JPS6165976A - 高真空装置等の緊急遮断用ゲ−ト弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高真空装置内において用いられる緊急遮断用
ゲート弁装置、特に、核物理関係の分野での加速器等の
超高真空装置および半導体製造分野の高真空装置等の不
意の事故による真空低下を防止するため高真空装置の各
部分間の真空通路に設けられる連動性の高い緊急遮断用
ゲート弁装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、高真空雰囲気内で処理、加工等を行なう高真空
装置においては、その一部での誤操作その他の何らかの
事故により真空状態が破れたり、スローリークが生じる
ことによって装置全体の真空度が低下することは重大な
問題であるｏしたがって、かかる高真空装置では真空系
内の真空度を絶えず測定し、真空度の低下を検知した際
、僅かに異状のある部分を分離、遮断して他の高真空装
置部分への真空低下の波及拡大を防止するとともに異状
部分の修理交換等の対策を講するための真空保護システ
ムを設けることが必要である。

かかる高真空装置の真空保護システムにおいては、異状
発生検知時に、これに直ちに応答して緊急作動し得る連
動性のある緊急遮断用ゲート弁装置を真空装置の各部分
間あるいは各処理空間の真空管路または通路に設けるこ
とが必要であり、緊急遮断用ゲート弁装置にとっては完
全な気密性よつも弁閉止動作の連動性を高め、もれ量を
できるだけ小さく抑えることが真空保護システムの機能
に対する主要な要求事項である。

緊急遮断用ゲート弁装置の連動性として、動作時間は実
用上、真空低下が検知レベルにまで達した後、これを検
出し、動作完了するまでの時間を少なくとも１０　ｍｉ
３〜５　ｍｓまたはそれ以下にすることが望ましい。ま
た、もれ量、すなわち、封止コンダクタンスは実用上ｏ
、　ｉ　ｔｏｒｒ　１７ｓｅｃ　程度に抑えることが望
ましい０ 従来、高真空装置の真空体膜システムの緊急遮断用ゲー
ト弁装置としては、例えば、弁開口を一部に形成した遮
断板を具え、この遮断板が狭小隙間により限定された案
内によって弁座面に緊密に摺動可能に設けられ、平常時
は、空気シリンダの作用によりばね力に抗して弁開放位
置に引き上げらｉた遮断板をロック機構によって弁開放
位置に保持し、異状発生時に、制御装置からの出力指令
によってソレノイドが附勢されてロック機構を釈　　　
゛放し、これにより、遮断板をばね力によって弁閉止位
置に動かして通路を遮断するよう構成したものがある０
また、ばね力によらず、空気シリンダによって遮断板を
弁開放位置に引き上げた位置で空気シリンダの両室内に
空気圧をロックしておき、出力指令によって弁開放側室
を大気に切換えて急速に排気させることによって遮断板
を動作させる構造のものもある０ （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来装置は、上述したように、緊急時に
おける通路遮断動作にあたって、指令信号によって機械
的鎖錠装置を電磁的に解放して遮断板を機械的または流
体的に作動させるか、または流体回路の切換弁を電磁的
に切換えて遮断板を流体圧によって作動させるという中
間手段を介して遮断板を作動させる方式であり、また、
溝造上動作部材の軽量化が困難であるという理由から、
遮断動作の連動性に限界があり、従来装置の構造条件で
は遮断動作開始から完了までの所要時間をｌ　Ｑ　ｍｓ
以下に短縮することが困難であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、上述した問題を解決するため、非常指
令信号により遮断板を電磁力により速動して指令信号の
発生からＩ　Ｑ’　ｍ８以内に通路を遮断し得る極めて
高い連動性を有する緊急遮断用ゲート弁装置を提供する
ことを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明によれば、第１図に
示すように、真空通路１に設けられたゲート２をゲート
開口面に沿って移動する遮断板３によって開閉する緊急
遮断用ゲート弁装置４において、非常指令信号によって
励磁される電磁装置６のソレノイドと、このソレノイド
から発生する磁束によって駆動される電機子７と、この
電機子７に一体に連結された遮断板３とを具え、電磁装
置６のツレ／イド８のコイル巻回数を少なくし、非常指
令信号によって電磁装置６のソレノイド８にコンデンサ
から瞬間的に大電流を流すよう構成した励磁制御回路９
を設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明によれば、所定の高真空に保持されている通路１
内の真空度の低下をイオンポンプ１０が検知して非常指
令信号が励磁制御回路９に入力される際、この制御回路
９のコンデンサから電磁装置６のゲート弁閉止用ソレノ
イド８に瞬間的に大電流が出力される。ソレノイド８の
コイル巻回数は小さく選んであるため、電気回路の時定
数が短く電機子７は急速に大きな加速力を受ける。この
電機子７に遮断板ａが一体に作動するよう連結されてい
ることにより、遮断板３はゲート開放位置からゲート閉
止位置に大きな加速力で瞬時に移動し、これにより真空
度の低下を検知してから１０ｍ５以内、実際上６　ｍｓ
程度でゲート２を閉止する。

