(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体中にシリンダ室を設け、この中にピストンを有し、当該ピストンの片面には常に大気圧が掛かり、残るもう一面にはバネ押力とベントガス圧または真空圧の重畳された力が掛かり、ベントガス圧が掛かると大気圧側に移動し、真空圧が掛かると真空圧側に移動する前記ピストンの大気圧側に、前記ピストンと一体にピストンシャフト部を設け、当該ピストンシャフト部は前記シリンダの一端に連なる仕切部を貫通してポート部に設けられたポート空間迄達する一方、前記ピストンには当該ピストンの一端から前記ピストンシャフト部の途中まで連通孔が設けてあり、前記ピストンが前記シリンダの中で、真空圧で移動したときは前記連通孔は閉じるが、前記ピストンがベントガス圧で移動する場合は前記連通孔は開になり、その開かれた連通孔を通して前記ポート空間にベントガスが流入し、前記ポート空間へのベントガス導入時期の調整は、流量調整弁を用いてベントガス流量をコントロールすることで行う自動遅延ベント用真空バルブ。
【請求項２】
真空圧とベントガス圧の切り替えを三ポート電磁弁を用いて行い、当該三ポート電磁弁への給電時はベントガス導入路を閉じかつ真空圧導入路を開き、当該三ポート電磁弁への給電停止時は当該ベントガス導入路を開きかつ当該真空圧導入路を閉じる第１項記載の自動遅延ベント用真空バルブ。
【請求項３】
真空容器を排気する油回転真空ポンプの吸い込み口近傍に設けらた分岐管に、第２項記載の自動遅延ベント用真空バルブの前記ポート部を配管接続し、当該自動遅延ベント用真空バルブの前記三ポート電磁弁への給電と給電停止の切り替えを当該油回転真空ポンプへの給電と給電停止と連動して行う真空装置の自動遅延ベント機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空を利用する産業分野で使用される真空バルブに関し、特に真空ポンプ等を自動的に遅延ベントする際に用いる真空バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３を用いて従来の技術を説明する。３１は真空装置の真空容器であり、その中でスパッタリングとかＣＶＤ等の真空雰囲気で行う種々の処理が行われる。この真空容器３１内を排気するのが比較的低圧領域（１０-1Ｐａ〜１０-5Ｐａ）での排気能力のあるターボ分子ポンプ３４及び、比較的高圧領域（大気圧  〜１０-1Ｐａ  ）での排気に適した油回転真空ポンプ３２である。
【０００３】
真空容器３１を大気圧状態から真空引きを始める場合は、メインバルブ３３を閉じ、荒引きバルブ３５を開いて、ターボ分子ポンプ３４は停止、油回転真空ポンプ３２だけを用いて真空容器内を先ず荒引きする。
【０００４】
真空容器３１内の圧力がターボ分子ポンプ３４の排気可能領域まで降下してきたら、荒引きバルブ３５を閉じ、メインバルブ３３を開いて、ターボ分子ポンプ３４を起動して排気を続ける。尚この場合油回転真空ポンプ３２はターボ分子ポンプ３４のブースタポンプとしてターボ分子ポンプ３４の背圧を下げる為に用いられる。
【０００５】
このような排気系に、何らかのトラブルが発生し、油回転真空ポンプ３２、ターボ分子ポンプ３４が自動停止してしまった場合とか、意識的に停止する場合、油回転真空ポンプ３２の潤滑、シール用オイルが、配管内を逆流（オイルバック）してターボポンプ３４、更にはメインバルブ３３迄も達し、メインバルブ３３の開閉操作時に、真空容器３１内をオイル汚染するおそれがある。
【０００６】
このトラブルを防止する為、油回転真空ポンプ３２停止時には油回転真空ポンプ３２の吸い込み側に気体を導入して、真空装置内の圧力を高めておくことが従来から広く行われてきた。この気体導入をベントと呼んでおり、導入気体としては、一般的に、大気が用いられるが、排気すべき気体が酸素と混合し発火の危険性がある場合は窒素ガスが用いられることもある。
【０００７】
ところで図３では、このベントガス導入のため油回転真空ポンプ３２の上流側に分岐配管３６を設け、その先にベント用バルブ３７が設けてある。又このベントバルブ３７は、油回転真空ポンプ３２と連動して、油回転真空ポンプ３２の停止後に遅延して動作させる必要があり、このためこのバルブを遅延ベントバルブと呼び、電磁石を用いて開閉することが多かった。この場合は、遅延ベントバルブを動作させる為の電磁弁への電力と、真空ポンプの電動機への電力を同時に供給及び停止するように配線しておき、ポンプが停止する迄待ってベントするようにしているのが一般的である。
