(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器に接続される開口を有するハウジングと、
上記ハウジングの内部に設けられ、ハウジングの開口と略平行な方向に沿って開弁位置及び閉弁位置の間を移動することにより上記ハウジングの開口を開閉する弁体と、
上記ハウジング又は弁体に設けられ、上記ハウジングと上記弁体との間に形成される静電容量の変化を検出することにより、弁体の開弁位置及び閉弁位置を検出する検出手段と、
上記弁体又はハウジングに設けられ、該弁体が上記閉弁位置に移動した状態で上記真空容器内が減圧されたときに、上記弁体と開口周りのハウジング壁面との間で圧縮されて上記弁体及びハウジング間をシールする弾性体からなるシール部材とを備え、
上記検出手段は、上記真空容器内の減圧に伴って上記シール部材が圧縮されることにより変化する上記閉弁位置の弁体と上記開口周りのハウジング壁面との間隔を上記静電容量によって検出することにより、上記真空容器内の圧力状態を検出することを特徴とするゲート弁。
【請求項２】
請求項１に記載のゲート弁において、
上記弁体自体及び上記ハウジングの一部自体が、それぞれ上記静電容量を形成する電極を構成していることを特徴とするゲート弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲート弁に関し、特に、その開閉状態を検出するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、開口を有するハウジング内に設けられ、該開口と略平行な方向に沿って開弁位置と閉弁位置との間を移動することにより、その開口を開閉する弁体を有するゲート弁は知られている。そして、従来より、ゲート弁の開閉を検知する目的で、リードスイッチ等の近接スイッチを、弁体を駆動するためのシリンダ又はピストンロッドに設けることが広く知られている。すなわち、例えば、ピストンロッドの基端部に磁石が取付固定される一方、シリンダの基端側及び先端側に、その磁石の近接を検知するリードスイッチがそれぞれ配設される。
【０００３】
そして、例えば、シリンダからピストンロッドがストロークエンドまで伸張して、シリンダ基端側のリードスイッチが磁石の近接を検知したときに、閉弁状態が検出される。一方、ピストンロッドがシリンダ内に収容されて、シリンダ先端側のリードスイッチが磁石の近接を検知したときに、開弁状態が検出される。このようにして、このゲート弁は、シリンダに対するピストンロッドの位置に基づいてその開閉状態を識別するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなゲート弁では、弁体を開閉移動させるために大きな駆動力が必要となるため、ピストンロッドと弁体との接続部分や、ピストンロッド自体がその駆動力に耐えきれずに破損してしまう虞れがある。
【０００５】
この場合、弁体が停止した状態でピストンロッドだけが伸縮作動するため、上記従来のように、シリンダに対するピストンロッドの位置の検知だけでは、ゲート弁の開閉状態を正確に把握することができないという問題がある。
【０００６】
特に、ピストンロッドと弁体との間にリンク機構を有する所謂リンク型のゲート弁では、そのリンク機構が比較的破損し易いため、上記問題はさらに顕著となる。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゲート弁の構成に工夫を凝らすことにより、その開閉状態を確実に検出できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、真空容器に接続される開口を有するハウジングと、上記ハウジングの内部に設けられ、ハウジングの開口と略平行な方向に沿って開弁位置及び閉弁位置の間を移動することにより上記ハウジングの開口を開閉する弁体と、上記ハウジング又は弁体に設けられ、上記ハウジングと上記弁体との間に形成される静電容量の変化を検出することにより、弁体の開弁位置及び閉弁位置を検出する検出手段と、上記弁体又はハウジングに設けられ、該弁体が上記閉弁位置に移動した状態で上記真空容器内が減圧されたときに、上記弁体と開口周りのハウジング壁面との間で圧縮されて上記弁体及びハウジング間をシールする弾性体からなるシール部材とを備え、上記検出手段は、上記真空容器内の減圧に伴って上記シール部材が圧縮されることにより変化する上記閉弁位置の弁体と上記開口周りのハウジング壁面との間隔を上記静電容量によって検出することにより、上記真空容器内の圧力状態を検出する。
【０００９】
上記の発明によると、ハウジング又は弁体に設けられた検出手段は、ハウジングと弁体との間に形成される静電容量の変化を検出することにより、弁体が開弁位置にある状態を直接検知して、ゲート弁が開弁状態であると検出する。一方、検出手段は、上記静電容量の変化を検出することにより、弁体が閉弁位置にある状態を直接検知して、ゲート弁が閉弁状態であると検出する。したがって、検出手段により弁体の開閉状態が確実に検出される。
【００１０】
