(57)【要約】  本発明による真空ポンプ(100)は、長手方向軸線(107)周りに延びる環状ポンプチャンバ(112,114,116)を備えたポンプ機構を有する。流体は、ポンプ機構によってり環状ポンプチャンバ(112,114,116)の中を通ってポンプ送りされる。ポンプ機構から離れて位置するプレナム(126)が、ポンプ機構によってポンプ送りすべき流体を受け入れる入口(128)と、長手方向軸線(107)周りに配置され且つ流体を環状ポンプチャンバ(114,116)に供給する複数個の出口(132)とを有している。
2008518155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプであって、
長手方向軸線の周りに延びる環状ポンプチャンバを備えたポンプ機構を有し、前記ポンプ機構により、流体が前記環状ポンプチャンバの中を通ってポンプ送りされ、
更に、流体を前記環状ポンプチャンバに送出する手段を有し、前記送出する手段は、前記ポンプ機構から離れて位置したプレナムを有し、前記プレナムは、前記ポンプ機構によってポンプ送りすべき流体を受け入れる入口と、前記長手方向軸線周りに配置され且つ流体を前記環状ポンプチャンバに供給する複数個の出口とを有する、真空ポンプ。
【請求項２】
前記複数個の出口は、前記長手方向軸線周りに等間隔に配置される、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記複数個の出口は、前記長手方向軸線から等間隔に配置される、請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記プレナムは、前記長手方向軸線周りに延びる環状チャンバを有し、
前記複数個の出口は、前記長手方向軸線周りに円形に配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記プレナムは、前記長手方向軸線周りに３６０°未満にわたって延びるチャンバを有し、
前記複数個の出口は、前記長手方向軸線周りに延びる円弧をなして配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記ポンプ機構は、第１の外側環状チャンバと、前記第１の外側環状チャンバと同軸の第２の内側環状チャンバとを有し、
前記送出する手段は、流体を前記環状チャンバのうちの選択された１つに供給するよう構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記送出する手段は、前記長手方向軸線周りに配置され且つ流体を前記第１の外側環状チャンバに供給する第１の外側の複数個の出口と、前記長手方向軸線周りに配置され且つ流体を前記第２の内側環状チャンバに供給する第２の内側の複数個の出口と、前記第１の外側の複数個の出口及び前記第２の内側の複数個の出口のうちの一方を選択的に閉鎖する閉鎖手段とを有する、請求項６に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記閉鎖手段は、前記プレナムと、前記第１の外側の複数個の出口及び前記第２の内側の複数個の出口のうちの選択的に閉鎖される前記一方の複数個の出口との間に設けられた平らな部材を有する、請求項７記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記閉鎖手段は、少なくとも１つの孔を有し、流体は、前記少なくとも１つの孔を通って前記プレナムから、前記第１の外側の複数個の出口及び前記第２の内側の複数個の出口のうちの他方に運ばれる、請求項７又は８記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
前記閉鎖手段は、複数個の孔を有し、この複数個の孔は各々、前記第１の外側の複数個の出口及び前記第２の内側の複数個の出口のうちの前記他方のそれぞれの出口と同軸である、請求項７〜９のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記閉鎖手段は、前記第１の外側の複数個の出口が閉鎖される第１の位置と、前記第２の内側の複数個の出口が閉鎖される第２の位置との間を動くことができる、請求項７又は８記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
前記閉鎖部材は、第１の組の孔及び第２の組の孔を有し、これらの孔は、前記第１の位置において、前記第１の組の孔の各々が前記第１の外側の複数個の出口のうちのそれぞれの出口と同軸であり、且つ、前記第２の位置において、前記第２の組の孔の各々が前記第２の内側の複数個の出口のうちのそれぞれの孔と同軸であるように位置決めされる、請求項１１に記載の真空ポンプ。
【請求項１３】
