JPH05288277A - Magnetic fluid shaft sealing device and method and device for driving the same - Google Patents
Magnetic fluid shaft sealing device and method and device for driving the sameInfo
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- JPH05288277A JPH05288277A JP4118117A JP11811792A JPH05288277A JP H05288277 A JPH05288277 A JP H05288277A JP 4118117 A JP4118117 A JP 4118117A JP 11811792 A JP11811792 A JP 11811792A JP H05288277 A JPH05288277 A JP H05288277A
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プロセス室内とプロセ
ス室外とに渡って配設される回転軸のまわりの軸方向の
圧力差を保持する軸封装置に関する。特に、回転軸の外
周面上に環状の磁性流体膜を形成し、その磁性流体膜に
よって圧力差を保持する形式の磁性流体軸封装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft sealing device for holding a pressure difference in the axial direction around a rotary shaft arranged both inside and outside a process chamber. In particular, the present invention relates to a magnetic fluid shaft sealing device of the type in which an annular magnetic fluid film is formed on the outer peripheral surface of a rotating shaft and the pressure difference is held by the magnetic fluid film.
【0002】[0002]
【従来の技術】産業界においては、内部が気密に遮蔽さ
れた空間内を外部の圧力と異なった圧力状態、すなわち
差圧状態に保持し、その差圧状態下において種々の処理
を行うようにした各種の装置が存在する。例えば、半導
体ウエハの減圧処理装置、真空乾燥機、回転対陰極形式
のX線発生装置等においては、真空に減圧された状態下
で所定の処理が行われる。上記のプロセス室とは、その
ような任意の処理が行われる空間であって、外部と異な
る圧力に保持される空間のことである。このようなプロ
セス室を用いた装置においては、多くの場合、プロセス
室の内外に渡って回転軸が設けられ、その回転軸の回転
を動力源として用いて種々の処理が行われる。この種の
装置において注意しなければならないことは、プロセス
室の内外にわたって回転軸を配設した場合にも、プロセ
ス室の内部圧力と外部圧力との圧力差を正確に一定に保
持することである。2. Description of the Related Art In the industrial field, a space whose inside is hermetically shielded is kept at a pressure state different from the external pressure, that is, a differential pressure state, and various treatments are performed under the differential pressure state. There are various types of devices. For example, in a semiconductor wafer decompression processing apparatus, a vacuum dryer, a rotating anticathode type X-ray generation apparatus, and the like, predetermined processing is performed under a reduced pressure in a vacuum. The above-mentioned process chamber is a space in which such an arbitrary process is performed and is maintained at a pressure different from the outside. In an apparatus using such a process chamber, in many cases, a rotary shaft is provided inside and outside the process chamber, and various processes are performed by using the rotation of the rotary shaft as a power source. What must be noted in this type of device is that the pressure difference between the internal pressure and the external pressure of the process chamber is accurately kept constant even when the rotary shaft is arranged inside and outside the process chamber. ..
【0003】差圧領域と外部領域との圧力差を一定に保
持するための装置として、いわゆる軸封装置があること
は古くから広く知られている。また、そのような軸封装
置のうちの1つとして、磁性流体を利用した、いわゆる
磁性流体軸封装置があることも既に知られている。この
ような磁性流体軸封装置として、従来、図11に示す構
造のものがある。この軸封装置は、軸線Lを中心として
回転する回転軸51のまわりに、軸線方向に間隔をおい
て配列された複数、図では5個の環状磁性部材、すなわ
ちポールピース52a,52b,52c,52d,52
eを有している。各ポールピース52a〜52eの間に
は環状の磁石53a,53b,53c,53dが互いに
同極性が向い合うように並べられている。図では、最左
端のポールピース52aの右側が大気圧領域Pであり、
その左側が大気圧と異なる圧力状態の領域、すなわち差
圧領域Qである。It has been widely known for a long time that there is a so-called shaft sealing device as a device for maintaining a constant pressure difference between the differential pressure region and the external region. It is already known that one of such shaft sealing devices is a so-called magnetic fluid shaft sealing device that uses a magnetic fluid. As such a magnetic fluid shaft sealing device, conventionally, there is one having a structure shown in FIG. This shaft sealing device has a plurality of, in the figure, five annular magnetic members, that is, pole pieces 52a, 52b, 52c, arranged in the axial direction around a rotary shaft 51 that rotates about an axis L, that is, pole pieces 52a, 52b, 52c, and 52d, 52
have e. Between the pole pieces 52a to 52e, annular magnets 53a, 53b, 53c, 53d are arranged so that their polarities face each other. In the figure, the atmospheric pressure region P is on the right side of the leftmost pole piece 52a,
The area on the left side thereof is a pressure state area different from the atmospheric pressure, that is, a differential pressure area Q.
【0004】各ポールピース52a〜52eと回転軸5
1との間には、磁性流体54が注入されている。この磁
性流体は、それ自体既に周知の流体であり、例えば、非
磁性のベース溶液に磁性体の金属微粒子をコロイド状に
分散させ、さらに安定化させて、見かけ上磁性体とした
液体である。金属微粒子としては、例えば、マンガンン
亜鉛酸化鉄(MnO・ZnO・Fe4O5)等が用いられ
る。その金属微粒子の直径は100オングストローム程
度であって、その表面は界面活性剤でコーティングされ
ている。ベース溶液としては、蒸気圧が低く、蒸発量が
少なく、長期間にわたって安定であるオイルが用いられ
る。Each of the pole pieces 52a to 52e and the rotary shaft 5
The magnetic fluid 54 is injected between the first and second positions. This magnetic fluid is a fluid that is already known per se, and is, for example, a liquid in which magnetic metal fine particles are dispersed in a colloidal state in a non-magnetic base solution and further stabilized to form an apparent magnetic body. As the metal fine particles, for example, (4 O 5 MnO · ZnO · Fe) and the like Mangan'n zinc ferrite is used. The diameter of the metal fine particles is about 100 Å, and the surface thereof is coated with a surfactant. As the base solution, an oil having a low vapor pressure, a small evaporation amount, and stable for a long period of time is used.
【0005】図11において、各磁石53a〜53dの
N極から出た磁力線は、隣接するポールピース、回転軸
51、そしてもう一方の隣接するポールピース内を進行
してS極に集束する。これにより、磁気閉回路が形成さ
れる。この磁気閉回路の作用により、ポールピース52
a〜52eの内周端と回転軸51の外周面との間に磁性
流体54による環状の膜が形成され、これらの磁性流体
膜54によって大気圧領域Pと差圧領域Qとの間の圧力
差が保持される。図示のように、複数段の磁性流体膜5
4を形成することにより、全体として、個々の磁性流体
膜54が有する固有の耐差圧を加算した圧力差を保持す
ることができる。In FIG. 11, magnetic lines of force emitted from the N poles of the magnets 53a to 53d travel through the adjacent pole piece, the rotary shaft 51, and the other adjacent pole piece to be focused on the S pole. As a result, a magnetic closed circuit is formed. Due to the action of this magnetic closed circuit, the pole piece 52
An annular film of magnetic fluid 54 is formed between the inner peripheral ends of a to 52e and the outer peripheral surface of the rotary shaft 51, and the magnetic fluid film 54 forms a pressure between the atmospheric pressure region P and the differential pressure region Q. The difference is retained. As shown in the figure, the multi-stage magnetic fluid film 5
By forming 4, the pressure difference obtained by adding the specific withstand pressure difference inherent to each magnetic fluid film 54 can be held as a whole.
