KR102397291B1 - 압력 용기 및 시일 부재 - Google Patents

Abstract

[과제] 구조체 사이의 간극을, 구조체 사이에서 변형의 영향이 전달되기 어려운 구성으로 폐색 가능한 압력 용기를 제공한다.
[해결 수단] 쌍을 이루는 구조체와, 상기 구조체끼리의 간극을 밀봉 상태로 폐색하는 시일 부재(1)를 구비하는 압력 용기로서, 상기 시일 부재((1)는, 한쪽의 상기 구조체에 장착되는 일단측 시일부(2)와, 다른 쪽의 상기 구조체에 장착되는 타단측 시일부(3)와, 상기 일단측 시일부(2)와 상기 타단측 시일부(3)를 연결하고 표면이 평탄한 가요성을 갖는 연결부(4)를 포함하는 구성으로 한다.

Description

압력 용기 및 시일 부재 {PRESSURE VESSEL AND SEAL MEMBER}

본 발명은, 압력 용기 및 시일 부재에 관한 것이다.

진공 챔버 등의 압력 용기의 개폐부, 예를 들어 특허문헌 1의 도 2에 개시된 것과 같은 압력 용기의 개구부와 해당 개구부를 폐색하는 덮개와의 사이에는, 양자의 간극을 밀폐하는 O링(오 링)이 설치된다.

또한, 통상 O링에 예압을 부여하여 시일성을 높이기 위해, 덮개(O링의 압박 부재)는 압력 용기에 O링을 사이에 끼워 체결된다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

일본특허공개 제2004-235538호 공보

그러나, O링의 압박 부재가 압력 용기의 소망하는 장착면에 O링을 통해 체결됨으로써, 압박 부재는 압력 용기와 거의 일체적인 구조로 되어 버린다.

따라서, 압력 용기 내부가 대기 상태로부터 고진공 상태에 이를 때에, 압력 차에 의해 압력 용기에 변형이 생기면, O링의 압박 부재 등 압력 용기에 장착한 부품이나, 그 장착면에도 변형이나 변위가 발생할 우려가 있었다.

이 때문에, 상기 변형을 고려하여 압력 용기의 판 두께를 두껍게 하거나, 보강을 위한 리브를 추가하는 등, 압력 용기에 필요 이상의 강성을 부가할 필요가 생겨, 압력 용기의 중량이 증대한다고 하는 과제가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 해결한 것으로, 구조체 사이의 간극을, 구조체 사이에서 변형의 영향이 전달되기 어려운 구성으로 폐색 가능한 압력 용기 및 시일 부재를 제공하는 것이다.

쌍을 이루는 구조체와, 상기 구조체끼리의 간극을 밀봉 상태로 폐색하는 시일 부재를 구비하는 압력 용기로서,

상기 시일 부재는, 한쪽의 상기 구조체에 장착되는 일단측 시일부와, 다른 쪽의 상기 구조체에 장착되는 타단측 시일부와, 상기 일단측 시일부와 상기 타단측 시일부를 연결하고 표면이 평탄한 가요성을 갖는 연결부를 포함하는 구성인 것을 특징으로 하는 압력 용기에 관한 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 구성하였기 때문에, 구조체 사이의 간극을, 구조체 사이에서 변형의 영향이 전달되기 어려운 구성으로 폐색 가능한 압력 용기 및 시일 부재가 된다.

[도 1] 본 실시예의 개략 설명 단면도이다.
[도 2] 본 실시예의 요부의 확대 개략 설명 단면도이다.
[도 3] 본 실시예의 요부의 확대 개략 설명 단면도이다.
[도 4] 본 실시예의 시일 부재의 개략 설명 사시도이다.
[도 5] 다른 예 1의 개략 설명 단면도이다.
[도 6] 다른 예 2의 개략 설명 사시도이다.
[도 7] 다른 예 3의 개략 설명 단면도이다.
[도 8] 다른 예 3의 요부의 확대 개략 설명도이다.
[도 9] 다른 예 4의 개략 설명도이다.
[도 10] 시일부의 단면 형상예를 설명하는 개략 설명도이다.

