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JPS63192987A - Centrifugal high vacuum pump - Google Patents

Centrifugal high vacuum pump

Info

Publication number
JPS63192987A
JPS63192987A JP2315687A JP2315687A JPS63192987A JP S63192987 A JPS63192987 A JP S63192987A JP 2315687 A JP2315687 A JP 2315687A JP 2315687 A JP2315687 A JP 2315687A JP S63192987 A JPS63192987 A JP S63192987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casing
rotor
disk
high vacuum
center
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2315687A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takamasa Sakai
坂井 高正
Yusuke Muraoka
祐介 村岡
Kozo Terajima
寺島 幸三
Ikuyoshi Nakatani
郁祥 中谷
Sanenobu Matsunaga
実信 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2315687A priority Critical patent/JPS63192987A/en
Publication of JPS63192987A publication Critical patent/JPS63192987A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a high vacuum by generating difference in molecular density between the rotation center and the peripheral part of rotation of a rotary disk by means of a centrifugal force, effectively taking out said molecular density difference, and forming it in multiple stages. CONSTITUTION:The front face of the disk of each rotor 16 is in close vicinity to the back of each partition wall 12 or the inner face of a casing front wall 24, whereas, the rear face of the disk is separated by a defined distance from the front face of the partition wall 12 or the inner wall of a casing rear wall 26. Thereby, the difference in molecular density which is generated between the center part of the rotor 16 and its peripheral part through the ventilation passage of the rotor 16 is effectively maintained during the rotation of the rotor 16. And, the chambers 14 of a casing 10 which are adjacent to each other are mutually connected by a flow passage via a ventilation port 32 formed on the center part of each of the partition walls 12, thereby, carrying out a multistage exhaust. And, the difference in the number of molecules is gradually increased between the suction port 28 of the casing 10 and each chamber 14, and the exhaust gas is discharged out of the outlet 30 of the casing 10 into the atmospheric pressure, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体製造装置や各種分析装置、試験装置
などにおいてチャンバー内等を高真空に排気する必要が
ある場合に使用される高真空ポンプ、特に遠心作用を利
用した遠心式高真空ポンプに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a high vacuum pump used when it is necessary to evacuate the inside of a chamber to a high vacuum in semiconductor manufacturing equipment, various analysis equipment, testing equipment, etc. In particular, it relates to centrifugal high vacuum pumps that utilize centrifugal action.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般的に使用されている真空ポンプとしては、油回転ポ
ンプやメカニカルブースタポンプ、ターボ分子ポンプの
ように機械的に排気するもの、拡散ポンプやエジェクタ
ーポンプのように油や水銀などの蒸気の噴流を利用する
もの、イオンポンプやクライオポンプのようにゲッター
の吸着を利用するものなど、各種のものがある。
Commonly used vacuum pumps include those that mechanically exhaust air such as oil rotary pumps, mechanical booster pumps, and turbomolecular pumps, and those that pump jets of vapor such as oil and mercury such as diffusion pumps and ejector pumps. There are various types, including those that utilize getter adsorption, such as ion pumps and cryopumps.

ところで、半導体製造プロセスにおいて反応チャンバー
内を高真空排気するのに使用される真空ポンプとしては
、高真空が得られることの他に、真空排気系への油の逆
拡散といったことが起こらないようにするためにオイル
フリーであること、反応チャンバーから排気される排気
ガスの温度が高くなるので成る程度の耐熱性を有してい
ること、排気ガスには反応生成物が含まれる場合がある
のでその噛み込みや油への溶は込みなどが起こらないこ
と、等といった条件を備えていることが要求される。こ
れらの条件を比較的備えている高真空ポンプとしてター
ボ分子ポンプがある。このターボ分子ポンプは。
By the way, the vacuum pump used to evacuate the inside of the reaction chamber to a high vacuum in the semiconductor manufacturing process is designed not only to obtain a high vacuum but also to prevent back diffusion of oil into the evacuation system. The temperature of the exhaust gas exhausted from the reaction chamber is high, so it must be oil-free, and the exhaust gas may contain reaction products, so it must be oil-free. It is required that conditions such as no biting or dissolution in oil occur. A turbo-molecular pump is a high vacuum pump that relatively satisfies these conditions. This turbo molecular pump.

円板の外周に、軸方向に対して傾斜した翼を多数周設し
たロータと、同様に円板の外周に、前記翼とは反対方向
に傾斜した翼を多数周設したステータとを軸方向に並設
し、前記ロータを高速回転させることにより、吸気側の
分子密度を排気側の分子密度に対して徐々に小さくして
ゆき、高真空を達成しようとするものである。
A rotor having a large number of blades around the outer periphery of a disk that is inclined in the direction opposite to the axial direction, and a stator having a large number of blades around the outer periphery of a disk that are inclined in the opposite direction to the above-mentioned blades in the axial direction. By installing the rotors in parallel and rotating the rotor at high speed, the molecular density on the intake side is gradually made smaller than the molecular density on the exhaust side, thereby achieving a high vacuum.

