JP7289627B2 - 真空ポンプ、保護網及び接触部品 - Google Patents
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Description
図16は、この保護網100及び保護網を吸気口4に設置したところを説明する図である。保護網100は、6角形の孔が格子状に多数設けられた形状をしており、6角形の互いに向かい合う辺との距離は約5mmである。この図に示すように、この保護網100を吸気口4に設置することで、真空ポンプ1の内部に、誤って異物が入り込んでしまうことを防止している。
なお、保護網100の網目の形状や大きさは上記に限定されず、想定される異物の大きさなどに応じて種々のタイプがある。
ここで、保護網100の変形(撓み)をより少なくするには、保護網100自体の厚みを増し、より強固にすることが考えられる。しかしながら、保護網100の厚みを増すと、真空ポンプ1のコンダクタンスが低下し、真空ポンプ1の排気性能に悪影響を与えてしまうという問題があった。
よって、保護網100は、なるべく薄くしたいという真空ポンプ1の設計上の要求が存在していた。
また、保護網100の巻き込みを防止する技術については、従来より種々の提案がなされている。
請求項2記載の本願発明では、前記接触支持構造は、前記回転体の前記保護網と接触する箇所に、球状又はR面取り形状を形成したことを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプを提供する。
請求項3記載の本願発明では、前記球状又はR面取り形状を、前記回転体のシャフトに設けたことを特徴とする請求項2に記載の真空ポンプを提供する。
請求項4記載の本願発明では、前記球状又はR面取り形状を、前記回転体のロータに設けたことを特徴とする請求項2に記載の真空ポンプを提供する。
請求項5記載の本願発明では、前記保護網の前記回転体と接触する箇所に、前記形成された球状又はR面取り形状に対応した穴を設けたことを特徴とする請求項2、請求項3又は請求項4に記載の真空ポンプを提供する。
請求項6記載の本願発明では、前記保護網に設けた穴の形状を、前記回転体に形成された球状又はR面取り形状との接触箇所を減らす多角形又は円形を波形化した形状としたことを特徴とする請求項5に記載の真空ポンプを提供する。
請求項7記載の本願発明では、前記回転体に形成された球状又はR面取り形状に、摩擦係数を下げるためのコーティングを施したことを特徴とする請求項2から請求項6の何れか1項に記載の真空ポンプを提供する。
請求項8記載の本願発明では、前記保護網の前記回転体と接触する箇所に、前記保護網の網目を形成せず地材を残した平面を設けたことを特徴とする請求項2、請求項3又は請求項4に記載の真空ポンプを提供する。
請求項9記載の本願発明では、前記保護網に設けた穴と、前記形成された球状又はR面取り形状との間隔を、前記保護網の網目より小さくしたことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の真空ポンプを提供する。
請求項10記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、前記吸気口に設けられた保護網と、前記保護網を前記外装体に固定する固定手段と、前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプであって、前記保護網が前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記保護網が前記回転体に巻き込まれるのを防ぐ、巻き込み防止機構を備え、前記巻き込み防止機構は、前記保護網の前記回転体と接触する部分に設けられた、地材を残した非網部であることを特徴とする真空ポンプを提供する。
請求項11記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプにおいて、前記吸気口に設けられ、固定手段により前記外装体に固定された保護網であって、前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記回転体によって、巻き込まれるのを防止する巻き込み防止構造を備え、前記巻き込み防止構造は、前記保護網の前記回転体と接触する部分に設けられた、地材を残した非網部であることを特徴とする保護網を提供する。
請求項12記載の本願発明では、吸気口が形成された外装体と、前記吸気口に設けられ、固定手段により前記外装体に固定された保護網と、前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプに設置する接触部品であって、前記保護網が前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記回転体の前記保護網と接触する箇所に設置され、球状又はR面取り形状の接触部品を提供する。
本発明の実施形態に係る真空ポンプ1では、回転体(シャフト7又はロータ8)に、保護網100が、圧力の変化や温度の変化などの理由により真空ポンプ1側に変形した(撓んだ)場合、能動的に保護網100を支える機構を設ける。
すなわち、保護網100と回転体の間隔を開けて巻き込み防止を図るのではなく、両者をより近接させて、保護網100を能動的に支えることで、巻き込みを防止している。そのため、真空ポンプ1の高さ(長さ)をより低くすることができる。
