JP7019467B2 - Seal structure and sealing method - Google Patents

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Description

本発明は、シール構造体及びシール方法に関する。 The present invention relates to a sealing structure and a sealing method.

真空蒸着装置等の真空を利用した各種装置等においては、蓋や配管等の取り付けや接続のために、フランジと金属ガスケットとを組み合わせたシール構造体が用いられている。特に、真空装置においては、ナイフエッジ型のフランジを有するシール構造体が広く用いられている(特許文献1、2参照)。 In various devices using vacuum such as a vacuum vapor deposition device, a seal structure in which a flange and a metal gasket are combined is used for attaching and connecting a lid, a pipe, or the like. In particular, in a vacuum device, a seal structure having a knife-edge type flange is widely used (see Patent Documents 1 and 2).

図5に従来のシール構造体30を示す。従来のナイフエッジ型のフランジ31a、31bは、シール部33a、33bに環状のナイフエッジ34a、34bが形成されている。ナイフエッジ34a、34bは、通常、その横断面が鋭角な突起形状を有する。また、シール部33a、33bの外側には、外枠35a、35bが設けられている。一対のフランジ31a、31bを突き合わせて結合する際、シール部33a、33b間に環状の金属ガスケット32が配置される。フランジ31a、31bの固定は通常ボルト等(図示しない)によって行われ、図5における上下方向に締め付けられる過程で、図5に示されるようにナイフエッジ34a、34bが、金属ガスケット32に食い込んでいく。この食い込みに伴って、金属ガスケット32は塑性変形して外向きへ膨出するため、金属ガスケット32の外周面38が、フランジ31a、31bの外枠35a、35bの内面に圧接する。このように、従来のナイフエッジ型のフランジを有するシール構造体30においては、金属ガスケット32は、フランジ31a、31bにより上下及び外側(ナイフエッジ34a、34b及び外枠35a、35b)から押圧されてシールされることとなる。 FIG. 5 shows the conventional seal structure 30. In the conventional knife edge type flanges 31a and 31b, annular knife edges 34a and 34b are formed on the sealing portions 33a and 33b. The knife edges 34a and 34b usually have a protrusion shape with an acute cross section. Further, outer frames 35a and 35b are provided on the outside of the seal portions 33a and 33b. When the pair of flanges 31a and 31b are butted and joined, an annular metal gasket 32 is arranged between the sealing portions 33a and 33b. The flanges 31a and 31b are usually fixed by bolts or the like (not shown), and in the process of being tightened in the vertical direction in FIG. 5, the knife edges 34a and 34b bite into the metal gasket 32 as shown in FIG. .. Along with this bite, the metal gasket 32 is plastically deformed and bulges outward, so that the outer peripheral surface 38 of the metal gasket 32 is pressed against the inner surfaces of the outer frames 35a and 35b of the flanges 31a and 31b. As described above, in the seal structure 30 having the conventional knife edge type flange, the metal gasket 32 is pressed from the upper and lower sides and the outside (knife edges 34a, 34b and the outer frame 35a, 35b) by the flanges 31a, 31b. It will be sealed.

このようなシール構造体30において、シール性能を確実なものとするためには、塑性変形させられた金属ガスケット32の外周面38が、全周にわたってフランジ31a、31bの外枠35a、35bの内面に均等に接触することが重要となる。このためには、フランジ31a、31b及び金属ガスケット32に高度な製作精度が要求される。しかし、プレス加工等による現状の製作法では自ずと限界がある。特に、円形以外の形状の金属ガスケットの場合、塑性変形の際の外向きへの膨出長さが均一ではなくなる。このため、円形以外の形状の金属ガスケットを有するシール構造体において、締め付けの際に均等な外向きの押圧が生じるような設計とし、これを作製することは極めて難しい。 In such a sealing structure 30, in order to ensure the sealing performance, the outer peripheral surface 38 of the plastically deformed metal gasket 32 is the inner surface of the outer frames 35a and 35b of the flanges 31a and 31b over the entire circumference. It is important to have even contact with. For this purpose, the flanges 31a and 31b and the metal gasket 32 are required to have a high degree of manufacturing accuracy. However, there is a limit to the current manufacturing method by press working or the like. In particular, in the case of a metal gasket having a shape other than a circular shape, the outward bulging length at the time of plastic deformation is not uniform. For this reason, it is extremely difficult to design and manufacture a seal structure having a metal gasket having a shape other than a circular shape so that even outward pressing is generated at the time of tightening.

また、従来のナイフエッジ型のフランジを有するシール構造体30においては、上述のように、ボルトの締め付けに伴って、金属ガスケット32の外周面38がフランジ31a、31bの外枠35a、35bの内面に接触し、金属ガスケット32の外向きの膨出が拘束される。このため、締め付けの際には、非常に大きな力が必要となるといった不都合も有する。 Further, in the conventional seal structure 30 having a knife-edge type flange, as described above, the outer peripheral surface 38 of the metal gasket 32 becomes the inner surface of the outer frames 35a and 35b of the flanges 31a and 31b as the bolt is tightened. And the outward bulge of the metal gasket 32 is constrained. Therefore, there is an inconvenience that a very large force is required at the time of tightening.

