JP2001141150A - 多流路形ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数種の流体を良好に流動させ且つその流動
状態を各別に制御することができる多流路形ロータリジ
ョイントを提供する。 【解決手段】 ジョイント本体1の内周面部３と回転体
２の外周面部との間に形成された環状空間１０を、当該
内周面部３に設けた３個の保持壁１２…と当該外周面部
に設けた４個の固定密封環１１…と各保持壁１２に保持
させた一対の可動密封環１３，１３とにより、３個の連
絡空間１４…と５個の冷却空間１５…とに区画する。回
転体２に各連絡空間１４に開口する３個の第１流体路３
０を形成する。ジョイント本体１に３個の第２流体路３
５を形成する。各保持壁１２に、第２流体路３５と連絡
空間１４とを連通する連絡路３７を形成する。各保持壁
１２に冷却空間１５…を連通する連通孔２５を形成す
る。ジョイント本体１に冷却空間１５…に冷却流体３９
を給排する給排路４０，４１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の異種流体又
は同種流体を混在させることなく各別のルートで相対回
転部材間において流動させるための多流路形ロータリジ
ョイントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法による半
導体ウエハの表面研摩処理は、ターンテーブルとトップ
リングとを、その間に半導体ウエハを挟圧させた状態
で、別個独立して回転させることにより行われるが、か
かる場合に、ターンテーブル又はトップリングから半導
体ウエハや定盤の真空吸着のための真空とウエハ加圧の
ための圧縮空気，洗浄のための純水，エアーブロー用圧
縮空気を供給することがある。このため、ＣＭＰ法によ
る表面研摩装置（以下「ＣＭＰ装置」という）にあって
は、ＣＭＰ装置本体とこれに回転自在に支持されたター
ンテーブル又はトップリングとの間に、当該流体をその
漏れが生じることなく流動させるロータリジョイントを
設けておく必要がある。

【０００３】而して、ＣＭＰ装置本体のような固定側部
材に形成した固定側流体通路とターンテーブル又はトッ
プリングのような回転側部材に形成した回転側流体通路
とを連結するロータリジョイントとして、固定側部材に
取付けられるジョイント本体と回転側部材に取付けられ
る回転体とを相対回転自在に連結し、回転体に回転側流
体通路に連結される第１通路を形成し、ジョイント本体
に固定側流体通路に連結される第２通路を形成し、回転
体の第１通路開口部に設けた固定密封環とジョイント本
体の第２通路開口部に設けた可動密封環とを、回転側部
材による回転体の回転に伴って、相対回転摺接するよう
になして、第１通路と第２通路とが両密封環によりシー
ル状態で相対回転自在に接続されるように構成されたも
のが提案されている。すなわち、かかるロータリジョイ
ントでは、第１及び第２通路と両密封環の中心孔とで、
回転側流体通路と固定側流体通路とを接続する一連の流
路が構成されているのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＭＰ装置
にあっては、固定側部材と回転側部材との間で、複数の
異種流体又は同種流体を流動させ、或いはこれらを各別
に制御する必要が生じる場合がある。

【０００５】しかし、上記した構成のロータリジョイン
トにあっては、回転体の軸線上において第１通路と第２
通路とを両密封環により連結するようにしているため、
複数の流路を設けることができない。

【０００６】したがって、かかるロータリジョイント
は、上記したように複数の異種流体又は同種流体を流
動，制御させる場合には使用できず、その用途が大幅に
制限されている。なお、かかる場合、一般に、一つの流
路を有するロータリジョイントを複数組み合わせている
が、かかる場合、流動経路や制御弁等の制御系が徒に複
雑化し、ＣＭＰ装置の複雑化，大型化を招いていた。本
発明は、このような点に鑑みてなされたもので、複数の
異種流体又は同種流体を良好に流動させ且つその流動状
態を各別に制御することができ、広範な用途に供しうる
実用的なる多流路形ロータリジョイントを提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成すべく、次のように構成された第１及び第２多流路
形ロータリジョイントを提案する。

