JPH09152041A - 磁性ペーストによる油保持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強い磁力を持ち、潤滑油としての機能を持っ
た磁性ペーストと、ゴム、プラスチック、その他のマグ
ネットとの組合せで、擢動部の潤滑油を長く保持し、円
滑な運動を保つことのできるシール構造を提供する。 【構成】 使途に応じ成型、加工した磁石の磁気ループ
の中に擢動相手を設け、さらに磁性プラスチックまた
は、金属のヨーク及び非磁性スカート等の間に磁性ペー
ストを注入する。プラスチック、ゴムマグネットは成
型、加工が容易で取扱上も破損がなく、切出し接ぎ合せ
で使用できる。また油保持のみに使用の場合も彈性があ
るので便利である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔産業上の利用分野〕本発明は、シール機
構及び、潤滑機構を必要とする機械素子に磁気のベクト
ルを併用することにより、油の保持能力を高める構造に
関する。

【０００２】〔從来の技術〕 （１） 從来から、磁性流体シールが１部の機械素子に
は使われているが、それに使われる磁性流体は、その流
動性は優れているものの、異物との接触による安定性が
低く、且つ、その磁化の強さが小さいため、シール構造
が大きくなり、１般的に応用される分野は限定され、専
ら眞空雰囲気に使用されていると云っても過言ではな
い。 （２） １般にゴムマグネットはフエライト系磁石を含
有する。エネルギー積は１〜２×１０^６ＧＯｅ程度であ
り、從来の磁性流体を使った場合、シール圧力は１段当
り０．１気圧以下である。また、高エネルギー積の磁石
を使用する場合、フエライト磁石は、４〜５×１０^６Ｇ
Ｏｅ、サマリウムコバルト磁石はＭＡＸ３０×１０^６Ｇ
Ｏｅ、ネオジウム−鉄−ボロン磁石は５０×１０^６ＧＯ
ｅである。しかし、これらの磁石は焼結により得られる
ため、薄肉製品は加工に多大の工数を要し、素材の物理
性から破損し易い等の欠点がある。

【０００３】〔発明が解決しようとする課題〕磁気ルー
プに於ける作用磁場は、Ｍを磁石の容積、ｍを拘束され
た磁性ペースト容積、ｋを磁気漏洩系数とリラクタンス
系数の積、Ｉを磁気ペーストの磁化の で示される。本発明に使用される磁性ペーストのＩ値は
從来の磁性流体の約１０倍で１５００^ｅｍｕ／ｃｍ^２程
度で、異物との接触下でも安定している。從って、磁石
のエネルギー積の小さい磁石でも、その容積が小さくて
もＩ値により補償され、シール力ｆは確保される。そし
て、ゴム磁石、またわ、樹脂成形磁石を使い、シートか
らの切出し、成形品等により、エネルギー積１〜２及び
１〜１０×１０^６ＧＯｅの磁石が得られるため、破損な
く使用できる。また、回転シヤフトに直結するスカー
ト、とこれと組合せた磁気ループ保持リングの隙間に磁
性ペーストを充填される方法も利用する。等、本発明の
基本概念を説明し以後、從来の技術に対する課題を項目
で説明する。 （１） 空圧を使うＦＡ機器には１台毎に、オイラーを
設置し、点滴し、圧縮空気内に潤滑油を含ませ、摺動部
に供給する構造にしている。 （２） 水、温水圧機器、弁等の擢動部には潤滑油が、
水、温水等で洗い流れる摺動部には、自己潤滑性をもつ
固体材料のテフロン、黒鉛等を使用し、油を保持する構
造ではなかった。 （３） バルブのステムシールは、昔、グランドパッキ
ン、今、ダイヤフラム、金属ベロー等を使用している
が、高精度を必要とし、且つ、破損が多い。 （４） 球面軸受、球面接手、チェックバルブ等のシー
ル及び潤滑済保持にはシートの高精度仕上げを必要とし
ている。また磁性球もなかった。 （５） エヤーモーター、ミーリングモーター等のロー
タリーベーンは高速回転で油が飛散、磨耗が大きいた
め、自己潤滑性の高い金属、カーボン、プラスチック等
が使用されている。 （６） スクリューコンプレッサーのスクリュー外周
部、ピストンリング入りコンプレッサーの構造等、復雜
形状と材質の研究で密閉性と圧縮性との関係で精度を必
要としてきた。 （７） 繰り返し位置決め精度０．００１ｍｍを必要と
する工作機械のベット、軸受等の擢動部は、面精度と油
の保持が大切で、油を飛散させない方法がない故、ドラ
イでも磨耗しない硬質セラミックの研究がなされてい
る。 （８） 磁性を帯びたプラスチック、ゴム等のＯリング
はなかった。Ｏリングは形状が簡單なため、運動用シー
ルにも多く使われているが、擢動表面にテフロン被膜を
し潤滑性をあげたものも使われている。しかしＯリング
そのものにつけた油が除かれないものはなかった。 （９） 船舶のプロペラ軸シール、及び海洋機器類の防
水を必要とする部分には擢動摩擦抵抗が高くなると困る
部分も多くある。しかし、ゴム、プラスチック、及び金
属で対応している。 （１０） コンピューターを含む事務機器の回転部軸受
には小径の焼結含油軸受が使われているが、潤滑油が含
油でない方法で保持される構造ではなく、摺動によるト
ルクをさらに小さくする必要がある。 （１１） 往復運動のシリンダー内部に使われるウエア
リング、スライドリングは油保持できるものはないた
め、その圧力により締代をかえている。 （１２） 眞空ポンプのローターとケーシングは隙間を
小さくし、油の中で回転するロータリータイプは、排出
口から油がでる故、オイルミストエリミネーター等を必
要としたが、油の飛散しないロータリー式のものはなか
った。 （１３） ナイロン等プラスチックの中に磁石を混練し
た糸、紐等の繊維に油を保持できるものがなかったた
め、魚業網、ロープ等に、貝、海草が付着し、トルクの
上昇と酸素不足が発生した。 （１４） 引戸式の枠部シールは往復動でも非常に難し
いため、電車の窓等、引張力を重視し、シール性を少し
にしてきたが密閉性保持の爲、ガスクロシールが使われ
てきた。

