JP2000002340A - ロータリージョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非回転体装置側の配管と回転体装置側の配管
とが接続された両配管内をながれる流体が接続部からリ
ークしないロータリージョイントを得ること。 【解決手段】 本発明の実施形態のロータリージョイン
ト１は、非回転体装置１０側の配管である継ぎ手１３と
回転体装置２０側の配管である冷媒供給管２３との間に
配設され、前記冷媒供給管２３の端面にシールプレート
３３が固定され、前記継ぎ手１３の端面に浮動リング３
４が装着されていて、前記シールプレート３３と前記浮
動リング３４とを圧接させて配管接続部を面シールし、
更に、その配管接続部の外周部及びその近傍に前記両配
管内を流す流体であるフロンの圧力にほぼ等しい圧力を
印加するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非回転体側から回
転体へ流体を供給する場合の流体のリークを防止するた
めに非回転体と回転体との間に配設されるロータリージ
ョイントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、図を参照しながら従来技術のロー
タリージョイントを説明する。図４は一般的な蒸着式磁
気媒体製造装置の構成を示す概念図、図５は図４に示し
た磁気媒体製造装置に使用されている従来技術のロータ
リージョイントの構成を示す断面側面図、そして図６は
図５に示したロータリージョイントの要部の拡大断面図
である。

【０００３】ロータリージョイントは各種の装置に用い
られるものであるが、図４に示したような蒸着式の磁気
媒体製造装置のも使用されている。以下、ロータリージ
ョイントが使用されている装置の一例として、この蒸着
式磁気媒体製造装置を採り上げて説明する。極めて良質
な画質が得られるビデオテープレコーダー用の磁気媒体
として磁性体をフィルム状ベースの表面に蒸着により被
着した磁気媒体がある。図４はそのような蒸着型の磁気
媒体を製造する装置である。

【０００４】図４において、符号１００は電子ビーム蒸
着法による磁気媒体製造装置を指す。この磁気媒体製造
装置１００は、真空チャンバー１０１内に配設されたフ
ィルム状のベースＢを供給するためのベース供給装置１
１０と蒸着源１２０と真空チャンバー１０１の下方にお
いて外部から真空チャンバー１０１内の蒸着源１２０を
加熱する加熱装置の一手段である電子銃１３０とから構
成されている。

【０００５】前記ベース供給装置１１０は供給ロール１
１１に巻回されたベースＢを少なくとも１個のガイドロ
ーラ１１２で案内しながらキャンローラ１１３の表面に
巻き付け、そしてそのキャンローラ１１３から離脱した
ベースＢを少なくとも１個のガイドローラ１１４で案内
しながら巻取りロール１１５で巻き取るものである。キ
ャンローラ１１３は回転軸１１６を中心にして回転す
る。前記蒸着源１２０は坩堝１２１からなり、その中
に、例えば、鉄コバルト合金などの磁性材Ｍが収容され
ている。前記電子銃１３０はフィラメント１３１、カソ
ード１３２、偏向コイル１３３などから構成されてお
り、これから発射された電子ビームＥｂは坩堝１２１内
の磁性材Ｍを加熱、溶融するものである。

【０００６】ベースＢの表面に磁性薄膜を成膜する場合
には、真空ポンプで真空チャンバー１０１内を真空にし
た後、供給ロール１１１からベースＢをキャンローラ１
１３に所定の速度で供給、巻き付け、巻取りロール１１
５で巻き取りながら電子銃１３０からの電子ビームＥｂ
により坩堝１２１内の磁性材Ｍを走査し、加熱、溶融す
ることにより発生する磁性材Ｍの蒸発分子流Ｍａがキャ
ンローラ１１３に巻き付けられている前記ベースＢの表
面に被着することによって成膜することができる。この
ようにして磁性層が形成されたベースＢは前記巻取りロ
ール１１５に巻き取られ、磁気媒体として次工程へ搬送
される。

【０００７】前記蒸着による成膜中、前記キャンローラ
１１３の表面は加熱されてベースＢに悪影響を与えない
ように冷却されている。このため、キャンローラ１１３
は冷媒の一つであるフロンを用い、−３０°Ｃ程度に冷
却される。回転体であるキャンローラ１１３に非回転体
であるフロンガス供給源からフロンを供給するには、通
常、図５及び図６に示したようなロータリージョイント
が使用されている。

