JPH05280465A - 真空ポンプの排気方法 - Google Patents
真空ポンプの排気方法Info
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- JPH05280465A JPH05280465A JP7714392A JP7714392A JPH05280465A JP H05280465 A JPH05280465 A JP H05280465A JP 7714392 A JP7714392 A JP 7714392A JP 7714392 A JP7714392 A JP 7714392A JP H05280465 A JPH05280465 A JP H05280465A
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- Japan
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- gas
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- exhaust
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
- F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
- F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】分子速度の大きい軽元素ガスをも確実かつ簡便
に排気し、再生頻度を減少させる。 【構成】ターボ分子ポンプ３またはこれに類する機械的
排気を行うポンプを用いた真空排気系において、ポンプ
３内と少なくともその後部のガス流路４を冷却し、接す
るガス分子の運動速度を減速させて排気する。
に排気し、再生頻度を減少させる。 【構成】ターボ分子ポンプ３またはこれに類する機械的
排気を行うポンプを用いた真空排気系において、ポンプ
３内と少なくともその後部のガス流路４を冷却し、接す
るガス分子の運動速度を減速させて排気する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空ポンプの排気方
法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、
分子速度の大きい軽元素ガスをも確実かつ簡便に排気
し、再生頻度を低減させることのできる真空ポンプの排
気方法に関するものである。
法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、
分子速度の大きい軽元素ガスをも確実かつ簡便に排気
し、再生頻度を低減させることのできる真空ポンプの排
気方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、静翼と動翼を有す
るターボ分子ポンプにおいては、その動翼によりガス分
子に排気しようとする方向の運動量を与え、排気してい
る。しかしながら、この場合の正味の排気量は、ポンプ
から排出されるガス分子束とこれに対して逆方向に入っ
てくる分子束の差であるため、一般的に、排気性能はガ
スの分子速度が大きいほど悪くなり、たとえば水素の場
合には、その圧縮比は窒素の１／1000程度以下となって
いる。
るターボ分子ポンプにおいては、その動翼によりガス分
子に排気しようとする方向の運動量を与え、排気してい
る。しかしながら、この場合の正味の排気量は、ポンプ
から排出されるガス分子束とこれに対して逆方向に入っ
てくる分子束の差であるため、一般的に、排気性能はガ
スの分子速度が大きいほど悪くなり、たとえば水素の場
合には、その圧縮比は窒素の１／1000程度以下となって
いる。
【０００３】このような排気性能上の問題を解消するた
めには、動翼の速度を増加させ、軽元素ガスの分子運動
に対して速くすることが考えられもするが、実際には機
械的に無理がある。一方、非機械的な排気方法によるク
ライオポンプについては、定期的な再生が必要とされる
という問題がある。また、この場合には、水素ととも
に、軽元素であるヘリウムの排気も困難となっている。
めには、動翼の速度を増加させ、軽元素ガスの分子運動
に対して速くすることが考えられもするが、実際には機
械的に無理がある。一方、非機械的な排気方法によるク
ライオポンプについては、定期的な再生が必要とされる
という問題がある。また、この場合には、水素ととも
に、軽元素であるヘリウムの排気も困難となっている。
【０００４】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の真空ポンプの排気についての
欠点を解消し、分子速度の大きい軽元素ガスをも確実か
つ簡便に排気し、再生頻度を低減させることのできる、
新しい真空ポンプの排気方法を提供することを目的とし
ている。
されたものであり、従来の真空ポンプの排気についての
欠点を解消し、分子速度の大きい軽元素ガスをも確実か
つ簡便に排気し、再生頻度を低減させることのできる、
新しい真空ポンプの排気方法を提供することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ターボ分子ポンプまたはこれに
