JPH02136595A

JPH02136595A - 真空ポンプ

Info

Publication number: JPH02136595A
Application number: JP28922788A
Authority: JP
Inventors: Noboru Takeyasu; 武安　昇; Yoshitaka Hayashi; 義孝林
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1990-05-25

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、半導体製造装置等で必要とされる清浄な真空
を作り出すのに適した、大気圧を排気口圧力とする真空
ポンプに関する。

（従来の技術）従来のこの種真空ポンプとしては、モレキュラ・ドラッ
グ・ポンプがある。

この真空ポンプの構造を第４図（正面断面図）に示す。

このハウジング１には、その内側面（Ａ面）にネジ溝が
加工されている。

シャフト２は上部ボールベアリング３と下部ボールベア
リング４によって支えられ、ロータ５と、モータ９の回
転子６がこれに取付けられている。

ロータ５の上面外周部にはインペラ７が取付けられてい
る。

ステータ８はハウジング１に固定されておりその外側面
（８面）にはネジ溝が施されている。

モータ９は図に示すようにこのポンプの内部に組込まれ
ている。

この真空ポンプは次のように動作する。モータ９に駆動
されてロータ５が高速回転すると、ロータ５に取付けら
れたインペラ７が軸流圧縮機として作用し吸気口Ｂから
気体を吸入する。吸入された気体はその粘性によりロー
タ５の円筒部の外側面（０面）によって回転エネルギー
を与えられ、ここで遠心力を得てハウジング１の内側面
のネジ溝（Ａ面）に沿って矢印１０１のように圧縮され
ながら下降する。

ハウジングの底部（図の下部）に達した気体は矢印１０
２のようにロータ５の円筒部の下端を廻り込み、ロータ
５の円筒部の内側に入った後、ロータ５の円筒部の内側
面（Ｄ面）によって更に遠心力を加えられる。

ここで再度、遠心力を得た気体は、ステータ８の外側面
のネジ溝（８面）に沿って圧縮されながら上昇する。

」２端まで達した気体は矢印１０３に示すようにステー
タ８の内部通気路Ｆに入り、ここを通過して排気口Ｇに
至る。

排気口Ｇは油回転ポンプなどの補助ポンプに接続されて
おり、気体はその補助ポンプによって圧縮され、大気圧
付近にまで昇圧された後に大気中に排出される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のモレキュラ・ドラッグ・ポン
プには次のような欠点があった。

モレキュラ・ドラッグ・ポンプはその特性上、気体の流
れが中間流領域および分子流領域にあるときに最大の効
率を得ることができ、吸気口Ｅ付近の最大到達圧力はＩ
　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒに達する。しかし、気体の流れ
がポンプ運転初期の粘性流領域にあるときには、ボンピ
ング作用が小さくてモレキュラ・ドラッグ・ポンプ単体
では起動することができない。そこでモレキュラ・ドラ
ッグ・ポンプの排気口Ｇに、油回転ポンプなどの補助ポ
ンプを接続して、この排気口Ｇの圧力がモレキュラ・ド
ラッグ・ポンプの最大連続排気圧である数１０ｔｏｒｒ
以下になるまで排気しなければならなかった。

又、その補助ポンプの油回転ポンプは、内部を潤滑し、
かつ、気密を保つために油を使用しているが、その結果
、油蒸気が排気系路内に逆流して排気系の真空の質を低
下させていた。

（発明の目的）本発明は、補助ポンプを必要とせず、しかも最大連続排
気圧を長時間にわたって大気圧付近に保ことか可能で、
かつ、油蒸気のない清浄な真空を得ることができる真空
ポンプの捉供を目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、共通のシャフトで駆動さ
れるモレキュラ・ドラッグ・ポンプと遠心式圧縮ポンプ
とで真空ポンプを構成し、遠心式圧縮ポンプはモレキュ
ラ・ドラッグ・ポンプの排気経路に接続した。

遠心式圧縮ポンプとしては、１組〜数組のインペラとデ
イフユーザの組合せから成るものを使用する。

〔作　用〕

ポンプの運転を開始した当初においては、ポンプ内部は
、大気圧に近い高い圧力下にあり、気体の流れは粘性流
になっている。この過渡期においては主として遠心式圧
縮ポンプが作用する。

