JP2002174379A - Multiple passage type rotary joint - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple passage type rotary joint capable of satisfactorily running a plurality of kinds of fluids. SOLUTION: An annular space 10 between a joint body 1 and a rotating body 2 is partitioned into a connecting space 15 and a cooling space 16 by alternately arranged fixed seal rings 11 and retaining walls 12 and a vertical pair of movable seal rings 13 retained by the retaining walls 12. Both the bodies 1 and 2 have first and second fluid passages 27 and 28 opened to the connecting space 15, respectively. The second fluid passage 28 is formed of a main passage 30, upper and lower passages 31 and 32 and a connecting passage 33 allowing these passages to communicate each other. Each retaining wall 12 has a cooling fluid passing hole 25 allowing the cooling spaces 16 located on both sides thereof to communicate each other. The joint body 1 has a feed passage 42 and discharge passage 43 opened to the upper and lower end cooling spaces 16, respectively, to carry a cooling fluid 44 from the feed passage 42 to the discharge passage 43 successively through all the cooling spaces 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、ＣＭＰ
装置（ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａ
ｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法による半導体ウエハの表面
研摩装置）における相対回転部材間で複数の異種流体又
は同種流体を混在させることなく各別のルートで流動さ
せるための多流路形ロータリジョイントに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Equipment (CMP (Chemical Mechanical)
(1) A multi-channel rotary joint for causing a plurality of different fluids or the same fluid to flow through different routes without being mixed between relative rotating members in a semiconductor wafer surface polishing apparatus by the (Polishing) method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば、ＣＭＰ装置による半導体ウエハ
の表面研摩処理にあっては、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が、かかる場合に、上下方向に
延びる軸線回りで回転する回転側部材（例えばトップリ
ング又はターンテーブル）とこれを回転自在に支持する
固定側部材（例えば装置本体）との間で、ウエハ研磨
液，ウエハ加圧用空気，ウエハ洗浄水（純水），エアー
ブロ−用空気等の供給や半導体ウエハ，定盤等の真空吸
着等を行うことがある。そこで、ＣＭＰ装置にあって
は、一般に、かかる回転側部材と固定側部材との間に複
数のジョイント流路を有するロータリジョイントを設け
て、相対回転する両部材間において上記した複数の異種
流体又は同種流体を各別のルート（流路）で流動させる
ようにしているのが普通である。2. Description of the Related Art For example, in a surface polishing process of a semiconductor wafer by a CMP apparatus, a turntable and a top ring are sandwiched between the turntable and the top ring while the semiconductor wafer is pressed therebetween.
In this case, a rotating member (for example, a top ring or a turntable) that rotates about an axis extending in the vertical direction and a fixed member (for example, the apparatus main body) that rotatably supports the rotating member. In some cases, supply of a wafer polishing liquid, wafer pressurizing air, wafer cleaning water (pure water), air blow air, etc., and vacuum suction of a semiconductor wafer, a surface plate, or the like may be performed. Therefore, in a CMP apparatus, generally, a rotary joint having a plurality of joint flow paths is provided between the rotating side member and the fixed side member, and the above-mentioned plurality of different fluids or the two or more different fluids are provided between the relatively rotating members. Generally, the same type of fluid is caused to flow through different routes (flow paths).

【０００３】而して、このような相対回転部材間に設け
られる多流路形ロータリジョイントとしては、従来か
ら、固定側部材に取り付けられるジョイント本体と回転
側部材に取り付けられる回転体とを回転自在に連結し、
両体の対向周面部間に、上下方向に縦列する複数組の独
立したメカニカルシールを設けて、各組のメカニカルシ
ールによりシールされた複数（メカニカルシールの組数
に対応する数）の連絡空間を形成すると共に、ジョイン
ト本体及び回転体に各連絡空間に連通する流体通路を設
けたもの（以下「従来ジョイント」という）が提案され
ている。[0003] Conventionally, as a multi-channel rotary joint provided between the relative rotating members, conventionally, a joint body attached to a fixed member and a rotating member attached to the rotating member are rotatable. Connected to
A plurality of sets of independent mechanical seals arranged in a vertical direction are provided between the opposing peripheral surfaces of the two bodies, and a plurality of communication spaces (number corresponding to the number of mechanical seals) sealed by each set of mechanical seals are provided. In addition, a joint body and a rotating body provided with a fluid passage communicating with each communication space (hereinafter referred to as "conventional joint") have been proposed.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来ジョイン
トは、回転側部材と回転側部材との間にＮ本（Ｎは２以
上の自然数）のルートが必要である場合、２Ｎ個の独立
したメカニカルシールを設けておく必要があるため、上
下方向に極めて長尺なものとなる。すなわち、各メカニ
カルシールは、両体の対向周面部の一方に固定した固定
密封環と他方に上下方向移動自在に保持した可動密封環
とをコイルスプリングにより押圧接触させた状態で相対
回転するように構成されたものであるから、両密封環の
設置スペースに加えて可動密封環の移動スペース及びコ
イルスプリングの設置スペースが必要となる。したがっ
て、N本のルートを確保するために、その倍（２Ｎ個）
の独立したメカニカルシールを設けておくことは、ジョ
イント軸長が徒に大きくなり、延いてはＣＭＰ装置の大
型化を招来する。However, in the conventional joint, when N (N is a natural number of 2 or more) routes are required between the rotating members, 2N independent mechanical members are required. Since it is necessary to provide a seal, it becomes extremely long in the vertical direction. That is, each mechanical seal is relatively rotated in a state where a fixed sealing ring fixed to one of the opposing peripheral surface portions of the two bodies and a movable sealing ring held movably in the up and down direction on the other are pressed and contacted by a coil spring. Since it is configured, a moving space for the movable sealing ring and a space for installing the coil spring are required in addition to the installation space for both sealing rings. Therefore, in order to secure N routes, double (2N)
Providing the independent mechanical seal described above makes the joint shaft length unnecessarily large, which leads to an increase in the size of the CMP apparatus.

【０００５】また、加圧空気等の気体を供給する場合や
真空吸引を行う場合のようなドライ条件下では、密封環
が相手密封環との相対回転摺接により発熱して焼き付き
や熱歪を生じて、良好なメカニカルシール機能を発揮で
きなくなる。そこで、従来ジョイントでは、メカニカル
シールによって連絡空間と区画される空間（冷却空間）
に冷却水を供給して、密封環を冷却するようにしている
が、冷却水の給排路数が多くなり（２Ｎ個のメカニカル
シールを設ける場合、少なくともＮ＋１組の給排路が必
要となる）、ジョイントへの冷却水給排回路を含めたジ
ョイント構造が極めて複雑化，大型化する。Further, under dry conditions such as when supplying gas such as pressurized air or when performing vacuum suction, the sealing ring generates heat due to relative rotational sliding contact with the mating sealing ring, causing seizure and thermal distortion. As a result, a good mechanical seal function cannot be exhibited. Therefore, in the conventional joint, the space (cooling space) that is separated from the communication space by the mechanical seal
The cooling ring is supplied to cool the sealing ring. However, the number of supply / discharge paths of the cooling water increases (at least N + 1 sets of supply / discharge paths are required when 2N mechanical seals are provided). ), The joint structure including the cooling water supply / discharge circuit to the joint becomes extremely complicated and large.

【０００６】さらに、研磨液等のように固形成分や凝固
成分を含む流体が連絡空間を通過した場合、かかる成分
が可動密封環の二次シール部分や密封環間に付着，堆積
して、メカニカルシール機能が低下，喪失する虞れがあ
る。そこで、従来ジョイントでは、洗浄水を供給させて
連絡空間内の付着，堆積物を除去することが試みられて
いるが、連絡空間に比してジョイント本体及び回転体に
形成された流体通路が環状空間の一部に開口されている
に過ぎず、しかもジョイント構造上、その開口面積が連
絡空間に比して小さなものとならざるを得ないことか
ら、かかる水スパウト（ｓｐｏｕｔ）によっては連絡空
間を十分に洗浄することができない。したがって、適正
なジョイント機能を発揮させるために、ジョイントの分
解を含む保守点検作業を頻繁に行う必要があり、ＣＭＰ
装置の運転効率が大幅に低下する。Further, when a fluid containing a solid component or a solidified component such as a polishing liquid passes through the communication space, such a component adheres and accumulates between the secondary seal portion and the seal ring of the movable seal ring, and is mechanically attached. There is a possibility that the sealing function may be reduced or lost. Therefore, in the conventional joint, an attempt has been made to remove the deposits and deposits in the communication space by supplying cleaning water, but the fluid passage formed in the joint body and the rotating body is annular compared to the communication space. Since the connection space is only open to a part of the space and the opening area is inevitably smaller than the connection space due to the joint structure, the connection space may be reduced depending on the water spout. It cannot be sufficiently washed. Therefore, it is necessary to frequently perform maintenance and inspection work including disassembly of the joint in order to exert an appropriate joint function.
The operation efficiency of the device is greatly reduced.

【０００７】本発明は、このような問題を生じることな
く、複数の異種流体又は同種流体を良好に流動させ且つ
その流動状態を各別に制御することができる実用的な多
流路形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。The present invention provides a practical multi-channel rotary joint capable of satisfactorily flowing a plurality of different types of fluids or the same type of fluid and controlling the flow state of each fluid without causing such a problem. It is intended to provide.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成すべく、ジョイント本体に軸線が上下方向に延びる
回転体を回転自在に連結して、ジョイント本体の内周部
と回転体の外周部との間に、上下方向に所定間隔を隔て
て設けた一対のシール部材により閉塞された環状空間を
形成し、この環状空間において、ジョイント本体の内周
部に設けたＮ個（Ｎは２以上の自然数）の環状の保持壁
と回転体の外周部に設けたＮ＋１個の固定密封環とを上
下方向に交互に配置し、各保持壁の内周部に、その両側
に位置する固定密封環に対向する上下一対の可動密封環
を上下方向に所定間隔を隔てて上下移動自在且つ相対回
転不能に嵌合保持すると共に、各保持壁とこれに保持さ
れた可動密封環との間に、当該可動密封環をこれに対向
する固定密封環に押圧接触させるべく附勢する附勢部材
を配設して、前記環状空間を、各保持壁に保持された上
下一対の可動密封環とこれらに相対回転摺接する両固定
密封環と回転体の外周部とで囲繞形成されるＮ個の連絡
空間と、固定密封環と可動密封環との相対回転摺接部分
において連絡空間と遮蔽シールされ且つ保持壁で仕切ら
れるＮ＋１個の冷却空間と、に区画し、ジョイント本体
に、各保持壁を貫通して各連絡空間に開口するＮ個の第
１流体通路を形成すると共に、回転体に、各連絡空間に
開口するＮ個の第２流体通路であって、その各々が回転
体外に開口する主通路と当該連絡空間の上端部に開口す
る上部通路と当該連絡空間の下端部に開口する下部通路
とこれらの通路を回転体の周方向又は上下方向において
齟齬する位置において連通接続する接続通路とからなる
第２流体通路を形成して、第１流体通路と第２流体通路
とを連絡空間で相対回転自在に連通接続し、各保持壁
に、これに形成された第１流体通路と交差することなく
当該保持壁の両側に位置する冷却空間を連通する冷却流
体通過孔を形成すると共に、ジョイント本体に、最下位
及び最上位の冷却空間に夫々開口する冷却流体の供給路
及び排出路を形成して、冷却流体が供給路から全冷却空
間を順次通過して排出路へと流動されるように構成した
ことを特徴とする多流路形ロータリジョイントを提案す
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, according to the present invention, a rotating body having an axis extending in the vertical direction is rotatably connected to a joint body, and an inner peripheral portion of the joint body and the rotating body are connected to each other. An annular space closed by a pair of seal members provided at a predetermined interval in the vertical direction is formed between the outer peripheral portion and an outer peripheral portion. In this annular space, N annular spaces (N is provided on the inner peripheral portion of the joint body) are formed. (A natural number of 2 or more) annular holding walls and N + 1 fixed sealing rings provided on the outer periphery of the rotating body are alternately arranged in the vertical direction, and fixed on the inner periphery of each holding wall on both sides thereof. A pair of upper and lower movable sealing rings opposed to the sealing ring are fitted and held in a vertical direction at predetermined intervals so as to be vertically movable and relatively non-rotatable, and between each holding wall and the movable sealing ring held by this. , The movable seal ring to a fixed seal ring opposed thereto. An urging member is urged to make pressure contact, and a pair of upper and lower movable sealing rings held by each holding wall, and both fixed sealing rings which are relatively slidably contacted with the annular space and the outer periphery of the rotating body are provided. And N + 1 cooling spaces which are shielded and sealed from the communication space at a portion where the fixed sealing ring and the movable sealing ring are in relative rotational sliding contact with each other and are separated by a holding wall. In the joint body, N first fluid passages penetrating each holding wall and opening to each communication space are formed, and N second fluid passages opening to the rotating body to each communication space are formed. The main passage opening to the outside of the rotating body, the upper passage opening to the upper end of the communication space, the lower passage opening to the lower end of the communication space, and these passages in the circumferential direction or the vertical direction of the rotating body. Connect at a conflicting location A second fluid passage including a continuous passage is formed, and the first fluid passage and the second fluid passage are connected to each other so as to be relatively rotatable in a communication space, and the first fluid passage formed in each holding wall is formed in the second fluid passage. A cooling fluid passage hole communicating with the cooling spaces located on both sides of the holding wall without intersecting with the cooling wall, and supplying and discharging a cooling fluid that opens to the lowermost and uppermost cooling spaces in the joint body, respectively. A multi-channel rotary joint is proposed in which a passage is formed so that the cooling fluid is sequentially passed from the supply passage through the entire cooling space to flow to the discharge passage.

