JPH04101868U - 磁性流体シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸の往復動に引きづられて磁性流体が流出す
るのを防止する。 【構成】 磁性流体を磁気吸着する磁極と可動部材の環
状凸部とを有し、磁極の軸方向の幅が可動部材の往復動
の範囲を含むように設定されて成る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば真空装置の軸封部等に用いられる磁性流体シール装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の磁性流体シール装置としては、たとえば図４(a) に示すような ものがある。すなわち、ハウジング１０２内に、軸１０３が軸方向Ａへ移動可能 に支承されており、軸１０３の表面に無極性のポリマー１１１がコーティングさ れている。そして無極性のポリマー１１１と一対の磁極１０５の環状凸部１０７ との間に微小間隙１０４ｂが形成されており、微小間隙１０４ｂ内に表面張力の 大きい分散媒を用いた磁性流体１０８が磁気吸着されている。

【０００３】 このように、無極性のポリマー１１１を軸１０３の表面にコーティングし、な おかつ、磁性流体１０８に表面張力の高い分散媒を用いることで、揆油性が高め られ、磁性流体１０８が軸１０３にべたつくのが抑えられる。これによって軸１ ０３の移動に伴って磁性流体１０８が引きづられて流れ出すといったことが軽減 される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記従来例にあっては、揆油処理が施されているだけであるため 、磁性流体１０８の流出を完全に防ぐことができず、密封容器内を汚染する恐れ があった。加えて、磁性流体１０８が微小間隙１０４ｂ内から流出すれば密封性 が低下する。

【０００５】 また、軸１０３に無極性のポリマー１１１をコーティングしたために、軸１０ ３は磁性流体１０８をはじくようになり、密封性が低下する。

【０００６】 そこで、図４(b) に示すように、磁極１０５と軸１０３との間に弾性シール１ １２を挾んで磁性流体１０８が流出するのを抑えようとするものが考えられてい る。しかし、この従来例にあっては、摺動抵抗が大きくなってしまうという問題 が生じる。

【０００７】 本考案は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは 磁性流体の流出が起きず、しかも摺動抵抗が小さく抑えられた磁性流体シール装 置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案にあっては、ハウジング内周に流体密に固定 された磁性流体モジュールと、該磁性流体モジュールの内周とで隙き間を形成し かつ該磁性流体モジュールに対して往復動自在に備えられた可動部材と、を有し 、前記磁性流体モジュールは、ハウジング内を軸方向に区分する一対の磁極と、 該磁極間に介在される磁力源と、から成り、前記一対の磁極のうちの少なくとも 一方の磁極の内周に磁気吸着された磁性流体を該磁極の内周と対向する側から磁 気吸着する環状凸部を、前記可動部材の所定周上に形成し、前記磁性流体を磁気 吸着した前記磁極の軸方向の幅が、前記可動部材が往復動したときに前記可動部 材の環状凸部の移動幅を含むように設定されて成る。

【０００９】

【作用】

上記構成の本考案にあっては、磁力源及び一対の磁極、可動部材によって磁気 回路が形成される。それに伴い、一対の磁極のうちの少なくとも一方の磁極と可 動部材の環状凸部との間に磁束が生じ、磁性流体が磁気吸着されて、シールが行 われる。

【００１０】 そして、可動部材を軸方向に往復動させた場合、磁性流体を磁気吸着した磁極 の幅が可動部材の環状凸部の移動幅を含むように設定されているので、常に磁性 流体は上記磁極と環状凸部との間に吸着保持される。

【００１１】

【実施例】

以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。本考案の第１実施例に係る 磁性流体シール装置を示す図１(a) において、１は磁性流体モジュールであり、 ハウジング２内周に流体密に嵌着固定され、ハウジング２に対して軸方向Ａに往 復動自在かつ同心的に回転自在に組付けられる可動部材としての透磁性を有した 軸３との間に、隙き間４を形成する。

【００１２】 上記磁性流体モジュール１は、ハウジング２と軸３とで作られる空間を軸方向 に区分する一対の磁極としての一対の環状の磁極５と、この磁極５間に挟まれる ように固定される磁力源としての環状磁力源６とから構成されている。ここで、 一対の磁極５のうちの一方を第１磁極５ａ、他方を第２磁極５ｂと呼び、各磁極 ５ａ，５ｂの内周面と軸３との間の隙き間４を間隙４ａと呼ぶことにする。

【００１３】 第１磁極５ａに面している軸３の所定周上には凸部が円環状に形成され、その 環状凸部７の外周面と第１磁極５ａの内周面との間の間隙４ａは微小間隙４ｂを 成している。

【００１４】 第１磁極５ａの内周面には磁性流体８が磁気吸着されるようになっており、磁 気吸着された磁性流体８は軸３の環状凸部７の外周面と密着することで、微小間 隙４ｂを閉塞し、シールが行なわれるようになっている。

【００１５】 環状凸部７が設けられる軸３の所定の周は、軸３が停止状態にあるときに環状 凸部７が、第１磁極５ａの軸方向中央に対向する位置となるように決められてい る。

