JP2015034623A - ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリジョイントが有するメカニカルシールの第一密封環と第二密封環との摺動がドライ摺動となるのを抑制することを目的とする。
【解決手段】ロータリジョイント１の軸体５は、軸本体１０と、周壁を貫通する部分流路が形成されている複数の円筒状のスリーブ１１とを有している。メカニカルシール７は、スリーブ１１と交互に軸本体１０に外嵌しスリーブ１１の前記周壁の軸方向端面と接触する環状側面１６を有する第一密封環１５と、スリーブ１１の径方向外側であってこのスリーブ１１を挟んで隣り合う第一密封環１５，１５の間に設けられこれら第一密封環１５，１５それぞれの環状側面１６，１６と摺接する第二密封環２５，２５とを有している。スリーブ１１に形成されている流体が流れる前記部分流路は、前記環状側面１６と接触する前記周壁の上端を切り欠いて形成した切り欠き部１２からなる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、固定部の流路と、回転部の流路との接続に用いられるロータリジョイントに関するものである。

例えば、半導体ウエハの表面研磨処理を行うＣＭＰ装置（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ装置）において、この装置の回転側部材（ターンテーブル又はトップリング）と、これを支持する固定側部材（ＣＭＰ装置本体）との間を、研磨液、加圧用空気、洗浄水、純水、エアーブロー用空気、研磨残渣液等の流体が流れる。
このような流体が混ざることなく回転側部材と固定側部材との間を流れるために、これら部材間を接続するジョイント部には、独立した流体通路が複数必要である。そこで、このようなジョイント部として、例えば特許文献１に開示されているロータリジョイントが用いられる。

図５は、従来のロータリジョイントの断面図である。このロータリジョイントは、筒形のケース体８０と、このケース体８０内に回転可能として設けられている軸体８３と、これらケース体８０と軸体８３との間の空間８４に設けられている複数のメカニカルシール８６とを備えている。そして、ケース体８０及び軸体８３の軸方向が上下方向となるようにして、ロータリジョイントは設置されている。
メカニカルシール８６は、軸体８３と一体回転する第一密封環９１と、ケース体８０に取り付けられている第二密封環９２とを有している。そして、このロータリジョイントには、複数（図５では３つ）の独立した流体通路８５が設けられている。

軸体８３は、軸本体８７と、この軸本体８７に外嵌しているスリーブ８９とを有している。スリーブ８９は、メカニカルシール８６の第一密封環９１と、軸方向に沿って交互に配置されている。そして、押し付け部材９０がボルト９０ａによって軸本体８７に締め付けられることにより、スリーブ８９及び第一密封環９１は、軸本体８７の上部側に設けられている大径部１００に向かって軸方向に押し付けられる。なお、図５の場合、最も上に位置する第一密封環９１は、補助用のスリーブ９９を間に挟んで大径部１００に対して押し付けられる。各第一密封環９１は、その軸方向隣りにあるスリーブ８９と接触し、スリーブ８９は、第一密封環９１，９１間のスペーサとして機能する。そして、押し付け部材９０の押し付け力により、第一密封環９１とスリーブ８９（９９）とを相互に押し付けた状態とし、相互間の摩擦力によって全てのスリーブ８９,９９、及び第一密封環９１が、軸本体８７と一体回転可能となる。

図６は、図５に示すロータリジョイントの上部を示す断面図である。ケース体８０には、外周側及び内周側で開口する第一流路８１が形成されている。そして、軸本体８７及びスリーブ８９を含む軸体８３には、外周側で開口する第二流路８２が形成されている。なお、軸本体８７に、前記第二流路８２の一部となる流路孔８７ａが形成されており、スリーブ８９の軸方向中央部に、前記第二流路８２の他部となる貫通孔８８が形成されている。この貫通孔８８は、流路孔８７ａと繋がっており、第二流路８２の外周側の開口孔となる。

