特許 7570337 旋回ポンプ用の安全装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-10

(45)【発行日】2024-10-21

(54)【発明の名称】旋回ポンプ用の安全装置

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20241011BHJP

   F04C 28/28 20060101ALI20241011BHJP

【ＦＩ】

F04C18/02 311E

F04C28/28 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021547858

(86)(22)【出願日】2020-02-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-28

(86)【国際出願番号】 GB2020050379

(87)【国際公開番号】W WO2020169958

(87)【国際公開日】2020-08-27

【審査請求日】2023-02-17

(31)【優先権主張番号】1902223.5

(32)【優先日】2019-02-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】507261364

【氏名又は名称】エドワーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100171675

【弁理士】

【氏名又は名称】丹澤 一成

(72)【発明者】

【氏名】マクブライエン ピーター アンソニー

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１７７９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３０６０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／０２

Ｆ０４Ｃ ２８／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回ポンプ用の安全装置であって、前記旋回ポンプは、互いに対して旋回経路をたどるように動作可能な第１の交互配置部分及び第２の交互配置部分を有し、前記安全装置は、
前記第１の交互配置部分に対して固定可能な第１の部材と、
前記第２の交互配置部分に対して固定可能な第２の部材と、
を備え、
前記第２の部材は、前記第１の部材を内部に収納可能な開口を定め、前記開口は、前記第１の交互配置部分が前記第２の交互配置部分に対して前記旋回経路を越えて運動するのを防止するように寸法決めされ、
前記開口は、前記第１の部材が前記旋回経路をたどる場合に、接触することなく運動を受容するように寸法決めされており、
前記第１の部材と前記第２の部材との間の接触は、前記旋回ポンプの動作を防止するための信号を伝達する、安全装置。

【請求項2】

前記第１の部材は、細長く、前記第１の部材の少なくとも軸方向の一部分は、前記開口の中に収納可能である、請求項１に記載の安全装置。

【請求項3】

前記第１の部材は、前記旋回ポンプのケーシングの一部を形成する前記第１の交互配置部分に固定可能である、請求項１又は２に記載の安全装置。

【請求項4】

前記第１の部材は、円形断面のロッドを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項5】

前記第２の部材は、平坦である、請求項１から４のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項6】

前記第２の交互配置部分に対する前記第１の交互配置部分の運動は、前記旋回経路をたどり、前記開口は、前記旋回経路に一致するように寸法決めされている、請求項１から５のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項7】

前記開口は、前記第１の部材が公差量を加えた前記旋回経路をたどる場合に、接触することなく運動を受容するように寸法決めされている、請求項１から６のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項8】

前記開口は、前記第１の部材が前記旋回経路を越える場合に、該第１の部材と接触するように寸法決めされている、請求項１から７のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項9】

前記開口は、前記第１の部材が公差量を加えた前記旋回経路を越える場合に、該第１の部材と接触するように寸法決めされている、請求項１から８のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項10】

前記開口及び前記第１の部材は、前記第１の交互配置部分の前記第２の交互配置部分に対する前記旋回経路を越えたさらなる運動を防止するように、寸法決めされている、請求項１から９のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項11】

前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくとも一部が導電性である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項12】

互いに対して旋回経路をたどるように動作可能な第１の交互配置部分及び第２の交互配置部分と、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の安全装置と、
を備える旋回ポンプ。

【請求項13】

互いに対する旋回経路をたどるように動作可能な第１の交互配置部分及び第２の交互配置部分を有する旋回ポンプの前記第１の交互配置部分に対して第１の部材を固定するステップと、
前記第２の交互配置部分に対して第２の部材を固定するステップであって、前記第２の部材が、前記第１の部材を内部に収納可能な開口を定める、ステップと、
前記第１の交互配置部分が前記第２の交互配置部分に対して前記旋回経路を越えて運動するのを防止するように前記開口を寸法決めするステップと、
を含み、
前記第１の部材と前記第２の部材との間の接触は、前記旋回ポンプの動作を防止するための信号を伝達する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の分野は、旋回ポンプ又は圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