また、本゛発明によれば、遮断板３をゲート２の開口面
に沿って弁座に接触することなく弁開放位置から弁閉止
位置に案内して位置決めする案内保持装置５を設ける。

この遮断板位置決め用案内保持装置５は、遮断板３を、
その弁開放位置から弁閉止位置への移動中、案内支持し
、ゲート２の開口周縁部端面による弁座２ａに直接に接
触させることなく、極く僅かな間隙で弁座から離間した
状独で弁閉止位置に位置決めするよう構成される。

かように構成することによって、ゲート弁装置において
一般的に生ずる遮断板と弁座面との摺動接触摩耗による
真空装置内の雰囲気の汚損の問題をなくすことができ、
しかも、遮断板と弁座面との間の間隙を極めて小さく保
ってこの間隙の封止コンダクタンスを極めて小さくシ、
緊急遮断用ゲート弁装置４の閉止作動後に通常作動され
る主ゲート弁装置１１による完全封止遮断までの真空低
下量を極小に抑えることができる。

（実施例） 第２−４図は、本発明による緊急遮断用ゲート弁装置４
の１実施例を示す。

図中、１２はオーステナイト系ステンレス鋼その他の非
磁性材料製の円環状の弁外匣を示し、この弁外匣１２の
一端に仕切壁１８が設けられている。この仕切壁１８の
ほぼ中央部に開口１４を有する管状ゲート２が設けられ
、この管状ゲート２に遮断板３の厚みより僅かに大きい
幅の垂直案内保持溝１５が形成され、この溝の一方の壁
においてゲート２の開口１４の周りの周縁部端面で弁座
２ａが設けられている。しかし、本発明によれば、前述
したように、遮断板ａの弁閉止位置で、遮断板８は弁座
に密着することなく、僅かな間隙をもって弁座から離間
して保持される〇 これがため、遮断板８を案内保持溝１５の両側壁面に接
触させることなしに溝内に上下動′２！ぜるよう案内す
るとともに弁開放および弁閉止位置のそれぞれにおいて
遮断板ａの位置決めおよび保持を行なうため、図示の例
では、案内保持溝１５に対して垂直方向に整列した位置
で遮断板３を金属ベローズ１６によって弁外匣上端板１
７に連結して支持し、遮断板３の上端が下面側に固着さ
れている金属ベローズ１６の上面側に非磁性材の連結棒
１９を介して電磁装置６の磁性材の電機子７を一体に連
結し、連結棒１９には上下に適当な距離で離間した位置
で掛合溝２０および掛合肩部２１を設け、これらの掛合
溝２０および掛合肩部２１と掛合し得る対の案内保持ロ
ーラ２２，２２を回転軸２８゜ｚ８によって可動プラテ
ン）２４．２４上に回転自在に支承し、これらの可動ブ
ラケット２４゜２４を枢支ピン２５．２５によって弁外
匣上端板１７に回動自在に枢着し、それぞれ図示しない
スプリングによって案内保持ローラ２２，２２が連結棒
１９を両側から挾持するよう構成している。

