真空装置及び真空装置の真空容器内の圧力制御方法
【課題】高価な質量流量制御器を使用せずに、導入ガスを大量に消費することがなく、真空容器内の圧力を制御することができる真空装置及び真空装置の真空容器内の圧力制御方法を提供する
【解決手段】真空装置１は、真空容器２と、真空容器２の内部の圧力を測定する真空計３と、真空容器２を真空排気する第１真空ポンプ４と、コンダクタンスバルブ５と、コンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に接続される第２真空ポンプ６と、真空容器２にガスを供給するガス供給手段７と、真空計３の出力に基づいて真空容器２の内部の圧力を制御圧力に制御する制御装置８と、を備えている。第２真空ポンプ６は、内部の圧力が真空容器２の内部の圧力（制御圧力）よりも高くなるように選定されたドライ真空ポンプであり、ガス供給手段７により供給されるガスが、ポンプ内部で排気口６ｂから吸気口６ａに向かって流通可能に構成されている。
【解決手段】真空装置１は、真空容器２と、真空容器２の内部の圧力を測定する真空計３と、真空容器２を真空排気する第１真空ポンプ４と、コンダクタンスバルブ５と、コンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に接続される第２真空ポンプ６と、真空容器２にガスを供給するガス供給手段７と、真空計３の出力に基づいて真空容器２の内部の圧力を制御圧力に制御する制御装置８と、を備えている。第２真空ポンプ６は、内部の圧力が真空容器２の内部の圧力（制御圧力）よりも高くなるように選定されたドライ真空ポンプであり、ガス供給手段７により供給されるガスが、ポンプ内部で排気口６ｂから吸気口６ａに向かって流通可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器の内部の圧力を制御して用いる真空装置及び真空装置の真空容器内の圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スパッタリング、ＣＶＤなどに用いられる産業用真空装置においては、真空容器の内部の圧力を制御して用いる真空装置が用いられている。
このような真空装置として、例えば特許文献１には、真空容器にガスを導入する系に、真空容器の排気系とは独立した排気系を有した中間室と、その中間室と真空容器の間に可変コンダクタンスバルブとを設け、ガス供給手段からの導入ガスを質量流量制御器によって一定流量で中間室に導入し、さらに中間室から真空容器内に流入する導入ガス量を可変コンダクタンスバルブで調整することで高価な質量流量制御器を使用せずに真空容器内の圧力を調整する真空装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５８８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の技術では、ガス供給手段より供給されたガスが中間室を経由して真空容器に供給されながら、中間室内のガスは第２の真空ポンプにより常時排気されているため、ガス供給手段より供給された導入ガスの大部分が真空容器に到達することなく装置系の外部に排気され、大量にガスを消費しランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、高価な質量流量制御器を使用せずに、導入ガスを大量に消費することがなく、真空容器内の圧力を制御することができる真空装置及び真空装置の真空容器内の圧力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、上記目的を実現するために、請求項１に記載の発明では、真空装置が、処理材を内部に配置する真空容器と、前記真空容器内を真空排気する排気手段と、ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、を備え、前記減圧手段は、内部の圧力が前記排気手段により真空排気された前記真空容器内の圧力よりも高く、排気口側から吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、前記減圧手段の内部を流通したガスを、前記吸気口から前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入することにより前記真空容器内の圧力を制御する、という技術的手段を用いる。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、真空容器内を排気手段によって排気し、内部の圧力を減圧手段の内部の圧力よりも低くすることにより、減圧手段の吸気口側の圧力が常に減圧手段の内部の圧力以下であるようにすることで、減圧手段の排気口側から吸気口側へガスを流通させ、減圧手段の内部を流通したガスを、吸気口から流量制御手段を介して真空容器内へ導入することができる。
これにより、ガスを減圧手段の到達圧力まで減圧した状態で流量制御手段を介して真空容器に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器内の圧力を高精度に制御することができる。
また、減圧手段を流通して真空容器に導入されるガスは、全量を真空容器に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の真空装置において、前記減圧手段の真空ポンプは、ドライ真空ポンプである、という技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、減圧手段はドライ真空ポンプにより構成されるため、真空容器に導入されるガスが清浄な状態であり、真空容器内が汚染されることがない。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の真空装置において、前記減圧手段の排気口に接続され、減圧手段にガスを供給するガス供給手段を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、ガス供給手段から供給されるガスを真空容器に導入することができるので、任意のガスを真空容器内に導入することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の真空装置において、前記減圧手段の排気口が大気開放されている、という技術的手段を用いる。
【００１３】
真空容器内のガス雰囲気が特定ガスでなければならないような場合でなければ、請求項４に記載の発明のように、減圧手段の排気口が大気開放されている構成を採用することにより、装置構成を簡単にして装置コストを低減することができるとともに、高価なガスを用いる必要がないので安価なランニングコストで真空容器内の圧力を制御することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の真空装置において、前記真空容器内の圧力を測定する真空計と、前記真空容器内の圧力があらかじめ設定された制御圧力となるように、前記真空計の出力に基づいて前記流量制御手段を制御する制御装置を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、手動で流量制御手段を制御しなくても良いため、工数を低減することができるとともに、真空容器の圧力制御を精度よく確実に行なうことができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置において、前記減圧手段はダイアフラムポンプである、という技術的手段を用いる。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように減圧手段がダイアフラムポンプであるように構成すると、ダイアフラムポンプは到達真空度が一般に３×１０４Ｐａから３×１０３Ｐａ程度であるため、真空容器の内部の圧力を３×１０４Ｐａから２０Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。