モレキュラドラッグポンプの内部の流路を通過して遠心
式圧縮ポンプの吸気口に達した気体は、内部のインペラ
とデイフユーザによって圧縮され、大気圧付近にまで、
昇圧された後に、排気口から大気中に排出される。粘性
流領域内においては、大量の気体を送り出すのに最適の
形状をした効率のよいインペラが気体の整流作用を行う
デイフユーザと一組になって圧縮機として作用し、高い
圧縮比を得ると共に大量の気体を効率よく、吐出させ大
きな排気速度を得ることができる。

排気作業が進行して、ポンプの吸気口の圧力が低くなり
気体の流れが中間流領域に入った後は、遠心式圧縮ポン
プに代ってモレキュラドラッグポンプが主役となって動
作する。

ポンプの吸気口から吸入された気体は、高速で回転して
いるロータの外側面と内側面によって大きな遠心力エネ
ルギーを与えられて、渦巻き状の回転運動を生じ、ハウ
ジングの内側面とステータの外側面とに施された螺旋状
のネジ溝に沿って圧送されながら圧縮される。モレキュ
ラドラッグポンプの排気口から吐出された気体は、遠心
式圧縮ポンプの吸気口に達し、内部のインペラとデイフ
ユーザによって更に圧縮され、大気圧付近にまで昇圧さ
れた後に、ポンプ排気口から大気中に排出される。

即ち、この定常状態においては遠心式圧縮ポンプはモレ
キュラドラッグポンプの補助ポンプとして作用する。

モレキュラドラッグポンプがその最大到達圧であるＩ　
Ｘ　１０−’ｔｏｒｒから数ＩＱｔｏｒｒまでの圧縮を
行い、その後引き続いて、遠心式圧縮ポンプが数１Ｑｔ
ｏｒｒから大気圧にまで圧縮する。

１台のポンプに組込まれる遠心式圧縮ポンプの組数並び
にポンプの回転数は、遠心式圧縮ポンプが数１０　ｔｏ
ｒｒから大気圧付近まで、昇圧することができるように
、かつモレキュラドラッグポンプがＩ　Ｘ　１０−”ｔ
ｏｒｒから数Ｉ　Ｑ　ｔｏｒｒまで圧縮することができ
るように併せ考えて設定する。

［実　施　例］本発明による真空ポンプの実施例を、以下に説明する。

第１図にこの実施例の概略構造の正面断面図を示す。

モレキュラ・ドラッグ・ポンプ１０はハウジング１１と
ロータ１２とステータ１３で構成され、ハウジング１１
の内側面（Ａ面）にはネジ溝が加工されている。

そしてロータ１２の上面外周部にはインペラ１４が取付
けられている。

ステーター１３はハウジング１１に固定されており、そ
の外側面（８面）には、ネジ溝が加工されている。。

遠心式圧縮ポンプ２０は、インペラとデイフユーザで構
成されるが、本実施例ではＮＯ，１、Ｎα２の従属接続
された２段の遠心式圧縮ポンプを内蔵している。

Ｎα１遠心式圧縮ポンプはインペラ２５とデイフユーザ
２６で構成され、Ｎ０２２遠心式圧縮ポンプはインペラ
２７とデイフユーザ２日で構成されている。インペラ２
５と２７並びにデイフユーザ２６と２８はそれぞれ同形
状である。

シャフト１９は、上部ボールベアリング３０と下部ポー
ルベアリング３１で支持されている。シャフト１９には
ロータ１２と、Ｎｏ、　１遠心式圧縮ポンプのインペラ
２５と、Ｎｏ、　２遠心式圧縮ポンプのインペラ２７、
並びにモーター３２の回転子（図示せず）が取付けられ
ている。

