JP2015230062A - シール構造、回転駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接触式シールの交換頻度を低減することができるシール構造、回転駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供すること。【解決手段】圧力の異なる２つの空間を隔てるシール構造は、圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間に配置される筒状のハウジングと、ハウジングに挿入されるシャフトと、を備える。シール構造は、シャフトの一端部に固定されてシャフトとともに回転し、かつ側面が所定の大きさの隙間を有してハウジングの内壁と対向するシール固定部材と、シール固定部材に固定されてシール固定部材とともに回転し、ハウジングに接して、隙間を互いに異なる位置で密封する環状の２つのシール部材と、を備える。隙間のうち２つのシール部材で挟まれる空間に導入される冷媒により２つのシール部材が直接冷却される。【選択図】図１

Description

本発明は、圧力の異なる２つの空間を隔てるシール構造、回転駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置に関する。

搬送装置、半導体製造装置または工作機械等の製造装置には、真空チャンバなどのプロセス室内と外部環境とを隔離させつつ、回転ステージを回転させたり、半導体基板、工作物または工具を回転させたりするシール構造が用いられる。このようなシール構造として、例えば、特許文献１には、位置決め装置（特許文献１中の図２参照）が記載されている。

特開２００７−９９３９号公報

特許文献１に記載された技術は、シール溝内に接触式シールであるＯリングが収容されていることで、真空チャンバなどのプロセス室内と外部環境とを隔離させつつ、回転軸を回転させるものである。しかし、特許文献１における接触式シールは、密封性を高めるものの、回転軸との接触部分で摩擦を生じるので、摩耗を生じる可能性がある。さらに、摩擦熱により接触式シールの温度が上昇すると、接触式シールが熱膨張し接触式シールの回転軸に対する接触圧が大きくなるので、接触式シールの摩耗が進みやすくなる。このため、接触式シールの寿命が短くなり、部品交換の頻度が高くなる可能性があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接触式シールの交換頻度を低減することができるシール構造、回転駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るシール構造は、圧力の異なる２つの空間を隔てるシール構造であって、前記圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間に配置される筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿入されるシャフトと、前記シャフトの一端部に固定されて前記シャフトとともに回転し、かつ側面が所定の大きさの隙間を有して前記ハウジングの内壁と対向するシール固定部材と、前記シール固定部材に取り付けられて前記シール固定部材とともに回転し、前記ハウジングに接して、前記隙間を互いに異なる位置で密封する環状の２つのシール部材と、を備え、前記隙間のうち前記２つのシール部材で挟まれる空間である冷媒導入部に導入される冷媒により前記２つのシール部材が直接冷却されることを特徴とする。

これにより、シャフトが回転すると、シール部材とハウジングとの間で摩擦が生じる。密封部材であるシール部材の熱伝導率は、他の部材と比較して小さい。したがって、シール部材およびハウジングの間で生じた摩擦熱の大部分は、ハウジング側に伝わり、シャフトの温度上昇は抑制される。そして、ハウジングの熱は、異なる２つの空間のうち高圧側の空間に伝熱する。高圧側の空間では、低圧側の空間と比較して空気の対流が大きいため、高圧側の空間の空気とハウジングの外表面との間で熱伝達が生じやすい。これにより、シール部材との摩擦によってハウジングに生じた熱の放熱が促進される。さらに、冷媒導入部に導入された冷媒がシール部材を直接冷却する。これにより、内側部材との摩擦によってシール部材に生じた熱の放熱が促進される。このため、シール部材の温度上昇が抑制されるので、シール部材の熱膨張が抑制される。したがって、シール部材のハウジングに対する接触圧の増加が抑制されることで、シール部材の摩耗の進行が抑制される。よって、本発明に係るシール構造は、接触式シールであるシール部材の交換頻度を低減することができる。

本発明の望ましい態様として、前記シール部材は、前記シール固定部材に接する固定部と、前記ハウジングに接するリップ部と、前記固定部と前記リップ部とを連結する環状連結部と、を備えることが好ましい。

これにより、リップ部の弾性変形による弾性力により、シール部材はハウジングに押し付けられる。このため、シール構造は、ハウジングに対するシール部材の押圧力を高め、密封性を向上させることができる。そして、シール部材は、Ｏリング等である場合に比較して、ハウジングとシャフトとの間のヒートブリッジとなる部分が小さいため、ハウジングとの間で生じる摩擦熱をシャフト側へ熱伝導しにくくしている。これにより、シール構造は、摩擦熱の外部空間側への放熱をより促進することができる。このため、シール構造は、シール部材の摩耗を抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記リップ部と、前記環状連結部と、前記固定部とで囲まれる空間は、前記冷媒導入部に向かって開口していることが好ましい。

これにより、冷媒導入部に冷媒が流入すると、リップ部と、環状連結部と、固定部とで囲まれる空間が膨張する。このため、ハウジングに対するシール部材の押圧力が高められる。これにより、シール構造は、密封性を向上させることができる。そして、リップ部と、環状連結部と、固定部とで囲まれる空間の内部に冷媒が導入されるので、シール部材と冷媒との接触面積が大きくなる。このため、シール部材の温度上昇がより抑制されるので、シール部材の摩耗の進行がより抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記冷媒は液体であることが好ましい。

これにより、シール部材とハウジングとの間に生じる可能性のある微小な隙間を冷媒が埋めることができる。このため、シール構造は、密封性を向上させることができる。

本発明の望ましい態様として、前記冷媒導入部に冷却された冷媒を供給する冷媒供給路と、前記冷媒導入部から冷媒を排出する冷媒排出路と、を備えることが好ましい。

これにより、冷却された冷媒が冷媒供給路を通じて冷媒導入部に供給され、冷媒導入部でシール部材から熱を奪った冷媒が冷媒排出路を通じて冷媒導入部から排出される。このように冷却された冷媒が冷媒導入部を循環することで、冷却された冷媒がシール部材に接する状態が保たれる。このため、シール部材の温度上昇がより抑制されるので、シール部材の摩耗の進行がより抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記冷媒供給路および前記冷媒排出路は前記ハウジングに設けられることが好ましい。

これにより、冷媒がハウジングに接する。このため、シール部材とハウジングとの摩擦によりハウジングに伝わった熱は、圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間に放熱されるとともに冷媒に対しても放熱される。このため、シール部材の温度上昇がより抑制されるので、シール部材の摩耗の進行がより抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記冷媒供給路および前記冷媒排出路の一方が前記ハウジングに設けられ、他方が前記シャフトおよび前記シール固定部材に設けられることが好ましい。

これにより、シール構造は、冷媒供給路および冷媒排出路の両方を大きくすることができる。このため、シール構造は、単位時間当たりに冷媒導入部に導入する冷媒の量を多くすることができる。したがって、シール部材の温度上昇がより抑制されるので、シール部材の摩耗の進行がより抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記冷媒供給路および前記冷媒排出路は前記シャフトおよび前記シール固定部材に設けられることが好ましい。

