JP2003003987A - 分子ポンプ - Google Patents
分子ポンプInfo
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- JP2003003987A JP2003003987A JP2001189068A JP2001189068A JP2003003987A JP 2003003987 A JP2003003987 A JP 2003003987A JP 2001189068 A JP2001189068 A JP 2001189068A JP 2001189068 A JP2001189068 A JP 2001189068A JP 2003003987 A JP2003003987 A JP 2003003987A
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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
- F04D19/042—Turbomolecular vacuum 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
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
- F04D29/324—Blades
-
- 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
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/542—Bladed diffusers
- F04D29/544—Blade shapes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
- F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
- F04D29/642—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps by adjusting the clearances between rotary and stationary parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/70—Shape
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
してなるターボ分子ポンプ部を有する分子ポンプにおい
て、運転の途中で排気量が増大しても真空度の低下を防
止できると共に、相前後する翼列の軸方向間隔を実現可
能な寸法として、実施が容易な分子ポンプを提供する。 【解決手段】 任意の段の翼列の相隣り合う2翼4a
1、4a1間の出口流路幅をcとし、該翼4a1の後端
部4a1tから次段の翼列の翼5b1の背面に引いた垂
線の長さをaとし、該翼5b1の前端部5b1tから前
記翼4a1の腹面に引いた垂線の長さをbとしたとき、
aとbの和がcの0.9倍よりも大で且つcの1.4倍
より小となる範囲に各段の翼列を順次形成した。
Description
において真空装置として使用されるターボ分子ポンプや
複合分子ポンプ等の分子ポンプに関する。
真空ポンプで、その中のターボ分子ポンプは高速回転す
るロータの外周部に外方へ向かって放射状に多数の動翼
を突出させた動翼段と、円筒状のケーシング内に内方へ
向かって放射状に多数の静翼を突出させた静翼段とを交
互に配して多段に形成されている。
製造装置の分子ポンプも、大流量・高背圧の排気が可能
なものが要求されるようになった。この要求に応えるも
のとして、定常運転時に従来よりも排気気体の流量が増
加しても、その増加を確保したまま真空度の低下を防止
できるターボ分子ポンプが知られている(特開平11−
107979号公報)。
のロータ翼と、この複数段のロータ翼の間に配置された
複数段のステータ翼とを備え、前記ロータ翼と前記ステ
ータ翼の軸方向の間隔を、定常運転時の圧力が10mTo
rr以上で気体が分子流として扱える値に設定することを
特徴としている。
満たす軸方向の間隔は非常に狭く、例えば前記吸気口の
圧力が0.1Torrの窒素ガスの場合を考えると、前記間
隔は僅か0.05乃至0.1ミリ・メートルとする必要
がある。
熱膨張や運転中の翼の変形などによる翼相互の接触の危
険を考慮すると、現実的ではない。
排気量が増大しても真空度の低下を防止できて、しかも
実施が可能な分子ポンプを提供することを目的とする。
成すべく、動翼段と静翼段とを交互に配して多段に形成
したターボ分子ポンプ部を有する分子ポンプにおいて、
該ターボ分子ポンプ部の任意の段の翼列の相隣り合う2
翼間の出口流路幅をcとし、該翼列の翼の後端部から該
翼列の次段の翼列の翼の背面に引いた垂線の長さをaと
し、該次段の翼列の翼の前端部から前記任意の段の翼列
の翼の腹面に引いた垂線の長さをbとしたとき、aとb
の和がcの0.9倍よりも大で且つcの1.4倍より小
となる範囲に各段の翼列を順次形成したことを特徴とす
る。
明する。
の一例の縦断面図を示し、1がケーシング、2が回転
軸、3がロータで、該ロータ3は回転軸2に締着されて
いて、ケーシング1内で高速回転をする。
4b、4c、…が形成されており、これら動翼段4a、
4b、4c、…は、それぞれ複数の動翼4a1、又は4
b1、又は4c1、…が放射状に外方へ突出して円盤状
に形成されている。
あり、これら静翼段5a、5b、5c、…は、それぞれ
複数の静翼5a1、又は5b1、又は5c1、…が放射
状にケーシング1の内方へ向かって突出して円盤状に形
成されている。
されていて、本実施の形態では第1段目は動翼段であ
り、最終段は静翼段となっている。
印Yの方に排気される。
る同一半径において切断して展開し、静翼4a1と静翼
5a1の関係位置を示した翼列展開図である。
線翼からなり、互いに異なる傾斜角で逆向きに形成され
ている。
1の間の出口流路幅をcとし、動翼4a1の後端部4a
1tから次段の静翼列の静翼5a1の背面に引いた垂線
の長さをaとし、該静翼5a1の前端部5a1tから前
段の動翼列の動翼4a1の腹面に引いた垂線の長さをb
としたとき、aとbの和がcの0.9倍よりも大で且つ
