(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース体とこれに相対回転自在に連結した回転軸体との対向周面間に、４個以上のメカニカルシールを軸線方向に配置して、隣接するメカニカルシールでシールされた複数個の流路空間を形成すると共に当該メカニカルシールにより当該流路空間と区画された流路外空間を形成し、前記両体間に、ケース体に形成されたケース体側流体通路と回転軸体に形成された軸体側流体通路とを前記流路空間を介して連通接続してなる一連の複数個の流路を形成してあり、
前記各メカニカルシールが、回転軸体に固定された固定密封環とケース体にＯリングを介して当該両体の回転軸線方向に移動可能に保持された可動密封環とこれを固定密封環へと押圧接触させるべく附勢するスプリングとを具備して、両密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分の内周側領域である前記流路空間とその外周側領域である流路外空間とを遮蔽シールするように構成されたものであって、固定密封環がその端面を全面的に密封端面に構成した円環状体であり、可動密封環の密封端面が径方向幅を微小とする尖端形状に構成されている端面接触形メカニカルシールであるロータリジョイントにおいて、
各流路空間内の流体が可動密封環に常時接触して冷却液として機能しうる液体であり、流路外空間内の流体が気体であり、
各可動密封環の表面部分であって前記Ｏリングと接触する一定径のＯリング接触面、可動密封環の密封端面及び当該密封端面からＯリング接触面に至る可動密封環の表面部分であって前記液体と接触する接液面のみに、ダイヤモンドからなるコーティング層を一連に形成すると共に、各固定密封環の密封端面のみにダイヤモンドからなるコーティング層を形成してあることを特徴とする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、半導体分野等で使用される回転機器（例えば、ＣＭＰ装置（ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法による半導体ウエハの表面研摩装置）等）における相対回転部材間で流体を流動させるロータリジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のロータリジョイントとして、特許文献１に開示される如く、ケース体とこれに相対回転自在に連結された回転軸体との間に、回転軸体に固定した炭化ケイ素等の硬質材製の固定密封環とケース体に固定密封環へと押圧附勢された状態で両体の回転軸線方向に移動可能に保持された炭化ケイ素等の硬質材製の可動密封環との対向端面である密封端面の相対回転摺接作用によりシールするように構成された端面接触形メカニカルシールであって可動密封環の密封端面を径方向面幅が微小な尖端形状としたメカニカルシール（以下「ナイフエッジシール」という）を配設して、ケース体に形成したケース体側通路と回転軸体に形成した軸体側通路とをナイフエッジシールでシールされた流路空間を介して接続してなる一連の流路を形成したもの（以下「従来ロータリジョイント」という）が周知である。
【０００３】
かかる従来ロータリジョイントによれば、流路を流動する流体が固形粒子、凝固性成分等を含有するスラリ流体や高粘度流体である場合にも、これらの流体をナイフエッジシールでシールされた流路において漏れを生じることなく良好に流動させることができる。すなわち、相対回転摺接する両密封端面の一方（可動密封環の密封端面）が径方向面幅の微小な尖端形状とされているナイフエッジシールでは、両密封端面の接触面圧が一般的な端面接触形メカニカルシールに比して高くなることから、密封端面間への固形粒子等のスラリ成分や高粘度流体の侵入を可及的に防止することができ、スラリ流体や高粘度流体であってもこれらを良好にシールすることができるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４１１４９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来ロータリジョイントにあっては、ナイフエッジシールにおける両密封端面の接触面圧が高いために、両密封環が炭化ケイ素等の硬質材で構成されていることとも相俟って、両密封端面の相対回転摺接により高熱が発生し、両密封端面の相対回転摺接部分が摩耗する虞れがあった。特に、可動密封環の密封端面ではこれが尖端形状に構成されていて、局部的に熱や摩擦力が集中するため、熱歪や摩耗が発生し易い。したがって、長期使用のうちには、可動密封環の密封端面にメカニカルシールによるシール機能（以下「メカニカルシール機能」という）に悪影響を与えるような大きな熱歪や摩耗が生じて、流路のシール部分（流路空間）からの流体漏れを生じる虞れがあり、ロータリジョイントとしての信頼性や耐久性に問題があった。
【０００６】
本発明は、ナイフエッジシールを使用することによる上記した問題を解決して、流路における流体流動を長期に亘って良好に行うことができるロータリジョイントを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ケース体とこれに相対回転自在に連結した回転軸体との間に、メカニカルシールでシールされた流路空間を形成すると共に当該メカニカルシールにより当該流路空間と区画された流路外空間を形成し、前記両体間に、ケース体に形成されたケース体側流体通路と回転軸体に形成された軸体側流体通路とを前記流路空間を介して連通接続してなる一連の流路を形成してあり、前記メカニカルシールがケース体及び回転軸体の一方に固定された固定密封環と当該両体の他方にＯリングを介して当該両体の回転軸線方向に移動可能に保持された可動密封環とこれを固定密封環へと押圧接触させるべく附勢するスプリングとを具備して、両密封環の対向端面である密封端面の相対回転摺接作用により前記流路空間と流路外空間とを遮蔽シールするように構成されたものであって、可動密封環の密封端面が径方向面幅を微小とする尖端形状に構成されている端面接触形メカニカルシール（ナイフエッジシール）であるロータリジョイントにおいて、上記の目的を達成すべく、特に、前記流路空間内の流体又は流路外空間内の流体が可動密封環に常時接触して冷却液として機能しうる液体であり、可動密封環の表面部分であって前記Ｏリングと接触する一定径のＯリング接触面、可動密封環の密封端面及び当該密封端面からＯリング接触面に至る可動密封環の表面部分であって前記液体と接触する接液面に、当該密封環の構成材に比して熱伝導係数及び硬度が大きい材料からなるコーティング層を一連に形成しておくことを提案するものである。
【０００８】
