JPH10220640A - 高真空用バルブの定荷重シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高真空用バルブにおいて、従来のオーバート
ラベル機構のコイルバネに代えて板バネを用い、定荷重
シール装置の設置にともなう寸法の増大を可及的に少な
くすることを課題とする。 【解決手段】 弁ボディ10の弁室11に管部を介して連通
する複数のポートが形成され、弁棒19を作動させるアク
チュエータが弁ボディ10に隣接して配設されている。弁
室11と一方の管部を結ぶ流路に弁座が形成され、弁棒19
の基端の弁体に装着したシールゴムを弁座に接触させる
ことにより流路が閉じられ、弁体のシールゴムを弁座か
ら離すことによって流路が開かれる。アクチュエータの
駆動力が駆動部材25から板バネ１を介して弁棒19に伝達
され、駆動部材25は弁棒19の回りに往復動自在に装着さ
れるとともに移動量が規制されており、駆動部材から弁
棒19に伝達される荷重が所定量を越えないようにされて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高真空用バルブの
弁体に所定の荷重を作用させる定荷重シール装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、高真空用バルブの従来のシール
装置を示す。高真空用バルブの弁ボディ10内には弁室11
が形成され、弁室11には第１管部12・第２管部13を介し
て第１ポート14・第２ポート15が形成されており、第１
管部12の軸線と第２管部13の軸線とは略直角をなしてい
る。第１ポート14と第２ポート15とが弁室11を介して連
通され、弁室11と第２管部13を結ぶ流路に弁座17が形成
されている。弁棒19の下端に弁体18が連結され、弁体18
の下側外周部の環状溝にシールゴム20が装着されてい
る。弁室11の下端に位置する弁座17に対向して、弁体18
・弁棒19が上下動可能に配設されており、弁座17に対し
て弁体18のシールゴム20を接触させることにより流路が
閉じられ、シールゴム20を弁座17から離すことによって
流路が開かれる。

【０００３】弁ボディ10の弁室11の上端の開口部にボン
ネット22が連結され、ボンネット22には隔壁部（ボンネ
ット底）23とシリンダ部24とがある。弁ボディ10の上端
とシリンダ部24の下端には内側と外側との間に段差部が
形成され、弁ボディ10の上端の内側とシリンダ部24の下
端の内側との間に金属リング29の外周部が挟持されてい
る。弁棒19及び隔壁部23を覆う金属製ベローズ30が配設
されており、ベローズ30の下端は弁体18の上面に溶接さ
れ、ベローズ30の上端は金属リング29の内周部に溶接さ
れている。隔壁部23の中央孔の環状溝にパッキン31が装
着され、パッキン31の存在により隔壁部23の中央孔に弁
棒19が摺動自在かつ気密状態に挿通され、シリンダ部24
内に摺動自在に嵌合されたピストン25に弁棒19の上端が
連結されている。ピストン25の中央孔が弁棒19の先端部
の小径部に嵌合され、小径部先端の雄ねじにナット37が
螺合され、ピストン25が小径部の段部に当接し固定され
ている。ピストン25の内周面と弁棒19の外周面との間は
Ｏリング26によりシールされ、ピストン25とシリンダ部
24の内周面との間はシールパッキン27によってシールさ
れており、シールパッキン27の下部には環状のマグネッ
ト28が装着されている。

【０００４】ボンネット22の上端にはボンネットカバー
32が連結され、ボンネット22の上端とボンネットカバー
32の下面外周部との間はシールされている。シリンダ部
24の下端部には第１操作ポート33が形成され、第１操作
ポート33と下側シリンダ室35との間は小径の連通路38に
よって連通されている。ボンネットカバー32の外周部に
第２操作ポート34が形成され、第２操作ポート34と上側
シリンダ室36との間は小径の連通路39及び盲孔40によっ
て連通されている。以上のように、弁ボディ10の上側
に、弁棒を作動させるための流体圧アクチュエータが隣
接して配設されている。圧縮気体を第２操作ポート34、
連通路39及び盲孔40を通して上側シリンダ室36に流入さ
せ、下側シリンダ室35の気体を大気に排出すると、ピス
トン25・弁棒19が下降し、弁体18のシールゴム20が弁座
17に接触して高真空用バルブが閉じる。また、圧縮気体
を第１操作ポート33、連通路38を通して下側シリンダ室
35に流入させ、上側シリンダ室36の気体を大気に排出す
ると、ピストン25・弁棒19が上昇し、弁体18が弁座17か
ら離れて高真空用バルブが開く。