ところが、上記ターボ分子ポンプは、背圧が約0.1〜
1.5Torr以下になるよう補助排気してからでない
と正常に動作しないことから、従来、半導体製造プロセ
スにおける高真空排気には、このターボ分子ポンプの後
ろ側に油回転ポンプを併設し、これら2種類のポンプを
併用した真空排気システムが使用されている。
However, the above-mentioned turbo molecular pump has a back pressure of about 0.1~
Conventionally, for high vacuum evacuation in semiconductor manufacturing processes, an oil rotary pump was installed behind this turbomolecular pump, and these two Vacuum evacuation systems are used in combination with different types of pumps.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、ターボ分子ポンプは、円板の外周に多数
の翼を軸方向に対してそれぞれ斜めになるよう周設した
ロータ及びステータを並設した構造であるため、その加
工が難しく、またロータのバランス調整が困難である。
However, turbomolecular pumps have a structure in which a rotor and a stator are arranged side by side, each with a large number of blades arranged around the outer periphery of a disk at an angle to the axial direction. Difficult to adjust.

といった製作上の問題がある。そして、油回転ポンプと
の併用を行なわざるを得ないため、真空排気システム全
体としての特性が油回転ポンプの特性によって大きく左
右されることになり、例えば油回転ポンプの油へのパー
ティクルの溶は込みのため油の入れ替えといったメンテ
ナンスが必要になったり、あるいは油回転ポンプの少な
くとも前側に、排気ガス中のパーティクルを少しでも少
なくするためのパーティクルトラップや、排気ガスの温
度を下げるためのガスクーラー、さらには油の逆拡散を
防止するためのオイルトラップを設ける必要があったり
するなど、ターボ分子ポンプの持つ利点が減殺されてし
まう。
There are manufacturing issues. Since it has to be used in combination with an oil rotary pump, the characteristics of the entire vacuum evacuation system are greatly influenced by the characteristics of the oil rotary pump.For example, the dissolution of particles in the oil of the oil rotary pump is This may require maintenance such as replacing the oil, or at least a particle trap on the front side of the oil rotary pump to reduce particles in the exhaust gas, a gas cooler to lower the temperature of the exhaust gas, etc. Furthermore, it is necessary to provide an oil trap to prevent back diffusion of oil, which reduces the advantages of turbomolecular pumps.

また、ターボ分子ポンプと油回転ポンプとは全く異なっ
た型式、構造のものであることから、両者を一体物とし
て形成することはできず、それぞれ個別に製造して、別
々に設置しなければならない、従って、設置スペースを
大きくとるといった問題点もある。
Additionally, since turbomolecular pumps and oil rotary pumps are of completely different types and structures, they cannot be formed as a single unit, and must be manufactured and installed separately. Therefore, there is also the problem that it requires a large installation space.

この発明は、従来技術における上記諸問題点を一挙に解
決するためになされたものであって。
This invention has been made to solve all of the above-mentioned problems in the prior art at once.

製作も比較的容易であり、半導体製造プロセスにおいて
使用される真空ポンプとして要求される、上述した諸要
件を全て満足し、メンテナンスフリーでポンプ前側にお
ける各種付帯設備も不要であり、単一のポンプ本体で大
気圧から高真空まで真空排気することができ、しかも場
合によっては、ターボ分子ポンプなどとも一体物として
形成することができるような高真空ポンプを提供するこ
とを技術的課題とする。
It is relatively easy to manufacture, satisfies all the above-mentioned requirements for vacuum pumps used in semiconductor manufacturing processes, is maintenance-free, does not require various ancillary equipment on the front side of the pump, and has a single pump body. It is an object of the present invention to provide a high-vacuum pump that can evacuate from atmospheric pressure to high vacuum and, in some cases, can be formed as an integral part with a turbo-molecular pump or the like.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、上記課題を達成するための技術的手段とし
て、遠心力により回転円板の回転中心部と回転周辺部と
の間で分子密度差を作り出し、その分子密度差を有効に
取り出すようにして、それを多段に形成することにより
高真空を得るといったもので、従来の真空ポンプとは全
く異なる動作原理に基づいて高真空ポンプを構成した。
As a technical means for achieving the above-mentioned object, this invention creates a molecular density difference between the rotational center and the rotational periphery of a rotating disk by centrifugal force, and effectively extracts the molecular density difference. The high vacuum pump was constructed based on an operating principle completely different from that of conventional vacuum pumps.

すなわち、この発明は、吸気口及び排気口を有する円筒
状のケーシングと、このケーシングの内周壁面に垂設さ
れてそれぞれ中央部に通気孔が形成され、ケーシングの
内部をその軸方向に、前記各通気孔を介して互いに流路
連絡する複数の室に画する複数の隔壁と、円板の前面側
に、その中心部から遠心方向に向かって周縁まで延びる
複数の通気路が形成され、前記ケーシングの各室にそれ
ぞれ、円板前面と前記隔壁の背面またはケーシング前壁
の内面とを近接させ、かつ円板後面と隔壁前面またはケ
ーシング後壁の内面とを所定距離だけ離間させて綱膜さ
れた複数のロータと、これらロータの各回転中心に固着
され、それらロータを同軸上に保持する回転駆動軸と、
この回転駆動軸に連結された回転駆動源とを備えてなる
遠心式高真空ポンプを要旨とするものである。
That is, the present invention includes a cylindrical casing having an intake port and an exhaust port, a vent hole vertically provided on the inner circumferential wall surface of the casing, and a vent hole formed in the center of each of the casings. A plurality of partition walls defining a plurality of chambers communicating with each other through ventilation holes, and a plurality of ventilation passages extending from the center toward the circumference in the centrifugal direction are formed on the front side of the disc, and the Each chamber of the casing is provided with a steel membrane in which the front surface of the disk and the back surface of the partition wall or the inner surface of the front wall of the casing are brought close to each other, and the rear surface of the disk and the front surface of the partition wall or the inner surface of the rear wall of the casing are spaced apart by a predetermined distance. a plurality of rotors, a rotary drive shaft fixed to each rotation center of these rotors and holding the rotors coaxially;
The gist of the present invention is a centrifugal high vacuum pump comprising a rotary drive source connected to the rotary drive shaft.

