JP3145977B2 - ロータリジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ）法による表面研摩装置であるＣＭＰ装置に使用され
るロータリジョイントであって、２種以上の流体を混在
させることなく各別のルートで相対回転部材間において
流動させるためのＣＭＰ装置用ロータリジョイントに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法による半
導体ウエハの表面研摩処理は、ターンテーブルとトップ
リングとを、その間に半導体ウエハを挟圧させた状態
で、別個独立して回転させることにより行われるが、か
かる場合に、ターンテーブル又はトップリングから加圧
空気等の２種以上の流体を噴出させることがある。この
ため、ＣＭＰ法による表面研摩装置（以下「ＣＭＰ装
置」という）にあっては、ＣＭＰ装置本体とこれに回転
自在に支持されたターンテーブル又はトップリングとの
間に、２種以上の流体を別ルートで漏れを生じることな
く流動させるロータリジョイントを設けておく必要があ
る。

【０００３】而して、ＣＭＰ装置本体のような固定側部
材に形成した固定側流体通路とターンテーブル又はトッ
プリングのような回転側部材に形成した回転側流体通路
とを連結するロータリジョイントとしては、一般に、固
定側部材に取付けた第１ジョイント構成部材と回転側部
材に取付けた第２ジョイント構成部材とを相対回転自在
に連結し、両ジョイント構成部材に、回転軸線方向に対
向して相対回転自在に密接する第１及び第２シール面を
一体形成又は固設し、第１シール面が設けられている第
１ジョイント構成部材に、固定側流体通路に連通し且つ
第１シール面の相対回転中心部に開口する流体通路部分
を形成すると共に、第２シール面が設けられている第２
ジョイント構成部材に、回転側流体通路に連通し且つ第
２シール面の相対回転中心部に開口する流体通路部分を
形成して、両流体通路部分をシールされた状態で相対回
転自在に連結するように構成された金属製のもの（以下
「従来ジョイント」という）が周知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来ジョイン
トにあっては、ジョイント構成部材の回転軸線上におい
て両流体通路部分を両シール面により連結するように構
成されていることから、流体の流動ルートを複数設ける
ことができない。したがって、従来ジョイントは、ＣＭ
Ｐ装置のように２種以上の流体を扱う装置，機器には使
用することができず、その用途が大幅に限定されるもの
であった。

【０００５】しかも、従来ジョイントは、流体通路部分
間のシールを両シール面の接触により行なうように構成
されたものであるから、良好なシール機能を維持するた
めには、両シール面の接触圧及び接触状態を適正に保持
しておく必要がある。しかし、各シール面はジョイント
構成部材と一体をなすものであるから、ジョイント構成
部材が軸振れを生じた場合、両シール面の平行性が損な
われて（いわゆる片当たり現象を生じて）シール機能が
低下する虞れがあり、安定したシール機能を発揮するこ
とができない。勿論、片当たり現象が生じると、両シー
ル面が局部的に強く接触することから、その接触部分で
激しく摩耗し、シール機能が喪失する虞れもある。した
がって、従来ジョイントは、長期に亘って安定したシー
ル機能を発揮することができないものであり、流体漏れ
のない清浄環境が要求されるＣＭＰ装置等の装置，機器
には使用することができない。

