JPH0240150B2 - Kinzokushiirubarubu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシール用のガスケツトに金属を用いた
金属シールバルブに関し、特に、超高真空装置に
用いる全金属製真空バルブに関するものである。

（従来の技術） シールバルブのシール用のガスケツトとして、
従来からゴムなどのエラストマー材のものが多く
使用されている。エラストマーは弾力性に富み、
繰り返しのシール動作によつても確実なシールが
可能である反面、熱変質等の観点から使用可能な
温度範囲が狭く、また、真空用バルブのシール材
としてはガス放出および気体の透過が多い、など
の難点があつた。これらの難点を克服する手段と
して、近年、ある一定の用途に於いては比較的軟
らかい金属製のガスケツトが用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの種の金属製ガスケツトはエラ
ストマーガスケツトと異なり、ガスケツトのシー
ル動作に際し塑性変形を多少なりとも伴う為に、
多くの繰り返し使用が困難となり、ガスケツトの
寿命（シール可能回数）が必然的に短くなるとい
う問題がある。つまり、シールを繰り返すにつれ
てシールに必要な押圧力も次第に上昇し、しかも
押圧力の上昇に伴つて塑性変形がさらに進行する
結果、しまいにはシール漏れが発生してしまうか
らである。

本発明は上記従来の金属シールバルブの欠点を
解決する為になされたものであり、その目的は、
繰り返しのシール使用に対して安定なシール力を
得ることができ、しかも漏れの発生がなく、かつ
ガスケツト寿命の長い金属シールバルブを提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、次のよう
に構成されている。すなわち、本発明は、弁孔を
有する弁座と、弁座に対向して配置された弁板
と、前記弁座と弁板間に介設された金属製ガスケ
ツトとを具備し、弁板を前記金属製ガスケツトを
介して弁座に押しつけ、弁孔の気密シールを行う
金属シールバルブにおいて、前記金属製ガスケツ
トは変態点以上の温度で形状記憶機能を有する形
状記憶合金によつて構成されており、また、前記
金属製ガスケツトの配設領域には該金属ガスケツ
トを加熱する加熱手段と前記金属ガスケツトを冷
却する冷却手段との少なくとも一方の手段が設け
られている金属シールバルブである。

（作用） 上記構成からなる本発明において、金属シール
バルブのバルブ閉鎖は従来例と同様に、弁板を金
属製ガスケツトを介して弁座に押しつけることに
よつて達成される。この場合、金属製ガスケツト
を、例えば、使用温度よりも変態点温度の方が高
い形状記憶合金によつて構成した場合には、前記
金属製ガスケツトは弁座への押しつけ前の初期状
態にあつては、記憶された初期形状の正確に保つ
ており、一方、弁座への押しつけ状態において
は、多少の塑性変形を伴つて弁孔を確実に気密閉
鎖する。

この状態から弁座への押しつけを解除し、弁孔
を開いたときには、該金属製ガスケツトに押しつ
け時の変形が残つているが、加熱手段によつて金
属製ガスケツトを変態点以上に加熱することによ
つて、金属製ガスケツトは元の初期形状に確実に
復元し、前記塑性変形が完全に消失するものであ
る 一方、金属製ガスケツトを、使用温度よりも変
態点温度の方が低い形状記憶合金で構成した場合
には、弁座への押しつけに際し、金属製ガスケツ
トを変態点よりも低い温度に冷却したままの状態
で使用すれば上記の場合と同様に確実なシール効
果が得られ、また、弁座への押しつけを解除した
ときには、前記冷却を停止し（あるいはこの冷却
停止後に加熱を行い）変態点まで温度を上昇させ
ることによつて金属製ガスケツトの前記形状復元
が達成されるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図には一実施例の全体構成が示され、
また、第２図には第１図の要部詳細が示される。
図において、弁座１は図示されていない真空容器
側に固定されており、該弁座１の中央部に穿設さ
れた弁孔２は真空容器内に連通している。弁孔２
のやや外周位置には該弁孔２を囲むガスケツト配
置溝３が円周状に設けられており、該ガスケツト
配置溝３と弁孔２との間には突起状のシール受部
４が形成されている。シール受部４の上面にはＶ
字形状の溝が設けられ、この溝面がシール面５と
なつている。

一方、前記ガスケツト配置溝３には環状の金属
製ガスケツト６が嵌め込まれている。この金属製
ガスケツト６は胴体部６ａと、該胴体部６ａの上
面から内方に張り出して前記シール面５を覆うシ
ール鍔板６ｂとからなり、これら胴体部６ａおよ
びシール鍔板６ｂはいずれも変態点以上の温度で
形状記憶機能を有する形状記憶合金（例えば、ク
ロムと銅の合金）によつて形成されている。

