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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-15
(54)【発明の名称】ドライ真空ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04C 29/00 20060101AFI20231208BHJP
F04C 18/16 20060101ALI20231208BHJP
F16C 32/00 20060101ALI20231208BHJP
F16C 17/02 20060101ALI20231208BHJP
F16C 33/12 20060101ALI20231208BHJP
【ＦＩ】
F04C29/00 G
F04C18/16 J
F16C32/00 C
F16C17/02 Z
F16C33/12 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023532464
(86)(22)【出願日】2021-11-23
(85)【翻訳文提出日】2023-07-27
(86)【国際出願番号】 EP2021082644
(87)【国際公開番号】W WO2022112229
(87)【国際公開日】2022-06-02
(31)【優先権主張番号】2012398
(32)【優先日】2020-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】511148259
【氏名又は名称】ファイファー バキユーム
(74)【代理人】
【識別番号】110003292
【氏名又は名称】弁理士法人三栄国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ティエリ ニール
(72)【発明者】
【氏名】リュカ レイ
(72)【発明者】
【氏名】ローラン ビゼー
【テーマコード（参考）】
3H129
3J011
3J102
【Ｆターム（参考）】
3H129AA03
3H129AA18
3H129AA24
3H129AB06
3H129BB33
3H129BB44
3H129CC02
3H129CC18
3H129CC38
3J011AA08
3J011BA02
3J011CA05
3J011DA01
3J011KA02
3J011LA04
3J011MA02
3J011QA03
3J011QA04
3J011QA05
3J011SB15
3J011SC05
3J011SD02
3J102AA01
3J102AA07
3J102BA03
3J102BA17
3J102CA10
3J102CA13
3J102DA07
3J102DA31
(57)【要約】
【課題】ドライ真空ポンプは、特定のポンプ用途では、少なくとも断続的に、大量のガス流を吸収する能力が必要である。これらの過渡段階において引き起こされる熱膨張と軸のたわみ動作の現象が蓄積すると、一対のロータ間またはロータとステータの間に半径方向の接触が発生する可能性がある。
【解決手段】少なくとも１つのポンプステージ（３ａ～３ｅ）と、少なくとも１つの前記ポンプステ－ジ内で回転するように構成された一対のロータ（７）を備え、前記一対のロータは、前記真空ポンプの少なくとも１つのモータ（９）によって回転するように構成されているドライ真空ポンプ（１）において、前記真空ポンプ（１）は、少なくとも一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）を有し、前記二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の各々は、それぞれ前記ロータを支持するための少なくとも１つの永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）および少なくとも１つの滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）を有する。
【選択図】図１
【解決手段】少なくとも１つのポンプステージ（３ａ～３ｅ）と、少なくとも１つの前記ポンプステ－ジ内で回転するように構成された一対のロータ（７）を備え、前記一対のロータは、前記真空ポンプの少なくとも１つのモータ（９）によって回転するように構成されているドライ真空ポンプ（１）において、前記真空ポンプ（１）は、少なくとも一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）を有し、前記二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の各々は、それぞれ前記ロータを支持するための少なくとも１つの永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）および少なくとも１つの滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ドライ真空ポンプ（１）であって、－ 少なくとも１つのポンプステージ（３ａ～３ｅ）と、
－ 少なくとも１つの前記ポンプステ－ジ（３ａ～３ｅ）内で回転するように構成された一対のロータ（７）と、
－ 少なくとも一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）を備え、
前記一対のロータは、前記真空ポンプ（１）の少なくとも１つのモータ（９）によって回転するように構成されており、
少なくとも一対の前記二重軸受（１３ａ、１３ｂ）は、前記一対のロータ（７）のそれぞれを支持するための、少なくとも１つの永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）および少なくとも１つの滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）をそれぞれ有しており、
前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）は、前記ステータ（２）に固定されるステータ部分（１７ｂ）と、前記ロータ（７）と一体回転するロータ部分（１７ａ）とを有するものにおいて、