かかるロータリジョイントの好ましい実施の形態にあって、前記流路外空間がオイルシールで閉塞されており、当該流路外空間に冷却液が循環供給されている場合においては、当該冷却液と接触する可動密封環の表面部分が前記コーティング層を形成する接液面とされ、また前記流路空間内の流体が可動密封環に常時接触して冷却液として機能しうる液体である場合においては、当該液体と接触する可動密封環の表面部分が前記コーティング層を形成する接液面とされる。また、何れの場合にも前記コーティング層の構成材としてはダイヤモンドが最適する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のロータリジョイントにあっては、尖端形状とした可動密封環の密封端面に当該密封環の構成材に比して硬度が大きい材料からなるコーティング層（以下「密封端面コーティング層」という）を形成したから、相手密封環（固定密封環）の密封端面との相対回転摺接による摩耗や発熱が可及的に抑制される。
【００１０】
また、各可動密封環の密封端面は尖端形状とされているため、相手密封環の密封端面との相対回転摺接により発生する熱が集中して局部的に高熱となるが、本発明のロータリジョイントにあっては、可動密封環のＯリング接触面及び接液面に、前記密封端面コーティング層に連なる同材質のコーティング層（以下、Ｏリング接触面に形成したコーティング層を「Ｏリング接触面コーティング層」といい、接液面に形成したコーティング層を「接液面コーティング層」という）が形成されているから、可動密封環の密封端面で発生した熱は高熱伝導係数のコーティング層から効果的に放熱、冷却されて、密封端面での局部的な高熱の発生が可及的に防止される。すなわち、密封端面コーティング層、接液面コーティング層及びＯリング接触面コーティング層は一連のものであり、可動密封環の構成材に比して熱伝導係数の大きな材料で構成されているから、可動密封環の密封端面で発生した熱は密封端面コーティング層から接液面コーティング層へと伝熱され、さらに接液面コーティング層からＯリング接触面コーティング層へと伝熱されることにより、密封端面コーティング層の熱は当該密封端面コーティング層を含むコーティング層全体に分散されて、密封端面コーティング層の温度が低下する。しかも、接液面コーティング層及びＯリング接触面コーティング層の一部（Ｏリング接触面におけるＯリングでシールされた箇所から接液面に至るＯリング接触面部分に形成されたＯリング接触面コーティング層部分）において、これらに常時接触し冷却液として機能しうる液体との熱交換によりコーティング層からの放熱、冷却が効果的に行われる。その結果、可動密封環の密封端面が径方向面幅の微小な尖端形状をなし相手密封環（固定密封環）の密封端面との接触面圧が高い場合にも、両密封端面の相対回転摺接による摩耗量及び発熱量が激減すると共に、ナイフエッジシールのシール機能（メカニカルシール機能）に悪影響を及ぼすような熱歪の発生が可及的に防止される。また、可動該密封環の構成材に比して摩擦係数が小さな材料で構成されるＯリング接触面コーティング層により可動密封環とＯリングとの相対運動が円滑に行われて、可動密封環の追従性が向上し、上記したこととも相俟ってメカニカルシール機能が良好に発揮される。かかる効果は、特に、コーティング層をダイヤモンドで構成しておくことによって顕著に発揮される。
【００１１】
したがって、本発明によれば、ナイフエッジシールによる流路のシールを長期に亘って良好に発揮させることができ、従来ロータリジョイントに比して耐久性、信頼性に優れた極めて実用的なロータリジョイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明に係るロータリジョイントの一例を示す断面図である。
【図２】図２は図１の要部を拡大して示す詳細断面図である。
【図３】図３は本発明に係るロータリジョイントの変形例を示す断面図である。
【図４】図４は図３と異なる位置で断面した当該ロータリジョイントの断面図である。
【図５】図３の要部を拡大して示す詳細断面図である。
【図６】図６は本発明に係るロータリジョイントの他の変形例を示す図２相当の要部の断面図である。
【図７】図７は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図２相当の要部の断面図である。
【図８】図８は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図２相当の要部の断面図である。
【図９】図９は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図２相当の要部の断面図である。
【図１０】図１０は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図２相当の要部の断面図である。
【図１１】図１１は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図５相当の要部の断面図である。
【図１２】図１２は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図５相当の要部の断面図である。
【図１３】図１３は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図５相当の要部の断面図である。
【図１４】図１４は本発明に係るロータリジョイントの更に他の変形例を示す図５相当の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明に係るロータリジョイントの第１の実施の形態を示す断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細断面図である。また、図３は本発明に係るロータリジョイントの第２の実施の形態を示す断面図であり、図４は図３と異なる位置で断面した当該ロータリジョイントの断面図であり、図５は図３の要部を拡大して示す詳細断面図である。なお、以下の説明において、上下とは図１〜図５における上下をいうものとする。
【００１４】
第１の実施の形態のロータリジョイント（以下「第１ロータリジョイント」という）は、図１に示す如く、ケース体１０１とこれに相対回転自在に連結した回転軸体１０２との間に、１個のメカニカルシール１０３でシールされた流路空間１０４を形成すると共に当該メカニカルシール１０３により当該流路空間１０４と区画された空間であってオイルシール１０５でシールされた流路外空間１０６を形成し、前記両体１０１，１０２間に、ケース体１０１に形成されたケース体側流体通路１０７と回転軸体１０２に形成された軸体側流体通路１０８とを前記流路空間１０４を介して連通接続してなる１個の一連の流路Ｒ１を形成してなるものであり、半導体分野等で使用される回転機器（例えば、ＣＭＰ装置等）における回転機器の相対回転部材間で流体Ｆ１を流路Ｒ１により流動させるものである。
【００１５】
ケース体１０１は、図１に示す如く、中心線が上下方向に延びる有底円筒構造をなすもので、円筒状の周壁１０１ａとこれに取り付けられて周壁１０１ａの上端開口部を閉塞する円板状の端部壁１０１ｂとからなり、回転機器の固定側部材（例えば、ＣＭＰ装置の装置本体）に取り付けられる。