【０００４】〔課題を解決するための手段〕上記目的達
成には、ゴム、プラスチックの彈性を生かし、シート切
出品、型成形品の使い分けることによって磁石を得、大
物から糸迄に対処できるため、それぞれ、その磁石に磁
性ペーストを注入すれば、その手段となるので具体的手
段を実施例で説明する。

【０００５】〔作用〕上記の通り構成された、ゴム、プ
ラスチック、その他の磁石は、分散媒の油に強固に包ま
れた磁性ペーストに、これまた強固に吸着するので、シ
ール機能として作用し、さらに、油接触による摺動油と
さらに保持する作用として働く。分散媒である油は、そ
の用途により、使い分ける必要があり、シリコーン油、
ナタネ油、その他が良く、１般的だろう。

【０００６】〔実施例〕実施例について図面を參照しな
がら説明すると、空圧機器のエヤーシリンダー等の作動
に使用の、ソレノイドバルブで、スプールピストン
（１）は図１において左右に移動し、ポートからの気体
を方向変更するが、現在Ｏリング等をそのシール（Ａ）
に使われているものを、図２の通り、Ｏリング（６）の
外周にプラスチックに磁石を入れたヨーク（Ａ）を作
り、磁性ペースト（Ｂ）を注入したもの。ｕパッキン
（４）及びＹパッキン（３）は夫々、圧力の向きにより
使い分けており、ケーシング（２）の中におさめられて
いる。図２の摺動筒（５）と、スプールピストン（１）
が軽い力で動作する。

【０００７】図３に示されるシリンダーは温水、スチー
ム、水用として使用されているもので、シリンダー
（５）の中を左右に移動するピストン（１）に、バネ入
りテフロンパッキン（７）の側に、磁性プラスチック
（Ａ）を設け、さらにペースト（Ｂ）を注入した往復動
機構に於て、シリンダー内側には磁性ペーストの分散媒
が固着し、シール機能を果たすと同時に油面を保つた
め、温水、水に洗い流れなく、長寿命に使用できる。ま
た、パッキンには自己潤滑性のない１般ゴムでよい。さ
らに精度も樂になる。

