(57)【要約】【課題】相互噛合いする２つのスクロール（２０）、（２２）を有し、該スクロールが、これらの相対軌道運動時にガスを入口（３８）から出口（２６）へとポンピングするように構成されたスクロールポンプを提供することにある。【解決手段】スクロールは、入口と出口との間に複数の連続スクロールラップＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩを有している。流体が、連続するスクロールラップの各々を通って延びる単一流路に沿って入口から出口へとポンピングされるシングルスタート状態と、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の流路に沿って入口からポンピングされるマルチスタート状態とを有している。弁装置（５６）は、シングルスタート状態とマルチスタート状態との間でスクロールポンプを切換えるべく作動する。【選択図】図３
2015522118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの相互噛合いスクロールを有するスクロールポンプにおいて、相互噛合いスクロールが、両スクロールの相対軌道運動時に入口から出口にガスをポンピングするように構成され、スクロールは入口と出口との間に複数の連続スクロールラップを有し、スクロールポンプは、流体が、連続する各スクロールラップを通って延びている単一流路に沿って入口から出口へとポンピングされるシングルスタート状態と、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の流路に沿って入口からポンピングされるマルチスタート状態とを有し、スクロールポンプをシングルスタート状態とマルチスタート状態との間で切換えるべく作動できる弁装置を更に有することを特徴とするスクロールポンプ。
【請求項２】
前記各スクロールラップを通って連続して延びている単一流路は、流体の流れを防止する少なくとも１つの遮断壁を有し、スクロールポンプは、遮断壁を横切って流体を搬送する少なくとも１つのシングルスタート搬送流路を更に有し、弁装置は、シングルスタート状態において各搬送流路に沿って流体を指向させるべく作動できることを特徴とする請求項１記載のスクロールポンプ。
【請求項３】
それぞれの隣接するスクロールラップ間のスクロール壁を横切って流体を搬送する複数のマルチスタート流路を更に有し、弁装置は、マルチスタート状態において前記搬送流路に沿って流体を指向させるべく作動できることを特徴とする請求項１または２記載のスクロールポンプ。
【請求項４】
前記各スクロールは、スクロールプレートから横方向に延びたスクロール壁を有し、シングルスタート搬送流路およびマルチスタート搬送流路は、一方または両方のスクロールプレートを通って延びるダクトにより形成されていることを特徴とする、請求項２に従属するときは請求項３記載のスクロールポンプ。
【請求項５】
前記シングルスタート搬送流路は、遮断壁の一方の側の入口ポートから他方の側の出口ポートまで延びていることを特徴とする請求項４記載のスクロールポンプ。
【請求項６】
前記各マルチスタート搬送流路は、前記ラップの１つの入口ポートから連続する前記ラップの出口ポートまで延びていることを特徴とする請求項４または５記載のスクロールポンプ。
【請求項７】
前記シングルスタート搬送流路の入口ポートは前記マルチスタート搬送流路の１つの入口ポートを形成し、シングルスタート搬送流路の出口ポートはマルチスタート搬送流路の他の１つの出口ポートを形成していることを特徴とする、請求項５に従属するときは請求項６記載のスクロールポンプ。
【請求項８】
前記弁装置が弁部材を有し、該弁部材が、ポンプのシングルスタート状態において、シングルスタート搬送流路に沿うガス流を許容しかつマルチスタート搬送流路に沿うガス流を防止する第１位置と、ポンプのマルチスタート状態において、マルチスタート搬送流路に沿うガス流を許容しかつシングルスタート搬送流路に沿うガス流を防止する第２位置との間で移動できるように嵌合されていることを特徴とする請求項７記載のスクロールポンプ。
【請求項９】
前記シングルスタート搬送流路およびマルチスタート搬送流路は一部が共通しており、弁部材は流路の共通部分内で移動できるように嵌合されていることを特徴とする請求項８記載のスクロールポンプ。
【請求項１０】
前記ポンプの１つ以上の特性に基づいて弁装置の作動を制御するコントローラを更に有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のスクロールポンプ。
【請求項１１】
