JPH01187396A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排気口を大気圧の状態で運転する一体形の真
空ポンプに係り、特にクリーンな真空および高真空を得
るために好適な真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

この種、真空ポンプの従来技術としては、例えば特開昭
６１−１８５６９６号が公報、同６１−２４７８９３号
公報に開示されている技術がある。

第２図は前掲特開昭６１−２４７８９３号公報に開示さ
れている従来技術を示す縦断面図である。

この第２図に示す従来技術では、吸気口２および排気口
３を有するポンプケーシング１と、このポンプケーシン
グ１との間に第１の仕切り板４をはさんで連結されたモ
ータケーシング５と、このモータケーシング５との間に
第２の仕切り板６をはさんで連結された潤滑油タンク７
とを備えている。

前記潤滑油タンク７とモータケーシング５とポンプケー
シング１とにわたって、駆動軸８が設けられている。こ
の駆＃Ｊ軸８は、第１．第２の仕切り板４，６に設けら
れた玉軸受９．ｌＯにより回転自在に支持されている。

前記ポンプケーシング１の内部には、遠心圧縮ポンプ段
１１と、円周流圧縮ポンプ段１４とが連設されている。

前記遠心圧縮ポンプ段１１は、ポンプケーシング１の内
部に固定されたステータ１２と、駆動軸９に取り付けら
れたロータ１３とで構成されていて、吸気口２側に配置
されている。

前記円周流圧縮ポンプ段１４は、ポンプケーシング１の
内部に固定されたステータ１５と、駆動軸８に取り付け
られたロータ１６とで構成されており、排気口３側に配
置されている。

前記第１の仕切り板４には、軸封装置１７が設けられて
いる。二〇軸封装置１７は、シールガス供給路１８を通
じてシールガス供給源（図示せず）に接続され、ポンプ
ケーシング１とモータケーシング５間をシールしている
。

前記モータケーシング５には、モータ１９が設置されて
いる。このモータ１９は、モータケーシング５に固定さ
れたステータ２０と１ｗＡ動軸８に取り付けられたロー
タ２１とで構成されており。

駆動軸８を回転させるようになっている。

前記潤滑油タンク７には、玉軸受９，１０を潤滑する潤
滑油２２が溜められている。

そして、この第２図に示す真空ポンプを排気口３での圧
力が大気圧で運転すると、遠心圧縮ポンプ段１１および
円周流圧縮ポンプ段１４の圧縮作用により、吸気口２側
を真空状態にすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術では、排気口３側が大気圧で運転されるた
め、排気口３側から吸気口２側へ差圧による流れが生じ
る。玉軸受９，１０の支持部やモータ１９側は、排気口
３側に位置しており、大気圧側である。このため、玉軸
受９．１０の潤滑。

モータ冷却に使用される潤滑油が前記差圧により吸気口
２側に多量に引かれる。その結果、油汚染の問題が発生
する。これを防止すめためには、上部の玉軸受９の上方
に設けられている軸封装置１７に高性能のものを使用す
る必要がある。特に、大気圧から作動させる真空ポンプ
では、負荷も大きく、熱損失も大きくなるので、冷却用
も含めて潤滑油の使用量を多く必要とする。そのため、
軸封装置１７の構造が複雑化し、またシールガスの供給
バランスが少しでも狂うと、潤滑油が上昇してしまうと
いう問題があった。

さらに、高真空の仕様の場合、遠心圧縮ポンプ段１１の
上段に、軸流ターボ分子ポンプ段を設ければよいが、前
述のごとく、排気口３側が大気圧下で運転されるため、
排気口３側のポンプ段での気体の撹拌等により熱が発生
し、ポンプ段のロータ、ステータ共、相当高温に熱せら
れることが予想される。従来技術では、その熱が軸流タ
ーボ分子ポンプ段にまで伝わり、高温により性能低下を
もたらし、目標とする高真空までもって行けないことが
十分予想される。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、完全に
クリーンな真空を得ることができ、かつ構造の簡単化を
図ることができ、さらに高真空を効果的に得ることがで
き、しかも腐食ガスを使用する分野、または高温下で使
用する分野にも適用可能な真空ポンプを提供することに
ある。

