JPS6145360Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空装置における排気切替弁、特に油
拡散ポンプと油回転ポンプと真空室とを有する真
空装置の排気経路を切り替える排気切替弁に関す
る。

電子顕微鏡の試料室或は他の高真空が要求され
る室の空気を抜き去り、所定の負圧状態を作り出
すために真空装置を接続し、これを作動させる
が、真空操作用に油拡散ポンプを用い、真空室を
高真空状態にする真空装置の従来例としては例え
ば第１図乃至第３図に示すようなものがある。こ
れは、軸方向に延び且つ上端及び下端が密閉され
た中空腔７を有する切換弁本体２と、切換弁本体
２の中空腔７に通気管８を介して連通した真空室
１１と、切換弁本体２の中空腔７に空気抜き通路
９を介して連結した排気ポンプ即ち油回転ポンプ
１２と、中空腔７の下方端部位置近くにおいて当
該中空腔７に通じる吸込口を有し、且つ中空腔７
の空気抜き通路９接続部近くにおいて当該中空腔
７に通じる吐出口を有する油拡散ポンプ背圧側通
路１０とを備えた油拡散ポンプ１と、中空腔７内
に配置された中空腔７に沿つて摺動運動可能なス
プール３とから成る。通気管８と空気抜き通路９
とは、切換弁本体２の長手方向に所定の間隔をあ
けて設けられ、更に油拡散ポンプ背圧側通路１０
の吐出口も又これら通気管８及び空気抜き通路９
とは食い違つて設けられている。スプール３は、
上記通気管８、空気抜き通路９及び油拡散ポンプ
背圧側通路１０吐出口の接続部を密閉するため
に、中空腔７の内径とほぼ同じ径を有する上側弁
部３ａと、この上側弁部３ａから一定の間隙をあ
けた下側弁部３ｂと、これら両弁部３ａ，３ｂの
間に設けられ弁部よりも小さな径を有する連結部
３ｃとを一体的に形成して成り、各弁部において
切換弁本体２に設けたＯリング１４，１５ａ，１
５ｂにより密封支持されている。また、スプール
３の中心部分には軸方向に延びるネジ孔１６が開
設され、このネジ孔１６にスプール送りネジ４を
係合させると共に、このスプール送りネジ４の上
端部を切換弁本体２の上端に取付けた蓋部材１７
とこれに取付けた軸受６とによつて回転可能に支
持している。そしてスプール送りネジ４の上端に
は操作部材５が取付けられ、この操作部材５を操
作することによつてスプール送りネジ４を右回り
又は左回りに回転させ、スプール３を中空腔７に
沿つて下方へ又は上方へと摺動させることができ
る。操作部材５には手動操作用のつまみが使われ
たり或はモータ駆動用にモータからの動力を受け
る従動ギアが使われたりする。なお図中符号１８
及び符号１９はそれぞれ、スプール３に開設され
た孔及び一端が蓋部材１７に固定され他端が孔１
８に緩く嵌入するガイド棒であり、スプール３の
摺動運動を円滑に行わせるためのガイド機構を構
成している。また、真空室１１には、リーク弁１
３を接続した大気導通管２０が接続され、真空室
１１に大気を導入できるようになつている。

このような構成を有する真空装置において、真
空室１１の空気抜きを行うには、先ず油拡散ポン
プ背圧側通路１０を或る程度真空に保つておく必
要がある。したがつて、第１図に示すように、ス
プール３を操作して通気管８を密閉する一方空気
抜き通路９及び油拡散ポンプ背圧側通路１０吐出
口を開放して連通させ、同図中矢印S₁で示すよう
に空気抜きを行い油拡散ポンプ背圧側通路１０内
を真空に保つ。このとき、通常リーク弁１３を開
とし、真空室１１内に試料等の出し入れが出来る
ようになつている。

次に真空室を真空操作する第１段階として、リ
ーク弁１３を閉にする一方、第２図に示すように
スプール３を少し下方へ押し下げて中空腔７下部
及び油拡散ポンプ背圧側通路１０を密閉すると共
に、通気管８と空気抜き通路９とを中空腔７の上
部を通じて連通させ、同図中矢印S₂で示すように
空気抜きを行う。これにより、真空室１１内は
0.2Torr（0.2mmHg）程度の中真空状態まで荒引
きが行われる。