一つの第一流路８１と一つの第二流路８２とは、軸方向同じ高さ位置で開口しており、これら第一流路８１と第二流路８２とにより一つの独立した流体通路８５が構成される。このために、前記空間８４にメカニカルシール８６が設けられている。すなわち、スリーブ８９の径方向外側であってそのスリーブ８９を挟んで隣り合う第一密封環９１，９１の間に、メカニカルシール８６の第二密封環９２，９２が設けられており、これら第二密封環９２，９２同士の間には、第二流路８２（貫通孔８８）と第一流路８１とを繋ぐ環状の流路９６が形成されている。
そして、これら第二密封環９２，９２の一部が、その軸方向両側（上下）にある第一密封環９１，９１に接触し、この接触している面の間から流体が漏れるのを防止する。つまり、第一密封環９１と第二密封環９２との間の接触面がシール面９７となる。また、第二密封環９２，９２の外周側と、ケース体８０との間には、Ｏリング９５が設けられており、これらの間（環状の流路９６）から流体が漏れるのを防いでいる。

以上の構成により、ケース体８０に対して、軸本体８７、スリーブ８９,９９、及び第一密封環９１は一体となって回転可能となり、回転する第一密封環９１が、静止側となる第二密封環９２に摺接してメカニカルシール８６としての機能が発揮され、これにより、独立した流体通路８５を形成することができる。

特開２００９−２７５９１０号公報

前記のとおり、スリーブ８９（図６参照）には貫通孔８８が形成されており、この貫通孔８８が第二流路８２の外周側の開口孔となる。この貫通孔８８は、スリーブ８９の軸方向中央部に形成されているため、ケース体８０及び軸体８３の軸方向が上下方向となるようにして、このロータリジョイントが設置された状態では、図６に示す上側の第二密封環９２とその上に位置する第一密封環９１との間のシール面９７は、貫通孔８８よりも高い位置に存在する。このため、第一流路８１及び第二流路８２を純水や冷却水等の液体が流れても、貫通孔８８と前記シール面９７との間の空間９８にエアが残留してしまう。

シール面９７を含む空間９８にエアが残留すると、第一密封環９１と第二密封環９２との間の摺動がドライ摺動となる。つまり、第一密封環９１と第二密封環９２との間の前記シール面９７に、第一流路８１及び第二流路８２を流れる液体が浸入せず、シール面９７において、その流体による潤滑膜が形成されない状態となって第一密封環９１と第二密封環９２とが摺動する状態となる。
メカニカルシール８６において、このようなドライ摺動となる場合、シール面９７の摩耗が促進されたり、シール面９７が荒れた状態となって密封性能が低下したりすることで、メカニカルシール８６の寿命が短くなってしまうおそれがある。

そこで、本発明は、第一密封環と第二密封環との摺動がドライ摺動となるのを抑制することを目的とする。

本発明のロータリジョイントは、内周側で開口する第一流路が形成され軸方向が上下方向となる筒形のケース体と、前記ケース体内に相対回転可能として設けられ外周側で開口する第二流路が形成されている軸体と、前記ケース体と前記軸体との間に設けられ一つの前記第一流路と一つの前記第二流路とにより一つの流体通路を構成するためのメカニカルシールと、を備え、
前記軸体は、前記第二流路の一部として外周面で開口する流路孔が形成されている軸本体と、当該軸本体に外嵌しかつ前記第二流路の他部として周壁を貫通する部分流路が形成されている円筒状のスリーブと、を有し、
前記メカニカルシールは、前記スリーブと交互に前記軸本体に外嵌し当該スリーブの前記周壁の軸方向端面と接触する環状側面を有する第一密封環と、前記スリーブの径方向外側であって当該スリーブを挟んで隣り合う前記第一密封環の間に設けられ当該第一密封環それぞれの前記環状側面と摺接する第二密封環と、を有し、
前記スリーブに形成されている流体が流れる前記部分流路は、前記環状側面と接触する前記周壁の上端を切り欠いて形成した切り欠き部からなる。

本発明によれば、メカニカルシールの第一密封環の環状側面に第二密封環が摺接することで、この摺接する面（摺接面）において液体が漏れるのを防ぐことができる。そして、スリーブに形成されている流体が流れる部分流路は、前記環状側面と接触するスリーブの周壁の上端を切り欠いて形成した切り欠き部からなるため、この切り欠き部（部分流路）を流れる液体は、当該周壁が接触する第一密封環の環状側面に沿って流れることができる。このため、この液体の流れによって前記摺接面の近傍のエアを排出することができ、そして、この摺接面にその液体による潤滑膜を形成することが可能となる。この結果、第一密封環と第二密封環との摺動がドライ摺動となるのを抑制することができる。

