JPS6227309B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、容器間を密封して遮断するためのゲ
ートバルブに関し、特に粒子加速器のごとき真空
容器を密封して気密性を保持するのに適した真空
容器用ゲートバルブに関する。

一般に、粒子加速器のごとき大規模な真空容器
は、いくつかの区分に分割しうるように構成され
ており、各区分は、隣接する区分内の圧力が大気
圧にされるような場合でも、その真空度を十分に
保持されなければならず、これらの区分間の密封
保持にゲートバルブが使用されることが多い。

また、例えば修理のために、粒子加速器のある
区分内を大気圧の状態にする必要が生じ、その後
再び真空状態に覆帰させるような場合は、その区
分内を高温にしてベーキングを施さねばならず、
このためゲートバルブは金属製のものでなければ
ならない。

そこで、従来のこの種のゲートバルブでは、ス
テンレス製の表面に金等の軟らかい金属の薄層を
施したものを弁座として使用し、この弁座に弁部
材としての金属製のナイフエツジを押圧するとい
う弁構造により、真空部と大気との間の密封性の
保持が行なわれている。

しかしながら、このような従来のゲートバルブ
は、その密封性の保持が弁部材に形成されたリン
グ状のナイフエツジを単一の弁座に押圧するとい
う単弁構造により行なわれているので、次のよう
な問題点がある。

(1) 弁部材を単一の弁座へ強く押付けるための構
造が複雑になり、しかも繰返し使用に対し再現
性を欠き、寿命が短い。

(2) 弁部材と弁座との接合面について高い加工精
度を必要とし、大口径のゲートバルブを作るこ
とは難しい。

また、ガスの輸送管の途中に介装されるゲート
バルブには、対向する弁座間に一対の弁部材と、
その中間に一体に設けられたベローズとから成る
複合式弁体をもつもの（特公昭51−41691号公報
参照）もあるが、構造が複雑となり、特に真空容
器としての粒子加速器では、荷電粒子の進行に伴
い粒子通路の内壁に沿つて流れるべき壁電流が遮
断されるため支障をきたすという問題点がある。

本発明者は、これらの問題点を解決するため、
さきに特開昭54−14018号公報に示すようなゲー
トバルブを開発したが、本発明は、これを更に各
良しようとするもので、内圧調整可能の箱状本体
内に設けられた一対のリング状ベローズが、互い
に対向する弁口の相互間で開閉用仕切板を挟持す
るように設けられることにより、真空容器の密封
保持の性能を十分に高めうるようにするととも
に、粒子加速器の場合にも支障なく壁電流を流せ
るようにした真空容器用ゲートバルブを提供する
ことを目的とする。

このため本発明の真空容器用ゲートバルブは、
両端壁に互いに対向するように形成された一対の
弁口をそなえるとともに排気ポンプへ連通しうる
通口をそなえた金属製箱状本体の内部に上記弁口
と互いに同軸的に配設された金属製の伸縮性二重
壁構造からなる一対のリング状ベローズと、これ
らのリング状ベローズの相互間に介挿された開口
部および閉鎖部付き金属製仕切板とが設けられる
とともに、上記リング状ベローズへ上記仕切板の
開口部を整合させる状態からその閉鎖部を整合さ
せる状態まで同仕切板を駆動しうる仕切板駆動機
構と、上記ベローズの二重壁構造内へ流体を出入
させるための注排管とが設けられ、上記仕切板と
接触すべき上記ベローズの端面が、上記仕切板へ
なじむように圧着されるべく薄い壁部で形成され
たことを特徴としている。

上述の本発明の真空容器用ゲートバルブによれ
ば、金属製箱状本体内において、互いに対向する
弁口の間で伸縮しうる一対のリング状ベローズ
が、それらの相互間に開閉用仕切板を挟持すると
いう弁構造を有しているので、対向する弁口の間
の密封部分の簡素化をはかりながら、しかもその
密封保持の性能を十分に発揮できる利点がある。

また本発明の真空容器用ゲートバルブでは、箱
状本体の内圧が排気ポンプへ連通しうる通口を介
して調整されるので、このゲートバルブで仕切ら
れる２つの領域の中間圧力を上記箱状本体内に形
成して、上記２つの領域相互間の密封を段階的に
効率よく行なえる利点がある。