旋回ポンプ又は圧縮機は、２つの交互配置されたスクロールで形成されたポンプ又は圧縮機であり、一方のスクロールが他方に対して旋回運動を行い、それによってスクロールの間の流体ポケットに流体を閉じ込めて圧送又は圧縮する。場合によっては、一方のスクロールは固定されるが、他方のスクロールは、回転することなく偏心して旋回するように、偏心中心をもつ駆動軸上に取り付けられる。相対的な旋回運動を生成するための別の方法は、各スクロールを同期運動であるが回転軸線がオフセットした状態で共回転させることによって行う。従って、この場合、２つのスクロールは平行な軸に取り付けられ、相対運動は、一方が旋回すると共に他方が静止する場合と同じである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

固定スクロール及び旋回スクロールの場合、両スクロールの間の相対回転に抗するために、両スクロールに結合した回転防止装置を使用し、それによってスクロールが圧送する際に半径方向のクリアランスを正確に維持することができる。回転防止装置は、回転運動に抗するだけでなく、圧送作用に必要な相対的な旋回運動を可能にすることも必要である。このような回転防止装置は存在するが、各装置は固有の欠点を有する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

第１の態様によれば、互いに対して旋回経路をたどるように動作可能な第１の交互配置部分（first interleaved part）及び第２の交互配置部分（second interleaved part）を有する、旋回ポンプ用の安全装置が提供され、安全装置は、第１の交互配置部分に対して固定可能な第１の部材と、第２の交互配置部分に対して固定可能な第２の部材とを備え、第２の部材は、第１の部材を内部に収納可能な開口を定め、開口は、第１の交互配置部分が第２の交互配置部分に対して旋回経路を越えて運動するのを防止するように寸法決めされている。

【0005】

第１の態様は、回転防止装置などの旋回ポンプの構成要素が故障する可能性があり、これはポンプの運動部分の間で発生する接触につながりそれが損傷を引き起こす可能性があるという既存の旋回ポンプの問題を認識する。従って、安全装置を提供することができる。安全装置は、交互配置部分を有する旋回ポンプに適合することができる。交互配置部分は、互いに対して軌跡又は旋回経路に沿って運動することができる。安全装置は、第１の交互配置部分と一緒に運動するように固定することができる第１の部材又は構成要素を備えることができる。安全装置は、第２の交互配置部分と一緒に運動するように固定することができる第２の部材又は構成要素を備えることができる。第２の部材は、開口又は隙間を備えることができる。第１の部材は、開口の中に収納されること又は位置することができる。開口は、交互配置部分の間の旋回経路よりも大きな運動を防止又は制限するような形状及び大きさとすることができる。このように、安全装置の部材は、ポンプの運動構成要素が接触するのを防止し、それによって損傷を防止するのを助ける。

【0006】

１つの実施形態において、第１の部材は細長く、少なくとも軸方向の一部分は開口の中に収納可能である。従って、第１の部材の長さの一部は、開口の中に位置することができる。

【0007】

１つの実施形態において、第１の部材は、旋回ポンプのケーシングの一部を形成する第１の交互配置部分に固定可能である。

【0008】

１つの実施形態において、第１の部材は、円形断面のロッドを含む。断面は任意の形状とすることができるが、円形断面が特に適することを理解されたい。

【0009】

１つの実施形態において、第２の部材は平坦である。

【0010】

１つの実施形態において、第２の部材はプレートである。

【0011】

１つの実施形態において、第２の交互配置部分に対する第１の交互配置部分の運動は、旋回経路をたどり、開口は、旋回経路に一致するように寸法決めされている。従って、開口の形状は、旋回経路と同じにすることができる。

【0012】

１つの実施形態において、開口は、第１の部材が旋回経路をたどる場合に、接触することなく運動を受容するように寸法決めされている。従って、交互配置部分が旋回経路を正確にたどる場合に、第１の部材は、開口の中を自由に運動することができ、第２の部材と接触しない。

【0013】

１つの実施形態において、開口は、第１の部材が公差量を加えた旋回経路をたどる場合に、接触することなく運動を受容するように寸法決めされている。従って、開口は、旋回ポンプの中の公差を考慮した量だけ拡大することができ、これは、各交互配置部分がそれらの公差の中で旋回する場合に、第１の部材が第２の部材と接触しないことを保証する。