これにより、冷媒の詰まり等が発生した場合であっても、ハウジングをそのまま使用し、シャフトおよびシール固定部材のいずれかを取り外して交換することで、部品の交換作業が完了する。このため、シール構造は、メンテナンスの労力を軽減することができる。

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造と、前記シャフトを回転させる電動機とを備える、回転駆動装置であることが好ましい。この構造により、回転駆動装置は、高い密封性を実現でき、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造と、被搬送物を移動させる可動部材を備え、前記シャフトの回転と、前記可動部材とが連動する、搬送装置であることが好ましい。この構造により、搬送装置は、高い密封性を実現でき、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造を備える、工作機械であることが好ましい。この構造により、工作機械は、高い密封性を実現することができ、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。その結果、工作機械は、工作の品質を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造を備える、半導体製造装置であることが好ましい。この構造により、半導体製造装置は、高い密封性を実現することができ、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。その結果、半導体製造装置は、製造物である半導体の品質を高めることができる。

本発明によれば、接触式シールの交換頻度を低減することができるシール構造、回転駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することができる。

図１は、実施形態１に係るシール構造を備えた半導体製造装置を模式的に示す断面図である。 図２は、実施形態１に係るシール構造を模式的に示す断面図である。 図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図４は、実施形態１に係るシール部材の周辺部分の拡大図である。 図５は、実施形態２に係るシール構造を模式的に示す断面図である。 図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。 図７は、実施形態３に係るシール構造を模式的に示す断面図である。 図８は、図７のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るシール構造を備えた半導体製造装置を模式的に示す断面図である。図２は、実施形態１に係るシール構造を模式的に示す断面図である。図１および図２は、回転部材３の回転中心軸Ｚｒを含み、かつ回転中心軸Ｚｒと平行な平面でシール構造１を切った断面を示している。なお、実施形態１において、軸方向とは、回転中心軸Ｚｒと平行な方向であり、径方向とは、回転中心軸Ｚｒに対して直交する方向である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、実施形態１に係るシール部材の周辺部分の拡大図である。シール構造１は、例えば、真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境等の特殊環境下におかれる内部空間Ｖの密閉を保ちながら回転を伝達する機械要素である。内部空間Ｖと隔てられた外部空間Ｅは、内部空間Ｖに対して高圧である空間または大気雰囲気の空間である。シール構造１は、半導体製造または工作機械製造等の製造装置、搬送装置、回転駆動装置に適用される。ここでは、一例として、半導体製造のための製造装置において、スピンドルを回転軸として備える回転駆動装置（スピンドルユニット）にシール構造１を適用する場合を説明するが、シール構造１の適用対象はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、例えば半導体製造に用いられる半導体製造装置１００は、シール構造１と、筐体１０と、電動機８と、電動機８を制御する制御装置９１を含む。シール構造１と、電動機８とは、回転駆動装置６として、電動機８の回転を伝達して、搬送テーブルとしての可動部材３７を回転させる。半導体製造装置１００は、筐体１０の内部空間Ｖを真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境にした上で、内部空間Ｖにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物または工具）を可動部材３７に搭載して移動させる。被搬送物を移動させる場合、電動機８を内部空間Ｖに設置すると、電動機８の動作により異物が発生する可能性がある。そこで、半導体製造装置１００は、内部空間Ｖに可動部材３７を残したまま、電動機８を外部空間Ｅに設置する。そして、シール構造１は、内部空間Ｖと外部空間Ｅを隔てて密封性を高めながら、外部空間Ｅに設置された電動機８の動力を内部空間Ｖに伝える。電動機８は、例えば、ダイレクトドライブモータ、ベルトドライブを用いた駆動装置、リニアモータ、サーボモータなどである。制御装置９１は、入力回路と、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置であるメモリと、出力回路とを含む。メモリに記憶させるプログラムに応じて、電動機８を制御し、内部空間Ｖにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物または工具）を搬送テーブル（可動部材）３７に搭載して移動させ、半導体製造装置１００は、所望の製品を製造することができる。

シール構造１は、ハウジング２と、回転部材３と、軸受４とを含む。ハウジング２は、軸受４を収容する部材である。実施形態１において、ハウジング２は、例えばアルミニウム合金、鉄またはステンレス鋼等の金属で形成されており、ハウジング本体としての筒状の部材である外側部材２１と、外側部材２１の内側に配置される筒状の部材である内側部材２２と、を備える。外側部材２１は、胴部２１１と、胴部２１１の一端部に設けられたフランジ部２１２と、を有する。実施形態１において、胴部２１１は筒形状（例えば円筒）の部材であり、軸方向に貫通する貫通孔２１ｂ、２１ｃを有している。貫通孔２１ｃは、貫通孔２１ｂよりも内部空間Ｖ側に位置している。貫通孔２１ｃの内周は、貫通孔２１ｂの内周よりも大きい。内側部材２２は、胴部２２１と、胴部２２１の一端部に設けられたフランジ部２２２とを有する。胴部２２１は筒形状（例えば円筒）の部材であり、軸方向に貫通する貫通孔２２ｂを有している。胴部２２１の側面２２ｃは、外側部材２１の貫通孔２１ｃの内壁に対向している。

フランジ部２１２は、板状の鍔部材である。実施形態１において、フランジ部２１２の形状は、平面視が円形であるが、これらの形状は円形に限定されない。外側部材２１は、フランジ部２１２を筐体１０の外部から筐体１０の開口部１０ｅを覆うようにあてがい、フランジ部２１２と筐体１０の壁面とをボルト（不図示）で締結することで筐体１０に固定されている。これにより、外側部材２１は、筐体１０の開口部１０ｅを筐体１０の外部から塞ぐことができる。このため、外側部材２１の外壁は外部空間Ｅに曝されている。フランジ部２１２は、平面視で筐体１０と重なり合う部分に環状溝があり、この環状溝にＯリング１１がはめ込まれている。Ｏリング１１は、フランジ部２１２と筐体１０との間の隙間を密封し、シール構造１の密封性を向上させている。

フランジ部２２２は、板状の鍔部材である。実施形態１において、フランジ部２２２の形状は、平面視が円形であるが、これらの形状は円形に限定されない。フランジ部２２２は、フランジ部２１２に対して平面視で重なり合っている。内側部材２２は、フランジ部２２２を貫通するボルト２７でフランジ部２１２に固定されている。フランジ部２１２には、平面視でフランジ部２２２と重なり合う部分に環状溝があり、この環状溝にＯリング１２がはめ込まれている。Ｏリング１２は、フランジ部２１２とフランジ部２２２との間の隙間１６を密封し、シール構造１の密封性を向上させている。

胴部２２１は、大径部２２３と、大径部２２３と一体に形成され、大径部２２３の外周よりも小さい外周を有する小径部２２４とを有する。大径部２２３は、外側部材２１が有する貫通孔２１ｂと貫通孔２１ｃとの境界部分にある段差部２１ｄに接している。段差部２１ｄには回転中心軸Ｚｒを中心とした環状溝があり、この環状溝にＯリング１３がはめ込まれている。Ｏリング１３は、大径部２２３と外側部材２１の胴部２１１との間の隙間を密封している。

