JPS60113091A - 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】 技術の分野 １よ 本発明めホルウェックＷ　（Ｈｏｌｗｃｃｋ　ｔｙｐＪ
の高真空分子ポンプに関する。

従来の技術 高真空を生ぜしめて維持する、この種のポンプは、例え
ば米国特許明細書箱１，４９２，８４６号、第２、７３
０．２９７号、英国特許明細書第Ｌ５８８，３７４号及
び、日本国の雑誌「応用物理」追補２、第１部、１９７
４年第２１〜２４頁所載のルイス・モリスによる論文「
新しい分子ポンプ」によって知られている。

素子の内の一つ（ロータと略称）が他の素子（ステータ
と略称）に対して極めて迅速に回転するとき、ロータと
ステータとの間のポンプスペース内では、気体分子の自
由行路が、分子を含んでいるポンプスペースの寸法より
も長くなるような低圧丁で、次のような事象が生ずる。

高速回転しているロータに衝突する気体の各分子は、ロ
ータ壁表面を離れる際に、その温度に関係した速度に加
えて、ロータ表面の運動方向に於ける速度成分を持つ。

気体圧力が低いから、ロータを離れる分子は、他の分子
との衝突によって運動方向を変えることはなく、ロータ
と対向するステータの壁に衝突し、ロータに向って弾ね
返る。

これが反復維持されて、分子がロータの回転方向に流Ｊ
ｔろようになる。ロータに向い合うステータの側部には
少なくとも一つの螺旋溝が設けられているので、溝方向
に分子が移動１−るようになる。

何故ならば、ロータの周速は、二つの方向、即ち、溝と
平行な方向と、溝と直交１−る方向とに分解され得るか
らである。

圧縮比と４ｎ吐き出し速度とは、諸因子の中で、とりわ
け溝方向における分子の速度成分によって決まる。吐き
出し速度は、単位時間当りにポンプによって送られた、
ポンプの低圧スペース中の気体の容積単位数である。

ポンプの寸法を出来る限りコンパクトに維持しつつ、出
来る限り高い排気速度を得ることが望ましいことは明瞭
である。ロータの周速が例えば闘 ２０（ｌ　ｍ／ｓ　〜４００１ＴＩ／Ｓ程度のｊ鞄高速
でロータが回転し得るようにポンプを設計することによ
り、これが達成される。勿論、ロータを回転できる速度
には制約がある。何故ならば超高速回転は、機械的な問
題を生ずるからである。更に漏洩を出来ろ限り少なくす
るような構造としなければならない。

１９８３年６月２２日に、公告番号第００８１８９ＦＪ
号の下に公告された、本件出願人のヨーロッパ特許出願
箱８２２Ｕ１６Ｕ１．０号には、上述の種類の高真空分
子ポンプの改良された具体例が開示されている。

上述のヨーロッパ特許出願による高真空分子ポンプは、
相互に回転用能に且つ相互に僅かな、距離だけ隔てられ
て装着された少なくとも二つの同軸素子を有し、少なく
とも一つの素子の一側に対向して配置された他方の素子
の一側には少なくとも一つの螺旋溝が設けられており、
こｆｔら素子の二つの側部間にポンプスペースが存在し
、そのポンプスペースは気体供給口と気体排出口とに連
通しており、これら一対の素子の一端に近接して、はぼ
環状のそれら素子によって境界づげられた気体供給室が
存在し、その環状の気体供給室は上記気体供給口と上記
三素子間のポンプスペースとニ連通しており、上記螺旋
溝は環状の気体供給室内に延長しており、上記環状の気
体供給室を境界づけている画素子は環状の気体供給室が
気体供給口側において相対的に広く、下流側に於て比較
的狭（なるように形成されている。

気体供給口１ｕが比較的広くなっている環状の気体供給
室を用いることによって、気体供給口において非常に速
く運動している気体分子が、効果的に捕そくされて、速
い回転速度で送られる。環状の気体供給室の特別な形状
によって、捕促さ、Ｉｔだ分子は、上述した衝突とイン
パルス移送によって徐々にポンプスペースに向って移動
づ−ろ。これにより所与のロータ速度に関して簡単に排
気速度を増大することが可能となる。

突　Ｎ　〜　鴫　（６） 本件出願人は、自身の上述のヨーローツバ特許出願で開
示された高真空分子ポンプが更に改良され得ることを発
見した。

発明の構成 この目的で、本発明によれば、高真空分子ポンプは下記
の如き特徴が与えられている。即ち、環状の気体供給室
内にブレードが装着され、そのブレードは環状の気体供
給室内に延長している螺旋溝に対向して位置づげらノｔ
た素子の一側に取りつけられている。