少なくとも一対の前記二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）が、前記ロータ（７）と前記ステータ（２）との間にそれぞれのクリアランス（ｄ）があるように形成されており、前記クリアランス（ｄ）は、少なくとも一対の前記二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）の前記ロータ部分（１７ａ）と前記ステータ部分（１７ｂ）との間の隙間よりも小さいことを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項2】
請求項１のドライ真空ポンプにおいて、前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）のそれぞれが、前記ステータ（２）または前記ロータ（７）の穴にクランプされて取り付けられるリング、あるいは、前記ステータ（２）の軸（２３）または前記ロータ（７）の軸（１８）にクランプされて取り付けられるリングを有することを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項3】
請求項１又は２のドライ真空ポンプにおいて、前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）は、前記ステータ（２）または前記ロータ（７）の穴、および／または前記ステータ（２）または前記ロータ（７）の軸（２３、１８）、および／または穴内にクランプされておよび/または軸に取り付けられたリング上にコーティングまたは表面処理がされていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、直列に配置された少なくとも２つの前記ポンプステージ（３ａ～３ｅ）を有し、前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）が、２つの連続する前記ポンプステージ（３ａ～３ｅ）間の軸通路に配置されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項5】
請求項１～３のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、直列に配置された少なくとも２つの前記ポンプステージ（３ａ～３ｅ）を有し、前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）のすべり軸受（１５ａ、１５ｂ）が、２つの連続する前記ポンプステージ（３ａ～３ｅ）の間の軸通路に配置されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）が軸端（１６ａ、１６ｂ）に位置し、少なくとも１つの前記ポンプステージ（３ａ～３ｅ）が、前記モータ（９）と前記軸端（１６ａ、１６ｂ）との間に介在していることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項7】
請求項１～５のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）が軸端（１６ａ、１６ｂ）に位置し、少なくとも１つの前記ポンプステージ（３ａ～３ｅ）が前記モータ（９）と前記軸端（１６ａ、１６ｂ）との間に介在していることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）の前記ステータ部分（１７ｂ）および／または前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）が前記ロータ（７）を取り囲んでいることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項9】
請求項１～７のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）および／または前記一対の二重軸受（１３ａ、１３ｂ）の前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）は、それぞれの前記ロータ（７）の内側に配置されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記滑り軸受（１５ａ、１５ｂ）のそれぞれが、炭化ケイ素コーティングまたはニッケル／ＰＴＦＥコーティングを有することを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記永久磁石磁気軸受（１４ａ、１４ｂ）はそれぞれ、ニッケル／ＰＴＦＥコーティングを有することを特徴とするドライ真空ポンプ（１）。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項のドライ真空ポンプにおいて、前記真空ポンプ（１）の前記駆動部（８）内で前記ロータ（７）を支持するように構成された少なくとも２つの転がり軸受装置（１１ａ）を有することを特徴とするドライ真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ドライ真空ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
ドライ真空ポンプは、ポンプ搬送されるガスが吸気口と吐出口の間で循環する１つまたは複数の直列のポンプステージを備えている。既知の真空ポンプの中では、「ルーツ」という名前でも知られる回転ローブを備えたポンプと、「クロー」という名前でも知られる爪を備えたポンプとが区別される。これらの真空ポンプは「ドライ」と呼ばれる。その理由は、動作中に一対のロータがステータ内で回転し、ロータ同士が機械的に接触したり、ロータがステータと機械的に接触したりすることがないためである。これにより、ポンプステージでオイルを使用しなくても済む。
一対のロータは軸端にある潤滑軸受によって支持されている。取り付けと取り外しを容易にするために、特定のロータは片持ち梁形式で取り付けられ、軸はモータに配置された軸受のみによって支えられている。
