JP2000145980A - ゲート弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲート弁の機構を簡易なものとし、また、封
止部材が対向面と接触しながらスライド動作することな
く封止を行う。 【解決手段】 弁板２及び弁室３、先端に弁板を取り付
けた中空のシリンダロッド４と、弁室又は弁板におい
て、他方と対向する面に設けられたインフラートシール
６、弁板の閉止位置において開放動作を行う制御弁７と
を備えた構成とし、圧縮気体の給排気によるシリンダロ
ッド４の移動によって、弁板２は閉止位置と開放位置と
の間で開閉運動を行い、弁板２は閉止位置において、シ
リンダロッド４の中空部２１及び制御弁７を通してイン
フラートシール６内へ圧縮気体を給気し弁板２と弁室３
間の封止を行う。弁板の移動を一軸動作とすると共に、
弁板の移動に伴ってシール用圧縮気体の給排気が制御さ
れるため、ゲート弁の機構が簡易化され、また、弁板と
弁室との間の封止を弁板の移動後に行うことによって封
止部材が対向面と接触しながらのスライド動作を行うこ
となく封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的に低真空の
用途に適したゲート弁に関し、多室形装置のチャンバ間
の仕切りや、雰囲気保持の用途に用いることができるゲ
ート弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空装置において、チャンバー間を開閉
自在に仕切ったり、チャンバー内の雰囲気を保持するた
めにゲート弁が用いられている。

【０００３】ゲート弁は、通常弁板に一定のシール圧力
を発生させる機構によって封止を行っている。従来用い
られているシール圧力を発生させる機構として、トグル
機構や、ロッドの移動によって弁板を機械的に拡張させ
る機構や、スクリューの回転と内蔵ボールによって弁板
を押圧する機構などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トグル
機構を用いたゲート弁は、高精度の部品やパーティクル
を発生させないような閉止機構が必要であり、また、通
常、逆圧の圧力状態では使用できないという問題があ
る。また、弁板を機械的に拡張させる機構や内蔵ボール
を備える機構を用いたゲート弁は逆圧に対応できる構成
となっているが、複雑な機械部品を必要とするという問
題がある。このような高精度の部品や複雑な機械部品
は、ゲート弁の価格を高める要因ともなっている。

【０００５】また、弁板と圧接する対向壁面との間をＯ
リング等の封止部材によって封止する場合には、機構に
よっては封止部材が接触しながらスライド動作すること
もあり、パーティクルが発生したり耐久性が低下するお
それがある。

【０００６】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、ゲート弁の機構を簡易なものとすることを目的
とし、また、封止部材が対向面と接触しながらスライド
動作することなく封止を行うことを他の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は圧縮気体を用い
て封止を行うものであり、弁板の移動を一軸動作とする
と共に、弁板の移動に伴ってシール用圧縮気体の給排気
が制御されるためゲート弁の機構が簡易化され、また、
弁板と弁室との間の封止を弁板の移動後に行うことによ
って封止部材が対向面と接触しながらのスライド動作を
行うことなく封止する。

【０００８】本発明のゲート弁は、弁板及び弁室と、先
端に弁板を取り付けた中空のシリンダロッドと、弁室又
は弁板において、他方と対向する面に設けられたインフ
ラートシールと、弁板の閉止位置において開放動作を行
う制御弁とを備えた構成とし、圧縮気体の給排気による
シリンダロッドの移動によって、弁板は閉止位置と開放
位置との間で開閉運動を行い、弁板は閉止位置におい
て、シリンダロッドの中空部及び制御弁を通してインフ
ラートシール内へ圧縮気体を給気し弁板と弁室間の封止
を行う。したがって、本発明のゲート弁は、弁板が弁室
に対して開放位置とすることにより開放状態とし、弁板
が弁室に対して閉止位置とすると共にインフラートシー
ルで弁板と弁室との間を封止することによって閉鎖状態
とする。

【０００９】弁板の開閉運動とインフラートシールの封
止動作とは、共に圧縮気体の給気によって行い、共にシ
リンダロッドを介して行う。シリンダロッドは、圧縮気
体の給排気によって弁板を閉止位置と開放位置との間で
開閉運動させると共に、中空部を通して圧縮気体をイン
フラートシールに給気する。

