JP2008025597A - Rotary joint - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary joint which enables stable and good flowing between relative rotary members of high specific resistance value water (having a specific resistance value of 5 MΩcm or more) such as ultrapure water or pure water similar to this, functional water, etc., over a long period of time. <P>SOLUTION: A fluid passage 2 to make ultrapure water 1 flow communicates with a first passage 24 formed in a rotary shaft body 4 and a second passage 26 formed in a joint main body 3 to rotatably connect and support the rotary shaft body 4 via connection spaces 25, 27. The connection spaces 25, 27 are sealed by an end contact type mechanical seal 5 formed to relatively make a first sealing ring 11 made of silicon carbide and mounted in the rotary shaft body 4 side and a second sealing ring 12 made of silicon carbide and mounted in a case body 3 side be slidably in contact with. A sliding surface 11a of the first seal ring 11 is coated with silicon carbide chemical vapor deposition 30 having a specific resistance value of 1 Ωcm or less, which effectively prevents static electricity from producing and accumulating by a friction contact of both the seal rings 11, 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超純水(これに類する純水又はこれらを原料とする水素水,オゾン水等の機能水等、比抵抗値が5MΩ・cm以上の水を含む)を流動させる一つ又は複数の流体通路を有するロータリジョイントであって、当該流体通路の相対回転接続部分を端面接触形のメカニカルシールでシールするように構成されたロータリジョイントに関するものである。   The present invention includes one or more fluidized ultrapure water (including water having a specific resistance value of 5 MΩ · cm or more, such as pure water similar to these or functional water such as hydrogen water and ozone water). The present invention relates to a rotary joint having a plurality of fluid passages, wherein the relative rotational connection portion of the fluid passage is sealed with an end surface contact type mechanical seal.

半導体製造工場や原子力関連施設等においては、高度のクリーン性ないしコンタミネーション回避が要求されることから、洗浄水,冷却水等として超純水やこれに類する純水が使用され、また超純水等を原料とする機能水(超純水に類する水素水,オゾン水等)の製造,精製が行われるが、このような超純水等を扱うプロセスにおいて使用される回転機器にあっては、相対回転部材間で超純水等を流動させるためにロータリジョイントが使用されることがある。   In semiconductor manufacturing factories and nuclear power facilities, etc., high cleanliness and avoidance of contamination are required, so ultrapure water or similar pure water is used as cleaning water, cooling water, etc. Production and purification of functional water (such as ultrapure water, hydrogen water, ozone water, etc.) made from raw materials, etc. is performed, but in rotating equipment used in processes that handle such ultrapure water, A rotary joint may be used to flow ultrapure water or the like between the relative rotating members.

このようなロータリジョイントとしては、例えば、回転軸体に形成した第1通路と回転軸体を回転自在に連結支持するジョイント本体に形成した第2通路とを当該両体間に形成した接続空間を介して連通接続してなる流体通路を有しており、この接続空間を、回転軸体側に設けた炭化珪素製の第1密封環とジョイント本体側に設けた炭化珪素製の第2密封環とを相対回転摺接させるように構成した端面接触形のメカニカルシールによりシールするように工夫したものが公知であるが、かかるロータリジョイントにあっては、流体通路を流動させる超純水等のコンタミネーションを回避するために両密封環を炭化珪素で構成している(例えば、特許文献1を参照)。   As such a rotary joint, for example, a connection space in which a first passage formed in a rotating shaft body and a second passage formed in a joint body that rotatably connects and supports the rotating shaft body is formed between the two bodies. A fluid passage formed in communication with the first and second silicon carbide sealing rings provided on the rotating shaft body side and the silicon carbide second sealing ring provided on the joint body side. It is well known that it is devised to seal with an end-face contact type mechanical seal that is configured to make a relative rotational sliding contact. However, in such a rotary joint, contamination such as ultrapure water that flows in the fluid passage is known. In order to avoid this, both sealing rings are made of silicon carbide (see, for example, Patent Document 1).

特開平11−248072号公報JP-A-11-248072

しかし、かかるロータリジョイントにあって、流体通路を流動させる流体が超純水やこれに類する純水,水素水,オゾン水等のように比抵抗値が高い水(一般に、比抵抗値が5〜18.2MΩ・cmの水(例えば、超純水の比抵抗値は約18MΩ・cmである))である場合、接続空間をシールする炭化珪素製密封環の表面、特に相手密封環との摺動面(密封端面)が白色化する現象(白色粉の発生)が認められることがある。この摺動面に生じる白色物質(白色粉)はX線回折等によればSiOであることが判明しており、このような白色化現象は炭化珪素の酸化腐蝕によるものであり、相手密封環との接触摩擦により摺動面に静電気が発生,蓄積されることに起因する。すなわち、超純水のような比抵抗値が極めて高い電気的絶縁性流体中においては、摺動面で発生した静電気が放電されずに蓄積され、その結果、静電気と超純水等に含まれる酸素とによる電池作用によって、摺動面を構成する炭化珪素が腐蝕されるのである。 However, in such a rotary joint, the fluid flowing through the fluid passage is water having a high specific resistance value such as ultrapure water, pure water similar to this, hydrogen water, ozone water, etc. In the case of 18.2 MΩ · cm water (for example, the specific resistance value of ultrapure water is about 18 MΩ · cm), the surface of the silicon carbide sealing ring that seals the connection space, in particular, the sliding with the other sealing ring A phenomenon (white powder generation) in which the moving surface (sealed end surface) turns white may be observed. The white substance (white powder) generated on the sliding surface is known to be SiO 2 according to X-ray diffraction or the like, and such whitening phenomenon is due to oxidative corrosion of silicon carbide, and the other party is sealed. This is because static electricity is generated and accumulated on the sliding surface due to contact friction with the ring. That is, in an electrically insulating fluid having an extremely high specific resistance value such as ultrapure water, static electricity generated on the sliding surface is accumulated without being discharged, and as a result, is contained in static electricity and ultrapure water, etc. The silicon carbide constituting the sliding surface is corroded by the battery action of oxygen.

而して、このような白色化現象が生じると、つまり白色物質であるSiOが生じると、これが異物として超純水等を汚染することになり、摺動面の異常摩耗を招来することになる。さらに、摺動面の酸化腐蝕の程度によっては密封環自体の破壊に至る虞れがある。すなわち、かかる酸化腐食により炭化珪素の粒界が著しく侵蝕されることになり、この侵蝕が進行すると、炭化珪素粒子が剥れてエロージョン摩耗を引き起こして、密封環が破壊されることがある。したがって、上記したロータリジョイントは、流体通路の相対回転接続部分(接続空間)のメカニカルシールによるシールを長期に亘って安定且つ良好に行うことができず、超純水等を扱う用途には使用できないものであった。また、密封環が破壊に至らない場合にも、超純水等中における汚染物(上記白色物質や密封環摺動により発生する摩耗粉等)が静電気作用により吸着されて蓄積することになり、重度のコンタミネーションを引き起こすことになる。 Thus, when such a whitening phenomenon occurs, that is, when SiO 2 that is a white substance is generated, it contaminates ultrapure water or the like as a foreign substance, leading to abnormal wear of the sliding surface. Become. Further, depending on the degree of oxidative corrosion of the sliding surface, the sealing ring itself may be destroyed. That is, the grain boundary of silicon carbide is significantly eroded by such oxidative corrosion, and when this erosion progresses, the silicon carbide particles may be peeled off to cause erosion wear, and the sealing ring may be broken. Therefore, the above-described rotary joint cannot be stably and satisfactorily sealed for a long time with the mechanical seal of the relative rotational connection portion (connection space) of the fluid passage, and cannot be used for applications handling ultrapure water or the like. It was a thing. In addition, even when the seal ring does not break, contaminants in the ultrapure water etc. (the above-mentioned white matter and wear powder generated by sliding the seal ring) will be adsorbed and accumulated by electrostatic action, It will cause severe contamination.