【０００８】すなわち、第１多流路形ロータリジョイン
トにあっては、ジョイント本体に回転体を相対回転自在
に連結して、その回転軸線と同心をなす両体の対向周面
部間に、回転軸線方向に所定間隔を隔てて設けた一対の
シール部材により閉塞された環状空間を形成し、この環
状空間において、前記対向周面部の一方に設けたＮ個
（Ｎは２以上の自然数）の環状の保持壁と前記対向周面
部の他方に設けたＮ＋１個の固定密封環とを回転軸線と
同心をなして回転軸線方向に交互に配置し、各保持壁
に、その両側に位置する固定密封環の対向端面間に配し
て、固定密封環と同心をなす一対の可動密封環を回転軸
線方向に移動可能に且つ相対回転不能に保持し、各保持
壁とこれに保持された可動密封環との間に、当該可動密
封環をこれに対向する固定密封環に押圧接触させるべく
附勢する附勢部材を配設し、前記環状空間を、隣接する
一対の固定密封環とその対向端面に相対回転摺接する一
対の可動密封環と前記対向周面部の一方とで囲繞形成さ
れるＮ個の連絡空間と、固定密封環と可動密封環との相
対回転摺接部分において連絡空間と遮蔽シールされ且つ
保持壁で仕切られるＮ＋１個の冷却空間と、に区画し、
固定密封環が設けられる前記両体の一方に、相互に交差
することなく各連絡空間に開口するＮ個の第１流体路を
形成し、保持壁が設けられる前記両体の他方に、相互に
交差しないＮ個の第２流体路を形成すると共に、各保持
壁に、一つの第２流体路と連絡空間とを連通する連絡路
を形成し、各保持壁に、これに形成された連絡路と交差
しない位置に配して、当該保持壁の両側に位置する冷却
空間を連通する連通孔を形成し、ジョイント本体又は回
転体に、一方のシール部材とこれに隣接する保持壁との
間に形成された冷却空間に冷却流体を供給する供給路を
形成すると共に、他方のシール部材とこれに隣接する保
持壁との間に形成された冷却空間から冷却流体を排出す
る排出路を形成してある。

【０００９】また、第２多流路形ロータリジョイントに
あっては、ジョイント本体に回転体を相対回転自在に連
結して、その回転軸線と同心をなす両体の対向周面部間
に、回転軸線方向に所定間隔を隔てて設けた一対のシー
ル部材により閉塞された環状空間を形成し、この環状空
間において、前記対向周面部の一方に設けたＮ個（Ｎは
２以上の自然数）の固定密封環と前記対向周面部の他方
に設けたＮ＋１個の環状の保持壁とを回転軸線と同心を
なして回転軸線方向に交互に配置し、シール部材に隣接
する各保持壁に、これに隣接する固定密封環に同心状に
対向する１個の可動密封環を回転軸線方向に移動可能に
且つ相対回転不能に保持すると共に、当該各保持壁を除
く各保持壁に、その両側に位置する固定密封環の対向端
面間に配して、固定密封環と同心をなす一対の可動密封
環を回転軸線方向に移動可能に且つ相対回転不能に保持
し、各保持壁とこれに保持された可動密封環との間に、
当該可動密封環をこれに対向する固定密封環に押圧接触
させるべく附勢する附勢部材を配設し、前記環状空間
を、隣接する一対の保持壁とその間に位置する固定密封
環の両端面に相対回転摺接する一対の可動密封環と前記
対向周面部の他方とで囲繞形成されるＮ個の連絡空間
と、固定密封環と可動密封環との相対回転摺接部分にお
いて連絡空間と遮蔽シールされ且つ固定密封環で仕切ら
れるＮ＋１個の冷却空間と、に区画し、保持壁が設けら
れる前記両体の一方に、相互に交差することなく各連絡
空間に開口するＮ個の第１流体路を形成し、固定密封環
が設けられる前記両体の他方に、相互に交差しないＮ個
の第２流体路を形成すると共に、各固定密封環に、これ
を回転軸線に直交する方向に貫通して、一つの第２流体
路及び連絡空間に連通する連絡路を形成し、各固定密封
環に、これに形成された連絡路と交差しない位置に配し
て、当該固定密封環の両側に位置する冷却空間を連通す
る連通孔を形成し、ジョイント本体又は回転体に、一方
のシール部材とこれに隣接する固定密封環との間に形成
された冷却空間に冷却流体を供給する供給路を形成する
と共に、他方のシール部材とこれに隣接する固定密封環
との間に形成された冷却空間から冷却流体を排出する排
出路を形成してある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜５図、図６、図７又は図８を参照して具体的に説明す
る。本発明に係る多流路形ロータリジョイントは、Ｎ本
の独立した流路を有するものであるが、各実施の形態は
Ｎ＝３とする、つまり３本の流路８…を有する例に係る
ものである。なお、以下の説明において左右とは図１、
図５、図６又は図７における左右を意味するものとす
る。

