(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成型部材からなるハウジングと、該ハウジングの軸孔部に挿通される軸との間の環状隙間をシールする密封装置であって、
磁力を発生する磁力発生手段と、
該磁力発生手段と共に磁気回路を形成する複数の磁極片と、
該複数の磁極片それぞれに磁気的に保持され、前記軸に接触し該軸と各磁極片との隙間をそれぞれ密封する磁性流体と、を備え、
前記複数の成型部材のうちの一の成型部材に加えられた加圧力により、前記複数の磁極片のうち該一の成型部材に当接する一の磁極片を、他の成型部材と該一の磁極片との間に設けられた金属シールに直接押し付けることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記一の磁極片は、前記複数の成型部材により挟まれる挟持部を有することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記挟持部は、フランジ形状であることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性流体を用いた密封装置に関し、特に、極高真空を維持することが可能な密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油や界面活性剤を含む流体中に磁性体の粒子を懸濁して存在させ、永久磁石や電磁石等の外部磁場の磁力により、その粒子が磁束により磁気吸引されることで流体自体の位置を保持し得る磁性流体の特性を利用した種々の密封装置がある。
【０００３】
図２は、このような磁性流体を利用した一従来例としての密封装置Ｂの概略断面図である。
【０００４】
密封装置Ｂは、圧力差のある高圧側Ｈ及び低圧側Ｌの二領域間にまたがる回転軸であるシャフト１０１、及びシャフト１０１の軸受部であるハウジング１０２の間に備えられている。
【０００５】
ハウジング１０２は、シャフト１０１の保持及び密封を行う円筒部１０２ａと、円筒部１０２ａの一方の端部に、内部空間を真空状態（低圧側Ｌ）とするチャンバ１１２の開口端部１１２ａにボルトにより取り付けられるフランジ部１０２ｂとを備えている。
【０００６】
また、ハウジング１０２の円筒部１０２ａとシャフト１０１とは、ベアリング１０３により相対回転運動に対する動的な保持が行われている。
【０００７】
磁力発生手段であるマグネット１０４は、軸方向に異極が配されており、軸方向両側にマグネット１０４の磁極となる環状の磁極部材であるポールピース１０５，１０６が備えられている。
【０００８】
そして、密封性に関しては、ハウジング１０２の円筒部１０２ａ内側に備えられたマグネット１０４により形成された磁気回路中に介在させた磁性流体１０７により行っている。
【０００９】
そして、シャフト１０１の外周面とポールピース１０５，１０６の内周面との間隙に磁性流体１０７が保持され磁性流体シール部が形成されている。
【００１０】
なお、固定環状部材１０８は、円筒部１０２ａの内側に備えられた各構成部材を封止固定するためのものであり、ボルト１０９によりハウジング１０２に取り付けられている。また、Ｏリング１１０，１１１は、円筒部１０２ａの内周面側とポールピース１０５，１０６の外周面側との密封性を維持するためのものである。
【００１１】
このような従来技術においては、アウトガス成分を抑えるためにベアリング１０３を大気側に備えている。また、ハウジング１０２とチャンバ１１２の開口端部１１２ａとの間のシールとして、コンフラットフランジシール１１３を用いている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１３】
すなわち、近年、半導体製造装置においては、精密化の進歩が目覚ましく、装置のチャンバ内の真空度も超高真空（１×１０-6Ｐａ〜１×１０-9Ｐａ）から極高真空（１×１０-9Ｐａ以上）が求められている。
【００１４】
しかし、磁性流体のベース油として十分に蒸気圧の低い、例えば、フッ素油を使用した場合でも、低圧側と高圧側を遮断する固定シール部にＯリングを使用しているため、アウトガス量を低下させた材料を用いても、アウトガスの発生はゼロにはできない。
【００１５】
そのため、上述の構成のように、磁性流体シール部とチャンバとの間にコンフラットフランジシールしか設けられていない場合、チャンバ内を極高真空に維持することができない。
【００１６】