本発明は、炭化珪素製の密封環を使用した端面接触形のメカニカルシールにより流体通路の相対回転接続部分をシールするようにした場合における上記した問題を解決し、超純水又はこれに類する純水,機能水等の高比抵抗値水(比抵抗値が5MΩ・cm以上のもの)の相対回転部材間での流動を長期に亘って安定且つ良好に行うことができる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。   The present invention solves the above-described problem when the relative rotational connection portion of the fluid passage is sealed by an end face contact type mechanical seal using a silicon carbide sealing ring, and provides ultrapure water or a similar pure water. To provide a rotary joint capable of stably and satisfactorily flowing a high specific resistance water such as water or functional water (having a specific resistance value of 5 MΩ · cm or more) between relative rotating members over a long period of time. It is intended.

この本発明は、超純水を流動させる少なくとも一つの流体通路を有しており、この流体通路が、回転軸体に形成した第1通路と回転軸体を回転自在に連結支持するジョイント本体に形成した第2通路とを当該両体間に形成した接続空間を介して連通接続してなり、この接続空間が、回転軸体側に設けた炭化珪素製の第1密封環とジョイント本体側に設けた炭化珪素製の第2密封環とを相対回転摺接させるように構成された端面接触形のメカニカルシールによりシールされているロータリジョイントにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、第1密封環及び/又は第2密封環を、少なくとも相手密封環との摺動面に比抵抗値が1Ω・cm以下である炭化珪素化学蒸着膜(以下「CVD−SiC膜」という)をコーティングしたものとしておくことを提案するものである。なお、本発明における「超純水」の語は、一般的な超純水(比抵抗値:約18MΩ・cm)及びこれに類する高比抵抗値(5MΩ・cm以上)を示す水を含む概念として使用されているが、以下の説明においては、便宜上、前者を「超純水」といい、後者を「高比抵抗値水」という。高比抵抗値水の具体例としては、例えば、比抵抗値が5〜18.2MΩ・cmの純水又はこのような純水や超純水を使用して製造,精製された水素水,オゾン水等の機能水等がある。   The present invention has at least one fluid passage through which ultrapure water flows, and the fluid passage is provided in a joint body that rotatably connects and supports the first passage formed in the rotating shaft body and the rotating shaft body. The formed second passage is connected in communication through a connection space formed between the two bodies, and this connection space is provided on the first sealing ring made of silicon carbide provided on the rotating shaft side and on the joint body side. In order to achieve the above-described object, in the rotary joint sealed by the end surface contact type mechanical seal configured to make relative rotational sliding contact with the second seal ring made of silicon carbide, in particular, the first seal ring And / or the second sealing ring is coated with a silicon carbide chemical vapor deposition film (hereinafter referred to as “CVD-SiC film”) having a specific resistance value of 1 Ω · cm or less on at least a sliding surface with the counterpart sealing ring. It is intended to propose a door. The term “ultra pure water” in the present invention is a concept including general ultra pure water (resistivity value: about 18 MΩ · cm) and water showing a similar high specific resistance value (5 MΩ · cm or more). However, in the following description, for the sake of convenience, the former is referred to as “ultra pure water” and the latter is referred to as “high specific resistance water”. Specific examples of high specific resistance water include, for example, pure water having a specific resistance value of 5 to 18.2 MΩ · cm, or hydrogen water produced and purified using such pure water or ultrapure water, ozone. There is functional water such as water.

かかるロータリジョイントにあって、CVD−SiC膜は、密封環の摺動面以外の表面部分にも形成しておくことができ、密封環表面における流体(流体通路を流動する超純水又は高比抵抗値水)と接触する部分(摺動面を含む)にコーティングしておくことが好ましい。また、CVD−SiC膜は、その比抵抗値を1Ω・cm以下となすために、ミラー指数表示における(220)面に強配向させておくことが好ましい。ここに、(220)面に強配向させるとは、X線回折装置によって測定される(220)面のX線回折ピーク強度がミラー指数表示における(111)面及びその他のすべての結晶面のX線回折ピーク強度より大きくなるようにすることであり、比抵抗値を1Ω・cm以下となすためには、(220)面の(111)面に対する配向比が10〜1000(好ましくは100〜1000)となるように当該(220)面に配向(強配向)させておくことが好ましい。(220)面の(111)面に対する配向比がδであるとは、(220)面のX線回折ピーク強度が(111)面のX線回折ピーク強度のδ倍となっていることを意味するものである(X線回折ピーク強度は、米国ASTM規格に基づく粉末X線回折値により補正したものである)。なお、結晶面の配向度は(111)面において最も高く(220)面がこれに続くものであることから、(220)面に強配向させた場合、X線回折強度のピークは(220)面及び(111)面以外の結晶面については殆ど現れない。また、CVD−SiC膜の比抵抗値を1Ω・cm以下とするためには、上記の如く、当該CVD−SiC膜を(220)面に強配向させることが最適であるが、その他、極く微量(数ppm)のNをドープすることによってもCVD−SiC膜の比抵抗値を1Ω・cm以下とすることが可能である。 In such a rotary joint, the CVD-SiC film can be formed on a surface portion other than the sliding surface of the sealing ring, and the fluid (ultra pure water or high ratio flowing in the fluid passage) on the surface of the sealing ring. It is preferable to coat the portion (including the sliding surface) that comes into contact with the (resistance value water). In addition, the CVD-SiC film is preferably strongly oriented on the (220) plane in the Miller index display so that the specific resistance value is 1 Ω · cm or less. Here, the strong orientation in the (220) plane means that the X-ray diffraction peak intensity of the (220) plane measured by an X-ray diffractometer is the X of the (111) plane and all other crystal planes in the Miller index display. In order to increase the specific resistance value to 1 Ω · cm or less, the orientation ratio of the (220) plane to the (111) plane is 10 to 1000 (preferably 100 to 1000). ) Is preferably oriented (strongly oriented) in the (220) plane. The orientation ratio of the (220) plane to the (111) plane being δ means that the X-ray diffraction peak intensity of the (220) plane is δ times the X-ray diffraction peak intensity of the (111) plane. (The X-ray diffraction peak intensity is corrected by the powder X-ray diffraction value based on the US ASTM standard). Since the degree of orientation of the crystal plane is the highest in the (111) plane and the (220) plane follows this, when strongly oriented in the (220) plane, the peak of the X-ray diffraction intensity is (220). Most crystal planes other than the plane and the (111) plane do not appear. In order to set the specific resistance value of the CVD-SiC film to 1 Ω · cm or less, as described above, it is optimal to strongly orient the CVD-SiC film on the (220) plane. The specific resistance value of the CVD-SiC film can be reduced to 1 Ω · cm or less also by doping a trace amount (several ppm) of N 2 .