〔作  用〕[For production]

上記のように構成されたこの発明の遠心式高真空ポンプ
においては1回転駆動源に連結された回転駆動軸が回転
すると、ケーシング内部の隔壁によって画された各室に
綱膜された各ロータが回転し、このロータの回転により
生じる遠心力によって、ロータの前面側に形成されてい
る複数の通気路を通し、ロータの回転中心部から遠心方
向に向かってガス分子が再配列され、ロータの回転中心
部からその周辺部までの間で回転中心部はど低くなるガ
ス分子の密度分布ができる。この点につき、さらに詳し
く次に説明する。
In the centrifugal high vacuum pump of the present invention configured as described above, when the rotary drive shaft connected to the rotational drive source rotates, each rotor enclosed in each chamber defined by the partition wall inside the casing is rotated. The centrifugal force generated by the rotation of the rotor rearranges gas molecules from the center of rotation of the rotor in the centrifugal direction through multiple ventilation channels formed on the front side of the rotor, causing the rotation of the rotor. A density distribution of gas molecules occurs between the center and the periphery, with the center of rotation being lower. This point will be explained in more detail below.

ポテンシャルエネルギEの違いによる分子数の分布は、
マックスウェル・ボルツマンの統計に従い、次式で表わ
される。
The distribution of the number of molecules due to the difference in potential energy E is
According to the Maxwell-Boltzmann statistics, it is expressed by the following formula.

N = N、 e−を この式において、NoはポテンシャルエネルギがE0=
0とした基準位置における分子数であり、Nはポテンシ
ャルエネルギがEである位置における分子数、kはボル
ツマン定数、Tはガスの絶対温度であり、上式により表
わされる分布はボルツマン分布と呼ばれ、一般的に良く
知られているところのものである。上式において1例え
ばE=mgh(m:ガス分子の質量、g:重力の加速度
、h:地球表面からの高さ)とすると、Noは地球表面
の分子数を示し、N−二〇− ==N、e  kTの式により1重力の影響下にある地
球大気における分子数の分布が示されることになる。こ
こで、ポテンシャルエネルギEは力学的な力に基づいた
もの全てを包含するから。
In this formula, N = N, e-, No means that the potential energy is E0 =
is the number of molecules at the reference position set to 0, N is the number of molecules at the position where the potential energy is E, k is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature of the gas. The distribution expressed by the above equation is called the Boltzmann distribution. , which is generally well known. In the above formula, 1For example, if E = mgh (m: mass of gas molecules, g: acceleration of gravity, h: height from the earth's surface), No indicates the number of molecules on the earth's surface, and N-20- = =N, e The expression kT shows the distribution of the number of molecules in the earth's atmosphere under the influence of 1 gravity. Here, potential energy E includes everything based on mechanical force.

ロータの回転によりガス分子に遠心力を作用させる場合
について考えてみる。この場合においては、Noはロー
タの周縁、すなわち半径r。
Let us consider the case where centrifugal force is applied to gas molecules by the rotation of a rotor. In this case, No is the circumference of the rotor, i.e. the radius r.

の位置におけるガス分子数であり、この位置におけるポ
テンシャルエネルギはE0=0である。
is the number of gas molecules at the position, and the potential energy at this position is E0=0.

そして、任意の半径rの位置における質量mのガス分子
に働く遠心力Fは。
Then, the centrifugal force F acting on a gas molecule of mass m at a position of arbitrary radius r is.

(但し、V:回転半径rにおける周速度。(However, V: peripheral speed at rotation radius r.

n:ロータの回転数) となる、この遠心力が作用している状態において、ガス
分子を半径r、の位置から半径rの位置へ移動させるの
に必要なエネルギUは、u=S’ Fd r=J’−4
i”n”mrd r= 2 x” n”m (r” −
rI、”)となる、従って、半径rの位置におけるポテ
ンシャルエネルギEは、 E = −u = 2 x” n”m (r、” −r
”)となり、半径rの位置における分子数Nは。
n: rotational speed of the rotor) When this centrifugal force is acting, the energy U required to move a gas molecule from a position with radius r to a position with radius r is u = S' Fd r=J'-4
i”n”mrd r= 2 x” n”m (r” −
Therefore, the potential energy E at the position of radius r is E = −u = 2 x” n”m (r,” −r
”), and the number of molecules N at the position of radius r is.

、=、。。−ト=、。。−ギ弁(虐r′)となる、ここ
で、工業的に比較的容易に得られるロータの回転数及び
半径として、n=60゜r、p、s、、 r、 =15
cnの数値を上式に代入し、ロータの回転中心r=oの
位置における分子数Nを計算すると。
,=,. . -t=,. . - rotation speed and radius of the rotor, which can be obtained relatively easily industrially, are: n = 60° r, p, s, , r, = 15
Substituting the value of cn into the above equation, calculate the number of molecules N at the position of the rotation center of the rotor, r=o.