바람직하다고 생각하는 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 본 발명의 작용을 나타내어 간단하게 설명한다.

한쪽의 구조체에 일단측 시일부(2)를 장착하고, 다른 쪽의 구조체에 타단측 시일부(3)를 장착하여 구조체 사이의 간극을 폐색한다. 이 때, 압력 용기 내가 고진공 상태에 도달하여 어느 한쪽의 구조체가 변형하더라도, 이 한쪽의 구조체의 변형에 추종하여 연결부(4)가 가동 변형함으로써, 한쪽의 구조체의 변형의 영향이 다른 쪽의 구조체에 전달되기 어렵게 되어(구조체끼리가 절연되어), 한쪽의 구조체의 변형에 따른 다른 쪽의 구조체의 변형이 억제된다.

따라서, 예를 들어, 변형하더라도 다른 부재로의 영향이 적은 변형을 허용할 수 있는 구조체에는, 판 두께를 두껍게 하는 등으로 하여 필요 이상의 강성을 부여할 필요가 없어지게 되고, 강성이 필요한 구조체에만 변형하지 않는 정도의 강성을 부여하면 되므로, 장치 중량의 증가를 억제 가능하게 된다.

[실시예]

본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

본 실시예는, 쌍을 이루는 구조체와, 상기 구조체끼리의 간극을 밀봉 상태로 폐색하는 시일 부재(1)를 구비하는 압력 용기로서, 상기 시일 부재(1)는, 한쪽의 상기 구조체에 장착되는 일단측 시일부(2)와, 다른 쪽의 상기 구조체에 장착되는 타단측 시일부(3)와, 상기 일단측 시일부(2)와 상기 타단측 시일부(3)를 연결하고 표면이 평탄한 가요성을 갖는 연결부(4)를 포함하는 구성이다.

구체적으로는 본 실시예는, 예를 들어 진공 성막 장치의 각 진공실을 구성하는 압력 용기로서, 도 1에 도시한 바와 같은 압력 용기 본체(11)와, 압력 용기 본체(11)에 설치한 원 형상의 상부 개구부를 폐색하는 원판 형상의 덮개(12), 마찬가지로 압력 용기 본체(11)에 설치한 직사각형 형상의 하부 개구부를 폐색하는 직사각형판 형상의 바닥판체(13)와의 사이의 간극을 각각 다른 시일 부재(1)에 의해 밀폐 상태로 폐색하는 것이다. 도 1 중, 부호 「30」은 압력 용기 본체(11) 및 바닥판체(13)를 지지하는 지지다리, 「31」은 지지다리(30)가 설치되는 가대(架台)이다.

또한, 쌍을 이루는 구조체(압력 용기 본체(11)와 덮개(12) 및 압력 용기 본체(11)와 바닥판체(13))는, 한쪽을 대기압에 의해 변형되기 어려운 구성으로 하고, 다른 쪽을 대기압에 의해 변형되기 쉬운 구성으로 하고 있다.

본 실시예의 덮개(12) 및 바닥판체(13)는, 내부 기구계, 예를 들어 기판을 보유지지하기 위한 기판 보유지지부(14)나 증발원을 기판에 대해 이동시키기 위한 이동 기구(15) 등이 장착되는 부재로서, 압력 용기 내부를 대기 상태로 한 경우와 진공 상태로 한 경우에, 변형이나 변위가 가급적 생기지 않는 것일 필요가 있다.

한편, 압력 용기 본체(11)는, 내부를 고진공 상태로 한 경우에 대기압과의 압력 차에 의해 다소 변형하더라도, 이 변형이 덮개(12) 및 바닥판체(13)에 전달되지 않는다면, 내부 기구계에는 특별히 영향은 없다.

따라서, 본 실시예에 있어서는, 압력 용기 내부를 고진공 상태로 했을 때에 변형되지 않을 정도로 덮개(12) 및 바닥판체(13)의 강성을 높게 하여 대기압에 의해 변형되기 어려운 구성으로 하는 한편, 압력 용기 본체(11)에는 필요 이상의 강성을 부여하지 않고, 압력 용기 내부가 고진공 상태에 이르렀을 때에 압력 차에 의해 변형되기 쉬운 구성으로 하고 있다.

