(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が流路となって、両側には継手が、中央にはプラグ収納部がそれぞれ設けられたバルブ本体と、前記プラグ収納部に回動可能に収納され、中央に水平貫通孔が形成された円錐台形状のプラグと、該プラグの回動駆動手段とを有する真空用バルブにおいて、
前記プラグを前記プラグ収納部に対して上下する昇降手段が設けられ、前記プラグを前記プラグ収納部に対して持ち上げた状態で、前記回動駆動手段による前記プラグの回動が行われ、しかも、前記昇降手段は前記プラグを拡径側に付勢するスプリングと、前記プラグの拡径頂部に被さり、前記スプリングに対向して該プラグを押し下げる押圧金具と、前記押圧金具に螺合して該押圧金具を昇降するハンドルとを有し、前記プラグ収納部の拡径側端部には第１のフランジが設けられ、更に前記押圧金具は、前記第１のフランジとシール状態で取付けられる第２のフランジによって前記プラグ収納部に連結される上ハウジング内に収納され、前記押圧金具と前記第２のフランジ又は前記上ハウジングとはベローズによって連結されて、真空状態の長時間維持が確保されていることを特徴とする真空用バルブ。
【請求項２】
請求項１記載の真空用バルブにおいて、前記回動駆動手段は、前記プラグに実質的に固定された内部磁石と、前記プラグに設けられた前記内部磁石を、前記プラグを密封状態で外部から磁気操作して前記プラグを回動する外部磁石とを有することを特徴とする真空用バルブ。
【請求項３】
請求項２記載の真空用バルブにおいて、前記外部磁石は、前記プラグと軸心を合わせて回動可能に配置された外部把手に設けられていることを特徴とする真空用バルブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空用バルブにおいて、前記プラグの円錐面には、前記プラグで前記流路を閉塞した場合、前記流路を密封するＯリングを設けるＯリング溝が形成されていることを特徴とする真空用バルブ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空用バルブにおいて、前記バルブ本体及び前記プラグはチタン、チタン合金又はステンレスによって構成されていることを特徴とする真空用バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する円錐台形状のプラグを有する真空用バルブに関し、特に、漏洩を抑えた真空用バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空用バルブは、そのシール構造の簡便さから通常Ｌ形のアングル形状をしているものが多い。ボールバルブ又はダイヤフラムバルブはシャフトが回転する構造となっており、回転するシャフトの軸封止にはＯリングやグランドパッキンを使用している。ボールバルブについては、真空流路とボールのシールに予め圧接されたテフロン（商標名）製シートが使われており、シャフトを回すときはこれが抵抗摩擦力を生じている。
ベローズを使用しているバルブもあるが、これは直動する構造であるため、ステムの移動距離が長い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記バルブのうち弁体が回転式のものは作動時に軸封のＯリングやグランドパッキンのずれにより、真空漏れを生じる可能性が高く、長期間（年レベル）の真空維持にも難がある。
また、ベローズバルブについては真空維持に問題はないもののステムの直線移動に長いベローズを必要とする。
そして、前記したＯリングやグランドパッキンそのもの自身にも透過リークが発生し、耐熱性にも問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、Ｏリングやグランドパッキンを用いた軸封を行わず、回転するプラグの摩耗を抑制し、更には、漏れを著しく抑制した真空用バルブを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る真空用バルブは、内部が流路となって、両側には継手が、中央にはプラグ収納部がそれぞれ設けられたバルブ本体と、前記プラグ収納部に回動可能に収納され、中央に水平貫通孔が形成された円錐台形状のプラグと、該プラグの回動駆動手段とを有する真空用バルブにおいて、
前記プラグを前記プラグ収納部に対して上下する昇降手段が設けられ、前記プラグを前記プラグ収納部に対して持ち上げた状態で、前記回動駆動手段による前記プラグの回動が行われ、しかも、前記昇降手段は前記プラグを拡径側に付勢するスプリングと、前記プラグの拡径頂部に被さり、前記スプリングに対向して該プラグを押し下げる押圧金具と、前記押圧金具に螺合して該押圧金具を昇降するハンドルとを有し、前記プラグ収納部の拡径側端部には第１のフランジが設けられ、更に前記押圧金具は、前記第１のフランジとシール状態で取付けられる第２のフランジによって前記プラグ収納部に連結される上ハウジング内に収納され、前記押圧金具と前記第２のフランジ又は前記上ハウジングとはベローズによって連結されて、真空状態の長時間維持が確保されている。
