JP2002180989A - ガス摩擦ポンプ - Google Patents

ガス摩擦ポンプ

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    • 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
    • F04D19/046—Combinations of two or more different types of pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
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    • F04D17/168—Pumps specially adapted to produce a vacuum

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  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸込フランジの断面積が同じままであっても
通常の構造に比較して明らかにより高い排気速度を有す
るガス摩擦ポンプを提供する。 【解決手段】 本発明は、吸込開口（２）側に追加ポン
プ・ユニット（２０）を備えているガス摩擦ポンプに関
するものである。このポンプ・ユニットはハウジング
（１）の内部に存在し且つ凹形に形成されている。この
ポンプ・ユニットは、ガス供給が半径方向にも行われる
ように形成されている。反射された分子の大部分は再び
捕獲され、したがって供給機構に再び戻される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項１の上位概念
に記載のガス摩擦ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスの供給のために種々の構造形式のガ
ス摩擦ポンプが既知である。その作動方式は可動壁から
気体粒子への力積の伝達に基づいている。このようにし
て、ガス流れが希望方向に発生される。気体分子の平均
自由飛行距離がポンプの幾何形状寸法より大きい圧力範
囲即ち分子流れ領域において作動するガス摩擦ポンプは
分子ポンプと呼ばれる。
【０００３】このタイプの最初のガス摩擦ポンプがゲー
デ（文献、Ｗ．Ｇａｅｄｅ，Ａｎｎ．Ｐｈｙｓ．４１
（１９１３）３３７−）により紹介され、この基本原理
を有するその他の技術的変更態様が、ジークバーン（文
献、Ｍ．Ｓｉｅｇｂａｈｎ，Ａｒｃｈ．Ｍａｔｈ．Ａｓ
ｔｒ．Ｆｙｓ．３０Ｂ（１９４３））、ホルベック（文
献、Ｆ．Ｈｏｌｗｅｃｋ，Ｃｏｍｐｔｅｓ ｒｅｄｕｓ
Ａｃａｄ．Ｓｃｉｅｎｃｅ １７７（１９２３）４３
−）およびベッカー（文献、Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ，Ｖａｋ
ｕｕｍ Ｔｅｃｈｎｉｋ ９／１０（１９６６））の構
造である。後者はターボ分子ポンプとして既知であり且
つ技術および科学の広い分野において高く評価されてい
る。したがって、本発明を説明するために例としてター
ボ分子ポンプが引用される。
【０００４】以下に記載の従来から既知のポンプの欠点
および本発明の範囲におけるこれらの欠点の除去は他の
ガス摩擦ポンプに対しても同様に適用される。ターボ分
子ポンプの排気速度は、本質的に、吸込フランジの入口
断面積の関数であり、ポンプ吐出空間の方向を向くロー
タ羽根リングの平均周速およびロータ羽根リングの幾何
形状構造の関数であり、さらには個々の段の間の圧縮比
および排気速度の大きさがそれにより決定されるポンプ
の内部構造の関数であり、およびもとよりポンプまたは
ポンプ複合体の大気圧に排気する部分の関数である。上
記のロータ羽根リングに衝突した分子の大部分がポンプ
により排出可能なように、これらの関係を最適に形成し
且つ技術的に可能な範囲で回転速度をさらに上昇させる
ことができる。この場合、吸込フランジの入口断面積に
到達したすべての分子は捕獲されない。この面積の大部
分の領域は、ガス供給構造を有していないロータ前面に
より形成される。ロータ羽根リングがロータ前面の領域
までさらに拡大されたときにおいても、排気速度は吸込
フランジの断面積により制限されたままとなる。入口段
のガス供給構造に衝突した分子よりも多量の分子はポン
プにより排出することができない。しかしながら、入口
段からも大部分が表面において跳ね返り、したがって、
供給機構により捕獲されない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】吸込フランジの断面積
が同じままであっても通常の構造に比較して明らかによ
り高い排気速度を有するガス摩擦ポンプを提供すること
が本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の特
徴項に記載の特徴により解決される。請求項２ないし５
は本発明のその他の実施態様を示す。
【０００７】本発明による装置においては、単段または
多段で構成されてもよい追加ポンプ・ユニットが設けら
れ、これによりガス供給構造において跳ね返された分子
のほとんど大部分はこの構造の他の領域へ反射され、し
たがって供給機構に再び戻される。この効果は、ガス供
給構造のほぼ凹形の構造方式により達成される。このよ
うな構造方式は半径方向供給を可能にする。これによ
り、反射された分子を再び捕獲し且つその先に供給する
ことができる。これは、同じ入口断面積において排気速
度を著しく上昇させることを意味する。
