JPH0587088A - 渦流形真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で、かつ、ポンプステータとポン
プロータとの隙間管理も容易な渦流形真空ポンプを提供
すること。 【構成】 吸気口１１と排気口１２とに連通するポンプ
ステータ２に円形内周面を形成する。この内周面に対向
するポンプロータ３の外周面に吸気口１１から排気口１
２に連続するら旋溝７を形成し、ら旋溝７内にポンプロ
ータ３の回転で渦流を発生させる渦流羽根８を多数設け
て、ら旋溝７内で渦流羽根８により渦流を発生させなが
ら、ねじ形分子ポンプの作用と同様に吸気口１１からら
旋溝７内に吸入した気体を排気口１２から大気に排気
し、環状の気体流路の入口部と出口部とを区画する隔壁
や気体流路を連通させる連通路を設けたり、ポンプステ
ータを分割したりする必要がなくポンプ構造を簡単にで
きながら、ポンプステータ２とポンプロータ３との隙間
を径方向隙間にして隙間管理を簡単にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、渦流形真空ポンプ、詳
しくは、吸気口と排気口とに連通するポンプステータ内
に、外周部に多数の羽根を備えたポンプロータを回転自
由に支持した渦流形真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種渦流形真空ポンプは、例え
ば、特開平２−１１２６９７号公報に開示されているよ
うに提供されている。この渦流形真空ポンプは、図６に
示したように、一側に吸気口Ａを、また他側に排気口Ｂ
をもったポンプハウジングＣ内に、これら吸気口Ａと排
気口Ｂとにわたって複数のポンプステータＤを固定する
と共に、これらポンプステータＤには環状の気体流路Ｅ
を複数段設け、これらの気体流路Ｅを連通路Ｒを介して
互いに連通させると共に、複数の円板Ｆをもったポンプ
ロータＧを前記ポンプステータＤ内に回転自由に支持
し、前記円板Ｆの外周部に設けた多数の羽根Ｈを前記気
体流路Ｅ内で高速回転させて、前記吸気口Ａから排気口
Ｂへと気体の排気を行うようにしている。

【０００３】尚、前記ポンプハウジングＣに接続したモ
ータ室Ｉに駆動軸ＪをもったモータＫを組み込み、該駆
動軸Ｊの回転駆動により前記ポンプロータＧを回転する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な渦流形真空ポンプでは、前記ポンプステータＤを複数
設けて積層し、これらポンプステータＤ間にポンプロー
タＧの円板Ｆを挟み込むように組込むと共に、前記ポン
プステータＤ間に設ける気体流路Ｅに前記羽根Ｈを配設
し、上段の気体流路Ｅで圧縮した流体を、該気体流路Ｅ
の出口から下段の気体流路Ｅの入口に連通路Ｒを介して
流動させるようにしているから、前記各気体流路Ｅの出
入口を周方向に近接して設ける必要があり、この結果、
各段の気体流路Ｅにおける出入口間には、これら入口部
と出口部とを区画する区画壁を設ける必要があるし、ま
た、前記各気体流路Ｅを互いに連通させる連通路Ｒを設
ける必要もあって、全体として構造が複雑となり組付加
工性も悪い問題があった。

【０００５】また、前記ポンプロータＧの円板Ｆはポン
プステータＤ間に挟み込むように組付けるため前記ポン
プステータＤを、それぞれ半割状にする必要があり、そ
れだけ一層構造が複雑になる問題もあった。

【０００６】更に、前記ポンプステータＤとポンプロー
タＧとが熱膨張の差により接触するのを防止するため、
前記ポンプステータＤとポンプロータＧとの間に所定の
隙間を設けるのであるが、前記ポンプステータＤと円板
Ｆと間の隙間は主として軸方向隙間であり、また、円板
Ｆの数だけ管理する必要があるから、隙間管理が難しい
問題もあったのである。

【０００７】本発明の目的は、構造が簡単で組付性も容
易にでき、しかも、ポンプステータとポンプロータとの
隙間管理も容易な渦流形真空ポンプを提供する点にあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、吸気口１１と排気口１２とに連通する
ポンプステータ内に、外周部に多数の羽根を備えたポン
プロータを回転自由に支持した渦流形真空ポンプにおい
て、ポンプステータ２に軸方向に延びる長さをもつ円形
内周面を形成すると共に、ポンプロータ３に、前記ポン
プステータ２の内周面に対向する外周面を形成する一
方、前記ポンプロータ３の外周面に、前記吸気口１１か
ら排気口１２に連続するら旋溝７を形成すると共に、該
ら旋溝７内に、前記ポンプロータ３の回転で渦流を発生
させる渦流羽根８を多数設けたのである。

