JP2009030665A - ロータリジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】液状流体をコンタミネーションを生じることなく良好に流動させることができるロータリジョイントを提供する。
【解決手段】ケース体３に形成した通路７と回転軸体４に形成した通路８とを、ケース体３に設けた静止密封環１５と回転軸体４に設けた回転密封環１６とで構成されるメカニカルシール５によってシールされた接続空間６により連通接続して、これらの両通路７，８及び接続空間６で構成される一連の流路２に液状流体１を流動させるように構成されたロータリジョイントにおいて、メカニカルシール５を、両密封環１５，１６の対向端面である密封端面１８，１９をその間に接続空間６内の液状流体１により動圧を発生させて非接触状態に保持する非接触形メカニカルシール５に構成して、メカニカルシール５から接続空間６外への液状流体１の漏れを所定範囲で許容する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケース体に形成したケース側通路とケース体に回転自在に連結した回転軸体に形成した軸側通路とを、ケース体に設けた静止密封環と回転軸体に設けた回転密封環とで構成されるメカニカルシールによってシールされた接続空間により連通接続して、これらの両通路及び接続空間で構成される一連の流路に液状流体を流動させるように構成されたロータリジョイントであって、特に、半導体洗浄用純水のようにコンタミネーションを生じることなく流動させる必要のある液状流体を扱うロータリジョイントに関するものである。

半導体洗浄装置等の相対回転部材間（装置本体等の固定側部材と洗浄テーブル等の回転側部材との間）で液状流体を流動させるためのロータリジョイントとしては、ケース体に形成したケース側通路とケース体に回転自在に連結した回転軸体に形成した軸側通路とを、ケース体に設けた静止密封環と回転軸体に設けた回転密封環とで構成されるメカニカルシールによってシールされた接続空間により連通接続するように構成したものであって、接続空間をケース体と回転軸体との対向端面間に配設した一つの端面接触形メカニカルシールでシールするようにしたもの（例えば、特許文献１の図１を参照）、接続空間をケース体と回転軸体との対向周面間に配設した一対の端面接触形メカニカルシールでシールするようにしたもの（例えば、特許文献２の図１を参照）又はこれらを組み合わせもの（例えば、特許文献３の図１を参照）が公知である。

特開２００１−１４１１４９公報 特開平１１−１４１７７１号公報 特開平１１−２８７３７２号公報

しかし、これらの従来のロータリジョイントでは、流路の相対回転接続部分である接続空間をシールするメカニカルシールとして、静止密封環と回転密封環とを相対回転摺接させる端面接触形のものを使用しているために、両密封環の摺接による摩耗粉等のパーティクルが流路を流動する液状流体に混入する虞れがあった。また、ケース体と回転軸体との相対回転速度が低い等の使用条件によっては、密封端面間に液状液体による潤滑膜が十分に形成されず、密封環の相対回転摺接面（密封端面）に異常発熱や異常摩耗を生じる虞れがあった。したがって、従来のロータリジョイントは、厳格なコンタミネーション対策を講じておく必要のある半導体洗浄装置等の回転機器には好適に使用することができない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、液状流体をコンタミネーションを生じることなく良好に流動させることができる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。

本発明は、ケース体に形成したケース側通路とケース体に回転自在に連結した回転軸体に形成した軸側通路とを、ケース体に設けた静止密封環と回転軸体に設けた回転密封環とで構成されるメカニカルシールによってシールされた接続空間により連通接続して、これらの両通路及び接続空間で構成される一連の流路に液状流体を流動させるように構成されたロータリジョイントにおいて、上記の目的を達成すべく、当該接続空間をシールするメカニカルシールを、両密封環の対向端面である密封端面をその間に接続空間内の液状流体により動圧を発生させて非接触状態に保持する非接触形メカニカルシールに構成して、当該メカニカルシールから接続空間外への液状流体の漏れを所定範囲で許容するように構成しておくことを提案する。

