KR100387337B1 - 저하중 시일 - Google Patents

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KR100387337B1
KR100387337B1 KR10-2000-0018429A KR20000018429A KR100387337B1 KR 100387337 B1 KR100387337 B1 KR 100387337B1 KR 20000018429 A KR20000018429 A KR 20000018429A KR 100387337 B1 KR100387337 B1 KR 100387337B1
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후쿠다마모루
니시무라야스유키
니시다가즈마사
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미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤
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Abstract

저하중에서 양호한 밀봉성능을 발휘하여 기기의 수명을 연장시킬 수 있는 저하중시일을 제공하는 점에 있다.
개구부(4)와, 제 1 측벽면(5)·제 2 측벽면(6)과, 저벽면(7)을 갖는 환상의 더브테일 홈(3)내에 장착되는 환상의 저하중시일로서, 이 시일(1)은, 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9)와 돌출부(12)를 가짐과 동시에, 저벽면(7)에 대응함과 동시에 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9) 사이에 설치된 함몰부(10)로 이루어지는 횡단면 3차형상이다.

Description

저하중 시일{LOW LOAD SEAL}
본 발명은 유체의 밀봉에 사용되는 저하중 시일에 관한 것이다.
종래의 각종 시일중에, 더브테일 홈(31)내에 장착되는 시일로서는, 도 9에 도시하는 바와 같은 O링(30)이 일반적이었다.
또 도 10에 도시하는 바와 같은 (일본국 실개평 3 - 127866호 공보에 기재된) 시일(35)이 공지이었다.
도 9에 도시하는 O링(30)의 경우, 한쪽 부재(32)에 설치된 (횡단면 변형 타원형상 또는 변형 타원형상의) 더브테일 홈(31)의 깊이보다도 O링(30)의 직경이 크게 설정되어 있으며, 더브테일 홈(31)의 개구부에서 O링(30)의 일부가 외부 돌출형상으로 되어 있다. 또, 더브테일 홈(31)의 개구부의 폭보다도 O링(30)의 직경이 크므로, 동일 도면(가)에 도시하는 바와 같이, O링(30)이 더브테일 홈(31)으로부터탈락되지 않도록 되어 있다. 더욱이 30a는 O링(30)의 성형시에 길이방향으로 형성된 파팅라인(버부)이다. 그런데, 동일 도면(나)에 도시하는 바와 같이, 한쪽 부재(32)와 다른 쪽 부재(33)가 상대적으로 접근하고, 동일 도면(다)에 도시하는 바와 같이, O링(30)이 다른 쪽 부재(33)의 대향면(34)에 가압되어 찌부러뜨려져서, 소정의 찌부러뜨림 양(율)이 주어짐과 동시에, O링(30)을 경계로 그 내부와 외부에서 유체가 밀봉된다.
또 일본국 실개평 3 - 127866호 공보에 기재된 시일(35)은, 도 10(가)에 도시하는 바와 같이, 횡단면 사다리꼴 더브테일 홈(31)내에 장착되는 대직경 원호형상부(36)와, 대직경 원호형상부(36)에서 더브테일 홈(31)의 개구부측으로 2갈래형상으로 팽출형성된 한쌍의 팽출부(37, 37)와, 한쌍의 팽출부(37, 37) 사이에 설치된 함몰부(38)로 이루어지는 횡단면형상으로 형성되어 있고, 한쌍의 팽출부(37, 37) 및 함몰부(38)에 의해 흡반부(吸盤部)(39)를 형성하고 있다. 그리고, 동일 도면(나)에 도시하는 바와 같이, 한쪽과 다른 쪽 부재(32, 33)가 서로 접근함으로써 흡반부(39)가 대향면(34)에 압접되고, 흡착작용에 의해 흡반부(39)가 대향면(34)에 흡착하여 유체를 밀봉하도록 되어 있다.
그렇지만, 도 9에서 설명한 O링(30)에서는 소정의 찌부러뜨림량(율)을 부여하는데 큰 압축하중을 소요로 하고, 각 부품( 한쪽 및 다른 쪽 부재(32, 33) 및 O링(30))에 부하가 걸려, 기기(예컨대 반도체장치 등)의 수명이 짧게 된다는 문제가 있었다. 또, O링(30)의 직경은 더브테일 홈(31)의 개구부의 폭보다도 크기 때문에,장착이 어렵고, 또한 장착시에 O링(30)이 비틀릴 가능성이 있으며, O링(30)의 파팅라인(30a)이 시일면으로 되는―――파팅라인(30a)이 다른 쪽 부재(33)의 대향면 (34)과 맞닿는―――염려가 있고, 밀봉성을 잃는 염려가 있었다.
