(57)【要約】【課題】銅ガスケットの代わりに使用することができる鉄ガスケットを提供すること。【解決手段】本発明によるガスケット（１）は、硬度５０Ｈｖ〜１００Ｈｖの鉄のシール面を有し、ガスケット（１）のシール面は、シール面に凸部（６ａ、６ｂ）を有する２つのフランジ（２ａ、２ｂ）の間に使用され、フランジ（２ａ、２ｂ）の締め付け時に凸部（６ａ、６ｂ）により変形する。ガスケットに使用される鉄は高純度鉄であり、鉄の成分が９９．９５％以上である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄の成分が９９．９５％以上で、ビッカ−ス硬度が５０Ｈｖから１００Ｈｖのシール面を有する、
ガスケット。
【請求項２】
フランジシール面に凸部を有する２つの真空用のフランジの間に使用され、前記フランジの締め付け時に前記凸部により変形する、
請求項１に記載されたガスケット。
【請求項３】
ベーキングが行われる真空装置で使用される前記フランジ間に使用される、
請求項２に記載されたガスケット。
【請求項４】
マイナス４０℃以下の環境で使用される、
請求項１〜３のいずれかに記載されたガスケット。
【請求項５】
磁力を有する一組のフランジと、
前記フランジの間に使用され、鉄を含むガスケットと、
を具備し、
前記フランジは前記磁力により、前記ガスケットを前記フランジのシール面に固定する、
継ぎ手。
【請求項６】
前記フランジは、シール面が磁力を持つように一部に磁石を具備する、
請求項５に記載された継ぎ手。
【請求項７】
前記フランジは、シール面が磁力を持つように取り外し可能な磁石で磁化されている、
請求項５に記載された継ぎ手。
【請求項８】
前記鉄を含むガスケットは、ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖ、鉄の成分が９９．９５％以上のシール面を有する、
請求項５〜７のいずれかに記載された継ぎ手。
【請求項９】
磁性体のフランジを、取り外し可能な磁石で磁化するステップと、
ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖ、鉄の成分が９９．９５％以上の高純度鉄のシール面を有するガスケットを、前記フランジのシール面に磁力により固定するステップと、
前記フランジを組となるフランジと合わせて締めつけるステップと、
前記磁石を取り外すステップと、
を含む、
フランジ締め付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスケットと継ぎ手に関し、特に鉄のガスケットと鉄のガスケットを使用する継ぎ手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シール面に、シール面から凸であるエッジを備えた真空用のフランジ（例えばナイフエッジフランジ）が使用されている。
ナイフエッジフランジ（いわゆるコンフラットフランジ）は、フランジを締めつけるときに、シール面に設置されたガスケットを、エッジで変形させ、このガスケットの変形の弾性変形部分を利用してシールしている。
ナイフエッジフランジで使用されるガスケットは、エッジよりも柔らかく、エッジで変形する硬度である必要がある。現在、ナイフエッジフランジには、一般的に銅ガスケットが使用されている。銅ガスケットとして、使用範囲ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖ、通常使用範囲７０Ｈｖから８０Ｈｖのガスケットが使用される場合がある。
【０００３】
ナイフエッジフランジに使用されるガスケットとして、析出強化型銅、粒子分散型強化銅の内の一種を主体として形成した後、ガスケット本体２のナイフエッジ食い込み部に高密度エネルギービームを照射して軟質化処理を施したガスケットの発明がある。（例えば特許文献１）
【０００４】
ナイフエッジフランジに使用されるガスケットとして、無酸素銅にジルコニウムを添加した無酸素銅合金を用いる発明がある。（例えば特許文献２）
【０００５】
一般に市販されている鉄ガスケットの不純物の成分は、Ｃ（炭素）０．０２〜０．１％、Ｍｎ（マンガン）０．１〜０．３％、Ｐ（リン）０．０１〜０．０１５％、Ｓ（硫黄）０．００５〜０．０１％程度である。この一般に市販されている鉄でガスケットの硬度はビッカ−ス硬度１２０Ｈｖ〜１５０Ｈｖである。ガスケットの硬度の硬度が高いと、ナイフエッジのエッジが劣化したり、ナイフエッジの材質が高価な材質などに限定されてしまう場合がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０６−１７４０９７号公報
【特許文献２】
特開平１０−１５９９７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の鉄ガスケットでは、ビッカース硬度が１２０Ｈｖから１５０Ｈｖと高くならざるを得ず、ナイフエッジのエッジが劣化したり、ナイフエッジの材質が高価な材質などに限定されてしまうという問題点があった。
