JPS6229678Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、機械的に気体分子を吹き飛ばして超
高真空を得ることができるようにしたターボ分子
ポンプに関するものである。

ターボ分子ポンプは、通常、駆動軸の先端部に
固着したロータの外周に多数枚のロータ羽根を設
けるとともに、このロータを囲繞するケーシング
の内周に前記ロータ羽根に隣接する多数枚のステ
ータ羽根を設けておき、前記駆動軸を前記ロータ
と一体に高速回転させることによつて前記ケーシ
ング内に存在する気体分子に軸心方向の流れを発
生させて排気を行なうようにした真空ポンプであ
る。しかして、この種のポンプの駆動軸は、例え
ば、数万〜10万rpm保度にまで達する超高速で運
転されるものであるため、該駆動軸を支持する軸
受部からかなり多量の熱が発生する。他方、この
種のポンプにおいては後述するとおり、駆動軸に
潤滑油の供給系路を設けて軸受への潤滑油により
冷却をも兼ねて行なわせているが、これでは冷却
が十分ではなく、そのため、特に上方の軸受部の
熱が駆動軸の先端部を介してロータに伝達され該
ロータが100℃前後に加熱されているのが現状で
ある。ところが、ロータが加熱されこのように高
温度になると該ロータ近傍の気体分子の運動速度
が上昇してロータとの相対速度が減少するため排
気特性が悪化するという不都合がある。

本考案はこのような事情に着目してなされたも
ので、ヒートパイプを駆動軸の先端部より駆動軸
内の油供給系路内に垂設したものである。そして
前記軸受で発生し前記駆動軸の先端部を通して前
記ロータに伝わらんとする熱を前記ヒートパイプ
を介して前記油供給系路内を流れる潤滑油内に放
散させることによつて、ロータの加熱を抑制し排
気特性の悪化を防止することができるようにした
ターボ分子ポンプを提供するものである。

以下、本考案の一実施例を図面を参照し説明す
る。

モータ１によつて超高速で回転駆動される駆動
軸２を、モーータフレーム３に設けた第１の軸受
４と、このモータフレーム３を支えるベースフレ
ーム５に設けた第２の軸受５とによつて支持して
いる。そして、この駆動軸２の先端部２ａにロー
タ６を固着している。ロータ６は前記モータ１の
上半部を囲繞する円筒状のもので、その外周に
は、多数枚のロータ翼７ａ…を円周方向に等角間
隔をあけて配列してなるロータ翼群７を多段に設
けている。また、下端部を前記ベースフレーム５
に気密に連着させて前記ロータ６を囲繞する円筒
状のケーシング８を設け、このケーシング８の内
周に、多数枚のステータ翼９ａ…を円周方向に等
角間隔をあけて配列してなるステータ翼群９を前
記ロータ翼群７，７間にそれぞれ位置させて多段
に設けている。そして、このケーシング８の上端
開口部を吸気口１１とするとともに、前記ベース
フレーム５に排気口１２を設けている。

さらに、このポンプにおいては前述したとおり
前記駆動軸２の内部に油流通路１３が、その始端
を該駆動軸２の基端部に開口させるとともに終端
を前記軸受４，５の近傍部に開口させた状態で形
成されている。具体的には、前記油流通路１３
は、下端を前記駆動軸２の下端面に開口させ、か
つ上端部を前記軸受４付近にまで延出させて該駆
動軸２の軸心部に形成された幹油通路１４と、こ
の幹油通路１４を前記軸受４，５の近傍部にそれ
ぞれ開口させる枝油通路１５，１６とからなる。
そして、前記幹油通路１４の下端部には上方に向
つて漸次内径が増大するテーパ部１４ａが形成さ
れている。なお、前記駆動軸２の下端部は取外し
可能なノズル部２ｂとなつており、このノズル部
２ｂ内に前記幹油通路１４のテーパ部１４ａが形
成されている。また、前記駆動軸２の真下には、
前記油流通路１３とともに油供給系路１７を構成
する油タンク１８を配設しており、前記駆動軸２
のノズル部２ｂの先端は該油タンク１８内に貯留
した潤滑油１９の油面下に没入させてある。

さて、この考案によれば、駆動軸２内にヒート
パイプ２０を、その軸心を該駆動軸２の軸心に一
致させて配置している。すなわち、ヒートパイプ
２０は、密封された円管の内周に焼結金属等によ
り作られた多孔性のウイツクを設け、このウイツ
クに液相の作動流体を含浸させてなる周知な構成
のものである。そして、このヒートパイプ２の吸
熱端部２０ｂを前記駆動軸２の上方先端部内に埋
設するとともに、放熱端部２０ａを前記幹油通路
１４の上端近傍部分に位置させている。

