JP7890366B2

JP7890366B2 - ターボ分子ポンプ

Info

Publication number: JP7890366B2
Application number: JP2024175940A
Authority: JP
Inventors: ミヒャエル・シル; ヤン・ホフマン; ニクラス・ヴィルト; ペーター・フォルヴェルク; ミヒャエル・シュヴァイクヘーファー
Original assignee: プファイファー・ヴァキューム・テクノロジー・アクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 2023-10-17
Filing date: 2024-10-07
Publication date: 2026-07-14
Anticipated expiration: 2044-10-07
Also published as: JP2025069081A; EP4293232B1; EP4293232A1; EP4293232C0

Description

本発明は、ポンプ、特にターボ分子ポンプに関する。

多くのタイプのポンプ、特にターボ分子ポンプは、ステータと、電気モータによって回転軸線を中心に回転駆動可能なロータとを有し、ステータ及びロータは、ポンプのハウジング内に配置されている。ハウジングは、１つ又は複数の吸気口と１つ又は複数の排気口とを規定する。

ポンプは、流体をポンプ吸気口からポンプ排気口へ圧送するために使用され、これにより、ポンプのハウジングを通る流体の流れが形成される。流体は、気体又は液体であってよい。気体又は液体は、例えば、吸気口に接続されたレシピエントに真空を作り出すために使用される。しかも、ポンプの吸気口圧力が排気口圧力とほぼ完全に同じ大きさである用途も考えられる。これにより、流体は、吸気口に流体技術的に接続された構成要素及び／又は排気口に流体技術的に接続された構成要素を通って圧送してもよい。構成要素は、顧客側で用意される。

顧客側の構成要素は、例えば計測装置のチャンバ等であってよい。ポンプの作動時に作用する吸気口及び／又は排気口の圧力は、例えば低真空の上側の範囲と中真空の中央の範囲との間の範囲にあってよい。

顧客の用途に応じて、ポンプに異なる要求が課されている。例えば、多くの場合、ポンプは可能な限りコンパクトで経済的であることが望ましい。ただし同時に、ポンプは、高出力で長寿命であるべきである。

さらに、ポンプの吸気口及び排気口は、通常、可能な限り良好にアクセス可能であるべきであるので、ポンプは、複雑でない形態で、顧客の構造物の構成要素に接続されてよい。

したがって、本発明の課題は、より経済的で、よりコンパクトで、そして汎用性のより高いポンプを提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴によって解決される。

特に、課題は、ポンプ、特にターボ分子ポンプであって、少なくとも１つのステータ要素を有するステータと、モータによって回転軸線を中心に回転駆動可能な、少なくとも１つのロータ要素を有するロータと、を備え、ステータとロータとが相俟ってポンプ段を形成し、ポンプ段は、ポンプハウジング内に配置されている、ポンプによって解決される。回転軸線は、軸方向を規定し、ポンプハウジングは、ポンプ吸気口と少なくとも１つのポンプ排気口とを規定する。

少なくとも１つのポンプ排気口は、軸方向に見て、回転軸線に対して側方にずらして形成されている。換言すると、吸気口の中心と排気口の中心とは、軸方向に見て重畳するのではなく、相並んで位置し、これにより、多くの構造物へのポンプの組み込みが簡単になる。

ポンプ吸気口は、少なくとも１つの吸気口開口、特に正確に１つの吸気口開口を有し、吸気口開口は、吸気口平面を規定し、少なくとも１つのポンプ排気口は、少なくとも１つの排気口開口、特に正確に１つの排気口開口を有し、排気口開口は、排気口平面を規定する。ポンプ吸気口は、２つ以上の吸気口開口を有し、吸気口開口は、それぞれ吸気口平面を規定し、少なくとも１つのポンプ排気口は、２つ以上の排気口開口を有してよく、排気口開口は、それぞれ排気口平面を規定する。

吸気口平面と排気口平面とは、同一平面又は平行の平面内に位置する。換言すると、吸気口開口と排気口開口とは、軸方向に対して同じ向き及び／又は反対の向きを有する。

これに対して代替的に、吸気口平面と排気口平面とは、９０°より大きく１８０°より小さい角度を形成する、すなわち吸気口開口と排気口開口とは、軸方向に対して異なる向きを有する。角度は、特に１００°以上１７０°以下、特に１１０°以上１６０°以下、特に１２０°以上１５０°以下の値を占めてよい。吸気口平面と排気口平面との間の角度は、９０°より大きい対頂角として規定されている。

前述の造形によって、顧客側の構成要素は、特にシンプルで省スペースにポンプに接続できる。例えば、構成要素は、ポンプの吸気口も位置する、同じポンプの側に接続されるはずである、ということが起こり得る。そのような「オーバーコーナー用途」で、ポンプ吸気口とポンプ排気口とがポンプの反対側に位置する従来慣用のポンプが使用されると、顧客側で、まずは、構成要素を接続できるように、流体の流れの方向転換をもたらす適切な「迂回路」を組み込まなければならない。このことは、面倒であり費用がかさむことがあり、そして付加的な構造空間を要する。吸気口開口と排気口開口とがポンプの同じ側で互いに側方にずらして配置されている本発明に係るポンプの一実施形態では、そのような「迂回路」は省略される。

さらなる実施形態は、特許請求の範囲、明細書及び添付の図面に記載されている。

吸気口平面は、軸方向に対して垂直に位置してよい。これに対して付加的又は代替的に、排気口平面も、軸方向に対して垂直に位置してよい。ただし、吸気口平面及び／又は排気口平面は、軸方向に対して斜めに位置してもよい。

一実施形態によれば、ポンプ排気口は、ポンプの側方から見て、流体の流れの流入方向に関して、吸気口側で第１のポンプ段の上方に又は吸気口側で第１のポンプ段の領域に配置されてよい。

