JPH04231699A - 高速回転型真空ポンプ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドライポンプとして使
用される高速回転型真空ポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の高速回転型真空ポンプの一
例を示す。この真空ポンプは、ケ−シング１０１との間
にポンプ機構１０２を構成すべく、ロ−タ１０３がシャ
フト１０４の軸端部に固着した状態でケ−シング１０１
内に配設されており、ケ−シング１０１の上方に開口す
る吸気口１０５から吸い込んだ気体をかかるポンプ機構
１０２で圧縮し、ケ−シング１０１の側方に開口した排
気口１０６から排気し得るようになっている。シャフト
１０４はロ−タ１０３よりも下方において上下一対のこ
ろがり軸受１０７、１０８を介してケ−シング１０１側
に支持されており、これらのころがり軸受１０７、１０
８にはケ−シング１０１の下端に設けたオイルタンク１
０９から潤滑油が強制給油されるようになっている。

【０００３】また、図４に従来の高速回転型真空ポンプ
の他の例を示す。この真空ポンプの排気システムは図３
と同様のもので、ケ−シング２０１との間にポンプ機構
２０２を構成すべく、ロ−タ２０３がシャフト２０４の
軸端部に固着した状態でケ−シング２０１内に配設され
ており、ケ−シング２０１の上方に開口する吸気口２０
５から吸い込んだ気体をかかるポンプ機構２０２で圧縮
し、ケ−シング２０１の側方に開口した排気口２０６か
ら排気し得るようになっている。このポンプは軸受が図
３のものと異なっており、シャフト２０４が上下一対の
ラジアル動圧気体軸受２０７、２０８およびスラスト動
圧気体軸受２０９によってケ−シング２０１側に支持さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ロ−タ支持構造はいずれも、ロ−タが両軸受の外側に片
持ち的に張り出すものであるため、ロ−タ支持状態のバ
ランスが悪く、振動、騒音の原因になり易い欠点がある
。また、シャフトの軸端部にロ−タを固着する関係上、
軸受の配設スペ−スとロ−タの配設スペ−スとを軸方向
に別個に確保しなければならず、全体が軸方向に長寸化
してコンパクトな設計が困難になる不都合を伴う。 さらに、排気口がロ−タの軸流方向に対して直交した位
置に開口し、ケ−シング内で流路が曲げられているので
、その分だけ排気抵抗が大きくなり、排気口を大気開放
したり、真空ポンプ同士を直列に接続してシリアルな排
気を構成すること等も難しくなる。その上、図１のもの
は、軸受に油軸受を用いているため油の粘性低下や軸受
の劣化に伴ってこれらの頻繁な交換作業の必要性が生じ
易く、プロセスガスへの油混入の危険性もあり、一方、
図２のものは、動圧気体軸受を用いるためオイルフリ−
という点では極めて好ましいが、この軸受を有効に機能
させるためにはスパイラルグル−ブ等により形成される
気体導入用の隙間を広範囲に設けなければならないため
、軸方向への長寸化をさらに助長する傾向が強い。

【０００５】本発明は、これらの課題を有効に解決する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような手段を講じたものである。

【０００７】すなわち、本発明の高速回転型真空ポンプ
は、ケ−シングとの間にポンプ機構を構成すべく、筒状
ロ−タの内側軸心部にケ−シングから突設した固定軸支
部を挿入し、この固定軸支部と前記ロ−タとの間に該ロ
−タの両端近傍部を浮上支持し得る非接触軸受を配設す
るとともに、ポンプ機構の軸流方向に沿って前記ケ−シ
ングに吸気口および排気口を開口したことを特徴とする
。

【０００８】

【作用】固定軸支部によってロ−タを内側軸心部から両
持ち的に支持するようにすると、片持ち的な支持状態に
比べて回転時の軸振れをより有効に抑止できるようにな
り、その結果、軸振動を確実に低減化してロ−タ回転の
安定性向上を図ることが可能になる。また、ロ−タを配
設するスペ−スと軸受を配設するスペ−スとを同一軸心
位置にオ−バラップさせることができ、軸方向に沿って
別個に確保する必要がなくなるので、軸方向の短寸化を
図ることができる。さらに、ロ−タの軸流方向に吸気口
と排気口が設けられるので、排気抵抗が小さくなり、真
空ポンプ同士を直列に接続してシリアルな排気系を構成
する上でも有効となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。