かかるロータリジョイントの好ましい実施の形態にあっては、前記非接触形メカニカルシールにおいて、接続空間内の液状流体により動圧を発生させるための動圧発生溝が回転密封環の密封端面に形成される。また、前記非接触形メカニカルシールを、ケース体と回転軸体との対向周面間に一対設けることにより、当該両非接触形メカニカルシールと当該対向周面とで囲繞された接続空間を形成するようにする。また、前記一対の非接触形メカニカルシールをケース体と回転軸体との対向周面間に複数組配置して、当該対向周面間に複数の接続空間を区画形成すると共に、ケース体及び回転軸体に各接続空間に開口する複数のケース側通路及び軸側通路を形成して、各ケース側通路、軸側通路及び接続空間で構成される複数の流路に各々液状流体を流動させるように構成しておくことができる。さらに、本発明のロータリジョイントにあっては、ケース体と回転軸体との間に形成された接続空間外の空間であって前記非接触形メカニカルシールにより接続空間と区画されたドレン空間から、接続空間外に漏洩した液状流体をケース体外に排出させるように構成しておくことが好ましい。この場合において、前記ドレン空間に、接続空間内の液状流体より低圧のクエンチング液を給排させることにより、接続空間外に漏洩した液状流体を当該クエンチング液に同伴させてケース体外に排出させるように構成しておくことが好ましい。

本発明のロータリジョイントにあっては、流路の相対回転接続部分である接続空間をシールするメカニカルシールが、液状流体の漏れを所定範囲で許容する非接触形メカニカルシールに構成されているから、端面接触形のメカニカルシールを使用した場合のように密封端面から摩耗粉等のパーティクルが発生せず、仮にパーティクルが発生したとしても、それが密封端面から漏洩する液状流体により接続空間内に侵入することがない。また、端面接触形のメカニカルシールでは十分な液体潤滑を行い得ないような条件下においても、密封端面間の液状流体による潤滑を十分に行うことができ、異常摩耗等を発生する虞れがない。したがって、本発明によれば、液状流体をコンタミネーションを生じることなく良好に流動させることができ、厳格なコンタミネーション対策を講じておく必要のある半導体洗浄装置等の回転機器にも好適に使用できるロータリジョイントを提供することができる。

図１は本発明に係るロータリジョイントの一例を示す縦断正面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。図３〜図５は、夫々、図１又は図２のIII -III 線に沿う要部の横断底面図であり、動圧発生溝を例示するものである。なお、以下の説明において、上下とは図１及び図２における上下をいうものとする。

図１に示すロータリジョイントは、半導体洗浄装置等の固定側部材と回転側部材との間で同種又は異種の液状流体（清水，純水，酸等）１を各別に流動させるための複数本（Ｎ本（Ｎは２以上の自然数））の流路２を有するものである。なお、図示の例ではＮ＝２としてある。

各流路２は、図１に示す如く、筒状のケース体３とこれに回転自在に連結された回転軸体４との対向周面間（ケース体３の内周面と回転軸体４の外周面との間）に形成された環状空間であって一対のメカニカルシール５，５（以下「シールユニット５Ａ」という）によりシールされた接続空間６と、ケース体３に形成されて接続空間６に連通するケース側通路７と、回転軸体４に形成されて接続空間６に連通する軸側通路８とからなる。

ケース体３は内周面が断面円形をなす筒構造体であり、半導体洗浄装置等の固定側部材に取り付けられている。ケース体３の内周面には、軸線方向（上下方向）に一定間隔を隔てて並列するＮ個（この例では２個）の第１環状支持壁９が突出形成されており、更に、これら第１環状支持壁群の両側に配して一対の第２環状支持壁１０，１０が突出形成されている。ケース体３には、図１に示す如く、相互に交差しないＮ本のケース側通路７が径方向に貫通形成されている。各ケース側通路７の一端部は第１環状支持壁９を貫通して接続空間６に開口されており、その他端部はケース体３の外周部に開口されていて、前記半導体洗浄装置等の固定側部材に形成した流路に接続される。なお、ケース体３は、軸線方向に複数部分に分割された構造をなしており、これらの複数個の分割部分をボルト等（図示せず）により相互連結することによって、円筒状の一体構造物に組み立てられる。