（ｍ題を解決するための手段〕 前記目的を達成するため１本発明の特許請求の範囲第１
項に記載の発明では、駆動軸のラジアル方向の少なくと
も２個所と、スラスト方向の１個所を気体軸受で支持す
るとともに、前記ｙＪＡ！ＦＩＩ軸をガスタービンに連
結し、前記気体軸受とガスタービンとに、共通の圧縮気
体供給源から圧縮気体を供給するように構成している。

また、特許請求の範囲第２項に記載の発明では、前記特
許請求の範囲第１項において、圧縮気体供給源から、軸
流ターボ分子ポンプ段のステータ押さえリングの外周と
、ポンプケーシングの内周間に形成された空間にも圧縮
気体を供給するように構成している。

さらに、特許請求の範囲第３項に記載の発明では、前記
特許請求の範囲第１項または第２項において、気体軸受
とガスタービンに使用した圧縮気体の一部を、駆動軸と
ポンプ段のロータとの軸締結部に送るように構成してい
る。

さらにまた、特許請求の範囲第４項に記載の発明では、
前記特許請求の範囲第１項、第２項または第３項におい
て、ポンプケーシングやサポート類に水冷ジャケットを
設け、この水冷ジャケットに冷却水を供給するように構
成している。

〔作用〕

本発明では、駆動軸をラジアル方向に支持する少なくと
も２個所の気体軸受は、駆動軸のラジアル方向の振動お
よび負荷を非接触で支持し、同駆動軸をスラスト方向に
支持する少なくとも１個所の気体軸受は、各ポンプ段の
ロータの重量および回転により発生する流体力を非接触
で支持する。

また、駆動軸の駆動源もガスタービンとしているので、
ポンプ側に潤滑油が引かれることによる油汚染をなくす
ことができ、したがって完全にクリーンな真空を得るこ
とができる。

さらに、本発明では共通の圧縮気体供給源から、前記気
体軸受とガスタービンに圧縮気体を供給するようにして
おり、また複雑な構造の軸封装置も必要がないので、構
造を簡略化することができる。

また、本発明では遠心圧縮ポンプ段と円周流圧縮ポンプ
段の他に、軸流ターボ分子ポンプ段を設け、高真空をも
たらす軸流ターボ分子ポンプ段のステータ側にも圧縮気
体を供給するようにしているので、この軸流ターボ分子
ポンプ段のステータ側からの冷却効果が上がり、輻射に
よりロータ側の冷却も行い得るので、効果的に高真空を
得ることができる。

また、本発明ではポンプ構成部材を耐食性材料で形成し
、かつ圧縮気体の一部を、駆動軸とポンプ段のロータと
の軸締結部にも送るようにしているので、半導体製造装
置を含む、耐食ガスを使用する利用分野にも容易に適用
することが可能である。

さらにまた、ポンプケーシングやサポート類に水冷ジャ
ケットを設け、その冷却水で真空ポンプ全体を直接冷却
するようにしているので、吸気口側を高い“圧力の下で
使用した時、負荷が増大し、発熱が増加するが、冷却水
で効果的に冷却でき、したがって吸気口側を高い圧力の
下で使用する利用分野にも容易に適用することが可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。

この第１図に示す実施例の真空ポンプでは、ポンプケー
シング３０と、第１のサポート３１と、第２のサポート
３２とを一体に連結して構成されている。

前記ポンプケーシング３０には、吸気口３３が設けられ
ている。また、ポンプケーシング３０の内部には、軸流
ターボ分子ポンプ段４０と、遠心圧縮ポンプ段４７と、
円周流圧縮ポンプ段５０とが設置されている。

前記第１のサポート３１には、排気口３４が設けられて
いる。そして、この第１のサポート３１には駆動軸３５
が設けられている。

前記第１．第２のサポート３１．３２間には、ガスター
ビン３６が配置されている。

前記駆動軸３５は、この実施例ではラジアル方向の２個
所が気体軸受としての空気軸受３７゜３８で支持され、
スラスト方向の１個所である下部が他の気体軸受として
の空気軸受３９で支持されている。また、前記駆動軸３
５はガスタービン３６に連結されており、このガスター
ビン３６により回転駆動されるようになっている。