【０００８】図５及び図６において、符号２００は従来
技術のロータリージョイントを指す。このロータリージ
ョイント２００は、冷媒供給源が接続される非回転体装
置２１０と回転体装置２２０と間に配設され、両者を接
続する部品である。前記非回転体装置２１０は円筒状の
曲げ継ぎ手２１１、直管の継ぎ手２１３などから構成さ
れており、その一端側には冷媒供給源（不図示）が接続
され、冷媒が供給される供給口２１２を具備している。
前記継ぎ手２１３は曲げ継ぎ手２１１に接続されてお
り、中心部に往路管２１４が、その外周部に復路管２１
５が、そして図において、下方に冷媒の戻り口２１６が
形成されている。冷媒としては、例えば、フロンが用い
られ、供給される。

【０００９】前記回転体装置２２０は、複数個のベアリ
ン２２２が内周面に露出するように所定の間隔で配設さ
れているベアリングブラケット２２１と、その内周面で
ベアリン２２２に回転自在に支持され、前記継ぎ手２１
３と同一口径の冷媒供給管２２３とから構成されてい
る。冷媒供給管２２３は中心部に前記継ぎ手２１３の往
路管２１４及び復路管２１５にそれぞれ接続される同口
径の往路管２２４と復路管２２５とが形成されている。

【００１０】前記ロータリージョイント２００は、回転
体装置２２０側からそれぞれ環状のＯリング２３１、シ
ールプレート２３２、浮動リング２３３、Ｏリング２３
４、ウェブスプリング２３５とから構成されている。こ
れらはベアリングブラケット２２１内と継ぎ手２１３の
一方の開口部に形成された空間内に、前記冷媒供給管２
２３の継ぎ手２１３側に端面から順次配設されている。

【００１１】前記冷媒供給管２２３の他端には、前記キ
ャンローラ１１３が連結されている。キャンローラ１１
３の回転軸１１６内にも、その中心部に往路管１１７
が、そしてこの往路管１１７の端部に連結され、キャン
ローラ１１３の外周面に配設された復路管１１８が形成
されている。言うまでもなくキャンローラ１１３のこれ
ら往路管１１７と復路管１１８とは、前記冷媒供給管２
２３の往路管２２４と復路管２２５とにそれぞれ接続さ
れるように、冷媒供給管２２３の他端にキャンローラ１
１３の回転軸１１６がネジ止めされている。前記接続は
Ａ−Ａ線上において行われており、この接続は回転体と
回転体との接続であるため、通常、シールド手段で行わ
れており、その構造は省略されている。キャンローラ１
１３の回転は回転軸１１６をベルト或いはプーリを介し
てモータ（いずれも不図示）により駆動される。

【００１２】このロータリージョイント２００は、通
常、このような構造で構成されているものであって、冷
媒である−３０°Ｃに冷却されたフロンは冷媒供給源
（不図示）から前記供給口２１２を経て、復路管２１
５、２２５、１１８に矢印の順路でキャンローラ１１３
の周面に流入し、そして往路管１１７、２１４、２２４
を経て戻り口２１６から前記冷媒供給源（不図示）に戻
される。キャンローラ１１３の回転中は、非回転体装置
２１０と回転体装置２２０との接続部からフロンがリー
クするのを防止するために、ロータリージョイント２０
０内のシールプレート２３２とウェブスプリング２３５
に押圧されている浮動リング２３３との面シール部でメ
カニカルシールが行われている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
メカニカルシールは、シールプレート２３２が回転し、
この回転しているシールプレート２３２に浮動リング２
３３がウェブスプリング２３５により押圧されているた
め、時間が経過するにしたがって浮動リング２３３の端
面が磨耗する。浮動リング２３３は、通常、カーボンで
形成されているため、磨耗し易い。この浮動リング２３
３の端面の磨耗により両者間からフロンがリークし出
す。また、キャンローラ１１３の表面を常温に戻す場合
には一旦＋３０°Ｃ程度にまで加熱した後、常温に戻さ
れ、そして蒸着時には−３０°Ｃにまで冷却されるもの
であるから、前記Ｏリング２３１及びＯリング２３４が
冷却時に熱収縮してフロンをリークし易くなる。更にま
た、これらＯリング２３１、２３４がフロンに触れ、劣
化し、それらの劣化によってもフロンがリークし出す。
このフロンのリークは環境汚染を引き起こす。従って、
本発明は、このロータリージョイント２００からのフロ
ンのリークを防止することを課題とするものである。

