JPS6361799A - タ−ボ分子ポンプ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はターボ分子ポンプに関し、特に超高真空を得る
ための真空ポンプとして用いられる。

〔従来技術の問題点〕

従来より、超高真空用のポンプとしてターボ分子ポンプ
を用いることば知られている。この種のターボ分子ポン
プは、動翼を高速回転させ、ケーシング内の分子を捕捉
し、その分子をケーシングの導出孔側に向けて飛び出さ
せるようにするものである。この種のターボ分子ポンプ
では、−旦ケーシング内に流入した分子が、再び翼部の
間より流出することがないようにすることが必要である
。

すなわち、排気速度及び最大圧縮比は、翼部の開口断面
積に、より大きな影響を受ける。換言すれば、翼の節弦
比Ｓ。と、翼角αによって大きな影響を受ける。

この翼の節弦比Ｓ。ば、第３図及び第４図に示ずように
、翼４５及び５５の幅長さＣと、翼根元部４６，５６、
及び翼先端部４７．５７との間の平均間隔で−（３を十
Ｓｒ）との関係によって得られる。

この排気速度を大きくするためには、５ｏ＝１゜０〜１
．５．α−２０°〜３０°　くらいにすることが望まし
い。また、圧縮比を大きくするためには、節弦比Ｓ。を
より小さくし、傾斜角αを１０°〜２０°の範囲にする
ことが望ましい。

上述の望ましい節弦比を得るためには、第３図に示すよ
うに、翼部４５．５５の特に根元部においては、隣接す
る翼部４５．５５が重なり合うようにすることが望まし
い。

しかしながら、このように根元部が重なり合うようにし
た翼部を形成するのは、翼部を円柱部材より放電加工等
により切削しなければ成形することができない。すなわ
ち、第３図の様な形状の翼部を得るためには、製作コス
トが高くかかり、ターボ分子ポンプ全体の価格を上昇さ
せてしまうという問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、ターボ分子
ポンプの排気速度及び最大圧縮比を高めつつ、かつター
ボ分子ポンプの製作を安価に行なえるようにすることを
目的とする。

〔構成及び作動〕

上記目的を達成するため、本発明のターボ分子ポンプで
は、翼部を板状の金属部材を塑性変形することにより成
形する。さらに、本発明のターボ分子ポンプでは、節弦
比を所定値にして、排気速度、最大圧縮比を大きくする
ために、一対の翼部を重ね合わせることにより、ＩＭｉ
の動翼を形成する。そしてこの動翼をケーシング内で高
速回転させることにより、気体分子の排気を行う。

〔実施例〕

以下、本発明ターボ分子ポンプの一実施例を図に基づい
て説明する。

第１図中、１はケーシングで、高真空に耐え得る金属材
料、例えばステンレス等により形成される。このケーシ
ング１には、内部に円筒状の作動室１００が形成されて
いる。作動室１００の図中上側面には、導入孔１０１が
開口している。この導入孔１０１には保護フィルタ１０
５が配設されている。

ケーシングの内部には、シャフト６が軸受１３゜１４に
より回転自在に配設されている。シャフト６は、三層交
流モータ８の回転力を受けて、ケーシング１内を高速回
転するものである。このシャフト６の回転数は、２００
００ｒｐｍ以上となり、さらに高速時には５００００ｒ
ｐｍ程度まで回転数が上昇する。そのため軸受１．３．
１４は高速回転に耐え得るものとしである。軸受として
は、図示のポールヘアリング１３．１４に代え、磁気軸
受を用いてもよい。なお、軸受１４はモータハウジング
１５に固定されている。また、他方の軸受１３は、モー
タハウジング１５に固定された支持板１２に固定されて
いる。

ケーシング１のうち、作動室１００の図中下方には、導
出孔１０３が形成されており、この導出孔１０３には排
気管１Ｇが連結している。さらに、ケーシング１の作動
室１００内面には、静翼３５が多数枚配設されている。

各静翼の間は、スペーサ３６により所定間隔が保たれて
いる。なお、静Ｒ３５は、チタン合金等の高真空に耐え
得る金属を曲げ成形等塑性加工して形成している。

シャフト６には、ロータ２がナツト７によって固定され
ている。従って、ロータ２ばシャフト６と一体的に高速
回転する。このロータ２の外周には、ねじ部２１が形成
されており、このねじ部に多数のリングスペーサ３がね
し止めされている。

各リングスペーサの間には、動翼２５が表示されている
。換言すれば、多数の動翼部２５はリングスペーサ３に
よりロータ２に固着され、かつ相互に所定間隔が保たれ
るようになっている。

第２図は、この動翼部を示す斜視図である。すなわち、
内周部にねじ部３１を形成したスペーサ３の間に動翼２
５が挾持される。本例のポンプでは、動翼はチタン合金
等の塑性変形が容易で、かつ高真空に強い金属材料製の
板部材より、曲げ成形により形成している。

