JP3034699U - 複合分子ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターボ分子ポンプ段の動翼及び静翼と、ねじ
溝ポンプ段の筒状ロータ部及びステータ部の相互の放熱
効率の向上を図り、極高真空排気を達成することができ
るようにする。 【解決手段】 吸気口２及び排気口３とを有するケーシ
ーング１内に、多段状の複数の動翼11を有するロータ９
が回転自在に支持され、該動翼11と、動翼11間に嵌入さ
れる静翼13とからターボ分子ポンプ段６が構成され、し
かも、前記ロータ９の動翼11よりも排気口３側には筒状
ロータ部15が形成され、該筒状ロータ部15と筒状ロータ
部15に対面するように設けられたステータ部24との少な
くとも一方の周面にはねじ溝23が形成され、筒状ロータ
部15とステータ部24とからねじ溝ポンプ段７が構成され
ている複合型分子ポンプにおいて、前記動翼11及び静翼
13における排気口３側の一部の対向面と、前記筒状ロー
タ部15及びステータ部24の対向面には、熱放射率の高い
物質からなる被膜30がコーティングされていることにあ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、極高真空排気用に使用される複合分子ポンプに係り、特にそのロー タの熱放射による熱伝達効率を向上させて極高真空排気できるようにした複合分 子ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、超高真空排気用に使用される真空ポンプとして、複合分子ポンプが公知 である。かかる複合分子ポンプは、吸気口及び排気口とを有するケーシーング内 に、多段状の複数の動翼を有するロータが回転自在に支持され、該動翼と、該動 翼間に嵌入される静翼とからターボ分子ポンプ段が構成され、しかも、前記ロー タの動翼よりも排気口側には筒状ロータ部が形成され、該筒状ロータ部と筒状ロ ータ部に対面するように設けられたステータ部との少なくとも一方の周面にはね じ溝が形成され、筒状ロータ部とステータ部とからねじ溝ポンプ段が構成された ものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の複合分子ポンプにおいては、真空排気時に、ロータを回転させるモ ータや軸受等が発熱し、その熱がロータに伝わるためロータが高温となる。ロー タの温度上昇は、ロータからガス放出が起こり易くなり極高真空への到達能力が 低下するおそれがあり、望ましいものではない。

【０００４】 しかしながら、通常、ロータ及びステータは、熱放射率の小さなアルミニウム 合金製であるため、ロータとステータ間における放射による熱伝達は期待できず 、特に、ロータが磁気軸受により支持される場合には、ロータは真空中に完全に 浮上した状態で回転するため、ケーシングと非接触状態となり、熱伝達も悪くな り、ロータの冷却は困難である。

【０００５】 本考案は、上記の如き従来の問題点に鑑みてなされたもので、ターボ分子ポン プ段の動翼及び静翼と、ねじ溝ポンプ段の筒状ロータ部及びステータ部の相互の 放熱効率の向上を図り、極高真空排気を達成することができる複合分子ポンプを 提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案が、上記課題を解決するために講じた技術的手段は、吸気口２及び排気 口３とを有するケーシーング１内に、多段状の複数の動翼11を有するロータ９が 回転自在に支持され、該動翼11と、動翼11間に嵌入される静翼13とからターボ分 子ポンプ段６が構成され、しかも、前記ロータ９の動翼11よりも排気口３側には 筒状ロータ部15が形成され、該筒状ロータ部15と筒状ロータ部15に対面するよう に設けられたステータ部24との少なくとも一方の周面にはねじ溝23が形成され、 筒状ロータ部15とステータ部24とからねじ溝ポンプ段７が構成されている複合分 子ポンプにおいて、前記動翼11及び静翼13における排気口３側の一部の対向面と 、前記筒状ロータ部15及びステータ部24の対向面には、熱放射率の高い物質から なる被膜30がコーティングされていることにある。

【０００７】 また、前記動翼11、筒状ロータ部15及びステータ部24の被膜30はセラミックス からなり、且つ、静翼13の被膜30はカーボン又はニッケルクロム等のセラミック ス以外の物質からなることにある。