この形状記憶合金の変態点温度は該形状記憶合
金の種類等によつて適当に選定することが可能で
あり、例えば、シールバルブの使用用途によつて
前記変態点温度がシールバルブの通常使用温度よ
りも高いもの、あるいはシールバルブの通常使用
温度よりも低いもの、等、適宜必要に応じて選定
することにより、所望の変態点温度を有する金属
製ガスケツト６が得られる。一般的には金属シー
ルバルブ（以下、単にシールバルブという。）の
使用温度よりも高い変態温度を有する形状記憶合
金によつて金属製ガスケツト６が作製される。

ところで、前記弁座１の上方には、該弁座１と
対向させて弁板７が設けられている。該弁板７に
は前記シール面５のＶ字形状の溝と嵌まり合うＶ
字形状のシール突起８が円周状に設けられてい
る。この弁板７はハウジング９内に配置されてい
る機構部（図示せず）の駆動によつて弁座１に向
けて進退移動が自在となつており、この進退移動
によつて、弁孔２の開閉が行われ、弁孔２と通気
孔１０との気流の流通と遮断との切り換えが制御
される。すなわち、本実施例における金属製ガス
ケツト６として、バルブ使用温度よりも高い変態
点温度のものが使用されている場合には、その初
期形状として第２図に示す形状が該金属製ガスケ
ツト６自身に記憶されている。

この第２図の状態は弁座１と弁板７とが開離状
態にあり、シールバルブ開状態を示している。

この開状態からシールバルブを閉じる場合には
機構部を動作させて弁板７を進出させ、該弁板７
を金属製ガスケツト６を介して弁座１に圧接すれ
ばよい。この圧接によつて、第３図に示すよう
に、金属製ガスケツト６のシール鍔板６ｂはシー
ル受部４のシール面５と弁在７のシール突起８に
挟まれて変形し、その復元応力によつてシール鍔
板６ｂはシール面５とシール突起８に密着し、弁
孔２の気密シールが達成される。次に、シールバ
ルブを開くときには、機構部を動作させて弁板７
を後退させ、該弁板７を元の位置に復帰させれば
よい。この弁板７の復帰移動によつて弁座１と弁
板７との間には第２図のように間隙が生じる結
果、弁孔２の開放が達成されるのである。

しかし、この弁孔２の開放を行つたとき、シー
ル鍔板６ｂも押圧状態から解放されて初期状態に
形状復元を行おうとするが、シールバルブの閉鎖
時にわずかの塑性変形を伴うため、完全に形状復
元ができない。そこで、本実施例においては、そ
の形状復元を完全に行わせるために、加熱手段１
５が金属製ガスケツト６の配設領域に設けられ
る。本実施例において、この加熱手段１５は、第
４図に示すように、金属製ガスケツト６の胴体部
６ａに埋め込まれたヒータ１１と、このヒータ１
１に通電するためのリード線１２および同１３と
から構成されている。このリード線１２および同
１３は第２図および第３図に示すように、絶縁石
１４により他の導通部材（弁座１およびハウジン
グ８）と絶縁を保つて外部に導かれ、図示されて
いない電源からヒータ１１に電力を供給できるよ
うになつている。したがつて、シールバルブの開
放後、ヒータ１１への通電を行い、金属製ガスケ
ツト６を変態点温度以上に加熱することによつ
て、前記金属製ガスケツト６（シール鍔板６ｂ）
の塑性変形が消失し、該金属製ガスケツト６は記
憶されている初期形状に完全に復元される。

このように、加熱手段１５によつて、金属製ガ
スケツト６を初期形状に完全に復元できるから、
次の弁閉動作に際し正常な押圧力で完全に弁孔２
を気密閉鎖できることとなり、しかも１回使用の
度に塑性変形の消失が行われるから該金属製ガス
ケツト６を繰返し使用することが可能となり、こ
れにより金属製ガスケツト６の長寿命化を大幅に
達成することができる。

ところで、上記説明においては、金属製ガスケ
ツト６の変態点温度がシールバルブの通常使用温
度よりも高い温度の場合を例にとつて示したが、
使用用途によつては変態点温度が使用温度よりも
低い金属製ガスケツト６を使用する場合があり、
かかる場合には金属製ガスケツト６の配置領域に
冷却手段１６を設け、金段製ガスケツト６を変態
点温度よりも低くして弁閉動作を行う必要があ
る。この冷却手段１６は、例えば、第２図および
第３図に示すように、億属製ガスケツト６に沿つ
てシール受部４の内部に通流孔１７を設け、この
通流孔１７に冷媒液あるいは流媒ガスを通流（最
も簡単には冷媒液として冷却水を通流）するよう
に構成すればよい。この種の金属製ガスケツト６
を使用する場合には加熱手段１５を省略し、前記
冷却手段１６のみを動作させてバルブ開閉を行う
ことも可能である。すなわち、シールバルブを閉
じる時点で金属製ガスケツト６を冷却手段１６に
より変態点以下の温度に冷却し、しかる後に弁板
７を閉じて金属製ガスケツト６を押圧変形させ、
該金属製ガスケツト６を変態点以下の温度に保つ
たままシールバルブの閉状態を維持するが、シー
ルバルブの開時は弁板７を開離し、冷却手段１６
の動作を停止すればよい。この冷却停止によつて
金属製ガスケツト６は周囲温度、すなわち、変態
点以上の温度に自然に上昇し、形状復帰が行われ
る。ところで前記加熱手段１５と前記冷却手段１
６を併設することにより、次のような利用価値が
得られる。例えば、変態点温度が通常使用温度よ
り高い場合でシールバルブが閉じられている時
に、該シールバルブ全体を金属製ガスケツト６の
変態点以上の温度に加熱する必要のある場合、冷
却手段１６を動作させることで、金属製ガスケツ
ト６を変態点以上の温度に上昇するのを防ぐこと
ができる。これに関しては、特に超高真空装置の
ゲートバルブとして本発明のシールバルブを適用
すると効果的であり、例えば、ベーキングにより
金属製ガスケツト６の温度が変態点以上に上昇し
てしまう心配がなくなるという利益がある。

