JP2022541763A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

１台の粗引き真空ポンプ（２）と、ポンプ搬送されるガスの流れ（Ｇ）の方向において前記粗引き真空ポンプ（２）に直列にその上流に接続された１台のルーツ真空ポンプ（３）とを備えたポンプユニット（１）であって、前記ルーツ真空ポンプ（３）は、その複数のロータ（１０）が該ルーツ真空ポンプ（３）の１つのモータ（Ｍ２）によって同時に回転駆動されるように構成された３段のポンプ段（Ｂ１－Ｂ３）を有しており、前記ポンプ搬送されるガスの流れ（Ｇ）の方向における、前記粗引き真空ポンプ（２）の最終ポンプ段（Ｔ３）によって生成される流量に対する、前記粗引き真空ポンプ（２）の第１ポンプ段（Ｔ１）によって生成される流量の比は、４以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、粗引き真空ポンプとこの粗引き真空ポンプの上流に直列に配置されたルーツ真空ポンプとを備える、ポンプユニットに関する。

この粗引き真空ポンプは、複数のポンプ段が直列に配置されており、ポンプ搬送されるガスがその吸込側と排気側の間を流れる。既知の粗引き真空ポンプには、２つまたは３つの回転ローブを備えたルーツ型ポンプ、または２つの爪を備えた爪型ポンプがある。

粗引き真空ポンプは、同じプロファイルの２個のロータを有し、これらが１つのステータ内で反対方向に回転する。真空ポンプの回転中、ポンプ搬送されるガスは、ロータとステータによって形成される自由空間内に閉じ込められ、これらのロータによって次段のポンプ段に駆動され、順次、真空ポンプの排気側に送られる。
この真空ポンプは、ロータとステータの間に機械的接触がなく動作するため、ポンプ段でオイルを使用する必要がない。

この粗引き真空ポンプの上流には、ポンプ効率、特にガスの流量を増やすために、ルーツブロワーとしても知られる１台のルーツ真空ポンプが直列に取り付けられている。このルーツ真空ポンプによって生成されるガスの流量は、粗引き真空ポンプによって生成されるガスの流量の約２０倍にもなる。このルーツ真空ポンプは、通常１段または２段のポンプ段と、通常、粗引き真空ポンプのモータの回転数よりも高い回転数で２個のロータを回転させる１つのモータとを備えている。

この粗引き真空ポンプは、通常、前記ポンプユニットの中で最初に故障する構成要素である。また、この粗引き真空ポンプは、最も高価な構成要素でもある。実際、この粗引き真空ポンプは、ルーツ真空ポンプを適切にリリーフするように、極低圧の到達真空度（ポンプ流がない場合）と、十分なポンピングの速度を保証する最高の圧縮比とを提供するために、多くの応力、特に熱的応力および機械的応力にさらされる。

この高い圧縮比を保証するために、粗引き真空ポンプにはかなりの数のポンプ段があり、殆どの場合、５段～７段もある。
これらのポンプは、また、ロータとステータの間の制御された動作クリアランスを保証するように設計する必要もある。

さらに、粗引き真空ポンプによってポンプ搬送されるガスの圧力は、ルーツ真空ポンプにおけるガスの圧力よりも高いため、この粗引き真空ポンプ、特にその最終ポンプ段では、腐食性攻撃のリスクが高くなる。

また、エネルギーを節約するために真空ポンプの回転数を最適化することも、困難である。実際には、真空ポンプの消費電力を削減するために、到達真空度フェーズとも呼ばれる待機フェーズの回転数を下げることが知られている。ただし、この粗引き真空ポンプでは、その複数のロータが同じ１つのモータで駆動されるため、全てのポンプ段の回転数を同時に変更することしかできない。したがって、この粗引き真空ポンプの回転数を過度に下げると、ポンプ性能が大幅に低下し、効率が制限されてしまう可能性がある。

本発明の目的の１つは、従来技術の上記欠点の１つを少なくとも部分的に克服することのできる、改良されたポンプユニットを提供することである。

上記目的のために、本発明は、１台の粗引き真空ポンプと、ポンプ搬送されるガスの流れの方向においてこの粗引き真空ポンプに直列にその上流に接続された１台のルーツ真空ポンプとを備えた１つのポンプユニットであって、
－ 前記ルーツ真空ポンプは、その複数のロータが該ルーツ真空ポンプの１つのモータによって同時に回転駆動されるように構成された３段のポンプ段を有しており、
－ 前記ポンプ搬送されるガスの流れの方向における、前記粗引き真空ポンプの最終ポンプ段によって生成される流量に対する、前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段によって生成される流量の比は、４以下であることを特徴とする。

