JPS63147990A - 複合真空ポンプ - 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、例えば半導体製造過程において被処理物に金
属化合物を被覆させるいわゆるＣＶＤ法等に用いるのに
好適な複合真空ポンプの改良に関する。

（従来の技術） 従来、このような複合真空ポンプとして、例えば特開昭
６０−２５２１９７号公報に開示されているように、真
空室側に開放される吸込口と大気側に開放される吐出口
とが設けられたケーシング内に、上記吸込口側から吐出
口側に向かって横形式ねじ溝形圧縮ポンプ、遠心形圧縮
ポンプおよび渦流形圧縮ポンプを１項次に配置したもの
が知られている。

そして、上記複合真空ポンプに用いた横形式ねじ溝形圧
縮ポンプは、駆動用モータの回転軸に回転一体に水平に
支持された円板状ロータを、ケーシング内周面に水平に
支持された上下２枚のステータでもって挟み、上記駆動
用モータを始動ざゼてロータを回転させることにより、
まず、真空室内の気体を吸込口を介して上記上側のステ
ータに形成されたねじ湾内に導入して半径方向内側から
外側に向かって移送しつつ圧縮し、次いで、この圧縮し
た気体を上記下側のステータに形成されたねじ満内に導
入して今度は半径方向外側から内側に向かって移送しつ
つざらに圧縮して次段の遠心形圧縮ポンプ側に吐出する
ようになされている。

一方、上記複合真空ポンプに用いた横形式ねじ溝形圧縮
ポンプと同じ種類のポンプとして、立形式ねじ溝形圧縮
ポンプが知られている。この立形式ねじ溝形圧縮ポンプ
は、駆動用モータの回転軸に回転一体に支持された円筒
状ロータを、上記駆動用モータを始動させてロータを回
転させることにより、ロータ外周面に形成されたねじ溝
とケ−の気体を吸込口を介して導入し、この導入した気
体を吸込口側から吐出口側に向かって回転軸の軸心方向
に旋回移送しつつ圧縮して吐出するようになされている
。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記立形式ねじ面形圧縮ポンプを上述の如く
遠心形圧縮ポンプや渦流形圧縮ポンプ等と併用する複合
真空ポンプとして用いる場合において、該複合真空ポン
プの高排気速度化を図る一手段を提供するものである。

すなわち、吸込口と吐出口とが設けられたケーシング内
の上記吸込口側にねじ溝形圧縮ポンプを配置した複合真
空ポンプにおいて、上記ねじ溝形圧縮ポンプの構成を改
良することにより、吸込口から吸い込まれた真空室内等
の気体の吸込抵抗を低く抑えた状態でその吸込量を大幅
に増大せしめ得るとともに、ねじ渦形圧縮ポンプの配置
スペースを可及的に少なくし得、これにより短時間に効
率良く所定の圧力まで昇圧せしめて気体の高排気速度化
と装置の小形化との両立を図らんとすることにおる。

（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、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、吸込口（２）と吐出口（３）とがＲＵ
Ｇプられだケーシング（１〉内の上記吸込口（２）側に
ねじ溝形圧縮ポンプ（９）を配置した複合真空ポンプと
し、かつ上記ねじ溝形圧縮ポンプ（９）を、複数の内外
円筒部（７ａ）。

（７ｂ）を有するロータ（７）と、該ロータ（７）の上
記内外円筒部（７ａ）、（７ｂ）と相対的に嵌合する複
数の内外ステータ部（８ａ）、（８ｂ）を有するステー
タ（８）とで構成する。さらに、上記ロータ（７）の内
外円筒部（７ａ）、（７ｂ）および内外ステータ部（８
ａ）、（８ｂ）のいずれか一方に、他方の内外周面に近
接したねじ溝（１７ａ）〜（１７Ｇ＞を形成する。また
、上記ロータ（７）のディスク部（７ｃ）に、上記ステ
ータ（８）の内側ステータ部（８ｂ）先端に対応するよ
う開口部（１８）を形成する一方、ステータ（８）に、
ロータ（７）の外側円筒部（７ａ）先端に対応するよう
開口部（１９）を形成する構成とする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、駆動用モータ（４）の
始動によりねじ溝形圧縮ポンプ（９）が起動すると、気
体が吸込口（２）を介して上記ねじ溝形圧縮ポンプ（９
）内に吸い込まれて圧縮される。

