JP6386737B2 - 真空ポンプ - Google Patents
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Description
図1の真空ポンプP1では、ロータ6の略中間より上流(具体的には、連結部60からロータ6の吸気口2側端部までの範囲)が翼排気部Ptとして機能する。以下、この翼排気部Ptを詳細に説明する。
以上の構成からなる翼排気部Ptでは、駆動モータ12の起動により、回転軸5、ロータ6および複数の回転翼13が一体に高速回転し、最上段の回転翼13が吸気口2から入射したガス分子に下向き方向(吸気口2から排気ポート3へ向かう方向)の運動量を付与する。この下向き方向の運動量を有するガス分子が固定翼14によって次段の回転翼13側へ送り込まれる。以上のようなガス分子への運動量の付与と送り込み動作とが繰り返し多段に行われることにより、吸気口2側のガス分子はロータ6の下流に向かって順次移行するように排気される。
図1の真空ポンプP1では、ロータ6の略中間より下流(具体的には、連結部60からロータ6の排気ポート3側端部までの範囲)がネジ溝排気部Psとして機能する。以下このネジ溝排気部Psを詳細に説明する。
先に説明した翼排気部Ptの排気動作による移送で最終隙間G1やネジ溝排気流路R2の入口(上流端)に到達したガス分子は、ネジ溝排気流路R2や連通開口部Hからネジ溝排気流路R1に移行する。移行したガス分子は、ロータ6の回転によって生じる効果、すなわち第2の筒体62の外周面とネジ溝19Bでのドラッグ効果や、第2の筒体62の内周面とネジ溝19Aでのドラッグ効果によって、遷移流から粘性流に圧縮されながらポンプ内排気口側流路Sに向かって移行する。そして、ポンプ内排気口側流路Sに到達したガス分子は、排気ポート3に流入し、図示しない補助ポンプを通じて外装ケース1の外へ排気される。
図1の真空ポンプP1では、ポンプ内排気口側流路Sの内壁の一部を形成しているポンプベース1Bの内底に隔壁設置スペースを設け、かかるスペースに隔壁21を設置することで、ポンプ内排気口側流路Sを覆う隔壁21が設けられる構成を採用している。特に図1の真空ポンプP1では、かかる隔壁21の具体的な構造例として、内側ネジ溝排気部ステータ18Aの排気口側端部が延長部18A−1として延長されて隔壁21の一部をなすものとした。前記延長部18A−1とステータコラム4外壁との間に隙間G4があり断熱が確保されている。
図1の真空ポンプP1では、内側と外側のネジ溝排気部ステータ18A、18Bを締結ボルトで隔壁21に取付けることにより、ネジ溝排気部ステータ18A、18Bを位置決め固定する構成、及び、加熱手段として棒状のヒータHTを隔壁21に埋設することにより、当該ヒータHT自身の発熱で隔壁21を加熱するとともに、隔壁21からの熱伝導でネジ溝排気部ステータ18A、18Bを加熱する構成を採用している。
図1の真空ポンプP1では、排気ポート3の具体的な構成として、ポンプベース1Bの外側面から隔壁21を貫通してポンプ内排気口側流路Sに連通する構成の貫通穴23を形成し、この貫通穴23にポート部材として筒体24を外装ケース1に取付けている。
図1の真空ポンプP1では、外側のネジ溝排気部ステータ18Bと隔壁21を別部品として形成しているが、これに代えて、図2の真空ポンプP2では、そのネジ溝排気部ステータ18Bと隔壁21を一部品として形成することで、部品点数や組立工数の削減を図っている。
図3の真空ポンプP3では、図1のポンプ内空間G3(外側のネジ溝排気部ステータ18Bとポンプベース1Bとの間の隙間)に隔壁21の一部を延設してなる延設部26を設けている。この延設部26は、外側のネジ溝排気部ステータ18Bからガスを介してポンプベース1B側へ逃げる熱量を低減する手段として機能する。
図1の真空ポンプP1では、ロータ6の下端やネジ溝排気部ステータ18A、18Bの下端より低い位置に、排気ポート3を設けているが、図4の真空ポンプP4では、それより高い位置の一例として、排気ポート3の下部とロータ6の下端やネジ溝排気部ステータ18A、18Bの下端とが略並ぶように、当該排気ポート3を設けることで、ポンプ内排気口側流路Sの高さを低く設定し、真空ポンプ軸心方向において真空ポンプP4全体の短縮・小型化を図っている。
図1の真空ポンプP1では、外側のネジ溝排気部ステータ18Bと隔壁21とを別部品として構成したが、図5の真空ポンプP5では、そのネジ溝排気部ステータ18Bと隔壁21を一部品として鋳物等により一体形成することによって、部品点数の削減を図っている。