또한, 예를 들면, 한쪽 부재(32)가 게이트이며, 다른 쪽 부재(33)가 밸브시트인 게이트밸브의 경우, 다수의 부품점수로 구성되기 때문에 개개의 치수공차에 의해, O링(30)의 압축량에 큰 차이가 생기고, 하중이 과대하게 변화하고, 그 하중에 견디기 위하여 기구부가 과대설계로 되고 만다. 또는, 조립상태에서 압축량 부족으로 되어 누출의 원인으로 되거나, O링(30)에 과대한 하중이 작용하여 압축영구변형의 증가, 발진(發塵)의 증가, 균열발생 등의 문제가 발생한다. 또, 게이트밸브의 양면이, 대기 대 진공 혹은 진공 대 진공의 경우에는, 그 압력차로 게이트가 기구의 휨으로 위치가 변화하여 O링(30)의 압축량이 변화하여 적절한 밀봉상태를 얻는 것이 곤란하였다.
또, 도 10에서 설명한 시일(35)에서는, 동일 도면(나)와 같이, 대직경 원호형상부(36)의 탄성에 의해 흡반부(39)를 대향면(34)에 강하게 눌러붙이도록 하고 있기 때문에 대직경 원호형상부(36)를 크게 탄성변형시키는―――큰 찌부러뜨림량을 부여하는―――필요가 있고, 따라서 그 때의 큰 압축하중에 의해 기기의 수명이 단축된다는 문제가 있었다. 또 한쌍의 팽출부(37,37)가 한쪽과 다른 쪽의 부재(32, 33)로 강력하게 끼워넣게 되기 때문에 손상을 받기 쉬었다.
그런데, 도 11에 도시하는 (일본국 특개평 10 - 311430호 공보에 기재된) 시일(40)은, 횡단면 ㄷ자형상의 홈(41)에 끼워부착된 것으로서, 홈(41)의 저벽면측에얕은 오목부(42)를 가짐과 동시에, 홈(41)의 개구부측에 반원호형상 돌출부(43)를 가지며, 또, 시일(40)의 개구부측의 폭은 홈(41)의 폭보다 크게 설정되고, 홈(41)내에 압축상태로서 밀어넣어져서 탈락을 면하고 있다. 이 시일(40)의 경우, 반원호형상 돌출부(43)가 다른 쪽 부재(33)의 대향면(34)으로 가압되면, 반원호형상 돌출부(43)의 밀어넣기 변형을 오목부(42)로 피하도록 하고 있는데, 홈(41)의 폭치수(W)에 대한 반원호형상 돌출부(43)의 폭치수(W1)의 비율이 크고, 또한 홈(41)의 깊이치수(h)에 대한 반원호형상 돌출부(43)의 개구부로부터의 돌출치수(h1)의 비율이 작기 때문에, 소정의 찌부러뜨림량(율)을 부여하는데 비교적 큰 압축하중을 필요로 하고 있었다.
본 발명의 목적은, 이와 같은 문제점을 해결하여, 더브테일 홈으로의 장착성이 우수하고, 더브테일 홈내로 비틀려서 장착되는 것을 방지함과 동시에, 저하중으로 양호한 밀봉성능을 발휘하여 기기의 수명을 연장하는 저하중시일을 제공하는 점에 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태를 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명에 관한 저하중시일의 횡단면형상을 설명하는 구성도,
도 3은 시일이 상대면에 접촉한 상태를 도시하는 단면도,
도 4는 밀봉상태를 도시하는 단면도,
도 5는 변위하중특성을 도시하는 그래프도,
도 6은 O링과 비교한 그래프도,
도 7은 본 발명의 다른 실시형태를 도시하는 단면도,
도 8은 저하중시일의 횡단면형상을 설명하는 구성도,
도 9는 제 1의 종래예를 도시하는 설명도,
도 10은 제 2의 종래예를 도시하는 설명도, 및
도 11은 제 3의 종래예를 도시하는 설명도.
(부호의 설명)
1 : 시일 3 : 더브테일 홈
4 : 개구부 5 : 제 1 측벽면
6 : 제 2 측벽면 7 : 저벽면
8 : 제 1 원호형상부 9 : 제 2 원호형상부
10 : 함몰부 11 : 선단 원호형상부
12 ; 돌출부 17, 27 : 절결홈
18, 26 : 간극부 19 : 파팅라인
H : 깊이 치수 H1: 돌출치수
L : 저압측 T : 두께치수
W, W1: 폭치수
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발병에 관한 저하중시일은, 개구부와, 서로 이 개구부측에 근접함에 따라서 접근하는 제 1 측벽면·제 2 측벽면과, 저벽면을 갖는 환상의 더브테일 홈내에 장착되는 환상의 저하중시일로서, 상기 제 1 측벽면측으로 팽출하여 저벽면에 접촉하는 외주측의 제 1 원호형상부와, 상기 제 2 측벽면측으로 팽출하여 저벽면에 접촉하는 내주측의 제 2 원호형상부와, 상기 저벽면에 대응함과 동시에 상기 제 1 원호형상부와 제 2 원호형상부 사이에 설치된 함몰부와, 상기 제 1 원호형상부와 제 2원호형상부 사이에서 상기 개구부를 통하여 외부로 돌출함과 동시에 선단원호형상부를 갖는 돌출부로 이루어지는 횡단면 3갈래형상을 구비하고 있다.