【０００８】図４に示すのは、高眞空ベローバルブのベ
ロー及び座部分をやめ、本体（８）とステム（１２）の
間に入れていたベローを、磁石（Ａ）にし、さらに、プ
ラスチックマグネットのヨーク（１１）の中に磁性ペー
スト（Ｂ）を注入し、キヤプ（１０）で締め、軽く回転
可能な完全シールができるバルブ。尚さらに、本体
（８）の弁座側か、ステム側に、磁石、磁性ペーストを
設けることも可能で、弁座のラップ加工等、精密加工を
省畧できる。

【０００９】図５は、弁の中でも球面形をバルブシート
にした逆止弁に利用したもので、本体（１３）の内部に
リング層状にしたゴムマグネット（Ａ）を入れ、磁性ペ
ースト（Ｂ）を注入、ボール（１４）がどの位置にきて
も完全にシールする。ボール押さえ（１５）は、溝部か
ら液、気体が流れる。さらに金属、セラミック磁性ボー
ルの他、プラスチック磁性ボールも、磁性ペーストを入
れるものと上記を併用することもできる。

【００１０】図６は、ベーンタイプエヤーモーター、ミ
ーリングモーター、エヤーポンプ等、從来の、布入りベ
ークライト、黒鉛入りカーボン、カーボン入りテフロ
ン、含油焼結メタル、等の材質によっていた、そしてオ
イラーによる給油をしていたものを、プラスチック、ゴ
ム、焼結磁石にし、ベーンの底Ｒを除く５面に磁性ペー
ストを注入、ケーシング（１６）との間の他にも磁気ル
ープを作り、高速回転、往復運動にも、油を飛散させな
いで潤滑油を保持させながら擢動し、シール力も保つこ
とができるもの。回転ローター（１７）はピストンリン
グ式コンプレッサーのピストンリングにも利用するが、
図８はスクリュー式コンプレッサーに利用し、スクリュ
ー部（１８）の外周に溝を設け、その溝にプラスチッ
ク、ゴムマグネットを埋め、ケーシング（１９）との間
に磁性ペースト（Ｂ）を注入した例で、スクリューとケ
ーシングの間のしぼり込み３次元加工精度は必要なく、
シーリング効率も向上する。図７はベーンを示したもの
で下部Ｒ部のみペーストは不要。

【００１１】図９は、往復運動するシリンダー、回転部
ダストシール等、Ｏリングでは不完全だったシール部
に、Ｏリングによる安定化をする例で、ゴム、プラスチ
ックマグネットＯリング（Ａ）の両側に、さらにゴム、
プラスチックマグネットのヨーク（２０）のリングを入
れ、ハウジング又はシリンダー（２３）との間に磁性ペ
ースト（Ｂ）を注入する。ピストン、又は、軸（２２）
の移動、回転擢動によりシール及び油保持が可能にな
り、トルク小、オイラー不要となる。

【００１２】図１１は、シリンダー内のピストンに操着
するウエアリングは從来、テフロン、金属が多く使われ
ていたのを止め、簡單にするもので、ピストン（２９）
にプラスチックマグネットリグ（Ａ）を入れ、磁性ペー
スト（Ｂ）を注入しておくことにより、シリンダー（３
０）の内面に油分が付着し、円滑な往復運動をする。寸
法調整によるトルク設定できる。また常にドライであっ
たシール表面にも油が付着するので低トルク化が可能に
なり、長寿命となるばかりか、後述する効果がでる。

【００１３】図１２は、眞空ポンプの３角形ローター利
用タイプの構造を示すが、ケーシング（３２）の内壁に
密着接触して回転するローター（３１）の頂点部に埋込
みのゴム、プラスチック磁石に、磁性ペースト（Ｂ）を
注入したもので、シール力向上により、眞空度向上ポン
プで、かつ、電力低下がはかれる。

【００１４】図１０は、船のスクリュー軸・及び海洋機
器の回転軸等に使用した例を示すもので、本体（２４）
の中に、布入りベークライトかエポキシパイプに接着成
形されたゴムマグネット（Ａ）のさらにその中の多段溝
部に磁性ペースト（Ｂ）を軸（１）との小隙間に注入
し、軸を支えると同時に潤滑材としての油を保持し、さ
らに、軸と接合されたスカート（２６）の外側に、ヨー
ク（２５）に包まれたゴム、プラスチックマグネット
（Ａ）を、内側にはスカートをはさむ形で、ゴム、プラ
スチックマグネット（Ａ）を、さらに上記と同じ磁性体
のヨーク（２５）を入れ、それぞれ、その中心部に磁性
ペースト（Ｂ）を注入する。船のプロペラ軸等、軸には
強い荷重を受けても追随する彈力性をもった軸受であり
ながら油の保持による、低トルク、高速回転に向き、外
部からの海水その他浸入は、右側の２段シールで保ち、
それぞれの磁石の磁気ループで磁性ペーストを保持す
る。