胴部２２１の側面２２ｃは、外側部材２１が有する貫通孔２１ｃの内壁に対向している。大径部２２３および小径部２２４の外周は、ともに貫通孔２１ｃの内周よりも小さい。このため、外側部材２１と内側部材２２との間には、側面２２ｃおよび貫通孔２１ｃの内壁に囲まれた空間７４が形成されている。図３に示すように、空間７４は、回転中心軸Ｚｒを中心とした環状の空間である。

外側部材２１の胴部２１１には、軸方向で外部空間Ｅ側の一端部から段差部２１ｄに向かって貫通する２つの貫通孔７３、７７が設けられている。図３に示すように、貫通孔７３、７７は、例えば回転中心軸Ｚｒを中心として点対称の位置に開けられている。また、貫通孔７３、７７は、平面視で空間７４に重なる位置に開けられており、空間７４に繋がっている。シール構造１は、貫通孔７３によって空間７４に冷媒を導入し、貫通孔７７によって空間７４から冷媒を排出する。冷媒は、例えば純水である。なお、冷媒は、純水以外の液体であってもよいし、二酸化炭素等の気体であってもよい。上述したように、Ｏリング１３が大径部２２３と外側部材２１の胴部２１１との間の隙間を密封しているので、シール構造１は、冷媒の軸受４側への漏洩を防ぐことができる。

シール構造１は、例えば配管７２および配管７８を介して冷却装置７１に接続されている。冷却装置７１は、例えばコンプレッサーを備えており、冷媒を冷却することができる。配管７２は、冷却装置７１と貫通孔７３とを接続している。配管７８は、冷却装置７１と貫通孔７７とを接続している。冷却装置７１にて冷却された冷媒は、配管７２および貫通孔７３を介して冷媒導入部７９へ運ばれ、貫通孔７６および配管７３を介して冷却装置７１に戻される。なお、冷却装置７１は、必ずしもコンプレッサーを用いて冷媒を冷却しなくてもよく、ペルチェ素子等を用いて冷媒を冷却してもよい。

回転部材３は、例えばアルミニウム合金、鉄またはステンレス鋼等の金属で形成されており、シャフト３１と、第１シール固定部材３２と、第２シール固定部材３３と、可動部材３７とを備えている。シャフト３１の一端部は、外側部材２１の胴部２１１に挿入されている。シャフト３１の他端部は、カップリング８２を介して、電動機８の出力シャフト８１に接続されている。可動部材３７は、第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３を介して、シャフト３１の一端部に固定されている。

第１シール固定部材３２、第２シール固定部材３３および可動部材３７は、シャフト３１とともに回転する。可動部材３７は、第２シール固定部材３３の一端部に接する円柱状の胴部３７１と、胴部３７１の第２シール固定部材３３側とは反対側の一端部に設けられる載置部３７２とを有する。実施形態１において、載置部３７２は、胴部３７１と一体に形成される板状の部材であって、平面視が円形である。載置部３７２の外径は、胴部３７１の外径よりも大きく、例えばフランジ部２２２の外径と同程度となっている。載置部３７２の胴部３７１側とは反対側の面に被搬送物が載置される。なお、胴部３７１および載置部３７２は、別部材であってもよい。

なお、上述した本実施形態において、可動部材３７は電動機８によって回転運動させられていたが、可動部材３７の動作は必ずしも回転運動でなくてもよい。例えば、電動機８がリニアモータであって、可動部材３７の動作がストロークを限定された軸方向の直線運動であってもよい。

軸受４は、実施形態１では、外側部材２１の内部に設置されてシャフト３１を回転可能に支持する。軸受４は、軸受４１および軸受４２を含み、２重の筒状である軸受スペーサ４３を介して、回転中心軸Ｚｒに沿って距離を離して配置されている。これにより、軸受４は、軸受４１および軸受４２の複数箇所でシャフト３１を支持することで、シャフト３１の振れ回りを抑制することができる。実施形態１において、シャフト３１は、２個の軸受４１、４２によってハウジング２に支持されるが、軸受の数は２個に限定されない。

図２に示すように、軸受４１、４２は、外輪４１ａ、４２ａと、転動体４１ｂ、４２ｂと、内輪４１ｃ、４２ｃと、を含む。内輪４１ｃ、４２ｃは、外輪４１ａ、４２ａの径方向内側に配置される。このように、実施形態１において、軸受４１、４２は、いずれも転がり軸受である。転動体４１ｂ、４２ｂは、外輪４１ａ、４２ａと内輪４１ｃ、４２ｃとの間に配置される。外輪４１ａ、４２ａは、外側部材２１の胴部２１１が有する貫通孔２１ｂの内壁に接している。内輪４１ｃ、４２ｃは、シャフト３１の側面３１ｂに接している。

図２に示すように、外輪４１ａは、胴部２１１が有する貫通孔２１ｂの内壁から径方向内側へ突出した位置決め部２１ａに軸方向の一端が接している。外輪４２ａは、胴部２２１が有する貫通孔２２ｂの内壁が彫り込まれた段差部２２ａに軸方向の一端が接している。このため、位置決め部２１ａと段差部２２ａとは、軸受４１、軸受スペーサ４３および軸受４２を軸方向に挟み込み固定する。このような構造により、軸受４１、４２は、ハウジング２に取り付けられる。実施形態１において、両方の軸受４１、４２は、いずれも玉軸受であるが、転がり軸受としての軸受４１、４２の種類は玉軸受に限定されない。また、実施形態１において、軸受４１、４２は、いずれも転がり軸受であるが、滑り軸受であってもよい。

図２に示すように、第１シール固定部材３２は、シャフト３１と同軸であり、円柱状の小径部３２１、３２３と、大径部３２２とを有する。大径部３２２は、小径部３２１、３２３の外周よりも大きな外周を有し、小径部３２１と小径部３２３との間に位置している。例えば、小径部３２１、３２３と、大径部３２２とは一体に形成されている。小径部３２１と大径部３２２との境界部分には、段差部３２ａが形成されている。大径部３２２と小径部３２３との境界部分には、段差部３２ｂが形成されている。小径部３２１は、例えば、軸受４の径方向内側の位置でシャフト３１の一端部と接している。小径部３２１の外周は、例えば、シャフト３１の外周すなわち内輪４２ｃの内周に等しい。大径部３２２は、軸方向で軸受４２よりも可動部材３７側に位置している。大径部３２２の外周は、シャフト３１の外周すなわち内輪４２ｃの内周よりも大きい。大径部３２２の側面３２ｐは、内側部材２２が有する貫通孔２２ｂの内壁と所定の大きさの隙間１５を有して対向する。

第２シール固定部材３３は、シャフト３１と同軸である円柱状の部材である。第２シール固定部材３３は、第１シール固定部材３２側の一端部に設けられる円柱状の窪みである凹部３３ａと、他端部に設けられる回転中心軸Ｚｒを中心とした環状の切り欠きである凹部３３ｂと、を備える。第２シール固定部材３３の他端部は、可動部材３７の胴部３７１と接している。凹部３３ａの内周が第１シール固定部材３２の小径部３２３の外周に略等しくなっており、小径部３２３が凹部３３ａに嵌まっている。第２シール固定部材３３の側面３３ｐは、内側部材２２が有する貫通孔２２ｂの内壁と所定の大きさの隙間１５を有して対向する。