前記プレートは、前記選択された複数個の出口を閉鎖するように、前記第１の位置と前記第２の位置との間を前記長手方向軸線回りに回転可能である、請求項１２に記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
前記閉鎖手段は、その位置を指示する手段を有する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項１５】
前記第１の外側環状チャンバと前記第２の内側環状チャンバは、連続通路を形成するよう互いに接続され、流体は、前記ポンプ機構により前記連続通路を通ってポンプ送りされる、請求項６〜１４のいずれか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項１６】
前記ポンプ機構は、マルチチャンバ分子ドラッグポンプ機構を有し、前記マルチチャンバ分子ドラッグポンプ機構は、複数個の同軸の円筒形ロータ要素と、前記ロータ要素と共に前記第１の外側環状チャンバ及び前記第２の内側環状チャンバを構成するステータとを有する、請求項１５に記載の真空ポンプ。
【請求項１７】
前記分子ドラッグポンプ機構は、前記第１の外側環状チャンバ及び前記第２の内側環状チャンバを複数の螺旋形部として構成した多段ホルベック（Holweck）機構である、請求項１５に記載の真空ポンプ。
【請求項１８】
真空ポンプであって、
長手方向軸線の周りに延びる環状ポンプチャンバを備えたポンプ機構を有し、前記ポンプ機構により流体が前記環状ポンプチャンバの中を通ってポンプ送りされ、
更に、流体を前記環状ポンプチャンバに送出する手段を有し、前記送出する手段は、前記ポンプ機構から離れて位置したプレナムを有し、前記プレナムは、前記長手方向軸線の周りに配置され且つ前記環状ポンプチャンバからの流体を受け入れる複数個の入口と、流体を前記プレナムから排出する出口を有する、真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプに関し、かかる真空ポンプの作動効率の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のチャンバ又はシステムを互いに異なる真空レベルまで排気する必要のある多くの形式の装置が存在する。例えば、よく知られたタイプの質量分析計では、分析器／検出器は、比較的高い真空状態、例えば１０-5ミリバール（１０-3Ｐａ）で作動されなければならず、これに対し、イオン源から引き出されると共に案内されるイオンを検出器に向かって運ぶ移送又は光学系チャンバは、低い真空状態、例えば１０-3ミリバール（１０-1Ｐａ）で作動される。質量分析計は、分析器チャンバの上流側に設けられた１つ又は２つ以上の別のチャンバを有するのがよく、これら別のチャンバは、大気源で生じたイオンを捕捉し、最終的には検出器に向かって案内することができるように、次第に高くなる圧力で作動される。
【０００３】
これらチャンバは、各々別個の又は共通のバッキングポンプによって支援された別個の真空ポンプを用いて排気されてもよいけれども、複数個の入口と複数のポンプ段とを有する単一の「スプリットフロー（split flow）」形ポンプを用いて２つ又は３つ以上の隣り合うチャンバを排気することが益々普及しており、複数個の入口の各々は、各チャンバから流体を受け入れ、複数のポンプ段は、チャンバを差圧的に排気する。かかるポンプを利用することにより、サイズ、コスト及び構成部品の合理化において利点が得られる。
【０００４】
例えば、欧州特許出願公開第０９１９７２６号明細書は、複数の真空段又はポンプ段を有するスプリットフロー形ポンプを記載しており、このスプリットフロー形ポンプは、ガスをポンプに流入させてすべてのポンプ段を通過させることができる第１のポンプ入口と、ガスをポンプ段とポンプ段の間でポンプに流入させてポンプの次のポンプ段だけを通過させることができる第２の入口とを有している。ポンプ段は、第１及び第２の入口にそれぞれ取付けられたチャンバの圧力要件を満たすよう構成されているのがよい。
【０００５】
本出願人の最近の国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００４０４６号明細書は、高圧チャンバからのガスを受け入れるポンプ入口が多段ホルベック（Holweck）分子ドラッグ機構のポンプ段とポンプ段の間に設けられたスプリットフロー形ポンプを記載しており、この国際出願を参照により引用し、その内容を本明細書の一部とする。図１は、この特許文献に記載されたポンプとほぼ同じスプリットフロー形ポンプ１０の一部の断面図である。ホルベック機構は好ましくは炭素繊維材料で作られ、且つ、互いに異なる直径の２つの同軸円筒形ロータ要素１２ａ，１２ｂを有しており、これらロータ要素１２ａ、１２ｂは、駆動シャフト１６に設けられているディスク１４に取付けられている。ホルベック機構のステータは、ロータ要素１２ａ，１２ｂと同軸の２つの円筒形ステータ要素１８ａ，１８ｂを有し、これらステータ要素１８ａ，１８ｂとロータ要素１２ａ，１２ｂは、この例では、３つのポンプ段を構成し、ロータ要素１２ａ，１２ｂとステータ要素１８ａ，１８ｂとの間に設けられた３つの環状ポンプチャンバ２０，２２，２４を有している。図２に示すように、ロータ要素に向いたステータ要素１８ａ，１８ｂの面には、螺旋チャネル２６がそれ自体公知の仕方で設けられている。
