JPH04347084A - 無発塵ゲートバルブ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高純度ガス系、超高真
空系において使用するのに適した無発塵ゲートバルブに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、高純度ガス系や超高真空系に
おいて使用されているゲートバルブでは、例えば、実公
昭６１−４４０３４号公報や実公平１−７８９３号公報
に開示されているように、ベローズを介して弁板または
弁座を取付け、ベローズ内への流体圧力の供給により弁
板または弁座を動作させ、流路をシールするようにして
いる。しかるに、このようなベローズ内に流体を供給す
る方式では、次のような問題がある。

【０００３】即ち、上記既提案のゲートバルブでは、そ
れにより開閉される高純度ガス系や超高真空系の流路が
、通常は真空の状態にあり、これに対して弁板や弁座を
動作させるベローズ内には高圧の圧力流体を供給するよ
うにしている。従って、ベローズが破損すると圧力流体
が真空系に流入し、それが系内に拡散して、全体を汚染
することになる。このような問題を避けるためには、ベ
ローズの耐圧強度を大きくする必要があるが、それによ
って弁開閉機構が大型化する。

【０００４】また、弁板や弁座を取付けたベローズ内に
圧力流体を供給して閉弁力を発生させる場合には、その
閉弁力の大きさに応じて圧力作用面積が必要になるため
、弁板や弁座の組立体の大きさが必要になり、この点で
も装置が大型化する。さらに、この種のバルブでは、系
内に摺動部がある場合が多く、このような摺動部では摩
擦に伴って発生する摩耗粉が系内を汚染することになる
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題は
、高純度ガス系、超高真空系において使用するのに適し
たゲートバルブにおいて、シールのための機械的な拡縮
機構を弁組立体内に収納し、系内の摺動部をなくして、
弁の流路内を汚染することがない無発塵構造を実現し、
しかも弁組立体内にシールのための高圧の流体を入れな
いようにして、ベローズの耐圧力を小さくすると共に、
弁組立体の破損によっても系内の汚染がないようにし、
さらに、上記機械的な拡縮機構により弁部材の操作力を
弁の大きさとは無関係に発生できるようにして、装置の
小型化を図ると共に、シール力が小さくて済む弾性体シ
ール材から大きなシール力を必要とするメタルシール材
まで、必要なシールを可能にしたバルブ構造を得ること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は、弁箱における対向位置に設けたフランジの
通孔を開閉するためのゲートバルブであって、上記弁箱
内において保持管により閉弁位置と開弁位置とに移動可
能に支持させた弁組立体を備え、この弁組立体は、上記
通孔の周囲のシール材にシート面が当接してそれらの通
孔を閉鎖する一対の弁部材を備え、これらの弁部材は、
それらの接合部分に外嵌するリングとの間をそれぞれベ
ローズにより連結して、弁箱内の流体流路と弁組立体の
内部を隔離し、弁組立体内に、保持管内を通して弁部材
間に伸びる軸により操作力が伝達されて一対の弁部材に
拡開力を作用させる拡縮機構を設けたことを特徴とする
ものである。

【０００７】上記ゲートバルブにおける拡縮機構として
は、一対の弁部材の対向面における対応位置にそれぞれ
テーパ部を設け、それらのテーパ部間に、保持管内を通
して弁部材間に伸びる軸の周囲に保持させた転動子を接
触させ、軸の基端側を拡縮アクチュエータに取付け、あ
るいは、一対の弁部材の中央にそれぞれ左右異方向のね
じを切設したねじ穴を設け、それらのねじ穴に、両端側
にそれぞれのねじ穴に螺挿する左右異方向のねじを刻設
したねじ軸を螺挿し、このねじ軸に設けたピニオンに、
保持管内を通して弁部材間に伸びる軸に設けたラックを
噛合させ、軸の基端側を拡縮アクチュエータに取付ける
などの手段を用いることができる。また、上記拡縮機構
においては、一対の弁部材を拡開させる閉弁の初期にお
いては、閉弁速度を高め、閉弁の終期には大きな閉弁力
を発生させる操作力の伝達機構を用いることができる。