【００１１】図１〜図４は第１多流路形ロータリジョイ
ントの実施の形態を示したもので、このロータリジョイ
ントは、固定側部材（例えば、ＣＭＰ装置本体）に取付
けられるジョイント本体１と、回転側部材（例えば、Ｃ
ＭＰ装置のトップリング又はターンテーブル）に取付け
られる回転体２とを具備する。

【００１２】ジョイント本体１は、図１に示す如く、内
周部３が断面円形をなす筒形状に構成されている。

【００１３】回転体２は、図１に示す如く、円柱状の本
体部４と、これに左右方向に所定間隔を隔てて並列状に
嵌合固定されたＮ＋１個の円筒状の保持部５…とで構成
されており、一対のベアリング６，６によりジョイント
本体１の内周部３に同心状をなして回転自在に支持され
ている。なお、左端に位置する保持部５は、本体部４の
左端部に固着された有底円筒状のベアリング受体７の周
壁を構成する。また、ベアリング６，６は、ベアリング
受体７の外周部とジョイント本体１の左端内周部との間
及び本体部４の右端外周部とジョイント本体１の右端内
周部との間に介装されている。

【００１４】同心をなす対向周面部間であるジョイント
本体１の内周部３と回転体２の外周部との間には、図１
に示す如く、回転体２の左右方向（回転軸線方向）に所
定間隔を隔てて設けた一対のシール部材９，９により閉
塞された環状空間１０が形成されている。なお、各シー
ル部材９はオイルシール等の公知の環状シールであり、
各ベアリング６の内側近傍に配置されている。

【００１５】この環状空間１０は、図１に示す如く、回
転体２に設けられたＮ＋１個の固定密封環１１…とジョ
イント本体１に設けられたＮ個の保持壁１２…と各保持
壁１２に設けられた一対の可動密封環１３…とを具備す
る端面接触形メカニカルシールによって、Ｎ個の連通空
間１４…とＮ＋１個の冷却空間１５…とに区画シールさ
れている。

【００１６】すなわち、固定密封環１１…は、図１に示
す如く、回転体２の本体部に嵌合させると共に、本体部
４の右端段部１６と最右端の保持部５との間及び保持部
５…相互間に夫々Ｏリング１７…を介在させて挟圧させ
ることにより、左右方向に等間隔を隔てて回転体２の外
周部に固定されている。各固定密封環１１は回転軸線と
同心をなす円環状板であり、隣接する固定密封環１１，
１１の対向端面を回転軸線に直交する平滑な環状平面で
ある密封端面（以下「第１密封端面」という）１８，１
８に構成してある。

【００１７】各保持壁１２は、図１に示す如く、隣接す
る固定密封環１１，１１の左右方向中間位置に位置し
て、ジョイント本体１の内周部３に設けられている。す
なわち、固定密封環１１…と保持壁１２…とは、環状空
間１０において、左右方向に交互に配置された状態で並
列されている。各保持壁１２は、ジョイント本体１の一
部を構成する流体路形成部１７の内周部に突設された円
環状板部１９と、円環状板部１９の内周部から左右に突
出する一対の円筒状部２０，２０とからなる。両円筒状
部２０，２０は回転軸線と同心をなす。なお、各保持壁
１２は、ジョイント本体１の一部をなす流体路形成部２
８の内周部に一体形成されている。

【００１８】各保持壁１２には、その両側に位置する固
定密封環１１，１１の対向端面たる第１密封端面１８，
１８に直対向して、左右一対の可動密封環１３，１３が
回転軸線方向に移動可能に且つ相対回転不能に保持され
ている。すなわち、各可動密封環１３は、図１〜図４に
示す如く、保持壁１２の各保持部２０にＯリング２１を
介して左右移動可能に外嵌保持されると共に、可動密封
環１３の外周部に形成した複数の凹部２２…に保持壁１
２の円環状板部１９に植設した取付けた各ドライブピン
２３を係合させることにより保持壁１２に相対回転不能
に保持されている。なお、各ドライブピン２３は、保持
壁１２にその円環状板部１９を左右方向に貫通した状態
で取付けられており、当該保持壁１２に保持された一対
の可動密封環１３，１３に共通の回転阻止手段として機
能するように工夫されている。

