JPH065076B2 - Turbo molecular pump - Google Patents

Turbo molecular pump

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JPH065076B2
JPH065076B2 JP9449585A JP9449585A JPH065076B2 JP H065076 B2 JPH065076 B2 JP H065076B2 JP 9449585 A JP9449585 A JP 9449585A JP 9449585 A JP9449585 A JP 9449585A JP H065076 B2 JPH065076 B2 JP H065076B2
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JP
Japan
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rotor
blade
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molecular pump
turbo molecular
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重一 川口
成田  潔
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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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a turbo molecular pump capable of exhibiting excellent pumping speed performance even in a low vacuum region.

[従来の技術] ターボ分子ポンプは、よく知られているように、機械的
に気体分子を吹き飛ばして超高真空を得るようにしたも
ので、このためにそのポンプ本体は、高速回転されるあ
る傾きを有するロータ翼(動翼)と、それと逆向きの傾
きを有するステータ翼(静翼)とを交互に通常多段に配
置してなる翼車群を具備してなる。
[Prior Art] As is well known, a turbo molecular pump mechanically blows out gas molecules to obtain an ultra-high vacuum. For this reason, the pump body is rotated at high speed. It is provided with an impeller group in which rotor blades (moving blades) having an inclination and stator blades (static blades) having an inclination opposite thereto are normally arranged in multiple stages.

ところが、この種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
しく低下する不都合がある。そこで、この欠点を緩和す
るため翼車群の軸方向でロータ翼とステータ翼を多段に
設けるようにした構造も採られているが、この場合では
重量が大きくなって高速回転が困難になったり、コスト
面で不利となっている。具体的には、従来のターボ分子
ポンプでは、10-3〜10-2Torr程度の真空度からその
排気速度が急激に悪化し、0.1Torr程度ではその排気速
度が殆ど無に等しくなっている。このため、低真空域で
ターボ分子ポンプを作動する場合では、(ターボ分子ポ
ンプ)+(メカニカルブースタポンプ)+(ロータリポ
ンプ)のように適宜の補助真空ポンプを連結してその排
気能力をカバーする排気システムを採用するのが普通と
なっている。
However, in this type of pump, since the compression ratio in the impeller group is low, there is a disadvantage that the exhaust performance is significantly reduced in the low vacuum region as an operating characteristic. Therefore, in order to mitigate this drawback, a structure in which rotor blades and stator blades are provided in multiple stages in the axial direction of the impeller group is also adopted, but in this case the weight becomes large and high-speed rotation becomes difficult. , It is disadvantageous in terms of cost. Specifically, in the conventional turbo molecular pump, the exhaust rate rapidly deteriorates from a vacuum degree of about 10 −3 to 10 −2 Torr, and the exhaust rate becomes almost nothing at about 0.1 Torr. For this reason, when the turbo molecular pump is operated in a low vacuum region, an appropriate auxiliary vacuum pump such as (turbo molecular pump) + (mechanical booster pump) + (rotary pump) is connected to cover its exhaust capacity. It is common to use an exhaust system.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、以上のような技術的背景をもとにしてなされ
たもので、その翼車群の構成を改良工夫することによっ
てそれ自身大きな圧縮比増大機能を具備したものとな
し、これによってポンプの排気可能域をより低真空側に
拡張したターボ分子ポンプを提供することを目的とす
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made on the basis of the technical background as described above, and has a large compression ratio increasing function by itself by improving and devising the configuration of the impeller group. It is an object of the present invention to provide a turbo molecular pump in which the pumpable region of the pump is expanded to a lower vacuum side.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、このような目的を達成するために、ロータ翼
とステータ翼を交互に配置してなる翼車群の前記ロータ
翼を高速回転して排気するターボ分子ポンプにおいて、
前記翼車群の少なくとも軸方向一部に、前記ロータ翼と
ステータ翼の長さを排気口側に向けて順次短寸のものに
形成しロータとステータの間の半径方向隙間を次第に狭
めていくとともに、前記ロータ翼の厚さを排気口側に向
けて順次大寸のものに形成してなる圧縮比漸増部を設け
たことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention rotates the rotor blades of a turbine wheel group in which rotor blades and stator blades are alternately arranged at high speed and exhausts them. In the turbo molecular pump,
The lengths of the rotor blade and the stator blade are gradually reduced toward the exhaust port side in at least a portion of the impeller group in the axial direction, and the radial gap between the rotor and the stator is gradually narrowed. At the same time, it is characterized in that a gradually increasing compression ratio portion is provided in which the thickness of the rotor blade is gradually increased toward the exhaust port side.