図２に示すように、第１シール固定部材３２は、軸方向に貫通する貫通孔３２ｈ１および貫通孔３２ｈ２を備えている。貫通孔３２ｈ１は、回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。貫通孔３２ｈ２は、回転中心軸Ｚｒを中心として点対称の位置に複数開けられている。第２シール固定部材３３は、軸方向に貫通する貫通孔３３ｈを備えている。貫通孔３３ｈは、回転中心軸Ｚｒを中心として点対称の位置に複数開けられている。可動部材３７は、軸方向に貫通する貫通孔３７ｈを備えている。貫通孔３７ｈは、回転中心軸Ｚｒを中心として点対称の位置に複数開けられている。一方、シャフト３１の一端３１ｃの端面には、ねじ穴３１ｈ１およびねじ穴３１ｈ２が開けられている。ねじ穴３１ｈ１は、回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。ねじ穴３１ｈ２は、回転中心軸Ｚｒを中心として点対称の位置に複数開けられている。

ボルト３４は、貫通孔３２ｈ１を貫通し、ねじ穴３１ｈ１と締結して、第１シール固定部材３２とシャフト３１とを固定する。ボルト３４のボルト頭は、第２シール固定部材３３に設けられた凹部３３ｃに収められる。そして、ボルト３４で第１シール固定部材３２とシャフト３１とが固定された状態で、複数のボルト３５は、貫通孔３７ｈ、貫通孔３３ｈおよび貫通孔３２ｈ２を貫通し、ねじ穴３１ｈ２と締結して、可動部材３７と第２シール固定部材３３と第１シール固定部材３２とシャフト３１とを固定する。可動部材３７と内側部材２２との間には、図２、４で示すように内部空間Ｖに繋がる所定の隙間が設けられている。また、ボルト３５には、環状のシールワッシャ３６が嵌められている。シールワッシャ３６は、ボルト３５と貫通孔３７ｈの内壁との間の隙間を密封し、シール構造１の密封性を向上させている。

図２に示すように、内輪４１ｃは、シャフト３１の側面３１から径方向外側へ突出する位置決め部３１ａに軸方向の一端が接している。内輪４２ｃは、第１シール固定部材３２の段差部３２ａに軸方向の一端が接している。このため、位置決め部３１ａと第１シール固定部材３２とは、軸受４１、軸受スペーサ４３および軸受４２を軸方向に挟み込み固定する。このような構造により、軸受４１、４２は、シャフト３１に取り付けられる。なお、ボルト３４が第１シール固定部材３２とシャフト３１とを固定することで、第１シール固定部材３２が適正な押圧力を内輪４２ｃの軸方向へ加えることができる。

第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３には、シール部材５Ａ、５Ｂが取り付けられている。シール部材５Ａ、５Ｂは、例えば、樹脂またはゴム等の非金属材料で形成されている。シール部材５Ａ、５Ｂは、図３に示すように回転中心軸Ｚｒを中心とした環状の弾性部材であり、第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３の外周に嵌まっている。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂは、第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３とともに回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。シール部材５Ａ、５Ｂは、内側部材２２に接して隙間１５を密封している。また、図１に示すように、シール部材５Ａ、５Ｂは、軸受４よりも、圧力の異なる２つの空間のうち低圧側の内部空間Ｖ寄りに配置されている。この構造により、シール部材５Ａ、５Ｂが、軸受４に用いられている潤滑剤などを内部空間Ｖ側に飛散させないようにしている。

シール部材５Ａ、５Ｂは、回転中心軸Ｚｒと平行な方向で互いに異なる位置に配置されている。すなわち、シール部材５Ａ、５Ｂは、隙間１５を互いに異なる位置で密封している。これにより、シール部材５Ａとシール部材５Ｂとの間に所定の大きさの空間が設けられている。このシール部材５Ａとシール部材５Ｂとの間の空間は、内側部材２２に設けられた径方向に貫通する貫通孔７５、７６により空間７４と繋がっている。

実施形態１に係るシール構造１は、シール部材５Ａとシール部材５Ｂとの間の空間である冷媒導入部７９に冷媒を供給する流路として、貫通孔７３、空間７４および貫通孔７５を含む冷媒供給路７０を備える。冷却装置７１で冷却された冷媒は、冷媒供給路７０を通じて冷媒導入部７９に供給される。すなわち、冷却装置７１から搬送されてきた冷媒は、貫通孔７３を通って空間７４に流入したあと、図３に示すように貫通孔７５を通って冷媒導入部７９に流入する。また、実施形態１に係るシール構造１は、冷媒導入部７９から冷媒を排出する流路として、貫通孔７６、空間７４および貫通孔７７を含む冷媒排出路８０を備える。冷媒導入部７９でシール部材５Ａ、５Ｂから熱を奪った冷媒は、冷媒排出路８０を通じて冷媒導入部７９から排出される。すなわち、冷媒導入部７９にある冷媒は、図３に示すように貫通孔７６を通じて空間７４に流出したあと、貫通孔７７を通って冷却装置７１側へ排出される。このように、冷媒が冷却装置７１および冷媒導入部７９を循環することで、冷却された冷媒がシール部材５Ａ、５Ｂに接する状態が保たれる。シール部材５Ａ、５Ｂに直に接する冷媒により、シール部材５Ａ、５Ｂが直接冷却される。

なお、回転部材３またはシール部材５Ａ、５Ｂの冷却をさらに促進する必要がある場合は、貫通孔７３を通ってきた冷媒のうち貫通孔７５へ向かう冷媒の割合が多くなるように空間７４の大きさが調整されてもよい。例えば、図２に示した胴部２２１の側面２２ｃから外側部材２１の貫通孔２１ｃの内壁までの径方向の幅が、貫通孔７３の径方向の幅すなわち直径以下になっていればよい。これにより、貫通孔７３を通ってきた冷媒のうち空間７４内で周方向に拡散する冷媒の割合が小さくなるので、貫通孔７５へ向かう冷媒の割合が多くなる。または、例えば胴部２２１の側面２２ｃが外側部材２１の貫通孔２１ｃの内壁に接触しており、かつ貫通孔７３と貫通孔７５とが直接繋がっていてもよい。これにより、貫通孔７３を通ってきた冷媒のほぼ全てが貫通孔７５へ向かうようになる。このように貫通孔７３を通ってきた冷媒のうち貫通孔７５へ向かう冷媒の割合が多くなることで冷媒導入部７９内の冷媒の入れ替わりが促進されるので、回転部材３またはシール部材５Ａ、５Ｂの冷却が促進される。