【００１６】
回転軸体１０２は、図１に示す如く、上下方向に延びる円柱形状をなすものであり、その下端側部分とケース体１０１の周壁１０１ａの下端部との間に介装した一対のベアリング１０９ａ，１０９ｂにより、ケース体１０１に同心をなして回転自在に連結されている。回転軸体１０２は、当該回転機器の回転側部材（例えば、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。
【００１７】
メカニカルシール１０３は、両体１０１，１０２の一方（この例では回転軸体１０２）に固定された固定密封環１３１と他方（この例ではケース体１０１）に当該固定密封環１３１に対向して両体１０１，１０２の回転軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に移動可能に保持された可動密封環１３２と、可動密封環１３２を固定密封環１０１へと押圧接触させるべく附勢するスプリング１３３と具備して、両密封環１３１，１３２の上下対向端面である密封端面１３１ａ，１３２ａの相対回転摺接作用により当該相対回転摺接部分の内周側領域（両密封環１３１，１３２の内周側領域）である流路空間１０４とその外周側領域である流路外空間１０６とを遮蔽シールするように構成された端面接触形メカニカルシールであって、当該両密封端面１３１ａ，１３２ａの一方を径方向面幅の微小な尖端形状に構成したナイフエッジシールである。
【００１８】
すなわち、固定密封環１３１は、図１及び図２に示す如く、円環状の本体部１３１ｂとその下端部に一体形成された円筒状の固定部１３１ｃとからなり、固定部１３１ｃを、本体部１３１ｂの基端面（下端面）を両体１０１，１０２の回転軸線（以下、単に「軸線」という）と同心状をなして回転軸体１０２の先端面（上端面）に衝合させた状態で、回転軸体１０２の先端部分（上端部分）に嵌合固定されている。本体部１３１ｂの先端面（上端面）は、その全面を軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面１３１ａに構成されている。固定部１３１ｃと回転軸体１０２との嵌合部分は、キー１３１ｄによって相対回転不能とされると共に回転軸体１０２の外周部に係合させたＯリング１３１ｅによりシール（二次シール）されている。
【００１９】
可動密封環１３２は、図１及び図２に示す如く、円筒状の本体部１３２ｂとその先端近傍部（下端近傍部）から外径方向に一体に張り出す円環状の鍔部１３２ｃとからなり、本体部１３２ｂの基端部分（上端部分）をケース体１０１の端部壁１０１ｂに形成した保持孔１０１ｃにＯリング１３２ｄを介して嵌合させることにより、ケース体１０１に固定密封環１３１と同心状且つ上下対向状をなして軸線方向移動可能（上下方向移動可能）に保持されている。可動密封環１３２は、図２に示す如く、本体部１３２ｂの下端側部分の内周面を下方向に漸次拡径する截頭円錐面として、鍔部１３２ｃから下方に突出する本体部１３２ｂの先端（下端）を尖端形状となしたものであり、この本体部１３２ｂの先端面（下端面）を軸線に直交する平滑平面であって径方向面幅（シール面幅）の微小な密封端面１３１ａに構成している。すなわち、可動密封環１３２の密封端面１３２ａは、固定密封環１３１の密封端面１３１ａの径方向略中央部にこれと同心をなして接触するものであり、その径方向面幅は０．１〜０．８ｍｍ（より好ましくは０．４〜０．７ｍｍ）に設定されている。Ｏリング１３２ｄはケース体１０１の保持孔１０１ｃの内周面に形成したＯリング溝１０１ｄに係合保持されていて、可動密封環１３２の本体部１３２ｂの外周面であって一定径のＯリング接触面１３２ｅに軸線方向相対移動可能に圧接（弾性的に接触）している。すなわち、可動密封環１０３は、ケース体１０１との間をＯリング１３２ｄによりシール（二次シール）された状態で、ケース体１０１に軸線方向相対移動可能に保持されている。なお、可動密封環１３２は、図２に示す如く、鍔部１３２ｃの外周部に形成した係合凹部１３２ｆにケース体１０１の端部壁１０１ｂの下端部に植設したドライブピン１３２ｇを係合させることにより、軸線方向移動（上下方向移動）を所定範囲で許容された状態でケース体１０１に対する相対回転を阻止されている。
【００２０】
スプリング１３３は、図１及び図２に示す如く、可動密封環１３２の鍔部１３２ｃとケース体１の端部壁１０１ｂとの間に装填されていて、可動密封環１３２を、両密封端面１３１ａ，１３２ａが相互に押圧接触せしめられるべく、固定密封環１３１へと押圧附勢するものである。
【００２１】
オイルシール１０５は、図１及び図２に示す如く、ケース体１０１と固定密封環１３１との対向周面間に配設されて、ゴム等の弾性材製の環状シール部材１０５ａの外周部をケース体１０１に固定すると共にその内周部（リップシール部）を固定密封環１３１に弾性的に接触させることにより、ナイフエッジシール３の両密封環１３１，１３２の相対回転摺接部分の外周側領域である流路外空間１０６をシールするものである。環状シール部材１０５ａは、周知のもので、図２に示す如く、金属材（ＳＵＳ３０４等）製の補強金具１０５ｂが埋設されてケース体１０１の周壁１０１ａの内周部に内嵌固定された本体部と、回転密封環１３１の外周面にガータスプリング１０５ｃで緊縛、圧接されてシール機能を発揮するリップシール部とからなる。
【００２２】
ケース体１０１の周壁１０１ａには、図１に示す如く、オイルシール１０５で閉塞シールされた流路外空間１０６に冷却液Ｃ１を給排する冷却液供給通路１０６ａ及び冷却液排出通路１０６ｂが形成されていて、流路外空間１０６に冷却液Ｃ１が循環供給されるようになっており、冷却液Ｃ１は可動密封環１３２に常時接触する。冷却液Ｃ１としては常温水等の液体が使用されている。なお、ケース体１０１の周壁１０１ａには、オイルシール１０５とベアリング１０９ａとの間において両体１０１，１０２の対向周面間に開口するドレン１１３ａが形成されている。
【００２３】
ケース体側流体通路１０７は、図１に示す如く、ケース体１の端部壁１０１ｂを保持孔１０１ｃへと貫通して可動密封環１３２の内周部である流路空間４に連通するものであり、前記回転機器の静止側部材に形成された流体通路に接続される。軸体側流体通路１０８は、図１に示す如く、回転軸体１０２の中心部を貫通して固定密封環１３１の内周部である流路空間１０４に連通するものであり、前記回転機器の回転側部材に形成された流体通路に接続される。したがって、両体１０１，１０２間において、図１に示す如く、両流体通路１０７，１０８を流路空間１０４を介して連通接続してなる一連の流路Ｒ１により流体Ｆ１を流動させることができる。この例では、流体Ｆ１が冷却液Ｃ１と略同一温度のスラリ流体（例えば、研摩液のように固形粒子等のスラリ成分を含有する液体）であり、これを図１の実線矢印方向に流動させると共に破線矢印方向に真空吸引させるようになっている。
【００２４】
