JP3497661B2 - 多段容積式真空ポンプ - Google Patents

多段容積式真空ポンプ

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JP3497661B2
JP3497661B2 JP11706996A JP11706996A JP3497661B2 JP 3497661 B2 JP3497661 B2 JP 3497661B2 JP 11706996 A JP11706996 A JP 11706996A JP 11706996 A JP11706996 A JP 11706996A JP 3497661 B2 JP3497661 B2 JP 3497661B2
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vacuum pump
stage
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真己 長山
克明 臼井
宏明 小神野
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Ebara Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/126Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多段容積式真空ポン
プに係り、特に半導体製造工程等に好適に使用され大気
圧から駆動することができる多段容積式真空ポンプに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から、一対のロータが同期しながら
反対方向に回転して吸入排気を行うルーツ型スクリュー
型及びクロウ型真空ポンプと呼ばれる真空ポンプが知ら
れている。一対のロータは、ケーシング内面及びロータ
同士の間にわずかな隙間を保持して、非接触で逆方向に
回転する。この種の真空ポンプはロータを多段にするこ
とにより、吸込側では約10-3Torr、排気側では大
気圧となるように設計されている。
【0003】図8は従来のこの種の多段容積式真空ポン
プを示す要部断面図であり、ケーシングとポンプロータ
との関係を示す断面図である。また図9は図8のIX−IX
線断面図である。図8及び図9に示すように、一対のポ
ンプロータ(図8では一方のポンプロータのみ示す)2
1はケーシング22に収容されており、ケーシング22
の各段間部には円筒形の壁22wが形成されている。図
8及び図9において、ある段の吸込口の圧力をP1 、吐
出口の圧力をP2 とし、次の段の吸込口の圧力をP2
吐出口の圧力をP3 とする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この種の真空ポンプで
は、図8に示すように1つの段(ガス圧縮部)と次の段
の間のロータの軸部周囲には、P1 、P2、P3 という
3つの圧力が存在し、 P1 → P21 ← P22 → P32 ← P31 → P31 ← P3 という6方向のガスの流れが存在した。本発明は上述の
事情に鑑みなされたもので、各段と次段との間における
上記6方向のガスの流れのうち最も圧力差の大きいP1
→P3 及びP1 ←P3 の流れを減少させることにより、
ポンプ性能を向上させることができる多段容積式真空ポ
ンプを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は対向して配置された一対の多段状のポン
プロータを同期回転させて排気を行う多段容積式真空ポ
ンプにおいて、各段から次段への段間部に中間圧力室を
有したケーシングを設け、該ケーシングに前記一対のポ
ンプロータを収容し、該ポンプロータの段間軸部周囲を
前記中間圧力室内に位置させ、前記一対のポンプロータ
を同期回転させる2軸ブラシレス直流モータを備え、前
記ポンプロータは前記ケーシングに対して非接触で回転
することを特徴とするものである。
【0006】本発明によれば、ケーシング段間部の円筒
形の壁をなくし、中間圧力室を設ける。つまり、ポンプ
ロータの段間軸部周囲を前の段の圧縮後から次の段の圧
縮前の圧力で覆うことで、最も圧力差の大きいガスの流
れを減少させることができる。そのため、真空ポンプの
到達真空度を向上させることができる。これにより、半
導体製造工程で使用されるプロセスガスによる真空ポン
プ内部での腐食、生成物析出に対して有効な窒素ガスに
よる希釈の量を増加させることができ、ポンプの長寿命
化に寄与する。また、上記ケーシングを上下二つ割りケ
ーシングとすることで、組立性を向上させ、生産の効率
向上に寄与する。
【0007】
【実施例】以下、本発明に係る多段容積式真空ポンプの
一実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明のル
