JP2591965Y2 - 密封装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案に係る密封装置は、例え
ば半導体製造装置や産業機械に組み込んで、回転軸（シ
ャフト）をケースの壁部に回転自在に支持すると共に、
この回転軸が上記壁部を挿通する部分の気密保持を確実
に図る為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体製造装置の場合、内部を真
空にしたケース内に設けた装置を、このケース外に設け
たモータにより駆動する必要がある。従って、このモー
タにより回転させられるシャフトを、上記ケースの壁部
を貫通した状態で配置するが、上記シャフトをケースの
壁部に回転自在に支持すると共に、この壁部を貫通する
部分の気密保持を確実に図る必要がある。又、上記シャ
フトが上記壁面に対し変位した場合に、回転支持部に無
理な力が加わる事を防止する構造でなければならない。
この様な事情に鑑みて従来から、図１１〜１２に示す様
な密封装置が使用されている。尚、図１１は密封装置を
含む回転支持部分の基本構造を示す略断面図、図１２は
密封装置の具体的構造を示す断面図である。

【０００３】先ず、図１１に示した回転支持部分の基本
構造に就いて説明する。ケースの壁部１に形成した円孔
２の内側にはシャフト３の中間部を、転がり軸受４によ
り、回転自在に支持している。そして、上記壁部１の内
側面（清浄空間に対向するケース内側面を言い、図１１
の左側面）と上記シャフト３の中間部外周面との間に、
本考案の対象となる密封装置５を設けている。

【０００４】この密封装置５は、図１１及び図１２に示
す様に、円筒状の外筒６と、１対の転がり軸受７、７に
よってこの外筒６の内側に、回転自在に支持された円筒
状の内筒８と、この内筒８の外周面と上記外筒６の内周
面との間に設けられて、これら両周面間の気密保持を図
る磁性流体シール装置９と、上記外筒６の一端部（図１
２の右端部）にその一端（図１１〜１２の左端）を気密
に結合されたベローズ１０と、このベローズ１０の他端
（図１１〜１２の右端）に気密に結合された結合フラン
ジ１１とを備えている。尚、ベローズ１０は、ゴム、合
成樹脂等のほか、ステンレス鋼板等の弾性金属板により
造る。

【０００５】上記磁性流体シール装置９は、永久磁石
と、磁性材製のポールピースと、永久磁石の磁力によっ
てポールピースの内周縁と上記内筒８の外周面との間に
保持される磁性流体とを備えている。この様な磁性流体
シール装置９は、上記シャフト３と共に内筒８が回転し
た場合にも、この内筒８の外周面と上記外筒６の内周面
との気密保持を図る。尚、この様な磁性流体シール装置
９の具体的構造及び作用は、例えば特開平４−２６２１
７２号公報に記載されている様に、従来から広く知られ
ており、本考案の要部でもない為、詳しい図示及び説明
は省略する。

【０００６】上記内筒８は上記シャフト３の中間部に外
嵌固定する。そして、Ｏリング１２により、これら内筒
８の内周面とシャフト３の外周面との間の気密保持を図
っている。更に、上記結合フランジ１１は、上記壁部１
の内壁面に、図示しない取付ボルトによって結合固定す
る。そして、Ｏリング１３により、これら結合フランジ
１１と壁部１との間の気密保持を図っている。

【０００７】尚、図１２の例では、ベローズ１０の一端
を外筒６に、直接溶接しているのに対して、図１１に示
した例では、ベローズ１０の一端に取付フランジ１４を
固定し、この取付フランジ１４を外筒６の端部にねじ止
め固定している。これら取付フランジ１４と外筒６との
間の気密は、Ｏリング１５により保持している。又、図
１１の例では、磁性材製の内筒８の外周面に、直接磁性
流体シール装置９を対向させているが、図１２の例で
は、非磁性材製の内筒８の中間部外周面に、磁性材製の
スリーブ１６を外嵌固定し、このスリーブ１６の外周面
と上記磁性流体シール装置９とを対向させている。内筒
８の外周面とスリーブ１６の内周面との間の気密は、接
着剤等により保持する。

