JP3275412B2

JP3275412B2 - 磁性流体組成物及び磁性流体シール装置

Info

Publication number: JP3275412B2
Application number: JP00772993A
Authority: JP
Inventors: 俊一矢部; 篤弘山本; 敦横内; 邦男江角
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: US5487840A; JPH06215922A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性流体組成物に関
し、特に、スプラッシュ（飛散）の発生を長期間に亘っ
て効果的に防止することが可能な磁性流体組成物に関す
る。また、前記磁性流体組成物を使用した磁性流体シー
ル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、磁性流体シール装置に使用さ
れている磁性流体組成物としては、例えば、特開昭６４
−２７２０７号公報に開示されているように、キャリア
と同等の構造を有する親油基を備えた界面活性剤を使用
することで、強磁性体微粒子を前記キャリア中に安定に
分散させたもの等、種々の磁性流体組成物が紹介されて
いる。

【０００３】また、スプラッシュ防止対策を考慮した磁
性流体シール装置としては、特開平３−１６３２７１号
公報に開示された従来例が存在する。一般的に磁性流体
シール装置は、軸とハウジングとの間の円筒空間に、永
久磁石を挟持した２枚の円環状のポールピースを配置し
て、例えば永久磁石から一方のポールピース，軸，他方
のポールピースを経て永久磁石に戻る磁気回路を形成
し、その磁力で各ポールピースの内周縁と軸外周面との
間のすきまに注入した磁性流体組成物を保持してリング
状のすきまを塞ぐようにした構造を有している。

【０００４】この特開平３−１６３２７１号公報に開示
された磁性流体シール装置は、前記一方のポールピース
と転がり軸受との間に、更に第二の永久磁石を配設する
ことで、一方のポールピースの方に流れる磁束を増や
し、他方のポールピースの内周縁と軸外周面との間のす
きまに過剰に保持される磁性流体組成物の量を抑制して
スプラッシュを防止するものである。

【０００５】さらにまた、磁性流体組成物の構成成分で
あるキャリア（低揮発性有機溶媒）の粘度を向上し、当
該磁性流体組成物自身の粘度がある範囲内となるように
制御することで、耐スプラッシュ性を向上した磁性流体
シール装置及びそれに使用する磁性流体組成物が、特願
平４−５５４４３号公報において本出願人により紹介さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の磁性流体シール装置におけるスプラッシュ防止技術
では、シール部の回転の周速が高くなり２ｍ／ｓｅｃ以
上に達するような高速外輪回転を行う場合（転がり軸受
の外輪側、すなわちハウジングが高速度で回転する場
合）、環状シールを形成するために必要な十分な量の磁
性流体組成物を注入すると、その遠心力に対して磁性流
体組成物を保持しきれずに、スプラッシュが生じるとい
う問題があった。このため、前記磁性流体シール装置に
使用する磁性流体組成物自身のスプラッシュ防止性能
を、さらに向上することが要求されている。

