JPH0726635B2 - Compound vacuum pump - Google Patents

Compound vacuum pump

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JPH0726635B2
JPH0726635B2 JP63160390A JP16039088A JPH0726635B2 JP H0726635 B2 JPH0726635 B2 JP H0726635B2 JP 63160390 A JP63160390 A JP 63160390A JP 16039088 A JP16039088 A JP 16039088A JP H0726635 B2 JPH0726635 B2 JP H0726635B2
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type compression
compression pump
pump
air
impeller
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歓治郎 木下
雅史 山本
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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  • 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、半導体製造装置などの真空室から空気を排除
し、清浄な真空を作り出す複合真空ポンプに関し、特
に、渦流形圧縮ポンプの羽根構造に係るものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite vacuum pump that removes air from a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like to create a clean vacuum, and particularly to a vane structure of a vortex flow type compression pump. It is related to.

(従来の技術) 一般に、この種の複合真空ポンプとして、例えば、特開
昭60-252197号公報に開示されているように、真空室に
開放される流入口と大気に開放される流出口とが開設さ
れたケーシング内に、該流入口から流出口に向って、ね
じ溝形圧縮ポンプ、遠心形圧縮ポンプ及び渦流形圧縮ポ
ンプを順次配設したものがある。そして、先ず、ねじ溝
形圧縮ポンプにより真空室より空気をケーシング内に吸
込み圧縮した後、遠心形圧縮ポンプで圧縮し、更に、渦
流形圧縮ポンプで圧縮して大気に放出するようにしてお
り、これにより上記真空室を清浄な真空状態にしてい
る。
(Prior Art) Generally, as a composite vacuum pump of this type, for example, as disclosed in JP-A-60-252197, an inlet opening to a vacuum chamber and an outlet opening to the atmosphere are disclosed. There is a casing in which a thread groove type compression pump, a centrifugal type compression pump and a vortex type compression pump are sequentially arranged from the inlet to the outlet. And, first, air is sucked into the casing from the vacuum chamber by the screw groove type compression pump, compressed, then compressed by the centrifugal type compression pump, further compressed by the vortex type compression pump and released to the atmosphere, This brings the vacuum chamber into a clean vacuum state.

(発明が解決しようとする課題) 上述した複合真空ポンプにおいて、渦流形圧縮ポンプ
は、ハブの外周面に複数枚の羽根が突設されて成る羽根
車が流体の主流路を有するハウジング内に収納されて構
成され、該主流路に導入した空気を羽根の回転によって
螺旋運動させつつ圧縮している。そして、該渦流形圧縮
ポンプは、2台同じものを並設しており、つまり、同じ
羽根形状のものを用い、上流側の渦流形圧縮ポンプで圧
縮した空気を、さらに下流側の渦流形圧縮ポンプで圧縮
している。
(Problem to be Solved by the Invention) In the above-described composite vacuum pump, in the eddy-current type compression pump, an impeller having a plurality of blades protruding from the outer peripheral surface of the hub is housed in a housing having a main fluid flow path. The air introduced into the main flow passage is compressed while being spirally moved by the rotation of the blades. The two vortex type compression pumps are arranged in parallel, that is, two vortex type compression pumps having the same blade shape are used, and the air compressed by the vortex type compression pump on the upstream side is further compressed on the vortex type compression pump on the further downstream side. Compressed by pump.

しかしながら、空気の動粘性係数及びレイノルズ数は圧
力によって異なり、羽根表面の境界層厚さが異なること
になる。つまり、圧力の低い真空側である上流側の渦流
形圧縮ポンプにおける羽根表面の境界層は厚く、圧力の
高い大気側である下流側の渦流形圧縮ポンプにおける羽
根表面の境界層は薄くなることになる。従って、同じ羽
根形状のものを用いると、上流側の渦流形圧縮ポンプに
おいて、各羽根間の通路断面積が小さくなり、空気流量
が低下すると共に、空気がスムーズに流れないことにな
り、圧縮比が低く、ポンプ性能が悪いという問題があっ
た。
However, the kinematic viscosity and Reynolds number of air differ depending on the pressure, and the boundary layer thickness on the blade surface also varies. In other words, the boundary layer on the blade surface in the upstream vortex compression pump, which is the vacuum side with low pressure, is thick, and the boundary layer on the blade surface in the downstream vortex compression pump, which is the atmosphere side with high pressure, is thin. Become. Therefore, if the same vane shape is used, in the upstream vortex type compression pump, the passage cross-sectional area between each vane will be small, the air flow rate will decrease, and the air will not flow smoothly. However, there was a problem that the pump performance was poor.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、渦流形圧
縮ポンプが作動する圧力状態に対応して羽根形状を異な
らせることにより、流体圧に合致した通路広さを確保
し、圧縮比を高めてポンプ性能の向上を図ることを目的
とするものである。
The present invention has been made in view of such a point, and by varying the blade shape in accordance with the pressure state in which the vortex flow type compression pump operates, a passage width that matches the fluid pressure is secured, and the compression ratio The purpose of this is to improve the pump performance by improving the pump performance.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の特徴とするところ
は、渦流形圧縮ポンプにおいて、前縁が鈍体形状の円弧
羽根と前縁がシャープ形状の円弧羽根との圧縮性能は流
体圧値が所定値になると反転することを見出した点にあ
る。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a feature of the present invention resides in that, in a vortex type compression pump, a leading edge of an arc blade is a blunt body and a leading edge is a sharp arc blade. The compression performances of and are found to be reversed when the fluid pressure value reaches a predetermined value.

具体的には、第1図及び第3図並びに第4図に示すよう
に、先ず、流体の流入口(10a)と流出口(10b)とが開
設されたケーシング(10)内に、該流入口(10a)側に
ねじ溝形圧縮ポンプ(s)が、流出口(10b)側に複数
の渦流形圧縮ポンプ(V),(V),…が多段に組合わ
せて配設された複合真空ポンプを対象としている。
Specifically, as shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, first, in a casing (10) in which a fluid inlet (10a) and a fluid outlet (10b) are opened, A complex vacuum in which a thread groove type compression pump (s) is arranged on the inlet (10a) side and a plurality of vortex type compression pumps (V), (V), ... Are arranged in a multi-stage combination on the outlet (10b) side. Intended for pumps.

