JP4431120B2

JP4431120B2 - シール装置

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Publication number: JP4431120B2
Application number: JP2006092942A
Authority: JP
Inventors: 正樹宮本
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007263345A

Description

本発明は、半導体洗浄装置等の高度な清潔さが求められる被軸封機器に好適となるシール装置に関するものである。

例えば、被軸封機器の一例である半導体洗浄装置においては、半導体基板、半導体ウェハを回転するテーブル上にセットして回転させながら、上方から下方噴出される洗浄液や薬液等で表面が洗浄されるようにして処理されるのが一般的であり、特許文献１や特許文献２おいて開示されたものが知られている。これらの半導体洗浄装置においては、縦向きの回転軸で駆動回転される回転テーブルを、そのケーシング側に対して回転自在に支持させる構成が必要となり、かつ、その支持部にはシール装置が必須となる。前記特許文献１や特許文献２の洗浄装置においては、回転軸を回転自在に支持する軸受構造については触れられていないが、その軸受構造部分において発生するコンタミ（「コンタミネーション：不純物、汚れ」又は「コンタミナント：汚染物」の略）がウェハ等の洗浄対象物がセットされる回転テーブル上に及ばないようにするためのシール装置について、従来は図３や図４に示すものが考えられていた。

従来例１のシール装置Ｂ１は、図３に示すように、摺動シール部３５と、その外径側に設けられるパージガスによる清浄化機構３７とから構成されている。摺動シール部３５は、回転テーブル３１の下面側に取付けた環状のシール輪３２と、ケーシング側部材３３に取付けられた環状の固定輪３４とが摺動する摩擦式のメカニカルシールである。具体的には、シール輪３２の環状リップ部（ゴム製が多い）３２ａがその弾性によって固定輪３４に常時押圧付勢されることでシールするリップシール構造である。尚、３８は、回転テーブル３１を軸心Ｐ周りに回転駆動させるための回転軸である。

清浄化機構３７は、摺動シール部３５の外径側において回転テーブル３１とケーシング側部材３３とで構成されるラビリンス部３６と、その小径側に開口されるパージガス戻り路（バキューム出口）３９と、その外径側に開口するパージガス供給路４０とから成り、パージガス供給路４０から供給されるパージガスがラビリンス部３６を通過してパージガス戻り路３９に向かう流れを生じさせることにより、摺動シール部３５において発生したコンタミをラビリンス部３６内において除去させる手段である。

従来例２のシール装置Ｂ２は、図４に示すように、非接触型メカニカルシール４５と、その外径側に設けられるシールガスによる清浄化機構４７とから構成されている。摺動シール部４５は、回転テーブル３１の下面側に取付けた環状の回転密封輪４２と、ケーシング側部材４３に対して回転不能で、かつ、回転軸３８の軸心Ｐ方向に摺動自在であるとともに、回転密封輪４２に向けてバネ４６で押圧付勢される状態に装備された静止密封輪４４と、ケーシング側部材４３に形成されたシールガス供給路５０からのシールガスを、回転密封輪４２と静止密封輪４４とのシール面４５ａに供給すべく環状中間部材５１を介して静止密封輪４４の通路４４ａに送る機構とによって構成されている。

清浄化機構４７は、ラビリンス部３６と、これの外径側に開口するようにケーシング側部材４３に形成されるシールガス戻り路（バキューム出口）４８とから成っており、シール面４５ａから外径方向に吐出されるシールガスをラビリンス部の外径側部分からシールガス戻り路４８に負圧でもって回収することにより、回転テーブル３１の回転開始時や回転終了時における回転密封輪４２と静止密封輪４４との摺動によって生じるコンタミをプロセス側（被軸封機器側）に及ばないようにさせる手段である。
特願２００４−２１７２２６号公報特開平１１−２６５８６８号公報

前記前者の従来技術１のシール装置Ｂ１では、リップシール構造の摺動シール部３５から生じるコンタミを、ラビリンス部３６に構成された清浄化機構３７によって回収させる構造にはなっているが、パージガス供給路４０やパージガス戻り路３９が円周上において局部的に設けられているためか、円環状のラビリンス部３６におけるパージガスの流れが不均一になり易く（パージガスの負圧が不均一になり易く）、場合によってはプロセス側にコンタミが流入するおそれがあった。