【００１０】この実施例は、ケ−シング１との間にポン
プ機構６を構成すべく、有底筒状ロ−タ２の内側軸心部
２ａにケ−シング１から突設した固定軸支部３を挿入し
、この固定軸支部３と前記ロ−タ２との間に該ロ−タ２
の両端近傍部を非接触に浮上支持する動圧気体軸受４、
５を配設している。

【００１１】具体的に説明すると、ロ−タ２は、内側軸
心部２ａの径が固定軸支部３の径よりも若干大きく設定
されており、外周には上段部にタ−ビン動翼２ｂが、ま
た下段部には特殊動翼２ｃが突設してある。一方、ケ−
シング１は外筒部１ａと固定軸支部３とをベ−ス部１ｄ
を介して一体的に連結したもので、固定軸支部３の上端
部３ａを外筒部１ａの上縁開口部近くまで長寸に延出さ
せるとともに、外筒部１の内周上段部にタ−ビン静翼１
ｂを、また内周下段部に特殊静翼１ｃを突設している。 そして、この固定軸支部３にロ−タ２の内側軸心部２ａ
が奥深く挿入されたとき、翼１ｂ、２ｂからなるタ−ビ
ン部６ａと、翼１ｃ、２ｃからなるコンプレッサ部６ｂ
とを直列に備えたポンプ機構６が形成されるようにして
いる。

【００１２】また、動圧気体軸受４、５を構成するため
に、固定軸支部３の外周に図示されないスパイラルグル
−ブ（開先状の螺旋ねじ）が設けてあり、このスパイラ
ルグル−ブの途中を固定軸支部３に設けた中空部３ｂを
通じて大気中に連通させている。すなわち、ロ−タ２の
回転に伴って前記スパイラルグル−ブとロ−タ２との隙
間に生じる吸引効果で大気中の気体を当該隙間に高速気
流状態で引き込ませ、これによりロ−タ２と固定軸支部
３との間に動圧を発生させて、その動圧でロ−タ２をラ
ジアル方向に浮上支持できるようにしている。また、固
定軸支部３の上端拡開部３ａの上面及び下面には、スラ
スト動圧気体軸受１３、１４を構成すべく、図示されな
いスパイラルグル−ブが設けてあり、このスパイラルグ
ル−ブの一部も前記固定軸支部３の中空部３ｂを通じて
大気中に連通させてある。すなわち、ロ−タ２の回転に
伴って前記スパイラルグル−ブとロ−タ２との隙間に生
じる吸引効果で大気中の気体を当該隙間に高速気流状態
で引き込ませ、これによりロ−タ２と固定軸支部３との
間に動圧を発生させて、その動圧でロ−タ２をスラスト
方向に浮上支持できるようにしている。

【００１３】さらに、前記ケ−シング１は上縁開口部が
吸気口７に設定されるとともに、この吸気口７からポン
プ機構６の軸流方向（矢印方向）に沿って突き当たった
ベ−ス部１ｄに排気口８を開口させている。

【００１４】なお、この真空ポンプはロ−タ２の内周お
よび固定軸支部３の外周にあって各々の対向位置に永久
磁石９ａおよびコイル９ｂを巻回した珪素鋼板９ｃがそ
れぞれ埋設してあり、これらがＤＣブラシレスモ−タ９
を構成している。また、ケ−シング１には、モ−タ９に
接続された制御回路９ｄと、ポンプ機構６におけるコン
プレッサ部６ｂの発熱を吸収し同時に制御回路９ｄを冷
却するための水冷回路１０とが一体に設けてある。１１
は放熱用フィンである。また、１２は非接触シ−ルを兼
ねたねじポンプであり、軸受４、５、１３、１４やモ−
タ９が自然放熱しない場合に、このねじポンプ１２にお
いて生起するガスの流れでそれらを空冷するようになっ
ている。

