JPH0617036Y2 - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、低真空から高真空に至るまで好適に適用可能
な広域形のターボ分子ポンプに関するものである。

［従来の技術］ ターボ分子ポンプの基本構成は、ロータ外周に設けた動
翼とケーシング内周に一体形成した静翼とを対向させて
タービン翼列を構成し、ロータを高速回転することによ
って吸気したガスをこれらの翼列で叩き飛ばし強制排気
するものである。しかし、このような作用は分子の平均
自由行程が長い高真空域でしか有効に発揮されないた
め、気体に粘性抵抗がある低真空域ではバックポンプを
付設して予備排気するのが通例であった。

しかして、このような実状に鑑み、近時低真空域から高
真空域に至る排気を一台でまかなうことの可能なものと
して、ねじロータを併用した高域形のターボ分子ポンプ
が提案されている。このものは、動翼から下方のロータ
側面を利用し、この部位とケーシング内周面とを近接配
置して、その対向面の一方にらせん状のねじ溝を形成す
ることにより、タービン翼列に連通するねじロータを構
成したものである。そして、タービン翼列である程度圧
縮して粘性流となった気体を、さらにこのねじロータで
圧縮しながら、その粘性抵抗を利用して排気口まで連行
させ得るようにしている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、このようなねじロータが有効に機能するため
には、ねじ溝をある程度以上長寸に設けなければならな
い条件があるので、実用的にはロータをかなり縦長にす
る必要があり、ポンプの大型化を招く不具合があった。

このため、ロータの寸法増加を抑えつつ圧縮性能を上げ
ることを目的として、特開昭６１−１４５３９４号公報
に示すようなものも提案されている。すなわち、このも
のは、ベース上に固定筒部を一体突設するとともに、ロ
ータの動翼よりも下方に回転筒部を設け、前記固定筒部
とケーシング内周の間に前記ロータの回転筒部を挿入し
て、ケーシング内周と回転筒部、回転筒部と固定筒部の
間に、それぞれねじロータを構成しようというものであ
る。しかし、このようにねじロータを数段構えにして
も、各ねじロータはそれぞれ有機的な連携を考慮せずに
略独立して存在するため、実質的なねじロータ長は実際
に設けたねじ溝のトータルの長さ程長くならない。した
がって、初段のねじロータと次段のねじロータの間で気
体が拡散して気体圧が低下するという圧縮性能の問題
と、気体が粘性領域から逸脱してしまい排気口までうま
く連行されいないという排気作用の問題とが生じて、実
際には好適に機能しない場合があった。

また、上述のものはいずれも、ねじロータのステータ側
対向面の一部をケーシング内周に形成しているため、ポ
ンプ本体にケーシングを蓋着する際に、同時にこれらを
内部の動翼や固定筒部、回転筒部等に対して位置決めし
なければならなかった。このため、組立ての際の調節が
難しいという問題も附随していた。

本考案は、以上のような課題に着目してなされたもので
あって、これらをことごとく解消し、ロータの寸法増加
を伴なうことなく圧縮性能を確実に向上して低真空から
高真空に至るまで確実に真空排気することができるとと
もに、組立分解の便宜を図った広域形のターボ分子ポン
プを実現することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、かかる目的を達成するために、次のような手
段を採用したものである。

すなわち、本考案のターボ分子ポンプは、リング状をな
しケーシングともベースとも独立した着脱可能なステー
タスペーサをケーシング内周に沿ってベース上に積層
し、各スペーサ間に静翼を挾持させて、対向するロータ
外周に設けた動翼との間にタービン翼列を構成するとと
もに、前記ロータの動翼よりも下方に回転筒部を設け、
この回転筒部の外周面、下端面および内周面にそれぞれ
近接して対向し得る各対向面を前記ステータスペーサの
うち最下段のスペーサに一体に形成して、この最下段ス
ペーサと前記回転筒部の各一対の対向面のそれぞれ一方
にねじ溝を形成することにより、前記回転筒部の外周面
から内周面にまで連続するねじロータを構成したことを
特徴としている。

［作用］ このような構成により、ねじロータを回転筒部の外周面
から下端面を経て内周面にまで連続的に形成するように
すれば、その間で気体を拡散させることなく連続的に圧
縮排気することができる。したがって、ロータの寸法増
加を招かずにねじ溝の実効長を確実に増大することがで
き、ポンプを大型化することなく確実に圧縮性能と排気
効率を上げることが可能となる。

