(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ（１）に連結されたガス入口ポート（２）と、圧送システム（ＳＰ、ＳＰＰ）のガス出口（８）の中に出てくる前の導管（５）に繋がるガス出口ポート（４）とを有する主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）と、
前記ガス出口ポート（４）と前記ガス出口（８）との間の前記導管（５）に位置決めされた逆止弁（６）と、
前記逆止弁（６）に対して並列に連結されたイジェクタ（７）と、を備える圧送システム（ＳＰ、ＳＰＰ）における圧送方法であって、
前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）が、前記真空チャンバ（１）の中に収容されたガスを前記ガス出口ポート（４）を通して圧送するために、動作状態におかれ、
同時に前記イジェクタ（７）に作業流体が供給され、
前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）が前記真空チャンバ（１）の中に収容されたガスを圧送している間中および／または前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）が前記真空チャンバ（１）内で所定の圧力を維持している間中、前記イジェクタ（７）に作業流体が供給され続け、
前記イジェクタ（７）は、前記逆止弁（６）を組み込んだカートリッジに一体化され、 前記カートリッジ自体は、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）のオイルセパレータに収容されることを特徴とする圧送方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）の出口は、前記逆止弁（６）の後で前記導管（５）に再結合することを特徴とする圧送方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）は、最小消費量の作業流体を有するように寸法が決められることを特徴とする圧送方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）の作業流体は、圧縮された空気および／または窒素であることを特徴とする圧送方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）は、単段または多段であることを特徴とする圧送方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の圧送方法において、
前記逆止弁（６）は、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）の吸引端部の圧力が５００ミリバール絶対圧と最終真空との間にあるときに閉じることを特徴とする圧送方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）は、化学産業および／または半導体産業で一般に用いられる物質およびガスに対して高い化学抵抗を有する材料から作られることを特徴とする圧送方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）の動作に必要な圧力のガスの流れは、圧縮機（１０）によって供給されることを特徴とする圧送方法。
【請求項９】
請求項８記載の圧送方法において、
前記圧縮機（１０）は、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）のモータによって駆動されることを特徴とする圧送方法。
【請求項１０】
請求項８記載の圧送方法において、
前記圧縮機（１０）は、自律的な方法で、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）から独立して駆動されることを特徴とする圧送方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか記載の圧送方法において、
前記圧縮機（１０）は、大気、または前記逆止弁（６）の後の前記ガス出口（８）内のガスを吸い込むことを特徴とする圧送方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか記載の圧送方法において、
前記イジェクタ（７）を始動させるかまたは停止させるために、少なくとも１つの動作パラメータが測定され、使用されることを特徴とする圧送方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の圧送方法において、
前記少なくとも１つの動作パラメータは、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）のモータ電流、前記逆止弁（６）によって限定される前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）の導管（５）の空間内のガスの圧力、前記逆止弁（６）によって限定される前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）の導管（５）の空間内のガスの温度またはこれらのパラメータの組み合わせであることを特徴とする圧送方法。
