JP3226395U - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の小型化を維持しつつ排気性能を向上させることが可能なターボ分子ポンプを提供する。【解決手段】ターボ分子ポンプ１は、複数のロータ翼３４および複数のステータ翼２１を含み、気体を吸入および排出するターボポンプ部２と、ロータ円筒部３２ａおよびネジステータ４０を含み、ターボポンプ部２により排出された気体を吸入および排出するドラッグポンプ部３と、ネジステータ４０を保持するとともに、ドラッグポンプ部３により排出された気体が流入する空間を形成するベース１０とを備え、ベース１０は、排気口１４を有する周壁部１２と、周壁部１２の一端開口を閉塞する底部１１とを有し、周壁部１２の内周面に環状の第１の凹部１５が形成され、排気口１４につながる底部１１の一部領域に第２の凹部１６が形成される。【選択図】図１

Description

本考案は、ターボ分子ポンプに関する。

ターボ分子ポンプは、複数のロータ翼および複数のステータ翼を有する。特許文献１に記載されたターボ分子ポンプでは、ケーシングがベースに固定される。また、ケーシング内にロータ組立体が設けられる。ロータ組立体のロータには、複数のロータ翼およびロータ円筒部が設けられる。ベースには、スペーサを介して複数のステータ翼が設けられる。ロータ円筒部の外周側において、ネジステータがベースに固定される。ベースには、排気口が設けられる。

複数のロータ翼と複数のステータ翼とによりターボポンプ部が構成される。ネジステータとロータ円筒部とによりドラッグポンプ部が構成される。特許文献１のターボ分子ポンプでは、ターボポンプ部の排気動作およびドラッグポンプ部の排気動作により気体が排気口から排出される。

特開２０１５−１２４６１６号公報

上記の特許文献１には、ターボ分子ポンプの排気経路のコンダクタンスを増大させるための一例として、ネジステータがテーパ構造を有することが記載されている。他の例として、ベースの底面の全周に環状溝を形成することが記載されている。さらに他の例として、ベースの内周面に環状溝を形成することが記載されている。

ターボ分子ポンプについては、軸方向の小型化を維持しつつ排気性能をさらに向上させることが望まれる。

本考案の目的は、軸方向の小型化を維持しつつ排気性能を向上させることが可能なターボ分子ポンプを提供することである。

本考案の一局面に従うターボ分子ポンプは、複数のロータ翼および複数のステータ翼を含み、気体を吸入および排出するターボポンプ部と、ロータ円筒部およびネジステータを含み、前記ターボポンプ部により排出された気体を吸入および排出するドラッグポンプ部と、前記ネジステータを保持するとともに、前記ドラッグポンプ部により排出された気体が流入する空間を形成するベースとを備え、前記ベースは、排気口を有する周壁部と、前記周壁部の一端開口を閉塞する底部とを有し、前記周壁部の内周面に環状の第１の凹部が形成され、前記排気口につながる前記底部の一部領域に第２の凹部が形成される。

本考案によれば、ターボ分子ポンプの軸方向の小型化を維持しつつ排気性能を向上させることが可能となる。

一実施の形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。 図１のターボ分子ポンプの他の部分の一部縦断面図である。 図１のターボ分子ポンプのＡ−Ａ線断面図である。 図１および図３のターボ分子ポンプのＢ−Ｂ線断面図である。 他の実施の形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。 図５のターボ分子ポンプのＥ−Ｅ線断面図である。 図５のターボ分子ポンプの変形例を示す縦断面図である。

以下、本考案の実施の形態に係るターボ分子ポンプについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

（１）ターボ分子ポンプの構成
図１は、一実施の形態に係るターボ分子ポンプの縦断面図である。図２は、図１のターボ分子ポンプの他の部分の一部縦断面図である。図３は、図１のターボ分子ポンプのＡ−Ａ線断面図である。図４は、図１および図３のターボ分子ポンプのＢ−Ｂ線断面である。なお、図１に、図３のターボ分子ポンプのＣ−Ｃ線断面が示される。図２に、図３のターボ分子ポンプのＤ−Ｄ線断面が示される。

図１に示すように、ターボ分子ポンプ１は、ベース１０、ケーシング２０、ロータ３０、ネジステータ４０および排気管５０を備える。ベース１０は、円形の底部１１、円筒形状の周壁部１２および略円筒形状のロータ軸支持部１３を含む。周壁部１２には、円形断面を有する排気口１４が形成される。排気口１４には、円形断面を有する排気管５０が取り付けられる。本実施の形態では、排気口１４および排気管５０の断面は円形状を有するが、排気口１４および排気管５０の断面が多角形状または楕円形状等の他の形状を有してもよい。

