JPS601491Y2 - 真空弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空装置、特に走査電子顕微鏡等の排気系に使
用して有効な真空装置に関する。

走査電子顕微鏡においては試料室全体を大気に開放した
状態で試料の交換を行うことがある。

しかして該試料交換後試料室を再び高真空にするには、
先ず試料室と油回転ポンプとを接続する排気管の弁を開
き、試料室を０．２ＴＯｒｒ程度の圧力まで粗引した後
上記弁を閉じ、次に試料室と油拡散ポンプとを接続する
弁を開き、油拡散ポンプによって排気されたガスを後段
の油回転ポンプによって排気して所望の高真空まで排気
するようにしている。

しかしながら油拡散ポンプの排気速度は通常約４００
ｆ ／秒であるのに対して油回転ポンプの排気速度は約
ＩＪ／秒であり、且つ試料室の容積は油拡散ポンプと油
回転ポンプとを接続する部分の容量に比して極めて大き
いため試料室と油拡散ポンプとを接続する弁を瞬時に開
くと油回転ポンプは油拡散ポンプによって急速に送られ
て来た大量のガスを排気しきれないため、油拡散ポンプ
の背圧が許容値のＱ、３Ｔｏｒｒ以上になる現象が過度
的に発生する。

これにより油拡散ポンプ用油の試料室への逆流が生じて
試料汚染の原因となり、又同時に油拡散ポンプのポンプ
作用が一時停止する。

一方斯様な欠点を防止するためには試料室の圧力を油回
転ポンプにより１Ｑ＝Ｔｏｒｒ程度まで排気した状態で
油拡散ポンプへ切換えればよいわけであるが、油回転ポ
ンプにより試料室の圧力を０．２Ｔｏｒｒ以下にすると
今度はこの油回転ポンプ用油を構成する蒸気圧の高いハ
イドロカーボンが試料室に逆流するという問題が生ずる
。

本考案は上述した如き従来技術の欠点を解決し、試料室
の圧力が０．２ＴＯｒｒ程度に粗引された状態で試料室
と油拡散ポンプとを接続しても油拡散ポンプの背圧上昇
を防止することができる。

且つ試料室の真空度が予め定められた所定の真空度まで
排気されたら自動的に試料室と油拡散ポンプとを大きな
コンダクタンスで接続して、可能な限り速い排気速度で
排気することのできる真空弁装置を提供することを目的
とするもので、被排気室の真空ポンプとの間の連通を制
御するため設けられ常時弁座に押し付ける向きに弾性体
２５によって力を加えられている主弁体３と、該主弁体
３に一体的に取り付けられた筒状の膨出部６に挿入され
所定の行程を往復動できるように備えられた弁杆７と、
該主弁体３に設けられ被排気室と真空ポンプとを連通ず
るための連通穴１０と、該連通穴を塞ように常時弾性体
によって力を加えられ且つ弁杆７の先端に遊びを有して
取り付けられた副弁体１２と、弁杆７の特定の移動行動
においてのみ主弁体３を弁杆７と一体的に移動させるた
め弁杆７に膨出部６を係止する機構と、弁杆７を移動さ
せるためのモーター２０を含む駆動機構と、被排気室の
真空度に応じた信号を発生する真空計２４と、弁杆７の
位置を検出するための複数の検出素子と、真空計２４と
複数の検出素子よりの信号が供給され主弁体３及び副弁
体１２により遮断された被排気室と真空ポンプとの間を
連通させる際に副弁体１２の開放後被排気室の真空度が
予め設定した一定真空値まで向上したら主弁体３を開放
するように前記モーター２０の運転を制御する制御回路
とを具備することを特徴としている。

以下、図面に基づき本考案の一実施例を詳述する。

第１図は本考案における真空弁装置の一実施例を示す断
面図であり、１は弁本体である。

該弁本体には試料室等の被排気室に接続される流入口２
ａと油拡散ポンプ等に接続される流出口２ｂとが設けで
ある。

３は該弁本体１内におかれた主弁体で、該主弁体はＯリ
ングバッキング４を介して弁座５部分に押し付けられる
ことにより前記流入口２ａと流出口２ｂとを遮断する役
目を果す。

