JP6613133B2

JP6613133B2 - シール構造

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Publication number: JP6613133B2
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Inventors: 一平中川
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Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2019-11-27
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Description

本発明は、レーザー発振器などに用いられる複合シールを用いたシール構造に関する。

たとえば、レーザー発振器などにおいては、軸と筐体との間の摺動隙間において、レーザーガス発生側と、大気圧側とを気密的に分離するために、エラストマーを用いたＯリングが用いられている。

特開２００７−１２０７３８号公報

しかし、エラストマーを用いたＯリングを用いた場合には、レーザーガス等の反応性活性ガスによってＯリングが劣化し、Ｏリングの短寿命化を招いていた。そこで、上記特許文献１には、反応性活性ガスに対して耐性を有するフッ化樹脂をその一部に用いた複合シールが開示されている。

しかし、フッ化樹脂は、エラストマーを用いたシールに比較して気密性が劣るため、使用箇所によっては、複合シールとしての気密性能が劣る場合もある。

本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複合シールの劣化を抑制するとともに、さらに気密性を確保することが可能な構造を備えるシール構造を提供することにある。

このシール構造においては、軸と筐体との間の摺動隙間に用いられるシール構造であって、上記筐体は、上記軸の周りに設けられた環状のシール溝を含み、上記シール溝は、大気圧側に位置する大気圧側壁と、真空側に位置する真空側壁と、上記大気圧側壁と上記真空側壁と間に位置する底壁と、上記真空側壁に大気圧に通じる通路とを有する。

上記シール溝内には、上記軸が延びる方向において、一方が大気圧下に晒され、他方側が活性ガス雰囲気の真空側に晒される環状の複合シールが配置され、上記複合シールは、大気圧側に位置するエラストマーを用いた第１シールと、真空側に位置するフッ素樹脂を用いた第２シールとを備える。

上記第１シールと上記第２シールとは結合し、上記第１シールは、上記大気圧側壁および上記軸に当接する領域を有し、上記第２シールは、上記真空側壁および上記軸に当接する領域を有し、上記第１シールは、上記第２シールが上記真空側壁に当接する領域よりも上記軸とは反対側の領域において、上記真空側壁に当接する領域をさらに有する。

他の形態においては、上記第１シールと上記第２シールとは、いずれか一方に凸部が設けられ、いずれか他方に上記凸部が嵌合する凹部が設けられ、上記凸部が上記凹部に嵌合して、上記第１シールと上記第２シールとが結合している。

この複合シールによれば、気密性を確保することが可能であるとともに、複合シールの劣化を抑制することが可能な構造を備えるシール構造の提供を可能とする。

参考技術１における複合シールの平面図である。参考技術１における複合シールの底面図である。参考技術１における複合シールの正面図である。図１中ＩＶ−ＩＶ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。参考技術１における複合シールの使用状態を示す断面図である。参考技術２におけるシールの使用状態を示す断面図である。参考技術１における複合シールの課題を示す断面図である。実施の形態１における複合シールの平面図である。実施の形態１における複合シールの底面図である。実施の形態１における複合シールの正面図である。図８中ＸＩ−ＸＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態１における複合シールの使用状態を示す断面図である。実施の形態２における複合シールの平面図である。実施の形態２における複合シールの底面図である。実施の形態２における複合シールの正面図である。図１３中ＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態２における複合シールの使用状態を示す断面図である。実施の形態３における複合シールの平面図である。実施の形態３における複合シールの底面図である。実施の形態３における複合シールの正面図である。図１８中ＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態３における複合シールの使用状態を示す断面図である。実施の形態４における複合シールの平面図である。実施の形態４における複合シールの底面図である。実施の形態４における複合シールの正面図である。図２３中ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態４における複合シールの使用状態を示す断面図である。実施の形態５における複合シールの平面図である。実施の形態５における複合シールの底面図である。実施の形態５における複合シールの正面図である。図２８中ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態５における複合シールの使用状態を示す断面図である。実施の形態６における複合シールの平面図である。実施の形態６における複合シールの底面図である。実施の形態６における複合シールの正面図である。図３３中ＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態６における複合シールの使用状態を示す断面図である。実施の形態７における複合シールの平面図である。実施の形態７における複合シールの底面図である。実施の形態７における複合シールの正面図である。図３８中ＸＬＩ−ＸＬＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図である。実施の形態７における複合シールの使用状態を示す断面図である。

