JP6424124B2 - 金属シール - Google Patents
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Description
しかしながら、半導体製造装置にあっては、最近、その雰囲気温度(使用流体の温度)が高く設定され、例えば、500℃にも達する場合がある。このような過酷な高温下では、図6と図7に示したようなシール材36では、Oリング39がゴム製であるため、耐熱性の面で使用できない。
そこで、このような高温に耐え得るシール材としては、図8に示すような全体を金属のみで作製したU型金属シール42を適用することも本発明者は検討した(特許文献2の図7参照)。
また、上記第2シール突条は、三角山型乃至台形山型の横断面形状に形成されているものである。
本発明の金属シールSは、例えば、真空装置や半導体製造装置や液晶パネル製造装置等の配管接続部等に使用される。図3に示す実施形態では、圧縮使用状態で、配管用継手14の相互に平行な2平面5,6間に介装され、継手14の内部10と外部11とを密封するU字型シール部3を備えている。横断面に於て、図1に実線と2点鎖線18,18をもって示すように、U字型シール部3は、底壁部(基部)3Aと、底壁部3Aから(ラジアル外方へ)平行状に突設される一対の片持梁状弾性脚片7,7とを、有している。そして、このU字型シール部3の相互に平行な基部寄り側面3E,3Eから係止用膨出部4,4を突設して、センタリング用ガイド部Gを形成している。
この膨出部4は、略矩形状の横断面を有し、しかも、図3と図4の図例では、全体が円環状の本金属シールは、U字型シール部3の凹溝15がラジアル外方向に開口し、全体円環状の膨出部4,4の外周面4A,4Aをもって、上記センタリング用ガイド部Gを構成している。なお、膨出部4,4は、U字型シール部3の底壁部3Aを厚み両方向に両出状に形成されていると、言い換えることもできる。
本発明に於て、金属シールの材質としては、耐熱性合金をもって構成するのが好ましく、例えば、Ni基合金とする。なお、図3に例示する配管用継手14に於て、一対の金属製カップリングのフランジ部12,13の軸心直交状端面12A,13Aが、U字型シール部3によって密封される相互に平行な2平面5,6に相当する。配管用継手14の内部10には、例えば、酸素プラズマや酸素ラジカル等の気体(ガス)、又は、液体が流れ、外部11は大気あるいは他の流体である。配管用継手14の内部10の雰囲気は、外部11の雰囲気より圧力が低い。
そして、第2シール突条2は第1シール突条1よりも、突出高さ寸法(及び断面積)が小さく設定され、自由状態で、弾性脚片7,7の先端部7a,7aの第1シール突条1,1相互間の幅寸法W1は、第2シール突条2,2相互間の幅寸法W2より大きく設定されている。即ち、2平面5,6を次第に接近させてU字型シール部3を締付ける際に、先端部7a,7aの第1シール突条1,1に先ず2平面5,6が当接して、弾性脚片7,7が弾性変形し、次に、図4に示すように、2平面5,6が第2シール突条2,2に当接する。
図4に示す圧縮使用状態では、先端部7a,7aの第1シール突条1,1に反発力F,Fが発生し、第1シール突条1,1が反発力F,Fをもって2平面5,6に押し付けられて、2平面5,6間をシール(密封)している。なお、第1シール突条1は、図例では小丸山型の横断面形状であるが、三角山型等としても良い。
第2シール突条2,2相互間の幅寸法W2が下限値未満であると、2平面5,6が第2シール突条2,2に当接する時、弾性脚片7,7の弾性変形が過大となる。
第2シール突条2,2相互間の幅寸法W2が上限値を超えると、片持梁状弾性脚片7,7の弾性変形が不十分で、反発力F,Fが不足する場合がある。
0.3mm未満であると、平面5,6と円周上で接触しない部分が出る可能性がある。逆に、1.2mmを超えると、2平面5,6の接近に伴い第1シール突条1が接触して弾性脚片7が(図4のように)弾性変形してゆくが、このような弾性変形に伴って第2シール突条2が平面5,6と遊離してしまう(密封性能を発揮しなくなる)虞れがある。
