JPH0540319Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、渦流形圧縮ポンプの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、半導体製造装置や電子顕微鏡等にお
ける密閉室から空気を排除し、清浄な真空を作り
出すのに好適な真空ポンプとして、例えば特開昭
60−252197号公報に開示されているように、真空
室側に開放される吸込口と大気側に開放される吐
出口とが設けられたケーシング内に、上記吸込口
側から吐出口側に向かつてねじ溝形圧縮ポンプ、
遠心形圧縮ポンプおよび渦流形圧縮ポンプを順次
に配置したものが知られている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、上述の如き真空ポンプに用いられる
渦流形圧縮ポンプは、一般には、ハウジング内に
臨む多数の羽根を有する軸流羽根車を回転軸の回
転動作によつて回転させることにより、気体をハ
ウジング内で螺旋運動させながら吸込口側から吐
出口側へと移送しつつ圧縮するようになされてい
る。そして、このようにハウジング内を螺旋運動
する気体は圧縮過程で発熱するため、その圧縮変
化がいわゆるポリトロープ圧縮になる。このよう
にポリトロープ圧縮になると、圧縮に要する仕事
量が、気体の温度を一定に保つたままで圧縮する
いわゆる等温圧縮の場合に比べて増大することと
なつて好ましくない。

本考案はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、吸込口から吸い込
まれた気体を圧縮させるべくこの気体が軸流羽根
車の回転動作により循環せしめられるハウジング
の構造を改良することにより、圧縮過程で発熱し
た気体の放熱を効率良く行い得、これにより圧縮
変化をポリトロープ圧縮にすることなく等温圧縮
にして圧縮に要する仕事量の低減化を図らんとす
ることにある。また、そのために特別な装置を別
途に付設する必要がなく、よつて渦流形圧縮ポン
プが大形化するのを回避することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本考案は、吸込口
２と吐出口３とが設けられたケーシング１内に配
置され、駆動用モータ４の駆動により回転せしめ
られる回転軸５と、該回転軸５に回転一体に支持
され、上記吸込口２からケーシング１内に吸い込
まれた気体をハウジング１１内で圧縮して上記吐
出口３よりケーシング１外に吐出させる軸流羽根
車１０とを備えた渦流形圧縮ポンプを対象とし、
次のような解決手段を講じた。

すなわち、本考案の解決手段は、上記ハウジン
グ１１を上記軸流羽根車１０の両側で第１ハウジ
ング部１５ａと第２ハウジング部１５ｂとに２分
割に構成して該第１ハウジング部１５ａと第２ハ
ウジング部１５ｂとの間に気体流通用の円環状主
流路１２を形成する。さらに、該主流路１２を形
成する上記第１および第２ハウジング部１５ａ，
１５ｂの両円環状壁部１５ｃ，１５ｃを他の部位
よりも薄肉に形成する。また、冷却流体が循環す
る円環状中空部１３，１３が上記両円環状薄肉壁
部１５ｃ，１５ｃを介して上記主流路１２を取り
囲むように上記第１および第２ハウジング部１５
ａ，１５ｂにそれぞれ形成したことを特徴とす
る。

（作用） 上記の構成により、本考案では、駆動用モータ
４の始動による回転軸５の回転動作により軸流羽
根車１０が回転すると、気体が吸込口２を介して
ケーシング１内に吸い込まれ、このケーシング１
内に吸い込まれた気体がハウジング１１内に導入
されて圧縮される。

このハウジング１１内に導入されて圧縮により
発熱した気体は、第１ハウジング部１５ａと第２
ハウジング部１５ｂとの間に形成された円環状主
流路１２を循環して吐出される間に、上記第１お
よび第２ハウジング部１５ａ，１５ｂの円環状薄
肉壁部１５ｃ，１５ｃを介して上記主流路１２を
取り囲むように形成された中空部１３，１３内の
冷却流体に上記薄肉壁部１５ｃ，１５ｃを経て効
率良く放熱される。

