JPH05106761A - 無発塵ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高純度ガス系等において使用するゲートバル
ブの系内にシールのための弁部材の摺動部をなくして無
発塵構造とし、シール位置付近までの移動は小パワーで
大変位させ、その後は小変位大パワーの拡開力を作用さ
せたバルブを提供する。 【構成】 弁箱１内に通孔３を閉鎖する一対の弁部材１
０を備えた弁組立体４を設け、保持管５により閉弁位置
と開弁位置とに移動可能に支持させると共に、保持管５
内を通して操作力が伝達されて弁部材１０に機械的駆動
による拡開力を作用させる大変位拡縮機構２０を設け
る。またその大変位拡縮機構により拡開した状態から弁
部材に対して小変位大パワーの拡開力を作用させる圧電
素子２１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として、高純度ガス
系、超高真空系において使用する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。また、このような破損
がなくても、系内に弁部材等が摺動する部分があるのが
通例であり、これらの摺動部分での摩耗等による発塵で
系内が汚染されることになる。

【０００４】しかも、弁板や弁座を取付けたベローズ内
に直接圧力流体を供給して、その流体圧により閉弁力を
発生させる場合には、その閉弁力の大きさに応じた圧力
作用面積が必要になるため、弁板や弁座の組立体内に必
要な大きさの圧力作用面積を設定することが必要にな
り、この点でも装置が大型化する。

【０００５】さらに、この種のゲートバルブでは、弁部
材によって弁座を閉じるに際し、シート面をシール材に
接近するまで移動させ、そのうえで両者を圧接してシー
ルさせるが、シート面をシール材に接近するまで移動さ
せる移動段階では、小パワーで大変位作動させるのが望
ましく、その後のシール段階では大パワーで小変位させ
ることが望まれる。

【０００６】しかしながら、上記既提案の方式では、こ
のような点についての配慮がなされていない。即ち、既
提案の方式でも、シール段階において、弁板または弁座
のベローズに対して高圧流体を供給して大パワーでシー
ルすることは可能であるが、この場合には、シール位置
まで大変位させるベローズにその高圧に耐える耐圧性を
付与する必要があって、全体的に大型化し、上記移動段
階では不必要に大きな耐圧性を有する装置を使用するこ
とになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、主として、高純度ガス系、超高真空系において使用
するゲートバルブにおいて、シールのための弁部材の拡
縮機構を弁組立体内に収納し、高純度ガス系、超高真空
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直接的に
シールのための高圧の流体を入れることなく、一対の弁
部材がシール位置付近まで移動する移動段階では小パワ
ーで大変位させ、その後のシール段階では小変位大パワ
ーの拡開力を作用させるようにしたバルブ構造を得るこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の無発塵ゲートバルブは、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、上記通孔の周囲においてシール材
にシート面を圧接することにより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、それらの間
に介在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、保持管内を通して操作力が伝達されて一対
の弁部材に機械的駆動による拡開力を作用させる大変位
拡縮機構を設け、且つその大変位拡縮機構により拡開し
た状態から弁部材に対して小変位大パワーの拡開力を作
用させる圧電素子を設けた点に特徴を有している。

【０００９】上記大変位拡縮機構としては、一対の弁部
材の対向面間に、くさび状の変位板と小変位大パワーの
圧電素子とを重設配置し、上記変位板を、その移動によ
り圧電素子との接触位置を変えるアクチュエータに連結
した構成とすることができる。

【００１０】

【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しており、また、シールの
ための弁部材の拡縮機構を弁組立体内に収納しているた
め、流路内における摺動部分は皆無となる。

【００１１】閉弁に際しては、拡縮機構の動作により弁
組立体の一対の弁部材を拡開させ、シート面を弁箱のシ
ール材に圧接するが、シート面がシール材に接近するま
での移動段階では、小パワーで大変位の拡縮機構により
弁部材を移動させ、その後のシール段階では大パワーで
小変位の圧電素子を動作させる。そのため、弁の開閉の
ための機構に能力的な無駄がなく、移動段階及びシール
段階に適した機構を用いて装置を小型、簡単化すること
が可能になる。

