WO2005124158A1 - 耐放射線用分子ポンプ - Google Patents

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WO2005124158A1
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molecular pump
radiation
magnetic bearing
electric wire
pump housing
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Inventor
Kaoru Wada
Tatsuo Nakayasu
Original Assignee
Osaka Vacuum, Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials

Definitions

  • the present invention relates to a radiation-resistant molecular pump used in a place where strong radiation is irradiated, such as an accelerator and a fusion reactor.
  • Patent Document 1 JP-A-8-338394
  • Patent Document 1 The technique described in Patent Document 1 has a problem in that the coating material of the electric wire used inside the molecular pump is entirely made of ceramic, and the cost of the electric wire coated with ceramic increases. Was.
  • the present invention provides a magnetic bearing portion of a rotor and a drive motor in a pump housing.
  • the inner electric wire connected to the magnetic bearing part and the driving motor part was covered with a covering material having a polyether 'ether' ketone force.
  • the insulating power of the electric wire used for the internal wiring of the molecular pump is high, and it can withstand high-dose radiation and high-temperature baking. This has the effect of providing a molecular pump suitable for use as an evacuation device for a fusion reactor or the like.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the composite molecular pump 1 of the first embodiment.
  • the composite molecular pump 1 includes a turbo molecular pump section 2 and a thread groove vacuum pump section 3 connected to a stage subsequent to the turbo molecular pump section 2.
  • Reference numeral 4 denotes a rotor.
  • the rotor 4 has a closed cylindrical shape.
  • the turbo molecular pump section 2 is formed above the rotor 4, and the thread groove vacuum pump section is formed below the rotor 4. 3 is formed.
  • a rotating shaft 5 is inserted through the center of the rotor 4, and the top of the rotating shaft 5 is fixed by abutting against the back surface of the head of the rotor 4.
  • Reference numeral 6 denotes an upper casing.
  • the upper casing 6 is formed so as to cover the outer periphery of the turbo-molecular pump unit 2, and has an intake port 2a at an upper end.
  • Reference numeral 7 denotes an intermediate casing.
  • the intermediate casing 7 is provided continuously below the upper casing 6 and is formed so as to cover an outer peripheral portion of the screw groove vacuum pump unit 3.
  • Reference numeral 8 denotes a lower casing.
  • the lower casing 8 is provided continuously below the intermediate casing 7, has a bearing nosing 9 inside, and has an exhaust port 8a outside.
  • the upper casing 6, the intermediate casing 7, and the lower casing 8 form the pump casing.
  • reference numeral 10 denotes a base portion, and the base portion 10 covers the lower surface of the lower casing 8. , Forming the basis of the composite molecular pump 1.
  • the rotating shaft 5 is supported in the bearing housing 9 via an induction motor 11 for driving the rotating shaft, upper and lower radial magnetic bearings 12, 13 and a thrust magnetic bearing 14.
  • a DC brushless motor may be used as the motor 11 for driving the rotating shaft.
  • the radial magnetic bearings 12 and 13 each include a radial position sensor (gap sensor) 12a or 13a and an electromagnetic excitation coil 12b or 13b, and the thrust magnetic bearing 14 is an axial position sensor. (Gap sensor) 14a and electromagnet excitation coil 14b.
  • the induction motor 11 includes a stator coil 11a.
  • Reference numeral 15 denotes a connector for external wiring, and the connector 15 protrudes from the lower case 8.
  • the ⁇ Ko connector 15 are arranged in parallel a plurality of pins 15a are insulates between these pins to be hardened with an insulating material l 5b polyether 'ether. Ketone.
  • the pin 15a is made of iron alloy or copper alloy coated with nickel plating or gold plating.
  • the pins 15a are connected to the gap sensors 12a, 13a, 14a and the coils 11a, 12b, 13b, 14b, respectively, using electric wires 16 coated with polyether 'ether' ketone. ing.