【００１４】本発明は、このような課題を解決しようと
するものであって、フロンのような冷媒などの流体がリ
ークしないロータリージョイントを得ることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の本発明のロータリージョイントでは、非回転体装置
側の配管と回転体装置側の配管とを接続して、前記両配
管内に流体を流すためのロータリージョイントにおい
て、前記両配管の間に配設され、前記回転体装置側の配
管端面にシールプレートを装着し、前記非回転体装置側
の配管端面に浮動リングを装着して、前記シールプレー
トと前記浮動リングとを圧接させて配管接続部を面シー
ルし、更に、前記配管接続部の外周部及びその近傍に前
記両配管内を流す前記流体の圧力にほぼ等しい圧力を印
加するように構成して、前記課題を解決している。

【００１６】そして請求項２に記載の本発明のロータリ
ージョイントは、前記シールプレートに対して前記浮動
リングをベローズで加圧するように構成していることを
特徴としている。

【００１７】また、請求項３に記載の本発明のロータリ
ージョイントは、前記配管接続部の外周部及びその近傍
に前記両配管内を流す前記流体の圧力にほぼ等しい圧力
を印加する加圧装置として、前記流体の圧力にほぼ等し
く設定できるレギュレータと前記流体の供給を停止させ
た時の圧力に設定できるレギュレータとこれら両レギュ
レータの出力側に接続された三方電磁開閉弁とから構成
し、前記流体の供給、停止操作に連動して作動する流体
供給装置で構成していることを特徴とする。

【００１８】更にまた、請求項４に記載の本発明のロー
タリージョイントは、前記配管接続部の外周部及びその
近傍に前記両配管内を流す前記流体の圧力にほぼ等しい
圧力を印加する圧力は液体の自重で行われることを特徴
としている。

【００１９】従って、前記請求項１に記載の本発明のロ
ータリージョイントによれば、流体のリークを完全に防
止できる。そして前記請求項２に記載の本発明のロータ
リージョイントによれば、Ｏリングの代わりにベローズ
を使用することにより、ロータリージョイントの寿命を
延長することができる。また、前記請求項３に記載の本
発明のロータリージョイントによれば、前記両配管に供
給する流体の供給運転操作と連動して、前記両配管の接
続部の外周部及びその近傍に圧力を印加することができ
る。更にまた、前記請求項４に記載の本発明のロータリ
ージョイントによれば、構造が簡単で、しかも安価に圧
力を印加することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図３を参照しなが
ら、本発明の実施形態のロータリージョイントの構成及
び構造を説明する。図１は本発明の実施形態のロータリ
ージョイントの構成を示す一部断面側面図、図２は図１
に示したロータリージョイントの要部の一部断面側面
図、そして図３は図１に示したロータリージョイントに
使用して好適なガス供給装置の系統図である。

【００２１】図１において、符号１は本発明の実施形態
のロータリージョイントを指す。このロータリージョイ
ント１も非回転体装置１０と回転体装置２０との間に配
設されている。なお、回転体装置２０の一つである、図
３及び図４に示したキャンローラ１１３の図示を省略し
た。

【００２２】前記非回転体装置１０は、円筒状の曲げ継
ぎ手１１、直管の継ぎ手２１３などから構成されてお
り、その一端側には冷媒供給源（不図示）が接続され、
冷媒が供給される供給口１２を具備している。前記継ぎ
手１３は曲げ継ぎ手１１に接続されており、中心部に往
路管１４が、その外周部に復路管１５が、そして図にお
いて、下方に冷媒の戻り口１６が形成されている。

【００２３】前記回転体装置２０は、複数個のベアリン
２２が内周面に露出するように所定の間隔で配設されて
いるベアリングブラケット２１と、その内周面でベアリ
ン２２に回転自在に支持され、前記継ぎ手１３と同一口
径の回転軸でもある冷媒供給管２３とから構成されてい
る。この冷媒供給管２３の中心部に前記継ぎ手１３の往
路管１４及び復路管１５にそれぞれ接続される同口径の
往路管２４と復路管２５とが形成されている。前記ベア
リングブラケット２１の両端部はオイルシール２６、２
７でシールされている。