【０００６】本発明は、このような問題を生じることな
く、２種以上の流体を混在させることなく各別のルート
で流動させることができ、長期に亘って安定したシール
機能を発揮させることができる実用的なＣＭＰ装置用ロ
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明のＣＭＰ装置用ロータリジョイントは、第１ジョイン
ト構成部材と、第１ジョイント構成部材に回転自在に連
結された第２ジョイント構成部材と、回転軸線方向にお
ける両ジョイント構成部材の対向端部間に配設されたメ
カニカルシールであって、一方の対向端部に回転軸線と
同心状をなして固定された固定密封環及び他方の対向端
部に固定密封環と同心対向状をなして軸線方向に移動可
能に保持され且つ固定密封環へと押圧附勢された可動密
封環を具備する端面側メカニカルシールと、第１ジョイ
ント構成部材の内周部とこれに対向する第２ジョイント
構成部材の外周部との間に回転軸線方向に並列状に配設
された複数のメカニカルシールであって、各々が、第１
ジョイント構成部材の内周部に固定された静止密封環及
び第２ジョイント構成部材の外周部に静止密封環と同心
対向状をなして軸線方向に移動可能に保持され且つ静止
密封環へと押圧附勢された回転密封環を具備する周面側
メカニカルシールと、各ジョイント構成部材を貫通し
て、各々の一端部が端面側メカニカルシールの密封環内
に開口された第１流体通路部分と、各ジョイント構成部
材を貫通して、各々の一端部が隣接する周面側メカニカ
ルシール間に開口された第２流体通路部分と、を具備す
るものである。而して、端面側メカニカルシールの密封
環の外周側領域を、当該端面側メカニカルシールとこれ
に隣接する一の周面側メカニカルシールとでシールされ
た密閉状の冷却水供給領域となして、この冷却水供給領
域に当該端面側メカニカルシールの密封環を冷却する冷
却水を供給するように構成してある。また、当該一の周
面側メカニカルシールの静止密封環の内周部に、第２ジ
ョイント構成部材の外周部を回転自在に嵌合する環状の
軸受部を形成して、第２ジョイント構成部材と軸受部と
の間の微小な環状隙間に前記冷却水供給領域の冷却水に
よる潤滑膜が形成されるように構成してある。かかるロ
ータリジョイントにあって、各周面側メカニカルシール
においては、回転密封環を静止密封環へと押圧附勢する
スプリング部材として、当該密封環の軸線方向に弾性変
形可能な板バネを使用しておくことが好ましい。また、
前記一方の対向端部に、第１流体通路部分が開口する凹
部を設けて、この凹部に固定密封環を嵌合固定させてお
くことが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図３に基づいて具体的に説明する。

【０００９】この実施の形態における本発明に係るロー
タリジョイント１０１は、図１に示す如く、固定側部材
（例えば、冒頭で述べたＣＭＰ装置本体）に取り付けら
れる第１ジョイント構成部材１と、回転側部材（例え
ば、冒頭で述べたトップリング又はターンテーブル）に
取付けられる第２ジョイント構成部材２と、両ジョイン
ト構成部材１，２間に介装された端面側メカニカルシー
ル３並びに第１及び第２周面側メカニカルシール４，５
と、両ジョイント構成部材１，２に形成された一連の第
１及び第２流体通路６，７とを具備する。なお、以下に
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。

【００１０】第１ジョイント構成部材１は、図１に示す
如く、円形の内周部１０ａを有する筒状の側部壁１０
と、その上端部にこれを閉塞すべく嵌合取着された端部
壁１１とからなる。なお、両壁１０，１１の嵌合部分
は、Ｏリング１２によりシールされている。

【００１１】第２ジョイント構成部材２は、図１に示す
如く、円柱状の主体部２０と主体部２０の下端部に形成
された円盤状のフランジ部２２と主体部２０に外嵌され
た円筒状の蓋部２３とからなる。蓋部２３を除く第２ジ
ョイント構成部材部分（主体部２０及びフランジ部２
２）は一体成形されている。第２ジョイント構成部材２
は、第１ジョイント構成部材２の内周部つまり側部壁１
０の内周部１０ａと第２ジョイント構成部材１の外周部
である蓋部２３との下端部間に介装したベアリング１３
により、フランジ部２２を除く第２ジョイント構成部材
部分（主体部２０及び蓋部２３）を第１ジョイント構成
部材１内に挿入させた状態で、第１ジョイント構成部材
１に回転自在に支持されている。なお、第２ジョイント
構成部材２は、トップリング等の回転側部材の回転に伴
って強制回転せしめられる。また、主体部２０と蓋部２
３との嵌合部分は、その上下端部位に配したＯリング２
６，２６によりシールされている。