特に、ポンプは、正確に１つのポンプ段を有する。

さらに、少なくとも１つのポンプ排気口は、正確に１つの排気口開口、正確に２つの排気口開口又は３つ以上の排気口開口を有してよいので、複数の構成要素が排気口に接続されてよい。

ポンプは、０．０１ｍｂａｒ（１Ｐａ）と１００ｍｂａｒ（１０⁴Ｐａ）との間、特に１ｍｂａｒ（１０²Ｐａ）と１０ｍｂａｒ（１０³Ｐａ）との間の圧力範囲で作動又は作業可能である。ただし、ポンプの作動時に作用する圧力は、特定の用途では、１００ｍｂａｒ（１０⁴Ｐａ）超又は１ｍｂａｒ（１Ｐａ）未満であってよい。

ロータは、４つ以下のロータ要素、特に動翼を有してよい。付加的又は代替的に、ステータは、４つ以下のステータ要素、特に静翼を有してよい。ロータが４つ以下、好ましくは３つのロータ要素を有し、ステータが４つ以下、好ましくは３つのステータ要素を有すると、特に有利であると証明されている。しかも、特定の用途に対して、他の構成を選択してもよい。

さらに、ポンプは、空気冷却部だけを有してよい。特に、ポンプハウジングは、ポンプハウジングから離反して延在する冷却要素、例えば冷却フィン及び／又は冷却ピンを有してよい。付加的又は代替的に、ポンプは、能動的な冷却部を有してもよく、能動的な冷却部は、例えば送風機を有し、送風機は、ハウジング及び／又は存在する場合には冷却要素へ流れる空気の流れを発生させる。能動的な冷却部は、液体に基づく冷却部であってもよい。ゆえに、ポンプは、例えば１つ又は複数の冷却管路及び／又は冷却チャネルを有し、これらは、ポンプハウジングの周囲及び／又はポンプハウジング内に設けられてよく、これらを通って冷却液、例えば水が流れる。

ポンプは、単流ポンプであってよく、すなわち、ポンプは、機能的に並行して作用するポンプ段を有しない。

ポンプは、さらに、少なくとも１つのサイドチャネル、少なくとも１つのホルベック段及び／又は少なくとも１つのジークバーン段を有してよい。

ポンプ吸気口は、吸気口面を有してよく、少なくとも１つのポンプ排気口は、排気口面を有してよく、排気口面は、吸気口面の１００％以上、１５０パーセント以上、２００パーセント以上、２５０パーセント以上又は３００パーセント以上であってよい。特に、吸気口面と排気口面との比は、１：１、１：１．５、１：２、１：２．５又は１：３以下あってよい。

これに対して代替的に、吸気口面は、排気口面の１００％以上、１５０％以上、２００％以上、２５０％以上又は３００％以上であってよい。特に、吸気口面と排気口面との比は、１：１、１．５：１、２：１、２．５：１又は３：１以上であってよい。これにより、ポンプは、特に多様に使用可能である。

吸気口面と排気口面とは、ほぼ同じ大きさであってよい。「ほぼ同じ大きさ」には、２０％まで、好適には１０％まで、特に好適には５％までの表面の大きさの違いが含まれる。

特に省スペースの構成のために、少なくとも１つのポンプ排気口は、少なくとも１つの曲線の辺を有するスロットとして形成されてよい。特に、曲線の辺の造形は、吸気口開口の造形を模倣してよい。好適には、スロットは、少なくとも部分的に円形セグメント状に構成されていて、スロットの両方の短辺は、互いに平行に延び、スロットの両方の長辺は、同一の曲率を有し、かつ同様に互いに平行して延びる。

特に丈夫な構成のために、ポンプハウジングは、一体に形成されてよい。特に、ポンプ吸気口及び少なくとも１つのポンプ排気口は、ポンプの共通のフランジ部分に形成されてよく、これにより、ポンプの接続が大幅に簡素化される。

ただし、ポンプ吸気口と少なくとも１つのポンプ排気口とは、ポンプハウジングの別々のハウジング部品、例えば別々のフランジ部分に形成されてもよく、これにより、ポンプはより多様に使用可能である。

以下、本発明を、例示的に有利な実施形態に基づいて、添付の図面を参照して説明する。

公知のターボ分子ポンプの斜視図を示す。図１のターボ分子ポンプの下面図を示す。図２に示された切断線Ａ－Ａに沿ったターボ分子ポンプを断面図で示す。図２に示された切断線Ｂ－Ｂに沿ったターボ分子ポンプを断面図で示す。図２に示された切断線Ｃ－Ｃに沿ったターボ分子ポンプを断面図で示す。本発明の様々な実施形態によるポンプを断面図で示す。本発明の様々な実施形態によるポンプを断面図で示す。本発明の様々な実施形態によるポンプを断面図で示す。本発明の様々な実施形態によるポンプを断面図で示す。本発明の様々な実施形態によるポンプを断面図で示す。本発明の一実施形態によるポンプを上側から見た図を示す。

図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、吸気口フランジ１１３によって取り囲まれたポンプ吸気口１１５を有する。ポンプ吸気口１１５には、それ自体公知のように、図示されていないレシピエントを接続してよい。レシピエントから到来する気体は、ポンプ吸気口１１５を介してレシピエントから吸い込まれ、そしてポンプを通ってポンプ排気口１１７へと圧送できる。ポンプ排気口１１７には、例えばロータリベーンポンプ等の補助真空ポンプを接続してよい。

