(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体が収納されるハウジングと、前記ハウジングにボルト締結されるフランジとを備え、真空チャンバと真空ポンプとの間に装着される真空バルブであって、
前記ハウジングの締結面には少なくとも２つの第１ピン穴が形成され、
前記フランジの締結面には、前記第１ピン穴のそれぞれに対向する位置に第２ピン穴が形成され、
互いに対向した前記第１ピン穴および前記第２ピン穴のそれぞれに挿設されるピンを備え、
前記ピンと前記第１ピン穴との隙間寸法Ｄｐ１に関して、隙間寸法がＤｐ１Ａである前記第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ１Ａよりも小さなＤｐ１Ｂである前記第１ピン穴とが形成され、
前記ピンと前記第２ピン穴との隙間寸法Ｄｐ２に関して、隙間寸法がＤｐ２Ａである前記第２ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ａよりも小さなＤｐ２Ｂである前記第２ピン穴とが形成され、
隙間寸法がＤｐ１Ａである前記第１ピン穴が、隙間寸法がＤｐ２Ａである前記第２ピン穴に対向し、
隙間寸法がＤｐ１Ｂである前記第１ピン穴が、隙間寸法がＤｐ２Ｂである前記第２ピン穴に対向し、
隙間寸法がＤｐ１Ａである前記第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ａである前記第２ピン穴とに挿設されるピンが、外部接続される装置から伝達される回転トルクを低減する機能を備え、
隙間寸法がＤｐ１Ｂである前記第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ｂである前記第２ピン穴とに挿設されるピンが、外部接続される装置から伝達される回転トルクを低減する機能と、前記ハウジングに対して前記フランジを位置決めする機能とを兼ね備える、真空バルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の真空バルブにおいて、
前記フランジにはボルト締結用のボルト穴が形成され、
前記ハウジングにはボルト締結用のネジ穴が形成され、
前記ボルト穴と該ボルト穴を貫通するボルトとの隙間寸法Ｄｂ、前記ピンと前記第１ピン穴との隙間寸法Ｄｐ１、および、前記ピンと前記第２ピン穴との隙間寸法Ｄｐ２が、式「Ｄｂ≧（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）」を満足している真空バルブ。
【請求項３】
請求項１に記載の真空バルブにおいて、
隙間寸法がＤｐ１Ｂである前記第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ｂである前記第２ピン穴とに挿設されるピンが、前記第１ピン穴に圧入されている、真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、真空ポンプを真空処理装置のチャンバに装着する場合、チャンバと真空ポンプとの間に真空バルブが設けられる。そのため、弁体が収納されているバルブハウジングには、弁体を挟んで一つのフランジが設けられている。真空バルブとしては、開閉を行うゲートバルブや、開閉だけでなくコンダクタンス可変な制御型バルブなどが用いられる。
【０００３】
特許文献１に記載の真空バルブは上述した制御型バルブであるが、バルブ構成の関係から、チャンバ側に接続されるフランジがバルブハウジングと別体とされ、フランジをバルブハウジングにボルト固定する構成となっている。
【０００４】
真空ポンプとして、ターボ分子ポンプなどの回転式真空ポンプが用いられる場合、ロータがステータに接触するなどして急停止した場合、真空バルブに、大きな回転トルクが加わることになる。その結果、特許文献１に記載の真空バルブでは、上記の回転トルクによって、フランジとバルブハウジングを締結するボルトが破断するおそれがある。
【０００５】
そのため、真空バルブの本体とフランジを締結するボルトは、バルブハウジングとフランジとを締結する機能とともに、回転トルクに耐えられるだけの強度が要求される。その結果、締結機能に必要な本数以上のボルトを用いる必要がある。