JPH0612875U - 真空用多段磁性流体シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁性流体１０、１０の飛沫が真空空間に飛散す
るのを確実に防止する。 【構成】それぞれが永久磁石７とポールピース８、９と
から成る磁性流体シール装置本体３ｂ、３ｂを、非磁性
材製の間座２３、２３を介して、直列に設ける。各ポー
ルピース８、９の外周面とハウジング１の内周面４との
間の気密を、Ｏリング２６、２６により保持する。永久
磁石７とポールピース８、９とは、接着剤を用いず、単
に当接させるだけとする。磁性流体１０、１０の間に存
在する空間２４、２４内に接着剤から蒸発したガスが入
り込む事がなくなって、温度上昇時にも磁性流体１０、
１０がバーストしにくくなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係る真空用多段磁性流体シール装置は、内部が真空となっている容 器の壁面を回転軸が貫通する部分の、気密保持を図る場合等に利用する。

【０００２】

【従来の技術】

ケーシング内の清浄空間に設けた物体を、外部に設けたモータにより回転駆動 する場合、モータの駆動軸が上記ケーシングの壁面を貫通する部分に、塵を通過 させない様にする為の、シール装置を設ける必要がある。

【０００３】 この様な部分に設置し、塵等の通過を阻止する為のシール装置として従来から 、特開昭６２−１１００８０号公報、実開昭５８−１９１４２３号公報、同６１ −１３０２５号公報、同６１−４４０６７号公報、同６１−７９０７０号公報、 同６２−１９５２６１号公報、同６１−２０４０２７号公報、同６３−８４１９ 号公報、同６３−１３９３２５号公報、実公昭６３−２９９４４号公報、米国特 許第４６２８３８４号明細書、同４６９２８２６号明細書等に記載された磁性流 体シール装置が、一般的に使用されている。

【０００４】 上記各先行技術文献に記載された磁性流体シール装置の構造は、細部に於いて は種々異なっているが、基本的には、図４（Ａ）（Ｂ）に示す様な構造を有して いる。

【０００５】 この内の図４（Ａ）に於いて１は、少なくとも内周面を、アルミニウム、合成 樹脂等の非磁性材により造られたハウジングで、例えば前記ケーシングの壁面等 に固定される。２は鉄等の磁性材により造られた軸で、磁性流体シール装置本体 ３は、上記ハウジング１の内周面４と軸２の外周面５との間の、円筒状の空間６ 内に設置されている。

【０００６】 上記磁性流体シール装置本体３は、軸方向（図４の左右方向）に亙って着磁さ れた円輪状の永久磁石７を、磁性材により円輪状に造られた１対のポールピース ８、９によりサンドイッチ状に挟持し、各ポールピース８、９の内周面と軸２の 外周面５との間に磁性流体１０、１０を、上記永久磁石７の磁力によって保持す る事により、構成されている。上記１対のポールピース８、９の外径は、ハウジ ング１の内径とほぼ同じにして、各部材７、８、９、１０により構成される磁性 流体シール装置本体３をハウジング１の内周面４に、内嵌、或は接着等により固 定している。又、上記永久磁石７の両側面と各ポールピース８、９の側面とは、 接着剤により接着して、各部材７、８、９の合わせ面から気体が漏洩するのを防 止している。

【０００７】 磁性流体シール装置本体３は、前述の様に構成され、上述の様にハウジング１ の内周面４と軸２の外周面５との間に装着して、磁性流体シール装置を構成する 為、ハウジング１の内側での軸２の回転、或は軸２の周囲でのハウジング１の回 転に拘らず、この軸２の外周面５と各ポールピース８、９の内周面との間に保持 された磁性流体１０、１０により、ハウジング１の内周面４と軸２の外周面５と の間のシール性保持が図られる。

【０００８】 又、図４（Ｂ）に示す様に、軸２の外周面５を非磁性材により、ハウジング１ の内周面４を磁性材により、それぞれ形成すると共に、永久磁石７と１対のポー ルピース８、９とを、軸２の外周面５側に外嵌固定し、磁性流体１０、１０を、 各ポールピース８、９の外周面とハウジング１の内周面４との間に保持する磁性 流体シール装置も、従来から知られている。