ロータ軸支持部１３の外径は、周壁部１２の内径よりも小さい。ロータ軸支持部１３は、周壁部１２に取り囲まれるように底部１１の中央部に形成される。それにより、周壁部１２の内周面とロータ軸支持部１３の外周面との間に空間が形成される。ロータ軸支持部１３の軸方向の長さは、周壁部１２の軸方向の長さよりも大きい。

ロータ軸支持部１３は、大径部１３ａおよび小径部１３ｂを有する。大径部１３ａは、底部１１に一体的に形成される。大径部１３ａの外周面の直径は、小径部１３ｂの外周面の直径よりも大きい。大径部１３ａと小径部１３ｂとの間の部分の直径は、大径部１３ａの直径から小径部１３ｂの直径へ連続的に減少する。ロータ軸支持部１３の内周面には、複数のラジアル電磁石６１、複数のスラスト電磁石６２およびモータ６３が取り付けられる。

ロータ３０は、ロータ軸３１およびロータ本体３２を含む。ロータ本体３２は、ロータ軸３１の外周面に取り付けられる。ロータ軸３１は、ロータ軸支持部１３内に挿入される。ロータ本体３２は、ロータ軸支持部１３の外周面を取り囲むロータ円筒部３２ａ，３２ｂを有する。ロータ円筒部３２ａの内周面の直径は、ロータ円筒部３２ｂの内周面の直径よりも大きい。大径部１３ａの外周面とロータ円筒部３２ａの内周面との間および小径部１３ｂの外周面とロータ円筒部３２ｂの内周面との間に隙間が形成される。ロータ本体３２の外周面には、複数のロータ翼３４が一定間隔で取り付けられる。ロータ３０は、ロータ軸支持部１３と非接触の状態でモータ６３により回転される。

ケーシング２０は、円筒形状を有する。ケーシング２０の一端は、底部１１と反対側における周壁部１２の端面に接合されている。ケーシング２０の他端には、吸気口２２が形成される。ケーシング２０の内周面には、複数のステータ翼２１が一定間隔で取り付けられている。複数のステータ翼２１と複数のロータ翼３４とは交互に配列される。複数のステータ翼２１および複数のロータ翼３４により、ターボポンプ部２が形成される。

ネジステータ４０は、略円筒形状を有する。ネジステータ４０は、ロータ円筒部３２ａの外周面と周壁部１２の内周面との間に配置され、周壁部１２に取り付けられる。ネジステータ４０の内周面とロータ円筒部３２ａの外周面との間には隙間が形成される。ネジステータ４０の内周面およびロータ円筒部３２ａの外周面のいずれか一方には図示しないねじ溝が設けられる。ロータ円筒部３２ａおよびネジステータ４０により、ドラッグポンプ部３が形成される。

ネジステータ４０の外周面はテーパ状に形成される。詳細には、ネジステータ４０の厚みは、周壁部１２の端面から底部１１に近づくにつれて漸次減少する。それにより、ネジステータ４０の外周面と周壁部１２の内周面との間の距離は、周壁部１２の開口側端面から底部１１に近づくにつれて増加する。本実施の形態では、ロータ円筒部３２ａおよびネジステータ４０の先端は、側面視で排気口１４に重なる位置まで延びる。

図１〜図３に示すように、周壁部１２の内周面の全周に渡って円環状の凹部１５が形成される。凹部１５は、軸方向において排気口１４と少なくとも一部が重なる位置に設けられる。本実施の形態では、凹部１５は、台形の断面形状を有する。なお、凹部１５が矩形または部分円形等の他の断面形状を有してもよい。また、凹部１５が周壁部１２の内周面に継続的に形成されてもよい。

図１および図３に示すように、排気口１４につながる底部１１に凹部１６が形成される。本実施の形態では、図４に示すように、凹部１６は、矩形の断面形状を有する矩形凹部１６ａおよび部分円形の断面形状を有する部分円形凹部１６ｂを含む。矩形凹部１６ａの底面に部分円形凹部１６ｂが形成される。部分円形凹部１６ｂの内面は、排気口１４の内面および排気管５０の内面と同じ曲率半径を有し、排気口１４の内面および排気管５０の内面に連続的に接続される。

図１において、ロータ３０がモータ６３により回転すると、ターボポンプ部２の複数のステータ翼２１と複数のロータ翼３４とが協働することにより吸気口２２を通して気体が吸入されるとともに排出される。ターボポンプ部２により排出された気体は、ドラッグポンプ部３のネジステータ４０とロータ円筒部３２ａとが協働することにより吸入および排出される。ドラッグポンプ部３により排出される気体は、周壁部１２の内周面とロータ軸支持部１３の外周面との間の空間を通して排気口１４から外部に排出される。