【０００８】 しかも、熱放射率の高い物質がコーティングされていない前記動翼11及び静翼 13の表面には、緻密な酸化被膜31が形成されているのが好ましい。

【０００９】 更に、前記ケーシーング１は、前記ロータ９を収容する本体ケーシング5aと、 該本体ケーシング5aに下方からシール部材25を介して嵌入され且つロータ９を回 転させるモータを有する駆動装置12を支持するハウジング5bとからなり、本体ケ ーシング5aの下端とハウジング5bとの間には、間隙８が設けられているのが好ま しい。

【００１０】 また、熱放射率の高い物質がコーティングされていない前記動翼11及び静翼13 の表面と本体ケーシング5aにおける吸気口２から最上段の動翼11の上面までの内 面には、緻密な酸化被膜31が形成され、しかも、前記ケーシーング１は、前記ロ ータ９を収容する本体ケーシング5aと、該本体ケーシング5aに下方からシール部 材25を介して嵌入され且つロータ９を回転させるモータを有する駆動装置12を支 持するハウジング5bとからなり、本体ケーシング5aの下端とハウジング5bとの間 には、間隙８が設けられていることにある。 しかも、動翼11及び静翼13に設ける被膜30は、動翼11及び静翼13の全段数の40 〜60％であるのが好ましい。

【００１１】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について図面に従って説明する。 図１において、１はケーシングで、その上部には真空用チャンバー４に取付け られるフランジ1aを有するアルミニウム合金製等の本体ケーシング5aと該本体ケ ーシング5aの下方にシール25を介して嵌合されハウジング5bとからなり、本体ケ ーシング5aのフランジ1aには吸気口２が、ハウジング5bには排気口３がそれぞれ 形成されている。

【００１２】 また、本体ケーシング5aの下端とハウジング5bとの間には、間隙８が形成され ており、本体ケーシング5aのベーキング時に、本体ケーシング5aの熱がハウジン グ5b側に伝わり難くなっている。

【００１３】 ６は吸気口２側のターボ分子ポンプ段で、７は該ターボ分子ポンプ段６よりも 下方（下流側）に配置されたねじ溝ポンプ段をそれぞれ示し、回転自在なロータ ９は、吸気口２側の動翼11と排気口３側の筒状ロータ部15とを一体に形成した複 合型のものであり、筒状ロータ部15は、外側の筒状ロータ部15ｂ及び内側の筒状 ロータ部15ａの内外２重筒状に形成されている。

【００１４】 ロータ９は、ハウジング5b側に支持された駆動装置12を構成するモータのシャ フト12ａにボルト16を介して回転自在に取付けられている。また、ロータ９の上 面には凹部9aが形成され、該凹部9aの底面には、前記シャフト12ａの上端及びボ ルト16を気密状に覆うロータカバー18が、複数のボルト19により固定されている 。

【００１５】 前記本体ケーシング5a内周には、前記多段の動翼11間に嵌入される静翼13、各 静翼13間に介在されたディスタンスピース13a が設けられ、前記動翼11及び静翼 13により前記ターボ分子ポンプ段６が構成されている。

【００１６】 また、前記筒状のロータ部15のそれぞれの内外面に対向するように、ねじ溝ス テータ部（ステータ部）24が配置されている。即ち、ねじ溝ステータ部24は、外 側の筒状ロータ部15ｂの外面と対向するように本体ケーシング5aの内面に設けら れた円筒状の外ステータ部24ａと、外側の筒状ロータ部15ｂ及び内側の円筒ロー タ部15ａの間に位置するように、ハウジング5bに固定された円筒状の中ステータ 部24ｂと、更に、内側の円筒ロータ部15ａの内側に位置する内ステータ部24ｃと からなる。

