JP6890968B2 - 圧力容器 - Google Patents

Description

本発明は、圧力容器に関するものである。

真空チャンバ等の圧力容器の開閉部、例えば特許文献１の図２に開示されるような圧力容器の開口部と該開口部を閉塞する蓋体との間には、両者の隙間を密閉するＯリング（オーリング）が設けられる。

また、通常、Ｏリングに予圧を与えてシール性を高めるため、蓋体（Ｏリングの押え部材）は圧力容器にＯリングを介して締結される。

特開２００４−２３５５３８号公報

しかしながら、Ｏリングの押え部材が、圧力容器の所望の取付面にＯリングを介して締結されることで、押え部材は圧力容器とほぼ一体的な構造になってしまう。

従って、圧力容器内部が大気状態から高真空状態に至る際に、差圧によって圧力容器に変形が生じると、Ｏリングの押え部材など、圧力容器に取り付けた部品や、その取付面にも変形や変位が生じるおそれがあった。

そのため、上記の変形を考慮して圧力容器の板厚を厚くしたり、補強のためのリブを追加するなどして、圧力容器に必要以上の剛性を付加する必要が生じ、圧力容器の重量が増大するという課題があった。

本発明は、上記課題を解決したもので、構造体間の間隙を、構造体間で変形の影響が伝わり難い構成で閉塞可能な圧力容器を提供するものである。

内部が真空状態になる圧力容器本体と、前記圧力容器本体内に配された搬送用ロボットと、前記搬送用ロボットが設けられ前記圧力容器本体の下部の開口を閉塞する底板体と、前記圧力容器本体と前記底板体との間をシールするシール部材と、を備えた圧力容器において、前記圧力容器本体の剛性は前記底板体の剛性より低く、前記シール部材は、前記開口の周囲に取り付けられる第１のシール部と、前記底板体の外周面に取り付けられる第２のシール部と、前記第１のシール部と前記第２のシール部とを連結し可撓性を有する連結部と、を備えることを特徴とする圧力容器に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、構造体間の間隙を、構造体間で変形の影響が伝わり難い構成で閉塞可能な圧力容器となる。

本実施例の概略説明断面図である。 本実施例の要部の拡大概略説明断面図である。 本実施例の要部の拡大概略説明断面図である。 本実施例のシール部材の概略説明斜視図である。 別例１の概略説明断面図である。 別例２の概略説明斜視図である。 別例３の概略説明断面図である。 別例３の要部の拡大概略説明図である。 別例４の概略説明図である。 シール部の断面形状例を説明する概略説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

一方の構造体に一端側シール部２を取り付け、他方の構造体に他端側シール部３を取り付けて構造体間の間隙を閉塞する。この際、圧力容器内が高真空状態に至り、いずれか一方の構造体が変形しても、この一方の構造体の変形に追従して連結部４が可動変形することで、一方の構造体の変形の影響が他方の構造体に伝わり難くなり（構造体同士が縁切りされ）、一方の構造体の変形に伴う他方の構造体の変形が抑制される。

従って、例えば、変形しても他の部材への影響が少ない変形を許容できる構造体には、板厚を厚くする等して必要以上の剛性を付与する必要がなくなり、剛性が必要な構造体にのみ変形しない程度の剛性を付与すればよく、よって、装置重量の増加を抑制可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、対を成す構造体と、前記構造体同士の間隙を密封状態で閉塞するシール部材１とを備える圧力容器であって、前記シール部材１は、一方の前記構造体に取り付けられる一端側シール部２と、他方の前記構造体に取り付けられる他端側シール部３と、前記一端側シール部２と前記他端側シール部３とを連結し表面が平坦な可撓性を有する連結部４とから成る構成である。

具体的には本実施例は、例えば真空成膜装置の各真空室を構成する圧力容器であり、図１に図示したような圧力容器本体11と、圧力容器本体11に設けた円形状の上部開口部を閉塞する円板状の蓋体12、同じく圧力容器本体11に設けた矩形状の下部開口部を閉塞する矩形板状の底板体13との間の間隙を夫々別々のシール部材１により密閉状態で閉塞するものである。図１中、符号30は圧力容器本体11及び底板体13を支持する支持脚、31は支持脚31が設置される架台である。

また、対を成す構造体（圧力容器本体11と蓋体12及び圧力容器本体11と底板体13）は、一方を大気圧によって変形し難い構成とし、他方を大気圧によって変形し易い構成としている。

本実施例の蓋体12及び底板体13は、内部機構系、例えば基板を保持するための基板保持部14や蒸発源を基板に対して移動させるための移動機構15等が取り付けられる部材であり、圧力容器内部を大気状態とした場合と真空状態とした場合とで、変形や変位が可及的に生じないものである必要がある。