また。前記後者の従来技術２のシール装置Ｂ２では、シールガスによる非接触シールである非接触型メカニカルシール部４５を用いているので、回転中におけるシール部４５におけるコンタミ発生が皆無となる好ましいものであるとともに、シールガスの供給トラブル、被軸封機器の異常振動、或いは回転開始時や回転終了時（回転の停止間際）等における前述の摺動に因るコンタミをシールガスの回収手段を用いて合理的に除去でき、プロセル側に及ばないようにされている。しかしながら、この手段においても、シールガス供給路５０やシールガス戻り路４８が、円周上において局部的に設けられているためか、円環状のラビリンス部３６におけるシールガスの流れが不均一になり易く（シールガスの負圧が不均一になり易く）、やはり場合によってはプロセス側にコンタミが流入するおそれがあった。

回転中におけるコンタミ発生の少なさの点からは、従来技術１のシール装置よりも従来技術２のシール装置の方が明確に有利ではあるが、前述のようにラビリンス部におけるシールガス流れ不均一に起因したコンタミのプロセス側への浸入おそれが残っている。従って、高度な清潔さが要求される被軸封機器のシール装置としては、更なる改善の余地が残されてるものであった。

本発明の目的は、基本性能で有利な後者の従来技術、即ち非接触型メカニカルシール部を有する構成としながら、シールガスの回収手段に工夫を凝らすことにより、シール部において生じたコンタミがプロセス側に及ばないようにして、総合的に改善されたシール装置を実現し、提供する点にある。

請求項１に係る発明は、被軸封機器の回転部材２と一体回転する回転密封環３と、被軸封機器のケーシング側部材４に回転不能で、かつ、弾性機構ｍによって前記回転密封環３に常時付勢される状態に保持される静止密封環５とを、シール流体Ｓｇを前記静止密封環５に形成された流体通路５ａから前記回転密封環３と前記静止密封輪５とのシール面６に供給することにより、前記弾性機構ｍの付勢力に抗して非接触状態に維持可能に構成される非接触型メカニカルシールａを有するシール装置において、
前記シール面６の外径側において前記回転部材２とケーシング側部材４とによって形成されるラビリンス部１０と、前記シール面６から前記ラビリンス部１０を通過するシール流体Ｓｇを回収すべく前記ケーシング側部材４に形成される戻り路１１と、前記戻り路１１に連通する状態で前記ケーシング側部材４に形成されるリング状の緩衝用空間１５とを設け、
前記緩衝用空間１５と前記ラビリンス部１０とに亘って連通される複数の戻り孔１３ｄが、前記回転部材２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に配置される状態で前記ケーシング側部材４に形成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシール装置において、前記ケーシング側部材４における前記ラビリンス部１０を形成するためのリング状部材１３と、前記ラビリンス部１０に開口するように前記ケーシング側部材４に形成されるリング溝１４とを形成し、前記リング状部材１３を前記リング溝１４に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材４に一体装備することにより、前記ラビリンス部１０及び前記緩衝用空間１５が構成されるとともに、前記複数の戻り孔１３ｄは前記リング状部材１３に形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のシール装置において、前記ラビリンス部１０よりも外径側に、前記回転部材２と前記ケーシング側部材４とによる第二ラビリンス部１６を形成し、前記ケーシング側部材４に、前記第二ラビリンス部１６に連通するパージ流体Ｐｇの供給口２８と、前記供給口２８から径方向及び／又は軸心方向に離れて位置するパージ流体Ｐｇの戻り口２７，２９とが形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のシール装置において、前記ケーシング側部材４における前記第２ラビリンス部１６を形成するための戻り側リング状部材２０と、パージ流体Ｐｇの戻り路１８，１９に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部１６に開口するように前記ケーシング側部材４に形成される戻り側リング溝又はリング切欠き２１，２２とを形成し、前記戻り側リング状部材２０を前記戻り側リング溝又はリング切欠き２１，２２に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材４に一体装備することにより、パージ流体Ｐｇの前記戻り路１８，１９に連通する状態で前記ケーシング側部材４に形成されるリング状の戻り側緩衝用空間２４，２６及び前記第二ラビリンス部１６が構成されるとともに、前記戻り口２７，２９は、前記第二ラビリンス部１６と前記戻り側緩衝用空間２４，２６とを連通する状態で前記回転部材２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記戻り側リング状部材２０に配置される複数の戻り側貫通孔として形成されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載のシール装置において、前記ケーシング側部材４における前記第２ラビリンス部１６を形成するための供給側リング状部材２０と、パージ流体Ｐｇの供給路１７に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部１６に開口するように前記ケーシング側部材４に形成される供給側リング溝又はリング切欠き２３とを形成し、前記供給側リング状部材２０を前記供給側リング溝又はリング切欠き２３に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材４に一体装備することにより、パージ流体Ｐｇの前記供給路１７に連通する状態で前記ケーシング側部材４に形成されるリング状の供給側緩衝用空間２５及び前記第二ラビリンス部１６が構成されるとともに、前記供給口２８は、前記第二ラビリンス部１６と前記供給側緩衝用空間２５とを連通する状態で前記回転部材２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記供給側リング状部材２０に配置される複数の供給側貫通孔として形成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施例において述べるが、非接触メカニカルシールの作動開始時や終了時に生じたコンタミは、シール面からその外径側に流れるシール流体と共にラビリンス部を通る際に複数の戻り孔からシール流体と共に回収されるようになる。このとき、均等に配置される複数の戻り孔のシール流体の流れ方向下手側に配置されるリング状の緩衝用空間の存在により、戻り路が１箇所しかなくても、大きな体積を有する緩衝用空間の存在によっていずれの戻り孔にも均等な負圧がバランス良く作用し、従来に比べて、コンタミを効率良く複数の戻り孔及び緩衝用空間を介して戻り路に回収させること（清浄化機構）ができる。その結果、シール流体の回収手段に工夫を凝らすことにより、基本性能で有利な非接触型メカニカルシール部を有する構成としながら、非接触型メカニカルシール部において生じたコンタミがプロセス側に及ばないようにして、総合的に改善されたシール装置を実現し、提供することができる。

