WO2019039433A1 - シール構造 - Google Patents

Abstract

シール構造（１）は、筐体（１０）に配置される環状のシール部材（１００）を押圧する精密部材（ＳＷ）と、シール部材（１００）とを密着させる。シール部材（１００）は、シール部材（１００）の径方向（ＤＲ１）の最も外側に設けられている装着部（１２）と、装着部（１２）から径方向（ＤＲ１）の内側に延びる延出部（９）とを含む。筐体（１０）には、装着部（１２）が収容される溝部（１７）が形成される。筐体（１０）は、溝部（１７）と段差を形成し延出部（９）と対向する凸部（１９）を含む。延出部（９）は、シール部材（１００）が精密部材（ＳＷ）に押圧されていない状態において、凸部（１９）と接触していない。

Description

シール構造

　本発明は、シール構造に関する。

　ガスケットのシール構造に関する技術が、以下に開示されている（特開２０１１－１９２５８４号公報（特許文献１）、特開２００４－３３５１８９号公報（特許文献２）、特開平１１－４４３６２号公報（特許文献３）、実開昭６１－５１４５６号公報（特許文献４））。

特開２０１１－１９２５８４号公報 特開２００４－３３５１８９号公報 特開平１１－４４３６２号公報 実開昭６１－５１４５６号公報

　上記の特許文献３に開示されるように、良好なシール性が得られるガスケットが知られている。依然として、種々のシール構造に対して、より良好なシール性が求められている。

　本発明の目的は、より良好なシール性が得られるシール構造を提供することである。

　このシール構造は、精密部材と、環状のシール部材とを密着させる。上記精密部材は、筐体に配置される上記シール部材を押圧する。上記シール部材は、上記シール部材の径方向の最も外側に設けられている装着部と、上記装着部から上記径方向の内側に延びる延出部とを含む。上記筐体には、上記装着部が収容される溝部が設けられる。上記延出部は、上記シール部材が上記精密部材に押圧されていない状態において、上記筐体と接触しない。

　上記のシール構造によると、上記精密部材の破損を抑制することができる。
　上記のシール構造において、上記筐体は、上記溝部と段差を形成し上記延出部と対向する凸部をさらに含む。これにより、精密部材とシール部とのシール性を確保することができる。

　上記のシール構造において、上記延出部は、連結部と、上記連結部の上記径方向の内側に設けられるシール部とを有する。上記筐体は、上記凸部と段差を形成し上記シール部が設置される凹部をさらに含む。これにより、精密部材とシール部材とのシール性が向上する。

　上記のシール構造において、上記連結部は、上記シール部材の中心線が延びる方向における上記シール部の中央部分に設けられている。これにより、精密部材とシール部材とのシール性を確保することができる。

　上記のシール構造において、上記装着部は、上記精密部材よりも上記径方向の外側に設けられる。これにより、精密部材の洗浄面積を大きくすることができる。

　上記のシール構造において、上記筐体は、上記溝部の底面を構成する溝底部と、上記溝底部と連なり上記溝底部から離れるにつれて上記径方向の内側に延びるテーパー面とをさらに含む。上記装着部は、上記径方向の外側に突出し上記テーパー面に向かって延びる突起部を有する。これにより、装着部の溝部からの脱落を抑制することができる。

　上記のシール構造において、上記筐体は、上記テーパー面と連なり上記シール部材の中心線が延びる方向に延びる平坦面をさらに含む。これにより、シール部材の装着性が向上する。

　上記のシール構造において、上記シール部材は、フッ素ゴムを含む。これにより、シール部材の薬液耐性が向上する。

　このシール構造によれば、より良好なシール性が得られるシール構造を提供することができる。

実施の形態１のシール部材の斜視図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿うシール部材の断面図である。 図２に示す領域ＩＩＩの拡大図である。 実施の形態１のシール構造の断面図である。 精密部材を洗浄する際におけるシール構造の断面図である。 図５に示す領域ＶＩの拡大図である。 実施の形態２のシール部材の断面図である。 実施の形態３のシール部材の断面図である。 実施の形態４のシール部材の断面図である。 実施の形態５のシール部材の断面図である。 実施の形態６のシール部材の断面図である。

