JP3938394B2

JP3938394B2 - Ejector

Info

Publication number: JP3938394B2
Application number: JP27949398A
Authority: JP
Inventors: 達人青山; 俊康稲垣
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: JP2000110800A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置における配管内の残留ガス排気などに使用されるエジェクタに関し、特に供給される一次圧が低下しても排気のための高い真空度を発生させることができるエジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、ホトレジスト加工のエッチング等に腐食性ガスが使用され、その腐食ガスを必要に応じて供給するガス供給装置が使用されている。ところが、そのガス供給装置は、パイプ内に腐食性ガスが残留したままで放置されると、その腐食性ガスによってパイプ内部の金属等が腐食してしまい、次にガスを供給するときに不純物が混入してしまって半導体に悪影響を与えることがある。そのため、ガス供給装置では、腐食性ガスを供給し終わった後に、内部に残留している腐食性ガスを窒素ガス等の不活性ガスで置換する処理が行われている。その際、置換処理には例えばエジェクタが使用され、ガス供給装置の内部から腐食性ガスを引き抜く方法がとられている。
【０００３】
そこで、このようなガス供給装置の置換処理などに利用される従来のエジェクタについて簡単に説明する。図５は、従来のエジェクタを示した断面図である。このエジェクタ１００は、ガス供給装置の配管に接続される排出流路１１１が形成された第１ブロック１０１と、高圧エアを供給する一次圧側に接続されるエア供給流路１１２が形成された第２ブロック１０２とが一体に組み合わされて構成されている。
第１ブロック１０１では、ノズル１０３及びディフューザ１０４を挿入可能な挿入孔１１５が、排出流路１１１と直交方向に穿設されている。そして、その挿入孔１１５内に装填されたノズル１０３及びディフューザ１０４は、そのノズル流路１１３及びディフューザ流路１１４がエア供給流路１１２と一直線上に位置している。
【０００４】
このエジェクタ１００のノズル１０３は、ノズル流路１１３の流路断面積を小さくする細まり部１１３Ａ，１１３Ｂが２箇所に形成され、最狭部１１３ｐにまで流路が２段階に絞られている。そして、その細まり部１１３Ａ，１１３Ｂは、ノズル流路１１３の孔あけ加工に利用したドリルの先端形状をそのまま残したテーパ面をなしている。
また、ディフューザ１０４には、排出流路１１１に連続する環状溝１０６が形成され、ノズル１０３の先端部外周の空間１１６に連通する連通孔１０７が穿設されている。
【０００５】
そこで、エジェクタ１００では、約６００ｋＰａ程度の圧力に高められた高圧エアがエア供給流路１１２内に送り込まれると、その高圧エアの圧力がノズル流路１１３内で運動エネルギに変換される。運動エネルギを得て流速を高めたエアは、ディフューザ流路１１４内へと噴射される。そして、ノズル１０３から高速のエアが噴射されると、その噴射口周りの空間１１６の圧力が低下して排出流路１１１側の気体が吸引される。
従って、ガス供給装置に残っている流路内の腐食性ガスは、エジェクタ１００へ高圧エアが供給され排出流路１１１内の圧力が下がることで、吸引されてディフューザ１１４から排出されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エジェクタに送り込まれる高圧エアは、コンプレッサから分岐配管を経てその一部が供給されるが、他の製造装置などの急な稼働により供給圧力が低下してしまうことがある。そのような場合、従来のエジェクタ１００では真空度が低下してしてしまい、十分な吸引が行えず、ガス供給装置内に腐食性ガスが残留してしまうことがあった。
具体的には、図３に示すように約６００ｋＰａ程度で供給されていた高圧エアが約５００ｋＰａを下回ってしまうと、急激に真空度が低下して十分な吸引ができなくなっていた。
【０００７】
そこで本発明では、かかる課題を解決すべく、エアの供給圧力の低下によっても十分な真空度を得ることができるエジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のエジェクタは、高圧エアを供給するエア供給路の延長上にノズル及びディフューザを配し、ノズルからの高速エアがディフューザ内に噴射されるもので、そのディフューザには、高速エアが前記ノズルから噴射されて負圧になる空間に、排出する気体を吸い出すための排出流路が連通されたされたものであって、ノズルの最狭部までの流路径を一定にし、当該最狭部入口の細まり部に円味をつけたことを特徴とする。
