JPH0452879B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低真空領域でも優れた排気速度性能
を発揮し得るターボ分子ポンプに関するものであ
る。

［従来の技術］ ターボ分子ポンプは、傾きを有するロータ翼
（回転翼）とそれと逆向きの傾きを有するステー
タ翼（固定翼）とを交互に配置して構成される翼
車群により、気体分子を機械的に吹き飛ばして排
気するもので、超高真空を達成できるのが特徴で
ある。

ところが、この種従来のポンプではその翼車群
での圧縮比が低いことから、動作特性として低真
空領域で排気性能が著しく低下する問題がある。
つまり低真空域に対しては排気速度が殆ど無に等
しくなり、このため補助真空ポンプを多段に併用
して使用しなければならない面倒があることであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はかかる現状に鑑み、高真空域から低真
空域にわたつて優秀な排気速度性能を持続して発
揮するターボ分子ポンプを提供しようとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のターボ分子ポンプは、吸気口側にロー
タ翼とステータ翼を交互に配置してなる翼車群を
具備し、排気口側に外周にらせん溝とリング溝を
設けて前記翼車群の翼車より厚さとピツチが大き
い翼車を一体的に構成した翼車体を配設するとと
もに、この翼車体を囲繞している周壁から該リン
グ溝内にステータリングを突設して構成する。

［作用］ すなわち、このようなものであれば、翼車群か
ら排気された気体分子がその翼車体のらせん溝に
よつてつくられる延長の長い通路に沿つて案内吐
出せしめられると同時に、そのリング溝が分子の
逆流を阻止する節点として作用し、分子流の圧縮
比が有効に高められる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

第１図、第２図は本発明に係るターボ分子ポン
プの構成例を示している。このターボ分子ポンプ
は、その吸気口Ａ側にロータ２とステータ３を組
合わせてなる翼車群を具備し、一方排気口Ｂ側に
は前記翼車群に連設して翼車体５を具備する構成
を有する。まず、図中上方に位置する翼車群は、
外周から所定の傾斜角をもつて放射状にロータ翼
２ａを突設しかつその基端部２ｂを中心に位置す
る駆動軸１に外嵌圧入して該軸１上に多段に固着
されるロータ２と、このロータ２のロータ翼２ａ
と逆向きの傾斜角のステータ翼３ａを有しかつ該
ロータ２を囲繞する外周からその基端部３ｂを外
枠６の内周面に段積みしたスペーサ４，４に挟持
させて位置決め固定されるステータ３とを、両者
の翼２ａ，３ａを交互に配置して構成されてい
る。かかる翼車群は、前記ロータ翼２ａを駆動軸
１に従動させて高速回転すると、気体分子に衝突
してこれに軸方向の運動量を与え、前記ステータ
翼３ａとの協働作用の下にその一端の吸気口Ａか
ら他端側の排気口Ｂに向けて強制的に流れを発生
し、排気するる作用を営むことになる。

一方、図中下方に位置する翼車体５は、その上
端を前記翼車群の下端に隣接せしめて駆動軸１上
に連設されている。この翼車体５は、その中心部
を駆動軸１が貫通し、前記ロータ２とともに高速
回転されるように該駆動軸１に固定されている。
そして、この翼車体５の外周面には、上方の翼車
群２ａ，３ａとは厚さピツチの異なる複数の翼車
５ａ，５ａ…が形成されている。この翼車５ａは
つぎのようにしてつくられる。すなわち、その上
端と下端とを結び、かつ図示例では明示してない
が、排気口Ｂ側に向けて徐々に溝深さが浅くなる
ように形成してある適数条のらせん溝５ｂ，５ｂ
…が設けられている。このらせん溝５ｂの向き
は、駆動軸１の回転方向に対し、前記翼車群２
ａ，３ａから吐出された気体分子を該溝５ｂに沿
つて排気口Ｂ側に導出させる方向に形成してあ
る。同時に、この翼車体５の外周面には、前記ら
せん溝５ｂとともにリング溝５ｃ，５ｃ…が設け
られている。このリング溝５ｃは、通常多段等間
隔に設けられ、しかも独立した各リング溝５ｃ
は、前記らせん溝５ｂの溝深さの変化に比例する
ようにして、やはり図示例では明示していない
が、下段のもの程その溝深さが浅くなるように調
整して形成されている。そして、この場合におい
ては、各リング溝５ｃの溝深さは交差するらせん
溝５ｂの溝深さに比較して深くなるように形成さ
れている。このようにして翼車体５の各翼車５ａ
は、上方の翼車群２ａ，３ａの各翼車より厚さと
ピツチの大きいものとして一体的に構成されてい
るものである。そして、翼車体５の外周面には、
らせん溝５ｂとリング溝５ｃが交差してつくら
れ、かつリング５ｃの溝深さに一致する深さの交
差部Ｃが多数現出される。