特開平6-174097号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-174097 特開平10-159979号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-159979

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、任意の形状に比較的容易に設計可能であり、十分なシール性能を有するシール構造体、及びこのシール構造体を用いたシール方法を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is a seal structure that can be relatively easily designed into an arbitrary shape and has sufficient sealing performance, and this seal structure. Is to provide a sealing method using.

上記課題を解決するためになされた本発明は、シール部をそれぞれ有する一対のフランジ、及び上記一対のフランジのシール部間に配置される環状の金属ガスケットを備え、上記一対のフランジが、上記各シール部に環状に形成されたナイフエッジをそれぞれ有し、上記各シール部に形成されたナイフエッジが平面視において相似形であり、かつこれらのナイフエッジの半径の差が0mm超3mm以下であり、上記金属ガスケットの上記各シール部に対向する一対の面がそれぞれ平面であるシール構造体である。 The present invention made to solve the above-mentioned problems includes a pair of flanges each having a seal portion and an annular metal gasket arranged between the seal portions of the pair of flanges, and the pair of flanges have the above-mentioned respective flanges. Each of the seal portions has a knife edge formed in an annular shape, the knife edges formed in each of the above seal portions have a similar shape in a plan view, and the difference in radius between these knife edges is more than 0 mm and 3 mm or less. , A seal structure in which the pair of surfaces of the metal gasket facing each of the seal portions are flat surfaces.

当該シール構造体によれば、十分なシール性能を発揮することができる。この理由は定かではないが、以下が推測される。当該シール構造体においては、一対のフランジに設けられたナイフエッジの大きさが異なるように形成されている。このため、一対のフランジのシール部間に金属ガスケットを配置した状態で一対のフランジを対向方向に押圧した際、2つのナイフエッジが金属ガスケットに食い込みやすい。さらに、位置がずれている上下のナイフエッジが食い込むことによって、金属ガスケットに剪断変形が生じると推測される。当該シール構造体においては、このようなナイフエッジの食い込みと金属ガスケットの剪断変形とによって、一対のフランジと金属ガスケットとの間をシール可能な構造となっており、従来のシール構造体のように、金属ガスケットの外周面とフランジの外枠との押圧を必ずしも利用するものでは無い。従って、当該シール構造体によれば、比較的弱い力で一対のフランジ間を締め付けても十分なシール性能を発揮することができる。また、当該シール構造体は、金属ガスケットの外周面とフランジの外枠との押圧を必ずしも利用するものでは無いため、金属ガスケットの外周面やフランジの外枠の内面の形状やサイズに関して厳密な精度が要求されない。このため、当該シール構造体は、任意の形状に比較的容易に設計可能である。 According to the seal structure, sufficient sealing performance can be exhibited. The reason for this is not clear, but the following can be inferred. In the seal structure, the knife edges provided on the pair of flanges are formed so as to have different sizes. Therefore, when the pair of flanges are pressed in the opposite direction with the metal gasket arranged between the seal portions of the pair of flanges, the two knife edges tend to bite into the metal gasket. Furthermore, it is presumed that shear deformation occurs in the metal gasket due to the biting of the upper and lower knife edges that are out of position. The seal structure has a structure capable of sealing between a pair of flanges and the metal gasket by such biting of the knife edge and shear deformation of the metal gasket, as in the conventional seal structure. , The pressing between the outer peripheral surface of the metal gasket and the outer frame of the flange is not always used. Therefore, according to the seal structure, sufficient sealing performance can be exhibited even when the pair of flanges are tightened with a relatively weak force. Further, since the seal structure does not necessarily utilize the pressing between the outer peripheral surface of the metal gasket and the outer frame of the flange, strict accuracy regarding the shape and size of the outer peripheral surface of the metal gasket and the inner surface of the outer frame of the flange. Is not required. Therefore, the seal structure can be relatively easily designed into any shape.

さらに、当該シール構造体においては、一対のナイフエッジの位置が互いにずれているため、一度使用した金属ガスケットを裏返して使用しても、ナイフエッジは最初の食い込み箇所と異なる箇所に食い込むこととなる。このため、当該シール構造体によれば、一度使用した金属ガスケットを裏返して使用しても十分なシール性を発揮することができ、金属ガスケットの2度の利用が可能となる。 Further, in the seal structure, since the positions of the pair of knife edges are displaced from each other, even if the metal gasket once used is turned inside out and used, the knife edges will bite into a place different from the first biting point. .. Therefore, according to the seal structure, even if the metal gasket once used is turned inside out and used, sufficient sealing property can be exhibited, and the metal gasket can be used twice.