또, 제 1 원호형상부·제 2 원호형상부 중에서 저압측에 대응하는 측에서, 절결홈을 1개 이상 설치하고, 제 1 원호형상부와 함몰부와 제 2 원호형상부 및 더브테일 홈의 저벽면으로 형성된 간극부의 유체를 상기 절결홈에서 저압측으로 흐르도록 하고 있다.
또, 제 1 원호형상부·제 2 원호형상부 중에서 저압측에 대응하는 측에서, 절결홈을 1개 이상 설치하고, 제 1 원호형상부와 더브테일 홈의 제 1 측벽면으로 형성된 간극부 또는 제 2 원호형상부와 더브테일 홈의 제 2 측벽면으로 형성된 간극부의 유체를 상기 절결홈에서 저압측으로 흐르도록 하고 있다.
또, 제 1 원호형상부가 제 1 측벽면에 대응하는 부위, 및 제 2 원호형상부가 제 2 측벽면에 대응하는 부위에 파팅라인이 형성되어 있다. 또, 돌출부의 두께치수에 대한 함몰부의 폭치수가 60%∼190%이다.
또, 돌출부의 두께치수가, 더브테일 홈의 개구부의 폭치수에 대하여 30%∼60%로 설정되고, 또한 더브테일 홈의 개구부로부터의 돌출부의 돌출치수가 더브테일 홈의 깊이치수에 대하여 40%∼90%로 설정되어 있다.
(실시형태)
이하, 실시형태를 도시하는 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은, 본 발명의 저하중시일의 실시형태를 도시한다. 이 시일(1)은 고무 등의 탄성체로 환상으로 형성되어 있으며, 개폐 및 고정플랜지용―――예컨대, 반도체제조장치의 게이트밸브용―――의 밀봉으로서 사용되고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 시일부착부재(2)에 설치된 환상의 횡단면 사다리꼴 더브테일 홈(3)내에 장착된다.
도 1과 도 3에 도시하는 바와 같이, 시일부착부재(2)의 더브테일 홈(3)은, 개구부(4)와, 서로 개구부(4)에 근접함에 따라서 접근하는 제 1 측벽면(5)·제 2 측벽면(6)과, 저벽면(7)을 갖는 횡단면 사다리꼴형상이다.
다음에, 도 1∼도 4를 참조하면서 시일(1)의 단면형상을 구체적으로 설명하면, 이 시일(1)은, 더브테일 홈(3)의 장착상태에서, 제 1 측벽면(5)측에 (접근 또는 접촉하도록)팽출하고 저벽면(7)에 접촉하는 외주측의 제 1 원호형상부(8)와, 제 2 측벽면(6)측에(접근 또는 접촉하도록) 팽출하고 저벽면(7)에 접촉하는 내주측의 제 2 원호형상부(9)와, 저벽면(7)에 대응함과 동시에 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9) 사이에 설치된 함몰부(10)와, 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9) 사이에서 개구부(4)를 통하여 외부로 돌출함과 동시에 선단원호형상부(11)를 갖는 돌출부(12)로 이루어지는 횡단면 3갈래형상(원형의 대략 Y자형 횡단면 형상)이다.
더욱 상세하게는, 제 1 원호형상부(8) 및 제 2 원호형상부(9)는, 반경(R1)의 대직경부(13)와 반경(R2)의 소직경부(14)로 이루어진다. 또, 함몰부(10)는 반경(R3)의 오목곡면으로 형성되고, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 각 소직경부(14, 14)와 연속상태로 된다. 또, 돌출부(12)는 반경(R5)의 오목곡면으로 형성됨과 동시에 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 각 대직경부(13, 13)와 연속상태로 되는 모서리부(15, 15)와, 반경(R4)의 상기 선단 원호형상부(11)와, 선단 원호형상부(11)와 각 모서리부(15, 15)를 연결하는 직선상태의 연결부(16, 16)로 이루어진다.
또, 제 1 원호형상부(8)·제 2 원호형상부(9) 중에 저압측(L)에 대응하는 측에서, 절결홈(17)을 1개 이상 설치하고, 제 1 원호형상부(8)와 함몰부(10)와 제 2 원호형상부(9) 및 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)으로 형성된 간극부(18)의 유체를 절결홈(17)으로부터 저압측(L)으로 흐르도록 하고 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 원호형상부(8)에 절결홈(17)을 설치한 경우를 예시하고 있다. 이것에 의해 도 4에 도시하는 바와 같이 시일(1)이 압축될 때, 간극부(18) 내의 유체가 절결홈(17)을 통과하여 저압측(L)으로 빠진다. 또, 도면의 예에서는 절결홈(17)의 저부는, 횡단면에 있어서, 저벽면(7)과 평행한 직선을 나타낸다.
