JP2617290B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は、排気口を大気圧とする真空ポンプ、例え
ば半導体製造装置、電子顕微鏡等における密閉室から空
気を排除し、清浄な真空を作り出すのに好適な真空ポン
プに関する。

〔発明の背景〕

この種の真空ポンプの一例として、特開昭51−38113
号公報に開示されているものがある。この真空ポンプ
は、初段に軸流ターボ分子ポンプを配置し、続いて付加
分子ポンプ、遠心形圧縮ポンプそして渦流形圧縮ポンプ
を吸気口から排気口に至る間のハウジング内に順次連設
された構造になつている。

上記真空ポンプは、大気圧に近い排気口側に配置され
た渦流形圧縮ポンプ段において最つとも大きい円板摩擦
損失が生ずるが、渦流形圧縮ポンプの前段にある遠心形
圧縮ポンプでも同様に発生する。この損失は、前記両ポ
ンプの羽根車の半径の５乗に比例すると共に、気体の密
度に比例する。

そこで、本出願人は、先に渦流形圧縮ポンプの羽根車
の直径を小さくし、該部分における円板摩擦損失の低減
を図つた真空ポンプを提案した。（特願昭58−224157
号）、この真空ポンプは渦流形圧縮ポンプ段を外周面に
多数の羽根を有する羽根車と、この羽根車を包囲する固
定円板とにより構成すると共に、羽根車の直径を前段の
遠心形圧縮ポンプの羽根車の直径よりも小さくし、且つ
羽根車と固定円板とにより通風路を形成したものであ
る。この真空ポンプにおいては、最終段ポンプで発生す
る円板摩擦損失を大巾に低減することができるが、前記
ポンプの前段にある遠心形圧縮ポンプでの円板摩擦損失
を低くすること、特に遠心形圧縮ポンプの下流側に位置
する羽根車における発熱を抑えることができない。その
ため、更にポンプの所要動力を低減し、省エネ効果を高
めるためには、遠心形圧縮ポンプ段における円板摩擦損
失を少なくする対策が望まれていた。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、吐出口圧力を大気圧付近とした真
空ポンプにおいて、ポンプ性能を損うことなく遠心形圧
縮ポンプ段の円板摩擦損失を低減することである。

〔発明の概要〕

本発明の真空ポンプは、吸込口と排気口との間に中間
吐出口と中間吸込口を設け、この吸込口と中間吐出口と
の間にジークバーンポンプ及び遠心形圧縮ポンプ、中間
吸込口と排気口との間に前段ポンプのロータ直径より小
さな直径のロータからなる渦流形圧縮ポンプを順次配置
すると共に、中間吐出口と中間吸込口との間にエゼクタ
を設けて遠心形圧縮ポンプと渦流形圧縮ポンプとを接続
したものである。

上記構成によると、動力損失の大部分を占める大気圧
側のポンプ段を比較的小さな直径で圧縮比のとれる渦流
形圧縮ポンプとし、このポンプの前段に圧縮比が高くと
れ、しかも発熱量の小さなエゼクタを配置することによ
り、遠心形圧縮ポンプの段数を減らし、該ポンプ段にお
ける発熱を極力抑えることができ、真空ポンプの所要動
力の低減が図れる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図において、本体支持枠をなすケーシング１には、排気
すべき気体を吸込むための吸込口２と、前記気体を放出
するための排気口３が設けられ、この吸込口２と排気口
３との間に中間吐出口４および中間吸込口５が形成され
ている。吸込口２とは相対向したケーシング外に駆動用
モータ10が取付けられており、この駆動用モータ10の回
転軸11は吸込口２に向けて延長されている。この回転軸
には、吸込口２に近い位置からジークバーンポンプ20、
遠心形圧縮ポンプ30そして渦流形圧縮ポンプ40の各ロー
タが順次取付けられている。一方、ケーシング１には各
ロータに相対してステータが固定されている。即ち、吸
込口２と中間杜出口４との間において、回転軸11には、
吸込口２に隣接してジークバーンポンプロータ21と中間
吐出口４に隣接して遠心形圧縮ポンプロータ31がナツト
６によつて固定されており、またケーシング１には、ら
旋溝を有するジークバーンポンプステータ22と遠心形圧
縮ポンプステータ32が前記ポンプの各ロータと一定間隔
を置いて固定されている。このように吸込口２と中間吐
出口４との間のケーシング１内にはジークバーンポンプ
20および遠心形圧縮ポンプ22が連設され、排気すべき気
体を初段のジークバーンポンプ20から吸引し、続く遠心
形圧縮ポンプ30を経て中間吐出口４から吐き出すように
構成されている。そして、中間吸込口５と排気口３間に
は、ロータ41を回転軸11に取着し、ステータ42を該ロー
タ41に一定間隔を置いてハウジング１内に固定した渦流
形圧縮ポンプ40が配置されている。一方、ケーシング外
には、前記中間吐出口４に吸込側および中間吸込口５に
吐出側が接続されたエゼクタ50が設けられている。この
エゼクタ50はノズル51が設けられた負圧発生部52と、該
負圧発生部の吐出口に連通したデイフユーザ55とからな
つている。高圧ガス供給源（図示せず）から送られた高
圧の駆動気体が供給口53を介してノズル51から負圧発生
部52内に噴射され、その際発生する負圧によつて中間吐
出口４を介して前段ポンプで圧縮した気体を吸引し、駆
動気体と共にデイフユーザ55に送る。デイフユーザ55を
出た気体は中間吸込口５を経て渦流形圧縮ポンプ40に送
られる。