そして、上記渦流形圧縮ポンプ(V)はハウジング
(2)内に流体の主流路(24)が形成されると共に、該
主流路(24)に臨む複数枚の羽根(32),(33)がハブ
(31)に配設されて成る羽根車(3)が上記ハウジング
(2)内に収納されて構成されている。更に、少なくと
も最上流側の渦流形圧縮ポンプ(V)における羽根車
(3)の羽根(32)は所定の反りを有するように形成さ
れると共に、前縁(32a)がシャープ形状に形成されて
いる。一方、少なくとも最下流側の渦流形圧縮ポンプ
(V)における羽根車(3)の羽根(33)は所定の反り
を有するように形成されると共に、前縁(33a)が鈍体
形状に形成された構成としている。
In the vortex type compression pump (V), a main flow path (24) for fluid is formed in the housing (2), and a plurality of blades (32), (33) facing the main flow path (24) are provided. An impeller (3) arranged on the hub (31) is housed in the housing (2). Further, at least the blades (32) of the impeller (3) in the vortex type compression pump (V) on the most upstream side are formed to have a predetermined warp, and the front edge (32a) is formed to have a sharp shape. There is. On the other hand, at least the blades (33) of the impeller (3) in the eddy current type compression pump (V) on the most downstream side are formed to have a predetermined warp, and the leading edge (33a) is formed to have an obtuse shape. It has a structure.

(作用) 上記構成により、本発明では、ねじ溝形圧縮ポンプ
(S)及び渦流形圧縮ポンプ(V),(V),…を駆動
すると、例えば、真空室内の空気が流入口(10a)より
ケーシング(10)内に吸込まれ、先ず、上記ねじ溝形圧
縮ポンプ(S)によって圧縮される。その後、この圧縮
空気は渦流形圧縮ポンプ(V)のハウジング(2)内に
導入し、羽根車(3)の羽根(32),(33)によって螺
旋運動しつつ圧縮されることになる。そして、この圧縮
空気はさらに上記複数の渦流形圧縮ポンプ(V),
(V),…で順次圧縮され、流出口(10b)より、例え
ば大気に放出される。
(Operation) With the above configuration, in the present invention, when the screw groove type compression pump (S) and the vortex type compression pumps (V), (V), ... Are driven, for example, the air in the vacuum chamber is supplied from the inlet (10a). It is sucked into the casing (10) and first compressed by the thread groove type compression pump (S). Then, this compressed air is introduced into the housing (2) of the vortex type compression pump (V), and is compressed by the blades (32) and (33) of the impeller (3) while spirally moving. The compressed air is further supplied to the plurality of vortex type compression pumps (V),
(V), ..., Sequentially compressed, and discharged from the outlet (10b) to the atmosphere, for example.

この圧縮動作中において、流入口(10a)側の渦流形圧
縮ポンプ(V)にあっては、流出口(10b)側の渦流形
圧縮ポンプ(V)に比して、真空室の真空状態に近いの
で圧力が低く、羽根(32)の表面の境界層が厚くなるこ
とになる。そこで、この流入口(10a)側の渦流形圧縮
ポンプ(V)における羽根(32)の前縁(32a)をシャ
ープ形状にし、羽根(32)間の通路断面積を広くしてい
るので、空気が十分に流れると共に、スムーズに流れる
ことになる。
During this compression operation, the vortex type compression pump (V) on the inlet (10a) side is in a vacuum state of the vacuum chamber as compared with the vortex type compression pump (V) on the outlet (10b) side. Since it is close, the pressure is low and the boundary layer on the surface of the blade (32) becomes thick. Therefore, the front edge (32a) of the blade (32) of the vortex type compression pump (V) on the inlet (10a) side is formed into a sharp shape to widen the passage cross-sectional area between the blades (32). Will flow smoothly and smoothly.

(発明の効果) 従って、本発明の複合真空ポンプによれば、羽根(3
2),(33)の前縁(32a),(33a)を上流側の渦流形
圧縮ポンプ(V)ではシャープ形状に、下流側の渦流形
圧縮ポンプ(V)では鈍体形状にしたために、低圧状態
においても流体の通路面積を広く確保することができ、
圧縮比を高めることができるので、ポンプ性能の向上を
図ることができる。特に、渦流形圧縮ポンプ(V),
(V),…を多段に組合わせた場合、圧力状態に対応し
た羽根(32),(33)の形状とすることができることか
ら、それぞれ高圧縮性能を発揮させることができ、より
一層ポンプ効率を向上させることができる。
(Effect of the invention) Therefore, according to the composite vacuum pump of the present invention, the blade (3
2), because the leading edges (32a) and (33a) of (33) have a sharp shape in the upstream vortex compression pump (V) and a blunt body in the downstream vortex compression pump (V), It is possible to secure a wide fluid passage area even in a low pressure state.
Since the compression ratio can be increased, the pump performance can be improved. In particular, vortex type compression pump (V),
When (V), ... Are combined in multiple stages, the shape of the blades (32), (33) can be adapted to the pressure state, so that high compression performance can be exhibited and the pump efficiency is further improved. Can be improved.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described in detail based on drawing.

第1図及び第2図に示すように、(1)は複合真空ポン
プであって、半導体製造装置などの真空室から空気(流
体)を排除し、清浄な真空を作り出すものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, (1) is a composite vacuum pump that removes air (fluid) from a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or the like to create a clean vacuum.

