CN111183291A - 真空泵、转子、转子翅片及壳 - Google Patents

Abstract

本发明在真空泵中不损害排气效率地抑制粒子的逆流。该真空泵具备具备转子中心部（12）和从转子中心部（12）延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部（3a）的转子（11）、容纳该转子的壳（1）。该转子（11）还具备转子翅片（21），转子翅片（21）具备与转子中心部（12）的端部连接的翅片轴部（31）、从翅片轴部（31）延伸而使经由吸气口（7）向上述的端部落下来的粒子（101）向转子（11）的外周方向反弹的移送叶片（32）。并且，移送叶片（32）的转子轴方向的高度及张数基于粒子（101）的落下速度及转子（11）的旋转速度设定成，粒子（101）不与移送叶片（32）碰撞，不向上述的端部落下。

Description

真空泵、转子、转子翅片及壳

技术领域

本发明涉及真空泵、转子、转子翅片及壳。

背景技术

图10是表示以往的真空泵的内部结构的图。图10所示的真空泵是涡轮分子泵，具备借助马达旋转的转子201，使从吸气口进来的气体分子与转子201的转子叶片211和定子叶片202碰撞来向排气口移送。这样的转子201的转子叶片211具有既定的仰角，使碰撞的气体分子向定子叶片202移送。

腔(例如半导体制造装置的腔等)连接于这样的真空泵的吸气口，腔内的气体分子(例如半导体制造工序的工艺气体)被这样的真空泵排出。

此时，有这样的腔内生成的反应产物的微颗粒等即粒子301难以经由吸气口向真空泵的转子201上落下的情况。这样的粒子301向转子叶片211落下的情况下，借助转子叶片211及定子叶片202，被以根据这些叶片形状确定的概率排出。然而，向转子201的转子叶片211以外的部分、即转子201的中心部212落下的情况下，粒子301相对于接触的面向与入射相反的方向反弹，所以返回腔内的概率高。这样的粒子301的逆流对腔内的工艺造成影响，所以不优选。

在某真空泵中，在配置于壳的吸气口的折流板设置配置于转子的中央部分的上方的圆盘，防止粒子落下至转子的中央部分(例如参照专利文献1)。

另外的真空泵中，在吸气口的前级配置圆筒部件，在该圆筒部件的内周面设置环状的凹凸，捕捉从真空泵逆流来的粒子(例如参照专利文献2)。

图11是表示以往的另外的真空泵的内部结构的图。图12及图13是表示图11所示的以往的另外的真空泵的圆锥部件的例子的图。图11所示的另外的真空泵中，为了提高排气效率而在转子221中心部分之上设置有圆锥部件，该圆锥部件具备圆锥状的凸边部222和引导叶片223，借助凸边部222和引导叶片223，气体分子被向转子221的转子叶片224引导(例如参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开2010-223213号公报。

专利文献2：日本特开2006-307823号公报。

专利文献3：日本特开2000-337290号公报。

然而，专利文献1、专利文献2所述的真空泵的情况下，在吸气路径配置各种部件，所以泵的排气效率下降且泵也变大。

此外，专利文献3所述的真空泵的情况下，如图12及图13所示，以改善排气效率为目的，所以引导叶片变大而叶片张数变多，所以有在凸边部222、引导叶片223处反弹的粒子301向腔逆流的可能性，此外，在引导叶片223反弹的粒子被叶片的形成面222、另外的引导叶片223捕捉而滞留，之后有向腔逆流的可能性，防止反弹粒子的效果低且泵也变大。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于得到不损害排气效率地抑制粒子的逆流的紧凑的真空泵、以及能够用于该真空泵的转子、转子翅片及壳。

本发明的真空泵具备转子和壳，前述转子具备转子中心部和从转子中心部延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部，前述壳容纳该转子。转子还具备转子翅片，转子翅片具备翅片轴部和移送叶片，前述翅片轴部与转子中心部的端部连接，前述移送叶片从翅片轴部延伸，使经由吸气口向端部落下来的粒子向转子的外周方向反弹。并且，移送叶片的转子轴方向的高度及张数基于粒子的落下速度及转子的旋转速度设定成，粒子不与移送叶片碰撞，不向端部落下。