一対のロータは軸端にある潤滑軸受によって支持されている。取り付けと取り外しを容易にするために、特定のロータは片持ち梁形式で取り付けられ、軸はモータに配置された軸受のみによって支えられている。
【発明の概要】
【0003】
特定のポンプ用途では、少なくとも断続的に、大量のガス流を吸収する能力が必要である。これらの過渡現象は、真空ポンプの室が大気圧で空になっているとき、またはガスが真空ポンプの室に突然入ってくるときに最も頻繁に発生する。これらの強力なガス流をポンプ搬送すると、真空ポンプが大幅に加熱され、ロータに大きな負荷がかかる。
これらのさまざまな過渡段階において引き起こされる熱膨張と軸のたわみ動作の現象が蓄積すると、一対のロータ間またはロータとステータの間に半径方向の接触が発生する可能性がある。その発生頻度は非常に低いが、これらの過渡段階は真空ポンプに大きなダメージを与える可能性がある。
これらのさまざまな過渡段階において引き起こされる熱膨張と軸のたわみ動作の現象が蓄積すると、一対のロータ間またはロータとステータの間に半径方向の接触が発生する可能性がある。その発生頻度は非常に低いが、これらの過渡段階は真空ポンプに大きなダメージを与える可能性がある。
【0004】
本発明の１つの目的は、上述の欠点の１つを少なくとも部分的に解決することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この目的を達成するために、本発明の主題は、以下の特徴を備えたドライ真空ポンプに関するものである。
－ 少なくとも１つのポンプステージと、
－ 少なくとも１つの前記ポンプステ－ジ内で回転するように構成された一対のロータを備え、前記一対のロータは、前記真空ポンプの少なくとも１つのモータによって回転するように構成されているものにおいて、
前記真空ポンプは、前記一対のロータのそれぞれを支持するために、少なくとも１つの永久磁石磁気軸受と少なくとも１つの滑り軸受を有する、少なくとも一対の二重軸受を有することを特徴とする。
－ 少なくとも１つのポンプステージと、
－ 少なくとも１つの前記ポンプステ－ジ内で回転するように構成された一対のロータを備え、前記一対のロータは、前記真空ポンプの少なくとも１つのモータによって回転するように構成されているものにおいて、
前記真空ポンプは、前記一対のロータのそれぞれを支持するために、少なくとも１つの永久磁石磁気軸受と少なくとも１つの滑り軸受を有する、少なくとも一対の二重軸受を有することを特徴とする。
【0006】
前記永久磁石磁気軸受は、定常状態体制において、芯出しによりロータをステータの中心に置く。これにより、弱いガス流や中程度のガス流をポンプ搬送するために、軸にごくわずかな負荷しか発生させないようにする。前記永久磁石磁気軸受は、通常動作中の前記ロータのたわみ現象を制限する。また、通常の動作中に、共振現象やバランス不良によって引き起こされるロータの振動も制限される。
前記滑り軸受は、過渡モードにおいて、前記ロータの停止を形成する。すなわち、前記永久磁石磁気軸受による芯出しが不十分な場合にのみ、滑りによる回転の案内を提供することにより、大量のガス流を、間欠的にポンプ搬送するようにする。したがって、滑り軸受は永久磁石磁気軸受のバックアップとなる。この装置の利点は、これらの軸受が非接触であるため、摩擦や磨耗が発生しないことである。それは、ポンプ搬送されるガスの流れを制限せず、ガスを保護するための潤滑や希釈ガスも必要ないため、ポンプ性能に影響はない。さらに、これらの軸受は腐食環境にも対応できる。
この解決策は同様に、「垂直」、つまり垂直軸方向に設置された真空ポンプの配置を容易にする。これは、潤滑剤が存在しないということは、オイルやグリースが軸受から重力によってドライポンプステージに向かって移動するリスクがないことを意味する。
前記滑り軸受は、過渡モードにおいて、前記ロータの停止を形成する。すなわち、前記永久磁石磁気軸受による芯出しが不十分な場合にのみ、滑りによる回転の案内を提供することにより、大量のガス流を、間欠的にポンプ搬送するようにする。したがって、滑り軸受は永久磁石磁気軸受のバックアップとなる。この装置の利点は、これらの軸受が非接触であるため、摩擦や磨耗が発生しないことである。それは、ポンプ搬送されるガスの流れを制限せず、ガスを保護するための潤滑や希釈ガスも必要ないため、ポンプ性能に影響はない。さらに、これらの軸受は腐食環境にも対応できる。
この解決策は同様に、「垂直」、つまり垂直軸方向に設置された真空ポンプの配置を容易にする。これは、潤滑剤が存在しないということは、オイルやグリースが軸受から重力によってドライポンプステージに向かって移動するリスクがないことを意味する。
【0007】
真空ポンプは、以下に説明する特徴の１つ以上を単独で、または組み合わせて備えることもできる。
永久磁石式磁気軸受は、ステータに固定されるステータ部分と、ロータと一体回転するロータ部分とを有していてもよい。
少なくとも一対の前記二重軸受の滑り軸受は、前記ロータと前記ステータとの間のそれぞれのクリアランスを、少なくとも一対の前記二重軸受の永久磁石磁気軸受の前記ロータ部分と前記ステータ部分との間のクリアランスよりも小さくして設置することができる。これにより、ロータとステータの間の接触は、永久磁石磁気軸受のステータ部分とロータ部分の間ではなく、最初に、滑り軸受内で発生することが保証される。
永久磁石式磁気軸受は、ステータに固定されるステータ部分と、ロータと一体回転するロータ部分とを有していてもよい。
少なくとも一対の前記二重軸受の滑り軸受は、前記ロータと前記ステータとの間のそれぞれのクリアランスを、少なくとも一対の前記二重軸受の永久磁石磁気軸受の前記ロータ部分と前記ステータ部分との間のクリアランスよりも小さくして設置することができる。これにより、ロータとステータの間の接触は、永久磁石磁気軸受のステータ部分とロータ部分の間ではなく、最初に、滑り軸受内で発生することが保証される。
【0008】
