CN102762870A - 涡轮分子泵 - Google Patents

Abstract

本发明以提高涡轮分子泵的能力作为目的。涡轮分子泵是将叶片部和螺纹槽部组合的真空泵。而且，在保持转子叶片(5)的转子叶片保持部(31)和保持转子筒部(17)的台阶部(72)的接合部，形成有遍及两者的开口(51)。对叶片部进行排气后的气体中的一部分，在由转子筒部(17)和定子螺纹槽(15a)构成的螺纹槽部被排出，剩余经由开口(51)而被引导至转子筒部(17)的内侧，在由转子筒部(17)和定子螺纹槽(15b)构成的螺纹槽部被排出。开口(51)，在形成于转子叶片保持部(31)和台阶部(72)的接合部的情况下，能够承受转子(4)的旋转所导致的应力。另外，通过将设置有平衡器用的重锤的槽(61)设置于比定子螺纹槽(15b)更靠近吸气口侧的间隙部分，从而没有必要缩短定子螺纹槽(15b)的长度。

Description

涡轮分子泵

技术领域

本发明涉及使真空室等成为真空的涡轮分子泵。

背景技术

在现有技术中，在制造例如IC制品等的情况下，在各作业室内进行各工序，如果在一个作业室内完成一个工序，则将被作业物向下一个作业室搬送。在此，例如，有时候有必要在一个作业室中使该室内成为真空(真空室)，此时，使用涡轮分子泵。

作为这样的涡轮分子泵，存在着例如如图4所示的复合型涡轮分子泵。在同一图中，在该外壳101形成有吸入口部102和排出口部103。在外壳101内收纳有转子104，在该转子104形成有向着外壳101的内周壁面延伸的转子叶片105和圆筒状的转子筒部117。

而且，在定子侧，相对于转子叶片105，安装有定子叶片106，相对于转子筒部117，在转子筒部117的外侧安装有定子螺纹槽115a，在转子筒部117的内侧安装有定子螺纹槽115b。这样地使用螺纹槽来进行排气的机构被称为霍尔威克(Holweck)式。

从吸入口部102吸入的气体(gas)通过高速旋转的转子叶片105和定子叶片106的相互作用而被压缩，进一步被转子筒部117和定子螺纹槽115a、115b压缩，从排出口部103排出。

此外，为了将气体引导至转子筒部117的内侧的流路，在转子筒部117沿旋转轴的半径方向伸出的部分设有开口151。

这样，在现有示例中，通过使用转子筒部117的内侧的霍尔威克部和外侧的霍尔威克部来进行排气，从而提高排气能力。作为这样的类型的涡轮分子泵的具体示例，能够列举专利文献1。

另外，在转子筒部117的内侧下部，形成有用于设置平衡器用的树脂的槽161。

将平衡器设置于内侧下部是因为由于转子104的重心位于上侧，因而为了使平衡器的效果变大，将平衡器设置于离重心较远的地方。

专利文献1：日本实开平5-38389号公报。

发明内容

发明要解决的问题

可是，由于转子104以高速旋转，因而必然产生过大的应力。

设有开口151的沿半径方向伸出的部分，一般而言宽度窄，设置充分的大小的开口在设计上困难。因此，开口151无论如何也变小，同时难以设置缓和应力的形状，例如大的R。

结果，存在着难以缓和应力并同时将成为排气对象的气体引导至内侧的定子螺纹槽115b的问题。

于是，本发明的目的是，提供一种提高排气性能的涡轮分子泵。

用于解决问题的技术方案

权利要求1所记载的发明提供一种涡轮分子泵，该涡轮分子泵具备：外壳；内筒，配设于所述外壳的中心；转子，被所述内筒轴支，具有形成于吸气口侧的第1筒部、从所述第1筒部向着所述外壳的内周形成的转子叶片、形成于所述第1筒部的下端且外径比所述第1筒部更大的第2筒部以及将所述第1筒部的下端和所述第2筒部的上端接合的台阶部；定子叶片，相对于所述外壳而固定，并与所述转子叶片相对应地形成；第1螺纹槽部，形成于所述第2筒部的外侧和所述外壳的内侧之间；以及第2螺纹槽部，形成于所述第2筒部的内侧和所述内筒之间，其中，在所述第1筒部和所述台阶部的接合部，设置开口于所述第1筒部和所述台阶部的两方的开口部。

权利要求2所记载的发明提供根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于，所述开口部等间隔地设在所述第1筒部和所述台阶部的接合部的整周。

权利要求3所记载的发明提供根据权利要求1或2所述的涡轮分子泵，其特征在于，所述开口部的角部成为R形状，所述第1筒部处的R形状的半径比所述台阶部处的R形状的半径更小。

