TWI763378B - 渦輪分子泵、渦輪分子泵的轉子及定子 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種渦輪分子泵、渦輪分子泵的轉子及定子，其可抑制倒流並謀求排氣性能的提升。渦輪分子泵包括：多段的轉子翼（40），形成有多個葉片（400），設置在轉子軸方向上；以及多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的轉子翼（40）交替地配置，形成有多個葉片；當將m設為所述多段的轉子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在m為自然數的情況下將K設為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下將K設為自然數時，多段的轉子翼（40）包含：翼間角度為α1的轉子翼；以及相對於所述翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α1×K/m的轉子翼。

Description

渦輪分子泵、渦輪分子泵的轉子及定子

本發明是有關於一種渦輪分子泵、渦輪分子泵的轉子及定子。

渦輪分子泵使形成有渦輪翼的轉子翼相對於形成有渦輪翼的定子翼進行高速旋轉，由此將已從泵的進氣口流入的氣體分子朝泵的排氣口排氣。相對於形成在泵轉子的多段的轉子翼，在轉子軸方向上交替地配置有多段的定子翼。已撞上渦輪翼的氣體分子由渦輪翼賦予朝向排氣下游側運動量而朝排氣下游側移動，被從泵的排氣口排氣。

在高真空的條件下，可認為在氣體分子穿過渦輪翼段的一段的期間內幾乎不存在分子間碰撞，因此從排氣側朝向進氣側的倒流分子的大部分被渦輪翼彈回，無需那麼考慮由倒流分子所引起的性能下降。但是，在大流量、高背壓條件下，產生如下的問題：氣體分子穿過渦輪翼段的一段的期間的分子間碰撞增加，氣體分子的倒流的影響變得顯著，排氣性下降。因此，在專利文獻1中記載的渦輪分子泵中，將轉子翼及定子翼的翼形狀設為發揮防倒流效果的形狀，由此謀求倒流的影響的下降。

[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1] 日本專利特開2000-161285號公報

[發明所要解決的問題] 但是，在專利文獻1中記載的渦輪分子泵中，由於是翼的傾斜從進氣側朝排氣側變化的複雜的翼形狀，因此翼加工困難且加工成本增加成為問題。另外，渦輪翼從中心軸呈放射狀地形成，因此容易於在圓周方向上鄰接的渦輪翼的外徑側產生間隙。在大流量、高背壓條件下，變得無法忽視與倒流相關的間隙的影響。

[解決問題的技術手段] 本發明的第一形態的渦輪分子泵包括：多段的轉子翼，形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上；以及多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片；當將m設為所述多段的轉子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在m為自然數的情況下將K設為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下將K設為自然數時，所述多段的轉子翼包含：翼間角度為α1的轉子翼；以及相對於所述翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α1×K/m的轉子翼。 本發明的第二形態的渦輪分子泵包括：多段的轉子翼，形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上；以及多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片；當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時，所述多段的定子翼包含：翼間角度為α2的定子翼以及相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。 本發明的第三形態的渦輪分子泵的轉子是包括具有多段的轉子翼的轉子、及具有多段的定子翼的定子的渦輪分子泵中的所述轉子，所述多段的轉子翼形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上，所述多段的定子翼在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片，當將m設為所述多段的轉子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在m為自然數的情況下將K設為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下將K設為自然數時，所述多段的轉子翼包含：翼間角度為α1的轉子翼；以及相對於所述翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α1×K/m的轉子翼。 本發明的第四形態的渦輪分子泵的定子是包括具有多段的轉子翼的轉子、及具有多段的定子翼的定子的渦輪分子泵中的所述定子，所述多段的轉子翼形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上，所述多段的定子翼在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片，當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時，所述多段的定子翼包含：翼間角度為α2的定子翼以及相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。

[發明的效果] 根據本發明，可抑制倒流並謀求排氣性能的提升。

以下，參照圖對用於實施本發明的形態進行說明。圖1是示意性地表示渦輪分子泵1的概略結構的剖面圖。另外，在本實施方式中，以磁軸承式的渦輪分子泵為例進行說明，但本發明並不限定於磁軸承式，可應用於各種渦輪分子泵。

渦輪分子泵1具有：渦輪泵段，包含多段的定子翼30與多段的轉子翼40；以及螺紋槽泵段，包含定子31與圓筒部41。在圖1中所示的例子中，渦輪泵段包含八段的定子翼30與九段的轉子翼40，但各段數並不限定於此。在螺紋槽泵段中，在定子31或圓筒部41形成有螺紋槽。轉子翼40及圓筒部41形成在泵轉子4a。泵轉子4a通過多個螺栓50而緊固在作為轉子軸的軸4b。利用螺栓50將泵轉子4a與軸4b緊固來變成一體，由此形成旋轉體4。

