JP7462315B2

JP7462315B2 - 真空破壊弁

Info

Publication number: JP7462315B2
Application number: JP2020190682A
Authority: JP
Inventors: 兼太郎滝口
Original assignee: Ｕｔｍ株式会社
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2040-11-17
Also published as: JP2022079848A

Description

本発明は、真空破壊弁に係わり、特に、人為的に真空破壊を可能とした真空破壊弁に関する。

従来から、真空室の真空状態を維持するために、真空室と連通する負圧側ポートと、大気側と連通する正圧側ポートと、これら各ポートの連通状態を切り替える可動式の弁体と、を備え、開弁状態としたときに真空破壊される真空破壊弁が知られている。

この際、弁体と接触する弁座、すなわち、可動式の弁体に対峙する固定側にパッキン等を設け、このようなパッキン等のシール部材を弁座とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１８０４９５号公報

しかしながら、上述した真空破壊弁にあっては、固定側にパッキン等を配置しているため、可動側との圧接力が緩く密着性を確保し難いうえ、パッキン等のシール部材が劣化した場合の交換が困難であるという問題が生じていた。

本発明の目的は、弁座との密着性を容易に確保することができるとともに、シール部材の交換を容易に行うことができる真空破壊弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明は、金属製の本体に形成されて真空室に一端が連通される負圧側ポート部と、前記本体に形成されて大気に一端が連通される正圧側ポート部と、前記本体に設けられて前記負圧側ポート部の他端と前記正圧側ポート部の他端とを、通常時において閉弁し、必要時において人為操作によって開弁する切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記本体に設けられて前記負圧側ポート部の他端と前記正圧側ポート部の他端とを連通する連通孔を形成した隔壁部と、前記連通孔を貫通し、前記本体に軸線方向に沿って移動可能に支持された操作ロッド部と、前記操作ロッド部に設けられて前記連通孔の前記正圧側ポート部側の開口縁部を取り巻く第１弁座部と接触可能な封止面部と、前記操作ロッド部に設けられて前記封止面部の外周から前記第１弁座部の外周の第２弁座部と圧接可能なシール部材と、前記操作ロッド部に一端側が圧接して前記封止面部と前記シール部材とを前記隔壁部に向けて付勢する付勢部材と、を備えるものである。

本願発明の真空破壊弁は、金属製の本体と、この本体に軸線方向に沿って移動可能に支持された切換弁と、を備える。

本体には、真空室に一端が連通される負圧側ポート部と、大気に一端が連通される正圧側ポート部と、負圧側ポート部の他端と正圧側ポート部の他端とを連通する連通孔を形成した隔壁部と、がそれぞれ形成されている。

また、隔壁部には、連通孔の正圧側ポート部側の開口縁部を取り巻く第１弁座部と、第１弁座部の外周の第２弁座部と、が設けられている。

切換弁は、連通孔を貫通して本体に対して軸線方向に沿って移動可能に支持された操作ロッド部と、第１弁座部と接触可能な封止面部と、第２弁座部と圧接可能なシール部材と、これら封止面部とシール部材とを隔壁部に向けて付勢する付勢部材と、を備える。

このように、可動側である切換弁には、軸線周りの内周と外周とに２つの弁体を設けており、そのうちの外周側にシール部材を配置していることから、付勢部材の付勢を利用した密着性の高いシール構造を採用することができる。

また、シール部材を可動側の切換弁に配置したことにより、劣化等に起因するシール部材の交換を容易に行うことができる。

本発明によれば、弁座との密着性を容易に確保することができるとともに、シール部材の交換を容易に行うことができる。

真空切換弁の斜視図である。真空切換弁の側面図である。真空切換弁の断面構造を示し、（Ａ）は閉弁状態の縦断面図、（Ｂ）は開弁状態の縦断面図である。真空切換弁の要部の断面構造を示し、（Ａ）は図３（Ａ）の丸囲い部分の拡大断面図、（Ｂ）は図３（Ｂ）の丸囲い部分の拡大図断面である。