吸気口フランジ１１３は、図１による真空ポンプの向きでは、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。下部分１２１には、側方にエレクトロニクスハウジング１２３が配置されている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、例えば真空ポンプ内に配置された電動モータ１２５（図３も参照）を作動させるための、真空ポンプ１１１の電気的及び／又は電子的な構成要素が収容されている。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリに対する複数の接続部１２７が設けられている。さらに、データインタフェース１２９（例えばＲＳ４８５規格に準拠するもの）及び電流供給接続部１３１が、エレクトロニクスハウジング１２３に配置されている。

取り付けられたこの種のエレクトロニクスハウジングを有さずに、外部の駆動エレクトロニクスに接続されるターボ分子ポンプも存在する。

ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、通気用吸気口１３３が、特に通気弁の形態で設けられている。通気用吸気口１３３を介して、真空ポンプ１１１を通気してよい。下部分１２１の領域には、その上さらに、シールガス接続部１３５（パージガス接続部とも称される）が配置されている。シールガス接続部１３５を介して、パージガスを、ポンプによって圧送される気体に対して電動モータ１２５（例えば図３参照）を防護するために、モータ室１３７内に送り込んでよい。モータ室１３７内で、真空ポンプ１１１に、電動モータ１２５が収容されている。下部分１２１には、その上さらに２つの冷却剤接続部１３９が配置されている。この場合、一方の冷却剤接続部は、冷却剤用の吸気口として、そして他方の冷却剤接続部は、排気口として設けられている。冷却剤は、冷却目的で真空ポンプ内に導入可能である。存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）は、専ら空気冷却式に運転される。

真空ポンプの下面１４１は、ベースとして使用できるので、真空ポンプ１１１は、下面１４１を基準に縦置きで運転してよい。しかも、真空ポンプ１１１は、吸気口フランジ１１３を介してレシピエントに固定し、したがって、いわば懸架した状態で運転してもよい。さらに、真空ポンプ１１１は、図１に示されたのとは別の向きで整向されているときでも運転できるように構成してもよい。下面１４１を下向きではなく、横向きに又は上向きに配置できる真空ポンプの形態も実現可能である。この場合、原則として、任意の角度が考えられる。

特に図示されたポンプよりも大きな、存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）は、縦置きでは運転できない。

図２に示された下面１４１には、様々なねじ１４３がさらに配置されている。これらのねじ１４３によって、ここでは詳細には特定されない真空ポンプの構成部材が互いに固定されている。例えば、軸受カバー１４５が下面１４１に固定されている。

下面１４１には、固定孔１４７がさらに配置されている。固定孔１４７を介して、ポンプ１１１を、例えば設置面に固定できる。このことは、特に図示されたポンプよりも大きな、存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）では、不可能である。

図２から図５には、冷却剤管路１４８が示されている。冷却剤管路１４８内で、冷却剤接続部１３９を介して導入及び導出される冷却剤が循環可能である。

図３から図５の断面図に示されているように、真空ポンプは、複数のプロセスガスポンプ段を有する。プロセスガスポンプ段は、ポンプ吸気口１１５に作用するプロセスガスをポンプ排気口１１７へ圧送するためのものである。

ハウジング１１９内には、ロータ１４９が配置されている。ロータ１４９は、回転軸線１５１を中心に回転可能なロータシャフト１５３を有する。

ターボ分子ポンプ１１１は、ポンピング作用を及ぼすように互いに直列に接続された複数のターボ分子ポンプ段を有する。ターボ分子ポンプ段は、ロータシャフト１５３に固定された半径方向の複数の動翼１５５と、動翼１５５同士の間に配置され、そしてハウジング１１９内に固定された複数の静翼１５７とを有する。この場合、１枚の動翼１５５とこれに隣り合う１枚の静翼１５７とが、それぞれ１つのターボ分子ポンプ段を形成する。静翼１５７は、スペーサリング１５９によって、互いに所望の軸方向の間隔を置いて保持されている。

真空ポンプは、半径方向で互いに内外に配置され、そしてポンピング作用を及ぼすように互いに直列に接続されたホルベックポンプ段をさらに有する。ホルベックポンプ段を有しない別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）が存在する。

ホルベックポンプ段のロータは、ロータシャフト１５３に配置されたロータハブ１６１と、ロータハブ１６１に固定され、そしてこのロータハブ１６１によって支持される円筒側面状の２つのホルベックロータスリーブ１６３、１６５とを有する。ホルベックロータスリーブ１６３、１６５は、回転軸線１５１に対して同軸に配向されていて、そして半径方向で互いに内外に係合している。円筒側面状の２つのホルベックステータスリーブ１６７、１６９がさらに設けられている。ホルベックステータスリーブ１６７、１６９は、同様に、回転軸線１５１に対して同軸に配向されていて、そして半径方向で見て互いに内外に係合している。

ホルベックポンプ段の、ポンピング作用を奏する表面は、側面によって、つまりホルベックロータスリーブ１６３、１６５及びホルベックステータスリーブ１６７、１６９の半径方向の内側面及び／又は外側面によって形成されている。外側のホルベックステータスリーブ１６７の半径方向の内側面は、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ、外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向の外側面に対向していて、そしてこの外側面と共に、ターボ分子ポンプに後続する第１のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向の内側面は、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ、内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向の外側面に対向していて、そしてこの外側面と共に、第２のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向の内側面は、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ、内側のホルベックロータスリーブ１６５の半径方向の外側面に対向していて、そしてこの外側面と共に、第３のホルベックポンプ段を形成する。

ホルベックロータスリーブ１６３の下端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられてよい。チャネルを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が、中央のホルベック間隙１７３に接続されている。内側のホルベックステータスリーブ１６９の上端部には、半径方向に延びるチャネルがさらに設けられてよい。チャネルを介して、中央のホルベック間隙１７３が、半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５に接続されている。これにより、互いに内外に係合する複数のホルベックポンプ段が、互いに直列で接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータスリーブ１６５の下端部には、排気口１１７に通じる接続チャネル１７９がさらに設けられてよい。

