JP4183409B2 - ガス摩擦ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念に記載のガス摩擦ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの供給のために種々の構造形式のガス摩擦ポンプが既知である。その作動方式は可動壁から気体粒子への力積の伝達に基づいている。このようにして、ガス流れが希望方向に発生される。気体分子の平均自由飛行距離がポンプの幾何形状寸法より大きい圧力範囲即ち分子流れ領域において作動するガス摩擦ポンプは分子ポンプと呼ばれる。
【０００３】
このタイプの最初のガス摩擦ポンプがゲーデ（文献、Ｗ．Ｇａｅｄｅ，Ａｎｎ．Ｐｈｙｓ．４１（１９１３）３３７−）により紹介され、この基本原理を有するその他の技術的変更態様が、ジークバーン（文献、Ｍ．Ｓｉｅｇｂａｈｎ，Ａｒｃｈ．Ｍａｔｈ．Ａｓｔｒ．Ｆｙｓ．３０Ｂ（１９４３））、ホルベック（文献、Ｆ．Ｈｏｌｗｅｃｋ，Ｃｏｍｐｔｅｓ ｒｅｄｕｓ Ａｃａｄ．Ｓｃｉｅｎｃｅ １７７（１９２３）４３−）およびベッカー（文献、Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ，Ｖａｋｕｕｍ Ｔｅｃｈｎｉｋ ９／１０（１９６６））の構造である。後者はターボ分子ポンプとして既知であり且つ技術および科学の広い分野において高く評価されている。したがって、本発明を説明するために例としてターボ分子ポンプが引用される。
【０００４】
以下に記載の従来から既知のポンプの欠点および本発明の範囲におけるこれらの欠点の除去は他のガス摩擦ポンプに対しても同様に適用される。
ターボ分子ポンプの排気速度は、本質的に、吸込フランジの入口断面積の関数であり、ポンプ吐出空間の方向を向くロータ羽根リングの平均周速およびロータ羽根リングの幾何形状構造の関数であり、さらには個々の段の間の圧縮比および排気速度の大きさがそれにより決定されるポンプの内部構造の関数であり、およびもとよりポンプまたはポンプ複合体の大気圧に排気する部分の関数である。上記のロータ羽根リングに衝突した分子の大部分がポンプにより排出可能なように、これらの関係を最適に形成し且つ技術的に可能な範囲で回転速度をさらに上昇させることができる。この場合、吸込フランジの入口断面積に到達したすべての分子は捕獲されない。この面積の大部分の領域は、ガス供給構造を有していないロータ前面により形成される。ロータ羽根リングがロータ前面の領域までさらに拡大されたときにおいても、排気速度は吸込フランジの断面積により制限されたままとなる。入口段のガス供給構造に衝突した分子よりも多量の分子はポンプにより排出することができない。しかしながら、入口段からも大部分が表面において跳ね返り、したがって、供給機構により捕獲されない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
吸込フランジの断面積が同じままであっても通常の構造に比較して明らかにより高い排気速度を有するガス摩擦ポンプを提供することが本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項１の特徴項に記載の特徴により解決される。請求項２ないし５は本発明のその他の実施態様を示す。
【０００７】
本発明による装置においては、単段または多段で構成されてもよい追加ポンプ・ユニットが設けられ、これによりガス供給構造において跳ね返された分子のほとんど大部分はこの構造の他の領域へ反射され、したがって供給機構に再び戻される。この効果は、ガス供給構造のほぼ凹形の構造方式により達成される。このような構造方式は半径方向供給を可能にする。これにより、反射された分子を再び捕獲し且つその先に供給することができる。これは、同じ入口断面積において排気速度を著しく上昇させることを意味する。
【０００８】
本発明による構造方式は他の大きな利点を伴っている。凹形に形成された吸込空間は、吸込口から内方に突出可能で且つきわめて有効なポンプ効果を与える構造部分のための場所を提供する。
【０００９】
図１−３により本発明をターボ分子ポンプの例で詳細に説明する。これらの図は、本発明による装置をそれぞれ、鉢形、円錐形および半球形の形状で示している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、吸込開口２およびガス流出開口３が設けられているハウジング１を有するガス摩擦ポンプを示す。ロータ軸４は軸受５および６内に固定され且つモータ７により駆動される。ロータ軸４上にターボ分子ポンプのロータ・ディスク１２が固定されている。ロータ・ディスク１２はガス供給構造を備え、および同様にこのような構造を備えているステータ・ディスク１４と共にポンプ効果を与える。
【００１１】
本発明により、吸込開口２側に追加ポンプ・ユニット２０が装着されている。ポンプ・ユニット２０はこの実施態様においては単段で設計され且つ鉢形形状を有している。ロータ構造部分２１およびステータ構造部分２２はそれぞれ円筒部分２５、２６およびディスク形状底部部分２３、２４からなり、およびガス供給構造が設けられている。
【００１２】
同様に、図２に、ロータ構造部分３１およびステータ構造部分３２を有する追加ポンプ・ユニット３０の円錐形構造形式が示され、および図３に、ロータ構造部分４１およびステータ構造部分４２を有する追加ポンプ・ユニット４０の半球形構造形式が示されている。
【００１３】
例えばＡから来た分子はその一部がロータ構造部分のガス供給構造により捕獲され且つその先に供給され、およびその一部がＢにおいて反射される。一方で、反射された分子の大部分はＣにおいてガス供給構造に衝突し、これによりその先にポンプで供給されるかまたは再び反射される。この結果として、表面から反射された分子の大部分は供給機構に再び供給される。
【００１４】
凹形構造形式により形成された吸込空間１６内に、排気および／またはガス抜きのために、構造部分を吸込口から内部に埋没させることができる。この場合、構造部分はほとんどポンプ作用構造により包囲されているので、きわめて有効なポンプ作用を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鉢形形状の装置の断面図である。
【図２】本発明による円錐形形状の装置の断面図である。
【図３】本発明による半球形形状の装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 吸込開口
３ ガス流出開口
４ ロータ軸
５、６ 軸受
７ モータ
１２ ロータ・ディスク（ロータ構造部分）
１４ ステータ・ディスク（ステータ構造部分）
１６ 吸込空間
２０、３０、４０ 追加ポンプ・ユニット
２１、３１、４１ ロータ構造部分（追加ポンプ・ユニット）
２２、３２、４２ ステータ構造部分（追加ポンプ・ユニット）
２３、２４ 底部部分
２５、２６ 円筒部分