【０００８】

【作用】ゲートバルブが開弁状態にある場合、拡縮機構
によって弁組立体のベローズが収縮状態にあり、弁組立
体は開閉用アクチュエータにより開弁位置に移動した状
態に保持される。上記開弁状態から閉弁するには、弁組
立体を保持管により閉弁位置に移動させるが、シート面
が弁箱等に接触しないようにするため、流路内における
摺動部分は皆無となる。

【０００９】閉弁は、拡縮機構の動作により弁組立体の
弁部材を拡開させ、シート面を弁箱のシール材に圧接さ
せる。即ち、拡張アクチュエータの作動により、保持管
内を通して弁部材間に伸びる軸を操作すると、弁組立体
の一対の弁部材は拡開され、シート面がそれぞれシール
材に圧接してシールされる。

【００１０】このように、シールのための機械的な拡縮
機構を弁組立体内に収納し、系内の摺動部をなくすと、
弁の流路内を汚染することがない無発塵構造を実現でき
、しかも、弁組立体内にシールのための高圧の流体を入
れないようにしているので、ベローズの耐圧力を小さく
すると共に、弁組立体の破損によっても系内の汚染がな
い。さらに、機械的な拡縮機構により弁部材の操作力を
弁の大きさとは無関係に発生できるので、装置の小型化
を図ることが可能になる。

【００１１】

【実施例】図１及び図２には、本発明の第１実施例の回
転型無発塵ゲートバルブの構成を示している。 このゲートバルブは、弁箱１における対向位置に設けた
フランジ２，２にそれぞれガスの通孔３を開設し、この
弁箱１内に弁組立体４を配設したものである。この弁組
立体４は、上記通孔３の開閉のため、それに取付けた保
持管５を揺動軸６により弁箱１の一部に揺動可能に支持
させ、上記フランジ２，２の各通孔３の間、即ち閉弁位
置と、弁箱１内の通孔３から完全に外れた収納部１ａ内
、即ち開弁位置とに移動可能にしたもので、この移動を
行うため、上記保持管５には開閉用アクチュエータ７を
取付けている。図１では、この開閉用アクチュエータ７
として、流体圧シリンダを用いる場合を略示しているが
、ロータリーアクチュエータやモータなどを使用するこ
ともできる。

【００１２】上記弁組立体４は、上述の通孔３の周囲に
配設したシール材９（弾性体、メタルＣリング）にシー
ト面１１が当接してそれらの通孔３を閉鎖する一対の弁
部材１０を備えている。これらの弁部材１０は、それら
の接合部分に外嵌するリング１２をガイドとして相互に
離間または接合するもので、このリング１２と両弁部材
１０の間は、それぞれベローズ１３の溶接により連結し
ている。また、前記保持管５は上記リング１２に取付け
、弁箱１とリング１２との間には、その保持管５をカバ
ーする曲げベローズ１４を連結している。従って、弁組
立体４は、ベローズ１３及び曲げベローズ１４等により
弁箱１内において完全に閉鎖された状態にあり、弁箱１
内の流体流路と弁組立体４の内部は隔離されている。

【００１３】一対の弁部材１０の開閉動作を行うため、
それらの弁部材１０，１０の間には機械的な拡縮機構２
０を配設している。図２に示した拡縮機構２０は、両弁
部材１０の対向面の対応位置にそれぞれテーパ部２１を
設け、それらのテーパ部２１間に、軸２２の周囲に配設
した球状の転動子２３を接触させている。上記軸２２は
、保持管５とそれに連なるリング１２及び弁部材１０，
１０間に形成した通孔２４を通して伸びるもので、軸２
２の先端の周囲には、鍔２５により複数個の転動子２３
を軸方向に移動しないように配置している。また、軸２
２の基端側には、シリンダ、ロータリアクチュエータ、
あるいはモータからなる拡縮アクチュエータ２６を取付
けている。

