JP4503947B2

JP4503947B2 - 分子ポンプ

Info

Publication number: JP4503947B2
Application number: JP2003197727A
Authority: JP
Inventors: 成金戸; 哲郎大林
Original assignee: Osaka Vacuum Ltd
Current assignee: Osaka Vacuum Ltd
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP2005036665A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高真空を発生させる分子ポンプにおいて、特に第１段目にターボ分子ポンプ部を配置した分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複合分子ポンプの一例を図３に示した。
【０００３】
該複合分子ポンプは、ターボ分子ポンプ部ａとねじ溝真空ポンプ部ｎとからなり、竪形に形成されている。
【０００４】
該ターボ分子ポンプ部ａは複合分子ポンプの上方（吸気口ｆ側）に配置されていて、ロータｃの外周部に放射状に動翼を突設してなる動翼段ａ１、ａ２、ａ３、…、を多段に有しており、又、これら動翼段の間には放射状に静翼を配置してなる静翼段ｂ１、ｂ２、ｂ３、…、を多段に有している。
【０００５】
前記ねじ溝真空ポンプ部ｎは、前記ロータｃの下方部に連設された円筒状ロータ部ｅの外側に外側ステータを有して形成した一次側ねじ溝真空ポンプ部ｎ１と、前記円筒状ロータ部ｅの内側に内側ステータを有して形成した二次側ねじ溝真空ポンプ部ｎ２とからなる。
【０００６】
ｈは前記ロータｃに接続する回転軸であり、該回転軸ｈはベアリングハウジングｊに回動自在に軸支されている。
【０００７】
又、ｋは前記ベアリングハウジングｊ等を冷却するためにベース部ｍに設けた冷却水管である。
【０００８】
当該複合分子ポンプの作動は、前記吸気口ｆより排気を吸入し、ターボ分子ポンプ部ａ、一次側ねじ溝真空ポンプ部ｎ１、次いで二次側ねじ溝真空ポンプ部ｎ２を経て、排気口ｇより排気を排出する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
真空排気が行なわれる装置の中には、排気を行なう真空ポンプ側からの熱影響を嫌うものがある。
【００１０】
従来の分子ポンプのロータの表面温度は４０℃乃至８０℃程度であるが、このような温度からの放射熱は好ましくなく、ロータの表面温度を室温又は２７℃程度迄とすることが要求される場合があった。
【００１１】
この様な場合、従来は分子ポンプの吸気口部にバッフルプレートを設けて、分子ポンプのロータからの放射熱を防ぐようにした例がある。
【００１２】
しかし、このように吸気口部にバッフルプレートを設けると、吸気抵抗が増大するために、排気速度の大きな真空ポンプが必要になってコスト高になるという問題点があった。
【００１３】
又、分子ポンプの外周部に低温の冷却水を循環させて、分子ポンプ全体の温度を下げるようにした例がある。
【００１４】
しかし、このように低温の冷却水を供給するためには、更に冷却水を冷却するための装置が必要になって、不経済であるという問題があった。
【００１５】
本発明は前記の問題点を解消し、バッフルプレート無しで、しかも従来程度の水温の冷却水を用いて、真空ポンプ側からの放射熱の影響が出ないような分子ポンプを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく複数の動翼をロータの外周部に放射状に突設してなる動翼段を多段に有すると共に、これら動翼段間に各々放射状に静翼を配置してなる静翼段を多段に有するターボ分子ポンプ、及び又は、該ターボ分子ポンプ部に連設されたねじ溝真空ポンプ部を有する複合分子ポンプにおいて、前記ロータを、上部動翼段を有する上部ロータと下部動翼段を有する下部ロータとに２分割可能に形成すると共に、これら上部ロータと下部ロータとの間に断熱部材を介在させて両者間の熱伝導を阻止するように形成し、更に前記静翼段を覆うケーシングに前記静翼段の一部又は全部を冷却する冷却手段を設けて、前記上部ロータを、冷却した静翼段により上端面部の表面温度の低い上部ロータに形成した。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１により説明する。
【００１８】
図１は本発明を採用した複合分子ポンプ１の縦断面図であり、該複合分子ポンプ１はターボ分子ポンプ部２とねじ溝真空ポンプ部３とを竪形に連設して形成されており、上端部に吸気口４を有し、下方部に排気口５を有する。
【００１９】
前記ターボ分子ポンプ部２は、上下に２分割可能に形成されたロータアッセンブリ６を有しており、上部ロータ６ａの外周部に複数の動翼を放射状に突設した多段の上部動翼段６ａ１、６ａ２、…、を有すると共に、該上部ロータ６ａに連設された下部ロータ６ｂの外周部に複数の動翼を放射状に突設した多段の下部動翼段６ｂ１、６ｂ２、…、を有して、これら上部ロータ６ａと下部ロータ６ｂとの間に断熱材製のパッキン７ａ、７ｂを介在させて両者間の熱伝導の阻止を図りつつ、両者一体のロータアッセンブリ６に形成している。
【００２０】