【０００９】かかる多流路形ロータリジョイントの好ま
しい実施の形態にあっては、回転体が円柱状の回転主体
とこれに嵌合固定されたＮ個のスリーブとを具備して、
固定密封環を、隣接する固定密封環間にスリーブを挟圧
状に装填させた状態で、回転主体に嵌合固定させてお
り、各接続通路が、回転主体とスリーブとの間に形成さ
れた環状溝で構成されており、各上部通路が、スリーブ
の上端部に穿設されて環状溝に連通する１個又は複数個
の貫通孔で構成されており、各下部通路が、スリーブの
下端部に穿設されて環状溝に連通する１個又は複数個の
貫通孔で構成されており、各主通路が、下部通路とは回
転体の周方向において齟齬し且つ上下方向において一致
する位置において環状溝に連通される形態で、回転体の
回転主体に形成されている。また、前記環状空間の上下
端部をシールするシール部材が、最上位及び最下位の固
定密封環の外周部とこれに対向するジョイント本体部分
の内周部との間に装填されている。また、各可動密封環
が、保持壁の内周部にＯリングを介して上下移動自在に
嵌合保持された円筒状の保持部と、保持部の先端部に一
体形成された、保持部より大径の環状壁部と、環状壁部
に一体形成されて固定密封環に接触する環状突部とから
なり、環状突部の先端面が、平均径が保持部の外径に一
致又は略一致し且つ径方向幅が微小な円環状平面に構成
されている。さらに、各保持壁に保持された両可動密封
環を附勢する附勢部材が、当該保持壁の冷却流体通過孔
に挿通保持された状態で当該両可動密封環の環状壁部間
に装填されたコイルスプリングで構成されている。In a preferred embodiment of such a multi-channel rotary joint, the rotating body comprises a cylindrical rotating body and N sleeves fitted and fixed to the rotating body.
The fixed sealing ring is fitted and fixed to the rotating main body in a state where the sleeve is loaded between adjacent fixed sealing rings in a pressure-tight manner, and each connection passage is formed between the rotating main body and the sleeve. Each upper passage is constituted by one or a plurality of through holes formed in the upper end of the sleeve and communicating with the annular groove, and each lower passage is formed by a lower end of the sleeve. The main passage is formed with one or a plurality of through holes communicating with the annular groove, and each of the main passages is annular at a position where the main passage is inconsistent in the circumferential direction of the rotating body and coincides in the vertical direction. It is formed in the main body of rotation of the rotating body in a form communicating with the groove. Further, a seal member for sealing the upper and lower ends of the annular space is mounted between the outer peripheral portions of the uppermost and lowermost stationary sealing rings and the inner peripheral portion of the joint body portion opposed thereto. In addition, each movable sealing ring has a cylindrical holding portion which is fitted and held in an up-and-down movable manner on an inner peripheral portion of the holding wall via an O-ring, and a holding portion formed integrally with a tip portion of the holding portion. An annular wall portion having a large diameter and an annular protrusion integrally formed with the annular wall portion and contacting the fixed sealing ring, the tip surface of the annular protrusion having an average diameter matching or substantially equal to the outer diameter of the holding portion. It is configured in an annular plane with a small radial width. Further, an urging member for urging the two movable sealing rings held by the holding walls is inserted between the cooling fluid passage holes of the holding walls and held between the annular wall portions of the two movable sealing rings. It consists of a coil spring.

【００１０】ところで、当該ロータリジョイントの各部
材の構成材は、当該部材に要求される機能，機械的強度
に応じて選択される他、使用流体の性状，使用目的に応
じて選択しておくことが必要であり、一般に、使用流体
に対して不活性なものを選択しておくことが好ましい。
使用流体に対して不活性な構成材は、当該流体の性状や
使用条件（金属汚染の回避等）との関係において決定さ
れるものであり、例えば、使用流体が半導体ウエハの処
理に使用する研磨液，洗浄液等のように金属汚染を回避
すべきものである場合には、使用流体との接触により金
属成分を溶出したり金属粉を発生したりすることがない
セラミックスやプラスチックが該当する。また、使用流
体が砥粒等の固形成分を含有するスラリ流体である場合
には、含有固形成分との接触により発塵しないセラミッ
クス，プラスチックであり、高温流体である場合には耐
熱性を有するセラミックス，プラスチックであり、腐食
性流体である場合には、耐食性ないし耐薬品性を有する
セラミックス，プラスチックが該当する。The components of each member of the rotary joint are selected in accordance with the function and mechanical strength required of the member, as well as in accordance with the properties of the fluid used and the purpose of use. Is generally required, and it is generally preferable to select an inert gas.
The constituent material inert to the working fluid is determined in relation to the properties of the fluid and the working conditions (avoidance of metal contamination, etc.). In the case where metal contamination is to be avoided, such as a liquid or a cleaning liquid, ceramics and plastics which do not elute metal components or generate metal powder upon contact with a working fluid are applicable. When the fluid used is a slurry fluid containing a solid component such as abrasive grains, it is a ceramic or plastic that does not generate dust upon contact with the contained solid component, and when it is a high temperature fluid, it is a ceramic having heat resistance. In the case of plastics and corrosive fluids, ceramics and plastics having corrosion resistance or chemical resistance are applicable.

【００１１】したがって、固定密封環及び回転密封環に
ついては、一般に、接触による摩耗粉等を発生し難い炭
化珪素，酸化アルミニウム等のセラミックスで構成して
おくことが好ましい。勿論、使用条件によっては、後述
のエンジニアリングプラスチックで構成しておくことも
可能である。また、密封環以外の流体接触部分（使用流
体が侵入して接触する虞れのある部分を含む）について
は、使用流体の性状，使用目的に応じて、砥粒等の固形
成分との接触によりパーティクルを発生させることがな
く且つ加工による寸法安定性，耐熱性等に優れたＰＥＥ
Ｋ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎ
ｅ），ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ），
ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等のエンジニアリ
ングプラスチックや耐食性，耐薬品性に優れたＰＴＦＥ
（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ
ｐｌａｓｔｉｃ），ＰＦＡ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅ
ｔｈｙｌｅｎｅ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ ｖ
ｉｎｙｌ ｅｔｈｅｒ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ），ＦＥＰ
（ｆｌｕｏｒｎａｔｅｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐ
ｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｐｌａｓｔｉｃｓ）
等の弗素樹脂で構成しておくことが好ましい。第１及び
第２流体通路における流体接触部分を選定された材料
（以下「選定材料」という）で構成しておく態様として
は、第１及び第２流体通路が形成される部材（例えば、
ジョイント本体及び回転体の全体）又はその部分（例え
ば、回転体の回転主体）を選定材料で構成しておく場合
と、流体接触部分のみ（例えば、第１及び第２流体通路
の内壁面等）をコーティング，パイプ圧入等の手段によ
る選定材料層で構成しておく場合とに大別される。特
に、後者は、機械的強度等の面からステンレス鋼等の金
属材で構成せざるを得ない部材，部分に流路を形成して
おく場合に有効である。Therefore, the stationary sealing ring and the rotating sealing ring are generally preferably made of ceramics such as silicon carbide and aluminum oxide, which hardly generate abrasion powder due to contact. Of course, depending on the use conditions, it is also possible to use an engineering plastic described later. Fluid contact portions other than the sealing ring (including portions where the working fluid may enter and come into contact with the fluid) may be contacted with solid components such as abrasive grains depending on the properties of the working fluid and the purpose of use. PEE that does not generate particles and has excellent dimensional stability and heat resistance due to processing
K (polyether ether keton
e), PES (polyethersulfone),
Engineering plastics such as PC (polycarbonate) and PTFE excellent in corrosion resistance and chemical resistance
(Polytetrafluoroethylene
plastic), PFA (tetrafluoroe)
thylene perfluoroalkoxy v
inyl ether copolymer), FEP
(Fluorated ethylene prop
yylene copolymer plastics)
It is preferable to use a fluororesin. As an aspect in which the fluid contact portion in the first and second fluid passages is formed of a selected material (hereinafter, referred to as “selected material”), a member in which the first and second fluid passages are formed (for example,
When the entire joint body and the rotating body) or a part thereof (for example, the rotating body of the rotating body) is made of the selected material, and only the fluid contacting part (for example, the inner wall surface of the first and second fluid passages) Is composed of a selected material layer by means of coating, pipe press fitting, or the like. In particular, the latter is effective when a flow path is formed in a member or a portion which must be formed of a metal material such as stainless steel in terms of mechanical strength and the like.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図６に基づいて具体的に説明する。なお、以下に示す
実施の形態は、前述したＮを３とした場合に係るもので
ある。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be specifically described with reference to FIGS. The following embodiment relates to a case where N is set to 3.

【００１３】図１〜図５は本発明の実施の形態を示した
もので、この実施の形態における多流路形ロータリジョ
イントは、ＣＭＰ装置の固定側部材（例えば、装置本
体）と回転側部材（例えば、装置本体に回転操作可能に
設けられたトップリング又はターンテーブル）との間に
３本のルート（流路）が形成されており且つ各ルートに
おいて複数種の正圧，負圧流体を流動制御させる場合
（例えば、加圧空気等のガス供給と純水等の液体供給と
真空吸引とを１本のルートを使用して交互に行う場合）
に使用されるもので、固定側部材に取付けられるジョイ
ント本体１と回転側部材に取付けられる回転体２とを具
備して、固定側流路と回転側流路とを接続する３本（Ｎ
本）のジョイント流路を確保するように構成されたもの
である。FIG. 1 to FIG. 5 show an embodiment of the present invention. In this embodiment, a multi-channel rotary joint includes a fixed member (for example, an apparatus main body) and a rotating member of a CMP apparatus. (For example, a top ring or a turntable rotatably provided on the apparatus main body), three routes (flow paths) are formed, and a plurality of types of positive pressure and negative pressure fluids are formed in each route. Flow control (for example, gas supply such as pressurized air, liquid supply such as pure water, and vacuum suction are alternately performed using one route)
A joint body 1 attached to the fixed member and a rotating body 2 attached to the rotating member, and three (N) connecting the fixed channel and the rotating channel.
The present embodiment is configured to secure the joint flow path.