よって、本発明のエジェクタでは、細まり部の円味によってノズルを通過するエアのエネルギ損失が少なくなり、エアの圧力を効率よく運動エネルギに変換することで、エアの供給圧力が低下してもノズルから噴出するエアの流速を落とすことなく十分な真空度を発生させることができる。
【０００９】
また、本発明のエジェクタは、前記細まり部に設けられた円味の曲率半径は、前記最狭部の径の約２倍以上であることを特徴とする。
よって、本発明のエジェクタでは、エア供給路からノズルの最狭部に流れ込むエアの収縮によるエネルギ損失がより少なくなくなり、エアの供給圧力の低下によっても十分な真空度を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるエジェクタの一実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態のエジェクタを示した断面図である。
エジェクタ１は、エア供給流路１１及び挿入孔１２が一直線上に穿設された本体ブロック２から構成され、その挿入孔１２には直交方向から排出流路１３が連通して形成されている。そして、その本体ブロック２の挿入孔１２内には、エア供給流路１１に連通するノズル３及び、排出流路１３とノズル３とに連通するディフューザ４とが装填され、押エ部材５で位置決めされている。
ノズル３及びディフューザ４には、エア供給流路１１と一直線上に連通するノズル流路１４及びディフューザ流路１５が穿設されている。また、ディフューザ４には、排出流路１３の開口部に位置する環状溝１６が形成され、その環状溝１６には、ノズル３の先端部外周の空間１８に連通する連通孔１７が穿設されている。
【００１１】
ここで、図２にノズル３部分の拡大断面図を示す。本エジェクタ１のノズル３は、ノズル流路１４がエア供給流路１１と連続する同径部分から最狭部１４ｐへと絞られるように形成されている。そして、その最狭部１４ｐへと流路断面積の小さくなる細まり部１４Ａには円味がつけられている。具体的には、エア供給流路１１の直径ｒ１が４．５ｍｍ、ノズル流路１４の最狭部１４ｐの直径ｒ２が０．５ｍｍであって、細まり部１４Ａには曲率半径Ｒが１．０ｍｍの円味がつけられている。
そして、このような構成のエジェクタ１は、例えばエア供給流路１１が不図示の高圧エア供給管に接続され、排出流路１３は不図示のガス供給装置のガス管に接続され、腐食性ガスの排気に利用される。
【００１２】
そこで、本実施の実施の形態のエジェクタ１は、コンプレッサで作られた高圧エアが約６００ｋＰａに調圧されて供給される。そのため、エア供給流路１１から供給された高圧エアは、ノズル流路１４を通る際に絞られ、圧力が運動エネルギに変換されて高速エアとして噴出される。そして、ノズル３から高速のエアが噴射されると、その噴射口周りの空間１８の圧力が低下して排出流路１３側の気体が吸引される。
従って、ガス供給装置に残っている流路内の腐食性ガスは、エジェクタ１へ高圧エアが供給され排出流路１３内の圧力が下がることで、吸引されてディフューザ４から排出されることとなる。
【００１３】
ここで、前述した従来品のエジェクタ１００と発明品であるエジェクタ１とについて行った比較試験の結果を図３に示す。図３は、エアの供給圧力に対して発生する真空度の関係を示したグラフである。
この結果から、エアの供給圧力が約５００〜６００ｋＰａでは、両者ともほぼ同様な値で安定した真空度が発生しているが、供給圧力が約５００ｋＰａを下回るころから大きな違いが見られた。即ち、本実施の形態のエジェクタ１では、供給圧力が約５００ｋＰａ以下に下がったところでも真空度が増すように変位したのに対して、従来例のエジェクタ１００は、急激に真空度が低下していった。なお、本実施の形態のエジェクタ１は、供給圧力が約４００ｋＰａにまで低下したところから真空度が低下し始めた。
従って、本実施の形態のエジェクタ１は、供給圧力が約４００ｋＰａに低下した辺りまで腐食性ガスの排気能力を持ち得た。
【００１４】
ところで、エジェクタ１が高い真空度を発生するためには、ノズル流路３から噴射される高速エアと排出流路１３から吸引される吸入気体（腐食性ガス）との混合気体を、ディフューザ流路１５入口に音速以上の速度で流入させるようにすることが必要でる。従って、エジェクタ１の真空度はノズル３から噴出される高速エアの流速に大きく影響される。
前述したように、高圧で供給されたエアは、ノズル３の最狭部１４ｐで圧力が運動エネルギに変換され、速度を得てディフューザ流路１５内に噴射される。そのため、高い流速を得るには圧力を効率よく運動エネルギに変換するようにノズル３を通過させることが必要であり、本実施の形態のエジェクタ１は次のような点に着目して形成した。
【００１５】
先ず、本実施の形態のエジェクタ１は、エア供給流路１１から直接ノズル１４の最狭部１４ｐにまで流路を絞るようにしたため、従来例のように段階的に断面積を変化させることで生じる余分なエネルギ損失をなくした。
