JPH109427A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バタフライ弁Ｖの閉弁時の気密性と開弁時の
円滑な動作性の双方を実現する。 【解決手段】 バタフライ弁Ｖは、剛性材料からなり流
体流路の一部を形成する中空弁本体内５に、弁軸６を回
動可能に突設し、該弁軸６の回動により該弁軸６に固定
され剛性材料からなる弁板７を弁本体５内で回動させる
ことにより、前記流路の流通面積を変更可能に構成して
なるものであって、前記弁板７外周と前記弁本体５内周
との摺動部７ａに体積膨張制御可能なシール部材Ｓを設
け、流路閉鎖時においては該シール部材Ｓを膨張可能と
し、弁板７の回動時にはシール部材Ｓを収縮させるよう
にした。本構成によれば、弁全閉時にはシール部材Ｓの
膨張により高い気密性が実現されると同時に、弁開動時
にはシール部材Ｓを収縮させて弁本体内周面５ａと弁板
７外周面との隙間にゆとりを確保し、円滑な弁の動作性
を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体流路の一部と
して設けられ、流路の開閉や流量制御等に用いられるバ
タフライ弁に関し、特に半導体製造装置や各種分析装置
等における真空チャンバーに至る配管経路等、流路閉鎖
時に高い閉鎖能力が要求される場合に好適に用いられる
ものである。

【０００２】

【従来の技術】流体流路の開閉または開度調節のための
手段の１つとしてバタフライ弁が汎用されている。バタ
フライ弁は、流体流路途中に挿設され流路の一部を形成
する弁本体と、該弁本体に内設され弁本体の内壁面より
も僅かに小さい形状の弁板とから主に構成され、流路断
面積に対する該弁板の遮蔽面積を調整することにより、
流路を開閉、または開度調整を行うものである。

【０００３】図１に従来のバタフライ弁の一般的な構成
を示す。流体流路である配管１，２の端部にフランジ１
ａ，２ａが設けられており、配管１，２間に挿設される
バタフライ弁Ｖをボルト３及びナット４によりフランジ
の数カ所で締め付け固定している。このとき弁本体５の
内周面５ａは流路の一部を形成している。またバタフラ
イ弁Ｖは、少なくとも一方に内周面５ａから延出して設
けられる弁軸６を備えており、該弁軸６の流路内に相当
する部分には流路断面と同一形状で面積が僅かに小さく
設定された弁板７が図示しないボルト等によって弁軸６
に固定されている。弁軸６の弁本体５から延出した先に
は図示しない回動機構が接続され、該回動機構による弁
軸６の回動により、弁板７を回動する。

【０００４】図２はバタフライ弁Ｖを弁軸６の軸方向か
ら見た図である。弁板７は弁軸６の回動により実線で示
した全閉状態から波線で示した全開状態までを実現す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２におい
て実線で示すバタフライ弁Ｖの全閉状態において、弁の
シール性を確保するために、弁板７の外周部であって弁
内周面５ａと当接する摺動部７ａには、一般に、ゴム等
の樹脂からなる弾性体を装備している。しかしながら、
弁開動作のため弁板７を回動させる際には、該弾性体が
弁体５の内周面５ａに接触したまま無理矢理摺動させら
れるため、該弾性体の摩耗が著しく、メンテナンスを頻
繁に行わなければならず、また、摩耗の程度は常時正確
に把握することができないのでシール性能の信頼度も低
いものであった。

【０００６】また、シール性を向上させるためには弁板
７の摺動部７ａをより密接なものにする必要がある反
面、弁軸６の円滑な動作性を確保し且つ前記弾性体の寿
命を長くするためには摺動部７ａの密着性を低くする必
要があるという、相反する課題が摺動部７ａにおいて同
時に存在するため、従来は双方の課題の兼ね合いにより
双方を妥協して摺動部７ａの密着度の設定がなされてお
り、いわば双方の課題共に満足のいくものではなかっ
た。

