(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの内周に設置された固定翼と回転翼との組み合わせからなるターボ機構を複数段有するとともに、前記回転翼が付設された回転体と一体の回転軸が前記ケーシングと一体の固定部に対し軸受を介して回転自在に支持され、かつモータによって回転駆動されることにより、ケーシングの吸気口からの分子を排気口に排気するターボ分子ポンプにおいて、
前記固定翼は前記複数段の各々の段で、前記回転軸の周方向に湾曲した固定部材と、該固定部材から前記回転軸の径方向に伸設した複数の翼を備え、
さらに、前記固定翼の少なくとも一段は、該段に備えられた固定部材から前記回転軸の径方向に伸設して該段の固定翼の径方向の機械的強度を増強するリブを、該段に備えられた複数の翼の一部と置換して設けていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにて回転軸と一体の回転体に付設され回転駆動される回転翼と、この回転翼に対向してケーシングに固定設置された固定翼との組み合わせからなるターボ機構を複数段備え、このターボ機構の作動によって前記ケーシングの吸気口側より排気口側へ排気を行う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、回転翼と固定翼との組み合わせからなるターボ機構の作動により排気を行うもので、その構成は図６に示すとおりである。このターボ分子ポンプは、たとえばアルミニウム合金製の固定部１Ｆとケーシング１を主体として構成される固定側と、この固定部１Ｆの中央上方の保持枠１Ｍに軸受ＳＢを介して回転自在に支持され、モータＭにて回転駆動される回転軸５とこの回転軸５に一体的に結合された回転体２を主体として構成される回転側よりなっている。そして、この回転体２の外周には回転翼２Ｂが突出した形で付設されている。
他方、ケーシング１の内周には、積層形にリング状のスペーサ１Ｓが設置され、この各スペーサ１Ｓ間に基端が保持され、かつ内方に突設された固定翼１Ｂが設けられている。この回転翼２Ｂと固定翼１Ｂとの組み合わせにより、ターボ機構Ｔが構成される。そして、このターボ機構Ｔの作動、すなわち回転翼２Ｂ側の高速回転によって、吸気口３から吸入したガス分子をこのターボ機構Ｔによって叩き飛ばし、排気口４に向かって圧縮排気するのである。
【０００３】
さらに、この回転体２の排気口４の側の端部には、回転円筒部２Ｄが延設されていて、この回転円筒部２Ｄがケーシング１に固設された固定円筒部１Ｄの内周面に近接対応している。さらに、この固定円筒部１Ｄには、２点鎖線で示すように、内周面に螺旋溝１Ｎが刻設されている。そして、この螺旋溝１Ｎと回転円筒部２Ｄとの協働により、粘性流による排気機能が行われるモレキュラードラッグポンプが構成されている。このように、ターボ機構とモレキュラードラッグポンプとを結合させたターボ分子ポンプをハイブリッド形ターボ分子ポンプと称している。Ｂは排気口４を排気管（図示していない）に接続するためのベントである。
【０００４】
なお、回転体２も高速回転に耐えるために、アルミニウム合金などの金属材料で製作されている。また、図示例の場合、回転体２と一体の回転軸５は、上下一対配設されたラジアル用およびスラスト用の軸受ＳＢによって、保持枠１Ｍに対して支持される。
【０００５】
ところで、モータＭは回転軸５と保持枠１Ｍとの間で構成された高周波形のモータで、具体的には図６に示すように、回転軸５には回転子巻線が付設され、他方保持枠１Ｍの側の内周面には電機子巻線が設置され、この両者の組み合わせによって構成されている。この高周波形のモータＭによって、回転体２は毎分２００００〜１０００００回転で回転駆動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなターボ分子ポンプにおいては、回転体２を構成する材料に欠陥があったり、あるいは腐蝕性ガスの排気等で回転体２の材料が徐々に腐蝕を受け使用を重ねるうちに強度が低下して高速回転による遠心力にて回転体２が破損する場合がある。破損が発生すると回転体２にはアンバランスが生じ、このアンバランスは小量であっても高速回転ゆえ振動等の回転エネルギが軸受ＳＢを介してケーシング１に伝達され、さらにはターボ分子ポンプ全体にトルクを生起させる。すると、ターボ分子ポンプを固定しているボルト等の固定具を破断させたりして排気装置に大きな衝撃を与え危険である。
【０００７】
また、破損によって破裂した回転体２の主要部や部品は、固定翼１Ｂに衝突しケーシング１に衝撃を与える。この衝撃は高速回転ゆえ大きく、そのためこの衝撃によるターボ分子ポンプ全体の破壊を小さくするためにはケーシング１等を強固にする必要があり、大形、重量化せざるを得ないという問題がある。