前記ポンプ特性には、電力消費、電力消費の変化速度、圧力、および圧力変化速度の１つ以上が含まれることを特徴とする請求項１０記載のスクロールポンプ。
【請求項１２】
前記コントローラは、シングルスタート状態またはマルチスタート状態において発生する圧力低下速度に基づいて、シングルスタート状態またはマルチスタート状態における任意の所与の圧力でのポンプの作動を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載のスクロールポンプ。
【請求項１３】
前記コントローラは、シングルスタート状態またはマルチスタート状態における圧力でポンプにより消費される電力に基づいて、シングルスタート状態またはマルチスタート状態における任意の所与の圧力でのポンプの作動を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１１または１２記載のスクロールポンプ。
【請求項１４】
２つの相互噛合いスクロールを有するスクロールポンプにおいて、相互噛合いスクロールが、両スクロールの相対軌道運動時に入口から出口にガスをポンピングするように構成され、スクロールが入口と出口との間に複数の連続スクロールラップを有し、スクロールポンプは、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の第１流路に沿って入口からポンピングされる第１マルチスタート状態と、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の第２流路に沿って入口からポンピングされる第２マルチスタート状態とを有し、第１マルチスタート状態でのスタートの数は、第２マルチスタート状態でのスタートの数とは異なり、スクロールポンプを第１マルチスタート状態と第２マルチスタート状態との間で切換えるべく作動できる弁装置を更に有することを特徴とするスクロールポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互噛合いする２つのスクロールを有し、該スクロールが、これらの相対軌道運動時にガスを入口から出口へとポンピングするように構成されたスクロールポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８には、従来技術によるスクロールコンプレッサすなわちスクロールポンプ１００が示されている。ポンプ１００は、ポンプハウジング１０２と、偏心シャフト部分１０６を備えた駆動シャフト１０４を有している。駆動シャフト１０４はモータ１０８により駆動される。偏心シャフト部分１０６は軌道スクロール１１０に連結されており、シャフト１０４の回転中に、軌道スクロール１１０の軌道運動を固定スクロール１１２に対して伝達し、コンプレッサ１００のポンプ入口１１４とポンプ出口１１６との間の流体流路に沿って流体をポンピングする。
【０００３】
固定スクロール１１２は、ほぼ円形のベースプレート１２０に対して垂直に延びているスクロール壁１１８を有している。軌道スクロール１２２は、ほぼ円形のベースプレート１２６に対して垂直に延びているスクロール壁１２４を有している。軌道スクロール壁１２４は、軌道スクロール１１０の軌道運動中に固定スクロール壁１１８と協働すなわち噛合う。両スクロール１１０、１１２の相対軌道運動により、一定体積のガスが両スクロール間に捕捉され、入口１１４から出口１１６へとポンピングされる。
【０００４】
スクロール構造のより詳細な図面が図９に示されている。図９では、固定スクロール１１２が、スクロールプレート１２０およびスクロール１１８と共にハッチングで示されており、一方、軌道スクロールは、スクロール壁１２４のみが太線で示されている。スクロールは、スクロール構造への入口１２８と出口１３０との間に、６つの連続スクロールラップＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩを有している。入口１２８はポンプ入口１１４からの流体を受入れ、出口１３０は流体をポンプ出口１１６に搬送する。両スクロールの相対軌道運動中、入口１２８を通って搬送された流体は、最初に、第１ラップＩ内に形成されたポケット内に捕捉される。流体が出口１３０に向かって強制的に搬送されると、ポケットは、連続ラップＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩを通って徐々に圧縮される。図９に示すスクロール構造は、入口からスタートして出口で終了する全体としてスパイラル状の単一流路であることを意味するシングルスタートである。
