JPH0158795B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高真空装置において用いられる遮断
弁装置、特に、高真空装置の真空保護システムに
設けられる通路遮断弁装置に関するものである。

従来、高真空装置として、高真空雰囲気内で、
種々の反応処理、表面処理加工等を順次に行なう
よう構成されたものが既知である。かように種々
の処理加工を順次に行なうために幾つかの室また
は機器を真空管路または通路で気密に連結してラ
インを構成している真空装置においては、誤操作
その他の何らかの事故により、真空状態が破れた
り、スローリークによつて真空度が低下した場
合、できるだけ短時間にこれを検知して異状のあ
る部分を分離、遮断して他の高真空装置部分への
真空低下の波及拡大を防止するとともに異状部分
の修理交換等の対策を講ずるための真空保護シス
テムを設けることが必要である。

かかる高真空装置の真空保護システムにおいて
は、異状発生検知時に、これに直ちに応答して緊
急作動し得る速動性のある通路遮断弁装置を真空
装置の各部分間あるいは各処理空間の真空管路ま
たは通路に設けることが必要であり、通路遮断弁
装置の速動性ともれ量を小さく抑えることが真空
保護システムの機能に対する主要な要求事項であ
る。

通路遮断弁装置の速動性として、動作時間は実
用上、真空低下が検知レベルにまで達した後、こ
れを検出し、動作完了するまでの時間を少なくと
も10ms〜5msまたはそれ以下にすることが望ま
しい。また、もれ量、すなわち、封止コンダクタ
ンスは実用上0.1torrl／sec程度に抑えることが望
ましい。

従来、高真空装置の真空保護システムの通路遮
断弁装置としては、例えば、弁開口を一部に形成
した遮断板を具え、この遮断板が狭小隙間により
限定された案内によつて弁座面に緊密に摺動可能
に設けられ、平常時は、空気シリンダの作用によ
りばね力に抗して弁開放位置に引き上げられた遮
断板をロツク機構によつて弁開放位置に保持し、
異状発生時に、制御装置からの出力指令によつて
ソレノイドが附勢されてロツク機構を釈放し、こ
れにより、遮断板をばね力によつて弁閉止位置に
動かして通路を遮断するよう構成したものがあ
る。

しかし、かかる構成になる通路遮断弁装置で
は、上述したような所望の速動性と封止コンダク
タンスを得るために、遮断板とその付属部品の軽
量化のため、遮断板の厚さを１cm程度の薄さと
し、遮断板と弁座壁との隙間を0.01mm以下にする
場合、殆んど隙間の余裕のない案内を薄い遮断板
が高速度で上下動して開閉作動を行なうものであ
るから、遮断板の一部あるいは全部が弁座面に面
接触しながら高速度で摺動する状況を避けること
ができず、この結果、接触摺動面での摩耗が生
じ、この摩耗によつて生ずる微細粉塵が真空雰囲
気を汚損して製品の品質を低下させる原因となる
という重大な問題がある。かかる摺動面での摩耗
を少なくするため、接触摺動面の潤滑性を高める
表面処理を施すことも考えられるが、高真空装置
では、多くの場合、ガス抜きのため、ペーキング
を行なうので、このような使用条件下で潤滑性の
優れた表面処理法をを見出すことは技術的に極め
て困難であつた。

本発明は、上述したような問題に鑑みなされた
もので、弁口を閉止するための遮断板を弁座面か
ら平行に離間した平面内で閉止位置と開放位置と
の間に移動可能でかつ閉止位置において弁座面に
向けて動き得るよう真空管路または通路（本明細
書では通路と総称する）内に設け、遮断板を開放
位置から閉止位置に並進移動させる電磁装置と、
閉止位置に並進移動した遮断板を弁座面に吸着さ
せる電磁装置と、この吸着用電磁装置を並進移動
用電磁装置よりタイムラグをもつて動作させる制
御装置とを設けることによつて通路内において遮
断板が摺動することなく開閉作動するようにした
速動性に優れ、もれ量の少ない通路遮断弁装置を
提供することを目的としている。

以下、本発明を図面につき説明する。

第１図は、本発明による真空保護システムの構
成を示す概略線図で、１は真空装置の真空処理機
器間を連通する真空管路または真空通路、２は真
空通路１内の真空度を検知するイオンポンプ、電
離真空計などで構成される圧力検知部で、真空通
路１内の真空度の低下を迅速に検出して制御装置
３に検出信号を出力するよう構成されている。４
は真空通路１に設けられた通路遮断弁装置で、制
御装置３からの指令信号によつて所定のタイムラ
グをもつて順次に動作される電磁装置５および６
によつて遮断板７が弁座８に吸着されて弁口９を
閉止することによつて真空通路１を遮断するよう
構成されている。１０はゲートバルブを示す。