【０００７】本発明は、このような従来の課題を鑑み、
摺動部７ａの気密性と円滑な動作性の双方を実現するバ
タフライ弁を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るバタフライ弁Ｖは、剛性材料からなり
流体流路の一部を形成する中空弁本体内５に、弁軸６を
回動可能に突設し、該弁軸６の回動により該弁軸６に固
定され剛性材料からなる弁板７を弁本体５内で回動させ
ることにより、前記流路の流通面積を変更可能に構成し
てなるものであって、前記弁板７外周と前記弁本体５内
周との摺動部７ａに体積膨張制御可能なシール部材Ｓを
設け、流路閉鎖時においては該シール部材Ｓを膨張可能
とし、弁板７の回動時にはシール部材Ｓを収縮させるよ
うにしたことを特徴とする。

【０００９】該シール部材Ｓは、摺動部７ａの弁板外周
側に配設してもよいし、弁本体内周側に配設してもよ
い。

【００１０】上記の構成によれば、弁全閉時にはシール
部材Ｓの膨張により高い気密性が実現されると同時に、
弁開動時にはシール部材Ｓを収縮させて弁本体内周面５
ａと弁板７外周面との隙間にゆとりを確保し、円滑な弁
の動作性を実現することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るバタフライ弁
を、半導体製造装置などの真空配管内に配設した一実施
例について説明する。

【００１２】図３（ａ）は、本発明に係るバタフライ弁
Ｖの全開状態を模式的に表したものである。バタフライ
弁Ｖの配管１，２への挟設方法については従来知られて
いる方法がそのまま適用できる。設置後のバタフライ弁
Ｖの弁本体５の内周面５ａは配管流路の一部を形成して
いる。またバタフライ弁Ｖは、図上方に延出して設けら
れる弁軸６を備えており、該弁軸６の流路内に相当する
部分には流路断面と同一形状で面積が僅かに小さく設定
された弁板７が弁軸６に固定されている。図３の状態で
は、流路内に位置する弁板６の流路断面積に対する占有
面積はその板厚分に過ぎず、弁Ｖは全開状態となってい
る。

【００１３】弁本体５の弁板７に相対する内周面には、
例えば樹脂等の弾性体により構成されるシール部材Ｓが
設けられている。該シール部材は、例えば別途設けられ
るエアー供給路Ｓ１に接続されており、図３（ａ）の弁
開状態においては収縮状態が維持され、弁板７外周との
間の隙間を確保し、弁板７の円滑な回転動作を実現す
る。

【００１４】なお、図３（ｂ）は、シール部材の配設状
態を示すための図３（ａ）Ａ−Ａ’断面図である。

【００１５】弁板７の回動は、弁軸６の弁本体５から延
出した先に接続される図示しない回動機構によって実現
される。この回動機構には公知のものが適用できる。例
えば、流体シリンダ内のピストンロッドの直線運動をラ
ック／ピニオン機構等により弁軸６の回動運動に変換す
るもの等が適用される。また、さらに公知の弁板７の開
度制御機構を付加して流量調整可能なコントロール弁と
して構成してもよい。簡易に全閉／全開のみを行うオン
オフ弁として構成し、別途の流量調整弁と組み合わせて
構成しても勿論構わない。

【００１６】図４は、図３に示すバタフライ弁Ｖの全閉
状態を示すシール部材Ｓ付近の拡大図である。図外の回
動機構により回転駆動された弁軸６の回動に伴って弁板
７が回転し、流路を閉鎖する状態で固定される。この状
態でも流路はほぼ閉鎖された状態であり、使用目的によ
ってはこのまま閉鎖状態とすることもできるが、特に気
密性を必要とする場合には、例えば、半導体製造装置や
分析装置の真空室に通じる流路等、排気流路の気密度が
有効排気速度や室内真空度の維持のために高い気密性を
要求する場合には、図外のポンプ等によって空気等の流
体がエアー供給路Ｓ１を介してシール部材Ｓに送り込ま
れ、該シール部材Ｓの体積を膨張させる。該シール部材
Ｓは弁板７と流路内壁５ａとの隙間に位置しており、該
隙間を完全に密閉することができるので、該流路に接続
される真空室の気密性は高く維持される。