【０００５】
図１０には、ダブルスタートすなわちツインスタート構造が示されている。図９と同様に、固定スクロールはハッチングで示され、一方、軌道スクロールは太線で示されている。この構造でも、スクロールは、入口１２８と出口１３０との間に６つの連続スクロールラップＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩを有している。両スクロールの相対軌道運動中、入口１２８を通って搬送された流体は、最初に、第１ラップＩおよび第２ラップＩＩの両方に形成されたポケット内に捕捉され、これにより、スタート点１３２、１３４からスタートする２つの流体流路を形成する。この流体は、両流路に沿って強制的に搬送されかつ収斂点１３６で収斂し、収斂点１３６からスクロールラップＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩを通って出口１３０に至る単一流路を形成する。マルチスタート構造は、一般に、大きいポンピングキャパシティが必要とされる場合、すなわちポンプにより大きい体積のガスをポンピングすることが要求される場合に使用される。流体は、シングルスタート構造の単一ラップではなく、入口１２８から２つのラップＩ、ＩＩを通って直接ポンピングされるため、大きいポンピングキャパシティが達成される。しかしながら、シングルスタート構造と比較して、より少数のラップが圧縮段として機能し、したがってマルチスタート構造で達成できる最終圧力は、シングルスタート構造により達成できる最終圧力より低いことが理解されよう。
【０００６】
図１１は、最初に大気圧でチャンバを真空引きするときのシングルスタート構造およびダブルスタート構造の種々の特性を示すグラフである。このグラフは、左軸にチャンバ圧力、右軸にインバータ出力、および水平軸に経過時間をそれぞれ示す。インバータ出力は、ポンプが消費した電力である。グラフには４つの曲線、すなわち、シングルスタート構造の消費電力曲線１３８およびチャンバ圧力曲線１４０、およびダブルスタート構造の消費電力曲線１４２およびチャンバ圧力曲線１４４が示されている。消費電力は破線で示され、チャンバ圧力は実線で示されている。
【０００７】
最初にチャンバ圧力曲線１４０、１４４を参照すると、前述のように、初期圧力が１００ミリバール（mbar）に低下（１００ミリバールまでの低下は、シングルスタート構造およびダブルスタート構造の両者とも同じ速度で達成する）した後は、ダブルスタート構造の方がシングルスタート構造よりも速い速度で圧力を低下させることが理解されよう。しかしながら、シングルスタート構造は、ダブルスタート構造により達成される最終圧力（０．０１ミリバール）よりも低い最終圧力（０．００５ミリバール）を発生する。
【０００８】
１０００ミリバールから１００ミリバールまでの初期期間は、ダブルスタート構造により消費される電力１４２の方が、シングルスタート構造により消費される電力１３８より大きいが、その後は、ダブルスタート構造による消費電力の方が、シングルスタート構造による消費電力より小さい。
【０００９】
真空ポンプにより真空引きされるチャンバ内に要求される特定圧力条件に基づいて、適当な形状を有するポンプが選択される。例えば、最終圧力が低いことが最も重要な特徴である場合にはシングルスタートポンプが使用され、或いは圧力低下速度が最も重要な特徴である場合にはダブルスタートポンプが使用される。
【００１０】
一般に、入口キャパシティを制限するか、高圧縮比を回避することにより、ポンプの消費電力が減少される。ダブルスタートポンプでは、消費電力を減少させるのに減圧弁がよく使用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、２つの相互噛合いスクロールを有するスクロールポンプであって、相互噛合いスクロールが、両スクロールの相対軌道運動時に入口から出口にガスをポンピングするように構成され、スクロールが入口と出口との間に複数の連続スクロールラップを有し、スクロールポンプは、流体が、連続する各スクロールラップを通って延びている単一流路に沿って入口から出口へとポンピングされるシングルスタート状態と、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の流路に沿って入口からポンピングされるマルチスタート状態とを有し、スクロールポンプをシングルスタート状態とマルチスタート状態との間で切換えるべく作動できる弁装置を更に有しているスクロールポンプを提供する。
【００１２】
