JPH1089284A - ターボ分子ポンプ - Google Patents

ターボ分子ポンプ

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JPH1089284A
JPH1089284A JP26352396A JP26352396A JPH1089284A JP H1089284 A JPH1089284 A JP H1089284A JP 26352396 A JP26352396 A JP 26352396A JP 26352396 A JP26352396 A JP 26352396A JP H1089284 A JPH1089284 A JP H1089284A
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JP
Japan
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blade
rotor
blades
turbo
molecular pump
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JP26352396A
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English (en)
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Yasushi Maejima
靖 前島
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Seiko Seiki KK
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Seiko Seiki KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/324Blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042Turbomolecular vacuum pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気性能の向上、およびロータ翼を回転させ
る回転発生源の負荷の軽減を図るようにしたターボ分子
ポンプを提供すること。 【解決手段】 磁気軸受20に支持されるロータ軸12
に、ロータ翼141〜144が取り付けられ、このロー
タ翼の間に位置固定のステータ翼181〜184が配置
されている。そして、このロータ翼とステータ翼とで気
体の排気、圧縮を行う排気段、中間段、および圧縮段を
順次形成している。圧縮段を形成するロータ翼144の
各ブレードは、ロータ軸12に対して傾斜させて放射状
に配置され、かつ各ブレードの幅方向は、ブレードの回
転方向に対して後方側に凸状となるように湾曲させてい
る。このため、各ブレード144bの周囲では、板面に
沿って気体が流れるので、上側から下側に気体を移動さ
せることができ、ターボ分子ポンプの排気性能が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置や
電子顕微鏡などの真空装置として使用されるターボ分子
ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】ターボ分子ポンプは、高速回転するロー
タ軸に取付けられたロータ翼と、ケーシングに固定され
たステータ翼とが交互に配置され、ロータ翼とステータ
翼との対が複数段設けられ、これらによって分子流領域
における気体の排気、圧縮を行う排気段、中間段、およ
び圧縮段が形成されている。ロータ翼1は、図7に示す
ように、円環状のリング部1aと、このリング部1aの
外周面に放射状に設けられた平板形状の複数のブレード
(羽根)1bとから構成されている。各ブレード1b
は、図7に示すように、回転軸Rに対して所定角度をも
って傾斜しており、その厚さはほぼ均一となっている。
図8は、ロータ翼1の部分的な平面図であり、図9は、
ブレード1bの長さ方向における各位置の断面図であ
る。
【0003】また、ターボ分子ポンプでは、ロータ翼の
ブレードは、排気段、中間段、および圧縮段で大きさや
傾斜角度が異なるが、その断面の形状は、図9に示すよ
うに平坦な板状である。このような構成からなるターボ
分子ポンプでは、ロータ軸の回転によりロータ翼が回転
し、ロータ翼のブレードは、気体分子を回転方向に叩く
ことにより軸方向に移動させ、これにより排気を行って
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ターボ分子
ポンプの圧縮段側の気体密度は、排気段側の気体密度に
比べて大きくなり、気体が粘性流としての性質を生じる
と考えられ、排気段側のように気体を叩いて移動させよ
うとしても、その移動ができにくくなる。すなわち、図
10に示すように、特にブレード1bの回転方向に対し
て後方側(図面中のブレードの右側)において、気体が
ブレード1bの表面に沿って移動できずに剥離を起こ
し、気体をかき混ぜたような状態となるため、排気性能
の向上が図れなくなる。また、気体の乱流のために、ロ
ータ翼を回転させるモータにかかる負荷が増大し、モー
タが必要以上に発熱するという問題が生じていた。
【0005】そこで、本発明は、排気性能の向上、およ
びロータ翼を回転させる回転発生源の負荷の軽減を図る
ようにしたターボ分子ポンプを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、ロータ軸と、このロータ軸を回転自在
に支持する軸受と、この軸受に支持されたロータ軸を回
転させるモータと、ロータ軸に取り付けられ、ロータ軸
に対して所定角度で傾斜させて放射状に複数のブレード
が設けられた複数段のロータ翼と、この複数段のロータ
翼の間に配置された複数段のステータ翼とを備え、前記
ロータ翼の少なくとも一部は、そのブレードの幅方向
を、ブレードの回転方向に対して後方側に凸状となるよ
うに湾曲させている。
【0007】このように、本発明では、例えば図4に示
すように、ロータ翼144の各ブレード144bは、そ
の幅方向を、ブレード144bの回転方向に対して後方
側に凸状となるように湾曲させている。そのため、ロー
タ翼144の回転により各ブレード144bが回転する
と、各ブレード144bの周囲では、図4に示すよう
に、気体が剥離せずに板面に沿って流れるので、上側の
気体を下側に移動させることができ、ターボ分子ポンプ
の全体としての排気性能が向上する。また、ブレード1
44bの下流側における乱流がなくなって気体の剥離が
発生しないので、ロータ翼144を回転させる駆動源で
あるモータにかかる負荷が減少し、この減少によりモー
タの発熱が防止できる。
【0008】さらに、本発明では、圧縮段を形成するロ
ータ翼144の各ブレード144bは、その先端部を丸
くしたり、または、各ブレード144bの表面の表面粗
さを向上させ、上記の効果の一層の向上を図るようにし
ている。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
について、図1ないし図6を参照して説明する。図1
は、本発明の第1の実施の形態であるターボ分子ポンプ
の全体の構成を示す断面図である。図2は、同ターボ分
