JPH0914184A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターボ分子ポンプのロータを構成する材料と
して最適なものを適用することで、ロータの更なる回転
数の向上を図ってポンプ性能を向上させ、或いはこの回
転数の向上によって十分な性能を維持しながらポンプ全
体としての小型化を可能にする。 【構成】 ターボ分子ポンプＡのロータ８を構成する材
料としてアルミニウム合金にリチウムを添加した金属材
料を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターボ分子ポンプに係
り、特に、回転体としてのロータの材質の最適化対策に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空ポンプの一種として例え
ば特開昭６０−４５７９２号公報に開示されているよう
なターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポ
ンプは、吸込口及び吐出口を備えたケーシング内に回転
自在な回転軸が収容され、この回転軸にロータが回転一
体に組付けられた構成となっている。また、ロータは、
その外周面がケーシング内周面に対して小間隙を存して
近接する位置に配置されており、該ケーシング内周面と
の間に流体の流路を形成している。また、ロータ外周面
には、ねじ溝或いは複数枚の回転翼が設けられている一
方、ケーシング内周面は、ロータ外周面にねじ溝が設け
られている場合にはそれに対向する部分が円筒面に形成
されており、ロータ外周面に回転翼が設けられている場
合にはそれに対向して固定翼が設けられている。

【０００３】そして、このターボ分子ポンプの駆動時に
は、回転軸の回転に伴ってロータが高速回転して、吸込
口から吐出口へ向う気流を発生させ、吸込口に連通する
空間を高真空状態にする。

【０００４】また、このターボ分子ポンプを構成する各
部材のうち、ロータは、その軽量化を図るためにアルミ
ニウム合金で作製されている一方、ロータ以下の部材は
夫々鉄系材料により作製されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ターボ分子ポンプにおいて高速回転するロータに対して
は、更に回転数を高く設定してポンプ性能の向上を図っ
たり、この回転数の向上によって十分なポンプ性能を維
持しながらポンプ全体としての小型化を可能にするとい
った要求が予てよりあった。

【０００６】しかしながら、上述したような従来のアル
ミニウム合金でロータを作製する場合には、この要求を
十分に満足させるには限界があった。つまり、高速回転
するロータに作用する遠心力により該ロータが破損する
などといった虞れがあるために、ロータの回転数に限界
があった。このため、ポンプ性能を向上させるために
は、ロータ径を大きくせねばならずポンプ全体の大型化
を招いてしまっていた。本発明の発明者らは、この点に
鑑み、上記の要求に十分に応え得るためのロータの材料
について考察した。そして、本発明の発明者らはロータ
の高速回転を可能にする材料としてロータの重量、比強
度及び比弾性率に着眼してロータに最適な材料を見出だ
した。

【０００７】本発明は、このようにして成されたもので
あって、ターボ分子ポンプのロータを構成する材料とし
て最適なものを採用することで、ロータの更なる回転数
の向上を図ってポンプ性能を向上させ、或いはこの回転
数の向上によって十分な性能を維持しながらポンプ全体
としての小型化を可能にすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ロータの材料として母材であるアルミ
ニウム合金に対して、ロータが軽量になり、且つ比強度
及び比弾性率が向上する材料を添加した。

【０００９】具体的に、請求項１記載の発明は、吸込口
(2) 及び吐出口(4) を備えたケーシング(1) と、該ケー
シング(1) 内に収容され、高速回転可能な回転軸(7)
と、該回転軸(7) に回転一体に取付けられ、高速回転す
ることによって上記吸込口(2)から吐出口(4) へ向う気
流を発生させるロータ(8) とを備えたターボ分子ポンプ
を前提としている。そして、上記ロータ(8) を、アルミ
ニウム合金にリチウムが添加された金属材料により構成
するようにした。

【００１０】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
のターボ分子ポンプにおいて、ロータ(8) を円筒状に形
成し、該ロータ(8) の外周側に、ケーシング(1) の内面
を近接配置させる一方、ロータ(8) の内周側に、回転軸
(7) を回転自在に支持する支持部材(5) の外面を近接配
置させた構成としている。