また、本実施の形態のエジェクタ１は、ノズル３の最狭部１４ｐへの細まり部１４Ａに、最狭部１４ｐの径の２倍もの曲率半径Ｒをもった円味をつけたため、損失係数を大幅に小さくすることができた。流路の断面積が急に縮小する細まり部は、円味が大きいほど流れの収縮は起こらなくなるからである。
これに対して従来のエジェクタ１００は細まり部１１３Ａ，１１３Ｂがテーパ面で形成されているが、その場合にでも円味がないと、そこを通過するエアの流が図４に示すようにＦａにまで一旦収縮してＦｂにまで広がるためにエネルギ損失が生じてしまっていた。
【００１６】
また、エジェクタ１は、ノズル３の最狭部１４ｐの長さを短縮してエネルギ損失を減らし、流れが音速になった後はラバール管の形態によって音速を超えるようにして効率良く超音速流体を得ることができるようにした。
よって、本実施の形態のエジェクタ１は、前述したように供給エアの圧力が５００ｋＰａを下回っても十分な真空度を得ることができるようになった。
【００１７】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では細まり部１４Ａの曲率半径Ｒを最狭部１４ｐの直径の２倍としたが、曲率半径Ｒの値は種々の条件から異なる値としてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、高圧エアを供給するエア供給路の延長上にノズル及びディフューザを配し、ノズルからの高速エアがディフューザ内に噴射されるもので、そのディフューザには、高速エアが前記ノズルから噴射されて負圧になる空間に、排出する気体を吸い出すための排出流路が連通されたされたものであって、ノズルの最狭部までの流路径を一定にし、当該最狭部入口の細まり部に円味をつけた構成としたので、エアの供給圧力の低下によっても十分な真空度を得ることができるエジェクタを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエジェクタの一実施の形態を示した断面図である。
【図２】エジェクタのノズル３部分を示した拡大断面図である。
【図３】エアの供給圧力に対する真空度のグラフを示した図である。
【図４】従来のエジェクタの細まり部に生じる流れの収縮を示した図である。
【図５】従来のエジェクタを示した断面図である。
【符号の説明】
１エジェクタ
３ノズル
４ディフューザ
１１エア供給流路
１３排出流路
１４ノズル流路
１４Ａ細まり部
１４ｐ最狭部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ejector used for exhausting residual gas in piping in a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to an ejector capable of generating a high degree of vacuum for exhausting even when the supplied primary pressure is reduced.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing process, a corrosive gas is used for etching of photoresist processing and the like, and a gas supply device that supplies the corrosive gas as needed is used. However, if the gas supply device is left with a corrosive gas remaining in the pipe, the corrosive gas will corrode the metal inside the pipe and the next time the gas is supplied, the impurities will be lost. If mixed, it may adversely affect the semiconductor. For this reason, in the gas supply device, after the supply of the corrosive gas is completed, the corrosive gas remaining inside is replaced with an inert gas such as nitrogen gas. At that time, for example, an ejector is used for the replacement process, and a method of extracting the corrosive gas from the inside of the gas supply apparatus is employed.
