JPH05248352A - 比例弁及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 主弁６の開口１０に主弁体６の閉方向に所定
圧で付勢された副弁体１１を設け、真空室の圧力と大気
圧との差圧に応じて、副弁１１を開方向に作動させる比
例作動する圧力作動部材を設け、その後、主弁６を微圧
で開放するように比例弁を構成したものであり、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。

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】

【従来の技術】真空装置、例えば真空蒸発装置において
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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】

【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。

【０００５】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。

【０００６】

【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、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。

【０００７】

【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、弁と真空室間の圧力に応じて副弁が開放し、その後
主弁が微圧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、主弁が微圧で瞬時に開放され
る。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図面に沿って説明する。第
１図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。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。

【０００９】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。副弁１１は中央に連通孔１２を設けた軸１３と、こ
の軸１３の端部に固定したベローズ受１４を介してベロ
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。

【００１０】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。

【００１１】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
と、スプリング２２の力に抗し、スプリング１６の助力
のもとに副弁１１は開弁する。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。

【００１２】ポンプの作動により更に低圧になり、主弁
６前後の差圧が所定圧力になると、主弁はスプリング５
に抗して開放し、副弁１１に当接するに至る。この開放
速度は、主弁６を閉じ方向に付勢するスプリング５のば
ね力が弱いので、圧力の低下と共に急速に開放する。

【００１３】上記と同様の弁を真空室の大気導入弁とし
て用いた実施例を第２図に示す。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３
８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の下部に設けたキャップ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。

【００１４】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。

【００１５】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一旦低減すると、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３５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。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成し作用する
ので、弁を閉じる方向に付勢するスプリング力は小さく
てすみ、したがって小型のスプリングを用いることがで
きるので弁体が小型化する。また、主弁が全開する圧力
を調整ねじにより可変でき、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
時間が短縮する。更に、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】 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。