发明效果

根据本发明，得到不损害排气效率地抑制粒子的逆流的真空泵、以及能够用于该真空泵的转子、转子翅片及壳。

与附图一同根据以下的详细说明更可知本发明的上述或其他目的、特征及优异性。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的真空泵的内部结构的图。

图2是表示实施方式1的转子翅片的一例的图。

图3是关于实施方式1的真空泵的动作进行说明的图。

图4是表示实施方式2的转子翅片的一例的图。

图5是表示实施方式3的转子翅片的一例的图。

图6是表示实施方式4的转子翅片的一例的图。

图7是表示实施方式5的转子翅片的一例的图。

图8是表示实施方式6的壳的例子的图。

图9是表示实施方式7的壳的一例的图。

图10是表示以往的真空泵的内部结构的图。

图11是表示以往的另外的真空泵的内部结构的图。

图12是表示图11所示的以往的另外的真空泵的圆锥部件的一例的图(1/2)。

图13是表示图11所示的以往的另外的真空泵的圆锥部件的一例的图(2/2)。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的真空泵的内部结构的图。图1所示的真空泵是涡轮分子泵，具备壳1、定子叶片2、转子叶片3、转子轴4、轴承部5、马达部6、吸气口7及排气口8。转子叶片3固定于转子轴4，由转子叶片3及转子轴4构成转子11。

壳1具有大致圆筒形状，在其内部空间容纳转子11、轴承部5、马达部6等，在其内周面固定有多层的定子叶片2。定子叶片2以既定的仰角配置。

壳1内，多层的转子叶片部3a与多层的定子叶片2在转子轴的高度方向(转子轴方向高度)上被交替配置。转子叶片3具备多层的转子叶片部3a、转子内筒部3b。各转子叶片部3a从转子内筒部3b延伸，具有既定的仰角。转子内筒部3b在半径方向上为至接近转子11的中心的一方的转子叶片部3a(初层的转子叶片部3a)的一端的范围。即，转子内筒部3b为转子叶片3的转子叶片部3a以外的部分。此外，由转子轴4与转子圆筒部3b构成转子中心部12。因此，转子中心部12为在半径方向上从转子11的中心至接近转子11的中心一方的转子叶片部3a(初层的转子叶片部3a)的一端的范围。在转子中心部12形成有凸边凹部3c，在凸边凹部3c内通过螺纹固定等连接有转子轴4与转子叶片3。

轴承部5为转子轴4的轴承，在该实施方式中为磁悬浮式的轴承，具备检测轴方向及半径方向的转子轴4的偏位的传感器、抑制轴方向及半径方向的转子轴4的偏位的电磁铁等。另外，轴承部5的轴承方式不限于磁悬浮式。马达部6通过电磁力使转子轴4旋转。

吸气口7是壳1的上端开口部，具有凸缘形状，连接于未图示的腔等。通过热运动等气体分子从该腔等向吸气口7飞来。排气口8具有凸缘形状，将被从转子叶片部3a及定子叶片2送来的气体分子等排出。

另外，图1所示的真空泵为在上述的定子叶片2及转子叶片部3a的涡轮分子泵部的后层具备螺纹槽泵部的复合叶片式的，但也可以是全叶片式的。

进而，图1所示的真空泵具备转子翅片21。图2是表示实施方式1的转子翅片21的一例的图。图2(A)是表示实施方式1的转子翅片21的一例的俯视图。图2(B)是表示实施方式1的转子翅片21的一例的侧视图。

实施方式1中转子翅片21具备翅片轴部31和移送叶片32。翅片轴部31与转子中心部12的端部连接。移送叶片32从翅片轴部31延伸，使经由吸气口7向该端部落下来的粒子向转子11的外周方向反弹。该实施方式1中，各移送叶片32为从翅片轴部31直立 (即与轴方向平行) 的平板，以上表面面积小的方式设为薄的平板。此外，翅片轴部31与移送叶片32可以是一个部件，也可以将多个部件连接来构成。

