JP2009527712A - シール - Google Patents

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Abstract

２つのステータ部品（１０、１４）と、部品の間に液密シールを提供する、部品の間に配置されたシール（２０）を有する真空ポンプ。一実施形態では、シールは、弾性環状ボディ（２４）と、環状ボディに埋設された環状補強部材（２６）と、ＦＦＫＭエラストマーのコーティング（２８）と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シールに関する。シールは、限定されないが、特に真空ポンプに用いられる。
その排気チャンバ中にオイルのない、従って、半導体産業に見られるようなきれいな製造環境に有用である真空ポンプが知られている。そのような乾式真空ポンプは、一般的に、各排気段に噛み合いロータを採用する多段容積型ポンプである。ロータは、各段で同じタイプの輪郭を有してもよいし、あるいは、輪郭が段毎に変化してもよい。
ルーツあるいはノーシー（「クロー」）タイプの乾式真空ポンプでは、ステータは、典型的には、多数の別々のステータ部品から形成され、ロータは、ステータ部品間に画成された排気チャンバの中に配置される。従って、ポンプからの排気流の漏出を防止し、周囲の空気がポンプに入るのを防止するために、ステータ部品間に密封を設ける必要がある。Ｏリングシールが、典型的には、この密封機能を行うために設けられる。
乾式真空ポンプは、ハロゲンガスおよび溶媒を含む、相当量の腐食流体を排気する必要のある用途でしばしば展開される。そのような材料は、Ｏリングシールに作用し、その結果、シールが過度に可塑性あるいは非常に脆くなり、ステータ部品間に設けられたシールの完全性に悪影響を及ぼすことがある。シールに対する作用の強さは、例えば、排気流体、Ｏリング材料、およびポンプ温度を含む多数の変数に依存する。例えば、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））あるいはＴｅｃｎｏｆｌｏｎ（テクノフロン（登録商標））のようなＦＫＭエラストマー（あるいはフルオロエラストマー）から形成されたシールは、例えば、１４０℃を超える温度でフッ素ガスを排気するとき、特に、作用する傾向がある。苛酷な排気環境で用いるための既存の代替シールは、Ｋａｌｒｅｚ（カルレッツ（登録商標））あるいはＣｈｅｍｒａｚ（ケムラッツ（登録商標））のようなＦＦＫＭエラストマー（あるいはペルフルオロエラストマー）から形成されるが、これらは、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））よりも著しく高価である。更に、ＦＦＫＭエラストマーは、比較的高い圧縮永久歪みを有し、すなわち、比較的多くの量の材料が、ＦＫＭエラストマーと比較して、一定の時間、標準的な圧縮荷重を受けた後、最初の厚さに戻ることができない。
本発明の少なくとも好ましい実施形態の目的は、この問題を解決しようとすることである。
第１の側面では、本発明は、弾性環状ボディと、環状ボディに埋設された環状補強部材と、ＦＦＫＭエラストマーのコーティングと、を有するシールを提供する。
環状ボディに埋設された環状補強部材の存在により、シールが非常に低い圧縮永久歪みを有することができる。補強部材は、好ましくは、圧縮永久歪み抵抗性であるので、その結果、時間が経つにつれて高密封応力をシールによって保持することができる。ＦＦＫＭエラストマー（あるいはペルフルオロエラストマー）のコーティングによって、シールが、良好なリーク密封性と低ガス透過性と一緒に比較的高い耐食性を有することができる。（比較的高価な）ＦＦＫＭエラストマーのコーティングのみの使用により、もっぱらＦＦＫＭエラストマー環状ボディから形成されたシールと比較してコストを著しく減じることができる。
好ましい実施形態では、環状ボディは、ＦＫＭエラストマーあるいはフルオロエラストマーから形成されるので、第２の側面では、本発明は、ＦＫＭエラストマーの環状ボディと、環状ボディに埋設された環状補強部材と、ＦＦＫＭエラストマーのコーティングと、を有するシールを提供する。
ＦＫＭエラストマーは、デュポン社、オーシモント社、ダイキン社から入手可能な、フルオロエラストマー（Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＡ、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＢ、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＦおよびＶｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））エキストリーム材料のいずれかを含む）、および、旭硝子株式会社から入手可能なＡｆｌａｓ（アフラス（登録商標））フルオロエラストマーの１つからなるのがよい。
弾性ボディは、炭素、フッ化カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウム、および酸化チタンからなる群より選択されるフィラー材料からなるのがよい。