【０００８】
この遅延動作は従来から自動的に行われてはいるが、従来の自動遅延ベント用真空バルブは、コンデンサと電磁弁を組み合わせたものであり、電力供給を停止してから数十秒間はコンデンサに蓄えた電力により電磁弁を閉状態に保持し続け、その後コンデンサの放電につれて電磁弁を開にすることで遅延してベント気体を導入するようにしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの遅延時間は真空容器内で処理する部材の種類や条件によって一様ではなく、微妙に調整したい場合が生じる。
【００１０】
例えば、図３の真空排気系に於いて真空排気の停止手順は、通常、メインバルブ３３を閉じた後、ターボ分子ポンプ３４と油回転真空ポンプ３２の給電を停止させ、その後遅延ベントバルブ３７により大気を用いてベントする。しかしターボ分子ポンプ３４は背圧側からの逆流に弱く、またターボ分子ポンプ３４は減速中でも高速回転しており、給電停止後すぐにベントを開始するとターボ分子ポンプ３４の軸受け部やロータ部に大きな負荷が掛かることになる。この負荷を少しでも軽くするためには遅延ベント時間を少しでも長くとる必要がある。
【００１１】
又、ベント時間を短くしたい場合もある。例えば、厳密にいえば油回転真空ポンプ３２の停止後、直ちにオイルバックは始まっている。オイルバックを非常に嫌う真空装置の場合、油回転真空ポンプ３２停止からベントするまでの時間をなるべく短くする必要がある。
【００１２】
しかし上記の様な従来の自動遅延ベント用真空バルブは、コンデンサ容量により遅延時間が定まり、真空排気装置の構成に合わせて、ベントするまでの遅延時間を任意に変更することができないという欠点があった。
本発明の目的は、上記の問題を解決することにあり、ベント時間を任意に設定できる自動遅延ベント用真空バルブ及びこれを用いた真空装置の自動遅延ベント機構を提供することである。
【００１３】
【発明を解決するための手段および作用】
本発明は上記の目的を達成するため、次のように構成されている。
【００１４】
第１の本発明（請求項１に対応）に係わる遅延ベント用真空バルブは、上記の目的を達成する為に、バルブ本体中にシリンダ室を設け、この中にピストンを有し、当該ピストンの片面には常に大気圧が掛かり、残るもう一面にはバネ押力とベントガス圧または真空圧の重畳された力が掛かり、ベントガス圧が掛かると大気圧側に移動し、真空圧が掛かると真空圧側に移動する前記ピストンの大気圧側に、前記ピストンと一体にピストンシャフト部を設け、当該ピストンシャフト部は前記シリンダの一端に連なる仕切部を貫通してポート部に設けられたポート空間迄達する一方、前記ピストンには当該ピストンの一端から前記ピストンシャフト部の途中まで連通孔が設けてあり、前記ピストンが前記シリンダの中で、真空圧で移動したときは前記連通孔は閉じるが、前記ピストンがベントガス圧で移動する場合は前記連通孔は開になり、その開かれた連通孔を通して前記ポート空間にベントガスが流入し、前記ポート空間へのベントガス導入時期の調整は、流量調整弁を用いてベントガス流量をコントロールすることで行う自動遅延ベント用真空バルブである。
【００１５】
本発明によれば、ピストンの両端面が受ける圧力の差をベントガス圧を用いて変化させ、この変化する速度をベントガス流量調整弁で調節することで、ベント時間を任意に設定できる。
【００１６】
第２の本発明（請求項２に対応）は、第１項記載の遅延ベント用真空バルブに於いて、真空圧とベントガス圧の切り替えを三ポート電磁弁を用いて行い、当該三ポート電磁弁への給電時はベントガス導入路を閉じかつ真空圧導入路を開き、三ポート電磁弁への給電停止時はベントガス導入路を開きかつ真空圧導入路を閉じる様に構成した。
【００１７】
第３の本発明（請求項３に対応）は、真空容器を排気する油回転真空ポンプの吸い込み口近傍に設けらた分岐管に、第２項記載の自動遅延ベント用真空バルブのポート部を配管接続し、当該自動遅延ベント用真空バルブの三ポート電磁弁への給電と給電停止の切り替えを油回転真空ポンプへの給電と給電停止と連動して行う真空装置の自動遅延ベント機構である。
【００１８】
