KR100775165B1

KR100775165B1 - 메카니컬 씰 장치

Info

Publication number: KR100775165B1
Application number: KR1020067009685A
Authority: KR
Inventors: 오사무 스즈키
Original assignee: 니폰 필라고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-11-12
Also published as: EP1821008B1; JP4250585B2; US20080061514A1; EP1821008A4; KR20060097034A; WO2006061997A1; JP2006161954A; US7815194B2; EP1821008A1

Abstract

메카니컬 씰(4)은 회전축체(2)에 고정된 회전밀봉링(8)과 통모양의 케이스체(1)에 축선방향으로 이동가능하게 지지된 정지밀봉링(9)을 구비하고, 양쪽 밀봉링(8, 9)의 대향 단면(21, 27)의 상대회전에 의하여 그 상대회전부분의 내외주영역(5, 18) 사이를 씰링한다. 정지밀봉링(9)의 외주부에 형성한 오목부(23)에 결합시킨 드라이브 핀(24a)을, 그 오목부(23)에 결합되는 부위의 양측에 있어서, 케이스체(1)에 고정 지지시킴으로써, 정지밀봉링(9)의 케이스체(1)에 대한 상대회전을 저지한다. 드라이브 핀(24a)은 사용조건에 따라, 금속재제 또는 플라스틱재제의 것으로 이루어진다. 드라이브 핀(24a)에 의한 정지밀봉링(9)의 회전저지기능을 안정하게 발휘시킬 수 있고, 드라이브 핀(24a)의 구성재로서 오염 방지가 가능한 플라스틱재를 사용할 수도 있다

메카니컬 씰, 오염, 로터리 죠인트, 회전저지

Description

메카니컬 씰 장치{MECHANICAL SEAL APPARATUS UTILIZING MECHANICAL SEAL}

본 발명은 메카니컬 씰 및 복수의 메카니컬 씰을 축선방향으로 병렬 배치하여 이루어지는 로터리 죠인트(Rotary Joint) 등의 메카니컬 씰(Mechanical Seal) 장치에 관한 것이다.

메카니컬 씰로서, 회전 구동되는 회전축체(回轉軸體)(회전축 등)에 고정한 회전밀봉링(回轉密封環)과 통(筒)모양의 케이스체(회전축이 동심상(同心狀)으로 관통하는 씰 케이스 등)에 축선방향으로 이동가능하게 지지한 정지밀봉링(靜止密封環)을 구비하고, 양쪽 밀봉링의 대향 단면(端面)의 상대회전에 의하여 그 상대회전부분의 내외주(內外周)영역 사이를 씰링하도록 구성된 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌1 참조).

이러한 메카니컬 씰에 있어서는, 정지밀봉링의 외주부에 오목부(凹部)를 형성함과 아울러, 케이스체(Case Body)에, 이것에 형성한 나사구멍 또는 압입(壓入)구멍에 기단부(基端部)를 나사박음 또는 압입시킴으로써, 드라이브 핀(Drive Pin)을 부착하고, 이 드라이브 핀의 선단부분을 정지밀봉링의 오목부에 축선방향으로 상대이동가능하게 결합시킴으로써, 정지밀봉링의 추종성(追從性)을 확보하면서(즉, 케이스체에 대한 축선방향으로의 소정범위에서의 상대이동을 허용하면서) 케이스체에 대한 상대회전을 저지하도록 고안되어 있다(예컨대, 특허문헌1의 도 1 및 단락번호 [0023]의 제2 단락 및 단락번호 [0025]의 제5 단락의 기재를 참조).

특허문헌1: 일본특개 2003-314703 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 이러한 정지밀봉링의 드라이브 핀에 의한 회전저지기구에 있어서는, 드라이브 핀이 케이스체에 편지(片持) 지지되어 있는 것에 지나지 않으므로, 다음과 같은 문제가 생겨, 양호한 메카니컬 씰 기능을 장기간에 걸쳐 안정하게 발휘시키는 것이 곤란하였다.

즉, 드라이브 핀은 그 기단부를 케이스체에 형성한 나사구멍 또는 압입구멍에 나사박음 또는 압입시키고 있는 것에 지나지 않기 때문에, 정지밀봉링에 결합되는 선단부에 굽힘 모멘트가 작용한 경우, 기단부와 나사구멍 또는 압입구멍과의 사이에 느슨함을 보이거나, 드라이브 핀이 구부러지거나 할 우려가 있어, 드라이브 핀에 의한 정지밀봉링의 회전저지기능(이하,「드라이브 핀 기능」이라고 함)이 안정하게 발휘되지 않는다. 이러한 상태로 되면, 정지밀봉링과 회전밀봉링의 상대회전에 의한 씰 기능이 양호하게 발휘되지 않게 된다. 또한, 이러한 상태에서 사용을 계속하면, 드라이브 핀이 케이스체로부터 탈락하거나, 나사구멍 또는 압입구멍에 나사박음 또는 압입되어 있는 드라이브 핀의 기단부가 절손(折損), 파손하고, 그 결과, 드라이브 핀 기능이 완전히 상실하여 그 씰 기능이 발휘되지 않게 된다.

이와 같이, 드라이브 핀은 메카니컬 씰 전체에서 보면, 극히 경미한 구성재이고, 그 기능(드라이브 핀 기능)도 경시되는 경향이 있지만, 메카니컬 씰의 씰 기능에 큰 영향을 주는 것이며, 드라이브 핀 기능이 상실하면, 메카니컬 씰 전체의 교환, 수리가 필요하게 된다. 이러한 문제는 특히, 복수의 메카니컬 씰을 병렬 배치하는 다유로형(多流路刑) 로터리 죠인트 등에 메카니컬 씰 장치에 있어서는 현저하다. 확실히, 한 개의 메카니컬 씰에서의 드라이브 핀 기능의 저하, 상실이 메카니컬 씰 장치 전체의 기능 저하, 기능 상실로 직결하기 때문이다.

