あり溝用シール材
【課題】
特に、半導体製造装置、液晶製造装置などに使用されるシール材で、あり溝内への装着性が良好で、かつ脱力抵抗力が高く、仮に大型化された場合であっても、低荷重で十分なシール力を得ることができ、メタルタッチによるパーティクルの発生を防止できるあり溝用シール材を提供する。
【解決手段】
シール面に形成されたあり溝４２に装着される閉環状のシール材２０であって、
あり溝４２内に装着されるシール材本体２０ａが扁平した断面略楕円形状であり、あり溝４２内から外方に突出される前記シール材本体２０ａの外周面に斜め方向に延びるリップ部２４と、このリップ部２４とは異なる方向に延びる凸部２６と、を設けたことを特徴とする。
特に、半導体製造装置、液晶製造装置などに使用されるシール材で、あり溝内への装着性が良好で、かつ脱力抵抗力が高く、仮に大型化された場合であっても、低荷重で十分なシール力を得ることができ、メタルタッチによるパーティクルの発生を防止できるあり溝用シール材を提供する。
【解決手段】
シール面に形成されたあり溝４２に装着される閉環状のシール材２０であって、
あり溝４２内に装着されるシール材本体２０ａが扁平した断面略楕円形状であり、あり溝４２内から外方に突出される前記シール材本体２０ａの外周面に斜め方向に延びるリップ部２４と、このリップ部２４とは異なる方向に延びる凸部２６と、を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、あり溝用シール材に関するもので、詳しくは、半導体製造装置や液晶製造装置の真空用ゲート弁に用いて好適なあり溝用シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造装置で使用されている真空用ゲート弁として、ワンアクションタイプの真空用ゲート弁が知られている。図８は、ワンアクションタイプの真空用ゲート弁の分解斜視図を示したものである。
【０００３】
すなわち、この真空用ゲート弁１０は、弁板２がアクチュエータ４から加えられる力により単一方向の直線移動を行い、これにより略矩形状のゲート開口部６を封止する構造を有している。
【０００４】
このようなゲート弁１０では、一般に、弁板２の外周面に装着されるシール材として、断面が円形状であるＯリング８が使用されている。
ところで、被処理体であるシリコンウェハなどの大型化に伴い真空用ゲート弁１０が大型化されると、それに伴って、その加工精度、組立誤差を許容する必要があるため、Ｏリング８の断面形状も大きくしなければならない。したがって、真空用ゲート弁１０が大型化されると、Ｏリング８に対するつぶし代を得るための荷重も大きくなり、結果として、バルブケーシング１２の剛性を上げたり、押付力を増すためにアクチュエータ４の出力を上げたりするなどの対応が必要で、コストアップの大きな要因となっている。
【０００５】
一方、断面が円形であるＯリング８は、シール溝からの脱落が発生し易いため、シール溝としては、一般に、あり溝が採用されている。しかしながら、あり溝内にＯリング８を装着すると、繰り返される弁の開閉動作によりあり溝内でＯリング８が転動してしまうことが考えられる。そこで、あり溝に装着されるシール材として、断面円形のＯリング８に代えて、特殊な異形品のシール材も提供されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。また、本出願人によってもあり溝内への装着性が良好で、かつ、脱落と転動を防止した異形品のシール材が提供されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１０−３１８３７３号公報
【特許文献２】特許第３０５０９１９号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１〜特許文献３に開示されているようなシール材では、大型化したバルブに適用した場合に、高い圧縮荷重が必要とされる。
また、過度に圧縮されてしまうと、メタル同士のこすれによって、パーティクルが発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、特に、半導体製造装置、液晶製造装置などに好適に使用されるシール材で、あり溝内への装着性が良好で、かつ脱落抵抗力が高く、仮に大型化された場合であっても、低荷重で十分なシール力を得ることができ、メタルタッチによるパーティクルの発生を可及的に防止し得るあり溝用シール材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るあり溝用シール材は、
シール面に形成されたあり溝に装着される閉環状のシール材であって、
あり溝内に装着されるシール材本体の断面が扁平した略楕円形状であり、前記あり溝内から外方に突出される前記シール材本体の外周面に斜め方向に延びるリップ部と、このリップ部とは異なる方向に延びる凸部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
係る構成による本発明によれば、斜め方向に延びるリップ部が容易に変形するので、低荷重で所定のシール力を得ることができるとともに、逆に想定された圧宿荷重を超える場合には、背の低い凸部がリップ部と反対方向に傾動するので、このシール材の転動を防止することができるとともに所定の反発力を維持することができる。
【００１０】
これにより、メタルタッチを防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。
ここで、本発明は、前記凸部は、前記リップ部の高さに比べて背が低く形成されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成であれば、リップ部が先に変形された後に凸部が変形されるので、リップ部の本来の機能が妨げられることはない。
