JPH01285696A - ターボ分子ポンプ - 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］ この発明は、超高真空を必要とする機器に用いられるタ
ーボ分子ポンプに関するものである。

［従来の技術］ 第３図は例えば特開昭６０−１５６９９６号公報に示さ
れた従来のターボ分子ポンプを示す断面図である、図に
おいて、ｌは上端に吸気口１ａを有するケーシングで、
内部には固定１４２が軸方向に多段に固定されている。

３は固定３１ｉ２と軸方向に対向して交互に組合わされ
る多段の回転翼４が設けられた翼車、５はケーシングｌ
の下端に取り付けられた下ケーシング、６はこの下ケー
シングｌ内に組込まれた電動機で１例えば高周波電動機
からなり、固定子７と回転軸９に固着された回転子８と
から構成されている。１０は回転軸９の上方ｉ螺合され
、翼車３を締付は固定するナツト、　ＩＩ、　＋２は回
転軸９を回転自在に支承する軸受、１３は下ケーシング
５の外周に取り付けられた排気口である。　次に従来の
ターボ分子ポンプの動作について説明する。上記ケーシ
ングｌの吸気０１ａと接続されるチャンバ（図示せず）
と、ケーシング！、下ケーシング５％さらに粗引き用ロ
ータリポンプ（図示せず）とつながる排気口Ｉ３で真空
系が構成されており、まず、祖引き用ロータリポンプを
運転して真空系全体を低真空雰囲気に維持する０次に電
動ｌ１１６を始動し、翼車３を回転すると、回転ｘ４と
固定ｊｌＥ２との相互作用により、チャンバ内及びター
ボ分子ポンプ内の気体分子な排気口１３から連続排気し
、双方内に超高真空雰囲気を実現するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のターボ分子ポンプは以上のように構成されている
ので、！＃機６は高い回転速度で回転し、軸受も同様に
高速回転する。また、電動機６内に位置する軸受１！、
１２は排気口１７と通じているので、粗引き用ポンプで
真空引きした際はその雰囲気になる。一般にターボ分子
ポンプにおいては動的バランスが精密に取られるので、
軸受にかかる荷重は小さいが、しかし高速で回転するた
め軸受自身の転動体の遠心力が寿命に及ぼす影響が問題
となっている。さらに真空中であるため軸受の回転によ
って生じる摩擦熱が伝わりにくく、内部に熱が残るため
に大気中よりも許容温度の面からも寿命的な制限を受け
て、軸受の寿命が短くなり。

ひいては、ターボ分子ポンプの軸受の交換期間、つまり
、ターボ分子ポンプの寿命が短くなるというａｌｌ！Ｉ
があった。

この発明は、このようなＨＭを解決するためになされた
もので、真空中においても使用できるとともに、高速回
転下でも軸受の寿命が向上し、メンテナンスの時期を伸
すことができ長寿命のターボ分子ポンプを得ることを目
的とする。

ｃａｎを解決するための手段］ この発明にかかるターボ分子ポンプは、電動機を回転自
在に支承する軸受の少なくとも転動体をセラミックスで
構成したものである。

［作用］ この発明におけるターボ分子ポンプは、熱の伝わりにく
い真空中においても軸受の耐熱性が向上することになり
、また、比重の軽い材料であるため、遠心力による軸受
の荷重を軽減でき、軸受自身の寿命も向上することにな
る。

［発明の実施例コ 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第２図２につ
いて説明する０図において、１ＮＩＯ５１３１ａは上記
従来例と同一のものである。２０．２１は、電動ＪＩＩ
８を回転自在に支承する軸受で、第２図のようにアウタ
−レース２０ａ５転動体２０ｂ、インナーレース２０ｃ
がセラミックスで構成されている。

次に動作について説明する。まず、従来装置と同様に真
空系全体を粗引き用ロータリポンプで、低真空雰囲気に
維持する０次に電動機６を始動し、翼車３を回転する。

これよりチャンバ（図示せず）内及びターボ分子ポンプ
内の気体分子を排気口１３かも連続排気し、双方内に超
高真空雰囲気を実現する１通常、この過程でターボ分子
ポンプは始動し、運転される。ところで、第２図の転動
体２０ｂにおいて高速回転することにより加わる遠心力
Ｆは下記（１）式で表わされる。

Ｆ＝Ｋ・γ・Ｎ”−−−＋１１ ここで、Ｋは比例定数、γは比重、Ｎは回転数ズある。

−収約に鋼材の比重は７．８程度であるが、この発明で
は比重が３．９程度のセラミックスを用いており、同一
条件で使用すると遠心力による力が半減されることがわ
かる。

ところで、玉軸受の寿命は下記（２）式で表わされる。

　。

Ｌｌ。＝　（Ｃ／Ｐ）　”　−−−（２１ここで。

Ｌｔａ：基本定格寿命　１０’ｒｅｖ Ｃ：基本動定格寿命　ｋｇｆ　　（軸受による定数）Ｐ
　：等優待Ｉｔ　　　　　ｋ　ｇ　ｆ例えば、上記の例
のように比！３．９のセラミックスを用いた場合、鋼材
によって製造された転動体に加わる等偏荷重Ｐ１、セラ
ミックスによって製造された転動体に加わる等優待ｔｐ
、とすれば、比重は１／２となるため、ｐ＋／ｐｔ＝　
２となり、Ｃを一定とすると、調製の場合の基本定格寿
命をＬｌ、セラミックス製の場合の基本定格寿命をり、
とするとＬｌ／Ｌｌ”８となる。このように、寿命を８
倍とすることが可能となる。

また一方、一般の軸受鋼は温度１２Ｇ’Ｃ以上で使用で
きなくなるが、セラミックス自体は十数百度まで使用で
きるので、軸受２０．２１をセラミックスで構成するこ
とにより、転勤によって光生する摩擦熱の影響は無視で
きることになる。このように耐熱性の向上は軸受の基本
動定格Ｒ１の向上にもつながるため、上ｇ己（２）式の
Ｃが大となり、より−層寿命が向上することになる。

なお、上記実施例では、軸受の７ウターレースとインナ
ーレース、及び転動体の材質をセラミックスにした場合
を説明したが、転動体のみセラミックスにした場合も同
様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば、軸受の少なくとも転
動体をセラミックスで構成したので、軸受の寿命が著し
く向上し、ひいてはターボ分子ポンプのメンテナンスの
時期を伸ばすことができ。

長寿命のターボ分子ポンプを実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はそ
の要部断面図、第３図は従来のターボ分子ポンプを示す
断面図である０図中、１はケーシング、２は固定Ｍ％３
は翼車、４は回転翼、６は電動機、２０．２１は軸受、
２０ａはアウターレース、ｚａｂは転動体、２０ｃはイ
ンナーレースである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシング内に軸方向に多段に設けられた固定翼と、こ
   の固定翼と同心上で上記固定翼と軸方向に対向する多段
   の回転翼を有し、電動機により回転される翼車とを備え
   た分子ポンプにおいて、上記電動機を回転自在に支承す
   る軸受の少なくとも転動体をセラミックスで構成したこ
   とを特徴とするターボ分子ポンプ。