JP4605836B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空ポンプに関し、より詳しくは、圧力および排気量の作動範囲を改善するために、種々の作動モードの２つ以上のセクションを有する「ハイブリッド」真空ポンプすなわち複合真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、欧州特許出願第0 805 275 号には、分子ドラグセクションと結合された再生セクションからなる複合真空ポンプが開示されている。
欧州特許出願第0 643 227 号には、ターボ−分子セクションおよび分子ドラグセクションを備えた複合真空ポンプが開示されている。
既知の複合真空ポンプの欠点は、これらが大形になりがちなことであり、従って、効率を高めると同時に全体寸法を実用上できる限り小さく維持できるように、複合真空ポンプを改善することが要望されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ターボ−分子セクションと少なくとも分子ドラグセクションとを備えた複合真空ポンプであって、これらのセクションを一体に取り付けたときにスペースを非常に効率的に使用できる複合真空ポンプを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、真空ポンプは、少なくとも分子ドラグセクションと、ターボ−分子セクションと、両セクションに共通のロータと、両セクションに共通のステータとを有し、ターボ−分子セクションの実質的に全体が、分子ドラグセクションにより形成される包囲体内に配置されている。
好ましい実施形態では、ターボ−分子セクションは、半径方向に延びた静止ステータベーンの配列により形成されたステータと、ステータベーン間で回転できるように配置され、半径方向に延びたベーンの配列により形成されたロータとを有し、分子ドラグセクションは、交互に配置された静止シリンダおよび回転シリンダからなるホルヴェック（Holweck)・セクションであり、静止シリンダはステータに取り付けられ、回転シリンダは、ロータと一緒に回転できるように取り付けられている。
【０００５】
好ましくは、ステータベーンおよびロータベーンは、互いに間隔を隔てた複数の配列を形成し、両ベーン配列の直径は、ホルヴェック・セクションの入口ステージに向かう方向に向かって減少し、かつホルヴェック・セクションのシリンダの長さは、ロータの長手方向軸線に向かう方向に向かって減少している。
この向きは、良い入口速度を得るために、ターボ−分子ポンプセクションの入口ステージ（インレット・ステージ、入口段）が最大面積を有し、これに続くステージ（段）は、小さい面積でよいという点で有効である。これにより、ターボ−分子セクションの入口ステージの直径を越えてポンプの全直径を拡大することなく、分子ドラグステージを下方のターボ−分子ステージの回りに取り付けることができるスペースが残される。
【０００６】
複合真空ポンプは第３再生セクションョンを有することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１を参照すると、ここには、再生セクションョン１および分子ドラグ（ホルヴェック）セクション２を備えた既知の複合真空ポンプが示されている。このポンプは、ボルトその他の手段で一体固定された多数の本体部品で作られたハウジング３を有し、本体部品の間に関連シールが設けられている。
ハウジング３内には、図面で見て上方のベアリング４および図面で見て下方ベアリング５により支持された軸６が取り付けられている。軸６は、その長手方向軸線の回りを回転でき、かつ軸６を包囲する電気モータ７により駆動される。
軸６には、これと一緒に回転できるようにロータ９が固定されており、該ロータ９はハウジング３の本体部分１６の上に載っている。該本体部分１６には、ホルヴェック・セクション２の一部を形成する本体部分２２がボルト１７（１本のみが示されている）により取り付けられている。本体部分２２は、ホルヴェック・セクション２の中央入口３１を有している。３つで１組の中空環状シリンダ２３、２４、２５が本体部分２２から垂下しており、該中空環状シリンダ２３、２４、２５の長手方向軸線は軸６およびロータ９の長手方向軸線に対して平行である。
【０００８】
３つで１組の別の同心状中空シリンダ２６、２７、２８の、図面で見て下端部がロータ９の上面に固定されており、該中空シリンダ２６、２７、２８の長手方向軸線も軸６およびロータ９の長手方向軸線に対して平行である。