또한, 드라이브 핀은 상기한 바와 같이 편지 지지되어 있는 것에 지나지 않기 때문에, 강도상, 강성이 높은 금속재로 구성하지 않을 수 없다. 따라서, 드라이브 핀에 접촉하는 유체가 금속이온 등의 혼입을 회피하기 위한 것인 용도(예컨대, 고도의 오염방지책을 강구하여 둘 필요가 있는 CMP(Chemical Mechanical Polishing법에 의한 반도체 웨이퍼의 표면연마처리장치) 등의 회전기기에 사용되는 메카니컬 씰)에는 적용할 수 없어, 그 용도가 대폭 제한되는 문제도 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 드라이브 핀 기능을 안정하게 발휘시킬 수 있음과 아울러, 드라이브 핀의 구성재로서 오염 방지가 가능한 플라스틱재도 사용할 수 있는 메카니컬 씰 및 메카니컬 씰 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

첫번째로, 본 발명은 회전축체에 고정된 회전밀봉링과 통모양의 케이스체에 축선방향으로 이동가능하게 지지된 정지밀봉링을 구비하고, 양쪽 밀봉링의 대향 단면의 상대회전에 의하여 그 상대회전부분의 내외주영역 사이를 씰링하도록 구성된 메카니컬 씰에 있어서, 상기의 목적을 달성하기 위해, 특히, 정지밀봉링의 외주부에 형성한 오목부에 결합시킨 드라이브 핀을, 그 오목부에 결합하는 부위의 양측에 있어서, 케이스체에 고정 지지시킴으로써, 정지밀봉링의 케이스체에 대한 상대회전을 저지하도록 구성하여 두는 것을 제안한다. 이러한 메카니컬 씰에 있어서는, 사용조건에 따라, 금속재제 또는 플라스틱재제의 드라이브 핀을 사용할 수 있다.

두번째로, 본 발명은 복수의 메카니컬 씰을 축선방향으로 병렬 배치하여 결정되는 메카니컬 씰 장치로서, 각 메카니컬 씰이 회전축체에 고정된 회전밀봉링과 통모양의 케이스체에 축선방향으로 이동가능하게 지지된 정지밀봉링을 구비하고, 양쪽 밀봉링의 대향 단면의 상대회전에 의하여 그 상대회전부분의 내외주영역 사이를 씰링하도록 구성된 메카니컬 씰 장치에 있어서, 상기의 목적을 달성하기 위해, 특히, 각 정지밀봉링의 외주부에 형성한 오목부에 결합시킨 드라이브 핀을, 그 오목부에 결합하는 부위의 양측에 있어서, 케이스체에 고정 지지시킴으로써, 정지밀봉링의 케이스체에 대한 상대회전을 저지하도록 구성하여 두는 것을 제안한다. 이러한 메카니컬 씰 장치에 있어서는, 모든 메카니컬 씰의 드라이브 핀을 한 개의 드라이브 바(Drive Bar)로 겸용하여 둘 수 있다. 또한, 드라이브 핀 또는 드라이브 바로서는 사용조건에 따라, 금속재제 또는 플라스틱재제의 것을 사용할 수 있다.

이러한 메카니컬 씰 장치의 하나의 예로서, 순수(純水), 약액(藥液), 슬러리액(Slurry液) 등의 공급배출장치나 CMP장치 등에서의 상대회전부재 사이에서 순수, 슬러리액 등의 유체를 유동시키기 위한 로터리 죠인트를 둘 수 있다. 즉, 회전축체와 케이스체와의 대향주면부 사이에 한 쌍의 메카니컬 씰로 씰링된 통로접속공간을 형성하고, 회전축체에 형성한 제1 통로와 케이스체에 형성한 제2 통로를 그 통로접속공간을 통하여 연통시키도록 구성된 로터리 죠인트이다. 이러한 로터리 죠인트에 있어서, 복수의 유로가 필요하게 되는 경우에는 통로접속공간 사이를 씰링하는 한 쌍의 메카니컬 씰로 이루어지는 씰 유닛(Seal Unit)을 복수조 병렬 배치하여, 회전축체와 케이스체와의 대향주면부 사이에 복수의 통로접속공간을 형성함과 아울러, 회전축체에 형성한 복수의 제1 통로와 케이스체에 형성한 복수의 제2 통로를, 각각, 각 통로접속공간을 통하여 연통시키도록 구성한다. 이 경우, 각 씰 유닛에서의 한 쪽의 메카니컬 씰의 회전밀봉링과 그 씰 유닛에 인접하는 씰 유닛에서의 한 쪽의 메카니컬 씰의 회전밀봉링을 겸용하고, 구조의 간략화 및 소형화(축선방향길이의 단축)을 도모할 수 있다.

발명의 효과

본 발명의 메카니컬 씰 또는 메카니컬 씰 장치에 있어서는, 정지밀봉링에 결합되는 드라이브 핀이 그 결합부분의 양측에 있어서 케이스체에 지지되어 있으므로, 서두에서 설명한 편지 지지된 드라이브 핀과 같은 문제를 보이지 않고, 드라이브 핀 기능(드라이브 핀에 의한 정지밀봉링의 회전저지기능)이 안정하게 행하여져, 메카니컬 씰 또는 메카니컬 씰 장치를 장기간에 걸쳐 적합하게 운전시킬 수 있다. 또한, 드라이브 핀으로서 금속재제의 것은 물론, 금속재에 비하여 강도적으로 뒤지는 플라스틱재제의 것을 사용할 수 있기 때문에, 오염 방지를 필요로 하는 용도에도 적합하게 사용할 수 있어, 메카니컬 씰 또는 메카니컬 씰 장치의 용도가 대폭 확대된다.

또한, 복수의 메카니컬 씰을 병렬 배치하는 메카니컬 씰 장치에 있어서는, 모든 메카니컬 씰의 드라이브 핀을 한 개의 드라이브 바로 겸용 구성하여 둠으로써, 각 메카니컬 씰마다에 드라이브 핀을 마련하여 두는 경우에 비하여, 메카니컬 씰 장치구조를 대폭 간략화할 수 있어, 제작 경제상 극히 유리하다. 특히, 이러한 이점은 메카니컬 씰 수가 많아짐에 따라 현저하게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 메카니컬 씰 장치의 일례를 나타내는 종단 정면도이다.

도 2는 도 1의 요부(要部)를 확대하여 나타내는 종단 정면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 메카니컬 씰 장치의 횡단 저면도(단면은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선, 도 5의 Ⅲ-Ⅲ선 또는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ선을 따름)이다.

