JPH03233193A

JPH03233193A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JPH03233193A
Application number: JP2512290A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Murakami; 村上　義夫; Tetsuya Abe; 哲也阿部; Satoshi Hata; 聰秦
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JP2808470B2

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、真空ポンプ及びその運転方法に関するもので
ある。

（従来の技術）従来の真空ポンプを第３図により説明すると。

（１）がロータ、（２）がハウジング、（＾）が同ハウ
ジング（２）の上部に設けた吸気口、（Ｅ）が同ハウジ
ング（２）の上下中間部に設けた排気口、　（７）　（
７）が上記ロータ（１）を回転可能に支持するポールベ
アリング、　（１０）が上記ロータ（１）と上記ハウジ
ング（２）とに設けたモータロータ、　（ｌｌａ）　（
１２ａ）が上記ロータ（１）の上部に上下多段に設けた
各ポンプ圧縮段の回転翼、　（ｌｌｂ）　（１２ｂ）が
同各ポンプ圧縮段の回転翼（ｌｌａ）　（１２ａ）の周
りの上記ハウジング（２）内に上下多段に設けたステー
タ、（Ｄ）が上記ハウジング（２）の上下中間部に設け
た気体導入口、　（１Ｂ）が上記吸気口（Ａ）から吸入
する気体とは種類の異なる気体を上記気体導入口（Ｄ）
からハウジング（２）内のポンプ圧縮段へ導入する気体
導入路で、モータロータ（１０）により、各ポンプ圧縮
段の回転翼（ｌｌａ）　（１２ａ）を有するロータ（１
）を回転させて。

気体を吸入口（Ａ）からハウジング（２）内へ吸入する
一部、同気体とは種類の異なる気体を気体導入口（Ｄ）
→気体導入路（１８）を経てハウジング（２）内のポン
プ圧縮段へ吸入し、またこれらの吸入した気体を排気口
（Ｅ）からハウジング（２）外の大気へ直接排気するよ
うにしている。

（発明が解決しようとする課題）前記第３図に示す従来の真空ポンプでは、吸入口（Ａ）
からハウジング（２）内へ吸入する気体の分子量が小さ
い場合に１分子量の大きい気体を１つの気体導入系であ
る気体導入口（Ｄ）→気体導入路（１８）を経てハウジ
ング（２）内のポンプ圧縮段へ導入しているが、第２図
の真空ポンプの各種気体に対する排気性能解析結果から
明らかなように排気性能は、気体の分子量に加え、粘性
係数、各圧縮段の圧力、気体温度（気体の熱伝導係数、
熱伝達係数）及びポンプ形式（遠心段、渦流段等）に大
きく影響される。気体分子量のみに着目し、しかも気体
導入路が１系統のみでは、定常時は勿論。

圧力が変化する過渡時にも、各ポンプ圧縮段で最適なポ
ンプ作用を行うことができない。

また気体中には、腐食性、放射線性等のように一般金属
材料及び油類を劣化させる特性をもつものや、２００〜
３００°Ｃ以下では凝固してしまうものがあるが、第３
図に示すように金属材製ロータ（１）と金属材製ステー
タ（ｌｌｂ）　（１２ｂ）と金属材製ボールベアリング
（７）とを有する真空ポンプでは。

材料強度が早期に低下して、真空ポンプが破壊する。ま
た軸受特性低下により回転性能が低下して。

この点からも真空ポンプとして動作しなくなるという問
題があった。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その
目的とする処は、定常時は勿論、圧力が変化する過渡時
にも、各ポンプ圧縮段で最適なポンプ作用を行うことが
できる。また真空ポンプの耐久性を向上できる真空ポン
プ及びその運転方法を提供しようとする点にある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために９本発明は、吸気口と排気
口とを有するハウジングと、同ハウジング内にその軸線
に沿い配設したセラミックス製ロータと、同ロータの周
りの上記ハウジング内に上下多段に配設した複数のステ
ータと、上記ロータを回転可能に支持する気体軸受と、
上記ロータを駆動する気体タービンとを有し、上記吸入
口から上記ハウジング内へ吸入した気体を上記排気口か
ら大気へ直接排気する真空ポンプにおいて、前記吸入口
から吸入する気体とは種類の異なる複数種類の気体を前
記ハウジング内のポンプ圧縮段へ導入する複数個の気体
導入口を前記吸入口よりも下流側の前記ハウジングに設
けている。

