(57)【要約】【課題】  日本工業規格で設計された溝形状を用いる場合に比べて、より高い弾性Ｏリングの反発力を得ることができる寸法関係の溝形状を有する弾性シール部材の構造を提供することを目的とする。【解決手段】  第１のプレート１１と、該第１のプレート１１に形成された弾性Ｏリング嵌合用の角溝１２と、該角溝１２に嵌合される弾性Ｏリング１０と、該弾性Ｏリング１０を介して上記第１のプレート１１に圧接される第２のプレート１３とを備えてなる弾性シール部材において、上記角溝１２の溝幅Ｗを、上記角溝１２の内径φ2の１．０５〜１．３０倍にした。  このように、第１のプレート１１側の角溝１２の溝幅Ｗが、角溝１２の内径φ2の１．０５〜１．３０倍であると、弾性Ｏリング１０に対する締付け率ξが約１０．０％以上に大きくなった時に、従来のＪＩＳ規格で設計された角溝を用いる場合に比べて、より高い反発力が得られるようになり、弾性Ｏリング１０のシール性能の著しい向上が可能となる。【選択図】        図６
2006038051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のプレート（１１）と、該第１のプレート（１１）に形成された弾性Ｏリング嵌合用の角溝（１２）と、該角溝（１２）に嵌合される弾性Ｏリング（１０）と、該弾性Ｏリング（１０）を介して上記第１のプレート（１１）に圧接される第２のプレート（１３）とを備えてなる弾性シール部材であって、上記角溝（１２）の溝幅Ｗが、上記弾性Ｏリング（１０）の断面部の直径φ2の１．０５〜１．３０倍であることを特徴とする弾性シール部材。
【請求項２】
第１のプレート（１１）と、該第１のプレート（１１）に形成された弾性Ｏリング嵌合用の蟻溝（１６）と、該蟻溝（１６）に嵌合される弾性Ｏリング（１０）と、該弾性Ｏリング（１０）を介して上記第１のプレート（１１）に圧接される第２のプレート（１３）とを備えてなる弾性シール部材であって、上記蟻溝（１６）の溝角θが、１０．０°〜２０．０°であることを特徴とする弾性シール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、弾性シール部材のシール部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体の製造工程において、製造したシリコンウエハー等の半導体ウエハーに、ドライ洗浄処理としてのプラズマ処理を施して表面の汚染物質を除去するような場合、例えば図２２に示すような真空チャンバー１を用いて、プラズマ放電電極６によりプラズマを発生させ、同真空チャンバー１内に収納した半導体ウエハー２に照射する方法が採用されている。また、この場合、必要に応じて不活性ガスによる洗浄処理も併用される。
【０００３】
そして、このようなプラズマによる半導体洗浄装置では、上記真空チャンバー１内の高い真空度を保つために、例えば真空チャンバー１上部の反応室開閉用の蓋部３や、半導体ウエハー２を出し入れするドア部４、空気および不活性ガス等排出用配管５との接続部、空気および不活性ガス等排出用配管５と排気用真空ポンプ７との接続部に設けられた開閉バルブ部８などの各種開口部には、弾性シール部材として、一般にシール性の高い例えばゴム製の弾性Ｏリング１０を使用した弾性シール構造が採用されている（例えば、これと同様のシール構造を採用したものとして、以下の特許文献１を参照）。
【０００４】
そして、これら各ゴム製の弾性Ｏリング１０は、現在のところ、日本工業規格（ＪＩＳ２５０）に基いて設計されており、該弾性Ｏリング１０の嵌合される溝が、例えば図２３のような断面形状の角溝１２の場合、その溝幅ＷはＷ＝１．３４φ2（φ2は、弾性Ｏリング１０の断面部の直径）、また該弾性Ｏリング１０が嵌合される溝が、例えば図２４のような蟻溝１６の場合、その溝角θはθ＝２５．０°で設計されるようになっている。
【０００５】
なお、図２３および図２４中の弾性シール構造は、例えば図２２中の半導体ウエハー２を出し入れするドア部４に適用した場合を一例として示している。
【０００６】
【特許文献１】公表特許公報２００１−５１２８９７号（明細書第１−１９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際に計測して見ると、上記の各関係式で設計されるＯリング装着溝を用いる場合、角溝１２、蟻溝１６何れの場合にも、弾性Ｏリング１０に対する締付け率を大きくしても、必ずしも十分に高い反発力が得ることができず、シール性能のさらなる向上が困難であることが判明した。
【０００８】
