(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ又はステータのいずれか一方又は双方に真空ポンプ用のねじ溝を刻設したねじ溝真空ポンプにおいて、該ねじ溝の円周方向の断面形状を、ねじ山のリーディング側に対応する側の深さがねじ山のトレーリング側に対応する側の深さよりも深くなるように形成し、前記ねじ溝の断面形状を前記ねじ山のトレーリング側から次のねじ山のリーディング側にかけて、溝深さが次第に増大する傾斜したねじ底形状に形成したねじ溝真空ポンプ。
【請求項２】
ロータ又はステータのいずれか一方又は双方に真空ポンプ用のねじ溝を刻設したねじ溝真空ポンプにおいて、該ねじ溝の円周方向の断面形状を、ねじ山のリーディング側に対応する側の深さがねじ山のトレーリング側に対応する側の深さよりも深くなるように形成し、前記ねじ溝の断面形状を前記ねじ山のトレーリング側から次のねじ山のリーディング側にかけて階段状に深くなる段付きのねじ底形状に形成したねじ溝真空ポンプ。
【請求項３】
前記ねじ山のリーディング側の側壁部の形状を円弧状の凹部に形成すると共に、該ねじ山のリーディング側の先端に、前記ねじ溝内へ向かって突出する突出部を有する請求項１に記載のねじ溝真空ポンプ。
【請求項４】
前記ロータ又はステータのいずれか一方には、ねじ山のリーディング側のねじ深さがねじ山のトレーリング側のねじ深さよりも深くなるようなねじ溝を刻設し、他方には、ねじ山のリーディング側のねじ深さとねじ山のトレーリング側のねじ深さとが同一深さのねじ溝を刻設した請求項１に記載のねじ溝真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体や液晶等の製造装置として用いられるねじ溝真空ポンプや複合分子ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ねじ溝真空ポンプは、高速回転をするロータと、該ロータの円周面に近接して設けたステータとからなり、これらロータ又はステータの円周面にねじ溝を刻設して、分子流領域において気体の排気を行なう真空ポンプである。
【０００３】
又、複合分子ポンプは、前記ねじ溝真空ポンプ部とターボ分子ポンプ部とを併せ持つ構造の真空ポンプである。
【０００４】
複合分子ポンプの断面図の一例を図１１に示した。
【０００５】
即ち、図１１の複合分子ポンプにおいて、ａはターボ分子ポンプ部、ｂはねじ溝真空ポンプ部であり、ｃの吸気口より吸気してｄの排気口より排気を行なう。
【０００６】
該ねじ溝真空ポンプ部ｂは円筒状のロータｅと同じく円筒状のステータｆとよりなり、本例ではねじ溝ｇはステータｆの内周面に刻設されている。
【０００７】
前記ねじ溝真空ポンプ部ｂのねじ溝部の詳細を図１２乃至図１４に示した。
【０００８】
即ち、図１２はステータｆの内周面の円周方向への展開図であり、ｇはねじ溝、ｈはねじ山である。
【０００９】
矢印Ｘは排気の方向を示し、ｊはガスの相対速度ベクトルに対するねじ山ｈのリーディング側即ちガス流れに対する衝突側を示し、又、ｋは同じくねじ山ｈのトレーリング側即ちガス流れに対する逃げ側を示す。
【００１０】
次に図１３は図１２のII−II線截断面図であり、ねじ溝ｇの円周方向の断面形状を示す展開図となっている。
【００１１】
又、図１４は図１２のIII−III線截断面図である。
【００１２】
尚、矢印Ｙはロータｅの回転方向を示し、又、ｍはロータｅとステータｆの間隙を示す。
【００１３】
図１３に示す如く、従来のねじ溝ｇの円周方向断面形状は、ねじ山ｈのリーディング側に対応する側とトレーリング側に対応する側とが同一深さに形成されていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ねじ溝真空ポンプの排気性能は、ねじ溝に直交してねじ山を越えるガスの洩れ量により大きく影響され、洩れ量が多い程排気性能が低下することが知られている。
【００１５】
この洩れ量を減らすためには、ロータとステータの間隙ｍをできるだけ狭くする方法があるが、これは運転中の遠心力や熱膨張によってロータの外径が膨らみ、ロータとステータとが接触する危険性があるという問題があった。
【００１６】
本発明は前記の問題点を解消し、運転中にもロータとステータとが接触しない程度の間隙を存して、ねじ溝真空ポンプの性能を向上させることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、ロータ又はステータのいずれか一方又は双方に真空ポンプ用のねじ溝を刻設したねじ溝真空ポンプにおいて、該ねじ溝の円周方向の断面形状を、ねじ山のリーディング側に対応する側の深さがねじ山のトレーリング側に対応する側の深さよりも深くなるように形成し、前記ねじ溝の断面形状を前記ねじ山のトレーリング側から次のねじ山のリーディング側にかけて、溝深さが次第に増大する傾斜したねじ底形状に形成したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のねじ溝真空ポンプの第１の実施の形態を図１乃至図５により説明する。
【００１９】
本実施の形態では、ねじ溝はステータ側にのみ設けた。