多段的定子翼30相對於設置在泵轉子4a的軸方向的多段的轉子翼40交替地配置。各定子翼30經由間隔環33而在泵軸方向上層疊。軸4b由設置在底座3的磁軸承34、磁軸承35、磁軸承36進行磁懸浮支撐。雖然省略詳細的圖示，但各磁軸承34～36包括電磁鐵與位移傳感器。通過位移傳感器來檢測軸4b的懸浮位置。

將泵轉子4a與軸4b進行螺栓緊固而成的旋轉體4由馬達10進行旋轉驅動。當磁軸承未運轉時，軸4b由緊急用的機械軸承37a、機械軸承37b來支撐。若通過馬達10來使旋轉體4高速旋轉，則泵進氣口側的氣體由渦輪泵段（轉子翼40、定子翼30）及螺紋槽泵段（圓筒部41、定子31）依次進行排氣，並被從排氣口38排出。在排氣口38連接輔助泵。

圖2是從進氣側觀察形成在泵轉子4a的最上段的第一段的轉子翼40的圖。在轉子翼40，從泵轉子4a呈放射狀地形成有多片葉片400。一般而言，多片葉片400遍及360度的全周來等間隔地設置，在圖2中所示的例子中，每隔角度α＝22.5度來等間隔地設置。以下，將所述角度α稱為翼間角度。即，圖2中所示的轉子翼40以翼間角度α＝22.5度來形成有16片葉片400。在鄰接的葉片400間形成有如由虛線表示的貫穿表背的貫穿區域R1。

圖3是表示在圖2中所示的轉子翼40的排氣下游側鄰接配置的第一段的定子翼30的圖。定子翼30分割成兩個分割定子翼30A，以可配置於在轉子軸方向上鄰接的轉子翼40的翼段間。在各分割定子翼30A，設置有半環狀的內側肋部304、及呈放射狀地形成在內側肋部304的外徑側的多個葉片300。定子翼30的多個葉片300以翼間角度α（α＝22.5度）來形成，葉片300的片數為16片。在鄰接的葉片300間，形成有如由虛線表示的貫穿表背的貫穿區域R2。另外，關於貫穿區域R1、貫穿區域R2，也存在根據葉片片數或翼形狀的設定而不形成的情況。

圖4是從進氣側表示第k段、第k＋1段、第k＋2段的轉子翼40的平面圖的圖。另外，轉子翼40的葉片400的形狀變成對應於轉子翼的軸方向高度（翼高度）、葉片400的傾斜及葉片片數的形狀。一般而言，關於多段的轉子翼40，針對各段來設定翼高度、葉片傾斜及葉片片數，但在圖4中所示的例子中，為了使說明變得簡單而設為同一片數、同一形狀。

通常，當在泵轉子加工形成多段的轉子翼40時，考慮加工作業性，不論哪一段均從一周360度中的同一位置開始加工。若如所述那樣使不同的段的加工起點一致，則例如在上下兩段的轉子翼40完全為同一結構（同一片數、同一形狀）的情況下，如果沿著軸方向從排氣側觀察，那麼上下兩段的轉子翼40大致一致且看上去重疊。另外，在上下兩段的轉子翼40的片數不同的情況下，最初被加工的葉片400的位置在上下的轉子翼40中大致一致。在圖2中，當基準葉片400A為最初被加工的葉片時，例如點B的位置在上下的轉子翼40中大致一致。

在本實施方式中，將最初被加工的葉片400或成為後述的相位移動的基準的葉片400稱為基準葉片400A，相對於特定的段（進氣側的第一段）的基準葉片400A，將其他段的基準葉片400A以在圓周方向上錯開的方式設定。在圖4中所示的例子中，相對於第k段的基準葉片400A，第k＋1段的基準葉片400A逆時針轉地偏離角度θ，第k＋2段的基準葉片400A逆時針轉地偏離角度2θ。相對於角度間隔α，角度θ以θ＝α/3的方式設定。

以下，將相對於某個轉子翼40的基準葉片400A，使其他轉子翼40的基準葉片400A在圓周方向上如角度θ、角度2θ那樣錯開稱為相位移動。即，相對於第k段的轉子翼40，第k＋1段的轉子翼40逆時針轉地相位移動了角度θ，第k＋2段的轉子翼40逆時針轉地相位移動了角度2θ。

另外，如圖4所示，關於第k段、第k＋1段、第k＋2段的轉子翼40的基準葉片400A，也可以將基準葉片400A的寬度方向中心軸B1、寬度方向中心軸B2、寬度方向中心軸B3設為各轉子翼40的基準位置。各寬度方向中心軸B2、B3相對於寬度方向中心軸B1所形成的角度是第k＋1段、第k＋2段的轉子翼40相對於第k段的轉子翼40的相位移動的移動量。即，相對於第k段的轉子翼40的基準位置，第k＋1段、第k＋2段的轉子翼40的基準位置相位移動了角度θ、角度2θ。