となる、すなわち、ロータの回転中心においては、その
周辺部に比べて分子数が0.145倍となる。従って、
この動作を、例えば10回繰り返した後大気圧下へ排気
するとすれば、理論上は、760TorrX (0,1
45)”=3.12X10−’Torrの真空が得られ
ることになる。
In other words, the number of molecules at the center of rotation of the rotor is 0.145 times that at the periphery. Therefore,
If this operation is repeated, for example, 10 times and then exhausted to atmospheric pressure, the theory is 760TorrX (0,1
45)" = 3.12X10-'Torr vacuum will be obtained.

ここで、この発明に係る高真空ポンプにおいては、ロー
タの円板前面と隔壁の背面、あるいはケーシング前壁の
内面とが近接しており、かつ円板後面と隔壁前面、ある
いはケーシング後壁の内面とは所定距離だけ離間してい
るので。
Here, in the high vacuum pump according to the present invention, the front surface of the disk of the rotor and the back surface of the partition wall or the inner surface of the front wall of the casing are close to each other, and the rear surface of the disk and the front surface of the partition wall or the inner surface of the rear wall of the casing are close to each other. Because they are separated by a predetermined distance.

ロータの通気路を通してロータの中心部とその周辺部と
の間で作り出された分子密度差がロータ回転中有効に保
持される。そして、ケーシングの隣り合う室同士は隔壁
中央部に形成された通気孔を介して互いに流路連絡して
いるので、多段排気が行なわれ、ケーシングの吸気口と
各室との間で分子数の差が徐々に大きくなってゆき、排
気ガスはケーシングの排気口とから大気圧下等へ排気さ
れる。
The molecular density difference created between the center of the rotor and its periphery through the rotor's ventilation channels is effectively maintained during rotor rotation. Adjacent chambers of the casing communicate with each other via a vent hole formed in the center of the partition wall, so multi-stage exhaust is performed, and the number of molecules is increased between the inlet of the casing and each chamber. As the difference gradually increases, the exhaust gas is exhausted to atmospheric pressure from the exhaust port of the casing.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の好適な実施例について図面を参照しな
がら説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図及び第2図はこの発明の1実施例を示し、第1図
は遠心式高真空ポンプの側断面図、第2図は第1図のu
−u’正面断面図である。
1 and 2 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a side sectional view of a centrifugal high vacuum pump, and FIG.
-u' is a front sectional view.

これらの図に示すように、この遠心式高真空ポンプは、
ケーシング10、このケーシング10の内周壁面に垂設
された複数の隔壁12、これら隔壁12によってケーシ
ング10の内部を画することにより形成された複数の室
14にそれぞれ結膜された複数のロータ16、これらロ
ータ16の各回転中心に固着され、各ロータ16を同軸
上に保持する回転駆動軸18、及びこの回転駆動軸18
に連結された回転駆動源20から構成されている。ケー
シング10は1円筒状周壁22及び前壁24、後壁26
により構成されており、前壁24の中央部に、管路を介
して真空チャンバー等(いずれも図示せず)と流路接続
する吸気口28が形成され1周壁22の。
As shown in these figures, this centrifugal high vacuum pump
A casing 10, a plurality of partition walls 12 vertically disposed on the inner circumferential wall surface of the casing 10, a plurality of rotors 16 each conjunctivatized in a plurality of chambers 14 formed by defining the inside of the casing 10 by these partition walls 12, A rotary drive shaft 18 fixed to each rotation center of these rotors 16 and holding each rotor 16 coaxially, and this rotary drive shaft 18
The rotary drive source 20 is connected to the rotary drive source 20. The casing 10 has a cylindrical peripheral wall 22, a front wall 24, and a rear wall 26.
An air intake port 28 is formed in the center of the front wall 24 and is connected to a vacuum chamber or the like (none of which is shown) via a conduit.

後壁26の近傍個所に排気口30が形成されている。An exhaust port 30 is formed near the rear wall 26.