この場合、上記ねじ溝形圧縮ポンプ（９）内に吸い込ま
れた気体は、ステータ（８）の外側ステータ部（８ａ）
のねじ溝（１７ａ）内に導入され、該ねじ溝（１７ａ）
に沿って下方に向かって旋回移送されつつ圧縮されて、
内側ステータ部（８ｂ）の開口部（１９）を介して次段
圧縮ポンプ側に吐出される。また、これと同時につまり
上記ねじ溝（１７ａ）内への気体導入と同時に、上記気
体は、上記ロータ（７）のディスク部（７ｃ）の間口部
（１８）を介して上記内側ステータ部（８ｂ）の外側お
よび内側ねじ渦（１７ｂ）、（１７ｃ）内に導入され、
該両ねじ溝（１７ｂ）、（１７ｃ）に沿って下方に向か
って旋回移送されつつ圧縮されて、上記外側ステータ部
（８ａ）のねじ溝（１７ａ）内に導入された気体と共に
同時に次段圧縮ポンプ側に吐出される。

このように、上記吸込口（２）から吸い込まれた気体は
、気体流れ方向と直交する横方向に並列に配置された複
数のねじ溝（１７ａ）〜（１７Ｇ）つまり並列ポンプ段
に同時に導入されて圧縮されることから、その配置スペ
ースを可及的に少なくし得、これにより装器の小形化が
図られることとなる。さらには、上述の如くすることに
より、吸込口（２）から吸い込まれた気体は、その吸込
抵抗か低く抑えられた状態で上記複数の並列ポンプ段か
ら一度に多足に吸い込まれ、これにより短詩　間に効率
良く所定の圧力まで減圧せしめかつ一定の吸込圧力にお
いて気体の高排気速度化が達成されることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る複合真空ポンプを示し、
（１）は、例えば図示しない半導体製造装置の真空室側
に開放される吸込口（２）が上面に、大気側に開放され
る吐出口（３）が下部側面にそれぞれ設けられた円筒状
のケーシング、（４）は該ケーシング（１）の底面側に
配置された。ロータ（４ａ）とステータ（４ｂ）とから
なる駆動用モータ、（５）は上記ケーシング（１）内の
中心部上下方向に配置され、上記駆動用モータ（４）の
駆動にＪ：り回転せしめられる回転軸であって、該回転
Ｎ（５）はこれと回転一体に外嵌合された円筒状のボス
部材（６）を僅えてなる。

上記回転＠（５）の上端には、本発明の特徴として、立
形式ねじ溝形圧縮ポンプ（９）が配置されている。該ね
じ溝形圧縮ポンプ（９）は、上記回転軸（５）上端に回
転一体に取り付けられ、かつディスク部（７ｃ）下面外
周部に所定間隔をあけて一体形成された外側円筒部（７
ａ）と内側円筒部（７ｂ）とを有する円筒状ロータ（７
〉を機えてなる。一方、上記ロータ（７）に対応するケ
ーシング（１）内周面には、上記ロータ（７）の外側お
よび内側円筒部（７ａ）、（７ｂ）と相対的に嵌合する
。外側ステータ部（８ａ）と内側ステータ部（８ｂ）と
を有するステータ（８）が配置されている。そして、上
記外側ステータ部（８ａ）は、ロータ（７）の外側円筒
部（７ａ）外周面に近接したねじ溝（１７ａ＞を有して
おり、上記駆動用モータ（４）を始動させて上記ロータ
（７）を回転させることにより、上記吸込口（２〉を介
して吸い込まれた真空室内の気体を上記外側ステータ部
（８ａ）のねじ溝（１７ａ＞に導入して該ねじ溝（１７
ａ＞に沿って下方に旋回移送させつつ圧縮し、上記内側
ステータ部（８ｂ）の後ｊボする開口部（１９）、（１
９）、・・・より次段圧縮ポンプである渦流形圧縮ポン
プ（１５）側に吐出するにうになされている。