【００１２】このように、高純度ガス系、超高真空系内
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直接的にシ
ールのための高圧の流体を入れることなく、一対の弁部
材の移動段階では小パワーで大変位させ、その後のシー
ル段階では小変位大パワーの拡開力を作用させるように
しているので、ベローズの耐圧力を小さくできると共
に、弁組立体の破損によっても系内の汚染がなく、しか
も、弁部材の拡縮機構の小型化、簡単化を図ることが可
能になる。

【００１３】

【実施例】図１及び図２には、本発明の実施例の回転型
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の外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、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。

【００１４】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、またはメタルＣリング
等）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、弁箱１の通孔３に対向させて備
えている。これらの弁部材１０は、それらの外周部間に
配設したリング１２との間にそれぞれ溶接接合したベロ
ーズ１３により、相互に連結したものである。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における一
対の弁部材１０間の空間は、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。なお、上記一対の弁部材１０は、通孔３
の開閉のために相互に接近または離間するものであり、
この動作をガイドするため、リング１２と両弁部材１０
の間には、適宜ガイドを設けることができる。

【００１５】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の間には機械的駆動による拡
開力を作用させる小パワーで大変位の拡縮機構２０を設
けている。この拡縮機構２０は、一対の弁部材１０のシ
ート面１１をシール材９に接近させるまでの弁部材の移
動段階において、それらの弁部材１０を拡開駆動するも
のであり、開弁のための弁部材１０の復帰はベローズ１
３自体が備えている復帰力あるいは必要に応じて設けら
れる復帰ばねにより行われる。また、上記拡縮機構２０
による移動段階の後のシール段階における一対の弁部材
１０の駆動のため、上記弁部材１０，１０の間には、大
パワーで小変位の一対の圧電素子２１を設けている。

【００１６】上記拡縮機構２０としては、図１ないし図
３に示すように、一方の弁部材１０の内面の中央にセン
ターピン２２を立設し、このセンターピン２２に回転自
在に取付けた左右一対のアーム２４の先端に、それぞれ
対称状に変位板２３を設けている。これらの変位板２３
は、上記圧電素子２１に当接する位置において、センタ
ーピン２２を中心とする円弧状をなし、且つその一端か
ら他端に至るまで板厚が次第に変化するくさび状のもの
で、一端の薄板部２３ａと、それに隣接して表面が滑ら
かに連続する斜面部２３ｂと、他端に位置して同様に表
面が連続する厚板部２３ｃとを備え、それらを圧電素子
２１に選択的に重設配置できるようにしている。上記薄
板部２３ａの厚さは、弁部材１０がシール材９から離間
したときの圧電素子２１の位置を与えるものであり、一
方、厚板部２３ｃは上記弁部材の移動段階の終期におけ
る圧電素子２１の位置を与えるものである。

【００１７】また、上記アーム２４には、駆動用のピン
２５を突設し、このピン２５に係合する枠体２６を、ロ
ッド２７を介してアクチュエータ２８に連結している。
このアクチュエータ２８としては、図示したような流体
圧シリンダ、その他の機械的駆動源を用いることができ
る。従って、アクチュエータ２８の駆動により枠体２６
が引かれると、枠体２６により駆動用のピン２５を介し
てアーム２４に駆動力が伝達され、アーム２４がセンタ
ーピン２２を中心に回転して、変位板２３を圧電素子２
１側に駆動し、変位板２３における圧電素子２１との接
触位置が変化することになる。

【００１８】圧電素子２１は、前述したように、変位板
２３に当接する位置において、他方の弁部材１０に取付
けている。この圧電素子２１は、アクチュエータ２８の
駆動により、変位板２３における薄板部２３ａ、斜面部
２３ｂ、または厚板部２３ｃの表面に沿ってスライドす
るもので、この変位板２３の摺動により圧電素子２１が
厚板部２３ｃの表面上に位置した状態で、その圧電素子
２１を駆動することにより、小変位であるが大パワーに
よる確実な閉弁を行うことができる。