つまり、上記中空部１３，１３は主流路１２の
全周を薄肉壁部１５ｃ，１５ｃを隔てて取り囲ん
でいることから、伝熱面積が可能な限り拡大され
て主流路１２全体が一気に冷却され、しかも伝熱
面積部分の壁厚が薄いことによる熱伝達抵抗の低
減と相俟つて圧縮により発熱した気体が速やかに
冷却される。

このため、気体の圧縮変化がポリトロープ圧縮
になることなく等温圧縮になされて圧縮に要する
仕事量の低減化が図られることとなる。

また、上述の如くハウジング１１を構成したこ
とから、圧縮気体冷却用の装置を別途に付設する
必要がなく、よつて渦流形圧縮ポンプの大形化が
回避されることとなる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案の実施例に係る渦流形圧縮ポン
プを示し、１は、例えば図示しない半導体製造装
置の真空室側に開放される吸込口２が上面に、大
気側に開放される吐出口３が下部側面にそれぞれ
設けられた円筒状のケーシング、４は該ケーシン
グ１の底面側に配置された、ロータ４ａとステー
タ４ｂとからなる駆動用モータ、５は上記ケーシ
ング１内の中心部上下方向に配置され、上記駆動
用モータ４の駆動により回転せしめられる回転軸
であつて、該回転軸５はこれと回転一体に外嵌合
された円筒状のボス部材６を備えてなる。

該ボス部材６の上下方向中程には、上記回転軸
５に回転一体に支持され、上記吸込口２からケー
シング１内に吸い込まれた真空室内の気体を後述
するハウジング１１内で圧縮して上記吐出口３よ
りケーシング１外に吐出させる上下一対の軸流羽
根車１０，１０が所定間隔をあけて水平に支持さ
れている一方、上記ケーシング１内周面には上記
両軸流羽根車１０，１０に対応して上下一対の円
環状ハウジング１１，１１が水平に支持形成され
ている。

また、本考案の特徴として、該各ハウジング１
１は、上記各軸流羽根車１０の上下両側で上側の
円環状第１ハウジング部１５ａと下側の円環状第
２ハウジング部１５ｂとに上下に２分割に構成さ
れて該第１ハウジング部１５ａと第２ハウジング
部１５ｂとの間に縦断面縦長楕円形の気体流通用
の円環状主流路１２を形成している。つまり、上
記第１ハウジング部１５ａの下面は上方に湾曲し
た凹状湾曲面に形成されている一方、第２ハウジ
ング部１５ｂの上面は下方に湾曲した凹状湾曲面
に形成されていて、この両凹状湾曲面つまり両円
環状壁部１５ｃ，１５ｃでもつて円環状主流路１
２が形成されている。また、本考案の特徴とし
て、上記主流路１２を形成する第１および第２ハ
ウジング部１５ａ，１５ｂの上記両円環状壁部１
５ｃ，１５ｃは他の部位よりも薄肉に形成され、
熱伝達抵抗が少なくなされている。そして、上記
各軸流羽根車１０は円板状ハブ１０ｂ外周に植設
された多数の羽根１０ａ，１０ａ，……を上記各
主流路１２内に臨ませて、上記駆動用モータ４の
始動によつて回転せしめられることにより、各主
流路１２内に吸い込まれた気体を移送しつつ圧縮
するようになされている。

さらに、上記第１および第２ハウジング部１５
ａ，１５ｂの各々には、水等の冷却流体が循環す
る上下２つの冷却流体循環用中空部１３，１３が
上記円環状薄肉壁部１５ｃ，１５ｃを介して上記
主流路１２を取り囲むようにそれぞれ形成されて
いる。また、上記第１および第２ハウジング部１
５ａ，１５ｂには、上記ケーシング１側壁の一方
側（図で左側）を貫通して上記各中空部１３に連
通する冷却流体供給用筒部材１６ａと、他方側
（図で右側）を貫通して上記各中空部１３に連通
する冷却流体環流用筒部材１６ｂとがそれぞれ形
成されている。そして、上記各供給用筒部材１６
ａから上記各中空部１３内に供給された冷却流体
を、各中空部１３を循環せしめた後上記各環流用
筒部材１６ｂより外部に排出して再び上記各供給
用筒部材１６ａに循環せしめるようになされてい
る。

