JP3510007B2 - 分子ポンプ - Google Patents

分子ポンプ

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JP3510007B2 JP17027895A JP17027895A JP3510007B2 JP 3510007 B2 JP3510007 B2 JP 3510007B2 JP 17027895 A JP17027895 A JP 17027895A JP 17027895 A JP17027895 A JP 17027895A JP 3510007 B2 JP3510007 B2 JP 3510007B2
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成治 廣木
哲也 阿部
義夫 村上
順一 中村
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、重水素やトリチウム等
の水素同位体を燃料とする核融合炉に必要な分子ポンプ
に関する。
【0002】
【従来の技術】核融合装置等の分子ポンプには、ターボ
分子ポンプやヘリカル溝分子ポンプ等の高速回転をする
ロータと気体との相互作用を排気の原理に利用した分子
ポンプが使用され、又それら分子ポンプの軸受は、オイ
ルフリーの観点から磁気軸受が使用されている。
【0003】ここにターボ分子ポンプは軸流圧縮機と類
似構造の高真空ポンプであり、又ヘリカル溝分子ポンプ
はロータの外面又はステータの内面のいずれか一方にヘ
リカル溝(ねじ溝)を有し、僅少の間隙をもってロータ
がステータ内で回転する式の高真空ポンプである。
【0004】従来のターボ分子ポンプやヘリカル溝分子
ポンプでは、構成する磁気軸受や駆動モータ等のコイル
やリード線の電気絶縁には、ワニス、エポキシ樹脂、テ
フロン等の有機物が使われており、又そのロータはアル
ミ合金製であった。
【0005】従来のターボ分子ポンプやヘリカル溝分子
ポンプは排気気体として窒素等を想定して設計されてい
るが、核融合装置においては分子量及び粘性係数が小さ
い水素や水素同位体(重水素、トリチウム)や分子量が
小さいヘリウム等の気体を主に排気することになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による磁気軸
受型分子ポンプを核融合炉用に使用しようとすると、次
のような問題点を生ずる。
【0007】(1)核融合炉では高エネルギーでかつ高
線量の放射線が発生するが、従来の磁気軸受や駆動モー
タのコイルの電気絶縁に使用している有機物は、該放射
線の照射を受けて電気的機械的性質が次第に劣化し、該
有機物の電気絶縁性の低下のために分子ポンプの正常な
運転が不可能となったり、分子ポンプの制御ユニットが
故障したりする恐れがあった。
【0008】(2)分子ポンプはポンプ内のトリチウム
の滞留量を減らすために高温ベーキングを施す必要があ
る。しかし従来の磁気軸受や駆動モータ等のコイルの電
気絶縁に使用されている前記有機物は100℃以上の長
時間のベーキングに耐えられないので、充分なベーキン
グを行えない問題点があった。
【0009】(3)従来のヘリカル溝分子ポンプは、主
に窒素等の分子量や粘性係数が比較的大きな気体の大流
量排気を行うことを想定して設計されているため、ロー
タの熱膨張を考慮して、ロータとステータの間隙をかな
り広めに設定している。これは運転が定常状態に達した
時にロータの熱膨張により該間隙が最適な値となり、大
きな圧縮比が得られるようになっていた。
【0010】しかし分子量が小さく粘性係数も小さい水
素同位体等のガスを排気する場合は、原理的に圧縮比が
低下する上に、摩擦による発熱が少ないために前記ロー
タの熱膨張も少なく、従って前記ロータとステータ間の
間隙は窒素ガスの定常運転時よりも広くなる。一般にヘ
リカル溝分子ポンプの圧縮比はロータとステータの間隙
の2乗に反比例して低下するので、該間隙が広くなるこ
とは大きな問題であった。
【0011】(4)一般に分子ポンプの排気性能はロー
タの回転数に比例して向上するので、ロータ回転数はな
るべく高く設定したいが、ロータに発生する遠心力は該
ロータ材の許容応力以下とする必要がある。
【0012】従来の分子ポンプで使用しているアルミ合
金製のロータでは、温度が120℃を越えると許容応力
が急激に低下するため、作動温度が120℃に制限され
るという問題点があった。
【0013】本発明はこれらの問題点を解消し、水素同
位体等の分子量や粘性係数の小さなガスの排気に適する
分子ポンプを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成すべく磁気軸受と駆動用モータを備えた分子ポンプに
おいて、該分子ポンプの内部に使用する電線の被覆材を
すべてセラミックスにより形成し、前記分子ポンプの少
なくとも一部をヘリカル溝分子ポンプとし、該ヘリカル
溝分子ポンプのステータ部に加熱部と冷却部を設けると
共に、該ステータ部に、前記ヘリカル溝分子ポンプのロ
ータとステータの間隙の大きさを検出するギャップセン
サーを設け、該ギャップセンサーからの検出信号に応じ
て前記加熱部と冷却部への熱量を制御可能に形成したこ
とを特徴とする。
【0015】
【作用】請求項1の分子ポンプにおいて、分子ポンプの
内部の電線の被覆材をすべてセラミックスとしたので、
該分子ポンプを核融合炉に使用した場合に、核融合炉よ
り発生する高エネルギー・高線量の放射線によっても該
被覆の絶縁が劣化することがなく、又、トリチウムの滞
留量を減らすために該分子ポンプを100℃以上でベー
キングを行っても充分これに耐えることができ、又前記
ステータ部の温度を加熱部と冷却部により調節可能とし
たので、該ステータ部の熱膨張量の制御により前記ロー
タとステータの間隙を能動的に制御することができる。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】請求項の分子ポンプにおいて、外部のケ
ーシングと内部のステータの間に弾性材を挟持させたの
で、ステータの昇温時の半径方向の伸びを吸収させるこ
とができる。
【0020】
【実施例】本発明の第1実施例を図1により説明する。
【0021】図1は磁気軸受型ヘリカル溝分子ポンプの
縦断面図を示し、Aはケーシング、Bは軸、Cはヘリカ
ル溝分子ポンプ部のロータを示す。
【0022】ヘリカル溝分子ポンプ部のステータDはケ
ーシングAと内外の2層構造をなし、該層間には弾性材
Fが挟持されている。
【0023】又、ケーシングAには冷却部として冷却水
ジャケットEが設置されており、ステータDには加熱部
として電熱式のヒータGが埋設されている。
【0024】ステータDにはギャップセンサー4が設け