一方、圧力容器本体11は、内部を高真空状態とした場合に大気圧との差圧により多少変形しても、この変形が蓋体12及び底板体13に伝わらないのであれば、内部機構系には特に影響はない。

従って、本実施例においては、圧力容器内部を高真空状態とした際に変形しない程度に蓋体12及び底板体13の剛性を高くして大気圧によって変形し難い構成とする一方、圧力容器本体11には必要以上の剛性を付与せず、圧力容器内部が高真空状態に至った際に差圧により変形し易い構成としている。

１つ目のシール部材１は、図２に図示したように、一方の構造体である圧力容器本体11の上部開口の周囲に取り付けられる一端側シール部２と、圧力容器本体11の上部開口の内周面16ａと対向する他方の構造体である蓋体12の外周面17に沿って取り付けられる他端側シール部３と、前記一端側シール部２と前記他端側シール部３とを連結し表面が平坦な可撓性を有する帯状の連結部４とから成る構成である。１つ目のシール部材１（上側のシール部材１）は全体として円環状である。

２つ目のシール部材１は、図２に図示したように、一方の構造体である圧力容器本体11の下部開口の周囲に取り付けられる一端側シール部２と、圧力容器本体11の下部開口の内周面16ｂと対向する他方の構造体である底板体13の外周面18に沿って取り付けられる他端側シール部３と、前記一端側シール部２と前記他端側シール部３とを連結し表面が平坦な可撓性を有する帯状の連結部４とから成る構成である。２つ目のシール部材１（下側のシール部材１）は全体として角環状である。

図４に図示したように、シール部材１の一端側シール部２及び他端側シール部３は夫々断面円形のＯリング２，３である（第一のＯリング２及び第二のＯリング３）。即ち、本実施例のシール部材１は、第一及び第二のＯリング２，３の双方を当該Ｏリング２，３の全周に渡って連結する連結部４を有し、前記第一及び第二のＯリング２，３の周長が異なる二重型のシール部材である。このシール部材１により構造体間の間隙の全体が覆われて密閉状態で閉塞される。また、Ｏリング２，３の厚さは連結部４より厚く設定されている。

連結部４は前記対を成す構造体の相対的な可動を所望の範囲内で許容するように構成されている。具体的には、図３に図示したように、圧力容器内部を真空状態とした際に、構造体間にズレが生じても良好に弾性変形し、構造体が変形しても断裂しない程度の所定の可撓性を有する構成としている。

本実施例のシール部材１はゴム製の一体成型品である。

なお、第一及び第二のＯリング２，３と連結部４とで硬度や伸び率を異ならせても良い。例えば連結部４の硬度を第一及び第二のＯリング２，３より低く、連結部４の伸び率を第一及び第二のＯリング２，３より高くした場合には、連結部４の弾性変形が一層良好に行われる。

シール部材１は第一及び第二のＯリング２，３を夫々押しつぶすようにして夫々構造体に取り付けられる環状の取付部材５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂにより押圧固定される。上側のシール部材１の取付部材５ａ，５ｂは円環状、下側のシール部材１の取付部材６ａ，６ｂは角環状である。図中符号７は、取付部材５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを締結するためのネジである。

本実施例においては、圧力容器本体11と蓋体12との間隙を閉塞する上側のシール部材１の第一のＯリング２及び第二のＯリング３は圧力容器の外側に取り付けられ、圧力容器本体11と底板体13との間隙を閉塞する下側のシール部材１の第一のＯリング２及び第二のＯリング３は圧力容器の内側に取り付けられている。

従って、蓋体12を取り外すことで、圧力容器本体11の上部開口を通じて下側のシール部材１の交換を行うことが可能となり、支持脚31により圧力容器本体11及び底板体13が支持される構成であっても下側のシール部材１の交換を容易に行えることになる。

取付部材５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの内面全周にはＯリング２，３を押圧する傾斜面20ａ，20ｂ，21ａ，21ｂを有する溝部22ａ，22ｂ，23ａ，23ｂが設けられている。また、圧力容器本体11、蓋体12及び底板体13の取付部材５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂとの対向面には取付部材の傾斜面20ａ，20ｂ，21ａ，21ｂと対向する傾斜面24ａ，24ｂ，25ａ，25ｂを有する溝部26ａ，26ｂ，27ａ，27ｂが設けられている。各溝部は対向して略アリ溝状を呈するように、各傾斜面が先端側ほど、対向する構造体若しくは取付部材に近接するように傾斜するように設定されており、この傾斜面で挟まれたＯリング２，３がより確実に圧縮されるように構成されている。

