JPH102452A - 高真空バルブ - Google Patents
高真空バルブInfo
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- JPH102452A JPH102452A JP8174418A JP17441896A JPH102452A JP H102452 A JPH102452 A JP H102452A JP 8174418 A JP8174418 A JP 8174418A JP 17441896 A JP17441896 A JP 17441896A JP H102452 A JPH102452 A JP H102452A
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Abstract
トを介装させるための環状スペースの内壁のシール部に
ついて、硫酸陽極酸化皮膜処理以外の陽極酸化皮膜処理
を施して、シール部の圧縮強度を高め、シール部の傷つ
き、変形及び金属製環状ガスケットとの固着が起こらな
いようにすることを課題とする。 【解決手段】 高真空バルブは、弁ボディ10の弁室11に
管部12A・12Bを介して連通する複数のポート13A・13
Bが形成され、弁室11と一方の管部12Bを結ぶ流路に弁
座14が形成され、弁座14に対して弁体18を接触させるこ
とにより流路が閉じられ、弁体18を弁座14から離すこと
によって流路が開かれる。ポート13A・13Bを形成する
アルミニウム合金製の管部12A・12Bの端部に金属製環
状ガスケット28を介装させるための環状スペース33が形
成される。環状スペース33の内壁にシール部が形成さ
れ、シール部又は弁ボディ10全部にしゅう酸陽極酸化皮
膜処理を施すことにより、シール部の圧縮強度が高めら
れてシール部の傷つき、変形及び金属製環状ガスケット
との固着が起こらないようにされた。
Description
管部の端部の、ガスケットを介装する環状スペース部に
シール部が形成された高真空バルブに関する。
ンジ継手において、高真空バルブ側のアルミニウム合金
製フランジと、これに対向する配管側のアルミニウム合
金製フランジとの間に形成された環状スペース内に、フ
ッ素ゴム製のOリングを介装して密封していた。しか
し、20〜30°Cの常温でフッ素ゴム製のOリングを
用いた場合には、このOリングからのガス放出量が約1
×10-8(トル:Torr、1/sec /cm2)であり、
またヘリウムガスの透過量が約1×10-7(トル1/se
c /cm2)である。しかも、加熱状態(80〜150°
C)や装置のベーキング(100〜150°C)のとき
には、ガス透過量が常温より1〜2桁多くなることが確
認されている。このように、大気と真空装置との間にフ
ッ素ゴム製のOリングを用いた場合には、Oリングから
のガス放出と大気成分の真空装置への透過侵入とがあっ
て、クリーンな真空が得られない。そして、例えば、大
気成分のH2O、O2、イオウ酸化物などが、極微小なが
ら半導体製造設備内に侵入すると、半導体の成膜に大き
なダメージを与える。
度約Hv120)のアルミニウム合金製のフランジ2A
と2Bとの間の環状スペース3内に、軟質(硬度約Hv
40)の純アルミニウム系の環状ガスケット4を介装す
ることが考えられた(例えば、実公昭61−39187
号公報を参照のこと)。このアルミニウム合金製の環状
ガスケットを20〜30°Cの常温で用いた場合、環状
ガスケットからのガス放出量が約1×10-12(トル1
/sec /cm2)であり、またヘリウムガスの透過量が約
1×10-13(トル1/sec /cm2)以下である。そし
て、図2(a) において、フランジ2A・2Bの挿通孔に
ボルト5を挿通させ、ボルト5をナット6に螺合して、
アルミニウム合金製の環状ガスケットを強力に圧縮して
シールすると、そのリーク量は1×10-10(トル1/s
ec )以下を容易に達成することができることが分かっ
ている。アルミニウム合金製の環状ガスケットがフッ素
ゴム製のOリング比べて格段に優れていることが明白で
ある。
・2Bの環状スペース3の内壁に、軟質の純アルミニウ
ム系の環状ガスケット4に食い込むようにして密着し得
るナイフエッジ2aが形成されている。そして、ナイフ
エッジ2aの鏡面研削が施された面部に、イオンプレー
ティング処理によるチタンカーバイト(TiC)、窒化
チタン(TiN)又は窒化クロム(CrN)の硬質表層
が形成されている。ナイフエッジ2aに硬質表層を形成
することにより、シール部への傷の防止、及び環状ガス