前記真空ポンプにおいて、吸入する気体とは種類の異な
る複数種類の気体を前記各気体導入口から前記ハウジン
グ内のポンプ圧縮段へ導入するに当たり９分子量、粘性
係数、比熱比、熱伝導係数。

熱伝達係数が異なる気体を気体導入口毎に混合比。

質量流量を変化させて、導入させる。

（作用）本発明の真空ポンプ及びその運転方法は前記のように構
成されており、Ｗ＆導入口ら吸入する気体の分子量が小
さい場合、粘性係数が小さい場合。

或いは流域（分子流、中間流、スリップ流、粘性流）が
変化する過渡状態の場合、ハウジング外から各ポンプ圧
縮段へ分子量の大きな気体、粘性係数の大、きな気体、
またはこれら各種気体よりなる混合気体を各気体導入口
からハウジング内へ導入する一部、混合比、質量流量を
各ポンプ圧縮段の圧力条件に合わせコントロールし、各
ポンプ圧縮段の圧力比を大きくして、吸気口の圧力を充
分に低くする。またロータをセラミックス材料により構
成し、ロータの軸受に非接触の気体軸受を使用しており
、真空ポンプの耐久性が向上する。

（実施例）次に本発明の真空ポンプを第１図に示す一実施例により
説明すると、（１）がセラミックス製ロータ。

（２）がハウジングで、同ハウジング（２）が中間部（
２ａ）と上部（２ｂ）と下部（２ｃ）とに構成されてい
る。

また（Ａ）が同ハウジング（２）の上部（２ｂ）に設け
た吸気口、（Ｅ）が同ハウジング（２）の中間部（２ａ
）に設けた排気口、　（７ａ）　（７ｂ）　（７ｃ）が
上記ロータ（１）を回転可能に支持する気体軸受、　（
１０）が上記ロータ（１）に設けた気体タービン、　（
１２）が上記ロータ（１）の上部（２ｂ）に上下多段に
設けた各ポンプ圧縮段回転翼の周りの上記ハウジング（
２）（上部（２ｂ）　）内に上下多段に設けたセラミッ
クス製ステータ。

（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）が上記吸気口（Ａ）から吸入す
る気体とは種類の異なる複数種類の気体を上記ハウジン
グ（２）内の中間ポンプ段へ導入する複数個の気体導入
口で、同各気体導入口（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）がハウジ
ング（２）の中間部（２ａ）及び上部（２ｂ）に穿設さ
れている。

なお（３ａ）　（３ｂ）は冷却水流路である。

次に前記第１図に示す真空ポンプの作用を具体的に説明
する。気体タービン（１ｏ）により、遠心段回転質を有
するロータ（１）を回転させて、気体を吸入口（Ａ）か
らハウジング（２）内へ吸入する一方。

同気体とは種類の異なる気体を気体導入口（Ｂ）　（Ｃ
）（０）を経てハウジング（２）内の各ポンプ圧縮段へ
吸入し、またこれらの吸入した気体を排気口（Ｅ）から
ハウジング（２）外の大気へ直接排気する。このとき、
各ポンプ圧縮段の内部では、吸入口（Ａ）から吸入され
る気体と、圧力差により排気口（Ｅ）から逆流する気体
とが混合して、排気口（Ｅ）に近い程、気体の質量流量
が小さく、また吸気口（Ａ）に近い気体に比べると圧縮
されているので１体積流量が小さく、各ポンプ圧縮段で
の気体の流れ状態が異なる。そのため、各ポンプ圧縮段
毎に気体導入口（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）を設けて、気体
の流れ状態に対して独立に導入する気体の特性、質量流
量を変えて、排気特性を最適にコントロールする。また
吸気口（Ａ）の近くは、気体の流れ状態が分子流、中間
流で、この分子流、中間流の領域には１分子量の大きい
混合気体を導入して、排気特性を向上させる。一方、排
気口（Ｅ）の近くは、気体の流れ状態がスリップ流、粘
性流で、このスリップ流、粘性流の領域には、粘性係数
の大きい気体を導入して、排気特性を向上させる。また
真空ポンプでは。