そこで、本願発明は、このような事情に鑑み、上述の日本工業規格で設計された溝形状を用いる場合に比べて、より高い弾性Ｏリングの反発力を得ることができる寸法関係の溝形状を有する弾性シール部材の構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１０】
（１）  第１の課題解決手段
この発明の第１の課題解決手段は、第１のプレート１１と、該第１のプレート１１に形成された弾性Ｏリング嵌合用の角溝１２と、該角溝１２に嵌合される弾性Ｏリング１０と、該弾性Ｏリング１０を介して上記第１のプレート１１に圧接される第２のプレート１３とを備えてなる弾性シール部材であって、上記角溝１２の溝幅Ｗが、上記弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の内径Ｄの１．０５〜１．３０倍であることを特徴としている。
【００１１】
このように、第１のプレート１１側の角溝１２の溝幅Ｗが、弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の１．０５〜１．３０倍であると、弾性Ｏリング１０に対する締付け率ξが約１０．０％以上に大きくなった時に、従来のＪＩＳ規格で設計された角溝を用いる場合に比べて、より高い反発力が得られるようになり、弾性Ｏリング１０のシール性能の著しい向上が可能となる。
【００１２】
（２）  第２の課題解決手段
この発明の第２の課題解決手段は、第１のプレート１１と、該第１のプレート１１に形成された弾性Ｏリング嵌合用の蟻溝１６と、該蟻溝１６に嵌合される弾性Ｏリング１０と、該弾性Ｏリング１０を介して上記第１のプレート１１に圧接される第２のプレート１３とを備えてなる弾性シール部材であって、上記蟻溝１６の溝角θが、１０．０°〜２０．０°であることを特徴としている。
【００１３】
このように、第１のプレート１１の蟻溝１６の溝角θが、１０．０°〜２０．０°であると、弾性Ｏリング１０に対する締付け率ξが約１０．０％以上に大きくなった時に、従来のＪＩＳ規格で設計された蟻溝を用いる場合に比べて、より高い反発力が得られるようになり、弾性Ｏリング１０のシール性能の著しい向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上の結果、本願発明によると、弾性Ｏリングが十分な弾性反発力を有し、高いシール性能を発揮することができる高性能の弾性シール部材を提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して、本願発明を実施するための幾つかの最良の実施の形態について説明する。
【００１６】
（第１の最良の実施の形態）
先ず図１〜図４は、本願発明の第１の最良の実施の形態に係る弾性シール部材のシール構造と同弾性シール構造において用いられる弾性Ｏリングの構造を示している。
【００１７】
この最良の実施の形態の弾性シール部材のシール構造は、例えば図１に示すように、シール部の一方側シール面を構成するアルミナ製のシールプレート（第１のプレート）１１と、該シールプレート１１に形成された弾性Ｏリング嵌合用の角溝１２と、該角溝１２に嵌合される図２、図３のようなゴム製の弾性Ｏリング１０と、該弾性Ｏリング１０を介して上記シールプレート１１に圧接される、シール部の他方側シール面を構成するアルミナ製の蓋プレート（第２のプレート）１３とを備えて構成されている。
【００１８】
そして、上記角溝１２内に上記弾性Ｏリング１０を、例えば図１に示すように内周側に嵌合して、その上方側から上記蓋プレート１３を所定の締付け率（％）で圧接することにより、上記弾性Ｏリング１０を図４のように外周側に圧縮変形させて蓋プレート１３側に所望の反発力を得ることにより、上記シールプレート１１と上記蓋プレート１３との間のＯリング空間の内側と外側とを高精度にシールするようになっている。
【００１９】
上記角溝１２は、その溝幅がＷ、内径がＤ、深さがＥ、上端側開口部の内外各縁部の曲率半径がＲ1、同溝底部の内外各コーナー部の曲率半径がＲ2となっている。
【００２０】
一方、上記弾性Ｏリング１０には、例えば一例としてリング部の内径がφ1、断面部の直径がφ2のフッ素ゴム製のものが採用されている。
【００２１】
そして、この最良の実施の形態の場合、以上の構成において、特に上記角溝１２の幅Ｗが、上記弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の１．０５〜１．３０倍の範囲にあることを特徴としている。
【００２２】