本発明に基づいた各実施の形態における複合シールを用いたシール構造について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（参考技術１：複合シール１００を用いた複合シール構造）
初めに、図１から図７を参照して、参考技術１として複合シール１００を用いた複合シール構造について説明する。なお、図１は、参考技術１における複合シール１００の平面図、図２は、参考技術１における複合シール１００の底面図、図３は、参考技術１における複合シール１００の正面図、図４は、図１中ＩＶ−ＩＶ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図５は、参考技術１における複合シールの使用状態を示す断面図、図６は、参考技術２におけるシールの使用状態を示す断面図、図７は、参考技術１における複合シール１００の課題を示す断面図である。

図１から図４を参照して（特に図４）、複合シール１００の構造について説明する。複合シール１００は、無端状の環状形態を有し、後述する大気圧側に第１シール１１０、後述する真空側に第２シール１２０が配置されている。第１シール１１０および第２シール１２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール１１０の第２シール１２０側には、凸部１１０ｐが設けられ、第２シール１２０の第１シール１１０側には、凹部１１０ｇが設けられ、凸部１１０ｐが凹部１１０ｇに嵌合して、第１シール１１０と第２シール１２０とが結合している。

第１シール１１０の大気圧側は、斜辺１１１、斜辺１１２、頂部１１５、斜辺１１３、および、斜辺１１４を含む、大気圧側に山形の形状を有している。

第１シール１１０は、エラストマーを用いて形成されており、例えば、パーフロロエラストマー、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ＰＶＣ系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらのエラストマーは後述の第２シール１２０に用いられるフッ素樹脂に比べて弾性変形の特性に富み、シール性を高めるには好適の材料である。

第２シール１２０の真空側は、斜辺１２１、斜辺１２２、底辺１２３、斜辺１２４、および、斜辺１２５を含む、真空側に山形の形状を有している。

第２シール１２０は、フッ素樹脂を用いて形成されており、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ共重合体）、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ共重合体）等が挙げられる。これらのフッ素樹脂は、第１シール１１０に用いられるエラストマーに比べて反応性活性ガスに対して耐性を有している。

次に、図５を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。

シール溝Ｇに複合シール１００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール１１０の斜辺１１１が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部１１５が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、斜辺１１４が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。また、真空側に第２シール１２０が位置し、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることになるが、第２シール１２０は、耐性を有することから、第１シール１１０を保護することができる。また、第２シール１２０の斜辺１２１が底壁Ｇ１１に圧接し、底辺１２３が真空側壁Ｇ１３に圧接することから、シール溝Ｇ内において、反応性活性ガスが第１シール１１０に到達することもない。

このように、エラストマーを用いた第１シール１１０とフッ素樹脂を用いた第２シール１２０とを組み合わせた複合シール１００を用いることで、気密性を確保するとともに、複合シール１００の劣化を抑制することを可能としている。例えば、図６に示すように、エラストマーを用いたシール５０の場合には、気密性を確保することは可能であるが、真空側においてシール５０は、反応性活性ガスの雰囲気に晒されることになり、シール５０の劣化は避けられない。

しかし、図５に示す複合シール１００においても、新たな課題が考えられる。図７を参照して、新たな課題を説明する。図７に示す筐体は、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有している。この分割筐体構造を用いた場合には、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成される場合がある。この状況の場合には、通路Ｐ１と真空側とは、第２シール１２０の真空側壁Ｇ１３への圧接により気密性が確保される状態となる。

しかしながら、第２シール１２０にはフッ素樹脂が用いられていることから、エラストマーよりも気密性能は低く、大気圧側から真空側への空気の漏れの発生が懸念される。そこで、以下の各実施の形態においては、これらの課題を解決した新たな構成を備える複合シール、および、その複合シールを用いたシール構造について説明する。

（実施の形態１：複合シール２００を用いた複合シール構造）
図８から図１２を参照して、実施の形態１における複合シール２００およびこの複合シール２００を用いた複合シール構造について説明する。図８は、複合シール２００の平面図、図９は、複合シール２００の底面図、図１０は、複合シール２００の正面図、図１１は、図８中ＸＩ−ＸＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図１２は、複合シール２００の使用状態を示す断面図である。