次に、本発明の一実施形態に係る真空破壊弁について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態において、便宜上、機械構造の面取り加工や隙間等、図の一部は簡略化して図示している。また、真空切換弁は、その上下左右並びに垂直・水平方向の全体配置は適用する装置等の使用環境によって任意であるが、以下においては、便宜上、図に示した各方向を一例として説明する。

図１及び図２において、真空破壊弁１は、金属製の本体１０と、この本体１０から図示上端側を突出させて軸線方向（後述する軸線Ｑ３参照）に沿って移動可能に支持された軸状の切換弁２０と、本体１０の図示下面側を閉塞するよう複数のねじ３１（図３参照）により本体１０に固定された金属製のカバー３０と、本体１０の図示上面に固定されて本体１０を各種の被取付部（図示せず）に固定するためのブラケット４０と、を備える。

図３に示すように、本体１０は、図示右側面側に一端が開放して真空室に連通される負圧側ポート部１１と、同様に図示右側面側に一端が開放して大気に連通される正圧側ポート部１２と、負圧側ポート部１１の他端と正圧側ポート部１２の他端とを連通する連通孔１３を形成した隔壁部１４と、がそれぞれ形成されている。また、本体１０は、隔壁部１４の上方に軸貫通穴部１５が形成され、隔壁部１４の下方に軸貫通穴部１５よりも大径な弁体移動空間部１６が形成されている。なお、本実施の形態においては、隔壁部１４と軸貫通穴部１５とは一部を共用している。

負圧側ポート部１１の軸線Ｑ１と正圧側ポート部１２の軸線Ｑ２とは、互いに平行であり、連通孔１３及び軸貫通穴部１５で同軸な軸線Ｑ３は軸線Ｑ１及び軸線Ｑ２と直交していることから、全体として断面構造で折り返し状態の連通経路を形成している。

負圧側ポート部１１の真空室に連通される開放端には接続接手５０が装着され、正圧側ポート部１２の大気に連通される開放端には真空破壊時に発生する真空解除音を低減するマフラー６０が装着されている。なお、接続接手５０とマフラー６０とは、例えば、使用環境に応じて径の異なるものが装着可能となるように、雌雄の異なるネジ構造によって本体１０に対して着脱可能となっている。

また、隔壁部１４には、図４に示すように、連通孔１３の正圧側ポート部１２側の開口縁部１３ａを取り巻く第１弁座部１７と、第１弁座部１７の外周に位置する第２弁座部１８と、が同一面内に設けられている。

切換弁２０は、連通孔１３を貫通して本体１０に対して軸線Ｑ３に沿って移動可能に支持された操作ロッド部２１と、操作ロッド部２１の図示上端側に取付ボルト２２を介して設けられたクッション体２３と、取付ボルト２２と螺合して取付ボルト２２の長さ（高さ）を調整する調整ナット２４と、負圧側ポート部１１よりも図示上方に位置する真空シール用のパッキン２５と、を備える。

操作ロッド部２１は、軸貫通穴部１５から図示上端が突出する操作部側の軸部２１ａと、弁体移動空間部１６に位置して軸部２１ａよりも大径とされて第１弁座部１７と接触可能な封止面部２１ｂと、封止面部２１ｂよりもさらに大径な付勢ブロック部２１ｃと、付勢ブロック部２１ｃよりも図示下方に設けられてカバー３０から突出する従動側軸部２１ｄと、が一体に形成されている。

操作ロッド部２１は、封止面部２１ｂの外周から第１弁座部１７の外周の第２弁座部１８と圧接可能なシール部材２６と、付勢ブロック部２１ｃに設けられて封止面部２１ｂとシール部材２６とを隔壁部１４に向けて付勢する複数の付勢部材２７と、を備える。

