KR102519970B1

KR102519970B1 - 진공 펌프와 이것에 이용되는 블레이드 부품 및 로터 및 고정 블레이드

Info

Publication number: KR102519970B1
Application number: KR1020197024191A
Authority: KR
Inventors: 마나부 노나카; 히데키 에노사와
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2023-04-10
Also published as: US11655830B2; KR20190126303A; EP3604820A4; US20200271132A1; EP3604820A1; JP7088699B2; JP2019056364A; WO2018173341A1

Abstract

[과제] 진공 펌프의 가스 분자 배기 성능을 해치지 않고, 진공 펌프로부터 진공 챔버로의 입자의 역류를 효과적으로 방지할 수 있어, 역류의 입자에 의한 진공 챔버 내의 오염을 방지하는데 적절한, 진공 펌프와 이것에 이용되는 블레이드 부품 및 로터 및 고정 블레이드를 제공한다.
[해결 수단] 진공 펌프는, 흡기구로부터 배기구까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단(PT)을 가짐과 더불어, 복수의 배기단(PT) 중 최상단의 배기단(PT(PT1))으로부터 흡기구까지의 사이에, 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단으로서, 최상단의 배기단(PT1)을 구성하는 회전 블레이드(7(71, 75))와 함께 회전하고, 또한, 최상단의 배기단(PT1)을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수보다 적은 매수의 블레이드(NB)를 구비한다.

Description

진공 펌프와 이것에 이용되는 블레이드 부품 및 로터 및 고정 블레이드

본 발명은, 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔라·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버, 그 외의 진공 챔버의 가스 배기 수단으로서 이용되는 진공 펌프에 관한 것이고, 특히, 진공 펌프의 가스 분자 배기 성능을 해치지 않고, 진공 펌프로부터 챔버로의 입자(파티클)의 역류를 효과적으로 방지할 수 있어, 역류의 입자에 의한 챔버 내의 오염을 방지하는데 알맞은 것이다.

터보 분자 펌프나 나사 홈식 펌프 등의 진공 펌프는, 고진공을 필요로 하는 진공 챔버의 배기에 다용되고 있다. 도 18은, 진공 챔버의 가스 배기 수단으로서 종래의 진공 펌프를 채용한 배기 시스템의 개요도, 도 19(a)는, 도 18에 도시한 종래의 진공 펌프에 있어서의 최상단의 배기단을 도 18의 화살표(D) 방향에서 회전 블레이드를 본 상태의 모식도, (b)는 도 19(a)에 도시한 회전 블레이드의 상단면측(흡기구측)에 위치하는 블레이드 에지부의 확대도이다.

도 18의 배기 시스템을 구성하는 종래의 진공 펌프(Z)는, 흡기구(2)로부터 배기구(3)까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단(PT)을 갖고 있다.

종래의 진공 펌프(Z)에 있어서의 각 배기단(PT)은, 배기단(PT)마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드(7)와 고정 블레이드(8)에 의해 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 가스 분자의 배기 구조에 있어서, 회전 블레이드(7)는, 자기베어링 등의 베어링 수단에 의해서 회전 가능하게 지지된 로터(6)의 외주면에 일체로 형성되고, 또한, 로터(6)와 함께 고속으로 회전한다. 한편, 고정 블레이드(8)는, 외장 케이스(1)의 내면에 고정되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

그런데, 도 18의 배기 시스템에서는, 진공 챔버(CH) 내에 있어서 CVD 등의 케미컬 프로세스가 행해지고, 그것에 의해 부차적으로 생성되는 미립자형의 프로세스 부생성물은, 진공 챔버(CH) 내를 부유·확산하여, 자중이나 가스 분자에 의한 이송 효과에 의해 진공 펌프(Z)의 흡기구(2)를 향해 낙하한다고 상정된다. 또, 진공 챔버(CH)의 내벽면에 부착·퇴적한 퇴적물이나, 압력 조정 밸브(BL)에 부착·퇴적한 퇴적물 등도, 진동 등에 의해서 벗겨져 떨어지고, 자중에 의해 진공 펌프(Z)의 흡기구(2)를 향해 낙하하는 것이 상정된다.

그리고, 상기와 같은 낙하에 의해서 흡기구(2)에 도래한 입자는, 흡기구(2)로부터 더욱 낙하하여, 도 19(a)에 도시한 바와 같이 최상단의 배기단(PT(PT1))에 입사한다. 이와 같이 입사한 입자(Pa)가 고속으로 회전하고 있는 그 배기단(PT(PT1))의 회전 블레이드(7)에 충돌하면, 충돌한 입자는, 도 19(b)에 도시한 바와 같이, 회전 블레이드(7)의 상단면측에 위치하는 블레이드 에지부(EG)와의 충돌로 튕겨져, 흡기구(2) 방향으로 튀어올라 역류하고, 이러한 역류 입자에 의해서 진공 챔버(CH) 내는 오염될 우려가 있다.

상기와 같은 역류 입자에 의한 진공 챔버(CH) 내의 오염을 방지하는 수단으로서, 종래의 진공 펌프(Z)에서는, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)의 구체적인 구성으로서, 예를 들어, 도 19(b)에 도시한 회전 블레이드(7)를 채용하고 있다.

도 19(b)에 도시한 회전 블레이드(7)에서는, 상기와 같이 역류하는 입자의 비율을 줄이는 수단으로서, 블레이드 에지부(EG)에 대해서 기계 가공에 의한 모따기부(MS)를 설치하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

그런데, 특허문헌 1의 단락 0026부터 단락 0027의 기재를 참조하면, 회전 블레이드(7)의 블레이드 에지부(EG) 부근에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역은 극히 작다(0.3mm 이하). 그 충돌 가능 영역은, 최대에서도 실용(양산)적으로 기계 가공으로 제작 가능한 에지의 모따기와 동일 레벨의 사이즈이다.

특허문헌 1에 기재된 종래의 진공 펌프에 있어서는, 상기와 같이 극히 작은 충돌 가능 영역에만 모따기의 절삭 범위를 한정하고, 또한, 흡기구측으로 입자가 반사되는 확률을 저감하기 위해서, 그 모따기면을 회전체(4)의 축 방향에 대해서 평행(본 출원의 도 19(b)를 참조) 혹은 가스 분자 배기 방향인 하향(본 출원의 도 20을 참조)이 되도록 형성하고 있다.

그러나, 모따기부(MS)의 기계 가공시에 생기는 가공 에지부의 무뎌짐, 회전 블레이드(7) 표면의 내식성을 높이기 위한 도금에 의해서, 모따기부(MS)의 상부(MC)가 볼록 원호면의 형상이 되는 것은 피할 수 없다. 그러한 볼록 원호면에 낙하한 입자는, 볼록 원호면과의 충돌로 튕겨져, 흡기구(2)측으로 튀어올라, 진공 챔버(CH) 방향으로 역류하기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 종래의 진공 펌프와 같이 블레이드 에지부(EG)에 모따기부(MS)를 설치하는 구성에 의하면, 진공 펌프(Z)로부터 진공 챔버(CH)로의 입자의 역류를 효과적으로 방지할 수 없고, 역류하는 입자에 의한 진공 챔버(CH) 내의 오염을 방지하기에는 불충분하다.

특히, 특허문헌 1의 도 1 내지 도 3을 참조하면, 모따기부의 모따기면(28a)은 전술과 같이 회전체(4)의 축 방향에 대해서 평행 혹은 하향(분자 배기 방향)으로 형성되어 있으므로, 입자는 이 모따기면(28a)에 입사한 후, 수평 방향, 또는 약간 하류 방향으로 반사된다. 이 경우, 입자의 하류 방향의 속도가 작기 때문에, 반사 후는 회전 방향 전방의 회전 블레이드(이 문헌 1의 도 3 위, 좌측의 회전 블레이드(28))의 배면(회전 방향 이측의 흡기구 방향을 향한 사면. 이하도 동일하게 한다)에 재충돌하여, 흡기구측으로 재반사될 우려가 있었다.

그런데, 상기와 같이 역류하는 입자의 비율을 줄이기 위한 구성으로서, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)의 배치 간격을 전체적으로 넓히는 구성이나, 회전 블레이드(7)의 주속을 내린다고 하는 구성을 생각할 수 있는데, 이들 구성에 의하면, 모두 진공 펌프(Z)로서의 가스 분자 배기 성능이 손상된다고 하는 문제가 생긴다.

또, 상기와 같이 역류하는 입자의 비율을 줄이기 위한 구체적인 구성으로서, 도 20에 도시한 바와 같이, 전술의 모따기부(MS)를 분자 배기 방향을 향해서 하향으로 기계 가공으로 경사시킨다고 하는 구성도 생각할 수 있다. 그러나 이러한 구성에 의하면, 회전 블레이드(7)의 상단(7A)면과 모따기부(MS)의 면(모따기면)이 이루는 각도가 예각이 되기 때문에, 기계 가공에 의한 버(burr)가 생기기 쉽고, 가공 비용이 올라가며, 또, 기계 가공시에 생기는 가공 에지부의 무뎌짐이나, 전술의 도금에 의한 볼록 원호면의 곡률이 커지기 때문에, 역류하는 입자의 비율이 역으로 증대해 버린다고 하는 역효과를 초래한다.