첫번째의 시일 부재(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 한쪽의 구조체인 압력 용기 본체(11)의 상부 개구의 주위에 장착되는 일단측 시일부(2)와, 압력 용기 본체(11)의 상부 개구의 내주면(16a)과 대향하는 다른 쪽의 구조체인 덮개(12)의 외주면(17)을 따라 장착되는 타단측 시일부(3)와, 상기 일단측 시일부(2)와 상기 타단측 시일부(3)를 연결하고 표면이 평탄한 가요성을 갖는 띠 형상의 연결부(4)를 포함하는 구성이다. 첫번째의 시일 부재(1)(위쪽의 시일 부재(1))는 전체적으로 원환(圓環) 형상이다.

두번째의 시일 부재(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 한쪽의 구조체인 압력 용기 본체(11)의 하부 개구의 주위에 장착되는 일단측 시일부(2)와, 압력 용기 본체(11)의 하부 개구의 내주면(16b)과 대향하는 다른 쪽의 구조체인 바닥판체(13)의 외주면(18)을 따라 장착되는 타단측 시일부(3)와, 상기 일단측 시일부(2)와 상기 타단측 시일부(3)를 연결하고 표면이 평탄한 가요성을 갖는 띠 형상의 연결부(4)를 포함하는 구성이다. 두번째의 시일 부재(1)(아래쪽의 시일 부재(1))는 전체적으로 각환(角環) 형상이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 시일 부재(1)의 일단측 시일부(2) 및 타단측 시일부(3)는 각각 단면 원형의 O링(2, 3)이다(제1 O링(2) 및 제2 O링(3)). 즉, 본 실시예의 시일 부재(1)는, 제1 및 제2 O링(2, 3)의 쌍방을 해당 O링(2, 3)의 전체 둘레에 걸쳐 연결하는 연결부(4)를 갖고, 상기 제1 및 제2 O링(2, 3)의 둘레 길이가 상이한 이중형의 시일 부재이다. 이 시일 부재(1)에 의해 구조체 사이의 간극의 전체가 덮여져 밀폐 상태로 폐색된다. 또한, O링(2, 3)의 두께는 연결부(4)보다 두껍게 설정되어 있다.

연결부(4)는 상기 쌍을 이루는 구조체의 상대적인 가동을 소망하는 범위 내에서 허용하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 압력 용기 내부를 진공 상태로 했을 때에, 구조체 사이에 어긋남이 생기더라도 양호하게 탄성 변형하여, 구조체가 변형되더라도 파열되지 않는 정도의 소정의 가요성을 갖는 구성으로 하고 있다.

본 실시예의 시일 부재(1)는 고무제의 일체 성형품이다.

또한, 제1 및 제2 O링(2, 3)과 연결부(4)에서 경도나 신장율을 다르게 하여도 좋다. 예를 들어, 연결부(4)의 경도를 제1 및 제2 O링(2, 3)보다 낮게 하고, 연결부(4)의 신장율을 제1 및 제2 O링(2, 3)보다 높게 한 경우에는, 연결부(4)의 탄성 변형이 보다 양호하게 이루어진다.

시일 부재(1)는 제1 및 제2 O링(2, 3)을 각각 눌러 찌그러뜨리도록 하여 각각 구조체에 장착되는 환상의 장착 부재(5a, 5b, 6a, 6b)에 의해 압압 고정된다. 위쪽의 시일 부재(1)의 장착 부재(5a, 5b)는 원환 형상, 아래쪽의 시일 부재(1)의 장착 부재(6a, 6b)는 각환 형상이다. 도면 중 부호 「7」은, 장착 부재(5a, 5b, 6a, 6b)를 체결하기 위한 나사이다.

본 실시예에 있어서는, 압력 용기 본체(11)와 덮개(12)와의 간극을 폐색하는 위쪽의 시일 부재(1)의 제1 O링(2) 및 제2 O링(3)은 압력 용기의 바깥쪽에 장착되고, 압력 용기 본체(11)와 바닥판체(13)와의 간극을 폐색하는 아래쪽의 시일 부재(1)의 제1 O링(2) 및 제2 O링(3)은 압력 용기의 안쪽에 장착되어 있다.