此外，优选的是，移送叶片32从转子翅片21的中心延伸，在半径方向上具有子中心部12的半径(D/2)左右的长度r。

这里，移送叶片32的高度h及数量基于粒子的落下速度及转子11的旋转速度设定成粒子不与旋转中的某个移送叶片32碰撞而不向转子中心部12的端部落下。

实施方式1中，移送叶片32的数量为2，移送叶片32的高度h设定成，转子11进行1/2旋转(即移送叶片32的数量的倒数的旋转)所需的时间中粒子落下的距离(高度)以上。

另外，粒子的落下速度(上限值)根据与吸气口7连接的腔的形状、尺寸(特别是高度)、根据与吸气口7连接的配管、阀的配置位置等特定的落下高度来特定。

移送叶片32全部配置成在某个移送叶片32反弹的粒子不与另外的移送叶片32碰撞。

碰撞于移送叶片32的粒子在水平面相对于碰撞位置的移送叶片32的面向与入射相反的方向反弹，所以将移送叶片32全部配置成相对于移送叶片32的面在垂直方向上不存在另外的移送叶片32即可。

实施方式1中，平板状的两张移送叶片32被以180度间隔配置，两张移送叶片32互相连续。

另外，转子翅片21在转子中心部12与转子叶片3及/或转子轴4连接。例如，也可以是，转子翅片21借助螺纹机构与转子轴4连接，固定。该情况下，例如，在转子轴4的末端部分及转子翅片21的翅片轴31的一方形成内螺纹，在另一方形成外螺纹。此外，例如，例如，也可以是，在转子翅片21的翅片轴31的下端设置圆筒状的凸缘，将该凸缘与转子叶片3连接，固定。该情况下，也可以是，通过螺纹固定将转子叶片3固定于转子轴4时一同将其凸缘固定于转子叶片3。

接着，对实施方式1的真空泵的动作进行说明。图3是对实施方式1的真空泵的动作进行说明的图。

该真空泵的吸气口7与腔等连接，并且未图示的控制装置与该真空泵(马达部6等)电气连接，借助控制装置使马达部6动作，由此，转子轴4旋转，转子叶片部3a也旋转。

由此，借助转子叶片部3a及定子叶片2，经由吸气口7飞来的气体分子被从排气口8排出。此外，粒子101经由吸气口7从腔等向半径方向上转子叶片部3a通过的位置落下来的情况下，该粒子101不会与初层的转子叶片部3a碰撞而向定子叶片2侧反弹而向腔等逆流地借助转子叶片部3a及定子叶片2被从排气口8排出。

进而，转子11旋转，由此，与转子11连接的转子翅片21也旋转。因此，如图3所示，粒子101经由吸气口7从腔等向转子中心部12落下来的情况下，该粒子101与转子翅片21的移送叶片32碰撞，被相对于移送叶片32施加垂直方向的动量。此时，由于自由落下的向下的动量与相对于移送叶片32的垂直方向的动量(这里为水平方向的动量)被合成，粒子101向斜向下方向反弹，与转子叶片部3a碰撞。由此，该粒子101不与初层的转子叶片部3a碰撞向定子叶片2侧反弹而向腔等逆流地借助转子叶片部3a及定子叶片2被从排气口8排出。

如上所述，上述实施方式1的真空泵中，转子11具备转子中心部12、具有从转子中心部12延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部3a。该转子11还具备转子翅片21，转子翅片21具备与转子中心部12的端部连接的翅片轴部31、从翅片轴部31延伸而使经由吸气口7向上述的端部落下来的粒子101向转子11的外周方向反弹的移送叶片32。并且，移送叶片32的高度h及数量基于粒子101的落下速度及转子11的旋转速度设定成，粒子101不与移送叶片32碰撞而不向上述的端部落下。

若设为旋转速度N、粒子的落下速度vp、移送叶片的高度h、及移送叶片的数量nb，则呈以下关系式。

式1

由此，借助转子翅片21，粒子101难以与转子中心部12碰撞。另一方面，转子翅片21配置于转子中心部，所以不影响气体分子从腔等向转子叶片部3a飞来的路径。因此，不损害排气效率地抑制粒子101的逆流。

实施方式2.