[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。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図と第2図は、本発明に係るターボ分子ポンプの主
要部の構成例を示している。すなわち、その中心に位置
し図外の原動機により回転駆動される駆動軸1に、第2
図に示すように基盤部2Iの外周から放射状に所定の傾
斜角をもったロータ翼2IIを突設してなるロータ(2
a、2b・・・2i)を、該駆動軸1に外嵌圧入して順
次固着しているとともに、このロータ2a、2b・・・
2iを囲繞する外周から基端部3Iをそれぞれ環状のス
ペーサ4、4に挟持させて位置決め固定したステータ3
a、3b・・・3hを、前記ロータ翼2IIと逆向きの傾
斜角を有するそのステータ翼3IIを該ロータ翼2II、2
II間に位置させて配設し、これら交互に配置したロータ
翼2IIとステータ翼3II所要の翼車群を構成している。
かかる翼車群は、前記ロータ翼2IIを駆動軸1と共に高
速回転すると、気体分子に衝突してこれに軸方向の運転
量を与え、前記ステータ翼3IIとの協働作用の下にその
一端の吸気口Aから他端の排気口Bに向けて強制的に流
れを発生し、排気する作用を営む。
FIG. 1 and FIG. 2 show a structural example of the main part of the turbo-molecular pump according to the present invention. That is, the drive shaft 1 located at the center of the drive shaft and driven to rotate by a prime mover (not shown)
As shown in the figure, a rotor (2) formed by protruding rotor blades 2II radially having a predetermined inclination angle from the outer periphery of the base portion 2I.
a, 2b ... 2i) are externally fitted and press-fitted onto the drive shaft 1 to be sequentially fixed, and the rotors 2a, 2b ...
A stator 3 in which a base end portion 3I is sandwiched between annular spacers 4 and 4 from the outer circumference surrounding 2i and positioned and fixed, respectively.
a, 3b ... 3h are connected to the rotor blades 2II and 2II having stator blades 3II having an inclination angle opposite to that of the rotor blades 2II.
The rotor blades 2II and the stator blades 3II, which are arranged alternately between the two IIs, are arranged alternately to form a required impeller group.
When the rotor blades 2II and the drive shaft 1 rotate at high speed, such a group of impellers collides with gas molecules and gives an operation amount in the axial direction to the gas molecules. A flow is forcibly generated from the intake port A toward the exhaust port B at the other end, and the flow is exhausted.