また、ダイアフラムポンプは真空ポンプの中でも最も安価な部類の真空ポンプなので、装置コストを抑えることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置において、前記減圧手段はスクロールポンプである、という技術的手段を用いる。
【００１９】
請求項７に記載の発明のように減圧手段がスクロールポンプであるように構成すると、スクロールポンプは単体で使用できるドライ真空ポンプの中でも到達圧力が最も低い部類の真空ポンプであり、到達真空度が一般に２０Ｐａから１Ｐａ程度であるため、真空容器の内部の圧力を２０Ｐａから４．０×１０-2Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置において、前記減圧手段はメカニカルブースターポンプを含む排気手段である、という技術的手段を用いる。
【００２１】
請求項８に記載の発明のように減圧手段がメカニカルブースターポンプを含む排気手段であるように構成すると、メカニカルブースターポンプを含む排気手段は到達真空度が一般に４．０×１０-2Ｐａ程度であるため、真空容器の内部の圧力を４．０×１０-2Ｐａ以下に制御したい場合に好適に用いることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の真空装置において、前記真空容器が、膜材料が積層された積層体を加圧手段により加圧接合し積層接合体を製造するために積層体を固定する積層体固定治具である、という技術的手段を用いる。
【００２３】
固体高分子膜、燃料極膜及び空気極膜を積層、接合してなる固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）などの積層接合体を製造する際に積層体を配置した空間を減圧して積層体を固定する方式の積層体固定治具を用いる場合、積層体を配置した空間内の圧力の制御が必要な場合がある。請求項９に記載の発明のように、真空容器を積層体固定治具として構成することにより、このような積層接合体の製造に好適に用いることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、真空容器内の圧力制御方法において、処理材を内部に配置する真空容器と、前記真空容器内を真空排気する排気手段と、ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、を備えた真空装置を用意し、前記排気手段により前記真空容器内を前記減圧手段の内部の圧力より低い圧力に真空排気する排気工程と、前記減圧手段の内部を通って排気口側から吸気口側へガスを流通させ、前記減圧手段の内部を流通したガスを前記流量制御手段を介して前記真空容器内へ導入するガス導入工程と、前記流量制御手段を制御することにより、真空容器内の圧力制御をする圧力制御工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、排気工程において第１の排気手段により前記真空容器内を前記減圧手段の内部の圧力より低い圧力に真空排気し、ガス導入工程において減圧手段の内部を通って排気口側から吸気口側へガスを流通させ、減圧手段の内部を流通したガスを流量制御手段を介して真空容器内へ導入し、圧力制御工程において流量制御手段を制御することにより、真空容器内の圧力制御をすることができる。
これにより、ガスを減圧手段の到達圧力まで減圧した状態で流量制御手段を介して真空容器に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器内の圧力を高精度に制御することができる。
また、減圧手段を流通して真空容器に導入されるガスは、全量を真空容器に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、処理材を内部に配置する真空容器と、前記真空容器内に連通接続された第１真空ポンプと、前記真空容器内に連通接続され、ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段に連通接続され、排気口と吸気口とを連通する内部経路を備える第２真空ポンプと、を備えた真空装置であって、前記第２真空ポンプは、前記内部経路内の圧力が前記第1真空ポンプによって生じる前記真空容器内の真空排気された圧力よりも高く、かつ、前記排気口側から前記吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、前記第２真空ポンプ内を流通したガスは、前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入される、という技術的手段を用いる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明によれば、真空容器内を第１真空ポンプによって真空排気し、内部の圧力を第２真空ポンプの排気口と吸気口とを連通する内部経路よりも低くすることにより、第２真空ポンプの吸気口側の圧力が常に第２真空ポンプの内部経路の圧力以下であるようにすることで、内部経路において排気口側から吸気口側へガスを流通させ、第２真空ポンプ内を流通したガスを、吸気口から流量制御手段を介して真空容器内へ導入することができる。これにより、ガスを第２真空ポンプの内部経路の到達圧力まで減圧した状態で流量制御手段を介して真空容器に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器内の圧力を高精度に制御することができる。また、第２真空ポンプ内を流通して真空容器に導入されるガスは、全量を真空容器に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の真空装置の構成を示す構成図である。
【図２】真空装置の真空容器内の圧力制御方法を示す工程図である。
【図３】真空容器として用いる積層体固定治具の構造を示す説明図である。図３（Ａ）は第１固定部材及びシール部材の平面説明図、図３（Ｂ）は第２固定部材の平面説明図である。
【図４】積層体固定治具に積層体を配置した状態を示す平面説明図である。
【図５】積層体固定治具に積層体を配置した状態を示す断面説明図である。図５（Ａ）は図４のＡ−Ａ矢視断面図、図５（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ矢視断面図、図５（Ｃ）は図４のＣ−Ｃ矢視断面図、図５（Ｄ）は図４のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
次に本発明について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明の真空装置１は、真空中で処理する処理材を内部に配置する真空容器２と、真空容器２の内部の圧力を測定する真空計３と、真空容器２を真空排気する第１真空ポンプ４と、弁の開度を制御することによってガス流量を制御することができるコンダクタンスバルブ５と、コンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に接続される第２真空ポンプ６と、真空容器２に導入するためのガスを供給するガス供給手段７と、真空計３の出力に基づいてコンダクタンスバルブ５の開度を制御することにより真空容器２の内部の圧力をあらかじめ設定された制御圧力に制御する制御装置８と、を備えている。
ここで、第１真空ポンプ４が請求項１の排気手段に、第２真空ポンプ６が減圧手段に、コンダクタンスバルブ５が流量制御手段に、それぞれ相当する。