또, 제 1 원호형상부(8)가 더브테일 홈(3)의 제 1 측벽면(5)에 대응하는 부위, 및 제 2 원호형상부(9)가 더브테일 홈(3)의 제 2 측벽면(6)에 대응하는 부위에, 시일 길이방향의 파팅라인(19, 19)이 형성되어 있다. 즉, 시일(1)을 더브테일 홈(3)에 장착함으로써, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 외측면에 형성된 파팅라인 (19, 19)(버부)을 더브테일 홈(3)내에 수용하도록 하고 있다(도 3, 도 4 참조).
또한, 제 1 원호형상부(8)는 장착상태 또는 밀봉상태의 어느쪽에서도, 제 1측벽면(5)에 접촉해도 좋고, 또는, 비접촉이라도 좋다.
또, 제 2 원호형상부(9)는 장착상태 또는 밀봉상태의 어느쪽에서도, 제 2 측벽면(6)에 접촉해도 좋고, 또는, 비접촉이라도 좋다.
그런데, 도 1에 도시하는 바와 같이, 시일(1)의 폭치수(W0)는, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)의 폭치수(W)보다도 크게 설정되어, 시일(1)이 더브테일 홈(3)에서 탈락되지 않도록 되어 있다. 또한, 시일(1)을 더브테일 홈(3)에 장착할 때에는, 함몰부(10)가 설치되므로써 시일(1)의 폭방향의 탄성변형이 용이하게 되고, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)를 서로 접근시켜서 폭을 작게 할 수 있고, 원활한 장착이 행해질 수 있다.
또, 돌출부(12)의 두께치수(T)에 대한 함몰부(10)의 폭치수(W1)는 100%∼ 190%(바람직하게는 100%∼150%)로 설정됨과 동시에, 돌출부(12)의 두께치수(T)는 더브테일 홈(3)의 개구부(4)의 폭치수(W)에 대하여 30%∼60%(바람직하게는 30%∼ 50%)로 설정되어 있다. 또, 시일(1)의 높이치수(H0)는 더브테일 홈(3)의 깊이치수(H)보다도 크고, 이 때, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)로부터의 돌출부(12)의 돌출치수(H1)는, 더브테일 홈(3)의 깊이치수(H)에 대하여 40%∼90%(바람직하게는 40%∼70%)로 설정되어 있다. 또한 상기 절결홈(17)은, 제 1 원호형상부(8)의 저벽면 접촉부위(소직경부(14))로부터 도 3에서 설명한 파팅라인(19)까지의 절결깊이 치수(H2)로 되어 있다.
그런데 도 3은, 시일(1)이 장착된 시일부착부재(2)와 상대부재(21)가 상대적으로 접근하여, 돌출부(12)의 선단 원호형상부(11)가 상대부재(21)의 상대면(20)에 접촉한 상태를 도시하고 있다. 이 경우, 게이트밸브로서 설명하기 위하여 시일부착부재(2)를 게이트(2')로 하고, 상대부재(21)를 밸브시트(21')로 한다.
그리고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 게이트(2')와 밸브시트(21')가 더 접근하면, 시일(1)의 돌출부(12)에 압축하중(압축방향의 하중＋굽힘방향의 하중)이 가해져서 선단 원호형상부(11)가 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)측(화살표(P) 방향)으로 눌려 찌부러져, 간극부(18)가 감소하도록 변형하고, 또한 제 1·제 2 원호형상부 (8, 9)가 변형하여 소정의 찌부러뜨림량(율)이 부여된다.
이 때, 하중과 변위의 관계는, 도 5의 그래프선(A)에 도시하는 바와 같이, 점(a)로부터 점(b) 사이의 완만한 (직선적인) 변위하중특성으로서 표시된다. 또한 시일(1)이 도 4의 상태로부터 더 압축되는 경우는, 그래프선(A)의 점(b)으로부터 점(c) 사이의 급구배의 변위하중특성을 표시하고, 이 특성은 O링(도 6 참조)과 유사한 것으로 된다. 즉, 큰 압축하중을 필요로 한다. 이것은 게이트(2')와 밸브시트 (21')가 접촉하지 않도록 규제되어 있는 경우일지라도, 더 양자의 접촉을 방지하고, 접촉에 의한 이물질 발생을 방지하기 때문이다.
그런데, 도 6은, 그래프선(A)으로 표시하는 본 발명의 저하중시일의 변위하중특성과, 그래프선(B)으로 표시하는 O링의 변위하중특성을 비교하는 그래프도이다. F를 허용하중(또은 설계하중)으로 한 경우, O링의 허용변위는 δB로 되고 본 발명의 허용범위는 δA로 된다. 이 때, 그래프선(B)으로부터 O링의 변위하중특성은, 변위에 대하여 하중이 급격히 증대하는 2차곡선적인데 대하여, 그래프선(A)으로부터 본 발명의 변위하중특성은, 변위에 대하여 하중이 비례적으로 증대하는 직선적이기 때문에 δA는 δB보다도 대폭으로 크게 되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 소정의 찌부러뜨림량을 부여하는데, 본 발명은 O링보다도 작은 힘(저하중)으로 되는 것을 의미하고 있다.