【0014】

１つの実施形態において、開口は、第１の部材が旋回経路をたどらない場合にこれと接触するように寸法決めされている。従って、交互配置部分が旋回経路を正確にたどらない場合、第１の部材と第２の部材との間と接触が生じ、さらなる運動が防止される。

【0015】

１つの実施形態において、開口は、第１の部材が旋回経路を越える場合に開口と接触するように寸法決めされている。

【0016】

１つの実施形態において、開口は、第１の部材が公差量を加えた旋回経路と越える場合に開口と接触するように寸法決めされている。

【0017】

１つの実施形態において、開口及び第１の部材は、第１の交互配置部分の第２の交互配置部分に対する旋回経路を越えたさらなる運動を防止するように、寸法決めされている。

【0018】

１つの実施形態において、第１の部材及び第２の部材の少なくとも一部は導電性である。従って、第１の部材及び第２の部材の一部は導電性とすることができる。

【0019】

１つの実施形態において、第１の部材と第２の部材との間の接触は、旋回ポンプの動作を防止ための信号の伝達を助長する。従って、２つの部材が接触する場合に回路が完成し、それによりモーターが停止してさらなる損傷を防止することができる。

【0020】

第２の態様によれば、旋回ポンプが提供され、旋回ポンプは、互いに対して旋回経路をたどるように動作可能な第１の交互配置部分及び第２の交互配置部分と、第１の態様の安全装置及びその実施形態とを備える。

【0021】

第３の態様によれば、方法が提供され、本方法は、互いに対する旋回経路をたどるように動作可能な第１の交互配置部分及び第２の交互配置部分を有する旋回ポンプの第１の交互配置部分に対して第１の部材を固定するステップと；第２の交互配置部分に対して第２の部材を固定するステップであって、第２の部材が、第１の部材を内部に収納可能な開口を定めるステップと；第１の交互配置部分が第２の交互配置部分に対して旋回経路を越えて運動するのを防止するように開口を寸法決めするステップと；を含む。

【0022】

１つの実施形態において、第１の部材は細長く、本方法は、第１の部材の少なくとも軸方向の一部分を開口の中に収納するステップを含む。

【0023】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材を、旋回ポンプのケーシングの一部を形成する第１の交互配置部分に固定するステップを含む。

【0024】

１つの実施形態において、第１の部材は、円形断面のロッドを含む。

【0025】

１つの実施形態において、第２の部材は平坦である。

【0026】

１つの実施形態において、第２の部材はプレートである。

【0027】

１つの実施形態において、第２の交互配置部分に対する第１の交互配置部分の運動は旋回経路をたどり、本方法は、旋回経路に一致するように開口の寸法を決めるステップを含む。

【0028】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材が旋回経路をたどる場合に、接触することなく運動を受容するように、開口の寸法を決めるステップを含む。

【0029】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材が公差量を加えた旋回経路をたどる場合に、接触することなく運動を受容するように、開口の寸法を決めるステップを含む。

【0030】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材が旋回経路をたどらない場合に開口と接触するように、開口の寸法を決めるステップを含む。

【0031】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材が旋回経路を越える場合に開口と接触するように、開口の寸法を決めるステップを含む。

【0032】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材が公差量を加えた旋回経路を越える場合に開口と接触するように、開口の寸法を決めるステップを含む。

【0033】

１つの実施形態において、本方法は、第１の交互配置部分の第２の交互配置部分に対する旋回経路を越えたさらなる運動を防止するように、開口及び第１の部材の寸法を決めるステップを含む。

【0034】

１つの実施形態において、第１の部材及び第２の部材の少なくとも一部は導電性である。

【0035】

１つの実施形態において、本方法は、第１の部材と第２の部材との間の接触に応答して、旋回ポンプの動作を防止する信号を伝達するステップを含む。

【0036】

別の特定の好ましい態様は、独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、必要に応じて独立請求項の特徴と組み合わせること、及び請求項に明示的に記載されているもの以外と組み合わせることができる。

【0037】

装置の特徴が機能を提供するように動作可能であると説明される場合、これのことは、その機能を提供する又はその機能を提供するように適応又は構成された装置機能を含むことを理解されたい。