図８から図１１を参照して（特に図１１）、複合シール２００の構造について説明する。複合シール２００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール２１０、真空側に第２シール２２０が配置されている。第１シール２１０および第２シール２２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール２１０の第２シール２２０側には、凸部２１０ｐが設けられ、第２シール２２０の第１シール２１０側には、凹部２１０ｇが設けられ、凸部２１０ｐが凹部２１０ｇに嵌合して、第１シール２１０と第２シール２２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール２１０と第２シール２２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール２１０の大気圧側は、斜辺２１１、斜辺２１２、斜辺２１３が設けられ、斜辺２１１の第２シール２２０側に頂部２１４、斜辺２１１と斜辺２１２とが交差する領域に頂部２１５、斜辺２１２と斜辺２１３とが交わる領域に頂部２１６、および、斜辺２１３の第２シール２２０側に頂部２１７を含む、略矩形形状を有している。頂部２１４、頂部２１５、および、頂部２１６はいずれも湾曲形状である。

第１シール２１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール２２０の真空側は、斜辺２２１、斜辺２２２、および、斜辺２２３を含む、斜辺２２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール２２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図１２を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール２００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール２１０の頂部２１５が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部２１６が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部２１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、頂部２１７が軸Ｒ１に圧接し、第２シール２２０の斜辺２２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺２２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール２１０の頂部２１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール２２０の斜辺２２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においては、第１シール２１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール２２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール２１０は、第２シール２２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール２１０の頂部２１４が、第２シール２２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール２１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール２２０の斜辺２２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール２１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

（実施の形態２：複合シール３００を用いた複合シール構造）
図１３から図１７を参照して、実施の形態２における複合シール３００およびこの複合シール３００を用いた複合シール構造について説明する。図１３は、複合シール３００の平面図、図１４は、複合シール３００の底面図、図１５は、複合シール３００の正面図、図１６は、図１３中ＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図１７は、複合シール３００の使用状態を示す断面図である。

図１３から図１６を参照して（特に図１６）、複合シール３００の構造について説明する。複合シール３００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール３１０、真空側に第２シール３２０が配置されている。第１シール３１０および第２シール３２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール３１０の第２シール３２０側には、凸部３１０ｐが設けられ、第２シール３２０の第１シール３１０側には、凹部３１０ｇが設けられ、凸部３１０ｐが凹部３１０ｇに嵌合して、第１シール３１０と第２シール３２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール３１０と第２シール３２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール３１０の大気圧側は、斜辺３１１、斜辺３１２、斜辺３１３、斜辺３１８が設けられ、斜辺３１１の第２シール３２０側に頂部２１４、斜辺３１１と斜辺３１２とが交差する領域に頂部３１５、斜辺３１２と斜辺３１３とが交わる領域に頂部３１６、および、斜辺３１３と斜辺３１８とが交わる領域に頂部３１７を含む、略矩形形状を有している。頂部３１４、頂部３１５、頂部３１６、および、頂部３１７はいずれも湾曲形状である。

第１シール３１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール３２０の真空側は、斜辺３２１、斜辺３２２、および、斜辺３２３を含む、斜辺３２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール３２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図１７を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール３００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール３１０の頂部３１５が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部３１６が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部３１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺３１８が軸Ｒ１に圧接し、第２シール３２０の斜辺３２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺３２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール３１０の頂部３１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール３２０の斜辺３２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においても、第１シール３１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール３２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール３１０は、第２シール３２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール３１０の頂部３１４が、第２シール３２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール３１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール３２０の斜辺３２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール３１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

（実施の形態３：複合シール４００を用いた複合シール構造）
図１８から図２２を参照して、実施の形態３における複合シール４００およびこの複合シール４００を用いた複合シール構造について説明する。図１８は、複合シール４００の平面図、図１９は、複合シール４００の底面図、図２０は、複合シール４００の正面図、図２１は、図１８中ＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図２２は、複合シール４００の使用状態を示す断面図である。