ＦＦＫＭエラストマーは、デュポン社から入手可能なＫａｌｒｅｚ（カルレッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、グリーン・ツィード社から入手可能なＣｈｅｍｒａｚ（ケムラッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、パーカー・ハネフィン社から入手可能なＰａｒｏｆｌｕｏｒ（パロフロー（商標））ペルフルオロエラストマー、Ｈｉｆｌｕｏｒ（ハイフロー（商標））ペルフルオロエラストマー、フロイデンベルグ・シムリット社（Freudenberg Simrit LP）から入手可能なＳｉｍｒｉｚ（シムリッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、ブサークアンドシャンバン（トレルボルグ）社から入手可能なＩｓｏｌａｓｔ（イソラスト（登録商標））ペルフルオロエラストマーの１つを含むのがよい。コーティングは、好ましくは、０．１乃至０．３ｍｍの範囲の厚さを有する。
ＦＦＫＭエラストマーは、環状ボディが形成されるＦＫＭエラストマーよりも優れた耐食性を有する他のＦＫＭエラストマーによって置き換えられてもよい。従って、第３の側面では、本発明は第１のＦＫＭエラストマーからなる環状ボディと、環状ボディに埋設された環状補強部材と、第１のＦＫＭエラストマーよりも優れた耐食性を有する第２のＦＫＭエラストマーのコーティングと、を有するシールを提供する。
他の変形例では、環状ボディは、コーティングと同じ材料から形成されるのがよい。本発明は、また、好ましくはＦＫＭエラストマーからなる弾性環状ボディと、環状ボディに埋設された環状補強部材と、ＦＫＭエラストマーのコーティングと、を有するシールを提供する。
上記側面のいずれにおいても、補強部材は、好ましくは、金属コイルおよび有孔金属あるいはプラスチックチューブの１つからなる。補強部材の変形形態は、網状金属ワイヤ、網状グラファイトワイヤ、および可撓性グラファイト管状部材を含む。
ＦＫＭあるいはＦＦＫＭエラストマーのコーティングは、真空に適合するので、シールは、特に、真空ポンプに使用を見いだす。従って、他の側面では、本発明は、２つのステータ部品と、前述したように、各部品間に液密シールを提供するために、各部品がシールと接触するように、各部品間に配置されたシールと、を有する真空ポンプを提供する。
本発明の好ましい特徴を、今、添付図面を参照して、例示としてのみ記載する。
図１は、典型的な多段乾式ポンプの排気段からのステータ部品１２の表面１０を図示する。ポンプ組立中、第２のステータ部品（図２を参照）の対応する表面１４を、部品１２の表面１０と接触させて、ステータ部品間にキャビティ１６を形成する。このキャビティ１６は、ポンプのロータ部品（図示せず）を収容するために設けられる。ルーツおよび／またはノーシー（「クロー」）タイプのロータを有する乾式ポンプは、典型的には、いくつかのそのような段を有し、各段のキャビティ１６は、ポート１８を通して、隣接した下流の段と連通する。
このタイプの在来のポンプにおけるように、ポンプが用いられているとき、プロセス流体が、キャビティ１６から漏れ出るのを妨ぎ、周囲の空気が、キャビティ１６に入るのを妨ぐように、隣接するステータ部品の表面１０、１４間に液密シールを提供するために、シール２０が、キャビティ１６の周囲に設けられる。
図２は、本発明によるシール２０の一例を図示する。シール２０は、ステータ部品の１つの表面に形成された溝２２内に配置される。シール２０は、弾性環状ボディ２４と、環状ボディ２４に埋設された環状補強部材２６と、ＦＦＫＭエラストマー、例えば、Ｋａｌｒｅｚ（カルレッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、Ｃｈｅｍｒａｚ（ケムラッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、Ｐａｒｏｆｌｕｏｒ（パロフロー（商標））ペルフルオロエラストマー、Ｈｉｆｌｕｏｒ（ハイフロー（商標））ペルフルオロエラストマー、Ｓｉｍｒｉｚ（シムリッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、Ｉｓｏｌａｓｔ（イソラスト（登録商標））ペルフルオロエラストマー、および、Ｐｅｒｌａｓｔ（パーラスト（登録商標））ペルフルオロエラストマーの１つからなるコーティング２８と、を有する。
環状ボディ２４は、シールが用いられるべき環境に適したいかなる材料から形成されてもよい。比較的高温での使用のために、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、およびポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）のような溶融加工可能なフッ素樹脂材料から環状ボディを形成することによって、熱安定性を提供することができる。比較的低温での使用のために、環状ボディをＦＫＭエラストマーから形成することによって、熱安定性を提供することができる。ＦＫＭエラストマーは、デュポン社、オーシモント社、ダイキン社から入手可能な、フルオロエラストマー（Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＡ、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＢ、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＦおよびＶｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））エキストリーム材料のいずれかを含む）、および、旭硝子株式会社から入手可能なＡｆｌａｓ（アフラス（登録商標））フルオロエラストマーの１つからなるのがよい。炭素、フッ化カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウム、および酸化チタンからなる群より選択されたフィラー材料が、環状ボディ２４内に分散されるのがよい。
