JPH04119267A

JPH04119267A - シール装置

Info

Publication number: JPH04119267A
Application number: JP2240977A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kataoka; 宏之片岡; Norimoto Matsuda; 松田　紀元; Kazuaki Miyazaki; 宮崎　和明; Atsushi Tanaka; 厚田中
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1990-09-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1992-04-20

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）本発明は、磁性流体シールを備えたシール装置に関し、
特に、磁性流体の寿命対策に係るものである。

（従来の技術）一般に、例えば、スクロール型流体装置は、実開昭６２
−３６２６７号公報に開示されているように、ケーシン
グ内に固定スクロールと旋回スクロールとが収納されて
おり、該両スクロールはそれぞれ鏡板の前面に渦巻状の
ラップが突出形成されて成り、該両鏡板を対面させて両
ラップを互いに１合させ、該両ラップの側面接触間に圧
縮室が形成されるように成っている。更に、上記旋回ス
クロールは鏡板背面にクランク軸が軸心より偏心して連
結されると共に、該鏡板背面にてケーシングに支持され
ている。そして、上記クランク軸を回転すると、旋回ス
クロールは自転阻止機構によって自転が阻止され、固定
スクロールに対して公転のみ行い、ラップ側方より低圧
流体が圧縮室に流入し、該圧縮室の収縮により流体は圧
縮されて固定スクロールの中央吐出口より吐出すること
になる。

該スクロール型流体装置において、第４図に示すように
、上記クランク軸ａと該クランク軸ａを支持するケーシ
ングｂの軸孔Ｃとの間には磁性流体シールｄが介設され
ている。該磁性流体シールｄは、２つの環状磁極ｅ、ｅ
と、該両環状磁極ｅ。

ｅの間に介設された磁石ｆと、上記環状磁極ｅ。

ｅとクランク軸ａとの間に設けられた磁性流体ｇとより
構成され、上記旋回スクロール側の作用空間りと上記ク
ランク軸ａに連結されたモータの収納空間ｉとの間を上
記磁性流体シールｄによってシールしている。

（発明が解決しようとする課題）上述したスクロール型流体装置において、例えば、該ス
クロール型流体装置を半導体製造システムにおける真空
ポンプとして用いると、該半導体製造システムに使用さ
れる腐食性ガス（例えば、Ｃ９□、ＢＣＱ３．ＮＨ４Ｃ
９）が上記作用空間りに流入することになる。

一方、上記作用空間りは上述の如く磁性流体シールｄで
シールされているので、該作用空間りに腐食性ガスが流
入すると、該腐食性ガスが磁性流体ｇに接触することに
なる。そして、該腐食性ガスと磁性流体ｇとが接触する
と、該磁性流体ｇの磁性粉や溶媒と腐食性ガスとが化学
反応を起すことになる。この結果、上記磁性流体ｇが短
期間で変質および劣化することになり、シール機能か短
期間で低下して磁性流体シールｄの寿命が著しく低下す
るという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、磁性流体
と腐食性ガスとが接触しないようにし、磁性流体シール
の寿命低下を防止することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明が講じた手段は、
磁性流体シールの外側に不活性ガスを封入するようにし
たものである。

具体的に、請求項（１）に係る発明が講じた手段は、先
ず、可動軸と、該可動軸の軸孔か穿設され、該軸孔に可
動軸が回転自在に嵌挿された支持部材と、該支持部材の
軸孔に設けられ、該軸孔と可動軸との間をシールする磁
性流体シールとを備えたシル装置を前提としている。

そして、上記支持部材の軸孔には環状溝か上記磁性流体
シールの両側方又は一側方に位置して設けられている。

加えて、上記環状溝には不活性ガスが充填されると共に
、上記環状溝における磁性流体シールの対向側に位置す
る側壁には上記可動軸との間に不活性ガスのシール手段
が設けられた構成としている。