【０００９】 ところで、上述の様に構成される磁性流体シール装置は、永久磁石７の磁力に よって保持された磁性流体１０、１０により、各磁性流体１０、１０の両側に存 在する空間同士を遮断（シール）する為、両空間の間に大きな圧力差が存在した 場合には、上記磁性流体１０、１０が押し破られ（バーストし）て、シールを行 なえない。

【００１０】 この為、回転対陰極Ｘ線管の様な高真空装置の回転軸貫通部分に設ける磁性流 体シール装置として、従来から、特公昭５１−９８５３号公報、同６１−４３５ ８８号公報、実開平４−３１３６８号公報、米国特許第３６２０５８４号明細書 、英国特許第７８３８８１号明細書等に記載されている様に、磁性流体１０、１ ０を軸方向に亙り複数段設け、各磁性流体１０、１０の両側に存在する圧力差を 小さく抑えた、真空用多段磁性流体シール装置が知られている。

【００１１】 図５は、この様な真空用多段磁性流体シール装置の第１例を示している。この 図５に於いて、１３は円筒状の軸受ハウジングで、内部（図５の右部）を真空と したケーシング１１の壁面に設けられている。この軸受ハウジング１３の内周面 ２個所位置には、それぞれ転がり軸受１２、１２を設け、両転がり軸受１２、１ ２により磁性材製の軸２を、回転自在に支持している。

【００１２】 上記軸受ハウジング１３の内周面と上記軸２の外周面５との間には、真空用多 段磁性流体シール装置１４を設けている。この真空用多段磁性流体シール装置１ ４は、軸方向に亙り着磁された円輪状の永久磁石７、７と、磁性材製で円輪状の ポールピース１５、１６とを交互に重ね合わせ、各ポールピース１５、１６の内 周面と軸２の外周面５との間に磁性流体１０、１０を、上記永久磁石７、７の磁 力により保持する事で、構成されている。各永久磁石７、７の側面と各ポールピ ース１５、１６の側面との当接部には、それぞれ接着剤を塗布して、隣り合う永 久磁石７、７とポールピース１５、１６との間の気密保持を図っている。

【００１３】 真空用多段磁性流体シール装置１４は、上述の様に、磁性流体１０、１０を多 段に亙り設けている為、各段の磁性流体１０、１０の両側に存在する圧力差を小 さく抑えつつ、真空用多段磁性流体シール装置１４の両側に大きな圧力差を生じ させる事が出来る。又、両端に位置するポールピース１６、１６の外周面に形成 した凹溝１７、１７にはＯリング１８、１８を装着し、このＯリング１８、１８ によって、上記真空用多段磁性流体シール装置１４の外周面と軸受ハウジング１ ３の内周面との間の気密保持を図っている。

【００１４】 一方、図６は、真空用多段磁性流体シール装置の第２例として、実開平４−３ １３６８号公報に記載されたものを示している。この第２例の構造の場合、ハウ ジング２０の内側に回転軸２１を、転がり軸受２２、２２によって、回転自在に 支持している。上記ハウジング２０の内周面と回転軸２１の外周面との間には、 それぞれが永久磁石７と１対のポールピース８、９とＯリング１８とから成る磁 性流体シール装置本体３ａ、３ａを、隣り合う本体３ａ、３ａ同士の間に間座２ ３、２３を介在させて、多段に亙り設けている。

【００１５】 上記各ポールピース８、９の内周面と上記回転軸２１の外周面との間には磁性 流体１０、１０を保持して、各磁性流体シール装置本体３ａ、３ａの内周と回転 軸２１外周面との間の気密を保持し、各磁性流体シール装置本体３ａ、３ａの外 周とハウジング２０内周面との間の気密保持は、各Ｏリング１８、１８により保 持している。

【００１６】 各磁性流体シール装置本体３ａ、３ａを構成する永久磁石７の両側面と各ポー ルピース８、９の側面との当接面同士は、やはり接着剤により接着して、両面間 の気密保持を図っている。これは、各磁性流体シール装置本体３ａ、３ａの内周 部分に形成される空間２４、２４同士が、上記当接面部分に存在する微細な隙間 を介して、互いに連通するのを防止する為である。