ホルベックステータスリーブ１６７、１６９の、前述のポンピング作用を奏する表面は、回転軸線１５１を中心に螺旋状に周回しつつ軸方向に延びる複数のホルベック溝をそれぞれ有する。その一方で、ホルベックロータスリーブ１６３、１６５の、これに対向する側面は、滑らかに形成されていて、そして真空ポンプ１１１の運転のための気体をホルベック溝内において前方へ送り出す。

ロータシャフト１５３の回転可能な軸支のために、ポンプ排気口１１７の領域に転がり軸受１８１が設けられていて、ポンプ吸気口１１５の領域に永久磁石式の磁気軸受１８３が設けられている。

転がり軸受１８１の領域には、ロータシャフト１５３に、円錐形のスプラッシュナット１８５が設けられている。スプラッシュナット１８５は、転がり軸受１８１の方へ増大する外径を有する。スプラッシュナット１８５は、作動媒体貯蔵部の少なくとも１つの掻落とし部材と滑り接触している。存在する別のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）では、スプラッシュナットの代わりに、スプラッシュねじが設けられてよい。これにより、様々な構成が実現可能であるので、上記関係において、「スプラッシュ尖端」との用語も用いられる。

作動媒体貯蔵部は、上下にスタックされた吸収性の複数のディスク１８７を有する。これらのディスク１８７には、転がり軸受１８１用の作動媒体、例えば潤滑剤が含浸されている。

真空ポンプ１１１の運転時、作動媒体は、毛管現象によって、作動媒体貯蔵部から掻落とし部材を介して、回転するスプラッシュナット１８５へと伝達され、そして、遠心力に基づいて、スプラッシュナット１８５に沿って、スプラッシュナット１８５の、増大していく外径の方へと、転がり軸受１８１に向かって送られる。そこでは、例えば潤滑機能が満たされる。転がり軸受１８１及び作動媒体貯蔵部は、真空ポンプ内で槽状のインサート１８９と軸受カバー１４５とによって囲繞されている。

永久磁石式の磁気軸受１８３は、ロータ側の軸受半部１９１と、ステータ側の軸受半部１９３とを有する。これらは、それぞれ１つのリングスタックを有し、リングスタックは、軸方向に上下にスタックされた永久磁石の複数のリング１９５、１９７からなる。リング磁石１９５、１９７は、互いに半径方向の軸受間隙１９９を形成しつつ、対向していて、この場合、ロータ側のリング磁石１９５は、半径方向外側に、そしてステータ側のリング磁石１９７は、半径方向内側に配置されている。軸受間隙１９９内に存在する磁界は、リング磁石１９５、１９７の間に磁気的反発力を引き起こす。その反発力は、ロータシャフト１５３の半径方向の軸支を実現する。ロータ側のリング磁石１９５は、ロータシャフト１５３の支持部分２０１によって支持されている。支持部分２０１は、リング磁石１９５を半径方向外側で取り囲む。ステータ側のリング磁石１９７は、ステータ側の支持部分２０３によって支持されている。支持部分２０３は、リング磁石１９７を通って延びていて、そしてハウジング１１９の半径方向の支材２０５に懸架されている。回転軸線１５１に対して平行に、ロータ側のリング磁石１９５が、支持部分２０３に連結されたカバー要素２０７によって固定されている。ステータ側のリング磁石１９７は、回転軸線１５１に対して平行に１つの方向で、支持部分２０３に結合された固定リング２０９と支持部分２０３に結合された固定リング２１１とによって固定されている。固定リング２１１とリング磁石１９７との間に、皿ばね２１３がさらに設けられてよい。

磁気軸受内に、非常用軸受又は安全軸受２１５が設けられている。非常軸受又は安全軸受２１５は、真空ポンプの通常運転時には、非接触で空転し、そしてロータ１４９がステータに対して相対的に半径方向に過剰に変位するとようやく係合し、これにより、ロータ側の構造とステータ側の構造との衝突が阻止されるように、ロータ１４９に対する半径方向のストッパが形成される。安全軸受２１５は、非潤滑式の転がり軸受として構成されていて、そしてロータ１４９及び／又はステータと共に半径方向の間隙を形成する。間隙によって、安全軸受２１５は、通常のポンプ運転時には係合しないようになる。半径方向の変位に際して安全軸受２１５が係合し、半径方向の変位は、十分に大きく寸法付けられているので、安全軸受２１５は、真空ポンプの通常運転時は係合せず、そして同時に十分に小さいので、ロータ側の構造とステータ側の構造との衝突があらゆる状況で阻止される。

真空ポンプ１１１は、ロータ１４９を回転駆動する電動モータ１２５を有する。電動モータ１２５の電機子は、ロータ１４９によって形成されている。ロータ１４９のロータシャフト１５３は、モータステータ２１７を通って延びる。ロータシャフト１５３の、モータステータ２１７を通って延びる部分には、半径方向外側に又は埋入して、永久磁石アセンブリが配置されてよい。モータステータ２１７と、ロータ１４９の、モータステータ２１７を通って延在する部分との間に、中間室２１９が配置されていて、中間室２１９は、半径方向のモータ間隙を有する。モータ間隙を介して、モータステータ２１７と永久磁石アセンブリとは、駆動トルクを伝達するために、磁気的に影響を及ぼしてよい。

モータステータ２１７は、ハウジング内で、電動モータ１２５に対して設けられたモータ室１３７内に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、シールガス（パージガスとも称され、これは例えば空気や窒素であってよい）が、モータ室１３７に到達し得る。シールガスを介して、電動モータ１２５を、プロセスガス、例えばプロセスガスの腐食性の部分に対して保護できる。モータ室１３７は、ポンプ排気口１１７を介して真空引きしてもよい。つまりモータ室１３７内に、少なくとも近似的に、ポンプ排気口１１７に接続された補助真空ポンプによって実現される真空圧が作用する。