また、本発明は、前記シール材本体における前記あり溝の底面に当接する基辺部に、凹所が形成されていることが好ましい。
【００１２】
このように、シール材本体のあり溝側に凹所を設ければ、シール材が締め付けられた場合に凹所内の空気が排出されるので、ここに生じる吸盤作用によりシール材の転動を効果的に防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明は、部材同士の接合箇所でいずれか一方の部材の表面に設けられたあり溝内に装着され他方の部材の表面と当接することで両部材間を封止する閉環状のシール材であって、
弾性変形可能な材料からなり、
断面形状において、前記あり溝の底面に配置され略直線状をなす基辺部と、
前記あり溝と対向する他方の部材の表面に当接する先端側膨出辺部と、
前記基辺部の一端につながり外側に張り出す膨出辺部と、
前記基辺部の他端につながり直線で構成され外側に張り出す直線辺部と、
を備え、
かつ、前記先端側膨出辺部から斜め方向に延出されたリップ部と、
前記先端側膨出辺部から前記リップ部とは異なる方向に突出された凸部と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
このような構成であれば、斜め方向に延びるリップ部が容易に変形し、これにより低荷重で所定のシール力を得ることができるとともに、締め付けられた場合に、背の低い凸部がリップ部と反対方向に傾動するので、このシール材の転動を防止することができるとともに所定の反発力を維持することができる。
【００１５】
これにより、メタルタッチが防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。
また、本発明は、前記直線辺部内に少なくとも一箇所の角部が構成されていることが好ましい。
【００１６】
このような構成であれば、あり溝に装着する際のシール材の弾性変形は、その角部周辺のわずかな部分だけでよく、角部があり溝の開口縁を通過すれば、そのまま軽く押し込めば、シール材を所定の位置に装着することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、前記基辺部に、凹所が形成されていることが好ましい。
このような凹所が形成されていれば、シール材が締め付けられた場合に凹所内の空気が排出されて、吸盤作用により効果的に転動を防止ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るあり溝用シール材によれば、リップ部が小さな荷重で極めて容易に変形するので、低荷重でシール力を得ることができる。また、そのリップ部によりシールされた状態で、反対側の凸部が相手部材を押圧するので、パーティクルの発生を防止するとともに、シール部材の転動を防止することができる。
【００１９】
さらに、あり溝への装着に関しては、凸部をあり溝の開口縁に係止させ、その状態からシール材を回動させれば良いので、極めて容易に、かつ適正な姿勢でシール材を装着することができる。また、シール材本体の凸部と反対側に位置する直線部側では、角部の近傍を局部的に弾性変形させるだけで内部に押し込むことができるので、装着作業は極めて容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るあり溝用シール材２０の装着状態を、図２はそのシール構造を備えた真空用ゲート弁３０の概略を示したものである。また、図３は、シール材２０の自然状態での断面形状を示したものである。
【００２１】
本実施例のあり溝用シール材２０は、閉環状のシール材であり、例えば、閉環状のあり溝４２が形成された一方の部材（例えば、弁板に相当）４０と、他方の部材（例えば、バルブケーシングに相当）５０との封止箇所に装着される。
【００２２】
一方の部材４０の表面に形成されたあり溝４２は、開口幅Ｈを有し、開口端縁から底面にかけてテーパ−状に拡がる台形状をなし、一対の傾斜面と平坦な底面を有している。また、あり溝４２の開口縁には、小さなアールが設けられ、底面側の隅部にも小さなアールが設けられている。
【００２３】
一方、シール材２０のシール材本体２０ａは、断面が扁平した略楕円形状であり、あり溝４２から外方に突出されるシール材本体２０ａの外周面に、斜め方向にリップ部２４が設けられている。他方、このリップ部２４から若干離れた位置に、リップ部２４とは異なる方向に傾斜した凸部２６が突出形成されている。なお、リップ部２４と凸部２６の延びる方向のなす角αは、略９０°であることが好ましい。
【００２４】
本実施例のシール材２０は、このような形状を基本構造としているが、さらに具体的な形状について詳述する。
すなわち、シール材２０のシール材本体２０ａは、図１および図３に示したように、あり溝４２の底面に配置される基辺部２８と、他方の部材５０の表面に当接する先端側膨出辺部３２と、前記基辺部２８の一端につながり外側に張り出す膨出辺部３４と、前記基辺部２８の他端につながり直線で構成され外側に張り出す直線辺部３６とを備えており、上記したリップ部２４と凸部２６は、先端側膨出辺部３２に形成されている。
【００２５】
また、基辺部２８の中間部には、凹所３８が形成されている。
上記直線辺部３６は、中間部に少なくとも一箇所の角部３６ａが形成され、この角部３６ａを境に、第１の直線辺部４４と第２の直線部４６とが形成されている。さらに、リップ部２４と第２の直線辺部４６との間は、略直線状の傾斜辺部４７で接続され、両者間に略直角な角部４６ａが形成されている。
【００２６】
以下、本実施例によるシール材２０の各部の望ましい設計条件について説明する。
図３において、シール材２０の全幅をＷ１、図１に示したあり溝４２の開口幅をＨとしたとき、
