JP2636356B2 - 分子ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利分野］ 本発明は、多段形分子ポンプに関する。

［従来の技術］ 分子ポンプは、機械式容積形ポンプであり、その作動
原理は、可動壁から分子に衝動を伝達することを基本に
している。この作動原理は、W.Gaede（Ann.d.Phys・
（４）41,337（1913））に記載されている。各種型式の
分子ポンプが公知である。本発明は、Hollweckにより発
明され（Comptes rendus、177,43（1923））、この発明
者の名をとって称呼されているポンプに関するものであ
る。かかるポンプは、筒形のハウジング内に設けられた
筒形ロータを備えており、該ロータの外面、又は筒形ハ
ウジングの内面のいずれか一方、あるいはその双方にガ
スを運びかつ案内するための溝が形成されている。

Hollweck型の分子ポンプは、例えば、ターボ分子ポン
プと共に使用されている（W.Becker,Vakuumtechnik 9/1
0（1966））。このHollweck型ポンプの有効作動範囲
は、分子流の分野に限られている。即ち、大気圧に抗し
て圧送する背圧ポンプと共に使用しなければ作動不可能
である。このため、これらHolleck型ポンプは、通常、
二段式の羽根形回転ポンプとなる。

ロータと静翼間に狭小な空隙が存在するため、Hollwe
ck型分子ポンプの作動範囲は、ターボ−分子ポンプと比
べてはるかに高圧まで可能である。上記Holleck型とタ
ーボ型の２つの分子ポンプを組合わせることにより、背
圧を発生させるためのコストをいちじるしく削減するこ
とが出来る。例えば、プラズマエッチングのような特定
の工程において、油密封の羽根形回転ポンプに代えて、
例えば、ダイヤフラムポンプのような乾燥状態にて作動
するポンプを使用することが出来るならば、大きな利点
となり得る。

［発明が解決しようとする課題］ Hollweck型分子ポンプは、各種の型式にて、特に、タ
ーボ−分子ポンプと組合わせたものが提案されている
（例えば、西独特許第24 09 857号及び欧州特許第01 29
709号）。しかし、これまで、実際上、これらポンプを
広範囲の用途に使用することは不可能であった。その理
由は、概ね次に記載する通りである。即ち、ら旋状の流
路を有する分子ポンプにおいて、静圧比は、作動中、流
路に沿って、吸込み側から吐出側まで、連続的に増加す
る。この静圧比の結果、ロータと静翼間の空隙を介し
て、吐出側から吸込み側に向けて逆流が生ずる。その結
果、静圧比及び吸引み能力が、著しく低下してしまうか
らである。こうした低下を防止するためには、ロータと
静翼間の空隙の大きさを極めて小さくする必要ある。

通常、この空隙の直径は、数百分の１ミリ程度であ
る。

良好な効率を得るために必要な高速な回転時、重大な
技術上の問題点が生じ、このため、Hollweck型の分子ポ
ンプは、極めて決定的な構成要素となる。安全上の理由
により、ロータと静翼間の空隙は、可能な限り大きくな
ければならないから、ポンプの回転速度が高速であれば
ある程、これに伴って、逆流によるロスも又、増大す
る。

本発明の目的は、上記のような欠点のない分子ポンプ
を提供することである。特に、ロータと静翼間の空隙を
大きくし、信頼性の高い運転を可能にすると共に、逆流
を最小にし得るようにすることにより、上記目的を達成
せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 従って、本発明は、ロータが静翼の内側になるよう
に、相互に同心状に配設されたロータ及び静翼から成
る、ガス取扱い用分子ポンプにおいて、 ロータ及び静備の各々が、組合わさって、複数のポン
プ段を形成する、複数の部分から成り、各ポンプ段が、
幾つかのポンプ部分から成り、平滑な外面を有するロー
タ部分、及び平滑な内面を有する静翼部分の外側テーパ
及び内側テーパがそれぞれ、同一の母面上にあることを
特徴とする分子ポンプを提供するものである。

