JP2007263345A - Sealing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a comprehensively improved sealing device by providing a constitution having a non-contact mechanical sealing part with an excellent basic performance, and preventing contaminations generated at the sealing part from reaching a process side. <P>SOLUTION: This sealing device has a non-contact mechanical seal a with a known structure for emitting seal gas to a sealing face 6 with a rotary sealing ring 3 from a stationary sealing ring 5. A labyrinth part 10 formed on an outside diameter side of the sealing face 6, a return path 11 for recovering a sealing fluid Sg passing through it, and a ring-like buffering space 15 communicated with it are formed on a casing side member 4. A plurality of return holes 13d across the buffering space 15 and the labyrinth part 10 are formed while they are arranged on the periphery with an axial core P of the rotary member 2 as a center for every constant angle. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体洗浄装置等の高度な清潔さが求められる被軸封機器に好適となるシール装置に関するものである。   The present invention relates to a sealing device suitable for a shaft-sealed device that requires high cleanliness, such as a semiconductor cleaning device.

例えば、被軸封機器の一例である半導体洗浄装置においては、半導体基板、半導体ウェハを回転するテーブル上にセットして回転させながら、上方から下方噴出される洗浄液や薬液等で表面が洗浄されるようにして処理されるのが一般的であり、特許文献１や特許文献２おいて開示されたものが知られている。これらの半導体洗浄装置においては、縦向きの回転軸で駆動回転される回転テーブルを、そのケーシング側に対して回転自在に支持させる構成が必要となり、かつ、その支持部にはシール装置が必須となる。前記特許文献１や特許文献２の洗浄装置においては、回転軸を回転自在に支持する軸受構造については触れられていないが、その軸受構造部分において発生するコンタミ（「コンタミネーション：不純物、汚れ」又は「コンタミナント：汚染物」の略）がウェハ等の洗浄対象物がセットされる回転テーブル上に及ばないようにするためのシール装置について、従来は図３や図４に示すものが考えられていた。   For example, in a semiconductor cleaning apparatus which is an example of a shaft-sealed device, the surface is cleaned with a cleaning liquid or a chemical liquid jetted downward from above while the semiconductor substrate and the semiconductor wafer are set on a rotating table and rotated. Such processing is generally performed, and those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known. In these semiconductor cleaning devices, it is necessary to have a configuration in which a rotary table driven and rotated by a vertical rotating shaft is rotatably supported with respect to the casing side, and a seal device is indispensable for the support portion. Become. In the cleaning devices of Patent Document 1 and Patent Document 2, the bearing structure that rotatably supports the rotating shaft is not mentioned, but contamination generated in the bearing structure portion ("contamination: impurities, dirt" or Conventionally, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, a sealing device for preventing “contaminant: contamination” from reaching a rotating table on which a cleaning object such as a wafer is set is considered. It was.

従来例１のシール装置Ｂ１は、図３に示すように、摺動シール部３５と、その外径側に設けられるパージガスによる清浄化機構３７とから構成されている。摺動シール部３５は、回転テーブル３１の下面側に取付けた環状のシール輪３２と、ケーシング側部材３３に取付けられた環状の固定輪３４とが摺動する摩擦式のメカニカルシールである。具体的には、シール輪３２の環状リップ部（ゴム製が多い）３２ａがその弾性によって固定輪３４に常時押圧付勢されることでシールするリップシール構造である。尚、３８は、回転テーブル３１を軸心Ｐ周りに回転駆動させるための回転軸である。   As shown in FIG. 3, the sealing device B1 of Conventional Example 1 includes a sliding seal portion 35 and a cleaning mechanism 37 using purge gas provided on the outer diameter side thereof. The sliding seal portion 35 is a frictional mechanical seal in which an annular seal ring 32 attached to the lower surface side of the rotary table 31 and an annular fixed ring 34 attached to the casing side member 33 slide. Specifically, the seal ring 32 has a lip seal structure in which an annular lip portion (many of rubber) 32a is sealed by being always pressed and urged against the fixed ring 34 by its elasticity. Reference numeral 38 denotes a rotary shaft for driving the rotary table 31 around the axis P.

清浄化機構３７は、摺動シール部３５の外径側において回転テーブル３１とケーシング側部材３３とで構成されるラビリンス部３６と、その小径側に開口されるパージガス戻り路（バキューム出口）３９と、その外径側に開口するパージガス供給路４０とから成り、パージガス供給路４０から供給されるパージガスがラビリンス部３６を通過してパージガス戻り路３９に向かう流れを生じさせることにより、摺動シール部３５において発生したコンタミをラビリンス部３６内において除去させる手段である。   The cleaning mechanism 37 includes a labyrinth portion 36 composed of the rotary table 31 and the casing side member 33 on the outer diameter side of the sliding seal portion 35, and a purge gas return path (vacuum outlet) 39 opened on the smaller diameter side thereof. And a purge gas supply passage 40 that opens to the outer diameter side, and the purge gas supplied from the purge gas supply passage 40 causes a flow toward the purge gas return passage 39 through the labyrinth portion 36, thereby causing the sliding seal portion It is a means for removing the contamination generated in 35 in the labyrinth portion 36.

従来例２のシール装置Ｂ２は、図４に示すように、非接触型メカニカルシール４５と、その外径側に設けられるシールガスによる清浄化機構４７とから構成されている。摺動シール部４５は、回転テーブル３１の下面側に取付けた環状の回転密封輪４２と、ケーシング側部材４３に対して回転不能で、かつ、回転軸３８の軸心Ｐ方向に摺動自在であるとともに、回転密封輪４２に向けてバネ４６で押圧付勢される状態に装備された静止密封輪４４と、ケーシング側部材４３に形成されたシールガス供給路５０からのシールガスを、回転密封輪４２と静止密封輪４４とのシール面４５ａに供給すべく環状中間部材５１を介して静止密封輪４４の通路４４ａに送る機構とによって構成されている。   As shown in FIG. 4, the sealing device B <b> 2 of Conventional Example 2 includes a non-contact mechanical seal 45 and a cleaning mechanism 47 using a seal gas provided on the outer diameter side thereof. The sliding seal portion 45 is not rotatable with respect to the annular rotary sealing ring 42 attached to the lower surface side of the turntable 31 and the casing side member 43, and is slidable in the direction of the axis P of the rotary shaft 38. In addition, the sealing gas from the sealing gas supply path 50 formed in the casing side member 43 and the stationary sealing ring 44 mounted in a state of being pressed and biased by the spring 46 toward the rotary sealing ring 42 are rotationally sealed. A mechanism for feeding to the passage 44a of the stationary sealing ring 44 through the annular intermediate member 51 so as to supply the sealing surface 45a of the ring 42 and the stationary sealing ring 44.

