(57)【要約】【課題】  本発明は、通常、負圧の容器に用いられ、爆発等の急激な圧力上昇にも対応可能な圧力保護装置であって、１気圧以下の低い圧力差で破断する小型の圧力保護装置を提供することを目的とする。【解決手段】  内部を外部に対し低圧にして用いる容器に取り付けられ、内部圧力が外部圧力に対して所定の値以上に上昇したときに、圧力を外部に放出し前記容器及び容器に接続された部材を保護する圧力保護装置であって、金属シートと複数の開口を有する支持板とからなり、該支持板を前記金属シートの内部側に配置して前記金属シートを支持し、外部圧力により前記金属シートが破裂するのを防止する構成としたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を外部に対し低圧にして用いる容器に取り付けられ、内部圧力が外部圧力に対して所定の値以上に上昇したときに、圧力を外部に放出し前記容器及び容器に接続された部材を保護する圧力保護装置であって、金属シートと複数の開口を有する支持板とからなり、該支持板を前記金属シートの内部側に配置して前記金属シートを支持し、外部圧力により前記金属シートが破裂するのを防止する構成としたことを特徴とする圧力保護装置。
【請求項２】
前記容器は真空容器であることを特徴とする請求項１に記載の圧力保護装置。
【請求項３】
前記支持板はメッシュであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力保護装置。
【請求項４】
前記容器に取り付けられた第１のフランジに、Ｏ−リングを保持し、前記支持板が取り付けられたセンターリング及び前記金属シートを介在させて、外部と貫通する第２のフランジにより押さえつけ、前記Ｏ−リング及び前記金属シートにより内部の気密を保つ構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力保護装置。
【請求項５】
前記支持板をフランジ端面部に配置した第１のフランジを前記容器に取り付け、前記金属シートでリングを塞いで固定した金属ガスケットを介在させて、外部と貫通する第２のフランジにより押さえつけ、前記ガスケット及び前記金属シートにより内部の気密を保つ構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力保護装置。
【請求項６】
前記支持板をフランジ端面部に配置した第１のフランジを前記容器に取り付け、該第１のフランジにＯ−リング及び前記金属シートを配置し、外部と貫通する第２のフランジにより押さえつけ、前記Ｏ−リング及び前記金属シートにより内部の気密を保つ構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力保護装置。
【請求項７】
前記金属シートは１〜１２μｍ厚のアルミニウムシートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力保護装置に係り、特に、真空処理装置に用いられ、小さい圧力差で破裂して真空容器及びその付属物を保護する圧力保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力保護装置は、通常化学プラント等に用いられ、装置内で圧力上昇が起こったときに内部の過剰圧力を外部に放出し装置内の最大到達圧力を低減して、装置が耐えうる圧力以下に抑えるために取り付けられる。このような圧力保護装置には、例えば、安全弁や破裂板等があるが、爆発等の急激な圧力変化に対しては、応答性及び放出速度に優れた破裂板が一般的に用いられる。
一方、半導体デバイスや電子部品の製造に用いられる真空処理装置では、ガスを導入してもせいぜい数１００Ｐａ程度であるため、従来、特に圧力保護装置を装備する必要はなかった。
【特許文献１】特開平１１−４４３７１
【非特許文献１】ＪＩＳＢ８２２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、半導体デバイスや電子部品等のさらなる高性能化・多機能化が要求されるようになると、薄膜形成や表面処理に用いられるガスや処理条件等が多様化し、ある種の混合ガスを用いた系では例えばプラズマや光により爆発反応が起こりえる場合が想定されてきた。特に、ガスが毒性や腐食性を有する場合は、真空容器等が破損しガスが漏れると人体及び環境に対する影響が過大となることから、圧力保護装置を取り付け、内部圧力を外部の除外装置に排出する装置構成にする必要がある。
【０００４】
真空処理装置の真空容器は一般に圧力容器と比べて強度的に弱く、また真空容器に取り付けられる種々の計測器等も比較的低い圧力で破損しやすいため、圧力保護装置としては、０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａ程度の小さい圧力差で破裂し、圧力を放出する圧力保護装置が必要となるが、例えば０．０１ＭＰａの圧力差で作動する市販の破裂板は、２０インチ径程度と極めて大きなものとなり、真空処理装置用としては非実用的という問題がある。