６つの各シリンダ２３〜２８は軸６の長手方向軸線である主軸線の回りに対称的に取り付けられており、また、図示のように、一方の組のシリンダには他方の組のシリンダが介在されていて、各々の隣接したシリンダの間に均一ギャップを形成している。しかしながら、このギャップは、最も内方の隣接シリンダ２３、２６から最も外方の隣接シリンダ２５、２８にかけて小さくなっている。
ねじ形フランジ（単一または複数）が、各々の隣接したシリンダの間のギャップ内に配置されており、該ねじ形フランジは、ギャップを実質的に横切って延びている螺旋構造を形成している。このフランジは、いずれかの隣接シリンダに取り付けることができる。
【０００９】
図２には、螺旋構造を形成するために多数の個々のフランジの形態をなして取り付けられた直立フランジ３０を備えたシリンダ２３の一部が示されている。他のシリンダ２４、２５も実質的に同じ構造にすることができる。
図１に示すように、ロータ９はディスクの形態をなしており、ロータ９の図面で見て下方の面には複数の隆起リング１０が形成されている。該隆起リング１０は、当該技術分野において知られているように、再生セクションョン１の一部を形成するが、その細部は本発明のいかなる部分をも構成しない。
使用に際し、軸６およびロータ９を高速で回転させると、ガスが、入口３１を通って本体部分２２内に吸引され、更に隣接シリンダ２３、２６間のギャップ内に吸引される。次に、ガスは、シリンダ２６の直立フランジにより形成された螺旋構造を下降し、次に、シリンダ２３と２７との間のギャップを上昇し、以下同様に移動して、最終的には、シリンダ２６と２８との間のギャップを下降する。
次に、ガスは、既知の方法で、ポート（図示せず）を通って再生セクションョン１の入口に流入し、出口３２から大気中に排出される。
【００１０】
本発明によれば、図１に示す既知の複合真空ポンプに、更にターボ−分子セクション５０が付加される。より詳しくは、ターボ−分子セクション５０は、ホルヴェック・セクション２により包囲されている。
ここで図３（図３では、同類の部品が同じ参照番号で示されている）に示すように、ロータ９には、これと一緒に回転できるように円筒状のロータ本体５２が取り付けられている。ロータベーン５４がロータ本体５２から半径方向外方に延びており、該ロータベーン５４は、互いに間隔を隔てた３つのベーン配列（各ベーン配列は、２０枚のこのようなベーンからなる領域にある）を集合的に形成している。
ターボ−分子セクション５０はまたステータ５６を有し、該ステータ５６は、本体部分２２内で該本体部分２２に形成されている。ステータ５６からは複数のステータベーン５８が半径方向に延びており、該ステータベーン５８も互いに間隔を隔てた３つの配列を形成し、各配列は約２０枚のベーンからなる。図示のように、ロータベーン５４の配列にはステータベーン５８の配列が介在されており、両ベーン５４、５８は、ターボ−分子真空ポンプ技術分野で知られた方法で、互いに傾けられている。
【００１１】
作動に際し、ガスは、ステータベーン５８の第３環状配列を越えて下方のステージの出口に向かって矢印Ａで示す方向に、ターボ−分子セクション５０を通ってステータ５６内に吸引され、従って、ホルヴェック・セクション２内に吸引される。前述したように、次に、ガスはホルヴェック・セクション２を出て、既知の方法で再生セクションョン１に流入し、出口３２を通って複合真空ポンプを出る。
上記実施形態では、ターボ−分子セクション５０は、その全体が分子ドラグセクション２内に包囲されている。
良い入口速度を得るために、ターボ−分子ポンプセクション５０の入口ステージは最大の面積を必要とし、このため、図面で見て上方のベーン配列５４は、残りのベーン配列より大きい直径を有している。これは、従来技術では、連続ステージのロータハブの直径を増大させてロータベーンの外径を維持し、これにより最大の先端速度を維持することにより達成している。
【００１２】
しかしながら、ハブの直径が実質的に一定に維持されかつロータベーンの先端直径が短縮されているような上記の実施形態では、性能損失はそれほど大きくないことがわかった。この結果、入口のターボ−分子ステージ、すなわちターボ−分子セクションの上方のベーン配列の直径を越えてポンプ直径を拡大することなく、下方のターボ−分子ステージの回りに分子ドラグステージを取り付けるためのスペースが残される。