ところで、仮に、弁体と該弁体を駆動するシリンダ等の駆動手段との接続部等が破損分断されたとすると、その駆動手段が作動したとしても、弁体は所定位置で停止状態となる。したがって、駆動手段の作動に拘わらず、弁体の位置変化が検出手段により検出されない場合には、上記接続部等の破損が判定される。
【００１１】
また、弁体が閉鎖位置に移動して、ハウジングの開口が弁体により閉鎖されたとき、シール部材が弁体と開口周りのハウジングとの間で圧接され、弁体と開口周りのハウジングとの間に所定の隙間（間隔）が形成される。
【００１２】
その後、ハウジングの開口に気密状に接続される真空容器内が減圧されて真空状態にされたとき、弁体がその背面から大気圧により押されるため、シール部材がさらに圧縮される。したがって、上記所定の隙間は小さくなる。
【００１３】
このとき、上記検出手段は、その隙間を上記静電容量によって検出し、この隙間の大きさの変化に基づいて真空容器内の圧力状態を検出し、真空容器内が真空であるか否かが、容易に判定される。すなわち、上記検出手段により弁体の開閉状態が確実に検出されると共に、上記真空容器内が真空であるか否かが検出される。その結果、真空容器の内部が真空であるか否かを検出する目的で、該真空容器に真空スイッチを別途取り付ける必要がないため、コストの低減が図られる。
【００１４】
第２の発明は、上記弁体自体及び上記ハウジングの一部自体が、それぞれ上記静電容量を形成する電極を構成している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に示すように、１は前側に位置する真空容器、２は真空容器１の後側に隣接する容器であって、各容器１，２はそれぞれ互いに対向配置された略矩形状の開口３，４を有する。また、容器２には、外部に連通する連絡口（図示省略）が形成されており、この連絡口の開放状態で容器２内の圧力が大気圧となるように構成されている。
【００１６】
この真空容器１と容器２との間には、両容器１，２の内部空間同士を連通又は連通遮断するための真空ゲート弁５が配設されている。この真空ゲート弁５は、両容器１，２間に気密状に挟まれた薄厚矩形状のハウジングたる弁箱６を備え、この弁箱６の前壁（図１及び図２で左側壁）の下部には上記真空容器１の開口３に対応する前側連通口７が、また後壁（図１及び図４で右側壁）の下部には容器２の開口４に対応する後側連通口８がそれぞれ開口されており、この連通口７，８を介して弁箱６内の空間が各容器１，２と連通している。このとき、弁箱６の外壁面における連通口７，８の周囲部には、この周囲部に接触して取り付けられる真空容器１及び容器２のフランジ部との間で圧接されて、この弁箱６の連通口７，８周囲部と、各容器１，２のフランジ部との間をシールするシール部材９ａ，９ｂがそれぞれ取付固定されている。このシール部材９ａ，９ｂは、例えばバイトン等からなる。
【００１７】
図３に示すように、上記弁箱６内の上部には、左右方向に所定間隔離れた位置を前後方向に互いに平行に延びる左右１対の支持軸１１，１１がそれぞれ弁箱６の前後壁に形成した軸孔６ａ，６ａを貫通して回転可能に支持されている。つまり、この弁箱６前後壁の軸孔６ａ，６ａにはそれぞれ軸受１０，１０が気密シールされて嵌合固定され、この両軸受１０，１０には各支持軸１１が軸受１０，１０にそれぞれ内挿したシール部材（図示省略）を介して回転可能にかつ気密状にシールされて挿通されている。
【００１８】
上記左右の支持軸１１，１１において弁箱６内に位置する中間部にはそれぞれ左右アーム１２，１２の基端部が回転一体に取付固定され、この両アーム１２，１２の各先端部には、板状の左右内側リンク１３，１３の各一端部（上端部）がそれぞれ前後方向に延びるリンク軸１４，１４により揺動可能に支持されている。そして、このリンク軸１４と、内側リンク１３及びアーム１２との間には、例えばＭｏＳ２等の絶縁性の固体潤滑材料からなるブッシュ１３ａが介在されている。
【００１９】
一方、内側リンク１３，１３の各他端部（下端部）は、上記弁箱６下部の連通口７，８よりも若干大きくかつ弁箱６内の後側（容器２側）にオフセット配置した弁板支持体１５上端に対し、その左右方向に離れた位置にある前後方向に２股状に分かれた取付部１７，１７にてそれぞれ前後方向のリンク軸１９，１９により揺動可能に連結されている。また、このリンク軸１９と、内側リンク１３及び取付部１７との間にも、上記ブッシュ１３ａと同様のブッシュ１３ｂが介在されている。尚、上記内側リンク１３の一方の端部のみにブッシュを設けてもよい。
【００２０】
このことにより、弁板支持体１５は、左右の両アーム１２，１２の先端部にそれぞれ外側リンク１３，１３を介して吊り下げられていて、左右の両支持軸１１，１１が互いに逆方向に同期して回転することで弁箱６内を昇降し、左側（図３で左側）の支持軸１１が図３で反時計回り方向に、また右側支持軸１１が同図で時計回り方向にそれぞれ同期回転したときに上昇するようになっている。
【００２１】
すなわち、弁板支持体１５及び後述の弁板３４からなる弁体１５，３４は、弁箱６の開口と略平行な方向に沿って開弁位置及び閉弁位置の間を移動することにより、弁箱６の開口を開閉するように構成されている。
【００２２】
