JPS6137474B2 - - Google Patents

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JPS6137474B2
JPS6137474B2 JP13395176A JP13395176A JPS6137474B2 JP S6137474 B2 JPS6137474 B2 JP S6137474B2 JP 13395176 A JP13395176 A JP 13395176A JP 13395176 A JP13395176 A JP 13395176A JP S6137474 B2 JPS6137474 B2 JP S6137474B2
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JP
Japan
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pump
vacuum
grooves
rotating disk
groove
Prior art date
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Application number
JP13395176A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5358810A (en
Inventor
Kazuaki Nakamura
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6137474B2 publication Critical patent/JPS6137474B2/ja
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粘性流領域に属する真空から分子流
域に属する真空まで、すなわち760Torr近傍から
10-6Torr近傍までの広い範囲に亘つて、単一駆
動源で大気圧背圧に於て、排気作用を連続的に行
うように構成した高真空ポンプに関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention applies from a vacuum belonging to the viscous flow region to a vacuum belonging to the molecular region, that is, from around 760 Torr.
This invention relates to a high-vacuum pump configured to continuously perform exhaust action over a wide range up to around 10 -6 Torr with a single driving source at atmospheric back pressure.

すなわち、回転円板と僅かの間隔で相対してい
る二つの内壁に穿設したらせん溝に沿つて外周か
ら内周へ排気する高真空側らせん溝分子ポンプに
於て、前記らせん溝を多条にかつ該多条のらせん
溝を形成する溝山上に、半径流方向ラビリンスシ
ール溝をそれぞれ穿設し、前記回転円板と該回転
円板と相対する内壁との間隔を0.2〜1mmにする
と共に、前記回転円板の両面吐出口側で該回転円
板と一体構造とした回転円筒を、前記内壁内で内
壁に穿設した多条のねじ溝つき内筒面と外筒面に
相対して0.2〜1mmの間隔を隔てた状態で高速に
回転することにより、排気を行う多条ねじ溝つき
ポンプを形成するとともに、該一体構造にある回
転円板と回転円筒の駆動軸を支承する軸受を回転
軸シールの大気圧側に配置して、多条ねじ溝つき
らせん溝分子ポンプを構成し、該ポンプの吐出口
と低真空側段ベーン真空ポンプ機構の吸入口を直
結して、分子ポンプとベーンポンプの二段直列排
気機構とし、両駆動軸を適当な伝導力変速機構で
結合して単一駆動源により作動させ、前記ベーン
ポンプの吐出口から大気に760Torrから10-6Torr
台まで連続的に排気を行う高真空ポンプを提供す
るものである。
That is, in a high-vacuum side helical groove molecular pump that pumps air from the outer circumference to the inner circumference along the helical grooves bored in two inner walls facing the rotating disk at a small distance, the helical grooves are formed in multiple stripes. Furthermore, radial flow labyrinth seal grooves are formed on the groove ridges forming the multi-striped spiral grooves, and the distance between the rotating disk and the inner wall facing the rotating disk is set to 0.2 to 1 mm, and , a rotating cylinder integrally constructed with the rotating disk on the double-sided discharge port side of the rotating disk, and facing an inner cylinder surface and an outer cylinder surface with multi-thread grooves bored in the inner wall within the inner wall. By rotating at high speed with an interval of 0.2 to 1 mm, it forms a multi-threaded grooved pump that performs exhaust gas, and a bearing that supports the drive shaft of the rotating disk and rotating cylinder in the integrated structure. A helical groove molecular pump with a multi-start thread groove is arranged by placing it on the atmospheric pressure side of the rotary shaft seal, and the discharge port of the pump is directly connected to the suction port of the low vacuum side vane vacuum pump mechanism. A two-stage series exhaust mechanism of vane pumps is used, and both drive shafts are connected by a suitable transmission force transmission mechanism to operate from a single drive source, and the air is discharged from 760 Torr to 10 -6 Torr from the discharge port of the vane pump.
This provides a high vacuum pump that continuously evacuates up to the base.

尚、らせん溝分子ポンプ、ねじ溝分子ポンプ及
びベーン真空ポンプの歴史は、いずれも古いが、
らせん溝分子ポンプ機構とねじ溝分子ポンプ機構
の溝の改良ならびに、ねじ溝つきらせん溝分子ポ
ンプとしての二段構成、そして該ねじ溝つきらせ
ん溝分子ポンプ、駆動軸の軸封の改良、更にはね
じ溝つきらせん溝分子ポンプとベーン真空ポンプ
の直列配置による単一駆動源作動の二段高真空ポ
ンプは本発明によつて始めて提案された事柄であ
る。
Incidentally, the history of spiral groove molecular pumps, screw groove molecular pumps, and vane vacuum pumps is old,
Improvements in the grooves of the helical groove molecular pump mechanism and the thread groove molecular pump mechanism, a two-stage configuration as a threaded helical groove molecular pump, improvements in the threaded helical groove molecular pump and the shaft seal of the drive shaft, and furthermore The present invention is the first to propose a two-stage high vacuum pump operated by a single driving source, which is a series arrangement of a threaded helical groove molecular pump and a vane vacuum pump.

これらの提案された改良点について敷衍する。 We will elaborate on these proposed improvements.

先ず、第1の改良点について述べる。従来のら
せん溝分子ポンプは、背圧10-1〜10-2Torr台、吸
入側10-6〜10-7Torr台を目ざしていたがために、
105以上の高圧縮比を要求されていた。従つて、
よく知られているように、回転円板と相対する二
つの内壁との隙間は、0.01mmから0.03mm程度で、
工作面はもとより作動信頼性の面からも実用的で
はなかつた。本発明は、先ずこのらせん溝分子ポ
ンプ機構を高真空側段ポンプとして10-4
10-6Torr近傍領域で作動させるようにして必要
圧縮比を10〜100程度にとどめること、更にらせ
ん溝山上に半径流方向のラビリンスシール溝を穿
設して前記回転円板と相対する二つの内壁との隙
間を通つて吸入口側へ排気された気体が逆流する
量を減少させることの2点により前記隙間の必要
量を0.2〜1mm程度に拡大出来るようにした。前
記0.2〜1mm程度の隙間は、現在実用化されてい
るルーツタイプ真空ポンプのローターとハウジン
グ間の隙間と比べて同程度ないしはそれ以上の値
であり、信頼性はもとより機械工作上からも十分
実用的である。
First, the first improvement point will be described. Conventional spiral groove molecular pumps aim for back pressures of 10 -1 to 10 -2 Torr and suction side of 10 -6 to 10 -7 Torr.
A high compression ratio of 10 5 or higher was required. Therefore,
As is well known, the gap between the rotating disk and the two opposing inner walls is approximately 0.01mm to 0.03mm.
It was impractical not only in terms of workmanship but also in terms of operational reliability. The present invention first uses this spiral groove molecular pump mechanism as a high-vacuum side pump .
The required compression ratio should be kept at about 10 to 100 by operating in the vicinity of 10 -6 Torr, and a labyrinth seal groove in the radial flow direction should be bored on the helical groove crest to form two seals facing the rotating disk. The required amount of the gap can be increased to about 0.2 to 1 mm by reducing the amount of gas exhausted back to the suction port through the gap with the inner wall. The above-mentioned gap of about 0.2 to 1 mm is the same or larger than the gap between the rotor and housing of Roots-type vacuum pumps that are currently in practical use, and is sufficient for practical use not only in terms of reliability but also in terms of machining. It is true.

次に第2の改良点について述べる。前記らせん
溝分子ポンプは、前述したように圧縮比が10〜
100程度と小さいので、前記らせん溝分子ポンプ
の回転円板の両面吐出口側で、該回転円板と一体
構造とした回転円筒を前記らせん溝分子ポンプの
内壁内で該内壁に穿設したねじ溝つき内筒面と外
筒面に相対して0.3〜1mm程度の隙間で回転する
ことによるねじ溝分子ポンプを形成し、10-3
10-5Torr近傍領域で圧縮比100前後を補うように
した。尚、前記圧縮比100に対しては、ねじ溝を
多条にして隣りあうねじ溝間の圧力勾配を小さく
することと、ねじ溝ラビリンスシール作用により
排気気体逆流量を減少させること、更には円筒面
と外筒面の二段多条ねじ溝分子ポンプとして構成
することによる排気ねじ溝長さの増長等により、
古典ねじ溝分子ポンプで設計されていた前記隙間
の0.01〜0.03mmという値に対して、0.3〜1mm程度
の隙間で充分達成可能となつた。すなわち前記改
良点1と併せ、この多条ねじ溝つきらせん溝分子
ポンプは、実用工作レベルで全体として103台以
上の圧縮比をもつように構成出来るようになつ
た。
Next, the second improvement point will be described. As mentioned above, the helical groove molecular pump has a compression ratio of 10 to
Since the size is as small as about 100 mm, a screw is inserted into the inner wall of the helical groove molecular pump by attaching a rotating cylinder integral with the rotating disk on the both-side discharge port side of the rotating disk of the helical groove molecular pump. A threaded groove molecular pump is formed by rotating with a gap of about 0.3 to 1 mm between the grooved inner cylinder surface and the outer cylinder surface,
The compression ratio of around 100 was compensated for in the region near 10 -5 Torr. In order to achieve the compression ratio of 100, the pressure gradient between adjacent thread grooves is reduced by using multiple thread grooves, the back flow of exhaust gas is reduced by the thread groove labyrinth sealing effect, and the cylindrical By increasing the length of the exhaust thread groove by configuring it as a two-stage multi-thread groove molecular pump on the surface and outer cylinder surface,
In contrast to the gap of 0.01 to 0.03 mm that was designed for classical screw groove molecular pumps, it has become possible to achieve a gap of approximately 0.3 to 1 mm. In other words, in combination with the above-mentioned improvement point 1, this multi-thread grooved helical groove molecular pump can now be configured to have a compression ratio of 10 3 or more as a whole at a practical work level.

続いて、第3の改良点について述べる。従来の
らせん溝分子ポンプ、ねじ溝分子ポンプとも背圧
側真空域に駆動軸を支承する軸受を配置し又背圧
側真空域に対する駆動軸の真空シールとしてパツ
キン類のシール機構が採用されていた。従つて、
軸受の潤滑剤が真空域に置かれることになり、軸
受の耐久性は勿論、背圧真空度も余り高真空にす
ることは出来なかつたし、又真空軸シールとして
のパツキン類も高速回転軸に対しては漏洩が大き
く、又耐久性も充分とはいえなかつた。これらの
事由により、従来タイプポンプでは、実用上
6000rpm以上の高速回転で背圧側を10-2Torr以下
に保持することは不可能といえる状態にあつた。
Next, the third improvement point will be described. Both conventional helical groove molecular pumps and screw groove molecular pumps have bearings that support the drive shaft placed in the back pressure side vacuum area, and a sealing mechanism such as a gasket is used as a vacuum seal of the drive shaft to the back pressure side vacuum area. Therefore,
Since the bearing lubricant was placed in a vacuum region, not only the durability of the bearing but also the degree of back pressure could not be made very high. However, the leakage was large and the durability was not sufficient. For these reasons, conventional pumps are not practical.
At high speed rotation of 6000 rpm or more, it was impossible to maintain the back pressure side at 10 -2 Torr or less.