ケット4との固着の防止がはかられる。これに対して、
純アルミニウム系の環状ガスケット4の表面には、酸化
変質層及び圧延によるロールマークが除去される。そし
て、両側のナイフエッジ2aで環状ガスケット4が挟持
され、ナイフエッジ2aの先端2a’で気密保持が行わ
れるだけではなく、ナイフエッジ2aの面部2a''にお
いても環状ガスケット4と接触して表面同志の気密保持
が行われる。
トがあり、それらの中心軸は直角に交差している。ポー
トを形成する管部のナイフエッジについて、イオンプレ
ーティング法による硬化処理を行うためには、プレーテ
ィングを2回行う必要があり、多くの手数を要する。ま
た、窒化チタン(TiN)の硬度は約Hv1,800で
あり、窒化クロム(CrN)の硬度は約Hv1,400
であり、これらの硬度は高真空バルブのナイフエッジに
必要な硬度(Hv400〜500)に比べ、過剰品質で
ある。
として、陽極酸化皮膜処理(アルマイト処理)を行うこ
とが考えられ、陽極酸化皮膜処理のうち工業的に最も普
及している硫酸陽極酸化皮膜処理を試みた。図2に示す
ような構成において、ナイフエッジを含むフランジに対
して、イオンプレーティング処理に代えて硫酸陽極酸化
皮膜処理を施した場合、120°C以上での加熱使用
(連続)でも短時間のベーキングでも、ともに硫酸陽極
酸化皮膜にクラックが入り、ヘリウムリーク試験では不
良となる。しかも、硫酸電解浴槽での硫酸陽極酸化皮膜
処理の過程において、硫酸陽極酸化皮膜が表面から内部
に向かって柱状に成長するので、柱状のセルが密集する
多孔層となる。このため、硫酸陽極酸化皮膜からヘリウ
ムが通過(スローリーク)し、実用化ができなかった。
ブにおいて、金属製環状ガスケットを介装させるための
環状スペースの内壁のシール部について、硫酸陽極酸化
皮膜処理以外の陽極酸化皮膜処理を施して、シール部の
圧縮強度を高め、シール部の傷つき、変形及び金属製環
状ガスケットとの固着が起こらないようにすることを課
題とする。
成するために、弁ボディの弁室に管部を介して連通する
複数のポートが形成され、弁室と一方の管部を結ぶ流路
に弁座が形成され、弁座に対して弁体を接触させること
により流路が閉じられ、弁体を弁座から離すことによっ
て流路が開かれる高真空バルブにおいて、ポートを形成
するアルミニウム合金製の管部の端部に金属製環状ガス
ケットを介装させるための環状スペースが形成され、環
状スペースの内壁にシール部が形成され、シール部又は
弁ボディ全部にしゅう酸陽極酸化皮膜処理を施すことに
より、シール部の圧縮強度が高められてシール部の傷つ
き、変形及び金属製環状ガスケットとの固着が起こらな
いようにされたことを構成とする。また、本発明は、前
記構成において、管部の端部外周に環状突出部が形成さ
れ、環状突出部の外周面に環状金具が遊嵌され、環状金
具の内周の係合溝に装着されたC形止めリングが環状突
出部の後側のリング座に当接させられ、環状金具の先端
部内周面と管部の先端部とにより環状スペースが形成さ
れ、金属製環状ガスケットを軟質アルミニウム製とな
し、シール部にナイフエッジが形成されたことを構成と
する。
施の形態を示す。弁ボディ10には弁室11が形成され、弁
室11には管部12A・12Bを介してポート13A・13Bが形
成されており、管部12Aの軸線と管部12Bの軸線とは略
直角をなしている。ポート13Aとポート13Bとが弁室11
を介して連通され、弁室11と一方の管部12Bを結ぶ流路
に弁座14が形成されている。弁室11の下端に位置する弁
座14に対向して、弁体18・弁棒19が上下動可能に配設さ
れ、弁座14に対して弁体18を接触させることにより流路
が閉じられ、弁体18を弁座14から離すことによって流路
が開かれる。弁ボディ10の弁室11の上端には隔壁16付の
シリンダ17が連結され、弁ボディ10とシリンダ17とによ
って金属リング24が挟持されている。隔壁16の中央孔に
弁棒19が摺動自在かつ気密状態に挿通され、シリンダ17
に摺動自在に嵌合されたピストン20に弁棒19の上端が連
結されている。弁体18の上面と隔壁16の下面との間にス
プリング21が装着され、弁棒19・スプリング21を覆う金
属製ベローズ22が配設されている。ベローズ22の下端は
弁体18の上面の外周寄りの部分に溶接され、ベローズ22
の上端は金属リング24の内周部に溶接されている。
部25が一体的に形成され、環状突出部25の先端のシール
部にしゅう酸陽極酸化皮膜処理(しゅう酸アルマイト処
理)が施されている。前述のように硫酸陽極酸化皮膜処