回転軸体４は、図１に示す如く、半導体洗浄装置等の回転側部材に取り付けられた円柱状の軸本体１１と、軸本体１１に軸線方向に所定間隔を隔てて並列状に嵌合固定されたＮ＋２個の円筒状の保持筒１２と、軸本体１１の一端部（上端部）に固着されたベアリング受体１３とからなり、第２環状支持壁１０，１０の両側に配置した上下一対のベアリング１４，１４によりケース体３の内周部に同心状をなして回転自在に且つ軸線方向相対移動不能に支持されている。なお、最上端に位置する保持筒１２は、有底円筒状のベアリング受体１３の周壁を構成している。また、上位のベアリング１４はベアリング受体１３とケース体３の上端部との対向周面間に装填されており、下位のベアリング１４は軸本体１１の下端側部分とケース体３の下端部との対向周面間に装填されている。回転軸体４には、図１に示す如く、相互に交差することなく各接続空間６に開口するＮ本の軸側通路８が形成されている。各軸側通路８の一端部は軸本体１１の外周部から保持筒１２を貫通して接続空間６に開口されており、その他端部は軸本体１１の端部（下端部）に開口されていて、前記半導体洗浄装置等の回転側部材に形成した流路に接続される。

各シールユニット５Ａを構成する一対のメカニカルシール５，５は、図１に示す如く、各々、ケース体３に設けた静止密封環１５と回転軸体４に設けた回転密封環１６と静止密封環１５を回転密封環１６へと押圧附勢するスプリング１７とを具備して、両密封環１５，１６の対向端面たる密封端面１８，１９の一方に形成した動圧発生溝２０により密封端面１８，１９間に接続空間６内の液状流体１による動圧を発生させるように構成された動圧形の非接触形メカニカルシールである。すなわち、各メカニカルシール５は、図２に示す如く、回転密封環１６の密封端面（以下「回転側密封端面」という）１９に形成した動圧発生溝２０により回転側密封端面１１と静止密封環１５の密封端面（以下「静止側密封端面」という）１８との間に動圧を発生させることにより、密封端面１８，１９間を液状流体１による潤滑膜が介在する非接触状態に保持して、接続空間６内の液状流体１が密封端面１８，１９から接続空間６外の空間であるドレン空間２１に漏洩することを所定範囲で許容するものである。

各静止密封環１５は、図１及び図２に示す如く、第１環状支持壁９の内周面にＯリング２２を介して軸線方向に移動可能に嵌合保持されており、その密封端面（静止側密封端面）１８は軸線（両体３，４の回転軸線）に直交する同心円状の平滑面に構成されている。各静止密封環１５は、図１に示す如く、その外周部に形成した凹部２３を、対向する第１環状支持壁９，９に両端支持させた第１ドライブピン２４又は対向する第１及び第２環状支持壁９，１０に両端支持させた第２ドライブピン２５に係合させることにより、所定範囲での軸線方向移動を許容する状態でケース体３に相対回転不能に保持されている。なお、第１及び第２ドラブピン２４，２５は、第１環状支持壁９を貫通するドライブバーで兼用することも可能である。この場合、ドライブバーの貫通孔は、各ケース側通路７に干渉しない位置に形成されることは勿論である。

各回転密封環１６は、図１に示す如く、隣接する保持筒１２，１２間で挟圧した状態で軸本体１１に嵌挿させることにより、軸本体１１の外周面に固定されている。なお、各回転密封環１６と軸本体１１との間は、軸本体１１と各保持筒１２との間に装填したＯリング２６によりシールされている。

各回転密封環１６の端面（保持筒１２が衝合している内径側部分を除く）は、静止側密封端面１８と同様に、軸線（両体３，４の回転軸線）に直交する同心円状の平滑面をなす密封端面（回転側密封端面）１９に構成されている。各回転側密封端面１９の外径は静止側密封端面１８の外径と同一又は若干大きく設定されており、その内径（保持筒１２の外径に相当する）は、メカニカルシール５の構成上（静止密封環１５の内径は、当該密封環１５の内周部が保持筒１２の外周部に干渉しないように、保持筒１２の外径より大きく設定される）、必然的に静止側密封端面１８の内径より小さくなっている。したがって、各メカニカルシール５において液状流体１による潤滑膜が形成される環状領域（両密封端面１８，１９が重合する環状領域であって、以下「シール領域Ｗ」という）の径方向幅（シール面幅）は静止側密封端面１８の径方向幅に一致している。