【００１０】インフラートシールは、ゴム等のエラスト
マー素材で形成される給排気用の通気部分を除いて外気
と密閉された封止用部材であり、内部への圧縮気体の給
排気によって膨張と収縮の二つの状態をとることがで
き、膨張時に対向面と接触することによって封止を行う
ことができる。

【００１１】本発明のゲート弁において、インフラート
シールによる封止は、弁板が閉止位置に移動した後に圧
縮気体を給気することによって行う。この弁板の移動と
圧縮気体の給気とのタイミングは制御弁によって行うこ
とができ、例えば、弁板の移動終端において制御弁を開
放し、シリンダロッドの中空部を通してインフラートシ
ール側に圧縮気体を導入する。本発明のインフラートシ
ールは、弁室又は弁板において、他方と対向する面に設
ける構成とするものである。インフラートシールの設置
の一実施形態として、弁板の両面に設け、対面する弁室
の二つの内壁面との間で封止を行う構成とすることがで
きる。

【００１２】本発明のゲート弁によれば、圧縮気体の給
気によってシリンダロッドを移動させて弁板を弁室内に
導入し、閉止位置に移動させる。ここまでは、圧縮気体
はシリンダロッドの中空部内まで導入されているが、制
御弁によって閉止された状態に保持されている。弁板が
閉止位置に到達すると制御弁は開放され、中空部内まで
導入されていた圧縮気体はインフラートシール側に給気
される。インフラートシールに給気された圧縮気体はイ
ンフラートシールを内部から外側に向かって膨張させ、
対向する弁板あるいは弁室の面と接触し押圧し、封止が
行われる。

【００１３】本発明のゲート弁は、インフラートシール
による封止を用い、また弁板の移動は単純な開閉動作の
みであるため、従来のトグル機構や弁板を機械的に拡張
させる機構等の複雑で高精度を要する機構を用いること
なく簡易な構成とすることができる。また、接触部分は
インフラートシールによる押圧動作で行われるため、従
来のように封止部材のスライド動作によるパーティクル
の発生や耐久性の低下を生じるおそれがない。

【００１４】インフラートシールを弁板に対して両側に
設けることによって、逆圧に対応する構成とすることが
できる。また、インフラートシールによるシール圧は弁
板全面に対して均一であるため、弁室内の圧力に対して
シール圧力を高めることによって、真空用途に限らず正
圧で使用することができる。また、圧縮気体として弁室
側に存在するガスと同一のガスを使用することによっ
て、インフラートシールの素材のガス浸透性に関わらず
雰囲気制御装置用の仕切り弁として用いることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のゲート弁
の構成例を説明するための概略図である。図１におい
て、ゲート弁１は弁板２及び弁室３と、先端に弁板２を
取り付けた中空のシリンダロッド４と、弁板２の両面に
設けられるインフラートシール６と、インフラートシー
ル６への圧縮気体の給気を制御する制御弁７を備える。

【００１６】弁板２は、弁室３内において閉止位置と開
放位置との間を移動可能とする部材であって、閉止位置
において弁室３との間を封止してゲート弁を閉止する。
弁板２の両面には、閉止位置において弁室３の内壁面と
当接する位置にインフラートシール６が設けられる。該
インフラートシール６は、弁板２の内部に形状された中
空部２１と通じており、さらに該中空部２１内には制御
弁７及びプッシュロッド７１が設けられる。また、弁室
３は、内部に弁板２及びシリンダロッド４を収納する部
材であって、一部に開口部３１、３１’が形成され、該
開口部３１、３１’を弁板２で閉じることによってゲー
ト弁の閉止が行われる。

【００１７】弁室の開口部の形状及びインフラートシー
ルの配設形状はそれぞれ任意形状とすることができる。
図２に示す弁室及び弁板の一部を切り欠いた正面図にお
いて、図２（ａ）は、弁室３の開口部３１ａの形状及び
インフラートシール６の配設形状が円形の場合を示し、
図２（ｂ）は、弁室３の開口部３１ｂの形状及びインフ
ラートシール６の配設形状が矩形の場合を示している。
弁板２は、シリンダロッド４の先端にフローティングジ
ョイント４３を介して取り付けられ、シリンダロッド４
によって弁室３内において閉止位置と開放位置との間を
移動する。フローティングジョイント４３は、シリンダ
ロッド４と弁板２との軸方向のずれを吸収するための部
材であり、図では分割部材をＯリング等を挟んで結合さ
せて形成している。