ーツ型真空ポンプを示す断面図であり、図2のI−I線断
面図である。図2は図1のII−II線断面図である。
【0008】図1および図2において、符号1はケーシ
ングであり、ケーシング1内に一対のポンプロータを構
成する多段状のルーツロータ2,2が配設されている。
各ルーツロータ2は両端部近傍で軸受3,3によって支
承されている。ルーツロータ2,2は2軸ブラシレス直
流モータMによって回転駆動されるようになっている。
また、ケーシング1は、図2に示すように上下二つ割り
構造になっている。
【0009】図3は図2のIII−III線断面図であり、図
4は図1のIV−IV断面図である。図2、図3および図4
は、ポンプ各断面における形状と圧力分布状況を示して
いる。即ち、ある段の吸込口の圧力がP1 、吐出口の圧
力がP2 、次の段の吸込口の圧力がP2 、吐出口の圧力
がP3 になっている状態が示されている。
【0010】図5はケーシングとルーツロータの段間部
を示す要部断面図である。図5に示すように、一対のル
ーツロータ(図5では一方のルーツロータのみ示す)
2,2を収容するケーシング1には、ロータ段間部の軸
2aの周囲が圧力P2(前の段の圧縮後から次の段の圧
縮前の圧力)で覆われるように、ケーシングの段間部の
円筒形の壁をなくし、中間圧力室4を設けている。これ
により、P1 →P2 、P1 ←P2 、P2 →P3 及びP2
←P3 のガスの流れは存在するが、圧力差の最も大きい
1 →P3 及びP1 ←P3 のガスの流れが減少し、真空
ポンプの各段の圧縮比が改善される。
【0011】図6は、2軸ブラシレス直流モータMの詳
細を示す図であり、図1のVI−VI線断面図である。図1
および図6に示されるように、ルーツロータ2,2の主
軸端2a,2aには、モータロータ5A,5Bが固定さ
れている。即ち、モータロータ5A,5Bは真空ポンプ
の吸込側の主軸端2a,2aに固定されている。2つの
モータロータ5A,5Bは、それぞれ2n極(nは整
数)の永久磁石5a,5bを軸芯に対称に等間隔で磁束
がラジアル方向に発生するように周設している。
【0012】また、図1および図6に示すように、モー
タロータ5A,5Bの外周側には耐食性の良好な材料ま
たは樹脂からなるキャン7,7を介して1個のモータス
テータ6が配設されている。キャン7,7はモータロー
タ5A,5Bの外周および片側の端面を覆っており、こ
れらキャン7,7により真空ポンプのポンプ部を密封し
ている。また、キャン7の内面およびモータロータ5
A,5Bの外面は黒色になっている。モータステータ6
は、図1および図5に示すように、ウォータジャケット
9aを具備した水冷のモータフレーム9と、積層された
ケイ素鋼板からなるモータステータコア6aと、巻線8
a,8bとから構成されている。
【0013】モータステータコア6aには、それぞれ6
枚の磁極歯U〜Z,U1〜Z1が円周等配に形成されて
いる。そして、磁極歯U〜Z,U1〜Z1には、両モー
タロータ5A,5Bの軸線の中心面Cにおいて対称かつ
反対の磁極となるように巻線8a,8bがそれぞれ装着
されており、巻線8bは巻線8aと反対巻きとなってい
る。前記水冷モータフレーム9に密着するとともにモー
タステータコア6a、巻線8a,8bおよびキャン7,
7の外面の全てを覆うようにゴムまたは樹脂等のモール
ド材12が設けられている。また図1に示すようにモー
タフレーム9にはモータドライバ10が固定されてい
る。
【0014】一方、ルーツロータ2,2の反モータ側の
軸端には、互いに噛み合う一対のタイミングギヤ11,
11(図1では一方のギヤのみ示す)が固定されてお
り、突発的な外部要因による一対のルーツロータ2,2
の同期のずれを防ぐようになっている。
【0015】次に、前述のように構成された真空ポンプ
の作用を説明する。2軸ブラシレス直流モータMのコイ
ル8a,8bにモータドライバ10を介して通電する
と、モータステータコア6aにはモータロータ5A,5
Bをそれぞれ反転して回転させる空間移動磁界が形成さ
れる。一方、モータロータ5A,5Bのそれぞれ永久磁
石5a,5bにより発生する磁界は、モータステータコ
ア6aによって磁路が各モータロータ5A,5B間で形
成され閉じるように構成されている。したがって、一対
のモータロータ5A,5Bには、異磁極面で磁気カップ
リング作用が働き,必ず同期して相互に反対側に回転す
る。
【0016】モータロータ5A,5Bの回転により、一
対のルーツロータ2,2は同期回転する。図7は一対の
ルーツロータ2,2の動作を説明する図であり、一対の
ルーツロータ2,2は、ケーシング1の内面及びロータ
2,2同士の間にわずかな隙間を保持して、非接触で逆
方向に回転する。一対のルーツロータ2,2が位相1か
ら位相4まで回転するにつれて、吸込側気体はロータ2
とケーシング1間に閉じ込められて吐出側に移送され
る。3葉ロータでは、1つのルーツロータで3ヶ所谷部
があるため、ポンプ1回転あたり6回排気されることに