【0006】しかしながら上記従来の磁性流体軸封装置
においては、差圧領域Qを減圧して行く過程で、最左段
の磁性流体膜54aと次段の磁性流体膜54bとの間に
形成される空間Rと差圧領域Qとの圧力差が、瞬間的に
磁性流体膜54aの耐差圧より大きくなり、そのため、
空間R内の空気が磁性流体膜54aを突き破って差圧領
域Qへ噴出する現象が見られた。この現象が発生する
と、差圧領域Qの圧力が瞬間的に上昇したり、磁性流体
膜54aを構成するオイルが差圧領域Qに飛散してその
内部を汚染する。However, in the above-described conventional magnetic fluid shaft sealing device, it is formed between the leftmost magnetic fluid film 54a and the next magnetic fluid film 54b in the process of depressurizing the differential pressure region Q. The pressure difference between the space R and the differential pressure region Q instantaneously becomes larger than the withstand pressure difference of the magnetic fluid film 54a, and therefore,
It was observed that the air in the space R broke through the magnetic fluid film 54a and was ejected to the differential pressure region Q. When this phenomenon occurs, the pressure in the differential pressure region Q instantaneously rises, or the oil forming the magnetic fluid film 54a is scattered in the differential pressure region Q and contaminates the inside thereof.
【0007】一般に、本磁性流体軸封装置は、差圧領域
Qを清潔な環境で減圧状態、例えば高真空にしたい場合
に用いられる。従って、上記のように差圧領域Qの圧力
が瞬間的に上昇したり、あるいはその内部がオイルによ
って汚染されるということは、軸封装置の特性を著しく
低下させるものである。In general, the magnetic fluid shaft sealing device is used when the differential pressure region Q is to be depressurized in a clean environment, for example, high vacuum is desired. Therefore, the instantaneous increase of the pressure in the differential pressure region Q or the contamination of the inside by oil as described above significantly deteriorates the characteristics of the shaft sealing device.
【0008】従来の磁性流体軸封装置として、図12に
示す構造のものも知られている。この磁性流体軸封装置
では、回転軸51を取り囲んでいて複数の櫛刃状突出部
を備えた円筒状のポールピース55の中間部に環状の磁
石53を設け、さらに差圧領域Qに近い最左段のポール
ピース突出部55aと次段の突出部55bとの間に中間
室56を設けてある。中間室56には、真空ポンプ57
が接続されている。A conventional magnetic fluid shaft sealing device having a structure shown in FIG. 12 is also known. In this magnetic fluid shaft sealing device, an annular magnet 53 is provided in the middle of a cylindrical pole piece 55 that surrounds the rotary shaft 51 and is provided with a plurality of comb-teeth-shaped protrusions. An intermediate chamber 56 is provided between the left pole piece projection 55a and the next projection 55b. A vacuum pump 57 is provided in the intermediate chamber 56.
Are connected.
【0009】磁石53は、ポールピース55の各突出部
と回転軸51との間に磁路を形成し、その磁路に沿って
磁性流体膜54が形成される。そして、それらの磁性流
体膜54によって大気圧領域Pと差圧領域Qとの間の圧
力差が保持される。また、中間室56はポンプ57によ
って減圧され、中間室56と差圧領域Qとの間にほとん
ど差圧を与えないようにしている。The magnet 53 forms a magnetic path between each protrusion of the pole piece 55 and the rotating shaft 51, and a magnetic fluid film 54 is formed along the magnetic path. The magnetic fluid film 54 holds the pressure difference between the atmospheric pressure region P and the differential pressure region Q. Further, the intermediate chamber 56 is decompressed by the pump 57 so that almost no differential pressure is applied between the intermediate chamber 56 and the differential pressure region Q.
【0010】図12の磁性流体軸封装置が正常に稼働す
れば、確かに、最左段の磁性流体膜54aが破れて差圧
領域Qの真空度が劣化したり、差圧領域Qがオイルによ
って汚染されるという問題は回避できる。しかしなが
ら、図12の軸封装置においては、磁石53が最左段の
ポールピース突出部55aに対して、差圧領域Qから離
れる方向へ向って遠く離れているので、そのポールピー
ス突出部55aに形成される磁路の磁力が非常に弱い。
そのため、そこに形成される磁性流体膜54の耐差圧が
非常に小さかった。従って、中間室56内の圧力をきわ
めて精度良く制御しなければ所期の目的、すなわち磁性
流体膜54の破れを回避することを達成できなかった。
現在の真空制御技術においては、そのような高精度の制
御は非常に困難であり、それ故、実際問題として図12
の磁性流体軸封装置を正常に稼働することは非常に難し
かった。If the magnetic fluid shaft seal device of FIG. 12 operates normally, it is sure that the leftmost magnetic fluid film 54a is broken and the degree of vacuum in the differential pressure region Q is deteriorated, or the differential pressure region Q is oiled. The problem of being contaminated by can be avoided. However, in the shaft seal device of FIG. 12, since the magnet 53 is far away from the leftmost stage pole piece protrusion 55a in the direction away from the differential pressure region Q, the pole piece protrusion 55a is separated from the pole piece protrusion 55a. The magnetic force of the magnetic path formed is very weak.
Therefore, the differential pressure resistance of the magnetic fluid film 54 formed there was extremely small. Therefore, unless the pressure in the intermediate chamber 56 is controlled with extremely high precision, it is not possible to achieve the intended purpose, that is, avoiding the breakage of the magnetic fluid film 54.
In the current vacuum control technology, such high precision control is very difficult, and therefore, as a practical matter, FIG.
It was very difficult to normally operate the magnetic fluid shaft sealing device.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の磁性
流体軸封装置における上記の問題点を解消するためにな
されたものであって、中間室を利用した磁性流体軸封装
置において、中間室の圧力制御をそれほど高精度にしな
くても磁性流体膜の破れを防止できる磁性流体軸封装置
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the conventional magnetic fluid shaft sealing device, and is a magnetic fluid shaft sealing device using an intermediate chamber. It is an object of the present invention to provide a magnetic fluid shaft sealing device capable of preventing breakage of a magnetic fluid film without requiring highly precise chamber pressure control.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁性流体軸
封装置は、プロセス室に接していて回転軸に対して隙間
をおいて配置された主ポールピースと、主ポールピース
と回転軸との間の隙間に形成される磁性流体膜と、主ポ
ールピースに隣接して配置された主磁石と、主磁石を間
に挟んで主ポールピースに対向して配置された副ポール
ピースと、主磁石の働きにより主ポールピース、回転
軸、そして副ポールピースを経由して形成される磁気閉
回路によって囲まれる中間室と、その中間室を減圧する
中間室減圧手段とを有することを特徴としている。A magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention includes a main pole piece which is in contact with a process chamber and is arranged with a gap from the rotary shaft, a main pole piece and a rotary shaft. A magnetic fluid film formed in a gap between the main pole piece, a main magnet disposed adjacent to the main pole piece, and a sub pole piece disposed opposite to the main pole piece with the main magnet interposed therebetween. It is characterized by having an intermediate chamber surrounded by a magnetic closed circuit formed via the main pole piece, the rotating shaft, and the auxiliary pole piece by the action of a magnet, and an intermediate chamber decompressing means for decompressing the intermediate chamber. ..
【0013】上記構成中、主ポールピースに隣接して主
磁石を設けるという意味は、主磁石を主ポールピースに
直接接触させる場合や、接着剤等の介在物を介して主ポ
ールピースの近くに主磁石を配置する場合等を含むこと
である。In the above structure, the meaning that the main magnet is provided adjacent to the main pole piece means that the main magnet is brought into direct contact with the main pole piece or near the main pole piece via an interposition such as an adhesive. This includes the case where the main magnet is arranged.
