(57)【要約】【目的】超純水又はこれに類する純水，機能水等の高比抵抗値水（比抵抗値が５ＭΩ・ｃｍ以上のもの）の相対回転部材間での流動を長期に亘って安定且つ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。【構成】超純水１を流動させる流体通路２は、回転軸体４に形成した第１通路２４と回転軸体４を回転自在に連結支持するジョイント本体３に形成した第２通路２６とを接続空間２５，２７を介して連通接続してなる。接続空間２５，２７は、回転軸体４側に設けた炭化珪素製の第１密封環１１とケース体３側に設けた炭化珪素製の第２密封環１２とを相対回転摺接させるように構成された端面接触形のメカニカルシール５によりシールされている。第１密封環１１の摺動面１１ａには、比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下である炭化珪素化学蒸着膜３０がコーティングされていて、両密封環１１，１２の摩擦接触による静電気の発生，蓄積を効果的に防止する。【選択図】図１
2008025597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超純水を流動させる少なくとも一つの流体通路を有しており、この流体通路が、回転軸体に形成した第１通路と回転軸体を回転自在に連結支持するジョイント本体に形成した第２通路とを当該両体間に形成した接続空間を介して連通接続してなり、この接続空間が、回転軸体側に設けた炭化珪素製の第１密封環とジョイント本体側に設けた炭化珪素製の第２密封環とを相対回転摺接させるように構成された端面接触形のメカニカルシールによりシールされているロータリジョイントにおいて、
第１密封環及び／又は第２密封環を、少なくとも相手密封環との摺動面に比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下である炭化珪素化学蒸着膜をコーティングしたものとしてあることを特徴とするロータリジョイント。
【請求項２】
前記炭化珪素化学蒸着膜が、密封環表面における少なくとも超純水と接触する部分にコーティングされていることを特徴とする、請求項１に記載するロータリジョイント。
【請求項３】
前記炭化珪素化学蒸着膜が、その比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下となるように、ミラー指数表示における（２２０）面に強配向させたものであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するロータリジョイント。
【請求項４】
前記炭化珪素化学蒸着膜がコーティングされる密封環の基体が、密度が３．００ｇ／ｃｍ３  以上であり且つ炭化珪素純度が８０％以上の炭化珪素焼結体であることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れかに記載するロータリジョイント。
【請求項５】
前記化学蒸着膜の厚みが１０μｍ〜２ｍｍであり且つ当該膜の炭化珪素純度が９９．９９％以上であることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れかに記載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、超純水（これに類する純水又はこれらを原料とする水素水，オゾン水等の機能水等、比抵抗値が５ＭΩ・ｃｍ以上の水を含む）を流動させる一つ又は複数の流体通路を有するロータリジョイントであって、当該流体通路の相対回転接続部分を端面接触形のメカニカルシールでシールするように構成されたロータリジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場や原子力関連施設等においては、高度のクリーン性ないしコンタミネーション回避が要求されることから、洗浄水，冷却水等として超純水やこれに類する純水が使用され、また超純水等を原料とする機能水（超純水に類する水素水，オゾン水等）の製造，精製が行われるが、このような超純水等を扱うプロセスにおいて使用される回転機器にあっては、相対回転部材間で超純水等を流動させるためにロータリジョイントが使用されることがある。
【０００３】