[0003]
Therefore, a conventional ejector used for such a replacement process of the gas supply device will be briefly described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional ejector. The ejector 100 includes a first block 101 in which a discharge passage 111 connected to a pipe of a gas supply device is formed, and a second block in which an air supply passage 112 connected to a primary pressure side for supplying high-pressure air is formed. The block 102 is integrally combined.
In the first block 101, an insertion hole 115 into which the nozzle 103 and the diffuser 104 can be inserted is formed in a direction orthogonal to the discharge flow path 111. In the nozzle 103 and diffuser 104 loaded in the insertion hole 115, the nozzle flow path 113 and the diffuser flow path 114 are positioned in line with the air supply flow path 112.
[0004]
In the nozzle 103 of the ejector 100, narrow portions 113A and 113B for reducing the cross-sectional area of the nozzle flow channel 113 are formed at two locations, and the flow channel is restricted to two stages up to the narrowest portion 113p. The narrowed portions 113 </ b> A and 113 </ b> B form tapered surfaces that leave the shape of the tip of the drill used for drilling the nozzle channel 113.
Further, the diffuser 104 is formed with an annular groove 106 that is continuous with the discharge channel 111, and a communication hole 107 that communicates with a space 116 on the outer periphery of the tip of the nozzle 103 is formed.
[0005]
Therefore, in the ejector 100, when high-pressure air increased to a pressure of about 600 kPa is sent into the air supply channel 112, the pressure of the high-pressure air is converted into kinetic energy in the nozzle channel 113. Air obtained by increasing the flow velocity by obtaining kinetic energy is injected into the diffuser flow path 114. When high-speed air is ejected from the nozzle 103, the pressure in the space 116 around the ejection port decreases, and the gas on the discharge flow path 111 side is sucked.
Accordingly, the corrosive gas in the flow path remaining in the gas supply device is sucked and discharged from the diffuser 114 when high pressure air is supplied to the ejector 100 and the pressure in the discharge flow path 111 decreases. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a part of the high-pressure air sent to the ejector is supplied from the compressor via the branch pipe, but the supply pressure may be reduced due to a sudden operation of another manufacturing apparatus or the like. In such a case, in the conventional ejector 100, the degree of vacuum is lowered, and sufficient suction cannot be performed, and corrosive gas may remain in the gas supply device.
Specifically, as shown in FIG. 3, when the high-pressure air supplied at about 600 kPa falls below about 500 kPa, the degree of vacuum suddenly decreases and sufficient suction cannot be performed.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ejector that can obtain a sufficient degree of vacuum even when the supply pressure of air is reduced, in order to solve such a problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The ejector according to the present invention includes a nozzle and a diffuser disposed on an extension of an air supply path for supplying high-pressure air, and high-speed air from the nozzle is injected into the diffuser. The discharge flow path for sucking out the discharged gas is communicated with the space that is jetted from the negative pressure, and the flow path diameter to the narrowest part of the nozzle is made constant, the narrowest part inlet It is characterized by adding a round to the narrow part.
Therefore, in the ejector of the present invention, the energy loss of the air passing through the nozzle is reduced due to the roundness of the narrowed portion, and even if the air supply pressure is reduced by efficiently converting the air pressure into kinetic energy. A sufficient degree of vacuum can be generated without reducing the flow rate of the air ejected from the nozzle.