Ｈ×１．１≦Ｗ１≦Ｈ×１．３ であることが望ましい。
【００２７】
Ｗ１がこれより小さいと、シール材２０はシール溝４２から脱落する虞があり、これよりも大きいとシール溝４２に対する装着性が悪くなる。
また、膨出辺部３４の曲率半径をＲとしたとき、
Ｈ×０．２５≦Ｒ≦Ｈ×０．３５ であることが望ましい。
【００２８】
曲率半径Ｒがこのような範囲に設定されていれば、基辺部２８を充実させて、シール材としての強度（剛性）を確保することができる。曲率半径Ｒがこれより小さいと、シール溝４２から脱落する虞があり、これより大きいとシール溝４２に対する装着性が悪くなる。
【００２９】
また、シール材２０の全高をＨ１、先端側膨出辺部３２から延出されたリップ部２４の高さをＨ２、シール部本体２０ａの高さをＨ３としたとき、
Ｈ１×０．６≦Ｈ３≦Ｈ１×０．８ であることが好ましい。
【００３０】
シール部本体２０ａの高さＨ３が、このような範囲に設定されていれば、シール材としての強度（剛性）を確保することができる。これより小さいと、シール溝４２から脱落する虞があり、これより大きいとシール溝４２に対する装着性が悪くなる。
【００３１】
さらに、リップ部２４の傾斜角度をβとしたとき、
１３５°≦β≦１６０° であることが好ましい。
傾斜角度βがこれより小さいと、相手部材とのシール接触点の移動量が大きくなるとともに、こすれが発生しやすく、結果として、磨耗やパーティクルが生じてしまう。また、これより傾斜角度βが大きいと、リップ部２４が変形できないので、低荷重で座屈してしまう結果となる。
【００３２】
さらに、リップ部２４の先端から直線部４６と傾斜辺部４７とが交わる角部４６ａまでの水平方向の距離をＷ３、全幅Ｗ１からＷ３を引いた長さをＷ２としたとき、
Ｗ１×０．６≦Ｗ２≦Ｗ１×０．８ であることが好ましい。
【００３３】
Ｗ２がこれよりも大きいと、シール材２０をシール溝に装着する場合に、シール溝４２の開口部にかみ込んでしまう虞があり、これより小さいと、リップ部２４によるシール効果が発揮されない。すなわち、低荷重でのシール効果が無くなってしまうことになる。
【００３４】
よって、上記のような範囲に各部材の寸法が設計されていることが望ましい。
本実施例によるシール材２０は、全体が弾性変形可能なゴム材料から形成されている。ゴム材料としては、例えば、硬度６０〜７０ＨＡ程度のフッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ系ゴムなどが挙げられるが、特に、半導体製造装置や液晶製造装置の真空用ゲート弁などに使用される場合には、内部がプラズマ環境となる場合が多いことから、耐プラズマ性に優れたフッ素ゴムが好ましい。
【００３５】
以下に、このようなシール材２０のあり溝４２内への装着について、図４を参照しながら説明する。なお、図４中の矢印は、力の作用する方向を示したものである。
先ず、図４（Ａ）に示したように、あり溝４２内にシール材２０の基辺部２８および膨出辺部３４側を対向させ、膨出辺部３４からあり溝４２内に挿入する。このとき、直線辺
部３６と基辺部２８との境界部分が、あり溝４２の開口縁をなぞるように摺動する。この状態から、さらに図４（Ａ）に矢印で示したように膨出部３４側を斜め方向に軽く押し込めば、図４（Ｂ）に示したように、凸部２６があり溝４２の開口縁に当接される。このように、凸部２６があり溝４２の開口縁に当接された状態から、さらにシール部材２０を押し込めば、ここを支点としながら図４（Ｃ）に示したように、第１の直線辺部４４があり溝４２の開口縁を通過して、あり溝４２の内側に配置される。このとき、直線辺部３６の角部３６ａの近傍を若干圧縮するだけで、シール材２０を内方に収納することができるので、大きな力が不要である。
【００３６】
この状態から傾斜辺部４７が内方に位置するまで押し込めば、図４（Ｄ）に示したように、シール材２０のシール材本体２０ａを完全にあり溝４２内に装着することができる。
図４（Ｄ）に示したような自然状態において、シール材２０は、図の右方に位置する膨出部３４の一部があり溝４２の内周面に当接される。さらに、反対側では、第２の直線部４６と傾斜辺部４７との間の角部４６ａが、あり溝４２の傾斜面に当接される。したがって、図４（Ｄ）の状態では、シール材２０は、あり溝４２の幅方向に移動することができず、しかも、あり溝４２の開口縁が狭まっていることから、外方に脱落することもない。
【００３７】
以下に、一方の部材４０に装着されたシール材２０を締め付ける場合の挙動について、図５を参照しながら説明する。
今、図５（Ａ）に示したように、シール材２０が一方の部材４０内に装着され、この部材４０に他方の部材５０が接近して、リップ部２４の先端部に当接したとする。この状態で、シール材２０には、図５（Ａ）の矢印で示したような回転力が発生し、直線辺部３６の両端部Ａ，Ｂと膨出辺部３４の外周部分Ｃとがあり溝４２の内周面に当接した状態で押し込まれる。図５（Ｂ）に示したように、リップ部２４に加えてシール材２０の凸部２６が他方の部材５０に押し込まれる場合に、リップ部２４は反時計方向の回転力を受ける。その回転力は、基辺部２８の膨出辺部３４側があり溝４２から若干浮き上がる方向に作用する。このようにシール材２０の底面側が若干浮き上がるが、さらに圧縮が進むと、今度は図５（Ｃ）に示したように、浮き上がった部分があり溝４２の底面側に押し戻される。
【００３８】
図５（Ｃ）のシール状態では、リップ部２４は反時計方向に、凸部２６は時計方向への回転力が発生しており、これにより、シール材２０の転動が確実に防止されている。
このように、本実施例では、シール部材２０が装着された一方の部材４０は、他方の部材５０との締め付けにより、先にリップ部２４が変形され、リップ部２４が十分に変形された後に、凸部２６が変形するので、低荷重でシール力を得ることができる。また、このように締め付けられた状態であっても、リップ部２４と凸部２６との二股に分かれて変形するので、転動や姿勢の崩れを防止することができる。