このような構成のものであれば、駆動軸２を高
速で回転させると、油流通路１３の始端部内、つ
まり幹油通路１４の下端部内に存在する潤滑油１
９が遠心作用を受け、テーパ部１４ａの内周面に
案内されて上方へ付勢される。そのため、油タン
ク１８内の潤滑油１９が自動的に油流通路１３の
幹油通路１４内に導入され、該幹油通路１４に連
通する枝油通路１５，１６を通して軸受４，５に
遂次供給されるわけであるが、本考案によればロ
ータ６を固着した駆動軸２の先端部２ａ内にヒー
トパイプ２０を埋設し、このヒートパイプ２０の
放熱端部２０ａを前記油流通路１３内にまで延出
させているので、軸受４部分で発生し駆動軸２の
先端部２ａを通してロータ６に伝わらんとする熱
を前記ヒートパイプ２０を介して油流通路１３内
に導き、該油流通路１３内を流れる潤滑油１９内
に放散させることがきる。そのため、軸受４部分
で発生する熱によつてロータ６が加熱されるとい
う不都合を有効に抑制して排気特性の悪化を防止
することができるものである。換言すれば、軸受
を冷却するために潤滑油を多量に供給したり、格
別な空冷フアン等を設けたりすることなしに高い
排気性能を維持することができるものである。

なお、前記ヒートパイプ２０は、前記駆動軸２
とともに超高速で回転するため、このヒートパイ
プ２０内の作動流体には遠心力が作用することに
なるが、そのために伝熱作用が損なわれることは
ない。すなわち、前記ヒートパイプ２０は、その
軸心を駆動軸２の軸心に一致させて設けているた
め、ウイツクに含浸させた液相の作動流体は、円
管の内周面に沿つて同一厚さの層状になろうとす
る。そのため、焼結金属等のように遠心力を受け
ても変形を生じないウイツクに非圧縮性の液相作
動流体を十分に含浸させたヒートパイプ２０を使
用すれば、十分な伝熱作用が得られる。具体的に
説明すれば、駆動軸２が回転すると、ヒートパイ
プ２０内の液相の作動流体が遠心力を受けるが、
その作動流体の量が十分であると、円管内周に沿
つて設けたウイツクに液相の作動流体が上、下均
等に含浸した状態となる。ここの状態でロータ６
を支持する駆動軸２の上方先端部２ａが加熱され
ると、その熱がヒートパイプ２０の吸熱端部２０
ｂに伝達される。その結果、その吸熱端部２０ｂ
において、液相の作動流体が蒸発潜熱を奪いなが
ら蒸発し、ヒートパイプ２０の軸心中空部に蒸気
（気相の作動流体）が補充される。一方、ヒート
パイプ２０の放熱端部２０ａは、幹油通路１４を
流れる潤滑油によつて冷却されるため、ヒートパ
イプ２０の軸心中空部に存在する蒸気は、この放
熱端部２０ａにおいて凝結し液相の作動流体に戻
る。しかして、液相の作動流体は、吸熱端部２０
ａにおいて遂次減少し、放熱端部２０ｂにおいて
遂次増大することになるが、液相の作動流体には
毛細管現象による力だけでなく、遠心力によつて
液相の作動流体を円管の内周面に沿う同一厚さの
層状にしようとする力が働くため、ウイツク内に
は放熱端部２０ａから吸熱端部２０ｂに向かう流
れが生成される。そのため、吸熱端部２０ｂにお
ける吸熱作用と、放熱端部２０ａにおける放熱作
用とが連続して営まれ、前記ロータ６が有効に冷
却される。なお、ヒートパイプ２０の軸心中空部
に存在する蒸気には、粘性により回転力が付与さ
れるため、該ヒートパイプ２０内における蒸気が
遠心力を受けて若干希薄になることは否めない
が、このヒートパイプ２０の軸心中空部は、駆動
軸２の軸心部分に位置する空間であるため、この
空間内の蒸気圧がゼロになるほどの強大な遠心力
は作用し得ない。よつて、以上説明した伝熱作用
は、駆動軸２が数万から10万rpm程度の超高速で
回転した場合でも損なわれることはない。

また、この種ターボ分子ポンプの油通路１４
は、上側の軸受をも潤滑するために駆動軸２のか
なり上方位置にまで設けてある。そのため、駆動
軸２の上方先端部２ａと前記油通路１４との間に
設けるヒートパイプ２０は比較的短寸なものでよ
く、簡単な構成により、軸受４からロータ６に伝
達されようとする熱を効果的に潤滑油内に戻すこ
とができる。

本考案は、以上のようであるから、簡単な構成
によつてロータの加熱を効果的に抑制し、排気特
性の悪化の防止することができるターボ分子ポン
プを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す正断面図、第
２図は同実施例の要部を示す断面図である。 ２……駆動軸、４，５……軸受、６……ロー
タ、１３……油流通路、１７……油供給系路、１
８……油タンク、１９……潤滑油、２０……ヒー
トパイプ、２０ａ……放熱端部、２０ｂ……吸熱
端部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上方先端部にロータを固着した駆動軸を上下の
   軸受により回転自在に支持するとともに、この駆
   動軸の軸心部にその下端から上側の軸受近傍にま
   で至る油流通路を形成しておき、この駆動軸を高
   速回転させてポンプ機能を発揮させる際に、下方
   油タンクの潤滑油を前記油流通路を通して前記各
   軸受に遂次供給するようにしたターボ分子ポンプ
   において、前記駆動軸内にヒートパイプを、その
   軸心を該駆動軸の軸心に一致させて配置し、この
   ヒートパイプの吸熱端部を該駆動軸の上方先端部
   に埋設するとともに放熱端部を前記油流通路内に
   位置させたことを特徴とするターボ分子ポンプ。