JPH0749241Y2 - 多段真空ポンプ用冷却器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、多段真空ポンプ用の冷却器に関する。本考案
による冷却器は、特に化学工業プロセスまたは半導体製
造プロセスなどで使用される腐食性ガス、反応性ガスな
どを取り扱う多段真空ポンプの冷却器、および多段真空
ポンプの他に各ポンプ区分間に冷却器を持たず、多段真
空ポンプが外壁から冷却される構造においても、真空ポ
ンプの最終吐出管路にポンプ内に於いて凝縮した固形物
を捕捉するために取りつけられる冷却器として用いられ
る。

〔従来技術〕 従来第６図に示すように、逆流冷却式多段真空ポンプに
おいては、各ポンプ区分の吐出口104と次段のポンプ区
分の吸込口103′を連結する連結管105が設けられ、この
連結管路には、冷却器106が設けられ、この連結管路の
下流側の連結管路からは、前段側の各ポンプ区分へ逆流
冷却用気体を導く逆流管路107が分岐し配管されるもの
が、提案されている（特開昭59-115489参照）。このポ
ンプにおいては、各ポンプ区分において発生した圧縮熱
を外部に放熱し、ポンプの過熱を防止するために、連結
管路を流れる基体を冷却するための複数の冷却器が外部
に設けられている。

また第６図の構造を有する多段真空ポンプの他に各ポン
プ区分間に冷却器を持たず、多段真空ポンプが外壁から
冷却される構造においても、真空ポンプの最終吐出管路
にポンプ内に於いて凝縮した固形物を捕捉するために取
りつけられる冷却器が設けられている。

第６図に示される逆流冷却式多段真空ポンプにおける従
来形の冷却器が第７図に示される。第７図に示される冷
却器はシェルアンドチューブ形であり、ヘッダとシェル
の間のチューブプレート３に固定された冷却チューブの
接合部分によってガスと冷却水とを区分している構造と
なっている。そしてその接合部の詳細は、第８図に示す
様に（ａ）シール溶接、（ｂ）拡管圧接、（ｃ）拡管圧
接と溶接の組合せ等である。

第７図に示される冷却器におけるガスの流れは次の通り
である。連結管路より入口ノズル５を経てヘッダ１に流
入し、冷却チューブ４を通り冷却され、この冷却された
ガスはヘッダ１′に流入し出口ノズル６より流出する。
なお冷却水は冷却水流入口８より流入し冷却水流出口７
から流出する。

〔考案が解決しようとする課題〕

第７図に示される冷却器においては、チューブプレート
３と冷却チューブ４は第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）に
示すようにシール溶接、拡管圧接、拡管とシール溶接で
接合しているが、通常は製作コストの面からシール溶接
または拡管圧接のみが多い。この溶接部においては、溶
接時の影響による炭素の析出により発生する粒界腐食
や、ガスと冷却水の大きな温度差によって生じる熱応力
または溶接熱による内部残留応力に起因する応力腐食割
れが生ずることがある。これらの腐食が生じた場合に
は、冷却水は直ちにガス流路側に流入し、腐食性ガスと
反応し新たな腐食を生じせしめる問題があり信頼性に欠
けるという問題点がある。

また取扱いガスが反応性ガスの場合はポンプ系として
は、冷却器内が最も温度が低くなるので、冷却チューブ
内で冷却されたガスは、その圧力と温度に従ってガスが
凝縮し、一番多量に冷却チューブ内において固体となっ
て堆積することもある。この様に、冷却器の冷却効果が
低下した場合には、冷却器を交換するために、冷却器の
ガスの出入口に接続された配管を全て取り外し、交換し
なければならず、このためポンプを長期間停止しなくて
はならぬ。