本件出願人の上述のヨーロッパ特許出願に開示した構造
では、環状の気体供給室に入った気体分子は、この室の
壁に衝突′１″る。熱効果が分子に生じて、その壁に一
定の時間とどまった後、コサイン分布を有する方向に且
つ局部的温度に関連する速度でこの壁を離れろ。壁を離
れた分子は、環状の気体供給室の気体供給口の方に移！
１ＩＩｌづ−ることかでき、成るいは環状の気体供給室
から出て再び気体供給口に入って行くことができる。換
言すれば、気体分子は、環状の気体供給室から気体供給
口へと逆戻りすることができる。この気体分子の逆戻り
は、ポンプの正味の排気速度を減少させる。

本発明によれば、気体分子の逆戻りは上述の態様で環状
の気体供給室内にブレードを設けることによって相当に
減少させ得ることが判った。

ブレードの存在は、気体分子が環状の気体供給室から気
体供給口へ逃げるチャンスを大幅に減少′１−る。何故
ならは、ブレードが、斯かる気体分子をさえぎるからで
ある。

本発明による高真空ポンプの若干の実施例につき、以下
に説明する。

実施例の説明 本発明によるポンプは、二つの同軸の素子１と２とから
なる。素子１はステータを構成し、中空の固定ケーシン
グｌである。素子２は、素子１内に回転可能に配置され
−〔おり、ポンプのロータ２を構成づ−る。

ロータ２は、複数の軸受けによってケーシングもしくは
ステータ１内に回転可能に装着されている。このために
、ロータ２にはその底部にシャフト１２カ設けられてお
り、またその頂部にはシャツ）１３が設けられている。

下方のシャツ）１２は、カバー１５内に装着された適当
な軸受け１４によって支持されている。カバーｊ５は支
持体１６上に取付けられている。この支持体１６はケー
シング１に装着されている。支持体１６内には、電動機
のステータ１７が装着されており、その電動機のロータ
１８はシャフト１２に固定されている。

上方のンヤフ）１３は、軸受け１９によって支持されて
いる。この軸受け１９は、カバー２０内に例えばボルト
（図示せず）によって装着されており、カバー２０はケ
ーシングもしくは素子ｌの頂部に固定されている。カバ
ー２０は、多数の放射状のスポーク２３によって一体化
された同軸の二つのリング２１と２２を有し、それらス
ポーク２３に気体供給口として機能するチャンネルが形
成されている。

ケーシングもしくは素子１は中空であり、その内側３は
、はぼ円錐台形状である。この側部３には少なくとも一
つの螺旋溝５か設けられている。

素子もしくはロータ２の外側４は、はぼ円筒形状である
。素子１及び２の近接した側部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９を介して、気
体供給ロアと連通しており、この実施例では気体供給口
はカバー２０における上述のチャンネル７で形成されて
いる。気体排出口８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２の一端に近接して
位置つげられている。環状の気体供給室９も素子１及び
２によって境界つけられており、気体供給室９を囲繞す
る素子１及び２は気体供給ロア　Ｉｌｌで比較的広くな
っており、下流に向って狭くなっている。下流方向とは
、気体供給ロアからポンプスペース６に至る方向である
。螺旋溝５は環状の気体供給室９内に延長している。

下流方向において環状の気体供給室９を狭り１−ること
は様々な方法で達成てきる。第１図及び２図の実施例で
は、素子２の一端に部分２４を設けることによってこれ
か達成されており、その部分２４の外面は円錐台形をな
し１、・円筒状外面を有する部分２５に接続されている
。

環状の気体供給室９内において、ブレード１１がロータ
２上に装着されている。これらのブレード１１は、第１
図及び第２図に示された様に、ロータ２の部分２４と部
分２５に装着され得る。これらの図に示した実施例では
、ブレード１１は放射方向に延長している。

ブレードは、ロータ２に対して異なった態様で装着され
得る。その態様が第１図において破線１１ａで示しであ
る。これらのブレードは、ロータ２の回転方向（矢印Ｒ
）に見て、各ブレード１１　ａが、ロータ２の回転軸に
直交する平面■に対して鋭角βをなすように、ロータ２
の外面に対して装着される。換言すｉｔば、ブレードは
、ステーク１の溝と反対に配列される。

上述のポンプの正常運転中は、ポンプの吸引側すなわち
気体供給ロア側は極めて低い圧力となる。

気体分子は、５００　ｍ／ｓ　（室温に於けるＮ２の場
合）程度で、高速で気体供給ロアに移動する。環状の気
体供給室９は、気体供給ロア側で広く（放射方向に見た
とき）なっているから、多くの分子が環状の気体供給室
９内に入る。