【０００５】
ここで、第２の発明に係る真空用バルブは、第１の発明に掛かる真空用バルブにおいて、前記回動駆動手段は、前記プラグに実質的に固定された内部磁石と、前記プラグに設けられた前記内部磁石を、前記プラグを密封状態で外部から磁気操作して前記プラグを回動する外部磁石とを有している。なお、前記内部磁石は永久磁石と電気磁石の場合があり、前記外部磁石も永久磁石と電気磁石の場合がある。
【０００６】
第３の発明に係る真空用バルブは、第２の発明に係る真空用バルブにおいて、前記外部磁石は、前記プラグと軸心を合わせて回動可能に配置された外部把手に設けられている。
第４の発明に係る真空用バルブは、第１〜第３の発明に係る真空用バルブにおいて、前記プラグの円錐面には、前記プラグで前記流路を閉塞した場合、前記流路を密封するＯリングを設けるＯリング溝が形成されている。なお、該プラグで該流路を閉塞した場合、Ｏリング溝と流路は同心になっているのがよい。また、該プラグの水平貫通孔とＯリング溝は干渉しないようにプラグの大きさが決定されている。
そして、第５の発明に係る真空用バルブは、第１〜第４の発明に係る真空用バルブにおいて、前記バルブ本体及び前記プラグはチタン、チタン合金又はステンレスによって構成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る真空用バルブの断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はプラグの詳細説明図、図３は図１におけるＡ−Ａ矢視端面図、図４は図１におけるＢ−Ｂ矢視端面図である。
【０００８】
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る真空用バルブ１０は、全体がチタン、チタンを主体とするチタン合金、又はステンレスで構成され、両側に継手の一例であるフランジ１１、１２を有する流路１３を内部に備えたバルブ本体１４を有している。
前記フランジ１１、１２の接合面には金属ガスケットを使用してシール部を構成するメタルタッチの円形リング１５、１６が設けられ、対向するフランジの円形凹部にこの円形リング１５、１６が嵌入して内外のシールを行っている。なお、フランジ１１、１２の外周面には雄ねじ１７、１８が形成されて、対向するフランジと雌ねじを介して接合されるようになっている。また、フランジ１１、１２と流路１３を構成するパイプ１９とは溶接取付けされている。なお、フランジ１１、１２は一般管フランジ型ボルト締めフランジの場合もある。
【０００９】
バルブ本体１４の中央部にはプラグ収納部２０が設けられている。プラグ収納部２０はパイプ１９に対して円柱状の収納部本体２１がそれぞれの軸心を直交させた状態で貫通して取付けられ、収納部本体２１には上方に拡径する円錐台状の収納空間２２が形成されている。プラグ収納部２０の拡径側端部、即ち、収納部本体２１の上端には第１のフランジ２３が設けられている。第１のフランジ２３の内側には突出するメタルタッチのシールを構成する円形リング２４が設けられている。
収納部本体２１の下端内側には、下部ハウジング２５が溶接取付けされている。この下部ハウジング２５の中央にはガイド軸２６が設けられ、ガイド軸２６の下端にはベアリング２７を介して外部把手２８が回動可能に設けられている。外部把手２８には収納部本体２１の下端面に近接するフランジ２９が設けられ、フランジ２９の上面に部分球状の凹部が９０度位置に設けられ、更には、この凹部に部分的に嵌入し、外側にスプリングによって付勢された突起ボールを有するストッパー部材３０が収納部本体２１の下端に埋設されている。これによって、外部把手２８を回動した場合に、その所定角度位置が簡単に認識でき、しかもその場所で止まるようになっている。
【００１０】
上方に拡径する円錐台状の収納空間２２には、その主要部が収納空間２２と同一斜面角度の円錐台形状のプラグ３１が収納されている。プラグ３１は上端中央に円柱状の突出部３２を、突出部３２の周囲にはリング状凹部３３をそれぞれ有している。リング状凹部３３には断面Ｌ字状の滑りブッシュ３４がねじ止めされている。一方、プラグ３１の下端部には中央に円筒穴３５が形成されたガイド筒３６が設けられている。円筒穴３５の内部には前記したガイド軸２６が嵌入し、ガイド軸２６の中間部には段３７が設けられて先側に縮径し、その部分には滑りワッシャ３７ａが設けられてコイルスプリング（スプリングの一例）３８の一方側の座となっている。コイルスプリング３８の他方側は滑りワッシャ３９を介して円筒穴３５の底部に接している。このように、プラグ３１の底部にコイルスプリング３８を配置することによって、プラグ３１全体をプラグ３１及びプラグ収納部２０の拡径方向に付勢している。円筒穴３５の内部にはスリーブ４０を配置することによって、ガイド筒３６とガイド軸２６が円滑に回転するようになっている。