また、上記内側ステータ部（８ｂ）は上記外側円筒部（
７ａ）と内側円筒部（７ｂ）との間に嵌合せしめられて
、外側円筒部（７ａ）内周面と内側円筒部（７ｂ）外周
面とにそれぞれ近接して配置された外側および内側ねじ
溝（１７ｂ）、（１７ｃ）を有し、かつ内側ステータ部
（８ｂ）の下端部には、上記ロータ（７）の外側円筒部
（７ａ）先端（下端）に対応するよう円周方向に延びる
複数の長孔状開口部（１９）、（１９）、・・・が形成
されている。一方、上記ロータ（７）のディスク部（７
ｃ）の外周部には、上記ステータ（８）の内側ステータ
部（８ｂ）先端（上＠）に対応するよう円周方向に延び
る複数の長孔状開口部（１８）、（１８）、・・・が形
成されている。そして、上述の如く吸込口（２）を介し
て吸い込まれた真空室内の気体を上記ディスク部（７ｃ
〉の各開口部（１８）を介して上記内側ステータ部（８
ｂ）の外側および内側ねじ溝（１７ｂ）、（１７ｃ）に
同時に分岐導入して（れぞれ該両ねじ溝（１７ｂ）、（
１７ｃ）に沿って下方に旋回移送させつつ圧６１ｈシ、
上記外側ねじ溝（１７ｂ）側の気体を内側ステータ部（
８ｂ）の上記各開口部（１９）より、かつ上記内側ねじ
ｇ（１７ｃ）側の気体を内側ステータ部（８ｂ）内側下
端よりそれぞれ渦流形圧縮ポンプ（１５）側に同時に吐
出するようになされている。

このように、上記駆動用モータ（４）の始動により、上
記ロータ（７）を回転ざゼ、この回転によって上記真空
室内の気体を吸込口（２）を介してケーシング（１）内
に吸い込んで上記ステータ（８）の各ねじ溝（１１ａ）
〜（１１ｃ）内に同時に導入し、次段の渦流形圧縮ポン
プ（１５）側に吐出する。気体流れ方向と直交する横方
向に並列に配置された３段の並列ポンプ段からなる立形
式ねじ渦形圧縮ポンプ（９）が構成されている。

一方、上記ボス部材（６）の上下方向中程には上下一対
の羽根車（１０）、（１０）が所定間隔をおけて水平に
配置されている一方、上記ケーシング（１）内周面には
上記両羽根ｍ（１０）。

（１０）に対応して上下一対の円環状ハウジング（１１
）、（１１）が水平に支持形成されている。

該各ハウジング（１１）は上記各羽根車（１０）設置位
置付近で上下に２分割に構成され、内部には、羽根車（
１０）の多数の羽根（１０ａ＞。

（１０ａ＞、・・・が臨み、この各羽根（１０ａ＞の回
転動作により上記ねじ溝形圧縮ポンプ（９）から導入さ
れた圧縮気体を流通せしめる主流路（１２）と、該主流
路（１２）を取り囲む水等の冷却流体を循環せしめる上
下２つの冷却流体循環用中空部（１３）、（１３）がそ
れぞれ形成されている。そして、上記各ハウジング（１
１）には、第２図および第３図に示すように、ハウジン
グ（１１）に形成された吸込通路（１１ｂ）および吐出
通路（１１ｃ）間の主流路（１２〉を分断するようにス
トリッパ部（１１ａ）が形成されていて、上記吸込通路
（１１ｂ）から吸い込まれた気体と吐出通路（１１Ｇ）
から吐出される気体とが合流しないようになされている
。

また、上記各ハウジング（１１）の主流路（１２）には
、上記駆動用モータ（４）の始動により回転する羽根車
（１０）の外周に近接して気体の流れをガイドする円環
状ガイド部材（１４）がその中心を上記羽根車（１０）
の回転軸心に対応せしめて配置されている。そして、上
記ハウジング（１１）の吸込通路（１ｌ　ｂ＞から主流
路（１２）内に吸い込まれた気体を吐出通路（１１ｃ）
より吐出する間に上記ガイド部材（１４）周りに適数回
螺旋運動せしめるとともに、その回数だけ上記羽根車（
１０）を横断せしめてその都度羽根車（１０）から運動
エネルギを受は取るようにした２段のポンプ段からなる
渦流形圧縮ポンプ（１５）が構成されている。なお、上
記ケーシング（１）両側壁の各ハウジング（１１）に対
応する部位には、該各ハウジング（１１）の上記中空部
（１３）、（１３）に各々連通する上下２本の冷却流体
供。