隔壁12は、ケーシング10の軸方向に、等間隔で互い
に平行になるよう連設されており、各隔壁12の中央部
には通気孔32が形成されていて、その通気孔32を介
して隣り合う室14回士が互いに流路連絡している。ロ
ータ16は、円形状厚板34の片面側中央部に円形状凹
部36を形成し、その凹部36の周面から厚板34の周
縁まで延びる複数本の溝38を円周方向に等配した円板
から構成されている。溝38は円板中心部から遠心方向
に向かって放物線状に延びた形状であり、一定深さで一
定幅に刻設されており、これらの溝38が通気路となる
。そして、各ロータ16は各室14にそれぞれ1円板前
面が隔壁12の背面(またはケーシング前壁24の内面
)と近接し、かつ円板後面が隔壁12の前面(またはケ
ーシング後壁26の内面)と所定距離だけ離間するよう
に配設されている。すなわち、第3図に一部を拡大して
示すように、ロータ16の前面と隔壁12の背面との間
隙aは、ロータ16の後面と隔壁12の前面との間隔す
に比べて著しく小さくされており、各室14間で排気ガ
スが逆流するのを抑制している。また、排気ガスの逆流
を抑制するために、ロータ16の外周端縁に対向して近
接し、法線方向に対して傾斜した案内翼板40が円周方
向に多数、ケーシング前壁24の内面及び隔壁12の背
面に固設されている0回転駆動軸18の軸受部42には
、回転駆動源20との間におけるシールを行なうための
シール部44が設けられている。このシール部44は相
対圧が高い(場合によっては大気圧状態にある)排気側
に設けられていることから、そのシール手段としては特
別な回転軸シールなどを使用する必要がなく、ネジシー
ルやパージガス注入によるシール等といったシール手段
を使用でき、オイルフリーとすることができる0以上説
明したポンプ本体の各構成部材は、それらをセラミック
ス材料で成型するようにすれば。
The partition walls 12 are arranged parallel to each other at equal intervals in the axial direction of the casing 10. A ventilation hole 32 is formed in the center of each partition wall 12, and the adjacent partition walls 12 are connected through the ventilation hole 32. The 14 matching chambers communicate with each other through channels. The rotor 16 has a circular recess 36 formed in the center of one side of a circular thick plate 34, and a plurality of grooves 38 extending from the circumferential surface of the recess 36 to the peripheral edge of the thick plate 34, which are equally distributed in the circumferential direction. It is composed of disks. The grooves 38 have a parabolic shape extending from the center of the disk toward the centrifugal direction, and are carved with a constant depth and a constant width, and these grooves 38 serve as ventilation paths. Each rotor 16 has one disk in each chamber 14, with the front surface of the disk being close to the back surface of the partition wall 12 (or the inner surface of the casing front wall 24), and the rear disk surface being close to the front surface of the partition wall 12 (or the inner surface of the casing rear wall 26). ) and are spaced apart from each other by a predetermined distance. That is, as shown in a partially enlarged view in FIG. 3, the gap a between the front surface of the rotor 16 and the back surface of the partition wall 12 is significantly smaller than the gap between the rear surface of the rotor 16 and the front surface of the partition wall 12. This suppresses backflow of exhaust gas between the chambers 14. In addition, in order to suppress backflow of exhaust gas, a large number of guide vanes 40 are disposed in the circumferential direction, facing and close to the outer peripheral edge of the rotor 16, and inclined with respect to the normal direction. A bearing portion 42 of the 0-rotation drive shaft 18 fixed to the back surface of the partition wall 12 is provided with a seal portion 44 for sealing with the rotational drive source 20. Since this seal portion 44 is provided on the exhaust side where the relative pressure is high (atmospheric pressure in some cases), there is no need to use a special rotary shaft seal as a sealing means, and there is no need to use a screw seal or a purge gas seal. A sealing means such as a seal by injection can be used, and the pump body can be made oil-free if the above-described constituent members of the pump body are molded from ceramic materials.

高真空ポンプにおける耐腐食性及び耐熱性を共に満足さ
せることができる。尚1回転駆動源20としては高周波
モータ、タービン等が使用される。
Both corrosion resistance and heat resistance in high vacuum pumps can be satisfied. As the one-rotation drive source 20, a high frequency motor, a turbine, etc. are used.

次に、上記構成の遠心式高真空ポンプにおける動作につ
いて説明する0回転駆動源20によってそれに連結され
た回転駆動軸18が回転させられると、回転駆動軸18
に固着された全てのロータ16が時計方向に同一速度で
回転する。これら各ロータ16の回転により、ガス分子
に遠心力が作用し、ロータ16の溝(通気路)38内に
おいて。
Next, when the rotary drive shaft 18 connected thereto is rotated by the 0-rotation drive source 20 to explain the operation of the centrifugal high vacuum pump having the above configuration, the rotary drive shaft 18
All rotors 16 fixed to rotate clockwise at the same speed. As each rotor 16 rotates, centrifugal force acts on the gas molecules within the grooves (air passages) 38 of the rotor 16.

ロータ16の回転中心部からその周辺部に向かう遠心方
向にガス分子の密度分布ができ、前記のことから、各室
14ごとにおいてロータ16の凹部36における圧力が
ロータ16の外周辺部における圧力に比べて減圧される
。そして、遠心力により溝(通気路)38の外方端より
一旦排出された排気ガスは、案内翼板40の作用により
、及びロータ16の前面と隔壁12の後面(もしくはケ
ーシング前壁24の内面)との間が極めて近接している
(第3図においてa<b)ことにより、ロータ16が回
転している間は逆流が抑制される。ロータ16の外周辺
部は、ロータ16の後背部及び隔壁12の通気孔32を
介して次の室14に納設されているロータ16の凹部3
6と連通しており1次のロータ16の溝(通気路)38
においても同様に分子密度の分布が生じる。このような
過程を繰り返すことにより、徐々に真空排気してゆき、
最終的に吸気口28.従ってそれに流路接続された真空
チャンバー等において高真空が得られる。尚。
There is a density distribution of gas molecules in the centrifugal direction from the center of rotation of the rotor 16 to its periphery, and from the above, the pressure in the recess 36 of the rotor 16 in each chamber 14 is equal to the pressure in the outer periphery of the rotor 16. The pressure is reduced by comparison. Then, the exhaust gas once discharged from the outer end of the groove (air passage) 38 due to centrifugal force is transferred to the front surface of the rotor 16 and the rear surface of the partition wall 12 (or the inner surface of the casing front wall 24) by the action of the guide vane plate 40. ) are extremely close to each other (a<b in FIG. 3), so that backflow is suppressed while the rotor 16 is rotating. The outer periphery of the rotor 16 is connected to a recess 3 of the rotor 16 which is stored in the next chamber 14 via the rear part of the rotor 16 and the ventilation hole 32 of the partition wall 12.
6 and is in communication with the groove (air passage) 38 of the primary rotor 16.
A similar distribution of molecular density occurs in . By repeating this process, the vacuum is gradually evacuated,
Finally, the intake port 28. Therefore, a high vacuum can be obtained in a vacuum chamber or the like connected to the flow path. still.

