JP2009209770A - 真空排気装置の安全構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転するロータを有する真空ポンプを備えた真空排気装置において、運転中にロータが破壊した場合にも真空排気装置全体が設置場所から転倒する等の重大事故につながらないような真空排気装置の安全構造を提供する。
【解決手段】真空ポンプ２のポンプケース２ａの下方部と取付け台４との間やポンプケース２ａの上方部と排気源の配管６との間にトルクリミッター部３やフューズ継手５を介在させた構造とし、ロータ破壊が起きて前記ポンプケースａに設定値以上のトルクが生じた場合には前記トルクリミッター部３や前記フューズ継手５が作動して、ポンプケース２ａが前記取付け台４上で摺動回転して前記トルクを吸収し、真空排気装置１全体を堪大な被害から護る構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は高速で回転するロータを有するターボ分子ポンプ等の真空ポンプに関し、特に小型の真空ポンプを共通台板上に設置してなる真空排気装置に関する。

従来の小型真空ポンプの一例（ターボ分子ポンプＡ）の縦断面図を図５に示し、ターボ分子ポンプＡを組み込んだ真空排気装置Ｓの一例の側面図を図６に示した。

図５に示すターボ分子ポンプＡにおいて、ａは複数の動翼段を有するロータであり、又、ｂは複数の静翼段からなるステータであり、該ステータｂはポンプケースｃ内の内周部に嵌装され、又前記ロータａは該ステータｂ内に高速回転可能に軸支されている。

又、図６において、ターボ分子ポンプＡは取付け台ｄを介して共通台板ｅに設置固定されており、該共通台板ｅはこの下面の隅部に固着した防振ゴムｅ１を介して床面等に据え付けられている。

更に、前記共通台板ｅ上には前記ターボ分子ポンプＡを制御するためのターボコントローラｆ等が設置されている。

尚、この真空排気装置Ｓは、矢印Ｘの方向に排気を吸入し、矢印Ｙの方向に排気を排出して、前記ターボ分子ポンプＡの上方部に接続した排気源の真空槽から真空排気を行なう。

もしターボ分子ポンプＡの運転中に、何らかの原因によってロータａが破損をした場合は、該ロータａの破片は大きな慣性力を有してステータｂに衝突し、該ステータｂに大きな回転トルクを与える。又、高速で回転するロータを有するターボ分子ポンプにあっては、破片となって飛び散ったロータの破片がポンプケースを突き破って外方へ飛び出す危険がある。

このような危険を防止するために、出願人は先に、ターボ分子ポンプ及び又は複合分子ポンプにおいて、前記ターボ分子ポンプの静翼段の外周部に外挿するように円筒状に設けた内側ケーシングと外側ケーシングとの間に、密封が可能な円筒状の空間部を形成して、該円筒状の空間部に流動性を有する緩衝材を充填した分子ポンプの安全構造を提案した（特許文献１参照。）。

特開２００４−２６３６２８号公報

前記特許文献１に記載のケーシングを二重構造に形成してその間に緩衝材を充填する構造は、運転中にロータが破損した際に発生するスパイク状の回転トルクを小さくして、装置側に大きなダメージを起こさない効果を持つが、ケーシング構造が複雑になるため、製造コストが高価になってしまうという問題点があった。

一方、図６に示す如き小型の真空排気装置Ｓにおいて、真空ポンプＡの運転中にロータａが破壊した場合、該ロータａはステータｂに衝撃的な回転トルクを与えると共に、ステータｂに伝達された衝撃的なトルクによって、該真空排気装置Ｓが下の共通台板ｅと共に転倒したり脱落したりする等の堪大な事故につながる恐れがあるという問題点があった。

本発明はこのような問題点に対処し、ポンプロータ破壊時の発生トルクを小さく抑えて小型の真空排気装置全体への伝達トルクを小さくすると共に真空排気装置全体が転倒する等の装置の堪大事故につながるのを防止することを目的とする。

