(57)【要約】【課題】メカニカルシールにおける第１密封環と第２密封環との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる多ポートロータリジョイントを提供する。【解決手段】軸本体に外嵌して設けられているスリーブ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ周方向等間隔で複数の貫通孔１２が形成されている。スリーブ１１ａ〜１１ｄと交互に軸本体に外嵌して設けられている第１密封環１５ａ〜１５ｅは、それぞれスリーブ１１ａ〜１１ｄの端面と接触する環状側面を有している。これらスリーブ１１ａ〜１１ｄ及び第１密封環１５ａ〜１５ｅは軸方向に押し付けられることでこれらは軸本体と一体回転可能である。第１密封環１５ｂの軸方向両側のスリーブ１１ａ，１１ｂの内の、一方側のスリーブ１１ａの貫通孔１２の位置と、他方側のスリーブ１１ｂの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ２と、が周方向で同じになるようにして、これらスリーブ１１ａ，１１ｂが配置されている。【選択図】      図４
2014219020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側で開口する第一流路が複数形成されている筒形のケース体と、
前記ケース体内に相対回転可能として設けられ外周側で開口する第二流路が複数形成されている軸体と、
前記ケース体と前記軸体との間の空間に当該軸体に沿って複数設けられているメカニカルシールと、
を備え、
前記軸体は、軸本体と、当該軸本体に外嵌し周方向等間隔で複数の貫通孔が形成されている複数のスリーブと、を有し、
前記メカニカルシールは、前記スリーブと交互に前記軸本体に外嵌し当該スリーブの端面と接触する環状側面を有する第１密封環と、前記スリーブの径方向外側であって当該スリーブを挟んで隣り合う前記第１密封環の間に設けられ当該第１密封環それぞれの前記環状側面に接触する環状のシール面を有する第２密封環と、を有し、
前記スリーブ及び前記第１密封環は、軸方向に押し付けられることで前記軸本体と一体回転可能に構成され、
前記第１密封環の軸方向両側の前記スリーブの内の、一方側のスリーブの前記貫通孔の位置と、他方側のスリーブの周方向で隣り合う前記貫通孔の周方向の中間位置と、が周方向で同じとなるようにして、これらスリーブが配置されていることを特徴とする多ポートロータリジョイント。
【請求項２】
複数の前記スリーブそれぞれは、一つおきに、他の前記スリーブと、前記貫通孔の周方向の位置が同じとなるようにして設けられている請求項１に記載の多ポートロータリジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部の複数の流路と、回転部の複数の流路との接続に用いられる多ポートロータリジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＭＰ装置（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ装置）による半導体ウエハの表面研磨処理において、回転側部材（ターンテーブル又はトップリング）と、これを支持する固定側部材（ＣＭＰ装置本体）との間で、研磨液、加圧用空気、洗浄水（純水）、エアーブロー用空気等の供給、半導体ウエハの真空吸引、研磨残渣液の吸引排出等が行われる。
このため、回転側部材と固定側部材とを接続するジョイント部は、複数の独立した流体通路が必要であり、このようなジョイント部として、例えば特許文献１に開示されている多ポートロータリジョイントが用いられる。
【０００３】
図９は、多ポートロータリジョイントの一部の断面図である。多ポートロータリジョイントは、筒形のブロック体が複数組み合わされてなるケース体８０と、このケース体８０内に回転可能として設けられている軸体８２と、これらケース体８０と軸体８２との間の空間８４に軸体８２に沿って設けられている複数のメカニカルシール８６（第１密封環９０及び第２密封環９２を含む）とを備えている。そして、この多ポートロータリジョイントには、複数の独立した流体通路８５が設けられている。
【０００４】
軸体８２は、軸本体８７と、この軸本体８７に外嵌しているスリーブ８９とを有している。スリーブ８９は、メカニカルシール８６の可動側部品となる第１密封環９０と、軸方向に沿って交互に配置されており、これらスリーブ８９及び第１密封環９０は、押し付け部材９１によって軸方向に押し付けられている。
第１密封環９０それぞれの環状側面９０ａには、その隣りにあるスリーブ８９の端面８９ａが接触し、スリーブ８９は、第１密封環９０，９０間のスペーサとして機能する。そして、押し付け部材９１の押し付け力により、第１密封環９０の環状側面９０ａにスリーブ８９の端面８９ａが押し付けられた状態となり、相互間の摩擦力によって全てのスリーブ８９及び第１密封環９０が、軸本体８７と一体回転可能となる。