圖5是表示相對於第k段的轉子翼40的基準葉片400A的第k＋1段的轉子翼40的基準葉片400A（由虛線表示）、及第k＋2段的轉子翼40的基準葉片400A（由點劃線表示）的配置的圖。相對於第k段的轉子翼40的基準葉片400A，以角度θ進行了相位移動的第k＋1段的轉子翼40的基準葉片400A、及以角度2θ進行了相位移動的第k＋2段的轉子翼40的基準葉片400A以在第k段的轉子翼40的貫穿區域R1中重疊的方式配置。因此，關於從第k段至第k＋2段為止的三段的轉子翼40，無法從進氣側眺望排氣側、或無法反過來從排氣側眺望進氣側。

（渦輪泵段的排氣的原理） 圖6是說明渦輪泵段中的排氣的原理的圖，且是將渦輪分子泵段的一部分在圓周方向上切斷而成的剖面圖。另外，圖6是表示與一般的渦輪分子泵段的情況相同的結構的渦輪分子泵段的圖，轉子翼40的加工起點變成同一位置。從圖示上方起為第k段的轉子翼40、第k段的定子翼30及第k＋1段的轉子翼40。第k段及第k＋1段的轉子翼40的加工起點變成同一位置，因此相互的貫穿區域R1隔著定子翼30而相向。轉子翼40相對於定子翼30進行旋轉，因此在圖6中，轉子翼40的葉片400相對於定子翼30的葉片300以圓周速度V朝圖示左方向移動。

（1）從進氣側射入的氣體分子 此處，考慮氣體分子M1針對轉子翼40，以速度Vm1從進氣側朝圖示下方射入的情況。另外，將鄰接的葉片400間的區域稱為間隙區域R10。轉子翼40的葉片400以圓周速度V朝圖示左方向移動，因此從葉片400觀察的氣體分子M1的相對速度Vm1r變成將速度Vm1與速度-V合成的右下方向的速度。關於速度Vm1的氣體分子M1，射入作為間隙區域R10的一部分的間隙區域R10a的氣體分子M1以在朝右下方向傾斜的葉片400之間擠過去的方式，穿過第k段的轉子翼40而朝第k段的定子翼30射入。另一方面，以速度Vm1射入作為間隙區域R10中的剩餘的一部分的間隙區域R10b的氣體分子M1撞上葉片400的背面401。

以相對速度Vm1r射入葉片400的背面401的氣體分子M1由背面401反射而從背面401射出。可認為此時的射出方向未必是鏡面反射方向，在其以外的方向上也以依存於射出角度（從法線的角度）的概率存在。葉片400的背面401以朝向排氣側的方式傾斜，因此射入所述背面401的氣體分子M1朝排氣側射出的概率高。此處，考慮氣體分子M1以相對速度Vm2r朝背面401的法線方向射出的情況。以相對速度Vm2r從以圓周速度V進行移動的葉片400射出的氣體分子M1以速度Vm2射入靜止的第k段的定子翼30。速度Vm2變成將相對速度Vm2r與速度V合成的速度，如圖6所示，氣體分子M1相對於水平方向以淺的角度朝左下方向前進。

葉片300與葉片400相反地朝左斜下方向傾斜，因此從轉子翼40射入定子翼30的氣體分子M1的大部分以在葉片300之間擠過去的方式穿過定子翼30、或者撞上葉片300的背面301。葉片300的背面301以朝向排氣側的方式傾斜，因此射入所述背面301的氣體分子M1由背面301反射而朝第k＋1段的轉子翼40的方向射出的概率高。而且，從第k段的定子翼30射入第k＋1段的轉子翼40的氣體分子M1經過與從進氣側射入第k段的轉子翼40的氣體分子M1的情況相同的過程，從第k＋1段的轉子翼40朝排氣側移動。

另外，關於射入葉片300的背面301的氣體分子M1之中，以從背面301逆行的方式以速度Vm3射出並射入第k段的轉子翼40的氣體分子M1，從葉片400觀察的相對速度Vm3r變成將射出速度Vm3與速度-V合成的速度。因此，大部分射入葉片400的背面401。

另一方面，在第k段的轉子翼40的葉片400之間擠過去而朝第k段的定子翼30射入的氣體分子M1的一部分在葉片300間擠過去，剩餘的一部分射入葉片300的上表面302。葉片300的上表面302朝向進氣側，因此射入上表面302的氣體分子M1的一部分，例如由上表面302反射，並以速度Vm6從上表面302射出的氣體分子M1再次射入第k段的轉子翼40。

從以圓周速度V進行移動的葉片400觀察的氣體分子M1的相對速度Vm6r變成將速度Vm6與速度-V合成的速度。因此，氣體分子M1射入葉片400的背面401。其後，氣體分子M1由葉片400的背面401反射而從背面401射出，與所述以相對速度Vm2r射出的氣體分子M1的情況同樣地射入第k段的定子翼30。如此，轉子翼40相對於定子翼30以圓周速度V進行旋轉，由此從進氣側射入的氣體分子M1的大部分被朝排氣側移送。

