JPS63159695A - 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１ 本発明はロータ及びステータ構造を改良した高性能のタ
ーボ分子ポンプに関するものである。

［従来の技術］ ターボ分子ポンプは、軸方向に交互に配置したロータ翼
とステータ翼とがつくるタービン翼列の機械的な排気作
用で高真空を実現するものであるが、その一般的な内部
構造は、ケーシング内に回転自在に配置したロータのま
わりに、該ロータから一体又は別体に突設されるロータ
（タービン）翼と、外周をスペーサに保持してロータ翼
間にこれと逆向きで挿入されるステータ（タービン）翼
とを、その吸気口から排気口に向けて適数段に積み重ね
て配列してなる。そして、この種のターボ分子ポンプに
おいては、製作、組立ての便より、各ロータ翼の外径は
軸方向において一定のものとなっている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、一般にターボ分子ポンプでは、その排気口側
に行くに従い気体の圧縮性能が重要となり、このため排
気口側のロータ翼長を吸気口側のそれよりも短くするよ
うにしている。また、ターボ分子ポンプの場合、その吸
気口から取り込んだ気体をタービン翼列で順次圧縮して
排気口側の翼列に送り込みその排気をバックポンプに吸
引させるまでの圧縮比が非常に大きく、従って排気口側
でタービン翼の流路を少なくする上からも排気口側のロ
ータ翼を短くすることが有用となる。

このような理由により、従来のターボ分子ポンプでは、
その軸方向でロータ翼長を変化させ排気口側でその翼長
を短寸なものに形成しているが、前記のロータ翼外径一
定の条件下では、ロータ翼長を短くすると必然的に該ロ
ータ翼を突設するロータ本体の外径が排気口側で大きな
ものとなってしまう。しかるに、ターボ分子ポンプは作
動時に超高速回転におかれ、ロータ各部には遠心力（半
径の２乗に比例）に起因する非常に大きな応力が負荷さ
れるため、ロータに大径部分があるとその部分の破壊を
防ぐ必要からロータ肉厚を増し、かつロータ回転数を一
定限度に押えるようにしなければならない。つまり、排
気口側のロータ外径が大きくなる従来のロータ構成では
、ロータをより軽量化し、その回転数を上げて、広い圧
力領域で有効に作用させるようにするターボ分子ポンプ
の高性能化の要求と相反する結果となっている。

本発明は、このような問題点に着目し、最も遠心力の掛
かる排気口側のロータ外径を小さくできるように改良工
夫することにより、この種ターボ分子ポンプの性能アッ
プを容易ならしめるようとするもの−である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述の目的を達成する手段として、ロータか
ら突設したロータ翼と、スペーサに外周を保持したステ
ータ翼とを交互に配列してタービン翼列を構成するター
ボ分子ポンプにおいて、前記ロータ翼のうち排気口側の
ものを小径に形成するとともに、この排気口側のロータ
翼と対向される前記ステータ翼を分割リングとなし、か
つ該ステータ翼の内周に前記ロータ翼が近接される固定
壁を形成したことを特徴としている。

［作用］ このように構成したものであると、ロータ翼長を短くす
る排気口側でロータ翼の外径を小さなものとしているか
ら、この部分でロータの外径を小さくすることができる
。そして、排気口側でのロータ外径が小さいと、ポンプ
作動時に掛かる遠心力が小さくなり、従ってロータ全体
が小径薄肉なものとして軽量化を図れ、更にこの軽量化
と付加遠心力の低下とに相まってロータ回転数の増大を
無理なく実行することが可能となる。なお、小径化され
た排気口側のロータ翼と対向する部位のステータ翼は、
分割リングとされているため、ロータ翼を突設するロー
タにその側方から支障なく組込んでセットすることがで
き、この取付状態でその内周に形成した固定壁がロータ
翼と近接し、該ロータ翼との間に所要の狭い流路を形成
するものとなる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

図面はロータ及びステータ構造を改良した本発明に係る
ターボ分子ポンプ内部の概要を示すもので、その構成は
以下の通りである。ベース１上に筒状ケーシング２を立
設し、該ケーシング２内に吊鐘形のロータ３を回転自在
に配置している。このロータ３は、その上方部から下方
部に向けて小径部３　ａ　ｓ中径部３ｂおよび大径部３
Ｃを形成しているとともに、ロータレセット４の一端に
固定され該シャフト４と一体でその軸心まわりに回転駆
動される。そして、この場合ロータシャフト４は、一つ
の組立品にパッケージ化されベース１の中央に着脱可能
に取付けたモータハウジングＭのの上端から突出してい
る。