【０００５】
ケース体８０には、外周側及び内周側で開口する第一流路８１が複数形成されている。そして、軸本体８７及びスリーブ８９を含む軸体８２には、外周側で開口する第二流路８３が複数形成されている。なお、スリーブ８９には、貫通孔８８が形成されており、この貫通孔８８が、前記第二流路８３の外周側開口孔となる。そして、軸本体８７とスリーブ８９と第１密封環９０との間にＯリング９３が設けられており、各第二流路８３を流れる流体が他の流路へ侵入したり外部へ漏れたりするのを防いでいる。
【０００６】
一つの第一流路８１と一つの第二流路８３とは、軸方向同じ位置で開口しており、この第一流路８１と第二流路８３とにより一つの流体通路８５を構成する。このために、前記空間８４には、各スリーブ８９の径方向外側であって隣り合う第１密封環９０，９０の間に、メカニカルシール８６の静止側部品となる第２密封環９２，９２が設けられており、これら第２密封環９２，９２同士の間には、第二流路８３（貫通孔８８）と第一流路８１とを繋ぐ環状の流路９６が形成されている。そして、これら第２密封環９２，９２は、その軸方向両側にある第１密封環９０，９０の環状側面９０ａ，９０ａに接触する環状のシール面９２ａ，９２ａを有しており、環状側面９０ａとシール面９２ａとの間から流体が漏れるのを防止している。また、第２密封環９２，９２の外周側と、ケース体８０との間には、Ｏリング９５が設けられており、これらの間（環状の流路９６）から流体が漏れるのを防いでいる。
【０００７】
以上の構成により、ケース体８０に対して、軸本体８７、スリーブ８９、及び第１密封環９０は一体となって回転可能となり、しかも、軸方向に複数並ぶ第２密封環９２のシール面９２ａが、回転する第１密封環９０の環状側面９０ａに摺接して、メカニカルシール８６としての機能が発揮されることにより、独立した流体通路８５を複数形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６１９５４号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記構成を有する多ポートロータリジョイントを、長期にわたって使用していると、第１密封環９０と第２密封環９２との間の摺接によって環状側面９０ａとシール面９２ａとが磨かれ、やがて、これら環状側面９０ａ及びシール面９２ａの面精度（例えば、平坦度）が高くなる。
この場合、環状側面９０ａとシール面９２ａとの間において、両者が吸着することによって潤滑に寄与することができる流体が浸入できず潤滑膜が形成されにくくなることで、第１密封環９０と第２密封環９２との間の摺動抵抗（摺動トルク）が想定外に大きくなることがある。
【００１０】
この場合、第２密封環９２は、例えば爪部（凹部）９４等にドライブピンを係合させることによってケース体８０の一部に回り止めされているが、第１密封環９０と第２密封環９２との間の摺動抵抗が大きくなって、第２密封環９２が第１密封環９０と供回りしようとすると、回り止めのための前記爪部９４等が破損するおそれがある。また、これとは反対に、第１密封環９０の回転が第２密封環９２によって抑制されると、第１密封環９０とスリーブ８９との間が摺動して、スリーブ８９の端面８９ａを摩耗させるおそれがあるとともに、第２密封環９２とＯリング９３との間が摺動して、Ｏリング９３を損傷させるおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、第１密封環と第２密封環との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる多ポートロータリジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の多ポートロータリジョイントは、内周側で開口する第一流路が複数形成されている筒形のケース体と、前記ケース体内に相対回転可能として設けられ外周側で開口する第二流路が複数形成されている軸体と、前記ケース体と前記軸体との間の空間に当該軸体に沿って複数設けられているメカニカルシールとを備え、前記軸体は、軸本体と、当該軸本体に外嵌し周方向等間隔で複数の貫通孔が形成されている複数のスリーブとを有し、前記メカニカルシールは、前記スリーブと交互に前記軸本体に外嵌し当該スリーブの端面と接触する環状側面を有する第１密封環と、前記スリーブの径方向外側であって当該スリーブを挟んで隣り合う前記第１密封環の間に設けられ当該第１密封環それぞれの前記環状側面に接触する環状のシール面を有する第２密封環とを有し、前記スリーブ及び前記第１密封環は、軸方向に押し付けられることで前記軸本体と一体回転可能に構成され、前記第１密封環の軸方向両側の前記スリーブの内の、一方側のスリーブの前記貫通孔の位置と、他方側のスリーブの周方向で隣り合う前記貫通孔の周方向の中間位置と、が周方向で同じとなるようにして、これらスリーブが配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、各スリーブには周方向等間隔で複数の貫通孔が形成されていることで、各スリーブの軸方向の力に対する剛性は周方向に沿って変動する。つまり、貫通孔が形成されている周方向位置では剛性が比較的低くなり、周方向で隣り合う貫通孔の周方向の中間位置では剛性が比較的高くなる。このため、スリーブ及び第１密封環を軸本体と一体回転可能とするために、第１密封環にスリーブが軸方向に押し付けられると、その第１密封環の環状側面における面圧が周期的に変動する。
