JPH11336905A

JPH11336905A - バルブのシール構造

Info

Publication number: JPH11336905A
Application number: JP14691198A
Authority: JP
Inventors: Yoji Mori; 洋司森
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】パーティクルの発生を防止したバルブのシー
ル構造、また高いシール性能を発揮するバルブのシール
構造を提供すること。【解決手段】本発明のバルブのシール構造は、バルブ
の弁体１の当接部分に形成した収納溝３と、閉弁時に開
口部を気密に閉塞するために収納溝３に装着するシール
部材２１とからなるものであり、弁体１に形成された収
納溝３は、側壁が外側に広がって傾斜した傾斜面３Ａ，
３Ｂをなし、シール部材２１は、収納溝３内に接着して
装着されるものであって、収納溝３の形状に合わせて形
成された固着面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、中央部分が
突出した曲面によって形成されたシール面２１Ｐ，２１
Ｑ，２１Ｒとからなり、その固着面とシール面との境界
が傾斜面３Ａ，３Ｂの途中に位置するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁体と弁座とによ
る遮断を気密にするためのシール部材を備えたバルブの
シール構造に関し、特に、そのシール部材からのパーテ
ィクルの発生を抑えたバルブのシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空の雰囲気内で製造が行われる半導体
製造工程では、その清浄度の高さが要求されており、作
業室内での隔離手段としてはゲートバルブが広く利用さ
れている。そのため、ゲートバルブは、従来から開閉動
作にともなうパーティクルの発生を防止することに注意
が払われている。例えば、特開平２−２２９９６７号公
報には、弁体を上下方向及び水平方向との２段階で駆動
させるように構成し、その弁体に設けられたゴムからな
るシール部材が弁座面を摺動しないようにして、擦れに
よるパーティクルの発生が防止されている。ところで、
このようなゲートバルブを含むシール部材が設けられた
各種のバルブでは、図５や図６の如く収納溝にＯリング
が装着されたシール構造であった。即ち、図５は、断面
が角形の収納溝５１にＯリング５２が装着されたもので
あり、図６は、外側に向けて狭くなるような断面が台形
の収納溝６１にＯリング６２が装着されたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなシ
ール構造では、前記公報に掲載されたゲートバルブのよ
うにたとえ無摺動による開閉が行われたとしても、閉弁
時に受ける押圧力によってＯリング５２，６２が変形し
て収納溝５１，６１の角５３，６３に擦れて摩耗してし
まい、それによってパーティクルを発生させるという問
題があった。特に、動きのある弁体にシール部材を設け
ようとした場合には、Ｏリング５２，６２の脱落を防止
するために図６に示すような収納溝６１が採用される。
そのため、閉弁時にＯリング６２が鋭角な角６３で擦
れ、より多くのパーティクルを発生させる結果となって
いた。

【０００４】また、Ｏリング５２，６２は、収納溝５
１，６１内にフリーな状態で収容されているので、押圧
力が加わった場合に収納溝５１，６１内を自由に変形す
る。そのため、変形の際に収納溝５１，６１の壁面と擦
れてしまい、それによってＯリング５２，６２が摩耗し
てパーティクルを発生させていた。更に、繰り返し行わ
れるバルブの開閉動作により、Ｏリング５２，６２が収
納溝５１，６１内でひねられて切れるといった問題もあ
った。一方、従来のシール構造では、閉弁時にＯリング
５２，６２にかかる力がＯリング５２，６２の変形によ
って分散するなどために接触圧が小さくなってしまい、
シール性能を高いレベルで実現できなかった。

【０００５】そこで本発明は、かかる問題点を解消すべ
く、パーティクルの発生を防止したバルブのシール構
造、また高いシール性能を発揮するバルブのシール構造
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のバルブのシール
構造は、弁座に対して弁体が当接・離間することによっ
て開口部の開閉を行うバルブにて、その弁座又は弁体の
当接部分に形成した収納溝と、閉弁時に開口部を気密に
閉塞するために収納溝に装着するシール部材とからなる
ものであり、前記弁座又は弁体に形成された収納溝は、
側壁が外側に広がって傾斜した傾斜面をなし、前記シー
ル部材は、前記収納溝内に接着して装着されるものであ
って、前記収納溝の形状に合わせて形成された固着面
と、中央部分が突出した曲面によって形成されたシール
面とからなり、その固着面とシール面との境界が前記収
納溝の側壁の途中に位置するものであることを特徴とす
る。

