(57)【要約】【課題】粘性流条件において所望の圧力差を実現できる分子ドラッグステージを備えた真空ポンプを提供する。【解決手段】真空ポンプは、吸入口および排出口を有するハウジングと、ハウジング内の少なくとも1つの分子ドラッグステージとを含む。分子ドラッグステージは、分子ドラッグディスクの形態のロータと、当該ディスクの表面に向かって開口する接線方向のフローチャネルを区画するステータとを含み、ロータは回転軸を有する。真空ポンプは、ロータを回転させて、気体が吸入口から排出口へポンピングされるようにするモータをさらに含んでいる。チャネルは、回転軸からの距離の関数として寸法が変化する回転軸を含む平面における横断面を有している。チャネル横断面は、粘性または部分粘性流条件中で逆流の傾向を制限するために選択される。【選択図】図７
2010502875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口および排出口を有するハウジングと、
前記ハウジング内に位置し、前記吸入口と前記排出口との間に配置された少なくとも1つの分子ドラッグステージであって、分子ドラッグディスクを備えたロータ、前記ディスクの表面に向かって開口している接線方向のフローチャネルを区画するステータ、および周方向の位置において前記チャネルを塞ぐバッフルを含み、前記ディスクは、径方向を規定して周速度を有する回転の軸を有し、前記チャネルは、前記ディスクの前記周速度の局所的なポンピング効果に従って前記径方向に変化する、前記ディスクと前記ステータとの間の寸法を有する、分子ドラッグステージと、
前記分子ドラッグステージの前記ロータを前記回転の軸回りに回転させて、気体が前記吸入口から前記排出口へポンピングされるようにするモータとを備えた、真空ポンプ。
【請求項２】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの前記寸法が、前記回転軸からの距離が増加するに従って増加する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの前記寸法が、前記回転の軸からの距離が増加するに従って、線形に増加する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記ステータが、前記チャネル内へ延びて内側および外側サブチャネルを区画する、周方向の分離部を含む、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記内側および外側サブチャネルが、異なる軸方向の寸法を有する、請求項4に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの前記寸法が、前記径方向に連続的に変化する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記ディスクの外縁が前記チャネル内へ延び、前記チャネルの外側の角部が、傾斜しまたは丸みを付けられている、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記チャネルが、傾斜しまたは丸みを付けられた角部を有する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記ステータが、前記チャネルをサブチャネルに分離する、2つ以上の周方向の分離部を含む、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの軸方向の寸法が、前記回転の軸からの距離の関数として、前記チャネル中で実質的に均一な圧力勾配を生成するよう構成されている、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記チャネルは、前記回転軸を含む平面におけるチャネル横断面を有し、前記チャネル横断面の少なくとも一部にわたって、前記回転の軸からの距離の関数として、寸法が変化する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
前記チャネル横断面の前記寸法が、前記回転の軸からの距離が増加するに従って増加する、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１３】
前記チャネル横断面の前記寸法が、前記回転の軸からの距離が増加するに従って線形に増加する、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
前記ディスクの外縁が前記チャネル内へ延び、前記チャネルの外側の角部が傾斜しまたは丸みを付けられている、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１５】
前記チャネル横断面が傾斜しまたは丸みを付けられた内側の角部を有する、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１６】
前記チャネル横断面が、前記チャネル中の気体の流速がゼロの領域を避けるよう構成されている、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１７】