前記流量の比は、例えば、３以下であり、例えば２である。

３段のポンプ段を備えた１台のルーツ真空ポンプを使用すると、従来技術における粗引き真空ポンプの１つのポンプ段が前記ルーツ真空ポンプに「移動」する。前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段が、前記ルーツ真空ポンプの最終ポンプ段となる。実際、前記ポンプ段は、前記ルーツ真空ポンプのモータによって駆動されるため、著しく高速で回転することができる。

この１つのポンプ段の移動は、前記粗引き真空ポンプの圧縮比を大幅に小さくするのに役立ち、その結果、この粗引き真空ポンプに加わる応力は、部分的に前記ルーツ真空ポンプに移動する。これにより、前記粗引き真空ポンプのメンテナンス間隔を長くすることができる。前記ルーツ真空ポンプは低圧で作動するため、その応力はそれほど重要な事項ではない。

特に、圧縮比が小さくなることにより、軸にかかる曲げ応力を低減できる。これにより、粗引き真空ポンプの２個のロータを支える２本の軸の軸中心間距離を短くすることができ、この粗引き真空ポンプのサイズを小さくすることができる。このような小型の粗引き真空ポンプは、必要な材料が少なくて済むため、コストを削減できる。また、ニッケルメッキなどの表面処理のコスト、および輸送コスト、特に航空貨物のコストが削減される。

また、これにより、特に前記粗引き真空ポンプの可動部分に堆積しやすい物質をポンプ圧送するときに、停止した前記粗引き真空ポンプを再始動するための高いプライミングトルクを提供することができる。

前記粗引き真空ポンプの圧縮比が小さくなるため、より低出力のモータの使用が可能になる。

前記粗引き真空ポンプの圧縮比が小さくなることにより、熱的応力および機械的応力を低減できることは、前記粗引き真空ポンプの信頼性を高めるのにも役立つ。これにより、粗引き真空ポンプの回転数を上げることが可能になる。例えば、前記粗引き真空ポンプがより多くの流量のガスを吸入できるようにしたり、ポンプ段の寸法を小さくして前記粗引き真空ポンプのサイズを小さくしたりすることもできる。

このような圧縮比の小さい前記粗引き真空ポンプは、粗引き真空ポンプの分野においては標準ではない。この粗引き真空ポンプは、本発明のポンプユニットに固有なものであり、従来の粗引き真空ポンプとして単独で作動することはできないが、本発明では、特に、３段のポンプ段を備えたルーツ真空ポンプの下流で作動するように構成されている。

前記ポンプユニットは、個別にまたは組み合わせて、以下に説明する１つまたは複数の機能を保有することもできる。

前記粗引き真空ポンプは、例えば、少なくとも３段のポンプ段、例えば、３～５段、または３段または４段のポンプ段を有し、前記粗引き真空ポンプの複数のロータは、前記粗引き真空ポンプの１つのモータによって同時に回転駆動されるように構成されている。

前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段によって生成される流量は、例えば、５００ｍ^３／ｈ以下、例えば、２００ｍ^３／ｈ～３００ｍ^３／ｈの範囲である。

前記ルーツ真空ポンプの第１ポンプ段によって生成される流量は、例えば、前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段によって生成される流量よりも１０倍、または２０倍大きい。

本発明の１つの例示的な実施形態によれば、前記ルーツ真空ポンプの第１ポンプ段によって生成される流量は、例えば、５０００ｍ^３／ｈより大きく、例えば、６０００ｍ^３／ｈである。

１つの例示的な実施形態によれば、前記ルーツ真空ポンプの第１ポンプ段によって生成される流量は、例えば、２１００ｍ^３／ｈ～３５００ｍ^３／ｈの範囲である。前記ルーツ真空ポンプの第２ポンプ段によって生成される流量は、例えば４４７ｍ^３／ｈ～７４４ｍ^３／ｈの範囲である。前記ルーツ真空ポンプの第３（最終）ポンプ段によって生成される流量は、例えば２９８ｍ^３／ｈ～４９６ｍ^３／ｈの範囲である。

前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段で生成される流量は、例えば２４８ｍ^３／ｈ～２９８ｍ^３／ｈの範囲である。前記粗引き真空ポンプの第２ポンプ段によって生成される流量は、例えば１２４ｍ^３／ｈ～１４９ｍ^３／ｈの範囲である。前記粗引き真空ポンプの第３ポンプ段によって生成される流量は、例えば１２４ｍ^３／ｈ～１４９ｍ^３／ｈの範囲である。