【０００７】また、特に、従来の磁性流体組成物は、界
面活性剤によりキャリア中に分散している強磁性体微粒
子が、経時的に凝集して偏在し（不均一となり）、時間
の経過とともにスプラッシュが生じ易くなるという問題
があった。そして、スプラッシュが生じると、飛散した
磁性流体組成物中の強磁性体微粒子によるダストが発生
したり、シール部の磁性流体組成物が不足してシール耐
圧力低下を引き起こすなど、防塵シールとしての機能を
果たせなくなるという問題があった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
ることを課題とするものであり、シール部の周速が２ｍ
／ｓｅｃ以上となる高速外輪回転を行う磁性流体シール
装置に使用しても、長期間に亘ってスプラッシュを生じ
ることのない磁性流体組成物を提供することを目的とす
る。また、シール部が周速２ｍ／ｓｅｃ以上で回転して
も長期間に亘ってスプラッシュを生じることのない磁性
流体シール装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１の磁性流体組成物は、キャリ
アとなる低揮発性有機溶媒と、当該低揮発性有機溶媒と
親和性のある親油基を備えた界面活性剤と、当該界面活
性剤で表面が被覆され、前記低揮発性有機溶媒中に分散
した強磁性体微粒子と、有機変性ベントナイト，親油性
スメクタイト，表面有機変性カルサイト型沈降炭酸カル
シウム，水添ヒマシ油，脂肪酸アマイド，無水シリカ，
膨潤性雲母有機複合体のうちの少なくとも１種からなる
揺変性付与剤と、で構成されるとともに、前記揺変性付
与剤の含有量が全体の０．２〜３．０重量％であること
を特徴とする。また、本発明に係る請求項２の磁性流体
シール装置は、軸と、該軸に回転可能に嵌合されたハウ
ジングと、の間の円筒状の空間に配設され、シール部が
周速２ｍ／ｓｅｃ以上で回転する磁性流体シール装置で
あって、永久磁石を挟持した２枚の円環状のポールピー
スで構成され磁気回路を形成する磁気回路形成部材を、
前記ハウジングの内周面又は前記軸の外周面に固定し、
前記磁気回路形成部材と前記軸の間又は前記磁気回路形
成部材と前記ハウジングの間に、前記磁気回路の磁力に
より保持される請求項１に記載の磁性流体組成物を充填
したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に係る磁性流体組成物は、少量の添加に
より揺変性（チクソトロピー性）を付与すると共に、磁
性流体組成物を構成するキャリア中に、網目構造（ネッ
トワーク構造）を作る揺変性付与剤を含有している。従
って、例えば、本発明に係る磁性流体組成物を、シール
部の周速が２ｍ／ｓｅｃ以上に達するような高速外輪回
転を行う磁性流体シール装置に使用する際に、環状シー
ルを形成するために必要な十分な量の磁性流体組成物を
注入しても、その遠心力に対して高いスプラッシュ防止
効果を発揮することができる。

【００１１】すなわち、磁性流体組成物のスプラッシュ
現象は、図１に示すように、主に、磁性流体シール装置
のシールギャップ部８に比べて磁力による拘束力が弱い
盛り上がり部７が、高速外輪回転における遠心力に負け
た際に引き起こされると考えられている。従って、前記
磁性流体組成物の盛り上がり部７におけるスプラッシュ
を防止することが有効であることが判る。

【００１２】本発明に係る磁性流体組成物は、揺変性付
与剤を含有しているため、これに応力を加えて流動させ
ると、軟化し、粘度が低下する性質を有している。そし
て、前記流動を停止すると再び硬化し、粘度が増加する
性質を有している。従って、本発明に係る磁性流体組成
物を、例えば、図１に示すような磁性流体シール装置に
使用した場合、シールの回転によって力を受けるシール
ギャップ部８における粘度が低下するのに対し、前記力
をあまり受けない盛り上がり部７は、高い粘度を維持す
ることができる。なお、図１は、磁性流体シール装置に
使用した磁性流体組成物のシールモデルを示す模式図で
ある。

【００１３】さらに、前記揺変性付与剤は、図２に示す
ように、キャリア中で網目構造状に広がった状態で存在
することができる。また、前記揺変性付与剤は、静置す
ると前記網目構造が一層強固となる性質を有している。
従って、本発明に係る磁性流体組成物を磁性流体シール
装置に使用すると、当該磁性流体シール装置を長期間に
亘って作動しない場合、すなわち、シールリングが長期
間に亘って静止している状態であっても、界面活性剤に
よりキャリア中に分散している強磁性体微粒子が、経時
的に凝集して偏在する（不均一となる）ことを効果的に
防止することができる。このため、シール耐圧力の経時
変化を抑制することができ、長時間に亘って優れたスプ
ラッシュ防止効果を発揮することができる。なお、図２
は、キャリア中に存在する揺変性付与剤の状態を示す模
式図である。

