JP3518343B2 - Turbo vacuum pump - Google Patents

Turbo vacuum pump

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JP3518343B2
JP3518343B2 JP17312998A JP17312998A JP3518343B2 JP 3518343 B2 JP3518343 B2 JP 3518343B2 JP 17312998 A JP17312998 A JP 17312998A JP 17312998 A JP17312998 A JP 17312998A JP 3518343 B2 JP3518343 B2 JP 3518343B2
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浩司 堀川
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Shimadzu Corp
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/051Axial thrust balancing
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/044Holweck-type pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D23/008Regenerative pumps

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ドライ真空ポンプ
やターボ分子ポンプ等に代表され、少なくとも一部にね
じ形ポンプ部を具備するターボ形の真空排気装置に関す
る。 【0002】 【従来の技術】ターボ形の真空排気装置としては、真空
吸気口から流入したガスを、円筒形あるいは円柱形をな
す回転体を回転させることによりその外周に沿って圧縮
しつつ排気する構造のものがある。この種のものにおい
ては、回転体の真空吸気口に近い部分に、分子流領域で
ポンプ作用可能な遠心圧縮ポンプ段を設けるとともに、
この遠心圧縮ポンプ段で粘性流領域にまで圧縮されたガ
スをさらに圧縮し真空排気口に排気する円周流圧縮ポン
プ段を遠心圧縮ポンプ段に連続して設けている。 【0003】しかして従来、前記遠心圧縮ポンプ段に、
ねじ形ポンプを採用したものが知られている。このねじ
形ポンプとは、回転体の外周面またはこの回転体を収容
するハウジングの内周面のいずれか一方にねじ溝を設
け、回転体の回転によってガスをこのねじ溝に沿って吸
入圧縮していくものである。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ねじ形ポンプでより大きい排気速度を得ようとするに
は、回転体の径を大きくする必要があった。しかしなが
ら、このようにすると、装置自体が大型化するだけでな
く、大型化に伴う遠心応力の増大で、回転体の強度やこ
れを支持する軸受強度等も向上させなければならなくな
る。これには限度があり、その限度以上に排気速度を増
大させることは難しかった。 【0005】本発明は、このような点を考慮し、装置の
大型化や部材強度の増大を招くことなく排気速度を大幅
に向上させることが可能なターボ形真空排気装置を提供
することを課題としている。 【0006】 【課題を解決するための手段】すなわち本発明に係るタ
ーボ形真空排気装置は、少なくとも一部にねじ形ポンプ
部を具備するターボ形真空排気装置において、このねじ
形ポンプ部が、円筒形状の回転体と、この回転体を収容
するとともに回転可能に支持するハウジングと、前記回
転体の内周に挿入された状態でこのハウジングに配設さ
れる円柱形状の挿入体と、前記回転体の外周面及び内周
面、またはハウジングの内周面及び挿入体の外周面、ま
たは回転体の外周面及び挿入体の外周面、またはハウジ
ングの内周面及び回転体の内周面のうちのいずれかに形
成したねじ溝と、回転体の外周面及び内周面に沿って流
れ圧縮されたガスを合流させるための連通路とを具備す
るとともに、前記回転体の中間には間を仕切る円盤状の
支持板が一体に形成され、この支持板に支持軸が取付け
られ、ハウジングに形成された軸受保持室に配設された
動圧ガス軸受を介して該支持軸を軸支するとともに、前
記支持板より下側の回転体の外周面とハウジングとの間
には、前記連通路を通過したガスが送られてくる、円周
ポンプ部が形成され、前記動圧ガス軸受と前記支持軸を
回転駆動するモータとを、真空吸入口から真空排気口へ
至る方向に沿って前記ねじ溝より変位した位置に配置し
て、これら軸受及びモータが圧縮されたガスに曝されな
いようにしたことを特徴とする。 【0007】このような構成によれば、回転体の外周面
と内周面の両方でガス排気作用が営まれるので、装置を
大型化したり、回転体等の強度を増大させることなく、
従来のものと同一回転数において、ねじ形ポンプ部での
ガス排気速度をおおよそ倍に増大させることが可能にな
る。しかして、前記ねじ形ポンプ部でのガス流れを円滑
にし、排気効率を向上させるためには、回転体における
ねじ形ポンプ部の終端近傍に、その内周面と外周面とに
開口する連通路であるガス流出孔を、全周に亘り複数設
けておくことが好ましい。 【0008】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本実施例に係るターボ形真空排気装置であるド
ライ真空ポンプは、図1に示すように、ハウジング5
と、このハウジング5に収容された回転体であるロータ
1と、このロータ1に一体的に取り付けられた支持軸2
と、この支持軸2を回動自在に支承する非接触型のガス
軸受たる動圧ガス軸受31、32と、この支持軸2を回
転させる電動のモータ4とを具備してなり、ロータ1を
起立させて使用するものである。 【0009】ハウジング5は、ロータ1を収容するロー
タ保持室51と、このロータ保持室51の下方に連続し
