(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧エアを供給するエア供給路の延長上にノズル及びディフューザを配し、ノズルからの高速エアがディフューザ内に噴射されるものであって、そのディフューザには、高速エアが前記ノズルから噴射されて負圧になる空間に、排出する気体を吸い出すための排出流路が連通されたエジェクタにおいて、
前記ノズルが、流路径の最も狭くなる最狭部と、前記最狭部まで流路断面積の小さくなる細まり部と、前記細まり部までの入口部を備え、
前記入口部までの流路径を、前記エア供給路の径と同じにし、前記細まり部に、曲率半径が最狭部の径の約２倍以上である円味をつけたことを特徴とするエジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置における配管内の残留ガス排気などに使用されるエジェクタに関し、特に供給される一次圧が低下しても排気のための高い真空度を発生させることができるエジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程では、ホトレジスト加工のエッチング等に腐食性ガスが使用され、その腐食ガスを必要に応じて供給するガス供給装置が使用されている。ところが、そのガス供給装置は、パイプ内に腐食性ガスが残留したままで放置されると、その腐食性ガスによってパイプ内部の金属等が腐食してしまい、次にガスを供給するときに不純物が混入してしまって半導体に悪影響を与えることがある。そのため、ガス供給装置では、腐食性ガスを供給し終わった後に、内部に残留している腐食性ガスを窒素ガス等の不活性ガスで置換する処理が行われている。その際、置換処理には例えばエジェクタが使用され、ガス供給装置の内部から腐食性ガスを引き抜く方法がとられている。
【０００３】
そこで、このようなガス供給装置の置換処理などに利用される従来のエジェクタについて簡単に説明する。図５は、従来のエジェクタを示した断面図である。このエジェクタ１００は、ガス供給装置の配管に接続される排出流路１１１が形成された第１ブロック１０１と、高圧エアを供給する一次圧側に接続されるエア供給流路１１２が形成された第２ブロック１０２とが一体に組み合わされて構成されている。
第１ブロック１０１では、ノズル１０３及びディフューザ１０４を挿入可能な挿入孔１１５が、排出流路１１１と直交方向に穿設されている。そして、その挿入孔１１５内に装填されたノズル１０３及びディフューザ１０４は、そのノズル流路１１３及びディフューザ流路１１４がエア供給流路１１２と一直線上に位置している。
【０００４】
このエジェクタ１００のノズル１０３は、ノズル流路１１３の流路断面積を小さくする細まり部１１３Ａ，１１３Ｂが２箇所に形成され、最狭部１１３ｐにまで流路が２段階に絞られている。そして、その細まり部１１３Ａ，１１３Ｂは、ノズル流路１１３の孔あけ加工に利用したドリルの先端形状をそのまま残したテーパ面をなしている。
また、ディフューザ１０４には、排出流路１１１に連続する環状溝１０６が形成され、ノズル１０３の先端部外周の空間１１６に連通する連通孔１０７が穿設されている。
【０００５】
そこで、エジェクタ１００では、約６００ｋＰａ程度の圧力に高められた高圧エアがエア供給流路１１２内に送り込まれると、その高圧エアの圧力がノズル流路１１３内で運動エネルギに変換される。運動エネルギを得て流速を高めたエアは、ディフューザ流路１１４内へと噴射される。そして、ノズル１０３から高速のエアが噴射されると、その噴射口周りの空間１１６の圧力が低下して排出流路１１１側の気体が吸引される。
従って、ガス供給装置に残っている流路内の腐食性ガスは、エジェクタ１００へ高圧エアが供給され排出流路１１１内の圧力が下がることで、吸引されてディフューザ１１４から排出されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エジェクタに送り込まれる高圧エアは、コンプレッサから分岐配管を経てその一部が供給されるが、他の製造装置などの急な稼働により供給圧力が低下してしまうことがある。そのような場合、従来のエジェクタ１００では真空度が低下してしてしまい、十分な吸引が行えず、ガス供給装置内に腐食性ガスが残留してしまうことがあった。