なお、「環状」とは、平面視で穴部分を有する形状をいい、円形に限定されるものではない。すなわち、「環状」とは、平面視で穴部分を有する形状であれば、その外縁形状は、例えば楕円、四角等の形状であってよい。また、外縁形状と内縁形状とは異なっていてもよい。例えば、外縁が四角であって、円形の穴が形成された、すなわち内縁形状が円であるものであってもよい。 The term "annular" refers to a shape having a hole portion in a plan view, and is not limited to a circular shape. That is, if the "annular" is a shape having a hole portion in a plan view, the outer edge shape may be, for example, an ellipse, a square, or the like. Further, the outer edge shape and the inner edge shape may be different. For example, the outer edge may be square and a circular hole may be formed, that is, the inner edge may be circular.

また、「ナイフエッジの半径」とは、平面視における中心からの距離をいう。すなわち、平面視において一方(小さい方)のナイフエッジを他方(大きい方)のナイフエッジ内に互いの中心を一致させた配置した際の、両者の離間距離が0mm超3mm以下である。半径の差(離間距離)が一定ではない場合、最小の半径の差(離間距離)が0mm超3mm以下であればよいが、最小の半径の差(離間距離)及び最大の半径の差(離間距離)が共に0mm超3mm以下の範囲内にあることが好ましい。 Further, the "radius of the knife edge" means the distance from the center in a plan view. That is, when one (smaller) knife edge is arranged in the other (larger) knife edge so that the centers of the two are aligned with each other in a plan view, the separation distance between the two is more than 0 mm and 3 mm or less. If the difference in radius (distance) is not constant, the difference in minimum radius (distance) may be more than 0 mm and 3 mm or less, but the difference in minimum radius (distance) and the difference in maximum radius (distance). The distance) is preferably in the range of more than 0 mm and 3 mm or less.

上記金属ガスケットの厚さが2mm以上5mm以下であることが好ましい。当該シール構造体においては、このように金属ガスケットの厚さを比較的大きくすることで、ナイフエッジが十分に金属ガスケットに食い込むことができること、ナイフエッジの食い込みに伴って十分に金属ガスケットが剪断変形されやすくなることなどにより、シール性能をより高めることができる。 The thickness of the metal gasket is preferably 2 mm or more and 5 mm or less. In the seal structure, by making the thickness of the metal gasket relatively large in this way, the knife edge can sufficiently bite into the metal gasket, and the metal gasket is sufficiently sheared and deformed due to the biting of the knife edge. The sealing performance can be further improved by making it easier to carry out.

上記ナイフエッジの先端の角度が、40°以上80°以下であることが好ましい。ナイフエッジの先端の角度を上記範囲とすることで、ナイフエッジが十分に金属ガスケットに食い込むことができること、ナイフエッジの食い込みに伴って十分に金属ガスケットが剪断変形されやすくなることなどにより、シール性能をより高めることができる。 The angle of the tip of the knife edge is preferably 40 ° or more and 80 ° or less. By setting the angle of the tip of the knife edge within the above range, the knife edge can sufficiently bite into the metal gasket, and the metal gasket is sufficiently easily sheared and deformed due to the biting of the knife edge. Can be further enhanced.

当該シール構造体は、真空蒸着装置に用いられることが好ましい。当該シール構造体は、真空蒸着装置のシール構造体に対応可能な十分なシール性能を有する。 The seal structure is preferably used in a vacuum vapor deposition apparatus. The seal structure has sufficient sealing performance to be compatible with the seal structure of the vacuum vapor deposition apparatus.

上記課題を解決するためになされた別の本発明は、当該シール構造体を用いたシール方法であって、上記一対のフランジのシール部間に上記金属ガスケットを配置した状態で、上記一対のフランジを押圧することにより、上記各シール部に形成されたナイフエッジを上記金属ガスケットに食い込ませる工程を備えるシール方法である。 Another invention made to solve the above problems is a sealing method using the sealing structure, in which the metal gasket is arranged between the sealing portions of the pair of flanges, and the pair of flanges. It is a sealing method including a step of biting the knife edge formed in each of the sealing portions into the metal gasket by pressing.

当該シール方法によれば、比較的弱い力で十分なシールを可能とするため、作業性を高めることなどができる。また、当該シール方法に用いられるシール構造体は、任意の形状に比較的容易に設計可能であるため、当該シール方法によれば、様々な形状のシールを可能とする。 According to the sealing method, it is possible to perform sufficient sealing with a relatively weak force, so that workability can be improved. Further, since the seal structure used in the sealing method can be relatively easily designed into an arbitrary shape, the sealing method enables sealing of various shapes.

本発明によれば、任意の形状に比較的容易に設計可能であり、十分なシール性能を有するシール構造体、及びこのシール構造体を用いたシール方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a seal structure that can be relatively easily designed into an arbitrary shape and has sufficient sealing performance, and a sealing method using this sealing structure.

図1は、本発明の一実施形態に係るシール構造体を示す模式的部分断面図である。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing a seal structure according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のシール構造体のナイフエッジ及び金属ガスケットの位置関係を示す模式的平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view showing the positional relationship between the knife edge and the metal gasket of the seal structure of FIG. 1. 図3は、図1のシール構造体を用いたシール方法を示す模式的部分断面図である。FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing a sealing method using the sealing structure of FIG. 図4は、図1とは異なる実施形態に係るシール構造体を示す模式的部分断面図である。FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view showing a seal structure according to an embodiment different from that of FIG. 図5は、従来のシール構造体を示す模式的部分断面図である。FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing a conventional seal structure.

