JPH03115797A - 真空ポンプ - Google Patents

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〕 本発明は排気口を大気圧とする真空ポンプに係り、特に
半導体製造装置等において清浄な真空を作り出すのに好
適な真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来の真空ポンプとしては、特開昭５１−３８１１３号
公報に記載されたものが知られている。この真空ポンプ
の構造を第８図により説明する。図にお」： 対称となっているので、奏半部側について説明する。

１は吸気口ＩＡおよび排気口ＩＢを有するハウジング、
２はハウジング１内に軸受７を介して回転自在に支持さ
れけた回転軸を示し、前記ハウジング１内に、軸流ター
ボ分子ポンプ段３、付加分子ポンプ段４、遠心圧縮ポン
プ段５および渦流圧縮ポンプ段６を、前記吸気口ＩＡ側
から排気口ＩＢ側に亘って順次配設している。

前記軸流ターボ分子ポンプ段３は、ハウジング１の内壁
に取付けた固定板３Ｂと、回転軸２に取付けた回転円板
３Ａとを交互に組合せて構成されている。

前記付加分子ポンプ段４は、ハウジング１内壁に取付け
た固定板４Ｂと、回転軸２に取付けた円板状羽根車４Ａ
とを交互に組合せて構成されている。前記遠心圧縮ポン
プ段５は、ハウジング１内壁に取付けたデイフユーザ固
定板５Ｂと、回転軸２に取付けた羽根車５Ａとを交互に
組合せて構成している。前記渦流圧縮ポンプ段６は、ハ
ウジング１内壁に取付けた固定板６Ｂと、回転軸２に取
付けた回転円板６Ａとを交互に組合せて構成されている
。

一方、回転軸２は駆動タービン８を介して駆動され、こ
の駆動タービン８はハウジング１の側壁に設けた空気人
口９Ａと空気出口９Ｂに連結されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の如き構成の真空ポンプにおいて、定常状態に達し
たときには、各ポンプ段が十分な圧縮作用をし、吸込口
の圧力、すなわち到達真空圧力は十分低い圧力に達する
ことができる。しかし、ポンプ運転の初期のいわゆる過
渡状態においては、大きな排気速度を得ることができな
い。それは、このような過渡状態においてはポンプ内の
圧力が高いため、本来気体の流れが分子流、中間流で有
効な軸流ターボ分子ポンプ段３、付加分子ポンプ段４は
ほとんど圧縮作用をせず、特に付加分子ポンプ段は流路
断面積が狭いため、逆に流体抵抗が大きく、大流量に対
しては圧力損失を発生することになるからである。

本発明の目的は、ポンプ運転初期の過渡状態において大
きな排気速度を得ることができ、かつ定常状態における
分子流に対しても十分な圧縮作用をする真空ポンプを得
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、吸気口、排気口及び
ポンプ作用をするポンプ段を有し、定常状態においては
分子流圧力領域の希薄気体を前記吸気口から吸込み圧縮
して前記排気口から排出するようにした真空ポンプにお
いて、前記ポンプ段は少なくとも遠心圧縮ポンプ段を有
し、遠心圧縮ポンプ段は、回転軸に取付けられ複数個の
後退羽根を有するオープン形羽根車と、この羽根車の前
面に対向するように配置された固定円板とを備えている
ことを特徴とするものである。

本発明の他の特徴は、吸気口、排気口及びポンプ作用を
するポンプ段を有し、定常状態においては分子流圧力領
域の希薄気体を前記吸気口から吸込み圧縮して前記排気
口から排出するようにした真空ポンプにおいて、前記ポ
ンプ段は少なくとも遠心圧縮ポンプ段を有し、この遠心
圧縮ポンプ段は、回転軸に取付けられ複数個の後退羽根
を有するオープン形羽根車と、この羽根車の前面に対向
するように配置さするように配置された固定円板と、こ
の固定円板の羽根車裏面側に羽根車の回転方向に内向き
に設けられた羽根とを備えていることにある。