【００１５】以上のような構成であると、図示ポンプの
ロ−タ２は接触抵抗を伴わない動圧気体軸受４、５、１
３、１４で支持されるため、高速回転を容易に達成でき
、例えば排気口８側を大気中に開放した状態で吸気口７
側の圧力を１０−３Ｔｏｒｒ程度にまで簡単に排気する
ことが可能になる。勿論、このポンプはドライポンプで
あるから、長寿命であり、油混入の恐れもなく使用する
ことができる。また、ロ−タ２の軸流方向に吸気口７と
排気口８を設けたが、この構造も排気流路をケ−シング
内で屈曲させないという観点から圧縮性能の向上に寄与
しており、排気口８の大気開放を容易ならしめている。 しかも、このような構成であると、ロ−タ２は両端近傍
部に配設した軸受４、５間により内側軸心部２ａ側から
両持ち的に支持された状態で回転する。このため、従来
の片持ち的な支持状態に比べてロ−タ２の回転時の軸振
れを有効に抑止できるようになり、その結果、軸振動を
低減化してロ−タ回転の安定性を確実に向上させ、低振
動、低騒音の運転を行わせることが可能になる。また、
軸受４、５がロ−タ２の内側に潜り込んだ状態で配設さ
れるため、軸受４、５とロ−タ２とを軸方向に離間させ
て配設する必要がなく、軸方向の大幅なコンパクト化も
果たされている。コンパクト化の点では、制御回路９ｄ
をケ−シング１に一体化し、水冷回路１０をポンプ機構
６と制御回路９ｄとに共用した点も奏効している。さら
に、吸気口７をフランジとして利用すれば、他の同様の
構成からなる真空ポンプを直列に接続することもでき、
シリアルな排気系を簡単に構成する上で有効な構造とな
る。さらにまた、モ−タにＤＣブラシレスモ−タ９を使
用したこともモ−タ部の小形化、ひいてはポンプ全体の
小形化をもたらす要素となっている。

【００１６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では固定軸支部３の下
端開口部を大気中に開口して軸受３、４、１３、１４に
空気を導入するようにしているが、この部位は排気口８
に近く、設置場所や排気内容によっては周囲に汚れた空
気が漂う可能性がある。このような場合には、第２図に
示すようにケ−シング１に横溝１ｅを設けてケ−シング
１の側方から大気を導入するようにしてもよい。この場
合、横溝１ｅの開口端にフィルタ１４等を装着すれば一
層効果的である。勿論、大気を利用せずに別個に圧力源
を設けて軸受用ガスを供給しても構わない。また、軸受
は非接触であれば静圧気体軸受や磁気軸受など他のもの
によってもよく、モ−タ制御回路はケ−シングから分離
して独立に設けられたものであってもよい。さらに、モ
−タはＤＣブラシレスモ−タに限らず、誘導モ−タ等で
あってもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形が可能である。

【００１７】

【発明の効果】本発明の高速回転型真空ポンプは、非接
触軸受を採用したことから、オイル交換や軸受の頻繁な
交換の必要がなくなり、長寿命でメンテナンスに優れた
効果が得られる。また、所謂アウタロ−タ構造を採用し
てロ−タの両端近傍部を軸受により両持ち的に支持する
ようにしたことから、回転が安定して高速回転に至るま
で低振動、低騒音の運転が可能になる。その上、ロ−タ
と軸受を同一軸心位置にオ−バラップして設けることが
できることから軸方向にコンパクト化できる効果が得ら
れる。さらに、吸気口と排気口とをポンプ機構の軸流方
向に沿って設けたことから、排気抵抗が低減化されてバ
ックポンプとして使用する際の排気口の大気開放が容易
になり、吸気口をフランジとして利用すれば同様の構成
からなる他の真空ポンプをその吸気口にシリアルに接続
することで容易に直列排気ラインを組むことができる等
の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、真空ポンプの全体縦
断面図。

【図２】本発明の他の実施例を示し、真空ポンプの部分
縦断面図。

【図３】従来例を示し、真空ポンプの全体縦断面図。

【図４】従来例を示し、真空ポンプの一部破断斜視図。

【符号の説明】

１…ケ−シング ２…ロ−タ ２ａ…内側軸心部 ３…固定軸支部 ４、５…非接触軸受（ラジアル） ６…ポンプ機構 ７…吸気口 ８…排気口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケ−シングとの間にポンプ機構を構成すべ
   く、筒状ロ−タの内側軸心部にケ−シングから突設した
   固定軸支部を挿入し、この固定軸支部と前記ロ−タとの
   間に該ロ−タの両端近傍部を浮上支持し得る非接触軸受
   を配設するとともに、ポンプ機構の軸流方向に沿って前
   記ケ−シングに吸気口および排気口を開口したことを特
   徴とする高速回転型真空ポンプ。