JPS58155297A - 高真空分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも二つの素子が互いに他に関して回
転可能に、互いに他に関して僅かな距離だけ離隔して装
着されており、一方の素子の側部に対向して位置づけら
れた他方の素子の側部に少な（とも一つの螺旋溝が設け
られており、これら素子の側部間にポンプスペースが設
けられ、そのポンプスペースは気体供給部と気体排出部
とに連通している高真空分子ポンプに関する。

極めて島い真空を生ぜしめて維持するよう設計された此
の種のポンプは、例えば米国特許明細書オニ１３０．２
９’１　号、英国特許明細書才１３ｇに３りｔ号、及び
日本国雑誌［アプライド・フィジックスｊ追補版ｘ、１
ｑｑ４４年／月印刷に発表されたルイス・モーリスによ
る論文「新しい分子ポンプ］から公知である。

これらのポンプは、所謂６分子搬用（ｍｏ　１ｅｃｕ　
ｊａｒｄｒａｇ）　、”の原理を用いており、これにつ
いて以下に説明する。

上記素子の一方（以下ロータと略称）が他方の素子（以
下ステータと略称）に関して極めて速い速度で回転する
とき、気体分子を含むポンプスペースの寸法よりも気体
分子の自由行路が大となるような低い気体圧では、ロー
タとステータとの間のポンプスペースに於て次のような
作用が生ずる。

（３） 寓めて速い速度で回転しているロータと衝突する各気体
分子は、ロータ表面を離れるとき、その温度に関係する
速度に加えて、ロータの回転方向に於ける速度成分を受
ける。低い気体圧力の故に、ロータを離れる分子は、他
の分子との衝突を介してその方向を変えないが、ロータ
と対向するステータの側面に最終的に衝突し、ロータに
向って弾ね返える。この作用が反復、継続されて、ロー
タの回転方向への分子の移動が生ずる。ロータに而する
ステータの側面に少なくとも一つの螺旋溝が設けられて
いることにより、溝方向に於ける分子移動と、溝の方向
に対して直角の分子移動とが生ずる。この理由は、ロー
タの周速がこれら二つの方向に分散され得ることにある
。

溝方向に於ける分子の速度成分は、圧縮比とポンピング
速度とを決定する。このポンピング速度は、ポンプの低
圧側からポンプの高圧側へポンプによって単位時間当り
移送される気体の容積学位の数である。溝方向に対して
直角な分子の速度成分はリーク効果（生ずるが、しかし
それはポンピ（４） しいことは明らかである。これは、例えばロータの周速
度がコθＯ乃至’１００ｍ／Ｓ　　の大きさのオーダの
値に達するような他めて高い速度でロータが回転するよ
うにポンプを設計することにより達成され得る。ロータ
が回転し得る速度には勿論限界がある。と云うのは極め
て高い速度は大きな機械的な問題を生ずるからである、 本件出願人は、上記の形式のポンプの改良された具体例
を用いることによって、簡単な態様でポンピング速度を
増大し・得ることを見出した。

この目的のために、本発明によって上述のポンプは下記
のｃｆｊ徴が与えられる。一対の素子の一端近くに、こ
れらの素子によって境界づけられる実質的に環状の気体
供給室が存在し、上記環状の気体供給室は一方では気体
供給部に、他方では二つの素子間のポンプスペースに連
通しており、上記螺旋溝は環状の気体供給室内に延長し
ており、環状の気体供給室が気体供給部近（で比較的広
く。

［流に向うに従って次オに狭くなっていること。

気体供給部近くで比較的広くなっている実質的に環状の
気体供給室を使用することにより、気体供給部に於いて
極めて速い速度で運動している気体分子は環状の気体供
給室によって極め゛て荷動に捕捉される。環状の気体供
給室の特別の形状のために、捕捉された分子は衝突の作
用と上述のインパルス移送によってポンプスペースに向
って次才に移動する。

本発明による高真空ポンプの若干の具体例について、添
附図面を参照して以下に説明するっ本発明によるポンプ
は本質的に同軸の二つの素子／及び−を含んでいる。素
子コは素子／内に回転可能に配置されて、ポンプのロー
タを形成している。