〔作用〕

前記遠心圧縮ポンプ段は、ポンプ運転初期の過渡状態に
おいては遠心圧縮機として働き、この結果大きな排気速
度を得るこができ、かつ定常状態における分子流に対し
てはジーグバーン分子ポンプとして働くので、分子流に
対しても十分な圧縮作用が得られる。すなわちポンプ運
動初期の粘性流に対しては複数個の後退羽根を有するオ
ープン形羽根車によって粘性流が遠心圧縮され、高真空
となる定常状態においては、オープン形羽根車の後退羽
根とこのオ−プン形羽根車の前面に対向するように配置
された固定円板との作用によって分子流を一定の方向に
圧縮することができる。

また、オープン形羽根車の裏面に対向する固定円板と、
この固定円板の羽根車裏面側に羽根車の回転方向に内向
きに設けられた羽根とを備えたものにおいては、上記作
用が得られることはもちろんのうえ。

羽根車裏面側も定常状態においてはジーグバーンポンプ
として働かせることができるので、定常状態における圧
縮作用を更に向上することができる２〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づい
て説明する。第１図は本発明による真空ポンプの全体構
造を示すもので、第１図において、この真空ポンプは、
吸気口１１Ａおよび排気口１１Ｂを有するハウジング１
１と、このハウジング１１内に軸受２１を介して回転自
在に支持された回転軸１２と、吸気口１１Ａ側から排気
口１１Ｂ側に至る間のハウジング１１内に順次配設され
た遠心圧縮ポンプ段１３および円周流圧縮ポンプ段１４
とを備えている。回転軸１２はこれに連結したモータ１
５により駆動されるようになっている。

前記遠心圧縮ポンプ段１３は、第２図、第３図に示すよ
うに、裏面に回転方向に対して内向きの羽根１６を複数
固有し、かつ回転軸１２に取付けられたオープン羽根車
１３Ａと、第２図、第４図に示すように、ハウジング１
１内壁に取付けられ、かつ前記羽根車１３Ａの裏面（羽
根１６を設けない面）と対向する面に回転方向に対して
内向きの羽根１７を複数個設けた固定円板１３Ｂとを交
互に並列に配置して構成されている。この遠心圧縮ポン
プ段１３の回転体の径は後述する円周流圧縮ポンプ段１
４の回転体の径より大きく構成されている。

前記円周流圧縮ポンプ段１４は、第５図、第６図に示す
ように、回転軸１２に取付けられ、かつ外周面に複数個
の羽根１８を放射状に設けた羽根車１４Ａと、第５図、
第７図に示すように、ハウジング１１内壁に取付けられ
、かつ前記羽根車１４Ａの表面（羽根１８を設けている
面）と対向する面にＵ字状の溝１９を有する固定円板１
４Ｂとを交互に並列に配置して構成されると共に、第５
図、第７図に示すように前記１１９の終端部に孔１９Ａ
を穿って通風路２０を形成している。この円周流圧縮ポ
ンプ段１４の回転体の出口側の径はその入口側の径より
も小さく構成されている。これにより、この部分の回転
動力を小さくすることができる。

次に本実施例の作用について説明する。

ポンプ運転初期の過渡状態においては、ポンプ内部は全
体が大気圧に近い高い圧力下にあり、気体の流れは粘性
流となるので、遠心圧縮ポンプ段１３は遠心圧縮機とし
て作用する。すなわち、遠心圧縮ポンプ段羽根車１３Ａ
は圧縮機羽根車として働き、羽根車１３Ａと固定円板１
３Ｂの間の羽根１７にはさまれて形成される流路は、流
れを外径側から内径ｍｌに案内するリターンチャンネル
として働く、また羽根車１３Ａが圧縮作用をするので、
遠心圧縮ポンプ段１３としては、圧力損失部としてより
は圧縮機として大流量を流す作用をすることができる。

円周流圧縮ポンプ段１４の圧縮比が大きくなって、円周
流圧縮ポンプ段の入口の圧力が十分に低くなった定常状
態、すなわちこの圧力が数Ｔｏｒｒ以下になった定常状
態においては、遠心圧縮ポンプ段１３の入口、すなわち
真空ポンプの吸気口１１Ａの付近の気体の流れは、中間
流、又は分子流となり、遠心圧縮ポンプ段１３は、ジー
グバーン分子ポンプとして作用する。すなわち、羽根１
６を有する羽根車１３Ａは、ら旋溝を加工した回転円板
として作用し、固定円板１３Ｂの裏面（羽根１７を設け
ない面）との組合せで、内径側から外径側に向けて圧縮
作用を固定円板として作用し、羽根車１３Ａの裏面（羽
根１６を設けない面）との組合せで、外径側から内径側
に向けて圧縮作用をするジーグバーン分子ポンプとして
働く。