도 4는 도 1의 요부로서, 도 2에 도시하는 바와과 다른 부분을 확대하여 나타내는 종단 정면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 메카니컬 씰 장치의 변형예를 나타내는 종단 정면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 메카니컬 씰 장치의 다른 변형예를 나타내는 종단 정면도이다.

부호의 설명

1 : 케이스체

2 : 회전축체

3 : 제1 유체통로

4 : 메카니컬 씰

4A : 씰 유닛

5 : 통로접속공간(상대회전부분의 외주영역)

6 : 제1 통로

7 : 제2 통로

8 : 회전밀봉링

9 : 정지밀봉링

10 : 지지벽

10a : 관통구멍

11 : 지지돌기

11a : 관통구멍

18 : 냉각공간(상대회전부분의 외주영역)

21 : 밀봉단면

27 : 밀봉단면

28 : 제1 유체

29 : 냉각유체

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1은 본 발명에 의한 메카니컬 씰 장치의 하나의 예인 로터리 죠인트를 나타내는 종단 정면도이고, 도 2는 그 로터리 죠인트에 사용되는 본 발명에 의한메카니컬 씰을 나타내는 종단 정면도이며, 도 3은 그 로터리 죠인트의 횡단 저면도(단면은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따름)이다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 상하란, 도 1 및 도 2에서의 상하를 말하는 것으로 한다.

도 1에 도시하는 메카니컬 씰 장치는 CMP장치에서의 고정측 부재인 장치 본체와 회전측 부재인 탑 링(Top Ring) 또는 턴테이블(Turn-Table)과의 사이에서 복수 유체를 유동시키기 위하여 사용되는 다유로형 로터리 죠인트이다.

즉, 이 로터리 죠인트는 도 1에 도시하는 바와 같이 고정측 부재(CMP장치 본체)에 부착되는 통모양의 케이스체(1)와 회전측 부재(탑 링 또는 턴테이블)에 부착되는 회전축체(2)를 구비하고, 양 부재에 형성된 유체통로 사이를 상대회전가능하게 접속하기 위한 복수개(N 개)의 제1 유체통로(3…)와 한 개의 제2 유체통로(103)를 갖는 것이다.

각 제1 유체통로(3)는 도 1에 도시하는 바와 같이 슬러리액(웨이퍼연마액 등)이나 물(세정용 순수 등) 등의 제1 유체(28)를 유동시키는 것으로, 양자(1, 2)의 대향주면부 사이에 형성된 고리모양공간으로서 한 쌍의 메카니컬 씰(4, 4)에 의하여 씰링된 통로접속공간(5)과, 회전축체(2)에 형성되어 통로접속공간(5)에 연통하는 제1 통로(6)와, 케이스체(1)에 형성되어 통로접속공간(5)에 연통하는 제2 통 로(7)로 이루어진다. 각 통로접속공간(5)을 씰링하는 한 쌍의 메카니컬 씰(4, 4)은 도 1에 도시하는 바와 같이 상하방향으로 방향을 반대로 하는 형태로 배치되어 있다. N 개의 유체통로(3…) 즉, N 개의 통로접속공간(5…)을 씰링하기 위해, 한 쌍의 메카니컬 씰(4, 4)로 이루어지는 씰 유닛(4A)이 축선방향으로 N조(組) 병렬 배치되어 있다. 각 메카니컬 씰(4)은 도 2에 도시하는 바와 같이 회전축체(2)에 고정된 회전밀봉링(8)과 케이스체(1)에 지지된 정지밀봉링(9)를 구비하지만, 각 씰 유닛(4A)에서의 한 쪽의 메카니컬 씰(4)의 회전밀봉링(8)과 그 씰 유닛(4A)에 인접하는 씰 유닛(4A)에서의 한 쪽의 메카니컬 씰(8)의 회전밀봉링(8)은 겸용되어 있다. 즉, N조의 씰 유닛(4A…)을 구성하는 메카니컬 씰 수는 2N 개이지만, 2N 개의 메카니컬 씰(4…)을 구성하기 위하여 필요로 되는 회전밀봉링수는 N+1 개가 된다. 물론, 정지밀봉링 수는 메카니컬 씰 수에 따른 2N 개이다. 한편, 도시한 예에서는 N=5로 하고 있다.

케이스체(1)는 도 1에 도시하는 바와 같이 내주부가 단면원형을 이루는 통구조체이며, CMP장치 등의 고정측 부재에 설치된다. 케이스체(1)의 내주부에는 후술하는 바와 같이 축선방향(상하방향)으로 일정 간격을 두고 병렬하는 N 개의 고리모양 지지벽(10…)과 그 상하 양측에 위치하는 한 쌍의 지지돌기(11, 11)가 돌출 설치되어 있다. 한편, 케이스체(1)는 상하방향으로 분할된 구조를 하고 있어, 복수 개의 분할 부분을 도시하지 않은 볼트에 의하여 연결함으로써 조립할 수 있다.

회전축체(2)는 도 1에 도시하는 바와 같이 원주모양의 본체부(12)와, 이것에 축선방향(상하방향)으로 소정간격을 두고 병렬모양으로 끼워 맞춰 고정된 N+1 개의 원통모양의 지지부(13)로 구성되어 있고, 한 쌍의 베어링(14, 14)에 의하여 케이스체(1)의 내주부에 동심모양을 이루어 회전가능하게 지지되어 있다. 한편, 최상단에 위치하는 지지부(13)는 본체부(12)의 상단부에 고착된 바닥이 있는 원통모양의 베어링수용체(15)의 둘레벽을 구성한다. 또한, 베어링(14, 14)은 베어링수용체(15)의 외주부와 케이스체(1)의 상단내주부와의 사이 및 본체부(12)의 하단외주부와 케이스체(1)의 하단내주부와의 사이에 개재되어 있다.

동심(同心)을 이루는 양자(1, 2)의 대향주면부 사이(케이스체(1)의 내주부와 회전축체(2)의 외주부와의 사이)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 축선방향(상하방향)으로 소정간격을 두고 마련한 한 쌍의 씰부재(16, 16)에 의하여 폐쇄된 고리모양공간(17)이 형성되어 있다. 씰부재(16, 16)는 케이스체(1)의 내주부에 끼워 맞춰 고정된 오일 씰(Oil Seal) 등이고, 내주부를 최상위의 회전밀봉링(8) 및 최하위의 회전밀봉링(8)의 외주면에 압압(押壓)접촉시킴으로써, 그 회전밀봉링(8)과 케이스체(1)와의 사이를 씰링하고 있다. 한편, 케이스체(1)에는 씰부재(16, 16)로 씰링된 고리모양공간(17)의 상하 양측에 있어서, 드레인(Drain, 1a, 1a)이 설치되어 있다.

