JP4340431B2

JP4340431B2 - 真空ポンプ

Info

Publication number: JP4340431B2
Application number: JP2002300764A
Authority: JP
Inventors: ニコラスステュアートマーティン
Original assignee: エドワーズリミテッド
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: EP1302667B1; DE60202340T2; EP1302667A1; JP2003129990A; GB0124731D0; DE60202340D1; ATE285523T1; US20030086784A1; US6709228B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空ポンプに関し、特に少なくとも１つのターボ分子ステージ及び１つの分子ドラグステージを用いる複合真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
第１及び第２のターボ分子ステージ並びに分子ドラグ（ホルベック：Holweck）ステージを有する真空ポンプが、欧州特許出願公開第０９１９７２６号明細書に記載されている。この公知のポンプは、圧送中の流体が全てのポンプステージを通るようにする第１の入口と、流体が２つのターボ分子ステージ相互間のポンプに流入し、１つのターボ分子ステージ及びホルベックステージだけを通過するようにする第２の入口を有している。第２の入口の上流側に位置したターボ分子ステージは、第２の入口の下流側に位置したターボ分子ステージとは異なる寸法に設定されていて、真空ポンプが排出中であって、第１及び第２の入口にそれぞれ取り付けられたチャンバ／システムの圧力要件又は圧送容量に適合するようになっている。
【０００３】
この公知の「スプリットフロー（split flow）」形ターボ分子ポンプは、例えば実験用器具の２つのチャンバの差動圧送（differential pumping）を容易にする。例えば、周知形式の質量分析計では、検出器と呼ばれている装置の一部は通常、例えば１０−６ミリバールで動作しなければならず、これに対し分析器と呼ばれている部分は、例えば１０−３ミリバールというこれとは異なる真空レベルで動作する必要がある。低圧（高真空レベル）を必要とするチャンバが、第１の入口に取り付けられていて、排出中の流体がポンプの全てのステージの作用を受けるようになっており、これに対し高圧（低真空レベル）を必要とするチャンバは第２の入口に取り付けられていて、排出中の流体が第２の入口の下流側のポンプステージの作用だけを受けるようになっている。
【０００４】
液相質量分析計（ＭＳ）システムでは、高ガス負荷を真空システムによって消費する要望がますます高くなっている。最高ガス負荷取扱い容量は、ポンプの比較的「高」圧側の端部で必要である。
ガス負荷が次々に位置するチャンバ内で減少するにつれ、系統圧力は、最終的に分析に使えるレベルに達するまで減少する。
【０００５】
本発明の目的は、少なくとも１つのターボ分子ステージと、これから見て下流側に位置する多溝分子ドラグステージとを有し、多溝分子ドラグステージの１以上の溝が高圧流体入口の圧送又はポンプ送りに用いられ、溝の残部がターボ分子ステージを後退（back）させるのに用いられる改良型複合真空ポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複合真空ポンプは、少なくとも１つのターボ分子ステージと、これから見て下流側に位置する多溝分子ドラグステージと、流体がターボ分子ステージ及び多溝分子ドラグステージを通ってポンプ出口に向かって流れることができるようにする第１の入口と、流体がターボ分子ステージと多溝分子ドラグステージとの間の位置で流入でき、多溝分子ドラグステージだけを通ってポンプ出口に向かうようにすることができる第２の入口とを有し、多溝分子ドラグステージの１以上の溝が、直接第２の入口と連通し、残りの１又は複数の溝が、ターボ分子ステージと連通することを特徴とする。
好ましくは、多溝分子ドラグステージは、複数の螺旋の状態に配列された複数の溝を備えるホルベックステージ（Holweck stage ）である。
【０００７】
一実施形態では、バッフルが、ホルベックステージの螺旋溝のうち１以上を第２の入口に差し向ける。
次に、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を例示として説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず最初に図１を参照すると、シャフト２が収納されたマルチコンポーネント（多部品）本体１を有する公知の複合真空ポンプが示されている。シャフト２の回転は、シャフト２の周りに配置されたモータ３によって行われる。シャフト２は、下部軸受４及び上部軸受５内に取り付けられている。
【０００９】
ポンプは、２組のターボ分子ステージ(turbo-molecular stages)６，７を有している。第１の組をなすターボ分子ステージ６は、公知の傾斜構成の４つの対をなす動翼（ロータ羽根）と静翼（ステータ羽根）を有しており、動翼ステージは符号８で示され、静翼ステージは符号９で示されている。
【００１０】
第２の組をなすターボ分子ステージ７は、公知の傾斜構成の更に６つの対をなす動翼（ロータ羽根）と静翼（ステータ羽根）を有しており、図面では、動翼ステージは、符号１２で示され、静翼ステージは符号１３で示されている。
【００１１】
ポンプは、低圧入口１０及び高圧入口１６を備えている。ターボ分子ステージ７の下流側には多数のホルベックステージが設けられている。これらホルベックステージは、２つの回転シリンダ１７，１８と、それ自体全て周知の方法で螺旋溝が形成されたこれらと対応関係をなす環状ステータ１９，２０とを有している。ホルベックステージの下流側には、ポンプ出口２２が設けられている。
【００１２】
この公知のポンプでは、入口１０は、比較的高真空レベル（低圧）を必要とするチャンバ／システムに連結され、入口１０を通って圧送された流体は、ターボ分子ステージ６，７の両方を通り、更にホルベックステージを通り、そして出口２２を介してポンプから出る。入口１６は、比較的低真空レベル（高圧）を必要とするチャンバ／システムに連結され、入口１６を通って圧送された流体は、ターボ分子ステージ７及びホルベックステージを通り、そして出口２２を介してポンプから出る。
【００１３】
次に、図２〜図４を参照すると（図中、同一の符号は同一の部分を示している）、複合真空ポンプ３０は、下部軸受４及び上部軸受５によって支持された垂直シャフト２が収納された本体１を有している。シャフト２の回転は、モータ３によって行われる。
【００１４】
ポンプ３０は、２組のターボ分子ステージ６，７及びホルベックステージ３２を有している。
ポンプ３０は、３つの入口と３４，３６，３８及び１つの出口２２を有している。第１の入口３４（中程度のガス圧力）は、２つのターボ分子ステージ６，７の中間に位置し、第２の入口３６（高ガス圧力）は、ターボ分子ステージ７とホルベックステージ３２との中間に位置し、第３の入口３８（低ガス圧力）は、３つ全てのステージの上流側に位置している。
ホルベックステージ３２は、２つの回転シリンダ１７，１８と、全てそれ自体公知の方法で螺旋溝が形成されたこれらと対応関係をなす環状ステータ１９，２０とを有している。
【００１５】
本発明によれば、図６に示すように、ホルベックステージ３２の１以上の溝は、高圧入口３６と直接連通し、残りの１又は複数のチャネルは、ターボ分子ステージ７と連通し、これを後退させるのに役立つ。
【００１６】
また、図５を参照すると、ホルベックステージ３２は、半径方向内方に差し向けられたフランジ４２を有するバッフル部材４０を備え、このフランジにより、ホルベックステージの１つの溝（図示されている）だけが高圧ガス入口３６と連通することができ、このフランジ４２は、ターボ分子ステージ７のターボ羽根への高圧ガスの逆流を阻止する。
【００１７】
ホルベックステージの残りの溝は、ターボ分子ステージ７のターボ羽根ステージを「後退」させるのに用いられる。
フランジ４２を延長させて２以上の溝を高圧ガス入口３６に差し向けてもよいことは明らかであろう。
【００１８】
上述の実施形態の顕著な利点は、高圧入口の圧送を行い又はターボ羽根ステージ７を後退（back）させる目的で様々な数のホルベック分子ドラグステージ溝を用いることにより、個別的な実験用器具用途への適合が得られることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つのターボ分子ステージ、ホルベックステージ、低圧入口及び高圧入口を有する公知の複合真空ポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の複合真空ポンプの縦断面図である。
【図３】図２のΧ−Χ線矢視断面図である。
【図４】ターボ分子ステージとホルベックステージとの間の高圧入口中間ステージのところでの図２及び図３の複合真空ポンプの拡大詳細図である。
【図５】ホルベックステージ及び図２の複合真空ポンプの一部を形成するバッフル部材の詳細斜視図である。
【図６】ホルベックステージの単一溝が高圧流体入口と直接連通するよう差し向けられ、残りの４つの溝がターボ分子ステージと連通する本発明の実施形態の略図である。
【符号の説明】
１マルチコンポーネント本体
２シャフト
３モータ
４，５軸受
６，７ターボ分子ステージ
１７，１８シリンダ
１９，２０ステータ
２２出口
３０複合真空ポンプ
３２多溝分子ドラグステージ又はホルベックステージ
３４，３６，３８入口