さて、従来のターボ分子ポンプにおいては、この翼車群
の構成は軸方向に亘りそのロータ翼の長さを一定に形成
するか、あるいは軸方向途中の一箇所の隣設するロータ
翼間でその翼長さを階段状に変化させるようにするのが
通例である。また、そのロータ翼の厚さも軸方向で均一
に形成されるのが普通である。これに対し、本発明に係
るものでは、第1図、第2図に見るように、その排気口
B側に位置する略下半部(図示例では2g〜2i)で、その
各ロータ2の基盤部2Iを大径のものとしながら相対的
にそのロータ翼2IIの翼長さ1を排気口B側に向けて順
次短寸のものに形成している(これに伴いロータ翼2II
と交互に配置されるステータ翼3IIの翼長さも勿論順次
短寸のものに形成され、ロータ2とステータ3の間の半
径方向隙間も漸次狭小なものとなる)。同時に又、この
ものでは第1図から明らかなように、同下半部(2g〜2
i)においてロータ翼2IIの厚さtを排気口B側に向け
て順次大寸のものに形成している。かくして、ロータ翼
2IIの翼長さ1と翼厚さtがその排気口B側に向けて順
次変化され、ロータ2とステータ3の半径方向隙間が漸
減される翼車群の軸長Lの部分に、このターボ分子ポン
プの圧縮比漸増部を設けるように構成している。(な
お、軸長Lの間に位置するロータ2は前述のように順次
その翼長さを短寸化する必要があるが、単一の各ロータ
2ではその軸方向で翼長さを変える必要はない。) このように、各ロータ2の翼長さ1を排気口B側に向け
て順次短寸のものに形成し、これに伴いステータ翼3II
の長さも排気口B側に向けて順次短寸なものに形成し
て、ロータ2とステータ3の間の半径方向隙間を次第に
狭めるようにしたものであれば、気体分子を案内するそ
の流路面積が前記圧縮比漸増部Lで次第に狭寸のものに
形成されるから、ロータ翼2IIとステータ翼3IIを交互
に通って送られる排気はその部分でロータ1段毎に分子
密度が高められる。したがって、ロータ翼2IIによる付
勢効果が増大して気体分子の逆流が防止される。また、
分子密度が高まっているところへ、ステータ翼3II(ス
テータ3g、3hに対応する)が介在しているため、気体の
流れを乱流状態にする。したがって、気体分子同士の衝
突回数も増え、この点においても逆流防止に奏効する。
さらに、各ロータ2の翼厚さtを排気口B画合に向けて
順次大寸のものに形成しているため、この翼車群を通る
気体分子がロータ2の翼厚さtが増加する分だけその部
分の各段毎に戻る距離が長くなり、気体分子はさらに逆
流し難いものとなる。したがって、これらの共同作用に
よって、その圧縮比漸増部Lで逆流が効果的に防止さ
れ、排気の圧縮比が有効に高められていく。つまり、排
気の圧縮比が高められることから、低真空領域について
も排気が可能となる。
Now, in the conventional turbo molecular pump, the configuration of this impeller group is such that the length of the rotor blades is formed to be constant over the axial direction, or the rotor blades are arranged between adjacent rotor blades at one location in the axial direction. It is customary to change the blade length stepwise. In addition, the thickness of the rotor blade is usually formed to be uniform in the axial direction. On the other hand, according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, each of the rotors 2 has a substantially lower half portion (2g to 2i in the illustrated example) located on the exhaust port B side. While the base portion 2I has a large diameter, the blade length 1 of the rotor blade 2II thereof is relatively short toward the exhaust port B (the rotor blade 2II is accordingly formed).
Of course, the blade length of the stator blades 3II arranged alternately is also gradually reduced, and the radial clearance between the rotor 2 and the stator 3 is also gradually narrowed). At the same time, as is clear from Fig. 1, this lower half (2g ~ 2g)
In i), the thickness t of the rotor blade 2II is gradually increased toward the exhaust port B side. Thus, the blade length 1 and the blade thickness t of the rotor blade 2II are sequentially changed toward the exhaust port B side, and the radial clearance between the rotor 2 and the stator 3 is gradually reduced. In addition, the turbo molecular pump is configured to be provided with a gradually increasing compression ratio portion. (Note that the rotors 2 positioned between the axial lengths L need to have their blade lengths shortened in sequence as described above, but for each single rotor 2, the blade lengths need to be changed in the axial direction. In this way, the blade length 1 of each rotor 2 is gradually reduced toward the exhaust port B side, and the stator blade 3II is accordingly formed.
The length of the flow path for guiding gas molecules can be increased as long as the radial gap between the rotor 2 and the stator 3 is gradually narrowed toward the exhaust port B side. Since the area is gradually narrowed in the compression ratio gradually increasing portion L, the exhaust gas sent through the rotor blades 2II and the stator blades 3II alternately has a higher molecular density in each portion of the exhaust gas. Therefore, the biasing effect of the rotor blades 2II is increased, and the backflow of gas molecules is prevented. Also,
Since the stator blades 3II (corresponding to the stators 3g and 3h) are interposed where the molecular density increases, the gas flow is made turbulent. Therefore, the number of collisions of gas molecules also increases, and in this respect also, it is effective in preventing backflow.
Further, since the blade thickness t of each rotor 2 is successively increased toward the exhaust port B, the gas molecules passing through this impeller group increase the blade thickness t of the rotor 2. As a result, the returning distance becomes longer for each step of that portion, and it becomes more difficult for gas molecules to flow backward. Therefore, by the joint action of these, the backflow is effectively prevented in the compression ratio gradually increasing portion L, and the compression ratio of the exhaust gas is effectively increased. That is, since the compression ratio of the exhaust gas is increased, the exhaust gas can be exhausted even in the low vacuum region.