【００３０】
第１真空ポンプ４は、真空容器２の制御圧力を考慮して選定される。本実施形態では、真空容器２の内部の圧力を４．０×１０-2Ｐａ以下に減圧するために、ターボモレキュラーポンプに補助ポンプとしてロータリーポンプを組み合わせた排気手段を採用した。なお、第１真空ポンプ４としては、ドライ真空ポンプ、ウェット真空ポンプなど各種形式のポンプを採用することができる。
【００３１】
第２真空ポンプ６は、内部の圧力が第１真空ポンプ４で減圧された真空容器２の内部の圧力（制御圧力）よりも高くなるように選定されたドライ真空ポンプである。第２真空ポンプ６の吸気口６ａはコンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に接続され、排気口６ｂはガス供給手段７に接続されている。
ここで、「第２真空ポンプ６の内部の圧力」とは、後述するように、ガス供給手段７から供給されるガスが流通する排気口６ｂと吸気口６ａとを連通する内部経路の真空度のことを示す。
【００３２】
第２真空ポンプ６は、ガス供給手段７により供給されるガスが、ポンプ内部で排気口６ｂから吸気口６ａに向かって流通可能に構成されており、ダイアフラムポンプ、スクロールポンプや、メカニカルブースターポンプにスクロールポンプを組み合わせるなどのメカニカルブースターポンプを含む排気手段、などを用いることができる。ここで、図中には示していないが、排気口６ｂ側に連通して排気用に分岐した配管を設けることもできる。
【００３３】
ガス供給手段７は、真空容器２で必要とされる雰囲気を形成するためのガス（例えば不活性ガス）を供給するための、例えば圧力ゲージを備えたボンベなどにより構成される。
【００３４】
真空容器２、第１真空ポンプ４、第２真空ポンプ６及びガス供給手段７の間には、適宜バルブを設けることができる。
【００３５】
本構成の真空装置１による真空容器２の圧力制御方法について説明する。まず、図２に示す排気工程では、第１真空ポンプ４及び第２真空ポンプ６を起動させ、真空容器２の内部を、制御装置８において設定された制御圧力（例えば４．０×１０-2Ｐａ）以下の１０-3Ｐａ程度まで真空排気する。第２真空ポンプ６としてスクロールポンプを用いた場合には、第２真空ポンプ６の内部の圧力（到達真空度）は１〜２０Ｐａ程度であり、真空容器２内は第２真空ポンプ６の内部の圧力より低い圧力に真空排気される。
【００３６】
続くガス導入工程では、第２真空ポンプ６と真空容器２とを接続し、ガス供給手段７により第２真空ポンプ６にガスを供給する。すると、吸気口６ａ側が排気口６ｂ側よりも低圧となるため、ガス供給手段７から供給されるガスが第２真空ポンプ６の内部を通って排気口６ｂから吸気口６ａに向かって流通され、コンダクタンスバルブ５を通じて真空容器２内に導入される。
【００３７】
続く圧力制御工程では、コンダクタンスバルブ５の開度を制御することにより、真空容器２内の圧力制御をする。本実施形態では、制御装置８は、真空計３からの出力に基づいてコンダクタンスバルブ５の開度を調整し、真空容器２内の圧力をあらかじめ設定された制御圧力になるように制御する。以上の工程により、真空容器２内の圧力を制御することができる。
【００３８】
第２真空ポンプ６は、真空容器２の制御圧力などを考慮して適宜選択することができる。ダイアフラムポンプは到達真空度が一般に３×１０４Ｐａから３×１０３Ｐａ程度であるため、真空容器２の内部の圧力を３×１０４Ｐａから２０Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。また、ダイアフラムポンプは真空ポンプの中でも最も安価な部類の真空ポンプなので、装置コストを抑えることができる。スクロールポンプは単体で使用できるドライ真空ポンプの中でも到達圧力が最も低い部類の真空ポンプであり、到達真空度が一般に２０Ｐａから１Ｐａ程度であるため、真空容器２の内部の圧力を２０Ｐａから４．０×１０-2Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。メカニカルブースターポンプを含む排気手段は到達真空度が一般に４．０×１０-2Ｐａ程度であるため、真空容器２の内部の圧力を４．０×１０-2Ｐａ以下に制御したい場合に好適に用いることができる。
【００３９】
本実施形態では、真空装置１が制御装置８を備えた構成について示したが、制御装置８を備えずにコンダクタンスバルブ５を手動で調整する構成を採用することもできる。また、流量制御手段としてコンダクタンスバルブ５を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば電空レギュレータなどを採用することができる。
【００４０】
［第１実施形態の効果］
本実施形態の真空装置１及び真空装置１の真空容器２内の圧力制御方法によれば、ガスを第２真空ポンプ６の到達圧力まで減圧した状態でコンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器２に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器２内の圧力を高精度に制御することができる。
また、第２真空ポンプ６の内部を流通して真空容器２に導入されるガスは、全量を真空容器２に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
更に、第２真空ポンプ６はドライ真空ポンプにより構成されるため、真空容器２に導入されるガスが清浄な状態であり、真空容器２内が汚染されることがない。
【００４１】
（第２実施形態）
本実施形態では、真空容器２として、膜材料が積層された積層体をロール式プレスなどの加圧手段により加圧接合し積層接合体を製造するために積層体を固定する積層体固定治具を採用した場合について以下に説明する。ここで、積層接合体の例としては、固体高分子膜、燃料極膜及び空気極膜を積層、接合してなる固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が挙げられる。
【００４２】
積層体固定治具の一実施例について、図３ないし５を参照して説明する。積層体固定治具１００は、第１真空ポンプ４及び第２真空ポンプ６と接続される第１固定部材１０、第１固定部材１０に組み合わせて用いられる第２固定部材２０及びシール部材３０を備えている。
【００４３】
第１固定部材１０は、ロール式プレスなどの加圧手段への搬送方向に略平行に配置される角柱状に形成された第１柱状部材１１、１１の間に、可撓性を有する帯状の部材からなる第１シート部材１２が張り渡されて形成されている。第１シート部材１２は例えば金属材料であるステンレス鋼からなる。
【００４４】
第１シート部材１２はシール部材３０とともに、それぞれの端部が、板状の第１押さえ部材１３により、第１柱状部材１１の長手方向に延びる面の１つ（図５（Ａ））にそれぞれ固定されている。
【００４５】
第１柱状部材１１には、排気ポート１６を介して真空ポンプに接続され、後述する収容空間Ｓと連通する排気路１４が形成されている。ここで、一方の第１柱状部材１１は排気ポート１６を介して第１真空ポンプ４に接続され、他方の第１柱状部材１１は排気ポート１６を介して第２真空ポンプ６に接続されている。
【００４６】
第１シート部材１２の第１柱状部材１１と当接する領域には、排気路１４が開口する位置に対応して排気孔１２ａが貫通形成されている。排気孔１２ａは各第１柱状部材１１にそれぞれ形成されており、真空パッド１５を介して排気路１４にそれぞれ連通している。
【００４７】
第１柱状部材１１には、対向して配置される第２柱状部材２１の位置決めを行う位置決めピン１７が設けられている。
【００４８】
