JPS60187785A - 無潤滑式スクリユ形真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高真空（１０−’　Ｔｏｒｒ前後）用に好適な
真空ポンプに関するものである。

〔発明の背景〕

半導体管製造するには、真空状態にした容器内にウェハ
ーを収納して行なわれるが、容器内を真空状態とするに
は、容器内に窒素ガス等の不活性ガス金供給しつつ真空
ポンプで吸引し容器内の不純物（王として０２）金除去
し高真空状態とするようになっている。

こういった半導体製造行程において使用される高真空ポ
ンプは、効率が高いという点において、ケーシング内に
多量の潤滑油を注入しロータ間のｆｆＮＪ　Ｆ！および
各部のンール効果金持たせた潤滑式ボングがほとんとで
ある。

しかし、この潤滑式ポンプでは、多葉の潤滑油がケーシ
ング内に収納されているので半導体製造過程で用いる各
裡カス（例えば、ヒ素、カリウム等）とＪｔｘ触して潤
滑油としての内命が非常に短くなるという問題がりった
。−また油分子が半導体製造容器内に逆拡散して半導体
製造工程上好ましくないという問題もあった。

また、従来の無潤消式高真空ポンプでは、適正排気速度
會得るための使用圧力範囲が狭いため、所定圧に到達す
るまでに数柚の真空ポンプを切換えて使用し々ければな
らないという欠点があった。

このように従来の高真空ポンプでは各棹問題点があるこ
とがち、従来より高効率の無潤滑式高真空ポンプの開発
が希求されていた。

そこで発明者らは第１図、第２図に示されるような二軸
式のねじ形圧縮機をその１ま真空ポンプとして利用し２
てみた。

第１図、第２図において、符号２．４はクーシンク１内
において噛み合うよＩ）に配設された一対の雌雄ロータ
で、それぞれのロータ２．４の軸部はラジアル軸受５や
スラスト軸受６（６Ａ、６Ｂ）で支承されている。両ロ
ータ２．４の軸部には同期歯車９．１０が設けられ、両
ロータ２．４が同期して回転するようになっており、ケ
ーシング１の上端部に形成さオ′した吸込ボート１１か
ら気体が両ロータ２．４に圧縮されてグーシンク１下端
部に形成された吐出ボート１２へ吐き出され、吸込ボー
ト１１と連通されている真壁容器（図示せず）内を真空
状態とするようになっている。ラジアル軸受５、スラス
ト軸受６、同期歯車９，１０には潤滑油が供給されてお
り、これらの潤滑油が両ロータ２．４の収納されている
ケーシング内に侵入しないようにロータの軸支部にはカ
ーボンリングシール１４、ネジシール１５からなる軸封
装置１６．１７が設けられている。

しかし、軸封装置１７の潤滑油はロータ軸端部にて大気
に臨んでいるため大気圧に等しいが、吸込ボート１１側
の軸支部では大気圧よりかなシ低く、ロータ軸支部の潤
滑油に差圧が生じ、軸封装置１７だけでは潤滑油がケー
シング内に侵入することを確実に防止することができな
い。そのため油分子が逆拡散して真空容器内に侵入した
り、あるいは軸封部から大気が侵入したジして効率全像
１させる等、従来技術の問題点會十分に解決するまでに
は至っていない。

〔発明の目的〕

本発明は前ｉ己問題点に鑑みなされたもので、その目的
は高効率の無潤滑式高真空ポンプ會提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明に係る無潤滑式スクリュ形真空ポンプは、吸込ボ
ート及び吐出ボートが形成されているポンプケーシング
と、両端部が軸支され同期して回転するようにポンプケ
ーシング内に配設された互いに噛み合う一対のロータと
、それぞれのロータ軸支部に設けられた軸封装置と會備
えてなり、前記一対のロータ間のロータ軸方向中央部を
臨む位置に前記吸込みボートが形成され、前記一対のロ
ータ間のロータ軸方向両端部に前記吐出ボートが形成さ
れており、前記一対のロータのそれぞれにはねじれ方向
を逆方向とするスクリュ羽根が同一軸上に形成されてい
ることを特徴とするもので、この栴成によってボンフケ
ーシングのガス吸込み側□ にはロータ軸支部が存在せず、ガス吸込側のロータ軸支
部から、あるいはロータ軸支部を通じてケーシング内へ
空気や油が侵入することがなくなり前記目的が達成され
るのでめる。

なお、途中にオイルミストセパレータの設置すれている
バイパスによってロータ軸支部とポンプケーシング内と
全連通させることにより、ポンプケーシング内への油や
空気の侵入金−１＠確実に防ぐことかできる。

また、ロータにはねじれ方向を逆方向とするスクリュ羽
根を軸方向に連続して形成することもでき、更にまた、
ロータの同一軸上に形成されているスクリュ羽根２互い
に雌雄異彦らしめるように形成することもできる。

