JPH05332284A

JPH05332284A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JPH05332284A
Application number: JP4144397A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Abe; 哲也阿部; Yoshio Murakami; 義夫村上; Hitoshi Yamada; 仁山田
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】真空ポンプの小型化、低コスト化を達成でき
る。また真空ポンプの信頼性を向上できる。【構成】複数の回転円板１Ａと静止円板２Ａとを交互
に配置した翼列並びに駆動機構４、１０を有し、同各回
転円板１Ａを同駆動機構４を有する回転軸３に締結した
真空ポンプにおいて、各回転円板１Ａの少なくとも１段
を他の回転円板１Ａに対して別個に形成するとともに、
別個に形成した回転円板１Ａの近くの駆動機構側に一体
構造の静止円板２Ａを配置しており、静止円板２Ａが一
体構造なので、駆動機構側から反駆動機構側へのガスの
逆流が無くなる。このため、真空ポンプの移送能力（排
気速度Ｓ：単位時間当たりの体積流量〔ｌ／ｓ〕）が向
上して、大排気速度が得られ、真空ポンプの円板径の増
大、段数増の必要が無くなって、真空ポンプの小型化、
低コスト化が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空ポンプ、例えばジ
グバーン型真空ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のジグバーン型真空ポンプを図８、
図９により説明すると、図８の１が多段の回転円板で、
同各回転円板１が一体に形成されている。３が回転軸
で、同回転軸３と上記各回転円板１とがナツト５により
一体的に締結され、軸受６によりこれらの回転軸３と各
回転円板１とがケーシング８及びハウジング９内に回転
可能に支持されている。

【０００３】２が多段の静止円板、７が同各静止円板２
の間に介装したスペーサで、ケーシング８をハウジング
９に固定することにより、同各静止円板２と同各スペー
サ７とがケーシング８の内周面に固定されて、同各静止
円板２が上記各回転円板１に対して狭い隙間を置いて対
向している。４が上記回転軸３に取付けたモータロー
タ、１０が同モータロータ４に対向して上記ハウジング
９内に取付けたモータステータで、これらのモータロー
タ４とモータステータ１０とにより、回転軸３の駆動機
構が構成されている。

【０００４】上記のように互いに対向する回転円板１と
静止円板２の少なくとも一方には、図９に示すように溝
２ａと山２ｂとが交互に設けられている。上記軸受６に
は、鋼製ボールを有する玉軸受を使用し、潤滑材料に
は、潤滑油１３を使用している。そして潤滑油１３をハ
ウジング９の下部に設けた潤滑油タンク１６内に溜めて
おり、この潤滑油１３をポンプ１４→潤滑油配管１５→
ハウジング９に設けた潤滑油通路を経て玉軸受６へ供給
する一方、玉軸受６から排出される潤滑油を矢印方向に
落下させ、潤滑油タンク１６内へ戻して、玉軸受６を冷
却するようにしている。

【０００５】上記各回転円板１と静止円板２との間に
は、狭い隙間があり、回転軸３及び各回転円板１を回転
させると、回転円板１と静止円板２との流体力学的作用
により、図１０の矢印のようにガスが反駆動機構側から
駆動機構側へ流れ、その結果、図８の吸気口１１から排
気口１２へガスが移送される。上記吸気口１１側に容器
（図示せず）を設け、上記排気口１２を大気に開放して
おり、ポンプを運転すると、上記容器内が真空となる。
その圧力は、１０^-5〜１０^-6Ｔｏｒｒに達する。ここで
多段の回転円板１は、その全体が一体に形成されてい
る。一方、同各回転円板１の間に配置される静止円板２
は、後述するように組立上から図９に示すように中央部
を境に左右２つに分割されている。

【０００６】上記一体に形成した多段の回転円板１と、
上記分割構造の各静止円板２と、上記各スペーサ７との
組立時には、図１１に示すように静止円板２の内径ｄが
回転円板１の外径Ｄによりも小さいため、分割構造の静
止円板２を左右から上下の回転円板１の間へ挿入する一
方、スペーサ７を静止円板２の間に介装して、これらの
部分を組立てる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記図８、図９に示す
従来のジグバーン型真空ポンプには、次の問題があっ
た。即ち、（１）多段でしかも互いが一体の回転円板１と、図９に
示すように中央部を境に左右に分割可能な各静止円板２
との間には、図１０に示すようにガスが反駆動機構側か
ら駆動機構側へ流れる。このときの駆動機構側の圧力を
ＰＬ、反駆動機構側の圧力をＰＵとすると、ＰＬ＞ＰＵ
のため、一部のガスが図１０の破線矢印のように静止円
板２の分割面を介し駆動機構側から反駆動機構側へ逆流
して、真空ポンプの移送能力（排気速度Ｓ：単位時間当
たりの体積流量〔ｌ／ｓ〕）が低下する。