그렇게 해서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 시일(1)의 선단 원호형상부(11)와 밸브시트(21')의 상대면(20)을 경계로, 또한, 시일(1)의 제 2 원호형상부(9)와 게이트(2')의 더브테일 홈(3)을 경계로―――구체적으로는, 제 2 원호형상부(9)의 대직경부(13)와 소직경부(14)가, 더브테일 홈(3)의 제 2 측벽면(6)과 저벽면(7)에 각각 밀착해서―――, 유체가 밀봉된다. 이 때, 시일(1)은 더브테일 홈(3)에 장착되면 비틀리는 일이 없으므로, 파팅라인(19)이 상대면(20)에 접촉하는 일은 없다. 또, 돌출부(12)가 상대면(20)에 접촉해서 선단 원호형상부(11)가 찌부러뜨려질 때, 함몰부(10)가 변형(수축)되어 응력을 완화함으로써(상술한 바와 같이) 작은 압축하중으로 소정의 찌부러뜨림량을 얻게 된다. 또, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9) 및 돌출부(12)의 선단 원호형상부(11)는 R형상으로 형성되어 있으므로, 시일(1)이 찌부러뜨려진 상태로 응력이 집중하고, 밀봉성이 양호하게 된다.
더욱이, 도 1에 있어서, 돌출부(12)의 두께치수(T)에 대한 함몰부(10)의 폭치수(W1)은 100%∼190%로 설정된다고 설명하였는데, 100% 미만이면 돌출부(12)가 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)측으로 찌부러뜨려지기 어렵게 되고, 돌출부(12)의 압축방향의 하중이 크게되버리고, 또 190%를 초과하면, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 두께가 얇게 되어 밀봉성을 잃게 된다는 문제를 발생시킨다.
또, 돌출부(12)의 두께치수(T)는, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)의 폭치수(W)에 대하여 30%∼60%로 설정된다고 설명하였는데, 30% 미만이면 돌출부(12)의 두께가 얇게 되어 절곡되기 쉽게 되기 때문에 밀봉성에 문제가 생기고, 또 60%를 초과하면 돌출부(12)에 대한 압축하중이 과대하게 된다.
또, 도 1에서, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)로부터의 돌출부(12)의 돌출치수 (H1)는, 더브테일 홈(3)의 깊이치수(H)에 대하여 40%∼90%로 설정된다고 설명했는데, 40%미만이면 찌부러뜨림량이 과소해져서 밀봉성능이 저하하고, 또 90%를 초과하면 돌출부(12)가 절곡되기 쉬어지기 때문에 압축방향의 하중이 걸리기 어렵게 되어, 밀봉성능이 저하한다는 문제를 발생시킨다.
다음에, 도 7은 본 발명의 저하중시일의 다른 실시형태를 도시한다. 이 시일(1)도 고무 등의 탄성체로 환상으로 형성되어 있으며, 개폐 및 고정플랜지용―――예를 들면, 반도체 제조장치의 게이트밸브용―――의 시일로서 사용되고, 시일부착부재(2)에 설치된 환상의 횡단면 사다리꼴 더브테일 홈(3)내에 장착된다.
이 실시형태에 있어서, 시일부착부재(2)의 더브테일 홈(3)은 개구부(4)와, 서로 개구부(4)에 근접함에 따라서 접근하는 제 1 측벽면(5)·제 2 측벽면(6)과, 저벽면(7)을 갖는 횡단면 변형 타원형상 또는 변형 타원형상―――타원형의 1 장변(長邊)을 개구부(4)에 절결한 형상―――으로서, 제 1 측벽면(5)과 제 2 측벽면(6)에는, 저벽면(7)으로부터 개구부(4)의 근방까지 곡면부가 형성되어 있다. 즉, 이 더브테일 홈(3)은 O링에 적용되어 있는 것이다. 이 시일(1)은, O링에 적용되어 있는 더브테일 홈(3)에 대응하는 것이다.
다음에, 도 7과 도 8을 참조하면서 시일(1)의 단면형상을 구체적으로 설명하면, 이 시일(1)은 (도 1에서 설명한 것과 동일하게), 더브테일 홈(3)의 장착상태에 있어서, 제 1 측벽면(5)측으로(접근 또는 접촉하도록) 팽출하여 저벽면(7)에 접촉하는 외주측의 제 1 원호형상부(8)와, 제 2 측벽면(6)측에(접근 또는 접촉하도록) 팽출하고 저벽면(7)에 접촉하는 내주측의 제 2 원호형상부(9)와, 저벽면(7)에 대응함과 동시에 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9) 사이에 설치된 함몰부(10)와 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9) 사이에서 개구부(4)를 통하여 외부로 돌출함과 동시에 선단 원호형상부(11)를 갖는 돌출부(12)로 이루어지는 횡단면 3갈래형상(원형의 대략 Y자형 횡단면형상)이다.