　以下、図面に基づいて、各実施の形態におけるシール構造について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。以下で説明される実施の形態の各構成は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

　（実施の形態１）
　＜シール部材１００＞
　図１は、実施の形態１のシール部材１００の斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿うシール部材１００の断面図である。図２に示す断面は、中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２に平行であって、中心線Ｃを通る仮想平面における断面である（以下、「断面Ｚ」とする）。図３は、図２に示す領域ＩＩＩの拡大図である。図１から図３を参照してシール部材１００について説明する。

　シール部材１００は、中心線Ｃを中心とした環状の形状を有している。シール部材１００は、装着部１２と、延出部９とを含む。装着部１２は、環状の形状を有する。装着部１２は、シール部材１００のうち、径方向ＤＲ１の最も外側に設けられている。断面Ｚにおいて、装着部１２は、ほぼ矩形状の形状を有する。

　装着部１２は、内周面１２ａ、外周面１２ｂ、および底面１２ｃを有する。内周面１２ａおよび外周面１２ｂは、底面１２ｃにほぼ垂直に配置されている。内周面１２ａおよび外周面１２ｂは、対向している。外周面１２ｂは、シール部材１００の外径を構成している。

　装着部１２は、径方向ＤＲ１の外側に突出する突起部１８を有する。突起部１８は、外周面１２ｂの表面に設けられている。突起部１８は、急斜面１８ａと、急斜面１８ａよりも径方向ＤＲ１に対する傾きが小さい緩斜面１８ｂを有する。急斜面１８ａは、緩斜面１８ｂよりも底面１２ｃに近い。急斜面１８ａが存在する領域では、底面１２ｃから離れるにつれて装着部１２の径方向ＤＲ１における肉厚が大きくなる。

　断面Ｚにおいて、装着部１２と、延出部９とはＬ字型に設けられている。延出部９は、環状の形状を有する。延出部９は、装着部１２から径方向ＤＲ１の内側に延びている。延出部９は、内周面１２ａの最も底面１２ｃから離れた位置に設けられている。

　延出部９は、連結部１３と、シール部１４とを有する。連結部１３は、径方向ＤＲ１に沿って延びる形状を有する。連結部１３は、断面Ｚにおいて、ほぼ矩形状の形状を有している。連結部１３は、装着部１２とシール部１４とを連結している。

　シール部１４は、連結部１３の径方向ＤＲ１の内側に設けられる。シール部１４は、シール部材１００のうち、径方向ＤＲ１の最も内側に設けられている。実施の形態１のシール部１４は、断面Ｚにおいて、楕円状の形状を有している。シール部１４は、上面部１４ａおよび下面部１４ｂを有している。上面部１４ａおよび下面部１４ｂは、対向して配置されている。断面Ｚにおいて、上面部１４ａおよび下面部１４ｂは、円弧状の形状を有している。

　＜シール構造１＞
　（精密部材ＳＷの洗浄前）
　図４は、実施の形態１のシール構造１の断面図である。実施の形態１のシール構造１は、精密部材ＳＷを洗浄する場合等に採用される。図４では、精密部材ＳＷを洗浄する前の状態が表されている。

　精密部材ＳＷは、たとえば、ウエハ（半導体の物質で作られた薄い円盤）である。精密部材ＳＷは、互いに対向する表面部２１ａおよび裏面部２１ｂを有する。裏面部２１ｂは、シール部材１００が配置されている側を向く。

　精密部材ＳＷを洗浄する洗浄機は、押圧部材５００および筐体１０を有する。筐体１０にはシール部材１００が配置されている。シール部材１００は、押圧部材５００と筐体１０との間に設けられる。精密部材ＳＷは、押圧部材５００とシール部材１００とに挟まれる。