このようなロータリジョイントとしては、例えば、回転軸体に形成した第１通路と回転軸体を回転自在に連結支持するジョイント本体に形成した第２通路とを当該両体間に形成した接続空間を介して連通接続してなる流体通路を有しており、この接続空間を、回転軸体側に設けた炭化珪素製の第１密封環とジョイント本体側に設けた炭化珪素製の第２密封環とを相対回転摺接させるように構成した端面接触形のメカニカルシールによりシールするように工夫したものが公知であるが、かかるロータリジョイントにあっては、流体通路を流動させる超純水等のコンタミネーションを回避するために両密封環を炭化珪素で構成している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４８０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、かかるロータリジョイントにあって、流体通路を流動させる流体が超純水やこれに類する純水，水素水，オゾン水等のように比抵抗値が高い水（一般に、比抵抗値が５〜１８．２ＭΩ・ｃｍの水（例えば、超純水の比抵抗値は約１８ＭΩ・ｃｍである））である場合、接続空間をシールする炭化珪素製密封環の表面、特に相手密封環との摺動面（密封端面）が白色化する現象（白色粉の発生）が認められることがある。この摺動面に生じる白色物質（白色粉）はＸ線回折等によればＳｉＯ２  であることが判明しており、このような白色化現象は炭化珪素の酸化腐蝕によるものであり、相手密封環との接触摩擦により摺動面に静電気が発生，蓄積されることに起因する。すなわち、超純水のような比抵抗値が極めて高い電気的絶縁性流体中においては、摺動面で発生した静電気が放電されずに蓄積され、その結果、静電気と超純水等に含まれる酸素とによる電池作用によって、摺動面を構成する炭化珪素が腐蝕されるのである。
【０００６】
而して、このような白色化現象が生じると、つまり白色物質であるＳｉＯ２が生じると、これが異物として超純水等を汚染することになり、摺動面の異常摩耗を招来することになる。さらに、摺動面の酸化腐蝕の程度によっては密封環自体の破壊に至る虞れがある。すなわち、かかる酸化腐食により炭化珪素の粒界が著しく侵蝕されることになり、この侵蝕が進行すると、炭化珪素粒子が剥れてエロージョン摩耗を引き起こして、密封環が破壊されることがある。したがって、上記したロータリジョイントは、流体通路の相対回転接続部分（接続空間）のメカニカルシールによるシールを長期に亘って安定且つ良好に行うことができず、超純水等を扱う用途には使用できないものであった。また、密封環が破壊に至らない場合にも、超純水等中における汚染物（上記白色物質や密封環摺動により発生する摩耗粉等）が静電気作用により吸着されて蓄積することになり、重度のコンタミネーションを引き起こすことになる。
【０００７】
本発明は、炭化珪素製の密封環を使用した端面接触形のメカニカルシールにより流体通路の相対回転接続部分をシールするようにした場合における上記した問題を解決し、超純水又はこれに類する純水，機能水等の高比抵抗値水（比抵抗値が５ＭΩ・ｃｍ以上のもの）の相対回転部材間での流動を長期に亘って安定且つ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】
【０００８】
この本発明は、超純水を流動させる少なくとも一つの流体通路を有しており、この流体通路が、回転軸体に形成した第１通路と回転軸体を回転自在に連結支持するジョイント本体に形成した第２通路とを当該両体間に形成した接続空間を介して連通接続してなり、この接続空間が、回転軸体側に設けた炭化珪素製の第１密封環とジョイント本体側に設けた炭化珪素製の第２密封環とを相対回転摺接させるように構成された端面接触形のメカニカルシールによりシールされてい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、第１密封環及び／又は第２密封環を、少なくとも相手密封環との摺動面に比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下である炭化珪素化学蒸着膜（以下「ＣＶＤ−ＳｉＣ膜」という）をコーティングしたものとしておくことを提案するものである。なお、本発明における「超純水」の語は、一般的な超純水（比抵抗値：約１８ＭΩ・ｃｍ）及びこれに類する高比抵抗値（５ＭΩ・ｃｍ以上）を示す水を含む概念として使用されているが、以下の説明においては、便宜上、前者を「超純水」といい、後者を「高比抵抗値水」という。高比抵抗値水の具体例としては、例えば、比抵抗値が５〜１８．２ＭΩ・ｃｍの純水又はこのような純水や超純水を使用して製造，精製された水素水，オゾン水等の機能水等がある。
【０００９】
かかるロータリジョイントにあって、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、密封環の摺動面以外の表面部分にも形成しておくことができ、密封環表面における流体（流体通路を流動する超純水又は高比抵抗値水）と接触する部分（摺動面を含む）にコーティングしておくことが好ましい。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、その比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下となすために、ミラー指数表示における（２２０）面に強配向させておくことが好ましい。