【0014】また、本発明に係る磁性流体軸封装置の駆
動方法は、上記の磁性流体軸封装置に関して、プロセス
室と中間室との間の圧力差を、主ポールピースと回転軸
との間に形成される磁性流体膜が保持し得る耐差圧以下
の値に保持するように中間室減圧手段によって中間室を
減圧することを特徴としている。Further, in the method for driving the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention, in the magnetic fluid shaft sealing device described above, the pressure difference between the process chamber and the intermediate chamber is set between the main pole piece and the rotating shaft. The intermediate chamber decompression means decompresses the intermediate chamber so that the magnetic fluid film formed in the above can maintain a value equal to or lower than the differential pressure resistance that can be retained.
【0015】[0015]
【作用】主ポールピースと回転軸との間の隙間に磁路を
形成するための主磁石は、主ポールピースのすぐ近くに
配置される。この結果、主磁石をプロセス室から離れる
方向に向って中間室から遠く離して配置した従来の場合
に比べて、ポールピースと回転軸との間に強力な磁路を
形成することができる。そのため、その磁路に基づいて
形成される磁性流体膜によって保持できる耐差圧を高め
ることができる。磁性流体膜の耐差圧が大きくなるとい
うことは、中間室の圧力制御をそれほど厳密に行わなく
てもその磁性流体膜の破れを防止できるということであ
り、従って、中間室を利用した磁性流体軸封装置を非常
に簡単な制御によって正確に稼働させることができる。The main magnet for forming the magnetic path in the gap between the main pole piece and the rotating shaft is arranged in the immediate vicinity of the main pole piece. As a result, a strong magnetic path can be formed between the pole piece and the rotating shaft, as compared with the conventional case in which the main magnet is arranged far away from the intermediate chamber in the direction away from the process chamber. Therefore, the differential pressure resistance that can be held by the magnetic fluid film formed based on the magnetic path can be increased. The increase in the differential pressure resistance of the magnetic fluid film means that it is possible to prevent the magnetic fluid film from breaking without strict pressure control of the intermediate chamber. The shaft seal device can be operated accurately with very simple control.
【0016】[0016]
(第1実施例)図1は、本発明に係る磁性流体軸封装置
の一実施例を示している。この磁性流体軸封装置は、差
圧領域Qを形成するプロセス室21の壁8にボルト(図
示せず)等の締結手段によって固着された金属製で円筒
状のケーシング9を有している。プロセス室21内の差
圧領域Qは、外部の大気圧領域Pと異なる圧力状態に設
定されており、その差圧状態下において種々の処理、例
えば半導体ウエハの製造処理、X線発生装置における回
転対陰極の回転等が行われる。ケーシング9の右側内壁
には、ベアリング10が固定されており、そのベアリン
グ10によって回転軸1が支持されている。回転軸1
は、プロセス室21の内外にわたって配置されており、
図示しない駆動源によって駆動されて中心軸線Lを中心
として回転する。この回転軸1の回転が、プロセス室2
1内において行われる種々の処理のための駆動源として
用いられる。(First Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of a magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention. This magnetic fluid shaft sealing device has a metal cylindrical casing 9 fixed to the wall 8 of the process chamber 21 forming the differential pressure region Q by fastening means such as bolts (not shown). The differential pressure region Q in the process chamber 21 is set to a pressure state different from the external atmospheric pressure region P, and various processes such as semiconductor wafer manufacturing process and rotation in the X-ray generator are performed under the differential pressure state. Rotation of the anticathode is performed. A bearing 10 is fixed to the right inner wall of the casing 9, and the rotating shaft 1 is supported by the bearing 10. Rotating shaft 1
Are arranged inside and outside the process chamber 21,
It is driven by a drive source (not shown) to rotate about the central axis L. The rotation of the rotary shaft 1 causes the process chamber 2 to rotate.
It is used as a driving source for various processes performed in the No. 1.
【0017】ケーシング9の左端内部には、磁性材料に
よって形成された円環状の主ポールピース2が弾性を備
えたOリング11を介してはめ込まれている。ここでい
う磁性材料とは、磁石から発生する磁力線を通過させる
ことのできる性質を持った材料のことである。主ポール
ピース2の右側のケーシング9の内壁には、円環状の副
ポールピース5が位置移動しないようにはめ込まれてお
り、その副ポールピース5と主ポールピース2との間
に、円環状の主磁石3が設けられている。主磁石3は、
主ポールピース2の側面に直接接触するように、又は接
着剤等の介在物を介してその側面に近接するように配置
されている。実施例の場合、主磁石3はその左側面がN
極で右側面がS極である。もちろん、逆の極性配置にし
ても一向に差し支えない。An annular main pole piece 2 made of a magnetic material is fitted inside the left end of the casing 9 via an elastic O-ring 11. The magnetic material referred to here is a material having a property of allowing a magnetic force line generated from a magnet to pass therethrough. An annular auxiliary pole piece 5 is fitted in the inner wall of the casing 9 on the right side of the main pole piece 2 so as not to move, and an annular ring is provided between the auxiliary pole piece 5 and the main pole piece 2. A main magnet 3 is provided. The main magnet 3 is
The main pole piece 2 is arranged so as to be in direct contact with the side surface of the main pole piece 2 or to be close to the side surface via an interposition such as an adhesive. In the case of the embodiment, the left side surface of the main magnet 3 is N
The right side of the pole is the S pole. Of course, there is no problem even if the polarity is reversed.
【0018】副ポールピース5の右方のケーシング9の
内壁には、回転軸1の径よりもわずかに大きい内径を有
する円筒状のシールブロック13が位置不動に固着され
ている。シールブロック13と回転軸1との間及びシー
ルブロック13とケーシング9との間には、それぞれ、
Oリング14及び15が設けられている。A cylindrical seal block 13 having an inner diameter slightly larger than the diameter of the rotary shaft 1 is fixedly fixed to the inner wall of the casing 9 on the right side of the auxiliary pole piece 5. Between the seal block 13 and the rotary shaft 1 and between the seal block 13 and the casing 9, respectively,
O-rings 14 and 15 are provided.
【0019】シールブロック13と副ポールピース5と
の間には、円筒状の空間である予備室6が形成されてお
り、この予備室6は、Oリング14,15によって大気
圧領域Pから密閉されている。副ポールピース5の適所
には、小さな貫通孔30が設けられており、この貫通孔
30の存在により中間室31と予備室6とが同一気圧に
保持されるようになっている。中間室31は、図2に示
すように、主磁石3の働きにより主ポールピース2、回
転軸1、副ポールピース5を経由して形成される磁気閉
回路Jによって囲まれる空間である。中間室31と予備
室6とを結ぶ貫通孔30の数は、中間室31と予備室6
とが同一気圧に保持される範囲内において自由に設定で
きる。A preliminary chamber 6 which is a cylindrical space is formed between the seal block 13 and the auxiliary pole piece 5, and the preliminary chamber 6 is sealed from the atmospheric pressure region P by O-rings 14 and 15. Has been done. A small through hole 30 is provided at an appropriate position of the auxiliary pole piece 5, and the presence of the through hole 30 allows the intermediate chamber 31 and the auxiliary chamber 6 to be maintained at the same atmospheric pressure. As shown in FIG. 2, the intermediate chamber 31 is a space surrounded by a magnetic closed circuit J formed by the action of the main magnet 3 via the main pole piece 2, the rotary shaft 1, and the sub pole piece 5. The number of through holes 30 connecting the intermediate chamber 31 and the auxiliary chamber 6 is the same as the number of the intermediate chamber 31 and the auxiliary chamber 6.
It can be set freely within the range where and are maintained at the same atmospheric pressure.