このように、シールプレート１１側に形成された弾性Ｏリング嵌合用の角溝１２の幅Ｗが、弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の１．０５〜１．３０倍である場合、上記蓋プレート１３の圧接による締付け率ξが約１０．０％以上に大きくなった時に、従来のＪＩＳ規格で設計された寸法の角溝（溝の幅Ｗが、弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の１．３４倍のもの）を用いる場合に比べて、より高い弾性Ｏリング１０の反発力を得ることができるようになり、フッ素ゴムを用いた弾性Ｏリング１０のシール性能の著しい向上が見られる。
【００２３】
今、これをＦＥＭ解析によって確認して見ると、次のようになった。
【００２４】
（１）  解析モデル
図１の構成の弾性シール部材のシール構造（シールプレート１１および蓋プレート１３の材料：アルミナ、角溝１２の溝幅Ｗ、溝部の内径Ｄ、溝部の深さＥ、溝部の上端側内外開口縁部の曲率半径Ｒ1、溝部の底部内外各コーナー部の曲率半径Ｒ2）において、図２、図３に示すような構成（リング部の内径φ1、断面部の直径φ2）のフッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０を採用した。
【００２５】
そして、同図２、図３の構造の弾性Ｏリング１０を、図１に示すように、上記構造のシールプレート１１の角溝１２内に嵌合し、蓋プレート１３を介して中心方向下方に所定値以上の締付け率で締め付けて、図４のように圧縮変形させることにより、その挙動を解析した（ＪＩＳ：Ｐ２２Ａ〜Ｐ５０を参照）。
【００２６】
フッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０に比べると、上記アルミナ製のシールプレート１１および蓋プレート１３は、著しく剛性が高く、剛体として扱うことができる。したがって、弾性Ｏリング１０を超弾性の軸対称要素、角溝１２部分と蓋プレート１３を剛体と見なし、角溝１２を完全固定の節点、蓋プレート１３を鉛直方向に強制変位を有する節点で各々モデリングした。
【００２７】
（２）  解析条件
（拘束条件）
この解析では、上述のように角溝１２と蓋プレート１３を剛体扱いするので、角溝１２の内側形状を表す節点を完全固定し、また蓋プレート１３の内面形状を表す節点を鉛直方向以外に固定した。
【００２８】
（荷重条件）
そして、同拘束条件下において、図５に示すように、蓋プレート１３に対して鉛直方向下方への強制変位を与える。
【００２９】
角溝１２の場合、締付け率ξを用いた表現がわかりやすい。そこで、上記弾性Ｏリング１０の締付け率ξを、次の式で定義する。
【００３０】
ξ＝（Ｈ−ｈ）／Ｈ
ここで、Ｈは、弾性Ｏリング１０の圧縮変形前の断面高さ（直径：図５参照・・・Ｈ＝φ2）で、ｈは、弾性Ｏリング１０の圧縮変形後の断面高さ（短軸方向の直径：図５参照）である。よって、蓋プレート１３の鉛直方向の最大強制変位量ν＝（Ｈ−ｈ）は、ξＨで求められる。
【００３１】
（３）  解析結果
上記の解析条件に基づき、上記フッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０が、蓋プレート１３により圧縮された場合の挙動（応力分布と変形、反発力）を汎用ＦＥＭ構造解析コード（ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ  Ｖ７０．５）を用いて求めた。
【００３２】
なお、ＪＩＳ規格Ｐ２２Ａ〜Ｐ５０では、使用される弾性Ｏリング１０の内径φ1が２３．７ｍｍ、断面部の直径φ2が３．５ｍｍ、同弾性Ｏリング１０に適する角溝１２は、その溝の幅Ｗが４．７ｍｍで、溝の内径Ｄがφ２４．０（２４．０ｍｍ）である。
【００３３】
（角溝１２の溝幅Ｗの影響）
今、使用する弾性Ｏリング１０の内径φ1をＪＩＳ規格値の２３．７ｍｍ、断面部の直径φ2をＪＩＳ規格値の３．５ｍｍ、溝の内径ＤをＪＩＳ規格値のφ２４．０（２４．０ｍｍ）とした角溝１２で、弾性Ｏリング１０の反発力に与える溝の幅Ｗの影響を調べる。
【００３４】
予じめ行った初期応力についての解析の結果、角溝１２の内径Ｄがφ２４．０である場合、反発力に及ぼす初期応力は影響が６．２％と小さいことが判明しているため、以下のすべての解析においては、当該初期応力については考慮しないことにする。
【００３５】
先ず溝の内径Ｄをφ２４．０とした角溝１２で、例えば溝の幅Ｗを５．５〜３．８ｍｍの間で多段階に変化させた場合の、締付け率ξの違いによる上記弾性Ｏリング１０の反発力の変化を、次の表１と図６のグラフに示す。
【００３６】
【表１】
2006038051.tif 000003
【００３７】