第２固定部材２０は、第１柱状部材１１と対向して配置される第２柱状部材２１、２１の間に、可撓性を有する帯状の部材からなる第２シート部材２２が張り渡されて形成されている。第２柱状部材２１、２１間の第２シート部材２２の外形は、第１柱状部材１１、１１間の第１シート部材１２の外形と略同一になるように形成されている。
【００４９】
第２シート部材２２は、第２柱状部材２１に沿って折り曲げられ、側面より押さえ板２３を介して第２押さえ部材２４により固定されている。図５（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、第２押さえ部材２４には、押さえ板２３に挿通され押さえ板２３を第２柱状部材２１に押圧して第２シート部材２２を固定するための固定ねじ２５と、第２柱状部材２１に押圧する位置を調節するための調節ビス２６と、が設けられている。
【００５０】
第２押さえ部材２４には、第１固定部材１０の位置決めピン１７を挿通して第２固定部材２０の位置決めを行うための位置決め穴２７が貫通形成されている。
【００５１】
シール部材３０は、第１柱状部材１１、１１と第２柱状部材２１、２１とにより対向するように位置決めされた第１シート部材１２と第２シート部材２２との間に配置される。シール部材３０には、第１シート部材１２と第２シート部材２２とが対向して形成される空間を積層体Ｗが収容可能に区画する収容部３０ａと、収容部３０ａと連通して形成され、第１シート部材１２、第２シート部材２２及び収容部３０ａにより区画された密閉空間である収容空間Ｓの内部を排気するために形成された排気部３０ｂと、が形成されている。シール部材３０は、第１シート部材１２と第２シート部材２２との間に挟みこまれることにより、収容空間Ｓの側壁の役割を果たす。
【００５２】
排気部３０ｂは、収容部３０ａと連通して第１柱状部材１１側に向かって突出して、第１シート部材１２の排気孔１２ａが面するように形成されている。また、収容部３０ａに収容された積層体Ｗが移動しないように収容部３０ａより小さく形成されている。
【００５３】
積層体固定治具１００は、上述の構成により、収容空間Ｓに積層体Ｗを配置し、第１真空ポンプ４により収容空間Ｓを排気し、コンダクタンスバルブ５、第２真空ポンプ６、ガス供給手段７により収容空間Ｓの内部を所定の圧力に制御することにより、第１シート部材１２及び第２シート部材２２を収容空間Ｓに配置された積層体Ｗに密着させて積層体Ｗを固定することができる。ここで、収容空間Ｓの内部を所定の圧力に制御することができるので、第１シート部材１２及び第２シート部材２２が積層体Ｗに密着し固定する力を制御することができる。
【００５４】
そして、固定された積層体Ｗをロール式プレス装置などの加圧手段により加圧して接合し、積層接合体を製造することができる。
【００５５】
なお、本実施例で示した構造の積層体固定治具以外にも、積層体を配置した空間を減圧して積層体を固定する方式の積層体固定治具を真空容器として採用することができる。
【００５６】
［第２実施形態の効果］
固体高分子膜、燃料極膜及び空気極膜を積層、接合してなる固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）などの積層接合体を製造する際に積層体を配置した空間を減圧して積層体を固定する方式の積層体固定治具を用いる場合、積層体を配置した空間内の圧力の制御が必要な場合がある。本実施形態のように、真空容器２を積層体固定治具１００として構成することにより、このような積層接合体の製造に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…真空装置
２…真空容器
３…真空計
４…第１真空ポンプ
５…コンダクタンスバルブ
６…第２真空ポンプ
６ａ…吸気口
６ｂ…排気口
７…ガス供給手段
８…制御装置
１０…第１固定部材
１１…第１柱状部材
１２…第１シート部材
１２ａ…排気孔
１３…第１押さえ部材
１４…排気路
１５…真空パッド
１６…排気ポート
１７…位置決めピン
２０…第２固定部材
２１…第２柱状部材
２２…第２シート部材
２３…押さえ板
２４…第２押さえ部材
２５…固定ねじ
２６…調節ビス
２７…位置決め穴
３０…シール部材
３０ａ…収容部
３０ｂ…排気部
１００…積層体固定治具
Ｓ…収容空間
Ｗ…積層体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器の内部の圧力を制御して用いる真空装置及び真空装置の真空容器内の圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スパッタリング、ＣＶＤなどに用いられる産業用真空装置においては、真空容器の内部の圧力を制御して用いる真空装置が用いられている。
このような真空装置として、例えば特許文献１には、真空容器にガスを導入する系に、真空容器の排気系とは独立した排気系を有した中間室と、その中間室と真空容器の間に可変コンダクタンスバルブとを設け、ガス供給手段からの導入ガスを質量流量制御器によって一定流量で中間室に導入し、さらに中間室から真空容器内に流入する導入ガス量を可変コンダクタンスバルブで調整することで高価な質量流量制御器を使用せずに真空容器内の圧力を調整する真空装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５８８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の技術では、ガス供給手段より供給されたガスが中間室を経由して真空容器に供給されながら、中間室内のガスは第２の真空ポンプにより常時排気されているため、ガス供給手段より供給された導入ガスの大部分が真空容器に到達することなく装置系の外部に排気され、大量にガスを消費しランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、高価な質量流量制御器を使用せずに、導入ガスを大量に消費することがなく、真空容器内の圧力を制御することができる真空装置及び真空装置の真空容器内の圧力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、上記目的を実現するために、請求項１に記載の発明では、真空装置が、処理材を内部に配置する真空容器と、前記真空容器内を真空排気する排気手段と、ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、を備え、前記減圧手段は、内部の圧力が前記排気手段により真空排気された前記真空容器内の圧力よりも高く、排気口側から吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、前記減圧手段の内部を流通したガスを、前記吸気口から前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入することにより前記真空容器内の圧力を制御する、という技術的手段を用いる。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、真空容器内を排気手段によって排気し、内部の圧力を減圧手段の内部の圧力よりも低くすることにより、減圧手段の吸気口側の圧力が常に減圧手段の内部の圧力以下であるようにすることで、減圧手段の排気口側から吸気口側へガスを流通させ、減圧手段の内部を流通したガスを、吸気口から流量制御手段を介して真空容器内へ導入することができる。
これにより、ガスを減圧手段の到達圧力まで減圧した状態で流量制御手段を介して真空容器に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器内の圧力を高精度に制御することができる。