図１〜図３に示すように、上記各支持軸１１の後端部は弁箱６の後壁外面よりも後側（弁箱６外）に延び、その後端部には、後側（支持軸１１の軸方向）から見て弁箱６の左右中央側に上記アーム１２と直角となるように延びる１対の平行な板材からなる内側リンク２８が基端部にて回転一体に取付固定されている。この内側リンク２８の先端部には板状のレバー２９の一端部が前後方向のリンク軸３０により揺動可能に支持されている。また、弁箱６よりも後側の左右中央部には上下方向の軸線を有し、弁体１５，３４を駆動する駆動手段としてのリニアアクチュエータたるシリンダ３１が配置固定されている。このシリンダ３１は、シリンダボディから下方に突出して直線運動をするピストンロッド３１ａを有し、このピストンロッド３１ａの下端部には左右方向に延びる板状の連結部３２が中央にて移動一体に取付固定され、この連結部３２の両端部にそれぞれ上記レバー２９，２９の他端部が前後方向のリンク軸３０により揺動可能に連結されている。すなわち、シリンダ３１のピストンロッド３１ａは各内側リンク２８先端部にレバー２９及び連結部３２を介して連結されている。そして、シリンダ３１の伸縮作動によりピストンロッド３１ａを昇降させて両支持軸１１，１１を同期して逆方向に回転させることにより、弁体１５，３４を昇降させるようにしている。そして、シリンダ３１を収縮作動させたときには、左側支持軸１１を図３で反時計回り方向に、また右側支持軸１１を同図で時計回り方向にそれぞれ回転させて弁体１５，３４を上昇させ、ゲート弁５を開弁状態とする一方、シリンダ３１を伸長作動させたときには、左側支持軸１１を同図で時計回り方向に、また右側支持軸１１を同図で反時計回り方向にそれぞれ回転させて弁体１５，３４を下降させ、ゲート弁５を閉弁状態とする。
【００２３】
そして、上記アーム１２と内側リンク２８とは、互いに直交方向に延びるように設けられているので、弁板支持体１５が上昇端位置近傍にあるときにアーム１２が略水平状態になる一方、弁板支持体１５が下降端位置近傍にあるときに内側リンク２８が略水平状態になるように構成されている。
【００２４】
そして、上記弁板支持体１５を弁箱６内で昇降案内する複数種類の案内用ローラ２２，２４，２６が設けられている。すなわち、図３に示すように、弁板支持体１５の左右側部の上下端部にはそれぞれ水平左右方向の軸心を持ったローラ軸２１，２１，…が突出して取付固定され、この各ローラ軸２１には、弁箱６の前後壁内面間の間隔よりも若干小さい外径を有しかつ弁箱６の連通口７，８の左右両側の前後壁内面上を転動する前後ガイドローラ２２が回転可能に支持されている。
【００２５】
また、図４に弁体１５，３４が開弁位置にあるときの弁体１５，３４の下端部を拡大して示すように、上記弁板支持体１５の容器２側（図４で右側）である後側面の上下端部には、切り欠き部８０，８０が設けられている。これら切り欠き部８０，８０，…には、それぞれ水平左右方向に延びるローラ軸２３，２３，…が上下に略対応して左右方向に並んだ状態で取付固定され、この各ローラ軸２３には弁箱６の後壁内面上を転動可能な後側ガイドローラ２４が支持されている。
【００２６】
さらに、図３に示す如く、弁板支持体１５の左右側部の上下端部にはそれぞれ水平前後方向の軸心を持つローラ軸２５，２５，…（一方のみを示す）が取付固定され、この各ローラ軸２５に弁箱６の左右側壁内面上を転動するサイドローラ２６が回転可能に支持されている。そして、これらガイドローラ２２，２４及びサイドローラ２６により弁板支持体１５が弁箱６内で前後方向及び左右方向に殆ど位置ずれすることなく昇降するようになっている。
【００２７】
図１〜図５に示すように、上記弁板支持体１５の前側面（図４で左側面）には弁板支持体１５と略同じ大きさ（弁箱６下部の前側連通口７よりも若干大）の弁板３４が弁板支持機構としての平行リンク機構４４，４４，…を介して接離可能に支持されている。この弁板３４は、略矩形状の板材からなり、弁板支持体１５に対し接離して、真空容器１の開口３つまり弁箱６の前側連通口７を開閉して真空容器１及び容器２同士を連通又は連通遮断させるものである。
【００２８】
そして、弁体１５，３４には、この弁体１５，３４が弁箱６の開口を閉じたときに弁体１５，３４と開口周りの弁箱６との間で圧接されて、この弁体１５，３４及び弁箱６間をシールする弾性体からなるシール部材３５が設けられている。具体的に、弁板３４の前側面外周部には弁箱６の前壁内面における連通口７周りに当接してシールする、例えばバイトン等の絶縁部材からなるリング状のシール部材３５が取付固定されている。尚、そのシール部材３５を弁箱６に配設するようにしてもよい。
【００２９】
上記平行リンク機構４４，４４，…は、弁板３４及び弁板支持体１５の間に設けられて上記弁板支持体１５の閉弁位置で弁板３４及び弁板支持体１５が互いに接離するように支持しており、この弁板３４及び弁板支持体１５が接触することによって真空ゲート弁５が開弁する一方、離隔することによって閉弁するように構成されている。そして、この平行リンク機構４４，４４，…の各々のリンク取付構造は以下のとおりである。
【００３０】