また、上記各ハウジング１１の第１ハウジング
部１５ａには上記主流路１２内に気体を吸い込む
ための吸込通路１１ｂが、第２ハウジング部１５
ｂには主流路１２内を循環した気体を吐出するた
めの吐出通路１１ｃがそれぞれ設けられている。
そして、上記上側のハウジング１１の吐出通路１
１ｃと下側のハウジング１１の吸込通路１１ｂと
は冷却されていて、上記吸込口２を介して吸い込
まれた真空室内の気体を、まず、上記上側のハウ
ジング１１の主流路１２内に吸い込んで循環させ
た後、下側のハウジング１１の主流路１２内に吸
い込んで循環させ、しかる後、吐出口３を介して
ケーシング１の外に吐出するようになされてい
る。

さらに、上記各ハウジング１１には、第２図お
よび第３図に示すように、上記吸込通路１１ｂお
よび吐出通路１１ｃ間の主流路１２を分断するよ
うにストリツパ部１１ａが形成されていて、上記
吸込通路１１ｂから吸い込まれた気体と吐出通路
１１ｃから吐出される気体とが合流しないように
なされている。

また、上記各ハウジング１１の主流路１２に
は、上記駆動用モータ４の始動により回転する軸
流羽根車１０の外周に近接して気体の流れをガイ
ドする円環状ガイド部材１４がその中心を上記軸
流羽根車１０の回転軸心に対応せしめて配置され
ている。

このようにして上記各ハウジング１１の吸込通
路１１ｂから主流路１２内に吸い込まれた気体を
吐出通路１１ｃより吐出する間に上記ガイド部材
１４周りに適数回螺旋運動せしめるとともに、そ
の回数だけ上記軸流羽根車１０を横断せしめてそ
の都度軸流羽根車１０から運動エネルギを受け取
るようにした２段のポンプ段からなる渦流形圧縮
ポンプが構成されている。

次に、上記実施例に係る渦流形圧縮ポンプの作
動について説明する。

まず、駆動用モータ４が始動すると、真空室の
気体が吸込口２からケーシング１内に吸い込まれ
る。この吸い込まれた気体は、上側のハウジング
１１の吸込通路１１ｂから上部主流路１２内に導
入され、ガイド部材１４周りを螺旋運動しつつ上
部主流路１２内を循環して圧縮される。この間、
気体は圧縮により発熱するが、第１および第２ハ
ウジング部１５ａ，１５ｂの中空部１３，１３を
循環する冷却流体によつて熱が奪われる。

つまり、上記中空部１３，１３が主流路１２の
全周を薄肉壁部１５ｃ，１５ｃを隔てて取り囲ん
でいるので、伝熱面積を可能な限り拡大すること
ができて主流路１２全体を一気に冷却でき、しか
も伝熱面積部分の壁厚が薄いことによる熱伝達抵
抗の低減と相俟つて圧縮により発熱した気体を速
やかに冷却することができる。このため、気体の
圧縮変化がポリトロープ圧縮になることなく等温
圧縮になされて圧縮に要する仕事量の低減化を図
ることができる。

次いで、上記上側のハウジング１１の上部主流
路１２内を循環した気体は、上側のハウジング１
１の吐出通路１１ｃおよび下側のハウジング１１
の吸込通路１１ｂを介して下側のハウジング１１
の下部主流路１２内に導入され、上記と同様にガ
イド部材１４周りを螺旋運動しつつ下部主流路１
２内を循環してさらに圧縮される。この場合にお
いても、圧縮により発熱した気体は第１および第
２ハウジング部１５ａ，１５ｂを循環する冷却流
体によつて熱が奪われ、このため、気体の圧縮変
化がポリトロープ圧縮になることなく等温圧縮に
なされて圧縮に要する仕事量の低減化を図ること
ができる。