【０００８】更に、図１２に示した圧縮ばね１７は、前
記１対の転がり軸受７、７に適正な予圧付与を行なう役
目を有する。即ち、この圧縮ばね１７は、上記外筒６の
他端にねじ止め固定された抑え環１８と断面コ字形の押
圧環１９との間で突っ張り、上記転がり軸受７、７への
予圧付与を行なう。

【０００９】上述の様に構成される密封装置５を、シャ
フト３の中間部外周面と壁部１の側面との間に組み込む
事により、これらシャフト３と壁部１との間の気密保持
を図れる。又、何らかの原因でシャフト３に、その中心
軸と直角方向の荷重が加わり、このシャフト３が上記壁
部１に対し変位した場合でも、上記磁性流体シール装置
９に無理な力が加わる事はなく、この磁性流体シール装
置９による気密保持性能が損なわれる事はない。

【００１０】即ち、上記シャフト３が変位した場合に、
上記外筒６及び内筒８もシャフト３と共に変位して、こ
れら両筒６、８間に設けられた磁性流体シール装置９の
構成部品が歪む事を防止する。又、上記外筒６と壁部１
との間の気密保持は、前記ベローズ１０により保持する
が、上記シャフト３の変位時には、このベローズ１０が
弾性変形する事で、この変位を許容する。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来の密封装置の場合、次のの理
由で、ベローズ１０が破損し易く、解決が望まれてい
る。

【００１２】シャフト３の回転時に、ベローズ１０に
捩り方向の力が加わってベローズ１０内に残留応力が生
じ、長期間に亙る使用に伴ってこのベローズ１０が破れ
易くなる。即ち、上記シャフト３が回転すると、転がり
軸受７、７の回転抵抗の他、磁性流体シール装置９を構
成する磁性流体の粘性抵抗に基づいて、密封装置５を構
成する外筒６に回転方向の力が加わる。この様な力によ
って外筒６が回転する事は、上記ベローズ１０により防
止するが、この際、ベローズ１０に捩り方向の力が加わ
る事が避けられない。特に、低温時、上記磁性流体の粘
度が高い場合には、この力が大きくなって、ベローズ１
０内に生じる残留応力が大きくなり、このベローズ１０
の強度を低下させて破れ易くする。

【００１３】密封装置５を壁部１とシャフト３との間
に組み付ける以前には、結合フランジ１１はベローズ１
０によってのみ、外筒６に支持されている。この為、上
記密封装置５を搬送する等のハンドリングに伴い、上記
結合フランジ１１の重量に基づいてベローズ１０に大き
な力が加わり、このベローズ１０が破れる可能性があ
る。

【００１４】これらに示した様な理由でベローズ１
０が破損するのを防止する為には、このベローズ１０の
肉厚を大きくする等により、このベローズ１０の剛性を
向上させる事が考えられる。ところが、この様な解決法
では、シャフト３の変位時にベローズ１０が変形しにく
くなって、上記磁性流体シール装置９のシール性能に悪
影響を及ぼす可能性がある為、採用できない。本考案の
密封装置は、この様な事情に鑑みて考案したものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本考案の密封装置は、前
述した従来に密封装置と同様に、外筒と、軸受によって
この外筒の内側に回転自在に支持された内筒と、この内
筒の外周面と上記外筒の内周面との間に設けられて、こ
れら両周面間の気密保持を図る磁性流体シール装置と、
上記外筒の一端部にその一端を気密に結合されたベロー
ズと、このベローズの他端に気密に結合された結合フラ
ンジとを備えている。

【００１６】特に、本考案の密封装置に於いては、上記
外筒の一端部にその一端を、上記結合フランジにその他
端を、それぞれ支持したカップリング部材を備えてい
る。そして、このカップリング部材は、上記ベローズを
捩り方向に回転させる力に対する剛性が大きく、上記外
筒の中心軸を上記結合フランジの中心軸に対して折り曲
げる方向の力に対する剛性が小さい事を特徴としてい
る。