【０００７】よって、本発明のバルブ構造では、固着面
とシール面との境界が傾斜面の途中にあり、また固着面
が接着されていてずれないため、閉弁時に押し付けられ
て変形するシール部材の固着面が、傾斜面を滑り上がっ
て収納溝の角部に擦れるといったことがなく、パーティ
クルの発生が抑えられる。また、収納溝に固着面が接着
されているため、バルブの開閉動作が繰り返されてもシ
ール部材がねじれることがなく、この点でもパーティク
ルの発生が抑えられる。そして、このようなパーティク
ルの発生防止は、シール部材の寿命を延ばすことにもな
る。また、収納溝の側壁が傾斜面をなしているため、押
し潰されたシール部材が傾斜面からの反力によって大き
な垂直応力を受ける。そのため、傾斜面にかかるせん断
力は小さくなって、固着面が傾斜面を滑り上がろうとす
る力は弱くなり、その結果、収納溝に接着されたシール
部材の剥離が抑えられる。更に、この大きな垂直応力
が、閉弁時にシール部材を押し潰そうとする押圧力と釣
り合って、シール部材の接触圧力を高め、その結果バル
ブのシール性を向上させることとなる。

【０００８】また、本発明のバルブのシール構造は、前
記シール部材のシール面が、中央部分の大きな山面と、
その両側で前記固着面との境界近傍に位置する小さな谷
面とから構成されたものであることを特徴とする。よっ
て、本発明のバルブ構造では、閉弁時に弁体又は弁座に
当接する山面頂部での接触面積が小さくなるため、接触
圧が高められてシール性が向上する。また、シール面端
部にかかる応力を谷面部分に集中させて、剥離し易い固
着面とシール面との境界へかかる応力を小さくしてい
る。

【０００９】また、本発明のバルブのシール構造は、前
記シール部材のシール面は、その断面が円弧状に形成さ
れたものであることを特徴とする。よって、本発明のバ
ルブ構造では、シール部材を簡易に形成することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかるバルブのシ
ール構造について、その一実施の形態を図面を参照して
説明する。本発明のシール構造は、例えば前記従来例で
挙げたゲートバルブに用いられる。そのゲートバルブで
は、例えば図１に示すように開口部を塞ぐ板状の弁体１
に、開口部分を囲むことができるような環状のシールリ
ング２が保持され、その弁体１の駆動により開口部外縁
の弁座面にシールリング２を当接させることにより、開
口部を遮断するとともに気密に閉塞するものである。シ
ール構造とは、このような弁体１に形成された収納溝及
び、その収納溝に装着されたシールリング２などのシー
ル部材をいう。また、このシール構造は、弁座側に形成
されているものであってもよい。

【００１１】そこで、シール構造を弁体に構成したもの
として、以下、実施の形態について説明する。図２は、
シール構造の第１実施の形態を示した断面図である。図
示するように弁体１の表面に形成された収納溝３は、両
方の側壁が外側に向けて広がるように同一の角度で傾斜
した傾斜面３Ａ，３Ｂをなし、その断面はいわゆる逆台
形形状をしている。一方、このような形状の収納溝３に
装着されるシールリング２１は、ゴム材で形成され、収
納溝３に接着剤によって接着される。そのため、このシ
ールリング２１は、収納溝３に接着される裏側の固着面
と、弁体２の表面に現れる表側のシール面とから構成さ
れている。固着面は、収納溝３の形状に合わせた傾斜面
２１Ａ，２１Ｂ及び中間の水平面２１Ｃの三面から形成
され、シール面は、中央の大きな山面２１Ｐと両側の小
さな谷面２１Ｑ，２１Ｒとから形成されている。