以下、適宜図面を参照にしつつ、本発明の一実施形態に係るシール構造体及びシール方法について詳説する。 Hereinafter, the sealing structure and the sealing method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

<シール構造体10>
図1のシール構造体10は、一対のフランジ11a、11b及び金属ガスケット12を備える。
<Seal structure 10>
The seal structure 10 of FIG. 1 includes a pair of flanges 11a, 11b and a metal gasket 12.

(フランジ)
フランジ11aは、筒状体である。一方、フランジ11bは、有底の蓋である。フランジ11aは、シール部13aを有する。また、フランジ11bは、シール部13bを有する。シール部とは、封止状態を形成する部分である。シール部13aは、図1におけるフランジ11aの上側部分であり、金属ガスケット12が載置される部分を含む。シール部13bは、図1におけるフランジ11bの下側部分である。金属ガスケット12は、一対のフランジ11a、11bのシール部13a、13b間に配置される。
(Flange)
The flange 11a is a tubular body. On the other hand, the flange 11b is a bottomed lid. The flange 11a has a sealing portion 13a. Further, the flange 11b has a sealing portion 13b. The sealed portion is a portion that forms a sealed state. The seal portion 13a is an upper portion of the flange 11a in FIG. 1, and includes a portion on which the metal gasket 12 is placed. The seal portion 13b is a lower portion of the flange 11b in FIG. The metal gasket 12 is arranged between the sealing portions 13a and 13b of the pair of flanges 11a and 11b.

フランジ11aのシール部13aには、ナイフエッジ14aが環状に形成されている。また、フランジ11bのシール部13bには、ナイフエッジ14bが環状に形成されている。ナイフエッジとは、先端がナイフのように尖った、線状の突起である。この線状の突起が、平面視で環を形成している。 A knife edge 14a is formed in an annular shape on the sealing portion 13a of the flange 11a. Further, a knife edge 14b is formed in an annular shape on the sealing portion 13b of the flange 11b. A knife edge is a linear protrusion with a knife-pointed tip. These linear protrusions form a ring in a plan view.

図2に示されるように、ナイフエッジ14a及びナイフエッジ14bは、平面視において共に環状であり、具体的には略長方形状(各頂点が丸みを帯びた長方形状)を有する。ナイフエッジ14aとナイフエッジ14bとは、平面視において同一中心を有する相似形である。なお、図2において、ナイフエッジ14a、14bは、その先端(稜線)を図示している。 As shown in FIG. 2, the knife edge 14a and the knife edge 14b are both annular in a plan view, and specifically have a substantially rectangular shape (a rectangular shape in which each apex is rounded). The knife edge 14a and the knife edge 14b are similar figures having the same center in a plan view. In FIG. 2, the knife edges 14a and 14b show the tips (ridges) thereof.

平面視において、ナイフエッジ14aは、ナイフエッジ14bの外側に設けられている。具体的には、ナイフエッジ14aの半径とナイフエッジ14bの半径との差Aは、0mm超3mm以下である。すなわち、一対のフランジ11a、11bを対向させた際、対向方向視(図2に示す平面視)において、ナイフエッジ14aは、ナイフエッジ14bから0mm超3mm以下離れた外側位置となるように形成されている。なお、ナイフエッジの半径は、ナイフエッジの先端(稜線)の位置に基づくものとする。当該シール構造体10によれば、このように一対のナイフエッジ14a、14bの位置がずれていることにより、2つのナイフエッジ14a、14bが金属ガスケット12に食い込むと共に、金属ガスケット12に剪断変形が生じうるため、比較的弱い力でも十分なシール性能が発現される(後述する図3参照)。 In plan view, the knife edge 14a is provided on the outside of the knife edge 14b. Specifically, the difference A between the radius of the knife edge 14a and the radius of the knife edge 14b is more than 0 mm and 3 mm or less. That is, when the pair of flanges 11a and 11b are opposed to each other, the knife edge 14a is formed so as to be at an outer position separated from the knife edge 14b by more than 0 mm and 3 mm or less in the facing direction view (plan view shown in FIG. 2). ing. The radius of the knife edge is based on the position of the tip (ridge line) of the knife edge. According to the seal structure 10, the positions of the pair of knife edges 14a and 14b are displaced in this way, so that the two knife edges 14a and 14b bite into the metal gasket 12 and the metal gasket 12 is subjected to shear deformation. Since it can occur, sufficient sealing performance is exhibited even with a relatively weak force (see FIG. 3 described later).