【００３９】
さらに、図５（Ｃ）の状態からさらに、想定外の強い圧縮荷重を受けたとしても、凸部２６が、上方に向けて反力を発生するので、それ以上の圧縮変形が抑制され、一方の部材４０と他方の部材５０とによるメタルタッチを防止することができる。したがって、パーティクルの発生を可及的に防止することができる。
【００４０】
さらに、本実施例では、基辺部２８のあり溝底面側に凹所３８が形成されているので、図５（Ｃ）に示したように、締め付けられた状態では、この凹所３８が吸盤作用を発揮するため、このシール材２０があり溝４２内に、より一層密着される。このように、このシール材２０があり溝４２側に密着されれば、あり溝４２からの脱落防止性を向上させることができる。
【００４１】
図６は、従来例であるＯリング８と、本実施例によるシール材２０との装着性、圧縮性、および脱落防止性を対比して示した断面図である。この図から明らかなように、本実施
例のシール材は、つぶし代ｔを変形させるための荷重がＯリング８に比べて小さくて良い。したがって、圧縮時に低荷重でシール性を得ることができる。また、装着性が良好であるとともに、膨出辺部３４と直線辺部３６との係止により、あり溝４２からの抜けを効果的に防止できる。このように、シール時の荷重が低荷重で良く、さらに装着状態からの脱落防止性が極めて良好であることは明らかである。
【００４２】
図７は、つぶし代と圧縮荷重との関係を、実施例と従来例とを対比して示したグラフである。
一般に、シール部分では、上記したように、一定以上の応力がシール材８，２０に作用して所定のつぶし代ｔを変形させてシール機能を発揮するが、図７のグラフから明らかなように、従来例であるＯリングの場合には、つぶし代ｔが大きくなるに比例して、これに必要な圧縮荷重も大きくなっているが、本実施例の場合には、つぶし代ｔが大きくなっても、締付荷重はそれほど変わらないことが確認された。
【００４３】
したがって、本実施例によれば、仮に、ウェハなどの被処理体が大型化するに伴って真空用ゲートバルブが大型化されたとしても、それに装着されるシール材は、Ｏリングの場合のように、圧縮荷重をそれ程大きくする必要はないことが確認された。
【００４４】
以上、本発明に係るあり溝用シール材の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、特に、半導体製造装置、液晶製造装置において使用されるワンアクションタイプの真空用ゲート弁を例にして説明したが、使用箇所は、これに限定されるものではない。あり溝４２が形成されたシール溝であれば、どのような部材にも有効に適用することができる。また、凹所３８は、必須のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るあり溝用シール材の使用例を示した断面図である。
【図２】図２は、図１に示したあり溝用シール材の使用例として、真空用ゲートバルブの弁板に装着された例を示す断面図である。
【図３】図３は図１に示したあり溝用シール材の断面構造を詳細に示す断面図である。
【図４】図４は、本実施例によるシール材のあり溝内への装着の手順を示した概略図である。
【図５】図５は、本実施例によるシール材の締め付け時の変形の状態を示した概略図である。
【図６】図６は、本願発明品と従来例であるＯリングとを対比して、装着状態と圧縮時と脱落状態とを模式的に示した図である。
【図７】図７は本願発明品と従来例であるＯリングとのシールに必要な圧縮荷重とつぶし代との関係を表したグラフである。
【図８】図８は、従来のあり溝にシール部材が装着された例として示した真空用ゲート弁の斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
２０ シール材
２０ａ シール材本体
２４ リップ部
２６ 凸部
２８ 基辺部
３０ 真空用ゲート弁
３２ 先端側膨出辺部
３４ 膨出辺部
３６ 直線辺部
３６ａ 角部
３８ 凹所
４０ 一方の部材
４２ あり溝
５０ 他方の部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、あり溝用シール材に関するもので、詳しくは、半導体製造装置や液晶製造装置の真空用ゲート弁に用いて好適なあり溝用シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造装置で使用されている真空用ゲート弁として、ワンアクションタイプの真空用ゲート弁が知られている。図８は、ワンアクションタイプの真空用ゲート弁の分解斜視図を示したものである。
【０００３】
すなわち、この真空用ゲート弁１０は、弁板２がアクチュエータ４から加えられる力により単一方向の直線移動を行い、これにより略矩形状のゲート開口部６を封止する構造を有している。
【０００４】
このようなゲート弁１０では、一般に、弁板２の外周面に装着されるシール材として、断面が円形状であるＯリング８が使用されている。
ところで、被処理体であるシリコンウェハなどの大型化に伴い真空用ゲート弁１０が大型化されると、それに伴って、その加工精度、組立誤差を許容する必要があるため、Ｏリング８の断面形状も大きくしなければならない。したがって、真空用ゲート弁１０が大型化されると、Ｏリング８に対するつぶし代を得るための荷重も大きくなり、結果として、バルブケーシング１２の剛性を上げたり、押付力を増すためにアクチュエータ４の出力を上げたりするなどの対応が必要で、コストアップの大きな要因となっている。
【０００５】