本発明の１つの例示的な実施形態によれば、前記ポンプユニットは、前記ルーツ真空ポンプと前記粗引き真空ポンプとをその上に担持する１つのフレームを備え、さらに、前記粗引き真空ポンプは、前記ルーツ真空ポンプの上に配置されている。前記ルーツ真空ポンプを前記粗引き真空ポンプの下側の空間に配置することにより、前記ポンプユニットの重心が下がり、特に安定性が向上する。

本発明の別の１つの例示的な実施形態によれば、前記ポンプユニット１は前記ルーツ真空ポンプと前記粗引き真空ポンプとを互いに重ねてその上に担持する１つのフレームを備え、前記ルーツ真空ポンプは、前記粗引き真空ポンプの上に配置されている。

前記粗引き真空ポンプの前記モータの回転数は可変であり、例えば１００Ｈｚを超える高回転数、および／または、例えば５０Ｈｚ未満の低回転数、あるいは、前記高回転数と前記低回転数の間の公称回転数を生成するように構成することができる。
実際、前記粗引き真空ポンプの回転数をさらに大幅に下げることで、特に到達真空度の待機フェーズ中に、前記３段のルーツ真空ポンプの高い圧縮比によって保証されているポンプ性能を失うリスク無しに、エネルギーを節約できる。したがって、前記粗引き真空ポンプが広範囲の回転数で動作でき、最初に高回転数で多量のガス流を吸入し、次に、零回転または低回転数での無視できる少流量により電力消費を削減する。

本発明の１つの例示的な実施形態によれば、前記ポンプユニットは、前記ルーツ真空ポンプの排気側を前記粗引き真空ポンプの排気側と連絡させるバイパス通路を有しており、このバイパス通路には、前記ルーツ真空ポンプの吸込側の圧力が所定の圧力閾値を超えたときに開くように構成された弁装置が取り付けられている。

前記圧力閾値は、例えば４００ミリバール～６００ミリバール、例えば５００ミリバールである。
前記弁装置は、例えば、逆止弁である。

したがって、前記バイパス通路は、例えば５００ミリバールを超える圧力で高圧ガスをポンピングするときに、前記粗引き真空ポンプからのバイパス経路を提供する。これは、前記ルーツ真空ポンプに第３ポンプ段が存在することで可能になる。この低流量の第３ポンプ段により、前記ルーツ真空ポンプは故障することなく単独でより長く動作することができる。このようなポンプユニットは、高圧の前記粗引きポンプをバイパスすることにより、高圧でのポンピングの速度を上げて、電力消費量を削減し圧力降下に必要な時間を削減するのに役立つ。この実施形態は、特に、基板のロードロック装置における周期的なポンピングに適用される。

また、粗引き真空ポンプにかかる熱的応力および機械的応力を低減することにより、この粗引き真空ポンプのポンプ段のステータを、少なくとも部分的に、そのロータを担持する軸を通過する組み立て面上に組み立てられる、２個のハーフシェルにより形成することができる。
このようなポンプは、組み立て速度が速く、ステータのさまざまな要素がずれてしまうリスクが軽減される。前記粗引き真空ポンプの組立時間を短縮することで、そのコストも削減できる。

本発明の他の利点および特徴は、以下の、本発明の特定の実施形態の説明、および添付の図面に含まれているが、これらに限定されるものではない。

本発明の第１の実施形態による１つのポンプユニットの、概略図である。 動作に必要な要素のみを示した、１つの粗引き真空ポンプの例示的な実施形態を示す概略図である。 本発明のポンプユニットの第２の実施形態を示す、図１と同様の概略図である。 本発明のポンプユニットの第３の実施形態を示す、図１と同様の概略図である。

図面では、同じ要素には同じ参照番号を使用して示している。
以下の実施形態は例である。以下の説明は１つまたは複数の実施形態に言及しているが、これは、必ずしも各参照が同じ実施形態に言及していること、または特徴が１つの実施形態にのみ適用されることを意味するわけではない。異なる実施形態の個々の特徴を、組み合わせるかまたは交換することにより、他の実施形態を提供することもできる。

「生成される流量」とは、前記真空ポンプのロータとステータの間に形成される容積に、１秒あたりの回転数を掛けたものに対応する容量を意味する。
「到達真空度」とは、ポンプ搬送されるガス流が真空ポンプに注入されていないときに、ポンプ装置で得られる最低の圧力を意味する。

粗引き真空ポンプは、２個のロータを使用して、ポンプ搬送されるガスを吸気し、移送させ、大気圧で排気するように構成された容積式真空ポンプである。前記粗引き真空ポンプの２個のロータは、粗引き真空ポンプの１つのモータによって回転駆動される２本の軸で担持されている。前記ロータは、ルーツ型ロータ、爪型ロータ、またはスクリューロータとすることができる。

