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- 真空バルブガイド
用途別 ― 真空ラインでの主な「役割」と対象バルブ
| 用途カテゴリ | 役割の概要 | 代表バルブ（11 種より） |
|---|---|---|
| ① 完全遮断・隔離 （チャンバーやポンプ間の真空を保つ） |
・UHV 〜高真空で”漏らさない” ・ポンプ停止時に逆流を防ぐ |
ベローズバルブ、ストレート（ゲート）バルブ、アイソレイトバルブ |
| ② 流量制御・スロットル （粗〜中真空域の排気速度や圧力を調整） |
・配管径を変えずに導電率を可変 ・プロセス圧力のフィードバック制御 |
バタフライバルブ、バリアブルボールバルブ、ニードルバルブ |
| ③ 微量導入・リーク制御 （校正ガスや微量酸素を正確に入れる） |
・10⁻¹⁰ mbar·L/s レベルで連続可変 ・再現性重視 |
リークバルブ |
| ④ 迅速ベント・ガス導入 （N₂ パージや大気復帰を短時間で実施） |
・排気後にチャンバーを一気に加圧 ・フィルター併用でダスト対策 |
インレットバルブ |
| ⑤ 自動遮断・安全保護 （非常停止・遠隔 ON/OFF） |
・ミリ秒オーダで開閉して装置を保護 ・電源断でフェイルセーフ動作 |
ソレノイドバルブ |
詳細 ― 各バルブの特長
1. ベローズバルブ
- 構造: 金属ベローズによる軸封、ポペットまたはゲート内部機構
- 特長: 外部リークが理論ゼロ（10⁻⁹ Pa·m³/s 以下）、ベークアウト対応、低パーティクル
- 用途: UHV 分析装置、ロードロック、チャンバー隔離
- 留意点: 開閉のみ、ベローズ寿命、価格が高い
2. ストレート（ゲート）バルブ
- 構造: 板状ゲートが直線スライドし、配管径に合わせた通路を確保
- 特長: 開時の導電率が配管相当、高いフロー
- 用途: ターボポンプ直下、搬送室⇔プロセス室間隔離
- 留意点: 駆動部の高さが必要、大型
3. ボールバルブ
- 構造: 貫通孔付き球体を90°回転、シートはPTFE/PEEK/金属
- 特長: ワンアクション全開閉、コンパクト、流路径が大きい
- 用途: 粗真空配管、冷却水・圧縮空気、N₂パージ
- 留意点: エラストマーシートはベーク不可、超高真空向きでない
4. バタフライバルブ
- 構造: 円盤状ディスクが中心軸回転
- 特長: 大口径に対応、薄型軽量、角度でスロットル制御可
- 用途: クライオポンプ隔離、粗~中真空の流量制御
- 留意点: シールラインが長く完全気密は難しい
5. リークバルブ
- 構造: 針状先端（サファイア/ステンレス）を微圧接
- 特長: 10⁻¹⁰ mbar·L/s レベルで微調整可能、高再現性
- 用途: RGA 校正ガス導入、微量酸素注入
- 留意点: 弁座損傷やパーティクル混入で性能劣化
6. インレットバルブ
- 構造: ポペットまたはダイヤフラム式、手動/電動あり
- 特長: 大開口で迅速ベント、短時間で大気復帰
- 用途: N₂パージベント、ロードロックベント
- 留意点: ダスト逆流防止にフィルター併設推奨
7. バリアブルボールバルブ
- 構造: 球体にスリットやVポートを設計、回転角で開口変化
- 特長: ボールバルブの堅牢性＋スロットル機能
- 用途: 粗真空域の圧力制御、真空乾燥炉軟排気
- 留意点: 微細制御はニードルやバタフライより粗い
8. ソレノイドバルブ
- 構造: 電磁コイルでプランジャ駆動、NO/NCタイプ
- 特長: 応答数十ms、遠隔制御、フェイルセーフ構成
- 用途: 冷却水遮断、パージライン切替、安全遮断
- 留意点: エラストマーシールが高真空直接接続に不向き
9. アイソレイトバルブ
- 構造: ゲート/ベローズ/ボール等で隔離動作
- 特長: 圧差下でも閉止、非常遮断用スプリングリターン
- 用途: ターボ/クライオポンプ前の非常遮断
- 留意点: 大トルクのためアクチュエータ必要
10. ニードルバルブ
- 構造: テーパ針と弁座による多回転微細制御
- 特長: sccmレベルの精密流量制御、コスト低
- 用途: ヘリウムリーク検査、ガス充填調整
- 留意点: バックラッシ注意、全金属タイプでないとアウトガス
11. ダイヤフラムバルブ
- 構造: 薄肉メタル/エラストマダイヤフラムで遮断
- 特長: 摺動部なし、デッドスペース極小、洗浄容易
- 用途: 半導体プロセスガスライン、ULPAフィルター前遮断
- 留意点: ベーク温度は素材依存、開度は0/100%のみ