ここに、（２２０）面に強配向させるとは、Ｘ線回折装置によって測定される（２２０）面のＸ線回折ピーク強度がミラー指数表示における（１１１）面及びその他のすべての結晶面のＸ線回折ピーク強度より大きくなるようにすることであり、比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下となすためには、（２２０）面の（１１１）面に対する配向比が１０〜１０００（好ましくは１００〜１０００）となるように当該（２２０）面に配向（強配向）させておくことが好ましい。（２２０）面の（１１１）面に対する配向比がδであるとは、（２２０）面のＸ線回折ピーク強度が（１１１）面のＸ線回折ピーク強度のδ倍となっていることを意味するものである（Ｘ線回折ピーク強度は、米国ＡＳＴＭ規格に基づく粉末Ｘ線回折値により補正したものである）。なお、結晶面の配向度は（１１１）面において最も高く（２２０）面がこれに続くものであることから、（２２０）面に強配向させた場合、Ｘ線回折強度のピークは（２２０）面及び（１１１）面以外の結晶面については殆ど現れない。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下とするためには、上記の如く、当該ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を（２２０）面に強配向させることが最適であるが、その他、極く微量（数ｐｐｍ）のＮ２  をドープすることによってもＣＶＤ−ＳｉＣ膜の比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下とすることが可能である。
【００１０】
また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜が形成される密封環の基体は、密度が３．００ｇ／ｃｍ３  以上であり且つ炭化珪素純度が８０％以上の緻密質炭化珪素焼結体であることが好ましい。
なお、炭化珪素焼結体は、β型炭化珪素又はα型炭化珪素を原料として、無加圧焼結，ホットプレス焼結，ホットアイソスタティックプレス等により得られる。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の厚みは１０μｍ〜２ｍｍであることが好ましく、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の炭化珪素純度が９９．９９％以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のロータリジョイントにあっては、炭化珪素製の第１密封環及び／又は第２密封環として、少なくとも摺動面が比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下とする良導電体膜（ＣＶＤ−ＳｉＣ膜）で構成したものを使用しているから、当該密封環が比抵抗値が高い電気的絶縁性流体（超純水又は高比抵抗値水）と接触する状態で使用される場合にも、相手密封環との接触摩擦による静電気の発生，蓄積を効果的に防止して、静電気に起因する白色化現象を効果的に防止することができ、しかも密封環の摺動により発生する摩耗粉等の汚染物質を吸着して蓄積するようなことがなく、高度のクリーン化やコンタミレス化を図ることができる。したがって、本発明によれば、密封環における白色物（ＳｉＯ２）の発生による水質汚染（流体通路を流動する超純水や高比抵抗値水の汚染）や当該密封環の破損を生じることなく、また静電気による密封環表面での摩耗粉の吸着，蓄積が生じることもなく、長期に亘ってクリーン且つ良好で信頼性の高いシール機能（メカニカルシールによる流体通路のシール機能）を発揮することができ、高度のクリーン性やコンタミレスが要求される半導体製造装置等に装備されるポンプ等の回転機器における相対回転部材間での超純水や高比抵抗値水の流動を良好に行なうことができる実用的なロータリジョイントを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明に係るロータリジョイントの一例を示す縦断側面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。
【００１３】
この実施の形態におけるロータリジョイントは、図１に示す如く、半導体製造工場や原子力関連施設等において使用される回転機器（ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置等）の相対回転部材間において超純水や高比抵抗値水といった電気的絶縁性流体１を流動させるための一つの流体通路２を有するものであり、当該相対回転部材の一方である固定側部材（例えば、ＣＭＰ装置本体）に取付けられるジョイント本体３と、当該相対回転部材の他方である回転側部材（例えば、ＣＭＰ装置のトップリング又はターンテーブル）に取付けられる回転軸体４と、両体３，４間に介装された端面接触形のメカニカルシール５とを具備してなる。なお、以下の説明において、上下とは図１における上下を意味するものとする。
