JPH08114196A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターボ分子ポンプにおいて、異常な外乱等に
よってフランジ取付ボルトの破断を防止し、ケーシング
外部へ影響を及ぼすことがない安全性を確保する。 【構成】 上部に吸気口を、側壁下部に排気口を、それ
ぞれ設け、かつ内周面に複数の静翼を突設したケーシン
グと；前記各静翼に対応して外周面に複数の動翼を突設
したロータの回転軸がケーシングの支持台によって回転
可能に支持されたロータと；前記回転軸と前記支持台と
の間に設けたモータとを具えているターボ分子ポンプに
おいて；前記ケーシングの吸気口側のフランジ１５を真
空室側のフランジ１６に締結する取付ボルト１７のボル
ト孔１８の一部に長円孔を設け、ケーシングに異常トル
クがかかった場合に取付ボルト１７が長円孔に沿って
“く状”に変形するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターボ分子ポンプの改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、本発明の対象とする従来のター
ボ分子ポンプの縦断面図である。このターボ分子ポンプ
では、ケーシング１の上部に吸気口２及びケーシング１
の下部の側部に排気口３を設け、ロータ６の外周に突設
された複数の動翼５をケーシング１の内周面に設けられ
た複数の静翼４の間の溝状の空間内で高速回転させるこ
とにより、矢印に示すように排気作用を得て吸気口２側
を高真空にしている。そして、同吸気口２側のフランジ
１５は接続される真空室側のフランジ１６とボルト１７
で締結されており、フランジ１５、１６間の接触面には
シール用のＯリング１８が溝に嵌装して設けられてい
る。

【０００３】ロータ６を前記のように高速回転させるた
め、ロータの上部軸受は、ロータ回転軸７に装着した永
久磁石８ａとケーシング１の下部から上方に向って伸び
る支持台１０に装着した永久磁石８ｂとを磁気的に反発
させ、あるギャップを介して対向させた磁気軸受８とな
っており、一方、ロータの下部軸受はロータ回転軸７の
軸方向及び軸直角方向に負荷能力を有するすべり軸受９
で構成されている。

【０００４】また、前記ロータ６の回転軸７に取付けら
れた回転子１１ａと前記支持台１０に取付けられた固定
子１１ｂよりなりロータ６を高速回転させるモータ１１
が回転軸７と支持台１０の間に設けられている。

【０００５】さらに、外乱によってロータ６が振れ（振
動し）た際に、上部磁気軸受８、モータ１１、動翼５、
静翼４等の回転部分と静止部分とが接触して損傷するこ
とのないよう、保護装置としてロータ回転軸７の上部及
び下部に真空中でも回転可能なボールベアリング１２、
１３が設けてある。

【０００６】前記ボールベアリング１２、１３の各々
は、そのレース外側が支持台１０に取付けられレース内
側壁はロータ回転軸７外周との間に若干の間隙が設けら
れている。ロータ６が軸直角方向に振動した場合は、上
部及び下部のボールベアリング１２、１３とロータ回転
軸７とが接触することによって振動を制約し、回転部分
と静止部分の接触、損傷が防がれる。また、軸方向に飛
び上がるように上下方向に振れた場合には、ロータ回転
軸７に取付けられた飛び上がり防止金具１４が下部のボ
ールベアリング１３に接触することで損傷が防がれるよ
うになっている。

【０００７】図５は、図４のＩ−Ｉ矢視図で、吸気口２
側のフランジ１５と真空室側のフランジ１６は取付ボル
ト１７で締結されており、前記フランジ１５、１６に設
けられた取付ボルト孔は図示のように一般的な円形であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す従来のター
ボ分子ポンプは、前記のような構成であるために、通常
の外乱によって発生する振動や振れに対して保護装置と
してのボールベアリングで十分対応できるが、異常な外
乱や最悪のトラブルによって高速回転中のロータ等の回
転部分と静止部分が接触した場合には、ケーシングに回
転方向の過大なトルクがかかり、ケーシング上部のフラ
ンジ取付ボルトが破断するという問題があった。