ボルトの本数が増えると、作業工数や必要な部材が増加し、作業コストが上昇するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６３０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、バルブハウジングに別体のフランジを固定する構成の真空バルブにおいては、締結用ボルトの本数を増加させることなく、真空ポンプからのトルクに耐え得る真空バルブが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の好ましい態様による真空バルブは、弁体が収納されるハウジングと、ハウジングにボルト締結されるフランジとを備え、真空チャンバと真空ポンプとの間に装着される真空バルブであって、ハウジングの締結面には少なくとも２つの第１ピン穴が形成され、フランジの締結面には、第１ピン穴のそれぞれに対向する位置に第２ピン穴が形成され、互いに対向した第１ピン穴および第２ピン穴のそれぞれに挿設されるピンを備え、ピンと第１ピン穴との隙間寸法Ｄｐ１に関して、隙間寸法がＤｐ１Ａである第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ１Ａよりも小さなＤｐ１Ｂである第１ピン穴とが形成され、ピンと第２ピン穴との隙間寸法Ｄｐ２に関して、隙間寸法がＤｐ２Ａである第２ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ａよりも小さなＤｐ２Ｂである第２ピン穴とが形成され、隙間寸法がＤｐ１Ａである第１ピン穴が、隙間寸法がＤｐ２Ａである第２ピン穴に対向し、隙間寸法がＤｐ１Ｂである第１ピン穴が、隙間寸法がＤｐ２Ｂである第２ピン穴に対向し、隙間寸法がＤｐ１Ａである第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ａである第２ピン穴とに挿設されるピンが、外部接続される装置から伝達される回転トルクを低減する機能を備え、隙間寸法がＤｐ１Ｂである第１ピン穴と、隙間寸法がＤｐ２Ｂである第２ピン穴とに挿設されるピンが、外部接続される装置から伝達される回転トルクを低減する機能と、ハウジングに対してフランジを位置決めする機能とを兼ね備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バルブハウジングに別体のフランジを締結用ボルトで固定する構成の真空バルブであって、締結用ボルトの本数を締結以外の目的で増加させることなく真空ポンプからのトルクに耐え得る真空バルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一の実施形態における真空バルブの斜視図。
【図２】真空バルブのハウジングからフランジを取り外した様子を示した斜視図。
【図３】真空バルブのハウジングからフランジを取り外した様子を示した断面の模式図。
【図４】バルブハウジングとフランジの締結構造において、（ａ）ボルトが設けられている箇所と、（ｂ）ピンが設けられている箇所を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一の実施形態の真空バルブ１を示している。真空バルブ１は、バルブ本体２と、バルブプレート６をθ方向に揺動駆動するモータ７と、不図示のシールリング（図３参照）をｚ方向に駆動するモータ８とを備えている。バルブ本体２は、バルブプレート６およびシールリング（不図示）が収納されているハウジング４と、フランジ３とを備えている。フランジ３は、ハウジング４とは別体で形成され、ハウジング４にボルト固定されている。フランジ３は、真空処理装置の真空チャンバに固定されるためのものである。なお、図１では図示していないが、ハウジング４のフランジ３が固定されている側の反対側には、真空ポンプが固定される締結面（図３参照）が形成されている。
【００１２】
上述したように、バルブプレート６は、モータ７によって揺動駆動される。その駆動によって、バルブプレート６は、フランジ開口を遮蔽する位置（開度０％に対応）と、フランジ開口が全て開放される位置（開度１００％に対応）との間をスライド移動する。本実施形態の真空バルブ１は、バルブプレート６の開度θを調整することによって、フランジ３側から反対側のフランジ側へと流れる気体の流量、すなわち、真空チャンバから真空ポンプへ流れる気体の流量を制御することができる。
【００１３】
図２，３は、ハウジング４からフランジ３を取り外した状態を示す図である。図２は斜視図である。図３は、フランジ３、およびハウジング４のフランジ３が締結される部分を、模式的に示した断面図である。図３に示すように、フランジ３には筒部３Ａが形成されている。フランジ３は、筒部３Ａがハウジング４に形成された開口４Ａ２に挿入されるように、ハウジング４の締結面４Ｃにボルト締結される。さらに本実施形態では、フランジ３とハウジング４との間に少なくとも１つの（好ましくは複数の）ピン１００が設けられている。
【００１４】
フランジ３には、ボルト締結用のボルト穴１０（貫通孔１０）が複数形成されている。さらに、フランジ３の締結面３Ｄには、ピン１００が挿設される少なくとも１つの（好ましくは複数の）ピン穴３１が形成されている。一方、ハウジング４の締結面４Ｃ（締結面３Ｄと対向する面）には、ボルト締結用のネジ穴１１が、フランジ３のボルト穴１０と対向する位置にそれぞれ形成されている。また、締結面４Ｃには、フランジ３のピン穴３１と対向する位置にピン穴４１がそれぞれ形成されている。