封止面部２１ｂは、操作ロッド部２１の軸部２１ａよりも大径とされ、第１弁座部１７との接触面から離反する方向に向かって小径とされる環状ポケット部２１ｅを備える。

シール部材２６は、操作ロッド部２１の軸線Ｑ３方向に沿う移動に連動するよう、環状ポケット部２１ｅに弾性により一部が食い込んで保持された環状パッキンである。したがって、環状パッキンからなるシール部材２６は、その断面形状が変形可能な円形であり、その肉厚が封止面部２１ｂの図示高さ方向の肉厚よりも厚く、その内径が環状ポケット部２１ｅの外径よりも小径とされるものを用いるのが好ましい。

付勢部材２７は、付勢ブロック部２１ｃの図示下端面に開口する複数の収納孔２１ｆに収納されたバネ構造物、例えばコイルスプリングである。なお、その他の種類のバネを用いてもよい。付勢部材２７は、図示下端がカバー３０に当接し、図示上端が収納孔２１ｆの底面に当接して、操作ロッド部２１を図示上方、すなわち、封止面部２１ｂが第１弁座部１７に、及び、シール部材２６が第２弁座部１８に、それぞれ圧接するように付勢している。

このような基本構成において、本実施の形態に係る真空破壊弁１は、金属製の本体１０に形成されて真空室に一端が連通される負圧側ポート部１１と、本体１０に形成されて大気に一端が連通される正圧側ポート部１２と、本体１０に設けられて負圧側ポート部１１の他端と正圧側ポート部１２の他端とを、通常時において閉弁し、必要時において人為操作によって開弁する切換弁２０と、を備え、切換弁２０は、本体１０に設けられて負圧側ポート部１１の他端と正圧側ポート部１２の他端とを連通する連通孔１３を形成した隔壁部１４と、連通孔１３を貫通し、本体１０に軸線方向に沿って移動可能に支持された操作ロッド部２１と、操作ロッド部２１に設けられて連通孔１３の正圧側ポート部１２側の開口縁部１３ａを取り巻く第１弁座部１７と接触可能な封止面部２１ｂと、操作ロッド部２１に設けられて封止面部２１ｂの外周から第１弁座部１７の外周の第２弁座部１８と圧接可能なシール部材２６と、操作ロッド部２１に一端側が圧接して封止面部２１ｂとシール部材２６とを隔壁部１４に向けて付勢する付勢部材２７と、を備えることにより、弁座との密着性を容易に確保することができるとともに、シール部材の交換を容易に行うことができるようにすることにある。

具体的には、真空室が真空状態にある通常時は、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、付勢部材２７の付勢によって封止面部２１ｂが第１弁座部１７に、及び、シール部材２６が第２弁座部１８に、それぞれ圧接して負圧側ポート部１１を閉弁状態としている。

一方、真空破壊したいときには、人為的にクッション体２３を指等で図示状態で押し下げることにより、付勢部材２７の付勢に抗して操作ロッド部２１が軸線Ｑ３に沿って図示下方に移動変位し、封止面部２１ｂが第１弁座部１７から離間すると同時にシール部材２６が第２弁座部１８から離間して開弁状態となり、正圧側ポート部１２から負圧側ポート部11へと大気が流入して真空破壊される。

この際、正圧側ポート部１２には、マフラー６０が設けられていることから、真空破壊時に発生する真空解除音を低減することができる。なお、発生する真空解除音が十分に小さいか発生しない場合、又は、真空解除音の発生を特に問題としない場合、等においては、マフラー６０を省略してもよい。

このように、可動側である切換弁２０には、軸線Ｑ３周りの内周と外周とに２つの弁体として第１弁座部１７及び第２弁座部１８を設けており、そのうちの外周側に位置する第２弁座部１８に圧接可能なシール部材２６を配置していることから、付勢部材２７の付勢を利用した密着性の高いシール構造を採用することができる。

また、第２弁座部１８と当接するシール部材２６を可動側の切換弁２０に配置したことにより、カバー３０を本体１０から取り外し、取付ボルト２２を操作ロッド部２１から取り外すだけで操作ロッド部２１を本体１０から抜き出すことができ、劣化等に起因するシール部材２６の交換を容易に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明の技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。したがって、これらの変更や修正、組み合わせなどの後の技術も、当然に本発明の技術的思想の範囲に属するものである。