該複合真空ポンプ(1)は、ケーシング(10)内にねじ
溝形圧縮ポンプ(S)と2台の渦流形圧縮ポンプ(V1),
(V2)とが多段に組み合されて収納されている。該ケーシ
ング(10)の上部中央には上記真空室に開放される流入
口(10a)が、下部側面には大気に開放される流出口(1
0b)がそれぞれ開設されている。更に、上記ケーシング
(10)内には中央部に駆動軸(11)が上下に亘って設け
られ、該駆動軸(11)は円筒状のボス部材(11a)が一
体に回転するように外嵌されると共に、上端部がケーシ
ング(10)上部のフレーム(10c)に、下端部がケーシ
ング(10)の底部に回転自在に嵌合されて支持されてい
る。また、上記駆動軸(11)の下部には駆動モータ(1
2)が連結されており、該駆動モータ(12)はケーシン
グ(10)に固定されたステータ(12a)と、駆動軸(1
1)が嵌挿されたロータ(12b)とより成り、上記駆動軸
(11)を回転するようにしている。
The composite vacuum pump (1) comprises a screw groove type compression pump (S) and two vortex type compression pumps (V 1 ) in a casing (10),
(V 2 ) is stored in a multi-stage combination. An inlet (10a) opened to the vacuum chamber is provided at the center of the upper part of the casing (10), and an outlet (1a) opened to the atmosphere is provided on the lower side surface.
0b) has been opened respectively. Further, a drive shaft (11) is vertically provided in the central portion of the casing (10), and the drive shaft (11) is externally fitted so that a cylindrical boss member (11a) rotates integrally. In addition, the upper end is rotatably fitted to and supported by the frame (10c) above the casing (10) and the lower end is rotatably fitted to the bottom of the casing (10). In addition, the drive motor (1
2) are connected to each other, and the drive motor (12) includes a stator (12a) fixed to a casing (10) and a drive shaft (1).
1) is composed of a rotor (12b) fitted and is adapted to rotate the drive shaft (11).

上記ねじ溝形圧縮ポンプ(S)は、上下一対の円板状ロ
ータ(13),(13)と、上下一体の円環状のステータ
(14),(14)とが交互に重畳配設されて成り、上記ケ
ーシング(10)の流入口(10a)側(第1図において上
部)に設けられている。上記ロータ(13),(13)は中
央部に上記駆動軸(11)が嵌入されて水平に該駆動軸
(11)に固定されると共に、該両ロータ(13),(13)
は上記ボス部材(11a)により所定間隔を存して並設さ
れ、上記駆動軸(11)の回転によって回転するように成
っている。また、上記ステータ(14),(14)は外周縁
部にてケーシング(10)に水平に固定されると共に、上
部のステータ(14)は上記両ロータ(13),(13)間
に、下部のステータ(14)は下部のロータ(13)の下方
にそれぞれ並設されており、上記各ロータ(13),(1
3)と各ステータ(14),(14)とは対向面が近接する
ように設けられている。更に、上記上部のステータ(1
4)の両面及び下部のステータ(14)の上面にはそれぞ
れ螺旋溝(14a),(14a),(14a)が刳設されて3段
のポンプ段に構成されており、上記ロータ(13),(1
3)の回転により流入口(10a)からケーシング(10)内
に空気を吸込み、上記各螺旋溝(14a),(14a),(14
a)に導入して圧縮し、上記渦流形圧縮ポンプ(V1),(V2)
に送り出している。
In the screw groove type compression pump (S), a pair of upper and lower disk-shaped rotors (13) and (13) and upper and lower integral annular stators (14) and (14) are alternately arranged so as to overlap each other. It is provided on the inlet (10a) side (upper part in FIG. 1) of the casing (10). The drive shaft (11) is fitted in the central portion of the rotors (13), (13) and horizontally fixed to the drive shaft (11), and the rotors (13), (13)
Are arranged side by side by the boss member (11a) at a predetermined interval, and are rotated by the rotation of the drive shaft (11). Further, the stators (14), (14) are horizontally fixed to the casing (10) at the outer peripheral edge portion, and the upper stator (14) is placed between the rotors (13), (13) and the lower part. Of the rotors (13), (1) are arranged side by side below the lower rotor (13).
3) and the stators (14) and (14) are provided so that the facing surfaces are close to each other. In addition, the upper stator (1
4) Spiral grooves (14a), (14a), (14a) are formed on both surfaces of the lower surface of the stator (14) to form three pump stages, and the rotor (13) , (1
Air is sucked into the casing (10) from the inlet (10a) by the rotation of (3), and the spiral grooves (14a), (14a), (14) are drawn.
Introduced into a) and compressed, the above vortex type compression pump (V 1 ), (V 2 )
Have been sent to.

一方、上記両渦流形圧縮ポンプ(V1),(V2)は、空気を螺
旋状に移送しつつ圧縮しており、ハウジング(2)内に
羽根車(3)が収納されて構成されており、該ハウジン
グ(2)は、第1図において上下に分割された第1ハウ
ジング部材(21)と第2ハウジング部材(22)とを一体
的に組合わせて形成されている。そして、該両ハウジン
グ部材(21),(22)は、上記羽根車(3)の両端面を
覆うディスク部(21a),(22a)と、該ディスク部(21
a),(22a)の外周縁に連続形成され、半円弧状の環状
凹部を有する半トーラス部(21b),(22b)と、上記デ
ィスク部(21a),(22a)及び半トーラス部(21b),
(22b)を覆う外函部(21c),(22c)とより構成され
ている。また、上記両半トーラス部(21b),(22b)は
中空環状部(23)を形成しており、該中空環状部(23)
内が空気の主流路(24)に構成される一方、上記外函部
(21c),(22c)内は冷却水等が循環する冷却路(21
d),(22d)に成っており、該冷却路(21d),(22d)
には冷却水等の流入管(25a)及び流出管(25b)が連通
されている。
On the other hand, the double vortex type compression pumps (V 1 ) and (V 2 ) are configured to transfer air in a spiral shape and compress the air, and to house the impeller (3) in the housing (2). The housing (2) is formed by integrally combining a first housing member (21) and a second housing member (22), which are vertically divided in FIG. The housing members (21) and (22) are provided with disk portions (21a) and (22a) that cover both end surfaces of the impeller (3) and the disk portion (21).
a) and (22a) are continuously formed on the outer peripheral edge and have semi-torus portions (21b) and (22b) having semi-arcuate annular recesses, and the disc portions (21a), (22a) and semi-torus portion (21b). ),
It is composed of outer box parts (21c) and (22c) covering (22b). Further, both the half torus parts (21b), (22b) form a hollow annular part (23), and the hollow annular part (23)
The inside is configured as a main flow path (24) for air, while the outer box parts (21c) and (22c) have cooling channels (21) in which cooling water and the like circulate.
d) and (22d), and the cooling paths (21d) and (22d)
An inflow pipe (25a) and an outflow pipe (25b) for cooling water and the like are communicated with the.