ナイフエッジ14aの半径とナイフエッジ14bの半径との差Aの下限は、0.1mmが好ましく、0.3mmがより好ましく、0.5mmがさらに好ましく、1mmがよりさらに好ましい。また、この差Aの上限は、2mmが好ましく、1.5mmがより好ましく、1mmがさらに好ましい。 The lower limit of the difference A between the radius of the knife edge 14a and the radius of the knife edge 14b is preferably 0.1 mm, more preferably 0.3 mm, still more preferably 0.5 mm, still more preferably 1 mm. Further, the upper limit of the difference A is preferably 2 mm, more preferably 1.5 mm, and even more preferably 1 mm.

ナイフエッジ14a、14bの先端の角度θの下限としては、40°が好ましく、50°がより好ましい。ナイフエッジ14a、14bの先端の角度θが上記下限以上であることで、ナイフエッジ14a、14bの先端が欠け難く、また、押圧の際に金属ガスケット12に効果的に剪断変形を生じさせることができる。一方、上記角度θの上限としては、80°が好ましく、70°がより好ましい。この角度θが上記上限以下であることで、押圧の際に金属ガスケット12にナイフエッジ14a、14bが効果的に食い込むことができる。なお、ナイフエッジ14a、14bの先端の角度とは、ナイフエッジ14a、14bの稜線に垂直な断面における角度をいう。この断面におけるナイフエッジ14a、14bの形状は、二等辺三角形状であってもよく、その他の三角形状であってもよい。また、ナイフエッジ14a、14bの先端は、丸みを帯びていてもよい。 The lower limit of the angle θ at the tips of the knife edges 14a and 14b is preferably 40 °, more preferably 50 °. When the angle θ of the tips of the knife edges 14a and 14b is equal to or higher than the above lower limit, the tips of the knife edges 14a and 14b are less likely to be chipped, and the metal gasket 12 can be effectively sheared and deformed when pressed. can. On the other hand, the upper limit of the angle θ is preferably 80 °, more preferably 70 °. When this angle θ is not more than the above upper limit, the knife edges 14a and 14b can effectively bite into the metal gasket 12 at the time of pressing. The angle of the tips of the knife edges 14a and 14b means the angle in the cross section perpendicular to the ridgeline of the knife edges 14a and 14b. The shapes of the knife edges 14a and 14b in this cross section may be an isosceles triangle shape or another triangular shape. Further, the tips of the knife edges 14a and 14b may be rounded.

ナイフエッジ14a、14bの高さBとしては、特に限定されないが、下限としては0.5mmが好ましく、0.8mmがより好ましい。ナイフエッジ14a、14bの高さBを上記下限以上とすることで、押圧の際により十分な食い込みや剪断変形を生じさせることができる。一方、この高さBの上限としては、3mmが好ましく、1.5mmがより好ましい。ナイフエッジ14a、14bの高さBを上記上限以下とすることで、ナイフエッジ14a、14bの欠けを抑制し、シール性能を高めることができる。 The height B of the knife edges 14a and 14b is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.5 mm, more preferably 0.8 mm. By setting the height B of the knife edges 14a and 14b to be equal to or higher than the above lower limit, more sufficient biting and shear deformation can be caused at the time of pressing. On the other hand, the upper limit of the height B is preferably 3 mm, more preferably 1.5 mm. By setting the height B of the knife edges 14a and 14b to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to suppress chipping of the knife edges 14a and 14b and improve the sealing performance.

フランジ11a、11bのシール部13a、13bの外縁部分には、それぞれ外枠15a、15bが設けられている。また、この外枠15a、15bには、フランジ11a、11bを締め付けるためのボルト16用の穴(図示しない)が設けられている。 Outer frames 15a and 15b are provided on the outer edges of the sealing portions 13a and 13b of the flanges 11a and 11b, respectively. Further, the outer frames 15a and 15b are provided with holes (not shown) for bolts 16 for tightening the flanges 11a and 11b.

フランジ11a、11bの材質としては、特に限定されず、通常、金属である。フランジ11a、11bの材質としては、ステンレス鋼、チタン等を挙げることができ、良好な硬度を有することなどから、ステンレス鋼が好ましい。 The material of the flanges 11a and 11b is not particularly limited and is usually metal. Examples of the material of the flanges 11a and 11b include stainless steel and titanium, and stainless steel is preferable because it has good hardness and the like.

(金属ガスケット)
金属ガスケット12は、平面視環状の板状体である。具体的には、図2に示されるように、金属ガスケット12は、平面視において外縁及び内縁が略長方形状(各頂点が丸みを帯びた長方形状)の環状形状を有する。また、平面視において、金属ガスケット12の内縁は、ナイフエッジ14bよりも小さく、金属ガスケット12の外縁は、ナイフエッジ14aよりも大きい。すなわち、図2に示されるように、平面視において、2つのナイフエッジ14a、14bは、金属ガスケット12に覆われる大小関係になっている。
(Metal gasket)
The metal gasket 12 is a plate-like body having an annular shape in a plan view. Specifically, as shown in FIG. 2, the metal gasket 12 has an annular shape in which the outer edge and the inner edge are substantially rectangular (rectangular with rounded vertices) in a plan view. Further, in a plan view, the inner edge of the metal gasket 12 is smaller than the knife edge 14b, and the outer edge of the metal gasket 12 is larger than the knife edge 14a. That is, as shown in FIG. 2, in a plan view, the two knife edges 14a and 14b have a magnitude relationship of being covered with the metal gasket 12.

