JP4262457B2 - ターボ分子ポンプ - 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ターボ分子ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ分子ポンプのタイプの真空ポンプは一般にそれぞれロータ・ディスクおよびステータ・ディスクを有する複数の段から構成され、ロータ・ディスクおよびステータ・ディスクは相前後して交互に配置されている。最大ガス流量および最大圧縮のような最適ポンプ特性を達成するために、ロータ・ディスクは高速で回転されなければならない。このために必要な駆動エネルギーは一部運動エネルギーに変換される。運動エネルギーの大部分は損失熱として放出される。その他の好ましくない熱量が軸受支持により（玉軸受内の摩擦による機械的損失または磁気軸受内の電気的損失）またはガスの圧縮において放出される。これにより重要な構造部分が過熱する危険性がある。この過熱の危険性は必ず防止されなければならない。このために、有効な熱排出手段を設けることが必要である。
【０００３】
真空内でのロータ構造部分からステータ構造部分への熱伝達は本質的に輻射により行われる。ロータ・ディスクおよびステータ・ディスクは広い面で対面しているので、このようにして大部分の熱はロータ・ディスクからステータ・ディスクへ伝達させることができる。ステータ・ディスクはスペーサ・リングを介してハウジングと結合されている（ドイツ特許公開第３７２２１６４号）。ここでは最小接触面が与えられているにすぎないので、ステータ・ディスクからハウジングへの熱伝達したがって外部への熱伝達は不十分である。
【０００４】
課題設定の根拠とみなされるその他の観点は次の事実から得られる。
ターボ分子ポンプは、多量のプロセス・ガスが発生する、例えば化学プロセスのような工程または半導体製造においてますます使用されてきている。これらのガスは一般に容易に凝縮可能であり、凝縮は低温になるほど顕著になる。これにより、液体と固体との分離が大量に行われ、最終的に腐食過程およびエッチング過程を発生し、これらの過程は個々の構造部分またはポンプ全体を損傷させることがある。
【０００５】
対応領域の加熱により、液体と固体との分離を十分に防止することができる（ドイツ特許公開第１９７０２４５６号）。加熱は、ポンプのハウジング上またはハウジング内に組み込まれている対応構成要素により行われる。上記のような通常の構造により、ハウジング、スペーサ・リングおよびステータ・ディスクの接触面積は最小となっているので、ハウジングからステータ・ディスクへの熱伝達は不十分である。
【０００６】
ステータ・ディスクからハウジングへの熱伝達および逆方向への熱伝達というこれらの２つの観点は、ターボ分子ポンプの確実且つ信頼できる運転のための重要な事項であり、両方とも同じ課題を設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ハウジングからステータ・ディスクへの熱伝達および逆方向への熱伝達が明らかに改善されたターボ分子ポンプの構造を提供することが本発明の課題である。
【０００８】
【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２−８は本発明のその他の実施態様を示している。
【０００９】
最終段のステータ・ディスクがハウジング構造部分と広い面で結合されていることにより、従来の構造よりも明らかにより良好な熱伝達が達成される。請求項２に対応して両方の部分が一体に形成されているとき、さらに最適な設計が可能となる。ステータ・ディスクとロータ・ディスクとの広い対向面積と組み合わせて、ロータからハウジングへの全熱流およびその逆方向の全熱流は本質的に上昇される。本発明による手段は、同じロータ温度において、より多いガス量を供給することを可能にする。
【００１０】
ステータ・ディスクの支持リング内またはハウジング構造部分内の冷却水通路は熱流を増大させる。
ステータを加熱するために、ハウジング構造部分内または支持リング内にそれほど場所をとらずにヒータを埋め込むことも可能である。このために、その他のハウジングの対応構造部分は熱的に絶縁されていることが有利である。ポンプの重要な領域の加熱はそれほど大きな熱伝導損失なしに可能である。
【００１１】
ステータ・ディスクの支持リングは、内側リングとしてのみでなく外側リングとして形成されてもよい。これにより、本発明による装置を全体ポンプの種々の構造に適合させることが可能となる。
【００１２】
図１−５により本発明を詳細に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１にガス摩擦ポンプが示されている。ハウジング１に吸込開口２およびガス流出開口３が設けられている。ロータ軸４が軸受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はポンプ作用構造を備え、および同様にポンプ作用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。
【００１４】
図２は本発明による装置を有する図１からの切取図を示す。高いほうの圧力範囲に向けられたステータ・ディスク２０は内側支持リング２２を有している。本発明の他の実施態様においては、ハウジング構造部分２４内に冷却水通路２６が組み込まれている。冷却水通路２６は、それがステータ・ディスク２０の支持リング２２と接触をなすように設けられている。代替態様として、冷却水通路は直接ステータ・ディスク２０の支持リング２２内に存在していてもよい。
【００１５】
図３に、ステータ・ディスク２０およびハウジング構造部分２４が一体に形成されている実施態様が示されている。
図４はヒータ３０を備えた実施態様を示す。目的とする熱的手段として、ハウジング構造部分は熱絶縁体３２によりその他のハウジングから遮断されている。この場合もまた、本発明により、ステータ・ディスク２０とハウジング構造部分２４との一体形成が可能である。
【００１６】
図５の実施態様においては、支持リング２３が外側リングとして形成されているステータ・ディスクが示されている。この実施態様により、ハウジング構造部分との一体構造、冷却水通路、ヒータおよび熱的絶縁のような上記の特徴はすべて実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置を有するターボ分子ポンプの全体図である。
【図２】本発明の第１の実施態様を有する図１からの切取図である。
【図３】本発明の第２の実施態様を有する図１からの切取図である。
【図４】本発明の第３の実施態様を有する図１からの切取図である。
【図５】本発明の第４の実施態様を有する図１からの切取図である。
【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
１４ ステータ・ディスク
１６ ロータ・ディスクの支持リング
１８ ステータ・ディスクの支持リング
２０ 高いほうの圧力範囲に向けられたステータ・ディスク
２２ ステータ・ディスクの内側支持リング
２３ ステータ・ディスクの外側支持リング
２４ ハウジング構造部分
２６ 冷却水通路
３０ ヒータ
３２ 熱絶縁体