  • the insulating material polyether / ether / ketone is an engineering plastic having high heat resistance and excellent durability against radiation irradiation.
  • PEEK450G (trade name).
  • the connector 15 is connected to a controller 17 installed outside the case of the molecular pump 1 by an external electric wire 18 as shown in FIG. , 13a, and 14a, and a controller 17b for controlling the current to the coils la, 12b, 13b, and 14b, and the controller 17 is driven by an accelerator, a fusion reactor, or the like. ! , Not affected by radiation! /, Installed in place.
  • metal O-rings made of metal tubes were used for 19a, 19b, 19c, 19d and 19e. This is more heat-resistant than the conventional O-ring made of silicone rubber, etc. Excellent in terms of resistance and radiation resistance!
  • the composite molecular pump 1 is connected to an intake port 2 a on the side of an apparatus such as a fusion reactor that exhausts air, and rotates the rotor 4 at a high speed by an induction motor 11 to evacuate the apparatus.
  • Exhaust gas (such as hydrogen and its isotope in the case of a fusion reactor) is sucked from the inlet 2a, passes through the turbo molecular pump section 2, then the thread groove vacuum pump section 3, and is discharged from the exhaust port 8a.
  • the rotating shaft 5 fixed to the rotor 4 is supported by radial magnetic bearings 12 and 13 at the upper and lower parts of the rotating shaft 5 and a thrust magnetic bearing 14 at the lower end of the rotating shaft 5.
  • Each of these bearings has a gap sensor 12b or 13b or 14a for measuring the gap of each bearing, and a signal from these gap sensors is supplied to an amplifier 17a in an external controller 17. It is told to.
  • the gap signal amplified by the amplifying unit 17a is transmitted to a control unit 17b in the controller 17, and the gap signal of the magnetic bearings 12, 13, 14 is set to be within a predetermined value. Controlling.
  • the magnetic bearings 12, 13, 14, and the electric wire 16 of the internal wiring connecting the induction motor 11 and the pin 15 a of the connector 15 are made of polyether-ether excellent in heat resistance and radiation resistance even when displaced. Since it has a coating made of ketone, the insulation of the internal electric wires 16 is not deteriorated even by strong radiation from an accelerator, a nuclear fusion furnace, or the like. It can withstand high-temperature baking for removing hydrogen molecules, and the coating does not peel off even if the internal wiring wire 16 is bent.
  • the connector 15 was filled with polyether 'ether' ketone between the pins 15a and insulated.
  • a molecular pump for radiation resistance was formed using the electric component having excellent heat resistance and radiation resistance.
  • the internal electric wire 16 is coated with polyether 'ether' ketone, and the coils 12b, 13b, 14b of the magnetic bearings 12, 13, 14 and the induction motor All of the coils 11a of 11 are coated with a ceramic coating. These coils may be coated with polyether, ether, and ketone.
  • a conventional fluoro resin such as Teflon (registered trademark) is used.
  • Teflon registered trademark
  • a point force using an electric wire having a polyamide resin coating such as nylon coated on the outer periphery with polyimide or polyimide'amide is different from that of the first embodiment.
  • Polyimide is a plastic having high strength and heat resistance. Since it is hard and difficult to form, it can be mixed with polyamide (nylon) to have appropriate hardness and elasticity. It turned out to be a wire covering material having excellent radiation resistance.
  • the composite molecular pump of this embodiment is also suitable for use in places where strong radiation is irradiated, such as accelerators and fusion reactors.
  • the present invention is used for a molecular pump for evacuating a device to which strong radiation is applied, such as an experimental device for a fusion reactor or an accelerator.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a composite molecular pump of Example 1.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a control system according to the first embodiment.