【００１４】
ジョイント本体３は、図１に示す如く、上端部を閉塞した筒形状をなすもので、円形の内周部を有する筒状の側部壁６と、その上端部にこれを閉塞すべく取着された端部壁７とからなる。なお、側部壁６は上下分割構造をなしている。
【００１５】
回転軸体４は、図１に示す如く、下端部を除いてジョイント本体３の側部壁６内に同心状に配置された円柱形状をなすもので、側部壁６の下端部に上下一対のベアリング８，８を介して回転自在に連結されている。
【００１６】
メカニカルシール５は、図１及び図２に示す如く、回転軸体４の上端部に設けられた第１密封環１１と、ジョイント本体３の上端部に設けられた第２密封環１２と、第２密封環１２とジョイント本体３との間に介装された回転阻止手段１３，１４及びスプリング部材１５とを具備するものである。
【００１７】
第１密封環１１は、図１及び図２に示す如く、円環状の本体部１６とその下端部に一体
形成された円筒状の嵌合部１７とからなるものであり、嵌合部１７を回転軸体４の上端部である被嵌合部１８に嵌合させることにより、回転軸体４にその回転軸線と同心状に嵌合固定されている。本体部１６の先端面（上端面）は、軸線に直交する平滑な環状平面である密封端面１１ａとされている。嵌合部１７と被嵌合部１８とは、Ｏリング１９及びドライブピン２０を介して、相対回転不能に連結されている。
【００１８】
第２密封環１２は、図１及び図２に示す如く、円環状の本体部２１とその上端部に一体形成された円筒状の保持部２２とからなるものであり、保持部２２を端部壁７に設けた保持孔（後述する第２通路２６の内部側通路口を構成する）２６ａに嵌合させることにより、第１密封環１１と同心対向状をなしてジョイント本体３に軸線方向移動可能に保持されている。保持部２２と保持孔２６ａとの嵌合部分は、保持孔２６ａの内周部に保持させたＯリング２３により二次シールされている。本体部２１は保持部２２より大径のものとされており、その先端面（下端面）は、軸線に直交する平滑な環状平面であって、第１密封環１１の密封端面１１ａに衝合する密封端面１２ａとされている。
【００１９】
回転阻止手段は、図１及び図２に示す如く、ジョイント本体３の端部壁７の下端部に、保持孔２６ａの外周領域に配して、一つ又は複数の係止ピン１３を下方に向けて突設すると共に、第２密封環１２の本体部２１の外周部に一つ又は複数の係合凹部１４を形成して、係止ピン１３を係合凹部１４に係合させることにより、第２密封環１２をジョイント本体３に対して軸線方向移動を許容しつつ相対回転不能に係止保持するものである。
【００２０】
スプリング部材１５は、図１及び図２に示す如く、第２密封環１２の本体部２１の外周部とこれに対向するジョイント本体３の端部壁７の下端部との間に介装された複数のコイルスプリングで構成されており、第２密封環１２を、両密封端面１１ａ，１２ａが相互に押圧接触せしめられるべく、第１密封環１１へと押圧附勢するものである。
【００２１】
このように構成されたメカニカルシール５は、回転軸体４の回転に伴う密封端面１１ａ，１２ａ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接続空間（密封環１１，１２の中心孔２５，２７内）とその外周側領域とをシールするものであり、周知の端面接触形メカニカルシールと同様のシール機能を発揮するものである。
【００２２】
流体通路２は、回転軸体４に形成した第１通路２４とジョイント本体３に形成した第２通路２６とを、当該両体３，４間に形成され且つメカニカルシール５によりシールされた上記接続空間２５，２７を介して連通接続してなるものであり、図１及び図２に示す如く、回転軸体４にその軸心部を貫通して形成されており、回転軸体４の上端部に開口する内部側通路口２４ａを第１密封環１１の中心孔（本体部１６の中心部に形成される貫通孔）２５に連通させた第１通路２４と、ジョイント本体３にその端部壁７を貫通して形成されており、端部壁７の下面中心部に開口する内部側通路口２６ａを第２密封環１２の中心孔（本体部２１及び保持部２２の中心部に形成される貫通孔）２７に連通させた第２通路２６とを、メカニカルシール５により一連に連通接続してなる。すなわち、流体通路２は、第１通路２４の内部側通路口２４ａと第２通路２６の内部側通路口２６ａとの間を、両密封環１１，１２の内部空間たる接続空間２５，２７を介して、相対回転自在に連通接続させた一連のものに構成されていて、流体１を両通路２４，２６間で漏れを生じることなく流動させ得るようになっている。なお、両体３，４間には、メカニカルシール５が配置された領域とベアリング８，８が配置された領域とを区画するオイルシール２８が設けられている。また、ジョイント本体３の側部壁６には、メカニカルシール５が配置された領域に開口するドレン路２９が形成されている。
【００２３】