また、上述の如く各主流路１２周りに上下２つ
の圧縮気体冷却用中空部１３，１３を形成したこ
とから、従来、ケーシング１内におけるハウジン
グ１１周りのデツドスペース化していた空間を有
効に活用し得、これにより圧縮気体冷却用の装置
を別途に付設する必要がなく、よつて渦流形圧縮
ポンプの大形化を回避することができる。

さらに、上記実施例においては、上側および下
側のハウジング１１，１１の各主流路１２にガイ
ド部材１４が配置されていることから、上記各主
流路１２に導入された気体は、上記各ガイド部材
１４にガイドされてその周りをスムーズに適数回
螺旋運動し、その回数だけ上記軸流羽根車１０を
効率良く横断してその都度軸流羽根車１０から運
動エネルギを受け取り、これにより上記各ハウジ
ング１１内における気体の流れがスムーズになさ
れてその圧縮比を一段と高めることができるとい
う効果をも奏することができる。

なお、上記実施例では、２段のポンプ段で渦流
形圧縮ポンプを構成したが、これに限らず、例え
ば１段又は３段以上であつてもかまわないことは
いうまでもない。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、吸込口
２からケーシング１内に吸い込まれた真空室内等
の気体が圧縮されるハウジング１１を、軸流羽根
車１０の両側で第１ハウジング部１５ａと第２ハ
ウジング部１５ｂとに２分割に構成して該第１ハ
ウジング部１５ａと第２ハウジング部１５ｂとの
間に気体流通用の円環状主流路１２を形成し、か
つ冷却流体が循環する円環状中空部１３，１３を
円環状薄肉壁部１５ｃ，１５ｃを介して上記主流
路１２を取り囲むように第１および第２ハウジン
グ部１５ａ，１５ｂにそれぞれ形成した。したが
つて、ハウジング１１内で圧縮されることによる
発熱する気体の熱を、この気体がハウジング１１
内を循環して吐出される間に上記中空部１３，１
３内の冷却流体に短時間に効率良く放熱し得、こ
れにより気体の圧縮変化がポリトロープ圧縮にな
ることなく等温圧縮になされて圧縮に要する仕事
量の低減化を図ることができる。

また、上述の如く各主流路１２周りに上下２つ
の圧縮気体冷却用中空部１３，１３を形成したの
で、圧縮気体冷却用の装置を別途に付設する必要
がなく、よつて渦流形圧縮ポンプの大形化を回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る渦流形圧縮ポン
プを示す縦断正面図、第２図は第１図の−線
における断面図、第３図はハウジング部分を第１
図とは別の角度から見て示す縦断側面図である。 １……ケーシング、２……吸込口、３……吐出
口、４……駆動用モータ、５……回転軸、１０…
…羽根車、１１……ハウジング、１２……主流
路、１３……中空部、１５ａ……第１ハウジング
部、１５ｂ……第２ハウジング部、１５ｃ……壁
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 吸込口２と吐出口３とが設けられたケーシング
   １内に配置され、駆動用モータ４の駆動により回
   転せしめられる回転軸５と、該回転軸５に回転一
   体に支持され、上記吸込口２からケーシング１内
   に吸い込まれた気体をハウジング１１内で圧縮し
   て上記吐出口３よりケーシング１外に吐出させる
   軸流羽根車１０とを備えた渦流形圧縮ポンプであ
   つて、 上記ハウジング１１は、上記軸流羽根車１０の
   両側で第１ハウジング部１５ａと第２ハウジング
   部１５ｂとに２分割に構成されて該第１ハウジン
   グ部１５ａと第２ハウジング部１５ｂとの間に気
   体流通用の円環状主流路１２を形成し、 かつ該主流路１２を形成する上記第１および第
   ２ハウジング部１５ａ，１５ｂの両円環状壁部１
   ５ｃ，１５ｃは他の部位よりも薄肉に形成され、 さらに、上記第１および第２ハウジング部１５
   ａ，１５ｂには、冷却流体が循環する円環状中空
   部１３，１３が上記両円環状薄肉壁部１５ｃ，１
   ５ｃを介して上記主流路１２を取り囲むようにそ
   れぞれ形成されていることを特徴とする渦流形圧
   縮ポンプ。