JP2001124210A - シール組立体 - Google Patents

シール組立体

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JP2001124210A
JP2001124210A JP2000328033A JP2000328033A JP2001124210A JP 2001124210 A JP2001124210 A JP 2001124210A JP 2000328033 A JP2000328033 A JP 2000328033A JP 2000328033 A JP2000328033 A JP 2000328033A JP 2001124210 A JP2001124210 A JP 2001124210A
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ノース フィリップ
Stephen Ellis Ormrod
エリス オームロッド スティーヴン
Christopher Mark Bailey
マーク ベイリー クリストファー
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Abstract

(57)【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。

Description

【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１
４、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、１
２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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシール組立体を示す断面図であ
る。
【図２】互いにシール態様で一体連結すべき２つの対象
物の対向フランジ間に配置された図１のシール組立体を
示す断面図である。
【符号の説明】
１ シール組立体 ２ 主Оリングシール要素 ４ バリヤ要素 ６ 超過圧力要素 ８ リップ １０、１２ フランジ １４、１６ 対象物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン エリス オームロッド イギリス ウェスト サセックス アール エイチ19 ４ディービー イースト グリ ンスティード サウスランズ 17 (72)発明者 クリストファー マーク ベイリー イギリス ウェスト サセックス アール エイチ12 ３エルエル ホーシャム ブロ ードブリッジ ヒース キングスミード ロード （番地なし） ザ コーチ ハウ ス

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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。
JP2000328033A 1999-10-27 2000-10-27 シール組立体 Pending JP2001124210A (ja)

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