て設けられ、支持軸2を収容する軸受保持室52とを備
えている。ロータ保持室51は、ロータ1の上方に開口
する真空吸入口53と、ロータ1の側方に開口する真空
排気口54とを具備する。軸受保持室52には、その下
端部に後述するモータ4を配設するためのモータ配設部
55と、このモータ配設部55の上方に後述するスラス
ト軸受32を配設するためのスラスト軸受配設部56と
を設けている。さらに、下端からは外部接続経路Pを延
出し、ハウジング5の外面に開口する外部ポートPOに
連通させている。 【0010】ロータ1は円筒状のものであり、中間には
竹の節のように間を仕切る円盤状の支持板12が一体に
形成されている、そして、この支持板12に支持軸2の
上端2aが取着されている。支持軸2は、円柱状のもの
で、その中間部を動圧ガス軸受31、32により回動自
在に支持されており、ロータ1と一体的に回転するよう
に構成されている。なお、符号23はスラスト軸受32
に支持させるために一体に設けられた円盤体である。 【0011】動圧ガス軸受31、32は、ジャーナル方
向に作用する負荷に対して支持軸2を支持するジャーナ
ル軸受31と、スラスト方向に作用する負荷に対して支
持軸2を支持するスラスト軸受32とから構成されてい
る。ジャーナル軸受31は、支持軸2の上方よりおよび
下方よりの2カ所に配設され、例えば、矩形状の薄板を
丸めて形成するとともにその一端を軸受保持室52の内
壁面に支持させ、支持軸2の周囲に配置したジャーナル
支持板33と、このジャーナル支持板33の外方に周設
され、ジャーナル支持板33を内方に弾性付勢して支持
軸2に押接させる複数の板ばね材34とから構成したも
のである。スラスト軸受32は、例えば、円盤体23の
上下にそれぞれ配設したリング状のスラスト支持板36
と、これらスラスト支持板36の上下に配設されスラス
ト支持板36を弾性付勢して円盤体23に押接させるリ
ング状の板ばね材37とから構成されている。そして、
支持軸2が静止もしくは一定回転数以下の場合には、ジ
ャーナル支持板33とスラスト支持板36とを前記板ば
ね材34、37の弾性付勢力により支持軸2に近接もし
くは密接させ、支持軸2を支承するとともに、一定回転
数以上になると支持軸2の回転により巻き込まれるガス
を利用して、支持軸2の周囲および円盤体23の上下面
に動圧を発生させ、この動圧によりジャーナル支持板3
3およびスラスト支持板36を後退させて気体膜を形成
し、この気体膜を介して支持軸2を非接触に支持する機
能を有するものである。なお、この動圧ガス軸受31、
32に供給する窒素等の不活性ガスは、前記外部ポート
POから供給している。 【0012】モータ4は、支持軸2の下端部2b、具体
的には円盤体23より下方において、その外周面2cよ
り突出しないように内蔵させた回転子41と、回転子4
1の周囲に設定されたモータ配設部55に配設した固定
子42とを有してなる例えばDCブラシレス式のもので
あり、直接的に支持軸2を駆動させるものである。本実
施例ではモータ4の駆動源として図示しないインバータ
を用いており、このインバータによって、モータ4を、
任意の回転数で回転させるように構成している。 【0013】しかして、本実施例のドライ真空ポンプ
は、このロータ1の下半部1aとこれに対応するハウジ
ング5との間に複数段の円周ポンプ61からなる円周ポ
ンプ部6を構成するとともに、ロータ1の上半部1bと
ハウジング5との間にねじ形ポンプ部7を構成してい
る。各円周ポンプ61は、ロータ1の外周に設けた円盤
状の翼体62と、ハウジング内周面5aに周回させて設
けられこの翼体62を収容する円周溝63とから構成さ
れる。翼体は62は、その外周部上面に間欠的にかつ放
射状に複数の切欠き溝を設けることにより、切欠き溝と
隣接する切欠き溝との間に、複数の羽根62aを形成す
るようにしたものである。そして、ガスをロータ1の回
転で円周溝63、具体的には円周溝63に設けられた逆
U字状のU字溝64に沿って螺旋状に移動させる。この
U字溝64は、周回するものではなく、一部には設けら
れていない。円周ポンプ61の回転方向に沿って移動し
圧縮されたガスは、この円周溝63の回転方向側の端部
に設けられた貫通孔65を介して次段(下段)の円周溝
63に流入する。そして再び同様の動作で各円周ポンプ
61において圧縮され次々下段の円周ポンプ61へ送ら
れ、最終段の円周ポンプ61から真空排気口54を介し
てハウジング5の外部に排出される。しかしてこの作用
は主に粘性流領域で行われるものであり、これら複数の
円周ポンプ61からなる円周ポンプ6は円周流圧縮ポ
ンプとして機能する。 【0014】しかして本実施例の特徴部分であるねじ形
ポンプ部7は、図1、図2に示すように、ロータ1の上
半部1bと、上端をハウジング5に支持されロータ1の
上半部内周13に上方から嵌まり込んだ状態で配設され
る円柱状の挿入体71と、ロータ1の外周を包囲するハ
ウジング5と、ハウジング5の内周面5a及び挿入体7
1の外周面71aにそれぞれ形成したねじ溝72、73
とから構成している。 【0015】具体的には、挿入体71の上端部は真空吸
入口53近傍におけるハウジング内周面5aに固設した
円盤支持体8に支持させている。しかして真空吸入口5
3からのガス流れを阻害しないように、この円盤支持体
8には複数のガス流入孔81が貫通させてある。一方ロ
ータ1におけるねじ形ポンプ部7の終端部分、すなわち
ロータ上半部1bの下端部には、その内周面1cと外周
面1dとに開口する連通路であるガス流出孔14を、全
周に亘り間欠的に複数設けている。 【0016】ねじ溝72、73は、ロータ1の回転に伴
ってガスが下方に流れていくような向きに形成してい
る。したがって、ハウジング5の内周面5aに形成した
ねじ溝72と、挿入体71の外周面71aに形成したね
じ溝73とが同じ向きとなるのは言うまでもない。この
ようなねじ形ポンプ部7によるガス排気作用を以下に述
べる。真空吸入口53より流入したガスは、ねじ形ポン
