JPH034016A - 気体軸受け - 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］ この発明は気体軸受けに関するものである。

［従来の技術］ 従来、ターボ分子ポンプにおいて回転子は球軸受は等に
より支承され、この軸受けにオイルやグリース等の潤滑
剤を併用して回転子の円滑な回転を保証していた。この
油潤滑の使用により真空中にオイルミストが混入し易く
、ターボ分子ポンプは本来の機能を果たせ得ないばかり
か、軸受けでの固体接触に起因する発熱にて生ずる潤滑
剤蒸気等の炭化水素が潤滑油の使用寿命を縮めた。

上記した不都合を回避すべく、特開昭６３−２５５５９
３号において改良型のターボ分子ポンプが開示されてい
る。このポンプでは回転子と軸受けとの間に磁性液体を
封入し、この磁性液体をマグネットにて制御することに
より、回転子のスラスト方向及びラジアル方向に良好な
バランスを維持しつつ、同回転子を浮上保持して安定し
た高速運転を保証するものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このターボ分子ポンプにおいては、磁性液体
やこれを制御するマグネットを使用する必要があり、構
成が複雑になって製造が煩雑となるばかりか、部品点数
が多くなり製造コストの高騰を招来するという問題点が
ある。

この発明は上記した問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的はターボ分子ポンプ等で形成される
真空雰囲気中で使用でき、しかも製造が箭・単にして製
造コストを低く抑えることが可能な気体軸受けを提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記した目的を達成するために、被支承部材
の回転時にこの被支承部材を回転可能に支持する支持部
を備えた気体軸受けにおいて、前記被支承部材の回転に
基いて、気体を支持部に導入する気体導入路と、前記支
持部に設けられ、かつ気体導入路から支持部に導入され
た気体の流れを部分し、一方の流れにて支持部と被支承
部材との間に圧力気体膜を発生させ、さらに他方の流れ
により前記圧力気体膜を形成する気体の逸出を防止する
ためのエアーバリアを発生させる動力発生部とを設けた
ことをその要旨とする。

［作用］ この発明は上記した手段を採用したことにより、被支承
部材の回転により気体導入路から支持部に気体が導入さ
れた後、この気体の流れが部分され、一方の流れにより
支持部及び被支承部材間で圧力気体膜が形成され、さら
に他方の流れによって形成されるエアーバリアにて圧力
気体膜を形成する気体の逸出が防止される。

［実施例］ 以下、この発明をターボ分子ポンプに具体化した一実施
例を図面に従って詳述する。

第１図に示すターボ分子ポンプのケーシング１は上部及
び下部にそれぞれ開口された吸入口２及び吐出口３を備
え、さらに真空室４内周壁を覆うように上下に固定配置
された複数個の環状部材５から内方へ向かって静翼６が
多段状に突出している。

前記ケーシングｌの筒状部内において、これと同軸上に
は有底円筒状をなすロータ７が配置され、その外周面に
形成した複数個の動翼７ａが静翼６間にそれぞれ突出し
ている。前記ロータ７の底部にはケーシング１の下部に
設けた駆動室８から延びる回転軸９が固定連結されると
ともに、底面には等角度間隔を隔てて複数の接触板１０
が配設されている。そして、回転軸９の回転に伴いロー
タ７が回転されると、吸入口２より真空室４を介して吐
出口３に空気が排出され、真空室４内の圧力は１０−２
〜１０”ＬＯｋｇ／ｃｒｉの値となる。

前記ケーシング１の真空室４と駆動室８との間には有蓋
円筒状をなす厚肉の区画部材１１が配設され、この区画
部材１１は蓋部の中央部に回転軸９が通過する遊貫孔１
２を備えるとともに、この遊貫孔１２の内周面にてラジ
アル軸受は部１３を構成している。そして、回転軸９の
外周面においてラジアル軸受は部１３と対向する部分に
は、ヘリングボーン状の動圧溝１４が刻設され、回転軸
９の回転に伴って動圧′ａ１４の作用により軸受は部１
３と回転軸９の外周面間の圧力室１５内の気体の圧力が
高められ、回転軸９のラジアル荷重が支持されるように
なっている。

また、区画部材１１にはその断面形状に対応してチャン
ネル状をなす複数の気体導入路１６が上下に貫通するよ
うに形成されるとともに、その上面にはロータフの底面
に対向するスラスト軸受は部１７が設けられている。こ
のスラスト軸受は部１７は第２図に示すように、気体導
入路１６の出口が同一円周上に配置され、この気体導入
路１６と遊貫孔１２の外周縁部との間に気体膜形成領域
１８が、また気体導入路１６より外方にはガスシール形
成領域１９が設けられている。

