| 【発明の名称】 |
シール組立体 |
| 【発明者】 |
【氏名】フィリップ ノース
【氏名】スティーヴン エリス オームロッド
【氏名】クリストファー マーク ベイリー
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| 【要約】 |
【課題】半導体製造プラントの排気システムのような不良環境で使用するシール組立体であって、長い有効寿命を有するが、主シール要素を高価な不活性材料で作る必要がないシール組立体を提供することにある。
【解決手段】シール態様で互いに一体連結すべき２つの対象物の対向面と流体気密態様で係合する主Оリングシール要素と、流体が一方の対象物から他方の対象物へとシール組立体を通って流れるときに、主Оリングシール要素の表面の全体または大部分が流体と接触しないように保護すべく配置されたバリヤ要素とを有することを特徴とするシール組立体。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シール態様で互いに一体連結すべき２つの対象物の対向面と流体密態様で係合する主Оリングシール要素と、流体が一方の対象物から他方の対象物へとシール組立体を通って流れるときに、主Оリングシール要素の表面の全体または大部分が流体と接触しないように保護すべく配置されたバリヤ要素とを有することを特徴とするシール組立体。
【請求項２】 前記バリヤ要素は、主Оリングシール要素の内面と係合する外面を有するОリングの形態をなしていることを特徴とする請求項１記載のシール組立体。
【請求項３】 前記バリヤ要素は幾分かの弾性を有し、主Оリングシール要素はバリヤ要素に圧縮力を加えることを特徴とする請求項１または２記載のシール組立体。
【請求項４】 前記主Оリングシール要素は弾性材料で作られていることを特徴とする請求項１、２または３のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項５】 前記バリヤ要素は不活性材料で作られていることを特徴とする請求項１、２、３および４のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項６】 前記不活性材料はＰＴＦＥであることを特徴とする請求項５記載のシール組立体。
【請求項７】 前記バリヤ要素は、塑性的および弾性的に変形する材料と剛性材料との複合材であることを特徴とする請求項１、２、３、４および５のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項８】 前記主Оリングシール要素およびバリヤ要素は、円筒状の超過圧力要素内に収容されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項９】 シール態様で互いに一体連結すべきそれぞれの対象物の対向フランジ間でシール組立体を位置決めする手段を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項１０】 超過圧力要素が、フランジクランプ装置に対して主Оリングシール要素の外径を位置決めすることにより、主Оリングシール要素を位置決めおよび心出しするように改造されたＩＳＯ標準規格の真空フランジに適応できるように構成されていることを特徴とする請求項８または９記載のシール組立体。
【請求項１１】 前記主Оリングシール要素および超過圧力要素は、接着剤または他の固定手段により単一ユニットとして結合されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項１２】 前記バリヤ要素はまた、シール組立体の半径方向位置決め（心出し）を行なうことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のシール組立体。
【請求項１３】 添付図面に示しかつ添付図面に関連して本願明細書で説明したように構成されかつ作動することを特徴とするシール組立体。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシール組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】シール組立体は、ガス流中に或る腐食性化学物質を使用しまたは発生する半導体製造プラントの排気システムに使用される場合には、通常よりも早く劣化することが判明している。これは、ClF3および／またはNF3の使用に基くフッ素化合物が適用される場合に特にいえることである。排気プロセスガスはシール組立体の主シール要素を攻撃し、これがシール組立体の有効作動寿命を短縮させる。