　筐体１０には、装着部１２が収容される溝部１７が形成されている。筐体１０は、溝底部１１と、テーパー面１５と、平坦面１６と、側壁面２２とを含む。溝底部１１、テーパー面１５、平坦面１６、および側壁面２２は、溝部１７を構成する。溝底部１１は、溝部１７の底面を構成する。溝底部１１は、底面１２ｃと接している。溝底部１１は、径方向ＤＲ１に延びる形状を有する。

　テーパー面１５は、溝底部１１と連なる。テーパー面１５は、溝底部１１から離れるにつれて径方向ＤＲ１の内側に延びている。テーパー面１５は、溝底部１１から離れるにつれて中心線Ｃに近づくように延びている。溝底部１１およびテーパー面１５により、いわゆるアリ溝が形成される。

　平坦面１６は、テーパー面１５と連なる。平坦面１６は、中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２に延びる。平坦面１６は、外周面１２ｂと対向している。平坦面１６は、外周面１２ｂと接触していない。

　平坦面１６は、側壁面２２と対向する。側壁面２２は、溝底部１１と連なる。側壁面２２は、溝底部１１に対してほぼ垂直に設けられている。側壁面２２は、中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２に延びる。側壁面２２は、装着部１２の内周面１２ａと接している。

　突起部１８は、テーパー面１５に向かって延びている。急斜面１８ａは、溝底部１１から離れるにつれてテーパー面１５に近づくように延びている。緩斜面１８ｂは、溝底部１１から離れるにつれてテーパー面１５から離れるように延びている。

　突起部１８を装着部１２に設けることで、装着部１２を溝部１７に挿入する際に、突起部１８が平坦面１６と摺動する。そのため、装着部１２を溝部１７に挿入する作業者は、装着部１２より抵抗を受ける。突起部１８が平坦面１６を超えると、平坦面１６と突起部１８とは摺動しなくなるため、作業者が装着部１２から受ける抵抗は小さくなる。

　突起部１８が平坦面１６を超えると作業者が装着部１２から受ける抵抗が小さくなることから、作業者は、装着部１２を溝部１７へ収納できたことを認識することができる。したがって、シール部材１００の装着性が向上する。

　装着部１２が溝部１７から脱落しそうになったとしても、突起部１８とテーパー面１５とが干渉するため、装着部１２の溝部１７からの脱落を抑制することができる。

　装着部１２の底面１２ｃにおける厚みＬ１（径方向ＤＲ１における底面１２ｃの長さ）を大きく設定することにより、装着部１２の質量が大きくなり、装着部１２が溝部１７から脱落することを抑制することができる。

　中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２における装着部１２の長さＬ２を適切に設定することで、装着部１２を溝部１７に装着しやすく、装着部１２が溝部１７から脱落しにくい構成とすることができる。

　筐体１０は、凸部１９、および凹部２０をさらに含む。凸部１９は、溝部１７と段差を形成している。凸部１９は、押圧部材５００に向かって突出している。凸部１９は、中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２であって、溝底部１１から離れる方向に突出している。凸部１９は、凸面１９ａを有する。凸面１９ａは、径方向ＤＲ１に沿って延びている。

　凸面１９ａは、延出部９と対向している。凸面１９ａは、連結部１３と対向している。延出部９（連結部１３）は、シール部材１００が精密部材ＳＷに押圧されていない状態において、凸面１９ａと接触していない。連結部１３と凸面１９ａとの間には、隙間Ｓが形成されている。シール部材１００および筐体１０の寸法公差、シール部材１００の熱膨張、並びに連結部１３の撓み等を考慮しても、隙間Ｓは確保される。

　凹部２０は、凸部１９と段差を形成している。凹部２０は、中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２であって、溝底部１１に近づく方向に窪んでいる。凹部２０は、凹面２０ａを有する。凹面２０ａは、径方向ＤＲ１に沿って延びている。凹面２０ａには、シール部１４が設置される。凹面２０ａは、シール部１４の下面部１４ｂと接触している。

