特開 2024-173613 真空ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173613

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

F04D19/04 Z

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023210071

(22)【出願日】2023-12-13

(31)【優先権主張番号】23176149

(32)【優先日】2023-05-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】520415627

【氏名又は名称】プファイファー・ヴァキューム・テクノロジー・アクチエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(74)【代理人】

【識別番号】100191938

【弁理士】

【氏名又は名称】高原 昭典

(72)【発明者】

【氏名】フロリアン・バーダー

(72)【発明者】

【氏名】トビアス・シュトル

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル・シュヴァイクヘーファー

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・ホフマン

(72)【発明者】

【氏名】マルティン・ローゼ

(72)【発明者】

【氏名】マクシミリアン・ビルケンフェルト

【テーマコード（参考）】

3H131

【Ｆターム（参考）】

3H131AA02

3H131CA31

3H131CA36

(57)【要約】

【課題】特別な要求にもかかわらずその吸気口領域に関して高い排気速度を有する真空ポンプを提供する
【解決手段】真空ポンプ２００、３００、特にターボ分子ポンプにおいて、ロータと吸気開口２１２、３１２とを備え、ロータは、複数のポンプ作用を奏する要素１２４と回転軸線１２２とを有し、回転軸線を中心に、ポンプ作用を奏する要素は、真空ポンプの運転時に回転し、回転軸線は、軸方向を規定し、吸気開口は、真空ポンプのハウジングに配置されていて、吸気開口は、開放領域１４０と重畳領域２１４、３１４とを有し、開放領域は、ロータのポンプ作用を奏する要素の外側で延在するとともに軸方向にポンプ作用を奏する要素に隣接し、重畳領域において、吸気開口は、軸方向に少なくとも部分的にロータのポンプ作用を奏する要素の１つにわたって延在する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空ポンプ（２００、３００）、特にターボ分子ポンプにおいて、
ロータ（２００）と吸気開口（２１２、３１２）とを備え、前記ロータ（２００）は、複数のポンプ作用を奏する要素（１２４）と回転軸線（１２２）とを有し、前記回転軸線（１２２）を中心に、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）は、前記真空ポンプ（２００、３００）の運転時に回転し、前記回転軸線（１２２）は、軸方向を規定し、
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記真空ポンプ（２００、３００）のハウジング（１００）に配置されていて、
前記吸気開口（２１２、３１２）は、開放領域（１４０）と重畳領域（２１４、３１４）とを有し、前記開放領域（１４０）は、前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の外側で延在するとともに軸方向に前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）に隣接し、前記重畳領域（２１４、３１４）において、前記吸気開口（２１２、３１２）は、軸方向に少なくとも部分的に前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の１つにわたって延在する、真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項2】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）内で軸方向に少なくとも前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を有する要素（１２４）の１つの軸方向の長さ（３１８）の半分にわたって延在する、請求項１に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項3】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）内で軸方向に完全に前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を有する要素（１２４）の１つの軸方向の長さ（３１８）にわたって延在する、請求項１又は２に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項4】

前記開放領域（１４０）の軸方向の長さ（１４２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）の軸方向の長さ（２１６、３１６）よりも大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項5】

前記吸気開口（２１２、３１２）の前記開放領域（１４０）は、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の直径（Ｄ）以下である長さ（１４２）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項6】

前記吸気開口（２１２）は、前記重畳領域（２１４）において、前記ハウジング（１１０）の内側に内縁（２２０）と、前記ハウジング（１１０）の外側に外縁（２３０）とを有し、
前記内縁（２２０）と前記外縁（２３０）とは、軸方向で同一の高さに配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項7】

前記吸気開口（３１２）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ハウジング（１１０）の内側に内縁（３２０）と、前記ハウジング（１１０）の外側に外縁（３３０）とを有し、
前記内縁（３２０）と前記外縁（３３０）とは、軸方向で離間している、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項8】

前記吸気開口（３１２）の前記外縁（３３０）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４－１）の、前記吸気開口（３１２）の前記開放領域（１２４）に隣接する軸方向の端部（１２５）と同一の軸方向の高さに配置されていて、前記吸気開口（３１２）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４－１）にわたって延在する、請求項７に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項9】

前記内縁（３２０）は、軸方向の断面が真っ直ぐな経過を有する１つ又は複数の面（３１５）を介して前記外縁（３３０）に接続されている、請求項７又は８に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項10】

前記内縁（３２０）は、１つ又は複数の面にわたって前記外縁（３３０）に接続されていて、前記面のうちの少なくとも１つの面は、湾曲している、請求項７又は８に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項11】

軸方向の前記内縁（３２０）と前記外縁（３３０）との間の距離（３１６）は、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）が延在する軸方向の長さ（３１８）の半分よりも大きい、請求項７から１０のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項12】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、側方で、前記ハウジング（１１０）に配置されていて、前記ロータ（１２０）の前記回転軸線（１２２）に対して平行に軸方向に延在する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項13】

