JP2003200344A

JP2003200344A - Ｃｍｐ装置用ロータリジョイント

Info

Publication number: JP2003200344A
Application number: JP2001396820A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kinugasa; 比佐志衣笠; Ikuyoshi Kida; 育義木田; Osamu Suzuki; 理鈴木
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-15
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP3654861B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＭＰ装置の相対回転部材間で流体を良好に
流動させることができ且つ十分なコンタミネーション対
策を講じ得るロータリジョイントを提供する。【解決手段】ジョイント本体１及び回転体２には、炭
化珪素製密封環１１，１２で構成される端面接触形のメ
カニカルシール３により一連に接続された流体通路４が
形成されている。両密封環１１，１２のうち少なくとも
一方は、緻密な炭化珪素組織中に球状カーボンを分散配
置した複合炭化珪素焼結体で構成されている。この複合
炭化珪素焼結体にあって、球状カーボンとその周囲の炭
化珪素組織との間には黒鉛化された中間層が形成されて
いる。この中間層は、ラマンシフト１５９０ｃｍ−１付
近において、黒鉛のＳＰ２散乱を示すラマンスペクトル
強度が球状カーボンの中心部における当該強度より高く
なっているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ）装置に装備されるロータリジョイントであって、気
体，液体，スラリ流体（固液混合流体）等の正圧，負圧
流体を相対回転部材間で流動させるためのＣＭＰ装置用
ロータリジョイントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＭＰ装置による半導体ウエハの表面研
摩処理は、ターンテーブルとトップリングとを、その間
に半導体ウエハを挟圧させた状態で、別個独立して回転
させることにより行われるが、かかる場合に、ターンテ
ーブル又はトップリングから半導体ウエハや定盤の真空
吸着のための真空吸引、エアスパウト，水スパウト等を
行なうためのエア，水の供給や研磨剤，酸化剤，ＰＨ調
整剤等の各種流体の供給等が行なわれる。このため、Ｃ
ＭＰ装置にあっては、ＣＭＰ装置本体とこれに回転自在
に支持されたターンテーブル又はトップリングとの間
に、かかる負圧，正圧流体をその漏れを生じることなく
流動させるロータリジョイントを設けておく必要があ
る。

【０００３】而して、従来から、固定側部材であるＣＭ
Ｐ装置本体に形成した固定側流路と回転側部材であるタ
ーンテーブル又はトップリングに形成した回転側流路と
を連結するロータリジョイントとして、固定側部材に取
付けられるジョイント本体と回転側部材に取付けられる
回転体とを相対回転自在に連結し、ジョイント本体に形
成された流路と回転体に形成された流路とを、回転体に
設けた第１密封環とジョイント本体に設けた第２密封環
とで構成される端面接触形のメカニカルシールにより、
一連の流体通路を構成すべく連通接続してなるものが提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＭＰ装置
にあってはコンタミネーションに対する対策を講じてお
くことが極めて重要であり、これに使用されるロータリ
ジョイントは汚染物質が混入しない構成としておく必要
がある。特に、両流路間を連結するメカニカルシールに
おいては、両密封環が相対回転摺接することから汚染物
質（摩耗粉）が発生し易く、その対策を十分に講じてお
く必要がある。

【０００５】このため、従来にあっては、両密封環を耐
腐食性等に加えて耐摩耗性に優れる炭化珪素（緻密質の
炭化珪素焼結体）で構成して、摩耗粉の発生を防止する
ようにしておくことが提案されている。

【０００６】しかし、炭化珪素はカーボンのような自己
潤滑性を有しないものであるから、両密封環間の摩擦係
数が高いため、両密封環の相対回転摺接部分で相互の擦
り合いによる騒音が発生する（一般に「鳴き」と呼ばれ
ている現象であり、以下「鳴き」という）。このような
鳴きの発生は、圧縮空気等の気体を流動させる場合や真
空吸引を行なう場合のようなドライ条件下で著しく、特
に、相対回転が開始された初期の段階で顕著である。ま
た、両密封環を炭化珪素で構成した場合にも、ドライ条
件下では、密封環の相対回転摺接部分において摩耗粉が
発生するため、確実なコンタミネーション防止策を講じ
得たとはいい難い。

【０００７】なお、従来からも、このような問題を解決
するために、一方の密封環を、（イ）多孔質の炭化珪素
焼結体で構成しておくこと、（ロ）多孔質炭化珪素で構
成して、その気孔に油やフッ素樹脂等の低摩擦材を含浸
させたり或いは銀，鉛，アンチモン等の低摩擦金属材を
溶浸させておくこと、（ハ）微細な固体潤滑材（カーボ
ン，黒鉛，窒化ホウ素，二硫化モリブデン等）を分散さ
せた複合炭化珪素焼結体で構成しておくこと、といった
試みが提案されているが、何れの場合にも、両密封環を
緻密質の炭化珪素焼結体で構成した場合と同様の課題を
残すものである。すなわち、（イ）の場合、多孔質炭化
珪素製の密封環における摺動面（密封端面）のポーラス
が一種のオイルポットとして機能し、他方の緻密質炭化
珪素製の密封環との間に流体潤滑膜を形成，保持して、
両密封環間の摺動性を向上させて摩耗粉の発生を防止す
ることができるが、ドライ条件下ではこのようなオイル
ポット機能が発揮されないし、多孔質炭化珪素は強度的
に劣るものであることから却って摩耗が促進される虞れ
がある。また、（ロ）の場合には、多孔質炭化珪素焼結
体における炭化珪素同士の結合力が弱いため耐摩耗性に
劣り、摺動体（密封環）としての耐久性に問題がある
上、摺動面が摩擦熱により高温となると、摺動面から含
浸材，溶浸材が蒸発分解して流体を汚染するため、コン
タミネーション対策を必要とするＣＭＰ装置用ロータリ
ジョイントには到底適用できない。また、（ハ）の場合
には、焼結体全体に焼結挙動を妨げる潤滑材が分散して
いるため、密度，強度（曲げ強度）が低下して、耐摩耗
性，耐久性に問題が生じる。また、黒鉛粒子等の潤滑材
粒子は炭化珪素粒子と或る程度は結合するものの、その
結合力（焼結力）が弱いことから、両者の境界部分にお
いて炭化珪素粒子が脱粒して、これが密封環間に介在し
て所謂砥石作用が働き、密封端面を摩耗，損傷させる虞
れがある。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、特に密封環の材質を工夫することにより、使用
する流体の性状（液体，気体等）や流動条件（正圧，負
圧等の圧力条件）に拘わらず、相対回転部材間で当該流
体を漏れを生じることなく良好に流動させることができ
且つ十分なコンタミネーション対策を講じ得たＣＭＰ装
置用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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ジョイント本
体に形成された流路とジョイント本体に回転自在に連結
せる回転体に形成された流路とを、回転体に設けた炭化
珪素製の第１密封環とジョイント本体に設けた炭化珪素
製の第２密封環とで構成される端面接触形のメカニカル
シールにより、一連の流体通路を構成すべく連通接続し
てなるＣＭＰ装置用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及び第２密封環のうち
少なくとも一方を、緻密な炭化珪素組織中に球状カーボ
ンを散点状に配置した複合炭化珪素焼結体で構成してお
くことを提案するものである。

