JP2023116194A - Vacuum pump - Google Patents

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Tetsuo Sugiura
真志 大渕
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Abstract

To provide a vacuum pump that can favorably discharge powder contained in gas from a rotor chamber.SOLUTION: A vacuum pump 1 includes: a pump casing 6 having a rotor chamber 5 therein; a pair of Roots rotors 8 disposed in the rotor chamber 5; and a pair of rotary shafts 9 supporting the pair of Roots rotors 8. The pump casing 6 has a gas inlet 12 and a gas outlet 13 communicating with the rotor chamber 5. A connection 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and an inner wall 23 forming the gas outlet 13 is located on or outside a rotor centerline CL, which extends through a center of rotation RC and a bottom dead point LP of each Roots rotor 8.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、真空ポンプに関し、特に半導体デバイス、液晶パネル、LED、太陽電池等の製造に使用されるプロセスガスを排気する用途に好適に使用される真空ポンプに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum pump, and more particularly to a vacuum pump suitable for exhausting process gases used in manufacturing semiconductor devices, liquid crystal panels, LEDs, solar cells, and the like.

半導体デバイス、液晶パネル、LED、太陽電池等を製造する製造プロセスにおいては、プロセスガスをプロセスチャンバ内に導入してエッチング処理やCVD処理等の各種処理を行っている。プロセスチャンバに導入されたプロセスガスは、真空ポンプによって排気される。一般に、高い清浄度が必要とされるこれらの製造プロセスに使用される真空ポンプは、気体の流路内にオイルを使用しない、いわゆるドライ真空ポンプである。このようなドライ真空ポンプの代表例として、ロータ室内に配置された一対のルーツロータを互いに反対方向に回転させて、気体を移送する容積式真空ポンプがある。 2. Description of the Related Art In manufacturing processes for manufacturing semiconductor devices, liquid crystal panels, LEDs, solar cells, etc., a process gas is introduced into a process chamber to perform various treatments such as etching and CVD. A process gas introduced into the process chamber is evacuated by a vacuum pump. In general, the vacuum pumps used in these manufacturing processes that require high cleanliness are so-called dry vacuum pumps that do not use oil in gas flow paths. A representative example of such a dry vacuum pump is a positive displacement vacuum pump that rotates a pair of roots rotors arranged in a rotor chamber in opposite directions to transfer gas.

特開2010-101321号公報JP 2010-101321 A

プロセスガスは、副生成物からなる粉体を含むことがある。このような粉体は、プロセスガスとともに真空ポンプ内に流入する。粉体の大部分は、プロセスガスとともに真空ポンプから排出されるが、粉体の一部はロータ室内に留まり、ロータ室内に徐々に堆積する。粉体は、ロータ室の内壁およびルーツロータの外面上に堆積し、結果としてルーツロータの回転が阻害されてしまうことがある。 The process gas may contain powders that are by-products. Such powder flows into the vacuum pump along with the process gas. Most of the powder is exhausted from the vacuum pump with the process gas, but some of the powder stays in the rotor chamber and gradually builds up in the rotor chamber. The powder may accumulate on the inner wall of the rotor chamber and the outer surface of the roots rotor, resulting in impeding the rotation of the roots rotor.

そこで、本発明は、気体に含まれる粉体をロータ室から良好に排出することができる真空ポンプを提供する。 Accordingly, the present invention provides a vacuum pump capable of satisfactorily discharging powder contained in gas from a rotor chamber.

一態様では、少なくとも1つのロータ室を内部に有するポンプケーシングと、前記ロータ室内に配置された少なくとも一対のルーツロータと、前記一対のルーツロータを支持する少なくとも一対の回転軸を備え、前記ポンプケーシングは、前記ロータ室に連通する気体入口および気体出口を有しており、前記ロータ室を形成する内壁と、前記気体出口を形成する内壁との接続部は、各ルーツロータの回転中心および下死点を通って延びるロータ中心線上に位置しているか、または前記ロータ中心線よりも外側に位置している、真空ポンプが提供される。 In one aspect, a pump casing having at least one rotor chamber therein, at least a pair of roots rotors arranged in the rotor chamber, and at least a pair of rotating shafts supporting the pair of roots rotors, the pump casing comprising: It has a gas inlet and a gas outlet that communicate with the rotor chamber, and the connecting portion between the inner wall that forms the rotor chamber and the inner wall that forms the gas outlet passes through the rotation center and bottom dead center of each roots rotor. A vacuum pump is provided located on or outboard of the rotor centerline extending along the rotor centerline.