实施方式2的真空泵具备与实施方式1的真空泵不同的转子翅片21。图4是表示实施方式2的转子翅片21的一例的图。图4(A)是表示实施方式2的转子翅片21的一例的俯视图。图4(B)是表示实施方式2的转子翅片21的一例的侧视图。

如图4所示，实施方式2的转子翅片21具备与翅片轴部31相同的翅片轴部41、4张移送叶片42。4张移送叶片42被以等角度间隔(即90度间隔)配置，各移送叶片42与移送叶片32相同。

实施方式2中，移送叶片42的数量为4，移送叶片42的高度h设定成，在转子11进行1/4旋转所需的时间粒子落下的距离(高度)以上。因此，若粒子的落下速度及转子11的旋转速度相同，则与移送叶片为两张的情况(实施方式1的情况)的移送叶片32的高度相比，移送叶片42的高度为1/2即足够。

另外，关于实施方式2的真空泵的其他结构及动作与实施方式1相同，所以省略其说明。

实施方式3.

实施方式3的真空泵具备实施方式1的真空泵不同的转子翅片21。图5是表示实施方式3的转子翅片21的一例的图。图5(A)是表示实施方式3的转子翅片21的一例的俯视图。图5(B)及图5(C)是表示实施方式3的转子翅片21的一例的侧视图。

如图5所示，实施方式3的转子翅片21具备翅片轴部51、两张移送叶片52。翅片轴部51与转子中心部12的端部(这里是转子轴4的端部)连接。移送叶片52与移送叶片32相同，但如图5(C)所示具有不足90度的仰角s。由此，与移送叶片32的仰角为90度的情况(即实施方式1的情况)相比，与移送叶片32碰撞的粒子更向下反弹。另外，该仰角s为被移送叶片32反弹的粒子不与转子中心部12碰撞的角度。

例如，转子11的半径小且仰角90度的移送叶片32的情况下，在移送叶片32反弹的粒子在不与转子叶片部3a碰撞而与壳1的内周面碰撞的情况下，使仰角s不足90度而使在移送叶片32反弹的粒子与转子叶片部3a碰撞。

如图5所示，该实施方式3中，两张移送叶片52从翅片轴部51的圆柱状的末端部51a垂直地延伸，但也可以没有末端部51a而在中心两张移送叶片52互相连续。

另外，关于实施方式3的真空泵的其他结构及动作与实施方式1相同，所以省略其说明。

实施方式4.

实施方式4的真空泵具备与实施方式1的真空泵不同的转子翅片21。图6是表示实施方式4的转子翅片21的一例的图。图6(A)是表示实施方式4的转子翅片21的一例的俯视图。图6(B)及图6(C)是表示实施方式4的转子翅片21的一例的侧视图。

如图6所示，实施方式4的转子翅片21具备与翅片轴部31相同的翅片轴部61、移送叶片62。移送叶片62与移送叶片32相同，但如图6(C)所示，不具有上表面而具有一根锐角的上端边缘。由此，能够抑制移送叶片的上表面处的粒子的反弹。另外，可以使移送叶片62的上端全部为上述的上端边缘，也可以使移送叶片62的上端的一部分为上述的上端边缘。

另外，关于实施方式4的真空泵的其他结构及动作与实施方式1或实施方式3相同，所以省略其说明。

实施方式5.

实施方式5的真空泵具备与实施方式1的真空泵不同的转子翅片21。图7是表示实施方式5的转子翅片21的一例的图。图7(A)是表示实施方式5的转子翅片21的一例的俯视图。图7(B)是表示实施方式5的转子翅片21的一例的侧视图。

如图7所示，实施方式5的转子翅片21具备与翅片轴部31相同的翅片轴部71、移送叶片72。移送叶片72与移送叶片32相同，但如图7(C)所示，具有上表面72a为倾斜面的形状。即，实施方式5中，移送叶片72的高度沿半径方向向转子11的外周侧逐渐变小。由此，即使粒子在移送叶片72的上表面72a反弹，也会与壳1的内周面碰撞，由此难以向腔等逆流。另外，可以使移送叶片72的上表面72a的全部为上述的倾斜面，也可以使移送叶片72的上表面72a的一部分为上述的倾斜面。

另外，关于实施方式5的真空泵的其他结构及动作与实施方式1、3、4的某个相同，所以省略其说明。

实施方式6.

