JP3394547B2 - マルチステップバルブアクチェータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に真空室を真空状態
にする際に、真空室と真空ポンプとの間に介装して用い
られる真空バルブを段階的に駆動するためのマルチステ
ップバルブアクチェータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造等に用いられる真空室
を真空状態に近づけるには、図２に示すように、真空室
（０１）と真空ポンプ（０２）とを導管（０３）で接続
し、単一の真空バルブ（０４）を開放することによっ
て、真空室（０１）を真空ポンプ（０２）で吸引してい
た。しかし単一の真空バルブ（０４）を開放すると、急
激な真空排気による高排気速度に起因して、真空室（０
１）及び導管（０３）内に乱流が発生し、これが真空室
（０１）内でパーティクルを舞い上がらせる原因になっ
ていた。

【０００３】それを防止するために、近年では、図３に
示すように、大口径の真空バルブ（０４）をバイパスす
るように、バイパス路（０６）を設け、バイパス路（０
６）に小口径の真空バルブ（０５）を取り付け、両真空
バルブを併用して、段階的に真空引きを行っている。す
なわち、真空室（０１）の真空引きに際して、まず初め
に小口径の真空バルブ（０５）を開放して、真空ポンプ
（０２）によって徐々に導管（０３）及び真空室（０
１）を数トール程度になるまで排気し、その後、大口径
の真空バルブ（０４）を開放して、完全な真空排気を達
成するのである。

【０００４】数トール程度の真空状態では、もはやパー
ティクルを舞い上げる程の分子量は存在しないので、そ
の状態で大口径の真空バルブ（０４）を全開にしても、
真空排気は支障なく安定して行われる。ところが、コン
トローラ（０７）を用いて経時的に制御される小口径の
真空バルブ（０５）と大口径の真空バルブ（０４）との
両方を備えることは、その構造が複雑になるばかりか、
コスト的にも高価なものとなる。

【０００５】このため出願人は、単一の真空バルブに所
定の圧搾ガスを導入するだけで、スロー排気から大口径
排気まで段階的に切換わるように作動できる極めて簡単
な構造の真空バルブを先に出願した。

【０００６】これは、図４に示されるように、主弁体
（００１）に第１ステム（００２）を介して結合された
第１ピストン（００３）が、シリンダ筐体（００４）内
で摺動する第２ピストン（００５）の内部に摺動可能に
収容されるという、いわゆる２重ピストン構造を有して
いる。

【０００７】第１ピストン（００３）の下方部に圧搾ガ
スを導入すると、圧搾ガスは第１ピストン（００３）の
受圧面に作用して、第２ピストン（００５）内部で第１
ピストン（００３）を上昇せしめ、これによって主弁体
（００１）が第１ステム（００２）を介して第１ピスト
ン（００３）とともに上方に僅かに移動し、リーク開口
部を形成する。真空ポンプは作動状態にあり、まずはリ
ーク開口部を介して真空室内の空気が徐々に吸引され、
所定時間後、真空室はもはやパーティクルの舞い上がら
ない数トール程度の気圧になる。

【０００８】上記所定時間経過後、シリンダ筐体（００
４）内の第２ピストン（００５）の下方部に圧搾ガスを
導入すると、主弁体（００１）が第１ステム（００２）
を介して第１ピストン（００３）及び第２ピストン（０
０５）とともに上方に急速に移動する。

【０００９】そのため、真空室と真空ポンプとを連通し
ている大口径の主弁装置が全開し、真空室内の残りの空
気が排気される。当初形成されたリーク開口部は、ハン
ドル操作でステム案内部を上下移動させることにより、
極めて容易に調節される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの装置におい
ては、第１ピストン（００３）が第２ピストン（００
５）内にあるために、第１ピストン（００３）に圧搾ガ
スを供給するための通路は必然的にシリンダ筐体（００
４）と第２ピストン（００５）を横切ることになり、そ
の配管が複雑になるとともに、主弁装置を全開にするに
は両ピストンを一緒に持ち上げなければならず、それゆ
え高圧の圧搾ガスを大量に供給しなければならないとい
った問題が存在している。