一態様では、前記気体出口の幅は、前記気体入口の幅よりも大きい。
一態様では、前記一対のルーツロータは、一対の二葉ルーツロータであり、前記回転中心から前記接続部までの直線の前記ロータ中心線に対する角度は、0度~35度の範囲内にある。
一態様では、前記一対のルーツロータは、一対の三葉ルーツロータであり、前記回転中心から前記接続部までの直線の前記ロータ中心線に対する角度は、0度~45度の範囲内にある。
一態様では、前記少なくとも一対のルーツロータは、一対の第1ルーツロータと、気体の移送方向において前記一対の第1ルーツロータの下流側に配置された一対の第2ルーツロータを含み、前記少なくとも1つのロータ室は、前記一対の第1ルーツロータが配置される第1ロータ室と、前記一対の第2ルーツロータが配置される第2ロータ室を含み、前記ポンプケーシングは、前記第1ロータ室に連通する第1気体入口および第1気体出口と、前記第2ロータ室に連通する第2気体入口および第2気体出口を有しており、前記第1ロータ室を形成する内壁と、前記第1気体出口を形成する内壁との第1接続部は、各第1ルーツロータの回転中心および下死点を通って延びる第1ロータ中心線よりも外側に位置しており、前記第2ロータ室を形成する内壁と、前記第2気体出口を形成する内壁との第2接続部は、各第2ルーツロータの回転中心および下死点を通って延びる第2ロータ中心線上に位置しているか、または前記第2ロータ中心線よりも外側に位置しており、前記第1気体出口の幅は、前記第2気体出口の幅よりも大きい。
In one aspect, the width of the gas outlet is greater than the width of the gas inlet.
In one aspect, the pair of roots rotors are a pair of two-leaf roots rotors, and the angle of the straight line from the center of rotation to the connecting portion with respect to the rotor centerline is in the range of 0 degrees to 35 degrees.
In one aspect, the pair of roots rotors are a pair of three-lobe roots rotors, and the angle of a straight line from the center of rotation to the connecting portion with respect to the rotor centerline is in the range of 0 degrees to 45 degrees.
In one aspect, the at least one pair of roots rotors includes a pair of first roots rotors and a pair of second roots rotors arranged downstream of the pair of first roots rotors in a gas transfer direction, and the at least one rotor chamber includes a first rotor chamber in which the pair of first roots rotors are arranged and a second rotor chamber in which the pair of second roots rotors are arranged, and the pump casing communicates with the first rotor chambers. It has a gas inlet and a first gas outlet, and a second gas inlet and a second gas outlet communicating with the second rotor chamber, forming an inner wall forming the first rotor chamber and the first gas outlet. the inner wall forming the second rotor chamber; The second connection with the inner wall forming the second gas outlet is located on a second rotor centerline extending through the center of rotation and bottom dead center of each second roots rotor, or and the width of the first gas outlet is greater than the width of the second gas outlet.

本発明によれば、ロータ室に連通する気体出口の幅が大きくなり、気体に含まれる粉体はロータ室内にとどまりにくくなる。結果として、粉体は気体とともにロータ室から排出され、ロータ室内に堆積する粉体の量を低減させることができる。 According to the present invention, the width of the gas outlet that communicates with the rotor chamber is increased, making it difficult for powder contained in the gas to remain in the rotor chamber. As a result, the powder is discharged from the rotor chamber along with the gas, reducing the amount of powder deposited in the rotor chamber.

真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view of one embodiment of a vacuum pumping device; FIG. 図1のA-A線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1; ロータ室を形成する内壁と、気体出口を形成する内壁との接続部の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another embodiment of a connecting portion between an inner wall forming a rotor chamber and an inner wall forming a gas outlet; ロータ室を形成する内壁と、気体出口を形成する内壁との接続部のさらに他の実施形態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another embodiment of a connecting portion between an inner wall forming a rotor chamber and an inner wall forming a gas outlet; 気体出口の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing another embodiment of a gas outlet; 三葉ルーツロータの一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a three-lobe roots rotor; FIG. 真空ポンプ装置の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of a vacuum pump device; 図7のB-B線断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 7; 図7のC-C線断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 7;

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、真空ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。以下に説明する実施形態の真空ポンプ装置は、容積式真空ポンプ装置である。特に、図1に示す真空ポンプ装置は、気体の流路内にオイルを使用しない、いわゆるドライ真空ポンプ装置である。ドライ真空ポンプ装置は、気化したオイルが上流側に流れることがないので、高い清浄度が必要とされる半導体デバイスの製造装置に好適に使用することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a vacuum pumping device. The vacuum pumping device of the embodiments described below is a positive displacement vacuum pumping device. In particular, the vacuum pump device shown in FIG. 1 is a so-called dry vacuum pump device that does not use oil in gas flow paths. Since the dry vacuum pump device does not allow vaporized oil to flow upstream, it can be suitably used in semiconductor device manufacturing equipment that requires high cleanliness.

図1に示すように、真空ポンプ装置は、真空ポンプ1と、この真空ポンプ1を駆動する電動機2を備えている。真空ポンプ1は、ロータ室5を内部に有するポンプケーシング6と、ロータ室5内に配置された一対のルーツロータ8と、一対のルーツロータ8を支持する一対の回転軸9を備えている。各ルーツロータ8と各回転軸9は、一体構造物であってもよい。図1では1つのルーツロータ8および1つの回転軸9のみが描かれているが、一対のルーツロータ8がロータ室5内に配置されており、一対の回転軸9にそれぞれ支持されている。電動機2は一対の回転軸9のうちの一方に連結されている。一実施形態では、一対の電動機2が、一対の回転軸9にそれぞれ連結されていてもよい。 As shown in FIG. 1 , the vacuum pump device includes a vacuum pump 1 and an electric motor 2 that drives the vacuum pump 1 . The vacuum pump 1 includes a pump casing 6 having a rotor chamber 5 inside, a pair of roots rotors 8 arranged in the rotor chamber 5 , and a pair of rotary shafts 9 supporting the pair of roots rotors 8 . Each roots rotor 8 and each rotating shaft 9 may be an integral structure. Although only one roots rotor 8 and one rotation shaft 9 are depicted in FIG. 1, a pair of roots rotors 8 are arranged in the rotor chamber 5 and supported by the pair of rotation shafts 9, respectively. The electric motor 2 is connected to one of the pair of rotating shafts 9 . In one embodiment, a pair of electric motors 2 may be coupled to a pair of rotating shafts 9, respectively.