滑り軸受はそれぞれ、ステータまたはロータの穴にクランプされて取り付けられるリング、および／またはステータおよび／またはロータの軸にクランプされて取り付けられるリングを有してもよい。したがって、滑り軸受はそれぞれ、例えば、穴内にクランプされて取り付けられる単一のリング、または軸上にクランプされて取り付けられる単一のリング、または２つのリングを備えている。後者の場合、１つは穴内にクランプされて取り付けられ、もう１つは軸にクランプされて取り付けられる。
滑り軸受は、ステータまたはロータの穴、および／またはステータまたはロータの軸、および／または穴内および／または軸に、表面処理される場合があり、さらに、穴および/または軸にクランプされて取り付けられているリングに、コーティングまたは表面処理がなされる場合がある。例えば、各滑り軸受は、穴のみでコーティングまたは表面処理されるか、または軸のみでコーティングまたは表面処理されるか、または穴および軸でコーティングまたは表面処理されるか、または、穴内および/または軸にクランプされて取り付けられるリングにコーティングまたは表面処理がなされる。
滑り軸受は、ステータまたはロータの穴、および／またはステータまたはロータの軸、および／または穴内および／または軸に、表面処理される場合があり、さらに、穴および/または軸にクランプされて取り付けられているリングに、コーティングまたは表面処理がなされる場合がある。例えば、各滑り軸受は、穴のみでコーティングまたは表面処理されるか、または軸のみでコーティングまたは表面処理されるか、または穴および軸でコーティングまたは表面処理されるか、または、穴内および/または軸にクランプされて取り付けられるリングにコーティングまたは表面処理がなされる。
【0009】
真空ポンプは、直列に配置された少なくとも２つのポンプステージを有し、一対の二重軸受の永久磁石磁気軸受が、２つの連続するポンプステージ間の軸通路に配置されていてもよい。
真空ポンプは、直列に配置された少なくとも２つのポンプステージを有し、一対の二重軸受の滑り軸受が、２つの連続するポンプステージ間の軸通路に配置されてもよい。
一対の二重軸受の永久磁石磁気軸受は軸端に配置され、ポンプステージはモータと軸端との間に介在してもよい。一対の二重軸受の滑り軸受は軸端に配置され、少なくとも１つのポンプステージがモータと軸端との間に介在してもよい。
真空ポンプは、直列に配置された少なくとも２つのポンプステージを有し、一対の二重軸受の滑り軸受が、２つの連続するポンプステージ間の軸通路に配置されてもよい。
一対の二重軸受の永久磁石磁気軸受は軸端に配置され、ポンプステージはモータと軸端との間に介在してもよい。一対の二重軸受の滑り軸受は軸端に配置され、少なくとも１つのポンプステージがモータと軸端との間に介在してもよい。
【0010】
二重軸受の永久磁石磁気軸受は、ロータに沿って滑り軸受から離間して配置されてもよいし、隣接して配置されてもよい。例えば、軸端に永久磁石磁気軸受が設けられ、第１軸通路などの軸通路、すなわち第１ポンプステージと第２ポンプステージとの間に配置された滑り軸受が設けられる、構成でもよい。これにより、真空ポンプのコンパクト化を図ることができる。
【0011】
本発明の一実施形態によれば、一対の二重軸受の永久磁石磁気軸受のステータ部分および／または一対の二重軸受の滑り軸受が、ロータを取り囲んでいる。
本発明の一実施形態によれば、一対の二重軸受の永久磁石磁気軸受および／または一対の二重軸受の滑り軸受は、それぞれのロータの内部に配置されている。
滑り軸受はそれぞれ、炭化ケイ素コーティングまたはニッケル／ＰＴＦＥコーティングを有する場合がある。
永久磁石磁気軸受は、それぞれ、ニッケル／ＰＴＦＥコーティングを施してもよい。
真空ポンプはまた、真空ポンプの駆動部分においてそれぞれのロータを支持するように構成された少なくとも２つのころ軸受装置を備えていてもよい。
本発明の一実施形態によれば、一対の二重軸受の永久磁石磁気軸受および／または一対の二重軸受の滑り軸受は、それぞれのロータの内部に配置されている。
滑り軸受はそれぞれ、炭化ケイ素コーティングまたはニッケル／ＰＴＦＥコーティングを有する場合がある。
永久磁石磁気軸受は、それぞれ、ニッケル／ＰＴＦＥコーティングを施してもよい。
真空ポンプはまた、真空ポンプの駆動部分においてそれぞれのロータを支持するように構成された少なくとも２つのころ軸受装置を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明のドライ真空ポンプの第１実施形態の概略図である。
【図3】本発明の別のドライ真空ポンプの変形例の軸端の詳細を示す断面図である。
【図4】本発明の、軸端におけるドライ真空ポンプの別の変形例の詳細を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、限定するものではなく例として与えられる以下の説明から明らかになるであろう。
これらの図では、同一の要素には同一の参照番号が付されている。以下の実施形態は一例である。以下の説明は１つ以上の実施形態に言及しているが、これは必ずしも各参照が同じ実施形態に関連していること、または特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを意味するものではない。様々な実施形態の個々の特徴を組み合わせたり交換したりして、他の実施形態を提供することもできる。
「上流」とは、ポンプ搬送されるガスの循環方向に関して、別の要素の前に位置する要素を意味すると理解される。 逆に、「下流」とは、ポンピングされるガスの循環方向に関して、別の要素の後に位置する要素を意味すると理解される。軸方向は、ロータの回転軸が延びる真空ポンプの長手方向として定義される。
これらの図では、同一の要素には同一の参照番号が付されている。以下の実施形態は一例である。以下の説明は１つ以上の実施形態に言及しているが、これは必ずしも各参照が同じ実施形態に関連していること、または特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを意味するものではない。様々な実施形態の個々の特徴を組み合わせたり交換したりして、他の実施形態を提供することもできる。