前記真空ポンプ（２００、３００）は、前記ロータ（１２０）の低圧側で前記ロータ（１２０）の軸方向の端部に付加的な吸気開口を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項14】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記ロータ（１２０）の軸方向の端部に配置されている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項15】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記ハウジング（１１０）の軸方向の領域で前記ロータ（１２０）の軸方向の端部間に配置されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプに関する。真空ポンプは、ポンプ作用を有する要素を有するロータと、真空ポンプのハウジングに配置された吸気開口とを備える。

【背景技術】

【0002】

真空ポンプは、真空ポンプを所望されるように真空設備に組み込むために、真空ポンプの吸気領域の特別な構成を必要とすることが多い。しかも、真空ポンプの吸気領域の特別な構成によって、真空ポンプの排気速度に関して制限がもたらされるおそれがある。

【0003】

さらに、いわゆる差動排気では、真空ポンプの主吸気口とポンプ段間の側方の吸気口又はポートとの両方が使用され得る。例えば真空ポンプのハウジング壁面に配置されたそのような側方の吸気口は、その限られた開放面に基づいて、真空ポンプの排気速度を制限し得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、特別な要求にもかかわらずその吸気口領域に関して高い排気速度を有する真空ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成を有する真空ポンプによって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項、明細書及び図面に記載されている。

【0006】

特にターボ分子ポンプとして構成された真空ポンプは、ロータと吸気開口とを備え、ロータは、複数のポンプ作用を奏する要素と回転軸線とを有し、回転軸線を中心に、ポンプ作用を奏する要素は、真空ポンプの運転時に回転し、回転軸線は、軸方向を規定し、吸気開口は、真空ポンプのハウジングに配置されている。吸気開口は、開放領域と重畳領域とを有し、開放領域は、ロータのポンプ作用を奏する要素の外側に延在するとともに軸方向にポンプ作用を奏する要素に隣接し、重畳領域において、吸気開口が、軸方向に少なくとも部分的にロータのポンプ作用を奏する要素の１つにわたって延在する。

【0007】

真空ポンプがターボ分子ポンプとして構成されているとき、ロータのポンプ作用を奏する要素は、例えば動翼であってよい。さらに、軸方向は、例えば真空ポンプの粗真空側又は微真空側から真空ポンプの高真空側又は吸気側へ延在してよい。

【0008】

本発明による真空ポンプは、吸気開口が開放領域と重畳領域との両方を有し、重畳領域が、ポンプ作用を奏する要素の空間領域内に延在することを特徴とする。これにより、吸気開口は、従来の真空ポンプと比較して、重畳領域に基づいて拡大されている。従来の真空ポンプと比較して吸気開口が増大すると、真空ポンプの排気速度が増加する。

【0009】

一実施形態によれば、吸気開口は、重畳領域内で、軸方向に、少なくともロータのポンプ作用を奏する要素の一つの軸方向の長さの半分にわたって延在してよい。したがって、そのような、すなわち軸方向のロータの第１のポンプ作用を奏する要素の軸方向の長さの半分にわたる吸気開口の拡張は、真空ポンプの排気速度の実地に関連する増加を達成するために、吸気開口の拡張についての下限を表してよい。

【0010】

さらに、吸気開口は、重畳領域内で、軸方向に、完全にロータのポンプ作用を奏する要素の１つの軸方向の長さにわたって延在してよい。したがって、吸気開口は、軸方向に、ロータの全体の第１のポンプ作用を奏する要素又はターボ分子ポンプでは第１の動翼にわたって拡張されてよい。これにより、動翼の圧縮を大幅に低下させることなく、かつロータ又は真空ポンプの運転を損なうことなく、排気速度の最大の増加を達成できる。したがって、軸方向に吸気開口をロータの第１のポンプ作用を奏する要素全体にわって拡張することは、軸方向の吸気開口の拡張について上限をなす。吸気開口の縁部は、そのような実施形態では、軸方向に、ロータの第１のポンプ作用を奏する要素に隣接する、真空ポンプの第１のステータ要素の傍に位置してよい。

【0011】

しかも代替的な一実施形態では、吸気開口は、重畳領域内で、軸方向に、ロータのポンプ作用を奏する要素の１つの完全な軸方向の長さよりも短く延在してよい。真空ポンプの運転中の安全性は、そのような実施形態によって、特に、吸気開口が部分的にしか延在しない、ロータのポンプ作用を奏する要素の１つが、ロータから断裂するような故障の場合において改善できる。吸気開口は、この実施形態では、すなわちポンプ作用を奏する要素の完全な軸方向の長さにわたって延在しないので、軸方向にポンプ作用を奏する要素が延在するが吸気開口は延在しない、真空ポンプのハウジングの部分が存在する。ハウジングのこの部分は、断裂するポンプ作用を奏する要素に対する遮蔽部を形成してよい。これにより、ポンプ作用を奏する要素の破断片が真空ポンプの吸気開口の外側の領域に達することを少なくとも部分的に阻止できる。