더욱 상세하게는 제 1 원호형상부(8) 및 제 2 원호형상부(9)는, 반경(R1)의 대직경부(13)와, 반경(R2)의 소직경부(14)와, 대직경부(13)와 소직경부(14)를 연결하는 직선상태의 연결부(22)로 이루어진다. 또, 함몰부(10)는 반경(R3)의 오목곡면부 (24)와, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 각 소직경부(14, 14)와 오목곡면부(24)를 연결하는 직선상태의 연결부(25, 25)로 이루어진다. 또, 돌출부(12)는, 반경(R5)의 오목곡면으로 형성됨과 동시에 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 각 대직경부(13, 13)와 연속상태로 되는 모서리부(15, 15)와, 반경(R4)의 상기 선단 원호형상부(11)와, 선단 원호형상부(11)와 각 모서리부(15, 15)를 연결하는 직선상태의 연결부 (16, 16)로 이루어진다.
또, 제 1 원호형상부(8)·제 2 원호형상부(9) 중에서 저압측(L)에 대응하는 측에서, 절결홈(17)을 1개 이상 설치하고, 제 1 원호형상부(8)와 더브테일 홈(3)의 제 1 측벽면(5)으로 형성된 간극부(26) 또는 제 2 원호형상부(9)와 더브테일 홈(3)의 제 2 측벽면(6)으로 형성된 간극부(26)의 유체를, 절결홉(27)에서 저압측 (L)으로 흐르도록 하고 있다. 도면의 예에서는, 이 절결홈(27)의 저부는, 횡단면에서, 저벽면(7)과 직교방향의 직선을 나타낸다. 또, 본 실시형태에서는 제 1 원호형상부(8)에 절결홈(17)을 설치한 경우를 예시하고 있다. 이것에 의해, 시일(1)이 압축될 때, 간극부(26)내의 유체가 절결홈(27)을 통하여 저압측(L)으로 빠진다. 또한 이 경우, 시일부착부재(2)의 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)에 적어도 1개 이상의(도시생략의) 관통구멍을 통과하여 외부로 피하도록 되어 있고, 시일(1)과 더브테일 홈(3)과의 사이의 간극부(18)의 공기를 관통구멍을 통해서 외부로 흐르도록하고 있다.
또, 제 1 원호형상부(8)가 더브테일 홈(3)의 제 1 측벽면(5)에 대응하는 부위, 및 제 2 원호형상부(9)가 더브테일 홈(3)의 제 2 측벽면(6)에 대응하는 부위에, 시일 길이방향의 파팅라인(19, 19)이 형성되어 있으며, 시일(1)을 더브테일 홈(3)에 장착함으로써, 제 1 원호형상부(8)·제 2 원호형상부(9)의 외측면에 형성된 파팅라인(19, 19)(버부)을 더브테일 홈(3)내로 수용하도록 하고 있다.
더욱이,제 1 원호형상부(8)는 장착상태 또는 밀봉상태의 어느쪽에 있어서도,제 1 측벽면(5)에 접촉되어도 좋고, 또는 비접촉되어도 좋다.
또, 제 2 원호형상부(9)는 장착상태 또는 밀봉상태의 어느쪽에서도, 제 2 측벽면(6)에 접촉되어도 좋고, 또는 비접촉되어도 좋다.
그렇게 해서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 이 시일(1)의 경우도, 시일(1)의 폭치수(W0)는 더브테일 홈(3)의 개구부(4)의 폭치수(W)보다도 크게 설정되고, 시일(1)이 더브테일 홈(3)으로부터 탈락되지 않도록 되어 있다. 또한, 시일(1)을 더브테일 홈(3)에 장착할 때는, 함몰부(10)가 설치됨으로써 시일(1)의 폭방향의 탄성변형이 용이하게 되고, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)를 서로 접근시켜서 폭을 작게 할 수 있고, 원활한 장착이 행해질 수 있다.
또, 돌출부(12)의 두께치수(T)에 대한 함몰부(10)의 폭치수(W1)는 60%∼100% (바람직하게는 80%∼100%)로 설정됨과 동시에, 돌출부(12)의 두께치수 (T)는, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)의 폭치수(W)에 대하여 30%∼60%(바람직하게는 30%∼50%)로 설정되어 있다. 또 시일(1)의 높이치수(H0)는 더브테일 홈(3)의 깊이치수(H)보다도 크고, 이 때, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)로부터의 돌출부(12)의 돌출치수(H1)는, 더브테일 홈(3)의 깊이치수(H)에 대하여 40%∼90% (바람직하게는 40%∼70%)로 설정되어 있다.