請求項２の発明によれば、コンタミをシール流体と共に円周上において均一なバランスで吸引回収するための手段、即ち、ケーシング側部材のリング状の緩衝用空間及び複数の戻し孔が、リング状部材をケーシング側部材に形成されるリング溝に蓋となるように一体装備するだけの構造簡単で製作容易なものとしながら実現できる利点がある。

請求項３の発明によれば、ラビリンス部よりも外径側に、パージ流体の流れによるコンタミ回収構造を有する第２ラビリンス部（清浄化機構）が存在するので、ラビリンス部では回収されなかったコンタミが戻り口から回収されるようになる。従って、内外二つのラビリンス部におけるコンタミ回収機能により、非接触メカニカルシールにおいて生じる僅かなコンタミがプロセス側に及ぶことを完全なまでに回避することができるようになる。この場合、円周上に均等配置される複数の貫通孔でリング状の緩衝用空間とラビリンス部とを連通させるという請求項１の発明が含むシャワー構造（圧力平滑化手段）と同様なシャワー構造をパージ流体の戻り路に設ける手段（請求項４）や、そのシャワー構造をパージ流体の供給路に設ける手段（請求項５）を採れば、第２ラビリンス部におけるコンタミの回収率が格段に向上し、請求項３の発明による前記効果が強化される利点がある。

以下に、本発明によるシール装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１によるシール装置の構造を示す断面図であり、図２はケーシング側のラビリンス部を示す部分平面図である。尚、図３，４はシール装置の従来例である。

〔実施例１〕
実施例１によるシール装置Ａは、例えば半導体洗浄装置（被軸封機器の一例）において用いられるものであり、図１に示すように、非接触型メカニカルシールａ、ラビリンスシール（清浄化機構）ｂ、及び第２ラビリンスシール（第２清浄化機構）ｃから構成されている。これら三者ａ，ｂ，ｃは、回転軸１で駆動回転自在な回転テーブル２と、回転軸１の軸心Ｐに関する内径側の第１ケース部４Ａ、及び外径側の第２ケース部４Ｂで成るケーシング４とに跨る状態で構成されている。