【００２０】
図１は、本実施の形態のねじ溝真空ポンプのねじ溝面の円周方向への展開図であり、これら複数列のねじ溝２が、ステータ１の内周面に刻設されている。
【００２１】
図２は図１におけるIV−IV線截断面図であり、ねじ溝２の円周方向の断面形状を示す展開図となっている。
【００２２】
又、図３は図１におけるV−V線截断面図である。
【００２３】
これらの図面において、ねじ溝２は、ねじ山３のトレーリング側３ａとねじ山３´のリーディング側３ｂとによって前後を仕切られており、該ねじ溝２の前記リーディング側３ｂに対応する側の深さは前記トレーリング側３ａに対応する側の深さよりも深く形成されている。
【００２４】
又、ねじ底２ｃは前記トレーリング側３ａから前記リーディング側３ｂにかけて次第に深くなるような傾斜を有している。
【００２５】
尚、従来の矩形のねじ溝で実施されているのと同様に、溝角度を排気側に行くに従ってじょじょに小さく（溝ピッチをじょじょに小さく）、溝深さを排気側に行くに従ってじょじょに浅くすることと組み合わせた実施も可能である。
【００２６】
図１において矢印Ｘは排気の方向を示す。
【００２７】
又、図２において４はロータを示し、該ロータ４は矢印Ｙの方向へ回転する。
【００２８】
又、Ｄはステータ１とロータ４との円周間の間隙を示し、該間隙Ｄは、運転時においてステータ１とロータ４とが接触しないような従来と同等の間隙を有している。
【００２９】
次に本実施の形態の作動及び効果について説明する。
【００３０】
従来のねじ溝真空ポンプは、ねじ溝形状を円周方向に同一深さとなるようにしているため、排気される気体の溝に直交する剪断力成分によって、気体はトレーリング側からリーディング側へ吹き寄せられ、トレーリング側よりもリーディング側の方の密度が高くなる。このため、ねじ山を挟んで相隣るねじ溝間で、一方のねじ溝のリーディング側から他方のねじ溝のトレーリング側へ、ねじ山を越えて洩れるガス量が増大し、これがねじ溝真空ポンプの排気性能を低下させる原因となっていることが判った。
【００３１】
本発明のねじ溝真空ポンプでは、トレーリング側３ａからリーディング側３ｂへかけてねじ底を深くして、前記吹寄せ作用によるリーディング側３ｂのガスの密度上昇を抑えるようにした。かくてねじ山を越えるガスの洩れ量が減り、前記間隙Ｄを従来のものと同程度にしたにもかかわらず、高い排気性能を得ることができた。
【００３２】
尚、本実施の形態では、ステータ１にねじ溝を刻設したが、これはステータ側の代りにロータ側にねじ溝を刻設した場合にも、同様にねじ溝の前記リーディング側の深さを前記トレーリング側の深さよりも深く形成することにより、排気性能の向上が図れる。
【００３３】
又、本実施の形態では、ねじ溝２を、リーディング側に向けて深くなるような傾斜したねじ底２ｃを有する形状としたが、これは図４に示す如く、階段状に深くなる段付きのねじ底２ｃ´を有するねじ溝２´としてもよく、又、図５に示す如く、前記トレーリング側のねじ溝深さを零として、三角形の断面を有するねじ溝２´´としてもよい。
【００３４】
更に又、本実施の形態では、ねじ溝２をステータ１側に設けるとしたが、これはロータ４側にねじ溝を設けるようにしてもよい。
【００３５】
本発明のねじ溝真空ポンプの第２の実施の形態を図６乃至図８により説明する。
【００３６】
図６は本実施の形態のねじ溝真空ポンプのねじ溝面の円周方向への展開図であり、これら複数列のねじ溝１２が、ステータ１１の内周面に刻設されている。
【００３７】
図７は図６におけるVI−VI線截断面図であり、ねじ溝１２の円周方向の断面形状を示す展開図となっている。
【００３８】
又、図８は図６におけるVII−VII線截断面図である。
【００３９】
尚、Ｘは排気の方向を示し、Ｙはロータ１４の回転の方向を示す。
【００４０】
本実施の形態においても、前記第１の実施の形態におけるのと同様に、ねじ溝１２の前後を仕切るねじ山１３のトレーリング側１３ａ及びねじ山１３´のリーディング側１３ｂにおいて、リーディング側１３ｂの溝深さをトレーリング側１３ａの溝深さよりも深く形成している。
【００４１】
更に本実施の形態では、前記リーディング側１３ｂの側壁部の形状を円弧状の凹部に形成した点が、前記第１の実施の形態と異なる。
【００４２】
即ち、本実施の形態では、図７及び図８に示す如く、各ねじ山１３、１３´、…の前記リーディング側１３ｂの側壁部を円弧状の凹部としたので、各ねじ山１３、１３´、…のリーディング側１３ｂの先端が鋭くねじ溝１２内へ突き出して、突出部１３ｃを形成している。
【００４３】
これら突出部１３ｃは、ラビリンス・リングの如く作用して、各ねじ山を越えてガスが洩れるのを妨げるので、前記ねじ溝１２のリーディング側１３ｂをトレーリング側１３ａよりも深くして該ねじ溝１２内のリーディング側のガス密度が上昇しないようにし、ねじ山を越えてガスが洩れるのを防止した効果と相俟って、ねじ溝真空ポンプの排気性能を向上させている。
【００４４】
本発明のねじ溝真空ポンプの第３の実施の形態を図９により説明する。
【００４５】
本実施の形態では、ロータ及びステータの双方にねじ溝が刻設されており、図９は、これらロータ及びステータの軸直角方向の切断面を円周方向に展開して示したものである。