Claims

複合真空ポンプであって、少なくとも１つのターボ分子ステージと、これから見て下流側に位置する多溝分子ドラグステージと、流体がターボ分子ステージ及び多溝分子ドラグステージを通ってポンプ出口に向かって流れることができるようにする第１の入口と、流体がターボ分子ステージと多溝分子ドラグステージとの間の位置で流入でき、多溝分子ドラグステージだけを通ってポンプ出口に向かうようにすることができる第２の入口とを有し、多溝分子ドラグステージの１以上の溝が、第２の入口のみと連通し、残りの１又は複数の溝が、ターボ分子ステージのみと連通することを特徴とする複合真空ポンプ。
多溝分子ドラグステージは、複数の螺旋の状態に配列された複数の溝を備えるホルベックステージ（Holweck stage ）であることを特徴とする請求項１記載の複合真空ポンプ。
バッフルが、ホルベックステージの螺旋溝のうち１以上を第２の入口に差し向けることを特徴とする請求項２記載の複合真空ポンプ。
少なくとも２つのターボ分子ステージが、ホルベックステージの上流側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一に記載の複合真空ポンプ。
ポンプは、流体がターボ分子ステージと多溝分子ドラグステージの両方を通って出口に向かって流れるようにする少なくとも１つの追加の入口を有し、第１の入口を通る流体は、ターボ分子ステージの１つのみを通ることを特徴とする請求項４記載の複合真空ポンプ。
バッフルは、ホルベックステージからターボ分子ステージに向かう流体の逆流を阻止するフランジを有していることを特徴とする請求項３、４又は５記載の複合真空ポンプ。