（作用）上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、可動
軸がモータなどによって回転する一方、該可動軸と支持
部材との間は磁性流体シールによってシールされ、該支
持部材の両側に形成された空間、例えば、真空空間と大
気空間との間がシールされている。

更に、上記磁性流体シールの側方に形成された環状溝に
は不活性ガス、例えば、Ｎ２ガスなどが充填されている
。そして、上記環状溝の側壁と可動軸との間はシール手
段によってシールされ、上記不活性ガスが環状溝内に封
入されることになる。

この不活性ガスによって磁性流体シールと腐食性ガスと
の接触が遮断されることになり、磁性流体の変質及び劣
化が防止されることになる。

（発明の効果）従って、請求項（１）に係る発明によれば、上記磁性流
体シールの側方に形成された環状溝に不活性ガスを充填
するようにしたために、磁性流体と腐食性ガスとの直接
接触を確実に阻止することができる。この結果、上記磁
性流体は腐食性ガスと化学反応を起すことがないので、
該磁性流体の変質及び劣化を確実に防止することができ
る。そして、腐食性ガスによるシール機能の低下を確実
に防止することができることから、磁性流体シールの長
寿命化を図ることができると共に、シール精度の信頼性
を向上させることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図に示すように、１は空気等の各種流体を圧縮して
吐出するブロアや圧縮機などの他、流体を吸引して吐出
する真空ポンプなとに用いられるスクロール型流体装置
である。

該スクロール型流体装置１は、ケーシング２に駆動機構
１１とスクロール機構１２とが取付けられて構成され、
該ケーシング２はほぼ円盤状に形成された本体部２１の
片面（下面）にモータハウジング部２２が取付けられて
形成されている。

上記駆動機構１１はモータハウジング２２内に収納され
たモータｌｌａにクランク軸３が嵌挿されて構成されて
いる。該クランク軸３はクランク主軸３１の上端にスク
ロール軸３２が該クランク主軸３１の軸心より半径方向
に偏心して突出形成されて成り、上記クランク主軸３１
は上端部が軸受３３を介してケーシング２の本体部２１
に、下端部が軸受３４を介してモータハウジング部２２
の底板に回転自在に嵌挿されてケーシング２に支持され
ている。更に、上記クランク主軸３１の上端部にはメイ
ンバランスウェイト３５が、下端部にはサブバランスウ
ェイト３６か設けられていて、該両バランスウェイト３
５．３６がスクロール機構１２により生ずる遠心力によ
る不釣合を相殺するようにしている。

上記ケーシング２の本体部２１には、上面に第１段差部
２３か形成されると共に、該第１段差部２３の内側に第
２段差部２４が形成されており、該第２段差部２４内を
上記メインバランスウェイト３５が回転するように構成
されている。更に、上記本体部２１の中央部には軸孔２
５か上下両面に貫通して穿設されており、該軸孔２５に
は上記クランク主軸３１が上記軸受３３を介して嵌挿支
持されている。

上記スクロール機構１２は、固定スクロール４と旋回ス
クロール５とを備えて構成され、該両スクロール４，５
はそれぞれ円盤状に形成された鏡板４１．５１の前面に
渦巻状（インボリュート曲線状）のラップ４２．５２が
一体に立設されて形成されている。そして、該両スクロ
ール４，５は互いに鏡板４１．５１の前面を対面させて
上下に並設されると共に、両ラップ４２．５２か互いに
１合されている。

更に、上記固定スクロール４における鏡板４１の外周縁
にはフランジ４３が一体形成されており、該フランジ４
３は旋回スクロール５の側方を覆うように下方に延長さ
れていて、上記ケーシング２の本体部２１の上面外周縁
に固定されている。また、上記固定スクロール４の鏡板
４１には両ラップ４２．５２の外側に連通する吸込口４
４が外周部に、吐出口４５が中央部にそれぞれ穿設され
ている。