【００１０】上記した複合炭化珪素焼結体にあって、炭
化珪素組織は、焼成時において、炭化珪素粒子同士の結
合及び自己収縮が生じて、緻密化する。一方、炭化珪素
組織中に配置された球状カーボンについては、炭化珪素
粒子で囲繞されるが、その炭化珪素粒子の結合，収縮挙
動を均等に受けることになる。すなわち、炭化珪素組織
をなす部分は焼結時において大きく収縮する（一般に、
炭化珪素は焼結時において約１／２程度の容積減とな
る）ことから、球状カーボンはこれを囲繞している炭化
珪素組織部分の収縮力によって強力に圧縮されることに
なる。そして、その圧縮力は、球状カーボンが球形をな
していることから、球状カーボンの外周面に均等に作用
することになる。その結果、球状カーボンと炭化珪素粒
子との結合力は、上記した炭化珪素組織部分の収縮によ
る外周側からの圧縮作用によって大幅に増大することに
なる。特に、収縮による圧縮力が球状カーボンに均等に
作用することから、収縮による球状カーボンの保持力は
極めて強大となり、物理的な結合力は極めて大きくな
る。

【００１１】これらのことから、球状カーボンは、緻密
な炭化珪素組織中に強固に保持されることになる。その
結果、容易に脱落することなく、ドライ運転のような過
酷な条件下においても良好且つ安定した潤滑機能（摺動
機能）を発揮することができる。すなわち、炭化珪素本
来の特性を損なうことなく、潤滑性を向上させ得るもの
である。

【００１２】また、上記複合炭化珪素焼結体にあって
は、焼成時に、球状カーボンと炭化珪素組織部分との境
界領域にＳｉＣ−Ｃ結合と考えられる中間層が形成され
ることになる。すなわち、各球状カーボンとその周囲の
炭化珪素組織との間には黒鉛化された中間層が形成され
ることになる。黒鉛化が進行した中間層にあっては、ラ
マンシフト１５９０ｃｍ^-1付近において、黒鉛のＳＰ２
散乱を示すラマンスペクトル強度が球状カーボンの中心
部における当該強度より高くなっており、三次元的なＳ
Ｐ３構造（ダイヤモンド構造）色の強いアモルファス状
態から二次元的なＳＰ２構造（黒鉛構造）色の強いアモ
ルファス状態へ移行したものと推察される。したがっ
て、球状カーボンの周縁にかかる中間層が形成されるこ
とにより、摺動特性が更に向上することになる。そし
て、かかる中間層の存在による摺動特性の顕著な向上が
図られるためには、中間層の厚みが少なくとも１μｍで
あることが必要であり、４〜１０μｍであることがより
好ましい。

【００１３】ところで、球状カーボンは、例えば、熱硬
化樹脂（フェノール樹脂，メラミン樹脂，尿素樹脂，エ
ポキシ樹脂等）や粘着性を有する半固体，固体の炭化水
素混合物であるれき青物（天然アスファルト，コールタ
ール・ピッチ，石油系重質油等）を真球状にしたものを
熱処理して得られるものであり、摺動性に富むものであ
るが、この球状カーボンの平均粒径（以下「カーボン
径」という）が５μｍ未満である場合又は球状カーボン
の炭素珪素に対する含有率（この含有率は、（球状カー
ボンの含有量／炭化珪素の含有量）×１００で与えられ
るものであり、以下「カーボン含有率」という）が２重
量％未満である場合には、球状カーボンによる潤滑性
（摺動性）の向上機能が十分に発揮されない。かかる球
状カーボンによる潤滑性の向上機能が十分に発揮される
ためには、カーボン径が５μｍ以上であり且つカーボン
含有率が２重量％以上であることが必要である。特に、
カーボン径が１０μｍ以上であり且つカーボン含有率が
５重量％以上である場合には、球状カーボンによる潤滑
性の向上機能が顕著に発揮される。しかし、カーボン径
が１００μｍを超える場合又はカーボン含有率が３０重
量％を超える場合には、上記した炭素珪素組織部分によ
る球状カーボンの保持性や炭化珪素組織の緻密性を図る
ことができない。かかる球状カーボンの保持性や炭化珪
素の緻密性を図るためには、カーボン径が１００μｍ以
下であり且つカーボン含有率が３０重量％以下であるこ
とが必要である。特に、カーボン径が５０μｍ以下であ
り且つカーボン含有率が２０重量％以下である場合に
は、炭素珪素組織部分による球状カーボンの保持が極め
て強力となり且つ炭化珪素組織を十分に緻密化させるこ
とができる。したがって、炭化珪素本来の特性を損なう
ことなく潤滑性の向上を図るためにはカーボン径が５〜
１００μｍであり且つカーボン含有率が２〜３０重量％
であることが好ましく、カーボン径が２０〜５０μｍで
あり且つカーボン含有率が５〜２０重量％であることが
より好ましい。