【００１１】本発明は、ピストン内でのピストン駆動を
無くして、極めて簡単な構成で段階的な弁体移動を達成
できる汎用性のあるマルチステップバルブアクチェータ
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のマルチステップ
バルブアクチェータは、弁筐体とシリンダ筐体とから構
成されるマルチステップバルブアクチェータであって、
前記弁筐体からシリンダ筐体内に貫通する第１ステムの
弁筐体側には主弁体を、またシリンダ筐体側には第１ピ
ストンをそれぞれ形成し、前記シリンダ筐体には、第１
ピストンの主弁体側に所定の隙間をおいて、第１ステム
によって貫通された第２ピストンを内装するとともに、
該第２ピストンの上限位置を限定するストッパーを設
け、第１ピストンと第２ピストンをそれそれ圧さくガス
を用いて駆動できるようにしたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】始めに第２ピストンの下方部に圧さくガスを導
入し、第２ピストンを圧さくガスによって前記ストッパ
ーに当接するまで上昇せしめ、この時第２ピストンの上
昇力で第１ピストンも押し上げ、前記主弁体によりリー
ク開口部を形成する。次に第１ピストンの下方部に圧さ
くガスを導入することにより、今度は第２ピストンを停
止させたまま第１ピストンだけを主弁体を伴って上方に
急速に移動させ、主弁体を全開位置に到達させるように
なっている。すなわち、当初主弁体がリーク開口部を形
成すると、このリーク開口部を介して真空室内の空気が
徐々に吸引され、所定時間後真空室はパーチクルの舞い
上がる心配のない数トール程度の気圧に達する。この後
第１ピストンの下方部に圧さくガスを導入し、主弁体を
全開位置とし真空室の残りの空気を完全に排気できるこ
とになる。このようにピストン内でのピストンの駆動を
無くして、極めて簡単な構成で真空バルブを段階的に駆
動できることになる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の１実施例を示すもので、マ
ルチステップバルブアクチェータは、上方のシリンダ筐
体（１）と下方の弁筐体（２）とから構成されている。
シリンダ筐体（１）と弁筐体（２）との間に位置する隔
壁（３）は、第１ステム（４）によって貫通されてお
り、この第１ステム（４）の弁筐体（１）側の端部には
主弁体（５）が、またシリンダ筐体（２）側の端部には
第１ピストン（６）がそれぞれ取り付けられている。

【００１５】シリンダ筐体（２）内の第１ピストン
（６）の主弁体（５）側には、即ち第１ピストン（６）
と隔壁（３）の間には、第１ピストン（６）に対して所
定の隙間（７）をおいて第１ステム（４）によって貫通
された第２ピストン（８）が内装されている。前記隙間
（７）を形成するために、この実施例では第２ピストン
（８）の上面に***部（９）を設けている。

【００１６】第１ピストン（６）及び第２ピストン
（８）とシリンダ筐体（１）との間、並びに第２ピスト
ン（８）及び隔壁（３）と第１ステム（４）との間に
は、それぞれ適当なシール手段が介装されている。また
シリンダ筐体（１）と弁筐体（２）との間の密封をより
完全なものとするために、この実施例では主弁体（５）
と隔壁（３）との間に、第１ステム（４）を包囲するよ
うにベローズ（１０）を張設しており、このベローズ
（１０）の内部を、隔壁（３）に設けた通路（１１）を
介して、適当な低圧力源（図示せず）に接続している。

【００１７】第２ピストン（８）には第１ピストン
（６）を貫通して上方に延びる第２ステム（１２）が設
けられており、この第２ステム（１２）の上端部には、
シリンダ筐体（１）の上端壁（１３）に備えられたスト
ッパー（１４）の突起（１５）を受容するための凹部
（１６）を有する案内片（１７）がボルト（１８）によ
って固着されている。

