ガスを供給するガス管11a がバルブ11
b を介して接続されていると共にその上面に該ガス管11
a に繋がるガス供給ポート11c が開口されている。
【0007】またカバー12には、その作業者側の壁面12
b に形成された2個の開口孔 12c-1,12c-2のそれぞれに
ゴム手袋 12d-1,12d-2 がそれぞれの根本で取付けられ
ていると共に、その上面12e には該カバー12内の不活性
ガスが外部ガス(以下文中では外気とする)圧を超える
所定圧をオーバしたときにその超過分のガスを放出して
カバー内部を所定圧に戻し得る気体圧力調整弁13が配設
されている。
【0008】なお該カバー12の両側側面にそれぞれ形成
されている2個の扉 12b-1,12b-2は、未加工のセラミッ
クICやメタルキャップ等を供給しまたはシーム溶接が
完了した半導体装置を搬出するためのものである。
【0009】そこで、バルブ11b を通して窒素ガスをカ
バー12に供給すると該カバー内を一定圧の窒素ガス雰囲
気にすることができるので、図示されない作業者の上記
ゴム手袋 12d-1,12d-2を介するマニュアル操作で上記セ
ラミックICとメタルキャップとの間をシーム溶接させ
ることで所要の半導体装置を得ることができる。
【0010】この場合例えばカバー内のガス圧が外気圧
より小さいと該カバー12の内部に外気が逆流するが、こ
のことは半導体装置内部に外気が混入することを意味
し、半導体装置内部で露出する電極やチップパターン等
が該外気中に含まれる酸素(O2)やその他の化学分子と化
学反応を起こして結果的に半導体装置としての特性値に
変化やバラツキが生じ易くなる。
【0011】従って上述した気体圧力調整弁13には逆流
防止機構付のものを使用する必要がある。図4に示す気
体圧力調整弁21はかかる点に着目して構成されたものの
一例を表した図であり、(4-1) はカバー内のガス圧が所
定値またはそれ以下であるときの状態を示しまた(4-2)
は該ガス圧が所定値を超えたときの状態を示している。
【0012】図の(4-1) で、気体圧力調整弁21は図3で
説明したカバー12の上面12e に密閉を保って装着されて
いる。そしてこの場合の該気体圧力調整弁21は、厚肉パ
イプ状で中心軸上を通る流気孔22a の長手方向中間域に
拡径部22b が形成されている弁本体22と、該拡径部22b
にその長手方向に沿って移動可能なように挿入された弁
駒23、および該弁駒23を拡径部22b のカバー側段差形成
面22c に常時押圧するためのコイルばね24とを主要部材
として構成されている。
【0013】なお上記弁駒23のカバー側端面23a と拡径
部22b の上記段差形成面22c とは、上記コイルばね24に
よる押圧力で該両者が接触したときに弁本体22の流気孔
22aがその接触域で完全に遮断し得るように例えば図示
の如く相互に密着する円錐状斜面に形成されている。
【0014】またコイルばね24は、カバー内のガス圧が
所定値に達したときに上記弁駒23が上述した弁本体22の
カバー側段差形成面22c から開離するようなばね定数を
具えて形成されている。
【0015】そこで該(4-1) の状態でカバー内の窒素ガ
ス圧を徐々に高めると、該ガス圧が所定位置に達した時
点で弁駒23がコイルばね24の押圧力に抗して上記カバー
側段差形成面22c から浮き上がることとなり、結果的に
(4-2) に示す如く窒素ガスが矢印a1→a2のように弁本体
22の流気孔上部から放出される。
【0016】このことは該カバー内のガス圧が低下する
ことを意味するので、弁駒23がコイルばね24の押圧力で
降下して(4-1) で示す初期の状態に戻る。この状態では
上述したように弁駒23のカバー側端面23a と弁本体22の
段差形成面22c とが密着するので、外気のカバー内への
逆流を防ぐことができる。
【0017】従って、外気の逆流を抑制しながらカバー
内のガス圧が制御できる気体圧力調整弁を構成すること
ができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】一方、上述したように