【００１８】シリンダロッド４の内部には両端部間を貫
通して中空部４１が形成され、弁板２と反対側の端部は
エアシリンダ５のシリンダ部５３に接続されている。エ
アシリンダ５は、シリンダエンドチャンバ５１とシリン
ダエンドチャンバ５１内で移動するシリンダ部５３とを
備え、シリンダエンドチャンバ５１内に給排気口５２を
介して圧縮気体を給排気することによって、シリンダロ
ッド４の駆動とインフラートシール６に対する圧縮気体
の給排気を行う。インフラートシール６に対する圧縮気
体の給排気は、シリンダ部５３及びシリンダロッド４の
中空部４１を通して行われる。なお、シリンダロッド４
の外周にはロッドシールベローズ４２が設けられてい
る。

【００１９】制御弁７は、ボール７２とばね材７３を備
え、プッシュロッド７１と共に圧縮気体のインフラート
シール６内への給気制御を行う。中空部２１内に設けら
れたプッシュロッド７１は、一端はばね材７３によって
ボール７２に当接させ、他端にはローラ２２が設けられ
ている。プッシュロッド７１は制御弁７の開閉制御を行
う操作部材として作用する。制御弁７側から中空部２１
内への圧縮気体の導入は、図３の弁板のＡ−Ａ’断面図
に示すように、弁板７のプッシュロッド７１を通す通過
部分の周囲に設けた通気路７５を通して行われる。

【００２０】弁板２が開放状態にあるときには、ボール
７２はばね材７３によってプッシュロッド７１を押すと
共に、弁板２の中空部２１に形成した肩部を押圧して圧
縮気体の流通を閉鎖する。また、弁板２が閉止状態にあ
るときには、プッシュロッド７１の他端に設けたローラ
２２が弁室３に形成されたＶ溝３２に当接してばね材７
３を圧縮し、ボール７２を肩部から離して圧縮気体の流
通を開放する。なお、ローラ２２及びＶ溝３２は、弁板
２を所定位置に位置決めする作用も備える。なお、プッ
シュロッド７１の他端に設ける当接部材はローラに限ら
ず、円筒形の他、Ｖ溝３２と当接した際に隙間が生じな
い形状であれば任意の形状とすることができる。また、
Ｖ溝３２の形状についても、プッシュロッド７１の端部
と当接した際に隙間が生じない形状であれば任意の形状
とすることができる。

【００２１】また、弁板２のローラ２２側の端部におい
て、プッシュロッド７１と弁板２との間はＯリング７４
等の封止部材を設け、圧縮気体の漏れを防止する。ここ
で、プッシュロッド７１と封止部材との相対的移動量は
ボール７２の移動量に過ぎずないため、この移動により
生じるパーティクルの発生や耐久性の低下はわずかであ
る。

【００２２】制御弁７によって、シリンダロッド４の中
空部４１と弁板２内の中空部２１との導通制御が行われ
ると、中空部２１内に導入された圧縮気体はインフラー
トシール６内に給気される。圧縮気体を給気されたイン
フラートシール６は、弁室３の内壁に向かって膨張し密
着する。このインフラートシール６の膨張によって、弁
板２と弁室３との間が閉じられ封止が行われる。

【００２３】次に、図４，５を用いてゲート弁の構成例
の動作について説明する。図４，５は弁板は開放位置か
ら閉止位置に移動し、インフラートシールが膨張して封
止を行うまでの状態を示している。図４（ａ）は弁板が
開放された状態を示している。開放状態では、エアシリ
ンダー５の動作によってシリンダロッド４を移動させ、
弁板２を弁室３の開口部３１から後退させてゲート弁１
を開口させる。この開放状態では、制御弁７は閉じられ
た状態にあり、インフラートシール６は収縮した状態に
ある。