【請求項１４】
真空チャンバ（１）に連結されたガス入口ポート（２）と、圧送システム（ＳＰ、ＳＰＰ）のガス出口（８）の中に出てくる前の導管（５）に繋がるガス出口ポート（４）とを有する主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）と、
前記ガス出口ポート（４）と前記ガス出口（８）との間の前記導管（５）に位置決めされた逆止弁（６）と、
前記逆止弁（６）に対して並列に連結されたイジェクタ（７）と、を備える圧送システム（ＳＰ、ＳＰＰ）であって、
前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）が前記真空チャンバ（１）の中に収容されたガスを圧送している間中および／または前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）が前記真空チャンバ（１）内で所定の圧力を維持している間中、前記イジェクタ（７）に作業流体が供給され続け得るように前記イジェクタ（７）が構成され、
前記イジェクタ（７）は、前記逆止弁（６）を組み込んだカートリッジに一体化され、
前記カートリッジ自体は、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）のオイルセパレータに収容されることを特徴とする圧送システム。
【請求項１５】
請求項１４記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）の出口は、前記逆止弁（６）の後で前記導管（５）に再結合することを特徴とする圧送システム。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）は、最小消費量の作業流体を有するように寸法が決められることを特徴とする圧送システム。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）の作業流体は、圧縮された空気および／または窒素であることを特徴とする圧送システム。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）は、単段または多段であることを特徴とする圧送システム。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記逆止弁（６）は、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）の吸引端部の圧力が５００ミリバール絶対圧と最終真空との間にあるときに閉じることを特徴とする圧送システム。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）は、化学産業および／または半導体産業で一般に用いられる物質およびガスに対して高い化学抵抗を有する材料から作られることを特徴とする圧送システム。
【請求項２１】
請求項１４〜２０のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）の動作に必要な圧力のガスの流れを供給する圧縮機（１０）をさらに備えることを特徴とする圧送システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の圧送システムにおいて、
前記圧縮機（１０）は、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）のモータによって駆動されることを特徴とする圧送システム。
【請求項２３】
請求項２１記載の圧送システムにおいて、
前記圧縮機（１０）は、自律的な方法で、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）から独立して駆動されることを特徴とする圧送システム。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記圧縮機（１０）は、大気、または前記逆止弁（６）の後の前記ガス出口（８）内のガスを吸い込むことを特徴とする圧送システム。
【請求項２５】
請求項１４〜２４のいずれか記載の圧送システムにおいて、
前記イジェクタ（７）を始動させるかまたは停止させるために、少なくとも１つの動作パラメータを測定してそれを用いるための少なくとも１つのセンサ（１１、１２、１３）をさらに備えることを特徴とする圧送システム。
【請求項２６】
請求項２５記載の圧送システムにおいて、