일본국 특허 제5463037호 공보

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 진공 펌프의 가스 분자 배기 성능을 해치지 않고, 진공 펌프로부터 진공 챔버로의 입자의 역류를 효과적으로 방지할 수 있어, 역류의 입자에 의한 진공 챔버 내의 오염을 방지하는데 적절한, 진공 펌프와 이것에 이용되는 블레이드를 구비하는 부품 및 로터 및 고정 블레이드를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명 (1)은, 흡기구로부터 배기구까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단을 갖고, 상기 복수의 배기단은, 배기단마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드와 고정 블레이드에 의해 상기 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있는 진공 펌프로서, 상기 복수의 배기단 중 최상단의 배기단으로부터 상기 흡기구까지의 사이에, 상기 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단으로서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 회전 블레이드와 함께 회전하고, 또한, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드의 매수보다 적은 매수의 블레이드를 구비한 것을 특징으로 한다.

혹은 상기 배기단의 일부로서 상기 최상단의 배기단에 상기 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단을 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드는, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드에 인접해서 설치되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 적어도 어느 한 매의 회전 블레이드의 전체 또는 그 일부에 대해서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드가 일체로 설치되는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드에 인접하고 있는 회전 블레이드의 높이가, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드에 의해서 연장됨으로써, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드는, 그들 전체적으로 상류단의 높이가 상이한 단차 구조로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 단차 구조에 의해서 상류단이 높아져 있는 회전 블레이드와, 이 회전 블레이드의 회전 진행 방향 전측에 위치하는 회전 블레이드의 배치 간격은, 다른 상기 복수의 회전 블레이드의 배치 간격보다 넓게 설정되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 단차 구조에 의해서 상류단이 높아져 있는 회전 블레이드의 회전 진행 방향 전측에 위치하는 상기 회전 블레이드의 하류단은, 다른 상기 복수의 회전 블레이드의 하류단보다 상기 흡기구 방향으로 들어가 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 단차 구조에 의해서 상류단이 높아져 있는 상기 회전 블레이드의 하류단은, 다른 상기 복수의 회전 블레이드의 하류단보다 길어지도록 연장되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 계단형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 테이퍼형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 적어도 어느 한 매의 회전 블레이드의 전체 또는 그 일부에 대해서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드가 별도 부품으로서 장착되는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드의 앙각이, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드의 앙각보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (1)에 있어서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드는, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드로부터 떨어진 위치에 설치되는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명 (2)는, 상기 본 발명 (1)의 진공 펌프에 이용되고, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드를 구비한 블레이드 부품이다.

본 발명 (3)은, 흡기구로부터 배기구까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단을 갖고, 상기 복수의 배기단은, 배기단마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드와 고정 블레이드에 의해 상기 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있는 진공 펌프로서, 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 적어도 일부의 상류단의 높이를 낮춤으로써, 그들 전체적으로 상류단의 높이가 상이한 단차 구조가 되고, 상기 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단이 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명 (3)에 있어서, 상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 계단형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 본 발명 (3)에 있어서, 상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 테이퍼형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명 (4)는, 상기 본 발명 (1) 또는 상기 본 발명 (3)의 진공 펌프에 이용되고, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드를 구비한 로터이다.

상기 본 발명 (1) 또는 상기 본 발명 (3)에 있어서, 상기 최상단의 배기단의 상류에, 반사 수단으로서, 그 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드와는 역방향의 각도로 기운 고정 블레이드를 설치한 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명 (5)는, 상기 본 발명 (1) 또는 상기 본 발명 (3)의 진공 펌프에 이용되고, 상기 최상단의 배기단의 상류에, 상기 반사 수단으로서, 그 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드와는 역방향의 각도로 기운 상기 고정 블레이드인 것을 특징으로 하는 고정 블레이드이다.

본 발명에 있어서는, 상기한 대로, 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단으로서, 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드와 함께 회전하고, 또한, 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드의 매수보다 적은 매수의 블레이드를 구비하는 구성, 또는, 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드에 일체로 설치된 블레이드를 구비하는 구성을 채용했기 때문에, 진공 펌프의 가스 분자 배기 성능을 해치지 않고, 진공 펌프로부터 진공 챔버로의 입자의 역류를 효과적으로 방지할 수 있어, 역류의 입자에 의한 진공 챔버 내의 오염을 방지하는데 알맞은, 진공 펌프와 이것에 이용되는 블레이드 부품 및 로터를 제공할 수 있다.

그리고, 입자 이송단은, 배기단과는 별도로 설치한 구조와 배기단과 일체가 된 구조 중 어느 것이어도, 원래의 배기단 구조보다 배기 성능을 향상시키는 것도 가능하다.

그 이유는, 하기 《이유 1》 및 《이유 2》와 같다.

《이유 1》

본 발명에서는, 입자 이송단은, 흡기구로부터 낙하하는 입자를 효율적으로 배기할 수 있도록 하는 수단으로서, 예를 들어, 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드의 배치 간격을 넓히는 등, 배기단의 분자 배기 성능을 저하시키는 설계 변경을 행할 필요가 없고, 가스 분자의 배기에 알맞은 조건이 되도록 설계된 복수의 배기단에 의해서 효율적으로 가스 분자를 배기할 수 있다.

《이유 2》

본 발명에서는, 입자 이송단을 구성하는 블레이드의 매수가 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드의 매수보다 적음으로써, 입자 이송단을 구성하는 블레이드의 배치 간격이 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드의 배치 간격보다 넓게 설정된다. 이로 인해, 입자 이송단에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역(=블레이드의 배치 간격×입자의 낙하 속도/블레이드의 회전 속도)과, 최상단의 배기단에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역(=회전 블레이드의 배치 간격×입자의 낙하 속도/회전 블레이드의 회전 속도)을 비교한 경우에, 입자의 충돌 가능 영역은, 전자, 즉 입자 이송단에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역이 커지므로, 입자 이송단과 배기단의 비교에 있어서, 입자 이송단은, 블레이드와의 충돌에 의해서 배기 방향(구체적으로는 배기단의 방향)으로 반사되는 입자, 즉 배기 방향 반사 입자의 비율이 높고, 블레이드와의 충돌에 의해서 흡기구의 방향으로 튀어오르는 입자, 즉 역류 입자의 비율은 낮아진다. 그 이유는 요컨대, 입자의 충돌 가능 영역이 넓어지면, 회전 블레이드나 블레이드에 있어서 분자 배기 방향을 향해 경사져 있는 사면에 충돌하여 가스 분자 배기 방향으로 반사되는 확률이, 흡기구 방향으로 역류할 확률이 높은 면(구체적으로는, 전술의 모따기면 및 모따기부의 상부에 위치하는 볼록 원호면)에 충돌하는 확률보다, 우위가 되기 때문이다.

도 1은 본 발명을 적용한 진공 펌프의 단면도.
도 2의 (a)는 도 1의 진공 펌프에 있어서의 입자 이송단을 로터의 외주면측에서 본 상태의 설명도, (b)는 도 2(a)의 A시시(矢視)도, (c)는 도 2(a)의 B시시도.
도 3은 입자 이송단을 구비하지 않은 진공 펌프(종래의 진공 펌프에 상당)에 있어서 낙하하는 입자의 충돌 가능 영역의 설명도.
도 4는 입자 이송단을 구비하는 도 1의 진공 펌프(본 발명의 진공 펌프에 상당)에 있어서 낙하하는 입자의 충돌 가능 영역의 설명도.
도 5의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 입자 이송단의 다른 실시 형태 1의 설명도.
도 6은 입자 이송단의 다른 실시 형태 2의 설명도.
도 7은 입자 이송단의 다른 실시 형태 3의 설명도.
도 8은 입자 이송단의 다른 실시 형태 4의 설명도.
도 9의 (a), (b) 및 (c)는 입자 이송단의 다른 실시 형태 5의 설명도.
도 10은 입자 이송단의 다른 실시 형태 6의 설명도.
도 11은 입자 이송단의 다른 실시 형태 7의 설명도.
도 12는 도 11의 C시시도.
도 13은 입자 이송단의 다른 실시 형태 8의 설명도.
도 14는 입자 이송단의 다른 실시 형태 10의 설명도.
도 15는 입자 이송단의 다른 실시 형태 11-1의 설명도.
도 16은 입자 이송단의 다른 실시 형태 11-2의 설명도.
도 17은 입자 이송단 부근에 있어서의 본 발명의 다른 실시 형태의 설명도.
도 18은 진공 챔버의 가스 배기 수단으로서 종래의 진공 펌프를 채용한 배기 시스템의 개요도.
도 19의 (a)는, 도 18에 도시한 종래의 진공 펌프에 있어서의 최상단의 배기단을 도 18의 화살표(D) 방향에서 배기단의 회전 블레이드를 본 상태의 모식도, (b)는 도 19(a)에 도시한 회전 블레이드의 상단면측에 위치하는 블레이드 에지부의 확대도.
도 20은 모따기부를 분자 배기 방향을 향해서 하향으로 기계 가공으로 경사시킨 상태의 설명도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서, 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는 진공 펌프의 일례로서, 배기 기구로서 복수의 배기단으로 이루어지는 터보 분자 펌프부와 나사 홈 배기단을 구비하고 있는, 이른바 복합 날개 타입의 터보 분자 펌프를 이용하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태는, 터보 분자 펌프부만을 갖는 펌프에 적용해도 된다.