給田筒部材（１６ａ）、（１６ａ）が半径方向外側に突
設されている一方、該両筒部材（１６ａ）。

（１６ａ）の反対側には冷却流体環流用筒部材（１６ｂ
）、（１６ｂ）が突設されていて、各供給用筒部材（１
６ａ）からそれぞれ導入された冷却流体を上記各中空部
（１３）を循環ゼしめた後、各環流用筒部材（１６ｂ）
にり外部に排出して上記各供給用筒部材（１６ａ）に環
流するようになされている。

次に、このように構成された本実施例に係る複合真空ポ
ンプの作動について説明する。

まず、駆動用モータ（４）が始動すると、ねじ溝形圧縮
ポンプ（９）および渦流形圧縮ポンプ（１５）が共に起
動し、真空室の気体が吸込口（２）からケーシング（１
）内に吸い込まれる。

この吸い込まれた気体は、上記ねじ溝形圧縮ポンプ（９
）のロータ（７）の回転動作により、外側ステータ部（
８ａ）のねじ溝（１７ａ＞と、上記ロータ（７）のディ
スク部（７ｃ）の各開口部（１８）から内側ステータ部
（８ｂ）の外側および内側ねじ溝（’ｌ　７ｂ）、（１
７ｃ）とにそれぞれ同時に導入され、該各ねじ溝（１７
ａ）〜（１７Ｇ）を下方に向かって螺旋運動する。そし
て、上記外側ステータ部（８ａ）のねじ溝（１７ａ）お
よび内側ステータ部（８ｂ）の外側ねじ溝（１７ｂ）の
気体は、共に内側ステータ部（８ｂ）の各下端開口部（
１９）より、かつ内側ステータ部（８ｂ）の内側ねし溝
（１７Ｇ＞の気体は内１５１１ステータ部（８ｂ）内側
下端より、渦流形圧縮ポンプ（１５）の上側のハウジン
グ（１１〉の吸込通路（１ｌ　ｂ）から上部主流路（１
２）内にそれぞれ導入される。

次に、上記上部主流路（１２）内に導入された気体は、
上下の中空部（１３）、（’１３）内を循環する冷却流
体によって冷却されつつ上部主流路（１２）を循環し、
吐出通路（１１ｃ）より下側のハウジング（１１）の吸
込通路（１１ｂ＞に排出され、上記と同様に下部主流路
（１２）を循環して吐出通路（１１ｃ）よりケーシング
（１）の下部に排出された後、該ケーシング（１）の吐
出口（３）より大気中に排出される。

このときの到達真空度と排気量との関係を、円筒状ロー
タの外周面にねじ溝を形成した従来の立形式ねじ渦形圧
縮ポンプと本実施例と同様に構成された渦流形圧縮ポン
プとを併用した比較例と共に第４図に示す。このデータ
によると、実線にて示す本実施例の方が破線にて示す比
較例よりも同一排気量で真空度が高くなっていることが
判る。

このように本実施例では、吸込口（２）を介してねじ溝
形圧縮ポンプ（９）内に導入された真空室内の気体は、
外側ステータ部（８ａ）のねじ満（１７ａ）、内側ステ
ータ部（８ｂ）の外側および内側ねじ溝（１７ｂ）、（
１７ｃ）に同時に旋回移送されつつ圧縮されることから
、その配置スペースを可及的に少なくし得、これにＪ：
り装置の小形化を図ることができる。

さらには、上）ホの如くすることにより、吸込口（２）
から吸い込まれた真空室内の気体の吸込抵抗を低く抑え
た状態でその吸込量を大幅に増大せしめ得、これにより
短時間に効率良く所定の圧力まで減圧せしめかつ一定の
吸込圧ツノの状態において気体の高排気速度化を達成す
ることができる。

また、上記実施例では、渦流形圧縮ポンプ（１５）にお
ける各ハウジング（１１）の主流路（１２）には、ガイ
ド部材（１４）が配＠されていることから、各主流路（
１２）に導入された気体は、上記各ガイド部材（１４）
にガイドされてその周りをスムーズに適数回螺旋運動し
、その回数だけ上記羽根車（１０）を効率良く横断して
その都度羽根車（１０）から運動エネルギを受は取り、
これにより上記渦流形圧縮ポンプ（１５）内における気
体の流れがスムーズになされてその圧縮比を一段と高め
ることができる。