【００１１】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
のターボ分子ポンプにおいて、ケーシング(1) の内面
に、複数枚の固定翼(21,21, …) 及び該各固定翼(21,2
1, …)の間に介設された間座(22,22, …) を設け、該固
定翼(21,21, …) 、間座(22,22, …) 及び支持部材(5)
を、ロータ(8) を構成する金属材料よりも強度が低い材
料により構成するようにしている。

【００１２】請求項４記載の発明は、上記請求項２記載
のターボ分子ポンプにおいて、ケーシング(1) の内面及
び該内面に対向するロータ(8) の外周面のうちの一方に
ねじ溝(23a),(24)を他方に円筒面(8b)を形成し、ケーシ
ング(1) 及び支持部材(5) を、ロータ(8) を構成する金
属材料よりも強度が低い材料により構成するようにして
いる。

【００１３】請求項５記載の発明は、上記請求項１記載
のターボ分子ポンプにおいて、ロータ(8) を円筒状に形
成し、ケーシング(1) の内周面の一部に固定翼(21,21,
…)を設ける一方、ロータ(8) における上記固定翼(21,2
1, …) の配設位置に対向する部分に回転翼(8a,8a, …)
を設ける。また、ケーシング(1) の内周面の他部及び
該他部に対向するロータ外周面のうちの一方にねじ溝(2
3a) を他方に円筒面(8b)を形成した構成としている。

【００１４】

【作用】上記の構成により、本発明では以下に述べるよ
うな作用が得られる。請求項１記載の発明では、高速回
転するロータ(8) に対してアルミニウム合金にリチウム
が添加された金属材料を採用したことで、該ロータ(8)
全体が軽量化され、また、該ロータ(8) の比強度及び比
弾性率を高く設定することができる。このため、軽量化
に伴ってロータ(8) の共振点が向上し、また、比強度の
向上に伴って高速回転時に作用する遠心力によるロータ
(8) の破損が抑制され、更には、比弾性率の向上に伴っ
て上記遠心力によるロータ(8) の変形量が低減されるこ
とになるので、ロータ(8) の更なる高速回転が可能にな
る。このため、ポンプ性能の向上或いはは同一性能のポ
ンプの小型化を図ることができる。

【００１５】また、回転軸(7) を磁気軸受によって非接
触状態で支持し、該回転軸(7) の回転異常が生じた際
に、該回転軸(7) に当接して衝撃力を受け持つ保護軸受
を設けるようにした場合、ロータ(8) の軽量化に伴って
該ロータ(8) と回転軸(7) とで成る回転系全体の重量も
軽量になるため、保護軸受に作用する衝撃力が小さくな
り、該保護軸受の破損を抑制することができる。

【００１６】更に、ロータ(8) を回転軸(7) に取付ける
構成として、回転軸(7) の端部にロータ(8) を外嵌合さ
せるようにした場合、このロータ(8) は比弾性率が高く
なっているので、ロータ(8) に作用する遠心力によって
嵌合部分が弛緩してしまうといったことがなくなる。

【００１７】請求項２記載の発明では、ロータ(8) の比
弾性率の向上に伴ってロータ(8) の高速回転時における
遠心力による変形量が低減されることになるので、ロー
タ(8) とケーシング(1) との間と、ロータ(8) と支持部
材(5) との間の各隙間管理が容易になる。つまり、高速
回転時にロータ(8) とケーシング(1) との間の隙間が大
幅に小さくなることを考慮して、この両者が接触しない
ように予めこの両者間の寸法を大きめに設定しておくと
いったことが必要なくなり、また、高速回転時にロータ
(8) と支持部材(5) との間の隙間が大幅に大きくなっ
て、この部分からの流体の漏れが増大するといったこと
もなくなる。従って、これら各寸法を共に従来より小さ
くすることが可能となり、この各隙間からの流体の漏れ
が低減されて、ポンプ性能が向上することになる。

【００１８】請求項３記載の発明では、ターボ分子ポン
プの駆動時に、何らかの原因でロータ(8) が大きく撓む
状況が生じた場合には、ロータ(8) が固定翼(21,21,
…) や間座(22,22, …) 或いは支持部材(5) に接触する
ことになるが、これらは、ロータ(8) を構成する金属材
料よりも強度が低い材料により構成されているので、こ
の際には、ロータ(8) が破損することなしに、固定翼(2
1,21, …) 、間座(22,22, …) 及び支持部材(5) が破損
することになる。つまり、翼型のポンプ機構を採用した
ものにおいて、一般に製作コストが高く交換作業が煩雑
であるロータ(8)を破損させることがなしに、製作コス
トが安価で交換作業性が良好な部材が破損することにな
る。