理の過程においては、硫酸陽極酸化皮膜が表面から内部
に向かって柱状に成長したが、しゅう酸陽極酸化皮膜処
理の場合は、表面から内部に向かって成長する皮膜が
完全な柱状ではなく、しゅう酸陽極酸化皮膜にできる
ポアー(細い穴)が条件により硫酸陽極酸化皮膜の場合
の10%以下であり、処理条件によってはポアー間の
距離が長くクラックの起点が少ない、ことが判明した。
そして、高真空バルブのシール部(ナイフエッジ27)に
必要な硬度(Hv400〜500)が得られた。電流反
転により陽極酸化皮膜の欠陥が減少したので、しゅう酸
陽極酸化皮膜は加熱及びベーキングをしたとき、硫酸陽
極酸化皮膜よりもクラックの入る温度が高く、実際の使
用温度上限の150°Cでも10回以上のヒートサイク
ル及び20回以上の着脱に耐え、スローリークが実際上
問題にならない程度になった。
座23が形成されている。管部12A・12Bの先端は、軟質
アルミニウム製の環状ガスケット28が圧接されるシール
部であって、ナイフエッジ27が形成されている。環状突
出部25の外径よりも大きな内径を有するフランジ用の環
状金具29には、内周の所定位置に係合溝30が形成されて
いる。図1のポート13A側について図示されているよう
に、環状金具29が環状突出部25の外側を通過して、管部
12Aの外側に位置している。C形止めリング31が拡径さ
れて環状突出部25の外側を通過し、更にC形止めリング
31の外径が縮径されて環状金具29の内周の係合溝30に装
着されている。環状金具29を先端側に移動して、図1の
ポート13B側について図示されているように、環状金具
29が環状突出部25の外周に遊嵌され、C形止めリング31
の側面が環状突出部25のリング座23に当接されている。
C形止めリング31とリング座23により環状金具29の先端
側への移動が規制され、環状金具29の先端が管部12A・
12Bの先端よりも少々先端側に突出するように設定され
ている。このようにして、環状金具29の先端部内周面と
管部12A・12Bの先端部とにより、環状ガスケット28を
介装させるための環状スペース33が形成される。そし
て、環状金具29にはボルト穴32が形成されており、環状
金具29は管部12A・12Bの回転フランジの機能を奏する
こととなる。
る耐蝕性が硫酸陽極酸化皮膜の場合の約10倍あるの
で、環状突出部25の先端のシール部だけではなく、弁ボ
ディ10の全部にしゅう酸陽極酸化皮膜処理を施してもよ
い。ただし、ガス放出量は無処理金属面より10倍以上
多いので、大気圧と真空を常時繰り返す用途には、シー
ル部及び弁ボディ10の外周面のみに、しゅう酸陽極酸化
皮膜処理を施すのがよい。なお、弁ボディ10はアルミニ
ウム合金の押し出し材又は鍛造材で製作されている。
プ34を接続するときには、パイプ34の端部の構造を図2
のフランジ2A・2Bと同様に構成するが(図1参
照)、高真空バルブの管部12A・12Bの端部と同様に構
成してもよい。高真空バルブ側の環状スペース33に環状
ガスケット28を当接し、次にパイプ34側の環状スペース
3を環状ガスケット28に当接する。次に、環状金具29を
回転させて、環状金具29のボルト穴32とパイプ34側のフ
ランジ2Bのボルト穴36との芯合わせを行う。この芯合
わせは、パイプ34を回転させることなく、環状金具29の
みを回転することにより行われ、芯合わせの作業が迅速
かつ簡単に行われる。高真空バルブ側の環状金具29のボ
ルト穴32と、パイプ34側のフランジ2Bのボルト穴36と
にボルトを挿通させ、ボルトにナットを螺合して、高真
空バルブ側の環状金具29とパイプ34側のフランジ2Bと
を連結する。図2の場合と同様に、環状ガスケット28は
高真空バルブ側のナイフエッジ27とパイプ34側のナイフ
エッジ2aとに気密接触が行われる。
肉のパイプ8A・8Bの直径よりも相当大きいので、薄
肉のパイプ8A・8Bを加工してフランジ2A・2Bと
することは行われない。薄肉のパイプ8A・8Bに大径
で厚みのあるフランジ2A・2Bを設けるには、パイプ
8A・8Bとは別の環状体を溶接して接続する必要があ
る。これに対して、図1の環状突出部25の直径は管部12
Aの直径と殆ど同径であるので、管部12Aの先端部を加
工して環状突出部25となすことができる。そして、環状
突出部25に環状金具29を組み合わせて、回転フランジの
機能を持たせることができ、図2に示す従来のフランジ
よりも安価に回転フランジを製造することができる。し
かも、図2の環状スペース3(窪み)とナイフエッジ2