【００１４】これらの作用により、本発明に係る磁性流
体組成物は、前記のような高速外輪回転における遠心力
にも十分に対抗することができ、常に優れたスプラッシ
ュ防止効果を提供することができる。本発明に係る磁性
流体組成物の構成成分である揺変性付与剤としては、例
えば、有機変性ベントナイト、親油性スメクタイト、表
面有機変性カルサイト型沈降炭酸カルシウム、水添ヒマ
シ油、脂肪酸アマイド、無水シリカ、膨潤性雲母有機複
合体、または、これらの群のうち２種類以上を混合した
混合物を使用することが好適である。

【００１５】また、前記揺変性付与剤は、磁性流体組成
物に対して０．２〜３．０重量％程度となるように添加
することが好適である。すなわち、前記揺変性付与剤の
添加量が、磁性流体組成物に対して０．２重量％未満で
あると、当該磁性流体組成物に十分な揺変性を付与する
ことが困難となってしまう。このため、十分なスプラッ
シュ防止効果を提供することができなくなる。さらに、
キャリア中に形成される網目構造も不完全となり、十分
なスプラッシュ防止効果を長期間に亘って提供すること
が困難となる。

【００１６】一方、前記揺変性付与剤の添加量が、磁性
流体組成物に対して３．０重量％を越えると、当該磁性
流体組成物の粘度が増加しすぎてしまい、磁性流体シー
ル装置のシールギャップに入れ難くなるなど、作業性が
低下してしまう。前記揺変性付与剤の添加方法は、その
種類によって最適な方法を選択することが望まれる。

【００１７】例えば、揺変性付与剤として、有機変性ベ
ントナイトを使用する際には、その揺変性を十分に発揮
させる目的で、プロピレンカーボネートのような極性活
性剤（溶媒和促進剤）を添加し、ある程度強力な剪断力
がかかるような攪拌方法、例えば、ボールミル、高速分
散機器、三本ローラー機等を使用した攪拌を、溶剤中で
行うことが望ましい。そして、その後、トルエン等の溶
剤に分散させた有機変性ベントナイトと、別途調製した
従来の低揮発性有機溶媒ベースの磁性流体組成物とを混
合してから、エバポレータに移して前記溶剤を加熱除去
することで、低揮発性有機溶媒ベースの磁性流体組成物
中に、有機変性ベントナイトを分散させるのがよい。

【００１８】また、揺変性付与剤として、溶剤混合型の
無機系の揺変性付与剤、すなわち、親油性スメクタイト
を使用する際には、トルエンなどの溶剤に分散させた親
油性スメクタイトと、別途調製した従来の低揮発性有機
溶媒ベースの磁性流体組成物とを混合した後、これをエ
バポレータに移し、前記溶剤を加熱除去することで、低
揮発性有機溶媒ベースの磁性流体組成物中に、親油性ス
メクタイトを分散させるのがよい。

【００１９】一方、無溶剤型の無機系の揺変性付与剤で
ある、無水シリカ、膨潤性雲母有機複合体、または、表
面有機変性カルサイト型沈降炭酸カルシウムを使用する
場合は、別途調製した従来の低揮発性有機溶媒ベースの
磁性流体組成物に、前記無水シリカ、膨潤性雲母有機複
合体、または、表面有機変性カルサイト型沈降炭酸カル
シウムを添加して、ある程度強力な剪断力がかかるよう
な攪拌を行う方法で、低揮発性有機溶媒ベースの磁性流
体組成物中に前記無水シリカ、膨潤性雲母有機複合体、
または、表面有機変性カルサイト型沈降炭酸カルシウム
を分散させるのがよい。

【００２０】さらにまた、揺変性付与剤として、有機系
の揺変性付与剤、すなわち、水添ヒマシ油、脂肪酸アマ
イドを使用する場合は、低揮発性有機溶媒ベースの磁性
流体組成物を一定温度で加温し、この状態を維持したま
ま比較的弱い攪拌、例えば、プロペラ等を使用した攪拌
を行いながら、前記水添ヒマシ油、脂肪酸アマイドを混
合することで、低揮発性有機溶媒ベースの磁性流体組成
物中に当該水添ヒマシ油、脂肪酸アマイドを分散させる
ことができる。ここで、前記低揮発性有機溶媒ベースの
磁性流体組成物の温度は、前記有機系の揺変性付与剤
が、当該低揮発性有機溶媒ベースの磁性流体組成物に溶
解する温度よりも、５〜１０℃程度低い温度とすること
が望ましい。