尚、前記ロータ６ａ、６ｂ即ちロータアッセンブリ６及び静翼の表面の一部又は全部には放射率が約０．９のセラミックスコーティングを施工して、ロータ等の表面の放射率を高めている。尚、セラミックスコーティングとは、アルミ合金製のロータアッセンブリ等を陽極にして高電圧で電解することにより、表面に酸化皮膜を電着形成するものである。
【００２１】
前記上部動翼段６ａ１、６ａ２、…、の各動翼段間には、各々複数の静翼を放射状に配置してなる上部静翼段８ａ１、８ａ２、…、があって、これら上部静翼段８ａ１、８ａ２、…、は各々その外周部を円環状のディスタンスピース９で挟持して、その外周部を覆う上部ケーシング１０ａ内に係止されている。
【００２２】
又、前記下部動翼段６ｂ１、６ｂ２、…、の各動翼段間には各々複数の静翼を放射状に配置してなる下部静翼段８ｂ１、８ｂ２、…、があって、これら下部静翼段８ｂ１、８ｂ２、…、は各々その外周部を円環状のディスタンスピース９で挟持して、その外周部を覆う下部ケーシング１０ｂ内に係着されている。
【００２３】
前記上部ケーシング１０ａと前記下部ケーシング１０ｂとは一体に組合わさってケーシングアッセンブリ１０を形成しており、これら上部ケーシング１０ａと下部ケーシング１０ｂの間には断熱材製のパッキン１１ａ、１１ｂを介在させて、両者間の熱伝導の阻止を図っている。
【００２４】
又、これら上部ケーシング１０ａ及び下部ケーシング１０ｂは、各々を冷却するための冷却水管１２ａ又は１２ｂが、それぞれ上部にケーシング１０ａ又は下部ケーシング１０ｂを取り巻くように設置されている。
【００２５】
尚、ねじ溝真空ポンプ部３は従来のものと同様の構造で、前記下部ロータ６ｂの下方部に連設された円筒状ロータ部６ｃの外側に外側ステータ３ａ１を有して形成した一次側ねじ溝真空ポンプ部３ａと、前記円筒状ロータ部６ｃの内側に内側ステータ３ｂ１を有して形成した二次側ねじ溝ポンプ部３ｂとからなる。
【００２６】
又、回転軸１３は前記円筒状ロータ部６ｃ内を挿通して前記下部ロータ６ｂの下面に接続して配置されており、該回転軸１３はベアリングハウジング１４に回動自在に軸支されており、該ベアリングハウジング１４は前記ねじ溝真空ポンプ部３のハウジング３ｃの下端部に固定したベース部１７の中央部に立設されている。
【００２７】
尚、１５は回転軸駆動用のモータであり、１６は前記ベース部１７に配設された冷却水管である。
【００２８】
次に本実施の形態の複合分子ポンプ１の作動及びその効果について説明する。
【００２９】
複合分子ポンプ１の吸気口４を真空排気が行なわれる装置に取付け、ロータアッセンブリ６を高速で回転させて前記装置の排気を行なう。
【００３０】
この排気作用による発熱や駆動モータ１５からの発熱、及び軸受部からの発熱等によって回転軸１３やロータ部の温度が上昇し、回転軸１３やロータ部が４０℃乃至８０℃程度となっても、前記ロータアッセンブリ６の上部ロータ６ａの温度を、前記装置が許容する放射熱の温度、例えば、２７℃に保つことができる。
【００３１】
図２は、上部ケーシング１０ａ及び下部ケーシング１０ｂに設けた冷却水管１２ａ、１２ｂに通す冷却水の温度と、前記上部ロータ６ａの表面温度との関係を示すグラフの一例である。
【００３２】
即ち、図２において、Ｘ軸は上部ロータ６ａの表面温度を示し、縦軸Ｙは前記冷却水管１２ａ、１２ｂに供給する冷却水の水温を示す。
【００３３】
該グラフから、上部ロータ６ａの表面温度を２７℃にするためには、供給する冷却水の温度を２６℃にすればよいことが判る。
【００３４】
このように上部ケーシング１０ａを冷却水で冷却して、前記上部ロータ６ａの周りの上部静翼段８ａ１、８ａ２、…、や環状のディスタンスピース９を冷却することにより、ロータアッセンブリ６の上部をなす上部ロータ６ａの温度を排気が行われる装置側からの要求温度にまで引き下げることができる。
【００３５】
尚、上部ロータ６ａは、表面温度に相当する熱放射を吸気口４に向けて放射しており、前記装置に悪い熱的影響を与えない。
【００３６】
又、下部ロータ６ｂ及び回転軸１３などの前記上部ロータ６ａと熱的に遮断された部分は、従来の４０℃乃至８０℃の高温の状態のままでもよいので、前記上部ロータ６ａを冷却するための僅かな冷却水量の増加だけで前記装置側の要求に応えることができる。
【００３７】
尚、冷却水管１２ｂは、無くてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
このように本発明によれば、真空排気が行なわれる装置の、分子ポンプからの放射熱の影響を嫌う要求に対して、分子ポンプの吸気口部にバッフルプレートを設ける必要がなく、又、低水温の冷却水も必要でなく、従来の分子ポンプに使われている通常温度の冷却水を用いて、ロータの上端面部の表面温度の低い分子ポンプを提供することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用した複合分子ポンプの断面図である。
【図２】前記複合分子ポンプの、冷却水温度と上部ロータの表面温度との関係を示すグラフの一例である。
【図３】従来の複合分子ポンプの一例の縦断面図である。
【符号の説明】
１分子ポンプ（複合分子ポンプ）
２ターボ分子ポンプ部
３ねじ溝真空ポンプ部
６ａ上部ロータ
６ｂ下部ロータ
７ａ、７ｂ、１１ａ、１１ｂ断熱部材（パッキン）
１０ａ上部ケーシング
１０ｂ下部ケーシング
１２ａ、１２ｂ冷却手段（冷却水管）