本発明によれば、メカニカルシールの第一密封環と第二密封環との間の摺動がドライ摺動となるのを抑制することができ、メカニカルシールの寿命が短くなるのを防ぐことが可能となる。

ロータリジョイントの一例を示す縦断面図である。 最も上に位置するスリーブを周面側から見た断面図である。 図２に示すスリーブの斜視図である。 図１に示すロータリジョイントの上部を示す断面図である。 従来のロータリジョイントの断面図である。 図５に示すロータリジョイントの上部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
〔全体構成について〕
図１は、ロータリジョイント１の一例を示す縦断面図である。このロータリジョイント１（以下、ジョイント１ともいう。）は、回転機器の固定側部材（例えば、ＣＭＰ装置本体）に取り付けられる筒形のケース体２と、この回転機器の回転側部材（例えば、ＣＭＰ装置のトップリング又はターンテーブル）に取り付けられる軸体５とを備えている。このジョイント１は、図１に示すように、ケース体２及び軸体５の軸方向が上下方向となるようにして設置される。このため、図１に示す上側が、ジョイント１の「上」となり、図１に示す下側が、ジョイント１の「下」となる。

このジョイント１には、Ｎ個（Ｎ＝１以上の整数であり、図例ではＮ＝３）の流体通路８が形成されている。各流体通路８は、ケース体２に設けられている一つの第一流路３３と、軸体５に設けられている一つの第二流路１８とが繋がって構成される。一つの流体通路８は、他の流体通路８と独立して設けられており、これら流体通路８それぞれを流れる流体が、他の流体通路８を流れる流体と混ざることがないように、後述するメカニカルシール７が軸体５に沿ってＮ個設けられている。本実施形態では、最も上に位置する第一流路３３を有する流体通路８を純水が流れ、その他の流体通路８を冷却水が流れる。そして、これら純水と冷却水とが混ざることが無いように、各流体通路８は独立して構成されている。

〔ケース体２について〕
ケース体２は、上下の端部フランジ３０，３１と、これら端部フランジ３０，３１間に設けられているＮ個の流路フランジ３２とを有している。これらフランジ３０，３１，３２は円環状であり、ボルト９によって連結固定されており、ケース体２は、全体として筒形の構造体となる。隣り合う流路フランジ３２，３２の間、及び、隣り合う端部フランジ３０（３１）と流路フランジ３２との間には、それぞれＯリング６が設けられている。

流路フランジ３２それぞれは、軸方向の寸法が大きい環状の本体部３６と、この本体部３６よりも軸方向寸法が小さく本体部３６から径方向内側へ突出している突出部３５とを有している。そして、各流路フランジ３２に、径方向に貫通する第一流路３３が形成されている。第一流路３３は、内周側と外周側とで開口しており、本実施形態では、外周側の開口部が、前記固定側部材の複数の配管それぞれが接続される接続ポート３３ａとなる。以上より、ケース体２には、第一流路３３が複数形成された構成となる。

〔軸体５について〕
軸体５は、上下方向に長い直線状の軸本体１０と、この軸本体１０に外嵌する筒形のスリーブ１１とを有している。本実施形態では、軸体５は、更に、軸本体１０の上側部において外嵌する筒形の補助用のスリーブ５２を有している。このスリーブ５２は、Ｏリング１７を設けるための部材であり、スリーブ１１よりも軸方向に短い。

軸本体１０には、スリーブ１１，５２の他に、メカニカルシール７を構成するための円環形の第一密封環１５が外嵌しており、スリーブ１１（５２）と第一密封環１５とは、軸方向に沿って交互に配置されている。スリーブ１１は、Ｎ個設けられており、第一密封環１５は、Ｎ＋１個設けられている。そして、軸本体１０の下部には、押し付け部材１４がボルト３４によって固定されている。

軸本体１０の上部側（軸方向一方側）には直径が大きくなっている大径部１９が設けられている。この大径部１９は、軸本体１０に外嵌するスリーブ１１,５２、及び第一密封環１５が上側へ移動するのを規制する。
また、軸本体１０内には、Ｎ本の流路孔４２が形成されており、これら流路孔４２それぞれは軸本体１０の外周面１０ａで開口しており、しかも、軸方向（上下方向）で異なる高さ位置で開口している。流路孔４２の他方側は軸本体１０の端面（上端面）で開口しており、この端面の開口に、前記回転側部材の複数の配管それぞれが接続される。

