JPH01277698A - 複合型真空ポンプ - 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） この発明は複合型真空ポンプに関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 通常のターボ分子ポンプで得られる排気性能を、さらに
高い吸入圧までのばして十分な圧縮比を得るために、ね
じ溝真空ポンプとターボ分子ポンプとを複合化すること
が考えられる。一般的に、この種の複合真空ポンプにお
いては、モータ等の駆動源によって回転駆動される単一
のシャフトに、吸気口側から順に、ターボ翼とねじ溝ロ
ータとを取着する構造が採用されるものと予想される。

しかしながらこの種の構造を採用した場合には、次のよ
うな欠点の生ずることが考えられる。

まず第１には、駆動源として大出力のものを使用せざる
を得す、またそのため消費電力が多くなってしまうとい
うことである。すなわち、排気開始初期の段階では、ね
じ溝ロータのみならずターボ翼も回転駆動されることに
なる訳であるが、駆動源としては、この際の流体の粘性
抵抗に打勝つだけの大きな出力を有するものが要求され
るためである。

また上記構造の複合真空モータでは、両ロータを直結し
た構成であるために、その態様においてしか使用し得な
いという制約があり、また故障等によるシャフト停止時
に、排気室が直ちに大気開放されてしまうという不具合
の生ずることも予想される。

この発明は上記欠点を解決するためになされたものであ
って、その目的は、使用態様を比較的自由に選択可能で
あると共に、故障時の排気室内の真空維持性徒に優れ、
しかも小出力の駆動源が使用可能であるために消費電力
を低く抑えることが可能な複合型真空ポンプを提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の複合型真空ポンプでは、駆動源と、こ
の駆動源にて駆動されるロータとを本体ケーシング内に
配置すると共に、本体ケーシングに吸気口と排気口とを
設け、上記ロータの回転により吸気口から排気口へと排
気可能に構成して成る第１真空ポンプにおいては、上記
本体ケーシングに排気口に連通ずる第１取付部を設ける
一方、駆動源と、この駆動源にて駆動されるロータとを
本体ケーシング内に配置すると共に、本体ケーシングに
吸気口と排気口とを設け、上記ロータの回転により吸気
口から排気口へと排気可能に構成して成る第２真空ポン
プにおいては、上記本体ケーシングに吸気口に連通ずる
第２取付部を設け、上記第１真空ポンプの第１Ｎ付部に
対して、上記第２真空ポンプの第２取付部を着脱自在に
構成しである。

（作用） 上記構成の複合型真空ポンプでは、第１真空ポンプと第
２真空ポンプとの着脱が自在であり、任意の状態の使用
態様が選択可能である。

また同時使用時において、いずれか一方の真空ポンプが
故障しても、他方の真空ポンプが作動している場合が多
いため、排気室が直ちに大気開放されるようなことはほ
とんど生じない。

しかも真空排気開始後の初期の段階においては、まず第
２真空ポンプを作動させ、所定の背圧を得てから第１真
空ポンプを作動させれば良い訳であるから、従来のよう
に両者を同時駆動する場合に比較して駆動源も小出力の
ものでよい。そのため使用電力を低減し得ることにもな
る。

（実施例） 次にこの発明の複合型真空ポンプの具体的な実施例につ
いて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は第１真空ポンプとしてのターボ分
子ポンプ、２１は第２真空ポンプとしてのねし溝真空ポ
ンプをそれぞれ示している。

上記ターボ分子ポンプ１は、本体ケーシング２内に配置
したモータ３によってロータシャフト４を回転駆動し、
これによってターボ翼５を回転駆動し、吸気口６からの
吸気を排気ロアから排気する構造のものである。上記ロ
ータシャフト４は、その上下両部において磁気軸受８．
９によって径方向支持がなされており、下端部近傍に設
けた磁気軸受１０によって軸方向支持がなされている。

なお１１．１２．１３は、ロータシャフト４の最大変位
量を規制する安全用のころがり軸受である。

一方、上記ねじ溝真空ポンプ２１は、本体ケーシング２
２内に配置したモータ２３によってロータシャフト２４
を回転駆動し、これによってねし溝ロータ２５を回転駆
動し、吸気口２６からの吸気を排気口２７から排気する
構造のものである。