上記中空環状部(23)内の主流路(24)には、空気の流
れを案内する環状ガイド部材(4)が配設されており、
該ガイド部材(4)の外周面と中空環状部(23)の内周
面との間が上記主流路(24)に成っている。また、上記
ガイド部材(4)の外周部には、遠心方向に突出した複
数個の支持片(図示省略)が周方向に所定間隔を存して
一体的に形成されている。そして、該支持片の外端部が
上記ハウジング(2)の中空環状部(23)に嵌合されて
いて、上記ガイド部材(4)がハウジング(2)に主流
路(24)の中心軸上に固定支持されている。
An annular guide member (4) for guiding the flow of air is provided in the main flow path (24) in the hollow annular portion (23),
The main flow path (24) is formed between the outer peripheral surface of the guide member (4) and the inner peripheral surface of the hollow annular portion (23). A plurality of supporting pieces (not shown) protruding in the centrifugal direction are integrally formed on the outer peripheral portion of the guide member (4) at predetermined intervals in the circumferential direction. The outer end portion of the support piece is fitted in the hollow annular portion (23) of the housing (2), and the guide member (4) is placed in the housing (2) on the central axis of the main flow path (24). It is fixedly supported by.

更に、上記主流路(24)には、中空環状部(23)の内周
面からガイド部材(4)の外周面に亘る所定幅のストリ
ッパ部材(5)が設けられていて、上記ガイド部材
(4)を支持すると共に、上記主流路(24)を高圧側と
低圧側とに区画している。そして、該ストリッパ部材
(5)の内周部には上記羽根車(3)が通る案内路(5
1)が刳設されており、該ストリッパ部材(5)の一側
方(第2図において右側)には第1ハウジング部材(2
1)の半トーラス部(21b)に空気の吸込口(61)が、他
側方(第2図において左側)には第2ハウジング部材
(22)の半トーラス部(22b)に空気の吐出口(62)が
それぞれ開設されていて、該吸込口(61)から導入され
た空気と吐出口(62)から吐出される空気とがストリッ
パ部材(5)で合流しないように構成されている。
Further, the main flow path (24) is provided with a stripper member (5) having a predetermined width extending from the inner peripheral surface of the hollow annular portion (23) to the outer peripheral surface of the guide member (4). 4) is supported and the main flow path (24) is divided into a high pressure side and a low pressure side. A guide path (5) through which the impeller (3) passes is provided on an inner peripheral portion of the stripper member (5).
1) is provided in the first housing member (2) on one side (right side in FIG. 2) of the stripper member (5).
The air inlet (61) is in the semi-torus portion (21b) of 1), and the air outlet is in the semi-torus portion (22b) of the second housing member (22) on the other side (left side in FIG. 2). (62) are respectively opened so that the air introduced from the suction port (61) and the air discharged from the discharge port (62) do not join at the stripper member (5).

一方、上記羽根車(3)は、円板状のハブ(31)の外周
面(31a)に複数枚の羽根(32),(33)が放射状に延
設されて構成されている。該ハブ(31)の両端面は上記
両ハウジング部材(21),(22)のディスク部(21
a),(22a)が近接して覆われており、該ハブ(31)の
中央部に上記駆動軸(11)が貫通してボス部材(11a)
により連結されている。該駆動軸(11)は上記主流路
(24)及びガイド部材(4)と同心上に位置し、上記両
ハウジング部材(21),(22)のディスク部(21a),
(22a)を貫通し、上記モータ(12)の駆動により羽根
車(3)が回転するように成っている。また、上記ハブ
外周面(31a)は、駆動軸(11)と同心上の円筒面に形
成され、上記主流路(24)外周面の一部を構成してい
る。
On the other hand, the impeller (3) is constructed by radially extending a plurality of blades (32), (33) on an outer peripheral surface (31a) of a disk-shaped hub (31). Both end surfaces of the hub (31) are provided with disk portions (21) of the housing members (21) and (22).
a) and (22a) are closely covered, and the drive shaft (11) penetrates through the central portion of the hub (31) so that the boss member (11a).
Are connected by. The drive shaft (11) is located concentrically with the main flow path (24) and the guide member (4), and the disk portions (21a) of both the housing members (21), (22),
The impeller (3) is rotated by penetrating the (22a) and being driven by the motor (12). The hub outer peripheral surface (31a) is formed as a cylindrical surface concentric with the drive shaft (11) and constitutes a part of the outer peripheral surface of the main flow path (24).

上記羽根車(3)の羽根(32),(33)は、第3図及び
第4図に示すように、上記ハブ外周面(31a)より遠心
方向に突出して上記主流路(24)内に臨んでおり、先端
が上記ガイド部材(4)の内周部に近接するように形成
されている。更に、該羽根(32),(33)は、上記ハブ
(31)の両端面に亘って形成され、空気が羽根前縁(32
a),(33a)から後縁(32b),(33b)に通り抜ける
と、上記ハブ(31)の前面から後面に通り抜けるように
成っており、該羽根(32),(33)の通過時の流れがほ
ぼ軸流流れになり、この羽根(32),(33)通過時に角
運動エネルギが空気に与えられ、該空気が主流路(24)
内を螺旋状に移動しつつ圧縮されるように構成されてい
る。
The blades (32) and (33) of the impeller (3) project in the centrifugal direction from the hub outer peripheral surface (31a) into the main flow path (24) as shown in FIGS. 3 and 4. The front end is formed so as to be close to the inner peripheral portion of the guide member (4). Further, the blades (32), (33) are formed over both end faces of the hub (31), and air is introduced into the blade leading edge (32
When passing from a), (33a) to the trailing edges (32b), (33b), the hub (31) is passed from the front surface to the rear surface. The flow becomes almost an axial flow, and angular kinetic energy is given to the air when passing through the blades (32) and (33), and the air flows into the main flow path (24).
It is configured to be compressed while moving in a spiral shape.