ゴム手袋を装着したマニュアル作業ではゴム手袋外部か
らの圧力すなわちカバー内部のガス圧が大きいと長時間
にわたる作業では外部からの圧迫によって腕にしびれ等
が発生することがあるので、該カバー内部のガス圧換言
すれば所定のガス使用圧力をできるだけ外気圧に近づけ
ることが望ましく、例えば外気圧との差を 0〜0.05 Kgf
/cm2(Kgf はKg重, 以下同様) 以内にするのがよいとさ
れている。
【0019】しかし、コイルばねを使用した従来の気体
圧力調整弁では外気圧に対する最低使用圧力(クラッキ
ング圧力)が 0.2Kgf/cm2 程度であることから、上記の
圧迫によるしびれ等を考慮すると作業時間に制約が生じ
て生産性の向上が期待できないと言う問題があった。
【0020】また、弁駒の弁本体に対する接触面(図4
のカバー側端面23a)を弁本体の接触面(図4のカバー側
段差形成面22c)に合わせて形成しなければならないと共
にコイルばねも所定のばね定数になるように準備しなけ
ればならず、製作工数等の点からも生産性の向上を期待
することができないと言う問題があった。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記課題は、カバー壁面
に装着され該カバー内部のガス圧力を外気圧を越える所
要圧に一定化せしめる気体圧力調整弁であって、一端が
カバーの内部で開口し該カバー壁面から突出する他端の
開口が法線上方に拡がる漏斗状の拡径開口部に形成され
ている漏斗状流気孔を具えてカバー壁面に気密を保って
装着される弁本体と、該拡径開口部に載置し得る大きさ
の球体とを少なくとも具えて構成されている気体圧力調
整弁によって解決される。
【0022】
【作用】弁本体の流気孔開口部に該開口径より大きい球
体を載置すると、該球体の自重によって流気孔を遮断す
ることができると共に該球体を開口部から浮かせること
で流気孔の遮断を解除することができる。
【0023】そこで本発明では、漏斗状の流気孔が形成
されている弁本体の該流気孔に弁駒としての球体を搭載
して気体圧力調整弁の主要部を構成した後、該弁本体の
流気孔下側で図3で説明したカバー上面に密閉装着する
ようにしている。
【0024】このことは、該球体の径や上記流気孔の孔
径またはその双方を変えることで球体としての自重や球
体のカバー側露出面積すなわちガス体との接触面積等が
自在に変えられることから、図4で説明したようにコイ
ルばねを使用することなく如何なるクラッキング圧力の
気体圧力調整弁でも構成できることを意味する。
【0025】従って、例えば上述したように理想とされ
る 0〜0.05 Kgf/cm2以内のクラッキング圧力を持つ気体
圧力調整弁が容易に構成できて、作業時間の長期化によ
る生産性向上を実現することができる。
【0026】
【実施例】図1は本発明になる気体圧力調整弁主要部の
構成原理を示した断面図であり、また図2は本発明にな
る気体圧力調整弁の構成例を説明する図である。
【0027】図1で球体3は、上方を拡径開口部31a と
する漏斗状流気孔31b を備えた弁本体31の該拡径開口部
領域に載置された状態で位置しているが、この場合の該
球体3の漏斗状流気孔31b に対する搭載位置は球体3の
半径と該拡径開口部31a の開口角によって自動的に位置
決めされるものである。
【0028】この場合、該弁本体31の漏斗状流気孔31b
の球体3より下側に位置する直状領域と球体3の上側に
位置する拡径開口部領域とは該球体3によって遮断され
るので球体下側のガス体は該球体上側に漏れ出ることが
ないが、球体下側のガス体の圧力が大きくなって該球体
3の重さを越える圧力になると該ガス体が球体3を押し
上げるので、結果的に該球体3を浮き上がらせることに
なって流気孔としての遮断が解除される。
【0029】従って該球体3を上記弁本体上に載置させ
るか浮き上がらせることで、流気孔に繋がる弁としての
作用を実現することができる。そしてこの場合の球体3