实施方式6的真空泵中，壳1的内周面在高度方向上在比移送叶片32的上端低且比初层的转子叶片部3a高的位置具有向下的倾斜面。该倾斜面使从移送叶片32反弹来的粒子101向转子叶片部3a反弹或落下。

图8是表示实施方式6的壳1的例子的图。图8(A)是表示在末端具有倾斜面的圆环凸条81被与吸气口7相邻设置的壳1的剖视图。圆环凸条81的倾斜面形成于上述那样的包括比移送叶片32的上端低且比初层的转子叶片部3a高的位置的高度范围。

图8(B)是表示具有末端为锯齿状的截面的圆环凸条82被与吸气口7相邻地设置的壳1的剖视图。与圆环凸条82的锯齿状相连的多个倾斜面形成于上述那样的包括比移送叶片32的上端低且比初层的转子叶片部3a高的位置的高度范围。

另外，图8(A)及图8(B)所示的圆环凸条81、82设置于，吸气口7的半径与转子叶片部3a所处的高度处的壳1的内周半径相同的壳的内周面。

图8(C)是表示吸气口7的半径比转子叶片部3a所处的高度的壳1的内周半径小的壳1的剖视图。由壳1的锥部83形成的倾斜面形成在包括如上所述的比移送叶片32的上端低且比初层的转子叶片部3a高的位置的高度范围。

由此，例如，即使在粒子101的落下速度变慢而从移送叶片32反弹来的粒子101不直接向转子叶片部3a反弹的情况下，也能够借助上述的倾斜面使其向转子叶片部3a反弹或落下。

另外，关于实施方式6的真空泵的其他结构及动作与实施方式1、3~5的某个相同，所以省略其说明。

实施方式7.

图9是表示实施方式7的壳的一例的图。实施方式7的真空泵中，在壳1的内周面与吸气口7相邻地设置圆环凸条91，在其上端部还设置有圆环凸条92。由此，即使在从移送叶片32反弹的粒子101与转子叶片部3a的上表面等碰撞而向与定子叶片2相反的方向反弹的情况下，粒子101也难以逆流。

另外，关于实施方式7的真空泵的其他结构及动作与实施方式1、3~6的任一项相同，所以省略其说明。例如，也可以在实施方式6的圆环凸条81、82设置上端部的圆环凸条92。

另外，关于对于上述的实施方式的各种各样的变更及修正对于本领域技术人员是显而易见的。这样的变更及修正可以在不脱离其主題的宗旨及范围且不减弱意欲实现的优点的情况下进行。即，意味着这样的变更及修正包含于权利要求书的范围。

例如，上述各实施方式中，移送叶片32、42、52、62、72也可以是曲面板(即在半径方向上具有曲率的板)。此外，移送叶片32、42、52、62、72也可以是由以既定的角度弯曲地连续的多个平板构成的部件(部分)。

此外，实施方式1中，移送叶片32有两张，实施方式2中，移送叶片42有4张，但在实施方式1或实施方式2中也可以是上述张数以外的张数(1张、3张等)的移送叶片。此外，实施方式3~7中，移送叶片52、62、72有两张，但也可以是这以外的张数(1张、3张、4张等)，但是，移送叶片整体的重心优选为处于转子翅片21的中心(翅片轴部31、41、51、61、71或其延长线上)。

此外，上述各实施方式中，在转子翅片21，也可以以接触移送叶片32、42、52、62、72的下端的方式或者在比移送叶片32、42、52、62、72的下端低的位置设置圆盘状的底板。由此，凸边凹部3c被底板覆盖，工艺气体等难以进入凸边凹部3c。因此，例如，能够抑制由于工艺气体而引起的凸边凹部3c内的螺纹固定部分的腐蚀等。另外，即使在设置底板的情况下，粒子101也会与移送叶片32、42、52、62、72碰撞而不到达底板。