【００１７】該シール部材Ｓは、弁Ｖを再び回動作動さ
せる際には、シール部材Ｓを膨張させていたシール部材
内部の流体をエアー供給路Ｓ１から再び抜き出し、シー
ル部材Ｓを収縮させることにより、弁板７と流路内壁５
ａとの隙間が再び確保され、円滑な回動動作を実現する
と共に、回動によるシール部材Ｓの摩耗を防止する。

【００１８】該シール部材Ｓは、図４のように弁本体内
周５ａ側に配設してもよいし、弁板７の外周側に配設し
てもよい。

【００１９】該シール部材Ｓは、例えば樹脂等の弾性材
料等により膨張収縮可能に構成することができるが、基
底状態において弁板７の回動を阻害しない間隔に構成す
るようにすれば、膨張のみが可能なものにしても差し支
えない。また、エアー供給路Ｓ１からシール部材Ｓに流
入させる流体としては空気の他、水やオイル等の流体で
あっても勿論構わない。

【００２０】更には、シール部材Ｓを熱膨張可能な公知
の材質で構成することにより、加熱により該シール部材
Ｓを作動させることができる。この場合には、シール部
材Ｓに金属等の耐腐食性材料を選択することにより、半
導体製造の際などに利用する場合にも腐食性ガスにも侵
されない寿命の長いシール機構を実現することができ
る。

【００２１】その他、上述した本発明の作用を得ること
ができる種々公知の材料を採用することにより、使用状
況や目的に応じた最適な構成に適宜構成変更することが
できることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るバタ
フライ弁Ｖでは、弁板７の回動時には摩擦を起こさず、
しかも弁閉鎖時には高い気密性を維持することができる
シール部材Ｓを備えているので、従来は両立困難であっ
たシール部の耐摩耗性と高気密性とを簡易な構成で同時
に実現可能なものとなった。

【００２３】シール部材Ｓは回動時には摩耗しないの
で、従来は頻繁に交換しなければならなかったシール部
の劣化寿命を著しく長期化させることができ、バタフラ
イ弁Ｖのメンテナンスに要する人手や時間や費用を大幅
に省略させることができる。また、シール部の信頼性が
向上するので、該弁が採用される装置の稼働性能をも保
証することができる。

【００２４】シール部材Ｓは、高い気密性を実現し得る
ものであるので、例えば真空排気系の閉鎖弁として使用
する場合には、真空室内の有効排気速度を向上させるこ
とができると同時に、排気時間をも短縮させることがで
きる。また、半導体装置等では真空室内の真空状態を翌
日の作業時まで維持したりすることもよく行われるが、
その場合にも高い真空状態が長時間にわたって維持する
ことが可能になるので、翌日の真空引きに要する時間が
節約でき、また装置のランニングコストをも低減させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のバタフライ弁の閉弁状態を示す図であ
る。

【図２】 従来のバタフライ弁の開閉動作を示す図であ
る。

【図３】 本発明に係るバタフライ弁の開弁状態を示す
図である。

【図４】 本発明に係るバタフライ弁の閉弁状態を示す
図である。

【符号の説明】

Ｖ …バタフライ弁 Ｓ …シール部材 Ｓ１ …エアー供給路 １，２…配管 １ａ，２ａ…フランジ ３ …ボルト ４ …ナット ５ …弁本体 ５ａ …内周面 ６ …弁軸 ７ …弁板 ７ａ …摺動部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛性材料からなり流体流路の一部を形成
   する中空弁本体内に、弁軸を回動可能に突設し、該弁軸
   の回動により該弁軸に固定され剛性材料からなる弁板を
   弁本体内で回動させることにより、前記流路の流通面積
   を変更可能に構成してなるバタフライ弁であって、前記
   弁板外周と前記弁本体内周との摺動部に体積膨張制御可
   能なシール部材を設け、流路閉鎖時においては該シール
   部材を膨張可能とし、弁板回動時にはシール部材を収縮
   させるようにしたことを特徴とするバタフライ弁。