【００１５】図１４は、ファクシミリー他、事務機器の
回転軸受に使用する軸受に使用例で、焼結マグネット、
プラスチックゴムマグネット等の外側にプラスチックマ
グネットのヨーク（２８）を入れ、中心部に磁性ペース
ト（Ｂ）を注入、常に油保有の円滑回転のできる低トル
ク軸受となる。また、スラストベアリングの場合、２ケ
の金属、プラスチックマグネットを重ね、離反する中に
磁性ペーストを入れると、スラスト荷重を受け、回転す
る際に擢動面のペースト油が滑材となり抵抗の小さい軸
受となる。

【００１６】図１３は、眞空室とびらで、引戸方式往復
板のシールに磁性ペーストシールを使った例で、孔のあ
るスライド板（３３）は右移動の際、上下部にシールを
必要としＸリング形のゴムマグネットリング（Ａ）の中
心部に磁性ペースト（Ｂ）を入れ、上プレート（３４）
と下プレート（３５）のシールとして働く引戸式シール
機構である。油性保持のため、スライド板にテフロン
等、自己潤滑性のない材質でも円滑に作動できる。

【００１７】位置決め精度０．００１ミリを必要とする
工作機械のマシニングセンター等のベット、軸受擢動面
には從来、油溝による給油方式があったが、日常補給す
る油の量他変化時精度保持不可能となるため、超硬質の
セラミック等、ドライの時でも摩耗の少ない材料の研究
が進められている。從来の油溝式給油法の溝を変へ、そ
の溝に、プラスチック、ゴムマグネットを入れ、磁性ペ
ーストを注入し、油面保持が変化なくできる擢動面が得
られるため、キサゲの必要もない、高精度の治具ボーラ
ー等が得られる。

【００１８】糸、針金等を、プラスチック、ゴムマグネ
ット作り、網、紐等、完成後、磁性ペーストを付着して
おくと、海中でも、小貝、海草の付着しない網として使
用できる。食用にしても害のない、菜種油を分散媒に使
用したものは海を悪くすることもなく、養殖網に有効で
ある。図１６はほたて貝の養殖に使用した図である。

【００１９】プラスチック、ゴム等の配管ホースをつな
ぎ込む相手のホース接手はねぢ込み、差しこみと種類は
多いが、それぞれのホースに接している部分の金属、ゴ
ムをやめ、部品点数を減少でき、かつ、抜き差し簡單な
接手を磁性ペーストにより作ることができる。図１５は
その使用例を示すもので、接手本体（３６）の左孔段付
きの中にプラスチック、ゴムマグネットのフエルール
（Ａ）の３ケ所に磁性ペースト（Ｂ）を注入したもの本
体に差込む。フエルールの中間には、つめ、がインサー
ト成形されているため、プラスチック、ゴム等のチュー
ブ（３７）を簡單に手で入れ入、また、抜く時は指でフ
エルールを右に押すと、つめが拡がり、すぐ抜ける。フ
エルールの外内周に入れた磁性ペーストは、それぞれ内
部からの流体のシール機能を果たし、洩れない。また、
チューブ接手でナット締め型式のバックフエルール、フ
ロントフエルール等をマグネットにし、磁性ペースト注
入により、加工精度を低くできるものや、ワッシヤーシ
ール、ガスケットシール等、固定部のシールとして多く
の使用ができるが、全て洩れのない、簡單構造でよく、
使用実施例に記した他にも用途が多い。この項は少しの
例のみとした。磁性ペーストは音響機器にも使用でき
る。