【０００６】
ポンプ１０は、第１の入口（図示せず）を有し、ガスがこの第１の入口を通ってポンプ１０に流入し（図１に矢印３６で示されている）、ホルベック機構のポンプチャンバ２０，２２，２４の全てを通り、その後、ポンプ１０のベース３０に設けられたポンプ出口２８を通ってポンプ１０から排出される。ポンプ段間の第２の入口３２が、ホルベック機構のポンプ段とポンプ段の間に設けられていて、ポンプ段間の第２の入口３２を通ってポンプに流入したガス（図１に矢印３８で示されている）が、ポンプチャンバ２０，２２の間に設けられた環状プレナム３４内に入り、ガス３８は、この環状プレナム３４から、ガス３６の場合よりも少ない数のホルベック機構ポンプチャンバ（この例では、ポンプチャンバ２２，２４）を通り、その後、ポンプ出口２８を通ってポンプ１０から排出される。これにより、第１及び第２の入口に取付けられたシステムの差動（差圧）排気が可能になる。
【０００７】
ホルベックポンプ段中においてガス流量／圧力の分布状態が均一である場合、このポンプ段の個々のポンプチャネル又はチャンバ２６には各々、同一の境界条件（流量及び圧力）が適用され、従って、個々のポンプチャネル２６は、同一レベルの性能を発揮する。これは、ホルベックポンプ段の最も効率的な動作条件である。例えば、図１に示す例では、最も外側の環状ポンプチャンバ２０を通ったガスが、これが環状ポンプチャンバ２０を出る際に環状ポンプチャンバの螺旋チャネル２６の全てを均等に流れることになろう。ポンプ段とポンプ段との間の流れ３８が存在しない場合、ガスは、単に引き続いてこのように流れ、次の下流側のポンプチャンバ２２に至り、このことは、均一に分布した流量／圧力及び良好なポンプ段性能が得られていることを意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今、第１の入口からのガス３６が無い場合の、ポンプ段とポンプ段との間の入口３２から流入するガス分布の他の極端な場合を考察する。ポンプ段とポンプ段との間に供給される供給ガスは、ポンプ段とポンプ段との間のプレナム３４の周囲上のただ１箇所からポンプ１０に入る。このガスは、次に、プレナム３４の周りにそれ自体分布しようとし、その後、下流側の環状ポンプチャンバ２２の中をポンプ送りされる。しかしながら、プレナム３４のコンダクタンス又は流れやすさの制限により、プレナム３４の周りでガスの非均一な分布が生じる場合があり、その結果、下流側の環状ポンプチャンバ２２の螺旋チャネル２６の周りにおいて流量／圧力の不均一な分布が生じる場合がある。これにより、ポンプ段性能が低下し、それ故、ポンプ段とポンプ段との間の入口性能が低下することになる。ポンプ段とポンプ段との間の入口３２のところに達した供給ガスが第１の入口及びホルベック機構の上流側に設けられた任意他の入口から供給されるガスよりも遙かに多い場合、均一でない分布状態でポンプ段とポンプ段との間に供給されるガスのマイナスに働く挙動が、ホルベック機構の性能を損なう場合がある。
【０００９】
本発明は、その好ましい実施形態において、ポンプ機構へのガスの供給を向上させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の特徴において、真空ポンプであって、長手方向軸線の周りに延びる環状ポンプチャンバを備えたポンプ機構を有し、ポンプ機構により流体が環状ポンプチャンバの中を通ってポンプ送りされ、真空ポンプは、更に、流体を環状ポンプチャンバに送出する手段を有し、送出する手段は、ポンプ機構から離れて位置したプレナムを有し、プレナムは、ポンプ機構によりポンプ送りすべき流体を受入れる入口と、長手方向軸線周りに配置され且つ流体を環状ポンプチャンバに供給する複数個の出口とを有する真空ポンプを提供する。
【００１１】
