中古振子式バルブの在庫・価格

振子式バルブ(ペンデュラムバルブ)は、円板状の弁板を弁体内の軸のまわりに回転させ、開口断面から横へ振り出すようにして退避させる真空バルブである。全開時には弁板が流路から完全に外れるため大きなコンダクタンスが得られ、閉時には弁座へ押し付けて排気系を遮断できる。開度を途中で止めれば絞り弁として働くので、遮断と圧力制御を1台で兼ねられる点が最大の特徴である。
動作は大きく二段階に分かれる。まず弁板が回転(θ方向)して開口を覆う位置まで移動し、次に軸方向(z方向)の動きで弁座に密着してシールする。代表的な構成では、シールリングを圧縮空気で持ち上げてから弁板を振る。閉止時はばね力でシールリングと弁板を弁体に押し付けて気密を確保する。制御用途ではステッピングモータで弁板を駆動し、エンコーダで位置を監視する。内蔵コントローラが圧力センサの信号をもとに、設定圧力に必要な弁板位置を算出する。
圧力制御は、チャンバとポンプの間のコンダクタンスを変えて実効排気速度を調整する下流側(ダウンストリーム)制御が基本となる。ガス導入量は流量制御器で決め、圧力はバルブ開度で決めるため、流量と圧力をそれぞれ独立に広い範囲で設定できる。ターボ分子ポンプの吸気口に直接取り付ける構成が一般的で、ポンプとチャンバを切り離す遮断弁の役割も兼ねる。
典型的な仕様として、口径はDN100〜250前後の製品が多く、大型装置向けにはさらに大口径のものもある。使用圧力範囲は10^-8 mbar台から1.2 bar(abs)程度である。外部リークは無垢のアルミ材で10^-9 mbar·L/s程度とされる一方、硬質アルマイト品では10^-5 mbar·L/s程度と、材質や表面処理で差が出る。絞りのみの全ストローク動作は1秒弱、遮断を伴う開閉は3〜4秒程度である。最小制御可能コンダクタンスは窒素の分子流で数L/s〜十数L/sが目安となる。開口が小さい領域ほど微調整は難しくなるため、低流量プロセスでは選定時に確認したい。初回整備までの目安は遮断動作で20万回、絞り動作で100万回程度(清浄・非加熱条件)とする例がある。
用途は半導体やフラットパネルディスプレイの製造装置が中心で、プラズマエッチング、CVD、スパッタ、蒸着などのプロセスチャンバの排気系に使われる。腐食性ガスを扱うエッチングやクリーニング工程向けには、ニッケルめっきなどの表面処理品が用意される。開閉が滑らかで衝撃や振動が小さく、パーティクルを発生させにくいことも、清浄度が求められる用途で重視される。
実務上は、弁板にかかる差圧の制限に注意が必要である。開閉や絞り動作中に許容される差圧は口径により数mbar〜30 mbar程度と小さく、大きな差圧がかかった状態で開ける運用は避ける。また、プロセス副生成物が堆積するとシール性能や制御特性が悪化するため、Oリングの交換や弁板・弁座の清掃を定期保守に組み込むのが一般的である。既存装置に組み込む際は、コントローラのインタフェース、圧力センサ入力の仕様、駆動用圧縮空気(4〜7 bar程度)の条件が合うかも確認したい。