そこで本発明では、駆動軸の真空軸シールに漏
洩量10-8std c.c./sec(He)以下の磁気流体シ
ールを用いることにより、漏洩量を飛躍的に少な
くするとともに、駆動軸を支承する軸受を磁気流
体シールに対して大気圧側に構成することにより
多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの背圧側真空
域を6000rpm以上の高速回転時でも10-3
10-4Torr台の真空度で保持出来ることが可能と
なつた。
Therefore, in the present invention, by using a magnetic fluid seal with a leakage rate of 10 -8 std cc/sec (He) or less for the vacuum shaft seal of the drive shaft, the leakage amount is dramatically reduced, and the bearing supporting the drive shaft is By configuring the magnetic fluid seal to be on the atmospheric pressure side, the back pressure side vacuum area of the multi-threaded helical groove molecular pump can be maintained at 10 -3 to 10 -3 even when rotating at high speeds of 6000 rpm or higher.
It became possible to maintain a vacuum level of 10 -4 Torr.

更に、第4の改良点について述べる。従来のら
せん溝分子ポンプ、ねじ溝分子ポンプとも、その
排気速度は、その排気原理から周知されるよう
に、拡散ポンプ、軸流分子ポンプに比べて著るし
く小さく、この面からも実用面から姿を消す大き
な原因となつた。すなわち、排気速度はよく周知
されるように、溝の横断面積と、回転円板ならび
に回転円筒の周速に比例する関係にあるが、従来
のように背圧が高くかつ高い圧縮比を要求されて
いたらせん溝分子ポンプや、ねじ溝分子ポンプ、
それぞれ単体構成のポンプでは、溝の深さや溝数
を増加させることは難かしく、従つて排気速度も
大きくとれなかつた。
Furthermore, the fourth improvement point will be described. As is well known from the pumping principle, the pumping speed of both conventional spiral groove molecular pumps and thread groove molecular pumps is significantly lower than that of diffusion pumps and axial flow molecular pumps, and from this point of view, they are difficult to put into practical use. This was a major reason for his disappearance. In other words, as is well known, the exhaust speed is proportional to the cross-sectional area of the groove and the circumferential speed of the rotating disk and rotating cylinder, but unlike conventional pumps, the back pressure is high and a high compression ratio is required. Helical groove molecular pumps, screw groove molecular pumps,
With pumps each having a single unit configuration, it is difficult to increase the depth of the grooves or the number of grooves, and therefore it is not possible to increase the pumping speed.

本発明では、背圧を10-3Torr以上に高くし、
分子ポンプ部での必要圧縮比を従来の105程度か
ら103に低くするとともに、らせん溝分子ポンプ
とねじ溝分子ポンプを直列に配列し、各分子ポン
プ毎の必要な圧縮比を下げることにより、溝の深
さと溝数を増加して、排気速度を増加させるよう
にしても必要圧縮比を確保できるようになつた。
In the present invention, the back pressure is increased to 10 -3 Torr or more,
By lowering the required compression ratio in the molecular pump section from the conventional 10 5 to 10 3 , and by arranging a spiral groove molecular pump and a screw groove molecular pump in series, the required compression ratio for each molecular pump was lowered. It became possible to secure the required compression ratio even by increasing the depth and number of grooves and increasing the pumping speed.

最後に第5の改良点について述べる。前記改良
1,2,3,4について述べてきた多条ねじ溝つ
きらせん溝分子ポンプは、原理的にねじ溝とらせ
ん溝をそれぞれ通過する気体が分子流域に於て作
動するポンプであり、背圧側を分子流域に保持す
る補助ポンプが必要である。従来のらせん溝分子
ポンプや、ねじ溝分子ポンプでは、この背圧側分
子流域程度の真空保持に対して別個の駆動源をも
ち、かつ別個に構成されたベーン真空ポンプを使
用し、この2台のポンプを配置することによつて
全体の排気系を構成するものであつた。すなわ
ち、先ず被排気系をベーン真空ポンプにより分子
流域に排気したのち、らせん溝分子ポンプないし
はねじ溝分子ポンプを作動させて高真空を確保す
るものでそれらを同時に駆動することはできなか
つた。すなわち、従来のらせん溝分子ポンプやね
じ溝分子ポンプでは、105以上の高圧縮比でかつ
10-2Torr台の背圧保持条件のため、被排気気体
の分子の平均自由行程からみてらせん溝や、ねじ
溝の深さを大きくとることが出来ず、特にいずれ
のポンプも吐出口側近傍の溝の深さは1mm前後の
値がとられていた。従つて、この深さの溝では、
0.5〜10Torr近傍で連続運転すると、圧縮仕事に
よる発熱が無視出来ない程大きくなり、回転円板
や回転円筒と、それらが相対する内壁面との隙間
が前述したように0.01〜0.03mm程度と小さい関係
もあり、熱膨張による接触事故につながる危険が
あり、背圧側の真空度にたえず注意する必要があ
つた。更に、105以上の高圧縮比と10-2Torrの背
圧保持条件では、らせん溝やねじ溝の全長にわた
つても、溝の深さ換言すれば溝の横断面積を大き
くとることが出来ないので、前記改良点4で述べ
た排気速度を大きく出来ないことは勿論、これら
のらせん溝分子ポンプやねじ溝分子ポンプの吐出
口側に直接ベーン真空ポンプ吸入口を連結して大
気圧から連続的に二段直列排気を行わせると、粘
性流域の場合、らせん溝分子ポンプやねじ溝分子
ポンプがベーン真空ポンプに対して排気抵抗とな
り、ベーン真空ポンプの排気速度を減じさせるよ
うに働らくので、粘性流域の排気のときには、ベ
ーン真空ポンプだけで行うようにバイパス配管を
設けていた。
Finally, the fifth improvement point will be described. The helical groove molecular pump with multi-thread grooves described above for Improvements 1, 2, 3, and 4 is, in principle, a pump that operates in the molecular region of the gas passing through the screw grooves and the helical grooves, respectively. An auxiliary pump is required to keep the pressure side in the molecular stream. Conventional spiral groove molecular pumps and screw groove molecular pumps use vane vacuum pumps that have a separate drive source and are configured separately to maintain vacuum in the molecular flow area on the back pressure side. The entire exhaust system was constructed by arranging the pumps. That is, the system to be evacuated is first evacuated to the molecular region by a vane vacuum pump, and then a spiral groove molecular pump or a screw groove molecular pump is operated to ensure a high vacuum, but it is not possible to drive both at the same time. In other words, conventional spiral groove molecular pumps and thread groove molecular pumps have a high compression ratio of 10 5 or more.
Due to the back pressure maintenance condition of the 10 -2 Torr stand, it is not possible to make the depth of the spiral groove or thread groove large in view of the mean free path of the molecules of the gas to be pumped out, especially in the vicinity of the discharge port side of each pump. The depth of the groove was approximately 1 mm. Therefore, in a trench of this depth,
When operating continuously at around 0.5 to 10 Torr, the heat generated by the compression work becomes so large that it cannot be ignored, and the gap between the rotating disk or rotating cylinder and the inner wall surface where they face each other is as small as 0.01 to 0.03 mm, as mentioned above. Due to this, there was a risk of contact accidents due to thermal expansion, and it was necessary to constantly pay attention to the degree of vacuum on the back pressure side. Furthermore, with a high compression ratio of 10 5 or more and a back pressure of 10 -2 Torr, the depth of the groove, or in other words the cross-sectional area of the groove, can be increased over the entire length of the helical groove or screw groove. Therefore, it goes without saying that the pumping speed mentioned in Improvement Point 4 cannot be increased, and the vane vacuum pump suction port can be connected directly to the discharge port side of these spiral groove molecular pumps or thread groove molecular pumps to increase the pumping speed continuously from atmospheric pressure. Generally speaking, when two-stage series pumping is performed, in the case of a viscous flow region, the spiral groove molecular pump and thread groove molecular pump act as pumping resistance against the vane vacuum pump, working to reduce the pumping speed of the vane vacuum pump. Bypass piping was installed so that only a vane vacuum pump could be used to pump out the viscous basin.

そこで本発明は、103程度の圧縮比、かつ10-3
〜10-4Torr台の背圧保持条件で、多条ねじ溝つ
きらせん溝分子ポンプを6000rpm以上の高速に作
動させるので、らせん溝とねじ溝の深さを被排気
気体の分子の平均自由行程からみて0.5〜10Torr
近傍の連続運転でも圧縮仕事による発熱を無視し
うる程度に大きく設計できること、ならびにらせ
ん溝とねじ溝の全長に亘つても溝深さ換言すれば
溝の横断面積を大きく設計できること、そしてら
せん溝とねじ溝を多条に形成されたこと、さらに
は多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの回転部と
それに相対する内壁との隙間が大きくこの隙間が
粘性流下での排気路として作用するなどの4点に
より、ベーン真空ポンプの粘性域での排気速度を
減じさせることのない前段ポンプとしての設計が
実現できることに着目して、この多条ねじ溝つき
らせん溝分子ポンプの吐出口に直接ベーン真空ポ
ンプ吸入口を連結して単一駆動源により同時に駆
動させ、大気圧から連続的に排気できる二段構造
ポンプとして構成出来ることを提案するものであ
る。
Therefore, the present invention has a compression ratio of about 10 3 and a compression ratio of about 10 -3.
Since the helical groove molecular pump with multi-thread grooves is operated at a high speed of 6000 rpm or more under the back pressure condition of ~10 -4 Torr level, the depth of the helical groove and the thread groove is determined by the mean free path of the molecules of the gas to be pumped. 0.5 to 10 Torr
It is possible to design the helical groove to be large enough to cause heat generation due to compression work to be ignored even during continuous operation in the vicinity, and the groove depth (in other words, the cross-sectional area of the groove) can be designed to be large over the entire length of the helical groove and thread groove. 4. The thread grooves are formed in multiple threads, and the gap between the rotating part of the multi-thread grooved spiral groove molecular pump and the inner wall facing it is large, and this gap acts as an exhaust path under viscous flow. Focusing on the fact that this design allows the vane vacuum pump to be designed as a pre-stage pump without reducing the pumping speed in the viscous region, we installed a vane vacuum pump directly at the discharge port of this multi-thread grooved helical groove molecular pump. It is proposed that the suction ports can be connected and simultaneously driven by a single drive source to form a two-stage pump that can continuously exhaust air from atmospheric pressure.