一方、断面が円形であるＯリング８は、シール溝からの脱落が発生し易いため、シール溝としては、一般に、あり溝が採用されている。しかしながら、あり溝内にＯリング８を装着すると、繰り返される弁の開閉動作によりあり溝内でＯリング８が転動してしまうことが考えられる。そこで、あり溝に装着されるシール材として、断面円形のＯリング８に代えて、特殊な異形品のシール材も提供されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。また、本出願人によってもあり溝内への装着性が良好で、かつ、脱落と転動を防止した異形品のシール材が提供されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１０−３１８３７３号公報
【特許文献２】特許第３０５０９１９号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１〜特許文献３に開示されているようなシール材では、大型化したバルブに適用した場合に、高い圧縮荷重が必要とされる。
また、過度に圧縮されてしまうと、メタル同士のこすれによって、パーティクルが発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、特に、半導体製造装置、液晶製造装置などに好適に使用されるシール材で、あり溝内への装着性が良好で、かつ脱落抵抗力が高く、仮に大型化された場合であっても、低荷重で十分なシール力を得ることができ、メタルタッチによるパーティクルの発生を可及的に防止し得るあり溝用シール材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るあり溝用シール材は、
シール面に形成されたあり溝に装着される閉環状のシール材であって、
あり溝内に装着されるシール材本体の断面が扁平した略楕円形状であり、前記あり溝内から外方に突出される前記シール材本体の外周面に斜め方向に延びるリップ部と、このリップ部とは異なる方向に延びる凸部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
係る構成による本発明によれば、斜め方向に延びるリップ部が容易に変形するので、低荷重で所定のシール力を得ることができるとともに、逆に想定された圧宿荷重を超える場合には、背の低い凸部がリップ部と反対方向に傾動するので、このシール材の転動を防止することができるとともに所定の反発力を維持することができる。
【００１０】
これにより、メタルタッチを防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。
ここで、本発明は、前記凸部は、前記リップ部の高さに比べて背が低く形成されていることが好ましい。
【００１１】
このような構成であれば、リップ部が先に変形された後に凸部が変形されるので、リップ部の本来の機能が妨げられることはない。
また、本発明は、前記シール材本体における前記あり溝の底面に当接する基辺部に、凹所が形成されていることが好ましい。
【００１２】
このように、シール材本体のあり溝側に凹所を設ければ、シール材が締め付けられた場合に凹所内の空気が排出されるので、ここに生じる吸盤作用によりシール材の転動を効果的に防止することができる。
【００１３】
さらに、本発明は、部材同士の接合箇所でいずれか一方の部材の表面に設けられたあり溝内に装着され他方の部材の表面と当接することで両部材間を封止する閉環状のシール材であって、
弾性変形可能な材料からなり、
断面形状において、前記あり溝の底面に配置され略直線状をなす基辺部と、
前記あり溝と対向する他方の部材の表面に当接する先端側膨出辺部と、
前記基辺部の一端につながり外側に張り出す膨出辺部と、
前記基辺部の他端につながり直線で構成され外側に張り出す直線辺部と、
を備え、
かつ、前記先端側膨出辺部から斜め方向に延出されたリップ部と、
前記先端側膨出辺部から前記リップ部とは異なる方向に突出された凸部と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
このような構成であれば、斜め方向に延びるリップ部が容易に変形し、これにより低荷重で所定のシール力を得ることができるとともに、締め付けられた場合に、背の低い凸部がリップ部と反対方向に傾動するので、このシール材の転動を防止することができるとともに所定の反発力を維持することができる。
【００１５】
これにより、メタルタッチが防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。
また、本発明は、前記直線辺部内に少なくとも一箇所の角部が構成されていることが好ましい。
【００１６】
このような構成であれば、あり溝に装着する際のシール材の弾性変形は、その角部周辺のわずかな部分だけでよく、角部があり溝の開口縁を通過すれば、そのまま軽く押し込めば、シール材を所定の位置に装着することができる。
【００１７】
さらに、本発明は、前記基辺部に、凹所が形成されていることが好ましい。
このような凹所が形成されていれば、シール材が締め付けられた場合に凹所内の空気が排出されて、吸盤作用により効果的に転動を防止ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るあり溝用シール材によれば、リップ部が小さな荷重で極めて容易に変形するので、低荷重でシール力を得ることができる。また、そのリップ部によりシールされた状態で、反対側の凸部が相手部材を押圧するので、パーティクルの発生を防止するとともに、シール部材の転動を防止することができる。
【００１９】