ここで、動翼２５を一枚の板部材より曲げ成形により形
成しようとすれば、第５図及び第６図図示のような形状
となる。すなわち、翼部５５の根元部５６においては、
隣接する翼部５５を重ね合わせることができない。その
ため、翼根元部５６においても、隣接する翼部５５間に
間隙が生じてしまう。このことは、翼部５５の間の開口
面積が大きくなることとなり、ひいては節弦比Ｓ０も大
きくなってしまう。

したがって、単に動翼部２５を金属材料の板部材により
塑性変形により形成しようとしたのでは、ターボ分子ポ
ンプの圧縮比及び排気速度を高くすることができないこ
とになる。

そこで、本例のターボ分子ポンプでは、第７図及び第８
図に示すように、一対の翼部材を重ね合わせて一組の動
翼２５を形成するようにする。すなわち、アッパーブレ
ード４、及びロアプレート５をそれぞれチタン合金等の
金属材料により塑性加工により成形し、この両プレート
４．５をリンゲスペーサ３によって挟み込むようにする
。このように、一対の翼部により、−組の動翼２５を形
成すれば、第７図に示すように、その根元部４６゜５６
においても、隣接するアッパーブレード４゜ロアプレー
ト５に重ね合わせる２００を設げることができる。この
ことは、ひいては隣接するアッパーブレード４、ロアプ
レート５間の開口面積２０１を小さくすることができる
。そのため、第７図に示す本例の動翼では、節弦比Ｓ。

を小さくすることができる。

なお、第７図図示例では、ロアプレート５とアッパーブ
レード４とは、同一の形状をしている。

そのため、作成に対しては同一の型部材等により、アッ
パーブレード４とロアプレート５と形成することが可能
となる。そのため、本例の動翼２５は、その成形コスト
を大幅に低減させることができる。

ただ、本例の動翼２５では、ロアプレートの根元部５６
のうち、傾斜方向の下方側５８と、アッパーブレード４
の根元部４６のうぢ、傾斜方向のの上方側４９との間の
重ね合わせは可能である。

（ＱＳ ところが、ロアプレート５の根元部５６のうち、傾斜方
向の前方側５９と、アッパーブレード４の根元部４６の
うち、傾斜方向の下方側４８との間には重ね合わせ部２
００を設けることはできない。

この様な不具合をなくすため、第９図及び第１０図に示
す様に、アッパーブレード４の根元部４６のうち、傾斜
方向の下方側４８に切欠き部を形成してもよい。このよ
うに、切欠き部を形成すれば、このアッパーブレード４
の根元部４６の傾斜方向下方４８においても重ね合わせ
部２００を設けることができる。従って第９図に示す様
に、隣との間で等しくすることができる。　（不等ピッ
チでは、開口面積が大きいものと小さいものが交互に発
生し、全体の平均として、切欠き部を有する場合の開口
面積と等しくなる） このように、動翼２５を一対のロアプレート５゜アッパ
ーブレード４とから形成するようにしたため、節弦比は
以下のように小さくすることができる。−例として、排
気速度３００７！／ｓｅｃ　、圧縮比１０８以上とし、
動１２５の先端部の直径１２０■、動翼２５の根元部の
直径を８５ｍ＋＋とし、かつ複数設けられた動翼のうち
、導入孔１０１に近い側の部分の動５（２５の翼角αを
３０°とし、導出孔１０３例の動Ｒ２５の翼部αを１５
°とする。

また、１段の動翼の翼枚数を１８枚とする。この場合、
動翼の幅Ｃを１６龍とすれば、この動翼２５の節弦比Ｓ
。の平均値は、約１．１となる。

一方、上述の第５図、第６図に示した１枚の板からなる
動翼では、動翼の幅Ｃは動Ｒ２５の根元部の直径と翼枚
数により決まり、本例では最大でも１４．８　ｍｍであ
るため、節弦比は約１．２となる。

この計算例より明らかなように、本例のように２枚のブ
レード４．５より動Ｒ２５を形成するようにすれば、圧
縮比等を高くするごとかできる。

次に上記構成よりなるポンプの作動について説明する。

図示しない電源より、三層交流モータ８に通電されると
、モータ８はシャツｌ−６をケーシング１内で高速回転
させる。この回転数は、５００ｏｏｒｐｍ程度まで上げ
られる。このシャフト６の回転を受け、ロータ２が作動
室１００内で回転する。ここで、ロータ２は、動Ｒ２５
が固定されており、一方ケーシング１には静翼３５が固
定されているため、動翼２５は静翼３５と所定間隙を保
ちながら高速回転することになる。

動翼２５には、所定の翼角αが設けられているため、ケ
ーシング１内に流入した分子を捕捉し、導出孔１０３側
へ流出させることになる。すなわち分子は所定角度によ
ってケーシング１内に流入するが、動翼が高速回転して
いるため、分子は動翼２５の図中下面側に捕獲されるこ
ととなる。そして、動翼２５は傾斜しているため、動翼
に捕獲された分子はさらに下方向側へ流れることとなる
。

