JPH10159980A - 真空封止プラグ及び真空排気用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空維持に対する信頼性が高く、コンパクト
な真空封止プラグ及び真空排気用治具を提供する。 【解決手段】 先端にテーパー部を有する金属製のプラ
グノーズ３と内周面にエッヂ部を有する金属製のプラグ
本体２からなる真空封止プラグ１である。プラグ本体２
の内周側にプラグノーズ３を嵌挿し、プラグノーズ３の
テーパー部とプラグ本体２のエッヂ部を圧着することに
より、シール部分を形成する。そのシール部分の外気側
において、Ｏリング６とプラグ本体２内周面による、他
のシール部分をさらに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、容器の真空状態
を封止するための真空封止プラグ及びこれを真空容器に
装着するための真空排気用治具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 従来、容器の真空状態を封止する装置
としては、例えば図３に示すような、ボールバルブ２２
が用いられていた。該ボールバルブ２２は中心に貫通孔
２３を有する球状のボール弁２４を、例えばテフロン等
のパッキン２５で密着挾持し、該ボール弁２４に接続さ
れたレバー２６で回転して、貫通孔２３とバルブ開口部
２７をずらすことで、貫通孔２３を閉鎖して真空を封止
する構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、前記
ボールバルブは、ボール弁や操作用レバーが可動構造で
あるため、真空精度の高いバルブを用いても、シール部
他よりリークする場合があり、また、汎用的なバルブ構
造であるためコンパクト性に欠け、真空封止装置自体が
大きくなるために、真空容器を含めた装置全体も必然的
に大きくなり、スペースが必要となる問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
ものであって、その目的は真空維持に対する信頼性が高
く、コンパクトな真空封止装置を低コストで提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、先端にテーパー部を有する金属製のプラグノーズ
と、内周面にエッヂ部を有する金属製のプラグ本体とか
ら構成され、該プラグ本体の内周側に該プラグノーズを
嵌挿して、前記プラグノーズのテーパー部と前記プラグ
本体のエッヂ部を圧着することにより、シール部分を形
成する真空封止プラグであって、該シール部分の外気側
において、Ｏリングとプラグ本体内周面による、他のシ
ール部分をさらに形成したことを特徴とする真空封止プ
ラグが提供される。

【０００５】 また、本発明によれば、前記真空封止プ
ラグのプラグノーズを真空容器に突設されたプラグ本体
に装着するための真空排気用治具であって、側面に真空
排気のための吸引口を設けた大径部とシャフトを案内す
るためのブッシュを内部に有する小径部とからなる異径
円筒状の真空引口本体と、前記小径部に連続する円筒状
のシャフト受けと、該シャフト受けと前記小径部を貫通
し、前記真空引口本体側の端部に前記プラグノーズを着
脱するための着脱機構を備えたシャフトと、該シャフト
の前記シャフト受け側の端部に配設されたハンドルとか
ら構成され、真空容器に突設された前記プラグ本体に接
続した後に、前記プラグノーズを前記シャフトの着脱機
構から脱離して前記プラグ本体に装着することを特徴と
する真空排気用治具が提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】 本発明の真空封止プラグでは、
プラグノーズのテーパー部とプラグ本体のエッヂ部を圧
着することにより、金属シール部分を形成し、該シール
部分の外気側に、Ｏリングとプラグ本体内周面の接触に
より、他のシール部分をさらに形成する。こうすること
により、金属シールを締め付けるまでの時間にも真空容
器はＯリングにより真空封止され、また、仮に金属シー
ルがゆるんだ場合でもＯリングにより真空の破壊が防止
されるため、真空維持に対する信頼度を高めることがで
きる。また、従来のボールバルブに比較して、真空封止
装置を小さくできるので、これを含む装置全体をコンパ
クト化することができる。さらに、部品点数が少なく、
構造が簡易なので、低コスト化も可能である。

【０００７】 図１に示すように、第１の発明である真
空封止プラグ１では、プラグ本体２の内周側にプラグノ
ーズ３を嵌入した後、該プラグ本体２のプラグノーズ３
嵌入側の開口端をプラグワッシャー５を介して、プラグ
キャップ４を冠着し、次いでプラグキャップ４を締め込
むことで、プラグノーズ３のテーパー部とプラグ本体２
のエッヂ部が強く圧着され、金属シールが形成される。
また、プラグノーズ３外周面には、Ｏリング６を配設す
るための溝部が形成され、プラグ本体２内周面とＯリン
グ６との接触部分により他のシールをさらに形成し真空
が封止される。

