JP4050811B2 - 複流形気体摩擦ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複流気体摩擦ポンプに関し、より詳しくは、吸入口と排気口とを有するハウジングを備え、前記ハウジング内には、気体の輸送並びに圧力比の発生及び保持のためのロータ・エレメント及びステータ・エレメントが配設されており、前記ロータ・エレメントはロータ軸に取り付けられており、該ロータ軸は前記吸入口の軸心に対して直交する方向に延在して軸支されている複流形気体摩擦ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最初の気体摩擦ポンプであるゲーデ形のポンプは、１箇所で遮断した環状の溝を形成したハウジングの中で、円筒形の回転部材を回転させるようにしたものであった。この構造を利用して更に圧力比を高めるには、複数の段を直列に連結した構成とすればよい。これを更に発展させたものがホルベック形の構造であり、ホルベック形のポンプでは、そのような構造の複数の段を連結して用いる代わりに、螺旋形の溝を使用している。また、ジークバーン形の構造は、円板形の回転部材の両面に渦巻形の溝を形成したものである。これらポンプはいずれも高い圧力比が得られるという点において優れたものであり、そのためこれらポンプは、また特に後の２種類のポンプは、背圧の高い用途にも好適に使用することができる。しかしながら、流路が狭いため、それらポンプの排気速度はかなり小さい。それと比べれば、ターボ分子ポンプでは、はるかに高い排気速度が得られるが、それは、タービンとしての構造を有するため、その羽根板が作用する空間の容積が大きいからである。
【０００３】
分子ポンプ及びターボ分子ポンプには、単流形と複流形とがある。単流形ポンプの利点は、ポンプのロータの高真空側の部分に非常に近接した位置に接続用フランジを設けることができ、従って排気すべき真空容器をロータのその部分に非常に近接させて接続できることである。従って、ポンプで排気すべき気体が、そのポンプのポンプ作用を発生している部分へ直接的に流入して輸送されるため、大きな流動抵抗が作用するということがない。
【０００４】
これに対して複流形ポンプには次のような短所があり、それは、ポンプ作用を発生している部分へ到達するためには、吸入口のフランジ部分から流れ込んできた気体の流れが大きく方向を変えねばならないということである。これによって大きな流動抵抗が発生するため、排気速度が著しく損なわれる。しかしながら複流形ポンプには、単流形の構造と比較した場合に本質的な利点があり、それは、ボールベアリングを用いた通常の軸受構造を採用する場合でも、また様々な形態の磁気軸受構造を採用した場合でも、複流形ポンプであれば、安定条件を容易に満足することができるということである。更に、複流形ポンプでは、軸受及び駆動機構は常に背圧側に設けられるため、それらが高真空の影響を受けるおそれがない。
【０００５】
軸受構造や駆動構造の負担が同程度の複流形ポンプと単流形ポンプとを比較した場合、複流形ポンプの吸入領域にあってポンプ作用を発生している表面の面積は、単流形ポンプの場合の略々倍になっている。しかしながら、この利点はこれまで充分に活かされていなかった。その理由は、上で述べたように、気体の流れの方向が急に変わるために大きな流動損失が発生することにあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複流形気体摩擦ポンプの利点を、即ち、その吸入領域におけるポンプ作用発生面の面積を容易に単流形ポンプの倍にし得るということを、より有効に活用することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の特徴部分に記載した構成要件によって達成される。
【０００８】
気体輸送構造を有する付加装置の働きにより、気体摩擦ポンプの、吸入口近傍の部分における真空技術的性能が改善され、また特に、その排気速度が大幅に改善される。流入領域において気体の流れの方向が変えられるために発生していた流れ損失が明白に減少する。吸入口から流れ込んでくる気体は、回転運動をしている羽根板によって直接的にポンプ作用領域へ導かれる。また、円筒形の羽根車が軸心方向両側へ大きく張り出してステータ・エレメント及びロータ・エレメントを同軸的に囲繞する構成とすれば、流れ損失を更に低減することができる。この装置は、どのような構造の気体摩擦ポンプにも適用し得るものである。尚、以下の説明では、本発明の装置をターボ分子ポンプ形の気体摩擦ポンプに用いた場合と、ホルベック形の分子ポンプとして構成した気体摩擦ポンプに用いた場合とについて説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図３を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明して行く。
図１に、複流形ターボ分子ポンプの形態の気体分子ポンプを示した。図示のごとく、吸入口２及び排気口３を有するハウジング１の中にロータ軸１０が配設されており、ロータ軸１０は軸受１３に支持されている。参照番号１２はロータ軸１０を駆動する駆動装置である。ロータ軸１０に、複数の羽根車８が取り付けられており、それら羽根車８は、夫々が複数の羽根板で構成されている。それら羽根車８に対して対向するように複数のステータ・プレート４が設けられており、それらステータ・プレート４も同様の羽根板で構成されている。羽根車８とステータ・プレート４とが協働することによって、ポンプ作用が発生する。複流形ターボ分子ポンプでは、図示したように、ロータ・エレメント（羽根車）８とステータ・エレメント（ステータ・プレート）４とは、いずれも吸入口２の平面に対して垂直に配設されている。そのため、吸入口２から流入してくる気体の流れをロータ・エレメント及びステータ・エレメントの方へより良好に導けるように、本発明では更に、気体輸送構造を有し装置１５を装備している。この装置１５は気体輸送構造を備えており、ロータ・エレメントと一体に回転する。
【００１０】
装置１５の具体的な１つの実施の態様を図３に示した。ここで重要なことは、それが羽根車として構成されているということであり、この羽根車は、１つのインナー・リング１７と、２つのアウター・リング１８とを備え、インナー・リングとアウター・リングとのいずれか一方に複数の羽根板１６を取り付けるようにしている。この装置１５をポンプの回転部材に取り付けるには、インナー・リングをディスク１９として形成し、そのディスク１９をロータ軸１０に固定連結するようにしてもよい。また別法として、２つのアウター・リング１８の各々を、内側に位置する夫々の羽根車８に固定連結するようにしてもよい。
【００１１】
図２に示したのは、ホルベック形の構造とした複流形分子ポンプの形態の気体摩擦ポンプである。ステータ・エレメントである螺旋溝５に対向させて、ロータ・エレメントである、表面が平滑な円筒部材９を配設してある。それら螺旋溝５と円筒部材９とが協働することで、ポンプ作用が発生する。更に、吸入口２から流入してくる気体の流れをロータ・エレメント及びステータ・エレメントの方へ良好に導けるようにするために、本発明に従って、図１の実施の形態と同様に、装置１５を付加して装備している。この装置１５は気体輸送構造を備えており、ロータ・エレメントと一体に回転する。この装置１５を回転部材に取り付けるには、前述の実施の形態と同様に、インナー・ディスク１９を介して直接ロータ軸１０に固定するようにしてもよく、また、２つのアウター・リング１８を介して回転する円筒部材９に固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ターボ分子ポンプに適用した本発明の構造を示した図である。
【図２】ホルベックポンプ形の分子ポンプに適用した本発明の構造を示した図である。
【図３】気体輸送構造を有する装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 吸入口
３ 排気口
４、５ ステータ・エレメント
８、９ ロータ・エレメント
１０ ロータ軸
１５ 装置