てあり、ロータCとステータDの間隙を検知して、冷却
水ジャケットEの通水量又はヒータGへの通電量を制御
するよう構成されている。又ロータCはチタン合金又は
耐熱鋼製として、従来のアルミ合金製のものよりも耐熱
度を高めている。
【0025】軸Bを支承する磁気軸受装置は、上部ラジ
アル変位センサー1、上部ラジアル軸受電磁石2、下部
ラジアル軸受電磁石5、下部ラジアル変位センサー6、
スラスト軸受電磁石7、スラスト変位センサー8等より
なり、モータステータ3は軸Bに設けた回転子(図示せ
ず)と共にモータを形成している。
【0026】これら1乃至8の部品に使用されているコ
イル2a、3a、5a、7a等の電線は、銅線にニッケ
ルメッキを施し、その表面をすべてセラミック材により
被覆している。セラミック材には電気絶縁性のよいAl
23 やSiO2 、BeO及び各種のニューセラミック
スが使用される。
【0027】又、セラミック材による電線の被覆は、焼
結により形成する方法の他繊維状のセラミックスの織布
による被覆が採用される。
【0028】本第1実施例の磁気軸受型ヘリカル溝分子
ポンプの作用について説明する。
【0029】該分子ポンプは、ロータCの高速回転によ
り吸気口Xより吸気をして排気口Yより排気を行う。本
例ではポンプのヘリカル溝をロータC側に設けている
が、これはステータD側に設けてもよい。
【0030】軸BにはロータCを固定すると共に、該軸
Bを2組のラジアル磁気軸受及び1組のスラスト磁気軸
受で支承しており、無潤滑での運転が可能となってい
る。
【0031】本分子ポンプにおけるロータCとステータ
Dの間隙の制御方法について説明する。
【0032】本分子ポンプの運転時、常にギャップセン
サー4によりロータCとステータDの間隙を測定し、該
間隙が目標値よりも大きくなればヒータGの通電量を減
らし、或いは冷却水ジャケットEの通水量を増やして、
ステータD部の温度が下がるように自動制御する。
【0033】同間隙が目標値よりも小さくなれば冷却水
ジャケットEの通水量を減らし、或いはヒータGの通電
量を増やすように自動制御する。
【0034】かくしてステータDの温度制御を通して該
ステータDの熱膨張量を制御することにより、ロータC
とステータDの間隙を調節して、該間隙を目標値に保持
することができる。
【0035】又、ステータDとケーシングA間の弾性材
Fは、ステータDの昇温時の急激な半径方向の伸びを吸
収して、分子ポンプの運転時にステータDやケーシング
Aに無理な力がかからないように作用する。
【0036】更にコイル2a、3a、5a、7a等の電
線はすべてセラミック被覆としたので、核融合炉より発
生する高エネルギー・高線量の放射線によっても該被覆
の電気絶縁が劣化することがない。
【0037】又、トリチウムの滞留量を減らすために該
分子ポンプを100℃以上でベーキングをしたり、又は
ロータCとステータDの間隙を調節するために該ステー
タDをヒータGで加熱する場合でも、該セラミック製の
被覆はこれら熱に充分耐えるので、前記電線の被覆の絶
縁性が劣化することがない。
【0038】本発明の第2実施例を図2により説明す
る。
【0039】図2は磁気軸受型複合分子ポンプの縦断面
図を示し、ロータJはターボ分子ポンプ部の動翼Hとヘ
リカル溝分子ポンプ部のロータCからなる。
【0040】これに対するステータ側も、ターボ分子ポ
ンプ部の静翼Iとヘリカル溝分子ポンプ部のステータD
よりなる。
【0041】ロータCはチタン合金又は耐熱鋼製とし、
温度調節が可能な冷却水ジャケットEとヒータG、及び
弾性材Fは共にヘリカル溝分子ポンプ部の外周にのみ設
けてある。
【0042】図2の磁気軸受及び駆動用モータは、図1
におけるのと同様の構造であり、これら1乃至8の部品
に使用されている線輪等の電線も、すべてセラミック被
覆としている。
【0043】本第2実施例の磁気軸受型複合分子ポンプ
の作用について説明する。
【0044】該分子ポンプは、ロータJの高速回転によ
り吸気口Xより吸気を行い、動翼H及び静翼I等よりな
るターボ分子ポンプ部と、ロータC及びステータDより
なるヘリカル溝分子ポンプ部とにより、第1実施例より
もより高い圧縮比で排気口Yより排気を行う。
【0045】ヘリカル溝分子ポンプ部にのみ冷却水ジャ
ケットE及びヒータGを設けたのは、ヘリカル溝分子ポ
ンプの方がターボ分子ポンプと較べて、ロータとステー
タの間隙の排気性能に及ぼす影響が大きいからである。
【0046】ギャップセンサー4の信号により、これら
冷却水ジャケットE及びヒータGがステータDの温度調
節を行って、該ロータCとステータDの間隙を制御す
る。
【0047】前記電線のセラミック被覆材の作用は第1
実施例と同様で、本複合分子ポンプを核融合炉の水素同
位体等の排気に用いる場合に特に有効である。
【0048】
【発明の効果】このように本発明によれば、核融合炉の
水素同位体等を排気する場合に、核融合炉より発生する
高エネルギー・高線量の放射線に対して耐久性を有し、
トリチウムの滞留量を減らすための高温ベーキングにも
長時間耐えると共に、分子量や粘性係数の小さな気体に
対しても高い排気性能の得られる分子ポンプを提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の磁気軸受型ヘリカル溝分
子ポンプの縦断面図である。
【図2】本発明の第2実施例の磁気軸受型複合分子ポン
プの縦断面図である。
【符号の説明】
1、6 変位センサー 2、5 ラジアル軸受電磁石 2a、3a、5a、7a コイル 4 ギャップセンサー A ケーシング B 軸 C ロータ D ステータ E 冷却水ジャケット F 弾性材 G ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 義夫 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の 1 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 中村 順一 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の 1 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 井口 昌司 大阪府大阪市中央区北浜3−2−25 株 式会社大阪真空機器製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−46394(JP,A) 特開 昭63−154891(JP,A) 実開 平4−4526(JP,U) 実開 平5−36094(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 19/04 H02K 7/09

