JP4366159B2 - 真空引き用弁装置とこれを備えたメタルライニング容器 - Google Patents

Description

本発明は、真空引き用の弁装置、及びこの弁装置を備えたメタルライニング容器に関する。

この種の真空引き用弁装置としては、本発明の出願人によってなされた特許文献１に記載のようなものがある。即ち、この弁装置は、軸方向に貫通するエア通路を有し、真空引き箇所に取り付けられ弁本体と、弁本体に装着され、エア通路の一端側を真空ポンプ側に接続させる接続金具と、弁本体の弁室に遊嵌される弁と、からなるもので、真空引きを開始する時は、弁室の一端側からの吸引力によって弁の一端面が一端側弁座部に当接すると共に弁の他端面が他端側弁座部から離間して開弁し、真空引きを終えると、弁室の他端側に生ずる負圧による吸引力によって弁の他端面が他端側弁座部にＯリングを介し当接して閉弁するようになっている。そして、真空引き終了後は、接続金具に代えて閉じ蓋を弁本体に装着し、Ｏリングを介して弁の他端面を他端側弁座部に押し付けて閉弁状態を維持するようにしている。
特願２００２−１２４４９２号

而して、特許文献１に記載された弁装置では、真空引きが終了すると、弁室の他端側に生ずる負圧による吸引力によって弁の他端面が他端側弁座部にＯリングを介して当接し、また真空引き終了後に閉じ蓋を装着することにより、Ｏリングを介して弁の他端面を他端側弁座部に押し付けておくようにしているが、Ｏリングは、高温下での使用に十分耐えられず、また長期に亘る使用中に変質してシール機能が低下し、閉弁状態を維持出来ないと云う問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、高温下での使用にも十分耐えられると共に、閉弁状態を長期に亘って維持出来るようにした真空引き用の弁装置、及びこの弁装置を備えたメタルライニング容器を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の弁装置は、後述する実施形態の参照符号を付して示せば、内部に弁室８を形成すると共に中心部をエア通路９が軸方向に貫通し、真空引き箇所に取り付けられる硬質金属製の弁本体１０と、弁本体１０に装着され、弁室８の一端側を真空ポンプに接続させるための接続金具１１と、弁室８に遊嵌される軟質金属製の弁体１２とからなり、弁室８には、その一端側に臨む弁体１２の一端面１２ａが当接する一端側弁座部１３と、弁室８の他端側に臨む弁体１２の他端面１２ｂが当接する他端側弁座部１４とを設けると共に、弁体１２の一端面１２ａが一端側弁座部１３に当接する時にその間に開弁用隙間を形成する隙間形成手段を弁体１２の一端面１２ａ又は一端側弁座部１３に設け、他端側弁座部１４には弁体１２の他端面１２ｂに食い込み可能な環状突起部１６を形成し、接続金具１１を弁本体１０に装着して真空引きを開始すると、弁室８の一端側からの吸引力によって、弁体１２の一端面１２ａが一端側弁座部１３に当接すると共に弁体１２の他端面１２ｂが他端側弁座部１４から離間して開弁し、真空引きを終えると、弁室８の他端側に生ずる負圧による吸引力によって弁体１２の他端面１２ｂが他端側弁座部１４に当接して閉弁するようになっており、更に真空引き終了後に接続金具１１に代えて弁本体１０にねじ込むことにより弁体１２をその一端面１２ａ側から押圧して他端面１２ｂを他端側弁座部１４に圧着するための弁体押さえ金具１７を備えてなることを特徴とする。

請求項２は、請求項１に記載の真空引き用弁装置において、隙間形成手段は、弁体１２の一端面１２ａ又は一端側弁座部１３に形成される凹条部１５又は凸条部からなることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の真空引き用弁装置を備えたメタルライニング容器であって、容器形成用母材の内側にライニング材を張り合わせ、その母材とライニング材との間の隙間部を密閉状態とした単体からなる容器本体２又は複数の分割体からなる容器本体２の前記密閉隙間部に、弁本体１０のエア通路９が連通するように真空引き用弁装置１を取り付けてなることを特徴とする。