各シールユニット５Ａは、図１に示す如く、両回転密封環１６，１６間に両静止密封環１５，１５が位置するように、一対のメカニカルシール５，５を軸線方向に逆向きになるダブルシール配置したものである。ところで、Ｎ本の流路２（Ｎ個の接続空間６）を確保するためにはＮ組のシールユニット５Ａつまり２Ｎ個のメカニカルシール５が必要であるが、この例では、軸線方向に並列する２Ｎ個のメカニカルシール５のうち、当該メカニカルシール群の両端に位置するメカニカルシール５，５（以下、当該両端のメカニカルシール５，５とこれら以外のメカニカルシール５とを区別する必要がある場合においては、前者を「端部メカニカルシール」といい、後者を「中間メカニカルシール」ということとする）を除いて、隣接する中間メカニカルシール５，５の回転密封環１６を、図１に示す如く、１個の回転密封環１６で兼用するようにしている。したがって、このように兼用される中間メカニカルシール５の回転密封環１６においては、その両端面が回転側密封端面１９，１９に形成されている。

スプリング１７は、各メカニカルシール５において静止密封環１５を回転密封環１６へと押圧附勢するためのものであるが、この例では、図１に示す如く、第１環状支持壁９に形成した貫通孔２７に挿通保持させた状態で当該環状支持壁９に保持された両静止密封環１５，１５間に装填することによって、シールユニット５Ａを構成するメカニカルシール５，５における共通の附勢手段として機能するように工夫してある。なお、各貫通孔２７は、各ケース側通路７に干渉しない位置に形成されている。

各回転側密封端面１９には、図３に示す如く、複数の円弧状をなす動圧発生溝２０が周方向にヘリカル状に並列するように形成されている。各動圧発生溝２０は、回転側密封端面１９の相対回転方向（Ａ方向）において高圧流体領域側（内径側）から低圧流体領域側（外径側）へと円弧状に延びる浅い溝であり、高圧流体領域側の端部２０ａを除いて密封端面１８，１９間のシール領域Ｗに位置するように形成されている。高圧領域側の端部２０ａはシール領域Ｗから回転側密封端面１９の内径側へと食み出しており、高圧流体領域たる接続空間６に開口されている。なお、中間メカニカルシール５における回転密封環１６の両端面たる回転側密封端面１９，１９に形成される動圧発生溝２０，２０は、軸線に直交する面に対して対称形状となっている。而して、各メカニカルシール５においては、動圧発生溝２０が形成された密封端面（回転側密封端面１９）が動圧発生溝２０が形成されていない密封端面（静止側密封端面１８）に対してＡ方向に相対回転することにより、シール領域Ｗ外に開口する端部２０ａから被密封流体領域（接続空間６）の液状流体１が導入されて、密封端面１８，１９間のシール領域Ｗにおいて液状流体１による動圧が発生される。そして、この動圧と静止密封環１５に作用する液状流体１による背圧及びスプリング１７による附勢力とがバランスされることにより、密封端面１８，１９間が液状流体１による流体膜を介在した非接触状態に保持される。したがって、ケース側通路７と軸側通路８とを接続空間６を介して相対回転自在に連通接続してなる流路２においては、液状流体１が密封端面１８，１９間から接続空間６外へと（ドレン空間２１）へと所定の微量漏れを生じつつ流動されることになる。

なお、動圧発生溝２０の形状は、周知の動圧形の非接触形メカニカルシール（例えば、特開平７−２６０００９号公報及び特開平６−１７４１０７号公報等を参照）において採用される動圧発生溝と同様であり、シール条件（密封端面１８，１９の相対回転速度（回転軸体４の回転速度）、接続空間６内における液状流体１の圧力及び密封端面１８，１９間からの許容漏れ量等）に応じて適宜に設定することができる。例えば、図３に示す形状の他、図４又は図５に例示する如き形状とすることもできる。すなわち、図４に示すものでは、回転側密封端面１９の半径方向に直線状に延びる複数の動圧発生溝２０が放射状をなして並列している。各動圧発生溝２０は、図３に示す動圧発生溝２０と同様に、高圧流体領域側（内径側）の端部２０ａを除いて１８，１９間のシール領域Ｗに位置するように形成されており、高圧領域側の端部２０ａはシール領域Ｗから食み出して接続空間６に開口されている。図４に示す動圧発生溝２０を採用する場合、回転側密封端面１９がＡ方向に正転した場合及びＡ反対方向に逆転した場合の何れにおいても動圧を発生させることができ、回転軸体４を正逆転駆動する場合にもロータリジョイントとして使用することができる。このように回転軸体４を正逆転駆動させる用途に使用されるロータリジョイントにあっては、動圧発生溝２０を図５に示す如き形状としておくこともできる。すなわち、図５は特開平７−２６０００９号公報に開示された動圧発生溝と同様のものであり、回転側密封端面１９の直径線に対して対称形状をなす第１及び第２動圧溝群２０Ａ，２０Ｂを周方向に交互に並列配置してなるものであって、図４に示すものと同様に、回転側密封端面１９がＡ方向に正転した場合及びＡ反対方向に逆転した場合の何れにおいても、動圧を発生させることができる。第１動圧溝群２０Ａは、シール領域Ｗ外の高圧側端部２０ａから回転側密封端面１９の半径方向に延びる直線部分とその端部からＡ方向に延びる円弧部分とからなるＬ字形の動圧発生溝２０のグループで構成され、第２動圧溝群２０Ｂは、シール領域Ｗ外のる高圧側端部２０ａから回転側密封端面１９の半径方向に延びる直線部分とその端部からＡ反対方向に延びる円弧部分とからなるＬ字形の動圧発生溝２０のグループで構成されている。