また、減圧手段を流通して真空容器に導入されるガスは、全量を真空容器に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の真空装置において、前記減圧手段の真空ポンプは、ドライ真空ポンプである、という技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、減圧手段はドライ真空ポンプにより構成されるため、真空容器に導入されるガスが清浄な状態であり、真空容器内が汚染されることがない。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の真空装置において、前記減圧手段の排気口に接続され、減圧手段にガスを供給するガス供給手段を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、ガス供給手段から供給されるガスを真空容器に導入することができるので、任意のガスを真空容器内に導入することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の真空装置において、前記減圧手段の排気口が大気開放されている、という技術的手段を用いる。
【００１３】
真空容器内のガス雰囲気が特定ガスでなければならないような場合でなければ、請求項４に記載の発明のように、減圧手段の排気口が大気開放されている構成を採用することにより、装置構成を簡単にして装置コストを低減することができるとともに、高価なガスを用いる必要がないので安価なランニングコストで真空容器内の圧力を制御することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の真空装置において、前記真空容器内の圧力を測定する真空計と、前記真空容器内の圧力があらかじめ設定された制御圧力となるように、前記真空計の出力に基づいて前記流量制御手段を制御する制御装置を備えた、という技術的手段を用いる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、手動で流量制御手段を制御しなくても良いため、工数を低減することができるとともに、真空容器の圧力制御を精度よく確実に行なうことができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置において、前記減圧手段はダイアフラムポンプである、という技術的手段を用いる。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように減圧手段がダイアフラムポンプであるように構成すると、ダイアフラムポンプは到達真空度が一般に３×１０４Ｐａから３×１０３Ｐａ程度であるため、真空容器の内部の圧力を３×１０４Ｐａから２０Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。
また、ダイアフラムポンプは真空ポンプの中でも最も安価な部類の真空ポンプなので、装置コストを抑えることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置において、前記減圧手段はスクロールポンプである、という技術的手段を用いる。
【００１９】
請求項７に記載の発明のように減圧手段がスクロールポンプであるように構成すると、スクロールポンプは単体で使用できるドライ真空ポンプの中でも到達圧力が最も低い部類の真空ポンプであり、到達真空度が一般に２０Ｐａから１Ｐａ程度であるため、真空容器の内部の圧力を２０Ｐａから４．０×１０-2Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置において、前記減圧手段はメカニカルブースターポンプを含む排気手段である、という技術的手段を用いる。
【００２１】
請求項８に記載の発明のように減圧手段がメカニカルブースターポンプを含む排気手段であるように構成すると、メカニカルブースターポンプを含む排気手段は到達真空度が一般に４．０×１０-2Ｐａ程度であるため、真空容器の内部の圧力を４．０×１０-2Ｐａ以下に制御したい場合に好適に用いることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の真空装置において、前記真空容器が、膜材料が積層された積層体を加圧手段により加圧接合し積層接合体を製造するために積層体を固定する積層体固定治具である、という技術的手段を用いる。
【００２３】
固体高分子膜、燃料極膜及び空気極膜を積層、接合してなる固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）などの積層接合体を製造する際に積層体を配置した空間を減圧して積層体を固定する方式の積層体固定治具を用いる場合、積層体を配置した空間内の圧力の制御が必要な場合がある。請求項９に記載の発明のように、真空容器を積層体固定治具として構成することにより、このような積層接合体の製造に好適に用いることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、真空容器内の圧力制御方法において、処理材を内部に配置する真空容器と、前記真空容器内を真空排気する排気手段と、ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、を備えた真空装置を用意し、前記排気手段により前記真空容器内を前記減圧手段の内部の圧力より低い圧力に真空排気する排気工程と、前記減圧手段の内部を通って排気口側から吸気口側へガスを流通させ、前記減圧手段の内部を流通したガスを前記流量制御手段を介して前記真空容器内へ導入するガス導入工程と、前記流量制御手段を制御することにより、真空容器内の圧力制御をする圧力制御工程と、を備えた、という技術的手段を用いる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明によれば、排気工程において第１の排気手段により前記真空容器内を前記減圧手段の内部の圧力より低い圧力に真空排気し、ガス導入工程において減圧手段の内部を通って排気口側から吸気口側へガスを流通させ、減圧手段の内部を流通したガスを流量制御手段を介して真空容器内へ導入し、圧力制御工程において流量制御手段を制御することにより、真空容器内の圧力制御をすることができる。
これにより、ガスを減圧手段の到達圧力まで減圧した状態で流量制御手段を介して真空容器に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器内の圧力を高精度に制御することができる。
また、減圧手段を流通して真空容器に導入されるガスは、全量を真空容器に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、処理材を内部に配置する真空容器と、前記真空容器内に連通接続された第１真空ポンプと、前記真空容器内に連通接続され、ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量制御手段に連通接続され、排気口と吸気口とを連通する内部経路を備える第２真空ポンプと、を備えた真空装置であって、前記第２真空ポンプは、前記内部経路内の圧力が前記第1真空ポンプによって生じる前記真空容器内の真空排気された圧力よりも高く、かつ、前記排気口側から前記吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、前記第２真空ポンプ内を流通したガスは、前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入される、という技術的手段を用いる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明によれば、真空容器内を第１真空ポンプによって真空排気し、内部の圧力を第２真空ポンプの排気口と吸気口とを連通する内部経路よりも低くすることにより、第２真空ポンプの吸気口側の圧力が常に第２真空ポンプの内部経路の圧力以下であるようにすることで、内部経路において排気口側から吸気口側へガスを流通させ、第２真空ポンプ内を流通したガスを、吸気口から流量制御手段を介して真空容器内へ導入することができる。これにより、ガスを第２真空ポンプの内部経路の到達圧力まで減圧した状態で流量制御手段を介して真空容器に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器内の圧力を高精度に制御することができる。また、第２真空ポンプ内を流通して真空容器に導入されるガスは、全量を真空容器に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の真空装置の構成を示す構成図である。