第２および３図は、本発明による通路遮断弁装
置の第１例を示し、オーステナイトステンレス鋼
その他の非磁性材料製の円環状の弁外匣１１の一
端に仕切弁１２が設けられ、この仕切壁１２のほ
ぼ中央部に横方向に延びる矩形の弁口９が設けら
れ、この弁口９を囲む弁座８の弁座面に吸引用電
磁装置６の磁極片１５を設けて弁外厘１１のほぼ
中心面上に位置させ、磁極片１５に密着して弁口
９を閉止し得る強磁性材料製の遮断板７に非磁性
材の弁棒１７を連結し、弁外匣１１の上端に設け
た孔１８を経て弁棒１７をほぼ垂直に上方に延長
し、弁外匣上端に気密に固定されて弁外匣内部の
真空を外気から遮蔽している金属ベローズ１９に
弁棒１７を貫通して金属ベローズ上端板２０に固
定し、これにより遮断板７を弁口９より僅か上方
の弁開放位置で、かつ磁極片１５から僅かな間隔
で平行に離間した垂直面内に弁棒１７および金属
ベローズ１９によつて懸吊支持する。

金属ベローズ１９の上方位置で並進移動用電磁
装置５の電磁コイル２１を設け、この可動鉄心２
２に弁棒１７の延長端を連結して電磁装置５の励
磁に際して金属ベローズ１９のばね力に抗して弁
棒１７、したがつて、遮断板７を弁口閉止位置ま
で押し下げ得るよう構成する。２３は弁外匣１１
の接続用フランジを示す。

上述の構成になる通路遮断弁装置４の作動を第
６図につき説明する。なお図示の電磁コイルにお
いて斜線を入れたものは励磁状態を、空白のもの
は消磁状態に示す。

第６ａ図は真空通路１内の真空が正常に維持さ
れている状態を示し、遮断板７は金属ベローズ１
９によつて弁口９より上方位置に支持され、弁口
９は開放されている。

今、第１図に示す真空通路１内の真空度が所定
値より低下した際、圧力検知部２からの検出値と
設定値との比較によつて制御装置３から並進移動
用電磁装置５の下降用電磁コイル２１に電流が流
れ、これにより可動鉄心２２は弁棒１７を金属ベ
ローズ１９のばね力に抗して押し下げ、遮断板７
を第６ｂ図に示すように弁口閉止位置に対応する
高さにまで下降させる。

かように遮断板７が下降し終ると同時に、吸引
用電磁装置６に制御装置３から電流が流れ、遮断
板７は電磁石板１５に吸着され、これにより第６
ｃ図に示すように弁口９を閉止する。

真空装置の故障箇所が修理されて真空通路１内
の真空度が所定値に戻る際、圧力検知部２からの
検出信号に基づき制御装置３は吸引用電磁装置６
への通電を停止し、これにより遮断板７は金属ベ
ローズ１９の復元力により第６ｄ図に示すように
垂直位置に復帰し、次に並進移動用電磁装置５へ
の通電を停止し、これにより遮断板７は金属ベロ
ーズ１９の復元力により通常位置に上昇し、第６
ｅ図に示すように弁口９を開放する。

上述した例では、金属ベローズ１９を用いて真
空通路１内の真空を外気から遮断するとともに並
進移動用電磁装置５及び吸引用電磁装置６の作動
に弁棒１７が追従し得るように可動的に弁棒１７
を支持して遮断板７を弁開放位置に保持してい
る。

金属ベローズ１９として溶接ベローズ形式のも
のを用いるのが良く、溶接ベローズはその特性と
して軸方向と傾斜方向には剛性が低く、軸直角方
向には剛性が大きい。したがつて、遮断板７及び
弁棒１７は電磁コイル２１の中心線上で上下に並
進運動を行い、電磁装置６による吸引作用時に、
ベローズ１９の上端板２０における弁棒１７の支
持点を支点として僅かに傾斜して遮断板７が弁座
面の破極片１５の面に密着する。この遮断板７と
弁座面との密着を完全にするため、磁極片１５の
面を遮断板７の傾斜に合わせて傾斜させるのが良
い。

第４および５図は、本発明の他の実施例を示
し、図面において前述したと同様部分には前述し
たと同じ符号を付してその詳細な説明を省略す
る。

本発明では、遮断板７の弁棒１７およびその上
端に一体に連結される可動鉄心２２を全て真空内
に設ける。これがため、非磁性材料の上端閉止円
筒室体２４を弁外匣１１の上端に溶接その他の適
当な方法で気密に固定して設けて上端孔１８を経
て上方に延びる鉄心空間２５を設け、この空間２
５内に可動鉄心２２および弁棒１７を室体２４の
内周壁との間に適当な間隙を残して上下動し得る
ように挿入し、鉄心移動空間２５の下端に抜け止
め２６を設けて、停電時等において、弁閉止位置
で、可動鉄心２２を移動空間２５内に保持するよ
うにしている。

並進移動電磁装置５に弁開止のための下降用電
磁コイル２１と、弁開放のための上昇用電磁コイ
ル２７とを設け、これらの両コイル２１および２
７を室体２４の外側すなわち外気中に上下に並べ
て取付けている。

