(57)【要約】    【課題】  捩れを抑制することにより、前記捩れによる、シール材からのパーティクル発生、シール材のシール性低下を抑制し、かつ、シール材の長寿命化を実現可能な蟻溝を提供する。    【解決手段】  シール材２０が装着されて互いに接する２部材の接合面間の気密性を保持するために使用される蟻溝であって、断面形状において、蟻溝空間の中間高さ部分に、両溝側面部１３が溝開口部１１と溝底面部１２から幅方向両側へとそれぞれ膨出して形成される溝最大幅部１４を備え、前記両溝側面部１３における前記溝最大幅部１４と溝底面部１２の間の面が少なくとも押圧状態におけるシール材２０と接触するよう設計されている、ことを特徴とする。【選択図】  図１
2008138744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール材が装着されて互いに接する２部材の接合面間の気密性を保持するために使用される蟻溝であって、
断面形状において、
蟻溝空間の中間高さ部分に、両溝側面部が溝開口部と溝底面部から幅方向両側へとそれぞれ膨出して形成される溝最大幅部を備え、
前記両溝側面部における前記溝最大幅部と溝底面部の間の面が少なくとも押圧状態におけるシール材と接触するよう設計されている、
ことを特徴とする、蟻溝。
【請求項２】
前記溝底面部の幅寸法が非押圧状態における前記シール材底部の両端間距離に対して１．０〜１．１倍である、請求項１に記載の蟻溝。
【請求項３】
前記両溝側面部における前記溝最大幅部と開口部の間の面も少なくとも押圧状態におけるシール材と接触するように設計されている、請求項１または２に記載の蟻溝。
【請求項４】
前記両溝側面部における前記溝最大幅部と溝底面部の間の面が、溝底面部からの垂線に対してなす傾斜角度をθ１、両シール材側面部がシール材底部からの垂線に対してなす傾斜角度をθ２としたときに、非押圧状態において下記条件を満たす、請求項１から３までのいずれかに記載の蟻溝。
１０°≦θ１≦４０°
０°≦θ１−θ２≦１０°
【請求項５】
前記溝底面部から前記溝最大幅部までの垂直方向の高さが溝深さの６０〜７５％の範囲内である、請求項１から４までのいずれかに記載の蟻溝。
【請求項６】
前記断面形状において底辺の両側から斜め上向きに立ち上がる斜辺を有するシール材が用いられる場合において、前記溝側面部における前記溝最大幅部と前記溝底面部の間の面も前記シール材の斜辺に対応する斜面になっている、請求項１から５までのいずれかに記載の蟻溝。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蟻溝に関する。詳しくは、真空装置や配管機器などにおいて、部材同士の接合個所をシールするためのシール材が装着される蟻溝に関する。
【背景技術】
【０００２】
気密性の要求される部材どうしの接合部分には、シール構造が設けられる。このようなシール構造の１つとして、蟻溝を利用する技術があり、具体的には、一方の部材に蟻溝を設け、該蟻溝にシール材を装着した後、他方の部材と接合し、ボルトなどで固定することが行われる。前記蟻溝としては、例えば、シール材の脱落やはみ出しを抑制するために、断面が略台形状、すなわち、溝開口部から溝底面部へと両溝側面部の幅が広まった形状を有するものが一般的に用いられている。
例えば、特許文献１では、噛み込みや捩れなどの問題を起こし難く、封止機能に優れた蟻溝用シール材が開示されているが、そこで用いられている蟻溝の断面形状は略台形状のものである。シール材の構成を工夫することで、Ｏリングなどの従来のシール材よりもシール材の捩れなどが抑制されている。
【特許文献１】特開２００３−１４１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来技術のごとくシール材に工夫を施せば、確かにシール材の捩れなどを抑制することができるのであるが、十分な抑制が可能となったとは言い難かった。その理由は以下のとおりである。
すなわち、前記従来の技術では、断面が略台形状の蟻溝へシール材を装着するに際し、前記装着作業の容易性を考慮して、シール材底部の両端間距離が、溝開口幅と同程度か、または、溝開口幅より狭く設計されているのが通常であり、蟻溝が略台形状であるためにシール材底部の両端間距離が蟻溝の底面幅より狭くなってしまうため、押圧時においても、蟻溝の底面付近の側面部ではシール材との間に隙間が生じてしまう。これにより、例えば、押圧時における圧力のかかり方が左右で不均一であると、前記隙間のいずれか一方へとシール材が傾いてしまう事態が生じ、捩れを生じるおそれがあった。かかる捩れが生じた状態でシール材が圧縮されると、シール材が、蟻溝によって磨耗されパーティクルを発生するとともに、破損されて寿命も短くなってしまう。さらに、前記シール材の破損に加えて、応力の低下やバラツキをも生じ、結果としてシール材のシール性低下を招くことにもなる。