고리모양공간(17)은 도 1에 도시하는 바와 같이 회전축체(2)에 설치된 N+1 개의 회전밀봉링(8…)과 케이스체(1)에 형성된 N 개의 지지벽(10…)과 각 지지벽(10)에 설치된 한 쌍의 정지밀봉링(9…)을 구비하는 2N 개의 단면 접촉형 메카니컬 씰(3…)(N조의 씰 유닛(4A…))에 의해, N 개의 통로접속공간(5…)과 N+1 개의 냉각공간(18…)으로 구획 씰링되어 있다.

즉, 회전밀봉링(8…)은 도 1에 도시하는 바와 같이 회전축체(2)의 본체부(12)에 끼워 맞춤과 아울러, 본체부(12)의 하단단부(下端段部, 19)와 최상위의 지지부(13)와의 사이 및 지지부(13…)상호간에 각각 0링(20…)을 개재시켜서 누름으로써, 축선방향으로 등간격을 두고 회전축체(2)의 외주부에 고정되어 있다. 각 회전밀봉링(8)은 회전축선과 동심을 이루는 원고리모양판이며, 도 2에 도시하는 바와 같이 인접하는 회전밀봉링(8, 8)의 대향 단면을 축선에 직교하는 평활한 고리모양평면인 밀봉단면(이하 「제1 밀봉단면」이라고 함)(21, 21)으로 구성하고 있다.

각 지지벽(10)은 도 1에 도시하는 바와 같이 인접하는 회전밀봉링(8, 8)의 대향면 사이에 위치하여, 케이스체(1)의 내주부로 돌출 설치된 고리모양벽이다. 즉, 회전밀봉링(8…)과 지지벽(10…)은 고리모양공간(17)에 있어서, 축선방향(상하방향)으로 교대로 배치된 상태로 병렬되어 있다.

각 지지벽(10)에는, 그 양측에 위치하는 회전밀봉링(8, 8)의 대향 단면인 제1 밀봉단면(21, 21)에 직접 대향하여, 상하 한 쌍의 정지밀봉링(9, 9)이 축선방향으로 이동가능하면서도 상대회전이 불가능하게 지지되어 있다. 즉, 각 정지밀봉링(9)은 도 2에 도시하는 바와 같이, 지지벽(10)의 내주부에 0링(22)을 통하여 축선방향으로 이동가능하게 끼워 맞춰 지지됨과 아울러, 다음과 같은 회전저지기구에 의하여 소정범위에서의 축선방향으로 이동을 허용하는 상태로 회전(케이스체(1)에 대한 상대회전)을 저지하고 있다.

이 회전저지기구는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 각 정지밀봉링(9)의 외주부에 형성한 오목부(23…)에 축선방향으로 상대이동가능하게 결합시킨 드라이 브 핀(24a)을, 그 오목부(23)에 결합되는 부위의 상하 양측에 있어서, 케이스체(1)에 고정 지지시킴으로써, 정지밀봉링(8)의 케이스체(1)에 대한 상대회전을 저지하도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 전체 메카니컬 씰(4…)의 드라이브 핀(24a…)을, 도 1에 도시하는 바와 같이 한 개의 드라이브 바(24)에 의하여 겸용하고 있다. 즉, 상하방향으로 긴 길이의 단면원형막대인 드라이브 바(24)를, 도 1에 도시하는 바와 같이 그 중간부를 각 지지벽(10)에 형성한 관통구멍(10a)에 삽입 통과 지지시킴과 아울러 그 단부(端部)를 각 지지돌기(11)에 형성한 관통구멍(11a)에 삽입 통과 지지시킴으로써, 케이스체(1)에 고정 지지시키고 있다. 그리고, 최상위 및 최하위의 각 정지밀봉링(9)에 있어서는, 그 오목부(23)를 지지돌기(11)와 이것에 상대하는 지지벽(10)으로 양단(兩端) 지지된 드라이브 바 부분(드라이브 핀, 24a)에 축선방향으로 이동가능하게 결합시키고 있다. 한편, 인접하는 지지벽(10, 10)으로 양단 지지된 드라이브 바 부분(24a)에는 2개의 정지밀봉링(9, 9)이 결합되어 있다.

이와 같이 드라이브 바(24)에 의하여 케이스체(1)에 축선방향으로 이동가능하면서도 회전이 불가능하게 지지된 각 정지밀봉링(9)은 복수의 코일스프링(25…)에 의해, 회전밀봉링(8)으로 눌러 밀어 붙여진다. 즉, 각 스프링(25)은 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이 지지벽(10)에 형성한 관통구멍(26)에 삽입 통과 지지된 상태로, 지지벽(10)에 지지된 정지밀봉링(9, 9)사이에 개재되어 있어, 그 양쪽 정지밀봉링(9, 9)에 공통의 밀어붙이는 수단으로서 기능하도록 고안되어 있다. 각 정지밀봉링(9)의 단면은 스프링(25…)에 의하여 제1 밀봉단면(21)에 이것과 동심을 이루어 압압 접촉되는 원고리모양의 제2 밀봉단면(27)으로 구성되어 있다.

따라서, 각 메카니컬 씰(4)에 있어서는, 양쪽 밀봉단면(21, 27)이 회전축체(2)의 회전에 수반하여 상대회전 미끄러지고, 널리 알려진 단면 접촉형 메카니컬 씰과 동일기능에 의해, 그 상대회전 미끄럼 부분의 내주측 영역과 외주측 영역을 씰링하므로, 고리모양공간(17)이 도 1에 도시하는 바와 같이 인접하는 한 쌍의 회전밀봉링(8, 8)과 이들에 압압 접촉하는 한 쌍의 정지밀봉링(9, 9)과 회전축체(2)의 외주부인 지지부(13)로 둘러싸여 형성되는 N 개의 상기 내주측 영역인 통로접속공간(5…)과, 양쪽 밀봉단면(21, 27)의 상대회전 미끄럼 부분에 있어서 각 통로접속공간(5)과의 사이를 씰링하고, 또한 지지벽(10…)으로 구획되는 N+1 개의 상기 외주측 영역인 냉각공간(18…)으로 구획된다.