また同じく定常状態ににおいては、前記円周流圧縮ポン
プ段１４に流入する気体は前記遠心圧縮ポンプ段１３に
おいて十分圧縮されているため、体積流量はほとんど零
に近い。すなわち、円周流圧縮ポンプ段１４は、締切状
態に近い状態で運転されることになるが１円周流圧縮ポ
ンプ段は締切状態で高い圧縮比が得られるという特性が
あるため、少ない段数で十分低い到達圧力に達すること
ができる。

遠心圧縮ポンプ段１３、円周流圧縮ポンプ段１４の段数
、及びポンプ回転数は、定常運転状態において１両段の
境の圧力が粘性流と中間流の切替わり点、すなおち数Ｔ
ｏｒｒになるよう設定する。通常、遠心圧縮ポンプ段を
１〜３段、円周流圧縮ポンプ段を６〜１０段組合わせる
ことにより、ポンプの吸気口１１Ａの圧力は１０−”〜
１０−’Ｔ　ｏ　ｒ　ｒに達することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、遠心圧縮ポンプ段が、ポンプ運転初期
の過渡状態においては遠心圧縮機として鋤き、大きな排
気速度を得ることができる。また、定常状態における分
子流に対してはジーグバーン分子ポンプとして働き、十
分な圧縮作用を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１＠は本発明による真空ポンプの全体構造を示す縦断
面図、第２図は第１図に示す真空ポンプの遠心圧縮ポン
プ段の詳細を示す断面図、第３図は第２図の■−■矢視
図、第４図は第２図のＩＶ−■矢視図、第５図は第１図
に示す真空ポンプの円周流圧縮ポンプ段の詳細を示す断
面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ矢視図、第７図は第
５図の■−■矢視図、第８図は従来の真空ポンプの縦断
面図である。 １１・・・ハウジング、ＩＩＡ・・・吸気口、ＩＩＢ・
・・排気口、１２・・・回転軸、１３・・・遠心圧縮ポ
ンプ段。 １３Ａ・・・オープン形羽根車、１３Ｂ・・・固定円板
、１４・・・円周流圧縮ポンプ段、１４Ａ・・・羽根車
、１４Ｂ・・・固定円板、１６．１７．１８・・・羽根
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気口、排気口及びポンプ作用をするポンプ段を有
   し、定常状態においては分子流圧力領域の希薄気体を前
   記吸気口から吸込み圧縮して前記排気口から排出するよ
   うに真空ポンプにおいて、前記ポンプ段は少なくとも遠
   心圧縮ポンプ段を有し、この遠心圧縮ポンプ段は、回転
   軸に取付けられ複数個の後退羽根を有するオープン形羽
   根車と、この羽根車の前面に対向するように配置された
   固定円板とを備えていることを特徴とする真空ポンプ。 ２、吸気口、排気口及びポンプ作用をするポンプ段を有
   し、定常状態においては分子流圧力領域の希薄気体を前
   記吸気口から吸込み圧縮して前記排気口から排出するよ
   うにした真空ポンプにおいて、前記ポンプ段は少なくと
   も遠心圧縮ポンプ段を有し、この遠心圧縮ポンプ段は、
   回転軸に取付けられ複数個の後退羽根を有するオープン
   形羽根車と、この羽根車の前面に対向するように配置さ
   れた固定円板と、前記オープン形羽根車の裏面に対向す
   るように配置された固定円板と、この固定円板の羽根車
   裏面側に羽根車の回転方向に内向きに設けられた羽根と
   を備えていることを特徴とする真空ポンプ。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記オープン形羽
   根車の裏面側に対向する固定円板に取付けられた羽根を
   複数枚としたことを特徴とする真空ポンプ。 ４、特許請求の範囲第２項または第３項において、前記
   遠心圧縮ポンプ段を多段に設けたことを特徴とする真空
   ポンプ。