一方、この翼車体５を微小な間隙をもつて囲繞
する周壁、即ち図示実施例では外枠６の内周面に
多段に嵌着したスペーサ７，７…からは、前記リ
ング溝５ｃに対応する位置で該リング溝５ｃ内に
ステータリング８が突設されている。このステー
タリング８はその外周部８ａを前記スペーサ７，
７に挟持させて位置決め固定されていることとも
に、その内周縁をリング溝５ｃの溝底に近接させ
て、該リング溝５ｃを軸方向に仕切るようにして
配置されている。また、ステータリング８のスペ
ーサ７，７内面から突出している内周部は、第２
図に示すように、前記らせん溝５ｂと逆の傾斜角
を有するスリツト８ｂを放射状に開設して、円方
向に複数枚の翼８ｃを具備している。

次いで、このターボ分子ポンプの作動について
説明する。

前記駆動軸１を下方側に内蔵したモータにより
回転駆動し、該軸１上の前記ロータ２と翼車体５
とを高速回転させて運転状態におく。すると、前
述のように、吸気口Ａからとり込まれた気体分子
が強制的に翼車群を通過され、次いで前記翼車体
５の各らせん溝５ｂに誘導される。ここにおい
て、高速回転する翼車体５の各翼車５ａは、衝突
する気体分子にらせん溝５ｂに沿う円周方向の運
動量を与えて圧縮しつつ排気口Ｂ側に向う分子流
をつくり出すことになるが、このときらせん溝５
ｂ上の前記交差点Ｃ毎に分子流の逆流を防止する
節点の役割が発揮されることになる。すなわち、
仮に翼車体５がリング溝５ｃをもたないものであ
れば、その長尺のらせん溝の途中には分子流の流
れを遮る何らの遮閉物も無く、このため溝内での
気体分子の移動は容易に可逆的であり得るが、こ
のものでは前記リング溝５ｃとの交差部Ｃ毎にら
せん溝５ｂの溝深さが前記ステータリング８の翼
8cで閉塞され、該らせん溝５ｂと逆向きの傾きを
有する前記スリツト８ｂを介して各翼車５ａのら
せん溝５ｂが互いに連絡されるものであるから、
この交差部Ｃ毎に分子流にその逆流を阻止する節
点の役割をもたせることができる。そして、各ら
せん溝５ｂには、その上端の吸気口Ａ側から下端
の排気口Ｂに至るまでに多数の交差部（節点）Ｃ
が介在され、しかもこの交差部Ｃにおいてらせん
溝５ｂは、リング溝５ｃの溝深さに応じて突出長
が延長されるステータリング８との関係におい
て、該らせん溝５ｂの溝深さよりも一層深い溝深
さの位置まで閉塞されることになるから、ポンプ
が到達限界圧の近傍まで排気しても、逆流現象を
起すおそれは全く無くなる。

また同時に、このものではその翼車体５の各翼
車５ａの外壁面と前記スリツト８ｂを設けたステ
ータリング８の翼８ｃが、あたかも翼車群を構成
している前記ロータ翼２ａと前記ステータ翼３ａ
相互のように、気体分子を下方に向けて機械的に
吹き飛ばす機能を果すことになるから、ポンプの
排気特性を維持向上するためにも非常に有効なも
のとなる。