회전축체(2)에는 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이 서로 교차하는 일 없이 각 통로접속공간(5)에 개구하는 N 개의 제1 통로(6…)가 형성되어 있다. 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각 제1 통로(6)의 일단부는 회전축체(2)의 외주부로부터 지지부(13)를 관통하여 통로접속공간(5)에 개구되어 있고, 그 밖의 단부는 본체부(12)의 하단부에 개구되어 있다. 각 제1 통로(6)의 타단부는 상기 회전측 부재(탑 링 또는 턴테이블)에 형성한 회전측 유로에 접속된다.

케이스체(1)에는 도 1에 도시하는 바와 같이 서로 교차하지 않는 N 개의 제2 통로(7…)가 지름방향으로 관통 형성되어 있다. 각 제2 통로(7)의 일단부는 지지벽(10)을 관통하여 통로접속공간(5)에 개구되어 있고, 그 밖의 단부는 케이스체(1)의 외주부에 개구되어 있다. 각 제2 통로(7)의 타단부는 상기 고정측 부재(CMP장치 본체)에 형성한 고정측 유로에 접속된다.

따라서, 양자(1, 2)에는 제1 통로(6)와 제2 통로(7)를 통로접속공간(5)에 의하여 상대회전가능하게 접속하여 이루어지는 N 개의 유체통로(3…)가 서로 독립한 형태로 형성되게 되고, N 종(동종 또는 이종)의 제1 유체(28…)를, 도 1에 화살표로 표시하는 바와 같이 제2 통로(7…)로부터 제1 통로(6…)로와, 또는 제1 통로(6…)로부터 제2 통로(7…)로, 혼합시킬 일 없이 유동시킬 수 있다.

전체 냉각공간(18…)은 도 1에 도시하는 바와 같이 각 지지벽(10)에 형성한 관통구멍(26…)에 의하여 상호 연통시켜져 있다. 케이스체(1)의 상하부에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 냉각공간(18…)에 냉각유체(29)를 공급배출하는 공급로(30) 및 배출로(31)가 형성되어 있어, 냉각유체(29)가 전체 냉각공간(18…)을 통과함으로써, 각 메카니컬 씰(4)에서의 밀봉단면(21, 27)의 미끄럼 열을 냉각하도록 고안되어 있다. 냉각유체(29)로서는 일반적으로, 상온의 청정수나 순수 등이 사용된다.

제2 유체통로(103)는 도 1에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 가압용 공기나 에어 블로우용 공기 등의 제2 유체(36)를 유동시킴으로써, 양자(1, 2)의 대향주면부 사이에 형성된 고리모양공간으로서 한 쌍의 탄성 씰 링(Seal Ring, 32, 32)에 의하여 씰링된 통로접속공간(33)과, 회전축체(2)에 형성되어 통로접속공간(33)에 연통하는 제1 통로(34)와, 케이스체(1)에 형성되어 통로접속공간(33)에 연통하는 제2 통로(35)로 이루어진다.

도 4는 도 1의 요부를 확대하여 나타내는 종단 정면도이지만, 이 도 4에 도시하는 바와 같이 각 탄성 씰 링(32)은 고리모양의 본체부(40)와, 본체부(40)로부 터 축선방향으로 돌출하는 통모양의 내외주 립부(Lip Portion, 41, 42)와, 내외주 립부(41, 42) 사이의 고리모양홈(43)에 충전된 스프링부재(44)로 이루어지는 단면 상 대략 ㄷ자 형상의 고리모양체(環狀體)를 이루는 것이고, 베어링수용체(15)의 둘레벽(지지부, 13)에 대향하는 케이스체(1)의 내주부분에 형성한 고리모양오목부(37)에 결합지지되어 있다. 양쪽탄성 씰 링(32, 32)은 도 4에 도시하는 바와 같이 고리모양홈(43, 43)의 개구부를 대향시킨 대칭형태로 배치되어 있어, 베어링수용체(15)의 둘레벽(13)과 케이스체(1)와의 대향 주면간에 고리모양의 통로접속공간(33)을 형성하고 있다.

그러나, 통로접속공간(33)으로 유체(36)가 공급되면, 유체(36)가 탄성 씰 링(32, 32)의 고리모양홈(43, 43)으로 유입하고, 유체(36)의 압력에 의해, 축선방향에 있어서는 양쪽 씰 링(32, 32)이 서로 이간하는 방향으로 압압(押壓)되어 본체부(40, 40)가 고리모양오목부(37, 37)의 측면부에 압착되고, 지름방향에 있어서는 각 씰 링(32)의 내외주 립부(41, 42)가 그 지름방향 간격이 넓어지는 방향으로 압압 변형된다. 즉, 고리모양홈(43)에 유입한 유체(36)의 압력에 의해, 각 씰 링(32)의 씰부(립부(41, 42)의 선단부)(45, 46)의 씰면(베어링수용체(15)의 둘레벽(13)의 외주면 및 고리모양오목부(37)의 내주면)에 대한 접촉면압(接觸面壓)이 상승하여, 탄성 씰 링(32)에 의한 씰 기능이 충분히 발휘된다. 이러한 접촉면압의 상승정도는 통로접속공간(33)으로 공급되는 유체(36)의 압력에 비례한다. 따라서, 상기 접촉면압, 즉, 씰 힘(Seal Force)이 유체(36)의 압력에 따라 비례적으로 변화되게 되고, 그 유체(36)가 고압인 경우나 압력 변동한 경우에도, 탄성 씰 링(32, 32)에 의한 씰 기능이 적정하면서도 양호하게 발휘되게 되어, 제2 유체통로(103)에서의 유체유동이 누설을 발생하는 일 없이 양호하게 행하여진다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 통로(34)의 일단부는 회전축체(2)의 외주부로부터 지지부(13)(베어링수용체(15)의 둘레벽)를 관통하여 통로접속공간(33)에 개구되어 있고, 그 밖의 단부는 회전축체(2)의 본체부(12)의 하단부에 개구되어 있다. 제1 통로(34)의 타단부는 상기 회전측 부재(탑 링 또는 턴테이블)에 형성한 회전측 유로에 접속된다. 또한, 제2 통로(35)의 일단부는 케이스체(1)를 둘레방향으로 관통하여 통로접속공간(33)에 개구되어 있고, 그 밖의 단부는 케이스체(1)의 외주부에 개구되어 있다. 제2 통로(35)의 타단부는 상기 고정측 부재(CMP장치 본체)에 형성한 고정측 유로에 접속된다. 한편, 제2 유체통로(103)는 예컨대, 웨이퍼 가압용 공기나 에어 블로우용 공기 등의 가스(36)를 유동시키는 것으로서 사용된다.