【０００５】高真空用バルブを閉じる時に弁体18に加わ
る力は、ピストン25の受圧面積Ａ（ピストン25・弁棒19
の上面の面積）と加圧気体圧力ｐとの積Ａｐとなる。一
般に使用される加圧気体の圧力は０．３〜０．６ＭＰａ
であり、ピストン25が発生する力の最大値と最小値との
比は約２倍になる。ところで、シールゴム20には最適ツ
ブシ代（最適変形量）があり、ツブシ代不足のときはリ
ークが発生し、ツブシ代過大のときはゴムが劣化する。
そして、シールゴム20を最適ツブシ代に維持しようとす
る場合には、加圧気体の使用圧力を狭い範囲に限定する
必要があり、ユーザーの使い勝手が悪くなる。高真空用
バルブの用途は広いので、ユーザーにとって使用圧力を
遵守することは不可能なことが多い。逆に加圧気体の使
用圧力を制限することなくツブシ代過大状態で使用する
場合には、ゴムの劣化がはやまってシールゴム20の寿命
が短くなり、ユーザーにシールゴム早期交換の負担をか
けることとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すように、バ
ルブの弁座51に当接されるシールゴム52が、機械的に過
大な力を受けないように、コイルバネ53に初期荷重を加
え、シールゴム52に必要以上の力が作用しないようにす
るオーバートラベル機構がある。しかし、従来のオーバ
ートラベル機構を定荷重シール装置として高真空用バル
ブに適用すると、弁ボディ10の縦方向及び横方向の寸法
が増加するので、高真空用バルブのコンパクト設計とい
う要請に応えることができない。本発明は、高真空用バ
ルブにおいて、従来のオーバートラベル機構のコイルバ
ネに代えて板バネを用い、定荷重シール装置の設置にと
もなう寸法の増大を可及的に少なくすることを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するために、弁ボディの弁室に管部を介して連通する
複数のポートが形成され、弁棒を作動させるアクチュエ
ータが弁ボディに隣接して配設され、弁室と一方の管部
を結ぶ流路に弁座が形成され、弁棒の基端の弁体に装着
したシールゴムを弁座に接触させることにより流路が閉
じられ、弁体のシールゴムを弁座から離すことによって
流路が開かれる高真空用バルブにおいて、アクチュエー
タの駆動力が駆動部材から板バネを介して弁棒に伝達さ
れ、駆動部材は弁棒の回りに往復動自在に装着されると
ともに移動量が規制されており、駆動部材から弁棒に伝
達される荷重が所定量を越えないようにされたことを第
１構成とする。本発明は、第１構成において、板バネは
厚みが一定かつ横長で両端が先細であり、板バネの中央
部が弁棒に固定され、板バネの先細の先端が駆動部材に
当接されたことを第２構成とする。本発明は、第１構成
又は第２構成において、アクチュエータとして流体圧シ
リンダが用いられ、流体圧シリンダのピストンが駆動部
材として機能し、ピストンの一側面の外周部の環状傾斜
部に板バネの先端が当接され、環状傾斜部の外周端にス
トッパーが形成されたことを第３構成とする。本発明
は、第１構成又は第２構成において、アクチュエータと
して流体圧のダイヤフラム機構、ベロフラム機構、又は
ベローズ機構が用いられ、ダイヤフラム、ベロフラム、
又はベローズの可動部の内周部が環状スライド金具に連
結され、環状スライド金具が駆動部材として機能し、環
状スライド金具の一側面に板バネの先端が当接され、環
状スライド金具の外周端にストッパーが形成されたこと
を第４構成とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の高真空用
バルブの定荷重シール装置の実施の形態第１を示す。図
１において、弁ボディ10、ボンネット22、ボンネットカ
バー32及び金属製ベローズ30の構成は図５と同じである
ので、それらの説明は省略する。図１及び図２に示すよ
うに、弁体18と弁棒19とは一体に形成されており（別体
のものを連結してもよい）、弁棒19の大径部41は隔壁部
23の中央孔に挿通されている。弁棒19の先端部には小径
部42が形成され、大径部41と小径部42との間はシャフト
肩44となっており、シャフト肩44は弁棒19の軸心に垂直
な環状面である。小径部42の先端側に環状溝45及び雄ネ
ジ部43が形成され、環状溝45にはＯリング46が装着さ
れ、雄ネジ部43は弁棒19の先端に延びている。