清浄化機構４７は、ラビリンス部３６と、これの外径側に開口するようにケーシング側部材４３に形成されるシールガス戻り路（バキューム出口）４８とから成っており、シール面４５ａから外径方向に吐出されるシールガスをラビリンス部の外径側部分からシールガス戻り路４８に負圧でもって回収することにより、回転テーブル３１の回転開始時や回転終了時における回転密封輪４２と静止密封輪４４との摺動によって生じるコンタミをプロセス側（被軸封機器側）に及ばないようにさせる手段である。
特願２００４−２１７２２６号公報 特開平１１−２６５８６８号公報 The cleaning mechanism 47 includes a labyrinth portion 36 and a seal gas return path (vacuum outlet) 48 formed in the casing side member 43 so as to open to the outer diameter side thereof. The sealing gas discharged in the direction is recovered from the outer diameter side portion of the labyrinth portion with a negative pressure in the sealing gas return path 48, so that the rotary sealing ring 42 and the stationary seal at the start and end of the rotation of the rotary table 31 are statically sealed. It is means for preventing contamination caused by sliding with the ring 44 from reaching the process side (the shaft-sealed device side).
Japanese Patent Application No. 2004-217226 JP-A-11-265868

前記前者の従来技術１のシール装置Ｂ１では、リップシール構造の摺動シール部３５から生じるコンタミを、ラビリンス部３６に構成された清浄化機構３７によって回収させる構造にはなっているが、パージガス供給路４０やパージガス戻り路３９が円周上において局部的に設けられているためか、円環状のラビリンス部３６におけるパージガスの流れが不均一になり易く（パージガスの負圧が不均一になり易く）、場合によってはプロセス側にコンタミが流入するおそれがあった。   In the former prior art sealing device B1, the contamination generated from the sliding seal portion 35 of the lip seal structure is recovered by the cleaning mechanism 37 provided in the labyrinth portion 36. The purge gas flow in the annular labyrinth portion 36 is likely to be non-uniform (negative pressure of the purge gas is likely to be non-uniform) because the passage 40 and the purge gas return passage 39 are locally provided on the circumference. In some cases, contamination may flow into the process side.

また。前記後者の従来技術２のシール装置Ｂ２では、シールガスによる非接触シールである非接触型メカニカルシール部４５を用いているので、回転中におけるシール部４５におけるコンタミ発生が皆無となる好ましいものであるとともに、シールガスの供給トラブル、被軸封機器の異常振動、或いは回転開始時や回転終了時（回転の停止間際）等における前述の摺動に因るコンタミをシールガスの回収手段を用いて合理的に除去でき、プロセル側に及ばないようにされている。しかしながら、この手段においても、シールガス供給路５０やシールガス戻り路４８が、円周上において局部的に設けられているためか、円環状のラビリンス部３６におけるシールガスの流れが不均一になり易く（シールガスの負圧が不均一になり易く）、やはり場合によってはプロセス側にコンタミが流入するおそれがあった。   Also. The sealing device B2 of the latter prior art 2 uses the non-contact type mechanical seal portion 45 that is a non-contact seal using a seal gas, which is preferable because no contamination is generated in the seal portion 45 during rotation. At the same time, the contamination caused by the above-mentioned sliding at the start of rotation or at the end of rotation (immediately before the rotation is stopped) is rationalized by using the seal gas recovery means. It can be removed automatically and does not reach the process side. However, even in this means, the seal gas supply path 50 and the seal gas return path 48 are locally provided on the circumference, or the flow of the seal gas in the annular labyrinth section 36 becomes uneven. It is easy (the negative pressure of the seal gas is likely to be non-uniform), and in some cases, contamination may flow into the process side.

回転中におけるコンタミ発生の少なさの点からは、従来技術１のシール装置よりも従来技術２のシール装置の方が明確に有利ではあるが、前述のようにラビリンス部におけるシールガス流れ不均一に起因したコンタミのプロセス側への浸入おそれが残っている。従って、高度な清潔さが要求される被軸封機器のシール装置としては、更なる改善の余地が残されてるものであった。   Although the sealing device of the prior art 2 is clearly advantageous over the sealing device of the prior art 1 from the viewpoint of the occurrence of contamination during rotation, the seal gas flow in the labyrinth portion is uneven as described above. There is still a risk of contamination caused by the contamination on the process side. Therefore, there is still room for further improvement as a seal device for a shaft-sealed device that requires a high degree of cleanliness.

本発明の目的は、基本性能で有利な後者の従来技術、即ち非接触型メカニカルシール部を有する構成としながら、シールガスの回収手段に工夫を凝らすことにより、シール部において生じたコンタミがプロセス側に及ばないようにして、総合的に改善されたシール装置を実現し、提供する点にある。   The object of the present invention is to provide the latter conventional technique advantageous in basic performance, that is, a configuration having a non-contact type mechanical seal portion, and by contriving the recovery means of the seal gas, contamination generated in the seal portion is processed on the process side. Therefore, it is possible to realize and provide a totally improved sealing device.

請求項１に係る発明は、被軸封機器の回転部材２と一体回転する回転密封環３と、被軸封機器のケーシング側部材４に回転不能で、かつ、弾性機構ｍによって前記回転密封環３に常時付勢される状態に保持される静止密封環５とを、シール流体Ｓｇを前記静止密封環５に形成された流体通路５ａから前記回転密封環３と前記静止密封輪５とのシール面６に供給することにより、前記弾性機構ｍの付勢力に抗して非接触状態に維持可能に構成される非接触型メカニカルシールａを有するシール装置において、
前記シール面６の外径側において前記回転部材２とケーシング側部材４とによって形成されるラビリンス部１０と、前記シール面６から前記ラビリンス部１０を通過するシール流体Ｓｇを回収すべく前記ケーシング側部材４に形成される戻り路１１と、前記戻り路１１に連通する状態で前記ケーシング側部材４に形成されるリング状の緩衝用空間１５とを設け、
前記緩衝用空間１５と前記ラビリンス部１０とに亘って連通される複数の戻り孔１３ｄが、前記回転部材２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に配置される状態で前記ケーシング側部材４に形成されていることを特徴とするものである。 According to the first aspect of the present invention, the rotary seal ring 3 that rotates integrally with the rotating member 2 of the shaft-sealed device and the casing-side member 4 of the shaft-sealed device cannot rotate, and the rotary seal ring is provided by the elastic mechanism m. 3 and the stationary seal ring 5 held in a constantly energized state, the seal fluid Sg is sealed from the fluid passage 5 a formed in the stationary seal ring 5 to the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 5. In the sealing device having a non-contact type mechanical seal a configured to be maintained in a non-contact state against the urging force of the elastic mechanism m by supplying the surface 6,
A labyrinth portion 10 formed by the rotating member 2 and the casing side member 4 on the outer diameter side of the seal surface 6, and the casing side to collect the seal fluid Sg passing through the labyrinth portion 10 from the seal surface 6. A return path 11 formed in the member 4 and a ring-shaped buffering space 15 formed in the casing side member 4 in a state of communicating with the return path 11;
A state in which a plurality of return holes 13d communicating with the buffer space 15 and the labyrinth portion 10 are arranged at equal or substantially equal angles on the circumference around the axis P of the rotating member 2 It is formed in the said casing side member 4.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシール装置において、前記ケーシング側部材４における前記ラビリンス部１０を形成するためのリング状部材１３と、前記ラビリンス部１０に開口するように前記ケーシング側部材４に形成されるリング溝１４とを形成し、前記リング状部材１３を前記リング溝１４に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材４に一体装備することにより、前記ラビリンス部１０及び前記緩衝用空間１５が構成されるとともに、前記複数の戻り孔１３ｄは前記リング状部材１３に形成されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is the sealing device according to claim 1, wherein the casing side member 4 is formed with a ring-shaped member 13 for forming the labyrinth portion 10, and the casing is opened to the labyrinth portion 10. A ring groove 14 formed in the side member 4, and the casing side member 4 is integrally provided with the ring-shaped member 13 as a lid for the ring groove 14. The working space 15 is configured, and the plurality of return holes 13 d are formed in the ring-shaped member 13.