【００１７】 何となれば、上記各磁性流体シール装置本体３ａ、３ａの内周部分には、軸方 向両端をそれぞれ磁性流体１０、１０により仕切られた空間２４、２４が存在す るが、真空用多段磁性流体シール装置１４ａとして機能させる為には、隣り合う 空間２４、２４同士の間の気密保持を確実に図る必要がある。上記各Ｏリング１ ８、１８は、各永久磁石７、７の外周面とハウジング２０の内周面との間の気密 保持は確実に図れても、各永久磁石７、７の両側面と各ポールピース８、９の側 面との当接面同士の気密保持に就いては考慮されていない。

【００１８】 即ち、上記各Ｏリング１８、１８は、各ポールピース８、９の側面に対して軽 くしか当接しないか、或は全く当接しない場合も考えられる為、このＯリング１ ８、１８には、上記微細な隙間を通じての気体の漏洩防止機能を期待する事は出 来ない。この為、上記当接面同士の間に接着剤を塗布して、上記微細な隙間を通 じての気体の漏洩防止を図っている。

【００１９】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前述或は上述の様に構成され使用される、真空用多段磁性流体シー ル装置１４、１４ａに於いては何れも、軸方向に亙って多段に設けられる磁性流 体１０、１０同士の間の空間１９、２４に封入された空気が膨張する事で、何れ かの段に於いて磁性流体１０がバーストする場合がある。

【００２０】 即ち、真空用多段磁性流体シール装置１４、１４ａを構成する際には、上記各 空間１９、２４内に空気が封入される事が避けられないだけでなく、温度上昇に 伴なって、各永久磁石７、７の両側面とポールピース８、９、１５、１６の側面 とを接着している接着剤から、この接着剤中に含まれる溶剤が蒸発する等により 生じたガスが発生する。そして、このガスが上記各空間１９、２４内に進入し、 各空間１９、２４内で膨張すると、当該空間１９、２４を仕切っている磁性流体 １０をバーストさせて、磁性流体１０の飛沫を周囲に飛散させてしまう。

【００２１】 特に、最も真空空間寄り（図５の右寄り、図６の左寄り）の空間１９ａ、２４ ａ内に封入された空気の膨張に伴なって、真空空間に対向した磁性流体１０がバ ーストした場合、この磁性流体１０の飛沫が上記真空空間に飛散して、この真空 空間を汚染してしまう。

【００２２】 本考案の真空用多段磁性流体シール装置は、上述の様な不都合を解消するもの である。

【００２３】

【課題を解決する為の手段】

本考案の真空用多段磁性流体シール装置は、前述した従来の真空用多段磁性流 体シール装置と同様に、円筒状の周面を有する磁性材製の第一部材と、この第一 部材と同心に設けられ、上記第一部材に対して相対的に回転する第二部材と、こ の第二部材の周面と上記第一部材の周面との間の円筒状の空間内に挿入自在な大 きさを有する円輪状に形成され、軸方向に亙って着磁された永久磁石と、上記円 筒状の空間内に挿入自在な大きさを有する円輪状に形成され、上記永久磁石を軸 方向両側から挟む状態で、この永久磁石の両側面に当接させられた、少なくとも ２枚のポールピースと、各ポールピースの内周面と外周面との内の一方の周面と 上記第一部材の周面との間に軸方向複数個所に亙って、上記永久磁石の磁力によ り保持された磁性流体とから成り、軸方向一方の側を真空空間に対向させた状態 で使用される。

【００２４】 特に、本考案の真空用多段磁性流体シール装置に於いては、上記第二部材の周 面と対向する総てのポールピースの内周面と外周面との内の他方の周面と上記第 二部材の周面との間に設けられ、両周面間の気密保持を図る複数のＯリングを備 え、上記各ポールピースの側面と永久磁石の側面とを、接着剤により接着する事 なく、互いに当接させた事を特徴としている。