さらに、あり溝への装着に関しては、凸部をあり溝の開口縁に係止させ、その状態からシール材を回動させれば良いので、極めて容易に、かつ適正な姿勢でシール材を装着することができる。また、シール材本体の凸部と反対側に位置する直線部側では、角部の近傍を局部的に弾性変形させるだけで内部に押し込むことができるので、装着作業は極めて容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るあり溝用シール材２０の装着状態を、図２はそのシール構造を備えた真空用ゲート弁３０の概略を示したものである。また、図３は、シール材２０の自然状態での断面形状を示したものである。
【００２１】
本実施例のあり溝用シール材２０は、閉環状のシール材であり、例えば、閉環状のあり溝４２が形成された一方の部材（例えば、弁板に相当）４０と、他方の部材（例えば、バルブケーシングに相当）５０との封止箇所に装着される。
【００２２】
一方の部材４０の表面に形成されたあり溝４２は、開口幅Ｈを有し、開口端縁から底面にかけてテーパ−状に拡がる台形状をなし、一対の傾斜面と平坦な底面を有している。また、あり溝４２の開口縁には、小さなアールが設けられ、底面側の隅部にも小さなアールが設けられている。
【００２３】
一方、シール材２０のシール材本体２０ａは、断面が扁平した略楕円形状であり、あり溝４２から外方に突出されるシール材本体２０ａの外周面に、斜め方向にリップ部２４が設けられている。他方、このリップ部２４から若干離れた位置に、リップ部２４とは異なる方向に傾斜した凸部２６が突出形成されている。なお、リップ部２４と凸部２６の延びる方向のなす角αは、略９０°であることが好ましい。
【００２４】
本実施例のシール材２０は、このような形状を基本構造としているが、さらに具体的な形状について詳述する。
すなわち、シール材２０のシール材本体２０ａは、図１および図３に示したように、あり溝４２の底面に配置される基辺部２８と、他方の部材５０の表面に当接する先端側膨出辺部３２と、前記基辺部２８の一端につながり外側に張り出す膨出辺部３４と、前記基辺部２８の他端につながり直線で構成され外側に張り出す直線辺部３６とを備えており、上記したリップ部２４と凸部２６は、先端側膨出辺部３２に形成されている。
【００２５】
また、基辺部２８の中間部には、凹所３８が形成されている。
上記直線辺部３６は、中間部に少なくとも一箇所の角部３６ａが形成され、この角部３６ａを境に、第１の直線辺部４４と第２の直線部４６とが形成されている。さらに、リップ部２４と第２の直線辺部４６との間は、略直線状の傾斜辺部４７で接続され、両者間に略直角な角部４６ａが形成されている。
【００２６】
以下、本実施例によるシール材２０の各部の望ましい設計条件について説明する。
図３において、シール材２０の全幅をＷ１、図１に示したあり溝４２の開口幅をＨとしたとき、
Ｈ×１．１≦Ｗ１≦Ｈ×１．３ であることが望ましい。
【００２７】
Ｗ１がこれより小さいと、シール材２０はシール溝４２から脱落する虞があり、これよりも大きいとシール溝４２に対する装着性が悪くなる。
また、膨出辺部３４の曲率半径をＲとしたとき、
Ｈ×０．２５≦Ｒ≦Ｈ×０．３５ であることが望ましい。
【００２８】
曲率半径Ｒがこのような範囲に設定されていれば、基辺部２８を充実させて、シール材としての強度（剛性）を確保することができる。曲率半径Ｒがこれより小さいと、シール溝４２から脱落する虞があり、これより大きいとシール溝４２に対する装着性が悪くなる。
【００２９】
また、シール材２０の全高をＨ１、先端側膨出辺部３２から延出されたリップ部２４の高さをＨ２、シール部本体２０ａの高さをＨ３としたとき、
Ｈ１×０．６≦Ｈ３≦Ｈ１×０．８ であることが好ましい。
【００３０】
シール部本体２０ａの高さＨ３が、このような範囲に設定されていれば、シール材としての強度（剛性）を確保することができる。これより小さいと、シール溝４２から脱落する虞があり、これより大きいとシール溝４２に対する装着性が悪くなる。
【００３１】
さらに、リップ部２４の傾斜角度をβとしたとき、
１３５°≦β≦１６０° であることが好ましい。
傾斜角度βがこれより小さいと、相手部材とのシール接触点の移動量が大きくなるとともに、こすれが発生しやすく、結果として、磨耗やパーティクルが生じてしまう。また、これより傾斜角度βが大きいと、リップ部２４が変形できないので、低荷重で座屈してしまう結果となる。
【００３２】
さらに、リップ部２４の先端から直線部４６と傾斜辺部４７とが交わる角部４６ａまでの水平方向の距離をＷ３、全幅Ｗ１からＷ３を引いた長さをＷ２としたとき、
Ｗ１×０．６≦Ｗ２≦Ｗ１×０．８ であることが好ましい。
【００３３】
Ｗ２がこれよりも大きいと、シール材２０をシール溝に装着する場合に、シール溝４２の開口部にかみ込んでしまう虞があり、これより小さいと、リップ部２４によるシール効果が発揮されない。すなわち、低荷重でのシール効果が無くなってしまうことになる。
【００３４】
よって、上記のような範囲に各部材の寸法が設計されていることが望ましい。
本実施例によるシール材２０は、全体が弾性変形可能なゴム材料から形成されている。ゴム材料としては、例えば、硬度６０〜７０ＨＡ程度のフッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ系ゴムなどが挙げられるが、特に、半導体製造装置や液晶製造装置の真空用ゲート弁などに使用される場合には、内部がプラズマ環境となる場合が多いことから、耐プラズマ性に優れたフッ素ゴムが好ましい。
【００３５】
以下に、このようなシール材２０のあり溝４２内への装着について、図４を参照しながら説明する。なお、図４中の矢印は、力の作用する方向を示したものである。
先ず、図４（Ａ）に示したように、あり溝４２内にシール材２０の基辺部２８および膨出辺部３４側を対向させ、膨出辺部３４からあり溝４２内に挿入する。このとき、直線辺