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のシール装置において、前記ラビリンス部１０よりも外径側に、前記回転部材２と前記ケーシング側部材４とによる第二ラビリンス部１６を形成し、前記ケーシング側部材４に、前記第二ラビリンス部１６に連通するパージ流体Ｐｇの供給口２８と、前記供給口２８から径方向及び／又は軸心方向に離れて位置するパージ流体Ｐｇの戻り口２７，２９とが形成されていることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the sealing device according to the first or second aspect, the second labyrinth portion 16 is formed by the rotating member 2 and the casing side member 4 on the outer diameter side of the labyrinth portion 10. A purge fluid Pg supply port 28 communicating with the second labyrinth portion 16 and a return of the purge fluid Pg positioned away from the supply port 28 in the radial direction and / or the axial direction are provided in the casing side member 4. The mouths 27 and 29 are formed.

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のシール装置において、前記ケーシング側部材４における前記第２ラビリンス部１６を形成するための戻り側リング状部材２０と、パージ流体Ｐｇの戻り路１８，１９に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部１６に開口するように前記ケーシング側部材４に形成される戻り側リング溝又はリング切欠き２１，２２とを形成し、前記戻り側リング状部材２０を前記戻り側リング溝又はリング切欠き２１，２２に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材４に一体装備することにより、パージ流体Ｐｇの前記戻り路１８，１９に連通する状態で前記ケーシング側部材４に形成されるリング状の戻り側緩衝用空間２４，２６及び前記第二ラビリンス部１６が構成されるとともに、前記戻り口２７，２９は、前記第二ラビリンス部１６と前記戻り側緩衝用空間２４，２６とを連通する状態で前記回転部材２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記戻り側リング状部材２０に配置される複数の戻り側貫通孔として形成されていることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the sealing device according to the third aspect, the return side ring-shaped member 20 for forming the second labyrinth portion 16 in the casing side member 4 and the return path 18 of the purge fluid Pg. , 19 and return side ring grooves or ring notches 21, 22 formed in the casing side member 4 so as to open to the second labyrinth portion 16, and the return side ring-shaped member 20 is integrated with the casing side member 4 so as to be a cover for the return side ring grooves or ring notches 21 and 22, so that the casing side can be communicated with the return paths 18 and 19 of the purge fluid Pg. The ring-shaped return-side buffer spaces 24 and 26 formed in the member 4 and the second labyrinth portion 16 are configured, and the return ports 27 and 29 include The return-side ring-shaped member at equal or substantially equal angles on the circumference around the axis P of the rotating member 2 in a state where the second labyrinth portion 16 and the return-side buffer spaces 24 and 26 are in communication. It is formed as a plurality of return side through holes arranged at 20.

請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載のシール装置において、前記ケーシング側部材４における前記第２ラビリンス部１６を形成するための供給側リング状部材２０と、パージ流体Ｐｇの供給路１７に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部１６に開口するように前記ケーシング側部材４に形成される供給側リング溝又はリング切欠き２３とを形成し、前記供給側リング状部材２０を前記供給側リング溝又はリング切欠き２３に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材４に一体装備することにより、パージ流体Ｐｇの前記供給路１７に連通する状態で前記ケーシング側部材４に形成されるリング状の供給側緩衝用空間２５及び前記第二ラビリンス部１６が構成されるとともに、前記供給口２８は、前記第二ラビリンス部１６と前記供給側緩衝用空間２５とを連通する状態で前記回転部材２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記供給側リング状部材２０に配置される複数の供給側貫通孔として形成されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is the sealing device according to claim 3 or 4, wherein the supply side ring-shaped member 20 for forming the second labyrinth portion 16 in the casing side member 4 and the supply of the purge fluid Pg. A supply-side ring groove or ring notch 23 formed in the casing-side member 4 is formed so as to communicate with the passage 17 and open to the second labyrinth portion 16, and the supply-side ring-shaped member 20 is The casing side member 4 is formed in the casing side member 4 so as to communicate with the supply path 17 of the purge fluid Pg by being integrally provided in the casing side member 4 so as to be a lid for the supply side ring groove or ring notch 23. The ring-shaped supply side buffer space 25 and the second labyrinth portion 16 are configured, and the supply port 28 is connected to the second labyrinth portion 16 and the second labyrinth portion 16. A plurality of supply-side penetrations arranged in the supply-side ring-shaped member 20 at equal or substantially equal angles on the circumference centered on the axis P of the rotating member 2 in a state of communicating with the supply-side buffer space 25. It is formed as a hole.

請求項１の発明によれば、詳しくは実施例において述べるが、非接触メカニカルシールの作動開始時や終了時に生じたコンタミは、シール面からその外径側に流れるシール流体と共にラビリンス部を通る際に複数の戻り孔からシール流体と共に回収されるようになる。このとき、均等に配置される複数の戻り孔のシール流体の流れ方向下手側に配置されるリング状の緩衝用空間の存在により、戻り路が１箇所しかなくても、大きな体積を有する緩衝用空間の存在によっていずれの戻り孔にも均等な負圧がバランス良く作用し、従来に比べて、コンタミを効率良く複数の戻り孔及び緩衝用空間を介して戻り路に回収させること（清浄化機構）ができる。その結果、シール流体の回収手段に工夫を凝らすことにより、基本性能で有利な非接触型メカニカルシール部を有する構成としながら、非接触型メカニカルシール部において生じたコンタミがプロセス側に及ばないようにして、総合的に改善されたシール装置を実現し、提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, as will be described in detail in the embodiment, the contamination generated at the start and end of the operation of the non-contact mechanical seal passes through the labyrinth portion together with the seal fluid flowing from the seal surface to the outer diameter side thereof. Then, it is recovered together with the sealing fluid from the plurality of return holes. At this time, even if there is only one return path due to the presence of the ring-shaped buffering space arranged on the lower side in the flow direction of the sealing fluid of the plurality of return holes arranged evenly, the buffering material has a large volume. Due to the existence of space, a uniform negative pressure acts on all return holes in a balanced manner, and contaminants can be more efficiently collected in the return path via a plurality of return holes and buffering spaces (cleaning mechanism). ) Is possible. As a result, by devising the means for recovering the sealing fluid, it is possible to prevent the contamination generated in the non-contact type mechanical seal part from reaching the process side while having a non-contact type mechanical seal part that is advantageous in terms of basic performance. Thus, a comprehensively improved sealing device can be realized and provided.

請求項２の発明によれば、コンタミをシール流体と共に円周上において均一なバランスで吸引回収するための手段、即ち、ケーシング側部材のリング状の緩衝用空間及び複数の戻し孔が、リング状部材をケーシング側部材に形成されるリング溝に蓋となるように一体装備するだけの構造簡単で製作容易なものとしながら実現できる利点がある。   According to the invention of claim 2, the means for sucking and collecting the contaminants together with the sealing fluid in a uniform balance on the circumference, that is, the ring-shaped buffering space of the casing side member and the plurality of return holes are formed in a ring shape. There is an advantage that can be realized while the structure is simple and easy to manufacture because the member is integrally provided so as to cover the ring groove formed in the casing side member.