【００１９】各保持壁１２とこれに保持された可動密封
環１３，１３との間には、各可動密封環１３を第１密封
端面１８へと押圧附勢する附勢部材が配設されている。
この附勢部材は、図１〜図４に示す如く、保持壁１２の
円筒状部２０の外周側環状領域に周方向に等間隔を隔て
て配置した複数の圧縮コイルスプリング２４…により構
成されている。各圧縮コイルスプリング２４は、保持壁
１２の円環状板部１９に形成した保持孔２５に貫通保持
された状態で、保持壁１２に保持された一対の可動密封
環１３，１３の対向端面間に介挿されていて、当該両可
動密封環１３，１３に共通の附勢手段として機能するよ
うに工夫されている。

【００２０】各可動密封環１３の端面は、圧縮コイルス
プリング２４…により第１密封端面１８に回転軸線と同
心をなして押圧接触される円環状の第２密封端面２６に
構成されている。

【００２１】したがって、各第１及び第２密封端面１
８，２６は回転体２の回転に伴って相対回転摺接して、
周知の端面接触形メカニカルシールと同様機能により、
当該相対回転摺接部分の内周側領域と外周側領域をシー
ルすることから、環状空間１０が、図１に示す如く、隣
接する一対の固定密封環１１，１１とこれらに押圧接触
する一対の可動密封環１３，１３と回転体２の外周部で
ある保持部５とで囲繞形成されるＮ個の上記内周側領域
である連絡空間１４…と、第１及び第２密封端面１８，
２６の相対回転摺接部分において各連絡空間１４と遮蔽
シールされ且つ保持壁１２…で仕切られるＮ＋１個の上
記外周側領域である冷却空間１５…と、に区画される。

【００２２】回転体２には、図１に示す如く、相互に交
差することなく各連絡空間１４に開口するＮ個の第１流
体路３０…が形成されている。すなわち、各第１流体路
３０の一端部は、図１〜図４に示す如く、回転体２の本
体部４と保持部５との間に形成された環状溝３１及び保
持部５に形成された貫通孔３２で構成されていて、連絡
空間１４に開口されており、その他端部は本体部４の右
端部に開口されている。各第１流体路３０の他端開口部
には、Ｏリング３３が設けられていて、回転側部材に形
成された各回転側流体通路３４が連結される。

【００２３】ジョイント本体１には、図１に示す如く、
相互に交差しないＮ個の第２流体路３５…が形成されて
いる。各第２流体路３５は、図１〜図４に示す如く、流
体路形成部２８に形成されており、固定側部材の各固定
側流体通路３６に連結される。

【００２４】各保持壁１２には、図１及び図４に示す如
く、その円環状板部１９を回転軸線に直交する方向に貫
通して連絡空間１４と第２流体路３５とを連通する連絡
路３７が形成されている。各連絡路３７は、円環状板１
９を貫通する連絡路３７と交叉しないように配置されて
いる。

【００２５】したがって、両体１，２には、各々、第１
流体路３０と第２流体路３５とを連絡空間１４及び連絡
路３７で一連に連結してなる、Ｎ本の独立した流路８…
が形成され、Ｎ種の流体２９…を混在させることなく各
回転側流体通路３４と固定側流体通路３６との間で流動
させ且つ各別に制御することができる。

【００２６】ところで、当該ロータリジョイントの各部
材の構成材は、当該部材に要求される機能，機械的強度
に応じて選択される他、流路８を流動する流体２９の性
状，使用目的に応じて選択しておくことが必要であり、
一般に、当該流体２９に対して不活性なものを選択して
おくことが好ましい。流体２９に対して不活性な構成材
は、当該流体２９の性状や使用条件（金属汚染の回避
等）との関係において決定されるものであり、例えば、
当該流体が半導体ウエハの処理に使用する研磨液，洗浄
液等のように金属汚染を回避すべきものである場合に
は、流体との接触により金属成分を溶出したり金属粉を
発生したりすることがないセラミックスやプラスチック
が該当する。また、当該流体２９が砥粒等の固形成分を
含有するスラリ流体である場合には、含有固形成分との
接触により発塵しないセラミックス，プラスチックであ
り、高温流体である場合には耐熱性を有するセラミック
ス，プラスチックであり、腐食性流体である場合には、
耐食性ないし耐薬品性を有するセラミックス，プラスチ
ックが該当する。