ポンプ機構から離してプレナムを配置することにより、スペースが少なく且つ機械加工上の制約が少なく、また、大きくて抵抗の小さいプレナムを構成することができる。かくして、プレナムのコンダクタンス又は流れやすさを大きく向上させることができ、その結果、プレナム入口を通ってプレナムに流入したガスを、プレナムの周りに極めて均一に分布させることができ、その後、ガスはプレナムから出る。プレナムの配設場所及び設計は、最終的には、ポンプレイアウトで決まるが、好ましい実施形態では、プレナムは、ポンプのベースの中に機械加工によって形成され、従って、ポンプの寸法の増大は殆ど無いか、全く無い。プレナム出口をプレナムの周りに配置することにより、環状ポンプチャンバに流入したガスをその周りに均一に分布させることができ、それにより、プレナムにより得られるガスの均一な分布には悪影響が及ぼされず、従って、図１に示す構成と関連した性能低下は著しく減少する。
【００１２】
環状ポンプチャンバに対するガスの均一な分布の程度を高めるため、プレナム出口は、好ましくは、長手方向軸線の周りに且つ／又は長手方向軸線から等間隔に配置され、この場合も又、プレナム出口の配置は、ポンプレイアウトで決まる。例えば、一実施形態では、プレナムは、環状の形態を有し、このプレナムは、長手方向軸線周りに延び、従って、プレナム出口を長手方向軸線周りに円形に配置することができ、従って、環状ポンプチャンバに対するガスの均一な分布が生じるようになる。しかしながら、追加のポンプ特徴部、例えば、ポンプ排気部、電気コネクタ、通気パージ等に関する条件に起因して、プレナムの形状に制約が生じる場合があり、従って、別の実施形態では、プレナムは、３６０°未満にわたって延びるチャンバに制限され、プレナム出口は、長手方向軸線周りに延びる円弧の状態に配置され、かくして、ポンプ設計の制約がある場合でも、環状チャンバのガスをできるだけ均一に分布させることができる。
【００１３】
別の実施形態では、ポンプ機構は、第１の外側環状チャンバと、第１の外側環状チャンバと同軸の第２の内側環状チャンバとを有し、送出する手段は、環状ポンプチャンバのうちの選択された１つにガスを供給するように構成されている。これにより、プレナムに流入したガスをポンプ機構の最も適当なチャンバに差し向け、プレナム入口に連結されたシステムのポンプ要件を満たすようにすることができる。好ましくは、送出する手段は、長手方向軸線周りに配置され且つ流体を第１の外側環状チャンバに供給するための第１の外側の複数個の出口と、長手方向軸線周りに配置され且つ流体を第２の環状ポンプチャンバに供給するための第２の内側の複数個の出口と、第１の複数個の出口及び第２の複数個の出口のうちの一方を選択的に閉鎖する閉鎖手段とを有する。これにより、プレナム及びプレナム入口を、２種類の別々の複数個のプレナム出口に対して共通にすることができ、それにより、ポンプ構造が単純化される。閉鎖手段は、好ましくは、プレナムと出口との間に設けられ、第１の外側の複数個の出口及び第２の内側の複数個の出口のうち上述した一方を選択的に閉鎖する平らな部材、例えばプレート形ディスクから成る。変形例として、ポンプレイアウトに応じて、プレートを出口とポンプ機構との間に設けてもよい。
【００１４】
このプレートは、単一の孔を有するのがよく、流体がこの孔を通ってプレナムから、例えば第１の複数個の出口だけに運ばれてもよいし、変形例として、プレートは、第１の外側の複数個の出口と同軸である複数個の孔を有していてもよい。これとは異なり第１の複数個の出口を閉鎖するため、プレートを取外し、これに代えて、流体をプレナムから第２の内側の複数個の出口だけに運ぶようにする別の孔配置形態を有する別のプレートを用いてもよい。しかしながら、より有利な変形構成例では、プレートは、第１の外側の複数個の出口が閉鎖される第１の位置と、第２の内側の複数個の出口が閉鎖される第２の位置との間で動くことができ、それにより、同一の部品を用いて互いに異なる環状ポンプチャンバに必要に応じて接近することができる。これは、プレートに第１の組の孔及び第２の組の孔を設け、これらの孔を、第１のプレート位置においては、第１の組の孔の各々がそれぞれの第１の外側の複数個の出口と同軸であり、第２のプレート位置においては、第２の組の孔の各々がそれぞれの第２の内側の複数個の出口と同軸であるよう位置決めすることによって達成できる。プレートは、好ましくは、選択された複数個の出口を閉鎖するように第１の位置と第２の位置との間で長手方向軸線回りに回転可能である。プレートは、ユーザがプレートの現在の位置及びかくしてプレナム入口のところの現在のポンプ性能状態を確認することができるように、切欠き又は任意他の好都合な指標を備えるのがよい。
【００１５】
