JPS61294267A - O ring - Google Patents

O ring

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JPS61294267A
JPS61294267A JP13530885A JP13530885A JPS61294267A JP S61294267 A JPS61294267 A JP S61294267A JP 13530885 A JP13530885 A JP 13530885A JP 13530885 A JP13530885 A JP 13530885A JP S61294267 A JPS61294267 A JP S61294267A
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JP
Japan
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ring
metal pipe
resin
cooling fluid
covering layer
Prior art date
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Application number
JP13530885A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kamiya
紙谷 隆志
Hiroshi Takeuchi
寛 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To permit use at a high temperature state, by covering a metal pipe provided with a cooling fluid entering port and a cooling fluid discharge port by a resin covering layer. CONSTITUTION:A metal pipe formed into a ring-shape has its circumference covered by a resin covering layer 2 composed of fluoro resin. The metal pipe 1 is also coupled with a cooling fluid entering port 3 and a cooling fluid dis charge port 4, which are introduced into an outside passing through the resin covering layer 2. Heat transferred to the resin covering layer is quickly absorbed by supplying cooling fluid such as water into the metal pipe in an O ring, where by heat resistance of the resin covering layer is greatly improved so that the O ring is used at a high temperature state.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高温条件下で使用される0リングの改良に係
わり、特に冷却機能を備えたOリングに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to improvements in O-rings used under high-temperature conditions, and particularly to an O-ring with a cooling function.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、0リングによるシール効果は、真空機器における
真空保持或いは回転軸の潤滑油のシール材として利用さ
れている。これらの用途に対し1還される0リングの材
質は、金属、樹脂及び合成樹脂等に分類されている。そ
して、こられ材質に合わせた従来の使用法では、何等問
題は生じていなかった。
Conventionally, the sealing effect of an O-ring has been utilized for vacuum maintenance in vacuum equipment or as a sealing material for lubricating oil on a rotating shaft. The materials of O-rings that are used for these purposes are classified into metals, resins, synthetic resins, etc. No problems have been caused by conventional methods of use tailored to these materials.

ところで、最近の半導体工業における多方面への進出要
求は止どまることを知らず、新素材及び特殊技術を必要
としている。このような半導体工業、特に半導体製造装
置では特殊真空機器が広く用いられており、真空保持上
0リングシ一ル部も数多くある。中でも、500〜90
0 [”C]の高瀉下で反応を起こし薄膜を形成する減
圧気相成長装置では、反応炉が石英ガラスで構成されて
いるために、金属製のOリングを用いることは石英ガラ
スの機械的強度から困難である。従って、樹脂系或いは
合成樹脂系の0リングが用いられている。
Incidentally, the recent demand for expansion into various fields in the semiconductor industry shows no signs of stopping, and new materials and special technologies are required. Special vacuum equipment is widely used in the semiconductor industry, especially in semiconductor manufacturing equipment, and there are many O-ring seals for vacuum maintenance. Among them, 500 to 90
In a reduced-pressure vapor phase growth apparatus that forms a thin film by causing a reaction under a high ["C] atmosphere, the reactor is made of quartz glass, so using a metal O-ring is difficult due to the mechanical problems of quartz glass. This is difficult due to its strength.Therefore, resin-based or synthetic resin-based O-rings are used.

しかしながら、半導体基板の大口径化及び自動化の要求
が、半導体製造設備の大形化を促進しており、こられの
設備の大形化に伴いOリングに加わる熱負荷も増大して
いる。
However, demands for larger diameter semiconductor substrates and automation are promoting the increase in the size of semiconductor manufacturing equipment, and with the increase in the size of these equipment, the thermal load applied to O-rings is also increasing.

このようなOリングの、熱負荷に対する耐性は、樹脂系
の特徴とも言える蓄熱のために低いものである。例えば
、Oリングを永久圧縮歪率が30[%]以下で使用する
ためには、弗素樹脂系Oリングでは150[’C]で6
5時間以内である。
The resistance of such an O-ring to heat load is low due to heat accumulation, which is a characteristic of resin-based O-rings. For example, in order to use an O-ring with a permanent compressive strain rate of 30[%] or less, a fluororesin O-ring must be used at 150['C].
Within 5 hours.