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Abstract

　加速器や核融合炉等の強い放射線が照射される場所で使用した場合にも、内部配線に使用されている電線の絶縁性が劣化することのない、放射線及び高温ベーキングに対して優れた耐久性を有する分子ポンプを提供する。 　分子ポンプの筐体内に、ロータ４に直結固定した回転軸５を軸支するラジアル磁気軸受１２、１３及びスラスト磁気軸受１４と、前記回転軸５を駆動するためのインダクションモータ１１とを備えたターボ分子ポンプ１において、これら磁気軸受１２、１３及び１４やインダクションモータ１１に連なる内部電線１６をポリエーテル・エーテル・ケトンからなる被覆材で被覆した。

Description

明 細 書
耐放射線用分子ポンプ
技術分野
[0001] 本発明は加速器や核融合炉等の強い放射線が照射される場所で使用される耐放 射線用分子ポンプに関する。
背景技術
[0002] 耐放射線用分子ポンプとして、出願人は先に磁気軸受と駆動用モータを備えた分 子ポンプにお 1、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ツ タスにより形成したことを特徴とする分子ポンプを提案した (引用特許文献 1参照。）。
[0003] これは、前記磁気軸受ゃ駆動用モータ等のコイル及び内部配線に使用する電線が 、従来の電線では加速器や核融合炉から発生する高エネルギー ·高線量の放射線 によって絶縁性が劣化するので、これら高エネルギー ·高線量の放射線にも耐えられ るようにするため、ポンプ筐体内の電線の被覆をすベてセラミックスにより形成したも のである。
特許文献 1：特開平 8— 338394号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 前記特許文献 1に記載の技術では、分子ポンプの内部に使用する電線の被覆材 をすベてセラミックスにより形成するとした力、セラミックスを被覆した電線はコスト高に なるという問題点があつた。
[0005] 又、セラミックスを被覆した電線を内部配線に使用した場合、電線を曲げると、セラミ ッタスの被覆が剥離することがあるという問題点があった。
[0006] 本発明はこれらの問題点を解消し、電線を曲げても被覆の剥離がなぐし力も低コ ストで製作が可能な被覆材を用いた耐放射線用分子ポンプを提供することを目的と する。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は上記の目的を達成すべくポンプ筐体内にロータの磁気軸受部と駆動用モ 一タ部を備えた分子ポンプにぉ 、て、これら磁気軸受部ゃ駆動用モータ部に連なる 内部電線をポリエーテル'エーテル'ケトン力もなる被覆材により被覆した。
発明の効果
[0008] 本発明によれば、分子ポンプの内部配線に使用する電線の絶縁性力 高工ネルギ 一 ·高線量の放射線に耐えられると共に高温べ一キングによる加熱にも耐えられるの で、加速器や核融合炉等の真空排気用装置として使用するのに適した分子ポンプを 提供できる効果を有する。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 本発明の耐放射線用分子ポンプの最良の形態の各実施例を以下に示す。
実施例 1
[0010] 本発明の実施例 1を図面により説明する。
[0011] 図 1は実施例 1の複合分子ポンプ 1の縦断面図である。
[0012] 複合分子ポンプ 1はターボ分子ポンプ部 2と、該ターボ分子ポンプ部 2の後段に連 設されたねじ溝真空ポンプ部 3とからなる。
[0013] 4はロータで、該ロータ 4は有蓋円筒状をなし、該ロータ 4の上方部には前記ターボ 分子ポンプ部 2が形成され、該ロータ 4の下方部には前記ねじ溝真空ポンプ部 3が形 成されている。
[0014] 前記ロータ 4の中心部を回転軸 5が挿通しており、該回転軸 5の頂部を前記ロータ 4 の頭部の裏面に当接して固定されている。
[0015] 6は上部ケーシングで、該上部ケーシング 6は前記ターボ分子ポンプ部 2の外周を 覆うように形成されており、上端部に吸気口 2aを有している。
[0016] 7は中間ケーシングで、該中間ケーシング 7は前記上部ケーシング 6の下側に連設 されており、前記ねじ溝真空ポンプ部 3の外周部を覆うように形成されている。
[0017] 8は下部ケーシングで、該下部ケーシング 8は前記中間ケーシング 7の下側に連設 されており、内部にベアリングノヽウジング 9を有し、外部に排気口 8aを有している。
[0018] そして前記上部ケーシング 6と中間ケーシング 7と下部ケーシング 8とにより前記ポ ンプ筐体が形成される。
[0019] 尚、 10はベース部で、該ベース部 10は前記下部ケーシング 8の下面を覆っており 、当該複合分子ポンプ 1の土台を形成している。
[0020] 前記回転軸 5は、回転軸駆動用のインダクションモータ 11や上下のラジアル磁気 軸受 12、 13及びスラスト磁気軸受 14を介して前記べァリングハウジング 9内に支承さ れている。
[0021] 尚、回転軸駆動用のモータ 11として DCブラシレスモータでもよい。
[0022] ここで、前記ラジアル磁気軸受 12、 13はそれぞれラジアル位置センサ（ギャップセ ンサ） 12a又は 13a及び電磁石励磁用コイル 12b又は 13bを具備しており、又、前記 スラスト磁気軸受 14はアキシャル位置センサ（ギャップセンサ） 14a及び電磁石励磁 用コイル 14bを具備している。
[0023] 更に又、前記インダクションモータ 11はステータコイル 11aを具備している。
