JPH02102385A - 排気装置 - Google Patents
排気装置Info
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- JPH02102385A JPH02102385A JP63252895A JP25289588A JPH02102385A JP H02102385 A JPH02102385 A JP H02102385A JP 63252895 A JP63252895 A JP 63252895A JP 25289588 A JP25289588 A JP 25289588A JP H02102385 A JPH02102385 A JP H02102385A
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Classifications
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- F04B39/041—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod
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-
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-
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
- F04B41/06—Combinations of two or more pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/046—Combinations of two or more different types of pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体製造装置、原子力関連の放射性ガス
排気設備、加速器、医療関係設備、宇宙工学関係設備等
クリーン化と高気密性が要求される高真空排気系に適し
た排気装置に関する。
排気設備、加速器、医療関係設備、宇宙工学関係設備等
クリーン化と高気密性が要求される高真空排気系に適し
た排気装置に関する。
半導体製造装置等の真空排気系で用いられる真空排気装
置を構成するポンプは粗引き用ポンプを大気側に設置し
、高真空ポンプを真空側に設置し、運転を行なっている
のが通例である。
置を構成するポンプは粗引き用ポンプを大気側に設置し
、高真空ポンプを真空側に設置し、運転を行なっている
のが通例である。
高真空領域で、運転操作が行なわれる真空排気系はこの
様に２台のポンプを必要とし、その組合せは大気側には
通常油回転ポンプを設置し、真空側には、操作圧力によ
りメカニカルブースターやターボ分子ポンプを使用して
いるのが一般的方法である。
様に２台のポンプを必要とし、その組合せは大気側には
通常油回転ポンプを設置し、真空側には、操作圧力によ
りメカニカルブースターやターボ分子ポンプを使用して
いるのが一般的方法である。
これらの先行技術においては、なお以下に述べる通りの
未解決の技術的課題がある。
未解決の技術的課題がある。
高真空を得るのに、粗引き用ポンプとして使用されてい
る油回転ポンプは、ケーシング内が作動油で満たされて
いるため、真空装置側へ油の逆拡散が生じ、真空不生産
される製品の歩留り低下が起こることや、プロセスガス
と作動油が反応し油の劣化を早め、あるいは拡散した油
とプロセスガスとの反応生成物の微粉がポンプ内に混入
して、何れもポンプの故障等の悪影響を及ぼす等の問題
点が半導体製造装置等の関係者により早くから指摘され
ていた。
る油回転ポンプは、ケーシング内が作動油で満たされて
いるため、真空装置側へ油の逆拡散が生じ、真空不生産
される製品の歩留り低下が起こることや、プロセスガス
と作動油が反応し油の劣化を早め、あるいは拡散した油
とプロセスガスとの反応生成物の微粉がポンプ内に混入
して、何れもポンプの故障等の悪影響を及ぼす等の問題
点が半導体製造装置等の関係者により早くから指摘され
ていた。
例えば特開昭６２−２９１４７９に開示された油回転ポ
ンプでないポンプを利用する例でも、従来用いられる回
転又は往復動のポンプを用いていれば何れも油潤滑部と
真空側が以下述べる本発明のポンプ（Ｉ）の如く完全に
絶縁された構造はとれないから若干の程度の差はあって
も上記問題を免れない。
ンプでないポンプを利用する例でも、従来用いられる回
転又は往復動のポンプを用いていれば何れも油潤滑部と
真空側が以下述べる本発明のポンプ（Ｉ）の如く完全に
絶縁された構造はとれないから若干の程度の差はあって
も上記問題を免れない。
本発明は前記従来技術の問題点を解決すべくなされたも
ので、真空側への油拡散が無く、また油の劣化によるポ
ンプトラブルが回避出来、クリーンな真空排気が安全に
出来る信頼性の高い真空排気装置の提供を目的としてい
る。
ので、真空側への油拡散が無く、また油の劣化によるポ
ンプトラブルが回避出来、クリーンな真空排気が安全に
出来る信頼性の高い真空排気装置の提供を目的としてい