プ部7において、ロータ1の回転により、ねじ溝72、
73に沿って下方に送られる。具体的にはガス流入孔8
1から流入したガスは図の矢印Aに示すように分岐して
ロータ1の内周面1cと外周面1dとに向かい、それぞ
れねじ溝72、73によって下方へ送られる。ロータ1
の外周面1dに沿って流れるガスはそのまま次段の円周
ポンプ部6に送られ、ロータの内周面1cに沿って流れ
るガスはガス流出孔14を通り、外周面1dに沿って流
れてきたガスと合流し、円周ポンプ部6に送られる。上
述した作用は、分子流領域で行われるものであり、この
ねじ形ポンプ部7は遠心圧縮ポンプとして作用する。そ
の後、ガスは上述したように円周ポンプ部6でさらに圧
縮され真空排気口54より排気される。なお、ロータ1
に取り付けられた支持軸2を軸支する軸受31、32、
並びに支持軸2を回転駆動するモータ4は、真空吸入口
53から真空排気口54へ至る方向に沿ってねじ溝7
2、73より変位した位置に配置し、圧縮されたガスに
曝されないようにしてある。 【0017】したがって、このように構成した本実施例
によれば、ロータ1の外周面1dと内周面1cの両方で
ポンプ作用が営まれるので、装置が大型化したり、ロー
タ1等の強度を増大させることなく、ねじ形ポンプ部7
でのガス排気速度を、従来のものと比べ同一回転でおお
よそ2倍に増大させることが可能になる。また、ガス流
出孔81が、ロータ1の全周に亘り間欠的に複数設けて
あるので、挿入体71に設けたねじ溝73の下端から流
出するガスを、阻害することなく確実にロータ外周面1
dに導け、この部分における圧損を可及的に小さくでき
る。 【0018】本実施例特有の効果としては、支持軸2が
ロータ1内において取着されているので、ロータ1の重
心と、支持軸2を支持する動圧ガス軸受31、32の位
置が近づくことになり、ロータ1の回転の安定性を無理
なく向上させることができるという点が挙げられる。ま
た、モータ4の回転子41を支持軸2に埋め込み、モー
タ回転子41を支持軸2の外周面2cより突出しないよ
うにしているので、小型化できる点が挙げられる。しか
もこのことにより、スラスト支持板36と、板ばね材3
7の内径を支持軸2の外径と略等しいものにでき、これ
らの大きさを可及的に小さくすることができる。さら
に、この動圧ガス軸受32を構成するスラスト支持板3
6や板ばね材37の円盤体23との摺動速度をも可及的
に小さくでき、摩耗や摩擦損失を減少させ寿命増大や排
気効率改善に寄与させることが可能になる。 【0019】なお、本発明は、以上説明した実施例に限
定されるものではない。例えば、ねじ溝をロータの外周
面及び内周面に設けても同様の作用効果を得ることがで
きる。なお、この場合はガスの流れを円滑に行わせるた
めに、ガス流出孔をロータ内周面に設けた各溝の下端に
それぞれ開口させることが望ましい。また、ガス軸受
は、実施例のような動圧ガス軸受に限られず、転がり軸
受等の接触型軸受でももちろん構わない。軸受やモータ
の配置も、実施例に限定されるものではない。さらに、
ドライ真空ポンプに限らずターボ分子ポンプ等にも適用
可能である。 【0020】その他、本発明は上述した図示例に限られ
ず本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。 【0021】 【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、回転
体の外周面と内周面の両方でポンプ作用が営まれるの
で、ガス流路断面積が大きくなり、装置を大型化した
り、回転体等の強度を増大させることなく、従来のもの
と同一回転数でも、ねじ形ポンプ部でのガス排気速度を
おおよそ倍に増大させることが可能になる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is typified by a dry vacuum pump, a turbo-molecular pump, etc., and is a turbo-type vacuum exhaust device having a screw pump at least in part. About. 2. Description of the Related Art As a turbo-type vacuum evacuation apparatus, a gas flowing from a vacuum suction port is evacuated while being compressed along an outer periphery thereof by rotating a rotating body having a cylindrical or cylindrical shape. Some have a structure. In this type, a centrifugal compression pump stage capable of pumping in the molecular flow region is provided in a portion of the rotating body near the vacuum suction port,
A circumferential flow compression pump stage for further compressing the gas compressed to the viscous flow region by the centrifugal compression pump stage and exhausting the gas to the vacuum exhaust port is provided continuously with the centrifugal compression pump stage. Conventionally, the centrifugal compression pump stage has