前記軸流ターボ分子ポンプ段４０は、ポンプケーシング
３０の内部にステータ押さえリング４３を介して固定さ
れたステータ４１と、駆動軸３５に取り付けられたロー
タ４２とにより構成されており、吸気口３３側に配置さ
れている。この軸流ターボ分子ポンプ段４０のステータ
押さえリング４３の外周とポンプケーシング３０の内周
間には、軸方向のＯリング４４と円周方向のＯリング４
５とにより気密を保たれた空間４６が形成されている。

前記遠心圧縮ポンプ段４７は、ポンプケーシング３０の
内部に固定されたステータ４８と、駆動軸３５に取り付
けられたロータ４９とにより構成されていて、吸気口３
３と排気口３４の中間部に配置されている。

前記円周流圧縮ポンプ段５０は、ポンプケーシング３０
の内部に固定されたステータ５１と、駆動軸３５に取り
付けられたロータ５２とにより構成されており、排気口
３４側に配置されている。

そして、前記軸流ターボ分子ポンプ段４ｏと、遠心圧縮
ポンプ段４７と、円周流圧縮ポンプ段５０とで一体形の
真空ポンプが構成されている。

前記ポンプケーシング３０および第１．第２のサポート
のアセンブリの外部には、圧縮気体供給源としての圧縮
空気供給源５３が設置されている。

この圧縮空気供給源５３からは、圧縮空気配管５４→ポ
ート５７を通じて空気軸受３７，３８゜３９に圧縮空気
が供給され、また圧縮空気配管５５→ポート５８を通じ
てガスタービン３６に圧縮空気を供給され、さらに圧縮
空気配管５６→ポート５９を通じて、ポンプケーシング
３０の内周と軸流ターボ分子ポンプ段４０のステータ押
さえリング４３の外周間に形成された前記空間４６にも
圧縮空気を供給するようになっている。

また、前記空気軸受３７，３８．３９とガスタービン３
６に使用した圧縮空気の一部を、駆動軸３５と円周流圧
縮ポンプ段５０のロータ５２等の軸締結部に流し、排気
口３４から放出するようにしている。

前記実施例の真空ポンプは、次のように運転され、作用
する。

すなわち、圧縮空気供給源５３から圧縮空気配管５５→
ポート５８→ガスタービン３６に圧縮空気を供給し、ガ
スタービン３６を回転させ、このガスタービン３６によ
り駆動軸３５を回転させる。

この時、同じ圧縮空気供給源５３からの圧縮空気配管２
５４→ポート５７→空気軸受３７〜３９に圧縮空気を供
給し、駆動軸３５のラジアル方向の２個所の空気軸受３
７．３８と、スラスト方向の１個所の空気軸受３９とに
より、非接触で支持する。

前記駆動軸３５が回転駆動されるに伴い、軸流ターボ分
子ポンプ段４０のロータ４２と、遠心圧縮ポンプ段４７
のロータ４９と、円周流圧圧縮ポンプ５０のロータ５２
とが回転する。その結果、排気口３４側が大気圧で運転
され、吸気口３３から吸い込まれた気体が軸流ターボ分
子ポンプ段４０と、遠心圧縮ポンプ段４７と、円周流圧
縮ポンプ５０とにより圧縮されつつ前記排気口３４から
直接大気に排気され、高真空が得られる。

前記空気軸受３７〜３９と、ガスタービン３６で使用さ
れた圧縮空気の一部を駆動軸３５とポンプ段のロータと
の軸締結部に流し、排気口３４から放出する。これによ
り、排気口３４側に大気圧で運転する真空ポンプにおい
て、運転中に排気口３４側から吸気口３３側に差圧によ
る流れが発生したとしも、吸気口３３側を汚染すること
なく完全にクリーンな真空を得ることができる。

そして、前述のごとく、圧縮空気の一部を軸締結部に持
って行き、さらにポンプ構成部材を耐食性を有する材料
で形成することにより、半導体製造装置を含め、腐食ガ
スを使用する利用分野にも容易に適用することができる
。

また、同じ圧縮空気供給源５３から圧縮空気配管５６→
ポー１−５９を通じて、軸流ターボ分子ポンプ段４０の
ステータ押さえリング４３の外周と、ポンプケーシング
３０の内周間に構成された空間４６にも圧縮空気を供給
する。これにより、高真空をもたらす軸流ターボ分子ポ
ンプ段４０のステータ４１側を効果的に冷却でき、その
輻射によりロータ４２側も冷却できるので、真空性能の
向上を図ることができる。

