JPS61236971A - 磁性流体シ−ルの封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、真空中で使用される磁性流体シール、特に
多段磁性流体シールの封止方法に関する。

［従来技術］ 一般に、磁性流体シールを可動軸のシール機構に採用し
た場合、摩擦抵抗が小さく、シール部の摩耗がない等多
くの利点があり、多方面で実用化されている。

このような磁性流体シールを真空中に外部から動力を導
入する可動軸のシール機構に使用する際には、シール部
が１カ所すなわち１段だけでは０．２気圧程度が耐圧力
の限界であるため、シール部を複数すなわち多段にして
耐圧力の向上を図っている。

このような真空用多段磁性流体シールの構造を第４図〜
第６図に示す。すなわち、磁性流体１０１は可動軸１０
３とポールピース１０５との間に永久磁石１０７の磁束
によって保持されており、これらの部材で構成される磁
性流体シールは図外のハウジングに取付けられている。

そして真空槽の排気時に真空側の第１段目のシール部１
０１ａが破壊し、このシール部１０１ａで形成さ・れる
空＠１０９内の圧力が第１段目のシール部１０１ａの耐
圧値と略等しい値になったとき、再びこの第１０段目の
シール部１０１ａが形成される。その他□の第２段目以
降のシール部についても真空槽内の排気時に一旦破壊し
た後、各段の耐圧値に従って一定の圧力で安定的に保持
される構成となっている。

なお、第６図中における符＠１１１は非磁性体であり、
また各区間の同一構成要素には同一符号を付しである。

これらの多段磁性流体シールを超高真空下で使用する場
合、磁性流体の蒸発による真空槽の汚染が心配され、ま
たこの蒸発により磁性流体の粘度が増加しトルクの増大
等シール特性の劣化を招く恐れがある。しかし、このよ
うな問題は低蒸気圧の磁性流体を使用することである程
度解消され、特にバー７０ロポリエーテルやトリエステ
ル等の低蒸気圧の磁性流体を用いれば１０’Ｔｏｒｒま
での真空下で使用が可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の磁性流体シールを１０
’ｙｏｒｒ以上の超高真空下で使用した場合、質１分析
計で真空槽内の残留ガス分析を行なうと、真空側に近接
する第１段目のシール部からスパイク状のリークの発生
が観察されるが、これは磁性流体の粘性トルクによる温
度上昇で第１段目のシール部により形成される空間内の
圧力が増加し、真空槽側との圧力差が大きくなって前記
第１段目のシール部では耐えきれなくなり、このシール
部が破壊することによると考えられる。

この磁性流体シールにおける各段のシール部は前記した
ようにそれぞれの耐圧に従って一定圧力で微妙に安定し
ているので、このような圧力変動が起こると、スパイク
状のリークが発生しやすい。

このリークは、超高真空状態で用いる各種分析機器、薄
膜形成装置および各種試験装置においてそれぞれの特性
を劣化させるだけではなく、装置内部の汚染等によって
、その信頼性が著しく低下する等非常に大きな問題とな
っている。したがって１（１８Ｔｏｒｒ以上の超高真空
下では磁性流体シールはあまり使用されないのが現状で
ある。

この発明はとのような従来の問題点に着目してなされた
もので、１０°ｓ’ｒｏｒｒ以上の超高真空下において
もスパイク状のリークの発生を抑えて使用可能にした磁
性流体シールの提供を目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は、多段磁性流体シ
ールの真空側の第１段目のシール部で形成される空間の
圧力を、あらかじめ前記第１段目のシール部の耐圧に比
べて小さい圧力に排気するようにしたものである。

［実施例］ 以下、第１図〜第３図に基づきこの発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図はこの発明の一実施例である磁性流体シールの断
面図で、可動軸１とこの可動軸１の外周を覆うポールピ
ース３との間の微小隙間には、低蒸気圧の磁性流体５が
各ポールピース３間に介装された永久磁石７の磁束によ
り保持されている。

これら、ポールピース３、磁性流体５、永久磁”石７等
で構成される磁性流体シールはハウジング９に取付けら
れており、このハウジング９の図□中で左側が真空側で
ある。この真空側のシール部５ａが第１段目のシール部
で、このシール部５ａから右へ第２段目のシール部５ｂ
、第３段目のシー・ル部５Ｃ・・・・・・となっている
。