図４に示すように、シール部材５Ａ、５Ｂは、弾性部材であり、リップ部５１と、固定部５２と、環状連結部５３と、シールフランジ部５４とを備える。リップ部５１は、内側部材２２が有する貫通孔２２ｂの内壁に沿った環状部材であり、貫通孔２２ｂの内壁に接する。固定部５２は、第２シール固定部材３３の側面３３ｐに沿った環状部材であり、側面３２ｐに接する。環状連結部５３は、リップ部５１と固定部５２とを連結している。この構造により、リップ部５１、固定部５２および環状連結部５３の一体としての断面形状が略Ｕ字形状となっている。これにより、リップ部５１の弾性変形による圧力により、内側部材２２に対するシール部材５Ａ、５Ｂの押圧力が高められる。このため、隙間１５の密封性が向上する。また、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、冷媒導入部７９に向かって開口している。

シールフランジ部５４は、固定部５２から径方向内側に向かって突出する環状で板状の部材である。シール部材５Ａのシールフランジ部５４は、第１シール固定部材３２の段差部３２ｂに挿入されている。シール部材５Ｂのシールフランジ部５４は、第２シール固定部材３３の凹部３３ｂに挿入されている。ボルト３５によって可動部材３７が第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３を介してシャフト３１に固定されると、第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３は、段差部３２ｂに挿入されたシール部材５Ａのシールフランジ部５４を挟み込み固定する。また、第２シール固定部材３３および可動部材３７は、凹部３３ｂに挿入されたシール部材５Ｂのシールフランジ部５４を挟み込み固定する。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂの第２シール固定部材３３に対する相対的な回転が抑制される。すなわち、シール部材５Ａ、５Ｂは、第２シール固定部材３３とともに回転しやすくなる。このため、シール構造１は、シール部材５Ａ、５Ｂが内側部材２２との摩擦により滑る可能性を低減できる。よって、シール構造１は、シール部材５Ａ、５Ｂと第２シール固定部材３３との間に摩擦が生じる可能性を抑制することができる。

実施形態１において、可動部材３７は、搬送テーブルであるとともに、シール押え部材でもある。この構造により、シール構造１は、部品点数を削減することができ、製造コストを抑制できる。なお、搬送テーブルとシール押え部材とは、別部材であってもよい。

図４に示すように、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間には、付勢部材５６が配置されている。付勢部材５６は、例えばステンレス鋼等であり、平板状の板状部５６ａおよび板状部５６ｂを屈曲部５６ｃで折り曲げた、断面視でＶ字状となる弾性体である。付勢部材５６には、板状部５６ａおよび板状部５６ｂの先端同士が広がるように弾性力が生じている。これにより、付勢部材５６は、リップ部５１をハウジング２の内側部材２２に押し付けることができる。

シール部材５Ａ、５Ｂは、リップ部５１の弾性変形による圧力および付勢部材５６の弾性変形による圧力により、内側部材２２に押し付けられる。このため、シール構造１は、内側部材２２に対するシール部材５Ａ、５Ｂの押圧力を高めることができる。

また、図４に示すように、シール部材５Ａ、５Ｂのリップ部５１においては、先端部５１ａが内側部材２２に接触している。一方、リップ部５１の基部５１ｂは、内側部材２２に接触しておらず、内側部材２２との間に隙間をあけて対向している。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂは、リップ部５１の先端部５１ａにて線状に内側部材２２に接触するので、密封性を向上させることができる。

また、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、冷媒導入部７９に向かって開口しているので、冷媒導入部７９に冷媒が流入することで当該空間が膨張する。このため、内側部材２２に対するシール部材５Ａ、５Ｂの押圧力が高められる。これにより、シール構造１は、隙間１５の密封性を向上させることができる。

また、実施形態１における冷媒は上述したように純水である。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂと内側部材２２との間に生じる可能性のある微小な隙間を冷媒が埋めることができる。このため、シール構造１は、隙間１５の密封性を向上させることができる。

ところで、特許文献１のような従来技術においては、接触式シールは、ハウジングに固定されてシャフトに接している。このため、シャフトが回転すると、接触式シールとシャフトとの間で摩擦が生じることになる。したがって、摩擦熱によって接触式シールおよびシャフトの温度が上昇する。特に、シャフトの接触式シールと接触する面において、回転中心軸Ｚｒに対して直交する接線方向の速度が０．５ｍ／ｓ以上である場合、接触式シールの温度が上昇しやすい。樹脂またはゴムで形成される接触式シールは、金属で形成される他の部材と比較して熱膨張係数が大きいため、接触式シールが熱膨張すると、接触式シールのシャフトに対する接触圧が大きくなる。これにより、接触式シールの摩耗が進みやすくなる可能性がある。このため、接触式シールの温度上昇は抑制されるのが望ましい。そのために、従来の技術のシール構造は、接触式シールとともに高温となるシャフトの温度上昇を抑える必要がある。しかし、シャフトの一端部は高真空環境であるプロセス室に位置しているため、シャフトに蓄積した熱は、プロセス室側に放熱されない。このため、シャフトに蓄積した熱は、駆動源側に伝熱するが、駆動源側も発熱しているため、駆動源側への放熱量も限定される。そして、シャフトの回転速度がさらに高速になる場合、または密封性を高めるために接触式シールの接触圧を高める場合、自然放熱では摩擦熱を十分に放熱できない可能性がある。

これに対して、実施形態１においては、シャフト３１が回転すると、接触式シールであるシール部材５Ａ、５Ｂとハウジング２の内側部材２２との間で摩擦が生じる。シール部材５Ａ、５Ｂは上述したように樹脂またはゴムで形成されているため、シール部材５Ａ、５Ｂの熱伝導率は、金属で形成された他の部材と比較して１／１０００から１／１００程度である。したがって、シール部材５Ａ、５Ｂおよび内側部材２２の間で生じた摩擦熱の大部分は、内側部材２２側に伝わり、回転部材３の温度上昇は抑制される。可動部材３７と内側部材２２との間には、高真空環境である内部空間Ｖに繋がる隙間が設けられているため、実施形態１における内側部材２２の熱は、可動部材３７側へ伝熱しにくくなっている。一方、空間７４に冷媒が導入されているため、内側部材２２の熱は、冷媒に伝熱する。または、ボルト２７によって内側部材２２と外側部材２１とが固定されているため、内側部材２２の熱は、フランジ部２２２から外側部材２１に伝熱する。外部空間Ｅでは、高真空環境である内部空間Ｖと異なり空気の対流があるため、外部空間Ｅの空気と外側部材２１の外表面との間で熱伝達が生じやすい。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂとの摩擦によって内側部材２２に生じた熱の放熱が促進される。さらにシール構造１では、冷媒導入部７９に導入された冷媒がシール部材５Ａ、５Ｂを直接冷却する。これにより、内側部材２２との摩擦によってシール部材５Ａ、５Ｂに生じた熱の放熱が促進される。このため、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇が抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの熱膨張が抑制される。したがって、シール部材５Ａ、５Ｂの内側部材２２に対する接触圧の増加が抑制されることで、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行が抑制される。よって、シール構造１は、接触式シールであるシール部材５Ａ、５Ｂの交換頻度を低減することができる。