[0009]
The ejector according to the present invention is characterized in that a round curvature radius provided in the narrowed portion is about twice or more than a diameter of the narrowest portion.
Therefore, in the ejector of the present invention, energy loss due to contraction of air flowing from the air supply path to the narrowest portion of the nozzle is lessened, and a sufficient degree of vacuum can be obtained even when the air supply pressure is reduced.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of an ejector according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the ejector of the present embodiment.
The ejector 1 is composed of a main body block 2 in which an air supply flow path 11 and an insertion hole 12 are formed in a straight line, and a discharge flow path 13 is formed in the insertion hole 12 from an orthogonal direction. In the insertion hole 12 of the main body block 2, the nozzle 3 communicating with the air supply channel 11 and the diffuser 4 communicating with the discharge channel 13 and the nozzle 3 are loaded and positioned by the pushing member 5. Has been.
The nozzle 3 and the diffuser 4 are provided with a nozzle channel 14 and a diffuser channel 15 that communicate with the air supply channel 11 in a straight line. Further, the diffuser 4 is formed with an annular groove 16 positioned at the opening of the discharge flow path 13, and the annular groove 16 is provided with a communication hole 17 communicating with the space 18 on the outer periphery of the tip of the nozzle 3. ing.
[0011]
Here, FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the nozzle 3 portion. The nozzle 3 of the present ejector 1 is formed such that the nozzle flow path 14 is narrowed from the same diameter portion continuous with the air supply flow path 11 to the narrowest portion 14p. And the narrow part 14A in which the cross-sectional area of the flow path decreases toward the narrowest part 14p is rounded. Specifically, the diameter r1 of the air supply channel 11 is 4.5 mm, the diameter r2 of the narrowest portion 14p of the nozzle channel 14 is 0.5 mm, and the radius of curvature R is 1. It has a 0mm circle.
In the ejector 1 having such a configuration, for example, the air supply flow path 11 is connected to a high-pressure air supply pipe (not shown), and the discharge flow path 13 is connected to a gas pipe of a gas supply device (not shown). Used for exhaust.
[0012]
Therefore, the ejector 1 according to the present embodiment is supplied with the high-pressure air produced by the compressor adjusted to about 600 kPa. Therefore, the high-pressure air supplied from the air supply flow path 11 is throttled when passing through the nozzle flow path 14, and the pressure is converted into kinetic energy and ejected as high-speed air. When high-speed air is ejected from the nozzle 3, the pressure in the space 18 around the ejection port decreases and the gas on the discharge flow path 13 side is sucked.
Therefore, the corrosive gas in the flow path remaining in the gas supply device is sucked and discharged from the diffuser 4 when high pressure air is supplied to the ejector 1 and the pressure in the discharge flow path 13 is reduced. .
[0013]
Here, FIG. 3 shows the results of a comparative test performed on the above-described conventional ejector 100 and the inventive ejector 1. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the air supply pressure and the degree of vacuum generated.
From this result, when the supply pressure of the air is about 500 to 600 kPa, a stable degree of vacuum is generated with the same value in both cases, but a big difference was seen from the time when the supply pressure was less than about 500 kPa. That is, in the ejector 1 of the present embodiment, the vacuum degree is suddenly decreased in the ejector 100 of the conventional example, whereas the ejector 100 of the conventional example is displaced so that the vacuum degree is increased even when the supply pressure is lowered to about 500 kPa or less. It was. In the ejector 1 of the present embodiment, the degree of vacuum started to decrease when the supply pressure decreased to about 400 kPa.
Therefore, the ejector 1 of the present embodiment can have a corrosive gas exhaust capability until the supply pressure is reduced to about 400 kPa.
