(57)【要約】    【課題】概略軸方向に延びる溝を有するポンピングステージ用の固定翼を、迅速かつ安価に得ることを可能にする方法を提供する。    【解決手段】真空ポンプの固定翼を製造する方法とそれにより得られる固定翼であり、複数の固定翼ディスクまたはリングが好適にはプレス加工で形成されて、固定翼本体に関して概略軸方向に延びる少なくとも１本の溝がその上に規定される固定翼表面を形成するように固定翼ディスクまたはリングが同軸状に積み重ねられかつ互いに角度をずらされる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）を形成する工程と、
前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）を積み重ねて、固定翼本体に関して概略軸方向に延びる少なくとも１本の溝（１３’；１５’）を有する少なくとも１つの固定翼表面（１７；１９）を形成する工程とを含む真空ポンプの固定翼の製造方法。
【請求項２】
前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の各々が、前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）が積み重ねられるときに、前記少なくとも１本の溝（１７；１９）を規定する少なくとも１つの切り込み（１３；１５）を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）が、前記ディスクまたはリングが積み重ねられるときに、固定翼本体に関して概略軸方向に延びる複数の溝を規定する複数の切り込み（１３；１５）を有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記切り込み（１３；１５）に対応する少なくとも１本の螺旋形の溝を規定するように、前記固定翼のディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）が同軸状に積み重ねられて互いに角度をずらされる、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記固定翼のディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）が、同軸状に積み重ねられ、前記切り込み（１３；１５）に対応する少なくとも１本の螺旋形の溝を規定するように角度をずらされる、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記リングが、一方は、その内周上にあり、他方はその外周上にある少なくとも１対の切り込みを有し、前記リングが積み重ねられたときに前記固定翼本体に関して概略軸方向に延びる溝を前記固定翼本体の前記内側表面上および前記外側表面上に規定する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１本の溝が螺旋形の溝である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記複数のディスクまたはリングを形成する工程がプレス加工によって行われる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
本体と、
積み重ねられて前記本体を形成する複数のディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）とを含み、
前記本体が前記本体に関して概略軸方向に延びる少なくとも１本の溝（１３’；１５’）が形成された少なくとも１つの固定翼表面（１７；１９）を有し、前記少なくとも１本の溝は前記複数のリングの形状によって規定されている真空ポンプの固定翼。
【請求項１０】
前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の各々は前記積み重ねられたディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）上に少なくとも１本の溝（１３’；１５’）を規定する少なくとも１つの切り込み（１３；１５）を有する、請求項９記載の固定翼。
【請求項１１】
前記ディスクまたはリングは、前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）が積み重ねられたとき、前記本体に関して概略軸方向に延びる複数の溝（１３’；１５’）を規定する複数の切り込み（１３、１５）を有する、請求項９記載の固定翼。