【００１２】端面側メカニカルシール３は、図１及び図
２に示す如く、回転軸線方向における両ジョイント構成
部材１，２の対向端部間つまり第１ジョイント構成部材
１の端部壁１１と第２ジョイント構成部材２の主体部２
０の上端部たる密封環保持部２１との間に配設された端
面接触形のメカニカルシールであって、第２ジョイント
構成部材２に設けられた固定密封環３０と、第１ジョイ
ント構成部材１に設けられた可動密封環３１と、可動密
封環３１と第１ジョイント構成部材１との間に介装され
た回転阻止機構３２及びスプリング部材３３とを具備す
るものである。

【００１３】固定密封環３０は、図２に示す如く、円筒
状に構成されており、第２ジョイント構成部材２の回転
軸線と同心状をなして、密封環保持部２１に形成した凹
部２４に嵌合固定されている。固定密封環３０の上端面
は、軸線に直交する環状平滑面である密封端面３０ａに
構成されている。固定密封環３０は、上端部を僅かに突
出させた状態で凹部２４に嵌合されており、その嵌合部
分はＯリング２５により二次シールされている。

【００１４】可動密封環３１は、図２に示す如く、円環
状の本体部３１ａとその上端部に一体形成された円筒状
の保持部３１ｂとからなるものであり、保持部３１ｂを
端部壁１１に設けた保持孔１１ａに嵌合させることによ
り、第１ジョイント構成部材１に固定密封環３０と同心
対向状をなして軸線方向移動可能に保持されている。保
持部３１ｂと保持孔１１ａとの嵌合部分は、保持孔１１
ａの内周部に保持させたＯリング１４により二次シール
されている。本体部３１ａの外径は保持部３１ｂの外径
より所定量大きく設定されている。本体部３１ａの下端
面は、軸線に直交する環状平滑面である密封端面３１ｃ
に構成されている。

【００１５】回転阻止機構３２は、図２に示す如く、第
１ジョイント構成部材１の端部壁１１の下端部に、保持
孔１１ａの外周領域に配して、一又は複数の係止ピン３
２ａを下方に向けて突設すると共に、可動密封環３１の
本体部３１ａの外周部に一又は複数の係合凹部３２ｂを
形成して、係止ピン３２ａを係合凹部３２ｂに係合させ
ることにより、可動密封環３１を第１ジョイント構成部
材１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。

【００１６】スプリング部材３３は、図２に示す如く、
可動密封環３１の本体部３１ａの上端部とこれに対向す
る第１ジョイント構成部材１の端部壁１１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、可動密封環３１を、両密封端面３０ａ，３１ｃが相
互に押圧接触せしめられるべく、固定密封環３０へと押
圧附勢するものである。

【００１７】端面側メカニカルシール３は、第２ジョイ
ント構成部材２の回転に伴う密封端面３０ａ，３１ｃの
相対回転摺接作用により、その相対回転部分の内周側領
域（以下「第１接続領域」という）３ａと外周側領域３
ｂとの間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。なお、密封端面３０ａ，３１ｃの径を含めた各構成
要素の寸法等は、両領域３ａ，３ｂの圧力関係が逆転す
る場合（例えば、第１流体通路６内が負圧ないしドライ
モードに切り換えられた場合）にも密封端面３０ａ，３
１ｃによる良好なシール機能が維持されるように（例え
ばバランス比を零とする等）設定されている。

【００１８】第１及び第２周面側メカニカルシール４，
５は、図１に示す如く、第２ジョイント構成部材２の外
周部である蓋部２３とこれを同心状に囲繞する第１ジョ
イント構成部材１の内周部つまり側部壁１０の内周部１
０ａとの間に第２ジョイント構成部材２の軸線方向に並
列して上下に配設されている。