排気ガスは排気口30から大気圧下等へ排気される。The exhaust gas is exhausted from the exhaust port 30 to atmospheric pressure or the like.

第4図及び第5図はこの発明の別の実施例を示し、第4
図は遠心式高真空ポンプのロータを正面から見た図、第
5図は第4図の■−■″断面をケーシング及び隔壁の各
一部とともに表わした図である。この高真空ポンプのロ
ータ16’は円形状薄板46の片面側に、その薄板46
の中心部から周縁まで翼板48を複数枚円周方向に等配
して垂設した円板から構成されている。翼板48は一定
の厚さを有し、円板中心部から遠心方向に向かって放物
線状に延びた形状を有している。
4 and 5 show another embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a front view of the rotor of the centrifugal high vacuum pump, and Fig. 5 is a cross-sectional view taken along the line ■-■'' in Fig. 4, together with parts of the casing and bulkhead.The rotor of this high vacuum pump 16' is a thin plate 46 on one side of the circular thin plate 46.
It is composed of a circular plate in which a plurality of vanes 48 are vertically arranged and arranged evenly in the circumferential direction from the center to the periphery. The blade 48 has a constant thickness and a shape extending parabolically from the center of the disk toward the centrifugal direction.

そして、隣り合う翼板48同士に挟まれた空間50が通
気路となる。翼板48の、薄板46の表面からの高さは
、空間(通気路) 50の横断面積がロータ16″の半
径方向位置に関係なく常に一定になるよう、中心部から
周縁へ向かって漸次低くなるようにする。すなわち、第
6図に示すように。
A space 50 sandwiched between adjacent vanes 48 becomes a ventilation path. The height of the vane 48 from the surface of the thin plate 46 is gradually lowered from the center toward the periphery so that the cross-sectional area of the space (air passage) 50 is always constant regardless of the radial position of the rotor 16''. That is, as shown in FIG.

ロータ16’の回転中心から距離r0の半径方向位置に
おける、翼板48の端辺の高さをhoとすると、ロータ
16′の回転中心から任意の距離rの半径方向位置にお
ける翼板48の高さh=f(r)は以下のようにして決
まる。
If the height of the edge of the blade 48 at a radial position at a distance r0 from the rotation center of the rotor 16' is ho, then the height of the blade 48 at a radial position at an arbitrary distance r from the rotation center of the rotor 16'. h=f(r) is determined as follows.

翼板48の厚さをt、その枚数をZとすると、距fir
flの半径方向位置における、各通気路50の横断面積
の合計A0は。
If the thickness of the wing plate 48 is t and the number of blades is Z, then the distance fir
The total cross-sectional area A0 of each ventilation passage 50 at the radial position fl is:

A、=(2πro  t−Z) ” haとなる。一方
、任意の距離rの半径方向位置における、各通気路50
の横断面積の合計Aは、A=(2πr−t−Z)・h となり、半径方向における排ガスの分子数の分布が、ボ
ルツマン分布に従った分布となるようにするために、A
=A、どなるようにするのであるから、 となる、そして、ロータ16″の回転中心から距RRの
周縁位置における、翼板48の高さHは、となる。
A, = (2πro t-Z) ”ha.On the other hand, each air passage 50 at a radial position of an arbitrary distance r
The total cross-sectional area A is A=(2πr-t-Z)・h, and in order to make the distribution of the number of exhaust gas molecules in the radial direction follow the Boltzmann distribution,
=A, so the height H of the vane plate 48 at the peripheral edge position at the distance RR from the rotation center of the rotor 16'' is as follows.

このように、各翼板48の頂辺が曲線状に形成されるた
め、各翼板48の頂辺を連ねることによって形成される
、ロータ16′の前面が曲面状になる。ここで、第1の
実施例の高真空ポンプと同じく、ロータ16′の前面と
隔壁12″の背面とはそれらを近接させて排気ガスの逆
流を抑制する必要−があるから、隔壁12′ の背面も
ロータ16’の前面に対応した曲面状に形成される。尚
、排気ガスの逆流を抑制するために、第7図に示すよう
に、ロータ16′の外周端縁に対向近接させて案内翼板
40′ を多数周設してもよいし、また第8図に示すよ
うに、ローJj16″の円形状薄板46′の片面側に垂
設される翼板48′の側面形状を直線的な階段状にし、
隔壁12″′をそれに対応させて平面状に形成するよう
にしてもよい0以上説明した以外の構成については、上
記した第1の実施例の高真空ポンプと同様である。
In this way, since the top sides of each blade 48 are formed in a curved shape, the front surface of the rotor 16', which is formed by connecting the top sides of each blade 48, becomes curved. Here, as in the high vacuum pump of the first embodiment, the front surface of the rotor 16' and the back surface of the partition wall 12'' need to be brought close together to suppress backflow of exhaust gas. The back surface is also formed in a curved shape corresponding to the front surface of the rotor 16'.In order to suppress the backflow of exhaust gas, as shown in FIG. A large number of vanes 40' may be provided around the circumference, and as shown in FIG. Make it into a staircase shape,
The partition wall 12"' may be formed in a planar shape correspondingly. The configuration other than those described above is the same as that of the high vacuum pump of the first embodiment described above.