ロータコはベアリングによってケーシング又はステータ
／内に回転可能に装着されている。この目的のために、
ロータコにはその底部にシャフト／２が、その頂部にシ
ャフト／３が設けられている。底部シャフト／−は、カ
バーｌＳ内に装着された適当なベアリング／ｌによって
支持されている。カバー／Ｓは支持部／６に喉付けられ
ている。

この支持部／６はケーシング又はステータｌに覗付けら
れている。支持部／６内には、電動モータのステータ／
７が装着されており、そのステータは同じ電動モータの
ロータ／ｇと相互作用することが出来、そのロータはシ
ャフト／２に固定されている。

頂部シャフト／３、例えば磁気ベアリングの如き適当な
ベアリング／９によって支持されている。

このベアリング／ｑはカバーコθに例えばボルト（図示
せず）によって装着されており、カバーはケーシング又
は素子ｌの頂部に固定されている。

カバーノ０は同心のリング２／及び２２を有し、それら
は多数の放射方向のスポーク２３によって一体にされて
おり、スポーク、２３間にチャンネル７が形成されてい
る。　　　　； ケーシング又は素子ｌは中空で、その内■１［３は実質
的に截頭円錐形をなしている。内１１１１３には少なく
とも一つの螺旋溝Ｓが設けられている。素子λの外側ｑ
は実質的に円筒状である。素子ｌ及びコの隣接した側部
３及び４間に、ポンプスペース６が形成されている。

ポンプスペース６は、環状の気体供給室ヲを介して気体
供給部７と連通しており、その気体供給部７は、この具
体例ではカバー２Ｏ内の上述したチャンネル７から成っ
ている。気体排出部ｇもまた環状のスペース１０を介し
てポンプスペース６と連通している。

環状の気体供給室９は素子／及びコの一端近くに位置し
ている。環状の気体供給室ヲはまた素子／及びコによっ
て境界づけられており、その素子／及びコは環状の気体
供給室γを境界づけて、環状の気体供給室ソが気体供給
部７近くで比較的広く、下流に向うに従って次オに狭く
なるように形成されている。こへで云う下流方向とは、
気体供給部７からポンプスペース乙に向かう方向である
。

４旋溝Ｓは、環状の気体供給室を内に延長している。

環状の気体供給室９を下流方向に狭くすることは、様々
な方法で達成し得る。矛コ及びｊ図による具体例では、
素子コが円筒状部分ｕ５に結合された截頭円錐形部分）
ψを有することによって、これがもたらされている。１
・３図による具体例では、素子コは截頭円錐形部分、２
乙を有するのみである。Ｊ−ｊ図による具体例では、素
子コは、その回転軸のまわりで曲線を回転することによ
り得られる回転面の形状を有する部分、２７が設けられ
ている。矛６図による具体例では、部分コざは、（−５
図の部分２７と同様な形状を持っているが、円筒状部分
２ｑがそれに結合されている。

−に連のポンプの常態的な使用の間、ポンプの吸引１１
４１１　、即ち気体供給部７に匣めて低い圧力がある。

気体供給部７に於ける気体分子は非常に大きい速度で、
例先ば５００ｍ　／　ｓの大きさのオーダで運動してい
る。環状の気体供給室ヲは、気体供給部７近（が広いの
で（方射方向に）、多（の分子が環状の気体供給室ゾに
入る。

捕捉された分子は、ロータコの表面（２≠、、２５゜２
／、、２’７．．２ｇ、２９）と、螺旋溝Ｓを設けらメ
イテータｌの内側面３との間で、環状の気体供給室９内
であちこちに弾ね返える。このプロセスの間に、ロータ
コは、その回転方向に於ける速度成分を分子に与える。

環状の気体供給室を内に帆長する螺旋溝９の故に、環状
の気体供給室９内に捕捉された分子は、上述の如くポン
プスペース乙に向って移動する。

ポンプスペース６内でも分子は同様に移送されて、それ
らは最終的に環状スペースＩＯ及び気体排出部ｇに到達
する。

本発明者は、上述の環状の気体供；白室デを組込むこと
によって、所与のロータ速度でのポンピング速度を顕著
に増大させ得ることを見出した。

矛′１図による具体例は、基本的にはオツ図による具体
例と同様である。従って同一の構成部分は同一の参照数
字で示されている。主たる差異は、ロータコが固定シャ
フト３１のまわりで回転でき、固定軸３／はロータコに
よって全体に囲繞されていることである。フランジ３２
によって、シャフト、３／は支持部／６に不動に結合さ
れている。口−タコはＩ真南なベアリング３３及び３≠
によってシャフト３／上に回転可能に装着されている。