マルチステージの真空ポンプを規定するために、1つ以上の追加の真空ポンピングステージをさらに備えている、請求項1ないし16のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子真空ポンプおよびハイブリッド真空ポンプに関し、より詳しくは、先行技術の真空ポンプに比べて改良された性能の実現を支援するポンピングチャネル構成を有する真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のターボ分子真空ポンプは、吸入口と、複数の軸方向のポンピングステージを収容している内部チャンバと、排出口とを有するハウジングを含んでいる。排出口は通常、粗引き真空ポンプに取り付けられている。各軸方向のポンピングステージは、傾斜したブレードを有するステータと、傾斜したブレードを有するロータとを含んでいる。ロータブレードおよびステータブレードは、反対方向に傾斜している。ロータブレードは、モータにより高回転速度で回転されて、吸入口と排出口との間の気体をポンピングする。通常のターボ分子真空ポンプは、9〜12個の軸方向のポンピングステージを含んでいてもよい。
【０００３】
しばしばハイブリッド真空ポンプと呼ばれる、従来のターボ分子真空ポンプの変形例が、先行技術において開示されている。先行技術の１つの構成において、1つ以上の軸方向のポンピングステージが、分子ドラッグコンプレッサを形成する分子ドラッグステージに置き換えられている。この構成は、1993年8月24日に発行され、バリアン・インコーポレイテッドに譲渡された米国特許第5,238,362号に開示されている。バリアン・インコーポレイテッドは、軸方向のターボ分子コンプレッサおよび分子ドラッグ（引きずり）コンプレッサを共通のハウジングに含む、ハイブリッド真空ポンプを販売している。ハイブリッド真空ポンプ用の分子ドラッグステージおよび再生ステージは、1994年10月25日に発行された、バリアン・インコーポレイテッドが所有する米国特許第5,358,373号に開示されている。他のハイブリッド真空ポンプが、1993年6月22日に発行された米国特許第5,221,179号、1998年12月15日に発行された米国特許第5,848,873号、および2000年10月24日に発行された米国特許第6,135,709号に開示されている。ハイブリッド真空ポンプ用の、改良されたインペラ構成が、バリアン・インコーポレイテッドが所有する、2003年8月19日に発行された米国特許第6,607,351号に開示されている。
【０００４】
分子ドラッグステージは、回転ディスクつまりインペラ、およびステータを含んでいる。ステータは、接線方向のフローチャネル（流路）、ならびに接線方向のフローチャネル用の入口および出口を区画している。固定バッフルはしばしばストリッパとも呼ばれ、接線方向のフローチャネルに配置され、入口と出口とを分離している。回転ディスクのモーメントは接線方向のフローチャネル内で気体分子に伝達され、分子を出口に向けて導く。分子ドラッグステージは分子流条件用に開発された。分子流において、ポンプ動作は、移動方向に分子を引きずる（ドラッグする）、速く動く平坦面により生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第5,238,362号明細書
【特許文献２】米国特許第5,358,373号明細書
【特許文献３】米国特許第5,221,179号明細書
【特許文献４】米国特許第5,848,873号明細書
【特許文献５】米国特許第6,135,709号明細書
【特許文献６】米国特許第6,607,351号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粘性流に近づくと、単純なモーメント伝達は同じように機能しない。これは、分子密度勾配ではなく圧力勾配が確立されるために、逆流が増加するからである。その結果、分子ドラッグステージは粘性流条件において所望の圧力差を実現できない場合がある。
したがって、真空ポンプ用の改良された分子ドラッグステージが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第1の局面によれば、真空ポンプは、吸入口および排出口を有するハウジングと、前記ハウジング内に位置し、前記吸入口と前記排出口との間に配置された少なくとも1つの分子ドラッグステージであって、分子ドラッグディスクを備えたロータ、および前記ディスクの表面に向かって開口している接線方向のフローチャネルを区画するステータ、および周方向の位置において前記チャネルを塞ぐバッフルを含み、前記ディスクは、径方向を規定して周速度を有する回転の軸を有し、前記チャネルは、前記ディスクの前記周速度の局所的なポンピング効果に従って前記径方向に変化する、前記ディスクと前記ステータとの間の寸法を有する、分子ドラッグステージと、前記分子ドラッグステージの前記ロータを前記回転の軸回りに回転させて、気体が前記吸入口から前記排出口へポンピングされるようにするモータとを備えている。
【０００８】
