JPH07117067B2 - 分子ポンプ - Google Patents
分子ポンプInfo
- Publication number
- JPH07117067B2 JPH07117067B2 JP1109843A JP10984389A JPH07117067B2 JP H07117067 B2 JPH07117067 B2 JP H07117067B2 JP 1109843 A JP1109843 A JP 1109843A JP 10984389 A JP10984389 A JP 10984389A JP H07117067 B2 JPH07117067 B2 JP H07117067B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inner cylinder
- gap
- molecular pump
- outer cylinder
- facing surfaces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/044—Holweck-type pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、分析器や加速器、薄膜製造装置など、高真空
を必要とする各種の装置に使用される分子ポンプに関す
るものである。
を必要とする各種の装置に使用される分子ポンプに関す
るものである。
［従来の技術］ 分子ポンプとして、第５図に示すように、外筒101内に
隙間S0を隔てて回転可能に内筒102を配設し、両者の近
接した対向面101a、102aのうち内筒102側（または外筒1
01側）にねじ溝103を刻設したものが知られている。ね
じ溝103は、吸気口104側から取り込んだ気体分子を圧縮
しながらその粘性を利用して排気口105側まで強制連行
する能力を有しており、図示例のように単独でポンプを
構成する他、ターボ分子ポンプの下段に直列に連設して
使用されることもある。
隙間S0を隔てて回転可能に内筒102を配設し、両者の近
接した対向面101a、102aのうち内筒102側（または外筒1
01側）にねじ溝103を刻設したものが知られている。ね
じ溝103は、吸気口104側から取り込んだ気体分子を圧縮
しながらその粘性を利用して排気口105側まで強制連行
する能力を有しており、図示例のように単独でポンプを
構成する他、ターボ分子ポンプの下段に直列に連設して
使用されることもある。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような従来の分子ポンプでは、ねじ溝に
おける圧縮性能を更に向上させることが難しいという問
題がある。具体的に説明すると、この種のポンプでは、
内筒102の軸受としてハウジング106aにゴム等の軟質材
を用いた玉軸受106や図示しない磁気軸受などが用いら
れており、これらの軸受剛性は一般に小さい。したがっ
て、内筒102を数万rpmの高速で回転駆動する場合、内筒
102が外筒101と接触せぬよう、その振れ回りの最大半径
を考慮して外筒101との対向面間の隙間S0をある程度以
上大きく設定しておかなければならない。このような制
約から、ねじ溝103内の気体が隙間S0に離脱し易く、し
かも一旦離脱すれば隙間S0は軸方向に光学的に見通せる
状態で存在しているので、これが吸気口104側にまで直
接逆流して圧縮比を低下させている。
おける圧縮性能を更に向上させることが難しいという問
題がある。具体的に説明すると、この種のポンプでは、
内筒102の軸受としてハウジング106aにゴム等の軟質材
を用いた玉軸受106や図示しない磁気軸受などが用いら
れており、これらの軸受剛性は一般に小さい。したがっ
て、内筒102を数万rpmの高速で回転駆動する場合、内筒
102が外筒101と接触せぬよう、その振れ回りの最大半径
を考慮して外筒101との対向面間の隙間S0をある程度以
上大きく設定しておかなければならない。このような制
約から、ねじ溝103内の気体が隙間S0に離脱し易く、し
かも一旦離脱すれば隙間S0は軸方向に光学的に見通せる
状態で存在しているので、これが吸気口104側にまで直
接逆流して圧縮比を低下させている。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
あって、簡単な構成により、また組立・分解の便を損な
うことなく、小型であって高い圧縮性能を有した分子ポ
ンプを実現することを目的としている。
あって、簡単な構成により、また組立・分解の便を損な
うことなく、小型であって高い圧縮性能を有した分子ポ
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］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手
段を講じたものである。
段を講じたものである。
すなわち、本発明の分子ポンプは、外筒内に回転可能に
内筒を配設し、両者の近接した対向面の一方にねじ溝を
刻設することにより、ねじ溝を通じて気体の圧縮排気を
行うことができるようにしたものにおいて、一部の横断
面内における両筒の対向位置を他の横断面における対向
位置から径方向に偏位させて設けることにより、静止時
には対向面間の隙間が軸方向から見て光学的に見通せる
が、回転中には内筒側の遠心力による膨出作用に基づい
て対向面間の隙間が偏位した部位に遮断されて軸方向か