ところで、上記メカニカルシール３のバランス比κは、可動密封環１３２の密封端面１３２ａの内外径と可動密封環１３２の本体部１３２ｂの外径（Ｏリング接触面１３２ｅの径）とで決定されるが、流路Ｒ１内が負圧となる場合（流体Ｆ１を真空吸引させる場合）にも密封端面１３１ａ，１３２ａの接触圧が適正に維持されるように、一般に０≦κ≦０．６となるように設定されている。この例では、κ＝０．５に設定してある。
【００２５】
而して、密封端面１３２ａを径方向面幅の微小な尖端形状に構成された可動密封環１３２においては、本発明に従って、前記Ｏリング接触面１３２ｅ、密封端面１３２ａ及び密封端面１３２ａからＯリング接触面１３２ｅに至る可動密封環１３２の表面部分であって前記流路外空間１０６内の流体である冷却液Ｃ１と接触する接液面１３２ｈに、当該密封環１３２の構成材に比して熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さな材料からなるコーティング層１０ａ，１０ｂ，１０ｃが一連に形成されている。なお、密封端面１３２ａからＯリング接触面１３２ｅに至る可動密封環１３２の表面部分である接液面１３２ｈは、図２に示す如く、密封端面１３２ａの外周縁に連なる本体部１３２ｂの先端部（鍔部１３２ｃから突出する本体部１３２ｂの下端部）の外周面と、その基端縁（上端縁）に連なる鍔部１３２ｃの先端面（下端面）と、その外周縁に連なる鍔部１３２ｃの外周面（係合凹部１３２ｆが形成された部分においては当該係合凹部１３２ｆの内周面を含む）と、その基端縁（上端縁）に連なってＯリング接触面１３２ｅの先端縁（下端縁）に至る鍔部１３２ｃの基端面（上端面）とからなる。
【００２６】
すなわち、密封端面１３２ａに密封端面コーティング層１０ａを形成し、接液面１３２ｈに密封端面コーティング層１０ａに連なる接液面コーティング層１０ｂを形成すると共に、Ｏリング接触面１３２ｅに接液面コーティング層１０ｂに連なるＯリング接触面コーティング層１０ｃを形成してある。なお、以下の説明において、密封環とこれに被覆形成されたコーティング層とを区別する必要があるときは、前者を密封環母材という。
【００２７】
コーティング層１０ａ，１０ｂ，１０ｃの構成材としては、可動密封環１３２の構成材（密封環母材の構成材）がセラミックス、超硬合金等の如何なる密封環構成材であっても、これより熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さなダイヤモンドが使用されている。なお、ダイヤモンドコーティング層１０ａ，１０ｂ，１０ｃの形成は、熱フィラメント化学蒸着法、マイクロ波プラズマ化学蒸着法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、アーク放電プラズマジェット法、燃焼炎法等のコーティング方法によって行われる。
【００２８】
また、第２の実施の形態のロータリジョイント（以下「第２ロータリジョイント」という）は、図３及び図４に示す如く、筒状のケース体１とこれに同心をなして相対回転自在に連結した回転軸体２とを具備し、両体１，２の対向周面間に、４個以上のメカニカルシール３…を両体１，２の回転軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）つまり上下方向に縦列させて配置して、隣接するメカニカルシール３，３でシールされた複数個の流路空間４…を形成すると共に、当該流路空間４とメカニカルシール３で区画された空間であって一対のオイルシール５，５でシールされた流路外空間６を形成し、両体１，２間に、ケース体１に形成されたケース体側流体通路７と回転軸体２に形成された軸体側流体通路８とを流路空間４を介して連通してなる一連の複数個の流路Ｒ２…（図４参照）を形成したものであり、ＣＭＰ装置等の回転機器の相対回転部材間で２種以上の流体Ｆ２…を各流路Ｒ２により各別に流動させるものである。
【００２９】
ケース体１は、図３及び図４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もので、上下方向に複数個の環状部分に分割された筒状構造をなす。ケース本体１は、回転機器の固定側部材（例えば、ＣＭＰ装置の装置本体）に取り付けられる。
【００３０】
回転軸体２は、図３及び図４に示す如く、軸線が上下方向に延びる円柱状の軸本体２１と、これに上下方向に所定間隔を隔てて縦列状に挿通された複数個のスリーブ２２…と、軸本体２１の上端部に嵌合固定された有底筒状のベアリング受体２３とで構成されており、ベアリング受体２３とケース体１の上端部との間及び軸本体２１の下端部に形成された大径のベアリング受部２１ａとケース体１の下端部との間に夫々装填した上下一対のベアリング９ａ，９ｂによりケース体１の内周部に同心状をなして相対回転自在に支持されている。回転軸体２は、軸本体２１の下端部において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。
【００３１】
各メカニカルシール３は、図３に示す如く、回転軸体２に固定した固定密封環３１と、これに対向してケース体１に軸線方向に移動可能に保持された可動密封環３２と、これを固定密封環３１に押圧接触させるスプリング３３とを具備して、両密封環３１，３２の対向端面である密封端面３１ａ，３２ａの相対回転摺接作用によりその相対回転摺接部分の内周側領域である流路空間４とその外周側領域である流路外空間６とをシールするように構成された端面接触形のメカニカルシールであって、可動密封環３２の密封端面３２ａを径方向面幅の微小な尖端形状に構成したナイフエッジシールである。
【００３２】
この例では、図３及び図４に示す如く、４個のメカニカルシール３を全密封環３１…，３２…が回転軸線方向に縦列し且つその密封環群３１…，３２…の両端部（上下端部）に固定密封環３１，３１が位置する状態で配置されている。すなわち、両固定密封環３１，３１間に可動密封環３２，３２が位置するダブルシール配置の一対のメカニカルシール３，３からなる２組のメカニカルシールユニットを軸線方向に縦列配置してある。
【００３３】
各固定密封環３１は、両体１，２の回転軸線（以下、単に「軸線」という）と同心をなす断面方形の円環状体であり、図３及び図４に示す如く、可動密封環３２が接触する端面を全面的に軸線に直交する平滑な円環状平面である密封端面３１ａに構成してある。この例では、１個のメカニカルシール３の固定密封環３１とこれに隣接するメカニカルシール３の固定密封環３１とを、図３〜図５に示す如く、両端面を密封端面３１ａ，３１ａとする１個の固定密封環３１で兼用している。すなわち、上下方向に縦列する固定密封環群３１…のうち両端部（上下端部）に位置する固定密封環３１，３１を除いて、固定密封環３１の両端面を密封端面３１ａ，３１ａに構成してある。
【００３４】