第5図に示すような減圧気相成長装置にあっては、約8
00 [’C]の発熱体11からOリング18までの距
離Xが50[α]程度では、外径200[aaφ]の石
英反応′rg13のOリングシール部の温度が240 
[”C]にも達してしまう。これは、炉体の均熱ゾーン
を80[13以上必要とするために、反応管13を保温
材12で保温することから、熱エネルギーがシール部分
にも伝わることによる。従って、自然冷却では不十分で
あり、前記樹脂系0リング18は熱変形して真空による
差圧で永久圧縮歪となり、真空シールの使用に耐えない
。このため、Oリングシールすべき部分である石英製反
応炉13に対し一方の金属サポート板14或いはドア7
ランジ15を水等による冷却を行うことで、間接的にO
リング18を冷却していた。
In a reduced pressure vapor phase growth apparatus as shown in FIG.
00 ['C] When the distance X from the heating element 11 to the O-ring 18 is about 50 [α], the temperature of the O-ring seal part of the quartz reaction 'rg13 with an outer diameter of 200 [aaφ] is 240 ['C].
This is because the reaction tube 13 is kept warm by the heat insulating material 12, which requires a soaking zone of 80 [13 or more] for the furnace body, so thermal energy is also transferred to the sealing part. Therefore, natural cooling is insufficient, and the resin O-ring 18 is thermally deformed and becomes permanently compressive strain due to the differential pressure caused by the vacuum, making it unsuitable for use as a vacuum seal. One metal support plate 14 or door 7 for the quartz reactor 13 which is the main part
By cooling the lunge 15 with water, etc., indirectly
The ring 18 was being cooled.

なお、第5図中16はドア、17はガス導入管、19.
19’は水冷管、20は真空配管、28は樹脂系Oリン
グをそれぞれ示している。
In addition, in FIG. 5, 16 is a door, 17 is a gas introduction pipe, and 19.
19' is a water cooling pipe, 20 is a vacuum pipe, and 28 is a resin O-ring.

しかしながら、上記の間接冷却による使用においても、
前述の石英反応炉13と金属サポート板14とのシール
効果は、連続で50時間程度である。このため、樹脂系
の0リング18では、石英反応炉13の洗浄サイクルで
ある150〜200時間に耐えることはできず、長時間
の使用により0リング18は真空シールを損う等の問題
があった。
However, even when using indirect cooling as described above,
The sealing effect between the quartz reactor 13 and the metal support plate 14 described above is continuous for about 50 hours. For this reason, the resin-based O-ring 18 cannot withstand the 150 to 200-hour cleaning cycle of the quartz reactor 13, and the O-ring 18 has problems such as damaging the vacuum seal when used for a long time. Ta.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、樹脂或いは合成樹脂系の0リング材の
耐熱性を向上させることができ、高温状態での使用可能
なOリングを提供することにある。
The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to improve the heat resistance of resin or synthetic resin O-ring materials and to create O-rings that can be used in high temperature conditions. It is about providing.

(発明の概要〕 本発明の骨子は、0リング自体に冷却機構を設け、高温
での使用に耐え得るようにしたことにある。
(Summary of the Invention) The gist of the present invention is that the O-ring itself is provided with a cooling mechanism so that it can withstand use at high temperatures.

即ち本発明は、高温度条件下で使用される0リングにお
いて、冷却流体の流入口及び排出口を備えたリング状の
金属パイプと、この金属パイプを被覆してなりシール部
として作用する樹脂被覆層とを設けるようにしたもので
ある。
That is, the present invention provides an O-ring used under high temperature conditions, which includes a ring-shaped metal pipe provided with an inlet and an outlet for cooling fluid, and a resin coating that covers this metal pipe and acts as a sealing part. It is arranged so that a layer is provided.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、0リング中の金属パイプに水等の冷却
流体を流すことにより、樹脂被覆層に伝わる熱が速やか
に吸収されることになる。このため、シール部として作
用する樹脂被覆層の耐熱性が著しく改善され、高温状態
でも十分に使用することが可能となる。
According to the present invention, by flowing a cooling fluid such as water through the metal pipe in the O-ring, the heat transmitted to the resin coating layer is quickly absorbed. Therefore, the heat resistance of the resin coating layer that functions as a sealing portion is significantly improved, and it becomes possible to use the resin coating layer satisfactorily even in high-temperature conditions.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例に係わる0リングの概略構造
を示す斜視図、第2図は第1図の矢視P−P断面図であ
る。図中1は金属パイプであり、この金属パイプ1はリ
ング状に形成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of an O-ring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along arrow PP in FIG. In the figure, 1 is a metal pipe, and this metal pipe 1 is formed into a ring shape.

金属パイプ1の外周には、弗素樹脂からなる樹脂被覆H
2が被覆形成されている。また、金属パイプ1には冷却
流体の流入03及び排出口4が接続されており、これら
の流入口3及び排出口4は樹脂被覆J!!2を貫通して
外部に導出されている。
The outer periphery of the metal pipe 1 is coated with a resin coating H made of fluororesin.
2 is coated. Further, an inlet 03 and an outlet 4 for cooling fluid are connected to the metal pipe 1, and these inlet 3 and outlet 4 are coated with resin. ! 2 and is led out to the outside.