また、CVD−SiC膜が形成される密封環の基体は、密度が3.00g/cm以上であり且つ炭化珪素純度が80%以上の緻密質炭化珪素焼結体であることが好ましい。
なお、炭化珪素焼結体は、β型炭化珪素又はα型炭化珪素を原料として、無加圧焼結,ホットプレス焼結,ホットアイソスタティックプレス等により得られる。また、CVD−SiC膜の厚みは10μm〜2mmであることが好ましく、CVD−SiC膜の炭化珪素純度が99.99%以上であることが好ましい。
The base of the sealed ring on which the CVD-SiC film is formed is preferably a dense silicon carbide sintered body having a density of 3.00 g / cm 3 or more and a silicon carbide purity of 80% or more.
The silicon carbide sintered body can be obtained by pressureless sintering, hot press sintering, hot isostatic pressing or the like using β-type silicon carbide or α-type silicon carbide as a raw material. The thickness of the CVD-SiC film is preferably 10 μm to 2 mm, and the silicon carbide purity of the CVD-SiC film is preferably 99.99% or more.

本発明のロータリジョイントにあっては、炭化珪素製の第1密封環及び/又は第2密封環として、少なくとも摺動面が比抵抗値を1Ω・cm以下とする良導電体膜(CVD−SiC膜)で構成したものを使用しているから、当該密封環が比抵抗値が高い電気的絶縁性流体(超純水又は高比抵抗値水)と接触する状態で使用される場合にも、相手密封環との接触摩擦による静電気の発生,蓄積を効果的に防止して、静電気に起因する白色化現象を効果的に防止することができ、しかも密封環の摺動により発生する摩耗粉等の汚染物質を吸着して蓄積するようなことがなく、高度のクリーン化やコンタミレス化を図ることができる。したがって、本発明によれば、密封環における白色物(SiO)の発生による水質汚染(流体通路を流動する超純水や高比抵抗値水の汚染)や当該密封環の破損を生じることなく、また静電気による密封環表面での摩耗粉の吸着,蓄積が生じることもなく、長期に亘ってクリーン且つ良好で信頼性の高いシール機能(メカニカルシールによる流体通路のシール機能)を発揮することができ、高度のクリーン性やコンタミレスが要求される半導体製造装置等に装備されるポンプ等の回転機器における相対回転部材間での超純水や高比抵抗値水の流動を良好に行なうことができる実用的なロータリジョイントを提供することができる。 In the rotary joint of the present invention, as a first seal ring and / or a second seal ring made of silicon carbide, a good conductor film (CVD-SiC) having at least a sliding surface with a specific resistance of 1 Ω · cm or less. When the seal ring is used in a state where it is in contact with an electrically insulating fluid (ultra pure water or high specific resistance water) having a high specific resistance value, Effectively prevents the generation and accumulation of static electricity due to contact friction with the mating seal ring, and can effectively prevent whitening caused by static electricity, and wear powder generated by sliding of the seal ring It is possible to achieve a high degree of cleanliness and contamination-free without adsorbing and accumulating the contaminants. Therefore, according to the present invention, water contamination (contamination of ultrapure water or high specific resistance water flowing in the fluid passage) due to the generation of white matter (SiO 2 ) in the sealing ring or damage to the sealing ring does not occur. In addition, there is no adsorption or accumulation of wear powder on the surface of the sealing ring due to static electricity, and it can exhibit a clean, good and reliable sealing function (the sealing function of the fluid passage by a mechanical seal) for a long time. The flow of ultrapure water and high specific resistance water between the relative rotating members of a rotary device such as a pump installed in a semiconductor manufacturing apparatus or the like that requires high cleanliness and no contamination can be performed well. A practical rotary joint that can be provided can be provided.

図1は本発明に係るロータリジョイントの一例を示す縦断側面図であり、図2は図1の要部を拡大して示す詳細図である。   FIG. 1 is a longitudinal side view showing an example of a rotary joint according to the present invention, and FIG. 2 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG.

この実施の形態におけるロータリジョイントは、図1に示す如く、半導体製造工場や原子力関連施設等において使用される回転機器(CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置等)の相対回転部材間において超純水や高比抵抗値水といった電気的絶縁性流体1を流動させるための一つの流体通路2を有するものであり、当該相対回転部材の一方である固定側部材(例えば、CMP装置本体)に取付けられるジョイント本体3と、当該相対回転部材の他方である回転側部材(例えば、CMP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軸体4と、両体3,4間に介装された端面接触形のメカニカルシール5とを具備してなる。なお、以下の説明において、上下とは図1における上下を意味するものとする。   As shown in FIG. 1, the rotary joint in this embodiment includes ultrapure water and high water between relative rotating members of rotating equipment (CMP (Chemical Mechanical Polishing) device, etc.) used in semiconductor manufacturing factories and nuclear facilities. A joint body that has one fluid passage 2 for flowing an electrically insulating fluid 1 such as specific resistance water, and is attached to a fixed side member (for example, a CMP apparatus body) that is one of the relative rotating members. 3, a rotating shaft body 4 attached to a rotating side member (for example, a top ring or a turntable of a CMP apparatus) which is the other of the relative rotating members, and an end face contact type interposed between the both bodies 3 and 4. And a mechanical seal 5. In the following description, the top and bottom mean the top and bottom in FIG.

ジョイント本体3は、図1に示す如く、上端部を閉塞した筒形状をなすもので、円形の内周部を有する筒状の側部壁6と、その上端部にこれを閉塞すべく取着された端部壁7とからなる。なお、側部壁6は上下分割構造をなしている。   As shown in FIG. 1, the joint body 3 has a cylindrical shape with the upper end closed, and is attached to the cylindrical side wall 6 having a circular inner peripheral portion and to close the upper end thereof. End wall 7 formed. The side wall 6 has a vertically divided structure.

回転軸体4は、図1に示す如く、下端部を除いてジョイント本体3の側部壁6内に同心状に配置された円柱形状をなすもので、側部壁6の下端部に上下一対のベアリング8,8を介して回転自在に連結されている。   As shown in FIG. 1, the rotating shaft body 4 has a cylindrical shape arranged concentrically in the side wall 6 of the joint body 3 except for the lower end portion. The bearings 8 and 8 are rotatably connected.