（2）從排氣側射入的倒流分子 繼而，對從排氣側射入第k＋1段的轉子翼40的氣體分子，即倒流分子進行說明。此處，考慮如圖6中所示的氣體分子M2那樣，氣體分子M2以速度Vm4朝圖示上方射入的情況。第k＋1段的轉子翼40的葉片400以圓周速度V朝圖示左方向移動，因此從葉片400觀察的氣體分子M2的相對速度Vm4r變成將速度Vm4與速度-V合成的右上方向的速度。因此，氣體分子M2的大部分撞上葉片400的背面401，氣體分子M2在葉片400之間朝進氣側方向擠過去的概率小。

如上所述，射入葉片400的背面401的氣體分子M2具有不僅朝鏡面反射方向反射，也朝其以外的方向反射的概率。例如，也存在以相對速度Vm5r從葉片400的背面401射出，並射入設置在進氣側的第k段的定子翼30的情況。在此情況下，由於葉片400相對於第k段的定子翼30的葉片300以圓周速度V朝左方向移動，因此以相對速度Vm5r從葉片400射出的氣體分子M2的相對於葉片300的速度Vm5變成將相對速度Vm5r與圓周速度V合成的速度。如此，進行倒流而撞上第k＋1段的轉子翼40的葉片400的氣體分子M2的大部分如由速度Vm5所示那樣，朝左斜方向移動而撞上第k段的定子翼30的葉片300的背面301。

與所述射入第k段的轉子翼40的葉片400的背面401的氣體分子M1的情況同樣地，在射入第k段的定子翼30的葉片300的背面301的氣體分子M2的情況下，大部分也朝排氣側的第k＋1段的轉子翼40的方向反射，極少數朝進氣側穿過第k段的定子翼30而射入第k段的轉子翼40。如此，從排氣側射入第k段的轉子翼40的氣體分子（倒流分子）的大部分被朝排氣側排氣，總體上氣體分子被從進氣側朝排氣側排氣。

但是，在大流量、高背壓條件（有時也稱為中間流、連續流條件）下，氣體分子在穿過渦輪泵段的期間內正朝頻繁地產生分子間碰撞的狀態過渡。當然，在此種條件下，基於所述排氣原理，從排氣側朝向進氣側的倒流分子的大部分也撞上在泵軸方向上排列的翼段的葉片而彈回，並被朝排氣側移送。

但是，大流量、高背壓條件下的如穿過鄰接段進行倒流那樣的流動起因於從密度高的部分朝密度低的部分流動的密度流，所述流動由從高壓側（排氣側）朝向低壓側（進氣側）的速度向量表示。因此，在如圖6那樣，可從排氣側穿過相對靜止的第k段及第k＋1段的轉子翼40的貫穿區域R1而眺望進氣側的結構的情況下，變得無法忽視倒流的影響。

如上所述，在本實施方式中，如圖4那樣使第k段、第k＋1段及第k＋2段的轉子翼40的基準位置（由寬度方向中心軸B1～寬度方向中心軸B3表示的位置）進行相位移動。由此，如圖5所示，關於從第k段至第k＋2段為止的三段的轉子翼40，無法從排氣側眺望進氣側，可抑制倒流的影響。

如圖1所示，當具有九段的轉子翼40時，在加工方面優選相對於第一段的轉子翼40的基準位置，從第二段至第九段為止依次如θ/3、2θ/3、0、θ/3、2θ/3、0、θ/3、2θ/3那樣循環地設定相位移動的量。當然，即便不循環地設定，也同樣地取得倒流抑制效果。另外，也可以對九段中的任意的三段～八段應用相位移動，而代替如使九段全部相互錯開那樣的相位移動。在此情況下，優選對壓力範圍變得更高的排氣側的段應用相位移動。

另外，在圖4、圖5中所示的例子中，表示將角度θ設定成葉片400的翼間角度α的1/3，相對於第k段的轉子翼40使第k＋1段及第k＋2段的轉子翼40分別相位移動θ（＝α/3）、2θ的情況，但進行相位移動的結構並不限定於此。若使用更普遍的表達，則可表達成當將m設為多段的轉子翼40的總段數以下的大於1的正的實數時，多段的轉子翼40包含未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40，及相對於未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40的基準位置，基準位置相位移動了角度α×K/m（其中，在m為自然數的情況下K為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下K為自然數）的轉子翼。

圖4、圖5是設為m＝3的情況，K從如1、2、4、5、7、……那樣的不包含3的倍數的自然數中選擇。另外，在m＝2的情況下，K從如1、3、5、7、……那樣的不包含2的倍數的自然數中選擇，在m＝4的情況下，K從如1、2、3、5、6、7、9……那樣不包含4的倍數的自然數中選擇。