【００２１】本発明に係る磁性流体組成物の構成成分で
あり、キャリアとなる低揮発性有機溶媒としては、例え
ば、ポリα−オレフィン油、アルキルジフェニルエーテ
ル、アルキルナフタレン、ジアルキルテトラフェニルエ
ーテル、アルキルジフェニルエーテル及び脂肪酸エステ
ル油、または、これらの油群のうち２種以上を混合した
混合物を使用することが好適である。また、炭化水素系
の油の他に、ジメチルポリシロキサン等のシリコン油
や、あるいは、パーフルオロポリエーテル等のフッ素油
であってもよい。

【００２２】さらに、本発明に係る磁性流体組成物の構
成成分であり、前記低揮発性有機溶媒と親和性のある親
油基を備えた界面活性剤としては、例えば、オレイン酸
またはその塩、石油スルホン酸またはその塩、合成スル
ホン酸またはその塩、エイコシルナフタレンスルホン酸
またはその塩、ポリブテンコハク酸またはその塩、エル
カ酸またはその塩等のように、カルボキシル基、ヒドロ
キシル基、スルホン酸基等の極性基を有する炭化水素化
合物である陰イオン性界面活性剤、あるいは、ポリオキ
シエチレンノニルフェニルエーテル等のような非イオン
性界面活性剤、さらに、アルキルジアミノエチルグリシ
ンのような分子構造中に陽イオン部分と陰イオン部分と
を共に持つ両性界面活性剤から適宜選択して用いられ
る。

【００２３】そしてまた、本発明に係る磁性流体組成物
の構成成分であり、前記界面活性剤で表面が被覆され前
記低揮発性有機溶媒中に分散した強磁性体微粒子として
は、例えば、マグネタイトや、マンガンフェライト、コ
バルトフェライト、もしくはこれらと亜鉛、ニッケルと
の複合フェライトやバリウムフェライト等の強磁性酸化
物、または、鉄、コバルト、希土類等の強磁性金属、窒
化金属等を用いることができる。

【００２４】また、本発明に係る磁性流体組成物には、
低揮発性有機溶媒、界面活性剤、強磁性体微粒子、揺変
性付与剤の他、本出願人が先に特開平１−２３１３０２
号公報で紹介した脂肪酸や３級アミン等の導電性付与剤
を加えても同様の効果を維持することができる。さらに
また、本発明に係る磁性流体組成物に、特開平４−２１
１１０４号公報で紹介した高分子添加剤を加えても同様
の効果を維持することができる。この場合、高分子添加
剤としては、ポリブテンコハク酸や、ポリブテンスルホ
ン酸ナトリウム等を使用することが好適であり、前記効
果に加え、耐水性、耐熱性の高い磁性流体組成物を得る
ことができる。

【００２５】そしてまた、本発明に係る磁性流体組成物
に、前記特開平１−２３１３０２号公報で紹介した導電
性付与剤と、特開平４−２１１１０４号公報で紹介した
高分子添加剤の両者を加えてもよい。

【００２６】

【実施例】次に、本発明に係る実施例について説明す
る。（実施例１）磁性流体組成物の粘度調整の実施例：先ず、公知の湿式
法によりマグネタイトコロイド液を製造した。

【００２７】このマグネタイトコロイド液に、３Ｎ（規
定）のＨＣｌａｑ（塩酸水溶液）を加えてそのｐＨを３
に調整した後、これに分散剤として合成スルホン酸ナト
リウムを添加し、６０℃で３０分間攪拌する。この工程
により、前記マグネタイト微粒子の表面に分散剤を吸着
させた。次に、これを静置して、液中のマグネタイト微
粒子を凝集沈降させ、その上澄み液を捨てる。次いで、
さらに新たな水を加えて攪拌してから静置し、上澄み液
を捨てる。この水洗を数回繰り返して水溶液中の電解質
を除去した後、濾過、脱水、乾燥を行い、表面が界面活
性剤で被覆された粉末状のマグネタイト微粒子とした。