【0038】

本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】１つの実施形態による、スクロールポンプ又は圧縮機などの旋回ポンプ又は圧縮機を示す。

【図2】図１のポンプに適応された安全装置をより詳細に示す。

【発明を実施するための形態】

【0040】

実施形態をさらに詳細に検討する前に、最初に概要を説明する。実施形態は、機構を提供し、この機構は、旋回ポンプ又は圧縮機の運動構成要素が、さもなければ構成要素が接触してポンプ又は圧縮機の損傷を引き起こすであろう、期待される経路を越えて運動するのを機械的に防止する。この機構は２つの部分を有し、その一方は構成要素の一方に取り付き、他方は構成要素の他方に取り付く。一方の部分は、他方の部分の開口の中に延びる。過大な運動が生じると、各部分は互いに接触し、構成要素の更なる運動を機械的に防止する。さらに、各部分の間の接触により、ポンプモーターへの電力を遮断してそれを停止させる回路が完成し、それによってさらなる損傷を防止することができる。

【0041】

実施形態は、スクロールポンプ又は圧縮機構成などの、一般的な旋回ポンプ又は圧縮機の両方に、すなわち一方のスクロールが静止し他方のスクロールが旋回するタイプ１及び両方のスクロール構成要素が回転するタイプ２の両方に適用することができる。

【0042】

ポンプ
図１は、１つの実施形態による、スクロールポンプ又は圧縮機１００などの旋回ポンプ又は圧縮機を示す。スクロールは、例えば、内部で半導体製品が処理される、プロセスチャンバを排気するための真空ポンプとして使用することができる。ポンプ１００は、ポンプハウジング１０２と、偏心軸部分１０６を有する駆動軸１０４とを備える。軸１０４はモーター１０８によって駆動され、偏心軸部分は旋回スクロール１１０に結合され、使用時、軸１０４の回転は、固定スクロール１１２に対する旋回スクロール１１０の旋回運動を与え、ポンプ１００のポンプ入口１１４とポンプ出口１１６との間の流体流路に沿って流体を圧送するようになっている。

【0043】

固定スクロール１１２は、ポンプハウジング１０２の一部を形成し、略円形の底板１２０に対して垂直に延びるスクロール壁１１８を備える。旋回スクロール１１０は、略円形の底板１２６に対して垂直に延びるスクロール壁１２４を備える。旋回スクロール壁１２４は、旋回スクロールの旋回運動時に固定スクロール壁１１８と協働する又はかみ合う。各スクロールの相対的な旋回運動により、所定量のガスがスクロールの間に閉じ込められ、入口１１４から出口１１６に圧送される。

【0044】

上述したように、半径方向のクリアランスは正確に維持する必要があり、さもなければ２つのスクロール１１０、１１２が接触して損傷を引き起こす可能性がある。２つのスクロール１１０、１１２の相対的な運動を制限するために、ハウジング１０２の中には安全装置２００が装着される。安全装置２００は、旋回スクロール１１０の底板１２６に装着されたプレート２１０と、ハウジング１０２を貫通して装着されたロッド２２０とを有する。

【0045】

安全装置
図２は、安全装置２００をより詳細に示す。ロッド２２０は、典型的にはハウジング１０２を貫通して延び、固定具（図示せず）に取り付く端部２３０を有する。固定具は、ロッド２２０をハウジング１０２にしっかり固定し、固定スクロール１１２に対するロッド２２０の位置を空間的に固定する。このロッドは、ハウジング１０２から旋回スクロール１１０に向かって延びる。プレート２１０は、固定開口２４０を有し、固定具（図示せず）は、固定開口２４０を貫通してプレート２１０を旋回スクロール１１０の底板１２６に固定する。これは、プレート２１０が旋回スクロール１１０の旋回経路をたどるように、プレート２１０を旋回スクロール１１０にしっかり固定する。

【0046】

ロッド２２０は、プレート２１０に形成された旋回開口を貫通して延びる別の端部２５０を有する。旋回開口は、結果として生じる旋回経路又は固定スクロール１１２と旋回スクロール１１０との間の相対運動に一致するような大きさ及び形状である。つまり、運動時にスクロールの一方の上の固定点を他方のスクロールから観察した場合に、その固定点がたどる軌跡は旋回開口に一致する。この実施形態において、旋回開口は、ポンプ１００の製造公差を考慮してわずかに拡大されている。この実施形態において、この開口は一般に円形であるが、これは必須ではなく、開口は、旋回経路に一致するように形作られることを理解されたい。