「上流」とは、ポンプ搬送されるガスの循環方向に関して、別の要素の前に位置する要素を意味すると理解される。 逆に、「下流」とは、ポンピングされるガスの循環方向に関して、別の要素の後に位置する要素を意味すると理解される。軸方向は、ロータの回転軸が延びる真空ポンプの長手方向として定義される。
【0014】
本発明は、少なくとも１つのポンプステージ３ａ～３ｅを有する任意のタイプのドライ真空ポンプ１に適用され、この真空ポンプは、例えば５段のポンプステージ３ａ～３ｅなど、１～１０段のポンプステージを備えていても良い。この真空ポンプ１は、ポンプ搬送されたガスを大気圧で吐出するように構成された粗引き真空ポンプであってもよい。あるいは、１～３段のポンプステージを備え、使用中は粗引き真空ポンプの上流に接続され、動作中の吐出圧力は粗引き真空ポンプによって得られる圧力になるドライ真空ポンプであってもよい。
真空ポンプ１は、少なくとも１つのポンプステージ３ａ～３ｅの圧縮室内で回転するように構成された一対のロータ７を有しており、吸気オリフィス４から吐出オリフィス５に向けてガスを、図１の矢印で概略的に示したガスの循環方向に、ポンプ搬送する。
真空ポンプ１は、少なくとも１つのポンプステージ３ａ～３ｅの圧縮室内で回転するように構成された一対のロータ７を有しており、吸気オリフィス４から吐出オリフィス５に向けてガスを、図１の矢印で概略的に示したガスの循環方向に、ポンプ搬送する。
【0015】
一対のロータ７は、軸６ａ、６ｂ上に組み立てることができる、または、ロータ７の軸６ａ、６ｂと一体に作製することができる嵌合輪郭を有する（一体型ロータと呼ばれる）。ロータ７は、例えば、２つ以上のローブを有する「ルーツ」タイプ、または「クロー」タイプ、または別の同様の、容積式真空ポンプ原理に基づいている。
【0016】
真空ポンプ１は、例えば直列に配置された少なくとも２段のポンプステージ３ａ～３ｅを有する。ステータ２の各ポンプステージ３ａ～３ｅは、２つの嵌合ロータ７を受け入れる圧縮室によって形成され、これらの圧縮室はそれぞれの吸入口およびそれぞれの出口を備えている。回転中、吸入口から引き込まれたガスは、ロータ７とステータ２との間に生じる容積に閉じ込められ、ロータ７によって次のステージに向かって搬送される。連続するポンプステージ３ａ～３ｅは、次々に直列に接続され、それぞれの段間チャネルによって、前のポンプステージの出口を次のポンプステージの吸入口に接続する。
【0017】
第１ポンプステージ３ａの吸入口は、真空ポンプ１の吸気オリフィス４と連通している。最終ポンプステージ３ｅの出口は、吐出オリフィス５と連通している。各ポンプステージの軸方向寸法は、例えば同じであるか、または、ポンプステージ３ａ～３ｅの配置順序に従って減少し、吸気オリフィス４の近くに位置するポンプステージ３ａが最大の軸方向寸法を有する。
これらの真空ポンプは「ドライ」と呼ばれる。その理由は、動作中、ロータ７がステータ２内で相互に、またはステータ２と、機械的に接触せずに回転するので、これにより、ポンプステージ３ａ～３ｅでオイルを使用しないことが可能になるためである。
これらの真空ポンプは「ドライ」と呼ばれる。その理由は、動作中、ロータ７がステータ２内で相互に、またはステータ２と、機械的に接触せずに回転するので、これにより、ポンプステージ３ａ～３ｅでオイルを使用しないことが可能になるためである。
【0018】
ロータ７は、真空ポンプ１の駆動部８内の少なくとも１つのモータ９によって回転されるように構成されている。真空ポンプ１は、例えば、この真空ポンプ１の最後のポンプステージ３ｅなど、真空ポンプ１の一端において、ロータ７のうちの１つに取り付けられた単一のモータ９を有する。
モータ９に加えて、駆動部８は、同期歯車１０と、駆動部８内のそれぞれのロータ７を支持するための少なくとも２つの転がり軸受装置１１ａ、１１ｂを有していてもよい。
モータ９に加えて、駆動部８は、同期歯車１０と、駆動部８内のそれぞれのロータ７を支持するための少なくとも２つの転がり軸受装置１１ａ、１１ｂを有していてもよい。
【0019】
駆動部８は、例えば複数対、例えば３対の転がり軸受装置１１ａを有し、これらは、駆動軸６ａの転がり軸受装置１１ａとして、モータ９の両側に配置することができる。例えば、駆動部８の軸端に１つの転がり軸受装置１１ａがあり、モータ９とポンプステージ３ａ～３ｅとの間に介在する２つの転がり軸受装置１１ａがある。従動軸６ｂの転がり軸受装置１１ｂは、駆動軸６ａの転がり軸受装置１１ａと対称に配置されてもよい。転がり軸受装置１１ａ、１１ｂは、例えば玉軸受を有する。
【0020】
転がり軸受装置１１ａ、１１ｂは、真空ポンプ１の駆動部８の油だめ１２内の潤滑剤によって潤滑されてもよく、この油だめ１２はモータ９とポンプステージ３ａ～３ｅとの間に設けられている。潤滑剤は、転がり軸受装置１１ａ、１１ｂの転がり軸受やロータ７の同期歯車１０を潤滑する。
また、真空ポンプ１は、駆動部８とポンプステージ３ａ～３ｅのガスが循環するドライポンプ部との間に介在する、潤滑剤をシールする装置（図示せず）を備えている。このシール装置により、潤滑剤の移動を制限しながら、ドライポンプ部で軸６ａ、６ｂを回転させることができる。
また、真空ポンプ１は、駆動部８とポンプステージ３ａ～３ｅのガスが循環するドライポンプ部との間に介在する、潤滑剤をシールする装置（図示せず）を備えている。このシール装置により、潤滑剤の移動を制限しながら、ドライポンプ部で軸６ａ、６ｂを回転させることができる。
【0021】
真空ポンプ１はまた、一対のロータ７のそれぞれを支持するために、少なくとも１つの永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂと少なくとも１つの滑り軸受１５ａ、１５ｂを有する、少なくとも一対の二重軸受１３ａ、１３ｂを有する。ロータは、ドライポンプ部分、すなわちポポンプステージ３ａ～３ｅに配置されたこれらの二重軸受１３ａ、１３ｂにおける「通常の」動作中に、非接触で回転することができる。
【0022】
これらの永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂは、回転するロータ７に非接触で磁気浮上によりロータ７を支持する軸受である。それらの軸受はそれぞれ、例えば、ステータ部分１７ｂ内で回転するように構成されたロータ部分１７ａを有する。このロータ部分１７ａは、ロータ７とともに回転し、磁石を支持しており、その回転により磁界が生成され、ステータ部分１７ｂの芯出しを確実にする（図２参照）。