ロータハブ１６１と、モータ室１３７を画成する壁部２２１との間には、それ自体公知のいわゆるラビリンスシール２２３がさらに設けられてよい。これにより、特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対するモータ室２１７のより良好なシールが達成される。

図６は、本発明によるポンプ１０の例示的な一実施形態を示す。ポンプ１０は、ターボ分子ポンプであってよいが、本発明の構想は、このタイプのポンプに限定されるものではない。ポンプ１０は、ポンプハウジング１４を有し、ポンプハウジング１４内にステータ及びロータ１４９が配置されていて、これらが一緒になってポンプ段２６を形成する。ロータ１４９は、（電気）モータ１２５によって、回転軸１５１を中心に回転駆動可能であり、この場合、回転軸線１５１は、軸方向を規定する。

ポンプハウジング１４には、ポンプ吸気口１１５及びポンプ排気口１１７が形成されている。ポンプ吸気口１１５は、軸方向に対して同軸に配置されている。ただし、ポンプ吸気口１１５は、軸方向に見て側方にずらして、すなわち回転軸線１５１の横に形成されてもよい。ポンプ排気口１１７は、軸方向に見て側方にずらされてポンプ吸気口１１５、ポンプ段２６及び回転軸線１５１の横に位置する。さらに、ポンプ排気口１１７は、流体の流れ２２の流入方向２４に関してポンプ段２６の上方にある。ただし、ポンプ排気口１１７は、ポンプ段２６の横、すなわち側方から見てポンプ段２６の領域に配置されてもよい（図７参照）。

ポンプ吸気口１１５は、吸気口開口１４を有し、ポンプ排気口１１７は、排気口開口１６を有する。吸気口開口１４は、吸気口面２８を有するとともに吸気口平面１８を規定する。排気口開口１６は、排気口面３０を有するとともに排気口平面２０を規定する。図示された実施形態では、吸気口面２８と排気口面３０とは、実質的に同じ大きさである。ただし、吸気口面２８が排気口面３０よりも大きくてもよい又はその逆であってもよい。

ポンプハウジング１４は、ベースボディ４４と排気口部分４６とを有する。図示された実施形態では、ベースボディ４４と排気口部分４６とは一体に形成されている、すなわち、それらは、ポンプ１０のポンプハウジング１４を形成する。ポンプ吸気口１１５及びポンプ排気口１１７は、適切にポンプ１４の共通のハウジング１４に形成されていて、特に、これらは、ポンプ１０の共通のフランジ部分３６に形成されている（図１０参照）。

しかも、ベースボディ４４と排気口部分４６とがポンプ１０の別々のハウジング部分である構成も考えられる。そのような実施形態では、ポンプ吸気口１１５とポンプ排気口１１７とは、ポンプ１０の別々のハウジング部分に、例えばポンプハウジング１４のベースボディ４４及び／又は排気口部分４６に接続する２つ以上の異なるフランジ部分に形成されている。

記載のポンプハウジング１４の構成は、以下に記載されている実施形態にも適用される。

吸気口平面１８と排気口平面２０とが軸方向に見て同じ高さにある、すなわち、これらは同一平面１８、２０内にある又は同一平面１８、２０を形成する。さらに、吸気口平面１８と排気口平面２０とは、軸方向に対して垂直である。特に、吸気口開口１４と排気口開口１６とは同じ向きを有し、すなわちこれらは同じ方向を向いている。これにより、吸気口開口１４と排気口開口１６とは、ポンプ１０の同じ側からアクセス可能である。

ポンプ１０の作動時に流体の流れ２２が形成され、流体の流れ２２は、吸気口開口１４に進入するとき、そしてポンプ段２６を通流するとき、流入方向２４を有し、排気口開口１６から流出するときには流出方向３８を有する。流入方向２４と流出方向３８とは、逆向きに（又は互いに対して逆平行に）延びるとともに軸方向に対して平行に延びる、すなわち、流体の流れ２２は、ポンプ１０に進入してからポンプ１０から退出するまで約１８０°方向転換して通過する。

ポンプハウジング１４のベースボディ４４の下面４８は、ポンプハウジング１４の排気口部分４６の下面５０に対して軸方向にずらして形成されている。しかも、両方の下面４８及び下面５０が面一になっている形態も考えられる。

さらに、ポンプ１０は、受動的な冷却部を有する。受動的な冷却部は、ポンプハウジング１４に直接に組み込まれてよい。代替的に、受動的な冷却部とポンプハウジング１４とは、別々の部品として構成されてもよい。例えば、受動的な冷却部は、ポンプハウジング１４に接合されてよい。図示された実施形態では、受動的な冷却部は、ポンプハウジング１４から離反して延在する複数の冷却フィン５２を有する。付加的又は代替的に、受動的な冷却部は、複数の冷却ピン（図示されていない）を有してもよい。これに対して付加的又は代替的に、ポンプ１０は、能動的な冷却部、例えば冷却ファン及び／又は液体冷却部、特に水冷部を有してもよい。

図７に示されたポンプ１０は、図６に示されたポンプ１０とは、主に、吸気口平面１８と排気口平面２０とが同一平面内に位置するのではなく平行の平面である点が異なる。すなわち、吸気口平面１８は、排気口平面２０に対して軸方向にずらして位置する。

図示された実施例では、吸気口平面１８は、流入方向２４に見て、排気口平面２０の上方又は手前にある。ただし、吸気口平面１８は、排気口平面２０の下方に位置する構成も考えられる。