真空室１１内が0.2Torr程度の真空度に達した
ならば、真空操作の第２段階として、スプール３
を最上段位置にまで押し上げて、通気管８、油拡
散ポンプ１、油拡散ポンプ背圧側通路１０及び空
気抜き通路９をこの順序に連通させると、第３図
中矢印S₃で示すように空気抜きが行われ、真空室
１１は高真空状態になるまで真空操作される。

しかしながら、このような従来の真空装置にあ
つては、スプール３及びこれを上下方向に摺動さ
せるスプール送りネジ４や操作部材５等から成る
排気切換弁における通気管８の接続部開口の面積
が小さいため、排気コンダクタンス（流動抵抗の
逆数）が小さくなり、真空室１１内が高真空にな
らないという不具合があつた。そしてこの排気コ
ンダクタンスを大きくするには、スプール３の径
を大きくすると共にそのストロークをも大きく
し、且つ真空作動用の油拡散ポンプを大排気量の
ものに変える必要がある。ところが、上記従来の
真空装置についてこのような改造を加えるとなる
と、スプール３密封保持するＯリングが大寸法と
なつて摺動時の抵抗が大きくなり、大きなスプー
ル駆動力が必要となつたり、排気切換弁部分の全
長がストローク増加分の３倍程度の割合で大きく
なり、装置が大型化してしまうという不具合が生
じる。

本考案は、このような従来の問題点に着目して
行つたもので、その目的は、排気経路の口径を大
きくして排気し易くする一方、バルブの全長はあ
まり大きくならずに弁体の摺動ストロークを大き
くする様改良した真空装置の排気切換弁を提供す
ることにより、排気コンダクタンスの大きな真空
装置とし、高真空操作を行うことのできるように
して上記従来の問題点を解決することである。

本考案の実施例を添付の図面を参照して詳細に
説明する。

第４図乃至第６図は本考案に係る真空装置の排
気切替弁の第１の実施例を示すものである。この
実施例において、排気切替弁２１は油拡散ポンプ
１の上方に設けている。そしてこの排気切替弁２
１には真空室１１と、この真空室１１の荒引と上
記の油拡散ポンプ１の背圧排気を行なう油回転ポ
ンプ１２と、油拡散ポンプ１の背圧通路１０とを
接続するようにしている。

この排気切替弁２の内部には、第４図に示すよ
うに、大径部７ａとこの大径部７ａの上方に設け
るようにした小径部７ｂとで構成する中空腔７を
形成するようにしている。この大径部７ａには油
拡散ポンプ１の吸気口に連通する第１の開口４１
と、上記の真空室１１に空気抜通路８を介して連
通している第２の開口４２を設けるようにしてお
り、第１の開口４１の周縁は弁座部として肩部３
２を形成してＯリング３３を装着するようにして
いる。また、この大径部７ａの上方の小径部７ｂ
には、下端部に上記の大径部７ａに連通する第３
の開口４３と、側壁部に上記の油回転ポンプ１２
の吸気口に空気抜通路９を介して連通する第４の
開口４４と、側壁部の上記第４の開口４４より上
方に上記の油拡散ポンプ１の排気口に背圧通路１
０を介して連通する第５の開口４５とを開設する
ようにしている。またこの小径部７ｂには側壁部
の第４の開口４４の下方位置と第５の開口４５の
下方位置の内周にＯリング１４，１５ａを装着す
るようにしている。

そして、上記の小径部７ｂには上記の第３乃至
第５の開口の開閉を行なうスプール３を設けるよ
うにしている。このスプール３は、第４図に示す
ように、上側弁部３ａと下側弁部３ｂと両弁部３
ａ，３ｂの間に設けた連結部３ｃとからなり、上
側弁部１３ａにはネジ孔１６を形成して、このネ
ジ孔１６には切替操作弁２１の上部に設けた操作
部材５で回動操作するスプール送りネジ４を設
け、スプール３を上下動させ、その配置位置によ
り、第４図乃至第６図に示すように、３つの異つ
た状態の種類の開口の開閉状態を実現する。尚、
図中符号１８はスプールに開設したガイド孔、１
９はこのガイド孔１８に挿入してスプール３の回
動を規牲するガイド棒である。