メカニカルシール5は、図1及び図2に示す如く、回転軸体4の上端部に設けられた第1密封環11と、ジョイント本体3の上端部に設けられた第2密封環12と、第2密封環12とジョイント本体3との間に介装された回転阻止手段13,14及びスプリング部材15とを具備するものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the mechanical seal 5 includes a first seal ring 11 provided at the upper end portion of the rotary shaft body 4, a second seal ring 12 provided at the upper end portion of the joint body 3, 2 Rotation prevention means 13 and 14 and a spring member 15 interposed between the sealing ring 12 and the joint body 3 are provided.

第1密封環11は、図1及び図2に示す如く、円環状の本体部16とその下端部に一体
形成された円筒状の嵌合部17とからなるものであり、嵌合部17を回転軸体4の上端部である被嵌合部18に嵌合させることにより、回転軸体4にその回転軸線と同心状に嵌合固定されている。本体部16の先端面(上端面)は、軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面11aとされている。嵌合部17と被嵌合部18とは、Oリング19及びドライブピン20を介して、相対回転不能に連結されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first sealing ring 11 includes an annular main body 16 and a cylindrical fitting portion 17 formed integrally with the lower end portion thereof. By being fitted to the fitted portion 18, which is the upper end portion of the rotating shaft body 4, the rotating shaft body 4 is fitted and fixed concentrically with the rotating axis. The front end surface (upper end surface) of the main body 16 is a sealed end surface 11a that is a smooth annular plane orthogonal to the axis. The fitting portion 17 and the fitted portion 18 are connected to each other through an O-ring 19 and a drive pin 20 so as not to be relatively rotatable.

第2密封環12は、図1及び図2に示す如く、円環状の本体部21とその上端部に一体形成された円筒状の保持部22とからなるものであり、保持部22を端部壁7に設けた保持孔(後述する第2通路26の内部側通路口を構成する)26aに嵌合させることにより、第1密封環11と同心対向状をなしてジョイント本体3に軸線方向移動可能に保持されている。保持部22と保持孔26aとの嵌合部分は、保持孔26aの内周部に保持させたOリング23により二次シールされている。本体部21は保持部22より大径のものとされており、その先端面(下端面)は、軸線に直交する平滑な環状平面であって、第1密封環11の密封端面11aに衝合する密封端面12aとされている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the second sealing ring 12 includes an annular main body portion 21 and a cylindrical holding portion 22 formed integrally with the upper end portion thereof. By fitting into a holding hole 26a (which constitutes an inner side passage opening of the second passage 26 described later) provided in the wall 7, it moves concentrically with the first sealing ring 11 and moves axially to the joint body 3. Held possible. The fitting portion between the holding portion 22 and the holding hole 26a is secondarily sealed by an O-ring 23 held on the inner peripheral portion of the holding hole 26a. The main body portion 21 has a larger diameter than the holding portion 22, and the front end surface (lower end surface) is a smooth annular plane orthogonal to the axis, and abuts on the sealed end surface 11 a of the first seal ring 11. It is set as the sealing end surface 12a.

回転阻止手段は、図1及び図2に示す如く、ジョイント本体3の端部壁7の下端部に、保持孔26aの外周領域に配して、一つ又は複数の係止ピン13を下方に向けて突設すると共に、第2密封環12の本体部21の外周部に一つ又は複数の係合凹部14を形成して、係止ピン13を係合凹部14に係合させることにより、第2密封環12をジョイント本体3に対して軸線方向移動を許容しつつ相対回転不能に係止保持するものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotation prevention means is arranged at the lower end portion of the end wall 7 of the joint body 3 in the outer peripheral region of the holding hole 26a, so that one or more locking pins 13 are located downward. And projecting toward one another, forming one or a plurality of engaging recesses 14 on the outer peripheral portion of the main body 21 of the second sealing ring 12, and engaging the locking pins 13 with the engaging recesses 14, The second sealing ring 12 is locked and held so as not to rotate relative to the joint body 3 while allowing movement in the axial direction.

スプリング部材15は、図1及び図2に示す如く、第2密封環12の本体部21の外周部とこれに対向するジョイント本体3の端部壁7の下端部との間に介装された複数のコイルスプリングで構成されており、第2密封環12を、両密封端面11a,12aが相互に押圧接触せしめられるべく、第1密封環11へと押圧附勢するものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the spring member 15 is interposed between the outer peripheral portion of the main body portion 21 of the second sealing ring 12 and the lower end portion of the end wall 7 of the joint main body 3 facing this. It comprises a plurality of coil springs and presses and urges the second sealing ring 12 toward the first sealing ring 11 so that both the sealing end faces 11a and 12a are pressed against each other.

このように構成されたメカニカルシール5は、回転軸体4の回転に伴う密封端面11a,12aの相対回転摺接作用により、その相対回転摺接部分の内周側領域である接続空間(密封環11,12の中心孔25,27内)とその外周側領域とをシールするものであり、周知の端面接触形メカニカルシールと同様のシール機能を発揮するものである。   The mechanical seal 5 configured as described above has a connection space (sealing ring) which is an inner peripheral side region of the relative rotational sliding contact portion by the relative rotational sliding contact action of the sealing end faces 11a and 12a accompanying the rotation of the rotary shaft body 4. 11 and 12 in the center holes 25 and 27) and the outer peripheral side region thereof, and exhibits the same sealing function as a well-known end-face contact type mechanical seal.

流体通路2は、回転軸体4に形成した第1通路24とジョイント本体3に形成した第2通路26とを、当該両体3,4間に形成され且つメカニカルシール5によりシールされた上記接続空間25,27を介して連通接続してなるものであり、図1及び図2に示す如く、回転軸体4にその軸心部を貫通して形成されており、回転軸体4の上端部に開口する内部側通路口24aを第1密封環11の中心孔(本体部16の中心部に形成される貫通孔)25に連通させた第1通路24と、ジョイント本体3にその端部壁7を貫通して形成されており、端部壁7の下面中心部に開口する内部側通路口26aを第2密封環12の中心孔(本体部21及び保持部22の中心部に形成される貫通孔)27に連通させた第2通路26とを、メカニカルシール5により一連に連通接続してなる。すなわち、流体通路2は、第1通路24の内部側通路口24aと第2通路26の内部側通路口26aとの間を、両密封環11,12の内部空間たる接続空間25,27を介して、相対回転自在に連通接続させた一連のものに構成されていて、流体1を両通路24,26間で漏れを生じることなく流動させ得るようになっている。なお、両体3,4間には、メカニカルシール5が配置された領域とベアリング8,8が配置された領域とを区画するオイルシール28が設けられている。また、ジョイント本体3の側部壁6には、メカニカルシール5が配置された領域に開口するドレン路29が形成されている。   The fluid passage 2 is formed by connecting the first passage 24 formed in the rotating shaft body 4 and the second passage 26 formed in the joint body 3 between the bodies 3 and 4 and sealed by the mechanical seal 5. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating shaft body 4 is formed so as to penetrate the shaft center portion, and the upper end portion of the rotating shaft body 4. A first passage 24 in which an inner side passage opening 24a that opens to a central hole (a through hole formed in the central portion of the main body portion 16) 25 of the first sealing ring 11 is communicated, and an end wall of the joint main body 3 7 is formed in the center hole of the second sealing ring 12 (in the center of the main body portion 21 and the holding portion 22). The second passage 26 communicated with the through hole 27) is connected to the mechanical seal 5 Series in formed by connecting communication Ri. That is, the fluid passage 2 is connected between the inner side passage port 24a of the first passage 24 and the inner side passage port 26a of the second passage 26 via the connection spaces 25 and 27 which are the inner spaces of both the sealing rings 11 and 12. Thus, the fluid 1 can be made to flow between the passages 24 and 26 without causing any leakage. An oil seal 28 is provided between the bodies 3 and 4 to partition the region where the mechanical seal 5 is disposed and the region where the bearings 8 and 8 are disposed. In addition, a drain path 29 that opens to a region where the mechanical seal 5 is disposed is formed in the side wall 6 of the joint body 3.