【請求項１２】
前記ディスクまたはリングが、同軸状に積み重ねられており、かつ、前記切り込み（１３；１５）に対応して少なくとも１本の螺旋形の溝を規定するように角度がずらされている、請求項１０記載の固定翼。
【請求項１３】
前記ディスクまたはリングが、同軸状に積み重ねられており、かつ、前記切り込み（１３；１５）に対応して少なくとも１本の螺旋形の溝を規定するように角度がずらされている、請求項１１記載の固定翼。
【請求項１４】
前記固定翼リングが、一方はその内周上にあり、他方はその外周上にある少なくとも１対の切り込み（１３；１５）を有し、前記リングが積み重ねられたときに前記固定翼本体に関して概略軸方向に延びる対応する溝（１３’；１５’）をそれぞれ前記内部および前記外部の前記固定翼表面上に規定する、請求項９記載の固定翼。
【請求項１５】
前記少なくとも１本の溝（１３’；１５’）が螺旋形の溝である、請求項９記載の固定翼。
【請求項１６】
前記切り込み（１３；１５）が多角形の形状、好適には矩形または台形の形状を有する、請求項１１記載の固定翼。
【請求項１７】
前記切り込み（１３；１５）が同じ寸法を有する、請求項１１記載の固定翼。
【請求項１８】
前記切り込み（１３；１５）が前記ディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の周囲に沿って一様に分布している、請求項１１記載の固定翼。
【請求項１９】
前記固定翼本体が円筒形の形状を有する、請求項９記載の固定翼。
【請求項２０】
前記固定翼本体が切断円錐形である、請求項９記載の固定翼。
【請求項２１】
前記少なくとも１本の溝（１３；１５）が真空ポンプの対応する回転翼と共にホルウェックポンピングステージを規定している、請求項９記載の固定翼。
【請求項２２】
複数のディスクまたはリング（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）を積み重ねて形成された本体を有し、前記本体に関して概略軸方向に延びる少なくとも１本の溝（１３’；１５’）が形成された少なくとも１つの固定翼表面（１７；１９）を有する固定翼を含み、前記少なくとも１本の溝が前記複数のリングの形状によって規定されている真空ポンプ。
【請求項２３】
ターボ分子ポンピングステージを更に含む、請求項２２記載の真空ポンプ。
【請求項２４】
前記ターボ分子ポンピングステージが気体の進む方向で前記固定翼の上流側に配設されている、請求項２３記載の真空ポンプ。                                                                             
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ポンプの固定翼（ステータ）を製造する方法およびそれにより得られる固定翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空の分野で知られている従来のポンピングステージは、回転する円筒形または切断円錐（フラストコニカル）形の回転翼（ロータ）の表面と、同様に円筒形または切断円錐形の固定された固定翼の表面との協働を通して得られるが、回転翼または固定翼の向かい合った表面の一方の上に軸方向に延びる１本または複数の溝、例えば螺旋形の溝が形成されている。
【０００３】
この構造のポンピングステージは、本技術分野ではホルウェックステージと呼ばれている。ポンピングステージは、高真空ポンピングステージ、例えばターボ分子ポンプステージの下流側のいわゆるバッキングポンプにおける低真空の範囲で特に広く使用される。かかる真空ポンプの一例が下記特許文献１に開示されている。
複数の同軸状の円筒形または切断円錐形の回転翼および固定翼を交替させ、また回転翼または固定翼の一対の対向する壁の各々に１本または複数の螺旋形の溝を形成することにより、例えば下記特許文献２および下記特許文献３に示されるように、直列または並列に配設された複数のホルウェックポンピングステージが得られる。
【０００４】
従来技術によれば、螺旋形の溝は一般に金属製の円筒の機械加工、例えばフライス加工により得られる。
溝は様々な形状（例えば矩形、台形など）で、変化する寸法、または変化する螺旋ピッチを有するように形成できる。形状および寸法に対する異なる要求を考慮すると、これらの溝をフライス加工で形成することは非常に困難でありまた費用がかかる。
【特許文献１】米国特許第１,４９２,４８６号明細書
【特許文献２】欧州特許第２６０,７３３号明細書
