JPH0291499A - 多段円周流形真空ポンプ - 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、排気口を大気圧とする真空ポンプに係り、特
に食品・半導体製造装置などにおいて、製作の容易性の
向上と、清浄な真空を作り出すのに好適な真空ポンプに
関する。

〔従来の技術〕

従来の排気口を大気圧とするターボ形真空ポンプとして
は、たとえば特開昭６２−１１３８８７号公報に記載さ
れたものが提案されている。

すなわち、特開昭６２−１１３８８７号公報に記載され
たターボ形真空ポンプは、第８図に示すごときもので、
１１はハウジングにして、吸気口１１Ａおよび排気口１
１Ｂを有し、その内部には、軸受２１を介して回転自在
に回転軸１２を支持している。

また上記ハウジング１１はその内部に遠心ポンプ段１３
および円周流ポンプ段１４を上記吸気口１１＾から排気
口１１Ｂに向って順次配設している。

上記遠心ポンプ段１３は、ハウジング１１の内壁に固定
されたデイフユーザ固定板１３Ｂと、回転軸１２に固嵌
支持された羽根車１３＾とを交互に組合せて構成されて
いる。また上記遠心ポンプ段１３は、第９図（ａ）、　
（ｂ）に示すように１表面に回転方向に対して内向きの
羽根車１６を複数個有し、かつ回転軸１２に固嵌支持さ
れたオープン形羽根車１３＾と第９図（ａ）、　（ｃ）
に示すように、ハウジング１１の内壁に固定され、かつ
羽根車１３＾の裏面（羽根車１６を設けていない面）と
対向する面に回転方向に対して内方向きの羽根１７を複
数個設けた固定板１３．とを交互に直列に配置して構成
されている。

上記円周流ポンプ段１４は、ハウジング１１の内壁に固
定された固定板１４．と１回転軸１２に固嵌支持された
羽根車１４Ａとを交互に組合わせて構成されている。ま
た、上記円周流ポンプ段１４は、第１０図（ａ）、　（
ｂ）に示すように、回転軸１２に固嵌支持され。

かつ外周面に複数個の羽根１８を放射状に設置した羽根
車１４＾と、第１０図（ａ）、　（ｃ）に示すように、
ハウジング１１の内壁に固定され、かつ羽根車１４Ａの
表面（羽根車１８を設けている面）と対向する面にＵ字
状の溝１９を有する固定円板１４Ｂとを交互に直列に配
置して構成されるとともに、第１０図（ａ）。

（ｃ）に示すようにＮ１９の終端部に孔１９ａを穿って
通風路２０を形成している。

一方、回転４ｉ１！１１２は、高周波モータ１５によっ
て駆動される。

上記のように構成された真空ポンプは、遠心ポンプ段１
３が主として分子流、中間流圧力域で作動し、円周流ポ
ンプ段１４が粘性流圧力域で作動して真空側を汚染しな
いクリーンな排気をするようにしたものが提案されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の真空ポンプにあっては、第８図に示すように、羽
根車１３＾とデイフユーザ固定板１３Ｂおよび羽根車１
４＾と固定板１４Ｂがそれぞれ軸方向に交互に設置され
ているので、デイフユーザ固定板１３Ｂと固定板１４．
とは二つ割差込構造としなければならなかった。

羽根車と固定板とくに羽根車１４Ａと固定板１４Ｂは、
所定の細隙を保持しつつ運転しなければ十分なポンプ性
能が得られないのであるが、固定板１４Ｂを複雑な構成
とした二つ割差込構造にすると、加工精度の維持が難し
く、上記細隙の確保ひいてはポンプ性能の確保に問題が
あった。

本発明の目的は、製作および各部の寸法管理が容易で製
作上の諸要因による性能のばらつきを小さくすることを
可能とした多段円筒流形真空ポンプを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発明の多段円周流形真空ポ
ンプにおいては１円周流羽根車を円筒階段状の回転体と
、該回転体の階段の凸部角に同上に固定された複数枚の
羽根とから構成し、ステータを上記円周流羽根車にｍ隙
をもって対向させ。

内面階段上の凹部角に円周流ポンプ流路を形成し、該各
段の円周流ポンプ流路を直列に連通して一体形に構成し
たものである。

また、各段の円周流羽根車は、ステータとの対向間隙の
管理を容易にして大きな圧縮比を得るため、各段の羽根
の外半径の段差を該羽根の半径方向の高さよりも小さく
するか、もしくは等しくまたは大きくするかのいずれか
一方に構成されたものである。