部３６と基辺部２８との境界部分が、あり溝４２の開口縁をなぞるように摺動する。この状態から、さらに図４（Ａ）に矢印で示したように膨出部３４側を斜め方向に軽く押し込めば、図４（Ｂ）に示したように、凸部２６があり溝４２の開口縁に当接される。このように、凸部２６があり溝４２の開口縁に当接された状態から、さらにシール部材２０を押し込めば、ここを支点としながら図４（Ｃ）に示したように、第１の直線辺部４４があり溝４２の開口縁を通過して、あり溝４２の内側に配置される。このとき、直線辺部３６の角部３６ａの近傍を若干圧縮するだけで、シール材２０を内方に収納することができるので、大きな力が不要である。
【００３６】
この状態から傾斜辺部４７が内方に位置するまで押し込めば、図４（Ｄ）に示したように、シール材２０のシール材本体２０ａを完全にあり溝４２内に装着することができる。
図４（Ｄ）に示したような自然状態において、シール材２０は、図の右方に位置する膨出部３４の一部があり溝４２の内周面に当接される。さらに、反対側では、第２の直線部４６と傾斜辺部４７との間の角部４６ａが、あり溝４２の傾斜面に当接される。したがって、図４（Ｄ）の状態では、シール材２０は、あり溝４２の幅方向に移動することができず、しかも、あり溝４２の開口縁が狭まっていることから、外方に脱落することもない。
【００３７】
以下に、一方の部材４０に装着されたシール材２０を締め付ける場合の挙動について、図５を参照しながら説明する。
今、図５（Ａ）に示したように、シール材２０が一方の部材４０内に装着され、この部材４０に他方の部材５０が接近して、リップ部２４の先端部に当接したとする。この状態で、シール材２０には、図５（Ａ）の矢印で示したような回転力が発生し、直線辺部３６の両端部Ａ，Ｂと膨出辺部３４の外周部分Ｃとがあり溝４２の内周面に当接した状態で押し込まれる。図５（Ｂ）に示したように、リップ部２４に加えてシール材２０の凸部２６が他方の部材５０に押し込まれる場合に、リップ部２４は反時計方向の回転力を受ける。その回転力は、基辺部２８の膨出辺部３４側があり溝４２から若干浮き上がる方向に作用する。このようにシール材２０の底面側が若干浮き上がるが、さらに圧縮が進むと、今度は図５（Ｃ）に示したように、浮き上がった部分があり溝４２の底面側に押し戻される。
【００３８】
図５（Ｃ）のシール状態では、リップ部２４は反時計方向に、凸部２６は時計方向への回転力が発生しており、これにより、シール材２０の転動が確実に防止されている。
このように、本実施例では、シール部材２０が装着された一方の部材４０は、他方の部材５０との締め付けにより、先にリップ部２４が変形され、リップ部２４が十分に変形された後に、凸部２６が変形するので、低荷重でシール力を得ることができる。また、このように締め付けられた状態であっても、リップ部２４と凸部２６との二股に分かれて変形するので、転動や姿勢の崩れを防止することができる。
【００３９】
さらに、図５（Ｃ）の状態からさらに、想定外の強い圧縮荷重を受けたとしても、凸部２６が、上方に向けて反力を発生するので、それ以上の圧縮変形が抑制され、一方の部材４０と他方の部材５０とによるメタルタッチを防止することができる。したがって、パーティクルの発生を可及的に防止することができる。
【００４０】
さらに、本実施例では、基辺部２８のあり溝底面側に凹所３８が形成されているので、図５（Ｃ）に示したように、締め付けられた状態では、この凹所３８が吸盤作用を発揮するため、このシール材２０があり溝４２内に、より一層密着される。このように、このシール材２０があり溝４２側に密着されれば、あり溝４２からの脱落防止性を向上させることができる。
【００４１】
図６は、従来例であるＯリング８と、本実施例によるシール材２０との装着性、圧縮性、および脱落防止性を対比して示した断面図である。この図から明らかなように、本実施
例のシール材は、つぶし代ｔを変形させるための荷重がＯリング８に比べて小さくて良い。したがって、圧縮時に低荷重でシール性を得ることができる。また、装着性が良好であるとともに、膨出辺部３４と直線辺部３６との係止により、あり溝４２からの抜けを効果的に防止できる。このように、シール時の荷重が低荷重で良く、さらに装着状態からの脱落防止性が極めて良好であることは明らかである。
【００４２】
図７は、つぶし代と圧縮荷重との関係を、実施例と従来例とを対比して示したグラフである。
一般に、シール部分では、上記したように、一定以上の応力がシール材８，２０に作用して所定のつぶし代ｔを変形させてシール機能を発揮するが、図７のグラフから明らかなように、従来例であるＯリングの場合には、つぶし代ｔが大きくなるに比例して、これに必要な圧縮荷重も大きくなっているが、本実施例の場合には、つぶし代ｔが大きくなっても、締付荷重はそれほど変わらないことが確認された。
【００４３】
したがって、本実施例によれば、仮に、ウェハなどの被処理体が大型化するに伴って真空用ゲートバルブが大型化されたとしても、それに装着されるシール材は、Ｏリングの場合のように、圧縮荷重をそれ程大きくする必要はないことが確認された。
【００４４】
以上、本発明に係るあり溝用シール材の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、特に、半導体製造装置、液晶製造装置において使用されるワンアクションタイプの真空用ゲート弁を例にして説明したが、使用箇所は、これに限定されるものではない。あり溝４２が形成されたシール溝であれば、どのような部材にも有効に適用することができる。また、凹所３８は、必須のものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るあり溝用シール材の使用例を示した断面図である。
【図２】図２は、図１に示したあり溝用シール材の使用例として、真空用ゲートバルブの弁板に装着された例を示す断面図である。