【００２４】図４（ｂ）は弁板を閉止位置に移動させた
状態を示している。エアシリンダー５のシリンダエンド
チャンバ５１内への圧縮気体の導入することによってシ
リンダ部５３を押し、シリンダロッド４を移動させる。
弁板２及びプッシュロッド７１は、このシリンダロッド
４の移動によって図中の矢印方向に共に移動する。プッ
シュロッド７１の移動は、先端のローラ２２がＶ溝３２
と当接するまで行われ、当接位置が弁板２の閉止位置と
なる。弁板２が閉止位置に到達した時点では、制御弁７
は依然として閉じた状態にあって、中空部２１内に圧縮
気体は導入されておらず、インフラートシール６は収縮
した状態にある。したがって、インフラートシール６と
弁室３の内壁との間には隙間があり、封止は完了してい
ない。

【００２５】図５（ｃ）は弁板を閉止位置で更に移動さ
せた状態を示している。エアシリンダー５のシリンダエ
ンドチャンバ５１内への圧縮気体の導入を続行してシリ
ンダ部５３を押し、シリンダロッド４を更に移動させ
る。このとき、プッシュロッド７１の移動がＶ溝で止め
られているため、弁板２がプッシュロッド７１に沿って
移動する。弁板２がプッシュロッド７１に対して移動す
ると、ばね材７３がボール７２とシリンダロッド４の端
面との間で圧縮され、ボール７２とプッシュロッド７１
の肩部との間が離隔し、制御弁７が開放される。なお、
制御弁７の移動は、ばね材７３の圧縮限界によって所定
の範囲内に制限することも、また、図示しないストッパ
で制限することもできる。

【００２６】図５（ｄ）は閉止位置においてインフラー
トシールを膨張させた状態を示している。図５（ｃ）に
おいてプッシュロッド７１及び弁板２の移動が制限され
るためシリンダロッド４の移動も制限される。この状態
でエアシリンダー５のシリンダエンドチャンバ５１内へ
の圧縮気体の導入を続行すると、導入された圧縮気体は
シリンダロッド４の中空部４１及び制御弁７を通過し
て、弁板２の中空部２１内に流入する。中空部２１内に
流入した圧縮気体は、インフラートシール６を辺の内壁
面に向かって膨張させる。膨張したインフラートシール
６は、弁室３の内壁と接触して押圧する。これによっ
て、インフラートシール６と弁室３の間の隙間は閉じら
れ、封止が完了する。封止を開放した後、弁板を閉止位
置から開放位置に移動する動作は、前記図４，５で示し
た弁板を開放位置から閉止位置に移動し封止を行う動作
を逆方向とすることによって行うことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゲート弁の機構を簡易なものとすることができる。ま
た、封止部材を対向面に対する押圧動作によって封止す
ることにより、封止部材のスライド動作によることなく
封止を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲート弁の構成例を説明するための概
略図である。

【図２】本発明のゲート弁の弁板の断面図である。

【図３】本発明のゲート弁の弁室及び弁板の一部を切り
欠いた正面図である。

【図４】本発明のゲート弁の構成例の動作について説明
する図である。

【図５】本発明のゲート弁の構成例の動作について説明
する図である。

【符号の説明】

１…ゲート弁、２…弁板、３…弁室、４…シリンダロッ
ド、５…エアシリンダー、６…インフラートシール、７
…制御弁、２１…中空部、２２…ローラ、３１，３
１’，３１ａ，３１ｂ…開口部、３２…Ｖ溝、３３…通
気部、３４…突起部、４１…中空部、４２…ロッドシー
ルベローズ、４３…フローティングジョイント、５１…
シリンダエンドチャンバ、５２…給排気口、５３…シリ
ンダ部、７１…プッシュロッド、７２…ボール、７３…
ばね材、７４…Ｏリング、７５…通気路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁板及び弁室と、先端に弁板を取り付け
   た中空のシリンダロッドと、弁室又は弁板において、他
   方と対向する面に設けられたインフラートシールと、弁
   板の閉止位置において開放動作を行う制御弁とを備え、
   圧縮気体の給排気によるシリンダロッドの移動によっ
   て、弁板は閉止位置と開放位置との間で開閉運動を行
   い、弁板は閉止位置において、シリンダロッドの中空部
   及び制御弁を通してインフラートシール内へ圧縮気体を
   給気し弁板と弁室間の封止を行う、ゲート弁。