그런데, 상기 로터리 죠인트에서는 씰링하여야 할 유체(28, 29, 36)의 성상(性狀)에 따라 씰 수단(4, 32)을 구분하여 사용하고 있지만, 로터리 죠인트의 각 부재의 구성재는 그 부재에 요구되는 기능, 기계적 강도에 따라 선택되는 것 이외에, 유체(28, 29, 36)의 성상, 사용목적에 따라 선택하여 두는 것이 필요하고, 일반적으로, 그 유체(28, 29, 36)에 대하여 불활성의 것을 선택하여 두는 것이 바람직하다. 유체(28, 29, 36)에 대하여 불활성의 구성재는 그 유체(28, 29, 36)의 성상이나 사용조건(금속오염의 회피 등)과의 관계에 있어서 결정되는 것이며, 예컨대, 그 유체(28, 29, 36)가 금속오염을 회피해야할 것인 경우에는 유체(28, 29, 36)와의 접촉에 의하여 금속성분을 용출(溶出)하거나 금속분(金屬粉)을 발생하거나 하는 일이 없는 세라믹스나 플라스틱이 해당한다. 또한, 제1 유체통로(3)를 유동하는 유체(28)가 이 연삭입자(砥粒) 등의 고형성분을 함유하는 슬러리(Slurry) 유체인 경우에는, 그 유체(28)에 접촉하는 부재의 구성재로서 함유하는 고형성분과의 접촉에 의하여 발진(發塵)하지 않는 세라믹스, 플라스틱이 사용된다. 제1 유체통로(3) 또는 제2 유체통로(103)를 유동하는 유체(28, 36)가 고온 유체인 경우에는, 그 유체(28, 36)에 접촉하는 부재의 구성재로서 내열성을 갖는 세라믹스, 플라스틱이 사용되고, 그 유체(28, 36)가 부식성 유체인 경우에는, 내식성 또는 내약품성을 갖는 세라믹스, 플라스틱이 사용된다.

따라서, 밀봉링(8, 9)에 대하여는 일반적으로, 접촉에 의한 마모분(磨耗粉 등을 발생하기 어려운 탄화 규소, 산화 알루미늄 등의 세라믹스로 구성하여 두는 것이 바람직하다. 물론, 사용조건에 따라서는, 이후에 설명하는 엔지니어링 플라스틱으로 구성하여 두는 것도 가능하다. 또한, 밀봉링(8, 9) 이외의 유체접촉 부분(유체가 침입하여 접촉할 우려가 있는 부분을 포함함)에 대하여는, 유체의 성상, 사용목적에 따라, 연삭입자 등의 고형성분과의 접촉에 의하여 파티클(Particle)을 발생시키는 일이 없고, 또한 가공에 의한 치수안정성, 내열성 등이 뛰어난 PEEK, PES, PC 등의 엔지니어링 플라스틱이나 내식성, 내약품성이 뛰어난 PTFE, PFA, FEP, PVDF 등의 불소수지로 구성하여 두는 것이 바람직하다. 한편, 유체통로(3, 103)에서의 유체(28, 36)와의 접촉부분을, 선정된 재료(이하 「선정재료」라고 함)로 구성하여 두는 형태로서는, 유체통로(3, 103)가 형성되는 부재(예컨대, 케이스 체(1)나 회전축체(2)의 본체부(12) 등의 전체) 또는 부분(예컨대, 케이스체(1)에서의 제2 통로(7, 35)의 형성 부분이나 제1 통로(6, 34)를 형성하는 회전축체(2)의 본체부(12))을 선정재료로 구성하여 두는 경우와, 유체(28, 36)와의 접촉 부분만(예컨대, 각 통로(6, 7, 34, 35)의 내벽면 등)을 코팅, 파이프 압입(壓入) 등의 수단에 의한 선정재료층으로 구성하여 두는 경우로 대별된다. 특히, 후자는 기계적 강도 등의 면으로부터 스테인레스강 등의 금속재로 구성하지 않을 수 없는 부재, 부분(예컨대, 회전축체(2)의 본체부(12))에 유체통로(3, 103)를 형성하여 두는 경우에 유효하다. 또한, 드라이 핀(24a) 내지 드라이브 바(24)는 메카니컬 씰(4)에 의하여 제1 유체통로(3)와의 사이를 차폐 씰링된 냉각공간(17…)에 배치되는 것이며, 다만 냉각유체(29)가 접촉할 뿐이기 때문에, 제1 유체(28)의 금속오염을 회피하고 나서, 금속재로 구성하는 것도 가능하지만, 제1 유체(28)의 금속오염 회피에 만전을 기하기 위해서는(예컨대, 메카니컬 씰(4)의 씰 기능 저하에 의한 양쪽 유체(28, 29)의 혼합이 있었던 경우에도 그 금속오염 회피를 실현하기 위하여) 상기 엔지니어링 플라스틱 등의 플라스틱 재료로 구성하여 두는 것이 바람직하다. 또한, 탄성 씰 링(32)에 있어서, 본체부(40) 및 내외주 립부(41, 42)로 이루어는 단면상 대략 ㄷ자 형상의 고리모양쪽체는 플라스틱, 고무 등의 탄성재료로 일체로 형성되지만, 그 구성재인 탄성재의 선정은 씰 조건에 따라 행하여진다. 예컨대, 그 탄성 씰 링(32)에 의하여 씰링해야 할 유체(36)가 고온인 경우에는, 내열성의 탄성재를 사용하고, 그 유체(36)가 부식성을 갖는 것인 경우에는, 내식성의 탄성재를 사용하지만, 일반적으로는 자기윤활성(自己潤滑性), 저(低)마찰성(마찰계수 O.2∼ 0.3 정도)을 갖는 폴리데트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소수지나 이것에 유리섬유, 탄소섬유, 이황화몰리브덴 등의 충전재를 일 종 이상 배합하여 이루어는 탄성복합재 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이 예에서는, 폴리데트라플루오로에틸렌에 유리섬유 및 이황화몰리브덴 또는 폴리이미드 수지를 배합한, 저마찰성, 내마모성 등이 뛰어난 탄성복합재를 사용하고 있다.