【００１４】上記構成を有するゲートバルブは、開弁状
態にある場合、拡縮機構２０の転動子２３が図２に示す
ようなテーパ部２１の間隔の大きい部分にあって、弁組
立体４のベローズ１２は収縮状態にあり、またその弁組
立体４は開閉用アクチュエータ７により揺動軸６の周囲
に揺動せしめられ、弁組立体４が弁箱１の収納部１ａ内
に収容されている。

【００１５】上記開弁状態から閉弁するには、まず、開
閉用アクチュエータ７の作動により保持管５と一体の弁
組立体４を揺動軸６のまわりに揺動させて、弁組立体４
を通孔３，３に対向する位置に移動させ、両者の中心を
合せて、弁部材１０のシート面１１と弁箱１のフランジ
２に設けたシール材９を対向させる。この弁組立体４の
移動に際し、シート面１１とシール材９とが接触しない
ように、弁組立体４の弁部材１０は収縮させておくが、
これにより流路内における摺動部分は皆無となる。

【００１６】閉弁は、この状態で弁組立体４の弁部材１
０を拡開させ、シート面１１をシール材９に圧接させる
。弁部材１０の拡開には、拡縮アクチュエータ２６を作
動させ、拡縮機構２０の動作により弁部材１０を押し広
げ、シート面１１をシール材９に圧接させる。即ち、上
記拡張アクチュエータ２６の作動により、保持管５内と
、リング１２及び弁部材１０内の通孔２４とを通ってい
る軸２２を引き出すと、転動子２３がテーパ部２１に接
触してそれを押し広げ、弁組立体４の一対の弁部材１０
は拡張され、両シート面１１がそれぞれシール材９に圧
接してシールされる。転動子２３は弁部材１０の中心付
近まで達するので、拡縮アクチュエータ２６がオフでも
その開弁状態が維持される。また、一対の弁部材１０の
拡張は、リング１２と弁部材１０の摺動によって案内さ
れるため、円滑に作動する。

【００１７】開弁に際しては、拡縮アクチュエータ２６
により転動子２３を図２の位置に移動させて弁組立体４
の一対の弁部材１０を収縮させ、その後に開閉用アクチ
ュエータで弁組立体４を収納部１ａ内へ移動する。かく
して、フランジ２により配管されたゲートバルブを完開
させることができる。

【００１８】弁部材１０のシート面１１によるシールを
助長するため、前記保持管５にポート２８を設け、弁組
立体４が通孔３，３間に位置する状態で、そのポート２
８から一対の弁部材１０間の空間に大気圧を導入するこ
とにより、真空になっている流路との間に差圧を生じさ
せ、それを閉弁力とすることができる。この場合、閉弁
が完了後、あるいは開弁に際し、ポート２８を真空系に
接続することにより、上記差圧に伴う閉弁力を解消する
ことができ、円滑に開弁状態に入ることができる。

【００１９】また、上記テーパ部２１を傾斜角度が部分
的に異なるテーパ面によって形成し、閉弁の初期には傾
斜の大きいテーパ面により閉弁速度を高め、閉弁の終期
には傾斜角度を緩くして大きな閉弁力を発生させること
もできる。

【００２０】図３及び図４は、弁部材の拡縮機構として
ラック・ピニオンを使用した本発明の第２実施例の弁組
立体の構成を示している。この弁組立体３４は、図１及
び図２に示したゲートバルブにおける弁組立体４と同様
に、弁箱１の一対のフランジ２における通孔３間に配設
して使用するもので、弁組立体３４は保持管３５により
図示しない弁箱の一部に揺動可能に支持させている。

【００２１】上記弁組立体３４は、上記通孔３の周囲の
シール材９に当接するシート面４１をもった一対の弁部
材４０を備えている。これらの弁部材４０は、それらの
接合部分の周囲に配設したリング４２との間をそれぞれ
ベローズ４３で連結し、図示しない弁箱とリング４２と
の間には、保持管３５をカバーする曲げベローズ４４を
連結している。従って、弁組立体３４は、ベローズ４３
及び曲げベローズ４４等により弁箱内において完全に閉
鎖された状態にある。