る。
本発明は上記課題を解決し目的を果す為に発明者が鋭意
検討した結果なされた。
検討した結果なされた。
即ち本発明は、
少なくとも１組のシリンダとピストン、シリンダの端壁
内面とピストンの端面の間に画成される２以上の吸排気
室、 各吸排気室に付属する吸気口と排気口、各吸気口に付属
する吸気弁、 各排気口に付属する排気弁とを有し、 各吸排気室がそれの排気口と他の１個の吸排気室の吸気
口との間を管路で連結され、但し外部吸気室となる１個
の吸排気室の吸気口と外部排気室となる他の１個の吸排
気室の排気口とは外部に開放され、 ピストンの１端面と結合されシリンダの１端壁を往復動
自在に貫いて外部に突出するピストン軸を有する往復動
型真空ポンプであって、ピストン周面の環状溝に装着さ
れるピストンリングとピストン軸を軸封する軸封部材と
が液状物質を与えることを要しない自己潤滑性材料又は
これを被覆した材料から成り、 ピストン軸の軸封部大気側て該軸が外部に突出した部分
上に与えられるフランジすなわち直径拡大部とピストン
軸を突出させるシリンダの端壁外面との間が金属ベロー
ズでシールされたポンプ（Ｉ）と、 略円筒形ケーシングを有し、ケーシングはその軸方向上
の１端でケーシングと同軸かつその内径と同程度の内径
の吸気開口を有し、ケーシングの他端は閉じられている
が他端付近に排気開口を有し、 ケーシング内にはケーシングと同軸の回転軸と回転軸の
上記排気開口側端に同軸的に接続された駆動用モータが
あり、モータはケーシングの上記排気開口側端側に固定
されており、 回転軸の上記吸気開口端側にはロータがモータと同軸的
に接続されており、 ロータからは放射状に多数の動翼が、直接又はロータと
同軸に取付けられたディスク等を介して、軸方向にわた
り間隔を置いて多段に設けられ、各動翼は回転軸垂直面
に対し同じ向きの傾きすなわち翼角を持ち、 ロータに対応するケーシング内周面からは、ロータの回
転軸に向い逆放射状に、多数の静翼が、動翼の各段間の
間隔又は更に最下流の動翼のＦ流側に位置するように、
多段に設けられ、各静翼は回転軸垂直面に対し動翼とは
逆の向きの傾きを持ち、 動翼の傾きは、モータの回転か回転軸を経てロータを回
転させた時に、吸気開口から排気開口方向に流体を押す
配置とされたターボ分子ポンプ（ＩＩ ）とからなり、 ポンプ（Ｉ）を大気排出側、ポンプ（ＩＩ）を真空吸気
側に結合した排気装置である。
内面とピストンの端面の間に画成される２以上の吸排気
室、 各吸排気室に付属する吸気口と排気口、各吸気口に付属
する吸気弁、 各排気口に付属する排気弁とを有し、 各吸排気室がそれの排気口と他の１個の吸排気室の吸気
口との間を管路で連結され、但し外部吸気室となる１個
の吸排気室の吸気口と外部排気室となる他の１個の吸排
気室の排気口とは外部に開放され、 ピストンの１端面と結合されシリンダの１端壁を往復動
自在に貫いて外部に突出するピストン軸を有する往復動
型真空ポンプであって、ピストン周面の環状溝に装着さ
れるピストンリングとピストン軸を軸封する軸封部材と
が液状物質を与えることを要しない自己潤滑性材料又は
これを被覆した材料から成り、 ピストン軸の軸封部大気側て該軸が外部に突出した部分
上に与えられるフランジすなわち直径拡大部とピストン
軸を突出させるシリンダの端壁外面との間が金属ベロー
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の１端でケーシングと同軸かつその内径と同程度の内径
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が他端付近に排気開口を有し、 ケーシング内にはケーシングと同軸の回転軸と回転軸の
上記排気開口側端に同軸的に接続された駆動用モータが
あり、モータはケーシングの上記排気開口側端側に固定
されており、 回転軸の上記吸気開口端側にはロータがモータと同軸的
に接続されており、 ロータからは放射状に多数の動翼が、直接又はロータと
同軸に取付けられたディスク等を介して、軸方向にわた
り間隔を置いて多段に設けられ、各動翼は回転軸垂直面
に対し同じ向きの傾きすなわち翼角を持ち、 ロータに対応するケーシング内周面からは、ロータの回
転軸に向い逆放射状に、多数の静翼が、動翼の各段間の
間隔又は更に最下流の動翼のＦ流側に位置するように、
多段に設けられ、各静翼は回転軸垂直面に対し動翼とは
逆の向きの傾きを持ち、 動翼の傾きは、モータの回転か回転軸を経てロータを回
転させた時に、吸気開口から排気開口方向に流体を押す
配置とされたターボ分子ポンプ（ＩＩ ）とからなり、 ポンプ（Ｉ）を大気排出側、ポンプ（ＩＩ）を真空吸気
側に結合した排気装置である。
粗引き用として大気側に設置する往復動真空ポンプ（Ｉ
）においては、ピストン外周部に設けた溝に自己潤滑性
のピストンリングを装着することにより潤滑油を使用す
ることなくシリンダととストンリングの摺動面の潤滑作
用とシール機能を果している。軸封方法は同じく自己潤
滑性の材質のグランドパツキン等のシール材を装填する
ことで行い、軸封部を通じての微小漏れは、ピストンロ
ッド（又は軸）に与えたフランジ又は大径部分に溶接し
て取付けた往復動反覆に耐えるダイナミックベローズに