類する機械的排気を行うポンプを用いた真空排気系にお
いて、ポンプ内と少なくともその後部のガス流路を冷却
し、接するガス分子の運動速度を減速させて排気するこ
とを特徴とする真空ポンプの排気方法を提供する。
を解決するものとして、ターボ分子ポンプまたはこれに
類する機械的排気を行うポンプを用いた真空排気系にお
いて、ポンプ内と少なくともその後部のガス流路を冷却
し、接するガス分子の運動速度を減速させて排気するこ
とを特徴とする真空ポンプの排気方法を提供する。
【０００６】この発明においては、たとえばターボ分子
ポンプ内の静翼および動翼、その前後のガス流路配管、
流路内に設置した構造物等の真空排気系の一部または全
部を直接的あるいは間接的に冷却する。この冷却によっ
て、真空排気系に衝突し、再び離脱するガス分子の速度
を遅くすることができ、ポンプ内部を逆流する分子束が
減少する。排気性能が向上し、高い圧縮比も得られる。
ポンプ内の静翼および動翼、その前後のガス流路配管、
流路内に設置した構造物等の真空排気系の一部または全
部を直接的あるいは間接的に冷却する。この冷却によっ
て、真空排気系に衝突し、再び離脱するガス分子の速度
を遅くすることができ、ポンプ内部を逆流する分子束が
減少する。排気性能が向上し、高い圧縮比も得られる。
【０００７】
【実施例】以下、図面に沿って実施例を示し、この発明
の真空ポンプの排気方法についてさらに詳しく説明す
る。図１は、この発明の真空ポンプの排気方法の一実施
例を原理的に示した構成図である。
の真空ポンプの排気方法についてさらに詳しく説明す
る。図１は、この発明の真空ポンプの排気方法の一実施
例を原理的に示した構成図である。
【０００８】たとえばこの図１に示した例においては、
真空チェンバー（１）を温度300Ｋとし、入口バッフル
（２）、ターボ分子ポンプ（３）および後段バッフル
（４）を７７Ｋに各々液体窒素により冷却している。一
方、粗引きポンプ（５）については、室温で運転するよ
うにしている。
真空チェンバー（１）を温度300Ｋとし、入口バッフル
（２）、ターボ分子ポンプ（３）および後段バッフル
（４）を７７Ｋに各々液体窒素により冷却している。一
方、粗引きポンプ（５）については、室温で運転するよ
うにしている。
【０００９】この真空排気系においては、排気対象であ
る分子量ｍのガスは、温度300 Ｋ、速度Ｖ1 でバッフル
（２）部へ流入する。また、圧力が分子流領域であり、
平均自由工程も真空配管より充分長いため、全てのガス
分子はバッフル板に衝突し、液体窒素温度で速度Ｖ2 で
脱離する。分子の平均速度は絶対温度の平方根に比例す
るため、この場合にはＶ2 ＝0.5 Ｖ1 となる。すなわ
ち、ガスは常温の約半分の速度に減速される。また、通
常のターボ分子ポンプにおいては、圧縮比の対数が排気
対象分子の速度に比例するので、全てのガス種について
圧縮比が従来の100 〜1000倍となる。
る分子量ｍのガスは、温度300 Ｋ、速度Ｖ1 でバッフル
（２）部へ流入する。また、圧力が分子流領域であり、
平均自由工程も真空配管より充分長いため、全てのガス
分子はバッフル板に衝突し、液体窒素温度で速度Ｖ2 で
脱離する。分子の平均速度は絶対温度の平方根に比例す
るため、この場合にはＶ2 ＝0.5 Ｖ1 となる。すなわ
ち、ガスは常温の約半分の速度に減速される。また、通
常のターボ分子ポンプにおいては、圧縮比の対数が排気
対象分子の速度に比例するので、全てのガス種について
圧縮比が従来の100 〜1000倍となる。
【００１０】減速したガスは、ターボ分子ポンプ（３）
の動翼で容易に捕捉することができ、ポンプ出口のバッ
フル（４）へと送られる。この間、ガスの温度上昇は起
こらない。排気されたガスは、粗引きポンプ（５）にお
いて室温に戻り、速度が再びＶ1 となるものの、もはや
真空チャンバー（１）へ逆流することはない。このよう
にして、真空排気系全体としての圧縮比が100 〜1000倍
となり、しかも理想的な状態での到達真空度も１０-2〜
１０-3程度となる。トリチウムを含んだ水素同位体やヘ
リウム等の軽元素ガスの排気も可能となる。
の動翼で容易に捕捉することができ、ポンプ出口のバッ
フル（４）へと送られる。この間、ガスの温度上昇は起
こらない。排気されたガスは、粗引きポンプ（５）にお
いて室温に戻り、速度が再びＶ1 となるものの、もはや
真空チャンバー（１）へ逆流することはない。このよう
にして、真空排気系全体としての圧縮比が100 〜1000倍
となり、しかも理想的な状態での到達真空度も１０-2〜
１０-3程度となる。トリチウムを含んだ水素同位体やヘ
リウム等の軽元素ガスの排気も可能となる。
【００１１】なお、ターボ分子ポンプ（３）において
は、排気速度はガス種によらず、装置に固有の性能と真
空チェンバー（１）からポンプ（３）までのコンダクタ
ンスにより決定される。したがって、この発明において
は、真空チェンバーからポンプまでの単位当たり面積当
たりの分子束が冷却の有無にかかわらず一定なため、排
気速度が変化することはない。
は、排気速度はガス種によらず、装置に固有の性能と真
空チェンバー（１）からポンプ（３）までのコンダクタ
