JPH04276197A - マルチターボ型真空ポンプ - Google Patents
マルチターボ型真空ポンプInfo
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Classifications
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-
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-
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
一気に大容量の排気を行なうことができる大容量のマル
チターボ型真空ポンプに関する。
おいて、高真空ポンプ15はターボ分子ポンプであり、
補助ポンプ16と配管17で接続されている。高真空ポ
ンプ15で圧縮されたガスは配管17を介し補助ポンプ
16でさらに圧縮され、外部に排気される。
気容量を大きくするためには、気体の掻き込み面積を大
きくし、かつ、その回転翼の回転速度を大きくする必要
がある。掻き込み面積を大きくするためには、回転翼の
直径を大きくして面積その物を大きくすると共に高真空
側の翼の傾き角度αをほぼ40〜45°にして、気体の
分子が翼列に飛び込む開口面積とその排気効率を大きく
することが必要である。
、図4及び図5に示すように、放射状に広がっており、
外径側に行く程放射状の回転翼片18aの隙間は広がっ
てしまい、結局は図6に示すように、上部から下部が見
えるようなシースルーの状態となる。回転翼の外径周速
は材料強度上の制限から300〜400m/s程度が限
界であるが、軽ガス(水素,ヘリウム等)の気体の分子
速度は1000〜1500m/sと早いため、シースル
ー部があれば、その隙間を自由に通過出来るので圧縮・
排気の効率は悪くなる。
回転翼片18aの傾き角度αを小さくし、また回転翼片
18aの軸方向長さを長くすることが必要になるが、前
者では排気容量を低下させ、後者では回転体が長くなり
回転性能面・コスト面等の不具合が生じる。また、回転
翼片18aの傾き角度αを外周にいくにつれて変えてい
くという方法もあるが、製作コスト及び遠心力によるね
じりモーメントの発生等の不具合がある。
の解析結果を図8に示す。以上のような制限から、現在
市販されているターボ分子ポンプの排気容量は数千 l
/sec程度であり、最近発表されたものでも2万 l
/sec程度に止まっている。また、その圧縮比は低く
、数Torr程度までしか圧縮できないために、大気圧
排気するには、図3に示すように補助ポンプを排気側に
連結した二段構成にする必要があった。
により、大容量で、かつ、大気圧排気可能なマルチター
ボ型真空ポンプを提供しようとするものである。
真空ポンプは次の手段を講じた。 1 吸気口及び排気口を設けたケーシングの内部に、
複数のターボ型回転体を多軸に内蔵した。 2 前記1の本発明において、ターボ型回転体の一つ
はターボ分子ポンプであり、その最下段翼の下方に複数
のターボ型回転体を円周状に配置した。 3 前記2の本発明において、ターボ分子ポンプの最
下段の下方に配置された複数のターボ型回転体の各々は
、スパイラル方向の溝を設けた回転円盤を多段に組合せ
た粘性真空ポンプである。
転体を多軸に吸気口と排気口をもつケーシング内部に内
蔵しているために、途中の配管を必要とせず、複数のタ
ーボ型回転体によって効率の良い排気が行なわれ、かつ
小型で大容量の排気が可能になる。
最下段翼の下方に複数のターボ回転体を配置したことに
よって、前記1の本発明の作用に加えて、ガスがターボ
分子ポンプ翼間を通過して逆拡散することが防止される
。また、複数のターボ回転体は円周状に配置されており
、ターボ回転体は小さいスペースに配置されると共に、
ターボ分子ポンプの翼径を大きくして排気量を大きくし
ガスの圧縮比を向上させることができる。
用に加えて、気体の分子としての挙動を利用して排気す
るターボ分子ポンプの最下段翼の下方には、スパイラル
方向の溝をもつ回転円盤を多段に組合せ、気体の粘性を
利用して圧縮し、スパイラル方向の溝によって排気を行
なう複数の粘性真空ポンプが配置されており、気体の相
異る特性を利用して連続的に高圧縮比の排気が行なわれ
る。
明する。本実施例はメインターボをターボ分子ポンプと
し、サブターボを粘性ポンプとしたマルチターボ型真空
ポンプに係る。
端にもつケーシング4の中にメインターボ回転体6及び
多段のメインターボ静翼5を上下方向に配し、メインタ
ーボ回転体6はメインターボ軸受9でラジアル方向とス
ラスト方向を支持され、メインターボモータ8で駆動さ
れる。また、停止時、異常時にはメインターボ危急軸受
7に接触して安全に停止できる構造としている。また、
各メインターボ回転体6には多段の放射状のメインター
ボ回転体動翼6aが取付けられており、各メインターボ
回転体の動翼6aはケーシング4に固定されたメインタ
ーボ静翼5間に配置され、両者の相互作用により気体分
子を下向きに叩き落とすことにより真空排気を行うよう
になっている。
方には複数台のサブターボ回転体11が円周状に配置し
てあり、これらは全てケーシング4の中に内蔵され、多