그렇게 해서, 시일(1)이 장착된 시일부착부재(2)와 상대부재(21)가, 상대적으로 접근하고, 시일(1)의 돌출부(12)에 압축하중(압축방향의 하중＋굽힘방향의 하중)이 가해지면, 선단 원호형상부(11)가 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)측으로 눌려찌부러지고, 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)와 함몰부(10)와 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)으로 형성된 간극부(18)가 감소하도록 변형되고 또한 제 1·제2 원호형상부(8, 9)가 변형되어 소정의 찌부러뜨림량(율)이 부여된다 (도 4 참조). 이 때, 제 1 원호형상부(8)와 제 2 원호형상부(9)의 각 소직경부(14, 14)가 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)에 각각 밀착되어 유체를 밀봉한다.
더우기, 도 7에 있어서, 돌출부(12)의 두께치수(T)에 대한 함몰부(10)의 폭치수(W1)는 60%∼100%로 설정된다고 설명하였는데, 60% 미만이면 돌출부(12)가 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)측으로 찌부러지기 어렵게 되어, 돌출부(12)의 압축방향의 하중이 크게되어버리고, 또 100%를 초과하면 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 각 소직경부(14, 14)가 더브테일 홈(3)―――O링에 적용되고 있는 더브테일 홈―――의 제 1·제 2 측벽면(5, 6)의 곡면부에 맞닿는 형상으로 되고, 시일(1)의 더브테일 홈(3)으로의 장착상태에 의하여 높이(돌출부(12)의 돌출치수(H1))에 분산이 생기고 만다. 또, 돌출부(12)의 두께치수(T)는, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)의 폭치수(W)에 대하여 30%∼60%로 설정되어 있다고 설명하였는데 , 30% 미만이면 돌출부(12)의 두께가 얇게되어 절곡이 쉽게 되기 때문에 밀봉성에 문제가 생기고, 또 60%를 초과하면 돌출부(12)에 대한 압축하중이 과대하게 된다.
또, 도 7에서, 더브테일 홈(3)의 개구부(4)로부터의 돌출부(12)의 돌출치수 (H1)는, 더브테일 홈(3)의 깊이치수(H)에 대하여 40%∼90%로 설정되어 있다고 설명하였는데, 40% 미만이면 찌부러뜨림량이 과소하게 되어 밀봉성능이 저하하고, 또90%를 초과하면 돌출부(12)가 절곡하기 쉽게 되기 때문에 압축방향의 하중이 걸리기 어렵게 되어 밀봉성능이 저하한다는 문제가 생긴다.
더우기, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들면, 시일(1)의 제 1·제 2 원호형상부(8, 9)의 횡단면 형상은, 대직경부(13)만으로 이루어지는 원호형상이라도 좋고, 혹은, 반경(R1)을 약간 증감하면서 그린 3개 이상의 원의 조합의 형상으로 하는 등 자유이다. 또, 도 1 및 도 7에서 설명한 시일(1)에서는, 외주측의 제 1 원호형상부(8)에 절결홈(17, 27)을 설치한 경우를 설명하였는데, 내주측의 제 2 원호형상부(9)에 절결홈(17, 27)을 설치할 경우도 있다.
또, 도 1에서 설명한 절결홈(17)을 도 7에 설명한 시일(1)에 적용하거나, 그 와 반대로 도 7에서 설명한 절결홈(27)을 도 1에서 설명한 시일(1)에 적용해도 좋다. 또한 더브테일 홈(3)의 저벽면(7)에 평행한 절결홈(17)과 저벽면(7)에 직교방향의 절결홈(27)을 연속 설치한 L자형의 절결홈을 설치해도 좋다.
본 발명은 상술한 바와 같이 구성되므로, 다음에 기재하는 효과를 이룬다.
(청구항 1에 의하면)
① 시일(1)의 큰 변위에 대하여 하중변동이 감소되고, 압축량의 변동에서도 시일 특성으로의 영향이 적고, 밀봉성이 우수하다.
② 적정하중값이 얻어지므로 저하중화가 실현되고, 밸브 등의 기구의 수명이 연장되며, 또한 경량화를 행할 수가 있고, 또 그것에 의해 전체를 염가로 제작할 수가 있다.
③ 대향하는 피 밀봉면 상호간의 평행도에, 정확성이 과도로 요구되지 않고, 제작이 용이하게 된다.
④ 압축하중이 크게되면 O링적인 변위하중특성을 표시하므로, 시일부착부재 (2)와 상대부재(21)(예를 들면 게이트(2')와 밸브시트(21'))의 쌍방의 부재 사이의 접촉을 종래의 O링과 동일하게 방지할 수 있다.
⑤ 하중변화가 적기 때문에 과대응력의 발생이 없고, 시일(1)자체의 열화를 제어할 수 있다.