The thing which adopted the screw type pump is known. In this screw type pump, a thread groove is provided on one of an outer peripheral surface of a rotating body and an inner peripheral surface of a housing for accommodating the rotating body, and gas is sucked and compressed along the thread groove by rotation of the rotating body. It is something that goes. [0004] Incidentally, in order to obtain a higher pumping speed with such a screw type pump, it was necessary to increase the diameter of the rotating body. However, in this case, not only the size of the device itself increases, but also the strength of the rotating body and the strength of a bearing for supporting the rotating body need to be improved due to an increase in centrifugal stress accompanying the size increase. This has limitations, and it has been difficult to increase the pumping speed beyond that limit. In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a turbo-type vacuum exhaust system capable of greatly improving the exhaust speed without increasing the size of the device or increasing the strength of members. And [0006] That is, a turbo-type vacuum evacuation apparatus according to the present invention is a turbo-type vacuum evacuation apparatus having at least a part thereof having a screw-type pump section. A rotating body having a shape, a housing accommodating the rotating body and rotatably supporting the rotating body; a columnar insertion body disposed in the housing while being inserted into an inner periphery of the rotating body; and the rotating body. Of the outer surface and the inner surface of the housing, or the inner surface of the housing and the outer surface of the insert, or the outer surface of the rotor and the outer surface of the insert, or the inner surface of the housing and the inner surface of the rotor Either a thread groove formed in any one of them, and a communication path for merging the compressed gas flowing along the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rotating body, and a disk partitioning between the rotating bodies. Support A plate is integrally formed, a support shaft is attached to the support plate, and the support shaft is supported via a dynamic pressure gas bearing disposed in a bearing holding chamber formed in the housing. Between the outer peripheral surface of the lower rotating body and the housing, a circumferential pump portion is formed, through which the gas passing through the communication path is sent, and drives the dynamic pressure gas bearing and the support shaft to rotate. The motor and the motor are arranged at positions displaced from the screw groove