各固定密封環３１は、図３及び図４に示す如く、隣接する固定密封環３１との相互間隔をスリーブ２２によって規制された状態で回転軸体２の軸本体２１に嵌合固定されている。すなわち、各固定密封環３１は、図３に示す如く、ベアリング受体２３をボルト２４により軸本体２１に締め付けることにより、スリーブ２２を介してベアリング受部２１ａとベアリング受体２３との間に挟圧固定されており、軸線方向に等間隔を隔てた縦列状態で回転軸体２に固定されている。なお、各スリーブ２２の両端内周部と軸本体２１との間には、図３及び図４に示す如く、軸本体２１と固定密封環３１との嵌合部分をシールするＯリング２５が装填されている。
【００３５】
各可動密封環３２は、図５に示す如く、軸線と同心をなし且つ先端部３２ｂの内径を基端部３２ｃの内径より小さくした断面略Ｌ字状の円環状体であって、先端部３２ｂの先端側内周面を基端方向に漸次縮径する截頭円錐面とすると共に先端部３２ｂの外周面を基端方向に漸次拡径する截頭円錐面とすることにより先端を尖端形状としたものである。各可動密封環３２は、その先端部３２ｂの端面（先端面）を径方向面幅が微小で軸線に直交する平滑な円環状平面である密封端面３２ａに構成したものであり、密封端面３２ａが固定密封環３１の密封端面３１ａの内外周部分が径方向に食み出す状態で当該密封端面３１ａに同心状に接触している。可動密封環３２の密封端面３２ａの径方向面幅は、第１ロータリジョイントにおける可動密封環１３２の密封端面１３２ａと同様に、０．１〜０．８ｍｍ（より好ましくは０．４〜０．７ｍｍ）に設定されている。各可動密封環３２は、図５に示す如く、その基端部３２ｃをケース体１の内周部に突出する環状壁１１にＯリング３２ｄを介して軸線方向に移動可能に内嵌保持されている。すなわち、環状壁１１の内周部には、図５に示す如く、外径を可動密封環３２の先端部３２ｂの内径より大きく且つその基端部３２ｃの内径より小さくしたＯリング係止部１１ａと外径を可動密封環３２の先端部３２ｂの内径より小さくしたＯリング保持部１１ｂとからなる円筒状部分が一体的に突出形成されており、Ｏリング３２ｄは環状壁１１のＯリング係止部１１ａと可動密封環３２の先端部３２ｂとの対向端面間において軸線方向移動が規制された状態で可動密封環３２の基端部３２ｃと環状壁１１のＯリング保持部１１ｂとの対向周面間に装填されている。したがって、可動密封環３２は、その基端部３２ｃの内周面であって一定径のＯリング接触面３２ｅに軸線方向相対移動可能に圧接（弾性的に接触）するＯリング３２ｄによりケース体１（環状壁１１）との間をシール（二次シール）された状態で、ケース体１に軸線方向相対移動自在に保持されている。なお、可動密封環３２は、図３に示す如く、その外周部に形成した係合凹部に環状壁１１から軸線方向に突出するドライブピン３２ｆを係合させることにより、軸線方向への相対移動を所定範囲で許容された状態でケース体１に相対回転不能に保持されている。
【００３６】
スプリング３３は、図１に示す如く、各メカニカルシールユニットにおいて、環状壁１１を軸線方向に貫通する連通孔１１ｃに装填されていて、環状壁１１の両側に位置する両可動密封環３２，３２を各固定密封環３１へと押圧附勢する共通部材とされている。
【００３７】
両体１，２には、図４に示す如く、各流路空間４に連通する流体通路７，８が形成されており、この例では、両体１，２間に両流体通路７，８と流路空間４とにより両体１，２間で流体Ｆ２を各別に流動させる２個の流路Ｒ２，Ｒ２が形成されている。ケース体１の各ケース側流体通路７は、図４に示す如く、ケース体１を径方向に貫通して形成されており、その一端部が環状壁１１の内周面において流路空間４に開口すると共にその他端部が回転機器の固定側部材に形成された流体通路に接続される。回転軸体２に形成された各軸体側流体通路８は、図４に示す如く、軸本体２１とスリーブ２２との対向周面間に形成された環状のヘッダ空間８ａと、スリーブ２２を径方向に貫通してヘッダ空間８ａと流路空間４とを連通する複数個（１個のみ図示）の連通孔８ｂと、軸本体２１をその下端部から軸線方向に貫通してヘッダ空間８ａに開口する流体通路本体８ｃとで構成されており、流体通路本体８ｃの下端部は回転機器の回転側部材に形成された流体通路に接続される。なお、各密封環３１，３２の構成材は流路Ｒ２を流動する流体Ｆ２の性状等のロータリジョイント使用条件に応じて選択され、一般に炭化ケイ素等のセラミックスや超硬合金等の硬質材で構成される。
【００３８】
両オイルシール５，５は、図３及び図４に示す如く、両ベアリング９ａ，９ｂ間においてメカニカルシール群３…の両端部に配置されており、軸線方向に並列する密封環群３１…，３２…の両端部（上下端部）に位置する固定密封環３１，３１とケース体１の内周部に固定されて固定密封環３１，３１の外周面に圧接するゴム等の弾性材製の環状シール部材５１，５１とからなる。各環状シール部材５１は、前記環状シール部材１０５ａと同様構造をなす周知のものであり、図５に示す如く、金属材（ＳＵＳ３０４等）製の補強金具５１ａが埋設されてケース体１の内周部に内嵌固定された本体部と、固定密封環３１の外周面にガータスプリング５１ｂで緊縛、圧接されてシール機能を発揮するリップシール部とからなる。
【００３９】
両体１，２の対向周面間には、各メカニカルシール３における両密封端面３１ａ，３２ａの相対回転摺接部分の外周側領域と当該外周側領域間を仕切る環状壁１１に形成された連通孔１１ｃとで構成される空間であって両オイルシール５，５でシールされた流路外空間６が形成されており、この例では、当該流路外空間６に常温水等の冷却液Ｃ２が循環供給され、冷却液Ｃ２が可動密封環３２に常時接触するようになっている。すなわち、ケース体１には、図３に示す如く、流路外空間６の上下端部に開口して冷却液Ｃ２を給排する冷却液供給通路６ａ及び冷却液排出通路６ｂが形成されていて、冷却液Ｃ２を流路外空間６に循環供給するようになっている。なお、ケース体１には、図３に示す如く、各オイルシール５とベアリング９ａ，９ｂとの間において両体１，２の対向周面間に開口するドレン１３ａ，１３ｂが形成されている。
【００４０】
ところで、この例では、各流路Ｒ２を流動する流体Ｆ２が冷却液Ｃ１と略同一のスラリ流体（例えば、研摩液のように固形粒子等のスラリ成分を含有する液体）であり、これを図４の実線矢印方向に流動させると共に破線矢印方向に真空吸引させるようになっている。このため、各メカニカルシール３は流路空間４内（流路Ｒ２内）が正負圧力変動した場合にも対応できる構造とされている。すなわち、各メカニカルシール３のバランス比κを、これは可動密封環３２の密封端面３２ａの内外径と可動密封環３２の基端部３２ｃの内径（Ｏリング接触面３２ｅの径）とで決定されるが、流路Ｒ２内が負圧となる場合（流体Ｆ２を真空吸引させる場合）にも密封端面３１ａ，３２ａの接触圧が適正に維持されるように、一般に０≦κ≦０．６となるように設定されている。この例では、κ＝０．５に設定してある。
【００４１】