【０００９】本発明の実施の形態第１に使用される板バ
ネ１は、厚みが一定で無荷重時の原形は偏平であり、平
面視では横長で両端が先細の形状であり、中央部の幅に
比べて先端の幅が狭く、バネ定数が小さくされている。
そして、例えば図２(b) に示されているように、横長の
八角形で、中央部に中央孔54が形成されている。板バネ
１の中央孔54が弁棒19の小径部42に嵌合され、次いでピ
ストン25と摺動自在に嵌合したブッシュ５が、弁棒19の
小径部42に嵌挿される。ピストン25の下面の外周部に
は、下方に突出した環状の傾斜部があり、外方かつ下方
に傾斜した傾斜部の外周端に、環状又は外周に沿った任
意の形状のストッパー９が形成されている。ピストン25
の下面は傾斜部の内方が平面47となっており、ピストン
25の外周面の下端部に、下端が開放された環状溝49が形
成されている。

【００１０】ブッシュ５には下方の筒状部６及び上方の
フランジ部７（外側）・雌ネジ部８（内側）があり、筒
状部６の内周面は弁棒19の小径部42に接触し、筒状部６
の外周面はピストン25の中央孔に接触している。筒状部
６の外周面の上下長さは、ピストン25の内周部50の上下
長さよりも所定距離だけ長い。ブッシュ５は小径部42に
嵌挿され、次にブッシュ５の雌ネジ部８と弁棒19の雄ネ
ジ部43とが螺合され、板バネ１の中央部２が弁棒19のシ
ャフト肩44とブッシュ５の先端（ブッシュ５の筒状部６
の先端）によって挟持され固定されている。このとき、
横長の板バネ１の先端の力点３にピストン25の下端外周
部（傾斜部）の支点48から初期荷重が作用して板バネ１
は僅かに撓み、ピストン25はその反力で所定ストローク
の上端へ移動し、ピストン25の内周部の上面はブッシュ
５のフランジ部７の下端面に当接している。ブッシュ５
の筒状部６の外周面とピストン25の中央孔の内周面との
間は、ピストン25の中央孔の環状溝に装着されたＯリン
グ26によって、またブッシュ５の内周面と弁棒19の外周
面との間はＯリング46によってそれぞれシールされてい
る。

【００１１】次に本発明の高真空用バルブの定荷重シー
ル装置の実施の形態第１の作用について説明する。圧縮
気体を第１操作ポート33、連通路38を通して下側シリン
ダ室35に流入させ、上側シリンダ室36の気体を第２操作
ポート34等を通して大気に排出すると、ピストン25が上
昇する。ピストン25の内周部50の上面がブッシュ５のフ
ランジ部７の下面に当接し、ピストン25の移動がブッシ
ュ５・弁棒19・弁体18に伝えられ、弁体18が弁座17から
離れ高真空用バルブが開く。圧縮気体を第２操作ポート
34、連通路39及び盲孔40を通して上側シリンダ室36に流
入させ、下側シリンダ室35の気体を第１操作ポート33等
を通して大気に排出すると、ピストン25の上面及び弁棒
19の上面に下方への力が作用する。ピストン25に加わる
力は、ピストン25の支点48から板バネ１の力点３に伝達
され、板バネ１の中央部２を介して弁棒19のシャフト肩
44に伝達され、弁棒19とともに弁体18が下降し、弁体18
のシールゴム20が弁座17に接触して高真空用バルブが閉
じる。図１・図２(a) は、ピストン25が高真空用バルブ
を閉じる方向に移動し、シールゴム20が弁座17に当接し
て圧縮され始めた時点の状態を示し、板バネ１は僅かに
撓んでおり、このとき弁体18には第１荷重が作用してい
るとする。

【００１２】弁体18に第１荷重が作用しているとき、シ
ールゴム20の変形量は最適ツブシ代の10〜20％よりも若
干少なめになるように設定されている。そして、このと
きボンネット22の隔壁部23の上面とピストン25のストッ
パー９の下端面との間の隙間Ｌ１の大きさが所定値Ｘ
（例えば１〜数mm）であり、ブッシュ５のフランジ部７
の下面とピストン25の内周部50の上面との間の隙間Ｌ1'
の大きさは０である。図１・図２(a) に示す状態におい
て、ピストン25の上面に作用する圧力が継続し又は上昇
すると、ブッシュ５の筒状部６の外周面とピストン25の
中央孔の内周面との間がＯリング26によって気密状態に
維持されながら、ピストン25が下方へ移動する。この移
動により、板バネ１が更に撓んで弁体18に作用する荷重
が増加し、ストッパー９の下端が隔壁部23の上面に当接
し前記隙間Ｌ１がゼロとなるとき、前記隙間Ｌ1'が略所
定値Ｘとなり、弁体18には第２荷重が作用するように設
定されている。ピストン25が距離Ｌ１だけ移動すること
により、板バネ１の中央部２からシャフト肩44に伝達さ
れる力が所定量増加し、第２荷重の作用によってシール
ゴム20に最適ツブシ代が与えられることとなる（そのよ
うに設定されている）。そして、ピストン25の上面に作
用する圧力が更に上昇しても、ピストン25はストッパー
９によって移動量が規制されているので、弁体18・シー
ルゴム20に作用する荷重は第２荷重を越えることがな
い。