前記少なくとも１つの動作パラメータは、前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）のモータ電流、前記逆止弁（６）によって限定される前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）の導管（５）の空間内のガスの圧力、前記逆止弁（６）によって限定される前記主潤滑回転羽根真空ポンプ（３）の導管（５）の空間内のガスの温度またはこれらのパラメータの組み合わせであることを特徴とする圧送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主ポンプが潤滑回転羽根真空ポンプである圧送システムにおいて、電気エネルギーの消費を減らすとともに流量および最終真空に関して性能を向上させることを可能にする圧送方法に関する。同様に、本発明は、本発明の方法を成し遂げるために使用することのできる圧送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業における、真空ポンプの性能を高め、設備のコストおよび消費エネルギーを減らす一般的傾向は、駆動装置において、性能、エネルギー経済、嵩高性などに関して顕著な発達をもたらしている。
【０００３】
現状技術は、最終真空度を改善するとともにエネルギー消費を減らすためには多段ルート型または多段クロー型の真空ポンプに補助段を付け加えなければならないことを証明している。スクリュー真空ポンプでは、スクリューの追加ターンがなければならず、かつ／または内部圧縮率を高めなければならない。潤滑回転羽根真空ポンプでは、さらに、１つ以上の補助段を直列に付け加え、内部圧縮率を高めなければならない。
【０００４】
最終真空度を改善するとともに流量を増やそうとする圧送システムに関して現状技術は、主潤滑回転羽根ポンプの上流側に配置されたルート型のブースターポンプを示している。このタイプのシステムは、かさばり、信頼性の問題を引き起こすバイパス弁を用いて動作するか、あるいは測定、制御、調節またはサーボ制御の手段を用いて動作する。しかし、これらの制御、調節またはサーボ制御の手段は能動的に制御されなければならず、このことは必然的にシステムの構成部品の数の増大、その複雑さおよびコストの増大をもたらす。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、チャンバを真空にしてチャンバ内の真空を維持するために必要な電気エネルギーを減らすとともに出口ガスの温度を下げることを可能にする圧送システムにおける圧送方法を提案するという目的を有する。
本発明は、真空チャンバの圧送中に低圧で単一の潤滑回転羽根真空ポンプの助けで得ることのできる流量より大きな流量を得ることを可能にする圧送システムにおける圧送方法を提案するという目的も有する。
本発明は、同じく、真空チャンバにおいて単一の潤滑回転羽根真空ポンプの助けで得ることのできる真空より良好な真空を得ることを可能にする圧送システムにおける圧送方法を提案するという目的も有する。
【０００６】
本発明のこれらの目的は圧送システムの枠組みの中で成し遂げられる圧送方法の助けで達成され、その構成は、本質的に、真空チャンバに連結されたガス入口ポートと、大気中もしくは他の装置内へ出る前の逆止弁を備えている導管に繋がるガス出口ポートとを備えた主潤滑回転羽根真空ポンプからなる。イジェクタの吸引端部はこの逆止弁に対して並列に連結され、その出口は大気に至るかまたは逆止弁の後で主ポンプの導管に再結合する。
【０００７】
このような圧送方法は、特に、独立の請求項１の主題である。本発明の異なる好ましい実施形態はさらに従属の請求項の主題である。
【０００８】
このような方法は、本質的に、主潤滑回転羽根真空ポンプが真空チャンバに含まれるガスをガス入口ポートを通して圧送している間中、さらに立ち上がるガスをその出口を通して排出することによって主潤滑回転羽根真空ポンプがチャンバにおいて所定の圧力（例えば、最終真空）を維持している間中、イジェクタに作業流体を供給するとともにイジェクタを連続的に動作させることからなる。
【０００９】
第１の態様に従って、本発明は、主潤滑回転羽根真空ポンプおよびイジェクタの連結が測定ならびに特定の装置（例えば、圧力、温度、電流などのセンサ）、サーボ制御またはデータ管理および計算を必要としないことにある。従って、本発明の圧送方法を実施するのに適する圧送システムは、最小数の構成部品を備え、優れた単純さを有し、現存するシステムよりはるかに安価である。
【００１０】
圧送システムに一体化されるイジェクタは、その特質からこのような圧送方法に従って常に損傷なしに動作することができる。その寸法決めは、装置が動作する間の作業流体の最小消費量により決定される。イジェクタは、通常、単段である。その公称流量は、逆止弁によって限定される主潤滑回転羽根真空ポンプの出口導管の容積に依存して選択される。この流量は、主潤滑回転羽根真空ポンプの公称流量の１／５００〜１／２０であり得るけれども、これらの値より小さいことも大きいこともあり得る。イジェクタのための作業流体は、圧縮空気であり得るけれども、例えば窒素などの他のガスでもあり得る。
【００１１】
主潤滑回転羽根真空ポンプの出口で導管に置かれる逆止弁は、市販の標準的な構成部品であり得る。逆止弁は、主潤滑回転羽根真空ポンプの公称流量に応じて寸法が決められている。特に、主潤滑回転羽根真空ポンプの吸引端部の圧力が５００ミリバール絶対圧と最終真空（例えば、１００ミリバール）との間であるときに逆止弁が閉じることが予見される。