永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂはそれぞれ、ニッケル／ＰＴＦＥコーティング、特にキュリー点より低い温度で熱処理されたコーティングを有していてもよい。このコーティングは、ロータ部分１７ａおよび／またはステータ部分１７ｂを覆っている。
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、それぞれロータ７との間にクリアランスｄを持って取り付けられている。このクリアランスは、ロータ７間の動作クリアランスよりも小さく、ロータ７とステータ２との間の動作クリアランスよりも小さい。この半径におけるクリアランスｄは、例えば０．１ｍｍより大きく、かつ／または０．５ｍｍより小さい。永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａとステータ部分１７ｂとの間のクリアランスは、例えばクリアランスｄよりも大きい。
永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂはそれぞれ、ニッケル／ＰＴＦＥコーティング、特にキュリー点より低い温度で熱処理されたコーティングを有していてもよい。このコーティングは、ロータ部分１７ａおよび／またはステータ部分１７ｂを覆っている。
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、それぞれロータ７との間にクリアランスｄを持って取り付けられている。このクリアランスは、ロータ７間の動作クリアランスよりも小さく、ロータ７とステータ２との間の動作クリアランスよりも小さい。この半径におけるクリアランスｄは、例えば０．１ｍｍより大きく、かつ／または０．５ｍｍより小さい。永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａとステータ部分１７ｂとの間のクリアランスは、例えばクリアランスｄよりも大きい。
【0023】
滑り軸受１５ａ、１５ｂはそれぞれ、例えば、ステータ２またはロータ７の穴内にクランプされて設置されるリング、および／またはステータ２の軸２３および／またはロータ７上にクランプされて設置されるリングを有する。滑り軸受１５ａ、１５ｂはまた、ステータ２またはロータ７の穴において、および／またはステータ２またはロータの軸２３、１８において、および／または穴内および／または軸にクランプされて取り付けられたリングにおいて、コーティングまたは表面処理されてもよい。
滑り軸受１５ａ、１５ｂはそれぞれ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）コーティング、またはニッケル／ＰＴＦＥコーティングを有し、特に熱処理されたコーティングを有することができる。これらのコーティングは、以下に示すように、リング、穴、またはロータ７の軸６ａ、またはプラグシール１９の軸１８、２３などの軸を覆っている。
滑り軸受１５ａ、１５ｂはそれぞれ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）コーティング、またはニッケル／ＰＴＦＥコーティングを有し、特に熱処理されたコーティングを有することができる。これらのコーティングは、以下に示すように、リング、穴、またはロータ７の軸６ａ、またはプラグシール１９の軸１８、２３などの軸を覆っている。
【0024】
永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂは、定常状態体制において、ロータ７の芯出しをする。これにより、弱く中程度のガス流をポンプ搬送するためにロータ７にごくわずかな負荷を生じる。この永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂにより、通常動作中のロータ７のたわみ現象を制限することができる。これらはまた、共振現象または平衡欠陥によって引き起こされる通常動作中のロータ７の振動を制限する。
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、過渡モードにおいて、ロータ７の停止状態を形成する。すなわち、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂによる芯出しが不十分な場合にのみ、滑りによる回転の案内を提供することにより、大量のガス流を断続的にポンプ搬送するようにする。したがって、滑り軸受１５ａ、１５ｂは、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのバックアップを提供する。
この装置の利点は、これらの軸受１３ａ、１３ｂが非接触であるため、摩擦や摩耗がないことである。これらは、ポンプ搬送されるガスの流れを制限せず、ガスを保護するための潤滑や希釈ガスも必要ないため、ポンプ性能に影響はない。さらに、これらの軸受１３ａ、１３ｂは腐食環境にも適合できるようにすることができる。
この解決策は同様に、「垂直に」、すなわち垂直軸方向に設置される真空ポンプ１の配置を可能にする。なぜなら、潤滑剤が存在しないということは、オイルまたはグリースが軸受１３ａ、１３ｂから重力によってポンプステージ３ａ～３ｅに向かって移動する危険がないことを意味するからである。
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、過渡モードにおいて、ロータ７の停止状態を形成する。すなわち、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂによる芯出しが不十分な場合にのみ、滑りによる回転の案内を提供することにより、大量のガス流を断続的にポンプ搬送するようにする。したがって、滑り軸受１５ａ、１５ｂは、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのバックアップを提供する。