도 1은, 본 발명을 적용한 진공 펌프의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 이 도면의 진공 펌프(P1)는, 단면 통형 외장 케이스(1)와, 외장 케이스(1) 내에 배치된 로터(6)와, 로터(6)를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 로터(6)를 회전 구동하는 구동 수단을 구비하고 있다.

외장 케이스(1)는, 통형 펌프 케이스(1A)와 유저(有底) 원통형의 펌프 베이스(1B)를 그 통축 방향에 체결 볼트로 일체로 연결한 유저 원통형으로 되어 있으며, 펌프 케이스(1A)의 상단부측은, 가스를 흡기하기 위한 흡기구(2)로서 개구하고, 또, 펌프 베이스(1B)의 하단부 측면에는, 외장 케이스(1) 외로 가스를 배기하기 위한 배기구(3)를 설치하고 있다.

흡기구(2)는, 압력 조정 밸브(BL)(도 18을 참조)를 개재하여, 반도체 제조 장치의 프로세스 챔버 등과 같이 고진공이 되는 진공 챔버(CH)(도 18을 참조)에 접속된다. 배기구(3)는, 도시 생략한 보조 펌프에 연통 접속된다.

펌프 케이스(1A) 내의 중앙부에는 각종 전장품을 내장하는 원통형의 스테이터 컬럼(4)이 설치되어 있다. 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 펌프 베이스(1B)와는 별도 부품으로서 스테이터 컬럼(4)을 형성하여 펌프 베이스(1B)의 내저(內底)에 나사 체결 고정함으로써, 스테이터 컬럼(4)을 펌프 베이스(1B) 상에 세워 설치하고 있으나, 이것과는 다른 실시 형태로서, 이 스테이터 컬럼(4)을 펌프 베이스(1B)의 내저에 일체로 세워 설치해도 된다.

스테이터 컬럼(4)의 외측에는 전술의 로터(6)가 설치되어 있다. 로터(6)는, 펌프 케이스(1A) 및 펌프 베이스(1B)에 내포되고, 또한, 스테이터 컬럼(4)의 외주를 둘러싸는 원통 형상으로 되어 있다.

스테이터 컬럼(4)의 내측에는 로터축(5)이 설치되어 있다. 로터축(5)은, 그 상단부가 흡기구(2)의 방향을 향하고, 그 하단부가 펌프 베이스(1B)의 방향을 향하도록 배치되어 있다. 또, 로터축(5)은, 자기베어링(구체적으로는, 공지의 2세트의 래디얼 자기베어링(MB1)과 1세트의 액시얼 자기베어링(MB2))에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 스테이터 컬럼(4)의 내측에는 구동 모터(MO)가 설치되어 있고, 이 구동 모터(MO)에 의해 로터축(5)은 그 축심 둘레로 회전 구동된다.

로터축(5)의 상단부는 스테이터 컬럼(4)의 원통 상단면으로부터 상방으로 돌출하며, 그 돌출한 로터축(5)의 상단부에 대해서 로터(6)의 상단측이 볼트 등의 체결 수단으로 일체로 고정되어 있다. 따라서, 로터(6)는, 로터축(5)을 개재하여, 자기베어링(래디얼 자기베어링(MB1), 액시얼 자기베어링(MB2))으로 회전 가능하게 지지되어 있으며, 또, 이 지지 상태에 있어서, 구동 모터(MO)를 기동하면, 로터(6)는, 로터축(5)과 일체로 그 로터 축심 둘레로 회전할 수 있다. 요컨대, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 로터축(5)과 자기베어링이 로터(6)를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단으로서 기능하고, 또, 구동 모터(MO)가 로터(6)를 회전 구동하는 구동 수단으로서 기능한다.

그리고, 도 1의 진공 펌프(P1)는, 흡기구(2)로부터 배기구(3)까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단(PT)을 구비하고 있다.

또, 도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서, 복수의 배기단(PT)의 하류부, 구체적으로는 복수의 배기단(PT) 중 최하단의 배기단(PT(PTn))으로부터 배기구(3)까지의 사이에는, 나사 홈 펌프단(PS)이 설치되어 있다.

또한, 도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서, 복수의 배기단(PT)의 상류부, 구체적으로는 복수의 배기단(PT) 중 최상단의 배기단(PT(PT1))으로부터 흡기구(2)까지의 사이에는, 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단(PN)이 설치되어 있다. 최상단의 배기단(PT(PT1))과 입자 이송단(PN)은, 일체로 설치된 구조여도 된다.

《배기단의 상세》

도 1의 진공 펌프(P1)는, 로터(6)의 대략 중간보다 상류가 복수의 배기단(PT)으로서 기능한다. 이하, 복수의 배기단(PT)을 상세하게 설명한다.

로터(6)의 대략 중간보다 상류의 로터(6) 외주면에는, 로터(6)와 일체로 회전하는 복수의 회전 블레이드(7)가 설치되어 있고, 이들 회전 블레이드(7)는, 배기단(PT(PT1, PT2, …PTn))마다, 로터(6)의 회전 중심축(구체적으로는 로터축(5)의 축심) 혹은 외장 케이스(1)의 축심(이하 「진공 펌프 축심」이라고 한다)을 중심으로 하여 방사형으로 소정 간격으로 배치되어 있다.

한편, 펌프 케이스(1A)의 내주측에는 복수의 고정 블레이드(8)가 설치되어 있고, 이들 고정 블레이드(8)도 또한, 회전 블레이드(7)와 동일하게, 배기단(PT(PT1, PT2, …PTn))마다, 진공 펌프 축심을 중심으로 하여 방사형으로 소정 간격으로 배치되어 있다.

즉, 도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서의 각 배기단(PT(PT1, PT2, …PTn))은 흡기구(2)로부터 배기구(3)까지의 사이에 다단으로 설치됨과 더불어, 배기단(PT(PT1, PT2, …PTn))마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드(7)와 고정 블레이드(8)를 구비하고, 이들에 의해 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있다.

어느 회전 블레이드(7)도, 로터(6)의 외경 가공부와 일체적으로 절삭 가공으로 잘라내어 형성한 블레이드형의 절삭 가공품이며, 가스 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다. 어느 고정 블레이드(8)도 또한, 가스 분자의 배기에 최적인 각도로 경사져 있다.

《복수의 배기단에 의한 배기 동작 설명》

이상의 구성으로 이루어지는 복수의 배기단(PT)에 있어서, 최상단의 배기단(PT(PT1))에서는 구동 모터(MO)의 기동에 의해, 로터축(5) 및 로터(6)와 일체로 복수의 회전 블레이드(7)가 고속으로 회전하고, 회전 블레이드(7)의 회전 방향 전면 또한 하향(흡기구(2)로부터 배기구(3)를 향하는 방향, 이후 하향으로 약칭한다)의 경사면에 의해 흡기구(2)로부터 입사한 가스 분자에 하향 방향 또한 접선 방향의 운동량을 부여한다. 이 하향 방향의 운동량을 갖는 가스 분자가 고정 블레이드(8)에 설치된 회전 블레이드(7)와 회전 방향에 역방향의 하향의 경사면에 의해서 다음의 배기단(PT(PT2))으로 이송된다. 또, 다음의 배기단(PT(PT2)) 및 그 이후의 배기단(PT)에서도, 최상단의 배기단(PT(PT1))과 동일하게, 회전 블레이드(7)가 회전하고, 상기와 같은 회전 블레이드(7)에 의한 가스 분자로의 운동량의 부여와 고정 블레이드(8)에 의한 가스 분자의 송출 동작이 행해짐으로써, 흡기구(2) 부근의 가스 분자는, 로터(6)의 하류를 향해 순차적으로 이행하도록 배기된다.

《나사 홈 펌프단의 상세》

도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서는, 로터(6)의 대략 중간보다 하류가 나사 홈 펌프단(PS)으로서 기능하도록 구성되어 있다. 이하, 나사 홈 펌프단(PS)을 상세하게 설명한다.

나사 홈 펌프단(PS)은, 로터(6)의 외주측(구체적으로는, 로터(6)의 대략 중간보다 하류의 로터(6) 부분의 외주측)에 나사 홈 배기 유로(R)를 형성하는 수단으로서, 나사 홈 배기부 스테이터(9)를 갖고 있고, 이 나사 홈 배기부 스테이터(9)는, 고정 부재로서, 외장 케이스(1)의 내주측에 장착되어 있다.

나사 홈 배기부 스테이터(9)는, 그 내주면이 로터(6)의 외주면에 대향하도록 배치된 원통형의 고정 부재이며, 로터(6)의 대략 중간보다 하류의 로터(6) 부분을 둘러싸도록 배치되어 있다.

그리고, 로터(6)의 대략 중간보다 하류의 로터(6) 부분은, 나사 홈 배기부(PS)의 회전 부재로서 회전하는 부분이며, 나사 홈 배기부 스테이터(9)의 내측에, 소정의 갭을 개재하여 삽입·수용되어 있다.

나사 홈 배기부 스테이터(9)의 내주부에는, 깊이가 하방을 향해서 소경화한 테이퍼 콘 형상으로 변화하는 나사 홈(91)을 형성하고 있다. 이 나사 홈(91)은 나사 홈 배기부 스테이터(9)의 상단으로부터 하단에 걸쳐 나선형으로 새겨져 있다.

