JPH01242877A - 真空用ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空用ゲートバルブに係り、特に、そのゲート
シールを改良した真空用ゲートバルブに関する。

〔従来の技術〕

従来、一般に採用されている真空用ゲートバルブは、例
えば特開昭５７−１０１１６９号公報に示されている構
成のものが多い。その構成を第２図に基づいて説明する
と、ゲートバルブ１は中空室Ｒを有するバルブボデー２
と、このバルブボデー２の給徘口の部分にとりつけられ
た、例えばステンレス鋼、あるいはニッケル系合金等か
らなるシートリング３と、前記バルブボデー２内、すな
わち中空室Ｒを移動して前記シートリング３との相互作
用によりバルブの開閉を行なう弁体４とから構成されて
いる。そして、その開閉動作は次のようにして行なわれ
る。すなわち、まず閉じる動作は、弁体４に結合されて
いる弁体開閉ロッド６、及びシール用ベローズ７を介し
てこの弁体４をシートリング３のところまで移動し、そ
して、この弁体４を図示はしていないがリング機構によ
って適切な押し付は圧力下でシーミーリング３と緊密に
接触させることによって行われる。尚、この図は閉した
状態を示している。

また、開動作、すなわちポート５の開放は、弁体開閉ロ
ッド６、及びシール用ベローズ７を介して弁体４を前記
と逆方向に動作し、シートリング３から離すことによっ
て行なわれる。

尚、図にも表われているように、前記弁体４は一般には
次のように構成されているのが普通である。すなわちス
テンレス鋼、ニッケル系合金等からなるゲート８と、こ
のゲート８に同性され、かつ、ステンレス鋼等からなる
シール母材１０と、それにこの母材の周縁部に突出して
設けられ、かつ、銀等からなるシール金属層１１から構
成されている。尚、ここでは説明上シール母材１０とシ
ール金属層１１とを合せたものをゲートシール９として
説明していく。この弁体４がこのように複離に構成され
る理由は次による。

すなわち、ゲートバルブ１の閉動作時に押し付は圧力に
よってシートリング３と弁体４とは接触押圧されるが、
その接触面に傷がつきリークすることがある。従って、
接触面の一方に前述のようなステンレス鋼等の硬い金属
を用いると共に、他方にはそれよりも軟質の例えば銀等
の金属を用いて、軟質金属側に傷がつくようにし、そし
て、この軟質金属側を交換するようにするのである。し
たがって、一般には交換困難なシートリング３側が硬い
金属とされ、交換容易な弁体４側が軟質金属とされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種金属製の真空用ゲートバルブで最も重
要なことは、真空の保持であることは云うまでもないが
、一般に生じがちなリークの原因としては、バルブの内
的要因と外的要因がある。

内的要因の一つとしては、ゲートバルブ１のベークアウ
ト（排気操作の間、真空系を高温加熱してガス出しをす
る操作）によるシール面の傷付が考えられる。すなわち
、ゲートバルブ１のベークアウトが他のゲートバルブ１
の部分で行なわれ（真空容器には複数のゲートバルブ１
がついている場合が多い）、このゲートバルブ１が閉動
作している時に実施されると、シートリング３とゲート
シール９の熱膨張係数の差によってシートリング３とゲ
ートシール９の接触面に相対的すべりが生じる。このす
ベリは昇温、および降温の都度くりかえされ、これによ
って傷が付いてしまう。従来は２００℃前後のベークア
ウトであり、この程度の温度のものではあまり問題が発
生していないが、最近採用されるようになってきた、例
えば大型の核融合装置などでは、ベークアウトの温度が
３００°Ｃ〜４００℃と高温度のうえ、さらにプラズマ
観測の視野確保のため、ポート内径の大形化によってゲ
ートシール外径が大きくなり、従って、ゲートバルブシ
ール部の相対的すべり量も増大し、傷の付く確率も高く
なってきている。

今までにもこのシール面の傷付きを防止する考えは全く
なかったわけではなく、例えば一つの方法として特開昭
５７−１０１１６９号公報に示されたようなものがある
。このものはリークがシートリングとゲートシールの熱
膨張係数の差に起因することに着目し、ゲートシールの
母材とシートリングの材質として、これらの熱膨張係数
の差がシートリングの熱膨張係数に対して１５％以下と
なる金属の組合せを用い、ゲートシールとシートリング
との間の相対的すべりを少なくするようにしたものであ
る。たしかに、このようにすると両者間に生ずるすベリ
は小さくなり、非常に有効なのであるが、しかし、この
ような材質のものを選定するとなると真空バルブ材とし
ての適格性もあり材質の選定が難しく、又、都合が悪い
ことは、現在一般に採用できる材料では、シール母材１
０とシール金属層１１の一体化の接合性に問題があり、
製作時に両者の接合が不良となる場合が多く信頼性に欠
ける難点があった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところ（よ、シートリングとゲートシール材質の
熱膨張差がある程度大きくても、すなわち、シール金属
層とシール母材の接合が良好な材質のものを選定しても
、ゲートシールとシートリング間のリークの少ない、こ
の種の真空用ゲ−トバルブを提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明はシール金属層の突出
高さｈをゲートシールの直径りに対して、ｈ／Ｄ×１０
０＝０．５　〜２％となるように構成したのである。