上述したように遮断板位置決め用案内保持装置５を構成
することにより、電磁装置６のゲート弁開放用ソレノイ
ド２６が励磁され、ソレノイド２６から発生する磁束に
よって鉄系強磁性材の電機子７が引き上げられる際には
、第８図に示すように、電機子７の中央がゲート弁開放
用ソレノイド２６の中央に一致する位置で案内保持ロー
ラ２２．２２が連結棒１９の掛合肩部２１に掛合して遮
断板３をゲート弁開放位置に保持する。また、電磁装＠
６のゲート弁閉止用ソレノイド８が励磁され、ソレノイ
ド８から発生する磁束によって電機子７が引き下げられ
る際には、第４図に示すように、電機子７の中央がゲー
ト弁閉土用ソレノ′イド８の中央に一致する位置で案内
保持ローラ２２゜２２が連結棒１９の掛合溝２０に掛合
して遮断板８をゲート弁閉止位置に保持する。また、遮
断板８が第８図に示すゲート弁開放位置から第４図に示
すゲート弁閉止位置に移動する間、案内保持装置５０案
内保持ローラ２２．２２は連結棒１９に両側から接触し
て案内し、これにより遮断板３はゲート２の垂直案内溝
１５内に開口周縁部端面の弁座２ａに接触することなく
下降し、ゲート弁閉止位置において、弁座２ａから極く
僅かに離間した状態でゲー）２の開口１４を閉止する。

上述の構成になる緊急遮断用ゲート弁装置Ｉ’ｉ　４は
、第１図に示すように真空通路１に取付けられる際、金
属ベローズ１６の外側は真空側になり、内側が大気に連
通ぎれる。

ツレ／イド８の励磁制御回路は遮断動作の作動時間ご短
縮する２め、特殊な構成としている。即ち、回路の時定
数ご極力小ごくして、励磁電流Ｈｌｌち磁束の立上りご
急速にするため、所要のアンペア・ターンのうちターン
数を極力少なく、コンデンサーがソレノイド８に瞬間的
に大゛１狂流を流すように構成している。通常、このよ
うに大電流？通電するためには、これに必要な通電容量
？得るため、ソレノイドのコイル断面棺Ｂ大にしなけれ
ばならぬので、ソレノイドが大形になるほか密な結合度
も得にくくなるが、本発明装置では、蔽断板をｎ０速す
るに必要なだけの通電しかしないので、その通電時間が
数ｍｓに限られ、瞬間的であり、従って、その等価電流
はきわめて小どいため小断面積の電線を用いることがで
き、ソレノイドも小形化される。

第５図は、本発１９１による励磁制御回路９の原理的略
図を示す。図中、２７は電源トランスで、整流装置１７
２８によって整流された電流がコンデンサ２９に蓄圧さ
れるよう接続されている。

真空通路１内の真空度の低下を検出するイオンポンプ１
０（第１図参照）からの非常指令信号によってスイッチ
３０が閉じると、サイリスタ３１のゲートが加圧され、
電磁装置６のツレ／イド８がコンデンサ２９からの電流
により励磁され、電機子７に加速力な与える。一方、ス
イッチ３０の閉路と同時にｔ源側スイッチ３２が開路し
、コンデンサ２９の放Ｋｍ流は１　ｍｓ程度の短時間で
尖頭値に達し、数ｍｓで消滅するから、電機子７は始動
初期の２〜ａ　ｍｓでは瞬発的な加速力を受けるが、加
速終了後は駆動力を受けない。このような励磁方式の駆
動により実際の試験において、動作時間を６　ｍｓ程度
にまで短縮することができた。