【００１４】ジョイント本体１は、図１に示す如く、中
心線が上下方向に延びる円形内周部を有する筒状構造体
をなすもので、上下方向に分割された５個（Ｎ＋２個）
の環状部分（上位のものから順に第１部分１ａ，第２部
分１ｂ，第３部分１ｃ，第４部分１ｄ，第５部分１ｅと
いう）を連結一体化してなる。これらの部分１ａ〜１ｅ
は、図１に示す如く、第１部分１ａを貫通して第２部分
１ｂに螺着させた第１ボルト３ａと、第２部分１ｂを貫
通して第３部分１ｃに螺着させた第２ボルト３ｂと、第
３及び第４部分１ｃ，１ｄを貫通して第５部分１ｅに螺
着させた第３ボルト３ｃとによって、同心状に連結一体
化されている。As shown in FIG. 1, the joint body 1 has a cylindrical structure having a circular inner peripheral portion whose center line extends in the vertical direction, and is divided into five (N + 2) pieces in the vertical direction.
(Referred to as a first part 1a, a second part 1b, a third part 1c, a fourth part 1d, and a fifth part 1e in this order). These parts 1a to 1e
As shown in FIG. 1, a first bolt 3a penetrated through the first part 1a and screwed to the second part 1b, and a second bolt penetrated through the second part 1b and screwed to the third part 1c. The bolt 3b and the third bolt 3c which passes through the third and fourth portions 1c and 1d and is screwed to the fifth portion 1e are coaxially connected and integrated.

【００１５】回転体２は、図１に示す如く、軸線が上下
方向に延びる円柱状の回転主体４と、これに上下方向に
所定間隔を隔てて縦列状に嵌合固定された３個（Ｎ個）
のスリーブ（円筒体）５…と回転主体４の上端部に嵌合
固定された有底筒状のベアリング受体６とで構成されて
おり、ベアリング受体６及び回転主体４の下端部に形成
された大径のベアリング受部４ａとジョイント本体１の
上下端部との間に装填したベアリング７，７によりジョ
イント本体１の内周部に同心状をなして回転自在に支持
されている。As shown in FIG. 1, the rotating body 2 has a columnar rotating body 4 whose axis extends in the vertical direction, and three rotating bodies 2 (N) which are fitted and fixed in a vertical direction at predetermined intervals in the vertical direction. Pieces)
And a bottomed cylindrical bearing receiver 6 fitted and fixed to the upper end of the rotating main body 4, and formed at the lower end of the bearing receiving body 6 and the rotating main body 4. The inner periphery of the joint body 1 is rotatably supported concentrically by bearings 7, 7 mounted between the large-diameter bearing receiving portion 4a and the upper and lower ends of the joint body 1.

【００１６】ジョイント本体１の内周部と回転体２の外
周部との間には、図１に示す如く、上下方向に所定間隔
を隔てて設けた上下一対のシール部材８，８により閉塞
された環状空間１０が形成されている。シール部材８，
８はオイルシール等の公知の環状シールであり、ベアリ
ング７，７間に配置されている。この実施の形態にあっ
ては、図１に示す如く、シール部材８，８が後述する最
上位及び最下位の固定密封環１１，１１の外周部とこれ
に対向するジョイント本体部分（第１及び第５部分１
ａ，１ｅ）の内周部との間に装填されており、各シール
部材８は、図１及び図２に示す如く、第１又は第５部分
１ａ，１ｅの内周部に嵌合保持されて固定密封環（最上
位又は最下位の固定密封環）１１の外周部に押圧接触さ
れた弾性材（ＮＢＲ等）製のシールリング８ａと、シー
ルリング８ａに埋設された金属材（ＳＵＳ３０４等）製
の補強金具８ｂと、シールリング８ａの固定密封環１１
の外周部への接触力を確保するためのガータスプリング
８ｃとからなる。As shown in FIG. 1, between the inner peripheral portion of the joint body 1 and the outer peripheral portion of the rotating body 2, a pair of upper and lower seal members 8, 8 provided at predetermined intervals in the vertical direction are closed. An annular space 10 is formed. Sealing member 8,
Reference numeral 8 denotes a known annular seal such as an oil seal, which is disposed between the bearings 7. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the seal members 8, 8 have outer peripheral portions of the uppermost and lowermost fixed sealing rings 11, 11 to be described later, and joint body portions (first and second portions) opposed thereto. Fifth part 1
a, 1e), and each seal member 8 is fitted and held on the inner periphery of the first or fifth portion 1a, 1e as shown in FIGS. And a seal ring 8a made of an elastic material (such as NBR) pressed against the outer peripheral portion of the fixed seal ring (top or bottom fixed seal ring) 11, and a metal material (such as SUS304) embedded in the seal ring 8a. Metal fittings 8b and a fixed sealing ring 11 of the sealing ring 8a.
And a garter spring 8c for securing a contact force to the outer peripheral portion of the garter spring.

【００１７】環状空間１０は、図１に示す如く、回転体
２に設けられたＮ＋１個（４個）の固定密封環１１…と
ジョイント本体１の内周部に形成されたＮ個（３個）の
保持壁１２…と各保持壁１２に設けられた上下一対の可
動密封環１３…と各可動密封環１３を固定密封環１１に
押圧附勢する附勢部材１４とを具備する端面接触形メカ
ニカルシールによって、３個（Ｎ個）の連絡空間１５…
と４個（Ｎ＋１個）の冷却空間１６…とに区画されてい
る。As shown in FIG. 1, the annular space 10 includes N + 1 (four) fixed sealing rings 11 provided on the rotating body 2 and N (three) fixed sealing rings 11 formed on the inner peripheral portion of the joint body 1. ), A pair of upper and lower movable sealing rings 13 provided on each holding wall 12 and an urging member 14 for urging each movable sealing ring 13 against the stationary sealing ring 11. With the mechanical seal, three (N) communication spaces 15 ...
And four (N + 1) cooling spaces 16...

【００１８】固定密封環１１…は、図１に示す如く、上
下方向に縦列して回転体２の回転主体４に嵌合固定され
ており、隣接する固定密封環１１，１１の相互間隔はそ
の間に配置されたスリーブ５によって固定されている。
すなわち、固定密封環１１…は、ベアリング受体６をボ
ルト１７により回転主体４に締め付けることにより、ス
リーブ５…を介してベアリング受部４ａとベアリング受
体６との間に挟圧されており、上下方向に等間隔を隔て
た縦列状態で回転主４に固定されている。また、上位の
スリーブ５の上下端部及びこれ以外のスリーブ５，５の
下端部と固定密封環１１…との間にはＯリング１８が介
装されていて、固定密封環１１…と回転体２との間を二
次シールしている。各固定密封環１１は回転体２と同心
をなす円環状板であり、隣接する固定密封環１１，１１
の対向端面は軸線に直交する平滑な円環状平面たる密封
端面１１ａ，１１ａに構成されている。As shown in FIG. 1, the stationary seal rings 11 are vertically arranged in a row and fitted and fixed to the rotating body 4 of the rotating body 2, and the distance between the adjacent stationary seal rings 11, 11 is set therebetween. Is fixed by the sleeve 5 arranged at the center.
That is, the fixed sealing rings 11 are clamped between the bearing receiver 4a and the bearing receiver 6 via the sleeves 5 by fastening the bearing receiver 6 to the rotating body 4 with the bolts 17. It is fixed to the rotating main body 4 in a vertical state at equal intervals in the vertical direction. An O-ring 18 is interposed between the upper and lower ends of the upper sleeve 5 and the lower ends of the other sleeves 5 and 5 and the stationary sealing rings 11. 2 and a secondary seal is provided. Each of the stationary sealing rings 11 is an annular plate concentric with the rotating body 2, and adjacent stationary sealing rings 11, 11.
Are formed as sealed end surfaces 11a, 11a, which are smooth annular flat surfaces perpendicular to the axis.

【００１９】各保持壁１２は、図１に示す如く、隣接す
る固定密封環１１，１１間に位置して、ジョイント本体
１の内周部に突設されている。すなわち、固定密封環１
１…と保持壁１２…とは、環状空間１０において、上下
方向に交互に配置された状態で縦列されている。これら
の保持壁１２…は、第２部分１ｂ、第３部分１ｃ及び第
４部分１ｄの内周部に一体形成されており、回転体２と
同心をなす同一内径を有している。As shown in FIG. 1, each holding wall 12 is located between adjacent fixed sealing rings 11 and 11 and protrudes from the inner peripheral portion of the joint body 1. That is, the stationary sealing ring 1
1 and the holding walls 12 are arranged in a row in the annular space 10 so as to be alternately arranged in the up-down direction. These holding walls 12 are formed integrally with the inner peripheral portions of the second portion 1b, the third portion 1c, and the fourth portion 1d, and have the same inner diameter concentric with the rotating body 2.

【００２０】各保持壁１２の内周部には、図１に示す如
く、当該保持壁１２の両側に位置する固定密封環１１，
１１間に配して、上下一対の可動密封環１３，１３が上
下移動自在に且つ相対回転不能に保持されている。すな
わち、各可動密封環１３は、図１〜図３に示す如く、回
転体２に同心状に遊嵌された円筒状の保持部２０と、そ
の先端部（各保持壁１２に保持された上位の可動密封環
１３においては保持部２０の上端部であり、下位の可動
密封環１３においては保持部２０の下端部である）に一
体形成された環状壁部２１と、これに一体形成されて固
定密封環１１に接触する環状突部２２とからなる。上下
一対の可動密封環１３，１３は、保持部２０，２０の上
下対向面間に所定距離を確保した上下逆向き状態で、保
持壁１２に保持されており、環状壁部２１，２１は当該
保持壁１２を挟んで上下に対向している。保持部２０
は、保持壁１２の内周部にＯリング２３を介して上下移
動自在に嵌合保持されている。環状壁部２１は保持部２
０より大径の円環状板であり、その外周部には、保持壁
１２に植設したドライブピン２４が係合する凹部２１ａ
が形成されていて、両者２１ａ，２４の係合作用によ
り、可動密封環１３がその上下移動を許容されつつ保持
壁１２に相対回転不能に保持される。ドライブピン２４
及びこれが係合する凹部２１ａの数は任意に設定するこ
とができる。環状突部２２の先端面は、回転体２と同心
であり且つその軸線に直交する平滑な円環状平面である
密封端面１３ａに構成されている。この密封端面１３ａ
は、後述するように、平均径（内外径Ｄ₁，Ｄ₂の平均
（（Ｄ₁＋Ｄ₂）／２））を保持部の外径Ｄ₀に一致又は
略一致させると共に径方向幅Ｗ（＝（Ｄ₂−Ｄ₁）／２）
を微小としたものである。As shown in FIG. 1, fixed sealing rings 11, located on both sides of the holding wall 12,
11, a pair of upper and lower movable sealing rings 13, 13 are held so as to be vertically movable and relatively non-rotatable. That is, as shown in FIGS. 1 to 3, each movable sealing ring 13 includes a cylindrical holding portion 20 that is loosely fitted concentrically to the rotating body 2, and a tip portion thereof (an upper portion held by each holding wall 12). Is an upper end portion of the holding portion 20 in the movable sealing ring 13 and is a lower end portion of the holding portion 20 in the lower movable sealing ring 13), and an annular wall portion 21 integrally formed therewith. An annular projection 22 is in contact with the stationary sealing ring 11. The pair of upper and lower movable sealing rings 13 and 13 are held by the holding wall 12 in an upside-down state in which a predetermined distance is secured between the upper and lower opposing surfaces of the holding portions 20 and 20, and the annular wall portions 21 and 21 It faces up and down with the holding wall 12 interposed therebetween. Holder 20
Is fitted and held on the inner peripheral portion of the holding wall 12 via an O-ring 23 so as to be vertically movable. The annular wall portion 21 is the holding portion 2
0 is a circular plate having a diameter larger than 0. A concave portion 21a on the outer peripheral portion is engaged with a drive pin 24 implanted in the holding wall 12.
Is formed, and the movable sealing ring 13 is held by the holding wall 12 so as to be relatively non-rotatable while being allowed to move up and down by the engagement action of the two 21a and 24. Drive pin 24
The number of the recesses 21a with which this engages can be set arbitrarily. The distal end surface of the annular projection 22 is formed as a sealed end surface 13a that is a smooth annular flat surface that is concentric with the rotating body 2 and orthogonal to the axis thereof. This sealed end face 13a
As described later, the average diameter (the average of the inner and outer diameters D ₁ and D ₂ ((D ₁ + D ₂ ) / 2)) matches or substantially matches the outer diameter D ₀ of the holding portion, and the radial width W ( = (D ₂ −D ₁ ) / 2)
Is minute.