【０００３】この問題を解決する１つの方法は、通常のエラストマ材料より不活性であるが高価な材料で主シール要素を製造することである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導体製造プラントの排気システムのような不良環境で使用するシール組立体であって、長い有効寿命を有するが、主シール要素を高価な不活性材料で作る必要がないシール組立体を提供することにある。
【０００５】真空技術の用途では、シール組立体は、真空カップリング部品の設計に関する国際標準規格に基いて設計するのが一般的なプラクティスである。これにより、互換性が得られかつ低い負圧（真空圧力）での優れた性能を得るための優れた工学的プラクティスを確保できる。しかしながら、シール組立体の多くの用途では、シール組立体は、また、高い正圧でも一体性を維持できなくてはならない。
【０００６】本発明の他の目的は、これらの種々の条件に適合するシール組立体を提供することにある。
【０００７】主シール要素への攻撃の問題を解決する他の方法は、必要に応じて適当な耐食性コーディング、例えば金属、プラスチックフィルムまたはコーディング等の耐食性材料の層により包囲すなわち保護されたエラストマシール要素により攻撃から保護される金属またはプラスチックシール要素を使用することである。しかしながら、このような全ての設計において、シールは、シールすべき２つの対象物の表面と直接接触する金属またはプラスチック層により形成されている。このような材料は弾性に欠け、従ってこのようなシール要素は大きい締付け力（圧縮力および／または剪断力）を必要とするため、エラストマシール要素に適したクランプ手段よりも強力で、大きいスペースを要しかつ製造コストの高い特殊なクランプ手段を使用する必要がある。このような金属またはプラスチックシール要素はまた、シールすべき対象物のフランジに良好な表面仕上げを施す必要があり、このためフランジは、製造コストが高くなりかつ損傷を受け易くなる。
【０００８】本発明の更に別の目的は、半導体製造プラントの排気システムのような不良環境で使用するシール組立体であって、長い有効寿命を有するが、エラストマシールに既に使用されているものと同じ安価でコンパクトなクランプ部品および方法を使用できるシール組立体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、シール組立体は、シール態様で互いに一体連結すべき２つの対象物の対向面と流体密態様で係合する主Оリングシール要素と、流体が一方の対象物から他方の対象物へとシール組立体を通って流れるときに、主Оリングシール要素の表面の全体または大部分が流体と接触しないように保護すべく配置されたバリヤ要素とを有している。
【００１０】好ましくは、バリヤ要素は、幾分かの弾性を有しかつ主Оリングシール要素の内面と係合する外面を有している。主Оリングシール要素は、例えばフッ素ゴムのようなエラストマ材料で作ることができ、バリヤ要素はＰＴＦＥのような不活性材料で作ることができる。
【００１１】シール組立体には、高い内部圧力をもつシステムに使用するのに適したものとする超過圧力要素（over-pressure element）を設けることができる。好ましくは、シール組立体は、それぞれの対象物の対向フランジ間にシール組立体を正確に位置決めする手段と、主Оリングシール要素およびバリヤ要素の両者の圧縮を制御する手段とを有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面の例示を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】図示のように、シール組立体１は、フッ素ゴム等のエラストマ材料で作られた主Оリングシール要素２と、Оリングの形態をなすバリヤ要素４とを有し、該バリヤ要素４は、図示のように、主Оリングシール要素２の内面と係合する外面を有している。バリヤ要素４は、ＰＴＦＥのような不活性材料で作られる。或いは、バリヤ要素４は、塑性的および弾性的に変形する材料と剛性材料との複合材で作ることができる。
【００１４】図示のように、主Оリングシール要素２およびバリヤ要素４は、金属円筒体の形態をなす超過圧力要素６内に収容されている。超過圧力要素６にはリップ８が形成されており、該リップ８は、シール組立体１を、例えば排気システムの要素である２つの対象物１４、１６の対向フランジ１０、１２間に正確に位置決めする手段を形成する。バリヤ要素４は、その外径が主Оリングシール要素２の内径より僅かに大きくて、シール組立体１が未だ両フランジ１０、１２間に配置されないときに、シール組立体１を完全な状態に確実に維持する。
【００１５】本発明によれば、シール組立体１が図２に示すように半導体製造プラントの排気システムの構成要素の対向フランジ１０、１２間でクランプされると、バリヤ要素４は、主Оリングシール要素２が、シール組立体１を通って流れる排出プロセスガスと接触しないように主Оリングシール要素２を保護する。バリヤ要素４は主Оリングシール要素２が曝されるプロセスガスの量を大幅に減少させ、これにより、シール組立体１の有効稼動寿命が延長される。
