JP2761486B2 - 円周溝真空ポンプ - Google Patents

円周溝真空ポンプ

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JP2761486B2
JP2761486B2 JP63174148A JP17414888A JP2761486B2 JP 2761486 B2 JP2761486 B2 JP 2761486B2 JP 63174148 A JP63174148 A JP 63174148A JP 17414888 A JP17414888 A JP 17414888A JP 2761486 B2 JP2761486 B2 JP 2761486B2
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達治 池上
哲郎 大林
恵一 吉田
昌司 井口
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Description

【発明の詳細な説明】 (1)産業上の利用分野 本発明は粒子加速器、プラズマ物理等の実験研究装
置、電子顕微鏡、表面分析計等及び半導体製造用真空装
置等の工業用真空装置において分子流から粘性流にわた
る領域即ち高真空から中真空にわたる圧力範囲で有用な
円周溝真空ポンプに関する。
(2)従来の技術 従来の真空ポンプの1例として第16図の如く筐体
(a)内に回転板(b)を有する回転軸(c)を軸支
し、該回転板(b)の両面に対向する前記筐体(a)の
両内面にスパイラル状の溝(d)(d)を形成し、これ
ら溝(d)(d)の外方端を吸気口(e)に又内方端を
排気口(f)に連通し、前記回転板(b)の回転に伴っ
て吸気口(e)からの気体を溝(d)(d)において圧
縮しながら排気口(f)より排気するものが知られてい
る。
(3)発明が解決しようとする問題点 この従来の真空ポンプによれば筐体(a)の内面に渦
巻状の溝(d)(d)を形成する式であり、圧縮性能を
上げるために溝を長くする必要から、該溝(d)(d)
の幅を大にすることができず、一方溝の深さを幅に比し
て大きくとることは排気性能を損なうから溝の断面積を
大にすることができず、その上、圧縮比を上げるために
多段式を考えると、回転円板は両面に対向する渦巻溝を
設けて並列に排気する方式では、次の段へ連絡通路が複
雑な構造となり、回転円板の両面を並列に作動させられ
ないことになるから排気速度を大とするとが困難であ
り、又仮に排気速度を大にすべく前記溝(d)(d)の
断面積を大にするとこれに応じて前記回転円板(b)の
径を大にする必要があり真空ポンプが大型となる問題点
を有していた。
本発明はこれらの問題点を解決し分子流から粘性流に
わたる領域で大きな排気速度が得られる小型の真空ポン
プを提供することを目的とする。
(4)問題点を解決するための手段 この目的を達成すべく第1発明は吸気口と排気口を有
する筐体内に回転円板を有する回転軸を軸支すると共
に、該筐体内に、該回転円板が介入される凹部を有する
ステータを固定し、該回転円板の両面の周辺部に切込段
部を或いはこれら周辺部に対向する位置の凹部に環状溝
を形成してこれら切込段部或いは環状溝を通風路に形成
し、これら通風路に隔壁を前記ステータから突設し、該
隔壁の1側の該通風路の始端部を前記吸気口に該隔壁の
他側の該通風路の終端部を前記排気口に連通したことを
特徴とし、又第2発明は第1発明において前記通風路に
おける前記回転円板側とステータ側の対向面間の距離を
その始端部から終端部に至るに従って徐々に小さくした
ことを特徴とし、又第3発明は吸気口と排気口を有する
筐体内に複数の回転円板を有する回転軸を軸支すると共
に、該筐体内に、これら各回転円板が介入される凹部を
有するステータを固定し、これら回転円板の両面の周辺
部に切込段部を或いはこれら周辺部に対向する位置の凹
部に環状溝を形成してこれら切込段部或いは環状溝を通
風路に形成し、これら通風路に前記ステータから隔壁を
突設し、隣り合う回転円板の通風路において吸気口側の
回転円板の通風路の隔壁の他側の終端部と排気口側の回
転円板の通風路の隔壁の1側の始端部との間を連通路に
より連結し、前記吸気口に最も近い回転円板の通風路の
隔壁の1側の始端部を前記吸気口に連通すると共に前記
排気口に最も近い回転円板の通風路の隔壁の他側の終端
部を前記排気口に連通したことを特徴とし、更に第4発
明は第3発明において前記各回転円板の通風路における
該回転円板側とステータ側の対向面間の距離は前記吸気
口側から排気口側に至るに従って順次小となるようにし
たことを特徴とする。
(5)作用 第1発明によれば、高速回転する回転円板で最も高速
回転移動する周辺部の両面により通風路の気体分子は気
体分子摩擦によるモレキュラードラッグ効果による輸送
効果を生じ、始端部から終端部に向って分子流或いは中
間流状態から粘性流となって吸気口より排気口に向って
大きな排気速度で圧縮排気される。
又第2発明によれば始端部から終端部に向って圧力が
上昇するのに対応して回転円板の周辺部の面とこれに対
向するステータの面との距離bが小となり、かくてb/λ
(λは気体の平均自由行程)が最適値に近い値を保ち、
圧縮輸送効果が更に有効に維持される。
又第3発明によれば各回転円板の通風路において気体