along the direction from the vacuum suction port to the vacuum exhaust port so that these bearings and the motor are not exposed to the compressed gas. [0007] According to such a configuration, since the gas exhaust action is performed on both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rotating body, the apparatus is not enlarged and the strength of the rotating body and the like is not increased.
At the same rotational speed as the conventional one, it is possible to approximately double the gas exhaust speed in the screw pump section. However, in order to smooth the gas flow in the screw-type pump portion and improve the exhaust efficiency, a communication passage is opened near the terminal end of the screw-type pump portion in the rotating body and on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface thereof. It is preferable to provide a plurality of gas outlet holes over the entire circumference. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a dry vacuum pump, which is a turbo-type vacuum exhaust device according to this embodiment, has a housing 5
And a rotor 1 as a rotating body housed in the housing 5 and a support shaft 2 integrally attached to the rotor 1.
And dynamic pressure gas bearings 31 and 32 as non-contact type gas bearings for rotatably supporting the support shaft 2, and an electric motor 4 for rotating the support shaft 2. It is used standing up. The housing 5 has a rotor holding chamber 51 for accommodating the rotor 1 and a bearing holding chamber 52 provided continuously below the rotor holding chamber 51 and for accommodating the support shaft 2. The rotor holding chamber 51 includes a vacuum suction port 53 opened above the rotor 1 and a vacuum exhaust port 54 opened to the side of the rotor 1. In the bearing holding chamber 52, a motor disposition portion 55 for disposing a motor 4 described below at a lower end thereof, and a thrust bearing for disposing a thrust bearing 32 described below above the motor disposition portion 55. An arrangement unit 56 is provided. Further, an external connection path P extends from the lower end, and communicates with an external port PO opened on the outer surface of the housing 5. The rotor 1 has a cylindrical shape, and a disk-shaped support plate 12 for partitioning it like a bamboo node is integrally formed in the middle of the rotor 1. The upper end 2a is attached. The support shaft 2 has a columnar shape, and its intermediate portion is rotatably supported by dynamic pressure gas bearings 31 and 32, and is configured to rotate integrally with the rotor 1. Reference numeral 23 denotes a thrust bearing 32.