【０００８】この排気速度の低下を補うため、従来の真
空ポンプでは、排気速度を増加させる必要があり、その
ため、円板径を増大させたり、段数を増やしたりする等
の手段を講じており、ジグバーン型真空ポンプが排気速
度の割りに大型化、高コスト化する。（２）また前記図８、図９に示す従来のジグバーン型真
空ポンプでは、鋼製ボールを有する玉軸受６を冷却する
ため、潤滑油システムを必要としている。この潤滑油シ
ステムは、潤滑油タンク１６、ポンプ１４、潤滑油配
管１５等により構成されている。しかもこの潤滑油シ
ステムでは、これらの潤滑油機器が故障したとき、真空
ポンプの運転を停止させるためのシーケンス・コントロ
ール回路等を必要としている。そのため、ジグバーン型
真空ポンプの特徴の１つである小型化、低コスト化が上
記の点から妨げられて、大型化、高コスト化する。

【０００９】また潤滑油１３を使用しているため、定期
的な点検保守が面倒になる上に、潤滑油タンク１６の配
置等により取付け姿勢が制限される等、用途が著しく制
約されるという問題があった。本発明は前記の問題点に
鑑み提案するものであり、その目的とする処は、小型
化、低コスト化を達成できる、また信頼性を向上でき
る、さらに用途を拡大できる真空ポンプを提供しようと
する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、駆動機構を具えた回転軸と、同回転軸
を回転可能に支持する軸受と、複数の回転円板と静止円
板とを交互に配置した翼列とを有し、同各回転円板を上
記回転軸に締結した真空ポンプにおいて、前記各回転円
板の少なくとも１段を他の回転円板に対して別個に形成
するとともに、別個に形成した回転円板の近くの駆動機
構側に一体構造の静止円板を配置している。

【００１１】また本発明は、前記真空ポンプにおいて、
各回転円板と各静止円板とを互いの間に狭い隙間を置い
て対向、配置するとともに、これら回転円板と静止円板
との一対の組合せのうち、何れか一方または両方の対向
面にスパイラル状溝を設けている。また本発明は、前記
真空ポンプにおいて、軸受にセラミックスボールを有す
る玉軸受を使用している。

【００１２】

【作用】本発明の真空ポンプは前記のように各回転円板
の少なくとも１段を他の回転円板に対して別個に形成す
るとともに、別個に形成した回転円板の近くの駆動機構
側に一体構造の静止円板を配置しており、静止円板が一
体構造なので、駆動機構側から反駆動機構側へのガスの
逆流が無くなる。このため、真空ポンプの移送能力（排
気速度Ｓ：単位時間当たりの体積流量〔ｌ／ｓ〕）が向
上して、大排気速度が得られ、真空ポンプの円板径の増
大、段数増の必要が無くなって、真空ポンプの小型化、
低コスト化が達成される。また分割構造の静止円板の逆
流量には、製品個体差があったが、静止円板が一体構造
であり、上記逆流が無くなるので、排気速度の製品間の
バラツキが無くなって、真空ポンプの信頼性が向上す
る。

【００１３】また本発明の真空ポンプは前記のように軸
受にセラミックスボールを有する玉軸受を使用してお
り、従来の鋼製ボールに比べると、比重が小さくて
（鋼: 約７．８、セラミックス: 約３．２）、回転時に
生じる遠心力が小さくなる。このため、セラミックスボ
ールを有する玉軸受の発熱も小さくなり、グリースによ
る冷却で充分であり、潤滑油による冷却を行う必要がな
くなり、この結果、大掛かりな潤滑油システムが不要に
なって、真空ポンプの小型化、低コスト化が達成され
る。

【００１４】また潤滑油システムの定期的な点検保守の
必要がなくなる上に、潤滑油タンクの配置等により取付
け姿勢が制限されることがなくて、用途が拡大される。

【００１５】

【実施例】

（第１実施例）次に本発明の真空ポンプを図１、図２に
示す第１実施例により説明すると、図１の１Ａが一つ一
つを個別に形成した多段の回転円板、３が回転軸で、同
各回転円板１Ａと回転軸３とがナツト５により一体的に
締結され、軸受６によりこれらの回転軸３と各回転円板
１とがケーシング８及びハウジング９内に回転可能に支
持されている。

【００１６】図１、図２の２Ａが多段の静止円板で、こ
れらの静止円板２Ａは、図２に示すように分割されてお
らず、一体構造になっている。７が同各静止円板２Ａの
間に介装したスペーサで、ケーシング８をハウジング９
に固定することにより、同各静止円板２Ａと同各スペー
サ７とがケーシング８の内周面に固定されて、同各静止
円板２Ａが上記回転円板１Ａに対して僅かな隙間を置い
て対向している。