分子を順次圧縮排気して相当に大きな圧縮比が得られ
る。
更に第4発明によれば最も大きい吸気口側の通風路か
ら吸入された気体が各回転円板の通風路に順次圧送され
るに従って圧力が上昇し、これに対応してb/λが最適値
に近い値を保つbの値の各段の通風路で気体は効率よく
圧縮されて小さい段数で高い圧縮性能を実現し、排気速
度も大きくすることができる。
(6)実施例 本発明の第1実施例を第1図乃至第4図に従って説明
する。
(1)は真空ポンプの筐体、(2)は該筐体(1)内
に軸支した回転軸を示し、該回転軸(2)はその下端部
においてモータが連結されていると共に上端部に回転円
板(3)がその中央部ボス部(3a)において固定されて
いる。そして該回転円板(3)はその両面の周辺部を切
欠いて切込段部(4)(4)に形成した。又(5)は前
記筐体(1)に内面に固定したステータを示し、該ステ
ータ(5)は前記回転円板(3)に相当する位置におい
て該回転円板(3)が介入される環状の凹部(6)が形
成されており、該凹部(6)と前記切込段部(4)
(4)により前記回転円板(3)の周辺部の両面に通風
路(7)(7)を形成した。そして前記凹部(6)に、
前記回転円板(3)の周辺部が通過する部分を截除した
隔壁(8)を前記ステータ(5)により突設して該隔壁
(8)により前記通風路(7)(7)を区切り、該隔壁
(8)の1側即ち上流側のこれら通風路(7)(7)の
始端部を吸入口(9)に連通すると共に前記隔壁(8)
の他側即ち下流側のこれら通風路(7)(7)の終端部
を排気口(10)に連通した。
かくて、モータの駆動により回転円板(3)をその周
速が気体分子の確率平均速度の0.1〜1.0倍の高速で第1
図のA矢印方向に回転させると、通風路(7)(7)は
回転円板(3)の周辺部に形成されているので、これら
通風路(7)(7)の気体分子は回転円板(3)の周辺
部の最も高速回転移動する切込段部(4)(4)の両面
に当ってこのときの気体分子摩擦によるモレキュラード
ラッグ効果により輸送効果が生じ、かくて気体分子は第
1図及び第2図の矢印Bの如く吸気口(9)より通風路
(7)(7)を第1図の矢印Cの如く輸送され第1図及
び第4図の矢印Dの如く排気口(10)より圧縮排気さ
れ、分子流から粘性流にある圧力領域において排気作用
を有する。尚発明者の実験によれば、分子流から粘性流
の領域で10倍以上の圧縮費が得られた。
第5図乃至第7図は第2実施例を示し、該実施例にお
いては、前記通風路(7)(7)における回転円板
(3)側とステータ(5)側の対向面側の距離bをその
始端部から終端部に向って徐々に小となるように形成し
た。
かくて前記第1実施例の如く回転円板(3)を高速に
回転すると、通風路(7)(7)内の気体はその始端部
から終端部に至るに従って高い圧力となって気体の平均
自由行程λが小となり、b/λが最適値に近い値を保ち圧
縮輸送効果が更に有効に維持される。
第8図乃至第15図は第3実施例を示し、該実施例にお
いては、3枚の回転円板(3)…(3)をボス部(3a)
において一体的に形成すると共に各回転円板(3)の通
風路における回転円板(3)側とステータ(5)側の対
向面間の距離が吸気口(9)側から排気口(10)側に至
るに従って順次小となるように形成し、更にこれら通風
路(7)(7)に突出の隔壁(8)及び隣り合う通風路
(7)(7)及び(7)(7)間を連通する連通路(1
1)を吸気口(9)側に排気口(10)側に至るに従って
その位置を順次ずらせて形成し、かくて吸気口(9)か
らの気体分子は連通路(11)を介して送られながら各通
風路(7)(7)において順次圧縮され、相当に高い圧
縮比が得られる。ここで発明者の実験によれば103以上
の大きな圧縮比が得られた。尚、この実施例は3段の場
合を示したが、更に多数段に構成することにより更に大
きな圧縮比が得られる。
又前述したいずれの実施例も回転円板(3)の周辺部
の両面を切込ん切込段部(4)(4)を形成している
が、回転円板の周辺部には切込みを設けず、代りに該周
辺部に対向するステータ(5)の凹部の内面に環状溝を
形成してもよい。
(7)発明の効果 このように第1発明によると回転円板の両面の周縁部
に切込段部を形成するか或いは該回転円板が介入される
ステータの凹部で該回転円板の両面の周辺部に対向する
位置に環状溝を形成して通風路を形成し、該通風路に隔
壁を突設して該隔壁の1側の該通風路の始端部を吸気口
に又該隔壁の他側の該通風路の終端部を排気口に連通し
たので、有効な大吸気口が形成できると共に回転円板の
特に高速に回転する周辺部により該周辺に形成の両通風
路の気体分子が気体分子摩擦によるモレキュラードラッ
グ効果で効率的な輸送効果を生じて大きな排気速度が得
られ、又第2発明によれば前記通風路における回転円板
側とステータ側の対向面間の距離をその始端部から終端
部に至るに従って徐々に小としたので、始端部と終端部
に向って圧力が上昇するのに対して前記距離が小とな
り、かくてb/λが最適値に近い値を保って更に圧縮輸送
効果が更に有効に維持され、又第3発明によれば同一回
転軸に複数の回転円板を固定し、これら回転円板の通風
路において隣り合う回転円板の通風路の始端部のと次段
の終端部を連通路によりそれぞれ連通し、吸気口に最も
近い回転円板の通風路の始端部を該吸気口に連通すると