【００２８】次に、このマグネタイト粉末に、低沸点有
機溶媒としてヘキサンを加えて十分に振とうすることに
より、マグネタイト粒子がヘキサン中に分散した中間媒
体を得た。次いで、このコロイド液に低沸点極性有機溶
媒であるメタノールを加え、一度粒子を凝集沈澱させ
て、上澄み液を捨てる。これにより微粒子に単分子吸着
した分散剤以外の余分な分散剤が除去される。その後、
沈澱した微粒子を再度ヘキサン中に分散させて中間媒体
を得る。

【００２９】この中間媒体を遠心分離機にかけて８００
０Ｇの遠心力下で３０分間遠心分離し、マグネタイト分
散粒子のうちの比較的大きな分散性の悪い粒子を沈降せ
しめて除去する。次いで、沈降せずに残ったマグネタイ
ト微粒子が分散している上澄み液をロータリエバポレー
タに移し、９０℃に保って低沸点有機溶媒成分すなわち
ヘキサンを蒸発除去して、親油性のマグネタイト微粒子
を得た。

【００３０】ここまでの工程は、例えば、本出願人が先
に出願した特開平３−１３９５９６号公報に記載された
工程とほぼ同じである。次に、このマグネタイト微粒子
を５ｇ採取し、ヘキサン中に再分散させた後、これにキ
ャリアとなるオクタデシルジフェニルエーテルを４．０
ｇ、ジテトラデシルテトラフェニルエーテルを１．０ｇ
を混合する。

【００３１】その後、この混合液をロータリエバポレー
タに移し、９０℃に保って低沸点有機溶媒成分すなわち
ヘキサンを蒸発除去した。その結果、マグネタイト微粒
子はキャリア中に分散する。これをさらに遠心分離機に
かけ、８０００Ｇの遠心力下に３０分間処理して非分散
固形物を取り除き、磁性流体組成物を得た。次いで、こ
の磁性流体組成物に高分子添加剤としてポリブテンコハ
ク酸（平均分子量１１００）０．９ｇを加え、１００℃
の液温でよく攪拌してポリブテンコハク酸を磁性流体組
成物中に溶解させる。このようにすることで、極めて安
定な磁性流体組成物が得られた。

【００３２】なお、この工程は、例えば、本出願人が先
に出願した特願平４−５５４４３号に記載した工程とほ
ぼ同じである。ここまでの工程で得られた磁性流体組成
物（揺変性付与剤が含有されていない従来の磁性流体組
成物）を、以下、『比較品』とする。次に、揺変性付与
剤として、親油性スメクタイトを０．１５ｇ取り、これ
にトルエンを３０ｇ加えた後、高速分散機を用い、８０
００ｒｐｍで３０分間分散処理を行った。

【００３３】次いで、前記親油性スメクタイトのトルエ
ン分散液１０．０ｇと、前記工程で調製した比較品１
０．０ｇとを混合する。その後、これをエバポレータに
移して９０℃に保持し、前記トルエンを加熱除去する。
以上の工程により、揺変性付与剤として親油性スメクタ
イトが分散した磁性流体組成物（以下、『発明品１』と
いう）を得た。なお、前記親油性スメクタイトは、比較
品に対して、１．５重量％添加された。（実施例２）次に、本発明に係る実施例２について説明
する。

【００３４】先ず、揺変性付与剤として、粉末状の水添
ヒマシ油を０．０５ｇ取り、これに前記工程で調製した
比較品１０．０ｇを加え、当該水添ヒマシ油と比較品と
を混合する。次に、前記水添ヒマシ油と比較品との混合
物を７０℃に保持しながら、プロペラ攪拌機を用い、１
５０ｒｐｍで３０分間分散処理を行った。

【００３５】以上の工程により、揺変性付与剤として水
添ヒマシ油が分散した磁性流体組成物（以下、『発明品
２』という）を得た。なお、前記水添ヒマシ油は、比較
品に対して、０．５重量％添加された。（実施例３）次に、本発明に係る実施例３について説明
する。