【図２】真空装置の真空容器内の圧力制御方法を示す工程図である。
【図３】真空容器として用いる積層体固定治具の構造を示す説明図である。図３（Ａ）は第１固定部材及びシール部材の平面説明図、図３（Ｂ）は第２固定部材の平面説明図である。
【図４】積層体固定治具に積層体を配置した状態を示す平面説明図である。
【図５】積層体固定治具に積層体を配置した状態を示す断面説明図である。図５（Ａ）は図４のＡ−Ａ矢視断面図、図５（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ矢視断面図、図５（Ｃ）は図４のＣ−Ｃ矢視断面図、図５（Ｄ）は図４のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
次に本発明について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明の真空装置１は、真空中で処理する処理材を内部に配置する真空容器２と、真空容器２の内部の圧力を測定する真空計３と、真空容器２を真空排気する第１真空ポンプ４と、弁の開度を制御することによってガス流量を制御することができるコンダクタンスバルブ５と、コンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に接続される第２真空ポンプ６と、真空容器２に導入するためのガスを供給するガス供給手段７と、真空計３の出力に基づいてコンダクタンスバルブ５の開度を制御することにより真空容器２の内部の圧力をあらかじめ設定された制御圧力に制御する制御装置８と、を備えている。
ここで、第１真空ポンプ４が請求項１の排気手段に、第２真空ポンプ６が減圧手段に、コンダクタンスバルブ５が流量制御手段に、それぞれ相当する。
【００３０】
第１真空ポンプ４は、真空容器２の制御圧力を考慮して選定される。本実施形態では、真空容器２の内部の圧力を４．０×１０-2Ｐａ以下に減圧するために、ターボモレキュラーポンプに補助ポンプとしてロータリーポンプを組み合わせた排気手段を採用した。なお、第１真空ポンプ４としては、ドライ真空ポンプ、ウェット真空ポンプなど各種形式のポンプを採用することができる。
【００３１】
第２真空ポンプ６は、内部の圧力が第１真空ポンプ４で減圧された真空容器２の内部の圧力（制御圧力）よりも高くなるように選定されたドライ真空ポンプである。第２真空ポンプ６の吸気口６ａはコンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に接続され、排気口６ｂはガス供給手段７に接続されている。
ここで、「第２真空ポンプ６の内部の圧力」とは、後述するように、ガス供給手段７から供給されるガスが流通する排気口６ｂと吸気口６ａとを連通する内部経路の真空度のことを示す。
【００３２】
第２真空ポンプ６は、ガス供給手段７により供給されるガスが、ポンプ内部で排気口６ｂから吸気口６ａに向かって流通可能に構成されており、ダイアフラムポンプ、スクロールポンプや、メカニカルブースターポンプにスクロールポンプを組み合わせるなどのメカニカルブースターポンプを含む排気手段、などを用いることができる。ここで、図中には示していないが、排気口６ｂ側に連通して排気用に分岐した配管を設けることもできる。
【００３３】
ガス供給手段７は、真空容器２で必要とされる雰囲気を形成するためのガス（例えば不活性ガス）を供給するための、例えば圧力ゲージを備えたボンベなどにより構成される。
【００３４】
真空容器２、第１真空ポンプ４、第２真空ポンプ６及びガス供給手段７の間には、適宜バルブを設けることができる。
【００３５】
本構成の真空装置１による真空容器２の圧力制御方法について説明する。まず、図２に示す排気工程では、第１真空ポンプ４及び第２真空ポンプ６を起動させ、真空容器２の内部を、制御装置８において設定された制御圧力（例えば４．０×１０-2Ｐａ）以下の１０-3Ｐａ程度まで真空排気する。第２真空ポンプ６としてスクロールポンプを用いた場合には、第２真空ポンプ６の内部の圧力（到達真空度）は１〜２０Ｐａ程度であり、真空容器２内は第２真空ポンプ６の内部の圧力より低い圧力に真空排気される。
【００３６】
続くガス導入工程では、第２真空ポンプ６と真空容器２とを接続し、ガス供給手段７により第２真空ポンプ６にガスを供給する。すると、吸気口６ａ側が排気口６ｂ側よりも低圧となるため、ガス供給手段７から供給されるガスが第２真空ポンプ６の内部を通って排気口６ｂから吸気口６ａに向かって流通され、コンダクタンスバルブ５を通じて真空容器２内に導入される。
【００３７】
続く圧力制御工程では、コンダクタンスバルブ５の開度を制御することにより、真空容器２内の圧力制御をする。本実施形態では、制御装置８は、真空計３からの出力に基づいてコンダクタンスバルブ５の開度を調整し、真空容器２内の圧力をあらかじめ設定された制御圧力になるように制御する。以上の工程により、真空容器２内の圧力を制御することができる。
【００３８】
第２真空ポンプ６は、真空容器２の制御圧力などを考慮して適宜選択することができる。ダイアフラムポンプは到達真空度が一般に３×１０４Ｐａから３×１０３Ｐａ程度であるため、真空容器２の内部の圧力を３×１０４Ｐａから２０Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。また、ダイアフラムポンプは真空ポンプの中でも最も安価な部類の真空ポンプなので、装置コストを抑えることができる。スクロールポンプは単体で使用できるドライ真空ポンプの中でも到達圧力が最も低い部類の真空ポンプであり、到達真空度が一般に２０Ｐａから１Ｐａ程度であるため、真空容器２の内部の圧力を２０Ｐａから４．０×１０-2Ｐａ程度に制御したい場合に好適に用いることができる。メカニカルブースターポンプを含む排気手段は到達真空度が一般に４．０×１０-2Ｐａ程度であるため、真空容器２の内部の圧力を４．０×１０-2Ｐａ以下に制御したい場合に好適に用いることができる。
【００３９】
本実施形態では、真空装置１が制御装置８を備えた構成について示したが、制御装置８を備えずにコンダクタンスバルブ５を手動で調整する構成を採用することもできる。また、流量制御手段としてコンダクタンスバルブ５を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば電空レギュレータなどを採用することができる。
【００４０】
［第１実施形態の効果］
本実施形態の真空装置１及び真空装置１の真空容器２内の圧力制御方法によれば、ガスを第２真空ポンプ６の到達圧力まで減圧した状態でコンダクタンスバルブ５を介して真空容器２に導入することができるため、高価な質量流量制御器を使用しなくても真空容器２に導入されるガスの量を精密に制御することができるので、真空容器２内の圧力を高精度に制御することができる。