そこで、第１密封環の軸方向両側のスリーブの内の、一方側のスリーブの貫通孔の位置と、他方側のスリーブの周方向で隣り合う貫通孔の周方向の中間位置とが周方向で同じになるようにして、これらスリーブを配置することにより、この第１密封環の一方側の環状側面における面圧が極小となる周方向の位置と、この第１密封環の他方側の環状側面における面圧が極大となる周方向の位置とが同じになり、この第１密封環は、周方向に沿って波打つように僅かに変形する（歪む）。このため、この第１密封環の環状側面と第２密封環のシール面との間に微小な隙間が生じ、この隙間に潤滑に寄与することができる流体が浸入して潤滑膜が形成され、第１密封環と第２密封環との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる。
【００１４】
また、複数の前記スリーブそれぞれは、一つおきに、他の前記スリーブと、前記貫通孔の周方向の位置が同じとなるようにして設けられているのが好ましい。
これにより、第１密封環の軸方向両側のスリーブの内の、一方側のスリーブの貫通孔の位置と、他方側のスリーブの周方向で隣り合う貫通孔の周方向の中間位置とが周方向で同じになるようにして、全てのスリーブを配置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１密封環は、周方向に沿って波打つように僅かに変形する（歪む）ため、この第１密封環の環状側面と第２密封環のシール面との間に微小な隙間が生じ、この隙間に潤滑に寄与することができる流体が浸入して潤滑膜が形成され、第１密封環と第２密封環との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の多ポートロータリジョイントの一例を示す縦断面図である。
【図２】軸本体に外嵌するスリーブの説明図であり、（Ａ）は軸方向（正面）から見た図であり、（Ｂ）は側面から見た断面図である。
【図３】図１に示すジョイントの一部の断面図である。
【図４】軸本体に交互に設けられているスリーブ及び第１密封環を取り出した状態の説明図である。
【図５】第１密封環と、その軸方向両側のスリーブの説明図である。
【図６】スリーブの変形例を示す説明図である。
【図７】従来例を説明する説明図であり、（Ａ）は、全てのスリーブそれぞれの貫通孔の周方向の位置を同じとした場合であり、（Ｂ）は、スリーブの貫通孔の周方向の位置に規則性がなく、ランダムとした場合である。
【図８】図７（Ａ）の場合の第１密封環と、その軸方向両側のスリーブの説明図である。
【図９】多ポートロータリジョイント（従来例）の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の多ポートロータリジョイント１の一例を示す縦断面図である。この多ポートロータリジョイント１（以下、ジョイント１ともいう。）は、回転機器の固定側部材（例えば、ＣＭＰ装置本体）に取り付けられるケース体２と、この回転機器の回転側部材（例えば、ＣＭＰ装置のトップリング又はターンテーブル）に取り付けられる軸体５とを備えている。なお、ジョイント１の姿勢は、図１に示す姿勢以外であってもよいが、本実施形態では、図１に示す上側を、ジョイント１の「上」とし、下側をジョイント１の「下」とする。
【００１８】
このジョイント１には、Ｎ個（Ｎ＝２以上の整数であり、図例ではＮ＝４）の流体通路８が形成されており、各流体通路８は、ケース体２に形成されている一つの第一流路３３と、軸体５に形成されている一つの第二流路１８とが繋がって構成される。一つの流体通路８は、他の流体通路８と独立して設けられており、これら流体通路８それぞれを流れる流体が、他の流体通路８を流れる流体と混ざることがないように、後述するメカニカルシール７が軸体５に沿ってＮ個設けられている。
【００１９】
ケース体２は、上下の端部フランジ３０，３１と、これら端部フランジ３０，３１間に設けられているＮ個の流路フランジ３２とを有している。これらフランジ３０，３１，３２は円環状であり、ボルト９によって連結固定されており、ケース体２は、全体として筒形の構造体となる。
【００２０】