本発明は前記の目的を達成すべく、真空ポンプのポンプケース内にロータとステータとを具備して、取付け台の上に該ポンプケースを立設して形成した真空ポンプからなる真空排気装置において、前記ポンプケースを前記取付け台に対して摺動回転可能に形成すると共に、これらポンプケースと前記取付け台との間にトルクリミッター部が介在する構造とした。

本発明の効果として、真空ポンプの運転中に例えロータが破壊しても真空排気装置全体が転倒したり脱落したりする堪大事故に到らない安全な真空排気装置の安全構造を提供できる。

本発明を実施するための最良の形態の実施例を以下に示す。

本発明の実施例１を図１乃至図３により説明する。

図１は本発明の真空排気装置１の側面図であり、一部を断面にして示してある。

２ａは真空ポンプ２のポンプケースであり、該ポンプケース２ａ内には高速回転する動翼を有するロータとその外側にあって静翼からなるステータ（いずれも図示せず）を具備している。

前記ポンプケース２ａは後述するトルクリミッター部３を介して取付け台４に摺動回転可能に枢支されている。

即ちトルクリミッター部３は円板状のブレーキディスク３ａと該ブレーキディスク３ａの外周部の上面に当接する環状の上部ブレーキシュー３ｂと、前記ブレーキディスク３ａの外周部の下面に当接する円筒状の下部ブレーキシュー３ｃと、前記ブレーキディスク３ａを所定の力で挟むように前記上部ブレーキシュー３ｂと前記下部ブレーキシュー３ｃとを締め付けるボルト３ｄ等からなる。

ここで、ブレーキディスク３ａは前記ポンプケース２ａの下面部にボルト３ｅにより固定されている。

又、前記上部ブレーキシュー３ｂ及び前記下部ブレーキシュー３ｃは、円板状のフランジ４ａを介して前記取付け台４の上端部に前記ボルト３ｄによって固定されている。

又、該フランジ４ａの中心部には丸いピン４ｂが立設されていて、該ピン４ｂの上部が前記ブレーキディスク３ａの中心部を挿通しており、前記ブレーキディスク３ａは該ピン４ｂを中心として回動可能である。

又、前記ポンプケース２ａの上部は、後述するフューズ継手５を介して排気源の配管６に接続している。

即ちフューズ継手５は前記配管６の下端部に固定された円形の第１フランジ５ａと、前記ポンプケース２ａの吸入口の上端部に固定された円形の第２フランジ５ｂと、これら第１、第２フランジ５ａ、５ｂ間に介在する気密保持用のパッキン５ｃと、前記第１、第２フランジ５ａ、５ｂを接続するための上下一対のブラケット５ｄ、５ｅ及びこれら上下のブラケット５ｄ、５ｅを連結するフューズボルト５ｆからなり、前記第１、第２フランジ５ａ、５ｂに円周方向に複数個所で係着されている。

ここで、前記上部のブラケット５ｄは柱状部５ｄ１と該柱状部５ｄ１から側方に突出する係止突部５ｄ２と、該柱状部５ｄ１に形成され前記フューズボルト５ｆが挿通する挿通孔５ｄ３とからなり、前記係止突部５ｄ２の先端部が前記第１フランジ５ａの上面部に係止するようになっている。

又、前記下部のブラケット５ｅも柱状部５ｅ１と該柱状部５ｅ１から側方に突出する係止突部５ｅ２と、該柱状部５ｅ２に形成され前記フューズボルト５ｆが螺合する螺孔５ｅ３とからなり、前記係止突部５ｅ２の先端部が前記第２フランジ５ｂの下面部に係止するようになっている。

更に前記フューズボルト５ｆはその中間部を細い括れ部５ｆ１に形成し、該フューズボルト５ｆを前記上部のブラケット５ｄの挿通孔５ｄ３に挿通して該ボルト５ｆの先端側を前記下部のブラケット５ｅの螺孔５ｅ３に螺合させたとき、前記細い括れ部５ｆ１がこれらブラケット５ｄ、５ｅ間の間隙に位置するようにした。