このロータシャフト２４は、その一端側が磁気軸受２８
によって径方向支持されており、その他端側は、磁性流
体を利用したピボット軸受２９によって径方向と軸方向
との支持がなされている。なお３０は安全用のころがり
軸受を示している。また上記本体ケーシング２２には、
上記吸気孔２６へと連通ずる気体導入孔４０が開閉可能
に穿設されているが、その機能については後述する。

そして上記ターボ分子ポンプ１の本体ケーシング２にお
ける排気ロアの近傍位置には、第１取付部としての取付
孔３０が、またねじ溝真空ポンプ２１の本体ケーシング
２２における吸気口２６の近傍位置には、第２取付部と
しての取付突部３１がそれぞれ形成されており、上記取
付突部３１を取付孔３０内に嵌脱させることによって、
ねじ溝真空ポンプ２１をターボ分子ポンプ１に対して着
脱自在に構成されている。なおねじ溝真空ポンプ２１を
ターボ分子ポンプ１に取着した場合、ターボ分子ポンプ
１の排気ロアが、ねじ溝真空ポンプ２１の吸気口２６に
連通ずることはもちろんである。

次に上記装置の作動状態について説明するが、ここでは
排気開始直後の段階において、上記ターボ分子ポンプ１
のモータ３を定トルク駆動する場合の作動状態について
説明する。まず排気室Ａ内の圧力が高い場合、ターボ分
子ポンプ１のターボ翼５に対する粘性抵抗が過大である
ため、ターボ分子ポンプ１は５作動せず、ねじ溝真空ポ
ンプ２１による排気が行われる。その後、排気室Ａ内の
圧力が次第に低下すると、ターボ分子ポンプ１のターボ
翼５に対する粘性抵抗が次第に低下し、ターボ翼５の回
転が始まり、排気量が次第に増加する（第２図における
ｌ　Ｔｏｒｒ以下の領域）。そして排気室Ａ内の圧力が
さらに低下して、ターボ分子ポンプ１の背圧、つまりね
じ溝真空ポンプ２１の吸気口２６の圧力がさらに低下す
ると（第２図における１０−　”Ｔｏｒｒ以下の領域）
、ターボ分子ポンプ１は所定の圧縮比で作動することに
なり、排気室Ａ内を所定の圧力状態に維持する定常運転
状態に移行することになる。

一方、定常運転状態においては、次のような運転制御を
行うことが可能である。まず第１には、ねじ溝真空ポン
プ２１を所定の能力、例えば最大能力で駆動することに
よってターボ分子ポンプ１の背圧を一定に維持し、この
状態でのターボ分子ポンプ１側の負荷（例えば、トルク
、駆動電流、すべり周波数、回転数等）を検出すること
によって排気室Ａ内の圧力や排気流量の把握を行うとい
う運転制御であり、このような制御を行う場合には、真
空計や流量計を不要にし得るという利点が生ずることに
なる。また第２には、ターボ分子ポンプ１の回転数やト
ルクを外部信号によって制御し、これにより排気流量の
制御を行うという運転制御であり、このような運転制御
を行えば、例えば半導体製造ラインにおいては流量制御
用可変コンダクタンスバルブが不要になるという利点が
生ずる。

ところで上記第１図に示した実施例では、ねじ溝真空ポ
ンプ２１側に気体導入孔４０を形成しであるが、これは
次のような機能を有するものである。すなわち、ヘリウ
ム、水素等の軽いガスの排気を行う場合、上記両ポンプ
１．２１では充分な圧縮比が得られないため（第３図破
線Ａ部）、上記両ポンプ１．２１が有効に作動し得なく
なることから、上記気体導入孔４０から微量の重いガス
を導入し、これによりねし溝真空ポンプ２１での圧縮比
を大きくすることによってターボ分子ポンプ１！７）背
圧を確保しく第３図実線Ｂ部）、ターボ分子ポンプ１に
おける圧縮比を大きくシ（第３図破線Ｃ部）、軽いガス
の場合であっても充分な排気流量を確保しようとするも
のである。

上記した構成の複合真空ポンプにおいては、従来例に比
較して次のような利点が生ずることになる。

それは、ターボ分子ポンプ１に対してねし溝真空ポンプ
２１が着脱自在であるために、両者を組合せて使用する
ことも可能であるし、またいずれか一方を単独でも使用
することが可能であることから、使用態様を種々選択で
き、便利であるということである。