【００１４】また、本発明のロータリジョイントにあっ
ては、第１及び第２密封環の一方を上記した複合炭化珪
素焼結体で構成しておく（他方の密封環は一般的な緻密
質の炭化珪素焼結体で構成しておく）ことによって、密
封環間の摩擦係数を大幅に低減し得て、ドライ条件下に
おいても鳴きや摩耗粉を発生することなく第１及び第２
流路間のシールを良好に行なうことができるが、かかる
効果は、両密封環を共に前記複合炭化珪素焼結体で構成
しておくことによって、より顕著に奏せられることにな
る。したがって、ＣＭＰ装置におけるコンタミネーショ
ン対策上、両密封環を上記した複合炭化珪素焼結体で構
成しておくことが最良である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４に基づいて具体的に説明する。

【００１６】この実施の形態における本発明に係るＣＭ
Ｐ装置用ロータリジョイントＲは、図１に示す如く、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１と、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
体２と、両体１，２間に介装されたメカニカルシール３
と、両体１，２にメカニカルシール３を介して形成され
た一連の流体通路４とを具備する。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。

【００１７】ジョイント本体１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。

【００１８】回転体２は、図１に示す如く、下端部を除
いてジョイント本体１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。ジョイント本体１から突出する回転体２の下端部に
は、回転側部材に連結するためのＯリング９及びねじ部
１０が設けられている。

【００１９】メカニカルシール３は、図１及び図２に示
す如く、回転体２の上端部に設けられた第１密封環１１
と、ジョイント本体１の下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１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１
５とを具備するものである。

【００２０】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
を回転体２の上端部である被嵌合部１８に嵌合させるこ
とにより、回転体２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の上面は、軸線に直交する平滑
な環状平面である密封端面（以下「摺動面」ともいう）
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。

【００２１】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２９の内
部側流路口を構成する）２９ａ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１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２９ａとの嵌合部分は、保持孔２９ａの内周部
に保持させたＯリング２４により二次シールされてい
る。本体部２１の外周部は、保持部２２の外周部から径
方向に突出している。第２密封環１２の下端部（本体部
２１の下端部）は、図２に示す如く、その外周面を下窄
まりのテーパ面に形成すると共にその内周面を下拡がり
のテーパ面に形成することによって尖端形状に形成され
ていて、その先端面（下端面）を微小幅Ｗの円環状面を
なす密封端面（以下「摺動面」ともいう）１２ａに構成
してある。すなわち、第２密封環１２の密封端面１２ａ
は、第１密封環１１の密封端面１１ａに同心状をなして
接触しうる尖端形状に構成されている。なお、密封端面
１２ａの径方向幅Ｗは、強度及び相手密封端面１１ａと
の接触圧等を考慮して、一般に、０．１〜４．０ｍｍ
（より好ましくは０．４〜２．０ｍｍ）としておくこと
が好ましい。

【００２２】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１の端部壁７の下端部に、保持孔２
９ａの外周領域に配して、一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１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。

【００２３】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１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。

【００２４】このように構成されたメカニカルシール３
は、回転体２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（密封環１１，１２の中心孔２６，２８内）と外周
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。なお、両体１，２間には、メカニカルシール３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３０が設けられている。また、ジ
ョイント本体１の側部壁６には、メカニカルシール３が
配置された領域に開口するドレン路３１が形成されてい
る。

【００２５】流体通路４は、図１及び図２に示す如く、
回転体２にその軸心部を貫通して形成されており、回転
体２の上端部に開口する内部側流路口２７ａ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）２６に連通させた第１流路２７と、ジョイント本体
１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流路口２９ａ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）２８に連通させた第２流路２９と
を、前記メカニカルシール３により一連に連通接続して
なる。すなわち、流体通路４は、第１流路２７の内部側
流路口２７ａと第２流路２９の内部側流路口２９ａとの
間を、両密封環１１，１２により、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、気体，液体，
スラリ流体等の正圧流体５ａ又は負圧流体（真空吸引等
によりロータリジョイントＲ内を負圧にした状態で正圧
流体５ａとは逆方向に流れる気体等である）５ｂを両流
路２７，２９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。

【００２６】なお、密封環１１，１２を除いて、流体５
ａ，５ｂが接触する部分は、流体５ａ，５ｂ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
されている。すなわち、流路２７，２９が形成される回
転体２及び端部壁７は、流体５ａ，５ｂの性状等のジョ
イント使用条件によるが、流体５ａ，５ｂ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、一般に
は、流体５ａ，５ｂ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
成されている。また、流体５ａ，５ｂが接触する虞れの
あるＯリング１９，２４についても、一般的なゴム製の
ものの他、流体５ａ，５ｂの性状によっては（例えば、
腐食性流体である等の場合には）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、回転体２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１９，２４を含むすべてのＯリングをフッ
素ゴムで構成してある。

【００２７】ところで、メカニカルシール３にあって、
シール機能が良好に発揮されるためには、両密封端面１
１ａ，１２ａが適正な接触状態に保持されることが必要
であるが、流体５ａ，５ｂの流動条件（正圧，負圧の切
り替え等）により流体通路４内が圧力変動する場合にも
密封端面１１ａ，１２ａが適正な接触状態に保持される
ように、メカニカルシール３のバランス比κを０≦κ≦
０．６となるように設定しておくことが好ましい。