以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説
明する。先ず、高真空側段らせん溝分子ポンプの
構成から説明する。1は高真空側段らせん溝分子
ポンプのライトハウジング、そして2は同じくら
せん溝分子ポンプのレフトハウジングである。前
記ライトハウジング1とレフトハウジング2と
は、Oリング10を介して締付けボルト9により
固着されている。3は前記ライトハウジング1と
レフトハウジング2の間に形成された吸入口で、
図示しない被排気系に連通している。前記レフト
ハウジング2には、低真空側段ベーン真空ポンプ
の吸入口7に、インタメデイエイトハウジング4
の貫通孔6を介して連通する吐出孔5が穿設され
ている。前記ライトハウジング1をレフトハウジ
ング2にOリング10を介して締付けボルト9に
より嵌合して形成される真空排気室11には、回
転円板12が内包される。該回転円板12の中心
側の両面には、該回転円板12と一体となつた回
転円筒13が突出している。前記回転円筒13の
駆動軸14の真空排気室11に対する軸封は、前
記ライトハウジング1とレフトハウジング2にそ
れぞれ嵌合した磁気流体シール15,16により
行う。また前記駆動軸14は、該磁気流体シール
15,16に対して大気圧側で、前記ライトハウ
ジング1とレフトハウジング2に嵌合した軸受1
7,18によつて支承される。前記一方の軸受1
8は、前記駆動軸14のラジアル負荷のみならず
スラスト方向位置固定をも行うことの出来るよう
に予圧をかけた2個の玉軸受ないしはアンギユラ
ー玉軸受である。又19はオイルシールで、前記
一方の軸受18用潤滑油のシールを行う。前記他
方軸受17は、グリース密封型玉軸受である。
An embodiment of the present invention will be described below based on the accompanying drawings. First, the configuration of the high vacuum side stage spiral groove molecular pump will be explained. 1 is the right housing of the high vacuum side spiral groove molecular pump, and 2 is the left housing of the same spiral groove molecular pump. The right housing 1 and the left housing 2 are fixed together with a tightening bolt 9 via an O-ring 10. 3 is a suction port formed between the right housing 1 and the left housing 2;
It communicates with an exhaust system (not shown). The left housing 2 has an intermediate housing 4 connected to the suction port 7 of the low vacuum side vane vacuum pump.
A discharge hole 5 communicating through a through hole 6 is bored. A rotary disk 12 is housed in an evacuation chamber 11 formed by fitting the right housing 1 to the left housing 2 with an O-ring 10 and a tightening bolt 9. A rotating cylinder 13 that is integrated with the rotating disk 12 protrudes from both sides of the rotating disk 12 on the center side. Shaft sealing of the drive shaft 14 of the rotating cylinder 13 to the evacuation chamber 11 is performed by magnetic fluid seals 15 and 16 fitted into the right housing 1 and the left housing 2, respectively. Further, the drive shaft 14 has a bearing 1 fitted in the right housing 1 and the left housing 2 on the atmospheric pressure side with respect to the magnetic fluid seals 15 and 16.
7, 18. One of the bearings 1
Reference numeral 8 designates two ball bearings or angular ball bearings to which a preload is applied so that not only the radial load of the drive shaft 14 but also the position in the thrust direction can be fixed. Reference numeral 19 denotes an oil seal for sealing lubricating oil for the one bearing 18. The other bearing 17 is a grease-sealed ball bearing.

又、前記駆動軸14には、貫通孔20と冷却孔
21がそれぞれ穿設される。つまり、該貫通孔2
0は、駆動軸14中央部分で回転円筒13両側に
ある真空排気室11を連通するように穿設され、
又冷却孔21は駆動軸14のライトハウジング1
側端部に穿設される。そして、前記冷却孔21内
にはライトハウジング1に形成した冷却水噴出ノ
ズル22が配置される。23は前記駆動軸14の
冷却孔21とは反対側端部に形成される歯車であ
る。前記冷却孔21の深さは、磁気流体シール1
6が配置されている近傍までが良い。更に、前記
回転円筒13の外周面25と内周面26には、い
ずれも4フツ化レジン(商品名テフロン)がコー
テイングされている。
Further, the drive shaft 14 is provided with a through hole 20 and a cooling hole 21, respectively. In other words, the through hole 2
0 is bored at the center of the drive shaft 14 so as to communicate with the evacuation chambers 11 on both sides of the rotating cylinder 13,
Also, the cooling hole 21 is connected to the light housing 1 of the drive shaft 14.
Perforated at the side end. A cooling water jet nozzle 22 formed in the light housing 1 is disposed within the cooling hole 21 . 23 is a gear formed on the opposite end of the drive shaft 14 from the cooling hole 21. The depth of the cooling hole 21 is the same as that of the magnetic fluid seal 1.
It is good to go up to the vicinity where 6 is placed. Furthermore, the outer circumferential surface 25 and inner circumferential surface 26 of the rotating cylinder 13 are both coated with tetrafluoride resin (trade name: Teflon).

次に、前記真空排気室11内に内包される回転
円板12は、前記ライトハウジング1の内壁27
ならびに前記レフトハウジング2の内壁28と
0.2〜1mmの間隙で相対して配置される。この内
壁27,28には、互いに逆まわりのらせん溝2
9,30が対象に前記吸入口3から該回転円板1
2の中心方向に向つて順次溝深さが小さくなるよ
うに穿設されている。これらのらせん溝29,3
0は前記内壁27,28に形成される中間排気室
31,32に連通する。これらの中間排気室3
1,32は、前記回転円筒13と回転円板12と
の交接場所に相対する前記内壁27,28にそれ
ぞれ形成される。
Next, the rotating disk 12 contained in the evacuation chamber 11 is attached to the inner wall 27 of the light housing 1.
and the inner wall 28 of the left housing 2.
They are placed facing each other with a gap of 0.2 to 1 mm. These inner walls 27 and 28 have spiral grooves 2 that rotate in opposite directions.
9 and 30 are the objects from the suction port 3 to the rotating disk 1.
The groove depth is gradually decreased toward the center of the groove. These spiral grooves 29,3
0 communicates with intermediate exhaust chambers 31 and 32 formed in the inner walls 27 and 28. These intermediate exhaust chambers 3
1 and 32 are formed on the inner walls 27 and 28, respectively, facing the intersection of the rotating cylinder 13 and the rotating disk 12.

ところで、前記回転円板12が回転すると、前
記真空排気室11内で分子流域にある気体が回転
円板12に引摺られて、らせん溝29,30の中
を外周から内周に向つて排気されていく点は、従
来のらせん溝分子ポンプと同じ排気原理である
が、本発明ではこの点について次のような構成と
なつている。
By the way, when the rotating disk 12 rotates, the gas in the molecular region within the evacuation chamber 11 is dragged by the rotating disk 12 and exhausted from the outer circumference to the inner circumference in the spiral grooves 29 and 30. The pumping principle is the same as that of the conventional spiral groove molecular pump, but the present invention has the following configuration in this respect.

第3図に一例として例示するように、前記らせ
ん溝29が29′,29″,29と4条に形成さ
れる。該らせん溝群29,29′,29″,29
が穿設されている前記内壁27上の溝分割壁3
3,33′,33″,33には、半径流ラビリン
スシール溝34,34′,34″,34がらせん
状に前記吸入口3側に関して閉鎖され、前記中間
排気室31に関して開放されたように構成され
る。
As shown in FIG. 3 as an example, the spiral groove 29 is formed in four strips 29', 29'', 29. The spiral groove groups 29, 29', 29'', 29
The groove dividing wall 3 on the inner wall 27 is bored with
3, 33', 33'', 33, radial labyrinth seal grooves 34, 34', 34'', 34 are spirally closed with respect to the suction port 3 side and opened with respect to the intermediate exhaust chamber 31. configured.

尚、第3図において、本発明の一実施例とし
て、4条のらせん溝群29,29′,29″,29
形成例と、4条の半径流ラビリンスシール溝3
4,34′,34″,34例を示したが、その他
の条数のらせん溝群、ラビリンスシール溝群を形
成してもよい。又、第1図に於て、半径流ラビリ
ンスシール溝34の一実施例として横断面形状が
三角形の例を示したが、その他に台形形状溝、長
方形形状溝、又は鋸歯形状溝等でもよい。更に、
第3図において、ライトハウジング1の内壁27
について示したが、レフトハウジング2の内壁2
8についても、らせん溝群30、半径流ラビリン
スシール溝群75が、鏡面対象に同じように形成
されることは図示するまでもなく明らかであろ
う。
In addition, in FIG. 3, as an embodiment of the present invention, four spiral groove groups 29, 29', 29'', 29
Formation example and four radial labyrinth seal grooves 3
4, 34', 34'', and 34 examples are shown, but other numbers of spiral groove groups and labyrinth seal groove groups may be formed.Also, in FIG. As an example, an example in which the cross-sectional shape is triangular has been shown, but other shapes such as a trapezoidal groove, a rectangular groove, or a serrated groove may also be used.Furthermore,
In FIG. 3, the inner wall 27 of the light housing 1
Although the inner wall 2 of the left housing 2
8, it is obvious that the helical groove group 30 and the radial labyrinth seal groove group 75 are formed in the same manner on mirror surfaces, without the need of illustration.

一方、前記真空排気室11において、前記回転
円板12の中心側両面から突出する回転円筒13
は、前記ライトハウジング1の内壁27、ならび
にレフトハウジング2の内壁28に各々形成され
る内筒面35,36、外筒面37,38と、0.5
〜1mmの間隙でそれぞれ相対して配置されるが、
この内筒面35,36にはねじ溝39,40が、
又外筒面37,38にはねじ溝43,44がそれ
ぞれ次のように穿設される。つまり、前記ねじ溝
39,40は、前記内筒面35,36上に、前記
中間排気室31,32から互いに逆まわりにし
て、前記内壁27と内壁28内でそれぞれ前記内
筒面35,36と、外筒面37,38を連絡する
ように形成されている第2中間排気室41,42
に向つて穿設される。又、前記ねじ溝43,44
は前記外筒面37,38上に、前記第2中間排気
室41,42から互いに逆まわりにして、前記吐
出孔5に連通する真空排気室11の背圧側排気室
45に向つて穿設される。
On the other hand, in the evacuation chamber 11, a rotating cylinder 13 protrudes from both sides of the rotating disk 12 on the center side.
are the inner cylindrical surfaces 35 and 36 and the outer cylindrical surfaces 37 and 38 formed on the inner wall 27 of the right housing 1 and the inner wall 28 of the left housing 2, respectively, and 0.5
They are placed opposite each other with a gap of ~1 mm,
The inner cylinder surfaces 35 and 36 have thread grooves 39 and 40,
Further, thread grooves 43 and 44 are formed in the outer cylindrical surfaces 37 and 38, respectively, as follows. In other words, the thread grooves 39 and 40 are formed on the inner cylindrical surfaces 35 and 36 in opposite directions from the intermediate exhaust chambers 31 and 32, and in the inner walls 27 and 28, respectively. and second intermediate exhaust chambers 41, 42 formed so as to communicate the outer cylinder surfaces 37, 38.
It will be drilled towards. Moreover, the screw grooves 43, 44
are bored on the outer cylindrical surfaces 37, 38 in opposite directions from the second intermediate exhaust chambers 41, 42 toward the back pressure side exhaust chamber 45 of the vacuum exhaust chamber 11 communicating with the discharge hole 5. Ru.