流路フランジ３２それぞれは、軸方向の寸法が大きい環状の本体部３６と、この本体部３６よりも軸方向寸法が小さく本体部３６から径方向内側へ突出している突出部３５とを有している。そして、流路フランジ３２それぞれには、径方向に貫通する第一流路３３が形成されている。第一流路３３は、内周側と外周側とで開口しており、本実施形態では、外周側の開口部が、前記固定側部材の複数の配管それぞれが接続される接続ポート３３ａとなる。以上より、ケース体２には、第一流路３３が複数形成された構成となる。また、隣り合う流路フランジ３２，３２の間、及び、隣り合う端部フランジ３０（３１）と流路フランジ３２との間には、それぞれＯリング６が設けられている。
【００２１】
軸体５は、上下方向に長い直線状の軸本体１０と、この軸本体１０に外嵌する筒形のスリーブ１１とを有している。なお、軸本体１０には、スリーブ１１の他に、後述するメカニカルシール７を構成するための円環形の第１密封環１５が外嵌しており、スリーブ１１と第１密封環１５とは、軸方向に沿って交互に配置されている。スリーブ１１は、Ｎ個設けられており、第１密封環１５は、Ｎ＋１個設けられている。そして、軸本体１０の上部には、押し付け部材１４がボルト３４によって固定されている。
軸本体１０の下部側には直径が大きくなっている大径部１９が設けられている。また、軸本体１０内には、Ｎ本の流路孔４２が形成されており、これら流路孔４２それぞれは軸本体１０の外周面で開口しており、しかも、軸方向（上下方向）で異なる位置で開口している。流路孔４２は軸本体１０ａの端面で開口しており、この端面の開口に、前記回転側部材の複数の配管それぞれが接続される。
【００２２】
図２は、軸本体１０に外嵌するスリーブ１１の説明図であり、（Ａ）は軸方向（正面）から見た図であり、（Ｂ）は側面から見た断面図である。なお、図２（Ｂ）において、第１密封環１５を二点鎖線で示している。スリーブ１１には、複数の貫通孔１２が周方向等間隔で形成されており、また、これら貫通孔１２は、軸方向同じ位置に形成されている。本実施形態では、３つの貫通孔１２が周方向に１２０°離れて形成されており、これら貫通孔１２は、スリーブ１１の軸方向中心位置に設けられている。なお、貫通孔１２の貫通方向（孔の向き）は、図２に示すように、スリーブ１１の内周面及び外周面に対して直角方向であってもよいし、斜め方向であってもよい。また、スリーブ１１の径方向内側には、軸本体１０の外周面１０ａとの間に環状の隙間３９を形成しており、各貫通孔１２は、この環状の隙間３９と繋がっている。また、この環状の隙間３９は、軸本体１０の流路孔４２と繋がっている。
【００２３】
そして、軸本体１０内の一つの流路孔４２と、一つのスリーブ１１内の環状の隙間３９と、そのスリーブ１１の複数の貫通孔１２とにより、一つの第二流路１８が構成される。さらに、図２（Ｂ）に示すように、軸本体１０とスリーブ１１と第１密封環１５との間に、Ｏリング１７が設けられており、各第二流路１８を流れる流体が他の流路へ侵入したり外部へ漏れたりするのを防いでいる。なお、図１に示すように、最も上に位置するスリーブ１１には、上下二つのＯリング１７が設けられている。
以上より、軸体５には、外周側で開口する第二流路１８がＮ本形成された構成となり、スリーブ１１に形成されている各貫通孔１２は、第二流路１８の外周側開口孔となる。また、これら第二流路１８それぞれは、ケース体２の内周側に向かって開口しており、しかも、軸方向（上下方向）で異なる位置で開口している。
【００２４】
図３は、図１に示すジョイントの一部（上部）の断面図である。第１密封環１５は、その軸方向両側に環状の側面（環状側面１６，１６）を有しており、各環状側面１６には、スリーブ１１の端面１３が接触し、スリーブ１１は、第１密封環１５，１５間のスペーサとして機能している。第１密封環１５の環状側面１６，１６それぞれは、後述する押し付け部材１４による押し付け力が作用する前の状態で、平面（水平面）に沿った円環面からなる。
【００２５】
押し付け部材１４は、ボルト３４によって軸本体１０に対して軸方向に締め付けられる有底円筒状の部材であり、押し付け部材１４が締め付けられることにより、全てのスリーブ１１及び第１密封環１５を、軸本体１０の大径部１９に向かって軸方向に押し付けることができる。なお、押し付け部材１４による、押し付け力（軸方向の締め付け力）は、周方向で均等となる。この押し付け力により、第１密封環１５の環状側面１６にスリーブ１１の端面１３が押し付けられた状態となり、全てのスリーブ１１及び第１密封環１５を、軸本体１０と一体とすることができ、相互間の摩擦力によって全てのスリーブ１１及び第１密封環１５を、軸本体１０と一体回転可能とする。
【００２６】
図１において、押し付け部材１４と端部フランジ３０との間に転がり軸受２０が設けられており、軸本体１０の大径部１９と端部フランジ３１との間に転がり軸受２１が設けられている。これにより、スリーブ１１及び軸本体１０を含む軸体５は、第１密封環１５と共に、ケース体２に対して回転可能となる。本実施形態では、第１密封環１５は、軸本体１０と一体回転することから、回転環（メカニカルシール７の回転側密封環）となる。これに対して、後述の第２密封環２５は、ケース体２と共に静止した状態となり、静止環（メカニカルシール７の静止側密封環）となる。