上述の構成になる通路遮断弁装置の作動を第７
図につき説明する。なお、前述したと同様に、図
示の電磁コイルにおいて斜線を入れたものは励磁
状態を、空白のものは消磁状態を示す。

第７ａ図は、真空通路１内の真空が正常に維持
されている状態を示し、かかる真空装置の正常運
転状態においては、並進移動用電磁装置５の上昇
用電磁コイル２７が通電されていて可動鉄心２２
を空間２５内に引上げて遮断板７を上昇位置と
し、弁口９を開放している。

第７ｂ図は、真空通路１内の真空度が所定値よ
り低下して制御装置３からの閉止指令信号によつ
て上昇用電磁コイル２７が消磁されると同時に下
降用電磁コイル２１が励磁され、これにより可動
鉄心２２が空間２５内で引下げられ、遮断板７が
弁口閉止位置に対応する高さにまで下降した状態
を示す。

かようにして、遮断板７が下降し終ると同時
に、吸引用電磁装置６に制御装置３から電流が流
れ、遮断板７は電磁石板１５に吸着され、これに
より第７ｃ図に示すように弁口９を閉止する。こ
の際、本例では、前述した例とは異なり、遮断板
７、弁棒１７および可動鉄心２２は一体に弁座面
に向けて平行移動する。

第７ｄおよび７ｅ図は遮断板７が弁閉止位置か
ら弁開放位置に復帰する際の順次作動を示し、先
づ、吸引用電磁装置６が消磁された後、並進移動
用電磁装置５の下降用電磁コイル２１が消磁され
ると同時に上昇用電磁コイル２７が励磁され、こ
れにより遮断板７は弁座から離間された後、弁開
放位置に引き上げられて第７ｅ図に示す状態に保
持される。

第８図は第６および７図のａ〜ｅの各作動状態
での封止コンダクタンスを示す。

本発明によれば以下に列記する効果を得ること
ができる。

(1) 真空雰囲気内に摺動部分をもたないため、摺
動表面の摩耗により生ずる微細粉末による真空
雰囲気の汚染の問題をなくすことができるばか
りでなく、遮断板表面の摩耗による封止効果の
低下を防止し、摺動抵抗によつて動作特性が不
安定になるという問題をなくすことができる。

(2) 吸着作用により遮断板が弁座にほぼ完全に密
着するので封止効果が格段と向上する。

(3) 引外し機構を持たず、電磁装置から直接に遮
断板を動作させるから、現象発生から動作完了
までの時間をさらに短縮できる。

(4) 駆動力となるソレノイドと可動鉄心の動作特
性は、ソレノイドの中心点を越すと反転してブ
レーキ力となるため、動作終期の速度を抑制
し、摺動部のないことと相まつて機器各部に与
える衝撃がほとんどない。従つて、耐久性を著
しく向上することができる。

(5) 構成が簡単であるため、装置全体を小形化で
きる。さらに可動部の重量が大幅に軽減できる
ので、動作時間の短縮に有利である。

(6) 装置全体として摩耗部分がないため、長時間
の使用中に摩耗によつて動作特性が変化するお
それがなく、耐久性および信頼性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空装置の真空保護システムの概略線
図、第２図は本発明による通路遮断弁装置の正面
図、第３図は第２図にす通路遮断弁装置の縦断面
図、第４図は本発明による通路遮断弁装置の他の
実施例を示す正面図、第５図は第４図に示す通路
遮断弁装置の縦断面図、第６図は第２および第３
図に示す通路遮断弁装置の作用説明図、第７図は
第４および５図に示す通路遮断弁装置の作用説明
図、第８図は本発明による装置の封止コンダクタ
ンスを示す線図である。 １……真空管路または通路、２……圧力検知
部、３……制御装置、４……通路遮断弁装置、５
……並進移動用電磁装置、６……吸引用電磁装
置、７……遮断板、８……弁座、９……弁口、１
１……弁外匣、１２……仕切壁、１５……磁極
片、１７……弁棒、１９……金属ベローズ、２１
……下降用電磁コイル、２２……可動鉄心、２５
……鉄心移動空間、２７……上昇用電磁コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高真空装置内に設けられた弁座に着座して弁
   口を閉止する遮断板を具える遮断弁装置におい
   て、遮断板を弁座から前方に僅かに離間した平面
   内で弁開放位置に保持する装置と、遮断板に一体
   に連結た可動鉄心を有して励磁時に遮断板を前記
   弁座に対応する弁閉止位置まで前記弁開放位置か
   ら前記平面内に並進移動させるように設けられた
   並進移動用電磁装置と、前記弁閉止位置にある遮
   断板を弁座に向けて吸引して着座させるよう設け
   られた吸引用電磁装置と、前記並進移動用電磁装
   置および吸引用電磁装置を所定のタイムラグをも
   つて動作させるよう制御する制御装置とを具える
   ことを特徴とする高真空装置用遮断弁装置。