前述のように流路が構成されているため、前記
回転円筒13が回転すると、前記中間排気室3
1,32で分子流域にある気体が、回転円筒13
に引摺られて、先ず内筒面35,36上に形成さ
れているねじ溝39,40の中を第2中間排気室
41,42に向つて排気されるとともに、更に第
2中間排気室41,42にある気体は、同じく回
転円筒13に引摺られて、外筒面37,38上に
形成されているねじ溝43,44の中を背圧側排
気室45に向つて排気されていく点は、従来のね
じ溝分子ポンプと同じ排気原理であるが、本発明
ではこれらのねじ溝が前述した如く多条に穿設さ
れる。
Since the flow path is configured as described above, when the rotating cylinder 13 rotates, the intermediate exhaust chamber 3
The gas in the molecular region at 1 and 32 moves into the rotating cylinder 13
first, the inside of the thread grooves 39, 40 formed on the inner cylinder surfaces 35, 36 is exhausted toward the second intermediate exhaust chambers 41, 42, and further the second intermediate exhaust chambers 41, 42 are exhausted. 42 is similarly dragged by the rotating cylinder 13 and exhausted toward the back pressure side exhaust chamber 45 through the thread grooves 43 and 44 formed on the outer cylinder surfaces 37 and 38. Although the evacuation principle is the same as that of the conventional thread groove molecular pump, in the present invention, these thread grooves are formed in multiple lines as described above.

尚、第1図において、本発明の一実施例とし
て、前記内筒面35,36、外筒面37,38に
それぞれ穿設されるねじ溝39,40,43,4
4の深さが一定にして示してあるが、前記内筒面
35,36上に形成されるねじ溝39,40につ
いては、第2中間排気室41,42に、又外筒面
37,38上に形成されるねじ溝43,44につ
いては、背圧側排気室45に、それぞれ向うにつ
れて、それぞれのねじ溝の深さが順次浅くなるに
穿設してもよい。
In addition, in FIG. 1, as an embodiment of the present invention, thread grooves 39, 40, 43, 4 are bored in the inner cylinder surfaces 35, 36 and the outer cylinder surfaces 37, 38, respectively.
4 is shown with a constant depth, but the thread grooves 39, 40 formed on the inner cylinder surfaces 35, 36 are provided in the second intermediate exhaust chambers 41, 42, and in the outer cylinder surfaces 37, 38. The thread grooves 43 and 44 formed on the top may be formed so that the depth of each thread groove becomes shallower toward the back pressure side exhaust chamber 45.

以上により、回転円板12と0.3〜0.5mmの間隔
で相対している二つの内壁27,28に穿設した
らせん溝29,30に沿つて、外周から内周へ排
気するらせん溝分子ポンプに於て、前記らせん溝
29,30を多条に、かつ該多条のらせん溝(例
えば29,29′,29″,29)を形成する溝
山上に、半径流ラビリンスシール溝(例えば3
4,34′,34″,34)をそれぞれ穿設する
とともに、更に、前記回転円板12の両面吐出口
側で、該回転円板12と一体構造とした回転円筒
13を、前記内壁27,28内で、該内壁27,
28に穿設した多条のねじ溝つき外筒面37,3
8と内筒面35,36に相対して0.2〜1mmの間
隔を隔てた状態で、高速に回転させることによ
り、排気する多条ねじ溝ポンプを形成してなる多
条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプが高真空側段と
して構成される。
As described above, a helical groove molecular pump that exhausts air from the outer circumference to the inner circumference along the helical grooves 29 and 30 bored in the two inner walls 27 and 28 facing the rotating disk 12 at an interval of 0.3 to 0.5 mm is created. The spiral grooves 29, 30 are multi-striped, and radial labyrinth seal grooves (eg, three
4, 34', 34'', 34), and furthermore, a rotating cylinder 13 integrally constructed with the rotating disk 12 is provided on the inner wall 27, Within 28, the inner wall 27,
Outer cylinder surface 37, 3 with multiple thread grooves drilled in 28
8 and the inner cylindrical surfaces 35 and 36 with an interval of 0.2 to 1 mm and rotated at high speed to form a multi-thread groove pump that exhausts air. The pump is configured as a high vacuum side stage.

次に、低真空側段ベーン真空ポンプの構成を説
明する。45はオイルケースで、前記レフトハウ
ジング2にガスケツト80を介してボルト81に
よつて固着される。46は前記オイルケース45
とレフトハウジング2とによつて形成される油溜
めである。48はベーン真空ポンプシリンダで、
第4図に示す如く排出口47を有している。この
排出口47は大気圧背圧下にある。また、前記ベ
ーン真空ポンプシリンダ48には前述した吸入口
7を有している。49は前記ベーン真空ポンプシ
リンダ48の側面カバープレートである。前記油
溜め46内には、ベーン真空ポンプシリンダ48
と側面カバープレート49が、前述したインタメ
デイエイトハウジング4と共に、前記レフトハウ
ジング2にボルト50によつて固着されている。
そして前記ベーン真空ポンプシリンダ48の内面
には、第4図で示す如く、偏心しかつ微少な隙間
をもつて該ベーン真空ポンプシリンダ48の内面
に接するように回転子51を設ける。この回転子
51には、摺動翼52が遠心方向へ摺動自在に取
付けてある。53はベーン真空ポンプの駆動軸で
あり、54は前記回転子51をベーン真空ポンプ
の駆動軸53に嵌合するキーである。
Next, the configuration of the low vacuum side stage vane vacuum pump will be explained. An oil case 45 is fixed to the left housing 2 with a gasket 80 and a bolt 81. 46 is the oil case 45
This is an oil reservoir formed by the left housing 2 and the left housing 2. 48 is a vane vacuum pump cylinder,
As shown in FIG. 4, it has a discharge port 47. This outlet 47 is under atmospheric back pressure. Further, the vane vacuum pump cylinder 48 has the above-mentioned suction port 7. 49 is a side cover plate of the vane vacuum pump cylinder 48. Inside the oil reservoir 46 is a vane vacuum pump cylinder 48.
A side cover plate 49 and the intermediate housing 4 described above are fixed to the left housing 2 by bolts 50.
As shown in FIG. 4, a rotor 51 is provided on the inner surface of the vane vacuum pump cylinder 48 so as to be eccentric and in contact with the inner surface of the vane vacuum pump cylinder 48 with a small gap. A sliding blade 52 is attached to the rotor 51 so as to be slidable in the centrifugal direction. 53 is a drive shaft of the vane vacuum pump, and 54 is a key for fitting the rotor 51 to the drive shaft 53 of the vane vacuum pump.

このベーン真空ポンプ機構は、従来のゲーデタ
イプベーン真空ポンプと同じ構成にほかならず、
前記回転子51が第4図において矢印の方向に回
転するにつれて、ベーン真空ポンプの吸入口7に
通ずるベーン真空ポンプシリンダ48と回転子5
1との間に形成される排気空間55が摺動翼52
によつて掃引されて排気作用を行うもので、本高
真空ポンプにおける低真空側段ベーン真空ポンプ
として配置される。
This vane vacuum pump mechanism has the same configuration as the conventional Goede type vane vacuum pump.
As the rotor 51 rotates in the direction of the arrow in FIG.
The exhaust space 55 formed between the sliding blade 52 and
It performs an evacuation action by being swept by the pump, and is arranged as a low-vacuum side vane vacuum pump in this high-vacuum pump.

次に、前記インタメデイエイトハウジング4内
に穿設された空間部56には、前記多条ねじ溝つ
きらせん溝分子ポンプの駆動軸14のレフトハウ
ジング2側端部に形成された歯車23と、前記ベ
ーン真空ポンプの駆動軸53の高真空側段多条ね
じ溝つきらせん溝分子ポンプ側端部に形成された
歯車57とが噛合わされて、駆動力を前記ベーン
真空ポンプの駆動軸53から多条ねじ溝つきらせ
ん溝分子ポンプの駆動軸14へ伝える変速機構が
構成される。
Next, in the space 56 bored in the intermediate housing 4, a gear 23 formed on the left housing 2 side end of the drive shaft 14 of the multi-thread grooved helical groove molecular pump, The drive shaft 53 of the vane vacuum pump is meshed with a gear 57 formed at the end of the high vacuum side multi-threaded spiral groove molecular pump side, thereby transmitting driving force from the drive shaft 53 of the vane vacuum pump. A speed change mechanism for transmitting information to the drive shaft 14 of the helical groove molecular pump with threaded grooves is constructed.

尚、前記インタメデイエイトハウジング4に於
て、58は冷却水通路であり、59,60は該冷
却水通路58の冷却水の洩れ防止のOリング、6
1はベーン真空ポンプの排気空間55の大気圧に
対する密封のためのOリングであり、又62は前
記空間部56への潤滑油供給口である。
In the intermediate housing 4, 58 is a cooling water passage, 59 and 60 are O-rings for preventing leakage of cooling water in the cooling water passage 58, and 6
1 is an O-ring for sealing the exhaust space 55 of the vane vacuum pump against atmospheric pressure, and 62 is a lubricating oil supply port to the space 56.

又、63は前記軸受17に対する回転軸シール
で、メカニカルシールが配置され、冷却水噴出ノ
ズル22から冷却孔21へ供給される冷却水の軸
シールを行う。
Reference numeral 63 denotes a rotary shaft seal for the bearing 17, on which a mechanical seal is arranged, and performs shaft sealing of the cooling water supplied from the cooling water jetting nozzle 22 to the cooling hole 21.

更に、64は前記インタメデイエイトハウジン
グ4の貫通孔6と多条ねじ溝つきらせん溝分子ポ
ンプの吐出孔5連結部との大気圧に対する真空密
封を行うOリングである。
Furthermore, 64 is an O-ring that performs vacuum sealing against atmospheric pressure between the through hole 6 of the intermediate housing 4 and the connecting portion of the discharge hole 5 of the multi-thread grooved spiral groove molecular pump.

その他、65は前記排気空間55の大気圧に対
する密封のためのOリングであり、66と67は
ベーン真空ポンプの駆動軸53を側面カバープレ
ート49とインタメデイエイトハウジング4で支
承する軸受であり、68,69,70は同じくベ
ーン真空ポンプの駆動軸53の軸封のオイルシー
ル、71は前記オイルケース45の大気排出口で
ある。
In addition, 65 is an O-ring for sealing the exhaust space 55 against atmospheric pressure, 66 and 67 are bearings that support the drive shaft 53 of the vane vacuum pump with the side cover plate 49 and intermediate housing 4; Numerals 68, 69, and 70 are oil seals for the drive shaft 53 of the vane vacuum pump, and 71 is an atmospheric exhaust port of the oil case 45.