図1の真空ポンプP1では、排気ポート3の具体的な構成として、ポンプベース1Bの貫通穴23にポート部材として筒体24を嵌込み装着しているが、これに代えて、図6の真空ポンプP6では、かかる貫通穴23を拡大し、貫通穴23と当該筒体24とが非接触の状態になるように構成するとともに、当該筒体24の入口(上流端)側を隔壁21の貫通部21Aまで延長して該貫通部21Aに嵌込み接合することで、隔壁21に当該筒体24を直接取付けている。この場合、排気ポート3は、筒体24のみからなり、隔壁21以外のポンプ構成部品とは非接触で設置された構成になる。
図7の真空ポンプP7では、測温手段27として、サーミスタ・熱電対・白金抵抗体等からなる温度測定素子27Aを隔壁21に埋設し、温度測定素子27Aでの測定値を基に加熱手段(ヒータHT)を制御する図示しない制御手段を設けることで、隔壁21を温度管理し、ポンプ内の過熱防止を図れるように構成してある。
図7の真空ポンプP7においては、測温手段27の具体的な設置例として、真空ポンプ軸心方向に略沿わせて測温手段27を隔壁21に埋設しているが(縦置タイプ)、これに代えて、図8の真空ポンプP8では、真空ポンプ軸心方向と略直交する方向に沿わせて測温手段27を隔壁21に埋設している(横置タイプ)。
図1の真空ポンプP1では、加熱手段の具体例として、ヒータHT自身の発熱で隔壁21を加熱する構成を採用したが、これに代えて、図9の真空ポンプP9では、コイル30を用いた電磁誘導加熱方式で隔壁21を加熱する構成を採用した。
1A ポンプケース
1B ポンプベース
2 吸気口
3 排気ポート
4 ステータコラム
5 回転軸
6 ロータ
60 連結部
61 第1の筒体
62 第2の筒体
63 端部材
10 ラジアル磁気軸受
11 アキシャル磁気軸受
12 駆動モータ
13 回転翼
14 固定翼
14E 最下段の固定翼
18A 内側ネジ溝排気部ステータ
18A−1 内側ネジ溝排気部ステータの延長部
18B 外側ネジ溝排気部ステータ
19A、19B ネジ溝
21 隔壁
21A 隔壁の貫通部
22 断熱材
23 貫通穴
24、25 筒体
26 隔壁の延設部
27 測温手段
27A 温度測定素子
28 発熱用コア
29 ヨーク
30 コイル
C 冷却管
G1 最終隙間(最下段の回転翼と連通開口部の上流端との間の隙間)
G2 空隙
G3 ポンプ内空間
G4 隙間
H 連通開口部
HT ヒータ(加熱手段)
M 回止めコマ
N 凹部
P1〜P10 真空ポンプ
Pt 翼排気部
Ps ネジ溝排気部
R1 内側のネジ溝排気通路
R2 外側のネジ溝排気通路
S ポンプ内排気口側流路(ネジ溝排気流路の出口から排気ポートに至る流路)
T1、T2 シール手段
Claims (9)
- 回転体の内周側と外周側にネジ溝排気流路を備えたネジ溝排気部と、
前記ネジ溝排気部を内包する外装ケースと、
前記ネジ溝排気部で圧縮したガスを前記外装ケースの外へ排気する排気ポートと、
前記ネジ溝排気流路の出口から前記排気ポートに至る流路を覆う隔壁と、を備え、
前記隔壁は、前記ネジ溝排気部を構成する前記回転体の前記内周側のネジ溝排気部ステータと前記回転体の前記外周側のネジ溝排気部ステータに接触していることを特徴とする真空ポンプ。 - 前記隔壁は、前記内周側の前記ネジ溝排気部ステータ及び前記外周側の前記ネジ溝排気部ステータ以外のポンプ構成部品に断熱材を介して接合されていること
を特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ。 - 前記排気ポートを内外の筒体からなる多重筒構造とし、一方の筒体を前記外装ケースに取り付け、他方の筒体を前記隔壁に取り付けたこと
を特徴とする請求項1または2に記載の真空ポンプ。 - 前記排気ポートの構造として、
前記隔壁にポート部材を取り付けたこと
を特徴とする請求項1または2に記載の真空ポンプ。 - 前記隔壁または前記内周側の前記ネジ溝排気部ステータまたは前記外周側の前記ネジ溝排気部ステータに、加熱手段と測温手段を配設したこと
を特徴とする請求項1または2に記載の真空ポンプ。 - 前記隔壁または前記内周側の前記ネジ溝排気部ステータまたは前記外周側の前記ネジ溝排気部ステータに、加熱手段と測温手段を配設したこと
を特徴とする請求項3または4に記載の真空ポンプ。 - 前記加熱手段を制御する制御手段を備えたこと
を特徴とする請求項5に記載の真空ポンプ。 - 前記加熱手段を制御する制御手段を備えたこと
を特徴とする請求項6に記載の真空ポンプ。 - 前記排気ポートは、
前記隔壁以外のポンプ構成部品とは非接触で設置されたこと
を特徴とする請求項1、2、5、7のいずれかに記載の真空ポンプ。
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