相對於多段的轉子翼40，在m＝3的的情況下，能夠以包含第k段與第k＋1段或第k＋2段的兩種轉子翼40的方式將它們應用於所有段或一部分的段，也能夠以包含第k段、第k＋1段及第k＋2段的三種轉子翼40的方式將它們應用於所有段或一部分的段。例如，作為一例，若從進氣側的第一段至第五段為止應用m＝3的情況，則將第一段設為翼間角度為α的轉子翼40，將第二段～第五段的轉子翼40的相位移動依次設為α/3、2（α/3）、3（α/3）、4（α/3）。當然，也可以改變順序來將角度α/3、角度2（α/3）、角度3（α/3）、角度4（α/3）應用於第二段～第五段的轉子翼40。結果，從第一段至第五段為止的轉子翼40包含翼間角度為α的轉子翼40，及相位移動了角度α/3、角度2（α/3）的兩（＝m－1）種轉子翼40。另外，也可以僅利用未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40、及相位移動為角度α/3的轉子翼40來構成從第一段至第五段為止的轉子翼40。

另外，在m為大於1的實數且並非自然數的情況，例如m＝2.5的情況下，也將相位移動的角度設定成α×K/m。但是，在m並非自然數的情況下，K從自然數1、2、3、4、5、……、（總段數－1）中選擇。例如，作為一例，若從進氣側的第一段至第五段為止應用m＝2.5的情況，則將第一段設為翼間角度為α的轉子翼40，將第二段～第五段的轉子翼40的相位移動依次設為α/2.5、2（α/2.5）、3（α/2.5）、4（α/2.5）。當然，也可以改變順序來將角度α/2.5、角度2（α/2.5）、角度3（α/2.5）、角度4（α/2.5）應用於第二段～第五段的轉子翼40。另外，也可以僅利用未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40、及進行了相位移動的轉子翼40的一部分（例如，角度為α/2.5的轉子翼40）來構成從第一段至第五段為止的轉子翼40。

另外，也可以僅利用未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40、及進行了相位移動的轉子翼40來構成轉子翼40的所有段。例如，將多段的轉子翼40的一端側的段設為未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40，並依次如α/m、2（α/m）、3（α/m）、……那樣每隔角度α/m進行相位移動。例如，在如m＝3那樣m為自然數的情況下，就加工容易性方面而言，優選以相位移動從第一段起依次如0、α/3、2（α/3）、0、α/3、2（α/3）、0、……那樣變成循環的方式配置轉子翼40。

在m並非自然數的情況下，例如除如m＝2.5那樣m的倍數包含在K中的情況以外，相位移動的表現方式不變成循環。因此，不論是m為自然數的情況，還是並非自然數的情況，均將第一段的轉子翼40及（k－1）為m的倍數的k段的轉子翼40設定成未進行相位移動的翼間角度為α的轉子翼40，將（k－1）並非m的倍數的第k段的轉子翼40設定成相位移動了角度α×（k－1）/m的轉子翼40。此種設定可應用於轉子翼40的所有段，也可以應用於一部分。

另外，即便在m並非自然數的情況下，例如在m＝2.5的情況下，也能夠以相位移動從第一段起依次為0、α/2.5、2（α/2.5）、0、α/2.5、2（α/2.5）、0、……而變成循環的方式構成轉子翼40。當然，也可以順序不同地配置相位移動為0、α/2.5、2（α/2.5）的轉子翼40。在此情況下，可表達成多段的轉子翼包含翼間角度為α1的轉子翼，及相對於未進行相位移動的翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α×K/m（其中，K為未滿m的自然數）的|m|種轉子翼。

另外，在圖4、圖5中所示的例子中，將從第k段至第k＋2段為止的轉子翼40的片數設為相同來進行了說明。但是，當在多段的轉子翼40中包含翼片數（葉片片數）不同的轉子翼40時，通過如所述那樣使轉子翼40的基準位置（基準葉片400A的位置）進行相位移動，也可以獲得倒流抑制效果。一般而言，將葉片片數設定成偶數。在此情況下，當包含多段的轉子翼40的葉片片數不同的轉子翼40時，若各個段的基準葉片400A的位置大致一致，則至少在基準葉片400A的附近及相位從基準葉片400A偏離了180度的部位的附近，也可以從排氣側眺望進氣側。因此，在多段的轉子翼40中進行將基準葉片400A的位置錯開的相位移動，由此可獲得倒流抑制效果。

在所述說明中，對相對靜止的轉子翼40彼此應用了相位移動，但針對相對靜止的定子翼30彼此，也可以應用與所述轉子翼40彼此的情況相同的相位移動。即，當將n設為多段的定子翼30的總段數以下的大於1的正的實數時，多段的定子翼30以包含翼間角度為α2的定子翼30，及相對於未進行相位移動的翼間角度為α2的定子翼30的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n（其中，L為並非n的倍數的自然數）的定子翼30的方式構成。而且，不僅是n＝3的情況，針對n為多段的定子翼30的總段數以下的大於1的正的實數的情況、將相位移動應用於多段的定子翼30的全部或一部分的情況、以固定的角度θ依次循環地或非循環地進行相位移動的情況等，也可以與多段的轉子翼40的情況同樣地應用。