また上記両ポンプ１．２１を組合せて使用する場合には
、コンパクトな構成でもって極めて高い圧縮比が得られ
るという利点がある。しかも、いずれか一方のポンプ１
．２１が故障をしても、他方のポンプ１．２１は作動し
ているために、排気室Ａが直ちに大気開放されるという
不具合が解消でき、これにより従来使用していた保護用
ゲートバルブを不要にし得るという利点が生ずる。

さらに従来のように単一の駆動源にてターボ翼とねじ溝
ロータとの両者を駆動する方式では、排気開始初期の段
階において、ター・ポ翼を、粘性抵抗に抗して回転させ
る必要のあることから、それに見合うだけの大出力の駆
動源を使用する必要があり、またそれに伴って消費電力
も多くなるという欠点があるが、上記実施例のように各
ポンプ１．２１にそれぞれ独立の駆動源３．２３を設け
た構成では、ターボ分子ポンプ１の背圧が所定圧力に達
するまではねじ溝真空ポンプ２１の単独運転による大容
量排気を行い、それ以後は両者による高圧縮比運転を行
うことが可能となるので、各駆動源３．２３は上記各運
転に応じた小出力のものを使用し得ることになり、その
ため消費電力を低減することが可能となる。しかも上記
実施例のように、ターボ分子ポンプ１のモータ３を定ト
ルク制御しておけば、その吸気口６例の圧力が所定値以
下になったときに、すなわち流体からターボ翼５に作用
する粘性抵抗が駆動トルク以下になったときに自動的に
ターボ分子ポンプ１の作動が開始されることになり、そ
のため該ポンプ１の起動タイミングを設定するための特
別な対策が不要になるというメリットがある。

なお上記実施例では、第１真空ポンプとしてターボ分子
ポンプ１を、また第２真空ポンプとしてねし溝真空ポン
プ２１を使用しているが、例えば第２真空ポンプとして
ねじ溝型ではなく、短翼形状のものを使用する等、種々
変更して実施することが可能である。

（発明の効果） この発明の複合型真空ポンプは上記のように構成された
ものであり、したがってこの発明の複合型真空ポンプに
おいては、使用態様を比較的自由に選択可能であると共
に、故障時の排気室内の真空維持性能に優れ、しかも小
出力の駆動源が使用可能であるために消費電力を低く抑
えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の複合型真空ポンプの一実施例を示す
縦断面図、第２図は上記装置の吸気口圧力と流量との関
係を示すグラフ、第３図は上記装置の排気口圧力と圧縮
比との関係を示すグラフである。 ■・・・ターボ分子ポンプ（第１真空ポンプ）、２．２
２・・・ケーシング、３．２３・・・モータ、５・・・
ターボ翼、６．２６・・・吸気口、７．２７・・・排気
口、２１・・・ねじ溝真空ポンプ（第２真空ポンプ）、
２５・・・ねじ溝ロータ。 特許出願人　　　　日本フェロ−フルイデイクス株式会
社 」 第３図 排気口圧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動源と、この駆動源にて駆動されるロータとを本
   体ケーシング内に配置すると共に、本体ケーシングに吸
   気口と排気口とを設け、上記ロータの回転により吸気口
   から排気口へと排気可能に構成して成る第１真空ポンプ
   においては、上記本体ケーシングに排気口に連通する第
   １取付部を設ける一方、駆動源と、この駆動源にて駆動
   されるロータとを本体ケーシング内に配置すると共に、
   本体ケーシングに吸気口と排気口とを設け、上記ロータ
   の回転により吸気口から排気口へと排気可能に構成して
   成る第２真空ポンプにおいては、上記本体ケーシングに
   吸気口に連通する第２取付部を設け、上記第１真空ポン
   プの第１取付部に対して、上記第２真空ポンプの第２取
   付部を着脱自在に構成して成る複合型真空ポンプ。 ２、上記第１真空ポンプの駆動源が、上記ロータを定ト
   ルク駆動することを特徴とする第１請求項記載の複合型
   真空ポンプ。 ３、上記第２真空ポンプの駆動源が所定速度にて駆動さ
   れているときに、上記第１ポンプの負荷を検出する手段
   を設けていることを特徴とする第１請求項記載の複合型
   真空ポンプ。 ４、上記第２真空ポンプにおいては、吸気口に連通する
   気体導入孔を設けていることを特徴とする第１請求項記
   載の複合型真空ポンプ。