請求項３の発明によれば、ラビリンス部よりも外径側に、パージ流体の流れによるコンタミ回収構造を有する第２ラビリンス部（清浄化機構）が存在するので、ラビリンス部では回収されなかったコンタミが戻り口から回収されるようになる。従って、内外二つのラビリンス部におけるコンタミ回収機能により、非接触メカニカルシールにおいて生じる僅かなコンタミがプロセス側に及ぶことを完全なまでに回避することができるようになる。この場合、円周上に均等配置される複数の貫通孔でリング状の緩衝用空間とラビリンス部とを連通させるという請求項１の発明が含むシャワー構造（圧力平滑化手段）と同様なシャワー構造をパージ流体の戻り路に設ける手段（請求項４）や、そのシャワー構造をパージ流体の供給路に設ける手段（請求項５）を採れば、第２ラビリンス部におけるコンタミの回収率が格段に向上し、請求項３の発明による前記効果が強化される利点がある。   According to the invention of claim 3, since the second labyrinth part (cleaning mechanism) having the contamination recovery structure by the flow of the purge fluid exists on the outer diameter side of the labyrinth part, the contamination not recovered by the labyrinth part. Will be recovered from the return port. Therefore, the contamination collecting function in the two inner and outer labyrinth portions can completely prevent the slight contamination occurring in the non-contact mechanical seal from reaching the process side. In this case, a shower structure similar to the shower structure (pressure smoothing means) included in the invention of claim 1 in which the ring-shaped buffering space and the labyrinth portion are communicated with each other by a plurality of through holes that are equally arranged on the circumference. Contaminant recovery rate in the second labyrinth is significantly improved by adopting a means for providing the purge fluid in the return path (Claim 4) and a means for providing the shower structure in the purge fluid supply path (Claim 5). However, there is an advantage that the effect of the invention of claim 3 is enhanced.

以下に、本発明によるシール装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１によるシール装置の構造を示す断面図であり、図２はケーシング側のラビリンス部を示す部分平面図である。尚、図３，４はシール装置の従来例である。   Embodiments of a sealing device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the sealing device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a partial plan view showing a labyrinth portion on the casing side. 3 and 4 show a conventional example of a sealing device.

〔実施例１〕
実施例１によるシール装置Ａは、例えば半導体洗浄装置（被軸封機器の一例）において用いられるものであり、図１に示すように、非接触型メカニカルシールａ、ラビリンスシール（清浄化機構）ｂ、及び第２ラビリンスシール（第２清浄化機構）ｃから構成されている。これら三者ａ，ｂ，ｃは、回転軸１で駆動回転自在な回転テーブル２と、回転軸１の軸心Ｐに関する内径側の第１ケース部４Ａ、及び外径側の第２ケース部４Ｂで成るケーシング４とに跨る状態で構成されている。 [Example 1]
The sealing device A according to the first embodiment is used, for example, in a semiconductor cleaning device (an example of a shaft-sealed device). As shown in FIG. 1, a non-contact mechanical seal a, a labyrinth seal (cleaning mechanism) b And a second labyrinth seal (second cleaning mechanism) c. These three parties a, b, and c are a rotary table 2 that can be driven and rotated by the rotary shaft 1, a first case portion 4A on the inner diameter side with respect to the axis P of the rotary shaft 1, and a second case portion 4B on the outer diameter side. It is comprised in the state straddling the casing 4 which consists of.

非接触型メカニカルシールａは、回転テーブル（被軸封機器の回転部材の一例）２の下面に取付けられて一体回転する回転密封環３と、ケーシング（被軸封機器のケーシング）Ｃ側にピン１２によって回転不能で、かつ、複数の巻きバネ（弾性機構の一例）ｍで常時回転密封環３に付勢（上方に付勢）される状態に保持される静止密封環５とを有して構成されている。即ち、図示しないガス送出機から送られてくるシールガス（シール流体の一例）Ｓｇを、第１ケース部４Ａに形成されている供給路７、中間リング８を介して静止密封環５に形成された流体通路５ａから、回転密封環３と静止密封輪５とが摺接するシール面６に供給することにより、複数の巻きバネｍの付勢力に抗して回転密封環３と静止密封輪５とを非接触状態に維持しながらこれら両者３，５間をシールすることができる。   The non-contact type mechanical seal a is attached to the lower surface of a rotary table (an example of a rotating member of a shaft-sealed device) 2 and rotates together with a rotating seal ring 3 and a pin on the casing (casing of the shaft-sealed device) C side. 12 and a stationary sealing ring 5 that is held in a state of being normally biased (biased upward) to the rotary sealing ring 3 by a plurality of winding springs (an example of an elastic mechanism) m. It is configured. That is, seal gas (an example of a seal fluid) Sg sent from a gas delivery device (not shown) is formed in the stationary seal ring 5 via the supply path 7 and the intermediate ring 8 formed in the first case portion 4A. The rotating seal ring 3 and the stationary sealing ring 5 are resisted against the urging force of the plurality of winding springs m by supplying from the fluid passage 5a to the sealing surface 6 in which the rotating sealing ring 3 and the stationary sealing ring 5 are in sliding contact. Can be sealed between the three and the fifth while maintaining the non-contact state.

静止密封環５は、中間リング８、及びこれと嵌合する状態で第１ケース部４Ａに取付けられる支持リング９とに対して軸心Ｐ方向にスライド移動自在にシール嵌合されており、そのシール面６を形成する上面には、シールガスＳｇの噴出口５ｂが多数箇所に形成されている。従って、高圧のシールガスＳｇの供給により、静止密封環５の噴出口５ｂから噴出されるシールガスＳｇの圧によって静止密封環５が反回転密封環側（図１では下方）に僅かに移動し、シール面６がシールガスＳｇでシールされた非接触状態で回転密封環３と静止密封輪５とが相対回転することができる。   The stationary seal ring 5 is seal-fitted so as to be slidable in the direction of the axis P with respect to the intermediate ring 8 and the support ring 9 attached to the first case portion 4A in a state of being fitted thereto. On the upper surface that forms the seal surface 6, there are formed a plurality of outlets 5 b for the seal gas Sg. Accordingly, the supply of the high-pressure seal gas Sg causes the stationary seal ring 5 to move slightly to the counter-rotating seal ring side (downward in FIG. 1) due to the pressure of the seal gas Sg ejected from the ejection port 5b of the stationary seal ring 5. The rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 5 can rotate relative to each other in a non-contact state where the seal surface 6 is sealed with the seal gas Sg.