【００１９】請求項４記載の発明では、上述した請求項
３記載の発明の場合と同様に、ロータ(8) が大きく撓む
状況が生じた場合、ロータ(8) が破損することなしに、
ケーシング(1) 及び支持部材(5) が破損することにな
る。つまり、ねじ溝型のポンプ機構を採用したものにお
いても、製作コストが安価で交換作業性が良好な部材が
破損することになる。

【００２０】請求項５記載の発明では、ターボ分子ポン
プの駆動時には、固定翼(21,21, …) に対する回転翼(8
a,8a, …) の回転及び円筒面(8b)に対するねじ溝(23a)
の回転によって、吸込口(2) から吐出口(4) に向う気流
が発生することになる。このような複合型のターボ分子
ポンプの採用によってもポンプ性能の向上を図ることが
でき、上述した請求項１記載の発明に係る作用と相俟っ
てポンプ性能の大幅な向上を図ることができる。

【００２１】

【実施例】

（第１実施例）次に、本発明の第１実施例について説明
する。図１は、本例に係るターボ分子ポンプ(A) を示
し、(1) は略円筒状に形成されたケーシングであって、
該ケーシング(1) の上面には真空空間に連通する吸込口
(2) が形成されている。また、このケーシング(1) の下
部には、軸方向に貫通する貫通孔(5a)を備えた支持部材
(5) が配置されていると共に、該支持部材(5) の下面に
は該支持部材(5) の貫通孔(5a)の下側を閉塞する有底円
筒状の蓋部材(6) が取付けられている。そして、支持部
材(5) の側面下部には上記吸込口(2) に対し流路(3) を
介して連通する吐出口(4) が形成されている。また、上
記支持部材(5) の貫通孔(5a)内部には回転軸(7) が配置
されており、該回転軸(7) の上端部には、支持部材(5)
の上端部外周を囲むようにロータ(8) が焼き嵌め及びボ
ルト止めによって回転一体に装着されている。

【００２２】上記支持部材(5) は、その下部側を構成す
る第１の支持部材(9) と、上部側を構成する第２の支持
部材(10)とから成る。上記第１の支持部材(9) の上面外
縁には段部(9a)が形成され、該段部(9a)に上記第２の支
持部材(10)の下端が嵌合し、この状態で第１の支持部材
(9) と第２の支持部材(10)とがねじ止め等により連結さ
れている。

【００２３】上記蓋部材(6) の開口部(6a)内には、下側
から上側に向かって順にスラストセンサ(11)及びスラス
ト磁気軸受(12)がそれぞれ配置されている。

【００２４】上記第１の支持部材(9) の貫通孔(5a)内に
は、下側から上側に向かって順に下部保護軸受(13)、下
部ラジアルセンサ(14)、下部ラジアル磁気軸受(15)、駆
動モータ(16)及び上部保護軸受(17)がそれぞれ回転軸
(7) の外周を囲むように配置されている。また、上記第
２の支持部材(10)の貫通孔(5a)内には、下側から上側に
向かって順に上部ラジアル磁気軸受(18)及び上部ラジア
ルセンサ(19)がそれぞれ配置されている。

