【手続補正書】
【提出日】平成20年11月12日(2008.11.12)
【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】
軸方向に気体を吸い込む吸気部と、回転翼と固定翼とを交互に配置する排気部と、前記回転翼を回転させる回転軸とを備え；
前記回転翼が、前記吸い込んだ気体を前記軸方向に排気する１段以上のタービン翼と、前記タービン翼の後流側に位置し、前記排気された気体をさらに遠心ドラッグ作用により排気する１段以上の遠心翼を含んで構成され；
前記遠心翼が、該遠心翼を貫通する前記回転軸に固定され；
前記遠心翼と前記回転軸の間に配置され、前記回転軸に締り嵌めされた円管リングをさらに備えた；
ターボ型真空ポンプ。
【請求項２】
前記回転軸の吸気部側端面に固定され、さらにボス部を有するタービン翼部を備え；
前記タービン翼が、前記ボス部に取り付けられた；
請求項１に記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項３】
軸方向に気体を吸い込む吸気部と、回転翼と固定翼とを交互に配置する排気部と、前記回転翼を回転させる回転軸とを備え；
前記回転翼が、前記吸い込んだ気体を前記軸方向に排気する１段以上のタービン翼と、前記タービン翼の後流側に位置し、前記排気された気体をさらに遠心ドラッグ作用により排気する１段以上の遠心翼を含んで構成され；
前記遠心翼の一段目と前記タービン翼の最終段との間の軸方向距離が、前記タービン翼の最終段の外径の１２％以上である；
ターボ型真空ポンプ。
【請求項４】
軸方向に気体を吸い込む吸気部と、回転翼と固定翼とを交互に配置する排気部と、前記回転翼を回転させる回転軸とを備え；
前記回転翼が、前記吸い込んだ気体を前記軸方向に排気する１段以上のタービン翼と、前記タービン翼の後流側に位置し、前記排気された気体をさらに遠心ドラッグ作用により排気する１段以上の遠心翼を含んで構成され；
前記遠心翼の一段目の直上流側に開口部を有する隔壁をさらに備え；
前記遠心翼の一段目が前記開口部から前記気体を吸い込むように配置され；
前記隔壁と前記タービン翼の最終段との間の軸方向距離が、前記タービン翼の最終段の外径の約１２％以上である；
ターボ型真空ポンプ。
【請求項５】
前記回転軸の吸気部側端面に固定され、さらにボス部を有するタービン翼部を備え；
前記遠心翼が、該遠心翼を貫通する前記回転軸に固定され；
前記タービン翼が、前記ボス部に取り付けられた；
請求項３または請求項４に記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項６】
前記遠心翼と前記回転軸の間に配置され、前記回転軸に締り嵌めされた円管リングをさらに備えた；
請求項５に記載のターボ型真空ポンプ。
【請求項７】
前記円管リングの外径に対する前記回転軸の外径の割合が７５％以上である；
請求項１、請求項２または請求項６のいずれか１項に記載のターボ型真空ポンプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項２に係る発明によるターボ型真空ポンプ１は、請求項１に記載のターボ型真空ポンプにおいて、例えば図１に示すように、回転軸２１の吸気部側端面１１Ｂに固定され、さらにボス部７４を有するタービン翼部７３を備え；タービン翼７０が、ボス部７４に取り付けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
タービン翼部が、回転軸の吸気部側端面に固定されるので、タービン翼部のボス部の径を小さくすることができ、タービン翼部のボス部に作用する遠心力を低減でき、高速回転化が可能となる。その結果、大流量ガスを吸い込む場合でも、タービン翼の排気作用により吸気圧を低圧にすることができ、遠心翼の排気作用により高い圧力まで圧縮することが可能である。さらに、この構造によりタービン翼と遠心翼とが、別体構造となったので、回転翼の一部の破損、変形、腐食等が生じた場合に、その回転翼を交換すればよく、回転翼全体を交換する必要がないので長期的使用に対し有利なターボ型真空ポンプとすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項５に係る発明によるターボ型真空ポンプ１は、請求項３または請求項４に記載のターボ型真空ポンプにおいて、例えば図１に示すように、回転軸２１の吸気部側端面１１Ｂに固定され、さらにボス部７４を有するタービン翼部７３を備え；遠心翼２４が、該遠心翼２４を貫通する回転軸２１に固定され；タービン翼７０が、ボス部７４に取り付けられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