【００２４】本発明の実施形態のロータリージョイント
１は、ベアリングブラケット２１に隣接して配設された
ブラケット３１に支持されていて、ベアリングブラケッ
ト２１側からそれぞれ二重構造で形成され、外方に配設
されている環状のＮ₂ 溜まり３２と内方に配設されてい
る環状のシールプレート３３、浮動リング３４、ベロー
ズ３５、ベローズ３５の外方に配設されているスプリン
グ３６とから構成されている。そして前記シールプレー
ト３３は冷媒供給管２３の端面に固定されており、この
シールプレート３３の側面に前記浮動リング３４がベロ
ーズ３５で押圧されている。即ち、シールプレート３３
と浮動リング３４とでメカニカルシールが構成され、下
記のシール動作で非回転体装置１０の継ぎ手１３と回転
体装置２０の冷媒供給管２３との接続部分のシールを行
っている。

【００２５】即ち、本発明のロータリージョイント１の
シール動作は次のようにして行われる。このロータリー
ジョイント１では、前記シールプレート３３は回転軸で
ある冷媒供給管２３と同期して回転し、スプリング３６
で押圧されたベローズ３５を備えた浮動リング３４の面
がシールプレート３３の面と接触して、面と面との摩擦
により冷媒をシールし、そして更に、微量の冷媒のリー
クでさえ防止するために、Ｎ₂ 溜まり３２のポート３２
Ｐから加圧された窒素ガスＮ₂ を供給する方法を採って
いる。この窒素ガスＮ₂ の圧力を冷媒の循環圧力と同等
の圧力に設定することにより前記メカニカルシールの内
圧と外圧とが等しくなる。この方法を採ることにより、
前記ロータリージョイント１内の冷媒のリークを完全に
防止できる。加圧した窒素ガスＮ₂ の圧力がリークしな
いように冷媒供給管２３（回転軸）の両端部に前記オイ
ルシール２６、２７が配設されている。

【００２６】次に、図３を参照しながら、前記ロータリ
ーシール装置３０のポート３２Ｐに窒素ガスＮ₂ を供給
するのに用いて好適なシール用ガス供給装置を説明す
る。このシール用ガス供給装置４０は、ガス供給源Ｎ₂
に接続されているレギュレータＲ１と二方電磁開閉弁Ｖ
１と三方電磁開閉弁Ｖ２とからなる系統と、ガス供給源
Ｎ₂ とレギュレータＲ１との間に接続されたレギュレー
タＲ２と二方電磁開閉弁Ｖ３とこの二方電磁開閉弁Ｖ３
が前記三方電磁開閉弁Ｖ２に接続されている系統とから
構成されており、前記三方電磁開閉弁Ｖ２とポート３２
Ｐとの間には二方電磁開閉弁Ｖ４が、前記レギュレータ
Ｒ１には圧力計Ｐ１が、そして前記レギュレータＲ２に
は圧力計Ｐ２が配設されている。なお、実線はガス配管
を指す。

【００２７】次に、このシール用ガス供給装置４０の動
作を説明する。先ず、冷媒の循環圧力と同等にレギュレ
ータＲ１で供給ガス（この場合Ｎ₂ ガス）の圧力を設定
する（Ｐ１）。そしてレギュレータＲ２で冷媒供給用の
循環ポンプ（不図示）が停止した時の供給ガスの圧力を
設定する（Ｐ２）。そして、前記磁気媒体製造装置１０
０の運転時には、二方電磁開閉弁Ｖ４を閉じ、二方電磁
開閉弁Ｖ１を開き、三方電磁開閉弁Ｖ２をＡ方向に開
き、そして二方電磁開閉弁Ｖ３を閉じ、圧力調整用のＮ
₂ ガスをポート３２Ｐから前記Ｎ₂ 溜まり３２などに供
給して、前記浮動リング３４の面とシールプレート３３
の面とからなるメカニカルシールからの冷媒のリークを
防止する。

【００２８】運転停止時は、二方電磁開閉弁Ｖ４を開
き、二方電磁開閉弁Ｖ１は閉じ、三方電磁開閉弁Ｖ２は
Ｂ方向に開き、そして二方電磁開閉弁Ｖ３も開いて、前
記メカニカルシールの外部を循環ポンプ停止時の圧力Ｐ
２に調整する。