これらのデータによると、角溝１２の溝の幅Ｗが５．５→５．３・・・・４．０→３．９→３．８と小さくなるにしたがって、締付け率ξが一定でも、次第に弾性Ｏリング１０の反発力が上昇することがわかる。特に角溝１２の幅ＷがＪＩＳ規格値の４．７ｍｍよりも小さい４．２ｍｍ以下では、締付け率ξが２０．０％以上になると、弾性Ｏリング１０の反発力が急激に上昇することが読み取れる。
【００３８】
例えば、締付け率ξが２５．０％である場合、溝の幅Ｗ＝４．７ｍｍ（ＪＩＳ規格値）での反発力が２８．４ｋｇｆであるのに対し、溝の幅Ｗ＝３．８ｍｍでの反発力は５４．０ｋｇｆと９０．８％も高くなることが明らかになった。
【００３９】
また、Ｗ＝４．５ｍｍでの反発力は３０．２ｋｇｆ、Ｗ＝４．３ｍｍでは同３２．３ｋｇｆ、Ｗ＝４．２ｍｍでは同３３．４ｋｇｆ、Ｗ＝４．１ｍｍでは同３４．６ｋｇｆ、Ｗ＝４．０ｍｍでは同３５．４ｋｇｆ、Ｗ＝３．９ｍｍでは同４１．２ｋｇｆと、それぞれＪＩＳ規格値に比べて相当に向上する。
【００４０】
これら反発力が向上する溝幅Ｗ＝３．８ｍｍ〜４．５ｍｍを、上記弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2＝３．５ｍｍとの関係で見ると、同反発力が向上する溝幅Ｗは弾性Ｏリング１０の断面部直径φ2の約１．０８倍〜１．３０倍となる。
【００４１】
そして、上記データ上では、小さくなる溝幅Ｗについて、３．８ｍｍまでしか測定していないが、以上の図６および「表１」の結果から見て、溝幅Ｗが３．８ｍｍよりも小さくなると、さらに反発力が上昇することは明らかである。
【００４２】
しかし、一方３．８ｍｍよりも小さくなって、溝幅Ｗが弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2（＝３．５ｍｍ）に等しくなると、締付け率ξの上昇によって圧縮変形した時にリング部が、例えば図７の（Ｃ）のように角溝１２内に最適な充満状態に納まらず、上部が外周方向にはみ出る恐れが生じる。
【００４３】
その結果、圧接状態が安定せず、またリング部の損傷等を生じて、逆にシール性が悪くなる問題がある。
【００４４】
このため、最小方向の溝幅Ｗは、少なくとも上記弾性Ｏリング１０のリング部断面の直径φ2（＝３．５ｍｍ）よりは少し大きい（０．１８ｍｍ程度大きい）３．６８ｍｍ程度は必要である。そして、この数値Ｗ＝３．６８ｍｍは、上記弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2（＝３．５ｍｍ）の約１．０５倍である。
【００４５】
これらの結果を総合的に判断すると、有効に反発力が向上し、かつ有効なシール性能を得ることができる溝幅Ｗ＝３．６８ｍｍ〜４．５ｍｍを、上記弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2＝３．５ｍｍとの関係で見ると、同溝幅Ｗは弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の約１．０５倍〜１．３０倍となる。
【００４６】
一方、これとは逆に、上記溝の幅Ｗが大きくなると反発力は低下する。しかし、溝の幅Ｗが５．３ｍｍ以上に大きくなると反発力の低下が殆ど見られなくなる。例えば、締付け率ξが３０％である場合、溝の幅Ｗ＝５．３ｍｍでの反発力が３７．４ｋｇｆであるのに対し、溝の幅Ｗ＝５．５ｍｍでの反発力は３７．０ｋｇｆと、殆ど変わらないことがわかる。
【００４７】
また、溝の幅Ｗと締付け率ξの違いによる弾性Ｏリング１０の溝幅Ｗ毎の断面の変形パターンとＭｉｓｅｓ応力分布の変化を、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）〜図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。これらの各パターンを見ると、上記角溝１２の溝の幅Ｗが異なると、変形を開始してから変形を終了するまで（締付け率ξ１０％→２０％→３０％）の弾性Ｏリング１０と角溝１２の外径側との接触面積が変わることがわかる。この接触面積の違いは、圧縮変形時の外周側への拘束力に影響を与え、反発力の変化の原因であると推測される。
【００４８】
これらの結果から、次の結論を得ることができる。
【００４９】
要するに、角溝１２の場合、弾性Ｏリング１０の反発力は、角溝１２の幅Ｗの減少で上がり、Ｗ≦４．５ｍｍであれば、反発力は有効に上昇し、特にＷ≦４．０ｍｍになると、急激に上昇する。Ｗ≦４．０ｍｍの場合、締付け率ξが１０％程度でも反発力の上昇に寄与する。そして、同反発力は、弾性Ｏリング１０と角溝１２の外径面側との接触面積の如何によって変わる。同外径面側との接触面積が小さくなればなるほど反発力が低下し、同外径面側との接触面積がなくなると反発力の低下も見られなくなる。