而して、第1及び第2密封環11,12は、その基体(第1密封環11については本体部16及び嵌合部17であり、第2密封環12については本体部21及び保持部22である)を炭化珪素で構成したものであり、第1密封環11及び/又は第2密封環12の表面全部又はその一部にはCVD−SiC膜30(及び/又は31)がコーティングされている。   Thus, the first and second sealing rings 11 and 12 are the bases (the main sealing part 11 and the fitting part 17 for the first sealing ring 11, and the main body part 21 and the holding part for the second sealing ring 12. 22) is composed of silicon carbide, and the CVD-SiC film 30 (and / or 31) is coated on the entire surface of the first sealing ring 11 and / or the second sealing ring 12 or a part thereof. ing.

この例では、図2に示す如く、第1密封環11の表面であって相手密封環(第2密封環12)との摺動面である密封端面11aにCVD−SiC膜30をコーティングしてある。すなわち、第1密封環11の基体16,17は、β型炭化珪素又はα型炭化珪素を原料として無加圧焼結,ホットプレス焼結,ホットアイソスタティックプレス等により得られた炭化珪素焼結体であって、特に、密度が3.00g/cm以上であり且つ炭化珪素純度が80%以上の緻密質炭化珪素焼結体で構成されている。そして、第1密封環11の本体部16の端面にはCVD−SiC膜30がコーティングされていて、そのCVD−SiC膜30を表面研摩することにより密封端面11aに構成してある。CVD−SiC膜30は、前述した如く、当該CVD−SiC膜30を(220)面に強配向させる(例えば、(220)面の(111)面に対する配向比が10〜1000(好ましくは100〜1000)となるように強配向させる)か、極く微量(数ppm)のNをドープすることによって、比抵抗値を1Ω・cm以下としたものであり、炭化珪素純度が99.99%以上のものであって10μm〜2mmの厚みを有するものとされている。また、第2密封環12は第1密封環11の基体16,17と同質の炭化珪素焼結体で構成されており、本体部21の端面を表面研摩することにより密封端面12aに構成してある。なお、ロータリジョイント構成部材のうち、流体1が接触する部分(密封環11,12を除く)については、流体1との接触によりコンタミネーションが発生しない材質のもので構成しておくことが好ましい。すなわち、通路24,26が形成される回転軸体4及び端部壁7は、使用条件にもよるが、流体1との接触により金属成分等の溶出や摩耗粉等の発塵を生じたりすることがなく、また耐熱性や耐食性ないし耐薬品性を有するプラスチックで構成しておくことが好ましく、例えば、流体1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,耐薬品性等に優れたPTFE,PFA,FEP,PVDF等の弗素系プラスチックで構成しておくことが可能である。また、流体1が接触する虞れのあるOリング19,23についても、一般的なゴム製のものの他、弗素系樹脂又は弗素ゴム(例えば、デュポン社製の「バイトン」又は「カルレッツ」)で構成されたものを使用することが好ましい。この例では、回転軸体4及び端部壁7をPEEKで構成し、端部壁7以外のジョイント本体部分は金属で構成し、Oリング19,23を含むすべてのOリングを弗素ゴムで構成してある。 In this example, as shown in FIG. 2, a CVD-SiC film 30 is coated on the sealing end face 11a which is the surface of the first sealing ring 11 and is a sliding surface with the other sealing ring (second sealing ring 12). is there. That is, the bases 16 and 17 of the first seal ring 11 are sintered silicon carbide obtained by pressureless sintering, hot press sintering, hot isostatic pressing, or the like using β-type silicon carbide or α-type silicon carbide as a raw material. In particular, a dense silicon carbide sintered body having a density of 3.00 g / cm 3 or more and a silicon carbide purity of 80% or more. The end surface of the main body portion 16 of the first sealing ring 11 is coated with a CVD-SiC film 30, and the CVD-SiC film 30 is subjected to surface polishing to form the sealing end surface 11a. As described above, the CVD-SiC film 30 causes the CVD-SiC film 30 to be strongly oriented in the (220) plane (for example, the orientation ratio of the (220) plane to the (111) plane is 10 to 1000 (preferably 100 to 100). 1000), or by doping a very small amount (several ppm) of N 2 so that the specific resistance is 1 Ω · cm or less, and the silicon carbide purity is 99.99%. It is the above thing and shall have thickness of 10 micrometers-2 mm. The second sealing ring 12 is formed of a silicon carbide sintered body that is the same quality as the bases 16 and 17 of the first sealing ring 11, and is formed into a sealing end surface 12a by subjecting the end surface of the main body 21 to surface polishing. is there. Of the rotary joint constituent members, the portions (excluding the sealing rings 11 and 12) in contact with the fluid 1 are preferably made of a material that does not generate contamination due to contact with the fluid 1. That is, the rotating shaft body 4 and the end wall 7 in which the passages 24 and 26 are formed, depending on the use conditions, may cause elution of metal components and dust generation such as wear powder due to contact with the fluid 1. In addition, it is preferably made of a plastic having heat resistance, corrosion resistance, or chemical resistance. For example, particles are not generated by contact with the fluid 1, and dimensional stability, heat resistance, etc. are obtained by processing. It can be made of engineering plastics such as PEEK, PES, PC, etc., which are excellent, and fluorine plastics such as PTFE, PFA, FEP, PVDF, etc., which are excellent in corrosion resistance, chemical resistance, etc. The O-rings 19 and 23 that may be in contact with the fluid 1 are not only general rubber but also fluorine-based resin or fluorine rubber (for example, “Viton” or “Kalrez” manufactured by DuPont). It is preferable to use what is constructed. In this example, the rotating shaft 4 and the end wall 7 are made of PEEK, the joint body portion other than the end wall 7 is made of metal, and all the O-rings including the O-rings 19 and 23 are made of fluorine rubber. It is.