【００１２】この谷面２１Ｑ，２１Ｒの形成方法として
は、シールリング２１の形状自体を谷部を有する形状に
成形する他、シールリング２１の傾斜面２１Ａ，２１Ｂ
の傾斜角を収納溝３の傾斜面３Ａ，３Ｂの傾斜角より大
きくし、そのシールリング２１を収納溝３に押し込むこ
とにより図示するように歪ませる。谷面２１Ｑ，２１Ｒ
は、後述するようにシールリング２１が弁座面に押し付
けられて押圧力を受けたとき、シール面端部にかかる応
力を谷面部分に集中させて、剥離し易い固着面とシール
面との境界へかかる応力を小さくすることを目的として
いる。また、シールリング２１は、その固着面とシール
面との境界、即ち傾斜面２１Ａ，２１Ｂの上端が収納溝
３の傾斜面３Ａ，３Ｂの途中に位置し、弁体１の表面よ
りも低くなるようしている。

【００１３】そこで、図３に示すように、弁体１が、直
立した弁座面５に対して垂直な方向（Ｚ方向）に駆動す
ると、図示しない開口部を弁体１が遮断するとともに、
シールリング２１が弁座面５に当接して気密にシールす
る。このときシールリング２１は、弁座面５への当接に
より反力を受けて変形が生じる。その場合、シールリン
グ２１は、傾斜面２１Ａ，２１Ｂ及び水平面２１Ｃが収
納溝３に接着されてずれることなく、シール面の山面２
１Ｐの頂部が潰されて膨らむように変形する。

【００１４】よって、本実施の形態のバルブのシール構
造では、閉弁時にシールリング２１が弁座面５に押圧さ
れて変形を生じるが、接着された傾斜面２１Ａ，２１Ｂ
が収納溝３からはみ出すことがないため、収納溝３と弁
体１の表面との角１１にシールリング２１が擦れること
がなく、パーティクルの発生が抑えられた。また、接着
されたシールリング２１が収納溝３の壁面と擦れるとは
なく、繰り返し行われるバルブの開閉動作によってシー
ルリング２１が収納溝３内でひねるといったことがない
ため、この点からもパーティクルの発生が抑えられた。
更に、変形したシールリング２１の山面２１Ｐが角１１
に当たることもないため、パーティクルを発生させるこ
とはない。そして、このようなパーティクルの発生防止
の効果は、摩耗による損失をなくし、また収納溝３内で
のひねりによる劣化をなくしたことで、シールリング２
１の寿命を延ばすことにもなった。

【００１５】また、収納溝３の側壁が傾斜面３Ａ，３Ｂ
によって形成されているため、押し潰されたシールリン
グ２１が傾斜面からの反力によって大きな垂直応力を受
け、そシールリング２１の傾斜面２１Ａ，２１Ｂにかか
るせん断力は小さくなる。従って、この垂直応力が、閉
弁時にシールリング２１を押し潰そうとする押圧力と釣
り合って、シールリング２１の接触圧力が高まり、バル
ブのシール性が向上した。また、シールリング２１のシ
ール面を山面２１Ｐとし、閉弁時に当接する頂部の接触
面積を小さくしたことによっても、接触圧が高められて
シール性が向上した。そして、閉弁時の押圧力によって
シールリング２１の接着面を剥離させるように作用する
せん断力が小さいため、繰り返しの閉弁動作によっても
シールリング２１は収納溝３に安定した装着状態が維持
されることとなった。また、シール面の端部にかかる応
力が谷面２１Ｑ，２１Ｒ部分に集中するので、剥離し易
い固着面とシール面との境界にかかる応力が小さくなっ
ている点からも、シールリング２１のより安定した装着
状態が維されている。

【００１６】次に、図４はシール構造の第２実施の形態
を示した断面図である。このシール構造も図１に示す弁
体１の表面に環状に形成されたものである。弁体１の表
面に形成された収納溝７は、両方が外側に広がるように
同一の角度で傾斜した傾斜面７Ａ，７Ｂによる傾斜溝
と、更に深く掘り込まれた垂直壁による深溝との２段階
で形成されている。一方、このような形状の収納溝７に
装着されたシールリング３１は、前記第１実施の形態と
同様に収納溝７の形状に合わせた固着面を有し、表に現
れるシール面が円弧状に形成されたものである。このシ
ールリング３１もゴムで形成され、固着面が収納溝７に
接着剤によって接着され装着されている。シールリング
３１は、その固着面とシール面との境界、即ち傾斜面３
１Ａ，３１Ｂの上端が、収納溝７の傾斜面７Ａ，７Ｂの
途中に位置し、弁体１の表面より低くなるように形成さ
れている。