半導体や液晶などを製造する際、ＣＶＤ（Ｃｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）の工程を経る必要がある。この工程ではチャンバー等に堆積物が付着するため、この堆積物を除去するためには、腐食性ガスを用いながらチャンバー等の真空システム全体を加熱して堆積物を蒸発させるようにしている。この場合、銅ガスケットは耐食性が低く上記堆積物除去作業を繰り返すと、短期間のうちに腐食してシール効果を発揮できなくなり交換頻度が高くなっていた。
また、上記堆積物除去作業やその他の製造工程等においてもさらに高温度で作業を実施したいとの要望が高まりつつあるにもかかわらず、従来の銅ガスケットでは、耐高温性が優れず作業温度を上げるのに制限があった。
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたもので、従来の銅ガスケットに比べ耐食性および耐高温性に優れたガスケットをを提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、鉄ガスケットを磁力により固定することができる継ぎ手を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明によるガスケット（１）は、鉄の成分が９９．９５％以上で、かつ、ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖの鉄のシール面を有する。
【００１０】
本発明によるガスケット（１）は、シール面に凸部（６ａ、６ｂ）を有する２つの真空用のフランジ（２ａ、２ｂ）の間に使用され、フランジ（２ａ、２ｂ）の締め付け時に凸部（６ａ、６ｂ）により変形する。
【００１１】
本発明によるガスケット（１）は、ベーキングが行われる真空装置で使用されるフランジ（２ａ、２ｂ）間に使用される。
【００１２】
本発明によるガスケット（１）は、マイナス４０℃以下の環境で使用される。
【００１３】
本発明の継ぎ手は、磁力を有する一組のフランジ（２）と、フランジ（２）の間に使用され、鉄を含むガスケット（１）と、を具備する。
フランジ（２）の磁石（７）は、締付け前にガスケット（１）をフランジ（２）のシール面に固定する。
【００１４】
本発明の継手のフランジ（２）は、シール面が磁力を持つように一部に磁石（７）を具備する。
【００１５】
本発明の継手のフランジ（２）は、シール面が磁力を持つように、フランジ締付け後に取り外し可能な磁石（８）で磁化されている。
【００１６】
上記の鉄を含むガスケット（１）は、ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖ、鉄の成分が９９．９５％以上のシール面を有する。
【００１７】
本発明のフランジ締め付け方法は、以下のステップを含む。
磁性体のフランジ（２）を、取り外し可能な磁石（８）で磁化するステップ。
ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖ、鉄の成分が９９．９５％以上の高純度鉄のシール面を有するガスケット（１）を、フランジ（２）のシール面に磁力により固定するステップ。
フランジ（２）を組となるフランジと合わせて締めつけるステップ。
磁石（８）を取り外すステップ。
【００１８】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明によるガスケットおよび当該ガスケットを使用した継ぎ手の実施の形態が以下に説明される。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に、真空用管継ぎ手の例が示される。
管継ぎ手は、ガスケット１、一組のフランジ２ａ、２ｂ、ボルト５、ナット４ａ、４ｂを具備している。
【００２０】
一組のフランジ２ａ、２ｂは、それぞれ管３ａ、３ｂに溶接等で一体に取りつけられる。さらに、フランジ２ａ、２ｂは、つば部にボルトを通すボルト穴が開けられている。一組のフランジ２ａ、２ｂは、ガスケット１をシール面に挟んで、ボルト５およびナット４ａ、４ｂで締め付けられることにより管３ａ、３ｂを接続すると共に、管内と管外とを分離している。
さらに、フランジ２ａ、２ｂは、シール面に、管と概ね同心円の連続する凸形のエッジ６ａ、６ｂを有している場合がある。上記のフランジ２ａ、２ｂは、いわゆるナイフエッジフランジの例が示されている。
【００２１】
本発明のガスケット１は薄いドーナツ型で、鉄で製作されている。
なお、ガスケット１は、ナイフエッジフランジに使用される銅のガスケットと概ね同等の硬度に製作可能な高純度鉄で製作されることが好ましい。本発明の詳細な説明において高純度鉄は、鉄成分が９９．９５％以上の鉄とする。高純度鉄ガスケットは、銅のガスケットと同等の硬度を有することにより、銅ガスケットの代わり使用できる。