また、第２真空ポンプ６の内部を流通して真空容器２に導入されるガスは、全量を真空容器２に導入することができるので、ガスを系外に放出して無駄に消費することがなく、ランニングコストを低く抑えることができる。
更に、第２真空ポンプ６はドライ真空ポンプにより構成されるため、真空容器２に導入されるガスが清浄な状態であり、真空容器２内が汚染されることがない。
【００４１】
（第２実施形態）
本実施形態では、真空容器２として、膜材料が積層された積層体をロール式プレスなどの加圧手段により加圧接合し積層接合体を製造するために積層体を固定する積層体固定治具を採用した場合について以下に説明する。ここで、積層接合体の例としては、固体高分子膜、燃料極膜及び空気極膜を積層、接合してなる固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が挙げられる。
【００４２】
積層体固定治具の一実施例について、図３ないし５を参照して説明する。積層体固定治具１００は、第１真空ポンプ４及び第２真空ポンプ６と接続される第１固定部材１０、第１固定部材１０に組み合わせて用いられる第２固定部材２０及びシール部材３０を備えている。
【００４３】
第１固定部材１０は、ロール式プレスなどの加圧手段への搬送方向に略平行に配置される角柱状に形成された第１柱状部材１１、１１の間に、可撓性を有する帯状の部材からなる第１シート部材１２が張り渡されて形成されている。第１シート部材１２は例えば金属材料であるステンレス鋼からなる。
【００４４】
第１シート部材１２はシール部材３０とともに、それぞれの端部が、板状の第１押さえ部材１３により、第１柱状部材１１の長手方向に延びる面の１つ（図５（Ａ））にそれぞれ固定されている。
【００４５】
第１柱状部材１１には、排気ポート１６を介して真空ポンプに接続され、後述する収容空間Ｓと連通する排気路１４が形成されている。ここで、一方の第１柱状部材１１は排気ポート１６を介して第１真空ポンプ４に接続され、他方の第１柱状部材１１は排気ポート１６を介して第２真空ポンプ６に接続されている。
【００４６】
第１シート部材１２の第１柱状部材１１と当接する領域には、排気路１４が開口する位置に対応して排気孔１２ａが貫通形成されている。排気孔１２ａは各第１柱状部材１１にそれぞれ形成されており、真空パッド１５を介して排気路１４にそれぞれ連通している。
【００４７】
第１柱状部材１１には、対向して配置される第２柱状部材２１の位置決めを行う位置決めピン１７が設けられている。
【００４８】
第２固定部材２０は、第１柱状部材１１と対向して配置される第２柱状部材２１、２１の間に、可撓性を有する帯状の部材からなる第２シート部材２２が張り渡されて形成されている。第２柱状部材２１、２１間の第２シート部材２２の外形は、第１柱状部材１１、１１間の第１シート部材１２の外形と略同一になるように形成されている。
【００４９】
第２シート部材２２は、第２柱状部材２１に沿って折り曲げられ、側面より押さえ板２３を介して第２押さえ部材２４により固定されている。図５（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、第２押さえ部材２４には、押さえ板２３に挿通され押さえ板２３を第２柱状部材２１に押圧して第２シート部材２２を固定するための固定ねじ２５と、第２柱状部材２１に押圧する位置を調節するための調節ビス２６と、が設けられている。
【００５０】
第２押さえ部材２４には、第１固定部材１０の位置決めピン１７を挿通して第２固定部材２０の位置決めを行うための位置決め穴２７が貫通形成されている。
【００５１】
シール部材３０は、第１柱状部材１１、１１と第２柱状部材２１、２１とにより対向するように位置決めされた第１シート部材１２と第２シート部材２２との間に配置される。シール部材３０には、第１シート部材１２と第２シート部材２２とが対向して形成される空間を積層体Ｗが収容可能に区画する収容部３０ａと、収容部３０ａと連通して形成され、第１シート部材１２、第２シート部材２２及び収容部３０ａにより区画された密閉空間である収容空間Ｓの内部を排気するために形成された排気部３０ｂと、が形成されている。シール部材３０は、第１シート部材１２と第２シート部材２２との間に挟みこまれることにより、収容空間Ｓの側壁の役割を果たす。
【００５２】
排気部３０ｂは、収容部３０ａと連通して第１柱状部材１１側に向かって突出して、第１シート部材１２の排気孔１２ａが面するように形成されている。また、収容部３０ａに収容された積層体Ｗが移動しないように収容部３０ａより小さく形成されている。
【００５３】
積層体固定治具１００は、上述の構成により、収容空間Ｓに積層体Ｗを配置し、第１真空ポンプ４により収容空間Ｓを排気し、コンダクタンスバルブ５、第２真空ポンプ６、ガス供給手段７により収容空間Ｓの内部を所定の圧力に制御することにより、第１シート部材１２及び第２シート部材２２を収容空間Ｓに配置された積層体Ｗに密着させて積層体Ｗを固定することができる。ここで、収容空間Ｓの内部を所定の圧力に制御することができるので、第１シート部材１２及び第２シート部材２２が積層体Ｗに密着し固定する力を制御することができる。
【００５４】
そして、固定された積層体Ｗをロール式プレス装置などの加圧手段により加圧して接合し、積層接合体を製造することができる。
【００５５】
なお、本実施例で示した構造の積層体固定治具以外にも、積層体を配置した空間を減圧して積層体を固定する方式の積層体固定治具を真空容器として採用することができる。
【００５６】
［第２実施形態の効果］
固体高分子膜、燃料極膜及び空気極膜を積層、接合してなる固体高分子型燃料電池用の膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）などの積層接合体を製造する際に積層体を配置した空間を減圧して積層体を固定する方式の積層体固定治具を用いる場合、積層体を配置した空間内の圧力の制御が必要な場合がある。本実施形態のように、真空容器２を積層体固定治具１００として構成することにより、このような積層接合体の製造に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…真空装置
２…真空容器
３…真空計
４…第１真空ポンプ
５…コンダクタンスバルブ
６…第２真空ポンプ
６ａ…吸気口
６ｂ…排気口
７…ガス供給手段
８…制御装置
１０…第１固定部材
１１…第１柱状部材
１２…第１シート部材
１２ａ…排気孔
１３…第１押さえ部材
１４…排気路
１５…真空パッド
１６…排気ポート
１７…位置決めピン
２０…第２固定部材
２１…第２柱状部材
２２…第２シート部材
２３…押さえ板
２４…第２押さえ部材
２５…固定ねじ
２６…調節ビス
２７…位置決め穴
３０…シール部材
３０ａ…収容部
３０ｂ…排気部
１００…積層体固定治具
Ｓ…収容空間
Ｗ…積層体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理材を内部に配置する真空容器と、
前記真空容器内を真空排気する排気手段と、
ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、
を備え、
前記減圧手段は、内部の圧力が前記排気手段により真空排気された前記真空容器内の圧力よりも高く、排気口側から吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、
前記減圧手段の内部を流通したガスを、前記吸気口から前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入することにより前記真空容器内の圧力を制御することを特徴とする真空装置。
【請求項２】
前記減圧手段の真空ポンプは、ドライ真空ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の真空装置。