つまり、膨出部4,4のラジアル外方側の先端角部を面取りすることで形成されている。平行な2平面5,6を次第に接近させる際に、フランジ部12,13の角部20,20にガイド勾配面8,8が誘導案内され、フランジ部12,13の軸心に対し本金属シールSの軸心が一致するようにセンタリングがスムーズに行われる。
図4に示すように、圧縮使用状態では、U字型シール部3が平行な2平面5,6に圧縮され、片持梁状弾性脚片7,7の先端部7a,7aが相互に接近するように弾性変形し、片持梁状弾性脚片7,7の弾発付勢力によって先端部7a,7aの第1シール突条1,1に反発力F,Fが発生し、2平面5,6間をシール(密封)する。従来から使用されていた、図8に例示のシール材36を、同一の使用箇所にそのまま本金属シールSを置き換え得るという利点があるが、そのような置き換えのために、弾性的反発力Fを、図8のシール材36のゴム製Oリング39と同等乃至僅かに大きく(例えば、1倍〜4倍)するのが望ましい。そこで、弾性脚片7,7の肉厚寸法T7 を小さ目に設定し、あるいはラジアル方向突出寸法を長く設定するのが好ましい。
配管用継手14の内部10に圧力の高い流体(酸素プラズマや酸素ラジカル等の腐食ガス)が流れ、外部11が低圧である場合には、第2シール突条2の(鉛直状の)起立面2aにて内部10の高い圧力P0を受け、外部11に酸素プラズマや酸素ラジカル等の腐食ガスが漏洩しないように密封する。一方、図示省略するが、内部10の雰囲気を真空圧とし、外部11が大気である場合には、第2シール突条2の傾斜面2にて大気圧を受けることとなるが、内部10の外部11の圧力差が比較的小さい為、第2シール突条2のシール性は損なわれず、外部11から内部10への漏れ量は軽微で済む。
なお、(図示省略するが、)第2シール突条2,2を2つ設けた場合には、より一層確実な密封性能を発揮する。しかも、複数のシール突条2,2とすることで、1つのシール突条2自体が傷付いたり、相手平面5,6に傷が付いたとしても、密封性が維持される。
近年、半導体製造装置等に於ける雰囲気温度が上昇してきており、従来のゴム系のシール(図8参照)の耐熱温度を超えることが多くなっているが、フランジ(平面5,6)にシール凹溝等の付加改造を行わずに、そのまま本発明のシールを適用できる。このように本発明のシールは、高温域に対応でき、近年の半導体製造装置等の技術の進歩に大きく貢献するものである。
言い換えれば、図8に例示の従来のゴム系シールのシール性(密封性能)を維持しつつ、高圧雰囲気での使用を実現した。
2 第2シール突条
3 U字型シール部
3A 底壁部
3E 基部寄り側面
4 膨出部
4A 外周面
5 平面
6 平面
7 (片持梁状)弾性脚片
7a 先端部
7b 基端部
8 ガイド勾配面
G センタリング用ガイド部
R 隅部
Claims (2)
- 相互に平行な2平面(5)(6)間を密封するU字型シール部(3)を備え、該U字型シール部(3)の相互に平行な基部寄り側面(3E)(3E)から、断面矩形状の係止用膨出部(4)(4)を突設して、センタリング用ガイド部(G)を一体形成し、
上記U字型シール部(3)の一対の弾性脚片(7)の先端部(7a)に第1シール突条(1)が形成され、さらに、上記U字型シール部(3)の上記基部寄り側面(3E)と膨出部(4)の外周面(4A)とが直角に交わる隅部(R)に於て、上記基部寄り側面(3E)(3E)の各々に、上記第1シール突条(1)よりも小さな第2シール突条(2)が形成され、かつ、上記第2シール突条(2)は、上記基部寄り側面(3E)と上記外周面(4A)とが直角に交わる点よりも上記先端部(7a)の方向に分離した位置に於て上記基部寄り側面(3E)から突設され、
しかも、上記膨出部(4)の外周面(4A)側の先端角部に、ガイド勾配面(8)が形成されていることを特徴とする金属シール。 - 上記第2シール突条(2)は、三角山型乃至台形山型の横断面形状に形成されている請求項1記載の金属シール。
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