以上のように構成されたロータリジョイントにあっては、接続空間６をシールする一対のメカニカルシール５，５が何れも密封端面１５，１６間を液状流体１による潤滑膜が介在する非接触状態に保持するように構成された非接触形メカニカルシールであることから、密封端面１５，１６の接触による摩耗粉の発生や焼き付きを生じることなく、液状流体１を良好に流動させることができる。しかも、接続空間６を流動する液状流体１が密封端面１５，１６間から漏洩することを許容するものであるから、仮に密封端面１５，１６間において摩耗粉等のパーティクルが発生した場合にも、これらのパーティクルは漏洩流体と共に接続空間６外のドレン空間２１に速やかに排出されることになる。したがって、液状流体１がコンタミネーションを嫌う液体（例えば、半導体洗浄用の純水等）である場合にも、当該液状流体１をコンタミネーションを生じることなく、流動させることができる。

また、上記ロータリジョイントは、回転軸体４が周速０．７ｍ／ｓ以上で回転する条件下で好適に使用されることが実験により確認されているが、仮に、回転軸体４がこのような適正速度以下で回転する事態（低速回転により密封端面１８，１９を非接触状態に保持するに十分な動圧が得られない事態）となっても、密封端面１８，１９が異常摩耗する等のトラブルはこれを回避することができる。例えば、ロータリジョイントの運転開始時又は運転停止時において回転軸体４が低速回転のため密封端面１８，１９を非接触状態に保持するに十分な動圧が発生されない段階では密封端面１８，１９が接触して摩耗する虞れがあるが、このような虞れは、接続空間６に液状流体１が充満する状態で運転開始又は運転停止することによって回避することができる。すなわち、運転開始前の回転軸体４の完全停止状態において接続空間６に液状流体１が充満していると、動圧発生溝２０の端部２０ａが接続空間６に開口していることから、この端部２０ａから動圧発生溝２０内に液状流体１が侵入，滞留する。したがって、この状態から運転が開始されると、回転軸体４が動圧を発生させるに十分な速度で回転していない段階にあっても、シール領域Ｗには動圧発生溝２０に滞留する液状流体１による潤滑（液体潤滑）が行われことから、動圧を発生させるに十分な速度に達するまでの間において密封端面１８，１９がドライ接触するようなことがなく、摩耗粉の発生や焼き付きを生じることがない。このことは、運転停止時において、回転軸体４の回転速度が動圧を発生させるに十分な速度以下に低下した場合にも同様である。このように回転軸体４が動圧を発生させるに十分な速度で回転していない場合にも密封端面１８，１９が液状流体１による潤滑が行われることになるから、運転開始又は運転停止時における如く回転軸体４が低速回転するような場合にも、コンタミネーションの発生を回避することができる。したがって、運転開始及び運転停止が頻繁に繰り返される条件下で使用される場合や回転軸体４が不測に速度低下，回転停止した場合にも、流路２内にコンタミネーションが発生するようなことがない。