また、このものはねじロータの対向面を、ケーシングと
もベースとも独立した着脱可能なステータスペーサに設
けているので、タービン翼列やねじロータを形成する際
の各部位の位置決めは、ケーシング蓋着前のポンプ本体
内が表出した状態で完了しておくことができる。したが
って、組立ては簡単にして確実なものとなる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例のターボ分子ポンプは、図面に示すようにタ
ービン翼列１の下方にねじロータ２を接続した広域形の
もので、ロータ２１には動翼１１とねじ溝２２とを一体
形成した複合型のものを使用している。

具体的に説明すると、ロータ２１はラジアル磁気軸受３
１とスラスト磁気軸受３２とにより５軸制御可能に軸支
されたロータシャフト３に一体回転可能に軸着されてお
り、その外周面上方に多数の動翼１１を軸方向に配列固
定している。一方、ケーシング４内周には、多数のステ
ータスペーサ４１をポンプ本体のベース３３上に積層し
て配置している。これらのステータスペーサ４１はリン
グ状のもので、それぞれ下段のステータスペーサ４１上
に位置決め状態で載置されるように成形されており、そ
の厚み寸法は前記各種動翼１１間の間隔に略対応してい
る。そして、これら各ステータスペーサ４１間に静翼１
２を挾持させ、それらを前記ロータ２１の各動翼１１間
に延出させており、ここにおいて動翼１１と静翼１２と
によるタービン翼列１を構成している。このタービン翼
列１の横断面積は、気体の圧縮を行なうことができるよ
うに、本ポンプの吸気口３４に連通する上段側から排気
口３５に連通する下段側に向かって漸次小さくなるよう
に設定されている。

また、前記ロータ２１の動翼１１の下方には、前記ロー
タシャフト３を軸心となす回転筒部２３が一体に設けら
れている。そして、この回転筒部２３の外周面２３ａ
に、螺旋状のねじ溝２２を周回形成している。一方、こ
の回転筒部２３に対し、前記ステータスペーサ４１の最
下段に配されて前記ベース３３上に直接載置される最下
段スペーサ４１ａは、外筒部４２と、底板部４３と、内
筒部４４とからなる二重壁構造をなしている。そして、
外筒部４２の内周面４２ａ、底板部４３の上面４３ａお
よび内筒部４４の外周面４４ａがそれぞれ前記回転筒部
２３の外周面２３ａ、下端面２３ｂおよび内周面２３ｃ
に近接配置されてそれらの対向面となるように設定して
いる。さらに、その底板部上面４３ａには例えば渦状の
ねじ溝４３ｂが、内筒部外周面４４ａにはらせん状のね
じ溝４４ｂがそれぞれ刻設されている。そして、これら
のねじ溝４３ｂ、４４ｂ、および前述したねじ溝２２の
溝深さ、排気方向に向かって略連続して漸次浅くなるよ
うに設定している。このようにして、前記回転筒部２３
と前記最下段スペーサ４１ａとの間には、該回転筒部２
３の外周面２３ａから内周面２３ｃにまで連続するねじ
ロータ２が構成される。

なお、このターボ分子ポンプのロータシャフト３を中心
に構成された回転支持部分は下方に向かって漸次小径と
なるように設けられており、ケーシング４を取外し、ス
テータスペーサ４１および静翼１２を抜取って、さらに
ロータシャフト３の下端部３ａをねじ止めしている袋ナ
ット３６を外した状態で、該ロータシャフト３がロータ
２１と一緒にモータハウジング３７に対して挿脱できる
ようになされており、ここでも組立分解の便宜が図られ
ている。

以上のような構成のものであれば、低真空域ではねじロ
ータ２が有効に機能して従来のバックポンプに代わる働
きをし、高真空域ではタービン翼列１が有効に機能して
稀薄になった気体の圧縮排気を行なうことになる。そし
て、ねじロータ２が回転筒部２３の外周面２３ａから内
周面２３ｃにまで連続して形成されているので、高真空
域に入ってもねじロータ２は気体の断続的な圧縮排気を
続けることができ、粘性を喪失させることないため逆流
等の不具合は生じない。したがって、高真空域でも優れ
た圧縮性能と排気作用が得られることになる。しかも、
ねじ溝２２、４３ｂ、４４ｂによるねじロータ２のトー
タルの実効長は回転筒部２３の縦寸法の略２倍以上とる
ことができるので、ロータ２１を軸方向に寸法増加する
必要がない。したがって、ポンプの大型化を招かずして
圧縮性能と排気作用を高めるという優れた効果が得られ
る。

また、このものはねじロータ２のステータ側対向面４２
ａ、４３ａ、４４ａを、それぞれケーシング４ともベー
ス３３とも独立した着脱可能なステータスペーサ４１に
設けているので、タービン翼列１やねじロータ２を形成
する際の各部位の位置決めは、ケーシング４を蓋着する
前のポンプ本体内が表出した状態で完了しておくことが
できる。しかも、ステータスペーサ４１は積層形のもの
であるため、調節は各スペーサ４１毎に行ない得る。し
たがって、組立ては簡単にして確実なものとなり、ポン
プの清掃等も容易に行なうことができる。さらに、ロー
タシャフト３は挿脱可能に配設されているため、ここで
も同様の効果が得られる。