Claims (8)

1. 最終段のステータ・ディスクに隣接したハウジング構造部分 ( ２４ ) を有するハウジング ( １ ) と、ハウジング（１）内で相前後して交互に配置されたロータ・ディスク（１２）およびステータ・ディスク（１４）とを備え、内側及び外側支持リング（１８、２２；２３）上に装着された羽根がステータ・ディスク（１４）に設けられている、ターボ分子ポンプにおいて、
   最終段だけのステータ・ディスク（２０）が内側支持リング（２２）により、他の支持リング（１８）よりも広い面に亘ってハウジング構造部分（２４）と結合されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
2. 最終段のステータ・ディスクに隣接したハウジング構造部分 ( ２４ ) を有するハウジング ( １ ) と、ハウジング（１）内で相前後して交互に配置されたロータ・ディスク（１２）およびステータ・ディスク（１４）とを備え、内側及び外側支持リング（１８、２２；２３）上に装着された羽根がステータ・ディスク（１４）に設けられている、ターボ分子ポンプにおいて、
   最終段だけのステータ・ディスク（２０）の内側支持リング（２２）とハウジング構造部分（２４）とが一体に形成されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
3. ハウジング構造部分（２４）に冷却水通路（２６）が設けられていることを特徴とする請求項１または２のターボ分子ポンプ。
4. 高いほうの圧力範囲に向けられたステータ・ディスク（２０）に冷却水通路（２６）が設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかのターボ分子ポンプ。
5. ハウジング構造部分（２４）にヒータ（３０）が設けられていることを特徴とする請求項１または２のターボ分子ポンプ。
6. ハウジング構造部分（２４）がハウジング（１）の他の部分から熱的に絶縁されていることを特徴とする請求項５のターボ分子ポンプ。
7. ステータ・ディスク（２０）の支持リングが内側リング（２２）として形成されていることを特徴とする請求項１−６のいずれかのターボ分子ポンプ。
8. ステータ・ディスク（２０）の支持リングが外側リング（２３）として形成されていることを特徴とする請求項１−６のいずれかのターボ分子ポンプ。

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