さらに、ポンプケーシング３０や第１．第２のサポート
３１．３２に水冷ジャケット（図示せず）を設け、真空
ポンプ全体を冷却水で冷却するようにしている。一般に
、吸気口３３側を高い圧力の下で使用すると、負荷が増
大し、発熱が増加するが、前述のごとく、水冷ジャケッ
トを設け、その冷却水で真空ポンプ全体を直接冷却する
ことにより、吸気口３３側を高い圧力で使用する利用分
野にも容易に適用することができる。

〔発明の効果〕 以上説明した本発明によれば、駆動軸をラジアル方向に
支持する少なくとも２個所の気体軸受は、駆動軸のラジ
アル方向の振動および負荷を非接触で支持し、同駆動軸
をスラスト方向に支持する少なくとも１個所の気体軸受
は、各ポンプ段のロータの重量および回転により発生す
る気体力を非接触で支持し、また駆動軸の駆動源もガス
タービンとしているので、ポンプ側に潤滑油が引かれる
ことによる油汚染をなくすことができ、したがって完全
にクリーンな真空を得ることができる効果がある。

さらに、本発明によれば、共通の圧縮気体供給源から、
前記気体軸受とガスタービンに圧縮気体を供給するよう
にしており、また複雑な構造の軸封装置も必要がないの
で、構造を簡略化し得る効果がある。

また、本発明によれば、遠心圧縮ポンプ段と円周流圧縮
ポンプ段の他に、軸流ターボ分子ポンプ段を設け、高真
空をもたらす軸流ターボ分子ポンプ段のステータ側にも
圧縮気体を供給するようにしているので、この軸流ター
ボ分子ポンプ段のステータ側からの冷却効果が上がり、
輻射によりロータ側の冷却も行い得るので、効果的に高
真空が得られる効果がある。゛ また１本発明によれば、ポンプ構成部材を耐食性材料で
形成し、かつ圧縮気体の一部を、駆動軸とポンプ段のロ
ータとの軸締結部にも送るようにしているので、半導体
製造装置を含む、耐食ガスを使用する利用分野にも容易
に適用し得る効果がある。

さらにまた、本発明によれば、ポンプケーシングやサポ
ート類に水冷ジャケットを設け、その冷却水で真空ポン
プ全体を直接冷却するようにしているので、吸気口側を
高い圧力の下で使用した時、負荷が増大し、発熱が増加
する用途においても、冷却水で効果的に冷却でき、した
がって吸気口側を高い圧力の下で使用する利用分野にも
容易に適用し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は従
来技術を示す縦断面図である。 ３０・・・ポンプケーシング、３１．３２・・・第１．
第２のサポート、３３・・・吸気口、３４・・・排気口
、３５・・・駆動軸、３６・・・ガスタービン、３７．
３８・・・ラジアル方向の気体軸受としての空気軸受、
３９・・・スラスト方向の気体軸受としての空気軸受。 ４ｏ・・・軸流ターボ分子ポンプ段、４６・・・軸流タ
ーボ分子ポンプ段のステータ押さえリングの外周とポン
プケーシングの内周間の空間、４７・・・遠心圧縮ポン
プ段、５０・・・円周流圧縮ポンプ段、５３・・・圧縮
気体供給源としての圧縮空気供給源、５４〜５６・・・
圧縮空気配管、５７〜５９・・・ポート。 乎　２Ｉ７１ ／２ ３α　を−タつ一部 りｂ　　七−タステータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸気口と排気口とを有するポンプケーシングの内部
   に、回転自在に駆動軸を支持し、前記吸気口側から排気
   口側に向かって、前記ポンプケーシングの内部に固定さ
   れたステータと、駆動軸に取り付けられたロータとによ
   り構成された軸流ターボ分子ポンプ段と、遠心圧縮ポン
   プ段と、円周流圧縮ポンプ段とを順次連設した一体形の
   真空ポンプにおいて、前記駆動軸のラジアル方向の少な
   くとも２個所と、スラスト方向の１個所を気体軸受で支
   持するとともに、前記駆動軸をガスタービンに連結し、
   前記気体軸受とガスタービンとに、共通の圧縮気体供給
   源から圧縮気体を供給するように構成したことを特徴と
   する真空ポンプ。