しかして、ケーシング２内でロータ３のまわりに、その
上端の吸気口５から下端の排気口６に向けてステータ翼
８Ａ、８Ｂと交互に複数段のロータ翼７Ａ、７Ｂを積み
重ねて配列し、軸流排気を営むタービン翼列を構成する
ようにしている。ここにおいて、上部の吸気口側に位置
するロータ翼（以下、「上部ロータ翼」）７Ａは、ロー
タ３と別体に成形したリング状のもので、それぞれロー
タ３における前記の小、中径部３ａ、３ｂに嵌着してい
る。そして、この部分では上部ロータ翼７Ａの翼長を排
気口側に向けて徐々に短寸のものに変化させる一方で、
その外径は一定のＤｏに保っている。これに対し、下部
の排気口側に位置するロータ翼（以下、「下部ロータ翼
」）７Ｂはロータ３における前記大径部３Ｃの外周面を
直接刻設して、翼幅が厚く翼長の短いものに形成したも
のである。そして、この下部ロータ翼７Ｂの外径りは、
上部ロータ翼７Ａの外径Ｄｏよりも小さく縮径されてい
る。

また、これらロータ翼７Ａ、７Ｂと交互に配列されるス
テータｇ８Ａ、８Ｂは、ケーシング２の内周に積み重ね
たリング状スペーサ９Ａ、９Ｂの間に各々その外周８Ｌ
８ｎを保持して位置決め固定されている。このうち、上
部ロータ翼７Ａと対向する位置のステータ翼８Ａは一体
リングから形成されている一方、下部ロータ翼７Ｂと対
向する位置のステータ翼８Ｂは２割りの分割リングから
なっている。つまり、このステータｇ８Ｂを上部ロータ
翼７Ａよりも小径の下部ロータ翼７Ｂのまわりにセット
する際には、ケーシング２を外した状態でロータ３の側
方から一対の半割翼片を寄せ合せて組込むようにする。

そして、これらステータＪ１８Ｂには、その内周に、前
記ロータｍ７Ｂの間に挿入されてステータタービン翼を
形成する翼壁８ａと、前記ロータ翼７Ｂと対向される固
定壁８ｂとを形成しており、その組立状態で該固定壁８
ｂに前記ロータ翼７Ｂの先端が近接して、ここに狭い流
路１０を形成するものとしている。

以上の構成からなるターボ分子ポンプであるとまず第１
に、そのロータ３を無理なく軽量化することが可能とな
る。つまり、このタイプのポンプで本発明を適用しない
場合には、その最下端部の外径を略Ｄｏにまで拡張しな
ければならないが、この場合はロータ３の最大外径を小
さな寸法；Ｄ（Ｄ＜Ｄｏ）に抑えることができる。従っ
て、この部分に働く遠心力が軽減され、強度上必要な肉
厚を削減できる結果、ロータ３全体の軽量化が実現でき
る。そして、このロータ３の小径軽量化により、ロータ
回転時の機械的、強度的制限が緩和されて、その回転数
をアップすることができる。

また、この新しいロータ、ステータ構成を採用すれば、
ロータ回転数の増大を前提として、幅広い圧力領域で有
効に排気を営むターボ分子ポンプが実現可能となる。す
なわち、大径で翼長の長い上部ロータ翼７Ａとこれに対
向するステータ翼８Ａとがつくる上方のタービン翼列は
、分子流領域で効果を発揮し、ロータ回転数を上げると
分子流領域での排気速度を増す。一方、小径で翼長の短
いロータ翼７Ｂとこれに対向しその固定壁８ｂにより両
者の間に狭い流路１０をつくり出すステータ翼８Ｂとに
よりつくられる下方のタービン翼列は、粘性流領域で効
果を発揮するととも１；、上方のタービン翼列で圧縮さ
れて流入される気体を当該翼列部分で更に圧縮する役目
を果す。従って、ロータ回転数を上げると、この部分で
粘性流領域での排気速度が高め、また分子流領域での排
気には十分な圧縮性能を確保するものとなる。

このように本発明に係るターボ分子ポンプによると、そ
のロータ及びステータの構成に改良を加えることで、広
範な圧力領域で有効に働く高性能ポンプが実現される。

なお、図示の実施例ではロータ下部の構造を上部の構造
と違えるものとしているが、その下部ロータ翼７Ｂには
上部ロータ翼７Ａと同タイプのタービン翼を用いるよう
にしてもかまわない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明ではその排気口側におけるロータ
及びステータ構造を改良工夫したことにより、ロータを
小型軽量化し、その回転数を上げることができて、広い
圧力領域で有効に排気速度を発揮する高性能ターボ分子
ポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例の示すターボ分子ポンプの断面
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータから突設したロータ翼と、スペーサに外周を保持
   したステータ翼とを交互に配列してタービン翼列を構成
   するターボ分子ポンプにおいて、前記ロータ翼のうち排
   気口側のものを小径に形成するとともに、この排気口側
   のロータ翼と対向される前記ステータ翼を分割リングと
   なし、かつ該ステータ翼の内周に前記ロータ翼が近接さ
   れる固定壁を形成したことを特徴とするターボ分子ポン
   プ。