权利要求4所记载的发明提供根据权利要求1、2、3所述的涡轮分子泵，其特征在于，在所述转子的内侧的比所述第2螺纹槽部更靠近吸气口侧的部分，形成有质量附加用的凹部。

发明的效果

依照本发明，通过改善涡轮分子泵的排气系统，从而能够提高涡轮分子泵的能力。

附图说明

图1是用于说明本实施方式的涡轮分子泵的图。

图2是用于说明开口部分的图。

图3是用于说明开口部分和螺纹槽部分的图。

图4是用于说明现有示例的图。

具体实施方式

(1)实施方式的概要

涡轮分子泵(图1)是将叶片部和螺纹槽部组合的复合型真空泵。而且，在保持转子叶片5的转子叶片保持部31和保持转子筒部17的台阶部72的接合部，形成有遍及两者的开口51。

对叶片部进行排气后的气体中的一部分，在由转子筒部17和定子螺纹槽15a构成的螺纹槽部(外侧的霍尔威克部)被排出，剩余经由开口51而被引导至转子筒部17的内侧，在由转子筒部17和定子螺纹槽15b构成的螺纹槽部(内侧的霍尔威克部)被排出。

开口51，在形成于转子叶片保持部31和台阶部72的接合部的情况下，能够承受转子4的旋转所导致的应力。

另外，通过将设置有平衡器用的重锤的槽61设置于比定子螺纹槽15b更靠近吸气口侧的间隙部分，从而没有必要缩短定子螺纹槽15b的长度。

这样，本实施方式所涉及的涡轮分子泵，在使用内外的霍尔威克部的方面，能够最大限度延长定子螺纹槽15b的长度，因而不扩大涡轮分子泵的尺寸，就能够提高压缩性能。

(2)实施方式的详细情况

图1是用于说明本实施方式的涡轮分子泵的图。

外壳1整体成为大致圆筒状，在该外壳1的上方，形成有与作为真空室的作业室的开口部(图中未显示)连接的吸入口部2(吸气口)，在外壳1的下侧的基座13，形成有排出口部3(排气口)。

沿外壳1内的轴线方向收纳转子4。在转子4的吸入口部2侧，形成有筒状的转子叶片保持部31和从转子叶片保持部31向着外壳1的内壁面延伸的多个转子叶片5，沿转子4的轴线方向多级地形成多个该转子叶片5。

在外壳1的内壁面，以与转子叶片5相同的方式形成多个的定子叶片6配设成向着转子4的半径内侧延伸，与转子叶片5交互地重叠。

转子叶片5的下侧沿半径方向伸出，圆筒状的转子筒部17从该伸出的部分的外周形成至下侧。因此，转子筒部17的外径设定为比转子叶片保持部31的外径更大。

在转子筒部17伸出的台阶部72，沿圆周方向隔开规定间隔而形成有多个开口51。后面对该开口51详细地进行说明。

另外，在转子筒部17的内侧上端部分，沿圆周方向形成有槽61，以作为用于设置树脂制的平衡器的质量附加槽。

槽61形成于设在定子螺纹槽15b和转子筒部17的内侧上端面之间的间隙部分，因而槽61不导致由定子螺纹槽15b形成的排气路变短。

这样地，与现有技术相比，能够将平衡器设在接近重心的部位是因为转子4的控制系的技术提高。

此外，也可以还在形成有更上方的转子叶片5的筒部的内侧形成槽62。

另外，也可以将槽61形成为凹部形状。在此，凹部遍及圆周而形成的形状是槽形状。凹部形状是包括槽形状的概念。

在转子筒部17的外侧，形成有定子侧的定子螺纹槽15a，在内侧，形成有定子螺纹槽15b，形成霍尔威克部。

被转子叶片5和定子叶片6压缩并到达转子筒部17的气体中的一部分，经由转子筒部17和定子螺纹槽15a之间的流路(外侧的霍尔威克部)而排气至排出口部3，剩余通过开口51并经由转子筒部17和定子螺纹槽15b之间的流路(内侧的霍尔威克部)而排出至排出口部3。即，由2个路径高效地排气。

在涡轮分子泵中，重要的是，将排气路的长度设定为尽可能地长，但在本实施方式中，由于能够在转子筒部17的外侧和内侧设定排气路径，因而相应地，能够使涡轮分子泵小型化。

此外，在本实施方式中，以转子侧作为圆筒并在定子侧形成螺纹槽，但也可以相反地在转子侧形成螺纹槽并以定子侧作为圆筒。

在这种情况下，在转子筒部17的内侧和外侧形成螺纹槽，以与定子螺纹槽15a相当的部分作为圆筒的内周面，以与定子螺纹槽15b相当的部分作为圆筒的外周面。

在转子4的轴线部分，转子轴8配设成与转子4一体地旋转。

在转子4的内侧，设有电动机9、半径方向电磁铁10以及轴方向电磁铁11，其中，电动机9以约20,000~90,000 r.p.m的高速对转子轴8进行旋转驱动，使转子叶片5、转子筒部17相对于定子叶片6、定子螺纹槽15a、15b而相对旋转，半径方向电磁铁10使转子轴8沿半径方向磁上浮而无接触地旋转支撑转子轴8，轴方向电磁铁11经由电枢盘(armature disk)12使转子轴8沿轴线方向磁上浮而无接触地旋转支撑转子轴8。