図２は、最も上に位置するスリーブ１１（以下、上スリーブ１１という。）を周面側（軸に対して垂直な方向）から見た断面図である。なお、この図２では、第一密封環１５を二点鎖線で示している。図３は、図２に示す上スリーブ１１の斜視図である。上スリーブ１１には、複数の切り欠き部１２が周方向等間隔で形成されている。本実施形態では、４つの切り欠き部１２が周方向に９０°離れて形成されている。切り欠き部１２は、上スリーブ１１の周壁１１ａの上端を切り欠くことにより形成されており、周壁１１ａを径方向に貫通している。
図２において、軸本体１０に形成されている流路孔４２が、第二流路１８の一部となり、上スリーブ１１に形成されている切り欠き部１２が、第二流路１８の他部（部分流路）となる。

また、上スリーブ１１の内周側の上部には、内周面が径方向外側に拡大している拡径面１１ｂが形成されており、図２に示すように、軸本体１０の外周面１０ａとの間に環状の隙間３９が形成される。各切り欠き部１２は、この環状の隙間３９と繋がっており、また、この環状の隙間３９は、軸本体１０の流路孔４２と繋がっている。これにより、軸本体１０内の流路孔４２と、上スリーブ１１内の環状の隙間３９と、上スリーブ１１の複数の切り欠き部１２とにより、一つの第二流路１８が構成される。

本実施形態では、上スリーブ１１以外のスリーブ１１（中スリーブ１１、下スリーブ１１）には、図１に示すように、周壁を貫通する貫通孔５４が形成されている。中スリーブ１１及び下スリーブ１１の内周側には、上スリーブ１１と同様に、拡径面が形成されており、軸本体１０の外周面１０ａとの間に環状の隙間が形成される。各貫通孔５４は、この環状の隙間と繋がっており、また、この環状の隙間は、軸本体１０の流路孔４２と繋がっている。貫通孔５４の貫通方向（孔の向き）は、下スリーブ１１のように、その内周面及び外周面に対して直角方向であってもよいし、中スリーブ１１のように、斜め方向であってもよい。これにより、軸本体１０内の流路孔４２と、中（下）スリーブ１１内の環状の隙間と、中（下）スリーブ１１の貫通孔５４とにより、一つの第二流路１８が構成される。
なお、図１に示す実施形態では、上スリーブ１１と、中（下）スリーブ１１とを異なる構成としたが、中（下）スリーブ１１は、上スリーブ１１と同じ構成であってもよい。中スリーブ１１を上スリーブ１１と同じ構成とする場合、図１に示す中スリーブ１１とその上に位置する第一密封環１５との間に設けられているＯリング１７については、この第一密封環１５の上側へと位置を変更して設けられ、このＯリング１７についても図１に示す構成と同様にする。

また、軸本体１０とスリーブ１１（５２）と第一密封環１５との間に、Ｏリング１７が適宜設けられており、各第二流路１８を流れる流体（純水、冷却水）が他の流路へ侵入したり外部へ漏れたりするのを防いでいる。

以上より、軸体５には、外周側で開口する第二流路１８がＮ本形成された構成となる。図２に示す上スリーブ１１に関して説明すると、この上スリーブ１１に形成されている切り欠き部１２は、第二流路１８の外周側の開口孔となる。また、中（下）スリーブ１１に形成されている貫通孔５４（図１参照）は、第二流路１８の外周側の開口孔となる。
そして、これら第二流路１８それぞれは、ケース体２の内周側に向かって開口しており、しかも、軸方向（上下方向）で異なる位置で開口している。

軸本体１０及びスリーブ１１,５２を含む軸体５と、メカニカルシール７の第一密封環１５との組立構造について説明する。図２において、最も上に位置する第一密封環１５は、その軸方向両側（上下）に環状の側面（環状側面１６，１６）を有しており、下側の環状側面１６の一部（内径側の一部）に、上スリーブ１１の周壁１１ａの軸方向上側の端面１３が接触する。また、上側の環状側面１６の一部（内径側の一部）に、スリーブ５２の周壁の軸方向の端面５３が接触する。
そして、上スリーブ１１の周壁１１ａの軸方向下側の端面１３が、その下に位置する第一密封環１５の環状側面１６に接触し、また、他のスリーブ１１と第１密封環１５についても同様に接触する。
このため、図１に示すように、各スリーブ１１は、第一密封環１５，１５間のスペーサとして機能し、補助用のスリーブ５２は、第一密封環１５と大径部１９との間のスペーサとして機能する。