【0020】図1において、予備室6を形成するケーシ
ング9の壁には、貫通孔である排気孔16が設けられて
おり、その排気孔16に軸封装置側の真空ポンプ18か
ら延びる排気管19が気密に接続されている。排気孔1
9の途中には中間室圧力調節バルブ20が設けられてい
る。In FIG. 1, an exhaust hole 16 which is a through hole is provided in a wall of a casing 9 which forms a preliminary chamber 6, and an exhaust pipe extending from a vacuum pump 18 on the shaft sealing device side is provided in the exhaust hole 16. 19 are airtightly connected. Exhaust hole 1
An intermediate chamber pressure control valve 20 is provided in the middle of 9.
【0021】図3はプロセス室21を含めた磁性流体軸
封装置の駆動系の全体を示している。この駆動系におい
て、ターボ分子ポンプ23がバルブ22を介してプロセ
ス室21に接続されている。そして、そのターボ分子ポ
ンプ23にバルブ24を介してプロセス室側の真空ポン
プ17が接続されている。また、その真空ポンプ17か
らプロセス室21へ通じる排気管26の途中に、バルブ
27が設けられている。プロセス室21と軸封装置側排
気管19との間には空気通流管28が設けられており、
その通流管28の途中にバルブ29が設けられている。FIG. 3 shows the entire drive system of the magnetic fluid shaft sealing device including the process chamber 21. In this drive system, a turbo molecular pump 23 is connected to the process chamber 21 via a valve 22. A vacuum pump 17 on the process chamber side is connected to the turbo molecular pump 23 via a valve 24. A valve 27 is provided in the middle of the exhaust pipe 26 that leads from the vacuum pump 17 to the process chamber 21. An air flow pipe 28 is provided between the process chamber 21 and the shaft sealing device side exhaust pipe 19,
A valve 29 is provided in the middle of the flow pipe 28.
【0022】以下、上記構成より成る磁性流体軸封装置
及びその駆動系について、その動作を説明する。The operation of the magnetic fluid shaft sealing device having the above structure and its drive system will be described below.
【0023】図2において説明した磁気閉回路Jの働き
により、主ポールピース2と回転軸1との間の隙間G
に、磁性流体によって形成される膜である磁性流体膜4
が形成される。またこのとき、副ポールピース5と回転
軸1との間の隙間にも磁性流体膜4aが形成される。こ
れらの磁性流体膜のうち、主ポールピース2と回転軸1
との間に形成される磁性流体膜4の働きにより、中間室
31内すなわち予備室6内とプロセス室21内との間の
差圧が保持される。中間室31すなわち予備室6と大気
圧領域Pとの間の差圧は、シールブロック13に設けた
Oリング14,15によって保持される。Due to the operation of the magnetic closed circuit J described in FIG. 2, the gap G between the main pole piece 2 and the rotary shaft 1 is formed.
The magnetic fluid film 4 which is a film formed by the magnetic fluid
Is formed. At this time, the magnetic fluid film 4a is also formed in the gap between the sub pole piece 5 and the rotating shaft 1. Of these magnetic fluid films, the main pole piece 2 and the rotating shaft 1
By the action of the magnetic fluid film 4 formed between and, the differential pressure between the intermediate chamber 31, that is, the preliminary chamber 6 and the process chamber 21 is maintained. The differential pressure between the intermediate chamber 31, that is, the preparatory chamber 6 and the atmospheric pressure region P is held by the O-rings 14 and 15 provided in the seal block 13.
【0024】図3において、軸封装置側真空ポンプ18
及びプロセス室側真空ポンプ17が停止している場合、
軸封装置内の中間室31及びプロセス室21内は、等し
く大気圧となっている。この状態で、中間室圧力調節バ
ルブ20を開き、プロセス室圧力調節バルブ27を開
き、さらに空気通流管28のバルブ29を開き、そして
軸封装置側真空ポンプ18及びプロセス室側真空ポンプ
17の作動を開始する。両ポンプ18,17の作動によ
り、軸封装置内の中間室31及びプロセス室21内が徐
々に減圧されてゆく。このとき、プロセス室21と中間
室31との間には空気通流管28が設けられているの
で、両者の気圧差はほとんどゼロに維持される。但し、
発明者の実験によれば、中間室31内の圧力の方が、プ
ロセス室21内の圧力よりもわずかに低くなるようであ
った。勿論、その圧力差は磁性流体膜4(図2)の耐差
圧よりも小さい値である。In FIG. 3, a vacuum pump 18 on the shaft sealing device side is provided.
And when the process chamber side vacuum pump 17 is stopped,
The inside pressure of the intermediate chamber 31 and the process chamber 21 in the shaft sealing device is equal to the atmospheric pressure. In this state, the intermediate chamber pressure adjusting valve 20 is opened, the process chamber pressure adjusting valve 27 is opened, the valve 29 of the air flow pipe 28 is further opened, and the shaft sealing device side vacuum pump 18 and the process chamber side vacuum pump 17 are opened. Start operation. By the operation of both pumps 18 and 17, the pressure inside the intermediate chamber 31 and the process chamber 21 in the shaft sealing device is gradually reduced. At this time, since the air flow pipe 28 is provided between the process chamber 21 and the intermediate chamber 31, the atmospheric pressure difference between the two is maintained at almost zero. However,
According to the experiments by the inventor, the pressure in the intermediate chamber 31 seems to be slightly lower than the pressure in the process chamber 21. Of course, the pressure difference is smaller than the withstand pressure difference of the magnetic fluid film 4 (FIG. 2).
【0025】上記の減圧動作の間、空気通流管28の働
きにより、中間室31とプロセス室21との間の圧力差
はほぼ等しく、すなわち磁性流体膜4の耐差圧よりも小
さい圧力差に維持される。この結果、中間室31内の空
気が磁性流体膜4を破ってプロセス室21内へ噴出する
ことが確実に防止される。During the above depressurizing operation, the pressure difference between the intermediate chamber 31 and the process chamber 21 is almost equal due to the action of the air flow pipe 28, that is, the pressure difference smaller than the withstand pressure difference of the magnetic fluid film 4. Maintained at. As a result, the air in the intermediate chamber 31 is reliably prevented from breaking through the magnetic fluid film 4 and ejecting into the process chamber 21.
【0026】徐々に減圧される中間室31内の圧力が磁
性流体膜4の耐差圧にほぼ等しい値、例えば100To
rr程度まで下がると、通流管28のバルブ29が閉じ
られ、その後は軸封装置側真空ポンプ18によって中間
室31が、そしてプロセス室側真空ポンプ17によって
プロセス室21内が、それぞれ独自に減圧される。ま
た、プロセス室21内の圧力が所定圧力まで下がると、
ターボ分子ポンプ23に付設のバルブ22が開かれ、さ
らにその後段のバルブ24が開かれて、ターボ分子ポン
プ23による高精度の排気が行われる。最終的には、プ
ロセス室21内の圧力が10-8Torr程度に、そして
軸封装置内の中間室31内が150Torr程度に減圧
される。The pressure in the intermediate chamber 31, which is gradually reduced, has a value approximately equal to the differential pressure resistance of the magnetic fluid film 4, eg, 100 To.
When the pressure is reduced to about rr, the valve 29 of the flow pipe 28 is closed, and thereafter, the intermediate chamber 31 is depressurized by the shaft sealing device side vacuum pump 18 and the process chamber 21 is depressurized by the process chamber side vacuum pump 17, respectively. To be done. Further, when the pressure in the process chamber 21 drops to a predetermined pressure,
The valve 22 attached to the turbo molecular pump 23 is opened, and the valve 24 at the subsequent stage is opened, so that the turbo molecular pump 23 performs high-precision exhaust. Finally, the pressure in the process chamber 21 is reduced to about 10 −8 Torr, and the pressure in the intermediate chamber 31 in the shaft sealing device is reduced to about 150 Torr.