この装置の利点は、これらの軸受１３ａ、１３ｂが非接触であるため、摩擦や摩耗がないことである。これらは、ポンプ搬送されるガスの流れを制限せず、ガスを保護するための潤滑や希釈ガスも必要ないため、ポンプ性能に影響はない。さらに、これらの軸受１３ａ、１３ｂは腐食環境にも適合できるようにすることができる。
この解決策は同様に、「垂直に」、すなわち垂直軸方向に設置される真空ポンプ１の配置を可能にする。なぜなら、潤滑剤が存在しないということは、オイルまたはグリースが軸受１３ａ、１３ｂから重力によってポンプステージ３ａ～３ｅに向かって移動する危険がないことを意味するからである。
【0025】
図１に示す第１の実施形態によれば、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂ及び一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの滑り軸受は、軸端１６ａ、１６ｂに位置し、ポンプステージ３ａ～３ｅは、駆動部８のモータ９と軸端１６ａ、１６ｂとの間に配置される。この構造は、一対のロータ７と軸受１３ａ、１３ｂとの間に接触がないため、カンチレバー構造と呼ばれるものである。
【0026】
図２の非限定的な例からわかるように、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａは、例えば、ロータ７の中央ハウジング２２に設置されたプラグシール１９の軸１８に固定された１つのリングを有する。ステータ部分１７ｂは、例えばステータ２に固定される１つの環状部を有する。
プラグシール１９は、例えば、ロータ７の中央ハウジング２２と相補的な形状、例えば円筒形を有する基部を有する本体２０を有し、その上にはロータの回転軸と同軸の軸１８が取り付けられている。この本体２０は、例えば鋼製である。また、プラグシール１９は、本体２０とロータ７との間にフッ素エラストマー等からなるトーリックシール２１を介在させている。このプラグシール１９は、例えば、ねじ止めによりロータ７に固定されている。
プラグシール１９は、例えば、ロータ７の中央ハウジング２２と相補的な形状、例えば円筒形を有する基部を有する本体２０を有し、その上にはロータの回転軸と同軸の軸１８が取り付けられている。この本体２０は、例えば鋼製である。また、プラグシール１９は、本体２０とロータ７との間にフッ素エラストマー等からなるトーリックシール２１を介在させている。このプラグシール１９は、例えば、ねじ止めによりロータ７に固定されている。
【0027】
プラグシール１９は、ロータ７の腐食や損傷を引き起こす可能性のある腐食性ガス、粉末、または他の物質が中央ハウジング２２に侵入するのを防ぐために、ロータ７の中央ハウジング２２を密封して閉じている。
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、ここでは、プラグシール１９の軸１８に対してクリアランスｄを介してステータ２内に取り付けられている。
滑り軸受１５ａ、１５ｂはそれぞれ、例えば、ステータ２の穴内にクランプされて取り付けられるリングを有する。
ロータ７の軸端で突出する軸１８は、ロータ７の本体と一体に作られてもよい。この変形例は、特にプラグシールのない一体型ロータ７の場合に適用される。
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、ここでは、プラグシール１９の軸１８に対してクリアランスｄを介してステータ２内に取り付けられている。
滑り軸受１５ａ、１５ｂはそれぞれ、例えば、ステータ２の穴内にクランプされて取り付けられるリングを有する。
ロータ７の軸端で突出する軸１８は、ロータ７の本体と一体に作られてもよい。この変形例は、特にプラグシールのない一体型ロータ７の場合に適用される。
【0028】
図３は、真空ポンプ１の変形実施形態を示しており、一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂおよび／または滑り軸受１５ａ、１５ｂが、それぞれのロータ７の内部に配置されている。
より具体的には、ここでは、真空ポンプ１は、各ロータ７の内部に配置された永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂと、各ロータ７の内部に配置された滑り軸受１５ａ、１５ｂを有する。
図３の例では、一対の二重軸受１３ａ、１３ｂが軸端１６ａ、１６ｂに配置されており、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａは、例えば、ステータ部分１７ｂに面するプラグシール１９のハウジング内に固定されたリングを有する。このリングは、ステータ２から突出する軸２３に取り付けられ、プラグシール１９のハウジングに挿入されている。この例では、プラグシール１９は軸１８を有さず、ロータの回転軸と同軸のハウジングを有する。
より具体的には、ここでは、真空ポンプ１は、各ロータ７の内部に配置された永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂと、各ロータ７の内部に配置された滑り軸受１５ａ、１５ｂを有する。
図３の例では、一対の二重軸受１３ａ、１３ｂが軸端１６ａ、１６ｂに配置されており、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａは、例えば、ステータ部分１７ｂに面するプラグシール１９のハウジング内に固定されたリングを有する。このリングは、ステータ２から突出する軸２３に取り付けられ、プラグシール１９のハウジングに挿入されている。この例では、プラグシール１９は軸１８を有さず、ロータの回転軸と同軸のハウジングを有する。
【0029】
滑り軸受１５ａ、１５ｂは、ここでは、ステータ２の軸２３に対してクリアランスｄを介して、それぞれのプラグシール１９のハウジング内に取り付けられている。
永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａおよび滑り軸受１５ａ、１５ｂを、ステータ２から突出する軸２３に面するロータ７の軸方向空洞内に直接配置することも考えられる。このことは、プラグシールのない一体型ロータ７の場合に、特に当てはまる。