本発明はまた、２つの相互噛合いスクロールを有するスクロールポンプであって、相互噛合いスクロールが、両スクロールの相対軌道運動時に入口から出口にガスをポンピングするように構成され、スクロールが入口と出口との間に複数の連続スクロールラップを有し、スクロールポンプは、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の第１流路に沿って入口からポンピングされる第１マルチスタート状態と、流体が、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口の前の単一流路に収斂する複数の第２流路に沿って入口からポンピングされる第２マルチスタート状態とを有し、第１マルチスタート状態でのスタートの数は、第２マルチスタート状態でのスタートの数とは異なり、スクロールポンプを第１マルチスタート状態と第２マルチスタート状態との間で切換えるべく作動できる弁装置を更に有するスクロールポンプを提供する。
【００１３】
本発明を良く理解できるようにするため、単なる例示として示す本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるスクロールポンプを示す概略図である。
【図２】本発明によるスクロールポンプの一部をより詳細に示す図面である。
【図３】本発明によるスクロールポンプの一部をより詳細に示す図面である。
【図４】本発明によるスクロールポンプの弁装置を示す概略図である。
【図５】本発明によるスクロールポンプの弁装置を示す概略図である。
【図６】本発明によるスクロールポンプの使用時の特性を示すグラフである。
【図７】本発明によるスクロールポンプの使用時の他の特性を示すグラフである。
【図８】従来技術によるスクロールポンプを示す概略図である。
【図９】従来技術によるスクロールポンプの１つのスクロール構造を示す図面である。
【図１０】従来技術によるスクロールポンプの他のスクロール構造を示す図面である。
【図１１】図９および図１０のスクロール構造の使用時の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には、本発明によるスクロールコンプレッサすなわちスクロールポンプ１０が示されている。ポンプ１０は、ポンプハウジング１２と、偏心シャフト部分１６を備えた駆動シャフト１４とを有している。シャフト１４はモータ１８により駆動されかつ偏心シャフト１６は軌道スクロール２０に連結されており、使用時に、シャフト１４の回転が、固定スクロール２２に対する軌道運動を軌道スクロール２０に伝達して、コンプレッサのポンプ入口２４とポンプ出口２６との間の流体流路に沿って流体をポンピングする。
【００１６】
固定スクロール２２はスクロール壁２８を有し、該スクロール壁２８は、全体として円形のベースプレート３０に対して垂直に延びている。軌道スクロール２０はスクロール壁３４を有し、該スクロール壁３４は、全体として円形のベースプレート３６に対して垂直に延びている。軌道スクロール２０の軌道運動中に、軌道スクロール壁３４は、固定スクロール壁２８と協働すなわち噛合う。両スクロール２０、２２の相対軌道運動により、一定体積のガスが両スクロールの間に捕捉され、入口２４から出口２６へとポンピングされる。
【００１７】
図２および図３は、図９および図１０に示された従来技術のスクロール構造の変更形態を示すものである。相互噛合いスクロール２０、２２の相対軌道運動により、ガスは、スクロール構造の入口３８から出口（図示せず。但し、図９および図１０に示したスクロール構造の出口と同様に構成されている）へとポンピングされる。スクロール入口３８はポンプ入口２４から流体を受入れ、スクロール出口は圧縮された流体をポンプ出口２６に排出する。スクロール２０、２２は、入口２４と出口との間で複数の連続スクロールラップを有している。図２および図３には、ラップＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶのみが示されており、ラップＶおよびラップＶＩは示されていない。したがって、この構造は６つのラップを有しているが、ポンプには、３以上の任意数のスクロールラップを設けることができる。
【００１８】
図２では、スクロールポンプはシングルスタート状態にあり、この状態では、流体は、連続するスクロールラップＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩの各々を通って延びる単一流路に沿って出口へとポンピングされる。図３では、スクロールポンプはマルチスタート状態にあり、この状態では、流体は、半径方向に隣接するスクロールラップを通って平行に延びかつ出口に至る前に単一流路に収斂する複数の流路に沿って入口３８からポンピングされる。シングルスタート状態とマルチスタート状態との間でスクロールポンプを切換えるべく、以下により詳細に説明する弁装置が作動される。