前記スラスト軸受は部１７の気体膜形成領域１８には遊
貫孔１２の外周縁部よりスパイラル状をなして外周方向
に延びる複数本の正圧溝２０が、またガスシール形成領
域１９には前記正圧溝２０とは同方向のスパイラル状を
なして外周方向に延びる複数本のシール形成溝２１が形
成されている。

そして、第３図に示すように、回転軸９、即ちロータフ
の回転により流動する空気が正圧溝２０に沿って中心方
向に正圧を生じさせ、ロータフの底部に対し上方に働く
圧力を加える。これとともに気体導入路１６の出口付近
には負圧が生じ、外部から気体導入路１６内に空気が導
入され、この空気流は正圧溝２０及びシール形成溝２１
側に分流し、正圧溝２０において昇圧された空気は圧力
気体１１１Ａを発生させ、ロータ７を浮上保持する。ま
た、シール形成溝２１において空気流は真空室４の圧力
値とほぼ同程度にまで減圧され、この圧力値の拮抗によ
りシール形成溝２１の上方にガスシールＳを発生させて
、真空室４とスラスト軸受は部１７の上方との間におけ
る空気の流通を遮断する。

なお、前記駆動室８内において回転軸９の下端には円板
状の取付は部２２が固着され、その下面に埋設された複
数の磁石板２３と、これらに対向して配置した固定子２
４の極性の変化により回転軸９が回転されるようになっ
ている。

さて、回転軸９の非駆動時に、ロータ７はその接触板１
０がスラスト軸受は部１７に当接し、区画部材１１によ
って支持されている。そして、駆動室８内における固定
子２４が通電されると、同固定子２４の極性の変化に伴
い回転軸９が回転される。すると、ロータ７の回転にて
生じる空気流が区画部材１１の正圧溝２０により中心方
向に働く正圧となり、ロータ７を浮上させる。

また、気体導入路１６内に外部から空気が導入され、こ
の空気が導入路１６の出口から正圧溝２０側及びシール
形成溝２１側に分流される。そして、正圧溝２０に沿っ
て流れる空気流は圧力気体ＩＩ！Ａをロータ７と区画部
材１１との間に発生させ、この気体膜Ａによりロータフ
のスラスト荷重を支えてロータ７を浮上保持する。一方
、シール形成溝２１に沿う空気流により形成されるガス
シールＳにて真空室４とスラスト軸受は部１７との間の
空気の流通が阻止されるため、空気が真空室４内に流れ
ることなく、ロータ７を浮上支持すべく設定された圧力
分布状態を維持して回転軸９の円滑な回転を保証する。

上記したように、本実施例ではロータ７の回転によって
生ずる空気流に基き気体導入路１６内に導入される空気
の流れをシール形成溝２１にて空気シールに、また正圧
溝２０により正圧の空気膜として回転軸９のスラスト荷
重を受け、前記ロータ７を浮上支持する構成としたこと
により、真空雰囲気中に気体軸受けを形成することがで
き、しかも構成の簡略化及び部品点数の削減が可能であ
る。

［効果〕 以上、詳述したようにこの発明は製造が簡単にして製造
コストを低く抑えることができるという優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化して示す断面図、第２図はス
ラスト軸受けを示す部分平断面図、第３図は第１図の要
部を示す拡大断面図である。 被支承部材としてのロータ７及び回転軸９、気体導入路
１６、支持部としてのスラスト軸受は部１７、動圧発生
部としての正圧溝２０及びシール形成溝２１、圧力気体
膜Ａ、エアーバリアとじてのガスシールＳ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被支承部材（７、９）の回転時にこの被支承部材（
   ７、９）を回転可能に支持する支持部（１７）を備えた
   気体軸受けにおいて、 前記被支承部材（７、９）の回転に基いて、気体を支持
   部（１７）に導入する気体導入路（１６）と、 前記支持部（１７）に設けられ、かつ気体導入路（１６
   ）から支持部（１７）に導入された気体の流れを二分し
   、一方の流れにて支持部（１７）と被支承部材（７、９
   ）との間に圧力気体膜（Ａ）を発生させ、さらに他方の
   流れにより前記圧力気体膜（Ａ）を形成する気体の逸出
   を防止するためのエアーバリア（Ｓ）を発生させる動圧
   発生部（２０、２１）と からなることを特徴とする気体軸受け。