この発明は以上説明したように構成されているが、この
発明の範囲は上記説明並びに図面の内容によって限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
実施例をも包含し得る。例えば、ロータの通気路となる
溝、あるいは通気路を形成する翼板の形状は、放物線状
でなくて単なる放射状であってもよく、またそれ以外の
形状であってもよい。また、ターボ分子ポンプと組み合
わせて、ターボ分子ポンプユニットを前段側に配設し、
この発明の遠心式高真空ポンプの回転駆動軸を延長して
ターボ分子ポンプの回転駆動軸としても共用し、かつケ
ーシングも一体に形成するようにした複合型ポンプとす
ることもできる。
Although the present invention is constructed as described above, the scope of the present invention is not limited by the contents of the above description and drawings, and may include various modified embodiments without departing from the gist. For example, the shape of the groove serving as the ventilation path of the rotor or the shape of the vane forming the ventilation path may not be parabolic but merely radial, or may have another shape. In addition, in combination with a turbo molecular pump, the turbo molecular pump unit is placed on the front stage side,
The rotational drive shaft of the centrifugal high vacuum pump of the present invention can also be extended to serve as the rotational drive shaft of a turbo-molecular pump, and the casing can also be formed integrally to form a composite pump.

尚、第1図示の第1実施例では、溝38を一定深さで一
定幅に刻設し、第4図示の第2実施例では各翼板48の
頂辺を前記計算式(すなわち、なるように構成したが、
これは前記どちらの実施例も1通気路(第1図示実施例
では溝38、第4図示実施例では通気路50)の横断面
積を半径方向に関し一定とすることによって、半径方向
における排ガスの分子数の分布がボルツマン分布と丁度
一致するようにしたものである。但し、半径方向におけ
る排ガスの分子数の分布を、ボルツマン分布と必ずしも
一致させる必要はない。
In the first embodiment shown in the first figure, the grooves 38 are carved with a constant depth and a constant width, and in the second embodiment shown in the fourth figure, the top side of each vane plate 48 is calculated according to the above calculation formula (i.e., I configured it like this, but
This is achieved by making the cross-sectional area of one ventilation passage (groove 38 in the first illustrated embodiment, ventilation passage 50 in the fourth illustrated embodiment) constant in the radial direction in both of the embodiments described above. The distribution of numbers is made to exactly match the Boltzmann distribution. However, the distribution of the number of exhaust gas molecules in the radial direction does not necessarily have to match the Boltzmann distribution.

C発明の効果〕 この発明は以上説明したように構成されかつ作用するの
で、この発明によれば、設計も含めて製作が比較的容易
であり、適切な設計を行なうことにより、高真空から大
気まで直接排気することも可能として、オイルフリーで
、耐熱性、耐腐食性を持たせることができ、また排気ガ
ス中に含まれるパーティクルによる影響も受けず、メン
テナンスフリーで、ポンプ前側における各種付帯設備も
不要であり、しかも場合によってはターボ分子ポンプな
どと一体物として形成することもできるといった、数々
の利点を有する高真空ポンプを提供し得たものである。
C Effects of the invention] Since the present invention is configured and operates as explained above, it is relatively easy to manufacture including design, and with appropriate design, it is possible to move from high vacuum to atmospheric air. It is oil-free, heat resistant, and corrosion resistant, and is not affected by particles contained in exhaust gas, is maintenance free, and can be used with various ancillary equipment on the front side of the pump. The present invention has provided a high vacuum pump that has a number of advantages, such as eliminating the need for a vacuum pump and, in some cases, being able to be formed integrally with a turbomolecular pump or the like.

このように、この発明は、半導体製造プロセスなどにお
いて大いに効果を発揮するものである。
As described above, the present invention is highly effective in semiconductor manufacturing processes and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図はこの発明の1実施例を示し、第1図
は遠心式高真空ポンプの側断面図、第2図は第1図のn
−n’正面断面図であり。 第3図はその一部を拡大して示す側断面図、第4図及び
第5図はこの発明の別の実施例を示し、第4図は遠心式
高真空ポンプのロータを正面から見た図、第5図は第4
図のv−v’断面をケーシング及び隔壁の各一部ととも
に表わした図であり、第6図は上記ロータの翼板の高さ
の変化を説明するための図、第7図及び第8図はそれぞ
れ上記ロータに係る変形例を示す一部側断面図である。 10・・・ケーシング、  12.12′、12″・・
・隔壁、14・・・室、       16.16’、
16”・・・ロータ、18・・・回転駆動軸、  20
・・・回転駆動源、24・・・ケーシング前壁、26・
・・ケーシング後壁、28・・・吸気口、    30
・・・排気口、32・・・通気孔、34・・・円形状厚
板、36・・・円形状凹部、  38・・・溝(通気路
)。 40、40’・・・案内翼板、46.46′・・・円形
状薄板、48.48′・・・翼板、  50・・・通気
路。 1.7.゛:、Ll:゛パ 第1図 第4図     第5図 V!J 第7図 第8図 手続補正書 昭和62年8月25日
1 and 2 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a side sectional view of a centrifugal high vacuum pump, and FIG.
-n' is a front sectional view. FIG. 3 is a side sectional view showing an enlarged part of the same, FIGS. 4 and 5 show another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a front view of the rotor of a centrifugal high vacuum pump. Figure 5 is the 4th
FIG. 6 is a diagram showing the v-v' cross section of the figure together with parts of the casing and bulkhead; FIG. 6 is a diagram for explaining changes in the height of the blades of the rotor; FIGS. 7 and 8 3A and 3B are partial side sectional views showing modified examples of the rotor, respectively. 10...Casing, 12.12', 12''...
・Partition wall, 14...chamber, 16.16',
16”...rotor, 18...rotation drive shaft, 20
...Rotary drive source, 24...Casing front wall, 26.
...Casing rear wall, 28...Intake port, 30
...Exhaust port, 32...Vent hole, 34...Circular thick plate, 36...Circular recess, 38...Groove (ventilation path). 40, 40'... Guide vane plate, 46.46'... Circular thin plate, 48.48'... Vane plate, 50... Air passage. 1.7.゛:, Ll:゛P Figure 1 Figure 4 Figure 5 V! J Figure 7 Figure 8 Procedural Amendments August 25, 1986