【００１９】上位の第１周面側メカニカルシール４は、
図１及び図３に示す如く、側部壁１０と蓋部２３との間
に介装された端面接触形のメカニカルシールであり、前
記外周側領域３ｂの下端部をシールして、この領域を密
閉された冷却水供給領域３ｂとなすものである。すなわ
ち、第１周面側メカニカルシール４は、図３に示す如
く、側壁部１０の内周部１０ａにＯリング４２を介して
内嵌状に固定された静止密封環４３と、静止密封環４３
の下位に配して、蓋部２３にＯリング４４を介して軸線
方向移動可能に挿通保持された回転密封環４５と、回転
密封環４５の下位に配して、蓋部２３に固定されたスプ
リングリテーナ４６と、回転密封環４５とスプリングリ
テーナ４６との間に介装されて、回転密封環４５を静止
密封環４３へと押圧附勢するスプリング部材４７とを具
備して、両密封環４３，４５の相対回転摺接作用によ
り、その相対回転部分の外周側領域４ａと内周側領域た
る冷却水供給領域３ｂとの間をシールするように構成さ
れている。回転密封環４５は、図１に示す如く、その外
周部に形成した係合溝４５ａにスプリングリテーナ４６
に形成した係合突部４６ａを係合させることにより、第
２ジョイント構成部材２に軸線方向移動を許容しつつ相
対回転不能に保持されている。スプリング部材４７は、
軸線方向に密接状に並列する複数の皿状の板バネで構成
されている。而して、冷却水供給領域３ｂには、図１及
び図２に示す如く、第１ジョイント構成部材１の側部壁
１０に設けた給水口１０ｂから冷却水（通常、常温清水
が使用される）１０８が供給されるようになっており、
この冷却水１０８により第１メカニカルシール３の密封
環３０，３１を冷却するように工夫されている。なお、
側部壁１０には、図示していないが、冷却水供給領域３
ｂに連通する排水口が設けられている。

【００２０】また、静止密封環４３の内周部には、これ
を第２ジョイント構成部材２の軸受部材としても機能さ
せるべく、図１及び図３に示す如く、蓋部２３の上端部
を相対回転自在に嵌合保持する環状の軸受部４８が形成
されている。したがって、第２ジョイント構成部材２
は、その上下端部をベアリング１３及び軸受部４８を介
して第１ジョイント構成部材１に回転自在に支持される
ことになり、ベアリング１３のみで支持させた場合に比
して、軸振れを生じることなく円滑に回転されることに
なる。なお、軸受部４８と蓋部２３との間には、極く微
小な環状間隙４９が存在して、これに侵入した冷却水１
０８により潤滑膜が形成されることになり、この潤滑膜
の形成により軸受部４８による軸受機能がより効果的に
発揮されることになる。軸受部４８の内径は、蓋部２３
を径方向変位不能（軸振れしない）に且つ相対回転自在
に嵌合保持しうることを条件として、蓋部２３の外径に
略一致する寸法に設定される。具体的には、蓋部２３と
の間に０．１ｍｍ程度の環状隙間４９が生じるように設
定しておくことが好ましい。

【００２１】下位の第２周面側メカニカルシール５は、
図１及び図３に示す如く、第１周面側メカニカルシール
４の下方位において側部壁１０と蓋部２３との間に介装
された端面接触形のメカニカルシールであって、第１周
面側メカニカルシール４とは上下対称構造をなす点及び
軸受部４８を有しない点を除いて同一構造に構成された
ものである。すなわち、第２周面側メカニカルシール５
は、図３に示す如く、側壁部１０の内周部１０ａにＯリ
ング５２を介して内嵌状に固定された静止密封環５３
と、静止密封環５３の上位に配して、蓋部２３にＯリン
グ５４を介して軸線方向移動可能に挿通保持された回転
密封環５５と、回転密封環５５の上位に配して、蓋部２
３に固定されたスプリングリテーナ４６と、回転密封環
５５とスプリングリテーナ４６との間に介装されて、回
転密封環５５を静止密封環５３へと押圧附勢するスプリ
ング部材（複数の皿状の板バネで構成されている）５７
とを具備して、両密封環５３，５５の相対回転摺接作用
により、その外周側領域４ａと内周側領域であるベアリ
ング１３側の大気領域４ｂとの間をシールするように構
成されている。スプリングリテーナ４６は、第１周面側
メカニカルシール４と兼用されている。回転密封環５５
は、第１周面側メカニカルシール４における回転密封環
４５と同様に、その外周部に形成した係合溝５５ａにス
プリングリテーナ４６に形成した係合突部５６ａを係合
させることにより、第２ジョイント構成部材２に軸線方
向移動を許容しつつ相対回転不能に保持されている。外
周側領域４ａは、両ジョイント構成部材１，２の内外周
部１０ａ，２３間の環状領域の上下端部を第１及び第２
周面側メカニカルシール４，５により密閉シールされた
接続領域（以下「第２接続領域」という）４ａとなされ
ている。