本発明の第2の局面によれば、真空ポンプは、吸入口および排出口を有するハウジングと、前記ハウジング内に位置し、前記吸入口と前記排出口との間に配置された少なくとも1つの分子ドラッグステージであって、ロータ、および前記ロータの表面に向かって開口している接線方向のフローチャネルを区画するステータ、および周方向の位置で前記チャネルを塞ぐバッフルを含み、前記ステータは、前記チャネル内へ延びて内側および外側サブチャネルを区画する、周方向の分離部を含む、分子ドラッグステージと、前記分子ドラッグステージの前記ロータを回転させて、気体が前記吸入口から前記排出口へポンピングされるようにするモータとを備えている。
【０００９】
本発明の第3の局面によれば、真空ポンプは、吸入口および排出口を有するハウジングと、前記ハウジング内に位置し、前記吸入口と前記排出口との間に配置された少なくとも1つの分子ドラッグステージであって、ロータ、および前記ロータの表面に向かって開口している接線方向のフローチャネルを区画するステータ、および周方向の位置において前記チャネルを塞ぐバッフルを含み、前記ロータは回転軸を有し、前記チャネルは、前記回転軸を含む平面におけるチャネル横断面を有し、前記チャネル横断面の少なくとも一部にわたって、前記回転軸からの距離の関数として、寸法が変化する、分子ドラッグステージと、前記分子ドラッグステージの前記ロータを前記回転軸回りに回転させて、気体が前記吸入口から前記排出口へポンピングされるようにするモータとを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を組み込むのに適した真空ポンプの単純化された横断面模式図である。
【図２】図1の真空ポンプに使用されてもよい、軸方向のフローステージの破断斜視図である。
【図３】分子ドラッグ真空ポンピングステージを使用する真空ポンプの部分横断面図である。
【図４】図3の4-4線に沿った、分子ドラッグステージの平面図である。
【図５】図4の5-5線に沿った、分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの模式的平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のよりよい理解のために、参照により本明細書に組み込まれる添付図面を参照する。
本発明の一実施形態に係る高真空ポンプの単純化された横断面図を、図1に示す。ハウジング10が、吸入口14および排出口16を有する内部チャンバ12を区画している。ハウジング10は、排気されるべき真空チャンバ（図示せず）に対して吸入口14を封止するための、真空フランジ18を含んでいる。排出口16は粗引き真空ポンプ（図示せず）に接続されていてもよい。真空ポンプが大気圧まで排気することができる場合、粗引きポンプは必要ない。
【００１２】
ハウジング10内には、真空ポンピングステージ30、32、．．．、46が配置されている。各真空ポンピングステージは、固定部材つまりステータと、インペラまたはロータとして知られる回転部材とを含んでいる。各真空ポンピングステージの回転部材は、駆動シャフト50によりモータ52に連結されている。シャフト50はモータ52により高速で回転され、回転部材を中心軸54回りに回転させ、気体を吸入口14から排出口16へポンピングする。図1の実施形態では9つのステージを有している。真空ポンピングの必要に応じて、異なる数のステージを使用してもよいことが理解されるであろう。
【００１３】
真空ポンピングステージ30、32、．．．、46は、1つ以上の軸方向フロー真空ポンピングステージと、1つ以上の分子ドラッグステージとを含んでいてもよい。実施形態によっては、1つ以上の再生真空ポンピングステージを含んでいてもよい。真空ポンピングステージの数および種類は、真空ポンプの用途に基づき選択される。
軸方向フロー真空ポンピングステージの一例を図2に示す。ポンプハウジング10は吸入口12を有している。軸方向のフローステージは、ロータ104およびステータ110を含んでいる。ロータ104は、中心軸回りを高速回転するためにシャフト50に接続されている。ステータ110は、ハウジング10に対して固定された位置に取り付けられている。ロータ104およびステータ110の各々は、複数の傾斜したブレードを有している。ロータ104のブレードは、ステータ110のブレードとは反対方向に傾斜している。従来の軸方向のフローステージの変形例が、上記特許第5,358,373号に開示されている。
【００１４】
分子ドラッグ真空ポンピングステージの一例を図3〜図5に示す。分子ドラッグステージにおいて、ロータまたはインペラは分子ドラッグディスクを備え、ステータには、ディスクとわずかに離して対向させた、1つ以上の接線方向のフローチャネル（流路）が設けられている。各チャネルは、ディスクの表面に対向する開口側を有している。ディスクが高速で回転しているとき、気体は、回転ディスクにより発生する分子ドラッグ（引きずり）により、接線方向のフローチャネルを通って流される。インペラは、異なる圧力で効率的に作動するように、異なる構成を有していてもよい。
【００１５】