非接触型メカニカルシールａは、回転テーブル（被軸封機器の回転部材の一例）２の下面に取付けられて一体回転する回転密封環３と、ケーシング（被軸封機器のケーシング）Ｃ側にピン１２によって回転不能で、かつ、複数の巻きバネ（弾性機構の一例）ｍで常時回転密封環３に付勢（上方に付勢）される状態に保持される静止密封環５とを有して構成されている。即ち、図示しないガス送出機から送られてくるシールガス（シール流体の一例）Ｓｇを、第１ケース部４Ａに形成されている供給路７、中間リング８を介して静止密封環５に形成された流体通路５ａから、回転密封環３と静止密封輪５とが摺接するシール面６に供給することにより、複数の巻きバネｍの付勢力に抗して回転密封環３と静止密封輪５とを非接触状態に維持しながらこれら両者３，５間をシールすることができる。

静止密封環５は、中間リング８、及びこれと嵌合する状態で第１ケース部４Ａに取付けられる支持リング９とに対して軸心Ｐ方向にスライド移動自在にシール嵌合されており、そのシール面６を形成する上面には、シールガスＳｇの噴出口５ｂが多数箇所に形成されている。従って、高圧のシールガスＳｇの供給により、静止密封環５の噴出口５ｂから噴出されるシールガスＳｇの圧によって静止密封環５が反回転密封環側（図１では下方）に僅かに移動し、シール面６がシールガスＳｇでシールされた非接触状態で回転密封環３と静止密封輪５とが相対回転することができる。

周知技術である非接触型メカニカルシールａは通常、供給路７に接続されるシールガスＳｇの供給機（図示省略）の駆動源は回転テーブル２の駆動源が共用されるので、回転軸１の回転開始に伴ってシールガスＳｇの供給も開始され、回転軸１の回転停止に伴ってシールガスＳｇの供給も断たれる。従って、回転テーブル２の回転開始時及び回転停止時には、短時間ではあるが回転密封環３と静止密封輪５とが摺動することとなり、それによって生じたコンタミのうちの外径側に移動する成分が、ケーシング４と回転テーブル２との隙間を通ってプロセス側、即ち回転テーブル２の上側空間に及ぶおそれがある。図示しないが、回転テーブル２の上には半導体ウェハ等がセットされているので、そこにコンタミが及ぶことは避けたい。そこで、そのコンタミを回収すべくラビリンスシールｂ、及び第２ラビリンスシールｃが装備されている。

さて、ラビリンスシールｂは、図１、図２に示すように、シール面６の外径側において回転テーブル２と第１ケース部（ケーシング側部材の一例）４Ａとによって形成されるラビリンス部１０と、シール面６からラビリンス部１０を通過するシールガスＳｇを回収すべく第１ケース部４Ａに形成される戻り路１１とを有して構成されている。ラビリンス部１０は、回転テーブル２の環状凹凸下面２ａと、第１ケース部４Ａの環状凹凸上面４ａとの嵌合によって構成されており、環状凹凸上面４ａの径方向中間部分は、第１ケース部４Ａとは別体のものとして予め形成されているラビリンスリング１３を、第１ケース部４Ａに一体的に取付ける（嵌合しての溶着等）ことで構成されている。尚、戻り路１１には、図示しない吸引機等のシールガス回収機が接続されている。

ラビリンスリング１３は、基盤リング１３Ａと、その内外端に一体形成される内外一対の突条リング部１３ａ，１３ｂと、それらの間の谷条リング部１３ｃとを有する環状の部材で成り、基盤リング１３Ａには、谷条リング部１３ｃに開口する状態に貫通する戻り孔１３ｄが軸心Ｐ周りの均等角度ごとに多数形成されている（シャワー構造）。また、第１ケース部４Ａの環状凹凸上面４ａには、奥窄まり段差状のリング溝１４が形成されており、そのリング溝１４の入口開口部を閉じる蓋となるようにラビリンスリング１３が嵌合一体化されており、それによってリング状の緩衝用空間１５が第１ケース部４Ａに形成されている。そして、シールガスＳｇの戻り路１１が緩衝用空間１５から始まる状態で第１ケース部４Ａに形成されている。

