図面 (/)

技術 金属シール

出願人 三菱電線工業株式会社
発明者 藤堂聡
出願日 2015年3月26日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-064312
公開日 2016年10月20日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2016-183729
状態 特許登録済
技術分野 フランジ継手・絶縁継手・その他の継手 ガスケットシール
主要キーワード 字型横断面 ラジアル外方 金属製カップ 不等辺三角形状 副シール 横断面形 弾性脚片 ラジアル内方
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年10月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

高温に耐え、かつ、真空装置半導体製造装置配管接続部のフランジ溝加工をすることなく、(従来のシール材に置き換えて)そのまま使用できる金属シールを提供する。

解決手段

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、U字型シール部3の底壁部3Aを厚み両方向に突出状として膨出部4,4を形成し、膨出部4,4の外周面4A,4Aをもってセンタリングガイド部Gとしている。

概要

背景

半導体製造装置配管接続部等に於て、各種シール材が使用されている。例えば、図6と図7に示すようなゴム製Oリング39とT字型横断面保持部材38の2部品を組み合せたシール材36が配管接続部35に使用されている。つまり、フランジ部40,41に対応する2平面40A,41A間をゴム製Oリング39にて密封している。保持部材38は、Oリング39を保持するための弧状凹部37を有する(特許文献1の図4参照)。
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)。

概要

高温に耐え、かつ、真空装置や半導体製造装置の配管接続部のフランジに溝加工をすることなく、(従来のシール材に置き換えて)そのまま使用できる金属シールを提供する。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、U字型シール部3の底壁部3Aを厚み両方向に突出状として膨出部4,4を形成し、膨出部4,4の外周面4A,4Aをもってセンタリングガイド部Gとしている。

目的

本発明は、上記のような従来のシール材の問題点を解決し、最近の高い雰囲気温度に十分対応でき、しかも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のフランジにシール溝の加工をすることなく、(従来のシール材に置き換えて)そのまま使用できる密封性能に優れた金属シールを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

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、センタリングガイド部(G)を一体形成したことを特徴とする金属シール

請求項2

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)との隅部(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)が形成されている請求項1記載の金属シール。

請求項3

上記膨出部(4)(4)の先端角部に、ガイド勾配面(8)(8)が形成されている請求項1又は2記載の金属シール。

請求項4

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2記載の金属シール。

技術分野

0001

本発明は、金属シールに関する。

背景技術

0002

半導体製造装置配管接続部等に於て、各種シール材が使用されている。例えば、図6図7に示すようなゴム製Oリング39とT字型横断面保持部材38の2部品を組み合せたシール材36が配管接続部35に使用されている。つまり、フランジ部40,41に対応する2平面40A,41A間をゴム製Oリング39にて密封している。保持部材38は、Oリング39を保持するための弧状凹部37を有する(特許文献1の図4参照)。
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)。

先行技術

0003

特開平8−210572号公報
特開2013−155769号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、図8に示すような金属シール42を、図6に示すシール材36の使用箇所に適用するには、以下のような問題点がある。

0005

即ち、(i)図8に示すようなU型金属シール42を、そのまま、図6に示すフランジ部40,41の2平面40A,41A間に介装するとすれば、シール42の軸心とフランジ部40,41の(孔の)軸心L40とが一致しない。つまり、センタリング機能を発揮できず、密封性が得られないときが生じる。(ii)このようなセンタリング機能を備えるには、図8に2点鎖線にて示したように、平行な2平面40A,41Aの内の一方に凹状シール溝43を切削加工等にて形成する必要があり、フランジ部41の改造を要する。(iii)U型金属シール42は、その強い弾発力によって先端シール突条突起)44,44が相手平面に圧接して密封作用をなすものであるが、既設の、あるいは、従来から多く使用されていた、図6に示すような配管接続部35に於て、締付ボルトの径と本数、フランジ部40,41等の肉厚寸法等は元来のゴム製Oリング39用として、設計されており、2平面40A,41Aの圧接力は(予め)小さく設定されているので、U型金属シール42に対する2平面40A,41Aの圧接力も、余りに増大することができない。従って、図8に示したU型金属シール42ではシール性密封性能)に不安が残る。

0006

そこで、本発明は、上記のような従来のシール材の問題点を解決し、最近の高い雰囲気温度に十分対応でき、しかも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のフランジにシール溝の加工をすることなく、(従来のシール材に置き換えて)そのまま使用できる密封性能に優れた金属シールを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る金属シールは、相互に平行な2平面間を密封するU字型シール部を備え、該U字型シール部の基部寄り側面から、係止用膨出部を突設して、センタリングガイド部を一体形成したものである。

0008

また、上記U字型シール部の一対の弾性脚片の先端部に第1シール突条が形成され、さらに、上記U字型シール部の上記基部寄り側面と膨出部との隅部に於て、上記基部寄り側面の各々に、上記第1シール突条よりも小さな第2シール突条が形成されているものである。
また、上記膨出部の先端角部に、ガイド勾配面が形成されているものである。
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。

発明の効果

0009

本発明の金属シールによれば、密封する平行な2平面にシール溝を凹状に加工せずにセンタリングを行うことができ、従来のシール材からの置き換えが容易に行える。高温域での使用に耐え、最近の半導体製造装置等にも十分適用できる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施の一形態を示した自由状態の断面図である。
図1の要部拡大断面図である。
圧縮使用状態を示す断面図である。
図3の要部拡大断面図である。
作用を説明する要部拡大断面図である。
従来例を示す断面図である。
従来例の要部の拡大断面図であって、(A)は自由状態の拡大断面図であり、(B)は圧縮使用状態の拡大断面図である。
他の従来例を示す断面説明図である。