【０００４】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、シール材の脱落やはみ出しの抑制という略台形状の蟻溝の利点を損なうことなく、上記のような問題を解決して、捩れを生じず、したがって、前記捩れによるシール材からのパーティクルの発生やシール材のシール性低下を抑制でき、かつ、シール材の長寿命化も実現可能な蟻溝を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行い、その過程において、シール材に工夫を施し、捩れなどの諸問題を解決しようという従来の考え方から、発想の転換を図り、蟻溝に着目するとともに、様々な構成の蟻溝を試作して、更なる検討を重ねた結果、断面形状において、溝底面部、溝最大幅部、溝側面部を備えた蟻溝を用い、それらの形状や寸法を工夫すれば、シール材の脱落やはみ出しを抑制しつつ、蟻溝の中でのシール材の動きを抑制して捩れを抑制し、蟻溝内とシール材の摩擦を少なくすることにより、シール材の磨耗によるパーティクルの発生やシール性低下を抑制し、シール材の長寿命化を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明にかかる蟻溝は、シール材が装着されて互いに接する２部材の接合面間の気密性を保持するために使用される蟻溝であって、断面形状において、蟻溝空間の中間高さ部分に、両溝側面部が溝開口部と溝底面部から幅方向両側へとそれぞれ膨出して形成される溝最大幅部を備え、前記両溝側面部における前記溝最大幅部と溝底面部の間の面が少なくとも押圧状態におけるシール材と接触するよう設計されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シール材の脱落やはみ出しを抑制しつつ、蟻溝に装着されたシール材の動きを抑制し、捩れを抑制することができ、これに伴い、捩れによるシール材の磨耗が原因で発生するパーティクルやシール性の低下を抑制することができるとともに、シール材の損傷を回避してシール材の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明にかかる蟻溝について図面に基づいて詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
図１は本発明の一実施形態を示す蟻溝の断面図である。図２は蟻溝の寸法構造を示す模式図である。図３は蟻溝の使用状態の一例を示す断面図である。
本発明にかかる蟻溝１０は、図１に示すように、溝開口部１１、溝底面部１２、溝側面部１３を備え、さらに、蟻溝空間の中間高さ部分に溝最大幅部１４を備えている。この蟻溝１０にシール材２０が装着されて使用される。
【０００９】
前記シール材２０の全体形状としては、特に限定されず、例えば、円状、楕円状、トラック形状などが挙げられ、断面形状についても特に限定されない。シール材２０の環径や環の配置形状などは蟻溝１０の環径や環の配置形状などに適合するよう設計すれば良い。あるいは、蟻溝１０の環径や環の配置形状などをシール材２０の環径や環の配置形状などに適合するよう設計しても良い。
シール材２０として、例えば、断面形状において底辺の両側から斜め上向きに立ち上がる斜辺を有するシール材を用いることができる。図１〜３に示すように、例えば、前記特許文献１に記載されているような、噛み込みや捩れなどが生じ難く、封止機能に優れた断面形状がダルマ形のシール材を用いることができる。この場合において、蟻溝１０の両溝側面部１３，１３における溝最大幅部１４と溝底面部１２の間の面（以下、底面側両溝側面部という）が前記シール材２０の斜辺に対応する斜面になっていると、押圧状態におけるシール材２０と蟻溝１０の接触面積が大きくなり、シール材２０の動きがより一層抑制され、捩れも起こし難くなる。前記シール材２０の斜辺や蟻溝１０の底面側両溝側面部は、通常左右で傾きが同じであるが、異なっていても構わないし、また、直線状であっても湾曲していても良い。シール材底部２１が平坦なもののみならず、シール材底部２１の一部に凹みや溝などを備えていても良い。
【００１０】
前記シール材２０の材料としては、封止機能に要求される弾性変形が可能な弾性材料であれば、天然あるいは合成のゴム材料、弾性樹脂材料などが使用できる。具体的には、封止される環境の条件（流体の種類、温度、圧力などの条件）に応じて適宜選択使用すれば良い。特に限定するわけではないが、例えば、半導体分野で、乾燥用チャンバーの開閉蓋個所に使用される場合、耐アルコール性やクリーン性に優れ、コストも比較的安価なＥＰＤＭ系ゴムが使用できる。各種プラズマ条件下などの腐食環境では、フッ素ゴムが好ましい。