【００２２】第１流体通路６は、図１〜図３に示す如
く、第１ジョイント構成部材１に形成した固定側第１流
体通路部分６０と第２ジョイント構成部材２に形成した
回転側第１流体通路部分６１とを端面側メカニカルシー
ル３により密閉シールされた第１接続領域３ａを介して
連通させてなる一連のものであり、第１流体（例えば、
ＣＭＰ装置においてトップリング又はターンテーブルか
ら半導体ウエハに噴出させる純水等）１０２を流動させ
るものである。固定側第１流体通路部分６０は、第１ジ
ョイント構成部材１の端部壁１１に形成されている。固
定側第１流体通路部分６０の一端部は密封環内である第
１接続領域３ａに開口されており、その他端部は、端部
壁１１の外周部に開口されていて、第１ジョイント構成
部材１が取付けられる固定側部材の固定側流体通路（第
１流体用通路）１０３に接続されるようになっている。
回転側第１流体通路部分６１は第２ジョイント構成部材
２の主体部２０、密封環保持部２１及びフランジ部２２
にその回転軸線（第２ジョイント構成部材２の回転軸
線）を貫通して形成されている。回転側第１流体通路部
分６１の一端部は密封環内である第１接続領域３ａに開
口されており、その他端部は、フランジ部２２の下端部
に開口されていて、第２ジョイント構成部材２が取付け
られる回転側部材の回転側流体通路（第１流体用通路）
１０４に接続されるようになっている。

【００２３】第２流体通路７は、図１及び図３に示す如
く、第１ジョイント構成部材１に形成した固定側第２流
体通路部分７０と第２ジョイント構成部材２に形成した
回転側第２流体通路部分７１とを第１及び第２周面側メ
カニカルシール４，５により密閉シールされた第２接続
領域４ａを介して連通させてなる一連のものであり、第
２流体（例えば、ＣＭＰ装置のトップリングに設けられ
た半導体ウエハ保持機能部を作動させるための加圧空気
等）１０５を第１流体１０２と別ルートで流動させるも
のである。固定側第２流体通路部分７０は第１ジョイン
ト構成部材１の側部壁１０に穿設されており、その一端
部は両周面側メカニカルシール３，４間つまり第２接続
領域４ａに開口されている。また、固定側第２流体通路
部分７０の他端部は固定側部材の固定側流体通路（第２
流体用通路）１０６に接続されるようになっている。回
転側第２流体通路部分７１は、主体部２０の外周部に形
成した環状溝を蓋部２３で閉塞してなる環状通路７１ａ
と、回転側第１流体通路部分６１を囲繞する環状をなし
てフランジ部２２の下端部に開口された環状通路７１ｂ
と、主体部２０に形成されて両環状通路７１ａ，７１ｂ
間を連通する連通路７１ｃと、蓋部２３及びスプリング
リテーナ４６を貫通して、環状通路７１ａを第２接続領
域４ａに開口させる開口通路７１ｄとからなる。この回
転側第２流体通路部分７１の下端開口部である環状通路
７１ｂは、回転側部材に形成された回転側流体通路（第
２流体用通路）１０７に接続されるようになっている。