周知技術である非接触型メカニカルシールａは通常、供給路７に接続されるシールガスＳｇの供給機（図示省略）の駆動源は回転テーブル２の駆動源が共用されるので、回転軸１の回転開始に伴ってシールガスＳｇの供給も開始され、回転軸１の回転停止に伴ってシールガスＳｇの供給も断たれる。従って、回転テーブル２の回転開始時及び回転停止時には、短時間ではあるが回転密封環３と静止密封輪５とが摺動することとなり、それによって生じたコンタミのうちの外径側に移動する成分が、ケーシング４と回転テーブル２との隙間を通ってプロセス側、即ち回転テーブル２の上側空間に及ぶおそれがある。図示しないが、回転テーブル２の上には半導体ウェハ等がセットされているので、そこにコンタミが及ぶことは避けたい。そこで、そのコンタミを回収すべくラビリンスシールｂ、及び第２ラビリンスシールｃが装備されている。   In the non-contact type mechanical seal a which is a well-known technique, the drive source of the rotary table 2 is commonly used as the drive source of the supply device (not shown) of the seal gas Sg connected to the supply path 7. The supply of the seal gas Sg is started with the start of rotation, and the supply of the seal gas Sg is also cut off when the rotation of the rotary shaft 1 is stopped. Therefore, when the rotation of the rotary table 2 is started and stopped, the rotary sealing ring 3 and the stationary sealing ring 5 slide for a short time, but move to the outer diameter side of the contamination generated thereby. There is a possibility that components pass through the gap between the casing 4 and the turntable 2 and reach the process side, that is, the upper space of the turntable 2. Although not shown, since a semiconductor wafer or the like is set on the turntable 2, it is desired to avoid contamination. Therefore, a labyrinth seal b and a second labyrinth seal c are equipped to collect the contamination.

さて、ラビリンスシールｂは、図１、図２に示すように、シール面６の外径側において回転テーブル２と第１ケース部（ケーシング側部材の一例）４Ａとによって形成されるラビリンス部１０と、シール面６からラビリンス部１０を通過するシールガスＳｇを回収すべく第１ケース部４Ａに形成される戻り路１１とを有して構成されている。ラビリンス部１０は、回転テーブル２の環状凹凸下面２ａと、第１ケース部４Ａの環状凹凸上面４ａとの嵌合によって構成されており、環状凹凸上面４ａの径方向中間部分は、第１ケース部４Ａとは別体のものとして予め形成されているラビリンスリング１３を、第１ケース部４Ａに一体的に取付ける（嵌合しての溶着等）ことで構成されている。尚、戻り路１１には、図示しない吸引機等のシールガス回収機が接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the labyrinth seal b includes a labyrinth portion 10 formed by the rotary table 2 and the first case portion (an example of a casing side member) 4A on the outer diameter side of the seal surface 6. The return path 11 is formed in the first case portion 4A so as to collect the seal gas Sg passing through the labyrinth portion 10 from the seal surface 6. The labyrinth portion 10 is configured by fitting the annular uneven upper surface 2a of the turntable 2 and the annular uneven upper surface 4a of the first case portion 4A, and the radial intermediate portion of the annular uneven upper surface 4a is the first case portion. The labyrinth ring 13 formed in advance as a separate body from 4A is integrally attached to the first case portion 4A (welding by fitting, etc.). Note that a seal gas recovery machine such as a suction machine (not shown) is connected to the return path 11.

ラビリンスリング１３は、基盤リング１３Ａと、その内外端に一体形成される内外一対の突条リング部１３ａ，１３ｂと、それらの間の谷条リング部１３ｃとを有する環状の部材で成り、基盤リング１３Ａには、谷条リング部１３ｃに開口する状態に貫通する戻り孔１３ｄが軸心Ｐ周りの均等角度ごとに多数形成されている（シャワー構造）。また、第１ケース部４Ａの環状凹凸上面４ａには、奥窄まり段差状のリング溝１４が形成されており、そのリング溝１４の入口開口部を閉じる蓋となるようにラビリンスリング１３が嵌合一体化されており、それによってリング状の緩衝用空間１５が第１ケース部４Ａに形成されている。そして、シールガスＳｇの戻り路１１が緩衝用空間１５から始まる状態で第１ケース部４Ａに形成されている。   The labyrinth ring 13 is composed of an annular member having a base ring 13A, a pair of inner and outer protrusion ring portions 13a and 13b integrally formed on the inner and outer ends thereof, and a valley ring portion 13c between them. In 13A, a large number of return holes 13d penetrating in a state of opening in the valley ring portion 13c are formed at equal angles around the axis P (shower structure). Further, the ring-shaped uneven upper surface 4a of the first case portion 4A is formed with a recessed stepped ring groove 14, and the labyrinth ring 13 is fitted so as to close the inlet opening of the ring groove 14. Accordingly, a ring-shaped buffer space 15 is formed in the first case portion 4A. Then, the return path 11 of the seal gas Sg is formed in the first case portion 4 </ b> A in a state starting from the buffer space 15.

つまり、シール面６の外径側において回転テーブル２と第１ケース部４Ａとによって形成されるラビリンス部１０と、シール面６らラビリンス部１０過するシールガスＳｇを回収すべく第１ケース部４Ａに形成される戻り路１１と、戻り路１１に連通する状態で第１ケース部４Ａに形成されるリング状の緩衝用空間１５とを設け、緩衝用空間１５とラビリンス部１０とに亘って連通される複数の戻り孔１３ｄが、回転テーブル２の軸心Ｐを中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に配置される状態で第１ケース部４Ａに形成されているのである。そして、ラビリンス部１０を形成するためのラビリンスリング（リング状部材の一例）１３と、ラビリンス部１０に開口するように第１ケース部４Ａに形成されるリング溝１４とを形成し、ラビリンスリング１３をリング溝１４に対する蓋となる状態で第１ケース部４Ａに一体装備することにより、ラビリンス部１０及び緩衝用空間１５が構成されるとともに、複数の戻り孔１３ｄはラビリンスリング１３に形成されている。   That is, the labyrinth portion 10 formed by the rotary table 2 and the first case portion 4A on the outer diameter side of the seal surface 6 and the first case portion 4A to collect the seal gas Sg passing through the labyrinth portion 10 from the seal surface 6. And a ring-shaped buffering space 15 formed in the first case portion 4 </ b> A so as to communicate with the return path 11, and communicates between the buffering space 15 and the labyrinth unit 10. The plurality of return holes 13d are formed in the first case portion 4A in a state where the return holes 13d are arranged at equal or substantially equal angles on the circumference around the axis P of the rotary table 2. Then, a labyrinth ring (an example of a ring-shaped member) 13 for forming the labyrinth portion 10 and a ring groove 14 formed in the first case portion 4A so as to open to the labyrinth portion 10 are formed. As a cover for the ring groove 14, the labyrinth portion 10 and the buffer space 15 are configured, and a plurality of return holes 13 d are formed in the labyrinth ring 13. .

第２ラビリンスシールｃは、図１に示すように、第１ケース部４Ａ上端部の外周面４Ｓと、第１ケース部４Ａの外径側に僅かな径方向間隙ｋを介して配備される第２ケース部４Ｂと、回転テーブル２の外周端部２Ａとで形成される第２ラビリンス部１６、第２ラビリンス部１６に開口するパージガス供給路１７、及び第２ラビリンス部１６に開口する一対のパージガス回収路１８，１９を有して構成されている。   As shown in FIG. 1, the second labyrinth seal c is disposed on the outer peripheral surface 4S of the upper end portion of the first case portion 4A and the outer diameter side of the first case portion 4A via a slight radial gap k. The second labyrinth portion 16 formed by the two case portion 4B and the outer peripheral end portion 2A of the turntable 2, the purge gas supply passage 17 opened to the second labyrinth portion 16, and a pair of purge gases opened to the second labyrinth portion 16. It has recovery paths 18 and 19.