該主弁体３の下面の中央付近には筒状の膨出部６が形成
してあり、該膨出部６内には弁杆７が移動可能に挿入さ
れており、又該膨出部６には弁杆７に固定されたガイド
棒８が嵌合する長溝９ａｔ９ｂが形成されている。

該長溝９ａ及び９ｂはその軸心が弁杆７の軸心と平行に
なるように形成されている。

１０は前記主弁体３の中心部に形成された連通穴で、該
連通穴は主弁体３が弁座５に押し付けられている際に、
前記膨出部６に設けた横穴１１ａ、ｌｌｂ・・・・・・
を介して流入口２ａと流出口２ｂとを連通させるための
ものである。

１２は該連通穴１０を塞ぐためのＯリングパツキン１３
を有した副弁体で、該副弁体は前記膨出部６内に移動可
能に挿入され、更に該副弁体はピン１４を介して前記弁
杆７の上端に係合されている。

該副弁体１２のピン１４が嵌合する穴１５はこの副弁体
１２が弁杆７の軸心方向に移動できるよに細長く形成さ
れている。

１６は該副弁体１２を連通穴１０部分に常に押し付ける
ために副弁体１２と弁体７との間におかれた圧縮コイル
バネである。

１７は気密を保って大気中に取り出された弁杆７の下端
に形成かれたラックで、該ラックには回転軸１８及び電
磁クラッチ１９を介してモーター２０に連結されたピニ
オン２１が噛合っている。

２２は前記モーター２０を制御するための制御回路で、
該制御回路には弁杆７の位置を検出するためのマイクロ
スイッチ２３ａｔ ２３ｂ、２３ｃからの位置信号が
供給され、更に該制御回路には流入口２ａ側に取り付け
た真空計２４からの信号が供給されている。

２５は前記主弁体３を常に弁座５側に向けて押圧するた
めの圧縮コイルバネ、２６は該コイルバネ２５を支持す
るための支持板。

２７は膨出部６と弁杆７との間におかれたた圧縮コイル
バネである。

しかして今、同図にその状態を示すように弁杆７に設け
た突起２８とマイクロスイッチ２３ａとが接触している
状態においては、主弁体３はスプリング２５により弁座
５に押し付けられて流入口２ａと流出口２ｂとを遮断し
ていると共に副弁体１２もスプリング１６により連通穴
１０を塞いでいる。

これにより被排気室と真空ポンプとは完全に遮断される
ため、被排気室内を大気圧にして試料等の交換を行うこ
とができる。

しかして被排気室内を粗引用油回転ポンプにより０．２
Ｔ′Ｏｒｒ程度まで排気した後、スイッチＳをオンにす
ると、制御回路２２から電流がモーター２０に送られ、
ピニオン２１を反時計方向に回転させる。

該ピニオン２１の回転によりラック１７を介して弁杆７
が矢印Ａ方向に移動するため、ピン１４及び穴１５を介
して副弁体１２が弁杆７と一体に移動する。

このとき弁杆７に取り付けたガイド棒８は長Ｒ９ａ、９
ｂに沿って移動するため、主弁体４は弁座５に押し付け
られた状態を保っている。

しかして弁杆７が点線ａで示す位置まで移動すると、突
起２８がマイクロスイッチ２３ｂに接触するため、該マ
イクロスイッチ２３ｂからの信号が制御回路２２に送ら
れ、モーター２０への電流の供給が停止される。

この状態においては第２図に示すように副弁体１２が連
通穴１０から離れるため連通穴１０及び横穴１１ａ、ｌ
ｌｂを介して流入口２ａと流出口２ｂとが連通されるた
め、これらの穴を介して被排気室が油拡散ポンプにより
排気される。

