JPH10318182A

JPH10318182A - ドライターボ真空ポンプ

Info

Publication number: JPH10318182A
Application number: JP13069797A
Authority: JP
Inventors: Seiji Sakagami; 誠二坂上; Masahiro Mase; 正弘真瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ドライターボ真空ポンプの起動時や流量を多量
に流している過度状態で、ポンプ性能を十分に発揮させ
る。【解決手段】ドライターボ真空ポンプの遠心ポンプ段３
と円周流ポンプ段２の間に位置する、円周流ポンプ段２
の吸入口１２Ａの回転方向前方に、仕切り部１３を形成
する。また、遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２のつな
ぎ部にボリュート流路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気口を大気圧、
または大気圧近傍で運転されるドライターボ真空ポンプ
に係わり、特に半導体や食品，薬品などの製造装置に用
いられ、清浄な真空を作り出すのに好適なドライターボ
真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】排気口の圧力を大気圧とするターボ形真
空ポンプとしては、例えば、特開平8−86298 号公報に
記載されているものが知られている。

【０００３】この従来のドライターボ真空ポンプは、吸
気口及び排気口を有するハウジング内に、軸受を介して
回転自在に支持された回転軸と、吸気口から排気口に至
る間のハウジング内に順次配設された遠心ポンプ段及び
円周流ポンプ段を備えている。回転軸は、軸に取り付け
られた高周波モータにより駆動されるようになってい
る。

【０００４】前記遠心ポンプ段は、表面に複数の後退羽
根を有し、かつ回転軸に取り付けられたオープン形羽根
車と、前記羽根車の裏面と対向する面に回転方向に対し
て内向きの羽根を複数個有する遠心ステータとを交互に
組合わせて構成されている。

【０００５】前記円周流ポンプ段は回転軸に取り付けら
れ、かつ外周に複数の羽根を放射状に設けた円周流羽根
車とハウジングの内壁に固定され、かつ前記円周流羽根
車と対向する面に通風路を有する円周流ステータとを交
互に組合わせて構成されている。

【０００６】円周流ステータは、円周流羽根車に細隙を
持って対向し、通風路の周方向１ヶ所に仕切部が設けら
れている。仕切部の円周流羽根車の回転方向の前方には
吸入口が回転方向の後方には排出口が設けられている。
各段の吸入口と排出口の位置は段毎にづれており、吸入
口は前段の排出口と直列に接続されている。

【０００７】このように構成されたターボ真空ポンプ
は、高周波モータに特殊高周波入力によって高速回転
し、ドライターボ真空ポンプの吸気口から流入した気体
は、遠心ポンプ段と円周流ポンプ段により圧縮され大気
圧下に排気される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の特開
平8−86298号公報に記載のドライターボ真空ポンプにお
いては、真空ポンプの起動時の過度状態においては、ポ
ンプ内部は全体が大気圧に近い圧力下にあり、気体の流
れは粘性流となるので、遠心ポンプ段は遠心圧縮機とし
て作用する。すなわち、遠心羽根車は圧縮機羽根車とし
て働き、遠心羽根車と遠心ステータに設けられた羽根と
に挟まれて形成される流路は、流れを外径側から内径側
に案内するリターンチャンネルとして働く。真空ポンプ
が定常状態に達し、円周流ポンプ段の吸入口の圧力が低
くなり、数百Ｐａ以下の中間流となると、遠心ポンプ段
はドラッグポンプとして作用するため、排気口の圧力を
大気圧に保ち、吸気口の圧力を十分に低い圧力にするこ
とができる。