更に、上記羽根(32),(33)は、翼形が円弧状に形成
されて所定の反りを有する円弧羽根で構成されており、
該羽根(32),(33)の流入角(β1)及び流出角
(β2)は、例えば、45°に形成され、該流入角(β1
によって空気がスムーズに羽根(32),(33)に流入す
る一方、流出角(β2)によって羽根(32),(33)の
流出時に大きなエネルギが与えられるように成ってい
る。
Further, the blades (32), (33) are arcuate blades each having an airfoil formed in an arc shape and having a predetermined warp,
The inflow angle (β 1 ) and the outflow angle (β 2 ) of the blades (32) and (33) are formed, for example, at 45 °, and the inflow angle (β 1 )
The air smoothly flows into the blades (32) and (33), while the outflow angle (β 2 ) gives a large amount of energy when the blades (32) and (33) flow out.

尚、上記両渦流形圧縮ポンプ(V1),(V2)においては、図
示しないが、流入口(10a)側の渦流形圧縮ポンプ(V1)
の吐出口(62)と流出口(10b)側の渦流形圧縮ポンプ
(V2)の吸込口(61)とが接続されていて、該両圧縮ポン
プ(V1),(V2)で順次空気を圧縮して大気に放出するよう
にしている。
Although not shown in the above-mentioned vortex type compression pumps (V 1 ) and (V 2 ), the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side is not shown.
Eddy current type compression pump on the discharge port (62) and outlet (10b) sides
The suction port (61) of (V 2 ) is connected, and the two compression pumps (V 1 ) and (V 2 ) sequentially compress the air and discharge it to the atmosphere.

次に、本発明の特徴として、上記2台の渦流形圧縮ポン
プ(V1),(V2)は、羽根(32),(33)の形状が異なるよ
うに構成されている。すなわち、上流側に位置する流入
口(10a)側の渦流形圧縮ポンプ(V1)(第1図において
上側)における羽根(32)は、第3図に示すように、前
縁(32a)及び後縁(32b)がシャープ形状に形成されて
略中央部が最大厚みになるように形成され、略三日月状
に形成されている。そして、上記羽根前縁(32a),(3
2a)間のスペーシング(l1)を充分確保して空気が充分流
入するようにしている。一方、下流側に位置する流出口
(10b)側における羽根(33)は、第4図に示すよう
に、前縁(33a)が所定の前縁半径の丸みを有する鈍体
形状に、後縁(33b)がシャープ形状にそれぞれ形成さ
れて最大厚みが前縁(33a)側になるように形成され、
略エアーホイールに形成されて、上記羽根前縁(33a)
における流入圧力損失の低減を図るように成っている。
また、上記羽根(32),(33)の枚数は同じであり、例
えば、100〜120枚に設定されている。
Next, as a feature of the present invention, the two vortex type compression pumps (V 1 ) and (V 2 ) are configured such that the blades (32) and (33) have different shapes. That is, as shown in FIG. 3, the blade (32) of the vortex type compression pump (V 1 ) (upper side in FIG. 1 ) on the inlet (10a) side located on the upstream side has a leading edge (32a) and The trailing edge (32b) is formed in a sharp shape so that the substantially central portion has the maximum thickness, and is formed in a substantially crescent shape. Then, the blade leading edge (32a), (3
Sufficient spacing (l 1 ) between 2a) is secured so that air can flow in sufficiently. On the other hand, as shown in FIG. 4, the blade (33) on the side of the outlet (10b) located on the downstream side has a blunt body in which the leading edge (33a) has a rounded radius of a predetermined leading edge and a trailing edge. (33b) are each formed in a sharp shape so that the maximum thickness is on the front edge (33a) side,
Almost formed on the air wheel, the above-mentioned blade front edge (33a)
It is designed to reduce the inflow pressure loss at.
The number of blades (32) and (33) is the same, and is set to 100 to 120, for example.

そこで、この羽根形状を異ならせる基本原理について説
明する。
Therefore, the basic principle of making the blade shapes different will be described.

先ず、上記ねじ溝圧縮ポンプ(S)は0.005Torr〜10Tor
rの範囲で、上記両渦流形圧縮ポンプ(V1),(V2)は10Torr
〜760Torrの範囲で作動するようにしている。そして、
空気の動粘性係数νは次式で、 ν=μ/ρ … μ:粘性係数 ρ:密度 また、レイノルズ係数Reは次式で、 Re=v・d/ν … v:代表速度 d:代表長さ それぞれ表わされる。そして、流入口(10a)側の渦流
形圧縮ポンプ(V1)において、吸込空気圧が上述の如く10
Torrで、大気圧が760Torrであるので、大気中に比して
動粘性係数νは76倍に、レイノルズ数Reは1/76倍にな
り、第3図に示すように、境界層(L)が厚くなる。一
方、流出口(10b)側の渦流形圧縮ポンプ(V2)にあって
は、空気圧が大気圧に近くなるので、動粘性係数νは小
さく、レイノルズ数Reは大きくなる。
First, the screw groove compression pump (S) is 0.005 Torr to 10 Tor
In the range of r, the above dual vortex compression pumps (V 1 ) and (V 2 ) are 10 Torr.
It works in the range of ~ 760 Torr. And
The kinematic viscosity ν of air is ν = μ / ρ… μ: Viscosity coefficient ρ: Density Reynolds coefficient Re is the following equation, Re = v ・ d / ν… v: Representative velocity d: Representative length Each is represented. Then, in the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side, the suction air pressure is 10
Since the atmospheric pressure is 760 Torr in Torr, the kinematic viscosity coefficient ν is 76 times and the Reynolds number Re is 1/76 times that in the atmosphere. As shown in FIG. 3, the boundary layer (L) Becomes thicker. On the other hand, in the vortex flow type compression pump (V 2 ) on the outlet (10b) side, since the air pressure is close to the atmospheric pressure, the kinematic viscosity coefficient ν is small and the Reynolds number Re is large.