一方、上記旋回スクロール５は鏡板５１の下面外周縁が
スラスト軸受５３を介して本体部２１の第１段差部２３
に設置されていて、該鏡板５１背面側に延びるケーシン
グ２の本体部２１に支持されている。更に、上記旋回ス
クロール５の鏡板５１背面にはボス部５４が突出形成さ
れていて、該ボス部５４に上記クランク軸３のスクロー
ル軸３２が軸受５５を介して嵌合され、旋回スクロール
５がクランク主軸３１の軸心より偏心して回転するよう
に構成されている。

また、上記両スクロール４，５における鏡板４１．５１
の外周縁間には旋回スクロール５の自転阻止手段６が設
けられている。該自転阻止手段６はクランク主軸３１と
スクロール軸３２との偏心量と同一の偏心量に設定され
た２本の偏心ピン６１．６２が基板６３の両面に突設さ
れて成り、該両偏心ピン６１．６２が各鏡板４１．５１
に軸受６４．６５を介して嵌合されている。そして、上
記自転阻止手段６により旋回スクロール５がクランク軸
３の回転に伴って固定スクロール４に対して自転するこ
となく公転のみ行うと共に、両ラップ４１．５１が偏心
方向の側面にて接触して、両ラップ４２．５２間に密閉
室１３が該ラップ４２゜５２の外周巻終り端より形成さ
れ、中央部に渦巻状に移動しつつ容積が収縮するように
構成されている。

次に、本発明の特徴とするシール構造について説明する
。

第２図に示すように、可動軸であるクランク主軸３１と
支持部材であるケーシング本体部（２１との間には磁性
流体シール７が介設されている。

該磁性流体シール７は上記クランク主軸３１とケーシン
グ本体部２１との間を非接触でシールしており、２つの
環状磁極７１．７１と１つの磁石７２と磁性流体７３と
より構成されている。該環状磁極７１．７１及び磁石７
２は軸孔２５に嵌合され、該磁石７２が両環状磁極７１
．７１間に設けられる一方、上記磁性流体７３か環状磁
極７１゜７１とクランク主軸３１との間に介設されてい
る。

そして、上記磁性流体７３によってスクロール機構１２
側の作用空間２ａ（例えば、真空状態）とモータ１１ａ
側の収納空間２ｂ（例えば、大気状態）との間がシール
されている。

更に、上記軸孔２５には、作用空間２ａ側の端部に側壁
８が磁性流体シール７と対向して形成され、該側壁８と
磁性流体シール７との間が環状溝８１に形成されている
。また、上記側壁８の先端面とクランク主軸３１との間
にはシール手段であるオイルシール８２が設けられる一
方、上記環状溝８１には不活性ガスの流入路８３が連通
されている。そして、該流入路８３には流量制御弁８４
が介設されると共に、図示しないが、ポンプ等を介して
ガスタンク等が接続されており、Ｎ２ガスなどの不活性
ガスか環状溝８１に充填されている。

上記不活性ガスは磁性流体７３と作用空間２ａとを遮断
しており、作用空間２ａの圧力Ｐ７と環状溝８１の圧力
Ｐ、とは次式■又は■に設定されている。

Ｐ１≦Ｐ２　　　　　　　・・・■ Ｐ、−＝＝Ｐ２　＋△Ｐ　　　・・・■△Ｐ：微小圧力次に、このスクロール型流体装置１の作用について説明
する。

先ず、低圧流体は図示しない吸入管より吸入口４４を介
して両ラップ４２．５２の外側に導入されており、一方
、モータｌｌａの駆動によりクランク軸３が回転し、該
クランク軸３の軸心より偏心したスクロール軸３２の回
転によって旋回スクロール５が公転スクロール４に対し
て回転する。

そして、この旋回スクロール５は自転阻止手段６によっ
て自転が阻止され、クランク軸３の軸心を中心に公転す
ることになり、この公転によって両スクロール４，５の
ラップ４２．５２間で密閉室１３が順次形成され、該密
閉室１３が中央の吐出口４５に向って渦巻状に移動しつ
つその容積が収縮し、上記低圧流体が密閉室１３内で圧
縮され、吐出口４５より吐出される。