【0012】

開放領域の軸方向の長さは、重畳領域の軸方向の長さよりも大きくてよい。さらに、吸気開口の開放領域は、軸方向に、ポンプ作用を奏する要素の直径以下である長さを有してよい。複数のポンプ作用を奏する要素が、例えばターボ分子ポンプの動翼として構成されていると、これらは同一の直径を有してよい。したがって、吸気開口の開放領域の軸方向の長さは、ポンプ作用を奏する要素又は第１の動翼の直径よりも小さくてよく、ポンプ作用を奏する要素又は第１の動翼にわたっては、吸気開口が重畳領域において延在する。吸気開口の開放領域に対して重畳領域の軸方向の長さを制限することと、開放領域の軸方向の長さを制限することとによって、真空ポンプの運転安全性を向上できる。

【0013】

吸気開口は、重畳領域において、真空ポンプのハウジングの内側に内縁と、ハウジングの外側に外縁とを有してよい。一実施形態によれば、内縁と外縁とは、軸方向に同一の高さに配置されてよい。したがって、重畳領域における吸気開口の内縁及び外縁は、この実施形態では、軸方向にほぼ同一の位置に配置されてよい。このことは、吸気開口の製造を簡単にできる。

【0014】

しかも、代替的な実施形態では、重畳領域において吸気開口の内縁と外縁とは、軸方向に離間してもよい。これにより、重畳領域は、ハウジングの内側で、ハウジングの外側よりも大きい軸方向の長さを有してよい。換言すると、重畳領域において、吸入開口の境界面は、重畳領域の外縁から内縁まで傾斜して延在してよく、この場合、内縁は、外縁よりもさらに開放領域から離間してよい。そのような配置は、軸方向において例えば真空ポンプの吸入開口又はハウジングの外縁の寸法が設定されている又はこれを超えてはならないときでも、重畳領域への吸気開口の拡張を可能にする。

【0015】

吸気開口の外縁は、重畳領域において、ポンプ作用を奏する要素の、吸気開口の開放領域に隣接する軸方向の端部と同一の軸方向高さに配置されてよく、ポンプ作用を奏する要素にわたって、吸気開口が重畳領域において延在する。換言すると、吸気開口の外縁は、重畳領域において、ポンプ作用を奏する要素の軸方向の端部とほぼ同一平面に終端してよく、その一方で、吸気開口の内縁は、重畳領域において、軸方向に第１のポンプ作用を奏する要素の領域内にシフトされている。これにより、吸気開口は、ポンプ作用を奏する要素に、ハウジングの内側だけで重畳するので、重畳領域への吸気開口の拡張は、ポンプの外側からは見えない。

【0016】

吸気開口の内縁は、重畳領域において、さらに１つ又は複数の軸方向断面で真っ直ぐな経過を有する面を介して外縁に接続されてよい。真っ直ぐな経過を有するそのような面は、吸気開口の製造を簡単にできる。代替的に、内縁は、１つ又は複数の面を介して外縁に接続されてよく、面のうちの少なくとも１つは、湾曲している。そのような湾曲した面は、例えば事前に決定された径を有してよい。重畳領域の内縁と外縁との間の１つ又は複数の面の湾曲によって、重畳領域の拡がりを最適化できる。

【0017】

さらに、軸方向の内縁と外縁との間の距離は、ポンプ作用を奏する要素が延在する軸方向の長さの半分よりも大きくてよい。このポンプ作用を奏する要素は、この実施形態でもまた、吸気開口の重畳領域が少なくとも部分的に延在する、ポンプ作用を奏する要素のうちの１つである。したがって、ポンプ作用を奏する要素の軸方向の長さの半分は、ここでもまた吸気開口の拡張について下限を設定してよく、この場合、この拡張は、重畳領域の内縁と、重畳領域の外縁に対する内縁の距離と、場合によっては軸方向の開放領域に対する外縁のシフトとによって決定される。

【0018】

したがって、重畳領域の内縁と外縁と間の１つ又は複数の面は、全体で１つ又は複数の平らな面、１つ又は複数の面取り部又は傾斜部、１つ又は複数の径、又はこれらの組合せを有してよい。これにより、重畳領域の形態の吸気開口の拡張を例えば吸気開口の寸法に関する基準値に適合できる。