【特許文献３】米国特許第２,７３０,２９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、上記の欠点を克服することである。概略軸方向に延びる溝を有するポンピングステージ用の固定翼を、迅速かつ安価に得ることを可能にする方法が提供される。
本発明の別の目的は、軸方向に延びる溝、例えば異なる特性のホルウェック型の螺旋溝を有するポンピングステージ用の固定翼を容易に製造するための方法を提供することである。
【０００６】
本発明の更に別の目的は、改良された組立および保守手順を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の方法は、単純で低コストであり、製品を得る上である程度の柔軟な適応性を有する仕方で、真空ポンプの固定翼を製造することを可能にする。
本発明によれば固定翼の製造方法は、複数のディスク（円板）またはリングを形成する工程と、前記リングを積み重ねて、固定翼の本体に関してほぼ軸方向に延びる少なくとも１本の溝を有する少なくとも１つの固定翼表面を形成する工程とを含む。各ディスクまたはリングは少なくとも１つの切り込みを有する。ディスクまたはリングが積み重ねられると、複数の切り込みが少なくとも１本の溝を規定する。固定翼本体の表面上の螺旋形の溝は、ディスクまたはリングの角度がずらされることにより得られる。溝はリングの内側または外側の表面に形成されていてもよい。
【０００８】
この方法で製造されて真空ポンプ内に組み込まれる固定翼は、少なくとも１つの固定翼表面上に少なくとも１つの溝を有する本体を有する。この少なくとも１本の溝は、積み重ねられた複数のリングの形状によって規定される。前記少なくとも１本の溝は、固定翼の本体に関してほぼ軸方向に延びている。
本発明の主な利点は以下の通りである。
【０００９】
第一に、異なる切り込みを有するディスクを形成することは、異なる設定が必要となるフライス加工を毎回プログラミングするよりも単純で安価である。
第二に、異なる特性を有する切り込みを有するディスクを積み重ねることにより、可変寸法または可変螺旋ピッチのチャンネルを有する固定翼を容易に得ることが可能となる。
この様にして得られた固定翼は、従来の固定翼よりも取り付けが容易な点で有利である。
【００１０】
更に、固定翼の一部が損傷した場合は固定翼全体を交換するのではなく、損傷した部分に対応するディスクだけを交換して損傷してないディスクをそのまま使用することができる。
本発明の他の特徴および利点は、以下に述べる好適な実施形態の説明から明らかになるであろうが、それらは限定的でない例として添付の図面に図示して説明されるに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によれば、固定翼（ステータ）の表面と協働して気体のポンピングを行う回転翼（ロータ）を有する真空ポンプのための固定翼を製造する方法は、複数の固定翼ディスクまたはリングが形成される第一の工程と、前記固定翼ディスクまたはリングを同軸状に積み重ねて、固定翼の本体に関してほぼ軸方向に延びる少なくとも１本の溝がその中に規定される固定翼の表面を形成する第二の工程とを含む。
【００１２】
前記固定翼ディスクまたはリングは板金プレス（打ち抜き）加工で形成するのが、固定翼の製造を単純かつ安価にできるので有利である。しかし、他の機械的加工または鋳造方法を採用することもできる。
更に、本発明によれば、ディスクまたはリングには複数の切り込みを、好適にはプレス加工の際に形成する。この特徴により、ディスクまたはリングを重ねたときに、軸方向に延びる溝、例えばディスクまたはリングを互いに回転させる角度によって、螺旋形の溝を有する固定翼の表面を得ることができる。
【００１３】
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、本発明の製造方法による板金プレスで得られる固定翼リングの３つの異なる実施形態を示す。
図２Ａおよび２Ｂは、対応するリングを重ね合わせて得られた固定翼の表面を示す。
より正確には図２Ａは、図１Ａに示すように切り込み１３を有し、対応する螺旋形の溝１３'を規定する固定翼リング１１ａを積み重ねて得られる内部の固定翼表面１７を示す。
【００１４】
同様に、図２Ｂは、図１Ｂに示すように切り込み１５を有し、対応する螺旋形の溝１５’を規定する固定翼リング１１ｂを積み重ねて得られる外部の固定翼表面１９を示す。図１Ｃに示すように内部切り込み１３と外部切り込み１５とを有する固定翼リング１１ｃを積み重ねて得られる内部および外部の固定翼表面は、それぞれ図２Ａおよび２Ｂに示されるものと同等である。