【００１７】 外ステータ部24ａの内周面、中ステータ部24ｂの内外周面及び内ステータ部24 ｃの外周面には、螺旋状のねじ溝23がそれぞれ形成され、筒状のロータ部15及び ねじ溝ステータ24により前記ねじ溝ポンプ段７が構成されている。従って、通常 の高流量対応型複合分子ポンプでは、ねじ溝ロータは単体の円筒で、その外面の みをねじ溝ポンプとして用いるが、本実施の形態では約４倍のねじ溝流路長を持 つこととなる。 尚、ねじ溝ポンプ段７において、ねじ溝は筒状のロータ部15側にも形成しても 、あるいは、筒状のロータ部15側にのみ形成することも可能である。 また、ロータ９、静翼13及び筒状のロータ部15はアルミニウム合金等からなる 。

【００１８】 30はカーボン、ニッケルクロム鋼あるいはセラミックス等の放射率の高い物質 をコーティングしてなる被膜で、該被膜30は、前記ねじ溝ポンプ段７の内外側の 筒状ロータ部15ａ、15ｂ及び外，中，内ステータ部24ａ，24ｂ，24ｃの対向面全 体と、ターボ分子ポンプ段における前記ねじ溝ポンプ段に近い側の複数段の動翼 11及び静翼13の対向面に設けられている（図１にＡで示す範囲）。尚、動翼11及 び静翼13に設ける被膜30は、動翼11及び静翼13の全段数の40〜60％であるのが好 ましい。

【００１９】 かかる被膜30は、放射率の高い物質をコーティングしてあれば良く、例えば、 ねじ溝ポンプ段７及びターボ分子ポンプ段６の動翼11にはセラミックスをコーテ ィングし、静翼13にはカーボン又はニッケルクロム鋼をコーティングするように しても良い。更に、ねじ溝ポンプ段７にはカーボンをコーティングし、ターボ分 子ポンプ段６にはセラミックスをコーティングしたり、反対にねじ溝ポンプ段７ にはセラミックスを、ターボ分子ポンプ段６にはカーボンをそれぞれコーティン グすることも可能であり、特に限定されるものではない。 尚、動翼11や静翼13等にカーボンをコーティングした場合には、セラミックス の場合に比し、熱放射率を高くすることが可能となる。

【００２０】 31は緻密な酸化被膜で、前記ターボ分子ポンプ段における被膜の設けられてい ない動翼11及び静翼13の対向面に設けられている（図１にＢで示す範囲）。かか る酸化被膜31は、アルコール等を切削材として使用する清浄加工により動翼11及 び静翼13を加工するときにそれぞれの表面に形成されるものである。

【００２１】 また、酸化被膜31は上記動翼11及び静翼13以外に、例えば、本体ケーシング5a における吸気口２のフランジ1aから最上段の動翼11の上面（図１にＣで示す範囲 ）までの内面、及び好ましくはロータカバーの表面にも設けられている。

【００２２】 次に、以上の構成における真空ポンプにおいては、以下のような作用効果が得 られる。 即ち、先ず、真空ポンプの使用に先立って、ロータ９等の表面に付着したガス を放出させるためのベーキング処理を行う。かかる処理は、本体ケーシング5aの 外周にヒータを巻き、本体ケーシング5aを加熱して行うのであるが、ディスタン スピース13a 及び外ステータ部24ａは本体ケーシング5aに接触しており、ディス タンスピース13a は放射率の高い物質をコーティングしている静翼13と接触して いる。また、外ステータ部24ａは放射率の高い物質をコーティングしているので 、熱放射及び熱伝導により、本体ケーシング5aの熱は放射率の高い物質がコーテ ィングされたロータ９に伝わり、本体ケーシング5a内のロータ９等の部品が効率 良く加熱され、ベーキング処理が行われる。

【００２３】 尚、本体ケーシング5aの下端とハウジング5bとに間隙８が設けられているので 、ベーキングの際に、本体ケーシング5aが加熱されるにもかかわらず、その熱が ハウジング5bに伝わり難くなり、ハウジング5bが不用意に加熱されるのを防止す ることができる。従って、ハウジング5b内に収められ支持された駆動装置12のモ ータ及び軸受等を過熱から保護することができ、運転に支障をきたすおそれもな い。