【００２７】したがって、密封環１１，１３について
は、一般に、接触による摩耗粉等を発生し難い炭化珪
素，酸化アルミニウム等のセラミックスで構成しておく
ことが好ましい。勿論、使用条件によっては、後述のエ
ンジニアリングプラスチックで構成しておくことも可能
である。また、密封環１１，１３以外の流体２９と接触
部分（流体２９が侵入して接触する虞れのある部分を含
む）については、流体２９の性状，使用目的に応じて、
砥粒等の固形成分との接触によりパーティクルを発生さ
せることがなく且つ加工による寸法安定性，耐熱性等に
優れたＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＣ等のエンジニアリングプ
ラスチックや耐食性，耐薬品性に優れたＰＴＦＥ，ＰＦ
Ａ，ＦＥＰ，ＰＶＤＦ等の弗素樹脂で構成しておくこと
が好ましい。なお、流路８における流体２９との接触部
分を選定された材料（以下「選定材料」という）で構成し
ておく態様としては、流路８が形成される部材（例え
ば、ジョイント本体１等の全体）又は部分（例えば、ジ
ョイント本体１の流体路形成部２８等）を選定材料で構
成しておく場合と、流体２９との接触部分のみ（例え
ば、流路３０，３５の内壁面等）をコーティング，パイ
プ圧入等の手段による選定材料層で構成しておく場合と
に大別される。特に、後者は、機械的強度等の面からス
テンレス鋼等の金属材で構成せざるを得ない部材，部分
に流路８を形成しておく場合に有効である。

【００２８】また、流体２９が固形成分や凝固成分を含
有するスラリ流体である場合、第１密封端面１８と第２
密封端面２６との間にはスラリ流体が侵入して、これに
含まれている固形成分や凝固成分が付着，堆積する虞れ
がある。そこで、この例では、図５に示す如く、可動密
封環１３の端部を尖端形状として、第２密封端面２６の
径方向幅Ｗを微小としておくことによって、固形成分等
の付着，堆積を効果的に防止するように図っている。す
なわち、密封端面１８，２６に侵入，付着した固形成分
等をナイフエッジ状の第２密封端面２６によって削り取
る如くして排除する（この機能を、以下「付着物排除機
能」という）のである。また、第２密封端面２６の径方
向幅Ｗを小さくして、密封端面１８，２６の接触面積を
小さくしておくことにより、密封端面１８，２６の接触
による摩耗を効果的に抑制する（この機能を、以下「摩
耗抑制機能」という）こともできる。したがって、流体
２９が固形成分や凝固成分を含有するスラリ流体である
場合にも、密封端面１８，２６間における固形成分等の
付着，堆積や摩耗粉の発生を効果的に防止しつつ、良好
なシール機能を発揮することができる。このような付着
物排除機能及び摩耗抑制機能を効果的に発揮させるため
には、第２密封端面２６の径方向幅Ｗを０．１〜４．０
ｍｍに設定しておくことが必要である。すなわち、Ｗ＞
４．０ｍｍであると、第２密封端面２６による固形分排
除機能が充分に発揮されないし、密封端面１８，２６の
接触による摩耗を効果的に防止できない。また、Ｗ＜
０．１ｍｍであると、第２密封端面２６強度上の問題の
他、第２密封端面２６による削り取り力が過大となっ
て、密封端面１８，２６間に形成される潤滑膜までも破
壊され、密封端面１８，２６が焼き付く虞れがあると共
に、密封端面１８，２６の接触圧が必要以上に高くなる
ため密封端面１８，２６の接触による摩耗が効果的に抑
制されず、摩耗粉の発生が多くなる。このような密封端
面幅Ｗの上下限値は、シール条件（密封すべきスラリ流
体の性状，圧力等）によって多少異なるが、かかるシー
ル条件に拘わらず、潤滑膜の破壊を確実に防止しつつ付
着物排除機能及び摩耗防止効果を充分に発揮させるため
には、０．４ｍｍ≦Ｗ≦２．０ｍｍとしておくことがよ
り好ましい。

【００２９】全冷却空間１５…は、図１〜図４に示す如
く、各保持壁１２に形成した連通孔２５…により相互に
連通されている。この例では、各連通孔を、圧縮コイル
スプリング２４を貫通保持する保持孔２５に兼用してあ
る。

【００３０】ジョイント１には、図１及び図３に示す如
く、一方のシール部材９とこれに隣接する固定密封環１
１との間に形成された冷却空間（左端の冷却空間）１５
に冷却流体３９を供給する供給路４０が形成されると共
に、他方のシール部材９とこれに隣接する固定密封環１
１との間に形成された冷却空間（右端の冷却空間）１５
から冷却流体３９を排出する排出路４１が形成されてい
て、冷却流体３９が全冷却空間１５…を左右方向に順次
通過し、全ての密封環１１…，１３…を冷却するように
工夫されている。冷却流体３９としては、一般に、常温
の清浄水や純水等が使用される。