ポンプ全体の比Ｋは、次ぎのように、個々のポンプ段
K₁K₂...K_nの静圧比から構成されている。

Ｋ＝K₁xK₂x.....xK_n. ロータと静翼間にで、吐出側から吸込み側に生じる逆
流は、ポンプの静圧比の増加に伴い、増大する。ポンプ
を小さい静圧比の複数のポンプ段に分割することによ
り、逆流を著しく軽減することが出来る。

ローダ及び静翼をテーパ付きの形状とし、又、最外側
の直径となる平滑な外面を有するロータ部分、及び最内
側の直径となる平滑な内面を有する静翼部分が、それぞ
れ、同一の母面上に外方向及び内方向のテーパを有する
ことにより、さらに、顕著な効果を得ることが出来る。

ポンプ内における静圧比の合計値を最大にする上で重
要な１つの特徴は、オプチカル緊密性（optical tightn
ess）である。このオプチカル緊密性とは、ポンプ段間
に、直線状の自由な連通が存在しないことであり、その
結果、分子が、１つのポンプ段から次ぎのポンプ段に妨
害されずに通過する可能性のないことを意味する。かか
る構造により、上述のように、個々のポンプ段に分割す
ることにより軽減させることの出来る逆流をさらに、一
層確実に防止させるための手段が得られる。

平滑な外面を有するロータ部分及び平滑な内面を有す
る静翼部分が、同一の母面上に位置し、この面を越え
て、伸長していないため、即ち、ロータと静翼部分が、
相互に嵌合していないため、ポンプの組立ては、著しく
容易となる。テーパの大径側が、吸込み側にある場合に
は、ロータは、上方に取外すことが出来る。逆に、テー
パの大径側が、吐出側にある場合には、静翼を上方に取
外すことが出来る。いずれの場合でも、ロータと静翼を
分離させる必要はない。

ロータと静翼が相互に嵌合していないことにより、ロ
ータ又は静翼が軸方向に膨張した場合、軸方向の衝突を
防止することが出来る。

吸込み側から始まるポンプ段から次ぎの段に移って行
く間に、ガスは、益々圧縮されていくため、ガスは、こ
れに応じてポンプ内を流動する間にその体積が小さくな
っていく。従って、移送に必要な体積は減少できる。こ
のため、溝の深さ、又は幅、及び個々のポンプユニット
の軸方向の寸法は、吸込み側から吐出側に向けて小さく
することが出来る。同様に、溝のピッチを吐出側に向け
て小さくすることも可能となる。こうした構成により、
これらの段に対する静圧比を大きくすることが可能とな
る。

［実施例］ １つの実施例が２つの添付図に図示されており、以
下、この実施例について、詳細に説明する。

第１図に示すように、軸受け機構３により位置決めさ
れ、モータ４により駆動されるロータ２がハウジング１
内にあって、静翼５内部に配設されている。ガスは、ロ
ータ及び静翼を介して、吸込み側６から吐出側７に運ば
れる。

第２図において、各々、複数の部分から成るロータ２
及び静翼５が、より詳細に図示されている。このロータ
２は、一方が他方の後側になるようにして交互に配設さ
れた、異なる面を有する２種類の部分から成っている。
一方の部分８は、外径部にら旋溝を有し、他方の部分９
は、平滑な面を有している。同様に、静翼は、一方が他
方の後側になるようにして交互に配設された、異なる面
を有する２種類の部分から成っている。１方の部分10
は、内径部にら旋溝を有し、他方の部分11は、平滑な面
を有している。