【００５０】
そして、同有効な反発力を得ることができる同外径面側との接触面積は、角溝１２の外周方向への圧縮変形量を規定する弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2と溝幅Ｗによって左右され、断面部の直径φ2が一定であるとすると、同一定の直径φ2に対する溝幅Ｗの大きさによって決定される。
【００５１】
そして、同有効な反発力を実現し、かつ適切なシール性能を実現するのに十分な溝外径面側との接触面積が得られる角溝１２の溝幅Ｗは、以上に述べたように弾性Ｏリング１０の断面部の直径φ2の約１．０５〜１．３０倍が最適である。
【００５２】
（第２の最良の実施の形態）
次に図１１および図１２は、本願発明の第２の最良の実施の形態に係る弾性シール構造を示している。
【００５３】
この最良の実施の形態の弾性シール構造は、例えば図１１に示すように、シール部の一方側シール面を構成するアルミナ製のシールプレート（第１のプレート）１１と、該シールプレート１１に形成された弾性Ｏリング嵌合用の蟻溝１６と、該蟻溝１６に嵌合される前述の図２、図３のものと同様のフッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０と、該弾性Ｏリング１０を介して上記シールプレート１１に圧接される、シール部の他方側シール面を構成するアルミナ製の蓋プレート１３とを備えて構成されている。そして、上記蟻溝１６内に上記弾性Ｏリング１０を、例えば図１１に示すように嵌合して、その上方側から上記蓋プレート（第２のプレート）１３を所定の締付け率で圧接することにより、上記弾性Ｏリング１０を図１２のように圧縮変形させて蓋プレート１３方向に所望の反発力を得ることにより、上記シールプレート１１と上記蓋プレート１３との間のＯリング空間の内側と外側とを高精度にシールするようになっている。
【００５４】
上記蟻溝１６は、その溝角がθ、開口部で見た内径がＤ、深さがＥ、底部の内周側と外周側各コーナー部の曲率半径がＲ3となっている。
【００５５】
また上記弾性Ｏリング１０は、例えばリング部の内径がφ1、断面部の直径がφ2となっている。
【００５６】
そして、この最良の実施の形態の場合、以上の構成において、特に上記蟻溝１６の溝角θが、１０．０°〜２０．０°であることを特徴としている。
【００５７】
このように、シールプレート１１の蟻溝１４の溝角θが、１０．０°〜２０．０°であると、上記弾性Ｏリング１０に対する締付け率ξが約１０．０％以上に大きくなった時に、従来のＪＩＳ規格で設計された蟻溝（θ＝２５．０°）を用いる場合に比べて、より高い反発力が得られるようになり、フッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０のシール性能の著しい向上が可能となる。
【００５８】
今、これをＦＥＭ解析によって確認して見ると、次のようになった。
【００５９】
（１）  解析モデル
図１１の構成の弾性シール部材のシール構造（シールプレート１１および蓋プレート１３の材料：アルミナ、蟻溝１６の溝角がθ、内径がＤ、深さがＥ、溝底部の内周側と外周側の各コーナー部の曲率半径がＲ3）において、図２、図３に示すような構成（リング部の内径がφ1、断面部の直径がφ2）のフッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０を採用した。
【００６０】
そして、同図２、図３の構造の弾性Ｏリング１０を、例えば図１１に示すように、上記構造のシールプレート１１の蟻溝１６内に嵌合し、蓋プレート１３を介して中心方向下方に所定値以上の締付力を加え、図１２のように圧縮変形させることにより、その挙動を解析した（ＪＩＳ：Ｐ２２Ａ〜Ｐ５０を参照）。
【００６１】
フッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０に比べると、アルミナ製のシールプレート１１および蓋プレート１３は、著しく剛性が高く、剛体として扱うことができる。したがって、弾性Ｏリング１０を超弾性の軸対称要素、蟻溝１６と蓋プレート１３とを剛体と見なし、蟻溝１６を完全固定の節点、蓋プレート１３を鉛直方向に強制変位を有する節点で各々モデリングする一方、弾性Ｏリング１０と蟻溝１６の壁面、弾性Ｏリング１０と蓋プレート１３の内壁面との間の接触による摩擦はないものとした。
【００６２】
（２）  解析条件
蟻溝１６底部の内周側および外周側各コーナー部の曲率半径Ｒ3と溝角θを変化させた蟻溝１６における弾性Ｏリング１０（リング部の内径Ｄ＝２３．７ｍｍ、断面部の直径φ2＝３．５ｍｍ）の挙動を解析する。