【００２５】上記上部及び下部のラジアル磁気軸受(18,
15) 並びにスラスト磁気軸受(12)は、いずれも回転軸
(7) を両支持部材(9,10)に対して非接触で回転自在に支
持するものであって、上記回転軸(7) に回転一体に設け
られた磁性体(12a,15a,18a) と、該磁性体(12a,15a,18
a) から離隔して配置された電磁石ステータ(12b,15b,18
b) とを有している。上記各ラジアル磁気軸受(15,18)
は、いずれも例えば、上記両支持部材(9,10)の内周面の
中心に対し対称に４対の電磁石ステータ(15b,18b)を配
置しており、該電磁石ステータ(15b,18b) によって磁性
体(15a,18a) を吸引して回転軸(7) を上記両支持部材
(9,10)の内周面に対してラジアル方向に非接触状態で回
転自在に支持している。一方、上記スラスト磁気軸受(1
2)は、例えば、回転軸(7) の下端部に取付けられ、両端
面に磁性体(12a) が装着されたフランジ(7a)又は全体が
磁性体(12a) で成るフランジ(7a)を挟んで４対の電磁石
ステータ(12b, …) を配置しており、該電磁石ステータ
(12b, …) によって磁性体(12a)を吸引して回転軸(7)
を上記第１の支持部材(9) の内周面に対してスラスト方
向に非接触状態で回転自在に支持している。上記一対の
ラジアルセンサ(14,19) は、いずれも上記両支持部材
(9,10)の貫通孔(5a)の中心に対する回転軸(7) の軸心の
ラジアル方向の偏心量をそれぞれの位置において検出す
るものであって、該各ラジアルセンサ(14,19) は、上記
回転軸(7) に回転一体に設けられた被検知体(14a,19a)
と、該被検知体(14a,19a) の外周面から離隔して配置さ
れた検知部(14b,19b) とを有している。上記スラストセ
ンサ(11)は、蓋部材(6) の底部中央に設けられ、回転軸
(7) のスラスト方向に非接触で支持されているフランジ
(7a)の偏位量を検出している。

【００２６】上記各保護軸受(13,17) は、第１の支持部
材(9) の貫通孔(5a)内の上端部（詳しくは第１及び第２
の支持部材(9,10)の連結部近傍）及び下端部にそれぞれ
配置されている。一方、上記回転軸(7) の外周面には、
上部保護軸受(17)に対向した部位に保護部材(20)が回転
一体に装着されている。そして、上部保護軸受(17)は、
通常、上記保護部材(20)に対して僅かな隙間を保って取
付けられており、例えば、回転軸(7) の回転異常が発生
した場合には、上記保護部材(20)が上部保護軸受(17)に
接触し、該上部保護軸受(17)が衝撃力を受け持つように
なっている。一方、下部保護軸受(13)は、上記スラスト
磁気軸受(12)の上部側の内周面に回転軸(7) の軸方向に
２個連なって設けられ、回転軸(7) の回転異常時の衝撃
力を該回転軸(7) から直接、それらの内周面で受け持つ
ようにしたものである。

【００２７】また、上記駆動モータ(16)は、回転軸(7)
を回転駆動することにより、該回転軸(7) の上部先端に
取付けられたロータ(8) を回転させるようになってい
る。また、該ロータ(8) は、上部が閉鎖された略円筒状
に形成されており、その外周面のうち上側半分には、水
平方向に延びる複数枚の回転翼(8a,8a, …) が設けられ
ている。更に、上記ケーシング(1) の内面において、上
記ロータ(8) 外周面の回転翼(8a,8a, …) の形成部分に
対向した部位には複数枚の固定翼(21,21, …) が設けら
れている。この固定翼(21,21, …) 同士の間にはリング
状の間座(22,22,…) が夫々介装されており、これによ
って固定翼(21,21, …) と回転翼(8a,8a,…) とが上下
方向に近接した状態で交互に配置されている。また、ロ
ータ(8) の外周面のうち下側半分は上記のような回転翼
が形成されていない円筒部分(8b)であって、ケーシング
(1) には、この円筒部分(8b)に対向してねじ溝(23a) が
設けられている。詳しくは、ケーシング(1) は、この円
筒部分(8b)に対向してねじ溝部材(23)を備えており、こ
のねじ溝部材(23)は、内径寸法がロータ(8) の円筒部分
(8b)の外径寸法よりも僅かに大きく設定されており、そ
の内周面にはロータ(8) の円筒部分(8b)との間で流路
(3) を形成するねじ溝(23a) が形成されている。また、
第１の支持部材(9) の外周面において、上記ロータ(8)
の円筒部分(8b)に対向した部分には、図示しないラビリ
ンスシールが形成されており、流路(3) を流れる流体が
ロータ(8) の内部に入込む流体漏れを防止するようにな
っている。

【００２８】そして、本例の特徴とする構成は、上記ロ
ータ(8) の材質にある。このロータ(8) は、アルミニウ
ム合金にリチウムが所定量（例えば２．５wt％）添加さ
れた金属材料によって形成されている。このように、ア
ルミニウム合金にリチウムが添加された金属材料によっ
てロータ(8) を形成した場合、従来のアルミニウム合金
を使用した場合に比べて、ロータ(8) 全体が軽量化さ
れ、また、該ロータ(8)の比強度（引張強度／密度）及
び比弾性率（ヤング率／密度）を高く設定することがで
きる。