本発明はこのような課題を解決するターボ分子ポンプを提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供するターボ分子ポンプは、上記課題を解決するために、ケーシングの内周に設置された固定翼と回転翼との組み合わせからなるターボ機構を複数段有するとともに、前記回転翼が付設された回転体と一体の回転軸が前記ケーシングと一体の固定部に対し軸受を介して回転自在に支持され、かつモータによって回転駆動されることにより、ケーシングの吸気口からの分子を排気口に排気するターボ分子ポンプにおいて、前記固定翼は前記複数段の各々の段で、前記回転軸の周方向に湾曲した固定部材と、該固定部材から前記回転軸の径方向に伸設した複数の翼を備え、さらに、前記固定翼の少なくとも一段は、該段に備えられた固定部材から前記回転軸の径方向に伸設して該段の固定翼の径方向の機械的強度を増強するリブを、該段に備えられた複数の翼の一部と置換して設けるようにしたものである。したがって、ターボ分子ポンプにおける固定翼が補強され、ターボ機構の強度が向上される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施例にしたがって説明する。
本発明が第１に提供するターボ分子ポンプの構成は図１に示される。図１は図６と同様、ターボ分子ポンプ全体を縦断面して示す図で、図６と同一の符号で示される構成、部品は図６と同様であり、詳細な説明は省略する。
【００１０】
本発明は、少なくとも一段のターボ機構Ｔにおける固定翼１Ｂで、かつ動径方向に少なくとも１個のリブ１Ｌを設けた点に特徴を有するが、このリブ１Ｌの構成は図２に示されるように、一定の厚さのリブであって、固定翼１Ｂ全体の機械的強度が増大される。図２は一段の固定翼１Ｂの一部（半分）を示しているが、リブ１Ｌは１８０度間隔で２個設置されている。したがって、固定翼１Ｂは動径方向の機械的強度が増強されることになり、回転体２が破損されてその部品等が衝突しても、このリブ１Ｌがそれを受け止め、ないしは固定翼１Ｂ全体の強度で受け止め、ケーシング１等への影響は軽減される。
【００１１】
本発明が第２に提供するターボ分子ポンプは、固定側特にハイブリッド型ターボ分子ポンプにおけるねじ溝ポンプ機構の固定円筒側を多分割形に構成し、回転体２の破損時における衝撃をこの固定側の多分割形体にて吸収しようとするものである。
具体的には、この固定円筒部１Ｄを複数に分割体した分割形の固定円筒部７として構成するもので、図３は２分割体にした例を示す図である。図３は固定円筒部７を上方より見た図で、図において固定円筒部７は水平線を堺に上下２個の半円形部材７Ｕ、７Ｄに分かれており、６はこれら両者を接合し固定するボルトである。したがって、回転体２が破損し、その破片等がこの固定円筒部７に衝突すると、そのエネルギにて固定円筒部７の両部材７Ｕ、７Ｄは拡張しようとする。
この時ボルト６に急激な引張力が作用してボルト６が破断する。このボルト６の破断のために回転体２の破損によるエネルギが費やされることになり、ケーシング１等への衝撃を小さく抑えることができる。
この固定円筒部７の分割方法としては、半径方向に３分割する形、あるいは４分割する形とすることも可能であるが、加工、組立の容易さや現実性を考えると２〜３分割形が望ましい。固定ボルト６は軸長方向に２〜３本配設するが、衝撃を吸収するべくその材質や大きさ（直径等）が設定される。
【００１２】
さらに本発明が提供するターボ分子ポンプは、上記固定円筒部を２重リング構造に構成し、回転体２の破損時における衝撃をこの２重リング構造の組み合わせによって吸収するようにしたものである。この２重リング構造の組み合わせ方式としては３つの方式がある。第１の方式は２重リングの接合を円錐面にて行わせるものであり、第２の方式は２重リングの互いの接触面積を極小化させるものであり、第３の方式は２重リング間に緩衝材を介在させるものである。
【００１３】
以下、これらの方式について説明する。
まず、２重リング構造の互いの接合面を円錐面にて構成する例は、図４、図５に示されている。すなわち、両図において１Ｕは内方の固定円筒部であり、１Ｒは外方の固定円筒部であるが、この両固定円筒部１Ｕ、１Ｒの互いの接合面は円錐面ＣＦで形成されている。この円錐面ＣＦによる両固定円筒部１Ｕ、１Ｒの接合によれば、回転体２が破損し、その破断片が内方の固定円筒部１Ｕに衝突したとき、その衝撃力は円錐面ＣＦのところで分力されて外方の固定円筒部１Ｒに伝達される。この分力は円錐面ＣＦの傾斜角によるが分力である以上軽減されるわけである。
【００１４】