【００２１】各保持壁１２とこれに保持された可動密封
環１３，１３との間には、各可動密封環１３を固定密封
環１１へと押圧附勢する附勢部材１４が配設されている
が、この実施の形態にあっては、附勢部材１４が、図１
及び図２に示す如く、保持壁１２を上下方向に貫通する
冷却流体通過孔２５に挿通保持された状態で環状壁部２
１，２１間に介装されたコイルスプリングで構成されて
いて、上下一対の可動密封環１３，１３に共通の附勢手
段として機能するように工夫されている。附勢部材たる
コイルスプリング１４は、通常、回転体２の周方向に等
間隔を隔てて複数個設けられている。An urging member 14 for urging the movable sealing rings 13 toward the fixed sealing rings 11 is provided between each holding wall 12 and the movable sealing rings 13 and 13 held by the holding walls 12. However, in this embodiment, the urging member 14 is
As shown in FIG. 2, the annular wall portion 2 is inserted and held in a cooling fluid passage hole 25 penetrating the holding wall 12 in the vertical direction.
It is constituted by a coil spring interposed between 1 and 21 and is devised to function as a common urging means for the pair of upper and lower movable sealing rings 13 and 13. Usually, a plurality of coil springs 14 as urging members are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotating body 2.

【００２２】したがって、対向する両密封環１１，１３
の密封端面１１ａ，１３ａは回転体２の回転に伴って相
対回転摺接して、周知の端面接触形メカニカルシールと
同様機能により、当該相対回転摺接部分の内周面側領域
と外周面側領域とをシールすることから、環状空間１０
が、図１に示す如く、各々が、隣接する固定密封環１
１，１１とこれらに押圧接触する上下一対の可動密封環
１３，１３と回転体２の外周部であるスリーブ５とで囲
繞形成された、３個（Ｎ個）の連絡空間（上記の内周面
側領域）１５…と、各々が、密封端面１１ａ，１３ａの
相対回転摺接部分において連絡空間１５と遮蔽シールさ
れ且つ保持壁１２で仕切られた、４個（Ｎ＋１個）の冷
却空間（上記の外周面側領域）１６…と、に区画される
のである。Therefore, the opposed sealing rings 11, 13
The sealing end surfaces 11a and 13a are relatively slidably contacted with each other with the rotation of the rotating body 2, and have the same function as a well-known end surface contact type mechanical seal. From the annular space 10
However, as shown in FIG.
Three (N) communication spaces formed by the upper and lower movable sealing rings 13 and 13 that come into contact with these members and the sleeve 5 that is the outer peripheral portion of the rotating body 2 (the inner peripheral space described above). 4) (N + 1) cooling spaces (the above-mentioned surface-side regions) 15... Each of which is shielded and sealed from the communication space 15 at the portion of the sealing end surfaces 11a and 13a that are in relative sliding contact with each other and separated by the holding wall 12. (The outer peripheral surface side region) 16.

【００２３】なお、この実施の形態にあっては、ジョイ
ント本体１の第１及び第５部分１ａ，１ｅ、回転体２の
ベアリング受体６、スプリング１４及びドライブピン２
４をＳＵＳ３１６で、ジョイント本体の第２〜第４部分
１ｂ，１ｃ，１ｄ並びに回転体２の回転主体４及び各ス
リーブ５をＰＥＥＫで、各密封環１１，１３を炭化珪素
で、また各Ｏリング１８，２３（及びジョイント本体１
の部分１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ相互間に装填され
たＯリング）をフッ素ゴムで夫々構成してある。In this embodiment, the first and fifth portions 1a and 1e of the joint body 1, the bearing receiver 6 of the rotating body 2, the spring 14, and the drive pin 2
4 is made of SUS316, the second to fourth portions 1b, 1c, 1d of the joint body, the rotating body 4 of the rotating body 2 and each sleeve 5 are made of PEEK, the sealing rings 11, 13 are made of silicon carbide, and each O-ring is formed. 18, 23 (and the joint body 1
The portions 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e) are made of fluoro rubber.

【００２４】而して、この実施の形態における多流路形
ロータリジョイントにあっては、各々が、ジョイント本
体１に形成した第１流体通路２７と回転体２に形成した
第２流体通路２８とを連絡空間１５により連通させてな
る、３本の独立した一連のジョイント流路が形成されて
いる。Thus, in the multi-channel rotary joint according to the present embodiment, a first fluid passage 27 formed in the joint body 1 and a second fluid passage 28 formed in the rotating body 2 are respectively provided. Are connected by a communication space 15 to form a series of three independent joint flow paths.

【００２５】すなわち、ジョイント本体１には、図１及
び図２に示す如く、相互に交差することなく各連絡空間
１５に連通する３本の第１流体通路２７…が形成されて
いる。これらの第１流体通路２７…は、ジョイント本体
１の第２、第３及び第４部分１ｂ，１ｃ，１ｄに形成さ
れている。各第１流体通路２７の一端部はジョイント本
体１の外周部に開口されており、その他端部は、保持壁
１２を径方向に貫通して、これに保持された可動密封環
１３，１３の保持部２０，２０間において連絡空間１５
に開口している。各第１流体通路２７の一端開口部に
は、ＣＭＰ装置の固定側部材に形成された各固定側流路
２９が連結される。That is, as shown in FIGS. 1 and 2, three first fluid passages 27 are formed in the joint body 1 and communicate with each communication space 15 without intersecting each other. These first fluid passages 27 are formed in the second, third and fourth portions 1b, 1c, 1d of the joint body 1. One end of each first fluid passage 27 is opened to the outer peripheral portion of the joint body 1, and the other end penetrates the holding wall 12 in the radial direction to form the movable sealing rings 13, 13 held therein. A communication space 15 between the holders 20
It is open to. Each fixed-side flow path 29 formed on the fixed-side member of the CMP apparatus is connected to one end opening of each first fluid passage 27.

【００２６】回転体２には、図１及び図２に示す如く、
相互に交差することなく各連絡空間１５に連通する３本
の第２流体通路２８…が形成されている。各第２流体通
路２８は、回転体２外に開口する主通路３０と連絡空間
１５の上端部に開口する上部通路３１と連絡空間１５の
下端部に開口する下部通路３２とこれらの通路３０，３
１を回転体２の周方向又は上下方向において齟齬する位
置において連通接続する接続通路３３とからなる。各接
続通路３３は回転主体４とスリーブ５との間に形成した
環状溝で構成されており、各上部通路３１はスリーブ５
の上端部に穿設されて環状溝（接続通路）３３に連通す
る１個又は複数個の貫通孔で構成されており、各下部通
路３２はスリーブ５の下端部に穿設されて環状溝（接続
通路）３３に連通する１個又は複数個の貫通孔で構成さ
れている。各主通路３０は、一端部（下端部）を回転主
体４の下端部に開口すると共に、他端部（上端部）を下
部通路３２とは回転体２の周方向において齟齬し且つ上
下方向において一致する位置において環状溝（接続通
路）３３に開口した状態で、回転主体４に形成されてい
る。各第１流体通路２８の一端開口部つまり主通路３０
の下端開口部には、ＣＭＰ装置の回転側部材に形成され
た各回転側流路３４が連結される。As shown in FIG. 1 and FIG.
Three second fluid passages 28 communicating with each communication space 15 without intersecting with each other are formed. Each of the second fluid passages 28 includes a main passage 30 opening outside the rotating body 2, an upper passage 31 opening at an upper end of the communication space 15, a lower passage 32 opening at a lower end of the communication space 15, and these passages 30, 3
1 includes a connection passage 33 that communicates with the rotating body 2 at a position inconsistent in the circumferential direction or the vertical direction. Each connection passage 33 is constituted by an annular groove formed between the rotating body 4 and the sleeve 5, and each upper passage 31 is formed by the sleeve 5.
Each of the lower passages 32 is formed at the lower end of the sleeve 5 and is formed with one or a plurality of through holes that are formed at the upper end of the sleeve 5 and communicate with the annular groove (connection passage) 33. The connection passage 33 includes one or a plurality of through holes. Each main passage 30 has one end (lower end) opened at the lower end of the rotating main body 4 and the other end (upper end) inconsistent with the lower passage 32 in the circumferential direction of the rotating body 2 and in the vertical direction. It is formed in the rotating main body 4 in a state where it is opened in the annular groove (connection passage) 33 at a position where it coincides. One end opening of each first fluid passage 28, that is, the main passage 30
Each rotation-side flow path 34 formed in the rotation-side member of the CMP apparatus is connected to the lower end opening.

【００２７】なお、第２流体通路２８の主通路３０と回
転側流路３４との連結は、例えば図４に示す如きコネク
タ３５及びシールキャップ３６を介して簡便に行うこと
ができる。すなわち、図４に示す如く、回転側部材３７
の上端部は、これに形成した凹部３７ａにシールキャッ
プ３６を嵌合保持させた状態で、回転体２の下端部にア
ダプタ３８（図１参照）を介して取り付けられている。
シールキャップ３６は円板状のもので、各回転側流路３
４に直対向する連結孔３６ａが形成されている。回転側
部材３７には、上端部３９ａを凹部３７ａ内に突出させ
たプラスチックパイプ３９が挿通されており、このプラ
スチックパイプ３９の内部空間で回転側流路３４が構成
されている。主通路３０の下端部とプラスチックパイプ
３９の上端部３９ａとは、図５に示す如く、中央部に環
状鍔３５ａを有する円筒状のコネクタ３５によって連結
されている。各コネクタ３５の下端側部分は、プラスチ
ックパイプ３９の上端部３９ａに圧入連結されている。
各コネクタ３５の下端部には下窄まり状の環状段部３５
ｂが形成されていて、この環状段部３５ｂをプラスチッ
クパイプ３９の上端部３９ａにこれを弾性的に拡径しつ
つ圧入させることにより、コネクタ３５とプラスチック
パイプ３９とをシール状に連結するようになっている。
シールキャップ３６の連結孔３６ａの径はかかるプラス
チックパイプ３９の拡径変形を許容できる大きさのもの
に設定されており、連結孔３６ａの上端部にはコネクタ
３５の環状鍔３５ａを係止する係合凹部３６ｂが形成さ
れている。各コネクタ３５の上端部分つまりシールキャ
ップ３６の上面から突出する部分３５ｃは主通路３０の
下端部に突入されており、その突入部分は主通路３０の
下端部に係合保持させたＯリング４０によりシールされ
るようになっている。したがって、プラスチックパイプ
３９の上端部３９ａに、シールキャップ３６をセットし
た上でコネクタ３５を圧入連結し、しかる後、回転体２
と回転側部材３７とをアダプタ３８を介して連結させる
ことにより、コネクタ３５の上端部分３５ｃがＯリング
４０の内周部に圧入して、主通路３０と回転側流路３４
とが連結される。すなわち、回転体２と回転側部材３７
とを連結させることにより、同時に、第２流体通路２８
の主通路３０と回転側流路３４とがコネクタ３５を介し
て自動的に連結されるのであり、第２流体通路２８と回
転側流路３４との連結を簡便に行うことができる。な
お、流体接触部分であるコネクタ３５、パイプ３９及び
Ｏリング４０は、使用流体に対して不活性な材料で構成
しておくことが好ましく、例えばコネクタ３５及びパイ
プ３９はフッ素樹脂で構成され、Ｏリング４０はフッ素
ゴムで構成される。The connection between the main passage 30 of the second fluid passage 28 and the rotation-side passage 34 can be easily performed via a connector 35 and a seal cap 36 as shown in FIG. 4, for example. That is, as shown in FIG.
The upper end is attached to the lower end of the rotating body 2 via an adapter 38 (see FIG. 1) in a state where the seal cap 36 is fitted and held in the recess 37a formed therein.
The seal cap 36 is a disk-shaped member,
4, a connection hole 36a is formed directly opposite to the connection hole 36a. A plastic pipe 39 having an upper end portion 39a protruding into the concave portion 37a is inserted through the rotation-side member 37, and the rotation-side flow path 34 is formed in the internal space of the plastic pipe 39. As shown in FIG. 5, the lower end of the main passage 30 and the upper end 39a of the plastic pipe 39 are connected by a cylindrical connector 35 having an annular flange 35a at the center. The lower end portion of each connector 35 is press-fitted and connected to the upper end portion 39a of the plastic pipe 39.
At the lower end of each connector 35, an annular step 35 having a constricted shape is provided.
The connector 35 and the plastic pipe 39 are connected in a sealing manner by press-fitting the annular step portion 35b into the upper end portion 39a of the plastic pipe 39 while elastically expanding the diameter thereof. Has become.
The diameter of the connection hole 36a of the seal cap 36 is set to a size that allows the plastic pipe 39 to expand and deform, and the upper end of the connection hole 36a engages with the annular flange 35a of the connector 35. A mating recess 36b is formed. An upper end portion of each connector 35, that is, a portion 35c protruding from the upper surface of the seal cap 36 is protruded into a lower end portion of the main passage 30. It is designed to be sealed. Therefore, after setting the seal cap 36 on the upper end 39a of the plastic pipe 39, the connector 35 is press-fitted and connected.
The upper end portion 35c of the connector 35 is press-fitted into the inner peripheral portion of the O-ring 40, and the main passage 30 and the rotation-side flow path 34 are connected.
Are linked. That is, the rotating body 2 and the rotating side member 37
And at the same time, the second fluid passage 28
The main passage 30 and the rotation side flow path 34 are automatically connected via the connector 35, so that the connection between the second fluid passage 28 and the rotation side flow path 34 can be easily performed. The connector 35, the pipe 39, and the O-ring 40, which are fluid contact portions, are preferably made of a material that is inert to the fluid used. For example, the connector 35 and the pipe 39 are made of a fluororesin, The ring 40 is made of fluoro rubber.