【００１２】
他の変形形態では、イジェクタは多段である。
なお別の変形形態では、多段イジェクタのものと全く同様に単段イジェクタの変形形態において、イジェクタを、化学産業および半導体産業で一般に使われる物質およびガスに対して化学抵抗を有する材料から作ることができる。
イジェクタは、好ましくは小型である。
【００１３】
他の１つの変形形態では、イジェクタは、逆止弁を組み込んだカートリッジに一体化される。
なお他の１つの変形形態では、イジェクタは逆止弁を組み込んだカートリッジに一体化され、このカートリッジ自体は主潤滑回転羽根真空ポンプのオイルセパレータに収容される。
本発明の方法のなお他の１つの変形形態では、特定の要求条件を満たすために、イジェクタの動作に必要な圧力でのガスの流量は「全か無か」方式で制御される。実際上、制御は、１つ以上のパラメータを測定し、一定の所定ルールに応じて、イジェクタを動作させるかまたは停止させることにある。適切なセンサにより供給されるパラメータは、例えば、潤滑回転羽根真空ポンプのモータ電流、逆止弁によって限定される主潤滑回転羽根真空ポンプの出口導管の空間内のガスの温度または圧力、またはこれらのパラメータの組み合わせである。
【００１４】
チャンバの減圧排気サイクルを開始して、その中の圧力を、例えば大気圧に等しく高める。主潤滑回転羽根真空ポンプ内で圧縮が与えられると、その出口から排出されるガスの圧力は、（主ポンプの出口のガスが大気中に直接排出されるならば、）大気圧より高いか、あるいは下流側に連結されている他の装置の入口での圧力より高い。これは、逆止弁の開放を引き起こす。
【００１５】
この逆止弁が開いているとき、イジェクタの動作は、その入口における圧力がその出口における圧力に近いので、非常に軽微に感じられる。対照的に、逆止弁が一定の圧力で閉じるとき（チャンバ内の圧力はその間に低下しているので）、イジェクタの動作は、チャンバと逆止弁の後の導管との間の圧力差の漸進的な減少を引き起こす。主潤滑回転羽根真空ポンプの出口における圧力はイジェクタの入口における圧力となり、その出口における圧力は常に逆止弁の後の導管内の圧力である。イジェクタが圧送すればするほど、（逆止弁によって限定される）閉じた空間内で主潤滑回転羽根真空ポンプの出口における圧力はますます低下し、その結果として、チャンバと主潤滑回転羽根真空ポンプの出口との間の圧力差は小さくなる。このわずかな差は、主潤滑回転羽根真空ポンプにおける内部漏れを減少させ、同時にチャンバ内の圧力の低下を引き起こし、これによりは最終真空度を改善することを可能にする。さらに、主潤滑回転羽根真空ポンプは圧縮のためにより少量のエネルギーを消費し、より少量の圧縮熱を生じさせる。
【００１６】
イジェクタを制御する場合には、センサが所定の状態であるかまたは初期値を与えるときに、圧送システムの始動のための初期位置が存在する。主潤滑回転羽根真空ポンプが真空チャンバのガスを圧送すると、そのモータの電流、出口導管の空間内のガスの温度および圧力などのパラメータが変化し始めて、センサにより検出されるしきい値に達する。これは、イジェクタをオンに切り替えさせる。これらのパラメータがタイムラグを伴って初期範囲（設定値の外側）に戻ると、イジェクタは停止される。
【００１７】
本発明のなお他の１つの変化形では、イジェクタの動作のために必要な圧力のガスの流れは圧縮機により提供される。注目すべき仕方で、この圧縮機は、主潤滑回転羽根ポンプによって、あるいは、代わりにまたは加えて、自律的な方法で、主潤滑回転羽根ポンプから独立して駆動され得る。この圧縮機は、大気または逆止弁の後のガス出口導管内のガスを吸い込むことができる。このような圧縮機の存在は、潤滑回転羽根真空ポンプシステムを圧縮ガス源から独立させ、これにより一定の産業環境の要求を満たすことができる。圧縮機は、主ポンプとして潤滑回転羽根真空ポンプを有する複数の真空ポンプシステムの一部をそれぞれ形成する複数のイジェクタの動作のために必要な圧力のガスの流れを供給することができる。圧縮機は、イジェクタが連続して動作している場合にも、さらに適切なセンサにより制御されるパラメータに応じてのその制御の場合にも、システムの一部を形成する。
【００１８】
一方、機械的概念の研究が主潤滑回転羽根真空ポンプのガス出口ポートと逆止弁との間の空間を、そこでの圧力をより迅速に低下させることを目的として、小さくしようとすることも明らかである。
【００１９】
本発明の特徴および利点は以下の説明の文脈の中でより詳しく明らかになるはずである。解説として非限定的に、添付図面と関連して実施例が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に従う圧送方法の実施に適する圧送システムを略図的に示す。
【図２】本発明の第２の実施形態に従う圧送方法の実施に適する圧送システムを略図的に示す。