【００３６】先ず、揺変性付与剤として、無水シリカを
０．１ｇ取り、これに前記工程で調製した比較品１０．
０ｇを加えた後、高速分散機を用い、８０００ｒｐｍで
３０分間分散処理を行った。以上の工程により、揺変性
付与剤として無水シリカが分散した磁性流体組成物（以
下、『発明品３』という）を得た。なお、前記無水シリ
カは、比較品に対して、１．０重量％添加された。（実施例４）次に、本発明に係る実施例４について説明
する。

【００３７】本実施例では、前記実施例１から実施例３
で得た発明品１、発明品２、発明品３及び比較品につい
て、粘度計の回転数における粘度の測定を以下の条件で
行った。〔条件〕粘度計Ｅ型粘度計粘度計の回転数表１に記載の回転数ずり速度表１に記載の速度ずり応力表１に記載の応力測定温度２５℃ この結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から、比較品（従来の磁性流体組成
物）は、ほぼニュートン粘性（粘度計の回転数が増加し
ても粘性が一定である）を示しているのに対し、発明品
１、発明品２及び発明品３は、粘度計の回転数の増加に
伴い、粘度が下がる特性（揺変性）を示すことが確認さ
れた。これより、発明品１、発明品２及び発明品３を、
磁性流体シール装置に使用した場合、例えば、図１に示
すように、シールの回転によって力を受ける（すなわ
ち、回転数が大きい）シールギャップ部８における粘度
は、低下するのに対し、力をあまり受けない盛り上がり
部７は、高い粘度を維持することができることが判る。
この結果、本発明に係る磁性流体組成物は、優れたスプ
ラッシュ防止効果を有することが立証された。（実施例５）次に、本発明に係る実施例５について説明
する。

【００４０】本実施例では、前記実施例１ないし実施例
３で得た発明品１、発明品２、発明品３及び比較品の経
時的なスプラッシュ防止効果を以下に示す方法により調
査した。先ず、磁性流体シール装置の所定部分に、前記
発明品１、発明品２、発明品３及び比較品を各々取り付
ける。

【００４１】次に、図３に示すように、前記発明品１、
発明品２、発明品３及び比較品が取り付けられた磁性流
体シール装置１０を、高速外輪回転スプラッシュ試験機
の所定部分に取り付ける。なお、図３は、前記磁性流体
シール装置１０を取り付けた高速外輪回転スプラッシュ
試験機の一部を示す断面図である。この高速外輪回転ス
プラッシュ試験機は、図３に示すように、磁性体からな
る軸（φ６）１１が架台１２に固定された状態で立設さ
れている。この軸１１に、ハウジング１３が円筒状の空
間１４を介して嵌合され、玉軸受１５で回転可能に支持
されている。

【００４２】ハウジング１３の外周面には、ベルト用溝
１６が設けてあり、このベルト用溝１６と図示しない駆
動モータのプーリとの間をべルト掛けして、ハウジング
１３を任意の速度で回転駆動させる。磁性流体シール装
置１０は、ハウジング１３の上部において、軸１１との
間の空間１４内に配設される。その磁性流体シール装置
１０は、円環状の永久磁石２１をその厚さ方向に着磁す
るとともに、２枚の円環状のポールピース２２で挟持し
て構成した磁気回路形成部材２３を備えている。そし
て、前記磁気回路形成部材２３の外周部をハウジング１
３の内周面に固定して取付けることにより、永久磁石２
１、一方のポールピース２２、軸１１、他方のポールピ
ース２２、永久磁石２１と回る磁気回路が形成される。
さらに、各ポールピース２２の内周面と軸１１の外周面
との間のすきまに、磁性流体組成物２５を注入して磁力
で保持することにより、環状のすきまを塞いでシールす
るものである。

【００４３】次に、図３に示す高速外輪回転スプラッシ
ュ試験機を使用し、以下の調査を行った。前記高速外輪
回転スプラッシュ試験機を８台と１台の図示しないスピ
ードコントロール付駆動モータとを用意し、モータ出力
軸に取付けたプーリと各試験機のベルト用溝１６とをベ
ルトで連結して、８台の試験機を同時に同速度で回転さ
せるように構成した。