ルーツ真空ポンプ（ルーツブロワーとも呼ばれる）は、２個のルーツロータを使用して、ポンプ搬送されるガスを吸気、移送、排気するように構成された容積式真空ポンプである。前記ルーツ真空ポンプは、粗引き真空ポンプの上流に直列に接続されている。前記ルーツ真空ポンプの２個のロータは、前記ルーツ真空ポンプの１つのモータによって回転駆動される２本の軸で担持されている。

前記ルーツ真空ポンプは、前記粗引き真空ポンプに対して、主に、ポンプ容量が大きくポンプ段の寸法が大きく、クリアランス許容誤差が大きいという点で異なる。また前記ルーツ真空ポンプは、大気圧で排気されないという点でも異なり、かつ、粗引き真空ポンプと直列に、かつその上流で使用される必要がある。

「上流」とは、ポンプ搬送されるガスの流れの方向に関して、１つの要素が、他の要素の前に配置されることを意味する。逆に、「下流」とは、ポンプ搬送されるガスの流れの方向に関して、１つの要素が、他の要素の後に配置されることを意味し、上流に位置する要素は、下流に位置するより高い圧力の要素よりも、低い圧力にある。
「上」および「下」という用語は、床に配置されたポンプユニットの要素の配置を参照して理解されなければならない。

図１に、ポンプユニット１の第１の実施例を示す。
このポンプユニット１は、１台の粗引き真空ポンプ２と、１台のルーツ真空ポンプ３を備えている。
粗引き真空ポンプ２は、ポンプ搬送されるガスを大気圧で排気するように構成された多段真空ポンプである。
この粗引き真空ポンプ２は、少なくとも３段のポンプ段、例えば３～５段、または３段または４段のポンプ段Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（図１および図２では３段）を有し、これらのポンプ段は、粗引き真空ポンプ２の吸込側４と排気側５との間に直列に配置されており、そこを経てポンプ搬送されるガスが流れることができる。

各ポンプ段Ｔ１～Ｔ３は、粗引き真空ポンプ２のステータ６に設けられた圧縮室によって形成され、各圧縮室は、それぞれの入口およびそれぞれの出口を有する。連続しているポンプ段Ｔ１～Ｔ３は、前段のポンプ段の出口（または排気側）を次段のポンプ段の入口（または吸気側）に接続するそれぞれのポンプ段間チャネル７によって、互いに直列に接続されている（図２参照）。低圧段としても知られる第１ポンプ段Ｔ１の入口は、粗引き真空ポンプ２の吸込側４と連絡し、排気段としても知られる最終ポンプ段Ｔ３の出口は、粗引き真空ポンプ２の排気側５と連絡している。

また、粗引き真空ポンプ２は、ポンプ段Ｔ１～Ｔ３の内側に配置された２個のロータ１０を有する。これらのロータ１０の軸は、例えば、低圧段Ｔ１の側において、粗引き真空ポンプ２の１つのモータＭ１によって駆動される（図１参照）。ポンプ段Ｔ１～Ｔ３の２個のロータ１０は、粗引き真空ポンプ２の前記モータＭ１によって同時に回転駆動される。

図２に示されているロータ１０は、（「８の字」または「豆」形の断面の）ルーツロータである。当然のことながら、本発明は、「クロー」ポンプ、スパイラルポンプ、スクリューポンプ、またはその他の同様の原理の容積式真空ポンプなどの、他のタイプのドライ多段粗引き真空ポンプにも適用できる。

２個のロータ１０は、角度的にオフセットされ、各段Ｔ１～Ｔ３の圧縮室において反対方向に同期して回転するように駆動される。回転中、前記入口から吸気されたガスは、ロータ１０とステータ６によって形成された自由空間に閉じ込められ、次に、ロータ１０によって次段のポンプ段へと駆動される（ポンプ搬送されるガスの流れの方向は、図１および図２に矢印Ｇで示されている）。

粗引き真空ポンプ２は、動作時に、ロータ１０がステータ６と機械的に接触することなくこのステータ６の内側で回転するので、ポンプ段Ｔ１～Ｔ３においてオイルを使用する必要がなく、そのため、「ドライ」と呼ばれている。