【0019】

別の実施形態によれば、吸気開口は、側方で真空ポンプのハウジングに配置されて、ロータの回転軸線に対して平行に軸方向に延在してよい。この実施形態では、吸気開口を通る気体流は、ロータの回転軸線によって設定された軸方向に対して直角に進行する。側方でハウジングに配置された吸気開口は、例えば真空ポンプの吸気開口を事前に設定された空間領域に配置できる、真空ポンプの特別な組付け状態を可能にする。

【0020】

真空ポンプは、ロータの低圧側でロータの軸方向の端部に付加的な吸気開口をさらに有してよい。そのような真空ポンプは、スプリットフロー真空ポンプとも称される。スプリットフローポンプは、ハウジングの様々な位置で吸気流を受容し、これにより、差動排気を実現できる。

【0021】

真空ポンプ吸気開口は、さらに、ロータの軸方向の端部に配置されてもよい。ロータのこの軸方向の端部は、例えばロータ及び真空ポンプの低圧側又は高真空側に位置してよい。代替的又は付加的に、吸気開口又は別の吸気開口は、ロータの軸方向の端部間でハウジングの軸方向領域に配置されてよい。吸気開口のそのような配置は、中間段ポートとも称され、そこでは、吸気開口は、ポンプ段間に位置し、すなわちロータの低圧側又は高真空側で軸方向の端部とロータの高圧側で反対側の軸方向の端部との間の所定の位置に存在する。

【0022】

以下、本発明を、例示的に有利な実施形態に基づいて、添付の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来技術による真空ポンプの一部の断面図を概略的に示す。

【図2】本発明の一実施形態による真空ポンプの一部の断面図を概略的に示す。

【図3】本発明の代替的な一実施形態による真空ポンプの断面図を概略的に示す。

【図4】従来技術による真空ポンプの一部の斜視図を概略的に示す。

【図5】本発明に係る真空ポンプの一部の斜視図を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、ターボ分子ポンプとして構成された真空ポンプ１００の一部の断面図を示す。真空ポンプ１００は、ハウジング１１０とロータ１２０とを有し、ハウジング１１０は、真空ポンプ１００用の吸気開口１１２を有し、ロータ１２０は、回転軸線１２２と複数のポンプ作用を奏する要素１２４とを有し、ポンプ作用を奏する要素１２４は、ターボ分子ポンプの動翼として構成されている。真空ポンプ１００は、ステータ１３０をさらに有し、ステータ１３０は、静翼の形態のポンプ作用を奏する要素１３２を有する。

【0025】

吸気開口１１２は、軸方向に、すなわち軸方向を規定するロータ１２０の回転軸線１２２に対して平行に、ポンプ作用を奏する要素１２４、１３２が設けられていない開放領域１４０にわたって延在する。したがって、吸気開口１１２の開放領域１４０は、ロータ１２０のポンプ作用を奏する要素又は動翼１２４の外側で延在するとともに、軸方向にポンプ作用を奏する要素又は動翼１２４に隣接し、すなわち動翼の第１の動翼１２４－１又はロータ１２０のポンプ作用を奏する要素１２４に隣接する。ロータ１２０の第１のポンプ作用を奏する要素又は第１の動翼１２４－１は、吸気開口１１２の開放領域１４０に隣接する軸方向の端部又は軸方向の縁部１２５をさらに有する。吸気開口１１２の対応する縁部は、第１のポンプ作用を奏する要素１２４－１の軸方向の端部１２５とほぼ同一平面内に位置合わせされている。

【0026】

したがって、従来技術による真空ポンプ１００の吸気開口１１２は、軸方向で第１の動翼１２４－１の縁部とほぼ同一平面に終端する。したがって、軸方向に、吸気開口１１２は、軸方向の長さ又はポート高さ１４２を有し、軸方向の長さ又はポート高さ１４２は、真空設備に真空ポンプ１００を組み付けるときの状況及び要求に応じて設定されている。例示的な真空ポンプ１００では、ポート高さ１４２又は軸方向の長さは、１７．７５ｍｍである。

【0027】

図２は、本発明の一実施形態による真空ポンプ２００の一部の断面図を示す。真空ポンプ２００は、図１に関連して前述したように、同様にハウジング１１０とロータ１２０とを有する。図２において図１と同一の符号を付された全ての要素は、図１で述べられた要素と同一であり又は類似していて、以下に新たに述べることはしない。

【0028】

図１に示された真空ポンプ１００とは、図２の本発明に係る真空ポンプ２００は、真空ポンプ２００が吸気開口２１２を有し、吸気開口２１２が、前述の開放領域１４０の傍に重畳領域２１４を有し、重畳領域２１４において、吸気開口２１２は、軸方向にロータ１２０のポンプ作用を奏する要素１２４の１つにわたって、すなわち第１の動翼１２４－１にわたって延在する点で異なる。具体的には、重畳領域２１４は、完全にロータ１２０のポンプ作用を奏する領域１２４の軸方向の長さにわたって又は軸方向の第１の動翼１２４－１の完全な高さにわたって延在するので、重畳領域２１４の軸方向の長さ２１６は、第１の動翼１２４－１の高さ又は第１の動翼１２４－１の軸方向の長さと一致する。