請求項１、請求項２の自動遅延ベント用真空バルブを利用して、種々の処理条件下での真空処理装置に対応できる自動遅延ベント機構を提供している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の実施形態を示し、図１は本発明に係わる自動遅延ベント用真空バルブの縦断面図（但し、電磁弁部を除く。）であり、通電時の動作状態を示している。図２は図１の真空バルブにおいて、電磁弁への通電を停止した後、自動遅延ベントが働いている時の動作状態を示す。図３は本発明の自動遅延ベント用真空バルブを真空装置の真空容器を排気するシステムに使用した場合を説明する配管図である。
【００２０】
先ず本発明の真空バルブ構成を図１を用いて説明する。
図１の実施形態は大きく見てバルブ部１０１と電磁弁部１０２からなり、バルブ部１０１の主要構部を成すバルブ本体１にはシリンダー室２が設けてある。シリンダー室２内には、圧縮バネ３により常に一方向（ベント方向）に押されたピストン４がある。５はピストンシールであり、この例ではＯリングを用いている。シリンダー室２はピストンシール５でシリンダーＡ室６とシリンダーＢ室７とに分けられている。
バルブ本体１中には、シリンダー室２の延長軸方向にポート部１０及びその中にポート空間８が設けてあり、シリンダー室２とポート空間８とは仕切部９で区切られている。又ポート空間８の先端部には真空ポンプ等の配管と接続するためのフランジが設けてある。
【００２１】
ところで、ピストン４の一端には、ピストン軸の延長上に軸状のピストンシャフト部１１を形成しており、当該ピストンシャフト部１１は、仕切部９を貫通してポート空間８まで達している。又、ピストン４にはその中心軸に沿って連通孔１２が設けられ、当該連通孔はピストン部を貫通して、更にピストンシャフト部１１の途中まで延びている。連通孔１２の一方の開口Ａ１３は、ピストンシャフト部１１が設けて無い方向の軸端に、残るもう一方の開口Ｂ１４はピストンシャフト部１１の軸端に達する以前に軸と略直角方向に向けて開いている。ピストンシャフト部１１に設けられた連通孔１２の開口Ｂ１４の位置は、圧縮バネ３が最長状態の時、ポート空間８内で開口し、圧縮バネ３が最も圧縮され最短になった時、仕切部９に設けられたシャフトシールＡ１５とシャフトシールＢ１６の間にある様に設けてある。
【００２２】
又、バルブ本体１にマウントされ電磁弁部１０２として示された三ポート電磁弁は、電磁弁第１ポート１７と電磁弁第２ポート１８と電磁弁第３ポート１９を有し、バルブ本体１に設けられたベント気体導入路２０は電磁弁第１ポート１７と流量調整弁２１とを結ぶ流通路となっている。流量調整弁２１の他端はベントガス供給源（一般的には大気の場合が多い。）につながっている。電磁弁連通路Ａ２２はシリンダーＡ室６と電磁弁第２ポート１８を結ぶ連通路である。電磁弁連通路Ｂ２３はポート空間８と電磁弁第３ポート１９を結ぶ連通路である。
【００２３】
三ポート電磁弁１０２は、その電磁石（図示せず。）への電力供給時には、電磁弁第１ポート１７を閉じる一方、電磁弁第２ポート１８と電磁弁第３ポート１９は開口させ、更に電磁弁第２ポート１８と電磁弁第３ポート１９を連通させる。これにより、シリンダーＡ室６とポート空間８は連通する。
【００２４】
三ポート電磁弁１０２は給電停止時には、電磁弁第１ポート１７と電磁弁第２ポート１８を連通させる一方、電磁弁第３ポート１９を閉じる。これにより、ベント気体導入路２０と電磁弁連通路Ａ２２を連通させる一方、電磁弁連通路Ｂ２３は塞がれる。
また、シリンダーＢ室７は常に大気圧状態となるように、大気開放孔２４が形成されている。
【００２５】
図３は以上のような構成の本発明自動遅延ベント用真空バルブを真空排気システムに組み込んだ場合の一例を示し、３１は真空装置の真空容器であり、その中でスパッタリングとかＣＶＤ等の真空雰囲気で行う種々の処理が行われる。
真空容器３１にはターボ分子ポンプ３４が更にその吐出側には油回転真空ポンプ３２が配管接続されている。真空容器３１とターボ分子ポンプ３４の間にはメインバルブ３３がありこの流路の開閉を可能にしている。真空容器３１と油回転ポ真空ンプ３２の間は更にバイパス配管が設けてあり、又、当該配管の途中には荒引きバルブ３５が設けてあり、バイパス配管の開閉を可能にしている。
【００２６】
１００は本発明の自動遅延ベント用真空バルブであり、ターボ分子ポンプ３４の吐出側と油回転真空ポンプ３２の吸い込み側の間から出た分岐管にポート部１０が配管接続されている。
【００２７】
以上の様な構成の本発明自動遅延ベント用真空バルブ１００の動作を、先ず、起動動作時について図１、図３を用いて説明する。
【００２８】