【００１９】なお、上述した圧電素子２１への電力の供
給、及びアクチュエータ２８への駆動用流体圧の供給
は、保持管５内を通して外部に導出した給電線及び配管
を通して行われるものである。

【００２０】上記構成を有するゲートバルブは、それが
開弁状態にある場合、弁組立体４のベローズ１３が収縮
状態にあり、弁組立体４は開閉用アクチュエータ７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、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。

【００２１】閉弁は、この状態で弁組立体４の一対の弁
部材１０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、アクチュエータ２８の
駆動により拡縮機構２０における枠体２６を引くが、こ
れによって、枠体２６で駆動用のピン２５を介してアー
ム２４に駆動力が伝達され、アーム２４がセンターピン
２２を中心に回転して変位板２３を駆動し、圧電素子２
１に厚板部２３ｃを当接させる。

【００２２】この閉弁に際し、シート面１１がシール材
９に接近するまでの移動段階では、格別大きな駆動力を
必要としないため、小パワーで大変位の拡縮機構２０に
より弁部材１０を移動させればよく、むしろ上述した流
体圧シリンダ等による機械的な駆動が適している。ま
た、その後のシール段階では、大パワーで小変位の圧電
素子２１を動作させるが、このように構成すると、弁の
開閉のための機構に能力的な無駄がなく、移動段階及び
シール段階に適した機構を用いて、装置を小型、簡単化
することが可能になり、それにより、確実な閉弁を行う
ことができる。

【００２３】さらに、上述したゲートバルブのように、
系内に摺動部をなくすと、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４内に直接
的にシールのための高圧の流体を入れることなく、アク
チュエータの小型品を組み入れて、適切なパワーの拡開
力を作用させるようにしているので、ベローズ１３の耐
圧力を小さくできると共に、弁組立体４の破損によって
も系内の汚染がなく、しかも、弁部材の拡縮機構の小型
化、簡単化を図ることが可能になる。

【００２４】

【発明の効果】以上に詳述した本発明によれば、主とし
て、高純度ガス系、超高真空系において使用するゲート
バルブにおいて、シールのための弁部材の拡縮機構を弁
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
組立体内に直接的にシールのための高圧の流体を入れる
ことなく、一対の弁部材がシール位置付近まで移動する
移動段階では小パワーで大変位させ、その後のシール段
階では小変位大パワーの拡開力を作用させるようにし
て、弁の開閉のための機構に能力的な無駄をなくし、即
ち、上記移動段階及びシール段階に適した機構を用い
て、装置を小型、簡単化したバルブ構造を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の縦断面図である。

【図２】上記実施例の側断面図である。

【図３】上記実施例における変位板と圧電素子との位置
的関係を示す展開図である。

【符号の説明】

１ 弁箱、 ２ フラン
ジ、３ 通孔、 ４ 弁組立体、５ 保持
管、 ９ シール材、１０弁部
材、 １１ シート面、１２
リング、 １３ ベローズ、２０ 拡縮機
構、 ２１ 圧電素子、２２
軸、 ２３ 変位板、２８
アクチュエータ。

Claims (2)

【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、上記通孔の周囲においてシール材にシ
   ート面を圧接することにより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、それらの間に介
   在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、保持管内を通して操作力が伝達されて一
   対の弁部材に機械的駆動による拡開力を作用させる大変
   位拡縮機構を設け、 且つその大変位拡縮機構により拡開した状態から弁部材
   に対して小変位大パワーの拡開力を作用させる圧電素子
   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いて、 一対の弁部材の対向面間に、大変位拡縮機構を構成する
   くさび状の変位板と圧電素子とを重設配置し、上記変位
   板をその移動により圧電素子との接触位置を変えるアク
   チュエータに連結した、ことを特徴とする無発塵ゲート
   バルブ。