捕そくされた分子は、環状の気体供給室９内において、
ロータ２の表面２４及び２５と螺旋溝５を設けたステー
ク１０内側３との間で、あちこちに弾ね返る。この際に
、ロータ２は分子に対してロータ２の回転方向の速度成
分を与える。螺旋溝５が環状の気体供給室９内に延長し
ているので、環状の気体供給室９内で捕そくされた分子
は、上述の如くポンプスペース６へと移動−ｆる。

環状の気体供給室９内にブレード１１または１１ｇが存
在することにより、環状の気体供給室９から気体供給ロ
アに逆行する分子の数は上述の如く減少する。

ポンプスペース６内で、分子は同様に移送されて、それ
らは逐に環状のスペース１０及び排出口８に到達する。

出願人によって行なわ２ｔたテストで、ブレード１１又
はｔｉａを設けた上述の環状の気体供給室９を使用する
ことにより、所与のロータ連層に対して排気速度が顕著
に増大′した。

上述の実施例において、ロータ２の側部４には少なくと
も一つの螺旋溝が設けられていないが、所望に応じて、
ロータ２の側部４上に少なくとも一つの螺旋溝を設ける
ことが出来る、この場合、ロータとステータとに設げろ
螺旋溝の巻き方向は互いに反対方向にするのが良い。

上述の実施例では、ブレード１１又はｌｌａは、放射方
向に配向されているが、ブレード１１又は］ｌａをロー
タに於ける局部的接面に対して９０甑ではない角度をな
すように、ロータ２の表面２１１もしくは２５上に夫々
ブレード１１又は１１ａを装着することができろ。

ブレード１１又はｌｌａもまた一つ以上の螺旋溝を形成
１−ろようにすることも出来ろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるポンプの縦方向断面図である。 第２図は、同ポンプの１−１線に於ける断面図である。 符号の説明 トステータ（素子）、２・　ロータ（素子）、３　ステ
ータの側部、４・・ロータの側部、５・・・螺旋溝、６
　・ポンプスペース、７・・・気体供給口、８気体排出
口、９・・環状の気体供給室、１０・・・環状のスペー
ス、１１・・ブレート、１２・・シャフト（下方の）、
１３・・シャフト（上方の）、１４・・・軸受け、１５
　カバー、１６・・・支持体、１７・・・電動機のステ
ータ、１８・・電動機のロータ、１９・・・軸受け、２
０　カバー、２１　、２２・・リング、２３・スポーク
、２４・・ロータの部分（円錐台形）、２５・ロータの
部分（円筒形） 特許出願人　ニルトラ、ソエントリフー−ゲ、ネーテル
ランド、ナームローゼ、ウェノートチャノプ代　理　人
　弁理士　１）代　孫　治

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに他に対して回転可能に、且つ相互に僅かな
   隔りをもって装着された少なくとも二つの同軸素子を有
   し、少なくとも一つの素子の一側部に対向して位置づけ
   られた他の一つ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′Ｊｔらの素子の二つの側部間に
   ポンプスペースが存在し、そのポンプスペースは気体供
   給口と気体排出口とに連通しており、そｉｚら一対の素
   子の一端に近接して上記画素子によって囲繞された環状
   の気体供給室を有し、七の環状の気体供給室は上記気体
   供給口と画素子間のポンプスペースとに連通しており、
   上記螺旋溝は上記環状の気体供給室内に延長しており、
   上記環°状の気体供給室を囲繞する画素子は上記環状の
   気体供給室が気体供給口側で広く下流側で狭（なるよう
   形成されている高真空分子ポンプにおいて、 上記環状の気体供給室内に複数のブレードが装着され、
   それらブレードが上記環状の気体供給室内に延長してい
   る螺旋溝に対向して位置づけられた素子の一側に装着さ
   れていることを特徴とする高真空分子ポンプ。
2. （２）二つの素子の近接した側部が、円錐表面及び／又
   は円筒表面の部分の如き回転面であることを特徴とする
   特許請求の範［■第１項記載の高真空分子ポンプ。
3. （３）一つの素子（ステータ）が運動不能に固定され、
   他方の素子（ロータ）がステーク内に回転可能に配置さ
   れ、ブレードかロータに装着されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の高真空分子ポンプ。
4. （４）ブレードが放射方向に延長していることを特徴と
   ′１−る特許請求の範囲第３項記載の７９真空分子ポン
   プ。
5. （５）ロータの回転軸に直交する平面に対して、ロータ
   の回転方向から見て谷ブレードが鋭角をな１−ようブレ
   ードがロータの外面に装着されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の高真全分子ポンプ。