【００１５】
図１Ｂに示す実施形態を参照して、固定翼の内部の空洞が必要でない場合は、固定翼リング１１ｂの代わりに固定翼ディスクを使用すればよいことが明らかである。
内部および外部の切り込み１３および１５は任意の形状とすることができ、所望の横断面形状、例えば矩形、台形、凹形状などの溝を得ることができ、有利である。
図示の実施形態では、切り込み１３、１５は同一の形状を有し、一様に分布している。更に固定翼を形成する各ディスクは同一の物として、生産コストを更に低減する。ただし、本発明によれば、円筒形でない固定翼、例えば切断円錐形の固定翼でありおよび／または幅または深さが一様でない溝、例えば一般に吸い込み側から排出ポンプ側に向かってテーパー形状となった溝を有する固定翼を得るためには、異なるリングの使用が常に考えられる。
【００１６】
開示された方法は、ホルウェックポンピングステージを含む真空ポンプを製造するための溝付き固定翼の生産に特に好適である。
ホルウェックステージでは、回転翼の回転方向が時計回りかまたは反時計回りかによって、溝が左から右に向かって上方に旋回するか、または右から左に向かって上方に旋回しなければならないので、ホルウェックポンピングステージが正しく作動するために、溝の螺旋の方向は基本的に重要なパラメータである。そのため、ディスクを積み重ねる際に必要に応じていずれかの方向にディスクの角度をずらせばよいので、本発明の方法を採用することにより時計回りまたは反時計回りに旋回する螺旋形のチャンネルを形成することは特に単純であることは明らかである。
【００１７】
ここで図３Ａ〜３Ｃを参照すると、本発明の固定翼を使用して得られる真空ポンプの３つの例が示される。
より正確には、図３Ａおよび３Ｂは、図１Ａに示す固定翼リング１１ａと図１Ｂに示すリング１１ｂとをそれぞれ積み重ねて得られる１対の円筒形の固定翼５１、５３を含む真空ポンプを示す。ポンプの回転翼５９は円筒形の固定翼５１および５３の間を回転するが、これは更にポンピングされた気体が進む方向に関して固定翼５１および５３の上流側に回転翼ディスク６１を備えている。
【００１８】
図３Ｃは図１Ｃに示す固定翼リング１１ｃと図１Ｂに示すリング１１ｂとをそれぞれ積み重ねて得られる１対の回転翼５５、５７を含む真空ポンプを示す。ポンプの回転翼６７は前記円筒形の固定翼５５および５７の間を回転するが、これは更にポンピングされた気体が進む方向に関して固定翼５５および５７の上流側に回転翼ディスク６１を備えている。
図３Ａに示された構成を参照して、回転翼６１は前ステージから送られた気体がそこを通過する少なくとも１つの半径方向の開口部を有し、回転翼６１と固定翼５１および５３の内部および外部の溝付き表面との協働によるポンピング効果を並列に利用するようになされる。気体が進む方向に関して固定翼５１および５３の下流側にはチャンネル６５が形成されており、ポンピングされる気体を矢印の方向に排気するようになされる。
【００１９】
これに対して、図３Ｂに示す構成では、回転翼６１は半径方向の穴を持たず、回転翼６１と固定翼５１および５３の内部および外部の溝付き表面との協働によるポンピング効果は直列的な流れで利用される。気体が進む方向に関して固定翼５３の下流側にはチャンネル６９が形成されており、ポンピングされる気体を矢印の方向に排気するようになされる。
【００２０】
図３Ｃに示される構成を再度参照して、回転翼６７は図３Ａおよび３Ｂに示された構成と同様に固定翼５５、５７の間で、固定翼５５の外側に延びている。
固定翼５５は内部および外部の切り込みの両方を備えた固定翼ディスク１１ｃを積み重ねて得られるタイプのものであり、従って、固定翼の内部および外部表面の両方に軸方向に延びる溝、好適には螺旋形の溝を有する物であることが有利である。
【００２１】
この構成によれば、回転翼６７と固定翼５５の内部および外部の溝付き表面ならびに固定翼５７の外部の溝付き表面との協働によるポンピング効果は直列的な流れで利用される。気体が進む方向に関して固定翼５７の下流側にはチャンネル７１が備えられており、ポンピングされる気体を矢印の方向に排気するようになされる。
ここで、図４を参照して、図３Ｃの設計によって製作された真空ポンプ１０１が示されている。
【００２２】
ポンプ１０１は、回転翼ディスク１０３とそれぞれの固定翼リング（図示せず）の間の協働による複数のターボ分子ポンプステージと、直列に接続され本発明の方法によって製作される固定翼により得られる複数のいわゆるホルウェックステージ１０５、１０７、１０９とを含む。