另外，在转子4的上端部和下端部的各个，设有第1、第2保护轴承21、22，该第1、第2保护轴承21、22防止高速旋转的转子轴8在未被电磁铁10、11正常地旋转支撑而倒下的情况下与内筒7等直接碰触，旋转自如地支撑并保护转子轴8。

接着，说明本实施方式的涡轮分子泵的作用。

在由涡轮分子泵使作业室(真空室)成为真空的情况下，首先，使电动机9起动，旋转驱动转子4，使转子叶片5、转子筒部17相对于静止的定子叶片6、定子螺纹槽15a、15b而相对地高速旋转。

如果这样地，转子叶片5、转子筒部17相对于定子叶片6、定子螺纹槽15a、15b而相对旋转，那么，在作业室内的气体和水分等分子飞入吸入口部2的情况下，这些分子通过转子叶片、定子叶片组5、6，接着，气体和水分等分子通过转子筒部17和定子螺纹槽15a之间，与此同时，一部分的分子从开口51流入转子筒部17的内侧，通过转子筒部17和定子螺纹槽15b之间。

从此，进一步地，分子通过排气通路27而从排出口部3排出。

此时，气体和水分等分子，除了被定子螺纹槽15a压缩以外，还被定子螺纹槽15b压缩，因而流量变大。

因此，能够不使泵大型化，就增大气体和水分等分子的流量而提高泵性能。

而且，与现有的螺纹槽部相比，通过增大气体能够通过的开口面积，从而能够进行效率良好的气体排出。

图2(a)是用于说明开口51的图。

开口51，在保持转子叶片5(图中未显示)的筒状的转子叶片保持部31和从转子叶片保持部31沿半径方向伸出并在外周部分保持转子筒部17的台阶部72沿转子4的旋转方向细长地形成。

另外，形成于转子叶片保持部31处的角部的R1和形成于台阶部72处的角部的R2，成为R1＜R2。

这样的形状的开口51，通过利用R1、R2的立铣刀(end mill)从转子4的内侧进行切削加工而形成。

可知，如果这样地在转子叶片保持部31和台阶部72的接合部形成开口51，则承受转子4的旋转所导致的应力。

当初也尝试从外侧开口，但如果从外侧形成，那么，(开口51)形状遮盖于转子筒部17，相应地，变得有效的定子螺纹槽15a变短，因而难以充分发挥性能，但通过从内侧开口，从而能够形成适合于应力而具有充分的开口面积的开口51。

另外，可知，为了承受应力，重要的是，使开口51的角成为R形状，尤其是，如果R1＜R2，则对抗应力的效果增大。

而且，如图2(b)所示，开口51的开口面积S成为转子叶片保持部31侧的开口面积S1和台阶部72侧的开口面积S2的和，因而能够将开口面积S设定得较大。

图3(a)显示从上方观看开口51时的部位。

在该示例中，8个开口51每隔45°而形成。开口51的内侧的间隔也取决于涡轮分子泵的大小，在小型的涡轮分子泵的情况下，为2~4[mm]左右。

图3(b)是显示定子螺纹槽15b的左半部分的图。

如果转子筒部17旋转，则将气体沿着定子螺纹槽15b的螺纹槽排气。

如以上那样，本实施方式的涡轮分子泵能够承受应力，并且，能够设置充分的大小的开口51，以将气体引导至内侧的霍尔威克部，因而能够确保由外侧和内侧的两个霍尔威克部形成的两个系统的流路。

而且，通过利用由外侧和内侧的霍尔威克部形成的两个系统的平行流来进行排气，使得霍尔威克部的压缩性能提高，能够高效地压缩和排出气体。

因此，大流量、高背压下的吸入、压缩、排出的效率提高，涡轮分子泵的性能提高。

另外，通过利用外侧和内侧的两个霍尔威克部，从而能够依然以与利用一方的霍尔威克部的涡轮分子泵相同的尺寸提高性能。

而且，通过在霍尔威克部的上侧形成槽61，从而能够较长地有效利用霍尔威克部，能够提高压缩性能。

通过以上说明的实施方式，从而能够得到下面的构成。

外壳1和内筒7分别作为外壳和配设于上述外壳的中心的内筒而起作用。

另外，转子叶片保持部31作为形成于吸气口侧的第1筒部而起作用，转子叶片5作为从上述第1筒部向着上述外壳的内周面形成的转子叶片而起作用，转子筒部17作为形成于上述第1筒部的下端且外径比上述第1筒部更大的第2筒部而起作用，台阶部72作为将上述第1筒部的下端和上述第2筒部的上端接合的台阶部而起作用。