【００２８】全ての冷却空間１６…は、図１に示す如
く、各保持壁１２に形成した１個又は複数個の冷却流体
通過孔２５…により相互に連通されている。冷却流体通
過孔２５は、第１流体通路２７と交差しないように配置
されており、前述した如く附勢部材（コイルスプリン
グ）１４を貫通保持する保持孔として兼用されている。
そして、ジョイント本体１には、最下位及び最上位の冷
却空間１６，１６に夫々開口する供給路４２及び排出路
４３を形成して、冷却流体４４が供給路４２から全冷却
空間１６…を順次通過して排出路４３へと流動されるよ
うに構成されている。この実施の形態では、供給路４２
がジョイント本体１の第５部分１ｅに形成されると共に
排出路４３がジョイント本体１の第１部分１ａに形成さ
れていて、冷却流体４４が最下位の冷却空間１６に供給
され、冷間空間１６…を順次上昇通過して最上位の冷却
空間１６から排出されるようになっている。冷却流体４
４としては、一般に、常温の清浄水や純水等が使用され
るが、この例では常温純水を使用している。As shown in FIG. 1, all the cooling spaces 16 are interconnected by one or a plurality of cooling fluid passage holes 25 formed in each holding wall 12. The cooling fluid passage hole 25 is disposed so as not to intersect with the first fluid passage 27, and is also used as a holding hole for penetrating and holding the urging member (coil spring) 14 as described above.
The joint body 1 has a supply passage 42 and a discharge passage 43 which are respectively opened to the lowermost and uppermost cooling spaces 16, 16, and the cooling fluid 44 sequentially flows from the supply passage 42 to the entire cooling spaces 16. It is configured to pass through and flow to the discharge path 43. In this embodiment, the supply path 42
Is formed in the fifth portion 1e of the joint body 1 and the discharge passage 43 is formed in the first portion 1a of the joint body 1, and the cooling fluid 44 is supplied to the lowermost cooling space 16 and the cold space 16 is formed. .. Are sequentially raised and discharged from the uppermost cooling space 16. Cooling fluid 4
Generally, room temperature pure water, pure water, or the like is used as 4. In this example, room temperature pure water is used.

【００２９】ところで、連絡空間１５を流動する流体が
液固形成分や凝固成分を含有するスラリ流体（例えば、
後述するシリコンウエハ研磨液）である場合、密封端面
１１ａ，１３ａ間にスラリ流体が侵入して、これに含ま
れている固形成分や凝固成分が付着，堆積し、密封端面
１１ａ，１３ａの適正な接触が損なわれる虞れがある
が、上述した如く、一方の密封端面１３ａの径方向幅
（以下「密封端面幅」という）Ｗを微小としておくこと
によって、固形成分等の付着，堆積を効果的に防止する
ことができる。すなわち、密封端面１１ａ，１３ａ間に
侵入，付着した固形成分等を密封端面１３ａによって削
り取る如くして排除する（この機能を、以下「付着物排
除機能」という）のである。また、密封端面幅Ｗを微小
として、密封端面１１ａ，１３ａの接触面積を小さくし
ておくことにより、加圧空気の供給等のドライ条件下に
おいても密封端面１１ａ，１３ａの接触による摩耗や発
熱を効果的に抑制する（この機能を、以下「摩耗抑制機
能」という）ことができる。このような付着物排除機能
及び摩耗抑制機能を効果的に発揮させるためには、密封
端面幅Ｗを１〜５ｍｍに設定しておくことが好ましい。
Ｗ＞５ｍｍであると、密封端面１３ａによる固形分排除
機能が充分に発揮されないし、密封端面１１ａ，１３ａ
の接触による摩耗を効果的に防止できない。また、Ｗ＜
１ｍｍであると、密封端面１３ａの強度上の問題の他、
密封端面１３ａによる削り取り力が過大となって、密封
端面１１ａ，１３ａ間に形成される潤滑膜までも破壊さ
れ、密封端面１１ａ，１３ａが焼き付く虞れがあり、微
小幅の密封端面１３ａにより相手密封端面１１ａに環状
の傷がつく虞れもある。さらに、密封端面１１ａ，１３
ａの接触圧が必要以上に高くなるため密封端面１１ａ，
１３ａの接触による摩耗が効果的に抑制されず、摩耗粉
の発生が多くなる。したがって、密封端面幅Ｗは、シー
ル条件（密封すべき流体の性状，圧力等）に応じて、上
記した範囲（１ｍｍ≦Ｗ≦５ｍｍ）で適当に設定してお
くことが好ましい。このような密封端面幅Ｗの上下限値
は、シール条件によって多少異なるが、かかるシール条
件に拘わらず、潤滑膜の破壊を確実に防止しつつ付着物
排除機能及び摩耗防止効果を充分に発揮させるために
は、１ｍｍ≦Ｗ≦２ｍｍとしておくことがより好まし
い。By the way, the fluid flowing through the communication space 15 is a slurry fluid containing a liquid solid component or a solidified component (for example,
In the case of a silicon wafer polishing liquid to be described later), a slurry fluid enters between the sealing end faces 11a and 13a, and solid components and solidification components contained therein adhere and adhere to the sealing end faces 11a and 13a. Although the contact may be impaired, as described above, by making the radial width (hereinafter referred to as “sealed end face width”) W of one sealed end face 13a very small, adhesion and deposition of solid components and the like can be effectively performed. Can be prevented. In other words, solid components and the like that have entered and adhered between the sealed end faces 11a and 13a are eliminated by scraping off the solid end face 13a (this function is hereinafter referred to as "adhered matter removing function"). Further, by making the sealing end face width W small and reducing the contact area of the sealing end faces 11a and 13a, wear and heat generation due to the contact of the sealing end faces 11a and 13a can be prevented even under dry conditions such as supply of pressurized air. This function can be effectively suppressed (this function is hereinafter referred to as “abrasion suppression function”). In order to effectively exhibit such an attached matter removing function and a wear suppressing function, it is preferable to set the sealed end face width W to 1 to 5 mm.
When W> 5 mm, the function of removing solids by the sealed end face 13a is not sufficiently exhibited, and the sealed end faces 11a, 13a are not provided.
Abrasion due to contact with the surface cannot be effectively prevented. Also, W <
If it is 1 mm, in addition to the strength problem of the sealing end face 13a,
There is a possibility that the scraping force by the sealing end face 13a becomes excessive and even the lubricating film formed between the sealing end faces 11a, 13a is destroyed, and the sealing end faces 11a, 13a may be seized. There is a possibility that the end face 11a may have an annular scratch. Furthermore, the sealing end faces 11a, 13
a becomes higher than necessary, so that the sealing end faces 11a,
Wear due to the contact of 13a is not effectively suppressed, and the generation of wear powder increases. Therefore, it is preferable that the sealing end face width W is appropriately set in the above-described range (1 mm ≦ W ≦ 5 mm) according to sealing conditions (properties of the fluid to be sealed, pressure, etc.). The upper and lower limits of the sealing end face width W slightly vary depending on the sealing conditions. However, regardless of the sealing conditions, the debris removing function and the wear preventing effect can be sufficiently exhibited while reliably preventing the destruction of the lubricating film. For this purpose, it is more preferable that 1 mm ≦ W ≦ 2 mm.

【００３０】また、連絡空間１５内の圧力は真空吸引作
を行う場合等に負圧となることがある。したがって、連
絡空間１５と冷却空間１６との間をシールする端面接触
形メカニカルシールにあっては、連絡空間１５が正圧，
負圧の何れとなる場合にも、密封端面１１ａ，１３ａの
接触圧を適正に維持して良好なシール機能（メカニカル
シール機能）が発揮されるように工夫しておくことが好
ましい。そこで、この実施の形態にあっては、前述した
如く可動密封環１３の密封端面１３ａの平均径（（Ｄ₁
＋Ｄ₂）／２）をＯリング２３で二次シールされる保持
部２０の外径Ｄ₀と一致又は略一致させることにより、
当該メカニカルシールをバランス比κを０≦κ≦１に設
定したバランスシールに構成してある。Further, the pressure in the communication space 15 may be a negative pressure when performing a vacuum suction operation or the like. Therefore, in the end face contact type mechanical seal that seals between the communication space 15 and the cooling space 16, the communication space 15 has a positive pressure,
Regardless of the negative pressure, it is preferable that the contact pressure between the sealing end faces 11a and 13a is properly maintained so that a good sealing function (mechanical sealing function) is exhibited. Therefore, in this embodiment, as described above, the average diameter of the sealing end face 13a of the movable sealing ring 13 ((D ₁
+ D ₂ ) / 2) is matched or substantially matched with the outer diameter D ₀ of the holding portion 20 that is secondarily sealed by the O-ring 23,
The mechanical seal is configured as a balance seal in which the balance ratio κ is set to 0 ≦ κ ≦ 1.