（２）実施の形態の効果
本実施の形態に係るターボ分子ポンプ１においては、ベース１０内の空間および排気口１４により排気経路が形成される。ドラッグポンプ部３から排出された気体は、ベース１０の周壁部１２に形成された凹部１５および底部１１に形成された凹部１６を流動することができる。それにより、排気経路の容積が拡大される。したがって、ネジステータ４０の先端とベース１０の底部１１との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気経路のコンダクタンスを増大させることができる。

また、凹部１６の矩形凹部１６ａの底面が排気口１４の内面および排気管５０の内面に連続的に接続されるので、凹部１６内を流動する気体は、部分円形凹部１６ｂに沿って排気口１４および排気管５０に円滑に導かれる。それにより、排気経路のコンダクタンスをさらに増大させることができる。

（３）他の実施の形態
図５は、他の実施の形態に係るターボ分子ポンプ１の縦断面図である。図６は、図５のターボ分子ポンプ１のＥ−Ｅ線断面図である。図５のターボ分子ポンプ１が図１のターボ分子ポンプ１と異なるのは、以下の点である。

図５および図６に示すように、ターボ分子ポンプ１においては、ロータ軸支持部１３の大径部１３ａの外周面のうち排気口１４に対向する領域に凹部１７が形成される。また、凹部１７は、凹部１６の矩形凹部１６ａと一体化するように形成される。

図５および図６のターボ分子ポンプ１においては、ネジステータ４０の先端とベース１０の底部１１との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気口１４が面する空間におけるコンダクタンスをさらに増大させることができる。その結果、ターボ分子ポンプ１の軸方向の小型化を維持しつつ排気性能をさらに向上させることが可能となる。

また、ロータ軸支持部１３の大径部１３ａに凹部１７が形成されるので、ネジステータ４０とベース１０の底部１１との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気口１４が面する空間を拡大することができる。さらに、凹部１７は、凹部１６と一体化されるように形成されるので、凹部１６と凹部１７との間での気体の流動が円滑化される。それにより、排気口１４が面する空間のコンダクタンスをさらに増大させることができる。

図７は、図５のターボ分子ポンプ１の変形例を示す縦断面図である。図７の変形例では、凹部１７は、大径部１３ａの外周面の半径と小径部１３ｂの外周面の半径との差に相当する深さを有する。また、凹部１７については、底面１７ａがロータ軸支持部１３の小径部１３ｂの外周面と面一でかつ連続的に接続するように形成される。

それにより、ネジステータ４０とベース１０の底部１１との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気口１４が面する空間を十分に拡大することができる。さらに、底面１７ａが小径部１３ｂの外周面と面一でかつ連続的に接続されるので、小径部１３ｂと排気口１４との間での気体の流動が円滑化される。それにより、排気口１４が面する空間のコンダクタンスを十分に増大させることができる。

（４）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明する。上記実施の形態では、凹部１５が第１の凹部の例であり、矩形凹部１６ａが第２の凹部の例であり、部分円形凹部１６ｂが第３の凹部の例であり、凹部１７が第４の凹部の例であり、部分円形凹部１６ｂの内面が接続面の例である。

（５）態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係るターボ分子ポンプは、
複数のロータ翼および複数のステータ翼を含み、気体を吸入および排出するターボポンプ部と、
ロータ円筒部およびネジステータを含み、前記ターボポンプ部により排出された気体を吸入および排出するドラッグポンプ部と、
前記ネジステータを保持するとともに、前記ドラッグポンプ部により排出された気体が流入する空間を形成するベースとを備え、
前記ベースは、排気口を有する周壁部と、前記周壁部の一端開口を閉塞する底部とを有し、
前記周壁部の内周面に環状の第１の凹部が形成され、前記排気口につながる前記底部の一部領域に第２の凹部が形成されてもよい。

第１項に記載のターボ分子ポンプによれば、ターボポンプ部の複数のロータ翼と複数のステータ翼とが協働することにより、気体が吸入および排出される。また、ドラッグポンプ部のロータ円筒部とネジステータとが協働することにより、ターボポンプ部から排出された気体が吸入および排出される。ターボポンプ部により排出された気体は、ベースの空間内で周壁部および底部に沿って流動しつつ排気口を通して外部に排出される。

この場合、ベースの空間および排気口により排気経路が形成される。上記の構成によれば、気体がベースの周壁部に形成された環状の第１の凹部および底部に形成された第２の凹部を流動することができる。それにより、ネジステータとベースの底部との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気経路のコンダクタンスを増大させることができる。その結果、ターボ分子ポンプの軸方向の小型化を維持しつつ排気性能を向上させることが可能となる。

（第２項）第１項に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記第２の凹部の底面は、前記排気口の内面に連続的に接続される接続面を含んでもよい。

第２項に係るターボ分子ポンプによれば、第２の凹部内を流動する気体が第２の凹部の接続面に沿って排気口に円滑に導かれる。それにより、排気経路のコンダクタンスをさらに増大させることができる。