【図３】図３は図１に示したあり溝用シール材の断面構造を詳細に示す断面図である。
【図４】図４は、本実施例によるシール材のあり溝内への装着の手順を示した概略図である。
【図５】図５は、本実施例によるシール材の締め付け時の変形の状態を示した概略図である。
【図６】図６は、本願発明品と従来例であるＯリングとを対比して、装着状態と圧縮時と脱落状態とを模式的に示した図である。
【図７】図７は本願発明品と従来例であるＯリングとのシールに必要な圧縮荷重とつぶし代との関係を表したグラフである。
【図８】図８は、従来のあり溝にシール部材が装着された例として示した真空用ゲート弁の斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
２０ シール材
２０ａ シール材本体
２４ リップ部
２６ 凸部
２８ 基辺部
３０ 真空用ゲート弁
３２ 先端側膨出辺部
３４ 膨出辺部
３６ 直線辺部
３６ａ 角部
３８ 凹所
４０ 一方の部材
４２ あり溝
５０ 他方の部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール面に形成されたあり溝に装着される閉環状のシール材であって、
あり溝内に装着されるシール材本体の断面が扁平した略楕円形状であり、前記あり溝内から外方に突出される前記シール材本体の外周面に斜め方向に延びるリップ部と、このリップ部とは異なる方向に延びる凸部と、を備えたことを特徴とするあり溝用シール材。
【請求項２】
前記凸部は、前記リップ部の高さに比べて背が低く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のあり溝用シール材。
【請求項３】
前記シール材本体における前記あり溝の底面に当接する基辺部に、凹所が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のあり溝用シール材。
【請求項４】
部材同士の接合箇所でいずれか一方の部材の表面に設けられたあり溝内に装着され他方の部材の表面と当接することで両部材間を封止する閉環状のシール材であって、
弾性変形可能な材料からなり、
断面形状において、前記あり溝の底面に配置され略直線状をなす基辺部と、
前記あり溝と対向する他方の部材の表面に当接する先端側膨出辺部と、
前記基辺部の一端につながり外側に張り出す膨出辺部と、
前記基辺部の他端につながり直線で構成され外側に張り出す直線辺部と、
を備え、
かつ、前記先端側膨出辺部から斜め方向に延出されたリップ部と、
前記先端側膨出辺部から前記リップ部とは異なる方向に突出された凸部と、を備えたことを特徴とするあり溝用シール材。
【請求項５】
前記直線辺部内に少なくとも一箇所の角部が構成されていることを特徴とする請求項４に記載のあり溝用シール材。
【請求項６】
前記基辺部に、凹所が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のあり溝用シール材。
【請求項１】
シール面に形成されたあり溝に装着される閉環状のシール材であって、
あり溝内に装着されるシール材本体の断面が扁平した略楕円形状であり、前記あり溝内から外方に突出される前記シール材本体の外周面に斜め方向に延びるリップ部と、このリップ部とは異なる方向に延びる凸部と、を備えたことを特徴とするあり溝用シール材。
【請求項２】
前記凸部は、前記リップ部の高さに比べて背が低く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のあり溝用シール材。
【請求項３】
前記シール材本体における前記あり溝の底面に当接する基辺部に、凹所が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のあり溝用シール材。
【請求項４】
部材同士の接合箇所でいずれか一方の部材の表面に設けられたあり溝内に装着され他方の部材の表面と当接することで両部材間を封止する閉環状のシール材であって、
弾性変形可能な材料からなり、
断面形状において、前記あり溝の底面に配置され略直線状をなす基辺部と、
前記あり溝と対向する他方の部材の表面に当接する先端側膨出辺部と、
前記基辺部の一端につながり外側に張り出す膨出辺部と、
前記基辺部の他端につながり直線で構成され外側に張り出す直線辺部と、
を備え、
かつ、前記先端側膨出辺部から斜め方向に延出されたリップ部と、
前記先端側膨出辺部から前記リップ部とは異なる方向に突出された凸部と、を備えたことを特徴とするあり溝用シール材。
【請求項５】
前記直線辺部内に少なくとも一箇所の角部が構成されていることを特徴とする請求項４に記載のあり溝用シール材。
【請求項６】
前記基辺部に、凹所が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のあり溝用シール材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２２０２２９（Ｐ２００６−２２０２２９Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４７８７（Ｐ２００５−３４７８７）
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００２２９５６４）日本バルカー工業株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００２２９５６４）日本バルカー工業株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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