상기와 같은 나사 홈(91)을 구비한 나사 홈 배기부 스테이터(9)에 의해, 로터(6)의 외주측에는, 가스 배기를 위한 나사 홈 배기 유로(R)가 형성된다. 또한, 도시는 생략하나, 앞서 설명한 나사 홈(91)을 로터(6)의 외주면에 형성함으로써, 상기와 같은 나사 홈 배기 유로(R)가 설치되도록 구성해도 된다.

나사 홈 배기부(PS)에서는, 나사 홈(91)과 로터(6)의 외주면에서의 드래그 효과에 의해, 기체를 압축하면서 이송하기 때문에, 나사 홈(91)의 깊이는, 나사 홈 배기 유로(R)의 상류 입구측(흡기구(2)에 가까운 쪽의 유로 개구단)에서 가장 깊고, 그 하류 출구측(배기구(3)에 가까운 쪽의 유로 개구단)에서 가장 얕아지도록 설정되어 있다.

나사 홈 배기 유로(R)의 입구(상류 개구단)는, 최하단의 배기단(PTn)을 구성하는 고정 블레이드(8E)와 나사 홈 배기부 스테이터(9) 사이의 간극(이하 「최종 간극(GE)」이라고 한다)을 향해 개구하고, 또, 동일 나사 홈 배기 유로(R)의 출구(하류 개구단)는, 펌프 내 배기구측 유로(S)를 통해서 배기구(3)에 연통되어 있다.

펌프 내 배기구측 유로(S)는, 로터(6)나 나사 홈 배기부 스테이터(9)의 하단부와 펌프 베이스(1B)의 내저부의 사이에 소정의 간극(도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 스테이터 컬럼(4)의 하부 외주를 일주하는 형태의 간극)을 설치함으로써, 나사 홈 배기 유로(R)의 출구로부터 배기구(3)에 이르도록 형성되어 있다.

《나사 홈 배기부에 있어서의 배기 동작 설명》

앞서 설명한 복수의 배기단(PT)의 배기 동작에 의한 이송에 의해서 전술의 최종 간극(GE)에 도달한 가스 분자는, 나사 홈 배기 유로(R)로 이행한다. 이행한 가스 분자는, 로터(6)의 회전에 의해서 생기는 드래그 효과에 의해서, 천이류로부터 점성류로 압축되면서 펌프 내 배기구측 유로(S)를 향해 이행한다. 그리고, 펌프 내 배기구측 유로(S)에 도달한 가스 분자는 배기구(3)에 유입하고, 도시 생략한 보조 펌프를 통해서 외장 케이스(1)의 밖으로 배기된다.

《입자 이송단의 상세》

도 2(a)는, 도 1의 진공 펌프에 있어서의 입자 이송단을 로터의 외주면측에서 본 상태의 설명도, 도 2(b)는, 이 도면의 (a)의 A시시도, 도 2(c)는, 이 도면의 (a)의 B시시도이다.

도 2(a)를 참조하면, 도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서의 입자 이송단(PN)은, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)와 함께 회전하고, 또한, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수보다 적은 매수의 블레이드(NB)를 구비한 구조로 되어 있다.

입자 이송단(PN)을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수는, 상기한 대로, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수보다 적기 때문에, 입자 이송단(PN)을 구성하는 회전 블레이드(7)의 배치 간격(L2)은, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)의 배치 간격(L1)보다 넓어지도록 설정된다(L1＜L2).

도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)의 구체적인 구성으로서, 당해 블레이드(NB)는, 도 2(a)와 같이 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)에 인접해서 설치하고 있다.

상기와 같은 인접의 구조를 채용함으로써, 도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7) 중, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)에 인접하고 있는 회전 블레이드(7(71, 74))의 높이는, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)에 의해서 연장되고, 이로써, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)는, 그들 전체적으로 상류단(7A)의 높이가 상이한 단차 구조로 되어 있다.

상기와 같은 인접의 구체적인 구성예로서, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 도 2(a)와 같이 전술의 블레이드(NB)와 회전 블레이드(7)가 일부품으로서 일체로 설치되는 구조를 채용하고 있다.

즉, 도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7, 7…) 중, 적어도 어느 1매의 회전 블레이드(7(71, 74))의 전체(구체적으로는, 회전 블레이드(7)의 직경(D) 방향 및 두께(T) 방향 전체)에 대해서, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)가 일체로 설치되는 구조(이하 「블레이드 일체 구조」라고 한다)를 채용하고 있다.

도 2(a)의 예에서는, 상기와 같은 블레이드 일체 구조의 채용에 의해, 2매의 회전 블레이드(72, 73)의 양측에 위치하는 2매의 회전 블레이드(71, 74)의 상류단(7A)이, 다른 회전 블레이드(72, 73, 75)의 상류단(7A)보다 높아지는 구성을 개시하고 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 상류단(7A)의 높은 회전 블레이드(71, 74) 사이에 위치하는 회전 블레이드(72, 73)의 매수는, 필요에 따라서 적당히 증감하는 것이 가능하다.

《입자 이송단의 동작 설명》

도 18을 참조하면, 진공 챔버(CH) 내에서의 케미컬 프로세스에 의해 부차적으로 생성되는 미립자형의 프로세스 부생성물은, 진공 챔버(CH) 내를 부유·확산하여, 자중이나 가스 분자에 의한 이송 효과에 의해 진공 펌프(P1)의 흡기구(2)를 향해 낙하한다고 상정된다. 또, 진공 챔버(CH)의 내벽면에 부착 퇴적한 퇴적물이나 압력 조정 밸브(BL)에 부착 퇴적한 퇴적물 등도, 진동 등에 의해서 벗겨져 떨어지고, 자중에 의해 진공 펌프(P1)의 흡기구(2)를 향해 낙하하는 것이 상정된다.

도 2(a)를 참조하면, 상기와 같은 낙하에 의해서 흡기구(2)에 도래한 입자(Pa)는 흡기구(2)로부터 더욱 낙하하고, 처음으로 입자 이송단(PN)에 입사한다. 그리고, 입사한 입자(Pa)는 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)에 충돌한다.

그때, 입자 이송단(PN)에서는, 블레이드(NB)에 대해서 충돌하는 복수의 입자 중, 블레이드(NB)의 회전에 의한 진행 방향 전측에 위치하는 이 블레이드(NB)의 사면(FS)(이하 「블레이드(NB)의 전측 사면(FS)」이라고 한다)과의 충돌에 의해서 가스 분자 배기 방향으로 반사되는 입자(이하 「배기 방향 반사 입자」라고 한다)의 비율은 증가하고, 흡기구(2) 방향으로 튀어오르는 입자(이하 「역류 입자」라고 한다)의 비율은 감소한다. 그 이유는 하기 《고찰 1》과 《고찰 2》와 같다.

《고찰 1》

이 고찰 1에서는, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)가 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)에 인접해서 설치되는 구조예에 대해 검토한다.

도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서 입자 이송단(PN)을 생략한 경우(종래의 진공 펌프에 상당), 최상단의 배기단(PT(PT1))에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역(Z1)(도 2(a) 참조)은, 다음 식 (1)에 의거하여 특정된다.

한편, 도 1의 진공 펌프(P1)와 같이, 입자 이송단(PN)을 구비하는 경우(본 발명의 진공 펌프에 상당), 그 입자 이송단(PN)에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역 Z2(도 2(a) 참조)은 다음 식 (2)에 의거하여 특정된다.

Z1=L1×Vp/Vr …식 (1)

Z2=L2×Vp/Vr …식 (2)

L1：회전 블레이드(7)의 배치 간격

L2：블레이드(NB)의 배치 간격

Vp：입자(Pa)의 낙하 속도

Vr：회전 블레이드(7), 블레이드(NB)의 회전 속도(주속)

도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서는, 전술한 대로, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)의 매수가 최상단의 배기단(PT1)을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수보다 적음으로써, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)의 배치 간격(L2)이 최상단의 배기단(PT1)을 구성하는 회전 블레이드(7)의 배치 간격(L1)보다 넓게 설정되어 있다.

이 점을 고려하여 상기 식 (1)과 상기 식 (2)를 비교 검토하면, Z1보다 Z2가 커지므로(Z2＞Z1), 전술과 같이, 입자 이송단(PN)에서는, 배기 방향 반사 입자의 비율이 증가하고, 역류 입자의 비율은 감소한다. 그 이유는 요컨대, 입자의 충돌 가능 영역이 넓어지면, 회전 블레이드(7)나 블레이드(NB)에 있어서 가스 분자 배기 방향을 향해 경사져 있는 사면에 충돌하여 가스 분자 배기 방향으로 반사되는 확률이, 흡기구(2) 방향으로 역류할 확률이 높은 면(구체적으로는, 전술의 모따기면 및 모따기부의 상부에 위치하는 볼록 원호면)에 충돌하는 확률보다, 우위가 되기 때문이다.

《고찰 2》

도 3은, 입자 이송단을 구비하지 않은 진공 펌프(종래의 진공 펌프에 상당)에 있어서, 낙하하는 입자의 충돌 가능 영역의 설명도, 도 4는, 입자 이송단을 구비하는 도 1의 진공 펌프(본 발명의 진공 펌프에 상당)에 있어서, 낙하하는 입자의 충돌 가능 영역의 설명도이다.

고찰 2에서는, 전술의 단차 구조에 대해 검토한다.