【００２４】 次に、極高真空で作動している場合には、モータや軸受が発熱すると、その熱 がロータ９に伝わり、ロータ９が加熱されることとなる。 しかしながら、本実施の形態では、ロータ９の動翼11の一部及び内外側の筒状 ロータ部15ａ、15ｂと、これらに対面する静翼13及び外，中，内ステータ部24ａ ，24ｂ，24ｃに放射率の高い物質をそれぞれコーティングしているので、このコ ーティングされた部分から熱放射によりロータ９側から静翼13及び外，中，内ス テータ部24ａ，24ｂ，24ｃへ熱移動が効率良く行われる。

【００２５】 しかも、静翼13とディスタンスピース13a は接触しているので、熱移動が効果 的におこなわれるのである。 更に、吸気口２側の動翼11及び静翼13の表面及び本体ケーシング１の吸気口２ 側は、ガス放出を抑える緻密な酸化被膜31が形成され、ガス放出を起こしやすい セラミックス等の表面にはなっていないので、極高真空が得られる。

【００２６】

【考案の効果】

以上のように本考案は、前記動翼及び静翼における排気口側の一部の対向面と 、前記筒状ロータ部及びステータ部の対向面には、熱放射率の高い物質からなる 被膜がコーティングされているので、極高真空の動作中にロータが加熱されても 、放射率の高い物質がコーティングされた動翼及び筒状ロータ部から静翼及びス テータ部に良好に熱放射でき、ロータの冷却が行える。

【００２７】 しかも、ベーキング処理に際しては、ステータとロータ相互間の熱放射により 、ロータ等の温度を上昇させることができるので、ベーキング効果を向上するこ とが可能となる。

【００２８】 更に、熱放射率の高い物質がコーティングされていない前記動翼の表面や本体 ケーシングの吸気口側に、緻密な酸化被膜を形成することにより、より効果的に 動翼及び静翼からのガス放出を少なくすることが可能となる。

【００２９】 また、前記ケーシーングは、前記ロータを収容する本体ケーシングと、該本体 ケーシングに下方からシール部材を介して嵌入され且つロータを回転させる駆動 装置を支持するハウジングとからなり、本体ケーシングの下端とハウジングとの 間には、間隙が設けられている場合には、ベーキング作業の際に、本体ケーシン グを加熱するにもかかわらず、その熱がハウジングに伝わり難くなり、ハウジン グが不用意に加熱されるのを防止することができる。

【００３０】 この結果、駆動装置を構成する駆動モータやベアリング等を不用意に加熱して しまうおそれはなく、これら部品が熱により故障するのを防止することができる 利点がある。

【００３１】 また、被膜がカーボンからなる場合には、セラミックスの場合に比し、熱放射 率を高くできる利点がある。

【提出日】平成８年１０月１１日

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】 また、前記被膜30はセラミックスからなることにある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】 また、熱放射率の高い物質がコーティングされていない前記動翼11及び静翼13 の表面と本体ケーシング5aにおける吸気口２から最上段の動翼11の上面までの内 面には、緻密な酸化被膜31が形成され、しかも、前記ケーシーング１は、前記ロ ータ９を収容する本体ケーシング5aと、該本体ケーシング5aに下方からシール部 材25を介して嵌入され且つロータ９を回転させるモータを有する駆動装置12を支 持するハウジング5bとからなり、本体ケーシング5aの下端とハウジング5bとの間 には、間隙８が設けられていることにある。 しかも、前記静翼13の被膜30はカーボン又はニッケルクロムからなるのが好ま しい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】 30はカーボン、ニッケルクロム鋼等のセラミックス等の放射率の高い物質をコ ーティングしてなる被膜で、該被膜30は、前記ねじ溝ポンプ段７の内外側の筒状 ロータ部15ａ、15ｂ及び外，中，内ステータ部24ａ，24ｂ，24ｃの対向面全体と 、ターボ分子ポンプ段における前記ねじ溝ポンプ段に近い側の複数段の動翼11及 び静翼13の対向面に設けられている（図１にＡで示す範囲）。尚、動翼11及び静 翼13に設ける被膜30は、動翼11及び静翼13の全段数の40〜60％であるのが好まし い。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】 かかる被膜30は、放射率の高い物質をコーティングしてあれば良く、例えば、 ねじ溝ポンプ段７及びターボ分子ポンプ段６の動翼11にはセラミックスをコーテ ィングし、静翼13にはカーボン又はニッケルクロム鋼をコーティングするように しても良い。更に、ねじ溝ポンプ段７にはカーボンをコーティングし、ターボ分 子ポンプ段６にはセラミックスをコーティングしたり、反対にねじ溝ポンプ段７ にはセラミックスを、ターボ分子ポンプ段６にはカーボンをそれぞれコーティン グすることも可能であり、特に限定されるものではない。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】 また、被膜がカーボンからなる場合には、熱放射率を高くできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施の形態を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…ケーシング、２…吸気口、３…排気口、5a…本体ケ
ーシング、5b…ハウジング、６…ターボ分子ポンプ段、
７…ねじ溝ポンプ段、９…ロータ、11…動翼、13…静
翼、15…筒状ロータ部、23…ねじ溝、24…ステータ部、
30…被膜、31…酸化被膜