⑥ 더브테일 홈(3)으로의 장착성이 양호함과 동시에, 비틀림없이 장착될 수 있다.
⑦ 종래의 O링에 비교하여 탄성압축율이 작으므로, 영구압축변형이 감소된다.⑧ 시일(1)은 더브테일 홈(3)에 비틀리지 않고서 장착되기 때문에, 파팅라인 (19)이 시일면(상대면(20))에 오지 않으며, 밀봉성능을 잃지 않는다.
(청구항 2에 의하면)
시일압축시에 간극부(18)내의 유체가 저압측(L)으로 원활하게 빠질 수 있다. 따라서, 간극부(18)에 부분적인 유체의 굄이 형성되는 것 같은 일이 없고 균일하게 압축되어 압출량부족에 의한 누출이 생기지 않는다.
(청구항 3에 의하면)
시일압축시에 있어서, 제 1 원호형상부(8)와 더브테일 홈(3)의 제 1 측벽면(5)으로 형성된 간극부(26) 또는 제 2 원호형상부(9)와 더브테일 홈(3)의 제 2 측벽면(6)으로 형성된 간극부(26)의 유체를, 절결홈(27)으로부터 저압측(L)에 원활히 피하게 할 수 있다.
(청구항 5에 의하면)
밀봉성을 유지하면서 저하중으로 최적의 압축량(찌부러뜨림량)을 얻을 수 있다. 또, O링용의 (도 7에 도시됨) 횡단면 변형 타원형상 또는 변형 타원형상의 더브테일 홈(3)에 대응하는 저하중시일을 얻을 수 있고, 기존의 장치에 설치되어 있는 O링용의 더브테일 홈(3)을 다시 제조하지 않아도 본 발명의 시일(1)을 사용할 수 있다.
(청구항 6에 의하면)
돌출부(12)의 선단이 구부림에 견딜 수 있으므로, O링과 같이 마찰이 생기지 않고 더스트발생을 억제할 수 있고, 또한 시일(1)의 밀봉개시로부터 종료까지의 거리가 길어, 하중변화에 직선성이 있기 때문에 밀봉시의 충격이 적게 된다. 따라서 웨이퍼반송용의 게이트밸브로의 사용에 적합하다.

Claims (6)

  1. 개구부와, 서로 이 개구부측에 근접함에 따라서 접근하는 제 1 측벽면·제 2 측벽면과, 저벽면을 갖는 환상의 더브테일 홈내에 장착되는 환상의 저하중시일로서, 상기 제 1 측벽면측에 원호형상으로 팽출하여 밀봉상태로 이 제 1 측벽면에 접촉함과 동시에 저벽면에 접촉하는 외주측의 제 1 원호형상부와, 상기 제 2 측벽면측에 원호형상으로 팽출하여 밀봉상태로 이 제 2 측벽면에 접촉함과 동시에 저벽면에 접촉하는 내주측의 제 2 원호형상부와, 상기 저벽면에 대응함과 동시에 상기 제 1 원호형상부와 제 2 원호형상부 사이에 설치된 함몰부와, 상기 제 1 원호형상부와 제 2 원호형상부 사이에서 상기 개구부를 통하여 외부로 돌출함과 동시에 선단 원호형상부를 갖는 돌출부로 이루어지는 횡단면이 둥근 3갈래형상을 구비하며, 또한 상기 제 1 원호형상부가 상기 제 1 측벽면에 대응하도록 원호형상으로 팽출한 부위 및 상기 제 2 원호형상부가 상기 제 2 측벽면에 대응하도록 원호형상으로 팽출한 부위에 각각 파팅라인이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저하중시일.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 원호형상부·제 2 원호형상부 중에 저압측에 대응하는 측에 있어서, 절결홈을 1개이상 설치하고, 제 1 원호형상부와 함몰부와 제 2 원호형상부 및 더브테일 홈의 저벽면으로 형성된 간극부의 유체를 상기 절결홈으로부터 저압측으로 흐르도록 한 것을 특징으로 하는 저하중시일.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 원호형상부·제 2 원호형상부 중에 저압측에 대응하는 측에 있어서, 절결홈을 1개이상 설치하고, 제 1 원호형상부와 더브테일 홈의 제 1 측벽면으로 형성된 간극부 또는 제 2 원호형상부와 더브테일 홈의 제 2 측벽면으로 형성된 간극부의 유체를 상기 절결홈에서 저압측으로 흐르도록한 것을 특징으로 하는 저하중시일.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 돌출부의 두께치수에 대한 함몰부의 폭치수가 60%∼190%인 것을 특징으로 하는 저하중시일.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 돌출부의 두께치수가, 더브테일 홈의 개구부의 폭치수에 대하여 30%∼60%로 설정되고, 또한, 더브테일 홈의 개구부로부터의 돌출부의 돌출치수가, 더브테일 홈의 깊이치수에 대하여 40%∼90%로 설정된 것을 특징으로 하는 저하중시일.
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