次に本発明の一実施例では、低真空側段ベーン
真空ポンプ機構に一段ベーン真空ポンプを例にと
つて説明したが、これを二段ベーン真空ポンプ構
造にしたものとしても、同じく実現可能であるこ
とは図示するまでもなく明らかであろう。又、本
発明の一実施例では、高真空側段多条ねじ溝つき
らせん溝分子ポンプの駆動軸14と低真空側段ベ
ーン真空ポンプの駆動軸53との間の伝動変速機
構として、第1図で示す如く、歯車伝動変速機構
の例をとつて説明したが、第5図のように高真空
側段多条ねじ溝つきらせん溝分子の駆動軸14に
嵌合固定されたプーリ72がベルト73を介して
ベーン真空ポンプの駆動軸53に嵌合固定された
プーリ74に駆動力を伝えるベルト伝動変速機構
を構成する場合も同じく実現可能である。更に、
本発明の一実施例において、駆動軸14の回転軸
シールとして、磁気流体シール15,16を用い
て説明したが、オイルシール、メカニカルシール
等でもよい。
Next, in one embodiment of the present invention, a single-stage vane vacuum pump was used as an example of the low-vacuum side vane vacuum pump mechanism, but it is equally possible to implement this with a two-stage vane vacuum pump structure. It is obvious that there is no need to illustrate this. Further, in one embodiment of the present invention, a first transmission transmission mechanism between the drive shaft 14 of the high-vacuum side multi-thread grooved helical groove molecular pump and the drive shaft 53 of the low-vacuum side vane vacuum pump is provided. As shown in the figure, the explanation has been given using an example of a gear transmission transmission mechanism. It is also possible to configure a belt transmission transmission mechanism that transmits driving force to a pulley 74 fitted and fixed to the drive shaft 53 of the vane vacuum pump via the drive shaft 53 of the vane vacuum pump. Furthermore,
In one embodiment of the present invention, the magnetic fluid seals 15 and 16 are used as the rotary shaft seals of the drive shaft 14, but oil seals, mechanical seals, etc. may also be used.

以上の如き構成に於て、その作用は次の通りと
なる。
In the above configuration, the operation is as follows.

(A) 被排気系からの高真空側段多条ねじ溝つきら
せん溝分子ポンプ機構への気体の流れが分子流
領域の場合;すなわち、らせん溝29,30、
ねじ溝39,40,43,44のそれぞれを流
れる気体の平均自由行程がそれらの溝29,3
0,39,40,43,44の深さよりも大き
い場合から説明する。
(A) When the gas flow from the evacuated system to the helical groove molecular pump mechanism with multiple thread grooves on the high vacuum side stage is in the molecular flow region; that is, the helical grooves 29, 30,
The mean free path of the gas flowing through each of the thread grooves 39, 40, 43, 44 is
The case where the depth is greater than 0, 39, 40, 43, and 44 will be explained.

低真空側段ベーン真空ポンプの駆動軸53を外
部の適当な駆動源により付勢すると、該ベーン真
空ポンプの駆動軸53に形成された歯車57と高
真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの駆
動軸14に形成された歯車23とを介して、駆動
力が高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポン
プの駆動軸14へ伝達される。この場合、高真空
側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの駆動軸
14の回転数は6000rpm以上で、又低真空側段ベ
ーン真空ポンプの駆動軸53は2000rpm前後でそ
れぞれ作動させるので、上述した動力伝達は増速
を伴うものである。高真空側段多条ねじ溝つきら
せん溝分子ポンプの駆動軸14と一体構造にある
回転円板12が、該回転円板12と0.2〜1mm程
度の間隙で相対している二つの内壁27,28に
穿設したらせん溝29,30と同じ方向に、上述
したように、ベーン真空ポンプの駆動軸53から
動力伝達機構を通して高速に回転するように付勢
されると、被排気系から吸入口3を経て侵入した
気体は、回転円板12に引摺られてらせん溝2
9,30の中を中間排気室31,32に向つて圧
縮排気される。第3図に示すように、本実施例で
は、らせん溝29,30と半径流ラビリンスシー
ル溝34,75とも各4条に穿設されるが(3
0,75は第3図において鏡面対象形のため
略)、各条とも作用は同じであることはいうまで
もない。尚、らせん溝29,30による排気効率
は、半径流ラビリンスシール溝34,75によつ
て半径流方向の逆流もれが減少することにより高
められるとともに、半径流ラビリンスシール溝3
4,75それ自体に於ても、回転円板12に引摺
られて逆流もれ気体を中間排気室31,32に向
つて補促排気する作用を併せもつ。
When the drive shaft 53 of the low-vacuum side vane vacuum pump is energized by an appropriate external drive source, the gear 57 formed on the drive shaft 53 of the vane vacuum pump and the high-vacuum side multi-threaded helical groove molecule The driving force is transmitted to the drive shaft 14 of the high vacuum side multi-threaded helical groove molecular pump through the gear 23 formed on the drive shaft 14 of the pump. In this case, the rotation speed of the drive shaft 14 of the high-vacuum side multi-threaded helical groove molecular pump is 6000 rpm or more, and the drive shaft 53 of the low-vacuum side vane vacuum pump is operated at around 2000 rpm, so the above-mentioned This power transmission is accompanied by an increase in speed. A rotating disk 12 that is integrated with the drive shaft 14 of the high-vacuum side-stage multi-threaded helical groove molecular pump has two inner walls 27 facing the rotating disk 12 with a gap of about 0.2 to 1 mm, As described above, when the drive shaft 53 of the vane vacuum pump is urged to rotate at high speed through the power transmission mechanism in the same direction as the spiral grooves 29 and 30 formed in the The gas that entered through 3 is dragged by the rotating disk 12 and enters the spiral groove 2.
9 and 30 are compressed and exhausted toward intermediate exhaust chambers 31 and 32. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the spiral grooves 29, 30 and the radial labyrinth seal grooves 34, 75 are each formed in four grooves (3
0 and 75 are omitted because they are mirror symmetrical in FIG. 3), and it goes without saying that each strip has the same effect. Note that the exhaust efficiency by the spiral grooves 29 and 30 is increased by reducing backflow leakage in the radial flow direction by the radial labyrinth seal grooves 34 and 75, and the radial labyrinth seal groove 3
4, 75 themselves also have the function of supplementary exhausting of backflow leakage gas dragged by the rotating disk 12 toward the intermediate exhaust chambers 31, 32.

次に、回転円板12と一体構造にある回転円筒
13が該回転円筒13と0.2〜1mm程度の間隙で
相対している内筒面35,36に穿設したねじ溝
39,40に沿つて回転すると、前記中間排気室
31,32に圧縮排気されてきた気体は、回転円
筒13に引摺られてねじ溝39,40の中を第2
中間排気室41,42へ圧縮排気される。更に、
前記回転円筒13と0.3〜1mm程度の間隙で相対
している外筒面37,38に穿設したねじ溝4
3,44に沿つても、同じく回転円筒13に引摺
られて第2中間排気室41,42から背圧側排気
室45へそれぞれ圧縮排気される。更に、尚背圧
側排気室45は、貫通孔20を介して高真空側段
多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの吐出口5と
連通しているので、圧縮排気されてきた被排気気
体は該吐出口5に到達する。
Next, the rotating cylinder 13, which is integrated with the rotating disk 12, is rotated along the threaded grooves 39 and 40 formed in the inner cylinder surfaces 35 and 36 facing the rotating cylinder 13 with a gap of about 0.2 to 1 mm. When it rotates, the gas compressed and exhausted into the intermediate exhaust chambers 31 and 32 is dragged by the rotating cylinder 13 and flows through the thread grooves 39 and 40 into the second
The gas is compressed and exhausted to intermediate exhaust chambers 41 and 42. Furthermore,
Thread grooves 4 bored in outer cylinder surfaces 37 and 38 facing the rotating cylinder 13 with a gap of about 0.3 to 1 mm.
3 and 44 as well, they are similarly dragged by the rotating cylinder 13 and compressed and exhausted from the second intermediate exhaust chambers 41 and 42 to the back pressure side exhaust chamber 45, respectively. Furthermore, the back pressure side exhaust chamber 45 communicates with the discharge port 5 of the high vacuum side multi-thread grooved spiral groove molecular pump through the through hole 20, so that the compressed and exhausted gas is It reaches the discharge port 5.

一方、ベーン真空ポンプは、周知されるよう
に、被排気系へ油蒸気が一部逆流することは避け
られないが、本発明によれば、この逆流油蒸気
が、インタメデイエイトハウジング4の貫通口6
と、多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの背圧側
排気室45を介して、前記ねじ溝43,44、更
には第2中間排気室41,42を経てねじ溝3
9,40へ侵入するが、多条ねじ溝のラビリンス
シール効果と多条ねじ溝分子ポンプ効果の2点に
より、逆流は阻止され、再び低真空側段ベーン真
空ポンプの吸入口7へ圧縮排気される。特にこの
逆流油蒸気は、空気や水よりも分子量が大きい炭
素数が4〜5以上の炭化水素化合物を主成分とす
るものであるので、分子ポンプが重い分子程圧縮
比が大きくなるという特性により、この排気作用
は有効に行われ、清浄な真空が達成される。尚、
回転円筒13には非粘着性の4フツ化レジンのコ
ーテイングを施してあるので、油蒸気の付着によ
る回転円板12へのオイルクリーピングが防止さ
れ、常に清浄な真空が生成される。
On the other hand, in vane vacuum pumps, as is well known, it is inevitable that some oil vapor will flow back into the system to be evacuated, but according to the present invention, this backflow oil vapor can be Mouth 6
and the thread groove 3 via the back pressure side exhaust chamber 45 of the multi-thread grooved helical groove molecular pump, the thread grooves 43 and 44, and further the second intermediate exhaust chambers 41 and 42.
9 and 40, but the backflow is prevented by the labyrinth seal effect of the multi-thread groove and the multi-thread groove molecular pump effect, and the air is again compressed and evacuated to the suction port 7 of the low-vacuum side vane vacuum pump. Ru. In particular, this backflow oil vapor is mainly composed of hydrocarbon compounds with 4 to 5 or more carbon atoms, which have a larger molecular weight than air or water, so the molecular pump has a characteristic that the heavier the molecule, the higher the compression ratio. , this evacuation action is carried out effectively and a clean vacuum is achieved. still,
Since the rotating cylinder 13 is coated with a non-adhesive tetrafluoride resin, oil creeping to the rotating disk 12 due to adhesion of oil vapor is prevented, and a clean vacuum is always generated.