より完全に防止される。
）においては、ピストン外周部に設けた溝に自己潤滑性
のピストンリングを装着することにより潤滑油を使用す
ることなくシリンダととストンリングの摺動面の潤滑作
用とシール機能を果している。軸封方法は同じく自己潤
滑性の材質のグランドパツキン等のシール材を装填する
ことで行い、軸封部を通じての微小漏れは、ピストンロ
ッド（又は軸）に与えたフランジ又は大径部分に溶接し
て取付けた往復動反覆に耐えるダイナミックベローズに
より完全に防止される。
このポンプは駆動用電動機又はモータの回転軸と連結さ
れたクランクシャフト部に潤滑油を必要とするが、この
潤滑油がピストンロッドを伝わり、吸排気室側にクラン
クシャフト部側から侵入する可能性は、前記ダイナミッ
クベローズのシール機能により皆無であり、従って完全
オイルフリーの真空ポンプである。
れたクランクシャフト部に潤滑油を必要とするが、この
潤滑油がピストンロッドを伝わり、吸排気室側にクラン
クシャフト部側から侵入する可能性は、前記ダイナミッ
クベローズのシール機能により皆無であり、従って完全
オイルフリーの真空ポンプである。
自己潤滑性材料は例えばポリフッ化エチレン樹脂やポリ
イミド材料から成るか少なくともこれらの何れかで覆わ
れた外表面をもつ。
イミド材料から成るか少なくともこれらの何れかで覆わ
れた外表面をもつ。
なお、粗引き用ドライポンプと称して、最近開発されて
いるスクリュータイプやルーツタイプの回転式真空ポン
プは軸が回転するためダイナミックベローズて軸封部を
密閉することは構造的に不可能であり、故に軸封部から
の微小漏れを完全に防止する手段を持たない。
いるスクリュータイプやルーツタイプの回転式真空ポン
プは軸が回転するためダイナミックベローズて軸封部を
密閉することは構造的に不可能であり、故に軸封部から
の微小漏れを完全に防止する手段を持たない。
ポンプ（Ｉ）の吸気弁、排気弁としては、平面にうがた
れた孔である吸気口、排気口を覆う太きさで一端が吸排
気室の内壁面又は外壁面の一部である平面に固定された
リード状の材料からなるものがよい。
れた孔である吸気口、排気口を覆う太きさで一端が吸排
気室の内壁面又は外壁面の一部である平面に固定された
リード状の材料からなるものがよい。
リード状材料の材質は差圧に耐え、疲労がなく、吸排気
時でない閉止時には自体の弾力で上記平面と接するもの
が適する。厚さ約０．３〜０．１ｍｍ、好ましくは０．
２〜０．１ｍｍ特に好ましくは０．１７〜０．１ｍｎ＋
の鋼材の薄片が、代表的である。
時でない閉止時には自体の弾力で上記平面と接するもの
が適する。厚さ約０．３〜０．１ｍｍ、好ましくは０．
２〜０．１ｍｍ特に好ましくは０．１７〜０．１ｍｎ＋
の鋼材の薄片が、代表的である。
鋼としてはオーステナイト系ステンレス鋼、なかでも析
出硬化型、とくに八ＩＳＩ ６３３相当品、例えば米国
ＡＬＬＥＧＨＥＮＹ ＬＵＤＬＵＭ ５ＴＥＥＬ社の八
Ｍ−３５０（Ｏｒ１６．５％、Ｎｉ ４．３％他）が適
する。
出硬化型、とくに八ＩＳＩ ６３３相当品、例えば米国
ＡＬＬＥＧＨＥＮＹ ＬＵＤＬＵＭ ５ＴＥＥＬ社の八
Ｍ−３５０（Ｏｒ１６．５％、Ｎｉ ４．３％他）が適
する。
また上記平面及びこれに接する弁の面の仕」−げはＪＩ
Ｓ ＢＯ６０１の最高最低高さの差が６．３μｍ以下、
好ましくは０．８μｍ以下（夫々仕上記号ではＷ以上及
び７３７以上）程度の平滑度にするとよい。ピストンの
往復動により発生する動圧に対する逆止弁であるが、閉
止時にリードと壁面が互いに鏡面で接するのは好ましい
のでパフ研摩等が推奨される。
Ｓ ＢＯ６０１の最高最低高さの差が６．３μｍ以下、
好ましくは０．８μｍ以下（夫々仕上記号ではＷ以上及
び７３７以上）程度の平滑度にするとよい。ピストンの
往復動により発生する動圧に対する逆止弁であるが、閉
止時にリードと壁面が互いに鏡面で接するのは好ましい
のでパフ研摩等が推奨される。
ポンプ（ＩＩ ）は複合分子ポンプ（ｒＶ）で代表して
第２図に略示する様に外部との軸封部をもたない。
第２図に略示する様に外部との軸封部をもたない。
タストやオイル拡散がある程度あってもよいような用途
では、軸受にポールベアリング等の摩擦型軸受を用い、
フッ素オイル系潤滑材等を使用することができる。、シ
かし、軸受を窒素等でパージして保護する必要のあるこ
とが多く、パージガスが必要な」ニパージガスの分たけ
能力のロスがある不利がある。また勿論、完全なオイル
フリーを求める場合は磁気軸受による支承が適する。
では、軸受にポールベアリング等の摩擦型軸受を用い、
フッ素オイル系潤滑材等を使用することができる。、シ
かし、軸受を窒素等でパージして保護する必要のあるこ
とが多く、パージガスが必要な」ニパージガスの分たけ
能力のロスがある不利がある。また勿論、完全なオイル
フリーを求める場合は磁気軸受による支承が適する。
また、必要な真空度とポンプ（Ｉ）の能力により、これ
にポンプ（ｎ ）又はポンプ（ＩＶ）を組合せて本発明
装置が利用できる。
にポンプ（ｎ ）又はポンプ（ＩＶ）を組合せて本発明
装置が利用できる。
以ド、専ら磁気軸受による複合分子ポンプにより説明す
る。
る。
磁気軸受複合分子ポンプは、回転軸を電磁力により全方