〔作　用〕

上記のように構成された多段円周流形真空ポンプにおい
ては、円周流形羽根車の回転体を階段状に形成し、該回
転体の階段凸金部の周上に複数の羽根を装着したので、
各段の羽根車間に固定板がはさまれることなく一体形の
ステータに羽根車を軸方向から抜きさしできる。

また、ステータを一体階段状に構成することによりステ
ータの加工精度を向上することができるので１羽根車と
ステータとの細隙を所定寸法に管理することが容易とな
り、これによって性能のばらつきの小さいポンプを製作
することができる。

さらにポンプ流路を従来実績のあるポンプの流路と同一
形状に形成することができるので、従来と同等のポンプ
性能を保持することができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例である多段円周流形真空ポンプ
を示す第１図乃至第６図に基づいて説明する。

第１図に示すように、本実施例における真空ポンプは１
円周流羽根車３０．ステータ３１およびフタ３２からな
るポンプ部と、ハウジングｌｌ内に軸受２１によって回
転自在に遊嵌支持された回転軸１２および該回転軸１２
上の高周波モータ１５からなる駆動部を備えている。

上記円周流羽根車３０は、第２図（ａ）に示すように、
一方向の円筒階段状に形成され、各円筒階段状の凸部の
角には、複数枚の羽根３３が固定されている。

上記ステータ３１は、第２図（ａ）　、　（ｂ）に示す
ように１円周流羽根車３０に細隙をもって対向し、かつ
円周流羽根車３０の羽根３３を囲むように通風路３４と
、該通風路３４に接続する吸入口３４＾および排出口３
４Ｂを両側にはさむように形成する仕切部３５とを設置
している。

このように、上記円周流羽根車３０および上記ステータ
３１は、一方向の円筒階段状で対向しているので、円周
流羽根車３０およびステータ３１は、各々一体成形にて
形成した場合でも、軸方向へ抜きさしして分解組立を行
うことができる。

つぎに本実施例の作用について説明する。

吸気口１１Ａから吸入された気体は、吸入口３４Ａから
通風路３４内に入り１円周流羽根車３０の羽根３３間に
流入すると、高速で回転する羽根３３により気体が周方
向の速度を得て遠心力によって羽根３３間から半径方向
に排出され、通風路３４内で減速して圧力回復をしたの
ち、第２回（ａ）に矢印にて示すように渦を描いて再び
羽根３３間に入る。

ついで、気体は１通風路３４を通り抜ける間に上記の作
用を数回繰返し、通風路３４内をらせんねじ状に流れて
円周流羽根車３０から十分エネルギーを取得できる６ したがって、本実施例では高い圧縮比を発生することが
できる。

また本実施例における羽根車３３および通風路３４の形
状は第２図（ａ）と、従来実績のある第１０図（ｃ）と
を比較すれば明らかなように従来実績のある羽根車１８
および通風路２０とほぼ同一に形成されているから、安
定した良いポンプ性能を得ることができる。

さらに羽根３３は、製作の容易性を重視する場合には、
第２図（ｃ）に示すように直線状に形成すればよく、ポ
ンプの性能の向上を重視する場合にはたとえば渦流入側
の羽根車３３の先端を第３図に示すように流れ方向に合
せて曲線状に形成すればよ塾１゜ また円周流羽根車３０と、ステータ３１の間の細隙の大
きさがポンプ性能と悪化させる度合は、股間シール３４
ｃの部分が大きく、羽根３３間に圧縮した気体を閉じ込
めた羽根車３３が通過する仕切部３５の＠＠３５＾の影
響は比較的小さい。

本実施例では、第２図（ａ）に示すように、性能低下を
生じやすい段間シール３゛４ｃの細隙は半径方向の隙間
だけなので、この隙間の管理が重要で軸方向の隙間は多
少広くてもよい。

そこで、股間シール３４ｃの半径方向の隙間を広くした
い場合には、ポンプの形状を第４図に示すように形成す
ることによって股間シール３４ｃの細隙を軸方向の隙間
だけにすればよいことになる。

すなわち第４図に示すように、股間シール３４ｃを半径
方向に形成することによって段間シール３４ｃの細隙は
軸方向の隙間だけにすることができ、これによって各段
のポンプ性能の低下を防止することができる。