【０００８】本発明による構造方式は他の大きな利点を
伴っている。凹形に形成された吸込空間は、吸込口から
内方に突出可能で且つきわめて有効なポンプ効果を与え
る構造部分のための場所を提供する。
【０００９】図１−３により本発明をターボ分子ポンプ
の例で詳細に説明する。これらの図は、本発明による装
置をそれぞれ、鉢形、円錐形および半球形の形状で示し
ている。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、吸込開口２およびガス流
出開口３が設けられているハウジング１を有するガス摩
擦ポンプを示す。ロータ軸４は軸受５および６内に固定
され且つモータ７により駆動される。ロータ軸４上にタ
ーボ分子ポンプのロータ・ディスク１２が固定されてい
る。ロータ・ディスク１２はガス供給構造を備え、およ
び同様にこのような構造を備えているステータ・ディス
ク１４と共にポンプ効果を与える。
【００１１】本発明により、吸込開口２側に追加ポンプ
・ユニット２０が装着されている。ポンプ・ユニット２
０はこの実施態様においては単段で設計され且つ鉢形形
状を有している。ロータ構造部分２１およびステータ構
造部分２２はそれぞれ円筒部分２５、２６およびディス
ク形状底部部分２３、２４からなり、およびガス供給構
造が設けられている。
【００１２】同様に、図２に、ロータ構造部分３１およ
びステータ構造部分３２を有する追加ポンプ・ユニット
３０の円錐形構造形式が示され、および図３に、ロータ
構造部分４１およびステータ構造部分４２を有する追加
ポンプ・ユニット４０の半球形構造形式が示されてい
る。
【００１３】例えばＡから来た分子はその一部がロータ
構造部分のガス供給構造により捕獲され且つその先に供
給され、およびその一部がＢにおいて反射される。一方
で、反射された分子の大部分はＣにおいてガス供給構造
に衝突し、これによりその先にポンプで供給されるかま
たは再び反射される。この結果として、表面から反射さ
れた分子の大部分は供給機構に再び供給される。
【００１４】凹形構造形式により形成された吸込空間１
６内に、排気および／またはガス抜きのために、構造部
分を吸込口から内部に埋没させることができる。この場
合、構造部分はほとんどポンプ作用構造により包囲され
ているので、きわめて有効なポンプ作用を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鉢形形状の装置の断面図である。
【図２】本発明による円錐形形状の装置の断面図であ
る。
【図３】本発明による半球形形状の装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ ハウジング ２ 吸込開口 ３ ガス流出開口 ４ ロータ軸 ５、６ 軸受 ７ モータ １２ ロータ・ディスク（ロータ構造部分） １４ ステータ・ディスク（ステータ構造部分） １６ 吸込空間 ２０、３０、４０ 追加ポンプ・ユニット ２１、３１、４１ ロータ構造部分（追加ポンプ・ユニ
ット） ２２、３２、４２ ステータ構造部分（追加ポンプ・ユ
ニット） ２３、２４ 底部部分 ２５、２６ 円筒部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H031 DA00 DA01 DA02 DA07 EA00 FA01 3H034 AA01 AA02 AA12 BB02 BB04 BB08 BB16 BB17 CC01 CC03 DD01 DD02 DD20 DD30 EE18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸込開口（２）およびガス流出開口
    （３）を有するハウジング（１）からなり、この場合、
    ハウジング内に、ガスを供給し且つ圧縮比を形成するた
    めのロータ構造部分（１２）およびステータ構造部分
    （１４）が存在するガス摩擦ポンプにおいて、 ハウジング（１）の内部で吸込開口（２）側に凹形に形
    成された単段または多段ポンプ・ユニット（２０、３
    ０、４０）が装着され、ポンプ・ユニット（２０、３
    ０、４０）は、ガス供給が半径方向に行われるように形
    成されているガス供給構造を有することと、およびこの
    ポンプ・ユニットのロータ構造部分（２１、３１、４
    １）およびその他のガス摩擦ポンプのロータ構造部分
    （１２）が同じロータ軸（４）上に存在することと、を
    特徴とするガス摩擦ポンプ。
  2. 【請求項２】 ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）
    によりガス供給が軸方向および半径方向に行われること
    を特徴とする請求項１のガス摩擦ポンプ。
  3. 【請求項３】 ポンプ・ユニット（２０）のロータ構造
    部分（２１）およびステータ構造部分（２２）がそれぞ
    れ鉢形形状を有することを特徴とする請求項１または２
    のガス摩擦ポンプ。
  4. 【請求項４】 ポンプ・ユニット（３０）のロータ構造
    部分（３１）およびステータ構造部分（３２）がそれぞ
    れ円錐形形状を有することを特徴とする請求項１または
    ２のガス摩擦ポンプ。
  5. 【請求項５】 ポンプ・ユニット（４０）のロータ構造
    部分（４１）およびステータ構造部分（４２）がそれぞ
    れ半球形形状を有することを特徴とする請求項１または
    ２のガス摩擦ポンプ。
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