【００２８】メカニカルシール３のバランス比κは、図
２に示す如く、第２密封環１２の密封端面１２ａの内外
径Ｄ₁，Ｄ₂と第２密封環１２の保持部２２の外径Ｄ₀
とで特定され、設計上、κ＝（（Ｄ₀）²−
（Ｄ₁）²）／（（Ｄ₂）²−（Ｄ₁） ²）とすること
ができる。すなわち、両密封環１１，１２の相対回転摺
接部分に作用する見掛け上の面圧（推力）Ｐａは、軸線
方向に移動可能な第２密封環１２にこれを第１密封環１
１へと押圧すべく作用する流体による圧力（背圧）Ｐと
スプリング部材１５による圧力（スプリング圧）Ｆとに
よって得られ、Ｐａ＝（π／４）（（Ｄ₀）²−
（Ｄ₁）²）Ｐ／（π／４）（（Ｄ₂）²−
（Ｄ₁）²）＋（π／４）（（Ｄ₂）²−（Ｄ₁）²）
Ｆ／（π／４）（（Ｄ₂）²−（Ｄ₁）²）＝（（（Ｄ
₀）²−（Ｄ₁）²）／（（Ｄ₂）²−（Ｄ₁）²））
Ｐ＋Ｆで与えられることになり、この式における背圧Ｐ
の係数（（Ｄ₀）²−（Ｄ₁） ²）／（（Ｄ₂）²−
（Ｄ₁）²）がバランス比κである。而して、Ｄ₀，Ｄ
₁，Ｄ₂を０≦κ≦０．６となるように設計しておくこ
とにより、流体通路４内が圧力変動する場合にも、両密
封環１１，１２の相対回転摺接部分における推力Ｐａが
大きく変動せず、両密封端面１１ａ，１２ａの接触圧を
適正に保持しておくことができる。κ＜０であると、ス
プリング圧力Ｆを必要以上に高くしておく等の問題があ
り、κ＞０．６であると、負圧状態において逆圧により
密封端面１１ａ，１２ａの接触圧が不足する虞れがある
が、０≦κ≦０．６としておくと、逆圧が作用する負圧
状態も含めた流体通路４内の圧力変動に拘わらず、密封
端面１１ａ，１２ａの接触圧を適正に保持することがで
きる。図２に示す例では、密封端面１２ａの内径Ｄ₁と
背圧Ｐが作用する保持部端面の外径Ｄ₀とを同一とし
て、κ＝０に設定してある。

【００２９】而して、上記構成のロータリジョイントＲ
にあっては、ＣＭＰ装置に装着された場合にメカニカル
シール３におけるコンタミネーション発生を効果的に防
止すべく、第１及び第２密封環１１，１２の少なくとも
一方を、本発明に従って、緻密な炭化珪素組織中に球状
カーボンを散点状に配置した複合炭化珪素焼結体で構成
してある。なお、両密封環１１，１２の一方のみを当該
複合炭化珪素焼結体で構成する場合においては、他方の
密封環は一般的な緻密質の炭化珪素焼結体で構成され
る。

【００３０】かかる複合炭化珪素焼結体で構成される密
封環（第１密封環１１及び／又は第２密封環１２）は、
例えば、次のような焼結原料混合工程，造粒工程，予備
成形工程，焼成工程，仕上げ工程により製作される。

【００３１】［焼結原料混合工程］主材である平均粒子
径０．７μｍのα型炭化珪素（α−ＳｉＣ）粉末１００
ｇと、焼結助剤としての炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）粉末０．
５ｇと、カーボン源としてのフェノール樹脂（残炭率５
０％）４ｇと、成形助剤としての平均分子量６０００の
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ＃６０００）２ｇ及び
ステアリン酸１ｇとを基本配合として、この基本配合材
料に更に球状カーボンを添加し、これらをメタノール溶
剤と混合させて、ボールミルにより２４時間混合し、焼
結原料（混合スラリ）を得る。球状カーボンとしては、
例えば、フェノール樹脂を真球状にしたものを熱処理し
て得られたものが使用されるが、一般に、グラッシカー
ボン（ＧｌａｓｓｙＣａｒｂｏｎ）組成をなす平均粒
径５〜１００μｍ（好ましくは２０〜５０μｍ）のもの
が好適する。また、焼結原料におけるカーボン含有率
（＝（球状カーボンの含有量／炭化珪素の含有量）×１
００）は、２〜３０重量％（好ましくは５〜３０重量
％）とする。

【００３２】［造粒工程］焼結原料混合工程で得られた
焼結原料をスプレードライヤーにより噴霧乾燥すること
によって造粒（顆粒化）して、球状の造粒材（顆粒）を
得る。

【００３３】［予備成形工程］造粒工程で得られた造粒
材を所定の金型に充填した上、成形面圧１５００ｋｇ／
ｃｍ²で冷間プレス成形して、密封環１１，１２に対応
する環状形態をなす予備成形体を得る。なお、予備成形
体の形状は、焼結時における収縮を考慮して設定され
る。

【００３４】［焼成工程］予備成形工程で得られた予備
成形体を、加圧することなく、アルゴン雰囲気中におい
て所定温度（以下「焼成温度」という）で所定時間（以
下「焼成時間」という）保持することにより焼成して、
密封環１１，１２に相当する環体形状をなす複合炭化珪
素焼結体を得る。焼成条件、特に焼成温度及び焼成時間
は、後述するように、焼成により球状カーボンと緻密質
炭化珪素との間に黒鉛化した中間層が形成されるように
設定される。

【００３５】［仕上げ工程］焼成工程で得られた複合炭
化珪素焼結体の端面をＲａ＝０．０５の鏡面に表面研磨
（ラップ）する等により、当該研磨面を密封端面１１
ａ，１２ａとする密封環１１，１２を得る。

【００３６】このような工程を経て得られた密封環１
１，１２のラップ表面（密封端面１１ａ，１２ａ）の組
織を光学顕微鏡で観察してみると、図３に示す如く、グ
ラッシカーボン組成をなす球状カーボンＸが、炭化珪素
粒子同士が結合した緻密な炭化珪素組織Ｙ中に、散点状
に分散配置されており、球状カーボンＸとその周囲の炭
化珪素組織Ｙとの境界に中間層Ｚが形成されている。