また、シール部材５Ａ、５Ｂは、上述したようにリップ部５１と、固定部５２と、環状連結部５３と、を備える。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂは、例えばＯリング等である場合に比較して、内側部材２２と第２シール固定部材３３との間のヒートブリッジとなる部分が小さいため、内側部材２２との間で生じる摩擦熱を第２シール固定部材３３側へ熱伝導しにくくしている。これにより、シール構造１は、摩擦熱の外部空間Ｅ側への放熱をより促進することができる。このため、シール構造１は、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗を抑制することができる。

また、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、冷媒導入部７９に向かって開口しているので、当該空間の内部に冷媒が導入される。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂと冷媒との接触面積が大きくなる。このため、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇がより抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行がより抑制される。

なお、シール部材５Ａ、５Ｂは、例えば、シールフランジ部５４に相当する部分で第１シール固定部材３２、第２シール固定部材３３および可動部材３７によって固定されるＯリング等であってもよい。シール部材５Ａ、５ＢがＯリングである場合であっても、シール部材５Ａ、５Ｂとハウジング２の内側部材２２との間で摩擦が生じることに変わりない。また、シール部材５Ａ、５ＢがＯリングである場合であっても、冷媒導入部７９に導入される冷媒によってシール部材５Ａ、５Ｂが直接冷却されることに変わりはない。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂと内側部材２２との摩擦に生じた熱の放熱は促進される。ただし、シール部材５Ａ、５Ｂは、リップ部５１と、固定部５２と、環状連結部５３と、を備える方が、上述したように摩擦熱を第２シール固定部材３３側へ熱伝導しにくくできる点、およびシール部材５Ａ、５Ｂと冷媒との接触面積が大きくなる点で好ましい。

また、実施形態１においては、リップ部５１に摩耗が生じても、付勢部材５６が接触圧を維持するように作用する。このため、シール構造１は、接触式シールであるシール部材５Ａ、５Ｂの交換頻度を低減することができる。

シール部材５Ａ、５Ｂの材質は、ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンであるとより好ましい。ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンは、シール部材５Ａ、５Ｂの材質として、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、内側部材２２との潤滑に好適である。

シール部材５Ａ、５Ｂが接触する第２シール固定部材３３および内側部材２２の材質は、高炭素クロム軸受鋼鋼材、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、Ｓｉを３．４質量％以上含む析出硬化性ステンレスの高珪素合金のいずれか１つが好ましい。この構造により、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗が抑制され、実施形態１においてシール構造１は、接触式シールであるシール部材５Ａ、５Ｂの交換頻度を低減することができる。

以上説明したように、シール構造１は、圧力の異なる２つの内部空間Ｖと外部空間Ｅとを隔てることができる。シール構造１は、圧力の異なる２つの空間のうち高圧側である外部空間Ｅに配置される筒状のハウジング２と、ハウジング２に挿入されるシャフト３１と、を備える。また、シール構造１は、シャフト３１の一端部に別体として固定されシャフト３１とともに回転する第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３を備える。第１シール固定部材３２の側面３２ｐおよび第２シール固定部材３３の側面３３ｐは、所定の大きさの隙間１５を有してハウジング２が有する内側部材２２の内壁２２ｂと対向する。シール構造１は、第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３に固定されて第１シール固定部材３２および第２シール固定部材３３とともに回転し、ハウジング２が有する内側部材２２の内壁２２ｂに接して、隙間１５を密封する環状の２つのシール部材５Ａ、５Ｂとを備える。隙間１５のうち２つのシール部材５Ａ、５Ｂで挟まれる空間である冷媒導入部７９に導入される冷媒により２つのシール部材５Ａ、５Ｂが直接冷却される。

これにより、シャフト３１が回転すると、シール部材５Ａ、５Ｂとハウジング２の内側部材２２との間で摩擦が生じる。上述したように、樹脂またはゴムで形成されたシール部材５Ａ、５Ｂの熱伝導率は、金属で形成された他の部材と比較して小さい。したがって、シール部材５Ａ、５Ｂおよび内側部材２２の間で生じた摩擦熱の大部分は、内側部材２２側に伝わり、回転部材３の温度上昇は抑制される。そして、内側部材２２の熱は、外側部材２１を介して外部空間Ｅ側に伝熱する。外部空間Ｅでは、高真空環境である内部空間Ｖと異なり空気の対流があるため、外部空間Ｅの空気と外側部材２１の外表面との間で熱伝達が生じやすい。これにより、シール部材５Ａ、５Ｂとの摩擦によって内側部材２２に生じた熱の放熱が促進される。さらにシール構造１では、冷媒導入部７９に導入された冷媒がシール部材５Ａ、５Ｂを直接冷却する。これにより、内側部材２２との摩擦によってシール部材５Ａ、５Ｂに生じた熱の放熱が促進される。このため、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇が抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの熱膨張が抑制される。したがって、シール部材５Ａ、５Ｂの内側部材２２に対する接触圧の増加が抑制されることで、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行が抑制される。よって、シール構造１は、接触式シールであるシール部材５Ａ、５Ｂの交換頻度を低減することができる。

実施形態１に係るシール構造１において、シール部材５Ａ、５Ｂは、第２シール固定部材３３に接する固定部５２と、ハウジング２が有する内側部材２２の内壁に接するリップ部５１と、固定部５２とリップ部５１とを連結する環状連結部５３と、を備える。

これにより、リップ部５１の弾性変形による弾性力により、シール部材５Ａ、５Ｂはハウジング２の内側部材２２に押し付けられる。このため、シール構造１は、内側部材２２に対するシール部材５Ａ、５Ｂの押圧力を高め、隙間１５の密封性を向上させることができる。そして、シール部材５Ａ、５Ｂは、例えばＯリング等である場合に比較して、内側部材２２と第２シール固定部材３３との間のヒートブリッジとなる部分が小さいため、内側部材２２との間で生じる摩擦熱をシャフト３１側へ熱伝導しにくくしている。これにより、シール構造１は、摩擦熱の外部空間Ｅ側への放熱をより促進することができる。このため、シール構造１は、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗を抑制することができる。

実施形態１に係るシール構造１において、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、冷媒導入部７９に向かって開口している。

これにより、冷媒導入部７９に冷媒が流入することで、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間が膨張する。このため、内側部材２２に対するシール部材５Ａ、５Ｂの押圧力が高められる。これにより、シール構造１は、隙間１５の密封性を向上させることができる。そして、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間の内部に冷媒が導入されるので、シール部材５Ａ、５Ｂと冷媒との接触面積が大きくなる。このため、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇がより抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行がより抑制される。

実施形態１に係るシール構造１において、冷媒は、液体である純水である。

これにより、シール部材５Ａ、５Ｂと内側部材２２との間に生じる可能性のある微小な隙間を冷媒が埋めることができる。このため、シール構造１は、隙間１５の密封性を向上させることができる。

実施形態１に係るシール構造１は、冷媒導入部７９に冷却された冷媒を供給する冷媒供給路７０と、冷媒導入部７９から冷媒を排出する冷媒排出路８０と、を備える。

これにより、冷却された冷媒が冷媒供給路７０を通じて冷媒導入部７９に供給され、冷媒導入部７９でシール部材５Ａ、５Ｂから熱を奪った冷媒が冷媒排出路８０を通じて冷媒導入部７９から排出される。このように冷却された冷媒が冷媒導入部７９を循環することで、冷却された冷媒がシール部材５Ａ、５Ｂに接する状態が保たれる。このため、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇がより抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行がより抑制される。