また、高い到達真空度を可能とする従来技術として、特開平７−１７４２３９号には、軸とハウジングとの間の微少な隙間に磁性流体を充填させることで軸封止し、更に、ハウジングの係止部とマグネット等の磁気発生部材との間に配設された金属製のシール部材を押圧することで、金属製のシール部材が挟圧状態となり、係止部における気密を保つための技術が開示されている。
【００１７】
しかし、この場合、金属シール部材を挟圧状態にするためには、磁性体であるポールピース・永久磁石・ベアリングを間に挟んだ状態で押圧するために、以下の問題があった。
【００１８】
（１）金属シール部材を押圧する、ポールピースを大きくする必要があり、ポールピースとハウジングが接する面の平行度を精度よく作製するのが困難である。この場合、金属シール部材全体を平均的に締め付けることができず、十分なシール性を確保できず極高真空に到達・維持することができなくなる。
【００１９】
（２）押圧する際にポールピース以外に永久磁石にも荷重がかかるため、破損の可能性があり、十分な荷重をかけることができない。特に、強力な希土類磁石は延性に乏しく硬いため割れやすいので、永久磁石材料の選択の幅が限定される。
【００２０】
（３）金属シール部材がハウジングの最奥部にあるため、押圧した状態を目視で確認することが不可能である。
【００２１】
（４）また、ハウジングの最奥部の面を精度よく平坦に加工することが困難である。
【００２２】
本発明は、上記のような従来技術の課題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、装置内を極高真空にすることができ、その環境を維持することができる密封装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、複数の成型部材からなるハウジングと、該ハウジングの軸孔部に挿通される軸との間の環状隙間をシールする密封装置であって、磁力を発生する磁力発生手段と、該磁力発生手段と共に磁気回路を形成する複数の磁極片と、該複数の磁極片それぞれに磁気的に保持され、前記軸に接触し該軸と各磁極片との隙間をそれぞれ密封する磁性流体と、を備え、前記複数の成型部材のうちの一の成型部材に加えられた加圧力により、前記複数の磁極片のうち該一の成型部材に当接する一の磁極片を、他の成型部材と該一の磁極片との間に設けられた金属シールに直接押し付けることを特徴とする。
【００２４】
これにより、一の成型部材に加えられた加圧力がマグネットやベアリング等の部材を介さずに磁極片に伝わるため、磁極片を金属シールに十分に押し付けることができ、また、ハウジングを分割構造としたので、ハウジングと磁極片とのシール面を精度よく平滑にすることが容易となり、極高真空を満足する十分なシール性を発揮することができる。
【００２５】
また、前記一の磁極片は、前記複数の成型部材により挟まれる挟持部を有するとよい。
【００２６】
これにより、磁極片のなかで金属シールにより近接した位置に加圧力を印加することができるため、磁極片の変形等による加圧力の減衰を軽減でき、磁極片を金属シールに十分に押し付けることができ、極高真空を満足する十分なシール性を発揮することができる。
【００２７】
前記加圧部は、フランジ形状であることが好適である。
【００２８】
これにより、金属シールの全周にわたり均一に加圧力を伝達することができ、極高真空を満足する十分なシール性を発揮することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３０】
図１は本実施の形態にかかる密封装置の概略断面図である。
【００３１】
本実施の形態の密封装置Ａは、圧力差のある高圧側Ｈ及び低圧側Ｌの二領域間にまたがるシャフト１と、シャフト１の軸受部である２つに分割された成型部材からなるハウジング２、３との間に備えられている。
【００３２】
ハウジング２は、内部空間を真空状態（低圧側Ｌ）とするチャンバ４の開口端部４ａにボルト５により取り付けられる。
【００３３】
ハウジング３は、シャフト１の保持及び密封を行う円筒部３ａと、円筒部３ａの一方の端部に、ハウジング２にボルト６により取り付けられるフランジ部３ｂとを備えている。
【００３４】
また、ハウジング３の円筒部３ａとシャフト１とは、ベアリング７により相対回転運動に対する動的な保持が行われている。
【００３５】
磁力発生手段であるマグネット８は、シャフト１の軸方向に異極が配置されており、軸方向両側にマグネット８の磁極となる環状の磁極部材であるポールピース９，１０が備えられている。
