JP2011038534A - 分子ポンプの軸受放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高速で回転するロータの回転軸を上下の転がり軸受で軸支して真空排気を行なう分子ポンプにおいて、前記転がり軸受の放熱性を向上させて軸受の長寿命化を図る。
【解決手段】ロータ２の回転軸３を上側の第１玉軸受８ａと下側の第２玉軸受８ｂで軸支する構造の分子ポンプ１において、該分子ポンプ１は第２玉軸受８ｂの外輪を保持するスリーブ９と、該スリーブ９の外周部に嵌着したＯリング７ｃを介して該スリーブ９が軸方向に摺動可能に嵌入するスリーブケース６ｂとを有しており、これらスリーブ９とスリーブケース６ｂとを可撓性を有する熱伝達手段の放熱板１１で連結したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速で回転するロータを有して中真空から超高真空にわたる圧力範囲で使用するターボ分子ポンプ又は複合分子ポンプ等の分子ポンプの軸受放熱構造に関する。

従来のターボ分子ポンプの１例の縦断面図を図３に示した。

図３においてａはターボ分子ポンプのロータ、ｂは回転軸、ｃはモータである。

モータｃの駆動によって回転軸ｂ及びロータａが高速で回転し、吸気口ｄから吸気をして排気口ｅから排気を行なう。

回転軸ｂは上部の第１玉軸受ｆと下部の第２玉軸受ｇ（いずれもグリース封入式玉軸受）によってハウジングｈ内に軸支されている。

前記第２玉軸受ｇはハウジングｈに設けられた円穴ｈ１に該第２玉軸受ｇの外周部との間に微小の隙間を有して嵌入されていると共に、Ｏリングｍ２を介して弾性的に該円ｈ１に支承されている。

一方、前記第１玉軸受ｆは軸受スリーブｊの円孔ｊ１に該第１玉軸受ｆの外周部との間に微小の隙間を有して嵌入されていると共にＯリングｍ１を介して弾性的に該円孔ｊ１内に支承されている。

このように第１玉軸受ｆ及び第２玉軸受ｇを弾性的に支承するのは、回転質量のアンバランスによって生じる回転軸ｂの軸直角方向への微小な揺動をこれらＯリングｍ１、ｍ２によって吸収するためである。

グリース封入式の転がり軸受によって回転軸を軸支している分子ポンプにおいて、従来は軸受の振動騒音の遮断を目的として、前記の軸受外周へのＯリングの配置と共に、上下軸受の側端面にゴム板等の弾性体を配置する方法も一般に用いられているが、その場合、この弾性体の熱伝導性が悪い為に、モータや転がり軸受の発熱により該転がり軸受部が過熱して、封入したグリースが消耗したり又は転がり軸受の寿命が短くなったりするという問題があった。

そこで、転がり軸受部の熱を速やかにハウジング側に伝達して該転がり軸受の過熱を防止すると共に、該転がり軸受部に発生した振動のハウジング側への伝達が防止されるようにするために出願人は先に、回転軸を上下の転がり軸受で軸支する構造の分子ポンプにおいて、前記上下の転がり軸受を分子ポンプのハウジングにある上部及び下部の円穴内にそれぞれ前記転がり軸受の外輪の外周部に嵌合するＯリング等の弾性体を介して支承するようにし、更に前記上部円穴の上端部及び前記下部円穴の下端部にそれぞれ内径方向に向かって突出するドーナツ状のフランジを設けて該フランジの内側面と前記転がり軸受の外輪の側端面とを向かい合わせると共に、これら向かい合うフランジの内側面と転がり軸受の外輪の側端面との間に金属薄板製の緩衝板を介在させた分子ポンプの軸受支持構造を提案した（特許文献１参照。）。

特開２００９−１３８７１７号公報

高速で連続運転を行なう分子ポンプにあっては、転がり軸受部の熱を速やかにハウジング側に伝達して該軸受部が高温になるのを防止する必要があるが、前記特許文献１に記載の分子ポンプの軸受支持構造では、この熱伝達能力が不足する場合があるという問題があった。