以上のように構成されたロータリジョイントによれば、流体通路2の相対回転接続部分(第1通路24と第2通路26との相対回転接続部分)のシール手段として、炭化珪素製の密封環11,12が相対回転摺接する端面接触形のメカニカルシール5を採用しているにも拘わらず、冒頭で述べた如き問題を生じることなく、流体通路2における電気的絶縁性流体(超純水又は高比抵抗値水)の流動を安定且つ良好に行うことができる。   According to the rotary joint configured as described above, the sealing ring 11 made of silicon carbide is used as a sealing means for the relative rotational connection portion of the fluid passage 2 (the relative rotational connection portion between the first passage 24 and the second passage 26). , 12 adopts the end surface contact type mechanical seal 5 that makes relative rotational sliding contact, but without causing the problems as described at the beginning, the electrically insulating fluid (ultra pure water or high Specific resistance water) can be stably and satisfactorily performed.

すなわち、相対回転摺接する炭化珪素製の密封環11,12のうち一方(第1密封環11)の密封端面(相手密封環12との接触摩擦による静電気が発生する虞れがある摺動面)が比抵抗値を1Ω・cm以下とする良電導体膜たるCVD−SiC膜30で構成されているから、密封環11,12の摩擦接触(相対回転摺接)による静電気の発生や蓄積が効果的に防止される。その結果、静電気の発生,蓄積に起因して密封端面11a,12aに生じる摩耗粉等の異物吸着が効果的に防止され、密封端面11a,12aの異常摩耗や水質汚染が可及的に防止される。また、静電気に起因する前述の白色化現象(炭化珪素の酸化腐蝕)も生じず、密封環11,12が酸化腐蝕して破壊されるような虞れもない。したがって、当該ロータリジョイントによれば、長期に亘ってクリーン且つ良好で信頼性の高いシール機能(メカニカルシールによる流体通路2のシール機能)を発揮させることができ、高度のクリーン性やコンタミレスが要求されるCMP装置等相対回転部材間での超純水や高比抵抗値水の流動を良好に行なうことができる。   That is, one of the silicon carbide sealing rings 11 and 12 (first sealing ring 11) that makes relative rotational sliding contact (first sealing ring 11) (a sliding surface that may generate static electricity due to contact friction with the other sealing ring 12). Is composed of a CVD-SiC film 30 which is a good conductor film having a specific resistance value of 1 Ω · cm or less, so that generation and accumulation of static electricity due to frictional contact (relative rotational sliding contact) of the sealing rings 11 and 12 is effective. Is prevented. As a result, adsorption of foreign matter such as abrasion powder generated on the sealed end surfaces 11a and 12a due to generation and accumulation of static electricity is effectively prevented, and abnormal wear and water contamination of the sealed end surfaces 11a and 12a are prevented as much as possible. The Further, the above-mentioned whitening phenomenon (oxidation corrosion of silicon carbide) due to static electricity does not occur, and there is no fear that the sealing rings 11 and 12 are destroyed by oxidation corrosion. Therefore, according to the rotary joint, it is possible to exhibit a clean, good and reliable sealing function (sealing function of the fluid passage 2 by a mechanical seal) for a long period of time, and a high degree of cleanliness and contamination-free are required. It is possible to satisfactorily flow ultrapure water or high specific resistance water between relative rotating members such as a CMP apparatus.

ところで、このような効果は、相手密封環である第2密封環12の摺動面(密封端面)12aにも上記同様のCVD−SiC膜を形成しておくこと、更には密封端面11a,12a以外の表面部分(特に、流体1に接触する表面部分)にも同様のCVD−SiC膜をコーティングしておくことにより、より顕著に発揮される。例えば、図3に示す如く、両密封環11,12の表面において流体1と接触する部分の全て(密封端面11a,12aを含む)に、比抵抗値を1Ω・cm以下とするCVD−SiC膜30,31をコーティングしておくことにより、静電気に起因するトラブルをより効果的に回避することができる。   By the way, such an effect is obtained by forming a CVD-SiC film similar to the above on the sliding surface (sealed end surface) 12a of the second seal ring 12 which is the other seal ring, and further, the sealed end surfaces 11a and 12a. The surface portion other than the above (particularly, the surface portion in contact with the fluid 1) is more remarkably exhibited by coating the same CVD-SiC film. For example, as shown in FIG. 3, a CVD-SiC film having a specific resistance value of 1 Ω · cm or less on all the portions (including the sealed end faces 11a and 12a) in contact with the fluid 1 on the surfaces of both sealed rings 11 and 12 By coating 30 and 31, trouble caused by static electricity can be avoided more effectively.

また、本発明は、上記したロータリジョイントの他、ジョイント本体と回転軸体との軸線方向における対向端面間に配設した一つのメカニカルシール(以下「端面側メカニカルシール」という)によってシールされた一つの流体通路(以下「端面開口形流体通路」という)と、両体の対向周面間に配設した一対のメカニカルシール(以下「周面側メカニカルシール」という)によってシールされた一つの流体通路(以下「周面開口形流体通路」という)とを有するロータリジョイント(例えば、特開平11−257561号公報、特開平11−287371号公報、特開平11−287372号公報又は特開2000−9237公報を参照)、一対の周面側メカニカルシールによってシールされた一つの周面開口形流体通路を有するロータリジョイント(例えば、特開平11−141771号公報、特開2001−4083公報又は特開平2001−208258公報を参照)、同心状に配置した複数の端面側メカニカルシールによりシールされた複数の周面開口形流体通路を有するロータリジョイント(例えば、特開2002−5365公報又は特開2004−183901公報を参照)や複数又は複数対の周面側メカニカルシールによりシールされた複数の周面開口形体通路を有するロータリジョイント(例えば、特開2002−5380公報を参照)等のあらゆる構造のロータリジョイントに適用することができ、上記したロータリジョイントにおけると同様の作用効果を奏しうる。なお、複数の流体通路を有するロータリジョイントにあっては、そのうちの少なくとも一つの流体通路が超純水,高比抵抗値水を流動させるものとして使用される場合において、その超純水,高比抵抗値水用の流体通路をシールするためのメカニカルシールに本発明が適用される。   In addition to the rotary joint described above, the present invention provides a seal sealed by a single mechanical seal (hereinafter referred to as “end face side mechanical seal”) disposed between the opposing end faces in the axial direction of the joint body and the rotary shaft body. One fluid passage sealed by two fluid passages (hereinafter referred to as “end face opening type fluid passage”) and a pair of mechanical seals (hereinafter referred to as “peripheral surface side mechanical seals”) disposed between the opposing peripheral surfaces of both bodies. (Hereinafter referred to as “circumferential opening type fluid passage”) (for example, JP-A-11-257561, JP-A-11-287371, JP-A-11-287372, or JP-A-2000-9237). ), And a rotary having one peripheral surface opening type fluid passage sealed by a pair of peripheral surface side mechanical seals Joint (see, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-141771, 2001-4083 or 2001-208258), a plurality of peripheral surface openings sealed by a plurality of concentrically arranged end face side mechanical seals A rotary joint having a fluid passage (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-5365 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-183901) or a plurality of peripheral surface-opening body passages sealed by a plurality or a plurality of pairs of peripheral surface side mechanical seals. The present invention can be applied to a rotary joint having any structure such as a joint (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-5380), and can exhibit the same effects as those of the above-described rotary joint. In the case of a rotary joint having a plurality of fluid passages, when at least one of the fluid passages is used for flowing ultrapure water or high resistivity water, the ultrapure water, high ratio The present invention is applied to a mechanical seal for sealing a fluid passage for resistance water.