【0029】

吸気開口２１２は、重畳領域２１４において、ハウジング１１０の内側に内縁２２０とハウジング１１０の外側に外縁２３０とを有する。内縁２２０と外縁２３０とは、図２の実施例では、軸方向で同一の高さに配置されている。換言すると、内縁２２０と外縁２３０とは、同一平面内に又は図２の断面図ではロータ１２０の回転軸線１２２に対して垂直に延在する一直線上に配置されている。重畳領域２１４の内縁２２０と外縁２３０とにわたって延在するこの直線は、さらに第１の動翼１２４－１の、同様に開放領域１４０に隣接する軸方向の前側の端部１２５とは反対側に位置する後側の端部に沿って延在する。

【0030】

図４及び図５に関連して以下に詳説するように、図１の真空ポンプ１００の吸気開口１１２と比較して、付加的な重畳領域２１４に基づいて図２の吸気開口２１２が拡大することによって、真空ポンプ２００の排気速度が増加する。吸気開口２１２の拡大によって、ロータ１２０によって吸気開口２１２を介して圧送され、吸気開口２１２に接続されたレシピエント（図示されていない）から外へ移送されるべき気体の逆流がもたらされる。逆流によって、ロータ１２０の圧縮損失が生じ得、排気速度は、場合によっては増加せず、重畳領域２１４が例えば第１の動翼１２４－１にわたって拡がりすぎると低下する。しかし、重畳領域２１４の軸方向の長さ２１６が第１の動翼１２４－１の高さ又は軸方向の長さと同一である又はこれよりも小さい場合には、予想される逆流が排気速度への影響をほとんど有さず、許容可能な圧縮損失が生じることが分かっている。

【0031】

しかも、開放領域１４０の軸方向の長さ１４２は、重畳領域２１４の軸方向の長さ２１６よりも大きい。さらに、開放領域１４０の軸方向の長さ１４２は、ロータの第１のポンプ作用を奏する要素又は第１の動翼１２４－１の直径Ｄよりも小さい。図２では、配向をより良好に表すために、既知のように直径Ｄの半分の大きさの第１の動翼１２４－１の半径Ｒが示されている。軸方向の長さ１４２と軸方向の長さ２１６との間及び軸方向の長さ１４２と直径Ｄとの間の前述の関係によって、真空ポンプ２００の安定性及び運転安全性を確保できる。

【0032】

図３は、本発明の別の一実施形態による真空ポンプ３００の一部の断面図を示す。図３の実施形態は、図２の実施形態とは、真空ポンプ３００が前述したように開放領域１４０と重畳領域３１４とを有する吸気開口３１を備えるが、重畳領域３１４は、図２の重畳領域２１４とは異なり、面取り部又は傾斜面３１５を有する点で異なる。傾斜面３１５に基づいて、吸気開口３１２の重畳領域３１４は、ロータ１２０のポンプ作用を奏する要素１２４－１の軸方向の長さ３１８又は第１の動翼１２４－１の高さよりも小さい軸方向の長さ３１６を有する。

【0033】

傾斜面３１５は、ハウジング１１０の内側に内縁３２０を有し、内縁３２０は、ハウジング１１０の外側にある重畳領域３１４の外縁３３０から軸方向に離間している。外縁３３０は、開放領域１４０に隣接する、第１のポンプ作用を奏する要素又は第１の動翼１２４－１の軸方向の端部１２５と同一の軸方向高さ又は同一の軸方向位置にある。図３の実施形態は、ハウジング１１０の外側で所定の寸法、例えば吸気開口３１２の軸方向の長さ又は高さ１４２の基準値が保持される場合でも、重畳領域３１４の分だけ吸気開口３１２の拡張を可能にする。

【0034】

本発明による真空ポンプ２００、３００の排気速度の効果的な増加を達成するために、重畳領域２１４、３１４の軸方向の長さ２１６、３１６は、この軸方向の長さ２１６、３１６が第１の動翼１２４－１の軸方向の長さ又は高さ３１８の半分よりも大きいように選択されている。他方、重畳領域２１４、３１４の軸方向の長さ２１６、３１６は、真空ポンプ２００、３００の運転安全性を損なわないために、第１の動翼１２４－１の軸方向の長さ又は高さ３１８よりも大きくてはならない。

