JPH09189363A - 真空用軸封装置 - Google Patents

真空用軸封装置

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JPH09189363A
JPH09189363A JP8271382A JP27138296A JPH09189363A JP H09189363 A JPH09189363 A JP H09189363A JP 8271382 A JP8271382 A JP 8271382A JP 27138296 A JP27138296 A JP 27138296A JP H09189363 A JPH09189363 A JP H09189363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vacuum
shaft
magnetic
pole piece
magnetic fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP8271382A
Other languages
English (en)
Inventor
Isato Fukuma
勇人 福間
Yoshifusa Tsubone
嘉房 坪根
Nobuhiko Ota
暢彦 大田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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Publication of JPH09189363A publication Critical patent/JPH09189363A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空環境へのパーティクル発生のない真空用
軸封装置を提供する。 【解決手段】 真空用軸封装置は、回転軸1と、その周
囲に微小空隙を介して軸と直角方向に設けられ、かつ、
軸方向に複数設けられたポールピース3と、回転軸1の
外周又はポールピース3の内周に複数個設けられたリン
グ状の突起11と、ポールピース3間に挟まれて固定さ
れた永久磁石4と、突起11に対向して微小空隙に充填
された磁性流体5とを備えており、突起11に隣接し、
ポールピース3と回転軸1に囲まれた空間に磁性弾性体
6を配設し、また、突起11の真空側に、回転軸1対向
側に磁性流体5の外部漏出を防止する別体のポールピー
ス31、32および永久磁石41を設け、さらに磁性流
体5側の回転軸直径より小さくし段差面12をポールピ
ース32側に設けることで真空環境へのパーティクルの
放出を極めて少なくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程や
各種コーティング、エッチング工程などの真空プロセス
で使用する磁性流体を用いた真空用軸封装置の改良に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製品などを製造する真空プ
ロセスにおいて用いられる、回転軸シールには、オイル
シールやウイルソンシール、メカニカルシールなどが使
用されてきたが、メンテナンスや摩耗によるパーティク
ルなどの問題から、磁性流体シールへの変更がなされて
きた。このような磁性流体シールを用いた例に、回転軸
のハウジングが軸受を介して装着され、ハウジング内に
は環状のポールピースが永久磁石を挟んで設けられ、ポ
ールピースと回転軸との間の微小間隔内に磁性流体が充
填される構成において、高圧側から低圧側に気体が抜け
るのをシ−ルする方法が提案されている(例えば、実開
平1−169671号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、以下の問題点があった。 (1) ポールピースと回転軸との隙間を小さくするほどシ
ール性能が向上するが、隙間は加工技術およびその経済
性の制約上、一段のシール可能圧力差は0.2〜0.5
気圧と小さいので、大気からの真空排気の初期において
は、大気から真空環境側に向かって真空に近い段から順
次シール破壊が発生しリークが起こるとともに、真空に
最も近い段からは強磁性体微粉末、界面活性剤、および
媒体などが真空環境に飛び散ってパーティクルが発生す
る。 (2) 真空領域にあって回転軸を支持する軸受の磨耗によ
ってパーティクルが発生する。 そこで、本発明はポ−ルピ−スと回転軸との隙間を無く
し段間のシール耐圧を向上させ、強磁性体微粉末、界面
活性剤、および媒体などの飛散による真空環境へのパー
ティクルの発生がなく、または真空領域へのリーク量を