도 3을 참조하면, 전술의 단차 구조를 구비하지 않은, 즉 입자 이송단(PN)을 생략한 진공 펌프(종래의 진공 펌프에 상당)에 있어서, 최상단의 배기단(PT(PT1))의 직경(D)부(도 2(c) 참조)에 있어서의 입자의 충돌 가능 영역(Zp1)에 대해서는, 다음 식 (3)으로 구해진다.

Zp1={(πD/N-T)Vp}/(Vr) …식 (3)

N：최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수

D：직경(D)부의 치수(도 2(c) 참조)

T：최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드(7)의 직경(D)부에 있어서의 축 직각 두께(도 2(c) 참조)

Vp：입자의 낙하 속도

Vr：회전 블레이드(7)의 직경(D)부에 있어서의 회전 속도(주속)

도 4를 참조하면, 전술의 단차 구조에 있어서의 단차의 높이(돌출 높이)(Zp2)에 대해서는, 다음 식 (4)에 의거하여 특정된다.

다음 식 (4)는, 도 2(a)에 있어서의 2매의 회전 블레이드(72, 73)를 도 3과 같이 n매의 회전 블레이드(7, 7…)로서 생각하고, n매의 회전 블레이드(7, 7)의 양측에 위치하는 회전 블레이드(71, 74)의 상류단(7A)이 다른 회전 블레이드(71, 74이외)의 상류단보다 높아져 있는 단차 구조에 대해 적용한 것이다.

Zp2={(πD·n/N)Vp}/(Vr) …식 (4)

n：상류단이 높은 회전 블레이드(71, 74) 사이에 위치하는 회전 블레이드의 매수

D：직경(D)부의 치수(도 2(c) 참조)

N：최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수

Vp：입자(Pa)의 낙하 속도

도 2(c)의 직경(D)부에 있어서, n매의 회전 블레이드(7)와, 그 양측에 위치하는 회전 블레이드(7(71, 74))의 단차를 도 4와 같이 Zp2 이상으로 하면, 부호 71과 74의 회전 블레이드 사이의 공간(도 2에서는 L2에 상당)에 낙하한 입자는, n매의 회전 블레이드(7)에 충돌하는 일 없이, 부호 74의 회전 블레이드의 전면에 충돌한다. 그리고, 부호 74의 회전 블레이드의 전면으로의 입자의 충돌 가능 영역은, 다음 식 (5)에 의한 후술의 Zp3으로 특정된다.

전술의 단차 구조를 구비하는, 즉 입자 이송단(PN)을 구비하는 도 1의 진공 펌프(본 발명의 진공 펌프에 상당)에서는, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)는, 그들 전체적으로 상류단(7A)의 높이가 상이한 단차 구조로 되어 있다. 이 단차 구조는, 상기한 대로, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)에 인접하고 있는 회전 블레이드(7)의 높이가 상기 블레이드(NB)에 의해서 연장된 것에 의한 것이므로, 이 고찰 2에서는“블레이드(NB)의 높이(Zp2)분만큼 상류단이 높은 회전 블레이드가 존재한다”라고 생각한다.

이와 같이 생각한 경우에 있어서, 최상단의 배기단(PT(PT1))에 있어서의 직경(D)부(도 2(c) 참조)에서의 입자의 충돌 가능 영역(Zp3)(도 4 참조)은, 다음 식 (5)에 의거하여 특정된다.

Zp3=[{πD(n＋1)/N-T)}Vp]/(Vr) …식 (5)

N：최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드(7)의 매수

D：직경(D)부의 치수(도 2(c) 참조)

Vp：입자의 낙하 속도

도 4를 참조하면, 회전 블레이드(7)로부터 본 입자의 상대 속도(Vc)는, 직경(D)부(도 2 참조)에 있어서의 회전 블레이드(7)의 회전 속도(Vr)와 입자의 낙하 속도(Vp)로부터 구해진다. 도 4에 있어서, 상류단이 높은 회전 블레이드(7(71, 74))의 간격 내지는 구간을 블레이드 간격 L´로 하면, 도 4의 A지점으로부터 입사한 입자(블레이드 간격 L´ 내에서 가장 하류측까지 입사(낙하)할 수 있는 입자)는, 블레이드 간격 L´의 범위 내에서 회전 블레이드(7(74)) 선단의 연장선 위에 위치하는 B´지점까지 낙하한다. 회전 블레이드(7(74))의 상단면(7A)으로부터 B´지점까지의 낙하 거리는, 앞의 식 (5)로 구해지는 Zp3이 된다. 입자 이송단(PN)을 구비하는 도 1의 진공 펌프(본 발명의 진공 펌프에 상당)에서는, 이 Zp3의 범위 내에 모따기 등의 블레이드면이 없으므로, B´지점까지 낙하한 입자는, 더욱 낙하할 수 있어, 최종적으로는 회전 블레이드(7(74))의 전면, 구체적으로는 그 회전 블레이드(7(74))의 하향 사면에 있어서의 C´지점에 충돌한다.

이상의 설명으로부터 알 수 있듯이, 입자 이송단(PN)을 구비하는 도 1의 진공 펌프(본 발명의 진공 펌프에 상당)에 있어서는, 회전 블레이드(7(74))의 상단면(7A)으로부터 C´지점까지의 입자의 낙하 거리(Zp4)가 당해 입자의 충돌 가능 영역이 되고, 이 충돌 가능 영역(낙하 거리(Zp4))은 앞의 식 (5)로부터 얻어지는 충돌 가능 영역(Zp3)보다 크다.

요컨대, 전술의 단차 구조에 의한 단차의 높이를 Zp2로 하면, 도 4의 A점으로부터 입사한 입자는 B점에 충돌하나, 그러한 단차를 Zp2 이상으로 하면, 당해 입자는 n매의 회전 블레이드(7)에 충돌하지 않아, 회전 블레이드(7(74))의 전면(예를 들어, 회전 블레이드(7(74))의 하향 사면에 있어서의 C´지점)에 충돌한다.

여기서, 상기 식 (3)과 상기 식 (5)를 비교 검토한다. 그때, 간단하게 하기 위해서 상기 식 (3)과 상기 식 (5) 중의 회전 블레이드(7)의 두께(T)를 무시하고 생각하면, 상기와 같이 단차의 높이가 Zp2 이상의 단차 구조를 채용한 경우, 즉, 상기 식 (5)의 경우는, 상기 식 (3)의 경우에 비해, 입자(Pa)의 충돌 가능 영역이 (n＋1)배로 확대되므로, 배기 방향 반사 입자의 비율은 증가하고, 역류 입자의 비율은 감소한다. 그 이유는 요컨대, 입자의 충돌 가능 영역이 넓어지면, 회전 블레이드(7)나 블레이드(NB)에 있어서 가스 분자 배기 방향을 향해 경사져 있는 사면에 충돌하여 가스 분자 배기 방향으로 반사되는 확률이, 흡기구(2) 방향으로 역류할 확률이 높은 면(구체적으로는, 종래예에서 설명한 모따기면 및 모따기부의 상부에 위치하는 볼록 원호면)에 충돌하는 확률보다, 우위가 되기 때문이다.

또한, 블레이드(NB)가 회전 블레이드(7)와는 별도로 설치되어 있는 구조에서도, 상기의 동작은 동일하다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 1》

도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서는, 입자 이송단(PN)의 구체적인 구성으로서, 회전 블레이드(7)의 전체에 대해서 블레이드(NB)가 설치되는 구성을 채용했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5(a), (b), (c)에 도시한 바와 같이, 회전 블레이드(7)가 길이(L) 방향의 일부에 블레이드(NB)가 설치되는 구성이나, 이 도면의 (d), (e)에 도시한 바와 같이, 회전 블레이드(7)의 두께(T) 방향의 일부에 블레이드(NB)가 설치되는 구성을 채용해도 되고, 그러한 구성에 의해서도 전술의 작용 효과(배기 방향 반사 입자의 비율 증가, 역류 입자의 비율 감소)는 얻어진다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 2》

도 1의 진공 펌프에서는, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)의 구체적인 구성으로서, 복수의 회전 블레이드(7)의 간격은 동일 간격이 되도록 구성했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 전술의 단차 구조에 의해서 상류단이 높아져 있는 회전 블레이드(7(74))와, 이 회전 블레이드(7(74))의 회전 진행 방향 전측에 위치하는 회전 블레이드(73)(이하 「선행 블레이드(7(73))」라고 한다)의 배치 간격은, 다른 회전 블레이드(7)의 배치 간격보다 넓게 설정할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기와 같은 배치 간격의 설정을 채용한 경우는, 전술과 같이 블레이드(NB)의 전측 사면(FS)과의 충돌로 반사한 배기 방향 반사 입자가 선행 블레이드(7(73))에 충돌하기 어려워지고, 선행 블레이드(7(73))의 배면(회전 방향 이측의 흡기구(2) 방향을 향한 사면. 이하도 동일하게 한다)과의 충돌에 의한 반사로 흡기구(2) 방향으로 튀어오르는 입자(이것도 역류 입자의 일종)가 줄어들어, 입자의 배기 효율이 보다 한층 높아진다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 3》

도 1의 진공 펌프에서는, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)의 구체적인 구성으로서, 복수의 회전 블레이드(7)의 하류단(7B)은, 동일 높이가 되도록 구성했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 선행 블레이드(7(73))의 하류단(7B)은, 다른 회전 블레이드(7)의 하류단(7B)보다 흡기구(2) 방향으로 들어가 있는 구성(이하 「바닥이 올라온 구조」라고 한다)을 채용해도 되고, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 선행 블레이드(7(73))의 하류단(7B)의 일부를 깎아 바닥이 올라온 구조로 해도 된다.