而して、密封端面３２ａを径方向面幅の微小な尖端形状に構成された各可動密封環３２においては、本発明に従って、前記Ｏリング接触面３２ｅ、密封端面３２ａ及び密封端面３２ａからＯリング接触面３２ｅに至る可動密封環３２の表面部分であって前記流路外空間６内の流体である冷却液Ｃ２と接触する接液面３２ｇに、当該密封環３２の構成材に比して熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さな材料からなるコーティング層１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが一連に形成されている。なお、密封端面３２ａからＯリング接触面３２ｅに至る可動密封環３２の表面部分である接液面３２ｇは、図５に示す如く、密封端面３２ａの外周縁に連なる先端部３２ｂ及び基端部３２ｃの外周面と、その基端縁に連なってＯリング接触面３２ｅの基端縁に至る基端部３２ｃの端面（基端面）とからなる。
【００４２】
すなわち、密封端面３２ａに密封端面コーティング層１０ｄを形成し、接液面３２ｇに密封端面コーティング層１０ｄに連なる接液面コーティング層１０ｅを形成すると共に、Ｏリング接触面３２ｅに接液面コーティング層１０ｅに連なるＯリング接触面コーティング層１０ｆを形成してある。なお、以下の説明において、密封環とこれに被覆形成されたコーティング層とを区別する必要があるときは、前者を密封環母材という。
【００４３】
コーティング層１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの構成材としては、可動密封環３２の構成材（密封環母材の構成材）がセラミックス、超硬合金等の如何なる密封環構成材であっても、これより熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さなダイヤモンドが使用されている。なお、ダイヤモンドコーティング層１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの形成は、熱フィラメント化学蒸着法、マイクロ波プラズマ化学蒸着法、高周波プラズマ法、直流放電プラズマ法、アーク放電プラズマジェット法、燃焼炎法等のコーティング方法によって行われる。
【００４４】
以上のように構成された第１及び第２ロータリジョイントにあっては、各可動密封環３２，１３２の密封端面３２ａ，１３２ａにその構成材（密封環母材の構成材）より硬度が大きく且つ摩擦係数が小さい材料からなる密封端面コーティング層１０ａ，１０ｄを形成してあることから、従来ロータリジョイントのように固定密封環の密封端面と可動密封環の密封端面とが直接に相対回転する場合つまり密封環母材同士が直接に相対回転摺接する場合に比して、各密封端面３２ａ，１３２ａと相手密封端面（固定密封環３１，１３１の密封端面）３１ａ，１３１ａとの相対回転摺接部分で発生する摩耗量や発熱量が少なくなる。特に、各密封端面コーティング層１０ａ，１０ｄが上記した如くダイヤモンドで構成される場合には、ダイヤモンドが自然界に存在する固体物質で最も硬質のものであり、摩擦係数が炭化ケイ素等のあらゆる密封環構成材に比して極めて低い（一般に、ダイヤモンドの摩擦係数は０．０３（μ）であり、あらゆる密封環構成材に比して遥かに低摩擦係数のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）よりも更に１０％以上低い）ものであることから、各可動密封環３２，１３２における密封端面コーティング層１０ａ，１０ｄで被覆された密封端面３２ａ，１３２ａと相手密封環（固定密封環）３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａとの相対回転摺接によって生じる摩耗や発熱は極めて少ない。
【００４５】
また、各可動密封環３２，１３２の密封端面３２ａ，１３２ａは尖端形状とされているため、相手密封環３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａとの相対回転摺接により発生する熱が集中して局部的に高熱となり、密封端面３２ａ，１３２ａにメカニカルシール機能に悪影響を及ぼすような熱歪が生じる虞れがあるが、第１及び第２ロータリジョイントにあっては、このような密封端面３２ａ，１３２ａにおける熱歪の発生が可及的に防止される。
【００４６】
すなわち、各可動密封環３２，１３２の接液面３２ｇ，１３２ｈに密封端面コーティング層１０ａ，１０ｄに連なる接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅを形成すると共に各可動密封環３２，１３２のＯリング接触面３２ｅ，１３２ｅに接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅに連なるＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆを形成してあり、これらの密封端面コーティング層１０ａ，１０ｄ、接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅ及びＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆが一連のものであって可動密封環３２，１３２の構成材に比して熱伝導係数の大きな材料で構成されたものであるから、可動密封環３２，１３２の密封端面３２ａ，１３２ａで発生した熱は密封端面コーティング層１０ａ，１０ｄから接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅへと伝熱され、さらに接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅからＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆへと伝熱される。したがって、密封端面コーティング層１０ａ，１０ｃの熱は当該密封端面コーティング層１０ａ，１０ｃを含むコーティング層全体に分散されて、密封端面コーティング層１０ａ，１０ｃの温度が大幅に低下する。しかも、接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅ及びＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆの一部（Ｏリング接触面３２ｅ，１３２ｅにおけるＯリング３２ｄ，１３２ｄの接触箇所から接液面３２ｇ，１３２ｈに至るＯリング接触面３２ｅ，１３２ｅ部分に形成されたＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆ部分）において、これらに常時接触し且つ循環流動する冷却液Ｃ１，Ｃ２との熱交換により上記接液面コーティング層１０ｂ，１０ｅ及びＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆの一部からの放熱、冷却が効果的に行われる。