【００４６】
即ち、図９において、上側のステータ２１に刻設されたねじ溝２２は、ねじ山２３のリーディング側２３ｂのねじ深さがねじ山２３のトレーリング側２３ａのねじ深さよりも深くなるように形成されており、又、下側のロータ２４に刻設されたねじ溝２５も、ねじ山２６のリーディング側２６ｂのねじ深さがねじ山２６のトレーリング側２６ａのねじ深さよりも深くなるように形成されている。
【００４７】
本実施の形態では、ロータ又はステータのいずれか一方にのみねじ溝を有する場合よりも、大きな排気作用のあるねじ溝真空ポンプが得られる。
【００４８】
本発明のねじ溝真空ポンプの第４の実施の形態を図１０により説明する。
【００４９】
本実施の形態も、ロータ及びステータの双方にねじ溝が刻設されており、図１０は、これらロータ及びステータの軸直角方向の切断面を円周方向に展開して示したものである。
【００５０】
即ち、図１０において、上側のステータ３１に刻設されたねじ溝３２は、ねじ山のリーディング側３３ｂのねじ深さがねじ山３３のトレーリング側３３ａのねじ深さよりも深くなるように形成されており、一方、下側のロータ３４に刻設されたねじ溝３５は、ねじ山３６のリーディング側３６ｂのねじ深さとねじ山３６のトレーリング側３６ａのねじ深さとが同一のねじ深さに形成されている。
【００５１】
本実施の形態も、ロータ又はステータのいずれか一方にのみねじ溝を有する場合よりも、大きな排気作用のあるねじ溝真空ポンプが得られる。
【００５２】
尚、本実施の形態では、ロータ３４側に刻設したねじ溝３５をリーディング側とトレーリング側のねじ深さが同一のものとしたが、これはステータ３１側と入れ替えて、ロータ３４側にリーディング側とトレーリング側のねじ深さの異なるねじ溝を刻設するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ねじ溝真空ポンプ又は複合分子ポンプにおいて、ねじ溝真空ポンプ部のロータとステータとの円周間隙を、運転中の遠心力や熱膨張により両者が接触しないような従来程度を保ったままで、該ねじ溝真空ポンプ部の排気性能を向上させることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のねじ溝真空ポンプの第１の実施の形態のねじ溝面の円周方向への展開図である。
【図２】前記図１におけるIV−IV線截断面図である。
【図３】前記図１におけるV−V線截断面図である。
【図４】前記図１におけるV−V線截断面図の他の例の截断面形状を示す。
【図５】前記図１におけるV−V線截断面図の更に他の例の截断面形状を示す。
【図６】本発明のねじ溝真空ポンプの第２の実施の形態のねじ溝面の円周方向への展開図である。
【図７】前記図６におけるVI−VI線截断面図である。
【図８】前記図６におけるVII−VII線截断面図である。
【図９】本発明のねじ溝真空ポンプの第３の実施の形態のねじ溝の円周方向への展開図である。
【図１０】本発明のねじ溝真空ポンプの第４の実施の形態のねじ溝の円周方向への展開図である。
【図１１】複合分子ポンプの断面図の一例を示す。
【図１２】ねじ溝真空ポンプ部の従来のねじ溝面の円周方向への展開図である。
【図１３】前記図１２におけるII−II線截断面図である。
【図１４】前記図１２におけるIII−III線截断面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、３１                            ステータ
２、２´、２´´、１２、２２、２５、３２、３５  ねじ溝
２ｃ、２ｃ´                                    ねじ底
３、３´、１３、１３´、２３、２６、３３、３６  ねじ山
３ａ、１３ａ、２３ａ、３３ａ                    トレーリング側
３ｂ、１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ                    リーディング側
１３ｃ                                          突出部
４、１４、２４、３４                            ロータ
【図１】
0004627967.tif 000002
【図２】
0004627967.tif 000003
【図３】
0004627967.tif 000004
【図４】
0004627967.tif 000005
【図５】
0004627967.tif 000006
【図６】
0004627967.tif 000007
【図７】
0004627967.tif 000008
【図８】
0004627967.tif 000009
【図９】
0004627967.tif 000010
【図１０】
0004627967.tif 000011
【図１１】
0004627967.tif 000012
【図１２】
0004627967.tif 000013
【図１３】
0004627967.tif 000014
【図１４】
0004627967.tif 000015