This is a disk body provided integrally to support the disk. The dynamic pressure gas bearings 31 and 32 include a journal bearing 31 for supporting the support shaft 2 against a load acting in the journal direction and a thrust bearing 32 for supporting the support shaft 2 against a load acting in the thrust direction. It is composed of The journal bearings 31 are provided at two places from above and below the support shaft 2. For example, the journal bearings 31 are formed by rolling a rectangular thin plate, and one end thereof is supported on the inner wall surface of the bearing holding chamber 52. And a plurality of leaf spring members which are provided around the outer periphery of the journal support plate 33 and elastically urge the journal support plate 33 inward to press against the support shaft 2. 34. The thrust bearing 32 is, for example, a ring-shaped thrust support plate 36 disposed above and below the disk body 23, respectively.
And a ring-shaped leaf spring member 37 disposed above and below the thrust support plate 36 to elastically urge the thrust support plate 36 to press and contact the disk body 23 . And
When the support shaft 2 is stationary or at a certain number of rotations or less, the journal support plate 33 and the thrust support plate 36 are brought into close proximity or close contact with the support shaft 2 by the elastic biasing force of the leaf spring members 34, 37. When the rotation speed of the support shaft 2 becomes equal to or more than a certain value, a dynamic pressure is generated around the support shaft 2 and on the upper and lower surfaces of the disk body 23 by using the gas entrained by the rotation of the support shaft 2. Board 3
3 and the thrust support plate 36 are retracted to form a gas film, and have a function of supporting the support shaft 2 through the gas film in a non-contact manner. In addition, this dynamic pressure gas bearing 31,
An inert gas such as nitrogen to be supplied to 32 is supplied from the external port PO. The motor 4 includes a rotor 41 incorporated below the lower end 2 b of the support shaft 2, specifically, below the disk 23 so as not to protrude from the outer peripheral surface 2 c thereof,
For example, it is of a DC brushless type having a stator 42 disposed on a motor disposing portion 55 set around 1 and directly drives the support shaft 2. In the present embodiment, an inverter (not shown) is used as a drive source of the motor 4.
It is configured to rotate at an arbitrary rotation speed. Thus, in the dry vacuum pump of the present embodiment, a circumferential pump section 6 comprising a plurality of stages of circumferential pumps 61 is provided between the lower half 1a of the rotor 1 and the corresponding housing 5. In addition, a screw pump 7 is formed between the upper half 1b of the rotor 1 and the housing 5. Each circumferential pump 61 includes a disk-shaped wing body 62 provided on the outer periphery of the rotor 1 and a circumferential groove 63 provided around the inner circumferential surface 5a of the housing to house the wing body 62. The wing body 62 has a plurality of notches intermittently and radially provided on the upper surface of the outer peripheral portion thereof, so that a plurality of blades 62a are formed between the notch grooves and the adjacent notch grooves. It was done. Then, the gas is spirally moved along the circumferential groove 63 by the rotation of the rotor 1, specifically, the inverted U-shaped groove 64 provided in the circumferential groove 63. The U-shaped groove 64 does not go around and is not provided in a part. The gas moved along the rotation direction of the circumferential pump 61 and compressed is passed through a through hole 65 provided at the end of the circumferential groove 63 on the rotation direction side, and the next (lower) circumferential groove 63 is formed. Flows into. Then, the compressed gas is again compressed by the respective circumferential pumps 61 and sent to the lower circumferential pump 61 one after another, and is discharged from the final circumferential pump 61 to the outside of the housing 5 through the vacuum exhaust port 54. However, this operation is mainly performed in the viscous flow region, and the circumferential pump section 6 including the plurality of circumferential pumps 61 functions as a circumferential flow compression pump. As shown in FIGS. 1 and 2, the screw-type pump portion 7, which is a characteristic portion of the present embodiment, has an upper half 1b of the rotor 1 and an upper end supported by the housing 5, and A columnar insert 71 fitted in the half inner periphery 13 from above, a housing 5 surrounding the outer periphery of the rotor 1, an inner peripheral surface 5a of the housing 5, and an insert 7