【００２７】
上側の端部フランジ３０と最も上側の第１密封環１５との間に、シール部材（オイルシール）２２が設けられており、また、下側の端部フランジ３１と最も下側の第１密封環１５との間に、シール部材（オイルシール）２３が設けられている。ケース体２と軸体５との間には、環状空間４が形成されており、この環状空間４において、シール部材２２，２３の間に密封空間が形成されている。
【００２８】
そして、この環状空間４（密封空間）に、メカニカルシール７が軸体５に沿ってＮ個並べて設けられている。本実施形態のジョイント１は、メカニカルシール７をシリアル方向（直列方向）に複数個配置した多流路ロータリジョイントとなる。
【００２９】
メカニカルシール７を挟んで、スリーブ１１と流路フランジ３２とが径方向に対向した配置となっており、このスリーブ１１で開口する一つの第二流路１８と、この流路フランジ３２の内周側で開口する一つの第一流路３３とは、軸方向でほぼ同じ位置で開口する。図３に示すように、この第一流路３３と第二流路１８とにより一つの流体通路８を構成するために、環状空間４には、各スリーブ１１の径方向外側であって当該スリーブ１１を挟んで隣り合う第１密封環１５，１５の間に第２密封環２５，２５が設けられている。これら第２密封環２５，２５同士の間には、第二流路１８（貫通孔１２）と第一流路３３とを繋ぐ環状の流路（環状空間）２８が形成されている。そして、これら第２密封環２５，２５は、その軸方向両側にある第１密封環１５，１５の環状側面１６，１６に接触する環状のシール面２６，２６を有しており、後述の弾性部材２７による弾性力によってシール面２６が環状側面１６に押し付けられ、環状側面１６とシール面２６との間から流体が漏れるのを防止するシール機能が発揮される。つまり、静止側の第２密封環２５のシール面２６と回転側の第１密封環１５の環状側面１６との相対回転に伴う摺接作用によりシール機能が発揮されるメカニカルシール７が構成されている。
【００３０】
各第２密封環２５は、断面Ｌ字形の環状の部材からなり、筒状の第一部２５ａと、この第一部２５ａの端部から径方向外側へ延びている円環状の第二部２５ｂとを有しており、第二部２５ｂの軸方向外側の一部に円環状となるシール面２６が形成されている。
また、第２密封環２５，２５の第一部２５ａの外周面と、流路フランジ３２の突出部３５の内周面との間には、Ｏリング２４が設けられてシールされており、これらの間（環状の流路２８）から流体が漏れるのを防いでいる。第２密封環２５，２５は、Ｏリング２４を介して流路フランジ３２の突出部３５に対して軸方向に移動可能な状態で嵌合保持されている。
【００３１】
第２密封環２５は、スリーブ１１の外周面との間に隙間を有して設けられており、軸方向に移動可能であり、メカニカルシール７は、上下一対の第２密封環２５，２５を有している他に、これら第２密封環２５，２５を軸方向に離反させる方向に付勢する弾性部材２７を有している。本実施形態の弾性部材２７は、上下一対の第２密封環２５，２５の間に介在している圧縮コイルばねからなる。弾性部材２７は、流路フランジ３２（突出部３５）に形成されている孔に挿入され、この孔により保持され、第２密封環２５，２５の間（第二部２５ｂ，２５ｂの間）に介在している。そして、弾性部材２７の弾性復元力によって、第二部２５ｂのシール面２６を、第１密封環１５の環状側面１６に押し付けることができる。これにより、シール面２６と環状側面１６とが軸方向に押し付けあった状態で接触することができ、回転する環状側面１６にシール面２６が摺接してメカニカルシール７のシール機能が発揮されることにより、シール面２６と環状側面１６との間から、流体通路８を流れる流体が漏れるのを防止する。
【００３２】
以上より、第一流路３３と第二流路１８との間には、メカニカルシール７の構成部品である第１密封環１５，１５及び第２密封環２５，２５、並びにＯリング２４，２４によって密封された環状の流路（環状空間）２８が介在し、この環状の流路２８によって、第一流路３３と第二流路１８とは連結され、これら流路３３，１８、環状の流路２８により一つの（独立した）流体通路８が構成される。本実施形態では、各メカニカルシール７で区画されたＮ個の流体通路８が形成されている。
【００３３】
また、各第２密封環２５は、ケース体２に回り止めされている。例えば、流路フランジ３２には軸方向に延びるピン３７が固定されており、また、第２密封環２５の一部に、このピン３７を周方向両側から挟む爪部（凹部）３８が形成されている。爪部３８がピン３７に周方向両側から当接することで、第２密封環２５は回り止めされる。
【００３４】
以上の構成により、ケース体２に対して、軸本体１０、スリーブ１１、及び第１密封環１５は一体となって回転可能となり、しかも、軸方向に複数並ぶ第２密封環２５，２５のシール面２６，２６が、その軸方向両側の回転する第１密封環１５，１５の環状側面１６，１６に摺接して、メカニカルシール７のシール機能が発揮されることにより、独立した流体通路８を複数形成することができる。