【００１５】
フランジ３の締結面３Ｃには、フランジ３に真空チャンバのフランジを締結するためのネジ穴２０が複数形成されている。また、ハウジング４の図示下側の締結面４Ｂにはネジ穴４０が複数形成されている。締結面４Ｂに形成された開口４Ａ１は、フランジ３に形成された開口３Ｂと直径が同一で、開口３Ｂと同芯となるように形成されている。
【００１６】
なお、図３は、バルブプレート６が開口３Ｂおよび開口４Ａ１と対向する位置にスライド駆動された状態を示している。この状態は、バルブプレート６の開度θが０％に対応しており、開口３Ｂおよび開口４Ａ１はバルブプレート６によって遮蔽されている。しかしながら、図３に示すように、バルブプレート６の縁部分にはハウジング４との間に隙間が形成されており、真空バルブ１の流路は完全に閉状態にはなっていない。この状態から、モータ８（図２）によりシールリング６０をバルブプレート６側に移動させて、バルブプレート６がシールリング６０とハウジング４とに挟持された状態とすることで、真空バルブ１の流路は完全に閉状態となる。
【００１７】
（ピン１００の説明）
図４は、ピン１００を説明する図である。図４（ａ）はボルト締結部分を示す断面図であり、図４（ｂ）はピン１００が設けられている部分の断面図である。
【００１８】
前述したように、真空ポンプにおいて、ロータがステータと接触するなどして急停止した場合、その衝撃によって真空ポンプの吸気口フランジに大きな回転トルクが発生する。そして、その回転トルクは、真空バルブ１のハウジング４、フランジ３、フランジ３に締結されている真空チャンバにも伝達される。そのため、フランジ３とハウジング４との締結部分において、回転トルクの方向が図の矢印Ａｒｒの方向であった場合、真空チャンバに固定されているフランジ３に対してハウジング４が矢印Ａｒｒの方向にずらそうとする力がハウジング４に作用する。ピン１００が設けられていない従来の真空バルブの場合、ハウジング４が矢印Ａｒｒの方向にずれることにより、ボルト軸５２Ａの右側の面がボルト穴１０に衝突し、ボルト５２に大きなせん断力が作用する。このせん断力が過大であった場合、ボルト５２が破断するおそれがある。
【００１９】
そこで、本実施形態では、ボルト５２に作用するせん断力を軽減するため、または、ボルト５２がボルト穴１０に衝突するのを防止するために、ピン１００を設けるようにした。さらに、ボルト５２とボルト穴１０との隙間寸法Ｄｂ、ピン１００とピン穴４１との隙間寸法Ｄｐ１、および、ピン１００とピン穴３１との隙間寸法Ｄｐ２を、以下の式（１）を満足するように設定した。なお、本実施形態における隙間寸法とは、（隙間寸法）＝［（穴径）−（軸径）］／２で定義される寸法である。なお、ピン１００をハウジング４のピン穴４１に圧入する場合は、隙間寸法Ｄｐ１はＤｐ１＝０であるとする。
Ｄｂ  ≧  （Ｄｐ１  ＋  Ｄｐ２）        ・・・（１）
【００２０】
このように、ピン１００を設けて回転トルクの一部をピン１００に負担させることで、回転トルクのボルト５２への影響を低減することができる。その結果、上述した真空ポンプに起因する大きな回転トルクがフランジ３とハウジング４との締結部に作用した場合に、ボルト５２の破断を防止することができる。また、式（１）を満たすように隙間寸法の設定をすることで、ボルト５２（ボルト軸５２Ａ）のボルト穴１０に衝突すると同時にまたはそれ以前に、ピン１００がフランジ３のピン穴３１に衝突することになる。そのため、せん断力によるボルト５２の変形をより小さく抑えることができる。さらにまた、ピン１００を設けることで耐回転トルク性能が向上するので、ボルト破断を防止しつつ、従来よりもボルト５２の本数を減らすことも可能となる。
【００２１】
好ましくは、ピン１００は、耐回転トルク性能に加えて、又は、耐回転トルク性能とは別に、位置決めピンとしての機能を奏する。好ましくは、ピン穴３１，４１の隙間寸法Ｄｐ１，Ｄｐ２に関して、次式（２），（３）を満たすような２種類の隙間寸法Ｄｐ１Ａ，Ｄｐ１ＢおよびＤｐ２Ａ，Ｄｐ２Ｂを設定し、隙間寸法Ｄｐ１ＢおよびＤｐ２Ｂのピン穴３１，４１に挿設されたピン１００を位置決めピンに使用する。なお、隙間寸法Ｄｐ１Ａを有するピン穴４１は隙間寸法Ｄｐ２Ａを有するピン穴３１に対向し、隙間寸法Ｄｐ１Ｂを有するピン穴４１は隙間寸法Ｄｐ２Ｂを有するピン穴３１に対向する。
Ｄｐ１Ａ  ＞  Ｄｐ１Ｂ    ・・・（２）
Ｄｐ２Ａ  ＞  Ｄｐ２Ｂ    ・・・（３）
もちろん、上記に限られず、ピン穴３１，４１が１種類のみの隙間寸法を有する場合にも、ピン穴に挿通するピンが位置決めの機能を有していてもよい。
【００２２】