また、第２図（ａ）に示すように股間シール３４ｃの細
隙が半径方向に隙間を有する場合、第５図【−示すよう
に１羽根車３０の段差を羽根車３３の高さよりも小さく
形成することが考えられる。

この場合には、段間シール３４ｃの細隙が半径方向に隙
間を有するため、ポンプの性能は若干低下するが、その
反面、それぞれ円周流の吸入口３４Ａおよび排出口３４
Ｂを有する各段の円周流羽根車３０の半径比が一定の場
合よりも羽根車３０の段差量を小さくすることができ、
これによってポンプの段数を多くすることができるので
、結局、より大きな圧縮比を得ることができる。

さらに、従来、たとえば米国特許第４３２５６７２号公
報に記載されるように復熱式ターボ機械が発明されてい
る。

この復熱式ターボ機械は高い圧縮比を得られやすい特徴
を有している。

そこで、第２図（ａ）に示すように段間シール３４ｃの
細隙が半径方向に有するポンプにおいて、第６図（ａ）
、　（ｂ）に示すように上記復熱式ターボ機械に使用さ
れている円周流ポンプ段の羽根３３およびコア３６を円
周流羽根車３０の各階段状の角に設置することが考えら
れる。

この場合には、股間シール３４ｃの細隙が半径方向に隙
間を有するため、ポンプ要素の特質上高い圧縮比が得ら
れやすいので、結局ポンプの段数を少なくすることがで
きる。

つぎに本発明の他の一実施例である多段円周流形真空ポ
ンプを示す第７図について説明する。

第７図に示すように、本発明実施例と第１図に示す実施
例との相違点は、排気口ｌＩＢを有するハウジング１１
内に第１図に示す羽根車３０．ステータ３１からなる円
周流ポンプ段１４′の他に従来の第８図に示す遠心ポン
プ段１３を設置した点であり、その他は第１図と同一で
あるから、第１図と同一符号をもって示す。

第１図に示す実施例においては、既に説明したように円
周流ポンプ段１４′が気体の流れに速度エネルギーを与
えて圧力に変換する作用で高圧縮比を得ることができる
。

したがって、粘性流圧力域では、良い性能を発揮するこ
、とができるが、中間流や分子流の圧力域では作用が弱
くなってしまう。

そのため、真空ポンプの到達圧力は、粘性流が保持され
る数Ｔｏｒｒ以上に限定される。

そこで、第７図に示す本実施例においては、分子流圧力
域までの到達圧力を得るために１円周流ポンプ段１４′
の低圧側に従来の中間流９分子流用ポンプである遠心ポ
ンプ第１３を設置したのである。

したがって、遠心ポンプ段１３と円周流ポンプ段１４′
の間の圧力を数Ｔｏｒｒとすると、本実施例の真空ポン
プにおいては、その到達圧力が１０−４ないしｔｏ’−
５Ｔｏｒｒ程度にすることができる。

また本実施例における羽根３３および通風路３４の形状
は、第２図（ａ）と従来実績のある第１Ｏ図（ａ）とを
比較すれば明らかなように、従来実績のある羽根車１８
および通風路２０とほぼ同一であるから、安定した良い
ポンプ性能を得ることができる。

これに加えて１本実施例における羽根３３は、第２図（
ｅ）および第３図に示すように、製作性およびポンプの
性能の重視に応じた形状を形成することができる。

つぎに１円周流羽根車３０と、ステータ３１の間の細隙
の大きさがポンプ性能を悪化させる度合は。

段間シール３４ｃの部分が大きく、羽根３３間に圧縮し
た気体を閉じ込めた羽根車３３が通過する仕切部３５の
細隙３５Ａの影響は比較的小さい。

本実施例では、第２図（ａ）に示すように性能低下を生
じやすい段間シール３４ｃの細隙は半径方向の隙間だけ
なので、この隙間の管理が重要で、軸方向の隙間は多少
広くてもよい。