好ましい実施形態では、第１の外側環状チャンバと第２の外側環状チャンバは、連続通路を形成するよう互いに結合され、流体は、ポンプ機構により連続通路を通って排出される。ポンプ機構は、好ましくは、マルチチャンバ分子ドラッグポンプ機構を有し、マルチチャンバ分子ドラッグポンプ機構は、複数個の同軸円筒形ロータ要素と、ロータ要素と共に第１の外側環状チャンバ及び第２の内側環状チャンバを構成するステータを有する。好ましい実施形態では、分子ドラッグポンプ機構は、第１の外側環状チャンバ及び第２の内側環状チャンバが複数の螺旋形部として構成された多段ホルベック機構である、追加のポンプ段、例えば少なくとも１つのゲーデ（Gaede）ポンプ段及び／又は少なくとも１つの空気力学的ポンプ段を、必要に応じてホルベック機構の下流側に設けるのがよい。空気力学的ポンプ段は、再生段であるのがよい。他の形式の空気力学的機構は、サイドフロー型、サイドチャネル型及び周辺流れ型機構であるのがよい。第１の外側環状チャンバ及び第２の内側環状チャンバを各々、２つのポンプポンプ段とポンプ段の間に設けるのがよい。
【００１６】
本発明の第１の特徴では、流体送出システムは、環状ポンプチャンバに供給される流体を均一に分布させ、それにより、流体供給のコンダクタンスを向上させるのに役立つ。しかしながら、同じシステムを、プレナム入口の機能とプレナム出口の機能を入れ替えることにより、流体を環状ポンプチャンバから運び去るのことにも使用でき、従って、ポンプ機構から受け取ったガスが環状流れから直線流れに再分布されるようになり（例えば、ホルベック機構からのガスをポンプ出口又は下流側のポンプ段、例えば再生又はゲーデポンプ段に提供するため）、従って、本発明は、第２の特徴では、真空ポンプであって、長手方向軸線の周りに延びる環状ポンプチャンバを備えたポンプ機構を有し、ポンプ機構により流体が環状ポンプチャンバの中を通ってポンプ送りされ、更に、流体を環状ポンプチャンバに送出する手段を有し、この送出する手段は、ポンプ機構から離れて又は分離して位置したプレナムを有し、プレナムは、長手方向軸線の周りに配置され且つ環状ポンプチャンバからの流体を受け入れる複数個の入口と、流体をプレナムから排出する出口を有する真空ポンプを提供する。第１の特徴のプレナム入口及びプレナム出口と関連して説明した特徴はそれぞれ、第２の特徴のプレナム出口及びプレナム入口に同じように当てはまる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、添付の図面を参照して本発明の好ましい特徴を説明するが、これらは例示に過ぎない。
【００１８】
図３を参照すると、第１の実施形態としての真空ポンプ１００が、マルチコンポーネント本体１０２を有し、この本体内には、駆動シャフト１０４が設けられている。駆動シャフト１０４の回転は、その周りに位置決めされたモータ（図示せず）、例えばブラシレス直流電動機によって行なわれる。駆動シャフト１０４は、互いに反対側に位置する軸受（図示せず）に取付けられている。例えば、駆動シャフト１０４は、ハイブリッド永久磁石軸受及び油潤滑軸受システムで支持されるのがよい。
【００１９】
分子ドラッグポンプ機構が、本体１０２内に配置されている。この実施形態では、ポンプ機構は、互いに直径が異なる２つの同軸の円筒形ロータ要素１０６ａ，１０６ｂを有する多段ホルベック（Holweck）ドラッグ機構の形態をなし、同軸の円筒形ロータ要素１０６ａ，１０６ｂは、ポンプ１００の長手方向軸線１０７周りに延びている。ロータ要素１０６ａ，１０６ｂは、好ましくは、炭素繊維材料で作られ、駆動シャフト１０４に設けられたディスク１０８に取付けられている。ディスク１０８は、駆動シャフト１０４に取付けられてもよいし、これと一体であってもよい。この実施形態では、ホルベック機構のステータは、３つのポンプ段を構成するように、ロータ要素１０６ａ，１０６ｂと同軸の２つの円筒形ステータ要素１１０ａ，１１０ｂを有し、３つのポンプ段は、ロータ要素１０６ａ，１０６ｂとステータ要素１１０ａ，１１０ｂとの間に設けられた第１、第２及び第３の環状ポンプチャンバ１１２，１１４，１１６を有し、これらの環状ポンプチャンバ１１２，１１４，１１６は、連続した通路を形成するように互いに接続されている。ロータ要素に面するステータ要素１１０ａ，１１０ｂの表面には、螺旋チャネル１１８がそれ自体よく知られた仕方で設けられている。
【００２０】
ポンプ１００は、第１の入口（図示せず）を有し、ガスが第１の入口を通ってポンプ１００に入り（図３に矢印１２０で示されている）、ホルベック機構の環状ポンプチャンバ１１２，１１４，１１６の全てを通り、その後、本体１０２のベース１２４に設けられたポンプ出口１２２を通ってポンプ１００から排出される。必要に応じて、第１の入口とホルベック機構との間に追加のポンプ段、例えば１つ又は２つ以上のターボ分子ポンプ段及び／又は螺旋ねじ山ロータポンプ段を設けて、第１の入口のところの圧力を一段と減少させてもよい。これと同様に、下流側のホルベック段１１６とポンプ出口１２２との間に追加のポンプ段、例えば１つ又は２つ以上の空気力学的ポンプ段及び／又はゲーデ（Gaede）ドラッグポンプ段を設けて、ポンプ出口のところの圧力を増大させてもよい。これら追加のポンプ段のロータ要素も、駆動シャフト１０４に取付けられるのがよい。必要に応じ、追加のポンプ入口が、追加のポンプ段の上流側及び／又は下流側に設けられてもよい。