第２ケース部４Ｂにおける第２ラビリンス部１６を形成する部分は、筒部２０Ａと、その上端部に一体形成される屈曲フランジ部２０Ｂとから成り、第２ケース部４Ｂとは別体の第２ラビリンスリング（戻り側リング状部材及び供給側リング状部材夫々の一例）２０を、第２ケース部４Ｂの凹凸状側面に一体的に取付ける（嵌合しての溶着等）ことで構成されている。第２ケース部４Ｂの段付内周部には、内径方向に開口する横向きの溝である上下二つの側周溝（戻り側リング溝又はリング切欠きの一例）２１，２２、及びそれら上下の側周溝２１，２２の上下間に位置する周状切欠き２３が形成されており、第２ラビリンスリング２０は、それら側周溝２１，２２及び周状切欠き（供給側リング溝又はリング切欠きの一例）２３の蓋となる状態に取付けられており、それによって形成される上下三つの環状空間が緩衝用空間２４，２５，２６として形成されている。   The portion forming the second labyrinth portion 16 in the second case portion 4B is composed of a cylindrical portion 20A and a bent flange portion 20B formed integrally with the upper end portion thereof, and is a second body separate from the second case portion 4B. The labyrinth ring (an example of each of the return-side ring-shaped member and the supply-side ring-shaped member) 20 is configured to be integrally attached to the uneven side surface of the second case portion 4B (welding by fitting, etc.). . The stepped inner peripheral portion of the second case portion 4B includes two upper and lower side circumferential grooves (an example of a return side ring groove or ring notch) 21 and 22 that are lateral grooves that open in the inner diameter direction, and upper and lower A circumferential notch 23 is formed between the upper and lower sides of the side circumferential grooves 21, 22, and the second labyrinth ring 20 includes the side circumferential grooves 21, 22 and the circumferential notches (supply side ring grooves or ring cuts). An example of a notch) It is attached in a state of becoming a lid of 23, and three upper and lower annular spaces formed thereby are formed as buffer spaces 24, 25, and 26.

屈曲フランジ部２０Ｂの側周壁２０ｂには第１戻り側緩衝用空間２４と第２ラビリンス部１６とを連通させる第１戻り孔（パージ流体の戻り口の一例であり、戻り側貫通孔でもある）２７が、軸心Ｐを中心とする均等角度毎に多数形成されている。そして、筒部２０Ａの上下中間部には、供給側緩衝用空間２３と第２ラビリンス部１６とを連通させる供給孔（パージ流体の供給口の一例であり、供給側貫通孔でもある）２８が、かつ、筒部２０Ａの下部には、第２戻り側緩衝用空間２６と第２ラビリンス部１６とを連通させる第２戻り孔（パージ流体の戻り口の一例であり、戻り側貫通孔でもある）２９が、それぞれ軸心Ｐを中心とする均等角度毎に多数配置される状態に形成されている。これら三箇所の多数の孔２７，２８，２９は、前述の戻り孔１３ｄの多数による構造（シャワー構造：図２を参照）と同様な構造である。尚、パージガス供給路１７は図示しないパージガス供給機に接続され、一対のパージガス回収路１８，１９は吸引機構等の図示しないパージガス回収機に接続されている。   A first return hole for communicating the first return-side buffer space 24 and the second labyrinth portion 16 with the side peripheral wall 20b of the bent flange portion 20B (an example of a purge fluid return port and a return-side through hole) 27 is formed at every equal angle around the axis P. A supply hole (which is an example of a purge fluid supply port and is also a supply side through-hole) 28 that communicates the supply side buffering space 23 with the second labyrinth unit 16 is provided in the upper and lower intermediate portions of the cylindrical portion 20A. In addition, the lower portion of the cylindrical portion 20A is a second return hole (an example of a purge fluid return port and a return side through hole) that allows the second return side buffer space 26 and the second labyrinth unit 16 to communicate with each other. ) 29 are formed in a state where a large number of them are arranged at equal angles with the axis P as the center. These three holes 27, 28, and 29 have the same structure as the structure (shower structure: see FIG. 2) formed by many of the return holes 13d described above. The purge gas supply path 17 is connected to a purge gas supply machine (not shown), and the pair of purge gas recovery paths 18 and 19 are connected to a purge gas recovery machine (not shown) such as a suction mechanism.

次に、ラビリンスシールｂ、及び第２ラビリンスシールｃの作用、効果について説明する。非接触メカニカルシールａの作動により、シール面６からその内外にシールガスＳｇが吹き出ることとなるが、そのうちの外径側に流れるシールガスＳｇは、ラビリンス部１０を通って外径側に移動する。そのラビリンス部１０を通る際には、戻り路１１に作用する負圧によってラビリンスリング１３に形成されている多数の戻り孔１３ｄからシールガスＳｇが吸引回収され、それによってシールガスＳｇに含まれているコンタミが回収されるという作用（機能）がラビリンスシールｂによって発揮される。   Next, operations and effects of the labyrinth seal b and the second labyrinth seal c will be described. By the operation of the non-contact mechanical seal a, the seal gas Sg blows out from the inside and outside of the seal surface 6, and the seal gas Sg flowing to the outside diameter side of the non-contact mechanical seal a moves to the outside diameter side through the labyrinth portion 10. . When passing through the labyrinth portion 10, the seal gas Sg is sucked and collected from a large number of return holes 13 d formed in the labyrinth ring 13 by the negative pressure acting on the return path 11, thereby being included in the seal gas Sg. The labyrinth seal b exhibits the action (function) of collecting the contaminated contaminants.

ラビリンスシールｂによっても回収されなかったコンタミがあると、それ単独で、或いはラビリンス部１０においてなお外径方向に移動する成分のシールガスＳｇと共に第二ラビリンス部ｃに到達する。その到達箇所は筒部２０Ａの上部であるから、その下方に位置する多数の供給孔２８から吹き出すパージガスＰｇのうちの第２ラビリンス部１６において上方に移動する成分によって上方に運ばれ、屈曲フランジ部２０Ｂの側周壁２０ｂに形成されている多数の第１戻り孔２７から吸引回収されるように、第２ラビリンスシールｃが作用（機能）する。従って、これら内外二つのラビリンスシールｂ，ｃにより、非接触メカニカルシールａの回転開始時や回転終了時において生じる僅かなコンタミが、回転テーブル２の上側部分（プロセス側）に及ぶことは完全なまでに回避される。   If there is contamination that has not been recovered even by the labyrinth seal b, it reaches the second labyrinth portion c alone or together with the seal gas Sg of the component that still moves in the outer diameter direction in the labyrinth portion 10. Since the reaching position is the upper part of the cylindrical portion 20A, it is carried upward by a component that moves upward in the second labyrinth portion 16 of the purge gas Pg blown out from a large number of supply holes 28 located below, and the bent flange portion The second labyrinth seal c acts (functions) so as to be sucked and collected from the multiple first return holes 27 formed in the side peripheral wall 20b of 20B. Therefore, it is completely possible that the slight contamination that occurs at the start and end of rotation of the non-contact mechanical seal a reaches the upper part (process side) of the rotary table 2 by these two labyrinth seals b and c. To be avoided.