〔作用〕

すなわち、本発明は従来のものがなぜ熱膨張差１５％を
越えたとき急にリークが増大するのかを種々実験検討し
た結果、次のようなことが判明したのである。つまり、
この原因はゲートシールの直径とシール金属層の高さと
の相関関係にあったのである。

この点についてもう少し詳しく説明すると、ゲートシー
ル直径をＤ、シール金属層高さをｈとした時、Ｄと１１
の比ｈ／Ｄとリーク量の実験結果では、ｈ／Ｄの比が約
０．５％以下の範囲では、シール金属層が薄すぎてシー
ル効果が不足してリーク量が増大することがわかり、ま
た、ベークアウト時にはシール金属層は拡大方向に変形
するが、ｈ／Ｄの比が約２％以上になるとその変形量が
過大となってリーク量が増大することも明らかとなった
のである。

これらの点を考慮し本発明は前述のように構成し所期の
目的を達成するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る全金属製の真空用ゲー
トバルブを示すもので、図中第２図と同一符号は同一物
または相当物を示す。

この実施例が第２図の従来例と異なる点は、シール金属
層１１の高さｈがゲートシール直径りに比べて０６５〜
２％以内に構成されていることである。尚、この場合−
つの例としてシール母材１０は高ニツケル合金鋼から形
成され、また、シール金属層１１は銀にて形成されてい
る。

シール金属層１１の高さｈとゲートシール９の直径りの
関係が０．５〜２％にあるとシールが良好となる理由、
及び証明は第３図から明らかとなろう。

第３図はシール金属層の直径−高さの関係に対するリー
ク量（実験ではヘリウムガスを使用）の関係を実験結果
より得たもので、この図より直径と高さｈ／Ｄの比が約
０．５％以下ではリーク量が急激に増大し、また、２％
以上になると差程急激ではないが同様に増大することが
わかるであろう。

したがってこの比を０．５　〜２％の範囲内にすること
によりリーク量を充分抑制することができ、そしてこの
範囲内とすることによりシール金属層とシール母材の材
質選定が非常に楽になるのである。

このような範囲となるようにして、すななちｈ／Ｄを０
．５％から２％に限定して、シートリングとゲートシー
ルの種々の材質の組合せによって熱膨張差１（α１−α
２）Ｘ１００／α１１に対するリーク量を測定した結果
、第４図に示すような結果となった。すなわちリーク量
が急増する区域が熱膨張差約２５％の値まで、拡大でき
ることが判ったのである。

この範囲まで材料の選択範囲が拡大すると、シール母材
とシール金属層の接合が容易な材料が選択され、従来生
じていたシール母材１０とシール金属層１１の一体化の
接合性の問題は解消され、両者の接合不良は充分に防止
される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、シール金属層の
突出高さと直径の関係を特殊な関係に［ッたので、シー
トリングとゲートシール材質の熱膨張差が大きくても、
シール金属層とシール母材の接合が良好で信頼性のある
この種の真空用ゲートバルブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空用ゲートバルブを示す縦断側面図
、第２図は従来の真空用ゲートバルブを示す縦断側面図
、第３図はベークアウト時のゲートシール直径とシール
金属層突出高さの比とリーク量の関係を示す特性図、第
４図はシートリングとゲートシールとの熱膨張差とリー
ク量の関係を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、給排口の周縁にシートリングを有し、かつ、内部に
   中空室を有するバルブボデーと、このバルブボデーの中
   空室内に配置され、前記給排口を開閉するように移動し
   、かつ、ゲートとゲートシールから構成された弁体とを
   備え、前記ゲートシールが、そのシール部にシール母材
   、およびこの母材の周縁部に固着され、かつ、シートリ
   ングよりも軟質でシートリング側へ突出した金属層を有
   する真空用ゲートバルブにおいて、前記シール金属層の
   突出高さｈを、ゲートシールの直径Ｄに対してｈ／Ｄ×
   １００＝０．５〜２％となるように構成したことを特徴
   とする真空用ゲートバルブ。