【0027】ターボ分子ポンプ23によりプロセス室2
1内を精度の高い真空状態に減圧する間、中間室31と
プロセス室21との間の圧力差は、既に、磁性流体膜4
(図2)の耐差圧値以下に下げられているので、この場
合も、中間室31内の空気が磁性流体膜4を破ってプロ
セス室21内へ噴出することが確実に防止される。The process chamber 2 is driven by the turbo molecular pump 23.
While decompressing the inside of the chamber 1 to a highly accurate vacuum state, the pressure difference between the intermediate chamber 31 and the process chamber 21 has already been increased.
Since the pressure resistance value is lower than the withstand pressure difference value shown in FIG. 2, the air in the intermediate chamber 31 is surely prevented from breaking the magnetic fluid film 4 and ejecting into the process chamber 21.
【0028】以上のように図3において、中間室31内
とプロセス室21内の圧力差は、空気通流管28を設け
ることにより、常に磁性流体膜4の耐差圧値以下の値に
なるように制御される。ここにいう磁性流体膜4の耐差
圧値とは磁性流体膜4によって保持し得る圧力差のこと
であり、この値は、磁石の特性、磁性流体の特性、主ポ
ールピース2の形状、そして主ポールピース2と回転軸
1との間の隙間Gの大きさ等の要因に応じて種々の値を
とる。発明者の実験によれば、ある具体的な使用条件を
考えた場合、その耐差圧値は次のような値をとることが
わかった。As described above, in FIG. 3, the pressure difference between the intermediate chamber 31 and the process chamber 21 is always equal to or lower than the withstand pressure difference value of the magnetic fluid film 4 by providing the air flow pipe 28. To be controlled. The differential pressure resistance value of the magnetic fluid film 4 referred to here is the pressure difference that can be held by the magnetic fluid film 4, and this value is the characteristics of the magnet, the characteristics of the magnetic fluid, the shape of the main pole piece 2, and It takes various values depending on factors such as the size of the gap G between the main pole piece 2 and the rotary shaft 1. According to the experiments conducted by the inventor, it has been found that the pressure resistance value has the following value when a certain specific use condition is considered.
【0029】(磁性流体膜の耐差圧に関する実験例) 条件 1.磁性流体軸封装置として、図2に示した構造の装置
を使用した。(Experimental Example Regarding Resistance to Differential Pressure of Magnetic Fluid Film) Conditions 1. As the magnetic fluid shaft sealing device, the device having the structure shown in FIG. 2 was used.
【0030】2.磁性流体4の特性 飽和磁化 :200 ガウス 比重 :2.10 粘度 :5,000 CPS at 20゜C 蒸気圧 :2×10-11 Torr at 20゜C 5×10-7 Torr at 100゜C ベース溶液:パーフルオロポリエーテル 金属微粒子:マンガン亜鉛フェライト(MnO・ZnO
・Fe2O3) 3.主磁石3の特性 種類 :2−17系(Sm2[Co,Cu,F
e,Zr]17) 残留磁束密度 :9.2〜9.8 kG(キロガウス) 保持力 :7.8〜9.4 kOe(キロエルス
テッド) 最大エネルギ積:20〜24MGOe(メガガウスエル
ステッド) 以上の条件の下で、主ポールピース2と回転軸1との間
の隙間Gを変えて、それぞれのときの磁性流体膜4の耐
差圧を測定したところ、次の表1のような結果を得た。 表1 ──────────────────────── 隙間G(μm) 耐差圧(Torr) ──────────────────────── 80 230 100 180 120 150 ──────────────────────── なお、主ポールピース2の回転軸1に最も接近する先端
の磁界強度は、3000G(ガウス)であった。2. Characteristics of magnetic fluid 4 Saturation magnetization: 200 Gauss Specific gravity: 2.10 Viscosity: 5,000 CPS at 20 ° C Vapor pressure: 2 × 10 -11 Torr at 20 ° C 5 × 10 -7 Torr at 100 ° C Base solution : Perfluoropolyether Metal fine particles: Manganese zinc ferrite (MnO.ZnO
・ Fe 2 O 3 ) 3. Characteristic type of main magnet 3: 2-17 system (Sm 2 [Co, Cu, F
e, Zr] 17 ) Residual magnetic flux density: 9.2 to 9.8 kG (kilogauss) Retention force: 7.8 to 9.4 kOe (kiloersted) Maximum energy product: 20 to 24 MGOe (megagauss oersted) or more Under the conditions, the gap G between the main pole piece 2 and the rotating shaft 1 was changed and the differential pressure resistance of the magnetic fluid film 4 at each time was measured. The results shown in Table 1 below were obtained. It was Table 1 ──────────────────────── Gap G (μm) Differential pressure resistance (Torr) ────────────── ─────────── 80 230 100 100 180 120 150 ──────────────────────── In addition, the rotation axis of the main pole piece 2 The magnetic field strength of the tip closest to 1 was 3000 G (Gauss).
【0031】表1の結果をグラフに示すと図4のような
グラフが得られた。このグラフからわかることは、得ら
れた曲線Fの下側の領域Sが磁性流体膜4の耐差圧値を
越えない領域であるということである。従って、上記の
条件欄に記載した磁性流体及び磁石を用いた場合には、
中間室31(図2)とプロセス室21との圧力差を図4
の曲線Fよりも小さい圧力値となるように制御すれば、
磁性流体膜4に加わる圧力がその磁性流体膜に固有の耐
差圧値以下に抑えられて、その磁性流体膜4が破れるの
を確実に防止できるということである。When the results of Table 1 are shown in a graph, a graph as shown in FIG. 4 was obtained. What can be understood from this graph is that the area S below the obtained curve F is an area that does not exceed the differential pressure resistance value of the magnetic fluid film 4. Therefore, when using the magnetic fluid and magnet described in the above condition column,
The pressure difference between the intermediate chamber 31 (FIG. 2) and the process chamber 21 is shown in FIG.
If the pressure value is controlled to be smaller than the curve F of
This means that the pressure applied to the magnetic fluid film 4 is suppressed to a value equal to or lower than the withstanding pressure difference value peculiar to the magnetic fluid film, and the magnetic fluid film 4 can be reliably prevented from breaking.
【0032】なお、図3に示した駆動系においては、既
に触れたように、プロセス室21と中間室31とを連通
する空気通流管28を設けたので、両室の圧力差は自動
的にほぼ等しく、すなわち磁性流体膜4の耐差圧値以下
に保持される。In the drive system shown in FIG. 3, as already mentioned, since the air flow pipe 28 that connects the process chamber 21 and the intermediate chamber 31 is provided, the pressure difference between the two chambers is automatically adjusted. Is substantially equal to, that is, the differential pressure resistance value of the magnetic fluid film 4 is maintained.
【0033】(真空排気駆動系の他の実施例)図5は、
図1に示した磁性流体軸封装置を駆動するための真空排
気系の他の実施例を示している。図5に示した真空排気
系が図3に示した真空排気系と大きく異なる点は、図3
においてプロセス室21と中間室31との間に設けた空
気通流管28を取り除き、そしてプロセス室21と中間
室31をそれぞれ独自に排気することである。(Other Embodiment of Vacuum Evacuation Drive System) FIG.
2 shows another embodiment of a vacuum exhaust system for driving the magnetic fluid shaft sealing device shown in FIG. 1. 3 is different from the vacuum exhaust system shown in FIG. 3 in that the vacuum exhaust system shown in FIG.
In (1), the air flow pipe 28 provided between the process chamber 21 and the intermediate chamber 31 is removed, and the process chamber 21 and the intermediate chamber 31 are independently exhausted.