【００１１】
ガイド筒３６の外側には対向して円周全面に内部磁石の一例である永久磁石４１、４２が交互に配列固定されている。そして、この永久磁石４１、４２に対向して外部磁石の一例である永久磁石４３、４４が外部把手２８に設けられている。永久磁石４１と永久磁石４３、及び永久磁石４２と永久磁石４４とはそれぞれ対となって、お互い異極（Ｎ極とＳ極）となって、密封状態で吸引して操作できるように配置されている。従って、プラグ３１がフリー回転可能な状態で、外部把手２８を回動すると、外部把手２８の回転に伴って、プラグ３１が同期して動くようになっている。なお、永久磁石４１〜４４及び外部把手２８を有して、プラグ３１を密封状態で磁気操作する回動駆動手段が形成されている。なお、永久磁石４１〜４４の代わりに電磁石を使用することもでき、電磁石とする場合には当然制御装置が必要である。
プラグ３１の中央には、このプラグ３１が収納空間２２に密接して装着された場合に、パイプ１９の流路１３と一致する水平貫通孔４５が設けられている。そして、この位置から、プラグ３１を９０度回転すると、流路１３をプラグ３１が完全に閉塞するように、流路１３の直径又はプラグ３１の形状が決定されている。
【００１２】
次に、プラグ収納部２０の上部に取付けられている上ハウジング４６及びその周辺部について説明する。
上ハウジング４６は底部に小フランジ４６ａを備え、第２のフランジ４７に複数のボルト４８を介してねじ止めされている。第２のフランジ４７には第１のフランジ２３の円形リング２４が嵌入する円形凹部４９が設けられ、第１、第２のフランジ２３、４７がねじ締めされることによって、金属ガスケットを用いたメタルタッチのシールが行われている。上ハウジング４６の中間位置は、図４に示すように断面四角形となって、内部に上下動可能に管状の押圧金具５０が設けられている。押圧金具５０は上外側が断面四角形となって、上ハウジング４６の内側断面四角形部分に嵌入し、これによって押圧金具５０が回転しないで上下動するようになっている。また、押圧金具５０の断面円形の下穴５１には平ブッシュ５２及び筒状ブッシュ５３を介してプラグ３１の断面円形の拡径頂部となる突出部３２が入り込んでいる。また、押圧金具５０の上側には、雌ねじ５４が形成され、ハンドル５５の駆動軸５６の下部に形成された雄ねじ５７が螺合している。ハンドル５５の駆動軸５６は上ハウジング４６の上部に設けられたベアリング５８によって回転自由に支持され、ハンドル５５の操作部５９を回転させることによって、押圧金具５０が昇降するようになっている。
【００１３】
従って、この押圧金具５０、ハンドル５５、及びプラグ３１を下から押圧するコイルスプリング３８を有して、プラグ３１をプラグ収納部２０に対して昇降を行う昇降手段が形成されているが、操作に当たっては、ハンドル５５を時計方向又は反時計方向に回すことによって、押圧金具５０が昇降し、これにコイルスプリング３８によって押圧されているプラグ３１が昇降する。なお、ベアリング５８は上部をベアリング押さえ５９ａによって押圧され、ベアリング押さえ５９ａは複数のボルト６０によって上ハウジング４６の拡径した部分に固定されている。また、ハンドル５５の駆動軸５６には拡径したストッパ６１が設けられ、ハンドル５５の回し過ぎを防止している。
そして、昇降する押圧金具５０の外側下部位置にはベローズ６２の下端が、第２のフランジ４７に押圧金具５０が隙間を有して嵌入する開口孔６３の内周壁にはベローズ６２の上端が溶接されて、プラグ３１とプラグ収納部２０の収納空間２２とに隙間が生じても、この部分で真空状態の長時間維持を確保している。
【００１４】
この実施の形態では、プラグ３１の外側表面は単純に円錐台形状であったが、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、水平貫通孔４５が形成されている面と直交する盲部分円錐面６４に流路１３より実質的に径の大きいＯリング溝６５を設け、ここに封止用の金属製又はゴム製のＯリング６６を入れたプラグ６７を採用するのが好ましい。これによって、プラグ６７で流路１３を閉塞した場合、流路１３の周囲がＯリング６６で囲まれて真空維持を行うことができる。この場合、勿論ハンドル５５を回転させてプラグ６７をプラグ収納部２０に押し付けておく。
【００１５】
この真空用バルブ１０の使用にあっては、ハンドル５５を緩める方向に回転してプラグ３１（６７も同じ、以下同様）を、プラグ収納部２０の収納空間２２内で僅少の範囲で上昇させ、プラグ３１を自由回転可能状態とする。
次に、外部把手２８を所定方向に回転させる。これによって、永久磁石４１〜４４同士が引き合って、内部のプラグ３１が所定位置まで回転する。この所定位置は、プラグ３１に形成されている水平貫通孔４５と流路１３が一致する位置、水流路１３に対して水平貫通孔４５が直交する位置、即ち、流路１３がプラグ３１によって閉塞される位置である。