ルーツ真空ポンプ３は、粗引き真空ポンプ２と直列に、かつ、ポンプ搬送されるガスの流れＧの方向においてこの粗引き真空ポンプの上流に接続されている。
ルーツ真空ポンプ３は、３段のポンプ段Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を有し（図１参照）、これらのポンプ段は、ルーツ真空ポンプ３の吸込側１１と排気側１２との間に直列に配置され、そこを経てポンプ搬送されるガスが流れることができる。

粗引き真空ポンプに関し、ルーツ真空ポンプ３の各ポンプ段Ｂ１～Ｂ３は、それぞれの入口およびそれぞれの出口を有する圧縮室によって形成されている。連続するポンプ段Ｂ１～Ｂ３は、前段のポンプ段の出口（または排気側）を次段の入口（または吸気側）に接続する、それぞれの段間チャネルによって互いに直列に接続されている。
低圧段としても知られている第１ポンプ段Ｂ１の入口は、ルーツ真空ポンプ３の吸込側１１と連絡しており、排気段としても知られている最終の第３ポンプ段Ｂ３の出口は、ルーツ真空ポンプ３の排気側１２と連絡しており、その結果、この出口は粗引き真空ポンプ２の吸込側４と連絡している。

また、ルーツ真空ポンプ３は、ポンプ段Ｂ１～Ｂ３の内部に配置された２個のロータ１０を有する。これらのロータ１０の各軸は、例えば、排気段Ｂ３の側で、ルーツ真空ポンプ３の１つのモータＭ２によって駆動される（図１参照）。ポンプ段Ｂ１～Ｂ３の２個のロータ１０は、ルーツ真空ポンプ３の１つのモータＭ２によって同時に回転駆動される。

ルーツ真空ポンプ３のロータ１０は、図２に粗引き真空ポンプ２のロータとして示されているのと同様な、ルーツロータ（「８の字」または「豆」形の断面）である。
このルーツ真空ポンプ３もまた、「ドライ」真空ポンプである。

この第１の例示的な実施形態では、ルーツ真空ポンプ３は、粗引き真空ポンプ２の上に配置されている。このルーツ真空ポンプは、例えば、粗引き真空ポンプ２も担持する、ポンプユニット１の１つのフレーム８によって担持されており、このフレーム８はまた、これら２台の真空ポンプ２、３を一緒に空間的に上下移動させ、および保管することを可能にするために、脚部８ａおよび／またはキャスター８ｂを有していても良い。

２台の真空ポンプ２、３のポンプ段Ｂ１～Ｂ３、Ｔ１～Ｔ３はこれらのポンプ段とともに減少する（または等しいままの）容積を生成する。すなわち、生成されポンプ搬送されるガスの容積は、第１ポンプ段Ｂ１の流量が最多であり、最終ポンプ段Ｔ３の流量が最少である。
粗引き真空ポンプ２の排気圧力は大気圧である。粗引き真空ポンプ２はまた、図１に示されているように、排気側５の最終ポンプ段Ｔ３の出口にサイレンサ９を備えていても良い。

さらに、粗引き真空ポンプ２の最終ポンプ段Ｔ３によって生成される流量に対する、ポンプ搬送されるガスの流れＧの方向における粗引き真空ポンプ２の第１ポンプ段Ｔ１によって生成される流量の比は、４以下、例えば３以下である。この比は、例えば２である。このような構成の粗引き真空ポンプ２は標準的なものではない。本発明の粗引き真空ポンプは、通常の粗引き真空ポンプとして単独で作動することはできず、本発明のポンプユニット１に固有のものである。本発明によれば、この粗引き真空ポンプは、特に、３段のポンプ段Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を備えたルーツ真空ポンプ３の下流で作動するように構成されている。

粗引き真空ポンプ２の第１ポンプ段Ｔ１によって生成される流量は、例えば、５００ｍ^３／ｈ以下、例えば、２００ｍ^３／ｈ～３００ｍ^３／ｈの範囲である。
ルーツ真空ポンプ３の第１ポンプ段Ｂ１によって生成される流量は、粗引き真空ポンプ２の第１ポンプ段Ｔ１によって生成される流量よりも、例えば、１０倍大きく、あるいは、２０倍も大きい。

本発明の例示的な実施形態によれば、ルーツ真空ポンプ３の第１ポンプ段Ｂ１によって生成される流量は、例えば、５０００ｍ^３／ｈより大きく、例えば、６０００ｍ^３／ｈである。

ポンプユニット１の多段化の実装の一例によれば、ルーツ真空ポンプ３において、このルーツ真空ポンプ３の第１ポンプ段Ｂ１によって生成される流量は、例えば、２１００ｍ^３／ｈ～３５００ｍ^３／ｈの範囲であり、ルーツ真空ポンプ３の第２ポンプ段Ｂ２によって生成される流量は、例えば、４４７ｍ^３／ｈ～７４４ｍ^３／ｈの範囲であり、ルーツ真空ポンプ３の第３（最終）ポンプ段Ｂ３によって生成される流量は、例えば、２９８ｍ^３／ｈ～４９６ｍ^３／ｈの範囲である。