【0034】図5において、プロセス室21にはその内
部の圧力を検出する圧力センサ32が設けられている。
また、軸封装置側排気管19の適所には、中間室31内
の圧力を検出する圧力センサ33が設けられている。各
圧力センサ32,33は各室内部の圧力情報を電気信号
に変換して出力し、その出力信号はコンピュータを内蔵
した制御装置34の入力ポートに入力される。制御装置
34の出力ポートには、中間室圧力調節バルブ20、タ
ーボ分子ポンプ23に付設の圧力力調節バルブ22、タ
ーボ分子ポンプ23の後段に位置する圧力調節バルブ2
4及びプロセス室圧力調節バルブ27の各バルブのON
/OFFドライバが接続されている。In FIG. 5, the process chamber 21 is provided with a pressure sensor 32 for detecting the pressure inside.
Further, a pressure sensor 33 that detects the pressure in the intermediate chamber 31 is provided at an appropriate position of the exhaust pipe 19 on the shaft sealing device side. Each of the pressure sensors 32 and 33 converts the pressure information of each room into an electric signal and outputs the electric signal, and the output signal is input to an input port of a control device 34 having a built-in computer. At the output port of the control device 34, the intermediate chamber pressure control valve 20, the pressure force control valve 22 attached to the turbo molecular pump 23, and the pressure control valve 2 located at the subsequent stage of the turbo molecular pump 23.
4 and the process chamber pressure control valve 27 are turned on.
The / OFF driver is connected.
【0035】制御装置34内のプログラム格納領域に
は、図示の各機器の動作を制御するためのプログラムが
記憶されており、そのプログラムに基づいて、以下のよ
うな動作が実行される。A program for controlling the operation of each device shown in the figure is stored in the program storage area in the control device 34, and the following operation is executed based on the program.
【0036】軸封装置内の中間室31及びプロセス室2
1は、それぞれ独自に、真空ポンプ18及び17によっ
て減圧される。この減圧動作の間、制御装置34は圧力
センサ32及び33によって、プロセス室21内の圧力
を検知し、両者の差を演算する。この演算結果は、磁性
流体膜4(図2)に固有の耐差圧値に対応して予め決め
られているしきい値と比較される。このしきい値を設定
する場合には、例えば、図4に示した磁性流体膜に関す
る耐差圧値データが参照される。Intermediate chamber 31 and process chamber 2 in the shaft sealing device
1 is decompressed independently by vacuum pumps 18 and 17. During this depressurization operation, the control device 34 detects the pressure in the process chamber 21 by the pressure sensors 32 and 33 and calculates the difference between the two. This calculation result is compared with a predetermined threshold value corresponding to the differential pressure resistance value specific to the magnetic fluid film 4 (FIG. 2). When setting this threshold value, for example, the differential pressure resistance data regarding the magnetic fluid film shown in FIG. 4 is referred to.
【0037】制御装置34は、比較結果に基づいて各圧
力調節バルブ20,22,24,27を制御して、プロ
セス室21内の圧力と中間室31内の圧力との差が磁性
流体膜4の耐差圧値よりも常に小さくなるようにする。
これにより、プロセス室21及び中間室31の減圧動作
の際及びプロセス室21内が所望の真空状態になった
後、中間室31内の空気が磁性流体膜4を破ってプロセ
ス室21内へ噴出するのを確実に防止できる。The control device 34 controls the pressure control valves 20, 22, 24 and 27 based on the comparison result, and the difference between the pressure in the process chamber 21 and the pressure in the intermediate chamber 31 is determined by the magnetic fluid film 4. Always be smaller than the differential pressure resistance value of.
As a result, during the depressurizing operation of the process chamber 21 and the intermediate chamber 31 and after the inside of the process chamber 21 is set to a desired vacuum state, the air in the intermediate chamber 31 breaks the magnetic fluid film 4 and is ejected into the process chamber 21. It can be surely prevented.
【0038】(第2実施例)図6は、磁性流体軸封装置
の第2実施例を示している。この実施例が図2に示した
第1実施例と異なる点は、主ポールピース2の左側面、
すなわち主ポールピース2を挟んで主磁石3と対向する
位置に補助磁石12を固着したことである。この補助磁
石12は、その右側面がN極で左側面がS極である。つ
まり、主磁石3と補助磁石12の極性は互いに相対向し
ている。(Second Embodiment) FIG. 6 shows a second embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device. This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 2 in that the left side surface of the main pole piece 2 is
That is, the auxiliary magnet 12 is fixed at a position facing the main magnet 3 with the main pole piece 2 interposed therebetween. The auxiliary magnet 12 has an N pole on the right side and an S pole on the left side. That is, the polarities of the main magnet 3 and the auxiliary magnet 12 are opposite to each other.
【0039】極性が相対向する補助磁石12を設けたこ
とにより、主磁石3に起因して主ポールピース2から回
転軸1へ向う磁束線の強さは、補助磁石12を用いない
場合に比べて強くなっている。従って、主ポールピース
2と回転軸1との間に形成される磁性流体膜4の容積、
密度又は強度は、主磁石3のみに起因して形成された磁
性流体膜4よりも大きく又は高くなる。このため、磁性
流体膜4によって保持し得る差圧、すなわち耐差圧は、
第1実施例(図2)の場合よりも大きくなる。よって、
中間室31とプロセス室21との間の差圧制御がより一
層容易になる。By providing the auxiliary magnets 12 of opposite polarities, the strength of the magnetic flux lines from the main pole piece 2 to the rotary shaft 1 due to the main magnets 3 is greater than that when the auxiliary magnets 12 are not used. Is getting stronger. Therefore, the volume of the magnetic fluid film 4 formed between the main pole piece 2 and the rotating shaft 1,
The density or strength is larger or higher than that of the magnetic fluid film 4 formed only by the main magnet 3. Therefore, the differential pressure that can be retained by the magnetic fluid film 4, that is, the differential pressure resistance is
This is larger than in the case of the first embodiment (FIG. 2). Therefore,
The differential pressure control between the intermediate chamber 31 and the process chamber 21 becomes easier.
【0040】(第3実施例)図7は、本発明に係る磁性
流体軸封装置の第3実施例を示している。この実施例に
おいて、図1に示した実施例に用いた部材と同じ部材は
同じ符号を用いて示してある。この実施例の特徴は、主
ポールピース2に隣接する主磁石43に空気通流用の貫
通孔40を設け、その貫通孔40を通して中間室31内
を真空ポンプ18によって排気するようにしたことであ
る。この構成によれば、図1の実施例における予備室6
を設ける必要がなくなり、軸封装置の全体形状を非常に
小型にすることができる。なお、主磁石43に貫通孔4
0を設けることに代えて、主磁石43の1カ所にスリッ
トを形成し、それを空気通流用の通路として用いること
もできる。(Third Embodiment) FIG. 7 shows a third embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention. In this embodiment, the same members as those used in the embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The feature of this embodiment is that the main magnet 43 adjacent to the main pole piece 2 is provided with a through hole 40 for air flow, and the inside of the intermediate chamber 31 is exhausted by the vacuum pump 18 through the through hole 40. .. According to this structure, the auxiliary chamber 6 in the embodiment of FIG.
Is unnecessary, and the overall shape of the shaft sealing device can be made extremely small. The through hole 4 is formed in the main magnet 43.
Instead of providing 0, it is also possible to form a slit at one place of the main magnet 43 and use it as a passage for air flow.