つぎに第２の方式である互いの接触面積を極小化させる構成であるが、図４に示すとおり、内方の固定円筒部１Ｕに複数個の凹部１Ｋが形成されている。この凹部１Ｋは外周円錐面に形成されているわけで、環状の凹部１Ｋとして形成されている。そして、この凹部１Ｋが複数個連接されていることにより、その間の固定円筒部１Ｕの凸状部１Ｓが、外方の固定円筒部１Ｒに接合している。したがって、回転体２の破損による衝撃が生じると、その衝撃力によってこの凸状部１Ｓすなわち、接触面が縮小化された部分の圧壊（つぶれ）によって衝撃が緩和されることになる。
【００１５】
そして第３の方式である両固定円筒部１Ｕ、１Ｒ間に緩衝材を介在させる方法であるが、図５に示すとおり、両固定円筒部１Ｕと１Ｒはその互いの対応面は円錐面として形成されつつも、両者間には一定の間隔を有するようにして組み合わせ、この間にゴム材、あるいはバネ材等の可撓性部材Ｇが介在（圧入）されている。この可撓性部材Ｇの介在によって内方の固定円筒部１Ｕが受ける衝撃力は緩和されることになる。
本発明が提供するターボ分子ポンプは以上説明したとおりであるから、回転体の破損による衝撃エネルギは固定翼１Ｂのリブ１Ｌおよび固定円筒部１Ｄによって吸収され、ケーシング１等への衝撃は大きく軽減されることになる。
【００１６】
本発明が提供するターボ分子ポンプは以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形実施例を包含するものである。
まず、複数段のターボ機構Ｔにおいてその少なくとも一段におけるターボ機構Ｔの固定翼１Ｂにリブ１Ｌを設置する発明についてであるが、動径方向に設けるリブ１Ｌは少なくとも１個で、図示例では２個としたが、１２０角度毎の３個とすること、あるいは９０角度毎の４個としてより強度を向上させるようにすることが考えられる。また、このようなリブを２段あるいは３段とすることもできる。
【００１７】
また、固定円筒部１Ｄにて回転体２の破損による衝撃を受ける方式の場合についても、種々の変形例を挙げることができる。この固定円筒部１Ｄは図示例のようにハイブリッド形のターボ分子ポンプの場合効果的であるが、ねじ溝ポンプ機構を構成しない固定円筒部１Ｄを備えたターボ分子ポンプの場合にも適用可能である。この場合、固定円筒部１Ｄは回転体２の破損による衝撃を受けるためだけに設けられることになる。さらに、ターボ機構を構成する固定翼の形状についても変形例を挙げることができる。すなわち、図示例では固定翼は図２に示すように、翼の内方端側にリングが付設された例であるが、翼の内方端を開放形にして外方端側に固定リングを付設するようにし、この固定リングを各スペーサ間で保持する形式のターボー分子ポンプにも本発明は実施可能である。この場合リブは外方固定リングから内方に向けて伸設することになる。
【００１８】
このように、ターボ分子ポンプの形式、構成については、本発明の要点と直接的に関係なく、種々の形式、構成のターボ分子ポンプに適用できる。したがって、たとえば図示例はハイブリッド形のターボ分子ポンプであるが、ターボ機能だけの形式のターボ分子ポンプにも適用できる。また、回転体２を磁気軸受にて支持するターボ分子ポンプにも本発明は適用可能である。
本発明は、これらすべての変形実施例を包含する
【００１９】
【発明の効果】
本発明が提供するターボ分子ポンプは以上詳述したとおりであるから、回転翼が破損した場合の衝撃は穏やかにされてポンプケーシングに伝達され、ポンプの取付構造を小型簡略化することができる。回転体の破断部材、すなわち金属塊をブロックするための特別な構造とする必要がなく、ポンプを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるターボ分子ポンプの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明によるターボ分子ポンプにおける固定翼を斜視的に示す図である。
【図３】本発明によるターボ分子ポンプの固定部材の構成を示す図である。
【図４】本発明によるターボ分子ポンプにおける固定円筒部の構成に示す図である。
【図５】本発明によるターボ分子ポンプにおける固定円筒部の他の構成に示す図である。
【図６】従来におけるターボ分子ポンプの軸受構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ケーシング
１Ｂ…固定翼
１Ｄ…固定円筒部
１Ｕ…内方の固定円筒部
１Ｒ…外方の固定円筒部
１Ｋ…凹部
１Ｌ…リブ
１Ｓ…凸状部
ＣＦ…円錐面
２…回転体
２Ｂ…回転翼
２Ｄ…回転円筒部
３…吸気口
４…排気口
５…回転軸
７…分割形の固定円筒部
Ｔ…ターボ機構
【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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