【０００９】また、フランジ取付ボルトが破断すると、
ケーシング内部の部品が飛び出し、周囲の作業員に危険
を及ぼすなどの発生が予想される。

【００１０】本発明は、前記の問題を解消するため、高
速回転中のケーシング内部に異常が発生しても、フラン
ジ取付ボルトの破断を防止し、ケーシング外部にまで影
響を及ぼさない安全性の高いターボ分子ポンプを提供し
ようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部に吸気口
を、側壁下部に排気口を、それぞれ設け、かつ内周面に
複数の静翼を突設したケーシングと；前記各静翼に対応
して外周面に複数の動翼を突設したロータの回転軸が前
記ケーシングの支持台によって回転可能に支持されたロ
ータと；前記回転軸と前記支持台との間に設けたモータ
とを具えているターボ分子ポンプにおいて；前記ケーシ
ングの吸気口側のフランジを締結する取付ボルトのボル
ト孔の一部に、ケーシングに異常トルクがかかった場合
に取付ボルトが長円孔に沿って“く状”に変形するよう
に長円孔を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明は以上のように構成されているので、ケ
ーシング上部の吸気口からケーシング下部の排気口へ真
空排気運転中に、異常な外乱やケーシング内部に最悪の
トラブルが発生した場合には、高速回転中のロータ及び
回転部分が静止部分と接触し、ケーシングに回転方向の
過大なトルクがかかり、この過大なトルクによってケー
シング上部のフランジ取付ボルトに強力な切断力が働く
ことになる。

【００１３】このとき、前記ケーシングの吸気側のフラ
ンジを締結する取付ボルトのボルト孔の一部が長円孔が
設けられているので、前記の強力な切断力によって長円
孔に沿って取付ボルトが“く状”に変形し、曲げ力と引
張力に分解されて切断エネルギーを吸収する。このよう
に、取付ボルトが曲がり、かつ伸びることでより多くの
切断エネルギーを吸収することができるので、取付ボル
トの破断が防止できる。また、取付ボルトが破断しない
状態でフランジ部が若干捩じれることはあっても、ケー
シング内部の部品が外部へ飛び出す危険を回避すること
ができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１によって説
明する。図１は、図４のＩ−Ｉ矢視方向に相当する本実
施例のターボ分子ポンプのケーシング吸気側と真空室側
のフランジのボルト孔の部分を示すもので、図１（ａ）
は正常時の取付ボルトが締結された状態を示す部分断面
図、図１（ｂ）は異常時の取付ボルトが伸びた状態を示
す部分断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ矢視図
である。

【００１５】図４に示す従来例と本実施例との相違点
は、ケーシング上部フランジの取付ボルトのボルト孔の
形状が異なる点にあり、その他の形状・構造は同じもの
である。よって、従来例と同一部分は、同一符号で示
し、重複する説明を省略し、本実施例を構成する特徴部
分について以下に説明する。

【００１６】本実施例は、ターボ分子ポンプのケーシン
グの吸気口側のフランジ１５の取付ボルトのボルト孔１
８の一部に長円孔を設け、ケーシングに回転方向の異常
トルクがかかった場合に取付ボルトが長円孔に沿って
“く状”に変形するように構成したものである。このよ
うな取付ボルトのボルト孔１８を有するターボ分子ポン
プにおいて、ケーシング上部の吸気口からケーシング下
部の排気口へ真空排気運転中に、異常な外乱や、ケーシ
ング内部に最悪のトラブルが発生した場合には、高速回
転中のロータ及び回転部分が静止部分と接触し、ケーシ
ングに回転方向の過大なトルクがかかり、この過大なト
ルクエネルギーによってケーシング上部のフランジ取付
ボルトに強力な切断力が働くことになる。

【００１７】図１（ａ）は、正常運転中のターボ分子ポ
ンプのケーシング吸気側と真空室側のフランジのボルト
孔の部分を示すもので、ターボ分子ポンプのケーシング
の吸気口側のフランジ１５と真空室側に固定されたフラ
ンジ１６が取付ボルト１７で締結されており、フランジ
１５に設けられた取付ボルトのボルト孔１８はフランジ
１５の上面側に図１（ｃ）で示すように長円孔が設けら
れており、また真空室側に固定されたフランジ１６には
取付ボルト１７が貫通するほぼ同じ径の円形のボルト孔
１８′が設けられている。

【００１８】本実施例において、ターボ分子ポンプに一
旦異常が発生すると、ケーシングの吸気口側のフランジ
１５が図１（ａ）中の点線矢印の方向（ロータの回転方
向）へ過大な回転エネルギーが作用するようになる。図
１（ｂ）は、この異常が発生した場合の前記ボルト孔の
部分を示すもので、フランジ１６は真空室側に固定され
ており、吸気口２側のフランジ１５に実線矢印の方向
（回転方向）へ強力な回転エネルギーが作用し、取付ボ
ルト１７に切断力が働くことになる。このとき、フラン
ジ取付ボルト１７は、ボルト孔１８の一部が図１（ｃ）
に示すような長円に孔設されているので、強力な切断力
が取付ボルト１７を長円孔に沿って“く状”に変形し、
前記強力な切断力は曲げ力と引張力に分解されて切断エ
ネルギーを吸気する。このように、取付ボルト１７が曲
がり、かつ、伸びることによって、より多くの切断エネ
ルギーを吸収することができるので、取付ボルト１７の
破断を防止することができる。