この状態で、ハンドル５５を閉める方向、即ち、押圧金具５０が下降する方向に回して、プラグ３１を押圧金具５０によってコイルスプリング３８に対向して押し付け、プラグ収納部２０の円錐台状の収納空間２２にプラグ３１を押し込む。これによって、流路１３の開状態又は閉状態が維持される。
なお、この実施の形態においては、フランジ１１、円形リング１５及び雄ねじ１７は一体物であり、フランジ１２、円形リング１６及び雄ねじ１８は一体物である。また、プラグ収納部２０、収納部本体２１、第１のフランジ２３及び円形リング２４は一体物であり、外部把手２８及びフランジ２９、プラグ３１及び突出部３２並びに上ハウジング４６及び小フランジ４６ａはそれぞれ一体物である。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の真空用バルブにおいては、プラグをプラグ収納部に対して上下する昇降手段が設けられ、プラグをプラグ収納部に対して持ち上げた状態で、回動駆動手段によるプラグの回動が行われるので、プラグの回転が円滑であると共に、プラグやプラグが当接する相手側にも傷がつきにくく、結果として、長期間使用できる真空用バルブを提供することができる。
特に、この真空用バルブにおいては、昇降手段はプラグを拡径側に付勢するスプリングと、プラグの拡径頂部に被さり、スプリングに対向してプラグを押し下げる押圧金具と、押圧金具と螺合して押圧金具を昇降するハンドルとを有し、プラグ収納部の拡径側端部には第１のフランジが設けられ、更に押圧金具は、第１のフランジとシール状態で取付けられる第２のフランジによってプラグ収納部に連結される上ハウジング内に収納され、押圧金具と第２のフランジ又は上ハウジングとはベローズによって連結されて、真空用バルブの開閉に関係なくバルブ自体の真空状態の長時間維持が確保されている。
【００１７】
そして、請求項２、３記載の真空用バルブにおいては、回動駆動手段は、プラグに実質的に固定された内部磁石と、プラグに設けられた内部磁石を、プラグを密封状態で外部から磁気操作してプラグを回動する外部磁石とを有するので、内外を遮断した状態で、プラグの回動操作を行うことができ、より漏れのない真空用バルブを提供できる。ここで、内部磁石又は外部磁石の一方又は双方に電磁石を用いれば自動制御することができる。
請求項４記載の真空用バルブにおいては、プラグの円錐面には、プラグで流路を閉塞した場合、流路を密封するＯリングを設けるＯリング溝が形成されているので、真空用バルブを閉じた状態の機器の真空状態の維持を高めることができる。
請求項５記載の真空用バルブにおいては、バルブ本体及びプラグはチタン、チタン合金又はステンレスによって構成されているので、腐食に強く、更にはチタン又はチタン合金とした場合には、金属内部から発生するガスも少ないので、より高真空を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る真空用バルブの断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はプラグの詳細説明図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ矢視端面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ矢視端面図である。
【符号の説明】
１０：真空用バルブ、１１、１２：フランジ、１３：流路、１４：バルブ本体、１５、１６：円形リング、１７、１８：雄ねじ、１９：パイプ、２０：プラグ収納部、２１：収納部本体、２２：収納空間、２３：第１のフランジ、２４：円形リング、２５：下部ハウジング、２６：ガイド軸、２７：ベアリング、２８：外部把手、２９：フランジ、３０：ストッパー部材、３１：プラグ、３２：突出部、３３：リング状凹部、３４：滑りブッシュ、３５：円筒穴、３６：ガイド筒、３７：段、３７ａ：滑りワッシャ、３８：コイルスプリング、３９：滑りワッシャ、４０：スリーブ、４１〜４４：永久磁石、４５：水平貫通孔、４６：上ハウジング、４６ａ：小フランジ、４７：第２のフランジ、４８：ボルト、４９：円形凹部、５０：押圧金具、５１：下穴、５２：平ブッシュ、５３：筒状ブッシュ、５４：雌ねじ、５５：ハンドル、５６：駆動軸、５７：雄ねじ、５８：ベアリング、５９：操作部、５９ａ：ベアリング押さえ、６０：ボルト、６１：ストッパ、６２：ベローズ、６３：開口孔、６４：盲部分円錐面、６５：Ｏリング溝、６６：Ｏリング、６７：プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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