JPH037039B2 - - Google Patents

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JPH037039B2
JPH037039B2 JP60088624A JP8862485A JPH037039B2 JP H037039 B2 JPH037039 B2 JP H037039B2 JP 60088624 A JP60088624 A JP 60088624A JP 8862485 A JP8862485 A JP 8862485A JP H037039 B2 JPH037039 B2 JP H037039B2
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Japan
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pump stage
compression pump
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impeller
centrifugal
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Masahiro Mase
Yoshitsugu Tsutsumi
Minoru Tanyama
Makoto Terajima
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage 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
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168—Pumps specially adapted to produce a vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

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
いて、この真空ポンプはX−X線を中心として左
右対称となつているので、右半部側について説明
する。1は吸気口1Aおよび排気口1B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1A側から排気口
1B側に亘つ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取付けた羽根車5Aとを交互に組合せて
構成されている。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
壁に設けた空気入口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、大気圧から高真空の領域まで
一台のポンプにより排気可能であり、かつポンプ
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
は遠心圧縮ポンプ段とこの遠心圧縮ポンプ段の下
流側に設けられた円周流圧縮ポンプ段とを有し、
前記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。
〔作用〕
上記特徴を有する真空ポンプとすることによ
り、ポンプ運転初期の過渡状態においては、前記
遠心圧縮ポンプ段を遠心圧縮機として働かせるこ
とができる。すなわち、ポンプ運転初期の粘性流
に対しては複数個の後退羽根を有するオープン形
羽根車により遠心圧縮することができ、大きな排
気速度を得ることができる。
次に、真空ポンプの吸込側の真空度が次第に高
くなり定常状態になつていくと、真空ポンプの吸
込側は分子流となるが、本発明の真空ポンプで
は、上記遠心圧縮ポンプ段が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、
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ー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
つて分子流を一定の方向に圧縮することができ
る。この結果、前記遠心圧縮ポンプ段の下流側に
設けられた円周流圧縮ポンプ段には、定常状態に
おいては遠心圧縮ポンプ段からの体積流量が非常
に少なくなり、締切状態に近い状態で運転される
が、円周流圧縮ポンプ段は締切状態で高い圧縮比
が得られるから、前記遠心圧縮ポンプ段と円周流
圧縮ポンプ段を組合せた本発明の真空ポンプによ
つて非常に低い到達圧力を得ることができる。
このように本発明によれば、前記構成を有する
遠心圧縮ポンプ段とその下流側に設けた円周流圧
縮ポンプ段との組合せにより、起動時の過渡状態
において大きな排気速度が得られると共に、大気
圧から高真空の領域まで一台のポンプにより排気
可能となる。
〔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11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1
1B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15により駆動されるようになつて
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
られたオープン形羽根車13Aと、第2図、第4
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14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1
4A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14B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溝19の終端部に孔
19Aを穿つて通風路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13Bの間の羽根1
7にはさまれて形成される流路は、流れを外径側
から内径側に案内するリターンチヤンネルとして
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
大きくなつて、円周流圧縮ポンプ段の入口の圧力
が十分に低くなつた定常状態、すなわちこの圧力
が数Torr以下になつ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
段の吸気口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16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1
3B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するジ
ーグバーン分子ポンプとして働く。また複数個の
羽根17を設けた固定円板13Bは、ら旋溝を加
工した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、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1
4の段数、及びポンプ回転数は、定常運転状態に
おいて、両段の境の圧力が粘性流と中間流の切替
わり点すなわち数Torr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10-3〜10-4Torrに達す
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、上流側に設けた遠心圧縮ポン
プ段が、ポンプ運転初期の過渡状態においては遠
心圧縮機として働くので、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。この結果、遠
心圧縮ポンプ段の下流に設けた円周流圧縮ポンプ
段への体積流量が非常に少なくなり、円周流圧縮
ポンプ段では高い圧縮比を得ることができ、した
がつて十分低い到達圧力を得ることができる。
このように本発明によれば、前記構成を有する
遠心圧縮ポンプ段とその下流側に設けた円周流圧
縮ポンプ段との組合せにより、大気圧から高真空
の領域まで一台のポンプで排気可能であり、かつ
ポンプ運転初期の過渡状態においては大きな排気
速度を得ることのできる真空ポンプが得られると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図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−
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−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、11A……吸気口、11
B……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、13
B……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した真空ポンプにおい
    て、前記ポンプ段は遠心圧縮ポンプ段とこの遠心
    圧縮ポンプ段の下流側に設けられた円周流圧縮ポ
    ンプ段とを有し、前記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 特許請求の範囲第1項において、前記遠心圧
    縮ポンプ段は多段に設けられ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1項または第2項におい
    て、前記円周流圧縮ポンプ段は回転軸に取付けら
    れ、かつ外周面に複数個の羽根を放射状に設けた
    羽根車と、この羽根車の羽根を備える面と対向す
    る面に溝を有する固定円板と、前記溝を連通する
    通風路とを備えていることを特徴とする真空ポン
    プ。 4 特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに
    おいて、前記遠心圧縮ポンプ段のオープン形羽根
    車の径を、円周流圧縮ポンプ段の羽根車径よりも
    大きく構成したことを特徴とする真空ポンプ。 5 特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかに
    おいて、前記円周流圧縮ポンプ段を多段に構成
    し、この円周流圧縮ポンプ段の入口側段の回転体
    の径を、出口側段の回転体のそれよりも大きく構
    成したことを特徴とする真空ポンプ。
JP60088624A 1985-04-26 1985-04-26 真空ポンプ Granted JPS61247893A (ja)

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