前記遠心翼が、該遠心翼を貫通する前記回転軸に固定されるので、遠心翼のボス部の径を小さくすることができる。また半径方向の流れを生じさせることができ、流路長さを長くすることができるので、圧縮性能が向上する。
タービン翼部が、回転軸の吸気部側端面に固定されるので、タービン翼部のボス部の径を小さくすることができ、タービン翼部のボス部に作用する遠心力を低減でき、高速回転化が可能となる。その結果、大流量ガスを吸い込む場合でも、タービン翼の排気作用により吸気圧を低圧にすることができ、遠心翼の排気作用により高い圧力まで圧縮することが可能である。さらに、この構造によりタービン翼と遠心翼とが、別体構造となったので、回転翼の一部の破損、変形、腐食等が生じた場合に、その回転翼を交換すればよく、回転翼全体を交換する必要がないので長期的使用に対し有利なターボ型真空ポンプとすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明は、上記翼構成により、比較的低圧側で高い排気効率を有するタービン翼と、比較的高圧側で高い排気効率を有する遠心翼とを組み合わせてターボ型真空ポンプを構成するため、ポンプ全体にて排気効率を高くできる。また遠心翼は径方向にガスを排気するため、軸方向長さを長くすることなく、流路長さを長くできる。よって、タービン翼および遠心翼が取り付けられる回転軸部の長さを短くできるので、ロータ全体の固有振動数が高くなり、高速回転化が容易となり、１〜１０００Ｐａの圧力領域にて排気効率の高い回転翼をさらに高速で回転させ、ポンプ翼径を大型化させることなく、大流量・低圧化、すなわち排気速度を大きくでき、かつ長期的使用に対し有利なターボ型真空ポンプを提供することができる。
また、遠心翼が、該遠心翼を貫通する前記回転軸に固定すると、遠心翼のボス部の径を小さくすることができる。また半径方向の流れを生じさせることができ、流路長さを長くすることができるので、圧縮性能が向上する。また、タービン翼部を、回転軸の吸気部側端面に固定すると、タービン翼部のボス部の径を小さくすることができ、タービン翼部のボス部に作用する遠心力を低減でき、高速回転化が可能となる。その結果、大流量ガスをタービン翼の排気作用により低圧にすることができ、遠心翼の排気作用により高い圧力まで圧縮することが可能となった。さらに、この構造によりタービン翼と遠心翼とが、別体構造となるので、回転翼の一部の破損、変形、腐食等が生じた場合に、その回転翼を交換すればよく、回転翼全体を交換する必要がないので長期的使用に対し有利なターボ型真空ポンプとすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
遠心翼２４は、タービン翼７０から軸方向距離Ｌｘだけ離れて配置されている。すなわち、タービン翼７０の最終段の直後流側に配置された固定翼７１の排気側面７９と、遠心翼２４の一段目の後述の吸気側の前端面２６Ａ(図６(b))との間の軸方向距離はＬｘである。また、タービン翼７０の最終段の固定翼７１の排気側面７９と、遠心隔壁４３の排気側面９７との間の軸方向距離は、Ｌｙである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
再び、図１を参照して説明する。前述のように本実施の形態のポンプ１の回転軸２１には、遠心翼２４が貫通固定される部分に円管リング４１を焼き嵌めしている。回転軸２１に円管リング４１を焼き嵌めることにより、回転軸２１および円管リング４１に内部応力が作用し、円管リング４１を含む回転軸２１の軸全体の曲げ剛性(以下、剛性)が増し、固有振動数が上昇する。本実施の形態のこの構成を採用すれば、外径がＤ１の円管リング４１が焼き嵌めされた外径Ｄ３（＜Ｄ１）の回転軸２１を含む軸全体の固有振動数は、円管リングが焼き嵌めされていない外径Ｄ１の回転軸の固有振動数より上昇するので、(1)遠
心翼２４が固定される位置の回転する軸(円管リングと回転軸)の外径はＤ１であり、円管リングのない回転軸２２１(図２)の外径Ｄ１と同じであるので、同一回転数下では遠心翼２４に発生する応力は同一である。(2)円管リング４１を含む回転する軸の全体の剛性が
上がっているので、当該回転する軸の延長が可能であり、最終段のタービン翼７０と一段目の遠心翼２４との間の軸方向寸法を十分に取ることができ、タービン翼７０の排気性能を向上させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
