JP2556320B2 - 真空ポンプ - Google Patents

真空ポンプ

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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、高い真空度を達成できる真空ポンプに関す
る。
《従来の技術》 この種の装置としてはターボ分子ポンプが知られてお
り、そのポンプの運転は他のポンプとして油回転ポンプ
で真空度が高められたときに動作可能となる。
《発明が解決しようとする問題点》 従って従来においては、高い真空度を得るためにター
ボ分子ポンプに加えて油回転ポンプが必要となり、従っ
て広いポンプ設置スペースが必要となり、また油回転ポ
ンプの油逆流のために吸入口側へ油成分が侵入して真空
の質低下を招くという問題点があった。
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、広い設置スペースや多大の費用を要す
ることなく高い真空度が１台で得られ、しかもオイルフ
リーな真空ポンプを提供することにある。
《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するために、本発明は、 高真空で機能する第１の翼と低真空領域で機能する第
２の翼とが同軸配置されたロータと、第２の翼を回転駆
動するモータと、低真空領域でのポンプ運転時に第１の
翼を第２の翼から切離す翼切離し機構と、高真空領域へ
のポンプ運転切替時に第１の翼を第２の翼に連結させる
翼結合機構と、を有する、ことを特徴とする。
《作用》 本発明では、同軸配置された高真空用の翼と低真空用
の翼とのうち低真空用の翼が回転駆動され、低真空領域
でのポンプ運転中には高真空用の翼が低真空用の翼から
切離され、高真空領域へのポンプ運転切替時には高真空
用の翼が低真空用の翼に連結される。
従って、低真空領域（例えば大気圧）から高真空領域
まで連続したポンプ動作が１台の真空ポンプで行なわれ
る。
《実施例の説明》 以下、図面に基づいて本発明に係る真空ポンプの好適
な実施例を説明する。
第１図には本発明が適用されたポンプ本体の半断面が
示されており、その外筒10の上側と下側とに吸気口12と
排気口14とが各々設けられている。
そしてこのポンプ本体内部は吸気口12から排気口14へ
向かってターボ分子ポンプ部16,ネジ翼部18,遠心式翼部
20に分けられており、ターボ分子ポンプ部16は超高真空
用，ネジ翼部18は中高空真空用，遠心式翼部20は低真空
用とされている。
さらに外筒10内でタワー22に支持されたロータ24はタ
ーボ分子ポンプ部16用の第１内筒26とネジ翼部18および
遠心式翼部20用の第２内筒に分割されており、それらは
独立して回転できる。
これらのうち第１内筒26の外周面にはロータ翼27が軸
方向へ多段に設けられており、それらは外筒10の内周面
に設けられたステータ翼に対して交互配置とされてい
る。
また第２内筒28の上部周面と対向する外筒10の内周面
には螺旋状の溝によってネジ翼部18のネジ翼29が形成さ
れており、その下側にはステータ円板32が多段配置され
ている。
そして第２内筒28の周面にはこれらステータ円板32と
交互に多段の遠心翼34が設けられている。
以上の第１内筒26,第２内筒28は磁気浮上されてお
り、このため第１内筒26の軸方向位置検出に使用される
位置センサ36,第１内筒26の径方向位置を制御するため
の径方向電磁石38,第１内筒26の径方向位置検出に使用
される位置センサ40,第１内筒26の軸方向位置を制御す
るための軸方向電磁石42,第２内筒28の軸方向位置検出
に使用される位置センサ44,第２内筒28の軸方向位置を
制御するための軸方向電磁石46,第２内筒28の径方向位
置検出に使用される位置センサ48および50,その径方向
位置を制御するための径方向電磁石52および54が吸気口
12側から排気口14側へ向かってタワー22の周側面に配置
されている。
さらに第１内筒26の下面と第２内筒28の上面とには互
いに吸引する極性とされた永久磁石56,58が各々配置さ
れており、それらには第２図のように磁極歯が対向面に
設けられた円盤状のものも使用できる。
またタワー22の下側周面には第２内筒28を回転駆動す
るモータ60が設けられており、その上端面には第１内筒
26の回転数検出に使用される回転センサ62が設けられて
いる。
そしてポンプ本体の底面に設けられたコネクタ64とケ
ーブル66とを介して第３図の制御装置に位置センサ36,
軸方向電磁石42,位置センサ40,径方向電磁石38,位置セ
ンサ44,軸方向電磁石46,位置センサ48,位置センサ50,径
方向電磁石52,径方向電磁石54,モータ60および回転セン
サ62が接続されている。
同図において、位置センサ36,40,44,48,50および回転
センサ62の検出信号は制御回路68,70,72,74,76,78に供
給されており、それらの制御信号はドライバ80,82,84,8
6,88,90に与えられている。
さらにドライバ80,82,84,86,88,90によって電磁石38,
42,46,52,54およびモータ60が駆動されており、それら
の駆動電流はセンサ92,94,96,98,100,102で検出されて
いる。
この制御装置に電源が投入されて本ポンプの運転が開
始されると、位置センサ36,40,50の各検出信号を用いて
電磁石42,38,54の通電電流が制御回路68,70,76により各