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、吸気口及び排気口を有する円筒状のケーシングと、
このケーシングの内周壁面に垂設されてそれぞれ中央部
に通気孔が形成され、ケーシングの内部をその軸方向に
、前記各通気孔を介して互いに流路連絡する複数の室に
画する複数の隔壁と、円板の前面側に、その中心部から
遠心方向に向かって周縁まで延びる複数の通気路が形成
され、前記ケーシングの各室にそれぞれ、円板前面と前
記隔壁の背面またはケーシング前壁の内面とを近接させ
、かつ円板後面と隔壁前面またはケーシング後壁の内面
とを所定距離だけ離間させて納設された複数のロータと
、これらロータの各回転中心に固着され、それらロータ
を同軸上に保持する回転駆動軸と、この回転駆動軸に連
結された回転駆動源とを備えてなる遠心式高真空ポンプ
。 2、ロータが、円形状厚板の片面側中央部に円形状凹部
を形成し、その凹部の周面から前記厚板の周縁まで一定
深さで一定幅の放物線状の溝を複数本等配して刻設した
円板からなり、前記溝が通気路とされる特許請求の範囲
第1項記載の遠心式高真空ポンプ 3、ロータが、円形状薄板の片面側に、その薄板の中心
部から周縁まで一定厚さの放物線状の翼板を複数枚等配
して垂設した円板からなり、隣り合う翼板同士に挟まれ
た空間が通気路とされ、かつ前記各翼板の高さを、通気
路横断面積が半径方向位置によらず常に一定になるよう
、中央部から周縁へ向かって漸次低くし、各翼板の頂辺
によって形成される円板前面が曲面状になった特許請求
の範囲第1項記載の遠心式高真空ポンプ。 4、ロータの外周端縁に対向近接し、かつ法線方向に対
して傾斜した案内翼板を円周方向に多数周設した特許請
求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の遠心式
高真空ポンプ。
[Claims] 1. A cylindrical casing having an intake port and an exhaust port;
A plurality of vent holes are provided vertically on the inner circumferential wall surface of the casing and each has a vent hole formed in the center thereof, and the inside of the casing is divided in the axial direction into a plurality of chambers that communicate with each other via the respective vent holes. A plurality of ventilation passages extending from the center to the periphery in the centrifugal direction are formed on the partition wall and the front side of the disk, and each chamber of the casing has a plurality of air passages formed on the front side of the disk and the back side of the partition wall or the front wall of the casing. A plurality of rotors are installed with the inner surface of the casing in close proximity to each other, and with a predetermined distance between the rear surface of the disk and the inner surface of the partition wall or the rear wall of the casing. A centrifugal high vacuum pump comprising a rotary drive shaft held coaxially and a rotary drive source connected to the rotary drive shaft. 2. The rotor forms a circular recess in the center of one side of a circular thick plate, and a plurality of parabolic grooves of a constant depth and a constant width are equally spaced from the circumferential surface of the recess to the peripheral edge of the thick plate. A centrifugal high-vacuum pump (3) according to claim 1, wherein the rotor is formed of a circular plate with a central portion on one side of the circular thin plate, and the groove is a ventilation path. It consists of a circular plate in which a plurality of parabolic blades with a constant thickness are arranged vertically from the top to the periphery, and the space between adjacent blades is used as a ventilation passage, and the height of each blade is The cross-sectional area of the air passage is gradually lowered from the center to the periphery so that it remains constant regardless of the radial position, and the front surface of the disk formed by the top edge of each vane has a curved shape. A centrifugal high vacuum pump according to claim 1. 4. The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein a large number of guide vanes are provided circumferentially in the vicinity of the outer peripheral edge of the rotor and are inclined with respect to the normal direction. Centrifugal high vacuum pump.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0458098A (en) * 1990-06-26 1992-02-25 Vacuum Prod Kk Exhaust element
JPH05141389A (en) * 1991-11-15 1993-06-08 Vacuum Prod Kk Vacuum pump
US6672827B2 (en) * 2000-10-31 2004-01-06 Seiko Instruments Inc. Vacuum pump

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