金属ガスケット12においては、一対のフランジ11a、11bの各シール部13a、13bに対向する一対の面17a、17b(図1における金属ガスケット12の上面及び下面)は、それぞれ平面である。すなわち、金属ガスケット12は、平板である。シールする際は、この一対の面17a、17bに、ナイフエッジ14a、14bがそれぞれ食い込まれる。 In the metal gasket 12, the pair of surfaces 17a and 17b (the upper surface and the lower surface of the metal gasket 12 in FIG. 1) facing the sealing portions 13a and 13b of the pair of flanges 11a and 11b are flat surfaces, respectively. That is, the metal gasket 12 is a flat plate. At the time of sealing, the knife edges 14a and 14b are bitten into the pair of surfaces 17a and 17b, respectively.

金属ガスケット12の厚さCの下限としては、2mmが好ましく、2.5mmがより好ましい。金属ガスケット12の厚さCを上記下限以上とすることで、十分にナイフエッジ14a、14bを食い込ませることができ、シール性能を高めることができる。一方、この厚さCの上限としては、5mmが好ましく、4mmがより好ましい。この厚さCを上記上限以下とすることで、効果的に剪断変形が生じることなどにより、シール性能を高めることができる。 The lower limit of the thickness C of the metal gasket 12 is preferably 2 mm, more preferably 2.5 mm. By setting the thickness C of the metal gasket 12 to the above lower limit or more, the knife edges 14a and 14b can be sufficiently bitten and the sealing performance can be improved. On the other hand, as the upper limit of the thickness C, 5 mm is preferable, and 4 mm is more preferable. By setting the thickness C to the upper limit or less, the sealing performance can be improved by effectively causing shear deformation.

金属ガスケット12の環部分の幅Dの下限としては、3mmが好ましく。4mmがより好ましい。一方、この幅Dの上限としては、8mmが好ましく、6mmがより好ましい。金属ガスケット12のこの幅Dを上記範囲内とすることで、ナイフエッジ14a、14bの食い込みや金属ガスケット12の剪断変形がより生じやすくなり、シール性能を高めることができる。 The lower limit of the width D of the ring portion of the metal gasket 12 is preferably 3 mm. 4 mm is more preferable. On the other hand, the upper limit of the width D is preferably 8 mm, more preferably 6 mm. By setting this width D of the metal gasket 12 within the above range, biting of the knife edges 14a and 14b and shear deformation of the metal gasket 12 are more likely to occur, and the sealing performance can be improved.

一対のフランジ11a、11bのシール部13a、13b間に金属ガスケット12を配置した際、金属ガスケット12の外周面18は、フランジ11a、11bの外枠15a、15bの内周面19に接していてもよいし、接していなくてもよい。例えば、金属ガスケット12の外周面18と、フランジ11a、11bの外枠15a、15bの内周面19との最大距離Eの下限は、0.1mmが好ましく、0.3mmがより好ましい。最大距離Eが上記下限以上であることで、一対のフランジ11a、11bによって金属ガスケット12を押圧した際に、金属ガスケット12の外周面18が膨出することで外枠15a、15bの内周面19を圧接する力が大きくなりすぎないため、締め付けをより弱い力で行うことができる。一方、上記最大距離Eの上限としては、5mmが好ましく、3mmがより好ましい。最大距離Eが上記上限以下であることで、一対のフランジ11a、11bのシール部13a、13b間への金属ガスケット25の配置を精度よく容易に行うことなどができる。 When the metal gasket 12 is arranged between the sealing portions 13a and 13b of the pair of flanges 11a and 11b, the outer peripheral surface 18 of the metal gasket 12 is in contact with the inner peripheral surface 19 of the outer frames 15a and 15b of the flanges 11a and 11b. It may or may not be in contact. For example, the lower limit of the maximum distance E between the outer peripheral surface 18 of the metal gasket 12 and the inner peripheral surface 19 of the outer frames 15a and 15b of the flanges 11a and 11b is preferably 0.1 mm, more preferably 0.3 mm. When the maximum distance E is equal to or greater than the above lower limit, the outer peripheral surface 18 of the metal gasket 12 bulges when the metal gasket 12 is pressed by the pair of flanges 11a and 11b, so that the inner peripheral surfaces of the outer frames 15a and 15b Since the force for pressing the 19 is not too large, the tightening can be performed with a weaker force. On the other hand, as the upper limit of the maximum distance E, 5 mm is preferable, and 3 mm is more preferable. When the maximum distance E is equal to or less than the above upper limit, the metal gasket 25 can be accurately and easily arranged between the sealing portions 13a and 13b of the pair of flanges 11a and 11b.