【００１３】次に本発明の実施の形態第２について説明
する。本発明の実施の形態第１では、高真空バルブの開
閉作用に流体圧シリンダを使用したが、実施の形態第２
では流体圧シリンダに代えて流体圧のダイヤフラム機
構、ベロフラム機構、ベローズ機構を使用する。図３
は、ダイヤフラム55を使用した実施の形態第２の要部概
要を示す。実施の形態第２において、弁ボディ10、弁体
18、及び金属製ベローズ30の構成は図１と同じであり、
ボンネット及びボンネットカバーの外形は図１と同様で
あるので、それらの説明は省略する。また、図３では、
ダイヤフラム55の上面及び下面への流体の流路の構成は
省略してある。

【００１４】図３において、弁棒19の上端にはフランジ
56が形成され、フランジ56の下方には所定長さの筒状部
57が隣接して形成されている。筒状部57の外周面には、
環状スライド金具58の内周部が摺動自在に嵌合されてお
り、環状スライド金具58の内周部の環状溝に装着された
Ｏリング26によって、筒状部57の外周面と環状スライド
金具58の内周部との間がシールされている。筒状部57の
下端近傍には板バネ１Ａの中央部が固定され、板バネ１
Ａの先細先端部は環状スライド金具58の平坦部60の下面
を付勢するように構成されている。板バネ１Ａの形状は
板バネ１と同様であるが、板バネ１Ａは予め湾曲させて
左右の両端が上方へ向けられている。ダイヤフラム55の
外周部がボンネット22に挟持され、ダイヤフラム55の可
動の内周部は、環状スライド金具58の平坦部60の上面に
当接され、平坦部60と押え具61とによって挟持され、ダ
イヤフラム55によってダイヤフラム室が上下に区分され
ている。環状スライド金具58の外周部には下方に延びる
環状又は円周に沿った任意の形状のストッパー59が形成
され、ストッパー59の下端は隔壁部23の上面により下降
が規制される。

【００１５】圧縮気体を下側のダイヤフラム室63に流入
させ、上側のダイヤフラム室62の気体を大気に排出する
と、ダイヤフラム55及び環状スライド金具58が上昇す
る。環状スライド金具58の上端が弁棒19のフランジ56の
下面に当接し、環状スライド金具58の移動が弁棒19・弁
体18に伝えられ、弁体18が弁座17から離れ高真空用バル
ブが開く。次に圧縮気体を上側のダイヤフラム室62に流
入させ、下側のダイヤフラム室63の気体を大気に排出す
ると、ダイヤフラム55の上面（ダイヤフラム55の上面及
び環状スライド金具58の上面）及び弁棒19の上面に下向
きの力が作用する。ダイヤフラム55に加わる力は、図１
・図２(a) の場合と同様に、環状スライド金具58の支点
から板バネ１Ａの力点に伝達され、板バネ１Ａの中央部
を介して弁棒19に伝達され、弁棒19とともに弁体18が下
降し、弁体18のシールゴム20が弁座17に接触して高真空
用バルブが閉じる。図３は、ダイヤフラム55が高真空用
バルブを閉じる方向に移動し、シールゴム20が弁座17に
当接して圧縮され始めた時点の状態を示し、板バネ１Ａ
は僅かに撓んでおり、このとき弁体18には第１荷重が作
用しているとする。