【００３５】
また、このジョイント１に含まれる各部は、流体通路８を流れる流体に対して不活性なものとするのが好ましい。例えば、流体通路８を流れる流体に金属イオンが溶出するのを防ぐために、流体通路８を構成する各部は、樹脂製又はセラミックス製とするのが好ましい。例えば、スリーブ１１は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）とするのが好ましく、また、第２密封環２５は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）やカーボンとするのが好ましく、第１密封環１５は、ＳｉＣとするのが好ましい。
【００３６】
図４は、図１に示す軸本体１０に交互に設けられているスリーブ１１及び第１密封環１５を取り出した状態の説明図である。ここで、スリーブ１１を、上から順に、第一番目のスリーブ１１ａ、第二番目のスリーブ１１ｂ、第三番目のスリーブ１１ｃ、第四番目のスリーブ１１ｄとする。また、第１密封環１５を、上から順に、第一番目の第１密封環１５ａ、第二番目の第１密封環１５ｂ、第三番目の第１密封環１５ｃ、第四番目の第１密封環１５ｄ、第五番目の第１密封環１５ｅとする。
【００３７】
前記のとおり、軸本体１０（図１参照）に相対回転不能としてボルト３４により取り付けられている押し付け部材１４によって、スリーブ１１ａ〜１１ｄ及び第１密封環１５ａ〜１５ｅに、軸方向の押し付け力が作用することにより、各部の相互間の摩擦力によってこれらスリーブ１１ａ〜１１ｄ及び第１密封環１５ａ〜１５ｅは、軸本体１０に対して相対回転不能となる。
【００３８】
全てのスリーブ１１ａ〜１１ｄは同じ構成であり、前記のとおり（図２参照）、スリーブ１１ａ〜１１ｄそれぞれには、周方向等間隔で貫通孔１２が複数形成されており、本実施形態では、三つの貫通孔１２が周方向等間隔で形成されている。そして、スリーブ１１ａ〜１１ｄそれぞれは、貫通孔１２の周方向位置が所定の位置となるようにして、第１密封環（１５，１５）の間に設けられている。つまり、スリーブ１１ａ〜１１ｄそれぞれに関しては、周方向の取り付け向きの制限がある。なお、第１密封環１５ａ〜１５ｅに関しては、このような周方向の取り付け向きの制限はない。
【００３９】
スリーブ１１ａ〜１１ｄそれぞれの周方向の取り付け向きについて、具体的に説明する。図４に示すように、第一番目のスリーブ１１ａの貫通孔１２の周方向位置（位相）と、第三番目のスリーブ１１ｃの貫通孔１２の周方向位置（位相）とは、同じとなるようにして、これらスリーブ１１ａ，１１ｃは設置されている。そして、第二番目のスリーブ１１ｂの貫通孔１２の周方向位置（位相）と、第四番目のスリーブ１１ｄの貫通孔１２の周方向位置（位相）とは、同じとなるようにして、これらスリーブ１１ｂ，１１ｄは設置されている。このように、スリーブ１１ａ〜１１ｄそれぞれは、一つおきに、他のスリーブと、貫通孔１２の周方向の位置が同じとなるようにして設けられている。
【００４０】
そして、第一番目のスリーブ１１ａの貫通孔１２の周方向位置と、第二番目のスリーブ１１ｂの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ２とが、周方向で同じとなるようにして、これらスリーブ１１ａ，１１ｂは配置されている。同様に、第三番目のスリーブ１１ｃの貫通孔１２の周方向位置と、第四番目のスリーブ１１ｄの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ４とが、周方向で同じとなるようにして、これらスリーブ１１ｃ，１１ｂは配置されている。つまり、上から順に、第一番目のスリーブ１１ａの貫通孔１２、第二番目のスリーブ１１ｂの前記中間位置ｍ２、第三番目のスリーブ１１ｃの貫通孔１２、第四番目のスリーブ１１ｄの前記中間位置ｍ４が、同一直線Ｌ１に沿って配置された構成となる。
【００４１】
図５は、第二番目の第１密封環１５ｂと、その軸方向両側のスリーブ１１ａ，１１ｂの説明図であり、図５中の上下方向の矢印は第二番目の第１密封環１５ｂの環状側面１６，１６それぞれに作用する（スリーブ１１ａ，１１ｂから受ける）面圧を示している。
ここで、各スリーブ１１には周方向等間隔で貫通孔１２が三つ形成されていることで、各スリーブ１１の軸方向の力に対する剛性は周方向に沿って変動する。つまり、貫通孔１２が形成されている周方向位置では、軸方向の力に対する剛性が比較的低くなり、周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置（ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４）では、軸方向の力に対する剛性が比較的高くなる。