また、保護網100側にも巻き込み防止の機構を設けるようにしてもよい。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図15を参照して詳細に説明する。
(真空ポンプ1の構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る真空ポンプ1の概略構成例を示した図であり、真空ポンプ1の軸線方向の断面図を示している。
なお、本発明の実施形態では、便宜上、回転翼の直径方向を「径(直径・半径)方向」、回転翼の直径方向と垂直な方向を「軸線方向(または軸方向)」として説明する。
真空ポンプ1の外装体を形成するケーシング(外筒/筐体)2は、略円筒状の形状をしており、ケーシング2の下部(排気口6側)に設けられたベース3と共に真空ポンプ1の筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、真空ポンプ1に排気機能を発揮させる構造物である気体移送機構が収納されている。
本実施形態では、この気体移送機構は、回転自在に支持された回転体(ロータ8、回転翼9/ロータ円筒部10など)と、筐体に対して固定されたステータ部(固定翼30/ねじ溝排気要素20など)から構成されている。
また、図示しないが、真空ポンプ1の外装体の外部には、真空ポンプ1の動作を制御する制御装置が専用線を介して接続されている。
この吸気口4の下部には、真空ポンプ1内に、異物が入り込むのを防止するための保護網100が設けられている。この保護網100は、ボルト又はスナップリングにより、ケーシング2に固定されている。
また、真空ポンプ1の下流側には、当該真空ポンプ1から気体を排気するための排気口6が形成されている。
各回転翼9は、シャフト7の軸線に対して垂直に放射状に伸びた部材により構成される。
また、ロータ円筒部10は、ロータ8の回転軸線と同心の円筒形状をした円筒部材により構成される。
なお、回転翼9と固定翼30は互い違いに配置され、軸線方向に複数段形成されるが、真空ポンプ1に要求される排出性能を満たすために、必要に応じて任意の数のロータ部品およびステータ部品を設けることができる。
ねじ溝排気要素20におけるロータ円筒部10との対向面側(すなわち、真空ポンプ1の軸線に平行な内周面)は、所定のクリアランスを隔ててロータ円筒部10の外周面と対向しており、ロータ円筒部10が高速回転すると、真空ポンプ1で圧縮されたガスがロータ円筒部10の回転に伴ってねじ溝にガイドされながら排気口6側へ送出されるようになっている。すなわち、ねじ溝は、ガスを輸送する流路となっている。
なお、ガスが吸気口4側へ逆流する力を低減させるために、このクリアランスは小さければ小さいほど好ましい。
また、ねじ溝排気要素20に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をロータ8の回転方向にガスが輸送された場合、排気口6に向かう方向である。
そして、らせん溝の深さは、排気口6に近づくにつれて次第に浅くなるようになっており、らせん溝を輸送されるガスは排気口6に近づくにつれて徐々に圧縮されるようになっている。
上述した構成により、真空ポンプ1は、当該真空ポンプ1が固定(配設)される装置内の真空排気処理を行うことができる。
図2は、シャフト7の保護網100との接触箇所を抵抗の小さい形状とする実施形態を説明するための図である。
図2に示す実施形態では、保護網100が変形し、シャフト7と接触する際、接触するシャフト7の先端部を抵抗の小さい形状とし、保護網100を支えて、巻き込みを防止している。
図2(a)では、シャフト7の先端部72を球状にしている。図2(b)では、シャフト7の先端部74をR面取り形状にしている。
図3に示す実施形態では、保護網100が変形し、ロータ8と接触する際、ロータ8の接触部分を抵抗の小さい形状とし、保護網100を支えて、巻き込みを防止している。
図3(a)では、ロータ8の接触部82を球状にしている。図3(b)では、ロータ8の接触部84をR面取り型にしている。このような形状を形成するには、ロータ8を加工してもよいが、当該形状のリング状の部材をロータ8に取り付けることで形成してもよい。
図4は、保護網100に穴を開け、回転体に接触して支える形状を設けた実施形態を説明するための図である。
この実施形態では、保護網100のシャフト7の突起部75又はロータ8の突起部85に接触する箇所に予め穴を開けておき、保護網100が変形すると、保護網100の穴と直ちにシャフト7の突起部75又はロータ8の突起部85が接触し、保護網100の変形を支える。
図4(a)は、シャフト7にテーパー状の突起部75を設け、保護網100の穴に接触させて支える例を示した図である。
図4(b)は、ロータ8にテーパー状の突起部85を設け、保護網100の穴に接触させて支える例を示した図である。
このような形状を形成するには、ロータ8を加工してもよいが、当該形状のリング状の部材をロータ8に取り付けることで形成してもよい。
この実施形態では保護網100と回転体をより近接させることができるので、更に真空ポンプの高さ(長さ)を低くすることができる。
この実施形態では、保護網100と回転体の隙間を10mm程度短縮することができる。よって、真空ポンプ1の高さが350mmであった場合、高さを340mmとすることができる。