逆に半径方向の隙間を広くしたい場合には、ポンプの形
状を第４図に示すように、股間シール３４ｃの細隙を軸
方向の隙間だけにすればよい。

なお、本実施例においては遠心ポンプ段を用いたが、こ
れに限定されるものでなく、たとえば分子ドラッグポン
プ作用を有する軸流ねじポンプや羽根高さの低い軸流分
子ポンプを用いることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、円周流ポンプの流路形
状を従来の実績のある形状に保持しながら多段羽根車を
円筒一方向階段状にし、ポンプの性能を低下させずに従
来二つ割形の複雑な形状しか実施できなかったステータ
を一体成形状に形成可能にしたので、ポンプの製作の容
易性の向上ひいては大幅なコスト低減をはかることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である多段円周流形真空ポン
プを示す縦断面図、第２図（ａ）は第１図に示す円周流
羽根車の羽根付近の拡大縦断面図、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）のＡ矢視拡大断面平面図、第２図（ｃ）は第２
図（ａ）をＢ矢視拡大した羽根を示す断面図、第３図は
、羽根の他の一実施例を示す断面図、第４図は本発明の
他の一実施例である多段円周流形真空ポンプの羽根付近
を示す拡大縦断面図、第５図は本発明のさらに他の一実
施例である多段円周流形真空ポンプの羽根付近を示す拡
大縦断面図、第６図（ａ）は本発明のさらに他の一実施
例である多段円周流形真空ポンプの羽根付近を示す拡大
縦断面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図
、第７図は本発明の他の一実施例である多段円周流形真
空ポンプを示す縦断面図、第８図は従来の多段円周流形
真空ポンプを示す縦断面図。 第９図は第８図に示す遠心ポンプ段の拡大図にして、そ
の（ａ）は縦断面図、その（ｂ）はその（ａ）のＡ矢視
図、その（Ｃ）はその（ａ）のＢ矢視図、第１０図は、
第８図に示す円周流ポンプ段の拡大図にして、その（、
）は、縦断面図、その（ｂ）はその（ａ）のハ矢視図、
その（Ｃ）はその（ａ）の二矢視図である。 １１・・・ハウジング、ＩＩＡ・・・吸気口、１１Ｂ・
・・排気口、１３・・・遠心ポンプ段、１４′・・・円
周流ポンプ段、１２・・・回転軸、１５・・・高周波モ
ータ、３０・・・円周流羽根車、３１・・・ステータ、
３４・・・通風路、３４＾・・・吸入口、３４Ｂ・・・
排出口、３５・・・仕切部。 代理人弁理士　　秋　本　正　実 第 図 第２図 ３３−−−Ｎａ禄 １１−・・ハフジンク゛　１２−−−一固転軸　　　　
３ｏ−−一円肩丸羽、猥車１１Ａ−−−ＩＪに北口　　
　＋５−−−−ＡＦＩＩＩ波（−夕　　３１・−ステー
タ１旧−掃気口　　２１−・−粕受　　　　３２−−−
フグ第 図 第 図 第 図 ３３−朋祖 ３５−・う士切背 第 図 １１−一一ハフジング １１Ａ−・ｖＬ九口 ＩＢ・−・捏丸口 １２−　　回転軸 １３−−一違Ｉυポンプｆｉ　　　２１−−一釉受１４
−−−ＦＩＭＬＴ：／７°ｖ　　３ｏ−ｎ周＊ｑａ牟ｌ
５−−一為肩；皮モータ　　　　３１−・ステータ（ｂ
） ３１−一−スナータ ３３−朋猥 ３６−・コア 第 図 （Ｃ） 第 １゜ 図 （ｂ） 旧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気口および排気口を有するハウジングと、該ハウ
   ジング内に回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に
   支持された多段の円周流羽根車と、上記ハウジング内に
   該円周流羽根車とともに、多段の円周流ポンプを形成す
   るステータとを備え、上記吸気口から吸入した気体を排
   気口から大気に排出する多段円周流形真空ポンプにおい
   て、上記円周流羽根車を円筒階段状の回転体と、該回転
   体の階段の凸部角に周上に固定された複数枚の羽根とか
   ら構成し、上記ステータを上記円周流羽根車に細隙をも
   って対向させ、内面階段状の凹角部に円周流ポンプ流路
   を形成し、該各段の円周流ポンプ流路を直列に連通した
   一体形に構成した多段円周流形真空ポンプ。 ２、各段の円周流形羽根車は、各段の羽根の外半径の段
   差を該羽根の半径方向の高さよりも大きくするかもしく
   は等しくするかのいずれか一方に構成された請求項１記
   載の多段円周流形真空ポンプ。 ３、各段の円周流形羽根車は、各段の羽根の外径の段差
   を該羽根車の半径方向の高さよりも小さく構成された請
   求項１記載の多段円周流形真空ポンプ。