具体的には、図示は省略するが、上記実施の形態では、第１弁座部１７と第２弁座部１８とが同一面内に位置していたが、例えば、第１弁座部１７と第２弁座部１８とに、図３及び図４に示した断面形状において第１弁座部１７が第２弁座部１８よりも高位の凹状（図示下向き）又は第１弁座部１７が第２弁座部１８よりも低位の凸状（図示下向き）となるように段差を設けてもよい。

なお、以上の説明において、「垂直（直交）」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直（直交）」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直（直交）」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

以上説明したように、本発明に係る真空破壊弁は、弁座との密着性を容易に確保することができるとともに、シール部材の交換を容易に行うことができるという効果を有し、人為的に真空破壊を可能とした真空破壊弁全般に有用である。

１真空破壊弁
１０本体
１１負圧側ポート部
１２正圧側ポート部
１３連通孔
１３ａ開口縁部
１４隔壁部
１５軸貫通穴部
１６弁体移動空間部
１７第１弁座部
１８第２弁座部
２０切換弁
２１操作ロッド部
２１ａ軸部
２１ｂ封止面部
２１ｃ付勢ブロック部
２１ｄ従動側軸部
２１ｅ環状ポケット部
２１ｆ収納孔
２５パッキン
２６シール部材
２７付勢部材
５０接続接手
６０マフラー
Ｑ１軸線
Ｑ２軸線
Ｑ３軸線

Claims

金属製の本体に形成されて真空室に一端が連通される負圧側ポート部と、
前記本体に形成されて大気に一端が連通される正圧側ポート部と、
前記本体に設けられて前記負圧側ポート部の他端と前記正圧側ポート部の他端とを、通常時において閉弁し、必要時において人為操作によって開弁する切換弁と、
を備え、
前記切換弁は、
前記本体に設けられて前記負圧側ポート部の他端と前記正圧側ポート部の他端とを連通する連通孔を形成した隔壁部と、
前記連通孔を貫通し、前記本体に軸線方向に沿って移動可能に支持された操作ロッド部と、
を有し、
前記操作ロッド部は、
前記人為操作が行われる操作側に位置する軸部と、
前記軸部の反操作側に設けられて前記連通孔の前記正圧側ポート部側の開口縁部を取り巻く第１弁座部と接触可能な封止面部と、
前記封止面部の反操作側に設けられ、当該封止面部よりも大径の付勢ブロック部と、
を備える、真空破壊弁であって、
前記封止面部は、
前記操作ロッド部の前記軸部よりも大径とされ前記付勢ブロック部よりも小径とされるとともに、前記第１弁座部との接触面から離反する方向に向かって小径とされ、かつ、当該付勢ブロック部との径の差により外周側に空間を与える環状ポケット部を備え、
前記真空破壊弁は、さらに、
前記操作ロッド部の軸線方向に沿う移動に連動するよう、前記環状ポケット部に一部が食い込んで保持され、前記封止面部の外周から前記第１弁座部の外周の第２弁座部と圧接可能な環状パッキンと、
前記付勢ブロック部に反操作側から一端側が圧接して前記封止面部と前記環状パッキンとを前記隔壁部に向けて付勢する付勢部材と、
を有し、
前記環状パッキンの断面形状は変形可能な円形であり、前記環状パッキンの肉厚は前記封止面部の肉厚よりも厚く、前記環状パッキンの内径は前記環状ポケット部の最大外径よりも小さい
ことを特徴とする真空破壊弁。
前記第１弁座部と前記第２弁座部とは、同一面内に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の真空破壊弁。
前記第１弁座部が前記第２弁座部よりも高位の凹状となる段差、若しくは、前記第１弁座部が前記第２弁座部よりも低位の凹状となる段差に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の真空破壊弁。