粗引き真空ポンプ２において、この粗引き真空ポンプ２の第１ポンプ段Ｔ１によって生成される流量は、例えば、２４８ｍ^３／ｈ～２９８ｍ^３／ｈの範囲である。粗引き真空ポンプ２の第２ポンプ段Ｔ２によって生成される流量は、例えば、１２４ｍ^３／ｈ～１４９ｍ^３／ｈの範囲である。粗引き真空ポンプ２の第３ポンプ段Ｔ３によって生成される流量は、例えば、第２ポンプ段Ｔ２に等しく、例えば、１２４ｍ^３／ｈ～１４９ｍ^３／ｈの範囲である。
したがって、この実施例では、粗引き真空ポンプ２の最終ポンプ段Ｔ３によって生成される流量に対する、第１ポンプ段Ｔ１によって生成される流量の比は、２である。

本発明によれば、３段のポンプ段Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を備えたルーツ真空ポンプ３を使用して、従来の粗引き真空ポンプの１つのポンプ段を、ルーツ真空ポンプ３に「移動」させる。前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段は、前記ルーツ真空ポンプ３の最終ポンプ段となる。実際、前記粗引き真空ポンプの第１ポンプ段は、前記ルーツ真空ポンプ３のモータＭ２によって駆動される結果として、著しく高速回転することができる。

この１つのポンプ段の移動は、粗引き真空ポンプ２の圧縮比を大幅に小さくするのに役立ち、その結果、この粗引き真空ポンプ２にかかる応力は、その応力の一部がルーツ真空ポンプ３に移動する。これにより、粗引き真空ポンプ２のメンテナンスの間隔を長くすることができる。ルーツ真空ポンプ３はより低い圧力で作動するので、これらの応力はそれほど重要ではない。

特に、圧縮比が小さくなるため、軸にかかる曲げ応力を低減できる。これにより、２個のロータ１０を担持する２本の軸の軸中心間距離を短くすることができ、これは、粗引き真空ポンプ２のサイズを小さくするのに役立つ。より小型の粗引き真空ポンプ２は、より少ない材料で足りる。その結果、粗引き真空ポンプのコストを削減するのに役立ち、ニッケルめっきなどの表面処理のコスト、および輸送コスト、特に航空貨物が削減される。

これはまた、特に粗引き真空ポンプ２の可動部分に堆積しやすい物質をポンプ圧送するために、停止した粗引き真空ポンプ２を再始動する高いプライミングトルクを提供することができる。

また、粗引き真空ポンプ２の圧縮比の低減は、１個の省電力のモータＭ１の使用を可能にする。
粗引き真空ポンプ２の圧縮比の低減によってもたらされる熱的応力および機械的応力の低減は、粗引き真空ポンプ２の信頼性を高めるのにも役立つ。これにより、粗引き真空ポンプの回転数を上げることが可能になる。その結果、例えば、粗引き真空ポンプ２がより多くのガス流を吸入できるようにするか、または、ポンプ段の寸法を小さく、したがって粗引き真空ポンプ２のサイズを小さくすることができる。

さらに、ポンプユニット１の多段化の実装をこのように分割して実現することにより、２台の真空ポンプ２、３における回転数の自由な選択が容易になり、消費されるエネルギーを節約することができる。実際、粗引き真空ポンプ２の回転数は、到達真空度でのポンプ性能を失うリスクなしに、さらに大幅に低減することができ、これは、３段ルーツ真空ポンプ３の高い圧縮比によって保証される。

したがって、粗引き真空ポンプ２のモータＭ１は、例えば１００Ｈｚを超える高回転数、および／または、例えば５０Ｈｚ未満の低回転数、および前記高回転数と前記低回転数の間の公称回転数で回転数を変えられるように構成することができる。前記生成される流量および前記圧縮比は、この公称回転数に対して定義されている。

したがって、粗引き真空ポンプ２は、広範囲の回転数にわたって動作することができ、それにより、第１に、高い回転数での多量のガス流の吸入を可能にし、第２に、零回転または低回転数での無視できる流量による、電力消費の低減が可能となる。