【0035】

図３の実施形態において、このことは、面取り部３１５の軸方向の長さ、すなわち内縁３２０と外縁３３０との間の軸方向の距離が、第１の動翼１２４－１の軸方向の長さ又は高さの半分よりも大きいことを意味する。図３から看取されるように、内側の軸方向の縁部３２０と外側の軸方向の縁部３３０とは、一方では面取り部又は傾斜面３１５によって、他方ではロータ１２０の回転軸線１２２に対して垂直に、ひいては軸方向に対して垂直に延在する別の平面によって相互に接続されている。

【0036】

しかも、図３に示された真っ直ぐな面取り部３１５に代えて、重畳領域３１４は、代替的な実施形態では、事前に規定された径を有する図示されていない曲面によって画定されてよい。重畳領域３１４の内縁３２０と外縁３３０とが、図３のように互いに離間していると、重畳領域３１４の縁３２０と３３０との間に、さらに平面と曲面との任意の組合せが設定されてよく、これにより、重畳領域３２０が規定される。

【0037】

図４は、従来技術による図１の真空ポンプ１００の一部の斜視図を示し、その一方で、図５は、本発明による図２の真空ポンプ２００の対応する一部の斜視図を示す。真空ポンプ１００、２００のハウジング１１０のそれぞれの部分に、異なる形に構成されたそれぞれの吸気開口１１２、２１２が認められる。さらに、ロータ１２０の一部がそれぞれ示されていて、この場合、第１の動翼１２４－１と次の動翼１２４との間に静翼１３２が示されている。

【0038】

従来技術による真空ポンプ１００では、吸気開口１１２は、軸方向に、ロータ１２０の回転軸線１２２に対して平行に、 吸気開口１１２の後縁４１０が第１の動翼１２４－１の軸方向の端部１２５の領域に配置されている（図１も参照）ような長さ１４２を有する。図４の具体例では、吸気開口１１２の外側の領域における軸方向の長さ４１２は、図２に示された吸気開口１１２の軸方向の長さ１４２にほぼ相当し、１７．７５ｍｍである。

【0039】

真空ポンプ２００の吸気開口２１２が図５に斜視図で示されていて、この真空ポンプ２００では、吸気開口２１２は、図４の真空ポンプの吸気開口１１２とは異なり、軸方向に、重畳領域２１４の長さ２１６の分だけ拡大されている（図２参照）ので、重畳領域２１４は、ロータ１２０の第１の動翼１２４－１に軸方向に重畳する。その逆に、図５の真空ポンプ２００では、ロータ１２０の第１の動翼１２４－１は、軸方向に吸気開口２１２の領域に突出する。図５の実施例では、重畳領域２１４の軸方向の長さ２１６が、約６．９ｍｍであるので、図４と比較して、拡大された吸気開口２１２の外側の領域に約２４．６５ｍｍである全体の軸方向の長さ５１６が得られる。

【0040】

それぞれの部分が図４又は図５に示された真空ポンプ１００、２００について、前述の寸法を用いて、それぞれの真空ポンプ１００、２００の排気速度についてシミュレーション計算を行った。シミュレーション計算において、圧送されるべき気体として、窒素を、２０℃の周囲温度のとき粒子数２００００で仮定した。さらに、それぞれの真空ポンプ１００、２００のロータ１２０について１１００Ｈｚの回転速度を用いた。

【0041】

さらに、真空ポンプ１００、２００は、スプリットフロータボ分子ポンプとして構成されていると仮定した。このことは、真空ポンプ１００、２００が、それぞれの吸気開口１１２、２１２に対して付加的に、例えば吸気開口１１２、２１２と同様に側方でそれぞれの真空ポンプ１００、２００のハウジング１１０に配置された、図示されていない別の吸気開口をそれぞれ有することを意味する。吸気開口１１２、２１２と第１の動翼１２４－１との間には、保護グリッド（図示されていない）が位置し、保護グリッドについては、８２．６％の透過率を仮定した。したがって、吸気開口１１２又は２１２は、側方で、真空ポンプ１００、２００のそれぞれのハウジング１１０において、第１の動翼１２４－１の軸方向の端部１２５の領域に配置されている。したがって、吸気開口１１２又は２１２は、ホルベック真空ポートとも称されてもよい。代替的に、吸気開口１１２又は２１２は、真空ポンプ１００、２００のポンプ段の間に配置された段間ポートとして構成されてもよい。

【0042】

吸気開口１１２を有する図４の真空ポンプ１００については、シミュレーション計算では、１秒当たり１０６リットルの有効排気速度が提供され、これに対して、拡大された吸気開口２１２を有する図５の真空ポンプ２００について、シミュレーション計算では、１秒当たり１３６リットルの有効排気速度が得られた。したがって、図４の吸気開口１１２と比較して、吸気開口２１２を約７ｍｍ拡張したことによって、本発明に係る真空ポンプ２００の有効排気速度の大幅な増加がもたらされた。