三ポート電磁弁１０２と油回転真空ポンプ３２の供給電力を連動供給するようにしておけば、油回転真空ポンプ３２起動動作時、三ポート電磁弁１０２によりベント気体導入路２０につながる電磁弁第１ポート１７は閉じられ、ベント気体導入は停止状態になる。一方では、真空ポンプにより真空に排気されつつあるポート空間８とシリンダーＡ室６はつながっているので、シリンダーＡ室６は低圧状態となる。その結果、シリンダーＢ室７とシリンダーＡ室６との間に圧力差が生じ、その圧力差による力がピストン４をベント方向に押している圧縮バネ３の押力よりも上回り、圧縮バネ３は縮まり、ピストン４をピストンシャフト部１１と反対方向に移動させ、仕切部９に装着された二個のシャフトシールの間に連通孔１２の開口Ｂ１４があるときにシリンダーＡ室６の上壁部にピストン４が接触して停止する。
【００２９】
この状態から油回転真空ポンプ３２が停止に移行する場合を図２、図３を用いて説明する。
油回転真空ポンプ３２停止動作時は、三ポート電磁弁１０２の供給電力も連動して停止するので、三ポート電磁弁１０２は、ポート空間８とつながっていた電磁弁第３ポート１９を閉じる一方、電磁弁第１ポート１７と電磁弁第２ポート１８を連通させることにより、シリンダーＡ室６とベント気体導入路２０を連通させる。この為、流量調節弁２１を通してシリンダーＡ室６にベント気体が導入される。すると、シリンダーＡ室６とシリンダーＢ室７の圧力差が時間の経過と共に少なくなり、圧縮バネ３の押力が圧力差による力より優るとピストン４は圧縮バネ押力方向に移動し、ピストン４がシリンダーＢ室７の下部壁面に接触して停止する。その結果、ピストンシャフト部１１の連通孔１２の開口Ｂ１４がポート空間８内に突出し、シリンダーＡ室６のベント気体はポート空間８へ導入され、ポート空間８と連通する油回転真空ポンプ３２はベントされる。
【００３０】
尚、真空ポンプがベントするまでの時間を調節する為には、流量調節弁２１を調節しベント気体の導入速度を変化させればよい。
【００３１】
この様にして、真空装置が、何らかのトラブルで自動停止してしまった場合とか、意識的に停止する場合、その真空装置に接続している真空ポンプの潤滑、シール用オイルが、真空容器内に逆流（オイルバック）して、真空容器内の汚染を引き起こすことを防止できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による自動ベント用真空バルブでは、ピストンの両端が受ける圧力の差をベントガス圧を用いて変化させるが、この変化する速度を流量調整弁で調節することで、ベント開始までの遅延時間を任意に設定でき、このバルブを用いることで種々の処理条件下で使用する真空処理装置の自動遅延ベントに対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる自動遅延ベント用真空バルブの縦断面図であり、通電時の動作状態を示す。
【図２】本発明の実施形態に係わる自動遅延ベント用真空バルブの縦断面図であり、通電を停止した後、自動遅延ベントが働いている時の動作状態を示す。
【図３】自動遅延ベントバルブの取り付けられる真空装置の配管図の一例を示す。
【符号の説明】
１      バルブ本体
２      シリンダー室
３      圧縮バネ
４      ピストン
５      ピストンシール
６      シリンダーＡ室
７      シリンダーＢ室
８      ポート空間
９      仕切部
１０      ポート部
１１      ピストンシャフト部
１２      連通孔
１３      開口Ａ
１４      開口Ｂ
１５      シャフトシールＡ
１６      シャフトシールＢ
１７      電磁弁第１ポート
１８      電磁弁第２ポート
１９      電磁弁第３ポート
２０      ベント気体導入路
２１      流量調整弁
２２      電磁弁連通路Ａ
２３      電磁弁連通路Ｂ
３１      真空容器
３２      油回転真空ポンプ
３３      メインバルブ
３４      ターボ分子ポンプ
３５      荒引きバルブ
３６      分岐管
３７      自動遅延ベント用真空バルブ
１００    自動遅延ベント用真空バルブ
１０１    バルブ部
１０２    電磁弁部（三ポート電磁弁）
【図１】
0004131754.tif 000002
【図２】
0004131754.tif 000003
【図３】
0004131754.tif 000004