さらに本発明の真空容器用ゲートバルブでは、
弁口の閉鎖時に同弁口の間で仕切板を挟持し押圧
する伸縮性二重壁構造を持つた一対のリング状ベ
ローズが、箱状本体内において各弁口と同軸的に
且つ軸方向に伸縮可能に配設されて、同ベローズ
に流体の注排口が形成されているので、ベローズ
間に挟持される仕切板を均一に押圧することがで
き、上記仕切板と接触すべきベローズの端面が薄
い壁部で形成されていることと相まつて、同ベロ
ーズの端面が仕切板へなじむように圧着されるよ
うになり、無理なくその密封性を向上させうるほ
か、同仕切板の開閉駆動に際し、摩耗を起こす部
分がないので、繰返し使用に際し再現性を有する
とともに、その寿命がのび、また大口径のものを
容易に作れる利点がある。

そして、上記の箱状本体、仕切板およびベロー
ズがすべて金属製であるので、真空容器内を超高
真空に保つ前処理としてのベーキングに耐えるこ
とができ、特に粒子加速器に用いる場合は、上記
仕切板の開口部周縁と上記弁口との間に上記ベロ
ーズが伸長せしめられて、壁電流の通過を支障な
く行なえるように電気的に接続できる利点があ
る。

以下、図面により本発明の一実施例としての真
空容器用ゲートバルブについて説明すると、第１
図はその縦断面図であつて、着脱可能の蓋１′を
もつ金属製の箱状本体１が、その両端壁に互いに
対向する一対の弁口１ａ，１ａをそなえるととも
に、図示しない排気ポンプへ連通しうる通口６を
そなえている。

そして、各弁口１ａ，１ａの周縁部には、弁座
２，２がそれぞれ内向きに設けられている。

さらに箱状本体１内には、移動棒５ａを付設さ
れた仕切板４が、一対のリング状ベローズ３，３
の相互間に介挿されるようにして配設されてお
り、この仕切板４には、弁開放時に各ベローズ３
の開口と整合すべき開口部４ａと、弁閉鎖時に各
ベローズ３の開口を塞ぐように整合すべき閉鎖部
４ｂとをそなえている。（第２図参照） ベローズ３へ仕切板４の開口部４ａを整合させ
る状態からその閉鎖部４ｂを整合させる状態まで
同仕切板４を駆動するため移動棒５ａに連結され
たピストン５ｂを有する流体圧シリンダとしての
仕切板駆動機構５が設けられ、箱状本体１と駆動
機構５の流体圧シリンダとの間に介挿された中継
箱５ｃには、箱状本体１の壁部を貫通する移動棒
５ａの貫通部を密封するため、移動棒５ａの中間
フランジ５ｄと箱状本体１の壁部との間に装着さ
れた密封用ベローズ９が設けられている。

各リング状ベローズ３は、ステンレス鋼のごと
き金属で作られた伸縮性二重壁構造を有し、箱状
本体１内において各弁口１ａと同軸的に且つ軸方
向に伸縮可能に、仕切板４から独立して配設され
ており、これらのベローズ３の端面３ａにより、
各弁口１ａの開放時には、仕切板４の開口部４ａ
の周縁部を両側から挟持するように押して、その
反力により各弁座２へもベローズ３の端面３ｂが
押付けられるのである。ベローズ３の各端面３
ａ，３ｂは、後述の密封性を確保するため、薄い
壁部で形成される。

各リング状ベローズ３は自動的に縮む性質を有
しているが、要すればその内部に複数の引張バネ
が介装される。

また各リング状ベローズ３には、その二重壁構
造の内部へ流体８を注排するための注排管３ｃが
設けられ、この注排管３ｃは図示しないポンプに
連通している。

さらに各ベローズ３は、その外周を適宜の保持
具（図示せず）で支持されている。

なお各弁口１ａは、粒子加速器の各区割部７に
接続されているが、各弁座２の部分でベローズ３
の端面３ｂを箱状本体１の内壁面へ固着しておい
てもよい。このように固着する場合は、ベローズ
３の固着側の端面３ｂは厚い壁部で形成されても
よいが、仕切板４と接触すべきベローズ３の端面
３ａは、薄い壁部で形成される。

また箱状本体１、弁座２、仕切板４、移動棒５
ａおよび各ベローズ３，９は、ベーキングに耐え
うるようにすべて金属製である。

ベローズ３の端面３ａ，３ｂおよびこれと接触
する弁座２や仕切板４の開口部４ａおよび閉鎖部
４ｂの周縁部には、必要に応じアルミニウム、銀
または金等の軟らかい金属から成る薄層を形成し
て、接触時の密封性を高めうることもできる。

本発明の真空容器用ゲートバルブは上述のごと
く構成されているので、粒子加速器の左右の区割
部７，７を連通させるようにする場合は、仕切板
４を、その駆動機構５により駆動して、第１図に
示すごとく、仕切板４の開口部４ａが左右のリン
グ状ベローズ３，３と整合するようにする。