本发明的实施方式及各变形例也可以是根据需要而组合的结构。此外，本发明不限于以上说明的实施方式，能够在本发明的技术的思想内由本领域具有通常的知识的技术人员进行多种变形。

产业上的可利用性

本发明例如能够应用于真空泵。

附图标记说明

1壳

3a转子叶片部

4转子轴

7吸气口

11转子

12转子中心部

21转子翅片

31、41、51、61、71翅片轴部

32、42、52、62、72移送叶片。

Claims (9)

1.一种真空泵，前述真空泵具备转子和壳，前述转子具备转子中心部和从前述转子中心部延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部，前述壳容纳前述转子，其特征在于，

前述转子还具备转子翅片，

前述转子翅片具备翅片轴部和移送叶片，前述翅片轴部与前述转子中心部的端部连接，前述移送叶片从前述翅片轴部延伸，使经由吸气口向前述端部落下来的粒子向前述转子的外周方向反弹，

前述移送叶片的转子轴方向的高度及张数基于前述粒子的落下速度及前述转子的旋转速度设定成，前述粒子不与前述移送叶片碰撞，不向前述端部落下。

2.如权利要求1所述的真空泵，其特征在于，

前述移送叶片配置成，从前述移送叶片反弹的前述粒子不与另外的前述移送叶片碰撞。

3.如权利要求1或2所述的真空泵，其特征在于，

前述移送叶片以不足90度的仰角配置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的真空泵，其特征在于，

前述移送叶片的上端的至少一部分为，截面呈锐角的上端边缘。

5.如权利要求1至4中任一项所述的真空泵，其特征在于，

前述移送叶片的上表面的至少一部分沿半径方向倾斜。

6.如权利要求1至5中任一项所述的真空泵，其特征在于，

前述壳的内周面在高度方向上在比前述移送叶片的上端低且比初层的前述转子叶片部高的位置具有倾斜面，

前述倾斜面使从前述移送叶片反弹的前述粒子向前述转子叶片部反弹或落下。

7.一种真空泵的转子，前述真空泵的转子具备转子中心部和从前述转子中心部延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部，其特征在于，

前述转子具备转子翅片，

前述转子翅片具备翅片轴部和移送叶片，前述翅片轴部与前述转子中心部的端部连接，前述移送叶片从前述翅片轴部延伸，使经由吸气口向前述端部落下来的粒子向前述转子的外周方向反弹，

前述移送叶片的转子轴方向的高度及张数基于前述粒子的落下速度及前述转子的旋转速度设定成，前述粒子不与前述移送叶片碰撞，不向前述端部落下。

8.一种转子翅片，前述转子翅片是真空泵的转子的转子翅片，具备转子中心部和从前述转子中心部延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部，其特征在于，

前述转子翅片具备翅片轴部和移送叶片，前述翅片轴部与前述转子中心部的端部连接，前述移送叶片从前述翅片轴部延伸，使经由吸气口向前述端部落下来的粒子向前述转子的外周方向反弹，

前述移送叶片的转子轴方向的高度及张数基于前述粒子的落下速度及前述转子的旋转速度设定成，前述粒子不与前述移送叶片碰撞，不向前述端部落下。

9.一种真空泵的壳，前述真空泵的壳容纳转子，前述转子具备转子中心部和从前述转子中心部延伸而具有既定的仰角的多层的转子叶片部，其特征在于，

前述壳在该壳的内周面具备倾斜面，

前述转子还具备转子翅片，前述转子翅片具备翅片轴部和移送叶片，前述翅片轴部与前述转子中心部的端部连接，前述移送叶片从前述翅片轴部延伸，使经由吸气口向前述端部落下来的粒子向前述转子的外周方向反弹，

前述倾斜面在高度方向上位于比前述移送叶片的上端低且比初层的前述转子叶片部高的位置，

前述倾斜面使从前述移送叶片反弹的前述粒子向前述转子叶片部反弹或落下。

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