【００２２】一対の弁部材４０の開閉動作を行うための
機械的な拡縮機構５０としては、両弁部材４０の中央に
それぞれ左右異方向のねじを切設したねじ穴５１を設け
、それらのねじ穴５１に、両端側にそれぞれ弁部材４０
のねじ穴５１に螺挿する左右異方向のねじを刻設したね
じ軸５３を螺挿し、このねじ軸５３を、保持管３５を通
して弁部材４０，４０間に挿通した軸５２によって回転
駆動できるようにした機構を用いている。

【００２３】上記拡縮機構５０の軸５２は、保持管３５
とそれに連なるリング４２内を通して弁部材４０，４０
間の空間５４内に伸びるもので、軸５２の先端には、ラ
ック５６を設けた枠体５５を取付け、そのラック５６を
ねじ軸５３上に固定したピニオン５７と噛合させている
。また、上記枠体５５は、ラック５６とピニオン５７と
の噛合を確実化するために、ピニオン５７と噛合するラ
ック５６の刻設位置の背後に摺動受部材５８を配設し、
枠体５５の動きを規制している。なお、軸５２の基端側
には、図示しない拡縮アクチュエータを取付けている。

【００２４】上記構成を有する第２実施例のゲートバル
ブにおいて、開弁状態から閉弁するには、図示しない開
閉用アクチュエータの作動により弁組立体３４を図１の
通孔３，３に対向する位置まで移動させる。この弁組立
体３４の移動に際し、シート面４１がシール材等と接触
しないように、弁組立体３４の弁部材４０は収縮させて
おくが、これにより流路内における摺動部分は皆無とな
る。

【００２５】閉弁は、この状態で弁組立体３４の弁部材
４０を拡開させ、シート面４１を弁箱のシール材に圧接
させる。弁部材４０の拡開には、図示しない拡縮アクチ
ュエータにより軸５２を引き、ラック５６によりねじ軸
５３に取付けたピニオン５７を回転させ、このねじ軸５
３の回転により、一対の弁部材４０は拡張され、両シー
ト面４１がそれぞれ弁箱のシール材に圧接してシールさ
れる。弁部材４０はねじ軸５３により拡開状態に保持さ
れるので、弁箱の通孔３が真空になっても、差圧による
弁部材の拡張は防止できる。

【００２６】開弁に際しては、ラック５６によりねじ軸
５３に取付けたピニオン５７を上記とは逆の方向に回転
させ、このねじ軸５３の回転により一対の弁部材４０を
接近させて、両シート面４１を弁箱のシール材から離間
させる。その後に、開閉用アクチュエータで弁組立体３
４を収納部内へ移動させ、かくしてゲートバルブを完開
させることができる。

【００２７】上記拡縮機構５０における枠体５５及びピ
ニオン５７代えて、図５に示すような機構を利用するこ
とができる。この機構は、一対の弁部材４０を拡開させ
る閉弁の初期においては、閉弁速度を高め、閉弁の終期
には大きな閉弁力を発生させるためのもので、ねじ軸５
３に大小一対のピニオン６１，６２を取付け、弁部材４
０の拡開区間であるａ部分では小ピニオン６２が枠体６
３の内側ラック６５と噛合し、弁部材４０のシール区間
ｂでは大ピニオン６１が枠体６３の外側ラック６４と噛
合するようにしている。従って、上記ピニオン６１，６
２の径差によって閉弁速度を変えることができる。

【００２８】なお、弁部材４０のシート面４１によるシ
ールを助長するため、保持管３５にポートを設け、弁組
立体３４が閉弁位置にある状態で、そのポートから一対
の弁部材４０間の空間に大気圧を導入して、真空になっ
ている流路との間に差圧を生じさせ、それを閉弁力とす
ることができる。