【００２１】
ポンプ１００は、ガスをホルベック機構のポンプ段とポンプ段の間の場所に送出するたるまガス送出システムを更に有している。このガス送出システムは、ポンプ本体１０２のベース１２４内に設けられたプレナム（plenum）又は空間１２６を有している。この実施形態では、プレナム１２６は、ポンプ出口１２２に当たらないようにポンプ１００の長手方向軸線１０７の周りに延びる環状チャンバを有している。プレナム１２６は、ガスが実質的に半径方向のただ１つの箇所でプレナム１２６に入る（図３に矢印１３０で示されている）ように配置されたプレナム入口１２８を有している。ただし、これは、同じように軸方向であってもよい。図４を参照すると、プレナム１２６は、ガス送出システムがガスをホルベック機構の環状ポンプチャネル１１４に送出することができるように、ポンプ１００の長手方向軸線１０７周りに配置された複数個のプレナム出口１３２を更に有している。この実施形態では、プレナム出口１３２は、長手方向軸線１０７周りに円形に且つ均一に間隔をおいて設けられている。ただし、等間隔に配置された他の幾何学的形状を採用してもよい。
【００２２】
使用にあたり、第１の入口を、比較的低い圧力を生じさせるべきチャンバに連結する。このチャンバからのガスは、第１の入口を通ってポンプ１００に流入し、第１の入口とホルベック機構との間に設けられた追加のポンプ段を通り、そして、ホルベック機構の全てのポンプチャネル１１２，１１４，１１６を通り、その後、ポンプ出口１２２を通ってポンプ１００から出る。プレナム入口１２８を比較的高い圧力を生じさせるべき別のチャンバに連結する。このチャンバからのガスは、プレナム入口１２８を通ってプレナム１２６に流入する。図１に示す先行技術のポンプ１０のプレナム３４がホルベック機構内部に設けられていることとは対照的に、ポンプ１００のプレナム１２６がホルベック機構から離れて又は分離して配置されているので、プレナム１２６は、先行技術のポンプ１０のプレナム３４よりも大きく且つ抵抗が小さい。かくして、プレナム１２６内のコンダクタンス又は流れやすさは、プレナム３４内のコンダクタンス又は流れやすさよりも非常に大きく、その結果、プレナム入口１２８を通ってプレナム１２６に流入したガスは、プレナム１２６の周りに迅速且つ均一に分布可能であり、その後、プレナム出口１３２を通ってプレナム１２６から出る。ガス１３０は、プレナム出口１３２から、ホルベック機構の環状ポンプチャンバ１１４に流入し、そして、ポンプチャネル１１４，１１６を通り、その後、ポンプ出口１２２を通ってポンプ１００から出る。プレナム１２６内でのガスの均一な分布に起因して、各プレナム出口１３２は、供給されるガスの少しの部分を受け持つに過ぎず、それ故、プレナム入口１２６と環状ポンプチャネル１１４との間の圧力損失は生じさせることなしに、プレナム出口１３２の直径を比較的小さくすることができる。
【００２３】
さらに、先行技術のポンプ１０のホルベック機構の内部プレナム３４はもはや必要ではないので、ポンプ１００のロータ要素１０６ａ及びステータ要素１１０ａを、ポンプ１０のロータ要素１２ａ及びステータ要素１８ａよりも延長させることができ、それにより、ポンプ性能が一段と向上する。
【００２４】
この第１の実施形態では、ポンプ出口１２２の配設場所は、プレナム１２６を環状チャンバの形態で容易に機械加工できるようなところである。しかしながら、ポンプレイアウトに応じて、或る特定のポンプ特徴部は、プレナム１２６の形状を制約する場合がある。例えば、図５に示す第２の実施形態では（この図において、図３に示す第１の実施形態の特徴とほぼ同じ特徴には同一の参照符号が与えられている）、ポンプ出口１２２は、第１の実施形態の場合よりも第３の環状ポンプチャンバ１１６の近くに配置され、その結果、プレナム１２６は、第１の実施形態の環状の形状を採用する場合には、必ずポンプ出口１２２に当たるようになる。プレナムの内径を増大させてポンプ出口１２２がプレナムの内周部内に入るようにしてもよいが、ポンプのコンダクタンス又は流れやすさを著しく損ねることもある。このことに考慮して、プレナム１２６の形状を図６に示すように修正変更して、プレナム１２６がポンプ２００の長手方向軸線１０７の周りに完全には延びないようにするのがよい。図示の実施形態では、プレナム１２６は、ポンプ２００の長手方向軸線１０７の周りに約２７０°にわたって延び、それにより、プレナム出口１３２が長手方向軸線の周りに延びる円弧の状態に配置された状態で、他のポンプ特徴部、例えばポンプ出口、電気コネクタ、ベントパージ等を収容するスペースが得られ、従って、ポンプ設計に制約がある場合、プレナム１２６を出たガス１３０を、環状ポンプチャンバ１１４のできるだけ多くの部分に均一に分布させることができる。