請求項１に係る発明の真空引き用弁装置によれば、真空引きする箇所に弁本体を取り付け、この弁本体に接続金具を装着するだけで、真空引き作業を簡単に行うことが出来ると共に、構造がきわめて簡単で部品点数が少ないから、製作が容易で安価に提供することができる。

特にこの弁装置では、真空引き終了後に弁体が弁室の他端側弁座部と当接する部分に気密シール用のＯリングを使用せず、その代わりに弁体を軟質金属材により形成する一方、弁本体を弁体より硬質の金属材で形成し、そして空引き終了後に弁体が当接する弁室の他端側弁座部に、弁体の他端面に食い込み可能な環状突起部を形成しているため、弁体がその他端側弁座部に当接して閉弁する際に環状突起部が弁体の対向面に食い込んでＯリングと同様なシール作用を果たし、閉弁状態を確保出来るようにしたもので、Ｏリングを使用しないから、弁装置構成部材が高温高熱に十分耐えられ、またＯリングのように材質が経年変化することがないため、長期に亘って閉弁状態を維持することが出来る。
更にこの弁装置によれば、真空引き終了後に接続金具に代えて弁体押さえ金具を取り付けることにより、弁体の他端面を他端側弁座部に常時圧着して、完全な閉弁状態を維持することができ、弁本体に振動や衝撃が作用しても、弁体が他端側弁座部から離間して閉弁状態が解除されるおそれがない。

請求項２に係る発明によれば、隙間形成手段は、弁体の一端面又は一端側弁座部に形成される凹条部１５又は凸条部からなるため、その製作が容易となる。

請求項３に係る発明のメタルライニング容器によれば、容器本体の密閉隙間部に弁本体のエア通路が連通するように真空引き用弁装置を容器本体に取り付けておくことによって、母材とライニング材との間の隙間部を真空引きすることにより、ライニング材を母材の内側に確実に密着接合させることが出来ると共に、母材に対するライニング材の密着接合状態を長期に亘り維持することが出来る。

図１は本発明に係る真空引き用弁装置１を備えたメタルライニング容器を示す正面図、図２は同メタルライニング容器の容器本体２を複数の分割体である胴部２ａと鏡板部２ｂと底板部２ｃとに分割した状態の縦断面図である。図３は図２の矢印イで囲んだ部分の拡大図である。このメタルライニング容器の容器本体２は、胴部２ａと鏡板部２ｂと底板部２ｃとの３個の分割体により構成される。尚、この実施形態では、容器本体２を複数の分割体によって構成しているが、容器本体２を分割することなく、単体としてもよい。

容器本体２の胴部２ａは、鋼板製の胴部母材２ａ₁ と、これの内側に張り付けられたハイニッケル合金製の胴部ライニング材２ａ₂ とからなるもので、胴部母材２ａ₁ と胴部ライニング材２ａ₂ との上端周縁部どうし及び下端周縁部どうしは、夫々溶接により接合されていて、胴部母材２ａ₁ と胴部ライニング材２ａ₂ との間の隙間部は密閉状態となっている。そして、胴部母材２ａ₁ の上下両端部に接合用のフランジ４，５が取り付けられ、その上部フランジ４に真空引き用弁装置１が装備されている。そして、胴部ライニング材２ａ₂ は、上部フランジ４上端面及び下部フランジ５の下端面も張り付けてある。また胴部母材２ａ₁ には冷却用のジャケット７が設けられている。