【００３１】すなわち、上記した構成のメカニカルシー
ルにあって、バランス比κは、設計上、密封端面１１
ａ，１３ａの相対回転摺接部分の内外径Ｄ₁，Ｄ₂（密封
端面１３ａの内外径であり、（Ｄ₂−Ｄ₁）／２＝Ｗであ
る）と可動密封環１３の二次シール部分の径（Ｏリング
２３に接触する可動密封環１３の保持部２０の外径であ
り、以下「バランス径」という）Ｄ₀とで決定され、κ
＝（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₀）² ）／（（Ｄ₂ ）² −
（Ｄ₁ ）² ）とされる。図３に示す如く、密封端面１１
ａ，１３ａの相対回転摺接部分の内周側領域（連絡空
間）１５及びその外周側領域（冷却空間）１６における
圧力をＰａ，Ｐｂ（Ｐａ＞Ｐｂ）とし、コイルスプリン
グ１４による附勢力（スプリング圧）をＦとすると、当
該相対回転摺接部分に作用する見掛け上の面圧（推力）
Ｐは、Ｐ＝（π／４）（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₀）² ）（Ｐ
ａ−Ｐｂ）／（π／４）（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₁ ）² ）＋
（π／４）（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₁ ）² ）Ｆ／（π／４）
（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₁ ）² ）＝（（（Ｄ₂ ）² −
（Ｄ₀ ）² ）／（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₁ ）² ））（Ｐａ−
Ｐｂ）＋Ｆで与えられることになり、この式における第
１項の係数（（Ｄ₂ ）² −（Ｄ₀ ）²）／（（Ｄ₂ ）²
−（Ｄ₁ ）² ）がバランス比κである。このように、バ
ランス比κは、密封端面１３ａの内外径Ｄ₁ ，Ｄ₂ 及び
バランス径Ｄ₀ によって必然的に決定されるものであ
り、０≦κ≦１に設定しておくことにより、当該メカニ
カルシールによって区画される両領域１５，１６間の差
圧（Ｐａ−Ｐｂ）が大小変動，正負変動した場合にも上
記推力Ｐが大きく変化せず、密封端面１１ａ，１３ａの
接触圧を適正に維持することができ、両領域１５，１６
間のシールを良好に行うことができる。すなわち、κ＜
０であると、Ｐａ＞Ｐｂの場合にスプリング圧力Ｆを必
要以上に高くしておく必要がある等の問題があり、Κ＞
１であると、Ｐａ＜Ｐｂの場合（例えば、連絡空間１５
の圧力Ｐａが真空吸引により負圧となる場合）に密封端
面１１ａ，１３ａの接触圧が不足して、連絡空間１５か
ら冷却空間１６への洩れが生じる等の問題があるが、０
≦κ≦１としておくと、両領域Ａ，Ｂの圧力関係に拘わ
らず、上記した如き問題を生じることなく、両領域１
５，１６を適正にシールすることができる。両領域１
５，１６間の差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が大小変動する場合に
おいて、この差圧変動が一方の領域における圧力変動に
起因するときには、当該一方の領域側を基準として設計
されたバランス比κが零に近づく程、また上記差圧が正
負変動する場合においては、バランス比κが０．５に近
づく程、当該差圧変動による悪影響（推力Ｐの変動）を
受け難い。したがって、両領域１５，１６間の差圧（Ｐ
ａ−Ｐｂ）が大小変動，正負変動する虞れのある場合に
おいては、０≦κ≦０．５としておくことがより好まし
い。この実施の形態にあっては、密封端面１３ａの平均
径（＝（Ｄ₁ ＋Ｄ₂）／２）」とバランス径Ｄ₀とを一致
又は略一致させることによりκ＝０．５となるように設
定してある。That is, in the mechanical seal having the above configuration, the balance ratio κ is designed so that the sealing end face 11
a, (a inner and outer diameters of the seal end faces _{13a, (D 2 -D 1)} / 2 = a W) inside and outside diameters D _1, D ₂ relative rotational sliding contact portion 13a and the secondary seal of the movable seal ring 13 (an outer diameter of the holding portion 20 of the movable seal ring 13 in contact with the O-ring 23, hereinafter referred to as "balance diameter") portion of the diameter is determined by the D _0, kappa
= ((D ₂ ) ² − (D ₀ ) ² ) / ((D ₂ ) ² −
(D ₁ ) ² ). As shown in FIG.
The pressure in the inner peripheral area (communication space) 15 and the outer peripheral area (cooling space) 16 of the relative rotational sliding contact portions of the a and 13a is Pa, Pb (Pa> Pb), and the urging force (spring Pressure) is F, the apparent surface pressure (thrust) acting on the relative rotary sliding contact portion
P is P = (π / 4) ((D ₂ ) ² − (D ₀ ) ² ) (P
a−Pb) / (π / 4) ((D ₂ ) ² − (D ₁ ) ² ) +
(Π / 4) ((D ₂ ) ² − (D ₁ ) ² ) F / (π / 4)
((D ₂ ) ² − (D ₁ ) ² ) = (((D ₂ ) ² −
(D ₀ ) ² ) / ((D ₂ ) ² − (D ₁ ) ² )) (Pa−
Pb) + F, and the coefficient of the first term in this equation ((D ₂ ) ² − (D ₀ ) ² ) / ((D ₂ ) ²
− (D ₁ ) ² ) is the balance ratio κ. As described above, the balance ratio κ is inevitably determined by the inner and outer diameters D ₁ , D ₂ of the sealed end face 13a and the balance diameter D ₀ . Even when the pressure difference (Pa-Pb) between the two regions 15 and 16 defined by the mechanical seal fluctuates in magnitude, positive and negative, the thrust P does not change significantly, and the contact pressure between the sealing end faces 11a and 13a is properly adjusted. Can be maintained in both areas 15, 16
The seal between them can be performed well. That is, κ <
If it is 0, there is a problem that the spring pressure F needs to be increased more than necessary in the case of Pa> Pb.
1, Pa <Pb (for example, the communication space 15
When the pressure Pa becomes negative pressure due to vacuum suction), there is a problem that the contact pressure between the sealing end faces 11a and 13a is insufficient and leakage from the communication space 15 to the cooling space 16 occurs.
If ≦ κ ≦ 1, regardless of the pressure relationship between the two regions A and B, the two regions 1
5, 16 can be properly sealed. Both areas 1
In the case where the pressure difference (Pa-Pb) between 5 and 16 fluctuates, if this pressure fluctuation is caused by the pressure fluctuation in one region, the balance ratio κ designed on the basis of the one region side is changed. As the differential pressure fluctuates in the positive or negative direction as it approaches zero, the adverse effect (fluctuation in thrust P) due to the differential pressure fluctuation is less likely as the balance ratio κ approaches 0.5. Therefore, the pressure difference between the two regions 15 and 16 (P
When there is a possibility that a-Pb) fluctuates in magnitude or positive / negative, it is more preferable to set 0 ≦ κ ≦ 0.5. In this embodiment, the average diameter (= (D ₁ + D ₂ ) / 2) of the sealed end face 13 a and the balance diameter D ₀ are matched or substantially matched so that κ = 0.5. It has been set.

【００３２】以上のように構成された本発明に係る多流
路形ロータリジョイントにあっては、固定側流路２９か
ら第１流体通路２７に供給された流体（正圧流体）は、
連絡空間１５に流入する。さらに、連絡空間１５から第
２流体通路２８を通過して回転側流路３４へと流動す
る。すなわち、連絡空間１５に流入した流体は、上下部
通路３１，３２から接続通路３３を経て主通路３０へと
流動する。In the multi-channel rotary joint according to the present invention configured as described above, the fluid (positive pressure fluid) supplied to the first fluid channel 27 from the fixed channel 29 is:
It flows into the communication space 15. Further, the fluid flows from the communication space 15 to the rotation-side flow path 34 through the second fluid passage 28. That is, the fluid flowing into the communication space 15 flows from the upper and lower passages 31 and 32 to the main passage 30 via the connection passage 33.

【００３３】このとき、主通路３０と上下部通路３１，
３２とが回転体２の周方向又は上下方向において齟齬す
る位置で接続通路３３により接続されているから、連絡
空間１５における第１流体通路２７の開口位置（可動密
封環１３，１３の保持部２０，２０間つまり連絡空間１
５上下方向中央位置）と第２流体通路２８の開口位置つ
まり上下部通路３１，３２の開口位置（連絡空間１５の
上下端位置）とが上下方向において齟齬していることも
相俟って、第１流体通路２７から連絡空間１５に流入し
た流体は、上下に分流して上下部通路３１，３２へと流
出する。その結果、連絡空間１５内においては、その全
域に亘って流体運動が生じ、流体の停滞領域が生じな
い。At this time, the main passage 30 and the upper and lower passages 31,
32 is connected by the connection passage 33 at a position inconsistent in the circumferential direction or the vertical direction of the rotating body 2, the opening position of the first fluid passage 27 in the communication space 15 (the holding portion 20 of the movable sealing rings 13, 13). , Between 20, ie the contact space 1
(5 vertical center position) and the opening position of the second fluid passage 28, that is, the opening position of the upper and lower passages 31 and 32 (upper and lower end positions of the communication space 15) are inconsistent in the vertical direction. The fluid that has flowed into the communication space 15 from the first fluid passage 27 flows vertically and flows out to the upper and lower passages 31 and 32. As a result, in the communication space 15, fluid motion occurs over the entire area, and no fluid stagnation region occurs.

【００３４】したがって、適当なスパウトにより、つま
り固定側流路２９からジョイント流路１５，２７，２８
を経て回転側流路３４に至るルートに洗浄流体（例え
ば、水，空気）を流動させることにより、固形成分や凝
固成分が含まれている流体（研磨液等）が連絡空間１５
を通過することによるトラブルの発生（冒頭で述べた如
く、固形成分や凝固成分が可動密封環１３の二次シール
部分や密封環１１，１３間に付着，堆積して、可動密封
環１３の追随運動（上下移動）等が妨げられて、密封端
面１１ａ，１３ａの相対回転摺接によるメカニカルシー
ル機能が低下，喪失する）を確実に回避することがで
き、ジョイントの分解等を保守点検作業を頻繁に行う必
要がない。すなわち、連絡空間１５においては上記した
如く流体の停滞が生じず、その全域に亘って流体運動が
生じることから、洗浄流体が連絡空間１５を通過する際
に、連絡空間１５がその隅々まで洗浄されて、連絡空間
１５内に残留する固形成分や凝固成分を洗い流し、可動
密封環１３の二次シール部分や密封端面１１ａ，１３ａ
における固形成分や凝固成分の付着，堆積を防止する。
ところで、このような洗浄効果は、格別の洗浄流体によ
らずとも、ＣＭＰ装置の通常運転時の流体供給によって
も発揮されることから、積極的なスパウトはこれを敢え
て行う必要はない。すなわち、ＣＭＰ処理に必要とされ
る空気，水等の処理流体（固形成分や凝固成分を含まな
いもの）を供給する場合にも、スパウト時と同様に、連
絡空間１５の洗浄効果が発揮される。なお、第２流体通
路２８が一箇所において連絡空間１５に開口されている
場合や第２流体通路２８が複数箇所において連絡空間１
５に開口されていてもその開口箇所が連絡空間１５の上
下位置に分散されていない場合には、連絡空間１５の全
域に亘る流体運動は生じ難く、流体の停滞領域が生じ
る。また、上下部通路３１，３２が接続通路３３を介し
て主通路３０に接続されている場合にも、例えば下部通
路３２（複数設けられる場合には、その一つ）と主通路
３０とが、回転体２の周方向及び上下方向の何れにおい
ても齟齬しない位置で接続通路３３により接続されてい
るときには、連絡空間１５から下部通路３２を経て主通
路３０への流動が第２連絡空間１５から上部通路３１を
経て主通路３０への流動に比してより積極的に行われる
ため、連通空間１５の上部領域において流体が停滞する
虞れがある。Therefore, by appropriate spouts, that is, from the fixed side flow path 29 to the joint flow paths 15, 27, 28
By flowing a cleaning fluid (for example, water or air) to a route that reaches the rotation-side flow path 34 through the flow path, a fluid (a polishing liquid or the like) containing a solid component or a solidified component is transferred to the communication space 15.
(As described at the beginning, solid components and solidified components adhere and accumulate between the secondary seal portion of the movable seal ring 13 and the seal rings 11 and 13, and follow the movable seal ring 13. Movement (vertical movement) or the like is impeded, and the mechanical seal function is reduced or lost due to the relative rotational sliding contact between the sealed end faces 11a and 13a). No need to do. That is, since the fluid does not stagnate in the communication space 15 as described above, and the fluid motion occurs over the entire area, when the cleaning fluid passes through the communication space 15, the communication space 15 is cleaned to every corner. Then, the solid component and the solidified component remaining in the communication space 15 are washed away, and the secondary sealing portion and the sealing end surfaces 11a and 13a of the movable sealing ring 13 are removed.
Prevents solid components and solidified components from adhering and accumulating.
By the way, since such a cleaning effect is exerted not only by the special cleaning fluid but also by the fluid supply during the normal operation of the CMP apparatus, it is not necessary to actively perform the spouting. That is, even when a processing fluid (containing no solid component or coagulation component) such as air and water required for the CMP process is supplied, the effect of cleaning the communication space 15 is exerted as in the case of the spout. . In the case where the second fluid passage 28 is open to the communication space 15 at one location, or when the second fluid passage 28 is
If the opening is not dispersed in the upper and lower positions of the communication space 15 even if it is opened in the communication space 5, the fluid motion hardly occurs over the entire area of the communication space 15, and a fluid stagnation region is generated. Also, when the upper and lower passages 31 and 32 are connected to the main passage 30 via the connection passage 33, for example, the lower passage 32 (if one is provided, one of them) and the main passage 30 are connected to each other. When the rotary body 2 is connected by the connection passage 33 at a position that does not conflict with either the circumferential direction or the vertical direction, the flow from the communication space 15 to the main passage 30 via the lower passage 32 flows from the second communication space 15 to the upper portion. Since the flow is performed more positively than the flow to the main passage 30 through the passage 31, there is a possibility that the fluid may stagnate in the upper region of the communication space 15.