ら見て光学的に見通せなくなるようにしたことを特徴と
する。
内筒を配設し、両者の近接した対向面の一方にねじ溝を
刻設することにより、ねじ溝を通じて気体の圧縮排気を
行うことができるようにしたものにおいて、一部の横断
面内における両筒の対向位置を他の横断面における対向
位置から径方向に偏位させて設けることにより、静止時
には対向面間の隙間が軸方向から見て光学的に見通せる
が、回転中には内筒側の遠心力による膨出作用に基づい
て対向面間の隙間が偏位した部位に遮断されて軸方向か
ら見て光学的に見通せなくなるようにしたことを特徴と
する。
［作用］ このような構成であれば、吸気口側から吸入した気体が
ねじ溝に連行される間に対向面間に離脱しても、隙間は
偏位した部位において屈曲しているため、気体は吸気口
側にまで直接逆流することができず、殆どが途中で屈曲
した部位に衝突する。したがって、このときに逆流が抑
制され、再びねじ溝に連行される確率が高くなる。
ねじ溝に連行される間に対向面間に離脱しても、隙間は
偏位した部位において屈曲しているため、気体は吸気口
側にまで直接逆流することができず、殆どが途中で屈曲
した部位に衝突する。したがって、このときに逆流が抑
制され、再びねじ溝に連行される確率が高くなる。
このように逆流が抑制されると、圧縮比が高められるこ
とになる。すなわち、吸気口側に飛来した分子が排気口
側に達する確率をM12、排気口側に飛来した分子が吸気
口側に達する確率をM21、吸気口側の圧力をP1、排気口
側の圧力をP2とすれば、 P2／P1＝M12／M21 なる関係があるので、逆流を起こす確率M21を減少させ
れば、圧縮比P2／P1が増加することになる。したがっ
て、この分子ポンプは、対向面間の隙間を不当に狭めず
とも、圧縮性能を有効に高め得るものとなる。
とになる。すなわち、吸気口側に飛来した分子が排気口
側に達する確率をM12、排気口側に飛来した分子が吸気
口側に達する確率をM21、吸気口側の圧力をP1、排気口
側の圧力をP2とすれば、 P2／P1＝M12／M21 なる関係があるので、逆流を起こす確率M21を減少させ
れば、圧縮比P2／P1が増加することになる。したがっ
て、この分子ポンプは、対向面間の隙間を不当に狭めず
とも、圧縮性能を有効に高め得るものとなる。
その上、静止時には内筒と外筒の間の対向隙間が光学的
に見通せる状態にあるため、内筒を外筒と干渉すること
なく簡単に該外筒に対して装脱することができる。
に見通せる状態にあるため、内筒を外筒と干渉すること
なく簡単に該外筒に対して装脱することができる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。な
お、第５図に示した従来のものと共通する部分には同一
符号を付している。
お、第５図に示した従来のものと共通する部分には同一
符号を付している。
この実施例の分子ポンプは、第１図に示すように、外筒
１内に回転可能に内筒２を配設し、両者の近接した対向
面1a、2aのうち内筒２側にねじ溝３を周回形成してい
る。
１内に回転可能に内筒２を配設し、両者の近接した対向
面1a、2aのうち内筒２側にねじ溝３を周回形成してい
る。
また、内筒２自体は外周４箇所において、全周に亘って
リング状の凹陥部2bが設けてあり、これらの凹陥部2bに
対応する外筒１の内周には、内筒２との対向距離を一定
に保つようにして内方に向かって全周にリング状の突起
部1bを設けている。これにより、これら凹陥部2bと突起
部1bとがなす対向面は、他の部位での対向面2a、1aより
も縮径方向に偏位して存在することになり、隙間S1は軸
方向に向かって部分的に屈曲した迷路を形成する。
リング状の凹陥部2bが設けてあり、これらの凹陥部2bに
対応する外筒１の内周には、内筒２との対向距離を一定
に保つようにして内方に向かって全周にリング状の突起
部1bを設けている。これにより、これら凹陥部2bと突起
部1bとがなす対向面は、他の部位での対向面2a、1aより
も縮径方向に偏位して存在することになり、隙間S1は軸
方向に向かって部分的に屈曲した迷路を形成する。
具体的な設計の一例として、第２図に拡大図示するよう
に、静止状態における内筒２の外径φＣを130mm、外筒
１と内筒２との対向距離g1を0.5mm、外筒１の突起部1b
における内径φＢを130.2mm、その位置における内筒２
の凹陥部2bとの対向距離g2を前述した対向距離g1と同様
に0.5mmとしておく。そして、この分子ポンプを36000rp
mで回転駆動する。これによると、内筒２の外周が遠心
力により0.2mm程度径方向に膨出するので、定常運転状
態に入ればφＢ＝φＣとなり、対向面間の隙間S1は軸方
向から見て光学的に見通せなくなる。
に、静止状態における内筒２の外径φＣを130mm、外筒
１と内筒２との対向距離g1を0.5mm、外筒１の突起部1b
における内径φＢを130.2mm、その位置における内筒２
の凹陥部2bとの対向距離g2を前述した対向距離g1と同様
に0.5mmとしておく。そして、この分子ポンプを36000rp
mで回転駆動する。これによると、内筒２の外周が遠心
力により0.2mm程度径方向に膨出するので、定常運転状
態に入ればφＢ＝φＣとなり、対向面間の隙間S1は軸方
向から見て光学的に見通せなくなる。
しかして、このような状態では、吸気口104側から吸入
した気体がねじ溝３に連行されている間に対向面間の隙
間S1に離脱して逆流しようとしても、隙間S1は一部が屈