【符号の説明】

【0043】

１００ 背景技術による真空ポンプ
１１０ ハウジング
１１２ 吸気開口
１２０ ロータ
１２２ 回転軸線
１２４ ロータのポンプ作用を奏する要素、動翼
１２４－１ 第１の動翼
１２５ 第１の動翼の軸方向の端部
１３０ ステータ
１３２ ステータのポンプ作用を奏する要素、静翼
１４０ 開放領域
１４２ 開放領域の軸方向の長さ
２００ 本発明の一実施形態による真空ポンプ
２１２ 吸気開口
２１４ 重畳領域
２１６ 重畳領域の軸方向の長さ
２２０ 重畳領域の内縁
２３０ 重畳領域の外縁
３００ 本発明の別の一実施形態による真空ポンプ
３１２ 吸気開口
３１４ 重畳領域
３１５ 傾斜面
３１６ 重畳領域の軸方向の長さ
３１８ 第１の動翼の軸方向の長さ又は高さ
３２０ 重畳領域の内縁
３３０ 重畳領域の外縁
４１０ 吸気開口の後縁
４１２ 吸気開口の外側領域における軸方向の長さ
５１６ 拡張された吸気開口の全体の軸方向の長さ
Ｄ ロータの直径
Ｒ ロータの半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-27

【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】

真空ポンプ（２００、３００）、特にターボ分子ポンプにおいて、
ロータ（２００）と吸気開口（２１２、３１２）とを備え、前記ロータ（２００）は、複数のポンプ作用を奏する要素（１２４）と回転軸線（１２２）とを有し、前記回転軸線（１２２）を中心に、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）は、前記真空ポンプ（２００、３００）の運転時に回転し、前記回転軸線（１２２）は、軸方向を規定し、
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記真空ポンプ（２００、３００）のハウジング（１００）に配置されていて、
前記吸気開口（２１２、３１２）は、開放領域（１４０）と重畳領域（２１４、３１４）とを有し、前記開放領域（１４０）は、前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の外側で延在するとともに軸方向に前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）に隣接し、前記重畳領域（２１４、３１４）において、前記吸気開口（２１２、３１２）は、軸方向に少なくとも部分的に前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の１つにわたって延在する、真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項2】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）内で軸方向に少なくとも前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を有する要素（１２４）の１つの軸方向の長さ（３１８）の半分にわたって延在する、請求項１に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項3】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）内で軸方向に完全に前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を有する要素（１２４）の１つの軸方向の長さ（３１８）にわたって延在する、請求項１に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項4】

前記開放領域（１４０）の軸方向の長さ（１４２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）の軸方向の長さ（２１６、３１６）よりも大きい、請求項１に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項5】

前記吸気開口（２１２、３１２）の前記開放領域（１４０）は、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の直径（Ｄ）以下である長さ（１４２）を有する、請求項１に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項6】

前記吸気開口（２１２）は、前記重畳領域（２１４）において、前記ハウジング（１１０）の内側に内縁（２２０）と、前記ハウジング（１１０）の外側に外縁（２３０）とを有し、
前記内縁（２２０）と前記外縁（２３０）とは、軸方向で同一の高さに配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項7】

前記吸気開口（３１２）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ハウジング（１１０）の内側に内縁（３２０）と、前記ハウジング（１１０）の外側に外縁（３３０）とを有し、
前記内縁（３２０）と前記外縁（３３０）とは、軸方向で離間している、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項8】

前記吸気開口（３１２）の前記外縁（３３０）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４－１）の、前記吸気開口（３１２）の前記開放領域（１２４）に隣接する軸方向の端部（１２５）と同一の軸方向の高さに配置されていて、前記吸気開口（３１２）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４－１）にわたって延在する、請求項７に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項9】

前記内縁（３２０）は、軸方向の断面が真っ直ぐな経過を有する１つ又は複数の面（３１５）を介して前記外縁（３３０）に接続されている、請求項７に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項10】

前記内縁（３２０）は、１つ又は複数の面にわたって前記外縁（３３０）に接続されていて、前記面のうちの少なくとも１つの面は、湾曲している、請求項７に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項11】

軸方向の前記内縁（３２０）と前記外縁（３３０）との間の距離（３１６）は、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）が延在する軸方向の長さ（３１８）の半分よりも大きい、請求項７に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項12】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、側方で、前記ハウジング（１１０）に配置されていて、前記ロータ（１２０）の前記回転軸線（１２２）に対して平行に軸方向に延在する、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項13】

前記真空ポンプ（２００、３００）は、前記ロータ（１２０）の低圧側で前記ロータ（１２０）の軸方向の端部に付加的な吸気開口を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項14】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記ロータ（１２０）の軸方向の端部に配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【請求項15】

前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記ハウジング（１１０）の軸方向の領域で前記ロータ（１２０）の軸方向の端部間に配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（２００、３００）。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0042】