すなわち、図３〜図５に示すように、弁板支持体１５の上下中間部には、弁板支持体１５を前後方向に貫通しかつ上下１対を１組とした例えば２組の開口部１６，１６，…がそれぞれ左右方向に並んだ状態で形成され、この各開口部１６内でリンク４５の後端部（弁板支持体１５側の端部）が弁板支持体１５の移動方向と直交する水平左右方向の軸心回りに揺動可能に軸支されている。すなわち、開口部１６内にリンク軸４７が取付固定され、このリンク軸４７は、リンク４５の後端部に形成された軸孔４５ｂに挿通されている。
【００３１】
一方、弁板３４の後側面には上記弁板支持体１５の各開口部１６に略対応して凹部３６ａが形成され、さらに、この凹部３６ａの底部に凹部３６が形成されている。そして、この各凹部３６内で上記各リンク４５の前端部（弁板３４側の端部）が水平左右方向の軸心回りに揺動可能に軸支されている。すなわち、凹部３６内にリンク軸４６が取付固定され、このリンク軸４６は、リンク４５の後端部に形成された軸孔４５ａに挿通されている。
【００３２】
そして、上記上下に対応する１組のリンク４５，４５で平行リンク機構４４，４４，…が構成されており、この平行リンク機構４４，４４，…を介して弁板３４が弁板支持体１５の前側面（第１の真空容器１側の側面）に接離可能に支持されている。
【００３３】
さらに、図４及び図５に示す如く、上記各平行リンク機構４４の摺動部である各リンク４５の前後の軸孔４５ａ，４５ｂ内周面と、該軸孔４５ａ，４５ｂに挿通されるリンク軸４６，４７の外周面との間には、例えばＭｏＳ２等の絶縁性の固体潤滑材料を成形してなる円筒状ブッシュ５７が介在されている。
【００３４】
ところで、図１，図２及び図４に示すように、上記弁板３４の前側面における左右側部下端にはそれぞれ水平左右方向に延びるローラ軸３８，３８が取付固定され、この各ローラ軸３８にはストッパローラとしての弁板前ローラ３９が回転可能に支承されている。
【００３５】
一方、上記弁箱６内の下部には上記各弁板前ローラ３９の真下位置にそれぞれストッパ４０，４０が左右方向に並んだ状態で取り付けられている。この各ストッパ４０はブロック状のもので、弁板支持体１５が下降端位置近傍まで下降したときに弁板３４詳しくは弁板前ローラ３９に当接して弁板３４の下降移動を停止させ、その後の弁板支持体１５の下降移動に伴い、弁板３４を平行リンク機構４４，４４，…によって弁板支持体１５から離隔する前方向つまり閉じ方向に相対移動させるように案内する。尚、この弁板前ローラ３９に代え、各ストッパ４０に、弁板３４に当接して転動するストッパローラを軸支するようにしてもよい。
【００３６】
そして、各ローラ２２，２４，２６，３９と、そのローラ軸２１，２３，２５，３８との間には、上記平行リンク機構４４のリンク４５とリンク軸４６との間に設けられているブッシュ５７と同様に、絶縁性のブッシュがそれぞれ介在されている。
【００３７】
以上のように、弁体１５，３４は、弁箱６の内部に、各ローラ２２，２４，２６，３９に設けられたブッシュと、左右内側リンク１３の下端に設けられたブッシュ１３ｂと、シール部材３５とのそれぞれにより、弁箱６に電気的に絶縁した状態で設けられている。
【００３８】
そして、本発明の特徴として、真空ゲート弁５は、弁箱６及び弁体１５，３４に電荷を供給し、その弁箱６と弁体１５，３４との間の静電容量Ｃの変化を検出する検出手段たる検出部５０を備えている。そして、検出部５０は、その静電容量Ｃの変化に基づいて弁体１５，３４の開閉状態を検出するように構成されている。
【００３９】
図６に示すように、検出部５０は、例えば、容量形変換器であって、高周波交流電源５１と、抵抗５２と、コイル５３と、電流測定部５４とが順に接続されて構成されている。そして、図１及び図６に示すように、検出部５０は、２つの端子を有しており、上記各端子は、抵抗５２及び交流電源５１の間と、コイル５３及び電流測定部５４の間とにそれぞれ設けられている。この各端子は、弁箱６の前側壁面６０と弁板３４とにそれぞれ接続されている。つまり、弁箱６及び弁板３４と、コイル５３及び抵抗５２とが交流電源５１に並列に接続されている。このようにして、弁箱６と弁板３４との間の静電容量Ｃの変化を、インダクタンスＬとの並列共振回路の高周波共振電流の変化に変換することにより、測定するようにしている。
【００４０】
尚、検出部５０の構成は、上記の構成に限定されるものではない。すなわち、この他に、公知の電磁誘導変換器やブリッジ回路等を利用して上記静電容量Ｃの変化を検出するようにしてもよい。また、図２では、検出部５０の図示を省略している。
【００４１】
さらに、検出部５０は、弁体１５，３４が閉弁位置に移動して、シール部材３５が弁体１５，３４と弁箱６との間をシールした後に、弁箱６に対する弁体１５，３４の離接動による静電容量Ｃの変化を検出するように構成されている。すなわち、図６に示すように、上記電流測定部５４には、判定部５５が接続されている。該判定部５５は、上記弁箱６に対する弁体１５，３４の離接動による静電容量Ｃの変化に基づいて、弁箱６の開口に気密状に接続される真空容器１内が真空であるか否かを判定するように構成されている。
【００４２】