この駆動時において、上記クランク主軸３１とケーシン
グ本体部２１との間は磁性流体シール７によりシールさ
れており、作用空間２ａと収納空間２ｂとの間が遮断さ
れている。更に、上記磁性流体シール７の作用空間２ａ
側の環状溝８１には流量制御弁８４を開放して不活性ガ
スが充填され、該不活性ガスによって作用空間２ａと磁
性流体シール７との間が遮断されている。

つまり、上記スクロール型流体装置１を半導体製造シス
テムの真空ポンプとして用いた場合、Ｃ９２などの腐食
性ガスが吸込口４４より流入し、作用空間２ａ内か腐食
性ガス雰囲気となる。その際、上述の如く環状溝８１内
に不活性ガスを充填しているので、腐蝕性ガスと磁性流
体７３とか接触することはない。

また、上記環状溝８１の不活性ガス圧力Ｐ２を０式が充
足されるようにすると、不活性ガスか作用空間２ａ側に
流出することになり、腐食性ガスと磁性流体７３との接
触が確実に防止される。また、上記環状溝８１の不活性
ガス圧力Ｐ２を■式が充足されるようにすると、作用空
間２ａとの差圧がほぼ皆無となり、不活性ガス供給量を
極端に減少させることができる。

また、上記作用空間２ａに腐食性ガスが流入しない場合
には環状溝８１に不活性ガスを導入する必要はない。

従って、上記磁性流体シール７の側方に形成された環状
溝８１に不活性ガスを充填するようにしたために、磁性
流体７３と腐食性ガスとの直接接触を確実に阻止するこ
とができる。この結果、上記磁性流体７３は腐食性ガス
と化学反応を起すことがないので、該磁性流体７３の変
質及び劣化を確実に防止することかできる。そして、腐
食性ガスによるシール機能の低下を確実に防止すること
かできることから、磁性流体シール７の長寿命化を図る
ことができると共に、シール精度の信頼性を向上させる
ことができる。

第３図は第２図におけるオイルシール８２に代わる他の
シール手段を示しており、このシール手段は側壁８の先
端面とクランク主軸３１の外周面との間に形成された微
小間隙８２ａで構成されている。その他の構成並びに作
用・効果は前実施例と同様である。

尚、上記各実施例はスクロール型流体装置１について説
明したが、本発明のシール装置はその他のポンプを始め
、各種の流体装置に適用することができ、要するに、２
つの空間を可動軸と支持部材との間でシールする場合に
適用することができる。

また、不活性ガスが充填される環状溝８１は磁性流体シ
ール７の両側方に設けてもよく、つまり、第１図におけ
るモータ収納空間２ｂにも腐食性ガスか流入する場合に
は、第２図及び第３図の右側にも環状／ｉｇ８］を形成
して不活性ガスを充填する。

また、シール手段はオイルシール８２及び微小間隙８２
ａに限られるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例を示し、第１図はスク
ロール型流体装置の縦断面図、第２図はシール構造を示
す要部の断面図、第３図は他のシール構造を示す要部の
断面図である。第４図は従来のシール構造を示す断面図
である。１・・・スクロール型流体装置３・・・クランク軸４・・・固定スクロール５・・・旋回スクロール７・・・磁性流体シール８・・・側壁３１・・・クランク主軸８１・・・環状溝８２・・・オイルシール８２ａ・・・微小間隙第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可動軸と、該可動軸の軸孔が穿設され、該軸孔に可動軸が回転自在
に嵌挿された支持部材と、該支持部材の軸孔に設けられ、該軸孔と可動軸との間を
シールする磁性流体シールとを備えたシール装置におい
て、上記支持部材の軸孔には環状溝が上記磁性流体シールの
両側方又は一側方に位置して設けられる一方、上記環状溝には不活性ガスが充填されると共に、上記環
状溝における磁性流体シールの対向側に位置する側壁に
は上記可動軸との間に不活性ガスのシール手段が設けら
れていることを特徴とするシール装置。