【００１６】バリヤ要素４は幾分かの固有弾性を有し、主Оリングシール要素２から半径方向内方に加えられる圧縮力により、バリヤ要素４は、常に両フランジ１０、１２（これらの間にシール組立体１がクランプされる）に対して或る力を加えることが確保される。バリヤ要素４はクランプ力によって塑性変形され、このため、バリヤ要素４のシール面は、シールすべきフランジまたは他の対象物のシール面にぴったり一致するようになる。この変形シールは、高度の真空気密は得られないが、主Оリングシール要素２がガス流中の腐食性のある凝縮性化学物質または他の性能低下をもたらす化学物質による濡れおよび攻撃を受けないように防止するには充分なものである。真空気密シールは、主Оリングシール要素２の弾性により与えられる。ひとたびバリヤ要素４の塑性変形が生じたときに、主Оリングシール要素２のこの弾性がまた、該バリヤ要素４を支持する付加的な連続的負荷を与えるようにシール組立体１を構成できる。このようにして、シールを作ることおよび数回作り直すことができる。
【００１７】また、バリヤ要素４は保持リングとして機能し、かつシール組立体カップリングが取り外されるときに主Оリングシール要素２の移動を防止する。超過圧力要素６は、主Оリングシール要素２およびバリヤ要素４の圧縮を制限する。これにより、両フランジ１０、１２間に組み付けられかつ完全にクランプされたときの主Оリングシール要素２の体積が、該要素２から圧縮力が除去されたときの体積と同じになるように、主Оリングシール要素２が歪むことができる充分な自由空間が存在することが確保される。
【００１８】更に、超過圧力要素６は、シール組立体１が高い内部圧力を受けるときに主Оリングシール要素２が飛び出ることを防止する。
【００１９】本発明の長所は、プロセス副生物の堆積を防止しまたは最小にするため排気システムにしばしば使用される高温での主Оリングシール要素２の作動に関する。シール組立体は、一般に、シールされたカップリングの他の構成要素の体積熱膨張よりかなり大きいシール要素の体積熱膨張に適合できるように設計されなくてはならない。上記実施形態では、主Оリングシール要素２の相対伸びがバリヤ要素により調節されかつバリヤ要素に付加的荷重が付与される。この付加的荷重は、高温によりバリヤ要素４にクリープが誘起された場合に、バリヤ要素の塑性変形シールの有効性のあらゆる潜在的損失を補償する。
【００２０】本発明の他の長所は、シール組立体を高真空用途に使用できることに関する。排気用を目的とするものであるが、本発明のシール組立体は標準カップリング部品にも適応でき、本発明の改良されたシール要素を、最適設計でないために真空性能（長いポンプダウン時間または高い最終圧力）を損なう虞れがある高真空用途に誤用する可能性がある。この改良されたシール組立体は、適当な印、カラーコードまたは他の手段により区別することができるが、材料を入念に設計しかつ選択することにより、真空性能の大きな低下を防止しかつ殆どの高真空用途にも適した排気用途用シール組立体を提供することができる。
【００２１】別の実施形態では、主Оリングシール要素２および超過圧力要素６は、接着剤のような固定手段により単一ユニットとして最初に一体に組み立てられる。シール組立体はＩＳＯ標準規格の真空フランジに適応するように構成でき、超過圧力要素６は、その外径をフランジクランプ装置に対して位置決めすることにより主Оリングシール要素２を位置決めしかつ心出しするように改造できる。また、バリヤ要素４には、例えば係合フランジのボア上に配置することにより、シール組立体１の半径方向位置決めが行なえる特徴を付与することもできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１００４４４５
【氏名又は名称】ザ ビーオーシー グループ ピーエルシー
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| 【出願日】 |
平成１２年１０月２７日（２０００．１０．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５９９５９
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外９名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２１０（Ｐ２００１−１２４２１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３２８０３３（Ｐ２０００−３２８０３３） |
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