【００１８】ストッパー（１４）は、上端壁（１３）に
突設された筒部（１９）の螺合部（２０）を介して上下
移動自在に保持されている。またストッパー（１４）の
螺合部（２０）より下方の周面には溝（２１）が設けら
れており、この溝（２１）内に筒部（１９）を貫通した
ピン（２２）の内端部が突入している。

【００１９】ピン（２２）の外端部は、筒部（１９）に
外嵌するスリーブ（２３）に当接しており、これによっ
てピン（２２）が抜け落ちることはなくなる。ピン（２
２）は、溝（２１）の側壁に当接することによりストッ
パー（１４）の上下移動を制限する。またストッパー
（１４）には調節ハンドル（２４）が嵌着されており、
この調節ハンドル（２４）の周縁に垂設されたスカート
片（２５）は、筒部（１９）を包囲している。

【００２０】このスカート片（２５）と筒部（１９）に
それそれ目盛りを刻設することによって、ストッパー
（１４）の上下位置を確認することができる。さらにス
トッパー（１４）の意図せざる移動を防止するために、
上端壁（１３）に刻設されたねじ孔（２６）にねじ（２
７）を螺入させて、ストッパー（１４）の周面にねじ
（２７）の前端面を押し付けることができる。

【００２１】シリンダ筐体（１）には、第１ピストン
（６）と第２ピストン（８）との間の隙間（７）に圧さ
くガスを供給するための通路（２８）が設けられてお
り、隔壁（３）には、第２ピストン（８）の下方の空間
に圧さくガスを供給するための通路（２９）が設けられ
ている。第１ピストン（６）は、第１ピストン（６）上
面と上端壁（１３）との間に縮設されたばね（３０）に
よって下方に付勢されており、これによって主弁体
（５）は、各ピストンに圧さくガスが作用していない状
態で閉弁せしめられる。

【００２２】図１の右側に破線で示されるような閉弁状
態において、第２ピストン（８）の下方部に、通路（２
９）を介して、任意の圧力源から圧さくガスを導入する
と、圧さくガスは第２ピストン（８）の受圧面に作用し
て第２ピストン（８）を押し上げる。第２ピストン
（８）は、第２ステム（１２）の案内片（１７）の凹部
（１６）内に突入しているストッパー（１４）の突起
（１５）によって案内されつつ上昇し、やがて突起（１
５）の前端面と凹部（１６）の底面とが当接することに
よって停止せしめられる。この第２ピストン（８）の上
昇に際して、第２ピストン（８）は***部（９）を介し
て第１ピストン（６）を同時に押し上げるので、結局主
弁体（５）が、ストッパー（１４）の高さに相応して押
し上げられて、リーク開口部を形成する（図１左側の状
態）。

【００２３】例えば弁筐体（２）の下向きの開口に接続
された真空ポンプが作動状態にあるとこの弁筐体（２）
の横向きの開口に接続された真空室内の空気が、このリ
ーク開口部を介して徐々に吸引され、所定時間後、真空
室は、もはやパーティクルの舞い上がる心配のない数ト
ール程度の気圧に達する。

【００２４】その後、隙間（７）内に通路（２８）を介
して圧さくガスを導入すると、圧さくガスが第１ピスト
ン（６）の受圧面に作用するために、今度は第１ピスト
ン（６）のみが、第２ピストン（８）を停止させたまま
急速に上昇する。したがって第１ピストン（６）に第１
ステム（４）を介して連結された主弁体（５）も、それ
に伴って急速上昇して、全開位置に達する。この状態は
図１の右側に示されている。こうして、真空室内の残り
の空気は真空ポンプによって完全に排気される。

【００２５】当初形成されるリーク開口部の大きさ、即
ち第２ピストン（８）の揚程は、調節ハンドル（２４）
を回動して、ストッパー（１４）の突起（１５）を上下
に移動させることにより、つまりは突起（１５）と凹部
（１６）の当接位置を変更することにより、任意に調節
することができる。