図示のように、ホルヴェック・セクション２のステージは、より短い内方のステージと同心状に取り付けることができ、従って、ターボ−分子ステージを徐々に小さく形成できる。分子ドラグステージは、ターボ−分子ステージより流れを制限するため、分子ドラグステージを大きい直径で取り付けると、先端速度が増大し、従って、流量が改善される。
【００１３】
再生セクションョン１は、当該技術分野で知られているように、分子ドラグセクションの下流側に設けたが、他の何らかの機構に置換するか、別の真空ポンプに置換することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホルヴェック・セクションおよび再生セクションョンを備えた複合真空ポンプ（従来技術）の断面図である。
【図２】図１のポンプのホルヴェック・セクションに使用されるシリンダの一部を示す斜視図である。
【図３】本発明による複合真空ポンプの断面図である。
【符号の説明】
１ 再生セクションョン
２ 分子ドラグセクション（ホルヴェック・セクション）
６ 軸
９ ロータ
５０ ターボ−分子セクション
５２ ロータ本体
５４ ロータベーン
５６ ステータ
５８ ステータベーン

Claims (7)

1. 真空ポンプであって、
   分子ドラグセクションを備え、前記分子ドラグセクションは螺旋溝を形成し、前記螺旋溝にそってロータの回転でガスを供給することができるようになっており、
   さらに、ターボ−分子セクションを備え、前記ターボ−分子セクションは、ステータに対して固定され半径方向に延びた静止ベーンと、ロータによって回転するように構成され半径方向に延びたロータベーンの交互の配列を含んでおり、前記ロータおよび前記ステータは、前記分子ドラグセクションおよび前記ターボ−分子セクションの両方に共通のものであり、
   前記分子ドラグセクションの少なくとも１つのステージが、前記ターボ−分子セクションの１つ以上の配列のまわりに配置されている、
   ことを特徴とする真空ポンプ。
2. 分子ドラグ機構は、交互に配置された静止シリンダおよび回転シリンダからなるホルヴェック・セクションであり、前記静止シリンダは前記ステータに取り付けられ、前記回転シリンダは、前記ロータによって回転できるように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記分子ドラグセクションのシリンダは、各々が、前記ロータの長手方向軸線に対して平行な長手方向軸線を有することを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ。
4. 前記ステータベーンが互いに間隔を隔てた複数の配列を形成し、前記ロータベーンが互いに間隔を隔てた複数の同様な配列を形成しており、
   前記ステータベーンの配列の直径が、前記分子ドラグセクションの入口ステージに向かう方向に向かって減少しており、
   前記ロータベーンの配列の先端直径が、前記分子ドラグセクションの入口ステージに向かう方向に向かって減少している、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の真空ポンプ。
5. 前記分子ドラグセクションの半径方向において内方にあるシリンダは、半径方向において外方にあるシリンダよりも軸線の方向において短いことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
6. 前記ステータベーンの配列の直径が、前記分子ドラグセクションの入口ステージに向かう方向に向かって減少しており、前記ロータベーンの配列の先端直径が、前記分子ドラグセクションの入口ステージに向かう方向に向かって減少していることにより、前記分子ドラグセクションの入口ステージに向かう方向の配列のまわりにおいて、前記ターボ−分子セクション自体の外径の内部にスペースが形成され、前記分子ドラグセクションの少なくとも１つのステージが、前記スペースの中に配置されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の真空ポンプ。
7. さらに、前記分子ドラグセクションの下流側に設けられた第３再生セクションを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空ポンプ。

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