【０００５】
かかる状況において、本発明は、通常、負圧の容器に用いられ、爆発等の急激な圧力上昇にも対応可能な圧力保護装置であって、例えば１気圧以下の低い圧力差で破断する小型の圧力保護装置を提供することを目的とする。特に、シール性に優れ、超高真空容器にも適用可能な圧力保護装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧力保護装置は、内部を外部に対し低圧にして用いる容器に取り付けられ、内部圧力が外部圧力に対して所定の値以上に上昇したときに、圧力を外部に放出し前記容器及び容器に接続された部材を保護する圧力保護装置であって、金属シートと複数の開口を有する支持板とからなり、該支持板を前記金属シートの内部側に配置して前記金属シートを支持し、外部圧力により前記金属シートが破裂するのを防止する構成としたことを特徴とする。
【０００７】
即ち、金属シートに対して内部側に金属シートを支持する支持板を配置することにより、外部の圧力により金属シートが内側に押されて破裂するのを防止する一方、内部が所定の値以上に高圧になったときは、金属シートに対して外部側に支持板は存在しないため、金属シートは外側にふくらみ破裂することになる。その結果、容器内部に過大圧力が加わるのを防止し、容器本体及び容器に連結された種々の計測器等を保護することができる。
【０００８】
なお、本発明の圧力保護装置は、種々の真空処理装置の処理室等に好適に用いられる。特に、毒性ガス等の特殊ガスを用いる場合は、除害装置に連結することにより、ガスが室内に放出されて環境が汚染されるのを防止することができる。
また、圧力保護装置として、具体的には、前記容器に取り付けられた第１のフランジに、Ｏ−リングを保持し、前記支持板が取り付けられたセンターリング及び前記金属シートを介在させて、外部と貫通する第２のフランジにより押さえつけ、前記Ｏ−リング及び前記金属シートにより内部の気密を保つ構成としたものが例示される。
このような構成とすることにより、簡易に真空装置の圧力保護装置を実現することができる。また、数〜数１０μｍの金属シートを用いることが可能となるため、金属シートも１インチ程度のものを用いることができ、小型な圧力保護装置を実現することができる。
【０００９】
また、前記支持板をフランジ端面部に配置した第１のフランジを前記容器に取り付け、前記金属シートでリングを塞いで固定した金属ガスケットを介在させて、外部と貫通する第２のフランジにより押さえつけ、前記ガスケット及び前記金属シートにより内部の気密を保つ構成が例示される。これは、例えば、１０−７Ｐａ以下の超高真空装置にも対応することができる。
【００１０】
さらに、前記支持板をフランジ端面部に配置した第１のフランジを前記容器に取り付け、該第１のフランジにＯ−リング及び前記金属シートを配置し、外部と貫通する第２のフランジにより押さえつけ、前記Ｏ−リング及び前記金属シートにより内部の気密を保つ構成としてもよい。
【００１１】
なお、本発明において、前記金属シートは１〜１２μｍ厚のアルミニウムシートが好適に用いられ、この範囲のシートの厚さにより、０．１ＭＰａ以下で所望の破裂圧力を設定するすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、通常は、外部に対し内部を低圧にして用いる装置（例えば、真空処理装置）に対して安定に作動する圧力保護装置を提供することが可能となる。また、破裂圧力は、金属シートの厚さ等を調整することにより所望の値に設定することが可能となるため、低圧動作の圧力保護装置を小型に実現することができる。
この結果、様々な爆発性ガス、腐食性ガス及び毒性ガスを取り扱う真空処理装置の内部で急激な圧力上昇が生じた場合でも、装置及び付属装置等を保護するとともに、リークによる環境汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１の実施例を図１に示す。図１は、真空容器の壁９に取り付けられた圧力保護装置を示す模式的断面図である。
本実施例の圧力保護装置は、図に示すように、金属シート４と、Ｏ−リング５と、内部が負圧の時に金属シートを支持する多数の開口を有する支持板３と、中心を支持板３で塞ぎ、外周部にＯ−リング５の保持部を有するセンターリング６と、を第１のフランジ１及び第２のフランジ２で挟み込み、クランプ８で固定するように構成したものである。また、センターリング６には、第１のフランジの管部に対して位置決めができるように環状の突起７が形成されている。このような構成とすることにより、気密を十分に保つことができ、高真空に対応することができる。