【請求項３】
前記減圧手段の排気口に接続され、減圧手段にガスを供給するガス供給手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空装置。
【請求項４】
前記減圧手段の排気口が大気開放されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空装置。
【請求項５】
前記真空容器内の圧力を測定する真空計と、
前記真空容器内の圧力があらかじめ設定された制御圧力となるように、前記真空計の出力に基づいて前記流量制御手段を制御する制御装置を備えた請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項６】
前記減圧手段はダイアフラムポンプであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項７】
前記減圧手段はスクロールポンプであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項８】
前記減圧手段はメカニカルブースターポンプを含む排気手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項９】
前記真空容器が、膜材料が積層された積層体を加圧手段により加圧接合し積層接合体を製造するために積層体を固定する積層体固定治具であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項１０】
処理材を内部に配置する真空容器と、
前記真空容器内を真空排気する排気手段と、
ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、
を備えた真空装置を用意し、
前記排気手段により前記真空容器内を前記減圧手段の内部の圧力より低い圧力に真空排気する排気工程と、
前記減圧手段の内部を通って排気口側から吸気口側へガスを流通させ、前記減圧手段の内部を流通したガスを前記流量制御手段を介して前記真空容器内へ導入するガス導入工程と、
前記流量制御手段を制御することにより、真空容器内の圧力制御をする圧力制御工程と、
を備えたことを特徴とする真空容器内の圧力制御方法。
【請求項１１】
処理材を内部に配置する真空容器と、
前記真空容器内に連通接続された第１真空ポンプと、
前記真空容器内に連通接続され、ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段に連通接続され、排気口と吸気口とを連通する内部経路を備える第２真空ポンプと、を備えた真空装置であって、
前記第２真空ポンプは、前記内部経路内の圧力が前記第1真空ポンプによって生じる前記真空容器内の真空排気された圧力よりも高く、かつ、前記排気口側から前記吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、
前記第２真空ポンプ内を流通したガスは、前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入されることを特徴とする真空装置。
【請求項１】
処理材を内部に配置する真空容器と、
前記真空容器内を真空排気する排気手段と、
ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、
を備え、
前記減圧手段は、内部の圧力が前記排気手段により真空排気された前記真空容器内の圧力よりも高く、排気口側から吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、
前記減圧手段の内部を流通したガスを、前記吸気口から前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入することにより前記真空容器内の圧力を制御することを特徴とする真空装置。
【請求項２】
前記減圧手段の真空ポンプは、ドライ真空ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の真空装置。
【請求項３】
前記減圧手段の排気口に接続され、減圧手段にガスを供給するガス供給手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空装置。
【請求項４】
前記減圧手段の排気口が大気開放されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空装置。
【請求項５】
前記真空容器内の圧力を測定する真空計と、
前記真空容器内の圧力があらかじめ設定された制御圧力となるように、前記真空計の出力に基づいて前記流量制御手段を制御する制御装置を備えた請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項６】
前記減圧手段はダイアフラムポンプであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項７】
前記減圧手段はスクロールポンプであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項８】
前記減圧手段はメカニカルブースターポンプを含む排気手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項９】
前記真空容器が、膜材料が積層された積層体を加圧手段により加圧接合し積層接合体を製造するために積層体を固定する積層体固定治具であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の真空装置。
【請求項１０】
処理材を内部に配置する真空容器と、
前記真空容器内を真空排気する排気手段と、
ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段を介して前記真空容器と吸気口が接続される真空ポンプにより構成される減圧手段と、
を備えた真空装置を用意し、
前記排気手段により前記真空容器内を前記減圧手段の内部の圧力より低い圧力に真空排気する排気工程と、
前記減圧手段の内部を通って排気口側から吸気口側へガスを流通させ、前記減圧手段の内部を流通したガスを前記流量制御手段を介して前記真空容器内へ導入するガス導入工程と、
前記流量制御手段を制御することにより、真空容器内の圧力制御をする圧力制御工程と、
を備えたことを特徴とする真空容器内の圧力制御方法。
【請求項１１】
処理材を内部に配置する真空容器と、
前記真空容器内に連通接続された第１真空ポンプと、
前記真空容器内に連通接続され、ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量制御手段に連通接続され、排気口と吸気口とを連通する内部経路を備える第２真空ポンプと、を備えた真空装置であって、
前記第２真空ポンプは、前記内部経路内の圧力が前記第1真空ポンプによって生じる前記真空容器内の真空排気された圧力よりも高く、かつ、前記排気口側から前記吸気口側へ向かって内部でガスが流通可能に構成されており、
前記第２真空ポンプ内を流通したガスは、前記流量制御手段を介して前記真空容器へ導入されることを特徴とする真空装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０４３９７（Ｐ２０１３−１０４３９７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０３３４（Ｐ２０１１−２５０３３４）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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