【００４４】次いで、前記８台の高速外輪回転スプラッ
シュ試験機に、同一の磁性流体組成物２５（例えば、発
明品１）を用いた磁性流体シール装置１０を被検体とし
て、それぞれ取付ける。次に、前記磁性流体組成物２５
を注入したら直ぐに、磁性流体シール装置１０のシール
部の周速を３．１４ｍ／ｓｅｃ一定として室温で５分間
作動させる。この間に、前記８台の高速外輪回転スプラ
ッシュ試験機のうちで何台の磁性流体組成物にスプラッ
シュが発生したかを調べて記録した。この調査を各磁性
流体組成物（発明品１、発明品２、発明品３及び比較
品）について行った。この結果を表２に示す。

【００４５】次に、前記と同様に、８台の高速外輪回転
スプラッシュ試験機に、同一の磁性流体組成物２５（例
えば、発明品１）を用いた磁性流体シール装置１０を被
検体として、それぞれ取付けた後、これを５０時間放置
（すなわち、磁性流体組成物２５を注入した後、５０時
間放置）する。その後、前記と同様の調査を、各磁性流
体組成物（発明品１、発明品２、発明品３及び比較品）
について行った。この結果を表２に示す。

【００４６】次に、前記と同様に、８台の高速外輪回転
スプラッシュ試験機に、同一の磁性流体組成物２５（例
えば、発明品１）を用いた磁性流体シール装置１０を被
検体として、それぞれ取付けた後、これを２００時間放
置する。その後、前記と同様の調査を、各磁性流体組成
物（発明品１、発明品２、発明品３及び比較品）につい
て行った。この結果を表２に示す。

【００４７】なお、使用した磁性流体組成物の飽和磁束
密度は、３７０Ｇａｕｓｓであり、注入量は、十分なシ
ール耐圧力が得られる量とした。

【００４８】

【表２】

【００４９】表２から判るように、磁性流体組成物を注
入した直後では、発明品１、発明品２、発明品３及び比
較品ともに、優れたスプラッシュ防止効果を示すことが
確認できる。また、磁性流体組成物を注入した後、５０
時間放置放置した場合は、発明品１、発明品２及び発明
品３が優れたスプラッシュ防止効果を示しているのに対
し、比較品は、スプラッシュ発生の頻度が高くなったこ
とが確認できる。さらに、磁性流体組成物を注入した
後、２００時間放置放置した場合、発明品１、発明品２
及び発明品３は、優れたスプラッシュ防止効果を示して
いるのに対し、比較品は、全高速外輪回転スプラッシュ
試験機にプラッシュが発生したことが確認できる。

【００５０】この結果、揺変性付与剤を含有している磁
性流体組成物を使用することで、スプラッシュ防止効果
を極めて向上することができることが立証された。これ
は、スプラッシュが発生する一要因と考えられている磁
性流体組成物中に含有する強磁性体微粒子が、当該磁性
流体組成物中の磁場の強い部分に経時的に偏在する現象
を、揺変性付与剤の網目構造が阻止するためであると考
えられる。

【００５１】なお、本実施例では、前記成分の磁性流体
組成物（発明品１、発明品２、発明品３）を製造した
が、これに限らず、本発明に係る磁性流体組成物を構成
する低揮発性有機溶媒、界面活性剤、強磁性体微粒子、
揺変性付与剤は、前記実施例で使用したものの他、本明
細書の作用で記載した物質を任意に使用することができ
る。

【００５２】また、本発明に係る磁性流体組成物は、低
揮発性有機溶媒、界面活性剤、強磁性体微粒子、揺変性
付与剤の他、脂肪酸や３級アミン等の導伝性付与剤を加
えてもよく、この場合においても前記と同様の効果を維
持することができる。さらに、本発明に係る磁性流体組
成物は、ポリブテンコハク酸や、ポリブテンスルホン酸
ナトリウム等の高分子添加剤を加えてもよく、この場合
も前記と同様の効果を維持することができる。