減少させ、軸受の磨耗によるパーティクルの発生のない
真空用軸封装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明は回転軸と、その周囲に微小空隙を介して前
記回転軸と直角方向に設けられ、かつ、軸方向に複数設
けられたポールピースと前記ポールピース間に挟まれて
固定された永久磁石とからなる磁束形成手段と、前記回
転軸の外周又は前記ポールピースの内周に複数個設けら
れたリング状の突起と、微小空隙に充填された磁性流体
とを備えた、大気側から真空側に気体が抜けるのをシ−
ルする真空用軸封装置において、前記突起に隣接し、前
記ポールピースと前記回転軸に囲まれた空間に挿入材を
配設させた構成にしている。また、前記挿入材は磁性弾
性体とし、パッキンを用いたものである。また、前記突
起の真空側に設けられ、前記回転軸の対向側に前記磁性
流体の外部漏出を防止する別体の磁束形成手段を備えた
ものである。また、前記別体の磁束形成手段側の回転軸
の直径は、前記磁性流体側の回転軸の直径より小さくし
た構成にしたものである。また、前記挿入材は前記磁性
弾性体に替えて固体潤滑剤を用い、真空側の突起間に少
なくとも1か所充填したものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、図に基づいて本発明を詳細
に説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す真空用
軸封装置の部分断面図である。図において、1は磁性材
料からなる回転軸、11は回転軸1の外周に軸方向に等
間隔に複数設けたリング状の突起11、2は後述する磁
性流体を用いた真空用軸封装置を内部に嵌着させたハウ
ジング、3は回転軸1の周囲に微小空隙を介して軸方向
に設けた磁性材料からなるポールピース、4はポールピ
ース3間に挟まれて固定された永久磁石、5は回転軸1
の微小空隙に充填された磁性流体、6は突起11に隣接
し、ポールピース3と回転軸1に囲まれた空間に配設さ
せた磁性弾性体、7はシ−ル段間である。このような構
成における真空用軸封装置は、ポールピース3と永久磁
石4とで構成される磁束形成手段が、磁性流体5、磁性
弾性体6を介して回転軸1との間で大気側から真空側に
気体が抜けるのをシ−ルするものである。なお、磁性弾
性体6はスクイズパッキンであるXリングを用いた例を
図示しており、磁性弾性体6のポ−ルピ−ス3側と回転
軸1側に対向する部分は僅かな接触状態を保っている。
次に動作について説明する。通常、磁性流体間のシ−ル
可能圧力差は真空側と大気側の圧力差より大きく設定さ
れるが、一段のシ−ル可能圧力差が0.2〜0.5気圧
と小さいので、大気からの真空排気の初期においては、
真空に近い段間に存在する磁性流体側、すなわち第1の
シ−ル段間71から第2、第3シ−ル段間72、73に
向かって順次シールが破壊されようとする。ところが、
磁性弾性体6を突起11間に弾性変形させて配設した構
成では、磁性材料からなるポ−ルピ−ス3と回転軸1に
磁性弾性体6が接近して強い磁力線が形成され、磁性流
体5が強力に吸引され、磁性弾性体6とポ−ルピ−ス3
との隙間および磁性弾性体6と回転軸1との隙間を塞い
で粘性抵抗が増大しシ−ルの密閉力、耐圧が向上する。
したがって、真空排気初期のシ−ル破壊がなくなり、シ
−ル破壊に伴うパ−ティクルの真空環境への飛散を抑
え、真空環境をクリーンに保つことができる。なお、磁
性弾性体6はスクイズパッキンを用いたが、このの他に
Oリング又はリップパッキンを用いても良く、シ−ルの
密閉力、耐圧が高いことを確認している。また、図では
回転軸1に設けた突起11は回転軸側に替えてポ−ルピ
−ス3側に設けた構成にしても良い。
【0006】図2は本発明の第2の実施例を示す真空用
軸封装置の部分断面図である。図2において、図1で示
した構成物と同一のものは同一符号で示している。第2
の実施例において、第1の実施例との違いは真空側にお
ける回転軸1の対向側に磁性流体5の外部漏出を防止す
るために、磁性流体5側に配置されたポールピース3お
よび永久磁石4からなる磁束形成手段とは別体の磁束形
成手段を、突起11の真空側にポールピース31、32
および永久磁石41として備えたものである。また、第
1実施例と同様に回転軸1に設けた突起11は回転軸側
に替えてポ−ルピ−ス3側に設けた構成にしても良い。
次に動作について説明する。今、装置の真空側を排気し
ていくと、大気からの真空排気の初期においては、真空
に近い第1のシ−ル段間71に存在する磁性流体側と真
空領域には磁性流体軸シールの耐圧以上の圧力差を生じ
る。すると順次シールが破壊されて、パーティクルが生
じる。しかし、突起11の真空側に設けたポールピース