さらに、圧縮比が小さくなることにより、粗引き真空ポンプ２のポンプ段Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のステータ６の少なくとも一部を、組立面Ｓ上に組み立てられた２個のハーフシェル６ｂ、６ｃで作ることができる（例えば、図２を参照）。粗引き真空ポンプの全てのポンプ段のステータ６は、例えば、２個のハーフシェルでできている。別の実施例によれば、最終の２段または３段のポンプ段Ｔ２、Ｔ３のステータのみが、２個のハーフシェル６ｂ、６ｃでできている。
このようなポンプは、速く組立てることができ、ステータのさまざまな要素がずれてしまうリスクが軽減される。粗引き真空ポンプ２の組立時間を短縮することで、そのポンプのコストを削減できる。

図３は、ポンプユニット１の第２の実施例を示している。
この実施例は、ルーツ真空ポンプ３が粗引き真空ポンプ２の下側の空間に配置されているという点で、前の実施例１とは異なる。
ルーツ真空ポンプ３の３段のポンプ段Ｂ１～Ｂ３は、このルーツ真空ポンプ３によって生成される容積が粗引き真空ポンプ２で生成される容積よりも大きい。そのため、粗引き真空ポンプ２の軸中心間距離を短くすることができる場合には、このポンプユニット１の中で、ルーツ真空ポンプ３が最も容積が大きくかつ最も重い構成要素となる。
特に、このルーツ真空ポンプ３を粗引き真空ポンプ２の下側の空間に配置すると、ポンプユニット１の重心が下がり、その安定性を高めるのに役立つ。

図４は、ポンプユニット１の別の実施形態を示している。
この実施形態において、ポンプユニット１は、ルーツ真空ポンプ３の排気側１２を粗引き真空ポンプ２の排気側５と連絡させる１つのバイパス通路１３を有している。
このバイパス通路１３には、１つの弁装置１４が取り付けられている。この弁装置は、ルーツ真空ポンプ３の吸込側１１の圧力が圧力閾値よりも高いときに開くように構成されている。
この圧力閾値は、例えば４００ミリバール～６００ミリバール、例えば５００ミリバールである。

弁装置１４は、例えば、逆止弁である。この逆止弁の校正閾値により、この逆止弁が、粗引き真空ポンプ２の自動的なバイパスを可能にする。この校正閾値は、ルーツ真空ポンプ３の吸込側１１の圧力が、前記圧力閾値よりも大きいときに前記逆止弁が開くように設定されている。

本発明の別の実施例によれば、弁装置１４は、例えば、圧力センサからの信号など、ポンプ搬送されるガスの高圧状態を表すデータを使用した制御可能な弁でも良い。

バイパス通路１３は、したがって、例えば５００ミリバールを超える高圧でガスをポンピングするときに、粗引き真空ポンプ２からのバイパス経路を提供する。これは、ルーツ真空ポンプ３に第３ポンプ段Ｂ３が存在することによって可能になる。低流量の第３（最終）ポンプ段Ｂ３は、粗引きポンプ機能を使用せずに、ルーツ真空ポンプ３を、故障することなく長時間動作させることを可能にする。このようなポンプユニット１は、高圧の粗引きポンプをバイパスすることにより、高圧でのポンピングの速度を上げ、電力消費量を削減し、圧力降下に必要な時間を削減するのに役立つ。

この実施形態は、特に、基板のロードロック装置における周期的なポンピングに適用される。既知の方法により、少なくとも１枚の基板を１つのロードロック室内へロードするためにこのロードロック室を大気圧で開き、このロードロック室を真空引きした後に、この基板を１つの処理室内へアンロードする。１枚の基板がロードされるたびに、前記ロードロック室内の圧力を低下させ、その後に上昇させる必要がある。このロードロック装置は、特に、フラットパネルディスプレイや光起電性基板の製造、または半導体基板の製造に使用される。

１ ポンプユニット
２ 粗引き真空ポンプ
３ ルーツ真空ポンプ
４ 粗引き真空ポンプの吸込側
５ 粗引き真空ポンプの排気側
６ 粗引き真空ポンプのステータ
６ｂ ハーフシェル
６ｃ ハーフシェル
７ ポンプ段間チャネル
８ フレーム
８ａ フレームの脚部
８ｂ フレームのキャスター
９ サイレンサ
１０ ロータ（ルーツ真空ポンプおよび粗引き真空ポンプのロータ）
１１ ルーツ真空ポンプの吸込側
１２ ルーツ真空ポンプの排気側
１３ バイパス通路
１４ 弁装置
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ ルーツ真空ポンプのポンプ段
Ｇ ポンプ搬送されるガスの流れ
Ｍ１ 粗引き真空ポンプのモータ
Ｍ２ ルーツ真空ポンプのモータ
Ｓ 組立面
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 粗引き真空ポンプのポンプ段