図８のＡに示されたポンプ１０は、図６及び図７に示されたポンプ１０とは、主に、吸気口開口１４と排気口開口１６とが同じ方向を向いていない、すなわち開口１４、１６の面法線が同じ方向を向いていない点が異なる。特に、吸気口平面１８と排気口平面２０とは、９０°より大きく１８０°より小さい角度４０を形成する。図示された実施形態では、角度４０は、約１５０°である。ただし、角度４０は、１５０°より大小してもよい。図８のＢに詳しく示されているように、吸気口平面１８と排気口平面２０との間の角度４０は、９０°より大きい対頂角と解される。

ポンプ１０の作動時に形成される流体の流れ２２は、流入方向２４に対して逆方向ではない流出方向３８を有し、流体の流れ２２は、全体的に９０°より大きく１８０°より小さい方向変化を行う。

吸気口平面１８は、軸方向に対して垂直であり、排気口平面２０は、軸方向に対して垂直ではない、すなわち斜めに位置する。ただし、排気口平面２０が軸方向に対して垂直であり、吸気口平面１８が軸方向に対して垂直ではない形態も考えられる。さらに、両方の平面１８、２０は、軸方向に対して斜めに配置されてもよい。

排気口開口１６は、ポンプ１０の側面から見て、流入方向２４に関して、少なくとも部分的に、特に完全に吸気口開口１４の下方に位置する。ただし、排気口開口１６は、少なくとも部分的に、特に完全に吸気口開口１４の上方に位置することも考えられる。

図９に示されたポンプ１０は、図６から図８に示されたポンプ１０とは、主に、ポンプ排気口１１７が２つの排気口開口１６ａ、１６ｂを有する点が異なる。

排気口開口１６ａ、１６ｂは、吸気口面２８よりも小さい排気口面をそれぞれ有する。図示された実施形態では、吸気口面２８と排気口面との比は、例えば約５：１である。ただし、もちろん、この比は、任意の値、特に１：１と１０：１との間又は１：１と１：１０との間、特に１：１と５：１との間又は１：１と１：５との間、特に１：１と３：１との間又は１：１と１：３との間を占めてもよい。

排気口開口１６ａは、吸気口平面１８と同一平面内にある第１の排気口平面２０ａを規定する。排気口開口１６ｂは、第１の排気口平面２０ａ及び吸気口平面１８に対して平行に延びる第２の排気口平面２０ｂを規定する。すべての平面１８、２０ａ、２０ｂが軸方向に対して垂直にあるので、吸気口開口１４の法線と第１の排気口開口１６ａの法線とは、軸方向に対して同じ向きを有し、第２の排気口開口１６ｂの法線は、反対方向に向いている。特に、吸気口開口１４及び第１の排気口開口１６ａは、ポンプ１０の吸気口側からに容易にアクセス可能であり、第２の排気口開口１６ｂは、ポンプ１０の、吸気口開口１４とは反対側から容易にアクセス可能である。

ただし、吸気口平面１４、第１の排気口平面２０ａ及び／又は第２の排気口平面２０ｂが軸方向に対して垂直ではない、すなわち斜めに位置する構成も考えられる。

ポンプ１０の作動時に形成される流体の流れ２２は、流入方向２４と第１及び第２の流出方向３８ａ、３８ｂとを有し、これらの方向は、それぞれ軸方向に対して平行に延びる。流入方向２４と第１の流出方向３８ａとは、互いに逆平行に延び、流入方向２４と第２の流出方向３８ｂとは、互いに平行に延びる。したがって、流体は、吸気口側と、ポンプ１０の、吸気口１１５とは反対側との両方から流出する、すなわち流体の流れは、ポンプ排気口１１７において分かれる。

第１の排気口開口１６ａと吸気口開口１４とは、軸方向に関して同じ高さにある。ただし、第１の排気口開口１６ａと吸気口開口１４とが互いに軸方向にずらして位置することも考えられる。

第１の排気口開口１６ａと第２の排気口開口１６ｂとは、同軸に配置されている、すなわちそれらの中心は、軸方向にみて重畳する。ただし、第１の排気口開口１６ａと第２の排気口開口１６ｂとが軸方向に見て互いに側方にずらして形成されていることも考えられる。開口１６ａ、１６ｂは、造形及び大きさについて同一に構成されていてよい又は異なっていてよい。

図示された実施形態では、ポンプ排気口１１７は、互いに反対側に位置する２つの排気口開口１６ａ、１６ｂを有する。ただし、ポンプ排気口１１７は、３つ以上、例えば３つ、４つ、５つ又は６つ以上の排気口開口１６を有してもよく、これらの排気口開口１６は、それぞれ同一の又は平行の排気口平面２０を規定する、又は９０°より大きく１８０°より小さい角度４０を形成する排気口平面２０を規定する。

図１０は、フランジ部分３６を有するポンプ１０の例示的な一実施形態の平面図を示す。フランジ部分３６には、吸気口開口１４と排気口開口１６との両方が形成されている。フランジ部分３６は、ポンプハウジング１４と一体に形成されている。ただし、フランジ部分３６は、ポンプハウジング１４の別々のハウジング部品として構成されもよい、すなわちポンプハウジング１４は、２つ又は３つ以上の部分から形成されてよい。

排気口開口１４は、円形であり、中心が回転軸線１５１上に配置されている。排気口開口１６は、側方でずらして入口開口部１４の横に位置し、２つの平行の曲線の辺３４と２つの平行の直線の辺４２とを有するスロット３２として形成されている。長辺３４の曲率は、排気口１１７の円形を模倣していて、これにより、ポンプ１０が特にコンパクトになる。図示された実施形態では、吸気口面２８と排気口面３０との比は、約３：１である。ただし、この比は、必要に応じて適合させることができる。