ついで各ベローズ３に流体を圧入して同ベロー
ズ３を伸長させることにより、各ベローズ３の端
面３ａ，３ｂは仕切板開口部４ａの周縁部および
弁座２に密着する。

このようにして連通される左右の区割部７，７
は超高真空に保たれた状態で粒子加速器として用
いられるが、一対のベローズ３の各端面３ａ，３
ｂが仕切板４や弁座２に接触する部分では、ベロ
ーズ３の薄い壁部で形成された端面３ａ，３ｂが
仕切板４や弁座２の剛壁面になじむように圧着さ
れ、その接触部に微小の異物が挟まれるようなこ
とがあつても、その異物の周囲を取り囲むように
ベローズ３の端面３ａ，３ｂが変形するので、高
度の密封性を維持することができる。

また、この粒子加速器内の中心軸線に沿い電子
ビームが通過する際に生じる壁電流（wall
current）は、粒子加速器の左右の区割部７，７
を金属製リング状ベローズ３の内周壁および金属
製仕切板４の開口部４ａの周縁部が接続すること
により、支障なく流通しうるのである。

次に、区割部７，７の相互間を遮断する場合
は、各ベローズ３をその内部流体の排出により一
旦収縮させたのち、仕切板４を駆動して、その閉
鎖部４ｂがベローズ３と整合するように、ついで
再び各ベローズ３をその内部への流体の圧入によ
り伸長させて、左右の弁口１ａ，１ａの相互間を
遮断すればよい。

なお、本発明の真空容器用ゲートバルブについ
て実験を行なつた結果、次のようなデータが得ら
れた。

すなわち、４Kg/cm²の圧縮空気を各ベローズ３
の内部に注入し、中間排気口としての通口６から
20/secの排気速度で排気して、左右の区割部
７，７の一方を大気とし他方から250/secの排
気速度で排気した場合、大気側から真空側への洩
れ量は10^-8torr・／secであつた。

以上詳述したように、本発明の真空容器用ゲー
トバルブによれば、簡素な構造で高度の密封性能
を得ることができ、しかも反覆して使用する場合
に性能の低下をきたすことがなく、微小のゴミ等
がシール面に介在しても支障をきたさない利点が
得られるが、さらに本発明のゲートバルブの有す
る効果ないし利点について列挙すれば、次のとお
りである。

(1) ベーキング（加熱）による熱歪みの影響を受
けにくい。

(2) 弁口を大口径にしたり、あるいは円形のほか
長円形や、種々の形状にすることができる。

(3) 各構成部材が弾性領域で用いられるので、気
密シール面の寿命が長い。

(4) 箱状本体１の内部の保守点検が容易であり、
部品の互換性が得られる。

(5) 仕切板４の駆動機構５には、高度の精密さが
要求されない。

(6) 弁開放時に壁電流を乱さない。

(7) 通口６に接続される中間排気ポンプを選択す
ることにより、総合気密コンダクタンスを調節
できる。

(8) 仕切板４と接触すべきベローズ３の端面３ａ
が、仕切板４へなじむように圧着されるべく薄
い壁部で形成されているので、超高真空を保つ
のに必要な高い密封性を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての真空容器用
ゲートバルブを示す縦断面図であり、第２図は第
１図の―矢視断面図である。 １…箱状本体、１′…蓋、１ａ…弁口、２…弁
座、３…リング状ベローズ、３ａ，３ｂ…端面、
３ｃ…注排管、４…仕切板、４ａ…開口部、４ｂ
…閉鎖部、５…仕切板駆動機構、５ａ…移動棒、
５ｂ…ピストン、５ｃ…中継箱、５ｄ…中間フラ
ンジ、６…中間排気口としての通口、７…粒子加
速器の区割部、８…流体、９…密封用ベローズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端壁に互いに対向するように形成された一
   対の弁口をそなえるとともに排気ポンプへ連通し
   うる通口をそなえた金属製箱状本体の内部に上記
   弁口と互いに同軸的に配設された金属製の伸縮性
   二重壁構造からなる一対のリング状ベローズと、
   これらのリング状ベローズの相互間に介挿された
   開口部および閉鎖部付き金属製仕切板とが設けら
   れるとともに、上記リング状ベローズへ上記仕切
   板の開口部を整合させる状態からその閉鎖部を整
   合させる状態まで同仕切板を駆動しうる仕切板駆
   動機構と、上記ベローズの二重壁構造内へ流体を
   出入させるための注排管とが設けられ、上記仕切
   板と接触すべき上記ベローズの端面が、上記仕切
   板へなじむように圧着されるべく薄い壁部で形成
   されたことを特徴とする、真空容器用ゲートバル
   ブ。