Claims (12)

1. １台の粗引き真空ポンプ（２）と、ポンプ搬送されるガスの流れ（Ｇ）の方向において前記粗引き真空ポンプ（２）に直列にその上流に接続された１台のルーツ真空ポンプ（３）とを備えたポンプユニット（１）であって、
   － 前記ルーツ真空ポンプ（３）は、その複数のロータ（１０）が該ルーツ真空ポンプ（３）の１つのモータ（Ｍ２）によって同時に回転駆動されるように構成された３段のポンプ段（Ｂ１－Ｂ３）を有しており、
   － 前記ポンプ搬送されるガスの流れ（Ｇ）の方向における、前記粗引き真空ポンプ（２）の最終ポンプ段（Ｔ３）によって生成される流量に対する、前記粗引き真空ポンプ（２）の第１ポンプ段（Ｔ１）によって生成される流量の比は、４以下であることを特徴とするポンプユニット。
2. 請求項１に記載のポンプユニット（１）において、
   前記流量の比が３以下であることを特徴とするポンプユニット。
3. 請求項１または２に記載のポンプユニット（１）において、
   前記粗引き真空ポンプ（２）は、３～５段の前記ポンプ段、例えば３段または４段の前記ポンプ段（Ｔ１－Ｔ３）を有し、
   前記粗引き真空ポンプの複数のロータ（１０）は、前記粗引き真空ポンプ（２）の１つのモータ（Ｍ１）によって同時に回転駆動されるように構成されていることを特徴とするポンプユニット。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
   前記粗引き真空ポンプ（２）の前記第１ポンプ段（Ｔ１）によって生成される前記流量は、５００ｍ^３／ｈ以下、例えば、２００ｍ^３／ｈ～３００ｍ^３／ｈの範囲であることを特徴とするポンプユニット。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
   前記ルーツ真空ポンプ（３）の第１ポンプ段（Ｂ１）によって生成される流量は、前記粗引き真空ポンプ（２）の前記第１ポンプ段（Ｔ１）によって生成される前記流量よりも１０倍、または２０倍大きいことを特徴とするポンプユニット。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
   前記粗引き真空ポンプ（２）の前記第１ポンプ段（Ｔ１）で生成される前記流量は、２４８ｍ^３／ｈ～２９８ｍ^３／ｈの範囲であり、
   前記粗引き真空ポンプ（２）の第２ポンプ段（Ｔ２）によって生成される流量は、１２４ｍ^３／ｈ～１４９ｍ^３／ｈの範囲であり、
   前記粗引き真空ポンプ（２）の第３ポンプ段（Ｔ３）によって生成される前記流量は、１２４ｍ^３／ｈ～１４９ｍ^３／ｈの範囲であることを特徴とするポンプユニット。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
   前記ルーツ真空ポンプ（３）と前記粗引き真空ポンプ（２）を互いに重ねて担持するフレーム（８）を含み、前記粗引き真空ポンプ（２）は前記ルーツ真空ポンプ（３）の上に配置されていることを特徴とするポンプユニット。
8. 請求項１～６のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
   前記ルーツ真空ポンプ（３）と前記粗引き真空ポンプ（２）を互いに重ねて担持するフレーム（８）を含み、前記ルーツ真空ポンプ（３）は、前記粗引き真空ポンプ（２）の上に配置されていることを特徴とするポンプユニット。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
   前記粗引き真空ポンプ（２）のモータ（Ｍ１）は、高回転数および／または低回転数、または、前記高回転数と前記低回転数との間の公称回転数を、可変に生成するように構成されていることを特徴とするポンプユニット。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
    前記高回転数は１００Ｈｚを超える高い回転数であり、前記低回転数は５０Ｈｚ未満の回転数であることを特徴とするポンプユニット。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
    前記ルーツ真空ポンプ（３）の排気側（１２）を前記粗引き真空ポンプ（２）の排気側（５）と連絡させるバイパス通路（１３）を備え、
    前記バイパス通路（１３）には、前記ルーツ真空ポンプ（３）の負圧側（１１）の圧力が圧力閾値を超えたときに開くように構成された弁装置（１４）が設けられていることを特徴とするポンプユニット。
12. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のポンプユニット（１）において、
    前記粗引き真空ポンプ（２）の前記ポンプ段（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）のステータ（６）が、少なくとも部分的に２個のハーフシェルで構成されており、
    前記ハーフシェルは、前記粗引き真空ポンプのロータ（１０）を担持する軸を通過する組立面（Ｓ）上に組み立てられることを特徴とするポンプユニット。

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