以上の通り、本発明はロータ翼長さ1と翼厚さtを順次
変化させると共にロータ2とステータ3の間の半径方向
隙間を漸減させる形成手段を併有して翼車群の圧縮比漸
増部Lを設けるようにしたもので、その吸気口A側のロ
ータ(図示例では2a〜2f)にはその翼長さおよび翼厚さ
の等しいものを配置している一方、排気口B側の2、3
段のロータ(図示例では2g〜2i)は、前記吸気口A側の
ものと急激に変化させるようにして、第2図に示すよう
に、その翼長さ1と翼厚さtを排気口B側に向けて順次
短寸および順次大寸のものに形成し、その軸長Lの部分
に圧縮比漸増部を設けている。
As described above, the present invention has the forming means for gradually changing the rotor blade length 1 and the blade thickness t and gradually reducing the radial clearance between the rotor 2 and the stator 3 to gradually increase the compression ratio of the impeller group. Part L is provided, and the rotors (2a to 2f in the illustrated example) on the intake port A side are arranged with the same blade length and blade thickness, while on the exhaust port B side. A few
The rotor of the stage (2g to 2i in the illustrated example) is made to change abruptly from the one on the intake port A side, and its blade length 1 and blade thickness t are set to the exhaust port as shown in FIG. It is formed to have a gradually smaller size and a larger size toward the B side, and a compression ratio gradually increasing portion is provided at a portion having an axial length L thereof.

以上、実施例に掲げた本発明のターボ分子ポンプでは、
その翼車群の内部に設けられた圧縮比漸増部が排気の圧
縮比を有効に増大するものとなるから、高い値をもって
その排気速度曲線を低真空側に延長することができる。
すなわち、より低真空域まで排気が可能となる。具体的
には、図示例のものの場合では、10-3〜10-2Torr程
度の真空度でも10-3Torr以下の真空度と同程度の排気
速度が確保され、0.1Torr付近でもなおある程度の有効
な排気速度を持続し得る。したがって、このポンプを使
用する場合には、従来のように、真空補助のために多段
に補助ポンプを接続する必要はなくなり、例えば(ター
ボン分子ポンプ)+(ロータリポンプ)のような簡易な
排気システムでも十分に使用でき、この点から排気シス
テムの簡易化とコストダウンが図られる。
As described above, in the turbo molecular pump of the present invention listed in the examples,
Since the compression ratio gradually increasing portion provided inside the impeller group effectively increases the compression ratio of exhaust gas, the exhaust speed curve can be extended to the low vacuum side with a high value.
That is, it is possible to exhaust to a lower vacuum region. Specifically, in the case of the illustrated example, a vacuum degree of about 10 −3 to 10 −2 Torr can secure an exhaust speed similar to a vacuum degree of 10 −3 Torr or less, and even at about 0.1 Torr, a certain degree It can sustain an effective pumping speed. Therefore, when this pump is used, it is not necessary to connect auxiliary pumps in multiple stages for vacuum assistance as in the conventional case, and a simple exhaust system such as (Tarbon molecular pump) + (rotary pump) is used. However, it can be used satisfactorily, and from this point, the exhaust system can be simplified and the cost can be reduced.