〔発明の芙廁例〕

次に本発明の詳細な説明する。

第３図、第４図は本発明に係る無希滑式スクリュ形真空
ポンプの一実施例會示す図である。

これらの［１ｌ）４１において、ポンプケーシング２１
の円筒形室２２内には、互いに噛み合って回転する第１
のロータ３０と第２のロータ４０とが平行に配設されて
おり、卯、１、用２リロータ３０．４０のロータ軸部は
それぞｔ＋、ラジアル軸受３１．４１とスラスト１ｉｌ
ｂ受３２．４２とによって軸線：ｉ　（ｌ　Ａ、４０Ａ
−まわりに回転可能に支持されている。ロータ軸の一端
には互いに１＠み合う同期歯車３３．４３が軸着されて
おり、ローターｈの他端はポンプケーシング２１を貫通
して突出し減速ギア５０、カップリンク（図示せず）？
介して原動機（図示せず）に連結されている。ロータ３
０．４０のロータ軸部には、カーボンリンクシール３４
．４４とネジシール３５．４５からなる軸封装置が設置
されており、軸受３１．３２．４１．４２、ギアケーシ
ング５１内に供給されている潤滑油の円筒形室２２内へ
の侵入を防いでいる。

第１のロータ３０には、斤いにねじれ方向逆向きにして
Ｊ１ｉスクリュ羽根３６とり准スクリュ羽根３８とが同
一軸上に形成されでおり、一方第２のロータ４０にも互
いにねじれ方向逆向きとする雄スクリュ羽根４６と雌ス
クリュ羽根４８とが形成されており、全く同一形状に形
成された２本のロータの１本を逆向きにして配設されて
いる。この一対のロータ３０．４０に形成されている雌
雄のスクリュ羽根３６と４８．３８と４６とは互いに噛
み合うが、同期歯車３３．４３によって接触することな
く４いに逆力同に回転するようになっている。

両ロータ３０．４０間のロータ軸方向中央部に臨む円筒
形室２２上部には、吸込口５２Ａに連通する吸込ボート
５２が形成され、一方円筒形室２２の長手方向両端部下
方には吐出口５４Ａに連通ずる吐出ボート５４が形成さ
れている。吸込口５２ＡＫＦｉ内部全真空状雇にしよう
とする真空容器（図示せず）からのびる吸込管５６が接
続されるように斤っており、両ロータ３０．４０が噛み
合いながら回転すると、Ｊ’ｓ空容空白器内スは吸込口
５２Ａ、吸込ボート５２から雌用、のスクリュ羽根３６
と４８．３８と４６によって単り込まれ圧縮されて吐出
ポート５４力・ら吐出口５４Ａ’ｉ経て外部（大気）に
吐出でれるようになっている。

捷た、ギアケーシング５１内と円筒形室２２内、及びギ
アケーシング５１の設置されている側と反対側のケーシ
ングに設置されている軸支部ケーシング６０内と円筒形
室２２内とは、ち路途中にオイルミストセパレータ６２
．６３がそれぞれ設けられている排気′酊６４．６５に
よって連通されている。円筒形室２２内の圧力は、第５
図に示されるように円筒形室中央部から両端部に向うに
従って高くなって両端部で大気圧に等しくなってお９、
排気管６４．６５の円筒形室２２内への接続は、互いに
噛みあう雌雄スクリュ羽根および円筒形室内周面によっ
て画成されて吸込ボート５２とは隔てられた空間部であ
って、円筒形室２２の長手方向両端部近傍位Ｉｆ　ＶＣ
Ｌ、てわずかに大気圧より小さい圧力Ｐ＋　（第５図参
照）となる位置に接続されている。

オイルミストセパレータ６２．６３ｔ（ａｔた排気管６
４．６５を設けたことにより、ギアケーシング５１内の
圧力は円筒形室２２内のギアケーシング５１側の側壁２
２Ａ位置の圧力Ｐａ（これは大気圧に等しい）よりわず
かに低くなり、捷た軸支部ケーシング６０内の圧力は円
筒形室２２内の軸支部ケーシング６０側の側壁２２Ｂ位
１邑の圧力Ｐａ（これは大気圧に等しい）よりわずかに
低くなるので、ＩＩｑｌｌ受３１．３２．４１．４２や
ギアケーシング５１内に供給さ才ｔている潤滑油がカー
ボンリンクシール３４．４４、ネジシール３５．４５か
らなる軸封装置＋ｍつて円筒形室２２内に侵入すること
が確実に防止される。更に、オイルミストセパレータ６
２．６３が故障したとしても、排気管６４．６５は吸込
みボート５２とはスクリュ羽根によって隔てられた円筒
形室に接続されているので、油分子の土泥側への拡散の
おそれは極めて少ない。