図3〜図5を参照して、分子ドラッグステージは、ハウジング10内に取り付けられた分子ドラッグディスク200、上側ステータ部202および下側ステータ部204を含んでいる。上側ステータ部202はディスク200の上面の近傍に配置され、下側ステータ部204はディスク200の下面の近傍に配置されている。上側および下側ステータ部202および204はともに、分子ドラッグステージのステータを構成している。ディスク200は、真空ポンプの中心軸54回りを高速回転するために、シャフト50に取り付けられている。
【００１６】
上側ステータ部202には上側チャネル210が形成されている。チャネル210はディスク200の上面に対向して位置している。下側ステータ部204には下側チャネル212が形成されている。下側チャネル212はディスク200の下面に対向して位置している。図3〜図5の実施形態において、チャネル210および212は円形であり、ディスク200と同軸である。上側ステータ部202は遮断部（ブロッケージ）214を含んでおり、これはバッフルまたはストリッパとしても知られており、チャネル210をチャネル入口とチャネル出口との間の周方向の位置で遮断している。チャネル210は、遮断部214の一方側で、導孔220（チャネル入口）を介して前ステージから気体を受ける。気体は、回転ディスク200により発生する分子ドラッグにより、チャネル210を介してポンピングされる（汲み出される）。遮断部214の他方側で、ステータ部202および204に形成された導孔220（チャネル出口）は、ディスク200の外周縁の周りで、チャネル210とチャネル212とを相互接続している。下側ステータ部204は、周方向の1つの位置において、下側チャネル212の遮断部222を含んでいる。下側チャネル212は、遮断部222の一方側において、導孔220を介してディスク200の上面から気体を受け、遮断部222の他方側において、導孔224を介して次のステージへ、またはポンプの排出口へ気体を排出する。
【００１７】
作動時、ディスク200はシャフト50の回りを高速で回転する。気体は導孔216を介して前ステージから受けられる。前ステージは、分子ドラッグステージ、軸方向のフローステージ、または他の適切な真空ポンピングステージであってもよい。気体は、ディスク200の回転により発生する分子ドラッグにより、上側チャネル210の周まわりにポンピングされる。気体は次いで、ディスク200の外周まわりに導孔220を介して、下側チャネル212へ送られる。気体は次いで、分子ドラッグにより下側チャネル212の周まわりにポンピングされ、導孔224を介して次のステージへ、またはポンプの排出口へ排出される。このように、上側チャネル210および下側チャネル212は、気体がそれらを通って直列に流れるように接続されている。他の実施形態において、上側および下側チャネルは並列に接続されていてもよい。2つ以上の同軸のポンピングチャネルを、直列に接続して使用することもできる。図3〜図5の分子ドラッグステージは上側および下側チャネルを含んでいるが、他の実施形態は1つのチャネルのみを含んでいてもよい。さらなる実施形態において、ディスクの周辺部は、ディスクの上方および下方の、ならびにディスクの外縁のチャネル領域を含むチャネル内へと延びていてもよい。分子ドラッグステージの他の実施形態が、上記特許第5,358,373号に開示されている。
【００１８】
分子ドラッグ真空ポンピングステージ中の圧力レベルが分子流から粘性流へと増加すると、圧縮比が大幅に低下し、性能が損なわれる場合がある。本発明の一局面によれば、分子ドラッグステージのステータ中の接線方向のフローチャネルは、圧縮比の低下が起きる圧力レベルを増加させるように構成されている。
一般的に言って、分子流中の圧縮比は粘性流中よりも高くなる。これは、相互衝突がないので、分子が逆の圧力勾配にさらされないためである。粘性流条件に達すると、不安定が生じる。チャネルを横切っておよびチャネルの長さに沿って、順当に均一な密度分布が得られず、流れが分離されて、より抵抗の少ないほうへ進む場合があり、逆ストリーマまたは逆流が起きる場合がある。これは圧縮比を下げる現象である。
【００１９】
ポンピングチャネルの形状、および移動面と固定面との間の形状関係により、逆ストリーマは断面の異なる区域で起きる場合がある。例えば、移動壁を有する円形横断面の管において、逆ストリーマは中央で起きる場合がある。回転ディスクがチャネル内に延びている構成では、逆ストリーマは、回転ディスクから最も離れたチャネルの角部で起きる場合がある。回転ディスクの面に対向するチャネル中で、逆ストリーマは周速度が最も低い位置で起きる場合がある。
【００２０】
逆流の傾向は、隣接する回転ディスクの速度が比較的低いチャネルの区域で、より大きいことが分かっている。くわえて、逆流の傾向は、回転ディスクから最も遠いチャネルの区域で、より大きい。このように、例えば、逆流は、チャネルの角部などの、回転軸に最も近く回転ディスクから離れているチャネルの区域で起きる場合がある。これらの原理は、粘性または部分粘性流条件下で、改良された性能を有するチャネル構成を提供することに適用される。
【００２１】