その結果、可動密封環３２，１３２の密封端面３２ａ，１３２ａが径方向面幅の微小な尖端形状をなすために相手密封環（固定密封環）３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａとの接触面圧が高い場合にも、両密封端面の相対回転摺接による摩耗量及び発熱量が激減すると共に、ナイフエッジシールのシール機能（メカニカルシール機能）に悪影響を及ぼすような熱歪の発生はこれが可及的に防止される。しかも、低摩擦係数のＯリング接触面コーティング層１０ｃ，１０ｆにより可動密封環３２，１３２とＯリング３２ｄ，１３２ｄとの相対運動が円滑に行われて、可動密封環３２，１３２の追従性が向上し、上記したこととも相俟ってメカニカルシール機能が良好に発揮される。このような効果は、コーティング層１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを上記の如くダイヤモンドで構成しておくことにより、ダイヤモンドが全ての固体物質で最も熱伝導率が高く、セラミックスや超硬合金等の密封環構成材に比して熱伝導率が極めて高いものである（例えば、炭化ケイ素の熱伝導率が７０〜１２０Ｗ／ｍＫであるのに対し、ダイヤモンドの熱伝導率は１０００〜２０００Ｗ／ｍＫである）から、極めて顕著に発揮される。
【００４７】
したがって、第１及び第２ロータリジョイントによれば、各メカニカルシール３，１０３における固定密封環３１，１３１と可動密封環３２，１３２との相対回転摺接が適正に行われて、各流路空間４，１０４が長期に亘って良好にシールされることになり、信頼性及び耐久性に優れたロータリジョイント機能を発揮することができる。
【００４８】
なお、本発明の構成は、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で適宜に改良、変更することができる。
【００４９】
例えば、各メカニカルシール３，１０３において、固定密封環３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａに、図６又は図１１に示す如く、当該密封環３１，１３１の密封環母材の構成材に比して熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さな材料（ダイヤモンドが最適する）からなるコーティング層１０ｇ，１０ｈを形成しておくことができる。このようにすれば、各可動密封環３２，１３２で発生する熱が、相手密封環３１，１３１のコーティング層１０ｇ，１０ｈへと伝熱、分散されることになり、可動密封環３２，１３２の密封端面３２ａ，１３２ａと相手密封環３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａとの相対回転摺接による熱歪の発生をより効果的に防止することができ、当該相対回転摺接による摩耗量も激減させることができる。さらに、この場合においては、図７又は図１２に示す如く、各固定密封環３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａに前記コーティング層１０ｇ，１０ｈを形成すると共に、当該固定密封環３１，１３１における冷却液Ｃ１，Ｃ２と接触する表面部分（外周面）に、当該コーティング層１０ｇ，１０ｈに連なる同材質のコーティング層１０ｉ，１０ｊを形成しておくことが好ましい。このようにすれば、上記放熱、冷却効果が更に効果的に発揮される。
【００５０】
また、流路空間４，１０４（流路Ｒ１，Ｒ２）を流動する流体Ｆ１，Ｆ２が可動密封環３２，１３２と常時接触して冷却液として機能しうる液体である場合において流路外空間６，１０６内の流体が窒素ガス等の気体であるときやオイルシール５，１０５を有さず流路外空間６，１０６が大気に開放されているときには、当該流体Ｆ１，Ｆ２による冷却作用が流路外空間６，１０６内の流体（気体）による冷却作用より期待できることから、図８又は図１３に示す如く、各可動密封環３２，１３２における密封端面３２ａ，１３２ａ、Ｏリング接触面３２ｅ，１３２ｅ及び密封端面３２ａ，１３２ａからＯリング接触面３２ｅ，１３２ｅに至る可動密封環３２，１３２の表面部分であって当該流体Ｆ１，Ｆ２と接触する接液面３２ｈ，１３２ｉに、当該密封環３２，１３２の密封環母材の構成材に比して熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さな材料（ダイヤモンドが最適する）からなるコーティング層１０ａ，１０ｃ，１０ｋ又は１０ｄ，１０ｆ，１０ｍを一連に形成しておくことが好ましい。すなわち、第１ロータリジョイントにあっては、図８に示す如く、接液面１３２ｉが密封端面１３２ａの内周縁に連なる可動密封環１３２の本体部１３２ｂの内周面とその基端縁（上端縁）からＯリング接触面１３２ｅの基端縁（上端縁）に至る可動密封環１３２の本体部１３２ｂの基端面（上端面）とからなり、この接液面１３２ｉに密封端面１３２ａに形成した密封端面コーティング層１０ａとＯリング接触面１３２ｅに形成したＯリング接触面コーティング層１０ｃとを連結する接液面コーティング層１０ｋを形成しておくのである。また、第２ロータリジョイントにあっては、図１３に示す如く、接液面３２ｈが密封端面３２ａの内周縁からＯリング接触面３２ｅの先端縁に至る可動密封環３２の先端部３２ｂの内周面であり、この接液面３２ｈに密封端面３２ａに形成した密封端面コーティング層１０ｄとＯリング接触面３２ｅに形成したＯリング接触面コーティング層１０ｆとを連結する接液面コーティング層１０ｍを形成しておくのである。このようにすれば、密封端面３２ａ，１３２ａのコーティング層１０ａ，１０ｄで発生する熱が、流体Ｆ１，Ｆ２と接触するコーティング層１０ｃ，１０ｋ又は１０ｆ，１０ｍへと伝熱、分散されて、流体Ｆ１，Ｆ２による冷却が行われ、密封端面３２ａ，１３２ａに熱歪が生じることはない。さらに、この場合においては、図９又は図１４に示す如く、各固定密封環３１，１３１の密封端面３１ａ，１３１ａに当該密封環３１，１３１の密封環母材の構成材に比して熱伝導係数及び硬度が大きく且つ摩擦係数が小さな材料（ダイヤモンドが最適する）からなるコーティング層１０ｇ，１０ｈを形成しておくことが好ましい。
【００５１】