位浮上させた軸受構造を持ち、摺動面が無く、軸封部も
持たないモータ内蔵型の、潤滑油を全く必要としない完
全オイルフリーの真空ボンプである。
位浮上させた軸受構造を持ち、摺動面が無く、軸封部も
持たないモータ内蔵型の、潤滑油を全く必要としない完
全オイルフリーの真空ボンプである。
発明を構成する両ポンプの性能について説明する。
往復動真空ポンプは大気圧又はそれ以下がらの真空排気
が可能であり、到達真空度は通常１ｏ−１ｔｏｒｒ程度
の性能を持つ。
が可能であり、到達真空度は通常１ｏ−１ｔｏｒｒ程度
の性能を持つ。
複合分子ポンプ（ｒＶ）は大気圧がらの起動は不可能で
、吸気口圧条件を約２ ｔｏｒｒ以下に設定する必要が
ある。従って大気圧から起動させる場合は、粗引き用の
補助ポンプを必要とする。なおターボ分子ポンプ（ＩＩ
）では約数ｔ、ｏ ｒ ｒ以下を要する。
、吸気口圧条件を約２ ｔｏｒｒ以下に設定する必要が
ある。従って大気圧から起動させる場合は、粗引き用の
補助ポンプを必要とする。なおターボ分子ポンプ（ＩＩ
）では約数ｔ、ｏ ｒ ｒ以下を要する。
複合分子ポンプの補助ポンプとして往復動真空ポンプを
大気側に設置し、前述のようにこのポンプの吸気口を複
合分子ポンプの排気口に接続することにより、先づ往復
動真空ポンプを大気圧条件から起動させ吸気口圧が低下
し、約２ ｔｏｒｒに達した時点で複合分子ポンプを起
動させることが可能となる。
大気側に設置し、前述のようにこのポンプの吸気口を複
合分子ポンプの排気口に接続することにより、先づ往復
動真空ポンプを大気圧条件から起動させ吸気口圧が低下
し、約２ ｔｏｒｒに達した時点で複合分子ポンプを起
動させることが可能となる。
以下、本発明の具体例を第１図がら第４図を参照して説
明する。
明する。
第１図ａは本発明の一実施例である真空排気装置の正面
より視た外観図である。ｂは平面図、Ｃは側面図である
。
より視た外観図である。ｂは平面図、Ｃは側面図である
。
往復動真空ポンプ１は、駆動用モータ２と共にコモンベ
ース３に固定されており、磁気軸受複合分子ポンプ４は
、ポンプサポート５ｏの上に設置され、両ポンプは配管
５により往復動真空ポンプ吸気口６と磁気軸受複合ポン
プの排気量ロアが接続され、ユニット化して構成されて
いる真空装置と磁気軸受複合ポンプの吸気開口８を接続
することで真空装置内ガスは、吸気開口８がら吸入され
往復動真空ポンプ排気口９より吐出され、真空装置内は
真空排気される。この真空排気装置は操作盤１０により
起動、制御される。
ース３に固定されており、磁気軸受複合分子ポンプ４は
、ポンプサポート５ｏの上に設置され、両ポンプは配管
５により往復動真空ポンプ吸気口６と磁気軸受複合ポン
プの排気量ロアが接続され、ユニット化して構成されて
いる真空装置と磁気軸受複合ポンプの吸気開口８を接続
することで真空装置内ガスは、吸気開口８がら吸入され
往復動真空ポンプ排気口９より吐出され、真空装置内は
真空排気される。この真空排気装置は操作盤１０により
起動、制御される。
この例は本発明装置をコモンベース上にまとめた占有空
間の小さい設計であり、コンパクトさにおいて優れたも
のである。
間の小さい設計であり、コンパクトさにおいて優れたも
のである。
磁気軸受複合分子ポンプの詳細を断面図で表ゎしたのが
第２図である。このポンプはケーシング１００内でシャ
フト１１にロータ１２を固定し、この外周部に動翼１３
が多数取付られ、しかも静翼１４を交互に組合せ・、１
０段前後の多段に配列されており、さらにロータ１２の
下部大径部１２１外周に突条１５１で形成される矩形の
ネジ溝１５がスパイラル状に数周にわたり施されている
。大径部は内部が空洞とされ軽量化されると共にこの空
洞内にシャフトや軸受等が配されてポンプ全体の占有容
積を減らしている。シャフト１１は、ハウジング１６の
内側に固定されたスラスト軸受電磁石１７を挾み上部ラ
ジアル軸受電磁石１８と下部ラジアル軸受電磁石１９の
電磁力の作用により浮上した状態でスラスト方向及びラ
ジアル方向の軸受がなされ、シャフト下部周囲に取付け
たモータ２０により高速回転する。このポンプは吸気開
口２０１から、気体分子を受入れ、排気量ＩＪ ２０２
から吐き出し、空気の場合１×１０８の最大圧縮比が得
られるが、排気口２０２での圧力か約２ ｔｏｒｒ以下
でないと、負荷が大き過ぎることから起動出来ないとい
った運転上の制限がある。
第２図である。このポンプはケーシング１００内でシャ
フト１１にロータ１２を固定し、この外周部に動翼１３
が多数取付られ、しかも静翼１４を交互に組合せ・、１
０段前後の多段に配列されており、さらにロータ１２の
下部大径部１２１外周に突条１５１で形成される矩形の
ネジ溝１５がスパイラル状に数周にわたり施されている
。大径部は内部が空洞とされ軽量化されると共にこの空
洞内にシャフトや軸受等が配されてポンプ全体の占有容
積を減らしている。シャフト１１は、ハウジング１６の
内側に固定されたスラスト軸受電磁石１７を挾み上部ラ
ジアル軸受電磁石１８と下部ラジアル軸受電磁石１９の
電磁力の作用により浮上した状態でスラスト方向及びラ
ジアル方向の軸受がなされ、シャフト下部周囲に取付け