子ポンプの圧縮段におけるロータ翼の部分的な平面図で
ある。図3は、そのロータ翼のブレードの各部の断面図
である。この第1の実施の形態のターボ分子ポンプ10
は、図1に示すように、略円柱形状のロータ軸12と、
このロータ軸12に取り付けられたロータ翼部14と、
略円筒形状の外装体16の内周に固定されたステータ翼
部18と、ロータ軸12を磁力により支持する磁気軸受
20と、ロータ軸12にトルクを発生させるモータ21
とを備えている。
【0010】ロータ翼部14は、4種類のロータ翼14
1、142、143、144で構成され、ステータ翼部
18は、そのロータ翼141、142、143、144
に対応する4種類のステータ翼181、182、18
3、184で構成されている。そして、ロータ翼141
〜144と、対応するステータ翼181〜184とは若
干の隙間を持って上下方向に交互に配置されている。こ
のような配置により、例えば、ロータ翼141とステー
タ翼181とで排気段が形成され、ロータ翼142、1
43とステータ翼182、183とで中間段が形成さ
れ、ロータ翼144とステータ翼184とで圧縮段が形
成されている。圧縮段を形成するロータ翼144とステ
ータ翼184は、気体の排気口39側からの逆流を防止
するために、後述のブレードが他の部分のブレードより
も密の状態に設けられている。
【0011】ロータ翼141、142、143は、図7
に示すロータ翼1と同様に、円環状のリング部と、この
リング部の外周面に放射状に設けられた平板形状の複数
のブレード(羽根)とから構成されている。そして、ブ
レードの大きさや傾斜角度は、ロータ翼141、14
2、143によって異なる。ステータ翼181、18
2、183は、ロータ翼141、142、143と同様
のブレードを有し、この各ブレードの傾斜方向がロータ
翼141、142、143のブレードの傾斜方向と逆に
なっている。
【0012】次に、ロータ翼144の詳細な構成につい
て、図2から図4を参照して説明する。このロータ翼1
44は、図2に示すように、円環状のリング部144a
と、このリング部144aの外周面に放射状に設けられ
た複数のブレード144bとから構成されている。各ブ
レード144bは、図3に示すように、回転軸に対して
所定角度をもって傾斜しており、かつ、各ブレード14
4bの幅方向を、ブレード144bの回転方向に対して
後方側に凸状となるように湾曲させている。さらに、各
ブレード144bは、図4に示すように、先端側144
b−1を丸く形成させ、かつ、ブレードの回転方向に対
する後方側の表面144b−2の表面粗さを向上させて
いる。ステータ翼184は、ステータ翼181、18
2、183と同様に構成されている。
【0013】また、上述の磁気軸受20は、ロータ軸1
2に対して半径方向の磁力と軸方向の磁力をそれぞれ発
生させる半径方向電磁石22、24および軸方向電磁石
26と、ロータ軸12の半径方向の位置と軸方向の位置
とをそれぞれ検出する半径方向センサ30、32、およ
び軸方向センサ34と、これら半径方向センサ30、3
2、および軸方向センサ34の検出信号を基に半径方向
電磁石22、24および軸方向電磁石26などの励磁電
流をそれぞれフィードバック制御する制御系36とを備
えている。
【0014】次に、このような構成からなる第1の実施
の形態の動作について、図面を参照して説明する。この
実施の形態のターボ分子ポンプ10の駆動時において
は、磁気軸受20によってロータ軸12が所定の浮上位
置に非接触の状態で保持され、この状態でモータ21が
駆動されることで、ロータ軸12が回転する。そして、
ステータ翼18の間で各ロータ翼14が回転すること
で、図1に示すように、気体が吸気口38から吸気さ
れ、圧縮されることで排気口39から排出される。
【0015】ところで、ロータ翼141とステータ翼1
81とで形成される排気段と、ロータ翼142、143
とステータ翼182、183とで形成される中間段とで
は、気体の流れは分子流として取り扱えるため、気体分
子はロータ翼141、142、143のブレードに叩か
れて排気口39側に向けて移動する。しかし、ロータ翼
144とステータ翼184とで形成される圧縮段では、
排気段や中間段に比べて気体密度が大きくなり、分子流
として取り扱うことが出来なくなる。
【0016】ところが、この第1の実施の形態では、圧
縮段を形成するロータ翼144の各ブレード144bの
幅方向を、図3に示すように、ブレード144bの回転
方向に対して後方側に凸状となるように湾曲させてい
る。そのため、ロータ翼144の回転により各ブレード
144bが回転すると、各ブレード144bの周囲で
は、気体が板面に沿って流れて剥離を起こさないので、
上側の気体を下側に移動させることができ、排気性能が
向上する。
【0017】また、ブレード144bの下流側における
乱流がなくなって気体の剥離が発生しないので、ロータ
翼を回転させる駆動源であるモータにかかる負荷が減少
し、この減少によりモータの発熱を防止できる。さら
に、この実施の形態では、各ブレード144bは、先端
側144b−1を丸く形成させ、その表面144b−2
の表面粗さを向上させているので、排気性能が一層向上
する。
【0018】次に、本発明の第2の実施の形態につい
て、図5および図6を参照して説明する。この第2の実
施の形態は、第1の実施の形態におけるロータ翼144
を、図5および図6に示すようなロータ翼145に代え
たものである。すなわち、第2の実施の形態では、ロー
タ翼145が、図5に示すように、円環状のリング部1
45aと、このリング部145aの外周面に放射状に設
けられた複数のブレード145bとから構成されてい
る。各ブレード145bは、図6に示すように、回転軸
に対して所定角度に傾斜させるとともに、各ブレード1
44bの幅方向を、ブレード144bの回転方向に対し
て後方側に凸状となるように湾曲させると同時に、その
長さ方向にひねりを加えるようにしたものである。な
お、この第2の実施の形態の他の部分の構成は、第1の
実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ロー
タ翼のブレードの幅方向を、ブレードの回転方向に対し
て後方側に凸状となるように湾曲させたので、排気性能
の向上、およびロータ翼の回転発生源の負荷の軽減が図
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるターボ分子ポ
ンプの断面図である。
【図2】圧縮段におけるロータ翼の部分的な平面図であ
る。
【図3】同ロータ翼のブレードの断面図である。
【図4】同ブレードの作用を説明する図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の圧縮段におけるロ
ータ翼の部分的な平面図である。
【図6】同ロータ翼のブレードの各部の断面図である。
【図7】従来のターボ分子ポンプのロータ翼の斜視図で
ある。
【図8】同ロータ翼の部分的な平面図である。
【図9】同ロータ翼のブレードの断面図である。
【図10】同ブレードの作用を説明する図である。
【符号の説明】
10 ターボ分子ポンプ 12 ロータ軸 14 ロータ翼部 141、142、143、144、145 ロータ翼 144a、145a リング部 144b、145b ブレード 18 ステータ翼部 181、182、183、184 ステータ翼 20 磁気軸受