【００３６】
そして、密封性に関しては、ハウジング３の円筒部３ａ内側に備えられたマグネット８により形成された磁気回路中に介在させた磁性流体１１により行っている。
【００３７】
そして、シャフト１の外周面とポールピース９，１０の内周面との間隙に磁性流体１１が保持され磁性流体シール部が形成されている。
【００３８】
なお、固定環状部材１２は、ハウジング３の円筒部３ａの内側に備えられた各構成部材を封止固定するものであり、ボルト１３によりハウジング３に取り付けられている。また、Ｏリング１４，１５は、円筒部３ａの内周面側とポールピース９，１０との密封性を維持するためのものである。
【００３９】
本実施の形態においては、ハウジング２と内部を真空状態にする真空チャンバ４との間には、コンフラットフランジシール１６が備えられている。
【００４０】
そして、ハウジング２とチャンバ４とが接する互いの面には、軸方向に先の尖ったエッジがついており、ハウジング２をチャンバ４の固定部４ａにボルトで締め付け固定することで、コンフラットフランジシール１６が塑性変形しシールが行われる。
【００４１】
また、ハウジング２とポールピース９との間にもコンフラットフランジシール１７が備えられている。
【００４２】
ハウジング２とポールピース９とが接する互いの面には、軸方向に先の尖ったエッジがついており、ハウジング２とハウジング３とをボルト６で締め付けることでハウジング２とハウジング３とに挟まれたポールピース９のフランジ部に押し付け力が働き、コンフラットフランジシール１７が塑性変形しシールが行われる。
【００４３】
このようにすることで、本実施の形態にかかる密封装置Ａでは、図２で説明した密封装置Ｂと異なり、コンフラットフランジシール１７により密封しているため、Ｏリング１４，１５が真空側（Ｌ側）に直接露出することがなく、Ｏリング１４，１５から発生したアウトガスが真空側に到達することがない。そのためチャンバ内を極高真空にすることができ、また、その状態を維持することができる。
【００４４】
また、ハウジングを分割してハウジング２，３としたので、ハウジング３がポールピース９と接する面を平滑にするのは、ハウジングが一体であり最深部を平滑にする場合と比較して、大変容易となる。そのため十分なシール性を確保することができる。
【００４５】
また、ハウジング２とハウジング３との間にポールピース９の一部を挟み込む構造としたので、ハウジング２とハウジング３を締め付けることで直接ポールピース９がハウジング２に押し付けられる。また、ポールピース９のなかでコンフラットフランジシール１７により近接した位置に加圧力を印加することができるため、ポールピース９の変形等による加圧力の減衰を軽減できる。
【００４６】
特に挟み込む挟持部をフランジ形状とすることで、コンフラットフランジシール１７の全周にわたり均一に加圧力を伝達することができるため好ましい。
【００４７】
そのため、ベアリング７やマグネット８に過大な荷重をかけることなく、コンフラットフランジシール１７に十分な荷重をかけることができ、マグネットの材料の選択の幅が広がり、極高真空に対応したシール性を確保することができる。
【００４８】
更には、荷重をかけた状態での目視が比較的容易であるため、部材が傾斜していた場合等に容易に修正することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、Ｏリングを直接真空側に露出しないように配置し、また、ハウジングを分割しその間にポールピースを挟み込むことで十分な押し付け力を発生させる構造としたので、装置内を極高真空にすることができ、その環境を維持することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる密封装置の概略断面図である。
【図２】従来の密封装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１  シャフト
２  ハウジング
３  ハウジング
３ａ  円筒部
３ｂ  フランジ部
４  チャンバ
４ａ  開口端部
５  ボルト
６  ボルト
７  ベアリング
８  マグネット
９，１０  ポールピース
１１磁性流体
１２  固定環状部材
１３  ボルト
１４，１５  Ｏリング
１６、１７  コンフラットフランジシール
【図１】
0003879546.tif 000002
【図２】
0003879546.tif 000003