本発明は前記問題点を解消し、高速で連続運転行なうような分子ポンプにおいても充分に軸受部を冷却できて、転がり軸受の寿命を長く保持できるような分子ポンプの軸受放熱構造を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成すべく、ロータの回転軸を上下の転がり軸受と、どちらか一方のころがり軸受の外輪を保持するスリーブと、該スリーブの外周部に嵌着したＯリング等の弾性体を介して該スリーブが軸方向に摺動可能に嵌入するスリーブケースとを有しており、これらスリーブとスリーブケースとを可撓性を有する熱伝達手段で連結した。

本発明によれば、高速で回転するロータを有する分子ポンプにおいて、該ロータの回転軸を支承する転がり軸受部の熱を速やかにハウジング側に伝達して、該転がり軸受部の寿命を長く保持することができる効果を有している。

本発明の軸受放熱構造を採用した複合分子ポンプの縦断面図である。 前記複合分子ポンプの軸受構造部の詳細図である。 従来のターボ分子ポンプの一例の縦断面図である。

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

図１は本発明の軸受放熱構造を採用した複合分子ポンプ１の縦断面図、図２はその軸受構造部の詳細図である。

複合分子ポンプ１はターボ分子ポンプ部１Ａとその下部に連設されたねじ溝ポンプ部１Ｂとを有する竪形配置となっている。

２はこれらターボ分子ポンプ部１Ａとねじ溝ポンプ部１Ｂのアルミ合金等からなるロータ、３は該ロータ２の中心孔に固定されて下方に延びる鋼製の回転軸である。

１Ｃは前記ねじ溝ポンプ部１Ｂの下方に連設されているベース部、４は該ベース部１Ｃの中央部に形成されているモータハウジングを示し、該モータハウジング４内には、前記回転軸３に連結するモータ５が収容されている。

そして前記モータハウジング４の上端に固定されている上部フランジ６ａの中心透孔にＯリング７ａを介して上部のころがり軸受の第１玉軸受８ａが支持されており、又前記モータハウジング４の下端に固定されているスリーブケース６ｂの大径の中心透孔内にころがり軸受の第２玉軸受８ｂが支持されている。

そして前記回転軸３は上部の第１玉軸受８ａ及び下部の第２玉軸受８ｂに回動自在に支承されている。

ここで該第２玉軸受８ｂはスリーブ９内にＯリング７ｂを介して支持されていると共に、該スリーブ９はその外周部に嵌着したＯリング７ｃを介して前記スリーブケース６ｂの中心透孔６ｃ内に軸方向に摺動可能に嵌入している。

前記第１玉軸受８ａは外輪の上端面が前記上部フランジ６ａの内方突縁６ｄに当接して上方への移動が制限されていると共に、前記第２玉軸受８ｂは外輪の下端面が前記スリーブ９の後述する肩部９ａに当接して下方へ移動が制限されている。

前記スリーブ９は、前記スリーブケース６ｂの中心透孔６ｃに嵌入する本体部９ｂの下方部に、小径の円筒状部９ｃを下方へ突出させて、２段の径の異なる円筒状からなり、この径の異なる部分を肩部９ａに形成した。

１０はコイルスプリングで、該コイルスプリング１０はスリーブケース６ｂの下端部の内方突条６ｅと前記スリーブ９との間に介在して、該スリーブ９を軸方向の上方に向って押圧している。

１１は熱伝達手段の放熱板であり、該放熱板１１は熱伝導性の良い薄い金属円板を複数枚積み重ねて、同心円の波打ち状の凹凸を有する円板状体に形成されている。

尚、該放熱板１１は、前記コイルスプリング１０の弾発力に比べて遥かに弱い弾性を有するフレキシブルな構造としている。

放熱板１１は、前記スリーブ９から突出する小径の円筒状部９ｃの下端面及び前記スリーブケース６ｂの下端面部に当接して係着されており、スリーブ９とスリーブケース６ｂとの間の熱伝達を行なう。