従って、空気圧が大気圧に近い流出口(10b)側の渦流
形圧縮ポンプ(V2)においては、羽根前縁(33a)を鈍体
形成にすることにより、流入圧力損失が小さくなり、圧
縮性能が向上する。一方、空気圧が真空に近い流入口
(10a)側の渦流形圧縮ポンプ(V1)においては、羽根前
縁(32a)を上記流出口(10b)側の渦流形圧縮ポンプ(V
2)と同様に鈍体形状にすると、前縁(33a)間のスペー
シング(l2)がシャープに形成した場合のスペーシング(l
1)より小さくなり、その上、上述の如く境界層(L)が
厚くなるので、通路面積が狭くなり、圧縮性能が低下す
ることになる。そして、上記鈍体形状の前縁(33a)間
のスペーシング(l2)をシャープ形状のスペーシング(l1)
と等しくなるように羽根(32)の間隔を設定することが
考えられるが、第4図矢符(fa),(fb)で示すよう
に、境界層(L)で滑りが生じ、流出角度(β2)が小
さくなり、圧縮性能の向上を図ることができない。
Therefore, in the vortex type compression pump (V 2 ) on the outlet (10b) side where the air pressure is close to the atmospheric pressure, by making the blade leading edge (33a) a blunt body, the inflow pressure loss is reduced and the compression performance is reduced. Is improved. On the other hand, in the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side where the air pressure is near vacuum, the vane leading edge (32a) is connected to the vortex type compression pump (V 1 ) on the outlet (10b) side.
If the blunt body is used as in ( 2 ), the spacing (l 2 ) between the leading edges (33a) when sharply formed (l
1 ) and the boundary layer (L) becomes thicker as described above, the passage area becomes narrower and the compression performance is lowered. Then, the spacing (l 2 ) between the blunt body front edges (33a) is changed to the sharp spacing (l 1 ).
It is conceivable to set the intervals of the blades (32) so as to be equal to, but as shown by arrows (fa) and (fb) in FIG. 4, slip occurs in the boundary layer (L) and the outflow angle ( β 2 ) becomes small, and the compression performance cannot be improved.

そこで、前縁(32a)がシャープ形状の羽根車(3)と
前縁(33a)が鈍体形状の羽根車(3)とについて、各
空気圧状態における圧力係数を測定し、その結果を第5
図に示している。この第5図は横軸に背圧をとり、前縁
(32a)をシャープ形状にした円弧羽根(32)における
背圧10Torrの締切点の圧力係数を1とし、圧力係数比を
縦軸にとったものである。そして、何れの羽根(32),
(33)においても背圧が大きくなるに従って圧力係数比
は上昇するが、第5図実線Aで示す前縁(33a)が鈍体
形状の羽根(33)における圧力係数比は、第5図実線B
で示す前縁(32a)がシャープ形状の羽根(32)におけ
る圧力係数比に対し、背圧が略50Torr未満では小さく、
略50Torr以上で大きくなることが判明した。
Therefore, for the impeller (3) having a sharp front edge (32a) and the impeller (3) having a blunt body front edge (33a), the pressure coefficient in each air pressure state is measured, and the result is the fifth value.
Shown in the figure. In this FIG. 5, the back pressure is plotted on the horizontal axis, the pressure coefficient at the cut-off point of the back pressure of 10 Torr in the arc blade (32) having a sharp front edge (32a) is set to 1, and the pressure coefficient ratio is plotted on the vertical axis. It is a thing. And which blade (32),
Also in (33), the pressure coefficient ratio increases as the back pressure increases, but the pressure coefficient ratio in the vane (33) with a blunt body at the leading edge (33a) shown in FIG. B
When the back pressure is less than approximately 50 Torr, it is small compared to the pressure coefficient ratio of the blade (32) whose front edge (32a) is sharp.
It turned out that it grows at about 50 Torr or more.

この結果に基づいて、上述した如く流入口(10a)の渦
流形圧縮ポンプ(V1)においては羽根前縁(32a)をシャ
ープ形状に、流出口(10b)側の渦流形圧縮ポンプ(V2)
においては羽根前縁(33a)を鈍体形状に形成したもの
である。
Based on this result, as described above, in the vortex type compression pump (V 1 ) at the inlet (10a), the blade leading edge (32a) has a sharp shape, and the vortex type compression pump (V 2 at the outlet (10b) side has )
In, the blade leading edge (33a) is formed in a blunt body shape.

次に、上記複合真空ポンプ(1)の作用について説明す
る。
Next, the operation of the composite vacuum pump (1) will be described.

先ず、駆動モータ(12)を始動すると、ねじ溝形圧縮ポ
ンプ(S)及び渦流形圧縮ポンプ(V1),(V2)が共に起動
し、真空室の空気が流入口(10a)よりハウジング(1
0)内に吸込まれる。この吸込まれた空気は、先ず、上
記ねじ溝形圧縮ポンプ(S)の両ロータ(13),(13)
の回転により、上部ステータ(14)の上面螺旋溝(14
a)に導入して求心方向に螺旋運動した後、下面螺旋溝
(14a)に移って遠心方向に螺旋運動し、その後、下部
ステータ(14)の上面螺旋溝(14a)に移り、再び求心
方向に螺旋運動して空気は10Torr程度に圧縮されて下方
に吐出される。
First, when the drive motor (12) is started, both the screw groove type compression pump (S) and the vortex type compression pumps (V 1 ) and (V 2 ) are started, and the air in the vacuum chamber is supplied from the inlet (10a) to the housing. (1
0) is sucked into. The sucked air is first transferred to the rotors (13) and (13) of the screw groove type compression pump (S).
Rotation of the upper stator (14) causes the upper spiral groove (14
Introduced into a) and spiral in the centripetal direction, then moves to the lower surface spiral groove (14a) and spirals in the centrifugal direction, and then moves to the upper surface spiral groove (14a) of the lower stator (14) and again to the centripetal direction. The air is spirally moved and the air is compressed to about 10 Torr and discharged downward.