また、鏡板部２ｂは、鋼板製の鏡板部母材２ｂ₁ と、これの内側に同様に張り付けられたハイニッケル合金製の鏡板部ライニング材２ｂ₂ とからなるもので、鏡板部母材２ｂ₁ と鏡板部ライニング材２ｂ₂ との下端周縁部どうしはか溶接により接合されていて、鏡板部母材２ｂ₁ と鏡板部ライニング材２ｂ₂ との間の隙間部も密閉状態となっている。そして、鏡板部母材２ｂ₁ の下端部にフランジ６が取り付けられ、このフランジ６に真空引き用弁装置１が装備されている。鏡板部ライニング材２ｂ₂ はフランジ６の下端面まで張り付けられている。

更に、底板部２ｃは、可成り厚い鋼板製の底板部母材２ｃ₁ と、これの内側に同様に張り付けられたハイニッケル合金製の底板部ライニング材２ｃ₂ とからなるもので、底板部母材２ｃ₁ と底板部ライニング材２ｃ₂ との下端周縁部どうしはか溶接により接合されていて、底板部母材２ｃ₁ と底板部ライニング材２ｃ₂ との間の隙間部も密閉状態となっている。そして、底板部母材２ｃ₁ の周縁部に真空引き用弁装置１が装備されている。

これら胴部２ａと鏡板部２ｂと底板部２ｃとの組み付けにあたっては、胴部２ａの上部フランジ４と鏡板部２ｂのフランジ６とを重ね合わせてボルト接合し、また底板部２ｃの周縁部を胴部２ａの下部フランジ５に重ね合わせてボルト接合することによって、これら胴部２ａと鏡板部２ｂと底板部２ｃとを一体的に組み付け、図１に示すようなメタルライニング容器とする。

次に、上記メタルライニング容器の容器本体２に装備されている真空引き用弁装置１について図３〜図５を参照して説明する。この真空引き用弁装置１は、胴部２ａの上部フランジ４、鏡板部２ｂのフランジ６、及び底板部２ｃに夫々装備されているが、各弁装置１は同じ構造であって、以下には胴部２ａの上部フランジ４に装備された弁装置１について説明する。図３は図２の矢印イで囲んだ部分の拡大図で、真空引き後の取付状態を示し、図４は真空引き前の取付状態を示す。

この真空引き用弁装置１は、図３及び図４に示すように、内部に弁室８を形成すると共にその中心部をエア通路９が軸方向に貫通し、真空引き箇所である例えば胴部２ａの上部フランジ４に取り付けられる硬質金属製の弁本体１０と、弁本体１０に装着されて、弁室８の一端側を真空ポンプ（図示省略）に接続させるための硬質金属製の接続金具１１と、弁室８に遊嵌される軟質金属製の弁体１２と、真空引き終了後に接続金具１１に代えて弁本体１０に装着される弁体押さえ金具１７とを具備している。

弁室８には、この弁室８の一端側に臨む弁体１２の一端面１２ａが当接する一端側弁座部１３、及び弁室８の他端側に臨む弁体１２の他端面が当接する他端側弁座部１４が設けられると共に、弁体１２の一端面１２ａが一端側弁座部１３に当接する時に弁体１２の一端面１２ａと一端側弁座部１３との間に開弁用隙間を形成するための凹状部１５（隙間形成手段）が一端側弁座部１３に設けられ、そして他端側弁座部１４には弁体１２の他端面１２ｂに食い込み可能な環状突起部１６が形成されている。

図５の(a) は弁本体１０の縦断面図、(b) は接続金具１１の縦断面図、(c) は接続金具１１の先端面側から見た正面図、(d) は弁体１２の側面図、(e) は弁体押さえ金具１７の側面図である。弁本体１０は、(a) に示すように、有底円筒状に形成されたもので、その底壁部１０ｂの中央部にエア通路９を形成する貫通孔１０ｏが設けられ、円筒壁部１０ａの内周面には接続金具１１の中空ねじ軸部１１ａが螺合する雌ねじ部１０ｃが形成され、また底壁部１０ｂと反対側の端部には取付用鍔部１０ｄが形成されている。