従来の分子ドラッグステージ中のチャネルの横断面形状は、図3に例示するように矩形であり、分子ドラッグステージの周まわりにおいて均一である。本発明の実施形態によれば、回転軸を含む平面内で、チャネルの横断面構成は、粘性または部分粘性流条件下で、改良された性能を提供するよう選択される。チャネル構成は気体速度の低い領域を避けるよう選択される。
【００２２】
本発明の第1の実施形態に係る分子ドラッグ真空ポンピングステージの部分横断面図を、図6に示す。分子ドラッグステージは、ステータ300と、分子ドラッグディスク302の形態のロータとを含んでいる。ディスク302は回転軸304回りに回転する。ステータ300は、ポンピングされている気体の逆流の傾向を制限するように構成された形状を有する、接線方向のフローチャネル310を区画している。チャネル310は、ディスク302の上面に対向する開口側を有している。ディスク302とステータ300との間のチャネル310の寸法hは、チャネルの全体または一部にわたって、径方向rに変化する。特に、寸法hは、回転軸304からの距離が増加するに従って、増加してもよい。図6の実施形態において、ディスク302とステータ300との間の寸法hは、軸304と平行に、すなわち軸方向に測ったものである。
【００２３】
図6の実施形態において、寸法hの増加は、径の関数として、線形である。しかし、寸法hの他の変形例を使用してもよく、例えば放物曲線および任意の曲線が含まれる。図6に示すチャネル形状は、ディスク302の速度が回転軸304からの距離の関数として増加するという事実に基づいている。このように、チャネル310における逆流の傾向は、回転軸304により近い、ディスク速度のより低い区域で大きくなる。したがって、チャネル310の寸法hは、ディスク速度が比較的低い区域で小さくされ、ディスク速度が比較的高い区域で大きくされている。特定のチャネル310の実際の寸法は、真空ポンプの要求される作動パラメータに依存しており、ディスク302の回転速度、ならびに、要求されるポンピング能力および圧力差が含まれる。チャネル310以外の分子ドラッグステージの区域において、ステータ300とディスク302との間の間隔sは、作動中にステータ300とディスク302との間の接触を避けるための、所与の加工公差にとって実用的なだけ、小さくされる。
【００２４】
本発明の範囲内の、接線方向のフローチャネル310の形状の変形例を、図6A〜図6Dに示す。図6Aに示す第2の実施形態において、チャネル320は、寸法hが一定である部分322と、寸法hが径方向に変化する部分324とを含んでいる。図6Bに示す第3の実施形態において、チャネル330は、ディスク速度のより低い区域において、丸みを付けられた角332を有している。図6Cに示す第4の実施形態において、チャネル340は、回転軸からの距離の非線形の関数である寸法hを有している。図6Dに示す第5の実施形態において、チャネル350は、ディスク速度のより低い区域において、傾斜した角352を有している。傾斜した角352以外のチャネル350の部分において、寸法hは、回転軸からの距離の関数として、一定であるか、または変化してもよい。
【００２５】
本発明の第6の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図を、図7に示す。ステータ370がチャネル372を含んでいる。図7の実施形態において、ディスク302はチャネル372内へ延び、その結果、チャネル372はディスク302の上面、ディスク302の下面、およびディスク302の外縁に開いている。ディスク302の上面とステータ370との間のチャネル372の寸法h1は、径方向に変化し、ディスク302の下面とステータ370との間の寸法h2は、径方向に変化する。図7の実施形態において、寸法h1およびh2は、回転軸304からの距離の関数として、線形に増加する。上述したように、ディスク302とステータ370との間の寸法の変形例では、必ずしも線形でなくともよい。くわえて、寸法h1およびh2は、所与の径方向の位置について、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００２６】
図7の実施形態において、チャネル372の外側の角部374および376は、これらの領域における逆流の傾向を低減させるために、丸み付けされている。ディスク302の外側縁は周速度が最も高い領域であるが、逆流はチャネル372の外側の角部において起きる場合がある。
本発明の第7の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図を、図8に示す。ステータ380がチャネル382を含んでいる。ディスク302はチャネル382内へ延び、その結果、チャネル382はディスク302の上面、ディスク302の下面、およびディスク302の外縁に開いている。図8の実施形態は、チャネル382の外側の角部384および386が、これらの領域における逆流の傾向を低減させるために、丸み付けされる代わりに傾斜している点で、図7の実施形態と異なっている。