【００１７】

【作用】上述の様に構成される本考案の密封装置によれ
ば、シャフト変位時の磁性流体シール装置のシール性を
確保しつつ、ベローズに無理な力が加わる事を防止し
て、このベローズの破損防止を図れる。

【００１８】

【実施例】図１〜３は本考案の第一実施例を示してい
る。前述の図１１に示した従来構造と同等部分には同一
符号を付して重複する説明を省略し、以下、本考案の特
徴部分に就いて説明する。

【００１９】外筒６の一端面（図１の右端面）で、ベロ
ーズ１０の外側に位置する部分には凹孔２０を、円周方
向に亙り多数形成している。一方、結合フランジ１１の
片側面（図１の左側面）で上記各凹孔２０と対向する部
分にも、同様の凹孔２１を、円周方向に亙り多数形成し
ている。そして、これら両凹孔２０、２１の間にカップ
リング部材２２、２２を、上記外筒６と結合フランジ１
１との間に掛け渡す様に設けている。

【００２０】各カップリング部材２２は、図３に詳示す
る様に構成している。即ち、伸縮自在なベローズ部２３
の両端にそれぞれ短円柱状の嵌着部２４、２５を、それ
ぞれ溶接或は接着により固定している。それぞれがこの
様に構成されるカップリング部材２２、２２は、一方の
嵌着部２４を上記凹孔２０に、他方の嵌着部２５を上記
凹孔２１に、それぞれ圧入する事により、上記外筒６と
結合フランジ１１との間に設けている。

【００２１】上記各カップリング部材２２、２２は、軸
と直角方向（図１〜３の上下方向或は表裏方向）の力に
対する剛性が、軸方向（同じく左右方向）の力に対する
剛性よりも大きい。従って、この様なカップリング部材
２２、２２を前記ベローズ１０の周囲に多数設けると、
これら多数のカップリング部材２２、２２が共働して、
上記外筒６が上記結合フランジ１１に対し回転する事を
阻止する。

【００２２】但し、シャフト３の振れに基づいて、上記
外筒６の中心軸が上記結合フランジ１１の中心軸に対し
折れ曲がる傾向となった場合には、一部のカップリング
部材２２、２２が伸長し、残りのカップリング部材２
２、２２が収縮する事により、上記外筒６の一端面と結
合フランジ１１とが非平行になる事を許容する。この結
果、上記外筒６と内筒８との間に設けた磁性流体シール
装置９の構成部材に無理な応力が加わる事が防止され、
この磁性流体シール装置９の気密保持性能が確保され
る。

【００２３】上述の様に構成される本考案の密封装置の
使用時には、上記内筒８をシャフト３（図１１）に外嵌
すると共に、上記結合フランジ１１を壁部１（図１１）
の側面に、通孔３７を挿通したねじにより結合固定す
る。前述の様に構成され、上述の様に壁部１とシャフト
３との間に組み付けられた本考案の密封装置によれば、
シャフト３が変位した場合に於ける磁性流体シール装置
９のシール性を確保しつつ、ベローズ１０に無理な力が
加わる事を防止して、このベローズ１０の破損防止を図
れる。即ち、シャフト３の回転に伴って外輪６に加わっ
た回転力の内の殆どは、多数のカップリング部材２２、
２２が支承するので、上記ベローズ１０には殆ど捩り方
向の力が加わる事はない。従って、上記シャフト３の回
転に伴ってベローズ１０内に残留応力が殆ど発生する事
がなく、このベローズ１０の耐久性が確保される。更
に、密封装置５のハンドリング時には、上記結合フラン
ジ１１の重量の殆どがカップリング部材２２、２２によ
り支持される為、やはり上記ベローズ１０に無理な力が
作用する事がなくなって、このベローズ１０が破損しに
くくなる。

【００２４】次に、図４〜６はカップリング部材の別例
を示している。先ず、図４に示した第２例のカップリン
グ部材２２ａは、全体をステンレス鋼等の弾性金属材に
より一体に形成されており、両端部に嵌着部２４、２５
を形成している。そして、中間の大径部２６に、スリッ
ト状で螺旋形の溝２７を形成している。この溝２７によ
り上記大径部２６の性状が、コイルばねの如く伸縮並び
に折れ曲がり自在であるが、軸と直角方向には変位しに
くくなる。