軸で非接触に回転できる構造となっている。サブターボ
回転体11は、上端にサブターボ吸気口2をもちケーシ
ング4内に配置されたサブターボケーシング12の中に
入っており、サブターボ軸受14でラジアル方向とスラ
スト方向を支持され、サブターボモータ13により駆動
されるようになっている。サブターボ回転体11には多
段のサブターボ回転体動翼11aがついており、各サブ
ターボ回転体動翼11aは、図2に示すように、その上
下の面の全面に等間隔に設けられたスパイラル状の複数
の溝11bを有する円盤形状をしている。そのサブター
ボ回転体動翼11aと互い違いに組み合わさった状態で
サブターボケーシング4内に固定されたサブターボ静翼
10が配置されている。またケーシング4の下部には、
大気側のサブターボ排気口3が設けられている。
(FRP)、繊維強化セラミックス(FRC)等の複合
材料で作られて高周速回転を可能としており、また大気
側のサブターボ回転体11はセラミックスで作られ、熱
による膨張を小さくなるようにしている。また、メイン
ターボ軸受9は磁気軸受型であり、サブターボ軸受14
は気体軸受型とすることにより、オイルフリーの構造と
している。
インターボ吸気口1からの気体分子は多段のメインター
ボ回転体動翼6aとメインターボ静翼5との相互作用に
よって下方へ叩き落されて、真空排気が行なわれる。こ
の叩き落された気体は、サブターボ吸気口2からサブタ
ーボケーシング4内へ入る。この気体は、その粘性力に
よって、各サブターボ回転体11のサブターボ回転体動
翼11aとサブターボ静翼10の間において圧縮される
と共にスパイラル状の溝11bを通ってサブターボ回転
体動翼11aの外方へ排気され、多段のサブターボ回転
体動翼11aによって徐々に下方に圧縮・排気される。 このようにして、サブターボ回転体11において、気体
は最終的に大気圧となってサブターボ排気口3より排出
される。
ンターボ回転体6における気体分子の叩き落しと、サブ
ターボ回転体11における気体の粘性による圧縮・排気
との両者を組合せて連続的に排気を行なっており、高圧
縮比の排気が可能である。
回転体11は、ケーシング4内に上下に配置され、その
間の配管を必要とせず、効率の良い圧縮・排気を行なう
ことができると共に、装置の小形化が可能である。
6aの下方にサブターボ回転体11が配置されているた
めに、ガスが前記メインターボ回転体の動翼6a間のシ
ースルー部を通過して最拡散することを防止できる。こ
れに加えて、サブターボ回転体11は円周上に複数個配
置されているために、配置スペースを小さくすることが
できると共に、メインターボ回転体の動翼6aの翼径を
大きくして排気量とガスの圧縮比を高めることができる
。
料で作られることによって、その高周速回転を可能にし
て排気性能が向上し、かつ、排気する気体の粘性力と圧
縮作用によって高温となる大気側のサブターボ回転体を
熱膨張が小さいセラミックス製とすることによって、微
小なクリアランスで使用する気体軸受や放熱性が悪く熱
膨張が問題となる磁気軸受を使用することができ、軸受
に油を使用しないオイルフリー化が可能である。
。
び排気口を設けたケーシングの内部に、複数の多軸ター
ボ型回転体を内蔵してマルチターボ型とすることで途中
の配管を不要にできるので、排気ロス、スペースロスを
小さくでき、排気効率が良い小型で大容量排気の真空ポ
ンプとすることができる。
えて、高真空側のターボ分子ポンプの最下段翼の下方に
複数のターボ型回転体を円周状に配置することにより、
ガスがターボ分子ポンプ翼の間を通過して逆拡散するこ
とを防止でき、かつ、ターボ分子ポンプの翼径を大きく
して排気容量を大きくすることができる。また、複数の
ターボ型回転体を円周状に配置することによって、小形
化が可能である。
えて気体の分子としての挙動を利用して排気するターボ
分子ポンプの最下段翼の下方に、気体の粘性を利用して
排気するスパイラル方向の溝を設けた回転円盤を多段に
組み合わせた粘性真空ポンプを複数台配置することによ
り、気体の相異なる特性を利用して連続的な排気が行な
われ、ターボ分子ポンプの構造的欠陥・宿命による性能
低下をカバーした高圧縮比な真空ポンプとすることがで
き、高真空から一気に大気圧等の圧力までの排気が可能
である。
ポンプの縦断面図である。
る。
る。
。
ポンプの翼の側面図である。
解析結果を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 吸気口及び排気口を設けたケーシング
の内部に、複数のターボ型回転体を多軸に内蔵したこと
を特徴とするマルチターボ型真空ポンプ。 - 【請求項2】 ターボ型回転体の一つはターボ分子ポ
ンプであり、その最下段翼の下方に複数のターボ型回転
体を円周状に配置したことを特徴とする請求項1に記載
のマルチターボ型真空ポンプ。 - 【請求項3】 ターボ分子ポンプの最下段翼の下方に
配置された複数のターボ型回転体の各々は、スパイラル
方向の溝を設けた回転円盤を多段に組合わせた粘性真空
ポンプであることを特徴とする請求項2に記載のマルチ
ターボ型真空ポンプ。
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