JPS6375389A - ねじ溝式真空ポンプ - 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】 （１）産業上の利用分野 本発明は、ＩＣ及び半導体の製造等における薄膜形成の
使用に好適なねじ溝式真空ポンプに関する。

（２）従来の技術 従来、ねじ溝式真空ポンプにおいては、その性能は固定
子と回転子との間隙に大きく依存し、間隙が小さい程排
気速度及び耐背圧性能が向上することは知られているが
、回転子外径の真円度と回転軸との同軸度の工作精度上
の点と回転中における回転子直径の膨張との関係から固
定子と回転子との間隙を比較的に広い（運転中で０．５
　ｆｌＩｍ程度）ものとして接触による事故を防止して
いた。

（３）発明が解決しようとする問題点 しかし、近年ＩＣ及び半導体の製造等の薄膜応用工業の
発展にともない、ねじ溝式真空ポンプの性能向上が望ま
れるようになった。特に大きな排気速度で低真空から高
真空まで広い範囲に能力を拡大し、このポンプのみで大
気圧まで圧縮可能な真空ポンプが要望されてきた。　　
゛しかるに前述の如く、性能向上に必須の固定子と回転
子の間隙の関係から、高真空から大気圧まで圧縮できる
ものは回転子を小型にせざるを得す、そのため排気速度
は微小なものでしかなかった。

そこで本発明は１回転子の直径を大きくし、大気圧まで
圧縮し得て、且つ大きな排気速度が発生できるねじ溝式
真空ポンプを提供しようとするものである。

（４）問題点を解決するための手段 上記の点を達成するため、本発明は、固定子の内周面又
は回転子の外周面のいづれか一方にねじ溝を有し、僅小
の間隙をもって回転子が固定子内で回転する式のねじ溝
式真空ポンプにおいて、固定子の内周表面層を軟質材に
より形成するとともに、回転子を、組立後最初の運転に
おいて該回転子が遠心力により膨張して固定子に略接触
する大きさに予め形成したことを特徴とする。

（５）作用 初期運転時軟質材からなる固定子内周を遠心力により膨
張する回転子外局で削り取り、その後固定子の内周と回
転子の外周との間隙を最小にした運転状態となる。かく
て大気圧まで圧縮できるという特徴を維持しながら大き
な排気速度が得られる。

（６）実施例 以下本発明の１実施例を第１図により説明する。

第１図において、回転子（１）は円柱状でその外周には
断面形状が矩形又は台形で傾斜角を有するねじ山（ｌａ
）とねじ溝（１ｂ）が形成されている。又該回転子（１
）は軸受（図示せず）により高速回転を可能に支持され
ており。

軽量にして剛性の金属例えばアルミニウム合金から成立
っている。固定子（２）は円筒状で該回転子（１）と同
軸に支持され、該回転子（１）のねじ山（１ａ）の外周
との間に微小間隙（３）が設けられており、少くとも内
周表面層が軟質材、例えばポリテトラフルオロエチレン
樹脂の如きフッ素樹脂により形成されている。

一般にねじ溝式真空ポンプは、元来モレキュラードラッ
グポンプと呼ばれ、主として気体の粘性を利用して自由
分子流領域において使用することを目的としたもので、
固定子（２）内に間隙（３）を有して回転するように設
けた回転子（１）の外周面に形成したねじ溝（１ｂ）の
傾斜角を小さくすることにより１回転子（１）の周速の
ねじ溝（ｌｂ）に沿う成分をできるだけ大きくし、同時
に回転子（１）のねじ山（１ａ）と固定子（２）との間
隙（３）をできる限り小さくし、更にねじ山（１ａ）の
幅を広くして該間隙（３）を通る漏れ流量を減らすこと
により高い圧縮比を得ようという主旨に基いて設計がな
されており、前記間隙（３）については、例えばホルベ
ツクのねじ溝型の高真空分子ポンプに関する特開昭４９
−１２８３０６号公報によれば間隙は０．０４ａ＋ｍで
あり、又沢山のねじ溝付軸流分子ポンプに関する特公昭
４７−３３４４６号公報によれば間隙は０．１　ａｕ＋
＋と小さい。