【０００８】 本発明で使用するプラグ本体２は、例え
ば図１に示すような、２つの異なる内径を有する円筒状
の部材であって、内径が変化する部位において、エッヂ
部を形成する。該プラグ本体２は２つの開口端を有する
が、このうち内径の小なる開口端側を真空容器に接続
し、内径の大なる開口端側には、プラグノーズ３を嵌挿
することができるように構成する。このように構成する
ことにより、プラグノーズ３のテーパー部がプラグ本体
２のエッヂ部に当接することが可能となる。

【０００９】 また、プラグノーズ３嵌入側の外周面に
はネジ溝が切られており、プラグ本体２に冠着されるプ
ラグキャップ４の内周面のネジ溝と螺合できる構造とす
る。このような構造とすることにより、プラグキャップ
４を締め付けるとプラグノーズ３のテーパー部がプラグ
本体２のエッヂ部に押し当てられ、金属シール部分が形
成されることになる。

【００１０】 プラグ本体２の材質は、前記エッヂ部が
プラグノーズ３に食い込んで確実に真空を封止するため
に、硬質で強度の高い素材が好ましい。本発明において
は、溶接が容易なように真空容器に用いられるものと同
材質のステンレスを用いるが、ステンレスを用いる場合
にあっても、一般の真空装置部品と同様に表面の仕上げ
の程度をよくする必要がある。なお、鋳鉄は内部に鋳物
のスがあることがあり、エッヂ部からの真空漏洩の原因
となったり、その部分に溜まっている気体が真空操作時
に徐々に出てきたりするため、高真空状態で使用するの
には適さない。

【００１１】 本発明で使用するプラグノーズ３とは、
例えば図１に示すような、先端にテーパー部を有する擬
円筒状の部材である。該プラグノーズ３の最大外径は、
プラグ本体２の内径より、やや小さく構成する。このよ
うに構成することにより、プラグノーズ３をプラグ本体
２に嵌挿することが可能となる。また、プラグノーズ３
は先端にテーパー部を有しており、該テーパー部がプラ
グ本体２のエッヂ部分に食い込むことにより金属シール
部分が形成される。従って、使用される材質としては、
プラグ本体２より軟質の金属素材、例えば銅、アルミニ
ウム、金、銀、インジウム等が用いられる。また、鋼材
の表面に銅、アルミニウム、金、銀、インジウム等をメ
ッキしたものを用いてもよい。

【００１２】 さらに、プラグノーズ３の円筒部の外周
面には、円周方向にＯリング６の形状に適合した溝部を
形成する。前記Ｏリングを該溝部に装填することによ
り、Ｏリングの過剰な変形を防止して確実なシール効果
を得ることが可能となる。プラグノーズ３のテーパー部
と背向する側の端面には凸部が形成され、該凸部には金
属製の環状平板体であるプラグワッシャー５が嵌入され
る。

【００１３】 該凸部は、プラグワッシャー５の内径と
ほぼ等しい外径を有し、その高さはプラグワッシャー５
の厚みよりやや低く、プラグキャップ４とプラグノーズ
が直接接触しないように構成される。このように構成す
ることにより、プラグキャップ４をネジにより締め付け
る際に、プラグワッシャー５のすべり作用によって、回
転方向の力がプラグノーズ３に直接伝達されず、軸方向
の力のみが伝達されるので、プラグノーズ３の回動によ
りシール部分が螺旋状に形成されることがなく、真空度
の低下を防止することができる。

【００１４】 本発明で使用するプラグキャップ４と
は、例えばプラグ本体２のプラグノーズ３嵌入側の開口
端の外径とほぼ等しい内径の凹部を有する六角柱状の部
材であり、その内周面にはネジ溝が形成されている。す
なわち、六角ナットの一方の開口端を封止した形状を有
しており、プラグ本体２の外周面のネジ溝と螺合してプ
ラグ本体２に冠着される。この際に、プラグキャップ４
は、プラグワッシャー５を介してプラグノーズ３に接触
し、ネジによりプラグキャップ４を締め付けることによ
り、プラグノーズ３のテーパー部がプラグ本体２のエッ
ヂ部に圧着されて金属シールを形成する。

【００１５】 Ｏリングとは、弾性体材料で作られた、
断面が円形であるシール用のリングをいい、本発明に用
いるＯリング６は、プラグノーズ３外周面の溝に装填さ
れ、プラグ本体２の内周面と接触するように構成され
る。このように構成することにより、プラグノーズ３外
周面に配設されたＯリング６とプラグ本体２内周面が密
着して、金属シールの外気側に第二のシールが形成さ
れ、真空排気後に金属シールを締め付けるまでの間、若
しくは金属シールがゆるんだ際にもＯリング６により真
空容器は封止された状態にあるため、真空の破壊が防止
される。本発明においては、ＪＩＳ規格の真空フランジ
用Ｏリングを用いることが好ましく、高温雰囲気で使用
する場合には同規格の高温用Ｏリングを好適に用いるこ
とができる。

