JPH02264196A

JPH02264196A - ターボ真空ポンプ

Info

Publication number: JPH02264196A
Application number: JP1083921A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okawada; 岡和田　剛; Masahiro Mase; 正弘真瀬; Seiji Sakagami; 誠二坂上; Takashi Nagaoka; 隆司長岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1990-10-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JP2585420B2

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、ターボ真空ポンプに係り、とくに高性能を可
能とするターボ真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来のターボ真空ポンプは、一般的に分子流領域で排気
性能が優れている軸流翼が使用されている。

一方、近年では、粘性流領域で大きな圧縮比が得られる
ターボ真空ポンプが使用されている。

而して従来のターボ真空ポンプに使用されている渦流ポ
ンプは、たとえば特開昭６２−２９７９６号公報に記載
されているように、翼は一般的にラジアルベーンであり
、主に遠心力の作用により渦を形成し圧縮作用を行うも
のが提案されている。

また、たとえば特開昭６２−４５９９７号公報および特
開昭６３−１４７９８９号公報に記載されているように
、翼は一般的には前向きの円弧翼であり、翼の作用によ
り流れを転向することにより渦を形成し圧縮作用を行う
ものが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記前者の従来技術は遠心力を十分に利用して圧縮作用
を行っているが、翼作用すなわち流れを転向する作用に
ついて配慮されておらず、渦巻ポンプの圧縮比を大きく
して高性能を発揮することができないという問題があっ
た。

また後者の従来技術は翼作用を十分に利用して圧縮作用
を行っているが遠心力を利用する点について配慮されて
おらず、渦流ポンプの圧縮比を大きくして高性能を発揮
することができないという問題があった。

本発明の目的は、ターボ真空ポンプを高性能に保持可能
とするターボ真空ポンプを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のターボ真空ポンプ
においては、吸気口と排気口を有するケーシング内にロ
ータと該ロータに対向するステータからなるポンプを軸
方向に複数段有し、該複数段のポンプにより吸入口から
吸込まれた気体を排気口から大気圧にて排出するターボ
真空ポンプにおいて、少なくとも一部の前記ロータの軸
方向に突出する部分に形成された翼と、該翼と軸方向に
対向する前記ステータの周囲に形成された通風路とから
なる渦流ポンプを設けたものである。

また、前記渦流ポンプの圧縮比を大きくして高性能を保
持するため、前記翼は前向きの円弧翼にて構成されたも
のである。

また、前記渦流ポンプの円板摩擦損失を小さくしモータ
容量を小さくするため、該渦流ポンプを順次異径状に複
数段構成したものである。

また、前記真空ポンプの軸方向をコンパクトに構成する
ため、前記ロータの外周にポンプを、その内周に渦流ポ
ンプを構成したものである。

また、前記真空ポンプの性能をさらに向」ニするため、
前記渦流ポンプの股間のロータとステータとのラジアル
方向の間にラビリンスシールを設けたものである。

また、高真空を得るため、前記渦流ポンプの吸入側に軸
流翼、遠心翼、ネジ溝分子翼のいずれか一つもしくは組
合せられたいずれか一方の翼車を設けたものである。

〔作　用〕

本発明においては、ロータの軸方向に突出する部分に渦
流ポンプの翼を設けているので、翼の内側および外側に
空間を設けることができる。そのため、翼の内側から外
側に通り抜ける流れを効率良く形成することができ、こ
れによって遠心力作用を十分利用することができる。

また翼としても流体に遠心方向のエネルギを与えること
ができるので、従来の渦流ポンプに比較して圧縮比を大
きくとることができこれによって高性能を保持すること
ができる。

すなわち、第６図は、本発明の渦流ポンプと従来の渦巻
ポンプの性能を比較するために行った実験結果を示す。

第６図において、■は本発明の渦流ポンプの性能を示し
、■は前記従来の特開昭６２−２９７９６号公報に記載
された渦流ポンプの性能を示し、■は前記従来の特開昭
６３−１４７９８９号公報に記載された渦流ポンプの性
能を示し、■は前記従来の特開昭６２−４５９９７号公
報に記載された渦流ポンプの性能を示す。

第６図から明らかなように、本発明の渦流ポンプは、数
百ｍＴｏｒｒ−７６０Ｔｏｒｒ　（大気圧）の広範囲の
圧力にわたって他の形式の渦流ポンプに比べ大きな圧縮
比を有し、高性能である。