而且，由于转子4具备这些部件，被内筒7轴支，因而作为被上述内筒轴支的转子而起作用。

另外，定子叶片6作为相对于上述外壳而固定并与上述转子叶片相对应地形成的定子叶片而起作用。

而且，由转子筒部17和定子螺纹槽15a形成的流路，即外侧的霍尔威克部，作为形成于上述第2筒部的外侧和上述外壳的内侧之间的第1螺纹槽部而起作用，由转子筒部17和定子螺纹槽15b形成的流路，即内侧的霍尔威克部，作为形成于上述第2筒部的内侧和上述内筒之间的第2螺纹槽部而起作用。

而且，由于开口51形成于转子叶片保持部31和台阶部72的接合部分，S1的面积开口于转子叶片保持部31，S2的面积开口于台阶部72，因而在上述第1筒部和上述台阶部的接合部，设有开口于上述第1筒部和上述台阶部的两方的开口部。

如图3(a)所示，等间隔地设有多个开口51，因而上述开口部等间隔地设在上述第1筒部和上述台阶部的接合部的整周。

再者，如图2(a)所示，R1＜R2，因而上述开口部的角部成为R形状，上述第1筒部处的R形状的半径比上述台阶部处的R形状的半径更小。

另外，槽61形成于比定子螺纹槽15b更靠近吸入口部2侧的部分，因而在上述转子的内侧的比上述第2螺纹槽部更靠近吸气口侧的部分，形成有质量附加用的凹部。

另外，着眼于槽61，还能够提供一种涡轮分子泵，该涡轮分子泵具备：外壳；内筒，配设于上述外壳的中心；转子，被上述内筒轴支，具有形成于吸气口侧的第1筒部、从上述第1筒部向着上述外壳的内周面形成的转子叶片、形成于上述第1筒部的下端且外径比上述第1筒部更大的第2筒部以及将上述第1筒部的下端和上述第2筒部的上端接合的台阶部；定子叶片，相对于上述外壳而固定，并与上述转子叶片相对应地形成；第1螺纹槽部，形成于上述第2筒部的外侧和上述外壳的内侧之间；以及第2螺纹槽部，形成于上述第2筒部的内侧和上述内筒之间，其中，在上述转子的上述第1螺纹槽部和上述第2螺纹槽部的吸气口侧，设有将上述第1螺纹槽部和上述第2螺纹槽部连通的开口，在上述转子的内侧的比上述第2螺纹槽部更靠近吸气口侧的部分，形成有质量附加用的凹部。

符号说明

1    外壳

2    吸入口部

3    排出口部

4    转子

5    转子叶片

6    定子叶片

7    内筒

8    转子轴

9    电动机

10    电磁铁

11    电磁铁

12    电枢盘

13    基座

15    定子螺纹槽

17    转子筒部

21    第1保护轴承

22    第2保护轴承

27    排气通路

31    转子叶片保持部

51    开口

61    槽

72    台阶部

101    外壳

102    吸入口部

103    排出口部

104    转子

105    转子叶片

106    定子叶片

115    定子螺纹槽

117    转子筒部

151    开口

161    槽

Claims (4)

1. 一种涡轮分子泵， 具备：

外壳；

内筒，配设于所述外壳的中心；

转子，被所述内筒轴支，具有：形成于吸气口侧的第1筒部、从所述第1筒部向着所述外壳的内周面而形成的转子叶片、形成于所述第1筒部的下端且外径比所述第1筒部更大的第2筒部、以及将所述第1筒部的下端和所述第2筒部的上端接合的台阶部；

定子叶片，相对于所述外壳而固定，并与所述转子叶片相对应地形成；

第1螺纹槽部，形成于所述第2筒部的外侧和所述外壳的内侧之间；以及

第2螺纹槽部，形成于所述第2筒部的内侧和所述内筒之间；

其特征在于，在所述第1筒部和所述台阶部的接合部，设置开口于所述第1筒部和所述台阶部的两方的开口部。

2. 根据权利要求1所述的涡轮分子泵，其特征在于，所述开口部等间隔地设置在所述第1筒部和所述台阶部的接合部的整周。

3. 根据权利要求1或2所述的涡轮分子泵，其特征在于，所述开口部的角部成为R形状，所述第1筒部处的R形状的半径比所述台阶部处的R形状的半径更小。

4. 根据权利要求1、2、3所述的涡轮分子泵，其特征在于，在所述转子的内侧的比所述第2螺纹槽部更靠近吸气口侧的部分，形成有质量附加用的凹部。

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