따라서, 덮개(12)를 떼어냄으로써, 압력 용기 본체(11)의 상부 개구를 통해서 아래쪽의 시일 부재(1)의 교환을 행하는 것이 가능하게 되고, 지지다리(31)에 의해 압력 용기 본체(11) 및 바닥판체(13)가 지지되는 구성이더라도 아래쪽의 시일 부재(1)의 교환을 용이하게 행할 수 있게 된다.

장착 부재(5a, 5b, 6a, 6b)의 내면 전체 둘레에는 O링(2, 3)을 압압하는 경사면(20a, 20b, 21a, 21b)을 갖는 홈부(22a, 22b, 23a, 23b)가 설치되어 있다. 또한, 압력 용기 본체(11), 덮개(12) 및 바닥판체(13)의 장착 부재(5a, 5b, 6a, 6b)와의 대향면에는 장착 부재의 경사면(20a, 20b, 21a, 21b)과 대향하는 경사면(24a, 24b, 25a, 25b)을 갖는 홈부(26a, 26b, 27a, 27b)가 설치되어 있다. 각 홈부는 대향하여 대략 도브테일 홈 형상을 나타내도록, 각 경사면이 선단측일수록, 대향하는 구조체 또는 장착 부재에 근접하도록 경사지게 설정되어 있어, 이 경사면에 끼워진 O링(2, 3)이 보다 확실하게 압축되도록 구성되어 있다.

또한, 장착 부재(5a, 5b, 6a, 6b)와 압력 용기 본체(11), 덮개(12) 및 바닥판체(13)와의 사이에는 각각 간극(28)이 형성되고, 이 간극(28)을 통과하는 대기에 의해 대향하는 상기 경사면끼리에 끼워지는 O링(2, 3)이 해당 경사면에 눌려지도록 구성되어 있다. 따라서, O링(2, 3)에 의한 구조체끼리의 간극의 밀폐 폐색이 더욱 양호하게 이루어진다.

또한, 본 실시예는 상술한 바와 같이 압력 용기에 2개의 시일 부재를 설치한 구성으로 하고 있지만, 1개의 시일 부재를 설치하는 구성으로 해도 좋고, 3개 이상의 시일 부재를 설치하는 구성으로 해도 좋다.

예를 들어 도 5에 도시한 다른 예 1과 같이, 압력 용기 본체(11)의 하부에만 원형 형상의 개구를 설치하고, 이 개구를 폐색하는 원판 형상의 바닥판체(13)와 압력 용기 본체(11)와의 간극을 시일 부재(1)에 의해 폐색하는 구성으로 해도 좋다. 다른 예 1에서는, 바닥판체(13)에 반송용 로봇(29)을 설치하고, 바닥판체(13)를 지지대(32)로 지지하는 구성으로 하고 있다.

이 경우, 바닥판체(13) 및 지지체(32)가 압력 용기 내부를 진공 상태로 했을 때에 변형되지 않는 정도의 강성을 부여해 두면, 압력 용기 본체(11)가 변형되더라도 이 변형이나 진동은 바닥판체(13) 및 반송용 로봇(29)에 영향을 주지 않는 구성으로 할 수 있고, 압력 용기 내부의 대기 상태·진공 상태를 불문하고 반송용 로봇(29)의 로봇 핸드의 반송 높이를 유지할 수 있다.

또한, 도 6에 도시한 다른 예 2와 같이, 시일 부재(1)로서, 제1 O링(2)과, 제2 O링(3)과, 상기 제1 및 제2 O링(2, 3)의 쌍방을 해당 O링(2, 3)의 전체 둘레에 걸쳐 연결하는 연결부(4)를 갖고, 상기 제1 및 제2 O링(2, 3)의 둘레 길이가 동일한 병렬형의 시일 부재(1)를 이용해도 좋다(그 외의 구성은 이중형의 시일 부재(1)와 마찬가지임).