Claims (1)

1. 吸入口(２)と排気口(３)とを有するハウジング(１)を備え、前記ハウジング内には、気体の輸送並びに圧力比の発生及び保持のためのロータ・エレメント(８，９)及びステータ・エレメント(４，５)が配設されており、前記ロータ・エレメントはロータ軸(１０)に取り付けられており、該ロータ軸は前記吸入口(２)の軸心に対して直交する方向に延在して軸支されている複流形気体摩擦ポンプにおいて、
   前記吸入口(２)の近傍に、気体輸送構造を有し前記ロータ軸(１０)に結合された装置(１５)が装備されており、該気体輸送構造は、前記吸入口(２)から流入してくる輸送すべき気体を前記ステータ・エレメント及び前記ロータ・エレメントへ直接に導く構造であり、
   前記装置(１５)は、羽根車からなり、その１つのインナー・リング ( １７ ) と２つのアウター・リング ( １８ ) のいずれか一方に複数の羽根板を取り付けられており、
   前記ステータ・エレメントは螺旋溝 ( ５ ) からなり、前記ロータ・エレメントは平滑な円筒部材 ( ９ ) からなり、
   前記羽根車は、軸心方向両側へ大きく張り出して前記螺旋溝 ( ５ ) と平滑な円筒部材 ( ９ ) とを同軸的に且つ部分的に囲繞していることを特徴とする複流形気体摩擦ポンプ。

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