接続金具１１は、図５の(b) ，(c) に示すように、弁本体１０の雌ねじ１０ｃに螺合される中空ねじ軸部１１ａと、これに連設された径大厚肉円筒部１１ｂとからなるもので、その軸芯に沿ってエア通路２１が貫通している。径大厚肉円筒部１１ｂ側には真空ポンプ（図示省略）に接続配管されるエア吸引管１８が連結され、中空ねじ軸部１１ａの先端面には開弁用隙間を形成する凹状部１５（隙間形成手段）が十字状に形成され、また径大厚肉円筒部１１ｂの先端面にはＯリング１９を嵌合する嵌合溝２０が形成されている。

この接続金具１１が弁本体１０に装着されることによって、弁本体１０の内部に弁室８が形成される。この弁室８に遊嵌される弁体１２は、図５の(d) に示しているが、アルミニウム、ニッケル、銅等のように弁本体１０や接続金具１１よりも軟質の金属によって、弁本体１０の円筒壁部１０ａの内径より僅かに小さい外径を有する短円柱状又は厚肉円板状に形成される。

弁体押さえ金具１７は、図５の(e) に示すように、弁本体１０の円筒壁部１０ａの雌ねじ部１０ｃに螺合可能なボルトからなるもので、その一端面側には回転操作用の六角穴１７ａが同心状に設けられ、この六角穴１７ａにレンチ等の回転操作具を嵌合して回転させることが出来るようになっている。

上記のような構成よりなる真空引き用弁装置１の使用方法について説明すると、この弁装置１の使用に先立って、弁本体１０を、真空引き箇所であるメタルライニング容器の胴部２ａの上部フランジ４に取り付ける。この弁本体１０の取付けにあたっては、図３に示すように、フランジ４を半径方向に貫通すると共に胴部母材２ａ₁ を貫通するエア通路２２の入口部に予め設けてある取付孔２３に弁本体１０を嵌合して、取付用鍔部１０ｄを胴部２ａのフランジ４に溶接する。

尚、図３に示すように、胴部２ａのフランジ４に設けてあるエア通路２２は、胴部母材２ａ₁ と胴部ライニング材２ａ₂ との間の密閉状隙間部ｓに連通している。また、このエア通路２２の途中から別のエア通路２４が分岐しており、この分岐エア通路２４は、フランジ４と胴部ライニング材２ａ₂ との間の密閉状隙間部ｓに連通している。

上記のようにして弁本体１０を胴部２ａのフランジ４に取り付けたならば、図４に示すように、接続金具１１の中空ねじ軸部１１ａを弁本体１０の雌ねじ部１０ｃに螺合して締め付けることにより、弁本体１０に接続金具１１を装着し、弁本体１０の内部に形成された弁室８の一端側を接続金具１１及びエア吸引管１８を介して真空ポンプ（図示せず）に接続し、真空引き可能な状態とする。

このような状態で真空ポンプを作動して真空引きを開始すると、真空ポンプ側からエア吸引管１８を通じて弁本体１０内の弁室８のエアが吸引され、而して弁本体１０内においては、図４に矢印でエアの流れから分かるように、弁室８の一端側より吸引されるエアの吸引力により、弁体１２の一端面１２ａが弁室８の一端側弁座部１３に当接すると共に、弁体１２の他端面１２ｂが他端側弁座部１４から離間して開弁状態となる。

この時、弁体１２の一端面１２ａが弁室８の一端側弁座部１３に当接しても、この一端側弁座部１３には開弁用の隙間形成手段である十字状凹状部１５が形成されているため、胴部２ａのフランジ４に設けてあるエア通路２２から弁本体１０のエア通路９を通って弁室８の他端側に入ったエアは、弁室８の内周面と弁体１２の外周面との隙間を通過して弁室８の一端側に入り、接続金具１１のエア通路２１を通ってエア吸引管１８に吸引され、これによって図３に示す胴部母材２ａ₁ と胴部ライニング材２ａ₂ との間の密閉状隙間部ｓ、及びフランジ４と胴部ライニング材２ａ₂ との間の密閉状隙間部ｓの真空引きが行われる。