また、取付部材５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂと圧力容器本体11、蓋体12及び底板体13との間には夫々間隙28が設けられ、この間隙28を通過する大気により対向する前記傾斜面同士に挟まれるＯリング２，３が該傾斜面に押し付けられるように構成されている。従って、Ｏリング２，３による構造体同士の間隙の密閉閉塞が一層良好に行われる。

なお、本実施例は上述のように圧力容器に２つのシール部材を設けた構成としているが、１つのシール部材を設ける構成でも、３つ以上のシール部材を設ける構成としても良い。

例えば図５に図示した別例１のように、圧力容器本体11の下部にのみ円形状の開口を設け、この開口を閉塞する円板状の底板体13と圧力容器本体11との隙間をシール部材１により閉塞する構成としても良い。別例１では、底板体13に搬送用ロボット29を設け、底板体13を支持台32で支持する構成としている。

この場合、底板体13及び支持体32が圧力容器内部を真空状態とした際に変形しない程度の剛性を付与しておけば、圧力容器本体11が変形してもこの変形や振動は底板体13及び搬送用ロボット29に影響しない構成とすることができ、圧力容器内部の大気状態・真空状態を問わず搬送用ロボット29のロボットハンドの搬送高さを維持できる。

また、図６に図示した別例２のように、シール部材１として、第一のＯリング２と、第二のＯリング３と、前記第一及び第二のＯリング２，３の双方を当該Ｏリング２，３の全周に渡って連結する連結部４とを有し、前記第一及び第二のＯリング２，３の周長が同一である並列型のシール部材１を用いても良い（その余の構成は二重型のシール部材１と同様。）。

この場合、例えば、図７に図示した別例３のように、一方が開口した箱状部材41，42の開口端部同士を突き合せ状態で連結することができる。具体的には、一方の構造体である箱状部材41の開口の周囲に第一のＯリング２を取付部材43により押圧固定し、他方の構造体である箱状部材42の開口の周囲に第二のＯリング３を取付部材44により押圧固定する。図７中、符号45は取付部材43，44を締結するためのネジである。

別例３の並列型のシール部材１のＯリング２，３は角部をＲ形状とした角環状である。このＯリング２，３の取付部材43，44は、角部においても良好にＯリング２，３を押圧するため、複数の分割体を組み合わせて構成されている。具体的には、図８に図示したように角部の分割体Ａとその両側の分割体Ｂ，Ｃとの連結構造を、角部の分割体Ａの両端部の下向き傾斜面Ｄにより、両側の分割体Ｂ，Ｃの端部の上向き傾斜面Ｅを押さえ込む構造としている。従って、分割体Ａをネジ45で箱状部材41，42に締結することで、分割体Ｂ，Ｃが良好に押さえ込まれ、Ｏリング２，３による密閉閉塞が開口の全周で確実に行われる。

また、並列型のシール部材１は、連結部４の可撓性を（連結部４が伸長することを）利用して、図９に図示した別例４のように、圧力容器同士を連結する際に溶接ベローズと同様に用いることも可能である。図９中、符号Ｘ，Ｙは真空室、46は仕切弁、47は真空室Ｘ側の連結部、48は真空室Ｙ側の連結部である。

なお、本実施例のシール部材１のシール部は断面円形のＯリングとしているが、図１０に図示したように他の形状としても良い。（ａ）は断面矩形状、（ｂ）は断面台形状、（ｃ）及び（ｄ）は端部を膨出させた形状である。

本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１ シール部材
２ 一端側シール部材（第一のＯリング）
３ 他端側シール部材（第二のＯリング）
４ 連結部

Claims (4)

1. 内部が真空状態になる圧力容器本体と、前記圧力容器本体内に配された搬送用ロボットと、前記搬送用ロボットが設けられ前記圧力容器本体の下部の開口を閉塞する底板体と、前記圧力容器本体と前記底板体との間をシールするシール部材と、を備えた圧力容器において、
   前記圧力容器本体の剛性は前記底板体の剛性より低く、
   前記シール部材は、前記開口の周囲に取り付けられる第１のシール部と、前記底板体の外周面に取り付けられる第２のシール部と、前記第１のシール部と前記第２のシール部とを連結し可撓性を有する連結部と、を備えることを特徴とする圧力容器。
2. 前記第１のシール部は第１のＯリングであり、前記第２のシール部は第２のＯリングであることを特徴とする請求項１に記載の圧力容器。
3. 前記第１のＯリングの周長と前記第２のＯリングの周長とは異なることを特徴とする請求項２に記載の圧力容器。
4. 前記連結部の硬度は前記第１のＯリング及び前記第２のＯリングの硬度より低く、前記連結部の伸び率は前記第１のＯリング及び前記第２のＯリングの伸び率より高いことを特徴とする請求項２または３に記載の圧力容器。

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