ロータ及び静翼部分同士は、次ぎのようにポンプ部分
から構成されるポンプ段を形成する。

ポンプ段の１つのポンプ部分は、ロータのら旋溝を有
する部分８の一部、及び静翼の平滑な内面を有する部分
11の一部から成っている。又、２つのポンプ部分が、各
々、ロータのら旋溝を有する部分８の一部、及び静翼の
ら旋溝を有する部分10の一部から成っている。さらに別
のポンプ部分が、ロータの平滑な外面を有する部分９、
及び静翼のら旋溝を有する部分10の一部から成ってい
る。この構造は、図示した実施例に適用される。別の実
施例の場合には、ポンプ段の各ポンプ部分の番号及び順
序は、異なるものとなるであろう。

ロータの個々の部分は、外側にテーパを付けて構成す
る一方、静翼の個々の部分は、その内側にテーパを付け
て構成する。ロータ部分９の外面及び静翼部分11の内面
は、同一の母面に位置している。

個々のポンプ部分の軸方向の伸長程度は、吸込み側か
ら吐出側に向けて小さくする。同様に、ら旋溝の深さ、
又は幅、及びそのピッチは、吐出側に向けて小さくす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による分子ポンプの全体図、及び 第２図は第１図の「Ｘ」部分の詳細図である。 1:ハウジング、2:ロータ 3:軸受け機構、4:モータ 5:静翼、6:吸込み側 7:吐出側、８、9:ロータ部分 10、11:静翼部分

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータが静翼の内側になるように、相互に
   同心状に配設されたロータ及び静翼から成る、ガス取扱
   い用分子ポンプにおいて、 ロータ（２）及び静翼（５）の各々が、組合わさること
   により複数のポンプ段を形成する、複数の部分（８、9;
   10、11）から成り、各ポンプ段が、幾つかのポンプ部分
   から成り、平滑な外面を有するロータ部分、及び平滑な
   内面を有する静翼部分の外側テープ及び内側テーパがそ
   れぞれ、同一の母面上にあることを特徴とする分子ポン
   プ。
2. 【請求項２】前記ロータ（２）が、外側にら旋溝を設け
   た部分（８）、及び平滑な外面を有する部分（９）を交
   互に設けて成ることを特徴とする請求項１記載の分子ポ
   ンプ。
3. 【請求項３】前記静翼（５）が、内側にら旋溝を設けた
   部分（10）、及び平滑な内面を有する部分（11）を交互
   に設けて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の分
   子ポンプ。
4. 【請求項４】ポンプ段の１つのポンプ部分が、ら旋溝を
   有するロータ部分（８）の一部、及び平滑な内面を有す
   る静翼部分（11）から形成される一方、２つのポンプ部
   分の各々が、ら旋溝を有するロータ部分（８）の一部、
   及びら旋溝を有する静翼部分（10）の一部から形成さ
   れ、 さらに、１つのポンプ部分が、平滑な外面を有するロー
   タ部分（９）、及びら旋溝を有する静翼部分（10）の一
   部から形成されることを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかに記載の分子ポンプ。
5. 【請求項５】ロータの個々の部分が、その外側にテーパ
   を付ける一方、静翼の個々の部分が、その内側にテーパ
   を付けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
   記載の分子ポンプ。
6. 【請求項６】テーパのより大径の部分が、吸込み側に向
   けて配設されることを特徴とする請求項５記載の分子ポ
   ンプ。
7. 【請求項７】テーパのより大径の部分が、吐出側に向け
   て配設されることを特徴とする請求項５記載の分子ポン
   プ。
8. 【請求項８】ら旋溝の深さ、又は幅が、吸込み側から吐
   出側に向けて小さくなることを特徴とする請求項１乃至
   ７のいずれかに記載の分子ポンプ。
9. 【請求項９】個々のポンプ部分の軸方向の伸長程度が、
   ポンプの吸込み側から吐出側に向けて小さくなることを
   特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の分子ポン
   プ。
10. 【請求項１０】ら旋溝のピッチが、吸込み側から吐出側
    に向けて小さくなることを特徴とする請求項１乃至９の
    いずれかに記載の分子ポンプ。