도 7(a), (b)를 참조하면, 상기와 같은 바닥이 올라온 구조를 채용한 경우에도, 전술과 같이 블레이드(NB)의 전측 사면(FS)과의 충돌로 반사한 배기 방향 반사 입자가 선행 블레이드(7(73))의 배면에 충돌하기 어려워지고, 선행 블레이드(7(73))의 배면과의 충돌에 의한 반사로 흡기구(2) 방향으로 튀어오르는 입자(이것도 역류 입자의 일종)가 줄어들어, 입자의 배기 효율이 보다 한층 높아진다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 4》

도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 복수의 회전 블레이드(7)는 전체적으로 그 상류단(7A)이 단차 구조가 되는 구성, 즉, 회전 블레이드(7)의 상류단(7A)이 블레이드(NB)에 의해서 연장되어 높아져 있는 구조(이하 「편측 연장 블레이드 구조」라고 한다)를 채용했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기와 같은 편측 연장 블레이드 구조에 더해 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 전술의 단차 구조에 의해서 상류단(7A)이 높아져 있는 회전 블레이드(7(71, 74))의 하류단(7B)은, 다른 회전 블레이드(7(72, 73, 75))의 하류단(7B)보다 길어지도록 연장되어 있는 구조(이하 「양측 연장 블레이드 구조」라고 한다)를 채용하는 것도 가능하다. 그러한 양측 연장 블레이드 구조의 구체적인 구성예로서, 또한, 도 8에서는, 전술의 단차 구조를 얻는데 이용되고 있는 블레이드(NB)와 동등의 블레이드(NB)에 의해서 회전 블레이드(7(71, 74))의 하류단(7B)을 연장하고 있는데, 이러한 연장의 형태에 한정되는 것은 아니다.

그런데, 회전 블레이드(7)는 로터(6)와 일체로 회전하므로, 이 회전에 의한 원심력은 회전 블레이드(7)의 고정단으로부터 자유단의 방향, 혹은, 회전 블레이드(7)의 회전 중심(구체적으로는 로터축(5)의 축심)으로부터 방사 방향으로 작용한다. 일반적인 회전 블레이드(7)는, 그 형상이 회전축(구체적으로는 로터축(5))에 직각 또한 방사 방향이 되는 직선(이하, 블레이드의 형상 중심) 둘레로 대칭이 되도록 설치되어 있다. 이것은, 상기와 같은 회전에 의한 원심력에 기인하여, 회전 블레이드(7)에 발생하는 힘의 모멘트가 회전 블레이드의 형상 중심 둘레에 언밸런스하게 되고, 그에 따라 회전 블레이드(7)의 근원(根元)부(고정단)에 비틀림 모멘트가 발생하여 피로 파손하는 등의 리스크를 저감하기 위한 조치이다.

앞서 설명한 편측 연장 블레이드 구조에서는, 회전 블레이드(7)의 상류단(7A)만이 연장되어 있으므로, 회전 블레이드(7)의 형상 중심 둘레의 비틀림 모멘트의 언밸런스가 발생하기 쉽고, 그러한 비틀림 모멘트에 의해서 회전 블레이드(7)의 고정단 부근, 즉 로터(6)의 외주면측에 위치하는 부분이 피로 파괴하는 등, 회전 블레이드(7)의 손상이 있을 수 있다고 생각된다.

그에 비해, 앞서 설명한 양측 연장 블레이드 구조에서는, 회전 블레이드(7(71, 74))의 상류단(7A)과 하류단(7B)의 양방에 동등의 블레이드(NB)가 설치되어 있으므로, 상기와 같이 비트는 힘은 생기기 어렵고, 비트는 힘에 의한 피로 파괴 등, 회전 블레이드(7)의 손상도 생기기 어렵다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 5》

도 1의 진공 펌프(P1)에 있어서는, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)의 구체적인 구성으로서, 당해 블레이드(NB)는, 최상단의 배기단(PT1)을 구성하는 회전 블레이드(7)에 인접해서 설치되는 구성, 및, 그 인접의 구체적인 구성예로서, 블레이드(NB)와 회전 블레이드(7)가 일부품으로서 일체로 설치되는 구조(도 2(a) 참조)를 채용했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같은 인접의 구체적인 다른 구성예로서, 예를 들어 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7) 중, 적어도 어느 한 매의 회전 블레이드(7(71, 74))의 전체 또는 그 일부에 대해서, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)가 별도 부품으로서 장착되는 구성을 채용할 수도 있다. 이러한 별도 부품의 구성에 있어서, 상기“회전 블레이드의 전체 또는 그 일부”의 해석은, 전술의 《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 1》에서의 설명에 준하므로, 그 상세 설명은 생략한다.

상기 별도 부품으로서 구성한 상기 블레이드(NB)를 채용한 경우에도 또한, 그 별도 부품으로서의 블레이드(NB)에 의해서, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)는, 그 상류단(7A)의 높이가 상이한 단차 구조가 되기 때문에, 전술의 작용 효과(배기 방향 반사 입자의 비율 증가, 역류 입자의 비율 감소)가 얻어진다.

상기와 같이 별도 부품으로서 구성한 블레이드(NB)를 채용한 경우에는, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)와 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7(71)) 사이에서, 예를 들어, 도 9(b)와 같이 간극이 생기거나, 도 9(c)와 같이 상대적인 어긋남이 생기는 경우도 있을 수 있다. 이러한 간극이나 어긋남이 생기는 구성도 상기 “인접”에 포함되고, 전술의 작용 효과(배기 방향 반사 입자의 비율 증가, 역류 입자의 비율 감소)는 얻어진다. 상기와 같은 간극이나 어긋남은, 설계상 필요에 따라서 적극적으로 설치되는 경우와, 가공 정밀도의 관계로 필연적으로 설치되는 경우가 있다.

상기와 같이 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)를 별도 부품으로 하는 구성에서도, 앞서 설명한 《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 1》로부터 《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 4》까지의 구성을 적용해도 된다.

상기와 같이 별도 부품으로서 구성한 블레이드(NB)를 채용한 구성에 있어서, 그 블레이드(NB), 즉, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)와 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7(71))는, 각각의 블레이드면이 직접 대향하는 구조로 되어 있고, 그와 같이 직접 대향하는 블레이드면 사이에 예를 들어 고정 블레이드(8)와 같은 고정 부품은 개재하지 않는다. 이 점은 앞서 설명한 블레이드 일체 구조(도 2(a) 참조)에서도 동일하다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 6》

도 1의 진공 펌프에서는, 입자 이송단(PN)의 구체적인 구성으로서, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)는, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)에 인접해서 설치되어 있는 구성을 채용했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 10에 도시한 바와 같이, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)는, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)로부터 소정 거리만큼 떨어진 위치에 설치되는 구성을 채용해도 되고, 이러한 구성에 의해서도, 전술의 작용 효과(배기 방향 반사 입자의 비율 증가, 역류 입자의 비율 감소)는 얻어진다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 7》

앞서 설명한 도 9(a)와 같이 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)가 별도 부품으로서 장착되는 구성에 있어서, 그 블레이드(NB)의 구체적인 장착 구조는, 예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 로터(6) 상단면의 오목부(61)에 끼워넣기 가능한 제1 장착 부재(62)를 준비하고, 제1 장착 부재(62)의 외주면(구체적으로는, 제1 장착 부재(62)의 외주에 설치한 플랜지(62A)의 외주면)에서 상기 블레이드(NB)를 지지함과 더불어, 제1 장착 부재(62)를 상기 오목부(61)에 끼워넣은 상태로 제1 장착 부재(62)와 로터축(5)의 선단을 볼트(BT)로 나사 체결 고정하는 방식을 채용해도 된다.

상기와 같은 제1 장착 부재(62)를 이용하는 블레이드(NB)의 장착 방식으로는, 로터(6) 상단면의 오목부(61) 내에 가스가 모일 가능성이 있으므로, 제1 장착 부재(62)에 가스 빼기 구멍(63)을 설치하거나, 혹은, 제1 장착 부재(62)의 플랜지(62A)와 로터(6) 상단면 사이에 가스 빼기 홈(64)을 설치하는 등, 가스 빼기 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

로터(6)나 회전 블레이드(7) 등을 포함하는 회전체 전체의 회전 밸런스를 잡기 위해서, 도 11에 도시한 블레이드(NB)는, 그 회전체의 회전 중심에서 봤을 때 도 12와 같이 회전 대칭이 되도록 배치하고 있다. 이러한 배치 구성에 대해서는, 앞서 설명한 도 1 내지 도 10(도 3을 제외함)의 블레이드(NB)나 후술의 도 13, 도 4의 블레이드(NB)에도 적용할 수 있다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 8》

상기와 같이 별도 부품으로서 구성한 블레이드(NB)의 구체적인 장착 구조에 대해서는, 예를 들어, 도 13에 도시한 장착 구조를 채용해도 된다. 이 도 13의 장착 구조에서는, 로터축(5)의 선단에 대해서 장착 가능한 제2 장착 부재(65)를 준비하고, 이 제2 장착 부재(65)의 외주면에서 상기 블레이드(NB)를 지지함과 더불어, 제2 장착 부재(65)와 로터축(5)의 선단을 볼트(BT)로 나사 체결 고정하고 있다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 9》

또한, 별도 부품으로서 구성한 상기 블레이드의 구체적인 장착 구조로서, 도 시는 생략하나, 로터(6)의 흡기구측의 상단부에 대해서 볼트로 상기 블레이드를 나사 체결 고정하는 방식도 채용할 수 있다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 10》

도 1의 진공 펌프(P1)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)의 앙각(θ1)과, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)의 앙각(θ2)이 동등한 각도가 되도록 설정되는 구성(θ1=θ2)을 채용했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 14에 도시한 바와 같은 앙각의 설정, 즉, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)의 앙각(θ1)은, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)의 앙각(θ2)보다 작게 설정되도록 구성(θ1＜θ2)해도 된다.