実施例

0011

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
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。

0012

図1に示したように、自由状態に於て、U字型シール部3は、(後述する第1シール突条1と第2シール突条2を除き、)両側面7E,7E,3E,3Eは相互に平行であって、かつ、平坦面16、16に形成されている。
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。

0013

図1に示すように、弾性脚片7の先端部7aには、2平面5,6の各々に接触する第1シール突条1が形成され、かつ、U字型シール部3の基部寄り側面3Eと膨出部4との隅部Rに於て、上記側面3E,3Eの各々に第2シール突条2が形成されている。
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。

0014

図1に示すように、自由状態では、第1シール突条1,1相互間の幅寸法W1に対し、第2シール突条2,2相互間の幅寸法W2は、例えば、85%〜95%程度に設定されている。
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。

0015

図2に示すように、第2シール突条2は、小さな三角山型の横断面形状に形成され、U字型シール部3の基部寄り側面3Eに鉛直状乃至急勾配状の起立面2aを有し、かつ、弾性脚片7の先端部7a側(外部11側)に緩い勾配の傾斜面2bを有する不等辺三角形状である。なお、第2シール突条2は、頂部9が切り取られた台形山型の横断面形状としても良い。図例では、第2シール突条2が1つだけ形成されているが、第2シール突条2が2つ以上形成されていても良い(図示省略)。また、第2シール突条2に、Ag、Cu、Au、Ni等の金属めっき層被覆形成するも好ましい。(第1シール突条1についても同様である。)

0016

第2シール突条2は、膨出部4の外周面4Aから頂部9までの長さ寸法Lが、0.3mm〜1.2mmに設定されている。
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。

0017

そして、膨出部4,4の先端角部には、ガイド勾配面8,8が形成されている。
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。

0018

上述した本発明の金属シールの使用方法(作用)について説明する。
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。

0019

片持梁状弾性脚片7,7が十分に弾性変形した後、図5に示すように、第2シール突条2が平面5,6に圧接して、副シール(密封)性能を発揮する。
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。

0020

なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、U字型シール部3は、弾性脚片7,7の向きをラジアル方向の外方と内方とを入れ替えても良い。即ち、U字型シール部3の底壁部3Aから一対の弾性脚片7,7をラジアル内方へ平行状に突設しても良く、膨出部4,4のラジアル内方側先端角部にガイド勾配面8,8を形成し、膨出部4,4の内周面をもってセンタリング用ガイド部Gとしても良い(図示省略)。

0021

以上のように、本発明に係る金属シールは、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、U字型シール部3の基部寄り側面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を一体形成した構成であるので、密封すべき平行な2平面5,6にシール溝を加工する必要がなく、従来のゴム部を有するシール材(図8参照)からの置き換えが可能である。
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。

0022

また、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、U字型シール部3の基部寄り側面3Eと膨出部4との隅部Rに於て、基部寄り側面3E,3Eの各々に、第1シール突条1よりも小さな第2シール突条2が形成されているので、前述の近年の半導体製造装置等の高い雰囲気温度に対応して、従来のゴム系のシール(図8参照)に置き換えて使用する場合、金属から成る弾性脚片7の弾発力を小さ目に(形状・寸法によって)設定して、平面5,6の押圧力───フランジ部12,13の締付力───が、ゴム系のシール(図8参照)の場合に比較して、ほとんど増大しないようにする必要があるが、このように金属から成る弾性脚片7の弾発力を小さ目に設定するということは、第1シール突条1のシール性(密封性能)が低下し、不安定となる虞れがあることに関し、第2シール突条2が副シール(補足的シール)として偉力を発揮し、第1シール突条1と共働して、全体的に安定したシール性(密封性能)を発揮する。
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。

0023

また、膨出部4,4の先端角部に、ガイド勾配面8,8が形成されているので、平面5,6の角部20,20によってガイド勾配面8,8が摺接誘導されて、スムーズかつ確実にセンタリング(位置決め)が行われる。

0024

また、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ので、2平面5,6に局部的に極めて高い面圧力にて圧接して、シール性能を十分発揮し、前記副シール(補足的シール)としての役目をなす。

0025

1 第1シール突条
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
5 平面
6 平面
7 (片持梁状)弾性脚片
7a 先端部
7b基端
8ガイド勾配面
Gセンタリング用ガイド部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社ユーテックの「 フランジ形継手及びその製造方法」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】緩み止め部材を用いることなく、簡素な構造で隣り合うフランジ形継手の連結部におけるボルトないしはナットの緩みの発生を防止することを可能にする手段を提供する。【解決手段】フランジ形継手11Aは、金... 詳細

  • ビーシーテチャンインダストリアルコーポレーションの「 高水圧用カプラー装置」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】高水圧用カプラー装置を提供する。【解決手段】本発明の高水圧用カプラー装置は、流体が流動する第1流動管と第2流動管とを接続する高水圧用カプラー装置であって、内部に前記流体の流動する第1貫通ホール... 詳細

  • セインアーベーの「 制御手段を有するマルチカップリング」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】マルチカップリングの付加的な機能を制御することができるマルチカップリングを提供し、そのようなマルチカップリングを接続または切断するときの動作の制御方法を提供する。【解決手段】第1の組のコネクタ... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