(57)【要約】【解決手段】チャンバ、特にロックチャンバ又は処理チャンバを排気するための真空ポンプシステムが、好ましくはねじポンプとして構成された主真空ポンプ(12)を備えている。主真空ポンプ(12)の入口(30)が、排気されるべきチャンバに連結されている。主真空ポンプ(12)の供給方向に、特にはルーツポンプである補助真空ポンプ(24)が配置されている。主真空ポンプ(12)の出口領域(32)が、主出口(34)及び補助真空ポンプの入口(38)に連結されている。更に補助真空ポンプの出口(40)が主出口(34)に連結されている。
2017520715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ、特にロックチャンバ又は処理チャンバを排気するための真空ポンプシステムであって、
その入口(30)が排気されるべきチャンバに連結されている主真空ポンプ(12)と、
流れ方向に見て前記主真空ポンプ(12)の下流側に設けられている補助真空ポンプ(24)と
を備えており、
前記主真空ポンプ(12)は、一方で主出口(34)に連結されて、他方で前記補助真空ポンプ(24)の入口(38)に連結されている出口領域を(32)を有しており、
前記補助真空ポンプの出口(40)が前記主出口(34)に連結されていることを特徴とする真空ポンプシステム。
【請求項２】
前記主出口(34)には、媒体が前記出口領域(32)に逆流することを防ぐ逆止弁(36)が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプシステム。
【請求項３】
前記補助真空ポンプ(24)の出口(40)は、前記逆止弁(36)の下流側の位置で前記主出口(34)に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプシステム。
【請求項４】
前記主真空ポンプ(12)及び前記補助真空ポンプ(24)は、共通のハウジング(10)に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項５】
前記主真空ポンプ(12)及び前記補助真空ポンプ(24)は、共通の駆動モータ(26)に連結されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項６】
前記主真空ポンプ(12)は、ねじポンプとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項７】
前記補助真空ポンプ(24)は、ルーツポンプ、クローポンプ又はサイドチャネルポンプとして構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項８】
前記主真空ポンプ(12)の少なくとも１つの供給要素(18)及び前記補助真空ポンプ(24)の少なくとも１つの供給要素(22)は、共通の軸(14, 16)に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項９】
前記主真空ポンプ(12)の２つの供給要素(18)の夫々は、前記補助真空ポンプ(24)の２つの供給要素(22)の夫々と共に共通の軸(14, 16)に夫々配置されていることを特徴とする請求項８に記載の真空ポンプシステム。
【請求項１０】
前記駆動モータ(26)は、２つの軸(14)の一方を駆動することを特徴とする請求項８又は９に記載の真空ポンプシステム。
【請求項１１】
前記主真空ポンプ(12)は、少なくとも２より大きい内部圧縮比を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項１２】
前記補助真空ポンプ(24)は、２未満の内部圧縮比を有しているが、特には内部圧縮を有していないことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【請求項１３】
前記補助真空ポンプ(24)の吸込能力は、前記主真空ポンプ(12)の吸込能力の１／１０より小さく、特には１／５より小さいことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の真空ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプ及び真空ポンプシステムは、短時間でチャンバを排気すべく使用されることが多い。このような排気は、ねじポンプ、クローポンプ又は多段式ルーツポンプのような乾式圧縮真空ポンプを用いて実施される。必要に応じて、回転翼ポンプ又は回転ピストンポンプなどの油封入式真空ポンプを使用することが可能である。大量のガスを短時間で送ることを可能にすべく、複数のポンプが直列及び／又は並列に連結されていることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第69000990号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