ンスにより決定される。したがって、この発明において
は、真空チェンバーからポンプまでの単位当たり面積当
たりの分子束が冷却の有無にかかわらず一定なため、排
気速度が変化することはない。
【００１２】冷却は、図１に図示した部位全てについて
行うのが理想的であるが、この発明においては、少なく
ともターボ分子ポンプ（３）の静翼および出口のバッフ
ル（４）を冷却すればよい。こうすることで、ターボ分
子ポンプ（３）の動翼へ逆流するガス分子を減速するこ
とができ、排気性能を向上させることが可能となる。一
方、ガス種によっては、冷却面上での分圧と温度によっ
て冷却面上に凝縮、捕捉され、その結果として冷却が排
気に関与する場合もある。たとえば従来の低温トラップ
やクライオポンプなどの真空装置の場合には、定期的に
排気を停止して加熱再生する必要がある。これに対し
て、図１に例示したような冷却部分は、基本的に常に後
段の排気装置に対して開いているため、定期的な再生を
必ずしも必要としない。
行うのが理想的であるが、この発明においては、少なく
ともターボ分子ポンプ（３）の静翼および出口のバッフ
ル（４）を冷却すればよい。こうすることで、ターボ分
子ポンプ（３）の動翼へ逆流するガス分子を減速するこ
とができ、排気性能を向上させることが可能となる。一
方、ガス種によっては、冷却面上での分圧と温度によっ
て冷却面上に凝縮、捕捉され、その結果として冷却が排
気に関与する場合もある。たとえば従来の低温トラップ
やクライオポンプなどの真空装置の場合には、定期的に
排気を停止して加熱再生する必要がある。これに対し
て、図１に例示したような冷却部分は、基本的に常に後
段の排気装置に対して開いているため、定期的な再生を
必ずしも必要としない。
【００１３】たとえば着目成分の冷却面温度、たとえば
図１の場合の７７Ｋでの平衡蒸気圧をＰ0 、真空チェン
バー（１）での分圧をＰ1 、入口バッフル（２）とター
ボ分子ポンプ（３）の間での分圧をＰ2 とした場合、Ｐ
1 ＞Ｐ0 の時には低温による凝縮が起こるが、これと同
時にＰ0 ＞Ｐ2 であると、凝縮したガスは再びターボ分
子ポンプ（３）側で気化する。このため、ガスを確実に
系外に排出することができ、冷却面上への凝縮成分の蓄
積は、従来の低温トラップやクライオポンプなどに比べ
て少なくなる。再生頻度を減少させることができ、条件
によっては無再生運転も可能となる。また、再生が必要
な場合であっても、入口バッフル（２）、ターボ分子ポ
ンプ（３）および後段バッフル（４）を交互に順次昇温
することにより、真空排気系全体を停止せずに、冷却面
に蓄積した成分を系外に排出することができる。
図１の場合の７７Ｋでの平衡蒸気圧をＰ0 、真空チェン
バー（１）での分圧をＰ1 、入口バッフル（２）とター
ボ分子ポンプ（３）の間での分圧をＰ2 とした場合、Ｐ
1 ＞Ｐ0 の時には低温による凝縮が起こるが、これと同
時にＰ0 ＞Ｐ2 であると、凝縮したガスは再びターボ分
子ポンプ（３）側で気化する。このため、ガスを確実に
系外に排出することができ、冷却面上への凝縮成分の蓄
積は、従来の低温トラップやクライオポンプなどに比べ
て少なくなる。再生頻度を減少させることができ、条件
によっては無再生運転も可能となる。また、再生が必要
な場合であっても、入口バッフル（２）、ターボ分子ポ
ンプ（３）および後段バッフル（４）を交互に順次昇温
することにより、真空排気系全体を停止せずに、冷却面
に蓄積した成分を系外に排出することができる。
【００１４】もちろんこの発明は、以上の例によって限
定されるものではない。冷却温度および気体種、また、
真空チェンバー、バッフルおよびターボ分子ポンプの構
造および構成等の細部については様々な態様が可能であ
ることはいうまでもない。
定されるものではない。冷却温度および気体種、また、
真空チェンバー、バッフルおよびターボ分子ポンプの構
造および構成等の細部については様々な態様が可能であ
ることはいうまでもない。
【００１５】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、ターボ分子ポンプ等の機械的ポンプを用いた真空
排気系の排気性能を向上させることができ、しかも再生
頻度を減少させることができる。トリチウムを含んだ水
素同位体やヘリウム等の軽元素ガスの排気も可能とな
る。
って、ターボ分子ポンプ等の機械的ポンプを用いた真空
排気系の排気性能を向上させることができ、しかも再生
頻度を減少させることができる。トリチウムを含んだ水
素同位体やヘリウム等の軽元素ガスの排気も可能とな
る。
【図１】この発明の真空ポンプの排気方法の一実施例を
原理的に示した構成図である。
原理的に示した構成図である。
１ 真空チェンバー ２ 入口バッフル ３ ターボ分子ポンプ ４ 後段バッフル ５ 粗引きポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 ターボ分子ポンプまたはこれに類する機
械的排気を行うポンプを用いた真空排気系において、ポ
ンプ内と少なくともその後部のガス流路を冷却し、接す
るガス分子の運動速度を減速させて排気することを特徴
とする真空ポンプの排気方法。 - 【請求項２】 冷却により捕集したガス分子の内、捕集