Screw grooves 72, 73 formed on the outer peripheral surface 71a
It is composed of More specifically, the upper end of the insert 71 is supported by a disk support 8 fixed to the housing inner peripheral surface 5a near the vacuum suction port 53. Then vacuum suction port 5
A plurality of gas inflow holes 81 penetrate through the disk support 8 so as not to hinder the gas flow from 3. On the other hand, a gas outlet hole 14, which is a communication passage opening to the inner peripheral surface 1c and the outer peripheral surface 1d, is formed at the end portion of the screw type pump portion 7 of the rotor 1, that is, at the lower end portion of the upper rotor portion 1b. Are provided intermittently. The thread grooves 72 and 73 are formed in such a direction that gas flows downward as the rotor 1 rotates. Therefore, it goes without saying that the screw groove 72 formed on the inner peripheral surface 5a of the housing 5 and the screw groove 73 formed on the outer peripheral surface 71a of the insert 71 are oriented in the same direction. The gas exhausting operation of the screw pump 7 will be described below. The gas flowing from the vacuum suction port 53 is supplied to the screw type pump unit 7 by the rotation of the rotor 1, and the screw groove 72,
It is sent down along 73. Specifically, the gas inlet 8
The gas flowing in from 1 branches off as shown by the arrow A in the figure, goes to the inner peripheral surface 1c and the outer peripheral surface 1d of the rotor 1, and is sent downward by the screw grooves 72 and 73, respectively. Rotor 1
The gas flowing along the outer peripheral surface 1d of the rotor is directly sent to the next-stage circumferential pump section 6, and the gas flowing along the inner peripheral surface 1c of the rotor passes through the gas outlet hole 14 and flows along the outer peripheral surface 1d. And is sent to the circumferential pump unit 6. The above-described operation is performed in the molecular flow region, and the screw type pump unit 7 operates as a centrifugal compression pump. Thereafter, the gas is further compressed by the circumferential pump unit 6 and exhausted from the vacuum exhaust port 54 as described above. The rotor 1
Bearings 31 and 32 for supporting the support shaft 2 attached to the
In addition, the motor 4 that rotationally drives the support shaft 2 has a thread groove 7 along the direction from the vacuum suction port 53 to the vacuum exhaust port 54.
It is arranged at a position displaced from 2, 73 so as not to be exposed to the compressed gas. Therefore, according to the present embodiment configured as described above, since the pump action is performed on both the outer peripheral surface 1d and the inner peripheral surface 1c of the rotor 1, the apparatus becomes larger and the strength of the rotor 1 and the like is reduced. Without increasing the screw-type pump part 7
Gas exhaust speed at the same rotation can be increased about twice as much as the conventional one. Further, since a plurality of gas outlet holes 81 are provided intermittently over the entire circumference of the rotor 1, the gas flowing out from the lower end of the thread groove 73 provided on the insert 71 is reliably prevented from obstructing the rotor outer peripheral surface. 1
d, and the pressure loss in this portion can be made as small as possible. As an effect peculiar to the present embodiment, since the support shaft 2 is mounted in the rotor 1, the center of gravity of the rotor 1 and the positions of the dynamic pressure gas bearings 31 and 32 supporting the support shaft 2 become closer. This means that the rotation stability of the rotor 1 can be improved without difficulty. Further, since the rotor 41 of the motor 4 is embedded in the support shaft 2 so that the motor rotor 41 does not protrude from the outer peripheral surface 2c of the support shaft 2, the size can be reduced. Moreover, this allows the thrust support plate 36 and the leaf spring material 3
The inner diameter of 7 can be made substantially equal to the outer diameter of the support shaft 2, and these sizes can be made as small as possible. Further, the thrust support plate 3 constituting the dynamic pressure gas bearing 32