【００１９】
図２に示すシングルスタート状態では、単一流路が、連続する各スクロールラップを通って延びている。スクロールラップの１つには、流体の流れを防止するための少なくとも１つの遮断壁４０が設けられている。この例では、遮断壁４０は、第２ラップＩＩの内側固定スクロール壁および外側固定スクロール壁からほぼ半径方向に延びる横断壁である。横断壁４０は上流側および下流側の弧状表面を有し、該弧状表面は、相対軌道運動中にスクロール壁と横断壁との間に小さい間隙が維持されるようにするため、第２ラップＩＩの軌道スクロール壁により払拭される。他の構成では、スタートの数に基づいて２以上の遮断壁を設けて、２以上のスクロールラップ内の流体の流れを防止することもできる。横断壁は固定スクロールに設けられているものが図示されているが、この代わりに、横断壁を軌道スクロールに設けることもでき、或いは、３以上の横断壁を設ける場合には、１以上の横断壁を１つのスクロールに設け、１以上の横断壁を他のスクロールに設けることもできる。
【００２０】
少なくとも１つのシングルスタート搬送流路（矢印４２で示す）が、遮断壁４０を横切って流体を搬送し、かつ弁装置（後述）が、シングルスタート状態にある各搬送流路に沿って流体を指向させるべく作動される。シングルスタート搬送流路４２は、遮断壁４０の一方側（上流側）の３つの入口ポート４４から遮断壁４０の他方側（下流側）の出口ポート４６まで延びている。複数の入口ポート４４を設けることの利益は、ポンピングされる流体の圧縮および半径方向壁４０を横切ってポート４６に向かう流体の搬送を改善することにある。しかしながら、変更形態として単一入口ポートを採用することもできる。
【００２１】
シングルスタート搬送流路４２は、関連するスクロールのスクロールプレート３０、３６の少なくとも一部を通って入口ポート４４と出口ポート４６との間に延びるダクトにより形成できる。一構成では、ダクトは全体としてスクロールプレート内に形成される。他の構成では、スクロールプレートを貫通するボアを形成し、スクロールプレートの背後から貫通孔にパイプを連結してダクトを形成することもできる。
【００２２】
固定スクロールプレートには更に２つのポート４８、５０が設けられている（図２）。これらのポート４８、５０はシングルスタート状態では使用されず、弁装置によって機能的に閉じられ、これにより、ポートに流入しまたは流出する流体の流れを妨げる。したがって、シングルスタート状態では、スクロール装置の入口３８から出口まで単一流路が形成され、シングルスタート搬送流路４２がスパイラル流路の一部を形成する。
【００２３】
図３に示すマルチスタート状態では、矢印５２、５４で示す複数のマルチスタート搬送流路が、それぞれの隣接スクロールラップ間の固定スクロール壁を横切って流体を搬送する。第１マルチスタート搬送流路５２は、ラップＩとラップＩＩとの間の固定スクロール壁２８を横切って流体を搬送し、第２マルチスタート搬送流路５４は、ラップＩＩとラップＩＩＩとの間の固定スクロール壁を横切って流体を搬送する。弁装置は、マルチスタート状態において流体を前記搬送流路に沿って流体を指向させるべく作動する。したがって、入口３８を通る流体は、矢印５６で示す第１流体流路に沿って搬送され、かつ第１搬送流路５２に沿って通過した後、第２ラップＩＩを通り、第２流体流路に沿って搬送される。したがって、２つの流路が、入口から、半径方向に隣接する両スクロールラップＩ、ＩＩを通って平行に延びている。第１流路は約３６０°に亘って延び、次に第２搬送流路５４に沿って通る。第１流路は第２搬送流路に沿って形成されており、第２流路は約３６０°に亘って延びる。次に、単一収斂流路が、残りのラップに沿って出口まで延びる。
【００２４】
マルチスタート搬送流路５２、５４が、一方または両方のスクロールプレートを通って延びるダクトにより形成され、この例ではダクトは固定スクロールプレートに形成されている。搬送流路５２のダクトは、スクロールラップＩの入口ポート４８から、連続するスクロールラップＩＩの出口ポート４６まで延びている。搬送流路５４のダクトは、スクロールラップＩＩの入口ポート４４から連続するスクロールラップＩＩＩの出口ポート５０まで延びている。
【００２５】