一般而言，定子翼30如圖3所示那樣包含一對分割定子翼30A。例如如圖3所示，在相當於所述轉子翼40的基準葉片400A的定子翼30的基準葉片300A，設定排列成扇狀的多個葉片300中的配置在一端側的葉片300。即，在定子翼30，以180度間隔設定有一對基準葉片300A。另外，也可以將一對分割定子翼30A的邊界設定成基準位置。

當組裝多段的定子翼30時，以定子翼30的基準葉片300A的位置或一對分割定子翼30A的邊界（即，基準位置）相互偏離的方式，例如以邊界位置每隔角度θ依次進行相位移動的方式，使一對分割定子翼30A進行相位移動來配置在間隔環33上。其結果，與轉子翼40的情況同樣地，其他段的定子翼30的葉片300在定子翼30的貫穿區域R2中重疊，由此可減少倒流的影響。

圖7、圖8是表示使多段的定子翼30的基準位置分別以固定的角度θ依次進行相位移動時的定位機構的一例的圖。圖7是從進氣側觀察載置第k段、第k＋1段及第k＋2段的定子翼30（一對分割定子翼30A）的三個間隔環33（33a、33b、33c）的各者的平面圖。即，是將所述n設定成n＝3，以包含未進行相位移動的第k段的定子翼，及相對於第k段的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α×L/n（其中，L為並非n的倍數的自然數）的第k＋1段（L＝1的情況）、第k＋2段（L＝2的情況）的定子翼的方式構成的圖。圖8是表示圖7的A-A剖面的圖，表示交替地層疊的第k段及第k＋1段的定子翼30、以及間隔環33。另外，為了參考，在圖7、圖8中利用雙點劃線來表示定子翼30。

在圖7中所示的各間隔環33a、33b、33c，設置有用於將一對分割定子翼30A定位在間隔環33上的銷P1與貫穿孔333。在此情況下，銷P1的位置相當於定子翼30的基準位置。銷P1以180度間隔設置有兩個。貫穿孔333的位置相對於銷P1，逆時針轉地相位移動了角度θ。如圖8所示，銷P1以從形成在間隔環33的翼載置部331的孔332朝上方突出的方式設置。銷P1的突出量h設定得比分割定子翼30A的翼高度更大，並進入配置在上方的間隔環33的貫穿孔333。

當在間隔環33b上載置第k＋1段的一對分割定子翼30A時，如圖7所示，在一對銷P1的左右兩側分別載置分割定子翼30A。如此，一對分割定子翼30A的基準位置的相位通過銷P1來設定。繼而，在第k＋1段的一對分割定子翼30A上載置間隔環33a。此時，如圖8所示，以下段的間隔環33b的銷P1插入間隔環33a的貫穿孔333的方式，載置間隔環33a。繼而，在間隔環33a的銷P1的左右兩側的翼載置部331上，分別載置分割定子翼30A。

其結果，第k＋1段的定子翼30（一對分割定子翼30A）相對於第k段的定子翼30，逆時針轉地相位移動了角度θ。通過設置此種定位機構（兩個銷P1與貫穿孔333），可謀求裝配作業性的提升、或組裝錯誤的防止。

圖7、圖8是表示n＝3的情況的圖，例如在n＝4的情況下，以包含未進行相位移動的定子翼30，及相位移動的角度為L＝1時的α/n、L＝2時的2（α/n）、L＝3時的3（α/n）的三種定子翼30的方式構成定子翼30。

另外，如上所述的基準位置的相位移動可僅應用於轉子翼40及定子翼30的一者，也可以應用於兩者。另外，在轉子翼40及定子翼30的任一者的情況下，均將最接近進氣側的段設為第一段來進行了說明，但即便將最接近排氣側的段設為第一段，所述說明也同樣成立。

（實施例） 圖9、圖10是表示將本發明的轉子翼、定子翼應用於現有的渦輪分子泵時的模擬結果的圖。圖9表示將本發明的相位移動應用於現有的4000L/s級的渦輪分子泵的轉子翼、定子翼時的排氣性能（排氣速度）的提升率。從第一行至第三行為止表示每隔翼間角度α的1/2循環地進行相位移動的1/2間距移動的情況，從第四行至第六行為止表示每隔翼間角度α的1/3循環地進行相位移動的1/3間距移動的情況。針對1/2間距移動及1/3間距移動的任一者，均表示僅使轉子翼進行相位移動的情況、僅使定子翼進行相位移動的情況、以及使轉子翼及定子翼兩者進行相位移動的情況。在任一情況下，倒流的影響均得到抑制且性能提升，但與1/2間距移動相比，1/3間距移動更有效的實例多。另外，表示轉子翼與定子翼相比，性能提升率變得更高的傾向。