実施形態１に係るシール構造１において、冷媒供給路７０および冷媒排出路８０はハウジング２に設けられる。

これにより、冷媒が外側部材２１および内側部材２２に接する。このため、シール部材５Ａ、５Ｂと内側部材２２との摩擦により内側部材２２および外側部材２１に伝わった熱は、外部空間Ｅに放熱されるとともに冷媒に対しても放熱される。このため、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇がより抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行がより抑制される。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係るシール構造を模式的に示す断面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。上述した実施形態１と同じ構成要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。実施形態２に係るシール構造１は、上述した実施形態１に係る冷媒供給路７０および冷媒排出路８０とは異なる冷媒供給路７０Ａおよび２つの冷媒排出路８０Ａ１、８０Ａ２を備える。

図５に示すように、実施形態２に係るシャフト３１Ａは、軸方向に貫通する貫通孔３１Ｈ１を備える。貫通孔３１Ｈ１は、回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。実施形態２に係る第１シール固定部材３２Ａは、軸方向に貫通する貫通孔３２Ｈ１を備える。貫通孔３２Ｈ１は、回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。実施形態２に係る第２シール固定部材３３Ａは、軸方向に貫通する貫通孔３３Ｈ１と、径方向に貫通する貫通孔３３Ｔ１と、を備える。貫通孔３３Ｈ１は、回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。貫通孔３１Ｈ１、貫通孔３２Ｈ１、貫通孔３３Ｈ１および貫通孔３３Ｔ１は、互いに繋がっている。そして図６に示すように、貫通孔３３Ｔ１の一端部は、冷媒導入部７９に繋がっている。貫通孔３１Ｈ１の一端部は、配管７２Ａを介して冷却装置７１に接続されている。実施形態２において、貫通孔７３は、配管７８Ａａを介して冷却装置７１に接続されており、貫通孔７７は、配管７８Ａｂを介して冷却装置７１に接続されている。

実施形態２に係るシール構造１は、冷媒導入部７９に冷媒を供給する流路として、貫通孔３１Ｈ１、貫通孔３２Ｈ１、貫通孔３３Ｈ１および貫通孔３３Ｔ１を含む冷媒供給路７０Ａを備える。冷却装置７１で冷却された冷媒は、冷媒供給路７０Ａを通じて冷媒導入部７９に供給される。すなわち、冷却装置７１から搬送されてきた冷媒は、貫通孔３１Ｈ１、貫通孔３２Ｈ１および貫通孔３３Ｈ１を通過したあと、図６に示すように貫通孔３３Ｔ１を通って冷媒導入部７９に流入する。また、実施形態２に係るシール構造１は、冷媒導入部７９から冷媒を排出する流路として、貫通孔７５、空間７４および貫通孔７３を含む冷媒排出路８０Ａ１と、貫通孔７６、空間７４および貫通孔７７を含む冷媒排出路８０Ａ２とを備える。冷媒導入部７９でシール部材５Ａ、５Ｂから熱を奪った冷媒は、冷媒排出路８０Ａ１および冷媒排出路８０Ａ２を通じて冷媒導入部７９から排出される。すなわち、冷媒導入部７９にある冷媒は、貫通孔７５または貫通孔７６を通って空間７４に流出したあと、貫通孔７３または貫通孔７７を通って冷却装置７１側へ排出される。

なお、上述した説明では、ハウジング２に冷媒排出路８０Ａ１、８０Ａ２が設けられており、シャフト３１Ａ、第１シール固定部材３２Ａおよび第２シール固定部材３３Ａに冷媒供給路７０Ａが設けられていたが、必ずしもこの配置でなくてもよい。例えば、ハウジング２に冷媒供給路が設けられ、シャフト３１Ａ、第１シール固定部材３２Ａおよび第２シール固定部材３３Ａに冷媒排出路が設けられていてもよい。

以上説明したように、実施形態２に係るシール構造１において、冷媒排出路８０Ａ１、８０Ａ２がハウジング２に設けられ、冷媒供給路７０Ａがシャフト３１、第１シール固定部材３２Ａおよび第２シール固定部材３３Ａに設けられる。

これにより、実施形態２に係るシール構造１は、冷媒供給路７０Ａおよび冷媒排出路８０Ａ１、８０Ａ２の両方を大きくすることができる。このため、実施形態２に係るシール構造１は、単位時間当たりに冷媒導入部７９に導入する冷媒の量を多くすることができる。したがって、シール部材５Ａ、５Ｂの温度上昇がより抑制されるので、シール部材５Ａ、５Ｂの摩耗の進行がより抑制される。

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係るシール構造を模式的に示す断面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ断面図である。上述した実施形態１と同じ構成要素には、同じ符号を付して、説明を省略する。実施形態３に係るシール構造１は、上述した実施形態１に係る冷媒供給路７０および冷媒排出路８０とは異なる冷媒供給路７０Ｂおよび冷媒排出路８０Ｂを備える。

図７に示すように、実施形態３に係る外側部材２１Ｂは、実施形態１に係る外側部材２１と比較して、胴部２１１Ｂに貫通孔７３および貫通孔７７（図２参照）を備えていない点が異なる。実施形態３に係る内側部材２２Ｂは、実施形態１に係る内側部材２２と比較して、胴部２２１Ｂに大径部２２３および小径部２２４（図２参照）を備えていない点が異なる。このため、内側部材２２Ｂの側面２２ｃＢと外側部材２１Ｂが有する貫通孔２１ｃの内壁との間の隙間の大きさが一定となっている。また、実施形態３に係る内側部材２２Ｂは、実施形態１に係る内側部材２２と比較して、胴部２２１Ｂに貫通孔７５および貫通孔７６（図２参照）を備えていない点が異なる。これにより、冷媒導入部７９は、シール部材５Ａ、５Ｂおよび内側部材２２Ｂで囲まれている。

図７に示すように、実施形態３に係るシャフト３１Ｂは、軸方向に貫通する貫通孔３１Ｈ２および貫通孔３１Ｈ３を備える。実施形態３に係る第１シール固定部材３２Ｂは、軸方向に貫通する貫通孔３２Ｈ２および貫通孔３２Ｈ３を備える。実施形態３に係る第２シール固定部材３３Ｂは、軸方向に貫通する貫通孔３３Ｈ２および貫通孔３３Ｈ３と、径方向に貫通する貫通孔３３Ｔ２および貫通孔３３Ｔ３と、を備える。貫通孔３１Ｈ２、貫通孔３２Ｈ２、貫通孔３３Ｈ２および貫通孔３３Ｔ２は、互いに繋がっている。また貫通孔３１Ｈ３、貫通孔３２Ｈ３、貫通孔３３Ｈ３および貫通孔３３Ｔ３は、互いに繋がっている。そして図８に示すように、貫通孔３３Ｔ２の一端部および貫通孔３３Ｔ３の一端部は、冷媒導入部７９に繋がっている。貫通孔３１Ｈ２の一端部は、配管７２Ｂを介して冷却装置７１に接続されている。貫通孔３１Ｈ３の一端部は、配管７８Ｂを介して冷却装置７１に接続されている。