なお、前記実施例では圧縮比漸増部Lをその排気口B側
の端部に設ける場合を説明したが、この漸増部Lは少な
くともその軸方向の一部に設けるようにすればよい。但
し、吸気口A側は排気速度をもたせるためにその翼長さ
等を一定にしたものを配置するのが望ましい。また、図
示例では、ステータの厚さを一定のものとして示してい
るが、ロータの翼厚さに応じてステータの翼厚さも大き
くしてもよい。
In the above embodiment, the case where the compression ratio gradually increasing portion L is provided at the end portion on the exhaust port B side has been described, but this gradually increasing portion L may be provided at least at a portion in the axial direction thereof. However, it is desirable to arrange the intake port A having a constant blade length and the like in order to have an exhaust velocity. Further, in the illustrated example, the thickness of the stator is shown to be constant, but the blade thickness of the stator may be increased according to the blade thickness of the rotor.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明はその翼車群におけるロータ
の翼長さと翼厚さ並びにロータとステータの間の半径方
向隙間を改良工夫して、その軸方向一部に圧縮比漸増部
を設けるようにしたものであるから、別に圧縮比増大機
能を付加することなしにポンプ本体自身に圧縮比増大効
果が発揮され、これによって低真空領域でも優れた排気
速度を有するターボ分子ポンプが提供できたものであ
る。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the blade length and blade thickness of the rotor and the radial clearance between the rotor and the stator in the impeller group are improved and compressed so as to partially compress them in the axial direction. Since the ratio increasing portion is provided, the compression ratio increasing effect is exerted on the pump body itself without adding a function for increasing the compression ratio, which makes it possible to obtain a turbo molecule having an excellent pumping speed even in a low vacuum region. The pump was able to provide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すターボ分子ポンプ本体
(翼車群)の縦断面図であり、第2図(a)、(b)は
その一つのロータの形態を示す平面図と側面図である。 1・・・駆動軸 2、2a〜2k・・・ロータ 3a〜3k・・・ステータ 2II・・・ロータ翼、3II・・・ステータ翼 A・・・吸気口、B・・・排気口 L・・・圧縮比漸増部
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a turbo molecular pump body (impeller group) showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are plan views showing the form of one rotor thereof. It is a side view. 1 ... Drive shaft 2, 2a-2k ... Rotor 3a-3k ... Stator 2II ... Rotor blade, 3II ... Stator blade A ... Intake port, B ... Exhaust port L. ..Compression ratio increasing section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロータ翼とステータ翼を交互に配置してな
る翼車群の前記ロータ翼を高速回転して排気するターボ
分子ポンプにおいて、前記翼車群の少なくとも軸方向一
部に、前記ロータ翼とステータ翼の長さを排気口側に向
けて順次短寸のものに形成しロータとステータの間の半
径方向隙間を次第に狭めていくとともに、前記ロータ翼
の厚さを排気口側に向けて順次大寸のものに形成してな
る圧縮比漸増部を設けたことを特徴とするターボ分子ポ
ンプ。
1. A turbo molecular pump for rotating at high speed the rotor blades of an impeller group comprising rotor blades and stator blades arranged alternately, and exhausting the rotor blades, at least in a part of the impeller group in the axial direction. The length of the blade and the stator blade is gradually reduced toward the exhaust port side to gradually narrow the radial gap between the rotor and the stator, and the thickness of the rotor blade is directed toward the exhaust port side. The turbo molecular pump is characterized in that a gradually increasing compression ratio increasing portion is provided.
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