ところで、第２ラビリンス部１６に到達したコンタミは、その下方において吹き出るパージガスＰｇによりその殆どは上方に移動するが、どうにかして下方に移動するコンタミがあった場合には、供給孔２８の下方に位置する多数の第２戻り孔２９から吸引回収されるようになり、それより下方の径方向間隙ｋにコンタミは及ばない。また、シール面６から内径側にシールガスＳｇを伴って移動するコンタミは、回転軸１に沿って下方に排出される。   By the way, most of the contaminants that have reached the second labyrinth section 16 are moved upward by the purge gas Pg blown below the second labyrinth portion 16, but if there is contamination that somehow moves downward, it will be below the supply hole 28. A large number of second return holes 29 are sucked and collected, and contamination does not reach the radial gap k below. Contamination that moves from the seal surface 6 to the inner diameter side with the seal gas Sg is discharged downward along the rotary shaft 1.

ラビリンスシールｂにおいては、戻り孔１３ｄの多数が周方向で均等間隔毎に形成されており、かつ、そのシールガス流れ方向下手側（図１では下側）にリング状の緩衝用空間１５が形成されているので、戻り路１１が１箇所しかなくても、大きな体積を有する緩衝用空間１５の存在によっていずれの戻り孔１３ｄにも均等又はほぼ均等な負圧が作用するように機能する圧力平滑化手段ｈが構成され、しかもそれら戻り孔１３ｄの多数が周方向に均等角度毎に存在しているので、ラビリンスリング１３上においては軸心Ｐ周りのどの方向にも一定した負圧領域が形成されるようになる。故に、ラビリンス部１０における負圧はその円周上で均一化されるので、非接触型メカニカルシールａにおいて生じたコンタミは、前記負圧が円周上で不均一になることに起因して、圧の脈動等によってラビリンスリング１３を外径側に通り越してしまう不都合が回避され、効率良く多数の戻り孔１３ｄと緩衝用空間１５とを介して戻り路１１に回収させることができる。   In the labyrinth seal b, a large number of return holes 13d are formed at equal intervals in the circumferential direction, and a ring-shaped buffer space 15 is formed on the lower side in the seal gas flow direction (lower side in FIG. 1). Therefore, even if there is only one return path 11, the pressure smoothing functions so that an equal or almost uniform negative pressure acts on any return hole 13 d due to the presence of the buffer space 15 having a large volume. Since a plurality of return holes 13d exist at equal angles in the circumferential direction, a constant negative pressure region is formed on the labyrinth ring 13 in any direction around the axis P. Will come to be. Therefore, since the negative pressure in the labyrinth portion 10 is made uniform on the circumference, the contamination generated in the non-contact type mechanical seal a is caused by the non-uniformity of the negative pressure on the circumference. The inconvenience of passing the labyrinth ring 13 to the outer diameter side due to pressure pulsation or the like is avoided, and the return path 11 can be efficiently recovered through the large number of return holes 13d and the buffering space 15.

加えて、第２ラビリンスシールｃにおいては、パージガスＰｇの供給路及び一対の戻り路のいずれもが、前述のシールガスＳｇの戻り路と同様に多数の２８，２７，２９孔及びリング状の緩衝用空間２３，２１，２２を有する圧力平滑化手段ｈが形成されており、第２ラビリンス部１６における円周上での均一なパージガスの流れにより、ラビリンスシールｂで取り損ねたコンタミを的確に捕捉して、一対のパージガス回収路１８，１９から残らず回収することが可能になる。その結果、実施例１のシール装置Ａによれば、回転密封環３と静止密封環５との摺動で生じるコンタミがプロセス側に及ぶことを完全なまでに阻止して、半導体洗浄液等の高度な清浄さが要求される被軸封機器に好適なものとして実現し、提供することができる。   In addition, in the second labyrinth seal c, both the supply path of the purge gas Pg and the pair of return paths are provided with a large number of 28, 27, 29 holes and ring-shaped buffers, as in the return path of the seal gas Sg. The pressure smoothing means h having the working spaces 23, 21, and 22 is formed, and the contamination that is missed by the labyrinth seal b is accurately captured by the uniform purge gas flow on the circumference in the second labyrinth portion 16. As a result, it is possible to recover from the pair of purge gas recovery paths 18 and 19. As a result, according to the sealing device A of Example 1, it is possible to completely prevent contamination caused by sliding between the rotary sealing ring 3 and the stationary sealing ring 5 from reaching the process side, and to improve the level of the semiconductor cleaning liquid and the like. Therefore, the present invention can be realized and provided as suitable for a shaft-sealed device that requires high cleanliness.

〔別実施例〕
本発明によるシール装置Ａは、下記１．〜４．の記載による構成のものでも良い。
１．実施例１のシール装置Ａにおいて、第２ラビリンスシールｃが省略された構造のシール装置。
２．実施例１のシール装置Ａにおいて、第２ラビリンスシールｃにおける一方のパージ流体（パージガス）の戻り路１９が省略された構造のシール装置。
３．実施例１のシール装置Ａにおいて、第２ラビリンスシールｃにおけるパージガスの戻り口及び／又は供給口が単一又は少数のみ形成される構造のシール装置。
４．各リング状の緩衝用空間がケーシング側部材に一体的に形成されている実施例１及び別実施例１〜４のうちの何れか一つのシール装置。 [Another Example]
The sealing device A according to the present invention includes the following 1. ~ 4. The structure of description by description may be sufficient.
1. The sealing apparatus of Example 1 in which the second labyrinth seal c is omitted.
2. In the sealing device A of the first embodiment, the sealing device having a structure in which the return path 19 of one purge fluid (purge gas) in the second labyrinth seal c is omitted.
3. In the sealing device A of the first embodiment, a sealing device having a structure in which a purge gas return port and / or supply port in the second labyrinth seal c is formed in a single or a small number.
4). The sealing device according to any one of the first embodiment and the first to fourth embodiments, in which each ring-shaped buffering space is formed integrally with the casing side member.

シール装置の構造を示す全体断面図（実施例１）Whole sectional view showing structure of sealing device (Example 1) 図１のラビリンスリングの部分平面図Partial plan view of the labyrinth ring of FIG. 従来例１のシール装置を示す要部の断面図Sectional drawing of the principal part which shows the sealing device of the prior art example 1. 従来例２のシール装置を示す要部の断面図Sectional drawing of the principal part which shows the sealing device of the prior art example 2.