つまり、弁体１５，３４が閉弁位置へ移動した後に、真空容器１内の圧力の低減に伴って、シール部材３５が圧縮されて弁体１５，３４と弁箱６との隙間Δｓが小さくなり、静電容量Ｃが変化する。この静電容量Ｃの変化に基づいて真空容器１内の圧力状態を判定するようにしている。
【００４３】
次に、本実施形態に係る真空ゲート弁５の作動について説明する。図２に示す閉弁状態にある真空ゲート弁５を開くときには、シリンダ３１の収縮作動によりピストンロッド３１ａを上昇移動させる。このことで、ピストンロッド３１ａ下端の連結部３２にレバー２９，２９及び内側リンク２８，２８を介して連結されている両支持軸１１，１１が同期して互いに逆方向に回転し、左側支持軸１１は図３で反時計回り方向に、また右側支持軸１１は同時計回り方向にそれぞれ回転する。この支持軸１１，１１の回転駆動により該支持軸１１，１１と一体のアーム１２，１２も回動し、その先端に外側リンク１３，１３を介して連結されている閉弁位置の弁板支持体１５が、ガイドローラ２２，２４により前後方向に、またサイドローラ２６により左右方向にそれぞれ移動規制されて案内されながら弁箱６内を上昇する。この弁板支持体１５の上昇により、弁箱６と真空容器１との間の連通部つまり前側連通口７を気密状に閉じていた弁板３４が平行リンク機構４４，４４，…により引き上げられて、その前側連通口７が開かれる。
【００４４】
そして、上記シリンダ３１の収縮ストロークエンド近傍で、図１及び図３で仮想線にて示すように、弁板支持体１５により弁板３４が下端部を弁箱６の連通口７，８の上端位置に略一致させるように開弁位置へ移動して、真空容器１及び容器２の内部空間同士が弁箱６内を介して連通状態となる。尚、図３では、開弁位置にある弁板支持体１５を仮想線で示しているが、そのときのアーム１２及びリンク１３については、その図示を省略している。
【００４５】
これに対し、上記開弁状態から逆にゲート弁５を閉じるときには、シリンダ３１の伸長作動によりピストンロッド３１ａを下降させる。このことで、両支持軸１１，１１が同期して互いに逆方向に回転し、左側支持軸１１は図３で時計回り方向に、また右側支持軸１１は反時計回り方向にそれぞれ回転する。この支持軸１１，１１の回転駆動により該支持軸１１，１１と一体のアーム１２，１２も回動して、その先端に外側リンク１３，１３を介して連結されている開弁位置の弁板支持体１５が、ガイドローラ２２，２４及びサイドローラ２６により移動規制されて案内されながら弁板３４と共に弁箱６内を下降する。そして、弁板支持体１５の下降端位置近傍、つまり閉弁位置で弁板３４下端の上記各弁板前ローラ３９がストッパ４０に当接すると、弁板３４のそれ以上の下降移動が停止され、弁板支持体１５のさらなる下降移動により弁板３４が今度は平行リンク機構４４，４４，…における各リンク４５の立上がり動作により弁板支持体１５から離隔するように前側に移動案内される。図２及び図３で実線に示すように、上記シリンダ３１の伸長ストロークエンド近傍で弁板支持体１５が下降端位置に達すると、弁板３４はガイドローラ２２，２４により後側面を移動規制されている弁板支持体１５によりリンク４５，４５，…を介して前側に押される。そして、弁板３４に配設されているシール部材３５は、弁箱６と真空容器１との間の連通部つまり弁箱６の前側連通口７の周りに押し付けられ、真空容器１及び容器２の内部空間同士の連通が弁板３４によって気密シール状態で遮断される。
【００４６】
次に、この真空ゲート弁５の開閉作動に伴う検出部５０の作用について説明する。ここでは、開弁位置にある弁体１５，３４が閉弁位置へ移動する場合について説明する（尚、閉弁位置にある弁体１５，３４が開弁位置に移動する場合についてはその作動が同様であるため、説明を省略する）。図９は、弁箱６の前側壁面６０と弁板３４との間の静電容量Ｃの変化を示すタイムチャートである。
【００４７】
時間ｔ１のときに開弁位置にある弁体１５，３４が、閉弁位置へ移動するに連れて、弁箱６と弁板３４との間の極板間距離は略一定である一方、弁箱６の開口７に臨む弁板３４の面積が徐々に増大するため、弁箱６と弁体との対向面積は、それに伴って徐々に減少する。すなわち、弁箱６と弁板３４との間の静電容量Ｃは、弁体１５，３４の開弁位置から閉弁位置への移動に伴って減少する。
【００４８】
続いて、時間ｔ２のときに、弁板３４の下端部の弁板前ローラ３９がストッパ４０に当接して弁板３４の下降が止まると、静電容量Ｃの変化も一旦止まる。引き続いて、弁板支持体１５のさらなる下降に伴って、弁板３４はリンク４５により開口側へ押し付けられる。このことにより、時間ｔ３において、図７に拡大して示すように、シール部材３５は、弁板３４と開口７周りの弁箱６壁面との間で圧接される。このとき、弁板３４と開口７周りの弁箱６との間には、所定の隙間Δｓが形成されている。そして、図９に示すように、この時間ｔ２から時間ｔ３の間に、上記隙間Δｓが徐々に小さくなるので、静電容量Ｃが徐々に大きくなる。
【００４９】
そして、検出部５０は、その内部におけるコイル５３との並列共振回路を流れる周波共振電流を電流測定部５４により測定することで、その電流値に基づいて上記静電容量Ｃの変化を検出する。
【００５０】