cの1.4倍より小となる範囲に形成されている。
列にも順次適用していき、例えば前記第2段目の静翼段
5と、第3段目の動翼段4bとの場合には、静翼段5a
の相隣り合う2枚の静翼5a1、5a1の出口流路幅を
cとし、静翼5a1の後端部から動翼段4bの動翼4b
1の背面への垂線の長さをaとし、該動翼4b1の前端
部から前段の静翼5a1の腹面への垂線の長さをbとし
て、これらa、b、cが前記関係を満足するようにして
いる。
前記半径における翼のピッチを、又、gは相前後する2
つの翼列間の軸方向間隔をそれぞれ示す。
効果についての説明を行なう。
用は、動翼と静翼の相対速度によるせん断力が傾斜した
翼面に作用して起きる排気作用と、動翼段又は静翼段の
翼列の上下面間の圧力差(排気側つまり下面が高く、吸
気側つまり上面が低い圧力となる)による逆流作用との
作用量の差によって特徴づけられる。
る2翼間のガスの運動方向をコンピュータ解析により求
めたものであり、又、図4は前記逆流作用による2翼間
のガスの運動方向をコンピュータ解析により求めたもの
である。
用と前記逆流作用との差により決まり、排気作用が大き
いほど、また逆流量が少ないほど良い性能が得られる。
様であるため翼列同士の干渉による影響はほとんどな
く、翼列間の軸方向間隔gによって流れが変化すること
はない。
の干渉がない場合の逆流を示しているが、圧力差による
逆流は一様な流れではなく、翼列同士の干渉を考慮する
と、流れは図2におけるaとbの狭まり部を通過せざる
を得ないから、逆流量は狭まり部の抵抗と翼列のピッチ
p、弦長h及び出口流路幅cで決まる抵抗との合成抵抗
によって制限される。
解析した結果を示すグラフで、(a+b)/cを横軸に
取り、(ΔPmax−ΔPmax[g=inf])/(ΔPmax[g=0]
−ΔPmax[g=inf])を縦軸に取っている。
じる最大の差圧で流量が0の時に相当し、ΔPmax[g=0]
は相前後する2つの翼列間の軸方向の間隔gがゼロの時
のΔPmaxであり、又、ΔPmax[g=inf]はgが無限大即
ち単段翼のときのΔPmaxを示す。
の時の翼列同士の干渉効果をその最大値で比較したもの
となり、その結果は図5に示す右肩下りの曲線のグラフ
となった。
前後する2つの翼列間の軸方向の間隔gが小さくなり過
ぎて相互に接触の危険を生じる。(危険を伴なう領域) (ii)(a+b)/cの値が1.4よりも大きいと、翼
列同士の干渉効果が小さくなって、前記逆流作用を阻止
する能力が低下する。これはターボ分子ポンプ部の性能
低下につながる。(効果が小さい領域) (iii)(a+b)/cの値が0.9から1.4の間に
あるときには、翼列同士の干渉効果が充分得られ、しか
も翼列間の接触事故を起す危険を生じない。(最適な領
域)
とbの和をcの0.9倍乃至1.4倍の間の値とすれ
ば、逆流量が低減され、ターボ分子ポンプ部の背圧特性
の改善が得られると共に翼列同士が接触事故を起さない
ことが判った。
れば、前記翼列間の軸方向間隔gを実施が可能な値、例
えば2ミリ・メートル以上としても前記a、b、c間の
関係条件を満たすことにより、運転中の状態変動に強い
ターボ分子ポンプとすることができる。
ても低い吸気圧を維持することができるので、ターボ分
子ポンプの後段に設置する補助真空ポンプの能力を小さ
なものとすることができ、この補助真空ポンプ系の簡素
化によって真空ポンプ系全体のコストの低減が可能とな
る。
し、最終段を静翼段としたが、これは第1段目を静翼段
としてもよく、又、最終段を動翼段としてもよい。
の場合であるが、ターボ分子ポンプ部を有する複合分子
ポンプの場合も同様である。
で排気量が増大しても真空度の低下を防止できて、しか
も相前後する翼列の軸方向間隔を実施可能な寸法とした
分子ポンプを提供することができる。
る。
分子の運転方向のコンピュータ解析結果の説明図であ
る。
コンピュータ解析結果の説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 動翼段と静翼段とを交互に配して多段に
形成したターボ分子ポンプ部を有する分子ポンプにおい
て、該ターボ分子ポンプ部の任意の段の翼列の相隣り合
う2翼間の出口流路幅をcとし、該翼列の翼の後端部か
ら該翼列の次段の翼列の翼の背面に引いた垂線の長さを
aとし、該次段の翼列の翼の前端部から前記任意の段の
翼列の翼の腹面に引いた垂線の長さをbとしたとき、a
とbの和がcの0.9倍よりも大で且つcの1.4倍よ
り小となる範囲に各段の翼列を順次形成したことを特徴
とする分子ポンプ。 - 【請求項2】 前記ターボ分子ポンプ部の第1段目に動
翼段を配置したことを特徴とする請求項1に記載の分子
ポンプ。 - 【請求項3】 前記ターボ分子ポンプ部の第1段目に静
翼段を配置したことを特徴とする請求項1に記載の分子
ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001189068A JP2003003987A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 分子ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001189068A JP2003003987A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 分子ポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003003987A true JP2003003987A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19028050
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001189068A Pending JP2003003987A (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | 分子ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003003987A (ja) |
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