ところで、密封端面１８，１９から接続空間６外のドレン空間２１に漏洩した液状流体（漏洩液）は、ドレン空間２１からロータリジョイント外に放出させることができるが、この場合、円滑なドレンを行うためには、ケース体３にドレン空間２１に清水等のクエンチング液２９を給排させる給排通路３０，３１を設けて、漏洩液をクエンチング液２９に同伴させてロータリジョイント外に速やかに排出させるようにしておくことが好ましい。特に、液状流体１が酸等の腐食性液体又は有毒性液体である場合には、漏洩液をクエンチング液２９で希釈するため、ドレン空間２１における腐食トラブルや漏洩液の処理トラブルを回避することが容易となる。

上記した実施の形態にあっては、このようなクエンチング液２９の給排を行うために、次のような構成を採用している。

すなわち、Ｎ組のシールユニット５Ａを上記した如く配置することによって、両体３，４の対向周面間に形成される環状空間は、２Ｎ個のメカニカルシール５によりＮ個の接続空間６とＮ＋１個のドレン空間２１とに区画されるが、各端部シール５（メカニカルシール群の両端（上下端）に位置するメカニカルシール）によって接続空間６と区画されるドレン空間２１を、図１に示す如く、回転軸体４と第２環状壁１０との間に配設した適宜のシール部材３２によりベアリング１４の収納空間と区画して、当該ドレン空間２１に漏洩した液状流体１のベアリング収納空間への侵入をシールするように構成してある。すなわち、両体３，４の対向周面間に一対のシール部材３２，３２によりシールされた環状のシール空間を形成し、このシール空間をＮ組のシールユニット５ＡによりＮ個の接続空間６とＮ＋１個のドレン空間２１とに区画してある。

さらに、ケース体３に、ドレン空間群の両端（上下端）に位置するドレン空間２１，２１に夫々開口するクエンチング液給排通路３０，３１を形成すると共に隣接するドレン空間２１，２１を連通する連通孔を形成してある。この例では、図１に示す如く、クエンチング液供給通路３０を最下端のドレン空間２１に開口させると共にクエンチング液排出通路３１を最上端のドレン空間２１に開口させてあり、第１環状支持壁９に形成したスプリング保持孔（貫通孔）２７をドレン空間相互の連通孔として利用している。また、各シール部材３２は、図１に示す如く、第２環状支持壁１０の内周部に軸線方向移動可能に保持した静止密封環３３と回転軸体４に固定した回転密封環３４と静止密封環３３を回転密封環３４へと押圧附勢するスプリング３５とを具備して、両密封環３３，３４の相対回転摺接作用によりドレン空間２１とベアリング収納空間とをシールする端面接触形のメカニカルシールに構成してある。各静止密封環３３は、Ｏリング３６を介して第２環状支持壁１０に軸線方向移動可能に嵌合保持されると共に、外周部に形成した凹部３７を前記ドライブピン２５に係合させることによりケース体３に対する相対回転を阻止されている。各回転密封環３４は、前記端部シール５の回転密封環１６で兼用されている。なお、ドレン空間２１に供給されるクエンチング液２９の圧力は、接続空間６内の液状流体１より低圧に設定される。

したがって、各ドレン空間２１に漏洩した液状流体（漏洩液）１はクエンチング液供給通路３０からクエンチング液排出通路３１へと流動するクエンチング液２９に同伴されて、速やかにドレン空間２１から排出されることになる。クエンチング液２９としては清水等が使用される。クエンチング液２９の流動により、漏洩液の円滑な排出や希釈化が行なわれる他、密封環１５，１６の発塵や発熱も防止されることになる。なお、非接触形メカニカルシール５により密封端面１８，１９間からは液状流体１の微量漏れが生じるため、クエンチング液２９が密封端面１８，１９間から接続空間６に侵入して液状流体１を汚染することもない。

流路２を流動する液状流体１が接触する部材（密封環１５，１６等）又はその液状流体１の接触面（密封端面１８，１９等）の構成材料は、液状流体１の性状，用途に応じて適宜に選定される。例えば、液状流体１が金属イオンによる汚染を嫌う洗浄用純水等である場合には、通路７，８が形成されるケース体３及び回転軸体４や密封環１５，１６を金属以外のプラスチック（ＰＴＦＥ，ＰＦＥ，ＰＥＥＫ等）、セラミックス（ＳｉＣ等）、カーボン等の材料で構成するか、これらの部材における液状流体接触面に上記したプラスチックやセラミックス等をコーティングしておくのであり、液状流体１が酸等の腐食性液である場合には、上記構成材料又はコーティング材料として耐食性に優れるものが使用される。