本実施形態のルーツロータ8は、単段ポンプロータであるが、一実施形態では、ルーツロータ8は、多段ポンプロータであってもよい。 Although the roots rotor 8 in this embodiment is a single stage pump rotor, in one embodiment the roots rotor 8 may be a multi-stage pump rotor.

ポンプケーシング6は、ロータ室5に連通する気体入口12と気体出口13を有している。気体入口12は、移送すべき気体で満たされたチャンバ(図示せず)に連結される。一例では、気体入口12は、半導体デバイスの製造装置のプロセスチャンバに連結され、真空ポンプ1は、プロセスチャンバに導入されたプロセスガスを排気する用途に使用される。 The pump casing 6 has a gas inlet 12 and a gas outlet 13 communicating with the rotor chamber 5 . Gas inlet 12 is connected to a chamber (not shown) filled with the gas to be transferred. In one example, the gas inlet 12 is connected to a process chamber of a semiconductor device manufacturing apparatus, and the vacuum pump 1 is used to exhaust process gas introduced into the process chamber.

真空ポンプ1は、ポンプケーシング6の側壁6Aの外側に位置するギヤハウジング16をさらに備えている。ギヤハウジング16の内部には、互いに噛み合う一対のギヤ20が配置されている。なお、図1では1つのギヤ20のみが描かれている。これらギヤ20は、回転軸9にそれぞれ固定されている。電動機2は、図示しないモータドライバによって回転し、電動機2が連結された一方の回転軸9は、ギヤ20を介して、電動機2が連結されていない他方の回転軸9を反対方向に回転させる。 The vacuum pump 1 further comprises a gear housing 16 located outside the sidewall 6A of the pump casing 6. As shown in FIG. A pair of gears 20 that mesh with each other are arranged inside the gear housing 16 . Note that only one gear 20 is depicted in FIG. These gears 20 are fixed to the rotating shaft 9 respectively. The electric motor 2 is rotated by a motor driver (not shown), and one rotating shaft 9 to which the electric motor 2 is connected rotates the other rotating shaft 9 to which the electric motor 2 is not connected via a gear 20 in the opposite direction.

回転軸9は、ポンプケーシング6の一方の側壁6Aに保持された軸受17と、ポンプケーシング6の他方の側壁6Bに保持された軸受18により回転可能に支持されている。電動機2は、ポンプケーシング6の側壁6Bの外側に位置するモータハウジング14と、モータハウジング14内に配置されたモータロータ2Aおよびモータステータ2Bを有している。 The rotating shaft 9 is rotatably supported by a bearing 17 held on one side wall 6A of the pump casing 6 and a bearing 18 held on the other side wall 6B of the pump casing 6 . The electric motor 2 has a motor housing 14 located outside the side wall 6B of the pump casing 6, and a motor rotor 2A and a motor stator 2B arranged within the motor housing 14. As shown in FIG.

一実施形態では、一対の回転軸9にそれぞれ連結された一対の電動機2が設けられてもよい。一対の電動機2は、図示しないモータドライバによって同期して反対方向に回転し、一対の回転軸9および一対のルーツロータ8を同期して反対方向に回転させる。この場合のギヤ20の役割としては、突発的な外的要因によるルーツロータ8の同期回転の脱調を防ぐことにある。 In one embodiment, a pair of electric motors 2 coupled to a pair of rotating shafts 9 may be provided. The pair of electric motors 2 are synchronously rotated in opposite directions by a motor driver (not shown) to synchronously rotate the pair of rotating shafts 9 and the pair of roots rotors 8 in opposite directions. In this case, the role of the gear 20 is to prevent the synchronous rotation of the roots rotor 8 from being out of step due to sudden external factors.

電動機2によってルーツロータ8が回転すると、気体は気体入口12からポンプケーシング6内に吸い込まれる。気体は、回転するルーツロータ8によって気体入口12から気体出口13に移送される。 When the roots rotor 8 is rotated by the electric motor 2 , gas is sucked into the pump casing 6 through the gas inlet 12 . Gas is transported from the gas inlet 12 to the gas outlet 13 by the rotating roots rotor 8 .

図2は、図1のA-A線断面図である。図2に示すように、本実施形態の各ルーツロータ8は二葉ルーツロータである。気体入口12はポンプケーシング6の一方側に位置し、気体出口13はポンプケーシング6の反対側に位置している。一対のルーツロータ8は、気体入口12と気体出口13との間に位置している。ルーツロータ8と、ロータ室5を形成するポンプケーシング6の内壁22とは非接触であり、かつ2つのルーツロータ8同士も非接触である。これらルーツロータ8は、ロータ室5内で矢印で示すように反対方向に回転する。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 2, each roots rotor 8 of this embodiment is a two-leaf roots rotor. A gas inlet 12 is located on one side of the pump casing 6 and a gas outlet 13 is located on the opposite side of the pump casing 6 . A pair of roots rotors 8 are positioned between a gas inlet 12 and a gas outlet 13 . The roots rotor 8 and the inner wall 22 of the pump casing 6 forming the rotor chamber 5 are not in contact with each other, and the two roots rotors 8 are also in non-contact with each other. These roots rotors 8 rotate in opposite directions within the rotor chamber 5 as indicated by the arrows.

ルーツロータ8が回転するに従い、ルーツロータ8の外面と、ロータ室5を形成する内壁22との間に閉じられた空間が形成される。気体入口12から流入した気体は、この閉じられた空間を満たし、一対のルーツロータ8が逆方向に回転することで、気体は気体入口12から気体出口13に移送される。このような閉じられた空間内の気体の移送が連続的に行われることで、気体は真空ポンプ1によって排気される。 As the roots rotor 8 rotates, a closed space is formed between the outer surface of the roots rotor 8 and the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 . The gas flowing from the gas inlet 12 fills this closed space, and the gas is transferred from the gas inlet 12 to the gas outlet 13 by rotating the pair of roots rotors 8 in opposite directions. The gas is evacuated by the vacuum pump 1 by continuously transferring the gas in such a closed space.