符号の説明Explanation of symbols

２ 回転部材
３ 回転密封環
５ａ 流体通路
６ シール面
１０ ラビリンス部
１１ 戻り路
１３ リング状部材
１３ｄ 戻り孔
１４ リング溝
１５ 緩衝用空間
１６ 第二ラビリンス部
１７ パージ流体の供給路
１８，１９ パージ流体の戻り路
２０ 供給側リング状部材、戻り側リング状部材
２１，２２ 戻り側リング溝又はリング切欠き
２３ 供給側リング溝又はリング切欠き
２４，２６ 戻り側緩衝用空間
２８ パージ流体の供給口
２７，２９ パージ流体の戻り口
ａ 非接触型メカニカルシール
ｂ ラビリンスシール
ｃ 第二ラビリンスシール
ｍ 弾性機構
Ａ シール装置
Ｐ 軸心
Ｐｇ パージ流体
Ｓｇ シール流体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Rotating member 3 Rotating sealing ring 5a Fluid path 6 Seal surface 10 Labyrinth part 11 Return path 13 Ring-shaped member 13d Return hole 14 Ring groove 15 Buffer space 16 Second labyrinth part 17 Purge fluid supply path 18, 19 Return path 20 Supply-side ring-shaped member, return-side ring-shaped member 21, 22 Return-side ring groove or ring notch 23 Supply-side ring groove or ring notch 24, 26 Return-side buffer space 28 Purge fluid supply port 27, 29 Return port of purge fluid a Non-contact mechanical seal b Labyrinth seal c Second labyrinth seal m Elastic mechanism A Sealing device P Shaft center Pg Purge fluid Sg Seal fluid

Claims (5)

被軸封機器の回転部材と一体回転する回転密封環と、被軸封機器のケーシング側部材に回転不能で、かつ、弾性機構によって前記回転密封環に常時付勢される状態に保持される静止密封環とを、シール流体を前記静止密封環に形成された流体通路から前記回転密封環と前記静止密封輪とのシール面に供給することにより、前記弾性機構の付勢力に抗して非接触状態に維持可能に構成される非接触型メカニカルシールを有するシール装置であって、
前記シール面の外径側において前記回転部材とケーシング側部材とによって形成されるラビリンス部と、前記シール面から前記ラビリンス部を通過するシール流体を回収すべく前記ケーシング側部材に形成される戻り路と、前記戻り路に連通する状態で前記ケーシング側部材に形成されるリング状の緩衝用空間とを設け、
前記緩衝用空間と前記ラビリンス部とに亘って連通される複数の戻り孔が、前記回転部材の軸心を中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に配置される状態で前記ケーシング側部材に形成されているシール装置。 A rotating seal ring that rotates integrally with the rotating member of the shaft-sealed device, and a stationary member that is not rotatable on the casing-side member of the shaft-sealed device and is always biased to the rotating seal ring by an elastic mechanism. The sealing ring is non-contacted against the urging force of the elastic mechanism by supplying a sealing fluid from a fluid passage formed in the stationary sealing ring to a sealing surface of the rotary sealing ring and the stationary sealing ring. A seal device having a non-contact mechanical seal configured to be maintained in a state,
A labyrinth portion formed by the rotating member and the casing side member on the outer diameter side of the seal surface, and a return path formed in the casing side member to collect seal fluid passing through the labyrinth portion from the seal surface And a ring-shaped buffering space formed in the casing side member in a state communicating with the return path,
The casing side member in a state in which a plurality of return holes communicating with the buffer space and the labyrinth portion are arranged at equal or substantially equal angles on the circumference around the axis of the rotating member. The sealing device is formed on. 前記ケーシング側部材における前記ラビリンス部を形成するためのリング状部材と、前記ラビリンス部に開口するように前記ケーシング側部材に形成されるリング溝とを形成し、前記リング状部材を前記リング溝に対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材に一体装備することにより、前記ラビリンス部及び前記緩衝用空間が構成されるとともに、前記複数の戻り孔は前記リング状部材に形成されている請求項１に記載のシール装置。   A ring-shaped member for forming the labyrinth portion in the casing-side member and a ring groove formed in the casing-side member so as to open to the labyrinth portion are formed, and the ring-shaped member is formed with respect to the ring groove. The said labyrinth part and the said buffer space are comprised by equip | installing with the said casing side member in the state used as a lid | cover, The said some return hole is formed in the said ring-shaped member. Sealing device. 前記ラビリンス部よりも外径側に、前記回転部材と前記ケーシング側部材とによる第二ラビリンス部を形成し、前記ケーシング側部材に、前記第二ラビリンス部に連通するパージ流体の供給口と、前記供給口から径方向及び／又は軸心方向に離れて位置するパージ流体の戻り口とが形成されている請求項１又は２に記載のシール装置。   Forming a second labyrinth portion by the rotating member and the casing side member on the outer diameter side of the labyrinth portion, and supplying a purge fluid supply port communicating with the second labyrinth portion in the casing side member; The sealing device according to claim 1, wherein a purge fluid return port located away from the supply port in a radial direction and / or an axial direction is formed. 前記ケーシング側部材における前記第２ラビリンス部を形成するための戻り側リング状部材と、パージ流体の戻り路に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部に開口するように前記ケーシング側部材に形成される戻り側リング溝とを形成し、前記戻り側リング状部材を前記戻り側リング溝又はリング切欠きに対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材に一体装備することにより、パージ流体の前記戻り路に連通する状態で前記ケーシング側部材に形成されるリング状の戻り側緩衝用空間及び前記第二ラビリンス部が構成されるとともに、前記戻り口は、前記第二ラビリンス部と前記戻り側緩衝用空間とを連通する状態で前記回転部材の軸心を中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記戻り側リング状部材に配置される複数の戻り側貫通孔として形成されている請求項３に記載のシール装置。   A return-side ring-shaped member for forming the second labyrinth portion in the casing-side member and a casing-side member that communicates with the return path of the purge fluid and opens to the second labyrinth portion. And forming the return-side ring-shaped member integrally with the casing-side member so as to cover the return-side ring groove or the ring notch. A ring-shaped return side buffering space and the second labyrinth part formed in the casing side member in a communicating state are configured, and the return port includes the second labyrinth part and the return side buffering space. A plurality of return side penetrations arranged in the return side ring-shaped member at equal or substantially equal angles on the circumference centered on the axis of the rotating member Sealing device according to claim 3 which is formed as a. 前記ケーシング側部材における前記第２ラビリンス部を形成するための供給側リング状部材と、パージ流体の供給路に連通し、かつ、前記第二ラビリンス部に開口するように前記ケーシング側部材に形成される供給側リング溝とを形成し、前記供給側リング状部材を前記供給側リング溝又はリング切欠きに対する蓋となる状態で前記ケーシング側部材に一体装備することにより、パージ流体の前記供給路に連通する状態で前記ケーシング側部材に形成されるリング状の供給側緩衝用空間及び前記第二ラビリンス部が構成されるとともに、前記供給口は、前記第二ラビリンス部と前記供給側緩衝用空間とを連通する状態で前記回転部材の軸心を中心とする周上に均等又はほぼ均等角度毎に前記供給側リング状部材配置される複数の供給側貫通孔として形成されている請求項３又は４に記載のシール装置。
A supply-side ring-shaped member for forming the second labyrinth portion in the casing-side member and a casing-side member that communicates with a purge fluid supply path and is open to the second labyrinth portion. A supply-side ring groove, and the supply-side ring-shaped member is integrally provided in the casing-side member in a state of being a cover for the supply-side ring groove or ring notch, thereby providing the supply path for the purge fluid. A ring-shaped supply side buffering space and the second labyrinth part formed in the casing side member in a communicating state are configured, and the supply port includes the second labyrinth part and the supply side buffering space. A plurality of supply-side through-holes arranged on the supply-side ring-shaped member at equal or substantially equal angles on the circumference centered on the axis of the rotating member Sealing device according to claim 3 or 4 are formed by.
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