【図３】本発明の第３の実施形態に従う圧送方法の実施に適する圧送システムを略図的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に従う圧送方法を実施するのに適する圧送システム（ＳＰ）を示す。
この圧送システム（ＳＰ）は、主潤滑回転羽根真空ポンプ３の吸気口２に連結されたチャンバ１を備える。主潤滑回転羽根真空ポンプ３のガス出口ポートは、導管５に連結されている。逆止弁６が導管５の中に置かれ、この逆止弁６の後で、ガス出口導管８の中へ続いている。逆止弁６は、閉じられると、主潤滑回転羽根真空ポンプ３のガス出口ポートとそれ自体との間に含まれる空間４の形成を可能にする。圧送システム（ＳＰ）は、逆止弁６に対して並列に連結されたイジェクタ７をも備える。イジェクタの吸気口は導管５の空間４に連結され、その吐出口は導管８に連結されている。供給導管９は、イジェクタ７のための作業流体を供給する。
【００２２】
主潤滑回転羽根真空ポンプ３の始動時から、イジェクタ７の作業流体は供給導管９を通して注入される。その後、主潤滑回転羽根真空ポンプ３は、その入口に連結されているポート２を通してチャンバ１内のガスを吸い込み、それを圧縮して後に導管５内のポンプの出口から逆止弁６を通して排出する。逆止弁６の閉鎖圧力に達すると、逆止弁６は閉じる。この瞬間から、イジェクタ７の圧送により空間４内の圧力はその限界圧力値まで漸次低下する。並行して、主潤滑回転羽根真空ポンプ３により消費される電力は漸次減少する。これは、短い期間内に（例えば、あるサイクルでは５〜１０秒で）起こる。
【００２３】
イジェクタ７の流量および逆止弁６の閉鎖圧力を主潤滑回転羽根真空ポンプ３の流量およびチャンバ１の空間の関数として賢く調節すれば、減圧排気サイクルの持続時間に関しての逆止弁６の閉鎖前の時間を短縮し、従ってイジェクタ７のこの動作時間中の作業流体の損失を、圧送に影響を及ぼさずに、減らすことがさらに可能である。さらに、この「損失」は、わずかであるが、エネルギー消費量を評価するうえで考慮される。一方、簡潔であることの利点は、プログラム可能な自動制御および／またはスピードコントローラ、被制御弁、センサなどを備えている同様のポンプと比べて、システムの優れた信頼性および低価格を与える。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施形態に従う圧送方法の実施に適する圧送システム（ＳＰ）を示す。
図１に示されているシステムに対して、図２に示されているシステムは、イジェクタ７の動作に必要な圧力のガスの流れを供給する圧縮機１０をさらに備える。実際上、この圧縮機１０は、大気、または逆止弁６の後のガス出口８内のガスを吸い込むことができる。その存在により、圧送システムは圧縮ガス源から独立し、これにより一定の産業環境の要求を満たすことができる。圧縮機１０を、主潤滑回転羽根真空ポンプ３によって駆動することができるか、あるいはそれ自体の電気モータにより、従って主潤滑回転羽根真空ポンプ３から完全に独立して、駆動することができる。あらゆる場合に、圧縮機１０の、イジェクタ７を動作させるために必要な圧力のガスの流れを供給するときのエネルギー消費は、主潤滑回転羽根真空ポンプ３のエネルギー消費で達成される利益と比べると大幅に小さい。
【００２５】
図３は、本発明の第３の実施形態に従う圧送方法を実施するのに適する真空ポンプのシステム（ＳＰＰ）を示す。
図１および２に示されているシステムに対して、図３に示されているシステムは、被制御圧送システムに対応し、例えば、主潤滑回転羽根真空ポンプ３のモータ電流（センサ１１）、主潤滑回転羽根真空ポンプ３の（逆止弁６によって限定される）出口導管の空間内のガスの圧力（センサ１３）、主潤滑回転羽根真空ポンプ３の（逆止弁６によって限定される）出口導管の空間内のガスの温度（センサ１２）、またはこれらのパラメータの組み合わせを制御するセンサ１１、１２、１３をさらに備える。実際上、主潤滑回転羽根真空ポンプ３が真空チャンバ１のガスを圧送し始めると、これらの言及されたパラメータ（特に、そのモータの電流、出口導管の空間４内のガスの温度および圧力）は変化し始めて、対応するセンサ１１、１２、１３により検出されるしきい値に達する。これは、イジェクタ７の始動を（一定のタイムラグの後に）引き起こす。これらのパラメータが初期範囲（設定値の外側）に戻ると、イジェクタは停止される（やはり一定のタイムラグの後に）。もちろん、被制御圧送システム（ＳＳＰ）は、圧縮ガス源として、供給網、または図２に示されている条件での圧縮機１０を有することができる。
【００２６】
確かに本発明は、その実施に関して多数の変形を受ける。多様な実施形態について説明してきたけれども、全ての可能な実施形態を網羅的に特定することは考えられないということはよく理解される。もちろん、本発明の範囲から逸脱せずに、記載された手段の代わりに同等手段を用いることが考えられる。これらの改変の全ては、真空技術の分野における当業者のありふれた知識の一部分を形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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