面から離脱するガス分子を常時機械的に排出する請求項
１の排気方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07714392A JP3377224B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 真空ポンプの排気方法 |
| DE19934309929 DE4309929B4 (de) | 1992-03-31 | 1993-03-26 | Verfahren zur Evakuierung durch eine Vakuumpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07714392A JP3377224B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 真空ポンプの排気方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280465A true JPH05280465A (ja) | 1993-10-26 |
| JP3377224B2 JP3377224B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=13625581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07714392A Expired - Fee Related JP3377224B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 真空ポンプの排気方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377224B2 (ja) |
| DE (1) | DE4309929B4 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012144932A3 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)" | Газовый микронасос |
| KR101416155B1 (ko) * | 2007-10-18 | 2014-08-06 | 주식회사 케이씨텍 | 기판건조장치 및 이를 이용한 기판건조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4926648A (en) * | 1988-03-07 | 1990-05-22 | Toshiba Corp. | Turbomolecular pump and method of operating the same |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP07714392A patent/JP3377224B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-26 DE DE19934309929 patent/DE4309929B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101416155B1 (ko) * | 2007-10-18 | 2014-08-06 | 주식회사 케이씨텍 | 기판건조장치 및 이를 이용한 기판건조방법 |
| WO2012144932A3 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)" | Газовый микронасос |
| CN103502642A (zh) * | 2011-04-19 | 2014-01-08 | 俄罗斯联邦政府预算机构《联邦军事、特殊及双用途智力活动成果权利保护机构》 | 气体微型泵 |
| CN103502642B (zh) * | 2011-04-19 | 2016-03-02 | 俄罗斯联邦政府预算机构《联邦军事、特殊及双用途智力活动成果权利保护机构》 | 气体微型泵 |
| US9695807B2 (en) | 2011-04-19 | 2017-07-04 | Moscow Institute Of Physics And Technology State University (Moscow Institute Of Physics And Technology, Mipt) | Gas micropump |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3377224B2 (ja) | 2003-02-17 |
| DE4309929B4 (de) | 2004-09-30 |
| DE4309929A1 (de) | 1993-10-07 |
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Legal Events
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