溝開口部１１の幅Ｗ１は、シール材底部２１の両端間距離Ｗ４よりも広く設計されていることが好ましい。シール材２０は、図３（ａ）に示すように、蟻溝１０に装着されるが、前記条件を満足することにより、シール材底部２１の溝開口部１１への挿入をスムーズに行いうる。溝開口部１１の縁部に、円弧状のアールや面取りを施しておけば、シール材底部２１の溝開口部１１への挿入をさらにスムーズに行いうるため、さらに好ましい。また、このことは、シール材２０の磨耗を抑制することに繋がり、ひいては、パーティクル発生、シール性低下の抑制や、シール材２０の長寿命化にも資することになる。
【００１１】
溝底面部１２の幅Ｗ２が非押圧状態におけるシール材底部２１の両端間距離Ｗ４に対して１．０〜１．１倍となるよう設計することが好ましい。このように、溝底面部１２の幅Ｗ２が非押圧状態におけるシール材底部２１の両端間距離Ｗ４と同程度の寸法であれば、押圧によりシール材２０が圧縮された際に、溝底面部１２の広い面積範囲でシール材底部２１が接触し、優れたシール性とシール材の捩れ抑制が可能となるのみならず、溝底面部１２付近における溝側面部１３の広い面積範囲でシール材２０の側面部を接触させることができるため、蟻溝１０中でのシール材２０の動きをより一層抑制することができる。
底面側両溝側面部は、少なくとも押圧状態におけるシール材２０と接触するよう設計されている。底面側両溝側面部が押圧状態におけるシール材２０と接触するよう設計されていれば、非押圧状態におけるシール材２０とは接触していても良いし、接触していなくても良い。押圧状態では、開口側と底面側の双方から圧力を受けるため、シール材側面のうち、特に中央付近が外側へ膨れるように大きく変形する。このとき、圧力のかかり方が不均一であると、シール材２０はシール材底部２１の一端を支点として回転運動を起こそうとする。この場合、従来用いられていた略台形状の蟻溝であると、蟻溝の底面付近の両側面部ではシール材との間に隙間が存在するため、シール材の捩れが生じてしまう。しかし、本発明では、底面側両溝側面部においてシール材２０が接触しているので、前記接触部において捩れの原因である回転エネルギーに抵抗する力が作用する。したがって、捩れが抑制されるのである。
【００１２】
さらに、開口側両溝側面部についても少なくとも押圧状態におけるシール材２０と接触するよう設計されていることが好ましい。開口側両溝側面部が、押圧状態におけるシール材２０と接触するよう設計されていれば、非押圧状態におけるシール材２０とは接触していても良いし、接触していなくても良い。蟻溝１０の開口側両溝側面部をこのように設計していれば、両溝側面部１３，１３の開口側、底面側の両方、すなわち、４個所でシール材２０が蟻溝１０と接触することになり、蟻溝１０中でのシール材２０の動きがさらに抑制されるため、より一層捩れが抑制される。
溝側面部１３は溝開口部１１と溝底面部１２から幅方向両側へとそれぞれ膨出して蟻溝空間の中空高さ部分に溝最大幅部１４を形成している。このようにして蟻溝空間の中空高さ部分に溝最大幅部１４を設け、相対的に溝開口部１１および溝底面部１２の幅を狭く設計することで、シール材２０の脱落やはみ出し、蟻溝１０中での動きの抑制が実現できるのである。
【００１３】
図２（ａ）に示すように、底面側両溝側面部が溝底面部１２からの垂線に対してなす傾斜角度をθ１、図２（ｂ）に示すように、シ−ル材側面部がシール材底部２１からの垂線に対してなす傾斜角度をθ２としたときに、非押圧状態において下記条件を満たすことが好ましい。
１０°≦θ１≦４０°
０°≦θ１−θ２≦１０°
前記θ１が１０°未満であると、溝開口部１１の幅を狭くするか、そのようにしない場合には、図２（ａ）に示すθ３（開口側両溝側面部が、溝開口部１２の左右の縁部を通る直線からの垂線に対してなす傾斜角度）を小さくする必要がある。溝開口部１１が狭すぎるとシール材２０の装着が困難となり、前記θ３が小さくなるとシール材２０が脱落したりはみ出したりしやすくなってしまうおそれがあるため、いずれにしても好ましくない。前記θ１が４０°を超えると、シール材２０の捩れを十分に抑制できなくなるおそれがあり、θ１が大きいほどその傾向が強くなる。押圧によりシール材２０が圧縮された状態でのシール材２０と底面側両溝側面部との接触面において、底面側両溝側面部がシール材２０に及ぼす反力は、θ１が大きいほど、溝の幅方向への寄与が小さく、逆に前記幅方向と直交する方向への寄与が大きくなるのであり、これにより底面側両溝側面部から受ける反力によってシール材２０の幅方向への動きを抑制することが困難となるためである。
【００１４】
前記θ１と前記θ２の差が０°未満、すなわち、θ２がθ１よりも大きい値となる場合、シール材２０を蟻溝１０へ装着し難くなる。また、前記θ１と前記θ２の差が１０°を超えると、底部側両蟻溝側面部が押圧状態におけるシール材２０と接触し難い。このようにθ１とθ２の差は、非押圧状態における蟻溝１０に対するシール材２０の占有率に影響を与える。装着操作の容易性、シール材２０の蟻溝１０内における姿勢の安定性、シール材２０の弾性、θ２の値などを考慮して、好ましくは上記範囲内でθ１を適宜選択決定すれば良い。