【００１９】また、取付ボルト１７が破断しない状態で
フランジ部が若干捩じれることはあっても、ケーシング
内部の部品が外部へ飛び出す危険が回避できる。

【００２０】図６は、ボルトの変位と吸収エネルギーを
表した実験データのグラフで、Ａ線は従来のボルト孔の
データ、Ｂ線は本実施例の一部に長円孔を有するボルト
孔によるデータを示したものであり、×印の位置で切断
したことを表している。この線図から、本実施例は、従
来のボルト孔を有するものに比べて、ボルトの変位は大
きいが、吸収エネルギーは約２倍以上大きく、取付ボル
トにかかる切断エネルギーを曲げ力と引張力に分解して
吸収していることが示されている。

【００２１】図２及び図３は、それぞれ本発明の他の実
施例を示す。これらの実施例は、図２及び図３に示すよ
うにボルト孔１８の長円孔の形状を縦横方向に変化させ
たもので、これらの形状を変えて実験した結果は、いず
れもＢ線に近い傾向を示すものであり、図１に示す前記
実施例と同様な作用及び効果を奏することができる。

【００２２】なお、前記各実施例においては、ケーシン
グの吸気側のフランジ１５のボルト孔１８に長円孔の部
分が設けられているが、真空室側に固定されたフランジ
１６のボルト孔１８′に長円孔の部分を設けるようにす
ることもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、上部に
吸気口を、側壁下部に排気口を、それぞれ設け、かつ内
周面に複数の静翼を突設したケーシングと；前記各静翼
に対応して外周面に複数の動翼を突設したロータの回転
軸を前記ケーシングの支持台によって回転可能に支持さ
れたロータと；前記回転軸と前記支持台との間に設けた
モータとを具えているターボ分子ポンプにおいて；前記
ケーシングの吸気口側のフランジを締結する取付ボルト
のボルト孔の一部に、ケーシングに異常トルクがかかっ
た場合に取付ボルトが“く状”に変形するように長円孔
を設けたことにより、真空フランジの規格（ボルト本
数、サイズ）を変更することなく、次の効果が得られ
る。 （１） ケーシング内部に異常が発生しても、フランジ
の取付ボルトの破断を防止することができる。 （２） フランジ取付ボルトが破断しないので、ケーシ
ング内部の部品が外部に飛散することがない。 （３） これらにより周囲に危険な影響を及ぼさない安
全性の高いターボ分子ポンプを運転できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のターボ分子ポンプのケーシ
ング吸気側と真空室側のフランジのボルト孔の部分を示
すもので、図１（ａ）は正常時の取付ボルトが締結され
た状態を示す部分断面図であり、図１（ｂ）は異常時の
取付ボルトが伸びた状態を示す部分断面図であり、図１
（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。

【図２】本発明の他の実施例のターボ分子ポンプのケー
シング吸気側と真空室側のフランジのボルト孔の部分を
示す部分断面図である。

【図３】本発明の更に他の実施例のターボ分子ポンプの
ケーシング吸気側と真空室側のフランジのボルト孔の部
分を示す部分断面図である。

【図４】従来のターボ分子ポンプの縦断面図である。

【図５】図４のＩ−Ｉ矢視図である。

【図６】前記本発明の一実施例と従来のターボ分子ポン
プにおけるケーシングのフランジの取付ボルトの変位と
吸収エネルギーを示す線図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 吸気口 ３ 排気口 ４ 静翼 ５ 動翼 ６ ロータ ７ ロータの回転軸 ８ 磁気軸受 ９ すべり軸受 １０ 支持台 １１ モータ １２、１３ ボールベアリング １５ ケーシングの吸気口側のフランジ １６ 真空室側のフランジ １７ 取付ボルト １８、１８′ 取付ボルトのボルト孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に吸気口を、側壁下部に排気口を、
   それぞれ設け、かつ内周面に複数の静翼を突設したケー
   シングと；前記各静翼に対応して外周面に複数の動翼を
   突設したロータの回転軸が前記ケーシングの支持台によ
   って回転可能に支持されたロータと；前記回転軸と前記
   支持台との間に設けられたモータとを備えているターボ
   分子ポンプにおいて；前記ケーシングの吸気口側のフラ
   ンジを締結する取付ボルトのボルト孔の一部に、ケーシ
   ングに異常トルクがかかった場合に取付ボルトが“く
   状”に変形するように長円孔を設けたことを特徴とする
   ターボ分子ポンプ。