また、このスプール３の下側弁部３ｂ中心部に
は下端から上方に向けて延びる孔２５を形成し、
この孔２５にスライドシヤフト２２を挿入すると
共にスライドシヤフト２２の先端には支持体３１
を取付け、更にこの支持体３１にはスライドシヤ
フト２２を挿通したバルブ板３０を取り付けてい
る。このバルブ板３０は中空腔７の大径部７ａに
位置して大径部７ａに開設した第１の開口４１よ
り大きく形成しており、Ｏリング３５を挾んで支
持体３１に密封固定して、スライドシヤフト２２
と共に大径部７ａ内を上下に移動することがで
き、最も下降した状態で第１の開口４１の弁座部
として形成した肩部３２のＯリング３３に当接し
て第１の開口４１を密封するものとしている。尚
図中符号４６はバルブ板を下方に付勢するコイル
スプリングを示している。

一方スライドシヤフト２２は下端部に取り付け
たシヤフト保持部材２３によつて支持される。こ
のシヤフト保持部材２３はその本体部２３ａにス
ライド軸受２４を内蔵しており、スライドシヤフ
ト２２を孔２５内で摺動可能に支持する一方、本
体部２３ａから横方向に延び且つ、この本体部２
３ａと一体的に形成した腕部２３ｂを有し、この
腕部２３ｂの先端にリンクとしてのアーム２６を
ピン２８によつて回転可能に支持している。アー
ム２６は一端にスリツト２７を形成する一方、他
端には支点ローラ２９を取り付け、スリツト部分
２７においてピン３６を介してスライドシヤフト
２２に相対回転運動可能に連結し、シヤフト保持
部材２３と共にスプール２３とスライドシヤフト
２２とで両スライダクランク連鎖機構を形成して
いる。そして、支点ローラ２９の真上にあたる大
径部７ａの上壁３４にはブロツク体３７を取り付
けている。

かかる構成を有する真空装置の排気切換弁にお
いて、真空室１１を大気圧にするには、第４図に
示すように、操作部材５を回動してスプール３を
そのストロークの中間位置に保持する。このとき
バルブ板３０はコイルスプリング４６によつて下
方に付勢され、肩部３２のＯリング３３に密着し
て第１の開口４１を密封して、中空腔７と油拡散
ポンプ１との間を遮断する。

他方、スプール３についてみると、連結部３ｃ
が油拡散ポンプ背圧側通路１０の吐出口である第
５の開口４５と空気抜き通路９を介して油回転ポ
ンプ１２に連通する第４の開口との間に介在して
両者を連通させると共に、下側弁部３ｂが上壁３
４位置において第３の開口４３を密封する。ここ
で真空室１１に連結したリーク弁１３を開放すれ
ば真空室は大気圧になり試料交換等の作業が出来
る。

次に、真空室１１を真空にする操作の第１階段
として、荒引きによる空気抜き操作を第５図に基
づいて説明する。この場合、リーク弁１３を閉に
する一方、操作部材５を操作して排気切換弁２１
のスプール３を押し下げる。すると、スプール３
及びこれと一体になつたシヤフト保持部材２３は
降下してこれらのストローク最下端位置にまで達
するが、スライドシヤフト２２及びバルブ板３０
は既に最下端位置にあるから移動せず、スライド
シヤフト２２の端部はスプール３の孔２５内の上
方に位置して、且つアーム２６はシヤフト保持部
材２３の腕部２３ｂのピン２８をスライドシヤフ
トのピン３６の相対位置関係から、第５図に示す
ように水平状態となる。他方、スプール３の上側
弁部３ａは油拡散ポンプ背圧側通路１０の吐出口
である第５の開口４５と空気抜き通路９の開口で
ある第４の開口４４との連通を遮断する一方、連
結部３ｃが中空腔７と空気抜き通路９の開口であ
る第３の開口４３との間に介在し、両者を連通さ
せる。したがつて、第５図中矢印T₂で示すよう
に空気抜きが行なわれる。これによつて、真空室
１１内は0.2Torr程度の中真空状態まで排気され
る。