上記密閉状隙間部ｓを所定圧力まで真空引きし終えた後、真空ポンプの作動を停止すると、接続金具１１のエア通路２１側にはそれまで弁体１２を弁室８の一端側弁座部１３に当接させていたエア吸引力が無くなって、フランジ４のエア通路２２及び弁本体１０のエア通路９側に負圧が生じるから、その負圧による弁室８の他端側からの吸引力により、弁体１２が吸引されて、その他端面１２ｂが弁室８の他端側弁座部１４に当接し、閉弁状態となる。この時、弁室８の他端側弁座部１４には環状突起部１６が形成されていて、弁体１２は弁本体１０よりも軟質の金属材で形成されているから、他端側弁座部１４の環状突起部１６が弁体１２の他端面１２ｂに食い込んで、弁本体１０内のエア通路９が確実に遮断され、完全に閉弁状態となる。

上記のように閉弁状態となった後、接続金具１１を弁本体１０から取り外し、図３に示すように弁体押さえ金具１７を取り付ける。即ち、接続金具１１を取り外した弁本体１０の雌ねじ部１０ｃに弁体押さえ金具１７をねじ込むことにより、弁体１２をその一面１２ａ側から押圧して他端面１２ｂを弁室８の他端側弁座部１４に強く押し付け、圧着する。これによって、当該他端側弁座部１４の環状突起部１６が弁体１２の他端面１２ｂに更に食い込んだ状態となり、弁体１２はこの弁体押さえ金具１７によって完全な閉弁状態に保持されることになる。

尚、弁体押さえ金具１７を取り付けなくても、弁本体１０のエア通路９側からのエア吸引力によって弁体１２が他端側弁座部１４に当接した閉弁状態に保持させることが出来るが、容器本体２側に振動や衝撃がかかった場合、弁体１２が弁座部１４から離間して閉弁状態が解除されるおそれがあるため、弁体押さえ金具１７を取り付けることにより、弁体１２を弁座部１４に常時押し付けて、完全な閉弁状態を維持することができる。

この実施形態では、弁体１２の一端面１２ａが弁室８の一端側弁座部１３に当接する時にその間に閉弁用隙間を形成するための隙間形成手段として、弁室８の一端側弁座部１３である接続金具１１の先端部に十字状の凹状部１５を形成したが、この十字状凹状部１５の代わりに、例えば十字状の凸状部を弁体１２の一端面１２ａに形成してもよい。

また、この実施形態では、弁室８の一端側弁座部１３を、接続金具１１の中空ねじ軸部１１ａの先端部に形成しているが、この一端側弁座部１３は、必ずしも接続金具１１側に形成することはなく、弁本体１０の一部を、弁体１２の一端面１２ａと対向する側にフランジ状に突設して、このフランジ状部を弁室８の一端側弁座部１３としてもよい。

以上説明した真空引き用弁装置１によれば、真空引きする箇所に弁本体１０を取り付け、この弁本体１０に接続金具１１を装着するだけで、真空引き作業を簡単に行うことが出来ると共に、構造がきわめて簡単で部品点数が少ないから、製作が容易で安価に提供することができる。そして、特にこの弁装置１では、真空引き終了後に弁体１２が弁室８の他端側弁座部１４と当接する部分に気密シール用のＯリングを使用せず、その代わりに弁体１２を軟質金属材によって形成する一方、弁本体１０を弁体１２より硬質の金属材で形成し、そして空引き終了後に弁体１２が当接する室８の他端側弁座部１４には、弁体１２の他端面１２ｂに食い込み可能な環状突起部１６を形成しているため、弁体１２がその他端側弁座部１４に当接して閉弁する際に環状突起部１６が弁体１２の対向面１２ｂに食い込んでＯリングと同様なシール作用を果たし、閉弁状態を確保することができる。しかも、Ｏリングを使用しないので、弁装置構成部材が高温高熱に十分耐えられ、またＯリングのように材質が経年変化することがないため、長期に亘って閉弁状態を維持することが出来る。