【０００９】しかし、上記従来の技術は、遠心ポンプ段
と円周流ポンプ段のつなぎ部の気体の流れについて配慮
されておらず、ドライターボ真空ポンプの起動時や流量
を多量に流している過度状態では、遠心ステータから流
出した気体は、ある流出角をもって遠心ポンプ段と円周
流ポンプ段の間の空間に周方向ほぼ均一に流れる。しか
し、円周流ポンプ段の吸入口が１箇所のため、吸入口の
回転方向の前方では気体の流出角と異なる方向に気体の
流れが生じる。このため、円周流ポンプ最上段の吸入口
付近では、気体の流れが乱れ効率的に円周流ポンプ段に
流入することができなく、過度状態でポンプ性能を十分
に発揮できないという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、ドライターボ真空ポンプ
の起動時や流量を多量に流している過度状態で運転され
ているときでも、ポンプ内部の安定した気体の流れを形
成し、円周流ポンプ段に気体をスムースに流入させ、ポ
ンプの排気効率の向上を可能としたドライターボ真空ポ
ンプを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、吸気口と排気口を有するハウジング内に回転自在に
支持された回転軸と、回転軸に支持された多段の円周流
羽根車と、前記ハウジング内に円周流羽根車とともに多
段の円周流ポンプを形成するステータを有し、この円周
流ポンプ段の吸入口側に遠心ポンプ段が配置され、ポン
プ吸気口から吸入した気体を圧縮し排気口より大気圧ま
たは大気圧近傍に排気するドライターボ真空ポンプにお
いて、円周流ポンプ最上段の吸入口の回転方向前方に、
仕切り部を形成したものである。

【００１２】上記のように構成されたドライターボ真空
ポンプにおいて、ポンプ定常状態では、ポンプ吸気口か
ら気体の流入がなく、円周流ポンプ最上段の吸入口の圧
力が数百Ｐａ以下になると、遠心ポンプ段はドラッグポ
ンプとして作用する。すなわち、遠心羽根車はら旋溝を
有した回転円板として作用し、内径側から外径側に向け
て作用するドラッグポンプとして働く。また遠心ステー
タの複数個の羽根は、ら旋溝を有した固定円板として作
用し、外径側から内径側に向けて圧縮作用するドラッグ
ポンプとして働くため、排気口の圧力を大気圧に保ち、
吸気口の圧力を十分に低い圧力にすることができる。こ
のとき、遠心ポンプ段と円周流ポンプ段の間のつなぎ部
においては、ポンプ吸気口からの気体の流入がないた
め、気体はほとんど流れていない。

【００１３】また、ポンプ起動時やポンプ吸気口から流
量を多量に流している過度状態では、気体の流れは粘性
流となるので、遠心ポンプ段は遠心圧縮機として作用す
る。遠心羽根車は圧縮機羽根車として働き、遠心羽根車
と遠心ステータに設けられた羽根とに挟まれて形成され
る流路は、流れを外径側から内径側に案内するリターン
チャンネルとして働く。ポンプ吸気口から流入した気体
は、遠心ポンプ段で圧縮され、遠心ステータから遠心ポ
ンプ段と円周流ポンプ段の間の空間に周方向ほぼ均一
に、ある流出角をもって流出する。そして、円周流ポン
プ最上段の吸入口の回転方向前方に仕切り部が形成され
ているため、遠心ポンプ段と円周流ポンプ段の間の空間
を回転方向に一様に流れ、スムースに円周流ポンプ段に
流入することができる。

【００１４】従って、ドライターボ真空ポンプの起動時
や流量を多量に流している過度状態で運転されていると
きでも、遠心ポンプ段と円周流ポンプ段の間の空間内で
安定した気体の流れを形成し、円周流ポンプ段に気体を
スムースに流入させることができるので、排気効率の向
上を可能とすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
より説明する。

【００１６】図１は本発明を適用したドライターボ真空
ポンプの一実施例を示す全体構造を示す縦断面図であ
る。このドライターボ真空ポンプは、軸６の中間部およ
び下端部を軸受７Ａ，７Ｂで支承し、その軸受７Ａ，７
Ｂ間に高周波モータロータ８Ａが圧入されている。この
軸６の上部側に多段の円周流羽根車２Ａと遠心羽根車３
Ａとで構成されるポンプロータ１が圧入焼結されてい
る。遠心羽根車３Ａと遠心ステータ３Ｂにより遠心ポン
プ段３，円周流羽根車２Ａと円周流ステータ２Ｂにより
円周流ポンプ段２を構成している。遠心羽根車３Ａの上
部には、吸気口４Ａが形成されたカバー５が機密性をも
って取り付けられている。