具体的には、図３に示すように約６００ｋＰａ程度で供給されていた高圧エアが約５００ｋＰａを下回ってしまうと、急激に真空度が低下して十分な吸引ができなくなっていた。
【０００７】
そこで本発明では、かかる課題を解決すべく、エアの供給圧力の低下によっても十分な真空度を得ることができるエジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のエジェクタは、高圧エアを供給するエア供給路の延長上にノズル及びディフューザを配し、ノズルからの高速エアがディフューザ内に噴射されるもので、そのディフューザには、高速エアが前記ノズルから噴射されて負圧になる空間に、排出する気体を吸い出すための排出流路が連通されたされたものであって、ノズルの最狭部までの流路径を一定にし、当該最狭部入口の細まり部に円味をつけたことを特徴とする。
よって、本発明のエジェクタでは、細まり部の円味によってノズルを通過するエアのエネルギ損失が少なくなり、エアの圧力を効率よく運動エネルギに変換することで、エアの供給圧力が低下してもノズルから噴出するエアの流速を落とすことなく十分な真空度を発生させることができる。
【０００９】
また、本発明のエジェクタは、前記細まり部に設けられた円味の曲率半径は、前記最狭部の径の約２倍以上であることを特徴とする。
よって、本発明のエジェクタでは、エア供給路からノズルの最狭部に流れ込むエアの収縮によるエネルギ損失がより少なくなくなり、エアの供給圧力の低下によっても十分な真空度を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるエジェクタの一実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態のエジェクタを示した断面図である。
エジェクタ１は、エア供給流路１１及び挿入孔１２が一直線上に穿設された本体ブロック２から構成され、その挿入孔１２には直交方向から排出流路１３が連通して形成されている。そして、その本体ブロック２の挿入孔１２内には、エア供給流路１１に連通するノズル３及び、排出流路１３とノズル３とに連通するディフューザ４とが装填され、押エ部材５で位置決めされている。
ノズル３及びディフューザ４には、エア供給流路１１と一直線上に連通するノズル流路１４及びディフューザ流路１５が穿設されている。また、ディフューザ４には、排出流路１３の開口部に位置する環状溝１６が形成され、その環状溝１６には、ノズル３の先端部外周の空間１８に連通する連通孔１７が穿設されている。
【００１１】
ここで、図２にノズル３部分の拡大断面図を示す。本エジェクタ１のノズル３は、ノズル流路１４がエア供給流路１１と連続する同径部分から最狭部１４ｐへと絞られるように形成されている。そして、その最狭部１４ｐへと流路断面積の小さくなる細まり部１４Ａには円味がつけられている。具体的には、エア供給流路１１の直径ｒ１が４．５ｍｍ、ノズル流路１４の最狭部１４ｐの直径ｒ２が０．５ｍｍであって、細まり部１４Ａには曲率半径Ｒが１．０ｍｍの円味がつけられている。
そして、このような構成のエジェクタ１は、例えばエア供給流路１１が不図示の高圧エア供給管に接続され、排出流路１３は不図示のガス供給装置のガス管に接続され、腐食性ガスの排気に利用される。
【００１２】
そこで、本実施の実施の形態のエジェクタ１は、コンプレッサで作られた高圧エアが約６００ｋＰａに調圧されて供給される。そのため、エア供給流路１１から供給された高圧エアは、ノズル流路１４を通る際に絞られ、圧力が運動エネルギに変換されて高速エアとして噴出される。そして、ノズル３から高速のエアが噴射されると、その噴射口周りの空間１８の圧力が低下して排出流路１３側の気体が吸引される。
従って、ガス供給装置に残っている流路内の腐食性ガスは、エジェクタ１へ高圧エアが供給され排出流路１３内の圧力が下がることで、吸引されてディフューザ４から排出されることとなる。
【００１３】
ここで、前述した従来品のエジェクタ１００と発明品であるエジェクタ１とについて行った比較試験の結果を図３に示す。図３は、エアの供給圧力に対して発生する真空度の関係を示したグラフである。