【００６３】
（溝底部の内外コーナー部の曲率半径Ｒ3の影響）
次に、溝角θを２０．０ｄｅｇ（θ＝２０°）とした蟻溝１６で、溝部底部の内外各コーナー部の曲率半径Ｒ3を０．４〜１．０ｍｍに変化させた場合の、締付け率ξの違いによる弾性Ｏリング１０の反発力の変化を、次の表２と図１３に示す。
【００６４】
【表２】
2006038051.tif 000004
【００６５】
これらによれば、同コーナー部の曲率半径Ｒ3が弾性Ｏリング１０の反発力には、ほとんど影響を及ぼさないことがわかる。
【００６６】
（溝角θの影響）
これに対して、蟻１６溝底部の内外コーナー部の曲率半径Ｒ3を０．４ｍｍとした蟻溝１６で、溝角θを１０．０〜３０．０ｄｅｇ（θ＝１０．０°〜３０．０°）に変化させた場合の、締付け率ξの違いによる弾性Ｏリング１０の反発力の変化を次の表３と図１４に示す。
【００６７】
【表３】
2006038051.tif 000005
【００６８】
これによると、溝角θが３０．０→２５．０→２０．０→１７．５→１５．０→１２．５→１０．０と小さくなるにしたがって、弾性Ｏリング１０の反発力が次第に上昇することが明らかである。特に、溝角θが１５．０ｄｅｇ（１５．０°）より小さい場合、締付け率ξが１０％以上となる時点から、弾性Ｏリング１０の反発力が急激に上昇することが読み取れる。
【００６９】
またＪＩＳ規格値のθ＝２５．０ｄｅｇ（２５．０°）よりも小さいθ＝２０．０ｄｅｇ（２０．０°）、θ＝１７．５ｄｅｇ（１７．５°）の時でも、少なくとも締付け率ξが２０％を超えるようになると、有効に反発力が向上するようになる。
【００７０】
さらに、溝角θと締付け率ξの違いによる弾性Ｏリング１０の断面Ｍｉｓｅｓ応力分布を、その断面変形とともに図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）〜図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。これらによると、溝角θが小さくなるにしたがって、弾性Ｏリング１０と蟻溝１６の内外両側壁面との接触面積が増大することが明らかである。そして、同接触面積の増大が反発力上昇の原因であると思われる。
【００７１】
要するに、蟻溝１６の場合、反発力は蟻溝１６底部の内外コーナー部の曲率半径Ｒ3による影響をほとんど受けない。これは同蟻溝１６底部の内外両コーナー部の曲率半径Ｒ3が変わっても、弾性Ｏリング１０と溝部両側壁面との接触面積がほとんど変わらないことによると推測される。
【００７２】
これに対して、弾性Ｏリング１０の反発力は溝角θによる影響を大きく受け、θが小さくなるほど反発力が上がる。特に溝角θが１５．０ｄｅｇ（１５．０°）以下である場合、例えば締付け率ξが１０％程度の場合でも、反発力は急激に上昇する。これは溝角θが小さくなるにしたがい、弾性Ｏリング１０と溝部両側壁面との接触面積の増大で反発力が上昇するからであると考えられる。
【００７３】
これらのことからも、シールプレート１１の蟻溝１６の溝角θが、１０．０ｄｅｇ〜２０．０ｄｅｇ（１０．０°〜２０．０°）であると、上記弾性Ｏリング１０に対する締付け率ξが約１０．０％以上に大きくなった時に、従来のＪＩＳ規格で設計された蟻溝θ＝２５．０ｄｅｇ（θ＝２５．０°）を用いる場合に比べて、より高い反発力が得られるようになり、フッ素ゴム製の弾性Ｏリング１０のシール性能の著しい向上が可能となることが裏付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本願発明の最良の実施の形態１に係る弾性シール部材のシール構造を示す断面図である。
【図２】同シール部材の弾性Ｏリングの構成を示す平面図である。
【図３】同弾性Ｏリングの断面図である。
【図４】上記シール部材のシール状態の断面図である。
【図５】上記弾性Ｏリングのシール時の変形状態を示す説明図である。
【図６】上記弾性Ｏリングの嵌合溝の幅Ｗ（３．８ｍｍ，４．０ｍｍ，４．２ｍｍ，４．７ｍｍ，５．２ｍｍ）に応じた締付け率ξと反発力との関係を示すグラフである。