以上、一実施例について説明したが、上記の説
明で述べた逆流防止効果をより一層高める目的で
は、ステータリング８に第３図に示すような、そ
の上下面に互いに逆向きのらせん溝８ｄ，８ｅを
有するものを用いるようにすることもできる。

すなわち、これらのらせん溝８ｄ，８ｅは、第
２図に示したスリツト溝８ｂのようにステータリ
ング８の上下面を直接連通させるものではないた
め、逆流しようとする気体分子が潜り抜ける余地
を完全になくすものだからである。しかも、この
ような障壁をつくるにも拘らず、排気されようと
する気体分子にとつてそのらせん溝８ｄ，８ｅは
障壁とならない。すなわち、このステータリング
８が第１図のターボ分子ポンプに適用された場合
を考えると、翼車体５が時計回りに回転すると
き、気体分子は翼車体５に設けられたらせん溝５
ｂに沿つた反時計回りで且つ下向きの運動量を与
えられる。やがて気体分子は、第３図のステータ
リング８の上面に触れる。このとき、らせん溝８
ｄがあるため、気体分子は例えば特公昭47−
33447号公報に示されるようなネジポンプの原理
でステータリング８の上面を引きずられて内周縁
に到達する。その後、気体分子は、ステータリン
グ８と、翼車体５に設けられたリング溝５ｃとの
間隙を潜り抜け、ステータリング８の下面に至
る。前記間隙は通常１mm弱程度のものであり、気
体分子にとつてここは抵抗にならない。そして、
ステータリング８の下面には上面とは逆方向のら
せん溝８ｅが設けてあるため、気体分子はそのら
せん溝８ｅに引きずられてステータリング８の外
周に向かい、やがて、次段の翼車体５のらせん溝
５ｂに入つて同様の流れを繰り返す。このように
して、第３図に示すステータリング８は、ポンプ
本来の流れを妨げることなく気体分子の逆流を防
止するという効果を促進する。

なお、図示の実施例では、便宜上そのらせん溝
５ｂ，５ｂ…やリング溝５ｃ，５ｃ…を粗大なも
のに示しているが、これは実施上はより細幅で密
に設けることも自由である。すなわち、翼車５ａ
のピツチをより小さくすることである。また、各
らせん溝５ｂの角度や各リング溝５ｃの間隔も自
由に調整できる。例えば、リング溝５ｃ，５ｃ相
互の間隔を排気口Ｂ側に向けて順次粗なものにし
て、翼車体５による圧縮効率をより一層増強せし
めるようにすることも可能である。

［発明の効果］ 本発明は、以上に述べたような構成を具備する
ものであるから、逆流防止機構をもつた圧縮比増
大手段を具備せしめて、低真空領域でも優れた排
気速度性能を発揮しかつ到達真空度の低下するこ
とない高性能ターボ分子ポンプが提供できたもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すターボ分子ポ
ンプ主要部の断面図である。第２図はそのステー
タリングの外観を示す一部破断斜視図である。第
３図はステータリングの変形例を示す同一部破断
斜視図である。 １……駆動軸、２ａ……ロータ翼、３ａ……ス
テータ翼、５……翼車体、５ａ……翼車、５ｂ…
…らせん溝、５ｃ……リング溝、６……外枠、８
……ステータリングＡ……吸気口、Ｂ……排気
口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気口側にロータ翼とステータ翼を交互に配
   置してなる翼車群を具備し、排気口側に外周にら
   せん溝とリング溝を設けて前記翼車群の翼車より
   厚さとピツチが大きい翼車を複数個一体的に構成
   した翼車体を配設するとともに、この翼車体を囲
   繞している周壁から前記リング溝内にステータリ
   ングを突設してなることを特徴とするターボ分子
   ポンプ。