【０００９】また、ポンプロータ３の外周面に形成する
ら旋溝７を複数条として、前記ポンプロータ３の外周面
における同一円周上に位置する複数条のら旋溝７の位相
差をほぼ同一にするのが好ましい。

【００１０】更に、ポンプロータ３の外周面に、ら旋溝
７に沿って延びるシール溝９を設けるのが好ましい。

【００１１】

【作用】前記ポンプロータ３の回転により前記ら旋溝７
内で前記渦流羽根８により渦流を発生させながら、ねじ
形分子ポンプや軸流ターボポンプの作用と同様に前記吸
気口１１から前記ポンプステータ２内、即ち、ら旋溝７
内に吸入した気体を前記排気口１２を介して大気に排気
することができる。

【００１２】従って、環状の気体流路の入口部と出口部
とを区画する隔壁や、複数の前記気体流路を互いに連通
させる連通路を、前記ポンプステータ２に設ける必要が
なく、それだけポンプステータ２の構造を簡単にするこ
とができるし、しかも、前記ポンプロータ３の外周面を
前記ポンプステータ２の円形内周面に対向させることに
より、ポンプを構成することができるから、前記ポンプ
ステータ２を分割する必要はなく、ポンプの構造を一層
簡単にすることができる。

【００１３】また、前記ポンプステータ２の円形内周面
にポンプロータ３の外周面を対向させて、前記ポンプス
テータ２とポンプロータ３との間に形成する隙間を径方
向隙間にでき、隙間の延びる方向をポンプステータ２及
びポンプロータ３の軸方向にして、周面で管理できるよ
うにしたから、軸方向隙間を管理する場合に比較して隙
間管理を簡単に行うことができる。

【００１４】また、前記ポンプロータ３の外周面に前記
ら旋溝７を複数条設けることができるから、ポンプの排
気能力を同一とした場合、ポンプステータ２に複数段の
気体流路を設けると共に、ポンプロータ３に複数の円板
を設ける場合に比較して、前記ポンプステータ２及びポ
ンプロータ３の軸方向寸法を小さくすることができ、そ
れだけポンプを小形化することができる。

【００１５】また、ポンプロータ３の外周面に形成する
ら旋溝７を複数条として、前記ポンプロータ３の外周面
における同一円周上に位置する複数条のら旋溝７の位相
差をほぼ同一にした場合、各ら旋溝７から前記ポンプロ
ータ３に作用する半径方向の圧力を常にバランスさせる
ことができる。従って、前記ポンプロータ３を回転させ
る駆動軸が傾動するのを防止することができるから、該
駆動軸を軸受する磁気軸受に作用する軸受負荷を少なく
することができる。

【００１６】更に、ポンプロータ３の外周面に、ら旋溝
７に沿って延びるシール溝９を設けた場合、各ら旋溝７
から軸方向上方側に位置するら旋溝７へ前記隙間を介し
て漏れる気体を前記シール溝９によるラビリンス効果に
より少なくすることができ、それだけ排気性能を向上さ
せることができ、ポンプ効率を向上できる。

【００１７】

【実施例】図１に示した渦流形真空ポンプは、ポンプハ
ウジング１の上部側に、真空状態にして用いる例えばウ
エハーチャンバーなどに接続する吸気口１１を設けると
共に、前記ポンプハウジング１の下部側に排気口１２を
設け、前記ポンプハウジング１に、前記吸気口１１と排
気口１２とに連通するポンプステータ２を嵌合してい
る。また、該ポンプステータ２の内側にはポンプロータ
３を回転自由に支持している。

【００１８】また、前記ポンプハウジング１の下部側に
は、モータ４を内蔵したモータハウジング５を配置し
て、該モータ４の駆動軸６を前記モータハウジング５に
配置した複数の磁気軸受５１で軸受すると共に、この駆
動軸６の上部を前記ポンプロータ３に接続し、該駆動軸
６の回転により前記ポンプロータ３を回転させるように
している。