図１８から図２１を参照して（特に図２１）、複合シール４００の構造について説明する。複合シール４００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール４１０、真空側に第２シール４２０が配置されている。第１シール４１０および第２シール４２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール４１０の第２シール４２０側には、凸部４１０ｐが設けられ、第２シール４２０の第１シール４１０側には、凹部４１０ｇが設けられ、凸部４１０ｐが凹部４１０ｇに嵌合して、第１シール４１０と第２シール４２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール４１０と第２シール４２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール４１０の大気圧側は、斜辺４１１、斜辺４１２、斜辺４１３が設けられ、斜辺４１１の第２シール４２０側に頂部４１４、斜辺４１１と斜辺４１２とが交差する領域に頂部４１５、斜辺４１２と斜辺４１３とが交わる領域に頂部４１６、および、斜辺４１３の第２シール４２０側に頂部４１７を含む、略矩形形状を有している。頂部４１４、頂部４１５、および、頂部４１６はいずれも湾曲形状である。

第１シール４１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール４２０の真空側は、斜辺４２１、斜辺４２２、および、斜辺４２３を含む、斜辺４２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール４２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図２２を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール４００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール４１０の頂部４１５が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部４１６が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部４１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、頂部４１７が軸Ｒ１に圧接し、第２シール４２０の斜辺４２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺４２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール４１０の頂部４１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール４２０の斜辺４２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においては、第１シール４１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール４２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール４１０は、第２シール４２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール４１０の頂部４１４が、第２シール４２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール４１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール４２０の斜辺４２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール４１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

また、本実施の基本的構成は、上記実施の形態１における複合シール２００と同じであるが、第１シール２１０の頂部２１５が底壁Ｇ１１の略中央領域に圧接しているのに対して、本実施の形態における複合シール４００は、第１シール４１０の頂部４１５が底壁Ｇ１１の略真空圧側で圧接している点で、相違している。

これにより、斜辺４１１と真空側壁Ｇ１３との当接面積を大きくすることが可能となり、軸Ｒ１の摺動にともない、複合シール４００が回動した場合であっても、シール性能を維持することが可能となる。

（実施の形態４：複合シール５００を用いた複合シール構造）
図２３から図２７を参照して、実施の形態４における複合シール５００およびこの複合シール５００を用いた複合シール構造について説明する。図２３は、複合シール５００の平面図、図２４は、複合シール５００の底面図、図２５は、複合シール５００の正面図、図２６は、図２３中ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図２７は、複合シールの使用状態を示す断面図である。

図２３から図２６を参照して（特に図２６）、複合シール５００の構造について説明する。複合シール５００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール５１０、真空側に第２シール５２０が配置されている。第１シール５１０および第２シール５２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール５１０の第２シール５２０側には、凸部５１０ｐが設けられ、第２シール５２０の第１シール５１０側には、凹部５１０ｇが設けられ、凸部５１０ｐが凹部５１０ｇに嵌合して、第１シール５１０と第２シール５２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール５１０と第２シール５２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール５１０の大気圧側は、斜辺５１１、斜辺５１２、斜辺５１３、斜辺５１８が設けられ、斜辺５１１の第２シール５２０側に頂部５１４、斜辺５１１と斜辺５１２とが交差する領域に頂部５１５、斜辺５１２と斜辺５１３とが交わる領域に頂部５１６、および、斜辺５１３と斜辺５１８とが交わる領域に頂部５１７を含む、略矩形形状を有している。頂部５１４、頂部５１５、頂部５１６、および、頂部５１７はいずれも湾曲形状である。

第１シール５１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール５２０の真空側は、斜辺５２１、斜辺５２２、および、斜辺５２３を含む、斜辺５２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール５２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図２７を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール５００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール５１０の頂部５１５が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部５１６が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部５１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺５１８が軸Ｒ１に圧接し、第２シール５２０の斜辺５２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺５２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール５１０の頂部５１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール５２０の斜辺５２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においても、第１シール５１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール５２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール５１０は、第２シール５２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール５１０の頂部５１４が、第２シール５２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール５１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール５２０の斜辺５２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール５１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