【００１６】 第１磁極５ａの位置は、上記の環状凸部７の位置について述べたところからも 分かるように、第１磁極５ａの軸方向中央が、停止状態にある軸の環状凸部７に 対向するように設定されている。そして、第１磁極５ａの幅は、軸３が往復動し たときに軸３の環状凸部７の移動範囲を含むように設定されている。即ち、軸３ の環状凸部７が往復動する際の一方の折り返し地点から他方の折り返し地点まで の長さと同じか、又はそれよりも両端に長く設定されている。

【００１７】 第２磁極５ｂの軸方向の長さ及び第２磁極５ｂの半径方向の幅は、第２磁極５ ｂが環状磁力源６及び第１磁極５ａ，軸３とで磁気回路を形成しうる範囲内で、 任意に設定される。

【００１８】 なお、環状凸部７は軸３と一体で成形しても良いし、別部材で成形したものを 軸３に流体密に嵌着固定してもよい。そして環状凸部７はその軸方向断面が長方 形となる形状を成している。

【００１９】 また、磁性流体８は磁性体の粉末を溶媒中に分散させた一般的なものが使用さ れる。

【００２０】 上記構成の磁性流体シール装置にあっては、環状磁力源６及び第１磁極５ａ， 透磁性を有した軸３の環状凸部７，第２磁極５ｂによって磁気回路が形成される 。

【００２１】 磁気回路によって生じる第１磁極５ａ内の磁束によって、磁性流体８は第１磁 極５ａの内周面に吸着保持される。なお、磁性流体８は磁力が高いところへ集中 する傾向を有するが、磁性流体８の量を多めにすれば、磁性流体８の粘性及び漏 れ性により、磁性流体８は第１磁極５ａの内周面にほぼ均一に分布した状態で吸 着保持される。このほぼ均一に吸着保持された磁性流体８は、第１磁極５ａと環 状凸部７との間の微小間隙４ｂを通る磁束によって、環状凸部７へ向けて吸引さ れて環状凸部７外周面に吸着し、微小間隙４ｂを閉塞してシールが行なわれる。

【００２２】 このシールが行なわれた状態で、次に、軸３を軸方向Ａに往復動させた場合に ついて述べる。環状凸部７の往復動の範囲を含むように第１磁極５ａの軸方向の 幅が設定されているので、環状凸部７がどの位置にあっても第１磁極５ａとの間 に磁束が生じ、しかも、前述したように第１磁極５ａの内周面には、ほぼ均一に 磁性流体８が保持されているので、軸３が往復動を行う場合も、常に第１磁極５ ａと環状凸部７との間の微小間隙４ｂに、磁性流体８が磁気吸着によって充塞さ れ、シールが行なわれる。

【００２３】 そして、第１磁極５ａ内周面に均一に磁性流体８を吸着保持し、その磁性流体 ８を磁気吸着する環状凸部７の往復動の範囲を、含むように第１磁極５ａの軸方 向の幅を設定したので、磁性流体８は常に、第１磁極５ａ内周面と環状凸部７外 周面との間に吸着保持され、それ以外の場所に軸３の動きに引きづられて流出す るといったことが防止される。

【００２４】 また、従来のように第１磁極５ａ内周面や環状凸部７外周面に無極性のポリマ ー等をコーティングする必要もないので、密封性の低下をきたすこともない。

【００２５】 また、従来のように磁性流体の流出防止に弾性部材を用いる必要がないので、 摺動抵抗が増すといったことも起こらない。

【００２６】 また、環状凸部７はその軸方向断面が長方形となる形状にしたが、磁性流体８ を吸着する面を有していればその他の形状であってもかまわない。例えば、断面 形状が第１磁極５ａへ向けて拡がるテーパー状とすることで、磁性流体８との吸 着面積を増すようにしてもよい。

【００２７】 また、第１磁極５ａの位置は、第１磁極５ａの軸方向中央が、停止状態にある 軸３の環状凸部７に対向するように設定したが、環状凸部７の往復動の範囲を含 むようにしさえすれば、第１磁極５ａの軸方向中央が停止状態にある環状凸部７ からずれたところに位置してもかまわない。ただ、本実施例のように第１磁極５ ａの軸方向中央が停止状態の環状凸部７に対向するように設定すると、第１磁極 ５ａの軸方向長さを、環状凸部７の一方の折り返し位置から他方の折り返し位置 までの長さと同じか、又はそれよりも両端にいくらか長く設定するだけでよく、 第１磁極５ａの軸方向の幅を必要にして最短にすることができる。

【００２８】 以下に本考案の他の実施例について説明する。第１実施例と同一の構成及び作 用については、同一の構成部分に同一の符号を付して、その説明を省略する。

【００２９】 図１(b) には本考案の第２実施例に係る磁性流体シール装置が示されている。 この第２実施例にあっては、上記第１実施例と異なり、第１磁極５ａのみならず 第２磁極５ｂにも磁性流体シール機能をもたせている。本実施例における第２磁 極５ｂの位置及び軸方向の幅、それに環状凸部７の設けられる位置及び形状等に ついては、第１実施例中での第１磁極５ａ及び環状凸部７についての説明がその まま適用される。