つぎに、上記実施例の動作を説明する。

駆動回モータ10を始動して各ポンプを起動し、駆動気
体をノズル51から噴射してエゼクタ50を作動させると、
被真空室内の気体は吸込口２より入り、ジークバーンポ
ンプ20のら旋溝つきステータ22とロータ21との作用によ
り圧縮され、次段の遠心形圧縮ポンプ30へと移送され
る。そこで、気体は遠心形圧縮ポンプのロータ31とステ
ータ32とにより更に圧縮され、中間吐出口４を経てエゼ
クタ50の負圧発生部51に送られる。ここではノズル51か
ら噴射される駆動気体によつて発生する負圧によつて前
段ポンプで圧縮された気体を吸引し、デイフユーザ55を
介して最終段の渦流形圧縮ポンプ40へ送る。なお、エゼ
クタ50は圧縮比が比較的高くすることができ、しかも回
転部分がないので発熱量が小さいという特性を有する。
例えば、遠心形圧縮ポンプの各段における圧縮比は略1.
5であるのに対し、エゼクタでは圧縮比が略５程度にす
ることができる。したがつて、遠心形圧縮ポンプの数段
を前記エゼクタに置換可能である。

前記エゼクタ50から中間吸込口５を経て渦流形圧縮ポ
ンプに送られた気体は、ほぼ大気圧に圧縮されて排気口
３から大気に放出される。

このように、渦流形圧縮ポンプのロータ直径を前置の
ポンプのロータ直径よりも小さくし、該部分における円
板摩擦による発熱を極力抑えると同時に、遠心形圧縮ポ
ンプ段における圧縮の一部をエゼクタに分担させること
により、遠心形圧縮ポンプの段数を減らし、該ポンプに
おける円板摩擦を少なくできる。

前記実施例では、エゼクタ50の駆動気体は外部より供
給しているが、第２図に示す如く、回転軸11に別個の渦
流形ポンプロータ61を取着し、このロータに一定間隔を
置いて設けられたステータ62とにより構成される渦流形
圧縮ポンプ60で作り、これを供給管63を介してエゼクタ
50の供給口53から供給するようにしても良い。64は吸入
口、65は排気口。

〔発明の効果〕

上述のとおり、本発明によれば、ポンプ性能を損うこ
となく、円板摩擦損失を低減することができ、特に所要
動力は先頭のものと比較して更に低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空ポンプの一実施例を示す縦断面
図、第２図は他の実施例の縦断面図である。 20…ジークバーンポンプ、30…遠心形圧縮機、40…渦流
形圧縮機、50…エゼクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 隆司 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 中川 幸二 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 真瀬 正弘 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (56)参考文献 実開 昭50−122904（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−33447（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸込口と排気口が設けられたハウジング内
   に、前記吸込口側からジークバーンポンプ、遠心形圧縮
   ポンプおよび渦流形圧縮ポンプを順次配置した真空ポン
   プにおいて、前記ハウジングに中間吐出口と中間吸込口
   を設け、この中間吐出口と中間吸込口にエゼクタを接続
   し、このエゼクタを介して前記遠心形圧縮ポンプと渦流
   形圧縮ポンプを接続すると共に、前記渦流形圧縮ポンプ
   のロータ直径を前段のポンプのロータ直径より小さくし
   たことを特徴とする真空ポンプ。
2. 【請求項２】前記ハウジング内にエゼクタの駆動気体を
   供給するためのポンプを備えた特許請求の範囲第１項記
   載の真空ポンプ。