その後、時間ｔ４のときに、真空容器１内の空気の排出が開始され、その内部の圧力が徐々に小さくなる。これに伴って、弁体１５，３４がその背面から大気圧により押されるため、シール部材３５がさらに圧縮される。したがって、隙間Δｓは、さらに徐々に小さくなる。そして、図８に示すように、時間ｔ５のとき、真空容器１内が真空状態となって、隙間Δｓの大きさは最も小さくなる。そして、図９に示すように、この時間ｔ４から時間ｔ５の間に、上記隙間Δｓが徐々に小さくなるので、静電容量Ｃが徐々に大きくなる。
【００５１】
この静電容量Ｃの変化に伴う電流測定部５４の電流値に基づいて、判定部５５は、真空容器１内が真空になったことを判定する。仮に、真空容器１又はゲート弁５に異常が発生して真空容器１内が真空にならない場合には、静電容量Ｃが変化しないので、判定部５５は、該真空容器１内が真空でないことを判定する。
【００５２】
以上説明したように、この実施形態によると、上記時間ｔ１〜ｔ５のそれぞれにおいて弁体の開閉状態に対応する各静電容量を予め測定しておくことによって、検出部５０により実際に検知された静電容量Ｃの変化に基づいて、弁体１５，３４の開閉状態を容易に検出することができる。例えば、静電容量Ｃが連続的に減少して一旦最小値となった後、再び大きくなって所定の静電容量（図９における時間ｔ３に対応する静電容量）になったとき、弁箱６の開口７が弁板３４により気密状に閉鎖されていることが判別される。
【００５３】
ところで、仮に、弁体１５，３４と、シリンダ３１との接続部である連結部３２や各アーム１２等が破損分断したとすると、シリンダ３１が作動したとしても、弁体１５，３４は所定位置で停止状態となる。従って、従来のように、シリンダ３１の作動により弁体の開閉状態を検出するものでは、実際の開閉状態を正確に検出することができない。これに対して、この実施形態では、検出部５０によって弁体１５，３４の開閉移動を直接検出するように構成されているので、弁体１５，３４の開閉状態を確実且つ容易に検出することができる。
【００５４】
したがって、シリンダ３１の作動に拘わらず、弁体１５，３４の位置変化が検出部５０により検出されない場合には、上記接続部等の破損が判定される。すなわち、検出部５０の出力とシリンダ３１の作動とによって、ゲート弁５の不具合を早期に検知することができる。
【００５５】
そのことに加えて、弁箱６の開口７が弁体１５，３４により閉鎖されて、シール部材３５が弁体１５，３４と弁箱６との間をシールした後における、弁箱６に対する弁体１５，３４の離接動による上記静電容量Ｃの変化に基づいて、判定部５５により、真空容器１内が真空であるか否かを容易に判定することができる。その結果、真空容器１の内部が真空であるか否かを検出する目的で、真空容器１に真空スイッチを別途取り付ける必要がないため、コストの低減を図ることができる。
【００５６】
（実施形態２）
図１０は、本発明の実施形態２を示し（尚、以下の各実施形態では、図１〜図９と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する）、上記実施形態１では、弁板３４自体及び弁箱６の前側壁面自体がそれぞれ電極を構成していたのに対し、その代わりに導体をそれぞれに設けるようにしたものである。
【００５７】
すなわち、ゲート弁５は、弁箱６と弁体１５，３４とに互いに対向して設けられ且つ電荷が供給されている板状の第１導体６１及び第２導体６２とを有している。
【００５８】
具体的に、図１０に示すように、第１導体６１は、弁箱６の前側壁面６０の後側面に電気的に絶縁された状態で貼り付けられている。そして、第１導体６１は、開弁位置から閉弁位置へ亘って移動する弁板３４の軌跡よりも若干大きい外形を有している。そして、その内側には、弁箱６の開口７に対応するように開口が形成されている。
【００５９】
一方、第２導体６２は、上記第１導体６１に対向するように、弁板３４の前側壁面に電気的に絶縁された状態で貼り付けられている。第２導体６２は、弁板３４の全面に亘って貼り付けられている。
【００６０】
そして、この第１導体６１及び第２導体６２には、上記実施形態１と同様の検出部５０が接続されている。検出部５０は、第１導体６１と第２導体６２との間の静電容量Ｃの変化を検出するように構成されている。そして、検出部５０は、この静電容量Ｃの変化に基づいて、弁体１５，３４の開閉状態を検出するように構成されている。
【００６１】
従って、この実施形態２によると、第１導体６１及び第２導体６２のそれぞれに電荷が供給される。そして、開弁位置にある弁体１５，３４が閉弁位置へ移動するに連れて、第１導体６１と第２導体６２との間の極板間距離は略一定である一方、弁箱６の開口７に臨む第２導体６２の面積が徐々に増大するため、第１導体６１と第２導体６２との対向面積は、それに伴って徐々に減少する。すなわち、第１導体６１と第２導体６２との間の静電容量Ｃは、弁体１５，３４の開弁位置から閉弁位置への移動に伴って減少する。
【００６２】
一方、それとは反対に、弁体１５，３４が閉弁位置から開弁位置へ移動する場合には、極板間距離が略一定の状態で、第１導体６１と第２導体６２との対向面積は、弁体１５，３４の移動に伴って徐々に増大する。すなわち、静電容量Ｃは、弁体１５，３４の閉弁位置から開弁位置への移動に伴って増大する。