実施形態３に係るシール構造１は、冷媒導入部７９に冷媒を供給する流路として、貫通孔３１Ｈ２、貫通孔３２Ｈ２、貫通孔３３Ｈ２および貫通孔３３Ｔ２を含む冷媒供給路７０Ｂを備える。冷却装置７１で冷却された冷媒は、冷媒供給路７０Ｂを通じて冷媒導入部７９に供給される。すなわち、冷却装置７１から搬送されてきた冷媒は、貫通孔３１Ｈ２、貫通孔３２Ｈ２、貫通孔３３Ｈ２を通過したあと、図８に示すように貫通孔３３Ｔ２を通って冷媒導入部７９に流入する。また、実施形態３に係るシール構造１は、冷媒導入部７９から冷媒を排出する流路として、貫通孔３３Ｔ３、貫通孔３３Ｈ３、貫通孔３２Ｈ３および貫通孔３１Ｈ３を含む冷媒排出路８０Ｂを備える。冷媒導入部７９でシール部材５Ａ、５Ｂから熱を奪った冷媒は、冷媒排出路８０Ｂを通じて冷媒導入部７９から排出される。すなわち、冷媒導入部７９にある冷媒は、図８に示すように貫通孔３３Ｔ３を通過したあと、貫通孔３３Ｈ３、貫通孔３２Ｈ３および貫通孔３１Ｈ３を通って冷却装置７１側へ排出される。

なお、内側部材２２Ｂの側面２２ｃＢと外側部材２１Ｂが有する貫通孔２１ｃの内壁との間の隙間には、放熱グリースが充填されていることが好ましい。放熱グリースは、例えば金属酸化物を含ませたシリコングリースであって、通常のグリースと比較して熱伝導率が高い。これにより、内側部材２２Ｂの熱は、胴部２２１Ｂから放熱グリースを介して外側部材２１Ｂの胴部２１１Ｂに伝熱しやすくなる。内側部材２２Ｂと外側部材２１Ｂとの間の熱伝導に寄与する部分が増加するため、内側部材２２Ｂの熱がより効率的に外側部材２１Ｂへ伝熱される。

以上説明したように、実施形態３に係るシール構造１において、冷媒供給路７０Ｂおよび冷媒排出路８０Ｂはシャフト３１Ｂ、第１シール固定部材３２Ｂおよび第２シール固定部材３３Ｂに設けられる。

これにより、冷媒の詰まり等が発生した場合であっても、ハウジング２Ｂをそのまま使用し、シャフト２１Ｂ、第１シール固定部材３２Ｂおよび第２シール固定部材３３Ｂのいずれかを取り外して交換することで、部品の交換作業が完了する。このため、実施形態３に係るシール構造１は、メンテナンスの労力を軽減することができる。

以上、実施形態１、実施形態２および実施形態３を説明したが、前述した内容により限定されるものではない。また、実施形態１、実施形態２および実施形態３の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ シール構造
１０ 筐体
１１、１２、１３ Ｏリング
２ ハウジング
２１ 外側部材
２１１ 胴部
２１２ フランジ部
２１ａ 位置決め部
２１ｂ、２１ｃ 貫通孔
２１ｄ 段差部
２２ 内側部材
２２１ 胴部
２２２ フランジ部
２２３ 大径部
２２４ 小径部
３ 回転部材
３１ シャフト
３１Ｈ１、３１Ｈ２、３１Ｈ３ 貫通孔
３２ 第１シール固定部材
３２１、３２３ 小径部
３２２ 大径部
３２ｂ 段差部
３２ｐ 側面
３２Ｈ１、３２Ｈ２、３２Ｈ３ 貫通孔
３３ 第２シール固定部材
３３ａ、３３ｂ 凹部
３３ｐ 側面
３３Ｈ１、３３Ｈ２、３３Ｈ３、３３Ｔ１、３３Ｔ２、３３Ｔ３ 貫通孔
３７ 可動部材（搬送テーブル）
３７１ 胴部
３７２ 載置部
４、４１、４２ 軸受
４１ａ、４２ａ 外輪
４１ｃ、４２ｃ 内輪
５Ａ、５Ｂ シール部材
５１ リップ部
５２ 固定部
５３ 環状連結部
５４ シールフランジ部
５６ 付勢部材
６ 回転駆動装置
７０ 冷媒供給路
７１ 冷却装置
７２、７８ 配管
７３、７５、７６、７７ 貫通孔
７９ 冷媒導入部
８ 電動機
８０ 冷媒排出路
９１ 制御装置
１００ 半導体製造装置
Ｅ 外部空間
Ｖ 内部空間

Claims (12)

1. 圧力の異なる２つの空間を隔てるシール構造であって、
   前記圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間に配置される筒状のハウジングと、
   前記ハウジングに挿入されるシャフトと、
   前記シャフトの一端部に固定されて前記シャフトとともに回転し、かつ側面が所定の大きさの隙間を有して前記ハウジングの内壁と対向するシール固定部材と、
   前記シール固定部材に取り付けられて前記シール固定部材とともに回転し、前記ハウジングに接して、前記隙間を互いに異なる位置で密封する環状の２つのシール部材と、を備え、
   前記隙間のうち前記２つのシール部材で挟まれる空間である冷媒導入部に導入される冷媒により前記２つのシール部材が直接冷却されることを特徴とするシール構造。
2. 前記シール部材は、前記シール固定部材に接する固定部と、前記ハウジングに接するリップ部と、前記固定部と前記リップ部とを連結する環状連結部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
3. 前記リップ部と、前記環状連結部と、前記固定部とで囲まれる空間は、前記冷媒導入部に向かって開口していることを特徴とする請求項２に記載のシール構造。
4. 前記冷媒は液体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシール構造。
5. 前記冷媒導入部に冷却された冷媒を供給する冷媒供給路と、
   前記冷媒導入部から冷媒を排出する冷媒排出路と、
   を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシール構造。
6. 前記冷媒供給路および前記冷媒排出路は前記ハウジングに設けられることを特徴とする請求項５に記載のシール構造。
7. 前記冷媒供給路および前記冷媒排出路の一方が前記ハウジングに設けられ、他方が前記シャフトおよび前記シール固定部材に設けられることを特徴とする請求項５に記載のシール構造。
8. 前記冷媒供給路および前記冷媒排出路は前記シャフトおよび前記シール固定部材に設けられることを特徴とする請求項５に記載のシール構造。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のシール構造と、前記シャフトを回転させる電動機とを備える、回転駆動装置。
10. 請求項１から８のいずれか１項に記載のシール構造と、被搬送物を移動させる可動部材を備え、前記シャフトの回転と、前記可動部材とが連動する、搬送装置。
11. 請求項１から８のいずれか１項に記載のシール構造を備える、工作機械。
12. 請求項１から８のいずれか１項に記載のシール構造を備える、半導体製造装置。

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