【００１７】そして各回転円板１Ａと各静止円板２Ａと
の一対の組合せのうち、何れか一方または両方の対向面
にスパイラル状溝２ａと山２ｂとが交互に設けられてい
る。図１の４が上記回転軸３に取付けたモータロータ、
１０が同モータロータ４に対向して上記ハウジング９内
に取付けたモータステータで、これらのモータロータ４
とモータステータ１０とにより、回転軸３の駆動機構が
構成されている。

【００１８】上記のように各回転円板１Ａと各静止円板
２Ａとの間には、狭い隙間がある。しかも各回転円板１
Ａと各静止円板２Ａとの一対の組合せのうち、何れか一
方または両方の対向面にスパイラル状溝２ａと山２ｂと
が交互に設けられており、回転軸３及び各回転円板１Ａ
を回転させると、回転円板１Ａと静止円板２Ａとの流体
力学的作用により、図３の矢印のようにガスが反駆動機
構側から駆動機構側へ流れ、その結果、図１の吸気口１
１から排気口１２へガスが移送される。

【００１９】上記吸気口１１側に容器（図示せず）を設
け、上記排気口１２を大気に開放しており、ポンプを運
転すると、上記容器内が真空となる。その圧力は、１０
^-5〜１０^-6Ｔｏｒｒに達する。このときの駆動機構側の
圧力をＰＬ、反駆動機構側の圧力をＰＵとすると、ＰＬ
＞ＰＵになるが、静止円板２Ａが一体構造なので、ガス
の逆流が生じない（図３参照）。従って静止円板２Ａが
分割されている場合に比べて同一溝条件であるにもかか
わらず、大排気速度が得られる。

【００２０】次に各回転円板１Ａ及び各静止円板２Ａの
組立要領を図４により説明する。組立ては、駆動機構側
から反駆動機構側へ回転円板１Ａと静止円板２Ａとを交
互に積み重ねてゆくことにより行われる。即ち、図４
（ａ）は、駆動機構側の回転円板１Ａの中央部に設けた
穴を回転軸３に係合して、同回転円板１Ａを回転軸３に
組付ける一方、駆動機構側のスペーサ７をハウジング９
の上面に載せた状態を示している。

【００２１】この状態から、図４（ｂ）に示すように静
止円板２Ａをスペーサ７の上に載せる。このとき、反駆
動機構側の回転円板１Ａは、未だ回転軸３に組付けられ
ていないので、一体構造の静止円板２Ａは、その内径ｄ
が回転円板１Ａの外径Ｄよりも小さいにもかかわらず、
静止円板２Ａをスペーサ７の上に容易に載せることがで
きる。

【００２２】次いで図４（ｃ）に示すように次の回転円
板１Ａの中央部に設けた穴を回転軸３に係合して、同回
転円板１Ａを回転軸３に組付ける。次いで図４（ｄ）に
示すように次のスペーサ７を上記スペーサ７の上に載せ
る。以上により、組立ての１サイクルを完了し、それか
らも同じ要領で、回転円板１Ａと静止円板２Ａとスペー
サ７とを順次積み重ねてゆく。

【００２３】なお回転円板１Ａの全てを個別に一つ一つ
形成しない場合でも、少なくとも１枚の回転円板１Ａを
個別に形成すれば、その近くの駆動機構側の静止円板２
Ａについては一体構造にすることができて、本件発明の
目的を達成できる。（第２実施例）次に本発明の真空ポンプを図５、図６に
示す第２実施例により説明すると、前記第１実施例と同
じ部品については、同一符号を付した。１Ｃが吸気口１
１の方から数えて第１段、第２段の回転円板で、同第１
段、第２段の回転円板１Ｃが一体に形成されている。１
Ａが第３段〜第５段の回転円板で、これらの回転円板１
Ａは、その一つ一つが個別に形成されている。

【００２４】一方、第２段の静止円板２は、分割構造に
なっているが、その他の静止円板２Ａは、全て一体構造
になっており、この部分では、ガスの逆流が生じない。
なお前記各実施例では、溝付き回転円板の例を示してい
るが、この外、遠心式、渦巻式、軸流式等の一般の回転
機械で使用されている回転円板等に変えても差し支えな
い。

【００２５】（第３実施例）次に本発明の真空ポンプを
図７に示す第３実施例により説明する。６が回転軸３を
回転可能に支持する玉軸受で、同玉軸受６は、アウタレ
ース６Ａと、インナレース６Ｂと、これらアウタレース
６Ａとインナレース６Ｂとの間に介装した複数個のセラ
ミックスボール６Ｃとにより構成されている。そしてイ
ンナレース６Ｂが回転軸３に焼嵌め等により嵌合、固定
され、アウタレース６Ａがハウジング９に取付けられ
る。