また、本実施の基本的構成は、上記実施の形態２における複合シール３００と同じであるが、第１シール３１０の頂部３１４が底壁Ｇ１１の略中央領域に圧接しているのに対して、本実施の形態における複合シール５００は、第１シール５１０の頂部５１５が底壁Ｇ１１の略真空圧側で圧接している点で、相違している。

これにより、斜辺５１１と真空側壁Ｇ１３との当接面積を大きくすることが可能となり、軸Ｒ１の摺動にともない、複合シール５００が回動した場合であっても、シール性能を維持することが可能となる。

（実施の形態５：複合シール６００を用いた複合シール構造）
図２８から図３２を参照して、実施の形態５における複合シール６００およびこの複合シール６００を用いた複合シール構造について説明する。図２８は、複合シール６００の平面図、図２９は、複合シール６００の底面図、図３０は、複合シール６００の正面図、図３１は、図２８中ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図３２は、複合シール６００の使用状態を示す断面図である。

図２８から図３１を参照して（特に図３１）、複合シール６００の構造について説明する。複合シール６００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール６１０、真空側に第２シール６２０が配置されている。第１シール６１０および第２シール６２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール６１０の第２シール６２０側には、凸部６１０ｐが設けられ、第２シール６２０の第１シール６１０側には、凹部６１０ｇが設けられ、凸部６１０ｐが凹部６１０ｇに嵌合して、第１シール６１０と第２シール６２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール６１０と第２シール６２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール６１０の大気圧側は、斜辺６１１、斜辺６１２、斜辺６１３が設けられ、斜辺６１１の第２シール６２０側に頂部６１４、斜辺６１１と斜辺６１２とが交差する領域に頂部６１５、斜辺６１２と斜辺６１３とが交わる領域に頂部６１６、および、斜辺６１３の第２シール６２０側に頂部６１７を含む、略矩形形状を有している。頂部６１４、頂部６１５、および、頂部６１６はいずれも湾曲形状である。

第１シール６１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール６２０の真空側は、斜辺６２１、斜辺６２２、および、斜辺６２３を含む、斜辺６２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール６２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図３２を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール６００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール６１０の頂部６１５が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部６１６が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部６１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、頂部６１７が軸Ｒ１に圧接し、第２シール６２０の斜辺６２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺６２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール６１０の頂部６１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール６２０の斜辺６２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においては、第１シール６１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール６２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール６１０は、第２シール６２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール６１０の頂部６１４が、第２シール６２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール６１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール６２０の斜辺６２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール６１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

また、本実施の基本的構成は、上記実施の形態１における複合シール２００と同じであるが、第１シール２１０の頂部２１５が底壁Ｇ１１の略中央領域に圧接しているのに対して、本実施の形態における複合シール６００は、第１シール６１０の頂部６１５が底壁Ｇ１１の大気圧側で圧接している点で、相違している。

これにより、斜辺６１３と大気圧側壁Ｇ１２との当接面積を大きくすることが可能となり、軸Ｒ１の摺動にともない、複合シール６００が回動した場合であっても、シール性能を維持することが可能となる。

（実施の形態６：複合シール７００を用いた複合シール構造）
図３３から図３７を参照して、実施の形態６における複合シール７００およびこの複合シール７００を用いた複合シール構造について説明する。図３３は、複合シール７００の平面図、図３４は、複合シール７００の底面図、図３５は、複合シール７００の正面図、図３６は、図３３中ＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図３７は、複合シールの使用状態を示す断面図である。

図３３から図３６を参照して（特に図３６）、複合シール７００の構造について説明する。複合シール７００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール７１０、真空側に第２シール７２０が配置されている。第１シール７１０および第２シール７２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール７１０の第２シール７２０側には、凸部７１０ｐが設けられ、第２シール７２０の第１シール７１０側には、凹部７１０ｇが設けられ、凸部７１０ｐが凹部７１０ｇに嵌合して、第１シール７１０と第２シール７２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール７１０と第２シール７２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール７１０の大気圧側は、斜辺７１１、斜辺７１２、斜辺７１８が設けられ、斜辺７１１の第２シール７２０側に頂部７１４、斜辺７１１と斜辺７１２とが交差する領域に頂部７１５、および、斜辺７１２と斜辺７１８とが交わる領域に頂部７１７を含む、略矩形形状を有している。頂部７１４、頂部７１５、および、頂部７１７はいずれも湾曲形状である。