ここで前記フューズボルト５ｆに設定値以上の剪断力が作用した場合には該フューズボルト５ｆは前記括れ部５ｆ１で切断するように形成されている。

尚、前記剪断力の設定値とは、運転中の真空ポンプのロータが破損して該ロータの破片がポンプケース内のステータに衝突したときに該ポンプケースに生ずる回転トルク値を予測算出し、この算出値を設定値としている。

次に本実施例の真空排気装置１の配置、作動及び効果について説明する。

小型の真空排気装置は、図６に示した如く、共通台板の上に小型の真空ポンプとコントローラとを設置した配置で用いられることが多い。

然して真空ポンプ２の運転中に内部のロータが何らかの理由で破損した場合、ロータの破片は大きな慣性力を有してステータに衝突し、該ステータに衝撃的に大きな回転トルクを与える。

この回転トルクは直ちにポンプケース２ａに伝えられ、ポンプケース２ａは取付け台４の上で回動しようとする。ただし、この回転トルクの大きさは、ブレーキシューとブレーキディスクとの間の静摩擦力を調節することで制御でき、即ちロータ破片がステータに衝突して発生する回転トルク（＝発生トルク）を制御できる。

もし前記回転トルクが予め設定された設定値以上となった場合は、フューズ継手部５が具備するフューズボルト５ｆが切断すると共に排気源６側の第１フランジ５ａとポンプケース２ａ側の第２フランジ５ｂとの接続が断絶し、更に前記トルクリミッター部３においてブレーキディスク３ａが該ブレーキディスク３ａを挟持する上下のブレーキシュー３ｂ、３ｃとの静止摩擦抵抗力に打ち勝って摺動回転を始める。

即ち、真空ポンプ２の本体部分が取付け台４の上で摺動回転することで運動エネルギーは熱エネルギーに変換されるが、ブレーキシューとブレーキディスクとの間の静摩擦力を最適に調節することで、前記回転トルクは短時間で消滅するようにでき、上記の回動は例えば１／４円周乃至１／２円周程度に納めることができる。

又、このようにロータ破壊時の発生トルクをトルクリミッター部３で吸収するようにしたので、真空排気装置１全体の伝達トルクが小さくなり、真空排気装置１全体が転倒する等の装置の堪大な事故につながるのを防止することができる効果を有する。

尚、前記トルクリミッター部３の構造において、ブレーキディスク３ａと上下のブレーキシュー３ｂ、３ｃとの各当接面に、図２に示す如く２硫化モリブデン３ｆを塗布して当接面の摩擦係数の低減を図ってもよく、又は図３に示す如く、前記ブレーキディスク３ａと上下のブレーキシュー３ｂ、３ｃとの間にテフロン（登録商標）シートのリング３ｇを介在させて当接面の摩擦係数の低減を図るようにしてもよい。

また、前記フューズ継手５は排気源の配管６に接続されているが、この配管６が排気源側の装置に剛に接続されている場合にフューズ継手５は有効に機能できるのであって、配管６が排気源側の装置にフレキシブルに接続されている場合は省略することもできる。

本発明の実施例２を図４により説明する。

本実施例では前記実施例１におけるトルクリミッター部３の代りにトルクリミッター部３´を用いて、コイルばね３ｈの弾発力を利用して上部ブレーキシュー３ｂと下部ブレーキシュー３ｃ１とでブレーキディスク３ａを挟持する圧着力を得るようにした点が前記実施例１とは異なる。

即ち下部ブレーキシュー３ｃ１は環状に形成され、円筒状のブレーキシューホルダー３ｃ２の肩部において回動可能に支承されている。

又、該ブレーキシューホルダー３ｃ２のブレーキシュー３ｃ１支承面には複数の筒状の丸孔３ｉが設けられていて、各丸孔３ｉに前記コイルばね３ｈが伸縮自在に挿入されており、これら各コイルばね３ｈは前記丸孔３ｉの上方に頭部を突出させている。

かくて、前記ブレーキシュー３ｃ１をこれらコイルばね３ｈの上に載置し、前記上部ブレーキシュー３ｂとの間にブレーキディスク３ａを介在させ、ボルト３ｄにより両ブレーキシュー３ｂ、３ｃ１を締結する。