気体入口12と気体出口13は、ロータ室5に連通している。気体出口13を形成する内壁23は、ロータ室5を形成する内壁22に接続されている。図2に示すように、ロータ室5を形成する内壁22と、気体出口13を形成する内壁23との接続部25は、ロータ中心線CLよりも外側に位置している。ロータ中心線CLは、各ルーツロータ8の回転中心RCおよび下死点LPを通って延びる直線である。ルーツロータ8の下死点LPは、回転するルーツロータ8の最下端に相当する。ここで、「ロータ中心線CLよりも外側に位置する」とは、ロータ室5の中心点CPからロータ中心線CLを横切った位置にあることを意味する。 The gas inlet 12 and gas outlet 13 communicate with the rotor chamber 5 . The inner wall 23 forming the gas outlet 13 is connected to the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 . As shown in FIG. 2, the connecting portion 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and the inner wall 23 forming the gas outlet 13 is located outside the rotor centerline CL. The rotor centerline CL is a straight line extending through the rotation center RC and the bottom dead center LP of each roots rotor 8 . The bottom dead center LP of the roots rotor 8 corresponds to the lowest point of the rotating roots rotor 8 . Here, "positioned outside the rotor center line CL" means a position across the rotor center line CL from the center point CP of the rotor chamber 5. As shown in FIG.

気体出口13の幅W2は、気体入口12の幅W1よりも大きい。例えば、気体出口13の幅W2は、気体入口12の幅W1の1.1~2.0倍、好ましくは1.7倍である。 The width W2 of gas outlet 13 is greater than the width W1 of gas inlet 12 . For example, the width W2 of the gas outlet 13 is 1.1 to 2.0 times the width W1 of the gas inlet 12, preferably 1.7 times.

本実施形態の真空ポンプ1が取り扱う気体の例として、CVD装置、エッチング装置などの半導体デバイス製造装置で使用されるプロセスガスが挙げられる。このプロセスガスは、副生成物からなる粉体が含まれる。図2から分かるように、気体出口13の幅W2は、気体入口12の幅W1よりも大きいので、粉体は、ロータ室5内にとどまりにくく、結果として粉体がロータ室5内に堆積しにくい。したがって、本実施形態によれば、ロータ室5内での粉体の堆積に起因するルーツロータ8の回転不具合(例えば回転停止)が防止できる。 Examples of gases handled by the vacuum pump 1 of the present embodiment include process gases used in semiconductor device manufacturing apparatuses such as CVD apparatuses and etching apparatuses. This process gas contains powders of by-products. As can be seen from FIG. 2, the width W2 of the gas outlet 13 is larger than the width W1 of the gas inlet 12, so the powder is less likely to remain in the rotor chamber 5, and as a result, the powder accumulates in the rotor chamber 5. Hateful. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent rotation failure (for example, rotation stoppage) of the roots rotor 8 due to accumulation of powder in the rotor chamber 5 .

本実施形態では、各ルーツロータ8は二葉ルーツロータである。気体を気体入口12から気体出口13まで移送するためには、ルーツロータ8の外面と、ロータ室5を形成する内壁22との間に閉じられた空間が形成される必要がある。この観点から、ロータ室5を形成する内壁22と、気体出口13を形成する内壁23との接続部25は、気体入口12よりも気体出口13に近い。回転中心RCから接続部25までの直線NLのロータ中心線CLに対する角度αは、0度~35度の範囲内にある。一実施形態では、接続部25は、ロータ中心線CL上に位置してもよい。 In this embodiment, each roots rotor 8 is a two-leaf roots rotor. A closed space must be formed between the outer surface of the roots rotor 8 and the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 in order to transfer the gas from the gas inlet 12 to the gas outlet 13 . From this point of view, the connection 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and the inner wall 23 forming the gas outlet 13 is closer to the gas outlet 13 than to the gas inlet 12 . The angle α of the straight line NL from the rotation center RC to the connecting portion 25 with respect to the rotor center line CL is within the range of 0 degrees to 35 degrees. In one embodiment, connection 25 may be located on rotor centerline CL.

気体出口13の幅W2は、気体入口12の幅W1よりも大きいのであるが、上述したように、ルーツロータ8の外面と、ロータ室5を形成する内壁22との間には、閉じられた空間が形成されるので、真空ポンプ1の排気性能は実質的に低下しない。 Although the width W2 of the gas outlet 13 is larger than the width W1 of the gas inlet 12, a closed space is provided between the outer surface of the roots rotor 8 and the inner wall 22 forming the rotor chamber 5, as described above. is formed, the evacuation performance of the vacuum pump 1 does not substantially decrease.

図2に示す実施形態では、2つのルーツロータ8のうちの一方に関連する接続部25とロータ中心線CLとの配置について説明しているが、他方のルーツロータ8に関連する接続部とロータ中心線との配置も同様であるので、その重複する説明と符号の図示を省略する。 Although the embodiment shown in FIG. 2 describes the arrangement of the connection 25 associated with one of the two roots rotors 8 and the rotor centerline CL, the connection associated with the other roots rotor 8 and the rotor centerline , and so on, redundant description and reference numerals are omitted.