[0024] 15は外部配線とのコネクタで、該コネクタ 15は下部ケース 8に突設されている。該コ ネクタ 15内には複数のピン 15aが平行に配置され、これら各ピン間をポリエーテル' エーテル.ケトンの絶縁材 l5bで固めて絶縁している。
[0025] 前記ピン 15aは、ニッケルメツキ或いは金メッキによりコーティングされた鉄合金或い は銅合金力 なっている。
[0026] 又、前記ピン 15aは、ポリエーテル'エーテル'ケトンで被覆した電線 16を用いて、 前記ギャップセンサ 12a、 13a, 14a及び前記コイル l la、 12b、 13b、 14bにそれぞ れ連結されている。
[0027] 前記絶縁材ポリエーテル ·エーテル ·ケトンは耐熱性ゃ強 、放射線の照射に対する 耐久性に優れたエンジニアリングプラスチックスである。
[0028] ポリエーテル'エーテル'ケトンの一例として PEEK450G (商品名）がある。
[0029] 又、前記コネクタ 15は、図 2に示す如ぐ分子ポンプ 1の筐体外部に設置されたコン トローラ 17とは外部電線 18により接続されており、該コントローラ 17内に前記ギヤッ プセンサ 12a、 13a、 14a力らの信号の増幅咅 17aと、前記コィノレ l la、 12b、 13b、 1 4bへの電流の制御部 17bとを設けると共に、該コントローラ 17を加速器や核融合炉 等が発する強！、放射線の影響を受けな!/、場所に設置した。
[0030] 又、図 1において 19a、 19b、 19c、 19d及び 19eには、それぞれ金属チューブから なるメタル製 Oリングを用いた。これは従来のシリコンゴム等よりなる Oリングよりも耐熱 性及び耐放射線の面で優れて!/、る。
[0031] 次に本実施例の複合分子ポンプ 1の作動及びその特徴について説明する。
[0032] 複合分子ポンプ 1は、核融合炉等の排気を行なう装置側に吸気口 2aを接続し、ィ ンダクシヨンモータ 11でロータ 4を高速回転させて装置側から真空排気を行なう。
[0033] 排気ガス (核融合炉の場合は水素やその同位元素等）は吸気口 2aから吸入され、 ターボ分子ポンプ部 2、続いてねじ溝真空ポンプ部 3を通り、排気口 8aから排出され る。
[0034] 前記ロータ 4に固定されている回転軸 5は、該回転軸 5の上部及び下部のラジアル 磁気軸受 12、 13及び該回転軸 5の下端部にあるスラスト磁気軸受け 14により軸支さ れており、これら各軸受部では、各軸受部のギャップを計測するためのギャップセン サ 12b又は 13b又は 14aを具備していて、これらギャップセンサからの信号は、外部 のコントローラ 17にある増幅部 17aへと伝えられる。
[0035] 該増幅部 17aで増幅された前記ギャップ信号は、該コントローラ 17内にある制御部 17bへ伝達され、前記磁気軸受 12、 13、 14の各軸受ギャップが所定値内となるよう な自動制御を行なっている。
[0036] ここで、前記磁気軸受 12、 13、 14及び前記インダクションモータ 11とコネクタ 15の ピン 15aとを結ぶ内部配線の電線 16は、 、ずれも耐熱性及び耐放射性の優れたポリ エーテル ·エーテル ·ケトンカゝらなる被覆を有するものであることから、加速器ゃ核融 合炉等からの強い放射線に対しても前記内部電線 16の絶縁が劣化することがなぐ 又、複合分子ポンプ 1内に付着した水素分子を除去するための高温べ一キングにも 充分耐えることができ、更に又、前記内部配線用電線 16を折り曲げても前記被覆が 電線力 剥離することがな 、。
[0037] 又、前記コネクタ 15も各ピン 15aとの間にポリエーテル'エーテル'ケトンを充填して 絶縁した。
[0038] このように耐熱性及び耐放射性に優れた電気部品を用いて、耐放射線用の分子ポ ンプを形成した。
[0039] 尚、本実施例では、前記内部電線 16のみをポリエーテル'エーテル'ケトンの被覆 とし、磁気軸受 12、 13、 14の各コイル 12b、 13b、 14b及び前記インダクションモータ 11のコイル 11aには、いずれもセラミックスの被覆を用いた力 これらコイルも総てポリ エーテル ·エーテノレ ·ケトンによる被覆としてもよ ヽ。
実施例 2
[0040] 本実施例は、前記実施例 1における内部配線の電線 16に、前記ポリエーテル'ェ 一テル ·ケトンで被覆した電線を用いる代りに、従来のテフロン (登録商標）等のフッソ 榭脂又はナイロン等のポリアミド榭脂の被覆を有する電線の外周部にポリイミド又は ポリイミド 'アミドで被覆したものを用いた点力 前記実施例 1とは異なっている。
[0041] ポリイミドは高い強度と耐熱性を有するプラスチックである力 硬くて力卩ェに難がある ので、ポリアミド (ナイロン）と混じて、適当な硬さと弾力性を有するものとすれば、耐熱 性、耐放射線性に優れた電線被覆材となることが判った。
[0042] 本実施例の複合分子ポンプも加速器や核融合炉等の強い放射線が照射される場 所での使用に適している。
産業上の利用可能性
[0043] 本発明は核融合炉の実験装置や加速器等の強い放射線が照射される装置の真空 排気を行なう分子ポンプに利用される。
図面の簡単な説明
[0044] [図 1]実施例 1の複合分子ポンプの縦断面図である。
[図 2]前記実施例 1の制御系の説明図である。
符号の説明
1 分子ポンプ
6、 7、 8 ポンプ筐体
11 駆動用モータ部
12、 13、 14 磁気軸受部
12b、 13b、 14a ギャップセンサ
15 コネクタ
15a ピン
16 内部電線 ；コントローラ
a ギャップセンサの増幅部a, 19b、 19c、 19d、 19e メタル製 Oリング