【００３５】また、密封端面１１ａ，１３ａ間における
固形成分，凝固成分の付着，堆積は、上述した如く密封
端面１３ａの密封端面幅Ｗを微小としたことによって発
揮される付着物排除機能によっても排除されることにな
る。Further, the adhesion and deposition of the solid component and the solidified component between the sealing end faces 11a and 13a are also eliminated by the adhering matter removing function exerted by making the sealing end face width W of the sealing end face 13a minute as described above. Will be done.

【００３６】また、連絡空間１５をシールするメカニカ
ルシールがκ＝０．５のバランスシールに構成されてい
るから、連絡空間１５が圧力変動した場合や連絡空間１
５と冷却空間１６との間の圧力差が変動した場合（例え
ば、正圧モードと負圧モードとに切り換える場合）に
も、当該メカニカルシールを構成する密封環１１，１３
の接触圧が適正に保持され、連絡空間１５が良好にシー
ルされる。したがって、第１及び第２流体通路２７，２
８を連絡空間１５で接続してなるジョイント流路を如何
なる圧力条件下でも流体を良好に流動させうるルートと
して使用することができる。Further, since the mechanical seal for sealing the communication space 15 is constituted by a balance seal of κ = 0.5, when the communication space 15 fluctuates in pressure or when the communication space 1
When the pressure difference between the cooling space 16 and the cooling space 16 fluctuates (for example, when switching between the positive pressure mode and the negative pressure mode), the sealing rings 11 and 13 constituting the mechanical seal are also provided.
Is maintained properly, and the communication space 15 is sealed well. Therefore, the first and second fluid passages 27, 2
8 can be used as a route through which the fluid can flow well under any pressure conditions.

【００３７】また、密封端面１１ａ，１３ａの相対回転
摺接部分において連絡空間１５と区画される空間を、冷
却流体４４が供給される冷却空間１６に構成してあるか
ら、加圧空気等の気体を供給する場合や真空吸引を行う
場合のようなドライ条件下においても、密封端面１１
ａ，１３ａが発熱により焼き付いたり、熱歪を生じる虞
れがない。しかも、可動密封環１３の環状壁部２１の外
周部分が、保持部２０の外方に配置されたコイルスプリ
ング１４を受け止めるために、二次シール部分（保持部
２０の外周部）及びこれと略同一径をなす密封端面１３
ａの外周部（径Ｄ ₂）から冷却空間１６へと大きく突出
していることから、冷却空間１６に充満する冷却流体４
４との接触面積が極めて大きく、冷却流体４４による可
動密封環１３の冷却効果，放熱効果が頗る良好に発揮さ
れることになる。なお、密封端面１３ａは平均径（（Ｄ
₁＋Ｄ₂／２））が二次シール部分径（保持部２０の外
径）Ｄ ₀と同一又は略同一であり且つ密封端面幅Ｗが微
小であるから、その外径Ｄ₂は二次シール部分径Ｄ₀と略
同一となる。Further, the relative rotation of the sealing end faces 11a, 13a
The space defined as the contact space 15 at the sliding contact portion is cooled
The cooling space 16 to which the cooling fluid 44 is supplied
When supplying gas such as pressurized air or performing vacuum suction
Even under dry conditions as in the case, the sealed end face 11
a, 13a may be burned by heat or cause thermal distortion
There is no. Moreover, outside the annular wall 21 of the movable sealing ring 13
A peripheral part is a coil spring arranged outside the holding part 20.
In order to receive the ring 14, the secondary seal portion (holding portion)
20) and a sealed end face 13 having substantially the same diameter as this.
outer circumference (a diameter D _Two) To the cooling space 16
The cooling fluid 4 filling the cooling space 16
4 has a very large contact area with the cooling fluid 44
Very good cooling and heat dissipation effects of the dynamic seal ring 13
Will be. The sealed end face 13a has an average diameter ((D
₁+ D_Two/ 2)) is the secondary seal part diameter (outside of the holding part 20)
Diameter) D ₀And the sealing end face width W is
Since it is small, its outer diameter D_TwoIs the secondary seal diameter D₀Abbreviated
Will be the same.

【００３８】そして、全ての冷却空間１６…はそれらを
仕切る保持壁１２に形成した冷却流体通過孔２５により
連通されているから、各冷却空間１６毎に冷却流体の給
排水路を設ける必要がなく、ジョイントへの冷却水給排
回路を含めたジョイント構造が徒に複雑化，大型化する
といった問題がない。Since all of the cooling spaces 16 are communicated with each other by the cooling fluid passage holes 25 formed in the holding wall 12 separating them, it is not necessary to provide a cooling fluid supply / drain passage for each cooling space 16. There is no problem that the joint structure including the cooling water supply / discharge circuit to the joint becomes complicated and large in size.

【００３９】また、最上位及び最下位の固定密封環１
１，１１を除いて、固定密封環１１の両面を密封端面１
１ａ，１１ａとしたから、つまり隣接する連絡空間１
５，１５間を区画するメカニカルシールの固定密封環１
１を共通させるようにしたから、全てのメカニカルシー
ルを独立したものとする従来ジョイントに比して、ジョ
イント軸長を小さくすることができ、上下方向における
ジョイント取付スペースを小さくできる。かかるジョイ
ント取付スペースの縮小効果は、必要とされる流路数が
多くなるに従ってより顕著となる。The uppermost and lowermost stationary sealing rings 1
Both sides of the stationary sealing ring 11 except for 1, 1
1a and 11a, that is, the adjacent communication space 1
Fixed sealing ring 1 of mechanical seal that partitions between 5 and 15
1 is shared, so that the joint shaft length can be reduced and the joint mounting space in the vertical direction can be reduced as compared with a conventional joint in which all mechanical seals are independent. The effect of reducing the joint mounting space becomes more remarkable as the number of required flow paths increases.

【００４０】このようなジョイント取付スペースの縮小
化は、次のような工夫によっても図られている。The joint mounting space can be reduced by the following measures.

【００４１】すなわち、従来ジョイントにあっては、最
上位及び最下位の冷却空間をシールするためのシール部
材を、メカニカルシール群の上方位及び下方位において
ジョイント本体と回転体との対向周面部間に装填してい
るが、上記した多流路形ジョイントにあっては、最上位
及び最下位の冷却空間１６，１６をシールするためのシ
ール部材８，８を最上位及び最下位の固定密封環１１，
１１の外周部をシールするものとして、連絡空間１５…
及び冷却空間１６…を形成する環状空間１０の上下方向
長さを可及的に小さくなるように工夫したから、従来ジ
ョイントに比してジョイントの短尺化を図ることができ
る。さらに、各保持壁１２に保持させた上下一対の可動
密封環１３，１３を附勢するコイルスプリング１４を共
通のものとしたから、各可動密封環１３を各別のコイル
スプリングで附勢するようにした場合に比して、ジョイ
ントの短尺化を図ることができる。That is, in the conventional joint, a seal member for sealing the uppermost and lowermost cooling spaces is provided between the opposing peripheral surfaces of the joint body and the rotating body in the upper and lower directions of the mechanical seal group. However, in the above-described multi-channel joint, the sealing members 8, 8 for sealing the uppermost and lowermost cooling spaces 16, 16 are provided with the uppermost and lowermost stationary sealing rings. 11,
As a seal for the outer peripheral portion of the communication space 11, a connection space 15 ...
Since the vertical length of the annular space 10 that forms the cooling spaces 16 is designed to be as small as possible, the joint can be made shorter than conventional joints. Further, the coil spring 14 for urging the pair of upper and lower movable sealing rings 13 and 13 held by each holding wall 12 is shared, so that each movable sealing ring 13 is energized by a different coil spring. The joint can be shortened as compared with the case of (1).

【００４２】また、上記した冷却流体通過孔２５を利用
してコイルスプリング１４を保持壁１２に保持させるよ
うにしているから、保持壁１２にコイルスプリング用の
保持孔を格別に設ける必要がなく、ジョイント構成の簡
略化を図ることができる。Further, since the coil spring 14 is held on the holding wall 12 using the cooling fluid passage hole 25 described above, it is not necessary to provide a holding hole for the coil spring in the holding wall 12. The joint configuration can be simplified.

【００４３】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。例え
ば、上記した実施の形態にあっては、図１に示す如く、
回転体２と固定密封環１１…との間のシール（二次シー
ル）を行うＯリング１８…をスリーブ５…の下端位に配
置したが、図６に示す如く、かかるＯリング１８…をス
リーブ５…の下端位に配置しないようにすることもでき
る。すなわち、Ｏリング１８…を、最下位の固定密封環
１１については当該固定密封環１１の下面部と回転主体
４との間（又は図６に鎖線図示する如く、当該固定密封
環１１の内周面部と回転主体４との間）に配置し、その
他の固定密封環１１…については当該各固定密封環１１
とスリーブ５の上端部との間に配置しておくのである。
このようにすれば、スリーブ５に形成する下部通路３２
を、Ｏリング１８への干渉を考慮することなく、可及的
に下方に配置しておくことができ、連絡空間１５の下部
に流体溜りが生じることがない。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention. For example, in the above embodiment, as shown in FIG.
The O-rings 18 for sealing (secondary sealing) between the rotating body 2 and the stationary sealing rings 11 are arranged at the lower end of the sleeves 5, but as shown in FIG. 5 may not be arranged at the lower end position. That is, the O-ring 18 is disposed between the lower surface of the fixed sealing ring 11 and the rotating body 4 with respect to the lowest fixed sealing ring 11 (or the inner periphery of the fixed sealing ring 11 as shown by a chain line in FIG. 6). Between the surface portion and the rotating body 4), and the other fixed sealing rings 11
And the upper end of the sleeve 5.
By doing so, the lower passage 32 formed in the sleeve 5
Can be arranged as low as possible without considering the interference with the O-ring 18, so that a fluid pool does not occur below the communication space 15.