【００２９】次に、上述の如く構成されたターボ分子ポ
ンプ(A) の駆動時について説明する。駆動モータ(16)へ
の通電に伴い回転軸(7) が高速回転すると、これに回転
一体のロータ(8) も高速回転（例えば48000rpm) するこ
とにより、ロータ(8) 外周面の回転翼(8a,8a, …) とケ
ーシング(1) 内面の固定翼(21,21, …) との間の流路
(3) 及びロータ(8) の円筒部分(8b)とねじ溝部材(23)の
ねじ溝(23a) との間の流路(3) に吸込口(2) から吐出口
(4) へ向う気流が発生し、吸込口(2) に繋がる空間が高
真空状態とされる。

【００３０】このような駆動時において、ケーシング
(1) 内部は駆動モータ(16)からの発熱等によって高温雰
囲気となり、また、ロータ(8) には高速回転に伴って大
きな遠心力が作用している。

【００３１】そして、このような状態において、上述し
たように、ロータ(8) 全体が軽量化され、また、比強度
及び比弾性率が従来のものに比べて高くなっているの
で、ロータ(8) をより高速で回転させることが可能とな
り、ターボ分子ポンプ(A) の性能の向上を図ることがで
きる。また、ロータ(8) の高速回転が可能であるため
に、ポンプ性能を従来のものと同等に得ようとする場
合、ポンプ全体を小型にすることができる。詳しく説明
すると、ロータ(8) 全体が軽量化されているので該ロー
タ(8) の共振点（回転体としての固有値）が向上される
ことになり、これによって更なる高速回転が可能にな
る。また、比強度が高いために、高速回転時に作用する
遠心力によるロータ(8) の破損が抑制され、これによっ
ても更なる高速回転が可能になる。更に、比弾性率が高
いために、上記遠心力による変形量が低減されることに
なり、高速回転させたとしても他部材（ケーシング(1)
やねじ溝部材(23)）に接触する虞れがないので、これに
よっても高速回転が可能になる。つまり、本例のロータ
(8) を採用したことにより、小型軽量で且つ高性能のタ
ーボ分子ポンプ(A) を得ることが可能となる。

【００３２】また、上述したように比弾性率の向上に伴
ってロータ(8) の高速回転時における遠心力による変形
量が低減されることになるので、ロータ(8) の外周面と
それに対向する部材（ケーシング(1) 及びねじ溝部材(2
3)）との間の間隙及びロータ(8) の内周面とそれに対向
する支持部材(5) との間の間隙の管理が容易になる。つ
まり、これらの隙間を予め小さく設定しておくことがで
きる。詳しく説明すると、図２は、ロータ(8) の下端部
におけるねじ溝部材(23)及び支持部材(5) との間隙を示
す図であって、ロータ(8) の停止中には、実線で示すよ
うに、ロータ(8) と支持部材(5) との間の間隙がα１
に、ロータ(8) とねじ溝部材(23)との間の間隙がα２に
夫々設定されているのに対し、ロータ(8) が高速回転す
ると、遠心力の作用により、仮想線で示すように、ロー
タ(8) と支持部材(5) との間の間隙が大きくなってβ１
となり、ロータ(8) とねじ溝部材(23)との間の間隙が小
さくなってβ２となることを本図は示している。そし
て、このような状態において、本例のロータ(8) は、高
速回転時における遠心力による変形量が従来のものより
も小さいので、寸法α１と寸法β１との寸法差及び寸法
α２と寸法β２との寸法差を共に小さくできる。従っ
て、従来のように、寸法α２と寸法β２との寸法差が大
きいことを考慮して、高速回転時にロータ(8) とねじ溝
部材(23)とが接触しないように予め寸法α２を大きめに
設定しておく必要がなくなる。このため、寸法α２を従
来よりも小さく設定しておくことが可能となる。また、
寸法α１と寸法β１との寸法差が大きいために高速回転
する際にβ１が大きくなって、この部分からロータ(8)
内部への流体の漏れが増大するといったこともなくな
る。従って、高速回転時における各隙間の寸法β１，β
２を共に従来より小さくすることが可能となり、この各
隙間からの流体の漏れが低減されて、ポンプの性能を向
上させることができる。