吸気口開口１４の形状についても、円形に限定されるものではないと解される。吸気口開口１４は、例えば矩形、特に正方形又は楕円の形状を有してもよい。これに対応して、排気口開口１６の形状も、２つの平行の曲線の辺３４と２つの平行の直線の辺４２とを有するスロット形状に限定されるものではない。好適であって必然的ではないが、排気部開口１６の形状は、吸気口開口１４の形状に対して補完的に構成されている。原則として、前述の吸気口開口及び排気口開口の実施形態は、本発明の他の実施形態にも適用できる。

もちろん、記載の様々な実施形態における吸気口面２８と排気口面３０との比、排気口開口１６の数、軸方向に対する開口１４、１６又は吸気口平面１８及び排気口平面２０の向き、開口１４、１６同士の及びポンプ段に関する相対位置、下面４４、４６同士の相対位置並びにポンプハウジング１４の一体の又は複数の部品からなる構成は、任意に組み合わせることができる。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の観点として以下を含む。
１．
ポンプ（１０）、特にターボ分子ポンプ（１１１）であって、
少なくとも１つのステータ要素を有するステータと、
モータ（１２５）によって回転軸線（１５１）を中心に回転駆動可能な、少なくとも１つのロータ要素（１２）を有するロータ（１４９）と、
を備え、
前記ステータと前記ロータ（１４９）とが相俟ってポンプ段（２６）を形成し、前記ポンプ段（２６）は、ポンプハウジング（１４）内に配置されていて、
前記回転軸線（１５１）は、軸方向を規定し、前記ポンプハウジング（１４）は、ポンプ吸気口（１１５）と少なくとも１つのポンプ排気口（１１７）とを規定し、
少なくとも１つのポンプ排気口（１１７）は、軸方向に見て、回転軸線（１５１）に対して側方にずらして形成されていて、
前記ポンプ吸気口（１１５）は、少なくとも１つの吸気口開口（１４）、特に正確に１つの吸気口開口（１４）を有し、前記吸気口開口（１４）は、吸気口平面（１８）を規定し、少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、少なくとも１つの排気口開口（１６）、特に正確に１つの排気口開口（１６）を有し、前記排気口開口（１６）は、排気口平面（２０）を規定し、
前記吸気口平面（１８）と前記排気口平面（２０）とは、同一平面又は平行の平面である、又は前記吸気口平面（１８）と前記排気口平面（２０）とは、９０°より大きく１８０°より小さい角度（４０）を形成する、ポンプ（１０）。
２．
前記吸気口平面（１８）及び／又は排気口平面（２０）は、軸方向に対して垂直に位置する、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
３．
前記ポンプ排気口（１１７）は、前記ポンプ（１０）の側方から見て、流体の流れ（２２）の流入方向（２４）に関して、吸気口側で第１のポンプ段（２６）の上方に又は吸気口側で第１のポンプ段（２６）の領域に配置されている、上記１又は２のポンプ（１０）。
４．
少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、正確に１つの排気口開口（１６）、正確に２つの排気口開口（１６ａ、１６ｂ）又は３つ以上の排気口開口（１６）を有する、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
５．
前記ポンプ（１０）は、０．０１ｍｂａｒと１００ｍｂａｒとの間、特に１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間の圧力範囲で作動可能である、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
６．
前記ロータ（１４９）は、４つ以下のロータ要素（１２）、特に動翼（１５５）を有する、及び／又は前記ステータは、４つ以下のステータ要素、特に静翼（１５７）を有する、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
７．
前記ポンプ（１０）は、空気冷却部だけを有し、特に前記ポンプハウジング（１４）は、前記ポンプハウジングから離反して延在する複数の冷却要素、特に冷却フィン（５２）及び／又は冷却ピンを有する、及び／又は前記ポンプ（１０）は、能動的な冷却部を有する、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
８．
前記ポンプ（１０）は、単流ポンプである、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
９．
前記ポンプ（１０）は、少なくとも１つのサイドチャネル、少なくとも１つのホルベック段及び／又は少なくとも１つのジークバーン段を有する、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
１０．
前記ポンプ吸気口（１１５）は、吸気口面（２８）を有し、少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、排気口面（３０）を有し、
前記排気口面（３０）は、前記吸気口面（２８）の１００％以上、２００％以上、３００％以上、４００％以上又は５００％以上である、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
１１．
前記ポンプ吸気口（１１５）は、吸気口面（２８）を有し、少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、排気口面（３０）を有し、
前記吸気口面（２８）は、前記排気口面（３０）の１００％以上、２００％以上、３００％以上、４００％以上又は５００％以上である、上記１から９の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
１２．
少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、少なくとも１つの曲線の辺（３４）を有するスロット（３２）として形成されていて、特に、前記曲線の辺（３４）の造形は、前記吸気口開口（１４）の造形を模倣している、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
１３．
前記ポンプハウジング（１４）は、一体に形成されていて、特に、前記ポンプ吸気口（１１５）と少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）とは、前記ポンプ（１０）の共通のフランジ部分（３６）に形成されている、上記の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。
１４．
前記ポンプ吸気口（１１５）と少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）とは、前記ポンプハウジング（１４）の別々のハウジング部分に形成されている、上記１から１２の少なくともいずれか一つのポンプ（１０）。