本発明の第8の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図を、図9に示す。ステータ390がチャネル392を含んでいる。ディスク302はチャネル392内へ延び、その結果、チャネル392はディスク302の上面、ディスク302の下面、およびディスク302の外縁に開いている。チャネル392は、ディスク302とステータ390との間の寸法hが増加する領域394および396、ならびにディスク302とステータ390との間の寸法が一定である領域398を含んでいる。寸法hが増加する領域394および396は、緩やかであっても急激であってもよく、回転軸304からの距離の関数として線形または非線形であってもよい。くわえて、図9の実施形態は、チャネル392の外縁において、傾斜した外側の角部400および402を含んでいる。
【００２７】
本発明の第9の実施形態に係る分子ドラッグステージの模式的な横断面平面図を、図10に示す。この第9の実施形態の横断面側面図を、図11に示す。ステータ420が、ディスク302の上面に向かって開口するチャネル422を区画している。ステータ420は、チャネル422の入口および出口を区画する遮断部（ブロッケージ）424を含んでいる。チャネル422は、遮断部424の一方側で、入口孔426を介してポンピングされるべき気体を受ける。気体は、ディスク302を回転することにより発生する分子ドラッグ（引きずり）により、チャネル422を介してポンピングされ、排出孔428を介して次のステージへ、またはポンプの排出口へ排出される。
【００２８】
図10および図11に示すように、ステータ420は、チャネル422内へ延びて内側サブチャネル432と外側サブチャネル434とを区画する、周方向の凸条（リブ）または分離部（デバイダ）430を含んでいる。分離部430は、内側サブチャネル432中のより遅い流れの領域を、外側サブチャネル434中のより速い流れの領域から分離する分離壁として機能する。外周付近での分離部430の深さ、径方向の位置および周方向の広がりは、各サブチャネル中でおおよそ同じ圧力差が生じるように選ばれる。図11にさらに示すように、各チャネル432、434中で、ディスク302とステータ420との間の寸法hは、回転軸304からの半径の関数として変化してもよい。分離部430はディスク302から間隔を置いているのが好ましく、サブチャネル432および434を互いに完全には分離していない。
【００２９】
本発明の第10の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図を、図12に示す。図12の実施形態は、図10および図11の実施形態に類似している。ステータ450はチャネル452を区画している。ステータ450は、チャネル452を内側サブチャネル456と外側サブチャネル458とに分離する凸条または分離部454を含んでいる。図12の実施形態において、サブチャネル456および458は異なる横断面区域を有しており、ディスク302とステータ450との間の寸法hは、半径の関数として一定である。
【００３０】
本発明の第11の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図を、図13に示す。ステータ470が、ディスク302の上面に向かって開口する上側チャネル472、およびディスク302の下面に向かって開口する下側チャネル474を区画している。上側および下側チャネルは、直列または並列に接続されていてもよい。チャネル472および474はそれぞれ、分離部476によりサブチャネルに分離されている。このように、分離部476は上側チャネル472を、内側サブチャネル480と外側サブチャネル482とに分離している。各チャネル472および474において、ディスク302とステータ470との間のサブチャネルの寸法h1およびh2は、同じであってもよく、異なっていてもよい。図13の実施形態において、サブチャネル480および482は、これらの領域における逆流の傾向を制限するために、傾斜した角部484を有している。
【００３１】
本発明の第12の実施形態に係る分子ドラッグステージの部分横断面図を、図14に示す。ステータ500が、チャネル502を区画しており、チャネル502は、分離部512により複数のサブチャネル510に分離されている。分離部512の構成は、各サブチャネル510中で実質的に均一な圧力勾配を生成するように、かつ逆流の傾向を低減させるように選択される。
チャネル中で逆流の傾向を制限するため、さまざまなチャネル横断面および構成を図示し記載してきた。チャネル横断面の形状および／または寸法は、真空ポンプにおける分子ドラッグステージの期待される作動圧力に応じて選択されてもよい。2つ以上の分子ドラッグステージを有する真空ポンプにおいて、各ステージにおけるチャネル横断面の形状および／または寸法は、それぞれのステージの期待される作動圧力に従って選択されてもよい。ゆえに、同じ真空ポンプの異なるステージが、異なるチャネル横断面を有していてもよい。
【００３２】
このように本発明の少なくとも一つの実施形態のいくつかの局面を記載したが、さまざまな代替、変更、および改良を当業者は容易に思いつくであろう。このような代替、変更、および改良は、この開示の一部であることが意図されており、本発明の精神および範囲に含まれるよう意図されている。したがって、上記記載および図面は単なる例示である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口および排出口を有するハウジングと、