インペラ２５．２７の概略構造を第２図ａ（平面図）、
ｂ（正面断面図）に示す。

デイフユーザ２６．２８の概略構造を第３図ａ（平面図
）、ｂ（正面断面図）に示す。

さて、この実施例の真空ポンプでは、ポンプ運転初期の
過渡状態においては気体が粘性流領域にあるため、主と
して遠心式圧縮ポンプが排気作用を行う。ロータ１２に
取付けられたインペラ１４の軸流圧縮作用によって、吸
気口Ｅから吸入された気体はロータ１２とハウジング１
１およびステータ１３の間の隙間Ｆ、Ｇを通過して遠心
式圧縮ポンプ２０の吸入口Ｈに至る。

次に、気体は高速回転をしているＮα１遠心式圧縮ポン
プのインペラ２５によって大きな遠心力を与えられ、イ
ンペラ２５の中央部から外周部へと流れ、更にインペラ
２５の下部に廻り込む。気体の流れは乱れて乱流になっ
ている。

インペラ２５の下面に対向する位置に取付けられたデイ
フユーザ２６がこの乱流状態の気体の流れを整流する。

整流された気体はＮα２遠心式圧縮ポンプに吸入され、
インペラ２７によって再び大きな遠心力を与えられてイ
ンペラ２７の中央部から外周部へ更に下面に達し、デイ
フユーザ２８によって整流された後、排気口■から大気
中に排出される。遠心式圧縮ポンプ２０のインペラは粘
性流領域においては大量の気体を吐出するのに適した形
状をしており、大きな排気速度を得ることができる。こ
の排気が進み真空ポンプの吸気口Ｅ付近の気体の流れが
中間流領域に達した後は、モレキュラ・ドラッグ・ポン
プ１０が主として作用するようになる。

ハウジング１１、ロータ１２、およびステータエ３によ
るネジ溝ポンプ作用により高い圧縮比が得られて吸気口
Ｅ付近の到達圧はＩ　Ｘ　１０−”ｔｏｒｒにも達する
。その後の定常状態においては遠心式圧縮ポンプ２０は
、モレキュラ・ドラッグ・ポンプ１０の補助ポンプとし
て作用し、気体を直接大気中に排出する働きをする。

なお、前記実施例では遠心式圧縮ポンプ２０をモレキュ
ラ・ドラッグ・ポンプ１０の内部に内蔵させたが、他の
装置の構成方法として、モレキュラ・ドラッグ・ポンプ
１０の（図面の）下部に遠心式圧縮ポンプ２０を構成し
、モレキュラ・ドラッグ・ポンプ１０の内部に、モータ
３２を配置する方法もあり、同様の効果を得ることがで
きる。

（発明の効果）本発明の装置によれば、補助ポンプなしで大気圧から１
．　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒまで排気することができる。

また、排気経路内に油を用いないため清浄な真空を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の真空ポンプの実施例の正面断面図で
ある。第２図ａ（平面図）、ｂ（正面断面図）は、第１図のイ
ンペラの概略図である。第３図ａ（平面図）、ｂ（正面断面図）は、第１図のデ
イフユーザの概略図である。第４図は従来の真空ポンプの正面断面図である。１０・・・モレキュラ・ドラッグ・ポンプ、１９・・・
シャフト、２０・・・遠心式圧縮ポンプ、３２・・・モ
ーター特許出願人　　日電アネルパ株式会社代　理　人　　弁理士　村上　健次す。ａ巴５Ｐ三ヨ　Ａ−Ａア□おＡ−Ａｔ斤勿

Claims

【特許請求の範囲】吸気口および排気口を有するハウジングと、そのハウジ
ング内部に軸受によって支持され、自由に回転すること
ができるシャフトと、そのシャフトに取付けられたロー
ターと、そのローターの内側の空洞部にハウジングに固
定されているステータを備え、これらハウジウングとロ
ーターとステータを組合せてモレキュラー・ドラッグ・
ポンプを構成し、前記吸気口から吸入した気体を排気経
路を経由して前記排気口から排出する真空ポンプにおい
て、該排気経路に遠心式圧縮ポンプを配置し、且つ、前記ロ
ーターと該遠心式圧縮ポンプのインペラにシャフトを共
有せしめたことを特徴とする真空ポンプ。