【００２５】

【作用】

上述の様に構成される、本考案の真空用多段磁性流体シール装置の場合、各ポ ールピースの内外両周面と第一、第二両部材の周面との間の気密保持は、それぞ れ磁性流体とＯリングとによって保持される。従って、永久磁石の両側面と各ポ ールピースの側面との間の気密保持を図る必要がなく、各ポールピースの側面と 永久磁石の側面とを、接着剤により接着しなくても、真空用多段磁性流体シール 装置として機能する。

【００２６】 そして、接着剤を使用しない事に伴ない、接着剤中から出るガスによって、磁 性流体により仕切られた空間内の圧力が高くなる事がなくなり、この磁性流体が バーストしにくくなって、真空空間が磁性流体の飛沫により汚染される事を防止 出来る。

【００２７】

【実施例】

図１は本考案の第一実施例を示している。円筒状の周面を有する磁性材製の第 一部材である軸２の外側には、第二部材であるハウジング１が設けられている。 そして、１対の転がり軸受１２、１２により上記軸２を、上記ハウジング１の内 側に回転自在に支持している。

【００２８】 この軸２の外周面５と上記ハウジング１の内周面４との間の円筒状の空間６内 には、磁性流体シール装置本体３ｂ、３ｂを複数個（図示の例では３個）、互い の間に非磁性材製の間座２３、２３を挟持した状態で、互いに直列に設けている 。各磁性流体シール装置本体３ｂ、３ｂはそれぞれ、軸方向（図１の左右方向） に亙って着磁された円輪状の永久磁石７、７を、磁性材により円輪状に造られた １対のポールピース８、９によりサンドイッチ状に挟持し、各ポールピース８、 ９の内周面と軸２の外周面５との間に磁性流体１０、１０を、上記永久磁石７、 ７の磁力によって保持する事により構成されている。

【００２９】 更に、上記総てのポールピース８、９の外周面で、各ポールピース８、９の厚 さ方向（図１の左右方向）中間部には係止凹溝２５、２５を、各ポールピース８ 、９の全周に亙り形成している。そして、各係止凹溝２５、２５に、それぞれＯ リング２６、２６を装着している。各Ｏリング２６、２６の一部で、各係止凹溝 ２５、２５の開口部から突出した部分は、上記ハウジング１の内周面４に、この 内周面４の全周に亙り当接している。

【００３０】 従って、総てのポールピース８、９の外周面とハウジング１の内周面との間の 気密が、上記Ｏリング２６、２６によって保持される。又、上記各ポールピース ８、９の側面と永久磁石７、７の両側面とを、接着剤により接着する事なく、互 いに当接させている。尚、各磁性流体シール装置本体３ｂ、３ｂは、左右１対の 非磁性材製の間座２９、２９を介して、前記転がり軸受１２、１２の外輪３０、 ３０により、挟持固定される。固定部に接着剤は塗布しない。

【００３１】 上述の様に構成される、本考案の真空用多段磁性流体シール装置の場合、各磁 性流体シール装置本体３ｂ、３ｂを構成する各ポールピース８、９の内周面と軸 ２の外周面５との間の気密保持は磁性流体１０、１０により、各ボールピース８ 、９の外周面とハウジング１の内周面４との間の気密保持はＯリング２６、２６ により、それぞれ保持される。従って、各磁性流体シール装置本体３ｂ、３ｂの 内周部分に存在する総ての空間２４、２４は、他の部分と連通する事なく、互い に独立したものとなる。

【００３２】 この結果、各永久磁石７、７の両側面と各ポールピース８、９の側面との間の 気密保持を図る必要がなく、各ポールピース８、９の側面と永久磁石７、７の側 面とを、接着剤により接着しなくても、真空用多段磁性流体シール装置として機 能する。

【００３３】 そして、接着剤を使用しない事に伴ない、接着剤中から出るガスによって、上 記磁性流体１０、１０により仕切られた空間２４、２４内の圧力が高くなる事が なくなり、この磁性流体１０、１０がバーストしにくくなって、真空空間が磁性 流体の飛沫により汚染される事を防止出来る。

【００３４】 次に、図２は本考案の第二実施例を示している。前述の第一実施例が、磁性流 体１０、１０を多段に亙って保持する為、複数の磁性流体シール装置本体３ｂ、 ３ｂを設けていたのに対して、本実施例の場合には、永久磁石７の両側に設けた 厚肉のポールピース２７、２７の内周面に、それぞれ複数の突条２８、２８を形 成すると共に、各突条２８、２８の内周面と軸２の外周面５との間に、それぞれ 磁性流体１０、１０を保持している。