【００３７】炭化珪素組織Ｙにおいては、焼成により炭
化珪素粒子同士の結合及び自己収縮が生じて、緻密化す
る。一方、炭化珪素組織Ｙ中に配置された球状カーボン
Ｘについては、その周囲における炭化珪素粒子の結合，
収縮挙動を均等に受けることになり、炭化珪素組織Ｙと
の物理的な結合力は極めて大きくなる。その結果、接触
状態にある密封環１１，１２の相対運動（相対回転摺
接）によって、炭素珪素粒子や球状カーボンＸが脱落，
離脱することがない。したがって、かかる構成の複合炭
化珪素焼結体は、固体潤滑材たる球状カーボンＸを含有
しているに拘わらず、固体潤滑材を含有しない緻密質の
炭化珪素焼結体と同等の物理的特性（機械的強度，密度
等）を有するものである。しかも、当該複合炭化珪素焼
結体で構成された密封環１１，１２にあっては、密封端
面１１ａ，１２ａに分散配置された固体潤滑材たる球状
カーボンＸの存在によって、緻密質の炭化珪素焼結体で
構成された密封環に比して、摺動特性が大幅に向上す
る。

【００３８】また、球状カーボンＸの中央部及びその周
縁部の中間層Ｚを、レーザラマン分光装置によりラマン
スペクトル分光分析してみると、図４に示す如く、１３
３３ｃｍ^-1付近にダイヤモンドＳＰ３散乱によるピーク
が、また１５９０ｃｍ^-1付近に黒鉛ＳＰ２散乱によるピ
ークが、夫々顕著に現われている。そして、黒鉛ＳＰ２
散乱によるピーク（１５９０ｃｍ^-1付近のピーク）は、
図４（ａ）に示す球状カーボンＸの中央部におけるラマ
ンスペクトルと同図（ｂ）に示す中間層Ｚにおけるラマ
ンスペクトルとを比較すれば明らかなように、中間層Ｚ
において顕著に強度増加しており、球状カーボンＸはそ
の周縁部において構造改質され、黒鉛化されていること
が理解される。すなわち、球状カーボンＸの周縁部に形
成される中間層Ｚは、三次元的なＳＰ３構造（ダイヤモ
ンド構造）色の強いアモルファス状態から二次元的なＳ
Ｐ２構造（黒鉛構造）色の強いアモルファス状態へ移行
したものと推察される。翻れば、ラマンスペクトルにお
ける１５９０ｃｍ^-1付近のピーク強度の変動が、中間層
Ｚの構造改質（黒鉛化）を示す指標となると理解され
る。

【００３９】したがって、球状カーボンＸを含有する複
合炭化珪素焼結体で構成された密封環１１，１２にあっ
ては、上記した球状カーボンＸによる潤滑性に、球状カ
ーボンＸの周縁に形成される中間層Ｚによる黒鉛特有の
潤滑性が加味されることによって、密封端面１１ａ，１
２ａ全体の摺動特性が大幅に向上することになる。

【００４０】このように、球状カーボンＸを含有させた
複合炭化珪素焼結体で構成された密封環１１，１２にあ
っては、球状カーボンＸ及びこれと緻密質炭化珪素粒子
との間に形成された黒鉛化層Ｚが固体潤滑材として働
き、密封端面１１ａ，１２ａ間の摩擦係数の大幅な低減
を実現できると共に、密封端面１１ａ，１２ａ間の発熱
温度を低く（１００℃前後）抑えることができ、ドライ
条件下でも、密封端面１１ａ，１２ａ間に介在する空気
中水分の蒸発を生ずることがなく、これにより密封端面
の焼きつきを生じて異常摩耗することなく、低い摩擦係
数を安定的に維持することができ、鳴き現象も発生しな
い。また、球状カーボンＸを緻密質炭化珪素マトリック
スＹ中に強固に保持された状態（つまり、焼結過程での
炭化珪素マトリックスＹの収縮による物理的な包抱作用
及び球状力―ボンＸとこれに隣接する炭化珪素粒子との
間で化学的な結合作用が生じた状態）での高い相対密度
の複合炭化珪素焼結体の形成が可能となり、球状カーボ
ン粒子の脱落を可及的に防止できると共に、脱落後の跡
孔に起因する早期摩耗や異常摩耗を防止できる。なお、
黒鉛粒子を炭化珪素組織中に分散配置させた複合炭化珪
素焼結体にあっては、黒鉛粒子自体が結晶性が高く反応
性に乏しいため、炭化珪素粒子とは化学的な結合を生じ
ず且つ黒鉛粒子に存在する微細な空隙により緻密な焼結
が阻害されて、高い相対密度が得られず、黒鉛粒子への
物理的な包抱作用も小さく、摩耗進行も速く、摩耗量も
多い。

【００４１】したがって、密封環１１，１２の少なくと
も一方を、上記した如く、球状カーボンＸが緻密な炭化
珪素組織Ｙに分散配置されており且つ球状カーボンＸの
周縁部に黒鉛化された中間層Ｚが形成される複合炭化珪
素焼結体で構成しておくことにより、流体５ａ，５ｂが
液体である場合には勿論、気体である場合つまりドライ
条件下においても、鳴きによる騒音，振動の発生、密封
端面１１ａ，１１ｂの異常摩耗，焼き付きによる寿命低
下及び摩耗粉，脱落粒子によるコンタミネーションを防
止して、メカニカルシール３ないしロータリジョイント
Ｒとしての機能を良好に発揮させることができる。

【００４２】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適
宜に改良，変更することができる。例えば、流路２７，
２９及びメカニカルシール３で構成される流体通路４の
形成数は任意であり、ロータリジョイントＲに、例え
ば、特開２００１−４０８３，特開２００１−１４１１
５０公報に開示される如く、複数の独立した流体通路４
を形成するようにすることが可能である。複数の流体通
路４を形成する場合、メカニカルシール３も複数設けら
れるが、各メカニカルシール３における密封環１１，１
２の少なくとも一方は上記した複合炭化珪素焼結体で構
成されることは勿論である。