【００２５】
図７は、第３の実施形態である真空ポンプ３００を示しており、この場合も又、図３に示す第１の実施形態の特徴とほぼ同じ構成要素には、同一の参照符号が与えられている。この第３の実施形態は、第３の内側円筒形ステータ要素１１０ｃを他の２つの円筒形ステータ要素１１０ａ，１１０ｂと同軸に設けることにより、４つのポンプ段に拡張されている。内側ステータ要素１１０ｃの外面が、螺旋溝１３８を備え、この外面は、内側ロータ要素１０６ｂと共に第４の環状ポンプチャンバ１４０を構成し、この第４の環状ポンプチャンバは、他の３つの環状ポンプチャンバ１１２，１１４，１１６に接続している。使用中、ガスが第２の環状ポンプチャンバ１１４を通るガスの流れと同一の方向で第４の環状ポンプチャンバ１４０の中を流れ、第１の環状ポンプチャンバ１１２及び第３のポンプ環状チャンバ１１６を逆方向に流れるので、この実施形態では、ガス送出システムは、ガスをプレナム入口１２８から第２の環状ポンプチャンバ１１４に送出するのか第４の環状ポンプチャンバ１４０に送出するのかのいずれかを、プレナム入口１２８を通して排出すべきポンプチャンバのポンプ要件に応じて、ユーザに選択させる。
【００２６】
図７を参照すると、この実施形態では、プレナム１２６は、第１の複数個の出口１３２に加えて、第２の複数個のプレナム出口１４２を有し、第２の複数個のプレナム出口は、ガス送出システムがガスをホルベック機構の第４の環状ポンプチャネル１４０に直接、即ち、他の３つの環状ポンプチャネル１１２，１１４，１１６のいずれをも経ないで送出することができるように、ポンプ３００の長手方向軸線１０７の周りに配置されている。この実施形態では、第１の複数個のプレナム出口１３２と同様、第２の複数個のプレナム出口１４２も又、長手方向軸線１０７周りに円形に且つ均一に間隔をおいて配置されている。ユーザがガスをプレナム１２６から供給すべき環状チャンバを特定し、かくして、この実施形態では、ユーザがプレナム入口１２８の性能レベルを特定することができるようにするために、ポンプ３００のベース１０２の端板１４４を取外して、環状ディスク１４６の形態をしたプレート１４６を挿入することができるようにするのがよく、この環状ディスクは、図８に示すように、複数個の孔１４８を有し、これら孔１４８は、プレート１４６をプレナム１２６内に挿入したときに孔１４８が選択された複数個のプレナム出口だけを露出させるように位置決めされている。図７に示すように、環状ディスク１４６は、任意適当な手段、例えばボルト等を用いてプレナム１２６のルーフ又は屋根部に取外し可能に固定されるのがよい。この実施形態では、環状ディスク１４６は、第１の複数個のプレナム出口１３２のみを露出させる孔１４８を有し、従って、第２の複数個の出口１４２及びかくして第４の環状ポンプチャンバ１４０をプレナム１２６との直接連通状態から隔絶させるために使用される。環状ディスク１４６は、ユーザが第１の複数個の出口１３２に対して孔１４８を位置合わせするのを助けるための基準点を備えていてもよいし、違ったやり方で形作られてもよい。
【００２７】
この実施形態で第１の複数個のプレナム出口１３２ではなく第２の複数個のプレナム出口１４２を露出させるためには、ユーザは、環状ディスク１４６に代えて、第２の複数個のプレナム出口１４２を開放すると共に第１の複数個のプレナム出口１３２を閉鎖するように別の配列状態の孔を備えた別の環状ディスクを用いることが必要になる。共通のプレナム入口１２８のところに互いに異なる性能レベルを付与する単純で安価な技術を提供できるが、実際には、ポンプ３００の配設場所に応じて、ディスクの交換が困難である場合がある。図９に示す第４の実施形態である真空ポンプ４００は、第１の複数個のプレナム出口１３２及び第２の複数個のプレナム出口１４２について共通の環状ディスク１５０を設けることにより、この問題を解決する。図９に示すように、環状ディスク１５０は、第３の実施形態の環状ディスク１４６と同一の位置に配置されている。図１０を参照すると、環状ディスク１５０は、プレナム１２６からのガスを第１の複数個の出口１３２に供給する第１の組の孔１５２と、プレナム１２６からのガスを第２の複数個の出口１４２に供給する第２の組の孔１５４とを有している。この実施形態では、第２の組の孔１５４は、第１の組の孔１５２からそのピッチの約１／２だけ回転方向にずれている。
【００２８】