第１シール７１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール７２０の真空側は、斜辺７２１、斜辺７２２、および、斜辺７２３を含む、斜辺７２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール７２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図３７を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール７００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール７１０の頂部７１５が底壁Ｇ１１に圧接し、斜辺７１２が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部７１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺７１８が軸Ｒ１に圧接し、第２シール７２０の斜辺７２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺７２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール７１０の頂部７１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール７２０の斜辺７２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においても、第１シール７１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール７２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール７１０は、第２シール７２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール７１０の頂部７１４が、第２シール５２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール７１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール７２０の斜辺７２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール７１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

また、本実施の基本的構成は、上記実施の形態２における複合シール３００と同じであるが、第１シール３１０の頂部３１４が底壁Ｇ１１の略中央領域に圧接しているのに対して、本実施の形態における複合シール７００は、第１シール７１０の頂部７１５が底壁Ｇ１１の略大気圧側で圧接している点で、相違している。

これにより、斜辺７１２と真空側壁Ｇ１３との当接面積を大きくすることが可能となり、軸Ｒ１の摺動にともない、複合シール７００が回動した場合であっても、シール性能を維持することが可能となる。

（実施の形態７：複合シール８００を用いた複合シール構造）
図３８から図４２を参照して、実施の形態７における複合シール８００およびこの複合シール８００を用いた複合シール構造について説明する。図３８は、複合シール８００の平面図、図３９は、複合シール８００の底面図、図４０は、複合シール８００の正面図、図４１は、図３８中ＸＬＩ−ＸＬＩ線矢視に沿って見たシール構造を示す断面図、図４２は、複合シール８００の使用状態を示す断面図である。

図３８から図４１を参照して（特に図４１）、複合シール８００の構造について説明する。複合シール８００は、無端状の環状形態を有し、大気圧側に第１シール８１０、真空側に第２シール８２０が配置されている。第１シール８１０および第２シール８２０は、大気圧側および真空側に２分割される形態である。

第１シール８１０の第２シール８２０側には、凸部８１０ｐが設けられ、第２シール８２０の第１シール８１０側には、凹部８１０ｇが設けられ、凸部８１０ｐが凹部８１０ｇに嵌合して、第１シール８１０と第２シール８２０とが結合している。

本実施の形態においては、第１シール８１０と第２シール８２０との結合面は、約４５°程度傾斜しており、大気圧側から真空側に向うにしたがって外方に向うように傾斜している。

第１シール８１０の大気圧側は、斜辺８１１、斜辺８１２、斜辺８１３が設けられ、斜辺８１１の第２シール８２０側に頂部８１４、斜辺８１１と斜辺８１２とが交差する領域に頂部８１５、斜辺８１２と斜辺８１３とが交わる領域に頂部８１６、および、斜辺８１３の第２シール８２０側に頂部８１７を含む、略矩形形状を有している。頂部８１４、頂部８１５、および、頂部８１６はいずれも湾曲形状である。

第１シール８１０は、上記参考技術１で示した第１シール１１０と同様のエラストマーを用いて形成されている。

第２シール８２０の真空側は、斜辺８２１、斜辺８２２、および、斜辺８２３を含む、斜辺８２２側を頂き側とする略台形形状を有している。

第２シール８２０は、上記参考技術１で示した第２シール１２０と同様のフッ素樹脂を用いて形成されている。

次に、図４２を参照して、軸Ｒ１を摺動可能に支持する筐体Ｍには、軸Ｒ１の周りに設けられた環状のシール溝Ｇが設けられている。このシール溝Ｇは、大気圧側に位置する大気圧側壁Ｇ１２と、真空側に位置する真空側壁Ｇ１３と、大気圧側壁Ｇ１２と真空側壁Ｇ１３と間に位置する底壁Ｇ１１と、を有している。さらに、筐体Ｍは、筐体Ｍ１と筐体Ｍ２とから構成される２分割筐体構造を有し、シール溝Ｇが大気圧に連通する通路Ｐ１が形成されている。

