JPH0768152A - 真空装置及び排気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】フランジ２３に二本のエラストマシール溝３
１，３２を設け、そこに互いに大きさの異なるエラスト
マシール２４，２５を取り付ける。まず大気側のエラス
トマシール２４だけを圧縮してポンプ２６を排気した
後、しばらく経ってから真空側のエラストマシール２５
も圧縮し、エラストマシール２４，２５の間を真空にす
る。 【効果】エラストマシール２５の大気側は真空になって
いるので、エラストマシール２５を透過して真空装置内
部に入り込むガスがなくなり、その結果真空容器の圧力
がより低くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシール材としてエラスト
マシールを使用している真空装置で、超高真空を必要と
する真空装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に超高真空を得る場合は、真空シー
ル材として金属ガスケットが用いられている。しかし、
特に大きな開口径を必要とする場合などは、高価な規格
外のガスケットを使用しなくてはいけない、さらに金属
ガスケットを使い捨てにしなくてはいけないなどの問題
がある。

【０００３】しかし、超高真空装置にエラストマシール
を使用できれば、シール荷重が小さくても良く、繰り返
し使用ができるなどのメリットがある。この場合、通常
は一枚のフランジにエラストマシールは一本しか使用し
ないので、フランジにはエラストマシール用の溝が一本
しか存在しない。

【０００４】ここで問題になるのはエラストマシールか
らの放出ガスと、大気中からエラストマシールを透過し
てくるガスである。このうち、放出ガスについてはエラ
ストマシールのベーキングなどによってその量をある程
度低減することができる。しかし、エラストマシールを
透過してくるガスは、エラストマシールの材料とガス分
子で決まる透過係数と、エラストマシールの外側の圧力
（大気圧）とエラストマシールの内側の圧力（真空装置
内の圧力）の差に比例している。例えば空気中の酸素に
対するエラストマシールの透過係数は、１.１×１０~¹²
(ｍ²／ｓ）と大きく、超高真空ではこの透過ガスの低減
が問題になる。

【０００５】そこでたとえば特開平3−213139 号公報
（図１）のように、真空装置の開口の周囲を取り囲む二
本のエラストマシール４，５を設け、その二本のエラス
トマシールとフランジで囲まれた領域９をポンプ６を用
いて排気し、エラストマシール５の外側の圧力を低くす
る方法がとられた。このようにすると、エラストマシー
ル５内外の圧力差が小さくなるために、大気中からエラ
ストマシールを透過してくるガス量を低減することがで
き、従って超高真空にすることができる。

【０００６】しかし、この方法ではエラストマシールを
使っている各フランジに真空排気用の配管を備える必要
がある上、そのためのポンプも必要になるため、装置構
成が複雑になる問題点があった。また、エラストマシー
ル間を常に排気する必要があるため、コストがかかる問
題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な装置構成で、さらにコストがかからない方法を用い
て、エラストマシールを使った真空装置を超高真空まで
排気することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、エラストマシールでシールするフランジに複数のエ
ラストマシール用の溝を設け、各々の溝にエラストマシ
ールを入れた時、フランジを閉めた際、最も大気側のエ
ラストマシールだけを圧縮できると共に、さらに前記フ
ランジを閉めたとき、前記エラストマシールより真空側
のエラストマシールも圧縮できる構造にする。

【０００９】

【作用】大気側のエラストマシールだけが圧縮されて、
真空側のエラストマシールは全く圧縮されないように、
フランジを閉めてから真空排気を開始する。

【００１０】この状態では真空側のエラストマシールは
全く圧縮されていないので、大気側のエラストマシール
と真空側のエラストマシールの間も真空排気される。

【００１１】しばらく経って、大気側のエラストマシー
ルと真空側のエラストマシールの間が、例えば１００
(Ｐａ)まで排気されたら、真空側のエラストマシールも
圧縮されるようにフランジをさらに閉める。

【００１２】この時、大気側のエラストマシールと真空
側のエラストマシールの間は大気圧より低い１００(Ｐ
ａ)になっている。そのため、真空側のエラストマシー
ルを透過するガス量が１００Ｐａ／100000Ｐａ(大気圧)
＝１／１０００に大幅に減少するので、超高真空を得る
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明について実施例を用いて説明す
る。

【００１４】図２に太さの異なる二本のエラストマシー
ルを用いた真空装置を示す。フランジ２３には二本の溝
３１（深さ５），３２（深さ３）が設けてあり、各々に
はエラストマシール２４（真空用ＯリングＶ１００(Ｗ
＝４)），２５（運動用ＯリングＰ１６０(Ｗ＝８.
４））が装着されている。装置内部は真空ポンプ２６で
排気する。また、フランジ２１，２３はボルト２２と、
フランジ２３のめねじ２７で固定する構造になってい
る。