共に排気口に最も近い回転円板の通風路の終端部を該排
気口に連通し、高速回転する回転円板により各通風路に
おいて気体分子を順次圧縮排気するようにしたので、相
当に大きな圧縮比が得られ、更に第4発明によればこれ
ら各回転円板の通風路における回転円板側とステータ側
の対向する面間の距離を吸気口側から排気口側に至るに
従って順次小となるように形成したので、輸送効果が増
大して排気速度が更に大となると共に相当に大きな圧縮
比が得られ、又いずれの発明においても回転円板の周辺
部の両面に通風路を形成して両通風路内の圧力が回転円
板の各個所の両面で等しいので、回転円板の端縁とこれ
に対向する凹部の内面との間にシール性が要求されずに
クリアランスを大きくすることができ、かくて高い加工
精度が要求されず加工容易となり、更にポンプとして小
型にある等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の要部の平面図、第2図は
第1図のI−II線截断面図、第3図は第1図の0−III
線截断面図、第4図は第1図の0−IV線截断面図、第5
図は第2実施例の第2図に対応した截断面図、第6図は
同実施例の第3図に対応した截断面図、第7図は同実施
例の第4図に対応した截断面図、第8図は第3実施例の
要部の平面図、第9図は第8図のI−II線截断面図、第
10図は第8図の0−III線截断面図、第11図は第8図の
0−IV線截断面図、第12図は第8図の0−V線截断面
図、第13図は第8図の0−VI線截断面図、第14図は第8
図の0−VII線截断面図、第15図は第8図の0−VIII線
截断面図、第16図は従来の真空ポンプの断面図である。 (1)……真空ポンプ (2)……回転軸 (3)……回転円板 (4)……切込段部 (5)……ステータ (6)……凹部 (7)……通風路 (8)……隔壁 (9)……吸入口 (10)……排気口 (11)……連通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井口 昌司 東京都八王子市椚田町1221 株式会社大 阪真空機器製作所八王子工場内 (56)参考文献 特開 昭60−116895(JP,A) 実開 昭48−15606(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気口と排気口を有する筐体内に回転円板
    を有する回転軸を軸支すると共に、該筐体内に、該回転
    円板が介入される凹部を有するステータを固定し、該回
    転円板の両面の周辺部に切込段部を或いはこれら周辺部
    に対向する位置の凹部に環状溝を形成してこれら切込段
    部或いは環状溝を通風路に形成し、これら通風路に隔壁
    を前記ステータから突設し、該隔壁の1側の該通風路の
    始端部を前記吸気口に該隔壁の他側の該通風路の終端部
    を前記排気口に連通したことを特徴とする円周溝真空ポ
    ンプ。
  2. 【請求項2】前記通風路における前記回転円板側とステ
    ータ側の対向面間の距離をその始端部から終端部に至る
    に従って徐々に小さくしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の円周溝真空ポンプ。
  3. 【請求項3】吸気口と排気口を有する筐体内に複数の回
    転円板を有する回転軸を軸支すると共に、該筐体内に、
    これら各回転円板が介入される凹部を有するステータを
    固定し、これら回転円板の両面の周辺部に切込段部を或
    いはこれら周辺部に対向する位置の凹部に環状溝を形成
    してこれら切込段部或いは環状溝を通風路に形成し、こ
    れら通風路に前記ステータから隔壁を突設し、隣り合う
    回転円板の通風路において吸気口側の回転円板の通風路
    の隔壁の他側の終端部と排気口側の回転円板の通風路の
    隔壁の1側の始端部との間を連通路により連結し、前記
    吸気口に最も近い回転円板の通風路の隔壁の1側の始端
    部を前記吸気口に連通すると共に前記排気口に最も近い
    回転円板の通風路の隔壁の他側の終端部を前記排気口に
    連通したことを特徴とする円周溝真空ポンプ。
  4. 【請求項4】前記各回転円板の通風路における該回転円
    板側とステータ側の対向面間の距離は前記吸気口側から
    排気口側に至るに従って順次小となるようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第3項記載の円周溝真空ポン
    プ。
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US07/769,463 US5160250A (en) 1988-07-13 1991-10-01 Vacuum pump with a peripheral groove pump unit
US07/769,410 US5219269A (en) 1988-07-13 1991-10-01 Vacuum pump
US07/769,365 US5217346A (en) 1988-07-13 1991-10-01 Vacuum pump
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