々制御される。
その結果、第１内筒26および第２内筒28が永久磁石5
6,58で結合した状態で磁気浮上される。
そしてこの磁気浮上の際に位置センサ44の検出信号を
使用して制御回路72により軸方向電磁石46の通電電流が
制御され、第２内筒28が第１内筒26から永久磁石56およ
び58の吸引力に抗して引離される。
そのときには位置センサ48の検出信号を用いて径方向
電磁石52の通電電流も制御回路74で制御され、これによ
り第２内筒28の姿勢が安定化される。
さらに制御回路72から第１内筒26の引離しが通知され
ると、制御回路78によるモータ60の回転制御が開始され
る。
この回転開始時には第１内筒26が第２内筒28から分離
して磁気浮上しているので、モータ60によって第２内筒
28のみが回転駆動される。
さらにポンプ内部が大気圧となっているので、遠心翼
34およいステータ円板32のみによってポンプ作用が主に
行なわれる。
その後、モータ60の回転数が制御回路78により高めら
れると、ネジ翼28が機能し始め、真空度がさらに高めら
れる。
そしてセンサ102で検出されたモータ60に対する駆動
電流から吸気口12側の気圧が10-3torr以下となったこと
が制御回路78で確認されると、その旨が制御回路72に通
知される。
この制御回路72では回転センサ62により得られた第１
内筒26の回転数が制御回路78から与えられた第２内筒28
の回転数に近付く方向へ軸方向電磁石46の通電電流が制
御される。すなわち、通電電流を次第に減少させて永久
磁石56,58の空隙を狭くし、第２円筒28の回転力が第１
円筒26へ伝達されるようにする。なお、回転力の伝達に
は永久磁石56,58の吸引力とともに永久磁石58の回転で
第１円筒26に発生する渦電流を利用しても良い。
この制御により第２内筒28が第１内筒26へ接近移動し
て、第１内筒26の回転数が第２内筒28のものと一致した
ときに、第１内筒26と第２内筒28が完全に直結され、そ
のときには電磁石46,52の通電電流がほぼ零となってい
る。
このようにして第１内筒26と第２内筒28が直結される
と、その旨が制御回路72から制御回路78へ通知され、こ
れによりモータ60の回転数がターボ分子ポンプ部16にと
って最適な回転数まで高められる。
その結果、吸気口12側の真空度が10-3torrから10-10t
orrの高真空まで高められる。
なお、第２内筒28の上流側と下流側との気密は第１図
の磁性流体シール104によって確保されており、磁性流
体はロータ翼28の直結時におけるダンパーとしても機能
できる。
また、その気密はタワー22,第２内筒28の対向面に凹
凸を形成してラビリンス効果を得ることによっても確保
できる。
以上説明したように本実施例によれば、ポンプ運転開
始時には主に遠心翼部20のみが機能し、ロータ回転数の
増加でネジ翼部18が機能して吸気口12の真空度が大気圧
から中高真空（10-3torr）まで高められると、第２内筒
28と第１内筒26が直結してロータ24の回転数がさらに高
められ、そのロータ翼27によって吸気口12の真空度が10
-10torrまで高められる。
このように大気圧から超高真空の領域まで本ポンプが
１台で動作可能であるので、その設置スペースを大幅に
減少でき、しかも完全なオイルフリーなので、その取扱
いおよび操作も容易化できる。
また、ターボ分子ポンプ部16の運転が10-3torrまで真
空度が高められたときに開始されるので、モータ60には
大容量のものを使用することが必要とされない。
《効果》 以上説明したように本発明によれば、高真空用の翼と
低真空用の翼とが同軸配置されて低真空用の翼のみが回
転駆動され、低真空領域でのポンプ運転中には高真空用
の翼が低真空用翼から切離され、高真空領域へのポンプ
運転切替時にはそれらの翼が連結されるので、モータの
負荷増大を回避しながら１台のポンプで低真空領域から
高真空領域まで動作が可能となり、このためその設置ス
ペースを大幅に削減でき、しかも完全なオイルフリーと
なって取扱いおよび操作が容易化される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明が適用されたポンプ本体の半断面図、第
２図は磁石の一例を示す側面図、第３図はポンプ本体の
制御装置を示すブロック図である。 12…吸気口 14…排気口 16…ターボ分子ポンプ部 18…ネジ翼部 20…遠心式翼部 24…ロータ 26…第１内筒 28…第２内筒 27…ロータ翼 34…遠心翼 36…位置センサ 38…径方向電磁石 40…位置センサ 42…軸方向電磁石 44…位置センサ 46…軸方向電磁石 48,50…位置センサ 52,64…径方向電磁石 56,58…永久磁石 60…モータ 62…回転センサ 68,70,72,74,76,78…制御回路 104…磁性流体シール

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高真空で機能する第１の翼と低真空領域で
    機能する第２の翼とが同軸配置されたロータと、第２の
    翼を回転駆動するモータと、低真空領域でのポンプ運転
    時に第１の翼を第２の翼から切離す翼切離し機構と、高
    真空領域へのポンプ運転切替時に第１の翼を第２の翼に
    連結させる翼結合機構と、を有する、ことを特徴とする
    真空ポンプ。
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