図3に示すように、ロータ室5を形成する内壁22と、気体出口13を形成する内壁23との接続部25は、円弧形状の断面を有してもよい。あるいは、図4に示すように、ロータ室5を形成する内壁22と、気体出口13を形成する内壁23との接続部25は、面取り形状の断面を有してもよい。図3および図4に示す形状によれば、気体の乱流が起こりにくく、粉体をスムーズに気体出口13に送ることができる。 As shown in FIG. 3, the connecting portion 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and the inner wall 23 forming the gas outlet 13 may have an arc-shaped cross section. Alternatively, as shown in FIG. 4, the connecting portion 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and the inner wall 23 forming the gas outlet 13 may have a chamfered cross section. According to the shape shown in FIGS. 3 and 4, turbulence of the gas is less likely to occur, and the powder can be sent to the gas outlet 13 smoothly.

図2乃至図4に示す実施形態では、気体出口13を形成する内壁23はロータ中心線CLと平行であり、気体出口13の幅は一定である。一実施形態では、図5に示すように、気体出口13を形成する内壁23は、ロータ室5の中心点CPからの距離とともに外側に傾斜してもよい。すなわち、気体出口13の幅は、ロータ室5の中心点CPからの距離とともに徐々に大きくなってもよい。このような形状とすることにより、粉体を含む気体は気体出口13をスムーズに通ることができる。 In the embodiment shown in FIGS. 2-4, the inner wall 23 forming the gas outlet 13 is parallel to the rotor centerline CL and the width of the gas outlet 13 is constant. In one embodiment, as shown in FIG. 5, the inner wall 23 forming the gas outlet 13 may slope outward with distance from the center point CP of the rotor chamber 5 . That is, the width of the gas outlet 13 may gradually increase with the distance from the center point CP of the rotor chamber 5 . Such a shape allows the gas containing the powder to smoothly pass through the gas outlet 13 .

ルーツロータ8は、図6に示すように、三葉ルーツロータであってもよい。図6に示す実施形態でも、ロータ室5を形成する内壁22と、気体出口13を形成する内壁23との接続部25は、各ルーツロータ8の回転中心RCおよび下死点LPを通って延びるロータ中心線CL上に位置しているか、またはロータ中心線CLよりも外側に位置している。特に説明しない図6の実施形態の構成は、図2を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。 The roots rotor 8 may be a trilobal roots rotor, as shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 6 as well, the connection 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and the inner wall 23 forming the gas outlet 13 extends through the center of rotation RC and the bottom dead center LP of each roots rotor 8. It is located on the centerline CL or located outside the rotor centerline CL. The configuration of the embodiment of FIG. 6, which is not particularly described, is the same as that of the embodiment described with reference to FIG. 2, so redundant description thereof will be omitted.

図2を参照して説明した実施形態と同じように、ルーツロータ8の外面と、ロータ室5を形成する内壁22との間に閉じられた空間が形成される必要がある。この観点から、図6に示す実施形態では、回転中心RCから接続部25までの直線NLのロータ中心線CLに対する角度αは、0度~45度の範囲内にある。 As in the embodiment described with reference to FIG. 2, a closed space must be formed between the outer surface of the roots rotor 8 and the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 . From this point of view, in the embodiment shown in FIG. 6, the angle α of the straight line NL from the rotation center RC to the connecting portion 25 with respect to the rotor center line CL is within the range of 0 degrees to 45 degrees.

図示しないが、ルーツロータ8は、四葉以上のルーツロータであってもよい。その場合でも、ロータ室5を形成する内壁22と、気体出口13を形成する内壁23との接続部25は、各ルーツロータ8の回転中心RCおよび下死点LPを通って延びるロータ中心線CL上に位置しているか、またはロータ中心線CLよりも外側に位置している。気体出口13の幅は、気体入口12の幅よりも大きいので、粉体は、ロータ室5内にとどまりにくく、結果として粉体がロータ室5内に堆積しにくい。 Although not shown, the roots rotor 8 may be a roots rotor with four or more lobes. Even in that case, the connecting portion 25 between the inner wall 22 forming the rotor chamber 5 and the inner wall 23 forming the gas outlet 13 is on the rotor center line CL extending through the rotation center RC and the bottom dead center LP of each roots rotor 8. or outside the rotor centerline CL. Since the width of the gas outlet 13 is larger than the width of the gas inlet 12 , powder is less likely to remain in the rotor chamber 5 , and as a result, powder is less likely to accumulate in the rotor chamber 5 .

図7は、真空ポンプ1の他の実施形態を示す断面図である。この実施形態の真空ポンプ1は、多段真空ポンプである。図1乃至図6を参照した実施形態の説明は、本実施形態の構成および動作にも適用できるので、その重複する説明を省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the vacuum pump 1. As shown in FIG. The vacuum pump 1 of this embodiment is a multi-stage vacuum pump. Since the description of the embodiment with reference to FIGS. 1 to 6 can also be applied to the configuration and operation of this embodiment, redundant description thereof will be omitted.