ポンプ１０１に入る気体は図面の下の方に向かってターボ分子ポンプステージを通過し、ホルウェックステージ１０５、１０７、１０９を順次通過してからポンプのベース内に形成されたチャンネル１１１を通って排気される。
【００２３】
より具体的には、ホルウェックステージ中の気体経路に関して気体は上向きにステージ１０５を通過し、下向きにステージ１０７を通過し、再度上向きにステージ１０９を通過した後、排気チャンネル１１１の入口に達して、これを通過して外部または２次ポンプに排気される。
再度図４を参照して、気体のポンピングのために固定翼１１９および１２１と協働する並列した１対の円筒形の延長部１１５および１１７を内部に規定するように、ポンプ１０１の回転翼１１３が加工されている。
【００２４】
前記回転翼１１３は軸受け１２７上に取り付けられた回転シャフト１２３と、前記シャフトを取り囲むポンプモーター１２５とによって回転させられる。
図５に本発明の固定翼を使用して得られる真空ポンプの別の例を模式的に示す。図示した構成は図３Ｂに示されたものと概略同じであるが、固定翼５１および５３の内部および外部表面上に形成された螺旋形の溝の旋回方向だけが異なる。前記溝の旋回方向を反転させることにより、固定翼５１および５３とそれらの間に挟まれた回転翼５９によって規定されるポンピングステージのポンピング方向が反転する。その結果、前記ポンピングステージは回転シャフト１２３およびその軸受け１２７の領域内に存在する可能性のある気体をポンピングし、矢印７３で示される排気用開口部を通って前記気体を排気する、すなわち、矢印７５で示される主なポンピング方向に対して向流方向に排気する。この構成により、回転シャフトの軸受けの領域に腐食性気体（薬品）が蓄積するのを防止し、従って、それが前記軸受けを損傷するのを防止するので、腐食性気体を排気するのに特に有利であることが示される。
【００２５】
本発明によれば、説明した構成の固定翼は特に容易に製造できる。実際、固定翼５１および５３の螺旋形の溝の旋回方向を反対にするためには、前記固定翼を形成するプレスされ積み重ねられるディスクをずらす向きを変えるだけでよい。
本発明の範囲から逸脱することなく本発明の様々な側面または詳細を変更することができることが理解される。また上の説明は単に例示を目的とするものであり、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】固定翼リングの実施形態を示す。
【図１Ｂ】固定翼リングの異なる実施形態を示す。
【図１Ｃ】固定翼リングの異なる実施形態を示す。
【図２Ａ】固定翼の実施形態の横断面図である。
【図２Ｂ】固定翼の実施形態の正面図である。
【図３Ａ】本発明の固定翼を備えた真空ポンプの実施形態の部分横断面図である。
【図３Ｂ】本発明の固定翼を備えた真空ポンプの実施形態の部分横断面図である。
【図３Ｃ】本発明の固定翼を備えた真空ポンプの実施形態の部分横断面図である。
【図４】図３Ｃに示した実施形態による真空ポンプの軸方向の横断面図である。
【図５】本発明の固定翼を組み込んだ真空ポンプの別の実施形態の部分横断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2004360697.tif 000009
【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2004360697.tif 000013
2004360697.tif 000014
2004360697.tif 000015
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2004360697.tif 000018
2004360697.tif 000019
2004360697.tif 000020
2004360697.tif 000021
2004360697.tif 000022
【図１Ａ】
2004360697.tif 000023
【図１Ｂ】
2004360697.tif 000024
【図１Ｃ】
2004360697.tif 000025
【図２Ａ】
2004360697.tif 000026
【図２Ｂ】
2004360697.tif 000027
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2004360697.tif 000029
【図３Ｃ】
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【図４】
2004360697.tif 000031
【図５】
2004360697.tif 000032