상기와 같은 앙각의 구성을 채용한 경우에는, 입자 이송단(PN)을 구성하는 블레이드(NB)가 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7(71, 74))에 대해서 오버행한 형태가 되고, 선행 블레이드의 방향보다, 블레이드 하단 사이의 공간의 방향, 즉, 보다 회전체(구체적으로는, 로터(6)나 회전 블레이드(7) 등을 포함하는 회전체)의 축 방향 하향에 가까운 방향의 각도를 향해 반사하기 때문에, 블레이드(NB)의 전측 사면(FS)과의 충돌로 반사한 배기 방향 반사 입자가 선행 블레이드(7(73))의 배면에 충돌하기 어려워지고, 선행 블레이드(7(73))와의 충돌에 의한 반사로 흡기구(2) 방향으로 튀어오르는 입자(이것도 역류 입자의 일종)가 줄어들어, 입자의 배기 효율이 보다 한층 높아진다.

또, 상기와 같은 앙각의 설정은, 도 14와 같이 블레이드(NB)가 별도 부품으로서 설치되는 구성뿐만 아니라, 도 6과 같이 블레이드(NB)와 회전 블레이드(7)가 일체로 설치되는 구성에도 적용할 수 있다.

《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 11-1 및 11-2》

앞서 설명한 단차 구조에 의한 단차의 높이(깊이)는 1종류에 한정되지 않고, 복수의 단차의 높이(깊이)의 조합이 되는 구조여도 된다. 예를 들어, 계단형으로 형성해도 되고(도 15 참조), 테이퍼형으로 높이가 변화하는 형상으로 해도 된다(도 16 참조). 또한, 도시는 생략하나, 복수의 단차의 높이(깊이)의 조합예로서, 그러한 단차의 높이(깊이)가 제각기 다르게 설정되는 구성(단차 높이 또는 깊이 불균일 구성)을 채용하는 것도 가능하다. 요컨대, 복수의 단차의 높이(깊이)의 조합은 필요에 따라서 적당히 변경할 수 있다. 또, 회전 블레이드의 반경 방향 위치에 의해서, 단차의 높이를 바꿔도 된다.

도 15는, 입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 11-1, 구체적으로는, 복수의 단차의 높이의 조합예로서, 단차의 높이가 계단형으로 변화한 구성의 설명도이다. 또, 도 16은, 입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 11-2, 구체적으로는, 복수의 단차의 높이의 조합예로서, 단차의 높이가 테이퍼형으로 변화한 구성의 설명도이다.

여기서, 예를 들어 도 4를 참조하면, 이 도 4의 예에서는, 전술의 단차 구조에 의해서 상류단(7A)이 높아져 있는 회전 블레이드(7(71, 74))와 그 사이에 위치하는 회전 블레이드(7, 7)에 있어서의 단차의 높이(깊이)는, 일률적으로 동일 Zp2 또는 Zp2 이상의 Zp3이 되도록 구성되어 있다.

그에 비해, 도 15를 참조하면, 이 도 15의 예에서는, n매째의 회전 블레이드(7(80))에 있어서 전술의 단차 구조에 의한 단차의 높이(깊이)가 Zp2 이상이 되도록 계단형으로 변화(h1＜h2＜h3)한 구성(이하 「계단 형상 타입 구성」이라고 한다)을 채용하고 있다.

따라서, 이 계단 형상 타입 구성에서는, 단차 구조에 의해서 상류단(7A)이 높아져 있는 회전 블레이드(7(76, 80))와 그 사이에 위치하는 회전 블레이드(7(77, 78, 79))에 있어서의 단차의 높이(깊이)(h1, h2, h3)는, 일률적으로 동일하지 않고, 회전 블레이드(7)의 회전 방향을 향해 차례대로 일단씩 낮아지도록(깊어지도록) 설정된다. 이와 같이 설정되는 계단 형상 타입 구성을 채용한 경우에도, 도 15에 도시한 미립자(Pa)의 비적으로부터 알 수 있듯이 미립자(Pa)가 회전 블레이드(7(77, 78, 79))에 충돌하지 않아, 전술의 작용 효과(배기 방향 반사 입자의 비율 증가, 역류 입자의 비율 감소)는 얻어진다.

상기 계단 형상 타입 구성을 채용한 경우, 상류단(7A)이 높아져 있는 회전 블레이드(7(76, 80)) 사이에 위치하는 회전 블레이드(7(77, 78, 79))의 상류단(7A)은, 모두, 경사가 없는 평면으로 구성된다.

도 16을 참조하면, 이 도 16의 예에서는, n매째의 회전 블레이드(7(80))에 있어서 단차 구조에 의한 단차의 높이(깊이)가 Zp2 이상이 되도록 테이퍼형으로 변화(h4＜h5＜h6)한 구성(이하 「테이퍼 형상 타입 구성」이라고 한다)을 채용하고 있다.

따라서, 이 테이퍼 형상 타입 구성에서도, 전술의 단차 구조에 의해서 상류단(7A)이 높아져 있는 회전 블레이드(7(76, 80))와 그 사이에 위치하는 회전 블레이드(7(77, 78, 79))에 있어서의 단차의 높이(깊이)(h4, h5, h6)는, 일률적으로 동일하지 않고, 회전 블레이드(7)의 회전 방향을 향해 연속적으로 낮아지도록(깊어지도록) 설정된다. 이와 같이 설정되는 테이퍼 형상 타입 구성을 채용한 경우에도, 도 16에 도시한 미립자(Pa)의 비적으로부터 알 수 있듯이 미립자(Pa)가 회전 블레이드(7(77, 78, 79))에 충돌하지 않아, 전술의 작용 효과(배기 방향 반사 입자의 비율 증가, 역류 입자의 비율 감소)가 얻어진다.

상기 테이퍼 형상 타입 구성을 채용한 경우, 상류단(7A)이 높아져 있는 회전 블레이드(7(76, 80)) 사이에 위치하는 회전 블레이드(7(77, 78, 79))의 상류단(7A)은, 모두, 소정 각도로 기운 경사면으로 구성된다.

그런데, 회전 블레이드(7)의 배치 간격과 높이의 비율은, 가스 분자를 하류 측으로 효과적으로 이송할 수 있는 최적인 값으로 설정되어 있으므로, 회전 블레이드(7)의 높이가 상이하면, 일부의 회전 블레이드(7)가 그 최적인 설정값으로부터 벗어나 버려, 진공 펌프 전체적으로의 배기 성능의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, 배기 성능을 확보하는데 있어서는, 회전 블레이드(7)의 높이의 차는 작은 것이 바람직하다.

이 점, 앞서 설명한 도 15의 계단 형상 타입 구성이나, 도 16의 테이퍼 형상 타입 구성에서는, n매째의 회전 블레이드(7(80))에 있어서 단차 구조에 의한 단차의 높이가 Zp2 이상이 되도록 계단형 혹은 테이퍼형으로 변화한 구성을 채용했으므로, 예를 들어, 후술의 감고식(減高式) 단차 구조를 채용한 경우에도, 회전 블레이드(7)의 높이의 차는 작아지고, 배기 성능의 저하는 생기기 어렵다. 또한, 도 15의 계단 형상 타입 구성이나 도 16의 테이퍼 형상 타입 구성은, 후술의 감고식 단차 구조뿐만이 아니라, 전술의 단차 구조로 채용해도 되는 것은 물론이다.

《입자 이송단(PN) 부근에 있어서의 본 발명의 다른 실시 형태》

도 17은, 입자 이송단(PN) 부근에 있어서의 본 발명의 다른 실시 형태의 설명도이다. 이 도 17의 실시 형태에서는, 최상단의 배기단(PT(PT1))의 상류(구체적으로는, 입자 이송단(PN)보다 상류)에, 반사 수단(RF)으로서, 최상단의 배기단(PT(PT1))을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7)와는 역방향의 각도로 기운 고정 블레이드(RF1)(이하 「고정 반사 블레이드(RF1)」라고 한다)를 설치하고 있다.

도 17을 참조하면, 미립자(Pa)는, 배기단(PT(PT1))을 구성하는 회전 블레이드(7)(이하 「최상단의 회전 블레이드(7)」라고 한다)로 하류 방향으로 반사되고, 동일 배기단(PT(PT1))을 구성하는 고정 블레이드(8)(이하 「최상단의 고정 블레이드(8)」라고 한다)의 방향으로 이행한다. 이때, 이행하는 일부의 미립자(Pa)는, 도 17에 도시한 바와 같이, 최상단의 고정 블레이드(8)의 배면 혹은 상단면에서 재반사됨으로써, 최상단의 회전 블레이드(7)의 전면에는 입사하지 않고, 최상단의 회전 블레이드(7) 사이를 소정 속도로 빠져나가 흡기구(2)나 그 앞의 진공 챔버(CH)의 방향으로 역류할 확률이 높다.