ところで、ＣＭＰ装置等の半導体分野で使用される回転機器にあっては、超純水若しくは純水又は金属イオンの溶出を嫌う流体が使用され、これらの流体をロータリジョイントによりコンタミネーションを生じることなく流動させる必要があるため、ロータリジョイントの流路を流動する流体と接触するメカニカルシール構成部材をパーティクルや金属イオンが発生し難い炭化ケイ素やプラスチックで構成しておくことが提案されている。例えば、特開２００３−２００３４４公報に開示される如く、各密封環を炭化ケイ素で構成すると共に密封環以外のロータリジョイント構成部材であって流路を流動する流体と接触する部材をエンジニアリング・プラスチック等のプラスチックで構成しておくのである。しかし、このようなロータリジョイントでは、密封環を金属イオンを溶出する虞れのある超硬合金等で構成しておくことができず、密封環の構成材選択範囲が大幅に制限されることになる。また、密封環が炭化ケイ素で構成されている場合にあって、ロータリジョイントの流路を流動する流体が超純水や純水であるときには、これとの接触により当該密封環にエロージョン・コロージョンが発生する虞れがある。このような場合にあって流路Ｒ１，Ｒ２を流動する流体Ｆ１，Ｆ２が可動密封環３２，１３２に常時接触して冷却液として機能しうる液体であるときには、図１０又は図１４に示す如く、当該流体Ｆ１，Ｆ２と接触する各密封環３１，３２又は１３１，１３２の表面部分に密封端面３１ａ，３２ａ又は１３１ａ，１３２ａを含めて電気絶縁性を有し且つ化学的、物理的に安定なダイヤモンドによるコーティング層１０ａ，１０ｃ，１０ｋ，１０ｇ，１０ｎ又は１０ｄ，１０ｆ，１０ｈ，１０ｍを一連に形成しておくことが好ましい。このようにしておけば、可動密封環３２，１３２の密封端面３２ａ，１３２ａにおける摩耗、熱歪の発生を上記の場合と同様に可及的に防止できることは勿論、各密封環３１，３２又は１３１，１３２を金属イオンが溶出する虞れのある超硬合金等や超純水、純水との接触によりエロージョン・コロージョンを発生する虞れのある炭化ケイ素等で構成することができ、各密封環３１，３２又は１３１，１３２の構成材選択範囲が制限されることがない。なお、この場合、各密封環３１，３２又は１３１，１３２以外のロータリジョイント部材であって流路Ｒ１，Ｒ２を構成する部材における流体Ｆ１，Ｆ２と接触する面又は部分はプラスチック（例えば、フッ素樹脂やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等のエンジニアリング・プラスチック）でコーティング又は構成しておく。このように構成しておけば、各流路Ｒ１，Ｒ２を流動する流体Ｆ１，Ｆ２が超純水若しくは純水である場合又は金属イオンの溶出を嫌う流体である場合にも、上記した問題は生じない。
【００５２】
また、本発明は、上記した如く両体１，２又は１０１，１０２の回転軸線が上下方向に延びる竪型のロータリジョイントに限定されず、当該回転軸線が水平方向に延びる横型のロータリジョイントにも好適に適用することができる。また、本発明は、第１ロータリジョイントのように１個の流路Ｒ１を有するもの及び第２ロータリジョイントのように２個の流路Ｒ２，Ｒ２を有するものに限定されず、３個以上の流路を有する多流路形ロータリジョイントにも好適に適用することができる。さらに、本発明は、特開２００２−００５３６５公報に開示される如く、ケース本体と回転軸体との間に複数個のメカニカルシールが同心をなして当該両体の回転軸線に直交する方向（径方向）に並列配置して、隣接するメカニカルシールで流路空間をシールするように構成されたロータリジョイントにも適用することができる。また、本発明は、固定密封環をケース体に設けると共に可動密封環を回転軸体に設けたメカニカルシールを使用するロータリジョイントにも、適用することができる。なお、図６〜図１０に示す各ロータリジョイントは、上記した点を除いて図１及び図２に示す第１ロータリジョイントと同一構造をなすものであるから、同一の構成部材については図１及び図２に使用した符号と同一符号を付することによってその詳細な説明は省略する。また、図１１〜図１４に示す各ロータリジョイントは、上記した点を除いて図３〜図５に示す第２ロータリジョイントと同一構造をなすものであるから、同一の構成部材については図３〜図５に使用した符号と同一符号を付することによってその詳細な説明は省略する。
【符号の説明】
【００５３】
１        ケース体
２        回転軸体
３        メカニカルシール
４        流路空間
５        オイルシール
６        流路外空間
６ａ      冷却液供給通路
６ｂ      冷却液排出通路
７        ケース体側流体通路
８        軸体側流体通路
８ａ      ヘッダ空間
８ｂ      連通孔
８ｃ      流体通路本体
９ａ      ベアリング
９ｂ      ベアリング
１０ａ    コーティング層
１０ｂ    コーティング層
１０ｃ    コーティング層
１０ｄ    コーティング層
１０ｅ    コーティング層
１０ｆ    コーティング層
１０ｇ    コーティング層
１０ｈ    コーティング層
１０ｉ    コーティング層
１０ｊ    コーティング層
１０ｋ    コーティング層
１０ｍ    コーティング層
１０ｎ    コーティング層
１１      環状壁
１１ａ    Ｏリング係止部
１１ｂ    Ｏリング保持部
１１ｃ    連通孔
１３ａ    ドレン
１３ｂ    ドレン
２１      軸本体
２１ａ    ベアリング受部
２２      スリーブ
２３      ベアリング受体
２４      ボルト
２５      Ｏリング
３１      固定密封環
３１ａ    固定密封環の密封端面
３２      可動密封環
３２ａ    可動密封環の密封端面
３２ｂ    可動密封環の先端部
３２ｃ    可動密封環の基端部
３２ｄ    Ｏリング
３２ｅ    Ｏリング接触面
３２ｆ    ドライブピン
３２ｇ    接液面
３２ｈ    接液面
３３      スプリング
５１      環状シール部材
５１ａ    補強金具
５１ｂ    ガータスプリング
１０１    ケース体
１０１ａ  周壁
１０１ｂ  端部壁
１０１ｃ  保持孔
１０１ｄ  Ｏリング溝
１０２    回転軸体
１０３    メカニカルシール
１０４    流路空間
１０５    オイルシール
１０５ａ  環状シール部材
１０５ｂ  補強金具
１０５ｃ  ガータスプリング
１０６    流路外空間
１０６ａ  冷却液供給通路
１０６ｂ  冷却液排出通路
１０７    ケース体側流体通路
１０８    軸体側流体通路
１０９ａ  ベアリング
１０９ｂ  ベアリング
１１３ａ  ドレン
１３１    固定密封環
１３１ａ  固定密封環の密封端面
１３１ｂ  本体部
１３１ｃ  固定部
１３１ｄ  キー
１３１ｅ  Ｏリング
１３２    可動密封環
１３２ａ  可動密封環の密封端面
１３２ｂ  本体部
１３２ｃ  鍔部
１３２ｄ  Ｏリング
１３２ｅ  Ｏリング接触面
１３２ｆ  係合凹部
１３２ｇ  ドライブピン
１３２ｈ  接液面
１３２ｉ  接液面
１３３    スプリング
Ｃ１      冷却液
Ｃ２      冷却液
Ｆ１      流体
Ｆ２      流体
Ｒ１      流路
Ｒ２      流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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