[0014]
By the way, in order for the ejector 1 to generate a high degree of vacuum, a mixed gas of high-speed air injected from the nozzle flow path 3 and suction gas (corrosive gas) sucked from the discharge flow path 13 is used as a diffuser flow path. It is necessary to flow into the 15 inlets at a speed higher than the speed of sound. Therefore, the degree of vacuum of the ejector 1 is greatly influenced by the flow velocity of the high-speed air ejected from the nozzle 3.
As described above, the pressure of the air supplied at a high pressure is converted into kinetic energy at the narrowest portion 14p of the nozzle 3, and the velocity is obtained and injected into the diffuser flow path 15. For this reason, in order to obtain a high flow rate, it is necessary to pass the nozzle 3 so as to efficiently convert the pressure into kinetic energy, and the ejector 1 of the present embodiment is formed paying attention to the following points.
[0015]
First, since the ejector 1 of the present embodiment narrows the flow path from the air supply flow path 11 directly to the narrowest portion 14p of the nozzle 14, the sectional area is changed stepwise as in the conventional example. Eliminates the extra energy loss that occurs.
Further, in the ejector 1 of the present embodiment, the narrowed portion 14A to the narrowest portion 14p of the nozzle 3 is given a roundness with a radius of curvature R that is twice the diameter of the narrowest portion 14p. Can be greatly reduced. This is because the narrowed portion where the cross-sectional area of the flow path suddenly decreases, the shrinkage of the flow does not occur as the roundness increases.
On the other hand, in the conventional ejector 100, the narrowed portions 113A and 113B are formed with tapered surfaces, but even in this case, if there is no roundness, the air flow passing therethrough is shown in FIG. The energy loss has occurred because it contracted once to reach to Fb.
[0016]
Further, the ejector 1 shortens the length of the narrowest portion 14p of the nozzle 3 to reduce energy loss, and after the flow becomes sonic, the supersonic fluid can be efficiently passed so as to exceed the sonic speed by the form of the Laval tube. To be able to get.
Therefore, as described above, the ejector 1 according to the present embodiment can obtain a sufficient degree of vacuum even when the pressure of the supply air falls below 500 kPa.
[0017]
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above embodiment, the radius of curvature R of the narrowed portion 14A is twice the diameter of the narrowest portion 14p, but the value of the radius of curvature R may be different from various conditions.
[0018]
【The invention's effect】
In the present invention, a nozzle and a diffuser are arranged on an extension of an air supply path for supplying high-pressure air, and high-speed air from the nozzle is injected into the diffuser. High-speed air is injected from the nozzle into the diffuser. The discharge flow path for sucking out the discharged gas is communicated with the negative pressure space, and the diameter of the flow path to the narrowest part of the nozzle is made constant, and the narrow part of the inlet of the narrowest part is narrowed. Since the rounded portion has a rounded configuration, it is possible to provide an ejector that can obtain a sufficient degree of vacuum even when the supply pressure of air is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an ejector according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a nozzle 3 portion of an ejector.
FIG. 3 is a graph showing a degree of vacuum with respect to air supply pressure.
FIG. 4 is a diagram showing a contraction of a flow generated in a narrow portion of a conventional ejector.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional ejector.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ejector 3 Nozzle 4 Diffuser 11 Air supply flow path 13 Discharge flow path 14 Nozzle flow path 14A Narrow part 14p The narrowest part

Claims

A nozzle and a diffuser are arranged on an extension of an air supply path for supplying high-pressure air, and high-speed air from the nozzle is injected into the diffuser. High-speed air is injected from the nozzle into the diffuser. In an ejector in which a discharge flow path for sucking out the exhausted gas is communicated with the negative pressure space,
The nozzle includes a narrowest portion where the flow path diameter is the narrowest, a narrowed portion where the cross-sectional area of the flow passage becomes small up to the narrowest portion, and an inlet portion to the narrowed portion,
The channel diameter of up to the inlet section, the same as the diameter of the air supply passage, to the convergent section, radius of curvature, characterized in that with the roundness is at least about twice the diameter of the narrowest portion Ejector.