【００１７】従って、本実施の形態のバルブのシール構
造では、前記第１実施の形態のものと同様に、シールリ
ング３１の傾斜面３１Ａ，３１Ｂが角１２にシールリン
グ３１が擦れることがないなど、パーティクルの発生が
抑えられた。そして、パーティクルの発生防止の効果に
ともなって、シールリング３１の寿命が延びることにな
った。また、前記第１実施の形態のものと同様に、シー
ルリング３１が傾斜面７Ａ，７Ｂからの反力によって大
きな垂直応力を受け、そシールリング３１の傾斜面３１
Ａ，３１Ｂにかかるせん断力は小さくなる。そのため、
シールリング３１の接触圧力が高まってバルブのシール
性が向上し、せん断力が小さくなって繰り返しの閉弁動
作によってもシールリング３１が収納溝７に安定した装
着状態が維持されることとなった。更に、収納溝７を２
段階とし、シールリング３１を深く押し込んで接着する
ため、シールリング３１をより強固に装着できた。

【００１８】なお、本発明のバルブのシール構造は、前
記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例え
ば、シールリング２１，３１のシール面を異なる形状と
するよにしてもよい。また、前記実施の形態では、バル
ブの例としてゲートバルブを挙げて説明したが、更に別
種類のバルブであってもよい。また、前記実施の形態で
は、弁体にシール構造を備えたバルブの場合を示して説
明したが、弁座側にシール構造を備え、そのシール部材
に弁体が当接・離間するバルブであってもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、バルブの弁座又は弁体の当接
部分に形成した収納溝と、閉弁時に開口部を気密に閉塞
するために収納溝に装着するシール部材とからなるもの
であり、弁座又は弁体に形成された収納溝は、側壁が外
側に広がって傾斜した傾斜面をなし、シール部材は、収
納溝内に接着して装着されるものであって、収納溝の形
状に合わせて形成された固着面と、中央部分が突出した
曲面によって形成されたシール面とからなり、その固着
面とシール面との境界が収納溝の側壁の途中に位置する
構成としたので、パーティクルの発生を防止したバルブ
のシール構造、また高いシール性能を発揮するバルブの
シール構造を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるバルブのシール構造を備えた弁
体を示した図である。

【図２】本発明にかかるバルブのシール構造の第１実施
の形態を示した断面図である。

【図３】閉弁時におけるバルブのシール構造を示した断
面図である。

【図４】本発明にかかるバルブのシール構造の第１実施
の形態を示した断面図である。

【図５】従来のバルブのシール構造を示した断面図であ
る。

【図６】従来のバルブのシール構造を示した断面図であ
る。

【符号の説明】

１弁体２，２１，３１シールリング３，７収納溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁座に対して弁体が当接・離間すること
によって開口部の開閉を行うバルブであって、その弁座
又は弁体の当接部分に形成した収納溝と、閉弁時に開口
部を気密に閉塞するために収納溝に装着するシール部材
とからなるバルブのシール構造において、前記弁座又は弁体に形成された収納溝は、側壁が外側に
広がって傾斜した傾斜面をなし、前記シール部材は、前記収納溝内に接着して装着される
ものであって、前記収納溝の形状に合わせて形成された
固着面と、中央部分が突出した曲面によって形成された
シール面とからなり、その固着面とシール面との境界が
前記収納溝の側壁の途中に位置するものであることを特
徴とするバルブのシール構造。
【請求項２】請求項１に記載のバルブのシール構造に
おいて、前記シール部材のシール面が、中央部分の大きな山面
と、その両側で前記固着面との境界近傍に位置する小さ
な谷面とから構成されたものであることを特徴とするバ
ルブのシール構造。
【請求項３】請求項１に記載のバルブのシール構造に
おいて、前記シール部材のシール面は、その断面が円弧状に形成
されたものであることを特徴とするバルブのシール構
造。