このため、図５に示すように、押し付け部材１４（図１参照）によって、スリーブ１１を第１密封環１５の環状側面１６に対して軸方向に押し付けると、その環状側面１６における面圧は、周期的に変動する。なお、このような面圧の変動は、ステンレス鋼のような金属材よりも、樹脂のようなヤング率が比較的低い部材の場合に、顕著に表れる。
【００４２】
つまり、第１密封環１５ｂの上側のスリーブ１１ａに着目すると、スリーブ１１ａの端面１３が第１密封環１５ｂの上側の環状側面１６に接触することにより生じる面圧は、そのスリーブ１１ａの貫通孔１２が形成されている周方向の位置と同じ周方向の位置で極小となり、スリーブ１１ａの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ１と同じ周方向の位置で極大となる。
これに対して、この第１密封環１５ｂの下側のスリーブ１１ｂに着目すると、スリーブ１１ｂの端面１３が第１密封環１５ｂの下側の環状側面１６に接触することにより生じる面圧は、そのスリーブ１１ｂの貫通孔１２が形成されている周方向の位置と同じ周方向の位置で極小となり、スリーブ１１ｂの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ２と同じ周方向の位置で極大となる。
【００４３】
そこで、前記とおり、第二番目の第１密封環１５ｂの軸方向両側のスリーブ１１ａ，１１ｂの内の、一方側のスリーブ１１ａの貫通孔１２の位置と、他方側のスリーブ１１ｂの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ２とが周方向で同じになるようにして、これらスリーブ１１ａ，１１ｂを配置することで、第二番目の第１密封環１５ｂの上側の環状側面１６における面圧が極小となる周方向の位置と、この第二番目の第１密封環１５ｂの下側の環状側面１６における面圧が極大となる周方向の位置とが同じとなる。
このため、第二番目の第１密封環１５ｂに対して軸方向両側から作用する面圧は上下でつり合わず、この第１密封環１５ｂの一部が下へ凸となるように変形し（歪み）、他部が上へ凸となるように変形する（歪む）。つまり、この第１密封環１５ｂは、周方向に沿って波打つように僅かに変形する（僅かなひずみを生じさせる）。その変形した第二番目の第１密封環１５ｂを、図５では破線により示している。
【００４４】
この結果、第二番目の第１密封環１５ｂの環状側面１６，１６と、その軸方向両側の第２密封環２５，２５（図３参照）のシール面２６，２６との間に微小な隙間が生じ、この隙間に潤滑に寄与することができる流体が浸入して潤滑膜が形成され、第二番目の第１密封環１５ｂと第２密封環２５，２５との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる。また、この潤滑膜により、摺動面（シール面２６、環状側面１６）の摩耗を低減することができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、従来（図９参照）では生じる可能性のあった第１密封環と第２密封環との供回りを防ぐことができ、第２密封環２５を回り止めするための前記爪部３８（図３参照）等が破損するのを防ぐことができる。また、第２密封環２５によって第二番目の第１密封環１５ｂの回転が抑制されるのを防ぐことができ、第二番目の第１密封環１５ｂとスリーブ１１ａ，１１ｂとの間、及び第二番目の第１密封環１５ｂとＯリング１７（図３参照）との間が摺動するのを防ぐことができ、スリーブ１１ａ，１１ｂの端面１３の摩耗及びＯリング１７の損傷を抑制することができる。この結果、ジョイント１において、長期にわたって安定したシール性を維持することができる。
【００４６】
また、他の第１密封環１５ｃ，１５ｄと、その軸方向両側のスリーブ１１，１１との関係についても、前記第二番目の第１密封環１５ｂの場合と同様である。
つまり、図４に示すように、第三番目の第１密封環１５ｃの軸方向両側のスリーブ１１ｂ，１１ｃの内の、一方側のスリーブ１１ｂの貫通孔１２の位置と、他方側のスリーブ１１ｃの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ３とが周方向で同じになるようにして、これらスリーブ１１ｂ，１１ｃが配置されている。このため、第三番目の第１密封環１５ｃの上側の環状側面１６における面圧が極小となる周方向の位置と、この第三番目の第１密封環１５ｃの下側の環状側面１６における面圧が極大となる周方向の位置とが同じとなる。したがって、第三番目の第１密封環１５ｃは、周方向に沿って波打つように僅かに変形し、第三番目の第１密封環１５ｃと第２密封環２５，２５との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる。
【００４７】