実施例として、基体をβ−SiCからなる緻密質炭化珪素焼結体で構成し且つ密封端面をβ−SiCを化学蒸着してなるCVD−SiC膜で構成した第1密封環と、この基体と同質の緻密質炭化珪素焼結体で構成した第2密封環とを組み込んだロータリジョイント(図1及び図2に示すロータリジョイントであって、以下「実施例ジョイント」という)を5台製作した。   As an example, a first sealing ring in which a base is made of a dense silicon carbide sintered body made of β-SiC and a sealed end face is made of a CVD-SiC film formed by chemical vapor deposition of β-SiC, Five rotary joints (rotary joints shown in FIGS. 1 and 2, hereinafter referred to as “example joints”) incorporating a second sealing ring made of a dense silicon carbide sintered body of the same quality were manufactured.

実施例ジョイントにおいて、第1密封環の基体及び第2密封環を構成する炭化珪素焼結体の密度は3.05g/cmであり、炭化珪素純度は97%であった。 In the example joint, the density of the silicon carbide sintered body constituting the base body of the first sealing ring and the second sealing ring was 3.05 g / cm 3 and the silicon carbide purity was 97%.

また、CVD−SiC膜は、減圧CVD法(反応ガス:SiCl(Si源)及びC(C源),キャリアガス:H))により蒸着されたものであり、その蒸着条件(反応ガスの流量,モル比、キャリアガスとの還元比、蒸着温度及び蒸着速度等)を制御することにより、比抵抗値が1Ω・cm以下となるように(220)面に強配向させたものである。すなわち、CVD−SiC膜における(220)面の(111)面に対する配向比は150であり、比抵抗値は0.2Ω・cmであった。また、CVD−SiC膜の表面研摩後(第1密封環の密封端面形成後)におけるCVD−SiC膜の膜厚は50μmであった。また、CVD−SiC膜は炭化珪素純度が99.99%以上のものであり、これに含まれる不純物は、Na:7ppb,K:20ppb未満,Cr:40ppb未満,Mn:2ppb未満,Fe:5ppb,Co:2ppb未満,Cu:10ppb未満,Zn:20ppb未満,Mo:20ppb未満,W:7ppb未満であった。 The CVD-SiC film is deposited by a low pressure CVD method (reaction gas: SiCl 4 (Si source) and C 3 H 8 (C source), carrier gas: H 2 )), and the deposition conditions ( By controlling the reaction gas flow rate, molar ratio, reduction ratio with carrier gas, vapor deposition temperature, vapor deposition rate, etc., the (220) plane is strongly oriented so that the specific resistance value is 1 Ω · cm or less. It is. That is, the orientation ratio of the (220) plane to the (111) plane in the CVD-SiC film was 150, and the specific resistance value was 0.2 Ω · cm. The film thickness of the CVD-SiC film after surface polishing of the CVD-SiC film (after formation of the sealed end face of the first sealing ring) was 50 μm. Further, the CVD-SiC film has a silicon carbide purity of 99.99% or more, and impurities contained therein are Na: 7 ppb, K: less than 20 ppb, Cr: less than 40 ppb, Mn: less than 2 ppb, Fe: 5 ppb , Co: less than 2 ppb, Cu: less than 10 ppb, Zn: less than 20 ppb, Mo: less than 20 ppb, W: less than 7 ppb.

また、比較例1として、第1密封環におけるCVD−SiC膜の性状を異にする点を除いて、実施例ジョイントと同一構成のロータリジョイント(以下「第1比較例ジョイント」という)を5台製作した。第1密封環のCVD−SiC膜は、蒸着条件を異にする点を除いて実施例ジョイントにおける第1密封環のCVD−SiC膜と同一の減圧CVD法により蒸着されたものであり、特定結晶面に配向されない無配向の結晶構造をなすものであって、比抵抗値は1.2Ω・cmであった。なお、表面研摩後におけるCVD−SiC膜の膜厚は、実施例ジョイントにおけると同一の50μmであった。   Further, as Comparative Example 1, five rotary joints (hereinafter referred to as “first comparative example joints”) having the same configuration as the example joints except that the properties of the CVD-SiC film in the first sealing ring are different. Produced. The CVD-SiC film of the first sealed ring is deposited by the same reduced pressure CVD method as the CVD-SiC film of the first sealed ring in the example joint except that the deposition conditions are different. It had a non-oriented crystal structure that was not oriented on the plane, and the specific resistance value was 1.2 Ω · cm. The film thickness of the CVD-SiC film after surface polishing was 50 μm, which is the same as that in the example joint.

また、比較例2として、第1密封環を第2密封環と同様にCVD−SiC膜を有しないものとした点を除いて、実施例ジョイントと同一構成のロータリジョイント(以下「第2比較例ジョイント」という)を5台製作した。なお、第1密封環の密封端面は、第2密封環と同様に、炭化珪素焼結体を表面研摩して形成されたものであり、その比抵抗値は10Ω・cmであった。   Further, as Comparative Example 2, a rotary joint (hereinafter referred to as “second comparative example”) having the same configuration as that of the example joint except that the first sealing ring does not have a CVD-SiC film like the second sealing ring. 5 joints) were manufactured. The sealed end face of the first seal ring was formed by surface polishing of a silicon carbide sintered body in the same manner as the second seal ring, and the specific resistance value was 10 Ω · cm.

而して、各実施例ジョイントを、第2通路から第1通路へと超純水(比抵抗値:18MΩ・cm)を連続通水させつつ、一定の条件(100rpm×0.2MPa)で3ケ月間連続運転した。   Thus, each of the joints of each of the examples was made to pass 3 under constant conditions (100 rpm × 0.2 MPa) while continuously passing ultrapure water (specific resistance value: 18 MΩ · cm) from the second passage to the first passage. We have been operating continuously for several months.

また、各第1及び第2比較例ジョイントについても、実施例ジョイントと同一の超純水を連続通水させた同一条件で3ケ月間連続運転した。   In addition, each of the first and second comparative example joints was also continuously operated for three months under the same conditions in which the same ultrapure water as that of the example joint was continuously passed.

そして、3ケ月経過した後、各実施例ジョイント並びに各第1及び第2比較例ジョイントを分解して、各ジョイントにおける密封環の摺動面(密封端面)の状態を目視観察した。   After three months, each example joint and each first and second comparative example joint were disassembled, and the state of the sliding surface (sealed end surface) of the sealing ring in each joint was visually observed.