【００１７】図２，図３に示すように、円周流羽根車２
Ａには、複数枚の羽根９が設置されている。円周流ステ
ータ２Ｂは、円周流羽根車２Ａに細隙を持って対向し、
かつ円周流羽根車２Ａの羽根９を囲むように通風路１０
があり、その周方向１ヶ所にせき止め部１１が設けられ
ている。せき止め部１１の回転方向の前方には吸入口１
２Ａが回転方向の後方には排出口１２Ｂが設けられてい
る。各段の吸入口12Ａと排出口１２Ｂの位置は段毎にづ
れており、吸入口１２Ａは前段の排出口１２Ｂと直列に
接続されている。最終段の排出口１２Ｂは、ポンプ排気
口４Ｂとつながっている。

【００１８】前記遠心ポンプ段３と前記円周流ポンプ段
２の間には、遠心ポンプ段３で圧縮された気体を円周流
ポンプ段２に流入させるための空間１３が形成され、図
４に示すように、円周流ポンプ最上段の吸入口１２Ａの
回転方向前方に仕切り部１４が設けられている。

【００１９】次に上述した一実施例の作用について説明
する。

【００２０】ドライターボ真空ポンプがポンプ定常運転
のときは、ポンプロータ１が高周波モータ８により高速
回転することにより、吸気口４Ａから流入した気体は、
遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２によって形成される
通風路内で順次圧縮され排気口４Ｂより大気に排出され
る。円周流ポンプ段２は、大気圧から数百Ｐａの粘性流
域を受持ち、遠心ポンプ段３は、分子流，中間流域で作
用する。ドライターボ真空ポンプの吸気口４Ａから流入
し、遠心ポンプ段３で圧縮された気体は、円周流ポンプ
段２の最上段の吸入口１２Ａから通風路１０内に入り、
円周流羽根車２Ａの羽根９に流入すると、高速で回転す
る羽根９により気体が周方向の速度を得て遠心力によっ
て羽根９間から半径方向に排出され、通風路１０内で減
速して圧力回復をした後、渦を描いて再び羽根９間に入
る。吸入口１２Ａから流入した気体は、通風路１０を吸
入口１２Ａから排出口１２Ｂまで通り抜ける間に上記の
作用を数回繰返し、通風路１０内をら旋ねじ状に流れて
円周流羽根車２Ａから十分エネルギーを得ることがで
き、最終段の排出口１２Ｂと直接接続されている排気口
４Ｂから大気に排気される。円周流ポンプ段２の内部圧
力は、最終段の排出口１２Ｂが大気圧で最上段の吸入口
１２Ａが数百Ｐａの圧力である。

【００２１】ポンプ定常状態では、ポンプ吸気口４Ａか
ら気体の流入がなく、円周流ポンプ段２で所望の圧力が
得られると、遠心羽根車３Ａは、ら旋溝を有した回転円
板として作用し、内径側から外径側に向けて作用するド
ラッグポンプとして働く。また遠心ステータ３Ｂの複数
個の羽根１５は、ら旋溝を有した固定円板として作用
し、外径側から内径側に向けて圧縮作用するドラッグポ
ンプとして働き気体を圧縮し、ドライターボ真空ポンプ
の到達圧力を十分低くすることができる。このとき、遠
心ポンプ段３と円周流ポンプ段２の間のつなぎ部の空間
１３においては、ポンプ吸気口４Ａからの気体の流入が
ないため、気体はほとんど流れていない。

【００２２】また、ポンプ起動時やポンプ吸気口４Ａか
ら多量のガスを流している過度状態では、ポンプ吸気口
４Ａの圧力が高くなるために、気体の流れは粘性流域と
なるので、遠心ポンプ段３は遠心圧縮機として作用す
る。遠心羽根車３Ａは圧縮機羽根車として働き、遠心羽
根車３Ａと遠心ステータ３Ｂに設けられた羽根とに挟ま
れて形成される流路は、流れを外径側から内径側に案内
するリターンチャンネルとして働く。ポンプ吸気口４Ａ
から流入した気体は、遠心ポンプ段３で圧縮され、遠心
ステータ３Ｂから遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２の
間の空間１３に周方向ほぼ均一に、ある流出角をもって
流出する。

【００２３】そして、遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段
２の間の空間１３には、図４に示すように円周流ポンプ
最上段の吸入口１２Ａの回転方向前方に仕切り部１４が
形成されているため、遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段
２の間の空間１３をポンプロータ１の回転方向に一様に
流れ、遠心ポンプ段３で圧縮された気体はスムースに円
周流ポンプ段２に流入することができる。このため、ポ
ンプ過度状態でのポンプ排気効率の向上を図ることがで
きる。