たモータ２０により高速回転する。このポンプは吸気開
口２０１から、気体分子を受入れ、排気量ＩＪ ２０２
から吐き出し、空気の場合１×１０８の最大圧縮比が得
られるが、排気口２０２での圧力か約２ ｔｏｒｒ以下
でないと、負荷が大き過ぎることから起動出来ないとい
った運転上の制限がある。
なお第２図での動翼と静翼は、画面平行方向及び直交方
向にロータから突出するもののみを示して他は省略しで
ある。
向にロータから突出するもののみを示して他は省略しで
ある。
往復動真空ポンプの詳細を断面図で表わしたのが第３図
である。このポンプは原理的には往復動圧縮機と同じで
あり、ピストンロッド２１の上部にピストン２２．２３
を２個取付け、その上下運動により、外部吸気口２４か
らガスを吸込み、吸気又は吸込弁２５を介して、第１段
シリンダ吸排気室２６で圧縮し、排気又は吐出弁２７か
ら排出させる。この吸気、圧縮、排気の３工程のくり返
しは第２段シリンダ吸排気室２８、第３段シリンダ吸排
気室２９、第４段シリンダ吸排気室３０で同時に行い、
合計４段の圧縮を行うことにより、圧縮比を高め、ガス
は排気口３１より吐出される。吸入弁２５等と吐出弁２
７等はバネ作用を持つ板状の自由式弁で上流側と下流側
の圧力差により自動的に開閉する、吸気又は排気したガ
スの逆止弁の役割を果している。なおピストンリンり′
とこれを収容するシリンダの溝は図示を省略した。
である。このポンプは原理的には往復動圧縮機と同じで
あり、ピストンロッド２１の上部にピストン２２．２３
を２個取付け、その上下運動により、外部吸気口２４か
らガスを吸込み、吸気又は吸込弁２５を介して、第１段
シリンダ吸排気室２６で圧縮し、排気又は吐出弁２７か
ら排出させる。この吸気、圧縮、排気の３工程のくり返
しは第２段シリンダ吸排気室２８、第３段シリンダ吸排
気室２９、第４段シリンダ吸排気室３０で同時に行い、
合計４段の圧縮を行うことにより、圧縮比を高め、ガス
は排気口３１より吐出される。吸入弁２５等と吐出弁２
７等はバネ作用を持つ板状の自由式弁で上流側と下流側
の圧力差により自動的に開閉する、吸気又は排気したガ
スの逆止弁の役割を果している。なおピストンリンり′
とこれを収容するシリンダの溝は図示を省略した。
弁と室の関係を記すと、２５，２５２．２５３２５４が
吸入（吸気）弁であり夫々室２６゜２８．２９．３０に
付属する。また２７，２７２２７３．２７４が吐出（排
気）弁であり夫々室２６．２Ｂ、２９．３０に付属する
。また、２６１．２８１，２９１は夫々室２６．２８間
、２８．２９間、２９．３０間を連結する管路である。
吸入（吸気）弁であり夫々室２６゜２８．２９．３０に
付属する。また２７，２７２２７３．２７４が吐出（排
気）弁であり夫々室２６．２Ｂ、２９．３０に付属する
。また、２６１．２８１，２９１は夫々室２６．２８間
、２８．２９間、２９．３０間を連結する管路である。
ピストンロッド２１の軸封は自己潤滑性グランドパツキ
ン３２で行い、さらに外部空間３００゜３００°に対し
空間３３３を区画するデイスタンスピース３３の中でピ
ストンロッド２１のフランジ３３１とシリンダ端壁外面
にあるベローズフランジ３３７との間に溶接で取付けら
れた上部ダイナミックベローズ３４でグランドパツキン
３２を経由する室３０と空間３３３間の圧力差による微
小ガス漏れを空間３３３、ひていは空間３００３００“
に対して完全に密閉している。
ン３２で行い、さらに外部空間３００゜３００°に対し
空間３３３を区画するデイスタンスピース３３の中でピ
ストンロッド２１のフランジ３３１とシリンダ端壁外面
にあるベローズフランジ３３７との間に溶接で取付けら
れた上部ダイナミックベローズ３４でグランドパツキン
３２を経由する室３０と空間３３３間の圧力差による微
小ガス漏れを空間３３３、ひていは空間３００３００“
に対して完全に密閉している。
ピストンロッド２１の下部はクランクケース３６内でモ
ータ３７の回転運動をピストンの上下運動に変換するた
めの機構を内蔵しており、この部分は潤滑油に満たされ
ている。。Ｌ部ダイナミックベローズ３４は耐久性に富
み長寿命の性質を有しているが、万一、何らかの原因で
破損した場合の安全対策として、この例では、その下部
に下部ダイナミックベローズ３５が取付けである。これ
はクランクケース内の潤滑油がピストンロッド２１を伝
わり、破損した上部ダイナミックベローズ３４の内部へ
侵入するのを防１トすることを主目的としている。但し
ベローズ３５は本発明に必須ではない。空間３３３と外
部空間３００又は３００°を区画することも必須ではな
いが、ベローズ保護と漏れへの安全の為好ましいことで
ある。但し特別ないわば二重安全機構であるベローズ３
５は原子力等の特定の分野では必要であるが、通常の用
途では追加しない方が一般的である。
ータ３７の回転運動をピストンの上下運動に変換するた
めの機構を内蔵しており、この部分は潤滑油に満たされ
ている。。Ｌ部ダイナミックベローズ３４は耐久性に富
み長寿命の性質を有しているが、万一、何らかの原因で
破損した場合の安全対策として、この例では、その下部
に下部ダイナミックベローズ３５が取付けである。これ
はクランクケース内の潤滑油がピストンロッド２１を伝
わり、破損した上部ダイナミックベローズ３４の内部へ