次に、高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子
ポンプの吐出口5へ圧縮排気されてきた気体は、
インタメデイエイトハウジング4の貫通口6を介
して、低真空側段ベーン真空ポンプ吸入口7より
吸入され、従来からあるベーン真空ポンプの排気
作用と同じく、ベーン真空ポンプシリンダ48と
回転子51の排気室55間が摺動翼52によつて
掃引されて排気口47と大気排出孔71を介して
大気へ排気されていく。尚、前記高真空側段多条
ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの駆動軸14の大
気圧に対する真空軸封として、漏洩量10-8std
c.c./sec(He)以下の磁気流体シール15と16
が使用されていること、及び該駆動軸14を支承
する軸受17,18が大気圧側に配置されて軸受
潤滑剤による真空度低下をきたすことがないこと
の2点により、前記背圧側排気室45は、回転中
でもほぼベーン真空ポンプの到達真空度近くに保
持することが出来る。即ち、ベーン真空ポンプ一
段構成であれば10-1〜10-2Torr台、二段構成であ
れば10-3〜10-4Torr台が保持される。
Next, the gas that has been compressed and exhausted to the discharge port 5 of the high-vacuum side multi-thread grooved spiral groove molecular pump is
The air is sucked in from the low vacuum side vane vacuum pump suction port 7 through the through hole 6 of the intermediate housing 4, and the vane vacuum pump cylinder 48 and rotor 51 are evacuated, similar to the exhaust action of conventional vane vacuum pumps. The space between the chambers 55 is swept by the sliding blades 52, and the air is exhausted to the atmosphere through the exhaust port 47 and the atmosphere exhaust hole 71. In addition, as a vacuum shaft seal against the atmospheric pressure of the drive shaft 14 of the high-vacuum side stage multi-threaded helical groove molecular pump, the leakage amount is 10 -8 std.
Magnetic fluid seals 15 and 16 below cc/sec (He)
The back pressure side exhaust chamber 45 can maintain the vacuum level close to the ultimate vacuum of the vane vacuum pump even during rotation. That is, if the vane vacuum pump has a single-stage configuration, a value of 10 -1 to 10 -2 Torr is maintained, and if it has a two-stage configuration, a value of 10 -3 to 10 -4 Torr is maintained.

次に、ライトハウジング1に形成した冷却水噴
出ノズル22は、外部から冷却用の水を駆動軸1
4に穿設された冷却孔21に供給し、磁気流体シ
ール15と16で発生する摩擦熱と、回転円板1
2と回転円筒13で発生する気体の若干の圧縮熱
を除去するものである。
Next, a cooling water jet nozzle 22 formed in the light housing 1 supplies cooling water from the outside to the drive shaft 1.
4, the frictional heat generated by the magnetic fluid seals 15 and 16 and the rotating disk 1
2 and the rotating cylinder 13 to remove some of the compression heat of the gas.

又、インタメデイエイトハウジング4に形成し
た冷却水通路58は、冷却用の水を外部から供給
され、インタメデイエイトハウジング4とレフト
ハウジング2の冷却ならびにベーン真空ポンプシ
リンダ48等の冷却に寄与するものであり、ベー
ン真空ポンプの高速回転と高真空到達とを有利に
するように作用している。
Further, the cooling water passage 58 formed in the intermediate housing 4 is supplied with cooling water from the outside, and contributes to cooling the intermediate housing 4 and the left housing 2 as well as the vane vacuum pump cylinder 48 and the like. This functions to make it advantageous for the vane vacuum pump to rotate at high speed and achieve high vacuum.

以上により、分子流域に於て、高真空側段に多
条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプを、低真空側段
にベーン真空ポンプを直列に配置した二段構造ポ
ンプの作用を述べたが、このポンプの特性につい
て若干敷衍する。
As described above, we have described the operation of a two-stage pump in a molecular flow area, in which a multi-threaded spiral groove molecular pump is arranged in series in the high vacuum side stage and a vane vacuum pump in series in the low vacuum side stage. Let's elaborate a little on the characteristics of the pump.

(1) 多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプでの圧縮
仕事について; 今、多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの吸入
口3で、吸入圧P1の気体が、らせん溝29,3
0、ねじ溝39,40,43,44に沿つて順次
圧縮されて、吐出孔5でP2までに圧縮されて吐出
される。この時の圧縮仕事は、吸入気体がP1→P2
と断熱圧縮を受けた時の仕事Wに相当し、 である。ここで、Kは比熱の比、V1は吸入圧P1
の時の気体の容積である。本多条ねじ溝つきらせ
ん溝分子ポンプ機構は、ねじ溝29,30、らせ
ん溝39,40,43,44とも10mm前後以上の
深さで設計されるので、被排気気体の平均自由工
程(N2,O2等)からみて、背圧側排気室45が
10-3Torr台に保持され始めて分子ポンプとして
働く。すなわち10-2Torr以下の低真空度の時
は、分子ポンプとしては殆んど作動することな
く、従つて、アイドリング運転となるので、発熱
も無視しうることはいうまでもない。分子ポンプ
として作動する場合は、P1は10-3Torr台以上の
高真空の値をとるので、前記(イ)式でWは極めて小
さい数値になり、非常に高い排気効率をもつポン
プが構成される。尚、発熱も極めて小さく、これ
については第5の改良点で詳述した。
(1) About compression work in a helical groove molecular pump with multiple threads; Now, at the suction port 3 of the helical groove molecular pump with multiple threads, gas with a suction pressure P 1 is flowing through the spiral grooves 29, 3.
0, is sequentially compressed along the thread grooves 39, 40, 43, and 44, and is compressed to P2 at the discharge hole 5 and discharged. At this time, the compression work of the intake gas is P 1 → P 2
corresponds to the work W when subjected to adiabatic compression, It is. Here, K is the ratio of specific heat, V 1 is the suction pressure P 1
is the volume of gas when . Since the Honda thread grooved helical groove molecular pump mechanism is designed with a depth of approximately 10 mm or more for the screw grooves 29, 30 and the spiral grooves 39, 40, 43, and 44, the mean free path (N 2 , O2 , etc.), the back pressure side exhaust chamber 45 is
It begins to be held on a 10 -3 Torr platform and acts as a molecular pump. In other words, at low vacuum levels of 10 -2 Torr or less, the molecular pump hardly operates and therefore runs in idling mode, so it goes without saying that heat generation can be ignored. When operating as a molecular pump, P 1 takes a high vacuum value of 10 -3 Torr or higher, so in equation (a) above, W becomes an extremely small value, and a pump with extremely high pumping efficiency is constructed. be done. Incidentally, the heat generation is also extremely small, and this was detailed in the fifth improvement point.

(2) 多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプでの排気
速度について; 1条のねじ溝及びらせん溝分子ポンプの排気速
度S0は、隙間からの洩れを考えない場合、周知さ
れるように次式で表わされる。
(2) Regarding the pumping speed of a helical groove molecular pump with multiple thread grooves; As is well known, the pumping speed S0 of a single thread groove and spiral groove molecular pump is as follows, if leakage from the gap is not considered. It is expressed by the formula.

S0=bhu/2 …(ロ) ここで、bはらせん溝又はねじ溝29,30,
39,40,43,44の幅、hはらせん溝又は
ねじ溝29,30,39,40,43,44の深
さ、そしてuは回転円板12又は回転円筒13の
周速である。本多条ねじ溝つきらせん溝分子ポン
プでは、第1,2,3,4の改良点の項で述べた
ような手段で前記(ロ)式に於て、b,h,uをとも
に大きく取れるようになつたことと条数を増加さ
せることにより、従来実用的でないとされていた
排気速度を実用的レベルとされている100/sec
以上に設計出来ることが可能となつた。
S 0 =bhu/2...(b) Here, b is the spiral groove or thread groove 29, 30,
39, 40, 43, 44, h is the depth of the spiral groove or screw groove 29, 30, 39, 40, 43, 44, and u is the circumferential speed of the rotating disk 12 or rotating cylinder 13. In the present helical groove molecular pump with multi-thread thread grooves, b, h, and u can all be increased in the above equation (b) by the means described in the sections 1, 2, 3, and 4 improvements. By increasing the number of threads and increasing the number of threads, the pumping speed, which was previously thought to be impractical, has been reduced to a practical level of 100/sec.
It has become possible to design more than this.

尚、このときの低真空側段ベーン真空ポンプの
排気特性について以下につけ加える。一般に、高
真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子に於て、
P1,V1を吸入口3での圧力、体積流量とし、
P2,V2を吐出口5での圧力、体積流量とする
と、排気される気体の質量は、吸入口3と吐出口
5では等しいから、次の関係が成立する。
In addition, the exhaust characteristics of the low-vacuum side-stage vane vacuum pump at this time will be added below. Generally, in a helical groove molecule with a high vacuum side multi-thread groove,
Let P 1 and V 1 be the pressure and volumetric flow rate at the suction port 3,
If P 2 and V 2 are the pressure and volumetric flow rate at the discharge port 5, the mass of the exhausted gas is equal at the suction port 3 and the discharge port 5, so the following relationship holds true.

/P=V/V …(ハ) P/Pは本ポンプの圧縮比で、前述したように10
3 台の値が確保出来るので、V/Vも同じく103台と
な り、吐出口5での体積流量V2も吸入口3での体
積流量V1に比し極めて小さい値をとる。例えば
/P=1000とすると、V2=V/1000となる
。従つて、 この場合、ベーン真空ポンプの排気速度として
は、V1=6000/分とすれば、V2=6/分以
上であれば理論的には良い。実際には、二段直列
配置に於けるベーン真空ポンプは、100/分以
上が通例配置されるので、被排気系が分子流域に
ある場合の排気の場合に、ベーン真空ポンプは高
真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの排
気作用に支障をきたすことはない。
P 2 /P 1 =V 1 /V 2 ...(c) P 2 /P 1 is the compression ratio of this pump, and as mentioned above, 10
Since a value of 3 units can be secured, V 1 /V 2 is also 10 3 units, and the volumetric flow rate V 2 at the discharge port 5 also takes an extremely small value compared to the volumetric flow rate V 1 at the suction port 3. For example, if P 2 /P 1 =1000, then V 2 =V 1 /1000. Therefore, in this case, assuming that V 1 =6000/min, the pumping speed of the vane vacuum pump is theoretically good if V 2 =6/min or more. In reality, vane vacuum pumps in a two-stage series arrangement are usually arranged at a rate of 100/min or more. This does not interfere with the pumping action of the multi-thread grooved helical groove molecular pump.