【００４４】[0044]

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、請求
項１及び請求項２の多流路形ロータリジョイントによれ
ば、ジョイント構造を徒に複雑化，大型化させることな
く、また頻繁な保守点検作業を必要とすることなく、複
数の異種流体又は同種流体を各別のルートで良好に流
動，制御させることができる。また請求項３及び請求項
５の多流路形ロータリジョイントによれば、ジョイント
の更なる短尺化，小型化を図ることができる。また、請
求項４の多流路形ロータリジョイントによれば、正圧，
負圧モードの切り替え等による圧力変動にも十分対応す
ることができ、また冷却流体による密封環の冷却，放熱
効果を向上させ得る。As can be understood from the above description, according to the multi-channel type rotary joint of the first and second aspects, the joint structure is not complicated and large, and frequent operations are not required. A plurality of different fluids or similar fluids can be satisfactorily flowed and controlled by different routes without requiring maintenance work. Further, according to the multi-channel rotary joint of the third and fifth aspects, the joint can be further shortened and downsized. Further, according to the multi-channel rotary joint of the fourth aspect, the positive pressure,
It is possible to sufficiently cope with pressure fluctuations due to switching of the negative pressure mode and the like, and it is possible to improve the cooling and heat radiation effects of the sealing ring by the cooling fluid.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る多流路形ロータリジョイントの実
施の形態を示す縦断正面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing an embodiment of a multi-channel rotary joint according to the present invention.

【図２】図１の要部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図３】図１の要部を更に拡大して示す詳細図である。FIG. 3 is a detailed view showing a further enlarged main part of FIG. 1;

【図４】図１に示す多流路ロータリジョイントの第２流
体通路を回転側流路に接続させた状態を示す縦断正面図
である。FIG. 4 is a vertical sectional front view showing a state where a second fluid passage of the multi-flow passage rotary joint shown in FIG. 1 is connected to a rotation-side passage;

【図５】図４の要部の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図６】変形例を示す図１相当の縦断正面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional front view corresponding to FIG. 1 showing a modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…ジョイント本体、２…回転体、４…回転主体、５…
スリーブ、８…シール部材、１０…環状空間、１１…固
定密封環、１１ａの固定密封環の密封端面、１２…保持
壁、１３…可動密封環、１３ａ…可動密封環の密封端面
（環状突部の先端面）、１４…コイルスプリング（附勢
部材）、１５…連絡空間、１６…冷却空間、１８…Ｏリ
ング（固定密封環の二次シール）、２０…保持部、２１
…環状壁部、２２…環状突部、２３…Ｏリング（可動密
封環の二次シール）、２５…冷却流体通過孔、２７…第
１流体通路、２８…第２流体通路、３０…主通路、３１
…上部通路、３２…下部通路、３３…接続通路、４２…
供給路、４３…排出路、４４…冷却流体。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Joint main body, 2 ... Rotating body, 4 ... Rotating main body, 5 ...
Sleeve, 8 ... Seal member, 10 ... Annular space, 11 ... Fixed sealing ring, Sealed end face of fixed sealing ring of 11a, 12 ... Retaining wall, 13 ... Movable sealing ring, 13a ... Sealed end face of movable sealing ring (annular projection) , 14 ... coil spring (biasing member), 15 ... communication space, 16 ... cooling space, 18 ... O-ring (secondary seal of fixed sealing ring), 20 ... holding part, 21
... annular wall portion, 22 ... annular projection, 23 ... O-ring (secondary seal of the movable sealing ring), 25 ... cooling fluid passage hole, 27 ... first fluid passage, 28 ... second fluid passage, 30 ... main passage , 31
... upper passage, 32 ... lower passage, 33 ... connection passage, 42 ...
Supply path, 43: discharge path, 44: cooling fluid.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 理 大阪府大阪市淀川区野中南２丁目11番48号 日本ピラー工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H104 JA04 JB04 JC01 JC08 JC09 JD09 LF01 LG02 3J041 AA03 BA04 BD06 DA01 DA05 DA20  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Suzuki 2-11-48 Nonakaminami, Yodogawa-ku, Osaka-shi, Japan F-term in Nippon Pillar Industry Co., Ltd. 3H104 JA04 JB04 JC01 JC08 JC09 JD09 LF01 LG02 3J041 AA03 BA04 BD06 DA01 DA05 DA20

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ジョイント本体に軸線が上下方向に延び
る回転体を回転自在に連結して、ジョイント本体の内周
部と回転体の外周部との間に、上下方向に所定間隔を隔
てて設けた一対のシール部材により閉塞された環状空間
を形成し、 この環状空間において、ジョイント本体の内周部に設け
たＮ個（Ｎは２以上の自然数）の環状の保持壁と回転体
の外周部に設けたＮ＋１個の固定密封環とを上下方向に
交互に配置し、 各保持壁の内周部に、その両側に位置する固定密封環に
対向する上下一対の可動密封環を上下方向に所定間隔を
隔てて上下移動自在且つ相対回転不能に嵌合保持すると
共に、各保持壁とこれに保持された可動密封環との間
に、当該可動密封環をこれに対向する固定密封環に押圧
接触させるべく附勢する附勢部材を配設して、前記環状
空間を、各保持壁に保持された上下一対の可動密封環と
これらに相対回転摺接する両固定密封環と回転体の外周
部とで囲繞形成されるＮ個の連絡空間と、固定密封環と
可動密封環との相対回転摺接部分において連絡空間と遮
蔽シールされ且つ保持壁で仕切られるＮ＋１個の冷却空
間と、に区画し、 ジョイント本体に、各保持壁を貫通して各連絡空間に開
口するＮ個の第１流体通路を形成すると共に、回転体
に、各連絡空間に開口するＮ個の第２流体通路であっ
て、その各々が回転体外に開口する主通路と当該連絡空
間の上端部に開口する上部通路と当該連絡空間の下端部
に開口する下部通路とこれらの通路を回転体の周方向又
は上下方向において齟齬する位置において連通接続する
接続通路とからなる第２流体通路を形成して、第１流体
通路と第２流体通路とを連絡空間で相対回転自在に連通
接続し、 各保持壁に、これに形成された第１流体通路と交差する
ことなく当該保持壁の両側に位置する冷却空間を連通す
る冷却流体通過孔を形成すると共に、ジョイント本体
に、最下位及び最上位の冷却空間に夫々開口する冷却流
体の供給路及び排出路を形成して、冷却流体が供給路か
ら全冷却空間を順次通過して排出路へと流動されるよう
に構成したことを特徴とする多流路形ロータリジョイン
ト。1. A rotating body whose axis extends in a vertical direction is rotatably connected to a joint body, and is provided at a predetermined vertical interval between an inner peripheral portion of the joint body and an outer peripheral portion of the rotating body. An annular space closed by a pair of seal members is formed. In this annular space, N (N is a natural number of 2 or more) annular holding walls provided on the inner peripheral portion of the joint body and the outer peripheral portion of the rotating body are provided. And N + 1 fixed sealing rings are alternately arranged in the vertical direction, and a pair of upper and lower movable sealing rings opposed to the fixed sealing rings located on both sides of each holding wall are vertically arranged on the inner peripheral portion of each holding wall. The movable seal ring is fitted to and held at a distance so as to be vertically movable and relatively non-rotatable, and presses the movable seal ring between each holding wall and the movable seal ring held by the fixed seal ring opposed thereto. Arrange the urging member to urge the N communicating spaces formed by surrounding the annular space with a pair of upper and lower movable sealing rings held by each holding wall, two fixed sealing rings which are in sliding contact with each other, and an outer peripheral portion of the rotating body; And a movable sealing ring in a relative rotation sliding contact portion, and is divided into a communication space and N + 1 cooling spaces shielded and sealed and partitioned by a holding wall. The joint body penetrates each holding wall to each communication space. N first fluid passages that are open are formed, and N second fluid passages that are open to each communication space in the rotating body, each of which is a main passage that opens to the outside of the rotary body, and a second passage that is connected to the communication space. A second fluid passage comprising an upper passage opening at the upper end, a lower passage opening at the lower end of the communication space, and a connection passage connecting these passages at positions inconsistent in the circumferential direction or the vertical direction of the rotating body. Form the first stream The passage and the second fluid passage are connected to each other so as to be rotatable relative to each other in the communication space, and each holding wall communicates with the cooling space located on both sides of the holding wall without intersecting with the first fluid passage formed therein. In addition to forming a cooling fluid passage hole to be formed, a supply passage and a discharge passage for the cooling fluid which are respectively opened to the lowermost and uppermost cooling spaces are formed in the joint body, and the cooling fluid sequentially passes through the entire cooling space from the supply passage. A multi-channel rotary joint characterized by being configured to pass through and flow to a discharge path. 【請求項２】 回転体が円柱状の回転主体とこれに嵌合
固定されたＮ個のスリーブとを具備して、固定密封環
を、隣接する固定密封環間にスリーブを挟圧状に装填さ
せた状態で、回転主体に嵌合固定させており、 各接続通路が、回転主体とスリーブとの間に形成された
環状溝で構成されており、 各上部通路が、スリーブの上端部に穿設されて環状溝に
連通する１個又は複数個の貫通孔で構成されており、 各下部通路が、スリーブの下端部に穿設されて環状溝に
連通する１個又は複数個の貫通孔で構成されており、 各主通路が、下部通路とは回転体の周方向において齟齬
し且つ上下方向において一致する位置において環状溝に
連通される形態で、回転体の回転主体に形成されている
ことを特徴とする、請求項１に記載する多流路形ロータ
リジョイント。2. A rotating body comprising a cylindrical rotating body and N sleeves fitted and fixed to the rotating body, and a stationary sealing ring is loaded between adjacent stationary sealing rings in a pressure-pressing manner. In this state, the connecting passages are fitted and fixed to the rotating main body, each connection passage is constituted by an annular groove formed between the rotating main body and the sleeve, and each upper passage is formed in the upper end of the sleeve. The lower passage is formed by one or more through holes formed in the lower end of the sleeve and communicating with the annular groove. And each main passage is formed in the rotation main body of the rotating body in a form in which the main passage is communicated with the annular groove at a position inconsistent with the lower passage in the circumferential direction of the rotating body and coinciding in the vertical direction. The multi-channel rotary shaft according to claim 1, wherein: Into. 【請求項３】 前記環状空間の上下端部をシールするシ
ール部材が、最上位及び最下位の固定密封環の外周部と
これに対向するジョイント本体部分の内周部との間に装
填されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２
に記載する多流路形ロータリジョイント。3. A seal member for sealing upper and lower ends of the annular space is mounted between an outer peripheral portion of the uppermost and lowermost stationary sealing rings and an inner peripheral portion of the joint body portion opposed thereto. 3. The method according to claim 1, wherein
2. A multi-channel rotary joint according to item 1. 【請求項４】 各可動密封環が、保持壁の内周部にＯリ
ングを介して上下移動自在に嵌合保持された円筒状の保
持部と、保持部の先端部に一体形成された、保持部より
大径の環状壁部と、環状壁部に一体形成されて固定密封
環に接触する環状突部とからなり、環状突部の先端面
が、平均径が保持部の外径に一致又は略一致し且つ径方
向幅が微小な円環状平面に構成されていることを特徴と
する、請求項１、請求項２又は請求項３に記載する多流
路形ロータリジョイント。4. Each of the movable sealing rings is formed integrally with a cylindrical holding portion fitted and held on an inner peripheral portion of the holding wall via an O-ring so as to be vertically movable, and a tip portion of the holding portion. An annular wall portion having a diameter larger than that of the holding portion, and an annular projection formed integrally with the annular wall portion and in contact with the fixed sealing ring, the tip surface of the annular projection having an average diameter corresponding to the outer diameter of the holding portion. 4. The multi-channel rotary joint according to claim 1, wherein the rotary joint is configured to be substantially an annular plane having a small radial width. 5. 【請求項５】 各保持壁に保持された両可動密封環を附
勢する附勢部材が、当該保持壁の冷却流体通過孔に挿通
保持された状態で当該両可動密封環の環状壁部間に装填
されたコイルスプリングで構成されていることを特徴と
する、請求項４に記載する多流路形ロータリジョイン
ト。5. A state in which an urging member for urging the two movable sealing rings held by each holding wall is inserted and held in the cooling fluid passage hole of the holding wall, and between the annular wall portions of the two movable sealing rings. The multi-channel rotary joint according to claim 4, wherein the multi-channel rotary joint is configured by a coil spring mounted on the rotary joint.