本考案の一つの目的は、前述の従来形における課題を解
決するためになされたもので、多段真空ポンプに使用さ
れる冷却器において、腐食性ガスにより冷却チューブと
チューブプレートの溶接部において粒界腐食等の腐食が
生じ、冷却水がポンプ系内のガス流中に流入することを
防止して信頼性を確保することにある。また本考案の他
の目的は冷却器内の冷却チューブ内に反応ガスが凝縮
し、固体となって堆積した結果として、冷却効果が低下
した場合等に、冷却器の交換の必要が生じたとき、ガス
配管を取り外さず、チューブ及びシェルの構造部分の交
換を容易に行うことができるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段、及び作用〕

本考案においては、多段真空ポンプの配管系冷却装置用
として用いられ冷却用チューブがシェルに包囲される構
造をもつ多段真空ポンプ用冷却器であって、シェルの両
端にあり、複数個の冷却チューブを固定するチューブプ
レートを２枚の構造とし、１枚のチューブプレートはヘ
ッダ側に、他方のチューブプレートはシェル側に分離設
置す、２枚のチューブプレート間に隔離空間部分を形成
させ、冷却チューブの一部を外部に露出させたことを特
徴とする多段真空ポンプ用冷却器が提供される。

この多段真空ポンプの冷却器においては、冷却チューブ
とシェル側チューブプレートの溶接部において、予期し
ない応力、あるいは腐食等により冷却水が漏れはじめた
としても２枚のチューブプレート間の隔離空間部分に流
出し、結果としてガスと直接に接触しないため化学反応
は生起せずそれ以上の腐食の進展は生じない。また冷却
チューブとヘッダ側チューブプレートの溶接部でも同様
に腐食が生じても、直接に冷却水と反応しないため腐食
がそれ以上大きくなることはない。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例としての多段真空ポンプ用の
冷却器の断面図である。第１図の冷却器は単一のガス通
路形式（ワンパス式）のものである。第１図の冷却器は
冷却チューブがシェルに包囲される構造をもつ、いわゆ
るシェルアンドチューブ形のものである。第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１図におけるチューブとチ
ューブプレートの接合部の詳細図で、（ａ）シール溶
接、（ｂ）拡管圧接、（ｃ）拡管圧接と溶接の組合わせ
をそれぞれ示す図である。第４図は本考案の一実施例で
ツーパス式の断面図、第５図は本考案で請求範囲の第３
項に記載されている一実施例でクランプ継手で固定され
た２枚のチューブプレートを持つ冷却器の断面図であ
る。まず第１図において、1,1′はヘッダ、２はシェ
ル、31,31′はヘッダ側チューブプレート、32,32′はシ
ェル側チューブプレート、４は冷却チューブ、５は入口
ノズル、６は出口ノズル、７は冷却水流出口、８は冷却
水流入口である。

なお冷却チューブとチューブプレートの接合は、従来形
と同様でありその詳細を第２図に示す。

第１図に示されるように、多段真空ポンプのポンプ区分
においてポンプの圧縮熱により高温となったガスは、入
口ノズル５より流入し、ヘッダ１から冷却チューブを通
過しながら冷却水にて冷却されてヘッダ１′に流れ、出
口ノズル６より冷却されたガスが流出する。シェルの両
端にシェル側チューブプレート32,32′が取り付けら
れ、該チューブプレートから両端に、或る距離を離した
ところのチューブの両端に新たにヘッダ側チューブプレ
ート31,31′を設ける事により、２枚のチューブプレー
ト間、即ち31と32、および31′と32′の間に隔離空間部
を構成させる。この隔離空間部により、腐食性ガスによ
り冷却チューブとチューブプレートの溶接部において、
粒界腐食等の腐食が生じ、冷却水が接合部より漏れて
も、隔離空間から外部へ流出するので、冷却水がポンプ
内のガス流中に流入することが防止され、信頼性が確保
される。

本考案の他としての多段真空ポンプ用の冷却器の断面図
が第３図の冷却き往路復路の２個のガス通路形式（ツー
パス式）のものである。

本考案のさらに他の実施例としての多段真空ポンプ用の
冷却器の断面図が第４図に示される。第４図の冷却器は
ツーパス式のものである。そして第４図のＶ−Ｖ断面を
第５図に示す。複数個のチューブを有するチューブプレ
ートの内、ヘッダ側チューブプレート31と、ヘッダのフ
ランジの外周を環状が半円に分割開放が可能で、着脱の
容易なクランプ継手35等の使用できる形状とし、クラン
プ継手35等が使用されている。