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気軸受と駆動用モータを備えた分子ポ
    ンプにおいて、該分子ポンプの内部に使用する電線の被
    覆材をすべてセラミックスにより形成し、前記分子ポン
    プの少なくとも一部をヘリカル溝分子ポンプとし、該ヘ
    リカル溝分子ポンプのステータ部に加熱部と冷却部を設
    けると共に、該ステータ部に、前記ヘリカル溝分子ポン
    プのロータとステータの間隙の大きさを検出するギャッ
    プセンサーを設け、該ギャップセンサーからの検出信号
    に応じて前記加熱部と冷却部への熱量を制御可能に形成
    たことを特徴とする分子ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記ステータ部を外部のケーシングと内
    部のステータの円周方向の2層の構造に形成し、該外部
    のケーシングに冷却部を設けると共に該内部のステータ
    内にはヒータを設け、これら外部のケーシングと内部の
    ステータの層間には弾性材を挟持させたことを特徴とす
    る請求項1に記載の分子ポンプ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005124158A1 (ja) * 2004-06-17 2005-12-29 Osaka Vacuum, Ltd. 耐放射線用分子ポンプ
WO2019058117A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 Edwards Limited TRUNK PUMP AND VACUUM PUMPS PACKAGE COMPRISING A TRUCK PUMP

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3716068B2 (ja) * 1997-04-22 2005-11-16 三菱重工業株式会社 ターボ分子ポンプ及び同ターボ分子ポンプを有する真空容器
JP4218765B2 (ja) * 1997-06-27 2009-02-04 株式会社荏原製作所 ターボ分子ポンプ
JP3825538B2 (ja) * 1997-08-29 2006-09-27 樫山工業株式会社 高真空ポンプ
TW504548B (en) * 1998-06-30 2002-10-01 Ebara Corp Turbo molecular pump
DE60037353T2 (de) * 1999-02-19 2008-12-04 Ebara Corp. Turbomolekularpumpe
JP3874993B2 (ja) * 2000-05-18 2007-01-31 アルプス電気株式会社 ターボ分子ポンプ
JP4528019B2 (ja) * 2004-04-27 2010-08-18 株式会社大阪真空機器製作所 分子ポンプの温度制御装置
CN104005968B (zh) * 2014-06-05 2016-01-20 核工业理化工程研究院 可测转子表面温度的牵引式分子泵

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005124158A1 (ja) * 2004-06-17 2005-12-29 Osaka Vacuum, Ltd. 耐放射線用分子ポンプ
WO2019058117A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 Edwards Limited TRUNK PUMP AND VACUUM PUMPS PACKAGE COMPRISING A TRUCK PUMP

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