【００４３】

【実施例】実施例１として、表１に示した点（焼結原料
混合工程における球状カーボンの平均粒径、添加量及び
カーボン含有率（表１では「含有率」と表示している）
並びに焼成工程における焼成条件たる焼成温度及び焼成
時間）を除いて、上記した実施の形態で示した製作工程
（以下「基準製作工程」という）と同一の工程（焼結原
料混合工程，造粒工程，予備成形工程，焼成工程，仕上
げ工程）により、図１に示す第１及び第２密封環１１，
１２と同一形状をなす第１密封環Ａ１〜Ａ１１及び第２
密封環ａ１〜ａ１１を得た上、表２に示す如く、これら
の密封環Ａ１〜Ａ１１，ａ１〜ａ１１を使用した図１に
示す構成のロータリジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１１を
製作した。各ロータリジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１１
において使用される第１及び第２密封環は同材質であ
り、各密封環Ａ１〜Ａ１１，ａ１〜ａ１１における相対
密度は表１に示す通りである。なお、第１密封環Ａ１〜
Ａ１１は、実施例２で使用するものを含めて、各々２個
製作した。

【００４４】実施例２として、まず、焼結原料混合工程
において主材として平均粒子径０．６μｍのβ型炭化珪
素（β−ＳｉＣ）粉末１００ｇを使用した点及び基本配
合材料に球状カーボンを添加しない点並びに焼成工程に
おける焼成条件（焼成温度及び焼成時間）を表１に示す
如く設定した点を除いて、前記基準製作工程と同一の工
程（造粒工程，予備成形工程，焼成工程，仕上げ工程）
により、図１に示す第２密封環１２と同一形状をなす第
２密封環ｂ１を得た。この第２密封環ｂ１の構成材は一
般的な緻密質の炭化珪素焼結体と同質である。なお、第
２密封環ｂ１は、後述する比較例１〜３で使用するもの
を含めて１４個製作した。

【００４５】そして、表３に示す如く、この第２密封環
ｂ１と実施例１において得た第１密封環Ａ１〜Ａ１１と
を使用して、実施例１と同一構成のロータリジョイント
Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．２２を製作した。

【００４６】また、比較例１として、表２又は表３に示
す如く、実施例２において得た第２密封環ｂ１と、これ
と同一工程により得た第１密封環Ｂ１とを使用して、実
施例１，２と同一構成をなすロータリジョイントＮｏ．
２３を製作した。第１密封環Ｂ１は、図１に示す第１密
封環１１と同一形状をなすものであり、第２密封環ｂ１
と同質のもの（緻密質の炭化珪素焼結体）である。

【００４７】また、比較例２として、焼結原料混合工程
における基本配合材料に混合させる固体潤滑材として球
状カーボンに代えて鱗片黒鉛（平均粒径、添加量及び含
有率（（鱗片黒鉛の含有量／主材たる炭化珪素の含有
量）×１００）は表１に示す通りである）を使用した点
並びに焼成工程における焼成条件たる焼成温度及び焼成
時間を表１に示す如く設定した点を除いて、前記基準製
作工程と同一の工程（焼結原料混合工程，造粒工程，予
備成形工程，焼成工程，仕上げ工程）により、図１に示
す第１密封環１１と同一形状をなす第１密封環Ｂ２を得
た上、表３に示す如く、この第１密封環Ｂ２と実施例２
で得た第２密封環ｂ１とを使用して、実施例１，２ない
し比較例１と同一構成をなすロータリジョイントＮｏ．
２４を製作した。

【００４８】さらに、比較例３として、鱗片黒鉛の粒
径，添加量，含有率を表１に示す如くした点を除いて、
比較例２の第１密封環Ｂ２と同一工程により同一形状の
第１密封環Ｂ３を得た上、表３に示す如く、この第１密
封環Ｂ３を使用した点を除いて比較例２と同一構成をな
すロータリジョイントＮｏ．２５を製作した。

【００４９】ところで、固体潤滑材として球状カーボン
を使用した密封環Ａ１〜Ａ１１（ａ１〜ａ１１）の相対
密度は、表１に示す如く、固体潤滑材として鱗片黒鉛を
使用した密封環Ｂ２，Ｂ３に比して極めて高く、固体潤
滑材を含有しない緻密質炭化珪素焼結体からなる密封環
Ｂ１，ｂ１の相対密度に近い値となっており、このこと
から、固体潤滑材を含有させてもそれがカーボン組成
（グラッシカーボン組成）をなす球状体（球状カーボ
ン）であるときには、全体として十分に緻密化された高
密度，高強度の焼結体が得られることが理解される。

【００５０】また、球状カーボンを含有させた各密封環
Ａ１〜Ａ１１（ａ１〜ａ１１）のラップ面（密封端面）
を光学顕微鏡を使用して画像処理し、球状カーボンの周
縁部に形成された中間層（黒鉛化層）の厚みを測定した
ところ、表１に示す如く、すべて１μｍ以上であり、焼
成温度が高いもの又は焼成時間が長いもの程、中間層の
厚みが大きいことが判明した。このことから、所定範囲
内で焼成温度又は焼成時間を増加するに従って中間層の
成長が促進されることが理解される。また、各密封環Ａ
１〜Ａ１１（ａ１〜ａ１１）のラップ面における表面組
織を光学顕微鏡により観察したところ、炭化珪素組織と
球状カーボンとの境界には全く隙間が認められず、両者
が密に接着していることが確認された。さらに、炭化珪
素組織から球状カーボンが脱落した部分も全く認められ
ず、炭化珪素粒に沿って球状カーボンが破断しているこ
とが観察された。これは、焼結工程での炭化珪素マトリ
ックスの収縮による物理的な包抱作用、及び球状カーボ
ンとその周囲の炭化珪素との間で生じた化学的な結合作
用により、球状カーボンが緻密質炭化珪素マトリックス
中に強固に保持された状態となっているためであり、球
状カーボン粒子の脱落を防止できるとともに、脱落後の
跡孔に起因する早期摩耗や異常摩耗の防止もできること
が理解される。

【００５１】

【表１】

【００５２】而して、第１実施例のロータリジョイント
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１及び比較例１のロータリジョイン
トＮｏ．２３を使用して、次のようなシール試験（以下
「第１シール試験」という）を行った。