31、32と永久磁石41の存在により、空隙を介して
回転軸1との間で磁力線が形成されるので、第1のシ−
ル段間71側に存在する磁性流体5からのシール破壊に
より生じた外部漏出しようとするパーティクルは、ポー
ルピース31、32側の磁力線に吸引され、回転軸1と
の隙間で捕獲される。これによりパーティクルが真空ま
で到達することは困難で、真空領域への放出を減少させ
ることが出来る。
【0007】図3は本発明の第3の実施例を示す軸封装
置の部分断面図である。図3において、図1、2で示し
た構成物と同一のものは同一符号で示している。第3の
実施例は第2の実施例で示した別体の磁束形成手段の構
成に加え、別体の磁束形成手段側の回転軸直径を、磁性
流体側の回転軸の直径より小さくしたものである。12
はポールピース32の突起側の側面の回転軸に形成され
た段差面である。このような構成において、別体の磁束
形成手段のうちのポールピース32の先端部側面は、磁
性流体5側に対して回転軸1の段差面12との間で僅か
な隙間を介しており、磁性流体5のシール破壊によるパ
ーティクルの外部漏出を防止する機能を持つものであ
る。また、上記実施例と同様に回転軸1に設けた突起1
1は回転軸側に替えてポ−ルピ−ス3側に設けた構成に
しても良い。次に動作について説明する。今、装置の真
空側を排気していくと、大気からの真空排気の初期にお
いては、真空に近い第1のシ−ル段間71に存在する磁
性流体から順次シールが破壊されて、パーティクルが生
じる。しかし、ポールピース31、32側の回転軸1の
外径を磁性流体5側に設けたポールピース3側の軸径よ
り小さくしたので、磁性流体5のシール破壊によって漏
出しようとしたパーティクルは回転軸1の段差面12に
付着し、捕獲される。このことよりパーティクルがこの
ポールピース32と段差面12との隙間を通過するのは
極めて困難である。もし、シ−ル破壊の初期においてパ
ーティクルの発生が多い場合であって、この隙間を通過
したとしても、ポールピース31および32、回転軸1
とにより形成される漏れ磁束により、ポールピース3
1、32の先端にパ−ティクルが吸引されるので、真空
領域まで到達することは困難である。したがって、パー
ティクルの真空領域への放出は極めて少なくなる。
【0008】図4は本発明の第4の実施例を示す軸封装
置の部分断面図である。第4の実施例は第1の実施例の
は磁性弾性体に替えて、挿入材に固体滑剤材8を用いた
もので、真空側に近い突起11間、すなわち第1のシ−
ル段間71に充填したものである。図において、図1で
示した構成物と同一のものは同一符号で示している。な
お、固体潤滑剤7の材料としてはポリテトラフルオラエ
チレン又は、ポリアミド、ポリアセタ−ル、ポリエチレ
ンテレフタレ−ト、フェノ−ル樹脂、あるいはポリアミ
ドイミドなどが使用される。また、上記実施例と同様に
回転軸1に設けた突起11は回転軸側に替えてポ−ルピ
−ス3側に設けた構成にしても良い。次に動作について
説明する。真空装置の真空側を排気していくと、真空環
境側の第1のシール段間71と真空領域には磁性流体シ
−ルの耐圧以上の圧力差を生じる。第1のシール段間7
1の空間体積は固体潤滑剤を充填することにより極めて
小さくなるので、第1のシール段間71に存在する気体
は極めて少ない。したがって、磁性流体5が圧力差に耐
えられずに破壊されたとしても、段間の空間体積は極め
て小さいので真空領域へのリ−ク量を減少させることが
できる。また、固体潤滑剤8は真空環境側の第1のシー
ル段間71から大気側に近いシール段間74に至る各空
間全てに充填してもよい。磁性流体シ−ルのリ−ク量を
減少するのみでなく、固体潤滑剤8が回転軸1を支持す
る軸受としての機能も行うので軸受が不要となり、真空
領域の軸受からの磨耗によるパーティクルの発生を無く
すこともでき、極めて効果が大である。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、突
起に隣接してポールピ−スと回転軸に囲まれた空間に磁
性弾性体を配設したので、簡易にシ−ル面の隙間をなく
して段間のシール耐圧を向上させ、真空環境へのパ−テ
ィクル発生のない、信頼性の高い、真空用軸封装置を得
る効果がある。また、突起の真空側に別体の磁束形成手
段を設け、さらにその回転軸直径を、磁性流体側の回転
軸の直径より小さくした構成にし、段差面を備えたの
で、パーティクルがこの隙間を通過したとしても、段差
部の別体の磁束形成手段と回転軸により形成される磁束
による、パーティクルの真空領域への放出が少ない真空
用軸封装置を得る効果がある。また、磁性弾性体に替え
て固体潤滑剤を充填したので、磁性流体シ−ルが破壊さ