【００１５】
真空容器の内部を排気すると、金属シート４には、図の下方に押し下げる力（最大１気圧の力）が加えられるが、支持板３により支えられているため破断することはない。一方、真空容器の内部圧力が急激に上昇すると金属シートは支持板３と分離し、上方にふくらむことになる。即ち、上方向の力に対しては支持板は金属シートを支持することができないため、内部圧力が所定の値に達すると金属シートは破裂することになる。即ち、１気圧より小さい差圧でシートを破裂させることができる。
【００１６】
従って、破裂圧力は、金属シートの強度（材質、厚さ）により定められる一方、大気圧に耐えるように、金属シートの厚さに応じて、支持板の開口の大きさ及び密度が定められる。また、金属シートの破裂応答性の観点から支持板の開口比（率）は大きい方が好ましく、例えばメッシュが好適に用いられる。
【００１７】
金属シートの材質としては、展延性に富み、薄膜加工がし易く、薄膜加工時に強さのバラツキが小さい材質であれば良く、アルミニウムの他、銅、ニッケル、ステンレス、チタン、モネル、インコネル等の金属や金属表面にテフロン（登録商標）等のコーティングをした複合材がが用いられ、破裂圧力に応じてシートの厚さが定められる。
なお、毒性ガスまたは腐食性ガス等の特殊ガスを用いる場合は、第２のフランジの管がスクラバ等の除害装置に接続される。
【００１８】
図１に示す圧力保護装置の一例として、管径が１インチのフランジを用い、金属シートとして厚さ１２μｍ及び４μｍのアルミニウムシートを用いた場合の破裂圧力を測定したところ、若干のバラツキはあったもの、それぞれ０．０８〜０．１ＭＰａ及び０．０２〜０．０３ＭＰａであった。
ここで、支持板３としては、０．３ｍｍ径のステンレスワイヤをそれぞれ２ｍｍ及び１．２ｍｍピッチで網目に編んだメッシュを用い、これをセンターリング５に溶接した。このような構成とすることにより、真空容器内部を１０−３Ｐａ以下の高真空に安定して維持することができた。
【実施例２】
【００１９】
次に、本発明の第２の実施例を図２に示す。図２は、超高真空装置対応の圧力保護装置の一例を示す模式的断面図である。
本実施例の圧力保護装置は、フランジ内面側に尖ったエッジが形成され、これが金属ガスケットを挟んで塑性変形させることによりシールするフランジ（例えば、バリアン社製商品名コンフラットフランジ）を用いた構成である。図に示すように、第１のフランジ１の端面部に金属シート支持板３が取り付けられ、金属シート４が固定された金属製ガスケット５を介在させ、第２のフランジ２で挟み込み、ボルト１０，ナット１１により固定されている。
【００２０】
金属シート４の厚さは、上述したように、破裂圧力に応じて定められ、この厚さの金属シートを大気圧に対して安定して支持できるるように支持板の開口の大きさや密度が定められる。この構成により、１０−７Ｐａの超高真空が安定して維持することができる。なお、金属シートのガスケットへの取付には、電子ビーム又はレーザー溶接あるいはろう付け等が用いられる。また、ガスケットの材質としては、Ｃｕやアルミニウムが好適に用いられる。
【実施例３】
【００２１】
本発明の第３の実施例を図３に示す。
本実施例は、実施例２の金属製ガスケットの代わりにＯ−リングを用いた例である。第１のフランジ１にはＯ−リング溝が形成され、開口部を覆うようにメッシュ等の金属シート支持板３が取り付けられている。Ｏ−リング５上に金属シート４を配置し、第２のフランジ２で挟み込むようにして固定する。
このように極めて簡単な構成で、安定して動作する圧力保護装置を実現することができる。
【００２２】
以上、真空容器に用いる圧力保護装置について説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、外部の圧力よりも低い圧力で用いる様々な容器について適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の圧力保護装置を示す模式的断面図である（実施例１）。
【図２】超高真空装置用の圧力保護装置を示す模式的断面図である（実施例２）。
【図３】他の圧力保護装置を示す模式的断面図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００２４】
１  第１のフランジ、
２  第２のフランジ、
３  支持板、
４  金属シート、
５  シール部材（Ｏ−リング、金属ガスケット）、
６  センターリング、
７  突起、
８  クランプ、
９  真空室壁、
１０  ボルト、
１１  ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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