続いて、上記ねじ溝形圧縮ポンプ(S)より吐出された
空気は、流入口(10a)側の渦流形圧縮ポンプ(V1)の吸
入口(61)より主流路(24)に導入し、羽根車(3)の
回転により該主流路(24)内を螺旋運動しつつ主流路
(24)の軸方向に進み、この螺旋運動中において羽根
(32)により角運動エネルギが与えられて圧縮される。
その後、上記空気は流入口(10a)側の渦流形圧縮ポン
プ(V1)の吐出口(62)より吐出し、流出口(10b)側の
渦流形圧縮ポンプ(V2)の吸込口(61)より該圧縮ポンプ
(V2)の主流路(24)に吸込まれ、上述と同様に螺旋運動
して760Torr程度に圧縮され、吐出口(62)より吐出し
て、ハウジング(10)の流出口(10b)より大気に放出
される。
Then, the air discharged from the screw groove type compression pump (S) is introduced into the main flow path (24) from the suction port (61) of the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side, The rotation of the impeller (3) advances in the axial direction of the main flow path (24) while making a spiral motion in the main flow path (24), and during this spiral motion, angular kinetic energy is given by the blades (32) to be compressed. It
Then, the air is discharged from the discharge port (62) of the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side and the suction port (61) of the vortex type compression pump (V 2 ) on the outlet (10b) side. ) From the compression pump
It is sucked into the main flow path (24) of (V 2 ), spirals in the same manner as described above, is compressed to about 760 Torr, is discharged from the discharge port (62), and is discharged from the outlet (10b) of the housing (10) to the atmosphere. Is released to.

この圧縮動作中において、流入口(10a)側の渦流形圧
縮ポンプ(V1)の空気圧は低く、羽根(32)表面の境界層
(L)は厚くなるが、羽根前縁(32a)がシャープ形状
で、充分なスペーシング(l1)が確保され、空気通路の断
面積が広くなるので、各羽根(32),(32),…間を空
気が十分通ることになり、しかも、スムーズに流れるの
で、圧縮比が高くなり、十分圧縮されて、流出口(10
b)側の渦流形圧縮ポンプ(V2)に移ることになる。そし
て、該圧縮ポンプ(V2)においては、空気圧が上昇して境
界層(L)が薄くなると共に、羽根前縁(33a)が鈍体
形状であるので、流入圧力損失が小さくなり、空気は充
分な角運動エネルギが与えられ、所定圧に圧縮されるこ
とになる。
During this compression operation, the air pressure of the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side is low, the boundary layer (L) on the surface of the blade (32) becomes thick, but the blade leading edge (32a) is sharp. With the shape, sufficient spacing (l 1 ) is secured, and the cross-sectional area of the air passage is widened, so that sufficient air can pass between the blades (32), (32), ... And smoothly. Since it flows, the compression ratio becomes high and it is compressed sufficiently,
It will be transferred to the b) side vortex type compression pump (V 2 ). In the compression pump (V 2 ), the air pressure rises, the boundary layer (L) becomes thin, and the blade leading edge (33 a) has a blunt body shape. Sufficient angular kinetic energy is given, and it is compressed to a predetermined pressure.

従って、羽根(32),(33)の前縁(32a),(33a)を
上流側の渦流形圧縮ポンプ(V1)ではシャープ形状に、下
流側の渦流形圧縮ポンプ(V2)では鈍体形状にしたため
に、低圧状態においても流体の通路面積を広く確保する
ことができ、圧縮比を高めることができるので、ポンプ
性能の向上を図ることができる。特に、渦流形圧縮ポン
プ(V1),(V2)を組合わせた場合、圧力状態に対応した羽
根(32),(33)の形状とすることができることから、
それぞれ高圧縮性能を発揮させることができ、より一層
ポンプ効率を向上させることができる。
Thus, the blade (32), (33) the leading edge of (32a), (33a) to the upstream side sharply shape in vortex form compression pump (V 1) of the vortex flow type compression pump downstream (V 2) at obtuse Since the body shape is adopted, a large passage area of the fluid can be secured even in a low pressure state, and the compression ratio can be increased, so that the pump performance can be improved. In particular, when the vortex flow type compression pumps (V 1 ) and (V 2 ) are combined, the shape of the blades (32) and (33) corresponding to the pressure state can be obtained.
Each can exhibit high compression performance, and can further improve pump efficiency.

第6図は流入口(10a)側の渦流形圧縮ポンプ(V1)にお
ける羽根(32)の他の実施例を示しており、羽根後縁
(32b′)を厚く形成したものである。つまり、羽根前
縁(32a)はシャープ形状に形成され、厚みが羽根後縁
(32b′)にいくに従って厚くなるように形成されてい
る。この実施例においても空気流入側のスペーシング(l
1)が十分大きく確保することができるので、低圧力状態
での圧縮比を向上させることができる。
FIG. 6 shows another embodiment of the blade (32) in the vortex type compression pump (V 1 ) on the inlet (10a) side, in which the blade trailing edge (32b ') is formed thick. That is, the blade leading edge (32a) is formed into a sharp shape, and the thickness thereof is formed so as to increase toward the blade trailing edge (32b '). Also in this embodiment, the spacing (l
Since 1 ) can be secured sufficiently large, the compression ratio in the low pressure state can be improved.

第7図及び第8図は他の実施例の羽根車(3′)を示し
ており、駆動軸(7)と直交する直交面で2つに分割さ
れて形成され、形状は第3図に示す羽根車(3)と同形
に形成されている。つまり、上記羽根車(3′)は駆動
軸(11)の軸方向中央部で分割され、流入側ハブ(34
a)及び流入側羽根(35a)と流出側ハブ(34b)及び流
出側羽根(35b)とより形成され、該両ハブ(34a),
(34b)が一側面にて一体に固定されている。この羽根
車(3′)を分割形成するようにしたところは、駆動軸
(11)の軸方向に分離する2つの金型で鋳造成形しよう
とすると、第3図に示す一体物の羽根車(3)において
は腹面側の凹部等を成形することができないので、羽根
車(3′)を分割することにより、流入側羽根(35a)
は前縁(35c)より中央部へ回転方向後方にのみ湾曲
し、流出側羽根(35b)は後縁(35d)より中央部へ回転
方向後方にのみ湾曲することになる。従って、それぞれ
個別に鋳造成形した後、一体に固定することにより羽根
車(3′)を容易に鋳造成形できることになる。尚、第
4図に示す羽根車(3)についても第7図の羽根車
(3′)のように分割形成してもよい。
7 and 8 show an impeller (3 ') of another embodiment, which is formed by being divided into two parts on an orthogonal plane orthogonal to the drive shaft (7), and the shape is shown in FIG. It is formed in the same shape as the impeller (3) shown. That is, the impeller (3 ') is divided at the axial center of the drive shaft (11), and the inflow hub (34)
a) and the inflow side blade (35a), the outflow side hub (34b) and the outflow side blade (35b), and the both hubs (34a),
(34b) is integrally fixed on one side. The impeller (3 ') is divided into two parts, and when two molds which are separated in the axial direction of the drive shaft (11) are used for casting, the impeller (indicated by the integral body shown in Fig. 3 ( In 3), it is not possible to form a concave portion on the ventral side, so by dividing the impeller (3 '), the inflow blade (35a)
Is curved from the front edge (35c) toward the center in the rotational direction only backward, and the outflow-side blades (35b) are curved from the trailing edge (35d) toward the center in the rotational direction only. Therefore, the impeller (3 ') can be easily cast-molded by individually casting and molding and then fixing them integrally. The impeller (3) shown in FIG. 4 may also be divided and formed like the impeller (3 ') in FIG.