【００３１】以上のように構成された第１他流路形ロー
タリジョイントによれば、Ｎ本の流路８…が各々独立し
て形成されていることから、Ｎ種の流体２９…を回転側
流体通路３４と固定側流体通路３６との間で混在させる
ことなく良好に流動させることができ、それらの流動状
態制御も各別に行うことができる。

【００３２】このとき、各密封環１１，１３の接触部分
が発熱して焼き付く等の虞れがあり、特に、流体２９が
気体である場合や液体であっても吸引排出等によりドラ
イ条件となる場合には、かかる虞れが強くなるが、各密
封環１１，１３及びその接触部分は冷却空間１５を流動
する冷却流体３９により冷却されて、上記した虞れは生
じない。したがって、流体２９が気体である場合やドラ
イ条件で使用される場合においても、各密封環１１，１
３の相対回転摺接作用が円滑に行われて、良好なシール
機能が発揮される。

【００３３】ところで、本発明は上記した実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しな
い範囲において、適宜に改良，変更することができ、例
えば、図６〜図８に示す如き構成となすことができる。

【００３４】すなわち、図６は第１多流路形ロータリジ
ョイントの変形例を示したもので、このロータリジョイ
ントは、固定密封環１１…及び第１流路３０…をジョイ
ント本体１に設けた点、保持壁１２…及び第２流路３５
を回転体２に設けた点、連絡空間１４…がジョイント本
体１の内周部側に形成されている点、及び各保持壁１２
に、冷却空間１５，１５間を連通する連通孔２５…とは
別に、各圧縮コイルスプリング２４の保持孔２５´を設
けた点を除いて、図１〜図５に示す第１多流路形ロータ
リジョイントと同一構成をなすものである。なお、各可
動密封環１３は、保持壁１２の円環状板部１９の径方向
中間部に形成した円筒状部２０の外周部に嵌合保持され
ている。また、各第１流路３０には固定側流体通路が接
続され、各第２流路３５には回転側流体通路が接続され
る。

【００３５】また、図７は第２多流路形ロータリジョイ
ントの一例を示したもので、このロータリジョイントに
あっては、ジョイント本体１に回転体２を相対回転自在
に連結して、その回転軸線と同心をなす両体１，２の対
向周面部間に、左右方向（回転軸線方向）に所定間隔を
隔てて設けた一対のシール部材９，９により閉塞された
環状空間１０が形成されている。環状空間１０において
は、回転体２の外周部に設けたＮ個の固定密封環１１…
とジョイント本体１の内周部に設けたＮ＋１個の環状の
保持壁１２…とが回転軸線と同心をなして左右方向に交
互に配置されている。シール部材９，９に隣接する各保
持壁（左端の保持壁及び右端の保持壁）１２には、これ
に隣接する固定密封環１１に同心状に対向する１個の可
動密封環１３が左右移動可能に且つ相対回転不能に保持
されており、これ以外の各保持壁１２には、その両側に
位置する固定密封環１１，１１間に配して、固定密封環
１１と同心をなす一対の可動密封環１３，１３が左右移
動可能に且つ相対回転不能に保持されている。各可動密
封環１３は、保持壁１２の円環状板部１９の内周部に設
けられた円筒状部２０の外周部に嵌合保持されている。
各可動密封環１３は、各々、これと対向する保持壁１２
の円環状板部１９との間に介装された圧縮コイルスプリ
ング２４…により、固定密封環１１に押圧接触されてい
る。固定密封環１１…は、全て、両側端面を可動密封環
１３と相対回転摺接する第１密封端面に構成されてい
る。環状空間１０は、隣接する一対の保持壁１２，１２
とその間に位置する固定密封環１１の両端面に相対回転
摺接する一対の可動密封環１３，１３とジョイント本体
１の内周部とで囲繞形成されるＮ個の連絡空間１４…
と、各密封環１１，１３の相対回転摺接部分において連
絡空間１４と遮蔽シールされ且つ固定密封環１１…で仕
切られるＮ＋１個の冷却空間１５…と、に区画シールさ
れている。ジョイント本体１には、相互に交差すること
なく各連絡空間１４に開口するＮ個の第１流体路３０…
が形成されている。各第１流路３０には固定側流体通路
が接続される。回転体２には、相互に交差しないＮ個の
第２流体路３５…を形成すると共に、各固定密封環１１
には、これを回転軸線に直交する方向に貫通して、第２
流体路３５と連絡空間１４とをに連通する連絡路３７が
形成されている。各固定密封環１１には、これに形成さ
れた連絡路３７と交差しない位置に配して、当該固定密
封環１１の両側に位置する冷却空間１５，１５間を連通
する連通孔２５が形成されている。ジョイント本体１に
は、一方のシール部材９とこれに隣接する固定密封環１
１との間に形成された冷却空間（左端の冷却空間）１５
に冷却流体３９を供給する供給路４０が形成されると共
に、他方のシール部材９とこれに隣接する固定密封環１
１との間に形成された冷却空間（右端の冷却空間）１５
から冷却流体３９を排出する排出路４１が形成されてい
る。なお、図６に示された第２多流路ロータリジョイン
トにおける上記した構成の機能並びにかかる構成以外の
構成及び機能は、図１〜図５に示す第１多流路ロータリ
ジョイントにおける構成及び機能と同一である。