その結果、実施例ジョイントについては、5台すべてにおいて、密封環は破損しておらず、その摺動面(密封端面)には全く白色化現象は全く認められなかった。一方、第1比較例ジョイントについては、5台すべてにおいて密封環の破損は認められなかったが、1台の第1比較例ジョイントにおいて密封環の摺動面に極く微量ではあるが、白色粉が認められた。また、第2比較例ジョイントについては、5台すべてにおいて密封環の摺動面に白色粉が発生しており、明瞭な白色化現象が認められた。しかも、5台中、2台の第2比較例ジョイントにあっては、密封環の破損が認められた。   As a result, in all of the joints of the example joints, the sealing rings were not damaged, and no whitening phenomenon was observed at all on the sliding surfaces (sealing end surfaces). On the other hand, for the first comparative joint, no damage to the seal ring was observed in all five units, but in one of the first comparative example joints, although there was a very small amount on the sliding surface of the seal ring, Was recognized. Moreover, about the 2nd comparative example joint, white powder had generate | occur | produced on the sliding surface of the sealing ring in all five sets, and the clear whitening phenomenon was recognized. Moreover, in the two second joints of the second comparative example, breakage of the sealing ring was observed.

また、実施例ジョイントについては、5台すべてを上記と同一条件で更に6ケ月間連続運転し、再度、密封環の状態を目視確認した。その結果、何れの実施例ジョイントにおいても、密封環の破損及びその摺動面における白色化現象は全く認められなかった。   Moreover, about the Example joint, all 5 units | sets were continuously operated for another 6 months on the same conditions as the above, and the state of the sealing ring was visually confirmed again. As a result, no damage to the sealing ring and whitening phenomenon on the sliding surface were observed in any of the joints of Examples.

これらのことから、実施例ジョイントは、第1密封環の密封端面をCVD−SiC膜で構成しない第2比較例ジョイントに比しては勿論、実施例ジョイントと同様に第1密封環の密封端面にCVD−SiC膜をコーティングしているもののその膜の比抵抗値が1Ω・cmを僅かに超える(1.2Ω・cm)第1比較例ジョイントに比しても、酸化腐蝕による白色化現象や密封環破損を効果的に防止し得るものであり、長期に亘って良好なジョイント機能を発揮するものであることが確認された。   From these facts, the joint of the first sealing ring is of course the same as the joint of the second comparative example in which the sealing end face of the first sealing ring is not composed of the CVD-SiC film. Although the CVD-SiC film is coated, the specific resistance of the film is slightly higher than 1 Ω · cm (1.2 Ω · cm). It was confirmed that the seal ring can be effectively prevented from being damaged and that it exhibits a good joint function over a long period of time.

本発明に係るロータリジョイントの一例を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows an example of the rotary joint which concerns on this invention. 図1の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 2 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 1. 変形例を示す図2相当の縦断側面図である。It is a vertical side view equivalent to FIG. 2 which shows a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 超純水等(超純水)
2 流体通路
3 ジョイント本体
4 回転軸体
5 メカニカルシール
11 第1密封環
11a 密封端面(摺動面)
12 第2密封環
12a 密封端面(摺動面)
16 本体部(第1密封環の基体)
17 嵌合部(第1密封環の基体)
21 本体部(第2密封環の基体)
22 保持部(第2密封環の基体)
24 第1通路
25 第1密封環11の中心孔(接続空間)
26 第2通路
27 第2密封環12の中心孔(接続空間)
30 CVD−SiC膜
31 CVD−SiC膜
1 Ultrapure water, etc. (Ultrapure water)
2 Fluid passage 3 Joint body 4 Rotating shaft 5 Mechanical seal 11 First seal ring 11a Seal end surface (sliding surface)
12 Second seal ring 12a Seal end face (sliding surface)
16 Main body (first sealing ring base)
17 Fitting part (base of first sealing ring)
21 Body (second sealing ring base)
22 Holding part (base of second sealing ring)
24 1st passage 25 Center hole (connection space) of 1st sealing ring 11
26 Second passage 27 Center hole (connection space) of second seal ring 12
30 CVD-SiC film 31 CVD-SiC film

Claims (5)

超純水を流動させる少なくとも一つの流体通路を有しており、この流体通路が、回転軸体に形成した第1通路と回転軸体を回転自在に連結支持するジョイント本体に形成した第2通路とを当該両体間に形成した接続空間を介して連通接続してなり、この接続空間が、回転軸体側に設けた炭化珪素製の第1密封環とジョイント本体側に設けた炭化珪素製の第2密封環とを相対回転摺接させるように構成された端面接触形のメカニカルシールによりシールされているロータリジョイントにおいて、
第1密封環及び/又は第2密封環を、少なくとも相手密封環との摺動面に比抵抗値が1Ω・cm以下である炭化珪素化学蒸着膜をコーティングしたものとしてあることを特徴とするロータリジョイント。
The fluid passage has at least one fluid passage for flowing ultrapure water, and the fluid passage is formed in the joint body that rotatably connects and supports the first passage formed in the rotating shaft body and the rotating shaft body. Are connected through a connection space formed between the two bodies, and this connection space is made of a silicon carbide first sealing ring provided on the rotating shaft body side and a silicon carbide made on the joint body side. In a rotary joint that is sealed by an end surface contact type mechanical seal configured to be in relative rotational sliding contact with the second sealing ring,
A rotary characterized in that the first sealing ring and / or the second sealing ring is formed by coating a silicon carbide chemical vapor deposition film having a specific resistance value of 1 Ω · cm or less on at least a sliding surface with the other sealing ring. Joint.
前記炭化珪素化学蒸着膜が、密封環表面における少なくとも超純水と接触する部分にコーティングされていることを特徴とする、請求項1に記載するロータリジョイント。 2. The rotary joint according to claim 1, wherein the silicon carbide chemical vapor deposition film is coated on at least a portion in contact with ultrapure water on the surface of the sealing ring. 前記炭化珪素化学蒸着膜が、その比抵抗値が1Ω・cm以下となるように、ミラー指数表示における(220)面に強配向させたものであることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載するロータリジョイント。 The silicon carbide chemical vapor deposition film is strongly oriented on the (220) plane in the Miller index display so that the specific resistance value thereof is 1 Ω · cm or less. The rotary joint described in 2. 前記炭化珪素化学蒸着膜がコーティングされる密封環の基体が、密度が3.00g/cm以上であり且つ炭化珪素純度が80%以上の炭化珪素焼結体であることを特徴とする、請求項1〜請求項3の何れかに記載するロータリジョイント。 The sealed ring substrate on which the silicon carbide chemical vapor deposition film is coated is a silicon carbide sintered body having a density of 3.00 g / cm 3 or more and a silicon carbide purity of 80% or more. The rotary joint in any one of Claims 1-3. 前記化学蒸着膜の厚みが10μm〜2mmであり且つ当該膜の炭化珪素純度が99.99%以上であることを特徴とする、請求項1〜請求項4の何れかに記載するロータリジョイント。 5. The rotary joint according to claim 1, wherein a thickness of the chemical vapor deposition film is 10 μm to 2 mm, and a silicon carbide purity of the film is 99.99% or more.
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