而して、第１及び第２密封環１１，１２は、その基体（第１密封環１１については本体部１６及び嵌合部１７であり、第２密封環１２については本体部２１及び保持部２２である）を炭化珪素で構成したものであり、第１密封環１１及び／又は第２密封環１２の表面全部又はその一部にはＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０（及び／又は３１）がコーティングされている。
【００２４】
この例では、図２に示す如く、第１密封環１１の表面であって相手密封環（第２密封環１２）との摺動面である密封端面１１ａにＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０をコーティングしてある。すなわち、第１密封環１１の基体１６，１７は、β型炭化珪素又はα型炭化珪素を原料として無加圧焼結，ホットプレス焼結，ホットアイソスタティックプレス等により得られた炭化珪素焼結体であって、特に、密度が３．００ｇ／ｃｍ３  以上であり且つ炭化珪素純度が８０％以上の緻密質炭化珪素焼結体で構成されている。そして、第１密封環１１の本体部１６の端面にはＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０がコーティングされていて、そのＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０を表面研摩することにより密封端面１１ａに構成してある。ＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０は、前述した如く、当該ＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０を（２２０）面に強配向させる（例えば、（２２０）面の（１１１）面に対する配向比が１０〜１０００（好ましくは１００〜１０００）となるように強配向させる）か、極く微量（数ｐｐｍ）のＮ２  をドープすることによって、比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下としたものであり、炭化珪素純度が９９．９９％以上のものであって１０μｍ〜２ｍｍの厚みを有するものとされている。また、第２密封環１２は第１密封環１１の基体１６，１７と同質の炭化珪素焼結体で構成されており、本体部２１の端面を表面研摩することにより密封端面１２ａに構成してある。なお、ロータリジョイント構成部材のうち、流体１が接触する部分（密封環１１，１２を除く）については、流体１との接触によりコンタミネーションが発生しない材質のもので構成しておくことが好ましい。すなわち、通路２４，２６が形成される回転軸体４及び端部壁７は、使用条件にもよるが、流体１との接触により金属成分等の溶出や摩耗粉等の発塵を生じたりすることがなく、また耐熱性や耐食性ないし耐薬品性を有するプラスチックで構成しておくことが好ましく、例えば、流体１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ＰＥＥＫ，ＰＥＳ，ＰＣ等のエンジニアリングプラスチックや耐食性，耐薬品性等に優れたＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＰＶＤＦ等の弗素系プラスチックで構成しておくことが可能である。また、流体１が接触する虞れのあるＯリング１９，２３についても、一般的なゴム製のものの他、弗素系樹脂又は弗素ゴム（例えば、デュポン社製の「バイトン」又は「カルレッツ」）で構成されたものを使用することが好ましい。この例では、回転軸体４及び端部壁７をＰＥＥＫで構成し、端部壁７以外のジョイント本体部分は金属で構成し、Ｏリング１９，２３を含むすべてのＯリングを弗素ゴムで構成してある。
【００２５】
以上のように構成されたロータリジョイントによれば、流体通路２の相対回転接続部分（第１通路２４と第２通路２６との相対回転接続部分）のシール手段として、炭化珪素製の密封環１１，１２が相対回転摺接する端面接触形のメカニカルシール５を採用しているにも拘わらず、冒頭で述べた如き問題を生じることなく、流体通路２における電気的絶縁性流体（超純水又は高比抵抗値水）の流動を安定且つ良好に行うことができる。
【００２６】
すなわち、相対回転摺接する炭化珪素製の密封環１１，１２のうち一方（第１密封環１１）の密封端面（相手密封環１２との接触摩擦による静電気が発生する虞れがある摺動面）が比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下とする良電導体膜たるＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０で構成されているから、密封環１１，１２の摩擦接触（相対回転摺接）による静電気の発生や蓄積が効果的に防止される。その結果、静電気の発生，蓄積に起因して密封端面１１ａ，１２ａに生じる摩耗粉等の異物吸着が効果的に防止され、密封端面１１ａ，１２ａの異常摩耗や水質汚染が可及的に防止される。また、静電気に起因する前述の白色化現象（炭化珪素の酸化腐蝕）も生じず、密封環１１，１２が酸化腐蝕して破壊されるような虞れもない。したがって、当該ロータリジョイントによれば、長期に亘ってクリーン且つ良好で信頼性の高いシール機能（メカニカルシールによる流体通路２のシール機能）を発揮させることができ、高度のクリーン性やコンタミレスが要求されるＣＭＰ装置等相対回転部材間での超純水や高比抵抗値水の流動を良好に行なうことができる。