典型的な用途は、例えば塗装プラントに設けられるようなロックチャンバである。ロックチャンバは、短時間で大気圧から移送圧力に排気されなければならない。このような排気は通常、20秒〜120 秒の時間で0.1 mbar〜10mbarの移送圧力にすべく実施される。続いて、ロックチャンバと真空ポンプシステムとの間に配置されたバルブを閉めることが可能である。バルブは、送出時間の約１〜10倍のアイドル時間中、閉じている。
【０００５】
別の典型的な用途は、例えば金属の熱処理又は精製に使用されるような大型の処理チャンバに関する。この用途の場合、典型的な送出時間は２分〜30分である。送出時間の後、処理チャンバは所望の低圧レベルに達する。しかしながら、比較的小さな処理ガス流が流れ続けるため、小さなガス流を連続的に画定しなければならない。これは、送出時間の約２〜10倍に相当する保持時間になる。
【０００６】
ロックチャンバ及び相応して大型の処理チャンバの両方が、短い送出時間を実現すべく、真空ポンプシステムが非常に大きな寸法を有することを必要とする。しかしながら、アイドル時間及び／又は保持時間中、ポンプシステムの大きな吸込能力が必要ではない。このことが、高電流の引き込み、ひいては高エネルギーの消費につながる。
【０００７】
例えば、ねじポンプがロックチャンバ又は処理チャンバのようなチャンバを排気するために使用される場合、ねじポンプが乾式圧縮真空ポンプであるため、ねじポンプのロータ要素とハウジングとの間に、潤滑剤で封入されない隙間が設けられるという問題が生じる。隙間の高さは特に、ロータの温度によって決まる。送る媒体が隙間を通って常に逆流するので、動作温度に達して、ひいては隙間が非常に小さいときのみ、ポンプの最適な容積に達する。処理チャンバ内で設定圧力に達すると、ポンプのタイプに応じて、ポンプの回転速度、ひいては送出性能を減少させることが可能であり、必要に応じてポンプを遮断することが可能である。しかしながら、これは、処理チャンバ内の圧力が設定圧力を再度超えると、全送出性能に達する前に、まずポンプが動作温度に再度達しなければならないという不利点がある。このため、処理チャンバ内における許容できない圧力変化が生じる。処理チャンバ内における望まない圧力の増加、及び処理チャンバ内における過度の圧力変化を回避するために、処理チャンバ内の設定圧力を超えると、真空ポンプが即座に全送出性能で再度動作可能であることが必要である。
【０００８】
ロックチャンバの場合、ポンプは好ましくは公称の回転速度で維持されなければならない。維持されなければポンプがアイドル時間の終わりに加速される必要があるためである。従って、送出工程は延長される。
【０００９】
最大の体積流量を保証すべく、隙間の封入には、ポンプがその動作温度で維持されることが必要であるという問題は、クローポンプ、ルーツポンプなどの乾式圧縮真空ポンプでも生じる。
【００１０】
アイドル時間及び／又は保持時間中にポンプ及びポンプシステムのエネルギー消費を減少させるために、様々な手法が知られている。
【００１１】
設定された高い体積比を用いて真空ポンプを使用することが可能である。しかしながら、技術的に実現可能な体積比は、製造技術、構築労力、並びにポンプ段の堅牢性及び密閉性に関してなされる要求によって制限される。従って、特にエネルギー消費が僅かに減少し得るだけである。更に、高い内部圧縮のための送出中に過剰圧縮を避ける解決法が必要である。
【００１２】
更に、直列に連結されているルーツポンプとの前段真空ポンプの組合せが知られている。この解決法により、ポンプの組合せ全体の大きな体積比を達成することが可能である。しかしながら、ルーツポンプは、例えば約100 mbarの高い吸込圧力で僅かしか前段真空ポンプを支援しないことが不利である。これは、別の方法では非常に大きなモータがルーツポンプに設置されなければならず、ポンプは大きな熱負荷にさらされることになるという事実のためである。
【００１３】
本発明は、様々な動作条件で、一方では真空ポンプ及び／又は真空ポンプシステムの高い容積、特に最大の容積を保証することができ、他方ではエネルギー消費を減少させることができる真空ポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、この目的は請求項１に係る真空ポンプシステムによって達成される。
【００１５】