【００２９】この第２実施例のゲートバルブにおいては
、弁部材４０に螺挿したねじ軸５３が回転するため、そ
の摩擦力により一対の弁部材４０に回転力が働き、それ
がベローズ４３に加わって耐久性の低下を招く可能性が
ある。また、弁部材４０におけるシート面４１から弁箱
のシール材に対してわずかな回転力が作用し、シール特
性が低下する可能性がある。このような問題を避けるた
めには、弁部材４０，４０やリング４２の間に互いに係
合する凹凸を設け、弁部材４０，４０を接離方向にのみ
案内するように構成すればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上に詳述した本発明のゲートバルブに
よれば、シールのための機械的な拡縮機構を弁組立体内
に収納し、系内の摺動部をなくしているので、弁の流路
内を汚染することがない無発塵構造を実現し、しかも弁
組立体内にシールのための高圧の流体を入れないように
しているので、ベローズの耐圧力を小さくすると共に、
弁組立体の破損によっても系内の汚染がなくすことがで
きる。さらに、上記機械的な拡縮機構により弁部材の操
作力を弁の大きさとは無関係に発生できるようにしてい
るので、シール力が小さくて済む弾性体シール材から、
大きなシール力を必要とするメタルシール材まで、必要
なシールを可能にしたバルブ構造を得ることができ、そ
の際、装置の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】上記実施例の側断面図である。

【図３】本発明の第２実施例における弁組立体の断面図
である。

【図４】同側断面図である。

【図５】上記第２実施例の拡開機構の変形例を示す要部
正面図である。

【符号の説明】

１　　　　弁箱、　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２　　　　フランジ、 ３　　　　通孔、　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　４，３４　　　　弁組立体、 ５，３５　　　　保持管、　　　　　　　　　　　　　
　　　９　　　　シール材、 １０，４０　　　　弁部材、　　　　　　　　　　　　
　　１１，４１　　　　シート面、 １２，４２　　　　リング、　　　　　　　　　　　　
　　１３，４３　　　　ベローズ、 ２０，４０　　　　拡縮機構、　　　　　　　　　　　
　２１　　　　テーパ部、 ２２，５２　　　　軸、　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２３　　　　転動子、 ２６　　　　拡縮アクチュエータ、　　　　　　　　５
１　　　　ねじ穴、 ５３　　　　ねじ軸、　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　５６　　　　ラック、 ５７　　　　ピニオン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁箱における対向位置に設けたフランジの
   通孔を開閉するためのゲートバルブであって、上記弁箱
   内において保持管により閉弁位置と開弁位置とに移動可
   能に支持させた弁組立体を備え、この弁組立体は、上記
   通孔の周囲のシール材にシート面が当接してそれらの通
   孔を閉鎖する一対の弁部材を備え、これらの弁部材は、
   それらの接合部分に外嵌するリングとの間をそれぞれベ
   ローズにより連結して、弁箱内の流体流路と弁組立体の
   内部を隔離し、弁組立体内に、保持管内を通して弁部材
   間に伸びる軸により操作力が伝達されて一対の弁部材に
   拡開力を作用させる拡縮機構を設けた、ことを特徴とす
   る無発塵ゲートバルブ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のゲートバルブにおける拡
   縮機構として、一対の弁部材の対向面における対応位置
   にそれぞれテーパ部を設け、それらのテーパ部間に、保
   持管内を通して弁部材間に伸びる軸の周囲に保持させた
   転動子を接触させ、軸の基端側を拡縮アクチュエータに
   取付けた、ことを特徴とする無発塵ゲートバルブ。
3. 【請求項３】請求項１に記載のゲートバルブにおける拡
   縮機構として、一対の弁部材の中央にそれぞれ左右異方
   向のねじを切設したねじ穴を設け、それらのねじ穴に、
   両端側にそれぞれのねじ穴に螺挿する左右異方向のねじ
   を刻設したねじ軸を螺挿し、このねじ軸に設けたピニオ
   ンに、保持管内を通して弁部材間に伸びる軸に設けたラ
   ックを噛合させ、軸の基端側を拡縮アクチュエータに取
   付けた、 ことを特徴とする無発塵ゲートバルブ。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載のゲー
   トバルブにおける拡縮機構として、一対の弁部材を拡開
   させる閉弁の初期においては、閉弁速度を高め、閉弁の
   終期には大きな閉弁力を発生させる操作力の伝達機構を
   用いた、ことを特徴とする無発塵ゲートバルブ。