第６図は、第５図に示す励磁制御回路によるコンデンサ
の放電電流と時間との関係を示し、曲線Ａは完全無誘導
回路の場合を示し、曲線Ｂは実回路の場合を示す。

第７〜９図は本発明の他の実施例を示し、図中、第２〜
４図と同様部分を共通符号で示す０本例では、前述した
例とは異なり、シール用の金属ベローズはなく、その代
りに、テーシング３ａによって電機子７、連結棒１９お
よび案内保持ローラ２２等の可動部分をも外気と絶縁し
て真空雰囲気中に密閉しており、金属ベローズ１６（第
３図参照）による下部位置決め機能を得るため、一対の
下部位置決め用案内保持ローラ３４，８４を弁外匣上端
板１７の下側面にビン３５によって回動自在に枢着した
回動アーム８６の遊端に回転自在に取付け、図示しない
スプリングによって案内保持ローラ３４，３４が連結棒
１９の小径部１９ａを両側から挾持して遮断板３の案内
と、電機子７の中立点での保持を行なうよう構成してい
る０本例の構造では可動部が外国を貫いて大気にでる部
分がないためにシール部が簡単になり耐久性を増すこと
ができる。案内位置きめ機構の転勤部が真空雰囲気中に
ある点は第４図の実施例の方がより簡素であり、使用条
件によりその得失が選択される。

上述した実施例ではいづれも引上げ用、引下げ用ソレノ
イドは大気中におき、夫々別設したが、電機子を永久磁
石とし、ソレノイドの加圧電流の方向を反転することに
より、駆動力を正逆方向に動作させれば単独のソレノイ
ドとすることも可能である。

第１０図および第１１図は本発明の他の実施例を示す。

本例は、第３図に示す例において、電機子７を永久磁石
で構成し、ゲート弁開放用ソレノイド２６を省略したも
ので、かように電機子７を永久磁石とし、１個のソレノ
イドコイル８の励磁方向を反転することによって弁の閉
止および開放作動を行なわせることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、遮断板を指令信号により電磁的に直接
作動させることによって真空の低下を検知してから遮断
板による通路の遮断までの時間を著しく短縮でき、高真
空装置の真空保護システムに用いて、事故発生等による
真空装置内の真空度の低下を防止することができるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による装置を高真空装置の通路に取付け
て示す概略線図、 第２図は本発明の一実施例によるゲート弁装置の正面図
、 第８図は第２図の■−■線上での縦断面図、第４図は弁
閉止位置で示す第８図と同様の縦断面図、 第５図は第１図に示す励磁制御回路の詳細図、第６図は
放１！電流と時間との関係を示すグラフ、第７図は本発
明の他の実施例によるゲート弁装置の正面図、 第８図は第７図の■−■線上での縦断面図、第９図は弁
閉止位置で示す第８図と同様の縦断面図、 第１０図は本発明の他の実施例によるゲート弁装置の縦
ＩＩノ１ｍｊ図、 第１１図は第１０図に示すゲート弁装置を弁閉止位置で
示す縦断面図である。 １・・真空通路　　　　　２・・・ゲート３・・・遮断
板 ４・・・緊急遮断用ゲート弁装置 ５・・案内保持装置　　　６・・・電磁装置７・・・電
機子　　　　　　８・・・ソレノイド９・・・励磁制御
回路 １０・・・通路内真空度検出用イオンポンプ第２図 −饅レヤゼ 第７図 第８図　　　　第９図 第１Ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高真空装置の真空通路に設けられて高真空装置内の
   真空度が低下した時にこれを検知して発せられる指令信
   号に応答してゲート開口部を遮断し、真空低下の波及を
   防止する緊急遮断用ゲート弁装置において、前記指令信
   号によつて励磁されるソレノイドと、このソレノイドか
   ら発生する磁束によつて駆動される強磁性材の電機子と
   、この電機子に一体に連結された遮断板とを具え、前記
   ソレノイドのコイル巻回数を少なくし、指令信号によつ
   てコンデンサからソレノイドに短間的に大電流を流すよ
   う構成した励磁制御回路を設けたことを特徴とする高真
   空装置等の緊急遮断用ゲート弁装置。 ２、前記電機子を永久磁石とし、前記ソレノイドコイル
   の励磁方向を反転することによつて弁閉止および弁開放
   の両作動を単一ソレノイドコイルにより行なわせるよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。