　（精密部材ＳＷの洗浄時）
　図５は、精密部材ＳＷを洗浄する際におけるシール構造１の断面図である。精密部材ＳＷを洗浄する際は、押圧部材５００により精密部材ＳＷを押圧し（図５中の矢印Ａ）、精密部材ＳＷとシール部材１００とを密着させる。精密部材ＳＷは、シール部材１００（シール部１４）を押圧する。押圧部材５００とシール部材１００との間に精密部材ＳＷを挟んで、精密部材ＳＷを固定した状態で、精密部材ＳＷの裏面部２１ｂに洗浄液ＣＷが噴射される。

　精密部材ＳＷの表面部２１ａに微細な電子回路が加工されている場合、裏面部２１ｂとシール部１４との間から表面部２１ａに向かって、洗浄液ＣＷおよびコンタミ等が侵入しないようにしなければならない。精密部材ＳＷでシール部１４を押圧することにより、精密部材ＳＷと凹面２０ａとによってシール部１４が圧縮されることになる。

　これにより、シール部１４の反発力が精密部材ＳＷに作用するため、精密部材ＳＷの裏面部２１ｂとシール部１４との密着性が向上する。したがって、精密部材ＳＷとシール部１４とのシール性が向上し、表面部２１ａに洗浄液ＣＷ、およびコンタミ等が侵入することを抑制することができる。

　断面Ｚにおいて、上面部１４ａが円弧状（Ｒ形状）の形状を有していることにより、精密部材ＳＷを上面部１４ａに押圧した際に、裏面部２１ｂの表面形状に沿って上面部１４ａが変形するため、精密部材ＳＷとシール部１４との密着性が向上する。上面部１４ａに円弧状の形状を有することにより、精密部材ＳＷとシール部１４とのシール性がより向上する。

　シール部１４が圧縮されることにより、シール領域Ｂが形成される。シール領域Ｂは、上面部１４ａおよび裏面部２１ｂが接触する部分に形成される。シール領域Ｂは、シール領域Ｂのうち最も径方向ＤＲ１の内側にある内接触部１４ｃを有する。径方向ＤＲ１における精密部材ＳＷの端部Ｔから内接触部１４ｃまでの長さＤ（シール幅Ｄとする）は、たとえば２ｍｍ以下である。シール幅Ｄを小さく保つことにより、精密部材ＳＷの洗浄面積を大きくすることができる。

　装着部１２は、精密部材ＳＷの端部Ｔよりも径方向ＤＲ１の外側に設けられる。シール部材１００を溝部１７に装着する部分（装着部１２）と、洗浄液ＣＷをシールする部分（シール部１４）とを分けて配置することにより、精密部材ＳＷの洗浄面積を大きくすることができる。

　シール部材１００は、フッ素ゴムを含む。シール部材１００には、たとえば、フリッドアーマー（登録商標）を用いる。シール部材１００の材料としてフッ素ゴムを含むことにより、洗浄液ＣＷに対するシール部材１００の薬液耐性が向上する。さらにシール部材１００と精密部材ＳＷとの固着が緩和される。

　図４に示すように、連結部１３は、中心線Ｃが延びる方向ＤＲ２におけるシール部１４の中央部分に設けられている。これにより、シール部１４の圧縮時に発生する、軸線Ｃ２に対するシール部１４の傾きαを抑制することができる。シール部１４の傾きαが抑制されることで、シール部１４の反発力の低下を抑制することができる。したがって、精密部材ＳＷとシール部１４とのシール性を確保することができる。

　図５に示すように、シール部１４が圧縮されることにより、設置領域Ｒが形成される。設置領域Ｒは、下面部１４ｂおよび凹面２０ａが接触する部分に形成される。設置領域Ｒが大きいほど、図４に示す軸線Ｃ２に対するシール部１４の傾きαを抑制することができる。