【００２４】ところで、各ジョイント構成部材１，２
は、この例では、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼で構成
してあるが、各ジョイント構成部材１，２の構成材料は
流動させる流体１０２，１０５の性状やジョイト使用条
件等に応じて適宜に選定することができる。例えば、第
１流体１０２が、金属汚染を嫌う半導体ウエハ等に直接
触れる液体である場合には、少なくとも第１流体１０２
の接液部（第１流体通路６の内壁部）を、金属イオンを
溶出したり金属パーティクルを発生したりすることがな
く且つ加工による寸法安定性，耐熱性に優れたＰＥＥＫ
（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ）、
ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）又はＰＣ
（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等のエンジニアリング
プラスチックで構成し、また第１流体１０２が腐食性の
高いものである場合には、上記接液部にＰＴＦＥ（ｐｏ
ｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｌａ
ｓｔｉｃ）、ＰＦＡ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙ
ｌｅｎｅ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ ｖｉｎｙ
ｌ ｅｔｈｅｒ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）又はＦＥＰ（ｆ
ｌｕｏｒｎａｔｅｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌ
ｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の
耐食性プラスチックをコーティングしておく。また、こ
の例では、固定密封環３０及び静止密封環４３，５３を
カーボンで構成し、可動密封環３１及び回転密封環４
５，５５を炭化珪素で構成してあるが、各密封環の構成
材料はシールしようとする流体１０２，１０５の性状を
含めたシール条件に応じて適宜に選定することができ
る。例えば、全密封環３０，３１，４３，４５，５３，
５５を、耐熱性，耐食性，硬度性等に優れた炭化珪素で
構成しておくようにしてもよい。特に、固定密封環３０
については、上記した如く円筒状に構成しておくことに
よって、炭化珪素で構成する場合にも容易に製作するこ
とができる。

【００２５】以上のように構成されたロータリジョイン
ト１０１によれば、冒頭で述べた如き問題を生じること
なく、第１及び第２流体１０２，１０５を相対回転部材
間で良好に流動させることができる。

【００２６】すなわち、第１流体１０２は、固定側部材
の固定側流体通路１０３からロータリジョイント１０１
の第１流体通路６を経て回転側部材の回転側流体通路１
０４へと流動される。そして、第１流体通路６において
は、第１ジョイント構成部材１０の固定側第１流体通路
部分６０と第２ジョイント構成部材１１の回転側第１流
体通路部分６１とが回転側部材の回転に伴って相対回転
せしめられるが、両流体通路部分６０，６１間を接続す
る第１接続領域３ａが固定密封環３０と可動密封環３１
との相対回転摺接作用によってシールされていることか
ら、第１流体１０２は両通路部分６０，６１間から漏洩
することなく第１流体通路６を流動せしめられることに
なる。

【００２７】このとき、可動密封環３１がスプリング部
材３３により固定密封環３０へと押圧附勢されているか
ら、両ジョイント構成部材１，２の相対位置関係が振動
等により変動した場合にも、両密封端面３０ａ，３１ｃ
が適正に接触されることになる。しかも、第２ジョイン
ト構成部材３の上下端部が静止密封環４３の軸受部４８
とベアリング１３とによって軸受支持されているから、
第２ジョイント構成部材３の軸振れが効果的に防止され
る。したがって、両密封端面３０ａ，３１ｃの径方向位
置関係が変動するようなことなく、常に、両密封端面３
０ａ，３１ｃの接触状態が適正に保持されて、良好なシ
ール機能が発揮される。また、密封端面３０ａ，３１ｃ
は、冷却水供給領域３ｂに供給された冷却水１０８によ
り冷却されて、焼き付きを生じる虞れはない。また、固
定密封環３０は、回転密封環４５，５５と異なって、第
２ジョイント構成部材２に密に嵌合させておく必要があ
るため、加工精度が高くない場合や嵌合手法として焼嵌
めを採用した場合には歪（残留歪，焼嵌歪等）が生じ
て、良好なシール機能を発揮できない虞れがあるが、上
記した如く、固定密封環３０を円筒状として、その大部
分を第２ジョイント構成部材２の凹部２４に嵌入させる
ようにしておくと、このような問題は生じない。