【0041】(第4実施例)図8は、本発明に係る磁性
流体軸封装置の第4実施例を示している。この実施例に
おいても、図1に示した実施例に用いた部材と同じ部材
は同じ符号を用いて示してある。この実施例の特徴は、
主磁石3の右側に配置された副ポールピース45の一部
に空気通流用の貫通孔50を設け、その貫通孔50を通
して中間室31内を真空ポンプ18によって排気するよ
うにしたことである。貫通孔50は、図9に示すよう
に、副ポールピース45の少なくとも1カ所に半径方向
に沿って設けられる。この実施例においても、図1の実
施例における予備室6を設ける必要がなくなり、軸封装
置の全体形状を非常に小型にすることができる。また、
本実施例は、主磁石3に貫通孔を形成することが難しい
事情がある場合に好都合である。(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention. Also in this embodiment, the same members as those used in the embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The feature of this embodiment is that
The through-hole 50 for air flow is provided in a part of the auxiliary pole piece 45 arranged on the right side of the main magnet 3, and the inside of the intermediate chamber 31 is exhausted by the vacuum pump 18 through the through-hole 50. As shown in FIG. 9, the through hole 50 is provided in at least one location of the auxiliary pole piece 45 along the radial direction. Also in this embodiment, it is not necessary to provide the auxiliary chamber 6 in the embodiment of FIG. 1, and the overall shape of the shaft sealing device can be made very small. Also,
This embodiment is convenient when there is a situation in which it is difficult to form a through hole in the main magnet 3.
【0042】(第5実施例)図10は、本発明に係る磁
性流体軸封装置の第5実施例を示している。この実施例
は、図8に示した実施例に改変を加えたものである。具
体的には、Oリング14及び15を備えたシールブロッ
ク13の代りに、磁性流体軸封ユニット35を用いてい
る。この磁性流体軸封ユニット35は、4つのポールピ
ース36と、4つの磁石37と、各ポールピース36の
内周端と回転軸1との間に注入された磁性流体38とに
よって構成されている。(Fifth Embodiment) FIG. 10 shows a fifth embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention. This embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. Specifically, instead of the seal block 13 including the O-rings 14 and 15, a magnetic fluid shaft sealing unit 35 is used. The magnetic fluid shaft sealing unit 35 includes four pole pieces 36, four magnets 37, and a magnetic fluid 38 injected between the inner peripheral end of each pole piece 36 and the rotary shaft 1. ..
【0043】図8に示したOリング14,15を用いた
実施例は、回転軸1の回転速度が比較的遅い場合に有効
に働く。しかしながら、回転軸1の回転速度が速い場
合、気密性が低下して中間室31内の圧力が不安定にな
ることが考えられる。これに対し、中間室31と大気圧
領域Pとの間に磁性流体軸封ユニット35を用いた本実
施例によれば、回転軸1の回転速度が早くなる場合でも
高精度の気密性が確保され、中間室31内の圧力を安定
に保持できる。The embodiment using the O-rings 14 and 15 shown in FIG. 8 works effectively when the rotation speed of the rotary shaft 1 is relatively low. However, when the rotation speed of the rotary shaft 1 is high, it is conceivable that the airtightness is reduced and the pressure in the intermediate chamber 31 becomes unstable. On the other hand, according to the present embodiment in which the magnetic fluid shaft sealing unit 35 is used between the intermediate chamber 31 and the atmospheric pressure region P, highly accurate airtightness is secured even when the rotation speed of the rotary shaft 1 is increased. Therefore, the pressure in the intermediate chamber 31 can be stably maintained.
【0044】以上の説明において、プロセス室21とし
ては、半導体ウエハの減圧処理装置、真空乾燥機、回転
対陰極形式のX線発生装置、単結晶引き上げ装置、イオ
ン注入装置、その他回転軸をプロセス室の内外にわたっ
て設置する必要のある、あらゆる装置を考えることがで
きる。In the above description, as the process chamber 21, a semiconductor wafer decompression processing device, a vacuum dryer, a rotating anticathode type X-ray generator, a single crystal pulling device, an ion implanting device, and other rotary shafts are used as the process chamber. You can think of any device that needs to be installed both inside and outside.
【0045】以上、好ましい実施例をあげて本発明を説
明したが、本発明はそれらの実施例に限定されるもので
はない。例えば、上記の各実施例では、回転軸1として
中実丸棒から成る回転軸を考えたが、それに代えて複数
の軸部材を同軸状に重ねることによって構成された、い
わゆる多軸構成の回転軸とすることもできる。The present invention has been described above with reference to the preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, in each of the above-described embodiments, the rotary shaft composed of a solid round bar is considered as the rotary shaft 1, but instead of this, a rotation of a so-called multi-axis structure constituted by stacking a plurality of shaft members coaxially is formed. It can also be an axis.
【0046】[0046]
【発明の効果】請求項1記載の磁性流体軸封装置によれ
ば、減圧制御される中間室を形成するポールピースに接
触又は近接して主磁石を設けたので、そのポールピース
と回転軸との間に強力な磁路を形成することができ、従
って、ポールピースと回転軸との間に形成される磁性流
体膜、すなわちプロセス室と中間室とを区分けする磁性
流体膜の強度を非常に強くすることができ、その磁性流
体膜の耐差圧を高い値に維持できる。この結果、中間室
を減圧するための排気制御を容易に行うことができるよ
うになった。According to the magnetic fluid shaft sealing device of the first aspect, since the main magnet is provided in contact with or close to the pole piece forming the intermediate chamber whose pressure is reduced, the pole piece and the rotary shaft are A strong magnetic path can be formed between the pole piece and the rotating shaft, and therefore the strength of the magnetic fluid film formed between the pole piece and the rotating shaft, that is, the magnetic fluid film that separates the process chamber and the intermediate chamber from each other, can be very high. It can be strengthened and the differential pressure resistance of the magnetic fluid film can be maintained at a high value. As a result, exhaust control for reducing the pressure in the intermediate chamber can be easily performed.
【0047】請求項2記載の磁性流体軸封装置によれ
ば、より一層耐差圧の高い磁性流体膜を形成することが
可能となり、中間室の排気制御がより一層簡単になる。According to the magnetic fluid shaft sealing device of the second aspect, it is possible to form a magnetic fluid film having a higher withstand pressure differential, and the exhaust control of the intermediate chamber is further simplified.
【0048】請求項4記載の磁性流体軸封装置の駆動装
置によれば、非常に簡単な構成により、プロセス室内と
中間室内との間の相対圧力差を両室を仕切る磁性流体膜
の耐差圧値以下の値に保持できる。According to the driving device of the magnetic fluid shaft sealing device of the fourth aspect, the difference in relative pressure between the process chamber and the intermediate chamber can be prevented by the magnetic fluid film having a very simple structure. It can be maintained below the pressure value.
【0049】請求項5記載の磁性流体軸封装置の駆動装
置によれば、プロセス室内及び中間室内の真空排気を自
動的に且つ高精度に行うことができる。According to the driving device for the magnetic fluid shaft sealing device of the fifth aspect, it is possible to automatically and highly accurately evacuate the process chamber and the intermediate chamber.
【0050】[0050]
【図1】本発明に係る磁性流体軸封装置の第1実施例を
示す側面断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of a magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図2】第1実施例の要部を拡大して示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an enlarged main part of the first embodiment.
【図3】本発明に係る磁性流体軸封装置の駆動装置の一
実施例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a drive device for a magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図4】ポールピースと回転軸との間の間隙と耐差圧値
との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a gap between a pole piece and a rotating shaft and a withstand pressure difference value.
【図5】本発明に係る磁性流体軸封装置の駆動装置の他
の一実施例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of the drive device of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図6】本発明に係る磁性流体軸封装置の第2実施例を
示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a second embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図7】本発明に係る磁性流体軸封装置の第3実施例を
示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図8】本発明に係る磁性流体軸封装置の第4実施例を
示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a fourth embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図9】第4実施例に用いられる副ポールピースを示す
斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a sub pole piece used in a fourth embodiment.