〔実施例〕以下、本発明の一実施例である真空ポンプを示す第１図
乃至第３図について説明する。

第１図に示すように、ロータ１は、吸気口２と排気口１
１を備えているケーシング３内に配置され。

シャフト４に焼きはめにて固嵌支持されている。

またロータ１はその外周側には、軸方向に突き出た部分
を設け、該部分に翼５を形成している。該翼５は、第２
図に示すように、前向きの円弧翼にて構成されている。

また翼５の軸方向対向部分には、渦流ポンプステータ６
の内周に形成された通風路７が設けられ、該通風路７に
は、第２図に示すように円周方向１カ所に仕切り部８が
設けられている。該仕切り部８は、第３図に示すように
、前記ロータ１の内径側、外径側および軸方向の空間を
すべて埋めている。また該仕切り部８の回転方向Ｎの前
方には吸入口９が設けられ、回転方向後方には吐出口１
０が設けられている。上記シャフト４は、ベース１２に
支持されている軸受］３とベース１４に支持されている
軸受１５に支持されている。

軸受１３．１５の潤滑は、オイルタンク１６に貯蔵され
ている潤滑油１７をシャフト４の軸心部を通して吸い上
げることにより行われる。上記ロータ１の駆動はモータ
ケーシング１８内に固定されているモータステータ１９
と、該モータステータ１９内に遊嵌し、」１記シャフト
４に固嵌支持されたモータロータ２０とによって行われ
る。

つぎにターボ真空ポンプの動作について説明する。

ロータ１がモータロータ２０およびモータステータ１９
により高速度で駆動されると、気体分子は、渦流ポンプ
の作用により吸気口２から排気口１１に排出される。こ
の排出作用により吸気口１１と接続する真空容器（図示
せず）内を真空にすることができる。この場合、排気を
効率的に行うためには、渦流ポンプの高性能化が重要で
ある。そこで、本実施例では、ロータ１の軸方向に突き
出た部分に形成された前向きの円弧翼５と、渦流ポンプ
ステータ６の該円弧翼５と軸方向に対向する部分に設け
られた通風路７とによる渦流ポンプを設けている。この
形式の渦流ポンプでは、翼５の内側及び外側に通風路７
に接続する空間を設けることができるので、翼５の内側
から外側に向って半径方向に通り抜ける流れを効率よく
行うことができ、遠心力作用を十分に利用することがで
き、かつ前向きの円弧翼５により流れを第２図に示す矢
印方向に転向することにより気体分子にエネルギを与え
ることかできる。

したがって、本実施例による形式の渦流ポンプは、従来
の渦流ポンプに比較して圧縮比を大きくとることができ
高性能である。

また、渦流ポンプの圧縮比が大きくなると、これにとも
なってターボ真空ポンプ全体としても圧縮比が大きくな
って高性能となる。

上記に加えて、本実施例では、圧力の高い排気側で作動
する渦巻ポンプの外径を排気側にいくのにともなって小
さく形成しているので、渦流ポンプの円板摩擦損失が小
さくモータ容量も小さくできるというメリットもある。

つぎに、本発明の他の一実施例であるターボ真空ポンプ
の断面図を示す第４図について説明する。

第４図に示すように、ロータ１′は、吸気口２′を備え
るケーシング３′内に配置され、シャフト４′に焼きば
めにて固嵌支持されている。またロータ１′は、その外
周には吸気口２′側から軸流翼ロータ２１およびネジ溝
分子ポンプ２２が設けられている。上記軸流翼ロータ２
１と軸方向に対向して配置された軸流翼ステータ２３が
スペーサ２４．２５を介して渦流ポンプステータ６′に
支承されている。

さらに上記ロータ１′は、その内周側には、軸方向に突
き出た部分に翼５′を形成している。該翼５′は、第２
図に示すように前向きの円弧翼にて構成されている。上
記渦流ポンプステータ６′の翼５′と軸方向に対向する
部分には、通風路７′が設けられており、該通風路７′
には第２図に示すように、円周方向１カ所に仕切り部８
′が設けられている。該仕切り部８′は第３図に示すよ
うに上記ロータ１′の内径側、外径側および軸方向の空
間をすべて埋めている。また該仕切り部８′の回転方向
Ｎの前方には吸入口９′が設けられ、回転方向後方には
吐出口１０′が設けられている。