図5(a)は、シャフト7の突起部75をテーパー形状として、保護網100の穴と接触した際、両者間の抵抗を軽減し、シャフト7で保護網100を支え、巻き込みを防止している。
図5(b)は、シャフト7の突起部76を球状の形状として、保護網100の穴と接触した際、両者間の抵抗を軽減し、シャフト7で保護網100を支え、巻き込みを防止している。
図5(c)は、シャフト7の突起部77をR面取り形状として、保護網100の穴と接触した際、両者間の抵抗を軽減し、シャフト7で保護網100を支え、巻き込みを防止している。
図6(a)は、ロータ8の突起部85をテーパー形状として、保護網100の穴と接触した際、両者間の抵抗を軽減し、ロータ8で保護網100を支え、巻き込みを防止している。
図6(b)は、ロータ8の突起部86をR面取り形状として、保護網100の穴と接触した際、両者間の抵抗を軽減し、ロータ8で保護網100を支え、巻き込みを防止している。
図7は、実施形態1の回転体の接触箇所(接触部)及び実施形態2の接触箇所(突起部)を別部材で構成する実施形態を説明する図である。
図7(a)は、図2(a)に示した実施形態1のシャフト7の先端部72(一体形成)を別部材78で構成した例を示した図である。
図7(b)は、図4(a)に示した実施形態2のシャフト7の突起部75(一体形成)を別部材79で構成した例を示した図である。
図7(c)は、図3(a)に示した実施形態1のロータ8の接触部82(一体形成)を別部材89で構成した例を示した図である。
このように、回転体の先端部又突起部を別部材で構成することで、従来製品への後付けで本発明を実施できるという効果がある。
図8(a)は、実施形態1の図2(a)で示した例において、シャフト7の先端部72にコーティングを施して、接触時の摩擦係数を下げた例を示した図である。このコーティングの例としては、メッキ、PVD(Physical vapor deposition)コーティング、CVD(Chemical vapor deposition)コーティングなどがあげられる。
図8(b)は、実施形態2の図5(a)で示した例において、シャフト7の突起部75にコーティングを施して、接触時の摩擦係数を下げた例を示した図である。
このように、接触時の摩擦係数を下げることで、両者の接触時に滑り易くなり、より保護網100の巻き込みを防止できる。
上記の例では、接触部分にコーティングを施す例を示したが、接触部分に焼き入れを施して硬度を上げることで、より保護網100の巻き込みを防止するようにしてもよい。
なお、保護網100の接触部分にコーティング施すようにしてもよい。また、シャフト7の突起部75および保護網100の接触部分双方にコーティング施すようにしてもよい。
図9は、実施形態1の図2(a)に示した例において、更に保護網100にシャフト7の先端部72と接触する部分を平面102とした例を示した図である。
ここで、平面とするとは、保護網100の6角形の網目を形成せず、地材をそのまま残すことを意味する(非網部)。
図9(a)に示す例では、シャフト7の先端部72と接触する箇所に6角形の網目を形成せず、地材を残して平面102としている(非網部)。
このように、保護網100の接触する部分に平面102を設けることで、より保護網100の巻き込みを防止できる。
図10(a)に示す例では、ロータ8の先端部82と接触する箇所に6角形の網目を形成せず、地材を残して平面104としている(非網部)。この平面104は、ロータ8(先端部82)の回転に対応して、円周状になっている。
このように、保護網100の接触する部分に平面104を設けることで、より保護網100の巻き込みを防止できる。
図11(a)は、図4(a)に示した例において、接触する保護網100側の形状を略四角形(106)(非網部)とした例を示した図である。
図11(b)は、図4(a)に示した例において、接触する保護網100側の形状を略四角形の4辺が内側へ窪んだ形状(108)(非網部)とした例を示した図である。
図11に示すように、保護網100に接触するシャフト7の突起部75が、水平断面の形状が円形であるので、接触する保護網100側の形状を円形でない形状とすることで、円形とした場合に比べて、接触箇所を減らすことができ、より保護網100の巻き込みを防止できる。
穴の形状としては、多角形や円形を波形化した形状でもよい。
図12(a)は、保護網100が変形した際、ロータ8と接触する箇所に接触突起部110を設けた例を示した図である。
図12(b)は、保護網100が変形した際、シャフト7と接触する箇所に接触突起部112を設けた例を示した図である。
この接触突起部110、112は、型や工具等を用いて、保護網100を変形させることで形成する。
このように、保護網100に接触突起部110、112(非網部)を設けることで、保護網100が変形したときに、回転体と接触突起部110、112が接触することで、保護網100を支え、保護網100の巻き込みを防止できる。
図13(b)は、保護網100が変形した際、シャフト7と接触する箇所に溶接突起部116を設けた例を示した図である。
この溶接突起部114、116(非網部)は、保護網100とは、別部品を溶接等で接合させて形成する。
このように、保護網100に溶接突起部114、116を設けることで、保護網100が変形したときに、回転体と溶接突起部114、116が接触することで、保護網100を支え、保護網100の巻き込みを防止できる。