【００３３】また、上述したように、ロータ(8) が軽量
化されているために、該ロータ(8)と回転軸(7) とで成
る回転系全体の重量も軽量になり、これによって、ロー
タ(8) の一時的な回転異常が生じた場合に、回転軸(7)
から保護軸受(13,17) に作用する衝撃力が小さくなるの
で、該保護軸受(13,17) の破損を抑制することができ
て、ポンプの連続運転が可能になる。

【００３４】更に、上述したように、ロータ(8) が回転
軸(7) に対してその外周を囲むように焼き嵌めされてい
る場合、従来では、ロータ(8) に作用する遠心力によっ
て、この焼き嵌め部分が弛緩してくることがあったが、
本例のロータ(8) は比弾性率が従来のものに比べて高く
なっているので、この部分での弛緩を抑制することがで
きる。

【００３５】また、このロータ(8) に使用されている金
属材料は、耐熱性、対疲労性にも優れており、高温雰囲
気内で回転及び停止による応力が作用するロータ(8) に
対しては特に最適な材料である。

【００３６】−材料の変形例− 次に、ロータ(8) 以外の各部材の材料をロータ(8) を構
成する金属材料よりも強度が低い材料に選定した場合の
変形例について説明する。この変形例では、ロータ(8)
の外周側に位置する固定翼(21,21, …) 、間座(22,22,
…) 及びねじ溝部材(23)、またロータ(8) の内周側に位
置する支持部材(5) を夫々リチウム非添加のアルミニウ
ム合金（従来のロータを形成する材料）によって形成し
ている。つまり、ロータ(8) よりも、これら固定翼(21,
21, …) 、間座(22,22, …) 、ねじ溝部材(23)及び支持
部材(5) の方が強度が低くなるように設定されている。

【００３７】そして、ターボ分子ポンプ(A) の駆動時に
は、ケーシング(1) 内は負圧状態となっているが、何ら
かの原因でケーシング(1) 内に大気が導入された場合
（一般に大気突入と呼ばれる）、ケーシング内圧の急激
な上昇によりロータ(8) が大きく撓むことがある。そし
て、このような状態では、ロータ(8) が固定翼(21,21,
…) 、間座(22,22, …) 、ねじ溝部材(23)及び支持部材
(5) に接触してしまうことになる。

【００３８】このような状況が発生した際、上述したよ
うに、ロータ(8) よりも、固定翼(21,21, …) 、間座(2
2,22, …) 、ねじ溝部材(23)及び支持部材(5) の方が強
度が低く設定されているので、ロータ(8) が破損するこ
となしに、固定翼(21,21, …) 、間座(22,22, …) 、ね
じ溝部材(23)及び支持部材(5) が破損することになる。
つまり、大気突入時にロータ(8) を破損させることがな
い。このようにした理由は、ロータ(8) は、固定翼(21,
21, …) 、間座(22,22, …) 、ねじ溝部材(23)及び支持
部材(5) に比べて製作工程が多く、製作コストの高い部
材であるため、これの破損を回避しながら、比較的製作
コストの低い部材を破損させて、これを交換するように
するためである。また、固定翼(21,21, …) 、間座(22,
22, …)、ねじ溝部材(23)及び支持部材(5) の交換作業
は、ロータ(8) を交換する作業に比べて比較的簡単であ
るので、上述したような大気突入時に、交換作業性の良
い部材を破損させるようにしている。

【００３９】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
について図３を用いて説明する。本例のターボ分子ポン
プ(A) は、ロータ(8) 及びケーシング(1) を除く全体構
成が上述した第１実施例のものと略同様であるので、こ
こでは全体構成についての説明を省略する。尚、図３で
は、ターボ分子ポンプ(A) の主要構成部材で第１実施例
と同様の部材については同符号を付している。

【００４０】本例のターボ分子ポンプ(A) は、図３に示
すように、ケーシング(1) の内周面には、上述した第１
実施例のような固定翼を備えておらず、一方、ロータ
(8) の外周面には、その全体に亘って周方向にねじ溝(2
4)が形成されている。これにより、ねじ溝(24)とケーシ
ング(1) の内周面との間に、吸込口(2) から吐出口(4)
に亘る流路(3) が形成されている。