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気口（２）及び排気口（３）とを有す
   るケーシーング（１）内に、多段状の複数の動翼（11）
   を有するロータ（９）が回転自在に支持され、該動翼
   （11）と、動翼（11）間に嵌入される静翼（13）とから
   ターボ分子ポンプ段（６）が構成され、しかも、前記ロ
   ータ（９）の動翼（11）よりも排気口（３）側には筒状
   ロータ部（15）が形成され、該筒状ロータ部（15）と筒
   状ロータ部（15）に対面するように設けられたステータ
   部（24）との少なくとも一方の周面にはねじ溝（23）が
   形成され、筒状ロータ部（15）とステータ部（24）とか
   らねじ溝ポンプ段（７）が構成されている複合分子ポン
   プにおいて、前記動翼（11）及び静翼（13）における排
   気口（３）側の一部の対向面と、前記筒状ロータ部（1
   5）及びステータ部（24）の対向面には、熱放射率の高
   い物質からなる被膜（30）がコーティングされているこ
   とを特徴とする複合分子ポンプ。
2. 【請求項２】 前記動翼（11）、筒状ロータ部（15）及
   びステータ部（24）の被膜（30）はセラミックスからな
   り、且つ、静翼（13）の被膜（30）はカーボン又はニッ
   ケルクロム等のセラミックス以外の物質からなる請求項
   １に記載の複合分子ポンプ。
3. 【請求項３】 熱放射率の高い物質がコーティングされ
   ていない前記動翼（11）及び静翼（13）の表面には、緻
   密な酸化被膜（31）が形成されている請求項１又は２に
   記載の複合分子ポンプ。
4. 【請求項４】 前記ケーシーング（１）は、前記ロータ
   （９）を収容する本体ケーシング（5a）と、該本体ケー
   シング（5a）に下方からシール部材（25）を介して嵌入
   され且つロータ（９）を回転させるモータを有する駆動
   装置（12）を支持するハウジング（5b）とからなり、本
   体ケーシング（5a）の下端とハウジング（5b）との間に
   は、間隙（８）が設けられている請求項１に記載の複合
   分子ポンプ。
5. 【請求項５】 熱放射率の高い物質がコーティングされ
   ていない前記動翼（11）及び静翼（13）の表面と本体ケ
   ーシング（5a）における吸気口（２）から最上段の動翼
   （11）の上面までの内面には、緻密な酸化被膜（31）が
   形成され、しかも、前記ケーシーング（１）は、前記ロ
   ータ（９）を収容する本体ケーシング（5a）と、該本体
   ケーシング（5a）に下方からシール部材（25）を介して
   嵌入され且つロータ（９）を回転させるモータを有する
   駆動装置（12）を支持するハウジング（5b）とからな
   り、本体ケーシング（5a）の下端とハウジング（5b）と
   の間には、間隙（８）が設けられている請求項１に記載
   の複合分子ポンプ。
6. 【請求項６】 動翼（11）及び静翼（13）に設ける被膜
   （30）は、動翼（11）及び静翼（13）の全段数の40〜60
   ％である請求項１又は５に記載の複合分子ポンプ。