aを形成する機械加工に比べ、図1のナイフエッジ27の
みを形成する機械加工は、加工箇所が少なく、簡単な加
工のみであり、低コストかつ短時間で行われる。
ットを介装させるための環状スペースの内壁のシール部
に、しゅう酸陽極酸化皮膜処理を施したので、シール部
の圧縮強度が高められて、シール部の傷つき、変形及び
金属製環状ガスケットとの固着が起こらない。しゅう酸
陽極酸化皮膜処理という安価な処理で、高真空バルブの
シール部(ナイフエッジ)に必要な硬度(Hv400〜
500)が得られた。請求項2については、管部の環状
突出部の先端部と別体の環状金具の先端部内周面とによ
り環状スペースが形成され、そのためには管部の先端部
には突出したシール部(ナイフエッジ)を加工し、環状
金具は断面長方形の環状体とすればよいので、環状スペ
ースの加工が容易であり安価となる。しかも、環状突出
部は管部の先端を加工することにより低コストで製造で
き、また環状金具は回転フランジとして機能し、ボルト
穴の芯合わせが簡単となる。
面図である。
示す縦断面図であり、図2(b)は図2(a) のII部の拡大
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 弁ボディの弁室に管部を介して連通する
複数のポートが形成され、弁室と一方の管部を結ぶ流路
に弁座が形成され、弁座に対して弁体を接触させること
により流路が閉じられ、弁体を弁座から離すことによっ
て流路が開かれる高真空バルブにおいて、ポートを形成
するアルミニウム合金製の管部の端部に金属製環状ガス
ケットを介装させるための環状スペースが形成され、環
状スペースの内壁にシール部が形成され、シール部又は
弁ボディ全部にしゅう酸陽極酸化皮膜処理を施すことに
より、シール部の圧縮強度が高められてシール部の傷つ
き、変形及び金属製環状ガスケットとの固着が起こらな
いようにされたことを特徴とする高真空バルブ。 - 【請求項2】 管部の端部外周に環状突出部が形成さ
れ、環状突出部の外周面に環状金具が遊嵌され、環状金
具の内周の係合溝に装着されたC形止めリングが環状突
出部の後側のリング座に当接させられ、環状金具の先端
部内周面と管部の先端部とにより環状スペースが形成さ
れ、金属製環状ガスケットを軟質アルミニウム製とな
し、シール部にナイフエッジが形成された請求項1記載
の高真空バルブ。
Priority Applications (3)
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JP8174418A JPH102452A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 高真空バルブ |
US08/870,795 US5836568A (en) | 1996-06-14 | 1997-06-06 | High-vacuum valve |
DE19724916A DE19724916A1 (de) | 1996-06-14 | 1997-06-12 | Hochvakuumventil |
Applications Claiming Priority (1)
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JP8174418A JPH102452A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 高真空バルブ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH102452A true JPH102452A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15978211
Family Applications (1)
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JP8174418A Pending JPH102452A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 高真空バルブ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5836568A (ja) |
JP (1) | JPH102452A (ja) |
DE (1) | DE19724916A1 (ja) |
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