風損による発熱が大きいので、熱伝導係数、熱伝達係数
の−大きい混合気体を導入して、冷却効果を高め、熱変
形を小さくして、これにより１組立公差を大きく取れる
ようにする。また材料及び油の特性を低下させたりする
気体を混合気体として利用できるようにロータ（１）及
びステータ（１２）をセラミックス材より構成し、気体
軸受（７ａ）　（７ｂ）　（７ｃ）によりロータ（１）
を回転可能に支持して、オイルフリー化を達成している
。

（発明の効果）本発明の真空ポンプ及びその運転方法は前記のように吸
入口から吸入する気体の分子量が小さい場合、粘性係数
が小さい場合、或いは流域（分子流、中間流、スリップ
流、粘性流）が変化する過渡状態の場合、ハウジング外
から各ポンプ圧縮段へ分子量の大きな気体、粘性係数の
大きな気体。

またはこれら各種気体よりなる混合気体を各気体導入口
からハウジング内へ導入する一部、混合比。

質量流量を各ポンプ圧縮段の圧力条件に合わせコントロ
ールし、各ポンプ圧縮段の圧力比を大きくして３吸気口
の圧力を充分に低くするので、定常時は勿論、圧力が変
化する過渡時にも、各ポンプ圧縮段で最適なポンプ作用
を行うことができる。

またロータをセラミックス材料により構成し、ロータの
軸受に非接触の気体軸受を使用しており。

真空ポンプの耐久性を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる真空ポンプの一実施例を示す縦
断側面図、第２図は真空ポンプの各種気体に対する排気
性能解析結果を示す説明図、第３図は従来の真空ポンプ
を示す縦断側面図である。（１）・・・セラミックス製ロータ、（２）・・・ノ飄
つジング、　（２ａ）　　・・・　ハウジング（２）の
中間部。（２ｂ）・・・ハウジング（２）の上部、　（２ｃ）　
　・・・ハウジング（２）の下部、（７ａ）（７ｂ）（
７Ｃ）・・・気体軸受、　（１０）・・・気体タービン
、　（１２）・・・セラミックス製ステータ、（Ａ）・
・・吸気口、　（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）・・・気体導入
口、（Ｅ）・・・排気口。

Claims

【特許請求の範囲】１）吸気口と排気口とを有するハウジングと、同ハウジ
ング内にその軸線に沿い配設したセラミックス製ロータ
と、同ロータの周りの上記ハウジング内に上下多段に配
設した複数のステータと、上記ロータを回転可能に支持
する気体軸受と、上記ロータを駆動する気体タービンと
を有し、上記吸入口から上記ハウジング内へ吸入した気
体を上記排気口から大気へ直接排気する真空ポンプにお
いて、前記吸入口から吸入する気体とは種類の異なる複
数種類の気体を前記ハウジング内のポンプ圧縮段へ導入
する複数個の気体導入口を前記吸入口よりも下流側の前
記ハウジングに設けたことを特徴とする真空ポンプ。２）吸気口と排気口とを有するハウジングと、同ハウジ
ング内にその軸線に沿い配設したセラミックス製ロータ
と、同ロータの周りの上記ハウジング内に上下多段に配
設した複数のステータと、上記ロータを回転可能に支持
する気体軸受と、上記ロータを駆動する気体タービンと
を有し、上記吸入口から上記ハウジング内へ吸入した気
体を上記排気口から大気へ直接排気する真空ポンプにお
いて、種類の異なる複数種類の気体を前記各気体導入口
から前記ハウジング内のポンプ圧縮段へ吸入するに当た
り、分子量、粘性係数、比熱比、熱伝導係数、熱伝達係
数が異なる気体を気体導入口毎に混合比、質量流量を変
化させて、導入させることを特徴とした真空ポンプの運
転方法。