侵入するのを防１トすることを主目的としている。但し
ベローズ３５は本発明に必須ではない。空間３３３と外
部空間３００又は３００°を区画することも必須ではな
いが、ベローズ保護と漏れへの安全の為好ましいことで
ある。但し特別ないわば二重安全機構であるベローズ３
５は原子力等の特定の分野では必要であるが、通常の用
途では追加しない方が一般的である。
このシール部分をさらに詳細に表わしたのが第４図であ
る。−Ｆ部ダイナミックベローズ３４は下端部がピスト
ンロッド２１のフランジ３３１に溶接され、上端部はベ
ローズフランジ３３７に溶接されている。ベローズフラ
ンジ３３７は結局デイスタンスピース３３を貫通するボ
ルト３８により、シリンダ端壁又はカバー３９に固定さ
れている。第４段シリンダ吸排気室３０と空間３３３間
のピストンロッド２１とグランドパツキン３２の間を通
過する微小漏れは、前記の通り上部ダイナミックベロー
ズ３４により完全に密閉される。クランクケース側から
の潤滑油の侵入は上部ダイナミックベローズ３４と、向
い合った形で同じように取付けである下部ダイナミック
ベローズ３５により、二重に防止される、いわゆるダブ
ルシール構造となっている。
る。−Ｆ部ダイナミックベローズ３４は下端部がピスト
ンロッド２１のフランジ３３１に溶接され、上端部はベ
ローズフランジ３３７に溶接されている。ベローズフラ
ンジ３３７は結局デイスタンスピース３３を貫通するボ
ルト３８により、シリンダ端壁又はカバー３９に固定さ
れている。第４段シリンダ吸排気室３０と空間３３３間
のピストンロッド２１とグランドパツキン３２の間を通
過する微小漏れは、前記の通り上部ダイナミックベロー
ズ３４により完全に密閉される。クランクケース側から
の潤滑油の侵入は上部ダイナミックベローズ３４と、向
い合った形で同じように取付けである下部ダイナミック
ベローズ３５により、二重に防止される、いわゆるダブ
ルシール構造となっている。
本発明では往復動型オイルフリーポンプ（Ｉ）を大気排
出側、ターボ分子ポンプ（ＩＩ ）を真空吸気側に直列
に結合することによりオイルによる真空側汚染がないも
しくは極めて僅かな、又は真空側プロセスガスによるポ
ンプ側のオイル劣化がないもしくは大きく低減された１
０−８ｔ、ｏｒｒ級の真空度を達成する。
出側、ターボ分子ポンプ（ＩＩ ）を真空吸気側に直列
に結合することによりオイルによる真空側汚染がないも
しくは極めて僅かな、又は真空側プロセスガスによるポ
ンプ側のオイル劣化がないもしくは大きく低減された１
０−８ｔ、ｏｒｒ級の真空度を達成する。
運転例１
第３図に示した表１の仕様のポンプ（Ｉ）と第２図に示
した表２の仕様のポンプ（ＴＶ）とをポンプ（Ｉ）を排
気側として直列に第１図の配置で組立てた本発明装置を
用意し、ポンプ（Ｉ）により容積１００１の真空室を約
１分かけて大気圧がら２ｔｏｒｒ以下まで排気し、それ
からポンプ（ＴＶ）を起動してポンプ（Ｉ）および（ｒ
Ｖ）を直列同時運転し、約１．５時間かけて真空室を１
０ ” ｔｏｒｒまで排気し、運転を継続したまま、ポ
ンプ（ＩＶ）の成人側に付した弁を絞り、真空室の真空
度を１０−４１：ｏｒｒに維持しつつ、真空室に塩素系
ガスをＩＳＬＭ（スタンダードリットル７分）の割合で
３時間真空室に放出し排気装置を通過させる。その後真
空室を大気圧に戻す。
した表２の仕様のポンプ（ＴＶ）とをポンプ（Ｉ）を排
気側として直列に第１図の配置で組立てた本発明装置を
用意し、ポンプ（Ｉ）により容積１００１の真空室を約
１分かけて大気圧がら２ｔｏｒｒ以下まで排気し、それ
からポンプ（ＴＶ）を起動してポンプ（Ｉ）および（ｒ
Ｖ）を直列同時運転し、約１．５時間かけて真空室を１
０ ” ｔｏｒｒまで排気し、運転を継続したまま、ポ
ンプ（ＩＶ）の成人側に付した弁を絞り、真空室の真空
度を１０−４１：ｏｒｒに維持しつつ、真空室に塩素系
ガスをＩＳＬＭ（スタンダードリットル７分）の割合で
３時間真空室に放出し排気装置を通過させる。その後真
空室を大気圧に戻す。
以上の操作を１サイクルとし、これを２５回繰り返した
後でも本発明装置は順調に運転てきた。
後でも本発明装置は順調に運転てきた。
運転例２
潤滑材にフッ素オイル系潤滑剤を用いた窒素パージ式機
械的軸受が磁気軸受の代りに用いられたポンプをポンプ
（ｒＶ）として用いた他は運転例１と同様の運転をする
と、運転例１と同様の結果を示す。
械的軸受が磁気軸受の代りに用いられたポンプをポンプ
（ｒＶ）として用いた他は運転例１と同様の運転をする
と、運転例１と同様の結果を示す。
比較例
ポンプ（Ｉ）の代りに表３に示す仕様の油回転ポンプを
用いた他は運転例１と同様の運転を行うと、この場合２
５回の上記サイクル後油回転ポンプの油が劣化し、この
ポンプ自体の取替又はオーバーホールが必要となる。
用いた他は運転例１と同様の運転を行うと、この場合２
５回の上記サイクル後油回転ポンプの油が劣化し、この
ポンプ自体の取替又はオーバーホールが必要となる。
以上の３例において真空室への油拡散について調べると
、比較例にお戸て最も拡散が多量であり、実施例２では
僅かにあるものの、実施例１では全くない。
、比較例にお戸て最も拡散が多量であり、実施例２では