【００２９】以上、説明したように、本発明のロータリ
ージョイント１によれば、加圧したことにより循環させ
ている冷媒のリークを完全に防止することができる。

【００３０】前記実施形態では、流体として冷媒を、そ
の冷媒の一つとしてフロンを採り上げて説明したが、本
発明のロータリージョイント１の用途は冷媒を供給する
配管や装置に限定されるものではなく、スチーム、熱
水、熱油、冷却水、アンモニア、ブライン、圧縮空気な
どの液体、気体の区別無く流体を流す装置や配管設備に
幅広い用途に使用することができる。また、前記実施形
態では、前記ポート３２Ｐに加える圧力はガスにより行
っているが、この加圧はガス圧に限定されるものではな
く、油などの液体によっても行うことができる。そして
油圧などの液体圧力を用いる場合はポンプなどの外圧手
段を用いて行ってもよいが、印加する圧力の大きさの程
度によっては、用いる液体の自重によっても加圧できる
ことを付言しておく。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の実施形態のロータリージョイントは流体のリークを完
全に防止でき、シール部にＯリングを使用していないた
めに熱収縮による劣化がなく、そして加圧式のロータリ
ージョイントとしたことで使用温度範囲が−４０°Ｃ〜
＋２００°Ｃ程度まで拡大することができた。しかも、
本ロータリージョイントは前記のように各種の流体を扱
う装置に用いることができるなど数々の優れた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態のロータリージョイントの
構成を示す一部断面側面図である。

【図２】 図１に示したロータリージョイントの要部の
一部断面側面図である。

【図３】 図１に示したロータリージョイントに使用し
て好適なガス供給系統図である。

【図４】 一般的な蒸着式磁気媒体製造装置の構成を示
す概念図である。

【図５】 図４に示した磁気媒体製造装置に使用されて
いる従来技術のロータリージョイントの構成を示す断面
側面図である。

【図６】 図５に示したロータリージョイントの要部の
拡大断面図である。

【符号の説明】

１…本発明の実施形態のロータリージョイント、１０…
非回転体装置、１１…曲げ継ぎ手、１３…（直管の）継
ぎ手、１４，２４…往路管、１５，２５…復路管、２０
…回転体装置、２１…ベアリングブラケット、２３…冷
媒供給管、２６，２７…オイルシール、３１…ブラケッ
ト、３２…Ｎ₂ 溜まり、３２Ｐ…（Ｎ₂溜まり３２の）
ポート、３３…シールプレート、３４…浮動リング、３
５…ベローズ、３６…スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 播磨 龍哉 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内 Ｆターム(参考） 3J042 AA05 BA02 CA15 DA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非回転体装置側の配管と回転体装置側の
   配管とを接続して、前記両配管内に流体を流すためのロ
   ータリージョイントにおいて、 前記両配管の間に配設され、前記回転体装置側の配管端
   面にシールプレートが装着され、前記非回転体装置側の
   配管端面に浮動リングが装着されていて、前記シールプ
   レートと前記浮動リングとを圧接させて配管接続部を面
   シールし、更に、前記配管接続部の外周部及びその近傍
   に前記両配管内を流す前記流体の圧力にほぼ等しい圧力
   を印加するように構成されていることを特徴とするロー
   タリージョイント。
2. 【請求項２】 前記シールプレートに対して前記浮動リ
   ングがベローズにより加圧されていることを特徴とする
   請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 【請求項３】 前記配管接続部の外周部及びその近傍に
   前記両配管内を流す前記流体の圧力にほぼ等しい圧力を
   印加する加圧装置は、前記流体の圧力にほぼ等しく設定
   できるレギュレータと前記流体の供給を停止させた時の
   圧力に設定できるレギュレータとこれら両レギュレータ
   の出力側に接続された三方電磁開閉弁とから構成され、
   前記流体の供給、停止操作に連動して作動する流体供給
   装置で構成されていることを特徴とする請求項１及び２
   に記載のロータリージョイント。
4. 【請求項４】 前記配管接続部の外周部及びその近傍に
   前記両配管内を流す前記流体の圧力にほぼ等しい圧力を
   印加する加圧は液体の自重で行われることを特徴とする
   請求項１及び２に記載のロータリージョイント。