【００１９】更に、前記モータハウジング５には複数の
位置センサ５２を設け、これら位置センサ５２による前
記駆動軸６における各部位の位置検出により、各磁気軸
受５１を介して前記駆動軸６が前記ポンプステータ２及
びモータハウジング５に対して所定の姿勢を保持しなが
ら回転するようにしている。尚、前記駆動軸６の下部に
は円板部６１を設けて前記駆動軸６のスラスト方向の移
動を拘束できるようにしている。

【００２０】また、前記モータハウジング５の上部及び
下部には保護用のころがり軸受５３を配置すると共に、
前記モータハウジング５の最上部にはシール部６２を設
け、該シール部６２を介して前記ポンプハウジング１の
内部を前記モータハウジング５に対してシールするよう
にしている。

【００２１】しかして、以上のように構成した渦流形真
空ポンプにおいて、ポンプステータ２に軸方向に延びる
長さをもつ円形内周面を形成すると共に、ポンプロータ
３に、前記ポンプステータ２の内周面に対向する外周面
を形成する一方、前記ポンプロータ３の外周面に、前記
吸気口１１から排気口１２に連続するら旋溝７を形成す
ると共に、該ら旋溝７内に、前記ポンプロータ３の回転
で渦流を発生させる渦流羽根８を多数設けるのである。

【００２２】即ち、図１に示したように、前記ポンプス
テータ２は円筒状に形成して、円形内周面の半径を軸方
向全長にわたって同一にすると共に、前記ポンプロータ
３も円筒状としてその外周面の半径を、前記ポンプステ
ータ２の内周面の半径に対し熱膨張差を吸収できる程度
に小さく形成し、前記ポンプハウジング１の内周面に嵌
合固定した前記ポンプステータ２の内側に前記ポンプロ
ータ３を同芯状に配置して、該ポンプロータ３のボス部
を、該ポンプロータ３の内部に下方から突入する前記駆
動軸６の上端部にボルト３１を介して接続することによ
り、前記ポンプステータ２の内周面と前記ポンプロータ
３の外周面とを軸方向全長にわたって所定の隙間をおい
て対向した状態で駆動回転するように成すのである。

【００２３】また、前記ポンプロータ３の前記外周面に
は、図２及び図３に示したように４条のら旋溝７を形成
し、前記ポンプロータ３の上端部から下端部に至る外周
面における任意の円周上において、各ら旋溝７の位相差
をほぼ同一の９０°に形成し、前記ポンプロータ３の回
転時各ら旋溝７から前記ポンプロータ３の中心に向かっ
て作用する半径方向の圧力が常にバランスするようにす
るのである。

【００２４】更に、前記ポンプロータ３の外周面におい
て上下方向、即ち軸方向に互いに隣接するら旋溝７，７
の間に、複数のシール溝９をら旋溝７に沿って延びるよ
うに設けるのである。尚、図３では前記シール溝９の記
入を省略している。

【００２５】更に、図２及び図３に示したように、各ら
旋溝７内に前記ポンプロータ３の回転で渦流を発生させ
る渦流羽根８を多数設けるのであって、これら渦流羽根
８は、図４及び図５に拡大して示したように、各ら旋溝
７の長さ方向に同一位相差で配置すると共に、ら旋溝７
の軸方向上方側溝壁から下方側溝壁に向かって延びてお
り、その先端部はら旋溝７の上下方向に向かう幅方向中
間部に位置させている。

【００２６】以上のように構成した渦流形真空ポンプで
は、前記モータ４の駆動軸６の回転により前記ポンプロ
ータ３を図１矢印方向に回転させて、前記ら旋溝７内で
前記渦流羽根８により渦流を発生させながら、ねじ形分
子ポンプや軸流ターボポンプの作用と同様にウエハーチ
ャンバーに接続する前記吸気口１１から前記ポンプステ
ータ２内、即ち、前記ポンプロータ３のら旋溝７内に気
体を吸入し、吸入した気体を前記排気口１２から大気に
排気することができる。

【００２７】従って、前記ポンプロータ３の回転により
気体を前記ら旋溝７により連続して前記排気口１２から
大気に排気することができるから、その流体流れを円滑
にできるし、また、半導体製造に用いる場合で反応生成
物やその他の異物が入り込んでも詰まりが生じることも
なくなり、それだけ信頼性を向上できるし、また、従来
のもののように環状の気体流路の入口部と出口部とを区
画する隔壁や、複数の前記気体流路を互いに連通させる
連通路を、前記ポンプステータ２に設ける必要がないか
ら、それだけポンプステータ２の構造を簡単にすること
ができる。