特にロックチャンバ又は処理チャンバであるチャンバを排気するための、本発明に係る真空ポンプシステムは、主真空ポンプを備えている。特に好ましい実施形態ではねじポンプである主真空ポンプの入口は、排気されるべきチャンバに直接又は間接的に連結されており、主真空ポンプの入口と排気されるべきチャンバとの間の連結ラインに、切り替え可能なバルブが配置されてもよい。主真空ポンプは、流れ方向の下流側に配置された補助真空ポンプに連結されている。主真空ポンプは、特にチャンバ及び／又は空間である出口領域を主真空ポンプの出口側に有している。この出口領域は、一方で主出口に連結されており、他方で補助真空ポンプの入口に連結されている。そのため、補助真空ポンプの出口が主出口に連結されている。
【００１６】
好ましくは、補助真空ポンプはサイドチャネルポンプであり、特に好ましくはルーツポンプである。ルーツポンプを設けることにより、該ルーツポンプは保持時間中に非常に僅かな量のエネルギーのみを消費するという点が特に有利である。
【００１７】
補助真空ポンプによって主出口に送られた媒体が主真空ポンプの出口領域に逆流することを防ぐために、逆止弁が主出口に配置されている。この逆止弁は、流れ方向に見て補助真空ポンプの出口の主出口との連結箇所前の主出口の位置に配置されている。逆止弁は、機械的又は制御可能な及び／又は切り替え可能な逆止弁であってもよい。
【００１８】
特にねじポンプである主真空ポンプ、及び特にルーツポンプである補助真空ポンプは、共通のハウジングに配置されていることが好ましい。このため、非常に小型の設計が達成され得る。更に、ポンプが共通の駆動モータに連結されていることが好ましい。従って、製造コスト及びエネルギーコストが減少され得る。
【００１９】
特に好ましい実施形態では、主真空ポンプの少なくとも１つの供給要素及び補助真空ポンプの少なくとも１つの供給要素が、共通の軸に配置されている。特に、ねじポンプが主真空ポンプとして設けられ、ルーツポンプが補助真空ポンプとして設けられている場合、主真空ポンプの２つの供給要素の夫々は、補助真空ポンプの２つの供給要素の夫々と共に共通の軸に夫々配置されていることが特に好ましい。このため、非常に小型で省エネルギーの設計が実現され得る。ここで、駆動モータが２つの軸の一方を駆動して、第２の軸の同期した駆動が、中間のギアボックス又は直接噛合するギアを介して保証されることが特に好ましい。
【００２０】
主真空ポンプは、好ましくは２より大きい内部圧縮比を有しており、特に好ましくは３より大きい内部圧縮比を有している。補助真空ポンプは好ましくは内部圧縮を有していないか、又は特には２未満の非常に僅かな内部圧縮比のみを有している。補助真空ポンプは内部圧縮を有していないか、又は内部圧縮をほとんど有していないことが特に好ましい。このため、製造が容易になる。補助真空ポンプの内部圧縮は主真空ポンプに対する段階的変化が大きいので意味がない。
【００２１】
好ましい実施形態では、補助真空ポンプの吸込能力は主真空ポンプの吸込能力の１／１０より小さく、特に１／５より小さい。このため、ポンプ全体（主真空ポンプ及び補助真空ポンプ）の内部圧縮が高くなり、ひいては電力消費が減少する。
【００２２】
以下、本発明を、添付図面を参照して好ましい実施形態に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る真空ポンプシステムの好ましい実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好ましい実施形態の概略図では、ねじポンプ12が共通のハウジング10に配置されている。ねじポンプ12は、ロータ軸14, 16に夫々配置された２つの螺旋状のロータ要素18を有している。
【００２５】
２つのロータ軸14, 16は、ハウジング10の中間壁20を通って延びて、ルーツポンプ24のロータ要素22を夫々支持している。
【００２６】
図１の左側に示されている軸14は、電気駆動モータ26に更に連結されている。
【００２７】
電気駆動モータ26は軸14を駆動する。軸16は、２つの軸14, 16の一方に夫々連結されているギア28を介して駆動される。
【００２８】
例えば、主真空ポンプ12の入口30は、排気されるべきチャンバ（不図示）に連結ライン31を介して連結されている。そのため、ねじポンプ12は出口領域32及び／又は出口チャンバ32に媒体を供給する。媒体は、出口領域32及び／又は出口チャンバ32から主出口34を通って通過する。主出口34には、逆止弁36が配置されている。
【００２９】
特に保持動作中、少量の媒体が補助真空ポンプ24の入口38を介して吸い込まれ、補助真空ポンプの出口40を介して放出される。出口40は主出口34に連結されており、連結は、流れ方向に見て逆止弁36の下流側の主出口34で行われている。
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【国際調査報告】
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