【００６３】
以上のことから、上記実施形態１と同様に、第１導体６１と第２導体６２との間の静電容量Ｃの変化に基づいて、検出部５０により弁体１５，３４の開閉状態を確実且つ容易に検出することができる。
【００６４】
そのことに加えて、仮に、弁体１５，３４と弁箱６とが電気的に絶縁されていないゲート弁であっても、弁体１５，３４と弁箱６との間に、静電容量Ｃを有効に確保して、その静電容量Ｃの変化に基づいて弁体１５，３４の開閉状態を確実に検出することが可能となる。
【００６５】
尚、この実施形態では、第１導体６１及び第２導体６２をそれぞれ、図１０に示すような形状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、弁体１５，３４の移動に伴って、所定の静電容量が確保できるように、対向する両導体が開閉位置から閉鎖位置へ亘って延びるように形成すればよい。
【００６６】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。図示は省略するが、この実施形態３は、上記実施形態２において弁体１５，３４と弁箱６との互いに対向する壁面に第１導体６１及び第２導体６２をそれぞれ設けるようにしたのに対し、弁箱６と弁体１５，３４との互いに対向する壁面の何れか一方に、導体を設けるようにしたものである。
【００６７】
すなわち、この実施形態では、例えば、上記実施形態２における第２導体６２と同様に、導体は、弁箱６の前側壁面６０に対向する弁板３４の壁面に、該弁板３４と絶縁状態で配設されている。この導体と弁箱６の前側壁面６０とに、上記各実施形態と同様の検出部５０が接続され、この導体及び弁箱６に電荷をそれぞれ供給するとともに、この両者間の静電容量Ｃの変化を検出するようにしている。
【００６８】
したがって、この実施形態によると、弁体の移動に伴って、導体と、該導体に対向する弁箱６又は弁板３４の壁面６０との対向面積が変化し、その間の静電容量Ｃも変化する。従って、上記各実施形態と同様に、検出部５０により弁体１５，３４の開閉状態を容易に検出することができる。
【００６９】
尚、この実施形態では、弁体１５，３４及び弁箱６のうち、弁体１５，３４にのみ導体を設けたものについて説明したが、上記実施形態２における第１導体６１のように、弁箱６にのみ設けるようにしてもよく、この場合も、上記と同様の効果が得られる。
【００７０】
また、上記各実施形態では、検出部５０の電源として交流電源を設けるようにしたが、その代わりに、直流電源とそのスイッチとを設けて、スイッチのＯＮ・ＯＦＦ作動に伴う過渡現象を利用して静電容量の変化を検出するように構成してもよい。
【００７１】
（実施形態４）
図１１及び図１２は、本実施形態４を示し、上記実施形態１では、弁板３４と弁箱６との間の静電容量の変化に基づいて弁体１５，３４の開閉状態を検出するようにしたのに対し、弁体１５，３４の開弁位置及び閉弁位置を検出する検出手段を弁体１５，３４に別途設けるようにしたものである。
【００７２】
すなわち、図１１及び図１２に示すように、弁板３４の上端に、検出手段としての渦電流式変位センサ７１が取付固定されている。この変位センサ７１は、接近する磁性体の強度を感知する感知部７１ａを有しており、この感知部７１ａが前方の弁箱６の前側壁面６０に向かうように配置されている。
【００７３】
一方、弁箱６の前側壁面６０の後面には、磁性体からなる検出板７２が固着されて設けられている。検出板７２，７２は、前側壁面６０の上下に対応するようにそれぞれ設けられている。すなわち、図１１に示すように、上側の検出板７２は比較的強い磁性体からなり、弁体１５，３４が開弁位置にあるときに、その弁体１５，３４に配設されている変位センサ７１と対向するように設けられている。一方、図１２に示すように、下側の検出板７２は比較的弱い磁性体からなり、弁体１５，３４が閉弁位置にあるときに、その変位センサ７１と対向するように設けられている。
【００７４】
このようにすることで、変位センサ７１が比較的強い磁性体たる検出板７２の存在を感知したときに、弁体１５，３４が開弁位置にあることを検出する一方、比較的弱い磁性体たる検出板７２の存在を感知したときに、弁体１５，３４が閉弁位置にあることを検出するようにしている。
【００７５】
さらに、検出手段たる渦電流式変位センサ７１は、弾性体からなるシール部材３５が弁体１５，３４と弁箱６との間をシールした後に、弁箱６に対する弁体１５，３４の離接動により変化する弁体１５，３４と弁箱６との間隔を検出するように構成されている。
【００７６】
すなわち、弁体１５，３４が閉弁位置に移動した後に、渦電流式変位センサ７１が検出する磁界が比較的大きくなったときには、弁体１５，３４と弁箱６との間隔が小さくなったことを検出する一方、検出する磁界が比較的小さくなったときには、上記間隔が大きくなったことを検出するようにしている。
【００７７】
従って、この実施形態４によると、変位センサ７１は、開弁位置及び閉弁位置にある弁体１５，３４を直接検知するため、弁体１５，３４の開閉状態を確実に検出することができる。
【００７８】