第４図の冷却器においては、冷却チューブ４内に反応性
ガスが凝縮し固体となって堆積し、冷却器効率が低下
し、冷却器交換の必要が生じたとき、ガス配管を何ら取
り外す事なく、シェル２及びチューブ４の構造部分を交
換する事が可能である。それによりメンテナンスが容易
となり、ポンプ停止の時間が短くなり、冷却器の信頼性
が向上する。

なお第４図の冷却器においてはツーパス式として説明さ
れたが、第１図に示されるようなワンパス式であって
も、２個所のヘッダのフランジとヘッダ側チューブプレ
ート31及び31′の間にクランプ継手を使用すれば、同様
の効果を得ることができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、多段真空ポンプに使用される冷却器に
おいて、腐食性ガスにより冷却チューブとチューブプレ
ートの溶接部において粒界腐食等の腐食が生じ冷却水が
ポンプ系内のガス流中に流入するのを防止することが可
能となり、冷却器の信頼性が向上する。また本考案によ
れば、冷却器内の冷却チューブ内に反応ガスが凝縮し、
固体となって堆積し、冷却器効率が低下し、冷却器交換
の必要が生じたとき、配管を何ら取り外す事なくシェル
及びチューブの構造部分を交換する事が可能となり、そ
れにより、メンテナンスが容易となり、ポンプ停止の時
間が短くなり、この点からも冷却器の信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての多段真空ポンプ用の
冷却器の断面図、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１
図におけるチューブとチューブプレートの接合部の詳細
図、第３図は本考案の他の実施例としての多段真空ポン
プ用の冷却器の断面図、第４図は本考案のさらに他の実
施例としての多段真空ポンプ用の冷却器で、第５図は第
４図のＶ−Ｖ断面であり、第６図は一般的な内部逆流方
式の多段真空ポンプの断面図、第７図は従来形の冷却器
の断面図、第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第７図の冷
却器における冷却チューブとチューブプレートの接合部
の詳細図である。 （符号の説明） 1,1′……ヘッダ、２……シェル、３……チューブプレ
ート、31,31′……ヘッダ側チューブプレート、32,32′
……シェル側チューブプレート、４……冷却チューブ、
５……入口ノズル、６……出口ノズル、７……冷却水流
出口、８……冷却水流入口、９……仕切板、35……クラ
ンプ継手、101……軸、102,102′,102″……各ポンプ区
分のロータ、103,103′,103″……各ポンプ区分の吸込
口、104,104′,104″……各ポンプ区分の吐出口、105,1
05′,105″……各ポンプ区分の連結管路、106,106′,10
6″……各ポンプ区分の冷却器、107,107′,107″……各
ポンプ区分の逆流管路、108……タイミングギヤ、109,1
09′……軸受。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】多段真空ポンプの配管系冷却装置用として
   用いられ冷却チューブがシェルに包囲される構造をもつ
   多段真空ポンプ用冷却器であって、シェルの両端にあ
   り、複数個の冷却チューブを固定するチューブプレート
   を２枚の構造とし、１枚のチューブプレートはヘッダ側
   に他方のチューブプレートはシェル側に分離設置し、２
   枚のチューブプレート間に隔離空間部分を形成させ、冷
   却チューブの一部を外部に露出させたことを特徴とする
   多段真空ポンプ用冷却器。
2. 【請求項２】該冷却器の冷却チューブが往路復路の２個
   のガス通路を有する形式のものである、請求項１記載の
   多段真空ポンプ用冷却器。
3. 【請求項３】該ヘッダのフランジとヘッダ側チューブプ
   レートの間にクランプ継手等の形状をした継手が用いら
   れ、冷却器がヘッダ部と冷却チューブ及びシェル構造部
   の２つの部分に容易に分割可能である、請求項２に記載
   の多段真空ポンプ用冷却器。