なる。
【0017】本発明においては、上記排気動作の際に、
ロータ段間部の軸2aの周囲が圧力P2(前の段の圧縮
後から次の段の圧縮前の圧力)で覆われるように、ケー
シング1の段間部の円筒形の壁をなくし、中間圧力室4
を設けている。これにより、P1 →P2 、P1 ←P2
2 →P3 及びP2 ←P3 のガスの流れは存在するが、
圧力差の最も大きいP1 →P3 及びP1 ←P3 のガスの
流れが減少し、真空ポンプの各段の圧縮比が改善され
る。そのため、真空ポンプによる到達真空度が向上す
る。
【0018】なお、図1乃至図7に示す実施例において
は、ルーツロータの駆動源として2軸ブラシレス直流モ
ータを使用した例を説明したが、通常のモータを使用し
ても良いことは云うまでもない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ケ
ーシング段間部の円筒形の壁をなくし、中間圧力室を設
けることで真空ポンプの到達真空度を向上させることが
できる。これにより、半導体製造工程で使用されるプロ
セスガスによる真空ポンプ内部での腐食、生成物析出に
対して有効な窒素ガスによる希釈の量を増加させること
ができ、ポンプの長寿命化に寄与する。また、本発明に
よれば、上記ケーシングを上下二つ割りケーシングとす
ることで、組立性を向上させ、生産の効率向上に寄与す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多段容積式真空ポンプの一実施例
を示す断面図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】図1のIV−IV線断面図である。
【図5】図1の要部拡大断面図である。
【図6】図1のVI−VI線断面図である。
【図7】図1におけるルーツロータの動作説明図であ
る。
【図8】従来の多段容積式真空ポンプを示す要部断面図
である。
【図9】図9は図8のIX−IX線断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 ルーツロータ 3 軸受 4 中間圧力室 5A,5B モータロータ 5a,5b 永久磁石 6 モータステータ 6a モータステータコア 7 樹脂キャン 8a,8b 巻線 9 モータフレーム 10 モータドライバ 11 タイミングギヤ 12 モールド材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小神野 宏明 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社 荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平4−19385(JP,A) 特開 平5−5492(JP,A) 特開 平4−203280(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向して配置された一対の多段状のポン
    プロータを同期回転させて排気を行う多段容積式真空ポ
    ンプにおいて、各段から次段への段間部に中間圧力室を
    有したケーシングを設け、該ケーシングに前記一対のポ
    ンプロータを収容し、該ポンプロータの段間軸部周囲を
    前記中間圧力室内に位置させ、前記一対のポンプロータ
    を同期回転させる2軸ブラシレス直流モータを備え、前
    記ポンプロータは前記ケーシングに対して非接触で回転
    することを特徴とする多段容積式真空ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記ケーシングは上下二つ割り構造であ
    ることを特徴とする請求項1記載の多段容積式真空ポン
    プ。
JP11706996A 1995-04-19 1996-04-15 多段容積式真空ポンプ Expired - Lifetime JP3497661B2 (ja)

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KR100497982B1 (ko) * 2004-10-01 2005-07-01 (주)엘오티베큠 루츠형 로터와 스크루형 로터를 지닌 복합 드라이 진공펌프
ATE395515T1 (de) * 2004-10-01 2008-05-15 Lot Vacuum Co Ltd Mehrstufige trockenverdichtende vakuumpumpe mit einem roots-rotor und einem schraubenrotor
TWI438342B (zh) * 2006-07-28 2014-05-21 Lot Vacuum Co Ltd 具有魯式與螺旋轉子之複合型乾式真空幫浦

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