前記溝底面部１２から前記溝最大幅部１４までの垂直方向の高さＨ２が溝深さＨ１の６０〜７５％の範囲内であることが好ましい。前記Ｈ２の溝深さＨ１全体に占める割合が７５％を超えると、前記割合が大きくなるにつれて、開口側両溝側面部の長さが短くなり、溝の断面形状は略逆台形状に近づいていくため、シール材２０の脱落やはみ出しを十分に抑制し難くなるおそれがある。Ｈ２の溝深さ全体に占める割合が６０％未満であると、開口側両溝側面部の長さが長くなるため、前記θ３を小さくするか、溝開口部１１の幅Ｗ１を狭くする必要があり、前記θ３が小さくなるとシール材２０が脱落したりはみ出したりしやすくなってしまい、溝開口部１１が狭すぎるとシール材２０の装着が困難となってしまうおそれがあるため、いずれにしても好ましくない。
【００１５】
図３（ａ）に２点鎖線で示すように、シール材２０はシール材底部２１から蟻溝１０に装着される。前述したように、溝開口部１１の幅Ｗ１をシール材底部２１の両端間距離Ｗ４よりも広くし、また、溝開口部１１の縁部に、円弧状のアールや面取りを施しておけば、非常にスムーズにシール材底部２１が溝開口部１１を通過する。通常は、シール材２０が蟻溝１０から脱落したりはみ出したりしないように、シール材２０の最大幅部が溝開口部１１よりも広く設計されているが、シール材底部２１から滑るようにして蟻溝１０に挿入していくと、前記シール材２０の最大幅部が通過する際においてもシール材２０が自然に弾性変形して、ほとんど抵抗を生じることなく、シール材２０を蟻溝１０に装着することができる。
【００１６】
次に、図３（ｂ）に示すように、実際の使用状態では、蟻溝１０に装着されたシール材２０が相手部材３０によって押圧されて前記シール材２０が圧縮され、その後、締め付けボルトなど（図示せず）を用いて蟻溝１０を備えた部材と相手部材３０とが接合一体化される。
上述したとおり、シール材２０が相手部材３０によって押圧されるとき、まず、シール材上面部２２が相手部材３０と接触し、溝底面部１２側へと押圧されるにしたがって、シール材２０が外側へ膨らむように変形する。次に、シール材２０の外側への変形により底面側両溝側面部がシール材２０と接触する。これにより、シール材２０が捩れようとする力に抗する力が前記接触部に生じ、捩れが生じ難くなる。特に、図３（ｂ）では、底面側両溝側面部がシール材２０の斜辺に対応する斜面になっており、さらに、開口側両溝側面部がシール材２０と接触しているため、シール材２０が側面のほぼ全面で蟻溝と接触しており、シール材２０が捩れる空間的余裕がほとんど存在しないことが分かる。
【００１７】
このように、シール材の捩れが起き難い本発明にかかる蟻溝は、例えば、半導体・液晶の製造プロセスで使用される処理チャンバーのチャンバー本体と開閉蓋との接合個所に好適に用いられる。また、このような処理チャンバーに設けられる開閉可能なゲート弁の取りつけ部分に用いることもできる。さらに、その他にも、真空装置などの開閉蓋や付属機器の取り付け個所、配管機器の連結個所などにも好適に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明にかかる蟻溝は、例えば、真空装置や配管機器など、高い気密性が要求される産業分野において、前記装置や機器に用いられる部材同士の接合個所をシールするためのシール材が装着される蟻溝として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる蟻溝の一実施形態を示す断面図である。
【図２】蟻溝の寸法構造を示す模式図である。
【図３】蟻溝の使用状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０    蟻溝
１１    溝開口部
１２    溝底面部
１３    溝側面部
１４    溝最大幅部
２０    シール材
２１    シール材底部
２２    シール材上面部
３０    相手部材
Ｗ１    溝開口幅
Ｗ２    溝底面幅
Ｗ３    シール材最大幅
Ｗ４    シール材底部の両端間距離
Ｈ１    溝深さ
Ｈ２    溝底面部から溝最大幅部までの垂直高さ
θ１    底面側両溝側面部が溝底面部からの垂線に対してなす傾斜角度
θ２    シール材側面部がシール材底部からの垂線に対してなす傾斜角度
θ３    開口側両溝側面部が、溝開口部の左右の縁部を通る直線からの垂線に対してなす傾斜角度
【図１】
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【図２】
2008138744.tif 000004
【図３】
2008138744.tif 000005