【００１６】実施の形態第１と同様に、実施の形態第２
において、弁体18に第１荷重が作用しているとき、シー
ルゴム20の変形量は最適ツブシ代の10〜20％よりも若干
少なめになるように設定されている。そして、このとき
ボンネット22の隔壁部23の上面と環状スライド金具58の
ストッパー59の下端面との間の隙間Ｌ１の大きさが所定
値Ｘ（例えば１〜数mm）であり、弁棒19のフランジ56の
下面と環状スライド金具58の上端面との間の隙間Ｌ1'の
大きさは０である。図３に示す状態において、ダイヤフ
ラム55の上面に作用する圧力が継続し又は上昇すると、
筒状部57の外周面と環状スライド金具58の内周部との間
がＯリング26によって気密状態に維持されながら、環状
スライド金具58が下方へ移動する。この移動により、板
バネ１Ａが更に撓んで弁体18に作用する荷重が増加し、
ストッパー59の下端が隔壁部23の上面に当接し前記隙間
Ｌ１がゼロとなるとき、前記隙間Ｌ1'が略所定値Ｘとな
り、弁体18には第２荷重が作用するように設定されてい
る。ピストン25が距離Ｌ１だけ移動することにより、板
バネ１Ａの中央部から弁棒19に伝達される力が所定量増
加し、第２荷重の作用によってシールゴム20に最適ツブ
シ代が与えられることとなる。そして、ダイヤフラム55
の上面に作用する圧力が更に上昇しても、ストッパー59
によって環状スライド金具58の移動量が規制されている
ので、弁体18・シールゴム20に作用する荷重は第２荷重
を越えることがない。

【００１７】

【発明の効果】本発明では、高真空用バルブにおいて、
アクチュエータの駆動力が駆動部材（例えばピストン、
環状スライド金具）から板バネを介して弁棒に伝達さ
れ、駆動部材は弁棒の回りに往復動自在に装着されると
ともに移動量が規制されており、駆動部材から弁棒に伝
達される荷重が所定量を越えないようにされている。そ
して、例えば板バネの中央部が弁棒に固定され、板バネ
の先端が駆動部材に当接されている。従って、従来のオ
ーバートラベル機構のコイルバネに代えて板バネを用
い、定荷重シール装置としたことに伴う寸法の増大は極
めて少ない。本発明において、弁ボディは定荷重シール
装置が設置されていないものと同一であり、板バネは弁
ボディに隣接したアクチュエータ内に配設され、しかも
板バネはアクチュエータのピストンやダイヤフラム等に
近接して平行に配置されているので、アクチュエータの
体積は板バネが配置されていない場合と略同一であり、
高真空用バルブの寸法を増大しなくても、板バネを設置
して定荷重シール装置とすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高真空用バルブの定荷重シール装置の
実施の形態第１を示す部分縦断面図である。

【図２】図２(a) は図１の要部拡大図であり、図２(b)
は板バネの平面図である。

【図３】本発明の高真空用バルブの定荷重シール装置の
実施の形態第２の要部を示す縦断面図である。

【図４】従来のオーバートラベル機構の概念図である。

【図５】従来の高真空用バルブを示す部分縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 板バネ １Ａ 板バネ 10 弁ボディ 11 弁室 12 第１管部 13 第２管部 14 第１ポート 15 第２ポート 17 弁座 19 弁棒 20 シールゴム 58 環状スライド金具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁ボディの弁室に管部を介して連通する
   複数のポートが形成され、弁棒を作動させるアクチュエ
   ータが弁ボディに隣接して配設され、弁室と一方の管部
   を結ぶ流路に弁座が形成され、弁棒の基端の弁体に装着
   したシールゴムを弁座に接触させることにより流路が閉
   じられ、弁体のシールゴムを弁座から離すことによって
   流路が開かれる高真空用バルブにおいて、アクチュエー
   タの駆動力が駆動部材から板バネを介して弁棒に伝達さ
   れ、駆動部材は弁棒の回りに往復動自在に装着されると
   ともに移動量が規制されており、駆動部材から弁棒に伝
   達される荷重が所定量を越えないようにされたことを特
   徴とする高真空用バルブの定荷重シール装置。
2. 【請求項２】 板バネは厚みが一定かつ横長で両端が先
   細であり、板バネの中央部が弁棒に固定され、板バネの
   先細の先端が駆動部材に当接された請求項１記載の高真
   空用バルブの定荷重シール装置。
3. 【請求項３】 アクチュエータとして流体圧シリンダが
   用いられ、流体圧シリンダのピストンが駆動部材として
   機能し、ピストンの一側面の外周部の環状傾斜部に板バ
   ネの先端が当接され、環状傾斜部の外周端にストッパー
   が形成された請求項１又は２記載の高真空用バルブの定
   荷重シール装置。
4. 【請求項４】 アクチュエータとして流体圧のダイヤフ
   ラム機構、ベロフラム機構、又はベローズ機構が用いら
   れ、ダイヤフラム、ベロフラム、又はベローズの可動部
   の内周部が環状スライド金具に連結され、環状スライド
   金具が駆動部材として機能し、環状スライド金具の一側
   面に板バネの先端が当接され、環状スライド金具の外周
   端にストッパーが形成された請求項１又は２記載の高真
   空用バルブの定荷重シール装置。