【図10】本発明に係る磁性流体軸封装置の第5実施例
を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a fifth embodiment of the magnetic fluid shaft sealing device according to the present invention.
【図11】従来の磁性流体軸封装置の一例を示す断面図
である。FIG. 11 is a sectional view showing an example of a conventional magnetic fluid shaft sealing device.
【図12】従来の磁性流体軸封装置の他の一例を断面図
である。FIG. 12 is a cross-sectional view of another example of the conventional magnetic fluid shaft sealing device.
1 回転軸 2 主ポールピース 3 主磁石 4 磁性流体膜 5 副ポールピース 12 補助磁石 17 プロセス室側真空ポンプ 18 中間室側真空ポンプ 20 中間室圧力調節バルブ 21 プロセス室 31 中間室 J 磁性流体膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 rotating shaft 2 main pole piece 3 main magnet 4 magnetic fluid film 5 sub pole piece 12 auxiliary magnet 17 process chamber side vacuum pump 18 intermediate chamber side vacuum pump 20 intermediate chamber pressure control valve 21 process chamber 31 intermediate chamber J magnetic fluid film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼倉 知 東京都昭島市松原町3−9−12 理学電機 株式会社拝島工場内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 長谷川 功宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 山崎 裕一郎 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 (72)発明者 森 重哉 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tomo Numakura 3-9-12 Matsubara-cho, Akishima-shi, Tokyo Inside the Haijima factory, Rigaku Denki Co., Ltd. Incorporated company Toshiba Research Institute (72) Inventor Nobuhiro Hasegawa 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research Institute (72) Inventor Yuichiro Yamazaki 72 Horikawa-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa Address: Toshiba Horikawacho Factory (72) Inventor Shigeya Mori 72, Horikawacho, Saiwai-ku, Kawasaki, Kanagawa Prefecture Stock: Toshiba Horikawacho Factory
Claims (5)
て配設される回転軸のまわりの軸方向の圧力差を保持す
る磁性流体軸封装置において、 プロセス室に接していて回転軸に対して隙間をおいて配
置された主ポールピースと、 主ポールピースと回転軸との間の隙間に形成される磁性
流体膜と、 主ポールピースに隣接して配置された主磁石と、 主磁石を間に挟んで主ポールピースに対向して配置され
た副ポールピースと、 主磁石の働きにより主ポールピース、回転軸、そして副
ポールピースを経由して形成される磁気閉回路によって
囲まれる中間室と、 その中間室を減圧する中間室減圧手段とを有することを
特徴とする磁性流体軸封装置。1. A magnetic fluid shaft sealing device for maintaining a pressure difference in the axial direction around a rotating shaft disposed between a process chamber and the outside of the process chamber, wherein a gap is formed between the process chamber and the rotating shaft. The main pole piece, the magnetic fluid film formed in the gap between the main pole piece and the rotating shaft, the main magnet arranged adjacent to the main pole piece, and the main magnet between them. A sub-pole piece arranged opposite to the main pole piece, an intermediate chamber surrounded by a magnetic closed circuit formed by the action of the main magnet via the main pole piece, the rotating shaft, and the sub pole piece, and the middle A magnetic fluid shaft sealing device, comprising: an intermediate chamber depressurizing means for depressurizing the chamber.
て、主ポールピースを挟んで主磁石に対向して配置され
た補助磁石を有しており、主磁石と補助磁石とは互いに
同極が相対向することを特徴とする磁性流体軸封装置。2. The magnetic fluid shaft sealing device according to claim 1, further comprising an auxiliary magnet that is arranged to face the main magnet with the main pole piece interposed therebetween, and the main magnet and the auxiliary magnet have the same pole. A magnetic fluid shaft sealing device, characterized in that they face each other.
するための駆動方法であって、プロセス室と中間室との
間の圧力差を、主ポールピースと回転軸との間に形成さ
れる磁性流体膜が保持し得る耐差圧以下の値に保持する
ように、上記中間室減圧手段によって中間室を減圧する
ことを特徴とする磁性流体軸封装置の駆動方法。3. A driving method for driving the magnetic fluid shaft sealing device according to claim 1, wherein a pressure difference between the process chamber and the intermediate chamber is formed between the main pole piece and the rotary shaft. A method for driving a magnetic fluid shaft sealing device, characterized in that the intermediate chamber decompressing means decompresses the intermediate chamber so as to maintain a value equal to or lower than a withstand pressure difference capable of being retained by the magnetic fluid film.
するための駆動装置であって、プロセス室を減圧するた
めのプロセス室減圧手段と、プロセス室と中間室との間
に設けられていて両室間を連通する空気通流管とを有す
ることを特徴とする磁性流体軸封装置の駆動装置。4. A drive device for driving the magnetic fluid shaft sealing device according to claim 1, wherein the drive device is provided between the process chamber pressure reducing means for reducing the pressure of the process chamber and the process chamber and the intermediate chamber. A drive device for a magnetic fluid shaft sealing device, comprising: an air flow pipe that communicates between the two chambers.
するための駆動装置であって、 中間室減圧手段に付随して設けられる中間室圧力調節バ
ルブと、 プロセス室を減圧するためのプロセス室減圧手段と、 プロセス室減圧手段に付随して設けられるプロセス室圧
力調節バルブと、 プロセス室内の圧力を検知するプロセス室圧力センサ
と、 中間室内の圧力を検知する中間室圧力センサと、 プロセス室圧力センサ及び中間室圧力センサからの圧力
信号を入力してプロセス室圧力調節バルブ及び中間室圧
力調節バルブの動作を制御する制御装置とを有してお
り、 上記制御装置は、プロセス室と中間室との圧力差を、主
ポールピースと回転軸との間に形成される磁性流体膜が
保持し得る耐差圧以下の値に保持するように、プロセス
室圧力調節バルブ及び中間室圧力調節バルブを制御する
ことを特徴とする磁性流体軸封装置の駆動装置。5. A drive device for driving the magnetic fluid shaft sealing device according to claim 1, further comprising: an intermediate chamber pressure control valve provided in association with the intermediate chamber pressure reducing means, and a process chamber for reducing pressure. A process chamber pressure reducing means, a process chamber pressure control valve provided in association with the process chamber pressure reducing means, a process chamber pressure sensor for detecting the pressure in the process chamber, an intermediate chamber pressure sensor for detecting the pressure in the intermediate chamber, And a control device for controlling the operation of the process chamber pressure control valve and the intermediate chamber pressure control valve by inputting the pressure signals from the chamber pressure sensor and the intermediate chamber pressure sensor. The process chamber pressure adjustment valve is set so that the pressure difference between the chamber and the chamber is maintained at a value less than the withstand pressure difference that can be retained by the magnetic fluid film formed between the main pole piece and the rotating shaft. And drive of the magnetic fluid shaft sealing apparatus characterized by controlling the intermediate chamber pressure regulating valve.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4118117A JPH05288277A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Magnetic fluid shaft sealing device and method and device for driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4118117A JPH05288277A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Magnetic fluid shaft sealing device and method and device for driving the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05288277A true JPH05288277A (en) | 1993-11-02 |
Family
ID=14728454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4118117A Pending JPH05288277A (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Magnetic fluid shaft sealing device and method and device for driving the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05288277A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2013083244A (en) * | 2011-09-28 | 2013-05-09 | Denso Corp | Fluid brake device and valve timing adjusting device |
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-
1992
- 1992-04-10 JP JP4118117A patent/JPH05288277A/en active Pending
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