【００２２】
一般的に、鉄が銅より融点が高いため、高純度鉄ガスケットは、銅ガスケットより使用可能温度が高い。
さらに、高純度鉄は、銅より熱膨張率が低いため、高温での安定性がよく、高温から温度が低下した場合のシール性の低下を低減することが期待できる。このため、ガスケットがフランジで締付けられた後に、真空を得るために行われるベーキングにおいて、シール低下を防ぐことができる。さらに、真空を得るためのベーキングにおいて加熱温度を高くすることができる。高度の真空を得るためには、ベーキング時の温度を高くすることが望まれる。
【００２３】
高純度鉄は、真空フランジ用のガスケット１として使用されるビッカ−ス硬度５０Ｈｖ〜１００Ｈｖの範囲に加工することが可能であり、特に処理しない場合、真空フランジ用のガスケット１として好適な、ビッカ−ス硬度７０Ｈｖ〜８０Ｈｖの硬度を有する。
高純度鉄は、通常で７０Ｈｖ〜８０Ｈｖ、熱処理することで５０Ｈｖ程度となり、従来の鉄ガスケットの硬度である概ね１２０Ｈｖより軟らかくすることが可能である。さらに、加工硬化により１００Ｈｖより硬くすることも可能である。高純度鉄を使用して、ガスケットの硬度を軟らかくすることができることにより、フランジのエッジの劣化を低減することができる、もしくは、フランジのエッジの材質の制限を緩和することができる。
【００２４】
高純度鉄は、Ｍｎ、Ｓ等の酸化を促進する元素をほとんど含まないことに加え、不純物、介在物が少ないことにより、安定した酸化膜を形成し、かつ、転移が少ないことにより、一般鋼材、一般の鉄材、軟鉄材に比べ錆難い。但し、ベーキングなどにより酸化が進行する場合は、金もしくは銀でコーティングすることにより、さらに酸化を防止することができる。
高純度鉄の鉄の純度はできるだけ高いことが好ましい。工業的に使用される電子ビーム溶融精製法等では、鉄成分を９９．９５％以上のオーダで高純度化することが可能である。このため、製作コストと防錆効果の関係において、ビッカ−ス硬度５０Ｈｖ〜１００Ｈｖの範囲、好適にはビッカ−ス硬度７０Ｈｖ〜８０Ｈｖの範囲のガスケット１を製作するために、９９．９５％以上の高純度鉄が使用されることが好ましい。
【００２５】
ガスケット１の上面および下面は、ほぼ平坦なシール面を有し、ガスケット１のシール面とフランジ２ａ、２ｂのシール面とが密着して、管内と管外をシールする。ガスケットの幅は、所定の締付け面圧が得られるように決められる。
フランジのシール面にエッジ６ａ、６ｂがある場合は、エッジ６ａ、６ｂがガスケット１のシール面に当るように設置される。
ガスケット１がフランジ２ａ、２ｂの間に設置され、フランジ２ａ、２ｂが締め付けられることにより、エッジ６ａ、６ｂが、ガスケット１のシール面に押し込まれ、ガスケット１のシール面は、弾性変形を含んで溝状に凹む。管内と管外は、エッジ６ａ、６ｂとガスケット１のシール面の凹み部により、シールされる。
【００２６】
上記のようなエッジ６ａ、６ｂを有するフランジ６ａ、６ｂおよびガスケット１は、管内が真空の場合に用いられる場合がある。
【００２７】
上記のようなガスケット１のシール面は、エッジ６ａ、６ｂ部分より柔らかいことが望ましい。
具体的には、真空フランジ用として、ガスケット１の硬度は、ビッカ−ス硬度５０Ｈｖ〜１００Ｈｖの範囲で使用される場合があり、好適な範囲として、ビッカ−ス硬度７０Ｈｖ〜８０Ｈｖで使用される場合がある。
【００２８】
このように、純度の高い鉄、特に鉄の成分が９９．９５％以上の高純度鉄は硬度が銅に近く、銅ガスケットと概ね同等のビッカ−ス硬度５０Ｈｖ〜１００Ｈｖのガスケット１を製作することができる。さらに、高純度鉄の硬度は、特に処理をしない場合、概ねビッカ−ス硬度７０Ｈｖ〜８０Ｈｖであることから、真空用ガスケットとして好適であるビッカ−ス硬度７０Ｈｖ〜８０Ｈｖのガスケットを製作するのに好適である。
高純度鉄ガスケットが銅ガスケットの変わりに使用されることは、ガスケット材質の選択肢が増える為、好ましい。
【００２９】
上記の管継ぎ手は、フランジのシール面にエッジを含む凸部がある例が示されたが、高純度鉄のシール面を有するガスケットが使用され、高純度鉄が一般的にフランジに使用される鋼より硬度が低いことを利用してシールする継ぎ手であれば、シール面に凸部を有するフランジに限定されない。
【００３０】
上記では、シール面が平坦なガスケットの例が示されているが、高純度鉄のガスケットはシール面が平坦なガスケットに限定されず、リングタイプの様にシール面に曲面を有するタイプ、複数の面を有するタイプでも使用可能である。
【００３１】
さらに、高純度の鉄は、低温での脆化により強度が低下する温度域が低くなる。このため、通常の軟鉄では、マイナス４０℃以下で脆化により強度が低下するが、高純度の鉄はマイナス４０℃以下でも脆化が起こらず、ガスケットとして使用可能である。但し、脆化が起きる温度は不純物の種類と量により変化する。