焼き嵌める円管リング４１の外径Ｄ１に対して、回転軸２１の外径Ｄ３、円管リング４１の内径Ｄ２を小さくしすぎると、焼き嵌めによる内部応力の向上以上に、円管リング４１が回転軸２１に作用する負荷質量としての作用(質量、慣性モーメント)の方が大きくなってしまい、この結果、円管リング４１と回転軸２１を含む回転する軸全体の剛性向上を得ることはできない。
比率(Ｄ３／Ｄ１)が大きくなると、回転軸２１そのものの外径寸法Ｄ３、円管リング４１の内径Ｄ２を大きく取れるので、円管リング４１の負荷質量としての作用(質量、慣性モーメント)は小さくなるが、焼き嵌め円管リング４１の肉厚が薄くなる。当該肉厚が薄くなりすぎると、円管リング４１の回転時の内径応力が許容応力を超えてしまい、円管リング４１の破損のおそれがある。
円管リング４１と回転軸２１の各外径寸法の比(Ｄ３／Ｄ１)は、各々の材質、焼き嵌め代等により、最適値が求められる。計算結果によれば、焼き嵌める円管リング４１の外径Ｄ１と回転軸２１の外径Ｄ３の比(Ｄ３／Ｄ１)は、７５％以上に設定するのが好適である。当該比(Ｄ３／Ｄ１)の最大値は、円管リング４１と回転軸２１の各外径寸法、各々の材質、焼き嵌め代、回転数等を考慮し、円管リング４１の破損が生じないように適宜決められる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図３を参照して、タービン翼７０及び遠心翼２４の外径寸法について説明する。
二段目及び三段目のタービン翼７０の外径は等しく、一段目のタービン翼７０の外径より小さい。また、タービン翼７０は全て回転軸２１の吸気部側端面１５より吸気部側(吸気ノズル２３Ａ側)に位置し、タービン翼７０のうち最下段(最も排気ノズル２３Ｂ側の段)、すなわち三段目のタービン翼７０は、回転軸２１の吸気部側端面１５より吸気部側に位置している。このように構成すると、タービン翼部７３のボス部の径を小さくすることができ、タービン翼部７３のボス部に作用する遠心力を低減でき、高速回転化をより効果的に行うことができる。最下段に位置するタービン翼７０の位置が、吸気部側端面より軸方向吸気部側にあるとは、最下段のタービン翼７０の反吸気側面が吸気部側端面と軸方向同じ位置にある場合を含むもとのとする。なお、最下段に位置しているタービン翼７０は、吸気部から最も遠くに位置する。
図に示す三段目のタービン翼７０の外径Ｄtminは、軸方向位置が吸気部側端面１５より吸気部側にあるタービン翼７０の外径のうち最小外径であるといえる。一般的にタービン翼の外径は、最下段の外径が、タービン翼の外径のうち最小外径に等しい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
回転する軸の剛性を上げ振動固有数を上昇させることにより、タービン翼１７０と遠心翼１２４との間の軸方向寸法Ｌｘを大きくとることが可能となり、回転軸１２１の長さを延長することが可能となる。
図に示した性能グラフから、次の結果が得られた。すなわち、Ｌｘ／Ｄｔを約１５％以上を確保すれば、以下図１のターボ型真空ポンプ１で説明すると、最終段タービン翼７０と１段目の遠心翼２４との間の軸方向寸法Ｌｘを最終段タービン翼７０の外径の約１５％を確保すれば、タービン翼単段７０の性能とほぼ同等となり、遠心隔壁４３の影響はほとんどなくなるという結果が得られた。軸方向寸法Ｌｘは、できるだけ長く確保できればよいが、ポンプ寸法の制約や、磁気軸受の安定制御を確保できるポンプのロータ全体の固有振動数の制限を考慮すると、Ｌｘ／Ｄｔは１２％以上を確保することが望ましい。この場合、本実施の形態では、ＬｘはほぼＬｙに等しいので、Ｌｙ／Ｄｔは約１２％以上である。またこの場合、タービン翼７０の最終段の直後流側の固定翼７１と遠心隔壁４３との間の軸方向距離は、タービン翼７０の最終段の外径の９％以上となる。本実施の形態では、当該固定翼７１の軸方向幅と当該固定翼とタービン翼７０の最終段との間の軸方向距離との合計は、タービン翼７０の最終段の外径の３％に相当するよう構成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007192076.tif 000001
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007192076.tif 000002
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2007192076.tif 000003