金属ガスケット12の材質としては、特に限定されず各種金属を用いることができるが、銅及び銅合金が好ましく、無酸素銅がより好ましい。これらは、特に真空中で使用する場合に良好な性能が発揮される。無酸素銅としては、JIS-C1020等で規定される無酸素銅等を挙げることができる。 The material of the metal gasket 12 is not particularly limited, and various metals can be used, but copper and copper alloys are preferable, and oxygen-free copper is more preferable. These exhibit good performance, especially when used in vacuum. Examples of the oxygen-free copper include oxygen-free copper specified in JIS-C1020 and the like.

<シール構造体20>
図4のシール構造体20は、一対のフランジ21a、21b及び金属ガスケット22を備える。シール構造体20は、一対のフランジ21a、21bの双方が筒状であること以外は、実質的に図1のシール構造体10と同様である。すなわち、一対のフランジ21a、21bは、シール部23a、23bをそれぞれ有する。また、フランジ21aのシール部23aには、ナイフエッジ24aが環状に形成されている。フランジ21bのシール部23bには、ナイフエッジ24bが環状に形成されている。一方のフランジ21bが筒状であること以外は、シール構造体20は、図1のシール構造体10と同じであってよい。当該シール構造体20は、配管の接続部材として好適に用いられる。
<Seal structure 20>
The seal structure 20 of FIG. 4 includes a pair of flanges 21a, 21b and a metal gasket 22. The seal structure 20 is substantially the same as the seal structure 10 of FIG. 1 except that both of the pair of flanges 21a and 21b are cylindrical. That is, the pair of flanges 21a and 21b each have a sealing portion 23a and 23b. Further, a knife edge 24a is formed in an annular shape on the sealing portion 23a of the flange 21a. A knife edge 24b is formed in an annular shape on the sealing portion 23b of the flange 21b. The seal structure 20 may be the same as the seal structure 10 of FIG. 1, except that one of the flanges 21b is cylindrical. The seal structure 20 is suitably used as a connecting member for piping.

<用途等>
当該シール構造体10、20は、真空装置のシール構造体、あるいはその他のシール構造体として用いることができる。当該シール構造体10、20は、例えば400℃を超える高温環境下においても、十分な真空シールを可能とする。中でも、当該シール構造体10、20は、真空蒸着装置のシール構造体として好適に用いられる。
<Use, etc.>
The seal structures 10 and 20 can be used as a seal structure for a vacuum device or another seal structure. The seal structures 10 and 20 enable sufficient vacuum sealing even in a high temperature environment exceeding 400 ° C., for example. Above all, the seal structures 10 and 20 are preferably used as the seal structure of the vacuum vapor deposition apparatus.

真空蒸着装置としては、例えば蒸着材収容部、バルブ及び蒸着材放出部を備え、蒸着材収容部とバルブ、及びバルブと蒸着材放出部が、それぞれ配管によって連結された構造を有するものが挙げられる。図1のシール構造体10は、このような真空蒸着装置の蓋部分などに、図4のシール構造体20は、このような真空蒸着装置の連結部分などに用いることができる。当該シール構造体を有する真空蒸着装置は、当該シール構造体によって十分にシールされているため、良好な蒸着性能を発揮することができる。なお、当該シール構造体を有する真空蒸着装置においては、通常、金属ガスケットの両面には2つのナイフエッジがそれぞれ食い込まれており、また、2つのナイフエッジにより金属ガスケットは剪断変形されている。但し、金属ガスケットに剪断変形が生じていなくてもよい。 Examples of the vacuum vapor deposition apparatus include a vapor deposition material accommodating portion, a valve, and a vapor deposition material discharging portion, and having a structure in which the vapor deposition material accommodating portion and the valve, and the valve and the vapor deposition material discharging portion are connected by piping, respectively. .. The seal structure 10 of FIG. 1 can be used for a lid portion of such a vacuum vapor deposition apparatus, and the seal structure 20 of FIG. 4 can be used for a connecting portion of such a vacuum vapor deposition apparatus. Since the vacuum vapor deposition apparatus having the seal structure is sufficiently sealed by the seal structure, good vapor deposition performance can be exhibited. In the vacuum vapor deposition apparatus having the seal structure, two knife edges are usually bitten into both sides of the metal gasket, and the metal gasket is sheared and deformed by the two knife edges. However, the metal gasket does not have to be sheared and deformed.

<シール方法>
当該シール構造体10を用いたシール方法は、一対のフランジ11a、11bのシール部13a、13b間に金属ガスケット12を配置した状態(図1参照)で、一対のフランジ11a、11bを押圧することにより、2つのナイフエッジ14a、14bを金属ガスケット12に食い込ませる工程を備える(図3参照)。
<Seal method>
In the sealing method using the sealing structure 10, the pair of flanges 11a and 11b are pressed with the metal gasket 12 arranged between the sealing portions 13a and 13b of the pair of flanges 11a and 11b (see FIG. 1). A step of biting the two knife edges 14a and 14b into the metal gasket 12 is provided (see FIG. 3).