そして、図１において、押し付け部材１４は、ボルト３４によって軸本体１０に対して軸方向に締め付けられている有底円筒状の部材であり、この締め付けにより、全てのスリーブ１１,５２及び全ての第一密封環１５を、軸本体１０の大径部１９に向かって軸方向に押し付けている。なお、押し付け部材１４による、押し付け力（軸方向の締め付け力）は、周方向で均等となるようにする。この押し付け力により、第一密封環１５の環状側面に、スリーブ１１,５２の軸方向の端面が押し付けられた状態となり、全てのスリーブ１１,５２及び全ての第一密封環１５を、軸本体１０と一体とすることができ、相互間の摩擦力によって全てのスリーブ１１,５２及び全ての第一密封環１５を、軸本体１０と一体回転可能とする。

そして、押し付け部材１４と端部フランジ３１との間に転がり軸受２０が設けられており、軸本体１０の大径部１９と端部フランジ３０との間に転がり軸受２１が設けられている。これにより、スリーブ１１,５２及び軸本体１０を含む軸体５は、第一密封環１５と共に、ケース体２に対して回転可能となる。

〔メカニカルシール７について〕
図１において、ケース体２と軸体５との間には、環状空間４が形成されており、この環状空間４にメカニカルシール７が設けられている。メカニカルシール７は、軸体５に沿ってＮ個並べて設けられている。本実施形態のジョイント１は、メカニカルシール７を上下方向に複数配置したシリアル型（直列型）の多流路ロータリジョイントとなる。
各メカニカルシール７は、以下に説明するように、一つの第一流路３３と一つの第二流路１８とにより一つの流体通路８を構成するために設けられている。なお、複数のメカニカルシール７それぞれの機能は同様であり、ここでは、最も上に位置するメカニカルシール７を代表として説明する。

図４は、図１に示すジョイントの上部を示す断面図である。図４に示すように、一つのスリーブ（上スリーブ）１１と一つの流路フランジ３２とが径方向に対向した配置となっており、これらの間に一つのメカニカルシール７が設けられている。
メカニカルシール７は、第一密封環１５、第二密封環２５、及び弾性部材２７を有している。前記のとおり、第一密封環１５は軸本体１０と一体回転することから、この第一密封環１５は、メカニカルシール７の回転環（回転側密封環）となる。これに対して、第二密封環２５は、ケース体２と共に静止した状態となり、メカニカルシール７の静止環（静止側密封環）となる。

第一密封環１５は、軸本体１０に外嵌し軸体５と共に回転する。第一密封環１５の上下それぞれの環状側面１６は、押し付け部材１４（図１参照）による押し付け力が作用する前の状態で、平面（水平面）に沿った円環面からなる。
第二密封環２５は上下一対で一組とされ、この一組の第二密封環２５，２５が、環状空間４において一つの流体通路８を区画するために必要となる一つのメカニカルシール７の構成部材となる。第二密封環２５は、ケース体２に回り止めされている。例えば、流路フランジ３２には軸方向に延びるピン３７が固定されており、第二密封環２５の一部に、このピン３７を周方向両側から挟む爪部（凹部）３８が形成されている。爪部３８がピン３７に周方向両側から当接することで、第二密封環２５は回り止めされる。
弾性部材２７は、上下一対の第二密封環２５,２５を軸方向に離反させる方向に付勢する。弾性部材２７は、圧縮コイルばねからなり、流路フランジ３２（突出部３５）に形成されている孔に挿入され、この孔により保持されている。

一組の第二密封環２５，２５は、スリーブ１１の径方向外側であってこのスリーブ１１を上下挟んで隣り合う第一密封環１５，１５の間に設けられている。前記のとおり、第一密封環１５の環状側面１６の一部（内径側の一部）には、スリーブ１１の軸方向端面１３が接触している。そして、この環状側面１６の他部（外径側の他部）に、第二密封環２５が接触している。つまり、一組の第二密封環２５，２５は、その軸方向両側（上下）に存在している第一密封環１５，１５の環状側面１６，１６に接触する環状のシール面２６，２６を有している。第一密封環１５は軸体５と共に回転することから、この第一密封環１５の環状側面１６の前記他部（外周側の他部）が、第一の摺接面となり、第二密封環２５のシール面２６が第二の摺接面となる。