圖10是表示將相位移動應用於2000L/s～7000L/s級的現有的渦輪分子泵時的性能提升率的圖。在圖10中，表示在圖9中效果顯著的將1/3間距移動僅應用於轉子翼的情況、及將1/3間距移動應用於轉子翼與定子翼兩者的情況。可以說通過採用本發明的相位移動，在大致所有機種中，可期待10%以上的排氣性能的提升效果。

所述例示性的實施方式及實施例為以下的形態的具體例會被本領域從業人員理解。

[1]一形態的渦輪分子泵包括：多段的轉子翼，形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上；以及多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片；當將m設為所述多段的轉子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在m為自然數的情況下將K設為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下將K設為自然數時，所述多段的轉子翼包含：翼間角度為α1的轉子翼；以及相對於所述翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α1×K/m的轉子翼。

通過包含基準位置相位移動了角度α1×K/m（其中，K為並非m的倍數的自然數）的轉子翼，例如如圖5所示，相對於形成在鄰接的葉片400A之間的貫穿區域R1，進行了相位移動的轉子翼40的葉片400A、400A以重疊的方式配置。其結果，無法從進氣側眺望排氣側，因此倒流的影響得到抑制，可謀求排氣性能的提升。

[2]在所述[1]中記載的渦輪分子泵中，當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時，所述多段的定子翼包含：翼間角度為α2的定子翼；以及相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。

通過如所述那樣構成多段的定子翼，與所述轉子翼的相位移動的情況同樣地，倒流的影響得到抑制。因此，通過針對轉子翼與定子翼兩者進行相位移動，可謀求排氣性能的進一步的提升。

[3]一形態的渦輪分子泵包括：多段的轉子翼，形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上；以及多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片；所述多段的定子翼包含：當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時，翼間角度為α2的定子翼以及相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。

即便在僅使定子翼進行了相位移動的情況下，通過包含進行了相位移動的定子翼，也與如所述那樣僅使轉子翼進行了相位移動的情況同樣地，倒流的影響得到抑制，可謀求排氣性能的提升。

[4]在所述[1]或[2]中記載的渦輪分子泵中，當將所述轉子翼的總段數設為M，將多段的轉子翼的一端側的段的轉子翼設為第一段的轉子翼，將另一端側的段的轉子翼設為第M段的轉子翼時，將第一段的轉子翼及（k1－1）為m的倍數的k1段的轉子翼設定成所述翼間角度為α1的轉子翼，將（k1－1）並非m的倍數的第k1段的轉子翼設定成相位移動了角度α1×（k1－1）/m的轉子翼。如此，通過如所述那樣構成各段的轉子翼，可有效地抑制倒流的影響。

[5]在所述[2]～[4]的任一者中記載的渦輪分子泵中，當將所述定子翼的總段數設為N，將多段的定子翼的一端側的段的定子翼設為第一段的定子翼，將另一端側的段的定子翼設為第N段的定子翼時，將第一段的定子翼及（k2－1）為n的倍數的k2段的定子翼設定成所述翼間角度為α2的定子翼，將（k2－1）並非n的倍數的第k2段的定子翼設定成相位移動了角度α2×（k2－1）/n的定子翼。通過如所述那樣構成各段的定子翼，與轉子翼的情況同樣地，可有效地抑制倒流的影響。

[6]在所述[2]～[5]的任一者中記載的渦輪分子泵中，還包括在泵軸方向上與多段的所述定子翼交替地層疊的多個間隔環，所述間隔環具有對定子翼的基準位置進行定位的定位構件。

如圖7所示，一對分割定子翼30A的組裝基準位置的相位通過在一對銷P1的左右兩側分別載置分割定子翼30A，而由銷P1來設定。繼而，在第k＋1段的一對分割定子翼30A上載置間隔環33a。此時，如圖8所示，以下段的間隔環33b的銷P1插入間隔環33a的貫穿孔333的方式，載置間隔環33a。繼而，在間隔環33a的銷P1的左右兩側的翼載置部331上，分別載置分割定子翼30A。其結果，第k段及第k＋1段的定子翼30自動地以角度θ進行相位移動。因此，裝配性優異、且可確實地防止與組裝相關的錯誤的產生。

以上對各種實施方式及變形例進行了說明，但本發明並不限定於這些內容。在本發明的技術思想的範圍內可想到的其他形態也包含在本發明的範圍內。

1:渦輪分子泵 3:底座 4:旋轉體 4a:泵轉子 4b:軸 10:馬達 30:定子翼 30A:分割定子翼 31:定子 33、33a～33c:間隔環 34～36:磁軸承 37a、37b:機械軸承 38:排氣口 40:轉子翼 41:圓筒部 50:螺栓 300、400:葉片 300A、400A:基準葉片 301、401:背面 302:上表面 304:內側肋部 331:翼載置部 332:孔 333:貫穿孔 B:點 B1～B3:寬度方向中心軸 h:突出量 M1～M3:氣體分子 P1:銷 R1、R2:貫穿區域 R10、R10a、R10b:間隙區域 V:圓周速度（速度） -V、Vm1、Vm2、Vm4、Vm5、Vm6:速度 Vm3:速度（射出速度） Vm1r、Vm2r、Vm3r、Vm4r、Vm5r、Vm6r:相對速度 α:角度（翼間角度、角度間隔） θ、2θ:角度