【００２７】
ところで、このような効果は、相手密封環である第２密封環１２の摺動面（密封端面）１２ａにも上記同様のＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成しておくこと、更には密封端面１１ａ，１２ａ以外の表面部分（特に、流体１に接触する表面部分）にも同様のＣＶＤ−ＳｉＣ膜をコーティングしておくことにより、より顕著に発揮される。例えば、図３に示す如く、両密封環１１，１２の表面において流体１と接触する部分の全て（密封端面１１ａ，１２ａを含む）に、比抵抗値を１Ω・ｃｍ以下とするＣＶＤ−ＳｉＣ膜３０，３１をコーティングしておくことにより、静電気に起因するトラブルをより効果的に回避することができる。
【００２８】
また、本発明は、上記したロータリジョイントの他、ジョイント本体と回転軸体との軸線方向における対向端面間に配設した一つのメカニカルシール（以下「端面側メカニカルシール」という）によってシールされた一つの流体通路（以下「端面開口形流体通路」という）と、両体の対向周面間に配設した一対のメカニカルシール（以下「周面側メカニカルシール」という）によってシールされた一つの流体通路（以下「周面開口形流体通路」という）とを有するロータリジョイント（例えば、特開平１１−２５７５６１号公報、特開平１１−２８７３７１号公報、特開平１１−２８７３７２号公報又は特開２０００−９２３７公報を参照）、一対の周面側メカニカルシールによってシールされた一つの周面開口形流体通路を有するロータリジョイント（例えば、特開平１１−１４１７７１号公報、特開２００１−４０８３公報又は特開平２００１−２０８２５８公報を参照）、同心状に配置した複数の端面側メカニカルシールによりシールされた複数の周面開口形流体通路を有するロータリジョイント（例えば、特開２００２−５３６５公報又は特開２００４−１８３９０１公報を参照）や複数又は複数対の周面側メカニカルシールによりシールされた複数の周面開口形体通路を有するロータリジョイント（例えば、特開２００２−５３８０公報を参照）等のあらゆる構造のロータリジョイントに適用することができ、上記したロータリジョイントにおけると同様の作用効果を奏しうる。なお、複数の流体通路を有するロータリジョイントにあっては、そのうちの少なくとも一つの流体通路が超純水，高比抵抗値水を流動させるものとして使用される場合において、その超純水，高比抵抗値水用の流体通路をシールするためのメカニカルシールに本発明が適用される。
【実施例】
【００２９】
実施例として、基体をβ−ＳｉＣからなる緻密質炭化珪素焼結体で構成し且つ密封端面をβ−ＳｉＣを化学蒸着してなるＣＶＤ−ＳｉＣ膜で構成した第１密封環と、この基体と同質の緻密質炭化珪素焼結体で構成した第２密封環とを組み込んだロータリジョイント（図１及び図２に示すロータリジョイントであって、以下「実施例ジョイント」という）を５台製作した。
【００３０】
実施例ジョイントにおいて、第１密封環の基体及び第２密封環を構成する炭化珪素焼結体の密度は３．０５ｇ／ｃｍ３  であり、炭化珪素純度は９７％であった。
【００３１】
また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、減圧ＣＶＤ法（反応ガス：ＳｉＣｌ４（Ｓｉ源）及びＣ３Ｈ８（Ｃ源），キャリアガス：Ｈ２））により蒸着されたものであり、その蒸着条件（反応ガスの流量，モル比、キャリアガスとの還元比、蒸着温度及び蒸着速度等）を制御することにより、比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下となるように（２２０）面に強配向させたものである。すなわち、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜における（２２０）面の（１１１）面に対する配向比は１５０であり、比抵抗値は０．２Ω・ｃｍであった。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面研摩後（第１密封環の密封端面形成後）におけるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の膜厚は５０μｍであった。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は炭化珪素純度が９９．９９％以上のものであり、これに含まれる不純物は、Ｎａ：７ｐｐｂ，Ｋ：２０ｐｐｂ未満，Ｃｒ：４０ｐｐｂ未満，Ｍｎ：２ｐｐｂ未満，Ｆｅ：５ｐｐｂ，Ｃｏ：２ｐｐｂ未満，Ｃｕ：１０ｐｐｂ未満，Ｚｎ：２０ｐｐｂ未満，Ｍｏ：２０ｐｐｂ未満，Ｗ：７ｐｐｂ未満であった。