例えば、複数のピン１００の内、少なくとも２つのピン１００を位置決めの機能を有するピンとして使用することが好ましい。すなわち、隙間寸法Ｄｐ１Ｂを有するピン穴４１と隙間寸法Ｄｐ２Ｂを有するピン穴３１とを少なくとも２つずつ設け、これらのピン穴に位置決め機能を有するピン１００が挿通される。ピン１００を位置決めピンとして使用することにより、フランジ３に形成されている開口３Ｂとハウジング４に形成されている開口４Ａ１とを正確に同芯状態とすることができる。その結果、実際のバルブコンダクタンスと設計上のバルブコンダクタンスとのズレを低減することができる。
【００２３】
なお、式（２）、（３）の設定を用いる方法では、ピン穴３１，４１の隙間寸法に関して２種類の寸法を用意して、隙間の小さい方のピン１００を位置決めピンに利用した。別の方法としては、ピン穴３１，４１の隙間寸法は１種類とし、径寸法が異なるピン１００を２種類用意し、径寸法の大きい方のピン１００を位置決めピンとして使用するようにしても良い。
【００２４】
本実施形態の真空バルブは、以下の構成を備え、それによって以下の作用効果を奏する。
（１）真空バルブ１は、バルブプレート６が収納されるハウジング４と、ハウジング４にボルト５２で締結されるフランジ３とを備え、真空チャンバと真空ポンプとの間に装着される真空バルブである。ハウジング４の締結面４Ｃにはピン穴４１が形成されている。フランジ３の締結面３Ｄには、ピン穴４１が対向する位置にピン穴３１が形成されている。真空バルブ１は、互いに対向したピン穴４１およびピン穴３１に挿設されるピン１００を備える。
このように、締結面４Ｃに形成されたピン穴４１と締結面３Ｄに形成されたピン穴３１とに、ピン１００が挿設されることで、フランジ３とハウジング４との締結部の耐回転トルク性能を向上させることができる。特に真空バルブの外部に接続される装置から伝達される回転トルクを真空バルブにおいて低減することに本発明の技術的意義がある。
【００２５】
（２）フランジ３にはボルト５２用のボルト穴１０が形成されている。ハウジング４にはボルト５２と締結するためのネジ穴１１が形成されている。ボルト穴１０とボルト５２との隙間寸法Ｄｂ、ピン１００とピン穴４１との隙間寸法Ｄｐ１、および、ピン１００とピン穴３１との隙間寸法Ｄｐ２が、以上の式（１）である「Ｄｂ≧（Ｄｐ１＋Ｄｐ２）」を満足している。
これによって、ボルト５２に作用するせん断力を軽減すること、または、ボルト５２がボルト穴１０に衝突するのを防止することができる。
【００２６】
（３）ピン穴４１は、第１穴径を有するピン穴４１Ａと、第１穴径よりも径の小さな第２穴径を有する少なくとも２つのピン穴４１Ｂとを含み、ピン穴４１Ｂに対向するピン穴３１Ｂの径は、ピン穴４１Ａに対向するピン穴３１Ａの径よりも小さく設定されている。このようにすることで、上記の式（２）、（３）が満たされる。
これによって、ピン穴４１Ｂ及びピン穴３１Ｂに挿設されるピン１００は、位置決めピンとしての役割を担うことができる。その結果、フランジ３に形成されている開口３Ｂとハウジング４に形成されている開口４Ａ１とを正確に同芯状態とすることができる。その結果、実際のバルブコンダクタンスと設計上のバルブコンダクタンスとのズレを低減することができる。
【００２７】
（４）ピン１００は、外部接続される装置（例えば、本実施形態では真空ポンプ）から伝達される回転トルクを低減する機能と、ハウジング４に対してフランジ３を位置決めする機能とを兼ね備えるようにすることもできる。
これによって、フランジ３とハウジング４との締結部の耐回転トルク性能を向上できるとともに、フランジ３に形成されている開口３Ｂとハウジング４に形成されている開口４Ａ１とを正確に同芯状態とすることができる。開口３Ｂと開口４Ａ１とを正確に同芯状態とした結果、実際のバルブコンダクタンスと設計上のバルブコンダクタンスとのズレを低減することができる。
【００２８】
本発明は、以上に示した内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１：真空バルブ
２：バルブ本体
３：フランジ
３Ａ：筒部
３Ｂ：開口
３Ｃ：締結面
３Ｄ：締結面
４：ハウジング
４Ａ１：開口
４Ａ２：開口
４Ｂ：締結面
４Ｃ：締結面
６：バルブプレート
７：モータ
８：モータ
１０：ボルト穴
１１：ネジ穴
２０：ネジ穴
３１：ピン穴
３１Ａ：ピン穴
３１Ｂ：ピン穴
４０：ネジ穴
４１：ピン穴
４１Ａ：ピン穴
４１Ｂ：ピン穴
５２：ボルト
５２Ａ：ボルト軸
６０：シールリング
１００：ピン
Ａｒｒ：矢印
Ｄｂ：隙間寸法
Ｄｐ１：隙間寸法
Ｄｐ１Ａ：隙間寸法
Ｄｐ１Ｂ：隙間寸法
Ｄｐ２：隙間寸法
Ｄｐ２Ａ：隙間寸法
Ｄｐ２Ｂ：隙間寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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