次に、真空操作の第２段階における空気抜き操
作について第４図及び第６図に基づいて説明す
る。この場合、操作部材５を操作してスプール３
を引き上げると、このスプール３と共にシヤフト
保持部材２３、腕部２３ａ、ピン２８も上昇す
る。一方、コイルスプリング４６で押圧されたバ
ルブ板３０とスライドシヤフト２２及びピン３６
は静止しているから、アーム２６はピン２８とピ
ン３６の相対位置関係からピン３６を中心に回転
運動し、スライドシヤフト２２がスプール３の孔
２５内の最下端位置まで続く（第４図参照）。

この状態から、なおもスプール３を引き上げる
と、スライドシヤフト２２の鍔部がシヤフト保持
部材２３に係合し、さらにバルブ板３０もコイル
スプリング４６の付勢力に抗して上昇する。やが
てアーム２６の支点のローラ２９がブロツク体３
７に突き当ると、アーム２６はピン２８部分が上
方へと持ち上げられることにより、今度は支点ロ
ーラ２９部分を中心に上記の場合とは逆方向に回
転し、ピン３６を介してスライドシヤフト２２及
びバルブ板３０を、アームの支点ローラ２９から
ピン２８までの長さに対する支点ローラ２９から
ピン３６までの長さの割合だけスプール３の移動
量より余計に上昇するから、このスライドシヤフ
ト２２に固定したバルブ板３０は大きな径に形成
された通気管８の下端からかなり上部位置にまで
距離Ｈだけ大幅に移動することができる、こうし
て真空室１１は、第６図に示すように、バルブ板
３０と肩部３２との間に形成された大きな隙間３
８を介して油拡散ポンプ１に連通せしめられる。
他方、スプール３についてみると、上側弁部３ａ
は油拡散ポンプ背圧側通路１０の吐出口である第
５の開口４５を通過して上方に達する一方、連結
部３ｃがこの第５の開口４５と第４の開口４４と
の間に介在して両者を連通させると共に、下側弁
部３ｂが大径部の上壁３４位置において第３の開
口４３を密封する。したがつて、真空室１１は、
通気管８、油拡散ポンプ１、油拡散ポンプ背圧側
通路１０及び空気抜き通路９を経由して油回転ポ
ンプ１２に連通し、真空室１１は高真空状態にな
るまで第６図中矢印T₃で示すように排気され
る。上記の如く、バルブ板３０が上昇位置にある
時は真空室１１と中空腔７とは大きな隙間３８を
介して連通するから、この部分における排気コン
ダクタンスを充分に大きくとることが出来、大排
気量の油拡散ポンプを用いることが可能となる。

ちなみに、バルブ板３０をスプール３に単なる
固定シヤフトによつて一体的に取付けた場合を想
定すると、第７図に示すような構造になる。かか
る構造を採ると、バルブ板３０を閉位置から開位
置まで移動させるためスプール３を上昇させて
も、バルブ板３０はスプール３の移動量に等しい
距離ｈだけしか上昇しない。このバルブ板３０の
ストローク長さは、本考案において採用した両ス
ライダクランク連鎖機構の拡大率によつて異なる
が、上の実施例におけるストローク距離Ｈの約1/
２しかない。このため真空室１１を油拡散ポンプ
に連通する隙間３８を充分大きくすることが出来
ず排気コンダクタンスも比較的小さくなり、高真
空排気を充分に行なうことが出来なくなるのであ
る。

なおスプール３の移動を拡大してバルブ板３０
に伝達する両スライダクランク連鎖機構としては
種々の機構を考えられることができる。第８図は
そのような両スタイダクランク連鎖機構の各種構
成例を示す図である。第８図ａに示す機構は、ア
ーム２６の中央部付近にスリツト３９を形成しピ
ン２８によつてシヤフト保持部材２３の腕部２３
ｂに摺動可能に連結する一方、その一端はピン３
６によつてスライドシヤフト２２に枢支して成
る。これによつても上記本考案の実施例における
と同様のバルブ板３０の昇降作用を行わせること
ができる。