(3) 多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプでの到達
真空度について; ねじ溝39,40,43,44及びらせん溝分
子ポンプの到達真空度r0は、隙間からの洩れを考
えない場合、周知されるように次式で表わされ
る。
(3) Regarding the ultimate vacuum level of a helical groove molecular pump with multiple thread grooves; The ultimate vacuum level r 0 of the thread grooves 39, 40, 43, 44 and the spiral groove molecular pump is as follows, without considering leakage from the gaps: As is well known, it is expressed by the following equation.

r0=exp〔θ/hLu〕 …(ニ) ここで、θは気体の摩擦に関した定数、hはら
せん又はねじ溝29,30,39,40,43,
44の深さ、Lはらせん又はねじ溝29,30,
39,40,43,44の長さ、そしてuは回転
円板12又は回転円筒13の周速である。本多条
ねじ溝つきらせん溝分子ポンプは隙間が大きいの
で、前記(ニ)式をそのまま適用出来ないが、第1,
2,3,4の改良点の項で述べたような手段を講
じることにより、背圧10-3Torr台で、10-6Torr
台の到達真空度が可能である。
r 0 = exp [θ/hLu] ...(d) Here, θ is a constant related to gas friction, and h is the spiral or thread groove 29, 30, 39, 40, 43,
44 depth, L is a spiral or thread groove 29, 30,
39, 40, 43, and 44, and u is the circumferential speed of the rotating disk 12 or the rotating cylinder 13. Since the gap is large in the helical groove molecular pump with Honda thread groove, the above formula (d) cannot be applied as is, but the first,
By taking the measures described in sections 2, 3, and 4 for improvements, the back pressure can be reduced to 10 -6 Torr at a level of 10 -3 Torr.
The ultimate vacuum level of the table is possible.

(B) 次に、被排気系からの高真空側段多条ねじ溝
つきらせん溝分子ポンプ機構への気体の流れが
粘性流域の場合;すなわち、らせん溝29,3
0、ねじ溝39,40,43,44のそれぞれ
を流れる気体の平均自由行程がそれらの溝2
9,30,39,40,43,44の深さより
も小さい場合について説明する。
(B) Next, when the gas flow from the evacuated system to the high-vacuum side multi-thread grooved helical groove molecular pump mechanism is in a viscous region; that is, the helical grooves 29, 3
0, the mean free path of the gas flowing through each of the thread grooves 39, 40, 43, and 44 is
A case where the depth is smaller than 9, 30, 39, 40, 43, and 44 will be explained.

低真空側段ベーン真空ポンプの駆動軸53を外
部の適当な駆動源により付勢すると、該ベーン真
空ポンプの駆動軸53に形成された歯車57と高
真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの駆
動軸14に形成された歯車23とを介して、駆動
力が高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポン
プの駆動軸14へ伝達され、回転円板12と回転
円筒13が高速に回転するが、高真空側段多条ね
じ溝つきらせん溝分子ポンプでは、気体の流れが
粘性流であるので、周知されるように被排気系か
ら吸入口3を経て侵入した気体を圧縮して排気さ
せることは出来ない。この場合には、高真空側段
多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプは、その吐出
口5が低真空側段ベーン真空ポンプの吸入口7と
直列に連絡しているので、低真空側段ベーン真空
ポンプによる圧縮、排気作用に於ける気体の通路
となるのみである。すなわち、低真空側段ベーン
真空ポンプの駆動に伴い、被排気系から高真空側
段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの吸入口3
へ入つた被排気気体は、圧縮作用を受けることな
く、高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポン
プを通過し、インタメデイエイトハウジング4の
貫通口6を介して、低真空側段ベーン真空ポンプ
の吸入口7より吸入されて、従来からあるベーン
真空ポンプの排気作用と同じように、ベーン真空
ポンプシリンダ48と回転子51の間の排気室間
55が摺動翼52によつて掃引されて排出口47
と大気排出口71を介して大気へ排気されてい
く。
When the drive shaft 53 of the low-vacuum side vane vacuum pump is energized by an appropriate external drive source, the gear 57 formed on the drive shaft 53 of the vane vacuum pump and the high-vacuum side multi-threaded helical groove molecule The driving force is transmitted to the drive shaft 14 of the high-vacuum side stage multi-threaded helical groove molecular pump through the gear 23 formed on the drive shaft 14 of the pump, and the rotating disk 12 and rotating cylinder 13 move at high speed. However, in a high-vacuum side stage multi-threaded helical groove molecular pump, the gas flow is a viscous flow, so as is well known, the gas that enters from the pumped system through the suction port 3 is compressed. It is not possible to exhaust the air. In this case, the high-vacuum side multi-threaded helical groove molecular pump has its discharge port 5 connected in series with the suction port 7 of the low-vacuum side vane vacuum pump. It only serves as a gas passage for the compression and exhaust operations of the vacuum pump. That is, as the low-vacuum side vane vacuum pump is driven, the suction port 3 of the high-vacuum side multi-threaded helical groove molecular pump is
The gas to be exhausted passes through the high-vacuum side multi-thread grooved helical groove molecular pump without being compressed, and passes through the through hole 6 of the intermediate housing 4 to the low-vacuum side vane. The air is sucked in through the suction port 7 of the vacuum pump, and the space between the exhaust chambers 55 between the vane vacuum pump cylinder 48 and the rotor 51 is swept by the sliding blades 52, similar to the exhaust action of conventional vane vacuum pumps. Exhaust port 47
and is exhausted to the atmosphere via the atmosphere exhaust port 71.

以上により、粘性流域に於て、高真空側段に多
条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプを、低真空側段
にベーン真空ポンプを直列に配置した二段構造ポ
ンプの排気作用を述べたが、このポンプの特性に
ついて若干敷衍する。
As described above, in a viscous flow region, we have described the pumping action of a two-stage pump with a multi-threaded helical groove molecular pump arranged in series on the high vacuum side stage and a vane vacuum pump arranged in series on the low vacuum side stage. Let me elaborate a little on the characteristics of this pump.

(1) 多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプでの圧縮
仕事について; 粘性流の場合、本ポンプは上述したように圧縮
仕事はないとみなせるので、前記(イ)式でP/P
1と なり、かつW≒0である。従つて、発熱の問題は
ない。尚、分子流域と粘性流域の中間の領域とな
る0.1〜10Torr付近については若干の圧縮仕事が
なされるが、これについても第5の改良点で詳述
したように、発熱について問題はない程度の小さ
い値に抑えることが出来るし、更に前記冷却孔2
1への冷却水が駆動軸14と一体構造となつた回
転円板12と回転円筒13の冷却をも行つてお
り、圧縮仕事からくる発熱の問題はない。
(1) Regarding compression work in a helical groove molecular pump with multiple threads; In the case of viscous flow, this pump can be considered to have no compression work as mentioned above, so in equation (a) above, P 2 /P 1
1, and W≈0. Therefore, there is no problem of heat generation. Note that some compression work is done in the region between 0.1 and 10 Torr, which is the intermediate region between the molecular region and the viscous region, but as detailed in the fifth improvement point, there is no problem with heat generation. It is possible to suppress the value to a small value, and furthermore, the cooling hole 2
1 also cools the rotating disk 12 and rotating cylinder 13, which are integrated with the drive shaft 14, so there is no problem of heat generation due to compression work.

(2) 多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプでの排気
抵抗について; 今からに、高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝
分子ポンプの回転円板12と回転円筒13が停止
している場合を仮定して、低真空側段ベーン真空
ポンプの吸入口7での排気速度をS0、高真空側段
多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの吸入口3で
の有効排気速度をS1、そして高真空側段多条ねじ
溝つきらせん溝分子ポンプの被排気気体に対する
通路としてのコンダクタンスをC1とすると、 1/S=1/C+1/S …(ホ) となり、有効排気速度S1は、低真空側段ベーン真
空ポンプの排気速度S0より小さくなる。これに対
し、本発明では、先ず第5の改良点で前述したよ
うに、多条にかつ横断面積の大きい溝を設計する
ということと、第1,2の改良点で前述したよう
に、隙間の拡大を可能にしたという2点により、
粘性流域での前記コンダクタンスC1をベーン真
空ポンプの排気速度S0に対して実用上差しつかえ
ない程度の大きさに出来るようになつた。すなわ
ち、前記(ホ)式でC1≫S0となり、S1≒S0に出来る
ようになつた。さらに、発明者による実験によれ
ば、本構成の二段構造ポンプに於ては、高真空側
段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプの回転円板
12、回転円筒13ともに、低真空側段ベーン真
空ポンプと同時に作動し高速回転しているので、
粘性流領域にあつてもらせん溝29,30、ねじ
溝39,40,43,44にそつて若干の気体の
輸送作用が派生されることを確認している。従つ
て、この場合、高真空側段多条ねじ溝つきらせん
溝分子ポンプは、低真空側段ベーン真空ポンプに
対してブースタポンプとして作用することにな
り、有効排気速度S1は、コンダクタンスC1を大
きくすることと併せ、低真空側段ベーン真空ポン
プの排気速度S0を実質上損なわない範囲に十分余
裕をもつて設計出来ることを確認した。
(2) Regarding exhaust resistance in a helical groove molecular pump with multiple threads and grooves; From now on, if the rotating disk 12 and rotating cylinder 13 of the high vacuum side stage multi-thread and grooved helical groove molecular pump are stopped. Assuming that, the pumping speed at the suction port 7 of the low-vacuum side vane vacuum pump is S 0 , the effective pumping speed at the suction port 3 of the high-vacuum side multi-threaded spiral groove molecular pump is S 1 , If the conductance of the high-vacuum side stage multi-threaded helical groove molecular pump as a passage for the gas to be pumped is C 1 , then 1/S 1 = 1/C 1 + 1/S 0 (E), and the effective exhaust The speed S 1 will be less than the pumping speed S 0 of the low vacuum side stage vane vacuum pump. In contrast, in the present invention, first, as mentioned above in the fifth improvement point, grooves with multiple grooves and a large cross-sectional area are designed, and as mentioned in the first and second improvement points, the gap Due to the two points that made it possible to expand the
It has become possible to make the conductance C 1 in the viscous region so large that it is practically acceptable for the pumping speed S 0 of the vane vacuum pump. That is, in the above equation (E), C 1 ≫S 0 , and S 1 ≈S 0 can now be satisfied. Furthermore, according to experiments conducted by the inventor, in the two-stage pump having the present configuration, both the rotary disk 12 and the rotary cylinder 13 of the high-vacuum side stage multi-threaded helical groove molecular pump, the low-vacuum side stage Since it operates at the same time as the vane vacuum pump and rotates at high speed,
It has been confirmed that even in the viscous flow region, some gas transport action is derived along the spiral grooves 29, 30 and thread grooves 39, 40, 43, 44. Therefore, in this case, the high-vacuum side-stage multi-threaded helical groove molecular pump acts as a booster pump for the low-vacuum side-stage vane vacuum pump, and the effective pumping speed S 1 is equal to the conductance C 1 It was confirmed that, in addition to increasing , it is possible to design the pump with sufficient margin without substantially impairing the pumping speed S 0 of the low-vacuum side vane vacuum pump.

以上により、被排気系から高真空側段多条ねじ
溝つきらせん溝分子ポンプへの気体の流れが、分
子流の場合でも粘性流の場合でも、低真空側段ベ
ーン真空ポンプとの直列二段配置構造に於て、単
一駆動源により同時に駆動させ、連続的に有効に
排気出来る二段構造ポンプが実現可能となつた。
As a result of the above, the gas flow from the high-vacuum side multi-threaded helical groove molecular pump to the high-vacuum side stage multi-threaded helical groove molecular pump can be controlled by two stages in series with the low-vacuum side vane vacuum pump, whether in the case of molecular flow or viscous flow. With this arrangement, it has become possible to realize a two-stage pump that can be simultaneously driven by a single drive source and can effectively exhaust air continuously.