このように構成された渦流ポンプは複数段設置されかつ
各段は、吸気側から排気側に向って漸次その直径が小さ
くなるように形成されている。また渦流ポンプステータ
６′には、排気通路２４と、排気口１１′と、パージカ
ス流路２６、パージカスロ２６′と、冷却水ジャケット
２７と冷却水口２８とがそれぞれ設けられている。」１
記シャフト４′は、軸受押え２９を介して上記渦流ポン
プステータ６′に支承されている軸受１３′と、下ケー
シング３２に支持されている軸受１５′により支持され
ている。該軸受１３’、　１５’の潤滑は、オイルタン
ク１６′に貯蔵されている潤滑油１７′をシャフト４′
の軸心部を通して吸い上げることによって行われる。上
記ロータ１′の駆動は、シャフト４′の中央に配置され
たモータロータ２０′と、渦流ポンプステータ６′に支
持されたモータステータ１９′により行われる。

つぎにターボ真空ポンプの動作について説明する。

ロータ１′を高速度で駆動すると、軸流翼ロータ２１．
軸流翼ステータ２３、ねじ溝分子ポンプ２２および渦流
ポンプの回転により気体分子が吸気口２′から大気圧で
ある排気口１１′まで排出することができ、これによっ
て吸気口２′に接続する真空容器（図示せず）内の圧力
を超高真空にすることができる。この場合、上記排気を
効率的に行うためには、各排気要素とくに渦流ポンプの
高性能化が重要である。そこで、本実施例では、前記第
１図に示す実施例と同様にロータ１′の軸方向に突き出
た部分に形成された前向きの円弧翼５′と渦流ポンプス
テータ６′の該円弧翼５′と軸方向に対向する部分に設
けられた通風路７′とによる渦流ポンプを設けているの
で、翼５′の内側から外側に向って半径方向に通り抜け
る流れを効率よく行うことができ、遠心力作用を十分に
利用することができる。また前向きの円弧翼５′により
流れを第２図に示す矢印方向に転向することができるの
で、気体分子にエネルギを与えることができる。

したがって１本実施例による形式の渦流ポンプは、従来
の渦流ポンプに比較して圧縮比を大きくすることができ
高性能である。

また、渦流ポンプの圧縮比が大きくなると、ターボ真空
ポンプ全体としても圧縮比が大きくなり高性能になるか
、あるいは、渦流ポンプの圧縮比が大きくなった分だけ
軸流翼ロータ２１やねじ溝ポンプ２２の圧縮比に対する
負担が軽くなり、軸流翼やねじ溝ポンプの排気要素を大
排気速度のものが選択できるようになるので、ターボ真
空ポンプの排気速度を大きくすることができる。

さらに本実施例では、渦流ポンプ段は、吸気側から排気
側に向って順次その径が小さくなるように複数段設けら
れているので、渦流ポンプステータ６′を一体で形成す
ることができ、これによって組み立ても容易であるから
きわめて製作性を向上することができる。

これに加えて、渦流ポンプ段およびモータ、軸受などの
駆動部が釣鐘形のロータ１′の内側に内蔵されているの
で軸方向を非常にコンパクトに構成することができる。

つぎに本発明のさらに他の一実施例であるターボ真空ポ
ンプの断面図を示す第５図について説明する。

第５図に示すように、ロータ１′は、吸気口２Ｎを備え
るケーシング３′内に配置され、シャフト４′に焼きほ
めにて固嵌支持されている。またロータ１′は、上記吸
気口２′側には軸流翼ロータ２１′および遠心翼ロータ
３０が設けられている。上記軸流翼ロータ２１′に対し
て軸流翼ステータ２３′が配置されている。またリター
ン流路３１内には、遠心翼ステータ３２が配置されてい
る。上記ロータ１′の排気口１１′側には、軸方向に突
き出た部分に翼５“が形成さ九ている。該翼５″に軸方
向に対向する渦流ポンプステータ６′の部分には、通風
路７′が設けられている。また上記渦流ポンプステータ
６“には排気口１１′が設けられている。さらに上記翼
５′および通風路７′とから構成された渦流ポンプは複
数段設けられているとともに、吸気側から排気側に向っ
て順次その径が小さくなるように形成され、かつ、各渦
流ポンプ股間には高圧段から低圧側に気体分子の逆流を
防止するためのラビリンスシール３３が設けられている
。上記シャフト４′はベース１２′に支持されている軸
受１３′とベース１４′に支持されている軸受１５′に
支持されている。軸受１３’、　１５′の潤滑は、オイ
ルタンク１６”に貯蔵されている潤滑油１７′をシャフ
ト４′の軸心部を通って吸い」二げることにより行われ
る。上記ロータ１′の駆動は、シャフト４′の中央に配
置されたモータロータ２０′と、渦流ポンプステータ６
′に支持されたモータステータ１９′により行われる。