圖1是示意性地表示渦輪分子泵的概略結構的剖面圖。 圖2是從進氣側觀察形成在最上段的第一段的轉子翼的圖。 圖3是表示第一段的定子翼的圖。 圖4是從進氣側表示第k段、第k＋1段、第k＋2段的轉子翼的圖。 圖5是說明第k段、第k＋1段及第k＋2段的轉子翼的葉片的位置關係的圖。 圖6是說明渦輪泵段中的排氣的原理的圖。 圖7是從進氣側觀察三段的間隔環的各者的平面圖。 圖8是表示兩段的間隔環的A-A剖面的圖。 圖9是說明將相位移動應用於現有的4000L/s級的渦輪分子泵的轉子翼、定子翼時的排氣性能提升率的圖。 圖10是說明將相位移動應用於2000L/s～7000L/s級的現有的渦輪分子泵時的性能提升率的圖。

40:轉子翼

400:葉片

400A:基準葉片

B1~B3:寬度方向中心軸

α:角度(翼間角度、角度間隔)

θ、2θ:角度

Claims (8)

1. 一種渦輪分子泵，其特徵在於，包括： 多段的轉子翼，形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上；以及 多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片； 其中，當將m設為所述多段的轉子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在m為自然數的情況下將K設為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下將K設為自然數時， 所述多段的轉子翼包含： 翼間角度為α1的轉子翼；以及 相對於所述翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α1×K/m的轉子翼。
2. 如請求項1所述的渦輪分子泵，其中， 當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時， 所述多段的定子翼包含： 翼間角度為α2的定子翼；以及 相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。
3. 一種渦輪分子泵，其特徵在於，包括： 多段的轉子翼，形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上；以及 多段的定子翼，在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片； 其中，當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時， 所述多段的定子翼包含： 翼間角度為α2的定子翼；以及 相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。
4. 根據請求項1或2所述的渦輪分子泵，其中， 當將所述轉子翼的總段數設為M，將多段的轉子翼的一端側的段的轉子翼設為第一段的轉子翼，將另一端側的段的轉子翼設為第M段的轉子翼時， 將第一段的轉子翼及（k1－1）為m的倍數的k1段的轉子翼設定成所述翼間角度為α1的轉子翼， 將（k1－1）並非m的倍數的第k1段的轉子翼設定成相位移動了角度α1×（k1－1）/m的轉子翼。
5. 根據請求項2或3所述的渦輪分子泵，其中， 當將所述定子翼的總段數設為N，將多段的定子翼的一端側的段的定子翼設為第一段的定子翼，將另一端側的段的定子翼設為第N段的定子翼時， 將第一段的定子翼及（k2－1）為n的倍數的k2段的定子翼設定成所述翼間角度為α2的定子翼， 將（k2－1）並非n的倍數的第k2段的定子翼設定成相位移動了角度α2×（k2－1）/n的定子翼。
6. 根據請求項2或3所述的渦輪分子泵，還包括： 多個間隔環，在泵軸方向上與多段的所述定子翼交替地層疊， 所述間隔環具有：對定子翼的基準位置進行定位的定位構件。
7. 一種渦輪分子泵的轉子，是包括具有多段的轉子翼的轉子、及具有多段的定子翼的定子的渦輪分子泵中的所述轉子，所述多段的轉子翼形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上，所述多段的定子翼在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片，其特徵在於， 當將m設為所述多段的轉子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在m為自然數的情況下將K設為並非m的倍數的自然數，在m並非自然數的情況下將K設為自然數時， 所述多段的轉子翼包含： 翼間角度為α1的轉子翼；以及 相對於所述翼間角度為α1的轉子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α1×K/m的轉子翼。
8. 一種渦輪分子泵的定子，是包括具有多段的轉子翼的轉子、及具有多段的定子翼的定子的渦輪分子泵中的所述定子，所述多段的轉子翼形成有多個葉片，設置在轉子軸方向上，所述多段的定子翼在轉子軸方向上相對於多段的所述轉子翼交替地配置，形成有多個葉片，其特徵在於， 當將n設為所述多段的定子翼的總段數以下的大於1的正的實數，在n為自然數的情況下將L設為並非n的倍數的自然數，在n並非自然數的情況下將L設為自然數時， 所述多段的定子翼包含： 翼間角度為α2的定子翼；以及 相對於所述翼間角度為α2的定子翼的基準位置，基準位置相位移動了角度α2×L/n的定子翼。

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