第８図ｂに示す機構は、上記実施例に示した両
スラダクランク機構と同様の構成を有する一方、
アーム２６の自由端部分を上向きに折曲させて突
起部２６ａを形成し、この突起部２６ａ先端に支
点ローラ２９を取付けて成る。かかる構成を採る
ことにより切換弁の上壁３４に取付けられれてい
たブロツク体３７を省略することができ、構造の
簡単化と部品点数の軽減を図ることができる。

第８図ｃに示す機構は、中央部にスリツト４
２，４３を形成した第１のアーム４０及び第２の
アーム４１の一端をそれぞれピン４５，４６によ
つてバルブ板３０に回転可能に取付け、これらの
アーム４０，４１を互いに交差させると共に両者
をスリツト４２，４３の部分においてスプール３
の先端にピン４４によつて連結し、更に各アーム
４０，４１の他端に支点ローラ２９を取付けると
共に、これら支点ローラ２９の真上に当る上壁３
４にブロツク体３７を取付けて成る。これにより
バンタグラフに類似した構造の機構が実現出来、
バルブ板３０を一定の距離だけ離れた二点で支持
するから、昇降運動中におけるバルブ板３０の姿
勢を安定させることができる。

以上述べたように、本考案によれば、真空装置
の排気切換弁を、上述のように構成したから、ス
プールの摺動運動を拡大してバルブ板に伝達し当
該バルブ板に大きなストローク運動をさせるよう
にしたため、真空室から中空腔へ通じる通気管の
径を大きくすることが出来た上、バルブ板を比較
的小さな抵抗で大きなストロークにわたり運動さ
せることが出来るようになり、真空装置の排気コ
ンダクタンスを大きくして高真空排気を効率良く
行なうことが出来るという効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の排気切換弁を備えた真空装置
を、真空室を大気圧にして使用する状態を示す図
である。第２図は、従来の真空装置における荒引
き操作を示す図である。第３図は、従来の真空装
置における高真空操作を示す図である。第４図
は、本考案に係る排気切換弁を備えた真空装置を
真空室を大気圧にして使用する状態を示す図であ
る。第５図は、本考案の真空装置における荒引き
操作を示す図である。第６図は、本考案の真空装
置における高真空操作を示す図である。第７図
は、本考案の如きリンク機構を用いない排気切換
弁を備えた真空装置における高真空操作を示す図
である。第８図は、本考案に係る排気切換弁に採
用し得るリンク機構の種々の構造例を示す図であ
る。 １……油拡散ポンプ、２……切換弁本体、３…
…スプール、７……中空腔、８……通気管、９…
…空気抜き通路、１０……油拡散ポンプ背圧側通
路、１１……真空室、１２……油回転ポンプ（排
気ポンプ）、２１……排気切換弁、２２……スラ
イドシヤフト、２３……シヤフト保持部材、２６
……アーム、２９……支点ローラ、３０……バル
ブ板、３２……肩部、３７……ブロツク体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 真空室、油拡散ポンプ及び油回転ポンプを有し
   てなる真空装置の排気経路を切り替える排気切替
   弁において、排気切替弁内に油拡散ポンプの吸気
   口に連通すると共に弁座部を形成した第１の開口
   及び空気抜き通路を介して真空室と連通する第２
   の開口を開設した大径部と、この大径部の上壁に
   連通する第３の開口、空気抜通路を介して油回転
   ポンプの吸気孔に連通する第４の開口及び拡散ポ
   ンプ背圧通路を介して上記油拡散ポンプの排気孔
   に連通する第５の開口を開設した小径部とからな
   る中空腔を形成し、上記大径部に上記第１の開口
   の弁座部に当接するバルブ板を上記大径部内を摺
   動可能に配設する一方、上記小径部には上記第３
   第４及び第５の開口を開閉するスプールを外部か
   らの操作で小径部内を摺動可能に配設すると共
   に、上記バルブ板とスプールとの間にはスプール
   の摺動によりリンクの端部が大径部の上壁に当接
   してこのリンクの他端に連結したバルブ板を第１
   の開口の弁座に当接した状態から上方へスプール
   の移動量より大きく移動させる両スライダクラン
   ク連鎖機構を設けたことを特徴とする真空装置の
   排気切替弁。