【００３２】
（実施の形態２）
実施の形態２として、フランジの一部を磁化し、もしくはフランジに永久磁石を埋め込み、フランジの締め付け前に、磁性体のガスケットを固定する方法が説明される。
鉄のガスケットは磁性体であるので、磁力によりフランジのシール面に固定することができる。ガスケットを固定できればガスケットの取り付け・取り外し時に、ガスケットの落下を防止することができる。
さらに、高純度鉄のガスケットは、実施の形態１で説明されたように、硬度が銅に近く、銅ガスケットが使用される箇所で使用可能である。
【００３３】
ガスケットは、フランジのシール面の正しい位置にセットされて、締め付けられなければ、管内と管外をシールできない場合がある。しかし、フランジ面が垂直な向き等の場合は、フランジを締める前に、ガスケットをフランジのシール面の正しい位置に固定しておくことが難しい。
このため、鉄のガスケットを、ガスケットのシール面に、磁力により固定することで、ガスケットを正しい位置に固定して、フランジを締め付けることができる。
【００３４】
図２に管継ぎ手の断面が示される。
管継ぎ手は、ガスケット１、一組のフランジ２、ボルト５、ナット４を具備している。フランジ２は、管３に溶接等で一体に固定され、ガスケット１を挟んで、ボルト５で締め付けられることにより、管３を接続すると共に、管内と管外の間をシールする。
【００３５】
ガスケット１は締め付けられる前に、フランジ２のシール面にセットされる。この時、ガスケット１は正しい位置に固定され、ずれないことが好ましい。このためフランジ２の一部が磁化され、磁性体の鉄のガスケット１が固定される事が好ましい。
【００３６】
フランジ２の一部を磁化する方法として、フランジ２のシール面に磁石７が設置される場合がある。磁石７により、ガスケット１がシール面に固定される。磁石７は、固定に必要な数が部分的にシール面に埋め込まれる場合もあるし、輪型の磁石が一周連続的に埋め込まれる場合もある。磁石７をフランジの一部に埋め込む方法は、フランジ２がオーステナイト系ステンレスなどの非磁性体の場合にも適用可能である。
磁石７は、エッジ等のシールする箇所より、管外側に埋め込まれることが、磁石が管内の物質と接触することが好ましくない場合に好適である。
【００３７】
フランジ２の一部を磁化する別の方法として、図３にフランジの断面の概要が示される。
磁性体のフランジ２の外面に、磁石８を設置し、磁性体のフランジ２を磁化することにより、ガスケット１をフランジ２のシール面に固定する。磁石８は永久磁石でも電磁石でもよい。磁石８は固定に必要な数が、部分的に設置される場合もあるし、周状に設置される場合もある。
この方法では、磁石８は取り外し可能で、フランジ２の締め付け、および取り外し時のみ使用される。磁石８は、他のフランジでも使用可能である。
また、このフランジが磁力により影響を受ける装置に使用される場合でも、磁石を取り外せば装置は使用可能である。
【００３８】
上記の磁気を有するフランジが、真空装置に使用される場合、外内部からの磁場の影響があることが好ましくない部位に磁場の影響がないように、離してもしくは磁場をシールして適用することが可能である。
【００３９】
上記の鉄のガスケット１は、高純度鉄である場合がある。高純度鉄の鉄成分は９９．９５％以上である。高純度鉄は銅と概ね同様の硬度を有するため、ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖのシール面を有するガスケットを製作することができる。ビッカ−ス硬度５０Ｈｖから１００Ｈｖのシール面を有するガスケットは、ナイフエッジシールフランジに好適に使用される。さらに、高純度鉄で製作されるガスケット１は、ビッカ−ス硬度７０Ｈｖ〜８０Ｈｖのガスケットを製作するのに好適である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の鉄ガスケットは、鉄をガスケットのシール面を有し、かつ、銅ガスケットと同等の硬度を有するガスケットを提供することができる。
本発明の継ぎ手は、鉄ガスケットを磁力により固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、鉄ガスケットが使用されるガスケットの例の概要を示す。
【図２】図２は、磁石を利用してガスケットを固定する継ぎ手の例の概要を示す。
【図３】図３は、磁石を利用してガスケットを固定する継ぎ手の別の例の概要を示す。
【符号の説明】
１  （高純度鉄）ガスケット
２、２ａ、２ｂ  フランジ
３ａ、３ｂ  管
４ａ、４ｂ  ナット
５  ボルト
６ａ、６ｂ  エッジ
７  磁石
８  磁石
【図１】
2004190735.tif 000003
【図２】
2004190735.tif 000004
【図３】
2004190735.tif 000005