【００３２】
また、比較例１として、第１密封環におけるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の性状を異にする点を除いて、実施例ジョイントと同一構成のロータリジョイント（以下「第１比較例ジョイント」という）を５台製作した。第１密封環のＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、蒸着条件を異にする点を除いて実施例ジョイントにおける第１密封環のＣＶＤ−ＳｉＣ膜と同一の減圧ＣＶＤ法により蒸着されたものであり、特定結晶面に配向されない無配向の結晶構造をなすものであって、比抵抗値は１．２Ω・ｃｍであった。なお、表面研摩後におけるＣＶＤ−ＳｉＣ膜の膜厚は、実施例ジョイントにおけると同一の５０μｍであった。
【００３３】
また、比較例２として、第１密封環を第２密封環と同様にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を有しないものとした点を除いて、実施例ジョイントと同一構成のロータリジョイント（以下「第２比較例ジョイント」という）を５台製作した。なお、第１密封環の密封端面は、第２密封環と同様に、炭化珪素焼結体を表面研摩して形成されたものであり、その比抵抗値は１０Ω・ｃｍであった。
【００３４】
而して、各実施例ジョイントを、第２通路から第１通路へと超純水（比抵抗値：１８ＭΩ・ｃｍ）を連続通水させつつ、一定の条件（１００ｒｐｍ×０．２ＭＰａ）で３ケ月間連続運転した。
【００３５】
また、各第１及び第２比較例ジョイントについても、実施例ジョイントと同一の超純水を連続通水させた同一条件で３ケ月間連続運転した。
【００３６】
そして、３ケ月経過した後、各実施例ジョイント並びに各第１及び第２比較例ジョイントを分解して、各ジョイントにおける密封環の摺動面（密封端面）の状態を目視観察した。
【００３７】
その結果、実施例ジョイントについては、５台すべてにおいて、密封環は破損しておらず、その摺動面（密封端面）には全く白色化現象は全く認められなかった。一方、第１比較例ジョイントについては、５台すべてにおいて密封環の破損は認められなかったが、１台の第１比較例ジョイントにおいて密封環の摺動面に極く微量ではあるが、白色粉が認められた。また、第２比較例ジョイントについては、５台すべてにおいて密封環の摺動面に白色粉が発生しており、明瞭な白色化現象が認められた。しかも、５台中、２台の第２比較例ジョイントにあっては、密封環の破損が認められた。
【００３８】
また、実施例ジョイントについては、５台すべてを上記と同一条件で更に６ケ月間連続運転し、再度、密封環の状態を目視確認した。その結果、何れの実施例ジョイントにおいても、密封環の破損及びその摺動面における白色化現象は全く認められなかった。
【００３９】
これらのことから、実施例ジョイントは、第１密封環の密封端面をＣＶＤ−ＳｉＣ膜で構成しない第２比較例ジョイントに比しては勿論、実施例ジョイントと同様に第１密封環の密封端面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜をコーティングしているもののその膜の比抵抗値が１Ω・ｃｍを僅かに超える（１．２Ω・ｃｍ）第１比較例ジョイントに比しても、酸化腐蝕による白色化現象や密封環破損を効果的に防止し得るものであり、長期に亘って良好なジョイント機能を発揮するものであることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るロータリジョイントの一例を示す縦断側面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す詳細図である。
【図３】変形例を示す図２相当の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      超純水等（超純水）
２      流体通路
３      ジョイント本体
４      回転軸体
５      メカニカルシール
１１    第１密封環
１１ａ  密封端面（摺動面）
１２    第２密封環
１２ａ  密封端面（摺動面）
１６    本体部（第１密封環の基体）
１７    嵌合部（第１密封環の基体）
２１    本体部（第２密封環の基体）
２２    保持部（第２密封環の基体）
２４    第１通路
２５    第１密封環１１の中心孔（接続空間）
２６    第２通路
２７    第２密封環１２の中心孔（接続空間）
３０    ＣＶＤ−ＳｉＣ膜
３１    ＣＶＤ−ＳｉＣ膜
【図１】
2008025597.tif 000003
【図２】
2008025597.tif 000004
【図３】
2008025597.tif 000005