１１１ターボ分子ポンプ
１１３吸気口フランジ
１１５ポンプ吸気口
１１７ポンプ排気口
１１９ハウジング
１２１下部分
１２３エレクトロニクスハウジング
１２５電動モータ
１２７アクセサリ接続部
１２９データインタフェース
１３１電流供給接続部
１３３通気用吸気口
１３５シールガス接続部
１３７モータ室
１３９冷却剤接続部
１４１下面
１４３ねじ
１４５軸受カバー
１４７固定孔
１４８冷却剤管路
１４９ロータ
１５１回転軸線
１５３ロータシャフト
１５５動翼
１５７静翼
１５９スペーサリング
１６１ロータハブ
１６３ホルベックロータスリーブ
１６５ホルベックロータスリーブ
１６７ホルベックステータスリーブ
１６９ホルベックステータスリーブ
１７１ホルベック間隙
１７３ホルベック間隙
１７５ホルベック間隙
１７９接続チャネル
１８１転がり軸受
１８３永久磁石式の磁気軸受
１８５スプラッシュナット
１８７ディスク
１８９インサート
１９１ロータ側の軸受半部
１９３ステータ側の軸受半部
１９５リング磁石
１９７リング磁石
１９９軸受間隙
２０１支持部分
２０３支持部分
２０５半径方向の支柱
２０７カバー要素
２０９支持リング
２１１固定リング
２１３皿ばね
２１５非常用軸受又は安全軸受
２１７モータステータ
２１９中間室
２２１壁部
２２３ラビリンスシール
１０ポンプ
１２ロータ要素
１４吸気口開口
１６排気口開口
１８吸気口平面
２０排気口平面
２２流体の流れ
２４流入方向
２６ポンプ段
２８吸気口面
３０排気口面
３２スロット
３４スロットの曲線の辺
３６フランジ部分
３８流出方向
４０吸気口平面と排気口平面との間の角度
４２スロットの直線の辺
４４ベースボディ
４６排気口部分
４８ベースボディの下面
５０排気口部分の下面
５２冷却フィン

Claims

ターボ分子ポンプ（１１１）であって、
少なくとも１つのステータ要素を有するステータと、
モータ（１２５）によって回転軸線（１５１）を中心に回転駆動可能な、少なくとも１つのロータ要素（１２）を有するロータ（１４９）と、
を備え、
前記ステータと前記ロータ（１４９）とが相俟ってポンプ段（２６）を形成し、前記ポンプ段（２６）は、ポンプハウジング（１４）内に配置されていて、
前記回転軸線（１５１）は、軸方向を規定し、前記ポンプハウジング（１４）は、ポンプ吸気口（１１５）と少なくとも１つのポンプ排気口（１１７）とを規定し、
少なくとも１つのポンプ排気口（１１７）は、軸方向に見て、回転軸線（１５１）に対して側方にずらして形成されていて、
前記ポンプ吸気口（１１５）は、少なくとも１つの吸気口開口（１４）を有し、前記吸気口開口（１４）は、吸気口平面（１８）を規定し、少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、少なくとも１つの排気口開口（１６）を有し、前記排気口開口（１６）は、排気口平面（２０）を規定し、
前記吸気口平面（１８）と前記排気口平面（２０）とは、同一平面又は平行の平面である、又は前記吸気口平面（１８）と前記排気口平面（２０）とは、９０°より大きく１８０°より小さい角度（４０）を形成し、
前記ポンプ排気口（１１７）は、前記ターボ分子ポンプ（１１１）の側方から見て、流体の流れ（２２）の流入方向（２４）に関して、吸気口側で第１のポンプ段（２６）の上方に又は吸気口側で第１のポンプ段（２６）の領域に配置されている、
ターボ分子ポンプ（１１１）。
前記吸気口平面（１８）及び／又は排気口平面（２０）は、軸方向に対して垂直に位置する、請求項１に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、１つの排気口開口（１６）、２つの排気口開口（１６ａ、１６ｂ）又は３つ以上の排気口開口（１６）を有する、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ターボ分子ポンプ（１１１）は、０．０１ｍｂａｒと１００ｍｂａｒとの間の圧力範囲で作動可能である、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ロータ（１４９）は、４つ以下のロータ要素（１２）を有する、及び／又は前記ステータは、４つ以下のステータ要素を有する、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ターボ分子ポンプ（１１１）は、空気冷却部だけを有する、及び／又は前記ターボ分子ポンプ（１１１）は、能動的な冷却部を有する、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ターボ分子ポンプ（１１１）は、単流ポンプである、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ターボ分子ポンプ（１１１）は、少なくとも１つのサイドチャネル、少なくとも１つのホルベック段及び／又は少なくとも１つのジークバーン段を有する、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ポンプ吸気口（１１５）は、吸気口面（２８）を有し、少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、排気口面（３０）を有し、
前記排気口面（３０）は、前記吸気口面（２８）の１００％以上、２００％以上、３００％以上、４００％以上又は５００％以上である、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ポンプ吸気口（１１５）は、吸気口面（２８）を有し、少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、排気口面（３０）を有し、
前記吸気口面（２８）は、前記排気口面（３０）の１００％以上、２００％以上、３００％以上、４００％以上又は５００％以上である、請求項１又は２項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）は、少なくとも１つの曲線の辺（３４）を有するスロット（３２）として形成されている、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ポンプハウジング（１４）は、一体に形成されている、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ポンプ吸気口（１１５）と少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）とは、前記ポンプハウジング（１４）の別々のハウジング部分に形成されている、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ターボ分子ポンプ（１１１）は、１ｍｂａｒと１０ｍｂａｒとの間の圧力範囲で作動可能である、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ロータ要素（１２）は、動翼（１５５）である、及び／又は前記ステータは、静翼（１５７）である、請求項５に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ポンプハウジング（１４）は、前記ポンプハウジングから離反して延在する複数の冷却要素を有する、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記冷却要素は、冷却フィン（５２）及び／又は冷却ピンである、請求項１６に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記曲線の辺（３４）の造形は、前記吸気口開口（１４）の造形を模倣している、請求項１１に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
前記ポンプ吸気口（１１５）と少なくとも１つの前記ポンプ排気口（１１７）とは、前記ターボ分子ポンプ（１１１）の共通のフランジ部分（３６）に形成されている、請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。