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータ軸と、 このロータ軸を回転自在に支持する軸受と、 この軸受に支持された前記ロータ軸を回転させるモータ
    と、 前記ロータ軸に取り付けられ、ロータ軸に対して所定角
    度で傾斜させて放射状に複数のブレードが設けられた複
    数段のロータ翼と、 この複数段のロータ翼の間に配置された複数段のステー
    タ翼とを備え、 前記ロータ翼の少なくとも一部は、そのブレードの幅方
    向を、ブレードの回転方向に対して後方側に凸状となる
    ように湾曲させたことを特徴とするターボ分子ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記湾曲させたブレードは、その長さ方
    向にねじれを加えたことを特徴とする請求項1記載のタ
    ーボ分子ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記湾曲させたブレードは、先端側を丸
    くしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
    ターボ分子ポンプ。
  4. 【請求項4】 前記湾曲させたブレードは、ブレードの
    回転方向に対して後方側の表面の表面粗さを向上させた
    ことを特徴とする請求項1、請求項2、または請求項3
    記載のターボ分子ポンプ。
JP26352396A 1996-09-12 1996-09-12 ターボ分子ポンプ Pending JPH1089284A (ja)

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EP97306652A EP0829645A3 (en) 1996-09-12 1997-08-29 Turbomolecular pump

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