이상과 같이 구성된 메카니컬 씰 장치인 로터리 죠인트에 의하면, N 개의 제1 유체통로(3…) 및 한 개의 제2 유체통로(103)가 각각 독립하여 형성되어 있으므로, N+1 종의 유체(28…, 36)를 회전측 유체통로와 고정측 유체통로와의 사이에서 혼재시킬 일 없게 양호하게 유동시킬 수 있고, 그것들의 유동 상태제어도 각별에 행할 수 있다.

그리고, 각 제1 유체통로(3)의 상대회전부분(통로접속공간(5))을 씰링하는 메카니컬 씰(4)에 있어서는 드라이브 핀(4a)이 정지밀봉링(8)과의 결합부위의 양측에 있어서 지지벽(10) 또는 지지돌기(11)에 지지(양단 지지)되어 있으므로, 드라이브 핀(24a)를 금속재로 구성한 경우는 물론, 금속재에 비하여 강도적으로 뒤지는 플라스틱재로 구성한 경우에도, 서두에서 설명한 바와 같은 문제가 생기는 일이 없어, 드라이브 핀 기능이 안정하게 발휘되게 된다. 따라서, 드라이브 핀 기능의 저하, 상실에 의하여 메카니컬 씰(4)의 씰 기능이 저하, 상실하는 것 같은 일이 없어 제1 유체(28)의 유동을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 일반적으로, 드라이브 핀 기능의 저하, 상실을 방지하기 위해, 정지밀봉링(9)에 복수의 오목부(23…)를 형성하고, 각 오목부(23)에 드라이브 핀(24a)를 결합되게 하여 두도록 고안되지만, 상 기와 같이 드라이브 핀(24a)을 고려하여 단(端)지지구조로 하여 두면, 이렇게 복수개의 드라이브 핀(24a…)을 마련하여 두지 않더라도 드라이브 핀 기능의 저하를 방지할 수 있고, 정지밀봉링(9)의 회전 저지를 한 개의 드라이브 핀(24a)으로 충분히 행하는 것이 가능하게 되어, 메카니컬 씰 구조의 간략화를 도모할 수 있다.

또한, 모든 메카니컬 씰(4…)의 드라이브 핀(24a…)을 한 개의 드라이브 바(24)로 겸용하고 있기 때문에, 각 메카니컬 씰(4) 마다 각기 다른 드라이브 핀(24a)을 마련하는 경우에 비하여, 메카니컬 씰 구조의 간략화를 도모할 수 있다.특히, 복수의 메카니컬 씰(4…)을 필요로 하는 로터리 죠인트 등의 메카니컬 씰 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이 정지밀봉링(9)의 회전 저지를 한 개의 드라이브 핀(24a)으로 행할 수 있는 것과 함께, 이러한 효과(메카니컬 씰 구조의 간략화)는 현저하다.

그런데, 메카니컬 씰(4)에 있어서는, 밀봉링(8, 9)의 접촉 부분(밀봉단면(21, 27))이 발열하여 탄 흔적이 남는 등의 우려가 있고, 특히, 씰링해야 할 제1 유체(28)가 기체인 경우나 액체이라도 흡인 배출 등에 의하여 드라이(Dry) 조건으로 되는 경우에는 이러한 우려가 심해진다. 그러나, 상기한 로터리 죠인트에 있어서는, 밀봉링(8, 9) 및 그 접촉 부분은 냉각공간(18)을 유동하는 냉각유체(29)에 의하여 냉각되어, 상기한 우려는 생기지 않으므로, 제1 유체(28)가 기체인 경우나 드라이 조건으로 사용되는 경우에 있어서도, 밀봉링(8, 9)의 상대회전 미끄럼 작용이 원활하게 행하여져, 양호한 씰 기능이 발휘된다.

그런데, 복수개의 유체통로를 필요로 하는 로터리 죠인트에 있어서는, 모든 유체통로의 씰 수단으로서 메카니컬 씰(4)을 채용한 경우에는 로터리 죠인트의 전체 길이(축선방향 길이)가 장대화(長大化)하게 된다. 그러나, 유체통로를 유동시키는 유체의 성상에 따라서는 메카니컬 씰(4)과 같은 고도의 씰 수단을 사용할 필요가 없는 경우도 있다. 그래서, 상기한 로터리 죠인트에 있어서는, 제1 유체통로(3)와 제2 유체통로(103)로 씰링해야 할 유체(28, 36)의 성상에 따라 씰 수단(4, 32)을 구분하여 사용하도록 하고, 메카니컬 씰(4)과 같은 고도의 씰 수단에 의하여 씰링시킬 필요가 없는 제2 유체(36)에 대하여는, 씰 수단으로서 메카니컬 씰(4)에 비하여 구조가 간단하고 소형의 탄성 씰 링(32)을 사용하고 있다. 그 결과, 로터리 죠인트의 전체 길이를 가급적으로 단척화(短尺化)할 수 있어, 로터리 죠인트의 소형화 및 구조 간략화를 효과적으로 도모할 수 있다. 한편, 탄성 씰 링(32, 32)으로 씰링되는 제2 유체통로(103)의 설치 수는 필요에 따라 임의로 할 수 있다. 복수의 제2 유체통로(103…)을 마련할 경우, 각 제2 유체통로(103)에서의 한 쪽의 탄성 씰 링(32)을 이것에 인접하는 제2 유체통로(103)에서의 한 쪽의 탄성 씰 링(32)과 겸용시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 메카니컬 씰 또는 메카니컬 씰 장치는 상기한 실시형태에 한정되지는 않고, 본 발명의 기본원리를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적시에 변경, 개량할 수 있다.