この際連通穴が小さいため排気コンダクタンスは小さく
、従って油拡散ポンプによって排気され後段の油回転ポ
ンプ側に毎秒送られてくるガスの量は油回転ポンプによ
って充分排気できる程少いものとなり、被排気室と油拡
散ポンプとの接続時に過度的に生ずる油拡散ポンプの背
圧上昇を阻止することができる。

しかして該排気により被排気室（流入口２ａ）の圧力が
ＩＱ−３′ｒｏｒｒ程度に達すると真空計２４より信号
が制御回路２２に送られ、該制御回路２２はモーター２
０に前後とは逆方向の電流を供給してピニオン２１を時
計方向に回転させる。

これにより弁杆７は矢印Ａとは逆方向に移動するため、
副弁体１２は第１図で示すように連通穴１０を再び塞ぐ
。

この場合弁杆７の突起２８がマイクロスイッチ２３ａと
当接するため、モーター２０が停止するわけであるが、
制御回路２２はマイクロスイッチ２３ａから二回位置信
号が送られてきたとき、モーター２０に供給されている
電流を停止するように構成されている。

従って弁杆７の点線ａで示す位置からの移動においては
突起２８がマイクロスイッチ２３ａと接してもモーター
２０は停止しない。

しかして弁杆７の上方への移動によりこの弁杆が第１図
の実線の位置を過ぎるとガイド棒８が長溝９ａ、９ｂの
上端部と係合するため、膨出部６、即ち主弁体３が弁杆
７と共に移動する。

該弁杆７の移動により主弁体３が第１図一点鎖線すで示
す位置に達するとマイクロスイッチ２３ｃに突起２８が
当接するため、モーター２０の回転が停止される。

これにより主弁体３が完全に解放されるめ排気コンダク
タンスの高い状態で被排気室を油拡散ポンプにより排気
することができる。

次にこの状態においてスイッチＳをオンにすれば、モー
ター２０の回転によりピニオン２１が反時計方向に回転
するため、弁杆７は突起２８がマイクロスイッチ２３ａ
に当接するまで下降する。

その結果主弁体３及び副弁体１２は第１図の実線で示す
ように最初の状態に復帰する。

尚、主弁体３を押圧するコイルバネ２５の押圧力は主弁
体３が第１図で示す状態において流出口２ｂ側が真空で
流入口２ａ側が大気になっても大気圧により主弁体３が
開放しないような強さに設定しである。

第３図は本考案の他の実施例を示す断面図で、第１図と
同一番号のものは同−構成要素を示す。

即ち本実施例では副弁体１２を主弁体３の上面側に設置
すると共にこの副弁体１２に連通穴１０に挿入された突
出部１２ａを形威し、該突出部１２ａの先端をピン２９
を介して弁杆７に取り付けたものである。

３０は前記副弁体１２を常に主弁体３の上面に押圧する
ための圧縮コイルバネ、３１は該コイルバネ３０の支持
板である。

斯様な構成となせば前述の実施例のように副弁体１２及
び主弁体３の開放にあたり、弁杆７を二方向に移動させ
ることなく弁杆７の一方向の移動だけで行うことができ
る。

つまり第３図で示すように主弁体３及び副弁体１２が閉
鎖している状態において、０．２ＴＯｒｒまで粗引した
後、ピニオン２１を時計方向に回転させて弁杆７を矢印
Ａとは逆方向に移動すれば、先ずピン２９を介して副弁
体１２が弁杆７と一体に移動動し１、第４図で示すよう
に突起２８がマイクロスイッチ２３ｂに当接するまで移
動する。

このとき弁杆７に取り付けられたガイド棒８は長溝９ａ
、９ｂの最下端側に位置しているため１、主弁体３は移
動しない。

副弁体１２の移動により連通穴１０と副弁体１２の突出
部１２ａとの隙間及び横穴１１ａ、ｌｌｂを介して流入
口２ａと流出出口２ｂとが連通される。

しかして流入口２ａ側の圧力が１０〜３ＴＯｒｒ程度に
達すると再びピニオン２１が同方向に回転され弁杆７を
上方に移動させる。

このときガイド棒８は第４図で示すように長溝９ａ、９
ｂの最上端側と係合するため、主弁体３が弁杆７と一体
に移動し、主弁体３が開放される。

該主弁体３の移動はマイクロスイッチ２３ｃによって停
止される。

この状態においてスイッチＳをオンにしてピニオン２１
を反時計方向に回転させて弁杆７を下降させれば、先ず
主弁体３が閉鎖され、次いで副弁体１２が連通穴１０を
塞ぐ。