図２と図３とを比較すると、シングルスタート搬送流路４２の入口ポート４４がマルチスタート搬送流路５４の入口ポートを形成していることが理解されよう。また、シングルスタート搬送流路の出口ポート４６がマルチスタート搬送流路５２の出口ポートを形成している。したがって、この例では、シングルスタート搬送流路およびマルチスタート搬送流路のダクトはこれらの少なくとも一部が共通しており、このため、ダクトを作るのに要する機械加工の量を減らすことができ、かつ詳細に後述する弁装置の配置も可能になる。変更形態では、シングルスタート搬送流路およびマルチスタート搬送流路のダクトを別個に分離することができる。
【００２６】
図４および図５に示すように弁装置５６は弁部材５８を有し、該弁部材５８は、ポンプのシングルスタート状態においてシングルスタート搬送流路４２に沿うガスの流れを許容しかつマルチスタート搬送流路５２、５４に沿うガスの流れを防止する第１位置（図４）と、ポンプのマルチスタート状態においてマルチスタート搬送流路５２、５４に沿うガスの流れを許容しかつシングルスタート搬送流路４２に沿うガスの流れを防止する第２位置（図５）との間を移動できるように嵌合されている。
【００２７】
この例では、弁部材５８は、３つのスプール６０、６２、６４を備えた細長いスプール弁により形成されている。スプールは、スプール弁チャンバ６６内で長手方向移動できるように嵌合されている。漏洩を低減するため、スプールはスプール弁チャンバにぴったり嵌合されている。コントローラ６７はアクチュエータ６９を制御して、弁をチャンバ内で前後に移動させ、種々の位置に摺動させる。
【００２８】
図４に示すシングルスタート状態では、弁５８は、スプール６２、６４がポート４４とポート４６との間のシングルスタート搬送流路４２を開きかつポート４８、５０への（またはこれらのポート４８、５０からの）流体の流れを閉じるように、コントローラ６７により位置決めされる。シングルスタート搬送流路は、ダクト６８、７０および両スプール６２、６４の間のスプール弁チャンバ６６の一部により形成される。図５に示すマルチスタート状態では、弁５８は、スプール６２がポート４４とポート４６との間の流路を閉じかつスプール６０、６４が、ポート４８とポート４６との間およびポート４４とポート５０との間のそれぞれのマルチスタート搬送流路５２および５４を開くようにコントローラ６７により位置決めされる。マルチスタート搬送流路５２は、ダクト７０と、スプール６０と６２との間のスプール弁チャンバ６６の一部とにより形成される。マルチスタート搬送流路５４は、ダクト６８と、スプール６２と６４との間のスプール弁チャンバ６６の一部とにより形成される。したがって、シングルスタート搬送流路およびマルチスタート搬送流路は部分的に共通しており、弁部材５８は流路の共通部分内で移動できるように嵌合されている。
【００２９】
この構成では、スプール６０は流体の流れを指向させるためのものとしては不要であり、弁チャンバ６６内での弁の運動を安定化する機能を有する。したがって省略することもできる。当業者には、他の適当な弁構造も明白であろう。例えば、弁は、ダブルスタートポンプのラップＩ、ＩＩ内の２つの入口チャネルの一方を選択的に閉じるように構成できる。この実施形態は簡単な弁として達成でき、実施コストも低減できるであろう。しかしながら、この簡単化されたアプローチでは、シングルスタートポンプの優れた最終圧力を得ることができないであろう。
【００３０】
図６は、図１１に関連して前述した従来技術のシングルスタート構造およびダブルスタート構造と比較した本発明のハイブリッドポンプの種々の特性を示すものである。このグラフは、左軸にチャンバ圧力を、右軸にインバータ出力を、および水平軸に経過時間を示す。インバータ出力は、ポンプが消費した電力である。グラフには６つの曲線、すなわち、シングルスタート構造の消費電力曲線１３８およびチャンバ圧力曲線１４０、ダブルスタート構造の消費電力曲線１４２およびチャンバ圧力曲線１４４、およびハイブリッドポンプの消費電力曲線７２およびチャンバ圧力曲線７４が示されている。消費電力は破線で示され、チャンバ圧力は実線で示されている。
【００３１】
従来技術のシングルスタートポンプおよびダブルスタートポンプは、初期期間は、同様な速度で１００ミリバール（mbar）まで低下する。しかしながら、シングルスタートポンプにより消費される電力は、ダブルスタートポンプの消費電力より少ない。したがって、ハイブリッドポンプは、この初期期間は、少ない消費電力のシングルスタート状態を採用する。初期圧力が１００ミリバールに低下した後は、ダブルスタートポンプは、シングルスタートポンプより高速で圧力が低下する。したがって、ハイブリッドポンプは、約１００ミリバールから約０．０１ミリバールまでのチャンバの真空引き中はマルチスタート構造を採用する。シングルスタートポンプは０．００５ミリバールのより低い最終圧力を達成できるが、より少ない電力消費で０．０１ミリバールの最終圧力を達成するダブルスタートポンプより電力消費が大きいことが理解されよう。したがって、ハイブリッドポンプは、０．０１ミリバール以下では、ユーザの要求、例えばユーザがより低い最終圧力を必要とするか、或いは少ない電力消費を必要とするかに基づいて、シングルスタート構造またはダブルスタート構造を採用する。