　凸部１９が設けられることにより、シール部１４の径方向ＤＲ１の外側への移動が規制される。これにより、精密部材ＳＷとシール部１４とのシール性を確保することができる。

　図６は、図５に示す領域ＶＩの拡大図である。精密部材ＳＷは、厚みが薄く割れやすいため、精密部材ＳＷがシール部１４から受ける力が小さくなくてはならない。図６に示すように、シール部１４が精密部材ＳＷに押圧されても、連結部１３と、凸面１９ａとの間に隙間Ｓが存在することにより、延出部９は、凸面１９ａから反力を受けることはない。

　さらに、連結部１３が凸面１９ａに近づくように（連結部１３が撓るように）曲がることで、精密部材ＳＷがシール部１４から受ける反発力が低減される。これにより、精密部材ＳＷの破損を抑制することができる。

　連結部１３の径方向ＤＲ１における長さが短すぎると、連結部１３が撓るように曲がらなくなる。一方で、連結部１３の径方向ＤＲ１における長さを長くすればシール部１４が垂れるため、連結部１３と凸面１９ａとが接するおそれがある。そのため、連結部１３の径方向ＤＲ１における長さを適切に設定することが好ましい。

　（実施の形態２）
　図７は、実施の形態２のシール部材１００Ａの断面図である。実施の形態１と異なり、実施の形態２のシール部１４Ａは、断面Ｚにおいて、ほぼ矩形状の形状を有する。シール部１４Ａは、上面部１４Ａａおよび下面部１４Ａｂを有する。実施の形態１と異なり、実施の形態２の上面部１４Ａａおよび下面部１４Ａｂは、断面Ｚにおいて、径方向ＤＲ１に延びる形状を有する。

　断面Ｚにおいて、下面部１４Ａｂが径方向ＤＲ１に延びる形状を有していることにより、シール部１４Ａを安定して凹部２０に設置することができる。これにより、軸線Ｃ２に対するシール部１４Ａの傾きαを抑制することができる。したがって、精密部材ＳＷとシール部１４Ａとのシール性を確保することができる。

　実施の形態２のシール部材１００Ａにおいても、実施の形態１のシール部材１００と同様に、精密部材ＳＷの破損を抑制する効果が得られる。

　（実施の形態３）
　図８は、実施の形態３のシール部材１００Ｂの断面図である。実施の形態１と異なり、実施の形態３のシール部１４Ｂは、断面Ｚにおいて、ほぼひし型状の形状を有する。シール部１４Ｂは、上面部１４Ｂａおよび下面部１４Ｂｂを有する。実施の形態１と異なり、実施の形態３の上面部１４Ｂａおよび下面部１４Ｂｂは、断面Ｚにおいて、三角形状の形状を有する。

　断面Ｚにおいて、上面部１４Ｂａが、三角形状の形状を有していることにより、精密部材ＳＷがシール部１４から受ける反発力が大きくなる。これにより、精密部材ＳＷとシール部１４Ｂとのシール性を確保することができる。

　実施の形態３のシール部材１００Ａにおいても、実施の形態１のシール部材１００と同様に、精密部材ＳＷの破損を抑制する効果が得られる。

　（実施の形態４）
　図９は、実施の形態４のシール部材１００Ｃの断面図である。シール部１４Ｃは、上面部１４Ｃａおよび下面部１４Ｃｂを有する。実施の形態１と異なり、実施の形態４の下面部１４Ｃｂは、断面Ｚにおいて、径方向ＤＲ１に延びる形状を有する。

　断面Ｚにおいて、下面部１４Ｃｂが径方向ＤＲ１に延びる形状を有していることにより、シール部１４Ｃを安定して凹部２０に設置することができる。これにより、軸線Ｃ２に対するシール部１４Ｃの傾きαを抑制することができる。さらに、実施の形態４の上面部１４Ｃａは、実施の形態１と同様に、円弧状の形状を有する。したがって、精密部材ＳＷとシール部１４とのシール性がより向上する。