つまり、シール面６の外径側において回転テーブル２と第１ケース部４Ａとによって形成されるラビリンス部１０と、シール面６らラビリンス部１０過するシールガスＳｇを回収すべく第１ケース部４Ａに形成される戻り路１１と、戻り路１１に連通する状態で第１ケース部４Ａに形成されるリング状の緩衝用空間１５とを設け、緩衝用空間１５とラビリンス部１０とに亘って連通される複数の戻り孔１３ｄが、回転テーブル２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に配置される状態で第１ケース部４Ａに形成されているのである。そして、ラビリンス部１０を形成するためのラビリンスリング（リング状部材の一例）１３と、ラビリンス部１０に開口するように第１ケース部４Ａに形成されるリング溝１４とを形成し、ラビリンスリング１３をリング溝１４に対する蓋となる状態で第１ケース部４Ａに一体装備することにより、ラビリンス部１０及び緩衝用空間１５が構成されるとともに、複数の戻り孔１３ｄはラビリンスリング１３に形成されている。

第２ラビリンスシールｃは、図１に示すように、第１ケース部４Ａ上端部の外周面４Ｓと、第１ケース部４Ａの外径側に僅かな径方向間隙ｋを介して配備される第２ケース部４Ｂと、回転テーブル２の外周端部２Ａとで形成される第２ラビリンス部１６、第２ラビリンス部１６に開口するパージガス供給路１７、及び第２ラビリンス部１６に開口する一対のパージガス回収路１８，１９を有して構成されている。

第２ケース部４Ｂにおける第２ラビリンス部１６を形成する部分は、筒部２０Ａと、その上端部に一体形成される屈曲フランジ部２０Ｂとから成り、第２ケース部４Ｂとは別体の第２ラビリンスリング（戻り側リング状部材及び供給側リング状部材夫々の一例）２０を、第２ケース部４Ｂの凹凸状側面に一体的に取付ける（嵌合しての溶着等）ことで構成されている。第２ケース部４Ｂの段付内周部には、内径方向に開口する横向きの溝である上下二つの側周溝（戻り側リング溝又はリング切欠きの一例）２１，２２、及びそれら上下の側周溝２１，２２の上下間に位置する周状切欠き２３が形成されており、第２ラビリンスリング２０は、それら側周溝２１，２２及び周状切欠き（供給側リング溝又はリング切欠きの一例）２３の蓋となる状態に取付けられており、それによって形成される上下三つの環状空間が緩衝用空間２４，２５，２６として形成されている。

屈曲フランジ部２０Ｂの側周壁２０ｂには第１戻り側緩衝用空間２４と第２ラビリンス部１６とを連通させる第１戻り孔（パージ流体の戻り口の一例であり、戻り側貫通孔でもある）２７が、軸心Ｐを中心とする均等角度毎に多数形成されている。そして、筒部２０Ａの上下中間部には、供給側緩衝用空間２３と第２ラビリンス部１６とを連通させる供給孔（パージ流体の供給口の一例であり、供給側貫通孔でもある）２８が、かつ、筒部２０Ａの下部には、第２戻り側緩衝用空間２６と第２ラビリンス部１６とを連通させる第２戻り孔（パージ流体の戻り口の一例であり、戻り側貫通孔でもある）２９が、それぞれ軸心Ｐを中心とする均等角度毎に多数配置される状態に形成されている。これら三箇所の多数の孔２７，２８，２９は、前述の戻り孔１３ｄの多数による構造（シャワー構造：図２を参照）と同様な構造である。尚、パージガス供給路１７は図示しないパージガス供給機に接続され、一対のパージガス回収路１８，１９は吸引機構等の図示しないパージガス回収機に接続されている。

次に、ラビリンスシールｂ、及び第２ラビリンスシールｃの作用、効果について説明する。非接触メカニカルシールａの作動により、シール面６からその内外にシールガスＳｇが吹き出ることとなるが、そのうちの外径側に流れるシールガスＳｇは、ラビリンス部１０を通って外径側に移動する。そのラビリンス部１０を通る際には、戻り路１１に作用する負圧によってラビリンスリング１３に形成されている多数の戻り孔１３ｄからシールガスＳｇが吸引回収され、それによってシールガスＳｇに含まれているコンタミが回収されるという作用（機能）がラビリンスシールｂによって発揮される。