なお、上記実施例では、ねじ溝形圧縮ポンプ（９）のロ
ータ（７）を外側および内側円筒部（７ａ）、（７ｂ）
の２段に、かつステータ（８）を外側および内側ステー
タ部（８ａ）、（８ｂ）の２段にそれぞれ構成したが、
これに限らず、例えば各々３段以上でおってもかまわな
いことはいうまでもない。

また、上記実施例では、ステータ（８）の外側および内
側ステータ部（８ａ）、（８ｂ）にとじ溝（１７ａ）〜
（１７ｃ）を形成したが、これに限らず、例えばロータ
（７）の外側および内側円筒部（７ａ）、（７ｂ）にね
じ溝を形成覆ることも採用可能である。

さらに、上記実施例でｔｊｌ、ねじ溝形圧縮ポンプ（９
）と渦流形圧縮ポンプ（１５）とを組み合わせた場合に
ついて示したが、これに限らず、例えば吸込口（２）側
に配置されたポンプがねじ溝形圧縮ポンプ（９）であれ
ばその他のポンプは例えば遠心形圧縮ポンプ等であって
もよい。また、上記実施例における両圧縮ポンプ（９）
、（１５）の間に例えば遠心形圧縮ポンプを配置するこ
とも勿論採用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ケーシング（１
）内の吸込口（２）側に配置されたねじ溝形圧縮ポンプ
（６）のねじ溝（１７ａ）〜（１７Ｇ＞を半径方向に並
列に配置し、しかも吸込口（２）を介して吸い込まれた
真空室内等の気体を上記各ねじ溝（１７ａ）〜（’１７
Ｇ）に同時に導入するようにしたので、その配置スペー
スを可及的に少なくし得、これにより装置の小形化を図
ることができる。

ざらには、上述の如くすることにより、吸込口（２〉か
ら吸い込まれた真空室内笠の気体の吸込抵抗を低く抑え
た状態でその吸込量を大幅に増大せしめ得、これにより
短時間に効率良く所定の圧力まで減圧せしめかつ一定の
吸込圧力の状態において気体の高排気速度化を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る複合真空ポンプを示す縦断正面図
、第２図は第１図の■−■線における断面図、第３図は
ハウジング部分を第１図とは別の角度から見て示す縦断
側面図、第４図は本実施例および比較例にあける到達真
空度と排気量との関係を示すデータである。 （１）・・・ケーシング、（２）・・・吸込口、（３）
・・・吐出口、（７）・・・ロータ、（７ａ）・・・外
側円筒部、（７ｂ）・・・内側円筒部、（７ｃ）・・・
ディスク部、（８）・・・ステータ、（８ａ）・・・外
側ステータ部、（８ｂ）・・・内側ステータ部、くっ）
・・・ねじ溝形圧縮ポンプ、（１７ａ）〜（１７ｃ）・
・・ねじ溝、（１８）、（１９）・・・開口部。 特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸込口（２）と吐出口（３）とが設けられたケー
   シング（１）内の上記吸込口（２）側にねじ溝形圧縮ポ
   ンプ（９）を配置した複合真空ポンプであって、上記ね
   じ溝形圧縮ポンプ（９）は、複数の内外円筒部（７ａ）
   、（７ｂ）を有するロータ（７）と、該ロータ（７）の
   上記内外円筒部（７ａ）、（７ｂ）と相対的に嵌合する
   複数の内外ステータ部（８ａ）、（８ｂ）を有するステ
   ータ（８）とを備えてなり、かつ上記ロータ（７）の内
   外円筒部（７ａ）、（７ｂ）および内外ステータ部（８
   ａ）、（８ｂ）のいずれか一方には、他方の内外周面に
   近接したねじ溝（１７ａ）〜（１７ｃ）が形成され、さ
   らに、上記ロータ（７）のディスク部（７ｃ）には、上
   記ステータ（８）の内側ステータ部（８ｂ）先端に対応
   するよう開口部（１８）が形成されている一方、ステー
   タ（８）には、ロータ（７）の外側円筒部（７ａ）先端
   に対応するよう開口部（１９）が形成されていることを
   特徴とする複合真空ポンプ。