また、このものはねじロータ２での圧縮が確実になされ
るので、限りなく大気圧に近い圧力で使用することがで
き、排気した気体を直接大気中へ放出することが可能で
ある。

その上、この種のターボ分子ポンプを例えば半導体製造
装置の排気ポンプとして使用した場合には、排気ガス成
分であるＡｌ_２Ｏ_３などの生成物がポンプ内で凝縮、堆
積して定期的なメンテナンスにより生成物を除去する作
業が必要になるが、本願考案は着脱可能な最下段スペー
サ４１ａに一体的にねじロータ２の対向面４２ａ、４３
ａ、４４ａを設けたので、スペーサ４１やロータ２１を
取り外すことによってそれらのスペーサ４１やロータ２
１の対抗面４２ａ、４３ａ、４４ａ、２３ａ、２３ｂ、
２３ｃに付着した生成物の洗浄を極めて容易に行うこと
ができるものとなり、その結果、ターボ分子ポンプのメ
ンテナンスに便ならしめるとともに、長期に亘ってその
性能を維持し、ひいてはターボ分子ポンプの寿命を延命
化する有益な効果をもたらすものとなる。

なお、本ポンプはロータ２１の縦寸法を不適当に長くす
る必要がないため、最下段スペーサ４１ａの底板部４３
が極端に深くなることはなく、ねじ溝４３ｂ、４４ｂが
切れないといった不都合はない。

以上、本考案の一実施例について説明したが、ねじ溝は
各一対の対向面２３ａ−４２ａ、２３ｂ−４３ａ、２３
ｃ−４４ａのいずれに形成してもよいのは勿論である。
また、一対の対向面２３ａ−４２ａ、および対向面２３
ｃ−４４ａに、互いに近接して重なり合う複数の舌部を
水平に突設して両者間にさらに対向面を数多く形成する
ようにすれば、この部位でもねじ溝の実効長を長くとる
ことが可能である。その他、本考案の趣旨を逸脱しない
範囲で種々変形が可能である。

［考案の効果］ 本考案は、以上のような構成により、ロータの寸法増加
を抑えつつねじロータの実効長を長くとることができる
ので、ポンプの大型化を招かずして高い圧縮性能と優れ
た排気作用を得ることができるとともに、ねじロータの
対向面をケーシングともベースとも独立した着脱可能な
ステータスペーサに設けたので、従来のようにねじロー
タの対向面をケーシングやベースそれ自体に形成する場
合に比べて、遥かに組立分解の便が向上したターボ分子
ポンプとして提供できるものである。

その上、本考案は着脱可能な最下段のスペーサに一体的
にねじロータの対向面を設けたので、スペーサやロータ
を取り外すことによって、それらのスペーサやロータの
対向面に付着した生成物の洗浄を極めて容易に行うこと
ができ、その結果、ターボ分子ポンプのメンテナンスに
便ならしめるとともに、長期に亘ってその性能を維持
し、ひいてはターボ分子ポンプの寿命を延命化する有益
な効果をもたらすものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の位置実施例を示す縦断面図である。 １……タービン翼列、２……ねじロータ ３……ロータシャフト、４……ケーシング １１……動翼、１２……静翼 ２１……ロータ、２２……ねじ溝 ２３……回転筒部 ２３ａ……対向面（回転外周面） ２３ｂ……対向面（下端面） ２３ｃ……対向面（内周面） ３３……ベース ４１……ステータスペーサ ４１ａ……最下段スペーサ ４２ａ……対向面（外筒部内周面） ４３ａ……対向面（外筒部上面） ４４ａ……対向面（外筒部外周面） ４３ｂ、４４ｂ……ねじ溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】リング状をなしケーシングともベースとも
   独立した着脱可能なステータスペーサをケーシング内周
   に沿ってベース上に積層し、各スペーサ間に静翼を挾持
   させて、対向するロータ外周に設けた動翼との間にター
   ビン翼列を構成するとともに、前記ロータの動翼よりも
   下方に回転筒部を設け、この回転筒部の外周面、下端面
   および内周面にそれぞれ近接して対向し得る各対向面を
   前記ステータスペーサのうち最下段のスペーサに一体に
   形成して、この最下段スペーサと前記回転筒部の各一対
   の対向面のそれぞれ一方にねじ溝を形成したことを特徴
   とするターボ分子ポンプ。