ラビリンスシールｂによっても回収されなかったコンタミがあると、それ単独で、或いはラビリンス部１０においてなお外径方向に移動する成分のシールガスＳｇと共に第二ラビリンス部ｃに到達する。その到達箇所は筒部２０Ａの上部であるから、その下方に位置する多数の供給孔２８から吹き出すパージガスＰｇのうちの第２ラビリンス部１６において上方に移動する成分によって上方に運ばれ、屈曲フランジ部２０Ｂの側周壁２０ｂに形成されている多数の第１戻り孔２７から吸引回収されるように、第２ラビリンスシールｃが作用（機能）する。従って、これら内外二つのラビリンスシールｂ，ｃにより、非接触メカニカルシールａの回転開始時や回転終了時において生じる僅かなコンタミが、回転テーブル２の上側部分（プロセス側）に及ぶことは完全なまでに回避される。

ところで、第２ラビリンス部１６に到達したコンタミは、その下方において吹き出るパージガスＰｇによりその殆どは上方に移動するが、どうにかして下方に移動するコンタミがあった場合には、供給孔２８の下方に位置する多数の第２戻り孔２９から吸引回収されるようになり、それより下方の径方向間隙ｋにコンタミは及ばない。また、シール面６から内径側にシールガスＳｇを伴って移動するコンタミは、回転軸１に沿って下方に排出される。

ラビリンスシールｂにおいては、戻り孔１３ｄの多数が周方向で均等間隔毎に形成されており、かつ、そのシールガス流れ方向下手側（図１では下側）にリング状の緩衝用空間１５が形成されているので、戻り路１１が１箇所しかなくても、大きな体積を有する緩衝用空間１５の存在によっていずれの戻り孔１３ｄにも均等又はほぼ均等な負圧が作用するように機能する圧力平滑化手段ｈが構成され、しかもそれら戻り孔１３ｄの多数が周方向に均等角度毎に存在しているので、ラビリンスリング１３上においては軸心Ｐ周りのどの方向にも一定した負圧領域が形成されるようになる。故に、ラビリンス部１０における負圧はその円周上で均一化されるので、非接触型メカニカルシールａにおいて生じたコンタミは、前記負圧が円周上で不均一になることに起因して、圧の脈動等によってラビリンスリング１３を外径側に通り越してしまう不都合が回避され、効率良く多数の戻り孔１３ｄと緩衝用空間１５とを介して戻り路１１に回収させることができる。

加えて、第２ラビリンスシールｃにおいては、パージガスＰｇの供給路及び一対の戻り路のいずれもが、前述のシールガスＳｇの戻り路と同様に多数の２８，２７，２９孔及びリング状の緩衝用空間２３，２１，２２を有する圧力平滑化手段ｈが形成されており、第２ラビリンス部１６における円周上での均一なパージガスの流れにより、ラビリンスシールｂで取り損ねたコンタミを的確に捕捉して、一対のパージガス回収路１８，１９から残らず回収することが可能になる。その結果、実施例１のシール装置Ａによれば、回転密封環３と静止密封環５との摺動で生じるコンタミがプロセス側に及ぶことを完全なまでに阻止して、半導体洗浄液等の高度な清浄さが要求される被軸封機器に好適なものとして実現し、提供することができる。

〔別実施例〕
本発明によるシール装置Ａは、下記１．〜４．の記載による構成のものでも良い。
１．実施例１のシール装置Ａにおいて、第２ラビリンスシールｃが省略された構造のシール装置。
２．実施例１のシール装置Ａにおいて、第２ラビリンスシールｃにおける一方のパージ流体（パージガス）の戻り路１９が省略された構造のシール装置。
３．実施例１のシール装置Ａにおいて、第２ラビリンスシールｃにおけるパージガスの戻り口及び／又は供給口が単一又は少数のみ形成される構造のシール装置。
４．各リング状の緩衝用空間がケーシング側部材に一体的に形成されている実施例１及び別実施例１〜４のうちの何れか一つのシール装置。