【００１５】次に操作手順を示す。

【００１６】まず、フランジ２１と２３の距離が１.７m
m になるまでボルト２２をしめる（図３）。このとき、
エラストマシール２５は、フランジ２１と接しておら
ず、その距離は０.７mm である。また、エラストマシー
ル２４はフランジ２１によって約８０％に圧縮されてい
る。

【００１７】この状態でポンプ２６を起動すると、エラ
ストマシール２４とフランジ２１，２３などで囲まれた
領域２９，３０が排気される。すなわち、二本のエラス
トマシール２４と２５の間も排気される。

【００１８】なお、図２の状態で真空排気すると、フラ
ンジ２１に作用する大気圧によってエラストマシール２
４が圧縮され、領域２９が封じ込められる可能性があ
る。これを防ぐには、図２に示してあるような方法を用
いるか、あるいは図２には示していないが、フランジ２
１，２３の間にスペーサを挿入することや、フランジ２
１に設けたネジにボルトをねじ込んでスペースを確保す
るといった方法を用いることが有効である。これについ
ては後述する。

【００１９】しばらく排気を続け、領域２９，３０の圧
力が、例えば、１００(Ｐａ)になったら、ボルト２２を
さらにしめる（図４）。このとき、エラストマシール２
４は約６０％に、エラストマシール２５は約７５％に圧
縮されている。

【００２０】エラストマシール２４と２５の間は、この
状態では排気されないので、その圧力は１００(Ｐａ)の
ままであり、領域３０だけが排気される。

【００２１】しかし、エラストマシール２４と２５の間
は、大気圧と比べると三桁も低い圧力であるので、エラ
ストマシール２５から真空装置内部の領域３０に透過す
るガスも少なくなる。その結果、エラストマシールを通
常の方法で用いた場合より真空装置内部の圧力は低くな
る。

【００２２】一つのエラストマシール用の溝に二本のエ
ラストマシールを使用し、また、フランジをボルトナッ
トで固定する実施例を図５に示す。

【００２３】フランジ５４には二本のエラストマシール
用の溝５２(深さ１２），５３(深さ７）が設けてあり、
溝５２にはエラストマシール４６，４７（真空用Ｏリン
グＶ５８５（Ｗ＝１０））、溝５３にはエラストマシー
ル４９（真空用ＯリングＶ５３０(Ｗ＝１０)）が装着さ
れている。

【００２４】フランジ４１，５４はボルト４２とナット
４４で固定する。また、これとは別にボルト４３を用意
する。

【００２５】操作手順は次のようになる。

【００２６】まず、ボルト４２，ナット４４を十分にゆ
るめた状態で、フランジ４１と５４の距離が４mmになる
ようにボルト４３を調整し、ボルト４２，ナット４４を
しめる。

【００２７】このとき、エラストマシール４９とフラン
ジ４１は接しておらず、その距離は１mmである。また、
エラストマシール４６，４７はそれぞれ約８０％に圧縮
されている。

【００２８】この状態でポンプ５１を起動すると、フラ
ンジ４１，５４とエラストマシール４６，４７で囲まれ
た領域４８，５０が排気される。

【００２９】しばらく排気を続け、領域４８，５０の圧
力が例えば１００(Ｐａ)になったら、ボルト４２，４３
及びナット４４を調整しながら、エラストマシール４９
が約７０％に圧縮されるようにする。このとき、エラス
トマシール４６，４７は約６０％に圧縮される。

【００３０】この状態では領域５０だけ排気され、エラ
ストマシール４６，４７とエラストマシール４９，フラ
ンジ４１，５４で囲まれた領域４８は、圧力が１００
(Ｐａ)のままである。

【００３１】従って前述の実施例と同じ状態になるの
で、同様の効果を得ることができる。

【００３２】図６はフランジの両側にエラストマシール
用の溝を設け、さらにフランジ間の距離を調整するスペ
ーサを使用した例を示す。

【００３３】フランジ６０にはエラストマシール用の溝
７３（深さ２mm）がある。また、フランジ７５には溝７
５（深さ３mm）と、溝７３と内外径が等しいエラストマ
シール用の溝７４（深さ５mm）が設けられている。