この実施形態7に示す例は、例えば実施形態1に示す真空ポンプ1の回転体側に施す処理と併用してもよい。
図14は、図5(a)に示した例のシャフト7の突起部75と保護網100の穴との関係をより詳細に示した図である。図14(a)は、保護網100の網目を示している。
図15は、図14のAで示した箇所の拡大図である。
図15に示す、シャフト7の突起部75と保護網100との間隔Wを保護網100の網目より小さく設定する。
こうすることで、保護網100に穴を開けても、異物が混入することを防止できる。すなわち、全体に保護網100が存在するのと同様の効果を得ることができる。
以上、保護網100の網目の形状は、6角形のものとして説明したが、これに限定されず、他の多角形や丸形のものであっても同様の効果を得ることは言うまでもない。
2 ケーシング(外筒)
3 ベース
4 吸気口
6 排気口
7 シャフト
8 ロータ
9 回転翼
10 ロータ円筒部
20 ねじ溝排気要素(ねじ溝ステータ)
30 固定翼
35 固定翼スペーサ
72、74 先端部
82、84 接触部
75、76、77 突起部
78、79、 別部材
85、86 突起部
89 別部材
100 保護網
102、104 平面
110、112 接触突起部
114、116 溶接突起部
200 吸気口フランジ
700 ステータコラム
Claims (12)
- 吸気口が形成された外装体と、
前記吸気口に設けられた保護網と、
前記保護網を前記外装体に固定する固定手段と、
前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプであって、
前記保護網が前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記保護網が前記回転体に巻き込まれるのを防ぐ、巻き込み防止機構を備え、
前記巻き込み防止機構は、前記保護網が前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記保護網と前記回転体との間に、両者を接触させて支持する接触支持構造であることを特徴とする真空ポンプ。
- 前記接触支持構造は、前記回転体の前記保護網と接触する箇所に、球状又はR面取り形状を形成したことを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ。
- 前記球状又はR面取り形状を、前記回転体のシャフトに設けたことを特徴とする請求項2に記載の真空ポンプ。
- 前記球状又はR面取り形状を、前記回転体のロータに設けたことを特徴とする請求項2に記載の真空ポンプ。
- 前記保護網の前記回転体と接触する箇所に、前記形成された球状又はR面取り形状に対応した穴を設けたことを特徴とする請求項2、請求項3又は請求項4に記載の真空ポンプ。
- 前記保護網に設けた穴の形状を、前記回転体に形成された球状又はR面取り形状との接触箇所を減らす多角形又は円形を波形化した形状としたことを特徴とする請求項5に記載の真空ポンプ。
- 前記回転体に形成された球状又はR面取り形状に、摩擦係数を下げるためのコーティングを施したことを特徴とする請求項2から請求項6の何れか1項に記載の真空ポンプ。
- 前記保護網の前記回転体と接触する箇所に、前記保護網の網目を形成せず地材を残した平面を設けたことを特徴とする請求項2、請求項3又は請求項4に記載の真空ポンプ。
- 前記保護網に設けた穴と、前記形成された球状又はR面取り形状との間隔を、前記保護網の網目より小さくしたことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の真空ポンプ。
- 吸気口が形成された外装体と、
前記吸気口に設けられた保護網と、
前記保護網を前記外装体に固定する固定手段と、
前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプであって、
前記保護網が前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記保護網が前記回転体に巻き込まれるのを防ぐ、巻き込み防止機構を備え、
前記巻き込み防止機構は、前記保護網の前記回転体と接触する部分に設けられた、地材を残した非網部であることを特徴とする真空ポンプ。
- 吸気口が形成された外装体と、
前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプにおいて、
前記吸気口に設けられ、固定手段により前記外装体に固定された保護網であって、
前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記回転体によって、巻き込まれるのを防止する巻き込み防止構造を備え、
前記巻き込み防止構造は、前記保護網の前記回転体と接触する部分に設けられた、地材を残した非網部であることを特徴とする保護網。
- 吸気口が形成された外装体と、
前記吸気口に設けられ、固定手段により前記外装体に固定された保護網と、
前記外装体内に、回転体を具備する気体移送機構とを備えた真空ポンプに設置する接触部品であって、
前記保護網が前記外装体の軸方向に撓んで変形した際、前記回転体の前記保護網と接触する箇所に設置され、球状又はR面取り形状の接触部品。
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