【００２５】又、図５に示した第３例のカップリング部
材２２ｂは、大径部２６に多数の切り込み２８ａ、２８
ｂを形成する事により、この大径部２６の曲げ剛性を低
下させている。同一円周上に形成されて互いに対向する
切り込み２８ａ、２８ａ（２８ｂ、２８ｂ）は、それぞ
れ半円形よりも少し小さい。又、軸方向に隣り合う切り
込み２８ａ、２８ｂ同士の位相は互いに９０度ずれてい
る。従って、上記大径部２６は、折れ曲がり方向には変
位自在である。

【００２６】更に、図６に示した第４例のカップリング
部材２２ｃは、嵌着部２４を有する駒２９ａと嵌着部２
５を有する駒２９ｂとを、結合筒３０により結合してい
る。この結合筒３０は、ゴム、エラストマー等の弾性材
により、円筒状に形成されている。

【００２７】何れのカップリング部材２２ａ、２２ｂ、
２２ｃも、前述した第一実施例に於けるカップリング部
材２２と同様、図１〜２に示す様に、外筒６と結合フラ
ンジ１１との間に掛け渡す様に設ける。密封装置に組み
込んで磁性流体シール装置９のシール性を確保すると共
にベローズ１０を保護する際の作用は、前述のカップリ
ング部材２２を使用した場合と同様である。

【００２８】次に、図７〜８は本考案の第二実施例を示
している。本実施例の場合、前記図１１の構造と同様
に、ベローズ１０の一端（図７の左端）に取付フランジ
１４を固定して結合ユニット３９を構成し、この結合ユ
ニット３９の取付フランジ１４を外筒６の端部に、ねじ
３１により固定している。これら取付フランジ１４と外
筒６との間の気密は、Ｏリング１５により保持してい
る。

【００２９】本実施例の場合にカップリング部材２２、
２２は、上記取付フランジ１４と結合フランジ１１との
間に設けている。特に、図示の実施例の場合には、各カ
ップリング部材２２の嵌着部２４を上記取付フランジ１
４に形成した通孔３２の内側に、内径面をテーパ面とし
た円筒と外径面をテーパ面とした円筒とを組み合わせて
成る固定具３３により固定している。この固定具３３
は、上記嵌着部２４の基端部に外嵌されたスペーサ３４
と、この嵌着部２４の先端部に外嵌された抑え環３５と
の間で挟持されている。そして、この抑え環３５は、ね
じ３６の締め付けに基づいて、上記スペーサ３４に向け
押圧される。従って、上記ねじ３６の締め付け時には、
上記固定具３３が軸方向に強く押圧されて、上記嵌着部
２４の外周面と通孔３２の内周面との間で突っ張り、こ
の嵌着部２４を通孔３２の内側に固定する。

【００３０】その他の構成及び作用は、前述した第一実
施例の場合と同様である。又、本実施例にも、図３に示
した様なカップリング部材２２の他、図４〜６に示した
様なカップリング部材２２ａ、２２ｂ、２２ｃを使用で
きる事は勿論である。

【００３１】次に、図９は本考案の第三実施例を示して
いる。前述した第二実施例が、互いに別体とされた結合
フランジ１１と取付フランジ１４とを、多数のカップリ
ング部材２２、２２により結合していたのに対し、本実
施例の場合には、これら結合フランジ１１と取付フラン
ジ１４とカップリング部材とを一体に形成して、結合ユ
ニット３９を構成している。即ち、ステンレス鋼等、弾
性を有する金属材を削り加工して、中間の結合筒部３８
の両端部に、それぞれ上記結合フランジ１１と取付フラ
ンジ１４とを設けている。そして上記結合筒部３８にス
リット状で螺旋形の溝２７を形成している。従って、こ
の結合筒部３８は、コイルばねの如く伸縮並びに折れ曲
がり自在であるが、軸と直角方向には変位しにくい。