【００３６】また、図８は第２多流路形ロータリジョイ
ントの変形例を示したもので、このロータリジョイント
は、固定密封環１１…及び第２流路３５…をジョイント
本体１に設けた点、保持壁１２…及び第１流路３０を回
転体２に設けた点、連絡空間１４…が回転体２の外周部
側に形成されている点を除いて、図７に示す第２多流路
形ロータリジョイントと同一構成をなすものである。な
お、各第１流路３０には回転側流体通路が接続され、各
第２流路３５には固定側流体通路が接続される。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の多流路形ロータリジョイントにあっては、複数の異
種流体又は同種流体を混在させることなく各別の流路に
より相対回転部材間において良好に流動，制御させるこ
とができる。また、流路数は、密封環及び保持壁の回転
軸線方向における並列数を変更することにより、ジョイ
ント本体及び回転体の回転軸線方向長さの制限範囲内
で、自由に増減することができるから、必要とされる流
路数のロータリジョイントを容易に製造することができ
る。

【００３８】また、流路が増加するに従って密封環の発
熱個所（固定密封環と可動密封環との接触による発熱個
所）も増加するが、これらが臨む冷却空間相互が連通さ
れていて、全ての冷却空間が一つの冷却流体の流動ルー
トを構成するように工夫されているから、流路数に関係
なく、冷却流体の給排設備（配管等）は常に一つで足
り、各冷却空間への冷却流体の給排設備を各別に設ける
場合に比して、ロータリジョイントの構成が流路の増加
に伴って大型化，複雑化するようなことがない。

【００３９】したがって、本発明によれば、複数の異種
流体又は同種流体を相対回転部材間において各別に流
動，制御する必要のある各種回転機器に好適に使用する
ことができ、広範な用途に供しうる極めて実用的価値の
高い多流路形ロータリジョイントを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１多流路形ロータリジョイントの一例を示す
縦断側面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う縦断正面図である。