なお、上記構造のOリングを形成するには、次のように
すればよい。まず、冷却流体の流入口3及び排出口4を
備えた外径6[s+]、内径5L+m]のステンレス製
パイプ1を、9[Mφ]の0リング形成金型中央部に設
置する。その後、金型内に弗素樹脂を注入し、該樹脂を
乾燥させればよい。
Note that the O-ring having the above structure can be formed in the following manner. First, a stainless steel pipe 1 having an outer diameter of 6 [s+] and an inner diameter of 5 L+m and equipped with an inlet 3 and an outlet 4 for cooling fluid is installed in the center of a 9 [Mφ] O-ring forming mold. After that, a fluororesin may be injected into the mold and the resin may be dried.

このようにして形成したOリングの耐熱性について試験
したiころ、次の第3図のような結果が得られた。ここ
で、試験条件としては、第1図に示す如く形成した実施
例Oリング(図中曲線イ)と、従来の弗素樹脂系Oリン
グ(図中曲線口)とを、200 [”C]の温度雰囲気
中に設置し、このときの圧縮永久歪率を測定した。また
、実施例Oリング10のパイプ1には毎分50[]の冷
却水を流し、樹脂被覆12を冷却しておいた。第3図か
ら、本実施例のOリング10は、従来の0リング18の
圧縮永久歪率に比べ優れていることが判る。
The heat resistance of the O-ring thus formed was tested and the results shown in Figure 3 below were obtained. Here, as for the test conditions, the example O-ring formed as shown in Fig. 1 (curve A in the figure) and the conventional fluororesin O-ring (curved opening in the figure) were tested at a temperature of 200["C] It was installed in a temperature atmosphere, and the compression set rate was measured at this time.In addition, cooling water was flowed through the pipe 1 of the example O-ring 10 at a rate of 50 [] per minute to cool the resin coating 12. It can be seen from FIG. 3 that the O-ring 10 of this embodiment has a higher compression set than the conventional O-ring 18.

また、本実施例による0リング10を第4図に示した減
圧気相成長装置の石英反応管13とドア7ランジ15と
の真空シールに用いた結果、この0リング10は石英反
応管13の洗浄サイクルである300時間以上の使用に
耐え、圧縮永久歪も増加せず、再度の真空シールが可能
となった。このことは、石英反応管13のOリングシー
ル部分であるA点が石英炉用ヒータ11からの熱伝導或
いは輻射により240 [”C]の高温になるにも拘ら
ず、0リング10を構成する冷却パイプ1の冷却水がO
リング内部から樹脂被覆層2を積極的に水冷除熱した結
果である。さらに、ドアフランジ15及びサポートフラ
ンジ14が水冷管19により冷却されることにより、従
来Oリングに蓄熱していたエネルギーが、Oリング10
中の冷却用ステンレスパイプ1とサポートフランジ14
及びドア7ランジ15に接触するB点から積極的に吸収
されたことによる。
Further, as a result of using the O-ring 10 according to this embodiment for vacuum sealing between the quartz reaction tube 13 and the door 7 flange 15 of the reduced pressure vapor phase growth apparatus shown in FIG. It withstood more than 300 hours of cleaning cycles, no increase in compression set, and was able to be vacuum-sealed again. This means that even though point A, which is the O-ring seal part of the quartz reaction tube 13, reaches a high temperature of 240 ["C] due to heat conduction or radiation from the quartz furnace heater 11, the O-ring 10 Cooling water in cooling pipe 1 is O
This is the result of actively removing heat from the resin coating layer 2 by water cooling from inside the ring. Furthermore, since the door flange 15 and the support flange 14 are cooled by the water-cooled pipe 19, the energy that was conventionally stored in the O-ring is transferred to the O-ring 10.
Inside cooling stainless steel pipe 1 and support flange 14
This is because it is actively absorbed from point B where it contacts the door 7 flange 15.