また、第四番目の第１密封環１５ｄの軸方向両側のスリーブ１１ｃ，１１ｄの内の、一方側のスリーブ１１ｃの貫通孔１２の位置と、他方側のスリーブ１１ｄの周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍ４とが周方向で同じになるようにして、これらスリーブ１１ｃ，１１ｄが配置されている。このため、第四番目の第１密封環１５ｄの上側の環状側面１６における面圧が極小となる周方向の位置と、この第四番目の第１密封環１５ｄの下側の環状側面１６における面圧が極大となる周方向の位置とが同じとなる。したがって、第四番目の第１密封環１５ｄは、周方向に沿って波打つように僅かに変形し、第四番目の第１密封環１５ｄと第２密封環２５，２５との間の摺動抵抗を低下させることが可能となる。
【００４８】
ここで、図７は、従来例を説明する説明図であり、（Ａ）は、全てのスリーブ８９それぞれの貫通孔８８の周方向の位置を同じとした場合であり、（Ｂ）は、スリーブ８９の貫通孔８８の周方向の位置に規則性がなく、ランダムにした場合である。
図８は、図７（Ａ）の場合の説明図であり、図８中の上下方向の矢印は第１密封環９０の環状側面９０ａに作用する面圧を示している。図７（Ａ）の場合、第１密封環９０の上側の環状側面９０ａにおける面圧が極大となる周方向の位置と、この第１密封環９０の下側の環状側面９０ａにおける面圧が極大となる周方向の位置とが、同じとなる。また、面圧が極小となる周方向の位置も一致する。この場合、第１密封環９０に対して軸方向両側から作用する面圧は上下でつり合って打ち消し合い、第１密封環９０には波打つ変形が生じない。
また、図７（Ｂ）の場合においても、第１密封環９０に対して軸方向両側から作用する面圧は上下でつり合う箇所とつり合わない箇所がランダムに生じ、第１密封環９０には波打つ変形が生じにくい上に、メカニカルシール７のシール性が不安定となる弊害を引き起こすおそれもある。
この結果、図７（Ａ）（Ｂ）それぞれの場合、第１密封環９０の環状側面９０ａ，９０ａと、その軸方向両側の第２密封環９２，９２（図９参照）のシール面９２ａ，９２ａとの間に隙間が生じ難く、潤滑に寄与することができる流体が浸入できず、第１密封環９０と第２密封環９２，９２との間の摺動抵抗が大きくなってしまう。
【００４９】
なお、他の実施形態として（図６参照）、周方向等間隔で形成されている複数の貫通孔１２を一組の貫通孔列とし、軸方向に複数組み（図例では二組）の貫通孔列４０，４１がスリーブ１１に設けられている場合には、第１密封環１５に最も近い貫通孔列４０，４０に着目して、前記のような、一方側のスリーブ１１の貫通孔１２の位置と、他方側のスリーブ１１の周方向で隣り合う貫通孔１２，１２の周方向の中間位置ｍと、が周方向で同じになる構成とする。
【００５０】
また、スリーブ１１に形成する貫通孔１２の大きさ（直径）又は貫通孔１２の数を変更することによって、スリーブ１１の剛性を調整することができ、これにより、第１密封環１５に所望の大きさのひずみ（凹凸の波付け、うねり）を生じさせることができる。なお、貫通孔１２の大きさを変更することで、流体通路８を流れる流体の流量を変更することもできる。
【００５１】
また、本発明の多ポートロータリジョイント１は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、前記実施形態では、Ｎ＝４としたが（スリーブ１１及びメカニカルシール７の数を「４」としたが）、流体通路８の本数に応じて適宜変更可能である。また、一つのスリーブ１１に形成する貫通孔１２の数を「３」としたが、これ以外であってもよい。ただし、第１密封環１５の間に挟み込まれる全てのスリーブ１１について、貫通孔１２は周方向等間隔に形成される必要があり、同じ形状であるほうがよい。
また、多ポートロータリジョイント１を半導体製造装置（ＣＭＰ装置）に用いる場合について説明したが、これ以外の装置に用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１： 多ポートロータリジョイント    ２：ケース体
４：環状空間（空間）    ５：軸体    ７：メカニカルシール
８：流体通路    １０：軸本体    １１：スリーブ
１２：貫通孔    １３：端面    １４：押し付け部材
１５：第１密封環    １６：環状側面    １８：第二流路
２５：第２密封環    ２６：シール面    ３３：第一流路
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４：中間位置
【図１】
2014219020.tif 000003
【図２】
2014219020.tif 000004
【図３】
2014219020.tif 000005
【図４】
2014219020.tif 000006
【図５】
2014219020.tif 000007
【図６】
2014219020.tif 000008
【図７】
2014219020.tif 000009
【図８】
2014219020.tif 000010
【図９】
2014219020.tif 000011