【００１６】 次に、第２の発明である真空排気用治具
とその使用方法について、図面を参照しながら詳細に説
明する。図２は、第２の発明である真空封止プラグを、
真空容器に装着するために用いる真空排気用治具の一実
施例である。真空排気用治具７は、主として小径部１４
と大径部１５を有する異径円筒状の真空引口本体８と、
前記小径部１４に連続する円筒状のシャフト受け９と、
該シャフト受け９と該真空引口本体８を貫通するシャフ
ト１２から構成され、該シャフト１２の真空引口本体側
の端部にプラグノーズ３を螺着するためのネジ溝を、シ
ャフト受け側の端部にハンドル１１が配設される。さら
に、前記真空引口本体８の側面には真空排気のための吸
引口１３が設けられ、真空排気ポンプを接続できる構造
となっている。

【００１７】 本真空排気用治具７において、真空引口
本体８とは、貫通されたシャフト１２をガイドする小径
部１４と、吸引口１３を設けた大径部１５から構成され
る異径円筒状の部材である。前記小径部１４は、これに
連続して接続されるシャフト受け９とともに、シャフト
１２を支持する部分であり、該シャフト１２の端部に螺
着されたプラグノーズ３がプラグ本体のエッヂ部に垂直
に当接できるように構成する。さらに、前記小径部１４
の内周面には、シャフトの動きを安定させ、挿入を確実
にするためのブッシュ１６が設けられる。

【００１８】 前記大径部１５は、真空容器に突設され
たプラグ本体に接続される部分であり、シャフト１２に
螺着されたプラグノーズ３を内蔵することができる。前
記大径部１５の、前記小径部１４に連続する孔の部分に
はＯリング１７が配設され、この孔を貫通するシャフト
１２の外周面とＯリング１７の内周面が密着することに
よりシャフト１２が軸封される。また、Ｏリング１７は
シャフト１２の動きにより遊動しないように、予め設け
られた凹部に嵌入するとともに、該凹部の上面にＯリン
グ押さえ板１０を配設し、ネジ１８により固定する。

【００１９】 前記大径部１５の開口端側には真空容器
に突設されたプラグ本体と接続するためのネジ溝１９が
形成され、開口端部にはプラグ本体と真空引口本体８の
嵌合部を封止するためのＯリング２０が配設される。こ
うすることにより、真空排気を行う際に該嵌合部から真
空が破壊されるのを防止することができる。

【００２０】 真空引口本体８の小径部１４及びシャフ
ト受け９の孔部には、シャフト１２が緩挿される。該シ
ャフト１２は、真空引口本体側の端部にプラグノーズ３
を螺着するためのネジ溝、シャフト受け側の端部にハン
ドル１１を有する円柱状の部材であり、真空容器を真空
排気した後に上記シャフト１２を押し込むことにより、
上記ネジ溝に螺着したプラグノーズ３をプラグ本体に当
接して金属シールを形成することができる。

【００２１】 なお、前記シャフト１２のハンドル１１
側の外表面にもネジ溝を形成し、該ネジ溝と螺合するロ
ーレット付きナット２１を配設しておくことが好まし
い。こうすることにより、シャフト１２を押し込んで金
属シールを形成した後に、ローレット付きナット２１を
保持しながらハンドル１１を回転することにより、シャ
フト１２先端に螺着されたプラグノーズ３を容易に脱離
することができる。

【００２２】 また、プラグノーズ３とシャフト１２の
接続方法は、ネジによる螺着に限らず、プラグノーズ３
を脱離しないように挿入でき、プラグノーズ３をプラグ
本体２と垂直に当接でき、かつ、金属シールを形成した
後にプラグノーズ３をシャフト１２から容易に脱離でき
る着脱機構との代替が可能である。

【００２３】 例えば、図４に示すように、シャフト１
２外周面に、シャフト外径がプラグノーズ３のシャフト
挿入口の内径よりやや大となるようにＯリング２８を配
設してプラグノーズ３と接続する方法や、図５に示すよ
うな、ロック２９とスプリングによる簡単なロック機構
を設けて接続する方法、若しくは図６に示すようにプラ
グノーズ３のシャフト挿入口に挿入したシャフト先端に
突設したピン３１を回転させることにより鍵式に接続す
る方法を用いることも可能である。なお、図４、図５の
例においては、修理時にプラグノーズ３を外す場合等を
考慮し、ネジ穴３０を別途設けておくことが好ましい。