（第３項）第２項に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記第２の凹部の前記底面に第３の凹部がさらに設けられ、
前記接続面は、前記第３の凹部の内面であってもよい。

第３項に係るターボ分子ポンプによれば、第２の凹部内を流動する気体が第３の凹部の内面に沿って排気口に円滑に導かれる。それにより、排気経路のコンダクタンスをさらに増大させることができる。

（第４項）第１、第２または第３項に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記複数のロータ翼を保持するロータ本体と、
前記ロータ本体と一体的に設けられたロータ軸とをさらに備え、
前記ベースは、前記ロータ軸を非接触で回転可能に支持するロータ軸支持部をさらに有し、
前記ロータ軸支持部は、前記周壁部により取り囲まれるように前記底部に設けられ、
前記ロータ軸支持部の外周面のうち前記排気口に対向する領域に第４の凹部が形成されてもよい。

第４項に係るターボ分子ポンプによれば、ネジステータとベースの底部との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気口が面する空間を拡大することができる。それにより、排気口が面する空間におけるコンダクタンスを増大させることができる。その結果、ターボ分子ポンプの軸方向の小型化を維持しつつ排気性能をさらに向上させることが可能となる。

（第５項）第４項に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記ロータ軸支持部は、前記底部から順に大径部および小径部を含み、
前記大径部は、第１の直径を有し、前記小径部は、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有し、
前記第４の凹部は、前記大径部の外周面のうち前記排気口に対向する領域に形成されてもよい。

第５項に係るターボ分子ポンプによれば、ロータ軸支持部の大径部に第４の凹部が形成されるので、ネジステータとベースの底部との間の空間を軸方向に大きくすることなく、排気口が面する空間を十分に拡大することができる。

（第６項）第５項に記載のターボ分子ポンプにおいて、前記第４の凹部は、前記第２の凹部と一体化されるように形成されてもよい。

第６項に係るターボ分子ポンプによれば、第４の凹部と第２の凹部との間での気体の流動が円滑化される。それにより、排気口が面する空間のコンダクタンスを十分に増大させることができる。

１…ターボ分子ポンプ，２…ターボポンプ部，３…ドラッグポンプ部，１０…ベース，１１…底部，１２…周壁部，１３…ロータ軸支持部，１３ａ…大径部，１３ｂ…小径部，１４…排気口，１５，１６，１７…凹部，１６ａ…矩形凹部，１６ｂ…部分円形凹部，１７ａ…底部，２０…ケーシング，２１…ステータ翼，２２…開口部，３０…ロータ，３１…ロータ軸，３２…ロータ本体，３２ａ，３２ｂ…ロータ円筒部，３４…ロータ翼，４０…ネジステータ，５０…排気管，６１…ラジアル電磁石，６２…スラスト電磁石，６３…モータ

Claims (6)

1. 複数のロータ翼および複数のステータ翼を含み、気体を吸入および排出するターボポンプ部と、
   ロータ円筒部およびネジステータを含み、前記ターボポンプ部により排出された気体を吸入および排出するドラッグポンプ部と、
   前記ネジステータを保持するとともに、前記ドラッグポンプ部により排出された気体が流入する空間を形成するベースとを備え、
   前記ベースは、排気口を有する周壁部と、前記周壁部の一端開口を閉塞する底部とを有し、
   前記周壁部の内周面に環状の第１の凹部が形成され、前記排気口につながる前記底部の一部領域に第２の凹部が形成された、ターボ分子ポンプ。
2. 前記第２の凹部の底面は、前記排気口の内面に連続的に接続される接続面を含む、請求項１記載のターボ分子ポンプ。
3. 前記第２の凹部の前記底面に第３の凹部がさらに設けられ、
   前記接続面は、前記第３の凹部の内面である、請求項２記載のターボ分子ポンプ。
4. 前記複数のロータ翼を保持するロータ本体と、
   前記ロータ本体と一体的に設けられたロータ軸とをさらに備え、
   前記ベースは、前記ロータ軸を非接触で回転可能に支持するロータ軸支持部をさらに有し、
   前記ロータ軸支持部は、前記周壁部により取り囲まれるように前記底部に設けられ、
   前記ロータ軸支持部の外周面のうち前記排気口に対向する領域に第４の凹部が形成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。
5. 前記ロータ軸支持部は、前記底部から順に大径部および小径部を含み、
   前記大径部は、第１の直径を有し、前記小径部は、前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有し、
   前記第４の凹部は、前記大径部の外周面のうち前記排気口に対向する領域に形成された、請求項４記載のターボ分子ポンプ。
6. 前記第４の凹部は、前記第２の凹部と一体化されるように形成された、請求項５記載のターボ分子ポンプ。

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