曲しているため気体は吸気口104側まで直進して到達す
ることができず、突起部1bや凹陥部2bの端面に衝突し
て、外筒１にも内筒２にも衝突せずに吸気口104側に通
り抜けられるものは皆無となる。すると、このときに逆
流が抑制されて離脱した気体は再びねじ溝３に連行され
ることになる。したがって、この分子ポンプは、対向面
間の隙間S1を狭めずとも、図示のような凹陥部2bと突起
部1bとを設けるだけで、優れた圧縮性能を得ることがで
きる。
した気体がねじ溝３に連行されている間に対向面間の隙
間S1に離脱して逆流しようとしても、隙間S1は一部が屈
曲しているため気体は吸気口104側まで直進して到達す
ることができず、突起部1bや凹陥部2bの端面に衝突し
て、外筒１にも内筒２にも衝突せずに吸気口104側に通
り抜けられるものは皆無となる。すると、このときに逆
流が抑制されて離脱した気体は再びねじ溝３に連行され
ることになる。したがって、この分子ポンプは、対向面
間の隙間S1を狭めずとも、図示のような凹陥部2bと突起
部1bとを設けるだけで、優れた圧縮性能を得ることがで
きる。
第３図は、この分子ポンプの圧縮性能と第10図に示した
従来の分子ポンプの圧縮性能とを実際に測定した結果を
示すものである。この際、従来の分子ポンプは、内筒10
2の外径、外筒101の内径など、基本的な部位を本実施例
と同一の条件に設定している。また、気体としてはN2、
He、H2を測定しており、実線が本実施例の特性、破線が
従来のものの特性である。この実験結果からも、対向面
の一部を偏位させるだけで圧縮比が顕著に改善されるこ
とが傍証される。
従来の分子ポンプの圧縮性能とを実際に測定した結果を
示すものである。この際、従来の分子ポンプは、内筒10
2の外径、外筒101の内径など、基本的な部位を本実施例
と同一の条件に設定している。また、気体としてはN2、
He、H2を測定しており、実線が本実施例の特性、破線が
従来のものの特性である。この実験結果からも、対向面
の一部を偏位させるだけで圧縮比が顕著に改善されるこ
とが傍証される。
また、上述した寸法設定によると、静止状態ではφＣ＜
φＢであり、外筒１を半割にせずに一体につくっても内
筒２を支障なく挿入することができるので、これらの製
作や組立が簡単となりコストダウンにもつながる。
φＢであり、外筒１を半割にせずに一体につくっても内
筒２を支障なく挿入することができるので、これらの製
作や組立が簡単となりコストダウンにもつながる。
なお、凹陥部を外筒側に設け、突起部を内筒側に設ける
ようにしても、上記実施例と全く同様の効果を上げるこ
とができる。また、ねじ溝を外筒側に設けるようにして
もよい。
ようにしても、上記実施例と全く同様の効果を上げるこ
とができる。また、ねじ溝を外筒側に設けるようにして
もよい。
さらにまた、このようなねじ溝は単独で用いる他、第４
図に示すように、タービン翼６の下段に連設してもその
能力を高めることができる。つまり、同図では第１図と
同様の凹陥部32bおよび突起部31bをロータの下段内筒部
32とステータの下段外筒部31とにそれぞれ設けて、対向
面32a、31a間の隙間S4を軸方向に対して光学的に遮断し
ており、ねじ溝７の圧縮比を高めて広域特性を更に向上
させるようにしている。
図に示すように、タービン翼６の下段に連設してもその
能力を高めることができる。つまり、同図では第１図と
同様の凹陥部32bおよび突起部31bをロータの下段内筒部
32とステータの下段外筒部31とにそれぞれ設けて、対向
面32a、31a間の隙間S4を軸方向に対して光学的に遮断し
ており、ねじ溝７の圧縮比を高めて広域特性を更に向上
させるようにしている。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。
能である。
［発明の効果］ 本発明の分子ポンプは、以上のような構成によって対向
面を偏位させた部位において隙間が屈曲して形成される
ので、ねじ溝から離脱した気体分子はその屈曲する部位
に衝突して逆流を抑制される。このため、対向面間の距
離を狭めずとも圧縮比を効果的に高め得るものとなる。
また、これによって到達真空度も高められる。その上、
このような逆流防止効果を付加するにあたり、内筒を特
異な形状にしたり、外筒を半割り形状にする等といった
構造の複雑化、組立・分解手順の複雑化に繋がる構成を
有効に回避したため、逆流防止効果を奏するための構成
と、製造やメンテナンスの便を図るための構成とを両立
させた点において、極めて大きな意義を有するものとな
る。
面を偏位させた部位において隙間が屈曲して形成される
ので、ねじ溝から離脱した気体分子はその屈曲する部位
に衝突して逆流を抑制される。このため、対向面間の距
離を狭めずとも圧縮比を効果的に高め得るものとなる。
また、これによって到達真空度も高められる。その上、
このような逆流防止効果を付加するにあたり、内筒を特
異な形状にしたり、外筒を半割り形状にする等といった
構造の複雑化、組立・分解手順の複雑化に繋がる構成を
有効に回避したため、逆流防止効果を奏するための構成
と、製造やメンテナンスの便を図るための構成とを両立
させた点において、極めて大きな意義を有するものとな
る。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は部
分縦断面図、第２図は第１図の部分拡大図、第３図は作
用説明図である。また、第４図は他の実施例を示す第１