を押し上げる際のガス体の圧力(クラッキング圧力)
は、該ガス体の球体3に対する接触面積換言すれば球体
3と漏斗状流気孔31b の拡径開口部31a との接触線を結
ぶ線より下側の図示斜線域Aの表面積と該球体3自体の
重さとから容易に算出することができる。
【0030】すなわち例えば球体3の半径をr,重さを
Wとし、弁本体31の拡径開口部31aの開口角を 2α,該
球体3の上記斜線域Aを除く高さをhとすると、上記接
触面積(図示斜線域Aの表面積)Sは、 S=4πr2 −2πr・h ………………………………………(1) で示すことができる。
【0031】ここでhは、 h=r(1+ sinα) ………………………………………(2) で定義されるものである。
【0032】そこで (2)を(1) に代入すると、 S=2πr{2r−r(1+ sinα) } …………………………(3) となるので該(3) を整理して S=2πr2 ( 1− sinα) ………………………………………(4) を得ることができる。
【0033】従って、上述した球体3を押上げ得る所要
のガス圧Pを、 P=W/S=W/2πr2 ( 1− sinα) …………………(5) として Kgf/cm2 のディメンジョンで算出することがで
きる。
【0034】この場合の表面積Sは、(4) から分かるよ
うに球体3の半径と弁本体31の拡径開口部31a の開口角
とから得られるものであるため、該球体3の重さすなわ
ち比重を適当に設定することで如何なる圧力(クラッキ
ング圧力)にでも対応させられる気体圧力調整弁を構成
することができる。
【0035】気体圧力調整弁としての具体的な構成例を
示す図2で、図4同様に(2-1) はカバー内のガス圧が所
定値またはそれ以下であるときの状態を示しまた(2-2)
は該ガス圧が所定値を超えたときの状態を示したもので
ある。
【0036】なお図では図3で説明したカバーに図1と
同様の流気孔を持つ気体圧力調整弁が装着されている場
合を例としているので、図3および図1と同じ対象部材
・部位には同一の記号を付して表わすと共に該各図と重
複する説明についてはそれを省略する。
【0037】図の(2-1) で本発明になる気体圧力調整弁
41は、図3に示したカバー12の上面12e の気体圧力調整
弁13と対応する位置に例えばパッキング45を介するねじ
込み等の密閉手段を具えて装着されている。
【0038】そして特にこの場合の該気体圧力調整弁41
は、図1で説明した漏斗状流気孔31b と同様形状の漏斗
状流気孔42a がその拡径開口部42b が法線上方を向くよ
うに形成されていると共に該拡径開口部42b をその上方
と周囲で覆うキャップ部42cにはその周壁域に複数の流
気孔42d が穿孔して形成されている弁本体42と、その拡
径開口部42b の領域に載置される球体43とで構成されて
いる。
【0039】なお上記キャップ部42c は、拡径開口部42
b の形成域とは例えばねじ止め等の手段で着脱し得るよ
うになっている。そこで該(2-1) の状態でカバー内の窒
素ガス圧を徐々に高めると、該ガス圧が所定値に達した
時点で上記球体43が弁本体42の拡径開口部42b から押し
上げられるので、結果的に(2-2) に示す如く窒素ガスを
矢印b1→b2のように弁本体42の各流気孔42d から放出さ
せることができる。
【0040】このことは該カバー内のガス圧が低下する
ことを意味するので、球体43がその自重で降下して(2-
1) で示す初期状態に戻る。この状態では球体43の表面
と弁本体42の拡径開口部42b とが円形線状に接触するの
で、漏斗状流気孔自体が遮断されると共に外気のカバー
内への逆流を防ぐことができる。
【0041】従って、外気の逆流を抑制しながら外気圧
に近い如何なるガス圧にも対応し得る逆流防止付の気体
圧力調整弁を構成することができる。なお上述したキャ
ップ部42c の複数の流気孔42d を天井壁を除く周壁に設
けているのは、周囲雰囲気中に浮遊する微細な異物の付
着を抑制するためである。