【００２８】また、第２流体１０５は、固定側流体通路
１０６からロータリジョイント１０１の第２流体通路７
を経て回転側流体通路１０７に供給される。第２流体通
路７においては、第１ジョイント構成部材１の固定側第
２流体通路部分７０と第２ジョイント構成部材２の回転
側第２流体通路部分７１とが回転側部材の回転に伴って
相対回転せしめられるが、両通路部分７０，７１間を接
続する第２接続領域４ａが第１及び第２周面側メカニカ
ルシール４，５によりシールされていることから、第２
流体１０５は第２流体通路部分７０，７１間から漏洩す
ることなく第２流体通路７を流動せしめられることにな
る。

【００２９】このとき、前述した如く、第２ジョイント
構成部材２の上下端部が、ベアリング１３と第１周面側
メカニカルシール４の静止密封環４３に設けた軸受部４
８とによって軸受支持されていて、第２ジョイント構成
部材２に軸振れが生じることがないから、第１及び第２
周面側メカニカルシール４，５における両密封環４３，
４５及び５３，５５の径方向位置関係が変動するような
ことがなく、各メカニカルシール４，５によるシール機
能が良好に発揮され、第２流体１０５が第２流体通路７
から漏洩する虞れはない。また、このように、第１周面
側メカニカルシール４の静止密封環４３に軸受機能をも
たせたから、第２ジョイント構成部材２の軸振れを防止
するためにベアリング数を多く設ける必要がなく、ベア
リング１３の設置数を最小限とし得て、ロータリジョイ
ント１０６の小型化（回転軸線方向長さの短縮化）を図
ることができる。また、スプリング部材４７，５７とし
て、コイルスプリングに比して占有スペースが小さくて
足りる皿状の板バネを使用することによって、ロータリ
ジョイント１０６の更なる小型化を図ることができる。

【００３０】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範
囲において、適宜に改良，変更することができる。

【００３１】例えば、本発明に係るロータリジョイント
１０１は、３種以上の流体を各別のルートで流動させる
ように構成することもできる。すなわち、構造上、第１
流体通路６は複数となし得ないが、第２流体通路７につ
いては、周面側メカニカルシール４，５の数を増やすこ
とによって、任意に増やすことができる。この場合、上
記した如く、第１周面側メカニカルシール４を冷却水供
給領域３ｂ及び第２接続領域４ａを仕切るシール手段と
して兼用している例に習って、ロータリジョイント１０
１の大型化を避けるために、２つの第２接続領域４ａの
境界部を一つの周面側メカニカルシールでシールするよ
うにしておくことが好ましい。つまり、Ｎ個の第２流体
通路７が必要とされる場合（第１流体１０２を含めた
（Ｎ＋１）種の流体を流動させる場合）、Ｎ個の第２接
続領域４ａが必要となるが、かかるＮ個の第２接続領域
４ａは、（Ｎ＋１）個の周面側メカニカルシールを並設
することによって確保することができる。

【００３２】また、軸受部４８は、ベアリング１３から
最も離れた位置に位置する一の静止密封環（上記の例で
は、第１周面側メカニカルシール４の静止密封環４３）
に設けておくことが好ましいが、他の一又は複数の静止
密封環（上記の例では、第２周面側メカニカルシール５
の静止密封環５３）にも設けておくことも可能である。

【００３３】また、端面側メカニカルシール３におい
て、上記した例と異なって、固定密封環３０を第１ジョ
イント構成部材１側に設けると共に可動密封環３１（及
びその付属部材３２，３３）を第２ジョイント構成部材
２側に設けるようにすることも当然に可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明のＣＭＰ装置用ロータリジョイントは、２種以上の流
体を混在させることなく各別のルートで相対回転部材間
において流動させることができ、しかもジョイント構成
部材間において安定したシール機能を発揮させて、流体
漏れを確実に防止することができるものである。また、
静止密封環に軸受機能をもたせることにより、更にはス
プリング部材として板バネを使用することにより、ジョ
イント構造の可及的な小型化を図ることができるもので
ある。したがって、本発明によれば、従来ジョイントを
使用できないＣＭＰ装置にも好適に使用することがで
き、広範な用途に供しうる極めて実用的価値の高いＣＭ
Ｐ装置用ロータリジョイントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】図１の要部の拡大図である。