また例えば、金属製ガスケツト６の変態点温度
が使用温度よりも高い場合には、バルブ開示に加
熱手段により加熱して金属製ガスケツト６の形状
復元を行うが、そのバルブ開時直後の極めて短時
間後にシールバルブを閉じる必要のあるときに
は、形状復元された金属製ガスケツト６を冷却手
段により強制的に変態点温度以下にまで冷却すれ
ば、短時間のうちに使用可能状態となり、金属製
ガスケツト６を自然冷却する場合に比べ時間の短
縮化が図れる。

また、金属製ガスケツト６の変態点温度が使用
温度よりも低い場合には、冷却状態でシールバル
ブの閉状態が維持されるが、シールバルブの開時
においては、金属製ガスケツト６を加熱手段１５
により強制的に加熱すれば室温によつて自然に金
属製ガスケツト６が温度上昇をするのを待つより
も短時間で変態点温度に到達でき、金属製ガスケ
ツト６の形状復元の迅速化を大幅に図ることがで
きることになる。

上述したように、加熱手段１５と冷却手段１６
の一方又はその両方を、金属製ガスケツト６の変
態点温度およびシールバルブの使用温度に応じ適
当に組み合わせる事により、金属製ガスケツト６
の温度を遅くともシールバルブ閉の直前からシー
ルバルブ閉の全期間にわたつてその変態点以下に
保ち、シールバルブ開時には金属製ガスケツト６
を変態点以上の温度に上昇させ、変形形状を初期
形状に復元することが可能となり、これにより、
繰り返しのシール動作が可能となり、金属製ガス
ケツト６の長寿命を図ることができる。

また、シールバルブの開時に金属製ガスケツト
６を変態点温度以上にすることにより、金属製ガ
スケツト６の塑性変形は完全に消失する。

したがつて、正常な押圧力によつて次のバルブ
閉作動を行うことができ、シール漏れの全く生じ
ない極めて信頼性の高いバルブ動作を行わせるこ
とができる。

以上の説明は本発明のあくまでも一実施例であ
り、説明の便宜上ゲート型真空バルブへの応用例
を示したが、他の形の真空バルブあるいは真空以
外のシールバルブにも全く同様に用いることが可
能である。また、金属製ガスケツト６およびシー
ル面５の形状や加熱手段１５や冷却手段１６の種
類、配置などは公知の方式により他の多くの組み
合わせが可能である。

（発明の効果） 本発明は以上説明したような構成と作用とを有
しているので、金属製ガスケツト形状の繰返し復
元使用が可能となり、これにより、金属製ガスケ
ツトの長寿命化を図ることができるとともに、シ
ール漏れのない極めて信頼性の高い金属シールバ
ルブを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の構成図、第２
図は第１図の要部詳細図、第３図は本実施例の作
用説明図、第４図は本実施例における金属製ガス
ケツトの平面図である。 １……弁座、２……弁孔、３……ガスケツト配
置溝、４……シール受部、５……シール面、６…
…金属製ガスケツト、６ａ……胴体部、６ｂ……
シール鍔板、７……弁板、８……シール突起、９
……ハウジング、１０……通気孔、１１……ヒー
タ、１２，１３……リード線、１４……絶縁石、
１５……加熱手段、１６……冷却手段、１７……
通流孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁孔を有する弁座と、弁座に対向して配置さ
   れた弁板と、前記弁座と弁板間に介設された金属
   製ガスケツトとを具備し、弁板を前記金属製ガス
   ケツトを介して弁座に押しつけ、弁孔の気密シー
   ルを行う金属シールバルブにおいて、前記金属製
   ガスケツトは変態点以上の温度で形状記憶機能を
   有する形状記憶合金によつて構成されており、ま
   た、前記金属製ガスケツトの配設領域には該金属
   ガスケツトを加熱する加熱手段と前記金属ガスケ
   ツトを冷却する冷却手段との少なくとも一方の手
   段が設けられていることを特徴とする金属シール
   バルブ。 ２ 金属製ガスケツトは当該シールバルブの使用
   温度より高い変態温度を有する形状記憶合金によ
   つて構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の金属シールバルブ。