そして、容器本体２に真空引き用弁装置１を装着したメタルライニング容器によれば、容器本体２の各分割体２ａ，２ｂ，２ｃの密閉隙間部に弁本体１０のエア通路９が連通するように真空引き用弁装置１を取り付けておくことによって、母材とライニング材との間の密閉隙間部を真空引きすることにより、ライニング材を母材の内側に確実に密着接合させることが出来ると共に、母材に対するライニング材の密着接合状態を長期に亘って維持することが出来る。

本発明に係る真空引き用弁装置を備えたメタルライニング容器を示す正面図である。 同メタルライニング容器の容器本体を複数の分割体である胴部と鏡板部と底板部とに分割した状態の縦断面図である。 図２の矢印イで囲んだ部分の拡大図である。 同真空引き用弁装置の使用による真空引き状態を示す縦断面図である。 (a) は弁本体の縦断面図、(b) 接続金具の縦断面図、(c) は接続金具の正面図、(d) は弁体の側面図、(e) は弁体押さえ金具の側面図である。

符号の説明

１ 真空引き用弁装置
２ メタルライニング容器の容器本体
２ａ 胴部（分割体）
２ｂ 鏡板部（分割体）
２ｃ 底板部（分割体）
８ 弁室
９ エア通路
１０ 弁本体
１１ 接続金具
１２ 弁体
１２ａ 弁体の一端面
１２ｂ 弁体の他端面
１３ 一端側弁座部
１４ 他端側弁座部
１５ 凹状部（隙間形成手段）
１６ 環状突起部
１７ 弁体押さえ金具

Claims (3)

1. 内部に弁室を形成すると共に中心部をエア通路が軸方向に貫通し、真空引き箇所に取り付けられる硬質金属製の弁本体と、弁本体に装着され、弁室の一端側を真空ポンプに接続させるための接続金具と、弁室に遊嵌される軟質金属製の弁体とからなり、
   弁室には、その一端側に臨む弁体の一端面が当接する一端側弁座部と、弁室の他端側に臨む弁体の他端面が当接する他端側弁座部とを設けると共に、弁体の一端面が一端側弁座部に当接する時にその間に開弁用隙間を形成する隙間形成手段を弁体の一端面又は一端側弁座部に設け、他端側弁座部には弁体の他端面に食い込み可能な環状突起部を形成し、
   接続金具を弁本体に装着して真空引きを開始すると、弁室の一端側からの吸引力によって、弁体の一端面が一端側弁座部に当接すると共に弁体の他端面が他端側弁座部から離間して開弁し、真空引きを終えると、弁室の他端側に生ずる負圧による吸引力によって弁体の他端面が他端側弁座部に当接して閉弁するようになっており、
   更に真空引き終了後に接続金具に代えて弁本体にねじ込むことにより弁体をその一端面側から押圧して他端面を他端側弁座部に圧着するための弁体押さえ金具を備えてなる真空引き用弁装置。
2. 隙間形成手段は、弁体の一端面又は一端側弁座部に形成される凹条部又は凸条部からなる請求項１に記載の真空引き用弁装置。
3. 請求項１又は２に記載の真空引き用弁装置を備えたメタルライニング容器であって、容器形成用母材の内周面にライニング材を張り合わせ、その母材とライニング材との間の隙間部を密閉状態とした単体からなる容器本体又は複数の分割体からなる容器本体の前記密閉隙間部に、弁本体のエア通路が連通するように真空引き用弁装置を取り付けてなるメタルライニング容器。

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