Claims

請求の範囲
[1] ポンプ筐体内にロータの磁気軸受部と駆動用モータ部を備えた分子ポンプにおい て、これら磁気軸受部ゃ駆動用モータ部に連なる内部電線をポリエーテル ·ェーテ ル'ケトンからなる被覆材により被覆したことを特徴とする耐放射線用分子ポンプ。
[2] ポンプ筐体内にロータの磁気軸受部と駆動用モータ部を備えた分子ポンプにおい て、これら磁気軸受部ゃ駆動用モータ部に連なる内部電線は、フッソ榭脂又はポリア ミド榭脂の被覆を有する電線の外周部に更にポリイミド又はポリイミド 'アミドにより被 覆したことを特徴とする耐放射線用分子ポンプ。
[3] 前記磁気軸受部のギャップセンサの増幅部を前記ポンプ筐体の外部に設置したコ ントローラ内に設けた請求項 1又は請求項 2に記載の耐放射線用分子ポンプ。
[4] 前記ポンプ筐体内の前記内部電線と該ポンプ筐体外の外部電線とを特徴とするコ ネクタのピンはニッケルメツキ或 、は金メッキによりコーティングされた鉄合金或いは 銅合金力 なる請求項 1乃至請求項 3の 、ずれか 1に記載の耐放射線用分子ポンプ
[5] 前記コネクタは、複数の前記ピンを平行に配置して有すると共に、これらのピン間に ポリエーテル .ケトンを充填して絶縁した構造の請求項 4に記載の耐放射線用分子ポ ンプ。
[6] ポンプ筐体のシール部に設けた Oリングは、総て金属チューブ力もなるメタル製 Oリ ングとした請求項 1乃至請求項 5の 、ずれか 1に記載の耐放射線用分子ポンプ。
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