永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａおよび滑り軸受１５ａ、１５ｂを、ステータ２から突出する軸２３に面するロータ７の軸方向空洞内に直接配置することも考えられる。このことは、プラグシールのない一体型ロータ７の場合に、特に当てはまる。
【0030】
図４は、真空ポンプ１が、軸端１６ａ、１６ｂに位置する一対の二重軸受１３ａ、１３ｂと、ロータ７を取り囲む一対の二重軸受１３ａ、１３ｂを有する別の実施形態を示す。
この例では、例えば永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａが、ロータ７に形成されている。永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのステータ部分１７ｂと滑り軸受１５ａ、１５ｂのリングはステータ２に形成されており、これらはそれぞれロータ７のロータ部分１７ａを囲んでいる。
真空ポンプ１は、各ロータ７を取り囲む一対の二重軸受１３ａ、１３ｂのみを有してもよい。これらは、図４のように軸端１６ａ、１６ｂに、またはロータ７に沿った他の位置に配置されてもよい。
この例では、例えば永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのロータ部分１７ａが、ロータ７に形成されている。永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂのステータ部分１７ｂと滑り軸受１５ａ、１５ｂのリングはステータ２に形成されており、これらはそれぞれロータ７のロータ部分１７ａを囲んでいる。
真空ポンプ１は、各ロータ７を取り囲む一対の二重軸受１３ａ、１３ｂのみを有してもよい。これらは、図４のように軸端１６ａ、１６ｂに、またはロータ７に沿った他の位置に配置されてもよい。
【0031】
図５および図６は、したがって、一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂが、２つの連続するポンプステージ３ａ～３ｅの間の軸通路に配置される、および／または、一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの滑り軸受１５ａ、１５ｂは、２つの連続するポンプステージ３ａ～３ｅの間の軸通路に配置されている、２つの例を示している。
一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂは、滑り軸受１５ａ、１５ｂから離間して配置されてもよいし、滑り軸受１５ａ、１５ｂに隣接して配置されてもよい。
例えば、軸端に永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂが設けられ、第１の軸通路、すなわち第１と第２のポンプステージ３ａ、３ｂの間に滑り軸受１５ａ、１５ｂが設けられる。これにより、真空ポンプ１のコンパクト性を向上させることができる。
一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂは、滑り軸受１５ａ、１５ｂから離間して配置されてもよいし、滑り軸受１５ａ、１５ｂに隣接して配置されてもよい。
例えば、軸端に永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂが設けられ、第１の軸通路、すなわち第１と第２のポンプステージ３ａ、３ｂの間に滑り軸受１５ａ、１５ｂが設けられる。これにより、真空ポンプ１のコンパクト性を向上させることができる。
【0032】
図５および図６の例示的な例では、永久磁石磁気軸受１４ａ、１４ｂおよび一対の二重軸受１３ａ、１３ｂの滑り軸受１５ａ、１５ｂは、２つのそれぞれのポンプステージ３ａ～３ｅの間の軸通路に配置されており、特に、第１、第２のポンプステージ３ａ、３ｂの間の第１の軸通路（図５）や、第２、第３のポンプステージ３ｂ、３ｃの間の第２の軸通路（図６）に配置されている。
軸受１３ａ、１３ｂが各ポンプステージ３ａ～３ｅのいずれか２つの間に配置される場合、軸端１６ａ、１６ｂは、カンチレバー構造の吸気オリフィス４（図５）によるいかなる案内手段もなしに、自由なままにしておくことができる。あるいは、真空ポンプ１が、ロータ軸端１６ａ、１６ｂにボール軸受２４ａ、２４ｂ（図６）などの従来の軸受を備えていてもよい。ボール軸受２４ａ、２４ｂは、例えばグリースによって潤滑される。
軸受１３ａ、１３ｂが各ポンプステージ３ａ～３ｅのいずれか２つの間に配置される場合、軸端１６ａ、１６ｂは、カンチレバー構造の吸気オリフィス４（図５）によるいかなる案内手段もなしに、自由なままにしておくことができる。あるいは、真空ポンプ１が、ロータ軸端１６ａ、１６ｂにボール軸受２４ａ、２４ｂ（図６）などの従来の軸受を備えていてもよい。ボール軸受２４ａ、２４ｂは、例えばグリースによって潤滑される。
【符号の説明】
【0033】
１ 真空ポンプ
２ ステータ
３ａ～３ｅ ポンプステージ
４ 吸気オリフィス
５ 吐出オリフィス
６ａ、６ｂ 軸
７ ロータ
８ 駆動部
９ モータ
１０ 同期歯車
１１ａ、１１ｂ 転がり軸受装置
１２ 油だめ
１３ａ、１３ｂ 二重軸受
１４ａ、１４ｂ 永久磁石磁気軸受
１５ａ、１５ｂ 滑り軸受
１６ａ、１６ｂ ロータ軸端
１７ａ、１７ｂ ロータ部分
１８ 軸
１９ プラグシール
２０ 本体
２２ 中央ハウジング
ｄ クリアランス
２ ステータ
３ａ～３ｅ ポンプステージ
４ 吸気オリフィス
５ 吐出オリフィス
６ａ、６ｂ 軸
７ ロータ
８ 駆動部
９ モータ
１０ 同期歯車
１１ａ、１１ｂ 転がり軸受装置
１２ 油だめ
１３ａ、１３ｂ 二重軸受
１４ａ、１４ｂ 永久磁石磁気軸受
１５ａ、１５ｂ 滑り軸受
１６ａ、１６ｂ ロータ軸端
１７ａ、１７ｂ ロータ部分
１８ 軸
１９ プラグシール
２０ 本体
２２ 中央ハウジング
ｄ クリアランス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】