【００５３】すなわち、第１シール試験では、回転体
２を停止させた状態（ジョイント本体１は固定された常
態にある）で１０秒間通水（大気圧条件下で流体通路４
に清水を連続供給することによる通水）した上、引き
続き回転体２を停止させた状態で１０秒間通気（流体通
路４に０．３ＭＰａの圧縮空気を連続供給することによ
る通気）し、この通気状態を維持しつつ回転体２を５
８０秒間回転させ（回転数：１５０ｍｉｎ^-1）、かかる
工程〜を１サイクル（１０分）として５サイクル
（５０分）繰り返した。そして、メカニカルシール３の
摺動面（密封端面）の摩擦係数（トルク）及び摺動面近
傍の温度（以下「摺動面温度」という）を測定した。そ
の結果は、実施例１のロータリジョイントＮｏ．１につ
いては図５（摩擦係数は実線で、摺動面温度は破線で示
す）に示す通りであり、比較例１のロータリジョイント
Ｎｏ．２３については図７（摩擦係数は実線で、摺動面
温度は破線で示す）に示す通りであった。図５はロータ
リジョイントＮｏ．１についての摩擦係数及び摺動面温
度を示したものであるが、他のロータリジョイントＮ
ｏ．２〜Ｎｏ．１１についても図５と略同一の摩擦係
数，摺動面温度の値及びその変動パターンを示した。し
たがって、図５はこれらのロータリジョイントＮｏ．２
〜Ｎｏ．１１の第１シール試験の結果とみなすことがで
きる。なお、図５及び図７に示す摩擦係数は直接測定し
たものでなく、トルクを測定して、その値を摩擦係数に
換算したものである。

【００５４】図５を参照すれば明らかなように、本発明
に係るロータリジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１１では、
回転体２の回転初期段階においても摩擦係数及び摺動面
温度の上昇が殆どみられず、摩擦係数及び摺動面温度が
略一定であり安定したメカニカルシール機能が発揮され
ていることが理解される。これに対して、一般的な緻密
質の炭化珪素焼結体からなる両密封環Ｂ１，ｂ１を使用
した比較例１のロータリジョイントＮｏ．２３では、図
７に示す如く、回転初期段階で摩擦係数が急激に上昇し
ており、初期トルクが極めて高い。また、密封環Ｂ１，
ｂ１の回転が繰り返されることにより摩擦係数は低下し
ているが、これは密封環Ｂ１，ｂ１の接触面（密封端
面）が回転により摩耗して馴染んだ結果であり、コンタ
ミネーションの発生を伴うものである（このことは、後
述する摺動面のプロファイルからも確認される）。

【００５５】また、第１シール試験において鳴きの発生
を確認したが、ロータリジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１
１の何れについても、表２に示す如く、５回の工程に
おいて鳴きが全く生じなかった。このことから、ロータ
リジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１１を使用したＣＭＰ装
置では、騒音（鳴き）のない静寂な運転が行われること
が理解される。一方、第１比較例のロータリジョイント
Ｎｏ．２３については、回転初期段階において明瞭な鳴
きが発生した。なお、表２においては、鳴きが全く生じ
なかったものを「○」で、また鳴きが僅かでも生じたも
のを「×」で示した。

【００５６】また、第１シール試験の終了後、ロータリ
ジョイントＮｏ．１から密封環Ａ１，ａ１を取り外し
て、それらの摺動面をプロファイリングした。その結
果、図６に示す如く、何れの密封環Ａ１，ａ１の摺動面
においても摩耗傷（後述する環状痕等）は認められず、
シール試験前と変わりないプロファイルを維持している
ことが確認された。また、表２に示す如く、摩耗粉の発
生も全く認められなかった。これらのことは、他のロー
タリジョイントＮｏ．２〜Ｎｏ．１１についても同様で
あった。一方、比較例１のロータリジョイントＮｏ．２
３では、図８に示す如く、第１シール試験後の摺動面に
おいて摩耗傷が認められ、特に第１密封環Ｂ１の摺動面
においては、同図（ａ）に示す如く、顕著な環状痕（レ
コード溝状の環状溝であり、深さδは４μｍであった）
が認められた。また、ロータリジョイントＮｏ．２３で
は、表２に示す如く、摩耗粉の発生も認められた。な
お、表２においては、摩耗粉が全く発生しなかったもの
を「○」で、また摩耗粉が発生したものを「×」で示し
た。

【００５７】

【表２】

【００５８】以上の第１シール試験の結果（図５〜図８
及び表２）から明らかなように、本発明に係るロータリ
ジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１１によれば、一般的な緻
密質の炭化珪素焼結体からなる密封環Ｂ１，ｂ１を使用
したロータリジョイントＮｏ．２３に比して、ＣＭＰ装
置における相対回転部材間での流体輸送をコンタミネー
ションを生じることなく良好且つ静寂に行ないうること
が理解される。

【００５９】また、実施例２のロータリジョイントＮ
ｏ．１２〜Ｎｏ．２２及び比較例のロータリジョイント
Ｎｏ．２３〜Ｎｏ．２５を使用して、次のようなシール
試験（以下「第２シール試験」という）を行なった。

【００６０】すなわち、第２シール試験にあっては、メ
カニカルシール３の負荷圧力０．１ＭＰａ、周速：２ｍ
／ｓのドライ条件下で２時間連続運転して、摺動面（密
封端面）の摩耗量、摩擦係数及び摺動面温度を求めると
共に、鳴き発生の確認及び摺動面状態の判定を行った。
その結果は、表３に示す通りであった。なお、表３にお
いては、鳴きが全く発生しなかったものを「○」で、ま
た鳴きを発生したものを「×」で示した。また、摺動面
状態の判定は、第２シール試験の終了後において密封環
を取り外して、その摺動面における環状痕及び摩耗粉の
発生度を目視観察することにより、行った。環状痕につ
いては、表３において、環状痕（レコード溝状の環状
溝）が明瞭に目視観察されたものについては「×」を付
し、環状痕が目視によっては全く認められなかったもの
には「○」を付した。また、摩耗粉については、表３に
おいて、摩耗粉が大量に発生したものには「×」を付
し、摩耗粉が僅かに発生したものには「△」を付し、摩
耗粉が全く発生していないものには「○」を付した。