이 경우, 예를 들어, 도 7에 도시한 다른 예 3과 같이, 한쪽이 개구된 상자 형상의 부재(41, 42)의 개구 단부끼리를 맞댄 상태로 연결할 수 있다. 구체적으로는, 한쪽의 구조체인 상자 형상 부재(41)의 개구의 주위에 제1 O링(2)을 장착 부재(43)에 의해 압압 고정하고, 다른 쪽의 구조체인 상자 형상 부재(42)의 개구의 주위에 제2 O링(3)을 장착 부재(44)에 의해 압압 고정한다. 도 7 중, 부호 「45」는 장착 부재(43, 44)를 체결하기 위한 나사이다.

다른 예 3의 병렬형의 시일 부재(1)의 O링(2, 3)은 코너부를 R 형상으로 한 각환 형상이다. 이 O링(2, 3)의 장착 부재(43, 44)는, 코너부에 있어서도 양호하게 O링(2, 3)을 압압하기 위해, 복수의 분할체를 조합하여 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 8에 도시한 바와 같이 코너부의 분할체(A)와 그 양측의 분할체(B, C)의 연결 구조를, 코너부의 분할체(A)의 양단부의 하향 경사면 D에 의해, 양측의 분할체(B, C)의 단부의 상향 경사면 E를 누르는 구조로 하고 있다. 따라서, 분할체(A)를 나사(45)에 의해 상자 형상 부재(41, 42)에 체결함으로써, 분할체(B, C)가 양호하게 눌려져, O링(2, 3)에 의한 밀폐 폐색이 개구의 전체 둘레에서 확실하게 이루어진다.

또한, 병렬형의 시일 부재(1)는, 연결부(4)의 가요성을(연결부(4)가 신장하는 것을) 이용하여, 도 9에 도시한 다른 예 4와 같이, 압력 용기끼리를 연결할 때에 용접 벨로우즈와 마찬가지로 이용하는 것도 가능하다. 도 9 중, 부호 「X, Y」는 진공실, 「46」은 게이트 밸브, 「47」은 진공실 X측의 연결부,「48」 은 진공실 Y측의 연결부이다.

또한, 본 실시예의 시일 부재(1)의 시일부는 단면 원형의 O링으로 하고 있지만, 도 10에 도시한 바와 같이 다른 형상으로 해도 좋다. (a)는 단면 직사각형 형상, (b)는 단면 사다리꼴 형상, (c) 및 (d)는 단부를 팽출시킨 형상이다.

본 발명은, 본 실시예에 한정되는 것은 아니고, 각 구성 요건의 구체적 구성은 적절히 설계할 수 있는 것이다.

1: 시일 부재
2: 일단측 시일 부재(제1 O링)
3: 타단측 시일 부재(제2 O링)
4: 연결부

Claims (8)

1. 내부가 진공상태로 되는 압력 용기 본체와, 상기 압력 용기 본체내에 배치된 반송용 로봇과, 상기 반송용 로봇이 설치된 상기 압력 용기 본체의 하부의 개구를 폐색하는 바닥판체와, 상기 압력 용기 본체와 상기 바닥판체와의 사이를 시일하는 시일 부재를 포함하는 압력 용기에 있어서,
   상기 압력 용기 본체의 강성은 상기 바닥판체의 강성보다 낮고,
   상기 시일 부재는, 상기 개구의 주위에 장착되는 제1 시일부와, 상기 바닥판체의 외주면에 장착되는 제2 시일부와, 상기 제1 시일부와 상기 제2 시일부를 연결하고 가요성을 가지는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 시일부는 제1 O링이고, 상기 제2 시일부는 제2 O링인 것을 특징으로 하는 압력 용기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 O링의 둘레 길이와 상기 제2 O링의 둘레 길이가 다른 것을 특징으로 하는 압력 용기.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 연결부의 경도는 상기 제1 O링 및 상기 제2 O링의 경도보다 낮고, 상기 연결부의 신장율은 상기 제1 O링 및 상기 제2 O링의 신장율보다 높은 것을 특징으로 하는 압력 용기.
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