【００２０】〔発明の効果〕本発明は次の効果を奏す
る。 （１） 油の保持兼シールに使用すると、固体どうしは
非接触であるため、摩擦が小さく、超高速回転にも適し
ており、軸受部に入れたグリース、油類の飛散がない
故、低トルク、及び軸受の長寿命がはかれる。 （２） 軸表面、シリンダー、ケーシング内面等、摺動
される側の加工精度が樂になり、低精度でよい。 （３） シール等の設置長さは從来のものに比し、短
く、コンパンクトにまとまるので機器の大きさを小さく
できる。また、從来の部品をおきかえることにより、シ
ール等の付属部品を無くすることができるため、さらに
コンパクトにできる。 （４） 上記で説明した通りのため、擢動音が極めて小
さい。 （５） 磁性ペーストの補給のある場合のみで保守が容
易である。 （６） 分散媒の種類を選び、それぞれの用途に合せ選
択できるので、低高温の範囲も拡り、今迄のＯリング等
の温度限界を例にとっても−７０°〜３５０℃ができ、
さらに分散媒中にて硫化モリブデン等の混合により、油
滑効果を増大できる。 （７） シール圧力向上には増段数で対処し、段当りシ
ール圧力が理論計算値と実地数値が合致するので設計が
容易である。磁性ペーストのベルヌーイの理論式はのせ
ないが、コンスタントである。 （８） リング等の成型、加工の困難な大径品、復雜形
状品は、シートから切り出し品接ぎ合せ組立で良いので
ゴム、プラスチックマグネットは広く使用できる、ま
た、擢動と反対の固定部シールも締代があれば、他にシ
ールも必要としない。 （９） 磁性プラスチック、セラミックボール及び糸等
の外周に磁性ペーストを塗布すると、磁性ループによ
り、任意の位置に油保持機能が働くのでよい。 （１０） 洩れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ソレノイド方向切替えバルブの１部断面図であ
る。

【図２】上記バルブの中間シールに本発明シールを操着
したシール部断面図である。

【図３】水用シリンダーのピストンに、本発明の油保持
マグネットを設けたシールを含む断面図である。

【図４】高性能バルブに本発明のシールを設けたバルブ
の半断面図である。

【図５】球面逆止弁に、本発明のバルブシートを設けた
断面図である。

【図６】ベーン型エヤーモーターに、本発明のベーンを
設けた断面図である。

【図７】ベーンの斜視図である。

【図８】スクリュー型エヤーコンプレッサーのスクリュ
外周に、本発明のシールを設けたコンプレッサーのスク
リュー部１部断面図である。

【図９】Ｏリングを本発明のシールにした断面図であ
る。

【図１０】船のスクリュー軸受に本発明の油保機構兼シ
ールを設けた断面図である。

【図１１】往復運動シリンダーのウエアリングを本発明
のものを設けたピストン断面図である。

【図１２】３角ローター型眞空ポンプのローターに本発
明のペーストを設けた断面図である。

【図１３】押し引き式開閉用シヤッターに本発明のペー
ストを設けた断面図である。

【図１４】本発明の軸受断面図である。

【図１５】本発明のペースト及び磁石を設けたチューブ
差込み型接手の断面図である。

【図１６】ほたて貝養殖用丸篭図面である。

【符号の説明】

Ａ マグネット Ｂ 磁性ペースト Ｃ 糸 １ 軸、ピストン ２ ケーシング ３ Ｙパッキン ４ ｕパッキン ５ シリンダー ６ Ｏリング ７ テフロンパッキン ８ バルブ本体 ９ ステム １０ キヤップ １１ ヨーク １２ ハンドル １３ バルブ本体 １４ ボール １５ ボール押さえ １６ ケーシング １７ 回転ローター １８ スクリュー本体 １９ ケーシング ２０ ヨーク ２１ グリス ２２ ピストン ２３ シリンダー ２４ 船本体 ２５ ヨーク ２６ スカート ２７ 軸 ２８ ヨーク ２９ ピストン ３０ シリンダー ３１ ローター ３２ ケーシング ３３ スライド板 ３４ 上プレート ３５ 下プレート ３６ 接手本体 ３７ チューブ ３８ つめ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サマリウムコバルト系、及びネオジウム
   −鉄−ボロン系の高エネルギー積の磁石材を含有する彈
   性をもった、ゴム、プラスチック磁石と、高磁化の強さ
   をもつ磁性ペースト（先願−特願平７−７７６７７号）
   を組合せ、または、特願７−１３５１９０を応用したシ
   ール構造を持った油保持構造。