本発明に係るロータリジョイントは、上記した実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に変更，改良することができる。例えば、上記した実施の形態における流路２の本数（Ｎ本）は当該ロータリジョイントの用途に応じて任意に設定することができ、１組のシールユニット５Ａにより１本の流路２を有するロータリジョイントに構成しておくこともできる。また、接続空間６はシールユニット５Ａつまり両体３，４の対向周面間に配設した一対の非接触形メカニカルシール５，５によって形成する他、特許文献１に開示されたものと同様に、両体３，４の対向端面間に配設した１個のメカニカルシールにより形成するようにしてもよい。また、特許文献３に開示されたものと同様に、両体３，４の対向端面間及び対向周面間の何れにもメカニカルシールによる接続空間を形成するようにすることもできる。何れの場合にも、コンタミネーションを防止する必要がある流路を構成する接続空間においては、これをシールするメカニカルシールは上記した動圧形の非接触形メカニカルシールに構成しておく。

本発明に係るロータリジョイントの一例を示す縦断正面図である。 図１の要部を拡大して示す詳細図である。 動圧発生溝の一例を示す要部の横断底面図（断面は図１又は図２のIII -III線に沿う）である。 動圧発生溝の変形例を示す要部の横断底面図（断面は図１又は図２のIII -III 線に沿う）である。 動圧発生溝の他の変形例を示す要部の横断底面図（断面は図１又は図２のIII -III 線に沿う）である。

符号の説明

１ 液状流体
２ 流路
３ ケース体
４ 回転軸体
５ メカニカルシール（動圧形の非接触形メカニカルシール）
５Ａ シールユニット
６ 接続空間
７ ケース側通路
８ 軸側通路
１５ 静止密封環
１６ 回転密封環
１７ スプリング
１８ 密封端面（静止側密封端面）
１９ 密封端面（回転側密封端面）
２０ 動圧発生溝
２０ａ 動圧発生溝の端部
２１ ドレン空間
２９ クエンチング液
３０ クエンチング液供給通路
３１ クエンチング液排出通路

Claims (6)

1. ケース体に形成したケース側通路とケース体に回転自在に連結した回転軸体に形成した軸側通路とを、ケース体に設けた静止密封環と回転軸体に設けた回転密封環とで構成されるメカニカルシールによってシールされた接続空間により連通接続して、これらの両通路及び接続空間で構成される一連の流路に液状流体を流動させるように構成されたロータリジョイントにおいて、
   当該接続空間をシールするメカニカルシールを、両密封環の対向端面である密封端面をその間に接続空間内の液状流体により動圧を発生させて非接触状態に保持する非接触形メカニカルシールに構成して、当該メカニカルシールから接続空間外への液状流体の漏れを所定範囲で許容するように構成したことを特徴とするロータリジョイント。
2. 前記非接触形メカニカルシールが、接続空間内の液状流体により動圧を発生させるための動圧発生溝を回転密封環の密封端面に形成したものであることを特徴とする、請求項１に記載するロータリジョイント。
3. 前記非接触形メカニカルシールを、ケース体と回転軸体との対向周面間に一対設けることにより、当該両非接触形メカニカルシールと当該対向周面とで囲繞された接続空間を形成するように構成したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するロータリジョイント。
4. 前記一対の非接触形メカニカルシールをケース体と回転軸体との対向周面間に複数組配置して、当該対向周面間に複数の接続空間を区画形成すると共に、ケース体及び回転軸体に各接続空間に開口する複数のケース側通路及び軸側通路を形成して、各ケース側通路、軸側通路及び接続空間で構成される複数の流路に各々液状流体を流動させるように構成したことを特徴とする、請求項３に記載するロータリジョイント。
5. ケース体と回転軸体との間に形成された接続空間外の空間であって前記非接触形メカニカルシールにより接続空間と区画されたドレン空間から、接続空間外に漏洩した液状流体をケース体外に排出させるように構成したことを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載するロータリジョイント。
6. 前記ドレン空間に、接続空間内の液状流体より低圧のクエンチング液を給排させることにより、接続空間外に漏洩した液状流体を当該クエンチング液に同伴させてケース体外に排出させるように構成したことを特徴とする、請求項５に記載するロータリジョイント。