【００４１】そして、本例のロータ(8) も、上述した第
１実施例と同様に、その全体がアルミニウム合金にリチ
ウムが添加された金属材料によって構成されている。

【００４２】従って、本例のターボ分子ポンプ(A) にあ
っても上述した第１実施例の場合と同様に、ロータ(8)
の更なる高速回転が可能になり、上述したようなターボ
分子ポンプ(A) の性能の他、種々の効果を得ることがで
きる。

【００４３】（第３実施例）次に、本発明の第３実施例
について図４を用いて説明する。また、本例のターボ分
子ポンプ(A) もロータ(8) 及びケーシング(1) を除く全
体構成が上述した第１実施例のものと略同様であるの
で、ここでは全体構成についての説明を省略する。尚、
図４にあっても、ターボ分子ポンプ(A) の主要構成部材
で第１実施例と同様の部材については同符号を付してい
る。

【００４４】本例のターボ分子ポンプ(A) のロータ(8)
は、その外周面の上端から下端に亘って回転翼(8a,…)
が形成されており、この回転翼(8a,…) とケーシング
(1) の内周面との間に、吸込口(2) から吐出口(4) に亘
る流路(3) が形成されている。

【００４５】そして、本例のロータ(8) も、上述した第
１実施例と同様に、その全体がアルミニウム合金にリチ
ウムが添加された複合金属材料によって構成されてい
る。

【００４６】従って、本例のターボ分子ポンプ(A) にあ
っても上述した第１実施例の場合と同様に、ロータ(8)
の更なる高速回転が可能になり、上述したようなターボ
分子ポンプ(A) の性能の他、種々の効果を得ることがで
きる。

【００４７】尚、上述した各実施例では、アルミニウム
合金にリチウムを添加した金属材料をロータ(8) にのみ
適用するようにしたが、本発明はこれに限らず、ロータ
(8)以外の部材に対しても、この金属材料を適用しても
よく、この場合には、ターボ分子ポンプ(A) 全体として
の大幅な軽量化を図ることができることになる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載
の発明によれば、ロータを、アルミニウム合金にリチウ
ムが添加された金属材料により構成したことで、該ロー
タ全体が軽量化され、また、該ロータの比強度及び比弾
性率を高く設定することができる。このため、ロータの
共振点の向上、高速回転時に作用する遠心力によるロー
タの破損の抑制、上記遠心力によるロータの変形量の低
減がなされ、ロータの更なる高速回転を可能にすること
ができる。従って、ターボ分子ポンプの性能の向上を図
ることができ、また、ロータの高速回転が可能となるこ
とによってポンプ性能を従来のものと同等に得ようとす
る場合にはポンプ全体を小型にすることができる。

【００４９】また、回転軸を磁気軸受によって非接触状
態で支持し、該回転軸の回転異常が生じた際に、該回転
軸に当接して衝撃力を受け持つ保護軸受を設けるように
した場合、ロータの軽量化に伴って該ロータと回転軸と
で成る回転系全体の重量も軽量になるため、保護軸受に
作用する衝撃力を小さくすることができて、該保護軸受
の破損を抑制することができるので、ポンプの連続運転
を可能にすることができて、ポンプの信頼性の向上を図
ることができる。

【００５０】更に、ロータを回転軸に取付ける構成とし
て、回転軸の端部にロータを外嵌合させるようにした場
合、このロータは比弾性率が高くなっているので、ロー
タに作用する遠心力によって嵌合部分が弛緩してしまう
といったことがなくなり、弛緩によるロータの回転異常
の発生が抑制でき、これによってもポンプの信頼性の向
上を図ることができる。

【００５１】請求項２記載の発明によれば、ロータの比
弾性率の向上に伴ってロータの高速回転時における遠心
力による変形量が低減されることになるので、高速回転
時にロータとケーシングとの間の隙間が大幅に小さくな
ることを考慮して、このロータとケーシングとが接触し
ないように予めこの両者間の寸法を大きめに設定してお
くといったことが必要なくなり、また、高速回転時にロ
ータと支持部材との間の隙間が大幅に大きくなって、こ
の部分からの流体の漏れが増大するといったこともなく
なる。このため、ロータとケーシングとの間と、ロータ
と支持部材との間の隙間管理が容易になり、これら各寸
法を共に従来より小さくすることが可能となり、この各
隙間からの流体の漏れが低減されて、ポンプ性能の向上
を図ることができる。