【図３】図１の他の要部の拡大図である。

【符号の説明】

１…第１ジョイント構成部材、２…第２ジョイント構成
部材、３…端面側メカニカルシール、３ａ…第１接続領
域、３ｂ…冷却水供給領域、４，５…周面側メカニカル
シール、４ａ…第２接続領域、６…第１流体通路、７…
第２流体通路、１０ａ…内周部（第１ジョイント構成部
材の内周部）、１１…端部壁（他方の対向端部）、２１
…密封環保持部（一方の対向端部）、２３…蓋部（第２
ジョイント構成部材の外周部）、２４…凹部（一方の対
向端部に形成された凹部）、３０…固定密封環、３１…
可動密封環、３３…スプリング部材、４７，５７…板バ
ネ（スプリング部材）、４９…環状隙間、６０…固定側
第１流体通路部分（第１ジョイント構成部材に形成され
た第１流体通路部分）、６１…回転側第１流体通路部分
（第２ジョイント構成部材に形成された第１流体通路部
分）、７０…固定側第１流体通路部分（第１ジョイント
構成部材に形成された第２流体通路部分）、７１…回転
側第２流体通路部分（第２ジョイント構成部材に形成さ
れた第２流体通路部分）、１０１…ＣＭＰ装置用ロータ
リジョイント、１０２…第１流体、１０５…第２流体、
１０８…冷却水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−44877（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−269727（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−44417（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−82420（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 27/00 - 27/12 F16L 37/00 - 39/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ジョイント構成部材と、 第１ジョイント構成部材に回転自在に連結された第２ジ
   ョイント構成部材と、 回転軸線方向における両ジョイント構成部材の対向端部
   間に配設されたメカニカルシールであって、一方の対向
   端部に回転軸線と同心状をなして固定された固定密封環
   及び他方の対向端部に固定密封環と同心対向状をなして
   軸線方向に移動可能に保持され且つ固定密封環へと押圧
   附勢された可動密封環を具備する端面側メカニカルシー
   ルと、 第１ジョイント構成部材の内周部とこれに対向する第２
   ジョイント構成部材の外周部との間に回転軸線方向に並
   列状に配設された複数のメカニカルシールであって、各
   々が、第１ジョイント構成部材の内周部に固定された静
   止密封環及び第２ジョイント構成部材の外周部に静止密
   封環と同心対向状をなして軸線方向に移動可能に保持さ
   れ且つ静止密封環へと押圧附勢された回転密封環を具備
   する周面側メカニカルシールと、 各ジョイント構成部材を貫通して、各々の一端部が端面
   側メカニカルシールの密封環内に開口された第１流体通
   路部分と、 各ジョイント構成部材を貫通して、各々の一端部が隣接
   する周面側メカニカルシール間に開口された第２流体通
   路部分と、を具備しており、 端面側メカニカルシールの密封環の外周側領域を、当該
   端面側メカニカルシールとこれに隣接する一の周面側メ
   カニカルシールとでシールされた密閉状の冷却水供給領
   域となして、この冷却水供給領域に当該端面側メカニカ
   ルシールの密封環を冷却する冷却水を供給するように構
   成すると共に、 当該一の周面側メカニカルシールの 静止密封環の内周部
   に、第２ジョイント構成部材の外周部を回転自在に嵌合
   する環状の軸受部を形成して、第２ジョイント構成部材
   と軸受部との間の微小な環状隙間に前記冷却水供給領域
   の冷却水による潤滑膜が形成されるように構成したこと
   を特徴とするＣＭＰ装置用ロータリジョイント。
2. 【請求項２】 各周面側メカニカルシールにおいて、回
   転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材
   として、当該密封環の軸線方向に弾性変形可能な板バネ
   を使用したことを特徴とする、請求項１に記載するＣＭ
   Ｐ装置用ロータリジョイント。
3. 【請求項３】 固定密封環を円筒状となして、前記一方
   の対向端部に形成した凹部に嵌合固定させてあることを
   特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するＣＭＰ装
   置用ロータリジョイント。