そして、第１段目のシール部５ａと第２段目のシール部
５ｂとの間の空間１１と排気ポンプ１３とは、永久磁石
７とハウジング９とを貫通して設けられた配管１５によ
り連通しており、これによりこの空間１１を第１段目の
シール部５ａの耐圧に比べ著しく低い値にまで排気する
ことが可能となっている。　　　　□ このた□め、可動軸１の回転時の温度上昇により空間１
１内の圧力が多少上昇してもシール部が破壊することな
く突発的なスパイク状のリークの発生することはない。

なお、この実施例では、第２段目のシール部５ｂが破壊
した場合であっても、空間１１が体積的に余裕のある構
造となっているので、それぞれの段のシール部で圧力が
安定し、真空側の第１＠目のシール部５ａが破壊するこ
とはない。

なお、この実施例では排気ポンプを真空槽の排気ポンプ
とは別に設けたが、真空槽の排気ポンプを併用し、空間
１１の排気を行なった後空間１１に連通する配管内のパ
ルプを締めるようにしてもよい。

第２図は他の実施例を示す。なお、この実施例では前述
の実施例と同一構成要素には同一符号を付して説明を簡
略化する。これは、真空側の第１段目のシール部５ａを
形成するポールピース３と第２段目のシール部５ｂを形
成するポールピース３との閤に設けられた永久磁石７の
内周側に電磁石１７を配設したものである。

この電磁石１７は真空排気時に永久磁石の磁束を打消す
ように作用させて第１段目と第２段目とのシール部５ａ
と５ｂとの磁性流体が封入される微小隙間の磁束密度を
小さくする。これにより、真空排気時に第１段目と第２
段目のシール部５ａと５ｂとは破壊して空間１１は真空
側に排気される。その後空ｆｍ１１内がシール耐圧より
充分低い圧力に排気された所で、電磁石７への通電を停
止させると、破壊されたシール部５ａと５ｂとの微小隙
間に永久磁石７による磁束が回復し、磁性流体が図外の
貯蔵部から補給されて第１段目のシール部５ａと第２段
目のシール部５ｂとが再び形成される。

この実施例においても第１段目のシール部５ａにかかる
圧力が小さくなるので超高真空下においても突発的なス
パイク状のリークが発生するようなことはない。また、
電磁石１７への通電は真空排気時にのみ行なって、可動
軸１の回転中すなわち可動軸１に連動する図外の装置の
動作時には行なう必要がないので電力の消費量が問題と
なる程大きくなることはない。

なお、第１段目のシール部５ａを形成するポールピース
３と第２段目のシール部５ｂを形成するポールピース３
との間に永久磁石を設けずに電磁石のみを設けてもよい
。ただし、この場合は電磁石によりシール部を形成させ
るため、可動軸１の回転中は常に電磁石を通電状態にし
ておく必要がある。

第３図は上記各実施例で示したような磁性流体シール１
９を、フランジ２１により真空槽壁２３側に装着された
ハウジング２５内に取付けた例を示している。この磁性
流体シール１９は、ハウジング２５内に設けられ可動軸
１を支持する軸受２７の真空側に配置しており、これに
より軸受２７のグリース等による真空槽内の汚染を防止
している。また、この磁性流体シール１９の周囲のハウ
ジング２５内には環状の冷却水通路２９が形成され、こ
の通路２９に連通してハウジング２５の外部に突出した
冷却水注入口３１が装着さ竺ている。

すなわち、冷却水通路２９に冷却水を供給することによ
り、シール部が冷却され磁性流体の蒸発量を低減させる
ことができ、また、この冷却により磁性流体が高温化し
劣化することなく真空槽のベーキングが可能である。な
お、磁性流体の蒸気が、真空槽中に直接飛来しないよう
に真空槽、側にカバーを設けるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、真空側の第１段目の磁
性流体シールにかかる圧力をシール耐圧に比べ小さく設
定できるようにしたため、突発的なスパイク状のリーク
の発生を招くことなく、１ＱＪｖｏｒｒ以上の超高真空
下での磁性流体シールの使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の磁性流体シールの断面図
、第２図は他の実施例の同断面図、第３図はこれらの磁
性流体シールの適用例を示す断面図、第４図〜第６図は
従来の磁性流体シールの断面図である。 ５・・・磁性流体、 ５ａ・・・第１段目のシール部、 ５ｂ・・・第２段目のシール部、 １１・・・空間 第！因 第２図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多段磁性流体の真空側の第１段目のシール部で形成され
   る空間の圧力を、あらかじめ前記第１段目のシール部の
   耐圧に比べて小さい圧力に排気することを特徴とする磁
   性流体シールの封止方法。