【００６１】

【表３】

【００６２】表３に示す第２シール試験の結果から明ら
かなように、実施例２のロータリジョイントＮｏ．１２
〜Ｎｏ．２２では、その何れについても、比較例１〜３
のロータリジョイントＮｏ．２３〜Ｎｏ．２５に比し
て、摩擦係数が非常に低くなり、鳴きが生じず、摺動面
温度（発熱）も抑制され、著しく摩耗が減少しているこ
とが理解される。これは、主として、球状カーボン及び
黒鉛化された中間層が固体潤滑材として機能する等によ
り密封環の摺動性が大幅に向上したことによるものであ
る。ところで、球状カーボン及び中間層を有する複合炭
化珪素焼結体で両密封環を構成する実施例１のロータリ
ジョイントＮｏ．１〜Ｎｏ．１１について第２シール試
験を行った場合、一方の密封環（第１密封環）のみを当
該複合炭化珪素焼結体で構成した実施例２のロータリジ
ョイントＮｏ．１２〜Ｎｏ．２２より更に良好な結果が
得られることはいうまでもない。

【００６３】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明のＣＭＰ装置用ロータリジョイントによれば、密封環
の相対回転摺接による流体のコンタミネーションや鳴き
等の発生を効果的に防止し得て、ＣＭＰ装置の相対回転
部材間における流体輸送を漏れを生じることなく長期に
亘って良好に行なうことができる。かかる効果は、特
に、メカニカルシールの両密封環を前記した複合炭化珪
素焼結体で構成しておくことにより、より顕著に発揮さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロータリジョイントの実施の形態
を示す縦断側面図である。

【図２】図１の要部を拡大した詳細図である。

【図３】当該ロータリジョイントの密封環であって、複
合炭化珪素焼結体で構成された密封環のラップ表面（密
封端面）の組織図である。

【図４】当該密封端面のラマンスペトル図であり、
（ａ）図は球状カーボンの中央部におけるラマンスペク
トルを示し、（ｂ）図は当該球状カーボンの周縁部であ
る中間層におけるラマンスペクトルを示している。

【図５】実施例１のロータリジョイントを使用した第１
シール試験における摩擦係数及び摺動面温度の経時的変
化を示す曲線図である。

【図６】実施例１のロータリジョイントにおける第１シ
ール試験終了後の密封環摺動面のプロファイル図であ
り、（ａ）図は第１密封環の摺動面のプロファイルを示
し、（ｂ）図は第２密封環の摺動面のプロファイルを示
している。

【図７】比較例１のロータリジョイントを使用した第１
シール試験における摩擦係数及び摺動面温度の経時的変
化を示す曲線図である。

【図８】比較例１のロータリジョイントにおける第１シ
ール試験終了後の密封環摺動面のプロファイル図であ
り、（ａ）図は第１密封環の摺動面のプロファイルを示
し、（ｂ）図は第２密封環の摺動面のプロファイルを示
している。

【符号の説明】

１…ジョイント本体、２…回転体、３…メカニカルシー
ル、４…流体通路、１１…第１密封環、１１ａ，１２ａ
…密封端面、１２…第２密封環、２７…第１流路（回転
体に形成された流路）、２９…第２流路（ジョイント本
体に形成された流路）、Ｒ…ロータリジョイント、Ｘ…
球状カーボン、Ｙ…炭化珪素組織、Ｚ…中間層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１Ｙ (72)発明者鈴木理兵庫県三田市下内神字打場529番地の１日本ピラー工業株式会社三田工場内Ｆターム(参考） 3C047 FF08 FF17 GG20 3C058 AA07 AC01 CB06 DA17 3H104 JA04 JB04 JC08 JC10 JD09 LF10 3J041 AA03 BA04 BB01 BC02 BD06 4G001 BA22 BA60 BB22 BB60 BD11 BD13 BD38 BE01 BE03 BE13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジョイント本体に形成された流路とジョ
イント本体に回転自在に連結せる回転体に形成された流
路とを、回転体に設けた炭化珪素製の第１密封環とジョ
イント本体に設けた炭化珪素製の第２密封環とで構成さ
れる端面接触形のメカニカルシールにより、一連の流体
通路を構成すべく連通接続してなるロータリジョイント
において、第１及び第２密封環のうち少なくとも一方を、緻密な炭
化珪素組織中に平均粒径５〜１００μｍの球状カーボン
を炭化珪素に対して２〜３０重量％の割合で散点状に配
置した複合炭化珪素焼結体で構成したことを特徴とする
ＣＭＰ装置用ロータリジョイント。
【請求項２】第１及び第２密封環が、共に、前記複合
炭化珪素焼結体で構成されていることを特徴とする、請
求項１に記載するＣＭＰ装置用ロータリジョイント。
【請求項３】前記球状カーボンが平均粒径２０〜５０
μｍのものであり且つその炭化珪素に対する含有率が５
〜２０重量％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ＣＭＰ装置用ロータリジョイント。
【請求項４】前記複合炭化珪素焼結体にあって、各球
状カーボンとその周囲の炭化珪素組織との間には黒鉛化
された中間層が形成されていることを特徴とする、請求
項１、請求項２又は請求項３に記載するＣＭＰ装置用ロ
ータリジョイント。
【請求項５】前記中間層は、ラマンシフト１５９０ｃ
ｍ^−１付近において、黒鉛のＳＰ２散乱を示すラマンス
ペクトル強度が球状カーボンの中心部における当該強度
より高くなっているものであることを特徴とする、請求
項４に記載するＣＭＰ装置用ロータリジョイント。
【請求項６】前記中間層の厚みが少なくとも１μｍで
あることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載す
るＣＭＰ装置用ロータリジョイント。
【請求項７】前記中間層の厚みが４〜１０μｍである
ことを特徴とする、請求項６に記載するＣＭＰ装置用ロ
ータリジョイント。