【００５２】請求項３記載の発明によれば、固定翼、間
座及び支持部材を、ロータを構成する金属材料よりも強
度が低い材料により構成し、ロータが固定翼、間座、支
持部材に接触する状況が生じた場合に、ロータが破損す
ることなしに、固定翼、間座、及び支持部材を破損させ
るようにしたために、一般に製作コストが高く交換作業
が煩雑であるロータを破損させることなしに、製作コス
トが安価で交換作業性が良好な部材を破損させることが
できる。つまり、ロータが固定翼、間座、支持部材に接
触する状況が生じた場合の破損部材の交換作業を簡略化
できる。

【００５３】請求項４記載の発明によっても上述した請
求項３記載の発明に係る効果と同様に、ロータがケーシ
ングに接触する状況が生じた場合に、ケーシングを破損
させるようにしたために、製作コストが安価で交換作業
性が良好な部材を破損させることができる。

【００５４】請求項５記載の発明によれば、ターボ分子
ポンプを複合型にしてポンプ性能の向上を図るようにし
たために、上述した請求項１記載の発明に係る効果と相
俟ってポンプ性能の大幅な向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例におけるターボ分子ポンプの断面図
である。

【図２】ロータの変形量を説明するための図である。

【図３】第２実施例における図１相当図である。

【図４】第３実施例における図１相当図である。

【符号の説明】

(A) ターボ分子ポンプ (1) ケーシング (2) 吸込口 (4) 吐出口 (5) 支持部材 (7) 回転軸 (8) ロータ (8a) 回転翼 (8b) 円筒部分 (21) 固定翼 (22) 間座 (23a),(24) ねじ溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸込口(2) 及び吐出口(4) を備えたケー
   シング(1) と、 該ケーシング(1) 内に収容され、高速回転可能な回転軸
   (7) と、 該回転軸(7) に回転一体に取付けられ、高速回転するこ
   とによって上記吸込口(2) から吐出口(4) へ向う気流を
   発生させるロータ(8) とを備えたターボ分子ポンプにお
   いて、 上記ロータ(8) は、アルミニウム合金にリチウムが添加
   された金属材料により構成されていることを特徴とする
   ターボ分子ポンプ。
2. 【請求項２】 ロータ(8) は円筒状に形成されており、
   該ロータ(8) の外周側にはケーシング(1) の内面が近接
   配置されている一方、ロータ(8) の内周側には、回転軸
   (7) を回転自在に支持する支持部材(5) の外面が近接配
   置されていることを特徴とする請求項１記載のターボ分
   子ポンプ。
3. 【請求項３】 ケーシング(1) の内面には、複数枚の固
   定翼(21,21, …) 及び該各固定翼(21,21, …) の間に介
   設された間座(22,22, …) が設けられており、該固定翼
   (21,21, …) 、間座(22,22, …) 及び支持部材(5) は、
   ロータ(8) を構成する金属材料よりも強度が低い材料に
   より構成されていることを特徴とする請求項２記載のタ
   ーボ分子ポンプ。
4. 【請求項４】 ケーシング(1) の内面及び該内面に対向
   するロータ(8) の外周面のうちの一方にはねじ溝(23a),
   (24)が他方には円筒面(8b)が形成されており、ケーシン
   グ(1) 及び支持部材(5) は、ロータ(8) を構成する金属
   材料よりも強度が低い材料により構成されていることを
   特徴とする請求項２記載のターボ分子ポンプ。
5. 【請求項５】 ロータ(8) は円筒状に形成されており、
   ケーシング(1) の内周面の一部には固定翼(21,21, …)
   が設けられている一方、ロータ(8) における上記固定翼
   (21,21, …) の配設位置に対向する部分には回転翼(8a,
   8a, …) が設けられており、ケーシング(1) の内周面の
   他部及び該他部に対向するロータ外周面のうちの一方に
   はねじ溝(23a) が他方には円筒面(8b)が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のターボ分子ポンプ。