【００５３】さらにまた、本発明に係る磁性流体組成物
は、導電性付与剤及び高分子添加剤の両者を加えてもよ
く、また、磁性流体組成物のスプラッシュ防止効果に支
障を来さなければ、他の物質を添加してもよい。なお、
以上の実施例は、ポールピースの内周面と軸との間をシ
ールする内周シールの場合についてのみ行ったが、本発
明はこれに限らず、ポールピースの外周面とハウジング
との間をシールする外周シールにも適用できる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る磁性
流体組成物は、少量の添加により揺変性を付与すると共
に、磁性流体組成物を構成するキャリア中に、網目構造
を作ることが可能な揺変性付与剤を含有している。この
ため、例えば、本発明に係る磁性流体組成物を、シール
部の周速が２ｍ／ｓｅｃ以上に達するような高速外輪回
転を行う磁性流体シール装置に使用する際に、環状シー
ルを形成するために必要な十分な量の磁性流体組成物を
注入しても、シールの回転によって力を受けるシールギ
ャップ部における粘度が低下するのに対し、前記回転力
をあまり受けない盛り上がり部は、高い粘度を維持する
ことができる。この結果、前記シール部の遠心力に対し
て高いスプラッシュ防止効果を発揮することができる。

【００５５】また、キャリア中で網目構造状に広がった
状態で存在するため、例えば、シールリングが静止して
いる状態の際に、界面活性剤によりキャリア中に分散し
ている強磁性体微粒子が、経時的に凝集して偏在するこ
とを効果的に防止することができる。この結果、シール
耐圧力の経時変化を抑制することができ、長時間に亘っ
て優れたスプラッシュ防止効果を発揮することができ
る。さらに、本発明に係る磁性流体シール装置は、上記
のような磁性流体組成物を用いたので、シール部が周速
２ｍ／ｓｅｃ以上で回転しても長期間に亘ってスプラッ
シュを生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性流体シール装置に使用した磁性流体組成物
のシールモデルを示す模式図である。

【図２】キャリア中に存在する揺変性付与剤の状態を示
す模式図である。

【図３】磁性流体シール装置を取付けた高速外輪回転ス
プラッシュ試験機の要部の断面図である。

【符号の説明】

１キャリア２揺変性付与剤３軸４永久磁石５ポールピース６ハウジング７盛り上がり部８シールギャップ部１０磁性流体シール装置１１軸１２架台１３ハウジング１４空間１５玉軸受１６ベルト用溝２１永久磁石２２ポールピース２３磁気回路形成部材２５磁性流体組成物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−280403（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−177098（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 1/12 - 1/375

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリアとなる低揮発性有機溶媒と、当
該低揮発性有機溶媒と親和性のある親油基を備えた界面
活性剤と、当該界面活性剤で表面が被覆され前記低揮発
性有機溶媒中に分散した強磁性体微粒子と、有機変性ベ
ントナイト，親油性スメクタイト，表面有機変性カルサ
イト型沈降炭酸カルシウム，水添ヒマシ油，脂肪酸アマ
イド，無水シリカ，膨潤性雲母有機複合体のうちの少な
くとも１種からなる揺変性付与剤と、で構成されるとと
もに、前記揺変性付与剤の含有量が全体の０．２〜３．
０重量％であることを特徴とする磁性流体組成物。
【請求項２】軸と、該軸に回転可能に嵌合されたハウ
ジングと、の間の円筒状の空間に配設され、シール部が
周速２ｍ／ｓｅｃ以上で回転する磁性流体シール装置で
あって、永久磁石を挟持した２枚の円環状のポールピースで構成
され磁気回路を形成する磁気回路形成部材を、前記ハウ
ジングの内周面又は前記軸の外周面に固定し、前記磁気
回路形成部材と前記軸の間又は前記磁気回路形成部材と
前記ハウジングの間に、前記磁気回路の磁力により保持
される請求項１に記載の磁性流体組成物を充填したこと
を特徴とする磁性流体シール装置。