れリ−クが発生した場合のリ−ク量を減少し、さらに軸
受が不要となるから真空領域の軸受からの磨耗によるパ
ーティクルの発生のない真空用軸封装置を得る効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す軸封装置の部分断
面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す軸封装置の部分断
面図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す軸封装置の部分断
面図である。
【図4】本発明の第4の実施例を示す軸封装置の部分断
面図である。
【符号の説明】
1:回転軸、 11:突起、 12:段差面、 2:ハウジング、 3:ポールピース(段差面より大気側)、 31、32:ポールピース(段差面より真空側)、 4:永久磁石(段差面より大気側)、 41:永久磁石(段差面より真空側)、 5:磁性流体、 6:磁性弾性体、 7:シ−ル段間、 71:第1のシ−ル段間、 72:第2のシ−ル段間、 73:第3のシ−ル段間、 74:大気側のシ−ル段間、 8:固体潤滑剤

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、その周囲に微小空隙を介して
    前記回転軸と直角方向に設けられ、かつ、軸方向に複数
    設けられたポールピースと前記ポールピース間に挟まれ
    て固定された永久磁石とからなる磁束形成手段と、前記
    回転軸の外周又は前記ポールピースの内周に複数個設け
    られたリング状の突起と、前記微小空隙に充填された磁
    性流体とを備えた、大気側から真空側に気体が抜けるの
    をシ−ルする真空用軸封装置において、 前記突起に隣接し、前記ポールピースと前記回転軸に囲
    まれた空間に挿入材を配設させたことを特徴とする真空
    用軸封装置。
  2. 【請求項2】 前記挿入材は磁性弾性体であることを特
    徴とする請求項1に記載の真空用軸封装置。
  3. 【請求項3】 前記磁性弾性体はパッキンであることを
    特徴とする請求項2に記載の真空用軸封装置。
  4. 【請求項4】 前記突起の真空側に設けられ、前記回転
    軸の対向側に前記磁性流体の外部漏出を防止する別体の
    磁束形成手段を備えたことを特徴とする請求項1から3
    までの何れか1項に記載の真空用軸封装置。
  5. 【請求項5】 前記別体の磁束形成手段側の回転軸の直
    径は、前記磁性流体側の回転軸の直径より小さいことを
    特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の真
    空用軸封装置。
  6. 【請求項6】 前記挿入材は前記磁性弾性体に替えて固
    体潤滑剤を用いたことを特徴とする請求項1に記載の真
    空用軸封装置。
  7. 【請求項7】 前記固体潤滑剤を真空側の突起間に少な
    くとも1か所充填させたことを特徴とする請求項6に記
    載の真空用軸封装置。
JP8271382A 1995-11-08 1996-09-20 真空用軸封装置 Pending JPH09189363A (ja)

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JP8271382A JPH09189363A (ja) 1995-11-08 1996-09-20 真空用軸封装置

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JP7-316019 1995-11-08
JP31601995 1995-11-08
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101455248B1 (ko) * 2010-12-23 2014-10-27 이구루코교 가부시기가이샤 자성유체를 이용한 씰 장치
CN107246477A (zh) * 2017-05-15 2017-10-13 杭州慧翔电液技术开发有限公司 一种磁流体旋转密封装置的安装方法
CN107893854A (zh) * 2017-12-13 2018-04-10 广西科技大学 一种往复运动用磁流体密封结构
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CN107893853B (zh) * 2017-12-13 2021-02-12 广西科技大学 一种凸阶梯轴磁流体密封装置

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