尚１２は前記ベース部１ｃの下面に係着され前記スリーブケース６ｂを覆う下側蓋体を示す。

次に本実施例の分子ポンプ１の作動及びその効果について説明する。

分子ポンプ１は、モータ５が回転軸３を介してロータ２を回転駆動することにより、吸気口１ａより吸気をして排気口１ｂより排気を行なう。

ロータ２を高速回転させることによって第１玉軸受８ａ及び第２玉軸受８ｂが発熱するが第１玉軸受８ａに生じた熱は該第１玉軸受８ａの外輪から上部フランジ６ａへ伝達され、更にモータハウジング４とベース部１Ｃを経て分子ポンプ１の外部へ放出される。

一方、第２玉軸受８ｂに生じた熱は該第２玉軸受８ｂの外輪からスリーブ９へと伝達されるが、該スリーブ９は熱伝達性の悪いＯリング７ｃを介してスリーブケース６ｂに嵌入しているため、該スリーブ９の外周部からスリーブケース６ｂへの熱伝達が制限される。

そこで、スリーブ９からスリーブケース６ｂへの熱伝達は、両者を連結する放熱板１１によって行なわれ、該スリーブケース６ｂに伝達された熱はモータハウジング４とベース部１Ｃを経て分子ポンプ１の外部へ放出される。

コイルスプリング１０は、スリーブ９を介して第２玉軸受８ｂの外輪を上方へ押し上げており、該コイルスプリング１０の弾発力によって第２玉軸受８ｂの回転する玉と該軸受８ｂの内外との接触圧力が適正に保たれる。

このように、放熱板１１を組み込むことにより、上下の玉軸受８ａ、８ｂの各玉の接触圧力が適正に保たれると共に発熱による高温化も防止されるので、本発明の軸受放熱構造により分子ポンプの軸受寿命が長く保たれるようになる効果を有している。

尚、本実施例では熱伝達手段である放熱板１１は薄い金属円板を複数枚積み重ねて形成した円板状体からなるとしたが、該放熱板１１を、熱伝導率の高い材料からなる金属細線を編み上げて布状とし、円板状に切り抜いて使用してもよい。

このように金属細線を編み上げて布状としたことにより、前記金属円板を積み重ねた放熱板１１よりもフレキシブルに形成することが可能となり、前記コイルスプリング１０の作動に及ぼす抵抗力が小さくなる効果が得られる。

又、本実施例では前記放熱板１１をスリーブ９及びスリーブケース６ｂの各下面側に係着したが、放熱板をスリーブ９及びスリーブケース６ｂの各上面側に係着するようにしてもよい。

本発明は、高速で回転するロータを有して真空排気を行なう分子ポンプの軸受部に使用される。

１ 分子ポンプ
２ ロータ
３ 回転軸
６ｂ スリーブケース
７ｃ Ｏリング
８ａ、８ｂ 転がり軸受
９ スリーブ
１１ 熱伝達手段

Claims (6)

1. ロータの回転軸の上下のころがり軸受と、どちらか一方のころがり軸受の外輪を保持するスリーブと、該スリーブの外周部に嵌着したＯリング等の弾性体を介して該スリーブが軸方向に摺動可能に嵌入するスリーブケースとを有しており、これらスリーブとスリーブケースとを可撓性を有する熱伝達手段で連結したことを特徴とする分子ポンプの軸受放熱構造。
2. 前記熱伝達手段は熱伝導率の高い材料からなる金属細線を編み上げて形成した可撓性を有する布状体からなる請求項１に記載の分子ポンプの軸受放熱構造。
3. 前記熱伝達手段は熱伝導率の高い材料からなる薄い金属板を複数枚重ね合せて形成した可撓性を有する円板状体からなる請求項１に記載の分子ポンプの軸受放熱構造。
4. 前記熱伝達手段を前記スリーブ及び前記スリーブケースの各下面側に係着した請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の分子ポンプの軸受放熱構造。
5. 前記熱伝達手段を前記スリーブ及び前記スリーブケースの各上面側に係着した請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の分子ポンプの軸受放熱構造。
6. 前記円板状体は前記薄い金属板を同心円の波打ち状の凹凸を有する円板状体に形成してなる請求項３に記載の分子ポンプの軸受放熱構造。

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