Claims

複数の動翼をロータの外周部に放射状に突設してなる動翼段を多段に有すると共に、これら動翼段間に各々放射状に静翼を配置してなる静翼段を多段に有するターボ分子ポンプ、及び又は、該ターボ分子ポンプ部に連設されたねじ溝真空ポンプ部を有する複合分子ポンプにおいて、前記ロータを、上部動翼段を有する上部ロータと下部動翼段を有する下部ロータとに２分割可能に形成すると共に、これら上部ロータと下部ロータとの間に断熱部材を介在させて両者間の熱伝導を阻止するように形成し、更に前記静翼段を覆うケーシングに前記静翼段の一部又は全部を冷却する冷却手段を設けて、前記上部ロータを、冷却した静翼段により上端面部の表面温度の低い上部ロータに形成した分子ポンプ。
前記静翼段を覆うケーシングを、前記上部動翼段間に配置された上部静翼段を係着する上部ケーシングと、前記下部動翼段間に配置された下部静翼段を係着する下部ケーシングとに２分割可能に形成すると共に、これら上部ケーシングと下部ケーシングとの間に断熱部材を介在させて両者間の熱伝導を阻止するように形成した請求項１に記載の分子ポンプ。
前記上部ケーシング及び前記下部ケーシング、又は前記上部ケーシングに、冷却水管からなる冷却手段を設置して、これら冷却手段により前記上部ロータの温度を室温又は指定した温度に維持するように形成した請求項１又は請求項２に記載の分子ポンプ。
前記動翼を含む前記ロータと前記静翼の表面の一部又は全部にセラミックスコーティングを形成した請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の分子ポンプ。