図7に示すように、真空ポンプ1は、複数のロータ室5A~5Eを内部に有するポンプケーシング6と、ロータ室5A~5E内にそれぞれ配置された複数対のルーツロータ8A~8Eと、複数対のルーツロータ8A~8Eを支持する一対の回転軸9を備えている。ルーツロータ8A~8Eと回転軸9は、一体構造物であってもよい。図1では1セットのルーツロータ8A~8Eおよび回転軸9のみが描かれているが、複数対のルーツロータ8A~8Eがロータ室5A~5E内にそれぞれ配置されており、一対の回転軸9に支持されている。電動機2は一対の回転軸9のうちの一方に連結されている。一実施形態では、一対の電動機2が、一対の回転軸9にそれぞれ連結されていてもよい。 As shown in FIG. 7, the vacuum pump 1 includes a pump casing 6 having a plurality of rotor chambers 5A to 5E therein, a plurality of pairs of roots rotors 8A to 8E arranged in the rotor chambers 5A to 5E, respectively, and a plurality of pairs of rotors 8A to 8E. Roots rotors 8A to 8E are provided. Roots rotors 8A to 8E and rotary shaft 9 may be an integral structure. Although only one set of roots rotors 8A to 8E and rotating shaft 9 are depicted in FIG. It is The electric motor 2 is connected to one of the pair of rotating shafts 9 . In one embodiment, a pair of electric motors 2 may be coupled to a pair of rotating shafts 9, respectively.

ルーツロータ8A~8Eおよびロータ室5A~5Eは、気体の移送方向に沿って配列されている。すなわち、ルーツロータ8Aおよびロータ室5Aは、ポンプケーシング6内の気体の移送方向において最も上流側に位置している。ルーツロータ8Bおよびロータ室5Bは、ルーツロータ8Aおよびロータ室5Aの下流側に位置し、ルーツロータ8Cおよびロータ室5Cは、ルーツロータ8Bおよびロータ室5Bの下流側に位置し、ルーツロータ8Dおよびロータ室5Dは、ルーツロータ8Cおよびロータ室5Cの下流側に位置し、ルーツロータ8Eおよびロータ室5Eは、ルーツロータ8Dおよびロータ室5Dの下流側に位置している。ルーツロータ8Eおよびロータ室5Eは、ポンプケーシング6内の気体の移送方向において最も下流側に位置している。 Roots rotors 8A-8E and rotor chambers 5A-5E are arranged along the gas transfer direction. In other words, the roots rotor 8A and the rotor chamber 5A are positioned on the most upstream side in the direction of gas transfer within the pump casing 6 . The roots rotor 8B and the rotor chamber 5B are located downstream of the roots rotor 8A and the rotor chamber 5A, the roots rotor 8C and the rotor chamber 5C are located downstream of the roots rotor 8B and the rotor chamber 5B, and the roots rotor 8D and the rotor chamber 5D are: Roots rotor 8C and rotor chamber 5C are positioned downstream, and roots rotor 8E and rotor chamber 5E are positioned downstream of roots rotor 8D and rotor chamber 5D. The roots rotor 8E and the rotor chamber 5E are positioned on the most downstream side in the direction of gas transfer within the pump casing 6 .

ポンプケーシング6は、ロータ室5Aに連通する気体入口12Aおよび気体出口13Aと、ロータ室5Bに連通する気体入口12Bおよび気体出口13Bと、ロータ室5Cに連通する気体入口12Cおよび気体出口13Cと、ロータ室5Dに連通する気体入口12Dおよび気体出口13Dと、ロータ室5Eに連通する気体入口12Eおよび気体出口13Eを有している。気体出口13Aは、図示しない流路を介して気体入口12Bに連通し、気体出口13Bは、図示しない流路を介して気体入口12Cに連通し、気体出口13Cは、図示しない流路を介して気体入口12Dに連通し、気体出口13Dは、図示しない流路を介して気体入口12Eに連通している。 The pump casing 6 includes a gas inlet 12A and a gas outlet 13A communicating with the rotor chamber 5A, a gas inlet 12B and a gas outlet 13B communicating with the rotor chamber 5B, a gas inlet 12C and a gas outlet 13C communicating with the rotor chamber 5C, It has a gas inlet 12D and a gas outlet 13D communicating with the rotor chamber 5D, and a gas inlet 12E and a gas outlet 13E communicating with the rotor chamber 5E. The gas outlet 13A communicates with the gas inlet 12B through a channel (not shown), the gas outlet 13B communicates with the gas inlet 12C through a channel (not shown), and the gas outlet 13C communicates through a channel (not shown). It communicates with the gas inlet 12D, and the gas outlet 13D communicates with the gas inlet 12E via a channel (not shown).

電動機2がルーツロータ8A~8Eを回転させると、気体は、気体入口12Aを通ってロータ室5Aに吸い込まれる。気体は、ロータ室5A~5E内のルーツロータ8A~8Eによって順次圧縮され、気体出口13Eを通ってポンプケーシング6から排出される。 When the electric motor 2 rotates the Roots rotors 8A-8E, gas is sucked into the rotor chamber 5A through the gas inlet 12A. Gas is sequentially compressed by Roots rotors 8A-8E in rotor chambers 5A-5E and discharged from pump casing 6 through gas outlet 13E.

図8は、図7のB-B線断面図である。図8に示すように、本実施形態のルーツロータ8A~8Eは三葉ルーツロータである。ロータ室5Aを形成する内壁22Aと、気体出口13Aを形成する内壁23Aとの接続部25Aは、ルーツロータ8Aの回転中心RC1と下死点LP1を通るロータ中心線CL1よりも外側に位置している。ルーツロータ8Aの回転中心RC1から接続部25Aまでの直線NL1のロータ中心線CL1に対する角度α1は、0度~45度の範囲内にある。気体出口の幅W4は、気体入口12Aの幅W3よりも大きい。 8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 7. FIG. As shown in FIG. 8, the roots rotors 8A to 8E of this embodiment are three-lobe roots rotors. A connecting portion 25A between the inner wall 22A forming the rotor chamber 5A and the inner wall 23A forming the gas outlet 13A is located outside the rotor center line CL1 passing through the rotation center RC1 and the bottom dead center LP1 of the roots rotor 8A. . The angle α1 of the straight line NL1 from the rotation center RC1 of the roots rotor 8A to the connecting portion 25A with respect to the rotor center line CL1 is within the range of 0 to 45 degrees. The width W4 of the gas outlet is greater than the width W3 of the gas inlet 12A.