僅かにあるものの、実施例１では全くない。
（コーアインク
〔発明の効果〕
以Ｆに、この発明の利点を列挙する。即ち、１） ポン
プから真空装置側への油逆拡散による製品への悪影響が
完全に又は殆んど完全に解消される。
プから真空装置側への油逆拡散による製品への悪影響が
完全に又は殆んど完全に解消される。
２）ポンプ作動油、交換等のメンテナンスが不要となる
ないし軽減される。
ないし軽減される。
３）真空装置を大気圧から１０ ’ ｔｏｒｒの圧力範
囲で完全又は実質的オイルフリー状態を保ち真空排気さ
せることが出来る。
囲で完全又は実質的オイルフリー状態を保ち真空排気さ
せることが出来る。
４）油と反応し易いガスの真空排気にポンプの油劣化が
完全又は実質的にない。
完全又は実質的にない。
５）放射性ガス、有毒ガス等外部漏洩があってはならな
いプロセスカスの真空排気が、ポンプ系からのプロセス
カスの漏洩の恐れが全くなく行える。
いプロセスカスの真空排気が、ポンプ系からのプロセス
カスの漏洩の恐れが全くなく行える。
第１図は本発明の真空排気装置外観図、第２図は磁気軸
受複合分子ポンプの断面図、第３図は往復動真空ポンプ
の断面図、 第４図は往復動真空ポンプのシール部詳細図である。 ■＝往復動真空ポンプ ２：駆動用モータ ３：コモンペース ４：磁気軸受複合分子ポンプ ５：配管 ５０：ポンプサポート ６：往復動真空ポンプ吸気口 ア：磁気軸受複合ポンプ排気口 ８：磁気軸受複合ポンプ吸気口 ９：往復動真空ポンプ排気口 １０：操作盤 １１：シャフト １２：ロータ １３：動翼 １４：静翼 １５：ネジ溝 １５１：突条 １６：ハウジング １７：スラスト軸受電磁石 １８二上部ラジアル軸受電磁石 １９：下部ラジアル軸受電磁石 ２０：モータ １００：ケーシング ２０１：吸気開口 ２０２：排気開口 ２１：ピストンロッド ２２：ピストン ２３：ピストン ２４：外部吸気口 ２５．２５２，２５３，２５４：吸入弁２６：第１段シ
リンダ吸排気室 ２７．２７２，２７３，２７４：吐出弁２８：第２段シ
リンダ吸排気室 ２９：第３段シリンダ吸排気室 ３０：第４段シリンダ吸排気室 ３１：排気口 ２６１．２８１，２９１ ：管路 ３２ニゲランドパツキン ３３ ： ３４ ： ３５ ： ３６ ＝ ３７ ＝ ３９ ： デイスタンスピース 上部ダイナミックベローズ 下部ダイナミックベローズ クランクケース モータ ボルト シリンダ端壁 ：外部空間 ：フランジ ：空間 ：ベローズフランジ
受複合分子ポンプの断面図、第３図は往復動真空ポンプ
の断面図、 第４図は往復動真空ポンプのシール部詳細図である。 ■＝往復動真空ポンプ ２：駆動用モータ ３：コモンペース ４：磁気軸受複合分子ポンプ ５：配管 ５０：ポンプサポート ６：往復動真空ポンプ吸気口 ア：磁気軸受複合ポンプ排気口 ８：磁気軸受複合ポンプ吸気口 ９：往復動真空ポンプ排気口 １０：操作盤 １１：シャフト １２：ロータ １３：動翼 １４：静翼 １５：ネジ溝 １５１：突条 １６：ハウジング １７：スラスト軸受電磁石 １８二上部ラジアル軸受電磁石 １９：下部ラジアル軸受電磁石 ２０：モータ １００：ケーシング ２０１：吸気開口 ２０２：排気開口 ２１：ピストンロッド ２２：ピストン ２３：ピストン ２４：外部吸気口 ２５．２５２，２５３，２５４：吸入弁２６：第１段シ
リンダ吸排気室 ２７．２７２，２７３，２７４：吐出弁２８：第２段シ
リンダ吸排気室 ２９：第３段シリンダ吸排気室 ３０：第４段シリンダ吸排気室 ３１：排気口 ２６１．２８１，２９１ ：管路 ３２ニゲランドパツキン ３３ ： ３４ ： ３５ ： ３６ ＝ ３７ ＝ ３９ ： デイスタンスピース 上部ダイナミックベローズ 下部ダイナミックベローズ クランクケース モータ ボルト シリンダ端壁 ：外部空間 ：フランジ ：空間 ：ベローズフランジ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１組のシリンダとピストン、シリンダの
端壁内面とピストンの端面の間に画成される２以上の吸
排気室、 各吸排気室に付属する吸気口と排気口、 各吸気口に付属する吸気弁、 各排気口に付属する排気弁とを有し、 各吸排気室がそれの排気口と他の１個の吸排気室の吸気
口との間を管路で連結され、但し外部吸気室となる１個
の吸排気室の吸気口と外部排気室となる他の１個の吸排
気室の排気口とは外部に開放され、 ピストンの１端面と結合されシリンダの１端壁を往復動
自在に貫いて外部に突出するピストン軸を有する往復動
型真空ポンプであって、 ピストン周面の環状溝に装着されるピストンリングとピ
ストン軸を軸封する軸封部材とが液状物質を与えること
を要しない自己潤滑性材料又はこれを被覆した材料から
成り、 ピストン軸の軸封部大気側で該軸が外部に突出した部分
上に与えられるフランジすなわち直径拡大部とピストン
軸を突出させるシリンダの端壁外面との間が金属ベロー
ズでシールされたポンプ（ I ）と、 略円筒形ケーシングを有し、ケーシングはその軸方向上
の１端でケーシングと同軸かつその内径と同程度の内径
の吸気開口を有し、ケーシングの他端は閉じられている
が他端付近に排気開口を有し、 ケーシング内にはケーシングと同軸の回転軸と回転軸の