この場合マイクロスイッチ２３ｂに突起２８が当接して
モーター２０の回転が停止される危険性があるが、第１
図の実施例におけるマイクロスイッチ２３ａと同様に二
回位置信号が制御回路２２に送られてきたとき、モータ
ーの回転を停止するように構威しであるため弁杆７が下
降するときにモーターは停止されない、尚該実施例にお
いて副弁体１２を押圧するコイルバネ３０の押圧力は膨
出部６と弁杆７との間におかれたコイルバネ２７よりも
充分強くしである。

これは第３図の状態、つまり流入口２ａと流出口２ｂと
が主弁体３及び副弁体１２によって遮断されているとき
、停電等により電磁クラッチ１９が切れることにより弁
杆７がコイルバネ２７により上方に移動して副弁体１２
が開方されるのを防止するためである。

上述したように本考案に基づく真空弁装置においては、
試料室等の排気を油回転ポンプから油拡散ポンプに切換
えるにあたって、最初に副弁体のみを開いて小さなコン
ダクタンスで排気を行うことができるためこの切換時に
生ずる油拡散ポンプの背圧上昇を阻止することができ、
油拡散ポンプ用油の試料室への逆流を防止し得、従って
試料室の汚染や油拡散ポンプ作用の一時的な停止を回避
することができる。

更に又、油拡散ポンプで試料室を予め定められた真空度
まで排気した後自動的に主弁体を開いた大きなコンダク
タンスで排気を行うことができ、排気速度を可能な限り
速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は動作
を説明するための図、第３図及び第４図は本考案の他の
実施例を示す断面図である。 １：主弁体、２ａ及び２ｂ＝流入口及び流出口、３：主
弁体、４及び１３：Ｏリングバッキング、５：弁座、６
：膨出部、７：弁杆、８ニガイド棒、９ａ及び９ｂ：長
溝、１０：連通穴、１１ａ及び１１ｂ＝横穴、１２：副
弁体、１４：ピン、１５：穴、１６．２５及び２７；コ
イルバネ、１７：ラック、１８二回転軸、１９：電磁ク
ラッチ、２０：モーター、２１：ピニオン、２２：制御
回路、２３ａ乃至２３ｃ：マイクロスイッチ、２４：真
空計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被排気室の真空ポンプとの間の連通を制御するため設け
   られ常時弁座に押し付ける向きに弾性体２５によって力
   を加えられている主弁体３と、該主弁体３に一体的に取
   り付けられた筒状の膨出部６に挿入され所定の行程を往
   復動できるように備えられた弁杆７と、該主弁体３に設
   けられ被排気室と真空ポンプとを連通ずるための連通穴
   １０と、該連通穴を塞ぐように常時弾性体によって力を
   加えられ且つ弁杆７の先端に遊びを有して取り付けられ
   た副弁体１２と、弁杆７の特定の移動行程においてのみ
   主弁体３を弁杆７と一体的に移動させるため弁杆７に膨
   出部６を係止する機構と、弁杆７を移動させるためのモ
   ーター２０を含む駆動機構と、被排気室の真空度に応じ
   た信号を発生する真空計２４と、弁杆７の位置を検出す
   るための複数の検出素子と、真空計２４と複数の検出素
   子よりの信号が供給され主弁体３及び副弁体１２により
   遮断された被排気室と真空ポンプとの間を連通させる際
   に副弁体１２の開放後被排気室の真空度が予め設定した
   一定真空値まで向上したら主弁体３を開放するように前
   記モーター２０の運転を制御する制御回路とを具備する
   ことを特徴とする真空弁装置。