상기와 같은 최상단의 고정 블레이드(8)에서의 재반사에 의한 미립자(Pa)(이하 「재반사 미립자(Pa)」라고 한다)의 역류를 방지하는 수단으로서, 반사 수단(RF)은 기능한다. 즉, 재반사 미립자(Pa)는, 도 17에 도시한 바와 같이, 고정 반사 블레이드(RF1)에서 반사되고, 다시 최상단의 배기단(PT(PT1))의 방향으로 이행하게 된다.

그런데, 상기와 같이 역류하는 재반사 미립자(Pa)는, 상술한 대로 최상단의 회전 블레이드(7) 사이를 소정 속도로 빠져나가므로, 그 빠져나감에 필요한 속도 성분으로서, 최상단의 회전 블레이드의 경사와 병행(회전 방향)의 속도 성분을 갖고 있다. 이것으로부터, 도 17의 실시 형태에서는, 상술한 대로, 고정 반사 블레이드(RF1)는 최상단의 회전 블레이드(7)와는 역방향의 각도로 기운 형상으로 함으로써, 역류하는 재반사 미립자(Pa)를 고정 반사 블레이드(RF1)로 효과적으로 잡을 수 있도록 구성하고 있다.

고정 반사 블레이드(RF1)의 매수나 기울기 각도 등은, 고정 반사 블레이드(RF1)에 의한 미립자(Pa)의 반사나 진공 펌프 전체적으로의 배기 효율 등을 고려하면서, 필요에 따라서 적당히 변경할 수 있다.

도 17의 실시 형태에서는, 진공 펌프(P1)의 흡기구(2)보다 하류에 반사 수단(RF)을 설치함으로써, 진공 펌프(PI) 내에 반사 수단(RF)이 배치되는 구성을 채용하고 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도시는 생략하나, 반사 수단(RF)은 예를 들어 진공 펌프(P1)와 진공 챔버(CH)를 접속하는 경로의 도중에 설치해도 된다.

본 발명은, 이상 설명한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에 있어서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 많은 변형이 가능하다.

예를 들어, 앞서 설명한 《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 1》부터 《입자 이송단(PN)의 다른 실시 형태 11-2》까지의 구성, 및 《입자 이송단(PN) 부근에 있어서의 본 발명의 다른 실시 형태》의 구성은, 필요에 따라서 적당히 조합하여 이용할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태의 진공 펌프는, 흡기구(2)로부터 배기구(3)까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단(PT)을 갖고, 이 복수의 배기단(PT)은, 배기단(PT)마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드(7)와 고정 블레이드(8)에 의해 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있다. 이러한 구조로 이루어지는 복수의 배기단(PT)에 있어서, 감고식 단차 구조, 즉, 최상단의 배기단(PT1)을 구성하는 복수의 회전 블레이드(7) 중, 적어도 일부의 상류단(7A)의 높이를 낮춤으로써(감고), 그들 전체적으로 상류단(7A)의 높이가 상이한 단차 구조가 되고, 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단이 되어도 된다. 이러한 입자 이송단도 전술의 입자 이송단(PN)과 동일하게 기능한다.

1: 외장 케이스 2: 흡기구
3: 배기구 4: 스테이터 컬럼
5: 로터축 6: 로터
61: 로터 상단면의 오목부 62: 제1 장착 부재
62A: 플랜지 63: 가스 빼기 구멍
64: 가스 빼기 홈 65: 제2 장착 부재
7: 회전 블레이드 8: 고정 블레이드
9: 나사 홈 배기부 스테이터 91: 나사 홈
BL: 압력 조정 밸브 BT: 볼트
CH: 진공 챔버 D: 회전 블레이드의 직경
EG: 블레이드 에지부
FS: 입자 이송단을 구성하는 블레이드의 전측 사면
GE: 최종 간극
L1: 최상단의 배기단을 구성하는 회전 블레이드의 배치 간격
L2: 입자 이송단을 구성하는 회전 블레이드의 배치 간격
MB1: 래디얼 자기베어링 MB2: 액시얼 자기베어링
MO: 구동 모터 MS: 모따기부
MC: 모따기부의 상부 P1: 진공 펌프
Pa: 미립자 PN: 입자 이송단
PS: 나사 홈 펌프단 PT: 배기단
PT1: 최상단의 배기단 PTn: 최하단의 배기단
R: 나사 홈 배기 유로 RF: 반사 수단
RF1: 고정 반사 블레이드 S: 펌프 내 배기구측 유로
Z: 종래의 진공 펌프

Claims

흡기구로부터 배기구까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단을 갖고, 상기 복수의 배기단은, 배기단마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드와 고정 블레이드에 의해 상기 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있는 진공 펌프로서,
상기 복수의 배기단 중 최상단의 배기단으로부터 상기 흡기구까지의 사이에, 상기 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단으로서, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드와 함께 회전하고, 또한, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드의 매수보다 적은 매수의 블레이드를 구비하고,
상기 블레이드의 높이는 다음 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
Zp2≥(πD·n/N)×Vp/Vr … 식(1)
Zp2: 상기 블레이드의 높이
D: 직경(D)부의 치수
n: 상기 블레이드 사이에 위치하는 상기 회전 블레이드의 매수
N : 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 회전 블레이드의 매수
Vp: 상기 입자의 낙하 속도
Vr: 상기 블레이드의 회전 속도
청구항 1에 있어서,
상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드는, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드에 인접해서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 적어도 어느 한 매의 회전 블레이드의 전체 또는 그 일부에 대해서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드가 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드에 인접하고 있는 회전 블레이드의 높이가, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드에 의해서 연장됨으로써, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드는, 그들 전체적으로 상류단의 높이가 상이한 단차 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 4에 있어서,
상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 단차 구조에 의해서, 상류단이 높아져 있는 회전 블레이드와, 이 회전 블레이드의 회전 진행 방향 전측에 위치하는 회전 블레이드의 배치 간격은, 다른 상기 복수의 회전 블레이드의 배치 간격보다 넓게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 4에 있어서,
상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 단차 구조에 의해서 상류단이 높아져 있는 회전 블레이드의 회전 진행 방향 전측에 위치하는 상기 회전 블레이드의 하류단은, 다른 상기 복수의 회전 블레이드의 하류단보다 상기 흡기구 방향으로 들어가 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 4에 있어서,
상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 상기 단차 구조에 의해서 상류단이 높아져 있는 회전 블레이드의 하류단은, 다른 상기 복수의 회전 블레이드의 하류단보다 길어지도록 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 4에 있어서,
상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 계단형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 4에 있어서,
상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 테이퍼형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 적어도 어느 한 매의 회전 블레이드의 전체 또는 그 일부에 대해서, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드가 별도 부품으로서 장착되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,
상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드의 앙각이, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드의 앙각보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드는, 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드로부터 떨어진 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 12에 기재된 진공 펌프에 이용되고, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드를 구비한, 블레이드 부품.
흡기구로부터 배기구까지의 사이에, 가스 분자를 배기하는 수단으로서 기능하는 복수의 배기단을 갖고, 상기 복수의 배기단은, 배기단마다, 방사형으로 소정 간격으로 배치된 복수의 회전 블레이드와 고정 블레이드에 의해 상기 가스 분자를 배기하는 구조로 되어 있는 진공 펌프로서,
최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드 중, 적어도 일부의 상류단의 높이를 낮춤으로써, 그들 전체적으로 상류단의 높이가 상이한 단차 구조가 되고, 상기 가스 분자의 배기 방향으로 입자를 이송하는 입자 이송단이 되어 있고, 상기 높이가 높은 회전 블레이드의 돌출부는 적어도 일부가 하기 식(2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
Zp2≥(πD·n/N)×Vp/Vr … 식(2)
Zp2 : 상기 높이가 높은 회전 블레이드의 돌출부의 치수
D: 직경(D)부의 치수
n: 상기 높이가 높은 회전 블레이드 사이에 위치하는 상기 회전 블레이드의 매수
N : 상기 최상단의 배기단을 구성하는 상기 회전 블레이드의 매수
Vp: 상기 입자의 낙하 속도
Vr: 상기 회전 블레이드의 회전 속도
청구항 14에 있어서,
상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 계단형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 14에 있어서,
상기 단차 구조에 의한 단차의 높이가 테이퍼형으로 변화하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1 내지 청구항 11 또는 청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프에 이용되고, 상기 입자 이송단을 구성하는 상기 블레이드를 구비한, 로터.
청구항 1 내지 청구항 11 또는 청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 최상단의 배기단의 상류에, 반사 수단으로서, 그 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드와는 역방향의 각도로 기운 고정 블레이드를 설치한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 18에 기재된 진공 펌프에 이용되고, 상기 최상단의 배기단의 상류에, 상기 반사 수단으로서, 그 최상단의 배기단을 구성하는 상기 복수의 회전 블레이드와는 역방향의 각도로 기운 상기 고정 블레이드인 것을 특징으로 하는 고정 블레이드.