　実施の形態４のシール部材１００Ａにおいても、実施の形態１のシール部材１００と同様に、精密部材ＳＷの破損を抑制する効果が得られる。

　（実施の形態５）
　図１０は、実施の形態５のシール部材１００Ｄの断面図である。シール部１４Ｄは、上面部１４Ｄａおよび下面部１４Ｄｂを有する。実施の形態１と異なり、実施の形態５の上面部１４Ｄａおよび下面部１４Ｄｂは、断面Ｚにおいて、径方向ＤＲ１に延びる形状および円弧状の形状を有する。

　実施の形態５のシール部材１００Ａにおいても、実施の形態１のシール部材１００と同様に、精密部材ＳＷの破損を抑制する効果が得られる。

　（実施の形態６）
　図１１は、実施の形態６のシール部材１００Ｅの断面図である。シール部１４Ｅは、上面部１４Ｅａおよび下面部１４Ｅｂを有する。実施の形態１と異なり、実施の形態６の上面部１４Ｅａは、断面Ｚにおいて、三角形状の形状を有する。実施の形態１と異なり、実施の形態６の下面部１４Ｅｂは、断面Ｚにおいて、径方向ＤＲ１に延びる形状を有する。

　断面Ｚにおいて、上面部１４Ｅａが三角形状の形状を有していることにより、精密部材ＳＷがシール部１４Ｅから受ける反発力が大きくなる。また、断面Ｚにおいて、下面部１４Ｅｂが径方向ＤＲ１に延びる形状を有していることにより、シール部１４を安定して凹部２０に設置することができる。これにより、軸線Ｃ２に対するシール部１４Ａの傾きαを抑制することができる。したがって、精密部材ＳＷとシール部１４Ｅとのシール性をより向上することができる。

　実施の形態６のシール部材１００Ｅにおいても、実施の形態１のシール部材１００と同様に、精密部材ＳＷの破損を抑制する効果が得られる。

　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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

　１　シール構造、９　延出部、１０　筐体、１１　溝底部、１２　装着部、１３　連結部、１４　シール部、１５　テーパー面、１６　平坦面、１７　溝部、１８　突起部、１９　凸部、２０　凹部、１００　シール部材、５００　押圧部材、Ｂ　シール領域、ＳＷ　精密部材、ＣＷ　洗浄液、ＤＲ１　径方向、ＤＲ２　中心線が延びる方向。

Claims (8)

1. 　筐体に配置される環状のシール部材を押圧する精密部材と、前記シール部材とを密着させるシール構造であって、
   　前記シール部材は、前記シール部材の径方向の最も外側に設けられている装着部と、前記装着部から前記径方向の内側に延びる延出部とを含み、
   　前記筐体には、前記装着部が収容される溝部が設けられ、
   　前記延出部は、前記シール部材が前記精密部材に押圧されていない状態において、前記筐体と接触しない、シール構造。
2. 　前記筐体は、前記溝部と段差を形成し前記延出部と対向する凸部をさらに含む、請求項１に記載のシール構造。
3. 　前記延出部は、連結部と、前記連結部の前記径方向の内側に設けられるシール部とを有し、
   　前記筐体は、前記凸部と段差を形成し前記シール部が設置される凹部をさらに含む、請求項２に記載のシール構造。
4. 　前記連結部は、前記シール部材の中心線が延びる方向における前記シール部の中央部分に設けられている、請求項３に記載のシール構造。
5. 　前記装着部は、前記精密部材よりも前記径方向の外側に設けられる、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。
6. 　前記筐体は、前記溝部の底面を構成する溝底部と、前記溝底部と連なり前記溝底部から離れるにつれて前記径方向の内側に延びるテーパー面とをさらに含み、
   　前記装着部は、前記径方向の外側に突出し前記テーパー面に向かって延びる突起部を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシール構造。
7. 　前記筐体は、前記テーパー面と連なり前記シール部材の中心線が延びる方向に延びる平坦面をさらに含む、請求項６に記載のシール構造。
8. 　前記シール部材は、フッ素ゴムを含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のシール構造。

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