【００３０】 そして、第２磁極５ｂにもシール機能をもたせることにより、第１実施例に比 べてシール性をより向上させることができる。

【００３１】 図２(a) には本考案の第３実施例に係る磁性流体シール装置が示されている。 この第３実施例にあっては、軸３とは別体で成形されて、透磁性を有し、なおか つ環状凸部７の半径方向の肉厚よりも薄肉の円筒部９が、第１磁極５ａから第２ 磁極５ｂへ向かう方向に向けて、環状凸部７に一体で成形されて、円筒状段部１ ０を形成し、これを軸３に流体密に嵌着固定している点が、上記第１実施例とは 異なっている。ここで、円筒部９の半径方向の肉厚は、第１磁極５ａに吸着保持 された磁性流体８に接しない厚さに設定されている。また、円筒部９と環状凸部 ７から成る円筒状段部１０の軸方向長さは、磁性流体モジュール１の軸方向長さ よりも短かくならないように設定されている。

【００３２】 このように構成することで、軸３が非磁性の部材から成るものであっても、環 状磁力源６及び第１磁極５ａ、環状段部７、第２磁極５ｂの間に磁気回路が形成 されるので、磁性流体８の磁気吸着がなされ、第１実施例と同様の効果を得るこ とができる。

【００３３】 図２(b) には本考案の第４実施例に係る磁性流体シール装置が示されている。 この第４実施例は、第３実施例に係る磁性流体シール装置の円筒部９を磁性体と したものである。円筒部９の磁性は、円筒部９に対向する環状磁力源６の磁性と 逆向きになるように配置した構成となっている。

【００３４】 このように構成することで、磁気回路の磁束密度が増し、磁性流体８を磁気吸 着する力が強まり、シール性が向上する。

【００３５】 図３(a) には本考案の第５実施例に係る磁性流体シール装置が示されている。 この第５実施例は、第１実施例における環状凸部７と磁性体モジュール１とを入 れ替えた構成となっている。即ち、軸３に磁性流体モジュール１を取付け、環状 凸部７をハウジング２内周に設けてある。

【００３６】 このようにすることで、ハウジング側が軽量化されるので、ハウジング２が移 動を行う構成の磁性流体シール装置に本実施例は有効となる。

【００３７】 図３(b) には本考案の第６実施例に係る磁性流体シール装置が示されている。 この第６実施例は、環状凸部７の形状が第１実施例のものと異っている。即ち、 本実施例においては、環状凸部の外周面に溝７ａが設けられている。

【００３８】 これによって、環状凸部７の外周面から第１磁極５ａへ向かう磁束密度が高く なって、磁気吸着力が強まり、シール性がより向上する。

【００３９】 なお、ここにあげた各実施例を互いに組み合わせることによって、さらに装置 の性能を向上させることができる。

【００４０】

【考案の効果】 以上説明したように本考案にあっては、可動部材に環状凸部を設け、その環状 凸部の移動幅を、磁性流体を磁気吸着した磁極の幅が含むように設定したので、 常に磁性流体は上記磁極と環状凸部との間に吸着保持され、磁性流体が可動部材 に引きづられて流出するといったことを防ぐことができる。

【００４１】 これによって、磁性流体の流出に伴うシール性の低下を抑えることができる。

【００４２】 また、磁性流体の流出に伴う他への汚染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は本考案の第１の実施例に係る磁性流
体シール装置の片側断面図である。図１(b) は本考案の
第２の実施例に係る磁性流体シール装置の片側断面図で
ある。

【図２】図２(a) は本考案の第３の実施例に係る磁性流
体シール装置の片側断面図である。図２(b) は本考案の
第４の実施例に係る磁性流体シール装置の片側断面図で
ある。

【図３】図３(a) は本考案の第５の実施例に係る磁性流
体シール装置の要部断面図である。図３(b) は本考案の
第６の実施例に係る磁性流体シール装置の要部断面図で
ある。

【図４】図４(a) は従来の磁性流体シール装置の片側断
面図である。図４(b) は他の従来の磁性流体シール装置
の片側断面図である。

【符号の説明】

１ 磁性流体モジュール ２ ハウジング ３ 軸（可動部材） ４ 隙き間 ５ 一対の環状の磁極（一対の磁極） ６ 環状磁力源（磁力源） ７ 環状凸部 ８ 磁性流体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内周に流体密に固定された磁
   性流体モジュールと、該磁性流体モジュールの内周とで
   隙き間を形成しかつ該磁性流体モジュールの軸方向に往
   復動自在に備えられた可動部材と、を有し、前記磁性流
   体モジュールは、ハウジング内を軸方向に区分する一対
   の磁極と、該磁極間に介在される磁力源と、から成り、
   前記一対の磁極のうちの少なくとも一方の磁極の内周に
   磁気吸着された磁性流体を該磁極の内周と対向する側か
   ら磁気吸着する環状凸部を、前記可動部材の所定周上に
   形成し、前記磁性流体を磁気吸着した前記磁極の軸方向
   の幅が、前記可動部材が往復動したときに前記可動部材
   の環状凸部の移動幅を含むように設定されて成る磁性流
   体シール装置。