【0042】かかる構成になる気体圧力調整弁では、従
来の気体圧力調整弁で必要とした弁駒・弁本体間の接触
面の形成作業やコイルばね等が不要となるばかりでなく
弁駒としての球体の大きさや重さを変えるだけで調整弁
としての使用圧力(クラッキング圧力)を自在に変える
ことができるので、低価格化と適用範囲拡大とによる生
産製向上を期待することができる。
【0043】なお、半径1cmの球体43を拡径開口部42b
の開口角(2α) が86°程度に形成されている弁本体42の
該拡径開口部42b に載置すると上述した接触面積(図1
の斜線域Aの表面積)Sをほぼ2cm2 にし得るので、該
球体43を例えば中空の鋼球(比重 7.9程度) で形成して
その重さを約20グラムにすることで、使用ガス圧力(ク
ラッキング圧力)が約 0.01 Kgf/cm2 の気体圧力調整弁
を構成することができる。
【0044】
【発明の効果】上述の如く本発明により、カバー内気体
圧力を精度よく調整せしめると共にその圧力変動によっ
て発生し易い外部気体の該カバー内への逆流を抑制して
生産性の向上を図った気体圧力調整弁を提供することが
できる。
【0045】なお本発明の説明ではカバー内部のガス体
が窒素ガスの如き不活性ガスである場合を例としている
が、該ガスが活性ガスの場合には弁本体と球体とを共に
活性ガスに耐え得る材料で構成することで同等の効果を
得ることができる。
【0046】また本発明の説明では気体圧力調整弁をカ
バーの天井壁面に装着する場合を例としているが、弁本
体に形成する漏斗状流気孔の直状部をカバー面に対応し
て曲げて気体圧力調整弁を構成することで如何なる形状
のカバーに装着しても同等の効果が得られることは明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる気体圧力調整弁主要部の構成原
理を示した断面図。
【図2】 本発明になる気体圧力調整弁の構成例を説明
する図。
【図3】 技術的背景として従来の溶接作業方法を例示
説明する概念図。
【図4】 従来の気体圧力調整弁をその作用と共に説明
する原理図。
【符号の説明】
3 球体 12 カバー 12e 上面 31 弁本体 31a 拡径開口部 31b 漏斗状流
気孔 41 気体圧力調整弁 42 弁本体 42a 漏斗状流気孔 42b 拡径開口
部 42c キャップ部 42d 流気孔 43 球体 45 パッキング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カバー壁面に装着され該カバー内部のガ
    ス圧力を外気圧を越える所要圧に一定化せしめる気体圧
    力調整弁であって、 一端がカバー(12)の内部で開口し該カバー壁面から突出
    する他端の開口が法線上方に拡がる漏斗状の拡径開口部
    (42b) に形成されている漏斗状流気孔(42a) を具えてカ
    バー壁面に気密を保って装着される弁本体(42)と、該拡
    径開口部(42b)に載置し得る大きさの球体(43)とを少な
    くとも具えて構成されていることを特徴とした気体圧力
    調整弁。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の球体がそれを載置する弁
    本体の拡径開口部から着脱し得るように構成されている
    ことを特徴とした気体圧力調整弁。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の球体が、大きさまたは重
    さもしくはその双方がそれぞれ異なる複数種類の球体で
    あることを特徴とした気体圧力調整弁。
JP22764293A 1993-09-14 1993-09-14 気体圧力調整弁 Withdrawn JPH0783339A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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