環状ディスク１５０は、任意適当な手段によりプレナム１２６のルーフ又は屋根部内に回転自在に嵌め込まれ、従って、環状ディスク１５０は、第１の組の孔１５２が第１の複数個の出口１３２と整列し且つ第２の複数個の出口１４２が環状ディスク１５０により閉鎖される図９に示す第１の位置と、第２の組の孔１５４が第２の複数個の出口１４２と整列し且つ第１の複数個の出口１３２が環状ディスク１５０によって閉鎖される第２の位置との間を長手方向軸線１０７周りに回転可能である。環状ディスク１５０の第１の位置と第２の位置との間の回転のために、プレナム入口１２８は、環状ディスク１５０へのユーザの接近を可能にする。図９に示すように、切欠き１５６又は他の形態の指標を、プレナム入口１２８を通して見ることができるように環状ディスク１５０の側部に設け、それにより、ユーザは、例えば切欠きとポンプ４００の本体１０２に設けられた印とを整列させることにより、環状ディスク１５０の位置及びかくしてプレナム入口１２８の現在の性能状態を目で見て確認することができる。
【００２９】
ホルベック機構が追加のポンプ段を有している場合、又は、追加のポンプ段、例えばゲーデ又は再生ポンプ段がホルベック機構の下流側に設けられている場合、プレナム入口１２８の性能レベル範囲を増大させるために別の組の孔を必要に応じて設けるのがよい。
【００３０】
上述の好ましい実施形態では、プレナム１２６を用いて真空チャンバをポンプに連結した。しかしながら、変形例として、プレナム１２６を用いて別のポンプ機構をホルベック機構に接続してもよい。この別のポンプ機構は、ポンプの外部に位置し、例えば、真空チャンバとポンプとの間に接続され、真空チャンバを排気し且つガスをプレナム入口１２８に排出するターボ分子ポンプの形態であってもよいし、入口のところに直線流れパターンを必要とするポンプの別の内部ポンプ機構、例えば、再生又はゲーデポンプ機構であってもよい。
【００３１】
さらに、第１の実施形態から第４の実施形態までの各々において、プレナム１２６は、ガスをプレナム入口１２８を通してプレナムに半径方向又は軸方向に流入させる直線流れパターンを、プレナム出口１３２を通ってポンプから出る環状流れパターンに再分布させるために用いられている。これとは異なり、図９に示す第４の実施形態を基礎とする図１１に示す第５の実施形態では、プレナム１２６は、ガスを環状流れパターンから直線流れパターンに再分布させるために用いられている。
【００３２】
この第５の実施形態では、第４の実施形態と比較すると、ポンプ出口１２２は省略され、プレナム入口とプレナム出口のそれぞれの機能が逆になっている（従って、図１１では、参照符号２２８，２３２，２４２は、それぞれ、ポンプ５００のプレナム出口、第１の複数個のプレナム入口及び第２の複数個のプレナム入口を示すために用いられている）。環状ディスク１５０が図９を参照して説明したその第１の位置にある状態では、第１のポンプ入口からポンプ機構に流入したガス１２０は、第１の環状ポンプチャンバ１１２を通り、第１の複数個のプレナム入口２３２及び環状ディスク１５０の第１の組の孔１５２を通ってプレナム１２６に入り、そしてプレナム出口１２８を通ってプレナム１２６から出る。環状ディスク１５０が第２の位置にある状態では、第１のポンプ入口からポンプ機構に流入したガス１２０は、第１、第２及び第３の環状ポンプチャンバ１１２，１１４，１１６を通り、第２の複数個のプレナム入口１４２及び環状ディスク１５０の第２の組の孔１５４（図１０に図示）を通ってプレナム１２６に流入し、そしてプレナム出口２２８を通ってプレナム１２６から出る。その結果、第１のポンプ入口の性能を必要に応じて調節することができる。
【００３３】
この場合も、第５の実施形態では、上述の第１から第４の実施形態と同様、プレナム１２６を用いて別のポンプ機構をホルベック機構に連結してもよい。このポンプ機構は、ポンプの外部に位置し、例えば、プレナム出口２２８に連結され、ポンプ５００からの排出ガスをプレナム出口２２８を通って排出するバッキングポンプの形態をしていてもよいし、入口のところに直線流れパターンを必要とするポンプの別の内部ポンプ機構、例えば、再生又はゲーデポンプ機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】先行技術のスプリットフロー形ポンプの一部の断面図である。
【図２】図１の分子ドラッグポンプ機構のポンプ段を通るガスの流れ方向を示す図である。
【図３】真空ポンプの第１の実施形態の一部の断面図である。
【図４】図３の真空ポンプのプレナムの平面図である。
【図５】真空ポンプの第２の実施形態の一部の断面図である。
【図６】図５の真空ポンプのプレナムの平面図である。
【図７】真空ポンプの第３の実施形態の一部の断面図である。
【図８】図７の真空ポンプのプレナムの平面図である。
【図９】真空ポンプの第４の実施形態の一部の断面図である。
【図１０】図９の真空ポンプのプレナムの平面図である。
【図１１】真空ポンプの第５の実施形態の一部の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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