上記排気開口側端に同軸的に接続された駆動用モータが
あり、モータはケーシングの上記排気開口側端側に固定
されており、 回転軸の上記吸気開口端側にはロータがモータと同軸的
に接続されており、 ロータからは放射状に多数の動翼が、直接又はロータと
同軸に取付けられたディスク等を介して、軸方向にわた
り間隔を置いて多段に設けられ、各動翼は回転軸垂直面
に対し同じ向きの傾きすなわち翼角を持ち、 ロータに対応するケーシング内周面からは、ロータの回
転軸に向い逆放射状に、多数の静翼が、動翼の各段間の
間隔又は更に最下流の動翼の下流側に位置するように、
多段に設けられ、各静翼は回転軸垂直面に対し動翼とは
逆の向きの傾きを持ち、 動翼の傾きは、モータの回転が回転軸を経てロータを回
転させた時に、吸気開口から排気開口方向に流体を押す
配置とされたターボ分子ポンプ（II）とからなり、 ポンプ（ I ）を大気排出側、ポンプ（II）を真空吸気
側に結合した排気装置。 ２）ロータは、動翼が設けられたロータの部分と排気開
口側のロータの端部の間に大径部が与えられ、大径部の
外径はケーシング内面に近接する大きさとされ、 大径部の外周面は円筒面又は排気開口側に近いほど径が
大きくなる円錐台面とされ、 ロータの大径部外面にはケーシング内面には触れない高
さの螺旋状の突条を設けることによりねじ溝が与えられ
、 ねじ溝は、モータの回転が回転軸を経てロータを回転さ
せた時に、吸気口から排気口方向に流体を押す配置とさ
れた、 吸気開口から排気開口側へ、ターボ分子ポンプ（II）が
、排気開口側に、ケーシングとねじ溝からなるねじ溝分
子ポンプ（III）をも同軸直列に結合されて持った複合
分子ポンプ（IV）である請求項１の排気装置。 ３）ポンプ（II）の軸受が無接触磁気軸受である請求項
１又は２の装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252895A JPH02102385A (ja) | 1988-10-08 | 1988-10-08 | 排気装置 |
| CA002000152A CA2000152C (en) | 1988-10-08 | 1989-10-04 | Evacuation apparatus |
| US07/417,569 US4954047A (en) | 1988-10-08 | 1989-10-05 | Evacuation apparatus |
| FR898913095A FR2637654B1 (fr) | 1988-10-08 | 1989-10-06 | Appareil de mise sous vide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252895A JPH02102385A (ja) | 1988-10-08 | 1988-10-08 | 排気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102385A true JPH02102385A (ja) | 1990-04-13 |
Family
ID=17243663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63252895A Pending JPH02102385A (ja) | 1988-10-08 | 1988-10-08 | 排気装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4954047A (ja) |
| JP (1) | JPH02102385A (ja) |
| CA (1) | CA2000152C (ja) |
| FR (1) | FR2637654B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106762537A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-05-31 | 中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司 | 抽真空***及方法 |
| CN106762564A (zh) * | 2015-11-25 | 2017-05-31 | 江苏华东空分设备制造有限公司 | 一种便携式抽真空装置 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5252045A (en) * | 1990-05-11 | 1993-10-12 | Toyo Engineering Corporation | Dual piston reciprocating vacuum pump |
| US5261793A (en) * | 1992-08-05 | 1993-11-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Miniature mechanical vacuum pump |
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