【００２４】 以下、本発明の一の実施例である真空排
気用治具７の使用方法を説明する。まず、シャフト１２
のネジ溝にプラグノーズ３を螺着した後に、シャフト１
２をプラグノーズ３が真空引口本体８の小径部に接する
まで引き出す。次いで、本真空排気用治具７をネジ溝１
９により真空容器に突設したプラグ本体２に螺着する。
この後に、吸引口１３に接続した真空排気ポンプを作動
させて真空容器内を真空排気し、シャフト１２端部に設
けられたハンドル１１を押して、シャフト１２を押し込
む。

【００２５】 こうすることにより、該シャフト１２に
螺着されたプラグノーズ３のテーパー部が真空容器に突
設されたプラグ本体２のエッヂ部に軽く圧着され、シー
ル部分を形成して真空容器は封止される。また、プラグ
ノーズ３外周部に配設されたＯリングとプラグ本体の内
周面が接触することにより第二のシール部分が形成され
る。

【００２６】 次いで、ローレット付きナット２１を保
持しながらハンドル１１を回転させることにより、シャ
フト１２の先端のネジを外し、プラグノーズ３をシャフ
ト１２から脱離する。最後に、真空排気用治具７をプラ
グ本体から取り外し、プラグ本体にプラグキャップを冠
着して締め付けることにより真空の封止をさらに確実な
ものとする。

【００２７】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明の真空封
止プラグは、プラグノーズとプラグ本体との金属シール
部分を形成するのに加え、該シール部分の外気側にＯリ
ングとプラグ本体内周面によるシール部分をさらに形成
するため、真空封止の信頼性が向上し、かつ、真空封止
装置のコンパクト化が可能である。また、本発明のプラ
グは部品点数が少ないので簡易に製造でき、コストダウ
ンにも寄与することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空封止プラグを示す断面図（ａ）及
び正面図（ｂ）である。

【図２】本発明の真空排気用治具を示す断面図である。

【図３】従来の実施形態を示す断面図である。

【図４】プラグノーズとシャフトの一の接続方法を示す
部分断面図である。

【図５】プラグノーズとシャフトの別の接続方法を示す
部分断面図である。

【図６】プラグノーズとシャフトのさらに別の接続方法
を示す部分断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１…真空封止プラグ、２…プラグ本体、３…プラグノー
ズ、４…プラグキャップ、５…プラグワッシャー、６…
Ｏリング、７…真空排気用治具、８…真空引口本体、９
…シャフト受け、１０…Ｏリング押さえ板、１１…ハン
ドル、１２…シャフト、１３…吸引口、１４…小径部、
１５…大径部、１６…ブッシュ、１７…Ｏリング、１８
…ネジ、１９…ネジ溝、２０…Ｏリング、２１…ローレ
ット付きナット、２２…ボールバルブ、２３…貫通孔、
２４…ボール弁、２５…パッキン、２６…レバー、２７
…バルブ開口部、２８…Ｏリング、２９…ロック機構、
３０…ネジ穴、３１…ピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にテーパー部を有する金属製のプラ
   グノーズと、 内周面にエッヂ部を有する金属製のプラグ本体とから構
   成され、 該プラグ本体の内周側に該プラグノーズを嵌挿して、前
   記プラグノーズのテーパー部と前記プラグ本体のエッヂ
   部を圧着することにより、シール部分を形成する真空封
   止プラグであって、 該シール部分の外気側において、Ｏリングとプラグ本体
   内周面による、他のシール部分をさらに形成したことを
   特徴とする真空封止プラグ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の真空封止プラグのプラグ
   ノーズを真空容器に突設されたプラグ本体に装着するた
   めの真空排気用治具であって、 側面に真空排気のための吸引口を設けた大径部とシャフ
   トを案内するためのブッシュを内部に有する小径部とか
   らなる異径円筒状の真空引口本体と、 前記小径部に連続する円筒状のシャフト受けと、 該シャフト受けと前記小径部を貫通し、前記真空引口本
   体側の端部に請求項１記載のプラグノーズを着脱するた
   めの着脱機構を備えたシャフトと、 該シャフトの前記シャフト受け側の端部に配設されたハ
   ンドルとから構成され、 真空容器に突設された前記プラグ本体に接続した後に、
   前記プラグノーズを前記シャフトの着脱機構から脱離し
   て前記プラグ本体に装着することを特徴とする真空排気
   用治具。