【００２６】真空ポンプの運転時には、回転軸３の回転
力がインナレース６Ｂを介してセラミックスボール６Ｃ
に伝えられる。このときのセラミックスボール６Ｃの遠
心力は、重量に比例するため、比重の小さいセラミック
ス（例えばＳｉ₃Ｎ₄: ３．２）を使用すれば、遠心力
が鋼製ボールを使用した玉軸受６の場合よりも小さくな
る。また遠心力に比例する摩擦力もセラミックスボール
６Ｃの場合には、小さいので、それに伴う発熱が小さく
なる。発熱が小さい場合には、グリースによる潤滑によ
り冷却すれば充分である。

【００２７】なお玉軸受としては、図７に示す所謂深み
ぞ型の外に、アンギユラ型、保持器付きのもの等がある
が、セラミックスボール６Ｃによる遠心力の低下という
作用は、どの形式のものでも達成される。

【００２８】

【発明の効果】本発明は前記のように複数の回転円板と
静止円板とを交互に配置した翼列を有し、同各回転円板
を駆動機構を有する回転軸に締結した真空ポンプにおい
て、前記各回転円板の少なくとも１段を他の回転円板に
対して別個に形成するとともに、別個に形成した回転円
板の近くの駆動機構側に一体に形成した静止円板を配置
しており、静止円板が一体構造なので、駆動機構側から
反駆動機構側へのガスの逆流を無くすことができて、次
の効果を達成できる。即ち、（１）真空ポンプの移送能力（排気速度Ｓ：単位時間当
たりの体積流量〔ｌ／ｓ〕）を向上できて、大排気速度
を得られ、真空ポンプの円板径の増大、段数増の必要を
無くすことができて、真空ポンプの小型化、低コスト化
を達成できる。（２）分割構造の静止円板の逆流量には、製品個体差が
あったが、静止円板が一体構造で、逆流を無くすことが
できるので、製品間の排気速度のバラツキを無くすこと
ができて、真空ポンプの信頼性を向上できる。

【００２９】また本発明の真空ポンプは前記のように軸
受にセラミックスボールを有する玉軸受を使用してお
り、次の効果を達成できる。即ち、（３）従来の鋼製ボールに比べると、比重が小さくて
（鋼: 約７．８、セラミックス: 約３．２）、回転時に
生じる遠心力が小さくなる。このため、セラミックスボ
ールを有する玉軸受の発熱も小さくなり、グリースによ
る冷却で充分であり、潤滑油による冷却を行う必要がな
くなり、この結果、大掛かりな潤滑油システムを不要に
できて、真空ポンプの小型化、低コスト化を達成でき
る。（４）潤滑油システムの定期的な点検保守の必要がなく
なる上に、潤滑油タンクの配置等により取付け姿勢が制
限されることもなくて、用途を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ポンプの第１実施例を示す縦断側
面図である。

【図２】同真空ポンプの静止円板を示す平面図である。

【図３】同真空ポンプの作用説明図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は同真空ポンプの組立要領を示
す説明図である。

【図５】同真空ポンプの第２実施例を示す縦断側面図で
ある。

【図６】同真空ポンプの静止円板を示す平面図である。

【図７】同真空ポンプの第３実施例を示す斜視図であ
る。

【図８】従来の真空ポンプを示す縦断側面図である。

【図９】同真空ポンプの静止円板を示す平面図である。

【図１０】同真空ポンプの作用説明図である。

【図１１】同真空ポンプの組立要領を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ回転円板１Ｃ〃２静止円板２Ａ〃２ａ溝２ｂ山３回転軸４モータロータ（回転側駆動機構）５ナット６玉軸受６Ａアウタレース６Ｂインナレース６Ｃセラミックスボール７スペーサ８ケーシング９ハウジング１０モータステータ（静止側駆動機構）１１吸気口１２排気口１３潤滑油１４ポンプ１５潤滑油配管１６潤滑油タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田仁広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動機構を具えた回転軸と、同回転軸を
回転可能に支持する軸受と、複数の回転円板と静止円板
とを交互に配置した翼列とを有し、同各回転円板を上記
回転軸に締結した真空ポンプにおいて、前記各回転円板
の少なくとも１段を他の回転円板に対して別個に形成す
るとともに、別個に形成した回転円板の近くの駆動機構
側に一体構造の静止円板を配置したことを特徴とする真
空ポンプ。
【請求項２】前記各回転円板と前記各静止円板とを互
いの間に狭い隙間を置いて対向、配置するとともに、こ
れら回転円板と静止円板との一対の組合せのうち、何れ
か一方または両方の対向面にスパイラル状溝を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】前記軸受にセラミックスボールを有する
玉軸受を使用することを特徴とする請求項１記載の真空
ポンプ。