吸気開口１１２を有する図４の真空ポンプ１００については、シミュレーション計算では、１秒当たり１０６リットルの有効排気速度が提供され、これに対して、拡大された吸気開口２１２を有する図５の真空ポンプ２００について、シミュレーション計算では、１秒当たり１３６リットルの有効排気速度が得られた。したがって、図４の吸気開口１１２と比較して、吸気開口２１２を約７ｍｍ拡張したことによって、本発明に係る真空ポンプ２００の有効排気速度の大幅な増加がもたらされた。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の観点として以下を含む。
１．
真空ポンプ（２００、３００）、特にターボ分子ポンプにおいて、
ロータ（２００）と吸気開口（２１２、３１２）とを備え、前記ロータ（２００）は、複数のポンプ作用を奏する要素（１２４）と回転軸線（１２２）とを有し、前記回転軸線（１２２）を中心に、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）は、前記真空ポンプ（２００、３００）の運転時に回転し、前記回転軸線（１２２）は、軸方向を規定し、
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記真空ポンプ（２００、３００）のハウジング（１００）に配置されていて、
前記吸気開口（２１２、３１２）は、開放領域（１４０）と重畳領域（２１４、３１４）とを有し、前記開放領域（１４０）は、前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の外側で延在するとともに軸方向に前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）に隣接し、前記重畳領域（２１４、３１４）において、前記吸気開口（２１２、３１２）は、軸方向に少なくとも部分的に前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の１つにわたって延在する、真空ポンプ（２００、３００）。
２．
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）内で軸方向に少なくとも前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を有する要素（１２４）の１つの軸方向の長さ（３１８）の半分にわたって延在する、上記１の真空ポンプ（２００、３００）。
３．
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）内で軸方向に完全に前記ロータ（１２０）の前記ポンプ作用を有する要素（１２４）の１つの軸方向の長さ（３１８）にわたって延在する、上記１又は２の真空ポンプ（２００、３００）。
４．
前記開放領域（１４０）の軸方向の長さ（１４２）は、前記重畳領域（２１４、３１４）の軸方向の長さ（２１６、３１６）よりも大きい、上記１から３のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
５．
前記吸気開口（２１２、３１２）の前記開放領域（１４０）は、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）の直径（Ｄ）以下である長さ（１４２）を有する、上記１から４のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
６．
前記吸気開口（２１２）は、前記重畳領域（２１４）において、前記ハウジング（１１０）の内側に内縁（２２０）と、前記ハウジング（１１０）の外側に外縁（２３０）とを有し、
前記内縁（２２０）と前記外縁（２３０）とは、軸方向で同一の高さに配置されている、上記１から５のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
７．
前記吸気開口（３１２）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ハウジング（１１０）の内側に内縁（３２０）と、前記ハウジング（１１０）の外側に外縁（３３０）とを有し、
前記内縁（３２０）と前記外縁（３３０）とは、軸方向で離間している、上記１から５のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
８．
前記吸気開口（３１２）の前記外縁（３３０）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４－１）の、前記吸気開口（３１２）の前記開放領域（１２４）に隣接する軸方向の端部（１２５）と同一の軸方向の高さに配置されていて、前記吸気開口（３１２）は、前記重畳領域（３１４）において、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４－１）にわたって延在する、上記７の真空ポンプ（２００、３００）。
９．
前記内縁（３２０）は、軸方向の断面が真っ直ぐな経過を有する１つ又は複数の面（３１５）を介して前記外縁（３３０）に接続されている、上記７又は８の真空ポンプ（２００、３００）。
１０．
前記内縁（３２０）は、１つ又は複数の面にわたって前記外縁（３３０）に接続されていて、前記面のうちの少なくとも１つの面は、湾曲している、上記７又は８の真空ポンプ（２００、３００）。
１１．
軸方向の前記内縁（３２０）と前記外縁（３３０）との間の距離（３１６）は、前記ポンプ作用を奏する要素（１２４）が延在する軸方向の長さ（３１８）の半分よりも大きい、上記７から１０のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
１２．
前記吸気開口（２１２、３１２）は、側方で、前記ハウジング（１１０）に配置されていて、前記ロータ（１２０）の前記回転軸線（１２２）に対して平行に軸方向に延在する、上記１から１１のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
１３．
前記真空ポンプ（２００、３００）は、前記ロータ（１２０）の低圧側で前記ロータ（１２０）の軸方向の端部に付加的な吸気開口を有する、上記１から１２のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
１４．
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記ロータ（１２０）の軸方向の端部に配置されている、上記１から１３のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。
１５．
前記吸気開口（２１２、３１２）は、前記ハウジング（１１０）の軸方向の領域で前記ロータ（１２０）の軸方向の端部間に配置されている、上記１から１４のいずれか一つの真空ポンプ（２００、３００）。

【外国語明細書】