예컨대, 상기한 로터리 죠인트에 있어서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 드라이브 바(24)의 양단은 케이스체(1)에 지지시키지 않고, 메카니컬 씰 군(群)의 양단에 위치하는 메카니컬 씰(최상위 및 최하위의 메카니컬 씰)(4, 4)에 대하여는 각 정지밀봉링(9)을 지지벽(10)으로부터 돌출하는 드라이브 바(24)의 단부에 결합되게 하도록 하여도 좋다. 이 경우, 양쪽 정지밀봉링(9, 9)에 결합되는 드라이브 핀(24a, 24a)은 각각 편지 지지구조를 하는 것이지만, 양쪽 드라이브 핀(24a, 24a)이 지지벽군(群, 10…)에 관통 지지되어 있는 드라이브 바(24)의 양단부이므로, 드라이브 핀의 기단부를 고정 지지시킨 경우와 달리, 서두에서 설명한 바와 같은 같은 문제는 생기지 않는다. 또한, 도 6에 예시하는 것 같이, 전체 메카니컬 씰(4…)의 드라이브 핀(24a…)을, 각각 독립한 드라이브 핀(24a)으로 구성하는 것, 복수개의 드라이브 바(24)로 구성하는 것, 또는 한 개 또는 복수개의 드라이브 핀(24a)과 한 개 또는 복수개의 드라이브 바(24)로 구성하는 것 중 어느 것인가를 채용할 수도 있다.

또한, 본 발명은 하나의 메카니컬 씰 또는 씰 장치를 구성하는 복수의 메카니컬 씰 중 선택된 하나 이상의 메카니컬 씰에 적용할 수 있고, 로터리 죠인트 이외의 메카니컬 씰 장치에도 적용할 수 있다.

Claims

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복수의 메카니컬 씰을 축선방향으로 병렬 배치하여 이루어지는 메카니컬 씰 장치로서, 각 메카니컬 씰이 회전축체에 고정된 회전밀봉링과 통모양의 케이스체에 축선방향으로 이동가능하게 지지된 정지밀봉링을 구비하고, 양쪽 밀봉링의 대향 단면의 상대회전에 의하여 그 상대회전부분의 내외주영역 사이를 씰링하도록 구성된 메카니컬 씰 장치에 있어서,

상기 메카니컬 씰 장치를 구성하는 모든 메카니컬 씰에 대하여, 각 정지밀봉링의 외주부에 형성한 오목부에 결합시킨 드라이브 핀(Drive Pin)을, 그 오목부에 결합하는 부위의 양측에 있어서 케이스체에 고정 지지시킴으로써, 정지밀봉링의 케이스체에 대한 상대회전을 저지하도록 구성함과 아울러, 이들의 모든 드라이브 핀을 한 개의 드라이브 바(Drive Bar)로 겸용하고 있는 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
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복수의 메카니컬 씰을 축선방향으로 병렬 배치하여 이루어지는 메카니컬 씰 장치로서, 각 메카니컬 씰이 회전축체에 고정된 회전밀봉링과 통모양의 케이스체에 축선방향으로 이동가능하게 지지된 정지밀봉링을 구비하고, 양쪽 밀봉링의 대향 단면의 상대회전에 의하여 그 상대회전부분의 내외주영역 사이를 씰링하도록 구성된 메카니컬 씰 장치에 있어서,

상기 메카니컬 씰 장치를 구성하는 메카니컬 씰 군(群)의 일부로서 축선방향으로 인접하는 복수의 메카니컬 씰에 대하여는, 각 정지밀봉링의 외주부에 형성한 오목부에 결합시킨 드라이브 핀(Drive Pin)을 상기 오목부에 결합하는 부위의 양측에 있어서 케이스체에 고정 지지시킴으로써, 상기 정지밀봉링의 케이스체에 대한 상대회전을 저지하도록 구성함과 아울러, 이들의 드라이브 핀을 한 개의 드라이브 바(Drive Bar)로 겸용하고 있는 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제3항 또는 제10항에 있어서,

드라이브 핀이 금속재제 또는 플라스틱재제인 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제3항 또는 제10항에 있어서,

회전축체와 케이스체와의 대향주면부 사이에 한 쌍의 메카니컬 씰로 씰링된 통로접속공간을 형성하고, 회전축체에 형성한 제1 통로와 케이스체에 형성한 제2 통로를 그 통로접속공간을 통하여 연통시키도록 구성된 로터리 죠인트인 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제11항에 있어서,

회전축체와 케이스체와의 대향주면부 사이에 한 쌍의 메카니컬 씰로 씰링된 통로접속공간을 형성하고, 회전축체에 형성한 제1 통로와 케이스체에 형성한 제2 통로를 그 통로접속공간을 통하여 연통시키도록 구성된 로터리 죠인트인 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제12항에 있어서,

통로접속공간을 씰링하는 한 쌍의 메카니컬 씰로 이루어지는 씰 유닛을 복수조 병렬 배치하고, 회전축체와 케이스체와의 대향주면부 사이에 복수의 통로접속공간을 형성함과 아울러, 회전축체에 형성한 복수의 제1 통로와 케이스체에 형성한 복수의 제2 통로를, 각각, 각 통로접속공간을 통하여 연통시키도록 구성된 로터리 죠인트인 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제13항에 있어서,

통로접속공간을 씰링하는 한 쌍의 메카니컬 씰로 이루어지는 씰 유닛을 복수조 병렬 배치하고, 회전축체와 케이스체와의 대향주면부 사이에 복수의 통로접속공간을 형성함과 아울러, 회전축체에 형성한 복수의 제1 통로와 케이스체에 형성한 복수의 제2 통로를, 각각, 각 통로접속공간을 통하여 연통시키도록 구성된 로터리 죠인트인 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제14항에 있어서,

각 씰 유닛에서의 한 쪽의 메카니컬 씰의 회전밀봉링과 그 씰 유닛에 인접하는 씰 유닛에서의 한 쪽의 메카니컬 씰의 회전밀봉링이 겸용되어 있는 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.
제15항에 있어서,

각 씰 유닛에서의 한 쪽의 메카니컬 씰의 회전밀봉링과 그 씰 유닛에 인접하는 씰 유닛에서의 한 쪽의 메카니컬 씰의 회전밀봉링이 겸용되어 있는 것을 특징으로 하는 메카니컬 씰 장치.