一対のフランジ11a、11bの押圧は、ボルト16の締め付けにより行うことができる。すなわち、一対のフランジ11a、11b同士が図1における上下方向に押圧されることで、2つのナイフエッジ14a、14bが金属ガスケット12の面17a、17bにそれぞれ食い込み、さらに2つのナイフエッジ14a、14bにより、金属ガスケット12の剪断変形が生じうる。当該シール方法によれば、このような作用により、比較的弱い力で十分なシールを可能とする。 The pair of flanges 11a and 11b can be pressed by tightening the bolt 16. That is, when the pair of flanges 11a and 11b are pressed in the vertical direction in FIG. 1, the two knife edges 14a and 14b bite into the surfaces 17a and 17b of the metal gasket 12, respectively, and the two knife edges 14a and 14b are further formed. As a result, shear deformation of the metal gasket 12 may occur. According to the sealing method, such an action enables sufficient sealing with a relatively weak force.

なお、当該シール方法においては、用途等に応じて、軟化真空焼鈍処理を施してもよい。また、当該シール構造体20を用いたシール方法は、上記シール構造体10を用いたシール方法と同様である。 In the sealing method, softening vacuum annealing treatment may be performed depending on the intended use. Further, the sealing method using the seal structure 20 is the same as the sealing method using the seal structure 10.

<他の実施形態>
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、図1のシール構造体10においては、蓋側のフランジ11bのナイフエッジ14bの径を、もう一方のフランジ11aのナイフエッジ14aの径よりも小さくしているが、逆であってもよい。また、ボルト以外の方法によって、一対のフランジを押圧するような構造であってもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration may be changed without changing the gist of the present invention. For example, in the seal structure 10 of FIG. 1, the diameter of the knife edge 14b of the flange 11b on the lid side is made smaller than the diameter of the knife edge 14a of the other flange 11a, but the opposite may be true. .. Further, the structure may be such that the pair of flanges are pressed by a method other than the bolt.

本発明のシール構造体及びシール方法は、真空蒸着装置等の真空装置の部品及びシール方法などとして好適に用いることができる。 The sealing structure and sealing method of the present invention can be suitably used as parts of a vacuum device such as a vacuum vapor deposition apparatus and a sealing method.

10、20、30 シール構造体
11a、11b、21a、21b、31a、31b フランジ
12、22、32 金属ガスケット
13a、13b、23a、23b、33a、33b シール部
14a、14b、24a、24b、34a、34b ナイフエッジ
15a、15b、35a、35b 外枠
16 ボルト
17a、17b 面
18、38 外周面
19 内周面
10, 20, 30 Seal structure 11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b Flange 12, 22, 32 Metal gasket 13a, 13b, 23a, 23b, 33a, 33b Seal part 14a, 14b, 24a, 24b, 34a, 34b Knife edge 15a, 15b, 35a, 35b Outer frame 16 Bolt 17a, 17b Surface 18, 38 Outer surface 19 Inner peripheral surface

Claims (5)

シール部をそれぞれ有する一対のフランジ、及び
上記一対のフランジのシール部間に配置される環状の金属ガスケット
を備え、
上記一対のフランジが、上記各シール部に環状に形成されたナイフエッジをそれぞれ有し、
上記各シール部に形成されたナイフエッジが平面視において相似形であり、かつこれらのナイフエッジの半径の差が0.3mm以上3mm以下であり、
上記金属ガスケットの上記各シール部に対向する一対の面がそれぞれ平面であるシール構造体。
It is provided with a pair of flanges each having a sealing portion and an annular metal gasket arranged between the sealing portions of the pair of flanges.
The pair of flanges each have a knife edge formed in an annular shape on each of the sealing portions.
The knife edges formed on each of the above sealing portions are similar in plan view, and the difference in radius between these knife edges is 0.3 mm or more and 3 mm or less.
A seal structure in which a pair of surfaces of the metal gasket facing each of the seal portions are flat surfaces.
上記金属ガスケットの厚さが2mm以上5mm以下である請求項1に記載のシール構造体。 The seal structure according to claim 1, wherein the thickness of the metal gasket is 2 mm or more and 5 mm or less. 上記ナイフエッジの先端の角度が、40°以上80°以下である請求項1又は請求項2に記載のシール構造体。 The seal structure according to claim 1 or 2, wherein the angle of the tip of the knife edge is 40 ° or more and 80 ° or less. 真空蒸着装置に用いられる請求項1、請求項2又は請求項3に記載のシール構造体。 The seal structure according to claim 1, claim 2 or claim 3, which is used in a vacuum vapor deposition apparatus. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のシール構造体を用いたシール方法であって、
上記一対のフランジのシール部間に上記金属ガスケットを配置した状態で、上記一対のフランジを押圧することにより、上記各シール部に形成されたナイフエッジを上記金属ガスケットに食い込ませる工程
を備えるシール方法。
A sealing method using the sealing structure according to any one of claims 1 to 4.
A sealing method comprising a step of biting the knife edge formed in each of the sealing portions into the metal gasket by pressing the pair of flanges in a state where the metal gasket is arranged between the sealing portions of the pair of flanges. ..
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