第二密封環２５は、断面Ｌ字形の環状の部材からなり、筒状の第一部２５ａと、この第一部２５ａの端部から径方向外側へ延びている円環状の第二部２５ｂとを有しており、第二部２５ｂの軸方向外側の一部に円環状となる前記シール面２６が形成されている。
そして、弾性部材２７が、第二密封環２５,２５を軸方向両側（上下）に向かって押し、この押す力によって、第二部２５ｂのシール面２６を、第一密封環１５の環状側面１６に押し付けることができる。シール面２６と環状側面１６とが軸方向に押し付けあった状態で接触することができ、回転する環状側面１６にシール面２６が摺接して、これら面１６,２６の間から流体が漏れるのを防止するシール機能が発揮される。つまり、静止側の第二密封環２５のシール面２６と回転側の第一密封環１５の環状側面１６との相対回転に伴う摺接作用によりメカニカルシール７のシール機能が発揮される。

一組の第二密封環２５,２５は、スリーブ１１の外周面との間に隙間を有して設けられており、これら第二密封環２５，２５とスリーブ１１との間には、円筒状の流路（円筒空間）５５が形成されている。この円筒状の流路５５は、スリーブ１１に形成されている切り欠き部１２と繋がっている。そして、シール面２６と環状側面１６とによる前記シール機能、及びＯリング１７によるシール機能によって、この流路５５の流体が外部（他の流体通路８を含む）へ漏れるのを防止している。
更に、一組の第二密封環２５，２５同士の間には、環状の流路（環状空間）２８が形成されており、この環状の流路２８は、円筒状の流路５５と繋がっている。そして、第二密封環２５，２５の第一部２５ａの外周面と、流路フランジ３２の突出部３５の内周面との間には、Ｏリング２４が設けられており、このＯリング２４によるシール機能によって、環状の流路２８の流体が外部（他の流体通路８を含む）へ漏れるのを防いでいる。なお、第二密封環２５，２５は、Ｏリング２４を介して流路フランジ３２の突出部３５に対して軸方向に移動可能な状態で嵌合保持されている。

以上より、第一流路３３と第二流路１８との間には、密封された環状の流路２８及び円筒状の流路５５が介在しており、これら流路５５,２８は、第二流路１８（切り欠き部１２）と第一流路３３とを繋ぐ流路となる。なお、切り欠き部１２を部分流路としている第二流路１８は、第一流路３３よりも、上となる位置で開口した構成となっている。このように、メカニカルシール７により構成される流路２８，５５によって、第一流路３３と第二流路１８とが連結され、第一流路３３、環状の流路２８、円筒状の流路５５、及び第二流路１８により、一つの独立した流体通路８が構成される。

〔ジョイント１の機能について〕
以上の構成を備えているジョイント１によれば、ケース体２に対して、軸本体１０、スリーブ１１,５２、及び第一密封環１５は一体となって回転可能となり、そして、ケース体２に固定されている第二密封環２５のシール面２６に、第一密封環１５の環状側面１６が摺接する。これにより、メカニカルシール７のシール機能が発揮され、独立した流体通路８を複数形成することができる。

そして、図４に示す、純水が流れる流体通路８に関して説明すると、軸体５の軸本体１０には、第二流路１８の一部として、軸本体１０の外周面１０ａで開口する流路孔４２が形成されている。そして、この軸本体１０の最も上に位置して当該軸本体１０に外嵌しているスリーブ１１（上スリーブ１１）には、前記流路孔４２と繋がる第二流路１８の他部として、図２と図３とにより説明したように、周壁１１ａを径方向に貫通する部分流路が形成されている。この部分流路は、図２に示すように、上側の第一密封環１５の環状側面１６と接触する周壁１１ａの上端を切り欠いて形成した切り欠き部１２からなる。したがって、図４に示すように、最も上に位置する第一密封環１５に接触する上スリーブ１１に形成された前記切り欠き部１２による部分流路と、この第一密封環１５と第二密封環２５との摺接面（環状側面１６及びシール面２６）とは、高さ位置が同じとなる。