即ち、高真空を得るためには０．１　ｍｍ乃至０．０４
ｍｍ以下という極めて小さい間隙（３）を必要とする。

面し一方製造加工上及び高速運転時に生じる遠心力によ
る回転子（１）の伸びや、高温の気体や多量の気体を圧
縮排気する際に生じる回転子（１）の熱膨張という点か
ら性能上必要な間隙（３）を満足させることが困難であ
る。

そこで本発明は、高速運転時において間隙（３）を極小
とし且つ運転中接触等の危険のない或いは接触しても全
く問題とならないような大きな排気速度のねじ溝式真空
ポンプを得るため、大きな直径の回転子（１）を用いあ
らかじめ高速回転時の回転子（１）の外径の伸びを計算
しその寸法により固定子（２）の内径を製作するもので
ある。

例えば外径２００ｍｍの回転子（１）を２４　、００Ｏ
ｒｐｍで回転すると回転子（１）の外径は０．５１１Ｉ
Ｉ１１伸びる。従って固定子（２）の内径を２００．４
ｍｍ乃至２００．５　ｍｍとして製作する。そのように
すれば初期運転により前記の計算から回転子（１）の外
径は２００．５　ａｍとなり固定子（２）の内径と同等
か０．１　ｍｍ削り取ることになる。この原生ずる固定
子内周の軟質材の削くずはポンプ下部に堆積するが、必
要であれば初期運転終了後固定子を取り外して削くずを
除去すればよい。

従って本発明は固定子（２）の少くとも内周表面層の材
質を耐熱性を有し且つ軟質材からなるフッ素樹脂とする
と共に固定子（２）の内径を回転子（１）の外径に略近
似した径（例えば固定子内径を回転子外径に比し０．４
　ｍｇｇ〜０．５　ｒａｔｓ大きくする）とし組立てる
。

これにより組立てられたポンプを定格回転乃至若干高い
回転数で初期運転を行えば前記理由により回転子（１）
と固定子（２）との間隙（３）、は極めて微小なもの例
えば０．０１ｍｍ乃至０゜０２１１１！＋を得ることが
できる。

又、第２図は他の実施例を示すもので固定子（２）にね
じ溝を設け、且つ軟質材により形成したものである。

又、第３図は流量ｌＯトール立／Ｓの窒素ガスをｌトー
ルから大気圧（７６０トール）まで圧縮するために必要
な回転子直径２００ａ＋ａ、回転数２４，０００　ｒ　
ｐ　ｍのねじ溝式真空ポンプの前記間隙と軸方向長さの
関係を示し、この第３図のグラフより、間隙（ｅｆ）が
小となる程軸方向長さくＬ）が小となり、かくて該間隙
を小とすることがねじ溝式真空ポンプの排出性能のアッ
プに寄与することが明らかとなる。

尚、設計条件を逸脱する使用状況により固定子と回転子
が接触したとしても前述の如く回転子の外周が固定子の
内周を切削する式であるので、全く問題とならない。

（７）発明の効果 このように本発明によると、ねじ溝式真空ポンプにおい
て固定子を軟質材とし、固定子の内径と回転子の外径と
を近似せしめ、初期正転により固定子内径を切削乃至遊
合状態として間隙を極小ならしめたので、大気圧迄圧縮
できるという特長を維持しながら大きな排気速度を発生
でき、更に回転子外径の真円度とその回転軸との同軸度
のみ正確性を確保すればその他の個所には格別に精密な
加工を必要とせず製作が容易になる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポンプの要部断面図、第２図は他の実
施例を示す要部断面図、第３図はポンプの回転子と固定
子の１ｌｔｌ隙と軸方向長さの関係を示すグラフである
。 （１）・・・回転子 （３）・・・固定子 （４）・・・間隙 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子の内周面又は回転子の外周面のいづれか一
   方にねじ溝を有し、僅小の間隙をもって回転子が固定子
   内で回転する式のねじ溝式真空ポンプにおいて、固定子
   の内周表面層を軟質材により形成するとともに、回転子
   を、組立後最初の運転において該回転子が遠心力により
   膨張して固定子に略接触する大きさに予め形成したこと
   を特徴とするねじ溝式真空ポンプ。
2. （２）前記軟質材はフッ素樹脂であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のねじ溝式真空ポンプ。