図9は、図7のC-C線断面図である。図9に示すように、ロータ室5Eを形成する内壁22Eと、気体出口13Eを形成する内壁23Eとの接続部25Eは、ルーツロータ8Eの回転中心RC2と下死点LP2を通るロータ中心線CL2よりも外側に位置している。一実施形態では、接続部25Eは、ロータ中心線CL2に位置してもよい。ルーツロータ8Eの回転中心RC2から接続部25Eまでの直線NL2のロータ中心線CL2に対する角度α2は、0度~45度の範囲内にあり、かつ図8に示す角度α1よりも小さい。気体出口13Eの幅W6は、気体入口12Eの幅W5よりも大きい。 9 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 7. FIG. As shown in FIG. 9, the connecting portion 25E between the inner wall 22E forming the rotor chamber 5E and the inner wall 23E forming the gas outlet 13E is located from the rotor center line CL2 passing through the rotation center RC2 and the bottom dead center LP2 of the roots rotor 8E. are also located outside. In one embodiment, connection 25E may be located at rotor centerline CL2. The angle α2 of the straight line NL2 from the rotation center RC2 of the roots rotor 8E to the connecting portion 25E with respect to the rotor center line CL2 is within the range of 0 to 45 degrees and is smaller than the angle α1 shown in FIG. The width W6 of the gas outlet 13E is greater than the width W5 of the gas inlet 12E.

図示しないが、ロータ室5Bを形成する内壁と気体出口13Bを形成する内壁との接続部、ロータ室5Cを形成する内壁と気体出口13Cを形成する内壁との接続部、ロータ室5Dを形成する内壁と気体出口13Dを形成する内壁との接続部のそれぞれも、対応するロータ中心線よりも外側に位置しているか、または対応するロータ中心線上に位置している。 Although not shown, the connecting portion between the inner wall forming the rotor chamber 5B and the inner wall forming the gas outlet 13B, the connecting portion between the inner wall forming the rotor chamber 5C and the inner wall forming the gas outlet 13C, and the rotor chamber 5D are formed. Each connection between the inner wall and the inner wall that forms the gas outlet 13D is also positioned outside or on the corresponding rotor centerline.

図7乃至図9を参照して説明した実施形態によれば、気体出口13A~13Eの幅は、気体入口12A~12Eの幅よりもそれぞれ大きいので、粉体は、ロータ室5A~5E内にとどまりにくく、結果として粉体がロータ室5A~5E内に堆積しにくい。 According to the embodiments described with reference to FIGS. 7-9, the width of the gas outlets 13A-13E is greater than the width of the gas inlets 12A-12E, respectively, so that the powder is placed in the rotor chambers 5A-5E. As a result, it is difficult for the powder to accumulate in the rotor chambers 5A to 5E.

図8と図9との対比から分かるように、図8に示す気体出口13Aの幅W4は、図9に示す気体出口13Eの幅W6よりも大きい。これは、低圧側では気体出口の幅を大きくし、大気圧側では気体出口の幅を比較的小さくすると、粉体の排出が促進されることを示す粉体の流れのシミュレーションの結果に基づいている。本実施形態によれば、粉体を、ロータ室5A~5Eを順次通ってポンプケーシング6から排出することができる。 8 and 9, the width W4 of the gas outlet 13A shown in FIG. 8 is larger than the width W6 of the gas outlet 13E shown in FIG. This is based on the results of powder flow simulations showing that a wider gas outlet width on the low pressure side and a relatively smaller gas outlet width on the atmospheric pressure side facilitates powder discharge. there is According to this embodiment, the powder can be discharged from the pump casing 6 sequentially through the rotor chambers 5A-5E.

気体出口13A~気体出口13Eの幅の関係は、気体出口13Aの幅が気体出口13Eの幅よりも大きい限りにおいて、特に限定されない。例えば、気体出口13A,13B,13Cの幅は互いに同じであって、かつ気体出口13D,13Eの幅よりも大きくてもよい。他の例では、気体出口13A,13B,13C,13D,13Eの幅は、ポンプケーシング6内の気体の移送方向に従って徐々に小さくしてもよい。 The relationship of the widths of the gas outlets 13A to 13E is not particularly limited as long as the width of the gas outlet 13A is greater than the width of the gas outlet 13E. For example, the widths of gas outlets 13A, 13B, 13C may be the same as each other and greater than the width of gas outlets 13D, 13E. Alternatively, the width of the gas outlets 13A, 13B, 13C, 13D, 13E may be gradually reduced according to the direction of gas transport within the pump casing 6.

図7に示す真空ポンプ1は、5段真空ポンプであるが、ルーツロータ8の段数は特に限定されない。例えば、真空ポンプ1は2対のルーツロータを備えた2段真空ポンプであってもよいし、または6対以上のルーツロータを備えた多段真空ポンプであってもよい。 The vacuum pump 1 shown in FIG. 7 is a five-stage vacuum pump, but the number of stages of the roots rotor 8 is not particularly limited. For example, vacuum pump 1 may be a two-stage vacuum pump with two pairs of roots rotors, or a multi-stage vacuum pump with six or more pairs of roots rotors.