【００２６】本発明の構成及び用途は、上記実施例に限
定されるものではない。発明の要旨を具体化する場合に
当業者であれば容易に想到し得るレベルの実施の態様を
含んでいる。例えば、第２ピストンのためのストッパー
は、シリンダ筐体の内周壁に設けられていて、第２ピス
トンに直接係合するものであってもよい。また第１ピス
トンと第２ピストンの各半径は、互いに同一であって
も、異なっていてもよい。

【００２７】本発明の構成によれば、リーク開口部を形
成した後で、主弁体を全開位置まで開放させる場合、第
２ピストンを停止させたまま第１ピストンだけを圧さく
ガスによって上昇させればよいので、圧さくガスの圧力
及び供給量を従来と比べて減少させることができ、した
がって圧さくガス源を小型化することができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の作動説明断面図である。

【図２】従来技術を示す概略図である。

【図３】従来技術を示す概略図である。

【図４】従来技術を示す概略図である。

【符号の説明】

（１）シリンダ筐体 （２）弁筐体 （３）隔壁 （４）第１ステム （５）主弁体 （６）第１ピストン （７）隙間 （８）第２ピストン （９）***部 （１０）ベローズ （１１）通路 （１２）第２ステム （１３）上端壁 （１４）ストッパー （１５）突起 （１６）凹部 （１７）案内片 （１８）ボルト （１９）筒部 （２０）螺合部 （２１）溝 （２２）ピン （２３）スリーブ （２４）調節ハンドル （２５）スカート片 （２６）ねじ孔 （２７）ねじ （２８）通路 （２９）通路 （３０）ばね

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁筺体２とシリンダ筐体１から構成され
   る真空バルブを段階的に駆動するためのマルチステップ
   バルブアクチェータであって、前記弁筐体２からシリン
   ダ筐体１内に貫通する第１ステム４の弁筐体２側には主
   弁体５が位置し、また第１ステム４のシリンダ筐体１側
   には、外周面が前記シリンダ筐体１の内周面に摺接する
   第１ピストン６が取り付けられており、さらに同じ前記
   シリンダ筐体１には、前記第１ステム４によって貫通さ
   れ、外周面が前記シリンダ筐体１の内周面に摺接する第
   ２ピストン８が内装されるとともに、該第２ピストン８
   の上限位置を限定するストッパー１４が設けられ、さら
   に前記シリンダ筐体１には、それぞれ第１ピストン６の
   下方部と第２ピストン８の下方部とに、圧さくガスを導
   入する通路２８、２９がそれぞれに設けられるととも
   に、前記第１ピストン６の上面に設けられたばね３０に
   より前記第１ピストン６及び前記第２ピストン８を主弁
   体５の閉弁方向に付勢させておき、始めに第２ピストン
   ８の下方部に圧さくガスを導入し、第２ピストン８を圧
   さくガスによって前記ストッパー１４に当接するまでば
   ね３０に抗して上昇せしめ、この時第２ピストン８の上
   昇力で第１ピストン６も押し上げ、前記主弁体５により
   リーク開口部を形成し、次に第１ピストン６の下方部に
   圧さくガスを導入することにより、今度は第２ピストン
   ８を停止させたまま第１ピストン６だけをばね３０に抗
   して主弁体５を伴って上方に急速に移動させ、主弁体５
   を全開位置に到達させるようにしたことを特徴とする真
   空バルブを段階的に駆動するためのマルチステップバル
   ブアクチェータ。
2. 【請求項２】 第２ピストンに、第１ピストンを貫通し
   て上方に延びる第２ステムを設け、該第２ステムが、第
   ２ピストンの上昇時にストッパーと当接するようになっ
   ている請求項１に記載の真空バルブを段階的に駆動する
   ためのマルチステップバルブアクチェータ。
3. 【請求項３】 ストッパーが第２ステムのための案内部
   を有している請求項２に記載の真空バルブを段階的に駆
   動するためのマルチステップバルブアクチェータ。
4. 【請求項４】 ストッパーの高さが調節可能である請求
   項１ないし３のいずれかに記載の真空バルブを段階的に
   駆動するためのマルチステップバルブアクチェータ。