【００３２】この様な結合ユニット３９は、上記取付フ
ランジ１４を外筒６（図７〜８）にねじ止め固定する事
で、本考案の密封装置を構成する。結合ユニット３９を
含んで構成される密封装置の作用は、前述した第一実施
例の場合と同様である。

【００３３】次に、図１０は本考案の第四実施例を示し
ている。本実施例の場合には、結合ユニット３９を構成
する結合筒部３８に、多数の切り込み２８ａ、２８ｂを
形成する事により、この結合筒部３８の曲げ剛性を低下
させている。同一円周上に形成され、互いに対向する切
り込み２８ａ、２８ａ（２８ｂ、２８ｂ）は、それぞれ
が半円形よりも少し小さい。又、軸方向に隣り合う切り
込み２８ａ、２８ｂ同士の位相は互いに９０度ずれてい
る。その他の構成及び作用は、上述した第三実施例の場
合と同様である。

【００３４】尚、図示は省略したが、カップリング部材
は必ずしもベローズ１０の外側に設ける必要はなく、こ
のベローズ１０の内側に設ける事もできる。この場合、
結合フランジ１１の内周側部分を、上記ベローズ１０の
内周面よりも内方にまで突出させる。

【００３５】

【考案の効果】本考案の密封装置は、以上に述べた通り
構成され作用するので、長期間に亙る使用や組み付け作
業に伴うハンドリングによってベローズを傷める事がな
く、耐久性、信頼性の優れた密封装置を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す半部切断側面図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】カップリング部材の部分切断側面図。

【図４】カップリング部材の第２例を示す部分切断側面
図。

【図５】カップリング部材の第３例を示す部分切断側面
図。

【図６】カップリング部材の第４例を示す部分切断側面
図。

【図７】本考案の第二実施例を示す半部切断側面図。

【図８】第二実施例に使用する結合ユニットを取り出し
て示す、半部拡大断面図。

【図９】第三実施例に使用する結合ユニットの断面図。

【図１０】第四実施例に使用する結合ユニットの断面
図。

【図１１】本考案の対象となる密封装置を組み込んだ回
転支持部分の基本構造を示す略断面図。

【図１２】従来の密封装置を示す半部切断側面図。

【符号の説明】

１ 壁部 ２ 円孔 ３ シャフト ４ 転がり軸受 ５ 密封装置 ６ 外筒 ７ 転がり軸受 ８ 内筒 ９ 磁性流体シール装置 １０ ベローズ １１ 結合フランジ １２、１３ Ｏリング １４ 取付フランジ １５ Ｏリング １６ スリーブ １７ 圧縮ばね １８ 抑え環 １９ 押圧環 ２０、２１ 凹孔 ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ カップリング部材 ２３ ベローズ部 ２４、２５ 嵌着部 ２６ 大径部 ２７ 溝 ２８ａ、２８ｂ 切り込み ２９ａ、２９ｂ 駒 ３０ 結合筒 ３１ ねじ ３２ 通孔 ３３ 固定具 ３４ スぺーサ ３５ 抑え環 ３６ ねじ ３７ 通孔 ３８ 結合筒部 ３９ 結合ユニット

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外筒と、軸受によってこの外筒の内側に
   回転自在に支持された内筒と、この内筒の外周面と上記
   外筒の内周面との間に設けられて、これら両周面間の気
   密保持を図る磁性流体シール装置と、上記外筒の一端部
   にその一端を気密に結合されたベローズと、このベロー
   ズの他端に気密に結合された結合フランジとを備えた密
   封装置に於いて、上記外筒の一端部にその一端を、上記
   結合フランジにその他端を、それぞれ支持したカップリ
   ング部材を備え、このカップリング部材は、上記ベロー
   ズを捩り方向に回転させる力に対する剛性が大きく、上
   記外筒の中心軸を上記結合フランジの中心軸に対して折
   り曲げる方向の力に対する剛性が小さい事を特徴とする
   密封装置。