Claims (5)

1. 吸込開口（２）およびガス流出開口（３）を有するハウジング（１）からなり、この場合、ハウジング内に、ガスを供給し且つ圧縮比を形成するためのロータ構造部分（１２）およびステータ構造部分（１４）と、ロータ構造部分(１２)を支持するロータ軸(４)が存在するガス摩擦ポンプにおいて、
   ハウジング（１）の内部で吸込開口（２）側に凹形に形成された単段または多段の追加ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）が装着され、追加ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）は、ガス供給が半径方向に行われるように形成されているガス供給構造を有し、かつ当該ガス供給構造（２５，３１，４１）で反射された分子の大部分を当該ガス供給構造の他の部分に反射し、これによりガスの供給機構に戻されるように形成されており、および
   この追加ポンプ・ユニットのロータ構造部分（２１、３１、４１）およびその他のガス摩擦ポンプのロータ構造部分（１２）が同じロータ軸（４）上に存在することと、
   を特徴とするガス摩擦ポンプ。
2. 追加ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）によりガス供給が軸方向および半径方向に行われることを特徴とする請求項１のガス摩擦ポンプ。
3. 追加ポンプ・ユニット（２０）のロータ構造部分（２１）およびステータ構造部分（２２）がそれぞれ鉢形形状を有することを特徴とする請求項１または２のガス摩擦ポンプ。
4. 追加ポンプ・ユニット（３０）のロータ構造部分（３１）およびステータ構造部分（３２）がそれぞれ円錐形形状を有することを特徴とする請求項１または２のガス摩擦ポンプ。
5. 追加ポンプ・ユニット（４０）のロータ構造部分（４１）およびステータ構造部分（４２）がそれぞれ半球形形状を有することを特徴とする請求項１または２のガス摩擦ポンプ。

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