【図７】上記弾性Ｏリングの嵌合溝の幅ＷがＷ＝３．８ｍｍである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２６．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図８】上記弾性Ｏリングの嵌合溝の幅ＷがＷ＝４．２ｍｍである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、３０．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図９】上記弾性Ｏリングの嵌合溝の幅ＷがＷ＝４．７ｍｍである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、３０．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図１０】上記弾性Ｏリングの嵌合溝の幅ＷがＷ＝５．２ｍｍである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、３０．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図１１】本願発明の最良の実施の形態２に係る弾性シール部材のシール構造を示す断面図である。
【図１２】同シール部材の弾性Ｏリングのシール時の圧縮変形状態を示す断面図である。
【図１３】同弾性Ｏリングの締付け率ξが、５．０％、１０．０％、１５．０％、２０．０％、２５．０％、２７．０％の時の嵌合溝底部コーナー部の曲率半径Ｒ3と反発力との関係を示すグラフである。
【図１４】同弾性Ｏリングを嵌合する蟻溝の溝角θが、１０．０ｄｅｇ、１２．５ｄｅｇ、１５．０ｄｅｇ、１７．５ｄｅｇ、２０．０ｄｅｇ、３０．０ｄｅｇの各場合における当該弾性Ｏリングの締付け率ξと反発力との関係を示すグラフである。
【図１５】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、１０．０ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２４．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図１６】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、１２．５ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２６．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図１７】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、１５．０ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２７．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図１８】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、１７．５ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２７．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図１９】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、２０．０ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２７．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図２０】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、２５．０ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２７．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図２１】同弾性Ｏリングを嵌合される蟻溝の溝角θが、３０．０ｄｅｇである場合において、締付け率ξを１０．０％、２０．０％、２７．０％と３段階に上昇させた時の圧縮変形状態を示す図である。
【図２２】従来から、一般的に弾性シール部材が採用されている装置の一例を示す概略図である。
【図２３】同弾性シール部材のシール構造の一例を示す断面図である。
【図２４】同弾性シール部材のシール構造の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０は弾性Ｏリング、１１はシールプレート、１２は角溝、１３は蓋プレート、１６は蟻溝である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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