前記ハウジング内に位置し、前記吸入口と前記排出口との間に配置された少なくとも1つの分子ドラッグステージであって、分子ドラッグディスクを備えたロータ、前記ディスクの表面に向かって開口している、円形の接線方向のフローチャネルを区画するステータ、および周方向の位置において前記チャネルを塞ぐバッフルを含み、前記ディスクは、径方向を規定して周速度を有する回転の軸を有し、前記チャネルは、前記ディスクの前記周速度の局所的なポンピング効果に従って前記径方向に、径が増加するに従って増加する、前記ディスクと前記ステータとの間の寸法を有する、分子ドラッグステージと、
前記分子ドラッグステージの前記ロータを前記回転の軸回りに回転させて、気体が前記吸入口から前記排出口へポンピングされるようにするモータとを備えた、真空ポンプ。
【請求項２】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの前記寸法が、前記回転軸からの距離が増加するに従って増加する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの前記寸法が、前記回転の軸からの距離が増加するに従って、線形に増加する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記ステータが、前記チャネル内へ延びて内側および外側サブチャネルを区画する、周方向の分離部を含む、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記内側および外側サブチャネルが、異なる軸方向の寸法を有する、請求項4に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの前記寸法が、前記径方向に連続的に変化する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記ディスクの外縁が前記チャネル内へ延び、前記チャネルの外側の角部が、傾斜しまたは丸みを付けられている、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記チャネルが、傾斜しまたは丸みを付けられた角部を有する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記ステータが、前記チャネル内に延びている2つ以上の周方向の分離部であって、各々が内側および外側サブチャネルを区画している2つ以上の周方向の分離部を含み、前記周方向の分離部は、前記ディスクから離れているとともに、前記内側サブチャネルと前記外側サブチャネルとを完全には隔離していない、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
前記ディスクと前記ステータとの間の、前記チャネルの軸方向の寸法が、前記回転の軸からの距離の関数として、前記チャネル中で実質的に均一な圧力勾配を生成するよう構成されている、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記チャネルは、前記回転軸を含む平面におけるチャネル横断面を有し、前記チャネル横断面の少なくとも一部にわたって、前記回転の軸からの距離の関数として、寸法が変化する、請求項1に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
前記チャネル横断面の前記寸法が、前記回転の軸からの距離が増加するに従って増加する、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１３】
前記チャネル横断面の前記寸法が、前記回転の軸からの距離が増加するに従って線形に増加する、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
前記ディスクの外縁が前記チャネル内へ延び、前記チャネルの外側の角部が傾斜しまたは丸みを付けられている、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１５】
前記チャネル横断面が傾斜した内側の角部または丸みを付けられた内側の角部を排他的に有する、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１６】
前記チャネル横断面が、前記チャネル中の気体の流速がゼロの領域を避けるよう構成されている、請求項11に記載の真空ポンプ。
【請求項１７】
マルチステージの真空ポンプを規定するために、1つ以上の追加の真空ポンピングステージをさらに備えている、請求項1ないし16のいずれか1項に記載の真空ポンプ。
【国際調査報告】
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2010502875.tif 000022
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