【００３２】
シングルスタート状態とマルチスタート状態との切換えは、ポンプをモニタリングする作業者が手動で行うことができる。或いは、１つ以上のセンサにより、圧力レベル、圧力勾配、出力レベル、出力勾配または他の適当なポンプ特性の１つを、シングルスタート状態とマルチスタート状態との切換えを行う制御装置に出力させることができる。
【００３３】
ハイブリッドポンプの上記作動は、ハイブリッドポンプを作動する方法の１つに過ぎない。例えば、ポンプ作業者は、出力の維持が最も望ましいと考えるかもしれない。或いは、作業者は、最終圧力の圧力低下速度に最も注意を払うかもしれない。したがって、最も一般的な考えで、ハイブリッドポンプは、出力、圧力低下速度および最終圧力を含む１つ以上の任意のポンプ特性（但し、これらに限定されない）に基づいて、弁装置の作動を制御すべく作動できる。また、例えば、ユーザにより特定されまたはプログラムされたポンプの最速停止、最小出力、最良最終圧力、最長チップシール寿命および他のモードを達成するための予めプログラムされた作動モードを提供することもできる。
【００３４】
図７は、水平軸に入口圧力、左縦軸にポンピング速度、右縦軸に出力を示すものである。従来技術のシングルスタートポンプおよびダブルスタートポンプのポンピング速度および出力も示されているが、この作動モードにあるハイブリッドポンプのポンピング速度７６および出力７８のみが番号を付して示されている。この例では、ポンピング速度が最も重要な特性であると考え、したがって、従来技術のポンピング速度曲線が互いに交差するグラフの任意の点で、コントローラはシングルスタート状態またはマルチスタート状態のいずれかの作動を選択し、最高ポンピング速度を達成する。このグラフから、電力消費がより重要であると考える場合には、ポンプ制御は、ポンプを異なる状態で作動させれば電力の低下を達成できることが理解されよう。この制御は、ポンプがユーザに供給する前に、特定の特性を向上させるように構成できる。或いは、制御は、使用前または使用中に任意の所望の特性を選択すべく、ユーザから入力を受けるように構成することもできる。
【００３５】
本発明の実施形態は、シングルスタート状態またはマルチスタート状態で作動できる。用語「マルチスタート」は、ダブルスタートまたは３以上のスタートを意味する。また、ポンプは、３つ以上の状態、例えばシングルスタート状態、ダブルスタート状態およびトリプルスタート状態（または必要に応じて、これより多くの状態）で作動するように構成できる。ポンプがトリプルスタート状態で作動するように構成されるものとすると、２つのシングルスタート搬送流路が必要になり、かつ３つのマルチスタート搬送流路が必要になる。これらの流路は、一方または両方のスクロールプレートに形成できる。また、或る用途、例えば最終圧力が最も重要な特性であるとは考えない用途では、ポンプは、シングルスタート状態のない形態に構成できる。この構成として、ダブルスタート状態およびトリプルスタート状態、またはマルチスタート状態の任意の組合せがある。このようなダブルスタート構造およびトリプルスタート構造では、前述の実施形態の説明において参照番号４２で示したシングルスタート搬送流路は不要である。この構成での最初の２つのラップは図１０に示した従来技術のダブルスタート構造と同様に構成でき、トリプルスタート構造でポンプを選択的に作動させるため、第２ラップＩＩから第３ラップＩＩＩへのポートを設けることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  スクロールポンプ
２０  軌道スクロール
２２  固定スクロール
２４  ポンプ入口
２６  ポンプ出口
４４、４６、４８、５０  ポート
５８  弁部材
６０  スプール
６７  コントローラ
６９  アクチュエータ
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ  スクロールラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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