【００２８】また、円筒状に形成した前記ポンプステー
タ２の内側に、外周面に複数条のら旋溝７を形成した前
記ポンプロータ３を配置して、該ロータ３の外周面を前
記ポンプステータ２の内周面に対向させるようにして、
ポンプを構成することができるから、従来のもののよう
にポンプステータ２を分割する必要はなく、ポンプの構
造を一層簡単にすることができるし、組付性も向上でき
るのであり、また、メンテナンスを行う場合でも容易に
能率よく行えるのである。

【００２９】更に、前記ポンプステータ２とポンプロー
タ３とが熱膨張の差により接触するのを防止するため、
ポンプステータ２とポンプロータ３との間に隙間を設け
るのであるが、この隙間は、ポンプステータ２の内周面
とポンプロータ３の外周面との間の径方向隙間にでき、
この隙間の延びる方向を、図１に示したように、ポンプ
ステータ２及びポンプロータ３の軸方向にすることがで
きるから、従来のもののように軸方向隙間を管理する場
合に比較して、隙間管理を簡単に行うことができる。

【００３０】また、前記ら旋溝７を前記ポンプロータ３
の外周面に形成するのであるから、前記ら旋溝７を複数
条設けることができる。従って、ポンプの排気能力を同
一とした場合、ポンプロータに複数の円板を設けると共
に、ポンプステータに複数の環状通路を設ける従来のも
のに比較して、前記ポンプステータ２及びポンプロータ
３の軸方向寸法を小さくすることができる。この結果、
ポンプを小形化することができる。

【００３１】また、前記ポンプステータ２の外周面にら
旋溝７を４条設け、前記ポンプロータ３の吸入側端部か
ら排気側端部に至る前記外周面における任意の円周上に
おいて各ら旋溝７の位相差をほぼ同一の９０°に形成し
ているから、各ら旋溝７から前記ポンプロータ３に作用
する半径方向の圧力を、常にバランスさせることができ
る。従って、前記駆動軸６が傾動するのを防止すること
ができるから、該駆動軸６を軸受する磁気軸受５１に作
用する軸受負荷を少なくすることができる。

【００３２】更に、前記ポンプロータ３の外周面におい
て軸方向に互いに隣接するら旋溝７，７の間に、ら旋溝
７に沿って延びる複数のシール溝９を設けたから、各ら
旋溝７から軸方向上方側に位置するら旋溝７へ前記隙間
を介して漏れる気体を、前記シール溝９のラビリンス効
果により少なくすることができ、それだけ排気性能を向
上させることができ、ポンプ効率を向上できるのであ
る。

【００３３】尚、以上の実施例では、前記ポンプステー
タ２の円形内周面の半径を軸方向全長にわたって同一に
形成したが、前記円形内周面の軸方向長さの途中に段部
を設け、前記排気口１２に近い円形内周面の半径を、前
記吸気口１１に近い円形内周面の半径より小さくしても
よいし、また、前記段部は複数設けてもよい。

【００３４】また、前記ら旋溝７の深さを全長にわたっ
て同じ深さにしたが、ら旋溝７の溝深さを吸気口１１側
から排気口１２側に行くに従って順次浅くしてもよい。

【００３５】更に、前記ら旋溝７をポンプロータ３の外
周面に４条設けた場合について説明したが、ら旋溝７の
数は４条に限るものではない。但し、前記ポンプロータ
３から前記駆動軸６の上部に半径方向に作用する力をバ
ランスさせるときは、ら旋溝７の条数を少なくとも２以
上にするのである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、吸気
口１１と排気口１２とに連通するポンプステータ内に、
外周部に多数の羽根を備えたポンプロータを回転自由に
支持した渦流形真空ポンプにおいて、ポンプステータ２
に軸方向に延びる長さをもつ円形内周面を形成すると共
に、ポンプロータ３に、前記ポンプステータ２の内周面
に対向する外周面を形成する一方、前記ポンプロータ３
の外周面に、前記吸気口１１から排気口１２に連続する
ら旋溝７を形成すると共に、該ら旋溝７内に、前記ポン
プロータ３の回転で渦流を発生させる渦流羽根８を多数
設けたから、前記ポンプロータ３の回転により前記ら旋
溝７内で前記渦流羽根８により渦流を発生させながら、
ねじ形分子ポンプや軸流ターボポンプの作用と同様に前
記吸気口１１から前記ポンプステータ２内、即ち、ら旋
溝７内に吸入した気体を連続して前記排気口１２から大
気に排気することができる。