6 and the sliding speed of the leaf spring material 37 with the disk body 23 can be reduced as much as possible, and wear and friction loss can be reduced, thereby contributing to longer life and improved exhaust efficiency. The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the same operation and effect can be obtained by providing a thread groove on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rotor. In this case, in order to make the gas flow smoothly, it is desirable to open the gas outlet holes at the lower ends of the grooves provided on the inner peripheral surface of the rotor. Further, the gas bearing is not limited to the dynamic pressure gas bearing as in the embodiment, but may be a contact type bearing such as a rolling bearing. The arrangement of the bearings and the motor is not limited to the embodiment. further,
The present invention can be applied not only to a dry vacuum pump but also to a turbo molecular pump and the like. In addition, the present invention is not limited to the illustrated example described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. According to the present invention, as described in detail above, since the pump action is performed on both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rotating body, the cross-sectional area of the gas flow path increases, and Without increasing the size or increasing the strength of the rotating body or the like, it is possible to approximately double the gas exhaust speed at the screw pump section even at the same rotational speed as the conventional one.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例におけるドライ真空ポンプの
全体概略断面図。 【図2】同実施例のねじ形ポンプ部を特に示す要部断面
図。 【符号の説明】 1…ロータ 1c…ロータ内周面 1d…ロータ外周面 13…内周 14…連通路(ガス流出孔) 5…ハウジング 5a…ハウジング内周面 7…ねじ形ポンプ部 71…挿入体 71a…挿入体外周面 72、73…ねじ溝
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall schematic sectional view of a dry vacuum pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part, particularly showing the screw-type pump section of the embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotor 1c ... Rotor inner peripheral surface 1d ... Rotor outer peripheral surface 13 ... Inner peripheral 14 ... Communication passage (gas outflow hole) 5 ... Housing 5a ... Housing inner peripheral surface 7 ... Screw type pump part 71 ... Insertion Body 71a: Insert outer peripheral surface 72, 73: Screw groove

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】少なくとも一部にねじ形ポンプ部を具備す
るターボ形真空排気装置において、このねじ形ポンプ部
が、円筒形状の回転体と、この回転体を収容するととも
に回転可能に支持するハウジングと、前記回転体の内周
に挿入された状態でこのハウジングに配設される円柱形
状の挿入体と、前記回転体の外周面及び内周面、または
ハウジングの内周面及び挿入体の外周面、または回転体
の外周面及び挿入体の外周面、またはハウジングの内周
面及び回転体の内周面のうちのいずれかに形成したねじ
溝と、回転体の外周面及び内周面に沿って流れ圧縮され
たガスを合流させるための連通路とを具備するととも
に、前記回転体の中間には間を仕切る円盤状の支持板が
一体に形成され、この支持板に支持軸が取付けられ、ハ
ウジングに形成された軸受保持室に配設された動圧ガス
軸受を介して該支持軸を軸支するとともに、前記支持板
より下側の回転体の外周面ハウジングとの間には、前記
連通路を通過したガスが送られてくる、円周ポンプ部が
形成され、前記動圧ガス軸受と前記支持軸を回転駆動す
るモータとを、真空吸入口から真空排気口へ至る方向に
沿って前記ねじ溝より変位した位置に配置して、これら
軸受及びモータが圧縮されたガスに曝されないようにし
たことを特徴とするターボ形真空排気装置。
(57) [Claim 1] In a turbo-type vacuum evacuation apparatus having a screw pump at least in part, the screw pump includes a cylindrical rotating body and a rotating body. A housing for accommodating and rotatably supporting, a cylindrical insert inserted into the inner periphery of the rotator, and an outer peripheral surface and an inner peripheral surface of the rotator, or a housing A thread groove formed on any one of the inner peripheral surface of the insert and the outer peripheral surface of the insert, the outer peripheral surface of the rotary body and the outer peripheral surface of the insert, or the inner peripheral surface of the housing and the inner peripheral surface of the rotary body; A communication path for merging the compressed gas flowing along the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the body is provided, and a disk-shaped support plate that partitions between the rotating bodies is integrally formed, The support shaft is attached to this support plate The support shaft is supported via a dynamic pressure gas bearing provided in a bearing holding chamber formed in the housing, and the link is provided between the support shaft and the outer peripheral surface housing of the rotating body below the support plate. A gas passing through the passage is sent, a circumferential pump portion is formed, and the dynamic pressure gas bearing and the motor that rotationally drives the support shaft are moved along a direction from a vacuum suction port to a vacuum exhaust port. A turbo-type vacuum evacuation apparatus, wherein the bearing and the motor are arranged at positions displaced from a screw groove so as not to be exposed to a compressed gas.
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