この場合、前記ボルト３ｄの締付けストロークを調節することにより前記コイルばね３ｈの弾発力を調節することができる。

即ち、実施例２の真空排気装置ではトルクリミッター部３´にコイルばね３ｈを採用したことにより、ボルト３ｄによるストロークの調節範囲が広くなって、ブレーキディスク３ａを挟持する力の微調節が可能となる効果が得られた。

または、コイルばね３ｈの材質、線径、巻数等を適当に選択することで、コイルバネのばね定数を変えて、前記ボルト３ｄの締付けストロークの調節に拠ることなく弾発力を調節することもできる。

即ち、実施例２の真空排気装置ではトルクリミッター部３´にコイルばね３ｈを採用したことにより、適当なコイルばねの選択だけで弾発力を調節することもできるため、煩雑なボルト３ｄによる締付けの調節を無くすことも可能である。

本実施例２では、コイルばねの弾発力を利用してブレーキシューとブレーキディスクを挟持する圧着力を得るようにしているが、同じ作用をコイルばねに替えて、永久磁石の反発力や吸引力を利用することで圧着力を得るようにすることもできる。

本発明は小型の真空ポンプを用いた真空排気装置で利用される。

実施例１の真空排気装置の側面図である。 同上真空排気装置のトルクリミッター部の一部断面図である。 同上真空排気装置の他のトルクリミッター部の一部断面図である。 実施例２の真空排気装置のトルクリミッター部の一部断面図である。 従来のターボ分子ポンプの一例の縦断面図である。 従来の真空排気装置の一例の側面図である。

符号の説明

１ 真空排気装置
２ 真空ポンプ
２ａ ポンプケース
３、３´ トルクリミッター部
３ａ ブレーキディスク
３ｂ、３ｃ、３ｃ１ ブレーキシュー
３ｄ 締付ボルト
３ｆ ２硫化モリブデン
３ｇ テフロン（登録商標）シート
４ 取付け台
５ フューズ継手

Claims (6)

1. 真空ポンプのポンプケース内にロータとステータとを具備して、取付け台の上に該ポンプケースを立設して形成した真空ポンプからなる真空排気装置において、前記ポンプケースを前記取付け台に対して摺動回転可能に形成すると共に、これらポンプケースと前記取付け台との間にトルクリミッター部が介在する構造とした真空排気装置の安全構造。
2. 前記トルクリミッター部は前記ポンプケースの底面部に固定した円板状のブレーキディスクと前記取付け台の上部に設置したブレーキシューとからなり、前記ブレーキシューは前記ブレーキディスクをその上下両面から挟持して前記ポンプケースを前記取付け台上に保持すると共に、前記ポンプケースに設定値以上の回転トルクが発生した場合には前記ポンプケースは前記ブレーキシューと前記ブレーキディスクとの間の静止摩擦抵抗力に打ち勝って、前記取付け台上で摺動回転を開始する構造に形成した請求項１に記載の真空排気装置の安全構造。
3. 前記回転トルクの設定値を、運転中の真空ポンプのロータが破損して該ロータの破片がポンプケース内のステータに衝突したときに該ポンプケースに生ずる回転トルク値と同等、又はそれ以下の値となるように設定した請求項２に記載の真空排気装置の安全構造。
4. 前記ブレーキシューは、円板状又は円筒状を有する上下の環状体からなり、これら上下の環状体の間に前記ブレーキディスクを配置すると共に、複数の締付ボルトでこれら上下の環状体を締め付けて前記ブレーキディスクを挟持するようにし、これらブレーキシューとブレーキディスクとの間の静摩擦力を調節するようにした請求項２又は請求項３に記載の真空排気装置の安全構造。
5. 前記ブレーキシューと前記ブレーキディスクの相互の当接面間に、テフロン（登録商標）シート又は２硫化モリブデン粉末等の摩擦抵抗低減部材を介在させた請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の真空排気装置の安全構造。
6. 前記ポンプケースの上方の排気源と接続する配管の管路部分に、前記設定値以上の回転トルクを受けた場合に該配管が上下に断絶するように作動するフューズ継手を介在させた請求項１に記載の真空排気装置の安全構造。

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