【００３５】 そして、各ポールピース２７、２７の外周面に形成した係止凹溝２５、２５に 装着したＯリング２６、２６により、上記各ポールピース２７、２７の外周面と ハウジング１（図１参照）の内周面との間の気密保持を図っている。その他の構 成及び作用は、永久磁石７と各ポールピース２７、２７とを接着しない事も合わ せて、前述の第一実施例の場合と同様である。

【００３６】 次に、図３は本考案の第三実施例を示している。本実施例の場合、一部のポー ルピース９ａ、９ａの内周面を二股に形成する事で、各ポールピース９ａ、９ａ の内周面と軸２の外周面５との間に磁性流体１０、１０を、２段に亙って保持し ている。その他の構成及び作用は、前述の第一〜第二実施例と同様である。

【００３７】 尚、図示は省略したが、本考案は、図４（Ｂ）に示す様な、ポールピースの外 周面側に磁性流体を保持する構造の真空用多段磁性流体シール装置にも適用出来 る事は勿論である。又、各ポールピース８、９、９ａ、２７の周面とハウジング １の内周面４又は軸２の外周面５との間の気密保持を図る為のＯリング２６は、 各ポールピース８、９、９ａ、２７の側に設ける他、ハウジング１又は軸２の側 に設ける事も出来る。

【００３８】

【考案の効果】

本考案の真空用多段磁性流体シール装置は、以上に述べた通り構成され作用す る為、磁性流体が真空空間に飛散するのを確実に防止して、この真空空間内の清 浄度を保持出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す半部断面図。

【図２】本考案の第二実施例を示す部分断面図。

【図３】本考案の第三実施例を示す部分断面図。

【図４】磁性流体シール装置の基本的構造の２例を示す
断面図。

【図５】従来の真空用多段磁性流体シール装置の第１例
を示す断面図。

【図６】同第２例を示す断面図。

【符号の説明】 １ ハウジング ２ 軸 ３、３ａ、３ｂ 磁性流体シール装置本体 ４ 内周面 ５ 外周面 ６ 空間 ７ 永久磁石 ８ ポールピース ９、９ａ ポールピース １０ 磁性流体 １１ ケーシング １２ 転がり軸受 １３ 軸受ハウジング １４、１４ａ 真空用多段磁性流体シール装置 １５ ポールピース １６ ポールピース １７ 凹溝 １８ Ｏリング １９、１９ａ 空間 ２０ ハウジング ２１ 回転軸 ２２ 転がり軸受 ２３ 間座 ２４、２４ａ 空間 ２５ 係止凹溝 ２６ Ｏリング ２７ ポールピース ２８ 突条 ２９ 間座 ３０ 外輪

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の周面を有する磁性材製の第一部
   材と、この第一部材と同心に設けられ、上記第一部材に
   対して相対的に回転する第二部材と、この第二部材の周
   面と上記第一部材の周面との間の円筒状の空間内に挿入
   自在な大きさを有する円輪状に形成され、軸方向に亙っ
   て着磁された永久磁石と、上記円筒状の空間内に挿入自
   在な大きさを有する円輪状に形成され、上記永久磁石を
   軸方向両側から挟む状態で、この永久磁石の両側面に当
   接させられた、少なくとも２枚のポールピースと、各ポ
   ールピースの内周面と外周面との内の一方の周面と上記
   第一部材の周面との間に軸方向複数個所に亙って、上記
   永久磁石の磁力により保持された磁性流体とから成り、
   軸方向一方の側を真空空間に対向させた状態で使用され
   る真空用多段磁性流体シール装置に於いて、上記第二部
   材の周面と対向する総てのポールピースの内周面と外周
   面との内の他方の周面と上記第二部材の周面との間に設
   けられ、両周面間の気密保持を図る複数のＯリングを備
   え、上記各ポールピースの側面と永久磁石の側面とを、
   接着剤により接着する事なく、互いに当接させた事を特
   徴とする真空用多段磁性流体シール装置。