このようにして、分子は第１図中下方向側に押しやられ
、所定の圧縮比でもって導出孔１０３側へ飛び出ずこと
となる。

そして本例のポンプでは、上述したように動翼２５の節
弦比を小さくすることができるので、このポンプ作用を
良好に行うことができる。

第１１図及び第１２図は、本発明ポンプの他の例を示す
。この例では、ポンプ効率をさらに向」ニさせるため、
動翼２５の上下端部２６．２７を切り取ったものである
。これにより、動翼２５の翼幅を所定値としつつ、かつ
動翼の全体としての高さを減少させることができる。そ
の結果、さらにポンプの作動効率を向上させることが可
能である。

第１３図は本発明圧！ｉＩ機のさらに他の例を示すもの
である。この例では、ロータ２を多数のリングスペーサ
３により形成している。すなわち、リングスペーサ３の
所定位置には通し穴３３を形成しておき、この通し穴３
３内にスルーポルｌ−１８゜１９を通す。そして、図中
最も上方のリングスペーサ１７を円盤状に形成しておき
、このリングスペーサをシャフト６にナツト７により固
定している。また、図中最下方のリングスペーサ２００
にはねし穴を設けておき、このねじ穴に上述のスルーポ
ル）１８．１９をねし止めする。第１４図は、本発明に
用いられるリングスペーサ３の他の例を示すものである
。この例では、リングスペーサの外面にねじ溝２１０を
形成する。ここで、動翼２５の根元部４６では、翼にひ
ねり角αを与えるため、ポンプ作用が減少するという欠
点があるが、本例のねじ８２１０はこの欠点を補うもの
である。

すなわち、リングスペーサ３は、ロータ２と一体に、も
しくはロータとしてシャフト６と同一回転を行うもので
ある。従って、この外周にねし溝を設ければ、このねじ
溝も翼部と同様の作動を行うことができる。

リングスペーサは第１４図中矢印Ａで示す方向に高速回
転するため、分子がねじ溝２０に捕捉されれば、分子２
１０を下方に向って飛び出させることが可能である。す
なわち、動翼２５の根元部においても、分子の流れを下
方向に規制することができる。これにより、ポンプ作用
効率がさらに向上する。

第１５図はさらに他の例を示すもので、これは静翼３５
の内周端にリング部２２０を形成したものである。この
リング２２０は第１３図に示すように、リングスペーサ
３の外周部に形成されたねし溝２１０と共に、動翼２５
根元部におけるポンプ作用の向上を図るものである。こ
のように、リング２２０を動翼２５の根元部近傍に配設
することにより、分子の圧縮洩れを低減させることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のターボ分子ポンプでは、
動翼を金属材料の板部材より塑性加工により形成するこ
ととしたため、ポンプ製造価格を大幅に低減させること
ができる。さらに、本発明のターボ分子ポンプでは、一
対の部材により動翼を組合せ形成するようにしたため、
ポンプの圧縮比等を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ポンプの一実施例を示す断面図、第２図
は第１図図示ポンプの動翼を示す斜視図、第３図は従来
のターボ分子ポンプの動翼部を示す正面図、第４図は第
３図図示動翼部の翼形状を示ず断面図、第５図は本発明
者らが発明完成段階で案出した動翼を示す正面図、第６
図は第５図図示動翼の根元部及び先端部の形状を示す断
面図、第７図は第１図図示ポンプの動翼を示す正面図、
第８図は第７図図示動翼の根元部及び先端部形状を示す
断面図、第９図は本発明ポンプの動翼の他の例を示す正
面図、第１０図は第９図図示動翼の根元部及び先端部形
状を示す断面図、第１１図は本発明ポンプの動翼のさら
に他の例を示す正面図、第１２図は第１図図示ポンプ却
元部及び先端部形状を示す断面図、第１３図は本発明ポ
ンプの他の例を示す断面図、第１４図は第１３図図示ポ
ンプのリングスペーサ形状を示す斜視図、第１５図は第
１３図図示ポンプの静翼部を示す正面図である。 １・・・ケーシング、２・・・ロータ、３・・・リング
スペーサ、４・・・アッパープレード、５・・・ロアプ
レート。 ６・・・シャフト、２５・・・動翼、３５・・・静翼、
１０１・・・導入孔、１０３・・・導出孔。 第３図 ９Ａ 第４図 第５図 Ｖ林膓訃 ＼　Ｎ　＼　＼ｌ１ｉｉｒ 第６図 第７図 第８図 第９図 ｂ 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状の作動室およびこの作動室に連通する導入孔、導
   出孔を有するケーシングと、このケーシング内に回転自
   在に配設されたロータと、このロータに固定され前記ケ
   ーシングの前記作動室内を前記ロータと共に高速回転す
   る動翼と、前記ケーシングのうち前記作動室部分に固定
   され、前記動翼と微少間隙を介して対向する静翼とを備
   え、前記動翼は金属異化部材により組成加工により形成
   すると共に、前記動翼は一対の翼部材を重ね合わせて形
   成することを特徴とするターボ分子ポンプ。