つぎにターボ真空ポンプの動作について説明する。

ロータ１″がモータロータ２０′′およびモータステー
タ１９′により高速度で駆動されると、気体分子は軸流
翼ロータ２１′、遠心翼ロータ３０および渦流ポンプの
回転により吸気口９′から排気口１１′に排出される。

この排気作用により吸気口９”に接続する真空容器（図
示せず）内を超高真空にすることができる。

この排気を効率的に行うために前記実施例で説明したよ
うに、とくに渦流ポンプの性能を向上することが必要で
ある。

そこで、本実施例では、前記実施例で説明した高性能の
渦流ポンプを使用しているのみでなく、渦流ポンプを使
用しているのみでなく、渦流ポンプの各段間に高圧段側
から低圧段側に気体分子の逆流を防止するラビリンスシ
ール３３を設けているので、さらに性能を向トすること
ができる。

したがって、タービン真空ポンプとしても高性能な真空
ポンプを得ることができ、かつ、渦巻ポンプステータ６
′も前記第１図に示す実施例と同様に一体構成とするこ
とができるので、製作性を向」ニすることができる。

なお、上記実施例では、渦流ポンプのステータ６．６’
、６’の製作方法について説明していないが、このステ
ータ６．６’、６’を精密鋳造法によって製作すること
により渦流ポンプの性能に大きく影響を与えるロータ１
，１’、１’とステータ６゜６’、６″との間のギャッ
プを小さく管理することができるので、渦流ポンプの性
能をさらに向上することができる。

また上記各実施例では気体分子の流路内に油などの液体
がないので、オイルフリーの排気が可能であり、半導体
製造装置の排気に適している。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので、渦流
ポンプを高性能にすることができ、これによってターボ
真空ポンプを高性能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるターボ真空ポンプを
示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’矢視断面図、第
３図は第２図のＢ−Ｂ’矢視断面図、第４図は本発明の
他の一実施例であるターボ真空ポンプを示す断面図、第
５図は本発明のさらに他の一実施例であるターボ真空ポ
ンプを示す断面図、第６図は本発明と従来技術の性能比
較図である。１．１’、１’・・・ロータ、２，２’、２’・・・吸
気口。３．３’、３’・・・ケーシング、４．４’、４’・・
・シャフト、５．５’、５’・・・渦流翼、６．６’、
６’・・・渦流ポンプステータ、７．７’、７’・・・
通風路、８゜８’、８’・・・仕切り部、９．９’、９
’・・吸入口、１０゜１０’、　１０’・・・吐出口、
１１．１１’、　１１’・・・排気口、２１・・・軸流
翼ロータ、２２・・・ネジ溝分子、２３・・・軸流翼ス
テータ、２４．２５・・・スペーサ、３３・・・ラビリ
ンスシール。代理人弁理士　　秋　本　正　実

Claims

【特許請求の範囲】１、吸気口と排気口を有するケーシング内にロータと該
ロータに対向するステータからなるポンプを軸方向に複
数段有し、該複数段のポンプにより吸入口から吸込まれ
た気体を排気口から大気圧にて排出するターボ真空ポン
プにおいて、少なくとも一部の前記ロータの軸方向に突
出する部分に形成された翼と、該翼と軸方向に対向する
前記ステータの周囲に形成された通風路とからなる渦流
ポンプを設けたターボ真空ポンプ。２、請求項１記載の翼は、前向きの円弧翼にて構成され
たターボ真空ポンプ。３、請求項１記載の渦流ポンプは軸方向に複数段設ける
とともに各段を順次異形状に構成されたターボ真空ポン
プ。４、請求項１記載のロータはその外周にポンプを、その
内周に渦流ポンプを構成したターボ真空ポンプ。５、請求項３記載の複数段の渦流ポンプの間にラビリン
スレールを有するターボ真空ポンプ。６、請求項５記載の第１段の渦流ポンプの吸入側に軸流
翼、遠心翼、ネジ溝分子翼のいずれか一つもしくは組合
せられたいずれか一方の翼を有するターボ真空ポンプ。