【００３７】従って、流体流れを円滑にできるし、異物
が混入しても詰まりが生ずるのも少なくでき、信頼性を
向上できると共に、環状の気体流路の入口部と出口部と
を区画する隔壁や、複数の前記気体流路を互いに連通さ
せる連通路を、前記ポンプステータ２に設ける必要がな
く、それだけポンプステータ２の構造を簡単にすること
ができるし、しかも、前記ポンプロータ３の外周面を前
記ポンプステータ２の円形内周面に対向させることによ
り、ポンプを構成することができるから、前記ポンプス
テータ２を分割する必要はなく、ポンプの構造を一層簡
単にすることができるし、組付性も向上でき、更にはメ
ンテナンスも容易にできるのである。

【００３８】また、前記ポンプステータ２の円形内周面
にポンプロータ３の外周面を対向させて、前記ポンプス
テータ２とポンプロータ３との間に形成する隙間を径方
向隙間とし、その隙間が延びる方向を、ポンプステータ
２及びポンプロータ３の軸方向にすることができるか
ら、従来例のように軸方向隙間を管理する場合に比較し
て、隙間管理を簡単に行うことができる。

【００３９】更に、前記ポンプロータ３の外周面に前記
ら旋溝７を複数条設けることができるから、ポンプの排
気能力を同一とした場合、ポンプステータに複数の気体
流路を設けると共に、ポンプロータに複数の円板を設け
る場合に比較して、前記ポンプステータ２及びポンプロ
ータ３の軸方向寸法を小さくすることができ、従って、
ポンプを小形化することができる。

【００４０】また、ポンプロータ３の外周面に形成する
ら旋溝７を複数条として、前記ポンプロータ３の外周面
における同一円周上に位置する複数条のら旋溝７の位相
差をほぼ同一にした場合、各ら旋溝７から前記ポンプロ
ータ３に作用する半径方向の圧力を、常にバランスさせ
ることができる。従って、前記ポンプロータ３を回転さ
せる駆動軸が傾動するのを防止することができるから、
該駆動軸を軸受する磁気軸受に作用する軸受負荷を少な
くすることができる。

【００４１】更に、ポンプロータ３の外周面に、ら旋溝
７に沿って延びるシール溝９を設けた場合、各ら旋溝７
から軸方向上方側に位置するら旋溝７へ前記隙間を介し
て漏れる気体を前記シール溝９によるラビリンス効果に
より少なくすることができ、それだけ排気性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した渦流形真空ポンプの概略断面
図である。

【図２】図１に示したポンプロータの部分側面図であ
る。

【図３】図２に示したポンプロータの側面展開図であ
る。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】図３のＡ−Ａ線における拡大断面図である。

【図６】従来を示す断面図である。

【符号の説明】

２ ポンプステータ ３ ポンプロータ ７ ら旋溝 ８ 渦流羽根 ９ シール溝 １１ 吸気口 １２ 排気口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気口１１と排気口１２とに連通するポ
   ンプステータ内に、外周部に多数の羽根を備えたポンプ
   ロータを回転自由に支持した渦流形真空ポンプにおい
   て、ポンプステータ２に軸方向に延びる長さをもつ円形
   内周面を形成すると共に、ポンプロータ３に、前記ポン
   プステータ２の内周面に対向する外周面を形成する一
   方、前記ポンプロータ３の外周面に、前記吸気口１１か
   ら排気口１２に連続するら旋溝７を形成すると共に、該
   ら旋溝７内に、前記ポンプロータ３の回転で渦流を発生
   させる渦流羽根８を多数設けたことを特徴とする渦流形
   真空ポンプ。
2. 【請求項２】 ポンプロータ３の外周面に形成するら旋
   溝７を複数条として、前記ポンプロータ３の外周面にお
   ける同一円周上に位置する複数条のら旋溝７の位相差を
   ほぼ同一にした請求項１記載の渦流形真空ポンプ。
3. 【請求項３】 ポンプロータ３の外周面に、ら旋溝７に
   沿って延びるシール溝９を設けた請求項１及び２記載の
   渦流形真空ポンプ。