【0047】

ロッド２２０及びプレート２１０の両方は導電性であり、電線２６０、２７０に接続する（ロッド２２０及びプレート２１０の一方がハウジング１０２に接続する場合、電線の一方は省略することができる）。電線２６０、２７０は、モーター１０８の動作を制御する制御装置（図示せず）に接続する。

【0048】

動作時、モーター１０８は駆動軸１０４を駆動し、旋回スクロール１１０は、固定スクロール１１２に対して旋回経路をたどる。通常の動作では、ロッド２２０は、旋回開口２５０と接触せず、代わりに、旋回開口２５０の中で所定の間隔で同様の経路を描く。故障が発生し、旋回スクロール１１０が旋回経路の外側へ公差量を越えて運動し始めると、ロッド２２０は、旋回開口と接触することになり、旋回開口は旋回経路の外側へのさらなる運動を機械的に防止する。さらに、ロッド２２０とプレート２１０との間の接触は、損傷を防止するために制御装置にモーター１０８を停止するための信号を送る回路が作られるようにする。

【0049】

従って、１つの実施形態は、揺動又は旋回ポンプ機構で使用するための衝突防止センサーを提供する。スクロール真空ポンプは、決められた旋回スクロールの半径方向の位置に依存するため、隣接する固定スクロールと衝突することはできない。スクロールの半径方向位置を決める構成要素に故障があると、部分的又は全体的な機能喪失を伴う内部損傷が発生する可能性が高い。１つの実施形態は、故障の場合に、旋回ポンプ機構自体が損傷するのを保護するために２つの機能を実行する、すなわち、第１の機能は、電気信号が機構を自動的にオフにすることを可能にし、第２の機能は、静止部分に対する揺動／旋回部分の運動を制限し、従って、内部の損傷が回避される。換言すると、１つの実施形態は、半径方向位置の喪失が生じた場合にポンプ機構を自動的に保護する。特に、１つの実施形態は、試験が無人である（すなわち、夜間及び週末に作動する）場合に、内部故障が発生した場合の損傷を防止する新しいスクロールポンプの開発が可能になる。

【0050】

１つの実施形態において、導電性のプローブは、スクロールポンプの前面カバーを貫通して突出し、絶縁マウント（ＰＥＥＫ又は同様の材料で作られている）の中に固定される。金属センサーリングは、内部の旋回スクロールに、この実施例ではボルト固定具を使用して取り付けられる。プローブはリングの内径の中に配置され、固定プローブに対するリングの軌跡により、スクロールの完全な旋回運動に加えて、プローブとリングとの間の追加の半径方向のクリアランスが与えられる。旋回スクロールの半径方向の制御が失われると（回転防止装置が故障すると）、プローブがリングの内径と接触して２つのことが起こることになる、すなわち、第１に、プローブとリングとの間に電気回路が完成し、第２に、さもなければ旋回スクロールと固定スクロールとの間に壊滅的な接触を引き起こすであろう、旋回スクロールの過度の回転が制限される。１つの実施形態では、揺動／旋回部分が静止部分に対して運動するのを制限することができ、従って、半径位置の通常の制御が喪失した場合でも、内部損傷を避けることができる。この機能は、他の機能と組み合わされ、故障状態でポンプを停止させる。

【0051】

本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して本明細書で詳細に開示されているが、本発明は、詳細な実施形態に限定されず、当業者によって特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正を行い得ることを理解されたい。

【符号の説明】

【0052】

１００ ポンプ
１０２ ポンプハウジング
１０４ 駆動軸
１０８ モーター
１１０ 旋回スクロール
１１２ 固定スクロール
１１４ ポンプ入口
１１６ ポンプ出口
１１８、１２４ スクロール壁
１２０、１２６ 底板
２００ 安全装置
２１０ プレート
２２０ ロッド
２３０、２５０ 端部
２４０ 固定開口

【図1】

【図2】