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiments can be made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in its broadest scope in accordance with the technical spirit defined by the claims.

1 真空ポンプ
2 電動機
2A モータロータ
2B モータステータ
5,5A~5E ロータ室
6 ポンプケーシング
8,8A~8E ルーツロータ
9 回転軸
12,12A~12E 気体入口
13,13A~13E 気体出口
14 モータハウジング
16 ギヤハウジング
17 軸受
18 軸受
20 ギヤ
22 ポンプケーシングの内壁
23 気体出口の内壁
25 接続部
CL ロータ中心線
RC ルーツロータの回転中心
LP ルーツロータの下死点
CP ロータ室の中心点
1 vacuum pump 2 electric motor 2A motor rotor 2B motor stator 5, 5A to 5E rotor chamber 6 pump casing 8, 8A to 8E roots rotor 9 rotating shaft 12, 12A to 12E gas inlet 13, 13A to 13E gas outlet 14 motor housing 16 gear housing 17 Bearing 18 Bearing 20 Gear 22 Inner wall 23 of pump casing Inner wall 25 of gas outlet Connecting part CL Rotor center line RC Rotation center of root rotor LP Bottom dead center of root rotor CP Center point of rotor chamber

Claims (5)

少なくとも1つのロータ室を内部に有するポンプケーシングと、
前記ロータ室内に配置された少なくとも一対のルーツロータと、
前記一対のルーツロータを支持する少なくとも一対の回転軸を備え、
前記ポンプケーシングは、前記ロータ室に連通する気体入口および気体出口を有しており、
前記ロータ室を形成する内壁と、前記気体出口を形成する内壁との接続部は、各ルーツロータの回転中心および下死点を通って延びるロータ中心線上に位置しているか、または前記ロータ中心線よりも外側に位置している、真空ポンプ。
a pump casing having at least one rotor chamber therein;
at least a pair of roots rotors disposed within the rotor chamber;
At least a pair of rotating shafts supporting the pair of roots rotors,
the pump casing has a gas inlet and a gas outlet communicating with the rotor chamber;
The connecting portion between the inner wall forming the rotor chamber and the inner wall forming the gas outlet is located on the rotor centerline extending through the rotation center and bottom dead center of each roots rotor, or is located on the rotor centerline. The vacuum pump is also located outside.
前記気体出口の幅は、前記気体入口の幅よりも大きい、請求項1に記載の真空ポンプ。 2. The vacuum pump of claim 1, wherein the width of the gas outlet is greater than the width of the gas inlet. 前記一対のルーツロータは、一対の二葉ルーツロータであり、前記回転中心から前記接続部までの直線の前記ロータ中心線に対する角度は、0度~35度の範囲内にある、請求項1または2に記載の真空ポンプ。 3. The pair of roots rotors according to claim 1, wherein the pair of roots rotors are a pair of two-leaf roots rotors, and the angle of the straight line from the center of rotation to the connecting portion with respect to the center line of the rotors is within a range of 0 degrees to 35 degrees. vacuum pump. 前記一対のルーツロータは、一対の三葉ルーツロータであり、前記回転中心から前記接続部までの直線の前記ロータ中心線に対する角度は、0度~45度の範囲内にある、請求項1または2に記載の真空ポンプ。 The pair of roots rotors is a pair of three-lobe roots rotors, and the angle of the straight line from the rotation center to the connecting portion with respect to the rotor center line is within a range of 0 degrees to 45 degrees. Vacuum pump as described. 前記少なくとも一対のルーツロータは、一対の第1ルーツロータと、気体の移送方向において前記一対の第1ルーツロータの下流側に配置された一対の第2ルーツロータを含み、
前記少なくとも1つのロータ室は、前記一対の第1ルーツロータが配置される第1ロータ室と、前記一対の第2ルーツロータが配置される第2ロータ室を含み、
前記ポンプケーシングは、前記第1ロータ室に連通する第1気体入口および第1気体出口と、前記第2ロータ室に連通する第2気体入口および第2気体出口を有しており、
前記第1ロータ室を形成する内壁と、前記第1気体出口を形成する内壁との第1接続部は、各第1ルーツロータの回転中心および下死点を通って延びる第1ロータ中心線よりも外側に位置しており、
前記第2ロータ室を形成する内壁と、前記第2気体出口を形成する内壁との第2接続部は、各第2ルーツロータの回転中心および下死点を通って延びる第2ロータ中心線上に位置しているか、または前記第2ロータ中心線よりも外側に位置しており、
前記第1気体出口の幅は、前記第2気体出口の幅よりも大きい、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の真空ポンプ。
The at least one pair of roots rotors includes a pair of first roots rotors and a pair of second roots rotors arranged downstream of the pair of first roots rotors in the gas transfer direction,
the at least one rotor chamber includes a first rotor chamber in which the pair of first roots rotors are arranged and a second rotor chamber in which the pair of second roots rotors are arranged;
The pump casing has a first gas inlet and a first gas outlet communicating with the first rotor chamber, and a second gas inlet and a second gas outlet communicating with the second rotor chamber,
A first connecting portion between the inner wall forming the first rotor chamber and the inner wall forming the first gas outlet is located more than the first rotor centerline extending through the rotation center and bottom dead center of each first roots rotor. is located outside
A second connecting portion between the inner wall forming the second rotor chamber and the inner wall forming the second gas outlet is located on the second rotor centerline extending through the rotation center and bottom dead center of each second roots rotor. or is located outside the second rotor centerline,
5. A vacuum pump as claimed in any preceding claim, wherein the width of the first gas outlet is greater than the width of the second gas outlet.
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