電動モータのロータ３Ｓは、ロータコに運動不能に結合
されている。例えば磁気ベアリングのような頂部ベアリ
ング３ｉＩは、」・７図に示されている如くロータコに
よって完全に囲繞されている。これがトユ図に示された
具体例との主たる差異である。

オフ図による具体例の気体供給部が牙／及びコ図による
具体例の気体供給部７と異なる点は、スポーク２３が放
射方向により薄（することによりもっと軽くすることが
出来ることである。その理由は、内偵１の同心リング−
／がロータベアリングを支持する必要がないので、スポ
ーク、２３が受ける負荷がより少ないことである。この
場合には、素子２／は中実の截頭円錐形状であっても良
い。

【図面の簡単な説明】

１・７図は、本発明によるポイズの平面図、１・２図は
、気体供給室の１・／の具体例を設けたポンプの長手方
向断面図、 」・３図・・ま、気体供給室のＡ−一の具体列の畏−ト
方向ｄ面図、 １・を図は、気体供給室の矛３の具体例の長手方向断面
図、 オＳ図は、気体供給室の矛ｔの具体例の長手方向断面図
、 矛６図は、気体供給室のａ−３の具体例の長手方向断面
図、 オフ図は１．ｄ−２図によるポンプの、幾分変形した具
体例の長手方向断面図である。 符号の説明 ／：素子（ステータ又はケーシング）、２：素子（ロー
タ）、３：ステータの内１ｕｌｌ　、≠：ロータの外側
、Ｓ：螺旋溝、６：ポンプスペース、７：気５本供給部
（チャンネル）、ざ：気体排出部、９：環状の気体供給
室、１０：環状のスペース、／２．／Ｊ’、シャフト、
／ｌ：ベアリング、／Ｓ：カバー、／６：支持ｔｆｌｓ
、／　７　：　亀ｄモータのステータ、７ｇ：電動モー
タのロータ、／ｑ：ベアリング、２０二カバー、、２／
、２Ｊ：同心のリング、２３ニスボーク、２１１，２！
；、２１．．２’７，２１ｆ、２ゾ：ロータの表向、３
／：固定シャフト、Ｊ２＝７ランジ、Ｊ３，３’ｌ：ベ
アリング、３５：電動モータのロータ。 代理人１）代　黒　治

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　少な（とも二つの共軸の素子が互いに１かな
   距離だゆ離隔して互いに関して回転可能に装着されてお
   り、一方の素子の側部に対向する他方の素子の側部に少
   なくとも一つの螺旋溝が設けられており、それら素子の
   側部間にポンプスペースが設げられており、そのポンプ
   スペースが気体供給部と気体排出部と連通している高真
   空分子ポンプに於て、 一対の素子の一端に近接して実質的に環状の気体供給室
   が存在し、その気体供給室はこれら素子によって境界づ
   けられており、 上記環状の気体供給室は一方では気体供給部に連通し、
   他方では二つの°素子間のポンプスペースに連通してお
   り、 上記螺旋溝は環状の気体供給室内に延長しており、 譲状の気体供給室を境界づける素子は、環状の気体供給
   室が気体供給部近くで比較的広く２丁流に向って次矛に
   狭くなっていることを特徴とする高真空分子ポンプ。
2. （２）　　素子の隣接する側部が実質的に旋回面である
   ことを特徴とする特許請求の範囲１・７項記載の高真空
   分子ポンプ。
3. （３）上記旋回面が円節及び／又は円錐の部分であるこ
   とを特徴とする特許請求の範四牙コ項記載の高真空分子
   ポンプ。
4. （４）　　一方の素子が運動不能に固定され、他方の素
   子が上記一方の素子内に回転可能に配置され、上記螺旋
   溝が上記一方の素子に設けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲λ・７項乃至第３項の内、回れか７項記
   載の高真空分子ポンプ。