【００３４】溝７５にはエラストマシール６７（真空用
ＯリングＶ１００(Ｗ＝４)），溝７３，７４にはエラス
トマシール６４〜６６(真空用ＯリングＶ１５０(Ｗ＝
４))が入っている。

【００３５】フランジ６０，７５はボルト６１，ナット
６３で固定するようになっている。また、フランジ間の
距離を調整するためのスペーサ６２を使用する。

【００３６】操作手順は次のようになる。

【００３７】スペーサ６２を使って、フランジ６０と７
５の距離が２.６mm になるように、ボルト６１，ナット
６３を調整する。このとき、エラストマシール６７とフ
ランジ６０は接しておらず、その距離は１.６mm であ
る。また、エラストマシール６４〜６６は約８０％に圧
縮されている。

【００３８】この状態でポンプ７２を起動すると、フラ
ンジ６０，７５とエラストマシール６４〜６６で囲まれ
た領域７０，７１が排気される。

【００３９】しばらく排気を続け、領域７０，７１の圧
力が例えば１００(Ｐａ)になったら、スペーサ６２を取
り外して、さらにボルト６１，ナット６３をしめ、エラ
ストマシール６７の圧縮率が７５％になるようにする。
このとき、エラストマシール６４〜６６の圧縮率は６０
％となっている。

【００４０】これ以降、エラストマシール６４〜６６
と、エラストマシール６７，フランジ６０，７５で囲ま
れた領域７０の圧力は１００(Ｐａ)のままで、前述の実
施例と同じ状況になる。

【００４１】図７に、図２，図３，図４の実施例にエラ
ストマシールリング冷却用のパイプ９２を設けた例を示
す。冷却パイプ９２には冷却水を流せる構造になってい
る。

【００４２】図３，図４，図５の手順によって装置内部
９０を排気した後、装置をベーキングする際、パイプ９
２に冷却水を流すことにより、エラストマシールの温度
が必要以上に上昇することがないので、真空装置を十分
にベーキングすることできる。

【００４３】

【発明の効果】複数のエラストマシールを使って、まず
大気側のエラストマシールだけを圧縮して排気し、引き
続いて真空側のエラストマシールを圧縮して排気するこ
とにより、真空側のエラストマシールの内外の圧力差が
少なくなって、真空側のエラストマシールを透過して真
空装置内部に入り込むガス量が大幅に減少するため、真
空装置内部を超高真空まで排気することができる。

【００４４】また、エラストマシール間を常時真空排気
する為のポンプなどを必要としないため、装置構成が簡
単になる、コストがかからないなどの効果がある。

【００４５】また、高価な金属ガスケットを使用しなく
ても良いため、低コストですむ効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術で、二本のエラストマシールを使
い、その間をポンプで排気する真空装置の断面図。

【図２】本発明の一実施例で、大きさの異なる二本のエ
ラストマシールを使用し、またボルトだけでフランジを
固定する真空装置の断面図。

【図３】本発明の一実施例で、大きさの異なる二本のエ
ラストマシールを使用し、またボルトだけでフランジを
固定する真空装置の断面図。

【図４】本発明の一実施例で、大きさの異なる二本のエ
ラストマシールを使用し、またボルトだけでフランジを
固定する真空装置の断面図。

【図５】本発明の一実施例で、大気側の溝に複数のエラ
ストマシールを使用し、またフランジ間の隙間確保用の
ボルトを用いた真空装置の断面図。

【図６】本発明の一実施例で、相対するフランジの両方
に溝を設け、またフランジ間の隙間確保用にスペーサを
用いた真空装置の断面図。

【図７】本発明の一実施例で、図２，図３または図４の
実施例にエラストマシール冷却用のパイプを設けた真空
装置の断面図。

【符号の説明】

２１，２３…フランジ、２４，２５…エラストマシー
ル、２６…真空ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シール材としてエラストマシールを使用し
   ている真空装置において、一つのフランジに複数のエラ
   ストマシール用の溝を設け、各溝にそれぞれエラストマ
   シールを入れ、前記フランジを閉めた際、最も大気側に
   位置する溝に入れたエラストマシールだけを圧縮し、前
   記フランジをさらに閉めた際、前記エラストマシールの
   溝より真空側に位置する溝に入れたエラストマシールも
   圧縮できる構造を有することを特徴とする真空装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記フランジを閉め
   て、前記最も大気側に位置する溝に入れたエラストマシ
   ールだけを圧縮した状態で真空排気を行った後、前記フ
   ランジを閉めて、前記エラストマシールより真空側のエ
   ラストマシールも圧縮して真空排気を行う排気方法。