【００２４】図５は本発明の他の一実施例を示す図で、
円周流ポンプ最上段の吸入口１２Ａの回転方向前方が仕
切られ、さらに仕切り部の外半径が回転方向に向かって
小さくしたものである。このような形状にすることによ
って、遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２の間の空間１
３の面積が、円周流ポンプ最上段の吸入口１２Ａの回転
方向前方から回転方向に向かって大きくなり、ボリュー
ト流路が形成され流れを整流することができる。

【００２５】図５は遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２
の間の空間１３の面積を、半径方向に拡大したものであ
るが、図６に示すように、仕切り部の外半径はそのまま
で、回転方向に向かって仕切り部の高さを小さくし、軸
方向の面積を拡大しても同じ効果が得られる。図では、
羽根１５の先端から回転方向に仕切り部の高さを小さく
しているが、羽根１５の根元より仕切り部の高さを小さ
くしてもよい。

【００２６】図７は本発明の他の一実施例を示す図で、
円周流ポンプ最上段の吸入口１２Ａの回転方向前方が仕
切られ、さらに遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２の間
の空間１３の面積が、円周流ポンプ最上段の吸入口１２
Ａの回転方向後方から、吸入口１２Ａ側に広くなるよう
にしたものである。このような形状にすることによって
も、遠心ポンプ段３で圧縮された気体が、円周流ポンプ
段２にスムースに流入することができる。このため、ポ
ンプ過度状態でのポンプ排気効率の向上を図ることがで
きる。

【００２７】従って、ドライターボ真空ポンプの起動時
や流量を多量に流している過度状態で運転されていると
きでも、遠心ポンプ段３と円周流ポンプ段２の間の空間
１３内で安定した気体の流れを形成し、円周流ポンプ段
２に気体をスムースに流入させることができるので、排
気効率の向上を可能とすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明のドライターボ真
空ポンプによれば、遠心ポンプ段と円周流ポンプ段のつ
なぎ部において、安定した気体の流れが形成されるの
で、遠心ポンプ段で圧縮した気体をスムースに渦流ポン
プ段に流入させ、ポンプの排気効率の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すドライターボ真空ポン
プの縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例の遠心ポンプ段と円周流ポン
プ段の間にある仕切り部の縦断面図である。

【図３】図２に示す円周流ポンプ段のＡ矢視平面図であ
る。

【図４】図２に示す円周流ポンプ段のＢ矢視平面図であ
る。

【図５】本発明の他の一実施例の遠心ポンプ段と円周流
ポンプ段の間にある仕切り部の平面図である。

【図６】本発明の他の一実施例の遠心ポンプ段と円周流
ポンプ段の間にある仕切り部の軸中心からの視図であ
る。

【図７】本発明の他の一実施例の遠心ポンプ段と円周流
ポンプ段の間にある仕切り部の軸中心からの視図であ
る。

【符号の説明】

１…ポンプロータ、２…円周流ポンプ段、２Ａ…円周流
羽根車、２Ｂ…円周流ステータ、３…遠心ポンプ段、３
Ａ…遠心羽根車、３Ｂ…遠心ステータ、４Ａ…吸気口、
４Ｂ…排気口、５…カバー、６…軸、７Ａ，７Ｂ…軸
受、８…高周波モータ、８Ａ…高周波モータロータ、９
…羽根、１０…通風路、１１…せき止め部、１２Ａ…吸
入口、１２Ｂ…排出口、１３…遠心ポンプ段３と円周流
ポンプ段２の間の空間、１４…仕切り部、１５…遠心ス
テータの羽根。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気口と排気口を有するハウジング内に、
回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に支持された
多段の円周流羽根車と、前記ハウジング内に該円周流羽
根車とともに多段の円周流ポンプ段を形成するステータ
を有し、この円周流ポンプ段の吸入口側に遠心ポンプ段
が配置され、前記吸気口から吸入した気体を圧縮し排気
口より大気圧または大気圧近傍に排気するドライターボ
真空ポンプにおいて、前記円周流ポンプ最上段の吸入口
の回転方向前方に、仕切り部を設置したことを特徴とす
るドライターボ真空ポンプ。