シール装置の構造を示す全体断面図（実施例１）図１のラビリンスリングの部分平面図従来例１のシール装置を示す要部の断面図従来例２のシール装置を示す要部の断面図

符号の説明

２回転部材
３回転密封環
５ａ流体通路
６シール面
１０ラビリンス部
１１戻り路
１３リング状部材
１３ｄ戻り孔
１４リング溝
１５緩衝用空間
１６第二ラビリンス部
１７パージ流体の供給路
１８，１９パージ流体の戻り路
２０供給側リング状部材、戻り側リング状部材
２１，２２戻り側リング溝又はリング切欠き
２３供給側リング溝又はリング切欠き
２４，２６戻り側緩衝用空間
２８パージ流体の供給口
２７，２９パージ流体の戻り口
ａ非接触型メカニカルシール
ｂラビリンスシール
ｃ第二ラビリンスシール
ｍ弾性機構
Ａシール装置
Ｐ軸心
Ｐｇパージ流体
Ｓｇシール流体

Claims

被軸封機器の回転部材と一体回転する回転密封環と、被軸封機器のケーシング側部材に回転不能で、かつ、弾性機構によって前記回転密封環に常時付勢される状態に保持される静止密封環とを、シール流体を前記静止密封環に形成された流体通路から前記回転密封環と前記静止密封輪とのシール面に供給することにより、前記弾性機構の付勢力に抗して非接触状態に維持可能に構成される非接触型メカニカルシールを有するシール装置であって、
前記シール面の外径側において前記回転部材とケーシング側部材とによって形成されるラビリンス部と、前記シール面から前記ラビリンス部を通過するシール流体を回収すべく前記ケーシング側部材に形成される戻り路と、前記戻り路に連通する状態で前記ケーシング側部材に形成されるリング状の緩衝用空間とを設け、
前記緩衝用空間と前記ラビリンス部とに亘って連通される複数の戻り孔が、前記回転部材の軸心を中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に配置される状態で前記ケーシング側部材に形成されているシール装置。
前記ケーシング側部材における前記ラビリンス部を形成するためのリング状部材と、前記ラビリンス部に開口するように前記ケーシング側部材に形成されるリング溝とを形成し、前記リング状部材を前記リング溝に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材に一体装備することにより、前記ラビリンス部及び前記緩衝用空間が構成されるとともに、前記複数の戻り孔は前記リング状部材に形成されている請求項１に記載のシール装置。
前記ラビリンス部よりも外径側に、前記回転部材と前記ケーシング側部材とによる第二ラビリンス部を形成し、前記ケーシング側部材に、前記第二ラビリンス部に連通するパージ流体の供給口と、前記供給口から径方向及び／又は軸心方向に離れて位置するパージ流体の戻り口とが形成されている請求項１又は２に記載のシール装置。
前記ケーシング側部材における前記第２ラビリンス部を形成するための戻り側リング状部材と、パージ流体の戻り路に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部に開口するように前記ケーシング側部材に形成される戻り側リング溝とを形成し、前記戻り側リング状部材を前記戻り側リング溝又はリング切欠きに対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材に一体装備することにより、パージ流体の前記戻り路に連通する状態で前記ケーシング側部材に形成されるリング状の戻り側緩衝用空間及び前記第二ラビリンス部が構成されるとともに、前記戻り口は、前記第二ラビリンス部と前記戻り側緩衝用空間とを連通する状態で前記回転部材の軸心を中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記戻り側リング状部材に配置される複数の戻り側貫通孔として形成されている請求項３に記載のシール装置。
前記ケーシング側部材における前記第２ラビリンス部を形成するための供給側リング状部材と、パージ流体の供給路に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部に開口するように前記ケーシング側部材に形成される供給側リング溝とを形成し、前記供給側リング状部材を前記供給側リング溝又はリング切欠きに対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材に一体装備することにより、パージ流体の前記供給路に連通する状態で前記ケーシング側部材に形成されるリング状の供給側緩衝用空間及び前記第二ラビリンス部が構成されるとともに、前記供給口は、前記第二ラビリンス部と前記供給側緩衝用空間とを連通する状態で前記回転部材の軸心を中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記供給側リング状部材に配置される複数の供給側貫通孔として形成されている請求項３又は４に記載のシール装置。