この結果から、エアの供給圧力が約５００〜６００ｋＰａでは、両者ともほぼ同様な値で安定した真空度が発生しているが、供給圧力が約５００ｋＰａを下回るころから大きな違いが見られた。即ち、本実施の形態のエジェクタ１では、供給圧力が約５００ｋＰａ以下に下がったところでも真空度が増すように変位したのに対して、従来例のエジェクタ１００は、急激に真空度が低下していった。なお、本実施の形態のエジェクタ１は、供給圧力が約４００ｋＰａにまで低下したところから真空度が低下し始めた。
従って、本実施の形態のエジェクタ１は、供給圧力が約４００ｋＰａに低下した辺りまで腐食性ガスの排気能力を持ち得た。
【００１４】
ところで、エジェクタ１が高い真空度を発生するためには、ノズル流路３から噴射される高速エアと排出流路１３から吸引される吸入気体（腐食性ガス）との混合気体を、ディフューザ流路１５入口に音速以上の速度で流入させるようにすることが必要でる。従って、エジェクタ１の真空度はノズル３から噴出される高速エアの流速に大きく影響される。
前述したように、高圧で供給されたエアは、ノズル３の最狭部１４ｐで圧力が運動エネルギに変換され、速度を得てディフューザ流路１５内に噴射される。そのため、高い流速を得るには圧力を効率よく運動エネルギに変換するようにノズル３を通過させることが必要であり、本実施の形態のエジェクタ１は次のような点に着目して形成した。
【００１５】
先ず、本実施の形態のエジェクタ１は、エア供給流路１１から直接ノズル１４の最狭部１４ｐにまで流路を絞るようにしたため、従来例のように段階的に断面積を変化させることで生じる余分なエネルギ損失をなくした。
また、本実施の形態のエジェクタ１は、ノズル３の最狭部１４ｐへの細まり部１４Ａに、最狭部１４ｐの径の２倍もの曲率半径Ｒをもった円味をつけたため、損失係数を大幅に小さくすることができた。流路の断面積が急に縮小する細まり部は、円味が大きいほど流れの収縮は起こらなくなるからである。
これに対して従来のエジェクタ１００は細まり部１１３Ａ，１１３Ｂがテーパ面で形成されているが、その場合にでも円味がないと、そこを通過するエアの流が図４に示すようにＦａにまで一旦収縮してＦｂにまで広がるためにエネルギ損失が生じてしまっていた。
【００１６】
また、エジェクタ１は、ノズル３の最狭部１４ｐの長さを短縮してエネルギ損失を減らし、流れが音速になった後はラバール管の形態によって音速を超えるようにして効率良く超音速流体を得ることができるようにした。
よって、本実施の形態のエジェクタ１は、前述したように供給エアの圧力が５００ｋＰａを下回っても十分な真空度を得ることができるようになった。
【００１７】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では細まり部１４Ａの曲率半径Ｒを最狭部１４ｐの直径の２倍としたが、曲率半径Ｒの値は種々の条件から異なる値としてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、高圧エアを供給するエア供給路の延長上にノズル及びディフューザを配し、ノズルからの高速エアがディフューザ内に噴射されるもので、そのディフューザには、高速エアが前記ノズルから噴射されて負圧になる空間に、排出する気体を吸い出すための排出流路が連通されたされたものであって、ノズルの最狭部までの流路径を一定にし、当該最狭部入口の細まり部に円味をつけた構成としたので、エアの供給圧力の低下によっても十分な真空度を得ることができるエジェクタを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエジェクタの一実施の形態を示した断面図である。
【図２】エジェクタのノズル３部分を示した拡大断面図である。
【図３】エアの供給圧力に対する真空度のグラフを示した図である。
【図４】従来のエジェクタの細まり部に生じる流れの収縮を示した図である。
【図５】従来のエジェクタを示した断面図である。
【符号の説明】
１    エジェクタ
３    ノズル
４    ディフューザ
１１  エア供給流路
１３  排出流路
１４  ノズル流路
１４Ａ  細まり部
１４ｐ  最狭部
【図１】
0003938394.tif 000002
【図２】
0003938394.tif 000003
【図３】
0003938394.tif 000004
【図４】
0003938394.tif 000005
【図５】
0003938394.tif 000006