ところで、仮に、弁体１５，３４と、シリンダ３１との接続部である連結部３２や各アーム１２等が破損分断したとすると、シリンダ３１が作動したとしても、弁体１５，３４は所定位置で停止状態となる。したがって、シリンダ３１の作動に拘わらず、弁体１５，３４の位置変化が変位センサ７１により検出されない場合には、上記接続部等の破損が判定される。すなわち、変位センサ７１の出力とシリンダ３１の作動とによって、ゲート弁５の不具合を早期に検知することができる。
【００７９】
さらに、この実施形態においても、弁箱６の開口７が弁体１５，３４により閉鎖されたとき、シール部材３５が弁体１５，３４と開口７周りの弁箱６との間で圧接され、弁体１５，３４と弁箱６の前側壁面６０との間に所定の隙間（間隔）が形成される。その後、真空容器１内が減圧されて真空状態にされたとき、弁体１５，３４がその背面から大気圧により押されるため、シール部材３５がさらに圧縮される。したがって、上記所定の隙間は小さくなる。
【００８０】
このとき、変位センサ７１は、その隙間を検出し、この隙間の大きさの変化に基づいて、真空容器１内が真空であるか否かを、容易に判定することが可能となる。すなわち、変位センサ７１により弁体１５，３４の開閉状態が確実に検出されると共に、真空容器１内が真空であるか否かを検出することができる。
【００８１】
尚、この実施形態４では、検出手段を弁体に設けるようにしたが、本発明は、検出手段を弁体又は弁箱に設けるようにしてもよい。また、検出板７２を弁箱６の前側壁面６０の上下にそれぞれ設けるようにしたが、何れか一方に設けるようにして、弁体１５，３４の開弁状態又は閉弁状態を検出するように構成してもよい。
【００８２】
そして、検出手段として、渦電流式変位センサ７１を備えるようにしたが、弁体１５，３４の位置を検出するための他のセンサを設けるようにしてもよい。例えば、接触式変位センサ、レーザ式変位センサ、超音波式変位センサ等の公知のセンサを適用することができる。
【００８３】
また、上記各実施形態では、弁箱６の開口７に真空容器１の開口３を気密状に接続する真空ゲート弁について説明したが、本発明は、この種の真空ゲート弁に限定されるものはない。つまり、真空容器以外の容器や通路が弁箱に接続されるゲート弁についても同様に適用することができる。また、上記各実施形態で示したものと同様の弁体を有する所謂ドア弁についても、有効に適用することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によると、真空容器に接続される開口を有するハウジングの内部に設けられ、ハウジングの開口と略平行な方向に沿って開弁位置及び閉弁位置の間を移動することによりハウジングの開口を開閉する弁体と、ハウジング又は弁体に設けられ、弁体の開弁位置及び閉弁位置を検出する検出手段とを備え、検出手段が、ハウジングと上記弁体との間に形成される静電容量の変化を検出して、閉弁位置の弁体とハウジングとの間隔を検出することにより、検出手段が開弁位置又は閉弁位置にある弁体を直接検知するため、弁体の開閉状態を確実に検出することができる。さらに、検出手段によってその隙間を静電容量により検出し、該隙間の大きさの変化に基づいて真空容器内の圧力状態を検出できるため、真空容器内が真空であるか否かを、容易に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係るゲート弁の開弁状態を示す側断面図である。
【図２】  実施形態１に係るゲート弁の閉弁状態を示す図１相当図である。
【図３】  実施形態１に係るゲート弁の閉弁状態を示す背面図である。
【図４】  開弁時における弁板支持体及び弁板間の平行リンク機構を拡大して示す側断面図である。
【図５】  平行リンク機構を上方からみた拡大断面図である。
【図６】  検出部の概略構成を示す回路図である。
【図７】  閉弁時において弁板と弁箱との間で圧縮されたシール部材を拡大して示す断面図ある。
【図８】  真空容器内が真空となることでさらに圧縮されたシール部材を示す図７相当図である。
【図９】  弁体の移動に伴う静電容量の変化を示すタイムチャート図である。
【図１０】  実施形態２における第１導体及び第２導体の概略を示す説明図である。
【図１１】  実施形態４における開弁時の変位センサを示す側断面図である。
【図１２】  閉弁時における変位センサを示す図１１相当図である。
【符号の説明】
１  真空容器
５  真空ゲート弁
６  弁箱（ハウジング）
７  前側連通口（開口）
８  後側連通口（開口）
１５  弁板支持体（弁体）
３４  弁板（弁体）
３５  シール部材
５０  検出部（検出手段）
５５  判定部（検出手段）
６１  第１導体
６２  第２導体
７１  渦電流式変位センサ（検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004155739.tif 000009
【図９】
0004155739.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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