図２および３に図示する例では、環状補強部材２６は、圧縮永久歪み抵抗コイル２６によって提供される。コイル２６は、好ましくは、ステンレス鋼のような金属材料から形成される。図４および５に図示する例では、環状補強部材は、有孔金属あるいはプラスチックチューブ２６によって提供される。環状ボディ２４は、当業者に知られた技術を用いて、圧縮成形あるいは射出成形によって補強部材２６を覆って形成される。
ＦＦＫＭエラストマーコーティング２８は、好ましくは、０．１乃至０．３ｍｍの範囲、最も好ましくは約０．２ｍｍの厚さを有する。環状ボディ２８は、トランスファー成形あるいは同様の成形によって、ＦＦＫＭエラストマーでコーティングされる。
他の実施形態では、環状ボディ２４は、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＡフルオロエラストマーから作られるのがよく、コーティング２８は、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプＡフルオロエラストマーよりも優れた耐食性を有し、ＦＦＫＭエラストマーを用いるよりも安価である、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））エキストリームフルオロエラストマーから作られるのがよい。そのようなシールは、コーティング２８のためにＦＦＫＭエラストマーの使用が不要であると考えられる、より苛酷でない環境で用いるのに適している。更に他の実施形態では、コーティング２８は、環状ボディ２４と同じ材料から形成されてもよい。
真空ポンプのステータ部品の正面図である。 図１のシールの側断面図である。 図２のシールのためのインサートの例の斜視図である。 真空ポンプで使用するのに適した他のシールの側断面図である。 図４のシールのためのインサートの例の斜視図である。

Claims (10)

  1. 弾性環状ボディと、環状ボディに埋設された環状補強部材と、ＦＫＭエラストマーおよびＦＦＫＭエラストマーの１つからなるコーティングと、を有するシール。
  2. 環状ボディは、溶融加工可能なフッ素樹脂からなる、請求項１に記載のシール。
  3. 環状ボディは、ＦＫＭエラストマーからなる、請求項１に記載のシール。
  4. ＦＫＭエラストマーからなる環状ボディと、環状ボディに埋設された環状補強部材と、ＦＦＫＭエラストマーおよび、前記ＦＫＭエラストマーよりも優れた耐食性を有する第２のＦＫＭエラストマーの１つからなるコーティングと、を有するシール。
  5. 環状ボディのＦＫＭエラストマーは、Ｖｉｔｏｎ（バイトン（登録商標））タイプのフルオロエラストマーおよびＡｆｌａｓ（アフラス（登録商標））フルオロエラストマーの１つからなる、請求項３または４に記載のシール。
  6. 弾性ボディは、炭素、フッ化カルシウム、二酸化珪素、硫酸バリウム、および酸化チタンからなる群より選択されるフィラー材料を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシール。
  7. ＦＦＫＭエラストマーは、Ｋａｌｒｅｚ（カルレッツ、登録商標）ペルフルオロエラストマー、Ｃｈｅｍｒａｚ（ケムラッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、Ｐａｒｏｆｌｕｏｒ（パロフロー（商標））ペルフルオロエラストマー、Ｈｉｆｌｕｏｒ（ハイフロー（商標））ペルフルオロエラストマー、Ｓｉｍｒｉｚ（シムリッツ（登録商標））ペルフルオロエラストマー、Ｉｓｏｌａｓｔ（イソラスト（登録商標））ペルフルオロエラストマー、および、Ｐｅｒｌａｓｔ（パーラスト（登録商標））ペルフルオロエラストマーの１つからなる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシール。
  8. 補強部材は、金属コイルからなる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシール。
  9. 補強部材は、有孔金属あるいはプラスチックチューブからなる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシール。
  10. ２つのステータ部品と、各部品が部品間に液密シールを提供するシールと接触するように部品間に配置された、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシールと、を有する、ことを特徴とする真空ポンプ。
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