なお、第１、第２のロータ３０．４０はいずれも両端部
が支承され、中抜部では一切支承されていないが、真空
ポンプにおける負荷は非常に小さいのでロータの中央部
全支承しなくても構造上例ら問題はない。

本実施例によれば以下の効果がある。、■　吸込側に軸
支部、Ｉｌｑ＋＋封装置がないので吸込側から円筒形室
２２内にカス（大気）が侵入することがなく、圧縮効率
に優れるとともに高真空状態が得られる。したがって従
来の焦簡滑式では得られない広い出刃範囲での１史用が
可能となる。

■　吸込み側に軸支部、軸封装置がないことからこれら
ケ介して潤滑油が円筒形室２２内へ侵入することがなく
、油分子の逆拡散が防止される。

また、排気管６４．６５を設置したことにより剖」柑ｍ
軸封装置軸封部の圧力は円筒形室２２内′の吐出圧力よ
り低くなるため、着七尋軸封装置會介して円筒形室内へ
油分子が侵入することも防止される。

■　ロータの軸方向に働くスラストがバランスするので
スラスト軸受３２，４２１に小容量にでき、更にこの軸
受に供給する潤滑油量も減らすことができ軸封が容易と
なる。

■　第１、第２のロータ３０．４０は全く同一形状に形
成されているので、一対の雌雄ロータ加工用ホブだけで
ロータの加工ができ、作業性が極めてよい。

第６図は本発明の別の実施例の要部を示すものである。

この図において、第１のロータ７ｏにはそれぞれねじれ
方向に逆向きとする雄スクリュ羽根７６と雌スクリュ羽
根７８とが、−万、第２のロータ８０には雄スクリュ羽
根８６と雌スクリュ羽根８８とがそれぞれスクリュ羽根
７６．７８間、８６．８８間に間隔を設けず連続して同
一軸上に形成されている。

この第２の実施例によれば、ロータ７０及び８０の全長
を短くできるのでボング會それだけ小型化することがで
きる。またロータ７ｏ、８ｏの全長が短糸くなるのでロ
ータの１１着みが小さくなり、ロータとロー４間、ロー
タとケーシング間の隙間を小さく１゛ろことにより、ポ
ンプとしての体積効率ヲ一層向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、＾効率
の無４日清式高兵空ポンプ金得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は無拐濶式スクリュ形圧縮機を真空ポンプに適用
した当合の＋ｔｉｔ断宇而【ン面、紀２図はその縦断正
面図、第３図は本発「！１］に保る無ｒｌ＋４　ｔｉｔ
式スクリュ形Ｊ（空ポンプの縦１：ｌｉ平而面図第４図
はその縦断正面図、第５図ｅ、裏その円筒形室内の長手
方向の圧力分布忙示す図、第６図は本つ自明の第２実施
例の要部平面図である。 ２１・・・ポンプケーシング、２２・円筒形室、３０．
７０・・・第１のロータ、４０．８０・・・第２のロー
タ、３０Ａ、４０Ａ・・・軸線、３２．４２・・・スラ
スト軸受、３３．４３・・・同期歯車、３４．４４・・
・カーボンリンクシール、３５．．４５・・・ネジシー
ル、３６．４６．７６．８６・・・Ｈ１スクリュ羽根、
３８．４８．７８．８８・・・雌スクリュ羽根、５１・
・・ギヤケーシング、５２・・・吸込みボート、５２Ａ
・・・吸込み口、５４・・・吐出ボート、５４Ａ・・・
吐出口、６２，６３・・・オイルミヌ、トセバレータ、
６４．６５・・・排気管。 代理人　鵜　沼　辰　之 箱　１　図 第２図 第　３ｒ￥１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　吸込ボートおよび吐出ボートが形成されている
   ボンプケーンンクと、両端部が軸支され同期して回転す
   るように前記ポンプケーシング内に配設された互いに噛
   み合う一対のロータと、それぞ゛れのロータ軸支部に設
   けられた軸封装イｔと、を備えてなり、前記一対のロー
   タ間のロータ軸方向中央部金臨む位置に前記吸込ボート
   が形成され、前記一対のロータ間のロータ軸方向両端部
   に前記吐出ボートが形成され、前記一対のロータのそれ
   ぞれにはねじれ方向を逆方向とするスクリュ羽根が同一
   軸上に形成されていることを％徴とする無潤滑式スクリ
   ュ形真空ポンプ。
2. （２）　前記ロータにはねじれ方向を逆方向とするスク
   リュ羽根がロータ軸方向に連続して形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の無濡滑式スク
   リュ形真空ポンプ。
3. （３）　前記ロータの同一軸上に形成されているスクリ
   ュ羽根は互に雌雄具なったものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無潤滑式スクリ
   ュ形真空ポンプ。
4. （４）前記ロータ軸支部と前記ポンプケーシング内とは
   、途中にオイルミストセパレータの設置されているバイ
   パスによって連通されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の無潤滑式スクリュ形貢空ボンフ”。