図に準じた構造からなるものの部分縦断面図である。第
５図は従来例を示す第１図対応の部分縦断面図である。 １、31…外筒 ２、32…内筒 1a、31a…対向面（外筒側） 2a32a…対向面（内筒側） ３、７…ねじ溝 S1、S4…隙間
分縦断面図、第２図は第１図の部分拡大図、第３図は作
用説明図である。また、第４図は他の実施例を示す第１
図に準じた構造からなるものの部分縦断面図である。第
５図は従来例を示す第１図対応の部分縦断面図である。 １、31…外筒 ２、32…内筒 1a、31a…対向面（外筒側） 2a32a…対向面（内筒側） ３、７…ねじ溝 S1、S4…隙間
Claims (1)
- 【請求項１】外筒内に回転可能に内筒を配設し、両者の
近接した対向面の一方にねじ溝を刻設することにより、
ねじ溝を通じて気体の圧縮排気を行うことができるよう
にしたものにおいて、一部の横断面内における両筒の対
向位置を他の横断面における対向位置から径方向に偏位
させて設けることにより、静止時には対向面間の隙間が
軸方向から見て光学的に見通せるが、回転中には内筒側
の遠心力による膨出作用に基づいて対向面間の隙間が偏
位した部位に遮断されて軸方向から見て光学的に見通せ
なくなるようにしたことを特徴とする分子ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1109843A JPH07117067B2 (ja) | 1988-12-30 | 1989-04-29 | 分子ポンプ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33394888 | 1988-12-30 | ||
| JP63-333948 | 1988-12-30 | ||
| JP1109843A JPH07117067B2 (ja) | 1988-12-30 | 1989-04-29 | 分子ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264197A JPH02264197A (ja) | 1990-10-26 |
| JPH07117067B2 true JPH07117067B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=18271771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1109843A Expired - Lifetime JPH07117067B2 (ja) | 1988-12-30 | 1989-04-29 | 分子ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117067B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19846189A1 (de) * | 1998-10-07 | 2000-04-13 | Leybold Vakuum Gmbh | Reibungsvakuumpumpe |
| DE102018219091A1 (de) * | 2018-11-08 | 2020-05-14 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Vorrichtung und verfahren zum transport magnetischer partikel |
| GB2589151A (en) * | 2019-11-25 | 2021-05-26 | Edwards Ltd | Molecular drag vacuum pump |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60243394A (ja) * | 1985-04-30 | 1985-12-03 | Shimadzu Corp | ターボ分子ポンプ |
| DE3613344A1 (de) * | 1986-04-19 | 1987-10-22 | Pfeiffer Vakuumtechnik | Turbomolekular-vakuumpumpe fuer hoeheren druck |
| JPS6341695A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-22 | Seiko Seiki Co Ltd | タ−ボ分子ポンプ |
| DE3728154C2 (de) * | 1987-08-24 | 1996-04-18 | Balzers Pfeiffer Gmbh | Mehrstufige Molekularpumpe |
-
1989
- 1989-04-29 JP JP1109843A patent/JPH07117067B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02264197A (ja) | 1990-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071218 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081218 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091218 Year of fee payment: 14 |