シール溝Ｇに複合シール８００が圧入状態で嵌合された場合には、第１シール８１０の頂部８１５が底壁Ｇ１１に圧接し、頂部８１６が大気圧側壁Ｇ１２に圧接し、頂部８１４が真空側壁Ｇ１３に圧接し、頂部８１７が軸Ｒ１に圧接し、第２シール８２０の斜辺８２１が真空側壁Ｇ１３に圧接し、斜辺８２３が軸Ｒ１に圧接することで、大気圧側と真空側との気密性が確保される。

さらに、第１シール８１０の頂部８１４が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置は、第２シール８２０の斜辺８２１が真空側壁Ｇ１３に圧接する位置よりも、軸Ｒ１とは反対側の領域である。

このように、本実施の形態においては、第１シール８１０は、大気圧側壁Ｇ１２および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第２シール８２０は、真空側壁Ｇ１３および軸Ｒ１に当接する領域を有し、第１シール８１０は、第２シール８２０が真空側壁Ｇ１３に当接する領域よりも軸Ｒ１とは反対側の領域において、真空側壁Ｇ１３に当接する領域をさらに有している。

この構造を有することで、弾性変形の特性に富んだ第１シール８１０の頂部８１４が、第２シール８２０の外側の位置において真空側壁Ｇ１３に当接することから、通路Ｐ１の大気圧と真空圧とを第１シール８１０を用いて気密性を確保することが可能となる。また、第２シール８２０の斜辺８２１が真空側壁Ｇ１３に圧接していることから、第１シール８１０が、真空側の反応性活性ガスの雰囲気に晒されることはない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

５０シール、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００複合シール、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０第１シール、１１０ｇ，２１０ｇ，３１０ｇ，４１０ｇ，５１０ｇ，６１０ｇ，７１０ｇ，８１０ｇ凹部、１１０ｐ，２１０ｐ，３１０ｐ，４１０ｐ，５１０ｐ，６１０ｐ，７１０ｐ，８１０ｐ凸部、１１１，１１２，１１３，１１４，１２１，１２２，１２４，１２５，２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，３１１，３１２，３１３，３１８，３２１，３２２，３２３，４１１，４１２，４１３，４２１，４２２，４２３，５１１，５１２，５１３，５１８，５２１，５２２，５２３，６１１，６１２，６１３，６２１，６２２，６２３，７１１，７１２，７１３，７１８，７２１，７２２，７２３，８１１，８１２，８１３，８２１，８２２，８２３斜辺、１１５，２１４，２１５，２１６，２１７，３１４，３１５，３１６，３１７，４１４，４１５，４１６，４１７，５１４，５１５，５１６，５１７，６１４，６１５，６１６，６１７，７１４，７１５，７１６，７１７，８１４，８１５，８１６，８１７頂部、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０第２シール、１２３底辺、Ｇシール溝、Ｇ１１底壁、Ｇ１２大気圧側壁、Ｇ１３真空側壁。

Claims

軸と筐体との間の摺動隙間に用いられるシール構造であって、
前記筐体は、前記軸の周りに設けられた環状のシール溝を含み、
前記シール溝は、
大気圧側に位置する大気圧側壁と、
真空側に位置する真空側壁と、
前記大気圧側壁と前記真空側壁と間に位置する底壁と、
前記真空側壁に大気圧に通じる通路と、
を有し、
前記シール溝内には、前記軸が延びる方向において、一方が大気圧下に晒され、他方側が活性ガス雰囲気の真空側に晒される環状の複合シールが配置され、
前記複合シールは、大気圧側に位置するエラストマーを用いた第１シールと、真空側に位置するフッ素樹脂を用いた第２シールとを備え、
前記第１シールと前記第２シールとは結合し、
前記第１シールは、前記大気圧側壁および前記軸に当接する領域を有し、
前記第２シールは、前記真空側壁および前記軸に当接する領域を有し、
前記第１シールは、前記第２シールが前記真空側壁に当接する領域よりも前記軸とは反対側の領域において、前記真空側壁に当接する領域をさらに有する、
シール構造。
前記第１シールと前記第２シールとは、いずれか一方に凸部が設けられ、いずれか他方に前記凸部が嵌合する凹部が設けられ、前記凸部が前記凹部に嵌合して、前記第１シールと前記第２シールとが結合している、請求項１に記載のシール構造。