ところで、第6図には、排気速度200/分の
ベーン真空ポンプの排気速度曲線の一例が示して
ある。また、第7図には、高真空側段多条ねじ溝
つきらせん溝分子ポンプの設計排気速度6000/
分、低真空側段ベーン真空ポンプの設計排気速度
200/分での本発明高真空ポンプの排気速度曲
線の一例が示してある。
Incidentally, FIG. 6 shows an example of an evacuation speed curve of a vane vacuum pump with an evacuation speed of 200/min. In addition, Fig. 7 shows the design pumping speed of 6000 /
min, design pumping speed of low vacuum side vane vacuum pump
An example of the pumping speed curve of the high vacuum pump of the invention at 200/min is shown.

以上の如く本発明によれば次の効果が得られ
る。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

1 従来のベーン真空ポンプだけでは10-4Torr
以上の高真空度を得ることは不可能であること
は勿論、単一駆動源のポンプでその到達真空度
を10-4Torr以下に有効かつ簡単な操作で可能
にするものは未開発にあつた。本発明によれ
ば、大気圧背圧下で760Torrから10-6Torr台ま
での広い範囲に亘つて連続的に排気が可能な単
一駆動源の高真空ポンプが得られる。
1.10 -4 Torr with conventional vane vacuum pump alone
It goes without saying that it is impossible to obtain a vacuum higher than 10 -4 Torr, and no pump with a single drive source that can effectively and easily reduce the vacuum to less than 10 -4 Torr has yet to be developed. Ta. According to the present invention, a high vacuum pump with a single driving source capable of continuously evacuation over a wide range from 760 Torr to 10 -6 Torr level under atmospheric pressure back pressure can be obtained.

2 本発明によれば、高真空側段多条ねじ溝つき
らせん溝分子ポンプも、低真空側段ベーン真空
ポンプも完全に機械的な機構で排気するので、
不慮の圧力上昇(極端な場合大気圧突入)に対
しても油拡散ポンプやイオンポンプのように支
障をきたすことはないし、又駆動と同時に排気
作用が始まるので、油拡散ポンプにみられるよ
うな加熱準備時間の必要がなく、制御性にすぐ
れた高真空ポンプが得られる。
2. According to the present invention, both the high-vacuum side stage multi-threaded spiral groove molecular pump and the low-vacuum side stage vane vacuum pump are evacuated by a completely mechanical mechanism.
Unlike oil diffusion pumps and ion pumps, there is no problem with unexpected pressure rises (in extreme cases, atmospheric pressure intrusion), and the exhaust action starts at the same time as the pump is driven, so it is not as difficult as oil diffusion pumps. A high vacuum pump with excellent controllability can be obtained without the need for heating preparation time.

3 本発明によれば、高真空側段に多条ねじ溝つ
きらせん溝分子ポンプが配置されるので、従来
ベーン真空ポンプや油拡散ポンプにみられる油
蒸気の被真空系への逆流の現象はなく、所謂ハ
イドロカーボンフリーの清浄真空が得られる。
3. According to the present invention, a spiral groove molecular pump with multi-thread grooves is arranged in the high vacuum side stage, so the phenomenon of backflow of oil vapor into the vacuum system, which is observed in conventional vane vacuum pumps and oil diffusion pumps, can be avoided. Therefore, a so-called hydrocarbon-free clean vacuum can be obtained.

4 本発明によれば、低真空側段ベーン真空ポン
プの排気速度の傾向は、第6図に例示する排気
速度曲線にみられる如く、10-1〜10-2Torrより
高真空の領域では排気速度が急激に低下する
が、高真空側段に多条ねじ溝つきらせん溝分子
ポンプがメカニカルブースタポンプとして配置
されるので、10- 1〜10-2Torrより高真空の中間
流域から分子流域の領域では、排気速度が大き
く向上し、これと組合せた本発明高真空ポンプ
の排気速度曲線の傾向としては、第7図に例示
するようになる。すなわち、760〜10-1
10-2Torrの粘性流域では、前記低真空側段ベ
ーン真空ポンプが効率的に作動し、10-1
10-2Torr以下の中間流域から分子流域では、
高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポンプ
が効率的に作動することにより、全体として
760Torrから10-6Torr台まで連続的に高い効率
で排気出来る高真空ポンプが構成される。
4 According to the present invention, the tendency of the pumping speed of the low-vacuum side vane vacuum pump is that, as shown in the pumping speed curve illustrated in FIG . Although the speed decreases rapidly, a multi-thread grooved spiral groove molecular pump is placed in the high vacuum side stage as a mechanical booster pump, so the speed is lower than 10 - 1 to 10 -2 Torr from the middle region to the molecular region of high vacuum. In this region, the pumping speed is greatly improved, and the tendency of the pumping speed curve of the high vacuum pump of the present invention in combination with this is illustrated in FIG. That is, 760 ~ 10 -1 ~
In a viscous flow region of 10 -2 Torr, the low vacuum side stage vane vacuum pump operates efficiently and
In intermediate to molecular basins below 10 -2 Torr,
The efficient operation of the high-vacuum side-stage multi-threaded helical groove molecular pump enables the overall
It consists of a high vacuum pump that can continuously pump air from 760 Torr to 10 -6 Torr with high efficiency.

5 本発明によれば、高真空側段多条ねじ溝つき
らせん溝分子ポンプは、従来のらせん溝分子ポ
ンプやねじ溝分子ポンプに比べて、排気速度が
大きく、又回転部分と固定壁の隙間も大きくな
り、信頼性が高められて、実用的な分子ポンプ
とすることができた。
5. According to the present invention, the high-vacuum side-stage multi-threaded helical groove molecular pump has a higher pumping speed than conventional helical groove molecular pumps and thread groove molecular pumps, and also reduces the gap between the rotating part and the fixed wall. It also became larger and more reliable, making it a practical molecular pump.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係る高真空ポンプ
の駆動軸中心部に於ける駆動軸に平行な全体の縦
断面図、第2図は第1図に於ける一構成部品とし
ての高真空側段多条ねじ溝つきらせん溝分子ポン
プの駆動軸の斜視図、第3図は第1図に於ける一
構成部品としての高真空側段多条ねじ溝つきらせ
ん溝分子ポンプのライトハウジングの断面図、第
4図は第1図矢示A−A′線に沿つて切断した断
面図、第5図は第1図に於ける伝動変速機構を変
形して示した全体の縦断面図、第6図は一般のベ
ーン真空ポンプの排気速度曲線図、そして第7図
は本発明に係る高真空ポンプの排気速度曲線図で
ある。 5……吐出口、7……吸入口、12……回転円
板、13……回転円筒、14,53……駆動軸、
15,16……磁気流体シール、17,18……
軸受、27,28……内壁、29,30……らせ
ん溝、34……半径流方向ラビリンスシール溝、
35……内筒面、37……外筒面。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the entire high vacuum pump parallel to the drive shaft at the center of the drive shaft according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a height view of one component in FIG. A perspective view of the drive shaft of a helical groove molecular pump with multiple threads and grooves on the vacuum side; FIG. 3 is a light housing of the helical groove molecular pump with multiple threads and grooves on the high vacuum side as a component of FIG. 1; FIG. 4 is a sectional view taken along the arrow A-A' line in FIG. , FIG. 6 is an evacuation speed curve diagram of a general vane vacuum pump, and FIG. 7 is an evacuation speed curve diagram of a high vacuum pump according to the present invention. 5... Discharge port, 7... Suction port, 12... Rotating disk, 13... Rotating cylinder, 14, 53... Drive shaft,
15, 16... Magnetic fluid seal, 17, 18...
Bearing, 27, 28... Inner wall, 29, 30... Spiral groove, 34... Radial flow direction labyrinth seal groove,
35... Inner cylinder surface, 37... Outer cylinder surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 回転円板と僅かの間隔で相対している二つの
内壁に穿設したらせん溝に沿つて外周から内周へ
排気する高真空側段らせん溝分子ポンプに於て、
前記らせん溝を多条にかつ該多条のらせん溝を形
成する溝山上に、半径流方向ラビリンスシール溝
をそれぞれ穿設し、前記回転円板と該回転円板と
相対する内壁との間隔を0.2〜1mmにすると共
に、前記回転円板の両面吐出口側で該回転円板と
一体構造とした回転円筒を、前記内壁内で内壁に
穿設した多条のねじ溝つき内筒面と外筒面に相対
して0.2〜1mmの間隔を隔てた状態で高速に回転
することにより、排気を行う多条ねじ溝つきポン
プを形成するとともに、該一体構造にある回転円
板と回転円筒の駆動軸を支承する軸受を回転軸シ
ールの大気圧側に配置して、多条ねじ溝つきらせ
ん溝分子ポンプを構成し、該ポンプの吐出口と低
真空側段ベーン真空ポンプ機構の吸入口を直結し
て、分子ポンプとベーンポンプの二段直列排気機
構とし、両駆動軸を適当な伝導力変速機構で結合
して単一駆動源により作動させ、前記ベーンポン
プの吐出口から大気に760Torrから10-6Torr台ま
で連続的に排気を行うことを特徴とする高真空ポ
ンプ。
1. In a high-vacuum side helical groove molecular pump that exhausts air from the outer circumference to the inner circumference along the helical grooves bored in two inner walls facing the rotating disk at a small distance,
A plurality of the spiral grooves are provided, and labyrinth seal grooves in the radial flow direction are formed on the groove ridges forming the multiple spiral grooves, and an interval between the rotating disk and an inner wall facing the rotating disk is set. 0.2 to 1 mm, and a rotating cylinder integrally constructed with the rotating disk on both sides of the rotating disk on the side of the discharge ports on both sides thereof. By rotating at high speed with an interval of 0.2 to 1 mm relative to the cylindrical surface, a pump with multiple threads and grooves for exhausting air is formed, and the rotating disk and rotating cylinder in the integrated structure are driven. A bearing that supports the shaft is placed on the atmospheric pressure side of the rotary shaft seal to form a multi-thread grooved helical groove molecular pump, and the pump's discharge port is directly connected to the suction port of the low vacuum side vane vacuum pump mechanism. Then, a two-stage series exhaust system consisting of a molecular pump and a vane pump is used, and both drive shafts are connected by a suitable transmission force transmission mechanism to operate from a single drive source, and the air is discharged from 760 Torr to 10 -6 from the discharge port of the vane pump. A high vacuum pump that is characterized by continuous evacuation up to the Torr level.
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JPH0778399B2 (en) * 1985-08-14 1995-08-23 株式会社大阪真空機器製作所 Screw groove type vacuum pump
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