このように本実施例によれば、弗素樹脂系のOリングを
製造するに当り、金属パイプ1を母材である弗素樹脂2
に埋込むことにより、発熱体から発生した熱エネルギー
が、0リング10の冷却用パイプ1への熱伝導により蓄
熱することなく除熱される。このため、樹脂系の特徴で
ある圧縮永久歪の熱エネルギーの増加を少なくすること
が可能となり、減圧気相成長装置等に十分使用すること
ができる。
In this way, according to this embodiment, when manufacturing a fluororesin O-ring, the metal pipe 1 is replaced with the fluororesin 2 which is the base material.
By embedding the heating element in the heating element, the heat energy generated from the heating element is removed by heat conduction to the cooling pipe 1 of the O-ring 10 without accumulating heat. For this reason, it becomes possible to reduce the increase in thermal energy due to compression set, which is a characteristic of resin systems, and it can be sufficiently used in reduced pressure vapor phase growth apparatuses and the like.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。前記実施例では、内径9[m]のOリングに対し0
.44の断面積の比の外径6[asm]、内径5[jw
lの冷却用金属パイプを埋込んだ例について述べたが、
樹脂系0リングの性質である弾性を損わない範囲であれ
ば、パイプの断面積とOリングの断面積の比は変更可能
であり、概ね90[%]以下が望ましい。ざらに、母材
である弗素樹脂に代えて、シリコーン樹脂その他の樹脂
を用いることも可能である。また、母材に埋込む金属は
ステンレスに限らず、熱伝導性の優れた物質であれば、
金、銀は言うに及ばず、銅、アルミニウム或いは合金等
のパイプでもよい。さらに、礪械強度を増すために、金
属パイプを円型から四角、楕円に変更することも可能で
ある。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. In the above example, for an O-ring with an inner diameter of 9 [m],
.. The ratio of the cross-sectional area of 44 is the outer diameter 6 [asm] and the inner diameter 5 [jw
I mentioned an example in which a cooling metal pipe was embedded.
The ratio of the cross-sectional area of the pipe to the cross-sectional area of the O-ring can be changed within a range that does not impair the elasticity, which is a property of the resin-based O-ring, and is preferably approximately 90% or less. In addition, it is also possible to use silicone resin or other resin in place of the fluororesin that is the base material. In addition, the metal to be embedded in the base material is not limited to stainless steel, but any material with excellent thermal conductivity can be used.
It goes without saying that the pipe may be made of gold or silver, but may also be made of copper, aluminum, or an alloy. Furthermore, in order to increase the mechanical strength, it is also possible to change the metal pipe from a circular shape to a square or ellipse shape. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係わる0リングの概略構造
を示す斜視図、第2図は第1図の矢視P。 −P断面を示す図、第3図は0リングを200[’C]
の温度雰囲気中で試験したときの圧縮永久歪率を示す特
性図、第4図は上記実施例のOリングを減圧気相成長装
置のドアフランジと石英反応管との真空シールに応用し
た例を示す断面図、第5図は従来の問題点を説明するた
めのもので減圧気相成長装置の構造を示す断面図である
。 1・・・金属パイプ、2・・・樹脂被覆層、3・・・流
入口、4・・・排出口、10・・・金属パイプ付0リン
グ(実施例0リング)、11・・・ヒータ、12・・・
保温カバー、13・・・石英反応管、14・・・サポー
トフランジ、15・・・ドア7ランジ、16・・・ドア
、17・・・ガス導入管、18.28・・・従来の0リ
ング、19・・・水冷管、20・・・0リング用冷却パ
イプ、 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第3図 第4図
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of an O-ring according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow P in FIG. - A diagram showing the P cross section, Figure 3 shows the 0 ring at 200['C]
Figure 4 is a characteristic diagram showing the compression set when tested in a temperature atmosphere of The cross-sectional view shown in FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a reduced pressure vapor phase growth apparatus, and is for explaining the conventional problems. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Metal pipe, 2... Resin coating layer, 3... Inflow port, 4... Outlet port, 10... O-ring with metal pipe (Example 0-ring), 11... Heater , 12...
Heat insulation cover, 13...Quartz reaction tube, 14...Support flange, 15...Door 7 lange, 16...Door, 17...Gas introduction tube, 18.28...Conventional O-ring , 19... Water cooling pipe, 20... Cooling pipe for 0 ring, Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 3 Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高温度条件下で使用されるOリングにおいて、リ
ング状に形成され且つ冷却流体の流入口及び排出口が設
けられた金属パイプと、この金属パイプを被覆して設け
られた樹脂被覆層とを具備してなることを特徴とするO
リング。
(1) In an O-ring used under high temperature conditions, a metal pipe formed in a ring shape and provided with an inlet and an outlet for cooling fluid, and a resin coating layer provided to cover this metal pipe. O characterized by comprising:
ring.
(2)前記樹脂被覆層として、弗素樹脂或いはシリコー
ン樹脂を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のOリング。
(2) The O-ring according to claim 1, wherein a fluororesin or a silicone resin is used as the resin coating layer.
(3)前記金属パイプの断面積は、樹脂被覆層を含む全
体の断面積の90[%]以下であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のOリング。
(3) The O-ring according to claim 1, wherein the cross-sectional area of the metal pipe is 90% or less of the entire cross-sectional area including the resin coating layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006132274A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 Tokyo Electron Limited Sealing structure of vacuum device
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