【図３】図１のIII−III線に沿う縦断正面図である。

【図４】図１の要部の拡大図である。

【図５】図１の要部を拡大して示す詳細図である。

【図６】第１多流路形ロータリジョイントの変形例を示
す図１相当の概略図である。

【図７】第２多流路形ロータリジョイントの一例を示す
図１相当の概略図である。

【図８】第２多流路形ロータリジョイントの変形例を示
す図１相当の概略図である。

【符号の説明】

１…ジョイント本体、２…回転体、３…内周部（ジョイ
ント本体の内周部）、５…保持部（回転体の外周部）、
６…ベアリング、８…流路、９…シール部材、１０…環
状空間、１１…固定密封環、１２…保持壁、１３…可動
密封環、１４…連絡空間、１５…冷却空間、１８…第１
密封端面（固定密封環の密封端面）、１９…保持壁の円
環状板部、２０…保持壁の円筒状部、２１…Ｏリング、
２３…ドラブピン、２４…圧縮コイルスプリング（附勢
部材）、２５…連通孔、２６…第２密封端面（可動密封
環の密封端面）、３０…第１流体路、３４…回転側流体
通路、３５…第２流体路、３６…固定側流体通路、３７
…連通路、３９…冷却流体、４０…冷却流体の供給路、
４１…冷却流体の排出路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジョイント本体に回転体を相対回転自
   在に連結して、その回転軸線と同心をなす両体の対向周
   面部間に、回転軸線方向に所定間隔を隔てて設けた一対
   のシール部材により閉塞された環状空間を形成し、 この環状空間において、前記対向周面部の一方に設けた
   Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の環状の保持壁と前記対向
   周面部の他方に設けたＮ＋１個の固定密封環とを回転軸
   線と同心をなして回転軸線方向に交互に配置し、 各保持壁に、その両側に位置する固定密封環の対向端面
   間に配して、固定密封環と同心をなす一対の可動密封環
   を回転軸線方向に移動可能に且つ相対回転不能に保持
   し、 各保持壁とこれに保持された可動密封環との間に、当該
   可動密封環をこれに対向する固定密封環に押圧接触させ
   るべく附勢する附勢部材を配設し、 前記環状空間を、隣接する一対の固定密封環とその対向
   端面に相対回転摺接する一対の可動密封環と前記対向周
   面部の一方とで囲繞形成されるＮ個の連絡空間と、固定
   密封環と可動密封環との相対回転摺接部分において連絡
   空間と遮蔽シールされ且つ保持壁で仕切られるＮ＋１個
   の冷却空間と、に区画し、 固定密封環が設けられる前記両体の一方に、相互に交差
   することなく各連絡空間に開口するＮ個の第１流体路を
   形成し、 保持壁が設けられる前記両体の他方に、相互に交差しな
   いＮ個の第２流体路を形成すると共に、各保持壁に、一
   つの第２流体路と連絡空間とを連通する連絡路を形成
   し、 各保持壁に、これに形成された連絡路と交差しない位置
   に配して、当該保持壁の両側に位置する冷却空間を連通
   する連通孔を形成し、 ジョイント本体又は回転体に、一方のシール部材とこれ
   に隣接する保持壁との間に形成された冷却空間に冷却流
   体を供給する供給路を形成すると共に、他方のシール部
   材とこれに隣接する保持壁との間に形成された冷却空間
   から冷却流体を排出する排出路を形成してあることを特
   徴とする、多流路形ロータリジョイント。
2. 【請求項２】 ジョイント本体に回転体を相対回転自在
   に連結して、その回転軸線と同心をなす両体の対向周面
   部間に、回転軸線方向に所定間隔を隔てて設けた一対の
   シール部材により閉塞された環状空間を形成し、 この環状空間において、前記対向周面部の一方に設けた
   Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の固定密封環と前記対向周
   面部の他方に設けたＮ＋１個の環状の保持壁とを回転軸
   線と同心をなして回転軸線方向に交互に配置し、 シール部材に隣接する各保持壁に、これに隣接する固定
   密封環に同心状に対向する１個の可動密封環を回転軸線
   方向に移動可能に且つ相対回転不能に保持すると共に、
   当該各保持壁を除く各保持壁に、その両側に位置する固
   定密封環の対向端面間に配して、固定密封環と同心をな
   す一対の可動密封環を回転軸線方向に移動可能に且つ相
   対回転不能に保持し、 各保持壁とこれに保持された可動密封環との間に、当該
   可動密封環をこれに対向する固定密封環に押圧接触させ
   るべく附勢する附勢部材を配設し、 前記環状空間を、隣接する一対の保持壁とその間に位置
   する固定密封環の両端面に相対回転摺接する一対の可動
   密封環と前記対向周面部の他方とで囲繞形成されるＮ個
   の連絡空間と、固定密封環と可動密封環との相対回転摺
   接部分において連絡空間と遮蔽シールされ且つ固定密封
   環で仕切られるＮ＋１個の冷却空間と、に区画し、 保持壁が設けられる前記両体の一方に、相互に交差する
   ことなく各連絡空間に開口するＮ個の第１流体路を形成
   し、 固定密封環が設けられる前記両体の他方に、相互に交差
   しないＮ個の第２流体路を形成すると共に、各固定密封
   環に、これを回転軸線に直交する方向に貫通して、一つ
   の第２流体路及び連絡空間に連通する連絡路を形成し、 各固定密封環に、これに形成された連絡路と交差しない
   位置に配して、当該固定密封環の両側に位置する冷却空
   間を連通する連通孔を形成し、 ジョイント本体又は回転体に、一方のシール部材とこれ
   に隣接する固定密封環との間に形成された冷却空間に冷
   却流体を供給する供給路を形成すると共に、他方のシー
   ル部材とこれに隣接する固定密封環との間に形成された
   冷却空間から冷却流体を排出する排出路を形成してある
   ことを特徴とする、多流路形ロータリジョイント。