尚、本実施例において、渦流形圧縮ポンプ(V)は2台
設けたが、3台以上設けてもよく、その際、少なくとも
最上流側の渦流形圧縮ポンプ(V)における羽根前縁を
シャープ形状に、最下流側の渦流形圧縮ポンプ(V)に
おける羽根前縁を鈍体形状にすればよい。
In this embodiment, two vortex type compression pumps (V) are provided, but three or more vortex type compression pumps (V) may be provided, in which case at least the blade leading edge of the most upstream vortex type compression pump (V) is sharp. As for the shape, the blade leading edge of the vortex type compression pump (V) on the most downstream side may have an obtuse shape.

また、各羽根(32),(33)の後縁形状は実施例に限ら
れるものではない。
Further, the shape of the trailing edge of each of the blades (32), (33) is not limited to the embodiment.

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

図面は本発明の実施例を示し、第1図は複合真空ポンプ
の縦断面図、第2図は第1図II-II線における断面図で
ある。第3図及び第4図はそれぞれ第2図III-III線に
沿う各渦流形圧縮ポンプにおける羽根車の展開図、第5
図は背圧に対する圧力係数比の特性図である。第6図は
他の羽根形状を示す展開図、第7図及び第8図は他の羽
根車を示し、第7図は第3図に相当する展開図、第8図
は背面図である。(1)……複合真空ポンプ、(2)…
…ハウジング、(3),(3′)……羽根車、(10)…
…ケーシング、(10a)……流入口、(10b)……流出
口、(11)……駆動軸、(23)……中空環状部、(24)
……主流路、(31),(34a),(34b)……ハブ、(3
2),(33),(35a),(36b)……羽根、(32a),
(33a),(35c)……前縁、(32b),(33b),(35
d)……後縁、(61)……吸込口、(62)……吐出口、
(S)……ねじ溝形圧縮ポンプ、(V1),(V2)……渦流形
圧縮ポンプ。
The drawings show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a vertical sectional view of a composite vacuum pump, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 3 and 4 are exploded views of the impeller of each vortex type compression pump taken along the line III-III in FIG. 2, and FIG.
The figure is a characteristic diagram of the pressure coefficient ratio to the back pressure. FIG. 6 is a developed view showing another blade shape, FIGS. 7 and 8 show another impeller, FIG. 7 is a developed view corresponding to FIG. 3, and FIG. 8 is a rear view. (1) ... Composite vacuum pump, (2) ...
… Housing, (3), (3 ') …… Impeller, (10)…
… Casing, (10a) …… Inlet, (10b) …… Outlet, (11) …… Drive shaft, (23) …… Hollow annular part, (24)
...... Main flow path, (31), (34a), (34b) …… Hub, (3
2), (33), (35a), (36b) …… blades, (32a),
(33a), (35c) ... Leading edge, (32b), (33b), (35
d) …… Trail edge, (61) …… Suction port, (62) …… Discharge port,
(S) …… Screw groove type compression pump, (V 1 ), (V 2 ) …… Vortex flow type compression pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】流体の流入口(10a)と流出口(10b)とが
開設されたケーシング(10)内に、該流入口(10a)側
にねじ溝形圧縮ポンプ(s)が、流出口(10b)側に複
数の渦流形圧縮ポンプ(V),(V),…が多段に組合
わせて配設された複合真空ポンプであって、 上記渦流形圧縮ポンプ(V)はハウジング(2)内に流
体の主流路(24)が形成されると共に、該主流路(24)
に臨む複数枚の羽根(32),(33)がハブ(31)に配設
されて成る羽根車(3)が上記ハウジング(2)内に収
納されて構成され、 少なくとも最上流側の渦流形圧縮ポンプ(V)における
羽根車(3)の羽根(32)は所定の反りを有するように
形成されると共に、前縁(32a)がシャープ形状に形成
される一方、 少なくとも最下流側の渦流形圧縮ポンプ(V)における
羽根車(3)の羽根(33)は所定の反りを有するように
形成されると共に、前縁(33a)が鈍体形状に形成され
ていることを特徴とする複合真空ポンプ。
1. A screw groove type compression pump (s) is provided on the inlet (10a) side in a casing (10) in which a fluid inlet (10a) and an outlet (10b) are opened. A composite vacuum pump in which a plurality of vortex type compression pumps (V), (V), ... Are arranged in a multi-stage combination on the (10b) side, and the vortex type compression pump (V) is a housing (2). A main flow path (24) for fluid is formed in the main flow path (24)
An impeller (3) having a plurality of blades (32), (33) facing the surface of the hub (31) is housed in the housing (2). The blades (32) of the impeller (3) of the compression pump (V) are formed so as to have a predetermined warp, and the leading edge (32a) is formed in a sharp shape, while at least the most downstream vortex type. The composite vacuum characterized in that the blade (33) of the impeller (3) of the compression pump (V) is formed to have a predetermined warp, and the front edge (33a) is formed in an obtuse shape. pump.
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