以上より、第一密封環１５の環状側面１６に第二密封環２５が摺接することで、この摺接する面において純水が漏れるのを防ぐことができ、そして、上スリーブ１１に形成されている部分流路は、前記環状側面１６と接触する周壁１１ａの上端を切り欠いて形成した切り欠き部１２からなるため、この切り欠き部１２（部分流路）を流れる純水は、この周壁１１ａが接触する第一密封環１５の環状側面１６の近傍をその環状側面１６に沿って流れることができる（図４参照）。このため、この純水の流れによって、環状側面１６とシール面２６との間（摺接面）の近傍のエアを排出することができ、また、これら環状側面１６とシール面２６との間（摺接面）に、その純水が浸入して、この純水による潤滑膜を形成することが可能となる。この結果、メカニカルシール７の第一密封環１５と第二密封環２５との摺動がドライ摺動となるのを抑制することができる。

仮に、メカニカルシール７がドライ摺動となる場合、環状側面１６及びシール面２６における摩耗が促進されたり、これら面１６，２６が荒れた状態となって密封性能が低下したりすることで、メカニカルシール７の寿命が短くなってしまうおそれがある。しかし、本実施形態では、ドライ摺動となるのを抑制することができるため、メカニカルシール７の寿命が短くなるのを防ぐことが可能となる。

ここで、ジョイント１に含まれる各部は、流体通路８を流れる流体に対して不活性なものとするのが好ましい。例えば、流体通路８を流れる流体に金属イオンが溶出するのを防ぐために、流体通路８を構成する各部は、樹脂製又はセラミックス製とするのが好ましい。例えば、軸本体１４、及びスリーブ１１は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）とするのが好ましく、また、第二密封環２５は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）やカーボンとするのが好ましく、第一密封環１５は、ＳｉＣとするのが好ましい。

〔その他について〕
図３に示すスリーブ１１では、周壁１１ａの上端を矩形状に切り欠くことにより、切り欠き部１２を形成した場合について説明したが、切り欠き形状は矩形に限らず、その他の形状であってもよく、例えば、円弧形状に切り欠いて形成した切り欠き部１２であってもよい。
また、前記実施形態では、補助用のスリーブ５２を用いて、Ｏリング１７を設ける構成を説明したが、この補助用のスリーブ５２を省略してもよい。この場合、最も上に位置する第一密封環１５の厚さを大きくして、これにＯリング１７用の溝を形成すればよい。

また、本発明のロータリジョイント１は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記実施形態では、Ｎ＝３としたが（スリーブ１１及びメカニカルシール７の数を「３」としたが）、流体通路８の本数に応じて適宜変更可能であり、例えばＮ＝１であってもよい。また、一つのスリーブ１１に形成する切り欠き部１２の数を「４」としたが、これ以外であってもよい。
また、ロータリジョイント１を半導体製造装置（ＣＭＰ装置）に用いる場合について説明したが、これ以外の装置に用いることができる。

１： ロータリジョイント ２：ケース体
５：軸体 ７：メカニカルシール ８：流体通路
１０：軸本体 １０ａ：外周面 １１：スリーブ
１１ａ：周壁 １２：切り欠き部 １３：端面
１５：第一密封環 １６：環状側面 １８：第二流路
２５：第二密封環 ３３：第一流路 ４２：流路孔

Claims (1)

1. 内周側で開口する第一流路が形成され軸方向が上下方向となる筒形のケース体と、前記ケース体内に相対回転可能として設けられ外周側で開口する第二流路が形成されている軸体と、前記ケース体と前記軸体との間に設けられ一つの前記第一流路と一つの前記第二流路とにより一つの流体通路を構成するためのメカニカルシールと、を備え、
   前記軸体は、前記第二流路の一部として外周面で開口する流路孔が形成されている軸本体と、当該軸本体に外嵌しかつ前記第二流路の他部として周壁を貫通する部分流路が形成されている円筒状のスリーブと、を有し、
   前記メカニカルシールは、前記スリーブと交互に前記軸本体に外嵌し当該スリーブの前記周壁の軸方向端面と接触する環状側面を有する第一密封環と、前記スリーブの径方向外側であって当該スリーブを挟んで隣り合う前記第一密封環の間に設けられ当該第一密封環それぞれの前記環状側面と摺接する第二密封環と、を有し、
   前記スリーブに形成されている流体が流れる前記部分流路は、前記環状側面と接触する前記周壁の上端を切り欠いて形成した切り欠き部からなることを特徴とするロータリジョイント。

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